WO2011148837A1 - 温度センサの故障診断装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a failure diagnosis apparatus that performs failure diagnosis of at least three temperature sensors that detect temperatures of different measurement objects.
  • Patent Document 1 discloses a radiator, a cooling water passage that circulates cooling water of an internal combustion engine to the radiator, a thermostat that opens and closes the cooling water passage according to the cooling water temperature in the cooling water passage, and cooling on the radiator side from the thermostat.
  • a radiator-side cooling water temperature sensor for detecting the water temperature
  • an engine-side cooling water temperature sensor for detecting the cooling water temperature on the engine side from the thermostat
  • an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature.
  • the temperature sensor failure diagnosis is performed at the timing near the radiator side cooling water temperature sensor, the engine side cooling water temperature sensor, and the intake air temperature sensor after the internal combustion engine is stopped. Since the same predetermined time has elapsed, if the internal combustion engine is started before the predetermined time elapses, the temperature sensor failure diagnosis cannot be performed and the temperature sensor failure diagnosis time is delayed. is there.
  • the present invention includes at least three or more temperature sensors that detect temperatures of different measurement targets, and determines that one of the plurality of temperature sensors is a failure diagnosis target temperature sensor.
  • the temperature sensor failure diagnosis apparatus after the internal combustion engine is stopped, when a deviation between detected temperatures of at least two reference temperature sensors different from the failure diagnosis target temperature sensor among the plurality of temperature sensors becomes a predetermined value or less, When the difference between the detected temperature of the reference temperature sensor and the failure diagnosis target temperature sensor is larger than a predetermined value, the failure diagnosis target temperature sensor is determined to be a failure.
  • the internal combustion engine or each part of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted are in thermal equilibrium with each other, and the temperatures detected between the temperature sensors that detect the temperatures of different measurement objects also gradually approach each other. That is, if each part of the internal combustion engine is in a thermal equilibrium state, even if the temperature sensors detect the temperatures of different measurement objects, the detected temperature deviation becomes small.
  • the failure diagnosis of the failure diagnosis target temperature sensor can be performed. Fault diagnosis can be performed.
  • the flowchart which shows the flow of control of the failure diagnosis of the temperature sensor in this embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a system configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • an air cleaner 5 In the intake passage 4, an air cleaner 5, a throttle valve 6, and a collector 7 are interposed in order from the upstream side.
  • An intake air temperature sensor 8 is provided between the air cleaner 5 and the throttle valve 6. This intake air temperature sensor 8 is built in an air flow meter.
  • the purge passage 10 for introducing the evaporated fuel generated in the fuel tank 9 is connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 6.
  • a purge control valve 11 is interposed in the purge passage 10, and a canister 12 provided for processing evaporated fuel generated from the fuel tank 9 is connected to the purge passage 10.
  • the fuel tank 9 is provided with a fuel temperature sensor 13 for detecting the fuel temperature of the fuel tank 9.
  • the fuel in the fuel tank 9 is supplied to a fuel injection valve 15 that injects fuel directly into the combustion chamber 2 via a fuel supply path 14.
  • the cylinder block 16 of the internal combustion engine 1 is provided with a water temperature sensor 18 for detecting the cooling water temperature in the water jacket 17 and an oil temperature sensor 19 for detecting the oil temperature of the engine oil.
  • the detection signals of the intake air temperature sensor 8, the fuel temperature sensor 13, the water temperature sensor 18, and the oil temperature sensor 19 are input to an ECU (engine control unit) 20 that performs various controls of the internal combustion engine 1.
  • the ECU 20 incorporates a microcomputer and performs various controls of the internal combustion engine 1, and performs processing based on signals from various sensors.
  • the internal combustion engine 1 or the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted is in a thermal equilibrium state, and the intake air temperature sensor 8, the fuel temperature sensor 13, the water temperature sensor 18, and the oil temperature sensor.
  • the temperatures detected at 19 also approach each other. That is, if each part of the internal combustion engine 1 is in a thermal equilibrium state, even if the temperature sensors detect the temperatures of different measurement objects, the detected temperature deviation becomes small. In this state, it is possible to determine the temperature sensor that outputs an abnormal value by simply comparing the detected values of the sensors 8, 13, 18, and 19 that detect different temperatures during operation of the internal combustion engine 1.
  • the temperature sensor that performs the failure diagnosis is the first temperature sensor.
  • the temperature sensors are used, and the remaining three temperature sensors are used as reference temperature sensors that are second to fourth temperature sensors.
  • the temperature sensor for failure diagnosis Is determined to be malfunctioning.
  • the sensor failure diagnosis is made that the water temperature, the oil temperature, and the intake air temperature do not decrease more than the predetermined temperature before the predetermined time elapses after the internal combustion engine 1 is started. It can be a condition (a condition for confirming the determination).
  • the failure diagnosis of the temperature sensor (determination of the determination result) is performed. Will not be done.
  • the reference temperature sensor has three temperature sensors. However, the present invention is not limited to this. If there are a plurality of temperature sensors in addition to the failure diagnosis target temperature sensor, that is, if there are at least two temperature sensors, these are the reference temperature sensors. It can be a sensor.
  • FIG. 2 is a block diagram relating to failure diagnosis of the temperature sensor according to the present invention. In the present embodiment, it is assumed that failure diagnosis is performed at the time of keyon.
  • diagnosis condition 1 it is determined whether or not diagnosis condition 1 is satisfied.
  • the voltage of a battery (not shown) mounted on the vehicle, the fuel level in the fuel tank 9 detected by a fuel level sensor (not shown), and a failure diagnosis of the fuel level sensor (not shown) As a result, when information such as the previous operating time of the internal combustion engine 1 is input and all of the following four conditions a1 to a4 are satisfied, it is determined that the diagnosis condition 1 is satisfied.
  • a1 The battery voltage is equal to or higher than a predetermined voltage (for example, 11 V).
  • a2... keyoff is not being refueled (period from the timing when the internal combustion engine 1 is stopped until the next time the internal combustion engine 1 is started).
  • the difference between the fuel level at the timing when the internal combustion engine 1 is stopped (at the time of key-off) and the fuel level at the timing when the internal combustion engine 1 is started (at the time of the keyon) is a predetermined value or less (for example, 15 L or less).
  • a3 The operating time of the internal combustion engine 1 before the internal combustion engine 1 is stopped (before key-off) is longer than a predetermined time (for example, 20 minutes).
  • a4 The fuel level sensor is not determined to be faulty.
  • the failure information of the fuel level sensor uses the diagnosis result of another existing failure diagnosis.
  • the timing at which the internal combustion engine 1 stops that is, the timing immediately after the internal combustion engine 1 stops
  • the timing at which the stopped internal combustion engine 1 starts that is, the internal combustion engine 1 starts.
  • the timing immediately after the operation is defined as the keyon time
  • the period from the timing when the internal combustion engine 1 is stopped until the next time the internal combustion engine 1 is started is defined as being during the keyoff.
  • the condition of a1 is set because the output value of each temperature sensor changes when the battery voltage decreases.
  • the condition a2 is set because the fuel temperature in the fuel tank changes when fuel is supplied.
  • the condition of a3 is set because the failure diagnosis of the present embodiment is based on the premise of stopping after warming up.
  • the condition of a4 is set because it cannot be determined whether the condition of a2 is satisfied when the fuel level sensor is out of order.
  • the detected temperature at the time of the keyon of the second to fourth sensors as reference temperature sensors to be compared with the first temperature sensor that is the failure diagnosis target temperature sensor is input.
  • a maximum / minimum calculation is performed to calculate the maximum value of the second to fourth sensors at the time of keyon and the minimum value to the min value.
  • diagnosis condition 2 it is determined whether or not diagnosis condition 2 is satisfied.
  • the detected temperature at the time of keyoff and keyon of the second to fourth sensors, the failure diagnosis result of the second to fourth sensors (whether disconnection or short-circuit has occurred), and information on the min value from S2 Is input and it is determined that the diagnosis condition 2 is satisfied when all of the following five conditions b1 to b5 are satisfied.
  • the failure information of the second to fourth temperature sensors is assumed to be a diagnosis result of another existing failure diagnosis. b1...
  • the detected temperature at the time of keyoff of the second to fourth sensors is a value within a predetermined temperature range.
  • the water temperature and the oil temperature at the time of key-off are in the range of 70 ° C. to 120 ° C.
  • the second to fourth temperature sensors are not broken down. b3 ...
  • the min value is in a predetermined temperature range.
  • the min value is in the range of ⁇ 10 ° C. to 40 ° C.
  • b4 When the fuel temperature sensor 13 and the water temperature sensor 18 are not the first temperature sensor that is a failure diagnosis target temperature sensor, the ratio of the temperature drop amount of the fuel in the keyoff to the temperature drop amount of the cooling water in the keyoff is It is below the predetermined value.
  • the condition of b4 is satisfied. More specifically, when the water temperature falls from 100 ° C. to 20 ° C. while the internal combustion engine 1 is stopped, and the fuel temperature falls from 40 ° C. to 20 ° C., the condition of b4 is satisfied, and the water temperature is When the temperature drops from 100 ° C. to 20 ° C. and the fuel temperature drops from 50 ° C. to 20 ° C., the condition of b4 is not satisfied. b5...
  • the intake air temperature sensor 8 is not the first temperature sensor that is a failure diagnosis target temperature sensor, the temperature drop amount of the intake air temperature is not more than a predetermined value during the keyoff. For example, when the temperature drop amount of the intake air temperature when the internal combustion engine 1 is stopped is less than 5 ° C., it is determined that the condition b5 is satisfied.
  • the condition of b1 is set because the failure diagnosis of the temperature sensor in the present embodiment assumes a stop after warm-up.
  • the condition of b3 means that the min value is within the temperature range that the outside air can take.
  • the conditions of b4 and b5 are set so that the temperature drop amount can be assumed because the temperature drop amount while the internal combustion engine 1 is stopped can be assumed according to the temperature sensor. Under the condition of b4, the amount of cooling water temperature drop while the internal combustion engine 1 is stopped is not equal to the amount of fuel temperature drop. The value is 0.25.
  • S4 it is determined whether or not the thermal equilibrium condition is satisfied.
  • information regarding the min value and the max value is input from S2, and using these information, a value obtained by subtracting the min value from the max value (max value ⁇ min value) is equal to or less than a predetermined value. If it is determined that the thermal equilibrium condition is satisfied. Specifically, for example, if (max value ⁇ min value) is 6 ° C. or less, the internal combustion engine 1 and each part of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted are in thermal equilibrium with each other, and the intake air temperature sensor 8 and the fuel temperature sensor 13. It is determined that the temperatures detected by the water temperature sensor 18 and the oil temperature sensor 19 are also asymptotic to each other.
  • S5 it is determined whether or not a determination determination condition is satisfied.
  • the detected temperatures of the intake air temperature sensor 8, the water temperature sensor 18, and the oil temperature sensor 19 are input, and the detected temperature drops until a predetermined time (for example, 300 seconds) elapses from the start of the internal combustion engine 1.
  • a predetermined temperature for example, 3 ° C.
  • the determination confirmation condition is provided in consideration of the fact that this gap is not necessarily caused by the sensor failure. Details will be described later.
  • the failure determination of the first temperature sensor that is the failure diagnosis target temperature sensor is performed.
  • information relating to diagnostic condition 1 from S1 information relating to the min value from S2, information relating to diagnostic condition 2 from S3, information relating to thermal equilibrium conditions from S4, and information relating to determination confirmation conditions starting from S5 are input.
  • a thermal equilibrium condition is established, and a detected temperature of the first temperature sensor at the time of keyon (for example, the min value) or a reference temperature based on the detected value of the reference temperature sensor (for example, the min value)
  • the value parameterX obtained by subtracting the average value is outside the predetermined temperature range, if the determination confirmation condition is satisfied, it is determined that the first temperature sensor that is the failure diagnosis target temperature sensor has failed.
  • the predetermined temperature range of the parameterX cannot be as long as the temperature sensor is normal, that is, it can only be taken when the first temperature sensor has failed, and the detected temperature and the reference temperature of the first temperature sensor. And is set as the difference. For example, when the diagnosis conditions 1 and 2 and the thermal equilibrium condition are satisfied and the parameter X is outside the range of ⁇ 20 ° C. to 20 ° C., and the subsequent determination determination condition is satisfied, It is determined (determined) that the temperature sensor has failed.
  • the determination determination condition is provided. This is because even if there is a large difference between the temperature detected by the first temperature sensor and the temperatures detected by the second to fourth temperature sensors at the time of keyon, the first temperature sensor may not fail.
  • the condition for determining the determination was satisfied (the temperature of the cooling water or the lubricating oil did not drop more than a predetermined value), and the fault diagnosis target
  • the failure determination of the first temperature sensor that is the temperature sensor is fixed.
  • the temperature of the air trapped in the engine room may be higher than the outside air temperature, and the engine room air circulates when the engine is started. And the temperature will fall. In such a case as well, it is confirmed that the determination confirmation condition is satisfied (the intake air temperature did not decrease more than the predetermined value) to confirm that the temperature difference was not affected by the air temperature trapped in the engine room.
  • the failure determination of the first temperature sensor that is the diagnosis target temperature sensor is confirmed.
  • FIG. 3 is a timing chart showing changes in the water temperature, intake air temperature, oil temperature, and fuel temperature before and after the keyoff and the state of the vehicle.
  • FIG. 3 shows a case where there is no failure in the intake air temperature sensor 8, the fuel temperature sensor 13, the water temperature sensor 18 and the oil temperature sensor 19, where the characteristic line A in FIG. 3 is the water temperature, the characteristic line B is the intake air temperature, Characteristic line C indicates the oil temperature, and characteristic line D indicates the fuel temperature.
  • the characteristic line A in FIG. 3 is the water temperature
  • Characteristic line C indicates the oil temperature
  • characteristic line D indicates the fuel temperature.
  • any temperature sensor is diagnosed as normal regardless of the failure diagnosis target.
  • the operating time of the internal combustion engine 1 before stopping the internal combustion engine 1 is detected, the water temperature and the oil temperature are detected, and a3 of the above-described diagnosis condition 1 And whether or not the condition b1 of the diagnosis condition 2 described above is satisfied.
  • the temperature of the measurement target of the temperature sensor corresponding to the second to fourth temperature sensors among the temperature sensors 8, 13, 1819 is also detected. Even if these controls are not completed at the time of key-off, the detection values may be temporarily stored and executed based on the detection values stored at the time of keyon.
  • the timing at time t3 when a predetermined time (for example, 300 seconds) has elapsed from the keyon is a timing for determining whether or not the above-described determination determination condition is satisfied.
  • a predetermined time for example, 300 seconds
  • FIG. 4 is a timing chart showing changes in the water temperature, the intake air temperature, the oil temperature, and the fuel temperature before and after the keyoff, and shows a case where the water temperature sensor 18 has a failure, and the failure diagnosis target temperature sensor is the water temperature sensor. 18 is shown.
  • Characteristic line A1 in FIG. 4 indicates water temperature (at the time of failure)
  • characteristic line B indicates intake air temperature
  • characteristic line C indicates oil temperature
  • characteristic line D indicates fuel temperature
  • the above-described diagnosis condition 1, diagnosis condition 2, and thermal equilibrium condition are satisfied, and at the time of keyon, that is, at the timing of time t2, the detected temperature of the water temperature sensor 18 as the first temperature sensor and the min value And deviate 20 ° C or more. Then, at the timing of time t3 when a predetermined time (eg, 300 seconds) has elapsed from keyon, if the water temperature, oil temperature, and intake air temperature have not decreased by a predetermined temperature (eg, 3 ° C.) or more during time t2 to t3, It is determined that the definite condition has been established, and the water temperature sensor 18 is determined to be faulty.
  • a predetermined time eg, 300 seconds
  • FIG. 5 is a timing chart showing changes in the water temperature, the intake air temperature, and the fuel temperature before and after the keyoff, and the cylinder block 16 is heated during the keyoff by a block heater (not shown) provided in the cylinder block 16. Shows the case.
  • a characteristic line A2 in FIG. 5 indicates the water temperature
  • a characteristic line B indicates the intake air temperature
  • a characteristic line D indicates the fuel temperature. That is, FIG. 5 shows a case where failure diagnosis of the water temperature sensor 18 which is a failure diagnosis target temperature sensor is performed using the intake air temperature sensor 8 and the fuel temperature sensor 13 as reference temperature sensors.
  • the above-described diagnosis condition 1, diagnosis condition 2, and thermal equilibrium condition are satisfied, and at the time of keyon, that is, at the timing of time t2, the detected temperature of the water temperature sensor 18 as the first temperature sensor and the min value And deviate 20 ° C or more.
  • the water temperature is high at the time of the keyon because the cylinder block 16 is warmed by the block heater during the keyoff.
  • the coolant temperature circulates to circulate the water temperature in the cylinder block 16. Will decline. For this reason, the water temperature drops by a predetermined temperature (for example, 3 ° C.) or more between times t2 and t3, and it is determined that the determination determination condition is not satisfied at the timing of time t3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of control for failure diagnosis of the temperature sensor in the present embodiment. In this embodiment, this flow is started at the time of keyon.
  • S11 it is determined whether or not the diagnosis condition 1 is satisfied. If all of the diagnosis conditions 1 are satisfied, the process proceeds to S12. Otherwise, the failure diagnosis of the temperature sensor to be diagnosed is performed this time. Exit without Here, the detected value stored in advance at the time of key-off is used for the temperature, the fuel level, and the like at the time of key-off.
  • parameterX which is a value obtained by subtracting the minimum value, min value, among the detected temperatures of the second to fourth sensors at the time of keyon from the detected temperature of the first temperature sensor at the time of keyon, is calculated.
  • S15 to S20 it is determined whether or not a determination determination condition is satisfied. That is, the operation time of the internal combustion engine 1 after the keyon is calculated in S15, and the water temperature, the oil temperature detected by the water temperature sensor 18, the oil temperature sensor 19, and the intake air temperature sensor 8 in 300 seconds after the keyon in S16 to S19. It is determined whether each temperature drop amount of the intake air temperature is smaller than 3 ° C. If the temperature drop amounts of the water temperature, the oil temperature, and the intake air temperature are smaller than 3 ° C., the process proceeds to S21. If not, the process is terminated without performing the fault diagnosis of the fault diagnosis target temperature sensor this time.
  • the failure diagnosis target temperature sensor when the deviations of the detected temperatures of the plurality of reference temperature sensors to be compared with the failure diagnosis target temperature sensor for performing the failure diagnosis are equal to or less than a predetermined value, the failure diagnosis target Since the failure diagnosis of the temperature sensor is started, the failure diagnosis of the failure diagnosis target temperature sensor is performed if each part of the internal combustion engine 1 is in a thermal equilibrium state even if the predetermined time has not elapsed after the internal combustion engine 1 is stopped. Can do.
  • the failure diagnosis of the failure diagnosis target temperature sensor is not started according to the elapsed time after the engine is stopped, but can be executed when the failure diagnosis of the failure diagnosis target temperature sensor can be executed. Therefore, it is possible to efficiently perform the failure diagnosis of the temperature diagnosis target temperature sensor.
  • a timer for measuring the time from keyoff to keyon during the stop of the internal combustion engine 1 is provided. Can be omitted.
  • the failure diagnosis of the failure diagnosis target temperature sensor is started, so the robustness is improved compared to the case where there is one reference temperature sensor. To do.
  • the above-described diagnosis condition 1, diagnosis condition 2, thermal equilibrium condition, and determination confirmation condition are provided, and when these conditions are satisfied, the failure diagnosis is performed. Since the failure diagnosis of the target temperature sensor is performed, any one of the intake air temperature sensor 8, the fuel temperature sensor 13, the water temperature sensor 18, and the oil temperature sensor 19 is the failure diagnosis target temperature sensor or the reference temperature sensor. Also, robustness can be ensured.
  • Temperature sensors that can be temperature sensors are not limited to these four temperature sensors.
  • an ATF oil temperature sensor that detects the oil temperature of an ATF in an automatic transmission, or an air flow meter close to the upstream side of a throttle valve.
  • the present invention can also be applied to the second intake air temperature sensor.
  • the diagnosis is performed at the time of the keyon.
  • the diagnosis control may be continuously performed during the keyoff, and the determination result may be confirmed as soon as the condition is satisfied.

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Abstract

内燃機関1の始動時(t2)に、熱平衡条件が成立して少なくとも2つの基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下になったとき、基準温度センサの検出温度と、故障診断対象温度センサとの偏差が大きい場合に、内燃機関1の始動後から所定時間経過するまでの間に、基準温度センサで検出される検出温度が所定温度以上低下しなければ、故障診断対象温度センサを故障と判定する。これによって、内燃機関1停止後に所定時間経過していなくても、内燃機関1の各部が熱平衡状態となれば、故障診断対象温度センサの故障診断を実施することができるので、効率良く温度センサの故障診断を実施することができる。

Description

温度センサの故障診断装置
 本発明は、互いに異なる測定対象の温度検知する少なくとも3つ以上の温度センサの故障診断を行う故障診断装置に関する。
 複数の基準となる温度センサの検出値を用いて、これらの基準となる温度センサとは異なる温度センサの故障診断を行う技術が従来から知られている。
 例えば、特許文献1は、ラジエータと、内燃機関の冷却水をラジエータに循環させる冷却水通路と、冷却水通路内の冷却水温に応じて冷却水通路を開閉するサーモスタットと、サーモスタットよりラジエータ側の冷却水温度を検出するラジエータ側冷却水温センサと、サーモスタットより機関側の冷却水温度を検出する機関側冷却水温センサと、吸気温を検出する吸気温センサと、を有し、内燃機関が停止してから前記各センサの近傍の温度が外気温と略同等となる所定時間経過後に、機関側冷却水温センサの検出温度と吸気温センサの検出温度が接近しているのにも関わらず、ラジエータ側冷却水温センサの検出温度が、機関側冷却水温センサの検出温度及び吸気温センサの検出温度から乖離している場合に、ラジエータ側冷却水温センサを故障と判定している。
 しかしながら、この特許文献1においては、温度センサの故障診断を行うタイミングが、内燃機関が停止してからラジエータ側冷却水温センサ、機関側冷却水温センサ及び吸気温センサの近傍の温度が外気温と略同等となる所定時間経過後となっているため、この所定時間の経過前に内燃機関を始動すると温度センサの故障診断を行うことができず、温度センサの故障診断時期が遅れてしまうという問題がある。
特開2004-339969号公報
 そこで、本発明は、互いに異なる測定対象の温度を検知する少なくとも3つ以上の複数の温度センサを有し、前記複数の温度センサのうちの1つの温度センサを故障診断対象温度センサとして故障判定する温度センサの故障診断装置において、内燃機関の停止後、前記複数の温度センサの内の故障診断対象温度センサとは異なる少なくとも2つの基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下になったとき、前記基準温度センサの検出温度と、前記故障診断対象温度センサとの偏差が所定以上に大きい場合に、該故障診断対象温度センサを故障と判定することを特徴としている。内燃機関が停止してから、内燃機関或いは内燃機関が搭載された車両の各部は互いに熱平衡状態となり、異なる測定対象の温度を検知する温度センサ間で検知される温度も互いに漸近する。つまり、内燃機関の各部が熱平衡状態となれば、互いに異なる測定対象の温度を検知する温度センサであっても、検知される温度の偏差は小さくなる。
 本発明によれば、内燃機関停止後に所定時間経過していなくても、内燃機関の各部が熱平衡状態となれば、故障診断対象温度センサの故障診断を実施することができるので、効率良く温度センサの故障診断を実施することができる。
本発明が適用された内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図。 本発明に係る温度センサの故障診断に関するブロック図。 keyoff中の前後における水温、吸気温、油温、燃温の変化と、車両の状態を示したタイミングチャート。 水温センサに故障がある場合のkeyoff中の前後における水温、吸気温、油温、燃温の変化を示すタイミングチャート。 ブロックヒータによりkeyoff中にシリンダブロックが暖められた場合のkeyoff中の前後における水温、吸気温、燃温の変化を示すタイミングチャート。 本実施形態における温度センサの故障診断の制御の流れを示すフローチャート。
 以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1は、本発明が適用された内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図である。
 車両に搭載される内燃機関1の燃焼室2には、大気開放された吸気取入口3から取り入れられた空気が吸気通路4を介して導入されている。
 吸気通路4には、上流側から順に、エアクリーナ5、スロットル弁6、コレクタ7が介装されている。
 エアクリーナ5とスロットル弁6との間には、吸気温度センサ8が設けられている。この吸気温度センサ8はエアフローメータに内蔵されたものある。
 この吸気通路4には、スロットル弁6の下流側に、燃料タンク9で発生した蒸発燃料を導入するパージ通路10が接続されている。このパージ通路10には、パージ制御弁11が介装されていると共に、燃料タンク9から発生する蒸発燃料を処理すべく設けられたキャニスタ12が接続されている。
 燃料タンク9には、燃料タンク9の燃料温度を検知する燃温センサ13が設けられている。燃料タンク9内の燃料は、燃料供給路14を介して、燃焼室2内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁15に供給されている。
 また、内燃機関1のシリンダブロック16には、ウォータジャケット17内の冷却水温を検知する水温センサ18と、エンジンオイルの油温を検知する油温センサ19が設けられている。
 そして、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18、油温センサ19の検出信号は、内燃機関1の種々の制御を行うECU(エンジンコントロールユニット)20に入力されている。ECU20は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関1の種々の制御を行うものであって、各種のセンサからの信号を基に処理を行うようになっている。
 そして、本実施形態においては、内燃機関1が暖機された状態で停止した際に、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19からなる4つの温度センサの故障診断をECU20内で実施する。
 内燃機関1が停止してから十分時間が経過すれば、内燃機関1或いは内燃機関1が搭載された車両は互いに熱平衡状態となり、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19で検出される温度も互いに漸近する。つまり、内燃機関1の各部が熱平衡状態となれば、互いに異なる測定対象の温度を検知する温度センサであっても、検知される温度の偏差は小さくなる。この状態であれば、内燃機関1の運転中は異なる温度を検知する各センサ8、13、18、19の検出値を単純比較することで異常値を出力する温度センサを判別可能となる。
 そこで、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19のうち1つの温度センサの故障診断を行う場合、故障診断を行う温度センサを第1の温度センサである故障診断対象温度センサとし、残り3つの温度センサを第2~第4の温度センサである基準温度センサとする。内燃機関1の停止後、基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下になったとき、基準温度センサの検出温度と故障診断対象温度センサとの偏差が大きければ、故障診断対象温度センサが故障していると判定する。換言すれば、内燃機関1の始動時に、基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下となり、かつ基準温度センサの検出温度と故障診断対象温度センサとの偏差が大きければ、故障診断対象温度センサが故障していると判定する。内燃機関1の始動時にセンサ故障を診断するようにした場合、内燃機関1の始動から所定時間経過するまでの間に水温、油温、吸気温が所定温度以上低下しないことを、センサ故障の診断条件(判定を確定する条件)とすることができる。このような条件によると、内燃機関1の始動から所定時間経過するまでの間に水温、油温、吸気温が所定温度以上低下する場合には、温度センサの故障診断(判定結果の確定)は行われないことになる。尚、本実施形態では基準温度センサを3つの温度センサとしたが、これに限られることなく、故障診断対象温度センサの他に複数すなわち少なくとも2つ以上の温度センサがあれば、それらを基準温度センサとすることができる。
 図2は、本発明に係る温度センサの故障診断に関するブロック図である。本実施形態では、故障診断がkeyon時に実施されることを前提とする。
 S1では、診断条件1が成立しているか否かを判定している。このS1には、車両に搭載されたバッテリ(図示せず)の電圧、燃料レベルセンサ(図示せず)によって検知された燃料タンク9内の燃料レベル、燃料レベルセンサ(図示せず)の故障診断結果、前回の内燃機関1の稼働時間、等の情報が入力され、以下のa1~a4の4つ条件が全て成立している場合に、診断条件1が成立していると判定する。a1…バッテリ電圧が所定電圧(例えば11V)以上ある。a2…keyoff中(内燃機関1が停止したタイミングから次回内燃機関1が始動するまでの期間)に給油されていない。例えば、内燃機関1を停止したタイミング(keyoff時)の燃料レベルと内燃機関1が始動するタイミング(keyon時)の燃料レベルの差分が所定値以下(例えば15L以下)となっている。a3…内燃機関1を停止する前(keyoff時前)の内燃機関1の稼働時間が所定時間(例えば20分)以上ある。a4…燃料レベルセンサが故障と判定されていない。
 尚、燃料レベルセンサの故障情報は、既存の別の故障診断の診断結果を流用するものとする。また、本明細書においては、内燃機関1が停止したタイミング、すなわち内燃機関1が停止した直後のタイミングをkeyoff時と定義し、停止中の内燃機関1が始動したタイミング、すなわち内燃機関1が始動した直後のタイミングをkeyon時と定義し、内燃機関1が停止したタイミングから次回内燃機関1が始動するまでの期間をkeyoff中と定義する。
 a1の条件は、バッテリ電圧が低くなると各温度センサの出力値が変化してしまうために設定されている。a2の条件は、給油されると燃料タンク内の燃料温度が変化してしまうために設定されている。a3の条件は、本実施形態の故障診断が、暖機後の停止を前提としたものであるために設定されている。a4の条件は、燃料レベルセンサが故障している場合、a2の条件が成立しているか判定できないために設定されている。
 尚、S1において、a1~a4の4つ条件に加え、燃料レベルの不感体を避けるため、燃料レベルに上限値、下限値を設け、燃料レベルがこの上限値と下限値の間にあること、という条件(a5の条件)を加えてもよい。
 S2には、故障診断対象温度センサである第1の温度センサの比較対象となる基準温度センサとしての第2~第4センサのkeyon時の検出温度が入力されている。そしてS2では、入力された第2~第4センサのkeyon時の検出温度から、それらの中の最大値をmax値、最小値をmin値を演算する最大/最小演算を実施する。
 S3では、診断条件2が成立しているか否かを判定している。このS3には、第2~第4センサのkeyoff時及びkeyon時の検出温度、第2~第4センサの故障診断結果(断線やショートをしていないか)、及びS2から前記min値に関する情報が入力され、以下のb1~b5の5つ条件が全て成立している場合に、診断条件2が成立していると判定する。尚、第2~第4の温度センサの故障情報は、既存の別の故障診断の診断結果を流用するものとする。b1…第2~第4のセンサのkeyoff時の検出温度が所定温度範囲内の値となっている。例えば、水温センサ18と油温センサ19を第2~第4の温度センサのいずれかの温度センサとして使用する場合には、keyoff時の水温及び油温が70℃~120℃の範囲にある。b2…第2~第4の温度センサが故障していない。b3…前記min値が所定の温度範囲にある。例えば、前記min値が-10℃~40℃の範囲にある。b4…燃温センサ13及び水温センサ18が故障診断対象温度センサである第1の温度センサでない場合には、keyoff中の冷却水の温度降下量に対する、keyoff中の燃料の温度降下量の割合が所定値以下となっている。例えば、(燃料の温度降下量)/(冷却水の温度降下量)が0.25以下となっているときにこのb4の条件が成立していると判定する。より具体的には、内燃機関1の停止中に、水温が100℃から20℃まで低下し、燃料温度が40℃から20℃に低下した場合にはb4の条件が成立したものし、水温が100℃から20℃まで低下し、燃料温度が50℃から20℃に低下した場合にはb4の条件が成立しなかったものとする。b5…吸気温度センサ8が故障診断対象温度センサである第1の温度センサでない場合には、keyoff中に吸気温の温度降下量が所定値以下となっている。例えば、内燃機関1の停止中における吸気温の温度降下量が5℃未満となっているときに、b5の条件が成立したものと判定する。
 b1の条件は、本実施形態における温度センサの故障診断が暖機後停止を前提しているために設定されている。b3の条件は、外気が取り得る温度範囲内に、前記min値があることを意味している。b4、b5の条件は、温度センサに応じて内燃機関1の停止中の温度降下量は想定可能なので、温度降下量が想定される範囲となるように設定されている。b4の条件においては、内燃機関1の停止中の冷却水の水温降下量と、燃料の温度降下量とが同等ではないことから、これにマージンをのせることで、本実施形態では上述の所定値を0.25としている。
 S4では、熱平衡条件が成立しているか否かを判定している。このS4には、S2から前記min値及び前記max値に関する情報が入力され、これらの情報を用い、前記max値から前記min値を減じた値(max値-min値)が所定値以下であれば、熱平衡条件が成立していると判定する。具体的には、例えば、(max値-min値)が6℃以下であれば、内燃機関1及び内燃機関1が搭載された車両の各部は互いに熱平衡状態となり、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19で検出される温度も互いに漸近しているものと判定する。
 S5では、判定確定条件が成立しているか否かを判定している。このS5には、吸気温度センサ8、水温センサ18及び油温センサ19の検出温度が入力され、内燃機関1の始動(keyon)から所定時間(例えば300秒)経過するまでの各検出温度の降下量が所定温度(例えば3℃)以下の場合に、判定確定条件が成立していると判定する。判定確定条件は、仮に故障診断対象温度センサの検出値と基準温度センサの検出値に隔たりがあっても、この隔たりが必ずしもセンサ故障が原因でなかった場合があることを考慮して設けられ、詳細については後述する。
 S6では、故障診断対象温度センサである第1の温度センサの故障判定を実施する。このS6には、S1から診断条件1に関する情報、S2から前記min値に関する情報、S3から診断条件2に関する情報、S4から熱平衡条件に関する情報、S5から判定確定条件に関する情報が入力され、診断条件1及び2、熱平衡条件が成立し、keyon時の第1の温度センサの検出温度から、いずれかの基準温度センサの検出値(例えば前記min値)あるいは基準温度センサの検出値に基づく基準温度(例えば平均値)を減じた値parameterXが所定の温度範囲外にある場合に、判定確定条件が成立すると、故障診断対象温度センサである第1の温度センサが故障していると判定する。上記parameterXの所定の温度範囲は、温度センサが正常である限りあり得ない、すなわち、第1の温度センサが故障している場合にしかとり得ない、第1の温度センサの検出温度と基準温度との差として設定されている。例えば、診断条件1及び2、熱平衡条件が成立し、前記parameterXが-20℃から20℃の範囲外にあるときに、その後の判定確定条件が成立すると、故障診断対象温度センサである第1の温度センサが故障していると判定(確定)する。
 ここで、前記parameterXが所定の温度範囲外にある場合であっても、直ちに第1の温度センサが故障していると判定していない(判定確定条件が設けられる)のは、keyon時における第1の温度センサの検出温度と、keyon時における第2~第4の温度センサの検出温度との偏差が大きくても、第1の温度センサが故障していない場合があるからである。
 例えば、低温時における始動を確実にするために、シリンダブロック16にブロックヒータが設けられている場合、ブロックヒータによりシリンダブロック16が暖められていると、内燃機関1の始動後(keyon後)に冷却水あるいは潤滑油が循環することでシリンダブロック16内の冷却水あるいは潤滑油の温度が低下することになる。そこで、このような温度の隔たりがブロックヒータの影響では無かったことを確認するため、判定確定条件が成立した(冷却水あるいは潤滑油の温度が所定以上低下しなかった)ことをもって、故障診断対象温度センサである第1の温度センサの故障判定を確定させているのである。
 また、前回の運転を停止してからの時間が短いときは、エンジンルーム内にこもった空気の温度が外気温よりも高くなっていることがあり、エンジンを始動させるとエンジンルーム内空気が循環し、その温度が低下することになる。このような場合も、温度の隔たりがエンジンルーム内にこもった空気温度の影響では無かったことを確認するため、判定確定条件が成立した(吸気温度が所定以上低下しなかった)ことをもって、故障診断対象温度センサである第1の温度センサの故障判定を確定させる。
 図3は、keyoff中の前後における水温、吸気温、油温、燃温の変化と、車両の状態を示すタイミングチャートである。この図3は、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19に故障が無い場合を示しており、図3中の特性線Aは水温、特性線Bは吸気温、特性線Cは油温、特性線Dは燃温をそれぞれ示している。このケースでは、結果的にどの温度センサを故障診断対象としても正常と診断される。
 keyoff時、すなわち時刻t1のタイミングにおいては、内燃機関1を停止する前(keyoff時前)の内燃機関1の稼働時間を検知すると共に、水温及び油温を検知し、上述の診断条件1のa3の条件、及び上述の診断条件2のb1の条件が成立しているか否かを判定する。また、各温度センサ8、13、1819のうち第2~第4の温度センサに相当する温度センサの測定対象の温度も検知されている。これらの制御はkeyoff時に完了せずとも、検出値を一旦記憶しておき、keyon時に記憶された検出値に基づき実行しても構わない。
 keyon時、すなわち時刻t2のタイミングにおいては、バッテリ電圧、燃料レベル及び水温、吸気温、油温、燃温が検知され、上述の診断条件1のa1、a2、及び診断条件2のb3、b4、b5の条件が成立しているか否かを判定すると共に、上述の熱平衡条件が成立しているか否かを判定する。
 そして、さらに、時刻t2のタイミングにおいては、故障診断対象温度センサである第1の温度センサの検出温度から前記min値を減じた値(parameterX)が所定の温度範囲内にあるかを判定する。例えば、-20[℃]<parameterX<20[℃」となっているか否かを判定する。
 keyonから所定時間(例えば300秒)経過した時刻t3のタイミングは、上述の判定確定条件が成立しているか否かを判定するタイミングである。この時刻t3において、上述の判定確定条件が成立したか否かが判定され、故障診断対象温度センサである第1の温度センサが故障しているか否かの判定が確定する。すなわち、故障診断対象温度センサである第1の温度センサが故障と判定されるのは、この時刻t3のタイミングである。
 図4は、keyoff中の前後における水温、吸気温、油温、燃温の変化を示すタイミングチャートであって、水温センサ18に故障がある場合を示しており、故障診断対象温度センサを水温センサ18とする場合を示す。
図4中の特性線A1は水温(故障時)、特性線Bは吸気温、特性線Cは油温、特性線Dは燃温をそれぞれ示し、図4中に破線で示した特性線Aは水温センサ18が正常の場合の水温を示している。
 この図4においては、上述した診断条件1、診断条件2及び熱平衡条件が成立し、かつkeyon時、すなわち時刻t2のタイミングで、第1の温度センサである水温センサ18の検出温度と前記min値とが20℃以上を乖離している。そして、keyonから所定時間(例えば300秒)経過した時刻t3のタイミングで、時刻t2~t3の間に、水温、油温、吸気温が所定温度(例えば3℃)以上低下していない場合、判定確定条件が成立したと判定し、水温センサ18を故障と判定する。
 つまり、時刻t2のタイミングで、水温センサ18の検出が正常な値でなくても、判定確定条件が成立する時刻t3まで水温センサ18が故障しているとは判定せず、時刻t3で判定確定条件が成立した場合のみ水温センサ18が故障しているとは判定する。
 図5は、keyoff中の前後における水温、吸気温、燃温の変化を示すタイミングチャートであって、シリンダブロック16に設けられたブロックヒータ(図示せず)によりkeyoff中にシリンダブロック16が暖められた場合を示している。図5中の特性線A2は水温、特性線Bは吸気温、特性線Dは燃温をそれぞれ示している。つまり、図5は、吸気温度センサ8と燃温センサ13を基準温度センサとして、故障診断対象温度センサである水温センサ18の故障診断を行った場合を示している。
 この図5においては、上述した診断条件1、診断条件2及び熱平衡条件が成立し、かつkeyon時、すなわち時刻t2のタイミングで、第1の温度センサである水温センサ18の検出温度と前記min値とが20℃以上を乖離している。しかしながら、keyon時に水温が高いのは、keyoff中にシリンダブロック16がブロックヒータによって暖められているためで、keyon後、内燃機関1が始動すると、冷却水が循環することによってシリンダブロック16内の水温は低下する。そのため、時刻t2~t3の間に、水温が所定温度(例えば3℃)以上低下してしまい、時刻t3のタイミングにおいて、判定確定条件が成立していないと判定されている。
 そのため、この図5の例では、時刻t2のタイミングで、水温センサ18の検出が正常な値ではないものの、時刻t3のタイミングで判定確定条件が成立していないため、水温センサ18が故障しているとは判定しない。
 図6は、本実施形態における温度センサの故障診断の制御の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、本フローはkeyon時に開始されるものとする。
 S11では、診断条件1が成立しているか否かを判定し、診断条件1が全て成立している場合にはS12へ進み、そうでない場合には今回は障診断対象温度センサの故障診断を実施せずに終了する。ここでは、keyoff時の温度や燃料レベル等は、予めkeyoff時に記憶しておいた検出値を用いる。
 S12では、診断条件2が成立しているか否かを判定し、診断条件2が全て成立している場合にはS13へ進み、そうでない場合には今回は障診断対象温度センサの故障診断を実施せずに終了する。
 S13では、熱平衡条件が成立しているか否かを判定し、熱平衡条件が成立している場合にはS14へ進み、そうでない場合には今回は障診断対象温度センサの故障診断を実施せずに終了する。
 S14では、keyon時の第1の温度センサの検出温度から第2~第4センサのkeyon時の検出温度のうちの最小値であるmin値を減じた値であるparameterXを計算する。
 S15~S20では、判定確定条件が成立しているか否かを判定している。すなわち、S15でkeyon後の内燃機関1の稼働時間を演算し、S16~S19でkeyon後の300秒で、水温センサ18、油温センサ19及び吸気温度センサ8で検出される水温、油温、吸気温の各温度降下量が3℃よりも小さいか否かを判定している。水温、油温、吸気温の各温度降下量が3℃よりも小さい場合にはS21へ進み、そうでない場合には今回は障診断対象温度センサの故障診断を実施せずに終了する。
 S21では、-20[℃]<parameterX<20[℃」となっているか否かを判定し、parameterXが-20℃から20℃の間の範囲にない場合には、基準温度センサと故障診断対象温度センサとの偏差が大きいものと判定してS22へ進み、parameterXが-20℃から20℃の間の範囲にある場合には、基準温度センサと故障診断対象温度センサとの偏差が大きくはないものと判定してS23へ進む。
 そして、S22では故障診断対象温度センサが故障していないと判定し、S23では故障診断対象温度センサが故障している判定する。
 以上説明してきたように、本実施形態においては、故障診断を行う故障診断対象温度センサの比較対象となる複数の基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下となったときに、故障診断対象温度センサの故障診断を開始しているので、内燃機関1停止後に所定時間経過していなくても、内燃機関1の各部が熱平衡状態となれば、故障診断対象温度センサの故障診断を実施することができる。
 つまり、故障診断対象温度センサの故障診断が、エンジン停止後の経過時間に応じて開始されるのではなく、故障診断対象温度センサの故障判定を実施可能となった時点で実施することができるため、効率良く故障診断対象温度センサの故障診断を実施することができる。
 また、keyoffからkeyonまでの時間を計測しなくても、故障診断対象温度センサの故障診断を実施することが可能なので、内燃機関1の停止中に、keyoffからkeyonまでの時間を計測するタイマーを省略することができる。
 そして、2つ以上の基準温度センサの検出温度が所定の温度範囲にあるときに、故障診断対象温度センサの故障診断が開始されるので、基準温度センサが1つの場合に比べてロバスト性が向上する。
 特に、故障診断対象温度センサの検出温度と基準温度センサの検出温度との偏差が大きい場合であっても、直ちに故障診断対象温度センサの故障と判定せず、内燃機関1の始動から所定時間経過するまでの間に、基準温度センサの検出温度が所定温度以上低下しない場合にのみ故障診断対象温度センサの故障と判定することで、故障診断の精度を一層向上させることができる。
 また、本実施形態においては、故障診断対象温度センサの故障診断を行うにあたって、前述した診断条件1、診断条件2、熱平衡条件、判定確定条件を設け、これらの条件が成立したときに、故障診断対象温度センサの故障診断を行っているので、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19のうちのどの温度センサが、故障診断対象温度センサもしくは基準温度センサとなっても、ロバスト性を確保することができる。
 尚、上述した実施形態においては、温度センサとして、吸気温度センサ8、燃温センサ13、水温センサ18及び油温センサ19の4つの温度センサを例に挙げたが、故障診断対象温度センサ及び基準温度センサとなり得る温度センサはこれら4つの温度センサに限定されるものではなく、例えば、自動変速機のATFの油温を検知するATF油温センサや、スロットル弁の上流側に近接してエアフローメータに内蔵された吸気温度センサとは別の第2の吸気温度センサが設けられている場合には、この第2の吸気温度センサにも適用可能である。
 上述の実施形態では、keyon時に診断を行なうように構成していたが、例えばkeyoff中常に診断制御を継続させ、条件が成立次第、判定結果を確定させても良い。これにより、内燃機関の停止後、基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下になったとき、基準温度センサの検出温度と故障診断対象温度センサとの偏差が大きい場合に、故障診断対象温度センサの故障が判定される。

Claims (5)

  1.  内燃機関もしくは内燃機関が搭載された車両の各部位において互いに異なる測定対象の温度を検知する少なくとも3つ以上の複数の温度センサを有し、前記複数の温度センサのうちの1つの温度センサを故障診断対象温度センサとして故障判定する故障診断装置において、
     前記内燃機関の停止後、前記複数の温度センサの内の故障診断対象温度センサとは異なる少なくとも2つの基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下になったとき、前記基準温度センサの検出温度と、前記故障診断対象温度センサとの偏差が所定以上に大きい場合に、該故障診断対象温度センサを故障と判定する温度センサの故障診断装置。
  2.  内燃機関もしくは内燃機関が搭載された車両の各部位において互いに異なる測定対象の温度を検知する少なくとも3つ以上の複数の温度センサを有し、前記複数の温度センサのうちの1つの温度センサを故障診断対象温度センサとして故障判定する故障診断装置において、
     前記内燃機関の始動時に、前記複数の温度センサの内の故障診断対象温度センサとは異なる少なくとも2つの基準温度センサの検出温度の偏差が所定値以下となっており、前記基準温度センサの検出温度と、前記故障診断対象温度センサとの偏差が所定以上に大きい場合には、該故障診断対象温度センサを故障と判定する温度センサの故障診断装置。
  3.  前記基準温度センサで検出された温度が所定の温度範囲内にある場合に、前記故障診断対象温度センサの故障診断を実施する請求項1または2に記載の温度センサの故障診断装置。
  4.  前記内燃機関の始動から所定時間経過するまでの間に、前記複数の温度センサで検出された温度が、所定温度以上低下した場合には、前記故障診断対象温度センサの故障診断を実施しない請求項1~3のいずれかに記載の温度センサの故障診断装置。
  5.  前記複数の温度センサは、前記内燃機関の冷却水温を検知する水温センサ、前記内燃機関のエンジンオイルの油温を検知する油温センサ及び前記内燃機関の吸気温を検知する吸気温センサを含み、前記内燃機関の始動から所定時間経過するまでの間に、内燃機関の冷却水温、内燃機関の油温、内燃機関の吸気温のいずれかが所定温度以上低下した場合には、前記故障診断対象温度センサを故障と判定しない請求項4に記載の温度センサの故障診断装置。
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