JP2007056815A - 温度センサの故障判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の温度センサの実際の使用温度域を対象として、使用温度域が異なる場合でも、故障判定を容易に精度良く行うことができる温度センサの故障判定装置を提供する。
【解決手段】内燃機関３が停止したときに複数の排気温センサA,B,Cで検出された検出温度Ta,Tb,Tcを、それぞれ初期温度Taini,Tbini,Tciniとして記憶する初期温度記憶手段２と、内燃機関３の停止後に検出された排気温センサA,B,Cの検出温度Ta,Tb,Tcを、対応する初期温度Taini,Tbini,Tciniに基づいてそれぞれ無次元化することにより、排気温センサA,B,Cの検出温度の無次元値a,b,cを算出する無次元値算出手段２と、排気温センサA,B,Cが正常である場合の検出温度の無次元値の予測値を、正常予測値Nとしてあらかじめ設定する正常予測値設定手段２と、無次元値a,b,cと正常予測値Nとの比較結果に基づいて、排気温センサA,B,Cの故障を判定する故障判定手段２と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関に設けられた複数の温度センサの故障判定装置に関する。

従来、この種の温度センサの故障判定装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この故障判定装置は、内燃機関の吸気温度を検出する吸気温センサ、および内燃機関の水温を検出する水温センサの故障を判定するものである。具体的にはまず、内燃機関の停止後、所定時間、吸気温センサおよび水温センサの検出値を一定の時間間隔でサンプリングする。次いで、サンプリングされた各温度センサの複数の検出値を用い、所定の近似式によって、各温度センサの検出値の最終的な収束値を算出（推定）する。そして、両収束値の偏差が所定値以下であるときには、両温度センサが正常であると判定し、一方、上記の偏差が所定値よりも大きいときには、両温度センサの少なくとも一方が故障していると判定する。このような判定手法は、両温度センサがいずれも正常である場合には、それらの検出値が外気温度などの雰囲気温度に収束し、最終的に互いにほぼ等しくなることを利用したものである。

このように、この故障判定装置では、両温度センサの検出値に基づき、それらの最終的な収束値をそれぞれ推定する。このため、推定した収束値の精度は、必ずしも高くなく、その結果、温度センサの故障判定を精度良く行えないことがある。もちろん、温度センサの検出値を、より長い時間にわたってサンプリングすることなどによって、収束値の精度を高めることは可能である。しかし、その場合には、温度センサの故障判定に時間がかかってしまう。

また、温度センサによっては、その実際の使用温度域が雰囲気温度と大きく異なることがあり、その場合には、両温度センサの収束値を相互に比較しても、使用温度域を対象とした故障判定を適切に行えない。例えば、排気温度を検出する排気温センサは、内燃機関の停止直後でも３００〜４００℃という非常に高い温度域で使用されるため、一般に、外気温度などの常温域での検出精度を十分に確保できるようには構成されていない。そのため、両温度センサの使用温度域と大きく異なる収束値を相互に比較することによっては、使用温度域における温度センサの故障を適切に判定することができない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数の温度センサの実際の使用温度域を対象として、使用温度域が異なる場合でも、故障判定を容易に精度良く行うことができる温度センサの故障判定装置を提供することを目的とする。

実公平５−２４０３３号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３に設けられた複数の温度センサ（実施形態における（以下、本項において同じ）排気温センサＡ、ＢおよびＣ）の故障を判定する故障判定装置１であって、内燃機関が停止したか否かを検出する停止検出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１）と、内燃機関の停止が検出されたときに複数の温度センサで検出された検出温度Ｔａ、ＴｂおよびＴｃを、それぞれ初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉとして記憶する初期温度記憶手段（ＥＣＵ２、図２のステップ３）と、内燃機関の停止後に検出された複数の温度センサの検出温度を、対応する初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、複数の温度センサの検出温度の無次元値ａ、ｂおよびｃを算出する無次元値算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ５）と、複数の温度センサが正常である場合の検出温度の無次元値の予測値を、正常予測値Ｎとしてあらかじめ設定する正常予測値設定手段（ＥＣＵ２）と、算出された複数の温度センサの無次元値と設定された正常予測値との比較結果に基づいて、複数の温度センサの故障を判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２２、図５のステップ３２、図６のステップ４２）と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、停止検出手段により内燃機関の停止が検出されたときに複数の温度センサで検出された検出温度を、初期温度記憶手段によって、それぞれ初期温度として記憶する。また、無次元値算出手段により、内燃機関の停止後に検出された複数の温度センサの検出温度を、対応する初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、複数の温度センサの無次元値を算出する。また、複数の温度センサが正常である場合の上記無次元値の予測値が、正常予測値設定手段によってあらかじめ正常予測値として設定されている。そして、故障判定手段により、複数の温度センサの無次元値と正常予測値との比較結果に基づいて、複数の温度センサの故障を判定する。

内燃機関が停止すると、その後、複数の温度センサで検出される内燃機関の部位の実際の温度（以下「実温度」という）はいずれも、外気温度などの雰囲気温度に向かって、次第に低下するように推移する。また、複数の温度センサの設置位置や、内燃機関の停止前の運転状態によっては、内燃機関の停止時の実温度が互いに異なることがあり、その場合には、停止後の実温度の推移も互いに異なる。本発明によれば、上記のように、内燃機関の停止後に検出された複数の温度センサの検出温度を、対応する初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、各温度センサの無次元値を算出するので、そのようにして得られた複数の温度センサの無次元値は、温度センサが正常であれば、内燃機関の停止時の実温度が互いに異なる場合でも、内燃機関の停止後に互いにほぼ同様の低下傾向で推移する。したがって、複数の温度センサの無次元値を、あらかじめ設定された正常予測値と比較することによって、温度センサの実際の使用温度域を対象として、温度センサの故障判定を精度良く行うことができる。

また、上述したように、複数の温度センサの無次元値は、互いにほぼ同様の低下傾向で推移するので、それらの無次元値と比較すべき正常予測値として、複数の温度センサが正常である場合の無次元値の推移を表すものを１つ用意すればよい。仮に、上記のような無次元化を行わずに、複数の温度センサで検出された検出温度と、それらの温度センサが正常であるときに検出されるべき正常予測温度とを直接、比較した場合には、内燃機関の停止時の実温度の相違に応じた多数の正常予測温度のマップを用意する必要がある。これに対し、本発明によれば、上述したように、正常な温度センサの無次元値の推移を表す正常予測値を１つ用意すればよいので、実際の使用温度域が異なる複数の温度センサでも、単一の基準に基づいて故障判定を容易に行うことができる。

請求項２に係る発明は、内燃機関３に設けられた複数の温度センサ（排気温センサＡ、ＢおよびＣ）の故障を判定する故障判定装置１であって、内燃機関が停止したか否かを検出する停止検出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１）と、内燃機関の停止が検出されたときに複数の温度センサで検出された検出温度Ｔａ、ＴｂおよびＴｃを、それぞれ初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉとして記憶する初期温度記憶手段（ＥＣＵ２、図２のステップ３）と、内燃機関の停止後に検出された複数の温度センサの検出温度を、対応する初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、複数の温度センサの検出温度の無次元値ａ、ｂおよびｃを算出する無次元値算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ５）と、算出された複数の温度センサの無次元値の相互の比較結果に基づいて、複数の温度センサの故障を判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２０、２１、図５のステップ３０、３１、図６のステップ４０、４１）と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、上記の請求項１と同様に、内燃機関の停止が検出されたときに複数の温度センサで検出された検出温度を、それぞれ初期温度として記憶する。また、内燃機関の停止後に検出された複数の温度センサの検出温度を、対応する初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、複数の温度センサの無次元値を算出する。そして、それらの無次元値の相互の比較結果に基づいて、複数の温度センサの故障を判定する。前述したように、複数の温度センサの無次元値は、温度センサが正常であれば、内燃機関の停止後に互いにほぼ同様の低下傾向で推移するので、それらの無次元値を相互に比較することによって、温度センサの実際の使用温度域を対象として、故障判定を精度良く行えるとともに、使用温度域が異なる複数の温度センサでも、故障判定を容易に行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による温度センサの故障判定装置、およびそれを適用した内燃機関の概略構成を示している。同図に示すように、この故障判定装置１は、ＥＣＵ２を備えており、内燃機関（以下「エンジン」という）３から排出された排ガスの温度を検出する３つの排気温センサＡ、ＢおよびＣ（温度センサ）の故障を判定する。

エンジン３は、例えば４気筒のディーゼルエンジンであり、エンジン３の本体には、クランク角センサ４が設けられている。クランク角センサ４は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップを組み合わせたものであり、エンジン３の図示しないクランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号などをＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＥＣＵ２には、イグニッションスイッチ５からそのＯＮ／ＯＦＦ状態を表すＩＧ信号が、外気温センサ６から外気温度Ｔａｔｍを表す検出信号が、それぞれ出力される。

また、エンジン３の排気管７には、排ガス浄化装置８が設けられている。この排ガス浄化装置８内には、上流側に酸化触媒９が、下流側にＤＰＦ１０が、互いに間隔を隔てて設けられている。また、排ガス浄化触媒８には、いずれもサーミスタなどで構成された３つの排気温センサＡ、ＢおよびＣが、上流側から順に互いに間隔を隔てて取り付けられている。排気温センサＡは、酸化触媒９の上流側の排ガスの温度Ｔａを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、排気温センサＢは、酸化触媒９とＤＰＦ１０の間の排ガスの温度Ｔｂを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、排気温センサＣは、ＤＰＦ１０の下流側の排ガスの温度Ｔｃを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、ＲＡＭは、バックアップ電源などにより、記憶したデータをエンジン３の停止時にも保持するバックアップＲＡＭを備えている。上述した各種のセンサからの検出信号は、それぞれＩ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、３つの排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障を判定する。また、本実施形態では、ＥＣＵ２によって、停止検出手段、初期温度記憶手段、無次元値算出手段、正常予測値設定手段および故障判定手段が構成されている。

図２は、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障判定処理のメインフローである。本処理は、所定の時間（例えば２００ｍｓ）ごとに、エンジン３の停止後においても実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン停止フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＰが「１」であるか否かを判別する。このエンジン停止フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＰは、エンジン３が停止しているとき、すなわちイグニッションスイッチ５がＯＦＦ状態で、かつエンジン回転数ＮＥが０のときに、「１」にセットされるものである。このステップ１の答えがＮＯで、エンジン３が運転中のときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１の答えがＹＥＳのときには、ステップ２に進み、エンジン停止フラグの前回値Ｆ＿ＥＮＧＳＴＰＺが「１」であるか否かを判別する。このステップ２の答えがＮＯで、今回がエンジン３が停止した直後のループであるときには、そのときに排気温センサＡ、ＢおよびＣでそれぞれ検出された検出温度Ｔａ、ＴｂおよびＴｃを、エンジン停止時の初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉとしてそれぞれ設定した（ステップ３）後、ステップ４に進む。

一方、前記ステップ２の答えがＹＥＳで、今回がエンジン３が停止した２回目以降のループのときには、上記ステップ３をスキップし、ステップ４に進む。このステップ４では、エンジン３の停止時からの経過時間（以下「停止時間」という）を表す停止時間タイマのタイマ値ＴＭＥＮＧＳＴＰに応じ、正常予測値マップを検索することによって、正常予測値Ｎを算出する。

この正常予測値マップは、排気温センサＡ、ＢおよびＣがいずれも正常であるときに得られるべき後述の無次元値ａ、ｂおよびｃの値を実験などによって求め、その結果をエンジン３の停止時間に応じた単一のマップとして設定したものである（図８参照）。なお、この正常予測値Ｎについては、排気温センサＡ、ＢおよびＣで検出された初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉと、外気温センサ６で検出された外気温度Ｔａｔｍをパラメータとし、所定の計算式によって、算出するようにしてもよい。

次いで、ステップ５において、排気温センサＡ、ＢおよびＣの無次元値ａ、ｂおよびｃを算出する。これらの無次元値ａ、ｂおよびｃはそれぞれ、次式（１）〜（３）に示すように、そのときに検出された排気温センサＡ、ＢおよびＣの検出温度Ｔａ、ＴｂおよびＴｃと外気温度Ｔａｔｍとの差を、ステップ３で求めた初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉと外気温度Ｔａｔｍとの差でそれぞれ除することによって無次元化したものである。
ａ＝（Ｔａ−Ｔａｔｍ）／（Ｔａｉｎｉ−Ｔａｔｍ） ……（１）
ｂ＝（Ｔｂ−Ｔａｔｍ）／（Ｔｂｉｎｉ−Ｔａｔｍ） ……（２）
ｃ＝（Ｔｃ−Ｔａｔｍ）／（Ｔｃｉｎｉ−Ｔａｔｍ） ……（３）
なお、これらの無次元値ａ、ｂおよびｃについては、排気温センサＡ、ＢおよびＣの設置位置などに応じて、適宜、補正してもよい。

次いで、ステップ６において、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障判定処理を実行する。この判定処理は、図３に示すように、排気温センサＡ、ＢおよびＣが故障しているか否かを、センサごとに判定する（ステップ１１、１２、１３）。また、これらの処理は、図４〜図６のサブルーチンによって、それぞれ実行される。

図４は、ステップ１１で実行される排気温センサＡの故障判定処理を示している。同図に示すように、本処理ではまず、無次元値ａと無次元値ｂとの偏差の絶対値が、所定のしきい値ｙ（例えば０．１、図８参照）以上であるか否か（ステップ２０）、無次元値ａと無次元値ｃとの偏差の絶対値が、上記のしきい値ｙ以上であるか否か（ステップ２１）、および無次元値ａと正常予測値Ｎとの偏差の絶対値が、所定のしきい値ｘ（例えば０．１５、図８参照）以上であるか否か（ステップ２２）を、それぞれ判別する。

これらのステップ２０、２１および２２の答えのいずれかがＮＯのとき、すなわち無次元値ａと、無次元値ｂ、無次元値ｃおよび正常予測値Ｎの少なくとも１つとの偏差の絶対値が小さいときには、アップカウント式の排気温センサＡの故障判定タイマのタイマ値ＴＭＡＮＧを０にリセットする（ステップ２３）。次いで、排気温センサＡの正常判定タイマのタイマ値ＴＭＡＯＫが所定時間ｔ２（例えば２０分）以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。後述するように、この正常判定タイマのタイマ値ＴＭＡＯＫは、ステップ２０〜２２の答えがいずれもＹＥＳのときに、０にリセットされる。上記ステップ２４の答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２４の答えがＹＥＳのとき、すなわちステップ２０〜２２の答えのいずれかがＮＯの状態が所定時間ｔ２、継続したときには、排気温センサＡが正常であるとして、それを表すために、センサＡ正常フラグＦ＿ＡＯＫを「１」にセットする（ステップ２５）。そして、排気温センサＡについての故障判定を終了したことを表すために、センサＡ判定終了フラグＦ＿ＡＤＯＮＥを「１」にセットして（ステップ２６）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２０、２１および２２の答えがいずれもＹＥＳのとき、すなわち無次元値ａと、無次元値ｂ、無次元値ｃおよび正常予測値Ｎとの偏差の絶対値がいずれも大きいときには、排気温センサＡが故障している可能性が高いとして、正常判定タイマのタイマ値ＴＭＡＯＫを０にリセットする（ステップ２７）。次いで、ステップ２３でリセットした故障判定タイマのタイマ値ＴＭＡＮＧが、所定時間ｔ１（例えば５分）以上であるか否かを判別する（ステップ２８）。この答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２８の答えがＹＥＳのとき、すなわちステップ２０〜２２の答えがいずれもＹＥＳの状態が所定時間ｔ１、継続したときには、排気温センサＡが故障していると仮判定し、それを表すために、センサＡ仮故障フラグＦ＿ＡＫＮＧを「１」にセットし（ステップ２９）、上記ステップ２６を実行して、本処理を終了する。

また、図５に示す排気温センサＢの故障判定処理では、上述した排気温センサＡの故障判定処理とまったく同様にして、排気温センサＢの故障を判定する。すなわち、本処理ではまず、無次元値ｂと、無次元値ａ、ｃとの偏差の絶対値が、前記しきい値ｙ以上であるか否か（ステップ３０、３１）、および無次元値ｂと正常予測値Ｎとの偏差の絶対値が、前記しきい値ｘ以上であるか否かを判別する（ステップ３２）。これらのステップ３０、３１および３２の答えのいずれかがＮＯのときには、排気温センサＢの故障判定タイマのタイマ値ＴＭＢＮＧを０にリセットする（ステップ３３）。次いで、正常判定タイマのタイマ値ＴＭＢＯＫが前記所定時間ｔ２以上であるか否かを判別し（ステップ３４）、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、排気温センサＢが正常であるとして、それを表すために、センサＢ正常フラグＦ＿ＢＯＫを「１」にセットする（ステップ３５）。そして、センサＢ判定終了フラグＦ＿ＢＤＯＮＥを「１」にセットして（ステップ３６）、本処理を終了する。

前記ステップ３０、３１および３２の答えがいずれもＹＥＳのときには、排気温センサＢの正常判定タイマのタイマ値ＴＭＢＯＫを０にリセットする（ステップ３７）。次いで、このタイマ値ＴＭＢＯＫが、前記所定時間ｔ１以上であるか否かを判別し（ステップ３８）、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３８の答えがＹＥＳのときには、排気温センサＢが故障していると仮判定し、それを表すために、センサＢ仮故障フラグＦ＿ＢＫＮＧを「１」にセットし（ステップ３９）、前記ステップ３６を実行して、本処理を終了する。

また、図６に示す排気温センサＣの故障判定処理でも、前述した排気温センサＡの故障判定処理とまったく同様にして、排気温センサＣの故障を判定する。本処理ではまず、無次元値ｃと、無次元値ａ、ｂの偏差の絶対値が、前記しきい値ｙ以上であるか否か（ステップ４０、４１）、および無次元値ｃと正常予測値Ｎとの偏差の絶対値が、前記しきい値ｘ以上であるか否かを判別する（ステップ４２）。これらのステップ４０、４１および４２の答えのいずれかがＮＯのときには、排気温センサＣの故障判定タイマのタイマ値ＴＭＣＮＧを値０にリセットする（ステップ４３）。次いで、正常判定タイマのタイマ値ＴＭＣＯＫが前記所定時間ｔ２以上であるか否かを判別し（ステップ４４）、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、排気温センサＣが正常であるとして、それを表すために、センサＣ正常フラグＦ＿ＣＯＫを「１」にセットする（ステップ４５）。そして、センサＣ判定終了フラグＦ＿ＣＤＯＮＥを「１」にセットして（ステップ４６）、本処理を終了する。

前記ステップ４０、４１および４２の答えがいずれもＹＥＳのときには、排気温センサＣの正常判定タイマのタイマ値ＴＭＣＯＫを０にリセットする（ステップ４７）。次いで、このタイマ値ＴＭＣＯＫが、前記所定時間ｔ１以上であるか否かを判別し（ステップ４８）、その答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ４８の答えがＹＥＳのときには、排気温センサＣが故障していると仮判定し、それを表すために、センサＣ仮故障フラグＦ＿ＣＫＮＧを「１」にセットし（ステップ４９）、前記ステップ４６を実行して、本処理を終了する。

図２に戻り、前記ステップ６に続くステップ７では、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障確定処理を実行した後、本処理を終了する。図７は、この排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障確定処理を示している。同図に示すように、本処理ではまず、図４〜図６の故障判定処理でそれぞれセットされるセンサＡ判定終了フラグＦ＿ＡＤＯＮＥ、センサＢ判定終了フラグＦ＿ＢＤＯＮＥ、およびセンサＣ判定終了フラグＦ＿ＣＤＯＮＥがいずれも「１」であるか否かを判別する（ステップ５０）。この答えがＮＯで、排気温センサＡ、ＢおよびＣの少なくとも１つについて、故障判定が終了していないときには、本処理をそのまま終了する。

一方、ステップ５０の答えがＹＥＳのときには、ステップ５１〜５４において、排気温センサＡの故障確定処理を行う。まず、センサＡ仮故障フラグＦ＿ＡＫＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ５１）。この答えがＮＯで、排気温センサＡが正常であると判定されているときには、後述するステップ５２〜５４をスキップし、ステップ５５に進む。

一方、ステップ５１の答えがＹＥＳで、排気温センサＡが故障していると仮判定されているときには、センサＢ正常フラグＦ＿ＢＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ５２）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＢが正常であると判定されているときには、図４のステップ２０および２８の条件が成立していることから、すなわち、正常な排気温センサＢの無次元値ｂに対して、排気温センサＡの無次元値ａが大きくずれた状態が所定時間ｔ１以上継続していることから、排気温センサＡが故障していると確定し、それを表すために、センサＡ故障フラグＦ＿ＡＮＧを「１」にセットし（ステップ５３）、ステップ５５に進む。

一方、上記ステップ５２の答えがＮＯで、排気温センサＢが故障していると仮判定されているときには、センサＣ正常フラグＦ＿ＣＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ５４）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＣが正常であると判定されているときには、排気温センサＢが正常であると判定された場合と同じ上述した理由から、排気温センサＡが故障していると確定し、前記ステップ５３を実行して、ステップ５５に進む。一方、上記ステップ５４の答えがＮＯで、排気温センサＣが故障していると仮判定されているときには、ステップ５５に進む。

このステップ５５〜５８では、排気温センサＢの故障確定処理を、上述した排気温センサＡの場合のステップ５１〜５４とまったく同様にして行う。すなわち、ステップ５５では、センサＢ仮故障フラグＦ＿ＢＫＮＧが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯのときには、後述するステップ５６〜５８をスキップし、ステップ５９に進む。

一方、ステップ５５の答えがＹＥＳで、排気温センサＢが故障していると仮判定されているときには、センサＡ正常フラグＦ＿ＡＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ５６）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＡが正常であると判定されているときには、排気温センサＢが故障していると確定し、それを表すために、センサＢ故障フラグＦ＿ＢＮＧを「１」にセットして（ステップ５７）、ステップ５９に進む。一方、上記ステップ５６の答えがＮＯのときには、センサＣ正常フラグＦ＿ＣＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ５８）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＣが正常であると判定されているときには、排気温センサＢが故障していると確定して、前記ステップ５７を実行し、ステップ５９に進む。一方、上記ステップ５８の答えがＮＯで、排気温センサＣが仮故障であると判定されているときには、ステップ５９に進む。

このステップ５９〜６２では、排気温センサＣの故障確定処理を、前述した排気温センサＡの場合のステップ５１〜５４とまったく同様にして行う。すなわち、ステップ５９では、センサＣ仮故障フラグＦ＿ＣＫＮＧが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯのときには、後述するステップ６０〜６２をスキップして、本処理を終了する。

一方、ステップ５９の答えがＹＥＳで、排気温センサＣが故障していると仮判定されているときには、センサＡ正常フラグＦ＿ＡＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ６０）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＡが正常であると判定されているときには、排気温センサＣが故障していると確定し、それを表すために、センサＣ故障フラグＦ＿ＣＮＧを「１」にセットして（ステップ６１）、本処理を終了する。一方、上記ステップ６０の答えがＮＯのときには、センサＢ正常フラグＦ＿ＢＯＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ６２）。この答えがＹＥＳで、排気温センサＢが正常であると判定されているときには、排気温センサＣが故障していると確定し、前記ステップ６１を実行して、本処理を終了する。一方、上記ステップ６２の答えがＮＯで、排気温センサＢが故障していると仮判定されているときには、そのまま本処理を終了する。

図８は、説明した本実施形態の故障判定処理によって得られた３つの排気温センサＡ、ＢおよびＣのそれぞれの無次元値ａ、ｂおよびｃの推移、ならびに正常予測値Ｎの一例を示している。同図に示すように、この例では、正常予測値Ｎは、エンジン３の停止から比較的短時間の間、緩やかに減少し、その後比較的大きく減少した後、再度、緩やかに減少するように設定されている。また、排気温センサＡは、その検出値が非常に緩やかに減少しながら推移するように故障しており、排気温センサＢおよびＣは、正常であるものとする。

同図に示すように、排気温センサＢおよびＣは、正常であるため、それらの無次元値ｂおよびｃは、エンジン３の停止後、正常予測値Ｎに沿って推移し、所定時間ｔ２が経過するまで、正常予測値Ｎとの偏差の絶対値（｜ｂ−Ｎ｜、｜ｃ−Ｎ｜）が、前記しきい値ｘ未満になっている。したがって、排気温センサＢおよびＣは、エンジン３の停止後、所定時間ｔ２が経過したとき、すなわち時刻ｔγのときに、正常であると判定される（図５のステップ３４、３５、図６のステップ４４、４５参照）。これに対し、排気温センサＡは、前述したように故障していることから、その無次元値ａは、エンジン３の停止後、非常に緩やかに減少しているため、時刻ｔαにおいて、無次元値ｂおよびｃとの偏差の絶対値（｜ａ−ｂ｜、｜ａ−ｃ｜）が既に前記しきい値ｙを上回っており、また、正常予測値Ｎとの偏差の絶対値（｜ａ−Ｎ｜）が前記しきい値ｘを上回るようになる。この状態が、時刻ｔαから所定時間ｔ１、継続した時刻ｔβにおいて、排気温センサＡが故障していると仮判定される（図４のステップ２０〜２２、２８〜２９参照）。その後、上述したように、時刻ｔγにおいて、排気温センサＢおよびＣが正常であると判定されたときに、排気温センサＡの故障が確定される（図７のステップ５１〜５３参照）。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の停止後に検出された排気温センサＡ、ＢおよびＣの検出温度Ｔａ、ＴｂおよびＴｃを、それぞれの初期温度Ｔａｉｎｉ、ＴｂｉｎｉおよびＴｃｉｎｉに基づいて無次元化することによって得られた無次元値ａ、ｂおよびｃと、正常予測値Ｎとを比較するとともに、無次元値ａ、ｂおよびｃを相互に比較することによって、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障を判定するので、複数の温度センサの最終的な収束値を相互に比較することで故障判定を行う従来と異なり、排気温センサＡ、ＢおよびＣの実際の使用温度域を対象として、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障判定を精度良く行うことができる。また、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障判定を行うために、それらが正常である場合の無次元値の推移を表す正常予測値マップを１つ用意すればよいので、排気温センサＡ、ＢおよびＣの実際の使用温度域が異なる場合でも、単一の基準に基づいて故障判定を容易に行うことができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気温センサＡ、Ｂ、Ｃの故障を判定するために、それらの無次元値ａ、ｂ、ｃと正常予測値Ｎとの比較、および無次元値ａ、ｂ、ｃの相互間の比較の双方を行っているが、本発明は、これに限定されるものではなく、いずれか一方の比較のみによって、排気温センサＡ、ＢおよびＣの故障を判定するようにしてもよい。また、実施形態は、排ガス浄化装置８に設けられた３つの排気温センサＡ、Ｂ、Ｃの故障を判定した例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、エンジン３に設けられる他の温度センサ、例えば、エンジン水温センサや吸気温センサなどの故障判定にも、もちろん適用することができる。さらに、故障判定の対象となる温度センサの数は、実施形態の３つに限らず、複数であれば任意である。また、実施形態で示した故障判定装置１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

本発明の一実施形態による温度センサの故障判定装置、およびそれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。 排気温センサの故障判定処理を示すメインのフローチャートである。 図２のフローチャートにおける故障判定処理を示すサブルーチンである。 図３のフローチャートにおける排気温センサＡの故障判定処理を示すサブルーチンである。 図３のフローチャートにおける排気温センサＢの故障判定処理を示すサブルーチンである。 図３のフローチャートにおける排気温センサＣの故障判定処理を示すサブルーチンである。 図２のフローチャートにおける故障確定処理を示すサブルーチンである。 ３つの排気温センサの無次元値の推移、および正常予測値の一例を示す図である。

符号の説明

１ 故障判定装置
２ ＥＣＵ（停止検出手段、初期温度記憶手段、無次元値算出手段、
正常予測値設定手段、故障判定手段）
３ 内燃機関
４ クランク角センサ
５ イグニッションスイッチ
Ａ 排気温センサ
Ｂ 排気温センサ
Ｃ 排気温センサ
Ｔａ 排気温センサＡの検出温度
Ｔｂ 排気温センサＢの検出温度
Ｔｃ 排気温センサＣの検出温度
ａ 排気温センサＡの無次元値
ｂ 排気温センサＢの無次元値
ｃ 排気温センサＣの無次元値
Ｔａｉｎｉ 排気温センサＡの初期温度
Ｔｂｉｎｉ 排気温センサＢの初期温度
Ｔｃｉｎｉ 排気温センサＣの初期温度
Ｎ 正常予測値

Claims (2)

1. 内燃機関に設けられた複数の温度センサの故障を判定する故障判定装置であって、
   前記内燃機関が停止したか否かを検出する停止検出手段と、
   前記内燃機関の停止が検出されたときに前記複数の温度センサで検出された検出温度を、それぞれ初期温度として記憶する初期温度記憶手段と、
   前記内燃機関の停止後に検出された前記複数の温度センサの検出温度を、対応する前記初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、当該複数の温度センサの検出温度の無次元値を算出する無次元値算出手段と、
   前記複数の温度センサが正常である場合の検出温度の無次元値の予測値を、正常予測値としてあらかじめ設定する正常予測値設定手段と、
   前記算出された複数の温度センサの無次元値と前記設定された正常予測値との比較結果に基づいて、当該複数の温度センサの故障を判定する故障判定手段と、
   を備えていることを特徴とする温度センサの故障判定装置。
2. 内燃機関に設けられた複数の温度センサの故障を判定する故障判定装置であって、
   前記内燃機関が停止したか否かを検出する停止検出手段と、
   前記内燃機関の停止が検出されたときに前記複数の温度センサで検出された検出温度を、それぞれ初期温度として記憶する初期温度記憶手段と、
   前記内燃機関の停止後に検出された前記複数の温度センサの検出温度を、対応する前記初期温度に基づいてそれぞれ無次元化することにより、当該複数の温度センサの検出温度の無次元値を算出する無次元値算出手段と、
   当該算出された複数の温度センサの無次元値の相互の比較結果に基づいて、当該複数の温度センサの故障を判定する故障判定手段と、
   を備えていることを特徴とする温度センサの故障判定装置。

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