JP2015108296A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の冷却装置に設けられるサーモスタット弁の故障診断において誤判定を抑制する。【解決手段】ＥＣＵは、エンジン側冷却水温センサの出力とラジエータ側冷却水温センサの出力とに基づいて、エンジン始動後にサーモスタット弁の故障診断を行なう。エンジン停止中に空調装置の暖房要求等に応じて電動ポンプが作動するとき、サーモスタット弁は閉状態となる。ＥＣＵは、今回のエンジン始動前のエンジン停止中に電動ポンプが作動していた場合には（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、エンジン停止中に電動ポンプが作動しなかった場合よりも（Ｓ１２０にてＮＯ）、エンジン始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせる（Ｓ１３０，Ｓ１４０）。【選択図】図４

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に、内燃機関の冷却装置に設けられるサーモスタット弁の故障を診断する技術に関する。

特開２０１０−１９６５８７号公報（特許文献１）は、エンジンを停止してモータの駆動力により走行するＥＶ走行が可能なハイブリッド車両において、エンジンの冷却系に設けられるサーモスタット弁の異常を検出する異常検出装置を開示する。ＥＶ走行が増加すると、エンジンの作動機会が減少することによりサーモスタット弁の異常検出機会が減少するところ、この異常検出装置においては、ＥＶ走行中にエンジン冷却水をヒータにより加熱し、エンジン冷却水の温度が判定温度以上に上昇すれば、サーモスタット弁は正常に動作しているものと判定される（特許文献１参照）。

特開２０１０−１９６５８７号公報 特開２００７−２７０６６１号公報 特開２００７−５６７２２号公報

エンジンの排熱により加熱された冷却水の熱量は、空調装置の暖房等に利用可能であり、エンジン停止中であっても、空調装置の暖房要求等に応じて電動ポンプを作動させて冷却水を循環させることが起こり得る。この場合、エンジンは停止しているので、サーモスタット弁は閉じられ、冷却水はラジエータを経由することなく循環する。そうすると、循環中の冷却水の温度の方が、ラジエータへ冷却水を流すためのラジエータ循環通路に留まっている冷却水の温度よりも低くなる状況が生じ得る。

このような状況でエンジンが始動し、サーモスタット弁の故障診断が実行されると、循環中の冷却水の温度と、ラジエータ循環通路内の冷却水の温度との関係が逆転していることにより、故障診断において誤判定がなされる可能性がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の冷却装置に設けられるサーモスタット弁の故障診断において誤判定を抑制することである。

この発明による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、熱交換器と、サーモスタット弁と、電動ポンプと、第１および第２の温度センサと、制御装置とを備える。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。熱交換器は、バイパス通路に設けられ、冷却水が有する熱量を利用する。サーモスタット弁は、ラジエータ循環通路とバイパス通路とに接続され、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。電動ポンプは、冷却水を循環させる。第１の温度センサは、冷却水路内の冷却水の温度を検出する。第２の温度センサは、ラジエータ循環通路内の冷却水の温度を検出する。制御装置は、第１の温度センサの出力と第２の温度センサの出力とに基づいて、内燃機関の始動後にサーモスタット弁の故障診断を行なう。内燃機関の停止中に熱交換器の作動要求に応じて電動ポンプが作動するとき、サーモスタット弁は閉状態となる。そして、制御装置は、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動した場合には、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動しなかった場合よりも、内燃機関の始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせる。

この内燃機関の冷却装置においては、内燃機関の停止中に熱交換器の作動要求に応じて電動ポンプが作動した場合には、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動しなかった場合よりも、内燃機関の始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせるので、冷却水路内の冷却水の温度と、ラジエータ循環通路内の冷却水の温度との関係が逆転している状態でサーモスタット弁の故障診断が開始されるのを回避し得る。したがって、この内燃機関の冷却装置によれば、サーモスタット弁の故障診断において誤判定を抑制することができる。

好ましくは、制御装置は、内燃機関が始動してからの、第１の温度センサにより検出される冷却水温度の上昇量（ΔＥＣＴ）が所定値を超えると、故障診断を開始する。内燃機関の停止中に電動ポンプが作動した場合の上記所定値を示す第１の値は、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動しなかった場合の上記所定値を示す第２の値よりも大きい。

サーモスタット弁の故障診断は、冷却水の温度に基づいて行なわれるところ、この内燃機関の冷却装置によれば、冷却水温度に基づいて故障診断の開始が調整されるので、故障診断の開始時期を精度よく調整することができる。

また、好ましくは、制御装置は、内燃機関が始動してからの内燃機関への吸入空気量を積算し、吸入空気量の積算値が所定値を超えると、故障診断を開始する。内燃機関の停止中に電動ポンプが作動した場合の上記所定値を示す第１の値は、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動しなかった場合の上記所定値を示す第２の値よりも大きい。

内燃機関への吸入空気量の積算量は、内燃機関および冷却水の温度上昇の傾向を示し得るので、この内燃機関の冷却装置においては、吸入空気量の積算量に基づいて故障診断の開始が調整される。したがって、この内燃機関の冷却装置によっても、サーモスタット弁の故障診断において誤判定を抑制することができる。

また、好ましくは、制御装置は、内燃機関が始動してからの経過時間が所定値を超えると、故障診断を開始する。内燃機関の停止中に電動ポンプが作動した場合の上記所定値を示す第１の値は、内燃機関の停止中に電動ポンプが作動しなかった場合の上記所定値を示す第２の値よりも大きい。

この内燃機関の冷却装置においては、内燃機関が始動してからの経過時間に基づいて故障診断の開始が調整されるので、センサの検出信号の取込処理や演算処理が不要となる。したがって、この内燃機関の冷却装置によれば、制御装置の処理を簡素化することができる。また、センサの異常や測定精度の影響を受けることなく、故障診断の開始を調整することができる。

好ましくは、制御装置は、サーモスタット弁が閉状態においてラジエータ循環通路を流れる漏れ流量と第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温度の推定値を算出し、算出された推定値よりも第２の温度センサの出力値が大きい場合にサーモスタット弁が故障しているものと診断する。

この内燃機関の冷却装置によれば、サーモスタット弁が閉状態においてラジエータ循環通路を流れる漏れ流量を考慮してサーモスタット弁の故障診断を行なうので、精度の高い故障診断を行なうことができる。

この発明によれば、内燃機関の冷却装置に設けられるサーモスタット弁の故障診断において誤判定を抑制することができる。

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概略構成図である。 エンジン始動前後におけるエンジン冷却水温の変化の一例を示した図である。 図１に示すＥＣＵにより実行されるサーモスタット弁故障診断処理の手順を説明するためのフローチャートである。 図３に示す診断前提条件判定の処理手順を示すフローチャートである。 変形例１における診断前提条件判定の処理手順を示すフローチャートである。 変形例２における診断前提条件判定の処理手順を示すフローチャートである。

以下、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概略構成図である。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、熱機器３００とを備える。

エンジン冷却装置１０は、電動ウォーターポンプ（以下「電動ポンプ」と称する。）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とを含む。また、エンジン冷却装置１０は、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とをさらに含む。

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ージャケット２４を有する。ウォータージャケット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と熱交換を行な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からの冷却水は、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とによって構成される。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な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を経由することなく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とによって構成される。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、ヒータコア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。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。排気熱回収器３２は、排気ガスの熱により冷却水を温めることによって低温時のエンジン始動性を高める。

ヒータコア３６は、空調装置の暖房器として用いられ、冷却水と空調装置の送風空気との間で熱交換することによって送風空気を加熱する。なお、空調装置は、エンジン２０の停止中にも作動し得るものであり、エンジン２０の停止中に空調装置による暖房要求があると、電動ポンプ３０が作動して冷却水がバイパス通路６０を循環し、ヒータコア３６によって冷却水と空調装置の送風空気との間で熱交換が行なわれる。これにより、バイパス通路６０を流れる冷却水の温度は低下する。

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、サーモスタット弁７０の内部（弁体付近）を流れる冷却水の温度に応じて、閉状態および開状態のいずれかに切替えられるように構成される。

サーモスタット弁７０の弁体付近における冷却水の温度が所定の開弁温度（たとえば７０℃程度）未満である場合、サーモスタット弁７０は閉状態となる。この場合、バイパス通路６０側の冷却水は、サーモスタット弁７０を通過してウォータージャケット２４に出力されるが、ラジエータ循環通路５０側の冷却水は、サーモスタット弁７０により遮断されてウォータージャケット２４には出力されない。これにより、エンジン２０の熱を奪った冷却水がラジエータ４０で冷却されることなくエンジン２０（ウォータージャケット２４）に還流され、エンジン２０の暖機が行なわれる。

一方、サーモスタット弁７０の弁体付近における冷却水の温度が上記の開弁温度以上である場合、サーモスタット弁７０は開状態となる。この場合、ラジエータ循環通路５０からの冷却水とバイパス通路６０からの冷却水とがサーモスタット弁７０を通過してウォータージャケット２４へ出力される。また、サーモスタット弁７０の開度は、冷却水の温度に応じて調整される。これにより、ラジエータ循環通路５０からの冷却水とバイパス通路６０からの冷却水との混合比率が調整され、ウォータージャケット２４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。

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（以下「エンジン出口水温ＥＣＴ」あるいは単に「ＥＣＴ」と称する。）を検出し、検出結果（ＥＣＴ検出値）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の配管５０ａに流れる冷却水の温度（以下「ラジエータ入口水温ＲＣＴ」あるいは単に「ＲＣＴ」と称する。）を検出し、検出結果（ＲＣＴ検出値）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。

以上のような構成を有する車両１００において、サーモスタット弁７０が故障していると、弁体付近の冷却水温が開弁温度以上に上昇しても弁体が開かない閉故障や、弁体付近の冷却水温が開弁温度未満に低下しても弁体が閉じない開故障などの異常が生じる。このような故障が生じている状態では、エンジン２０の冷却水路２５に適正水温の冷却水を供給できず、エンジン２０の動作効率を低下させてしまう。このため、エンジン２０の作動中にサーモスタット弁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。

そこで、ＥＣＵ２００は、エンジン側冷却水温センサ８０から受けるＥＣＴ検出値と、ラジエータ側冷却水温センサ９０から受けるＲＣＴ検出値とに基づいて、サーモスタット弁７０の故障診断を行なう。このＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、記憶装置、入出力バッファ等（いずれも図示せず）を含んで構成される。

一例として、ＥＣＵ２００は、以下のような診断精度の高い故障診断を実施する。すなわち、サーモスタット弁７０が本来開かない水温領域（開弁温度未満の水温領域）においては、サーモスタット弁７０が閉状態であるため、理論上は、バイパス通路６０には冷却水が流れ、ラジエータ循環通路５０には冷却水が流れない。そのため、ＥＣＴ検出値とＲＣＴ検出値との間には所定値以上の差が生じる。したがって、サーモスタット弁７０が本来開かない水温領域において、ＥＣＴ検出値とＲＣＴ検出値との差が所定値未満であるときには、サーモスタット弁７０が開いている、すなわちサーモスタット弁７０が開故障していると判断することができる。

しかしながら、実際には、サーモスタット弁７０が正常に閉じていても、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、ラジエータ循環通路５０内の冷却水がサーモスタット弁７０から冷却水路２５に漏れ出す。この場合、サーモスタット弁７０が閉状態であるにも拘わらず、サーモスタット弁７０の漏れ流量に相当する量の冷却水が冷却水路２５からラジエータ循環通路５０内に流れ込みラジエータ循環通路５０内にあった冷却水と混合されるため、ラジエータ入口水温ＲＣＴはエンジン出口水温ＥＣＴに近づく。これにより、ＥＣＴ検出値とＲＣＴ検出値との温度差が小さくなるので、故障診断の精度が低下するおそれがある。

そこで、ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０が正常であってもサーモスタット弁７０から冷却水が漏れ出すことを考慮して、サーモスタット弁７０の故障診断を行なう。具体的には、ＥＣＵ２００は、ＥＣＴ検出値およびサーモスタット弁７０の漏れ流量に基づいてラジエータ入口水温ＲＣＴの推定値を算出し、算出されたＲＣＴ推定値とＲＣＴ検出値との比較結果に基づいて、サーモスタット弁７０が故障であるか否かを診断する処理（以下「サーモスタット弁故障診断処理」と称する。）を行なう。このサーモスタット弁故障診断処理については、後ほどフローチャートを用いて詳しく説明する。

ところで、上述のように、エンジン２０の排熱により加熱された冷却水の熱量は、空調装置の暖房等に利用可能であり、この実施の形態では、たとえば、バイパス通路６０に設けられたヒータコア３６による空調装置の暖房時に利用される。ここで、加熱された冷却水の熱量は、エンジン２０の停止中であっても利用可能であり、エンジン２０の停止中であっても、暖房要求等に応じて電動ポンプ３０を作動させて冷却水を循環させることが起こり得る。この場合、エンジン２０は停止しているので、サーモスタット弁７０は閉じられ、冷却水は、ラジエータ循環通路５０には流れず、エンジン２０の冷却水路２５およびバイパス通路６０を循環する。そうすると、冷却水路２５およびバイパス通路６０を循環する冷却水は、ヒータコア３６により熱量を奪われる一方、ラジエータ循環通路５０に留まる冷却水は、自然放熱のみであるので、冷却水路２５およびバイパス通路６０を循環する冷却水の温度の方が、ラジエータ循環通路５０内の冷却水の温度よりも低くなる状況が発生し得る。これにより、通常であればエンジン出口水温ＥＣＴの方がラジエータ入口水温ＲＣＴよりも高いところ、エンジン出口水温ＥＣＴとラジエータ入口水温ＲＣＴとの関係が逆転することによって、故障診断において誤判定がなされ得る。

図２は、エンジン２０の始動前後におけるエンジン冷却水温の変化の一例を示した図である。図２を参照して、時刻ｔ１以前は、エンジン２０は停止しており、エンジン停止中の暖房利用等によってＥＣＴ検出値＜ＲＣＴ検出値の状況が生じているものとする。なお、エンジン２０の停止中は、サーモスタット弁７０の故障診断は行なわれない。

時刻ｔ１において、エンジン２０が始動したものとする。そうすると、エンジン２０の排熱によりエンジン冷却水が加熱され、エンジン出口の冷却水の温度を示すＥＣＴ検出値が上昇し始める。なお、エンジン２０の開始直後は、冷却水の温度はサーモスタット弁７０の開弁温度未満であり、サーモスタット弁７０は閉じているので、ＲＣＴ検出値の上昇は見られない。そして、時刻ｔ２までは、ＥＣＴ検出値＜ＲＣＴ検出値の状況が継続し、時刻ｔ２以降にＥＣＴ検出値＞ＲＣＴ検出値となる。

このように、時刻ｔ１においてエンジン２０が始動しても、時刻ｔ２まではＥＣＴ検出値＜ＲＣＴ検出値となっており、時刻ｔ２よりも前に故障診断を開始すると、本来あるべきＥＣＴ検出値＞ＲＣＴ検出値の関係が逆転していることにより故障診断を誤判定してしまう。そこで、この実施の形態では、このような時刻ｔ１からｔ２の間の誤判定領域を考慮して、ＥＣＵ２００は、エンジン２０の停止中（サーモスタット弁７０は閉状態）に、空調装置の暖房要求等によって電動ポンプ３０が作動した場合には、エンジン２０の停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも、エンジン２０の始動後に行なわれるサーモスタット弁７０の故障診断処理の開始を遅らせる。これにより、ＥＣＴ検出値とＲＣＴ検出値との大小関係が逆転した状態で故障診断が行なわれることを回避し、故障診断における誤判定が抑制される。

図３は、図１に示したＥＣＵ２００により実行されるサーモスタット弁故障診断処理の手順を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、エンジン２０の始動時、たとえば、アイドリングストップ後のエンジン始動時や、車両１００がハイブリッド車両である場合には、さらに、エンジン２０を停止してモータの駆動力により走行するＥＶ走行からエンジン２０を作動させて走行するＨＶ走行へ切替わるときのエンジン始動時などに実行される。このフローチャートは、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、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３を参照して、ＥＣＵ２００は、エンジン側冷却水温センサ８０から受けるＥＣＴ検出値、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、ラジエータ入口水温ＲＣＴの推定値（ＲＣＴ推定値）を算出する（ステップＳ１０）。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＝（ＥＣＴ検出値×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ＥＣＴ検出値の冷却水と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。

ここで、漏れ流量は、予め実験結果等によって決められた固定値であってもよいし、たとえば電動ポンプ３０の流量が多いほど大きい値に設定される変動値であってもよい。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。なお、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。

次いで、ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０の開故障診断処理を行なう前提条件（以下、単に「診断前提条件」ともいう）の成否を判定する処理を行なう（ステップＳ２０）。本処理内容については、後述の図４において詳しく説明する。

そして、ＥＣＵ２００は、ステップＳ２０の処理結果に基づいて、サーモスタット開故障診断処理を行なうか否かを判定する（ステップＳ３０）。診断前提条件は非成立であると判定された場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット開故障診断処理（ステップＳ４０〜Ｓ６０の処理）を行なうことなく、処理を終了させる。すなわち、ＥＣＵ２００は、診断前提条件が不成立の場合、サーモスタット開故障診断処理を禁止する。

一方、ステップＳ３０において、診断前提条件が成立しているとの判定がなされた場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット開故障診断処理（ステップＳ４０〜Ｓ６０の処理）を行なう。

すなわち、ＥＣＵ２００は、ラジエータ側冷却水温センサ９０から受けるＲＣＴ検出値が、ステップＳ１０で算出されたＲＣＴ推定値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４０）。そして、ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値よりも高い場合（ステップＳ４０において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（ステップＳ５０）。サーモスタット弁７０が開故障状態であると、想定している漏れ流量よりも大量の加熱された冷却水がラジエータ循環通路５０に流れ込み、ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値よりも高い状況が発生するからである。一方、ＲＣＴ検出値がＲＣＴ推定値以下である場合は（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、サーモスタット弁７０は正常であると判定する（ステップＳ６０）。

図４は、図３のステップＳ２０において実行される診断前提条件判定の処理手順を示すフローチャートである。図４を参照して、ＥＣＵ２００は、モニタ前提条件が成立しているか否かを判定する。モニタ前提条件とは、後述のステップＳ１３０，Ｓ１６０において、エンジン始動からの冷却水温の上昇を示す水温上昇量ΔＥＣＴをモニタ（監視）する前提として設定されている条件である。一例として、ＥＣＵ２００は、以下の条件（ａ）〜（ｆ）がすべて成立している場合に、モニタ前提条件が成立しているものと判定する。

（ａ）今回のエンジン始動後において、サーモスタット故障診断が未完了である。
（ｂ）ＥＣＴ検出値がサーモスタット弁７０の開弁温度（たとえば７０℃）未満である。

（ｃ）エンジン始動時のＥＣＴ検出値が−１０℃〜＋５６℃の範囲に含まれる。
（ｄ）エンジン始動中である。

（ｅ）ＥＣＴ検出値の時間変化量が所定値（たとえば０．１℃／秒）以上である。
（ｆ）エンジン側冷却水温センサ８０およびラジエータ側冷却水温センサ９０が正常である。

条件（ａ）は、エンジン２０が始動してから次に停止するまでの間にサーモスタット故障診断を１回行なうことを前提とするものである。条件（ｂ）は、サーモスタット弁７０が本来であれば（正常であれば）閉じられていることを担保するための条件である。条件（ｃ），（ｄ）は、エンジン始動後にＥＣＴ検出値がサーモスタット故障診断可能な態様で増加することを担保するための条件である。条件（ｅ）は、エンジン始動後のエンジン水温の上昇を担保するための条件である。条件（ｆ）は、ＥＣＴ検出値あるいはＲＣＴ検出値の信頼性を担保するための条件である。なお、モニタ前提条件として、上記の条件（ａ）〜（ｆ）を適宜取捨選択するようにしてもよい。

ステップＳ１１０においてモニタ前提条件が成立していないと判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１８０へ処理を移行し、診断前提条件を不成立とする（ステップＳ１８０）。

ステップＳ１１０においてモニタ前提条件が成立しているものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、前回のエンジン停止中（前回のエンジン停止から今回のエンジン始動まで）に電動ポンプ３０が作動したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合には（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、エンジン２０が始動してからのＥＣＴ検出値の上昇量を示す水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ａ（＞所定値Ｂ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。この所定値Ａは、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の診断前提条件の判定値であり、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合の診断前提条件の判定値Ｂ（デフォルト値）よりも大きい。一例として、所定値Ｂは１℃であり、所定値Ａは３℃である。これにより、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の故障診断の開始を、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも遅らせることができる。

そして、ステップＳ１３０において水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ａよりも大きいと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、診断前提条件が成立したものとする（ステップＳ１４０）。ステップＳ１３０において水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ａ以下であると判定されたときは（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、診断前提条件を不成立とする（ステップＳ１５０）。

一方、ステップＳ１２０において、前回のエンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していないと判定された場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０において水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ｂよりも大きいと判定されると（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、診断前提条件が成立したものとする（ステップＳ１７０）。ステップＳ１６０において水温上昇量ΔＥＣＴが所定値Ｂ以下であると判定されると（ステップＳ１６０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、診断前提条件を不成立とする（ステップＳ１８０）。

以上のように、このエンジン冷却装置１０においては、エンジン２０の停止中に空調装置の暖房要求等に応じて電動ポンプ３０が作動した場合には、エンジン２０の停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも、エンジン２０の始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせるので、エンジン出口水温ＥＣＴとラジエータ入口水温ＲＣＴとの関係が逆転している状態でサーモスタット弁７０の故障診断が開始されるのを回避し得る。したがって、このエンジン冷却装置１０によれば、サーモスタット弁７０の故障診断において誤判定を抑制することができる。

また、サーモスタット弁７０の故障診断は、冷却水の温度に基づいて行なわれるところ、このエンジン冷却装置１０によれば、冷却水温度に基づいて故障診断の開始が調整されるので、故障診断の開始時期を精度よく調整することができる。

また、このエンジン冷却装置１０によれば、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を流れる漏れ流量を考慮してサーモスタット弁７０の故障診断を行なうので、精度の高い故障診断を行なうことができる。

［変形例１］
上記の実施の形態では、エンジン２０が始動してからのエンジン冷却水温（ＥＣＴ検出値）の上昇量（ΔＥＣＴ）に基づいて、エンジン始動後のサーモスタット弁故障診断処理の開始（診断前提条件の成立）を遅らせるものとしたが、水温上昇量ΔＥＣＴに代えて、エンジン２０が始動してからのエンジン２０への吸入空気量の積算量を用いてもよい。エンジン２０が始動してからの積算吸入空気量は、エンジン２０および冷却水の温度上昇の傾向を示し得るからである。

この変形例１における車両の全体構成は、図１に示した車両１００と同じである。また、この変形例１におけるＥＣＵ２００により実行されるサーモスタット弁故障診断の全体処理の手順は、図３に示した処理手順と同じである。

図５は、この変形例１における診断前提条件判定（図３のステップＳ２０において実行される処理）の処理手順を示すフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１３０，Ｓ１６０に代えてそれぞれステップＳ１３２，Ｓ１６２を含む。

すなわち、ステップＳ１２０において、前回のエンジン停止中に電動ポンプ３０が作動したものと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、エンジン２０が始動してからのエンジン２０への吸入空気量の積算量を示す積算吸入空気量が所定値Ｃ（＞所定値Ｄ）よりも多いか否かを判定する（ステップＳ１３２）。なお、所定値Ｃは、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の診断前提条件の判定値であり、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合の診断前提条件の判定値Ｄ（デフォルト値）よりも大きい。一例として、所定値Ｃは５０ｇであり、所定値Ｄは２０ｇである。なお、エンジン２０への吸入空気量は、図示されないエアフローメータによって検出可能である。所定値Ｃ＞所定値Ｄとすることによって、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の故障診断の開始を、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも遅らせることができる。

そして、ステップＳ１３２において積算吸入空気量が所定値Ｃよりも多いと判定されると（ステップＳ１３２においてＹＥＳ）、ステップＳ１４０へ処理が移行され、診断前提条件が成立したものとされる。ステップＳ１３２において積算吸入空気量が所定値Ｃ以下であると判定されると（ステップＳ１３２においてＮＯ）、ステップＳ１５０へ処理が移行され、診断前提条件は不成立とされる。

一方、ステップＳ１２０において、前回のエンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していないと判定された場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、積算吸入空気量が所定値Ｄよりも多いか否かを判定する（ステップＳ１６２）。そして、積算吸入空気量が所定値Ｄよりも多いと判定されると（ステップＳ１６２においてＹＥＳ）、ステップＳ１７０へ処理が移行され、診断前提条件が成立したものとされる。ステップＳ１６２において積算吸入空気量が所定値Ｄ以下であると判定されると（ステップＳ１６２においてＮＯ）、ステップＳ１８０へ処理が移行され、診断前提条件は不成立とされる。

この変形例１によっても、エンジン２０の停止中に空調装置の暖房要求等に応じて電動ポンプ３０が作動した場合には、エンジン２０の停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも、エンジン２０の始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせることができるので、上記の実施の形態と同様に、サーモスタット弁７０の故障診断において誤判定を抑制することができる。

［変形例２］
上記の変形例１では、エンジン２０が始動してからの積算吸入空気量に基づいて、エンジン始動後のサーモスタット弁故障診断処理の開始（診断前提条件の成立）を遅らせるものとしたが、エンジン２０が始動してからの時間を計時して、エンジン始動後の経過時間を代わりに用いてもよい。これにより、センサの検出信号の取込処理や演算処理が不要となり、ＥＣＵ２００の処理が簡素化される。また、センサの異常や測定精度の影響を受けることなく、故障診断の開始を調整できる。

この変形例２における車両の全体構成は、図１に示した車両１００と同じである。また、この変形例２におけるＥＣＵ２００により実行されるサーモスタット弁故障診断の全体処理の手順は、図３に示した処理手順と同じである。

図６は、この変形例２における診断前提条件判定（図３のステップＳ２０において実行される処理）の処理手順を示すフローチャートである。図６を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１３０，Ｓ１６０に代えてそれぞれステップＳ１３４，Ｓ１６４を含む。

すなわち、ステップＳ１２０において、前回のエンジン停止中に電動ポンプ３０が作動したものと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、エンジン２０が始動してからの経過時間が所定値Ｔ１（＞所定値Ｔ２）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１３４）。なお、所定値Ｔ１は、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の診断前提条件の判定値であり、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合の診断前提条件の判定値Ｔ２（デフォルト値）よりも大きい。一例として、所定値Ｔ１は５秒であり、所定値Ｔ２は２秒である。なお、エンジン２０が始動してからの経過時間は、図示されないタイマ等によって計時可能である。所定値Ｔ１＞所定値Ｔ２とすることによって、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していた場合の故障診断の開始を、エンジン停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも遅らせることができる。

そして、ステップＳ１３４において経過時間が所定値Ｔ１を超えたと判定されると（ステップＳ１３４においてＹＥＳ）、ステップＳ１４０へ処理が移行され、診断前提条件が成立したものとされる。ステップＳ１３４において経過時間が所定値Ｔ１以下であると判定されると（ステップＳ１３４においてＮＯ）、ステップＳ１５０へ処理が移行され、診断前提条件は不成立とされる。

一方、ステップＳ１２０において、前回のエンジン停止中に電動ポンプ３０が作動していないと判定された場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、経過時間が所定値Ｔ２を超えたか否かを判定する（ステップＳ１６４）。そして、経過時間が所定値Ｔ２を超えたと判定されると（ステップＳ１６４においてＹＥＳ）、ステップＳ１７０へ処理が移行され、診断前提条件が成立したものとされる。ステップＳ１６４において経過時間が所定値Ｔ２以下であると判定されると（ステップＳ１６４においてＮＯ）、ステップＳ１８０へ処理が移行され、診断前提条件は不成立とされる。

この変形例２によっても、エンジン２０の停止中に空調装置の暖房要求等に応じて電動ポンプ３０が作動した場合には、エンジン２０の停止中に電動ポンプ３０が作動しなかった場合よりも、エンジン２０の始動後に行なわれる故障診断の開始を遅らせることができるので、上記の実施の形態と同様に、サーモスタット弁７０の故障診断において誤判定を抑制することができる。

また、この変形例２においては、エンジン２０が始動してからの経過時間に基づいて故障診断の開始が調整されるので、センサの検出信号の取込処理や演算処理が不要となる。したがって、この変形例２によれば、ＥＣＵ２００の処理を簡素化することができる。また、センサの異常や測定精度の影響を受けることなく、故障診断の開始を調整することができる。

なお、上記の実施の形態およびその変形例１，２では、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を流れる漏れ流量を考慮してサーモスタット弁７０の故障診断を行なうものとしたが、故障診断の手法は、このような手法に限定されるものではない。たとえば、より簡易にＥＣＴ検出値とＲＣＴ検出値との比較に基づいて故障診断を行なう場合にも、この発明は適用可能である。

なお、この発明は、エンジン２０に加えて走行用モータを搭載するハイブリッド車両にも、走行用モータを搭載しない車両にも適用可能である。走行用モータを搭載しない車両においては、アイドリングストップ後やユーザによるＩＧオン操作後のエンジン始動についてこの発明を適用可能であり、ハイブリッド車両においては、さらに、ＥＶ走行からＨＶ走行へ切替わるときのエンジン始動についてもこの発明を適用可能である。

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」の一実施例に対応し、ヒータコア３６は、この発明における「熱交換器」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。

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、上記した実施の形態の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 エンジン冷却装置、２０ エンジン、２２ 取付側面部、２４ ウォータージャケット、２５ 冷却水路、２６，４４ 出口部、２７，４２ 入口部、２８ 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、３５ スロットルボディ、３６ ヒータコア、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 ＥＣＵ、３００ 熱機器。

Claims (5)

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、
   前記バイパス通路に設けられ、前記冷却水が有する熱量を利用する熱交換器と、
   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電動ポンプと、
   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、
   前記第１の温度センサの出力と前記第２の温度センサの出力とに基づいて、前記内燃機関の始動後に前記サーモスタット弁の故障診断を行なう制御装置とを備え、
   前記内燃機関の停止中に前記熱交換器の作動要求に応じて前記電動ポンプが作動するとき、前記サーモスタット弁は閉状態となり、
   前記制御装置は、前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動した場合には、前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動しなかった場合よりも、前記内燃機関の始動後に行なわれる前記故障診断の開始を遅らせる、内燃機関の冷却装置。
2. 前記制御装置は、前記内燃機関が始動してからの、前記第１の温度センサにより検出される冷却水温度の上昇量が所定値を超えると、前記故障診断を開始し、
   前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動した場合の前記所定値を示す第１の値は、前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動しなかった場合の前記所定値を示す第２の値よりも大きい、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記制御装置は、前記内燃機関が始動してからの前記内燃機関への吸入空気量を積算し、前記吸入空気量の積算値が所定値を超えると、前記故障診断を開始し、
   前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動した場合の前記所定値を示す第１の値は、前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動しなかった場合の前記所定値を示す第２の値よりも大きい、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記制御装置は、前記内燃機関が始動してからの経過時間が所定値を超えると、前記故障診断を開始し、
   前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動した場合の前記所定値を示す第１の値は、前記内燃機関の停止中に前記電動ポンプが作動しなかった場合の前記所定値を示す第２の値よりも大きい、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
5. 前記制御装置は、前記サーモスタット弁が閉状態において前記ラジエータ循環通路を流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温度の推定値を算出し、算出された前記推定値よりも前記第２の温度センサの出力値が大きい場合に前記サーモスタット弁が故障しているものと診断する、請求項２から４のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。

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