JPH0615840B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の車両用制御装置に関し特に内燃機関
温度検出手段の異常を補償する車両用制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 近年、吸入空気量その他のデータに基づき燃料供給量を
精密に制御して空燃比を目標の空燃比に調整することに
より排ガスの浄化性能向上や燃費の向上あるいは出力向
上を図る内燃機関の制御装置が用いられている。上記空
燃比の精密な制御のためには吸入空気量ばかりでなく他
の機関状態のデータも重要な要因であるが、特に内燃機
関の始動時においてはその機関温度データが空燃比に与
える影響は大きい。そのため内燃機関例えば内燃機関の
冷却水の温度を検出するセンサを備え、該センサからの
出力に応じて燃料供給量を調整する構成が一般的に採ら
れている。

しかし、上記温度センサが異常を生じたときにその補償
をしなかった場合には、温度による燃料の蒸発状態の差
異を考慮することができず、同一の燃料供給量であって
も空燃比に違いを生じ、暖機時の機関安定性，排ガス更
に出力等に悪影響を及ぼした。特に寒冷地では極端に空
燃比が大きいオーバーリーンとなり始動あるいは走行不
能におちいることがあった。

そこでこのような温度センサ異常時を補償するものとし
て特開昭５４−１４１９２６号や特開昭５５−５４３３
号等の技術が提案されている。これらは温度センサに異
常を検出した場合、温度センサ出力に替えて一定の値を
空燃比制御手段に与えあるいは他のセンサの状況に応じ
た値を空燃比制御手段に与えるものである。

また、特開昭５７−２１２３４５号に開示されるよう
に、制御装置の回路ケースの温度に応じて初期温度を設
定し、この初期温度からの経過時間に応じて機関温度を
推定する場合する技術も知られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来技術に見られるように、機関温度を検出するセンサ
が異常のときには、代用値を用いることが一般的である
が、機関始動後に温度センサの異常が発生して代用値に
よるバックアップ制御に切り換えられた場合には、異常
発生前の検出機関温度と、異常発生後の推定機関温度と
の差があるため、制御される機器が不連続な挙動を示す
ことがあった。

特に空燃比制御装置のような車両用制御装置にあって
は、内燃機関の出力、エミッションに悪影響を及ぼすお
それがあった。

本発明は上記のごとき従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、機関始動時からすでに機関温度セン
サが異常の場合でも機関温度を推定して車載機器の制御
を行うとともに、機関始動後に温度センサの異常が発生
する場合には特に正確な機関温度の推定を可能とし、推
定機関温度に応じた制御への切り換え前後の挙動変化を
抑制することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために第１図に示すごと
く、 内燃機関Ｉの温度を検出する第１温度検出手段IIと、 前記第１温度検出手段IIにより検出された機関温度に応
じて車載機器IIIを制御する制御手段IVと を備える車両用制御装置において、 前記第１温度検出手段IIの異常を検出する異常検出手段
Ｖと、 内燃機関Ｉの温度に関連するデータを検出する前記第１
温度検出手段II以外の第２温度検出手段VIと、 内燃機関Ｉの始動時からの経過時間又は始動時からの機
関回転回数に対する機関温度の変化特性が予め複数記憶
された記憶手段VIIと、 内燃機関Ｉの始動時に前記異常検出手段Ｖにより異常が
検出されないとき、内燃機関Ｉの始動時の前記第１温度
検出手段IIの検出温度に応じて前記複数の変化特性のう
ち１つを選択し、内燃機関Ｉの始動時に前記異常検出手
段Ｖにより異常が検出されるとき、内燃機関Ｉの始動時
の前記第２温度検出手段VIの検出データに応じて前記複
数の変化特性のうち１つを選択する選択手段VIIIと、 前記選択手段VIIIにより選択された変化特性に基づいて
内燃機関Ｉの始動時からの経過時間又は始動時からの機
関回転回数に応じた機関温度を推定する機関温度推定手
段IXと、 内燃機関の始動後に前記異常検出手段Ｖにより異常が検
出されると、前記制御手段IVが、前記第Ｉ温度検出手段
IIにより検出された機関温度に代えて、前記機関温度推
定手段IXによって推定された機関温度に応じて前記車載
機器IIIを制御するよう切り換える切換手段Ｘと を備えることを特徴とする車両用制御装置という技術的
手段を採用する。

［作用］ 以上に述べた本発明の構成によると、第１温度検出手段
の異常が異常検出手段によって検出され、この異常検出
手段による異常検出の有無に応じて制御手段の制御が切
換手段によって切り換えられる。ここで、制御手段は異
常発生が検出されない場合には、第１温度検出手段によ
って検出された機関温度に応じて車載機器を制御し、異
常発生が検出される場合には、機関温度推定手段によっ
て推定された機関温度に応じて車載機器を制御する。

上記機関温度推定手段における機関温度の推定は、記憶
手段に記憶され、選択手段によって選択された変化特性
に基づいて行われ、特に内燃機関の始動時からの経過時
間又は始動時からの機関回転回数に応じた機関温度が推
定される。

ここで、選択手段は、内燃機関の始動時に異常が検出さ
れるときには、内燃機関の始動時の第２温度検出手段の
検出データに応じて複数の変化特性のうち１つを選択す
る。このため、第１温度検出手段が異常であって実際の
機関温度が検出できない場合でも、第２温度検出手段の
検出データに応じた変化特性によって誤差の少ない機関
温度が推定される。

一方、内燃機関の始動時に異常が検出されないときに
は、内燃機関の始動時の第１温度検出手段の検出温度に
応じて変化特性を選択する。このため、内燃機関の始動
時に異常が検出されず、始動後に異常が検出された場合
には、始動時の実際の機関温度に応じて変化特性が選択
されることとなり、第２温度検出手段の検出データに応
じた選択に比べてより誤差の少ない機関温度の推定が可
能となる。

このように本発明の車両用制御装置によると、第１温度
検出手段の正常時にはこの第１温度検出手段の検出機関
温度に応じた車載機器の制御がなされ、第１温度検出手
段に異常が発生した場合でも推定された機関温度に応じ
て車載機器の制御がなされる。しかも、内燃機関の始動
時には正常で、始動後に異常が検出された場合には、機
関温度を推定するための変化特性が始動時の正常な第１
温度検出手段によって検出された実際の機関温度に応じ
て選択されているため、異常検出後も比較的少ない誤差
をもって機関温度が推定され、車載機器の制御に大きな
挙動変化を与えることが防止される。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は自動車の内燃機関に適用された本発明装置の一
実施例の構成図を示す。即ち、１はエンジン２のシリン
ダ、３はシリンダヘッド４の各気筒の排気ポート５に連
結された排気マニホールド、６はシリンダヘッド４の吸
気ポート７に連結された吸気マニホールドであり、吸気
マニホールド６にはサージタンク８が接続されている。
サージタンク８には、図示省略したエアクリーナからの
吸入空気量を検出するエアフローメータ９が接続され、
エアフローメータ９付近には吸入空気温度を検出する吸
気温センサ１０が設置されている。１６は吸気マニホー
ルド６の吸気ポート７側先端付近に接続された燃料噴射
管から供給される燃料の噴射量を制御する燃料噴射弁、
１７はスロットルバルブ１２の全閉状態を検出するスロ
ットルセンサであり、前者の燃料噴射弁１６は演算処理
回路１４により駆動制御され、後者のスロットルセンサ
１７はスロットル全閉状態を示す信号を演算処理回路１
８に出力するように接続される。１９は排気マニホール
ド３に取り付けられて排ガス中の残存酸素量を検出し空
燃比信号を発生する酸素センサ、２０はエンジン２の冷
却水温を検出する水温センサ、２１は車両の速度を検出
する車速センサであり、それぞれ各検出信号を演算処理
回路１８に送るように接続される。２４はエンジン２の
各点火プラグ２５に所定タイミングで高電圧を印加する
ディストリビュータであり、演算処理回路１８により制
御される点火コイルを備えたイグナイタ２６に接続さ
れ、さらに、ディストリビュータ２４にはエンジン２の
クランク軸に同期して回転し、該回転に比例したパルス
信号を発生する回転角センサ２７と特定気筒の上死点を
検出する気筒判別センサ２８が設けられ、それぞれ各検
出信号を演算処理回路１８に送るように接続されてい
る。

演算処理回路１８は第３図で示すようにマイクロコンピ
ュータにより構成され、ＣＰＵ３０、演算処理に必要な
制御プログラムや各データが格納されている固定メモリ
のＲＯＭ３１、一時記憶用のＲＡＭ３２、キースイッチ
をオフにした後も記憶を保持するようにバッテリにて電
源がバックアップされたバックアップＲＡＭ３３、各入
出力ポート３４，３５、出力ポート３６，３７を備え、
各素子はバスライン３８により接続され、各入出力ボー
ト３４，３５と各出力ポート３６，３７には直接あるい
はバッファ回路３９〜４３、マルチプレクサ４４、Ａ／
Ｄ変換器４５、コンパレータ４６、整形回路４７、駆動
回路４９，５０を介して前記各種センサの検出信号や、
燃料噴射弁１７及びイグナイタ２６の駆動信号が接続さ
れている。尚、第３図中５１はＣＰＵ３０を始めＲＯＭ
３１、ＲＡＭ３２等へ所定の間隔で制御タイミングとな
るクロック信号を送るクロック回路を表わしている。

ここで、通常の燃料噴射システムの動作を簡単に説明す
ると、先ず、ＣＰＵ３０はエアフローメータ９により検
出された吸入空気量と回転角センサ２７により検出され
た機関回転数のデータを入出力ポート３４，３５を介し
て入力し、これらのデータから基本燃料噴射量を算出す
る。そして、この基本燃料噴射量を、吸気温センサ１０
により検出された吸気温と水温センサ２０により検出さ
れた冷却水温とのそれぞれに応じて補正し、更に、酸素
センサ１９により検出された排気ガス中の残存酸素濃度
によって補正し、実燃料噴射量が算出される。そして、
この実燃料噴射量に基づいて演算処理回路１８により燃
料噴射弁１７が制御され、エンジン２の運転状態に合っ
た燃料噴射が行われる。

次に上記演算処理回路１８においてなされる処理を第４
図のフローチャートに示す。

第４図は供給燃料量温度補正ルーチンを表わす。本ルー
チンは他の図示しない吸入空気量に基づく基本燃料算出
ルーチンの後に実行されるルーチンである。

まず、本ルーチンの処理が開始されるとステップ１００
にて内燃機関冷却水の温度が、水温センサ２０の出力に
基づいてＴＨＷとして読み込まれる。次いでステップ１
１０にて吸入空気温がＴＨＡとして読み込まれる。次い
でステップ１２０にて機関始動時か否かが判定される。
この判定はキースイッチがスタータの位置にあるか否
か、あるいは機関回転数が所定値以下か否かによって判
定される。始動時であると判定されると次にステップ１
３０が実行され上記ステップ１００にて読み込まれた冷
却水温ＴＨＷが異常値を示しているか否かが判定され
る。例えば通常はとり得ない値であるか否かが判定され
る。ここで水温データＴＨＷが異常であった場合、ステ
ップ１３０にて「ＹＥＳ」と判定され、次いでステップ
１４０が実行されて、上記ステップ１１０にて読み込ま
れた吸気温ＴＨＡに対応した値が水温ＴＨＷとして設定
される。この場合はＴＨＡとＴＨＷとのマップあるいは
ＴＨＡの値に基づく関数によってＴＨＷを求める。例え
ば長期の機関停止後の始動時であれば冷却水温はほぼ大
気の温度になっているのでＴＨＡをそのままＴＨＷとし
て設定したり、機関停止後、間もない場合は、後述する
第５図のパターンを、機関停止後の時間より逆にたどっ
てＴＨＷを求める。

ステップ１３０にて水温データが異常でなければステッ
プ１４０は実行されずＴＨＷはそのまま以後の処理に用
いられる。

次にステップ１５０が実行され上記ステップ１４０で設
定されたＴＨＷあるいは水温センサが異常でない場合、
上記ステップ１００にて求められたＴＨＷより第５図に
示す内容のバックアップマップからＴＨＷに対応したカ
ーブが一つ選択される。この場合には機関始動時である
ので始動時からの経過時間０あるいは機関回転回数０の
位置の水温値に一致するカーブが検索され選択される。
例えばＴＨＷ＝Ｔ℃であればカーブＢＣ（Ｉ）が選択さ
れる。次にステップ１８０が実行されて、すでに求めら
れているＴＨＷ及びＴＨＡに基づいて基本燃料量の補正
がなされる。ステップ１８０では同時に他の補正を行っ
てもよい。次いでステップ１９０にて前回ステップ２０
０の実行からエンジンが１回転したか否かが判定され
る。１回転していれば再びステップ２００が実行され、
前記ステップ１５０にて選択されたカーブＢＣ（Ｉ）に
基づく経過時間あるいは回転回数に対応したバックアッ
プ水温検索値がＢＴＨＷ（Ｉ）として設定される。１回
転していない場合はそのまま他のルーチンへ処理が抜け
る。

一方、前記ステップ１２０にて始動後であると判断され
た場合、次いでステップ１６０が実行され前記ステップ
１３０と同様に水温センサ２０の出力が異常でないか判
定される。異常である場合にはステップ１７０が実行さ
れＴＨＷとしてすでにステップ２００で設定されている
ＢＴＨＷ（Ｉ）の値がそのまま設定され次いでステップ
１８０の処理に移る。水温センサ２０が正常である場合
にはステップ１７０が実行されず、そのままステップ１
８０に移り基本燃料量の補正がなされる。

すなわち、始動時において水温センサ２０が正常な出力
をしていれば検出された水温データＴＨＷはそのまま燃
料量の補正に用いられる。しかし水温センサ２０の出力
が異常であった場合には、一旦水温データＴＨＷは内燃
機関に備えられている他のセンサからのデータ、ここで
は吸入空気温ＴＨＡを用いて演算設定され、次いでその
値を用いて始動後の経過時間あるいは機関回転回数に応
じて変化するカーブが１つ選択されることになる。以後
水温センサ２０の出力が異常である限り、このようにし
て選択されたカーブを用いて求められたバックアップ水
温ＢＴＨＷ（Ｉ）に基づいて基本燃料量が補正されるこ
とになる。

以後の処理はステップ１２０にて始動後と判定されると
ステップ１６０に移り、この時点でも水温センサ２０の
出力は異常であるので「ＹＥＳ」と判定されステップ１
７０にてＴＨＷの値としてＢＴＨＷ（Ｉ）が設定され
る。このＢＴＨＷ（Ｉ）はすでに前回以前の本ルーチン
の処理の内ステップ２００にてバックアップ水温検索値
として設定されている。このようにして以後始動時に選
択されたカープを用いて制御されることになる。

一方、始動時には異常でなく始動後水温センサ２０が異
常になった場合を考えると、この場合も始動時において
はＴＨＷからカーブは選択されていることになる。ただ
し、水温センサ２０は正常であるので、その出力値ＴＨ
Ｗがそのままカーブ検索に用いられることになる（ステ
ップ１３０）。そしてステップ２００にて上記カーブよ
り検索されたバックアップ水温検索値がＢＴＨＷ（Ｉ）
に保持されていることになる。更にその始動後において
はステップ１２０の次にステップ１６０が実行され、こ
の場合は「ＮＯ」と判定され、次いでステップ１８０ス
テップ１９０が実行され、更に機関１回転毎にステップ
２００も実行されることになり、始動後も常にＢＴＨＷ
（Ｉ）にバックアップ水温検索値が更新設定されている
ことになる。

その後、水温センサ２０の出力データが異常となった場
合、ステップ１６０にて「ＹＥＳ」と判定され次いでス
テップ１７０が実行されＴＨＷにＢＴＨＷ（Ｉ）が設定
されることになる。この時のＢＴＨＷ（Ｉ）も始動時に
水温センサ２０に異常があった場合と同様、始動時以後
エンジン１回転ごとに絶えずＢＴＨＷ（Ｉ）が選択され
たカーブに基づき更新されていることにより、ほぼ実際
の水温データに近いカーブに従ってＢＴＨＷ（Ｉ）が変
化する。このため次のステップ１８０にてほぼ現実の水
温に近いデータでもって基本燃料量が補正されることに
なる。

本実施例は上述のごとく構成されることによりすでに始
動時において水温センサが故障している場合あるいは始
動後において水温センサが故障した場合においても正確
な空燃比を与える燃料量を設定することができエミッシ
ョン，出力，燃費等に悪影響を与えることがない。

本実施例においては、水温センサ２０が機関温度検出手
段Ｉに、エアフロメータ９が吸入空気量検出手段IIに該
当する。又、演算処理回路１８が供給量制御手段III，
異常検出手段IV及び温度設定手段Ｖに該当し、演算処理
回路１８の処理の内、吸収空気量と回転数とから基本燃
料供給量の算出処理及びステップ１８０の処理が供給制
御手段IIIとしての処理を表わし、ステップ１３０と１
６０との処理が異常検出手段IVとしての処理を表わし、
ステップ１５０と１７０と２００との処理が温度設定手
段Ｖとしての処理を表わす。

本実施例において、水温センサ２０の異常時に吸気温セ
ンサ１０の出力に基づいて冷却水温度を想定している
が、他に機関のオイル温センサや排気温センサが設けら
れていれば、それらの温度より冷却水温度を想定するこ
とができる。排気温センサの場合は燃焼前の出力を用い
る。又、これらのセンサを用いずとも、暖機状態にあっ
た機関が停止した時点から再始動時までの時間を測定し
ておき、該時間により冷却水温を想定してもよい。

又、ＢＴＨＷ（Ｉ）は第５図に示すカーブを１つ選択し
ステップ２００にて該カーブのマップを参照しつつ、検
索されているが、温度変化が直線状に変化するとみなせ
ば、ステップ２００にては、想定水温の初期値さえ決定
すれば、マップを検索することなく、単に一定値を一定
時間毎に加算してゆけばよいので、処理が簡単化でき処
理速度が向上する。

［発明の効果］ 以上に述べたように本発明によると、第１温度検出手段
の正常時にはこの第１温度検出手段の検出機関温度に応
じた車載機器の制御がなされ、第１温度検出手段に異常
が発生した場合でも推定された機関温度に応じて車載機
器の制御がなされる。このため、実際の機関温度が検出
できないときでも車載機器の制御を継続することができ
る。

しかも、内燃機関の始動時にすでに異常が検出されてい
る場合には、予め設定された複数の変化特性のうち１つ
を第２温度検出手段の検出データに応じて選択して、こ
の選択された変化特性に基づいて内燃機関の始動時から
の経過時間又は始動時からの機関回転回数に応じた機関
温度を推定するため、第２温度検出手段の検出データを
利用して誤差の少ない機関温度を推定することができ
る。

さらに、内燃機関の始動時には正常で、始動後に異常が
検出された場合には、機関温度を推定するための変化特
性が始動時の正常な第１温度検出手段によって検出され
た実際の機関温度に応じて選択されるため、第２温度検
出手段の検出データを用いる場合や、第１の温度検出手
段の異常検出直前の不正確な検出データを用いる場合よ
りさらに少ない誤差で機関温度を推定することができ
る。このため、異常検出後も比較的少ない誤差をもって
機関温度が推定され、車載機器の制御に大きな挙動変化
を与えることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明の実施
例を表わす概略構成図、第３図は電子制御回路のブロッ
ク図、第４図は電子制御回路において行なわれる処理を
表わすフローチャート、第５図は機関温度変化パターン
を示すマップに該当するグラフを示す。 ９……エアフロメータ、１０……吸気温センサ １６……燃料噴射弁、１８……演算処理回路 ２０……水温センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の温度を検出する第１温度検出手
   段と、 前記第１温度検出手段により検出された機関温度に応じ
   て車載機器を制御する制御手段と を備える車両用制御装置において、 前記第１温度検出手段の異常を検出する異常検出手段
   と、 内燃機関の温度に関連するデータを検出する前記第１温
   度検出手段以外の第２温度検出手段と、 内燃機関の始動時からの経過時間又は始動時からの機関
   回転回数に対する機関温度の変化特性が予め複数記憶さ
   れた記憶手段と、 内燃機関の始動時に前記異常検出手段により異常が検出
   されないとき、内燃機関の始動時の前記第１温度検出手
   段の検出温度に応じて前記複数の変化特性のうち１つを
   選択し、内燃機関の始動時に前記異常検出手段により異
   常が検出されるとき、内燃機関の始動時の前記第２温度
   検出手段の検出データに応じて前記複数の変化特性のう
   ち１つを選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された変化特性に基づいて内燃
   機関の始動時からの経過時間又は始動時からの機関回転
   回数に応じた機関温度を推定する機関温度推定手段と、 内燃機関の始動後に前記異常検出手段により異常が検出
   されると、前記制御手段が、前記第１温度検出手段によ
   り検出された機関温度に代えて、前記機関温度推定手段
   によって推定された機関温度に応じて前記車載機器を制
   御するよう切り換える切換手段と を備えることを特徴とする車両用制御装置。