JP2001329840A - サーモスタットの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でサーモスタット弁の故障を正確
に検出できるようにする。 【解決手段】 エンジンの冷却水温度が目標温度よりも
高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁
され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁され
る電気制御式のサーモスタット弁１０と、上記目標温度
をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設
定手段１１と、上記サーモスタット弁１０の開故障を、
その閉弁温度領域で検出する故障検出手段１３と、上記
目標温度設定手段１１により目標温度が通常時よりも低
温側に設定されたときに、上記故障検出手段による開故
障検出を禁止する故障検出禁止手段１４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却系
に設けられたサーモスタットの故障診断装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平４−３３９１２７
号公報に示すように、冷却装置と、この冷却装置を制御
する制御装置とを有し、この制御装置に対してエンジン
（内燃機関）の種々の運転パラメータに従って異なる温
度目標値が設定されるエンジンの温度制御装置におい
て、制御装置に目標値発生器が設けられ、この目標値発
生器によって種々の使用状態に従って制御装置に対して
異なる温度目標値を設定することが行われている。

【０００３】上記温度制御装置の冷却装置には、エンジ
ンの冷却水をラジエータ（クーラ）側に流通させて冷却
する状態と、上記ラジエータ側に供給することなく短絡
パイプを介してエンジンに戻す状態とに切り換えるサー
モスタット弁（混合弁）が設けられている。そして、エ
ンジンの運転状態に応じて設定された上記温度目標値
と、実際のエンジン温度とを比較し、このエンジン温度
が温度目標値以上のときには、上記サーモスタット弁を
開弁して冷却水をラジエータ側に流通させることによ
り、冷却水温度の上昇を抑制し、上記エンジン温度が温
度目標値よりも低いときには、上記サーモスタット弁を
閉弁してラジエータをバイパスさせるように冷却水を循
環させることにより、冷却水の温度を速やかに上昇させ
ることが行われている。

【０００４】また、上記サーモスタット弁の故障を診断
するため、上記サーモスタット弁を意図的に閉じた状態
で、エンジン温度の上昇が生じているか否かを検出し、
このエンジン温度の上昇が発生しない場合には、上記サ
ーモスタット弁に故障が生じていると診断することが行
われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにサーモス
タット弁の開閉制御を実行するための基準となる温度目
標値を、エンジンの運転状態に応じて制御するように構
成された上記温度制御装置において、サーモスタット弁
を意図的に閉じた状態におけるエンジン温度の上昇度合
いに基づき、上記サーモスタット弁の故障を検出するよ
うに構成した場合には、上記温度目標値の制御に応じて
エンジン温度が変化するため、このエンジン温度の上昇
度合いに基づく上記サーモスタット弁の故障を正確に診
断することが困難であるという問題がある。

【０００６】例えば上記温度目標値を低温側に設定して
エンジンの冷却水温度を低めに制御している場合には、
上記サーモスタット弁を閉じても冷却水温度がそれ程顕
著に変化することはないので、サーモスタット弁が正常
であるにも拘わらず、開故障状態にあると誤診断された
り、サーモスタット弁が異常であるにも拘わらず、正常
であると誤診断されたりし易い等の問題がある。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成でサーモスタット弁の故障を正確に
診断することができるサーモスタットの故障診断装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却
水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水が
目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサー
モスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に
対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモス
タット弁の開故障を、その閉弁温度領域で検出する故障
検出手段と、上記目標温度設定手段により目標温度が通
常時よりも低温側に設定されたときに、上記故障検出手
段による開故障検出を禁止する故障検出禁止手段とを備
えたものである。

【０００９】上記構成によれば、冷却水温度が目標温度
よりも低い閉弁温度領域で、上記故障検出手段によりサ
ーモスタット弁の開故障を検出する際に、目標温度設定
手段により目標温度が通常時よりも低温側に設定されて
いることが、上記故障検出禁止手段において確認された
場合には、上記開故障の検出が禁止されるため、上記目
標温度と実冷却水温度とに差がないことに起因した誤診
断の発生が防止されることになる。

【００１０】請求項２に係る発明は、エンジンの冷却水
温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに
循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度より
も低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁
と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設
定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の閉
故障を、その開弁温度領域で検出する故障検出手段と、
上記目標温度制御手段により目標温度が通常時よりも高
温側に設定されたときに、上記故障検出手段による閉故
障検出を禁止する故障検出禁止手段とを備えたものであ
る。

【００１１】上記構成によれば、冷却水温度が目標温度
よりも高い開弁温度領域で、上記故障検出手段によりサ
ーモスタット弁の閉故障を検出する際に、目標温度設定
手段により目標温度が通常時よりも高温側に設定されて
いることが、上記故障検出禁止手段において確認された
場合には、上記閉故障の検出が禁止されるため、上記目
標温度と実冷却水温度とに差がないことに起因した誤診
断の発生が防止されることになる。

【００１２】請求項３に係る発明は、エンジンの冷却水
温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに
循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度より
も低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁
と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設
定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の開
故障を、その閉弁温度領域で検出する故障検出手段とを
備え、この故障検出手段による開故障検出が終了するま
で上記目標温度を通常時よりも高温側に設定するように
構成したものである。

【００１３】上記構成によれば、冷却水温度が目標温度
よりも低い閉弁温度領域で、上記故障検出手段によりサ
ーモスタット弁の開故障を検出する際に、目標温度設定
手段により目標温度が通常時よりも高温側に設定される
ため、上記目標温度と実冷却水温度とに差がないことに
起因した誤診断の発生が防止されることになる。

【００１４】請求項４に係る発明は、エンジンの冷却水
温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに
循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度より
も低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁
と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設
定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の閉
故障を、その開弁温度領域で検出する故障検出手段とを
備え、この故障検出手段による閉故障検出が終了するま
で上記目標温度を通常時よりも低温側に設定するように
構成したものである。

【００１５】上記構成によれば、冷却水温度が目標温度
よりも高い開弁温度領域で、上記故障検出手段によりサ
ーモスタット弁の閉故障を検出する際に、目標温度設定
手段により目標温度が通常時よりも低温側に設定される
ため、上記目標温度と実冷却水温度とに差がないことに
起因した誤診断の発生が防止されることになる。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何
れかに記載のサーモスタットの故障診断装置において、
実冷却水温度を目標温度に近付けるようにサーモスタッ
ト弁をフィードバック制御するフィードバック制御手段
を備え、上記フィードバック制御時の目標温度と実冷却
水温度との偏差に基づいて故障検出手段によりサーモス
タット弁の故障を検出するように構成したものである。

【００１７】上記構成によれば、例えば冷却水温度が目
標温度よりも低い閉弁温度領域で、上記故障検出手段に
よりサーモスタット弁の開故障を検出する際に、上記フ
ィードバック制御手段において求められた目標温度と実
冷却水温度との偏差が、所定値よりも大きい状態が所定
時間に亘り継続されたか否かを判別することにより、上
記開故障が発生しているか否かが正確に診断されること
になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
サーモスタットの故障診断装置を有する車両用エンジン
の冷却系を示している。この冷却系には、エンジン本体
１から導出された冷却水をラジエータ２に供給する第１
配管３と、ラジエータ２により冷却された冷却水をエン
ジン本体１に供給する第２配管４とを備え、この第２配
管４には、エンジン本体１に冷却水を供給する冷却水ポ
ンプ５と、上記冷却水の温度を検出する温度センサ６と
が設けられている。

【００１９】上記第１配管３と第２配管４とは、第１バ
イパス配管７及び第２バイパス配管８により二個所にお
いて接続されている。また、上記両バイパス配管７，８
のうちエンジン本体１側の第１バイパス配管７には、暖
房装置のヒータコア９が配設され、ラジエータ２側の第
２バイパス配管８と第２配管４との接続部には、電気制
御式のサーモスタット弁１０が配設されている。なお、
上記第１バイパス通路７には、室内暖房を行わないとき
に、第１バイパス通路７への冷却水の流入を阻止する開
閉弁（図示せず）が設けられている。

【００２０】上記サーモスタット弁１０は、エンジンの
冷却水温度が目標温度よりも高いときに、電気的に開弁
状態とされて、第２配管４の上流側部４ａと下流側部４
ｂとを連通させるとともに、第２バイパス配管７と第２
配管４とを遮断状態とすることにより、エンジン本体１
から導出された高温の冷却水をラジエータ２に供給して
冷却した後、上記第２配管４を介してエンジン本体１に
供給するように構成されている。

【００２１】また、サーモスタット弁１０は、エンジン
の冷却水温度が目標温度よりも低い場合に、電気的に閉
弁状態とされて、第２配管４の上流側部４ａと下流側部
４ｂとを遮断するとともに、第２バイパス配管７と第２
配管４とを連通させることにより、エンジン本体１から
導出された高温の冷却水を、ラジエータ２に供給するこ
となく、上記第２バイパス配管７から第２配管４の下流
側部４ｂを介してエンジン本体１に循環させる三方切換
弁からなっている。

【００２２】上記サーモスタットの故障診断装置には、
エンジンの運転状態に対応させて上記目標温度を設定す
る目標温度設定手段１１と、この目標温度設定手段１１
により設定された目標温度に基づいて上記サーモスタッ
ト弁１０をフィードバック制御するフィードバック制御
手段１２と、上記サーモスタット弁１０の開故障及び閉
故障を検出する故障検出手段１３と、この故障検出手段
１３による故障検出を必要に応じて禁止する故障検出禁
止手段１４と、上記故障検出手段１３から出力される故
障検出信号に応じて上記サーモスタット弁１０に故障が
発生したことを報知する警報手段１５とが設けられてい
る。

【００２３】上記目標温度設定手段１１は、エンジンの
通常運転時、例えば極低負荷時または極高負荷時を除く
温間時等に、冷却水温度を最適値とするために、上記目
標温度を例えば８０°Ｃ程度に設定するとともに、エン
ジンの低負荷運転時等に冷却水温度を早期に上昇させる
ために上記目標温度を例えば９０°Ｃ程度に設定し、か
つエンジンの高負荷運転時等にエンジン本体１等の温度
が過度に上昇するのを防止するために上記目標温度を８
０°Ｃ未満に設定するように構成されている。

【００２４】上記フィードバック制御手段１２は、目標
温度設定手段１１により設定された目標温度と、温度セ
ンサ６により検出された実冷却水温度との偏差を求め、
この偏差に対応した開閉信号を上記サーモスタット弁１
０に出力することにより、実冷却水温度を上記目標温度
に一致させるフィードバック制御を実行するように構成
されている。

【００２５】上記故障検出手段１３は、フィードバック
制御手段１２において求めた目標温度と実冷却水温度と
の偏差に基づいて上記サーモスタット弁１０に開故障ま
たは閉故障が発生したか否かを検出し、この検出信号を
上記警報手段１５に出力するように構成されている。

【００２６】すなわち、上記実冷却水温度が目標温度よ
りも低い閉弁温度領域で、上記偏差の絶対値が所定値以
上である状態が一定時間に亘り継続され、冷却水温度が
上昇していないことが確認された場合に、サーモスタッ
ト弁１０に開故障が発生したことを示す開故障検出信号
が上記警報手段１５に出力されるようになっている。

【００２７】また、上記実冷却水温度が目標温度よりも
高い開弁温度領域で、上記偏差の絶対値が所定値以上で
ある状態が一定時間に亘り継続され、冷却水温度が低下
していないことが確認された場合に、サーモスタット弁
１０に閉故障が発生したことを示す閉故障検出信号が上
記警報手段１５に出力されるようになっている。

【００２８】上記故障検出禁止手段１４は、エンジンの
高負荷運転時等に上記目標温度設定手段１１により目標
温度が８０°Ｃ未満に設定されたときに、上記故障検出
手段１３によるサーモスタット弁１０の開故障検出を禁
止し、かつエンジンの低負荷運転時等に上記目標温度設
定手段１１により目標温度が９０°Ｃ程度に設定された
ときに、上記故障検出手段１３によるサーモスタット弁
１０の閉故障検出を禁止するように構成されている。

【００２９】上記構成の故障診断装置において実行され
る基本制御動作を図２に示すフローチャートに基づいて
説明する。上記制御動作がスタートすると、目標温度設
定手段１１において設定された目標温度ＴＴが、温度セ
ンサ６によって検出された実冷却水温度ＴＳよりも大き
いか否かを判定する（ステップＳ１）。

【００３０】上記ステップＳ１でＹＥＳと判定され、目
標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも大きい状態、つま
りサーモスタット弁１０の閉弁温度領域にあることが確
認された場合には、上記目標温度設定手段１１において
設定された目標温度ＴＴが、通常時よりも低温側に設定
されているか否かを判定する（ステップＳ２）。

【００３１】上記ステップＳ２でＮＯと判定されて上記
目標温度ＴＴが８０°Ｃ程度の通常温度又は９０°Ｃ程
度の高温側に設定されていることが確認された場合に
は、後述する故障検出制御を実行した後（ステップＳ
３）、上記目標温度ＴＴと実冷却水温度ＴＳの偏差に基
づくサーモスタット弁１０の開閉制御を実行する（ステ
ップＳ４）。

【００３２】一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定さ
れて上記目標温度ＴＴが８０°Ｃ未満の低温側、例えば
７０°Ｃ程度に設定されていることが確認された場合に
は、上記故障検出制御を禁止した後（ステップＳ５）、
上記ステップＳ４に移行してサーモスタット弁１０の開
閉制御を実行する。

【００３３】また、上記ステップＳ１でＮＯと判定さ
れ、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも小さい状
態、つまりサーモスタット弁１０の開弁温度領域にある
ことが確認された場合には、上記目標温度設定手段１１
において設定された目標温度ＴＴが、通常時よりも高温
側に設定されているか否かを判定する（ステップＳ
６）。このステップＳ６でＮＯと判定されて上記目標温
度ＴＴが８０°Ｃ程度の通常温度又は８０°Ｃ未満の低
温側に設定されていることが確認された場合には、上記
ステップＳ３に移行してサーモスタット弁１０の故障検
出制御を実行する。

【００３４】一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定さ
れて上記目標温度ＴＴが９０°Ｃ程度の高温側に設定さ
れていることが確認された場合には、上記ステップＳ５
に移行してサーモスタット弁１０の故障検出制御を禁止
する。

【００３５】次に、上記基本制御のステップＳ３におい
て実行される故障検出制御を、図３に示すフローチャー
トに基づいて説明する。上記制御動作がスタートする
と、エンジンの始動後に所定時間、例えば３００秒程度
が経過して冷却水温度がある程度上昇した状態にあるか
否かを判定し（ステップＳ１１）、ＹＥＳと判定された
場合には、サーモスタット弁１０の故障診断が未完了の
状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【００３６】上記ステップＳ１２でＹＥＳと判定された
場合には、上記目標温度設定手段１１において設定され
た目標温度ＴＴと、上記温度センサ６によって検出され
た実冷却水温度ＴＳとの偏差ΔＴを求めた後（ステップ
Ｓ１３）、この偏差の絶対値｜ΔＴ｜が、予め設定され
た基準偏差αよりも大きいか否かを判定する（ステップ
Ｓ１４）。このステップＳ１４でＹＥＳと判定された場
合には、故障判定用カウンタのカウント値Ｃを１だけイ
ンクリメントした後（ステップＳ１５）、このカウント
値Ｃと、予め設定された基準時間βとを比較することに
より、所定時間が経過したか否か判定する（ステップＳ
１６）。

【００３７】上記ステップＳ１６でＹＥＳと判定され、
上記偏差の絶対値｜ΔＴ｜が基準偏差αよりも大きい状
態が、所定時間以上に亘った継続されたことが確認され
た場合には、上記サーモスタット弁１０に開故障または
閉故障が発生したことを示す検出信号を上記警報手段１
５に出力することにより、故障が発生したことを報知す
る（ステップＳ１７）。

【００３８】例えば目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよ
りも大きい閉弁温度領域で実行されるサーモスタット弁
１０の開故障検出時に、実冷却水温度ＴＳが目標温度Ｔ
Ｔよりも所定値以上小さい状態が所定時間に亘り継続さ
れ、エンジンの冷却水温度が目標温度の近くまで上昇し
ていないことが確認された場合には、サーモスタット弁
１０が何らかの原因で開状態に固着した開故障が発生し
たと判断して上記警報手段１５に開故障検出信号を出力
する。

【００３９】また、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよ
りも小さい開弁温度領域で実行されるサーモスタット弁
１０の閉故障検出時に、実冷却水温度ＴＳが目標温度Ｔ
Ｔよりも所定値以上大きい状態が所定時間に亘り継続さ
れ、エンジンの冷却水温度を目標温度の近くまで低下し
ていないことが確認された場合には、サーモスタット弁
１０が何らかの原因で閉状態に固着した閉故障が発生し
たと判断して上記警報手段１５に閉故障検出信号を出力
する。

【００４０】なお、上記ステップＳ１４でＮＯと判定さ
れ、上記偏差の絶対値｜ΔＴ｜が、予め所定値に設定さ
れた基準偏差α以下であることが確認された場合には、
上記カウント値Ｃを０にリセットした後（ステップＳ１
８）、リターンする。また、上記ステップＳ１６でＮＯ
と判定され、故障判定用カウンタのカウント値Ｃが基準
値β以下であることが確認された場合には、そのままリ
ターンして上記制御動作を繰り返す。

【００４１】上記のようにエンジンの冷却水温度が目標
温度よりも高いときに冷却水をラジエータ２に循環させ
るために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低いと
きに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁１０と、
上記目標温度をエンジンの運転状態に応じて設定する目
標温度設定手段１１と、上記サーモスタット弁１０の開
故障を、その閉弁温度領域で検出する故障検出手段１３
と、上記目標温度設定手段１１により目標温度が通常時
よりも低温側に設定されたときに、上記故障検出手段１
３による開故障検出を禁止する故障検出禁止手段１４と
を設けたため、簡単な構成で上記サーモスタット弁１０
の故障を正確に診断することができる。

【００４２】すなわち、上記のように目標温度ＴＴが低
温側に設定された運転状態を除く領域、例えば目標温度
ＴＴが９０°Ｃ程度に設定された高温領域で上記開故障
の有無が検出されるため、上記サーモスタット弁１０が
正常であるならば、実冷却水温度ＴＳを、図４の実線で
示すように、上記目標温度ＴＴに近付けるフィードバッ
ク制御が実行されることになる。そして上記サーモスタ
ット弁１０に開故障が発生している場合には、実冷却水
温度ＴＳが、図４の破線で示すように、上記目標温度Ｔ
Ｔよりもかなり低い状態に保持されるため、上記目標温
度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が大きくなる。

【００４３】これに対して上記目標温度ＴＴが７０°Ｃ
程度に設定された低温領域では、上記サーモスタット弁
１０に開故障が発生している場合でも、目標温度ＴＴと
実冷却水温度ＴＳが略一致する状態となってサーモスタ
ット弁１０が正常であると誤診断されたり、逆にサーモ
スタット弁１０が正常であるのに異常であると誤診断さ
れたりする可能性がある。

【００４４】したがって、上記のように上記目標温度設
定手段１１により目標温度が通常時よりも低温側に設定
されたときに、上記故障検出手段１３による開故障検出
を禁止することにより、上記目標温度ＴＴと上記実冷却
水温度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断が生
じるのを防止し、上記偏差に基づいてサーモスタット弁
１０の開故障を正確に検出することができる。

【００４５】また、上記のように目標温度設定手段１１
により目標温度が通常時よりも低温側に設定されたとき
に、上記故障検出手段１３によるサーモスタット弁１０
の閉故障の検出を、上記故障検出禁止手段１４により禁
止するように構成した場合には、目標温度ＴＴが高温側
に設定された運転状態を除く領域、例えば目標温度ＴＴ
が７０°Ｃ程度に設定された低温領域で上記閉故障検出
が実行されることになる。このため、上記偏差に基づ
き、実冷却水温度ＴＳを低温の目標温度ＴＴに近付ける
フィードバック制御が適正に実行されているか否かを判
別することにより、上記目標温度ＴＴと上記実冷却水温
度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じる
ことなく、サーモスタット弁１０の閉故障を正確に検出
することができる。

【００４６】上記故障検出禁止手段１４を設けることに
より、サーモスタット弁１０の故障検出時における誤検
出を防止するように構成された上記実施形態に代え、図
５に示すように、サーモスタット弁１０の開故障を、そ
の閉弁温度領域で実行する際に、上記故障検出手段１３
による故障検出が終了するまで上記目標温度設定手段１
１により目標温度を通常時よりも高温側に設定し、また
サーモスタット弁１０の閉故障を、その開弁温度領域で
実行する際に、上記故障検出手段１３による故障検出が
終了するまで上記目標温度設定手段１１により目標温度
ＴＴを通常時よりも低温側に設定することにより、サー
モスタット弁１０の開故障及び閉故障を正確に検出でき
るようにしてもよい。

【００４７】すなわち、上記目標温度設定手段１１にお
いて設定された目標温度ＴＴが、温度センサ６によって
検出された実冷却水温度ＴＳよりも大きいか否かを判定
し（ステップＳ２１）、このステップＳ２１でＹＥＳと
判定され、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも大き
い状態、つまりサーモスタット弁１０の閉弁温度領域に
あることが確認された場合には、上記目標温度設定手段
１１において目標温度ＴＴを通常時よりも高温側に設定
する（ステップＳ２２）。

【００４８】次いで、上記故障検出手段１３による故障
検出制御を実行することにより、サーモスタット弁１０
の開故障を検出した後（ステップＳ２３）、上記目標温
度ＴＴと実冷却水温度ＴＳの偏差に基づくサーモスタッ
ト弁の開閉制御を実行する（ステップＳ２４）。

【００４９】また、上記ステップＳ２１でＮＯと判定さ
れて目標温度ＴＴが実冷却水温度よりも小さい状態、つ
まりサーモスタット弁１０の開弁温度領域にあることが
確認された場合には、上記目標温度設定手段１１におい
て通常時よりも低温側に設定した後（ステップＳ２
５）、上記ステップＳ２３に移行して故障検出手段１３
による故障検出制御を実行することにより、サーモスタ
ット弁１０の閉故障を検出する。

【００５０】上記のようにサーモスタット弁１０の開故
障を検出する際に、上記目標温度ＴＴを強制的に高温側
に設定するように構成した場合には、上記偏差に基づ
き、実冷却水温度ＴＳを高温の目標温度ＴＴに近付ける
フィードバック制御が適正に実行されているか否かを判
別することにより、目標温度ＴＴと上記実冷却水温度Ｔ
Ｓとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じること
なく、サーモスタット弁１０の開故障を正確に検出する
ことができる。

【００５１】また、上記のようにサーモスタット弁１０
の閉故障を検出する際に、上記目標温度ＴＴを強制的に
低温側に設定するように構成した場合には、上記偏差に
基づき、実冷却水温度ＴＳを低温の目標温度ＴＴに近付
けるフィードバック制御が適正に実行されているか否か
を判別することにより、目標温度ＴＴと上記実冷却水温
度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じる
ことなく、サーモスタット弁１０の閉故障を正確に検出
することができる。

【００５２】上記実施形態では、図３に示すように、上
記フィードバック制御時の目標温度ＴＴと実冷却水温度
ＴＳとの偏差ΔＴに基づいて故障検出手段１３によりサ
ーモスタット弁１０の開故障または閉故障を検出するよ
うに構成したため、簡単な構成でサーモスタット弁１０
の故障を正確に診断することができる。

【００５３】なお、上記ステップＳ２１の判定を省略
し、目標温度ＴＴを高温側に設定した状態における開故
障の診断制御と、目標温度ＴＴを低温側に設定した状態
における閉故障の診断制御とを連続して行うことによ
り、上記サーモスタット弁１０の開故障または閉故障を
検出するようにしてもよい。

【００５４】また、上記実施形態に代え、図６に示すよ
うに、高負荷かつ高車速状態が所定時間以上に亘った継
続された場合に、実冷却水温度が上昇しているか否か判
定する等により、上記サーモスタット弁１０の開故障を
検出するようにしてもよい。

【００５５】すなわち、エンジンの始動後に故障診断用
カウンタのカウント値Ｃを０にリセットした後（ステッ
プＱ１）、エンジン負荷が所定値よりも大きい高負荷の
運転状態にあるか否かを判定する（ステップＱ２）。こ
のステップＱ２でＹＥＳと判定された場合には、車速が
所定値よりも大きい高車速の運転状態にあるか否かを判
定し（ステップＱ３）、ＹＥＳと判定された場合には、
上記カウント値Ｃを１だけインクリメントする（ステッ
プＱ４）。なお、上記ステップＱ２，Ｑ３の何れかにお
いて、ＮＯと判定された場合には、上記カウント値Ｃを
０にリセットした後（ステップＱ１２）、下記のステッ
プＱ５に移行する。

【００５６】次いで、上記カウント値Ｃに基づく故障診
断を実行するための基準時間ＣＨを、エンジン始動時の
冷却水温度に基づいて設定する（ステップＱ５）。すな
わち、エンジン及び車両の運転状態が同じでも、そのと
きの冷却水温度に応じて冷却水の温度上昇勾配が変化す
ることを補償すべく、上記基準時間ＣＨを適正値に設定
する。

【００５７】そして、上記カウンタのカウント値Ｃが基
準時間ＣＨよりも大きいか否かを判定し（ステップＱ
６）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＱ２に
戻る。また、上記ステップＱ６でＹＥＳと判定されて上
記カウント値Ｃが基準時間ＣＨよりも大きいことが確認
された場合には、エンジンの運転状態から予測される冷
却水の予測温度が、所定の第１基準温度ｔ１よりも大き
いか否かを判定する（ステップＱ７）。

【００５８】上記冷却水の予測温度は、例えば吸入空気
量に対応したエンジン負荷と、車速と、吸気温度とをパ
ラメータとして所定の短時間における温度上昇分を算出
し、この温度上昇分を前回の予測温度に加算することに
より算出される。なお、上記予測温度の初期値は、エン
ジン始動時に検出された実際の冷却水温度とされる。ま
た、上記第１基準温度ｔ１は、サーモスタット弁１０の
開閉基準となる目標温度以下の温度に設定されている。

【００５９】上記ステップＱ７でＹＥＳと判定された場
合には、上記温度センサ６により検出された実冷却水温
度が、所定の第２基準温度ｔ２よりも小さいか否かを判
別する（ステップＱ８）。上記第２基準温度ｔ２は、サ
ーモスタット弁１０の目標温度以下で、上記第１基準温
度ｔ１に対応して設定される。上記第２基準温度ｔ２
は、第１基準温度ｔ１よりも若干低い温度に設定しても
よく、あるいは上記第１基準温度ｔ１と第２基準温度ｔ
２とを同じ温度に設定してもよい。

【００６０】上記ステップＱ８でＮＯと判定され、実際
の冷却水温度が十分に高い温度になっていること、つま
りラジエータ２による冷却が実行されていないことが確
認された場合には、サーモスタット弁１０が閉状態とな
っていると考えられるため、正常であると判定される
（ステップＱ９）。

【００６１】上記ステップＱ８でＹＥＳと判定され、サ
ーモスタット弁１０が目標温度よりもかなり低い温度で
開状態となったことが確認された場合には、サーモスタ
ット弁１０に開故障が発生したと判定し（ステップＱ１
０）、警報手段１５を作動させる作動信号を出力する
（ステップＱ１１）。

【００６２】このように高負荷かつ高車速状態が所定時
間以上に亘った継続された時点で、サーモスタット弁１
０の開故障を検出するようにした構成によれば、エンジ
ン始動後に、アイドル運転状態が長く続いたり、急な上
り坂を加速状態で走行したりする等の特殊な運転が行わ
れることに起因して、サーモスタット弁１０が開故障し
ていないにも拘わらず、開故障であると誤検出されるこ
と等を効果的に防止し、上記サーモスタット弁１０の故
障を正確に診断することができる。

【００６３】次に、上記故障検出制御のさらに別の具体
例を、図７及び図８に示すフローチャートに基づいて説
明する。上記制御動作がスタートすると、温度センサ６
によって検出された実冷却水温度を、予測冷却水温度の
初期値として設定した後（ステップＱ２１）、エンジン
負荷と、車速と、吸気温度とをパラメータとして演算さ
れた冷却水温度に基づき、上記予測冷却水温度の値を更
新する（ステップＱ２２）。

【００６４】そして、エンジン始動時の実冷却水温度
が、３５°Ｃ程度に設定された比較的低温の所定温度よ
りも低いか否かを判定し（ステップＱ２３）、ＮＯと判
定された場合には、上記故障判定を行うことなく、その
まま制御動作を終了する。

【００６５】また、上記ステップＱ２３でＹＥＳと判定
された場合には、エンジン始動時の実冷却水温度から吸
気温度を差し引いた温度偏差を求めた後（ステップＱ２
４）、この温度偏差が、例えば１０°Ｃ程度の十分に低
い値よりも小さいかか否かを判定し（ステップＱ２
５）、ＮＯと判定された場合には、故障判定を行うこと
なく、そのまま制御動作を終了する。

【００６６】上記ステップＱ２５でＹＥＳと判定されて
実冷却水温度が低い値にあり、冷機状態から冷却水温度
の上昇を利用した故障診断が可能な状態にあることが確
認された場合には、予測冷却水温度が、例えば４０°Ｃ
程度の中温領域に設定された所定温度よりも大きいか否
かを判定し（ステップＱ２６）、ＮＯと判定された場合
には、上記ステップＱ２２に戻る。

【００６７】上記ステップＱ２６でＹＥＳと判定された
場合には、後述するようにラジエータ２からの放熱量Ｑ
ｏｒｈを算出するとともに、冷却水のエンジンからの受
熱量Ｑｉｇを算出した後（ステップＱ２７，Ｑ２８）、
この受熱量Ｑｉｇに対する放熱量Ｑｏｒｈの比からなる
熱量比Ｒを算出する（ステップＱ２９）。この熱量比Ｒ
が大きいほど、ラジエータ２により冷却水が冷却されて
いる可能性が高いことを示すものとなる。

【００６８】次いで、予測冷却水温度が、サーモスタッ
ト弁１０の開閉制御基準となる目標温度以下の所定温度
（例えば７６°Ｃ）よりも大きいか否かを判定し（ステ
ップＱ３０）、ＮＯと判定された場合には、上記ステッ
プＱ２２に戻る。

【００６９】上記ステップＱ３０でＹＥＳと判定された
場合には、エンジン始動時の実冷却水温度に基づいて、
故障判定用のしきい値α１を設定した後（ステップＱ４
１）、上記熱量比Ｒが、上記しきい値α１よりも大きい
か否かを判定する（ステップＱ４２）。このステップＱ
４２でＹＥＳと判定された場合には、サーモスタット弁
１０に開故障が発生したと判定し（ステップＱ４３）、
警報手段１５を作動させる制御信号を出力する（ステッ
プＱ４４）。

【００７０】また、上記ステップＱ４２でＮＯと判定さ
れた場合には、エンジン始動時の実冷却水温度に基づい
て、正常判定用のしきい値α２を設定した後（ステップ
Ｑ４５）、上記熱量比Ｒが上記しきい値α２よりも小さ
いか否かを判定する（ステップＱ４６）。このステップ
Ｑ４６でＹＥＳと判定された場合には、サーモスタット
弁１０の開故障が発生していない正常な状態であると判
定される（ステップＱ４７）。

【００７１】上記ステップＱ４７でＮＯと判定された場
合には、サーモスタット弁１０が正常であるか否かを正
確に判定することができないグレーゾーンであるとして
判定不能とされる（ステップＱ４８）。なお、上記しき
い値α１，α２は、図５におけるステップＱ５と同様
に、冷却水温度の上昇度合いが、制御開始時の冷却水温
度に応じて変化することを補償するために設定されるも
のである。

【００７２】上記放熱量Ｑｏｒｈは、以下に示すように
予測冷却水温度θｃｐと冷却水温度θｅａに基づいて算
出され、受熱量Ｑｉｇは、エンジンの運転状態を示す運
転パラメータに基づいて算出される。

【００７３】まず、冷却水に伝熱される単位時間当たり
の熱量の代数和は、冷却水の熱容量と単位時間当たり温
度上昇率との積に比例する。この関係を図１に示す冷却
系のモデルに適用することにより、次式（１）のような
微分式が得られる。

【００７４】 ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｑｏｅ−ｑｏｒ−ｑｏｈ…（１） 但し、 Ｃ ：冷却水の比熱[ｋｃａｌ／ｋｇ・°Ｋ] Ｍ ：冷却水の質量[ｋｇ] θｅ ：冷却水の温度[°Ｋ] ｑｉｇ ：燃焼ガスから冷却水に伝熱する単位時間当た
りの熱量[ｋｃａｌ／ｓ] ｑｏｅ ：エンジン表面から雰囲気中へ伝熱する単位時
間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ] ｑｏｒ ：ラジエータ表面から雰囲気中へ伝熱する単位
時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ] ｑｏｈ ：ヒータコア表面から雰囲気中へ伝熱する単位
時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ] エンジン本体１の燃焼ガスから冷却水へ伝熱する単位時
間当たりの熱量及び総熱量は、噴射燃料のうち燃焼に寄
与した燃料の発熱量に基づき、次式（２）に従って求め
られる。

【００７５】 ｑｉｇ＝Ｒｃηｇ（γ）Ｈｕγｇｆ…（２） 但し、 Ｒｃ ：燃焼ガスの供給量のうち冷却水へ伝熱する熱量
の割合 ηｇ ：燃焼ガスの発熱量のうち燃焼ガス温度の上昇に
寄与する割合 γ ：λ≧１のときはγ＝λ，λ＜１のときはγ＝１ λ ：燃焼ガスの空気過剰率 ｇｆ ：単位時間当たりの燃料供給量[ｋｇ／ｓ] Ｈｕ ：燃料の低発熱量[ｋｃａｌ／ｋｇ] エンジン表面、ラジエータ表面、ヒータコア表面から雰
囲気中へ伝熱する単位時間当たりの熱量及び総熱量は、
エンジン表面については次式（３）、ラジエータ表面に
ついては次式（４）、ヒータコア表面については次式
（４）に示すように表すことができる。

【００７６】 ｑｏｅ＝ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θａｅ）…（３） 但し、 ｋｏｅ ：エンジン表面からの雰囲気中への熱伝導度 Ｖｓ ：車速[ｋｍ／ｈ] θａｅ ：エンジン表面の雰囲気温度[°Ｋ] ｑｏｒ＝ｋｏｒ（Ｖｓ）（θｅ−θａｒ）…（４） 但し、 ｋｏｒ ：ラジエータ表面からの雰囲気中への熱伝導度 θａｒ ：ラジエータ表面の雰囲気温度[°Ｋ] ｑｏｈ＝ｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θａｈ）…（５） 但し、 ｋｏｈ ：ヒータコア表面からの雰囲気中への熱伝導度 Ｖｏｈ ：ヒータコア表面を通過する雰囲気の流速[ｋ
ｍ／ｈ] θａｈ ：ヒータコア表面の雰囲気温度[°Ｋ] 上記式（３）〜（５）を式（１）に代入することによ
り、次式（６）の微分式を得られる。

【００７７】 ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θａｅ）−ｋｏｒ（Ｖ ｓ）（θｅ−θａｒ）−ｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θａｈ）…（６） ここで、実用化に際して、サーモスタット弁１０の開弁
領域において開故障を検出することに限定して、簡略化
ために冷却系モデルはサーモスタット弁１０の開弁温度
以下を対象とする。また、上記θａｅ，θａｒ，θａ
ｈ，Ｖｏｈを、それぞれ吸入空気の温度θｉａに置き換
えるものとする。また、ｋｏｈ（Ｖｏｈ）を、Ｖｏｈ＝
０における定数項と、それからの増分に分けて次式
（７）のようにおくと、上記ｑｏｅ，ｑｏｒ，ｑｏｈ
は、次式（８）〜（１０）のようになる。

【００７８】 ｋｏｈ（Ｖｏｈ）＝Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）＋ｋｏｈ０…（７） 但し、Δｋｏｈ（０）＝０ ｑｏｅ＝ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）…（８） ｑｏｒ＝ｋｏｒ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）…（９） ｑｏｈ＝[Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）＋ｋｏｈ０]（θｅ−θｉａ）…（１０） 従って、上記式（６）より下式（１１）が得られる。

【００７９】 ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）−ｑｏｒｈ…（１ １） 但し、 ｑｏｒｈ＝ｑｏｒ＋Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θｉ
ａ） ｋ（Ｖｓ）＝ｋｏｅ（Ｖｓ）＋ｋｏｈ０ 現在、サーモスタット弁１０が正常に作動しているかど
うかが未知、つまり上記ｑｏｒｈが未知であるとして、
このときの冷却水温度を温度センサ６によって検出され
た実冷却水温度とおくと（θｅ＝θｅａ）、上記式（１
１）より、次式（１２）が得られる。

【００８０】 ＣＭ・ｄθｅａ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅａ−θｉａ）−ｑｏｒｈ… （１２） 次に、サーモスタット弁１０が正常に作動し、かつ暖房
用のブロアファンが作動していないと仮定した場合の冷
却水温度を未知数としてθｅ＝θｅｐとする。この場合
もラジエータ２への経路は切り離されていると考えて、
ｑｏｒｈ＝Ｑｏｒｈ＝０とおくことができるため、上記
式（１１）より、次式（１３）が得られる。

【００８１】 ＣＭ・ｄθｅｐ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｉａ）…（１３） 上記式（１３）から式（１２）を減算し、ｑｏｒｈにつ
いて整理すると、次式（１４）が得られる。

【００８２】 ｑｏｒｈ＝ＣＭ・ｄ（θｅｐ−θｅａ）／ｄｔ＋ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ ）…（１４） 上記式（１４）の両辺を積分すると、次式（１５）が得
られる。

【００８３】 Ｑｏｒｈ＝ＣＭ（θｅｐ−θｅａ）＋∫ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ）ｄｔ… （１５） したがって、上記ＱｏｒｈのＱｉｇに対する熱量比Ｒ
は、上記式（１５）及び式（２）により、次式（１６）
に示すようになる。

【００８４】Ｒ＝Ｑｏｒｈ／Ｑｉｇ＝[ＣＭ（θｅｐ−
θｅａ）＋∫ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ）ｄｔ]／∫
ｑｉｇｄｔ 上記式（１６）において、分子における左辺は、現在の
予測冷却水温度と実冷却水温度との偏差に関する項であ
り、分子における右辺は、上記両温度の偏差の積分値に
関する項（車速を乗算した値の積算値）となる。このよ
うにして予測冷却水温度と実例冷却水温度とに基づい
て、放熱量Ｑｏｒｈを損出することが可能となる。そし
て、上記熱量比Ｒが大きいほど放熱量Ｑｏｒｈが大きい
と考えられるため、サーモスタット弁１０が開状態にあ
ると想定される。

【００８５】上記のようにラジエータ９における冷却水
の放熱量Ｑｏｒｈと、エンジン本体１から冷却水に付与
される受熱量Ｑｉｇとの比からなる上記熱量比Ｒに基づ
いてがサーモスタット弁１０の開故障を検出するように
した場合には、運転状態に適合した正確な故障診断を実
行できるという利点がある。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、エンジ
ンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラ
ジエータに循環させるために開弁され、冷却水温度が目
標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモ
スタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対
応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタ
ット弁の開故障または閉故障を、その閉弁温度領域また
は開弁温度領域で検出する故障検出手段と、上記目標温
度設定手段により目標温度が通常時よりも低温側あるい
は高温側に設定されたときに、上記故障検出手段による
開故障検出を禁止する故障検出禁止手段とを設けたた
め、上記目標温度と実冷却水温度との偏差が小さいこと
等に起因した誤検出を生じることなく、サーモスタット
弁の開故障または閉故障を正確に検出できるという利点
がある。

【００８７】また、本発明は、エンジンの冷却水温度が
目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環さ
せるために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低い
ときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上
記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する
目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の開故障ま
たは閉故障を、その閉弁温度領域または開弁温度領域で
検出する故障検出手段と設け、この故障検出手段による
故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも高
温側または低温側に設定するように構成したため、上記
目標温度と実冷却水温度との偏差が小さいこと等に起因
した誤検出を生じることなく、サーモスタット弁の開故
障または閉故障を正確に検出できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るサーモスタットの故障
診断装置を備えた冷却系の一例を示す説明図である。

【図２】故障診断の基本制御動作を示すフローチャート
である。

【図３】故障検出制御の具体例を示すフローチャートで
ある。

【図４】冷却水温度の変化状態を示すグラフである。

【図５】故障診断の基本制御動作の別の例を示すフロー
チャートである。

【図６】故障検出制御の別の具体例を示すフローチャー
トである。

【図７】故障検出制御のさらに別の具体例の前半部を示
すフローチャートである。

【図８】上記故障検出制御の後半部を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ ラジエータ １０ サーモスタット弁 １１ 目標温度設定手段 １２ フィードバック制御手段 １３ 故障検出手段 １４ 故障検出禁止手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの冷却水温度が目標温度よりも
   高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁
   され、冷却水が目標温度よりも低いときに閉弁される電
   気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジ
   ンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段
   と、上記サーモスタット弁の開故障を、その閉弁温度領
   域で検出する故障検出手段と、上記目標温度設定手段に
   より目標温度が通常時よりも低温側に設定されたとき
   に、上記故障検出手段による開故障検出を禁止する故障
   検出禁止手段とを備えたことを特徴とするサーモスタッ
   トの故障診断装置。
2. 【請求項２】 エンジンの冷却水温度が目標温度よりも
   高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁
   され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁され
   る電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエ
   ンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手
   段と、上記サーモスタット弁の閉故障を、その開弁温度
   領域で検出する故障検出手段と、上記目標温度制御手段
   により目標温度が通常時よりも高温側に設定されたとき
   に、上記故障検出手段による閉故障検出を禁止する故障
   検出禁止手段とを備えたことを特徴とするサーモスタッ
   トの故障診断装置。
3. 【請求項３】 エンジンの冷却水温度が目標温度よりも
   高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁
   され、冷却水が目標温度よりも低いときに閉弁される電
   気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジ
   ンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段
   と、上記サーモスタット弁の開故障を、その閉弁温度領
   域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段
   による開故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時
   よりも高温側に設定するように構成したことを特徴とす
   るサーモスタットの故障診断装置。
4. 【請求項４】 エンジンの冷却水温度が目標温度よりも
   高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁
   され、冷却水が目標温度よりも低いときに閉弁される電
   気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジ
   ンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段
   と、上記サーモスタット弁の閉故障を、その開弁温度領
   域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段
   による閉故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時
   よりも低温側に設定するように構成したことを特徴とす
   るサーモスタットの故障診断装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載のサーモス
   タットの故障診断装置において、実冷却水温度を目標温
   度に近付けるようにサーモスタット弁をフィードバック
   制御するフィードバック制御手段を備え、上記フィード
   バック制御時の目標温度と実冷却水温度との偏差に基づ
   いて故障検出手段によりサーモスタット弁の故障を検出
   するように構成したことを特徴とするサーモスタットの
   故障診断装置。