JP4853236B2 - エンジン水温センサー診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、水冷式のエンジンの冷却水温度を検出する水温センサーを診断するエンジン水温センサー診断装置に関するものである。

一般に、エンジンに冷却水を供給して熱交換し、エンジンを冷却する水冷エンジンには、冷却水の温度を管理するための水温センサーが設けられている。

従来、その水温センサーの故障を診断するための診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来の診断装置によると、水温センサーの診断または冷却系の診断は、エンジン始動後から所定時間経ってからの水温上昇量が、閾値以上であれば正常、閾値未満であれば異常と判定することで行われる。

特開２０００−１３０２４２号公報

しかしながら、上述した従来の診断装置では、エンジンの運転状態を考慮していないため、エンジン始動から所定時間経っても水温上昇量が少ない場合などに、水温センサーを誤って異常と判定するというケースが起きてしまう虞があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、水冷式のエンジンの冷却水温度を検出する水温センサーの診断を正確に行うことができるエンジン水温センサー診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、水冷式のエンジンの冷却水温度を検出する水温センサーを診断するエンジン水温センサー診断装置において、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサーと、上記エンジンの燃焼室に噴射された燃料の噴射量を検出する噴射量検出手段と、上記エンジンの始動時に上記水温センサーにて検出されるスタート時水温を記憶するスタート時水温記憶手段と、上記水温センサーにて検出される冷却水温の最高水温を記憶するための最高水温記憶手段と、上記水温センサーにて検出された冷却水温の最低水温を記憶するための最低水温記憶手段と、上記噴射量検出手段にて検出された噴射量を上記エンジンの始動から積算した合計噴射量が所定量以上であり、かつ上記エンジン回転数センサーにて検出されたエンジン回転数が所定回転数以上である状態が所定時間継続したときに、上記最高水温記憶手段の最高水温と上記スタート時水温記憶手段のスタート時水温との差を求め、その差が所定の異常判定値以下のときに、上記水温センサーが異常であると判定する異常判定手段と、上記異常判定手段にて上記水温センサーが異常であると判定された場合であっても、所定の寒冷条件が成立するときは、上記スタート時水温記憶手段のスタート時水温と上記最低水温記憶手段の最低水温との差を求め、その差が所定の正常判定値を超えるときに、上記水温センサーが正常であると判定する正常判定手段とを備えたものである。

好ましくは、上記正常判定手段は、上記エンジンから排出された冷却水の排熱を用いて暖房を行うヒータの作動を検出したときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断するものである。

好ましくは、上記エンジンの外部の温度を検出する外気温度センサーを備え、上記正常判定手段は、上記外気温度センサーにて検出された外気温が所定の外気温以下のときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断するものである。

本発明によれば、水冷式のエンジンの冷却水温度を検出する水温センサーの診断を正確に行うことができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のエンジン水温センサー診断装置は、例えば、トラックなどの大型車両に搭載される水冷式のディーゼルエンジンに適用される。

まず、図１に基づきエンジンおよびエンジン水温センサー診断装置の概略構造を説明する。

図１に示すようにエンジン１０は、ピストン２を収容するシリンダブロック３と、そのシリンダブロック３に取り付けられたシリンダヘッド４および上記ピストン２にて区画形成された燃焼室５と、その燃焼室５に燃料を噴射、供給するインジェクタ（燃料噴射装置）６と、エンジン１０を冷却水にて冷却する冷却装置７と、エンジン１０を制御するためのエンジン制御モジュール（以下、ＥＣＭという）８とを備える。

シリンダブロック３には、シリンダボア９が形成され、そのシリンダボア９内にピストン２が上下に摺動可能に収容される。そのピストン２は、コンロッド１１を介してクランク軸１２に連結され、そのクランク軸１２を回転駆動する。そのクランク軸１２には、クランク軸１２の回転数を検出するためのクランク軸センサー１３が取り付けられる。

冷却装置７は、シリンダブロック３に形成されたウォータジャケット１５と、冷却水温度を検出する水温センサー１６と、図示しないラジエータ、タンクおよびポンプとを備える。

ウォータジャケット１５は、シリンダボア９を囲うように、シリンダブロック３内に形成され、ウォータジャケット１５内に導入された冷却水は、シリンダブロック３（或いは燃焼室５）と熱交換した後、ウォータジャケット１５から排出される。

ここで、本実施形態の車両には、エンジン１０から排出された冷却水の排熱を用いて車室内を暖房するヒータ２０が設けられ、そのヒータ２０の熱交換器に、ウォータジャケット１５が連通される。そのヒータ２０の熱交換器には、ウォータジャケット１５にてエンジン１０と熱交換して暖められた冷却水が導入され、その冷却水は、熱交換器にて車室内の空気と熱交換して冷やされた後、冷却装置７に戻される。

水温センサー１６は、ウォータジャケット１５に取り付けられる。より具体的には、水温センサー１６は、燃焼室５を囲うウォータジャケット１５に臨ませて配置される。なお、水温センサー１６の配置は、これに限定されない。

本実施形態では、その冷却装置７の水温センサー１６を診断するためのエンジン水温センサー診断装置１が車両に設けられる。

エンジン水温センサー診断装置１は、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサーをなす上記クランク軸センサー１３と、インジェクタ６の噴射量を検出する噴射量検出手段と、エンジン１０の始動時に水温センサー１６にて検出されるスタート時水温を記憶するスタート時水温記憶手段と、水温センサー１６にて検出される冷却水温の最高水温を記憶するための最高水温記憶手段と、エンジン回転数および燃料噴射量に基づく所定の診断条件が成立したときに、スタート時水温と最高水温を比較して、水温センサー１６の異常を判定する異常判定手段と、エンジン１０（車両）の外部の温度を検出する外気温センサー２５とを備える。本実施形態では、ＥＣＭ８が、噴射量検出手段とスタート時水温記憶手段と最高水温記憶手段と異常判定手段とをなす。

ＥＣＭ８は、水温センサー１６、クランク軸センサー１３、外気温センサー２５などに接続され、それらセンサ類から検出信号（冷却水温、エンジン回転数、外気温）を受信する。

本実施形態のＥＣＭ８は、水温センサー１６から受信した冷却水温を格納するメモリ２６を有し、そのメモリ２６内に、スタート時水温、最高水温および後述する最低水温が記憶される。

ＥＣＭ８は、車両のヒータ２０に接続され、そのヒータ２０の作動・非作動を検出する。

ＥＣＭ８は、インジェクタ６に接続され、そのインジェクタ６に制御信号を送信する。具体的には、ＥＣＭ８は、エンジン回転数やアクセル開度などからエンジン１０の運転状態を求め、その運転状態に基づいて、インジェクタ６の燃料噴射時期および噴射量を決定する。

ＥＣＭ８は、詳しくは後述するが、噴射量検出手段（ＥＣＭ８）にて検出された噴射量をエンジン１０の始動から積算した合計噴射量（累積量）が所定量以上であり、かつクランク軸センサー１３にて検出されたエンジン回転数が所定回転数以上である状態が所定時間継続したときに、ＥＣＭ８に記憶された最高水温とスタート時水温との差を求め、その差が所定の異常判定値以下のときに、水温センサー１６が異常であると判定する。

また、エンジン水温センサー診断装置１は、上記水温センサー１６にて検出された冷却水温の最低水温を記憶するための最低水温記憶手段と、異常判定手段（ＥＣＭ８）にて上記水温センサー１６が異常であると判定された場合であっても、所定の寒冷条件が成立するときは、上記スタート時水温記憶手段のスタート時水温と上記最低水温記憶手段の最低水温との差を求め、その差が所定の正常判定値を超えるときに、上記水温センサー１６が正常であると判定する正常判定手段とを備える。本実施形態では、ＥＣＭ８が、最低水温記憶手段および正常判定手段をなし、最低水温が、ＥＣＭ８のメモリ２６内に記憶される。

ここで、ＥＣＭ８は、上記エンジン１０から排出された冷却水の排熱を用いて暖房を行うヒータ２０の作動を検出したときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断するものでもよい。或いは、ＥＣＭ８は、上記外気温センサー２５にて検出された外気温が所定の外気温以下のときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断するものでもよい。

次に、本実施形態のエンジン水温センサー診断装置１の作動を説明する。

本実施形態のエンジン水温センサー診断装置１は、エンジン１０の発熱量が低いケースにおいて誤診断してしまうことを避けるため、所定の診断条件が成立したとき、つまり、エンジン１０の始動後、エンジン回転数が所定のエンジン回転数（所定回転数）以上である状態が所定時間以上連続し、かつ始動時から所定量以上の燃料を噴射したときに、診断を行う。その診断は、エンジン１０の始動時からの水温上昇量に基づき行われる。

具体的には、エンジン水温センサー診断装置１は、”エンジン１０の始動時の水温（スタート時水温）”と、”エンジン１０の始動後から、上記診断条件に達するまでの水温変化の最大値（最高水温）”とを比較し、それら最高水温からスタート時水温をを引いた差（絶対差）が、所定の閾値（異常判定値）を超えた場合に、水温センサー１６を正常と判断する。

さらに、エンジン水温センサー診断装置１は、外的要因（ヒータ２０の作動時など）によって冷却水の温度が下がった状態においては（つまり、所定の寒冷条件が成立するときに）、”エンジン１０の始動時の水温”と、”エンジン１０の始動後から、上記診断条件に達するまでの水温変化の最小値（最低水温）”とを比較し、スタート時水温から最低水温を引いた差（絶対差）が、所定の閾値（正常判定値）を超えた場合に、水温センサー１６を正常と判断する。

このように本実施形態では、水温センサー１６の診断条件を、エンジン１０の実際の運転状態（エンジン回転数および総燃料噴射量）に基づき設定しているので、単に時間の経過のみを診断条件として設定する場合に比べて、水温センサー１６の診断を正確に行うことができる。

また、外気温度が低く、さらに、室内用ヒータ２０を使用し、エンジン１０の発熱量の低い運転状態（アイドルなど）が続いた場合など、エンジン１０の始動後から所定時間経っても水温上昇量が少ないケース（エンジン１０の始動後に冷却水の温度がスタート時水温よりも低くなるケース）でも、スタート時水温と最低水温とを比較するので、センサー１６を誤診断してしまうことを避けることができる。

なお、エンジン水温センサー診断装置１は、最高水温とスタート時水温との差が異常判定値以下であり、かつスタート時水温と最低水温との差が正常判定値以下である場合には、水温センサー１６を異常と判断する。

次に、図２に基づき本実施形態のエンジン水温センサー診断装置１による判定フローの一例を説明する。図２のフローは、例えば、イグニッションキーがオン（Ｋｅｙ Ｏｎ）されたときに、ＥＣＭ８により実行される。

まず、ステップＳ１では、ＥＣＭ８は、エンジン１０が始動されたか否か判断し、エンジン１０が始動された場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ２で、水温センサー１６にて検出されたスタート時水温（図２では、水温値ａ）を受け取る。

さらに、ＥＣＭ８は、ステップＳ３およびステップＳ４で、変数の初期化を行う。

具体的には、ＥＣＭ８は、ステップＳ３で、スタート時水温保存用変数（以下、ＴＭＰｓｔａｒｔという）、最高水温保存用変数（以下、ＴＭＰｍａｘという）、および最低水温保存用変数（以下、ＴＭＰｍｉｎという）に、水温値ａを代入し、ステップＳ４で、時間カウント用変数（以下、Ｔという）および燃料噴射量カウント用変数（以下、Ｑという）に、０を代入する。

このステップＳ３により、ＥＣＭ８のメモリ２６内にスタート時水温が記憶される。

次に、ＥＣＭ８は、ステップＳ５で、水温センサー１６にて検出された現在の冷却水温（図２では、水温値ｂ）を受け取り、その現在の冷却水温に基づき、ステップＳ６およびステップＳ７で最高水温を更新すると共に、ステップＳ８およびステップＳ９で最低水温を更新する。

これらステップＳ６およびステップＳ７により最高水温がＥＣＭ８のメモリ２６内に記憶され、ステップＳ８およびステップＳ９により最低水温がメモリ２６内に記憶される。

具体的には、ＥＣＭ８は、ステップＳ６で水温値ｂがＴＭＰｍａｘを超えるか否か判断し、ＴＭＰｍａｘを超える場合、ステップＳ７でＴＭＰｍａｘに水温値ｂを代入する。ＥＣＭ８は、ステップＳ８で水温値ｂがＴＭＰｍｉｎ未満か否か判断し、ＴＭＰｍｉｎ未満の場合、ステップＳ９でＴＭＰｍｉｎに水温値ｂを代入する。

ステップＳ１０では、ＥＣＭ８は、エンジン１０の始動時からインジェクタ６により燃焼室５に噴射された燃料噴射量の積算を行う。具体的には、ＥＣＭ８は、インジェクタ６に指示した燃料噴射量を、Ｑに加算する。このステップＳ１０により、エンジン１０の始動時からの合計噴射量が求められる。

ステップＳ１１では、ＥＣＭ８は、クランク軸センサー１３にて検出されたエンジン回転数が所定回転数（図２ではエンジン回転閾値キャリ、以下Ｋ＿ＲＰＭという、図例では２０００ＲＰＭ）以上である状態が継続した時間を求める。具体的には、ＥＣＭ８は、クランク軸センサー１３から受け取ったエンジン回転数がＫ＿ＲＰＭ以上か否かを判断し、Ｋ＿ＲＰＭ以上の場合、ステップＳ１２でＴをインクリメントする。一方、エンジン回転数がＫ＿ＲＰＭ未満の場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１３でＴをクリア（Ｔに０を代入）する。

ステップＳ１４では、ＥＣＭ８は、エンジン１０の始動から積算した合計噴射量が所定量（図２では燃料噴射量閾値キャリ、以下Ｋ＿Ｑｓｕｍという、図例では、０．２Ｌ）以上であり、かつエンジン回転数が所定回転数以上である状態が所定時間（図２では時間閾値キャリ、以下Ｋ＿Ｔｒｐｍという、図例では１ｍｉｎ）継続したか否かを判断して、所定の診断条件（Ｑ＞＝Ｋ＿ＱｓｕｍかつＴ＞＝Ｋ＿Ｔｒｐｍ）が成立したか否かを判断する。

ステップＳ１４で、診断条件が成立した場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１５に進み、水温センサー１６の診断を行う。一方、診断条件が成立しない場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ５に戻り、再びステップＳ５からステップＳ１２（ステップＳ１３）を行う。

ステップＳ１５では、ＥＣＭ８は、最高水温からスタート時水温を引いて最高水温差ＴＭＰｍａｘ−ＴＭＰｓｔａｒｔを求め、その最高水温差ＴＭＰｍａｘ−ＴＭＰｓｔａｒｔが所定の異常判定値（図２では高温側判定閾値、以下Ｋ＿ＤＩＦｍａｘという、図例では５℃）を超えるか否かを判断し、異常判定値Ｋ＿ＤＩＦｍａｘを超える場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１６にて水温センサー正常処理を行う。

一方、ステップＳ１５で、最高水温差ＴＭＰｍａｘ−ＴＭＰｓｔａｒｔが異常判定値Ｋ＿ＤＩＦｍａｘ以下の場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１７で、スタート時水温から最低水温を引いて最低水温差ＴＭＰｓｔａｒｔ−ＴＭＰｍｉｎを求め、その最低水温差ＴＭＰｓｔａｒｔ−ＴＭＰｍｉｎが所定の正常判定値（図２では低温側判定閾値、以下Ｋ＿ＤＩＦｍｉｎという、図例では３℃）を超えるか否かを判断する。

ステップＳ１７で、最低水温差ＴＭＰｓｔａｒｔ−ＴＭＰｍｉｎが正常判定値Ｋ＿ＤＩＦｍｉｎを超える場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１６にて水温センサー正常処理を行う。一方、最低水温差ＴＭＰｓｔａｒｔ−ＴＭＰｍｉｎが正常判定値Ｋ＿ＤＩＦｍｉｎ以下の場合、ＥＣＭ８は、ステップＳ１８で水温センサー異常処理、診断コード出力、水温センサー異常時バックアップ処理などを行う。

以上のより、本実施形態では、水温センサー１６の診断が正確に行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

図１は、本発明に係る一実施形態によるエンジン水温センサー診断装置の概略図である。 図２は、本実施形態のエンジン水温センサー診断装置による判定フローの一例を示す。

符号の説明

１ エンジン水温センサー診断装置
５ 燃焼室
８ ＥＣＭ（噴射量検出手段、スタート時水温記憶手段、最高水温記憶手段、異常判定手段）
１０ エンジン
１３ クランク軸センサー（エンジン回転数センサー）
１６ 水温センサー

Claims (3)

1. 水冷式のエンジンの冷却水温度を検出する水温センサーを診断するエンジン水温センサー診断装置において、
   上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサーと、
   上記エンジンの燃焼室に噴射された燃料の噴射量を検出する噴射量検出手段と、
   上記エンジンの始動時に上記水温センサーにて検出されるスタート時水温を記憶するスタート時水温記憶手段と、
   上記水温センサーにて検出される冷却水温の最高水温を記憶するための最高水温記憶手段と、
   上記水温センサーにて検出された冷却水温の最低水温を記憶するための最低水温記憶手段と、
   上記噴射量検出手段にて検出された噴射量を上記エンジンの始動から積算した合計噴射量が所定量以上であり、かつ上記エンジン回転数センサーにて検出されたエンジン回転数が所定回転数以上である状態が所定時間継続したときに、上記最高水温記憶手段の最高水温と上記スタート時水温記憶手段のスタート時水温との差を求め、その差が所定の異常判定値以下のときに、上記水温センサーが異常であると判定する異常判定手段と、
   上記異常判定手段にて上記水温センサーが異常であると判定された場合であっても、所定の寒冷条件が成立するときは、上記スタート時水温記憶手段のスタート時水温と上記最低水温記憶手段の最低水温との差を求め、その差が所定の正常判定値を超えるときに、上記水温センサーが正常であると判定する正常判定手段とを備えたことを特徴とするエンジン水温センサー診断装置。
2. 上記正常判定手段は、上記エンジンから排出された冷却水の排熱を用いて暖房を行うヒータの作動を検出したときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断する請求項１記載のエンジン水温センサー診断装置。
3. 上記エンジンの外部の温度を検出する外気温度センサーを備え、
   上記正常判定手段は、上記外気温度センサーにて検出された外気温が所定の外気温以下のときに、上記所定の寒冷条件が成立したと判断する請求項１記載のエンジン水温センサー診断装置。