JP2013164003A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すための外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定可能とする。
【解決手段】エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備えるエンジン冷却装置において、制御部は、電動式ウォータポンプの駆動デューティーが一定であるときの当該電動式ウォータポンプの回転数変化に基づいて外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備えるエンジン冷却装置に関する。

例えば特許文献１には、エンジンの冷却水を循環させる通路に設けられるサーモスタットの作動異常を検出する異常検出装置が開示されている。なお、前記サーモスタットは、前記通路の冷却水の温度が所定温度よりも低いときに通路を閉じ、所定温度と同じか高いときに通路を開くように作動する。

この特許文献１では、冷却水の温度が所定温度よりも低いとき、つまりサーモスタットが正常に作動しているならば閉じている状況において、電動ポンプが作動していない状態で前記通路の冷却水の第１圧力を圧力センサで検出し、前記電動ポンプを作動させてから定常状態になるまでの期間を待機してから前記通路の冷却水の第２圧力を前記圧力センサでそれぞれ検出する。

そして、前記第２圧力から前記第１圧力を減じた結果が、第１基準値よりも高ければ前記サーモスタットが開いたまま閉じなければ異常であると判定する一方、第１基準値よりも低ければ前記サーモスタットが正常に作動して閉じていると判定するようにしている。

特開２００６−２３３８０９号公報

上記特許文献１では、サーモスタットが開故障（開いたまま不動となる故障）しているか否かを判定するものであって、その判定ロジックとして、電動ポンプの作動時における通路の冷却水の第１圧力と、電動ポンプの非作動時における冷却水の第２圧力との差を調べる形態にしているために、新たに圧力センサを設置する必要があるなど、設備コストが嵩むことが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備えるエンジン冷却装置において、構成要素を増やすことなく、前記外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定可能とすることを目的としている。

本発明に係るエンジン冷却装置は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電動式ウォータポンプの駆動デューティーが一定であるときの当該電動式ウォータポンプの回転数変化に基づいて前記外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定する、ことを特徴としている。

なお、前記外部通路での冷却液流通状態の異常とは、前記制御弁が作動不良になっていたり、あるいは通路が目詰まりしていたりするといったことが挙げられる。前記制御弁の作動不良としては当該制御弁が閉弁したまま作動しなくなる閉故障のことが挙げられる。

このような構成では、前記冷却液流通状態に異常が発生している場合に、そのことを比較的簡単な制御ロジックで認識することが可能になるので、エンジン冷却装置の設備コストの増大を抑制することが可能になる。

好ましくは、前記外部通路は、途中に前記電動式ウォータポンプが設けられかつ前記両ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通して前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、このラジエータ通路に前記ラジエータをバイパスするように接続されるラジエータバイパス路と、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも冷却液流通方向下流側と前記ラジエータバイパス路の下流側接続部との間に設けられるラジエータ用サーモスタットとを備える、構成とすることができる。

ここでは、外部通路の構成を特定している。この特定により、冷却液の流通経路が明確になる。

好ましくは、前記ラジエータ通路の冷却液導入部寄りには、当該冷却液導入部寄りの冷却液の温度を前記エンジン出口冷却液温度として検出して前記制御部に入力する温度センサが設置される、構成とすることができる。

ここでは、エンジン出口冷却液温度を検出するための温度センサの配置を特定している。なお、ラジエータ通路の冷却液導入部寄りは、前記ウォータジャケットから冷却液が取り出されて直ぐの場所であるから、当該冷却液還流部寄りの冷却液温度はエンジン出口冷却液温度と言える。

好ましくは、前記制御弁は、冷却液温度の高低に応じて開閉作動するサーモスタットとされ、前記制御部は、前記エンジン出口冷却液温度が前記サーモスタットの開弁温度未満であるときと前記開弁温度以上であるときとにおいて、一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動されている前記電動式ウォータポンプの回転数をそれぞれ検出し、当該検出した両方の回転数の乖離値が所定値以下であるときに前記制御弁が閉故障していると認識する、構成とすることができる。

なお、サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型の自動開閉弁のことを意味している。この場合、前記制御部により前記制御弁を開閉作動させる制御ロジックが不要となり、設備コストの低減に貢献できるようになる。

ところで、例えば制御弁が閉弁している状態で電動式ウォータポンプを一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動している場合において、前記制御弁が正常に開弁されると、当該制御弁を設置している通路の断面積が増えるので、圧力損失が小さくなり、電動式ウォータポンプの回転数が上がることになる。しかしながら、仮に、前記制御弁が作動不良により開弁しなければ、電動式ウォータポンプの回転数はほとんど変化しなくなる。

このように、制御弁が閉弁状態から開弁状態あるいはその反対に切り替わるタイミングで電動式ウォータポンプの回転数の変化を調べれば、制御弁の作動不良の有無を認識することが可能になる。

好ましくは、前記制御弁は、切り替え信号に応答して開弁または閉弁されるものとされ、前記制御部は、前記切り替え信号が入力される前後において、一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動されている前記電動式ウォータポンプの回転数をそれぞれ検出し、当該検出した両方の回転数の乖離値が所定値以下であるときに前記制御弁が閉故障していると認識する、構成とすることができる。

なお、ここでの制御弁は、前記サーモスタットなどのような自動開閉弁ではなく、電気的な切り替え信号の入力によって作動される弁とされている。

ところで、例えば制御弁が閉弁している状態で電動式ウォータポンプを一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動している場合において、前記制御弁が正常に開弁されると、当該制御弁を設置している通路の断面積が増えるので、圧力損失が小さくなり、電動式ウォータポンプの回転数が上がることになる。しかしながら、仮に、前記制御弁が作動不良により開弁しなければ、電動式ウォータポンプの回転数はほとんど変化しなくなる。

このように、制御弁を閉弁状態から開弁状態あるいはその反対への切り替え信号の入力の前後で電動式ウォータポンプの回転数の変化を調べれば、制御弁の作動不良の有無を認識することが可能になる。

本発明は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備えるエンジン冷却装置において、構成要素を増やすことなく、前記外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定することが可能になる。したがって、エンジン冷却装置を比較的安価に提供することが可能になる。

本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。 図１の電動式ウォータポンプを一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動する場合において外部通路（ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂ）の圧力損失の変化に対する電動式ウォータポンプの回転数の変化を示すグラフである。 図１の制御部による制御弁の異常診断に関する説明に用いるフローチャートである。 図１の実施形態において制御弁が正常な場合のタイミングチャートである。 図１の実施形態において制御弁が異常な場合のタイミングチャートである。 本発明に係るエンジン冷却装置の他実施形態で、制御弁を電子式サーモスタットとする場合の異常診断に関する説明に用いるフローチャートである。 図６の実施形態において制御弁が正常な場合のタイミングチャートである。 図６の実施形態において制御弁が異常な場合のタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態に示すエンジン１には、冷却液を外部に取り出してから戻すための冷却液循環経路として、エンジンの内部通路とエンジンの外部通路とが設けられている。

前記内部通路は、エンジン１のシリンダブロック２内に設けられるウォータジャケット４と、エンジン１のシリンダヘッド３内に設けられるウォータジャケット５とを含んでいる。また、前記外部通路は、ラジエータ通路７と、ラジエータバイパス路８とを少なくとも含んでいる。

ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａは、シリンダヘッド３において気筒配列方向の他端面（例えば後端面）に設けられている。ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液還流部５ｂは、シリンダヘッド３において気筒配列方向の一端面（例えば前端面）に設けられている。

ブロック内ウォータジャケット４の冷却液還流部４ａは、シリンダブロック２において気筒配列方向の一端面（例えば前端面）の下方に設けられている。ブロック内ウォータジャケット４の下流側は、ヘッド内ウォータジャケット５の上流側に接続されている。つまり、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａは、ブロック内ウォータジャケット４の冷却液排出部を兼ねている。

ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａとブロック内ウォータジャケット４の冷却液還流部４ａおよびヘッド内ウォータジャケット５の冷却液還流部５ｂとには、ラジエータ通路７が連通連結されている。

このラジエータ通路７は、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａから排出される冷却液をヘッド内ウォータジャケット５とブロック内ウォータジャケット４とに還流させるものである。

このラジエータ通路７の一端側（冷却液流通方向の上流端側）は１本の冷却液導入部７ａとされているが、ラジエータ通路７の他端側（冷却液流通方向の下流端側）は二股に分岐されている。この分岐した２つの支流部のうち、一方がブロック側冷却液還流部７ｂとされ、他方がヘッド側冷却液還流部７ｃとされている。

そして、ラジエータ通路７の１本の冷却液導入部７ａがヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａに接続されている。また、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂがブロック内ウォータジャケット４の冷却液還流部４ａに接続されており、また、ラジエータ通路７のヘッド側冷却液還流部７ｃがヘッド内ウォータジャケット５の冷却液還流部５ｂに接続されている。

このラジエータ通路７には、ラジエータ１１および電動式ウォータポンプ１２が設けられている。

ラジエータ１１は、ラジエータ通路７を流通する冷却液と大気との間で熱交換するもので、主に冷却用の熱交換器とされている。電動式ウォータポンプ１２は、ラジエータ通路７および下記ラジエータバイパス路８内で冷却液を流動させるものであって、例えばラジエータ通路７の前記二股分岐部分よりも冷却液流通方向上流側に設けられている。

この電動式ウォータポンプ１２は、図示していないＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路を有し、下記するエレクトロニックコントロールユニット（以下、単にＥＣＵとする）１００から供給される制御信号によってＰＷＭ制御される。

ＥＣＵ１００は、電動式ウォータポンプ１２のポンプモータに供給するＰＷＭ信号のデューティー比を大きくすることで、電動式ウォータポンプ１２のポンプモータの回転数（単にウォータポンプ１２の回転数とする）を大きくすることができ、前記ポンプモータの軸に与えるトルクを大きくすることができる。反対に、前記デューティー比を小さくすると、当該電動式ウォータポンプ１２の回転数を小さくすることができ、前記ポンプモータの軸に与えるトルクを小さくすることができる。

ラジエータバイパス路８は、ラジエータ通路７に対してラジエータ１１をバイパスするように接続されている。このラジエータバイパス路８の途中には、ヒータコア１３が設けられている。

ヒータコア１３は、ラジエータバイパス路８を流通する冷却液と車両室内との間で熱交換するための熱交換器である。このヒータコア１３から放出される熱は、図示していないヒータブロアでもって車両室内に供給されて、車両室内を暖房するようになる。このヒータブロアの動作は、ＥＣＵ１００により制御される。

そして、ラジエータ通路７においてラジエータ１１よりも冷却液流通方向の下流側の位置でラジエータバイパス路８の下流側接続部分よりも冷却液流通方向の上流側には、ラジエータ用サーモスタット２１が設けられている。

このラジエータ用サーモスタット２１は、公知の構成であるので詳細な図示や説明を割愛するが、一般に、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。サーモアクチュエータは、サーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させるプランジャとを備えている。

ここで、ラジエータ用サーモスタット２１の動作を説明する。ラジエータ通路７においてラジエータバイパス路８との下流側接続部分の冷却液温度がオーバーヒート防止温度未満の場合に前記サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなっているので、前記プランジャが前記感温部に引き込まれて前記弁体が全閉位置に変位されている。なお、前記オーバーヒート防止温度は暖機完了温度（例えば８５℃〜９０℃、好ましくは８８℃）よりも高い任意の値に設定される。そして、前記冷却液温度が前記オーバーヒート防止温度以上になると、前記サーモワックスが溶融膨張されることによりワックス圧が高くなるので、前記プランジャが前記感温部から飛び出して前記弁体を開くようになる。これにより、ラジエータ通路７とラジエータバイパス路８の両方に冷却液が流通するようになる。

この実施形態では、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂに制御弁２２が設けられている。

この制御弁２２は、ノーマリークローズタイプのサーモスタットとされており、ブロック側冷却液還流部７ｂの冷却液流通を遮断または許容する。なお、制御弁２２は、冷却液流通を制限するものとすることも可能である。

制御弁２２としてのサーモスタットは、前記したラジエータ用サーモスタット２１と基本的に同じ構成であるので詳細な図示や説明を割愛するが、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。サーモアクチュエータは、サーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させるプランジャとを備えている。

ここで、制御弁２２としてのサーモスタットの動作を説明する。ブロック側冷却液還流部７ｂにおいて制御弁２２よりも冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗが所定の開弁温度Ｘ未満の場合、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、弁体が自動的に閉弁してラジエータ通路７からブロック内ウォータジャケット４への冷却液の流入を停止させる状態にする。なお、前記開弁温度Ｘは、前記暖機完了温度よりも高くかつ前記オーバーヒート防止温度よりも低い任意の値に設定される。そして、前記冷却液温度ｔｈｗが前記開弁温度Ｘ以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、弁体が自動的に開弁してラジエータ通路７からブロック内ウォータジャケット４へ冷却液を流入させる状態にする。

ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の各種制御を実行するためのエンジンコントロールコンピュータとされる。この実施形態では、前記既存のＥＣＵ１００に、電動式ウォータポンプ１２の動作を制御する機能と、制御弁２２の異常（閉状態のまま作動不良となる閉故障）の発生の有無を診断する機能とを装備させるようにしている。このＥＣＵ１００が請求項に記載している「制御部」に相当している。

このＥＣＵ１００は、詳細に図示していないが、共にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。

ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

以上のように、この実施形態では、エンジン１の内部通路（ウォータジャケット４，５）と、外部通路（ラジエータ通路７、ラジエータバイパス路８）とによって適宜の閉ループの冷却液循環経路が作られており、前記内部通路と、前記外部通路と、電動式ウォータポンプ１２と、ラジエータ用サーモスタット２１と、制御弁２２と、ＥＣＵ１００とによってエンジン冷却装置が構成されている。

そして、ＥＣＵ１００は、例えば温度センサ３１からの検出出力の入力に基づいて電動式ウォータポンプ１２などの動作を制御することにより、エンジン１の温度調節をする。温度センサ３１は、ラジエータ通路７の冷却液導入部７ａ寄り（ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａの近傍）に設けられており、当該設置場所の冷却液温度ｔｈｗ（エンジン出口冷却液温度ともいう）を検出する。

具体的に、この実施形態のエンジン冷却装置による基本的な動作を説明する。

例えばエンジン１を冷間始動したときには、つまりエンジン１を始動したときの温度センサ３１の検出出力（エンジン出口冷却液温度ｔｈｗ）が所定の冷間始動判定基準値未満のときには、ＥＣＵ１００が電動式ウォータポンプ１２を非作動とするように指示する。なお、前記冷間始動判定基準値は、前記暖機完了温度よりも低い任意の値に設定される。

この冷間始動から所定時間が経過するまでの間はラジエータ用サーモスタット２１およびサーモスタットからなる制御弁２２が共に閉弁しているので、両ウォータジャケット４，５内では冷却液が流通せずに停止するようになる。これにより、シリンダヘッド３の特に燃焼室から発生する熱によってエンジン１および両ウォータジャケット４，５内の冷却液の昇温が促進されるようになる。

このようにしてエンジン１および両ウォータジャケット４，５内の冷却液が昇温することに伴い前記エンジン出口冷却液温度ｔｈｗが前記冷間始動判定基準値以上になった後で、ヘッド内ウォータジャケット５の局所（シリンダヘッド燃焼室近傍）で冷却液が過剰昇温（沸騰）するような状況になったことをＥＣＵ１００が検知すると、ＥＣＵ１００は電動式ウォータポンプ１２を作動させるよう指示する。

なお、前記過剰昇温の検知方法の一例としては、エンジン１の始動開始から所定周期（数msec）毎に、ヘッド内ウォータジャケット５においてシリンダヘッド３内最高温度到達領域での冷却液温度の最高値を推定することにより行うことができる。この推定方法の一例としては、エンジン１の始動開始時に温度センサ３１からの検出出力に基づいてエンジン出口冷却液温度ｔｈｗの初期値を認識する処理と、エンジン１を始動してからのエンジン１の発生熱量を算出するとともに、この発生熱量による前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の上昇値を算出する処理と、この上昇値を前回の推定値（初回は前記初期値）に加算することにより前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の現在の冷却液温度を推定する処理と、この推定値が所定温度（例えば９６℃）を超えた場合に沸騰が発生するような状況であると判断する処理とを行う。

前記したように電動式ウォータポンプ１２を作動させると、図１の実線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液が冷却液排出部５ａからラジエータ通路７に排出され、この冷却液がラジエータ１１に流入せずにラジエータバイパス路８を経てヘッド側冷却液還流部７ｃに流入し、さらにヘッド内ウォータジャケット５に流入させられるようになる。

このようにしてヘッド内ウォータジャケット５を冷却液が繰り返し流通する際に冷却液がシリンダヘッド３の特に燃焼室近傍の熱を吸収する。その結果、ヘッド内ウォータジャケット５の局所で冷却液が過剰昇温（沸騰）することが防止される一方で、シリンダブロック２およびブロック内ウォータジャケット４の冷却液が徐々に昇温させられるようになる。これにより、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との温度差を可及的に小さく保ちながら昇温が促進されるようになる。

ところで、エンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ以上になると、制御弁２２が自動的に開弁する。この制御弁２２が開弁すると、図１の一点鎖線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａからラジエータ通路７に排出される冷却液が、ラジエータバイパス路８からヘッド側冷却液還流部７ｃおよびブロック側冷却液還流部７ｂの両方に流入するので、ヘッド内ウォータジャケット５とブロック内ウォータジャケット４とに流入させられるようになる。これにより、ラジエータ通路７のラジエータバイパス路８とブロック内ウォータジャケット４およびヘッド内ウォータジャケット５との間で十分な量の冷却液が循環させられるようになる。

この後、ラジエータ通路７においてラジエータバイパス路８との下流側接続部分の冷却液温度がオーバーヒート防止温度以上になると、ラジエータ用サーモスタット２１が自動的に開弁することになるので、図１の二点鎖線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａからラジエータ通路７に排出される冷却液が、ラジエータバイパス路８だけでなくラジエータ１１にも流通するようになる。そして、ラジエータバイパス路８およびラジエータ１１を通過した冷却液がヘッド内ウォータジャケット５とブロック内ウォータジャケット４とに戻される。このように、エンジン１から排出される冷却液がラジエータ１１で冷却されてから両ウォータジャケット４，５に戻されるように循環させられるので、当該循環する冷却液およびエンジン１の温度が一定範囲内に調整されることになって、エンジン１のオーバーヒートが回避されて適温に保たれるようになる。

この実施形態では、ＥＣＵ１００により制御弁２２の異常（閉故障）診断を行うようにしているので、以下で説明する。

前記したように、制御弁２２が閉弁している状態から冷却液温度が開弁温度にまで上昇すると、この制御弁２２が正常であれば開弁することになる。これにより、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂの断面積が増えることになるので、圧力損失が下がるが、制御弁２２の切り替え前後において電動式ウォータポンプ１２を一定のデューティー比で駆動しているので、この電動式ウォータポンプ１２の回転数は当然ながら上昇することになる。ちなみに、図２に示すように、電動式ウォータポンプ１２を一定のデューティー比（例えば最大、最小）で駆動している場合に、冷却液流通経路の圧力損失が下がるにつれて電動式ウォータポンプ１２の回転数が上がり、また、冷却液流通経路の圧力損失が上がるにつれて電動式ウォータポンプ１２の回転数が下がる傾向になる。

しかしながら、制御弁２２が閉弁状態のまま作動不良となる閉故障が発生している場合には、電動式ウォータポンプ１２の回転数はほとんど変化しないことになる。

このように、制御弁２２が閉故障している場合には、前記したように正常時と明らかに異なる現象が発生するのである。本願発明者は、そのような知見に基づき、制御弁２２の異常の有無を判定可能とするようにしている。

具体的に、図３から図５を参照して、前記したＥＣＵ１００により行う制御弁２２の異常（閉故障）診断を詳細に説明する。

このフローチャートは、ＥＣＵ１００による処理を示しており、例えばイグニッションキーあるいはパワースイッチなどがオン操作されることによって電源がＥＣＵ１００に供給される状態になったときに開始される。

このフローチャートがスタートされると、まず、ステップＳ１において、エンジン出口冷却液温度（温度センサ３１の検出出力に基づき認識される冷却液温度ｔｈｗ）を検出する監視処理を実行開始する。

続くステップＳ２では、前記ステップＳ１の監視処理で認識する現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ未満であるか否かを判定する。

ここで、現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ未満である場合つまりｔｈｗ＜Ｘである場合には前記ステップＳ２で肯定判定し、ステップＳ３、Ｓ４を経てステップＳ５に移行する。

一方、現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ以上である場合つまりｔｈｗ≧Ｘである場合には前記ステップＳ２で否定判定し、ステップＳ６を経てステップＳ５に移行する。

先に、前記ステップＳ３〜Ｓ５の処理を説明する。前記ステップＳ３では、制御弁２２が閉弁している状態で電動式ウォータポンプ１２を所定デューティー比のＰＷＭ信号で駆動したときの実際の回転数Ｒ１を取得し、その取得した情報をバックアップＲＡＭなどに保存する。

続くステップＳ４では、現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ以上であるか否かを判定する。ここで、現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ未満である場合つまりｔｈｗ＜Ｘである場合には前記ステップＳ４で否定判定して前記ステップＳ２に戻るが、現在のエンジン出口冷却液温度ｔｈｗが制御弁２２の開弁温度Ｘ以上である場合つまりｔｈｗ≧Ｘである場合には前記ステップＳ４で肯定判定してステップＳ５に移る。

このステップＳ５では、前記制御弁２２が開弁したことに伴い前記デューティー比のままのＰＷＭ信号で駆動されている電動式ウォータポンプ１２の実際の回転数Ｒ２を取得し、その取得した情報をバックアップＲＡＭなどに保存する。この後、下記ステップＳ７に移行する。

ところで、前記ステップＳ６では、前記バックアップＲＡＭに記憶してある前トリップ時の情報（制御弁２２の閉弁時に所定デューティー比のＰＷＭ信号で駆動されていた電動式ウォータポンプ１２の回転数Ｒ０）を読み出す。この後、前記ステップＳ５に移行する。

なお、前記１回のトリップとは、例えばイグニッションキーあるいはパワースイッチにより電源がオンされてからオフされるまでのことである。つまり、電源がオフされたときに前記バックアップＲＡＭに最終的に書き換え保存された情報（制御弁２２の閉弁時に所定デューティー比のＰＷＭ信号で駆動されている電動式ウォータポンプ１２の回転数Ｒ０）が次のトリップ時（例えば前記ステップＳ６）に利用されるのである。

次に、ステップＳ７では、制御弁２２の閉弁状態での電動式ウォータポンプ１２の回転数（Ｒ１，Ｒ０）と制御弁２２の開弁状態での電動式ウォータポンプ１２の回転数（Ｒ２）との乖離値が所定値以下であるか否かを調べる。

具体的に、このステップＳ７では、前記ステップＳ５でバックアップＲＡＭに保存した情報（制御弁２２の開弁後に所定デューティー比のＰＷＭ信号のままで駆動されている電動式ウォータポンプ１２の回転数Ｒ２）から、前記ステップＳ３でバックアップＲＡＭに保存した情報（所定デューティー比のＰＷＭ信号が供給されている電動式ウォータポンプ１２の回転数Ｒ１）または前記ステップＳ６で読み出した情報（制御弁２２の閉弁時に所定デューティー比のＰＷＭ信号が供給されている電動式ウォータポンプ１２の回転数Ｒ０）を減じた結果が、所定の閾値Ｙ以下であるか否かを調べている。

なお、前記閾値Ｙは、制御弁２２が閉故障している状況を前提として設定される。つまり、制御弁２２が閉故障しているときには、閉弁時と開弁後とで電動式ウォータポンプ１２の回転数がほとんど変化しないのであるから、前記閾値Ｙとしてはゼロにすることができるが、ここでは適宜の誤差に相当するマージンαを加えることにより設定している。

ここで、図４（ｃ）に示すように、制御弁２２の開弁温度以上になった後で電動式ウォータポンプ１２の回転数が上昇した場合には、Ｒ２−Ｒ１（またはＲ０）＞Ｙになるので、前記ステップＳ７で否定判定し、ステップＳ８において制御弁２２が「正常」と判定して、このフローチャートを終了する。

一方、図５（ｃ）に示すように、制御弁２２の開弁温度以上になった後で電動式ウォータポンプ１２の回転数がほとんど変化しない場合には、Ｒ２−Ｒ１（またはＲ０）≦Ｙになるので、前記ステップＳ７で肯定判定し、ステップＳ９において制御弁２２が「異常（閉故障）」と判定し、このフローチャートを終了する。

ところで、前記制御弁２２が異常であると判定した場合には、この判定結果つまり制御弁２２が異常であるという情報を例えばダイアグコードとして前記バックアップＲＡＭ（図示省略）に保存することが可能である。このようにすれば、整備作業者がダイアグノーシスで前記バックアップＲＡＭ（図示省略）から前記ダイアグコードを読み取ることにより、修理対象が何であるかを簡単に調べることが可能になる
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、制御弁２２の異常（閉状態のまま作動不良となる閉故障）の有無を、従来例で説明した特許文献１のように圧力センサを用いることなく、比較的簡単な制御ロジックのみで判定することが可能になる。これにより、前記特許文献１に比べると、エンジン冷却装置を比較的安価に提供することが可能になる。

しかも、この実施形態では、制御弁２２に異常が発生していることを認識したときに、当該異常に関する情報を保存するようにしているから、この保存情報を調べることにより修理対象となる内容を簡単に認識することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、制御弁２２をサーモスタットとした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、前記制御弁２２としては、例えばＥＣＵ１００により作動指示を受けて作動するタイプの制御弁とすることが可能である。具体的に、このタイプの制御弁２２としては、感温部のサーモワックスをヒータなどで加熱することが可能な構成の電子式サーモスタット、電磁弁、あるいはモータなどで作動される電動弁などが挙げられる。

このような制御弁２２とする場合の異常診断を、図６のフローチャートに示している。この図６に示すフローチャートにおいて図３に示すフローチャートと相違する点は、図３のステップＳ１に対応する図６のステップＳ２１、図３のステップＳ２に対応する図６のステップＳ２２、ならびに図３のステップＳ４に対応する図６のステップＳ２４の処理内容である。なお、図６のステップＳ２３，Ｓ２５〜Ｓ２９については図３のステップＳ３，Ｓ５〜Ｓ９の処理内容と基本的に同じになっている。

具体的に、ステップＳ２１では、制御弁２２を開弁状態または閉弁状態に切り替えるための信号が入力されるのをモニタする。ステップＳ２２，Ｓ２４では、制御弁２２を開弁状態または閉弁状態に切り替えるための信号の入力の有無を調べる。

そして、ステップＳ２２で切り替え信号の入力が無いと判定した場合にはステップＳ２３に移行する一方、切り替え信号の入力が有ったと判定した場合にはステップＳ２６に移行する。また、ステップＳ２４で切り替え信号の入力が無いと判定した場合には前記ステップＳ２２に戻る一方、切り替え信号の入力が有ったと判定した場合にはステップＳ２５に移行する。

ちなみに、例えば図７に示すように、制御弁２２が閉弁状態から開弁状態への切り替え信号が入力されることに伴い、制御弁２２が正常に作動して開弁した場合には、電動式ウォータポンプ１２の回転数が上昇することになる。しかしながら、例えば図８に示すように、制御弁２２が閉弁状態から開弁状態への切り替え信号が入力されても、制御弁２２が閉故障していて開弁しない場合には、電動式ウォータポンプ１２の回転数はほとんど変化しない。

ここで説明した実施形態の場合でも、上記実施形態と基本的に同様、制御弁２２の異常（閉状態のまま作動不良となる閉故障）の有無を、従来例で説明した特許文献１のように圧力センサを用いることなく、比較的簡単な制御ロジックのみで認識することが可能になる。

（２）上記実施形態では、制御弁２２が閉弁状態から開弁状態に切り替わる前後における電動式ウォータポンプ１２の回転数の変化を調べることにより制御弁２２の異常（閉故障）の有無を判定するようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、電動式ウォータポンプ１２を一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動している状況において、当該電動式ウォータポンプ１２の回転数が変化したときに、この回転数変化が発生したタイミングが、前記制御弁２２が閉弁状態から開弁状態に切り替わるタイミングであるときには、制御弁２２が正常であると判定することができる。

しかしながら、エンジン運転中において前記回転数変化が発生したタイミングが、前記制御弁２２が閉弁状態から開弁状態に切り替わるタイミングでないときには、制御弁２２の異常ではなく、外部通路（ラジエータ通路７およびラジエータバイパス通路８）が目詰まりしていることによって冷却液流通状態が異常になっていると判定することが可能になる。

なお、前記制御弁２２が閉弁状態から開弁状態に切り替わるタイミングは、図１から図５に示す実施形態の場合だと温度センサ３１の出力に基づいて検出することが可能になるが、前記（２）で例示した実施形態の場合であれば制御弁２２を開弁状態または閉弁状態に切り替えるための切り替え信号の入力に基づいて検出することが可能である。

ここで説明した実施形態の場合には、制御弁２２の異常（閉故障）を検出可能とすることに加えて、外部通路（７，８）の目詰まりによる冷却液流通状態の異常をも検出することが可能になる。

ところで、エンジン運転前に前記目詰まりが発生している場合でも異常判定を確実に行うために、次のようにすることが考えられる。

電動式ウォータポンプ１２に供給するＰＷＭ信号のデューティー比毎に制御弁２２の閉弁時や開弁時における電動式ウォータポンプ１２の回転数の正常値を予めマップ化しておく。そして、電動式ウォータポンプ１２を駆動してから制御弁２２の閉弁時や開弁時における電動式ウォータポンプ１２の回転数が前記マップ値に比べて高すぎる場合に、外部通路（ラジエータ通路７およびラジエータバイパス通路８）が目詰まりしていることによって冷却液流通状態が異常になっていると判定することが可能になる。

（３）上記実施形態では、ブロック内ウォータジャケット４の冷却液流通方向の下流側をヘッド内ウォータジャケット５に接続した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば図示していないが、ブロック内ウォータジャケット４とヘッド内ウォータジャケット５とをそれぞれ独立した構成、つまりシリンダブロック２の他端面にブロック内ウォータジャケット４の冷却液排出部を設けるとともに、ラジエータ通路７の冷却液流入側を二股に分岐させるようにし、当該二股に分岐する一方をブロック内ウォータジャケット４の前記冷却液排出部に接続し、前記二股に分岐する他方をヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ａに接続させるような構成にすることが可能である。

（４）上記実施形態において、図示していないが、ラジエータ通路７のヘッド側冷却液還流部７ｃに制御弁を設けている構成であっても、本発明を適用することが可能である。

（５）上記実施形態では、制御弁２２が異常であると判定した場合に当該異常であるという情報を適宜のメモリに保存するようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、そのような情報保存を行わない場合も本発明に含まれる。

本発明は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備えるエンジン冷却装置に好適に適用することが可能である。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ ブロック内ウォータジャケット
４ａ ブロック内ウォータジャケットの冷却液還流部
５ ヘッド内ウォータジャケット
５ａ ヘッド内ウォータジャケットの冷却液排出部
５ｂ ヘッド内ウォータジャケットの冷却液還流部
７ ラジエータ通路
７ａ ラジエータ通路の冷却液導入部
７ｂ ラジエータ通路のブロック側冷却液還流部
７ｃ ラジエータ通路のヘッド側冷却液還流部
８ ラジエータバイパス路
１１ ラジエータ
１２ 電動式ウォータポンプ
２１ ラジエータ用サーモスタット
２２ 制御弁
３１ 温度センサ
１００ ＥＣＵ

Claims (5)

1. エンジンのウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、前記ウォータジャケットの冷却液流量を制御するための制御弁と、冷却液を流動させるための電動式ウォータポンプと、この電動式ウォータポンプを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電動式ウォータポンプの駆動デューティーが一定であるときの当該電動式ウォータポンプの回転数変化に基づいて前記外部通路での冷却液流通状態の異常の有無を判定する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジン冷却装置において、
   前記外部通路は、途中に前記電動式ウォータポンプが設けられかつ前記両ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通して前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、
   このラジエータ通路に前記ラジエータをバイパスするように接続されるラジエータバイパス路と、
   前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも冷却液流通方向下流側と前記ラジエータバイパス路の下流側接続部との間に設けられるラジエータ用サーモスタットとを備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
3. 請求項２に記載のエンジン冷却装置において、
   前記ラジエータ通路の冷却液導入部寄りには、当該冷却液導入部寄りの冷却液の温度を前記エンジン出口冷却液温度として検出して前記制御部に入力する温度センサが設置される、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置において、
   前記制御弁は、冷却液温度の高低に応じて開閉作動するサーモスタットとされ、
   前記制御部は、前記エンジン出口冷却液温度が前記サーモスタットの開弁温度未満であるときと前記開弁温度以上であるときとにおいて、一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動されている前記電動式ウォータポンプの回転数をそれぞれ検出し、当該検出した両方の回転数の乖離値が所定値以下であるときに前記制御弁が閉故障していると認識する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
5. 請求項１または２に記載のエンジン冷却装置において、
   前記制御弁は、切り替え信号に応答して開弁または閉弁されるものとされ、
   前記制御部は、前記切り替え信号が入力される前後において、一定のデューティー比のＰＷＭ信号で駆動されている前記電動式ウォータポンプの回転数をそれぞれ検出し、当該検出した両方の回転数の乖離値が所定値以下であるときに前記制御弁が閉故障していると認識する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。

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