JP3598778B2 - エンジン冷却系の異常診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却系の異常を診断する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン冷却系に起こる異常として、例えばサーモスタットバルブの故障がある。サーモスタットバルブに洩れがあったり開弁したままとなって閉弁できなくなる開故障を起こすと、暖機時に冷却水がラジエータを循環してエンジンの暖機が遅れる。
【０００３】
図１０はエンジンの始動後に車両の発進と停止が繰り返される所定のＦＴＰテストモードで運転されるときに冷却水温度が変化する様子を測定した結果を、サーモスタットバルブが開故障した場合（Ｏｐｅｎ Ｓｔｕｃｋ）と、サーモスタットバルブの洩れ量が６リットル／分と大きい場合（Ｌａｒｇｅ Ｌｅａｋ）と、サーモスタットバルブの洩れ量が３リットル／分と小さい場合（Ｓｍａｌｌ Ｌｅａｋ）のそれぞれの状況について示している。これから、サーモスタットバルブの洩れ量が大きくなるほど冷却水の温度上昇が遅くなり、サーモスタットバルブが開故障した場合は冷却水温度が基準値（７０°Ｃ）に到達しないことがわかる。
【０００４】
従来、この種のエンジン冷却系の異常を診断する装置として、例えば特開平４−１８７８５４号公報、特開平７−３４９４３号公報に開示されているように、設定された時間だけ暖機運転が行われた後に達する冷却水温度Ｔｗと基準値を比較して、冷却水温度Ｔｗが基準値に達しない場合にエンジン冷却系に異常が生じていると診断するものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、例えばサーモスタットバルブに洩れ等の異常があったとしても、暖機中にエンジンが高負荷で運転される場合は冷却水温度Ｔｗが急速に上昇するので、この異常を診断できない。また、サーモスタットバルブが正常に作動していても、暖機中にエンジンがアイドル運転されるような場合は冷却水温度Ｔｗの上昇が遅くなるので、サーモスタットバルブに異常を来しているものと誤って診断する可能性があった。
【０００６】
また、実開昭５５−１３５９８３号公報に開示されたエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、複数の冷却水温センサを設けて、サーモスタットバルブの洩れを検出するようになっている。
【０００７】
さらに、特開昭５８−８２２５号公報に開示されたエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、サーモスタットバルブに可動接点を設けて、開固着や閉固着を検出するようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような従来のエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、センサ類を設ける必要があるため、製品のコストアップを招くという問題点が考えられる。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジン冷却系の異常診断装置において、診断精度を高めることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、冷却液温度Ｔｗを検出する冷却液温センサと、エンジンの負荷を検出する手段と、検出されるエンジンの負荷を積算してエンジンの発熱量を算出する手段と、算出されるエンジンの発熱量に応じて冷却液温度を推定する手段と、推定される冷却液温度が判定許可液温に達する時点で検出される冷却液温度Ｔｗが、予めその判定許可液温よりも低く設定された判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する手段とを備えるものとした。
【００１４】
請求項２に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、請求項１に記載の発明において、前記判定許可液温を車速または吸気温度に応じて補正する構成とした。
【００１５】
請求項３に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、請求項１に記載の発明において、エンジンの発熱量を車速、点火時期、混合比、エンジン回転数の少なくとも一つに応じて補正する構成とした。
【００２３】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、検出されるエンジンの負荷を積算して算出されるエンジンの発熱量に応じて冷却液温度を推定し、推定される冷却液温度が判定許可液温に達する時点で検出される冷却液温度Ｔｗが、予めその判定許可液温よりも低く設定された判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。例えば、暖機中にエンジンが高負荷で運転されてエンジンの発熱量の増加に伴い冷却液温度Ｔｗが急速に上昇する場合、エンジンの発熱量に応じて算出される判定期間が短くなる。一方、暖機中にエンジンがアイドル運転されて冷却液温度Ｔｗの上昇が遅くなるような場合、判定期間が長くなることにより、サーモスタットバルブ等が正常に作動しているかどうかを的確に診断することができる。
【００２４】
請求項２に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、判定許可液温を車速または吸気温度に応じて補正することにより、判定許可液温をラジエータやエンジンの放熱量に応じて算出することができ、診断精度を高められる。
【００２５】
請求項３に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、エンジンの発熱量を車速、点火時期、混合比、エンジン回転数の少なくとも一つに応じて補正することにより、エンジンの発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すように、Ｖ型６気筒エンジンに備えられる冷却装置は、シリンダブロックに形成されたウォータジャケット３４と、シリンダヘッドに形成されたウォータジャケット３５とを備える。ブロック側ウォータジャケット３４はピストンを収装する各シリンダの周囲に冷却水（冷却液）を循環させる一方、ヘッド側ウォータジャケット３５は燃焼室壁の周囲に冷却水を循環させるようになっている。冷却水は図中矢印で示すように流れる。
【００２８】
各ウォータジャケット３４，３５に冷却水を送り込むウォータポンプ３３が設けられる。ウォータポンプ３３は図示しないベルトおよびプーリを介してクランクシャフトの回転が伝えられる。ウォータポンプ３３から吐出する冷却水は、図中矢印で示すようにブロック側ウォータジャケット３４を循環した後にヘッド側ウォータジャケット３５に流入する流れＦ１と、ブロック側ウォータジャケット３４の端部から直接ヘッド側ウォータジャケット３５に流入する流れＦ２がある。
【００２９】
ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を介してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導く冷却通路４０が配設される。ラジエータ４４はこれを循環する冷却水から外気への放熱を促す熱交換器の働きをする。ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を迂回してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導くバイパス通路４１が配設される。バイパス通路４１の通水抵抗が冷却通路４０の通水抵抗より所定の比率で大きく形成される。ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を迂回してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導くヒータ通路４２が配設される。ヒータ通路４２の途中には図示しない車室内の暖房用ヒータコアが介装される。
【００３０】
冷却通路４０を冷却水温度に応じて開閉するサーモスタットバルブ４３がラジエータ４４とウォータポンプ３３の間に位置してバイパス通路４１の合流部より上流側に介装され、サーモスタットバルブ４３の感温部がバイパス通路４１とヒータ通路４２の合流部より下流側に臨んで設けられる。
【００３１】
冷却水温度が所定値より低い冷間時に、サーモスタットバルブ４３が閉弁し、ウォータポンプ３３から吐出する冷却水の全量はバイパス通路４１を通りラジエータ４４を迂回して流れる。これにより暖機が促され、未燃焼ＨＣ排出量が低減される。
【００３２】
冷却水温度が所定値以上に上昇した温間時に、サーモスタットバルブ４３が開弁し、ウォータポンプ３３から吐出する冷却水はヘッド側とブロック側の各ウォータジャケット３４，３５を循環した後にラジエータ４４を循環して放熱する。これにより、冷却水の温度が所定の範囲に維持される。
【００３３】
図２に示すように、エンジン１は吸気弁が開かれるのに伴って吸気通路２からシリンダに吸気（混合気）を吸入し、この吸気をピストンで圧縮して、点火プラグ６で着火燃焼させ、排気弁が開かれるのに伴って排気が排気通路３に排出され、これらの各行程が連続して繰り返されるようになっている。
【００３４】
吸気通路２の途中には吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ７と、アクセルペダルに連動して吸気を絞るスロットルバルブ８がそれぞれ設けられ、その上流側には吸気量を検出するエアフロメータ９が設けられる。
【００３５】
排気通路３の途中には三元触媒１０が設置され、排気中の未燃焼ＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元する。
【００３６】
コントロールユニット１２には、エアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａと、アイドルスイッチ信号ＳＷと、エンジン回転数センサ１３で検出されるエンジン回転数Ｎｅと、吸気温センサ１６で検出される吸気温度Ｔａと、車速センサ１７で検出される車速Ｖと、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗ等を入力して、燃料噴射量Ｔｉと点火時期ＡＤＶ等をこれら運転状態に応じて演算する。
【００３７】
コントロールユニット１２は、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上に上昇する暖機後に、Ｏ２センサ１５で検出される排気中の酸素濃度に応じた出力を入力して、混合気が理論空燃比となるようにインジェクタ７からの燃料噴射量をフィードバック制御して、三元触媒１０での転化効率を最大限に維持するようになっている。
【００３８】
ところで、例えばサーモスタットバルブ４３のまわりに洩れが生じたり、サーモスタットバルブ４３が開弁したままとなって閉弁できなくなる故障が生じると、暖機時から冷却水がラジエータ１４を循環するため、エンジン１の暖機が遅れるという問題点がある。
【００３９】
本発明はこれに対処して、エンジン１の負荷を積算してエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量と冷却水温センサ１４によって検出される冷却水温度Ｔｗに応じて冷却系に異常が発生したかどうかを診断する。
【００４０】
本実施の形態において、コントロールユニット１２は暖機時にエンジン１の吸入空気量Ｑａの積算値に基づいてエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量に基づいて判定時間Ｔ１が経過した後の水温上昇判定基準値を算出し、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗに基づいて判定時間Ｔ１が経過した後の水温上昇値を算出する。図４に示すように、水温上昇値が水温上昇判定基準値以上の場合に冷却系が正常であると診断し、水温上昇判定基準値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。
【００４１】
例えば、暖機中にエンジン１が高負荷で運転される場合、エンジン１の発熱量の増加に伴い冷却水温度Ｔｗが急速に上昇するが、エンジン１の発熱量が増加するに応じて算出される水温上昇判定基準値が高くなり、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを的確に診断することができる。一方、暖機中にエンジン１がアイドル運転される場合、エンジン１の発熱量が減少するのに伴い冷却水温度Ｔｗの上昇が遅くなるが、エンジン１の発熱量が減少するのに応じて水温上昇判定基準値が低くなり、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを的確に診断することができる。また、前記従来装置のように暖機運転が十分に行われるまで診断を待つ必要がなく、冷却水温度Ｔｗが従来装置で設定されていた判定値（例えば７０°Ｃ）に達する前に診断を終了することができる。
【００４２】
そして、エンジン１の発熱量は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ、点火時期ＡＤＶ、混合比、エンジン回転数Ｎｅ等に応じて補正される。これにより、エンジン１の発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００４３】
発熱量補正係数Ｋｅは図５に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってエンジン１の発熱量が増えることに対応して、吸気量積算値ＳＵＱＩＶＬは発熱量補正係数Ｋｅによって車速Ｖが高まるのにしたがって増加するように補正される。
【００４４】
さらに、水温上昇判定基準値は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ等に応じて補正される。これにより、エンジン１やラジエータ４４の放熱量に応じて水温上昇判定基準値を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００４５】
放熱量補正係数Ｋｒは図６に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってラジエータ４４の放熱量が増えることに対応して、水温上昇判定基準値は放熱量補正係数Ｋｒによって車速Ｖが高まるのにしたがって高まるように補正される。
【００４６】
放熱量補正係数Ｋｗは図７に示すテーブルに基づいて吸気温度Ｔａに応じて検索される。吸気温Ｔａが高まるのにしたがってエンジン１の放熱量が減少することに対応して、水温上昇判定基準値は放熱量補正係数Ｋｗによって吸気温度Ｔａが高まるのにしたがって低下するように補正される。
【００４７】
図３のフローチャートは、コントロールユニット１２において実行される冷却装置の異常を診断する制御プログラムを示しており、これはエンジン１の運転中に所定周期で実行される。
【００４８】
まず、ステップＳ１で診断条件が成立するかどうかを判定する。この診断条件としては、エンジン１の回転中であること、冷却水温センサ１４、エアフロメータ９、エンジン回転数センサ１３、吸気温センサ１６、車速センサ１７の異常が診断されていないことを判定する。ここで診断条件が成立しない場合、ステップＳ１１に進んで後述するタイマーをクリアする。
【００４９】
ステップＳ２で基準水温が設定されているかどうかを判定する。設定されていなければステップＳ３に進んで、現時点の冷却水温度Ｔｗを基準水温としてセットする。設定されていればステップＳ４に進む。
【００５０】
ステップＳ４でエンジン１の発熱量を算出する。エンジン１の発熱量は基本的にエアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａを積算した値ＳＵＱＩＶＬとする。そして、この吸気量Ｑａの積算値ＳＵＱＩＶＬを発熱量補正係数Ｋｅ等によって補正する。なお、このステップＳ４で行われる処理が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの発熱量を算出する手段に相当するとともに、請求項６に記載の発明においてエンジンの発熱量を補正する手段に相当する。また、エアフロメータ９が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの負荷を検出する手段に相当する。なお、エンジン１の負荷を検出する手段として、燃料噴射量Ｔｉの信号を用いてもよい。
【００５１】
続いてステップＳ５に進んで、基準水温が設定された時点からタイマーをカウントアップし、ステップＳ６でタイマー積算値が判定時間Ｔ１に相当する許可条件に達するかどうかを判定する。
【００５２】
タイマー積算値が許可条件に達した場合、ステップＳ７に進んで、水温上昇判定基準値を算出するとともに、実際の水温上昇値を算出する。水温上昇判定基準値は基準水温と判定区間におけるエンジン１の発熱量に応じて算出される。そして、水温上昇判定基準値は、放熱量補正係数Ｋｒ、放熱量補正係数Ｋｗ等によって補正される。水温上昇値は基準水温と判定時間経過時に検出される冷却水温度Ｔｗの差として算出される。なお、こステップＳ５からＳ７における処理が請求項２に記載の発明において水温上昇判定基準値を算出する手段に相当するとともに、請求項５に記載の発明において水温上昇判定基準値を補正する手段に相当する。
【００５３】
続いてステップＳ８に進んで、水温上昇値が水温上昇判定基準値より低いかどうかを判定する。水温上昇値が水温上昇判定基準値以上の場合にステップＳ１０に進んで冷却系が正常であると診断する。一方、水温上昇値が水温上昇判定基準値より低い場合にステップＳ９に進んで冷却系に異常が生じたものと診断し、警告灯２４を点灯して運転者にこれを知らせる。なお、このステップＳ８における処理が請求項１または２に記載の発明において冷却系に異常が発生したかどうかを診断する手段に相当する。
【００５４】
他の実施の形態として、コントロールユニット１２は、暖機時に検出されるエンジン１の負荷を積算してエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量に基づいて冷却水温度を推定し、推定水温が判定許可水温に達する時点で冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗと予め設定された判定値とを比較する。図９に示すように、冷却水温度Ｔｗが判定値以上の場合に冷却系が正常であると診断し、判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。
【００５５】
これにより、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを、暖機時におけるエンジン１の負荷状態に影響されることなく的確に診断することができる。
【００５６】
そして、前記実施の形態と同じく、エンジン１の発熱量は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ、点火時期ＡＤＶ、混合比、エンジン回転数Ｎｅ等に応じて補正される。これにより、エンジン１の発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００５７】
さらに、判定許可水温は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ等に応じて補正される。これにより、エンジン１およびラジエータ４４の放熱量に基づいて判定許可水温を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００５８】
放熱量補正係数Ｋｒは図６に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってラジエータ４４の放熱量が増えることに対応して、判定許可水温は放熱量補正係数Ｋｒによって車速Ｖが高まるのにしたがって高まるように補正される。
【００５９】
放熱量補正係数Ｋｗは図７に示すテーブルに基づいて吸気温度Ｔａに応じて検索される。吸気温Ｔａが高まるのにしたがってエンジン１の放熱量が減少することに対応して、判定許可水温は放熱量補正係数Ｋｗによって吸気温度Ｔａが高まるのにしたがって低下するように補正される。
【００６０】
図８のフローチャートは、コントロールユニット１２において実行される冷却装置の異常を診断する制御プログラムを示しており、これはエンジン１の運転中に所定周期で実行される。
【００６１】
まず、ステップＳ２１で診断条件が成立するかどうかを判定する。この診断条件としては、エンジン１の回転中であること、冷却水温センサ１４、エアフロメータ９、エンジン回転数センサ１３、吸気温センサ１６、車速センサ１７の異常が診断されていないことを判定する。
【００６２】
ステップＳ２２でエンジン１の発熱量を算出する。エンジン１の発熱量は基本的にエアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａを積算した値Ｓ２ＵＱＩＶＬとする。そして、この吸気量Ｑａの積算値Ｓ２ＵＱＩＶＬを発熱量補正係数Ｋｅ等によって補正する。なお、このステップＳ２２で行われる処理が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの発熱量を算出する手段に相当するとともに、請求項６に記載の発明においてエンジンの発熱量を補正する手段に相当する。
【００６３】
続いてステップＳ２３に進んで、エンジン１の発熱量に基づいて冷却水温度を推定し、ステップＳ２４に進んで推定水温が判定許可水温に達するかどうかを判定する。
【００６４】
推定水温が判定許可水温に達すると判定された時点でステップＳ２５に進んで冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗと予め設定された判定値（例えば７０°Ｃ）と比較する。冷却水温度Ｔｗが判定値以上の場合にステップＳ２７に進んで冷却系が正常であると診断し、判定値より低い場合にステップＳ２６に進んで冷却系に異常が生じたものと診断し、警告灯２４を点灯して運転者にこれを知らせる。なお、このステップＳ２５における処理が請求項１または４に記載の発明において、冷却系に異常が発生したかどうかを診断する手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す冷却装置の構成図。
【図２】同じくエンジンの制御系を示すシステム図。
【図３】同じく冷却装置の異常を診断する制御内容を示すフローチャート。
【図４】同じく冷却水温度が変化する例を示す線図。
【図５】同じく発熱量補正係数Ｋｅと車速Ｖの関係を示す特性図。
【図６】同じく放熱量補正係数Ｋｒと車速Ｖの関係を示す特性図。
【図７】同じく放熱量補正係数Ｋｗと吸気温度Ｔａの関係を示す特性図。
【図８】他の実施の形態を示す冷却装置の異常を診断する制御内容を示すフローチャート。
【図９】同じく冷却水温度が変化する例を示す線図。
【図１０】冷却水温度が変化する例を示す線図。
【符号の説明】
１ エンジン
９ エアフロメータ
１２ コントロールユニット
１４ 冷却水温センサ
１６ 吸気温センサ
１７ 車速センサ
３４ ブロック側ウォータジャケット
３５ ヘッド側ウォータジャケット
４０ 冷却通路
４１ バイパス通路
４３ サーモスタットバルブ
４４ ラジエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却系の異常を診断する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン冷却系に起こる異常として、例えばサーモスタットバルブの故障がある。サーモスタットバルブに洩れがあったり開弁したままとなって閉弁できなくなる開故障を起こすと、暖機時に冷却水がラジエータを循環してエンジンの暖機が遅れる。
【０００３】
図１０はエンジンの始動後に車両の発進と停止が繰り返される所定のＦＴＰテストモードで運転されるときに冷却水温度が変化する様子を測定した結果を、サーモスタットバルブが開故障した場合（Ｏｐｅｎ Ｓｔｕｃｋ）と、サーモスタットバルブの洩れ量が６リットル／分と大きい場合（Ｌａｒｇｅ Ｌｅａｋ）と、サーモスタットバルブの洩れ量が３リットル／分と小さい場合（Ｓｍａｌｌ Ｌｅａｋ）のそれぞれの状況について示している。これから、サーモスタットバルブの洩れ量が大きくなるほど冷却水の温度上昇が遅くなり、サーモスタットバルブが開故障した場合は冷却水温度が基準値（７０°Ｃ）に到達しないことがわかる。
【０００４】
従来、この種のエンジン冷却系の異常を診断する装置として、例えば特開平４−１８７８５４号公報、特開平７−３４９４３号公報に開示されているように、設定された時間だけ暖機運転が行われた後に達する冷却水温度Ｔｗと基準値を比較して、冷却水温度Ｔｗが基準値に達しない場合にエンジン冷却系に異常が生じていると診断するものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、例えばサーモスタットバルブに洩れ等の異常があったとしても、暖機中にエンジンが高負荷で運転される場合は冷却水温度Ｔｗが急速に上昇するので、この異常を診断できない。また、サーモスタットバルブが正常に作動していても、暖機中にエンジンがアイドル運転されるような場合は冷却水温度Ｔｗの上昇が遅くなるので、サーモスタットバルブに異常を来しているものと誤って診断する可能性があった。
【０００６】
また、実開昭５５−１３５９８３号公報に開示されたエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、複数の冷却水温センサを設けて、サーモスタットバルブの洩れを検出するようになっている。
【０００７】
さらに、特開昭５８−８２２５号公報に開示されたエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、サーモスタットバルブに可動接点を設けて、開固着や閉固着を検出するようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような従来のエンジン冷却系の異常診断装置にあっては、センサ類を設ける必要があるため、製品のコストアップを招くという問題点が考えられる。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジン冷却系の異常診断装置において、診断精度を高めることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、冷却液温度Ｔｗを検出する冷却液温センサと、エンジンの負荷を検出する手段と、検出されるエンジンの負荷を積算してエンジンの発熱量を算出する手段と、算出されるエンジンの発熱量に応じて冷却液温度を推定する手段と、推定される冷却液温度が判定許可液温に達する時点で検出される冷却液温度Ｔｗが、予めその判定許可液温よりも低く設定された判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する手段とを備えるものとした。
【００１４】
請求項２に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、請求項１に記載の発明において、前記判定許可液温を車速または吸気温度に応じて補正する構成とした。
【００１５】
請求項３に記載のエンジン冷却系の異常診断装置は、請求項１に記載の発明において、エンジンの発熱量を車速、点火時期、混合比、エンジン回転数の少なくとも一つに応じて補正する構成とした。
【００２３】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、検出されるエンジンの負荷を積算して算出されるエンジンの発熱量に応じて冷却液温度を推定し、推定される冷却液温度が判定許可液温に達する時点で検出される冷却液温度Ｔｗが、予めその判定許可液温よりも低く設定された判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。例えば、暖機中にエンジンが高負荷で運転されてエンジンの発熱量の増加に伴い冷却液温度Ｔｗが急速に上昇する場合、エンジンの発熱量に応じて算出される判定期間が短くなる。一方、暖機中にエンジンがアイドル運転されて冷却液温度Ｔｗの上昇が遅くなるような場合、判定期間が長くなることにより、サーモスタットバルブ等が正常に作動しているかどうかを的確に診断することができる。
【００２４】
請求項２に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、判定許可液温を車速または吸気温度に応じて補正することにより、判定許可液温をラジエータやエンジンの放熱量に応じて算出することができ、診断精度を高められる。
【００２５】
請求項３に記載のエンジン冷却系の異常診断装置において、エンジンの発熱量を車速、点火時期、混合比、エンジン回転数の少なくとも一つに応じて補正することにより、エンジンの発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すように、Ｖ型６気筒エンジンに備えられる冷却装置は、シリンダブロックに形成されたウォータジャケット３４と、シリンダヘッドに形成されたウォータジャケット３５とを備える。ブロック側ウォータジャケット３４はピストンを収装する各シリンダの周囲に冷却水（冷却液）を循環させる一方、ヘッド側ウォータジャケット３５は燃焼室壁の周囲に冷却水を循環させるようになっている。冷却水は図中矢印で示すように流れる。
【００２８】
各ウォータジャケット３４，３５に冷却水を送り込むウォータポンプ３３が設けられる。ウォータポンプ３３は図示しないベルトおよびプーリを介してクランクシャフトの回転が伝えられる。ウォータポンプ３３から吐出する冷却水は、図中矢印で示すようにブロック側ウォータジャケット３４を循環した後にヘッド側ウォータジャケット３５に流入する流れＦ１と、ブロック側ウォータジャケット３４の端部から直接ヘッド側ウォータジャケット３５に流入する流れＦ２がある。
【００２９】
ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を介してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導く冷却通路４０が配設される。ラジエータ４４はこれを循環する冷却水から外気への放熱を促す熱交換器の働きをする。ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を迂回してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導くバイパス通路４１が配設される。バイパス通路４１の通水抵抗が冷却通路４０の通水抵抗より所定の比率で大きく形成される。ヘッド側ウォータジャケット３５の出口３５ａから流出する冷却水をラジエータ４４を迂回してウォータポンプ３３の吸込口３３ａに導くヒータ通路４２が配設される。ヒータ通路４２の途中には図示しない車室内の暖房用ヒータコアが介装される。
【００３０】
冷却通路４０を冷却水温度に応じて開閉するサーモスタットバルブ４３がラジエータ４４とウォータポンプ３３の間に位置してバイパス通路４１の合流部より上流側に介装され、サーモスタットバルブ４３の感温部がバイパス通路４１とヒータ通路４２の合流部より下流側に臨んで設けられる。
【００３１】
冷却水温度が所定値より低い冷間時に、サーモスタットバルブ４３が閉弁し、ウォータポンプ３３から吐出する冷却水の全量はバイパス通路４１を通りラジエータ４４を迂回して流れる。これにより暖機が促され、未燃焼ＨＣ排出量が低減される。
【００３２】
冷却水温度が所定値以上に上昇した温間時に、サーモスタットバルブ４３が開弁し、ウォータポンプ３３から吐出する冷却水はヘッド側とブロック側の各ウォータジャケット３４，３５を循環した後にラジエータ４４を循環して放熱する。これにより、冷却水の温度が所定の範囲に維持される。
【００３３】
図２に示すように、エンジン１は吸気弁が開かれるのに伴って吸気通路２からシリンダに吸気（混合気）を吸入し、この吸気をピストンで圧縮して、点火プラグ６で着火燃焼させ、排気弁が開かれるのに伴って排気が排気通路３に排出され、これらの各行程が連続して繰り返されるようになっている。
【００３４】
吸気通路２の途中には吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ７と、アクセルペダルに連動して吸気を絞るスロットルバルブ８がそれぞれ設けられ、その上流側には吸気量を検出するエアフロメータ９が設けられる。
【００３５】
排気通路３の途中には三元触媒１０が設置され、排気中の未燃焼ＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元する。
【００３６】
コントロールユニット１２には、エアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａと、アイドルスイッチ信号ＳＷと、エンジン回転数センサ１３で検出されるエンジン回転数Ｎｅと、吸気温センサ１６で検出される吸気温度Ｔａと、車速センサ１７で検出される車速Ｖと、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗ等を入力して、燃料噴射量Ｔｉと点火時期ＡＤＶ等をこれら運転状態に応じて演算する。
【００３７】
コントロールユニット１２は、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上に上昇する暖機後に、Ｏ２センサ１５で検出される排気中の酸素濃度に応じた出力を入力して、混合気が理論空燃比となるようにインジェクタ７からの燃料噴射量をフィードバック制御して、三元触媒１０での転化効率を最大限に維持するようになっている。
【００３８】
ところで、例えばサーモスタットバルブ４３のまわりに洩れが生じたり、サーモスタットバルブ４３が開弁したままとなって閉弁できなくなる故障が生じると、暖機時から冷却水がラジエータ１４を循環するため、エンジン１の暖機が遅れるという問題点がある。
【００３９】
本発明はこれに対処して、エンジン１の負荷を積算してエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量と冷却水温センサ１４によって検出される冷却水温度Ｔｗに応じて冷却系に異常が発生したかどうかを診断する。
【００４０】
本実施の形態において、コントロールユニット１２は暖機時にエンジン１の吸入空気量Ｑａの積算値に基づいてエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量に基づいて判定時間Ｔ１が経過した後の水温上昇判定基準値を算出し、冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗに基づいて判定時間Ｔ１が経過した後の水温上昇値を算出する。図４に示すように、水温上昇値が水温上昇判定基準値以上の場合に冷却系が正常であると診断し、水温上昇判定基準値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。
【００４１】
例えば、暖機中にエンジン１が高負荷で運転される場合、エンジン１の発熱量の増加に伴い冷却水温度Ｔｗが急速に上昇するが、エンジン１の発熱量が増加するに応じて算出される水温上昇判定基準値が高くなり、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを的確に診断することができる。一方、暖機中にエンジン１がアイドル運転される場合、エンジン１の発熱量が減少するのに伴い冷却水温度Ｔｗの上昇が遅くなるが、エンジン１の発熱量が減少するのに応じて水温上昇判定基準値が低くなり、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを的確に診断することができる。また、前記従来装置のように暖機運転が十分に行われるまで診断を待つ必要がなく、冷却水温度Ｔｗが従来装置で設定されていた判定値（例えば７０°Ｃ）に達する前に診断を終了することができる。
【００４２】
そして、エンジン１の発熱量は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ、点火時期ＡＤＶ、混合比、エンジン回転数Ｎｅ等に応じて補正される。これにより、エンジン１の発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００４３】
発熱量補正係数Ｋｅは図５に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってエンジン１の発熱量が増えることに対応して、吸気量積算値ＳＵＱＩＶＬは発熱量補正係数Ｋｅによって車速Ｖが高まるのにしたがって増加するように補正される。
【００４４】
さらに、水温上昇判定基準値は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ等に応じて補正される。これにより、エンジン１やラジエータ４４の放熱量に応じて水温上昇判定基準値を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００４５】
放熱量補正係数Ｋｒは図６に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってラジエータ４４の放熱量が増えることに対応して、水温上昇判定基準値は放熱量補正係数Ｋｒによって車速Ｖが高まるのにしたがって高まるように補正される。
【００４６】
放熱量補正係数Ｋｗは図７に示すテーブルに基づいて吸気温度Ｔａに応じて検索される。吸気温Ｔａが高まるのにしたがってエンジン１の放熱量が減少することに対応して、水温上昇判定基準値は放熱量補正係数Ｋｗによって吸気温度Ｔａが高まるのにしたがって低下するように補正される。
【００４７】
図３のフローチャートは、コントロールユニット１２において実行される冷却装置の異常を診断する制御プログラムを示しており、これはエンジン１の運転中に所定周期で実行される。
【００４８】
まず、ステップＳ１で診断条件が成立するかどうかを判定する。この診断条件としては、エンジン１の回転中であること、冷却水温センサ１４、エアフロメータ９、エンジン回転数センサ１３、吸気温センサ１６、車速センサ１７の異常が診断されていないことを判定する。ここで診断条件が成立しない場合、ステップＳ１１に進んで後述するタイマーをクリアする。
【００４９】
ステップＳ２で基準水温が設定されているかどうかを判定する。設定されていなければステップＳ３に進んで、現時点の冷却水温度Ｔｗを基準水温としてセットする。設定されていればステップＳ４に進む。
【００５０】
ステップＳ４でエンジン１の発熱量を算出する。エンジン１の発熱量は基本的にエアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａを積算した値ＳＵＱＩＶＬとする。そして、この吸気量Ｑａの積算値ＳＵＱＩＶＬを発熱量補正係数Ｋｅ等によって補正する。なお、このステップＳ４で行われる処理が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの発熱量を算出する手段に相当するとともに、請求項６に記載の発明においてエンジンの発熱量を補正する手段に相当する。また、エアフロメータ９が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの負荷を検出する手段に相当する。なお、エンジン１の負荷を検出する手段として、燃料噴射量Ｔｉの信号を用いてもよい。
【００５１】
続いてステップＳ５に進んで、基準水温が設定された時点からタイマーをカウントアップし、ステップＳ６でタイマー積算値が判定時間Ｔ１に相当する許可条件に達するかどうかを判定する。
【００５２】
タイマー積算値が許可条件に達した場合、ステップＳ７に進んで、水温上昇判定基準値を算出するとともに、実際の水温上昇値を算出する。水温上昇判定基準値は基準水温と判定区間におけるエンジン１の発熱量に応じて算出される。そして、水温上昇判定基準値は、放熱量補正係数Ｋｒ、放熱量補正係数Ｋｗ等によって補正される。水温上昇値は基準水温と判定時間経過時に検出される冷却水温度Ｔｗの差として算出される。なお、こステップＳ５からＳ７における処理が請求項２に記載の発明において水温上昇判定基準値を算出する手段に相当するとともに、請求項５に記載の発明において水温上昇判定基準値を補正する手段に相当する。
【００５３】
続いてステップＳ８に進んで、水温上昇値が水温上昇判定基準値より低いかどうかを判定する。水温上昇値が水温上昇判定基準値以上の場合にステップＳ１０に進んで冷却系が正常であると診断する。一方、水温上昇値が水温上昇判定基準値より低い場合にステップＳ９に進んで冷却系に異常が生じたものと診断し、警告灯２４を点灯して運転者にこれを知らせる。なお、このステップＳ８における処理が請求項１または２に記載の発明において冷却系に異常が発生したかどうかを診断する手段に相当する。
【００５４】
他の実施の形態として、コントロールユニット１２は、暖機時に検出されるエンジン１の負荷を積算してエンジン１の発熱量を算出し、エンジン１の発熱量に基づいて冷却水温度を推定し、推定水温が判定許可水温に達する時点で冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗと予め設定された判定値とを比較する。図９に示すように、冷却水温度Ｔｗが判定値以上の場合に冷却系が正常であると診断し、判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する。
【００５５】
これにより、サーモスタットバルブ４３等に異常を来したかどうかを、暖機時におけるエンジン１の負荷状態に影響されることなく的確に診断することができる。
【００５６】
そして、前記実施の形態と同じく、エンジン１の発熱量は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ、点火時期ＡＤＶ、混合比、エンジン回転数Ｎｅ等に応じて補正される。これにより、エンジン１の発熱量を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００５７】
さらに、判定許可水温は車速Ｖ、吸気温度Ｔａ等に応じて補正される。これにより、エンジン１およびラジエータ４４の放熱量に基づいて判定許可水温を精度よく算出することができ、診断精度を高められる。
【００５８】
放熱量補正係数Ｋｒは図６に示すテーブルに基づいて車速Ｖに応じて検索される。車速Ｖが高まるのにしたがってラジエータ４４の放熱量が増えることに対応して、判定許可水温は放熱量補正係数Ｋｒによって車速Ｖが高まるのにしたがって高まるように補正される。
【００５９】
放熱量補正係数Ｋｗは図７に示すテーブルに基づいて吸気温度Ｔａに応じて検索される。吸気温Ｔａが高まるのにしたがってエンジン１の放熱量が減少することに対応して、判定許可水温は放熱量補正係数Ｋｗによって吸気温度Ｔａが高まるのにしたがって低下するように補正される。
【００６０】
図８のフローチャートは、コントロールユニット１２において実行される冷却装置の異常を診断する制御プログラムを示しており、これはエンジン１の運転中に所定周期で実行される。
【００６１】
まず、ステップＳ２１で診断条件が成立するかどうかを判定する。この診断条件としては、エンジン１の回転中であること、冷却水温センサ１４、エアフロメータ９、エンジン回転数センサ１３、吸気温センサ１６、車速センサ１７の異常が診断されていないことを判定する。
【００６２】
ステップＳ２２でエンジン１の発熱量を算出する。エンジン１の発熱量は基本的にエアフロメータ９で検出される吸気量Ｑａを積算した値Ｓ２ＵＱＩＶＬとする。そして、この吸気量Ｑａの積算値Ｓ２ＵＱＩＶＬを発熱量補正係数Ｋｅ等によって補正する。なお、このステップＳ２２で行われる処理が請求項１、２、４に記載の発明においてエンジンの発熱量を算出する手段に相当するとともに、請求項６に記載の発明においてエンジンの発熱量を補正する手段に相当する。
【００６３】
続いてステップＳ２３に進んで、エンジン１の発熱量に基づいて冷却水温度を推定し、ステップＳ２４に進んで推定水温が判定許可水温に達するかどうかを判定する。
【００６４】
推定水温が判定許可水温に達すると判定された時点でステップＳ２５に進んで冷却水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗと予め設定された判定値（例えば７０°Ｃ）と比較する。冷却水温度Ｔｗが判定値以上の場合にステップＳ２７に進んで冷却系が正常であると診断し、判定値より低い場合にステップＳ２６に進んで冷却系に異常が生じたものと診断し、警告灯２４を点灯して運転者にこれを知らせる。なお、このステップＳ２５における処理が請求項１または４に記載の発明において、冷却系に異常が発生したかどうかを診断する手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す冷却装置の構成図。
【図２】同じくエンジンの制御系を示すシステム図。
【図３】同じく冷却装置の異常を診断する制御内容を示すフローチャート。
【図４】同じく冷却水温度が変化する例を示す線図。
【図５】同じく発熱量補正係数Ｋｅと車速Ｖの関係を示す特性図。
【図６】同じく放熱量補正係数Ｋｒと車速Ｖの関係を示す特性図。
【図７】同じく放熱量補正係数Ｋｗと吸気温度Ｔａの関係を示す特性図。
【図８】他の実施の形態を示す冷却装置の異常を診断する制御内容を示すフローチャート。
【図９】同じく冷却水温度が変化する例を示す線図。
【図１０】冷却水温度が変化する例を示す線図。
【符号の説明】
１ エンジン
９ エアフロメータ
１２ コントロールユニット
１４ 冷却水温センサ
１６ 吸気温センサ
１７ 車速センサ
３４ ブロック側ウォータジャケット
３５ ヘッド側ウォータジャケット
４０ 冷却通路
４１ バイパス通路
４３ サーモスタットバルブ
４４ ラジエータ
Claims (3)
- 冷却液温度Ｔｗを検出する冷却液温センサと、
エンジンの負荷を検出する手段と、
検出されるエンジンの負荷を積算してエンジンの発熱量を算出する手段と、
算出されるエンジンの発熱量に応じて冷却液温度を推定する手段と、
推定される冷却液温度が判定許可液温に達する時点で検出される冷却液温度Ｔｗが、予めその判定許可液温よりも低く設定された判定値より低い場合に冷却系に異常が生じたものと診断する手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン冷却系の異常診断装置。 - 前記判定許可液温を車速または吸気温度に応じて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置。 - 前記エンジンの発熱量を車速、点火時期、混合比、エンジン回転数の少なくとも一つに応じて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却系の異常診断装置。
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