JP2017057757A - 診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の暖機完了後においても、温度調整弁の診断を的確に行うことができる診断装置を提供する。【解決手段】温度調整弁であるサーモスタットは、サーモスタットが正常である場合に、排出冷却水の温度が開弁閾値Ｔｃ２以上となったことに基づいて開弁し、車両に備えられるラジエータに排出冷却水を供給するように構成されている。診断装置であるＥＣＵの推定部は、排出冷却水の温度の実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低い場合のみ、内燃機関であるエンジン、及び車両の運転状態に基づいて排出冷却水の温度に関する推定を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のエンジンに供給する冷却水の温度を調整する温度調整弁の診断装置に関する。

車両のエンジンは、その燃焼行程において発生する多量の燃焼熱によって高温になる。このため、車両には、エンジンを適温に維持する冷却装置が搭載される。このような冷却装置としては、循環流路によってエンジンに冷却水を供給するとともに、当該エンジンから排出された冷却水（以下、「排出冷却水」とも称する）をラジエータによって冷却するものが一般的となっている。

一方、エンジンの始動時においては、燃焼効率を高めるために、エンジンを暖機して適当な温度まで可及的速やかに昇温させることが要求される。暖機中は、排出冷却水をラジエータで冷却せずにエンジンに還流することで、エンジンの温度上昇を速めることが可能となる。このため、排出冷却水をラジエータに循環させる循環流路と、排出冷却水をラジエータに循環させずにエンジンに還流させるバイパス流路と、が設けられている。循環流路には、エンジンに供給する冷却水の温度を調整するために、温度調整弁が設けられている。エンジンの暖機や冷却を適切に行うために、この温度調整弁には高い信頼性が要求される。

下記特許文献１には、排出冷却水の温度の実測値と推定値とに基づいて、温度調整弁であるサーモスタットの異常の有無の診断を行う診断装置が記載されている。具体的には、当該診断装置は、排出冷却水の温度の実測値と推定値との偏差を算出するとともに、この偏差が閾値よりも大きい場合に、サーモスタットに異常があると診断する。

特開２０００−１０４５４９号公報

上記特許文献１に記載された診断装置は、エンジンの暖機中にサーモスタットの診断を行う。しかしながら、サーモスタットの異常はエンジンの冷却に大きな影響を及ぼすため、サーモスタットの診断はエンジンの暖機完了後も行うことが好ましい。

しかしながら、暖機後の排出冷却水の温度は、サーモスタットの開度やエンジンの運転状態等の種々の原因に基づいて複雑に変化する。したがって、サーモスタットの異常以外の原因によって排出冷却水の温度の実測値と推定値とが変化することがあり、この場合はサーモスタットの診断を的確に行うことができなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の暖機完了後においても、温度調整弁の診断を的確に行うことができる診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る診断装置は、車両（１）の内燃機関（２０）に供給する冷却水の温度を調整する温度調整弁（４５）の診断装置（１０，１０Ａ）であって、
前記内燃機関から排出された冷却水である排出冷却水の温度の実測値を取得する水温取得部（１１）と、前記内燃機関及び前記車両の運転状態に基づいて前記排出冷却水の温度に関する推定を行う推定部（１３，１３Ａ）と、前記実測値、及び前記推定部による推定の結果に基づいて、前記温度調整弁の異常の有無を診断する診断部（１４，１４Ａ）と、を備える。前記温度調整弁は、前記温度調整弁が正常である場合に、前記排出冷却水の温度が開弁閾値以上となったことに基づいて開弁し、前記車両に備えられるラジエータ（４６）に該排出冷却水を供給するように構成されている。前記推定部は、前記実測値が前記開弁閾値よりも低い場合のみ、前記推定を行う。

この構成によれば、排出冷却水の温度の実測値が、温度調整弁が開弁する温度である開弁閾値よりも低い場合のみ、排出冷却水の温度に関する推定を行う。これにより、排出冷却水の温度に関する推定を、温度調整弁が正常であれば排出冷却水がラジエータにおいて放熱しない条件下で行うことができる。したがって、診断部が、排出冷却水の温度の実測値と、排出冷却水の温度に関する推定の結果に基づいて温度調整弁を診断する場合でも、温度調整弁の診断を的確に行うことが可能となる。

本発明によれば、エンジンの暖機完了後においても、温度調整弁の診断を的確に行うことができる診断装置を提供することができる。

第１実施形態及び第２実施形態に係るＥＣＵ、及び当該ＥＣＵが搭載された車両の構成を示す模式図である。 図１のＥＣＵを示す機能ブロック図である。 図１のＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 図１のＥＣＵによる診断の許可又は保留の変化を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係るＥＣＵを示す機能ブロック図である。 図１のエンジンの運転領域を示す説明図である。 図５のＥＣＵによる診断の許可又は保留の決定ロジックを示す説明図である。 図５のＥＣＵによる診断の許可又は保留の変化を示すタイムチャートである。 図５のＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係るＥＣＵ１０と、ＥＣＵ１０を搭載した車両１について説明する。車両１は、内燃機関であるエンジン２０を動力源として搭載している。尚、図１では、後述する第２実施形態に係るＥＣＵの符号１０Ａが括弧書きで図示されている。

エンジン２０は、例えばガソリンを燃料とするレシプロエンジンである。エンジン２０は、シリンダヘッド２１と、シリンダブロック２２と、を有している。エンジン２０は、不図示の気筒を複数有している。各気筒は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程の各行程を繰り返し行うことによってトルクを発生させる。当該トルクは、エンジン２０が有する不図示のクランク軸を介して出力され、車両１の走行に用いられる。

この他にも、車両１は、冷却装置４０と、暖房装置６０と、を搭載している。

冷却装置４０は、燃焼行程において多量の燃焼熱を発生させるエンジン２０を冷却し、適温に維持する装置である。冷却装置４０は、ウォータポンプ４１と、エンジン冷却流路４２と、循環流路４３と、バイパス流路４４と、ラジエータ４６と、を有している。

ウォータポンプ４１は、冷却水を圧送する流体機械である。当該冷却水は、不凍液であるＬＬＣを含有している。ウォータポンプ４１は、エンジン２０の出力の一部を、クランク軸を介して受けることで回転駆動する。ウォータポンプ４１の回転駆動により、ウォータポンプ４１の上流側から供給される冷却水は加圧されて下流側に供給される。

エンジン冷却流路４２は、エンジン２０の内部に形成された冷却水の流路である。例えば、シリンダブロック２２の内部には、各気筒の周囲を包み込むようにエンジン冷却流路４２が形成されている。

循環流路４３は、配管の内部に形成された冷却水の流路である。当該配管は、その一端がエンジン冷却流路４２の下流端に接続され、他端がウォータポンプ４１に接続されている。これにより、循環流路４３は、エンジン冷却流路４２とともにエンジン２０に冷却水を循環させる流路となっている。循環流路４３は、エンジン冷却流路４２の下流端から後述するラジエータ４６まで延びる第１循環流路４３１と、ラジエータ４６からウォータポンプ４１まで延びる第２循環流路４３２と、からなる。

バイパス流路４４は、配管の内部に形成された冷却水の流路である。当該配管は、第１循環流路４３１を形成する配管の途中にその一端が接続され、第２循環流路４３２を形成する配管の途中にその他端が接続されている。これにより、バイパス流路４４は、第１循環流路４３１から分岐するとともに、ラジエータ４６を迂回して第２循環流路４３２の途中に合流する流路となっている。

ラジエータ４６は、循環流路４３に設けられた熱交換器である。ラジエータ４６は、いずれも不図示のチューブとコルゲートフィンとを有している。チューブは、内部に冷却水を流す金属製の管状部材である。コルゲートフィンは、金属製の板を折り曲げることで形成されている。ラジエータ４６は、複数のコルゲートフィンと複数のコルゲートフィンとを交互に積層することで形成されている。

ラジエータファン４７は、ラジエータ４６に隣接して設けられた送風機である。ＥＣＵ１０が送信する制御信号を受信してラジエータファン４７が回転駆動すると、矢印ＡＦで示されるように、車両１の不図示のグリルを介して空気が取り込まれる。この空気は、ラジエータ４６の隣り合うチューブ間を流れることでラジエータ４６を通過し、当該チューブの内部を流れる冷却水と熱交換を行う。これにより、ラジエータ４６を流れる冷却水の放熱が行われ、その温度が低下する。

暖房装置６０は、車両１の車室内の暖房を行う装置である。暖房装置６０は、ヒータコア６１と、暖房ブロア６２と、を有している。

ヒータコア６１はバイパス流路４４の途中に設けられた熱交換器である。ヒータコア６１は、いずれも不図示のチューブとコルゲートフィンとを有している。チューブは、内部に冷却水を流す金属製の管状部材である。コルゲートフィンは、金属製の板を折り曲げることで形成されている。ヒータコア６１は、複数のコルゲートフィンと複数のコルゲートフィンとを交互に積層することで形成されている。

暖房ブロア６２は、ヒータコア６１の近傍に設けられた送風機である。ＥＣＵ１０が送信する制御信号を受信して暖房ブロア６２が回転駆動すると、車室内又は車外から空気が取り込まれ、ヒータコア６１に供給される。この空気は、ヒータコア６１を通過する際に熱交換を行い、その温度が調整される。温度調整されたこの空気は、車室内に供給される。

また、循環流路４３を形成する配管からバイパス流路４４を形成する配管が分岐する部分よりも下流側であって、ラジエータ４６側には、サーモスタット４５が配置されている。サーモスタット４５は、不図示の弁体を内部に有している。サーモスタット４５の内部の弁体は、その近傍の冷却水の温度に感応して移動するように構成されている。サーモスタット４５は、冷却水の温度が開弁閾値Ｔｃ２（例えば、８０℃）以上になったことに基づいて開弁し、弁体の移動によって閉状態と開状態とに切り替えられるように構成されている。そして、サーモスタット４５は、冷却水の温度に基づいて、ラジエータ４６を介してエンジン２０に供給される冷却水の流量と、バイパス流路４４を介してエンジン２０に供給される冷却水の流量との比を調整する。

引き続き図１を参照しながら、以上のように構成された冷却装置４０及び暖房装置６０の動作について説明する。

燃料の供給を受けてエンジン２０が始動すると、燃焼行程において発生する多量の燃焼熱によってエンジン２０の温度が徐々に上昇する。ウォータポンプ４１は、クランク軸を介してエンジン２０の出力を受け、回転駆動する。これにより、第２循環流路４３２の冷却水が加圧され、エンジン２０のエンジン冷却流路４２に供給される。

冷却水は、エンジン冷却流路４２を流れる間に、シリンダヘッド２１やシリンダブロック２２と熱交換を行う。これにより、シリンダヘッド２１やシリンダブロック２２は熱を奪われて冷却される一方で、冷却水は受熱して温度が上昇する。

エンジン２０が始動して間もない状態では、エンジン２０の温度は比較的低いため、エンジン冷却流路４２から排出されて第１循環流路４３１を流れる冷却水（以下、「排出冷却水」とも称する）の温度も比較的低いものとなる。この場合、サーモスタット４５の弁体は、第１循環流路４３１の下流側を閉塞するとともに、バイパス流路４４側を開放する位置に配置される。

これにより、排出冷却水は、ラジエータ４６に供給されることなく、バイパス流路４４を流れ、第２循環流路４３２に供給される。すなわち、エンジン２０の温度が比較的低い状態では、冷却水はラジエータ４６を迂回しながら循環する。この場合、排出冷却水はラジエータ４６によって冷却されないため、エンジン２０が冷却水によって過度に冷却することはない。したがって、エンジン２０の始動時における暖機が冷却水によって阻害されることはない。

一方、エンジン２０の温度が適温以上となった状態では、排出冷却水の温度も比較的高いものとなる。この場合、サーモスタット４５の弁体は、第１循環流路４３１の下流側及びバイパス流路４４の双方を開放する位置に配置される。

これにより、排出冷却水は、その一部がラジエータ４６に供給され、残部がバイパス流路４４を流れて第２循環流路４３２に供給される。すなわち、エンジン２０が適温以上となった状態では、ラジエータ４６に供給された一部の排出冷却水は冷却されるとともに、残部の排出冷却水はラジエータ４６を迂回して流れる。これらの冷却水は、第２循環流路４３２において合流し、ウォータポンプ４１によって加圧されて再びエンジン冷却流路４２に供給される。

前述したように、バイパス流路４４を流れる冷却水は、ヒータコア６１を通過する際に空気と熱交換する。この熱交換によって加熱されて温度上昇した空気は、不図示のダクトによって車両１の車室内に導かれ、車室内の暖房に用いられる。

続いて、図２を参照しながら、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１０について説明する。ＥＣＵ１０は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、デジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ＥＣＵ１０には機能的な制御ブロックが構成される。

図２は、ＥＣＵ１０を機能的な制御ブロック図として示している。尚、ＥＣＵ１０を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図２に示される制御ブロックのように分割されている必要はない。すなわち、実際のアナログ回路やモジュールは、図２に示される複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。後述する処理を実行できるように構成されていれば、ＥＣＵ１０の内部の実際の構成は当業者が適宜変更できるものである。

ＥＣＵ１０は、水温センサ５１、外気温センサ５２、空燃比センサ５３、クランク角センサ５４、及び車速センサ５５の各センサと電気的に接続されている。水温センサ５１は、第１循環流路４３１に配置され（図１参照）、排出冷却水の温度の実測値Ｔａに対応する信号を生成して送信するセンサである。外気温センサ５２は、車両１のうち外気に触れる部位に配置され（図１参照）、外気温に対応する信号を生成して送信するセンサである。空燃比センサ５３は、不図示の排出ガス流路に設けられ（図１参照）、エンジン２０から排出されるガスの酸素濃度に対応する信号を生成して送信するセンサである。クランク角センサ５４は、エンジン２０に取り付けられ（図１参照）、クランク軸の角度に対応する信号を生成して送信するセンサである。車速センサ５５は、車両１の不図示の車軸に取り付けられ（図１参照）、当該車軸の回転数に対応する信号を生成して送信するセンサである。

ＥＣＵ１０は、エンジン２０、ラジエータファン４７、暖房ブロア６２、及び報知装置７０の各車載機器とも電気的に接続されている。報知装置７０は、車両１の乗員に対して種々の報知を行うための装置である。報知装置７０は、例えば表示パネルやブザー等、公知の機器によって構成される。ＥＣＵ１０は、制御信号を送信することによって各車載機器の動作を制御する。

尚、本願において「電気的に接続」とは、信号線によって互いに接続された形態に限定されるものではなく、無線で互いに通信可能とされた形態をもその意味に含みうるものとする。

ＥＣＵ１０は、演算部１１、記憶部１２、推定部１３、及び診断部１４を有している。

演算部１１は、各車載機器の制御に必要となる種々の演算を行う部分である。具体的には、演算部１１は、運転者による不図示のアクセルの踏み込みに応じて、エンジン２０にトルクを発生させるための演算を行う。また、演算部１１は、水温センサ５１から受信する信号に基づいて所定の演算を行い、排出冷却水の温度の実測値Ｔａを取得する。また、演算部１１は、外気温センサ５２から受信する信号に基づいて所定の演算を行い、外気温を取得する。また、演算部１１は、空燃比センサ５３から受信する信号に基づいて所定の演算を行い、エンジン２０の気筒内における空燃比を算出する。また、演算部１１は、不図示のエアーフローセンサから受信する信号に基づいて所定の演算を行い、エンジン２０が取り込む空気の流量を算出する。また、演算部１１は、クランク角センサ５４から受信する信号に基づいて所定の演算を行い、エンジン２０の回転数を取得する。また、演算部１１は、車速センサ５５から受信する信号に基づいて所定の演算を行い、路面に対する車両１の移動速度（以下、「車速」とも称する）を取得する。

記憶部１２は、種々の情報を記憶する部分である。記憶部１２は、例えば不揮発性メモリによって構成される。記憶部１２にはマップ等の情報が予め記憶されている。当該情報は演算部１１によって読み出されて演算に用いられる。また、記憶部１２は、演算部１１の演算結果を記憶することができる。

推定部１３は、排出冷却水の温度の値を推定する部分である。以下、推定部１３によって推定された排出冷却水の温度の値を「推定値Ｔｅ」とも称する。推定部１３は、演算部１１によって取得されたエンジン２０が取り込む空気の流量、エンジン２０の回転数、外気温、及び車速の各値に基づいて、公知の手法によって推定値Ｔｅを算出する。詳細には、推定部１３は、各値を記憶部１２に記憶されているマップと参照するとともに、参照の結果取得される値を用いて種々の演算を行うことによって推定値Ｔｅを算出する。

診断部１４は、サーモスタット４５の診断を行う部分である。具体的には、診断部１４は、サーモスタット４５の弁体が正常に移動できず、前述した閉状態と開状態とを切り替えられない異常があるか否かの診断を行う。

続いて、図３及び図４を参照しながら、ＥＣＵ１０が実行する処理の流れについて説明する。図３は、エンジン２０の暖機完了後に、ＥＣＵ１０が実行する処理を示したフローチャートである。尚、以下では簡便のため、詳細にはＥＣＵ１０の演算部１１等が実行している処理も、総括してＥＣＵ１０が実行するものとして説明する。

まず、ＥＣＵ１０は、図３に示されるステップＳ１１で、排出冷却水の温度の実測値Ｔａが、予め定められた開弁閾値Ｔｃ２よりも低いか否かを判定する。前述したように、この開弁閾値Ｔｃ２は、サーモスタット４５が開弁する冷却水の温度である。図４に示される時刻ｔ１１よりも前の状態のように、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２以上であると判定した場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１７の処理に進み、サーモスタット４５は正常と診断する。一方、図４に示される時刻ｔ１１以降の状態のように、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低いと判定した場合、ＥＣＵ１０は、図３に示されるステップＳ１２の処理に進む。

次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２で、排出冷却水の温度の推定値Ｔｅの算出を開始する。図４に示されるように、ＥＣＵ１０は時刻ｔ１１よりも前では推定値Ｔｅを算出していない。ＥＣＵ１０は、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低いと判定したことをトリガとして、推定値Ｔｅの算出を開始する。ＥＣＵ１０は、実測値Ｔａを初期値として用いる推定アルゴリズムに基づいて推定値Ｔｅを算出する。このため、図４に示されるように、時刻ｔ１１においては、推定値Ｔｅは実測値Ｔａと等しい値となっている。

次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３で、実測値Ｔａが予め定められた診断閾値Ｔｃ１（例えば、６０℃）よりも低いかを判定する。この診断閾値Ｔｃ１は、開弁閾値Ｔｃ２よりも低い値に設定されている。また、診断閾値Ｔｃ１は、排出冷却水の実際の温度の値がこの値を下回った場合に、燃料システム、触媒等に関する診断が適切に行われなくなる値に設定されている。図４に示される時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの状態のように、実測値Ｔａが診断閾値Ｔｃ１よりも低くないと判定した場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１７の処理に進み、サーモスタット４５は正常と診断する。一方、図４に示される時刻ｔ１２以降の状態のように、実測値Ｔａが診断閾値Ｔｃ１よりも低いと判定した場合、ＥＣＵ１０は、図３に示されるステップＳ１４の処理に進む。

次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４で、推定値Ｔｅと実測値Ｔａとの偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が、予め定められた偏差閾値Ｃ１よりも大きいか否かを判定する。図４に示される時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの状態のように、偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が偏差閾値Ｃ１よりも大きくないと判定した場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１７の処理に進み、サーモスタット４５は正常と診断する。

一方、図４に示される時刻ｔ１３以降の状態のように、偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が偏差閾値Ｃ１よりも大きいと判定した場合、サーモスタット４５の内部の弁体は適切に移動できない状態にあると推定できる。すなわち、サーモスタット４５からラジエータ４６に必要以上の流量の排出冷却水が供給され、ラジエータ４６において排出冷却水が冷却されていると推定できる。したがってこの場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１５の処理に進み、サーモスタット４５は異常と診断する。さらに、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１６で報知装置７０を動作させ、車両１のユーザに点検等を促すことができる。

以上説明したように、第１実施形態に係るＥＣＵ１０は、排出冷却水の温度の実測値Ｔａが、サーモスタット４５が開弁する温度である開弁閾値Ｔｃ２よりも低い場合のみ、排出冷却水の温度に関する推定を行う。これにより、排出冷却水の温度に関する推定を、サーモスタット４５が正常であれば排出冷却水がラジエータ４６において放熱しない条件下で行うことができる。したがって、診断部１４が、排出冷却水の温度の実測値Ｔａと、排出冷却水の温度に関する推定の結果である推定値Ｔｅに基づいてサーモスタット４５を診断する場合でも、サーモスタット４５の診断を的確に行うことが可能となる。

また、ＥＣＵ１０では、推定部１３は、排出冷却水の温度の値を推定する。そして、診断部１４は、推定値Ｔｅと実測値Ｔａとの偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が偏差閾値Ｃ１よりも大きい場合に、サーモスタット４５が異常であると診断する。

エンジン２０の暖機後の排出冷却水の温度は、サーモスタット４５の開度やエンジン２０の運転状態等の種々の原因に基づいて複雑に変化する。したがって、エンジン２０の暖機後に推定値Ｔｅを正確に算出しようとすると、複雑な推定アルゴリズムを用いる必要があるとともに、それに伴うＥＣＵ１０の処理負荷も大きなものとなる。

これに対し、ＥＣＵ１０では、サーモスタット４５が正常であれば排出冷却水がラジエータ４６において放熱しない条件下で推定値Ｔｅを算出する。したがって、用いる推定アルゴリズムを比較的簡便なものとし、算出に伴うＥＣＵ１０の処理負荷を軽減することが可能となる。また、このようにして算出した推定値Ｔｅに基づいて、実測値Ｔａとの偏差（Ｔｅ−Ｔａ）を算出するとともに、当該実測値Ｔａとの偏差（Ｔｅ−Ｔａ）を偏差閾値Ｃ１と比較することで、サーモスタット４５の診断を行うことが可能となる。すなわち、偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が偏差閾値Ｃ１よりも大きい場合は、サーモスタット４５の内部の弁体が適切に移動できず、サーモスタット４５からラジエータ４６に必要以上の流量の排出冷却水が供給される異常が生じていると診断できる。

また、ＥＣＵ１０では、診断部１４は、開弁閾値Ｔｃ２よりも低く設定された診断閾値Ｔｃ１よりも実測値Ｔａが低く、且つ、偏差（Ｔｅ−Ｔａ）が偏差閾値Ｃ１よりも大きい場合に、サーモスタット４５が異常であると診断する。

この構成によれば、燃料システム、触媒等に関する診断が適切に行われなくなる診断閾値Ｔｃ１に排出冷却水の温度が達し、且つ、サーモスタット４５からラジエータ４６に必要以上の流量の排出冷却水が供給されていることに基づいて、サーモスタット４５が異常であると診断することが可能となる。推定部１３は開弁閾値Ｔｃ２で推定値Ｔｅの算出を開始している。したがって、推定部１３は、実測値Ｔａが診断閾値Ｔｃ１に達した場合に迅速に偏差（Ｔｅ−Ｔａ）を算出するとともに、その偏差（Ｔｅ−Ｔａ）を偏差閾値Ｃ１と比較することが可能となる。

続いて、第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａについて、図５乃至図９を参照しながら説明する。このＥＣＵ１０Ａは、第１実施形態に係るＥＣＵ１０と同様に車両１に搭載され（図１参照）、温度調整弁であるサーモスタット４５の診断を行う電子制御装置である。ＥＣＵ１０Ａのうち、第１実施形態に係るＥＣＵ１０と同一の構成については適宜同一の符号を付して、説明を省略する。

図５に示されるように、第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａは、前述したＥＣＵ１０と同様に演算部１１、及び記憶部１２を有している。さらに、ＥＣＵ１０Ａは、推定部１３Ａ、診断部１４Ａ、カウンタ部１５、受熱量算出部１６、及び放熱量算出部１７を有している。

推定部１３Ａは、排出冷却水の温度の変化の傾向を推定する部分である。後述するように、推定部１３Ａは、冷却水の熱収支に基づいて、排出冷却水の温度が上昇又は低下することを推定する。

診断部１４Ａは、サーモスタット４５の診断を行う部分である。具体的には、診断部１４は、サーモスタット４５の弁体が正常に移動できず、前述した閉状態と開状態とを切り替えられない異常があるか否かの診断を行う。

カウンタ部１５は、種々のカウントを行う部分である。例えば、カウンタ部１５は、複数に区分されたエンジン２０の運転領域のうち、エンジン２０が特定の運転領域で運転した時間長等のカウントを行う。

受熱量算出部１６は、単位時間あたりにエンジン２０から冷却水に伝達される熱量（以下、「受熱量」とも称する）を算出する部分である。後述するように、受熱量算出部１６は、エンジン２０の回転数等に基づいて受熱量を算出する。

放熱量算出部１７は、単位時間あたりに冷却水から外部に放出される熱量（以下、「放熱量」とも称する）を算出する部分である。後述するように、放熱量算出部１７は、外気温等に基づいて放熱量を算出する。

図６は、エンジン２０の回転数が横軸にプロットされ、エンジン２０が取り込む空気の量が縦軸にプロットされた受熱量Ｑｒｃマップを図示している。当該受熱量Ｑｒｃマップは、ＥＣＵ１０Ａの記憶部１２に記憶されている。エンジン２０が各回転数において取り込む空気量は、実線ＷＯＴ（Wide Open throttle：スロットル弁の全開状態）で示される値が上限となる。

エンジン２０が、実線Ｑｒｃ１，Ｑｒｃ２，Ｑｒｃ０，Ｑｒｃ３に沿って運転する場合、冷却水の受熱量ＱｒｃはそれぞれＱｒｃ１，Ｑｒｃ２，Ｑｒｃ０，Ｑｒｃ３となる。受熱量Ｑｒｃ１，Ｑｒｃ２，Ｑｒｃ０，Ｑｒｃ３は、この順序で小さくなる値である。すなわち、図６に示されるマップでは、エンジン２０が運転している領域が右上にあるほど、冷却水の受熱量Ｑｒｃは大きな値となる。また、図６に示されるマップは、エンジン２０が取り込む空気量に代えて、エンジン２０が発生させるトルクをその縦軸にプロットすることでも、同様のものを作成することができる。

ここで、冷却水の受熱量ＱｒｃがＱｒｃ０よりも大きな値となり、且つ実線ＷＯＴよりも小さな値となるＡ領域（すなわち、受熱量Ｑｒｃ１，Ｑｒｃ２が属する領域）でエンジン２０が運転している場合、冷却水の受熱量Ｑｒｃは放熱量Ｑｒｄよりも大きくなる。この場合、その熱収支に基づいて、排出冷却水の温度が上昇する傾向がある。

これに対し、冷却水の受熱量ＱｒｃがＱｒｃ０よりも小さな値となり、且つ実線ＷＯＴよりも小さな値となるＢ領域（すなわち、受熱量Ｑｒｃ３が属する領域）でエンジン２０が運転している場合、冷却水の受熱量Ｑｒｃは放熱量Ｑｒｄよりも小さくなる。この場合、その熱収支に基づいて、排出冷却水の温度が低下する傾向がある。すなわち、受熱量Ｑｒｃ０は、それを境として排出冷却水の温度が上昇又は低下に転じる閾値となる。

エンジン２０がＢ領域で運転しており、排出冷却水の温度が低下している状態では、それがサーモスタット４５の異常によるものか、又は、それ以外の原因によるものかの判別が困難となる。したがって、このような状態でサーモスタット４５の診断を行うと、その診断結果が誤ったものとなる懸念が高まる。エンジン２０がＢ領域で運転している頻度が高い場合は、サーモスタット４５の診断を保留することが好ましい。

続いて、図７及び図８を参照しながら、サーモスタット４５の診断の許可と保留の決定について説明する。

ＥＣＵ１０Ａの受熱量算出部１６は、図７に示されるように、エンジン２０の回転数とエンジン２０が取り込むと空気量とを、記憶部１２に記憶された受熱量Ｑｒｃマップと照合する。これにより、そのエンジン２０の運転状態における冷却水の受熱量Ｑｒｃが得られる。

また、ＥＣＵ１０Ａの放熱量算出部１７は、エンジン２０の回転数を熱通過率ｈマップと照合する。熱通過率ｈは、冷却水から外気に伝達される熱を算出する際に用いられる定数である。熱通過率ｈは、循環流路３３やバイパス流路３４を形成する配管の材料特性や形状を考慮して予め実験的に同定されており、冷却水の流速と相関を有するものである。本実施形態では、冷却水を圧送するウォータポンプ４１は、エンジン２０の出力を受けて回転駆動するものであるから、冷却水の流速はエンジン２０の回転数と相関を有する。したがって、ここでの熱通過率ｈマップは、エンジン２０の回転数と、当該回転数における熱通過率ｈとを対応させたものとなっている。エンジン２０の回転数を熱通過率ｈマップと照合することにより、熱通過率ｈが得られる。

さらに、放熱量算出部１７は、外気温と冷却水の温度との差分である温度差ΔＴを算出する。そして、放熱量算出部１７は、この温度差ΔＴと熱通過率ｈとを乗じることによって、冷却水の放熱量Ｑｒｄを得る。

ＥＣＵ１０Ａは、以上のようにして得た冷却水の受熱量Ｑｒｃと、放熱量Ｑｒｄとの比較を行う。放熱量Ｑｒｄが受熱量Ｑｒｃよりも大きい場合、エンジン２０は図６に示されるＢ領域で運転していることとなり、排出冷却水の温度が低下する傾向がある。

そして、ＥＣＵ１０Ａは、エンジン２０が運転している所定期間において、放熱量Ｑｒｄが受熱量Ｑｒｃよりも大きい状態になった期間の時間長Ｔｂを算出する。また、ＥＣＵ１０Ａは、当該所定期間の時間長Ｔｄに対する時間長Ｔｂの比率（Ｔｂ／Ｔｄ）を算出する。ＥＣＵ１０Ａは、この比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が比率閾値である５０％以上か否かを判断する。この比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が５０％以上である場合（すなわち、Ｔｂ／Ｔｄが０．５以上である場合）、エンジン２０が頻繁にＢ領域で運転しており、サーモスタット４５の診断結果が誤ったものとなる懸念が大きいことから、ＥＣＵ１０Ａの診断部１４はサーモスタット４５の診断を保留する。一方、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が５０％に満たない（すなわち、Ｔｂ／Ｔｄが０．５に満たない場合）場合、サーモスタット４５の診断結果が誤ったものとなる懸念は小さいことから、ＥＣＵ１０Ａの診断部１４は診断を保留しない（すなわち、診断を許可する）。

図８には、サーモスタット４５の診断の許可と保留との変化が、時間の変化とともに図示されている。ＥＣＵ１０Ａのカウンタ部１５は、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低くなった時刻ｔ２１からのエンジン２０の運転期間の時間長Ｔｄをカウントする。時刻ｔ２１から時刻ｔ２３の間は、エンジン２０が図６に示されるＢ領域で運転することがないため、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）は比率閾値である５０％に満たない。この場合、ＥＣＵ１０Ａの診断部１４は診断を保留しない（すなわち、診断を許可する）。

時刻ｔ２３で、例えばエンジン２０において発生する新たな燃焼熱が少なくなると、冷却水の受熱量が減少し、エンジン２０がＢ領域で運転する頻度が徐々に高まる。ＥＣＵ１０Ａのカウンタ部１５は、エンジン２０がＢ領域で運転している期間の時間長Ｔｂのカウントを開始する。

時刻ｔ２４で、時間長Ｔｄに対する時間長Ｔｂの比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が比率閾値である５０％に達すると、ＥＣＵ１０Ａの診断部１４は診断を保留する。これにより、誤診断が生じる懸念が高い状況でのサーモスタット４５の診断が保留される。すなわち、時刻ｔ２４以降のエンジン２０の運転条件は、時刻ｔ２４までのエンジン２０の運転条件よりも排出冷却水の温度が低下するものになっている。

続いて、図８及び図９を参照しながら、ＥＣＵ１０Ａが実行する処理の流れについて説明する。図９は、エンジン２０の暖機完了後に、ＥＣＵ１０Ａが実行する処理を示したフローチャートである。尚、以下では簡便のため、詳細にはＥＣＵ１０Ａの演算部１１等が実行している処理も、総括してＥＣＵ１０Ａが実行するものとして説明する。

まず、ＥＣＵ１０Ａは、図９に示されるステップＳ２１で、排出冷却水の温度の実測値Ｔａが、予め定められた開弁閾値Ｔｃ２よりも低いか否かを判定する。このステップＳ２１でＥＣＵ１０Ａが実行する処理は、前述したステップＳ１１でＥＣＵ１０が実行する処理と同様のものである。図８に示される時刻ｔ２１よりも前の状態のように、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２以上であると判定した場合、ＥＣＵ１０ＡはステップＳ２７の処理に進み、サーモスタット４５は正常と診断する。一方、図８に示される時刻ｔ２３以降の状態のように、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低いと判定した場合、ＥＣＵ１０は、図９に示されるステップＳ２２の処理に進む。

次に、ＥＣＵ１０Ａは、ステップＳ２２で、時間長Ｔｄに対する時間長Ｔｂの比率（Ｔｂ／Ｔｄ）の算出を開始する。図８に示されるように、ＥＣＵ１０Ａは、時刻ｔ２１よりも前では時間長Ｔｄ及び時間長Ｔｂをカウントしておらず、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）を算出していない。ＥＣＵ１０Ａは、実測値Ｔａが開弁閾値Ｔｃ２よりも低いと判定したことをトリガとして、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）の算出を開始する。

次に、ＥＣＵ１０Ａは、ステップＳ２３で、実測値Ｔａが予め定められた診断閾値Ｔｃ１（例えば、６０℃）よりも低いかを判定する。このステップＳ２３でＥＣＵ１０Ａが実行する処理は、前述したステップＳ１３でＥＣＵ１０が実行する処理と同様のものである。図８に示される時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの状態のように、実測値Ｔａが診断閾値Ｔｃ１よりも低くないと判定した場合、ＥＣＵ１０ＡはステップＳ２８の処理に進み、サーモスタット４５は正常と診断する。一方、図８に示される時刻ｔ２２以降の状態のように、実測値Ｔａが診断閾値Ｔｃ１よりも低いと判定した場合、ＥＣＵ１０Ａは、図９に示されるステップＳ２４の処理に進む。

次に、ＥＣＵ１０Ａは、ステップＳ２４で、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が比率閾値である５０％以上か否かを判定する。比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が５０％以上であると判定した場合、ＥＣＵ１０ＡはステップＳ２５の処理に進む。

次に、ＥＣＵ１０Ａは、ステップＳ２５で、サーモスタット４５の診断を保留する。すなわち、前述したステップＳ２４で、エンジン２０が頻繁にＢ領域で運転しており、当該診断の結果が誤ったものとなる懸念が大きいと推測されることから、ＥＣＵ１０Ａは当該診断を保留する。

一方、ステップＳ２４で、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が比率閾値である５０％以上ではないと判定した場合、ＥＣＵ１０Ａは、次にステップＳ２６の処理に進む。次に、ステップＳ２６で、ＥＣＵ１０Ａは、サーモスタット４５に異常があると診断する。さらに、ＥＣＵ１０Ａは、ステップＳ２７で報知装置７０を動作させ、車両１のユーザに点検等を促すことができる。

以上説明したように、第２実施形態に係るＥＣＵ１０Ａは、エンジン２０の暖機完了後の冷却水の受熱量Ｑｒｃを算出する受熱量算出部１６と、エンジン２０の暖機完了後の冷却水の放熱量Ｑｒｄを算出する放熱量算出部１７と、を備える。推定部１３Ａは、受熱量算出部１６によって算出された受熱量Ｑｒｃと、放熱量算出部１７によって算出された放熱量Ｑｒｄとに基づいて、排出冷却水の温度の上昇又は低下を推定する。

この構成によれば、サーモスタット４５が正常であれば排出冷却水がラジエータ４６において放熱しない条件下で、冷却水の受熱量Ｑｒｃ及び放熱量Ｑｒｄを算出する。したがって、冷却水の受熱量Ｑｒｃ及び放熱量Ｑｒｄを算出する際のアルゴリズムを比較的簡便なものとし、算出に伴うＥＣＵ１０Ａの処理負荷を軽減することが可能となる。また、このようにして算出した冷却水の受熱量Ｑｒｃ及び放熱量Ｑｒｄに基づいてサーモスタット４５の診断を保留することで、誤診断が生じる懸念が高い状況でのサーモスタット４５の診断を回避することが可能となる。

また、ＥＣＵ１０Ａでは、診断部１４Ａは、放熱量算出部１７によって算出された放熱量Ｑｒｄが受熱量算出部１６によって算出された受熱量Ｑｒｃよりも大きい場合に、診断を保留する。

この構成によれば、放熱量Ｑｒｄが受熱量Ｑｒｃよりも大きいことに基づいて、サーモスタット４５が正常であっても排出冷却水の温度が低下することを推定することが可能となる。したがって、放熱量Ｑｒｄが受熱量Ｑｒｃよりも大きい場合は診断部１４Ａによる診断を保留することで、サーモスタット４５の診断を的確に行うことが可能となる。

また、ＥＣＵ１０Ａでは、診断部１４Ａは、エンジン２０の暖機完了後の所定期間の時間長Ｔｄに対する、該所定期間において放熱量算出部１７によって算出された放熱量Ｑｒｄが受熱量算出部１６によって算出された受熱量Ｑｒｃよりも大きい状態である期間の時間長Ｔｂの比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が、比率閾値である５０％よりも大きい場合に診断を保留する。

この構成によれば、所定期間の時間長Ｔｄに対する、放熱量Ｑｒｄが受熱量Ｑｒｃよりも大きい状態である期間の時間長Ｔｂの比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が５０％よりも大きいことに基づいて、サーモスタット４５が正常であっても排出冷却水の温度が低下することを推定することが可能となる。したがって、比率（Ｔｂ／Ｔｄ）が５０％よりも大きい場合は診断部１４Ａによる診断を保留することで、サーモスタット４５の診断を的確に行うことができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１：車両
１０，１０Ａ：ＥＣＵ（診断装置）
１１：演算部（水温取得部）
１３，１３Ａ：推定部
１４，１４Ａ：診断部
１６：受熱量算出部
１７：放熱量算出部
２０：エンジン（内燃機関）
４５：サーモスタット（温度調整弁）
４６：ラジエータ

Claims (6)

1. 車両（１）の内燃機関（２０）に供給する冷却水の温度を調整する温度調整弁（４５）の診断装置（１０，１０Ａ）であって、
   前記内燃機関から排出された冷却水である排出冷却水の温度の実測値を取得する水温取得部（１１）と、
   前記内燃機関及び前記車両の運転状態に基づいて前記排出冷却水の温度に関する推定を行う推定部（１３，１３Ａ）と、
   前記実測値、及び前記推定部による推定の結果に基づいて、前記温度調整弁の異常の有無を診断する診断部（１４，１４Ａ）と、を備え、
   前記温度調整弁は、前記温度調整弁が正常である場合に、前記排出冷却水の温度が開弁閾値以上となったことに基づいて開弁し、前記車両に備えられるラジエータ（４６）に該排出冷却水を供給するように構成されており、
   前記推定部は、前記実測値が前記開弁閾値よりも低い場合のみ、前記推定を行う診断装置。
2. 前記推定部（１３）は、前記排出冷却水の温度の値を推定し、
   前記診断部は、前記推定部によって推定された前記排出冷却水の温度の値と、前記実測値と、の偏差が偏差閾値よりも大きい場合に、前記温度調整弁が異常であると診断する、請求項１に記載の診断装置。
3. 前記診断部は、前記開弁閾値よりも低く設定された診断閾値よりも前記実測値が低く、且つ、前記偏差が前記偏差閾値よりも大きい場合に、前記温度調整弁が異常であると診断する、請求項２に記載の診断装置。
4. 前記内燃機関の暖機完了後の冷却水の受熱量を算出する受熱量算出部（１６）と、
   前記内燃機関の暖機完了後の冷却水の放熱量を算出する放熱量算出部（１７）と、を備え、
   前記推定部（１３Ａ）は、前記受熱量算出部によって算出された前記受熱量と、前記放熱量算出部によって算出された前記放熱量とに基づいて、前記排出冷却水の温度の上昇又は低下を推定する、請求項１に記載の診断装置。
5. 前記診断部は、前記放熱量算出部によって算出された前記放熱量が前記受熱量算出部によって算出された前記受熱量よりも大きい場合に、診断を保留する、請求項４に記載の診断装置。
6. 前記診断部は、前記内燃機関の暖機完了後の所定期間の時間長に対する、該所定期間において前記放熱量算出部によって算出された放熱量が前記受熱量算出部によって算出された受熱量よりも大きい状態である期間の時間長の比率が、比率閾値よりも大きい場合に診断を保留する、請求項５に記載の診断装置。

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