JP2000008853A - 内燃機関のラジエータ故障検知装置 - Google Patents
内燃機関のラジエータ故障検知装置Info
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Abstract
エータのサーモスタットの故障を高精度かつ応答性良く
検知する。 【解決手段】 機関始動時の温度条件および運転状態に
より推定水温CTWを算出し、その推定水温CTWが故
障判定値CTWJUDに達したとき(S306)、検出
水温TWが正常判定値TWJUDに達していない場合
(S300)、サーモスタット故障と判定する(S30
8)。
Description
ータ故障検知装置、より詳しくはラジエータのサーモス
タットの故障検知装置に関する。
されて冷却水を冷却するラジエータを備え、連通路には
サーモスタット(開閉バルブ)が配置される。サーモス
タットは、始動時など冷却水温が低いときは連通路を閉
じると共に、昇温すると開弁して連通路を開放し、冷却
水をラジエータに導入して冷却する。
であることから、その故障を検知するのが望ましい。例
えば、特開平6−213117号公報は、通常運転時に
暖機された冷却水を貯留して保温する保温容器を備えた
ラジエータにおいて、始動運転時に検出された冷却水温
が異常に低いとき、保温容器故障と判定している。
された冷却水温が異常に高いときはサーモスタットが閉
じたまま、即ち、クローズスティック故障と判定すると
共に、異常に低いときはサーモスタットが開いたまま、
即ち、オープンスティック故障と判定している。
術においては、検出された冷却水温が異常な値を示すと
きのみサーモスタットの故障を検知できるため、検知精
度および応答性において必ずしも満足し難いものであっ
た。
を解消することにあり、ラジエータ、より詳しくはラジ
エータに配置されるサーモスタットの故障を高精度かつ
応答性良く検知することができる内燃機関のラジエータ
故障検知装置を提供することにある。
ために請求項1項にあっては、内燃機関に連通路を介し
て接続され、前記内燃機関の冷却水を冷却すると共に、
前記連通路を開閉するサーモスタットを備えてなるラジ
エータの故障検知装置において、前記内燃機関の運転状
態を検出する運転状態検出手段、前記検出された運転状
態のうち、少なくとも機関始動時の水温および前記水温
上昇に相関する熱負荷パラメータに基づいて推定水温を
算出する推定水温算出手段、および前記算出された推定
水温と前記検出された水温とをそれぞれ所定値と比較
し、前記比較結果に基づいて前記ラジエータの故障を判
定する故障判定手段を備える如く構成した。
の動作を近似する熱負荷パラメータから水温を推定する
と共に、実際の水温を検出し、それぞれ所定値と比較す
ることで両者の昇温特性を判断して故障検知するように
したので、ラジエータ、より詳しくはラジエータに配置
されるサーモスタットの故障を高精度かつ応答性良く検
知することができる。
手段は、少なくとも機関負荷積算値に基づいて前記熱負
荷パラメータを算出する如く構成した。これによって、
ラジエータ、より詳しくはラジエータに配置されるサー
モスタットの故障を一層高精度かつ応答性良く検知する
ことができる。
手段は、少なくとも前記内燃機関に供給される燃料噴射
量と機関回転数と機関負荷に基づいて前記機関負荷積算
値を算出する如く構成した。これによって、同様に、ラ
ジエータ、より詳しくはラジエータに配置されるサーモ
スタットの故障を一層高精度かつ応答性良く検知するこ
とができる。
手段は、さらに、風などによる冷却損失積算値に基づい
て前記熱負荷パラメータを算出する如く構成した。これ
によって、同様に、ラジエータ、より詳しくはラジエー
タに配置されるサーモスタットの故障を一層高精度かつ
応答性良く検知することができる。
手段は、少なくとも外気温と車速に基づいて前記風など
による冷却損失積算値を算出する如く構成した。これに
よって、同様に、ラジエータ、より詳しくはラジエータ
に配置されるサーモスタットの故障を一層高精度かつ応
答性良く検知することができる。
の実施の形態を説明する。
タ故障検知装置を全体的に示す概略図である。
の内燃機関(以下「エンジン」という)を示す。エンジ
ン10の本体10aに接続される吸気管12の途中には
スロットルバルブ14が配置される。スロットルバルブ
14にはスロットル開度センサ16が連結され、スロッ
トルバルブ14の開度θTHに応じた電気信号を出力
し、電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に
送る。
置位置の下流でインテークマニホルド(図示せず)を形
成し、そのインテークマニホルドにおいて各気筒の吸気
弁(図示せず)の上流側には燃料噴射弁(インジェク
タ)22が気筒ごとに設けられる。
に機械的に接続されて燃料の圧送を受けると共に、EC
U20に電気的に接続されてその開弁時間を制御され、
開弁される間、圧送された燃料を気筒に噴射(供給)す
る。
の下流には分岐管24を介して絶対圧センサ26が取付
けられており、吸気管12内の吸気管内圧力(絶対圧)
PBAに応じた電気信号を出力する。
サ30が取り付けられ、外気温(吸気温)TAに応じた
電気信号を出力すると共に、エンジン本体10aの冷却
水通路(図示せず)の付近には水温センサ32が配置さ
れ、エンジン冷却水温(以下「水温」という)TWに応
じた電気信号を出力する。
はクランク軸(共に図示せず)の付近には、気筒判別セ
ンサ34が取り付けられ、所定気筒のピストン位置ごと
に気筒判別信号CYLを出力送出する。
図示せず)の付近には、TDCセンサ36が取付けら
れ、ピストン(図示せず)のTDC位置に関連したクラ
ンク角度(例えばBTDC10度)ごとにTDC信号パ
ルスを出力すると共に、クランク角センサ38が取り付
けられ、前記TDC信号パルスの周期より短いクランク
角度(例えば30度)周期でCRK信号パルスを出力す
る。
キゾストマニホルド(図示せず)に接続される排気管4
0の適宜位置には空燃比センサ(O2 センサ)42が設
けられ、排気ガス中の酸素濃度O2 に応じた信号を出力
すると共に、その下流には三元触媒44が設けられ、排
気ガス中のHC,CO,NOx成分を浄化する。
には点火プラグ48が配置され、点火コイル、イグナイ
タ50を介してECU20に電気的に接続される。
ッド(図示せず)にはノックセンサ52が配置され、エ
ンジン10の振動に応じた信号を出力する。また、エン
ジン10が搭載される車両のドライブシャフト(図示せ
ず)の付近には車輪速センサ54が搭載され、車輪の単
位回転ごとにパルスを出力する。
る。
り、上記した各種センサからの入力信号波形の整形、電
圧レベルの変換、あるいはアナログ信号値のデジタル信
号化などの処理を行う入力回路20a、論理演算を行う
CPU(中央演算処理装置)20b、CPUで実行され
る各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記
憶手段20c、および出力回路20dなどから構成され
る。
出力は検出回路(図示せず)に入力され、そこでノイズ
レベルを増幅して得たノック判定レベルと比較される。
CPU20bは検出回路出力から燃焼室内にノックが発
生したか否か検出する。またCPU20bは、CRK信
号パルスをカウントしてエンジン回転数NEを検出する
と共に、車輪速センサ54の出力パルスをカウントして
車速VPSを検出する。
NEと吸気管内絶対圧PBA(エンジン負荷パラメー
タ)とから予め設定されて記憶手段20c内に格納され
ているマップを検索し、基本点火時期を算出し、エンジ
ン冷却水温TWなどから基本点火時期を補正すると共
に、ノックが検出されたときは基本点火時期を遅角補正
する。
間)を決定し、出力回路20dおよび駆動回路(図示せ
ず)を介して燃料噴射弁22を駆動する。
される。
明側面断面図である。
タ60にインレットパイプ(連通路)62を介して接続
され、インレットパイプ62にはサーモスタット64が
配置される。
に接続され、そこから下部のロアタンク68に至る空間
には蜂の巣状のコア70が収納される。冷却水通路の冷
却水はウォータポンプ72で圧送されてインレットパイ
プ62からタンク内に入り、コア70に接触しつつ循環
し、アウトレットパイプ74からエンジン本体10内の
冷却水通路に戻る。
行方向から風を受けて冷却されると共に、背面側に設置
されエンジン出力で駆動されるファン76で強制的に冷
却される。
開閉バルブであり、冷却水温が低い始動時にはインレッ
トパイプ62を閉じて冷却水の侵入するのを防止すると
共に、冷却水温が上がると開放し、冷却水をコア70に
接触させて冷却して冷却水通路に戻す。
する如く、前記したセンサ出力に基づいて推定水温を算
出し、サーモスタット64の故障を検知する。
検知を説明する。尚、図示のプログラムは、所定時間、
例えば2secごとに実行される。
始動モードにあるか否か判断する。これは、先ずスター
タモータ(図示せず)が動作しているか否か判定し、否
定されるときはエンジン回転数NEがクランキング回転
数に達しているか否か判定することで行う。いずれかで
肯定されるとき、エンジン10が始動モードにあると判
断する。
水温推定エンジン負荷積算値TITTL、積算冷却損失
値CLTTL、始動後カウンタctTRM(エンジン始
動からの経過時間計測用)および車速積算値VPSTT
Lの値を零にすると共に、始動時推定水温TWINIT
の値を推定水温CTWとする(置き換える)。これらの
パラメータは後述する。
フラグF.MONTRMのビットが1にセットされてい
るか否か判断する。
とは、サーモスタット故障検知実行条件が成立したこと
を意味する。このフラグのビットは、別のサブルーチン
・フロー・チャートで故障検知実行条件の成立の有無が
判断されてセットされる。
業を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラ
ムも所定クランク角度ごとに実行される。
が始動モードにあるか否か、図3のS10で述べたと同
様の手法で判断する。
外気温センサ30から検出された外気温(吸気温)TA
が所定値TATHERML(例えば−7°C)以上で、
所定値TATHERMH(例えば50°C)未満であ
り、かつ水温センサ32から検出された水温TWが所定
値TWTHERML(例えば−7°C)以上で、所定値
TWTHERMH(例えば50°C)未満であるか否か
判断する。
検出された冷却水温TWと外気温TAの差を求め、それ
が所定値DTTHERM(例えば10°C)未満か否か
判断する。
検出水温TWから図5にその特性を示すテーブルを検索
し、水温推定始動時水温補正値KDCTWを算出する
(後述)。
検出水温TWを、始動時検出外気温TAINIT、始動
時検出水温TWINITと書き換える。
動時検出外気温TAINITが始動時検出水温TWIN
ITより小さいか否か判断し、肯定されるときはS11
2に進んでTAINITをCTAOSと書き換えると共
に、否定されるときはS114に進んでTWINITを
CTAOSと書き換える。
意味し、ここでの作業は、始動時検出水温TWINIT
と始動時検出外気温TAINITのうちの低い方の値を
始動時検出外気温と補正することを意味する。
F.MONTRMのビットを1にセットして故障検知実
行条件が成立したことを示す。
きはS118に進み、フラグF.MONTRMのビット
を0にリセットし、故障検知実行条件が成立しなかった
ことを示す。
0に進み、検出外気温TAと前記した始動時検出外気温
値TAINITの差を求め、その差が所定値DTATH
ERM未満か、換言すれば外気温の低下が大きいか否か
判断する。
んでフラグF.MONTRMのビットを0にリセットし
て故障検知実行条件不成立を示すと共に、否定されると
きは以降の処理をスキップする。
検出水温と推定水温との関係に基づいてサーモスタット
故障検知を判定すると共に、始動時の検出水温から推定
水温を算出することから、故障検知実行条件は、エンジ
ン10が外気温相当まで冷却された状態で、かつ外気温
の変化が小さいときに成立するようにした。
検出水温が所定範囲内で(S102)、検出外気温が検
出水温より所定値以上高くないとき(S104)、条件
を成立させる。従って、始動した後の検出外気温の低下
が大きいとき(S120)は、駐車時間不十分あるいは
外気温の低下が大きいとみなし、条件を成立させない。
ット故障検知手法を概説すると、エンジン始動時の温度
条件および運転状態から推定水温CTWを求め(図3の
S32)、推定水温CTWが故障判定値CTWJUDに
達したときに検出水温TWが正常判定値TWJUDに達
していない場合、サーモスタット64が故障と判定する
(図13のS300からS308)ようにした。
る。 推定水温CTW=始動時検出水温TWINIT(図4の
S108)+水温推定基本値DDCTW(図3のS3
0)×水温推定始動時水温補正値KDCTW(図4のS
106)
温上昇に寄与する熱負荷パラメータ(水温推定エンジン
負荷積算値TITTL。図3のS28および図9のS2
00からS212)の増加に比例して増大する。そこ
で、発明者達は知見を重ねた結果、熱負荷パラメータ
を、エンジン負荷積算値TIMTTLと、積算冷却損失
値CLTTL(室内ヒータ・風の冷却損失値)から求め
るようにした(図3のS26)。
ー・チャートの処理で決定されるフラグのビットから判
断し、肯定、即ち、故障検知実行条件成立と判断される
ときはS16に進み、推定水温の前回値CTW(k-1)
と、補正始動時外気温CTAOS(S110からS11
4で求めた始動時の検出水温と検出外気温のうちの低い
方の値)の差DCTWを算出する。
のサンプリング時刻、より詳しくは図3フロー・チャー
トの起動周期を示し、(k-1) は前回の起動周期、即ち、
前回値を示す。尚、簡略化のため、今回値にkを付すの
を省略する。
Wから図6にその特性を示すテーブルを検索し、ヒータ
冷損HTCLを算出する。ここで、ヒータ冷損は、冷却
水が昇温して室内暖房用に使用されるときの損失を意味
する。
(検出水温と検出外気温の低い方)の差DCTWの増加
に比例して増加する。ヒータ冷損HTCLは、単位時間
ごとの燃料噴射時間(燃料噴射量)相当値に換算して算
出する。
DCTWから図7にその特性を示すテーブルを検索して
風冷損WDCLを算出する。
同様に差DCTWの増加に比例して増加する。風冷損W
DCLも、単位時間ごとの燃料噴射時間(燃料噴射量)
相当値に換算して算出する。
検出された車速VPSに強風時の風速WDSINIT
(固定値)を加算し、推定相対風速WDSを算出する。
速WDSから図8にその特性を示すテーブルを検索し、
風速補正値KVWDを検索する。
TTLを算出する。
風冷損WDCLに風速補正値KVWDを乗じた積を加算
し、それに積算冷却損失値の前回値CLTTL(k-1) を
加算(更新)し、よって得た和を積算冷却損失値の今回
値CLTTLとする。
荷積算値TITTLを算出する。
どから算出するが、そのエンジン負荷積算値TIMTT
Lは、図9に示すフロー・チャートに従って算出され
る。同図のプログラムは、TDCなどのクランク角度で
実行される。
ン10が始動モードにあるか否かS10などと同様の手
法で判断し、否定されるときはS202に進み、前記し
た故障検知実行条件成立フラグF.MONTRMのビッ
トが1、即ち、故障検知実行条件が成立しているか否か
判断する。
み、フラグF.FCのビットが1にセットされている
か、即ち、フューエルカットが実行中か否か判断し、否
定されるときはS206に進み、検出されたエンジン回
転数NEから図10にその特性を示すテーブルを検索
し、回転数補正値KNETIMを算出する。
内絶対圧PBAから図11にその特性を示すテーブルを
検索し、負荷補正値KPBTIMを算出し、S210に
進み、エンジン負荷積算値TIMTTLを算出する。
TLは、燃料噴射時間(燃料噴射量)基本値TIMに、
乗算補正項KPAと、上記で算出された回転数補正値K
NETIMと負荷補正値KPBTIMとを乗じて得た積
を、エンジン負荷積算値の前回値TIMTTL(k-1) に
加算(更新)することで算出する。
るときはエンジン負荷積算値を正確に求め難いことから
S212に進んでエンジン負荷積算値を零とすると共
に、S204で肯定されるときは、燃料噴射がなされな
かったため、以降の処理をスキップする。
28においては、かく算出されたエンジン負荷積算値に
基づいて水温推定エンジン負荷積算値TITTLを算出
する。
MTTLから前記した積算冷却損失値CLTTLを減算
して水温推定エンジン負荷積算値TITTLを算出す
る。
ンジン負荷積算値TITTLで図12にその特性を示す
テーブルを検索し、前記した水温推定基本値DDCTW
を算出し、S30に進んで推定水温CTWを最終的に決
定する。
温TWINITに、いま求めた水温推定基本値DDCT
Wに水温推定始動時水温補正値KDCTW(図4のS1
06で算出)を乗じて得た積を加算することで算出す
る。
ンタctTRMの値を1つインクリメントし、S36に
進み、車速積算値VPSTTLに今回検出された車速V
PSを加算して車速積算値VPSTTLを更新する。
VPSTTLを始動後カウンタ値ctTRMで除算して
エンジン始動後の平均車速VPSAVEを算出する。
が正常か故障か判定する。
ロー・チャートである。
ンサ32から検出された水温TWが正常判定値TWJU
D(例えば70°C)以下か否か判断し、肯定されると
きはS302に進み、平均車速VPSAVEが基準値V
PSAVTRM(例えば30km/h)を超えるか否か
判断し、肯定されるときはS304に進んでサーモスタ
ット64が正常と判定する。
6に進み、推定水温CTWが故障判定値CTWJUD
(例えば75°C)未満か否か判断し、肯定されるとき
はS308に進んでサーモスタット64が故障、即ち、
漏れ量の増大、開弁温度低下、全開故障(オープンステ
ィック)などの異常が生じたと判定する。
0に進み、推定水温CTWから検出水温TWを減算した
得た差が第2の故障判定値DCTWJUD(例えば15
°C)以下か否か判断し、否定されるときはS308に
進んでサーモスタット故障と判定する。
る前に、推定水温が故障判定値に達したとき、サーモス
タット故障と判定する。また、推定水温が検出水温より
非常に高いときは、推定水温が所定値に達する前でもサ
ーモスタット故障と判定する。
312に進んで診断完了回数カウンタをインクリメント
し、S314に進んで前記フラグF.MONTRMのビ
ットを0にリセットする。
(平均車速)が低くてラジエータ60に風がほとんど当
たらないと判断されるとき、実際にサーモスタット64
が故障したとしても、水温上昇が早いため、誤判定を避
ける意図から、判定を遅延するようにした。
ない別ルーチンにおいてファン76を所定時間強制的に
駆動してラジエータ60を冷却し、所定時間経過後に検
出水温TWを前記正常判定値TWJUDと比較し、検出
水温TWが前記正常判定値TWJUD以上のときはサー
モスタット正常と判定すると共に、検出水温TWが前記
正常判定値TWJUD未満のときはサーモスタット故障
と判定するようにした。
正常判定値に達する前に推定水温が故障判定値に達した
ときもサーモスタット故障と判定する(あるいは推定水
温が検出水温より非常に高いときは推定水温が所定値に
達する前でもサーモスタット故障と判定する)ように構
成した。
作を近似する熱負荷パラメータから水温を推定すると共
に、実際の水温を検出し、それぞれ所定値と比較するこ
とで両者の昇温特性を判断してサーモスタットの故障を
検知するように構成したので、サーモスタットの漏れ量
増大、開弁温度低下、全開故障などの故障を高精度かつ
に応答性良く検知することができる。
内燃機関(エンジン10)に連通路(インレットパイプ
62)を介して接続され、前記内燃機関の冷却水を冷却
すると共に、前記連通路を開閉するサーモスタット64
を備えてなるラジエータ60の故障検知装置において、
前記内燃機関の運転状態(エンジン回転数NE、吸気管
内絶対圧PBA、水温TW、外気温(吸気温)TA、車
速VPSなど)を検出する運転状態検出手段(クランク
角センサ38、絶対圧センサ26、水温センサ32、外
気温(吸気温)センサ30、車輪速センサ54、ECU
20)、前記検出された運転状態のうち、少なくとも機
関始動時の水温(TW,TWINIT)および前記水温
上昇に相関する熱負荷パラメータ(水温推定エンジン負
荷積算値TITTL)に基づいて推定水温CTWを算出
する推定水温算出手段(ECU20,S26,S28,
S200からS212,S30,S32)、および前記
算出された推定水温CTWと前記検出された水温TWと
をそれぞれ所定値(故障判定値CTWJUD,DCTJ
UD,正常判定値TWJUD)と比較し、前記比較結果
に基づいて前記ラジエータの故障を判定する故障判定手
段(ECU20,S40,S300からS308)を備
える如く構成した。
も機関負荷積算値(エンジン負荷積算値TIMTTL)
に基づいて前記熱負荷パラメータ(水温推定エンジン負
荷積算値TITTL)を算出する(ECU20,S2
6,S28,S200からS212)如く構成した。
も前記内燃機関に供給される燃料噴射量(TIM×KP
A)と機関回転数(エンジン回転数NE)と機関負荷
(吸気管内絶対圧PBA)に基づいて前記機関負荷積算
値を算出する(ECU20,S26,S28,S200
からS212)如く構成した。
風などによる冷却損失積算値(積算冷却損失値CLTT
L)に基づいて前記熱負荷パラメータを算出する(EC
U20,S16からS26,S28)如く構成した。
も外気温(補正始動時外気温CTAOS)と車速VPS
に基づいて前記風などによる冷却損失積算値(積算冷却
損失値CLTTL)を算出する(ECU20,S16か
らS26,S28)如く構成した。
り詳しくはラジエータに配置されるサーモスタットの故
障を高精度かつ応答性良く検知することができる。
詳しくはラジエータに配置されるサーモスタットの故障
を一層高精度かつ応答性良く検知することができる。
タ、より詳しくはラジエータに配置されるサーモスタッ
トの故障を一層高精度かつ応答性良く検知することがで
きる。
タ、より詳しくはラジエータに配置されるサーモスタッ
トの故障を一層高精度かつ応答性良く検知することがで
きる。
タ、より詳しくはラジエータに配置されるサーモスタッ
トの故障を一層高精度かつ応答性良く検知することがで
きる。
装置を全体的に示す概略図である。
面断面図である。
トである。
TRMのビット決定作業、より詳しくは故障検知実行条
件成立判断作業を示すフロー・チャートである。
時水温補正値KDCTWのテーブル特性を示す説明グラ
フである。
TCLのテーブル特性を示す説明グラフである。
Lのテーブル特性を示す説明グラフである。
VWDのテーブル特性を示す説明グラフである。
負荷積算値TITTLの算出の基礎となるエンジン負荷
積算値TIMTTLの算出作業を示すフロー・チャート
である。
値KNETIMのテーブル特性を示す説明グラフであ
る。
KPBTIMのテーブル特性を示す説明グラフである。
本値DCTWのテーブル特性を示す説明グラフである。
故障・正常判定作業を示すサブルーチン・フロー・チャ
ートである。
Claims (5)
- 【請求項1】 内燃機関に連通路を介して接続され、前
記内燃機関の冷却水を冷却すると共に、前記連通路を開
閉するサーモスタットを備えてなるラジエータの故障検
知装置において、 a.前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段、 b.前記検出された運転状態のうち、少なくとも機関始
動時の水温および前記水温上昇に相関する熱負荷パラメ
ータに基づいて推定水温を算出する推定水温算出手段、 および c.前記算出された推定水温と前記検出された水温とを
それぞれ所定値と比較し、前記比較結果に基づいて前記
ラジエータの故障を判定する故障判定手段、を備えたこ
とを特徴とする内燃機関のラジエータ故障検知装置。 - 【請求項2】 前記推定水温算出手段は、少なくとも機
関負荷積算値に基づいて前記熱負荷パラメータを算出す
ることを特徴とする請求項1項記載の内燃機関のラジエ
ータ故障検知装置。 - 【請求項3】 前記推定水温算出手段は、少なくとも前
記内燃機関に供給される燃料噴射量と機関回転数と機関
負荷に基づいて前記機関負荷積算値を算出することを特
徴とする請求項2項記載の内燃機関のラジエータ故障検
知装置。 - 【請求項4】 前記推定水温算出手段は、さらに、風な
どによる冷却損失積算値に基づいて前記熱負荷パラメー
タを算出することを特徴とする請求項1項ないし3項の
いずれかに記載の内燃機関のラジエータ故障検知装置。 - 【請求項5】 前記推定水温算出手段は、少なくとも外
気温と車速に基づいて前記風などによる冷却損失積算値
を算出することを特徴とする請求項4項記載の内燃機関
のラジエータ故障検知装置。
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