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JP6082242B2 - 水温センサのバックアップシステム - Google Patents

水温センサのバックアップシステム Download PDF

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Description

本発明は、水温センサのバックアップシステムに関するものである。
一般的に、自動車における各種の排気ガス対策のデバイスは、エンジンが十分に暖機した状態で正常に働くようになっているものが多く、例えば、排気側から排気ガスの一部を抜き出してＥＧＲクーラで冷却してから吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆるＥＧＲ装置についても、冷間始動時におけるエンジンが冷えた状態（冷機状態）では、排気ガスの再循環を停止してエンジンの暖機を優先するように制御されており、エンジンが十分に暖機しているか否かについては、エンジンを経た冷却水の温度を水温センサにより計測して判断するようにしている。
更に、水温センサの検出値が正常範囲内にあるか否かを監視し、その検出値が正常範囲を外れて通常の使用で有り得ないような値となった時に水温センサの異常を判定し、該水温センサの検出値を不採用として固定の代用値を仮に採用する一方、冷却水の温度に依存して作動するデバイス、例えば、排気ガスの再循環を行うＥＧＲ装置等を停止するようにしている。
例えば、ＥＧＲ装置を例に説明すると、未だ暖機していない冷機状態のエンジンに対し排気ガスの再循環を開始してしまうと、冷えたエンジン内にＥＧＲクーラを経た低温の排気ガスが導入されることで白煙が発生してしまうため、水温センサが異常を示している限りＥＧＲ装置を停止する措置が採られる。
また、ＥＧＲ装置以外のデバイスであっても、冷却水の温度に依存して作動するデバイスは正常に働かせることができないため、同様に停止の措置が採られることになるが、特に支障のない制御に関しては、固定の代用値を冷却水の温度として仮に適用して制御を継続させるようにしている。
尚、この種の水温センサの異常判定に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開２０１２−１０２６８７号公報
しかしながら、従来においては、水温センサの異常が判定されてしまうと、該水温センサの異常を交換・修理等により解消しない限りＥＧＲ装置等のデバイスを停止せざるを得なくなり、該デバイスを正常に働かせることができなくなるという問題があった。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、水温センサに異常が生じても冷却水の温度を継続して把握し得る水温センサのバックアップシステムを提供することを目的とする。
本発明は、エンジンを経た冷却水の温度を検出する水温センサを二基に増設すると共に、該各水温センサの検出値の夫々が正常範囲内にあることを確認してから何れか一方の検出値を冷却水の温度として採用する制御装置を備え、前記各水温センサの何れか一方の検出値が正常範囲を外れても残りの正常範囲内にある検出値を冷却水の温度として採用するようにした水温センサのバックアップシステムであって、各水温センサの検出値が両方とも正常範囲を外れている場合に固定の代用値を冷却水の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止し、各水温センサの検出値が正常範囲にあっても該各水温センサの検出値の偏差が所定の許容値を超えている場合には固定の代用値を冷却水の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止するように前記制御装置を構成したことを特徴とするものである。
而して、このようにした場合、各水温センサの検出値の夫々が正常範囲内にあれば、各水温センサが両方とも正常であると看做せるので、何れか一方の検出値を冷却水の温度として支障なく採用して制御を継続することが可能となり、また、何れか一方の検出値が正常範囲を外れて通常の使用で有り得ないような値となっていたならば、該検出値を出力している水温センサに異常が生じているものと看做せるので、残りの正常範囲内にある検出値を冷却水の温度として制御に採用して該制御を支障なく継続することが可能となる。
しかも、各水温センサの検出値が両方とも正常範囲を外れていれば、両方の水温センサに異常が生じているものと看做せるので、何れの検出値も採用せずに固定の代用値が冷却水の温度として採用される一方、該代用値の採用で支障のあるデバイスが選択的に停止されることになる。
更に、各水温センサの検出値が正常範囲にあっても該各水温センサの検出値の偏差が所定の許容値を超えていれば、各水温センサの何れかの特性に異常が生じているものと看做せるので、何れの検出値も採用せずに固定の代用値が冷却水の温度として採用される一方、該代用値の採用で支障のあるデバイスが選択的に停止されることになる。
上記した本発明の水温センサのバックアップシステムによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、一方の水温センサに異常が生じても他方の水温センサでバックアップすることで冷却水の温度を継続して把握することができるので、冷却水の温度に基づく制御を支障なく継続することができ、両方の水温センサに異常が生じるまで長期間に亘りＥＧＲ装置等のデバイスを正常に働かせることができる。
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、両方の水温センサに異常が生じている場合に、固定の代用値を冷却水の温度として採用して特に支障のない制御を継続させることができると共に、冷却水の温度に依存して作動するデバイスの誤作動による不具合を未然に回避することができる。
（ＩＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、各水温センサの検出値が正常範囲にあっても該各水温センサの何れかの特性に異常が生じていることを検知できるので、そのような特性の異常が検知された場合に、固定の代用値を冷却水の温度として採用して特に支障のない制御を継続させることができると共に、冷却水の温度に依存して作動するデバイスの誤作動による不具合を未然に回避することができる。
本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 図１の制御装置における５つの判定のステップを示すブロック図である。 水温センサの信号電圧と水温との関係を示すグラフである。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えたものとなっており、エアクリーナ３から導入した吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４をインタークーラ６へ送って冷却し、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へ吸気４を導いてエンジン１の各気筒に分配するようにしてあり、また、このエンジン１の各気筒から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
また、エンジン１とラジエータ１１との間には、両者間で冷却水１２を循環し得るよう循環経路１３が設けられており、該循環経路１３では、エンジン１を水冷して昇温した冷却水１２を出口部１４に抜き出し、該出口部１４からラジエータ１１を経由して入口部１５に戻すようになっている。
前記循環経路１３におけるエンジン１への入口部１５には、該入口部１５にラジエータ１１から戻される冷却水１２の水路を閉じるサーモスタット１６が設けられており、冷却水１２の温度が低い時には、サーモスタット１６の作動によりラジエータ１１からの冷却水１２をエンジン１に戻す水路が閉じ且つ入口部１５と出口部１４とを連通するバイパス口１７が開くことにより、冷却水１２をラジエータ１１を経由させずに循環させてエンジン１の暖機を優先するようになっている。
更に、前記入口部１５には、エンジン１を経た冷却水１２の温度を検出する既設の水温センサ１８に加えて別の水温センサ１９が増設されており、これら各水温センサ１８，１９の検出信号１８ａ，１９ａが制御装置２０に入力されるようになっており、該制御装置２０においては、各水温センサ１８，１９の検出値の夫々が正常範囲内にあるか否かが確認されて図２のＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ４の４つの判定が行われると共に、各水温センサ１８，１９の検出値の夫々が正常範囲内にある場合でも、図２のＣａｓｅ５の判定が行われるようになっている。
即ち、各水温センサ１８，１９は、金属酸化物や半導体等の電気抵抗が温度で変化することを利用して温度を検出できるようになっており、図３にグラフで示す如く、正常な水温センサ１８，１９における信号電圧は、曲線αで示すように水温に応じて変化するようになっているが、下限値Ａ1と上限値Ａ2との間の正常範囲Ｎに収まるようになっており、下限値Ａ1を下まわる領域での信号電圧の検出は、ハーネスのグランドショートによる異常と考えられ、上限値Ａ2を上まわる領域での信号電圧の検出は、ハーネスの断線かバッテリショートによる異常と考えられる。
また、制御装置２０のＣａｓｅ１〜Ｃａｓｅ５における判定について詳述すると、Ｃａｓｅ１は、各水温センサ１８，１９の検出値の夫々が正常範囲Ｎ内にあり且つ後述のＣａｓｅ５の条件（各水温センサ１８，１９の検出値の偏差が所定の許容値を超えている）に該当しない場合に一方の水温センサ１８の検出値を冷却水１２の温度として採用するもので、Ｃａｓｅ２は、一方の水温センサ１８の検出値が正常範囲Ｎを外れて他方の水温センサ１９の検出値が正常範囲Ｎ内にある場合に他方の水温センサ１９の検出値を冷却水１２の温度として採用するものであり、Ｃａｓｅ３は、一方の水温センサ１８の検出値が正常範囲Ｎ内にあって他方の水温センサ１９の検出値が正常範囲Ｎから外れている場合に一方の水温センサ１８の検出値を冷却水１２の温度として採用するものである。
更に、Ｃａｓｅ４は、各水温センサ１８，１９の検出値が両方とも正常範囲Ｎを外れている場合に固定の代用値を冷却水１２の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止するものであり、本形態例においては、排気マニホールド９から抜き出した排気ガス８（ＥＧＲガス）を吸気マニホールド７の入口付近の吸気管５に再循環するＥＧＲ装置２１を停止するようにしている。
即ち、図１に示している例では、排気マニホールド９と吸気マニホールド７の入口付近の吸気管５との間を接続するＥＧＲパイプ２２と、排気ガス８の再循環量を適宜に調節する開度調整可能なＥＧＲバルブ２３と、再循環される排気ガス８を冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２４とによりＥＧＲ装置２１が構成されているので、各水温センサ１８，１９の検出値が両方とも正常範囲Ｎを外れている場合には、制御装置２０からの制御信号２３ａにより前記ＥＧＲバルブ２３が閉状態に維持されて排気ガス８の再循環が停止されるようになっている。
また、Ｃａｓｅ５は、各水温センサ１８，１９の検出値が正常範囲Ｎ内であっても該各水温センサ１８，１９の検出値の偏差が所定の許容値を超えている場合（下記の式１を参照）には固定の代用値を冷却水１２の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止するものであり、先のＣａｓｅ４の場合と同様に、排気マニホールド９から抜き出した排気ガス８（ＥＧＲガス）を吸気マニホールド７の入口付近の吸気管５に再循環するＥＧＲ装置２１を停止するようにしている。
［数１］
｜水温センサ１８の検出値−水温センサ１９の検出値｜≧許容値…（１）
而して、このようにした場合、各水温センサ１８，１９の検出値の夫々が正常範囲Ｎ内にあり且つ各水温センサ１８，１９の検出値の偏差が所定の許容値を超えていなければ、各水温センサ１８，１９が両方とも正常であると看做せるので、制御装置２０におけるＣａｓｅ１の判定により、一方の水温センサ１８の検出値を冷却水１２の温度として支障なく採用して制御を継続することが可能となり、また、何れか一方の検出値が正常範囲Ｎを外れて通常の使用で有り得ないような値となっていたならば、該検出値を出力している水温センサ１８又は水温センサ１９に異常が生じているものと看做せるので、制御装置２０におけるＣａｓｅ２又はＣａｓｅ３の判定により、残りの正常範囲Ｎ内にある水温センサ１８又は水温センサ１９の検出値を冷却水１２の温度として制御に採用して該制御を支障なく継続することが可能となる。
例えば、冷間始動時におけるエンジン１が冷えた状態（冷機状態）でのＥＧＲ装置２１の作動を停止してエンジン１の暖機を優先するようにした制御の場合、エンジン１を経た冷却水１２の温度が所定値まで上昇したことを確認してエンジン１の暖機完了を判定し、ＥＧＲ装置２１の作動を許可してＥＧＲバルブ２３の開操作を行うことが可能となる。
また、各水温センサ１８，１９の検出値が両方とも正常範囲Ｎを外れていれば、両方の水温センサ１８，１９に異常が生じているものと看做せるので、制御装置２０におけるＣａｓｅ４の判定により、何れの検出値も採用せずに固定の代用値が冷却水１２の温度として採用される一方、前記代用値の採用で支障のあるデバイスが選択的に停止される、例えば、ＥＧＲバルブ２３が閉状態に維持されてＥＧＲ装置２１の作動が停止されることになる。
このＣａｓｅ４の判定における処理は、従来における一基の水温センサが異常を起こした場合の処理と同様であり、特に支障のない制御に関しては、固定の代用値を冷却水１２の温度として仮に適用して制御を継続させるようにして良い。
更に、各水温センサ１８，１９の検出値が正常範囲Ｎにあっても該各水温センサ１８，１９の検出値の偏差が所定の許容値を超えていれば、各水温センサ１８，１９の何れかの特性に異常が生じているものと看做せるので、制御装置２０におけるＣａｓｅ５の判定により、何れの検出値も採用せずに固定の代用値が冷却水１２の温度として採用される一方、前記代用値の採用で支障のあるデバイスが選択的に停止される、例えば、ＥＧＲバルブ２３が閉状態に維持されてＥＧＲ装置２１の作動が停止されることになる。このＣａｓｅ５の判定における処理は、先のＣａｓｅ４の判定における処理と同様である。
従って、上記形態例によれば、各水温センサ１８，１９の何れか一方に異常が生じても各水温センサ１８，１９の他方でバックアップすることで冷却水１２の温度を継続して把握することができるので、冷却水１２の温度に基づく制御を支障なく継続することができ、両方の水温センサ１８，１９に異常が生じるまで長期間に亘りＥＧＲ装置２１等のデバイスを正常に働かせることができ、また、両方の水温センサ１８，１９に異常が生じている場合に、固定の代用値を冷却水１２の温度として採用して特に支障のない制御を継続させることができると共に、冷却水１２の温度に依存して作動するデバイスの誤作動による不具合、例えば、未だ暖機していない冷機状態のエンジン１に対し排気ガス８の再循環を開始してしまうことで白煙が発生してしまうといった不具合を未然に回避することができる。
更に、各水温センサ１８，１９の検出値が正常範囲Ｎにあっても該各水温センサ１８，１９の何れかの特性に異常が生じていることを検知できるので、そのような特性の異常が検知された場合にも、固定の代用値を冷却水１２の温度として採用して特に支障のない制御を継続させることができると共に、冷却水１２の温度に依存して作動するデバイスの誤作動による不具合（前述と同様の未だ暖機していない冷機状態のエンジン１に対し排気ガス８の再循環を開始してしまうことで白煙が発生してしまうといった不具合等）を未然に回避することができる。
尚、本発明の水温センサのバックアップシステムは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例においては、冷却水の温度に依存して作動するデバイスとしてＥＧＲ装置を例示しているが、ＥＧＲ装置以外のデバイスにも同様に適用して良いこと、その他冷却水の温度に依存して作動するデバイス本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ エンジン
１２ 冷却水
１８ 水温センサ
１８ａ 検出信号
１９ 水温センサ
１９ａ 検出信号
２０ 制御装置
２１ ＥＧＲ装置（デバイス）

Claims (1)

  1. エンジンを経た冷却水の温度を検出する水温センサを二基に増設すると共に、該各水温センサの検出値の夫々が正常範囲内にあることを確認してから何れか一方の検出値を冷却水の温度として採用する制御装置を備え、前記各水温センサの何れか一方の検出値が正常範囲を外れても残りの正常範囲内にある検出値を冷却水の温度として採用するようにした水温センサのバックアップシステムであって、各水温センサの検出値が両方とも正常範囲を外れている場合に固定の代用値を冷却水の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止し、各水温センサの検出値が正常範囲にあっても該各水温センサの検出値の偏差が所定の許容値を超えている場合には固定の代用値を冷却水の温度として採用し且つ該代用値の採用で支障のあるデバイスを選択的に停止するように前記制御装置を構成したことを特徴とする水温センサのバックアップシステム。
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