JP4479465B2 - 水温センサの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、水温センサの異常診断装置に関するものである。

内燃機関の冷却水温を検出する水温センサには、断線やショートといった継続的な異常だけでなく、正常状態と異常状態とが繰り返されるような断続的な異常も生じることがあり、こうした断続的な異常が発生しているか否かを判断できるようにすることが望まれている。このため、特許文献１に示されるように、水温センサの異常時に同センサの検出値が急変することに着目し、そうした検出値の急変に基づき水温センサに断続的な異常が発生している旨判断することが考えられる。

しかし、水温センサの断続的な異常時に、いつも上記検出値の急変が生じるとは限らず、上記断続的な異常の種類によっては、水温センサの検出値の推移が実際の冷却水温の変化に伴って徐々には行われるものの実際の冷却水温の推移とは異なるというかたちで、異常の影響が現れることもある。こうした状況では、異常に伴う水温センサの検出値の急変は生じないため、特許文献１のような水温センサの異常診断を行ったとしても、同センサに上記断続的な異常が発生していると判断することはできない。

また、水温センサの異常診断として、機関始動開始後、暖機完了に必要な時間が経過した時点での水温センサの検出値が所定の基準値に達していないことに基づき、水温センサに異常が生じている旨判断するという異常診断も知られている（特許文献２参照）。

この異常診断では、水温センサの出力特性が適正状態から僅かに外れるといった微少な異常であっても、その異常が発生している旨判断できるよう、暖機完了に必要な時間という比較的長い時間が確保されている。従って、水温センサに上記断続的な異常が生じているときには、上記暖機に必要な時間が経過した時点での水温センサの検出値に、同異常による影響が顕著に現れる。即ち、上記異常に起因して水温センサの検出値が基準値よりも低くなる。このため、水温センサの検出値が急変しないような種類の異常が発生しているときにも、上記暖機に必要な時間が経過した時点での水温センサの検出値が基準値よりも低くなることに基づき、同異常が発生しているとの判断を行うことができる。
特開平１１−１７３１４９公報（段落番号［００５１］、［００５３］） 特開平１１−２００９４０公報（段落番号［０００６］）

しかしながら、特許文献２の異常診断では、機関始動開始後、暖機完了に必要な時間が経過するまでという比較的長い時間を確保する必要があることから、その時間が経過するまでは、水温センサに異常が発生しているか否かを判断することができず、その判断を行うのに時間がかかる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、水温センサの断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、機関始動開始後に短時間で、同異常が発生していると正確に判断することのできる水温センサの異常診断装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサの異常診断装置において、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも低い値になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する判断手段を備えた。

水温センサには、断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じることがある。こうした異常が生じているときの水温センサの検出値の推移の一つとして、内燃機関の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサの検出値が低くなるという推移があげられる。上記構成によれば、機関始動開始後に水温センサの検出値が上記のように推移して始動開始時の値未満に低下した場合、そのことに基づき直ちに水温センサに上記異常が生じている旨判断される。従って、水温センサの断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、機関始動開始後の短時間で、当該異常が発生していると正確に判断することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記判断手段による異常判断は、内燃機関の吸気温の変化が少ない状況に限って行われるものとした。
始動後に内燃機関の周囲の温度が急激に低下して吸気温が急激に低下するといった特殊な状況下では、水温センサに異常が生じていなくても、内燃機関の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサの検出値が低くなるということがあり得る。上記構成によれば、吸気温の変化が少ない状況に限って、即ち上記のような特殊な状況ではない場合に限って、判断手段による異常判断が行われる。このため、こうした特殊な状況下で当該異常判断が行われ、水温センサに異常が発生しているとの誤った判断がなされるのを回避することができる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記判断手段は、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも高い値のとき、水温センサの検出値が吸気温よりも低い値になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断するものとした。

水温センサには、断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じることがある。こうした異常が生じているときの水温センサの検出値の推移の一つとして、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値がそのときの吸気温よりも低い値になるというような推移があげられる。ここで、内燃機関は周囲の空気を吸入して燃料と共に燃焼させていることから、通常、内燃機関の冷却水温が吸気温よりも低い値になることはなく、水温センサが正常であれば上記のような検出値の推移が見られることはない。上記構成によれば、内燃機関の始動開始後に水温センサの検出値が上記のように推移し、機関始動開始後に水温センサの検出値がそのときの吸気温よりも低い値になっている場合、そのことに基づき直ちに水温センサに上記異常が生じている旨判断される。従って、水温センサの断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、機関始動開始後に短時間で、当該異常が発生していると正確に判断することができる。

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも高い値のとき、且つ水温センサの検出値が吸気温よりも高い値のとき、単位時間当たりの水温センサの検出値の変化量が所定の負の値以下になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断するものとした。

水温センサには、断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じることがある。こうした異常が生じているときの水温センサの検出値の推移の一つとして、内燃機関の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサの検出値が低くなるという推移があげられる。上記構成によれば、機関始動開始後に水温センサの検出値が上記のように推移して、同検出値の単位時間当たりの変化量（負の値）が上記所定の負の値以下になった場合、そのことに基づき直ちに水温センサに上記異常が生じている旨判断される。従って、水温センサの断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、機関始動開始後に短時間で、当該異常が発生していると正確に判断することができる。

請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記所定の負の値については、前記単位時間当たりの水温センサの検出値の変化量が吸気温の低下による冷却水温の低下時にとり得る値の最小値と比較して、その最小値よりも更に小さい値に設定されていることを要旨とした。

始動後に内燃機関の周囲の温度が急激に低下して吸気温が急激に低下するといった特殊な状況下では、水温センサに異常が生じていなくても、内燃機関の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサの検出値が低くなるということがあり得る。しかし、上述したように所定の負の値を設定することで、上記特殊な状況に起因して暖機促進中に水温センサの検出値が低下したとしても、その検出値の変化量（負の値）が上記所定の負の値を越えて小さくなることはなくなる。従って、その際に水温センサに異常が発生していると誤って判断されるのを回避することができる。一方、異常によって水温センサの検出値が暖機が進んでいる最中に小さくなった場合は、その検出値の変化量（負の値）が上記所定の負の値を越えて小さくなったとき、水温センサに異常が発生している旨判断されるようになる。

請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記水温センサの検出値の急変に基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する別の判断手段を更に備えるものとした。

上記構成によれば、水温センサの断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変しないような種類の異常については、判断手段による異常診断を通じて、上記異常が水温センサにて生じているか否かを判断することができる。また、水温センサの検出値が急変するような種類の異常については、別の判断手段による異常診断を通じて、上記異常が水温センサにて生じているか否かを判断することができる。従って、水温センサの断続的な異常のうち、同センサの検出値が急変しないような種類の異常であれ、同センサの検出値が急変するような種類の異常であれ、機関始動開始後に短時間で、それら異常が発生しているか否かを正確に判断することができる。

以下、本発明を自動車用エンジンにおける水温センサの異常診断装置に具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示されるエンジン１においては、吸気通路２に設けられたスロットルバルブ１２の開度制御を通じて燃焼室３に吸入される空気の量（吸入空気量）が調節され、その吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁４から噴射される。そして、燃焼室３内にて上記燃料と空気とからなる混合気に対し点火が行われると、同混合気が燃焼してエンジン１が駆動され、クランクシャフト６が回転するようになる。

こうしたエンジン１の各種制御は、自動車に搭載された電子制御装置９によって実施される。電子制御装置９は、エンジン１の制御にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置９の入力ポートには、以下に示す各種センサが接続されている。
・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル１０の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ１１。

・スロットルバルブ１２の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ１３。
・吸気通路２を通じて燃焼室３に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ１４。

・クランクシャフト６の回転に対応する信号を出力し、エンジン回転速度の算出等に用いられるクランクポジションセンサ１５。
・エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１６。

・吸気通路２を通じて燃焼室３に吸入される空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ１７。
一方、電子制御装置９の出力ポートには、燃料噴射弁４、及び、スロットルバルブ１２の駆動回路が接続されている。

そして、電子制御装置９は、上記各センサから入力した検出信号に基づき把握されるエンジン運転状態を検知し、そのエンジン運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして燃料噴射弁４からの燃料噴射量の制御、及び、スロットルバルブ１２の開度制御が電子制御装置９を通じて実施される。

エンジン１の燃料噴射量制御については、１サイクル中に吸気通路２から燃焼室３内に吸入される空気の量に対応した燃料を燃料噴射弁４から噴射させるよう、当該空気の量を表すパラメータである空気充填効率等に基づき燃料噴射弁４を駆動制御することによって実現される。例えば、エンジン１のアイドル運転時には、上記燃料噴射量制御を通じて混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射弁４からの燃料噴射が行われる。

なお、上記燃料噴射量制御で用いられる空気充填効率とは、燃焼室３の最大容積に対する１サイクル中に吸気通路２から燃焼室３内に吸入される空気の体積の割合のことである。この空気充填効率は、エンジン１の吸入空気量、スロットル開度、及びアクセル踏込量など、１サイクル中に吸気通路２から燃焼室３内に吸入される空気の量に影響を及ぼすパラメータ、及び、エンジン回転速度に基づき算出される。

スロットルバルブ１２の開度制御は、吸気通路２の空気流通面積を変更して、エンジン１の吸入空気量、より詳しくは上記空気充填効率を調節するためのものである。そして、こうしたスロットルバルブ１２の開度制御として、エンジン１のアイドル運転中には、エンジン回転速度を予め定められた目標アイドル回転速度に収束させるべくスロットル開度を調節するアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）が行われる。なお、スロットル開度の調節を通じてエンジン回転速度を変化させることができるのは以下の理由による。即ち、エンジン１において、スロットル開度の変更を通じて空気充填効率を調整すると、そのときの空気充填効率に対応した量の燃料が噴射供給され、燃焼室３内に充填される空気と燃料とからなる混合気の量が変化する。このため、同混合気の燃焼エネルギにより駆動されるエンジン１のエンジン回転速度が変化するようになる。

上記アイドルスピードコントロールでは、ＩＳＣ補正量を用いてスロットル開度を調整し、アイドル運転時にエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に保持するのに必要な空気充填効率が得られるようにする。上記ＩＳＣ補正量は、冷却水温などエンジン運転状態及びエンジン回転速度に基づき増減され、それによってスロットル開度を閉じ側または開き側に調整するための値である。

そして、アイドル運転中、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に向けて上昇させる際には、上記ＩＳＣ補正量が大きくされてスロットル開度が開き側に調整され、それによってエンジン１の空気充填効率が高められる。更に、空気充填効率が高められると、燃料噴射量が増量され、燃焼室３に充填される混合気の量が多くなって、エンジン回転速度が上昇するようになる。また、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に向けて下降させる際には、上記ＩＳＣ補正量が小さくされてスロットル開度が閉じ側に調整され、それによってエンジン１の空気充填効率が低減される。更に、空気充填効率が低減されると、燃料噴射量が減量され、燃焼室３に充填される混合気の量が少なくなって、エンジン回転速度が低下するようになる。

なお、ＩＳＣ補正量は、アイドル運転中の冷却水温に応じても増減され、例えば水温センサ１６の検出値（冷却水温）が低くなるほど大きい値とされる。これは、冷却水温が低くなるほど、安定した運転を行うのに必要な混合気の量が多くなり、その要求を満たすためには冷却水温が低くなるほどスロットル開度を開き側に制御する必要があるためである。また、アイドルスピードコントロール中、ＩＳＣ補正量が冷却水温によって変わることから、空気充填効率に応じて燃料噴射量を増減する際の増量及び減量も冷却水温によって変わってくる。

次に、水温センサ１６の異常診断手順について、水温センサ異常診断ルーチンを示す図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。この水温センサ異常診断ルーチンは、電子制御装置９を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

同ルーチンにおいては、まず水温センサ１６の異常診断が行われる診断期間中であるか否かが判断される（Ｓ１０１：図２）。こうした診断期間としては、例えばエンジン１の始動開始から暖機完了に必要とされる最長時間が経過するまでの期間に設定される。そして、現在、診断期間中である旨判断されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、始動開始からの経過時間を表す暖機カウンタＣがインクリメントされる（Ｓ１０２）。なお、この暖機カウンタＣは、エンジン１の始動開始後の経過時間を計測するためのものであって、エンジン１の停止時には「０」にリセットされるものである。その後、水温センサ１６の検出値に基づき冷却水温の検出が行われる（Ｓ１０３）。

続くステップＳ１０４の処理は、水温センサ１６において、正常状態と異常状態とが交互に繰り返されるような断続的な異常が生じているか否かを判断するためのものである。こうした断続的な異常が生じている場合、水温センサ１６の検出値（冷却水温）が例えば図４に示されるような態様で急変するという現象が確認されている。このことから、ステップＳ１０４では、上記断続的な異常が生じているか否かを判断するに際し、水温センサ１６によって検出された冷却水温が急変したか否かの判断が行われる。具体的には、以下の式（１）が成立しているか否かに基づいて上記判断が行われる。

ΔＴＨＷ／Δｔ≧Ｃ１ …（１）
ここで、「ΔＴＨＷ」は今回のステップＳ１０３の処理で検出された冷却水温ＴＨＷ１と前回のステップＳ１０３の処理で検出された冷却水温ＴＨＷ２との差の絶対値であり、Δｔは水温センサ異常診断ルーチンの実行間隔に対応した時間である。従って、式（１）の左辺「ΔＴＨＷ／Δｔ」は、単位時間当たりの冷却水温（水温センサ１６の検出値）の変化量を表している。そして、この変化量（「ΔＴＨＷ／Δｔ」）が所定値Ｃ１以上であるとき、水温センサ１６の検出値が急変したと判断される（Ｓ１０４：ＹＥＳ）。なお、所定値Ｃ１としては、例えば水温センサ１６の検出値の単位時間当たりの変化量が通常とり得ない大きい値に設定されている。

ステップＳ１０４で肯定判定がなされると、水温センサ１６に異常が生じているとの判断がなされる（Ｓ１０８）。なお、こうした判断がなされたときには、水温センサ１６での異常発生への対処として、例えば、電子制御装置９に設けられた不揮発性のＲＡＭの所定領域に上記異常の有無に対応したフラグとして「１（異常有り）」が記憶されるとともに、警告灯の点灯等により上記異常の発生が自動車の運転者に対して警告される。

また、水温センサ１６の異常時、同センサ１６の検出値が例えば適正な値よりも低くなると、その分だけＩＳＣ補正量が余分に大きくされてスロットル開度が過度に開き側の値となる。その結果、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に向けて上昇させようとするとき、エンジン１の空気充填効率が過剰に高められて燃料噴射量の増量が過度に行われ、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度よりも高い値になるおそれがある。ステップＳ１０９では、こうしたエンジン回転速度の上昇を抑制するためのフェイルセーフが実行される。

上記フェイルセーフとしては、例えば以下のようなものが考えられる。
・アイドルスピードコントロールに用いられるＩＳＣ補正量を所定値Ｃ２以下の大きさに制限するとともに、同アイドルスピードコントロールによりエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に向けて上昇させる際の燃料噴射量の増量を所定値Ｃ３以下に制限する。なお、所定値Ｃ２，Ｃ３は、上述したエンジン回転速度の上昇を抑制するのに適した値として予め実験等によって定められた値である。

・暖機カウンタＣ、エンジン始動開始時の冷却水温、及び、吸気温等から推定した適正な冷却水温を推定し、この推定された冷却水温に基づきアイドルスピードコントロールでのＩＳＣ補正量、及び、燃料噴射量の増量を決定する。

ところで、水温センサ１６に上記断続的な異常が生じているとき、いつも検出値の急変が生じるとは限らない。即ち、上記断続的な異常の種類によっては、エンジン１の始動開始後における水温センサ１６の検出値の推移が冷却水温の上昇に伴って徐々に行われるものの、その検出値の推移が適正な推移とは異なるものとなるというかたちで、上記異常の影響が現れることもある。こうした状況では、異常に伴う水温センサ１６の検出値の急変は生じないため、ステップＳ１０４で肯定判定がなされることはなく、水温センサ１６に異常が発生している旨の判断を行うことができない。

そこで、ステップＳ１０４で否定判定がなされたときには、水温センサ１６の断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常の有無を判断するためのステップＳ１０５〜Ｓ１０７（図２）、及び、ステップＳ１１０，Ｓ１１１（図３）の処理が実行される。この一連の処理では、エンジン１の始動開始後であること、即ち暖機カウンタが所定値ａ以上であること（Ｓ１０５：ＹＥＳ）を条件に、以下の［１］〜［３］に示される判断が行われる。

［１］エンジン１の吸気温の変化が少ない状況下において、水温センサ１６の検出値が始動開始時の値よりも低い値になっているか否か（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
［２］水温センサ１６によって検出される冷却水温が吸気温よりも低い値になっているか否か（Ｓ１１０）。

［３］単位時間当たりの冷却水温の変化量が所定の負の値ｇ以下であるか否か（Ｓ１１１）。
そして、これら［１］〜［３］の判断のうち、いずれか一つでも肯定である場合には、直ちに水温センサ１６に異常が発生している旨判断され（Ｓ１０８）、続いてフェイルセーフが実行されることとなる（Ｓ１０９）。以上の処理により、水温センサ１６の断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、エンジン始動開始後に短期間で、当該異常が発生していると正確に判断することができるとともに、同異常の対策としてフェイルセーフを実行することができる。

次に、上記［１］〜［３］のうちのいずれかの判断で肯定されることに基づき、水温センサ１６に上記のような異常が生じている旨判断できる理由について、［１］〜［３］の各判断毎に個別に説明する。

・［１］の判断について
水温センサ１６に上記のような異常が生じている場合の同センサ１６の検出値の推移の一つとして、エンジン１の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサ１６の検出値が低くなるという推移があげられる。図５（ｃ）において実線Ｌ１，Ｌ２は、こうした水温センサ１６の検出値の推移の例を示している。同図において、実線Ｌ１と実線Ｌ２とのいずれもの検出値の推移の例でも、エンジン始動開始後に同検出値が低下し続けている。

水温センサ１６の検出値が上記のように推移する場合、エンジン始動開始後であって暖機カウンタＣが図５（ａ）に示される所定値ａに達した時点では、水温センサ１６の検出値が始動開始時の値よりも低くなる可能性が高い。従って、この時点での冷却水温（水温センサ１６の検出値）がエンジン始動開始時の値よりも低い場合には、水温センサ１６に上記のような異常が生じている旨判断することができる。なお、上記所定値ａについては、例えば、エンジン１の始動開始後に実際の冷却水温に変化が現れるのに必要な時間に対応する値として、予め実験等によって求められた値が採用される。このため、エンジン始動開始から暖機カウンタＣが所定値ａに達するまでの時間は、エンジン始動開始から暖機完了までの時間などに比べて極めて短い時間となる。

以上のことから、水温センサ異常診断ルーチンのステップＳ１０７では、水温センサ１６での上記異常発生の有無を判断するために、水温センサ１６の検出値（冷却水温）がエンジン始動時の値よりも所定値ｅだけ低いか否かを判断している。そして、ここで肯定判定がなされた場合には、水温センサ１６に断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が発生していと判断することができる。なお、上記所定値ｅは「０」以上の任意の値であって、予め実験等に基づき上記判断を行う上で最適な値となるよう設定されている。そして、ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合には、直ちに、Ｓ１０８にて水温センサ１６に異常が発生している旨判断され、続くステップＳ１０９ではフェイルセーフが実行される。

ただし、冬季において自動車を車庫から出す場合のように、始動後にエンジン１の周囲の温度が急激に低下し、吸気温も図５（ｂ）に破線で示されるように急激に低下するといった特殊な状況下では、水温センサ１６が正常であっても同センサ１６の検出値の推移が図５（ｃ）の実線Ｌ１，Ｌ２で示されるような推移となることもあり得る。こうした特殊な状況下で、ステップＳ１０７の処理が実行されると、水温センサ１６が正常であるのに上記のような異常が発生していると誤って判断されるおそれがある。

このような誤判断を回避するため、水温センサ異常診断ルーチンでは、ステップＳ１０７の処理を実行するに先立ち、ステップＳ１０６の処理を実行するようにしている。このステップＳ１０６では、エンジン始動開始からの吸気温の変化が少ない状況であるか否か、より具体的には同吸気温の変化が例えば図５（ｂ）に実線で示されるように所定値ｄ以下であるか否かが判断される。なお、上記所定値ｄとしては、例えば、上記のような特殊な状況下で吸気温が低下したときの吸気温のエンジン始動開始からの変化量に比べて、極めて小さい値が採用される。そして、ステップＳ１０６で肯定判定である場合、言い換えれば上記のような特殊な状況下でない場合に限って、ステップＳ１０７の判断処理が実行されることになる。

以上により、上記特殊な状況下でステップＳ１０７の判断処理が実行されることはなくなり、こうした状況下で当該判断処理が実行されることに伴い、上述した異常発生との誤判断が生じるのを回避することができる。

・［２］の判断について
水温センサ１６に、断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が生じている場合の同センサ１６の検出値の推移の一つとしては、エンジン１の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサ１６の検出値がそのときの吸気温よりも低くなるというような推移もあげられる。ここで、エンジン１は周囲の空気を吸入して燃料と共に燃焼させていることから、通常、エンジン１の冷却水温が吸気温よりも低くなることはなく、水温センサ１６が正常であれば上記のような検出値の推移が見られることはない。

図６において、実線Ｌ３は、上記異常時における水温センサ１６の検出値の推移の例を示している。なお、同図において、実線Ｌ４は、吸気温（正確には吸気温センサ１７の検出値）の推移であって、エンジン始動開始後の変化量が少ない場合の推移を表している。更に、同図の破線Ｌ５は、同じく吸気温の推移であって、上記［１］で説明したようにエンジン始動開始後に冷えた空気が吸入されて吸気温が急激に低下した場合の推移を示している。

上記異常により水温センサ１６の検出値が実線Ｌ３で示されるように推移すると、吸気温が実線Ｌ４で示されるように推移する場合であれ、破線Ｌ５で示されるように推移する場合であれ、いずれは水温センサ１６の検出値が吸気温よりも低くなる。従って、水温センサ１６の検出値が吸気温よりも低くなった場合には、水温センサ１６に上記のような異常が生じている旨判断することができる。

以上のことから、水温センサ異常診断ルーチンにおいて、ステップＳ１０６，Ｓ１０７のいずれかで否定判定がなされた場合に実行されるステップＳ１１０（図３）では、水温センサ１６での上記異常発生の有無を判断するために、水温センサ１６の検出値（冷却水温）が吸気温よりも所定値ｆだけ低いか否かを判断している。そして、ここで肯定判定がなされた場合には、水温センサ１６に断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が発生していと判断することができる。なお、上記所定値ｆは、「０」以上の任意の値であって、予め実験等に基づき上記判断を行う上で最適な値となるよう設定されている。そして、ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合には、直ちに、Ｓ１０８にて水温センサ１６に異常が発生している旨判断され、続くステップＳ１０９でフェイルセーフが実行される。

・［３］の判断について
水温センサ１６に、断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が生じている場合の同センサ１６の検出値の推移の一つとしては、エンジン１の始動開始後であって暖機が進んでいるのに、水温センサ１６の検出値が低くなるという推移があげられることは、上記［１］にも記載した。図７において、実線Ｌ６は、こうした水温センサ１６の検出値の推移の例を示している。

水温センサ１６の検出値が上記のように推移する場合、同検出値の単位時間当たりの変化量は負の値になる。従って、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値の変化量が負の値になっている場合には、水温センサ１６に上記のような異常が生じている旨判断することができる。

このため、水温センサ異常診断ルーチンにおいて、ステップＳ１１０で否定判定がなされた場合に実行されるステップＳ１１１（図３）では、水温センサ１６での上記異常発生の有無を判断するために、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値（冷却水温）の変化量が所定の負の値ｇ以下であるか否かを判断している。そして、ここで肯定判定がなされた場合には、水温センサ１６に断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が発生していと判断することができる。従って、ステップＳ１１１で肯定判定がなされた場合には、直ちに、Ｓ１０８にて水温センサ１６に異常が発生している旨判断される。そして、続くステップＳ１０９ではフェイルセーフが実行される。

ただし、上記［１］にも記載した特殊な状況下では、吸気温の低下に伴い冷却水温が低下するため、水温センサ１６が正常であっても同センサ１６の検出値がエンジン１の暖機促進中であるのに低くなるということがあり得る。なお、図７において、破線Ｌ７は、上記特殊な状況での水温センサ１６の検出値の推移を示している。こうした特殊な状況下では、水温センサ１６に異常がないのにステップＳ１１１の判断処理で肯定判定がなされ、ステップＳ１０８（図２）にて水温センサ１６に異常が発生していると誤って判断されるおそれがある。

このような誤判断を回避するため、ステップＳ１１１で用いられる負の値ｇについては、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値の変化量（負の値）が上記吸気温の低下時にとり得る値の最小値と比較して、その最小値よりも更に小さい値に設定されている。今、水温センサ１６が正常状態にあって、上記吸気温の低下に伴い冷却水温が最大限低下するとき、同センサ１６の検出値が例えば図７に破線Ｌ７で示されるように推移したとする。この場合、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値の変化量ΔＴＨＷ１（負の値）は、上記吸気温の低下時にとり得る最小値ということになる。ステップＳ１１１（図３）で用いられる負の値ｇは、上記変化量ΔＴＨＷ１よりも更に小さい値に設定される。なお、この負の値ｇの絶対値は、ステップＳ１０４の判断処理で用いられる式（１）の所定値Ｃ１よりも小さい値とされる。

従って、上記特殊な状況に起因して暖機促進中に水温センサ１６の検出値が低下したとしても、そのときの検出値の変化量が負の値ｇを越えて小さくなることはない。このため、その際にステップＳ１１１で肯定判定がなされ、ステップＳ１０８（図２）にて水温センサ１６に上記のような異常が発生していると誤って判断されるのを回避することができる。

一方、水温センサ１６に上記のような異常が発生して、暖機促進中に同センサ１６の検出値の変化量が小さくなった場合には、その検出値の変化量が上記負の値ｇを越えて小さくなったとき、ステップＳ１１１（図３）で肯定判定がなされる。その結果、ステップＳ１０８（図２）にて、水温センサ１６に上記のような異常が発生している旨の判断が行われることとなる。なお、水温センサ１６の検出値の変化量が上記負の値ｇを越えて小さくなる場合の一例としては、同検出値が図７に実線Ｌ６で示されるように推移し、同検出値の変化量が「ΔＴＨＷ（≦ｇ）」になる場合があげられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン始動開始後、上記［１］〜［３］の判断のいずれか一つで肯定である場合、即ちステップＳ１０７，Ｓ１１０，Ｓ１１１のいずれか一つで肯定判定がなされる場合には、直ちに、ステップＳ１０８にて水温センサ１６に異常が発生している旨判断される。従って、水温センサ１６の断続的な異常であって、且つ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常が生じているとき、エンジン始動開始後に短期間で、当該異常が発生していると正確に判断することができる。

（２）上記［１］の判断において、当該［１］に記載した特殊な状況下では、吸気温の低下に伴い冷却水温が低下するため、水温センサ１６が正常であっても同センサ１６の検出値がエンジン１の暖機促進中であるのに低くなるということがあり得る。しかし、当該［１］の判断では、エンジン始動開始からの吸気温の変化量が少ない状況（Ｓ１０６：ＹＥＳ）のもとで、水温センサ１６の検出値がエンジン始動開始時よりも低いか否かの判断（Ｓ１０７）が行われる。このため、上記特殊な状況下でステップＳ１０７の判断が行われることはない。従って、上記特殊な状況下でステップＳ１０７の判断が行われ、水温センサ１６に上記異常が発生しているとの誤った判断がなされるのを回避することができる。

（３）上記［３］の判断において、上記特殊な状況下では、吸気温の低下に伴い冷却水温が低下するため、水温センサ１６が正常であっても同センサ１６の検出値がエンジン１の暖機促進中に低くなり、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値（冷却水温）の変化量が負の値になる可能性がある。この場合、ステップＳ１１１の判断処理、即ち単位時間当たりの水温センサ１６の検出値（冷却水温）の変化量が所定の負の値ｇ以下であるか否かの判断で肯定判定がなされ、水温センサ１６に上記異常が発生していると誤って判断されるおそれがある。しかし、上記所定の負の値ｇについては、単位時間当たりの水温センサ１６の検出値の変化量（負の値）が上記吸気温の低下時にとり得る値の最小値と比較して、その最小値よりも更に小さい値に設定されている。このため、上記特殊な状況に起因して暖機促進中に水温センサ１６の検出値が低下したとしても、単位時間当たりの同検出値の変化量が所定の負の値ｇを越えて小さくなることはない。従って、その際に水温センサ１６に上記異常が発生していると誤って判断されるのを回避することができる。

（４）水温センサ１６の断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変するような種類の異常については、ステップＳ１０４の判断処理等を通じて、上記異常が水温センサ１６に生じているか否かを判断することができる。そして、こうしたステップＳ１０４の判断処理を通じて判断できない異常、即ち同センサ１６の検出値が急変しないような異常については、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７、及び、ステップＳ１１０，Ｓ１１０の判断処理等を通じて、上記異常が水温センサ１６に生じているか否かを判断することができる。従って、水温センサ１６の断続的な異常のうち、同センサ１６の検出値が急変するような種類の異常であれ、同センサ１６の検出値が急変しないような種類の異常であれ、エンジン始動開始後に短期間で、それら異常が発生しているか否かを正確に判断することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ステップＳ１０４の判断処理については必ずしも行う必要はない。
・ステップＳ１０９のフェイルセーフ実行処理については必ずしも行う必要はない。

・上記［１］〜［３］の判断を全て行う必要はなく、それらのうちのいずれか一つ或いは二つを行ってもよい。
・上記［１］に記載した特殊な状況が生じるのは希であることから、［１］の判断においてステップＳ１０６の処理を省略してもよい。

・また、上記［１］に記載した特殊な状況が生じるのは希であることを考慮し、上記［３］の判断において、所定の負の値ｇを上記実施形態の値よりも大きい値、例えば「０」や、より「０」に近い負の値としてもよい。

・アイドルスピードコントロールとしてスロットルバルブ１２の開度を調節するエンジン１に本発明を適用したが、スロットルバルブとは別にアイドルスピードコントロールバルブを備え、アイドルスピードコントロールとして同バルブの開度を調節するエンジンに本発明を適用してもよい。

・吸入空気量を調整してアイドル時のエンジン回転速度を制御するエンジン１に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンなど燃料噴射量を調整してアイドル時のエンジン回転速度を制御するエンジンに本発明を適用してもよい。

本実施形態における水温センサの異常診断装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 水温センサの異常診断手順を示すフローチャート。 水温センサの異常診断手順を示すフローチャート。 水温センサに、断続的な異常であって、且つ、同センサの検出値が急変するような種類の異常が発生している場合、水温センサの検出値がどようように推移するかを示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）は、上記水温センサの異常時において、時間経過に伴い、暖機カウンタ、吸気温、及び、冷却水温（水温センサの検出値）がどのように推移するかを示すタイムチャート。 上記水温センサの異常時、時間経過に伴い、吸気温、及び、冷却水温（水温センサの検出値）がどのように推移するかを示すタイムチャート。 上記水温センサの異常時、及び、吸気温の急な低下時、時間経過に伴い、冷却水温（水温センサの検出値）がどのように推移するかを示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…吸気通路、３…燃焼室、４…燃料噴射弁、６…クランクシャフト
９…電子制御装置（判断手段、別の判断手段）、１０…アクセルペダル、１１…アクセルポジションセンサ、１２…スロットルバルブ、１３…スロットルポジションセンサ、１４…エアフローメータ、１５…クランクポジションセンサ、１６…水温センサ、１７…吸気温センサ。

Claims (6)

1. 内燃機関の冷却水温を検出する水温センサの異常診断装置において、
   内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも低い値になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する判断手段を備える
   ことを特徴とする水温センサの異常診断装置。
2. 前記判断手段による異常判断は、内燃機関の吸気温の変化が少ない状況に限って行われる
   請求項１記載の水温センサの異常診断装置。
3. 前記判断手段は、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも高い値のとき、水温センサの検出値が吸気温よりも低い値になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する
   請求項１又は２記載の水温センサの異常診断装置。
4. 前記判断手段は、内燃機関の始動開始後、水温センサの検出値が始動開始時の値よりも高い値のとき、且つ水温センサの検出値が吸気温よりも高い値のとき、単位時間当たりの水温センサの検出値の変化量が所定の負の値以下になることに基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の水温センサの異常診断装置。
5. 前記所定の負の値については、前記単位時間当たりの水温センサの検出値の変化量が吸気温の低下による冷却水温の低下時にとり得る値の最小値と比較して、その最小値よりも更に小さい値に設定されている
   請求項４記載の水温センサの異常診断装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の水温センサの異常診断装置において、
   前記水温センサの検出値の急変に基づき、前記水温センサに異常が生じている旨判断する別の判断手段を更に備える
   ことを特徴とする水温センサの異常診断装置。

Images