JP2011185230A - 水温センサの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな特性ずれの異常だけでなく、小さな特性ずれの異常をも的確に判定することができる水温センサの異常判定装置を提供する。
【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２１の異常判定が、第１および第２異常判定によって行われる。第１異常判定では、始動時から冷却水に与えられた熱量として、内燃機関３の発生熱量Ｑ＿ＨＧを算出し、発生熱量Ｑ＿ＨＧが所定量ＱＲＥＦに達した後、水温センサ２１の検出値ＴＷが所定温度ＴＲＥＦよりも低いときに、水温センサ２１に大きな特性ずれの異常が発生していると判定する（ステップ１６、１８）。第２異常判定は、第１異常判定により水温センサが異常でないと判定された場合に実行され、ラジエータファン１５の作動時間ＴＭ＿ＦＯＮが、所定のしきい値ＴＪＵＤよりも大きいときに、水温センサ２１に小さな特性ずれの異常が発生していると判定する（ステップ４８、５０）。
【選択図】 図６

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判定装置に関する。

従来の水温センサの異常判定装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この異常判定装置では、内燃機関が回転している（回転数が値０でない）回転時間を計測するとともに、計測された回転時間が所定時間に達したときに水温センサで検出された冷却水温度が、所定のしきい値よりも低いときに、水温センサが故障していると判定する。

特開平１−１７２６６５号公報

しかし、上述した従来の異常判定装置では、内燃機関が単に回転している回転時間を計測するため、例えば内燃機関において燃焼が行われていないフューエルカット中の時間も、回転時間に含まれてしまう。このため、回転時間が所定時間に達したときの冷却水温度を所定のしきい値と比較しても、水温センサの故障を適切に判定することができない。また、水温センサの検出値が真値に対して大きくずれるような大きな特性ずれが発生している場合には、故障を検知できるものの、この特性ずれが小さい場合には、検出値としきい値との関係が微妙になるため、水温センサの故障を的確に検知することは困難になる。

このような不具合を回避するために、例えば上記のしきい値をより厳密に設定することが考えられる。しかし、その場合、水温センサの公差が大きいときには、検出値のばらつきが公差の範囲内であるにもかかわらず、検出された冷却水温度がしきい値を下回ることがあり、その結果、水温センサが故障していると誤判定してしまう。このため、上記の従来の判定手法によって水温センサの故障を適切に判定しようとすれば、公差の小さな高精度の水温センサを用いることが必要になり、コストの増大を招く。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、水温センサの大きな特性ずれの異常だけでなく、小さな特性ずれの異常をも的確に判定することができる水温センサの異常判定装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関３を冷却する冷却水の温度を水温センサ２１によって検出するとともに、水温センサ２１の検出値（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン水温ＴＷ）が所定の作動温度ＴＯＮまで上昇したときに、冷却水の温度を低下させるためのラジエータファン１５を作動させ、その後、検出値が所定の停止温度ＴＯＦＦまで低下したときに、ラジエータファン１５を停止させるように構成された内燃機関３において、水温センサ２１の異常を判定する水温センサの異常判定装置であって、内燃機関３の始動時から所定の熱量（所定量ＱＲＥＦ）が冷却水に与えられたか否かを判定する熱量判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２６）と、熱量判定手段により所定の熱量が冷却水に与えられたと判定された後、水温センサ２１の検出値が所定温度ＴＲＥＦよりも低いときに、水温センサ２１が異常であると判定する第１異常判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１６、１８）と、ラジエータファン１５の作動時間（ファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮ）を計時するファン作動時間計時手段（ＥＣＵ２、ステップ４６）と、第１異常判定手段により水温センサ２１が異常でないと判定されている場合において、計時されたラジエータファン１５の作動時間が所定のしきい値ＴＪＵＤよりも大きいときに、水温センサ２１が異常であると判定する第２異常判定手段（ＥＣＵ２、ステップ４８、５０）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関では、内燃機関を冷却する冷却水の温度を水温センサで検出するとともに、水温センサの検出値が所定の作動温度まで上昇したときに、ラジエータファンを作動させ、その後、検出値が所定の停止温度まで低下したときに、ラジエータファンを停止させる。また、本発明の水温センサの異常判定装置によれば、内燃機関の始動時から所定の熱量が冷却水に与えられたか否かを判定するとともに、所定の熱量が冷却水に与えられたと判定された後、水温センサの検出値が所定温度よりも低いときには、第１異常判定手段により、水温センサが異常であると判定する。また、ラジエータに空気を送風するラジエータファンの作動時間を計時するとともに、第１異常判定手段により水温センサが異常でないと判定されている場合において、計時されたラジエータファンの作動時間が所定のしきい値よりも大きいときには、第２異常判定手段により、水温センサが異常であると判定する。

図８は、上述した本発明による水温センサの異常判定の概念を説明するためのものであり、水温センサの特性（実際の冷却水温度Ｔと水温センサの出力電圧ＶＷとの関係）を、ラジエータファンの動作とともに示している。この例では、冷却水温度Ｔが所定の作動温度ＴＯＮまで上昇したときに（出力電圧ＶＷが作動温度ＴＯＮに対応する所定の作動電圧ＶＯＮまで低下したときに）、ラジエータファンを作動させ、その後、冷却水温度Ｔが所定の停止温度ＴＯＦＦまで低下したときに（出力電圧ＶＷが停止温度ＴＯＦＦに対応する所定の停止電圧ＶＯＦＦまで上昇したときに、ラジエータファンを停止させるように構成されている。

同図の実線は、特性ずれが生じていない正常な水温センサ（以下「正常センサ」という）の特性を示している。この正常センサでは、その出力電圧ＶＷは、実際の冷却水温度Ｔに応じた所定の適正な関係で変化する。また、適正な出力電圧ＶＷが得られることで、ラジエータファンは、冷却水温度Ｔが所定の作動温度ＴＯＮまで上昇したときに適正に作動し、その後、冷却水温度Ｔが所定の停止温度ＴＯＮまで低下したときに適正に停止する。

これに対し、同図の一点鎖線は、大きな特性ずれの異常が生じている水温センサ（以下「大異常センサ」という）の特性を示している。この大異常センサでは、内部抵抗の大幅な増大などが原因になり、実際の冷却水温度Ｔに対する出力電圧ＶＷの動きが非常に鈍く、出力電圧ＶＷは正常センサのそれよりも非常に大きな値を示す。このため、この大異常センサの場合、前述した第１異常判定において、内燃機関の始動時から所定の熱量が冷却水に与えられ、冷却水が暖められることで、実際の冷却水温度Ｔが所定温度まで上昇したとしても、出力電圧ＶＷの動きが非常に鈍いため、それに基づく検出値は所定温度を大きく下回る。したがって、第１異常判定手段による判定により、検出された冷却水温度が所定温度よりも低いときには、水温センサに大きな特性ずれの異常が発生していると、的確に判定することができる。

また、同図の破線は、比較的小さな特性ずれの異常が生じている水温センサ（以下「小異常センサ」という）の特性を示している。この小異常センサでは、内部抵抗の若干の増大などが原因になり、実際の冷却水温度Ｔに対する出力電圧ＶＷの動きが若干鈍く、出力電圧ＶＷは、正常センサのそれに近いものの、より大きな値を示す。このような小異常センサの場合、内燃機関の始動時から所定の熱量が冷却水に与えられたときに、出力電圧ＶＷに基づく検出値が所定温度の付近まで上昇することがあるため、第１異常判定手段による判定によっては、水温センサの異常を的確に判定できないおそれがある。

一方、この小異常センサを用いてラジエータファンを制御した場合、ラジエータファンは出力電圧ＶＷに基づいて制御されるため、前述した特性のずれから、ラジエータファンは、実際には、冷却水温度Ｔが所定の作動水温ＴＯＮよりも高い水温ＴＯＮ’になったときに作動し、所定の停止水温ＴＯＦＦよりも高い水温ＴＯＦＦ’になったときに停止する。また、小異常センサでは、正常センサよりも出力電圧ＶＷが緩やかに変化するため、このときのラジエータファンの実際の作動温度範囲ΔＴ’（＝ＴＯＮ’−ＴＯＦＦ’）は、正常センサの場合の作動温度範囲ΔＴ（＝ＴＯＮ−ＴＯＦＦ）よりも大きくなり、それに応じて、ラジエータファンの作動時間は正常センサの場合の作動時間を大きく上回るようになる。したがって、計時されたラジエータファンの作動時間が所定のしきい値よりも大きいときには、第２異常判定手段により、水温センサに小さな特性ずれの異常が発生していると、的確に判定することができる。

また、第１異常判定にしきい値として用いる所定温度を厳密に設定しなくても、第２異常判定によって、水温センサの小さな特性ずれの異常を判定できるので、前述した従来の異常判定装置と異なり、公差の小さな高精度の水温センサを用いる必要がなくなることで、コストの削減を図ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の水温センサの異常判定装置において、内燃機関３は車両Ｖに動力源として搭載されており、車両Ｖの速度（車速ＶＰ）を検出する車速検出手段（車速センサ２４）をさらに備え、第１異常判定手段は、熱量判定手段により所定の熱量が冷却水に与えられたと判定されるとともに、検出された車両Ｖの速度が第１所定速度ＶＲＥＦ１以上である状態が、所定時間ＴＭＲＥＦ以上、継続しているときに、水温センサ２１の異常判定を実行すること（ステップ１５、ステップ３１、３５、３６）を特徴とする。

内燃機関の始動時から所定の熱量が冷却水に与えられたとしても、その間あるいはその後にアイドル運転や渋滞走行が行われた場合には、車両の走行風による冷却水の冷却が不足することで、冷却水が上昇することがあり、あるいはアイドル運転時に内燃機関を自動的に停止するアイドルストップが行われた場合には、内燃機関から熱が供給されないことで、冷却水の温度が低下することがある。このため、そのような状況で、前述した第１異常判定を行うと、誤判定を招くおそれがある。

本発明によれば、始動時から所定の熱量が冷却水に与えられることに加えて、検出された車両の速度が第１所定速度以上である状態が所定時間以上、継続していることを条件として、第１異常判定を実行する。これにより、冷却水の温度が変動しやすい上記のような状況での第１異常判定の実行を回避し、冷却水の温度が比較的安定した状態で、第１異常判定が実行されるので、冷却水の温度の変動による誤判定を確実に回避でき、第１異常判定の精度を高めることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の水温センサの異常判定装置において、内燃機関３は車両Ｖに動力源として搭載されており、車両Ｖの速度（車速ＶＰ）を検出する車速検出手段車速センサ２４）をさらに備え、第２異常判定手段は、検出された車両Ｖの速度が値０に近い第２所定速度ＶＲＥＦ２以下のときに、水温センサ２１の異常判定を実行すること（ステップ４２）を特徴とする。

車両が比較的高い速度で走行しているときには、冷却水が走行風で冷却されることによって、冷却水の温度が低下し、それに応じてラジエータファンの作動時間が短くなる。このため、そのような状況で、ラジエータファンの作動時間に基づいて、前述した第２異常判定を行うと、誤判定を招くおそれがある。本発明によれば、検出された車両の速度が値０に近い第２所定速度以下であることを条件として、第２異常判定を実行するので、車両の走行風がラジエータファンの作動時間に及ぼす影響を排除し、その影響による誤判定を確実に回避でき、したがって、第２異常判定の精度を高めることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の水温センサの異常判定装置において、外気の温度（外気温Ｔ＿ＡＭＢ）を検出する外気温度検出手段（外気温度センサ２３）と、検出された外気の温度に応じてしきい値を設定するしきい値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ４７、図７）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、第２異常判定においてラジエータファンの作動時間と比較されるしきい値を、検出された外気の温度に応じて設定する。これにより、外気による冷却水の温度の低下度合を反映させながら、しきい値を適切に設定でき、したがって、第２異常判定の精度をさらに高めることができる。

本発明の実施形態による異常判定装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 水温センサの異常判定処理のメインフローを示すフローチャートである。 異常判定処理のうちの第１異常判定処理を示すフローチャートである。 第１異常判定処理のうちの発生熱量判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 第１異常判定処理のうちの車速状態判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 異常判定処理のうちの第２異常判定処理を示すフローチャートである。 第２異常判定に用いるしきい値を設定するためのテーブルである。 互いに異なる特性を有する３つの水温センサの特性を、ラジエータファンの動作とともに示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、本発明による異常判定装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両Ｖに搭載されたガソリンエンジンである。

エンジン３の吸気管４には、気筒（図示せず）に供給する燃料を噴射する燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）５が、吸気ポート（図示せず）に臨むように設けられている。インジェクタ５から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述するＥＣＵ２によって設定されるとともに、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、エンジン３には、これを冷却するための冷却装置１１が設けられている。この冷却装置１１は、エンジン３のシリンダヘッドおよびシリンダブロック（いずれも図示せず）に冷却水を供給するための冷却水通路１２と、この冷却水通路１２内に冷却水を循環させるためのポンプ１３と、外気との熱交換によって冷却水を冷却するためのラジエータ１４と、ラジエータ１４への送風を行うラジエータファン１５を備えている。

冷却水通路１２は、エンジン３の外部に設けられた第１通路１２ａと、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの内部に設けられた第２通路１２ｂとから、環状に形成されている。上記のポンプ１３およびラジエータ１４は、第１通路１２ａに設けられている。また、ポンプ１３は、エンジン３のクランク軸に連結されており、エンジン３の動力で駆動され、冷却水通路１２内に冷却水を循環させる。なお、図１における冷却水通路１２中の矢印は、冷却水の流れを示している。

第１通路１２ａには、ラジエータ１４をバイパスするバイパス通路１６が設けられており、その分岐部には、サーモスタット１７が設けられている。サーモスタット１７は、冷却水の流路を、冷却水通路１２を流れる冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）が所定温度（例えば８０℃）よりも高いときに、ラジエータ１４側に切り換える一方、所定温度以下のときに、バイパス通路１６側に切り換える。

以上の構成により、エンジン３の始動直後などのようにエンジン水温が低い場合には、サーモスタット１７により、ラジエータ１４への冷却水の流入が阻止されることで、冷却水は、第１通路１２ａ、バイパス通路１６および第２通路１２ｂを通って循環する。これにより、ラジエータ１４による冷却水の冷却が阻止され、エンジン３の暖機が促進される。一方、エンジン３の暖機が終了し、エンジン水温が上昇した場合には、サーモスタット１７により、ラジエータ１４への冷却水の流入が許容され、冷却水はラジエータ１４で冷却される。そして、冷却された冷却水が第１通路１２ａを介して第２通路１２ｂに流入することによって、エンジン３が冷却される。

また、第２通路１２ｂには、エンジン水温を検出する水温センサ２１が設けられている。この水温センサ２１は、サーミスタなどで構成されており、図８に示すように、エンジン水温が高いほど、より大きな電圧（以下「出力電圧」という）ＶＷをＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この出力電圧ＶＷに応じ、所定のテーブルを検索することにより、水温センサ２１の検出値として、エンジン水温ＴＷを算出する。

また、ラジエータファン１５は、羽根１５ａと、この羽根１５ａを駆動するファンモータ１５ｂを有する電動式のものである。このラジエータファン１５の動作は、水温センサ２１で検出されたエンジン水温ＴＷに応じ、ＥＣＵ２によって制御される。具体的には、検出されたエンジン水温ＴＷが所定の作動温度ＴＯＮ（例えば９７℃）まで上昇したときに、ラジエータファン１５を作動させ、その後、エンジン水温ＴＷが作動温度ＴＯＮよりも低い所定の停止温度ＴＯＦＦ（例えば９２℃）まで低下したときに、ラジエータファン１５を停止させる。このような制御により、ラジエータファン１５からラジエータ１４への送風動作が、エンジン水温に応じて効果的に行われ、ラジエータ１４による冷却水の冷却度合が制御される。

なお、エンジン水温ＴＷは、上記のようなラジエータファン１５の制御の他、水温インジケータの表示や、エンジン３の各種の制御に用いられる。

また、エンジン３のクランク軸には回転数センサ２２が設けられている。この回転数センサ２２は、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。さらに、ＥＣＵ２には、外気温センサ２３から、外気の温度（以下「外気温」という）Ｔ＿ＡＭＢを表す検出信号が、車速センサ２４から、車両Ｖの速度（以下「車速」という）ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されており、水温センサ２１で検出されたエンジン水温ＴＷに応じて、ラジエータファン１５の動作を上述したように制御するとともに、水温センサ２１の異常判定処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、熱量判定手段、第１異常判定手段、ファン作動時間計時手段、第２異常判定手段、およびしきい値設定手段に相当する。

以下、ＥＣＵ２で実行される水温センサ２１の異常判定処理を、図２〜図７を参照しながら説明する。本処理は、所定の周期ΔＴＭで実行される。図２は、異常判定処理のメインフローを示す。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、水温センサ２１の第１異常判定処理を実行する。この第１異常判定処理は、水温センサ２１に比較的大きな特性ずれの異常が発生しているか否かを判定するためのものであり、水温センサ２１が異常であると判定されたときには、第１異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ１が「１」にセットされる。

次に、この第１異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ１が「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。この答がＹＥＳで、第１異常判定処理において水温センサ２１が異常であると判定されているときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２の答がＮＯで、第１異常判定処理において水温センサ２１が異常でないと判定されているときには、水温センサ２１の第２異常判定処理を実行し（ステップ３）、本処理を終了する。この第２異常判定処理は、水温センサ２１に比較的小さな特性ずれの異常が発生しているか否かを判定するためのものである。

図３は、上述した第１異常判定処理を示す。本処理では、まずステップ１１において、第１異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ１が「１」であるか否かを判別する。なお、この第１異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ１は、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ時に「０」にリセットされる。このステップ１１の答がＮＯで、第１異常判定が完了していないときには、発生熱量判定処理を実行する（ステップ１２）。

この発生熱量判定処理は、エンジン３の始動時から冷却水に与えられた熱量として、発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧを算出するとともに、算出された発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧに基づいて、冷却水に所定の熱量が与えられたか否かを判定するものであり、図４に示すサブルーチンに従って実行される。本処理では、まずステップ２１において、今回がエンジン３の始動直後に相当するか否かを判別する。なお、この場合の「始動」とは、エンジン３が完爆し、安定した燃焼が開始されることをいう。

このステップ２１の答がＹＥＳで、エンジン３の始動直後のときには、後述する発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧを値０にリセットする（ステップ２２）とともに、熱量発生フラグＦ＿ＨＧを「０」にセットし（ステップ２３）、ステップ２４に進む。前記ステップ２１の答がＮＯで、エンジン３の始動直後でないときには、ステップ２２および２３をスキップし、ステップ２４に進む。

このステップ２４では、熱量発生フラグＦ＿ＨＧが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、熱発生量ΔＱＨＧを算出する（ステップ２５）。この熱発生量ΔＱＨＧは、エンジン３から発生する今回の処理サイクル相当分の熱量に相当するものであり、インジェクタ５からの燃料噴射量ＱＩＮＪとエンジン回転数ＮＥとの積に、所定の変換係数を乗算することによって、算出される。次に、算出された熱発生量ΔＱＨＧを、前回までに算出されている発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧに加算することによって、今回の発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧを算出する（ステップ２６）。

次に、算出された発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧが所定量ＱＲＥＦ以上であるか否を判別する（ステップ２７）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２７の答がＹＥＳで、発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧが所定量ＱＲＥＦに達したときには、そのことを表すために、熱量発生フラグＦ＿ＨＧを「１」にセットし（ステップ２８）、本処理を終了する。このステップ２８が実行されると、前記ステップ２４の答がＹＥＳになり、その場合には、そのまま本処理を終了する。

以上のように、この発生熱量判定処理では、エンジン３の始動時からの発生熱量として、発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧが算出され、熱量発生フラグＦ＿ＨＧは、この発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧが所定量ＱＲＥＦに達したときに「１」にセットされるとともに、その後、その値に保持される。したがって、熱量発生フラグＦ＿ＨＧ＝１は、エンジン３の始動時から冷却水に与えられた熱量がすでに所定量ＱＲＥＦに達している状態を表す。

図３に戻り、前記ステップ１２に続くステップ１３では、車速状態判定処理を実行する。この車速状態判定処理は、車速が所定の速度以上の安定した状態にあるか否かを判定するものであり、図５に示すサブルーチンに従って実行される。

本処理では、まずステップ３１において、検出された車速ＶＰが第１所定速度ＶＲＥＦ１（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判別する。この答がＮＯで、ＶＰ＜ＶＲＥＦ１のときには、車速タイマ値ＴＭ＿ＶＰを値０にリセットする（ステップ３２）とともに、車速状態フラグＦ＿ＶＰを「０」にセットし（ステップ３３）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３１の答がＹＥＳで、ＶＰ≧ＶＲＥＦ１のときには、前回までの車速タイマ値ＴＭ＿ＶＰに、本処理の実行周期ΔＴＭを加算することによって、今回の車速タイマ値ＴＭ＿ＶＰを算出する（ステップ３４）。次に、算出された車速タイマ値ＴＭ＿ＶＰが所定時間ＴＭＲＥＦ（例えば１２０秒）以上であるか否かを判別する（ステップ３５）。この答がＮＯで、ＴＭ＿ＶＰ＜ＴＭＲＥＦのときには、前記ステップ３３に進み、車速状態フラグＦ＿ＶＰを「０」にセットする。

一方、前記ステップ３５の答がＹＥＳのとき、すなわち、車速ＶＰが第１所定速度ＶＲＥＦ１以上である状態が、所定時間ＴＭＲＥＦ以上、継続しているときには、そのことを表すために、車速状態フラグＦ＿ＶＰを「１」にセットし（ステップ３６）、本処理を終了する。

図３に戻り、前記ステップ１３に続くステップ１４では、発生熱量判定処理でセットされた熱量発生フラグＦ＿ＨＧが「１」であるか否かを判別し、ステップ１５では、車速状態判定処理でセットされた車速状態フラグＦ＿ＶＰが「１」であるか否かを判別する。これらの答のいずれかがＮＯのときには、第１異常判定の実行条件が成立していないとして、そのまま本処理を終了する。

一方、前記ステップ１４および１５の答がいずれもＹＥＳのとき、すなわち、Ｆ＿ＨＧ＝１で、エンジン３の始動時からの発生熱量がすでに所定量ＱＲＥＦに達しており、かつＦ＿ＶＰ＝１で、車速ＶＰが第１所定速度ＶＲＥＦ１以上である状態が、所定時間ＴＭＲＥＦ以上、継続しているときには、第１異常判定の実行条件が成立しているとして、ステップ１６以降において第１異常判定を実行する。

このステップ１６では、検出されたエンジン水温ＴＷが所定温度ＴＲＥＦ（例えば７５℃）以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＴＷ≧ＴＲＥＦのときには、水温センサ２１に大きな特性ずれの異常が発生していないと判定し、そのことを表すために、第１異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ１を「０」にセットする（ステップ１７）。なお、上記の所定温度ＴＲＥＦを、車速ＶＰおよび吸気温（または外気温Ｔ＿ＡＭＢ）に応じ、マップを検索することによって、設定してもよい。

一方、上記ステップ１６の答がＮＯのときには、上述したような発生熱量および車速状態の条件が成立しているにもかかわらず、エンジンＴＷが所定温度ＴＲＥＦに達していないため、水温センサ２１に大きな特性ずれの異常が発生していると判定し、そのことを表すために、第１異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ１を「１」にセットする（ステップ１８）。

上記のステップ１７または１８の後には、第１異常判定が完了したことを表すために、第１異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ１を「１」にセットし（ステップ１９）、本処理を終了する。また、このステップ１９が実行されると、前記ステップ１１の答がＹＥＳになり、その場合には、そのまま本処理を終了する。以上から明らかなように、第１異常判定は、エンジン３の始動後、前述した条件が成立したときに、１回のみ実行される。

次に、図６を参照しながら、図２のステップ３で実行される水温センサ２１の第２異常判定処理について説明する。本処理では、まずステップ４１において、第２異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ２が「１」であるか否かを判別する。この第２異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ２もまた、イグニッションスイッチのＯＮ時に「０」にリセットされる。

このステップ４１の答がＮＯで、第２異常判定が完了していないときには、車速ＶＰが値０に近い第２所定速度ＶＲＥＦ２（例えば５ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判別する（ステップ４２）。この答がＮＯで、ＶＰ＞ＶＲＥＦ２のときには、ファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮを値０にリセットし（ステップ４３）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ４２の答がＹＥＳで、ＶＰ≦ＶＲＥＦ２のときには、ファン作動フラグＦ＿ＦＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ４４）。このファン作動フラグＦ＿ＦＯＮは、ラジエータファン１５が作動しているときに「１」にセットされるものである。このステップ４４の答がＮＯで、ラジエータファン１５が停止しているときには、ファン作動フラグの前回値Ｆ＿ＦＯＮＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＮＯのとき、すなわちラジエータファン１５が前回から引き続き停止しているときには、前記ステップ４３に進み、ファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮを値０にリセットする。

一方、前記ステップ４４の答がＹＥＳで、ラジエータファン１５が作動しているときには、前回までのファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮに、本処理の実行周期ΔＴＭを加算することによって、今回のファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮを算出し（ステップ４６）、本処理を終了する。以上の算出方法から明らかなように、ファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮは、車速ＶＰが第２所定速度ＶＲＥＦ２以下の状態でのラジエータファン１５の作動時間を表す。

一方、前記ステップ４５の答がＹＥＳのとき、すなわち今回がラジエータファン１５が停止した直後に相当するときには、検出された外気温Ｔ＿ＡＭＢに応じ、図７に示すテーブルを検索することによって、判定用のしきい値ＴＪＵＤを算出する（ステップ４７）。このテーブルでは、しきい値ＴＪＵＤは、外気温Ｔ＿ＡＭＢが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、外気温Ｔ＿ＡＭＢが高いほど、冷却水の温度が低下しにくいことで、ラジエータファン１５の作動時間がより長くなるためである。

次に、前記ステップ４６で算出されたファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮが、しきい値ＴＪＵＤ以下であるか否かを判別する（ステップ４８）。この答がＹＥＳで、ＴＭ＿ＦＯＮ≦ＴＪＵＤのときには、水温センサ２１に小さな特性ずれの異常が発生していないと判定し、そのことを表すために、第２異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ２を「０」にセットする（ステップ４９）。

一方、上記ステップ４８の答がＹＥＳで、ＴＭ＿ＦＯＮ＞ＴＪＵＤのときには、エンジン水温ＴＷに応じて制御されるラジエータファン１５の作動時間が長くなっているため、水温センサ２１に小さな特性ずれの異常が発生していると判定し、そのことを表すために、第２異常判定フラグＦ＿ＴＷＮＧ２を「１」にセットする（ステップ５０）。

上記のステップ４９または５０の後には、第２異常判定が完了したことを表すために、第２異常判定完了フラグＦ＿ＤＯＮＥ２を「１」にセットし（ステップ５１）、次に前記ステップ４３を実行した後、本処理を終了する。また、このステップ５１が実行されると、前記ステップ４１の答がＹＥＳになり、その場合には、そのまま本処理を終了する。以上から明らかように、第２異常判定もまた、エンジン３の始動後、前述した条件が成立したときに、１回のみ実行される。

以上のように、本実施形態によれば、第１異常判定において、エンジン３の始動時から冷却水に与えられた熱量である発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧを算出する（ステップ２６）とともに、算出された発生熱量積算値Ｑ＿ＨＧが所定量ＱＲＥＦに達した後、検出されたエンジン水温ＴＷが所定温度ＴＲＥＦよりも低いときに（ステップ１６：ＮＯ）、水温センサ２１が異常であると判定する（ステップ１８）。したがって、水温センサ２１に大きな特性ずれの異常が発生していると、的確に判定することができる。

また、この第１異常判定は、車速ＶＰが第１所定速度ＶＲＥＦ１以上である状態が、所定時間ＴＭＲＥＦ以上、継続していることを条件として（ステップ３５：ＹＥＳ）、実行される。これにより、冷却水の温度が変動しやすいアイドル運転時、渋滞走行時やアイドルストップ時における第１異常判定の実行を回避し、冷却水の温度が比較的安定した状態で、第１異常判定が実行されるので、冷却水の温度の変動による誤判定を確実に回避でき、第１異常判定の精度を高めることができる。

さらに、第１異常判定手段により水温センサ２１が異常でないと判定されている場合には、第２異常判定において、ラジエータファン２１の作動時間を表すファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮを算出する（ステップ４６）とともに、算出されたファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮが所定のしきい値ＴＪＵＤよりも大きいときに（ステップ４８：ＮＯ）、水温センサ２１が異常であると判定する（ステップ５０）。したがって、水温センサ２１に小さな特性ずれの異常が発生していると、的確に判定することができる。

また、第１異常判定にしきい値として用いる所定温度ＴＲＥＦを厳密に設定しなくても、第２異常判定によって、水温センサ２１の小さな特性ずれの異常を判定できるので、従来の異常判定装置と異なり、公差の小さな高精度の水温センサを用いる必要がなくなることで、コストの削減を図ることができる。

また、この第２異常判定は、車速ＶＰが値０に近い第２所定速度ＶＲＥＦ１以下であることを条件として（ステップ４２：ＹＥＳ）、実行される。これにより、車両の走行風がラジエータファン１５の作動時間に及ぼす影響を排除し、その影響による誤判定を確実に回避でき、したがって、第２異常判定の精度を高めることができる。

さらに、ファン作動タイマ値ＴＭ＿ＦＯＮと比較されるしきい値ＴＪＵＤを、外気温Ｔ＿ＡＭＢが高いほど、より大きな値に設定する（図７）。これにより、外気による冷却水の温度の低下度合を反映させながら、しきい値ＴＪＵＤを適切に設定でき、したがって、第２異常判定の精度をさらに高めることができる。

なお、本発明は、説明した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、エンジン３の始動時から冷却水に所定の熱量が与えられたか否かの判定を、燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥを用いて算出したエンジン３の発生熱量に基づいて行っているが、これに限らず、例えばエンジン３で燃焼が行われている状態での、始動時からの経過時間やエンジン３の燃料消費量、回転回数、吸入空気量または排ガス量の積算値などに基づいて行ってもよい。

また、実施形態では、第２異常判定を、車速ＶＰが値０に近い第２所定速度ＶＲＥＦ２以下であることを条件として実行しているが、車速ＶＰが値０であること、すなわちアイドル運転時などの車両が完全に停止していることを条件として実行してもよい。

あるいは、車速ＶＰを第２異常判定の実行条件とするのではなく、車速ＶＰに応じてしきい値ＴＪＵＤを補正してもよい。この場合には、車速ＶＰが大きいほど、その走行風の影響で冷却水の温度が低下しやすくなり、ラジエータファン１５の作動時間がより短くなるので、しきい値ＴＲＥＦはより小さな値に設定される。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 異常判定装置
２ ＥＣＵ（熱量判定手段、第１異常判定手段、ファン作動時間計時手段、第２異常 判定手段、しきい値設定手段）
３ エンジン（内燃機関）
１５ ラジエータファン
２１ 水温センサ
２３ 外気温センサ（外気温度検出手段）
２４ 車速センサ（車速検出手段）
Ｖ 車両
ＴＷ エンジン水温（水温センサの検出値）
ＴＯＮ ラジエータファンの作動温度
ＴＯＦＦ ラジエータファンの停止温度
ＱＲＥＦ 所定量（所定の熱量）
ＴＲＥＦ 所定温度
ＴＭ＿ＦＯＮ ファン作動タイマ値（ラジエータファンの作動時間）
ＴＪＵＤ しきい値
ＶＰ 車速（車両の速度）
ＶＲＥＦ１ 第１所定速度
ＴＭＲＥＦ 所定時間
ＶＲＥＦ２ 第２所定速度
Ｔ＿ＡＭＢ 外気温（外気の温度）

Claims (4)

1. 内燃機関を冷却する冷却水の温度を水温センサによって検出するとともに、当該水温センサの検出値が所定の作動温度まで上昇したときに、冷却水の温度を低下させるためのラジエータファンを作動させ、その後、前記検出値が所定の停止温度まで低下したときに、前記ラジエータファンを停止させるように構成された前記内燃機関において、前記水温センサの異常を判定する水温センサの異常判定装置であって、
   前記内燃機関の始動時から所定の熱量が冷却水に与えられたか否かを判定する熱量判定手段と、
   当該熱量判定手段により前記所定の熱量が冷却水に与えられたと判定された後、前記検出値が所定温度よりも低いときに、前記水温センサが異常であると判定する第１異常判定手段と、
   前記ラジエータファンの作動時間を計時するファン作動時間計時手段と、
   前記第１異常判定手段により前記水温センサが異常でないと判定されている場合において、前記計時されたラジエータファンの作動時間が所定のしきい値よりも大きいときに、前記水温センサが異常であると判定する第２異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする水温センサの異常判定装置。
2. 前記内燃機関は車両に動力源として搭載されており、
   当該車両の速度を検出する車速検出手段をさらに備え、
   前記第１異常判定手段は、前記熱量判定手段により前記所定の熱量が冷却水に与えられたと判定されるとともに、前記検出された車両の速度が第１所定速度以上である状態が、所定時間以上、継続しているときに、前記水温センサの異常判定を実行することを特徴とする、請求項１に記載の水温センサの異常判定装置。
3. 前記内燃機関は車両に動力源として搭載されており、
   当該車両の速度を検出する車速検出手段をさらに備え、
   前記第２異常判定手段は、前記検出された車両の速度が値０に近い第２所定速度以下のときに、前記水温センサの異常判定を実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の水温センサの異常判定装置。
4. 外気の温度を検出する外気温度検出手段と、
   当該検出された外気の温度に応じて前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の水温センサの異常判定装置。

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