JP2010242510A - 冷却システムの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁クラッチにより可変制御可能なウォーターポンプを備えた冷却システムにおいて、冷却システムの正確な故障診断を可能とすること。
【解決手段】エンジンの回転に伴って回転するプーリ１４と、通電により磁力を発生させる電磁コイル２４と、電磁コイルへの通電を制御する電流制御手段５６と、インペラ１８と共に回転し電磁コイル２４が発生させる磁力に応じてプーリとの係合状態が変化するアーマチャ２０と、を有する可変制御可能なウォーターポンプ１０を備えた冷却システムの故障診断装置であって、プーリとアーマチャのそれぞれの係合面に通電部４２及び非通電部４４が交互に設けられ、プーリとアーマチャとの間の導通状態を検出する導通検出手段５８と、電磁コイルの通電状態と、プーリとアーマチャとの間の導通状態とを比較することにより、ウォーターポンプの故障を判定する故障判定手段６０と、を有する冷却システムの故障診断装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却システムの故障診断装置に関する。

冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムは、冷却水をウォーターポンプにより循環させる。ウォーターポンプは、ベルト等を介して伝達されるエンジンの回転により駆動されるのが一般的である。従来、ウォーターポンプへのエンジンの回転の伝達・遮断を、電磁クラッチを用いて制御することで、ウォーターポンプを可変制御可能とする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、このような電磁クラッチが故障しているか否かの診断方法として、電磁クラッチに備わる電磁コイルを流れる電流の大きさに基づいて、電磁クラッチの故障を診断する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００４−２９３４３０号公報 特開平３−３２５号公報

電磁クラッチに用いられる電磁コイルは使用環境などにより劣化を起こす場合がある。また、電磁コイルが接続する電気回路に漏電が生じる場合もあり得る。このため、特許文献２のように、電磁コイルに流れる電流値に基づいて、電磁クラッチの故障を診断する方法では、例えば、電磁コイルに劣化が生じている場合に、クラッチに十分な係合力が働いているかの判定は難しく、電磁クラッチの故障診断が正確に行えていないという課題がある。

また、温度環境の変化等によっても、電磁コイルの消費電力は異なるため、特に、エンジンの暖機中にウォーターポンプを可変にする構造では、電磁クラッチの故障を誤診断してしまう場合がある。

また、クラッチの動きを直接位置センサにより計測することで、電磁クラッチの動作を確認し、電磁クラッチの故障を診断する方法も考えられるが、この場合は、クラッチの係合力とクラッチの位置との相関関係が低いという課題がある。

したがって、上述した方法では、電磁クラッチにより可変制御可能なウォーターポンプの故障を正確に判定することは難しい。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電磁クラッチにより可変制御可能なウォーターポンプを備えた冷却システムにおいて、冷却システムの正確な故障診断を可能とすることを目的とする。

上記目的は、エンジンの回転に伴って回転する回転部材と、通電により磁力を発生させる電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電を制御する電流制御手段と、インペラと共に回転し前記電磁コイルが発生させる磁力に応じて前記回転部材との係合状態が変化するアーマチャと、を有する可変制御可能なウォーターポンプを備えた冷却システムの故障診断装置であって、前記回転部材と前記アーマチャのそれぞれの係合面に通電部及び非通電部が交互に設けられ、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通状態を検出する導通検出手段と、前記電流制御手段により制御された前記電磁コイルの通電状態と、前記導通検出手段で検出された前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通状態と、を比較することにより、前記ウォーターポンプの故障を判定する故障判定手段と、を有することを特徴とする冷却システムの故障診断装置によって達成することができる。

これによれば、回転部材とアーマチャとの係合状態を直接把握することができ、ウォーターポンプの故障を正確に診断することができる。

上記構成において、前記電流制御手段は、前記回転部材と前記アーマチャとの間に導通がある位置を探索する導通探索制御と、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通が検出された位置において、前記回転部材と前記アーマチャとを係合させるように通電を制御する係合制御とを行い、前記故障判定手段は、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通が間欠的である場合に、前記ウォーターポンプが故障していると判定する構成とすることができる。この構成によれば、回転部材とアーマチャとの間に滑りが生じている場合も、ウォーターポンプの故障と判定することができる。

上記構成において、前記故障判定手段は、前記アーマチャと前記回転部材とを係合させた状態で前記ウォーターポンプの故障を判定しないときに、前記ウォーターポンプを流れる冷却水の温度が水温基準領域より高い場合は、前記ウォーターポンプ以外の他の要素が故障していると判定する構成とすることができる。この構成によれば、ウォーターポンプの故障以外の他の要素についての故障も判定でき、冷却システム全体の故障の把握が可能となる。

本発明によれば、回転部材とアーマチャとの係合状態を直接把握することができ、ウォーターポンプの故障を正確に診断することができる。

図１は実施例に係る冷却システムの故障診断装置が接続する可変制御可能なウォーターポンプを示す模式図である。 図２（ａ）はアーマチャとプーリとを係合させる場合を説明する図であり、図２（ｂ）はアーマチャとプーリとを開放させる場合を説明する図である。図２（ｃ）はプーリとアーマチャのそれぞれの係合面を説明する図である。 図３は実施例に係る冷却システムの故障診断装置が接続する冷却システムを示す模式図である。 図４は実施例に係る冷却システムの故障診断装置の故障診断処理を説明するフローチャート（その１）である。 図５は実施例に係る冷却システムの故障診断装置の故障診断処理を説明するフローチャート（その２）である。 図６（ａ）は燃料供給熱量と冷却損失熱量、及び燃料供給熱量と冷却損失割合の相関関係を示す図であり、図６（ｂ）はエンジン始動からの経過時間における水温基準領域を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の冷却システムの故障診断装置に係る実施例について説明する。

図１は、実施例に係る冷却システムの故障診断装置１００が接続する可変制御可能なウォーターポンプ１０を示す模式図である。図１に示すように、ウォーターポンプ１０は、ベルト１２によりエンジンの回転が伝達されることで回転する円筒形状をしたプーリ１４と、プーリ１４の一方の面１６に対向して配置され、インペラ１８と共に回転する環状のアーマチャ２０と、プーリ１４内に設けられた永久磁石２２及び電磁コイル２４と、を備える。なお、エンジンの回転に伴って回転する回転部材としてプーリ１４を例に挙げているが、プーリ１４以外にも、例えば、ギア等、エンジンの回転に伴って回転する部材であれば他の部材を用いることができる。

円筒形状をしたプーリ１４の中心部に形成された空洞部２６には、ハウジング３０がプーリ用ベアリング３２を介して嵌め込まれている。ハウジング３０には中心部に貫通孔２８が設けられている。プーリ用ベアリング３２とハウジング３０との間には、プーリ用ベアリング３２とハウジング３０とが電気的に非接触となるように、絶縁部３４を介在させている。プーリ用ベアリング３２により、プーリ１４はハウジング３０に対して回転可能となり、プーリ１４は、ベルト１２を介して伝達されたエンジンの回転によりハウジング３０の周囲を回転する。

貫通孔２８には、シャフト用ベアリング３６を介してシャフト３８が嵌め込まれている。シャフト３８の一端には、インペラ１８が設けられ、シャフト３８の他端には、板バネ４０を介してアーマチャ２０が設けられている。シャフト用ベアリング３６により、シャフト３８はハウジング３０に対して回転可能となる。

プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６とには、それぞれ配線３７ａ、３７ｂが接続されていて、配線３７ａ、３７ｂは共に故障診断装置１００に接続している。故障診断装置１００は、配線３７ａ、３７ｂにより、プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６との間に流れる電流を測定する。

なお、プーリ１４、アーマチャ２０、シャフト３８、板バネ４０、プーリ用ベアリング３２、シャフト用ベアリング３６、及びハウジング３０は、導電体の材料で形成されている。特に、アーマチャ２０は、導電体であり且つ磁性体である材料（例えば、鉄）で形成されている。

永久磁石２２は環状であり、アーマチャ２０をプーリ１４側に引き寄せる方向の磁力を発生する。電磁コイル２４も環状であり、通電されることで、永久磁石２２から発生される磁力に抗する磁力を発生する。つまり、電磁コイル２４からは、アーマチャ２０をプーリ１４から引き離す方向の磁力が発生する。また、板バネ４０のバネ力は、アーマチャ２０をプーリ１４から引き離す方向に作用する。

ここで、図２（ａ）を用い、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させる場合について説明する。図２（ａ）に示すように、電磁コイル２４に通電させない場合、アーマチャ２０には、永久磁石２２による磁力と板バネ４０によるバネ力とが作用する。永久磁石２２の磁力は、アーマチャ２０をプーリ１４側に引き寄せる方向に作用する力であり、一方、板バネ４０のバネ力は、アーマチャ２０をプーリ１４から引き離す方向に作用する力である。

ここで、永久磁石２２の磁力が、板バネ４０のバネ力より大きくなるように、永久磁石２２の磁力及び／又は板バネ４０のバネ力を調整する。これにより、電磁コイル２４に通電させない場合は、アーマチャ２０はプーリ１４側に引き寄せられて、プーリ１４と係合する。ここで、図２（ｃ）に示すように、アーマチャ２０とプーリ１４のそれぞれの係合面には、通電部４２と非通電部４４とが、円周方向に交互に設けられている。つまり、通電部４２と非通電部４４とは、プーリ１４及びアーマチャ２０の回転方向に交互に設けられている。アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させる場合、アーマチャ２０とプーリ１４のそれぞれの係合面に設けられた通電部４２同士が接触するように、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させる。具体的な方法については後述する。

アーマチャ２０とプーリ１４とが係合することで、アーマチャ２０もプーリ１４と共にエンジンの回転により回転する。このため、アーマチャ２０に接続するインペラ１８も、アーマチャ２０と共に回転し、ウォーターポンプ１０は駆動状態となる。

次に、図２（ｂ）を用い、アーマチャ２０とプーリ１４とを開放させる場合について説明する。図２（ｂ）に示すように、電磁コイル２４に通電させると、電磁コイル２４から永久磁石２２の磁力に抗する磁力が発生する。このため、アーマチャ２０には、永久磁石２２による磁力と板バネ４０によるバネ力に加え、電磁コイル２４からの磁力も作用することになる。

ここで、永久磁石２２による磁力よりも、板バネ４０によるバネ力と電磁コイル２４による磁力との合力の方が大きくなるよう、永久磁石２２の磁力、板バネ４０のバネ力、及び／又は電磁コイル２４の磁力を調整する。これにより、電磁コイル２４に通電させた場合は、アーマチャ２０はプーリ１４から引き離されて、プーリ１４から開放する。これにより、プーリ１４がエンジンの回転により回転しても、アーマチャ２０は回転しないため、インペラ１８も回転することなく、ウォーターポンプ１０は停止状態となる。

図１に戻り、故障診断装置１００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成されたＥＣＵであり、経過時間判定手段５２、水止め領域判定手段５４、電流制御手段５６、導通検出手段５８、故障判定手段６０を備える。故障診断装置１００は、バッテリ７０から電圧が供給されることで駆動している。

経過時間判定手段５２は、エンジン始動からの時間が、所定時間を経過したか判定する。

水止め領域判定手段５４は、経過時間判定手段５２で所定時間を経過したと判定された場合に、冷却水の温度が低温である場合、又はエンジン負荷が軽負荷状態である場合等の水止め領域に該当するかどうかの判定を行う。

電流制御手段５６は、リレースイッチ６２を制御することで、電磁コイル２４への通電を制御する。具体的には、リレースイッチ６２内のコイル６４への電流供給を制御することで、スイッチ６６のＯＮ／ＯＦＦの制御を行い、電磁コイル２４への通電を制御する。なお、電磁コイル２４のマイナス側端子およびコイル６４のマイナス側端子は、ハウジング３０で接地されている。

導通検出手段５８は、配線３７ａ及び３７ｂを用いて、プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６との間を流れる電流を測定する。前述したように、プーリ用ベアリング３２とハウジング３０とは、絶縁部３４により、電気的に非接触である。したがって、プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６との間に電流が流れる場合は、アーマチャ２０とプーリ１４とが係合して、プーリ１４とアーマチャ２０との間に導通がある場合のみである。つまり、プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６との間の電流を測定することで、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通状態を検出できる。

故障判定手段６０は、電流制御手段５６により制御された電磁コイル２４の通電状態と、導通検出手段５８で検出されたプーリ１４とアーマチャ２０との間の導通状態を比較することにより、ウォーターポンプ１０の故障の判定を行う。具体的には、図２（ａ）に示すように、電磁コイル２４への通電を停止したときに、導通検出手段５８でプーリ１４とアーマチャ２０との間の導通がない場合、又は導通が間欠的である場合に、ウォーターポンプ１０の故障と判定する。また、図２（ｂ）に示すような、電磁コイル２４に通電したときに、導通検出手段５８でプーリ１４とアーマチャ２０との間に導通がある場合にも、ウォーターポンプ１０の故障と判定する。

また、故障判定手段６０は、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させた状態でウォーターポンプ１０の故障を判定しないときに、ウォーターポンプ１０を流れる冷却水の温度が水温基準領域より高い場合は、ウォーターポンプ１０以外の他の要素が故障していると判定する。

図３は、実施例に係る冷却システムの故障診断装置１００が接続する冷却システム５０を示す模式図である。図３に示すように、冷却システム５０は、ウォーターポンプ１０と、ヒータコア７２と、サーモスタット７４と、ラジエータ７６と、を備える。

ウォーターポンプ１０から吐出された冷却水は、エンジン７８内に張り巡らされたウォーターギャラリーに流入する。ヒータコア７２は、エンジン７８内から排出された冷却水の熱源を利用して車室を暖めるものであり、ヒータコア７２により放熱された冷却水は、ウォーターポンプ１０に流入する。

サーモスタット７４は、エンジン７８内を流通した後の冷却水をラジエータ７６に流通させるか又はラジエータ７６をバイパスさせるか切り換えるものである。冷却水の温度がサーモスタット開弁温度以下である場合は、サーモスタット７４を閉弁して、ラジエータ７６からウォーターポンプ１０への冷却水の流入路８０を遮断すると同時に、バイパス路８２からウォーターポンプ１０への冷却水の流入を許容する。一方、冷却水の温度がサーモスタット開弁温度以上である場合は、サーモスタット７４を開弁して、バイパス路８２からウォーターポンプ１０への冷却水の流入を遮断すると同時に、ラジエータ７６からウォーターポンプ１０への冷却水の流入を許容する。

次に、図４及び図５のフローチャートを用い、実施例に係る冷却システムの故障診断装置１００が行う故障診断処理について説明する。

図４に示すように、エンジンが始動した後（ステップＳ１０）、故障診断装置１００は、エンジン始動からの時間が所定時間α秒を経過したか判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で所定時間α秒経過していないと判定された場合（Ｎｏの場合）、故障診断装置１００は、ウォーターギャラリー内の冷却水を一巡させて水温の平準化、安定化を図るために、ウォーターポンプ１０を駆動させる（ステップＳ１４）。具体的には、故障診断装置１００は、リレースイッチ６２を制御して、電磁コイル２４への通電を停止する。これにより、図２（ａ）に示したように、アーマチャ２０は、永久磁石２２の磁力によりプーリ１４に係合し、エンジンの回転によるプーリ１４の回転に伴い、アーマチャ２０と共にインペラ１８が回転する。つまり、ウォーターポンプ１０が駆動状態となる。

ここで、前述したように、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させる場合、アーマチャ２０とプーリ１４のそれぞれの係合面に設けられた通電部４２同士が接触するように、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させる。これは、以下の方法により行うことができる。まず、故障診断装置１００は、電磁コイル２４への通電状態を通電と通電停止とを繰り返すことで、プーリ１４とアーマチャ２０との相対位置を変化させる。そして、プーリ１４とアーマチャ２０との通電部４２同士が接触することによる、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通の検出を行い（ステップＳ１６）、プーリ１４とアーマチャ２０との間に導通がある位置の探索をする。このような、故障診断装置１００の制御を導通位置探索制御とする。

次に、故障診断装置１００は、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通が、所定時間内に検出できたか判定を行う（ステップＳ１８）。ここで、プーリ用ベアリング３２とシャフト用ベアリング３６との間を流れる電流値が、例えば１ｍＡ〜５０ｍＡである場合に、プーリ１４とアーマチャ２０との間に導通があると判定することができる。ステップＳ１８でプーリ１４とアーマチャ２０との間の導通を検出できないと判定された場合は（Ｎｏの場合）、電磁コイル２４への通電を停止した場合にプーリ１４とアーマチャ２０との係合面が接していないと判断できるため、故障診断装置１００は、ウォーターポンプ１０が故障していると判定する（ステップＳ２０）。

次に、故障診断装置１００は、ステップＳ１８でプーリ１４とアーマチャ２０との間の導通を検出できたと判定された場合は（Ｙｅｓの場合）、プーリ１４とアーマチャ２０との間に導通が検出された位置において、プーリ１４とアーマチャ２０とを係合させるように、電磁コイル２４への通電を停止する。このような、故障診断装置１００の制御を係合制御とする。

次に、故障診断装置１００は、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通が間欠的でないかを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で導通が間欠的であると判定された場合（Ｎｏの場合）、プーリ１４とアーマチャ２０とのそれぞれの係合面に設けた通電部４２と非通電部４４とが交互に接触していて、プーリ１４とアーマチャ２０との間に滑りが発生していると判断できる。このプーリ１４とアーマチャ２０との間の滑りは、永久磁石２２の磁力の低下、プーリ１４及び／又はアーマチャ２０の係合面の磨耗、及びプーリ１４とアーマチャ２０とのギャップの拡大等により生じることが考えられる。故障診断装置１００は、ステップＳ２２で導通が間欠的であると判定された場合は、ウォーターポンプ１０が故障していると判定する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２２で導通が間欠的でないと判定された場合（Ｙｅｓの場合）、故障診断装置１００は、アーマチャ２０とプーリ１４とは正常に係合し、ウォーターポンプ１０は正常に駆動していると判定する（ステップＳ２４）。

ステップＳ１２で所定時間α秒経過していると判定された場合（Ｙｅｓの場合）、故障診断装置１００は、冷却水の温度が低温である場合又はエンジンが軽負荷状態である場合等のような水止め領域に属するか判定する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６で水止め領域に属すると判定された場合は（Ｙｅｓの場合）、冷却水が低温状態又はエンジンが軽負荷状態にあるので、故障診断装置１００は、冷却水がウォーターギャラリー内を循環しないように、ウォーターポンプ１０を停止させる（ステップＳ２８）。具体的には、故障診断装置１００は、リレースイッチ６２を制御して、電磁コイル２４に通電する。これにより、図２（ｂ）に示したように、アーマチャ２０とプーリ１４とは開放されるため、プーリ１４が回転しても、インペラ１８は回転しない。つまり、ウォーターポンプ１０が停止状態となる。

次に、故障診断装置１００は、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通の検出を行い（ステップＳ３０）、プーリ１４とアーマチャ２０との間に導通があるか判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２でプーリ１４とアーマチャ２０との間に導通があると判定された場合（Ｙｅｓの場合）、電磁コイル２４に通電しているにも関わらず、アーマチャ２０はプーリ１４に係合していることになるため、故障診断装置１００は、ウォーターポンプ１０が故障していると判定する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３２でプーリ１４とアーマチャ２０との間に導通がないと判定された場合（Ｎｏの場合）、故障診断装置１００は、アーマチャ２０とプーリ１４とは開放されているため、ウォーターポンプ１０は正常に停止していると判定する（ステップＳ３６）。

ステップＳ２６で水止め領域に属さないと判定された場合（Ｎｏの場合）、図５に示すように、故障診断装置１００は、冷却水がウォーターギャラリー内を循環するよう、電磁コイル２４への通電を停止して、ウォーターポンプ１０を駆動させる（ステップＳ３８）。この際、前述したように、アーマチャ２０とプーリ１４とのそれぞれの係合面に設けられた通電部４２同士が接触するように、電磁コイル２４への通電の制御を行う。

つまり、故障診断装置１００は、ステップＳ１６からステップＳ２４と同様に、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通の検出を行い（ステップＳ４０），プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通を所定時間内に検出できたか判定する（ステップＳ４２）。故障診断装置１００は、ステップＳ４２でプーリ１４とアーマチャ２０との間の導通を検出できないと判定された場合（Ｎｏの場合）、ウォーターポンプ１０が故障していると判定し（ステップＳ４６）、導通が検出できたと判定された場合（Ｙｅｓの場合）、導通が検出された位置において、プーリ１４とアーマチャ２０とを係合させる。次に、故障診断装置１００は、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通が間欠的でないかを判定する（ステップＳ４４）。故障診断装置１００は、ステップＳ４４で導通が間欠的であると判定された場合（Ｎｏの場合）、ウォーターポンプ１０が故障していると判定し（ステップＳ４６）、導通が間欠的でないと判定された場合（Ｙｅｓの場合）、ウォーターポンプ１０は正常に駆動していると判定する（ステップＳ４８）。

次に、故障診断装置１００は、ステップＳ４８でプーリ１４とアーマチャ２０とが正常に係合し、ウォーターポンプ１０は故障していないと判定した後、ウォーターギャラリー内を循環する冷却水の温度が水温基準領域の範囲内にあるか判定する（ステップＳ５０）。

ここで、図６を用いて、冷却水の温度と燃料消費量との相関関係を説明する。図６（ａ）に示すように、燃料消費に伴って発生する燃料供給熱量が増加するに従い、冷却水への授熱により損失する冷却損失熱量も増加する。一方、燃料供給熱量が増加する程、冷却水への授熱により損失する熱量の割合（冷却損失割合）は低下する。これらのことから、燃料消費量を把握することで、冷却損失熱量をある程度の精度で予測でき、その結果、冷却水の温度の予測も可能となる。つまり、エンジン始動からの燃料消費量を把握することで、図６（ｂ）に示すように、エンジン始動からの経過時間に対する冷却水の温度をある程度の精度で予測することができる。このような方法により算出された冷却水の温度を、ステップＳ５０に示した水温基準領域として用いることができる。

図５に戻り、ステップＳ５０で冷却水の温度が水温基準領域の範囲内でなく、水温基準領域より高いと判定された場合（Ｎｏの場合）、冷却水の水量が不足しているか、又はサーモスタット７４が故障して開弁せず冷却水がラジエータ７６に流通していないために、冷却水の温度の上昇が激しいと考えられるため、故障診断装置１００は、冷却水不足又はサーモスタット故障であると判定する（ステップＳ５２）。

ステップＳ５０で冷却水の温度が水温基準領域の範囲内と判定された場合（Ｙｅｓの場合）、故障診断装置１００は、冷却水の水量やサーモスタット７４の動作は正常であると判定する（ステップＳ５４）。

このように、実施例に係る冷却システムの故障診断装置１００によれば、電磁コイル２４の通電状態と、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通状態とを比較することで、ウォーターポンプ１０の故障の判定を行う。つまり、電磁コイル２４への通電を停止した場合のプーリ１４とアーマチャ２０との導通状態や、電磁コイル２４に通電した場合のプーリ１４とアーマチャ２０との導通状態により、ウォーターポンプ１０の故障の判定を行う。このように、プーリ１４とアーマチャ２０との間の導通状態でウォーターポンプ１０の故障の判定を行うことで、プーリ１４とアーマチャ２０との係合状態を直接把握することができ、ウォーターポンプ１０の故障の判定をより正確に行うことが可能となる。

また、プーリ１４とアーマチャ２０のそれぞれの係合面には交互に通電部４２及び非通電部４４が設けられている。そして、プーリ１４とアーマチャ２０との通電部４２同士が接触することによりプーリ１４とアーマチャ２０との間に導通がある位置を探索し、導通が検出された位置において、プーリ１４とアーマチャ２０とを係合させる。その後、プーリ１４とアーマチャ２０との間に、間欠的な導通を検出した場合に、ウォーターポンプ１０が故障していると判定する。これにより、アーマチャ２０がプーリ１４に係合していない場合に加え、プーリ１４とアーマチャ２０との間に滑りが生じている場合も、ウォーターポンプ１０が故障していると判定できる。プーリ１４とアーマチャ２０との間に滑りが発生すると、インペラ１８がプーリ１４の回転数と同じ回転数で回転できないため、冷却水の循環が悪くなり、エンジンがオーバーヒートすることがある。したがって、本実施例によれば、エンジンがオーバーヒートする前に、ウォーターポンプ１０の故障を判定することが可能となる。

また、図６（ｂ）に示すように、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させた状態でウォーターポンプ１０の故障を判定しないときに、冷却水の温度が水温基準領域より高い場合は、ウォーターポンプ１０以外の他の要素である冷却水不足又はサーモスタット７４故障であると判定する。これにより、ウォーターポンプ１０の故障だけでなく、冷却システム５０全体の故障の把握を行うことができる。なお、他の要素として、実施例では、冷却水不足又はサーモスタット７４の故障を例に挙げたが、これに限られる訳ではない。

また、図６（ｂ）に示すように、エンジン始動からの経過時間に対応する冷却水の温度が水温基準領域より低い場合に、冷却水がラジエータ７６に流通しないようサーモスタット７４を閉弁させても冷却水の温度が上昇しない場合は、サーモスタット７４が開弁したまま故障しているとの判定をすることもできる。

実施例において、図２に示すように、電磁コイル２４への通電を停止した場合に、永久磁石２２の磁力によりアーマチャ２０とプーリ１４とが係合し、電磁コイル２４に通電した場合に、電磁コイル２４から磁力を発生させることで、アーマチャ２０とプーリ１４とを開放する場合を例に示したが、これに限られる訳ではない。例えば、永久磁石２２を用いず、電磁コイル２４への通電を停止した場合に、板バネ４０のバネ力によりアーマチャ２０とプーリ１４とが係合し、電磁コイル２４に通電した場合に、電磁コイル２４から磁力を発生させることで、アーマチャ２０とプーリ１４とを開放するようにしてもよい。

このように、電磁コイル２４への通電を停止することで、アーマチャ２０とプーリ１４とを係合させ、電磁コイル２４に通電することで、アーマチャ２０とプーリ１４とを開放させる構造とすることが好ましい。これにより、電磁コイル２４が漏電等に動作不能になった場合でも、アーマチャ２０とプーリ１４とは係合するため、インペラ１８が回転し、冷却水を循環させることが可能となる。つまり、電磁コイル２４が動作不能となっても、エンジンがオーバーヒートすることを抑制できる。また、エンジン暖機後に冷却水を循環させる場合に、電磁コイル２４への通電を停止するため、消費電力が削減でき、燃費の悪化を抑制することもできる。

なお、電磁コイル２４に通電することでアーマチャ２０とプーリ１４とを係合させ、電磁コイル２４への通電を停止することでアーマチャ２０とプーリ１４とを開放させる構造の場合にも本実施例を適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ ウォーターポンプ
１２ ベルト
１４ プーリ
１８ インペラ
２０ アーマチャ
２２ 永久磁石
２４ 電磁コイル
２６ 空洞部
２８ 貫通孔
３０ ハウジング
３２ プーリ用ベアリング
３４ 絶縁部
３６ シャフト用ベアリング
３８ シャフト
４０ 板バネ
４２ 通電部
４４ 非通電部
５０ 冷却システム
５２ 経過時間判定手段
５４ 水止め領域判定手段
５６ 電流制御手段
５８ 導通検出手段
６０ 故障判定手段
６２ リレースイッチ
７２ ヒータコア
７４ サーモスタット
７６ ラジエータ
７８ エンジン
１００ 故障診断装置

Claims (3)

1. エンジンの回転に伴って回転する回転部材と、通電により磁力を発生させる電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電を制御する電流制御手段と、インペラと共に回転し前記電磁コイルが発生させる磁力に応じて前記回転部材との係合状態が変化するアーマチャと、を有する可変制御可能なウォーターポンプを備えた冷却システムの故障診断装置であって、
   前記回転部材と前記アーマチャのそれぞれの係合面に通電部及び非通電部が交互に設けられ、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通状態を検出する導通検出手段と、
   前記電流制御手段により制御された前記電磁コイルの通電状態と、前記導通検出手段で検出された前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通状態と、を比較することにより、前記ウォーターポンプの故障を判定する故障判定手段と、
   を有することを特徴とする冷却システムの故障診断装置。
2. 前記電流制御手段は、前記回転部材と前記アーマチャとの間に導通がある位置を探索する導通位置探索制御と、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通が検出された位置において、前記回転部材と前記アーマチャとを係合させるよう通電を制御する係合制御とを行い、
   前記故障判定手段は、前記回転部材と前記アーマチャとの間の導通が間欠的である場合に、前記ウォーターポンプが故障していると判定することを特徴とする請求項１記載の冷却システムの故障診断装置。
3. 前記故障判定手段は、前記アーマチャと前記回転部材とを係合させた状態で前記ウォーターポンプの故障を判定しないときに、前記ウォーターポンプを流れる冷却水の温度が水温基準領域より高い場合は、前記ウォーターポンプ以外の他の要素が故障していると判定することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却システムの故障診断装置。

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