JP4357973B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に取り付けられる温度センサの異常検出装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

温度センサに供給する電力を通常より増加させることにより、温度センサを自己発熱させ、その自己発熱による温度センサ出力の変化が所定のしきい値以下であるとき、温度センサが異常と判定する手法が、特許文献１に示されている。

特開平１０−１５９６３９号公報

特許文献１には、上記異常判定手法を、エンジンの吸気温度を検出する吸気温センサに適用する例が示されている。しかしながら、特許文献１に示された例では、エンジンの作動・停止に拘わらず異常判定が実行されるため、たとえ車両の運転状態に応じて判定用のしきい値を設定したとしても、誤判定が発生し易いという課題があった。すなわち、温度センサ近傍において温度変化が発生しやすい状態でも判定が行われ、判定精度が低下する場合があった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、内燃機関の取り付けられる温度センサの異常をより正確に判定することができる異常検出装置を備え、温度センサ出力に応じた適切な制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関に取り付けられ、前記機関の吸気温度（ＴＡ）を検出する温度センサ（８）の異常検出装置を備える内燃機関の制御装置において、前記異常検出装置は、前記温度センサ（８）を加熱するための熱源と、前記機関の停止後に前記熱源により前記温度センサ（８）を加熱する温度センサ加熱手段と、該温度センサ加熱手段による加熱前後の前記温度センサ出力（ＴＡ）に応じて、前記温度センサ（８）の異常判定を行う異常判定手段とを備え、前記温度センサ加熱手段による加熱中または加熱後に前記機関が始動したときには、設定始動後期間（ＴＷＡＩＴ３）に亘って、加熱前の前記温度センサの出力（ＴＡＩＮＩ）を用いて前記機関の制御を行い、前記設定始動後期間（ＴＷＡＩＴ３）は、加熱前の前記温度センサ出力（ＴＡＩＮＩ）と、機関始動時の前記温度センサ出力（ＴＡ）との差（ΔＴＡ）に応じて設定されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記熱源は、前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサ（１２）に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記温度センサ加熱手段は、前記機関の停止時点から設定放置期間（ＴＷＡＩＴ１）経過した後に前記温度センサ（８）を加熱することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の温度を示す機関温度パラメータ（ＴＷ）を検出する機関温度パラメータ検出手段を備え、前記設定放置期間（ＴＷＡＩＴ１）は、前記機関の停止時点に検出された機関温度パラメータ（ＴＷ）に応じて設定されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、外気温を示す外気温パラメータ（ＴＷ）を検出する外気温パラメータ検出手段（９）を備え、前記温度センサ加熱手段による加熱期間（ＴＷＡＩＴ２）は、検出した外気温パラメータ（ＴＷ）に応じて設定されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、外気温を示す外気温パラメータ（ＴＷ）を検出する外気温パラメータ検出手段（９）を備え、前記異常判定手段は、前記加熱前後の前記温度センサ出力の変化量（ΔＴＡ）が判定閾値（ＤＴＨ０）以下であるとき、前記温度センサが異常であると判定し、前記判定閾値（ＤＴＨ０）を前記外気温パラメータ（ＴＷ）が高いほど大きな値に設定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の停止前の運転状態において、前記温度センサの出力（ＴＡ）が所定値（ＤＴＨＲＵＮ）以上変化した場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記熱源に電力を供給する電源の出力電圧（ＶＢ）が所定電圧（ＶＢＬ）以下である場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸入空気量センサ（１２）の異常を検出する吸入空気量センサ異常検出手段と、前記吸入空気量センサ（１２）の異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の停止時点からの経過時間を計測する放置期間計測手段（２４）と、該放置期間計測手段（２４）の異常を検出する期間計測異常検出手段と、前記放置期間計測手段（２４）の異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記温度センサ加熱手段による加熱期間を計測する加熱期間計測手段（２４）と、該加熱期間計測手段（２４）の異常を検出する期間計測異常検出手段と、前記加熱期間計測手段（２４）の異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の停止後に熱源により吸気温度センサが加熱され、該加熱前後の吸気温度センサ出力に応じて、該吸気温度センサの異常判定が行われるので、機関の作動による変動要因がなく、正確な異常判定を行うことができる。また吸気温度センサの加熱中または加熱後に機関が始動したときには、設定始動後期間に亘って、加熱前の吸気温度センサの出力を用いて機関の制御が行われる。吸気温度センサの加熱中または加熱後における吸気温度センサ出力は、本来検出すべき温度より高い温度を示しているので、設定始動後期間に亘って、加熱前の吸気温度センサ出力を用いることにより、適切な制御を行うことができる。さらに設定始動後期間は、加熱前の吸気温度センサ出力と、機関始動時の吸気温度センサ出力との差に応じて設定されるので、加熱前の温度センサ出力を用いる期間が長すぎたり、短すぎたりすることがなく、検出される吸気温度センサ出力に応じた本来の制御に、適切な時期に復帰することができる。

請求項２に記載の発明によれば、機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサに設けられている熱源により、温度センサが加熱されるので、異常判定のために特にヒータを設ける必要がなくなり、コストの上昇を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、温度センサは、機関の停止時点から設定放置期間経過した後に加熱される。設定放置期間を適切に設定することにより、機関停止時の機関温度の影響を除き、正確な判定を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、設定放置期間は、機関停止時点に検出された機関温度パラメータに応じて設定されるので、機関停止時の機関温度に適した期間だけ放置される。したがって、機関温度があまり高くない状態で停止したときは、放置期間を短縮して、異常判定を迅速に行うことが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、温度センサの加熱期間は、検出した外気温パラメータに応じて設定される。温度センサを加熱した場合の昇温速度は、外気温に依存するので、外気温に応じた加熱期間とすることにより、正確な判定が可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、加熱前後の温度センサ出力の変化量が判定閾値以下であるとき、温度センサが異常であると判定され、判定閾値は外気温パラメータが高いほど大きな値に設定される。温度センサを加熱した場合の昇温速度は、外気温に依存するので、外気温に応じて判定閾値を設定することにより、正確な判定が可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、機関の停止前の運転状態において、温度センサの出力が所定値以上変化した場合には、温度センサの異常判定が禁止される。機関運転中に温度センサ出力が所定値以上変化すれば、温度センサは正常であると判定できるので、そのような場合には機関停止後の異常判定を禁止することにより、温度センサを加熱するためのエネルギを節約することができる。

請求項８に記載の発明によれば、熱源に電力を供給する電源の出力電圧が所定電圧以下である場合には、温度センサの異常判定が禁止される。電源の出力電圧が低いときには、温度センサの加熱が不十分となり、誤判定がなされる可能性がある。したがって、そのような場合に異常判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。

請求項９に記載の発明によれば、吸入空気量センサの異常が検出された場合には、温度センサの異常判定が禁止される。吸入空気量センサに熱源が設けられているので、吸入空気量センサが異常であるときは、熱源による加熱が適切に行われず、誤判定がなされる可能性がある。したがって、そのような場合に異常判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、機関の停止時点からの経過時間を計測する放置期間計測手段の異常が検出された場合には、温度センサの異常判定が禁止される。機関停止時点からの経過時間が正確に計測されない場合には、機関停止後の設定放置期間経過した時点の特定が不正確となり、機関停止時の機関温度の影響によって誤判定がなされる可能性がある。したがって、そのような場合に異常判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、温度センサ加熱手段による加熱期間を計測する加熱期間計測手段の異常が検出された場合には、温度センサの異常判定が禁止される。熱源による加熱期間が正確に計測されない場合には、加熱による温度センサの温度上昇が大きすぎたり小さすぎたりして、誤判定がなされる可能性がある。したがって、そのような場合に異常判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

スロットル弁３の上流側には、吸入空気量センサ１２及び吸気温度センサ８が設けられている。本実施形態では、吸入空気量センサ１２と吸気温度センサ８とが一体に構成されている。吸入空気量センサ１２は、エンジン１に吸入される空気の流量を検出し、その検出信号をＥＣＵ５に供給する。吸入空気量センサ１２は、電力を供給することにより発熱するホットワイヤを備えており、本実施形態では、このホットワイヤが、吸気温度センサ８を加熱する熱源として機能する。また吸気温度センサ８は、吸気温度ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。本実施形態では、この吸気温度センサ８の異常判定が、ＥＣＵ５により行われる。

吸気管２にはスロットル弁３をバイパスする補助空気通路１７が接続されており、補助空気通路１７の途中には補助空気量を制御する補助空気制御弁１８が設けられている。補助空気制御弁１８は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によりその開弁量が制御される。

燃料噴射弁６は吸気管２内に燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されてＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には、吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。

エンジン１の本体に装着されたエンジン冷却水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン冷却水温ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）より所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ１１は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ１１の駆動信号、すなわち点火信号がＥＣＵ５から供給される。またＥＣＵ５には、イグニッションスイッチ１２が接続され、さらにＥＣＵ５、吸入空気量センサ１２などに電源を供給するバッテリ（図示せず）の出力電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ１３が接続されている。イグニッションスイッチ１２の切換信号及びバッテリ電圧センサ１３の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、エンジン１の作動中（イグニッションスイッチがオンされているとき）に電源が供給されるメインマイクロコンピュータ（以下「メインマイコン」という）、常時（エンジン１の停止中においても）電源が供給されるサブマイクロコンピュータ（以下「サブマイコン」という）、メインマイコンで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、及び燃料噴射弁６、点火プラグ１１、補助空気制御弁１８などに駆動信号を供給する出力回路を備えている。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述した各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の開弁時期（燃料噴射時期）及び開弁時間（燃料噴射時間）、点火プラグ１１による点火時期、及び補助空気制御弁１８の開弁量の制御を行うとともに、吸気温度センサ８の異常判定を行う。ＥＣＵ５には、イグニッションスイッチ１２がオフされた後も電源が供給され、エンジン１の停止後に吸気温度センサ８の異常判定が実行される。

図２は、ＥＣＵ５のメインマイコン２１と、サブマイコン２２との接続を示す図である。サブマイコン２２には、タイマクロック用の水晶振動子２３が接続されており、サブマイコン２２は、水晶振動子２３を使用するタイマ２４を内蔵する。タイマ２４は、水晶振動子２３を含む発振回路により得られるクロック信号を用いて時間計測を行う。タイマ２４の出力は、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ１及びＲ２を介してメインマイコン２１のタイマ入力に接続されている。またメインマイコン２１もタイマ（図示せず）を有しており、メインマイコン２１のタイマ出力が抵抗Ｒ３及びＲ４を介して、タイマ２４の入力に接続されている。さらにメインマイコン２１のＲＳＴ出力は、抵抗Ｒ５及びＲ６を介して、サブマイコン２２のリセット入力に接続されている。メインマイコン２１には、イグニッションスイッチがオンされているときに供給される電源ＶＣＣ１が接続され、サブマイコン２２には、常時電源ＶＣＣ２が接続されている。

本実施形態では、サブマイコン２２のタイマ２４が、エンジン１の停止後の時間計測（後述する図３の処理における経過時間の計測）を行う。すなわち、イグニッションスイッチがオフされた時点で、メインマイコン２１は、ＲＳＴ出力からリセット信号ＲＳＴを出力し、サブマイコン２２をリセットする。これにより、サブマイコン２２は、タイマ２４による時間計測を開始する。後述する図３の処理においては、この時間計測により得られるデータが使用される。次にイグニッションスイッチがオンされると、メインマイコン２１は、その時点のサブマイコン２２のタイマ２４の出力により、エンジン１の停止時間ＴＳＴＯＰを取り込む。タイマ２４の精度は、エンジン停止中の時間計測を十分正確に計測できるものであり、計測時間の補正は不要である。

図３は、吸気温度センサ８の異常判定を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のサブマイコン２２で所定時間（例えば２００ミリ秒）毎に実行される。本処理において参照される経過時間の計測は、前述したサブマイコン２２の内蔵タイマ２４を用いて行われる。

ステップＳ１０では、エンジン１が停止しているか否かを判別する。エンジン１が作動しているときは、その時点のエンジン冷却水温ＴＷを停止水温ＴＷＳＴＰとして記憶し（ステップＳ３０）、熱源オンフラグＦＨＳＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。熱源オンフラグＦＨＳＯＮは、ステップＳ１８で吸気温度センサ８を加熱するために熱源をオンしたとき「１」に設定される。吸気温度センサ８の異常判定のために熱源をオンしているとき以外は、ＦＨＳＯＮ＝０であるので、ステップＳ３２に進み、判定終了フラグＦＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。判定終了フラグＦＥＮＤは、吸気温度センサ８の異常判定が終了したときステップＳ２７で「１」に設定される。異常判定終了前は「０」であるので、直ちに本処理を終了する。ステップＳ３３〜Ｓ３７の処理は、後述する。停止水温ＴＷＳＴＰは、エンジン作動中は常に更新され、エンジン１が停止されたときは、エンジン停止時（正確には停止直前の温度であるが、停止時の温度はほぼこれに等しい）の温度が保持される。

ステップＳ１０でエンジン１が停止しているときは、実施条件フラグＦＥＸＣが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。実施条件フラグＦＥＸＣは、図６の処理において、吸気温度センサ８の異常判定の実施条件が成立するとき、「１」に設定される一方、実施条件が成立しないときは、「０」に設定される。ＦＥＸＣ＝０であるときは、直ちに本処理を終了し、ＦＥＸＣ＝１であって実施条件が成立しているときは、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、停止水温ＴＷＳＴＰに応じて図４（ａ）に示すＴＷＡＩＴ１テーブルを検索し、第１待機時間ＴＷＡＩＴ１を算出する。ＴＷＡＩＴ１テーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほど、第１待機時間ＴＷＡＩＴ１が長くなるように設定されている。図４（ａ）において、ＴＷ１及びＴＷ２は、例えばそれぞれ０℃及び８０℃であり、Ｔ１及びＴ２、例えばそれぞれ１分及び３６０分に設定される。なお、ステップＳ１２は、イグニッションスイッチがオフされた直後に１回実行すればよい。

ステップＳ１３では、エンジン１が停止した時点から第１待機時間ＴＷＡＩＴ１が経過したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）である間は、直ちに本処理を終了する。ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）のときは、初期化フラグＦＩＮＩが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。最初はＦＩＮＩ＝０であるので、ステップＳ１５に進み、その時点の吸気温度センサ出力ＴＡを初期吸気温度ＴＡＩＮＩとして記憶する（ステップＳ１５）。ステップＳ１６では、その時点のエンジン冷却水温ＴＷに応じて図４（ｂ）に示すＴＷＡＩＴ２テーブルを検索し、第２待機時間ＴＷＡＩＴ２を算出する。ＴＷＡＩＴ２テーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほど第２待機時間ＴＷＡＩＴ２が短くなるように設定されている。図４（ｂ）において、ＴＷ３及びＴＷ４は、例えばそれぞれ−３０℃及び５０℃であり、Ｔ３及びＴ４は、例えばそれぞれ３０分及び５分である。

次いで、初期化フラグＦＩＮＩを「１」に設定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の実行後は、ステップＳ１４の答が肯定（ＹＥＳ）となるので、ステップＳ１４から直ちにステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、熱源をオンさせる。すなわち、吸気温度センサ８と一体に構成された吸入空気量センサ１２のホットワイヤへの電力供給を開始し、吸気温度センサ８を加熱する。さらに熱源オンフラグＦＨＳＯＮを「１」に設定する（ステップＳ１９）。本実施形態では、熱源をオンすることにより、吸気温度センサ８を約４０℃程度まで加熱する。

ステップＳ２０では、下記式にその時点の吸気温度センサ出力ＴＡ及び初期吸気温度ＴＡＩＮＩを適用し、吸気温度変化量ΔＴＡを算出する。
ΔＴＡ＝ＴＡ−ＴＡＩＮＩ
ステップＳ２１では、熱源をオンした時点から第２待機時間ＴＷＡＩＴ２が経過したか否かを判別し、経過前は直ちに本処理を終了する。ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、吸気温度変化量ΔＴＡが判定閾値ＤＴＨ０（例えば１０℃）より大きいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるとき、吸気温度センサ８は正常と判定して、直ちにステップＳ２６に進む。一方、ステップＳ２４でΔＴＡ≦ＤＴＨ０であるときは、吸気温度センサ８は異常と判定し、例えば異常警告ランプを点灯させる（ステップＳ２５）。

ステップＳ２６では熱源をオフするなど、所定の異常判定終了処理を実行し、次いで判定終了フラグＦＥＮＤを「１」に設定する（ステップＳ２７）とともに、熱源オンフラグＦＨＳＯＮを「０」に戻して（ステップＳ２８）、本処理を終了する。

吸気温度センサ８の加熱中にエンジン１が始動されると、ステップＳ１１の答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３０を経てステップＳ３１に進む。このとき、ステップＳ３１の答は肯定（ＹＥＳ）となるので、ステップＳ３３に進み、始動後初期化フラグＦＩＮＩ２が「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、吸気温度変化量ΔＴＡに応じて図４（ｃ）に示すＴＷＡＩＴ３テーブルを検索し、第３待機時間ＴＷＡＩＴ３を算出する（ステップＳ３４）。ＴＷＡＩＴ３テーブルは、吸気温度変化量ΔＴＡが増加するほど第３待機時間ＴＷＡＩＴ３が増加するように設定されている。図４（ｃ）において、ΔＴＡ１及びΔＴＡ２は、例えばそれぞれ０℃及び１５℃であり、Ｔ５及びＴ６は、例えばそれぞれ１分及び５分である。

ステップＳ３５では始動後初期化フラグＦＩＮＩ２を「１」に設定し、ステップＳ３６に進む。始動後初期化フラグＦＩＮＩ２が「１」に設定されると、以後の処理では、ステップＳ３３から直ちにステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、エンジン１が始動されてから第３待機時間ＴＷＡＩＴ３が経過したか否かを判別し、この答が否定（ＮＯ）である間は、吸気温度（吸気温度センサ出力）ＴＡを、ステップＳ１５で記憶した初期吸気温度ＴＡＩＮＩに設定する（ステップＳ３７）。

吸気温度ＴＡは、燃料噴射時間、点火時期、及び補助空気制御弁１８の開弁量の制御に使用される。これにより、吸気温度センサ８の加熱中にエンジン１が始動された場合には、加熱により上昇する前の吸気温度ＴＡＩＮＩにより制御が行われるので、燃料噴射時間、点火時期、あるいは補助空気制御弁１８の開弁量が不適切な値に設定されることを防止することができる。また吸気温度センサ８の加熱時間が長いほど、正しい吸気温度を出力するまでに要する時間は長くなる。したがって、第３待機時間ＴＷＡＩＴ３を、吸気温度変化量ΔＴＡが大きくなるほど長く設定することにより、初期吸気温度ＴＡＩＮＩを使用する期間を過不足のない適切な長さとすることができる。

また異常判定が終了し、判定終了フラグＦＥＮＤが「１」に設定された直後に、エンジン１が始動されたときは、熱源オンフラグＦＨＳＯＮは「０」であるので、ステップＳ３１からステップＳ３２に進む。判定終了フラグＦＥＮＤは「１」であるので、ステップＳ３２の答は肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ３３〜Ｓ３７が実行される。これにより、吸気温度センサの異常判定が終了した直後にエンジン１が始動されたときにも、加熱により上昇する前の吸気温度ＴＡＩＮＩにより制御が行われるので、燃料噴射時間、点火時期、あるいは補助空気制御弁１８の開弁量が不適切な値に設定されることを防止することができる。

図５は、エンジン１が停止しており、エンジン１の温度が十分に低下した状態で、時刻ｔ１において熱源をオンしたときの、吸気温度センサ出力ＴＡ及びエンジン冷却水温ＴＷの推移を示す。時刻ｔ１において初期吸気温度ＴＡＩＮＩが計測され、時刻ｔ１から第２待機時間ＴＷＡＩＴ２経過した時刻ｔ２において、その時点の吸気温度（加熱後吸気温度）ＴＡＡＦＴと、初期吸気温度ＴＡＩＮＩと差（吸気温度変化量）ΔＴＡに基づいて、異常判定が行われる。図５に示すように吸気温度ＴＡが上昇したときは、吸気温度センサ８は正常と判定される。

以上のように図３の処理によれば、エンジン１の停止中に吸気温度センサ８を加熱し、そのときのセンサ出力に基づいて吸気温度センサ８の異常判定が行われる。したがって、エンジン１の作動による変動要因がなく、正確な異常判定を行うことができる。

また熱源として、吸入空気量センサ１２のホットワイヤを用いているので、異常判定のために特にヒータを設ける必要がなくなり、コストの上昇を抑制することができる。
また第１待機時間ＴＷＡＩＴ１は、エンジンを停止した時点のエンジン冷却水温ＴＷが高いほど長く設定されるので、エンジン停止時のエンジン温度の影響を除き、正確な判定を行うことができる。

また第２待機時間ＴＷＡＩＴ２は、熱源オン時のエンジン冷却水温ＴＷに応じて設定される。エンジン停止から第１待機時間ＴＷＡＩＴ１以上経過した時点では、エンジン冷却水温ＴＷは外気温とほぼ等しくなっているので、熱源オン時点においては、エンジン冷却水温ＴＷを外気温を示す外気温パラメータとして使用することができる。したがって、第２待機時間ＴＷＡＩＴ２は、熱源オン時の外気温に応じた値に設定される。吸気温度センサ８を加熱した場合の昇温速度は、外気温に依存するので、外気温に応じた時間加熱することにより、正確な判定が可能となる。

図６は、吸気温度センサ８の異常判定の実施条件を判定する処理のフローチャートである。この処理は、エンジン１の作動中にメインマイコン２１で所定時間（例えば２００ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ４１では、エンジン運転中における吸気温度センサ出力ＴＡの最大変化量ΔＴＡＲＵＮが、所定変化量ＤＴＨＲＵＮ（例えば１０℃）以上であるか否かを判別する。最大変化量ΔＴＡＲＵＮは、エンジン運転中における吸気温度センサ出力ＴＡの最小値と最大値の差として算出される。最大変化量ΔＴＡＲＵＮが所定変化量ＤＴＨＲＵＮ以上であるときは、吸気温度センサ８は正常と判定できるので、エンジン停止後に異常判定処理を実行する必要がない。したがって、実施条件フラグＦＥＸＣを「０」に設定し（ステップＳ４６）、異常判定処理の実行しないようにする。これにより、吸入空気量センサ１２のホットワイヤによる吸気温度センサ８の加熱が不要となり、電力消費を節約することができる。

ステップＳ４１でΔＴＡＲＵＮ＜ＤＴＨＲＵＮであるときは、タイマ異常フラグＦＴＭＲＦが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４２）。タイマ異常フラグＦＴＭＲＦは、図７に示す処理において、サブマイコン２２のタイマ２４の異常を検出したとき、「１」に設定される。ＦＴＭＲＦ＝１であって、サブマイコン２２のタイマ２４の異常が検出されたときは、異常判定処理を実行すると、第１待機時間ＴＷＡＩＴ１及び第２待機時間ＴＷＡＩＴ２が経過したか否かの判別が不正確なものとなり、誤判定がなされる可能性が高くなる。したがって、実施条件フラグＦＥＸＣを「０」に設定し（ステップＳ４６）、異常判定処理の実行しないようにする。これにより、時間計測が不正確であることに起因する誤判定を防止することできる。

ステップＳ４２でＦＴＭＲＦ＝０であって、タイマの異常が検出されていないときは、バッテリ電圧ＶＢが所定電圧ＶＢＬ（例えば１０Ｖ）以下であるか否かを判別する（ステップＳ４３）。バッテリ電圧ＶＢが所定電圧ＶＢＬ以下であるときは、吸入空気量センサ１２のホットワイヤの発熱量が小さいために、吸気温度センサ出力ＴＡの上昇が不十分となり、誤判定がなされる可能性が高くなる。したがって、実施条件フラグＦＥＸＣを「０」に設定し（ステップＳ４６）、異常判定処理の実行しないようにする。これにより、ホットワイヤによる加熱が不十分であることに起因する誤判定を防止することできる。

ステップＳ４３でＶＢ＞ＶＢＬであるときは、吸入空気量センサ異常フラグＦＡＩＲＦが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４４）。吸入空気量センサ異常フラグＦＡＩＲＦは、図示しない吸入空気量センサ異常検出処理において、吸入空気量センサ１２の異常が検出されたとき、「１」に設定される。

吸入空気量センサ１２の異常検出は、具体的には以下のようにして行われる。吸入空気量センサ１２の出力電圧が、異常判定用の所定下限閾値より低いとき、または異常判定用の所定上限閾値より高いとき、異常があると判定され、吸入空気量センサ異常フラグＦＡＩＲＦが「１」に設定される。このような異常の原因としては、例えばホットワイヤの断線、コネクタ部の断線、電子回路の異常などがある。

また、エンジン１の負荷が一定である運転状態においては、吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する吸入空気量センサ出力（推定吸入空気量ＱＡＩＲＥ）は、予め求められる。そこで、吸気管内絶対圧ＰＢＡと推定吸入空気量ＱＡＩＲＥとの関係をＱＡＩＲＥテーブルとしてメモリに保持しておき、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて先ず推定吸入空気量ＱＡＩＲＥを算出し、実際の吸入空気量センサ出力ＱＡＩＲと、推定吸入空気量ＱＡＩＲＥとの差が所定閾値以上であるとき、吸入空気量センサ１２が異常であると判定する。このような異常の原因としては、例えば計測素子の異常汚損、コネクタの接触不良などがある。

ステップＳ４４でＦＡＩＲＦ＝０であって吸入空気量センサ１２の異常が検出されていないときは、実施条件が成立すると判定し、実施条件フラグＦＥＸＣを「１」に設定する。

図８は、エンジン作動中における吸気温度センサ出力の変化を説明するためのタイミングチャートである。時刻ｔ１０においてエンジン１が始動され、エンジン１により駆動される車両が走行し、時刻ｔ１１にエンジン１が止められて例が示されている。図８の実線Ｌ１は、車速ＶＰの推移を示し、実線Ｌ２は、吸気温度センサの正常時の出力ＴＡの推移を示し、破線Ｌ３は、吸気温度センサの異常時の出力ＴＡの推移を示す。同図（ａ）は、エンジン作動中において、吸気温度センサ出力の最大変化量ΔＴＡＲＵＮが非常に小さい例を示している。この場合には、エンジンが停止した時刻ｔ１１から第１待機時間ＴＷＡＩＴ１経過後の時刻ｔ１２において、吸入空気量センサ１２のホットワイヤの通電が開始される。そして時刻ｔ１２から第２待機時間ＴＷＡＩＴ２経過後の時刻ｔ１３において、正常（Ｌ２）または異常（Ｌ３）であるとの判定がなされる。同図（ｂ）は、エンジン１の作動中において、吸気温度センサ出力ＴＡが変化し、最大変化量ΔＴＡＲＵＮが所定ＤＴＨＲＵＮ以上となった例を示す。この場合には、実施条件フラグＦＥＸＣが「０」に設定され、異常判定は実行されない。

図７は、サブマイコン２２の内蔵タイマ２４の異常を検出する処理のフローチャートである。この処理は、サブマイコン２２で所定時間（例えば２００ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ５１では、異常検出終了フラグＦＴＭＲＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。異常検出終了フラグＦＴＭＲＥＮＤは、異常の有無の判定が終了すると、ステップＳ５９で「１」に設定される。最初はＦＴＭＲＥＮＤ＝０であるので、ステップＳ５２に進み、イグニッションスイッチがオンされているか否かを判別する。イグニションスイッチがオフであるときは直ちに本処理を終了する。

イグニションスイッチがオンされているときは、イグニッションスイッチが前回オフされたときに記憶されたエンジン水温（以下「停止時水温」という）ＴＷＩＧＯＦＦと、イグニッションスイッチが今回オンされたときに記憶されたエンジン水温ＴＷ（以下「始動時水温」という）ＴＷＩＧＯＮとの温度差ΔＴＷを算出する（ステップＳ５４）。ステップＳ５５では、温度差ＴＷが第１所定温度差ＤＴＷＸ１（例えば４５℃）より大きく、かつ停止時間ＴＳＴＯＰが、第１所定停止時間ＴＴＭＲＸ（例えば１０分）より短いか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち、ΔＴＷ＞ＤＴＷＸ１かつＴＳＴＯＰ＜ＴＴＲＭＸ１であって、短時間の間に、エンジン水温ＴＷが大きく低下したときには、タイマ２４により計測された停止時間ＴＳＴＯＰが実際の停止時間より短くなるというタイマ２４の異常があると判定し、タイマ異常フラグＦＴＭＲＦを「１」に設定する（ステップＳ５８）。

ステップＳ５５の答が否定（ＮＯ）であるときは、温度差ΔＴＷが第２所定温度差ＤＴＷＸ２より小さく、かつ停止時間ＴＳＴＯＰが第２所定停止時間ＴＴＭＲＸ２より長いか否かを判別する（ステップＳ５６）。第２所定温度差ＤＴＷＸ２は、第１所定温度差ＤＴＷＸ１より小さい値、例えば１０℃に設定され、第２所定停止時間ＴＴＭＲＸ２は、第１所定停止時間ＴＴＭＲＸ１より大きな値、例えば８時間に設定される。ステップＳ５６の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち、ΔＴＷ＜ＤＴＷＸ２かつＴＳＴＯＰ＞ＴＴＲＭＸ２であって、長時間経過したにも拘わらず、エンジン水温ＴＷの低下量が少ないときには、タイマ２４により計測された停止時間ＴＳＴＯＰが実際の停止時間より長くなるというタイマ２４の異常があると判定し、タイマ異常フラグＦＴＭＲＦを「１」に設定する（ステップＳ５８）。

ステップＳ５６の答が否定（ＮＯ）であるときは、タイマ２４は正常であると判定し、タイマ異常フラグＦＴＭＲＦを「０」に設定する。ステップＳ５７またはステップＳ５８の実行後は、ステップＳ５９に進み、異常検出終了フラグＦＴＭＲＥＮＤを「１」に設定する。異常検出終了フラグＦＴＭＲＥＮＤが「１」に設定されると、ステップＳ５１の答が肯定（ＹＥＳ）となり、図７の処理は実質的に実行されなくなる。

本実施形態では、吸入空気量センサ１２のホットワイヤが熱源を構成し、ＥＣＵ５が、温度センサ加熱手段、異常判定手段、判定禁止手段、吸入空気量センサ異常検出手段、及び期間計測異常検出手段を構成し、サブマイコン２２の内蔵タイマ２４が放置期間計測手段及び加熱期間計測手段を構成する。より具体的には、図３のステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１６〜Ｓ１９，Ｓ２１，及びＳ３０が温度センサ加熱手段に相当し、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ２０，Ｓ２４，及びＳ２５が異常判定手段に相当する。また、図３のステップＳ１１及び図６の処理が判定禁止手段に相当し、図７の処理が期間計測異常検出手段に相当する。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる吸気温度センサの異常判定処理のフローチャートである。図９の処理は、図３のステップＳ１６を削除して、ステップＳ２３を追加するとともに、ステップＳ２４をステップＳ２４ａに変更したものである。これ以外の点は、第１の実施形態と同一である。

図９の処理では、第２待機時間ＴＷＡＩＴ２を固定値（例えば１０分）とする一方、ステップＳ２３では、エンジン冷却水温ＴＷに応じて図１０に示すＤＴＨテーブルを検索して判定閾値ＤＴＨを算出する。ＤＴＨテーブルは、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほど判定閾値ＤＴＨが増加するように設定されている。図１０において、ＴＷ５及びＴＷ６は、それぞれ例えば−３０℃及び５０℃に設定され、ＤＴＨ１及びＤＴＨ２は、それぞれ例えば５℃及び１５℃に設定される。

ステップＳ２４ａでは、吸気温度変化量ΔＴＡが判定閾値ＤＴＨより大きいか否かを判別し、ΔＴＡ≦ＤＴＨであるとき、吸気温度センサ８が異常であると判定する（ステップＳ２５）。
本実施形態では、吸気温度センサ８の加熱期間に相当する第２待機時間ＴＷＡＩＴ２を固定値にしたため、吸気温度変化量ΔＴＡは、外気温によって変動する可能性がある。そこで、エンジン冷却水温ＴＷを外気温パラメータとして使用し、エンジン冷却水温ＴＷに応じて判定閾値ＤＴＨを設定している。これにより、正確な異常判定を行うことができる。

本実施形態においては、図９のステップＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ１７〜Ｓ１９，Ｓ２１，及びＳ３０が温度センサ加熱手段に相当し、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ２０，及びＳ２３，Ｓ２４ａ，Ｓ２５が異常判定手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、吸気温度センサに限らず、エンジンに取り付けられるエンジン冷却水温センサ９や図示しない潤滑油温度センサなどにも適用可能である。

また熱源は、温度センサに取り付けたヒータ（抵抗線）により構成するようにしてもよい。また機関温度パラメータは、エンジン冷却水温ＴＷに限らず、例えばエンジン１の潤滑油温度や排気温度などであってもよい。さらに上述した実施形態では、エンジン停止後十分な期間経過後のエンジン冷却水温ＴＷを外気温パラメータとして使用したが、外気温を検出する外気温センサを設け、この外気温センサの検出温度を外気温パラメータとして使用してもよい。

また、上述した実施形態では、ＥＣＵ５のメインマイコン２１が、その作動中において定期的にサブマイコン２２のタイマ出力を読み取り、メインマイコン２１が内蔵するタイマの計測時間と比較することにより、タイマ２４の異常検出を行うようにしてもよい。その場合には、メインマイコン２１によりタイマ２４の異常が検出されたとき、タイマ異常フラグＦＴＭＲＦを「１」に設定するようにする。図７の処理によるタイマ２４の異常検出処理は不要である。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンに取り付けらる温度センサの異常判定にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示すＥＣＵに含まれるメインマイクロコンピュータとサブマクロコンピュータとの接続を示す図である。 吸気温度センサの異常判定処理のフローチャートである。 図３の処理で使用されるテーブルを示す図である。 異常判定実行時の吸気温度（ＴＡ）及びエンジン冷却水温（ＴＷ）の推移を示すタイムチャートである。 吸気温度センサの異常判定の実施条件を判定する処理のフローチャートである。 サブマイコンの内蔵タイマの異常を検出する処理のフローチャートである。 エンジン作動中における吸気温度センサ出力の最大変化量（ΔＴＡＲＵＮ）を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる吸気温度センサ異常判定処理のフローチャートであある。 図９の処理で使用されるテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管
５ 電子制御ユニット（温度センサ加熱手段、異常判定手段、判定禁止手段、吸入空気量センサ異常検出手段、期間計測異常検出手段）
８ 吸気温度センサ
９ エンジン冷却水温センサ
１２ 吸入空気量センサ（熱源）
２２ サブマイコン
２４ タイマ（放置期間計測手段、加熱期間計測手段）

Claims (11)

1. 内燃機関に取り付けられ、前記機関の吸気温度を検出する温度センサの異常検出装置を備える内燃機関の制御装置において、
   前記異常検出装置は、
   前記温度センサを加熱するための熱源と、
   前記機関の停止後に前記熱源により前記温度センサを加熱する温度センサ加熱手段と、
   該温度センサ加熱手段による加熱前後の前記温度センサ出力に応じて、前記温度センサの異常判定を行う異常判定手段とを備え、
   前記温度センサ加熱手段による加熱中または加熱後に前記機関が始動したときには、設定始動後期間に亘って、加熱前の前記温度センサの出力を用いて前記機関の制御を行い、
   前記設定始動後期間は、加熱前の前記温度センサ出力と、機関始動時の前記温度センサ出力との差に応じて設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記熱源は、前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記温度センサ加熱手段は、前記機関の停止時点から設定放置期間経過した後に前記温度センサを加熱することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記機関の温度を示す機関温度パラメータを検出する機関温度パラメータ検出手段を備え、前記設定放置期間は、前記機関の停止時点に検出された機関温度パラメータに応じて設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 外気温を示す外気温パラメータを検出する外気温パラメータ検出手段を備え、前記温度センサ加熱手段による加熱期間は、検出した外気温パラメータに応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
6. 外気温を示す外気温パラメータを検出する外気温パラメータ検出手段を備え、前記異常判定手段は、前記加熱前後の前記温度センサ出力の変化量が判定閾値以下であるとき、前記温度センサが異常であると判定し、前記判定閾値を前記外気温パラメータが高いほど大きな値に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記機関の停止前の運転状態において、前記温度センサの出力が所定値以上変化した場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記熱源に電力を供給する電源の出力電圧が所定電圧以下である場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記吸入空気量センサの異常を検出する吸入空気量センサ異常検出手段と、前記吸入空気量センサの異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記機関の停止時点からの経過時間を計測する放置期間計測手段と、該放置期間計測手段の異常を検出する期間計測異常検出手段と、前記放置期間計測手段の異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記温度センサ加熱手段による加熱期間を計測する加熱期間計測手段と、該加熱期間計測手段の異常を検出する期間計測異常検出手段と、前記加熱期間計測手段の異常が検出された場合には、前記異常判定手段による異常判定を禁止する判定禁止手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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