JP2009257198A - 内燃機関の診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明では実際の水温センサの値と内燃機関の運転状態から推定した水温を比較することで、経年変化などによる後燃え量の低下で生じる排気悪化を安価で確実に検知する。
【解決手段】
冷機ストラテジー手段を備えた内燃機関の診断装置において、前記内燃機関の冷却媒体の温度を検知する水温測定手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却媒体の推定水温を算出する水温推定手段と、前記測定水温および前記推定水温に基づいて前記冷機ストラテジー手段の異常を判定する冷機ストラテジー異常判定手段と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は内燃機関の異常を自己診断する内燃機関の診断装置に関し、特に始動時の排気低減のために実施する冷機ストラテジー制御の異常を検知する診断装置を開示する。

冷機ストラテジー制御の代表例として、点火時期リタードとアイドル回転数アップがある。この冷機ストラテジー制御を実施するとは排気温度が上昇し、触媒は早期に活性化する。触媒が活性化すると触媒による排気の浄化効率は非常に高くなる。しかし、車両の排気性能は冷機ストラテジー制御が正常に動作しないと大きく低下する。このため診断規制においても冷機ストラテジー制御の異常を検知する方法が要求され始めている。

冷機ストラテジー制御の異常を検知する単純な方法としては、点火時期や回転数など個々のパラメータに個々のしきい値を設けて判定する方法がある。しかし、点火時期や回転数は車両環境や運転状態により変化するため、単純にしきい値を決めることが困難である。そこで個々のパラメータではなく、内燃機関の運転状態などから触媒の状態を推定する技術が考えられる。例えば、運転状態から触媒温度を推定する技術（特許文献１）や、触媒の下流の排出ガスを推定する技術（特許文献２）などが公知技術として開示されている。これらの技術では冷機ストラテジー制御の実行中あるいは終了後における触媒温度や触媒の下流の排出ガスの積算値により異常を判定している。

特開２００３−２０１９０６号公報 特開２００７−１７７６３１号公報

本発明の目的は、内燃機関が経年変化などによりその特性が変化したような場合であっても、冷機ストラテジー制御の異常を検知できる方法を提供することである。

本発明は排気熱量と共に増加する冷却損失に着目した冷機ストラテジー制御の異常診断装置を提供する。すなわち、内燃機関の冷却媒体の温度を検知する冷却媒体温度測定手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却媒体の推定温度を算出する温度推定手段と、前記冷却媒体温度測定手段により検知された温度と前記推定温度とに基づいて前記冷機ストラテジー手段の異常を判定する冷機ストラテジー異常判定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の診断装置である。

本発明によれば、内燃機関が経年変化などによりその特性が変化したような場合であっても、冷機ストラテジー制御の異常を検知できる方法を提供することができる。

本発明にかかる実施形態は、冷機ストラテジー手段を備えた内燃機関の診断装置において、内燃機関の冷却媒体の温度を検知する水温測定手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却媒体の推定水温を算出する水温推定手段と、前記測定水温および前記推定水温に基づいて前記冷機ストラテジー手段の異常を判定する冷機ストラテジー異常判定手段と、を備える。本実施形態により冷機ストラテジー制御実行時の冷却損失の増加を水温センサで検知し、推定水温と比較することで冷機ストラテジー制御の異常を正確に検知できる。

また、他の実施形態として内燃機関の運転状態として冷機ストラテジー手段による点火リタードの量，吸入空気量の増量，アイドル回転数の増加分の少なくとも一つを用いる。本実施形態により冷機ストラテジー制御による冷却損失の増加をより正確に算出することが出来るため、診断精度が向上する。

また、他の実施形態として、水温推定手段は内燃機関のブロック温度と冷却媒体の温度の差に基づいて内燃機関運転状態から算出される冷却熱の一部である熱交換量を求め、これに基づいて冷却媒体の水温を推定する。本実施形態により冷機ストラテジー制御中にあるいは中断中に車両が走行しても、正確に水温が推定できるために、より広い条件での診断が可能になる。

また、他の実施形態として、測定水温と推定水温の差が始動時水温によって決まる所定値１よりも大きいときに冷機ストラテジー手段の異常と判定する。本実施形態により、始動時水温が高く水温があまり上昇しない場合においても確実に診断することが出来る。

また、他の実施形態として、冷機ストラテジー手段を用いない場合の冷却媒体の推定温度Ａと冷機ストラテジー手段を用いる場合の冷却媒体の推定温度Ｂを算出し、推定温度Ａと推定温度Ｂと測定水温の少なくとも二つに基づいて冷機ストラテジー手段の異常を判定する。本実施形態により、冷機ストラテジー制御が水温上昇に与える影響が正確に算出されるため、より確実な異常判定ができる。

また他の実施形態として、冷機ストラテジー手段による制御が終了した時の推定温度Ａと推定温度Ｂの差が始動時水温によって決まる所定値２よりも小さいときに冷機ストラテジー手段の異常と判定する。本実施形態により、冷機ストラテジー制御がほとんど実行されなかった場合の異常を、確実に検知できる。

また、他の実施形態として、冷機ストラテジー手段による制御が終了した時の推定温度Ａと測定温度との差、もしくは推定温度Ｂと測定温度との差の少なくも一方と、推定温度Ａと推定温度Ｂの差によってきまる所定値３とを比較して冷機ストラテジー手段の異常を判定する。本実施形態により、冷機ストラテジー制御の影響度に応じた判定しきい値を設定することができ、より確実な異常判定が実現できる。

また、他の実施形態として、冷機ストラテジー制御終了時の推定水温と測定水温に基づく判定値１と、冷却媒体の流路を温度によって切り替えるサーモスタットの流路切り替え温度近傍における推定水温と測定水温に基づく判定値２に基づいて冷機ストラテジー制御異常と前記サーモスタットの異常を分離して判定する。

あるいは、冷機ストラテジー制御終了時の推定温度Ｂよりも測定温度が低いに冷却媒体の流路を温度によって切り替えるサーモスタットの異常と判定する。本実施形態により、冷機ストラテジー制御の異常とサーモスタットの異常を分離して判定できる。

以上の実施形態は経年変化により内燃機関の特性が変化したことにより、排気温度が低下しても、これを検知することができる。

以下本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用する筒内噴射式内燃機関の全体構成図の一例である。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ１０３）を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。エアフロセンサ１０３からは、吸気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。また、スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。スロットルセンサ１０４からの信号を受け、コントロールユニットは、モータ１２４を回転させることにより、電制スロットル弁１０５ａを制御する。コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７に備えられている複数のシリンダ１０７ｂにそれぞれ接続された吸気管１０１に分配された後、シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。燃焼室１０７ｃは、シリンダ１０７ｂとピストン１０７ａとで形成される。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてフューエルレールへ圧送される。高圧燃料ポンプ１１１により圧力が高められた燃料はシリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。インジェクタ１１２に供給される燃圧は、燃圧センサ１２１により検知される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサ１１６は吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。１２２は吸気弁側のカムであり、１００は排気弁側のカムである。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。なお本実施形態は図１に示すような筒内噴射内燃機関に限らずポート噴射内燃機関であっても適用可能である。

図２は冷機ストラテジー制御のタイムチャートの一例である。内燃機関始動後に例えば内燃機関の水温が所定温度よりも低いと、触媒が活性化していないと判断して冷機ストラテジー制御が開始される。本制御中は本制御が実施されない暖機後の始動（制御なし）と比較し、触媒を早期活性化するために、スロットルを開き、点火時期をリタード、回転数は高く制御する。本制御が実施されない場合と比較すると本制御実施中は排気温度が大体２００〜３００℃高く、吸入空気量は倍近くになる。そして例えば制御の実行時間や吸入空気量積算などから触媒が活性化したと判断されると、冷機ストラテジー制御を終了する。

図３は従来の診断ブロック図の一例である。従来技術では内燃機関回転数などの内燃機関運転状態から触媒温度を推定する触媒推定手段と始動後経過時間などから冷機制御の終了を判定する終了判定手段を備え、異常判定手段において終了判定時の触媒温度推定値に基づいて冷機ストラテジー制御の異常を判定する。

図４は従来技術のタイムチャートの一例である。従来技術ではあらかじめ制御終了前に到達すべき判定しきい値を設定する。そして図３の触媒温度推定手段から推定される推定値が制御終了前にこの判定しきい値を超えれば正常であると判定する。もし推定値がしきい値を超えなければ異常と判定でき、回転数や点火時期などの個々のパラメータに個々のしきい値を設定するよりも容易に異常を検知できる。

図５に正常および異常時の熱効率を示す。内燃機関に噴射された燃料は、付着燃料などの未燃燃料（未燃）以外は熱に変わり内燃機関出力（出力）と排気熱量（排気）と冷却損失（冷却）になる。従来技術では、これら熱総量が低下するような異常（異常１）は検知できるが、後燃えが減り、未燃燃料が増加するような異常（異常２）は検知できない。なぜならば異常２は冷機ストラテジー制御中の正常状態（正常）と出力が同じであり、回転数や吸入空気量などの内燃機関運転状態が変わらないからである。しかも触媒活性化前の未燃燃料は排気悪化の大きな要因であり、本異常を検知できないことは非常に問題である。そこで従来技術の改良案として次に述べる方法が考えられる。

図６は従来技術の改良案の一例である。図４で説明した触媒温度推定手段と冷機制御終了判定手段に加え、温度センサにより触媒温度や排気温度を測定することで、図５の異常２を検知することができる。しかし温度センサを新たに増設するためコストアップとなり、さらに温度センサ自体の診断もさらに必要となる。

そこで本実施形態では図５において冷機ストラテジー制御中に増加する冷却損失に着目し、既存の水温センサを用いる診断技術を開示する。

図７は点火時期リタードと冷却損失の関係を示す図である。冷機ストラテジー制御では点火時期を通常点火時期よりも２０deg以上リタードする。回転数によるが冷却損失は点火リタードにより倍以上になっている。これは水温が冷機ストラテジー制御中は倍の速度で水温が上昇することを表している。当然、点火リタード以外にも水温上昇に寄与する要因があるため、以下では水温推定値と水温測定値を用いた診断技術を開示する。

図８は本実施形態の概要を示す診断ブロック図である。本実施形態は回転数などの内燃機関運転状態から冷却水温を推定する水温推定手段と、始動後経過時間などから冷機制御終了を判定する冷機制御終了判定手段を備える。異常判定手段では冷機ストラテジー制御の終了判定時における推定水温と既存の水温センサで検知される水温測定値に基づいて冷機ストラテジー制御の異常を判定する。測定水温だけでなく推定水温とあわせて異常判定をおこなうことで、内燃機関運転状態などにより水温の変化速度が変わっていても確実に異常を検知できる。

図９は本実施形態のタイムチャートの一例である。内燃機関始動時の冷却水温を初期値とし、内燃機関運転状態から冷機ストラテジー実施中（制御有）の水温を後述する方法で推定する。一方の測定された水温（測定値）は冷機ストラテジー制御が正常であれば推定水温（推定値Ａ）の近傍にあり、異常であれば近傍から大きく離れる。このため推定値Ａと測定値の差、あるいは其の積算値、あるいは推定値と測定値の昇温速度の差などを比較するなどして異常を判定できる。以下もっとも簡単な冷機制御終了時の測定値と推定値Ａの差による、冷機ストラテジー制御の異常判定についてのべる。

図１０は異常判定の一例を示す。本例では制御終了時の水温の測定値と推定値の差（判定値Ａ）があらかじめ決めた所定範囲内にあれば正常と判定し、所定範囲外にあれば異常と判定する。この場合点火時期がリタードできていない場合や回転数が上がらない異常はプラス側に、後燃えしない場合はマイナス側に値が外れるため、異常状態の分離も可能である。

図１１は本実施形態のフローチャートの一例である。ステップＳ１１０１では冷機ストラテジー診断が未実施か否かを判定し、未実施時の場合にはステップＳ１１０２以降を実施する。ステップＳ１１０２では後述の方法で推定水温（ＥＴＷＮ）を算出し、ステップＳ１１０３に進む。ステップＳ１１０４では冷機ストラテジー制御が終了したか否かを判定し、終了時にはステップＳ１１０４以降を実施する。ステップＳ１１０４では水温センサを読み取りＴＷＥに保存する。ステップＳ１１０５では後述する方法できまる診断しきい値（ＴＨ）を算出する。ステップＳ１１０６では推定水温（ＥＴＷＮ）と測定水温（ＴＷＥ）の絶対値を算出し、診断しきい値と比較する。ステップＳ１１０６において絶対値がしきい値より大きい場合はステップＳ１１０７に進み、小さい場合はステップＳ１１０８に進む。ステップＳ１１０７は異常判定処理であり、異常コードをメモリに格納すると共に警告灯を点灯させる。ステップＳ１１０８は正常判定処理であり、冷機ストラテジー診断を実施したことをメモリに格納する。本フローチャートは例えば１０msおきに内燃機関コントロールユニットで実行すればよい。

図１２は推定水温の算出方法の概要である。本例では内燃機関ブロックへの熱収支を元に冷却水温を算出する。内燃機関ブロックへ伝わる冷却損失熱は吸入空気量（ＱＡＲ），内燃機関回転数，内燃機関負荷，点火リタード量などから後述の方法で算出する。一方走行風や燃料カット時に奪われる放熱量は車速や吸入空気量をもとに後述の方法で算出する。ブロック温度は前述の供給熱量，放熱量に加え冷却水への熱交換量に基づいて算出する。熱交換量は水温とブロック温度の差に比例し、冷却水の流速に応じた係数を用いて算出する。推定水温は始動時の水温を初期値として、前述の熱交換量を積算することで算出できる。本方法によれば走行中の水温も推定できるので、冷機ストラテジー制御中あるいは制御中断中に車両が走行しても正確に冷機ストラテジー制御の異常を検知できる。

以下水温推定方法の詳細について図１３から図２０を用いて説明する。

図１３は内燃機関ブロックへ伝わる冷却損失Ｑａｄｄを演算するブロックである。吸入空気量ＱＡＲから空燃比ＡＦとガソリンの低位発熱量Ｍｆｕｅｌにより供給熱量Ｑ１ａを演算する。それに回転数と負荷によって決まる冷却損失ＩＴＡＱ１とリタード量によって決まる冷却損失補正値ＩＴＡＱＨを掛算して冷却損失熱Ｑａｄｄを算出する。また燃料カット実行中ＦＣＵＴ＝１の場合はＱａｄｄを０にする。本構成によれば、さまざまな内燃機関負荷や点火時期あるいは燃料カットがあっても冷却媒体の温度を正確に演算することができる。なお本ブロックでは供給熱量Ｑ１ａを吸入空気量から演算したが、燃料パルス幅から供給熱量を演算しても良い。またＱａｄｄを０にするのではなくフリクションによって生じる熱量分を加えても良い。

図１４に冷却損失ＭＡＰの一例を示す。図１４（ａ）は回転数と負荷から冷却損失の割合を算出するＭＡＰを示す。一般に負荷が小さいほど冷却損失が大きくなる。また回転数が低くても、あるいは逆に高くても冷却損失は大きくなる。図１４（ｂ）は点火時期のリタード量に対する冷却損失の増分を示すＭＡＰである。これらのＭＡＰは内燃機関定常試験の結果から冷却損失を算出して求める。なお本実施形態は図１４（ｂ）に示すように冷機ストラテジー制御実施時に冷却損失が増加する場合において適用可能である。

図１５は内燃機関ブロック表面から外気への放出熱Ｑ３を演算するブロックである。推定ブロック温度（ＴＥＮＧＥＳ）と外気温度（ＴＨＡ）の差と車速によって決まる放熱係数ＥＨの積から外気へ放熱される熱量Ｑ３を演算する。これは走行風が内燃機関ブロックから奪う放熱量を算出しており、車両が走行時の水温をより正確に推定できる。

図１６に放熱係数ＥＨのテーブルの一例を示す。図１６に示すように、車速が高いほど走行風が内燃機関ブロックから熱を奪うため、車速に応じて放熱係数ＥＨが大きなる。なお同様な考え方でラジエターやヒータでの放熱量も算出し、放熱量に加えても良い。

図１７は燃料カット時の放出熱Ｑ４を演算するブロックである。ここでは内燃機関ブロック推定温度（ＴＥＮＧＥＳ）と外気温度（ＴＨＡ）の差と燃料カット時の空気流量ＱＡＲによって決まる放熱係数ＥＣの積から燃焼室内へ放熱される放出熱Ｑ４を演算する。これは内燃機関ブロックが内燃機関内に流入する空気によって冷やされる熱量を算出しており、特に燃料カットがある場合の水温をより正確に推定できる。なお図１５，図１７では推定ブロック温度（ＴＥＮＧＥＳ）と外気温度の差から放熱係数を演算したが、推定ブロック温度の代わりに実測水温（ＴＷＮ）を用いても良い。

図１８に放熱係数ＥＣのテーブルの一例を示す。吸入空気量ＱＡＲが多いほど放熱係数ＥＣは大きくする。これは吸入空気量が多いほど多く熱を空気に奪われるためである。次に、ここまで説明した冷却損失熱Ｑａｄｄと、放出熱Ｑ３とＱ４の和である放熱ＱＤＥＣからブロック温度（ＴＥＮＧＥＳ）とクーラント温度（ＴＷＮＥＳ）を演算する方法について説明する。

図１９はクーラント温度ＴＷＮＥＳおよびブロック温度ＴＥＮＧＥＳを推定するブロック図である。上記で説明した冷却損失熱ＱＡＤＤおよび放熱ＱＤＥＣをプログラム実行間隔（１０００〜１０ms程度）毎に積算し、内燃機関ブロックの熱量ＱＥＮＧと内燃機関ブロックの熱容量ＤＥからブロック温度推定値（推定水温）ＴＥＮＧＥＳを演算する。ブロック温度推定値ＴＥＮＧＥＳと同じく演算したクーラント温度推定値ＴＷＥＮＳの差と放熱係数ＫＣからクーラントと内燃機関ブロックの熱交換量ＱＴＷＮＡＤＤを算出する。そしてこの熱交換量をサンプリング時間ΔＴ毎に積算し、クーラントの熱量ＱＴＷＮとクーラントの熱容量ＤＣからクーラント温度推定値ＴＷＮＥＳを演算する。このように内燃機関ブロックの熱収支を用いることで、より正確に水温が推定可能になる。

図２０に熱交換係数ＫＣと内燃機関回転数ＮＤＡＴＡの関係を示す。熱交換係数ＫＣは冷却水の流速に応じて大きくなる。ただし通常は冷却水の流速を検知する手段がないため、ここでは冷却水の流量が内燃機関回転数と比例していることを利用し、回転数と熱交換係数の関係で示した。これにより流量センサがない場合でも正確な水温推定ができる。

図２１に始動時水温に基づいた診断しきい値の例を示す。始動時水温が大きくなるほど水温上昇幅が少なくなる。この結果、冷却水温の推定値と測定値の差も小さくなる。したがってここでは始動時水温が高いほど診断しきい値を小さく設定する。また始動水温が所定値以上になると冷機ストラテジー制御の実施時間が短くなり推定値と実測値の差があまりなくなるため診断を禁止する。このように始動時水温に応じてしきい値を設定することで、より確実な異常判定ができる。

次に冷機ストラテジー制御を実行しても、冷機ストラテジー制御がない場合の推定温度を算出し、これにより異常を判定の精度を向上させる方法について説明する。

図２２は冷機ストラテジー制御ありの推定水温（推定値Ａ）と冷機ストラテジー制御なしの推定水温（推定値Ｂ）を用いて異常を判別する際のタイムチャートを示す。なお推定値Ｂは冷機ストラテジー制御による吸入空気量増分，回転数増分，リタード量を内燃機関パラメータから減算して算出する。この二つの推定値の差は冷機ストラテジー制御による水温上昇分を表している。従って冷機ストラテジー制御を実施してもこれらの差が小さい場合は異常と判定することができる。あるいは制御終了時の測定水温が推定値Ａと推定値Ｂのどちらに近いかを基準として異常を判定することもできる。

以下では推定水温Ａと実測水温の差の絶対値を診断指標とし、前述の推定値Ａと推定値Ｂの差に基づいてしきい値を決める方法について説明する。

図２３は二つの推定値を用いた診断しきい値の例を示す。診断しきい値は推定値Ａから推定値Ｂの差に基づいて決める。この差が大きいほど冷機ストラテジー制御中の温度上昇は大きい。そこでしきい値を大きく設定することで誤診断を防止する。またこの差が所定値よりも小さい場合は冷機ストラテジー制御中の温度上昇は小さい。この場合は車両の排気性能に冷機ストラテジー制御が占める割合を考慮して、異常と判定するか診断を禁止するかにする。本例によれば始動時水温を用いる場合よりも、より確実に診断ができる。

サーモスタット異常と冷機ストラテジー制御異常の分離方法について開示する。

図２４はサーモスタット異常時の水温を示すタイムチャートである。ここではサーモスタットの開故障によりラジエータで冷却水が冷やされ、推定値Ｂよりも水温が低くなっている。推定値Ｂは冷機ストラテジー制御を実施していない場合の推定温度であるため、制御終了時の推定値Ｂより測定値が小さい場合にはサーモスタット異常と判別できる。

またより確実にサーモスタットの異常を判別するためにはサーモスタット開温度における推定値Ｂと測定値の差（判定値Ｂ２）を用いる。サーモスタット異常による水温低下は水温と外気温の差に応じて大きくなる。このためサーモスタットが開く温度における推定値と測定値Ｂの差は制御終了時のそれと比較して拡大するため、これを用いることでより確実な判別が可能となる。

図２５にサーモスタットと冷機ストラテジー制御の異常分離方法の一例を示す。判定値Ｂは制御終了時の推定値Ｂと測定値の差、判定値Ｂ２は測定値がサーモ開温度（８０℃前後）に到達した時の推定値Ｂと測定値の差である。本方法によれば判定値Ｂがしきい値Ａより小さければ、水温上昇が正常時よりも低いため冷機ストラテジー制御異常あるいはサーモスタット異常と判定する。この際、推定値Ｂ２がしきい値Ｂよりも小さい場合は、ラジエータによる冷却で水温が低下していると判断し、サーモスタット異常と判定し、そうでなければ冷機ストラテジー制御異常と判定する。なお、判定値Ｂにかかわらず判定値Ｂ２がしきい値Ｂ２を超えなければサーモスタット異常と判定することもできる。

図２６にはサーモスタット異常分離の別の一例を示す。本例では冷機ストラテジー制御終了時に測定値を用いて推定値をリセットする。本実施例では、冷却水熱量を測定値から算出すれば良い。このとき測定値がサーモ開温度に到達した時の測定値と推定値Ｃとの差（判定値Ｃ）は冷機ストラテジー制御の影響を受けなくなる。このためより正確にサーモスタットの異常を分離することができるようになる。

なお、サーモスタット開故障時のラジエータによる放熱を考慮した推定水温を用いても以上説明した方法でサーモスタットと冷機ストラテジーの異常分離も可能である。また本例ではサーモスタット異常を分離する温度をサーモスタット開温度としたが、電動ウォータポンプを備えた内燃機関においては電動ウォータポンプが動作を開始してから所定時間後にしても良い。

以上の実施形態では実際の水温センサの値と内燃機関の運転状態から推定した水温を比較することで、経年変化などによる後燃え量の低下で生じる排気悪化を安価で確実に検知できる。

筒内噴射式内燃機関の全体構成図。 冷機ストラテジー制御のタイムチャートの一例。 従来の診断ブロック図の一例。 従来技術のタイムチャートの一例。 正常および異常時の熱効率。 従来技術の改良案の一例。 点火時期リタードと冷却損失の関係。 本実施形態の概要を示す診断ブロック図。 本実施形態のタイムチャートの一例。 異常判定の一例。 本実施形態のフローチャートの一例。 推定水温の算出方法。 冷却損失の演算ブロック。 冷却損失マップやテーブルの一例。 放熱量の算出ブロック。 放熱係数（ＥＨ）テーブルの一例。 燃料カット時の放出熱算出ブロック。 放熱係数（ＥＣ）テーブルの一例。 冷却水温の算出ブロック。 熱交換係数（ＫＣ）テーブルの一例。 始動時水温に基づく診断しきい値設定の一例。 本発明の実施形態のタイムチャート。 複数の推定水温の差に基づく診断しきい値設定の一例。 サーモスタット異常時の水温を示すタイムチャート。 サーモスタットと冷機ストラテジー制御の異常分離方法の一例。 サーモスタット異常分離の別の一例。

符号の説明

１００ 排気弁側のカム
１０１ 吸気管
１０２ エアクリーナ
１０２ａ 入口部
１０３ エアフロセンサ
１０４ スロットルセンサ
１０５ スロットルボディ
１０５ａ 電制スロットル弁
１０６ コレクタ
１０７ 内燃機関
１０７ａ ピストン
１０７ｂ シリンダ
１０７ｃ 燃焼室
１０８ 燃料タンク
１０９ 燃料ポンプ
１１０ 燃料圧力レギュレータ
１１１ 高圧燃料ポンプ
１１２ インジェクタ
１１３ 点火コイル
１１４ 点火プラグ
１１５ コントロールユニット
１１６ カム角センサ
１１７ クランク角センサ
１１８ 空燃比センサ
１１９ 排気管
１２０ 触媒
１２１ 燃圧センサ
１２２ 吸気弁側のカム
１２４ モータ

Claims (9)

1. 冷機ストラテジー手段を備えた内燃機関の診断装置において、
   前記内燃機関の冷却媒体の温度を検知する温度測定手段と、
   内燃機関の運転状態に基づいて前記冷却媒体の推定温度を算出する温度推定手段と、
   前記温度測定手段により検知された測定温度と前記推定温度とに基づいて前記冷機ストラテジー手段の異常を判定する冷機ストラテジー異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の診断装置。
2. 請求項１において、前記内燃機関の運転状態として冷機ストラテジー手段による点火リタードの量，吸入空気量の増量，アイドル回転数の増加分の少なくとも一つを用いることを特徴とする内燃機関の診断装置。
3. 請求項１において、前記温度推定手段は前記内燃機関のブロック温度と前記冷却媒体の温度の差に基づいて内燃機関運転状態から算出される冷却熱の一部である熱交換量を求め、該熱交換量に基づいて前記冷却媒体の温度を推定することを特徴とする内燃機関の診断装置。
4. 請求項３において、前記測定温度と前記推定水温との差が始動時水温によって決まる所定値１よりも大きいときに前記冷機ストラテジー手段の異常と判定することを特徴とする内燃機関の診断装置。
5. 請求項３において、前記冷機ストラテジー手段を用いない場合の冷却媒体の推定温度Ａと冷機ストラテジー手段を用いる場合の冷却媒体の推定温度Ｂを算出し、前記推定温度Ａと前記推定温度Ｂと前記測定水温の少なくとも二つに基づいて冷機ストラテジー手段の異常を判定することを特徴とする内燃機関の診断装置。
6. 請求項５において、前記冷機ストラテジー手段による制御が終了した時の前記推定温度Ａと前記推定温度Ｂの差が始動時水温によって決まる所定値２よりも小さいときに冷機ストラテジー手段の異常と判定することを特徴とする内燃機関の診断装置。
7. 請求項５において、前記冷機ストラテジー手段による制御が終了した時の前記推定温度Ａと前記測定温度との差、もしくは前記推定温度Ｂと前記測定温度との差の少なくも一方と、前記推定温度Ａと前記推定温度Ｂの差によってきまる所定値３とを比較して冷機ストラテジー手段の異常を判定することを特徴とする内燃機関の診断装置。
8. 請求項１において、冷機ストラテジー制御終了時の推定水温と測定水温に基づく判定値１と、冷却媒体の流路を温度によって切り替えるサーモスタットの流路切り替え温度近傍における推定水温と測定水温に基づく判定値２に基づいて冷機ストラテジー制御異常と前記サーモスタットの異常を分離して判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項５において、冷機ストラテジー制御終了時の前記推定温度Ｂよりも前記測定温度が低い場合に冷却媒体の流路を温度によって切り替えるサーモスタットの異常と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images