JPH0681911B2 - 水温センサ故障時のフェイルセーフシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子制御式燃料噴射装置を備えた自動車用エ
ンジンにおける水温センサ故障時のフェイルセーフシス
テムに関するものである。

［従来の技術］ 電子制御式燃料噴射装置を備えた自動車用エンジンで
は、各部に配設したセンサからの入力情報により、吸気
通路に臨設した燃料噴射弁からの燃料供給量を運転状態
に応じて細密に調節し得るように構成していると同時
に、センサ等の故障が検出された場合には、その入力情
報を適度な代替値に置換えるようにしているのが普通で
ある。例えば、エンジンの冷却水温を検出する水温セン
サの故障が検出された場合には、水温センサからの入力
値を暖機後の冷却水温（約80℃）に相当する設定値に置
換えて、必要限度内で車両の移動が行なえるようにして
いる。

また、本発明の先行技術として、特開昭60-240842号公
報に示されるように、水温センサの故障が検出された場
合に、吸気温センサにより検出される吸気温の信号を冷
却水温の代替値として一時的に利用し、所定時間経過後
に暖機後の冷却水温（80℃）に相当する設定値に置換え
るようにしているものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような方策によると、車両の走行時
に水温センサが故障した場合は、車両の移動は可能であ
るが、一旦エンジンを停止させた後の再始動時、あるい
はエンジン始動時に水温センサの故障が検出された場合
には、不具合が生じる。すなわち、エンジンの冷却水温
等が低温状態にある始動時には、主に冷却水温に対応さ
せて増量補正を行い、濃混合気を燃焼室に供給してエン
ジン始動を容易にし得るようにしている。一方、エンジ
ン始動後は、冷却水温の上昇とともに水温に対応する燃
料の増量補正分を減少させ、冷却水温が安定状態となる
80℃近傍では、増量補正を殆ど行わないのが普通であ
る。しかして、水温センサの故障時の代替値を暖気後の
安定水温（80℃）に対応させた代替値に固定する従来の
方策によると、エンジン始動時には、冷却水温に対応す
る増量補正が殆ど行われないため、噴射量がすくなって
エンジンは始動せず、あるいは始動するのが困難とな
る。

かかる不具合を解消するため、始動時にのみ冷却水温の
代替値を低い値に設定して、燃料噴射量を増量させるこ
とが案出されるが、このような方式によると、高温再始
動時にエンジンの燃料要求量に対して噴射量が極端に多
くなるので、点火プラグがかぶり、始動が困難となる。

また、前記先行技術に示す如く、吸気温信号を水温信号
の代替値に置き換えると、過給機付エンジン等の場合に
は、吸気温度が比較的高温まで上昇するため、冷却水温
に相当する適度の信号を得るのが難しく、エンジン状態
に応じた燃料供給を行うのが困難となる。

本発明は、以上のような問題点を一挙に解消することを
目的としている。

〔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、吸気系に燃料を
噴射する燃料噴射弁（５）と、エンジン１の冷却水温を
検出する水温センサ（７）を具備してなる電子制御式の
エンジンにおいて、前記水温センサ（７）の故障を検出
する故障検出手段（14）と、前記水温センサの故障が検
出された場合に前記エンジン（１）が始動時か始動後か
を判別するエンジン状態判別手段（15）と、前記エンジ
ン（１）が始動時であると判別された場合に前記水温セ
ンサ（７）からの入力値を低温時に相当する入力値に対
応する始動時設定値に切替えるとともに、該始動時設定
値を燃料噴射毎若しくは一定時間毎に微小な水温補正値
分づつ暖機後に相当する入力値に始動後設定値に近づけ
た値に基づいて前記燃料噴射弁（５）からの燃料噴射量
を調節する始動時補正手段（16）と、前記エンジン
（１）が始動後であると判別された場合に前記水温セン
サ（７）からの入力値を前記始動後設定値に切替えると
ともに、該始動後設定値に基づいて前記燃料噴射弁
（５）からの燃料噴射量を調節する始動後補正手段（1
7）とを設けてなることを特徴とする。

［作用］ このような構成によれば、故障検出手段14により水温セ
ンサ（７）の故障が検出されると、エンジン状態判別手
段（15）によって、エンジン（１）が始動時か始動後か
が判別される。そして、始動時である場合には、始動時
補正手段（16）によって前記水温センサ（７）からの入
力値が低温時に相当する入力値に対応する始動時設定値
に置き換えられるとともに、その始動時設定値が燃料噴
射毎若しくは一定時間毎に暖気後に相当する入力値に対
応する始動後設定値に到達する段階的に変化されてい
く。その結果、燃料噴射弁（５）から噴射される燃料供
給量は、段階的に変化された上記値に応じて、リッチか
らリーン側へと序々に変化していくことになる。

一方、エンジン（１）が始動後であると判別されれば、
水温センサ（７）からの入力値は、始動後補正手段（1
7）によって始動後設定値に切替えられるとともに、該
始動後設定値に基づいて燃料供給量が調節されるので、
燃料噴射弁（５）からは、車両の移動が行える程度の燃
料が燃焼室へ供給されることになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第２図と第３図を参照して説
明する。

第２図は、自動車用の電子制御式エンジンを概略的に示
したものである。図面に示すエンジン１に設けられた電
子制御式燃料噴射装置２は、吸気圧とエンジン回転数に
より燃焼室３への吸入空気量を算出するように構成され
たＤジェトロニック方式のもので、吸気管４に装着され
た燃料噴射弁５と、この燃料噴射弁５の開弁時間を制御
する電子制御装置６と、エンジン１の冷却水温を検出す
る水温センサ７とを具備している。吸気圧を検出する圧
力センサ（図示せず）は、サージタンクに設けられてお
り、エンジン回転数を検出するクランク角センサ８は、
ディストリビュータ９に設けられている。

燃料噴射弁５は、電磁コイルを内蔵しており、該電磁コ
イルに前記電子制御装置６から噴射信号ａが印加される
と、その噴射信号ａに相当する時間だけ開弁するととも
に、先端のノズルから噴射信号ａに相当する量の燃料を
吸気ポート近房に噴射するようになっている。

水温センサ７は、サーミスタを内蔵しおり、エンジン１
の冷却水温に応じてアナログ電気信号を出力するように
設定されている。そして、その出力信号ｂは、前記電子
制御装置６に入力されるとともに、A/D変換器を介して
デジタル電気信号に変換されるようになっている。

クランク角センサ８は、エンジン１の回転速度に対応す
る信号を出力するようになっており、その出力信号ｃ
は、デジタル電気信号として前記電子制御装置６に入力
されるようになっている。

電子制御装置６は、中央演算処理装置10と、記憶装置11
と、入・出力インターフェース12、13等を備えている。
入力インターフェース12には、少なくとも前記水温セン
サ７からの信号ｂと、クランク角センサ８からの信号
ｃ、および圧力センサからの信号が入力され、出力イン
タフェース13からは、燃料噴射弁５に向けて噴射信号ａ
が出力されるようになっている。そして、上記各センサ
７、８等が正常な場合には、クランク角センサ８から入
力したエンジン回転数と、圧力センサから入力した吸気
圧から、燃焼室３への吸入空気量を算出するとともに、
算出された吸入空気量に応じて各回毎の基本噴射量を決
定するように設定してある。次いで、基本噴射量を各部
に配置された各種のセンサからの情報に基づいて補正
し、エンジン状態に応じた適量の燃料噴射量を各回毎に
決定し得るようになっている。

また、上記電子制御装置６には、水温センサ７の異常が
検出された場合に、予備的な燃料制御を実行するように
設定してある。具体的には、水温センサ７が故障した場
合に、必要限界内で車両の移動が行なえるようにするた
めに、上記電子制御装置６は、水温センサ７の故障を検
出する故障検出手段14と、水温センサの故障が検出され
た場合にエンジン１が始動時であるか始動後であるかを
判別するエンジン状態判別手段15と、エンジン１が始動
時であると判別された場合に、水温センサ７からの入力
信号ｂを低温時に相当する入力値に対応する始動時設定
値KFATHW1に切替えるとともに、該始動時設定値KFATHW1
を燃料噴射毎若しくは一定時間毎に微小な水温補正値δ
THW分づつ暖気後に相当する入力値に対応する始動後設
定値KFATHW2に近づけた値にもとづいて、燃料噴射弁５
からの燃料噴射量を調節する始動時補正手段16と、エン
ジン１が始動後である場合に、前記水温センサ７からの
入力信号ｂを始動後設定値KFATHW2に切替えるととも
に、該始動後設定値KFATHW2にもとづいて燃料噴射弁５
からの燃料噴射量を調節する始動後補正手段17との役割
をも担っている。

そして、以上のような制御を実行するために、前記電子
制御装置６には、第３図に概略的に示すようなプログラ
ムも内蔵させてある。まず、ステップ51では、水温セン
サ７からの最新の情報を番地THWNEWに入力してステップ
52へ移行する。ステップ52では、逐次入力される最新の
信号ｂにより水温センサ７が正常に作動しているか否か
を判別する。具体的には、予め設定された故障判定値
（例えば4.85V以上の電圧、又は0.15V未満の電圧）が２
回以上連続して検出された場合には、水温センサ７の故
障と判別して、ステップ53へ進み、正常であると判別し
た場合にはステップ54へ移行する。ステップ53では、ク
ランク各センサ８から得られるエンジン回転数によっ
て、エンジン１が始動時であるか始動後であるかを判別
する。例えば、エンジン回転数が500rpm以下では、始動
時と判定してステップ57へ移行し、それを上回っている
場合には始動後であると判別してステップ56へ進む。

ステップ54では、水温センサ７が故障で、しかも始動時
の燃料噴射毎にカウントされるカウンタINJcntに初期値
０をセットしてステップ55へ移行する。ステップ55で
は、実際に使用される水温補正用の値をセットする番地
THWINJに始動後設定値KFATHW2をセットし、ステップ56
では、始動後設定値KFATHW2を番地THWINJにセットす
る。

ステップ57では、水温センサ故障時の燃料噴射毎に、一
定値づつ増加するカウンタ値INJcntを微小な水温補正値
δTHWEに掛けるとともに、その値δTHW×INJcntと始動
時設定値KFATHW1とを加算した値を番地THWINJにセット
して、ステップ58へ移行する。ステップ58では、始動後
設定値KFATHW2が番地THWINJにセットされた値より小さ
いか否かを判別し、小さいと判別した場合にはステップ
59へ移行し、小さくないと判別した場合にはメインルー
チンへ移行する。ステップ59では、始動後設定値KFATHW
2が番地THWINJにセットする。

なお、以上の制御は一定周期毎の割り込みルーチンであ
り、その算出結果はメインルーチンにて燃料噴射量を算
出する際に利用されるようになっている。

このような構成によると、水温センサ７からの入力信号
ｂに異常が検出された場合に、エンジン１が始動時であ
れば、水温センサ７の入力信号ｂが始動時設定値KFATHW
1に切替えられる。そして、その直後から始動時設定値K
FATHW1に、各回の燃料噴射量の演算時期毎に水温補正値
δTHWづつ加算され、その加算後の補正値が始動後設定
値KFATHW2に到達するまで、序々に増加された各補正値
にもとづいて各回毎の燃料噴射量が演算されることにな
る。すなわち、冷却水温に対応する補正分は、通常の燃
料制御時の始動時の冷却水温に相当させた始動時設定値
KFATHW1からエンジン１が始動するまで序々に変化され
るため、燃料噴射弁５から燃焼室３へ供給される燃料噴
射量は、通常の始動時の噴射量と殆ど変わりない濃混合
気から序々にリーン側へ減少されていくことになる。

一方、エンジン始動後であれば、水温センサ７からの入
力信号ｂは、始動後設定値KFATHW2に置換えられる。す
なわち、冷却水温に対応する補正分は、エンジン暖機後
の冷却水温に相当させた始動後設定値KFATHW2に切替わ
るため、燃料噴射弁５からの燃料噴射量は、車両の移動
が行なえる程度に減量されることになる。

したがって、このような構成によれば、水温センサ７の
異常がエンジン１の始動時に検知された場合に、燃焼室
３への燃料供給量は、濃混合気から序々にリーン側へと
減少されるため、冷間始動時から暖機始動時までの幅広
い領域で燃料供給量がエンジン状況に適合して、確実に
エンジン１を始動させることができる。そして、水温セ
ンサ７の異常が車両の走行中に生じた場合には、車両を
移動させ得る程度の燃料が燃焼室３へ供給されることに
なる。しかも、かかる状態からエンジン１を一旦停止さ
せても、通常の燃料制御時の如く再度エンジン１を始動
させることができる。その結果、水温センサ７に異常が
発生した際のエンジン状況に拘らず、確実にエンジン１
を始動させて、必要限度内で確実に車両の移動を行うこ
とができる。

なお、水温センサ故障時の始動時設定値および始動後設
定値等は、前記実施例に示したエンジン始動時の冷却水
温（約20℃）、およびエンジン始動後の冷却水温（約80
℃）に相当する値に限定されず、適宜変更することが可
能である。

また、本発明は、Ｄジェトロニック方式を採用する電子
制御式のエンジンに限らず、Ｌジェットロニック方式を
採用するエンジンにも好適に実施可能である。

［発明の効果］ 本発明では、水温センサが故障した際にエンジンの運転
状態を判別して、その判別結果に基づいて燃料噴射量の
調節を変更しているので、一度停止されたエンジンを再
始動する場合でも、エンジンの燃料要求量に対して噴射
量が極端に多量になるといったことがなくなり、冷間始
動時から暖機始動時まで幅広い領域で燃料供給量がエン
ジン状況に適合し、確実にエンジンを始動させることが
できる。つまり、水温センサに故障が発生した場合の始
動時の燃料供給量を序々に変化させるようにしているの
で、エンジン状況に応じた適量の燃料を燃焼室へ供給す
ることができる。その結果、水温センサの故障がエンジ
ンの始動後に検知された場合は勿論、エンジン始動時に
検知された場合においても、容易にエンジンを始動させ
て、車両を移動させることのできる対応性の広い水温セ
ンサ故障時のフェイルセーフシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すためのクレーム対応図、第
２図は本発明の一実施例を示す概略的なシステム図、第
３図は同実施例の制御手順を示すフローチャートであ
る。 １…エンジン ５…燃料噴射弁 ６…電子制御装置 ７…水温センサ 14…故障検出手段 15…エンジン状態判別手段 16…始動時補正手段 17…始動後補正手段 KFATHW1…始動時設定値 KFATHW2…始動後設定値 δTHW…水温補正値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気系に燃料を噴射する燃料噴射弁と、エ
   ンジンの冷却水温を検出する水温センサを具備してなる
   電子制御式のエンジンにおいて、前記水温センサの故障
   を検出する故障検出手段と、前記水温センサの故障が検
   出された場合に前記エンジンが始動時か始動後かを判別
   するエンジン状態判別手段と、前記エンジンが始動時で
   あると判別された場合に前記水温センサからの入力値を
   低温時に相当する入力値に対応する始動時設定値に切替
   えるとともに、該始動時設定値を燃料噴射毎若しくは一
   定時間毎に微小な水温補正値分づつ暖機後に相当する入
   力値に対応する始動後設定値に近づけた値に基づいて前
   記燃料噴射弁からの燃料噴射量を調節する始動時補正手
   段と、前記エンジンが始動後であると判別された場合に
   前記水温センサからの入力値を前記始動後設定値に切替
   えるとともに、該始動後設定値に基づいて前記燃料噴射
   弁からの燃料噴射量を調節する始動後補正手段とを設け
   てなることを特徴とする水温センサ故障時のフェイルセ
   ーフシステム。