JP2006057455A - 車両用温度センサの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用温度センサの出力の異常を確実に診断することができるようにする。
【解決手段】 ディーゼルエンジン１０の冷却水の温度を検出するための温度センサ９Ｃからの水温信号Ｔを診断するための故障診断部７Ｂにおいて、ディーゼルエンジン１０の運転が停止されてアフターランに突入したことを検出するための運転停止検出部（ステップＳ３）を設け、アフターラン後の温度センサ９Ｃの水温信号Ｔの値を所定時間間隔で繰り返し測定し、この測定結果に基づいて温度センサ９Ｃの水温信号Ｔの値の変化率ＤＴを計算する（ステップＳ１１）。変化率ＤＴに基づいて水温信号Ｔに異常が生じているか否かを判別部（ステップＳ１６）において判別する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両用温度センサの故障診断装置に関する。

車両に搭載されているエンジン、空気調節装置等の各種装置を制御するため、車両にはエンジンの冷却水温を検出するための温度センサが取り付けられている。この温度センサからの出力信号は電子制御ユニット等において処理され、この処理結果に基づいて各種装置の動作が制御されるため、温度センサの出力に異常を生じると装置の制御動作に大きな不具合を生じることになる。このため、温度センサの故障をチェックするための故障診断装置が従来より種々提案されている。

例えば、特許文献１には、機関始動前の停止時間に応じて高温スタック診断可否を決定するようにした構成が提案されている。
特開２０００−３０３８９８号公報

特許文献１に開示されている従来技術は、タイマを設けて機関停止時間を計測し、タイマによって計測された機関の停止時間が所定値以上であった場合、機関の始動後の所定の監視期間に亘っての最大水温と最小水温との水温差を求め、この水温差の大きさから水温センサの異常を判定するようにした構成となっている。したがって、機関が始動を開始してから所定時間が経過しないと水温センサの故障を判断することができず、その間に実行される制御が正常であることを保証することができないという問題点を有している。また、機関の停止時間を計測するためのタイマを必要とし、その計測データを機関の次の始動時まで保存しておかなければならないという繁雑さも有している。

本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる車両用温度センサの故障診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の特徴は、エンジンの冷却水の温度を検出するための温度センサからの出力を診断するための車両用温度センサの故障診断装置において、前記エンジンの運転が停止されたことを検出するための運転停止検出部と、該運転停止検出部に応答し前記エンジンの運転停止後における前記温度センサの出力の変化状態を測定するための測定部と、該測定部によって得られた測定結果に基づいて前記温度センサの出力に異常が生じているか否かを判別するための判別部とを備えた点にある。

測定部において測定される温度センサの出力の変化状態は、測定期間中における平均化した変化率とすることができる。これによれば外乱の影響を最小限に押さえられる。判別部による判定期間を複数のドライビングサイクル（エンジンＯＮからエンジンＯＦＦ）にまたがって行うことにより誤判定を少なくすることができる。また、エラーの回数が規定の回数以上のときにエラーを確定させるようにすることができる。エラーが確定していない状態でも判定中情報を不揮発性メモリに保存することにより、それらの情報から早期の対策が可能となる。

本発明によれば、低コストにて温度センサの出力の異常を確実に診断することができ、既存のシステムに対しても容易に適用することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。

図１は、本発明による車両用温度センサの故障診断装置を適用した燃料噴射量制御装置の実施の形態の一例を示す構成図である。燃料噴射量制御装置１は、車両のエンジンに燃料を噴射供給するための蓄圧式の内燃機関用燃料噴射装置であり、コモンレール２と、コモンレール２に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ３と、コモンレール２内に蓄積された高圧燃料をＮ気筒のディーゼルエンジン１０の各気筒１１−１〜１１−Ｎの燃焼室内へ噴射するための複数の燃料噴射弁４−１〜４−Ｎとを備えている。これらの燃料噴射弁４−１〜４−Ｎはそれぞれ燃料噴射制御用の電磁弁Ｖ１〜ＶＮを備えており、これらの電磁弁Ｖ１〜ＶＮは、燃料噴射弁駆動回路１３によってそれぞれ独立して開閉制御され、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングにおいて所要量だけ噴射されるように構成されている。そして、ディーゼルエンジン１０の出力軸１２からの回転出力は変速装置を含む図示しない車輪駆動装置へ伝達される構成となっている。

高圧ポンプアッセンブリ３は、ディーゼルエンジン１０によって駆動される高圧ポンプ本体３１と、フューエルメタリングユニット３２と、インレット・アウトレットバルブ３３とが一体に組み立てられて成っている公知の構成となっている。フューエルメタリングユニット３２はフィードポンプ６から供給された燃料がディーゼルエンジン１０の要求する燃料圧力となるように圧力調節を行い、インレット・アウトレットバルブ３３に送り込む。インレット・アウトレットバルブ３３は、フューエルメタリングユニット３２から送られてきた燃料を高圧ポンプアッセンブリ３のプランジャ室（図示せず）に供給し、プランジャ室で高圧にされた燃料をフューエルメタリングユニット３２に逆流することがないようにしてコモンレール２に供給する。ここで、フューエルメタリングユニット３２における燃料圧力の調節はフューエルメタリングユニット３２内に設けられた電磁弁３４の開閉制御によって行われる。

電磁弁３４は、後述するようにして、コモンレール２内の燃料圧力がディーゼルエンジン１０のそのときの要求噴射量に従う圧力となるよう制御ユニット７からの駆動制御信号ＳＶによって開閉制御される構成となっている。制御ユニット７には、コモンレール２内の実際の燃料圧力を検出する圧力センサ８からの実圧力信号ＰＡが入力信号として入力されている。

９ＡはアクセルペダルＡＰの操作量を示す電圧信号であるアクセル信号Ａを出力するためのアクセルセンサであり、本実施の形態ではアクセルペダルＡＰに連結されたポテンショメータＰＭによって構成されている。９Ｂはディーゼルエンジン１０の回転数を示す回転数信号Ｎを出力する回転数センサ、９Ｃはディーゼルエンジン１０の冷却水温度を示す水温信号Ｔを出力する温度センサ、９Ｄは外気温を示す外気温信号Ｕを出力する外気温センサであり、アクセル信号Ａ、回転数信号Ｎ、水温信号Ｔ及び外気温信号Ｕは制御ユニット７に入力されている。符号ＫＳで示されるのはキースイッチであり、キースイッチＫＳから出力され、そのＯＮ、ＯＦＦ状態を示すキースイッチ信号ＳＷは、制御ユニット７に入力されている。

制御ユニット７は、これらの入力信号に基づいてそのときのディーゼルエンジン１０の運転条件に応じた所要の燃料噴射量を演算し、この所要の燃料噴射量を噴射するのに必要な燃料噴射弁の通電期間（開弁期間）を示す噴射通電期間データＭを出力する。

電磁弁３４を開閉制御させるため制御ユニット７から出力される駆動制御信号ＳＶはパルス信号となっており、そのデューティ比は制御ユニット７において電磁弁３４を制御するための出力値として定められる。これにより高圧ポンプ本体３１からコモンレール２へ流れる高圧燃料の流量を調節することができ、この流量調節によってコモンレール２内の高圧燃料の圧力を所定の圧力に制御できるようになっている。なお、電磁弁３４をこのようにデューティ比制御によって開閉動作せしめ、これにより燃料の流量調節を行う高圧ポンプアッセンブリ３の構成それ自体は公知であるから、高圧ポンプアッセンブリ３についての詳しい説明は省略する。

制御ユニット７にはマイクロコンピュータ７Ａが設けられており、制御ユニット７に入力される各入力信号はマイクロコンピュータ７Ａにおいて実行される制御プログラムに従って処理され、上述した各制御が実行される構成となっている。

制御ユニット７には、また、温度センサ９Ｃの出力である水温信号Ｔが正しいものかどうかを診断するための故障診断部７Ｂが設けられている。

この故障診断部７Ｂは、マイクロコンピュータに故障診断プログラムを所定の一定時間間隔で実行させることにより、水温信号Ｔからの出力が冷却水の温度を示している状態にあるか否かを診断するようにしたものである。

図２〜図５は、この故障診断プログラムを示すフローチャートである。以下、図２〜図５を参照して故障診断部７Ｂについて説明する。

故障診断プログラムの実行が開始されると、先ず、ステップＳ１で、回転数信号Ｎとキースイッチ信号ＳＷとに基づきディーゼルエンジン１０がアフターラン中か否かが判別され、アフターラン中でないと判別された場合、ステップＳ１の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、計測タイマがリセットされ診断条件内ステータスをＯＦＦとし、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ１でアフターラン中であると判別された場合、ステップＳ１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、温度センサ９Ｃの断線等の如き他の温度センサ故障がない、又はモニタリング禁止条件（外気温センサ９Ｄのエラー等）がないか否かが判別され、いずれかの場合に該当すると判別された場合、ステップＳ２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、計測タイマがリセットされ診断条件内ステータスがＯＦＦとなり、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ２で、他の温度センサエラー及びモニタリング禁止条件がないと判別された場合、ステップＳ２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、回転数信号Ｎとキースイッチ信号ＳＷとに基づきディーゼルエンジン１０がアフターラン突入直後か否かが判別され、突入直後であると判別された場合、ステップＳ３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４に進む。ステップＳ３の判別結果がＹＥＳの場合には、アフターラン突入時に一度だけ通過するパスに入ることになる。

ステップＳ４では、外気温信号Ｕに基づいてその時の外気温が所与の閾値以下か否かが判別され、閾値以下でないと判別された場合には、ステップＳ４の判別結果はＮＯとなり、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ４で、外気温が閾値以下であると判別された場合には、ステップＳ４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、温度センサ９Ｃからの水温信号Ｔの値を読み込み、これを変数Ｔ１の値とし、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、計測タイマをスタートし、診断条件内ステータスをＯＮとして、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ３で、アフターラン突入直後でないと判別された場合、ステップＳ３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、アフターラン途中か否かが判別され、アフターラン途中であると判別された場合、ステップＳ８の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ９に進む。ステップＳ８の判別結果がＹＥＳの場合には、アフターラン継続時にｎ回通過するパスに入ることになる。

ステップＳ９では、診断条件内ステータスがＯＮであるか否かが判別され、ＯＮでないと判別された場合、ステップＳ９の判別結果はＮＯとなり、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ９で、診断条件内ステータスがＯＮであると判別された場合、ステップＳ９の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、温度センサ９Ｃからの水温信号Ｔによって示されるその時の温度を変数Ｔｎの値としステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、Ｔｎ、ｄＴn-1 を使い、アフターラン後における冷却水温の変化率の加重平均計算ｄＴｎ＝｛（Ｔｎ−Ｔn-1 ）＋ｄＴn-1 （（ｎ−１）−１）｝／（ｎ−１）を行い、Ｔｎ、計算結果ｄＴｎを保存する。また、ｄＴｎ／ｄＴ計算を行い、計算結果ＤＴも保存し、故障診断プログラムの実行を終了する。ここで、最初の前回値はＴ１であり、最初のｄＴ値は（Ｔ２−Ｔ１）である。

ステップＳ８で、アフターラン途中でないと判別された場合、ステップＳ８の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ１２に進む。ステップＳ８の判別結果がＮＯの場合には、アフターラン終了時に一度だけ通過するパスに入ることになる。すなわち、ステップＳ８の判別結果がＮＯとなった時点が、アフターラン終了時点である。ステップＳ１２では、診断条件内ステータスがＯＮであるか否かが判別され、ＯＮでないと判別された場合、ステップＳ１２の判別結果はＮＯとなり、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ１２で、診断条件内ステータスがＯＮであると判別された場合、ステップＳ１２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、計測タイマの値が閾値以上であるか否かが判別され、閾値以上でないと判別された場合、ステップＳ１３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、計測タイマをリセットすると共に、診断条件内ステータスをＯＦＦとし、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ１３で、計測タイマが閾値以上であると判別された場合、ステップＳ１３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、計測タイマをリセットし、診断条件内ステータスをＯＦＦとしてステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、計算結果ＤＴが閾値以上であるか否かが判別され、閾値以上であると判別された場合、ステップＳ１５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、計算結果ＤＴが閾値以上か否かに従ってアップダウンカウンタの計数処理を制御したエラー判定処理が実行され、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ステップＳ１６でのエラー判定処理結果がエラーであったか否かが判別される。ステップＳ１７でエラー無しと判別された場合には、ステップＳ１７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、判定中ステータスをＯＮとし、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ１７で、エラー有りと判別された場合には、ステップＳ１７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、判定中ステータスをＯＦＦとし、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、エラーステータスをＯＮとし、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、エラーステータス、判定中ステータス、アップダウンカウンタの値の診断回数の各情報を不揮発メモリへ保存し、故障診断プログラムの実行を終了する。

ステップＳ１５で、計算結果ＤＴが閾値以上でないと判別された場合、ステップＳ１５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、計算結果ＤＴが閾値以上か否かに従ってアップダウンカウンタの計数処理を制御してエラー判定処理が実行され、復帰判定処理が行われ、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、ステップＳ２３での復帰判定処理によりエラー無しと判定処理されたか否かが判別される。ステップＳ２４でエラー有りと判別された場合には、ステップＳ２４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、判定中ステータスをＯＮとし、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２４でエラー無しと判別された場合には、ステップＳ２４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、判定中ステータスをＯＦＦとし、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、エラーステータスをＯＦＦとし、ステップＳ２２に進む。

故障診断部７Ｂは以上のように構成されているので、ステップＳ３でアフターランに突入したことが判別されると、ステップＳ５でそのときの冷却水温度の値を変数Ｔ１にセットし、計測タイマがアフターラン突入からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ６）。このとき、診断中であることを示す診断条件内ステータスがＯＮされる。

故障診断プログラムは所定時間間隔で繰り返し実行されるので、前のプログラムサイクルでアフターラン突入直後と判断（ステップＳ３）された場合には、それ以降のプログラムサイクルにおいてはステップＳ３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ９以下のパスをｎ回通過し、ステップＳ１０のｎ回目の通過のときの水温信号Ｔの値をＴｎとしてセットし、冷却水温の変化率ＤＴが計算され、その計算結果が保存される（ステップＳ１１）。

この結果、ディーゼルエンジン１０のアフターラン直後から一定時間間隔で冷却水の温度が計測され、この計測結果に基づいて冷却水温の変化率ＤＴが計算されるという動作をアフターランの終了（ステップＳ８）まで実行する。

アフターランが終了すると、ステップＳ１２以後の処理に入り、ステップＳ１５で変化率（計算結果）ＤＴの値が閾値以上か否かが判別される。アフターラン後は冷却水温度は徐々に低下するので、温度センサ９Ｃの出力が正常であれば、変化率ＤＴの値は所定の温度低下率を示すはずであり、ステップＳ１５ではこの判別が行われる。

温度センサ９Ｃの出力が正常である場合は変化率ＤＴの値は閾値より小さくなるので、ステップＳ１５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ１６〜２２が実行される。

一方、変化率ＤＴの値が閾値以上の場合にはステップＳ１５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３〜２６が実行されてからステップＳ２２に入る。

次に、図６〜図９を参照して、ステップＳ１６におけるエラー判定処理及びステップＳ２３における復帰判定処理について説明する。

図６は、ドライビングサイクル１〜２４のそれぞれにおけるステップＳ１５の判別結果を示す。ここで、「１」は変化率ＤＴが閾値以上の場合を、「０」は変化率ＤＴが閾値より小さい場合を示す。

図７はステップＳ１５の判別結果の「１」、「０」によってアップダウンカウンタ動作するように構成されているアップダウンカウンタの各ドライビングサイクルにおけるカウンタ値を示す図である。例えば、ドライビングサイクル１〜３までは図６に示した判別結果が「０」であるため、アップダウンカウンタの計測値は０である。そして、ドライビングサイクル３〜６までは、その判別結果が「１」となるため、アップダウンカウンタの計測値は１つずつ上昇し、ドライビングサイクル６において３となっている。しかし、ドライビングサイクル７においては判別結果が「０」であるため、アップダウンカウンタは減算動作し、その計測値は１つだけ小さくなり、２となっている。以下、同様である。

本実施の形態では、アップダウンカウンタの計測値が５となった場合にエラー有りと判定している。図８は判定内ステータスを示すもので、「１」が判定中、「０」が非判定中を示す。図９はエラーステータスを示すもので、「１」が確定エラー有り、「０」が確定エラー無しを示す。

図６及び図９から判るように、ステップＳ１６でのエラー判定は、あるドライビングサイクルで変化率ＤＴの値が閾値以上となっても、すぐにエラーと判別せず、エラー状態が増加傾向にあり、それによりアップダウンカウンタの計測値が所定値（この場合は５）に達したときにはじめてエラー有りと判定している。逆に、エラー有りと判定された後、エラー状態が減少傾向に転じた場合、すぐにエラー無しと判定するのではなく、それによりアップダウンカウンタの計測値が零に達するまではエラー有りとしている。上述のようにして得られたエラー有り、無しの判定結果は表示部１４において表示させることができる。

この結果、外来雑音等によって水温信号Ｔに外乱が生じても、これを直ちにエラー判定に反映させることがないので、信頼性の高いエラー判定を行うことができる。

本発明の一実施形態を示す構成図。 図１の故障診断部を構成する故障診断プログラムの一部フローチャート。 図１の故障診断部を構成する故障診断プログラムの一部フローチャート。 図１の故障診断部を構成する故障診断プログラムの一部フローチャート。 図１の故障診断部を構成する故障診断プログラムの一部フローチャート。 故障診断部の動作を説明するための図。 故障診断部の動作を説明するための図。 故障診断部の動作を説明するための図。 故障診断部の動作を説明するための図。

符号の説明

１ 燃料噴射量制御装置
７ 制御ユニット
７Ａ マイクロコンピュータ
７Ｂ 故障診断部
９Ａ アクセルセンサ
９Ｂ 回転数センサ
９Ｃ 温度センサ
９Ｄ 外気温センサ
１４ 表示部
Ａ アクセル信号
ＫＳ キースイッチ
Ｎ 回転数信号
ＳＷ キースイッチ信号
Ｔ 水温信号
Ｕ 外気温信号

Claims (1)

1. エンジンの冷却水の温度を検出するための温度センサからの出力を診断するための車両用温度センサの故障診断装置において、
   前記エンジンの運転が停止されたことを検出するための運転停止検出部と、
   該運転停止検出部に応答し前記エンジンの運転停止後における前記温度センサの出力の変化状態を測定するための測定部と、
   該測定部によって得られた測定結果に基づいて前記温度センサの出力に異常が生じているか否かを判別するための判別部と
   を備えたことを特徴とする車両用温度センサの故障診断装置。

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