JP2020002801A

JP2020002801A - 車両

Info

Publication number: JP2020002801A
Application number: JP2018120091A
Authority: JP
Inventors: 賢寛古田; Masahiro Furuta; 松永　英雄; Hideo Matsunaga; 英雄松永
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: JP7167499B2

Abstract

【課題】グリルシャッターを併用した時にも検知精度の高いサーモスタット故障診断手段を提供する。【解決手段】車両１００に搭載されたエンジン１１の冷却水を冷却するためのラジエータ１３と、ラジエータ１３の前方に配置されて、車両１００に配置されたグリルを開閉するグリルシャッター２１と、ラジエータ１３に経由する流路１２ａとラジエータに経由しない流路１２ｂとに前記冷却水の流路を切り替えるサーモスタット２０と、冷却水の実温度を検出する温度検出手段３０と、温度検出手段３０によって検出された前記実温度の変化に基づいてサーモスタット２０の故障判定を実施する故障判定手段３０と、を有し、車両１００の走行中にエンジン１１への燃料供給を停止させるフューエルカットを行う車両であって、故障判定手段３０は、前記フューエルカット中にグリルシャッター２１を閉状態に保持するとともに、当該フューエルカットの継続中にサーモスタット２０の故障判定を行うことを特徴とする車両１００。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に関する。

自動車をはじめとする車両には、エンジンなどの動力源の冷却のために、サーモスタットやラジエータ等を有する冷却システムが知られている。
かかる冷却システムにおいては、一般に動力源を冷却する冷却水の温度を調整するために、サーモスタットを用いてラジエータ内に冷却水を流すかどうかを制御しているが、かかるサーモスタットが故障してしまうと、温度制御が上手くいかない場合が考えられる。
そのため、冷却システム内に流れる冷却水の水温を用いてサーモスタットの故障診断を行う故障診断手段を設ける構成が知られている（例えば特許文献１、２等参照）。

また一方、ラジエータ内を流れる冷却水の温度を調整するために、車両前方側に開閉可能なグリルシャッターを設けて、開閉状態を制御する構成が知られている（例えば特許文献１〜３等参照）。
ところで、特にエンジンを搭載する車両には、エンジンの停止時に燃料供給を中止して燃費の向上を図る所謂フューエルカットと呼ばれる制御処理を行う構成が知られている。このようなフューエルカット中には、冷却水は徐々に温度が下がっていく傾向にあるが、サーモスタットの故障によってラジエータ側に冷却水が流れてしまうと、冷却水温度が下がりすぎてしまうという問題が生じる虞がある。

特開２０１７−１７１１３８号公報特開２０１５−１２９４６０号公報特開２０１７−１３７８１４号公報

本発明は以上のような課題に基づきなされたものであり、グリルシャッターを併用した時にも検知精度の高いサーモスタット故障診断手段の提供を目的とする。

本願発明の請求項１にかかる車両は、車両に搭載されたエンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、前記ラジエータの前方に配置されて、前記車両に配置されたグリルを開閉するグリルシャッターと、前記ラジエータを経由する流路と前記ラジエータを経由しない流路とに前記冷却水の流路を切り替えるサーモスタットと、前記冷却水の実温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された前記実温度の変化に基づいて前記サーモスタットの故障判定を実施する故障判定手段と、を有し、前記車両の走行中に前記エンジンへの燃料供給を停止させるフューエルカットを行う車両であって、前記故障判定手段は、前記フューエルカット中に前記グリルシャッターを閉状態に保持するとともに、当該フューエルカットの継続中に前記サーモスタットの故障判定を行う。

本願発明の請求項２にかかる車両は、請求項１に記載の車両であって、前記故障判定手段は、予め設定された前記冷却水の推定温度が所定値以下となった際に、前記冷却水の実温度と前記推定温度とに基づいて前記故障判定を実施することを特徴とする。

本願発明の請求項３にかかる車両は、請求項１又は２に記載の車両であって、前記故障判定手段は、前記推定温度が所定値以下となった以降所定時間内に実施する前記サーモスタットの故障判定を一次故障判定とし、前記フューエルカットが終了して前記推定温度が所定値以上となった際に実施する前記サーモスタットの故障判定を二次故障判定とすることを特徴とする。

本願発明の請求項４にかかる車両は、請求項３に記載の車両であって、前記フューエルカットが終了した際に前記グリルシャッターを開状態とすることを特徴とする。

本願発明の請求項５にかかる車両は、請求項３または４に記載の車両であって、前記故障判定手段は、前記一次故障判定において前記冷却水の前記実温度と前記推定温度との差が所定値以上の場合には、前記二次故障判定を省略することを特徴とする。

本発明によれば、グリルシャッターを併用した時にも検知精度の高いサーモスタット故障診断手段を提供することができる。

本発明の実施形態としての車両の構成の一部の例を示す図である。図１に示した制御部の機能構成の一例を示す図である。サーモスタットを用いた冷却水の温度制御の一例を示す図である。本実施形態における温度制御及びグリルシャッター制御の一例を示す図である。制御部の動作の一例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態として、サーモスタット２０の故障診断手段３０を備えた車両１００について説明する。
なお、本実施形態において、車両の内燃機関やステアリング、その他各種の本発明と直接的に関係のない部分の詳細な機能、動作については、説明を適宜省略する。また、本実施形態では、駆動源に水冷式のエンジンを用いる場合について特に述べるが、かかる構成に限定するものではなく、サーモスタットを用いて水その他の冷媒の温度制御を行う構成であっても良い。

車両１００は、図１に示すように、駆動源たるエンジン１１と、エンジン１１を冷却するための冷却水Ｑが流れる流路１２と、冷却水Ｑを通過させることで冷却水Ｑの冷却を行うラジエータ１３と、を有している。
車両１００はまた、ラジエータ１３より前方の車両前部にグリルを開閉するグリルシャッター２１と、冷却水Ｑの流路１２をラジエータ１３に経由する流路１２ａとラジエータ１３に経由しない流路１２ｂとに切り替えるサーモスタット２０と、を有している。グリルシャッター２１は、開閉することでラジエータに供給される走行風を調整して、ラジエータの温度調整に寄与する。
車両１００はまた、車速センサ８０と、エンジン１１からの動力をタイヤ１４へと伝達するための自動変速機１５と、流路１２内に冷却水Ｑを循環させるための循環器たるポンプ１６と、車両１００の各部分の制御を行う制御部たるＥＣＵ９０と、を有している。

ＥＣＵ９０は、車両１００の制御を行うための制御部としての機能を有しており、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータである。
ＥＣＵ９０は、図２に示すように、自動変速機１５やエンジン１１の動作を制御する駆動制御部９１と、後述するグリルシャッター２１の開閉動作を制御するグリルシャッター制御部９２と、サーモスタット２０の故障判定を行う故障判定手段３０と、を有している。
また、ＥＣＵ９０の機能はかかる構成に限定されるものではなく、例えばエンジン１１の回転制御や、ラジエータ１３に取り付けられたファンの制御などを行うとしても良い。

サーモスタット２０は、流路１２ａ、１２ｂの合流部に設けられており、流路１２ａと流路１２ｂとを切り替える流路切替手段として機能する。
具体的にはサーモスタット２０は、冷却水Ｑの実温度あるいは水温推定値が所定のサーモスタット開弁温度Ｔ１になったことを条件として、流路１２ａ側を開弁してラジエータ１３に冷却水Ｑが流入するように制御を行う。
ここでいう水温推定値とは、エンジン発熱量と放熱量から推定される水温である。故障判定手段３０は、かかる水温推定値が所定値、例えばサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した時刻ｔ０あるいは当該時刻ｔ０から所定時間Δｔだけ後の時刻において、実水温が所定値に到達しているか否かを参照して仮故障判定を行う。すなわち、水温推定値と実水温との偏差が大きい場合には故障判定を行い、水温推定値と実水温との偏差が小さい場合に正常判定する。なお、冷却水の実温度は温度検出手段、具体的には温度センサに基づいて検出する。
本実施形態では特に、故障判定のトリガーを「水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達したとき」としているので、実水温と水温推定値との偏差ΔＴの大小によって判定することは、故障判定時刻における実水温が所定値に到達しているかどうかを見ることと同義であるが、かかる構成に限定されるものではない。
なお、サーモスタット開弁温度Ｔ１は、設計上の任意の温度であって良いが、例えば７７℃などであっても良い。

ラジエータ１３は、内部を冷却水Ｑが流れることで冷却水Ｑの熱がラジエータ１３表面を介して外気と熱交換する熱交換器である。
本実施形態においては、グリルシャッター２１が開状態の場合にはラジエータ１３表面に当たる空気の流量が増大することによって、冷却性能が上昇する。
他方、グリルシャッター２１が閉状態の場合には、ラジエータ１３表面に当たる空気の流量が減少するから、冷却性能は開状態の場合と比べて低減される。

グリルシャッター２１は、通常状態では車速に応じて開閉を行い、冷却水Ｑの温度調整を行うとともに、車両１００の空気抵抗を低減して燃費の向上に寄与している。
具体的には、閉状態の場合には車両１００の空力特性が向上し、開状態の場合には車両１００の空気抵抗が増大する一方でラジエータ１３の冷却性能が向上する。

本実施形態では、駆動制御部９１は、通常状態の走行中においてエンジン１１の回転が必要とされていないとき、すなわちアクセルが踏まれていないときにはエンジン１１への燃料の供給を停止する、所謂フューエルカットを行う。
かかるフューエルカット中においては、エンジン１１の回転が停止するため冷却水Ｑの温度は図３に示すように徐々に低下する。
フューエルカットは、例えば車両１００の走行状態において、下り坂などでアクセルから足が離れたときに開始され、車両１００のアクセルが踏まれるなどの運転者の操作によって、任意の時間に終了することができる。かかるフューエルカットをどのようなトリガー条件で行うかは設計によって適宜変更して良いが、一般的にはエンジン１１の回転数とアクセル操作の有無とによって判定される。

かかるフューエルカット中においては、グリルシャッター２１が閉状態となっていることがより望ましい。これは冷却水Ｑの温度が過度に低下してしまうと、アクセルが踏まれエンジン１１が再度暖機運転を行うまでの時間が長くなってしまうためである。
そこで、本実施形態においては、フューエルカット中にはグリルシャッター制御部９２がグリルシャッター２１を強制的に閉状態とすることで、冷却水Ｑの温度低下を抑制するとともに、空力特性を改善するように制御を行う。

さて、何れの機器も正常に動作している通常状態においては、例えば図４に示すようにＥＣＵ９０が水温推定値あるいは実水温に基づいて、グリルシャッター２１と、サーモスタット２０との開閉を制御している。かかるグリルシャッター２１とサーモスタット２０との開閉により冷却水Ｑの水温が制御されている。

このような場合において、車両１００がフューエルカットに入った状態における故障判定手段３０が故障を判定する方法について、図４、図５を用いて説明する。

さて、車両１００がフューエルカットに移行するときは必ず、エンジン１１が回転して冷却水Ｑの温度が所定値以上に維持されている状態からスタートすると考えられる。
そこで図４では説明の簡単化のために、車両１００が走行状態であって冷却水Ｑの水温推定値、実水温何れも高い走行状態からスタートし、冷却水Ｑの温度が下降していく区間（図４でいうＡ区間）、冷却水Ｑの水温推定値が所定値以下となってからアクセルが踏まれてフューエルカットが終了するまでの区間（同Ｂ区間）、冷却水Ｑの水温推定値が上昇して再度所定値に到達するまでの区間（同Ｃ区間）、通常走行に戻った区間（同Ｄ区間）、のＡ〜Ｄの区間を遷移するような車両１００の運転状態について説明するが、かかる動作に限定されるものではない。

初期状態において、車両１００は走行状態であり、冷却水Ｑの実水温は十分高いためにサーモスタット２０は開状態である。かかる冷却水Ｑの実水温は、フューエルカット中には既に述べたようにエンジン１１が停止しているから、徐々に下降していく（特に図４のＡ区間参照）。
ＥＣＵ９０は水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１を下回ったことを検知する（ステップＳ１０１）と、サーモスタット２０の閉弁を指示する（ステップＳ１０２）。

また、ステップＳ１０２においてサーモスタット２０の閉弁が指示されると略同時に、グリルシャッター２１を強制的に閉状態に遷移させる（ステップＳ１０３）。これは、サーモスタット２０の閉状態においては、グリルシャッター２１を開閉する必要がなくなると同時に、グリルシャッター２１を閉状態にすることで車両１００の空力特性が改善されるためである。

さて、サーモスタット２０が正常に動作している場合には、ステップＳ１０２において閉弁を指示されたあとは水温推定値及び実水温は正常時として一点鎖線で示すように推移すると考えられる。
しかしながら、サーモスタット２０の開固着故障が生じている場合には、本来は流れないはずのラジエータ１３に冷却水Ｑが流入するから、図５に破線と実線とで示すように、水温推定値と実水温との偏差ΔＴが徐々に広がっていく（特に図５のＢ区間参照）。
そこで、故障判定手段３０は、冷却水Ｑの水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１以下となってから、所定時間Δｔだけ後の一次故障判定時刻ｔ１において故障判定手段３０が仮故障判定として、一次故障判定を行う（ステップＳ１０４）。
かかる一次故障判定時刻ｔ１のステップＳ１０４において、実水温と水温推定値との偏差ΔＴが所定値以上の場合には、サーモスタット２０が開固着状態になっていると判定する。かかる所定値である偏差ΔＴは、冷却水Ｑの量やエンジン１１から生じる熱量等に応じて種々の設計値をとることができる。ここでは、実水温と水温推定値との偏差ΔＴを考慮してサーモスタット２０の故障診断を実施する方法を説明したが、実水温だけの温度変化を計測し、その温度変化の挙動を測定することでサーモスタットの異常診断を実施してもよい。具体的には、サーモスタットが通常時の場合の実水温の挙動を記憶しておき、通常時の温度変化の挙動から大きくずれる場合に、サーモスタットに故障があると判断する。
なお、ステップＳ１０４において、実水温と水温推定値との偏差ΔＴが所定値よりも小さい場合には、故障判定手段３０はサーモスタット２０が正常に動作していると判断して通常状態の処理・制御を継続する（ステップＳ２０１）。

かかるステップＳ１０４の一次故障判定においては、図４からも明らかなように、一次故障判定時刻ｔ１よりも前の時間において、グリルシャッター２１が閉状態を維持された状態での故障判定が行われる。
すなわち本実施形態の故障判定手段３０は、フューエルカット中においてグリルシャッター２１を閉状態とするとともに、当該フューエルカットの継続中に冷却水Ｑの水温推定値が所定値たるサーモスタット開弁温度Ｔ１以下となった場合にサーモスタット２０の故障判定を行う。
かかる構成により、グリルシャッター２１をラジエータ１３に併用した時にも検知精度の高いサーモスタット２０の故障診断手段３０を提供することができる。

ステップＳ１０４において、サーモスタット２０が故障していると故障判定手段３０が判断したとき、すなわちステップＳ１０４の分岐においてＮｏである場合には、故障判定を確定させるために、ステップＳ１０５へと進む。
具体的には次にアクセルが踏まれてエンジン１１の回転が上昇（ステップＳ１０５）すると、グリルシャッター制御部９１は、グリルシャッター２１を開状態に遷移させる（ステップＳ１０６）。
エンジン１１の回転数が上昇し、冷却水Ｑの水温推定値が再度サーモスタット開弁温度Ｔ１を超えたときには、故障判定手段３０が二次故障判定を行う（ステップＳ１０７）。なお、かかる二次故障判定を行う時刻ｔ２を二次故障判定時刻とし、グリルシャッター２１を開状態に遷移させるシャッター開弁時刻ｔ３は、かかる二次故障判定時刻ｔ２よりも所定時間Δｔ’だけ前の時刻である。

このように、ステップＳ１０６においてグリルシャッター２１を開状態にすることで、ステップＳ１０７における二次故障判定時刻ｔ２においては、グリルシャッター２１が開状態であった場合を含む水温推定値で二次故障判定を行うことができる。
すなわち、本実施形態の故障判定手段３０は、一次故障判定と二次故障判定とで、グリルシャッター２１の開閉状態を逆転させて、２度の故障判定を行うのでより精度良く故障判定を行うことができる。

ステップＳ１０７において、冷却水Ｑの実水温と水温推定値との間の偏差ΔＴが所定値よりも小さいときには、故障判定手段３０はサーモスタット２０が正常に動作していると判断して通常状態の処理・制御を継続する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ１０７において、冷却水Ｑの実水温と水温推定値との間の偏差ΔＴが所定値以上であるときには、故障判定手段３０がサーモスタット２０が故障していると判断する（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０８において故障判定が確定したときには、ＥＣＵ９０が運転者に表示器などを点灯させることでサーモスタット２０が故障状態であることを知らせる等しても良い（ステップＳ１０９）。
かかる故障判定の結果は、車両１００に搭載された非図示の表示器等によって運転者に通知されるとしても良いし、故障通知をネットワーク経由等で連絡するとしても良い。
かかる故障判定処理が終わると、ＥＣＵ９０はグリルシャッター２１の制御を通常の制御状態へと戻す（図４のＤ区間参照）とともに、故障判定処理を終了する。

さて、一次故障判定時刻ｔ１から二次故障判定時刻ｔ２までに要する時間は、本実施形態では二次故障判定を水温推定値が所定値に到達したことを条件として行ったが、一次故障判定時刻ｔ１における水温推定値と実水温との偏差ΔＴによって決定されるとしても良い。なお、かかる所定時間Δｔの基準となる値は、サーモスタット２０やラジエータ１３の構成に応じて、任意の値に設定することとしても良い。
ここで、一次故障判定時刻ｔ１における水温推定値と実水温との差が大きい場合とは、すなわち一次故障判定時刻ｔ１において、水温を正しく推定できていないと言えるから、より故障の可能性が高い、言い換えると温度制御が上手くいっていない場合であると考えられる。
そのため、偏差ΔＴが大きい場合には、一次故障判定の診断確度が高いと考えられるから、図６に示すように、二次故障判定を省略しても良い。かかる構成によれば、グリルシャッター２１が通常制御に戻るまでの時間が短くなるから、車両１００の空力特性が改善されて燃費などの向上に寄与する。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、本実施形態ではエンジンを有する車両の場合についてのみ述べたが、その他、モーターとエンジンとを駆動源として用いたハイブリッド車等に用いたとしても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１１…エンジン、１２…流路、１２ａ…ラジエータを経由する流路、１２ｂ…ラジエータを経由しない流路、２０…サーモスタット、２１…グリルシャッター、３０…故障判定手段、１００…車両

Claims

車両に搭載されたエンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、
前記ラジエータの前方に配置されて、前記車両に配置されたグリルを開閉するグリルシャッターと、
前記ラジエータを経由する流路と前記ラジエータを経由しない流路とに前記冷却水の流路を切り替えるサーモスタットと、
前記冷却水の実温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された前記実温度の変化に基づいて前記サーモスタットの故障判定を実施する故障判定手段と、を有し、
前記車両の走行中に前記エンジンへの燃料供給を停止させるフューエルカットを行う車両であって、
前記故障判定手段は、
前記フューエルカット中に前記グリルシャッターを閉状態に保持するとともに、当該フューエルカットの継続中に前記サーモスタットの故障判定を行うことを特徴とする車両。
請求項１に記載の車両であって、
前記故障判定手段は、予め設定された前記冷却水の推定温度が所定値以下となった際に、前記冷却水の実温度と前記推定温度とに基づいて前記故障判定を実施することを特徴とする車両。
請求項１又は２に記載の車両であって、
前記故障判定手段は、前記推定温度が所定値以下となった以降所定時間内に実施する前記サーモスタットの故障判定を一次故障判定とし、前記フューエルカットが終了して前記推定温度が所定値以上となった際に実施する前記サーモスタットの故障判定を二次故障判定とすることを特徴とする車両。
請求項３に記載の車両であって、
前記フューエルカットが終了した際に前記グリルシャッターを開状態とすることを特徴とする車両。
請求項３または４に記載の車両であって、
前記故障判定手段は、前記一次故障判定において前記冷却水の前記実温度と前記推定温度との差が所定値以上の場合には、前記二次故障判定を省略することを特徴とする車両。