JP2023130824A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーモスタット弁の異常診断の精度を向上させる内燃機関の冷却装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の冷却装置１０ａは、内燃機関の内部に形成される冷却水通路からの冷却水を通水させて外部へ排熱するラジエータ４０と、内燃機関とラジエータ４０との間で冷却水を循環させるためのラジエータ循環通路５０と、所定条件で開弁されてラジエータ循環通路５０を冷却水通路へ連通させる強制開弁制御が行なわれるサーモスタット弁７０と、サーモスタット弁７０の異常を診断する異常診断処理を行なう制御部と、を有し、制御部は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後に冷却水通路の冷却水の温度とラジエータ循環通路５０の冷却水の温度との温度差が所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の冷却装置に関し、特にサーモスタット弁の異常診断機能を有する内燃機関の冷却装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関には、内燃機関の内部に形成されたウォータジャケットを経由して冷却水を循環させることで内燃機関を冷却又は暖機する水冷式の冷却装置が設けられている。そして、このような冷却装置には、冷却水の経路を切り替えるサーモスタット弁が設けられている。サーモスタット弁は、冷却水の温度に応じて開閉する制御弁であり、ラジエータに流れる冷却水の流量を調節することにより冷却水の温度を適正温度に保持する。このようなサーモスタット弁の異常を診断する技術として、例えば特許文献１が挙げられる。

特許文献１には、以下の内燃機関の冷却装置が開示されている。エンジン冷却装置のＥＣＵは、エンジン側冷却水温センサで検出されたエンジン側冷却水温とラジエータ入口側冷却水温センサで検出されたラジエータ側冷却水温とに基づいてサーモスタット弁の故障診断を行なう。サーモスタット弁は、冷却水の圧力の上昇で強制開弁圧に到達すると強制開弁制御を行なう。ＥＣＵは、エンジン側冷却水温の変化率と比較して、ラジエータ側冷却水温の変化率の方が大きい場合、サーモスタット弁で強制開弁制御が行なわれていると判定してサーモスタット弁の故障診断を行わない。

特開２０１５－８１５６６号公報

このような内燃機関の冷却装置において、内燃機関の始動直後の暖機時等に、冷却水の温度が比較的低い場合、サーモスタット弁は閉弁している。サーモスタット弁が閉弁した状態ではラジエータ側への冷却水の循環が停止されるため、内燃機関の速やかな暖機が図られる。このように、サーモスタット弁の閉弁時は、ラジエータ側に冷却水が流れないため、ラジエータ側冷却水温に比べてエンジン側冷却水温が十分に高くなる状態が期待できる。

一方、内燃機関の暖機時等に、閉弁状態のサーモスタット弁が強制開弁制御により開弁されると、ラジエータ側に冷却水が通水されることにより、ラジエータ側冷却水温とエンジン側冷却水温との温度差が小さくなる場合がある。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、サーモスタット弁による強制開弁制御が終了した直後からサーモスタット弁の故障診断を再開するため、ラジエータ側冷却水温がエンジン側冷却水温に近い値を示していると、サーモスタット弁が正常に作動しているにもかかわらず、サーモスタット弁に異常（開故障）が発生していると誤診断する可能性があるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、サーモスタット弁の異常診断の精度を向上させる内燃機関の冷却装置を提供することを目的とするものである。

一実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置は、内燃機関の内部に形成される冷却水通路からの冷却水を通水させて外部へ排熱するラジエータと、内燃機関とラジエータとの間で冷却水を循環させるためのラジエータ循環通路と、所定条件で開弁されてラジエータ循環通路を冷却水通路へ連通させる強制開弁制御が行なわれるサーモスタット弁と、サーモスタット弁の異常を診断する異常診断処理を行なう制御部と、を有し、制御部は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後に冷却水通路の冷却水の温度とラジエータ循環通路の冷却水の温度との温度差が所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行する。

本発明により、サーモスタット弁の異常診断の精度を向上させる内燃機関の冷却装置を提供することができる。

実施の形態１にかかる冷却装置の構成を説明するブロック図である。 エンジンの始動後における冷却水温の時系列変化を示すタイムチャートである。 強制開弁制御に伴う冷却水温の時系列変化を説明するタイムチャートである。 図１に示す冷却装置のＥＣＵが実行する異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。 実施の形態２にかかる冷却装置の構成を説明するブロック図である。 図５に示す冷却装置のＥＣＵが実行する異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。 図６に続く異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。 強制開弁制御に伴う各種パラメータの時系列変化を説明するタイムチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。さらに、以下の説明において同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本実施形態にかかる内燃機関の冷却装置（冷却装置１０ａ）の構成を説明する。本実施形態では、車両１００に搭載される内燃機関に相当するエンジン２０を冷却又は暖機するための冷却装置１０ａを例に挙げて説明する。例えば、冷却装置１０ａは、ガソリンエンジンを搭載する車両、アルコール燃料やガス燃料を使用するエンジン、及びディーゼルエンジンを搭載した車両に適用することができる。また、冷却装置１０ａは、エンジン２０と共に走行用のモータを搭載したハイブリッド車両にも適用することができる。

図１は、実施の形態１にかかる冷却装置の構成を説明するブロック図である。図１には、冷却装置１０ａに関連する車両１００の要部を示しており、黒矢印は、冷却水の流れる方向を示している。

図１に示すように、冷却装置１０ａは、制御部（ＥＣＵ１２０）と、ラジエータ循環通路５０と、バイパス通路６０と、ウォータポンプ３０と、ラジエータ４０と、サーモスタット弁７０と、を有している。また、冷却装置１０ａ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とを有している。

冷却装置１０ａは、制御部としてＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０を有している。ＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムや各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等をＲＡＭに展開して演算処理を実行する。

ラジエータ循環通路５０には、ラジエータ４０が設けられている。ラジエータ循環通路５０は、エンジン２０とラジエータ４０との間で冷却水を循環させる通路である。

バイパス通路６０には、冷却水の熱を利用して車室内を暖房するための熱交換器であるヒータコアが設けられている。バイパス通路６０は、ラジエータ４０を通過しない冷却水をエンジン２０とヒータコアとの間で還流させてエンジン２０に戻す通路である。バイパス通路６０は、エンジン２０のウォータジャケット２５の出口部２７においてラジエータ循環通路５０と分岐し、ヒータコアを経由した後、サーモスタット弁７０に接続されることによりラジエータ循環通路５０に合流するように構成されている。なお、ヒータコアに代えて、或いは、ヒータコアに加えて、ヒータコア以外の機器がバイパス通路６０に設けられていてもよい。

そして、エンジン２０の内部には、冷却水を通水する冷却水通路としてウォータジャケット２５が形成されている。

ウォータポンプ３０は、ウォータジャケット２５の入口部２６とサーモスタット弁７０との間に設けられている。ウォータポンプ３０は、駆動によりウォータジャケット２５内に向けて還流された冷却水を吐出する。これにより、ウォータポンプ３０は、ウォータジャケット２５内に冷却水を供給する。ウォータポンプ３０から吐出されることより入口部２６から供給された冷却水は、ウォータジャケット２５内に通水されて循環しながらエンジン２０との間で熱交換を行なった後、ウォータジャケット２５の出口部２７から送出される。

ここでは、エンジン２０の回転に応じて回転駆動する機械式ウォータポンプを用いた構成を採用しているが、ＥＣＵ１２０からの制御信号に応じて回転駆動する電動ウォータポンプを用いた構成を採用するものでもよい。

ラジエータ４０は、ウォータジャケット２５からの冷却水を通水させて外部へ排熱する。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の入口部４１から供給された冷却水は、ラジエータ４０で冷却された後、ラジエータ４０の出口部４２から送出される。

エンジン側冷却水温センサ８０は、出口部２７に設けられる。エンジン側冷却水温センサ８０は、ウォータジャケット２５の冷却水の温度を検出して、エンジン側冷却水温ＥＣＴとして検出値をＥＣＵ１２０に出力する。図１に示すエンジン側冷却水温センサ８０は、出口部２７から送出される冷却水の温度を検出する。

エンジン側冷却水温センサ８０の位置は、出口部２７近傍でウォータジャケット２５に通水される冷却水の温度を検出可能であればよい。例えば、エンジン側冷却水温センサ８０は、出口部２７に限らず、ウォータジャケット２５、バイパス通路６０、又はラジエータ循環通路５０に設けられていてもよい。

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の冷却水の温度を検出して、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴとして検出値をＥＣＵ１２０に出力する。図１に示すラジエータ側冷却水温センサ９０は、入口部４１手前の冷却水の温度を検出する。

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に通水される冷却水の温度をエンジン側冷却水温センサ８０から離間した位置で検出可能であればよい。例えば、ラジエータ側冷却水温センサ９０は、ラジエータ４０の上流側に設けられてもよく、ラジエータ４０の下流側に設けられていてもよい。

サーモスタット弁７０は、ウォータジャケット２５の入口部２６側においてウォータポンプ３０とラジエータ４０との間に設けられ、ラジエータ循環通路５０を介してラジエータ４０に接続されている。図１に示す例では、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が合流する部分に配置されている。なお、サーモスタット弁７０は、図１に示した位置に限らず、少なくともラジエータ循環通路５０の冷却水の流量を調節可能な位置に設けられればよい。例えば、サーモスタット弁７０は、出口部２７側の位置（例えば、出口部２７）に設けられるとともに、ラジエータ循環通路５０及びバイパス通路６０に接続されていてもよい。また、サーモスタット弁７０は、ラジエータ循環通路５０及びバイパス通路６０とは別に設けられた他の通路（冷却水を通水するための通路であって、例えば、ラジエータ４０及びヒータコアを共に迂回するように、ウォータポンプ３０を介してウォータジャケット２５に接続される通路）にさらに接続されていてもよい。

例えば、エンジン２０の冷機状態において、サーモスタット弁７０を通過する冷却水の温度が比較的低い場合（例えば、７５℃未満）、サーモスタット弁７０は閉弁されている。サーモスタット弁７０の閉弁時、ラジエータ循環通路５０側の冷却水はウォータジャケット２５内への通水が遮断される一方、バイパス通路６０側から還流される冷却水はウォータジャケット２５内に通水される。そして、エンジン２０の始動後、エンジン２０が発熱することによりウォータジャケット２５内で温められた冷却水がバイパス通路６０側に循環されて、エンジン２０の暖機が行なわれる。

サーモスタット弁７０は、通過する冷却水の温度上昇に応じて弁体を移動させることにより、ラジエータ循環通路５０とウォータジャケット２５との間の冷却水の流通を規制又は許容する。弁体の移動によりサーモスタット弁７０が開放されると、ラジエータ循環通路５０側から循環される比較的温度の低い冷却水は、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。この際、サーモスタット弁７０の弁体の開閉状態により、ラジエータ循環通路５０側から循環される冷却水とバイパス通路６０から還流される戻り冷却水との混合比率が制御される。これにより、ウォータジャケット２５内に供給される冷却水の温度が適正温度に保持される。

さらに、サーモスタット弁７０は、所定条件で開弁されてラジエータ循環通路５０をウォータジャケット２５へ連通させる強制開弁制御が行なわれる。例えば、エンジン２０の高回転時にはウォータポンプ３０の吐出圧が上昇して冷却水の流量が多くなる。そのため、冷却装置１０ａでは、サーモスタット弁７０の弁体にかかる水圧が所定以上の高い水圧になると想定される場合に、サーモスタット弁７０が強制開弁制御によって開弁し、ラジエータ循環通路５０側に冷却水を通水するようになっている。このように、冷却装置１０ａでは、強制開弁制御によってサーモスタット弁７０を開弁させて圧抜きを行なうため、高水圧に起因するホース（各通路を形成するホース）の外れやヒータコアの破損の防止を図ることができる。

一方、このサーモスタット弁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低下しても弁体が閉じない開故障等の異常が生じる。サーモスタット弁７０にこのような故障が発生している状態では、ウォータジャケット２５内に適正温度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、サーモスタット弁７０が正常に作動しているか否かの異常診断を、車両１００の走行前又はエンジン２０の駆動後に毎回行ない、開故障などの故障を早期に見つけることが好ましい。

本実施形態において、サーモスタット弁７０の異常を診断する異常診断処理は、エンジン側冷却水温ＥＣＴとラジエータ側冷却水温ＲＣＴとに基づいて、サーモスタット弁７０の開故障の有無を判定するように構成されている。そこで、図２は、エンジン２０の始動後における冷却水温の時系列変化を示すタイムチャートである。図２には、サーモスタット弁７０が正常に作動している正常時と、サーモスタット弁７０が開故障を起こしている異常時と、についてエンジン側冷却水温ＥＣＴ及びラジエータ側冷却水温ＲＣＴの温度挙動を示している。

図２の左側に示すように、正常時は、強制開弁制御によってサーモスタット弁７０が開弁される時刻ｔ１までの期間、エンジン側冷却水温ＥＣＴはエンジン２０の暖機に伴って大きく上昇していくのに対し、サーモスタット弁７０が閉弁状態であるためラジエータ側冷却水温ＲＣＴは低温を維持する。その結果、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴに比べてエンジン側冷却水温ＥＣＴが十分に高くなる。

そして、強制開弁要求がなされる時刻ｔ１において、強制開弁制御によりサーモスタット弁７０が開弁されると、ラジエータ循環通路５０に冷却水が通水されることにより、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴが上昇してエンジン側冷却水温ＥＣＴに接近する。このように、サーモスタット弁７０が正常に作動している場合には、強制開弁制御の実行中に、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴとエンジン側冷却水温ＥＣＴとの温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが小さくなる。

一方、図２の右側に示すように、異常時は、サーモスタット弁７０が開きっ放しであることから、強制開弁制御によらずラジエータ循環通路５０側に冷却水が通水される。このように、サーモスタット弁７０が開故障を起こしている場合には、ラジエータ循環通路５０側から循環される冷却水とバイパス通路６０から還流される戻り冷却水とが混合されて、エンジン２０の始動開始時から継続してラジエータ側冷却水温ＲＣＴとエンジン側冷却水温ＥＣＴとの温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが小さくなる。つまり、ＥＣＴ≒ＲＣＴの状態で推移する

したがって、本実施形態では、エンジン２０の始動後におけるエンジン側冷却水温ＥＣＴとラジエータ側冷却水温ＲＣＴとの温度差ＥＣＴ－ＲＣＴに基づいて、サーモスタット弁７０の異常を判定する。例えば、ＥＣＵ１２０は、温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが異常判定閾値以上である場合にサーモスタット弁７０が正常に作動していると判定し、温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが異常判定閾値未満である場合にサーモスタット弁７０に異常（開故障）が発生していると判定する。このように、冷却装置１０ａでは、エンジン２０の始動後に異常診断処理を実行するための条件が成立する毎に、ＥＣＵ１２０による異常診断処理が繰り返し実行される。

次に、図３は、強制開弁制御に伴う冷却水温の時系列変化を説明するタイムチャートである。図３には、エンジン回転数Ｎｅと、サーモスタット弁７０の弁体の弁位相と、エンジン側冷却水温ＥＣＴと、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴと、の関係を示している。図３に示すように、エンジン回転数ＮｅがＥＣＵ１２０に予め設定されている基準回転数Ｎｅ０以上になると、ＥＣＵ１２０は、サーモスタット弁７０を開弁させる強制開弁制御を実行する。

図３に示す例では、時刻ｔ１でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０に到達すると強制開弁制御が開始され、時刻ｔ２でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０未満になると強制開弁制御が終了する様子を示している。強制開弁制御が開始される時刻ｔ１に至るまで、サーモスタット弁７０は閉弁されており、強制開弁制御中である時刻ｔ１～ｔ２の期間は、エンジン回転数Ｎｅに応じてサーモスタット弁７０の弁体の弁位相が変化する。

基準回転数Ｎｅ０は、強制開弁制御を実行するか否かを判断するための閾値である。基準回転数Ｎｅ０は、ホースの外れ等の不具合が発生し得るエンジン２０の回転数を考慮して適宜設定されるものであり、本実施形態では基準回転数Ｎｅ０が４５００ｒｐｍに設定されている。

エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上になることにより強制開弁制御が実行されると、サーモスタット弁７０が開弁されるため、ラジエータ循環通路５０側から循環される冷却水がウォータジャケット２５内へ通水される。そして、サーモスタット弁７０の開弁に伴ってラジエータ循環通路５０がウォータジャケット２５へ連通されることにより、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴが上昇してエンジン側冷却水温ＥＣＴに近づく。このように、強制開弁制御が終了する時刻ｔ２では、温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが小さくなり、サーモスタット弁７０に異常（開故障）が発生した場合と同様の温度挙動を示す。

したがって、強制開弁制御が終了した直後から異常診断処理を実行した場合、強制開弁制御に起因して温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが僅少である状態（ＥＣＴ≒ＲＣＴ）を検出することにより、サーモスタット弁７０に異常が発生していると誤診断する可能性がある。このような理由から、強制開弁制御実行後は、異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴ（例えば６．６℃）が生じるまで異常診断処理を見合わせることが好ましい。図３に示す例では、強制開弁制御実行後に、時刻ｔ３で異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じているため、時刻ｔ２～ｔ３の期間は異常診断処理を実行（再開）するために必要なディレイ時間となる。

そこで、ＥＣＵ１２０は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後にウォータジャケット２５の冷却水の温度とラジエータ循環通路５０の冷却水の温度との温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行（再開）する異常診断ディレイ制御を行う。

異常診断ディレイ制御により、強制開弁制御終了後においてラジエータ側冷却水温ＲＣＴがエンジン側冷却水温ＥＣＴから十分に乖離していない状態で異常診断処理が行なわれることを回避できる。その結果、サーモスタット弁７０による強制開弁制御が終了した直後から異常診断処理を再開する場合と比べて、サーモスタット弁７０の異常を誤診断する可能性を低減できる。

冷却装置１０ａのＥＣＵ１２０には、エンジン側冷却水温センサ８０及びラジエータ側冷却水温センサ９０の他に、回転数センサ１１０を含むエンジン２０の運転状態や車両１００の走行状況を検出する各種センサが接続されている。回転数センサ１１０は、エンジン２０の出力軸であるクランクシャフトの回転数を検出し、検出値をエンジン回転数ＮｅとしてＥＣＵ１２０に出力する。ＥＣＵ１２０は、各種センサから入力される信号に基づき、エンジン２０の各種制御及び異常診断ディレイ制御を実行する。

さらに、ＥＣＵ１２０は、カウンタＣを備えている。このカウンタＣは、強制開弁制御終了後におけるエンジン側冷却水温ＥＣＴの単位時間当たりの変化量（℃／ｓｅｃ）を積算する水温カウンタである。以下、強制開弁制御終了後におけるエンジン側冷却水温ＥＣＴの単位時間当たりの変化量をＥＣＴ変化量と称する。

図４を参照して、ＥＣＵ１２０が実行する各種制御のうち異常診断ディレイ制御に関する内容を中心に説明する。図４は、図１に示す冷却装置のＥＣＵが実行する異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。冷却装置１０ａは、図４に示す処理フローにより、異常診断処理を実行するか否かの判断を行う。

図４に示す処理フローは、ＥＣＵ１２０に予め格納されたプログラムを所定周期毎に繰り返し実行することにより実現される。あるいは、プログラムの一部または、全部のステップを専用のハードウエアを用いて構築することにより処理を実現することも可能である。

エンジン２０の始動後に図４に示す処理が開始されると、ＥＣＵ１２０は、強制開弁制御が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＵ１２０は、回転数センサ１１０から取得した現在のエンジン回転数Ｎｅが予め設定された基準回転数Ｎｅ０以上であるか否かを判定する。

エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である場合、ＥＣＵ１２０は強制開弁制御が実行中であると判定する（ステップＳ１：ＹＥＳ）。強制開弁制御が実行中であれば、ＥＣＵ１２０は、カウンタＣをクリアすることによりカウント値ｃｎｔをゼロ（初期値）にする（ステップＳ２）。そして、処理はステップＳ４に移行する。

一方、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０未満である場合、ＥＣＵ１２０は強制開弁制御が実行中ではないと判定する（ステップＳ１：ＮＯ）。強制開弁制御が非実行中であれば、ＥＣＵ１２０は、カウンタＣによるＥＣＴ変化量の積算を開始してカウンタＣのカウント値ｃｎｔを算出する（ステップＳ３）。そして、処理はステップＳ４に移行する。

ここで、ＥＣＴ変化量は、ヒータコア流量（ヒータコアに通水される冷却水の流量）、車速、エンジン発熱量（エンジン吸気量）、燃料カット（Ｆ／Ｃ）時等のエンジン２０の運転状態をパラメータとして、実験やシミュレーション等によって適合した値（冷却水温変化量）をマップ化したマップを用いて求めることができる。ここで用いられるマップは、予めＥＣＵ１２０のＲＯＭに記憶されている。ＥＣＵ１２０は、当該マップを参照してエンジン側冷却水温ＥＣＴに対応するカウント値ｃｎｔを算出する。

このように算出されたカウント値（積算値）ｃｎｔは、温度差ＥＣＴ－ＲＣＴの推定値である。サーモスタット弁７０の閉弁時、ラジエータ循環通路５０側に冷却水が通水されずラジエータ側冷却水温ＲＣＴの上昇が抑えられるため、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴは凡そ一定の温度で推移する。したがって、カウンタＣは、エンジン側冷却水温ＥＣＴに基づいて温度差ＥＣＴ－ＲＣＴを推定することができる。このように、冷却装置１０ａでは、カウンタＣを用いて、強制開弁制御終了後に温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定することができる。

続いて、ＥＣＵ１２０は、カウント値ｃｎｔが異常診断実行閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。異常診断実行閾値は、異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴの閾値である。また、異常診断実行閾値は、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である期間に応じて強制開弁制御のサイクル毎に繰り返し変更されることが好ましい。

ここで、強制開弁制御の実行中は、ラジエータ循環通路５０側への通水期間によってラジエータ側冷却水温ＲＣＴがエンジン側冷却水温ＥＣＴにどの程度近づくかが異なってくる。なお、ラジエータ循環通路５０側への通水期間は、強制開弁制御の１サイクルが開始されてから終了するまでのサーモスタット開弁状態の継続期間であって、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である期間に相当する。

すなわち、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である期間に応じて、強制開弁制御実行後から異常診断処理を実行（再開）するまでに必要なディレイ時間が決まる。例えば、ラジエータ循環通路５０側への通水期間が短いほど、すなわち強制開弁制御によるサーモスタット開弁状態の継続期間が短いほど、強制開弁制御終了直後の温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが大きくなるため、異常診断処理のディレイ時間を短くすることができる。

したがって、強制開弁制御のサイクル毎にエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である期間に応じた異常診断実行閾値を設定することにより、必要最小限のディレイ時間で速やかに異常診断処理を再開することができる。その結果、サーモスタット弁７０の異常の誤診断を抑制しつつ、サーモスタット弁７０の異常診断の頻度を確保することができる。

続いて、カウント値ｃｎｔが異常診断実行閾値以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１２０は、異常診断処理を実行するための条件が成立したと判定して異常診断処理を実行する制御を行なう（ステップＳ５）。そして、ステップＳ１に処理を戻す（リターン）。カウント値ｃｎｔが異常診断実行閾値未満である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＥＣＵ１２０は、異常診断処理を実行するための条件が成立していないと判定して異常診断処理を禁止する制御を行なう（ステップＳ６）。そして、ステップＳ１に処理を戻す（リターン）。

異常診断のタイミングについて、図３のタイムチャートを参照して説明すると、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１に至るまで、サーモスタット弁７０は閉弁されているとともに、異常診断処理が実行されている。そして、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１にサーモスタット弁７０が開弁されると同時に異常診断処理が禁止される。そして、強制開弁制御実行中である時刻ｔ１～ｔ２の期間は、サーモスタット弁７０の開弁状態と異常診断処理の禁止が継続される。さらに、強制開弁制御が終了する時刻ｔ２にサーモスタット弁７０は閉弁される。

一方、時刻ｔ２～ｔ３の期間は、異常診断処理の禁止が継続される。すなわち、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１から、強制開弁制御実行後にエンジン側冷却水温ＥＣＴとラジエータ側冷却水温ＲＣＴとの間に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じる時刻ｔ３までの期間は、異常診断処理の禁止が継続される。したがって、強制開弁制御実行後に、異常診断処理を実行（再開）するためのディレイ時間である時刻ｔ２～ｔ３の期間が経過すると、異常診断処理が実行されるようになっている。

以上説明したように、実施の形態１にかかる冷却装置１０ａは、内燃機関の内部に形成される冷却水通路からの冷却水を通水させて外部へ排熱するラジエータ４０と、内燃機関とラジエータ４０との間で冷却水を循環させるためのラジエータ循環通路５０と、所定条件で開弁されてラジエータ循環通路５０を冷却水通路へ連通させる強制開弁制御が行なわれるサーモスタット弁７０と、サーモスタット弁７０の異常を診断する異常診断処理を行なう制御部と、を有している。そして、制御部は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後に冷却水通路の冷却水の温度とラジエータ循環通路５０の冷却水の温度との温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行する。

本実施形態にかかる冷却装置１０ａは、強制開弁制御の実行中は異常診断処理を一時停止し、強制開弁制御の終了後に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じる時期に異常診断処理を実行（再開）するように、異常診断処理の実行を遅延させている。このような構成によれば、サーモスタット弁７０の異常の誤診断を抑制して、サーモスタット弁７０の異常診断の精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態にかかる冷却装置１０ａは、強制開弁制御によるサーモスタット開弁状態の継続期間が短いほど、異常診断処理のディレイ時間を短くしている。このような構成によれば、サーモスタット弁７０の異常の誤診断を抑制しつつ、サーモスタット弁７０の異常診断の頻度を確保することができる。その結果、サーモスタット弁７０の異常診断の精度をより一層向上させることができる。

実施の形態２
図５を参照して、本実施形態にかかる内燃機関の冷却装置（冷却装置１０ｂ）の構成を説明する。本実施形態では、車両２００に搭載される内燃機関に相当するエンジン２０を冷却又は暖機するための冷却装置１０ｂを例に挙げて説明する。例えば、冷却装置１０ｂは、走行状況に応じてエンジン２０を自動停止、自動再始動するストップ・アンド・スタート制御（Ｓ＆Ｓ制御）を行う車両、エンジン２０とモータとを交互に駆動させるハイブリッド車両に好適である。

図５は、実施の形態２にかかる冷却装置の構成を説明するブロック図である。図５は、図１と対応する図である。図５には、冷却装置１０ｂに関連する車両２００の要部を示しており、黒矢印は、冷却水の流れる方向を示している。

図５に示すように、冷却装置１０ｂは、制御部としてＥＣＵ１３０を有している。ＥＣＵ１３０は、各種センサから入力される信号に基づき、エンジン２０の各種制御、異常診断ディレイ制御を実行する。ＥＵＣにおける異常診断ディレイ制御の処理を除く他の構成は、実施の形態１にかかる冷却装置１０ａと同様であるため、詳細な説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

Ｓ＆Ｓ制御を行う車両やハイブリッド車両のように、エンジン２０の自動停止機能が備えられている車両２００のエンジン２０が自動停止されている場合、強制開弁制御実行後に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じるまでの時間が長くなる。異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じるまでの時間が長くなると、異常診断の頻度が低下してしまう。

そこで、冷却装置１０ｂのＥＣＵ１３０は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後に温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行（再開）し、さらに、異常診断処理を禁止してから所定時間（エンジン停止許可ディレイの時間）が経過するまで、走行状況に応じて自動停止及び自動再始動を行うエンジン２０の自動停止（間欠停止）を禁止する異常診断ディレイ制御を行う。

図６及び図７を参照して、ＥＣＵ１３０が実行する各種制御のうち異常診断ディレイ制御に関する内容を中心に説明する。図６は、図５に示す冷却装置のＥＣＵが実行する異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。図７は、図６に続く異常診断ディレイ制御ルーチンを説明するフローチャートである。冷却装置１０ｂは、図６及び図７に示す処理フローにより、エンジン停止処理及び異常診断処理のそれぞれを実行するか否かの判断を行う。

エンジン２０の始動後に図６及び図７に示す処理が開始されると、ＥＣＵ１３０は、強制開弁制御が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ１３０は、回転数センサ１１０から取得した現在のエンジン回転数Ｎｅが予め設定された基準回転数Ｎｅ０以上であるか否かを判定する。

エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０以上である場合、ＥＣＵ１３０は強制開弁制御が実行中であると判定する（ステップＳ１１：ＹＥＳ）。強制開弁制御が実行中であれば、異常診断許可フラグをＯＦＦにする（ステップＳ２１）。これにより、異常診断処理が禁止（一時停止）される。異常診断許可フラグは、異常診断処理を実行する場合にＯＮ状態となるフラグである。

次いで、ＥＣＵ１３０は、開弁履歴フラグをＯＮにする（ステップＳ２２）。開弁履歴フラグは、強制開弁制御が実行された履歴がある場合にＯＮ状態となるフラグである。そして、処理はステップＳ４１に移行する。

一方、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０未満である場合、ＥＣＵ１３０は強制開弁制御が実行中ではないと判定する（ステップＳ１１：ＮＯ）。強制開弁制御が非実行中であれば、ＥＣＵ１３０は、開弁履歴フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。

開弁履歴フラグがＯＮ状態である場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１３０は、駆動中のエンジン２０を自動停止するエンジン停止処理を禁止する（ステップＳ３２）。これにより、強制開弁制御の終了後に、エンジン２０の駆動が維持される。開弁履歴フラグがＯＦＦ状態である場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、ステップＳ３２～Ｓ３４をスキップしてステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３２においてエンジン停止処理が禁止されると、ＥＣＵ１３０は、カウンタＣ１、Ｃ２による計測を開始してカウンタＣ１、Ｃ２のカウント値ＴＭ１、ＴＭ２を算出する（ステップＳ３３）。カウンタＣ１、Ｃ２は、エンジン停止処理が禁止された時刻からの経過時間を計時するタイマである。次いで、ＥＣＵ１３０は、開弁履歴フラグをＯＦＦにする（ステップＳ３４）。そして、処理はステップＳ３５に移行する。

開弁履歴フラグのＯＦＦ状態で、ＥＣＵ１３０は、カウンタＣ１のカウント値ＴＭ１（計測時間）がエンジン停止許可ディレイ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。エンジン停止許可ディレイは、エンジン停止処理の実行が禁止されてから実行（再開）されるまでのディレイ時間である。ここで、エンジン停止許可ディレイは、後述する異常診断許可ディレイと同じディレイ時間に設定される。カウント値ＴＭ１がエンジン停止許可ディレイ以上である場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１３０は、エンジン停止処理を許可する（ステップＳ３６）。そして、処理はステップＳ３７に移行する。カウント値ＴＭ１がエンジン停止許可ディレイ未満である場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、エンジン停止処理を禁止したままステップＳ３７に移行する。

続いて、ＥＣＵ１３０は、カウンタＣ２のカウント値ＴＭ２（計測時間）が異常診断許可ディレイ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。異常診断許可ディレイは、エンジン側冷却水温度ＥＣＴとラジエータ側冷却水温度ＲＣＴとの温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴの閾値（例えば６．６℃）以上となるのに要する時間の推定値である。そのため、カウント値ＴＭ２が異常診断許可ディレイ未満である場合は、異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じていないと推定できる。一方、カウント値ＴＭ２が異常診断許可ディレイ以上である場合は、異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じていると推定できる。ＥＣＵ１３０が、実施の形態１で説明したカウンタＣを備えている場合、カウンタＣによりＥＣＴ変化量の積算を開始してからカウント値ｃｎｔが異常診断実行閾値以上となるまでの時間が異常診断許可ディレイとなる。ＥＣＴ変化量は、ヒータコア流量（ヒータコアに通水される冷却水の流量）、車速、エンジン発熱量（エンジン吸気量）、燃料カット（Ｆ／Ｃ）時等のエンジン２０の運転状態により異なるため、異常診断許可ディレイはエンジン２０の運転状態に応じて可変である。

このように、冷却装置１０ｂでは、カウンタＣ１、Ｃ２を用いて、強制開弁制御終了後に温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定することができる。また、エンジン停止許可ディレイと異常診断許可ディレイが同じディレイ時間に設定されているため、異常診断処理の非実行中にエンジン２０が稼働するようになっている。なお、異常診断処理の非実行中とは、異常診断処理の実行が禁止されてから実行（再開）されるまのでの期間である。

カウント値ＴＭ２が異常診断許可ディレイ以上である場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１３０は、異常診断許可フラグをＯＮにする（ステップＳ３８）。そして、処理はステップＳ４１に移行する。カウント値ＴＭ２が異常診断許可ディレイ未満である場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、異常診断許可フラグをＯＦＦ状態に維持したままステップＳ４１に移行する。

続いて、図７に示すように、ＥＣＵ１３０は、異常診断許可フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。異常診断許可フラグがＯＮ状態である場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１３０は、異常診断処理を実行するための条件が成立したと判定して異常診断処理を実行する制御を行なう（ステップＳ４２）。そして、ステップＳ１１に処理を戻す（リターン）。異常診断許可フラグがＯＦＦ状態である場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、ＥＣＵ１３０は、異常診断処理を実行するための条件が成立していないと判定して異常診断処理を禁止する制御を行なう（ステップＳ４３）。そして、ステップＳ１１に処理を戻す（リターン）。

図８は、強制開弁制御に伴う各種パラメータの時系列変化を説明するタイムチャートである。図８には、エンジン回転数Ｎｅと、サーモスタット弁７０の開／閉状態と、異常診断処理の許可／禁止状態と、エンジン側冷却水温ＥＣＴと、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴと、の関係を表している。

図８に示す例では、図３と同様に、時刻ｔ１でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０に到達すると強制開弁制御が開始され、時刻ｔ２でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ０未満になると強制開弁制御が終了する様子を示している。この時の冷却水温の温度挙動としては、サーモスタット弁７０の開弁に伴って、ラジエータ側冷却水温ＲＣＴが上昇してエンジン側冷却水温ＥＣＴに近づき、強制開弁制御が終了する時刻ｔ２では、温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが小さくなる。

また、この例では、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１に至るまで、サーモスタット弁７０は閉弁されているとともに、異常診断処理が実行されている。そして、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１にサーモスタット弁７０が開弁されると同時に異常診断処理が禁止される。そして、強制開弁制御が実行中である時刻ｔ１～ｔ２の期間は、サーモスタット弁７０の開弁状態と異常診断処理の禁止が継続される。さらに、強制開弁制御が終了する時刻ｔ２にサーモスタット弁７０は閉弁される。

一方、時刻ｔ２～ｔ３の期間は、異常診断処理の禁止が継続される。すなわち、強制開弁制御が開始される時刻ｔ１から、強制開弁制御実行後にエンジン側冷却水温ＥＣＴとラジエータ側冷却水温ＲＣＴとの間に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じる時刻ｔ３までの期間は、異常診断処理の禁止が継続される。したがって、強制開弁制御実行後に、異常診断処理を実行（再開）するためのディレイ時間である時刻ｔ２～ｔ３の期間が経過すると、異常診断処理が実行されるようになっている。

以上説明したように、実施の形態２にかかる冷却装置１０ｂは、内燃機関の内部に形成される冷却水通路からの冷却水を通水させて外部へ排熱するラジエータ４０と、内燃機関とラジエータ４０との間で冷却水を循環させるためのラジエータ循環通路５０と、所定条件で開弁されてラジエータ循環通路５０を冷却水通路へ連通させる強制開弁制御が行なわれるサーモスタット弁７０と、サーモスタット弁７０の異常を診断する異常診断処理を行なう制御部と、を有している。そして、制御部は、強制開弁制御開始時から異常診断処理を禁止し、強制開弁制御終了後に冷却水通路の冷却水の温度とラジエータ循環通路５０の冷却水の温度との温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが所定以上になることを推定すると異常診断処理を実行する。さらに、制御部は、異常診断処理を禁止してから所定時間が経過するまで走行状況に応じて自動停止及び自動再始動を行う内燃機関の自動停止を禁止する。

本実施形態にかかる冷却装置１０ｂは、実施の形態１と同様に、強制開弁制御の実行中は異常診断処理を一時停止し、強制開弁制御の終了後に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じる時期に異常診断処理を実行（再開）するように、異常診断処理の実行を遅延させている。このような構成によれば、サーモスタット弁７０の異常の誤診断を抑制して、サーモスタット弁７０の異常診断の精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態にかかる冷却装置１０ｂは、強制開弁制御の終了後に異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じる時期までエンジン２０の自動停止を禁止することにより、この期間におけるエンジン２０の負荷を増加させている。エンジン２０の負荷が増加するとエンジン側冷却水温ＥＣＴの上昇速度が向上するため、異常診断処理を実行可能な温度差ＥＣＴ－ＲＣＴが生じるまでのディレイ時間を短縮できる。このような構成によれば、サーモスタット弁７０の異常の誤診断を抑制しつつ、サーモスタット弁７０の異常診断の頻度を確保することができる。その結果、サーモスタット弁７０の異常診断の精度をより一層向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態２では、エンジン２０の稼働によりエンジン２０の負荷を増加させる場合について説明したが、Ｓ＆Ｓ制御を行う車両やハイブリッド車両に限らず車両２００に搭載されるエアコン等の電気負荷の稼働によってエンジン２０の負荷を増加させるように構成してもよい。

また、本発明は、それぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。

１０ａ、１０ｂ 冷却装置
２０ エンジン
２５ ウォータジャケット
２６ 入口部
２７ 出口部
３０ ウォータポンプ
４０ ラジエータ
４１ 入口部
４２ 出口部
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、２００ 車両
１１０ 回転数センサ
１２０、１３０ ＥＣＵ
ＥＣＴ エンジン側冷却水温
ＲＣＴ ラジエータ側冷却水温

Claims (2)

1. 内燃機関の内部に形成される冷却水通路からの冷却水を通水させて外部へ排熱するラジエータと、
   前記内燃機関と前記ラジエータとの間で前記冷却水を循環させるためのラジエータ循環通路と、
   所定条件で開弁されて前記ラジエータ循環通路を前記冷却水通路へ連通させる強制開弁制御が行なわれるサーモスタット弁と、
   前記サーモスタット弁の異常を診断する異常診断処理を行なう制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記強制開弁制御開始時から前記異常診断処理を禁止し、
   前記強制開弁制御終了後に前記冷却水通路の冷却水の温度と前記ラジエータ循環通路の冷却水の温度との温度差が所定以上になることを推定すると前記異常診断処理を実行する、
   内燃機関の冷却装置。
2. 前記制御部は、
   前記異常診断処理を禁止してから所定時間が経過するまで走行状況に応じて自動停止及び自動再始動を行う前記内燃機関の自動停止を禁止する、
   請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。

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