JP2015086838A - 内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法を提供する。
【解決手段】学習部２０１は、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判断されるときに、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差を学習する。診断部２０２は、学習部によって学習された学習値を用いて補正された検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差に基づいてエンジン２０の故障診断を行なう。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法に関し、特に冷却水の温度に基づいて内燃機関の故障診断を行なう内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法に関する。

エンジンのウォータージャケットに設けられてエンジン水温を検出する第１水温センサと、ラジエータからエンジンへの冷却水通路に設けられてラジエータ出口水温を検出する第２水温センサとを備えるエンジンが知られている。

たとえば、特開２０００−２２０４５４号公報（特許文献１）は、第１水温センサおよび第２水温センサによって検出される温度に基づいて冷却ファンが制御されるエンジンを開示している。

特開２０００−２２０４５４号公報 特開２０１２−０９２８２３号公報 実開平３−８８１３０号公報

しかしながら、第１水温センサによって検出されるエンジン水温と、第２水温センサによって検出されるラジエータ出口水温とを用いてエンジンの故障診断を行なう場合において、第１水温センサの検出特性が第２水温センサの検出特性に対してずれているときには、エンジンの故障診断の精度が低下してしまう可能性がある。

すなわち、エンジン水温とラジエータ出口水温とが同じであるにもかかわらず、第１水温センサの検出値と第２水温センサの検出値とが異なる場合には、第１水温センサおよび第２水温センサの検出特性の違いによってエンジンの故障診断の精度が低下してしまう。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法を提供することにある。

この発明によれば、内燃機関は、ラジエータと、内燃機関およびラジエータ間で冷却水を循環させるための冷却水路とを有する冷却装置を含む。内燃機関の故障診断装置は、第１の冷却水温センサと、第２の冷却水温センサと、学習部と、診断部とを備える。第１の冷却水温センサは、冷却水路において内燃機関に流れる冷却水の温度を検出する。第２の冷却水温センサは、冷却水路においてラジエータに流れる冷却水の温度を検出する。学習部は、内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差を学習する。診断部は、学習部によって学習された学習値を用いて補正された第１の冷却水温センサの検出水温と第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいて内燃機関の故障診断を行なう。

内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、冷却水路における冷却水の温度は均一となる。このとき、第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差を学習することによって、センサの検出特性のずれを補正することができる。したがって、この故障診断装置によれば、学習値によって補正された検出水温を用いることによって内燃機関の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる。

好ましくは、学習部は、内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差が所定値よりも大きい場合には、学習部による学習を非実行とする。

内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定しているにもかかわらず、検出値の差が所定値よりも大きい場合には、ブロックヒータの使用等による外乱が発生している可能性がある。この場合に学習を実行すると検出値の差を誤学習してしまうので、学習を非実行とすることによって誤学習を抑制することができる。

好ましくは、所定値は、第１の冷却水温センサの検出値の公差と第２の冷却水温センサの検出値の公差との合計値である。

内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定しているときに、検出値の差が第１の冷却水温センサの検出値の公差と第２の冷却水温センサの検出値の公差との合計値以上である場合には、センサの特性ずれ以外によって検出値の差が発生している。この場合に学習を実行すると検出値の差を誤学習してしまうので、学習を非実行とすることによって誤学習を確実に抑制することができる。

好ましくは、診断部は、内燃機関の暖機が完了した後における第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差が学習値と異なる場合には、学習値を用いた補正を非実行とする。

内燃機関の暖機が完了した後には、内燃機関を流れる冷却水の温度およびラジエータを流れる冷却水の温度が安定する。内燃機関の暖機が完了したときの第１および第２の冷却水温センサの検出値の差と学習値と異なる場合には、外乱によって学習値が誤って算出された可能性が高いので、学習値を用いた補正が非実行とされる。これにより、誤学習された検出値を用いて内燃機関の故障が診断されることを抑制することができる。

好ましくは、診断部は、内燃機関の動作中に内燃機関およびラジエータ間で冷却水が循環している状態において、第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差が学習値と異なる場合には、学習値を用いた補正を非実行とする。

内燃機関の動作中に内燃機関およびラジエータ間で冷却水が循環している状態において、第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、内燃機関の暖機が完了したものとして第１および第２の冷却水温センサの検出値の差と学習値とを比較する。これによって、外乱によって学習値が誤って算出されたことを確実に検知することができる。

好ましくは、診断部は、内燃機関の暖機が完了した後における第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差が学習値と異なる場合には、内燃機関の故障診断を非実行とする。

内燃機関の暖機が完了したときの第１および第２の冷却水温センサの検出値の差と学習値と異なる場合には、外乱によって学習値が誤って算出された可能性が高いので、内燃機関の故障診断が非実行とされる。これにより、誤学習された検出値を用いて内燃機関の故障が診断されることを抑制することができる。

好ましくは、診断部は、内燃機関の動作中に内燃機関およびラジエータ間で冷却水が循環している状態において、第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差が学習値と異なる場合には、内燃機関の故障診断を非実行とする。

内燃機関の動作中に内燃機関およびラジエータ間で冷却水が循環している状態において、第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、内燃機関の暖機が完了したものとして第１および第２の冷却水温センサの検出値の差と学習値とを比較する。これによって、外乱によって学習値が誤って算出されたことを確実に検知することができる。

好ましくは、冷却装置は、ラジエータへ冷却水を通水するためのラジエータ循環通路と、ラジエータを経由することなく、内燃機関からの戻り冷却水を内燃機関に還流させるための戻り通路と、ラジエータ循環通路と戻り通路とを内燃機関の入口側において合流させる合流部と、合流部に設けられ、合流部における冷却水の温度に応じてラジエータ循環通路に流れる冷却水と戻り冷却水との混合比率を調整するサーモスタットとをさらに含む。診断部は、学習値を用いて補正された第１の冷却水温センサの検出水温と第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいてサーモスタットの故障診断を行なう。

サーモスタットの故障診断の一例として、冷却水の温度がサーモスタットが閉弁される温度である場合に、第１の冷却水温センサの検出水温と第２の冷却水温センサの検出水温との温度差が小さいときにサーモスタットが故障していると判断することができる。このようなサーモスタットの故障診断に用いられる第１の冷却水温センサの検出水温および第２の冷却水温センサの検出水温を、学習値を用いて補正することによって、サーモスタットの故障をより正確に診断することができる。

また、この発明によれば、内燃機関は、ラジエータと、内燃機関およびラジエータ間で冷却水を循環させるための冷却水路とを有する冷却装置を含む。内燃機関の故障診断方法は、冷却水路において内燃機関に流れる冷却水の温度を第１の冷却水温センサによって検出するステップと、冷却水路においてラジエータに流れる冷却水の温度を第２の冷却水温センサによって検出するステップと、内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差を学習するステップと、学習するステップにおいて学習された学習値を用いて補正された第１の冷却水温センサの検出水温と第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいて内燃機関の故障診断を行なうステップとを含む。

内燃機関の停止中において第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定しているときには、冷却水路における冷却水の温度は均一となる。このとき、第１の冷却水温センサの検出値と第２の冷却水温センサの検出値との差を学習することによって、センサの検出特性のずれを補正することができる。したがって、この故障診断方法によれば、学習値によって補正された検出水温を用いることによって内燃機関の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる。

この発明によれば、内燃機関の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる内燃機関の故障診断装置および内燃機関の故障診断方法を提供することができる。

この発明の実施の形態１によるエンジンを備える車両の構成を説明する模式的な平面図である。 エンジン停止後におけるエンジン側冷却水温センサおよびラジエータ側冷却水温センサの各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 エンジン停止後におけるエンジン側冷却水温センサおよびラジエータ側冷却水温センサの各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 エンジン停止後におけるエンジン側冷却水温センサおよびラジエータ側冷却水温センサの各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 図１に示す制御装置が実行するエンジンの故障診断に関する機能ブロック図である。 図５に示す学習部が実行する処理のフローチャートである。 エンジン停止からエンジンの暖機が完了するまでのエンジン側冷却水温センサおよびラジエータ側冷却水温センサの各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 エンジン停止からエンジンの暖機が完了するまでのエンジン側冷却水温センサおよびラジエータ側冷却水温センサの各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２による診断部２０２Ａが実行する処理のフローチャートである。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるエンジンを備える車両の構成を説明する模式的な平面図である。図１を参照して、車両１００は、エンジン２０と、エンジン２０を冷却するためのエンジン冷却装置と、エンジン２０の故障を診断する故障診断装置とを含む。

エンジン冷却装置は、ウォータージャケット２４と、電動ウォータポンプ（以下、「電動ポンプ」とも称する。）３０と、ラジエータ４０と、ラジエータ循環通路５０と、バイパス通路６０と、サーモスタット７０とを含む。故障診断装置は、エンジン側冷却水温センサ８０と、ラジエータ側冷却水温センサ９０と、制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称する。）２００とを含む。

エンジン２０は、冷却水によってエンジン２０を冷却するためのウォータージャケット２４を有する。ウォータージャケット２４は、エンジン２０のシリンダの周囲に形成され、冷却水を通水する水路２５を構成する。水路２５は、入口部２７と、出口部２６との間に設けられ、入口部２７からの冷却水を出口部２６から送出する。水路２５内に流れる冷却水がエンジン２０と熱交換を行うことによってエンジン２０が冷却される。これにより、エンジン２０が燃焼に適した温度に維持される。水路２５およびラジエータ循環通路５０は、この発明における「冷却水路」を構成する。

電動ポンプ３０は、電動機によって駆動されてエンジン２０の冷却水を循環させるポンプである。電動ポンプ３０は、エンジン本体の取付側面部２２に装着される。電動ポンプ３０は、入口部２７から水路２５内へ冷却水を送出する。

電動ポンプ３０は、ＥＣＵ２００から受ける制御信号によって駆動および停止が制御される。さらに、電動ポンプ３０は、ＥＣＵ２００から受ける制御信号によって電動ポンプ３０から吐出される冷却水の吐出量が制御される。

出口部２６は、分岐部１２０を構成する。分岐部１２０は、ラジエータ循環通路５０と、バイパス通路６０とに接続される。分岐部１２０によって、水路２５からの冷却水がラジエータ循環通路５０への冷却水と、バイパス通路６０への冷却水とに分けられる。

ラジエータ循環通路５０は、エンジン２０、電動ポンプ３０、およびラジエータ４０間に冷却水を循環させるための通路である。ラジエータ循環通路５０は、配管５０ａ，５０ｂとラジエータ４０とを含む。配管５０ａは、分岐部１２０とラジエータ４０の入口部４２との間に設けられる。配管５０ｂは、ラジエータ４０の出口部４４とサーモスタット７０との間に設けられる。エンジン２０で暖められた冷却水は、ラジエータ４０を通過することによって冷却される。

ラジエータ４０は、ラジエータ４０内を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行うことによって冷却水の熱を放熱する。ラジエータ４０には、冷却ファン４６が設けられる。冷却ファン４６は、送風によって熱交換を促進してラジエータ４０内の冷却水の放熱効率を向上させる。ラジエータ４０で冷却された冷却水は、出口部４４から送出される。

バイパス通路６０は、ラジエータ４０を迂回して冷却水を循環させるための通路である。バイパス通路６０は、配管６０ａ，６０ｂと、熱機器３００とを含む。配管６０ａは、分岐部１２０と熱機器３００との間に設けられる。配管６０ｂは、熱機器３００とサーモスタット７０との間に設けられる。

熱機器３００は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ２８と、配管２９と、排気熱回収器３２と、ヒータ３６と、スロットルボディ３５と、ＥＧＲバルブ３４とを含む。

ＥＧＲクーラ２８は、冷却水によってＥＧＲガスを冷却する。排気熱回収器３２は、排気ガスの熱によって冷却水を温めることによって低温時の始動性を高める。スロットルボディ３５は、冷却水によって暖められることによって固着等の発生が抑制される。ＥＧＲバルブ３４は、冷却水によって冷却される。

サーモスタット７０は、ラジエータ循環通路５０を通過した冷却水と、バイパス通路６０を通過した冷却水とを合流させる合流部１１０に配置される。合流部１１０は、配管５０ｂを介してラジエータ４０に接続されるとともに、配管６０ｂに接続される。合流部１１０からの冷却水は、電動ポンプ３０の吸込口へ戻される。

サーモスタット７０は、冷却水の温度に応じてラジエータ循環通路５０とバイパス通路６０との両経路を通過する冷却水量の配分を調整する。サーモスタット７０により、冷却経路における冷却水の混合比率が調整されて、エンジン冷却水路に通水される冷却水の温度がエンジン２０の適温となるように保たれる。

エンジン２０は、エンジン２０を暖機するためのブロックヒータ４００を有する。ブロックヒータ４００は、エンジン２０のシリンダブロック２３に取り付けられる。たとえば、冷寒地等、外気が極低温まで下がる条件下で車両を使用する場合には、ガレージに車両を駐車する際に、ブロックヒータ４００のコードをガレージ内のコンセントに差し込んでおく。これにより、ブロックヒータ４００が通電され、発熱する。ブロックヒータ４００で生じた熱は、シリンダブロック２３を伝わってウォータージャケット２４内の冷却水を温める。このため、次に車両を始動させる際に、エンジン２０は予め暖機されており、エンジン２０の始動性を向上させることができる。

エンジン側冷却水温センサ８０は、分岐部１２０に設けられる。エンジン側冷却水温センサ８０は、出口部２６から送出される冷却水の温度を検出し、検出値ＥＣＴをＥＣＵ２００へ出力する。なお、エンジン側冷却水温センサ８０は、冷却水が常時循環している経路に設けられていればよく、たとえば、水路２５に設けられてもよい。

ラジエータ側冷却水温センサ９０は、配管５０ａに設けられる。ラジエータ側冷却水温センサ９０は、ラジエータ循環通路５０に流れる冷却水の温度を検出し、検出値ＲＣＴをＥＣＵ２００へ出力する。なお、ラジエータ側冷却水温センサ９０は、ラジエータ循環通路５０に設けられていればよく、たとえば、配管５０ｂに設けられてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン側冷却水温センサ８０から受ける検出値ＥＣＴと、ラジエータ側冷却水温センサ９０から受ける検出値ＲＣＴとに基づいてエンジン２０の故障診断を行なう。一例として、ＥＣＵ２００がサーモスタット７０の故障診断を場合について以下に説明する。

エンジン２０が冷間状態であるときにサーモスタット７０の弁体が閉状態であると、ラジエータ循環通路５０側の冷却水は、当該弁体により水路２５内への流入が阻止される。一方、バイパス通路６０の側の冷却水は、弁体を通過して水路２５内を循環する。このため、バイパス通路６０側から還流される冷却水のみが水路２５内に通水される。

サーモスタット７０は、通過する冷却水の温度上昇に伴って、弁体を移動させる。弁体の移動に伴ってサーモスタット７０が開放されるとラジエータ循環通路５０側から循環される冷却水は、サーモスタット７０を通過して、バイパス通路６０から還流される戻り冷却水と混合される。

このようにラジエータ循環通路５０側から流入するラジエータ４０により冷却された比較的温度の低い冷却水は、バイパス通路６０から還流される戻り冷却水と混合される際、サーモスタット７０の弁体の開閉状態により混合比率が制御されて、エンジン２０のウォータージャケット２４内の水路２５に供給される冷却水の温度が適正な水温となるように調整される。

一方、サーモスタット７０が故障していると、通過する冷却水の温度が上昇しても、弁体が開かない閉故障や、通過する冷却水の温度が下がっても弁体が閉じない開故障など異常が生じる。このような故障を発生している状態では、エンジン２０の水路２５に適正水温の冷却水が供給できず、エンジン２０の動作効率を低下させてしまう。このため、サーモスタット７０が正常に機能しているか否かの故障診断を継続的に行ない、故障を早期に見つけることが好ましい。

一般的に、サーモスタット７０が本来開かない水温において、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が小さいときには、サーモスタット７０が開いているものとしてサーモスタット７０を開故障と判断することができる。

しかしながら、エンジン側冷却水温センサ８０の検出特性がラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性に対してずれている場合には、エンジン２０の故障診断（たとえば、サーモスタット７０の故障診断）の精度が低下してしまう可能性がある。すなわち、水路２５の冷却水の温度と、ラジエータ循環通路５０の冷却水の温度とが同じであるにもかかわらず、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとが異なる場合には、エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性の違いによってエンジン２０の故障診断の精度が低下してしまう。

本実施の形態においては、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴが安定していると判断されるときに、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値として算出される。そして、算出された学習値を用いて補正された検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差に基づいてエンジン２０の故障診断が行なわれる。なお、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴが安定している状態とは、熱の移動によって水路２５の冷却水の温度およびラジエータ循環通路５０の冷却水の温度が外気温と同じになっている状態である。以下、この故障診断処理について詳しく説明する。

図２〜図４は、エンジン停止後におけるエンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。図２〜図４を参照して、横軸には時間が示され、縦軸には検出値ＥＣＴ、検出値ＲＣＴ、および外気温が示される。なお、検出値ＥＣＴは実線で表わされ、検出値ＲＣＴは破線で表わされ、外気温は一点鎖線で表わされる。

図２は、エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性が同じである場合が示される。時刻ｔ１において、エンジン２０が停止すると冷却水の熱が外気へ放熱されることによって、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温に徐々に近づく。時刻ｔ２において、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温と一致する。

図３は、エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性が異なる場合が示される。時刻ｔ３において、エンジン２０が停止すると冷却水の熱が外気へ放熱されることによって、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温に徐々に近づく。しかしながら、時刻ｔ４において、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが平衡状態に達しているにもかかわらず、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの間に差Ｄ１が生じている。

このため、この差Ｄ１はエンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性のずれによって生じていると判断することができる。よって、時刻ｔ４において差Ｄ１を学習値として算出し、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴを、算出された学習値を用いて補正してエンジン２０の故障診断が行なわれる。したがって、補正された検出水温を用いることによってエンジン２０の正確な状態を検出することができ、エンジン２０の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる。

図４は、エンジン２０の停止後にブロックヒータ４００が作動している場合が示される。時刻ｔ５において、エンジン２０が停止すると冷却水の熱が外気へ放熱されることによって、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温に徐々に近づく。しかしながら、時刻ｔ６において、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが平衡状態に達しているにもかかわらず、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの間に差Ｄ２が生じている。なお、差Ｄ２は、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温の公差とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温の公差との合計値よりも大きい値である。

これは、エンジン２０がブロックヒータ４００によって熱を受けているためである。すなわち、ブロックヒータ４００が使用されていると、冷却水温２５内の冷却水のみが加熱され温度が上昇する。よって、この場合に学習を実行すると、温度差を誤学習してしまう。したがって、エンジン２０がブロックヒータ４００によって熱を受けていると判定される場合には、学習を非実行とすることによって、温度差の誤学習を抑制し、エンジン２０の故障の誤診断を抑制することができる。

図５は、図１に示すＥＣＵ２００が実行するエンジン２０の故障診断に関する機能ブロック図である。図５の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ２００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図５を参照して、制御装置２００は、学習部２０１と、診断部２０２とを含む。
学習部２０１は、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴを受ける。学習部２０１は、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判断されるときに、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差を学習する。

学習部２０１は、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判断されるときの検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が所定値よりも大きい場合には、学習を非実行とする。なお、所定値は、エンジン側冷却水温センサ８０の検出値の公差とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出値の公差との合計値以上の値である。学習部２０１は、算出された学習値を診断部２０２へ出力する。

診断部２０２は、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴを受ける。診断部２０２は、学習部２０１から学習値を受ける。診断部２０２は、学習部によって学習された学習値を用いて補正された検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差に基づいてエンジン２０の故障診断を行なう。診断部２０２は、エンジン２０の暖機が完了した後における検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と異なる場合には、学習値を用いた補正を非実行とする。診断部２０２は、エンジン２０の暖機が完了した後における検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と異なる場合には、エンジン２０の故障診断を非実行とする。

一例として、診断部２０２は、補正された検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴに基づいてサーモスタット７０の故障診断を行なうことができる。また、診断部２０２は、補正された検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴに基づいてエンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の故障診断を行なってもよい。

図６は、図５に示す学習部２０１が実行する処理のフローチャートである。図６に示すフローチャートは、ＥＣＵ２００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である（以降に説明する図９に示されるフローチャートについても同様である。）。

図６を参照して、学習部２０１は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＩＧオフ状態であるか否かを判定する。なお、ＩＧオフ状態とは、車両１００が走行可能ではない状態である。ＩＧオフ状態ではないと判定された場合は（Ｓ１００にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

ＩＧオフ状態であると判定された場合は（Ｓ１００にてＹＥＳ）、学習部２０１は、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定しているか否かを判定する（Ｓ１１０）。なお、学習部２０１は、エンジン２０の停止から所定時間が経過したときに、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判定することができる。なお、所定時間は、たとえば、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが外気温に等しくなるまでに要する時間である。

また、学習部２０１は、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴの変化率が所定の変化率よりも小さい場合に、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判定してもよい。なお、所定の変化率は、たとえば、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが一定であると見なされ得る値である。

検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していないと判定された場合は（Ｓ１１０にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定していると判定された場合は（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、学習部２０１は、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が所定値Ｙよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２０）。

なお、所定値Ｙは、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温の公差とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温の公差との合計値である。所定値Ｙは、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温の公差とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温の公差との合計値よりも大きい値であってもよい。

検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が所定値Ｙよりも大きいと判定された場合は（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が所定値Ｙ以下であると判定された場合は（Ｓ１２０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差を学習値として算出する（Ｓ１３０）。

以上のように、この実施の形態１においては、エンジン２０の停止中においてエンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出値が安定しているときには、冷却水路における冷却水の温度は均一となる。このとき、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差を学習することによって、センサの検出特性のずれを補正することができる。したがって、この実施の形態１によれば、学習値によって補正された検出水温を用いることによってエンジン２０の故障診断の精度を向上させて誤診断を抑制することができる。

また、この実施の形態１においては、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定しているにもかかわらず、検出値の差が所定値よりも大きい場合には、ブロックヒータ４００の使用等による外乱が発生している可能性がある。この場合に学習を実行すると検出値の差を誤学習してしまうので、学習を非実行とすることによって誤学習を抑制することができる。

また、この実施の形態１においては、エンジン２０の停止中において検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定しているときに、検出値の差がエンジン側冷却水温センサ８０の検出値の公差とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出値の公差との合計値以上である場合には、センサの特性ずれ以外によって検出値の差が発生している。この場合に学習を実行すると検出値の差を誤学習してしまうので、学習を非実行とすることによって誤学習を確実に抑制することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、誤って温度差が学習された場合にエンジン２０の故障を誤診断することを抑制する方法について説明する。なお、実施の形態２は、実施の形態１の診断部２０２に代えて、診断部２０２Ａが設けられる。実施の形態２による診断部２０２Ａの他の構成は、実施の形態１と同様である。

図７および図８は、エンジン停止からエンジンの暖機が完了するまでのエンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の各検出値の時間変化の一例を示すタイムチャートである。図７および図８を参照して、横軸には時間が示され、縦軸には検出値ＥＣＴ、検出値ＲＣＴ、外気温およびサーモスタット７０の開弁温度が示される。なお、検出値ＥＣＴは実線で表わされ、検出値ＲＣＴは破線で表わされ、外気温およびサーモスタット７０の開弁温度は一点鎖線で表わされる。

図７は、エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性のずれが正しく学習された場合が示される。時刻ｔ７において、エンジン２０が停止すると冷却水の熱が外気へ放熱されることによって、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温に徐々に近づく（車両放置中）。時刻ｔ８において、エンジン２０の停止から所定時間が経過すると温度差が学習された後、エンジン２０が駆動状態となると、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは徐々に上昇する。

時刻ｔ９において、エンジン２０の暖機が完了し、サーモスタット７０が開弁状態となり検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは平衡状態に達する。ここで、時刻ｔ８において温度差の学習が実行されたときの検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴの差Ａ１は、時刻ｔ９においてエンジン２０の暖機が完了したときの検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴの差Ｂ１と一致する。

図８は、エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０の検出特性のずれが正しく学習されなかった場合が示される。時刻ｔ１０において、エンジン２０が停止すると冷却水の熱が外気へ放熱されることによって、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは外気温に徐々に近づく（車両放置中）。時刻ｔ１１において、エンジン２０の停止から所定時間が経過すると温度差が学習された後、エンジン２０が駆動状態となると、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは徐々に上昇する。

時刻ｔ１２において、エンジン２０の暖機が完了すると、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴは平衡状態に達する。ここで、時刻ｔ１１において温度差の学習が実行されたときの検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴの差Ａ２は、時刻ｔ１２においてエンジン２０の暖機が完了したときの検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴの差Ｂ２と一致しない。

この場合、外乱によって学習値が誤って算出された可能性が高い。外乱とは、たとえば、ラジエータ側冷却水温センサ９０が太陽光によって暖められる場合や、ラジエータ側冷却水温センサ９０がエンジンルーム内に浸入した雪によって冷やされる場合や、ブロックヒータ４００が使用されている場合などである。

よって、暖機完了後の温度差が学習値と異なる場合には、学習値を用いた補正が非実行とされる、もしくは、エンジン２０の故障診断が非実行とされる。これにより、温度差が誤学習された場合であっても、エンジン２０の故障の誤診断を抑制することができる。

図９は、この発明の実施の形態２による診断部２０２Ａが実行する処理のフローチャートである。図９を参照して、Ｓ２００にて、診断部２０２Ａは、ＩＧオン状態であるか否かを判定する。ＩＧオン状態とは、車両１００が走行可能な状態である。ＩＧオン状態ではないと判定された場合は（Ｓ２００にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

ＩＧオン状態であると判定された場合は（Ｓ２００にてＹＥＳ）、診断部２０２Ａは、エンジン２０の暖機が完了したか否かを判定する（Ｓ２１０）。なお、診断部２０２Ａは、サーモスタット７０の温度が開弁温度以上となり検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定している場合にエンジン２０の暖機が完了したと判定することができる。すなわち、診断部２０２Ａは、エンジン２０の動作中にエンジン２０およびラジエータ４０間で冷却水が循環している状態において、検出値ＥＣＴおよび検出値ＲＣＴが安定している場合にエンジン２０の暖機が完了したと判定することができる。

エンジン２０の暖機が完了していないと判定された場合は（Ｓ２１０にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。エンジン２０の暖機が完了したと判定された場合は（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、診断部２０２Ａは、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と一致するか否かを判定する（Ｓ２２０）。

検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と一致すると判定された場合は（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、診断部２０２Ａは、学習値を用いてエンジン２０の故障診断を実行する（Ｓ２３０）。一方、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と一致しないと判定された場合は（Ｓ２２０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン２０の故障診断を実行しない。

なお、上記においては、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差に基づいてブロックヒータ４００が使用されていると判断される場合を説明したが、ＥＣＵ２００Ａは、ブロックヒータ４００の使用状態を示す情報に基づいてブロックヒータ４００が使用されていると判断してもよい。

以上のように、この実施の形態２においては、エンジン２０の暖機が完了した後に、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と異なる場合には、エンジン２０の故障診断が非実行とされる。エンジン２０の暖機が完了した後には、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴが安定する。エンジン２０の暖機が完了したときの検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差と学習値と異なる場合には、外乱によって学習値が誤って算出された可能性が高いので、エンジン２０の故障診断が非実行とされる。これにより、誤学習された検出値を用いてエンジン２０の故障が診断されることを抑制することができる。

また、この実施の形態２においては、エンジン２０の暖機が完了した後に、検出値ＥＣＴと検出値ＲＣＴとの差が学習値と異なる場合には、学習値を用いた補正が非実行とされてもよい。この場合も同様に、誤学習された検出値を用いてエンジン２０の故障が診断されることを抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、電動ウォータポンプを備えるエンジンについて説明したが、この発明は、その他の形式のポンプを備えるエンジンにも適用可能である。たとえば、電動ウォータポンプに代えてエンジンによって駆動される機械式ウォータポンプを用いることができる。

なお、上記において、エンジン２０は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、バイパス通路６０は、この発明における「戻り通路」の一実施例に対応する。また、エンジン側冷却水温センサ８０は、この発明における「第１の冷却水温センサ」の一実施例に対応し、ラジエータ側冷却水温センサ９０は、この発明における「第２の冷却水温センサ」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０ エンジン、２２ 取付側面部、２３ シリンダブロック、２４ ウォータージャケット、２５ 水路、２６，４４ 出口部、２７，４２ 入口部、２８ ＥＧＲクーラ、２９，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ 配管、３０ 電動ポンプ、３２ 排気熱回収器、３４ ＥＧＲバルブ、３５ スロットルボディ、３６ ヒータ、４０ ラジエータ、４６ 冷却ファン、５０ ラジエータ循環通路、６０ バイパス通路、７０ サーモスタット、８０ エンジン側冷却水温センサ、９０ ラジエータ側冷却水温センサ、１１０ 合流部、１２０ 分岐部、２００ 制御装置、２０１ 学習部、２０２ 診断部、３００ 熱機器、４００ ブロックヒータ。

Claims (9)

1. 内燃機関の故障診断装置であって、
   前記内燃機関は、ラジエータと、前記内燃機関および前記ラジエータ間で冷却水を循環させるための冷却水路とを有する冷却装置を含み、
   前記故障診断装置は、
   前記冷却水路において前記内燃機関に流れる冷却水の温度を検出する第１の冷却水温センサと、
   前記冷却水路において前記ラジエータに流れる冷却水の温度を検出する第２の冷却水温センサと、
   前記内燃機関の停止中において前記第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差を学習する学習部と、
   前記学習部によって学習された学習値を用いて補正された前記第１の冷却水温センサの検出水温と前記第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいて前記内燃機関の故障診断を行なう診断部とを備える、内燃機関の故障診断装置。
2. 前記学習部は、前記内燃機関の停止中において前記第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差が所定値よりも大きい場合には、前記学習部による学習を非実行とする、請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
3. 前記所定値は、前記第１の冷却水温センサの検出値の公差と前記第２の冷却水温センサの検出値の公差との合計値である、請求項２に記載の内燃機関の故障診断装置。
4. 前記診断部は、前記内燃機関の暖機が完了した後における前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差が前記学習値と異なる場合には、前記学習値を用いた補正を非実行とする、請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
5. 前記診断部は、前記内燃機関の動作中に前記内燃機関および前記ラジエータ間で前記冷却水が循環している状態において、前記第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差が前記学習値と異なる場合には、前記学習値を用いた補正を非実行とする、請求項４に記載の内燃機関の故障診断装置。
6. 前記診断部は、前記内燃機関の暖機が完了した後における前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差が前記学習値と異なる場合には、前記内燃機関の故障診断を非実行とする、請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
7. 前記診断部は、前記内燃機関の動作中に前記内燃機関および前記ラジエータ間で前記冷却水が循環している状態において、前記第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときの前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差が前記学習値と異なる場合には、前記内燃機関の故障診断を非実行とする、請求項６に記載の内燃機関の故障診断装置。
8. 前記冷却水路は、
   前記内燃機関に設けられて冷却水を通水するための水路と、
   前記ラジエータへ冷却水を通水するためのラジエータ循環通路とを含み、
   前記冷却装置は、
   前記ラジエータを経由することなく、前記内燃機関の水路からの戻り冷却水を前記内燃機関の水路に還流させるための戻り通路と、
   前記ラジエータ循環通路と前記戻り通路とを前記内燃機関の入口側において合流させる合流部と、
   前記合流部に設けられ、前記合流部における冷却水の温度に応じて前記ラジエータ循環通路に流れる冷却水と前記戻り冷却水との混合比率を調整するサーモスタットとをさらに含み、
   前記診断部は、前記学習値を用いて補正された前記第１の冷却水温センサの検出水温と前記第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいて前記サーモスタットの故障診断を行なう、請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
9. 内燃機関の故障診断方法であって、
   前記内燃機関は、ラジエータと、前記内燃機関および前記ラジエータ間で冷却水を循環させるための冷却水路とを有する冷却装置を含み、
   前記故障診断方法は、
   前記冷却水路において前記内燃機関に流れる冷却水の温度を第１の冷却水温センサによって検出するステップと、
   前記冷却水路において前記ラジエータに流れる冷却水の温度を第２の冷却水温センサによって検出するステップと、
   前記内燃機関の停止中において前記第１および第２の冷却水温センサの検出値が安定していると判断されるときに、前記第１の冷却水温センサの検出値と前記第２の冷却水温センサの検出値との差を学習するステップと、
   前記学習するステップにおいて学習された学習値を用いて補正された前記第１の冷却水温センサの検出水温と前記第２の冷却水温センサの検出水温との温度差に基づいて前記内燃機関の故障診断を行なうステップとを含む、内燃機関の故障診断方法。

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