JP2015098866A - 内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーモスタット弁の故障検出の精度を向上させて誤診断を防止することができる内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０が閉状態においてラジエータ循環通路５０に流れる漏れ流量を設定し、設定された漏れ流量と、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温とに基づいてラジエータ循環通路５０の冷却水の推定温度を算出し、算出された推定温度と、ラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温との差に基づいてサーモスタット弁７０の故障診断を行なう。電動ポンプ３０が作動しているときの漏れ流量は、ポンプが停止しているときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法に関し、特にサーモスタット弁の故障診断機能を有する内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法に関する。

特開２００７−０５６７２２号公報（特許文献１）は、エンジンに設けられたエンジン冷却水路をラジエータに接続する冷却経路が設けられるとともに、この冷却経路内の冷却水を循環させる電動ポンプを備えた内燃機関の冷却装置を開示している。この冷却装置には、冷却経路を切り替えて冷却水の温度を調整するためのサーモスタット弁の故障診断を行なう故障検出システムが備えられている。

この故障検出システムでは、冷却水温センサによって検出または推定された冷却水温と、予め設定された基準値とが比較されることにより、サーモスタット弁の故障診断が行なわれる。このとき、電動ポンプの駆動によって冷却水の流量が増加するとエンジンから冷却水への熱伝達率が変化するため、冷却水流量が多いほど上記基準値を補正する補正係数が大きくされる。

特開２００７−０５６７２２号公報

サーモスタット弁が本来開かない水温であっても、ポンプの駆動によって冷却水路の水圧が上昇すると、冷却経路において漏れ流量が発生する。漏れ流量は、サーモスタット弁が閉状態においてラジエータに流れる冷却水の流量を表わす。この場合、サーモスタット弁が閉じているにもかかわらず、エンジン冷却水路内のエンジン側冷却水が、ラジエータに接続される冷却経路内のラジエータ側冷却水と混合されることによって、両冷却水の温度が近づくため、故障診断の精度が低下するおそれがある。

詳しくは、エンジン冷却水路から排出された冷却水をラジエータを経由させてエンジン冷却水路に戻すためのラジエータ循環通路と、エンジン冷却水路から排出された冷却水をラジエータを経由させることなくエンジン冷却水路に戻すためのバイパス通路とにサーモスタット弁が接続されている場合において、エンジン冷却水路の温度を検出する温度センサとは別にラジエータ循環通路に温度センサを設け、２つの温度センサの差をみることによってサーモスタット弁の開故障を検出することができる。具体的には、サーモスタット弁に対して閉指令が与えられているにも拘わらず２つの温度センサの差が小さい場合には、サーモスタット弁が開故障しているものと判断される。

しかしながら、サーモスタット弁が正常（閉状態）であっても、ポンプが作動しているとラジエータ循環通路に漏れ流量が発生する。この漏れ流量の発生によって上記２つの温度センサの差が小さくなり、サーモスタット弁が開故障していると誤診断する可能性がある。そこで、サーモスタット弁の故障診断には漏れ流量を考慮することが考えられるところ、上記公報に開示された故障検出システムではこの点につき特に検討されていない。

本発明は、上述の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、サーモスタット弁の故障検出の精度を向上させて誤診断を防止することができる内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法を提供することである。

この発明によれば、内燃機関の冷却装置は、内燃機関の内部に形成された冷却水路と、冷却水を冷却するためのラジエータと、ラジエータ循環通路と、バイパス通路と、ラジエータ循環通路とバイパス通路とに接続されるサーモスタット弁とを備える。ラジエータ循環通路は、冷却水路から排出された冷却水を、ラジエータを経由させて冷却水路に戻すための通路である。バイパス通路は、冷却水路から排出された冷却水を、ラジエータを経由させることなく冷却水路に戻すための通路である。サーモスタット弁は、サーモスタット弁の内部を流れる冷却水の温度に応じて、ラジエータ循環通路からの冷却水を遮断してバイパス通路からの冷却水を冷却水路に出力する閉状態と、ラジエータ循環通路からの冷却水とバイパス通路からの冷却水とを冷却水路に出力する開状態とのいずれかに切替えられる。内燃機関の冷却装置は、さらに、冷却水を循環させるためのポンプと、冷却水路内の冷却水の温度を検出する第１の温度センサと、ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を検出する第２の温度センサと、診断部とを備える。診断部は、サーモスタット弁が閉状態であるにも拘わらずラジエータ循環通路を流れる流量として設定される漏れ流量と第１の温度センサの出力とに基づいてラジエータ循環通路内の冷却水の温度を推定し、その推定温度と第２の温度センサの検出温度との差に基づいてサーモスタット弁の故障診断を行なう。ここで、ポンプが作動しているときの漏れ流量は、ポンプが停止しているときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。

このような構成とすることにより、ポンプの作動によりラジエータ循環通路への漏れ流量が発生して冷却水路内の冷却水温度とラジエータ循環通路内の冷却水温度との差が小さくなっても、ポンプの作動によるラジエータ循環通路への漏れ流量の発生を考慮してラジエータ循環通路内の冷却水温度を推定することによって、サーモスタット弁の故障診断の精度を向上させることができる。

好ましくは、ポンプの流量又はポンプの流量に関連する物理量（以下、単に「ポンプ流量」と称する。）が大きいときの漏れ流量は、ポンプ流量が小さいときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。

このような構成により、ポンプ流量の増加によりラジエータ循環通路への漏れ流量が増加して冷却水路内の冷却水温度とラジエータ循環通路内の冷却水温度との差が小さくなっても、ポンプ流量の増加によるラジエータ循環通路への漏れ流量の増加を考慮してラジエータ循環通路内の冷却水温度を推定することによって、サーモスタット弁の故障診断の精度を向上させることができる。

好ましくは、診断部は、第２の温度センサの検出温度が推定温度よりも高い時間の割合が所定値よりも高いときに、サーモスタット弁が故障していると判定する。

この構成によると、一時的な外乱による影響を低減して、サーモスタット弁の故障検出をより安定して行なうことができる。

好ましくは、ポンプは、電動機によって駆動される電動ウォータポンプである。
この構成によると、内燃機関が停止していてもポンプが作動し得るので、診断部によるサーモスタット弁の故障診断の頻度を高めることができる。

好ましくは、上記物理量は、電動ウォータポンプの回転数、内燃機関の回転数、内燃機関の吸気量、および空調ヒータの負荷の少なくとも１つを含む。

この構成によると、電動ウォータポンプの流量、内燃機関の回転数、内燃機関の吸気量、および空調ヒータの負荷の少なくとも１つに基づいて漏れ流量が補正される。したがって、電動ウォータポンプが駆動されているときの条件を考慮して漏れ流量をより正確に補正することができる。

好ましくは、ポンプは、内燃機関によって駆動される機械式ウォータポンプである。上記物理量は、内燃機関の回転数である。

この構成によると、電動ウォータポンプを別途設ける必要がないので、サーモスタット弁の故障診断の精度向上を低コストで実現できる。

また、この発明によれば、故障診断方法は、内燃機関の冷却装置の故障診断方法である。冷却装置は、内燃機関の内部に形成された冷却水路と、冷却水を冷却するためのラジエータと、ラジエータ循環通路と、バイパス通路と、ラジエータ循環通路とバイパス通路とに接続されるサーモスタット弁とを備える。ラジエータ循環通路は、冷却水路から排出された冷却水を、ラジエータを経由させて冷却水路に戻すための通路である。バイパス通路は、冷却水路から排出された冷却水を、ラジエータを経由させることなく冷却水路に戻すための通路である。サーモスタット弁は、サーモスタット弁の内部を流れる冷却水の温度に応じて、ラジエータ循環通路からの冷却水を遮断してバイパス通路からの冷却水を冷却水路に出力する閉状態と、ラジエータ循環通路からの冷却水とバイパス通路からの冷却水とを冷却水路に出力する開状態とのいずれかに切替えられる。冷却装置は、さらに、冷却水を循環させるためのポンプと、冷却水路内の冷却水の温度を検出する第１の温度センサと、ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を検出する第２の温度センサとを備える。そして、故障診断方法は、サーモスタット弁が閉状態であるにも拘わらずラジエータ循環通路を流れる漏れ流量を設定するステップと、設定された漏れ流量と第１の温度センサの出力とに基づいてラジエータ循環通路内の冷却水の温度を推定するステップと、その推定された温度と第２の温度センサの検出温度との差に基づいてサーモスタット弁の故障診断を行なうステップとを含む。ここで、漏れ流量を設定するステップにおいて、ポンプが作動しているときの漏れ流量は、ポンプが停止しているときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。

このような構成とすることにより、ポンプの作動によりラジエータ循環通路への漏れ流量が発生して冷却水路内の冷却水温度とラジエータ循環通路内の冷却水温度との差が小さくなっても、ポンプの作動によるラジエータ循環通路への漏れ流量の発生を考慮してラジエータ循環通路内の冷却水温度を推定することによって、サーモスタット弁の故障診断の精度を向上させることができる。

好ましくは、漏れ流量を設定するステップにおいて、さらに、ポンプ流量が大きいときの漏れ流量は、ポンプ流量が小さいときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。

このような構成により、ポンプ流量の増加によりラジエータ循環通路への漏れ流量が増加して冷却水路内の冷却水温度とラジエータ循環通路内の冷却水温度との差が小さくなっても、ポンプ流量の増加によるラジエータ循環通路への漏れ流量の増加を考慮してラジエータ循環通路内の冷却水温度を推定することによって、サーモスタット弁の故障診断の精度を向上させることができる。

この発明によれば、サーモスタット弁の故障検出の精度を向上させて誤診断を防止することができる内燃機関の冷却装置および内燃機関の冷却装置の故障診断方法を提供することができる。

この発明の実施の形態による内燃機関の冷却装置を備える車両の構成を説明する模式的な平面図である。 図１に示す制御装置が実行するサーモスタット弁の故障検出を行なう処理のフローチャートである。 ポンプ流量と補正係数との関係を示す図である。 図１に示すバイパス通路の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態の変形例によるバイパス通路の構成例を示す図である。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による内燃機関の冷却装置を備える車両の構成を説明する模式的な平面図である。図１を参照して、車両１００は、エンジン２０と、エンジン２０を冷却するためのエンジン冷却装置１０とを含む。

エンジン冷却装置１０は、電動ウォータポンプ（以下、「電動ポンプ」とも称する。）３０と、ラジエータ４０と、ラジエータ循環通路５０と、バイパス通路６０と、サーモスタット弁７０と、エンジン側冷却水温センサ８０と、ラジエータ側冷却水温センサ９０と、制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称する。）２００とを備える。

エンジン２０は、冷却水によってエンジン２０を冷却するためのウォータジャケット２４を有する。ウォータジャケット２４は、エンジン２０のシリンダの周囲に形成され、冷却水を通水する冷却水路２５を構成する。冷却水路２５は、入口部２７と、出口部２６との間に設けられ、入口部２７からの冷却水を出口部２６から送出する。冷却水路２５内に流れる冷却水がエンジン２０と熱交換を行うことによってエンジン２０が冷却される。これにより、エンジン２０が燃焼に適した温度に維持される。

電動ポンプ３０は、電動機によって駆動されてエンジン２０の冷却水を循環させるポンプである。電動ポンプ３０は、エンジン本体の取付側面部２２に装着される。電動ポンプ３０は、入口部２７から冷却水路２５内へ冷却水を送出する。

電動ポンプ３０は、ＥＣＵ２００から受ける制御信号によって駆動および停止が制御される。さらに、電動ポンプ３０は、ＥＣＵ２００から受ける制御信号によって電動ポンプ３０から吐出される冷却水の吐出量が制御される。

出口部２６は、分岐部１２０を構成する。分岐部１２０は、ラジエータ循環通路５０と、バイパス通路６０とに接続される。分岐部１２０によって、冷却水路２５からの冷却水がラジエータ循環通路５０への冷却水と、バイパス通路６０への冷却水とに分けられる。

ラジエータ循環通路５０は、エンジン２０、電動ポンプ３０、およびラジエータ４０間に冷却水を循環させるための通路である。ラジエータ循環通路５０は、配管５０ａ，５０ｂとラジエータ４０とを含む。配管５０ａは、分岐部１２０とラジエータ４０の入口部４２との間に設けられる。配管５０ｂは、ラジエータ４０の出口部４４とサーモスタット弁７０との間に設けられる。エンジン２０で暖められた冷却水は、ラジエータ４０を通過することによって冷却される。

ラジエータ４０は、ラジエータ４０内を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行うことによって冷却水の熱を放熱する。ラジエータ４０には、冷却ファン４６が設けられる。冷却ファン４６は、送風によって熱交換を促進してラジエータ４０内の冷却水の放熱効率を向上させる。ラジエータ４０で冷却された冷却水は、出口部４４から送出される。

バイパス通路６０は、ラジエータ４０を迂回して冷却水を循環させるための通路である。バイパス通路６０は、配管６０ａ，６０ｂと、熱機器３００とを含む。配管６０ａは、分岐部１２０と熱機器３００との間に設けられる。配管６０ｂは、熱機器３００とサーモスタット弁７０との間に設けられる。

熱機器３００は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ２８と、配管２９と、排気熱回収器３２と、ヒータ３６と、スロットルボディ３５と、ＥＧＲバルブ３４とを含む。

ＥＧＲクーラ２８は、冷却水によってＥＧＲガスを冷却する。排気熱回収器３２は、排気ガスの熱によって冷却水を温めることによって低温時の始動性を高める。スロットルボディ３５は、冷却水によって暖められることによって固着等の発生が防止される。ＥＧＲバルブ３４は、冷却水によって冷却される。

サーモスタット弁７０は、ラジエータ循環通路５０を通過した冷却水と、バイパス通路６０を通過した冷却水とを合流させる合流部１１０に配置される。合流部１１０は、配管５０ｂを介してラジエータ４０に接続されるとともに、配管６０ｂに接続される。合流部１１０からの冷却水は、電動ポンプ３０の吸込口へ戻される。

サーモスタット弁７０は、冷却水の温度に応じて開閉し、ラジエータ循環通路５０とバイパス通路６０との両経路を通過する冷却水量の配分を調整する。サーモスタット弁７０により、冷却経路における冷却水の混合比率が調整されて、エンジン冷却水路に通水される冷却水の温度がエンジン２０の適温となるように保たれる。なお、サーモスタット弁７０の動作については後ほど詳細に説明する。

エンジン側冷却水温センサ８０は、分岐部１２０に設けられる。エンジン側冷却水温センサ８０は、出口部２６から送出される冷却水の温度を検出し、検出水温ＥＣＴをＥＣＵ２００へ出力する。なお、エンジン側冷却水温センサ８０は、冷却水が常時循環している経路に設けられていればよく、たとえば、冷却水路２５に設けられてもよい。

ラジエータ側冷却水温センサ９０は、配管５０ａに設けられる。ラジエータ側冷却水温センサ９０は、ラジエータ循環通路５０に流れる冷却水の温度を検出し、検出水温ＲＣＴをＥＣＵ２００へ出力する。なお、ラジエータ側冷却水温センサ９０は、ラジエータ循環通路５０に設けられていればよく、たとえば、配管５０ｂに設けられてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン側冷却水温センサ８０から受ける検出水温ＥＣＴと、ラジエータ側冷却水温センサ９０から受ける検出水温ＲＣＴとに基づいてサーモスタット弁７０の故障診断を行なう。

サーモスタット弁７０の弁体が閉状態であると、ラジエータ循環通路５０側の冷却水は、当該弁体により流入を阻止されて、冷却水路２５内を循環することができない。一方、バイパス通路６０の側の冷却水は、弁体を通過して冷却水路２５内を循環する。このため、バイパス通路６０側から還流される冷却水のみが冷却水路２５内に通水される。

そして、エンジン２０が始動後、暖気運転されると冷却水路２５内の冷却水が温められる。よって、バイパス通路６０の配管６０ｂからサーモスタット弁７０を通過して冷却水路２５内で温められた戻り冷却水がバイパス通路６０方向へ還流されて、エンジン２０の暖気運転が行なわれる。

サーモスタット弁７０は、通過する冷却水の温度上昇に伴って、弁体を移動させる。弁体の移動に伴ってサーモスタット弁７０が開放されるとラジエータ循環通路５０側から循環される冷却水は、サーモスタット弁７０を通過して、バイパス通路６０から還流される戻り冷却水と混合される。

このようにラジエータ循環通路５０側から流入するラジエータ４０により冷却された比較的温度の低い冷却水は、バイパス通路６０から還流される戻り冷却水と混合される際、サーモスタット弁７０の弁体の開閉状態により混合比率が制御されて、エンジン２０のウォータジャケット２４内の冷却水路２５に供給される冷却水の温度が適正な水温となるように調整される。

一方、サーモスタット弁７０が故障していると、通過する冷却水の温度が上昇しても、弁体が開かない閉故障や、通過する冷却水の温度が下がっても弁体が閉じない開故障など異常が生じる。このような故障を発生している状態では、エンジン２０の冷却水路２５に適正水温の冷却水が供給できず、エンジン２０の動作効率を低下させてしまう。このため、サーモスタット弁７０が正常に機能しているか否かの故障診断を継続的に行ない、故障を早期に見つけることが好ましい。

一般的に、サーモスタット弁７０が本来開かない水温において、検出水温ＥＣＴと、検出水温ＲＣＴとの温度差が小さいときには、サーモスタット弁７０が開いているものとしてサーモスタット弁７０を開故障と判断することができる。

しかしながら、サーモスタット弁７０が本来開かない水温であっても、電動ポンプ３０の駆動によってラジエータ循環通路５０の水圧が上昇すると、サーモスタット弁７０に漏れ流量が発生する。この場合、サーモスタット弁７０が閉じているにもかかわらず、冷却水路２５内の冷却水がラジエータ循環通路５０内の冷却水と混合されることによって、両冷却水の温度が近づくため、故障診断の精度が低下するおそれがある。

本実施の形態においては、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温およびサーモスタット弁７０が閉状態であるときにラジエータ循環通路５０に流れる漏れ流量に基づいて算出されるラジエータ循環通路５０の冷却水の推定温度と、ラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温との温度差に基づいて、サーモスタット弁７０の故障診断が行なわれる。以下、このサーモスタット弁の故障検出について詳しく説明する。

図２は、図１に示すＥＣＵ２００が実行するサーモスタット弁７０の故障検出を行なう処理のフローチャートである。図２に示すフローチャートは、ＥＣＵ２００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図２とともに図１を参照して、ＥＣＵ２００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、ＩＧオン操作された後であるか否かを判定する。なお、ＩＧオン操作とは、車両１００を走行可能な状態とするための操作である。ＩＧオン操作された後であると判定された場合は（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット故障診断が未完了であるか否かを判定する（Ｓ２０）。

サーモスタット故障診断が未完了であると判定された場合は（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、電動ポンプ３０が駆動中であるか否かを判定する（Ｓ３０）。電動ポンプ３０が駆動中であると判定された場合は（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、漏れ流量を流量Ａに設定する（Ｓ４０）。一方、電動ポンプ３０が駆動中ではないと判定された場合は（Ｓ３０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、漏れ流量を流量Ｂに設定する（Ｓ５０）。ここで、電動ポンプ３０の駆動中に設定される流量Ａは、電動ポンプ３０の停止中に設定される流量Ｂよりも大きい値であり、流量Ｂは、たとえば０又はそれに近い値である。

サーモスタット弁７０が閉状態であっても、電動ポンプ３０が駆動すると、ポンプの駆動に伴ないラジエータ循環通路５０に水圧が発生し、サーモスタット弁７０の漏れ（ラジエータ循環通路５０の通流）が発生する。一方、電動ポンプ３０の停止時は、ポンプ駆動に伴なう水圧は発生しないので、サーモスタット弁７０の漏れは基本的に発生しないか、極めてわずかである。そこで、この実施の形態に従うエンジン冷却装置１０では、電動ポンプ３０の駆動に伴ない発生するサーモスタット弁７０の漏れを考慮して、電動ポンプ３０が駆動しているときの漏れ流量の設定（流量Ａ）を、電動ポンプ３０が停止しているときの漏れ流量の設定（流量Ｂ）に比べて大きい値としたものである。これにより、後述のＲＣＴ推定値の精度が向上し、サーモスタット弁７０の故障診断精度が向上する。

さらに、この実施の形態に従うエンジン冷却装置１０では、流量Ａは、電動ポンプ３０の流量が多いほど大きい値に設定される。電動ポンプ３０の流量が多いほどラジエータ循環通路５０の水圧が上昇し、サーモスタット弁７０の漏れ（ラジエータ循環通路５０の通流）も多くなることを考慮したものである。

図３は、ポンプ流量と補正係数との関係を示す図である。図３を参照して、ＥＣＵ２００は、ポンプ流量が基準流量Ｘであるとき補正係数を１として、基準流量Ｘに補正係数を乗算することによって漏れ流量（流量Ａ）を補正する。図示されるように、補正係数は、ポンプ流量が多いほど大きくなるように設定される。なお、この図３では、ポンプ流量と補正係数との関係が線形になる場合について例示されているが、ポンプ流量と補正係数との関係は線形に限定されるものではない。このような補正を行なうことにより、ポンプ流量が多いほど、電動ポンプ３０が駆動しているときの漏れ流量の設定（流量Ａ）は大きくなる。そして、このような流量Ａの設定により、ＲＣＴ推定値（後述）の精度がさらに向上し、サーモスタット弁７０の故障診断精度もさらに向上させることができる。

なお、補正係数を用いた漏れ流量（流量Ａ）の補正については、電動ポンプ３０の流量に代えて、電動ポンプ３０の流量に関連する物理量に基づいて補正してもよい。たとえば、電動ポンプ３０の回転数や、エンジン２０の回転数、エンジン２０の吸気量、空調ヒータの負荷等に基づいて漏れ流量（流量Ａ）を補正してもよい。

また、電動ポンプ３０に代えて、エンジン２０によって駆動される機械式のウォータポンプを用いてもよい。なお、この場合も、機械式ウォータポンプの流量に代えて、機械式ウォータポンプの流量に関連する物理量に基づいて漏れ流量（流量Ａ）を補正してもよい。たとえば、エンジン２０の回転数に基づいて補正してもよい。

なお、エンジン２０が停止していても電動ポンプ３０は作動し得るので、電動ポンプ３０を採用することによって、故障診断の頻度を高めることができ、その結果、診断精度が向上する。一方、機械式ウォータポンプを採用する場合には、電動ポンプを別途設ける必要がないので、故障診断の精度向上を低コストで実現することができる。

再び図２を参照して、Ｓ１０にてＩＧオン操作された後ではないと判定された場合（Ｓ１０にてＮＯ）、または、Ｓ２０にてサーモスタット故障診断が未完了ではないと判定された場合（Ｓ２０にてＮＯ）は、以降の処理は実行されずに処理がメインルーチンに戻される。

続いてＳ７０にて、ＥＣＵ２００は、ラジエータ側冷却水温センサ９０の位置における冷却水の温度の推定値であるＲＣＴ推定値を算出する。

具体的には、ＥＣＵ２００は、一例として、次式を用いてＲＣＴ推定値を算出することができる。

ＲＣＴ推定値＝（検出水温ＥＣＴ×漏れ流量＋ＲＣＴ推定値（前回値）×（管路容積−漏れ流量））／管路容積 …（１）
式（１）では、管路容積に対する漏れ流量の割合に応じて検出水温ＥＣＴの冷却水と、ＲＣＴ推定値（前回値）の冷却水とが均一に混合されるものとして、ＲＣＴ推定値が算出される。なお、管路容積は、エンジン側冷却水温センサ８０からラジエータ側冷却水温センサ９０までの冷却水が流れる管路の容積である。また、管路を任意の数の領域に分割し、分割された領域毎に上記（１）の式を適用することによって計算精度を高めることができる。

続いてＳ８０にて、ＥＣＵ２００は、検出水温ＥＣＴが上昇しており、かつ、検出水温ＥＣＴが所定値Ｔｘよりも低いか否かを判定する。なお、所定値Ｔｘは、サーモスタット弁７０が開弁する開弁温度である。検出水温ＥＣＴが上昇していない、または、検出水温ＥＣＴが所定値Ｔｘ以上であると判定された場合は（Ｓ８０にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

検出水温ＥＣＴが上昇しており、かつ、検出水温ＥＣＴが所定値Ｔｘよりも低いと判定された場合は（Ｓ８０にてＹＥＳ）、ＲＣＴ検出値（検出水温ＲＣＴ）がＲＣＴ推定値よりも高いか否かを判定する（Ｓ９０）。ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値よりも高いと判定された場合は（Ｓ９０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０が開故障状態であると判定する（Ｓ１００）。ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値以下であると判定された場合は（Ｓ９０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０が正常であると判定する（Ｓ１１０）。

以上のように、この実施の形態においては、エンジン側冷却水温センサ８０の検出水温ＥＣＴおよびサーモスタット弁７０が閉状態であるときにラジエータ循環通路５０に流れる漏れ流量に基づいて算出されるラジエータ循環通路５０の冷却水の推定温度（ＲＣＴ推定値）と、ラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温（ＲＣＴ検出値）との温度差に基づいて、サーモスタット弁７０の故障診断が行なわれる。電動ポンプ３０が作動しているときの上記漏れ流量は、電動ポンプ３０が停止しているときの漏れ流量に比べて大きい値に設定される。さらに、電動ポンプ３０が作動している場合については、電動ポンプ３０の流量が多いほど漏れ流量が大きな値に設定される。

その結果、電動ポンプ３０の駆動によって漏れ流量が増加し、サーモスタット弁７０が閉状態であるにもかかわらずエンジン側冷却水温センサ８０の検出水温とラジエータ側冷却水温センサ９０の検出水温との温度差が小さくなる場合であっても、ＲＣＴ推定値とＲＣＴ検出値との温度差に基づいてサーモスタット弁７０の故障診断を行なうことによって、漏れ流量による温度変化に起因する故障検出精度の低下を抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、サーモスタット弁７０の故障検出の精度を向上させて誤診断を防止することができる。

また、この実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値よりも高い時間の割合が所定値よりも高いときに、サーモスタット弁７０が故障していると判定してもよい。なお、所定値は、サーモスタット弁７０の故障を判定するための値であって、外乱による誤判定を防止できる値に設定される。この場合、一時的な外乱による影響を低減して、サーモスタット弁７０の故障検出をより安定して行なうことができる。

また、この実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、電動ポンプ３０の流量に関する物理量に基づいて漏れ流量を補正してサーモスタット弁７０の故障診断を行なってもよい。この場合、電動ポンプ３０によって冷却水が循環される場合において、漏れ流量をより正確に考慮してサーモスタット弁７０の故障検出を行なうことができる。したがって、サーモスタット弁７０の故障検出の精度をさらに向上させることができる。

また、この実施の形態においては、上記物理量は、電動ポンプ３０の流量、電動ポンプ３０の回転数、エンジン２０の回転数、エンジン２０の吸気量、および空調ヒータの状態のうちの少なくとも１つを含んでもよい。この場合、電動ポンプ３０が駆動されているときの条件を考慮して漏れ流量をより正確に補正することができる。

また、この実施の形態においては、電動ポンプ３０に代えて、エンジン２０によって駆動される機械式ウォータポンプが設けられてもよい。この場合、ＥＣＵ２００は、エンジン２０の回転数に基づいて漏れ流量を補正してサーモスタット弁７０の故障診断を行なう。よって、機械式ウォータポンプによって冷却水が循環される場合において、漏れ流量をより正確に考慮してサーモスタット弁の故障検出を行なうことができる。したがって、サーモスタット弁７０の故障検出の精度をさらに向上させることができる。

［変形例］
図４は、図１に示すバイパス通路の構成例を示す図である。図５は、この発明の実施の形態の変形例によるバイパス通路の構成例を示す図である。

図４および図５を参照して、実施の形態では、ラジエータ循環通路５０およびバイパス通路６０が出口部２６において分岐する場合について説明した。実施の形態の変形例では、出口部２６Ａとラジエータ側冷却水温センサ９０との間の分岐点Ｐにおいて、バイパス通路６０Ａがラジエータ循環通路５０から分岐する場合を説明する。なお、実施の形態の変形例による出口部２６Ａおよびバイパス通路６０Ａの他の構成は、実施の形態と同様である。

実施の形態の変形例においては、ＲＣＴ推定値の計算方法が実施の形態と異なる。具体的には、出口部２６Ａから分岐点Ｐまでの温度変化は、検出水温ＥＣＴに時間遅れを考慮することによって算出される。分岐点Ｐからラジエータ側冷却水温センサ９０までの温度変化は、漏れ流量を用いて算出される。

これにより、分岐点Ｐにおいてバイパス通路６０Ａがラジエータ循環通路５０から分岐する場合であっても、ＲＣＴ推定値を精度良く算出することができる。

なお、上記の実施の形態では、電動ウォータポンプを備えるエンジンについて説明したが、この発明は、その他の形式のポンプを備えるエンジンにも適用可能である。たとえば、電動ウォータポンプに代えてエンジンによって駆動される機械式ウォータポンプを用いることができる。

なお、上記において、エンジン２０は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応する。また、エンジン側冷却水温センサ８０は、この発明における「第１の温度センサ」の一実施例に対応し、ラジエータ側冷却水温センサ９０は、この発明における「第２の温度センサ」の一実施例に対応する。また、ＥＣＵ２００は、この発明における「診断部」の一実施例に対応する。

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、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 エンジン冷却装置、２０ エンジン、２２ 取付側面部、２４ ウォータジャケット、２５ 冷却水路、２６，４４ 出口部、２７，４２ 入口部、２８ ＥＧＲクーラ、２９，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ 配管、３０ 電動ポンプ、３２ 排気熱回収器、３４ ＥＧＲバルブ、３６ ヒータ、４０ ラジエータ、４６ 冷却ファン、５０ ラジエータ循環通路、６０ バイパス通路、７０ サーモスタット弁、８０ エンジン側冷却水温センサ、９０ ラジエータ側冷却水温センサ、１００ 車両、１１０ 合流部、１２０ 分岐部、２００ 制御装置、３００ 熱機器。

Claims (8)

1. 内燃機関の冷却装置であって、
   前記内燃機関の内部に形成された冷却水路と、
   冷却水を冷却するためのラジエータと、
   前記冷却水路から排出された冷却水を、前記ラジエータを経由させて前記冷却水路に戻すためのラジエータ循環通路と、
   前記冷却水路から排出された冷却水を、前記ラジエータを経由させることなく前記冷却水路に戻すためのバイパス通路と、
   前記ラジエータ循環通路と前記バイパス通路とに接続されるサーモスタット弁とを備え、
   前記サーモスタット弁は、前記サーモスタット弁の内部を流れる冷却水の温度に応じて、前記ラジエータ循環通路からの冷却水を遮断して前記バイパス通路からの冷却水を前記冷却水路に出力する閉状態と、前記ラジエータ循環通路からの冷却水と前記バイパス通路からの冷却水とを前記冷却水路に出力する開状態とのいずれかに切替えられ、さらに
   冷却水を循環させるためのポンプと、
   前記冷却水路内の冷却水の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記サーモスタット弁が閉状態であるにも拘わらず前記ラジエータ循環通路を流れる流量として設定される漏れ流量と前記第１の温度センサの出力とに基づいて前記ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を推定し、その推定温度と前記第２の温度センサの検出温度との差に基づいて前記サーモスタット弁の故障診断を行なう診断部とを備え、
   前記ポンプが作動しているときの前記漏れ流量は、前記ポンプが停止しているときの前記漏れ流量に比べて大きい値に設定される、内燃機関の冷却装置。
2. 前記ポンプの流量又は前記ポンプの流量に関連する物理量が大きいときの前記漏れ流量は、前記ポンプの流量又は前記物理量が小さいときの前記漏れ流量に比べて大きい値に設定される、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記診断部は、前記第２の温度センサの検出温度が前記推定温度よりも高い時間の割合が所定値よりも高いときに、前記サーモスタット弁が故障していると判定する、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記ポンプは、電動機によって駆動される電動ウォータポンプである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
5. 前記物理量は、前記電動ウォータポンプの回転数、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の吸気量、および空調ヒータの負荷の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の内燃機関の冷却装置。
6. 前記ポンプは、前記内燃機関によって駆動される機械式ウォータポンプであり、
   前記物理量は、前記内燃機関の回転数である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
7. 内燃機関の冷却装置の故障診断方法であって、
   前記冷却装置は、
   前記内燃機関の内部に形成された冷却水路と、
   冷却水を冷却するためのラジエータと、
   前記冷却水路から排出された冷却水を、前記ラジエータを経由させて前記冷却水路に戻すためのラジエータ循環通路と、
   前記冷却水路から排出された冷却水を、前記ラジエータを経由させることなく前記冷却水路に戻すためのバイパス通路と、
   前記ラジエータ循環通路と前記バイパス通路とに接続されるサーモスタット弁とを備え、
   前記サーモスタット弁は、前記サーモスタット弁の内部を流れる冷却水の温度に応じて、前記ラジエータ循環通路からの冷却水を遮断して前記バイパス通路からの冷却水を前記冷却水路に出力する閉状態と、前記ラジエータ循環通路からの冷却水と前記バイパス通路からの冷却水とを前記冷却水路に出力する開状態とのいずれかに切替えられ、さらに
   冷却水を循環させるためのポンプと、
   前記冷却水路内の冷却水の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を検出する第２の温度センサとを備え、
   前記故障診断方法は、
   前記サーモスタット弁が閉状態であるにも拘わらず前記ラジエータ循環通路を流れる漏れ流量を設定するステップと、
   設定された前記漏れ流量と前記第１の温度センサの出力とに基づいて前記ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を推定するステップと、
   その推定された温度と前記第２の温度センサの検出温度との差に基づいて前記サーモスタット弁の故障診断を行なうステップとを含み、
   前記設定するステップにおいて、前記ポンプが作動しているときの前記漏れ流量は、前記ポンプが停止しているときの前記漏れ流量に比べて大きい値に設定される、内燃機関の冷却装置の故障診断方法。
8. 前記設定するステップにおいて、さらに、前記ポンプの流量又は前記ポンプの流量に関連する物理量が大きいときの前記漏れ流量は、前記ポンプの流量又は前記物理量が小さいときの前記漏れ流量に比べて大きい値に設定される、請求項７に記載の内燃機関の冷却装置の故障診断方法。

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