JP2005207393A - 機関冷却系の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関冷却系の冷却能力調整についてその異常をより精度良く判定することのできる機関冷却系の異常判定装置を提供する。
【解決手段】この装置は、内燃機関のウォータジャケットから流出する冷却水を冷却して同ウォータジャケットに還流させる機関冷却系についてその異常の有無を判定する。機関冷却系から還流されて前記ウォータジャケットに流入する冷却水（入口温度ＴＨＷｉ）の所定期間における温度上昇量ΔＴＨＷｉが所定の判定値β以上であることをもって異常有りと判定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関を冷却する機関冷却系にあってその異常の有無を判定する異常判定装置に関する。

一般に、機関冷却系は、内燃機関の内部に形成されたウォータジャケットと、熱交換器であるラジエータと、それらウォータジャケット及びラジエータの間に冷却水を循環させるための冷却水路と、同冷却水路の途中に設けられたサーモスタット弁とを備えている。このサーモスタット弁は、冷却水路を流れる冷却水の流量を調節するための流量制御弁であり、その感温部に接触する冷却水の温度に応じて開度が自動的に変化するようになっている。そして、その開度変化によってラジエータを通過する冷却水の流量が自動的に調節され、機関冷却系の冷却能力が調節される。

ここで、こうしたサーモスタット弁が閉弁状態で固着すると、機関温度の過度な上昇を招き、また開弁状態で固着すると、燃費の増大や排気性状の悪化を招くようになる。このようにサーモスタット弁の故障により機関冷却系の冷却能力に異常が生じると内燃機関の運転に種々の悪影響を及ぼすようになる。

このため従来より、こうした機関冷却系の冷却能力についてその異常を検知する装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載には、機関始動直後における冷却水の温度上昇速度が低いときに、サーモスタット弁が開弁状態で固着している旨判定する装置が提案されている。また、特許文献２には、サーモスタット弁が開弁してから所定時間経過後に、その上流側の冷却水温度と下流側の冷却水温度とが一致していないことをもって、サーモスタット弁が閉弁状態で固着している旨判定する装置が記載されている。
特許第３４０７５７２号公報 特開平１０−２６６８５８号公報

ここで、例えば、サーモスタット弁内における冷却水の流れが偏り、これがサーモスタット弁の感温部を迂回するように流れるような場合には、同サーモスタット弁が固着しておらず、その開度が変化可能な状態にあっても、同開度が冷却水温度に対応する適した開度にはならないといった不都合が生じ得る。

この点、上記各文献に記載されるものは、機関始動時においてサーモスタット弁が固着状態となり、開度変化不能な状況にあることを前提としているものであるため、上述したような不都合に対処することはできない。すなわち、上記従来のものにあっては、機関冷却系における冷却能力調整にかかる異常を木目細かく判定するといった点においてなお改善の余地を残すものであるといえる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関冷却系の冷却能力調整についてその異常をより精度良く判定することのできる機関冷却系の異常判定装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、内燃機関のウォータジャケットから流出する冷却水を冷却して同ウォータジャケットに還流させる機関冷却系についてその異常の有無を判定する異常判定装置において、前記機関冷却系から還流されて前記ウォータジャケットに流入する冷却水の単位時間当たりの温度変化量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定する判定手段を備えることをその要旨とする。

機関冷却系にあっては、その冷却能力がウォータジャケット内の冷却水温度に応じて調節される。このため、仮に機関負荷が大きく変化してウォータジャケットから流出する冷却水の温度が大きく変化した場合であっても、機関冷却系から還流されてウォータジャケットに流入する冷却水の温度は殆ど変化しない。一方、機関冷却系におけるこうした冷却能力の調整に異常が生じている状況下では、機関負荷が大きく変化したことに起因する冷却水の温度変化を適切に抑制することができず、同機関冷却系からウォータジャケットに流入する冷却水の温度が大きく変化することとなる。したがって、この冷却水温度を検出し、その単位時間当たりにおける温度変化量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定することができる。すなわち、上記構成によれば、機関冷却系の冷却能力調整について異常が発生したことを精度良く判定することができるようになる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記判定手段は前記ウォータジャケットから流出する冷却水の単位時間当たりの温度変化量が所定値以上であることを条件に前記判定を実行することをその要旨とする。

上記構成によれば、内燃機関からウォータジャケットに流入する冷却水の温度が殆ど変化しないとき、すなわち機関冷却系についての異常の有無を判定することができないときには同判定が行われない。このため、有意な判定を行うことができ、その判定結果の信頼性を高めることができるようになる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記判定手段は、前記ウォータジャケットから流出する冷却水の単位時間当たりの温度変化量として、所定期間にわたって機関運転状態が定常状態で維持された後における機関運転状態の変化に伴う温度変化量を用いることをその要旨とする。

冷却水温度は機関運転状態の変化に対して応答遅れをもって変化するために、判定開始前の機関運転状態の変化に伴う冷却水温度の変化が上記判定に悪影響を及ぼすおそれがある。この点、上記構成によれば、そうした悪影響を極力排除しつつ判定を実行することができるようになる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記判定手段は前記内燃機関の暖機が完了していることを条件に前記機関冷却系について前記判定を実行することをその要旨とする。

通常、機関始動後、内燃機関の温度が所定温度にまで上昇して収束する前、すなわち暖機前には、その早期完了を図るために機関冷却系の冷却能力は極めて低い状態に調節される。したがって、このとき機関冷却系からウォータジャケットへと流入する冷却水の温度は変化し易い状況にある。この点、上記構成によれば、機関暖機が完了したことを条件に上記判定を行うようにしているため、同判定の精度向上を図ることができるようになる。

ここで、機関冷却系が正常に機能している場合であっても、上記ウォータジャケットに流入する冷却水の温度変化量は機関運転状態によって僅かに異なる。この変化量の差異は、上述した判定値に基づく判定に際してその判定精度を低下させる一因となる。この点、上記判定値を機関運転状態に基づき可変設定する請求項５に記載の構成によれば、上記温度変化量の差異に見合ったかたちで判定値を設定することができ、機関冷却系の異常発生をより的確に検知することができるようになる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記機関冷却系は、ラジエータと、同ラジエータ及び前記ウォータジャケットの間に冷却水を循環させるための循環通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、冷却水の温度に応じて前記バイパス通路を通過する流量を調節するサーモスタット弁とを有してなることをその要旨とする。

上記構成では、サーモスタット弁の開度に基づいてラジエータを通過する冷却水の量が調節される。すなわち、このサーモスタット弁の開度調節を通じて機関冷却系の冷却能力が調整されることとなる。ここで、サーモスタット弁における冷却水の流れが偏り、これがサーモスタット弁の感温部を迂回するように流れる場合がある。このようにサーモスタット弁の感温部への冷却水の接触状態が変化すると、冷却水温度が仮に同じであってもその開度、すなわち、機関冷却系の冷却能力が異なるものとなる。したがって、所望の冷却能力が確保できず、冷却水の温度が大きく変化してしまうことがある。この点、上記構成によれば、そうした場合であれ、機関冷却系の冷却能力調整にかかる異常を検知することができる。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記機関冷却系は、前記循環通路において前記ラジエータを通過した冷却水と前記バイパス通路を通過した冷却水とが合流する位置よりも下流側に、前記ウォータジャケットに冷却水を強制的に流入させるウォータポンプを有するものであり、前記判定手段は前記ウォータポンプよりも下流側における冷却水の温度を前記ウォータジャケットに流入する冷却水の温度として用いることをその要旨とする。

上記構成によれば、ラジエータを通過して冷却された低温の冷却水とバイパス通路を通過した高温の冷却水とが混合されてその温度が均一になった後の冷却水の温度に基づいて上記判定が行われる。その結果、その判定精度の向上を図ることができるようになる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置において、前記機関冷却系には、前記ウォータジャケットから流出して前記循環通路を流れる冷却水の熱を熱源として用いるヒータ装置を介して冷却水を該ウォータジャケットへと直接流入させるためのヒータ用バイパス通路を有するものであり、前記判定手段は前記ヒータ用バイパス通路から前記循環通路に流入する冷却水の温度に基づいて前記判定値を可変設定することをその要旨とする。

冷却水の有する熱を熱源として用いるヒータ装置が設けられた機関冷却系にあっては、同ヒータ装置の作動に伴って上記ヒータ用バイパス通路を通過する冷却水の熱が奪われるようになるために、その作動状況によってウォータジャケットに流入する冷却水の温度が変化することとなる。この点、上記構成によれば、そうしたヒータ装置の作動に伴う冷却水温度の変化に応じたかたちで上記判定値を設定することができ、その判定精度の向上を図ることができるようになる。

また、請求項９に記載の構成によるように、ウォータジャケットから流出する冷却水の温度及びヒータ装置の作動状況に基づいてヒータバイパス通路から前記循環通路に流入する冷却水の温度を推定し、これを上記判定値の設定に用いることにより、該流入する冷却水の温度を直接検出する必要が無くなり、構成の簡略化を図ることができるようになる。

以下、本発明にかかる機関冷却系の異常判定装置を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、図１を参照して、本実施の形態にかかる異常判定装置が適用される車載内燃機関の冷却系について説明する。

図１に示されるように、内燃機関１０の内部にはウォータジャケット１２が形成されている。内燃機関１０の冷却系は、ラジエータ１４や、同ラジエータ１４及び上記ウォータジャケット１２の間に冷却水を循環させるための循環通路２０、同循環通路２０の途中に設けられるサーモスタット弁３０等により構成されている。サーモスタット弁３０は接触する冷却水の温度に応じて開弁量が変化する弁を有し、同弁の開閉によって前記ラジエータ１４を通過する冷却水の流量を自動的に調節する。

上記循環通路２０は、詳しくは、以下の各通路を備えて構成されている。
・「通路２２」：ウォータジャケット１２からラジエータ１４に冷却水を供給する。
・「通路２４」：ラジエータ１４にて冷却された後の冷却水をウォータジャケット１２に還流する。
・「バイパス通路２６」：上記通路２２から分岐されて上記ラジエータ１４を通過しない冷却水をウォータジャケット１２に還流する。
・「通路２８」：上記通路２４から供給される冷却水、及びバイパス通路２６から供給される冷却水の何れか一方を選択して、若しくは両冷却水を混合してウォータジャケット１２に還流する。

なお、上記サーモスタット弁３０は、そうした循環通路２０にあって上記通路２４とバイパス通路２６との合流部に設けられている。また、上記通路２８の途中には、同通路２８を通じて循環通路２０内の冷却水をウォータジャケット１２へと強制的に還流するウォータポンプ１６が設けられている。

一方、機関冷却系には、上記通路２２と通路２８とを連通して、ラジエータ１４及びサーモスタット弁３０をバイパスするヒータ用バイパス通路４０が設けられている。このヒータ用バイパス通路４０の途中には、上記ウォータジャケット１２から流出して同ヒータ用バイパス通路４０を流れる冷却水の熱を熱源として用いるヒータ装置４２が設けられている。このヒータ装置４２は、ヒータ用バイパス通路４０を通過する冷却水の流量を調節するためのウォータバルブ４３や、熱交換器であるヒータコア４４、同ヒータコア４４に送風するヒータブロア４６、ヒータコア４４での熱交換によって暖められた空気を導くためのダクト４８等により構成されている。

他方、本実施の形態にかかる異常判定装置には、内燃機関１０の運転状態や機関冷却系の作動状態を検出するための各種センサが設けられている。
例えば、内燃機関１０には、その出力軸（図示略）の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための回転速度センサや、スロットルバルブ（図示略）の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロットルセンサが設けられている。また、内燃機関１０には、その吸入空気量ＧＡを検出するための吸入空気量センサが設けられている。また、車両には、その走行速度（車速ＳＰＤ）を検出するための車速センサや、外気の温度を検出するための温度センサ等が設けられている。更に、上記通路２２には、上記ウォータジャケット１２から通路２２への冷却水の流出口１２ａ近傍に、同通路２２内を流れる冷却水の温度（出口温度ＴＨＷｏｕｔ）を検出するための温度センサ５２が設けられている。また、上記通路２８には、上記ウォータジャケット１２への冷却水の流入口１２ｂ近傍に、同通路２８内を流れる冷却水の温度（入口温度ＴＨＷｏｕｔ）を検出するための温度センサ５４が設けられている。この温度センサ５４は、通路２８にあって上記ウォータポンプ１６よりも下流側に設けられている。

本実施の形態にかかる異常判定装置は、例えばマイクロコンピュータ等からなる電子制御装置５０を備えている。この電子制御装置５０は、上記各センサの出力信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいて後述する異常判定処理を実行する。

次に、図２を参照して、上記サーモスタット弁３０の構造及び配設態様について詳細に説明する。
サーモスタット弁３０は、サーモスタット本体３２と感温部３４とを備えている。サーモスタット本体３２は循環通路２０に固定されており、上記感温部３４は、接触する冷却水の温度に応じて、サーモスタット本体３２に対して相対移動するようになっている。

上記感温部３４には、弁体３６ａと弁体３８ａとがそれぞれ取り付けられている。
上記サーモスタット本体３２にあって上記弁体３６ａに対応する位置には弁座３６ｂが形成されており、この弁座３６ｂと弁体３６ａとによってメイン弁３６が構成される。そして、弁体３６ａの弁座３６ｂへの着座時（メイン弁３６の閉弁時）には上記通路２４と通路２８との連通が遮断される一方、同弁体３６ａの弁座３６ｂからの離間時（メイン弁３６の開弁時）には、それら通路２４，２８が連通される。

また、上記バイパス通路２６にあって弁体３８ａに対応する位置には弁座３８ｂが形成されており、同弁座３８ｂと弁体３８ａとによってバイパス弁３８が構成される。そして、弁体３８ａの弁座３８ｂからの離間時（バイパス弁３８の開弁時）には上記バイパス通路２６と通路２８とが連通され、弁体３８ａの弁座３８ｂへの着座時（バイパス弁３８の閉弁時）には、それらバイパス通路２６と通路２８の連通が遮断される。

更に、サーモスタット弁３０の配設部には、上記ヒータ用バイパス通路４０が接続されている。このヒータ用バイパス通路４０は、上記メイン弁３６及びバイパス弁３８によらず、上記通路２８に常時連通されている。

なお、上記弁体３６ａと弁座３６ｂとの間隙（メイン弁３６の開弁量）及び上記弁体３８ａと弁座３８ｂとの間隙（バイパス弁３８の開弁量）は、上記感温部３４の相対移動に伴ってそれぞれ変化する。また、それら間隙は、接触する冷却水の温度に応じて互いに逆方向に変化するようになっている。そして、それらメイン弁３６及びバイパス弁３８の開閉を通じて、ラジエータ１４を通過する冷却水の流量とバイパス通路２６を流れる冷却水の流量とがそれぞれ可変にされ、ウォータジャケット１２に流入する冷却水の温度が制御される。

次に、図３を併せ参照しつつ、サーモスタット弁３０の作動態様について詳細に説明する。
なお、図３は上記機関冷却系における冷却水の流通態様を示す図であり、同図（ａ）は冷却水温度が低いときにおける流通態様を、同図（ｂ）は冷却水温度が適温であるときにおける流通態様を、同図（ｃ）は冷却水温度が高いときにおける流通態様をそれぞれ示している。

先ず、例えば内燃機関１０の冷間始動時等、上記感温部３４に接触する冷却水の温度がごく低いときには、メイン弁３６（図２）が閉弁された状態で維持され、バイパス弁３８が開弁された状態（図２に示される状態）で維持される。したがって、図３（ａ）に示すように、このとき上記通路２８を通じて、ラジエータ１４を通過しない冷却水のみがウォータジャケット１２に還流されるようになり、ウォータジャケット１２内の冷却水温度、ひいては機関温度が速やかに上昇される。

その後、内燃機関１０の運転が継続されて上記感温部３４に接触する冷却水の温度がある程度上昇すると、メイン弁３６が開弁され、更にはその開弁量が徐々に大きくなる。また、これに伴い、バイパス弁３８の開弁量が徐々に小さくなる。そして、効率の良い機関運転の可能な機関温度となるように、メイン弁３６及びバイパス弁３８の開弁量がそれぞれ調節され、ウォータジャケット１２に環流される冷却水の温度が自動的に調節される。このときには、図３（ｂ）に示すように、上記ラジエータ１４通過後の低温の冷却水と同ラジエータ１４を通過しない高温の冷却水とがそれぞれ調量されるとともに混合され、ウォータジャケット１２に還流される。

その後、内燃機関１０の高負荷状態での運転が継続される等して上記感温部３４に接触する冷却水の温度が極めて高くなると、メイン弁３６の開弁量が最大になり、バイパス弁３８が閉弁される。これにより、図３（ｃ）に示すように、上記ラジエータ１４を通過しない冷却水のうち、上記ヒータ用バイパス通路４０を通過する冷却水以外の冷却水のウォータジャケット１２への流入が停止されるとともに、上記ラジエータ１４を通過して冷却された冷却水がウォータジャケット１２に還流される。したがって、このとき機関冷却系の冷却効率が最も高く設定される。

このように、機関冷却系にあっては、その冷却能力がサーモスタット弁３０の感温部３４に接触する冷却水の温度、換言すれば、ウォータジャケット１２内の冷却水温度に応じて調節される。このため、仮に機関負荷が大きく変化してウォータジャケット１２から流出する冷却水の温度（出口温度ＴＨＷｏ）が大きく変化した場合であっても、機関冷却系から還流されてウォータジャケット１２に流入する冷却水の温度（入口温度ＴＨＷｉ）は殆ど変化しないと云える。

ここで、上記機関冷却系にあっては、サーモスタット弁３０の配設部分における冷却水の流れが偏り、上記サーモスタット弁３０の感温部３４を迂回する冷却水の流れ（図２中に矢印Ａで示す流れ）が生じることがある。なお、同図２中の矢印Ｂには、適切な流れ、すなわちサーモスタット弁３０の感温部３４に接触する流れを参考までに示している。

そして、上記迂回する流れが生じると、上記バイパス通路２６から流れ込む高温の冷却水が感温部３４に接触することなくウォータジャケット１２に環流されるようになる。これにより、上記メイン弁３６の開弁量が不要に小さくなり、またバイパス弁３８の開弁量が不要に大きくなるために、冷却水温度が不要に上昇し、ひいては機関温度が不要に上昇することとなる。こうした状況下では、機関負荷が大きく変化したことに起因する冷却水の温度変化を適切に抑制することができず、入口温度ＴＨＷｉが大きく変化することとなる。

本実施の形態では、そうした入口温度ＴＨＷｉの変化に着目し、その変化に基づいて機関冷却系の冷却能力調整についての異常の有無を判定するようにしている。
以下、そうした異常判定にかかる処理について、図４及び図５を参照しつつ説明する。

なお、図４は異常判定にかかる処理の処理手順を概念的に示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、実際には、所定周期毎に実行される処理として、電子制御装置５０によって実行される。本実施の形態では、この一連の処理が、機関冷却系から還流されてウォータジャケット１２に流入する冷却水の単位時間当たりの温度変化量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定する判定手段として機能する。

また、図５は上記異常判定にかかる処理の処理態様の一例を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）には冷却水温度の推移を示し、同図（ｂ）には機関回転速度ＮＥの推移を示し、同図（ｃ）には車速ＳＰＤの推移を示している。

図４に示すように、この処理では先ず、内燃機関１０の暖機が完了しているか否かが判断され（ステップＳ１００）、これが完了していることを条件に（ステップＳ１００：ＹＥＳ）入口温度ＴＨＷｉに基づく異常判定（ステップＳ１０６〜Ｓ１１０）が実行される。なお、暖機が完了していることは、出口温度ＴＨＷｏが所定温度以上であることにより判断される。

機関始動後、内燃機関１０の温度が所定温度にまで上昇して収束する前、すなわち暖機前には、その早期完了を図るために機関冷却系の冷却能力は極めて低い状態に調節される。したがって、このときには機関冷却系からウォータジャケット１２へと流入する冷却水の温度が変化し易く、冷却水温度に基づく判定において誤判定を招きやすい。本処理では、そうした機関暖機完了前に上記判定を行わないことにより判定精度の向上が図られている。

また本処理では、機関運転状態が、本処理の前回実行時まで所定期間にわたって定常状態で維持されており、且つ今回実行時に過渡状態になったことを条件に（ステップＳ１０２）、上記異常判定が実行される。なお、機関運転状態が定常状態であることは、スロットル開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥ、及び車速ＳＰＤの変化がそれぞれ小さいことにより判断される。また、機関運転状態が過渡状態になったことは、アクセルペダルが踏み込まれたことや、スロットル開度ＴＡが大きくなったこと、機関負荷ＫＬが増大したこと等により判断される。この機関負荷ＫＬとしては、吸入空気量ＧＡ、或いは吸入空気量ＧＡを機関回転速度ＮＥで除した値（＝ＧＡ／ＮＥ）が用いられる。

これにより、図５に一例を示すように、機関回転速度ＮＥ（同図（ｂ））及び車速ＳＰＤ（同図（ｃ））が略一定の状態での車両運転が継続されて出口温度ＴＨＷｏ及び入口温度ＴＨＷｉ（同図（ａ））が安定した状態から、機関負荷ＫＬが増大して機関回転速度ＮＥ及び車速ＳＰＤが上昇した（時刻ｔ１）直後に上記異常判定が実行されるようになる。

ここで、出口温度ＴＨＷｏや入口温度ＴＨＷｉは、機関運転状態の変化の後、若干の応答遅れをもって上昇する（時刻ｔ２以降）。このため、入口温度ＴＨＷｉに基づく異常判定を行う本処理では、判定開始前の機関運転状態の変化に伴う入口温度ＴＨＷｉの変化が上記異常判定に悪影響を及ぼすおそれがある。この点、本実施の形態では、所定期間にわたって機関運転状態が定常状態で維持された後における入口温度ＴＨＷｉの変化に基づいて上記異常判定が実行されるために、上記悪影響が極力排除されるようになる。

更に本処理では、機関運転状態が過渡状態になった後に所定時間経過するまでの期間における上記出口温度ＴＨＷｏの上昇量ΔＴＨＷｏが算出され、この上昇量ΔＴＨＷｏが所定値α以上であることを条件に（図４のステップＳ１０４：ＹＥＳ）、上記異常判定が実行される。本実施の形態では、上記上昇量ΔＴＨＷｏが、ウォータジャケット１２から流出する冷却水の単位時間当たりの変化量に相当する。

これにより、入口温度ＴＨＷｉが殆ど変化しないとき、すなわち以下に詳述する異常判定では機関冷却系についての異常の有無を判定することができないときに、同異常判定が行われなくなり、有意な判定が行われるようになる。

そして、入口温度ＴＨＷｉに基づく異常判定では、先ず上記所定時間が経過するまでの期間（時刻ｔ１〜ｔ３）における入口温度ＴＨＷｉの上昇量ΔＴＨＷｉが算出され、同上昇量ΔＴＨＷｉが所定の判定値β以上であるか否かが判断される（ステップＳ１０６）。なお、上記判定値βとしては、上記所定値αと比べて小さい値が設定される。本実施の形態では、上記上昇量ΔＴＨＷｉが、ウォータジャケット１２に流入する冷却水の単位時間当たりの変化量に相当する。

そして、上昇量ΔＴＨＷｉが判定値β以上である場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、機関冷却系に異常が発生している旨の判定（異常判定）がなされる（ステップＳ１０８）。すなわち、図５（ａ）に実線で示すように、機関冷却系の冷却能力調整について異常が生じた結果、入口温度ＴＨＷｉが適正に調節されなくなって大きく上昇したとして、異常判定がなされる。

一方、上昇量ΔＴＨＷｉが判定値β未満である場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、機関冷却系が正常である旨の判定（正常判定）がなされる（ステップＳ１１０）。すなわち、図５（ａ）中に一点鎖線で示すように、サーモスタット弁３０の自動開閉を通じて入口温度ＴＨＷｉが適正に調節されているために、入口温度ＴＨＷｉはほとんど上昇していないとして正常判定がなされる。

このように、本実施の形態によれば、入口温度ＴＨＷｉが大きく変化したことを検知し、これをもって機関冷却系の冷却能力調整について異常が発生したことを精度良く判定することができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）機関冷却系の冷却能力調整について異常が発生したことを精度良く判定することができるようになる。

（２）出口温度ＴＨＷｏの上昇量ΔＴＨＷｏが所定値α以上であることを条件に入口温度ＴＨＷｉに基づく異常判定を実行するようにした。これにより、入口温度ＴＨＷｉが殆ど変化しないとき、すなわち上記異常判定では機関冷却系についての異常の有無を判定することができないときに、同異常判定が行われなくなる。このため、有意な判定を行うことができ、その判定結果の信頼性を高めることができるようになる。

（３）所定期間にわたって機関運転状態が定常状態で維持された後の機関運転状態の変化に伴う入口温度ＴＨＷｉの上昇量ΔＴＨＷｉを上記異常判定に用いるようにした。このため、判定開始前の機関運転状態の変化に伴う入口温度ＴＨＷｉの変化が上記異常判定に悪影響を及ぼすことを極力排除しつつ、同異常判定を実行することができるようになる。

（４）内燃機関１０の暖機が完了していることを条件に上記異常判定を実行するようにしたために、同異常判定の精度向上を図ることができるようになる。
（５）ウォータポンプ１６よりも冷却水流れ方向下流側における冷却水の温度を検出し、これを入口温度ＴＨＷｉとして上記異常判定に用いるようにした。このため、ラジエータ１４を通過して冷却された低温の冷却水とバイパス通路２６を通過した高温の冷却水とが混合されてその温度が均一になった後の冷却水の温度に基づいて上記異常判定が行われるようになり、その判定精度の向上を図ることができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、前記判定値βを機関運転状態に基づき可変設定するようにしてもよい。ここで、機関冷却系が正常に機能している場合であっても、上記ウォータジャケット１２に流入する冷却水の温度変化量は機関運転状態によって僅かに異なる。この変化量の差異は、上記異常判定の精度を低下させる一因となる。この点、上記構成によれば、上記温度変化量の差異に見合ったかたちで判定値βを設定することができ、機関冷却系の異常発生をより的確に検知することができるようになる。

なお、そうした判定値βの設定態様としては、以下の設定態様が考えられる。
（設定態様Ａ）機関負荷ＫＬが大きいときほど、判定値βとして大きい値を設定する。
機関負荷が大きいときほど、すなわち出口温度ＴＨＷｏが高いときほど、機関冷却系の冷却性能が飽和状態に近くなるために、冷却水温度の上昇抑制が困難なものとなり、入口温度ＴＨＷｉの上昇量が大きくなる。上記構成によれば、そうした傾向に合わせて判定値βを設定することができ、判定精度の向上を図ることができるようになる。
（設定態様Ｂ）機関回転速度ＮＥが高いときほど、判定値βとして小さい値を算出する。

機関駆動式のウォータポンプが採用される機関冷却系にあっては、機関回転速度ＮＥが速いときほど、機関冷却系内における冷却水の流通量が多くなるために、入口温度ＴＨＷｉの上昇量は小さくなる。上記構成によれば、そうした傾向に合わせて判定値βを設定することができ、判定精度の向上を図ることができるようになる。

・上記実施の形態において、前記ヒータ用バイパス通路４０から循環通路２０（詳しくは通路２８）に流入する冷却水の温度（ヒータ水温ＴＨＷｈ）に基づいて判定値βを可変設定するようにしてもよい。ここで、前記ヒータ装置４２が作動すると、その作動に伴ってヒータ用バイパス通路４０を通過する冷却水の熱が奪われるようになるために、その作動状況によって上記入口温度ＴＨＷｉが変化することとなる。そして、これが上記判定値βに基づく判定の精度向上を阻む一因となる。この点、上記構成によれば、そうしたヒータ装置４２の作動に伴う入口温度ＴＨＷｉの変化に応じたかたちで上記判定値βを設定することができ、その判定精度の向上を図ることができるようになる。

なお、ヒータ水温ＴＨＷｈは、センサによって直接検出することの他、上記出口温度ＴＨＷｏ及びヒータ装置４２の作動状況に基づいて推定することも可能である。特に、ヒータ水温ＴＨＷｈを推定し、これを上記判定値βの設定に用いることにより、同ヒータ水温ＴＨＷｈを直接検出する必要が無くなり、構成の簡略化を図ることができるようになる。

ヒータ水温ＴＨＷｈの推定に用いる推定パラメータとしては、外気温度や車速ＳＰＤを採用することもできる。外気温度に応じてヒータコア４４に吹き付けられる空気の温度が、また車速ＳＰＤに応じて同吹き付けられる空気の風量がそれぞれ異なったものとなるために、それら外気温度や車速ＳＰＤによって、ヒータ用バイパス通路４０を通過する冷却水が奪われる熱量も異なったものとなる。この点、上記構成によれば、そうした相違に応じたかたちで精度良くヒータ水温ＴＨＷｈを推定することができるようになる。

・上記実施の形態において、入口温度ＴＨＷｉを検出するための温度センサ５４をウォータジャケット１２内に設けるようにしてもよい。また、この温度センサは、ラジエータ１４通過後の低温の冷却水とバイパス通路２６を通過した高温の冷却水との混合が十分になされる部位であれば、上記通路２８の上記ウォータポンプ１６よりも上流側の部位に設けることも可能である。

・上記実施の形態において、出口温度ＴＨＷｏを検出するための温度センサ５２をウォータジャケット１２内に設けるようにしてもよい。また、出口温度ＴＨＷｏを機関負荷ＫＬや機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態の推移に基づき推定することなども可能である。こうした構成によれば、出口温度ＴＨＷｏを検出するための温度センサを省略することができる。

・判定開始前における機関運転状態の変化による異常判定への影響がごく小さいのであれば、異常判定処理のステップＳ１０２の処理を省略してもよい。
・また、異常判定処理のステップＳ１０４の処理を省略することなども可能である。こうした構成によっても、少なくとも入口温度ＴＨＷｉが大きく変化したことをもって、機関冷却系の冷却能力調整について異常が発生したことを判定することができる。

・上記実施の形態では、入口温度ＴＨＷｉの上昇量ΔＴＨＷｉが所定の判定値β以上であることをもって異常有りと判定するようにした。これに代えて、若しくはこれに併せて、入口温度ＴＨＷｉの低下量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定するようにしてもよい。要は、入口温度ＴＨＷｉの変化量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定することにより、機関冷却系に異常が発生したことを的確に検知することができる。

・本発明にかかる異常判定装置は、ヒータ用バイパス通路４０及びヒータ装置４２が設けられない機関冷却系にも適用可能である。
・また、本発明にかかる異常判定装置は、バイパス通路２６を備えていない冷却水路とバイパス弁３８を備えていないサーモスタットとを有する機関冷却系にも、適宜適用可能である。

本発明の一実施の形態が適用される機関冷却系の概略構成を示すブロック図。 同実施の形態で用いられるサーモスタット弁及びその周辺構造を示す部分断面図。 （ａ）〜（ｃ）同実施の形態の機関冷却系における冷却水の流通態様を示す略図。 同実施の形態にかかる異常判定処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）同異常判定処理の処理態様の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…ウォータジャケット、１２ａ…流出口、１２ｂ…流入口、１４…ラジエータ、１６…ウォータポンプ、２０…循環通路、２２，２４，２８…通路、２６…バイパス通路、３０…サーモスタット弁、３２…サーモスタット本体、３４…感温部、３６…メイン弁、３６ａ，３８ａ…弁体、３６ｂ，３８ｂ…弁座、３８…バイパス弁、４０…ヒータ用バイパス通路、４２…ヒータ装置、４３…ウォータバルブ、４４…ヒータコア、４６…ヒータブロア、４８…ダクト、５０…電子制御装置、５２，５４…温度センサ。

Claims (9)

1. 内燃機関のウォータジャケットから流出する冷却水を冷却して同ウォータジャケットに還流させる機関冷却系についてその異常の有無を判定する異常判定装置において、
   前記機関冷却系から還流されて前記ウォータジャケットに流入する冷却水の単位時間当たりの温度変化量が所定の判定値以上であることをもって異常有りと判定する判定手段を備える
   ことを特徴とする機関冷却系の異常判定装置。
2. 前記判定手段は前記ウォータジャケットから流出する冷却水の単位時間当たりの温度変化量が所定値以上であることを条件に前記判定を実行する
   請求項１に記載の機関冷却系の異常判定装置。
3. 前記判定手段は、前記ウォータジャケットから流出する冷却水の単位時間当たりの温度変化量として、所定期間にわたって機関運転状態が定常状態で維持された後における機関運転状態の変化に伴う温度変化量を用いる
   請求項２に記載の機関冷却系の異常判定装置。
4. 前記判定手段は前記内燃機関の暖機が完了していることを条件に前記機関冷却系について前記判定を実行する
   請求項１〜３の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置。
5. 前記判定手段は前記判定値を機関運転状態に基づき可変設定する
   請求項１〜４の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置。
6. 前記機関冷却系は、ラジエータと、同ラジエータ及び前記ウォータジャケットの間に冷却水を循環させるための循環通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、冷却水の温度に応じて前記バイパス通路を通過する流量を調節するサーモスタット弁とを有してなる
   請求項１〜５の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置。
7. 前記機関冷却系は、前記循環通路において前記ラジエータを通過した冷却水と前記バイパス通路を通過した冷却水とが合流する位置よりも下流側に、前記ウォータジャケットに冷却水を強制的に流入させるウォータポンプを有するものであり、前記判定手段は前記ウォータポンプよりも下流側における冷却水の温度を前記ウォータジャケットに流入する冷却水の温度として用いる
   請求項１〜６の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置。
8. 前記機関冷却系には、前記ウォータジャケットから流出して前記循環通路を流れる冷却水の熱を熱源として用いるヒータ装置を介して冷却水を該ウォータジャケットへと直接流入させるためのヒータ用バイパス通路を有するものであり、前記判定手段は前記ヒータ用バイパス通路から前記循環通路に流入する冷却水の温度に基づいて前記判定値を可変設定する
   請求項１〜７の何れか一項に記載の機関冷却系の異常判定装置。
9. 前記判定手段は前記ウォータジャケットから流出する冷却水の温度及び前記ヒータ装置の作動状況に基づいて前記ヒータ用バイパス通路から前記循環通路に流入する冷却水の温度を推定し、該推定した温度を前記判定値の設定に用いる
   請求項８に記載の機関冷却系の異常判定装置。

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