JP2013217381A - 異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつ、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する。
【解決手段】ＥＣＵは、模擬水温Ｔｓを推定するステップ（Ｓ１００）と、出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値がΔＴｗ（０）よりも小さく（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔがしきい値Ｔｗ（１）よりも小さい（Ｓ１０８にてＮＯ）状態が予め定められた時間経過するまで継続する場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、サーモスタットが異常状態であると判定するステップ（Ｓ１１８）と、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値がΔＴｗ（０）よりも小さくなった後に、出口温度Ｔｗｏｕｔが模擬水温Ｔｓよりも先にしきい値Ｔｗ（１）以上となる場合に（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、サーモスタットが正常状態であると判定するステップ（Ｓ１１０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置の異常の発生の有無を判定する技術であって、特に、内燃機関の内部を経由して流通する冷却媒体を電動ポンプによって循環させる場合のサーモスタットの異常の発生の有無を精度高く判定する技術に関する。

内燃機関には、燃焼により生じる熱によって加熱する構成部品を冷却する冷却装置が設けられる。このような冷却装置は、サーモスタットを含む。このサーモスタットによって、冷却媒体の温度がしきい値よりも低い暖機中はラジエータを経由せずに冷却媒体を循環させ、かつ、冷却媒体の温度がしきい値に到達して暖機が完了した後にはラジエータを経由して冷却媒体を循環させることにより、内燃機関を速やかに暖機し、かつ、適切な温度を維持する。しかしながら、サーモスタットが固着等により異常が発生する場合には、暖機中であっても、冷却媒体がラジエータを経由して循環する場合があり、内燃機関を速やかに暖機することができない。そのため、冷却装置が異常であるか否かを精度高く判定する必要がある。

このような問題に鑑みて、特開２００４−２６３６１３号公報（特許文献１）は、半暖機状態からでも比較的高精度でかつ容易にサーモスタットの異常を検出することができるサーモスタット異常検出装置を開示する。このサーモスタット異常検出装置は、エンジンにおける冷却水の循環経路に設けられたサーモスタットの異常検出を、検出した冷却水温度と、エンジンの運転状態に基づいて推定した冷却水温度とに基づいて行うサーモスタット異常検出装置において、冷却水温度の推定を始める際に検出した冷却水温度が所定の温度条件を満たすときに、循環経路に対して送風を行う電動ファンを駆動させることを特徴とする。

上述した公報に開示されたサーモスタット異常検出装置によると、冷却水温度の推定を始める際に検出した冷却水温度が所定の温度条件を満たすときに、半暖機状態であると判断する。そのため、検出した冷却水温度の上昇が緩やかであるか否かを判断するだけで、サーモスタットが開異常であるか否かを判定することができる。したがって、半暖機状態からでも容易にサーモスタットの異常を検出することができる。

特開２００４−２６３６１３号公報

しかしながら、電動ウォーターポンプによって冷却装置に含まれる媒体通路内の冷却媒体を循環させる場合においては、サーモスタットの異常の有無を誤判定する可能性がある。

内燃機関の作動中に、電動ポンプの作動を開始すると、内燃機関の作動によって熱せられた冷却媒体が電動ポンプの作動とともに流通する。そのため、冷却媒体の温度を検出するセンサの検出値が一時的に上昇する。その結果、同検出値の値を用いてサーモスタットの異常の有無を判定する場合に、誤判定するおそれがある。

上述した公報に開示されたサーモスタット異常検出装置のウォーターポンプは、エンジンを動力源とするものであり、これらの問題について何ら考慮されていない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する異常判定装置および異常判定方法を提供することである。

この発明のある局面に係る異常判定装置は、内燃機関の始動後に内燃機関の内部を流通する冷却媒体を電動ポンプを用いて循環させることによって内燃機関を冷却する冷却装置の異常判定装置である。冷却装置は、内部に冷却媒体を流通するラジエータと、冷却媒体の温度の上昇に応じてラジエータを経由しないで冷却媒体を循環させるための第１通路からラジエータを経由して冷却媒体を循環させるための第２通路に切り換えるためのサーモスタットとを含む。この異常判定装置は、冷却媒体の温度を検出するための検出部と、内燃機関の始動後であって電動ポンプの作動後に冷却媒体の温度が第１しきい値よりも低い状態があらかじめ定められた時間が経過するまで継続した場合にサーモスタットが異常状態であると判定するための判定部とを含む。

好ましくは、判定部は、内燃機関の始動後に冷却媒体の温度の所定時間内の変化量の絶対値が予め定められた値よりも小さくなった後に、サーモスタットが異常状態および正常状態のうちのいずれの状態であるか否かの判定を開始する。

さらに好ましくは、判定部は、冷却媒体の温度が第１しきい値よりも低く、かつ、冷却媒体の温度の変化量の絶対値が予め定められた値よりも小さい状態が第１時間が経過するまで継続する場合にサーモスタットが異常状態であると判定する。

さらに好ましくは、異常判定装置は、内燃機関の作動とともに上昇する推定水温を算出する算出部をさらに含む。判定部は、冷却媒体の温度の変化量の絶対値が予め定められた値よりも小さくなった後に、冷却媒体の温度が推定温度よりも先に第１しきい値よりも高くなる場合にサーモスタットが正常状態であると判定する。

さらに好ましくは、判定部は、推定温度が冷却媒体の温度よりも先に第１しきい値よりも高くなる場合にサーモスタットが異常状態であると判定する。

さらに好ましくは、電動ポンプは、冷却媒体の温度が第２しきい値よりも高くなる場合に作動を開始する。第２しきい値は、第１しきい値よりも小さい値である。

この発明の他の局面に係る異常判定方法は、内燃機関の始動後に内燃機関の内部を流通する冷却媒体を電動ポンプを用いて循環させることによって内燃機関を冷却する冷却装置の異常判定方法である。冷却装置は、内部に冷却媒体を流通するラジエータと、冷却媒体の温度の上昇に応じてラジエータを経由しないで冷却媒体を循環させるための第１通路からラジエータを経由して冷却媒体を循環させるための第２通路に切り換えるためのサーモスタットとを含む。この異常判定方法は、冷却媒体の温度を検出するステップと、内燃機関の始動後に冷却媒体の温度が第１しきい値よりも低い状態があらかじめ定められた時間が経過するまで継続した場合にサーモスタットが異常状態であると判定するステップとを含む。

本発明によると、冷却水の温度が第１しきい値よりも小さい状態が第１時間経過した場合にサーモスタットが異常であると判定することができる。そのため、サーモスタットの異常を精度高く検出することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する異常判定装置および異常判定方法を提供することができる。

本実施の形態における冷却装置の全体構成を示す図である。 本実施の形態に係る異常判定装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。 本実施の形態に係る異常判定装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る異常判定装置であるＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１に示すように、本実施の形態において冷却装置４０は、内燃機関１０の内部に形成されるウォータージャケット１２と、ラジエータ１４と、ラジエータ１４およびウォータージャケット１２の間に冷却水を循環させるための循環通路２０と、循環通路２０の途中に設けられるサーモスタット３０と、循環通路２０の途中に設けられる電動ウォーターポンプ１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを含む。本実施の形態に係る異常判定装置は、ＥＣＵ５０により実現される。本実施の形態において、冷却装置４０および内燃機関１０は、車両に搭載される。車両は、内燃機関を動力源とする車両であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、ハイブリッド車両であってもよい。

サーモスタット３０は、接触する冷却媒体の温度に応じて開弁量が変化する弁を有する。サーモスタット３０は、当該弁の開閉によってラジエータ１４を通過する冷却媒体の流量を自動的に調整する。なお、以下の説明においては、冷却媒体は、冷却水であるとして説明するが、冷却媒体は、液体であっても気体であってもよく、特にこれに限定されるものではない。本実施の形態において、サーモスタット３０は、冷却媒体の温度の上昇に応じてラジエータ１４を経由しないで冷却媒体を循環させるための通路からラジエータ１４を経由して冷却媒体を循環させるための通路に切り換える。

循環通路２０は、第１通路２２と、第２通路２４と、第３通路２６と、第４通路２８とを含む。第１通路２２は、ウォータージャケット１２からラジエータ１４に冷却水を供給するための通路である。第２通路２４は、ラジエータ１４にて冷却された後の冷却水をサーモスタット３０を経由してウォータージャケット１２に流通させるための通路である。第３通路２６は、第１通路２２から分岐されてラジエータ１４を通過しない冷却水をサーモスタット３０を経由してウォータージャケット１２に流通させるための通路である。第４通路２８は、第２通路２４から供給される冷却水および第３通路２６から供給される冷却水のうちのいずれか一方若しくは両方の冷却水を混合してウォータージャケット１２に流通させるための通路である。

サーモスタット３０は、循環通路２０の途中であって、かつ、第２通路２４と第３通路２６との合流部に設けられている。本実施の形態において、サーモスタット３０は、冷却水の温度が予め定められた温度よりも低い場合には、第２通路２４から第４通路２８への冷却水の流通を遮断し、かつ、第３通路２６と第４通路２８とを連通させる。このとき、電動ウォーターポンプ１６が作動している場合には、冷却水は、ラジエータ１４を経由せずに循環通路２０を循環する。サーモスタット３０は、予め定められた温度よりも高い場合には、第２通路２４から第４通路２８への冷却水の流量を増加させる。このとき、電動ウォーターポンプ１６が作動している場合には、冷却水は、ラジエータ１４を経由して循環通路２０を循環する。

電動ウォーターポンプ１６は、第４通路２８の途中に設けられ、第４通路２８を通じて循環通路２０内の冷却水をウォータージャケット１２へと流通させる。ＥＣＵ５０からの制御信号に応じて電動ウォーターポンプ１６の流量が調整される。

ＥＣＵ５０には、出口温度センサ５２と、エアフローメータ５８と、車速センサ６０と、吸気温度センサ６２と、回転速度センサ６４と、スロットルセンサ６６とが接続される。

出口温度センサ５２は、ウォータージャケット１２から第１通路２２への冷却水の流出口１２ａの近傍に設けられ、第１通路２２内を流れる冷却水の温度（以下、出口温度Ｔｗｏｕｔまたは実水温ともいう）を検出する。出口温度センサ５２は、検出された出口温度Ｔｗｏｕｔを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

エアフローメータ５８は、吸気通路内を流通する空気の流量を示す吸入空気量Ｇａを検出する。エアフローメータ５８は、検出された吸入空気量Ｇａを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

車速センサ６０は、車両の速度Ｖを検出する。車速センサ６０は、検出された車両の速度Ｖを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

吸気温度センサ６２は、吸気通路内を流通する空気の温度を示す吸気温度Ｔｏを検出する。吸気温度センサ６２は、検出された吸気温度Ｔｏを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

回転速度センサ６４は、内燃機関１０の出力軸の回転速度Ｎｅを検出する。回転速度センサ６４は、検出された内燃機関１０の出力軸の回転速度Ｎｅを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

スロットルセンサ６６は、スロットルバルブ５６の開度（以下、スロットル開度という）Ｔｈを検出する。スロットルセンサ６６は、検出されたスロットル開度Ｔｈを示す信号をＥＣＵ５０に送信する。

ＥＣＵ５０は、各種センサからの信号を受信するとともに、異常判定処理等の各種のプログラムを実行する。

以上のような構成を有する冷却装置４０において、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０が始動した後の暖機中に、各種センサからの信号に基づく車両の状態からサーモスタット３０の状態が異常であるか否かを判定する。

たとえば、内燃機関１０の始動とともに電動ウォーターポンプ１６を作動させることによって循環通路２０内の冷却水を循環させる場合、ＥＣＵ５０は、車両の状態に基づいて出口温度を推定し、推定された温度（以下、模擬水温Ｔｓと記載する）と出口温度Ｔｗｏｕｔとを比較した結果に基づいてサーモスタット３０の状態が異常であるか否かを判定する。

ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の作動開始後に、内燃機関１０の始動時の吸気温度Ｔｏを初期値として、車両の状態に基づいて温度の変化量を算出し、算出された温度の変化量を初期値に積算し、積算された値を模擬水温Ｔｓとする。

ＥＣＵ５０は、たとえば、マップあるいは数式等を用いて計算サイクル毎に吸入空気量Ｇａ、車両の速度Ｖおよび内燃機関１０の運転状態から１計算サイクル当たりの発生熱量および放出熱量を算出して、出口温度の変化量の推定値を算出する。なお、模擬水温Ｔｓは、サーモスタット３０が正常状態である場合に出口温度として取り得る値の下限値であることが望ましい。

ＥＣＵ５０は、出口温度Ｔｗｏｕｔが模擬水温Ｔｓよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）に到達した場合には、サーモスタット３０が正常状態であると判定する。

一方、ＥＣＵ５０は、模擬水温Ｔｓが出口温度Ｔｗｏｕｔよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）に到達した場合には、サーモスタット３０が異常状態であると判定する。サーモスタット３０の異常とは、サーモスタット内部の弁が開いた状態で固着し、冷却水の温度が低いにも関わらず冷却水がラジエータ１４を経由して循環通路２０を循環するというものである。なお、第１しきい値Ｔｗ（１）は、内燃機関１０の暖機が完了したと判定するための冷却水の温度のしきい値であって、たとえば、７５℃であるが、特これに限定されるものではない。

しかしながら、内燃機関１０の暖機中に電動ウォーターポンプ１６を作動させて循環通路２０内の冷却水を循環させる場合においては、サーモスタット３０の異常の有無を誤判定する場合がある。すなわち、内燃機関１０の作動中に電動ウォーターポンプ１６の作動が開始した場合、内燃機関１０の内部のウォータージャケット１２に滞留していた冷却水が循環通路２０へと流通を開始する。ウォータージャケット１２に滞留していた冷却水は、内燃機関１０の作動により生じる熱に熱せられ、循環通路２０内に滞留していた冷却水よりも温度が高い。

そのため、仮にサーモスタット３０が異常状態であって、冷却水がラジエータ１４を経由して循環通路２０を循環する状態であったとしても、ウォータジャケット１２内に滞留していた冷却水が出口温度センサ５２を通過することにより、出口温度Ｔｗｏｕｔは、一時的に第１しきい値Ｔｗ（１）を超える可能性がある。結果、サーモスタット３０が正常状態であると、誤って判定されるおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ５０が、内燃機関１０の始動後に出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さい（低い）状態が第１時間が経過するまで継続した場合にサーモスタット３０が異常状態であると判定する点に特徴を有する。

また、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の始動後に出口温度Ｔｗｏｕｔの所定時間内の変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さくなった後に、サーモスタット３０が異常状態および正常状態のうちのいずれの状態であるか否かの判定を開始する。

ＥＣＵ５０は、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さく、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい状態が第１時間が経過するまで継続する場合にサーモスタット３０が異常状態であると判定する。

さらに、ＥＣＵ５０は、出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さくなった後に、出口温度Ｔｗｏｕｔが模擬水温Ｔｓよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）よりも大きくなる場合にサーモスタット３０が正常状態であると判定する。

図２に、本実施の形態におけるＥＣＵ５０の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ５０は、模擬水温推定部１０２と、ＯＢＤ実行判定部１０４と、駆動判定部１０６と、変化量判定部１０８と、水温判定部１１０と、正常判定部１１２と、経過時間判定部１１４と、異常判定部１１６とを含む。

模擬水温推定部１０２は、内燃機関１０の作動後の内燃機関１０の状態に基づいて模擬水温Ｔｓを推定する。模擬水温Ｔｓの推定方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

ＯＢＤ実行判定部１０４は、サーモスタット３０の状態が異常であるかあるいは正常であるかを診断するための処理（以下、単にサーモスタットＯＢＤ（On Board Diagnostics）と記載する）が実行中であるか否かを判定する。ＯＢＤ実行判定部１０４は、たとえば、サーモスタットＯＢＤが実行中であることを示すフラグがオンである場合にサーモスタットＯＢＤが実行中であると判定してもよい。あるいは、ＯＢＤ実行判定部１０４は、たとえば、サーモスタットＯＢＤの実行条件が成立する場合にサーモスタットＯＢＤが実行中であると判定するようにしてもよい。

サーモスタットＯＢＤの実行条件とは、たとえば、冷却水の水温が第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低い予め定められた範囲内である場合に内燃機関１０が始動させられるという条件である。上述したサーモスタットＯＢＤが実行中であることを示すフラグは、上述した実行条件が成立する場合にオンされるようにしてもよい。

なお、ＯＢＤ実行判定部１０４は、たとえば、サーモスタットＯＢＤが実行中であると判定する場合に実行判定フラグをオンするようにしてもよい。

駆動判定部１０６は、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であるか否かを判定する。駆動判定部１０６は、たとえば、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であることを示すフラグがオンである場合に電動ウォーターポンプ１６が駆動中であると判定するようにしてもよい。あるいは、駆動判定部１０６は、たとえば、電動ウォーターポンプ１６の駆動条件が成立する場合に電動ウォーターポンプ１６が駆動中であると判定するようにしてもよい。

電動ウォーターポンプ１６の駆動条件とは、たとえば、冷却水の水温が第２しきい値Ｔｗ（２）よりも高いという条件である。上述した電動ウォーターポンプ１６が駆動中であることを示すフラグは、上述した駆動条件が成立する場合にオンされるようにしてもよい。

なお、駆動判定部１０６は、たとえば、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であると判定する場合に駆動判定フラグをオンするようにしてもよい。

変化量判定部１０８は、サーモスタットＯＢＤが実行中であって、かつ、電動ウォーターポンプ１６が駆動中である場合に、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低く、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいか否かを判定する。所定時間は、単位時間であってもよいし、あるいは、所定回数の計算サイクルに対応する時間であってもよい。

好ましくは、所定時間は、電動ウォーターポンプ１６が駆動した後に出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）を超えて上昇する場合の出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量および第１しきい値Ｔｗ（１）を超えた後に出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量が算出できるように設定されることが望ましい。

予め定められた値ΔＴｗ（０）は、電動ウォーターポンプ１６が作動している場合であって、かつ、内燃機関１０の作動により発生する熱によって循環通路２０内の冷却水全体の温度が上昇する場合の出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量の上限値が含まれるように設定されることが望ましい。

また、予め定められた値ΔＴｗ（０）は、電動ウォーターポンプ１６が停止している場合に内燃機関１０の作動により発生する熱によって循環通路２０内の冷却水の一部の温度が上昇する場合の出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量の下限値よりも小さくなるように設定されることが望ましい。

さらに、予め定められた値ΔＴｗ（０）は、電動ウォーターポンプ１６が作動している場合に出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）を超えて上昇する場合の出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量ΔＴｗｏｕｔの下限値よりも小さくなるように設定されることが望ましい。

なお、変化量判定部１０８は、実行判定フラグおよび駆動判定フラグの各々がオンである場合に、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低く、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいか否かを判定する。変化量判定部１０８は、たとえば、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低く、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい場合に、変化量判定フラグをオンするようにしてもよい。

水温判定部１１０は、変化量判定部１０８において模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低く、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいと判定された場合に、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であるか否かを判定する。

なお、水温判定部１１０は、たとえば、変化量判定フラグがオンである場合に、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であるか否かを判定するようにしてもよい。また、水温判定部１１０は、たとえば、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であると判定された場合に、第１水温判定フラグをオンするようにしてもよい。

また、水温判定部１１０は、たとえば、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいと判定された場合に、第１水温判定フラグをオフするようにしてもよい。

さらに、水温判定部１１０は、変化量判定部１０８において模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であるか、または、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）以上であると判定された場合に、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいか否かを判定する。

なお、水温判定部１１０は、たとえば、変化量判定フラグがオフである場合に、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいか否かを判定するようにしてもよい。また、水温判定部１１０は、たとえば、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいと判定された場合に、第２水温判定フラグをオンするようにしてもよい。

また、水温判定部１１０は、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さい、あるいは、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であると判定された場合に、第２水温判定フラグをオフするようにしてもよい。

正常判定部１１２は、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さく、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さくなった後に出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上となる場合、サーモスタット３０が正常状態であると判定する。なお、正常判定部１１２は、たとえば、第１水温判定フラグがオンである場合に、サーモスタット３０が正常状態であると判定するようにしてもよい。

経過時間判定部１１４は、変化量判定部１０８において模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低く、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔが予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいと判定された場合であって、水温判定部１１０において、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低いと判定された場合に、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい状態となってから予め定められた時間以上経過しているか否かを判定する。予め定められた時間は、特に限定されるものではないが、たとえば、循環通路２０内を冷却水が循環する時間に基づいて設定されてもよい。

なお、経過時間判定部１１４は、たとえば、変化量判定フラグがオンであって、かつ、第１水温判定フラグがオフである場合に、変化量ΔＴｗｏｕｔが予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい状態となってから予め定められた時間以上経過しているか否かを判定するようにしてもよい。さらに、経過時間判定部１１４は、予め定められた時間以上経過していると判定された場合に経過判定フラグをオンするようにしてもよい。

異常判定部１１６は、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）以上であって、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さい場合に、サーモスタット３０が異常状態であると判定する。なお、異常判定部１１６は、たとえば、第２水温判定フラグがオンである場合に、サーモスタット３０が異常状態であると判定するようにしてもよい。

さらに、異常判定部１１６は、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい状態となってから予め定められた時間以上経過していると判定された場合に、サーモスタット３０が異常状態であると判定する。なお、異常判定部１１６は、たとえば、第１水温判定フラグがオフであって、かつ、経過判定フラグがオンである場合にサーモスタット３０が異常状態であると判定するようにしてもよい。

本実施の形態において、模擬水温推定部１０２と、ＯＢＤ実行判定部１０４と、変化量判定部１０８と、水温判定部１１０と、正常判定部１１２と、経過時間判定部１１４と、異常判定部１１６とは、いずれもＥＣＵ５０のＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図３を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるＥＣＵ５０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ５０は、模擬水温Ｔｓを推定する。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ５０は、サーモスタットＯＢＤが実行中であるか否かを判定する。サーモスタットＯＢＤが実行中である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。なお、サーモスタットＯＢＤが実行中であるか否かの判定方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ５０は、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であるか否かを判定する。電動ウォーターポンプ１６が駆動中である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。なお、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であるか否かの判定方法については、上述したとおりであるため、その詳細は説明は繰返さない。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ５０は、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さく、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいか否かを判定する。模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さく、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さいと判定された場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ５０は、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であるか否かを判定する。出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）以上である場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ５０は、サーモスタット３０が正常状態であると判定する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ５０は、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいか否かを判定する。模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）以上であって、かつ、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいと判定された場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ５０は、サーモスタット３０が異常状態であると判定する。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ５０は、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値よりも小さくなってから予め定められた時間が経過したか否か判定する。予め定められた時間が経過した場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。Ｓ１１８にて、ＥＣＵ５０は、サーモスタット３０が異常状態であると判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る異常判定装置を実現するＥＣＵ５０の動作について図４を用いて説明する。

内燃機関１０の作動開始後に模擬水温Ｔｓの推定が開始される（Ｓ１００）。模擬水温Ｔｓは、内燃機関１０の作動履歴に基づく上昇分が積算される。そのため、図４の一点鎖線に示すように、模擬水温Ｔｓは、時間の経過とともに上昇していく。

一方、図４の実線に示すように、出口温度Ｔｗｏｕｔが第２しきい値Ｔｗ（２）（７０℃）よりも低い場合、電動ウォーターポンプ１６は停止したままとなる。そのため、内燃機関１０の作動によって生じる熱によってウォータージャケット１２内の冷却水の温度が上昇する。循環通路２０内に滞留する冷却水にその熱が伝達することにより出口温度センサ５２の周囲の温度、すなわち、出口温度Ｔｗｏｕｔが上昇していく。

冷却水の温度が第１しきい値Ｔｗ（１）よりも低い予め定められた範囲内であるときに内燃機関１０が始動された場合、サーモスタットＯＢＤの実行条件が成立する。このとき、サーモスタットＯＢＤが実行中であると判定される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。

時間Ｔ（０）において、出口温度Ｔｗｏｕｔが第２しきい値Ｔｗ（２）よりも大きくなる場合、電動ウォーターポンプ１６の駆動条件が成立する。そのため、ＥＣＵ５０は、電動ウォーターポンプ１６を駆動させる。その結果、電動ウォーターポンプ１６が駆動中であると判定される（Ｓ１０４にてＹＥＳ）。

時間Ｔ（０）から時間Ｔ（１）との間において、出口温度ＴｗｏｕｔがＴｗ（１）を超える期間があっても、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも大きい場合であって、かつ、模擬水温Ｔｓが出口温度Ｔｗｏｕｔよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）に到達しない場合（Ｓ１０６にてＮＯ，１１２にてＮＯ）、正常判定も異常判定もされない。

電動ウォーターポンプ１６の作動により冷却水が循環を開始することによって、出口温度センサ５２の周囲の冷却水が移動する。電動ウォーターポンプ１６を作動させる前にウォータージャケット１２内で内燃機関１０の作動によって加熱された冷却水が出口温度センサ５２に接触することによって出口温度センサ５２の出力値が急激に上昇する。その後、電動ウォーターポンプ１６を作動させる前に第４通路内に滞留していた冷却水が出口温度センサ５２に接触することによって出口温度センサ５２の出力値は急激に下降する。

時間Ｔ（１）にて、下降した出口温度Ｔｗｏｕｔが第２しきい値Ｔｗ（２）を下回る場合に、電動ウォーターポンプ１６の駆動条件が非成立となる。そのため、ＥＣＵ５０は、電動ウォーターポンプ１６の駆動を停止させる（Ｓ１０４にてＮＯ）。

冷却水の循環が停止するため、内燃機関１０の作動によって生じる熱によりウォータージャケット１２内の冷却水の温度は再び上昇する。循環通路２０内に滞留する冷却水にその熱が伝達することにより出口温度Ｔｗｏｕｔが上昇する。時間Ｔ（２）にて、出口温度Ｔｗｏｕｔが第２しきい値Ｔｗ（２）よりも大きくなる場合、電動ウォーターポンプ１６の駆動条件が成立する。。そのため、ＥＣＵ５０は、電動ウォーターポンプを再び駆動させる。

なお、時間Ｔ（２）からＴ（４）までの期間における冷却水の温度の変化および時間Ｔ（４）から時間Ｔ（６）までの期間における電動ウォーターポンプ１６の動作および電動ウォーターポンプ１６の動作による冷却水の温度の変化については、時間Ｔ（０）から時間Ｔ（２）までの期間と同様の動作および変化であるため、その詳細な説明は繰返さない。

＜サーモスタット３０が正常状態である場合＞
サーモスタット３０が正常状態である場合、ウォータージャケット１２を通過する冷却水はラジエータ１４に流通することなく循環通路２０を流通する。そのため、内燃機関１０の作動によって生じる熱によって冷却水の温度は上昇する。時間Ｔ（０）から時間Ｔ（２）までの期間に示されるような冷却水の温度の変化が繰返されることにより、循環通路２０内の冷却水の温度の温度分布の偏りが解消される。また、電動ウォーターポンプ１６が間欠的に停止する期間が短縮される。そのため、冷却水が部分的に加熱される期間も短縮される。その結果、冷却水の間欠的な移動に起因した温度の急激な上昇も減少も抑制される。

時間Ｔ（６）以降において、出口温度Ｔｗｏｕｔは、第２しきい値Ｔｗ（２）よりも大きい状態が維持されるため、電動ウォーターポンプ１６の作動は継続する。時間Ｔ（７）にて、模擬水温ＴｓがＴｗ（１）よりも小さく、かつ、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さくなる（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。その後、電動ウォーターポンプ１６が継続して作動することによって、図４の破線に示すように、循環通路２０内の冷却水の温度は、均一的に上昇する。その結果、時間Ｔ（８）にて、出口温度Ｔｗｏｕｔが模擬水温Ｔｓよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）よりも大きくなり（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、サーモスタット３０が正常であると判定される（Ｓ１１０）。

＜サーモスタット３０が異常状態である場合（その１）＞
たとえば、サーモスタット３０が冷却水をラジエータ１４を経由して循環させている状態でサーモスタット３０の弁が固着した場合を想定する。

時間Ｔ（０）から時間Ｔ（７）までの変化については、上述したサーモスタット３０が正常である場合と同様の変化をするため、その詳細な説明は繰返さない。

時間Ｔ（７）にて、模擬水温Ｔｓ＜Ｔｗ（１）かつ変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さくなる（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。このとき、冷却水はラジエータ１４を経由して循環通路２０内を循環する。そのため、内燃機関１０から冷却水に伝達された熱は、ラジエータ１４において放熱される。内燃機関１０から伝達される熱量とラジエータ１４において放熱される熱量とが実質的に同じである場合には、出口温度Ｔｗｏｕｔの変化が抑制される。図４の実線に示すように、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）に到達することなく（Ｓ１０８にてＮＯ）、この状態が予め定められた時間が経過する時間Ｔ（９）まで継続した場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、サーモスタット３０が異常状態であると判定される（Ｓ１１８）。

＜サーモスタット３０が異常状態である場合（その２）＞
たとえば、サーモスタット３０が冷却水をラジエータ１４を経由して循環させている状態でサーモスタット３０の弁が固着した場合を想定する。

時間Ｔ（０）から時間Ｔ（７）までの変化については、上述したサーモスタット３０が正常である場合と同様の変化をするため、その詳細な説明は繰返さない。

時間Ｔ（７）にて、模擬水温Ｔｓ＜Ｔｗ（１）かつ出口温度Ｔｗｏｕｔの変化量が予め定められた値よりも小さくなる（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。このとき、冷却水はラジエータ１４を経由して循環通路２０内を循環する。そのため、内燃機関１０から冷却水に伝達された熱は、ラジエータ１４において放熱される。ラジエータ１４において放熱される熱量が内燃機関１０から伝達される熱量よりも大きい場合には、出口温度Ｔｗｏｕｔは急激に減少する。その結果、時間（１０）にて、変化量ΔＴｗｏｕｔの絶対値が予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも大きくなる場合に（Ｓ１０６にてＮＯ）、模擬水温Ｔｓが出口温度Ｔｗｏｕｔよりも先に第１しきい値Ｔｗ（１）を超えたときに（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、サーモスタット３０が異常状態であると判定される（Ｓ１１４）。あるいは、模擬水温Ｔｓが第１しきい値Ｔｗ（１）を超えた場合に（Ｓ１０６にてＮＯ）、出口温度Ｔｗｏｕｔが第１しきい値Ｔｗ（１）よりも小さいときに（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、サーモスタット３０が異常状態であると判定される（Ｓ１１４）。

以上のようにして、本実施の形態に係る異常判定装置によると、サーモスタットの異常を検出するための部品を新たに設けることなく、冷却水の温度に基づいてサーモスタットの異常を診断することができる。そのため、コストの上昇を抑制することができる。さらに、部分的に加熱された冷却水が移動することによって第１しきい値Ｔｗ（１）を超える場合においてサーモスタットが正常であるとの誤判定されることを抑制することができる。さらに、変化量ΔＴｗｏｕｔが予め定められた値ΔＴｗ（０）よりも小さい状態が予め定められた時間継続するか否かによってサーモスタットの異常を検出することができる。そのため、模擬水温が第１しきい値Ｔｗ（１）に到達するまでにサーモスタットの異常を検出することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する異常判定装置および異常判定方法を提供することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 内燃機関、１２ ウォータージャケット、１２ａ 流出口、１４ ラジエータ、１６ 電動ウォーターポンプ、２０ 循環通路、２２ 第１通路、２４ 第２通路、２６ 第３通路、２８ 第４通路、３０ サーモスタット、５２ 出口温度センサ、５６ スロットルバルブ、５８ エアフローメータ、６０ 車速センサ、６２ 吸気温度センサ、６４ 回転速度センサ、６６ スロットルセンサ、１０２ 模擬水温推定部、１０４ 実行判定部、１０６ 駆動判定部、１０８ 変化量判定部、１１０ 水温判定部、１１２ 正常判定部、１１４ 経過時間判定部、１１６ 異常判定部。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する異常判定装置を提供することである。

本発明によると、冷却水の温度が第１しきい値よりも小さい状態が第１時間経過した場合にサーモスタットが異常であると判定することができる。そのため、サーモスタットの異常を精度高く検出することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、サーモスタットの異常の有無を精度高く判定する異常判定装置を提供することができる。

Claims (7)

1. 内燃機関の始動後に前記内燃機関の内部を流通する冷却媒体を電動ポンプを用いて循環させることによって前記内燃機関を冷却する冷却装置の異常判定装置であって、前記冷却装置は、内部に前記冷却媒体を流通するラジエータと、前記冷却媒体の温度の上昇に応じて前記ラジエータを経由しないで前記冷却媒体を循環させるための第１通路から前記ラジエータを経由して前記冷却媒体を循環させるための第２通路に切り換えるためのサーモスタットとを含み、
   前記異常判定装置は、
   前記冷却媒体の温度を検出するための検出部と、
   前記内燃機関の始動後であって前記電動ポンプの作動後に前記温度が第１しきい値よりも低い状態があらかじめ定められた時間が経過するまで継続した場合に前記サーモスタットが異常状態であると判定するための判定部とを含む、異常判定装置。
2. 前記判定部は、前記内燃機関の始動後に前記温度の所定時間内の変化量の絶対値が予め定められた値よりも小さくなった後に、前記サーモスタットが前記異常状態および正常状態のうちのいずれの状態であるか否かの判定を開始する、請求項１に記載の異常判定装置。
3. 前記判定部は、前記温度が前記第１しきい値よりも低く、かつ、前記温度の変化量の絶対値が前記予め定められた値よりも小さい状態が前記あらかじめ定められた時間が経過するまで継続する場合に前記サーモスタットが前記異常状態であると判定する、請求項２に記載の異常判定装置。
4. 前記異常判定装置は、前記内燃機関の作動とともに上昇する推定水温を算出する算出部をさらに含み、
   前記判定部は、前記温度の変化量の絶対値が前記予め定められた値よりも小さくなった後に、前記温度が前記推定水温よりも先に前記第１しきい値よりも高くなる場合に前記サーモスタットが前記正常状態であると判定する、請求項２または３に記載の異常判定装置。
5. 前記判定部は、前記推定水温が前記温度よりも先に前記第１しきい値よりも高くなる場合に前記サーモスタットが前記異常状態であると判定する、請求項４に記載の異常判定装置。
6. 前記電動ポンプは、前記温度が第２しきい値よりも高くなる場合に作動を開始し、
   前記第２しきい値は、前記第１しきい値よりも小さい値である、請求項２〜４のいずれかに記載の異常判定装置。
7. 内燃機関の始動後に前記内燃機関の内部を流通する冷却媒体を電動ポンプを用いて循環させることによって前記内燃機関を冷却する冷却装置の異常判定方法であって、前記冷却装置は、内部に前記冷却媒体を流通するラジエータと、前記冷却媒体の温度の上昇に応じて前記ラジエータを経由しないで前記冷却媒体を循環させるための第１通路から前記ラジエータを経由して前記冷却媒体を循環させるための第２通路に切り換えるためのサーモスタットとを含み、
   前記異常判定方法は、
   前記冷却媒体の温度を検出するステップと、
   前記内燃機関の始動後に前記温度が第１しきい値よりも低い状態があらかじめ定められた時間が経過するまで継続した場合に前記サーモスタットが異常状態であると判定するステップとを含む、異常判定方法。

Images