专利名称：冷却液温度传感器异常判定装置和方法及发动机冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机(内燃机)的冷却系统，更特别地涉及判定冷却系统的冷却液温度传感器的异常的存在或不存在的冷却液温度传感器异常判定装置和冷却液温度传感器异常判定方法。
背景技术：
对于安装在车辆等中的发动机，作为冷却液通道的冷却液套设置在发动机(气缸体或气缸盖)中，并且通过冷却液泵使冷却液经由冷却液套循环来冷却整个发动机(或暖机)。与这种冷却系统相关联，存在这样一种技术:设置有限制在发动机冷却液通道和加热器系统(加热器通道)之间的冷却液循环的转换阀，并且在发动机冷时，转换阀关闭以阻止冷却液在发动机内(在冷却液套)内的通过(执行发动机内冷却液阻止)，从而实现发动机的快速暖机(例如，参见公布号为2009-150266的日本专利申请(JP-A-2009-150266 ))。执行上述发动机内冷却液阻止的冷却系统设置有例如:发动机冷却液温度传感器，其检测发动机的出口冷却液温度；以及加热器系统冷却液温度传感器(例如，加热器入口冷却液温度传感器)，其检测加热器系统中的冷却液温度。作为检测加热器系统冷却液温度传感器的异常的异常检测方法，存在这样一种方法:在发动机启动后经过一定时间段之后发现由加热器系统冷却液温度传感器检测到的检测冷却液温度尚未升高预定值或更大的情况下(例如，参见公布号为10-073047的日本专利申请(JP-A-10-073047))，判定加热器系统冷却液温度传感器异常。顺便提及，冷却液温度传感器的异常的示例为卡停(stuck)异常，在所述卡停异常中，传感器值被固定到某一个值上。顺便提及，对于执行上述发动机内冷却液阻止的冷却系统，在前述异常检测方法应用于与加热器系统冷却液温度传感器有关的异常判定的情况下，如果布置在加热器系统中的热源(例如，废热回收设备等)发生故障等，则即使在发动机启动后经过了一定时间段之后加热器系统中的冷却液的温度也不上升。因此，由于加热器系统冷却液温度所提供的检测冷却液温度值不上升，所以有时会发生如下情况:尽管传感器实际上是正常的，将加热器系统冷却液温度传感器错误地判定为异常。
发明内容
本发明提供了冷却液温度传感器异常判定装置和冷却液温度传感器异常判定方法，在阻止冷却液在发动机内通过的冷却系统中，冷却液温度传感器异常判定装置和冷却液温度传感器异常判定方法能够精确地判定检测加热器系统中的冷却液的温度的冷却液温度传感器是否异常，而不会做出错误的判定。依照本发明的第一方案的冷却液温度传感器异常判定装置为应用至发动机冷却系统(执行发动机内冷却液停止的冷却系统)的冷却液温度传感器异常判定装置，所述发动机冷却系统包括:发动机冷却液通道；对发动机进行旁通的旁通通道(加热器通道)；控制阀(转换阀)，其限制在发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环；以及旁通冷却液温度传感器(加热器入口冷却液温度传感器)，其检测旁通通道中的旁通冷却液温度，并且所述冷却液温度传感器异常判定装置判定旁通冷却液温度传感器是否异常，并且所述冷却液温度传感器异常判定装置包括判定器件，如果当所述旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时(具体而言，例如，当吸入发动机的进气量(在发动机启动时点之后进气量的积分值)变得等于或者大于预定值时)所获得的旁通冷却液温度的检测值的增加量小于预定值，那么所述判定器件打开所述控制阀，并且基于在所述控制阀打开之后所获得的所述旁通冷却液温度的检测值的变化量将所述旁通冷却液温度传感器判定为异常。
此外，在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，如果在所述控制阀打开之后，所述旁通冷却液温度的所述检测值的增加量变得等于或者大于预定值，那么所述判定器件可以将所述旁通冷却液温度传感器判定为正常，如果在所述控制阀打开之后，所述旁通冷却液温度的所述检测值的增加量变得等于或者大于预定值，那么所述判定器件可以将所述旁通冷却液温度传感器判定为正常，并且，如果在所述控制阀打开之后，所述旁通冷却液温度的所述检测值的增加量小于预定值，那么所述判定器件可以将所述旁通冷却液温度传感器判定为异常。
此外，在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，所述旁通通道(加热器通道)可设置有废热回收设备和EGR (废气再循环)冷却器中的至少一个。
在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，首先，在当旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时(当吸入发动机的空气量(在发动机启动之后进气量的积分值)变得等于或者大于预定值时)所获得的检测通道冷却液温度值的增加量(检测旁通冷却液温度值与当发动机启动时所获得的检测旁通冷却液温度值的偏差)大于或者等于预定值的情况下，装置将旁通冷却液温度传感器判定为正常。另一方面，能够想到，在检测旁通冷却液温度值的前述增加量小于预定值的情况下，“旁通冷却液温度的异常”或“旁通通道的热源的故障”，从而装置打开限制在发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环的控制阀。
因为控制阀打开，所以来自两个系统(S卩，发动机冷却液通道和旁通通道的冷却液)循环通过两个系统，并且由发动机加热的高温冷却液流入旁通通道。即使旁通通道不具有可用的热源(即使诸如废热回收设备、EGR冷却器等热源发生故障)，这也会使旁通通道中的冷却液的温度升高，使得在假设旁通冷却液温度传感器正常的情况下由冷却液温度传感器检测到的检测旁通冷却液温度值增加。因此，在本发明的前述方案中，利用这些点，在控制阀打开之后检测旁通冷却液温度值的变化量大于或者等于预定值的情况下，装置判定旁通冷却液温度传感器正常，并且在检测旁通冷却液温度值的变化量小于预定值的情况下，该装置判定旁通冷却液温度传感器异常(具有卡停异常)。
如上所述，根据依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置，在当旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时(当吸入发动机的空气量变得等于或者大于预定值时)所获得的检测旁通冷却液温度值的增加量小于预定值的情况下，所述装置打开控制阀以允许来自发动机的高温冷却液流入旁通通道，使得旁通通道中的冷却液的温度升高，并且同时保持这种冷却液温度升高的状态，基于由旁通冷却液温度传感器检测到的检测旁通冷却液温度值的变化量来执行关于旁通冷却液温度传感器的判定。因此，即使由于废热回收设备、EGR冷却器等发生故障而使得旁通通道不具有可用的热源，所述装置也能够精确地判定旁通冷却液温度传感器是否异常，而不会做出错误的判定。此外，在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，限制在发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环的控制阀可以为温敏操作阀，该温敏操作阀具有使阀体移位的温敏部，并且当控制阀的环境冷却液温度的估算值变得等于或者大于控制阀的开阀温度时，冷却液温度传感器异常判定装置可以判定控制阀已经打开。这种构造的采用使得能够缩短判定控制阀是否已打开所需的时间。下文将对此进行说明。首先，依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置适用的冷却系统(执行发动机内冷却液停止的冷却系统)使用例如具有使阀体移位的温敏部的温敏操作阀作为设置在发动机的冷却液出口处的控制阀。在该情况下，电加热器埋置在温敏部中以使还能够通过利用对电加热器通电所生成的热来熔化热敏蜡而强制控制阀打开(即，由于加热器的通电而打开)。当上述检测旁通冷却液温度值的增加量小于预定值时，通过使加热器通电来打开阀。判定控制阀是否已打开的方法的示例为利用在电加热器的通电开始之后经过的时间来判定阀是否已打开的方法。在基于加热器的通电的持续时间判定出控制阀已经打开的情况下，为了防止当阀实际上尚未打开而做出控制阀已经打开的错误判定，开阀状态标准值适合基于如下条件:在控制阀打开之前，需要最长的时间。然而，关于该适合性，裕度极大，使得在执行关于旁通冷却液温度传感器的正常或异常的判定之前必然地存在长的时间。然而通过采用当控制阀的环境冷却液温度的估算值变得等于或者大于开阀温度时判定控制阀已经打开的方法，能够根据阀的实际的打开状态来判定控制阀已经打开。由于这消除了提供上述裕度的需要，在判定出阀已经打开之前仅需要短的时间，从而能够缩短在关于旁通冷却液温度传感器的正常或异常的判定之前的时间。此处应注意，在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，如果在控制阀已经打开之后发动机冷却液通道中的高温冷却液和旁通通道中的冷却液未充分混合在一起的状态(旁通通道中的冷却液的温度尚未充分升高的状态)的期间执行关于旁通冷却液温度传感器的判定，则存在当传感器实际上正常时做出传感器异常的错误判定的可能性。因此，在依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置中，为了防止错误的异常判定，可以在控制阀打开后经过预定时间之后，即，在旁通通道中的冷却液温度充分升高所需的时间经过之后，可以执行关于旁通冷却液温度传感器的判定。根据依照前述方案的冷却液温度传感器异常判定装置，如果当旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时所获得的检测旁通冷却液温度值的增加量相对小，则控制阀打开以使旁通通道中的冷却液温度升高，然后基于在控制阀已打开之后的检测旁通冷却液温度值的变化量来执行关于冷却液温度传感器的异常的判定。因此，能够精确地判定旁通冷却液温度传感器的异常的存在，而不会做出错误判定。依照本发明的第二方案的冷却液温度传感器异常判定方法为在发动机冷却系统中使用的冷却液温度传感器异常判定方法，所述发动机冷却系统包括:发动机冷却液通道；对发动机进行旁通的旁通通道；控制阀，其限制在发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环；以及旁通冷却液温度传感器，其检测旁通通道中的旁通冷却液温度，并且所述冷却液温度传感器异常判定方法判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常，并且所述方法包括:当所述旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时，使用所述旁通冷却液温度传感器来检测所述旁通冷却液温度；如果检测到的所述旁通冷却液温度的增加量大于或者等于预定值，那么将所述旁通冷却液温度传感器判定为正常；以及如果检测到的所述旁通冷却液温度的所述增加量小于预定值，则打开所述控制阀，并且在所述控制阀打开之后使用所述旁通冷却液温度传感器再次检测所述旁通冷却液温度，并且基于所述控制阀打开之前和之后之间的所述旁通冷却液温度的变化量来判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常。
依照本发明的第三方案的发动机冷却系统包括:发动机冷却液通道；对发动机旁通的旁通通道；控制阀，其限制在发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环；旁通冷却液温度传感器，其检测旁通通道中的旁通冷却液温度；以及冷却液温度传感器异常判定部，如果当旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时所获得的旁通冷却液温度的检测值的增加量小于预定值，则所述冷却液温度传感器异常判定部打开所述控制阀，并且基于在控制阀打开之后所获得的旁通冷却液温度的检测值的变化量来判定旁通冷却液温度传感器是否异常。
根据依照第二方案的冷却液温度传感器异常判定方法以及依照第三方案的发动机冷却系统，能够实现与依照第一方案所述的冷却液温度传感器异常判定装置所实现的效果基本相同的效果。
下面将参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性进行说明，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中:
图1为示出应用本发明的实施例的发动机的冷却系统的示例的总体构造图2A为示出在图1所示的冷却系统中使用的转换阀的结构以及示出转换阀的闭阀状态的剖面图2B为示出在图1所示的冷却系统中使用的转换阀的结构以及示出转换阀的开阀状态的剖面图3A为示出在图1所示的发动机的冷却系统中在发动机冷机状态期间在冷却液通道中循环的冷却液的流的图3B为示出在图1所示的发动机的冷却系统中在发动机的半暖机状态期间冷在却液通道中循环的冷却液的流的图4为示出在图1所示的发动机的冷却系统中在发动机的完全暖机状态期间在冷却液通道中循环的冷却液的流的图5为示出在本发明的实施例中ECU执行的冷却液温度传感器异常判定处理的示例的流程图；以及
图6为示出在本发明的实施例中冷却液温度传感器异常判定处理的示例的时序图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行说明。
将参照图1对发动机I的冷却系统(发动机内冷却液停止冷却系统)进行说明。
本发明的冷却系统包括电动冷却液泵2、散热器3、恒温器4、加热器5、废热回收设备6、EGR (废气再循环)冷却器7、转换阀10、用于使冷却液循环到这些器件的冷却液通道200等等。冷却液通道200包括:发动机冷却液通道201，其使冷却液(例如，LLC (Long LifeCoolant，长效冷却液))经由发动机1、散热器3和恒温器4循环；以及加热器通道202，其使冷却液经由EGR冷却器7、废热回收设备6、加热器5和恒温器4循环。在该实施例中，对于冷却液通过发动机冷却液通道201的循环以及冷却液通过加热器通道202的循环两者，采用一种电动冷却液泵(电动水泵)2。发动机I为汽油发动机、柴油发动机等，其安装在常规的车辆、混合动力车辆等中，并且发动机的气缸体和气缸盖设置有冷却液套(未示出)。发动机I设置有检测冷却液出口(气缸盖的冷却液套出口)Ib处的冷却液温度的发动机冷却液温度传感器21。此外，在发动机I的进气通道中，布置有检测进气温度的进气温度传感器23以及检测吸入发动机I的空气量的空气流量计24。发动机冷却液温度传感器21、进气温度传感器23和空气流量计24的输出信号输入到ECU (电子控制单元)300。电动冷却液泵2为其排出流量(排出压力)能够通过控制电动机的转速来可变地设定的冷却液泵。电动冷却液泵2被布置为使得其排出口与发动机I的冷却液入口 Ia(冷却液套的入口)连通。电动冷却液泵2的运行由E⑶300控制。此外，连同发动机I的启动一起驱动电动冷却液泵2，并且根据发动机I的运行状态等来控制电动冷却液泵2的排出流量。恒温器4是根据例如温敏部的热敏蜡的膨胀和收缩而运行的阀设备，并且被设计为使得当冷却液温度相对低时散热器3和电动冷却液泵2之间的冷却液通道被关闭以防止冷却液流入散热器3(发动机冷却液通道201)。另一方面，当发动机I的暖机已完成时，即，当冷却液温度相对高时，恒温器4根据冷却液温度而运行(打开其阀)，以允许冷却液的一部分流入散热器3，使得由冷却液回收的热从散热器3释放到大气中。顺便提及，在该实施例中，恒温器4已被设定为当温敏部的环境冷却液温度(约等于蜡的温度)达到比稍后描述的转换阀10的开阀温度(例如，70°C)高的冷却液温度(例如，82°C或更高)时打开。加热器通道202为对发动机I进行旁通的旁通通道。EGR冷却器7、废热回收设备6和加热器5自冷却液流动的上游侧按上述列举的次序串联地连接在加热器通道202上。从电动冷却液泵2排出的冷却液按“EGR冷却器7 —废热回收设备6 —加热器5 —恒温器4 —电动冷却液泵2”的次序循环。加热器连接通道202a连接至在EGR冷却器7和废热回收设备6之间的加热器通道202。加热器连接通道202a经由转换阀10连接至发动机I的冷却液出口 Ib (气缸盖的冷却液套出口)。转换阀(控制阀)10打开和关闭加热器连接通道202a。稍后将对转换阀10的细节进行说明。加热器5为利用冷却液的热对车辆的车厢进行加热的热交换器，并且被布置成面向空调器的送风管。具体而言，实现了如下设计:使得当车厢被加热时(当加热器接通时)在送风管中流动的空调风通过加热器5 (加热器心)并且所获得的暖风被供给到车厢，并且使得在其它时间(例如，在冷却期间)(当加热器关断时)，空调风绕过加热器5。在加热器5上，布置有加热器入口冷却液温度传感器22。加热器入口冷却液温度传感器22的输出信号被输入到E⑶300。顺便提及，因为加热器5的入口冷却液温度与在加热器通道202 (旁通通道)中流动的冷却液的温度相等，所以加热器入口冷却液温度传感器22对应于旁通冷却液温度传感器。
废热回收设备6是这样一种热交换器:为利用冷却液从排气中回收热的目的，该热交换器布置在发动机I的排气通道上。由废热回收设备6回收的热用于发动机的暖机和车厢的加热。EGR冷却器7是这样一种热交换器:该热交换器布置在将在发动机I的排气通道中流动的排气的一部分返回至进气通道的EGR通道上，以达到冷却在EGR通道中通过(回流)的EGR气体的目的。
接下来，将参照图2A和图2B对冷却系统中使用的转换阀10进行说明。
在该实施例中，转换阀10包括壳体11、阀体12、压缩盘簧13和温敏部14等。
壳体11设置有:冷却液入口 11a，其连接至图1所示的发动机I的冷却液出口(气缸盖的冷却液套开口)Ib ;散热器连接开口 11b，其连接至散热器3 ;以及加热器连接开口11c。加热器连接开口 Ilc经由图1所示的加热器连接通道202a连接至加热器通道202。
在壳体11的内部设置有彼此面对的阀座111和弹簧座112。阀座111和弹簧座112之间的空间(在阀体12的上游侧上的空间)形成冷却液导入部lid。冷却液入口 Ila与冷却液导入部Ild连通。散热器连接开口 Ilb经由冷却液导入部Ild与冷却液入口 Ila连通。此外，在阀体12的下游侧上的空间形成冷却液导出部lie，加热器连接开口 Ilc与冷却液导出部Ile连通。
阀体12布置在壳体11内部的阀座111和弹簧座112之间，从而能够接触阀座111以及与阀座111分离。该阀体12和温敏部14 (稍后描述)的箱体141集成到一起。此外，压缩盘簧13放置在阀体12和弹簧座112之间。由于压缩盘簧13的弹力，阀体12被朝向阀座111推动。
温敏部(温敏执行器)14包括箱体141和杆142。杆142为沿阀体12的开闭方向延伸的杆形构件，并且被布置为能够相对于箱体141自由地滑动。杆142穿透阀体12。阀体12能够沿开闭方向相对于杆142滑动。此外，杆142的远端部穿透壳体11的壁体Ilf(在与冷却液入口 Ila相反的一侧的壁体)，并且该远端部由杆保持构件16保持。
温敏部14的箱体141的内部填充有热敏蜡143，由于温敏部14的环境冷却液温度(下文也称为转换阀环境冷却液温度)的变化(即，蜡温度的变化)而膨胀和收缩。热敏蜡143的膨胀和收缩改变了杆142相对于箱体141的突出量。顺便提及，热敏蜡143容纳在由橡胶等制成的密封构件144内。
在具有如上所述的结构的转换阀10中，当转换阀环境冷却液温度(约等于蜡温度)Tvw低于预定值(在该实施例中为70°C)时，出现如下状态:杆142从箱体141突出的量小(SP，杆142陷入箱体141中的量大)，从而通过压缩盘簧13的弹力将阀体12定位在阀座111上(即，关闭)(图2A)。当自该闭阀状态所述转换阀环境冷却液温度Tvw变得等于或者高于预定值(等于或者高于70°C)时，温敏部14的热敏蜡143膨胀。由于热敏蜡143的膨胀，杆142从箱体141突出的量增加，整个温敏部14，即阀体12，沿远离阀座111的方向移动，克服压缩盘簧13的弹力，使得阀体12与阀座111分离(打开)(图2B)。
因此，当转换阀环境冷却液温度Tvw低于预定值(70°C)时，在该实施例中转换阀10呈关闭状态，其中图1所示的发动机I (发动机冷却液通道201)的冷却液出口 Ib和图1所示的加热器通道202彼此被遮闭(发动机冷却液通道和旁通通道之间的冷却液循环受限制)。另一方面，当转换阀环境冷却液温度Tvw大于或者等于预定值(大于或者等于70°C )时，转换阀10呈开阀状态，其中发动机I (发动机冷却液通道201)的冷却液出口 Ib和图1所示的加热器通道202彼此连通。顺便提及，当图1所示的恒温器4处于闭阀状态时，尽管冷却液入口 Ila和散热器连接开口 Ilb彼此连通，已流入冷却液入口 Ila的冷却液不会流入散热器连接开口 lib。此处应注意，在该实施例中的转换阀10中，电加热器15被埋置在温敏部14内。通过为电加热器15通电以使由电加热器15产生的热熔化热敏蜡143，能够强制转换阀10呈打开状态。由于加热器通电引起的转换阀10的打开是在稍后描述的冷却液温度传感器异常判定处理期间(在关于加热器入口冷却液温度22的正常的第二判定时)等执行的。顺便提及，通过转换阀控制器(未示出)来操作转换阀10的电加热器15。转换阀控制器根据来自E⑶300的开阀请求来执行转换阀10的电加热器15的通电。将参照图3和图4对循环通过图1所示的发动机I的冷却系统的冷却液通道的冷却液的流动进行说明。首先，在发动机的冷机状态期间，由于转换阀10的温敏部14的环境冷却液温度Tvw低(小于70°C)，所以转换阀10呈关闭状态，以使发动机I内(冷却液套内)的冷却液的通过被停止(发动机内冷却液停止)。由于这点，发动机I快速暖机。此外，当转换阀10处于关闭状态时，由于电动冷却液泵2的运行，冷却液循环通过如图3A所示的加热器通道202，并且冷却液按“电动冷却液泵2 — EGR冷却器7 —废热回收设备6-加热器5 —恒温器4 —电动冷却液泵2”的顺序流动。如果在如上所述的快速暖机期间存在车厢加热请求，则由废热回收设备6回收的热足以弥补加热器5所需的热量。接下来，当发动机I变得半暖机并且转换阀10的温敏部14的环境冷却液温度Tw变得等于或者高于预定值(等于或者高于70°C)时，转换阀10打开。当转换阀10打开时，除了加热器通道202中的冷却液循环之外，冷却液还按“电动冷却液泵2 —发动机I的冷却液入口 Ia —发动机I的内部(冷却液套内)一发动机I的冷却液出口 Ib —转换阀10 —加热器连接通道202a”的顺序流动，如图3B所示，以使发动机I冷却。此外，当转换阀10呈打开状态时，发动机冷却液通道201中(发动机I中)的冷却液和加热器通道(旁通通道)202中的冷却液混合。然后，当发动机I达到完全暖机状态时，恒温器4运行(打开其阀)以使冷却液的一部分流入散热器3，如图4所示，因此由冷却液回收的热从散热器3释放到大气中。接下来，将对ECU300进行说明。ECU300包括CPU、ROM、RAM、备用RAM等。ROM存储各种控制程序、在各种控制程序执行时参考的设定表等。CPU基于存储在ROM中的各种控制程序和设定表来执行计算处理。此外，RAM为用于暂时存储CPU的计算结果、从各种传感器输入的数据等的存储器。备用RAM是用于当发动机I停止时存储需要存储的数据等的非易失性存储器。E⑶300连接至检测发动机I的运行状态的各种传感器，包括发动机冷却液温度传感器21、进气温度传感器23和空气流量计24，如图1所示。此外，E⑶300也连接至加热器入口冷却液温度传感器22、点火开关(未示出)等。ECU300基于来自检测发动机的运行状态的各种传感器的输出信号来执行发动机I的各种控制，包括发动机I的节流阀的开度控制、燃料喷射量控制(喷射器的打开/关闭控制)等。此外，E⑶300还执行下文描述的“冷却液温度传感器异常判定处理”。
(判定处理的示例I)
将参照图5所示的流程图对用于加热器入口冷却液温度传感器22的异常判定处理的示例进行说明。E⑶300执行图5所示的处理例程。
图5所示的处理例程开始于点火开关接通时的时点(IG-0N)。当图5所示的处理例程开始时，ECU300首先在步骤STlOl中从加热器入口冷却液温度传感器22的输出信号中拾取在发动机启动时存在的加热器入口冷却液温度thw2。接下来，在步骤ST102中，E⑶300读入用于稍后描述的步骤ST105和步骤STllO的判定处理的异常判定值a (0C)0该异常判定值α可以为恒定值(例如，a=5°C)，或者还可以参照设定表等根据发动机启动时存在的冷却液温度来可变地设定。顺便提及，异常判定值α (恒定值)或用于计算异常判定值α的设定表被存储在E⑶300的ROM中。
在步骤ST103中，E⑶300基于空气流量计24的输出信号来计算自发动机启动时起进气量的积分值(Σ ga)。在步骤ST104中，E⑶300判定进气量积分值(Σ ga)是否大于或者等于规定值β [g] O在判定结果为肯定性判定时(是)的时点(当达到Σ ga ^ β的状态时的时点)，ECU300判定为满足判定前条件，然后进行到步骤ST105。
顺便提及，关于规定值β [g]，通过实验、模拟等，预先获取进气量的积分值(Σ ga),并且基于获取的结果来适合规定值β [g]，然后将规定值β [g]存储在E⑶300的ROM中，所述进气量的积分值是在如下过程中使从发动机启动时起由加热器入口冷却液温度传感器22 (在正常状态下)提供的检测冷却液温度值的变化量(偏差)变得等于或者大于预定值(异常判定值a=5[°C ]或更大)所需要的:在所述过程中，在加热器通道202中的冷却液温度由于通过废热回收设备6、EGR冷却器7等从排气的热传递到在加热器通道202中循环的冷却液的热量而升高。
在步骤ST105中，E⑶300基于当进气量积分值(Σ ga)变得等于或者大于规定值β [g]时所获得的加热器入口冷却液温度传感器22的输出信号来计算加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的偏差(即，其与在发动机启动时所获得的检测加热器入口冷却液温度值的偏差(thw2偏差))，并且然后判定thw2偏差是否大于或者等于在步骤ST102中读入的异常判定值a [°C ](将要进行第一正常判定)。如果判定的结果为肯定性判定(是)(如果thw2偏差彡α )，则E⑶300判定加热器入口冷却液温度传感器22正常(步骤ST111)。如果步骤ST105中的判定结果为否定性判定(否)(如果thw2偏差〈α )，则E⑶300进行到步骤ST106。
此处应注意的是，如果步骤ST105中的判定结果为否定性判定(否)，则E⑶300不能判定出是否存在“加热器入口冷却液温度传感器22异常”的情形或者“废热回收设备6或EGR冷却器7发生故障”的情形。因此，在该示例中，在转换阀10被强制打开之后，执行关于加热器入口冷却液温度传感器22的第二正常判定，如后面描述的。
在步骤ST106中，E⑶300通过将开阀请求输出到转换阀控制器来开始转换阀10的电加热器15的通电。顺便提及，E⑶300对从转换阀10的电加热器15的开始通电的时间点起经过的时间进行计数。
接下来在步骤ST107中，E⑶300判定是否“转换阀无关闭状态故障”。如果判定结果为肯定性判定(是)，则ECU 300进行到步骤ST108。如果步骤ST107中的判定结果为否定性判定(否)，则E⑶300不执行关于加热器入口冷却液温度传感器22的正常或异常的判定(步骤ST113，其中跳过判定)。顺便提及，术语“关闭状态故障”在此处是指阀处于关闭状态而不能打开的故障。
将对步骤ST107的判定处理的示例进行具体说明。在转换阀10具有关闭状态故障的情况下，即使加热器15被通电，发动机I中的冷却液也保持静止，并且因此由发动机冷却液温度传感器21检测到的发动机冷却液温度thwl的增加量大。另一方面，在转换阀10正常的情况(低温冷却液流入发动机I的情况)下，发动机冷却液温度thwl (检测值)的增加量相对小(或者检测冷却液温度值thwl下降)。利用该点，如果在加热器15被通电之后由发动机冷却液温度传感器21检测到的发动机冷却液温度thwl的增加量小于预定值，则E⑶300判定为“转换阀无关闭状态故障”，并且进行到步骤ST108。顺便提及，在需要获得发动机冷却液温度传感器21为正常的判定的情况下，E⑶300例如计算发动机冷却液温度thwl (检测值)和进气温度tha (检测值)之间的差[thwl-tha]，并且判定温度差[thwl-tha]是否在预定范围内(例如，-200C^ thwl-tha ( 20°C)，并且如果判定结果为肯定性判定(是)则判定为发动机冷却液温度传感器21正常。
顺便提及，在转换阀10装有检测阀提升量的传感器的情况下，可以基于由阀提升传感器提供的检测值来判定“转换阀的关闭状态故障”的存在或不存在。
在步骤ST108中，E⑶300判定在转换阀10的电加热器15的通电开始的时间点之后是否已经过冷却液混合标准时间。基于从电加热器15的通电开始到转换阀10的实际打开的时间量以及从转换阀10的打开到发动机冷却液通道201中(发动机I中)的冷却液和加热器通道202中的冷却液充分混合时(到加热器通道202中的冷却液的温度充分升高时)的时间量来适合步骤ST108的处理中使用的“冷却液混合标准时间”。
具体而言，基于从转换阀10的电加热器15开始通电时到转换阀10打开时需要最长时间的条件(例如，正在执行空转运行并且发动机处于低温环境的条件)，通过实验、模拟等来适合打开转换阀10所需的时间(时间I)(见图6)。此外，关于发动机冷却液通道201中(发动机I中)的冷却液与加热器通道202中的冷却液的充分混合所需的时间(时间2)(见图6)，时间2与在转换阀10打开之后 发生的发动机I中的冷却液的流量成反比，并且因此在基于实验、模拟等来适合时间2时考虑到这点。通过对适合的“打开阀所需的时间(时间I)”和适合的“混合冷却液所需的时间(时间2)”求和所获得的“值[时间1+时间2] ”被设定为在步骤ST107的判定处理中使用的“冷却液混合标准时间”。
然后，在电加热器15的通电开始之后经过的时间达到上述冷却液混合标准时间时的时点(步骤ST108中的判定结果为肯定性判定(是)时的时点)，ECU300中断转换开阀请求，并且停止转换阀10的电加热器15的通电(步骤ST109)，然后进行到步骤ST110。
在步骤STl 10中，E⑶300基于加热器入口冷却液温度传感器22的输出信号来计算加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的偏差(即，其与当转换阀打开时(当发动机启动时)所获得的检测加热器入口冷却液温度值的偏差(thw2偏差))，然后判定thw2偏差是否大于或者等于在步骤ST102中读入的异常判定值a [°C](第二正常判定)。如果判定结果为肯定性判定(是)(如果thw2偏差> a )，则E⑶300判定加热器入口冷却液温度传感器22正常(步骤ST111)。如果步骤STllO中的判定结果为否定性判定(否)(如果thw2偏差〈a )，则E⑶300判定加热器入口冷却液温度传感器22具有卡停异常(步骤STl 12)。
接下来，将参照图6对关于加热器入口冷却液温度传感器22的异常判定处理的具体示例进行说明。顺便提及，图6示出了在加热器入口冷却液温度传感器22正常以及由于废热回收设备6和EGR冷却器7的故障导致旁通通道不具有可用的热源的情况下，加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的变化的示例。
首先，在当从发动机启动起的进气量积分值(Σ ga)变得大于或者等于规定值β [g]时(第一正常判定)所获得的加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的偏差大于或者等于异常判定值a [°C ]的情况下，E⑶300判定加热器入口冷却液温度传感器22正常。另一方面，在当进气量积分值(Σ ga)变得大于或者等于规定值β [g]时(第一正常判定)所获得的加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的偏差小于异常判定值a [°C ]的情况(Ε⑶300不能判定出存在“加热器入口冷却液温度传感器22异常”的情形或者“废热回收设备6或EGR冷却器7发生故障”的情形的情况)下，E⑶300开始转换阀10的电加热器15的通电，如图6所示。
在转换阀10由于电加热器的通电而实际打开之后，来自发动机I的高温冷却液流入加热器通道202并且因此加热器通道202中的冷却液温度升高，即使废热回收设备6和/或EGR冷却器7发生故障。然后，当达到发动机冷却液通道201中(发动机I中)的冷却液和加热器通道202中的冷却液充分混合的状态时，加热器通道202中的冷却液的温度变得充分高。此时，如果加热器入口冷却液温度传感器22正常，则由该冷却液温度传感器22检测到的加热器入口冷却液温度thw2 (检测值)的变化量变大，使得加热器入口冷却液温度thw2的偏差变得等于或者大于异常判定值a [°C ](图6)。另一方面，在加热器入口冷却液温度传感器22具有卡停异常(检测值卡停在低冷却液温度值的异常)的情况下，冷却液温度入口冷却液温度thw2 (检测值)不升高，但是加热器通道202中的冷却液的温度实际上升高，使得加热器入口冷却液温度 thw2的偏差不会变得等于或者大于异常判定值a [°C]。
鉴于这些点，在该示例中，在当发动机冷却液通道201中(发动机I中)的冷却液和加热器通道202中的冷却液变得充分混合时由加热器入口冷却液温度传感器22检测到的加热器入口冷却液温度thw2的偏差(其与当转换阀打开时(当发动机启动时)所获得的检测加热器入口冷却液温度值的偏差)大于或者等于异常判定值α (例如，a=5[°C])的情况(BP, thwe偏差彡α的情况)下，E⑶300判定加热器入口冷却液温度传感器22正常。在加热器入口冷却液温度thw2的偏差小于异常判定值α的情况下，E⑶300判定为加热器入口冷却液温度传感器22具有卡停异常。
如上所述，在该示例的异常判定处理中，在判定出通过关于加热器入口冷却液温度传感器22的第一正常判定判定出加热器入口冷却液温度传感器22不正常的情况(加热器入口冷却液温度传感器22异常或者废热回收设备6或EGR冷却器7发生故障的情况)下，转换阀10打开，以使来自发动机I的高温冷却液流入加热器通道202中并且因此加热器通道202中的冷却液的温度升高。在该冷却液温度升高的状态期间，基于由加热器入口冷却液温度传感器22检测到的旁通冷却液温度的thw2偏差(变化量)来执行关于加热器入口冷却液温度传感器22的第二正常判定。因此，即使当由于废热回收设备6或EGR冷却器7等发生故障而导致旁通通道不具有可用的热源时，也能够精确地判定出加热器入口冷却液温度传感器22 (旁通冷却液温度传感器)的异常的存在或不存在，而不会做出错误判定。
顺便提及，尽管在上述示例中，图5所示的处理例程开始于点火开关接通时的时点(IG-0N)，在装有发动机I的车辆为混合动力车辆的情况下存在发动机启动请求时也可以开始图5所示的处理例程。
(判定处理的示例2)。
尽管在判定处理的示例I中，判定出在转换阀10的电加热器15的通电开始之后经过一定时间(时间I)时的时点转换阀10已经打开，还可容许估算转换阀10的温敏部14的环境冷却液温度Tvw，并且基于转换阀环境冷却液温度Tvw的估算值来判定转换阀10是否已打开。
具体而言，利用由发动机冷却液温度传感器21检测到的发动机冷却液温度thwl，ECU300基于设定表或计算表达式来估算转换阀环境冷却液温度Tvw。在转换阀环境冷却液温度Tw的估算值达到转换阀10的开阀温度(70°C)时的时点，E⑶300判定为“转换阀10已经打开”。然后，在判定出阀10已经打开时的时点之后经过上述设定时间(时间2)(加热器通道202中的冷却液温度充分升高之前所需的时间)之后，执行关于加热器入口冷却液温度传感器22的正常判定(执行图5中的步骤STllO的判定处理)。
因此，在该示例的开阀状态判定处理中，由于基于转换阀环境冷却液温度Tw的估算值判定出转换阀10的打开状态的存在，所以，与判定处理的示例I的上述开阀状态判定处理相比，即，与基于在电加热器15通电开始之后经过的时间判定出转换阀10的打开状态的存在的情况相比，能够在短时间内实施关于加热器入口冷却液温度传感器22的第二正常判定。
也就是说，在判定处理的示例I中，为了防止当转换阀10实际上尚未打开时而做出转换阀10已经打开的错误判定，基于在转换阀10打开之前需要最长时间的条件(例如，发动机空转并且发动机处于低温环境的条件)来适合冷却液混合标准时间。然而，对于这种适合，裕度极大，因此在执行关于加热器入口冷却液温度传感器22的第二正常判定之前必然存在长的时间。然而，通过采用使得当转换阀环境冷却液温度(约等于蜡温度)Tvw的估算值达到开阀温度(70°C)时判定出转换阀10已经打开的设计，变得能够根据转换阀10的实际打开来判定转换阀10已经打开。这消除了提供上述裕度的需要，使得能够缩短关于加热器入口冷却液温度传感器22的正常判定(第二正常判定)之前的时间。
顺便提及，尽管在上述示例中由发动机冷却液温度传感器21检测到的检测冷却液温度值用于估算转换阀环境冷却液温度Tvw，发动机冷却液温度thwl的估算值也可用于估算转换阀环境冷却液温度Tvw。下文将对估算的示例进行说明。
首先，ECU300基于根据发动机转速传感器(未示出)的输出信号计算出的发动机转速Ne和负荷因数kl参照通过实验、模拟等预先适合的设定表来计算发动机I中的冷却损失Qw。顺便提及，负荷因数kl能够基于发动机转速Ne和进气压力通过参照设定表等而被计算为例如表示当前负荷与最大发动机负荷的比例的值。
接下来，利用计算出的冷却损失Qw，E⑶300基于下面的表达式(I)，即，发动机冷却液温度thwl的拉普拉斯变换表达式，来计算发动机冷却液温度thwl的估算值。此外，利用计算出的发动机冷却液温度thwl的估算值，ECU300根据下面的表达式(2)来计算转换阀环境冷却液温度Tvw的估算值。
权利要求
1.一种应用至发动机冷却系统的冷却液温度传感器异常判定装置，所述发动机冷却系统包括:发动机冷却液通道；对发动机进行旁通的旁通通道；控制阀，其限制所述发动机冷却液通道和所述旁通通道之间的冷却液循环；以及旁通冷却液温度传感器，其检测所述旁通通道中的旁通冷却液温度，并且所述冷却液温度传感器异常判定装置判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常，所述冷却液温度传感器异常判定装置的特征在于包括 判定器件，如果当所述旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时所获得的所述旁通冷却液温度的检测值的增加量小于所述预定值，那么所述判定器件打开所述控制阀，并且基于在所述控制阀打开之后所获得的所述旁通冷却液温度的所述检测值的变化量来判定所述旁通冷却液温度传感器异常。
2.根据权利要求1所述的冷却液温度传感器异常判定装置，其中: 如果在所述控制阀打开之后，所述旁通冷却液温度的所述检测值的所述增加量变得等于或者大于所述预定值 ，那么所述判定器件将所述旁通冷却液温度传感器判定为正常；并且 如果在所述控制阀打开之后，所述旁通冷却液温度的所述检测值的所述增加量小于所述预定值，那么所述判定器件将所述旁通冷却液温度传感器判定为异常。
3.根据权利要求1或2所述的冷却液温度传感器异常判定装置，其中，所述旁通通道设置有废热回收设备和废气再循环冷却器中的至少一个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却液温度传感器异常判定装置，其中: 所述控制阀为温敏操作阀，其具有使阀体移位的温敏部；并且 所述冷却液温度传感器异常判定装置包括开阀状态判定器件，当所述控制阀的环境冷却液温度的估算值变得等于或者大于所述控制阀的开阀温度时，所述开阀状态判定器件判定所述控制阀已经打开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却液温度传感器异常判定装置，其中，在所述控制阀打开后经过预定时间之后，所述判定器件执行关于所述旁通冷却液温度传感器的判定。
6.一种在发动机冷却系统中使用的冷却液温度传感器异常判定方法，所述发动机冷却系统包括:发动机冷却液通道；对发动机进行旁通的旁通通道；控制阀，其限制所述发动机冷却液通道和所述旁通通道之间的冷却液循环；以及旁通冷却液温度传感器，其检测所述旁通通道中的旁通冷却液温度，并且所述冷却液温度传感器异常判定方法判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常，所述冷却液温度传感器异常判定方法的特征在于包括: 当所述旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时，使用所述旁通冷却液温度传感器来检测所述旁通冷却液温度， 如果检测到的所述旁通冷却液温度的增加量大于或者等于所述预定值，那么将所述旁通冷却液温度传感器判定为正常；以及 如果检测到的所述旁通冷却液温度的所述增加量小于所述预定值，则打开所述控制阀，并且在所述控制阀打开之后使用所述旁通冷却液温度传感器再次检测所述旁通冷却液温度，并且基于所述控制阀打开之前和之后之间的所述旁通冷却液温度的变化量来判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常。
7.一种发动机冷却系统，其特征在于包括:发动机冷却液通道； 对发动机进行旁通的旁通通道； 控制阀，其限制在所述发动机冷却液通道和所述旁通通道之间的冷却液循环； 旁通冷却液温度传感器，其检测所述旁通通道中的旁通冷却液温度；以及冷却液温度传感器异常判定部，如果当所述旁通冷却液温度被估算为等于或者大于预定值时所获得的所述旁通冷却液温度的检测值的增加量小于所述预定值，则所述冷却液温度传感器异常判定部打开所述控制阀，并且基于在所述控制阀打开之后所获得的所述旁通冷却液温度的所述检测 值的变化量来判定所述旁通冷却液温度传感器是否异常。
全文摘要
如果当发动机(1)的进气量变得等于或者大于预定值时所获得的检测加热器入口冷却液温度值thw2的增加量小，那么冷却液温度传感器异常判定装置打开转换阀(10)以使加热器通道(202)中的冷却液的温度升高。然后，如果在转换阀(10)打开之后检测到的加热器入口冷却液温度值thw2的增加量(thw2偏差)大于或者等于预定值，那么所述装置将所述加热器入口冷却液温度传感器(22)判定为正常。如果检测到的加热器入口冷却液温度值thw2的增加量小于预定值，则装置将所述加热器入口冷却液温度传感器(22)判定为异常。
文档编号F01P7/16GK103189611SQ201180053201
公开日2013年7月3日 申请日期2011年11月8日 优先权日2010年11月11日
发明者斋藤立树 申请人:丰田自动车株式会社