JP2009287454A - 内燃機関冷却装置の故障検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の温度を目標水温にフィードバック制御するときも、流量制御弁の閉じ故障と開き故障を共に検知できるようにした内燃機関冷却装置の故障検知装置を提供する。
【解決手段】ラジエータ通路とバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁の開度を、冷却水の温度を目標水温に近づけるようにフィードバック制御すると共に、流量制御弁の故障を検知する内燃機関冷却装置の故障検知装置において、フィードバック制御の目標水温が変更された際に冷却水の温度が変更された目標水温に到達するまでの時間が第１の判定値以上であるとき、あるいは目標水温より判定しきい値ΔＴ以上オーバーシュートしたとき、流量制御弁が故障したと検知する（Ｓ２０からＳ３２，Ｓ３４からＳ４６）。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関冷却装置の故障検知装置に関し、より具体的にはラジエータを介して冷却水を循環させて内燃機関を冷却する装置の流量制御弁の故障を検知する装置に関する。

内燃機関冷却装置の故障検知装置の例としては、下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１には、水温センサの検出温度が所定温度範囲の下限値から上限値まで変化するのに要した変化時間が所定時間以上の場合、サーモスタットからなる流量制御弁の閉じ故障と検知すると共に、逆に所定温度範囲の上限値から下限値まで変化するのに要した変化時間が所定値以上の場合、流量制御弁の開き故障と検知する技術が記載されている。
特開２００６−７０７８２号公報

特許文献１記載の技術にあっては水温に応じて開閉するサーモスタットからなる流量制御弁を検知対象とすると共に、内燃機関の発熱量が適正な範囲にあるなどの前提条件で流量制御弁の開閉動作が繰り返される冷却装置を前提としているが、冷却水の温度が目標水温に近づくようにフィードバック制御する冷却装置にあっては、流量制御弁の開度は所定の範囲内に収束して頻繁な開閉動作が行なわれないため、故障検知が困難であった。

また、目標水温が変更されたときの応答時間に応じて流量制御弁の開閉動作の応答遅れを検知することも考えられるが、特許文献１記載の技術のように閉じ故障を検知する条件と開き故障を検知する条件を相違させると、故障の検知頻度が減り、故障を迅速に検知し難い不都合もあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、冷却水の温度を目標水温にフィードバック制御するときも、流量制御弁の閉じ故障と開き故障を共に且つ迅速に検知できるようにした内燃機関冷却装置の故障検知装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記流量制御弁の故障を検知する故障検知手段とを備えた内燃機関冷却装置の故障検知装置において、前記故障検知手段は、前記フィードバック制御の目標水温が変更された際に前記冷却水の温度が前記変更された目標水温より判定しきい値以上オーバーシュートしたとき、前記流量制御弁が故障したと検知する如く構成した。

請求項２に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、前記目標水温は第１の目標水温と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温からなると共に、前記第２の目標水温よりも低い温度の冷却水を貯留する低温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御の目標水温が前記第１の目標水温から前記第２の目標水温に変更されたとき、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段とを備える如く構成した。

請求項３に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、前記故障検知手段は、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値を持ち替える如く構成した。

請求項４に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、前記目標水温は第１の目標水温と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温からなると共に、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を貯留する高温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御の目標水温が前記第２の目標水温から前記第１の目標水温に変更されたとき、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段とを備える如く構成した。

請求項５に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、前記故障検知手段は、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値を持ち替える如く構成した。

尚、流量制御弁は開くときに冷却水をラジエータに流すと共に、閉じるときに冷却水をバイパス通路に流すように構成されることを前提とすると共に、この明細書で「流量制御弁が故障」とは「開き故障」と「閉じ故障」、より具体的には開き側の応答遅れ故障（開くのが遅れる故障）と、閉じ側の応答遅れ故障（閉じるのが遅れる故障）を意味するものとして使用する。

請求項１にあっては、ラジエータ通路とバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁の開度を冷却水の温度を目標水温に近づけるようにフィードバック制御すると共に、流量制御弁の故障を検知する内燃機関冷却装置の故障検知装置において、フィードバック制御の目標水温が変更された際に冷却水の温度が変更された目標水温より判定しきい値以上オーバーシュートしたとき、流量制御弁が故障したと検知する如く構成したので、流量制御弁の故障、即ち、開き故障と閉じ故障を共に検知することができる。また、冷却水の温度を目標水温にフィードバック制御するとき、目標水温が変更される度に検知することで、流量制御弁の故障を迅速に検知することができると共に、故障の検知頻度も増やすことができる。

請求項２に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、目標水温は第１の目標水温とそれより低い第２の目標水温からなると共に、第２の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留手段に貯留し、目標水温が第１の目標水温から第２の目標水温に変更されたとき、貯留された冷却水を内燃機関に供給する如く構成したので、上記した効果に加え、フィードバック制御の目標値への収束を早めることができると共に、この場合には流量制御弁の閉じ側への応答遅れ時のオーバーシュート量が大きくなることから、特に閉じ側の故障検知精度を上げることができる。

請求項３に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値を持ち替える如く構成したので、上記した効果に加え、故障検知精度を上げることができる。即ち、オーバーシュート量は低温冷却水貯留手段に貯留されている冷却水の温度に応じて変化することから、それに応じて判定しきい値を変化させることで、故障検知精度を上げることができる。

請求項４に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、目標水温は第１の目標水温とそれより低い第２の目標水温からなると共に、第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留手段に貯留し、目標水温が前記第２の目標水温から第１の目標水温に変更されたとき、高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を内燃機関に供給する如く構成したので、上記した効果に加え、フィードバック制御の目標値への収束を早めることができると共に、流量制御弁の開き側への応答遅れ時のオーバーシュート量が大きくなることから、特に開き側の故障検知精度を上げることができる。

請求項５に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置にあっては、高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値を持ち替える如く構成したので、上記した効果に加え、故障検知精度を上げることができる。即ち、オーバーシュート量は高温冷却水貯留手段に貯留されている冷却水の温度に応じて変化することから、それに応じて判定しきい値を変化させることで、故障検知精度を上げることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の第１実施例に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置を全体的に示す概略図である。

図１において符号１０は、ガソリンを燃料とする、点火式の水冷の６気筒を備える内燃機関（図で［ＥＮＧ］と示し、以下「エンジン」という）を示す。詳細な図示は省略するが、エンジン１０においてエアクリーナから吸入された吸気は吸気管を通ってスロットルボディ１０ａに至り、そこでスロットルバルブ１０ｂで流量を調整されてシリンダヘッド（「ＨＥＡＤ」と示す）１０ｃとシリンダブロック（「ＢＬＯＣＫ」と示す）１０ｄからなるエンジン本体の、各気筒の燃焼室に向けて流れる。

吸気は燃焼室の手前の吸気ポートでインジェクタによって噴射された燃料と混合されて混合気を形成する。混合気は吸気バルブが開弁されるとき、燃焼室に流入し、点火されると燃焼してピストンを駆動する。燃焼によって生じた排ガスは排気バルブが開弁されるとき、排気系に排出され、触媒装置で浄化されて外部に放出される。

エンジン１０は車両（図示せず）に搭載されると共に、車両の前部にはラジエータ１２が配置される。同様に詳細な図示は省略するが、ラジエータ１２は多数のチューブとフィンからなるウォータコアとそれに接続されるアッパタンクとロアタンクを備え、アッパタンクからウォータコアを経由してロアタンクへと水を流し、ウォータコアのチューブとフィンの表面を流れる風によって冷却して冷却水を生成する。また、ラジエータ１２はファン１２ａを備え、ファン１２ａを駆動して得た風をウォータコアに送風する。

図１に示す如く、エンジン１０とラジエータ１２はラジエータ通路１４で接続される。ラジエータ通路１４はエンジン１０のシリンダヘッド１０ｃとシリンダブロック１０ｄからなるエンジン本体とラジエータ１２を上流側で接続する上流側ラジエータ通路１４ａと、ラジエータ１２とエンジン本体を下流側で接続すると共に、上流側ラジエータ通路１４ａに連続する下流側ラジエータ通路１４ｂからなる。

図示の如く、冷却水はエンジン１０から上流側ラジエータ通路１４ａを通ってラジエータ１２に流れ、ラジエータ１２から下流側ラジエータ通路１４ｂを通ってエンジン１０に戻る。このように、冷却水はラジエータ１２を介してエンジン１０に循環させられる。上記で、「上流」「下流」はエンジン１０に対する冷却水の流れにおける上下位置を意味する。

ラジエータ通路１４、即ち、上流側ラジエータ通路１４ａと下流側ラジエータ通路１４ｂは、ラジエータ１２をバイパスするバイパス通路１６で接続されて短絡される。

尚、上流側ラジエータ通路１４ａは変速機（「Ｔ／Ｍｉｓｓ」と示す）１８に潤滑油（Automatic Transmission Fluid）を供給する潤滑油のリザーバ２０を通過するように構成され、潤滑油を冷却水と熱交換させて潤滑油の温度を昇温するように構成される。

また、上流側ラジエータ通路１４ａと下流側ラジエータ通路１４ｂは、車両の空調装置のヒータ２２を通過するように構成される。より具体的には、冷却水の一部はヒータバルブ２２ａが開弁されるとき、ヒータ２２に送られ、車室内の空気を冷却水と熱交換させて車室内の空気の温度を昇温するように構成される。

下流側ラジエータ通路１４ｂのエンジン１０に連続する位置の付近には、ウォータポンプ２４が配置される。ウォータポンプ２４は電動モータ（図示せず）に接続され、電動モータで駆動されるとき、冷却水を上、下流側ラジエータ通路１４ａ，１４ｂを介してエンジン１０とラジエータ１２の間で強制的に循環させる。

上流側ラジエータ通路１４ａとバイパス通路１６の接続部位には、流量制御弁（切替弁）２６が設けられる。流量制御弁２６は電動モータ（図示せず）で駆動される弁体（図示せず）を備え、弁体を、上流側ラジエータ通路１４ａをラジエータ１２に接続する第１位置と、上流側ラジエータ通路１４ａをバイパス通路１６に接続する第２位置と、第１、第２の間の任意の中間位置との間で切り替えて開度を変更することで、ラジエータ通路１４とバイパス通路１６を流れる冷却水の流量を制御する。尚、上流側ラジエータ通路１４ａの冷却水の一部は、凍結防止のため、スロットル循環路１４ａ１を介してスロットルボディ１０ａにも循環させられる。

エンジン１０においてスロットルバルブ１０ｂの下流には絶対圧センサ３２が配置され、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）を示す出力を生じると共に、クランクシャフトの付近にはクランク角センサ３４が配置され、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。

また、シリンダブロック１０ｄの付近には水温センサ３６が配置され、水温（冷却水の温度）ＴＷに応じた出力を生じる。運転席のアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサ３８が配置され、運転者に操作されたアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）を示す出力を生じる。

上記したセンサの出力は、電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）４０に送られる。ＥＣＵ４０はマイクロコンピュータからなり、図示は省略するが、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェースなどを備える。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ３４の出力をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出する。

ＥＣＵ４０は上記したセンサを通じて検出されたエンジン１０の運転状態に基づき、流量制御弁２６の動作を制御する。

図２は、そのＥＣＵ４０の流量制御弁２６の故障検知動作を示すフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１０において高温制御、即ち、低負荷側の制御が実行されているか否か判断し、肯定されるときはＳ１２に進み、アクセル開度センサ３８の出力から検出された負荷が所定値を超えたか否か判断する。

Ｓ１２で否定されるときは依然低負荷にあると判断されることからＳ１４に進み、低負荷側の冷却水高温制御を実行する。即ち、検出された水温（冷却水の温度）ＴＷを高温、より正確には第１の目標水温（例えば１００℃）に近づけるように流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

具体的には、流量制御弁２６の弁体を上流側ラジエータ通路１４ａがバイパス通路１６に接続される第２位置に制御する。即ち、冷却水をラジエータ１２に供給せずにエンジン１０の内部を循環させる。これにより、冷却水はエンジン１０の発熱量により昇温させられる。

ＥＣＵ４０は、検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）以下の間は流量制御弁２６の弁体を上記の位置に制御すると共に、第１の目標水温を超えたときは弁体を上流側ラジエータ通路１４ａをラジエータ１２に接続する第１位置あるいは第１位置と第２位置の中間位置に向け（開度を変更し）、水温ＴＷを低下させる。

以降、上記した動作を繰り返すことで、検出された水温ＴＷを第１の目標水温に近づけるように流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行し、以降の処理をスキップする。

他方、Ｓ１０で否定されるときは高負荷側の低温制御が実行されていると判断されることからＳ１６に進み、検出された負荷が所定値未満か否か判断する。Ｓ１６で否定されるときは依然高負荷にあると判断されることからＳ１８に進み、冷却水の低温制御を実行する。

即ち、検出された水温（冷却水の温度）ＴＷを低温、より正確には第２の目標水温（例えば８０℃）に近づけるように流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

具体的には、流量制御弁２６の弁体を上流側ラジエータ通路１４ａをラジエータ１２に接続する第１位置に制御する。即ち、冷却水を上流側ラジエータ通路１４ａからラジエータ１２に供給した後、下流側ラジエータ通路１４ｂを介してエンジン１０に戻してエンジン１０の内部を循環させる。これにより、冷却水はラジエータ１２で冷却され、降温させられる。

ＥＣＵ４０は、検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）を超える間は流量制御弁２６の弁体を第１位置に制御すると共に、第２の目標水温未満に低下したときは弁体を第２位置あるいは第１位置と第２位置の中間位置に向け（開度を変更し）、水温ＴＷを再び昇温させる。

以降、上記した動作を繰り返すことで、検出された水温ＴＷを第２の目標水温に近づけるように流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行し、以降の処理をスキップする。

一方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ２０に進み、フィードバック制御を高負荷側の低温制御、即ち、目標水温を第１の目標水温（１００℃）から第２の目標水温（８０℃）に変更し、Ｓ２２に進み、検出された水温ＴＷが第２の目標水温に到達するまでの到達時間を計測する。

次いでＳ２４に進み、計測された到達時間が第１の判定時間以上か否か判断し、肯定されるときはＳ２６に進み、流量制御弁２６に開き側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

他方、Ｓ２４で否定されるときはＳ２８に進み、水温センサ３６から検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）−判定しきい値ΔＴ未満か、換言すれば検出された水温ＴＷが変更された第２の目標水温（８０℃）より判定しきい値（ΔＴ）以上オーバーシュートしているか否か判断する。

Ｓ２８で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ３０に進み、第２の判定時間が経過したか、換言すれば検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）−判定しきい値ΔＴ以上の状態が第２の判定時間継続したか否か判断する。

Ｓ２８で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ３２に進み、流量制御弁２６に閉じ側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

尚、この実施例において、流量制御弁２６は、その弁体が冷却水をラジエータ１２に流す第１位置にあるとき、「開き」、冷却水をバイパス通路１６に流す第２位置にあるとき、「閉じ」るように構成されるものと約束する（前提とする）。

また、先にも述べたが、この実施例で「流量制御弁が故障」とは「開き故障」と「閉じ故障」、より具体的には開き側の応答遅れ故障（開くのが遅れる故障）と、閉じ側の応答遅れ故障（閉じるのが遅れる故障）を意味するものとして使用する。即ち、この実施例で流量制御弁２６が「故障」とは流量制御弁２６が完全に動作しなくなったのではなく、開閉動作が遅い、いわゆる「渋り」が生じたことを意味する。

図３は図２に示す動作を説明する、冷却水の温度のフィードバック制御を示すタイム・チャートである。

図３を参照して上記を説明すると、Ｓ２０の処理によって時刻ｔ１で目標水温が第１の目標水温（１００℃）から第２の目標水温（８０℃）に変更されたことから、フィードバック制御によって水温センサ３６で検出される水温ＴＷは速やかに低下するはずである。

しかしながら、検出された水温ＴＷが、図３に符号ａで示す如く、緩慢に低下するときは、冷却水がラジエータ１２に十分に流されていない、即ち、流量制御弁２６の開きが遅れているから水温ＴＷが低下しないと判定することができる。

また、図３に符号ｂで示す如く、検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）を大きくオーバーシュートし、判定しきい値ΔＴ以上のオーバーシュートを示すときは、冷却水がラジエータ１２に流され過ぎている、即ち、流量制御弁２６の閉じが遅れているから水温ＴＷが低下し過ぎと判定することができる。

図２の説明に戻ると、Ｓ１６で肯定されるときはＳ３４に進み、フィードバック制御を低負荷側の高温制御、即ち、目標水温を第２の目標水温（８０℃）から第１の目標水温（１００℃）に変更し、Ｓ３６に進み、検出された水温ＴＷが第１の目標水温に到達するまでの到達時間を計測する。

次いでＳ３８に進み、計測された到達時間が第１の判定時間以上か否か判断し、肯定されるときはＳ４０に進み、流量制御弁２６に閉じ側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

他方、Ｓ３８で否定されるときはＳ４２に進み、検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）＋判定しきい値ΔＴ以上か、換言すれば検出された水温ＴＷが変更された第１の目標水温（１００℃）より判定しきい値（ΔＴ）以上オーバーシュートしているか否か判断する。

Ｓ４２で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ４４に進み、第２の判定時間が経過したか、換言すれば検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）＋判定しきい値ΔＴ以上の状態が第２の判定時間継続したか否か判断する。

Ｓ４４で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ４６に進み、流量制御弁２６に開き側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

同様に図３を参照して上記を説明すると、Ｓ３４の処理によって時刻ｔ２で目標水温が第２の目標水温（８０℃）から第１の目標水温（１００℃）に変更されたとすると、フィードバック制御によって水温センサ３６で検出される水温ＴＷは速やかに上昇するはずである。

それに対し、検出された水温ＴＷが、同図に符号ｃで示す如く、緩慢にしか上昇しないときは、冷却水がラジエータ１２に過度に流されている、即ち、流量制御弁２６の閉じが遅れているから水温ＴＷが上昇しないと判定することができる。

また、図３に符号ｄで示す如く、検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）を大きくオーバーシュートし、判定しきい値ΔＴ以上のオーバーシュートを示すときは、冷却水がラジエータ１２に適正に流されていない、即ち、流量制御弁２６の開きが遅れているから水温ＴＷが上昇し過ぎると判定することができる。

このように、第１実施例にあっては、フィードバック制御の目標水温が第１の目標水温から第２の目標水温、あるいは第２の目標水温から第１の目標水温に変更、即ち、１００℃から８０℃、あるいは８０℃から１００℃に変更された際に冷却水の温度ＴＷが変更された目標水温（８０℃あるいは１００℃）より判定しきい値ΔＴ以上オーバーシュートしたとき、流量制御弁２６が故障したと検知する如く構成したので、流量制御弁２６の故障、具体的には開き故障と閉じ故障、より具体的には開き側の応答遅れ故障と閉じ側の応答遅れ故障を共に検知することができる。また、冷却水の温度を目標水温にフィードバック制御するとき、目標水温が変更される度に検知することで、流量制御弁２６の故障を迅速に検知することができると共に、故障の検知頻度も増やすことができる。

図４はこの発明の第２実施例に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置を全体的に示す概略図である。

第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、図示の如く、第２実施例にあっては、下流側ラジエータ通路１４ｂにおいて、バイパス通路１６と接続する部位の下流側には高温の冷却水を貯留する高温冷却水貯留部５０が設けられて高温冷却水通路１４ｂ１を形成すると共に、その高温冷却水通路１４ｂ１と並列に第２のバイパス通路１４ｂ２が設けられる。

高温冷却水貯留部５０は、エンジン１０の排気管に沿って延びるパイプなどからなり、排気と熱交換して高温の冷却水を生成して貯留する。換言すれば、高温冷却水貯留部５０は、冷却水を加熱する加熱手段を備える。

第２のバイパス通路１４ｂ２は、高温冷却水貯留部５０と高温冷却水通路１４ｂ１をバイパスする。第２のバイパス通路１４ｂ２には、低温の冷却水を貯留する低温冷却水貯留部５２が設けられる。低温冷却水貯留部５２は具体的には空調装置から構成される。即ち、車両の空調装置を低温冷却水貯留部５２として使用し、そこに冷却した冷却水を貯留させるようにした。

下流側ラジエータ通路１４ｂにおいて高温冷却水通路１４ｂ１と第２のバイパス通路１４ｂ２の接続部位には、第２の流量制御弁（切替弁）５４が設けられ、弁体（図示せず）を、下流側ラジエータ通路１４ｂの高温冷却水通路１４ｂ１を選択する第１位置と、下流側ラジエータ通路１４ｂの第２のバイパス通路１４ｂ２を選択する第２位置との間で切り替える。

高温冷却水貯留部５０には温度センサ５６が配置されて貯留される冷却水の温度を示す出力を生じると共に、低温冷却水貯留部５２にも温度センサ５８が配置されて貯留される冷却水の温度を示す出力を生じる。これら温度センサ５６，５８の出力もＥＣＵ４０に送られる。

図５は、第２実施例におけるＥＣＵ４０の動作を示す、図２に類似するフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１００において高温制御、即ち、低負荷側の制御が実行されているか否か判断し、肯定されるときはＳ１０２に進み、検出された負荷が所定値を超えたか否か判断し、否定されるときはＳ１０４に進み、低負荷側の冷却水高温制御を実行する。

この高温制御自体は第１実施例と同様であるが、第２実施例にあっては、このとき、第２の流量制御弁５４の弁体を下流側ラジエータ通路１４ｂの高温冷却水通路１４ｂ１が選択される第１位置に制御し、低温冷却水貯留部５２の冷却水をエンジン１０の内部を循環させずに貯留し、そこで冷却しておく。低温冷却水貯留部５２で貯留する冷却水の温度は第２の目標水温（８０℃）より低いものとする。

他方、Ｓ１００で否定されるときはＳ１０６に進み、検出された負荷が所定値未満か否か判断し、否定されるときはＳ１０８に進み、冷却水の低温制御を実行する。

この低温制御自体も第１実施例と同様であるが、第２実施例にあっては、このとき、第２の流量制御弁５４の弁体を下流側ラジエータ通路１４ｂの第２のバイパス通路１４ｂ２が選択される第２位置に制御し、高温冷却水貯留部５０の冷却水をエンジン１０の内部に循環させずに貯留し、そこで加熱しておく。尚、高温冷却水貯留部５０で貯留する冷却水の温度は第１の目標水温（１００℃）より高いものとする。

一方、Ｓ１０２で肯定されるときは、Ｓ１１０に進み、フィードバック制御の目標水温を第１の目標水温（１００℃）から第２の目標水温（８０℃）に変更すると共に、低温冷却水貯留部５２で冷却しておいた冷却水をエンジン１０に供給する。

即ち、低負荷領域から高負荷領域への変更に伴ってフィードバック制御の目標水温が第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、冷却水の温度が変更されるまで時間がかかる。

そこで、低負荷時に冷却水の温度を第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第２の目標水温（８０℃）よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部５２に貯留しておき、高負荷への変更に伴って低温冷却水貯留部５２に貯留された冷却水をエンジン１０に供給して冷却水の温度を第２の目標水温に速やかに近づけ、応答性を上げるようにした。

次いでＳ１１２に進み、温度センサ５８で検出された低温冷却水貯留部５２の水温から判定しきい値ΔＴを検索する（低温冷却水貯留部５２に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値ΔＴを持ち替える）。

以降の処理は第１実施例と同様である。即ち、Ｓ１１４に進み、検出された水温ＴＷが第２の目標水温に到達するまでの到達時間を計測し、Ｓ１１６に進み、計測された到達時間が第１の判定時間以上か否か判断し、肯定されるときはＳ１１８に進み、流量制御弁２６に開き側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

他方、Ｓ１１６で否定されるときはＳ１２０に進み、水温センサ３６から検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）−（Ｓ１１２で検索された）判定しきい値ΔＴ未満か否か、換言すれば検出された水温ＴＷが変更された第２の目標水温（８０℃）より判定しきい値（ΔＴ）以上オーバーシュートしているか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１２２に進み、第２の判定時間が経過したか否か判断する。

Ｓ１２２で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１２４に進み、流量制御弁２６に閉じ側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

また、Ｓ１０６で肯定されるときは、Ｓ１２６に進み、フィードバック制御の目標水温を第２の目標水温（８０℃）から第１の目標水温（１００℃）に変更すると共に、高温冷却水貯留部５０で冷却しておいた冷却水をエンジン１０に供給する。

即ち、高負荷から低負荷への変更に伴ってフィードバック制御の目標水温が第２の目標水温（８０℃）より高い第１の目標水温（１００℃）に変更されたとき、冷却水の温度がそれに達するまで時間がかかることから、高負荷時に冷却水の温度を第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第２の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部５０に貯留しておき、低負荷への変更に伴って高温冷却水貯留部５０に貯留された冷却水をエンジン１０に供給して冷却水の温度を第１の目標水温に速やかに近づけ、応答性を上げるようにした。

次いでＳ１２８に進み、温度センサ５６で高温冷却水貯留部５０の水温から判定しきい値ΔＴを検索する（高温冷却水貯留部５０に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値ΔＴを持ち替える。

次いで、第１実施例と同様、Ｓ１３０に進み、検出された水温ＴＷが第１の目標水温に到達するまでの到達時間を計測し、Ｓ１３２に進み、計測された到達時間が第１の判定時間以上か否か判断し、肯定されるときはＳ１３４に進み、流量制御弁２６に閉じ側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

他方、Ｓ１３２で否定されるときはＳ１３６に進み、検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）＋（Ｓ１２８で検索された）判定しきい値ΔＴ以上か否か、換言すれば検出された水温ＴＷが変更された第１の目標水温（１００℃）より判定しきい値（ΔＴ）以上オーバーシュートしているか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１３８に進み、第２の判定時間が経過したか否か判断する。

Ｓ１３８で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１４０に進み、流量制御弁２６に開き側応答遅れ故障が生じたと判定（検知）する。

このように、第２実施例にあっても、フィードバック制御の目標水温が第１の目標水温から第２の目標水温、あるいは第２の目標水温から第１の目標水温に変更、即ち、１００℃から８０℃、あるいは８０℃から１００℃に変更された際に冷却水の温度ＴＷが変更された目標水温（８０℃あるいは１００℃）より判定しきい値ΔＴ以上オーバーシュートしたとき、流量制御弁２６が故障したと検知する如く構成したので、流量制御弁２６の故障、具体的には開き故障と閉じ故障、より具体的には開き側の応答遅れ故障と閉じ側の応答遅れ故障を共に検知することができる。また、故障冷却水の温度を目標水温にフィードバック制御するとき、目標水温が変更される度に検知することで、流量制御弁２６の故障を迅速に検知することができると共に、故障の検知頻度も増やすことができる。

また、第２の目標水温（８０℃）よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部（低温冷却水貯留手段）５２に貯留し、目標水温が第１の目標水温（１００℃）から第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、貯留された冷却水をエンジン１０に供給する如く構成したので、上記した効果に加え、フィードバック制御の目標値への収束を早めることができると共に、この場合には流量制御弁２６の閉じ側への応答遅れ時のオーバーシュート量が大きくなることから、特に閉じ側の故障検知精度を上げることができる。

また、低温冷却水貯留部５２に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値ΔＴを持ち替える如く構成したので、上記した効果に加え、故障検知精度を上げることができる。即ち、オーバーシュート量は低温冷却水貯留部５２に貯留されている冷却水の温度に応じて変化することから、それに応じて判定しきい値ΔＴを変化させることで、故障検知精度を上げることができる。

また、第１の目標水温（１００℃）よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部（高温冷却水貯留手段）５０に貯留し、目標水温が第２の目標水温（８０℃）から第１の目標水温（１００℃）に変更されたとき、高温冷却水貯留部５０に貯留された冷却水をエンジン１０に供給する如く構成したので、上記した効果に加え、フィードバック制御の目標値への収束を早めることができると共に、流量制御弁２６の開き側への応答遅れ時のオーバーシュート量が大きくなることから、特に開き側の故障検知精度を上げることができる。

また、高温冷却水貯留部５０に貯留された冷却水の温度に応じて判定しきい値ΔＴを持ち替える如く構成したので、上記した効果に加え、故障検知精度を上げることができる。即ち、オーバーシュート量は高温冷却水貯留部５０に貯留されている冷却水の温度に応じて変化することから、それに応じて判定しきい値ΔＴを変化させることで、故障検知精度を上げることができる。

第１、第２実施例にあっては上記の如く、ラジエータ１２を介して冷却水を内燃機関（エンジン）１０に循環させるラジエータ通路１４と、前記ラジエータ１２をバイパスするバイパス通路１６と、前記ラジエータ通路１４と前記バイパス通路１６を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁２６と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１０４，Ｓ１０８）と、前記流量制御弁の故障を検知する故障検知手段（ＥＣＵ４０，Ｓ２２からＳ３２，Ｓ３６からＳ４６，Ｓ１１４からＳ１２４，Ｓ１３０からＳ１４０）とを備えた内燃機関冷却装置の故障検知装置において、前記故障検知手段は、前記フィードバック制御の目標水温が変更された際に前記冷却水の温度が前記変更された目標水温より判定しきい値ΔＴ以上オーバーシュートしたとき、前記流量制御弁が故障したと検知する（ＥＣＵ４０，Ｓ２０からＳ３２，Ｓ３４からＳ４６，Ｓ１１０からＳ１２４，Ｓ１２６からＳ１４０）、より具体的には、前記冷却水の温度が前記変更された目標水温に到達するまでの到達時間が第１の判定時間以上のとき、前記流量制御弁２６に開き応答遅れ故障あるいは閉じ応答遅れ故障が生じたと判定すると共に（ＥＣＵ４０，Ｓ２０からＳ２６，Ｓ３４からＳ４０，Ｓ１１０からＳ１１８，Ｓ１２６からＳ１３４）、前記冷却水の温度が前記変更された目標水温より判定しきい値ΔＴ以上オーバーシュートしたとき、前記流量制御弁に閉じ応答遅れ故障あるいは開き応答遅れ故障が生じたと検知する（ＥＣＵ４０，Ｓ２０，Ｓ２８からＳ３２，Ｓ３４，Ｓ４２からＳ４６，Ｓ１１０，Ｓ１２０からＳ１２４，Ｓ１２６，Ｓ１３６からＳ１４０）如く構成した如く構成した。

また、前記目標水温は第１の目標水温（１００℃）と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）からなると共に、前記第２の目標水温よりも低い温度の冷却水を貯留する低温冷却水貯留手段（低温冷却水貯留部５２，ＥＣＵ４０，Ｓ１０４）と、前記フィードバック制御の目標水温が前記第１の目標水温から前記第２の目標水温に変更されたとき、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１１０）とを備える如く構成した。

また、前記故障検知手段は、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値ΔＴを持ち替える（ＥＣＵ４０，Ｓ１１２）如く構成した。

また、前記目標水温は第１の目標水温（１００℃）と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）からなると共に、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を貯留する高温冷却水貯留手段（高温冷却水貯留部５０，ＥＣＵ４０，Ｓ１０８）と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第２の目標水温から前記第１の目標水温に変更されたとき、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１２６）とを備える如く構成した。

また、前記故障検知手段は、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値ΔＴを持ち替える（ＥＣＵ４０，Ｓ１２８）如く構成した。

尚、上記において、高温冷却水貯留部５０は排気熱を利用するように構成したが、電気ヒータを利用しても良い。

また、低温冷却水貯留部５２を空調装置の一部として構成したが、それに限られるものではなく、ラジエータ１２として構成しても良い。

この発明の第１実施例に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。 図２に示す動作を説明するタイム・チャートである。 この発明の第２実施例に係る内燃機関冷却装置の故障検知装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。 第２実施例に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関（エンジン）、１２ ラジエータ、１２ａ ファン、１４ ラジエータ通路、１４ａ 上流側ラジエータ通路、１４ｂ 下流側ラジエータ通路、１４ｂ１ 高温冷却水通路、１４ｂ２ 第２のバイパス通路、１６ バイパス通路、２６ 流量制御弁、３２ 絶対圧センサ、３４ クランク角センサ、３６ 水温センサ、３８ アクセル開度センサ、４０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、５０ 高温冷却水貯留部（高温冷却水貯留手段）、５２ 低温冷却水貯留部（低温冷却水貯留手段）、５４ 第２の流量制御弁、５６，５８ 温度センサ

Claims (5)

1. ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記流量制御弁の故障を検知する故障検知手段とを備えた内燃機関冷却装置の故障検知装置において、前記故障検知手段は、前記フィードバック制御の目標水温が変更された際に前記冷却水の温度が前記変更された目標水温より判定しきい値以上オーバーシュートしたとき、前記流量制御弁が故障したと検知することを特徴とする内燃機関冷却装置の故障検知装置。
2. 前記目標水温は第１の目標水温と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温からなると共に、前記第２の目標水温よりも低い温度の冷却水を貯留する低温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御の目標水温が前記第１の目標水温から前記第２の目標水温に変更されたとき、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関冷却装置の故障検知装置。
3. 前記故障検知手段は、前記低温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値を持ち替えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関冷却装置の故障検知装置。
4. 前記目標水温は第１の目標水温と前記第１の目標水温より低い第２の目標水温からなると共に、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を貯留する高温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御の目標水温が前記第２の目標水温から前記第１の目標水温に変更されたとき、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関冷却装置の故障検知装置。
5. 前記故障検知手段は、前記高温冷却水貯留手段に貯留された冷却水の温度に応じて前記判定しきい値を持ち替えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関冷却装置の故障検知装置。

Images