JP2000282930A

JP2000282930A - エンジン温度検出手段の故障診断装置

Info

Publication number: JP2000282930A
Application number: JP11085559A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Nishioka; 太西岡; Tetsushi Hosogai; 徹志細貝; Seiji Makimoto; 成治牧本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP4123627B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの冷却水温を検出する水温センサの
故障を精度よく、且つエンジン始動後早い時期に診断す
ることを課題とする。【解決手段】エンジン本体のシリンダブロックに形成
したウォータジャケット４０を臨むように水温センサ２
９を取り付ける。エンジン１の燃料噴射制御、点火時期
制御、アイドル回転数制御を統括するエンジンコントロ
ールユニット３０に、イグニッションスイッチＯＦＦ後
にバックアップ電圧で作動し、エンジン１の停止時間を
計測するソークタイマ３３を内蔵する。エンジンコント
ロールユニット３０は、ソークタイマ３３の計測時間が
所定時間よりも大きい場合においてエンジン１始動時の
水温センサ２９の検出温度が所定温度より高いときは、
水温センサ２９が高温側に固着したハイタック故障であ
ると診断し、乗員室内の警告ランプを点灯してドライバ
ーにその旨を警告する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジン温度検出手
段の故障診断装置に関し、エンジン制御のうちの故障診
断機能の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】現在の自動車のエレクトロニクス化のな
かにあって、エンジンを最適な状態で運転させるため
に、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御
等のエンジン制御が行われ、ドライバビリティの維持、
確保をはじめとして、動力性能の改善、燃費の向上、排
出ガスの浄化等が図られている。一方、そのようなエン
ジン制御システムに備えられる各種のセンサやアクチュ
エータあるいはワイヤハーネス等に異常が生じた場合に
該異常個所を診断してそれを記憶及び表示する診断機能
も併せて自動車に装備される。

【０００３】そのような故障診断機能のなかでも、例え
ばアメリカのＯＢＤ（オンボードダイアグノスティク
ス）で義務化されているように、大気汚染、環境汚染に
密接につながる排出ガス関連装置の故障の診断は極めて
重要であり、なかでもエンジンの冷却水の温度を検出す
るエンジン水温センサは、その機能故障の診断対象とな
るセンサのうちの最も重要なものの一つである。冷却水
温は、エンジン温度をよく反映し、エンジンの運転状態
を表わす重要な指標の一つであって、例えば空燃比のフ
ィードバック制御用のパラメータとして用いられる。こ
の空燃比制御が正しく行なわれないと、エミッションコ
ントロールに誤差が生じ、ＮＯｘ濃度が増大する等、大
気環境にとって好ましくない結果を招く。したがって、
このエンジン水温を正確に検出することは極めて重要な
ことであり、それゆえ、該エンジン水温を検出する水温
センサ等のエンジン温度検出手段が故障しているかどう
かを精度よく診断することもまた重要度の大きい技術で
ある。一般に、センサの故障診断の基本的な考え方は、
センサの出力信号がエンジンの運転状態から判断して有
り得ないような値を示した場合に故障と判定するもので
ある。

【０００４】特公平３−５６４１７号公報には、エンジ
ンの始動から所定時間が経過したのちのエンジン温度セ
ンサの出力値を所定の判定値と比較して、センサ出力値
が判定値に対して一方の側に張り付いているときに温度
センサの異常と判定する技術が開示されている。これに
よれば、エンジン始動から所定時間が経過し、よってエ
ンジン温度が相当量だけ上昇しているはずであるにも拘
らず、センサ出力が依然として外気温相当の低温度側に
あるときには、センサが低温側に固着している故障（ロ
ースタック故障）であると判定することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報開示の技術では、逆にセンサが高温側に固着している
故障（ハイスタック故障）であることを誤りなく診断す
ることができないのである。すなわち、エンジンが停止
した後、短時間で再始動されるような温間始動時にあっ
ては、最初からエンジン水温が７０〜８０℃等の比較的
高温度にあり、センサ出力値が判定値に対して高温側に
あるからといって、これを直ちにセンサのハイスタック
故障であると判定することはできないからである。

【０００６】さらに、上記公報開示の技術では、ロース
タック故障を判定する場合においても、エンジン温度が
相当量だけ上昇しているはずであるという条件を実現す
るために、エンジンを始動してから所定時間が経過する
のを待たないと故障診断が行えず、もっと早い時期に故
障診断を行うことが要望される。

【０００７】本発明は、上記のような現状に鑑みてなさ
れたもので、エンジン水温センサ等のエンジン温度検出
手段のハイスタック故障を精度よく診断すると共に、エ
ンジン温度検出手段のハイスタック故障及びロースタッ
ク故障のいずれの故障もエンジン始動後の早い時期に診
断することを課題とする。以下、その他の課題を含め、
本発明を詳しく説明する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明者ら
は、今回のエンジン始動が、前回のエンジン停止からの
経過時間が充分長く、したがってエンジン温度が外気温
相当温度にまで低下している冷間始動であるか、あるい
は前回のエンジン停止からの経過時間があまり長くな
く、したがってエンジン温度がまだ充分に下がりきって
いない温間始動であるかを識別することによって、以下
に説述するように、ハイスタック故障、ロースタック故
障のいずれの故障も、精度よく、且つエンジン始動から
早い時期に判定することができることに着目し、本発明
を完成するに至ったものである。

【０００９】前述したように、エンジン温度検出手段の
故障には、その検出値が高温側に固着するハイスタック
故障と、逆に低温側に固着するロースタック故障とがあ
り、また、エンジン始動時の環境にも、エンジン温度の
低い冷間始動と、逆にエンジン温度の高い温間始動とが
ある。これらの組合せのうち、ハイスタック故障と冷間
始動との組合せにおいては、ハイスタック故障は、冷間
始動時に直ちに診断することができる。つまり、冷間始
動であるにも拘らず、エンジン始動時におけるセンサ検
出値が高いことをもって、ハイスタック故障であること
を、所定時間が経過することを待つことなく、蓋然性高
く、直ちに判定できるからである。同様に、ロースタッ
ク故障と温間始動との組合せにおいては、ロースタック
故障は、温間始動時に直ちに診断することができる。つ
まり、温間始動であるにも拘らず、エンジン始動時にお
けるセンサ検出値が低いことをもって、ロースタック故
障であることを、やはり所定時間が経過することを待つ
ことなく、蓋然性高く、直ちに判定できるからである。
また、これらの場合において、さらに、エンジンが始動
されてから以降のセンサ検出値があまり変化しないとき
には、そのことをもって、より一層信憑性高く、ロー側
又はハイ側のスタック故障を診断することが可能とな
る。

【００１０】したがって、以上のことから、本願の特許
請求の範囲における請求項１に記載の発明は、エンジン
温度を検出するエンジン温度検出手段の故障診断装置で
あって、エンジンが停止されてから次に始動されるまで
の時間を計測するエンジン停止時間計測手段と、該計測
手段で計測されたエンジン停止時間が所定時間を経過し
た後にエンジンが始動されたときの上記エンジン温度検
出手段の検出温度が所定値よりも高いときは、該エンジ
ン温度検出手段が高温側に固着した故障であると判定す
る判定手段とが備えられていることを特徴とする。

【００１１】この請求項１に係る発明によれば、冷間始
動時にハイスタック故障を蓋然性高く直ちに診断するこ
とができる。つまり、エンジンが停止されてから次に始
動されるまでのエンジン停止時間が所定時間を超えて長
いときには、エンジン温度は外気温度相当の温度にまで
確実に低下しているはずであるから、それにも拘らずエ
ンジンが始動されたときのエンジン温度検出手段の検出
温度が高いときには、該検出手段が高温側に固着したハ
イスタック故障であると精度よく判定することができる
のである。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、同じくエ
ンジン温度を検出するエンジン温度検出手段の故障診断
装置であって、エンジン温度を検出するエンジン温度検
出手段の故障診断装置であって、エンジンが停止されて
から次に始動されるまでの時間を計測するエンジン停止
時間計測手段と、該計測手段で計測されたエンジン停止
時間が所定時間を経過した後にエンジンが始動されたと
きの上記エンジン温度検出手段の検出温度が所定値より
も高く、且つそのエンジン始動から所定時間が経過する
までの間の上記エンジン温度検出手段の検出温度の変化
が所定値よりも小さいときは、該エンジン温度検出手段
が高温側に固着した故障であると判定する判定手段とが
備えられていることを特徴とする。

【００１３】この請求項２に係る発明によれば、同じく
冷間始動時におけるハイスタック故障をより信憑性高く
診断することができる。つまり、上記請求項１に記載の
発明における故障判定条件に加えて、エンジン始動から
所定時間が経過する期間中のエンジン温度変化が所定値
よりも小さいことという第２の条件が付加されているか
ら、エンジン始動時の瞬時的な検出結果だけではなく、
その後のセンサ出力値の変化状態を併せて考慮すること
により、ハイスタック故障をなお一層精度よく判定する
ことができるのである。

【００１４】一方、請求項３に記載の発明は、同じくエ
ンジン温度を検出するエンジン温度検出手段の故障診断
装置であって、エンジンが停止されてから次に始動され
るまでの時間を計測するエンジン停止時間計測手段と、
該計測手段で計測されたエンジン停止時間が所定時間を
経過する前にエンジンが始動されたときの上記エンジン
温度検出手段の検出温度が所定値よりも低いときは、該
エンジン温度検出手段が低温側に固着した故障であると
判定する判定手段とが備えられていることを特徴とす
る。

【００１５】この請求項３に係る発明によれば、温間始
動時にロースタック故障を蓋然性高く直ちに診断するこ
とができる。つまり、エンジンが停止されてから次に始
動されるまでのエンジン停止時間が所定時間を超えず短
いときには、エンジン温度はまだそれほど低下しておら
ず高いはずであるから、それにも拘らずエンジンが始動
されたときのエンジン温度検出手段の検出温度が低いと
きには、該検出手段が低温側に固着したロースタック故
障であると精度よく判定することができるのである。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、同じくエ
ンジン温度を検出するエンジン温度検出手段の故障診断
装置であって、エンジンが停止されてから次に始動され
るまでの時間を計測するエンジン停止時間計測手段と、
該計測手段で計測されたエンジン停止時間が所定時間を
経過する前にエンジンが始動されたときの上記エンジン
温度検出手段の検出温度が所定値よりも低く、且つその
エンジン始動から所定時間が経過するまでの間の上記エ
ンジン温度検出手段の検出温度の変化が所定値よりも小
さいときは、該エンジン温度検出手段が低温側に固着し
た故障であると判定する判定手段とが備えられているこ
とを特徴とする。

【００１７】この請求項４に係る発明によれば、同じく
温間始動時におけるロースタック故障をより信憑性高く
診断することができる。つまり、上記請求項３に記載の
発明における故障判定条件に加えて、エンジン始動から
所定時間が経過する期間中のエンジン温度変化が所定値
よりも小さいことという第２の条件が付加されているか
ら、エンジン始動時の瞬時的な検出結果だけではなく、
その後のセンサ出力値の変化状態を併せて考慮すること
により、ロースタック故障をなお一層精度よく判定する
ことができるのである。

【００１８】さらに、この請求項４に係る発明によれ
ば、例えば前回のエンジン運転時間が短く、そもそも前
回のエンジン停止時におけるエンジン温度がそれほど高
くなかった場合において、ロースタック故障を診断する
ことができる。つまり、この場合は、前回のエンジン停
止時におけるエンジン温度がそれほど高くなかったので
あるから、前回エンジンが停止されてから次に始動され
るまでのエンジン停止時間が所定時間を超えず短くて
も、エンジン温度は最初から低いのである。それゆえ、
エンジン始動時におけるセンサ検出値が低いことは蓋然
性のあるものと考えることもできるが、そのエンジン始
動後のセンサ検出値があまり変化しないことをもって、
それがロー側のスタック故障によるものであったことが
判定できるのである。換言すれば、エンジン始動から所
定時間が経過する期間中のエンジン温度変化が所定値よ
りも小さいことという第二の条件を付加することによっ
て、ロースタック故障を誤って見逃すという不具合が回
避されることになる。

【００１９】そして、請求項５に記載の発明は、上記請
求項２又は請求項４に記載の発明において、エンジンに
対する燃料噴射を停止する燃料カット手段が備えられ、
エンジン始動から所定時間が経過するまでの間に該手段
による燃料カットが行われたときは、判定手段は、その
燃料カットが行われた時間を上記所定時間に含めないよ
うに構成されていることを特徴とする。

【００２０】この請求項５に係る発明によれば、特に、
エンジン始動後のセンサ検出値の変化の度合いからロ
ー、ハイのスタック故障を診断する場合に、エンジン温
度の変化、特に上昇変化に寄与しない燃料カットが実行
された分の時間を、そのセンサ検出値の変化度合いをみ
るための所定時間から除外したから、上記のスタック故
障診断がより合理的に行われ、実際にエンジン温度がそ
れほど変化しない環境の下であるのに、センサ検出値が
あまり変化しないからスタック故障であると判定する誤
診断が回避される。

【００２１】さらに、請求項６に記載の発明は、上記請
求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明におい
て、エンジン温度検出手段は、エンジン温度としてエン
ジンの冷却水温を検出するものであることを特徴とす
る。

【００２２】この請求項６に係る発明によれば、特に、
エンジン温度を最もよく反映するエンジンの冷却水の温
度をエンジン温度を代表するものとして用いるので、エ
ンジン温度検出手段の故障判定がより現実に近い値のパ
ラメータに基づいて行われることになり、この点からも
該故障判定の精度が担保される。

【００２３】以下、発明の実施の形態を通して、本発明
をさらに詳しく説明する。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に示すように、本実施の形態
に係るエンジン１は、例えば直列４気筒の自動車用ガソ
リンエンジンであって、その本体１０内の各燃焼室１１
に点火プラグ１２が設置されていると共に、該燃焼室１
１に吸気ポート１３及び排気ポート１４が開口し、各ポ
ート１３，１４の開口部に吸気弁１５及び排気弁１６が
配設されている。吸気ポート１３に接続された吸気通路
１７には、上流側から順に、エアクリーナ１８、例えば
白金熱線を用いたヒートワイヤ式あるいはカルマン渦式
のエアーフローメータ１９、スロットル弁２０、サージ
タンク２１、及び燃料噴射弁２２が配設され、且つ、ス
ロットル弁２０をバイパスするバイパス通路２３に、例
えばステップモータを用いたアイドル回転数制御用のア
イドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２
４が設けられていると共に、排気ポート１４に接続され
た排気通路２５には、同じく上流側から順に、例えばジ
ルコニア素子式あるいはチタニア磁器式の酸素センサ２
６、及び排ガス浄化用の三元触媒装置２７が設けられて
いる。

【００２５】さらに、エンジン本体１０の所定位置には
電磁ピックアップ式のクランク角センサ２８、及びエン
ジン冷却水の温度を検出するサーミスタ方式の水温セン
サ２９が備えられていると共に、当該自動車には、上記
各種のセンサ類の出力信号を入力し、上記各種のアクチ
ュエータの作動を制御するエンジン制御システム用の電
子コントロールユニット（ＥＣＵ）３０が搭載されてい
る。また、パワートレインの出力回転数から当該自動車
の車速を検出する車速センサ３１が備えられていると共
に、例えば運転席前方のインストルパネルに運転者に異
常を報知する警告灯３２が配置されている。

【００２６】上記エンジン制御用ＥＣＵ３０には、アナ
ログ入力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバ
ータや、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含むシングルチップ
のマイクロコンピュータ、あるいは該マイクロコンピュ
ータで生成された制御信号を外部に出力するための出力
処理回路等の通常の要素に加えて、イグニッションスイ
ッチがＯＦＦとされている時間、つまりエンジン１の停
止時間を計測するソークタイマ３３が内蔵されている。
このソークタイマ３３は、例えばＥＣＵ３０内の電気回
路から引き込んだバックアップ電圧によりイグニッショ
ンＯＦＦ後において作動するものである。また、上記バ
ックアップ電圧は、後述する故障診断制御の診断結果を
イグニッションＯＦＦ後においても消去しないようにメ
モリに記録し続けるためにも用いられる。

【００２７】図２にこのエンジン１の冷却系を示す。エ
ンジン本体１０のシリンダブロック及びシリンダヘッド
には、冷却水が循環するウォータジャケット４０が形成
されている。クランクシャフト（図示せず）によりベル
ト等を介してウォータポンプ４１が駆動され、該ポンプ
４１により冷却水が図面上左側から右側へ向けて圧送さ
れる。冷却水がウォータジャケット４０内を流れる間に
エンジン本体１０の熱が奪われて該エンジン本体１０が
冷却される一方、冷却水はその熱により温度が上昇す
る。それゆえ、この冷却水の温度はエンジン１の温度を
よく反映する。そして、この冷却水温を検出する水温セ
ンサ２９は、ウォータジャケット４０に臨む位置に配置
されている。

【００２８】水温がサーモスタット弁４２の設定温度よ
りも低い間は該サーモスタット弁４２が閉じ、これによ
って、冷却水はウォータジャケット４０からバイパス通
路４３を経て循環する。逆に、水温がサーモスタット弁
４２の設定温度よりも高くなると該サーモスタット弁４
２が開き、これによって、冷却水は該サーモスタット弁
４２を通過してアッパホース４４からラジエータ４５に
至る。冷却水はラジエータ４５内を通過する間に冷却さ
れて、ロアホース４６からウォータポンプ４１に戻る。

【００２９】なお、このエンジン冷却系には、冷却水温
が所定温度以上に高くなると、図示しないフロントグリ
ルの側（図面上の左側）から空気を吸引してラジエータ
４５を強制的に冷却する電動ファン４７が備えられてい
ると共に、車内暖房用のヒータコア４８が設けられてい
る。このヒータコア４８は、ウォータジャケット４０か
ら温水が循環するように上流側の冷却水通路４９及び下
流側の冷却水通路５０によって該ウォータジャケット４
０に接続されており、上流側冷却水通路４９に配設され
た温水弁（図示せず）によってその温水流量が調整され
る。

【００３０】前述したように、上記エンジン制御用ＥＣ
Ｕ３０は、車速センサ３１及びソークタイマ３３を含む
各センサ類の検出信号を制御情報として入力し、該制御
情報に基づいて点火プラグ１２を介しての点火時期制
御、燃料噴射弁２２を介しての燃料噴射制御、ＩＳＣバ
ルブ２４を介してのアイドル回転数制御等の各エンジン
制御を実行すると共に、排出ガスの浄化に関連する装置
としての上記水温センサ２９の故障診断を併せて行う。

【００３１】次に、本発明の特徴部分を構成するこの水
温センサ２９の故障診断についてさらに詳しく説明す
る。最初に、図３のタイムチャートを参照してこの故障
診断の概要を説明する。なお、同図における横時間軸上
の各時点（ｔ０，ｔ１，ｔ２…）の位置、及び縦水温軸
上の各温度（ｔｈ１，Ｔｈａ，ｔｈ２…）の位置は、相
互の並び順を示すものではあるが、相互の量的な比率を
必ずしも正しく反映しているものではない。

【００３２】まず、図３に実線で示すように、エンジン
温度、すなわちエンジン水温は、エンジン１の停止と共
に下がり始め（時点ｔ０）、例えば車庫入れ後のよう
に、エンジン１の停止時間、すなわちソークタイマ３３
の計測時間（Ｔｓｏａｋ）が、符号アで示すように充分
長いときには、該エンジン水温はついには外気温に相当
する温度（ｔｈ１）にまで低下する（時点ｔ３）。そし
て、次にエンジン１が始動されると（冷間始動：時点ｔ
５）、エンジン水温は上昇し始め、例えばアクセルペダ
ルの踏込み量等に起因するエンジン負荷の増減に伴って
上下しながら、前述したサーモスタット弁４２の設定温
度（ｔｈ０）付近に収束する。

【００３３】一方、図中鎖線で示すように、例えば高速
道路のサービスエリアでの小休止のように、エンジン１
の停止時間（Ｔｓｏａｋ）が、符号イで示すように比較
的短いときには、エンジン水温はそれほど低下しておら
ず、外気温相当温度（ｔｈ１）よりもかなり高い温度
（ｔｈ２）から、そのエンジン始動に伴って再び上昇す
る（温間始動：時点ｔ１）。そして、同じくエンジン負
荷の増減に伴って上下しながら、サーモスタット弁４２
の設定温度（ｔｈ０）付近に収束する。

【００３４】ここで、図中破線（Ｈ）で示すように、こ
のような温度変化を示すエンジン水温を本来検出するは
ずの水温センサ２９が、その検出値が高温度側に固着す
るハイスタック故障を起こしている場合は、上記時点
（ｔ５）における冷間始動時に直ちにそのことが判定可
能となる。つまり、判定基準としての所定温度（Ｔｈ
ａ）を、図示したように、例えば冷間始動時水温（ｔｈ
１）と温間始動時水温（ｔｈ２）との間に設定すると、
冷間始動時（ｔ５）におけるエンジン水温は、該判定温
度（Ｔｈａ）よりも、符号ウで示すように、本来低いは
ずであるにも拘らず、水温センサ２９は、エンジン水温
が該判定温度（Ｔｈａ）よりも、符号エで示すように、
高いことを示しているからである。したがって、このよ
うに蓋然性の高い、精度に優れる故障診断を、エンジン
始動後の早い時期において行うことができる（ハイスタ
ック故障診断１）。

【００３５】同様に、図中破線（Ｌ）で示すように、水
温センサ２９が、その検出値が低温度側に固着するロ−
スタック故障を起こしている場合は、上記時点（ｔ１）
における温間始動時に直ちにそのことが判定可能とな
る。つまり、温間始動時（ｔ１）におけるエンジン水温
は、上記判定温度（Ｔｈａ）よりも、符号オで示すよう
に、本来高いはずであるにも拘らず、水温センサ２９
は、エンジン水温が該判定温度（Ｔｈａ）よりも、符号
カで示すように、低いことを示しているからである。し
たがって、この場合においても、このように蓋然性の高
い、精度に優れる故障診断を、エンジン始動後の早い時
期において行うことができる（ロースタック故障診断
１）。

【００３６】それゆえ、ソークタイマ３３の計測時間
（Ｔｓｏａｋ）に対する判定基準としての所定時間を、
例えば、図示したＴａ又はＴｂのように設定すればよ
い。このうち、所定時間（Ｔａ）は、エンジン１が停止
された時点（ｔ０）から、エンジン水温が外気温相当温
度（ｔｈ１）にまで低下する時点（ｔ３）を経過した後
の時点（ｔ４）までの時間であって、エンジン１の停止
時間が長く、次にエンジン１を始動させたときにはそれ
は冷間始動であることを担保するためのものである。

【００３７】一方、所定時間（Ｔｂ）は、エンジン１が
停止された時点（ｔ０）から、エンジン水温が外気温相
当温度（ｔｈ１）にまで低下する時点（ｔ３）を経過す
る前の時点（ｔ４）までの時間であって、エンジン１の
停止時間が短く、次にエンジン１を始動させたときには
それは温間始動であることを担保するためのものであ
る。

【００３８】そして、これらの冷間、温間識別のための
判定所定時間（Ｔａ，Ｔｂ）は、いずれも、外気温度を
はじめ、判定所定温度（Ｔｈａ）、診断対象となるハイ
スタック温度又はロースタック温度等に応じて合目的的
に設定される。

【００３９】またさらに、ロー、ハイいずれのスタック
故障診断の場合においても、そのエンジン始動からさら
に別の第２の所定時間（Ｔｃ）が経過するのを待って、
その経過時点（ｔ６：温間始動の場合、ｔ７：冷間始動
の場合）までの間に水温センサ２９の検出値が実際にほ
とんど変化しないことを確認してから（第２の条件）、
該センサ２９のスタック故障を最終的に決定するように
してもよい。エンジン始動時（ｔ１，ｔ５）のみにおけ
る瞬時的な水温センサ２９の検出結果だけを制御情報と
して用いるのではなく、このような第２の条件を付加し
て、検出時点の異なる複数の検出データを総合して判定
するから、より一層信憑性の高いハイスタック故障の診
断を行うことが可能となる（ロースタック故障診断２、
ハイスタック故障診断２）。

【００４０】次に、以上説明したＥＣＵ３０が行う水温
センサ２９の故障診断の各具体的動作の一例を図４以下
に示すフローチャートに従って説明する。各フローチャ
ートで表わされる故障診断のプログラムはそれぞれイグ
ニッションスイッチがＯＮとなった時点、つまりエンジ
ン１の始動と共にスタートする。

【００４１】まず、図４に示すフローチャートで表わさ
れた故障診断プログラムは、上記「ハイスタック故障診
断１」に相当するものである。すなわち、ステップＳ１
で、各種の入力信号を読み込んだうえで、ステップＳ２
で、ソークタイマ３３によるエンジン１の停止時間（Ｔ
ｓｏａｋ）が、冷間始動識別用の判定所定時間（Ｔａ）
以上であるか否かが判定される。そして、その結果、エ
ンジン停止時間（Ｔｓｏａｋ）が該所定時間（Ｔａ）を
経過しているとき、つまり冷間始動時であるときは、ス
テップＳ３で、エンジン水温（ｔｈ）が上記故障判定用
所定温度（Ｔｈａ）よりも高いか否かが判定される。そ
して、その結果、この冷間始動時に、水温センサ２９で
検出されたエンジン水温（ｔｈ）が該所定温度（Ｔｈ
ａ）よりも高いときは、ハイスタック故障であると判定
し、ステップＳ４で、その診断内容をＲＡＭに記憶する
と共に、乗員室内の警告灯３２を点灯させて運転者に異
常を知らせる。これに対し、ステップＳ３における判定
の結果、この冷間始動時に、水温センサ２９で検出され
たエンジン水温（ｔｈ）が判定所定温度（Ｔｈａ）以下
であるときには、水温センサ２９が正常であると判定
し、ステップＳ５で、警告灯３２を点灯させることな
く、その診断内容をＲＡＭに記憶する。

【００４２】なお、ＲＡＭに格納された故障診断の内容
は、イグニッションスイッチがＯＦＦとなっても、ソー
クタイマ３３の作動源でもあるバックアップ電圧により
ＲＡＭに記録され続け、消去されることはない。また、
故障が検出されたときには、ＥＣＵ３０は、その故障部
分をカバーして、近くの修理工場まである程度支障なく
エンジン１を運転し続けることができるような代わりの
値を用いてエンジン制御を続行する（リンプホーム機
能）。

【００４３】次の図５に示すフローチャートで表わされ
た故障診断プログラムは、「ロースタック故障診断１」
に相当するものであって、その内容は上記「ハイスタッ
ク故障診断１」にほぼ準じたものである。すなわち、ス
テップＳ１１で、各種の入力信号を読み込んだうえで、
まず、ステップＳ１２において、前回のエンジン１の停
止時の水温が所定温度よりも大きかったか否かが判定さ
れる。そして、大きかった場合に限り、次のステップＳ
１３以下に進む。これは、例えば前回の運転時間が短
く、エンジン水温が充分に上昇しないうちにエンジン１
が停止され、そして短時間のエンジン停止後に再始動さ
れたようなときには、水温センサ２９が正常であって
も、再始動時において水温センサ２９は低い温度を示
し、後のステップＳ１４においてロースタック故障であ
ると誤診断される可能性があるので、それを回避するた
めである。

【００４４】なお、このステップＳ１２における前回の
エンジン１の停止時の水温は、例えば前回のエンジン１
の停止時における水温センサ２９の検出値であってもよ
く、その場合の比較対象となる所定温度は、例えばサー
モスタット弁４２の設定温度（ｔｈ０）等である。さら
に、このステップＳ１２における前回のエンジン１の停
止時の水温状態を識別するものとして、例えば前回のエ
ンジン１の運転時間が所定時間よりも長かったか否かを
判定してもよい。

【００４５】ステップＳ１３では、ソークタイマ３３に
よるエンジン１の停止時間（Ｔｓｏａｋ）が、温間始動
識別用の判定所定時間（Ｔｂ）未満であるか否かが判定
される。そして、その結果、エンジン停止時間（Ｔｓｏ
ａｋ）が該所定時間（Ｔｂ）をまだ経過していないと
き、つまり温間始動時であるときは、ステップＳ１４
で、エンジン水温（ｔｈ）が上記故障判定用所定温度
（Ｔｈａ）よりも低いか否かが判定される。そして、そ
の結果、この温間始動時に、水温センサ２９で検出され
たエンジン水温（ｔｈ）が該所定温度（Ｔｈａ）よりも
低いときは、ロースタック故障であると判定し、ステッ
プＳ１５で、その診断内容をＲＡＭに記憶すると共に、
乗員室内の警告灯３２を点灯させて運転者に異常を知ら
せる。これに対し、ステップＳ１４における判定の結
果、この温間始動時に、水温センサ２９で検出されたエ
ンジン水温（ｔｈ）が判定所定温度（Ｔｈａ）以上であ
るときには、水温センサ２９が正常であると判定し、ス
テップＳ１６で、警告灯３２を点灯させることなく、そ
の診断内容をＲＡＭに記憶する。

【００４６】次の図６に示すフローチャートで表わされ
た故障診断プログラムは、「ハイスタック故障診断２」
に相当するものである。このプログラムにおいては、上
記ハイスタック故障診断１のプログラムに、第２の条件
の判定を遂行するためのルーティンが付加されている。

【００４７】すなわち、ステップＳ２１で、各種の入力
信号を読み込んだうえで、ステップＳ２２で、ソークタ
イマ３３によるエンジン１の停止時間（Ｔｓｏａｋ）
が、冷間始動識別用の判定所定時間（Ｔａ）以上である
か否かが判定される。そして、その結果、エンジン停止
時間（Ｔｓｏａｋ）が所定時間（Ｔａ）を経過している
とき、つまり冷間始動時であるときは、ステップＳ２３
で、エンジン水温（ｔｈ）が上記故障判定用所定温度
（Ｔｈａ）よりも高いか否かが判定される。そして、そ
の結果、この冷間始動時に、水温センサ２９で検出され
たエンジン水温（ｔｈ）が該所定温度（Ｔｈａ）よりも
高いときは、ステップＳ２４以下に進む。これに対し、
ステップＳ２３における判定の結果、この冷間始動時
に、水温センサ２９で検出されたエンジン水温（ｔｈ）
が判定所定温度（Ｔｈａ）以下であるときには、水温セ
ンサ２９が正常であると判定し、ステップＳ３３で、警
告灯３２を点灯させることなく、その診断内容をＲＡＭ
に記憶する。

【００４８】ステップＳ２４からＳ３１は、エンジン始
動から第２所定時間（Ｔｃ）が経過するまでの間におけ
る水温センサ２９の検出値（ｔｈ）の変化度合いが所定
値（Δｔｈ）と比べて小さいか否かをみる第２の条件判
定ルーティンである。まず、ステップＳ２４で初期化が
行われ、以下で用いられるエンジン始動後のタイマ（ｔ
ｉｍ）が０に、また水温センサ２９の検出値の最小値
（ｔｈｍｉｎ）及び最大値（ｔｈｍａｘ）がそれぞれ現
時点での値（ｔｈ）にリセットされる。

【００４９】そして、ステップＳ２５，Ｓ２６で、水温
センサ２９の検出温度の最小値の更新が、またステップ
Ｓ２７，Ｓ２８で、最大値の更新がそれぞれ行われる。
すなわち、水温センサ２９の今回の検出温度（ｔｈ）が
いままでの最小値（ｔｈｍｉｎ）よりも小さければ、そ
の今回値（ｔｈ）を新たに最小値（ｔｈｍｉｎ）とし、
また水温センサ２９の今回の検出温度（ｔｈ）がいまま
での最大値（ｔｈｍａｘ）よりも大きければ、その今回
値（ｔｈ）を新たに最大値（ｔｈｍａｘ）とする。

【００５０】そして、ステップＳ２９で、エンジン始動
後のタイマ（ｔｉｍ）が１づつアップされ、ステップＳ
３０で、その値（ｔｉｍ）が上記第２所定時間（Ｔｃ）
を超えるまで、上記の水温センサ２９の検出最小値（ｔ
ｈｍｉｎ）及び最大値（ｔｈｍａｘ）の更新が繰り返さ
れる。なお、図示していないが、上記ステップＳ２５〜
Ｓ３０の繰返しループの中に、水温センサ２９からの出
力信号をその都度読み込むステップが挿入されている
（例えば、ステップＳ３０からステップＳ２５へリター
ンする間）。

【００５１】そして、エンジン始動後タイマ（ｔｉｍ）
が第２所定時間（Ｔｃ）を超えたときには、ステップＳ
３１に進んで、そのエンジン始動から第２所定時間（Ｔ
ｃ）が経過するまでの間における水温センサ２９の検出
最大値（ｔｈｍａｘ）と検出最小値（ｔｈｍｉｎ）との
偏差が、スタック判定用所定値（Δｔｈ）よりも小さい
か否かが判定される。そして、その結果、上記第２所定
時間（Ｔｃ）以内に、水温センサ２９で検出されたエン
ジン水温（ｔｈ）があまり変化せず、その最大限の変化
（ｔｈｍａｘ−ｔｈｍｉｎ）が上記所定値（Δｔｈ）よ
りも低いときは、ハイスタック故障であると判定し、ス
テップＳ３２で、その診断内容をＲＡＭに記憶すると共
に、乗員室内の警告灯３２を点灯させて運転者に異常を
知らせる。これに対し、ステップＳ３１における判定の
結果、上記第２所定時間（Ｔｃ）以内に、水温センサ２
９で検出されたエンジン水温（ｔｈ）が上記所定値（Δ
ｔｈ）以上に変化しているときには、水温センサ２９が
正常であると判定し、ステップＳ３３で、警告灯３２を
点灯させることなく、その診断内容をＲＡＭに記憶す
る。

【００５２】次の図７、図８に示すフローチャートで表
わされた故障診断プログラムは、「ロースタック故障診
断２」に相当するものであって、その内容は上記「ハイ
スタック故障診断２」にほぼ準じたものであるが、この
プログラムにおいては、エンジン１の燃料カットが行わ
れた場合には、その燃料カットが実行された時間（ｔｉ
ｍｆｃ）を、センサ２９の検出最大値（ｔｈｍａｘ）及
び検出最小値（ｔｈｍｉｎ）の更新作業時間から除外す
るようになっている。

【００５３】すなわち、発進時等のエンジン高回転時に
は、エンジン過回転による損傷を防止するため、エンジ
ン回転数が所定値以上に上昇すると燃料カットが一般に
行われるが、この場合は、燃料の噴射が一次的にせよ停
止され、したがって燃料の燃焼爆発がなく、エンジン温
度の変化、特に上昇変化には寄与しない。したがって、
そのような燃料カットが実行された分の時間（ｔｉｍｆ
ｃ）を、水温センサ２９の検出値（ｔｈ）の変化度合い
をみるための更新作業時間から除外することにより、こ
のスタック故障診断２がより合理的に行われることにな
る。つまり、実質的に有効、有意義な更新作業時間を設
定することにより、実際にエンジン温度がそれほど変化
しない環境下にあるのに、水温センサ２９の検出値（ｔ
ｈ）があまり変化しないからスタック故障であると判定
する誤診断が回避されることになるのである。

【００５４】なお、このように燃料カット実行時間（ｔ
ｉｍｆｃ）を更新作業時間から除外する動作を、前述の
ハイスタック故障診断２にも適用してよいことはいうま
でもない。

【００５５】まず、ステップＳ４１で、各種の入力信号
を読み込んだうえで、ステップＳ４２において、前回の
エンジン１の停止時の水温が所定温度よりも大きかった
か否かが判定される。そして、大きかった場合に限り、
次のステップＳ４３以下に進む。これは、例えば前回の
運転時間が短く、エンジン水温が充分に上昇しないうち
にエンジン１が停止され、そして短時間のエンジン停止
後に再始動されたようなときには、水温センサ２９が正
常であっても、再始動時において水温センサ２９は低い
温度を示し、後のステップＳ４４において正常ではない
と誤診断される可能性があるので、それを回避するため
である。

【００５６】なお、このステップＳ４２における前回の
エンジン１の停止時の水温は、例えば前回のエンジン１
の停止時における水温センサ２９の検出値であってもよ
く、その場合の比較対象となる所定温度は、例えばサー
モスタット弁４２の設定温度（ｔｈ０）等である。さら
に、このステップＳ４２における前回のエンジン１の停
止時の水温状態を識別するものとして、例えば前回のエ
ンジン１の運転時間が所定時間よりも長かったか否かを
判定してもよい。

【００５７】ステップＳ４３では、ソークタイマ３３に
よるエンジン１の停止時間（Ｔｓｏａｋ）が、温間始動
識別用の判定所定時間（Ｔｂ）未満であるか否かが判定
される。そして、その結果、エンジン停止時間（Ｔｓｏ
ａｋ）が該所定時間（Ｔｂ）をまだ経過していないと
き、つまり温間始動時であるときは、ステップＳ４４
で、エンジン水温（ｔｈ）が上記故障判定用所定温度
（Ｔｈａ）よりも低いか否かが判定される。そして、そ
の結果、この温間始動時に、水温センサ２９で検出され
たエンジン水温（ｔｈ）が該所定温度（Ｔｈａ）よりも
低いときは、ステップＳ４５以下に進む。これに対し、
ステップＳ４４における判定の結果、この温間始動時
に、水温センサ２９で検出されたエンジン水温（ｔｈ）
が判定所定温度（Ｔｈａ）以上であるときには、水温セ
ンサ２９が正常であると判定し、ステップＳ５６で、警
告灯３２を点灯させることなく、その診断内容をＲＡＭ
に記憶する。

【００５８】ステップＳ４５からＳ５４は、エンジン始
動から第２所定時間（Ｔｃ）が経過するまでの間におけ
る水温センサ２９の検出値（ｔｈ）の変化度合いが所定
値（Δｔｈ）と比べて小さいか否かをみる第２の条件判
定ルーティンである。まず、ステップＳ４５で初期化が
行われ、以下で用いられるエンジン始動後のタイマ（ｔ
ｉｍ）及び燃料カットの実行時間を計測するタイマ（ｔ
ｉｍｆｃ）が０に、また水温センサ２９の検出値の最小
値（ｔｈｍｉｎ）及び最大値（ｔｈｍａｘ）がそれぞれ
現時点での値（ｔｈ）にリセットされる。

【００５９】そして、ステップＳ４６，Ｓ４７で、水温
センサ２９の検出温度の最小値の更新が、またステップ
Ｓ４８，Ｓ４９で、最大値の更新がそれぞれ行われる。
すなわち、水温センサ２９の今回の検出温度（ｔｈ）が
いままでの最小値（ｔｈｍｉｎ）よりも小さければ、そ
の今回値（ｔｈ）を新たに最小値（ｔｈｍｉｎ）とし、
また水温センサ２９の今回の検出温度（ｔｈ）がいまま
での最大値（ｔｈｍａｘ）よりも大きければ、その今回
値（ｔｈ）を新たに最大値（ｔｈｍａｘ）とする。

【００６０】そして、ステップＳ５０，Ｓ５１で、燃料
カットが実行されていれば、その燃料カット実行時間
（ｔｉｍｆｃ）が１づつアップされ、またステップＳ５
２で、エンジン始動後のタイマ（ｔｉｍ）が１づつアッ
プされる。

【００６１】そして、ステップＳ５３で、上記エンジン
始動後の時間（ｔｉｍ）から燃料カット実行時間（ｔｉ
ｍｆｃ）が差し引かれた値が、上記第２所定時間（Ｔ
ｃ）を超えるまで、上記の水温センサ２９の検出最小値
（ｔｈｍｉｎ）及び最大値（ｔｈｍａｘ）の更新が繰り
返される。なお、図示していないが、上記ステップＳ４
６〜Ｓ５３の繰返しループの中に、水温センサ２９から
の出力信号をその都度読み込むステップが挿入されてい
る（例えば、ステップＳ５３からステップＳ４６へリタ
ーンする間）。

【００６２】そして、上記エンジン始動後時間（ｔｉ
ｍ）から燃料カット実行時間（ｔｉｍｆｃ）が差し引か
れた値が第２所定時間（Ｔｃ）を超えたときには、ステ
ップＳ５４に進んで、そのエンジン始動から第２所定時
間（Ｔｃ）が経過するまでの間における水温センサ２９
の検出最大値（ｔｈｍａｘ）と検出最小値（ｔｈｍｉ
ｎ）との偏差が、スタック判定用所定値（Δｔｈ）より
も小さいか否かが判定される。そして、その結果、上記
第２所定時間（Ｔｃ）以内に、水温センサ２９で検出さ
れたエンジン水温（ｔｈ）があまり変化せず、その最大
限の変化（ｔｈｍａｘ−ｔｈｍｉｎ）が上記所定値（Δ
ｔｈ）よりも低いときは、ロースタック故障であると判
定し、ステップＳ５５で、その診断内容をＲＡＭに記憶
すると共に、乗員室内の警告灯３２を点灯させて運転者
に異常を知らせる。これに対し、ステップＳ５４におけ
る判定の結果、上記第２所定時間（Ｔｃ）以内に、水温
センサ２９で検出されたエンジン水温（ｔｈ）が上記所
定値（Δｔｈ）以上に変化しているときには、水温セン
サ２９が正常であると判定し、ステップＳ５６で、警告
灯３２を点灯させることなく、その診断内容をＲＡＭに
記憶する。

【００６３】なお、上記各判定用所定値の実値として
は、例えば、冷間始動識別用の判定所定時間（Ｔａ）を
６時間とした場合、故障判定所定温度（Ｔｈａ）を３０
℃、第２所定時間（Ｔｃ）を３００秒、温度変化所定値
（Δｔｈ）を５．６℃等とするものである。

【００６４】

【発明の効果】以上具体例を挙げて詳しく説明したよう
に、本発明によれば、エンジン水温センサ等のエンジン
温度検出手段のスタック故障を精度よく、且つエンジン
始動後の早い時期に診断することができる。本発明は、
大気汚染、環境汚染に密接につながる排出ガス関連装置
の故障診断機能を有するエンジンの電子制御が行われる
自動車一般に好ましく適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御シス
テム構成図である。

【図２】同エンジンの冷却系統の構成図である。

【図３】同エンジンの水温センサの故障診断のタイムチ
ャートである。

【図４】ハイスタック故障診断の実行プログラムのフロ
ーチャートである。

【図５】ロースタック故障診断の実行プログラムのフロ
ーチャートである。

【図６】ハイスタック故障診断の別の実行プログラムの
フローチャートである。

【図７】ロースタック故障診断の別の実行プログラムの
一部のフローチャートである。

【図８】同一部のフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン２９水温センサ（エンジン温度検出手段）３０エンジンコントロールユニット（判定手段）３３ソークタイマ（エンジン停止時間計測手段）３２警告灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｎ 7/24 7/24 Ｍ (72)発明者牧本成治広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 BA06 BA13 CA01 CA07 DA27 FA08 FA09 FA20 FA29 FA38 3G301 HA01 JB09 KA01 KA26 KA28 LA04 MA24 NE23 PA04Z PA05Z PD03Z PE03Z PE08B PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン温度を検出するエンジン温度検
出手段の故障診断装置であって、エンジンが停止されて
から次に始動されるまでの時間を計測するエンジン停止
時間計測手段と、該計測手段で計測されたエンジン停止
時間が所定時間を経過した後にエンジンが始動されたと
きの上記エンジン温度検出手段の検出温度が所定値より
も高いときは、該エンジン温度検出手段が高温側に固着
した故障であると判定する判定手段とが備えられている
ことを特徴とするエンジン温度検出手段の故障診断装
置。
【請求項２】エンジン温度を検出するエンジン温度検
出手段の故障診断装置であって、エンジンが停止されて
から次に始動されるまでの時間を計測するエンジン停止
時間計測手段と、該計測手段で計測されたエンジン停止
時間が所定時間を経過した後にエンジンが始動されたと
きの上記エンジン温度検出手段の検出温度が所定値より
も高く、且つそのエンジン始動から所定時間が経過する
までの間の上記エンジン温度検出手段の検出温度の変化
が所定値よりも小さいときは、該エンジン温度検出手段
が高温側に固着した故障であると判定する判定手段とが
備えられていることを特徴とするエンジン温度検出手段
の故障診断装置。
【請求項３】エンジン温度を検出するエンジン温度検
出手段の故障診断装置であって、エンジンが停止されて
から次に始動されるまでの時間を計測するエンジン停止
時間計測手段と、該計測手段で計測されたエンジン停止
時間が所定時間を経過する前にエンジンが始動されたと
きの上記エンジン温度検出手段の検出温度が所定値より
も低いときは、該エンジン温度検出手段が低温側に固着
した故障であると判定する判定手段とが備えられている
ことを特徴とするエンジン温度検出手段の故障診断装
置。
【請求項４】エンジン温度を検出するエンジン温度検
出手段の故障診断装置であって、エンジンが停止されて
から次に始動されるまでの時間を計測するエンジン停止
時間計測手段と、該計測手段で計測されたエンジン停止
時間が所定時間を経過する前にエンジンが始動されたと
きの上記エンジン温度検出手段の検出温度が所定値より
も低く、且つそのエンジン始動から所定時間が経過する
までの間の上記エンジン温度検出手段の検出温度の変化
が所定値よりも小さいときは、該エンジン温度検出手段
が低温側に固着した故障であると判定する判定手段とが
備えられていることを特徴とするエンジン温度検出手段
の故障診断装置。
【請求項５】エンジンに対する燃料噴射を停止する燃
料カット手段が備えられ、エンジン始動から所定時間が
経過するまでの間に該手段による燃料カットが行われた
ときは、判定手段は、その燃料カットが行われた時間を
上記所定時間に含めないように構成されていることを特
徴とする請求項２又は請求項４に記載のエンジン温度検
出手段の故障診断装置。
【請求項６】エンジン温度検出手段は、エンジン温度
としてエンジンの冷却水温を検出するものであることを
特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の
エンジン温度検出手段の故障診断装置。