JP2006070783A

JP2006070783A - 水温センサの異常検出装置

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Publication number: JP2006070783A
Application number: JP2004254506A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hattori; 一孝服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】本発明は、判定機会の制限が少なく、暖気前においても短期間で異常判定を行うことができる水温センサの異常検出装置の提供を目的とする。
【解決手段】内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサ４２の異常検出装置であって、前記内燃機関における触媒の活性／不活性状態を判断する手段を備え、水温センサの検出温度と、前記判断手段による判断結果とに基づいて、水温センサの異常判定を行う。例えば、触媒が不活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T1より大きい場合に、水温センサに異常があると判定することや、触媒が活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T2より小さい場合に、水温センサに異常があると判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサの異常検出装置に関する。

従来から、この種の水温センサの異常検出装置において、吸入空気量から推定されたエンジン発熱量に基づき、冷機時のエンジンの冷却水温が所定温度に上昇するまでの時間を推定し、その推定時間内に水温センサの検出温度が所定温度に達しないときに、水温センサの故障と判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、水温センサの検出温度における温度上昇勾配が所定の上昇勾配を示さないときに水温センサの異常と判定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−４５８５１号公報特開平１１−１７３１４９号公報

しかしながら、上述の従来技術は、エンジン始動後の暖気前における水温センサの検出温度の上昇態様に基づいて水温センサの異常を判断する構成であるので、水温の変化量の乏しい完全暖気後での水温センサの異常判定には適さず、判定機会が暖気前だけに制限されるという側面がある。また、暖気前においても、上述の従来技術では、水温センサの検出温度の上昇態様を監視する必要があるため、異常判定に時間を要し、必ずしも理想的な構成といえない側面がある。

そこで、本発明は、判定機会の制限が少なく、暖気前においても短期間で異常判定を行うことができる水温センサの異常検出装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサの異常検出装置であって、
前記内燃機関における触媒の活性／不活性状態を判断する手段を備え、水温センサの検出温度と、前記判断手段による判断結果とに基づいて、水温センサの異常判定を行うことを特徴とする、水温センサの異常検出装置が提供される。

本局面において、触媒が不活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T1より大きい場合に、水温センサに異常があると判定してよい。また、触媒が活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T2より小さい場合に、水温センサに異常があると判定してよい。また、触媒の不活性状態から活性状態への移行前後における水温センサの検出水温に基づいて、水温センサの異常判定を行ってもよい。

本発明によれば、判定機会の制限が少なく、暖気前においても短期間で異常判定を行うことができる水温センサの異常検出装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による水温センサの異常検出装置の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の水温センサの異常検出装置は、電子制御ユニット４０（以下、「ＥＣＵ４０」と称す）を中心に構成されている。ＥＣＵ４０は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン（内燃機関）の制御を統括するＥＦＩ・ＥＣＵにより具現化されてよい。ＥＣＵ４０には、CAN（controller area
network）などの適切なバスを介して車両内の各種電子部品が接続される。

ＥＣＵ４０には、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ４２が接続される。水温センサ４２は、例えばエンジン１０のインテークマニホルドにおけるウォータージャケット内に配置され、エンジン冷却水の温度に応じた電気信号をＥＣＵ４０に供給する。ＥＣＵ４０には、エンジンの排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４４が接続される。空燃比センサ４４は、触媒CAT1の前後にそれぞれ配設される。例えば、エキゾースト・マニホールドにおける三元触媒CAT1の上流側に、空燃比に比例した出力特性を有するＡ／Ｆセンサが配設され、三元触媒CAT1の後流側に、理論空燃比を境にリーン／リッチ信号を出力するＯ_２センサが配設されてもよい。但し、本発明は、特に空燃比センサ４４や触媒の構成（特性・種類など）・配置箇所などを詳細に特定するものでない。

ＥＣＵ４０は、これら２つの空燃比センサ４４の検出信号に基づいて、触媒CAT1の活性／不活性状態を判断する。尚、本発明は、触媒CAT1の活性／不活性状態を判断する手法を特定するものでなく、任意の判断手法に対して適用可能である。例えば、２つの空燃比センサ４４のそれぞれに対する検出信号波形の変化態様（変動比）に基づいて、触媒CAT1の活性／不活性状態が判断されてよい。

次に、図２を参照して、本発明の特徴的な構成を説明する。図２は、ＥＣＵ４０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

イグニッションスイッチがオンにされるとエンジンが始動され（ステップ１００）、ＥＣＵ４０は、先ず前提条件として、空燃比センサ４４が異常でないことを確認する（ステップ１１０）。空燃比センサ４４の異常判定方法は任意であってよい。

次いで、ＥＣＵ４０は、正常な空燃比センサ４４の出力信号に基づいて、触媒CAT1の活性／不活性状態を判断する（ステップ１２０）。触媒CAT1が不活性状態であるとき、ステップ２００以後の処理に進む。一方、触媒CAT1が活性状態であるとき、ステップ３００以後の処理に進む。

ステップ２００では、触媒CAT1が不活性状態であるときの水温センサ４２の検出温度（活性前水温）に基づいて、水温センサ４２の異常判定が行われる。この際、活性前水温が所定温度T1より大きい場合、ＥＣＵ４０は、水温センサ４２に異常があると判定する（ステップ１３０）。所定温度T1としては、例えば５０度〜６０度の範囲内にある所定値が採用されてよい。

触媒CAT1が不活性状態であるときは、車両がいわゆるCold状態に置かれていた、即ちエンジンが長時間不作動状態になっていたと判断できる。このような状態からの始動時には、エンジン冷却水の温度は未だ低い可能性が高く、従って、これに整合しないような高い検出温度を出力する水温センサ４２には、何らかの異常があると判断できる。尚、この場合の異常としては、水温センサ４２がエンジン冷却水の温度低下に適切に応答しないか若しくは応答性が悪い状態が考えられる。

このように、本実施例によれば、触媒CAT1の活性／不活性状態に基づいてエンジン冷却水の温度の取りうる値／範囲を推定し、その推定結果に対する水温センサ４２の検出温度の整合性を判断することで、水温センサ４２が異常であるか否かを高精度に判断することができる。また、第１の異常判定では、水温センサ４２の検出温度の変化態様などを長時間監視する必要も無いので、エンジン始動直後、特に暖気前において短時間（究極的には一サンプル）で水温センサ４２の異常判定を行うことができる。

上記ステップ２００において、活性前水温が所定温度T1未満であった場合、第２の異常判定を行うため、ステップ２１０以後の処理に進む。ステップ２１０では、触媒CAT1の活性／不活性状態が継続的に監視され、触媒CAT1が不活性状態から活性状態に推移するまで待機状態となる。触媒CAT1が不活性状態から活性状態に推移した場合、その移行時若しくは移行後に対応する水温センサ４２の検出温度（活性後水温）が取得される（ステップ２２０）。

続くステップ２３０では、活性前水温（例えば上記ステップ２００の際に取得された活性前水温）と、上記ステップ２２０で取得された活性後水温とに基づいて、水温センサ４２の異常判定が行われる。この際、活性前水温と活性後水温との差の絶対値が所定値より小さい場合、ＥＣＵ４０は、水温センサ４２に異常があると判定する（ステップ１３０）。これは、触媒CAT1が不活性状態から活性状態に推移した場合、エンジン冷却水の温度が既にある程度高くなっているはずであり、これに整合しないような低い検出温度若しくは少ない検出温度変化を出力する水温センサ４２には、何らかの異常があると判断できるためである。尚、この場合の異常としては、水温センサ４２がエンジン冷却水の温度上昇に適切に応答しないか若しくは応答性が悪い状態が考えられる。

このように本実施例によれば、触媒CAT1の状態変化に対応して生ずるべきエンジン冷却水の温度の変化態様を推定し、その推定変化態様に水温センサ４２の示す検出温度の変化態様が見合っているか否かを判断することで、水温センサ４２が異常であるか否かを高精度に判断することができる。また、この第２の異常判定は、上述の第１の異常判定（活性前水温による異常判定）の後、即ち、エンジン始動後、触媒CAT1が不活性状態から活性状態に推移した段階で行われる。従って、水温センサ４２の異常判定が、エンジン始動後、段階的に且つそれぞれ異なる手法で行われることになり、水温センサ４２の異常を確実且つ高精度に検出することが可能となる。また、この２段階の異常判定では、それぞれ異なる異常モードが判定対象となっているので、水温センサ４２の異常を高精度に判断することができる。

次に、ステップ３００以後の第３の異常判定処理（触媒CAT1が活性状態である場合の異常判定処理）の説明を行う。

ステップ３００では、触媒CAT1が活性状態であるときの水温センサ４２の検出温度、即ち現時点の水温センサ４２の検出温度（活性済水温）に基づいて、水温センサ４２の異常判定が行われる。この際、活性済水温が所定温度T2未満の場合、ＥＣＵ４０は、水温センサ４２に異常があると判定する（ステップ１３０）。所定温度T2としては、例えば５０度〜６０度の範囲内にある所定値が採用されてよく、上記の所定温度T1と同一の値であってもよい。

エンジン始動直後に触媒CAT1が活性状態であるときは、エンジン停止からあまり時間が経っていない状態であった、即ちエンジンが短いインターバルをおいて再始動されたと判断できる。このような状態からの始動時には、エンジン冷却水の温度は依然として高い可能性が高く、従って、これに整合しないような低い検出温度を出力する水温センサ４２には、何らかの異常があると判断できる。尚、この場合の異常としては、水温センサ４２がエンジン冷却水の温度低下に対応しない温度低下特性を示す状態（検出温度の低下が早すぎる状態）などが考えられる。

このように、本実施例によれば、エンジン始動直後の触媒CAT1が活性状態であるときは、一時的なエンジン停止を経由したエンジンの再始動であり、エンジン冷却水の温度は未だ十分に降下していないと推定できることに着目し、その推定結果に対する水温センサ４２の検出温度の整合性を判断することで、水温センサ４２が異常であるか否かを高精度に判断することができる。即ち、一時的なエンジン停止に伴うエンジン冷却水の温度の低下態様を推定し、その推定低下態様にエンジン始動後の水温センサ４２の検出温度が見合っているか否かを判断することで、水温センサ４２が異常であるか否かを高精度に判断することができる。また、この第３の異常判定は、水温センサ４２の検出温度の変化態様に基づくもので無いので、エンジン冷却水の温度変化量が乏しい完全暖気後においても行うことができる。

尚、上述の各異常判定において、ＥＣＵ４０は、水温センサ４２に異常があると判定した場合、ステップ１３０において、水温センサ４２の検出温度に基づく各種制御に適切な制限を加えてよく、また、メーターＥＣＵに対して警告灯の点滅を要求するなどの適切な処理を行う。一方、上記ステップ２３０において、活性前水温と活性後水温との差の絶対値が所定値以上の場合、若しくは、上記ステップ３００において、活性済水温が所定温度T2以上の場合、水温センサ４２に異常が無いと判定して処理が終了される。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、エンジンの排気ガス経路の上流側に設定された触媒CAT1の活性／不活性状態に基づいて、上述のように異常判定を行っているが、下流側に設定された触媒CAT2の活性／不活性状態に基づいて、同様の異常判定を行うことも可能である。また、二以上の触媒の活性／不活性状態に基づいて、同様の異常判定を行うことも可能である。

また、上述した実施例における第１及び第３の異常判定は、一時点における水温センサ４２の検出温度を用いて短時間で異常判定を行うことができるものであるが、各異常判定の信頼性を高めるため、活性前水温や活性後水温などについて複数回のサンプリング及び閾値比較が実行されてよい。また、各異常判定の判定結果は、上述の如く信頼性の高いものであるが、他の異常判定手法との組み合せにおいて主体的に若しくは補助的に用いられてもよい。

また、上述した第２の異常判定において、同様に、活性前水温や活性後水温について複周期に亘るサンプリングデータが利用されてもよい。また、上述した第２の異常判定において、不活性状態から活性状態に推移するまでの時間などが併せて考慮されてもよく、また、活性前水温と活性後水温との比などが代替的に考慮されてもよい。

また、上述した第２の異常判定において、活性状態に推移した際の水温センサ４２の検出温度（活性後水温）が適正であるかを確認的に判断してもよい。即ち、活性前水温と活性後水温との差の絶対値が所定値以上である場合（上記ステップ２３０でNO判定の場合）、ステップ３００に移行して、第３の異常判定を受けてもよい。同様に、上述した第１の異常判定で異常であると判定された場合であっても、判定精度を高めるため、第２の異常判定が後続して実行されてもよい。

本発明による水温センサの異常検出装置の一実施例を示すシステム構成図である。図２は、ＥＣＵ４０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

４０ＥＣＵ
４２水温センサ
４４空燃比センサ
CAT1，CAT2 触媒

Claims

内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサの異常検出装置であって、
前記内燃機関における触媒の活性／不活性状態を判断する手段を備え、水温センサの検出温度と、前記判断手段による判断結果とに基づいて、水温センサの異常判定を行うことを特徴とする、水温センサの異常検出装置。
触媒が不活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T1より大きい場合に、水温センサに異常があると判定する、請求項１記載の水温センサの異常検出装置。
触媒が活性状態であるときの水温センサの検出水温が所定温度T2より小さい場合に、水温センサに異常があると判定する、請求項１記載の水温センサの異常検出装置。
触媒の不活性状態から活性状態への移行前後における水温センサの検出水温に基づいて、水温センサの異常判定を行う、請求項１記載の水温センサの異常検出装置。