JP2014109229A - Failure diagnosis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの冷却システムにおける流路切換弁の故障を診断する故障診断装置に関するものである。 The present invention relates to a failure diagnosis apparatus for diagnosing a failure of a flow path switching valve in an engine cooling system.
エンジンの冷却水回路は、エンジン内で冷却水を循環させる循環回路と、エンジン通過後の冷却水をラジエータへと送り放熱させた後、再度エンジンへと還流させるラジエータ回路と、を備える。各回路の切り換えは、循環回路とラジエータ回路との分岐部に設けられるサーモスタットによって行われる。サーモスタットは、冷却水温度が予め設定された所定温度(例えば80℃)に達すると開弁して冷却水回路を切り換える。 The engine coolant circuit includes a circulation circuit that circulates coolant in the engine, and a radiator circuit that recirculates the coolant after passing through the engine to the radiator and then circulates it back to the engine. Switching of each circuit is performed by a thermostat provided at a branch portion between the circulation circuit and the radiator circuit. When the cooling water temperature reaches a predetermined temperature (for example, 80 ° C.) set in advance, the thermostat opens and switches the cooling water circuit.
すなわち、冷間始動時などの冷却水温度が低い場合はサーモスタットが閉弁して冷却水回路が循環回路となり、冷却水温度が所定温度に達するとサーモスタットが開弁して冷却水回路がラジエータ回路となる。 That is, when the coolant temperature is low, such as during cold start, the thermostat is closed and the coolant circuit becomes a circulation circuit. When the coolant temperature reaches a predetermined temperature, the thermostat is opened and the coolant circuit is a radiator circuit. It becomes.
ここで、サーモスタットが閉弁した状態で固着する閉故障を起こした場合、冷却水温度が所定温度を超えてもサーモスタットが開弁しなくなる。 Here, when a closed failure occurs in which the thermostat is closed, the thermostat does not open even if the coolant temperature exceeds a predetermined temperature.
このような閉故障を検出するため、特許文献1には、サーモスタットの故障を検出する装置が記載されている。この装置は、冷却水温度を検出する冷却水温度センサと、運転状態から冷却水温度を推定する冷却水温度推定手段と、を備え、検出された冷却水温度と推定された冷却水温度とに基づいてサーモスタットの故障を判定している。
In order to detect such a closed failure,
しかし、特許文献1の故障検出装置では、冷却水温度センサの信号を使用しているので、冷却水温度センサが故障した場合にはサーモスタットの故障を検出することができない。
However, since the failure detection device of
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの冷却水温度センサが故障しても流路切換弁の故障を判定することが可能な故障診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a failure diagnosis device capable of determining a failure of a flow path switching valve even if an engine coolant temperature sensor fails. And
本発明は、エンジンの暖機中に冷却水がラジエータを迂回して流れ、暖機後に冷却水がラジエータを経由して流れるように流路を切り換える流路切換弁と、ラジエータに近接して配置されエンジンの吸気を冷却するインタークーラと、を備えるエンジンの冷却システムにおける流路切換弁の故障を診断する故障診断装置であって、インタークーラの下流側の吸気温度を検出する吸気温度検出器と、エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との比較に基づいて流路切換弁の故障を判定する故障判定部と、を備えることを特徴とする。 The present invention includes a flow path switching valve that switches a flow path so that cooling water flows around the radiator during warm-up of the engine, and flows through the radiator after warm-up, and is disposed adjacent to the radiator. An intercooler for cooling the intake air of the engine, and a failure diagnosis device for diagnosing a failure of the flow path switching valve in the engine cooling system, the intake air temperature detector detecting an intake air temperature downstream of the intercooler, A failure determination unit that determines a failure of the flow path switching valve based on a comparison between an intake air temperature during warming up of the engine and an intake air temperature after warming up.
本発明では、エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度とを比較して流路切換弁の故障を判定するので、冷却水温度センサが故障した場合であっても、流路切換弁の故障を判定することができる。 In the present invention, the failure of the flow path switching valve is determined by comparing the intake air temperature during warm-up of the engine and the intake air temperature after warm-up, so even if the coolant temperature sensor fails, the flow path A failure of the switching valve can be determined.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態における故障診断装置100を搭載したエンジン1の構成図である。なお、本実施形態のエンジン1として、ディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、ガソリンエンジンであってもよい。
FIG. 1 is a configuration diagram of an
エンジン1は、吸気が流れる吸気通路2と、燃焼後の排気が流れる排気通路3と、排気の一部を吸気通路2へ還流させるEGR通路4と、を備える。
The
吸気通路2は、上流側から順に、エアクリーナ21、ターボチャージャ22及びインタークーラ23を有する。エアクリーナ21を介して吸入された吸気は、ターボチャージャ22によって圧縮され、インタークーラ23によって冷却された後、エンジン1の燃焼室内へ吸入される。
The
排気通路3は、上流側から順に、タービン31、DOC(Diesel Oxidation Catalyst:酸化触媒)32、DPF(Diesel Particulate Filter)33及びSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒34を有する。タービン31は、排気の圧力によって回転し、同軸上に配置されるターボチャージャ22を回転駆動する。DOC32は、排気中のNO(一酸化窒素)をNO2(二酸化窒素)へと酸化させる。DPF33は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタである。SCR触媒34は、尿素水溶液から生成される還元剤としてのアンモニアを用いてNOx(窒素酸化物)を選択還元浄化する。
The
EGR通路4は、排気通路3のタービン31より上流側から分岐して吸気通路2のインタークーラ23より下流側へと接続される。EGR通路4は、EGR通路4を流れる排気を冷却するEGRクーラ41と、吸気通路2へ導入する排気の量を調整するEGRバルブ42と、を有する。
The EGR
エンジン1はさらに冷却システムとして、冷却水を循環させる冷却水回路5と、冷却水回路5の途中に設けられ冷却水を冷却するラジエータ6と、冷却水回路5を切り換え可能なサーモスタット7と、を備える。冷却水回路5は、冷却水をラジエータ6を迂回してエンジン1内で循環させる循環回路(不図示)と、冷却水をラジエータ6を経由して循環させるラジエータ回路51と、から構成される。
The
インタークーラ23はラジエータ6の車両前方側に近接配置され、冷却ファン8の作動によってインタークーラ23を通過する吸気及びラジエータ6を流れる冷却水が冷却される。インタークーラ23はラジエータ6に近接配置されるので、冷却ファン8が作動していない場合、また車両の走行風が生じていない場合、インタークーラ23を通過するエンジン1の吸気には、ラジエータ6を流れる冷却水の熱が伝達される。
The
サーモスタット7は、予め設定された所定温度(例えば80℃)を閾値とし、冷却水温度が所定温度より低い場合には閉弁し、冷却水温度が所定温度以上となる場合には開弁する。冷却水回路5は、サーモスタット7が閉弁すると冷却水がラジエータ6を迂回する循環回路となり、サーモスタット7が開弁すると冷却水がラジエータ6を流れるラジエータ回路51となる。これにより、冷却水温度が低い場合には冷却水の暖機が促進され、冷却水温度が高くなるとラジエータ6から放熱されるので、冷却水温度を常に適切な温度範囲内に維持することができる。
The
次に、このエンジン1の冷却システムにおけるサーモスタット7の故障を診断する故障診断装置100について説明する。
Next, a
故障診断装置100は、吸気通路2のインタークーラ23より下流側に設けられインタークーラ23を通過した直後の吸気の温度を検出するインタークーラ出口温度センサ9と、エンジン1の運転状態をモニターするとともにインタークーラ出口温度センサ9から送信される信号に基づいて故障判定を行うコントローラ10と、を備える。
The
図2は、コントローラ10の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、車両のイグニッションスイッチがON状態となってエンジン1が始動した時に実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the
ステップS1においてコントローラ10は、フラグFを0に設定する。フラグFは、後述する温度T1に値が記憶されている場合に1となる。ここでは、リセットのためにフラグFが0に設定される。
In step S1, the
ステップS2においてコントローラ10は、エンジンの始動が冷間始動であるか否かを判定する。冷間始動であると判定されると処理がステップS3へ進み、冷間始動でないと判定されると処理が終了する。冷間始動とは、エンジン1の冷却水が十分に冷えている状態(例えば、冷却水温度≒外気温度)でのエンジン始動を意味する。したがって、冷却水が冷えていない状態でのエンジン再始動の場合には、冷間始動ではないと判定され、処理が終了する。
In step S2, the
ステップS3においてコントローラ10は、エンジン1がアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態であると判定されると処理がステップS4へ進み、アイドル状態でないと判定されると本ステップの処理が再度実行される。アイドル状態とは、車両が停車中であって運転者からの加速意図がない場合のエンジン1の状態を意味する。すなわち、エンジン1がアイドル状態であるとの判定は、エンジン回転速度が所定の低回転範囲内であること、及びエンジントルクが所定の低トルク範囲内であること、を両方満たす場合に成立する。したがって、ステップS2において冷間始動であると判定されて処理が本ステップに移行した場合には、エンジン始動直後であるので本ステップにおいてアイドル状態であると判定される。
In step S3, the
エンジン1がアイドル状態である場合には車両が停止しており走行風が生じないので、インタークーラ23を通過する吸気がラジエータ6内の冷却水の熱の影響を受けやすい。したがって、アイドル状態である場合に後述する故障判定を行うことで故障判定の精度を向上させることができる。
When the
また、アイドル状態であるとの判定に加えて、冷却ファンが停止していることを本ステップの判定条件に追加してもよい。これにより、インタークーラ23を通過する吸気がラジエータ6内の冷却水の熱の影響をより受けやすい状況であることを判定することができ、後述の故障判定の精度を向上させることができる。
In addition to the determination that the engine is in the idle state, the fact that the cooling fan is stopped may be added to the determination condition of this step. Thereby, it can be determined that the intake air passing through the
ステップS4においてコントローラ10は、フラグFが0であるか否かを判定する。フラグFが0であると判定されると処理がステップS5へ進み、フラグFがゼロでないと判定されると処理がステップS7へ進む。
In step S4, the
ステップS5においてコントローラ10は、インタークーラ出口温度センサ9によって検出された温度をT1として記憶する。つまり、温度T1は、冷間始動時のアイドル状態におけるインタークーラ出口温度である。
In step S5, the
ステップS6においてコントローラ10は、フラグFを1に設定する。すなわち、フラグFは、温度T1に値が記憶されている場合に1となり、記憶されていない場合に0となる。本ステップが実行された後、処理がステップS4へ進む。ステップS4においてフラグFが0でないと判定されると処理がステップS7へ進む。
In step S6, the
ステップS7においてコントローラ10は、エンジン1が始動されてから暖機終了時間が経過したか否かを判定する。暖機終了時間が経過したと判定されると処理がステップS8へ進み、経過していないと判定されると処理がステップS3へ進む。本フローチャートの処理はエンジン1が始動した時に開始されるので、ステップS1の処理が実行される時にカウントを開始するタイマを別途備えることで、エンジン始動時からの経過時間を積算することができる。暖機終了時間は、冷却水の温度が十分に上昇してサーモスタット7が開弁し、冷却水回路5がラジエータ回路51となっていると想定できる程度の時間に予め設定される。
In step S7, the
ステップS8においてコントローラ10は、インタークーラ出口温度センサ9によって検出された温度をT2として記憶する。つまり、温度T2は、暖機終了後のアイドル状態におけるインタークーラ出口温度である。
In step S8, the
ステップS9においてコントローラ10は、温度T2と温度T1との差が故障判定値より大きいか否かを判定する。温度T2と温度T1との差が故障判定値より大きいと判定されると処理がステップS10へ進み、サーモスタット7は故障していないと判断される。一方、温度T2と温度T1との差が故障判定値以下であると判定されると処理がステップS11へ進み、サーモスタット7が故障していると判断される。
In step S9, the
冷間始動直後には冷却水がラジエータ6に流れていないので、ラジエータ6内の冷却水の温度はほぼ外気温度に等しく、インタークーラ23を通過する吸気の温度T1は冷却水の熱の影響を受けない。その後、暖機終了時間が経過すると高温の冷却水がラジエータ6に流れたと想定されるので、ラジエータ6内の冷却水の温度は高く、インタークーラ23を通過する吸気の温度T2は冷却水の熱の影響を受け、温度T1より故障判定値以上高くなると考えられる。したがって、ステップS9によって温度T2と温度T1との差が故障判定値以下であるか判定することでサーモスタット7が閉故障していると判断することができる。
Since the cooling water does not flow into the
図3は、サーモスタット7の故障が判定される場合の運転状態を示すタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing an operation state when a failure of the
エンジン1が冷間始動され、時刻t1においてアイドル状態となると、インタークーラ出口温度センサ9によって検出された温度がT1として記憶される。その後、車両の走行によってエンジン回転速度が上昇するのに伴ってインタークーラ出口温度が上昇する。これは、排気通路3に設けられるタービン31の熱が回転軸を介してターボチャージャ22へと伝達され、吸気温度が上昇するためである。また、エンジン負荷の増大によって冷却水温度が上昇していく。
When the
時刻t2において、冷却水温度がサーモスタット7の所定温度に達した時、正常時であればサーモスタット7が開弁して冷却水がラジエータ6へと流れ、冷却水温度が低下していくが、サーモスタット7が閉故障していると開弁せず、冷却水がラジエータ6へと流れないので冷却水温度はさらに上昇していく。
At time t2, when the cooling water temperature reaches a predetermined temperature of the
時刻t3においてアイドル状態となると、既に暖機終了時間が経過しているのでインタークーラ出口温度センサ9によって検出された温度がT2として記憶される。ここで、サーモスタット7が閉故障していると、高温の冷却水がエンジン始動後一度もラジエータ6に流れないので、ラジエータ6内の冷却水の温度は低いまま保たれる。これにより、ラジエータ6に近接して配置されるインタークーラ23を通過する吸気は、ラジエータ6内の冷却水から熱伝達を受けないので、温度T2は温度T1からほとんど変化しない。したがって、温度T1と温度T2との差が故障判定値以下となり、サーモスタット7が故障していると判定される。
When the idle state is reached at time t3, since the warm-up end time has already elapsed, the temperature detected by the intercooler
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, there exist the effects shown below.
エンジン1の暖機中である冷間始動時の吸気温度と暖機終了時間経過後の吸気温度とを比較して、サーモスタット7が故障していると判定するので、たとえ冷却水温度を検出するセンサが故障した場合であってもサーモスタット7の故障を検出することができる。
The intake air temperature at the cold start when the
さらに、サーモスタット7の故障の判定に用いる吸気温度を、エンジン1がアイドル状態である場合の吸気温度とすることで、エンジン回転速度やエンジントルクに応じたターボチャージャ22から吸気への伝熱量を考慮する必要が無いので、精度よくサーモスタット7の故障を判定することができる。
Furthermore, the amount of heat transferred from the
さらに、暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との差が故障判定値以下である場合にサーモスタット7が故障していると判定するので、エンジン始動後にラジエータ6内の冷却水の温度が上昇したか否かをより精度よく判定することができ、サーモスタット7の故障判定精度をさらに向上させることができる。
Further, when the difference between the warm-up intake air temperature and the warm-up intake air temperature is equal to or less than the failure determination value, it is determined that the
さらに、サーモスタット7の故障の判定に用いる吸気の温度をインタークーラ23の出口温度としたので、ラジエータ6内の冷却水の熱によって影響を受ける吸気温度の変化をより正確に検出することができ、サーモスタット7の故障判定精度をさらに向上させることができる。
Furthermore, since the temperature of the intake air used for determining the failure of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
例えば、上記実施形態では、インタークーラ出口温度センサ9によって検出されるインタークーラ23の出口における吸気温度を用いて故障判定を行っているが、これに代えて、さらに下流側の吸気温度(例えばインテークマニホールドにおける吸気温度)を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, the failure determination is performed using the intake air temperature at the outlet of the
さらに、上記実施形態では、サーモスタット7によって冷却水回路5を循環回路とラジエータ回路51とに切り換えているが、その他の流路切換機構を用いて冷却水回路5を切り換えてもよい。この場合、サーモスタットに代えて流路切換機構の故障を判定することができる。
Furthermore, in the said embodiment, although the cooling
1 エンジン
6 ラジエータ
7 サーモスタット(流路切換弁)
9 インタークーラ出口温度センサ(吸気温度検出器)
10 コントローラ(故障判定部)
23 インタークーラ
100 故障診断装置
1
9 Intercooler outlet temperature sensor (intake air temperature detector)
10 Controller (Failure judgment unit)
23
Claims (4)
前記インタークーラの下流側の吸気温度を検出する吸気温度検出器と、
前記エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との比較に基づいて前記流路切換弁の故障を判定する故障判定部と、
を備えることを特徴とする故障診断装置。 The cooling water flows around the radiator while the engine is warming up, and the flow path switching valve that switches the flow path so that the cooling water flows through the radiator after the warming up is disposed close to the radiator. A failure diagnosis device for diagnosing a failure of the flow path switching valve in an engine cooling system comprising an intercooler that cools intake air of the engine,
An intake air temperature detector for detecting the intake air temperature downstream of the intercooler;
A failure determination unit that determines a failure of the flow path switching valve based on a comparison between an intake air temperature during warm-up of the engine and an intake air temperature after warm-up;
A failure diagnosis apparatus comprising:
前記故障判定部は、前記エンジンの暖機中のアイドル状態における吸気温度と暖機後のアイドル状態における吸気温度との比較に基づいて前記流路切換弁の故障を判定する、
ことを特徴とする故障診断装置。 The failure diagnosis device according to claim 1,
The failure determination unit determines a failure of the flow path switching valve based on a comparison between an intake air temperature in an idle state during warm-up of the engine and an intake air temperature in an idle state after warm-up;
A fault diagnosis apparatus characterized by that.
前記故障判定部は、暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との差が故障判定値以下である場合、前記流路切換弁が故障していると判定する、
ことを特徴とする故障診断装置。 The failure diagnosis device according to claim 1 or 2,
The failure determination unit determines that the flow path switching valve has failed when the difference between the intake air temperature during warm-up and the intake air temperature after warm-up is equal to or less than a failure determination value.
A fault diagnosis apparatus characterized by that.
前記吸気温度検出器は、前記インタークーラの出口温度を吸気温度として検出する、
ことを特徴とする故障診断装置。 The fault diagnosis apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
The intake air temperature detector detects an outlet temperature of the intercooler as an intake air temperature;
A fault diagnosis apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2012264152A JP2014109229A (en) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Failure diagnosis device |
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Cited By (1)
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CN113914993A (en) * | 2021-09-02 | 2022-01-11 | 联合汽车电子有限公司 | Thermostat normally-open fault diagnosis method and thermostat normally-open fault diagnosis device |
-
2012
- 2012-12-03 JP JP2012264152A patent/JP2014109229A/en active Pending
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CN113914993A (en) * | 2021-09-02 | 2022-01-11 | 联合汽车电子有限公司 | Thermostat normally-open fault diagnosis method and thermostat normally-open fault diagnosis device |
CN113914993B (en) * | 2021-09-02 | 2022-09-20 | 联合汽车电子有限公司 | Thermostat normally-open fault diagnosis method and thermostat normally-open fault diagnosis device |
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