JP2017141763A - 冷却水温度センサーの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水温度センサーの異常の有無の判定結果についての信頼性を高めた冷却水温度センサーの異常判定装置を提供する。【解決手段】冷却水の温度を検出する２つの冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂと、冷却水の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算部６１と、２つの冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの検出値と推定温度とに基づいて２つの冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂについて異常の有無を判定する判定部６２とを備え、判定部６２は、ある時点における推定温度を基準温度に設定し、推定温度が基準温度から判定温度だけ変化したことを判定許可条件として有し、判定許可条件の成立時における２つの冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの検出値の乖離が判定温度以下の正常温度未満である場合に２つの冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂが正常であると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの冷却回路を流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度センサーの異常の有無を判定する冷却水温度センサーの異常判定装置に関する。

エンジンを冷却する冷却水が流れる冷却回路には、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサーが配設されている。また、例えば特許文献１には、こうした冷却水温度センサーの異常の有無を判定する異常判定装置として、冷却回路に２つの冷却水温度センサーを配設し、これら２つの冷却水温度センサーの検出値を比較することによって冷却水温度センサーの異常の有無を判定する装置が開示されている。

特開２０１２−１０２６８７号公報

ところで、特許文献１に記載の異常判定装置は、例えば、一方の冷却水温度センサーの検出値が暖機完了温度で固定されている状態でエンジンが暖機完了状態から再始動されると、各センサーの検出値の乖離が小さいために正常判定がなされてしまう。そのため、２つの冷却水温度センサーを用いた異常判定装置には、その判定結果に対する信頼度を高めることが求められている。

本発明は、冷却水温度センサーの異常の有無の判定結果についての信頼性を高めた冷却水温度センサーの異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する冷却水温度センサーの異常判定装置は、エンジンを冷却する冷却水の温度を検出する２つの冷却水温度センサーと、前記冷却水の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算部と、前記２つの冷却水温度センサーの検出値と前記推定温度とに基づいて前記２つの冷却水温度センサーについて異常の有無を判定する判定部とを備え、前記判定部は、現時点における前記推定温度を基準温度に設定したのちに前記推定温度が前記基準温度から判定温度だけ変化したことを判定許可条件として有し、前記判定許可条件の成立時における前記２つの冷却水温度センサーの検出値の乖離が前記判定温度以下の正常温度未満である場合に前記２つの冷却水温度センサーが正常であると判定する。

上記構成によれば、推定温度が判定温度だけ変化しなければ２つの冷却水温度センサーに対する正常判定が行われないことから、正常判定に対する信頼度が高められる。その結果、判定結果に対する信頼度が高められる。

上記冷却水温度センサーの異常判定装置において前記判定部は、前記判定許可条件の成否にかかわらず、前記２つの冷却水温度センサーの検出値の乖離が前記正常温度以上である場合に前記２つの冷却水温度センサーに異常が生じていると判定することが好ましい。

上記構成によれば、判定許可条件の成否にかかわらず、２つの冷却水温度センサーの検出値が正常温度以上である場合に冷却水温度センサーに異常が生じているとの判定がなされる。その結果、冷却水温度センサーの異常を早期に検出することがある。

上記冷却水温度センサーの異常判定装置において、前記判定部は、前記基準温度の設定から予め定めた所定時間だけ経過するまでの間に前記判定許可条件が成立しない場合に前記基準温度を現時点の前記推定温度に更新することが好ましい。

上記構成によれば、判定許可条件が所定時間だけ成立しない場合に基準温度が更新されることで、２つの冷却水温度センサーの正常判定が長時間にわたってなされないことを抑えることができる。

上記冷却水温度センサーの異常判定装置において、前記エンジンは、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ装置を有し、前記ＥＧＲ装置は、前記ＥＧＲガスを前記冷却水で冷却するＥＧＲクーラーを有し、前記推定温度演算部は、エンジン回転数、燃料噴射量、シリンダーに導入される作動ガスの量、前記作動ガスの温度、前回の前記推定温度、および、前記作動ガスの密度もしくはエキゾーストマニホールド内の排気ガスの密度に基づく吸熱量であるシリンダー吸熱量と、前記ＥＧＲガスの質量流量と前記ＥＧＲクーラーにおける前記ＥＧＲガスの温度変化とに基づく吸熱量であるＥＧＲクーラー吸熱量と、前記エンジン回転数に基づく吸熱量であるエンジン吸熱量と、車速、外気温、前回の前記推定温度、および、エンジンブロックの表面積に基づく前記エンジンブロックからの放熱量であるブロック放熱量とを演算し、前記シリンダー吸熱量、前記ＥＧＲクーラー吸熱量、前記エンジン吸熱量、および、前記ブロック放熱量に基づく熱収支を前記エンジンブロックの熱容量と前記冷却水の熱容量との加算値で除算した値を前回の前記推定温度に加算することで前記推定温度を演算することが好ましい。

上記構成のようにシリンダー吸熱量、ＥＧＲクーラー吸熱量、エンジン吸熱量、および、ブロック放熱量との熱収支に基づいて冷却水の温度変化量を演算することにより、推定温度の精度が高まる。

上記冷却水温度センサーの異常判定装置において、前記冷却水が流れる冷却回路が、前記冷却水の温度が開弁温度以上であるときにラジエーターへの前記冷却水の流通を許可するサーモスタットを備える場合、前記推定温度演算部は、前記サーモスタットが開弁状態にあるときの前記冷却水の平衡温度を上限値として前記推定温度を演算するとよい。

サーモスタットは、ラジエーターによる放熱量と各種の吸熱量とが平衡状態となるように作動する。そのため、サーモスタットが開弁状態にあるとき、冷却水は、ラジエーターによる放熱量と各種の吸熱量とが平衡状態となる平衡温度に制御される。上記構成によれば、推定温度演算部は、冷却水の平衡温度を上限値として推定温度を演算する。これにより、推定温度の演算に際してラジエーターでの放熱量を考慮する必要がなくなることから、推定温度演算部に対する負荷が軽減される。

冷却水温度センサーの異常判定装置の一実施形態を搭載したエンジンシステムの概略構成を示す概略構成図。 冷却回路の回路構成を示す模式図であって、（ａ）はサーモスタットが閉状態にあるときの冷却水の流れを示す図、（ｂ）はサーモスタットが開状態にあるときの冷却水の流れを示す図。 冷却水温度センサーの異常判定装置の一実施形態を示す機能ブロック図。 異常判定処理の手順の一例を示すフローチャート。 正常判定処理の手順の一例を示すフローチャート。 推定温度の推移と正常判定処理との関係を示すタイミングチャート。

図１〜図６を参照して、冷却水温度センサーの異常判定装置を具体化した一実施形態について説明する。まず、冷却水温度センサーの異常判定装置が搭載されるエンジンシステムの全体構成について、図１を参照して説明する。

［エンジンシステムの概要］
図１に示すように、エンジンシステムは、水冷式のエンジン１０を備える。シリンダーブロック１１には、複数のシリンダー１２が形成されている。各シリンダー１２には、インジェクター１３から燃料が噴射される。シリンダーブロック１１には、各シリンダー１２に吸入空気を供給するインテークマニホールド１４と、各シリンダー１２からの排気ガスが流入するエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。なお、シリンダーブロック１１と図示しないシリンダーヘッドとで構成される部材をエンジンブロックという。

インテークマニホールド１４に接続される吸気通路１６には、上流側から順に、図示されないエアクリーナー、ターボチャージャー１７を構成するコンプレッサー１８、インタークーラー１９が設けられている。エキゾーストマニホールド１５に接続される排気通路２０には、ターボチャージャー１７を構成するタービン２２が設けられている。

エンジンシステムは、ＥＧＲ装置２３を備える。ＥＧＲ装置２３は、エキゾーストマニホールド１５と吸気通路１６とを接続するＥＧＲ通路２５を備える。ＥＧＲ通路２５には、水冷式のＥＧＲクーラー２６が設置され、ＥＧＲクーラー２６における吸気通路１６側にＥＧＲ弁２７が設置されている。ＥＧＲ弁２７が開状態にあるとき、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気通路１６に導入され、シリンダー１２には、排気ガスと吸入空気との混合気体である作動ガスが供給される。

エンジンシステムは、各種センサーを備える。吸入空気量センサー３１および吸気温度センサー３２は、吸気通路１６におけるコンプレッサー１８の上流に位置する。吸入空気量センサー３１は、コンプレッサー１８に流入する吸入空気の質量流量である吸入空気量Ｇａを検出する。吸気温度センサー３２は、外気温センサーとして機能し、吸入空気の温度である吸気温度Ｔａを外気温として検出する。ＥＧＲ温度センサー３４は、ＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲクーラー２６とＥＧＲ弁２７との間に位置し、ＥＧＲ弁２７に流入するＥＧＲガスの温度であるＥＧＲクーラー出口温度Ｔ_ｅｇｒｃを検出する。ブースト圧センサー３６は、吸気通路１６に対するＥＧＲ通路２５の接続部分とインテークマニホールド１４との間に位置し、作動ガスの圧力であるブースト圧Ｐｂを検出する。作動ガス温度センサー３７は、インテークマニホールド１４に取り付けられ、シリンダー１２に流入する作動ガスの温度である作動ガス温度Ｔｉｍを検出する。エンジン回転数センサー３８は、クランクシャフト３０の回転数であるエンジン回転数Ｎｅを検出する。

［冷却回路］
図２を参照して、エンジンシステムの冷却回路の概要について説明する。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、冷却回路５０は、エンジン１０を動力源として冷却水を圧送するポンプ５３を備える第１冷却回路５１と、第１冷却回路５１におけるポンプ５３の上流と下流とに接続される第２冷却回路５２とを備える。冷却回路５０は、第１冷却回路５１と第２冷却回路５２との接続部分にサーモスタット５５を備える。

第１冷却回路５１は、エンジン１０やＥＧＲクーラー２６に形成された冷却水通路を含み、ポンプ５３によって冷却水が循環する回路である。第２冷却回路５２は、冷却水を冷却するラジエーター５６を有する回路である。サーモスタット５５は、冷却水の温度が開弁温度以上であるときに開弁し、ラジエーター５６に対する冷却水の流入を許可する。開弁温度は、エンジン１０の暖機が完了する暖機完了温度Ｔ１以上の温度である。

サーモスタット５５は、ラジエーター５６による放熱量と各種の吸熱量とが平衡状態となるように作動する。そのため、サーモスタット５５が開弁状態にあるとき、冷却水は平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに制御される。この平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍは、予め行った実機を用いた実験の結果に基づいて設定される。また、冷却回路５０は、サーモスタット５５を通過した冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部４４を備える。この冷却水温度検出部４４は、冷却水の温度である第１冷却水温度Ｔｗ１を検出する第１冷却水温度センサー４４ａと、同冷却水の温度である第２冷却水温度Ｔｗ２を検出する第２冷却水温度センサー４４ｂとで構成されている（図３参照）。冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２は、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂが正常である場合には略等しい値である。

［冷却水温度センサーの異常判定装置］
図３〜図６を参照して、冷却水温度センサーの異常の有無を判定する冷却水温度センサーの異常判定装置（以下、単に異常判定装置という。）について説明する。
図３に示すように、異常判定装置６０は、マイクロコンピューターを中心に構成されており、各センサーからの信号の他、燃料噴射制御部４２から燃料の質量流量である燃料噴射量Ｇｆを示す信号、および、車速センサー４５から車速ｖを示す信号等が入力される。異常判定装置６０は、メモリ６３に格納された各種プログラムおよびエンジン吸熱量マップ６３ｃ等の各種データに基づき、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの異常の有無を判定する。異常判定装置６０は、判定部６２が冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていると判定した場合にはＭＩＬ６５（Ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｍｐ）を点灯し、エンジンシステムの異常を運転者に通知する。

異常判定装置６０は、冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２の推定値である推定温度Ｔｃを所定の制御周期（微小時間ｄｔ）ごとに演算する推定温度演算部６１（以下、単に演算部６１という。）と、推定温度Ｔｃと冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２とに基づいて冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの異常の有無を判定する判定部６２とを備える。

［推定温度演算部６１］
演算部６１は、各種センサーからの信号に基づき下記式（１）の演算を行うことで、冷却水の平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍを上限値として推定温度Ｔｃを演算する。演算部６１は、エンジン１０の始動時の第１冷却水温度Ｔｗ１を推定温度Ｔｃの初期値に設定する。式（１）にて、Ｔ_ｃｉ−１は推定温度Ｔｃの前回値、ｄｑ／ｄｔは下記式（２）の演算結果であって微小時間ｄｔにおける冷却水に関わる熱収支ｑ、Ｃは冷却水の熱容量とエンジンブロックの熱容量との加算値である。式（２）にて、シリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌは燃焼ガスからシリンダー１２の内壁への伝熱量、ＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒはＥＧＲクーラー２６での冷却水の吸熱量である。エンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇは、例えばシリンダー１２の内壁とピストンとの摩擦やシリンダー１２内における作動ガスの断熱圧縮等に起因する吸熱量である。ブロック放熱量ｑ_ｂｌｋは、エンジンブロックから外気への放熱量である。以下、演算部６１が行う各種演算について説明する。

［微小時間ｄｔにおけるシリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌ］
シリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌの演算に際し、演算部６１は、シリンダー１２に供給される作動ガスの質量流量である作動ガス量Ｇｗｇ、および、該作動ガスの密度である作動ガス密度ρｉｍを演算する。演算部６１は、状態方程式Ｐ×Ｖ＝Ｇｗｇ×Ｒ×Ｔに基づく所定の演算をブースト圧Ｐｂ、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン１０の排気量Ｄ、作動ガス温度Ｔｉｍを用いて行うことで作動ガス量Ｇｗｇ、および、作動ガス密度ρｉｍを演算する。

また、演算部６１は、エキゾーストマニホールド１５内における排気ガスの温度である排気温度Ｔ_ｅｘｈを演算する。演算部６１は、式（３）に示すように、燃料噴射量Ｇｆ／作動ガス量Ｇｗｇの混合気がエンジン回転数Ｎｅのもとで燃焼したときの温度上昇値を演算し、この温度上昇値に作動ガス温度Ｔｉｍを加算することで排気温度Ｔ_ｅｘｈを演算する。演算部６１は、メモリ６３に格納された温度上昇マップ６３ａから温度上昇値を演算する。温度上昇マップ６３ａは、予め行った実機を用いた実験やシミュレーションの結果に基づき、エンジン回転数Ｎｅ、および、燃料噴射量Ｇｆ／作動ガス量Ｇｗｇごとに温度上昇値を規定したマップである。

また、演算部６１は、式（４）に示すように、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｇｆ、作動ガス密度ρｉｍに基づき、シリンダー１２の内壁に対する燃焼ガス熱の伝熱のしやすさを示す第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌを演算する。演算部６１は、メモリ６３に格納された第１係数マップ６３ｂから第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌを演算する。第１係数マップ６３ｂは、予め行った実機を用いた実験やシミュレーションの結果に基づき、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｇｆ、および、作動ガス密度ρｉｍごとに第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌを規定したマップである。なお、式（４）にて、エンジン回転数Ｎｅはピストンの平均スピード、燃料噴射量Ｇｆは燃料の噴射圧、作動ガス密度ρｉｍは、シリンダー１２からの排気ガスの排出速度に関するパラメーターである。

演算部６１は、式（５）に示すように、排気温度Ｔ_ｅｘｈと推定温度の前回値Ｔ_ｃｉ−１との温度差に対して、第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌとシリンダー１２の表面積Ａ_ｃｙｌとを乗算することで微小時間ｄｔにおけるシリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌを演算する。シリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌは、燃焼ガスとシリンダー１２の内壁との間における熱交換量である。なお、シリンダー１２の表面積は、シリンダー１２のボア径を直径、ピストンのストローク量を高さとする円柱の表面積である。

［微小時間ｄｔにおけるＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒ］
ＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒの演算に際して、演算部６１は、作動ガス量Ｇｗｇに対する吸入空気量Ｇａの減算値をＥＧＲ量Ｇ_ｅｇｒとして演算する。演算部６１は、式（６）に示すように、排気温度Ｔ_ｅｘｈとＥＧＲクーラー出口温度Ｔ_ｅｇｒｃとの温度差に対し、ＥＧＲ量Ｇ_ｅｇｒ、および、排気ガスの定容比熱Ｃｖを乗算することにより微小時間ｄｔにおけるＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒを演算する。

［微小時間ｄｔにおけるエンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇ］
演算部６１は、式（７）に示すように、エンジン回転数Ｎｅをパラメーターとするエンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇを演算する。演算部６１は、メモリ６３に格納されたエンジン吸熱量マップ６３ｃから微小時間ｄｔにおけるエンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇを演算する。エンジン吸熱量マップ６３ｃは、予め行った実機を用いた実験やシミュレーションの結果に基づき、微小時間ｄｔでのエンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇをエンジン回転数Ｎｅごとに規定したマップである。

［微小時間ｄｔにおけるブロック放熱量ｑ_ｂｌｋ］
ブロック放熱量ｑ_ｂｌｋの演算に際して、演算部６１は、式（８）に示すように、車速ｖに基づき、エンジンブロックと外気との間での伝熱のしやすさを示す第２熱伝達係数ｈ_ｂｌｋを演算する。演算部６１は、メモリ６３に格納された第２係数マップ６３ｄから第２熱伝達係数ｈ_ｂｌｋを演算する。第２係数マップ６３ｄは、予め行った実機を用いた実験やシミュレーションの結果に基づき、車速ｖごとに第２熱伝達係数ｈ_ｂｌｋを規定したマップである。演算部６１は、式（９）に示すように、推定温度Ｔｃの前回値Ｔ_ｃｉ−１と吸気温度Ｔａとの温度差に対し、エンジンブロックの表面積Ａ_ｂｌｋと第２熱伝達係数ｈ_ｂｌｋとを乗算することで微小時間ｄｔにおけるブロック放熱量ｑ_ｂｌｋを演算する。エンジンブロックの表面積Ａ_ｂｌｋは、エンジンブロックの表面全体から進行方向に対する背面側の表面を除いた部分の面積、つまり走行風が直接吹き付ける正面部分と、進行方向の反対方向に向かって走行風が表面上を流れる側面部分との総面積である。

上記各種の熱量を演算した演算部６１は、上記（１）にしたがって、熱収支ｑを熱容量Ｃで除算した値を温度変化量として前回値Ｔ_ｃｉ−１に加算することにより推定温度Ｔｃを演算する。式（１）にも示したように、演算部６１は、冷却水の平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍを上限値として推定温度Ｔｃを演算する。そのため、例えば、前回値Ｔ_ｃｉ−１が平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍであった場合、推定温度Ｔｃは、熱収支ｑが正であれば平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに維持され、熱収支ｑが負であれば平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍよりも低くなる。なお、熱収支ｑは、エンジン１０が通常の運転状態にあるときには正の値をとり、例えば、寒冷地におけるアイドリング状態や下り坂における低負荷低回転状態において負の値をとる。熱収支ｑが負の値となる状態を以下では放熱状態という。

［判定部６２］
判定部６２は、演算部６１の演算結果である推定温度Ｔｃ、冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２、および、メモリ６３に格納された判定データ６３ｅに基づき冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの異常の有無を判定する。判定部６２は、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていることを判定する異常判定処理と冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂが正常であることを判定する正常判定処理とを並行して実行する。

［異常判定処理］
図４に示すように、異常判定処理において、判定部６２は、冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２を取得し、その乖離ΔＴｗ（＝｜Ｔｗ１−Ｔｗ２｜）が正常温度ΔＴｎ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。正常温度ΔＴｎは、判定データ６３ｅに規定された値であり、後述する判定温度Ｔｊ以下の例えば「１５℃」に設定される。乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ以上である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、判定部６２は、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていると判定し（ステップＳ１０２）、異常判定処理を終了する。一方、乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ未満である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、判定部６２は、再び冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２を取得して、その乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ以上であるか否かを判断する。

［正常判定処理］
図５を参照して判定部６２が実行する正常判定処理について説明する。なお、正常判定処理は、異常判定処理において異常判定がなされるまで繰り返し実行される。また、なお、正常判定処理を並行して演算部６１による推定温度Ｔｃの演算が行われている。
図５に示すように、判定部６２は、ステップＳ２０１において、現時点の推定温度Ｔｃを基準温度Ｔｓに設定する。エンジン１０の始動時、この基準温度Ｔｓには、第１冷却水温度センサー４４ａの検出値である第１冷却水温度Ｔｗ１が設定される。次に、判定部６２は、推定温度Ｔｃと基準温度Ｔｓとの差に基づき、推定温度Ｔｃが判定温度ΔＴｊ以上変化したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。判定温度ΔＴｊは、判定データ６３ｅに規定された値であり、正常温度ΔＴｎよりも高い例えば「２０℃」に設定される。

推定温度Ｔｃの変化量が判定温度ΔＴｊ以上である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、判定部６２は、判定許可条件が成立したとして、冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２とを取得し、その乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

判定部６２は、乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ未満である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂが正常であると判定し（ステップＳ２０４）、正常判定処理を一旦終了する。一方、乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ以上である場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、判定部６２は、正常判定処理を終了する。この際、判定部６２は、正常判定処理と並行して行っている異常判定処理において冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていると判定する。

推定温度Ｔｃの変化量が判定温度ΔＴｊ未満である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、判定部６２は、基準温度Ｔｓの設定から所定時間だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ２０５）。所定時間経過していない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、判定部６２は、ステップＳ２０２にて再び推定温度Ｔｃの変化量が判定温度ΔＴｊ以上であるか否かを判断する。一方、所定時間経過している場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、判定部６２は、そのときの推定温度Ｔｃを基準温度Ｔｓに再設定することで基準温度Ｔｓを更新したのち（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２に再び推定温度Ｔｃの変化量が判定温度ΔＴｊ以上であるか否かを判断する。

［作用］
図６を参照して、上述した異常判定装置６０の作用について、エンジン１０の冷間始動から冷却水温度センサーが正常である状態が継続する場合を例に説明する。なお、図６において、「Ｔｗ」は、実際の冷却水温度を示す。
図６に示すように、時刻ｔ１においてエンジン１０が始動すると、１回目の正常判定処理が開始される。１回目の正常判定処理においては、第１冷却水温度センサー４４ａの検出値である第１冷却水温度Ｔｗ１が推定温度Ｔｃの初期値Ｔｃ１および基準温度Ｔｓに設定される。そして推定温度Ｔｃが基準温度Ｔｓから判定温度ΔＴｊだけ変化した時刻ｔ２において判定許可条件が成立すると、冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２の乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ未満であることから正常判定がなされたうえで１回目の正常判定処理が終了する。

時刻ｔ２では、２回目の正常判定処理が開始される。２回目の正常判定処理では、時刻ｔ２での推定温度Ｔｃ２が基準温度Ｔｓに設定される。そして、推定温度Ｔｃが判定温度ΔＴｊだけ変化した時刻ｔ３において判定許可条件が成立すると、正常判定がなされたうえで２回目の正常判定処理が終了する。

時刻ｔ３では、３回目の正常判定処理が開始される。３回目の正常判定処理では、時刻ｔ３での推定温度Ｔｃ３が基準温度Ｔｓに設定されるものの、推定温度Ｔｃが冷却水の平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに維持されて時刻ｔ３から所定時間だけ経過した時刻ｔ４までに推定温度Ｔｃが判定温度ΔＴｊだけ変化しない。そのため、時刻ｔ４において、基準温度Ｔｓが時刻ｔ４での推定温度Ｔｃ４に更新される。そして、推定温度Ｔｃが更新後の基準温度Ｔｓから判定温度ΔＴｊだけ変化した時刻ｔ５で判定許可条件が成立すると、正常判定がなされたうえで３回目の正常判定処理が終了する。時刻ｔ５では、時刻ｔ５での推定温度Ｔｃ５が基準温度Ｔｓに設定されて４回目の正常判定処理が開始される。このように異常判定装置６０は、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに対する正常判定を繰り返し行う。

上記実施形態の冷却水温度センサーの異常判定装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）推定温度Ｔｃが判定温度ΔＴｊだけ変化しなければ冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに対する正常判定が行われないことから、正常判定に対する信頼度が高められる。その結果、判定結果に対する信頼度が高められる。

（２）異常判定装置６０は、判定許可条件の成否にかかわらず、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂの検出値の乖離ΔＴｗが正常温度ΔＴｎ以上である場合、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていると判定する。その結果、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに異常が生じていることを早期に検知することができる。

（３）異常判定装置６０は、判定許可条件が所定時間だけ成立しない場合に基準温度Ｔｓを再設定する。そのため、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂが正常であることの判定が長時間にわたってなされないことを抑えることができる。

（４）シリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌ、ＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒ、エンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇ、および、ブロック放熱量ｑ_ｂｌｋの熱収支ｑに基づき推定温度Ｔｃが演算されることで推定温度Ｔｃの精度を高めることができる。

（５）演算部６１は、平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍを上限値として推定温度Ｔｃを演算する。こうした構成によれば、サーモスタット５５の開弁中はラジエーター５６からの放熱量を考慮する必要がない。その結果、推定温度Ｔｃの演算について、演算部６１の負荷が軽減されるとともに、例えばラジエーター５６での放熱量を求めるための構成が不要となるため、異常判定装置６０の構成要素の低減も図ることができる。

（６）ここで、シリンダー１２からの排気ガスの排出速度に関するパラメーターとしては、作動ガス密度ρｉｍよりも、排気ガスの流出先であるエキゾーストマニホールド１５内の排気ガスの密度を用いることが好ましい。しかしながら、排気ガスの温度や成分についての耐久性に優れたセンサーが新たに必要となる。この点、シリンダー１２からの排気ガスの排出速度に関するパラメーターとして作動ガス密度ρｉｍが用いられることにより、エンジンシステムに搭載される既存のセンサーを用いることが可能である。その結果、異常判定装置６０の構成要素およびコストの低減が図られる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・演算部６１は、冷却水温度Ｔｗがサーモスタット５５の開弁温度以上であることを条件に、ラジエーター５６における放熱量を演算し、その演算値を加味して推定温度Ｔｃを演算してもよい。ラジエーターでの放熱量は、例えば、第１冷却水温度Ｔｗ１の変化量、冷却水量、および、冷却水の熱容量に基づき演算することができる。

・演算部６１は、作動ガス密度ρｉｍに代えて、エキゾーストマニホールド１５内の排気ガスの密度を用いて第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌを演算してもよい。こうした構成によれば、第１熱伝達係数ｈ_ｃｙｌの精度が高められる結果、推定温度Ｔｃの精度が高められる。なお、該排気ガスの密度は、例えば、エキゾーストマニホールド１５内の圧力および温度から求めることが可能である。

・演算部６１は、ＥＧＲクーラー出口温度Ｔ_ｅｇｒｃとＥＧＲクーラー２６に流入するＥＧＲガスの温度を検出する温度センサーの検出値との差に基づきＥＧＲクーラー吸熱量ｑ_ｅｇｒを演算してもよい。

・ＥＧＲクーラー２６が空冷式である場合、演算部６１は、シリンダー吸熱量ｑ_ｃｙｌとエンジン吸熱量ｑ_ｅｎｇとの加算値を冷却水の吸熱量として演算してもよい。
・判定部６２は、推定温度Ｔｃが平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに到達した場合、この平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍを基準温度Ｔｓに設定してもよい。こうした構成によれば、平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに到達する少し前の推定温度Ｔｃが基準温度Ｔｓに設定される場合に比べて、平衡温度Ｔ_ｃｔｈｍに到達後に推定温度Ｔｃが判定温度ΔＴｊだけ変化する際に必要とされる温度変化量を小さくすることができる。その結果、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに正常判定がなされる頻度を高めることができる。

・判定部６２は、互いに異なる時刻の推定温度Ｔｃを基準温度Ｔｓとする正常判定処理を並行して行ってもよい。こうした構成によれば、冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂに正常判定がなされる頻度を高めることができる。

・判定部６２は、エンジン１０の停止後も正常判定処理を継続してもよい。すなわち、冷却水温度Ｔｗが低下する過程において、判定部６２は、エンジン１０の停止後の推定温度Ｔｃがエンジン１０の駆動中に設定された基準温度Ｔｓから判定温度ΔＴｊだけ変化したときの冷却水温度Ｔｗ１，Ｔｗ２の乖離ΔＴｗに基づき異常の有無を判定してもよい。

・判定部６２は、異常を検出したとき、第１および第２冷却水温度センサー４４ａ，４４ｂのうちで推定温度Ｔｃに対してより離れている検出値を検出しているセンサーを異常が生じているセンサーとして検出してもよい。
・エンジン１０は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン、天然ガスエンジンであってもよい。また、ＭＩＬ６５は、例えば警告音を発する警告音発生部であってもよい。

１０…エンジン、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…インジェクター、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…排気通路、２２…タービン、２３…ＥＧＲ装置、２５…ＥＧＲ通路、２６…ＥＧＲクーラー、２７…ＥＧＲ弁、３０…クランクシャフト、３１…吸入空気量センサー、３２…吸気温度センサー、３４…ＥＧＲ温度センサー、３６…ブースト圧センサー、３７…作動ガス温度センサー、３８…エンジン回転数センサー、４２…燃料噴射制御部、４４…冷却水温度検出部、４４ａ…第１冷却水温度センサー、４４ｂ…第２冷却水温度センサー、４５…車速センサー、５０…冷却回路、５１…第１冷却回路、５２…第２冷却回路、５３…ポンプ、５５…サーモスタット、５６…ラジエーター、６０…異常判定装置、６１…推定温度演算部、６１…演算部、６２…判定部、６３…メモリ、６３ａ…温度上昇マップ、６３ｂ…第１係数マップ、６３ｃ…エンジン吸熱量マップ、６３ｄ…第２係数マップ、６３ｅ…判定データ、６５…ＭＩＬ。

Claims (5)

1. エンジンを冷却する冷却水の温度を検出する２つの冷却水温度センサーと、
   前記冷却水の温度の推定値である推定温度を演算する推定温度演算部と、
   前記２つの冷却水温度センサーの検出値と前記推定温度とに基づいて前記２つの冷却水温度センサーについて異常の有無を判定する判定部とを備え、
   前記判定部は、現時点における前記推定温度を基準温度に設定したのちに前記推定温度が前記基準温度から判定温度だけ変化したことを判定許可条件として有し、前記判定許可条件の成立時における前記２つの冷却水温度センサーの検出値の乖離が前記判定温度以下の正常温度未満である場合に前記２つの冷却水温度センサーが正常であると判定する
   冷却水温度センサーの異常判定装置。
2. 前記判定部は、前記判定許可条件の成否にかかわらず、前記２つの冷却水温度センサーの検出値の乖離が前記正常温度以上である場合に前記２つの冷却水温度センサーに異常が生じていると判定する
   請求項１に記載の冷却水温度センサーの異常判定装置。
3. 前記判定部は、前記基準温度の設定から予め定めた所定時間だけ経過するまでの間に前記判定許可条件が成立しない場合に前記基準温度を現時点の前記推定温度に更新する
   請求項１または２に記載の冷却水温度センサーの異常判定装置。
4. 前記エンジンは、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ装置を有し、
   前記ＥＧＲ装置は、前記ＥＧＲガスを前記冷却水で冷却するＥＧＲクーラーを有し、
   前記推定温度演算部は、
   エンジン回転数、燃料噴射量、シリンダーに導入される作動ガスの量、前記作動ガスの温度、前回の前記推定温度、および、前記作動ガスの密度もしくはエキゾーストマニホールド内の排気ガスの密度に基づく吸熱量であるシリンダー吸熱量と、
   前記ＥＧＲガスの質量流量と前記ＥＧＲクーラーにおける前記ＥＧＲガスの温度変化とに基づく吸熱量であるＥＧＲクーラー吸熱量と、
   前記エンジン回転数に基づく吸熱量であるエンジン吸熱量と、
   車速、外気温、前回の前記推定温度、および、エンジンブロックの表面積に基づく前記エンジンブロックからの放熱量であるブロック放熱量とを演算し、
   前記シリンダー吸熱量、前記ＥＧＲクーラー吸熱量、前記エンジン吸熱量、および、前記ブロック放熱量に基づく熱収支を前記エンジンブロックの熱容量と前記冷却水の熱容量との加算値で除算した値を前回の前記推定温度に加算することで前記推定温度を演算する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却水温度センサーの異常判定装置。
5. 前記冷却水が流れる冷却回路が、前記冷却水の温度が開弁温度以上であるときにラジエーターへの前記冷却水の流通を許可するサーモスタットを備え、
   前記推定温度演算部は、前記サーモスタットが開弁状態にあるときの前記冷却水の平衡温度を上限値として前記推定温度を演算する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却水温度センサーの異常判定装置。