JP4677973B2 - エンジン冷却系の故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン冷却系の故障診断装置に関する。

従来から、ラジエータとサーモスタットとを備えたエンジンの冷却系が知られている。このサーモスタットは、冷却水が循環する循環流路を冷却水温度に応じて開閉して、冷却水の流れを制御する。エンジンの冷却水が所定温度以上である場合にはサーモスタットは開弁し、冷却水はラジエータを循環するように流れてラジエータで放熱する。また、冷却水が所定温度よりも低い場合にはサーモスタットは閉弁し、冷却水はラジエータをバイパスして流れ、冷却水温度が上昇してエンジンの暖機が図られる。

このようなエンジンの冷却系において、サーモスタットが開弁したまま固着（以下「開固着」という。）して故障すると、エンジン冷機時であっても冷却水がラジエータを循環するために、冷却水の温度上昇を速やかに行うことができず、エンジンの暖機が遅れて燃費悪化やエミッション増加を招いてしまう。

そのため、ラジエータからの放熱量とエンジンから冷却水への受熱量との割合である熱量比を用いてサーモスタットの故障を診断する故障診断装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−７３７７３号公報

ところで、上記した故障診断装置によってサーモスタットなど、ラジエータへの冷却水の流れを制御する弁機構の故障を診断する場合には、算出した熱量比に基づいて間接的に弁機構の開固着による故障を判定するために診断精度が劣るという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンジン冷却系の弁機構の故障を直接的に診断するとともに診断精度を向上できる故障診断装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、冷却水温度を感知してラジエータに流れる冷却水を制御する弁機構を備えるエンジン冷却系の故障診断装置である。このエンジン冷却系の故障診断装置は、エンジンを冷却する冷却水を循環させる循環手段と、循環手段によって循環する冷却水の流量を車両運転状態に基づいて増加させる流量増加手段と、エンジンの冷却水温度を、エンジンの発熱量と、エンジンのシリンダブロックの放熱量と、ラジエータの放熱量と、車室内の暖房に使用されるヒータの放熱量とから冷却水温度を推定する温度推定手段と、流量増加手段によって冷却水流量を増加させるときは、ヒータで放熱する放熱量を大きく算出するヒータ放熱量算出手段と、エンジンの冷却水の実温度を検出する実温度検出手段と、弁機構閉弁時に冷却水温度が上昇する温度範囲で、推定した冷却水温度が弁機構開故障時の冷却水温度に基づいて設定された基準温度以上となった後に、検出した実温度が基準温度よりも低い場合には弁機構が故障していると判定する故障判定手段と、を備える。

本発明によれば、冷却水の推定温度が基準温度を越えてから、すなわち弁機構が正常に作動しているならば実際の冷却水温度が十分に上昇している状態において、冷却水温度の実測値が基準温度よりも低い場合に弁機構が故障していると診断する。そのため、弁機構の故障を直接的に診断することができるとともに診断精度の向上を図ることができる。

以下、図面を参照にして本発明の実施の形態を説明する。

図１は、エンジンの冷却系の循環流路を示す図である。

循環流路１は、エンジンを冷却する冷却水が循環する流路である。循環流路１は、第１循環流路１０ａと第２循環流路１０ｂとから構成される。第１循環流路１０ａは、エンジン２０のシリンダブロック２１に形成されるジャケット２２を流れた冷却水をラジエータ１１に流し、再びエンジン２０に戻す。第２循環流路１０ｂは、第１循環流路１０ａから分岐した冷却水をヒータ１５に流してエンジン２０に戻す。なお、本実施形態では説明の便宜上、冷却水がエンジン２０から流出する側を上流とし、エンジン２０に冷却水が流入する側を下流とする。

第１循環流路１０ａには、上流から順に第１ポンプ１２、ラジエータ１１、サーモスタット１３が設置される。また、第１循環流路１０ａには、ラジエータ１１をバイパスするバイパス流路１０ｃが設けられる。

第１ポンプ１２は、エンジン２０とラジエータ１１との間の上流側の第１循環流路１０ａに設置される。この第１ポンプ１２はエンジン２０によって駆動され、循環流路内の冷却水を循環させる。そのため、第１ポンプ１２の吐出量は、エンジン回転速度に応じて変化する。

ラジエータ１１は第１ポンプ１２の下流に設置される。ラジエータ１１は、流入した冷却水を走行風によって冷却し、冷却水温度を低下させて下流に流す。

サーモスタット１３は、エンジン２０とラジエータ１１との間の下流側の第１循環流路１０ａに設置される。このサーモスタット１３は冷却水温度を検知して、その冷却水温度に応じて第１循環流路１０ａを開閉する。エンジン始動時など、冷却水温度が所定温度より低い場合にはサーモスタット１３は閉弁する。サーモスタット１３が閉弁状態にあるときは、冷却水はラジエータ１１を通らずにバイパス流路１０ｃを流れる。また、エンジン２０が暖機されて冷却水が所定温度以上になると、サーモスタット１３は開弁する。サーモスタット１３が開弁状態にあるときは、冷却水はラジエータ１１を流れて放熱する。

一方、第２循環流路１０ｂには、第２ポンプ１４とヒータ１５とが設置される。

ヒータ１５は、図示しない空調装置の一部を構成する。このヒータ１５はエンジン２０を冷却した冷却水の熱を吸熱し、この熱を利用して空気を加熱する。この加熱された空気は、車室内の暖房として使用する。

第２ポンプ１４は、ヒータ１５の上流側の第２循環流路１０ｂに設置される。この第２ポンプ１４は、電動ポンプであって、駆動電圧に応じて作動する。第２ポンプ１４は、運転者が図示しない空調装置を作動させた場合など、所定の運転状態において第１ポンプ１２とは別に駆動され、循環流路内を循環する冷却水の流量を増加させる。

また、エンジン２０のシリンダブロック２１には、温度センサ２３が設置される。この温度センサ２３は、シリンダブロック内部に形成されるジャケット２２を流れる冷却水の温度を検出し、その検出信号をコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０は、第２ポンプ１４などを制御するために設けられる。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成される。コントローラ３０には、温度センサ２３の出力信号が入力するほか、吸気温度、エンジン回転速度、燃料噴射弁（図示しない）からの燃料噴射パルス幅、点火プラグ（図示しない）からの点火時期などの出力信号が入力する。

コントローラ３０は、運転者が図示しない空調装置を操作して暖房を強めた場合など、所定の運転条件になったときに、循環流路内の冷却水流量を増加させる第２ポンプ１４を駆動する。つまり、運転者が車室内への暖房を強めた場合などに、第１ポンプ１２とは別に第２ポンプ１４を駆動し、ヒータ１５を流れる冷却水の流量を増加させて、ヒータ１５からの放熱を促進する。ここで、第２ポンプ１４を駆動させるか否かは、車速、エンジン回転速度、ヒータ１５を流れる冷却水の冷却水温度、車室内への送風量を調整するブロアファンへの駆動電圧、暖房温度を調節するためにヒータ１５を通過する風量を調整するエアミックスドアの開閉状態などに基づいて判断する。

上記したエンジン２０の冷却系では、サーモスタット１３は冷却水温度に応じて第１循環流路１０ａを開閉し、冷却水が流れる流路を切り換えて、冷却水温度を適正温度に維持する。つまり、エンジン冷間始動時には、エンジン２０が冷機状態から暖機状態になるまで、サーモスタット１３は閉弁して冷却水をバイパス流路１０ｃに流す。これにより、冷却水温度を速やかに適正温度域に上昇させ、燃費向上、エミッション低減を図る。また、冷却水温度が適正温度域を越えたときには、サーモスタット１３は開弁して、冷却水温度が上昇し続けないように冷却水をラジエータ１１に流して冷却する。これにより、冷却水温度を適正温度域まで低下させ、エンジン２０のオーバーヒートを防止する。

ところで、エンジン冷却系において、サーモスタット１３が開固着して故障すると、冷却水は常にラジエータ１１を循環して放熱する。そうすると、エンジン冷機時などエンジン２０の暖機が必要な場合に、冷却水温度を速やかに上昇させることができず、エンジンの暖機が遅れて燃費悪化やエミッション増加の招くという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、冷却水温度を推定し、その推定温度に基づいて故障診断条件が成立しているか否かを判定した後に、温度センサ２３によって検出した冷却水温度の実測値に基づいてサーモスタット１３の故障診断を実施する。また、第２ポンプの作動状態に応じて冷却水温度を推定することによって、サーモスタット１３の故障診断の診断精度の向上を図る。

図２は、コントローラ４０がサーモスタット１３の故障診断を実施するときの制御を示すフローチャートである。この制御は、エンジン２０の運転開始ともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でサーモスタット１３が故障していると診断されるまで実施される。なお、サーモスタット１３の故障診断は、サーモスタット１３の開固着による故障を診断するものであるので、サーモスタット１３が正常であれば閉弁状態にある冷却水の温度範囲で実施される。

まず、ステップＳ１０〜ステップＳ６０において、エンジンの冷却系の循環流路１を流れる冷却水温度を推定する。

ステップＳ１０では、コントローラ３０は、エンジン２０のシリンダ内で燃料が燃焼することによって発生するエンジン発熱量Ｑを算出する。エンジン発熱量算出処理の詳細については、図４を参照して後述する。

ステップＳ２０では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水がシリンダブロック２１から放熱するときのシリンダブロック放熱量Ｑ１を算出する。シリンダブロック放熱量算出処理の詳細については、図５を参照にして後述する。

ステップＳ３０では、コントローラ３０は、冷却水がラジエータ１１に流入して放熱するときのラジエータ放熱量Ｑ２を算出する。ラジエータ放熱量算出処理の詳細については、図６を参照して後述する。

ステップＳ４０では、コントローラ３０は、冷却水がヒータ１５を通過して放熱したときのヒータ放熱量Ｑ３を算出する。ヒータ放熱量算出処理の詳細については、図７を参照して後述する。

ステップＳ５０では、コントローラ３０は、ステップＳ１０〜Ｓ４０で算出した算出値に基づいて冷却水温度の上昇量ΔＴを次式によって算出する。

ここで、ジャケット２２を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ１は、図３に示すように、予め実験などによって設定したエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて決定する。

図３は、第１ポンプ駆動時のエンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。横軸はエンジン回転速度を示し、縦軸は冷却水流量を示す。エンジン回転速度と冷却水流量との関係は、ジャケット２２、ラジエータ１１やヒータ１５を流れる冷却水ごとに設定されている。第１ポンプ１２はエンジン２０の回転によって駆動されるので、冷却水流量はエンジン回転速度が大きくなるにしたがって大きくなる。なお、ラジエータ１１、ヒータ１５を流れる冷却水流量については後述するラジエータ放熱量算出処理（ステップＳ３０）、ヒータ放熱量算出処理（ステップＳ４０）において説明する。

そして、図２に示すように、ステップ６０では、コントローラ３０はステップＳ５０で算出した冷却水温度上昇量ΔＴに基づいて冷却水の推定温度Ｔを次式によって算出する。

ステップＳ７１では、コントローラ３０は、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃ以上であるか否かを判定する。

サーモスタット１３が開固着しているときには、冷却水は常にラジエータに流れて放熱するので、冷却水温度の実際の温度は推定温度Ｔからずれて上昇し、そのずれは時間の経過とともに大きくなっていく。そこで、基準温度Ｔｃは、サーモスタット１３が開弁する開弁温度Ｔｏよりも低い温度であって、開固着している場合に推定温度Ｔからのずれがある程度大きくなってサーモスタット１３の故障診断がしやすい温度に設定される。

なお、サーモスタットが開固着している場合には、冷却水温度は一定温度（上限温度）までしか上昇しなくなるので、その上限温度に基づいて基準温度Ｔｃを設定するようにしてもよい。

そして、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃ以上（Ｔ≧Ｔｃ）となったときに、サーモスタット１３の故障診断条件が成立していると判定してステップＳ７２に移り、Ｔ＜Ｔｃの場合には故障診断条件が成立していないと判定して処理を一旦抜ける。

ステップＳ７２では、コントローラ３０は、故障診断条件が成立してからの経過時間Ｄが基準時間Ｄｃ以上となっているか否かを判定する。つまり、故障診断条件が成立（Ｔ≧Ｔｃ）した後に、基準時間を経過させることによって冷却水温度を上昇させて、後述するサーモスタット１３の故障診断の誤診断を防止する。そして、Ｄ＜Ｄｃの場合には基準時間を経過していないので一旦処理を抜け、基準時間が経過するまで待機する。Ｄ≧Ｄｃの場合には基準時間が経過しているので、ステップＳ７３に移る。なお、基準時間Ｄｃは１分以下を目安とするのが望ましい。

そして、ステップＳ７３〜Ｓ７５において、サーモスタット１３の故障診断を実施する。

ステップＳ７３では、コントローラ３０は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によってジャケット２２を流れる冷却水温度を検出し、その実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃ以上となっているか否かを判定する。

つまり、サーモスタット１３が正常に作動している場合には、サーモスタット１３は閉弁状態にあるので、冷却水はバイパス流路１０ｃを流れており、基準時間の経過とともに冷却水温度の実測値Ｔｒは上昇し、基準温度Ｔｃ以上となる。一方、サーモスタット１３が開固着して故障している場合には、冷却水はラジエータ１１に流入して放熱するため基準時間を経過しても冷却水温度の実測値Ｔｒは上昇せず、基準温度Ｔｃよりも小さくなる。このように本実施形態では、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃ以上になっているか否か判定することでサーモスタット１３の開固着による故障を診断する。そして、Ｔｒ≧Ｔｃの場合にはステップＳ７４に移り、Ｔｒ＜Ｔｃの場合にはステップＳ７５に移る。

ステップＳ７４では、コントローラ３０は、サーモスタット１３は閉弁しており、正常に作動しているとして正常（ＯＫ）判定し、処理を終了する。

ステップＳ７５では、コントローラ３０は、サーモスタット１３が開固着しており、正常に作動していないとして、故障（ＮＧ）判定する。そして、故障（ＮＧ）判定の場合には、図示しない警告装置によってサーモスタット１３が故障していることを運転者に警告し、処理を終了する。

図４は、エンジン発熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、コントローラ３０はエンジン２０のエンジン回転速度を読み込む。

ステップＳ１２では、コントローラ３０は燃料噴射量を制御する燃料噴射パルス幅を読み込む。

ステップＳ１３では、コントローラ３０は読み込んだエンジン回転速度と燃料噴射パルス幅とから発熱量推定値ｑを決定する。この発熱量推定値ｑは、図５に示すような予め記憶したエンジン回転速度‐燃料噴射パルス幅特性から決定する。

図５は、エンジン回転速度と燃料噴射パルス幅とから求められる発熱量推定値ｑを示す図である。横軸はエンジン回転速度を示し、縦軸は燃料噴射パルス幅を示す。図５に示すように、エンジン回転速度及び燃料噴射パルス幅が大きくなるにしたがってエンジン２０からの発熱量推定値ｑは大きくなる。

ステップＳ１４では、エンジン２０からの発熱量は燃料の点火時期によって変化するため、コントローラ３０はＲＯＭに格納された特性マップに基づいて点火時期から点火時期補正係数Ｋａを設定する。なお、この点火時期補正係数Ｋａの特性マップは、予め実験を通じて設定される。

ステップＳ１５では、コントローラ３０は、点火時期補正係数Ｋａと発熱量推定値ｑとからエンジン２０からの発熱量であるエンジン発熱量Ｑを次式によって算出する。

図６は、シリンダブロック放熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２１では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水のジャケット冷却水流量Ｗ１を決定する。ジャケット冷却水流量Ｗ１は、図３に示したように予め実験などによって設定した第１ポンプ駆動時のエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。

ステップＳ２２では、コントローラ３０は、エンジン２０のシリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によって、ジャケット内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ１を読み込む。

ステップＳ２３では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ２４では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水がシリンダブロック２１から放熱するときのシリンダブロック放熱量Ｑ１を算出する。このシリンダブロック放熱量Ｑ１は次式によって算出される。

図７は、ラジエータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ３１では、コントローラ３０は、ラジエータ１１を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ２を決定する。ここで、ラジエータ１１を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ２は、図３に示したように予め設定された第１ポンプ駆動時のエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。サーモスタット１３の故障診断は、サーモスタット１３が正常であれば閉弁状態にある冷却水温度範囲で実施されるので、ラジエータ１１に流入する冷却水の流量はジャケット２２やヒータ１５を流れる冷却水の流量と比較して小さい。

ステップＳ３２では、コントローラ３０は、ラジエータ内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ２を読み込む。この冷却水温度Ｔ２は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によって検出したジャケット内の冷却水温度を代用する。なお、ラジエータ１１に温度センサを別途備え、その温度センサによってヒータ内を流れる冷却水温度を検出するようにしてもよい。

ステップＳ３３では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ３４では、コントローラ３０は、冷却水がラジエータ１１で放熱するときのラジエータ放熱量Ｑ２を算出する。このラジエータ放熱量Ｑ２は、冷却水流量Ｗ２及び冷却水温度Ｔ２のほか、ラジエータ外面を構成する材料の熱貫流率Ｋ２とラジエータ内の冷却水流路長Ｌ２とに基づいて次式によって算出される。

図８は、ヒータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。

本実施形態では、運転者が図示しない空調装置を操作して暖房を強めた場合など、所定の運転条件になったときに第２ポンプ１４を駆動して、循環流路内の冷却水流量を増加する。第２ポンプが駆動すると循環流路内を流れる冷却水の流量が変化するが、第２ポンプはヒータ１５での放熱を促進するために駆動されるので、特に冷却水流量の変化によってヒータ１５で放熱する放熱量に与える影響が大きい。そこで、本実施形態ではヒータ１５によるヒータ放熱量Ｑ３を算出する場合には、ステップＳ４１〜Ｓ４３において、第２ポンプの駆動状態に応じて冷却水流量を設定する。

ステップＳ４１では、コントローラ３０は、第２ポンプ１４が駆動しているか否かを判定する。第２ポンプが駆動しているか否かは、第２ポンプ１４への駆動電圧を検出して判定する。第２ポンプ１４が駆動していない場合には、冷却水は第１ポンプ１２のみによって循環していると判定し、ステップＳ４２に移る。また、第２ポンプ１４が駆動している場合には、冷却水は第１ポンプ１２と第２ポンプ１４とによって循環していると判定し、ステップＳ４３に移る。

ステップＳ４２では、コントローラ３０は、第２ポンプ１４が駆動していないときにヒータ１５を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ３を決定し、ステップＳ４４に移る。ここで、第２ポンプ非駆動時の冷却水流量Ｗ３は、図３に示したように、第１ポンプ駆動時のエンジン回転速度‐冷却水流量マップに基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。

ステップＳ４３では、コントローラ３０は、第２ポンプ１４が駆動しているときにヒータ１５を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ３を決定し、ステップＳ４４に移る。ここで、第２ポンプ駆動時の冷却水流量Ｗ３は、図９に示すようなエンジン回転速度‐冷却水流量マップに基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。

図９は、第２ポンプ駆動時のエンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。横軸はエンジン回転速度を示す、縦軸はヒータ１５を流れる冷却水の流量を示す。また、一点鎖線は第１ポンプ１２のみによって冷却水を循環している場合を示し、実線は第２ポンプ１４を駆動して、第１ポンプ１２と第２ポンプ１４とによって冷却水を循環している場合を示す。図９の実線に示すように、第２ポンプ１４を駆動すると冷却水は第１ポンプ１２と第２ポンプ１４とによって循環するので、第１ポンプ１２のみを駆動させた場合と比較して、同じエンジン回転速度における冷却水流量は大きくなるように設定されている。そして、第２ポンプ１４を作動している場合には、図９の実線に基づいてヒータ１５を流れるヒータ冷却水流量Ｗ３を決定する。

ステップＳ４４では、コントローラ３０は、ヒータ内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ３を読み込む。この冷却水温度Ｔ３は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によって検出したジャケット内の冷却水温度を代用する。なお、ヒータ１５に温度センサを別途備え、その温度センサによってヒータ内を流れる冷却水温度を検出するようにしてもよい。

ステップＳ４５では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ４６では、コントローラ３０は、冷却水がヒータ１５で放熱するときのヒータ放熱量Ｑ３を算出する。このヒータ放熱量Ｑ３は、冷却水流量Ｗ３、冷却水温度Ｔ３及び吸気温度ＴＡＮのほか、ヒータ表面と大気の間の熱貫流率Ｋ３とヒータ内部の冷却水流路長Ｌ３とに基づいて次式によって算出する。

図１０は、本実施形態のサーモスタット１３の故障診断を示すタイムチャートである。ここで、横軸は時間を示し、縦軸は冷却水温度を示す。実線は推定温度Ｔを示す。また、破線はサーモスタットが正常に作動している場合の冷却水温度の実測値Ｔｒを示し、一点鎖線はサーモスタットが開固着によって故障している場合の冷却水温度の実測値Ｔｒを示す。

エンジン２０はエンジン始動と同時に発熱するので、温度センサ２３によって検出される冷却水温度の実測値Ｔｒはエンジンの始動とともに上昇する。同時に、エンジン発熱量Ｑ、シリンダブロック放熱量Ｑ１、ラジエータ放熱量Ｑ２及びヒータ放熱量Ｑ３などから算出（ステップＳ１０〜Ｓ６０）される冷却水の推定温度Ｔも上昇する。

そして、時刻ｔ₁において、冷却水の推定温度Ｔが基準温度Ｔｃに達すると、サーモスタット１３の故障診断条件が成立したと判定する（ステップＳ７１）。この故障診断条件成立後から基準時間Ｄｃが経過するまでは冷却水の温度を上昇させる（ステップＳ７２）。診断条件成立後から基準時間Ｄｃが経過した時刻ｔ₂において、温度センサ２３によって冷却水温度の実測値Ｔｒを検出する。

ここで、図１０の破線に示すように、時刻ｔ₂において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃ以上になっている場合には、コントローラ３０は、サーモスタット１３が閉弁しており正常に作動しているとして正常（ＯＫ）判定する（ステップＳ７４）。一方、図１０の一点鎖線に示すように、時刻ｔ₂において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃに達していない場合には、コントローラ３０は、サーモスタット１３が開固着しており、正常に作動していないとして故障（ＮＧ）判定する。

以上により、本実施形態のサーモスタット１３の故障診断装置は下記の効果を得ることができる。

本実施形態では、冷却水の推定温度Ｔが基準温度Ｔｃを越えてから、すなわちサーモスタット１３が正常に作動しているならば実際の冷却水温度が十分に上昇している状態において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃよりも低い場合にサーモスタット１３が故障していると診断する。そのため、サーモスタット１３の故障を直接的に診断することができるとともに診断精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、推定温度Ｔに基づいてサーモスタット１３の故障診断を開始する。実際の冷却水温度が所定温度以上となったときにサーモスタット１３の故障の診断を開始する方法も考えられるが、サーモスタット１３が故障している場合にはそもそも冷却水温度が上昇しないので故障診断を開始できないおそれがある。これに対して本願発明では、必ず診断を開始することができ、診断精度が向上する。

さらに、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃに達して診断条件が成立してから基準時間Ｄｃを経過した後にサーモスタット１３の故障を診断する。そのため、サーモスタット１３が正常に作動している場合に冷却水温度の実測値Ｔｒと推定温度Ｔとに僅かなずれがあった場合であっても、冷却水温度を基準温度Ｔｃまで確実に上昇させることができるので、誤診断を防止することができる。

さらに、第２ポンプ１４の駆動状態に応じてヒータ１５に流れる冷却水の流量Ｗ３を決定するので、ヒータ放熱量Ｑ３を精度よく算出することができ、推定温度Ｔをより正確に算出することができる。そのため、故障診断開始条件の判定精度が向上し、診断精度の向上を図ることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。例えば、図１において、第２ポンプ１４は第２循環流路１０ｂに設置したが、第２ポンプを第１ポンプ１２と直列にして第１循環流路１０ａに設置するようにしてもよい。

エンジンの冷却水を流す循環流路を示す図である。 サーモスタットの故障診断を実施する制御ルーチンを示すフローチャートである。 第１ポンプ駆動時のエンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。 エンジン発熱量算出処理を示すフローチャートである。 発熱量推定値ｑを決定するためのマップを示す図である。 シリンダブロック放熱量算出処理を示すフローチャートである。 ラジエータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。 ヒータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。 第２ポンプ駆動時のエンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。 サーモスタットの故障診断を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 循環流路
１０ａ 第１循環流路
１０ｂ 第２循環流路
１０ｃ バイパス流路
１１ ラジエータ
１２ 第１ポンプ（循環手段）
１３ サーモスタット（弁機構）
１４ 第２ポンプ（流量増加手段）
１５ ヒータ
２０ エンジン
２１ シリンダブロック
２２ ジャケット
２３ 温度センサ（実温度検出手段）
３０ コントローラ
ステップＳ４０ ヒータ放熱量算出手段
ステップＳ６０ 温度推定手段
ステップＳ７１〜Ｓ７５ 故障判定手段

Claims (4)

1. 冷却水温度を感知してラジエータに流れる冷却水を制御する弁機構を備えるエンジン冷却系の故障診断装置であって、
   前記エンジンを冷却する冷却水を循環させる循環手段と、
   前記循環手段によって循環する冷却水の流量を車両運転状態に基づいて増加させる流量増加手段と、
   前記エンジンの冷却水温度を、前記エンジンの発熱量と、前記エンジンのシリンダブロックの放熱量と、前記ラジエータの放熱量と、車室内の暖房に使用されるヒータの放熱量とから冷却水温度を推定する温度推定手段と、
   前記流量増加手段によって冷却水流量を増加させるときは、前記ヒータで放熱する放熱量を大きく算出するヒータ放熱量算出手段と、
   前記エンジンの冷却水の実温度を検出する実温度検出手段と、
   前記弁機構閉弁時に冷却水温度が上昇する温度範囲で、前記推定した冷却水温度が弁機構開故障時の冷却水温度に基づいて設定された基準温度以上となった後に、前記検出した実温度が基準温度よりも低い場合には弁機構が故障していると判定する故障判定手段と、を備えることを特徴とするエンジン冷却系の故障診断装置。
2. 前記流量増加手段は、車速と、エンジン回転速度と、冷却水温度と、車室内への送風量を調整するブロアファンへの駆動電圧と、暖房温度を調節するためにヒータを通過する風量を調整するエアミックスドアの開閉状態とに基づいて冷却水流量を増加させる、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
3. 前記故障判定手段は、前記推定した冷却水温度が基準温度以上となってから基準時間経過後に前記実温度検出手段によって実温度を検出する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
4. 前記実温度検出手段は、前記エンジンのシリンダブロックに設置され、前記シリンダブロックに形成されるジャケット内の冷却水の実温度を検出する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジン冷却系の故障診断装置。