JP3777776B2 - エンジンの冷却装置の異常診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置の異常診断装置に関するものであって、とくに冷却水温度に応じて開閉動作によりエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁の開故障を検出する異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水冷式エンジンにはこれを適温に保つために、エンジンのウォータジャケット内の冷却水を第１通路を介してラジエータに送り、該ラジエータで冷却された冷却水を第２通路を介してウォータジャケットに戻す冷却装置が設けられている。ここで、エンジンを適温に保つには、冷却水温度は、おおむね８０°Ｃ前後であるのが好ましい。なお、冷却水温度が過度に上昇したときにはエンジンが正常に作動しないおそれがあるので、冷却水温度の異常上昇時には、エンジンを強制的に停止させるようにした冷却装置が提案されている（特開平８−３１９８３１号公報参照）。
【０００３】
かくて、一般にエンジンの冷却装置には、冷却水温度を適温に保つために、第１通路内の冷却水を第２通路にバイパスさせるバイパス通路と、冷却水温度に応じて開閉してウォータジャケットとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられている。このサーモスタット弁は、基本的には、その周囲の冷却水温度が設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには閉じ、このとき第１通路内の冷却水は、ラジエータを通らず、全面的にバイパス通路を介して第２通路に流れ、冷却水温度は速やかに上昇する。他方、冷却水温度が設定値以上となったときにはサーモスタット弁が開き、このとき第１通路内の冷却水の一部は、ラジエータを通って第２通路に流れ、冷却水は適度に冷却されて適温に保たれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるサーモスタット弁は、ときには開きぱなしになるといった故障、いわゆる開故障を起こすことがある。そして、サーモスタット弁が開故障を起こした場合は、エンジン始動後に冷却水温度がなかなか上昇しない。このため、エンジンの運転初期には排気ガス温度が十分には高まらず、排気ガス浄化用触媒が十分には機能せず、エミッションが悪化するといった問題が生じる。また、エンジンの各種制御機器は、一般に冷却水温度が所定の設定値まで上昇したときに制御を開始するようになっているが、サーモスタット弁が開故障を起こすと、エンジン始動後においてこれらの制御の開始タイミングが遅れるといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、サーモスタット弁の開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段が求められている。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、簡素な構造でもって、エンジンの冷却装置のサーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、（ａ）エンジン側からラジエータ側へ冷却水を導く第１通路と、ラジエータ側からエンジン側へ冷却水を導く第２通路と、第１通路内の冷却水を第２通路へバイパスさせるバイパス通路とを備えている冷却水通路と、（ｂ）冷却水温度に応じて、開閉動作によりエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられているエンジンの冷却装置の異常診断装置において、（ｃ）冷却水通路の、サーモスタット弁の開閉にかかわらず冷却水が流れる部位に配置された第１水温検出手段と、（ｄ）冷却水通路の、サーモスタット弁が閉じられているときには実質的に冷却水が流れない部位に配置された第２水温検出手段と、（ｅ）第１水温検出手段によって検出された冷却水温度（以下、これを「第１水温」という）と、第２水温検出手段によって検出された冷却水温度（以下、これを「第２水温」という）とに基づいて、サーモスタット弁の異常の有無を検出する異常検出手段とが設けられ、（ｆ）異常検出手段が、車速又はエンジン回転数が大きいときには、サーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制するようになっていることを特徴とするものである。
この異常診断装置においては、第１水温検出手段は、第１通路の、バイパス通路との接続部よりエンジン側の部位（エンジン近傍）に配置されているのが好ましい。
【０００８】
この異常診断装置において、サーモスタット弁が異常であるか否かの判定は、例えば、第１水温と第２水温の差（第１水温−第２水温）が設定値より小さいか否かによって行うことができる。また、かかる検出ないしは判定を行う時期は、例えば、冷機状態（冷却水温度が外気温とおおむね等しい状態）におけるエンジン始動後において、所定時間を経過したとき、あるいは第１水温が所定温度以上となったときに行うのが好ましい。
【０００９】
かくして、この異常診断装置によれば、第１水温と第２水温とに基づいて、サーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易かつ確実に検出することができる。また、一般にエンジンにはもともと、第１水温検出手段に相当する水温センサが設けられているので、実際にこの異常診断装置を設ける上においては、既存のエンジンに１つの水温センサを第２水温検出手段として追加するだけですむ。また、一般にエンジンには、マイクロコンピュータを備えたエンジンコントロールユニットが設けられているので、このエンジンコントロールユニットを異常検出手段として利用すれば、異常検出手段として格別なハードウエアを設ける必要はなく、既存のエンジンコントロールユニットに異常診断用のソフトウエア（プログラム）を組み込むだけですむ。したがって、本発明にかかるこの異常診断装置は、極めて低コストで設けることができる。
さらに、前記の異常診断装置において、異常検出手段が、エンジン回転数が高いときにサーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制（自制）するようになっている場合は、エンジン回転数が高いときにサーモスタット弁にかなり高い水圧がかかり、サーモスタット弁が本来は閉じられるべき場合であっても該水圧によってサーモスタット弁が若干開かれ、異常診断の精度が低下するといった不具合が生じない。
また、車速が大きいときにサーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制（自制）するようになっている場合は、車速が大きいときに、異常時、冷却水がラジエータで冷やされサーモスタット弁の正常時と異常時とにおける冷却水温度の変化特性の差異がでにくくなるといった不具合が生じない。
【００１０】
上記異常診断装置においては、サーモスタット弁が、第２通路の、バイパス通路との接続部よりラジエータ側の部位（接続部近傍）に配置されているのが好ましい。この場合、第２水温検出手段が、第２通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位（ラジエータ下流）に配置されているのがさらに好ましい。このようにすれば、サーモスタット弁が正常である場合と異常である場合の、水温の変化特性の相違が明確になるので、該異常診断の精度が向上する。
なお、この場合、第２通路が第１通路よりも低い位置に配置されているのが一層好ましい。このようにすれば、第２通路内に空気相が形成されないので、第２通路に配置された第２水温検出手段の水温検出精度が高められる（いわゆるセンサの水浮きが生じない）。
【００１１】
また、上記異常診断装置においては、サーモスタット弁が、第１通路の、バイパス通路との接続部よりラジエータ側の部位（接続部近傍）に配置されていてもよい。この場合、第２水温検出手段が、第１通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位（ラジエータ上流）に配置されているのが好ましい。この構成により、第２水温検出手段は、ラジエータによる冷却の影響を受けずに水温を検出でき、また、サーモスタット弁によって正常時は第１通路のラジエータ側に冷却水が確実に流入しないので、正常、異常の差異がでやすい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に示すように、自動車用の水冷式エンジンの冷却装置１においては、エンジン運転時には冷却水が、順に、シリンダブロック２のウォータジャケット（図示せず）と、該シリンダブロック２の上側に配置されたシリンダヘッド３のウォータジャケット（図示せず）とを流通した後、第１通路４に排出されるようになっている。かくして、エンジンは冷却水によって適度に冷却されて適温に保持される一方、冷却水はエンジンによって加熱されて昇温する。なお、図１中のシリンダブロック２及びシリンダヘッド３内の各矢印は、冷却水の流れる方向を大まかに示している。
【００１４】
そして、エンジンが暖機状態（冷却水温度が適温まで上昇している普通の運転状態）にあるときには、第１通路４に排出された冷却水の一部は、矢印Ｘ1、Ｘ2で示すように、ラジエータ５内を通り抜けて冷却された後第２通路６に排出され、この後ウォータポンプ７を経由してシリンダブロック２のウォータジャケットに戻される。ここで、第１通路４は比較的高い位置に配置され、ラジエータ上端部付近でラジエータ５に接続されている。他方、第２通路６は比較的低い位置に配置され、ラジエータ下端部付近でラジエータ５に接続されている。
【００１５】
ここで、ラジエータ５（ひいてはラジエータ内の冷却水）は、走行風あるいは電動ファン８による強制通風により冷却されるようになっている。また、第１通路４内の冷却水の残部は、矢印Ｘ3で示すように、ラジエータ５を通らず、第１通路４と第２通路６とを連通させるバイパス通路９を介して、直接第２通路６に流れる。
【００１６】
また、第２通路６の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位には、周囲の冷却水温度に応じて開閉するサーモスタット弁１０（いわゆる入口サーモ）が配置されている。なお、サーモスタット弁１０の具体的な構造及び機能は後記のとおりである。そして、第１通路４の、バイパス通路９との接続部よりエンジン側の部位（エンジン近傍）には、この部位における冷却水温度（水温thw1）を検出する第１水温センサ１１（第１水温検出手段）が設けられている。さらに、第２通路６の、バイパス通路９との接続部よりラジエータ側の部位（ラジエータ近傍）には、この部位における冷却水温度（水温thw2）を検出する第２水温センサ１２（第２水温検出手段）が設けられている。
【００１７】
そして、各種エンジン制御（例えば、燃料噴射制御、空燃比制御等）を行うほか、サーモスタット弁１０の異常とくに開故障の有無を検出する、マイクロコンピュータを備えたコントロールユニット１３（異常検出手段）が設けられている。なお、コントロールユニット１３による各種エンジン制御は、一般に知られた普通の制御手法で行われ、また本願発明の要旨にかかわるものでもないので、その詳しい説明は省略し、以下ではコントロールユニット１３については、サーモスタット弁１０の異常診断機能についてのみ説明する。
【００１８】
このコントロールユニット１３は、後記のとおり、それぞれ第１水温センサ１１及び第２水温センサ１２によって検出される第１水温thw1及び第２水温thw2、吸気温センサ（図示せず）によって検出される吸気温tha、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖ、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ等に基づいて、サーモスタット弁１０の異常の有無を検出するようになっている。
【００１９】
なお、この実施の形態では前記のとおり、サーモスタット弁１０と第２水温センサ１２とが、いずれも第２通路６に配置されているが、これらを第１通路４に配置してもよい。この場合は、図１中に破線で示すように、サーモスタット弁１０’を、第１通路４の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位に配置し、第２水温センサ１２’を、第１通路４の、バイパス通路９との接続部よりラジエータ側の部位に配置することになる。
また、第２通路６にサーモスタット弁１０を設ける一方、第１通路４に第２水温センサ１２’を設けるようにしてもよい。逆に、第１通路４にサーモスタット弁１０’を設ける一方、第２通路６に第２水温センサ１２を設けるようにしてもよい。
【００２０】
以下、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつサーモスタット弁１０の具体的な構造を説明する。ここで、図２（ａ）は閉弁状態にあるサーモスタット弁１０を示し、図２（ｂ）は開弁状態にあるサーモスタット弁１０を示している。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、Ｈ1はラジエータ側であり、Ｈ2はエンジン側である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、サーモスタット弁１０には、第２通路６に固定されたケース１５と、該ケース１５に固定されたピストン１６と、第２通路軸線方向すなわちＹ1−Ｙ2方向に移動可能な可動体１７とが設けられている。この可動体１７は、ワックスケース１８と、該ワックスケース１８内に封入された合成ゴムスリーブ１９及びワックス２０と、ワックスケース１８の外周部に固定された弁部材２２とで構成されている。ここで、ピストン１６のＨ2側の部分は、ワックスケース１８内に挿入されて合成ゴムスリーブ１９内に差し込まれている。また、可動体１７は、ばね２１によって、常時Ｙ2方向に付勢されている。
【００２１】
かくして、このサーモスタット弁１０において、周囲の冷却水温度が設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには、図２（ａ）にその状態を示すように、可動体１７は、ばね２１によってＹ2方向に付勢されてＨ1側に位置し、弁部材２２とケース１５とが当接する。このとき、サーモスタット弁１０は閉弁状態となり、第２通路６は閉止され、冷却水の流れは止められる。なお、この状態では、ワックス２０は固体の状態にある。
【００２２】
他方、周囲の冷却水温度が設定値以上となったときには、図２（ｂ）にその状態を示すように、ワックス２０は昇温・融解して液体となり膨張する。その結果、液状のワックス２０が合成ゴムスリーブ１９を圧縮し、その結果ピストン１６がワックスケース１８（合成ゴムスリーブ１９）から押し出される。しかしながら、ピストン１６はケース１５ひいては第２通路６に固定されているので、可動体１７がばね２１の付勢力に抗してＹ1方向に移動し、その結果弁部材２２とケース１５とが離間する。このとき、サーモスタット弁１０が開弁状態となり、第２通路６内で、冷却水がＹ1方向に流れる。なお、図２（ｂ）中において、両矢印は冷却水が流れる経路を示している。
【００２３】
以下、この冷却装置１におけるサーモスタット弁１０の異常診断手法の概要を説明する。
このサーモスタット弁１０の異常診断においては、基本的には、サーモスタット弁１０が正常である場合と開故障を起こしている場合とでは、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の上昇パターンが異なることを利用して、サーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するようにしている。
【００２４】
図５は、サーモスタット弁１０が正常である場合と、開故障を起こしている場合とについて、冷機状態でのエンジン始動後における、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。図５において、グラフＡ1〜Ａ3とグラフＢ1〜Ｂ3とは、それぞれ次の冷却水温を示している。なお、Ｐ1〜Ｐ3位置は、図１中に示されている。
Ａ1：サーモスタット弁正常時のＰ1位置の冷却水温度（第１水温thw1）
Ａ2：サーモスタット弁正常時のＰ2位置の冷却水温度（第１水温thw2）
Ａ3：サーモスタット弁正常時のＰ3位置の冷却水温度
Ｂ1：サーモスタット弁開故障時のＰ1位置の冷却水温度（第１水温thw1）
Ｂ2：サーモスタット弁開故障時のＰ2位置の冷却水温度（第１水温thw2）
Ｂ3：サーモスタット弁開故障時のＰ3位置の冷却水温度
【００２５】
図５から明らかなとおり、サーモスタット弁１０が正常に作動している場合は、Ｐ1位置の冷却水温（グラフＡ1）すなわち第１水温thw1と、Ｐ2位置の冷却水温（グラフＡ2）すなわち第２水温thw2との間の差が極めて顕著である。例えば、エンジン始動後２５０秒の時点においては、第１水温thw1と第２水温thw2の差は５１.１°Ｃである。これに対して、Ｐ1位置の冷却水温（グラフＡ1）とＰ3位置の冷却水温（グラフＡ3）の差は比較的小さく、１９.６°Ｃである。
他方、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているときには、Ｐ1〜Ｐ3位置の各冷却水温（グラフＢ1〜Ｂ3）の間にはさほど差が生じない。
【００２６】
したがって、第１水温thw1と第２水温thw2との間の水温差（thw1−thw2）が大きいときにはサーモスタット弁１０が正常であると判定することができ、該水温差（thw1−thw2）が小さいときにはサーモスタット弁１０が開故障を起こしていると判定することができる。そこで、この冷却装置１では、冷機状態でのエンジン始動後の比較的早い時期において、水温差（thw1−thw2）が所定の設定値より小さいときには、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定するようにしている。
【００２７】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニット１３による、具体的なサーモスタット弁１０の異常診断手法を説明する。
この異常診断ルーチンにおいては、まずステップＳ１で、エンジンがクランキング開始後、完爆状態に達したか否かが判定され、完爆状態に達していなければ（ＮＯ）、完爆状態に達するまでこのステップＳ１が繰り返し実行される（完爆状態に達するまで待機する）。
【００２８】
ステップＳ１でエンジンが完爆状態に達していると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちエンジンが完全に始動したときには、ステップＳ２で、それぞれ第１水温センサ１１及び第２水温センサ１２によって検出される第１水温thw1及び第２水温thw2と、吸気温センサ（図示せず）によって検出される吸気温thaと、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖと、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅとが入力される。続いて、ステップＳ３で、エンジン始動時における第１水温thw1が、始動時水温thsとして記憶される。
【００２９】
次に、ステップＳ４で、始動時水温thsが基準水温ths0より低いか否かが判定される。ここで、基準水温ths0は、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）付近に設定されている。このステップＳ４で、ths≧ths0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ２０でこの異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。けだし、ths≧ths0である場合は、エンジン始動時点ですでに冷却水温度が高くなっており、このためサーモスタット弁１０が正常であっても、水温差（thw1−thw2）がさほど大きくならないので、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのは好ましくないからである。
【００３０】
他方、前記のステップＳ４でths＜ths0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５で、例えば図６に示すような特性でもって、始動時水温thsに応じて判定値Ｔ10がセットされる。この判定値Ｔ10は、エンジン始動後においてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定すべき時期を設定するためのものであり、したがってエンジン始動後に判定値Ｔ10に対応する時間が経過した時点でサーモスタット弁１０の開故障の有無が判定されることになる。この判定値Ｔ10は、サーモスタット弁１０が正常である場合に、エンジン始動後において水温差（thw1−thw2）が十分に大きくなるような時期に該判定が実行されるように好ましく設定される。また、この判定値Ｔ10は、エンジン始動後において正常なサーモスタット弁１０が開弁する直前に該判定が実施されるように設定されるのが最も好ましい。サーモスタット弁１０が正常であれば、この時点で、水温差（thw1−thw2）が最も大きくなるので、該判定の精度が非常に高くなるからである。なお、始動時水温thsが高いときほど、該判定を行うべきタイミングが早まるので、判定値Ｔ10は、図６に示すように、始動時水温thsが高いときほど小さくしている。
【００３１】
次に、ステップＳ６で、エンジン始動後（完爆後）の経過時間をカウントするための第１カウンタＴ1が１だけインクリメント（加算）される。この第１カウンタＴ1は、このルーチンが１回実行される毎に１づつインクリメントされ、他方このルーチンは一定の時間間隔で実行されるので、この第１カウンタＴ1のカウント値（積算値）でエンジン始動後の経過時間を把握することができる。
【００３２】
続いて、ステップＳ７とステップＳ８とで、それぞれ、車速Ｖが基準車速Ｖ0以上であるか否かと、吸気温thaが基準吸気温tha0より低いか否かとが判定される。一般に、車速Ｖが高くかつ吸気温thaが低いときには、サーモスタット弁１０が開故障を起こしている場合、エンジン始動後に第２水温thw2が上昇しにくいので、水温差（thw1−thw2）がかなり大きくなり、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのはあまり好ましくない。そこで、この異常診断ルーチンでは、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0である状態の延継続時間に対応する第２カウンタＴ2のカウント数（積算値）が所定値Ｔ20以上である場合は該異常診断ルーチンを停止するようにしている。
【００３３】
そして、ステップＳ７、Ｓ８で、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0であると判定された場合は（ステップＳ７、Ｓ８がいずれもＹＥＳ）、ステップＳ９で、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0である状態の延継続時間に対応する値をカウントするための第２カウンタＴ2が１だけインクリメント（加算）される。他方、ステップＳ７、Ｓ８で、Ｖ＜Ｖ0であるか又はtha≧tha0であると判定された場合は（ステップＳ７、Ｓ８の少なくとも一方がＮＯ）、ステップＳ９をスキップする。
【００３４】
次に、ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ0以上であるか否かが判定される。一般に、エンジン回転数Ｎｅが高いときには、ウォータポンプ７の吐出圧が上昇するので、サーモスタット弁１０が正常な場合でも、冷却水温度が低いときに冷却水の水圧によってサーモスタット弁１０が若干開かれることがある。このため、第２通路６の、第２水温センサ１２が配置された部位に冷却水の流れが生じ、第２水温thw2が上昇するので、水温差（thw1−thw2）がさほど大きくならず、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのはあまり好ましくない。そこで、該異常診断ルーチンでは、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する第３カウンタＴ3のカウント値（積算値）が所定値Ｔ30以上である場合は、該異常診断ルーチンを停止するようにしている。
【００３５】
そして、ステップＳ１０でＮｅ≧Ｎｅ0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１１で、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する値をカウントするための第３カウンタＴ3が１だけインクリメント（加算）される。他方、ステップＳ１０でＮｅ＜Ｎｅ0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１１をスキップする。
【００３６】
次に、ステップＳ１２で第１カウンタＴ1のカウント値が判定値Ｔ10以上であるか否か、すなわちエンジン始動後においてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定すべき時点に達したか否かが判定され、Ｔ1＜Ｔ10であれば（ＮＯ）、まだ開故障を判定すべき時点に達していないのでステップＳ２に復帰し、ステップＳ２〜ステップＳ１２が繰り返し実行される。
なお、判定値Ｔ10を第２カウンタＴ2あるいは第３カウンタＴ3のカウント値に応じて補正するようにしてもよい。
【００３７】
他方、ステップＳ１２でＴ1≧Ｔ10であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１３とステップＳ１４とで、それぞれ、第１水温thw1が基準温度αより低いか否かと、水温差（thw1−thw2）が基準値Ａ（基準水温差）より小さいか否かとが判定される。この異常診断ルーチンでは、基本的には（Ｔ2、Ｔ3が大きくない限り）、第１水温thw1が基準温度αより低く、かつ水温差（thw1−thw2）が基準値Ａより小さいときにサーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定するようにしている。
【００３８】
ここで、基準温度αは、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）よりもやや低い温度、例えば開弁温度よりも１１°Ｃだけ低い温度に設定される。ちなみに、エンジン始動後所定時間内に、エンジンの冷却水温度が、他の故障診断が作動する最も高い冷却水温度と、サーモスタット弁開弁温度より２０°Ｆ（およそ１１°Ｃ）低い値のうちの高い方に到達しないときには、サーモスタット弁が開故障を起こしているものと判定する場合、本発明にかかる異常診断は、この判定に対応することができるものである。
【００３９】
また、基準値Ａを、第２カウンタＴ2あるいは第３カウンタＴ3のカウント値に応じて補正するようにしてもよい。
例えば、図７に示すように、第２カウンタＴ2のカウント値が大きいときほど基準値Ａを大きくし、あるいは図８に示すように、第３カウンタＴ3のカウント値が大きいときほど基準値Ａを小さくするようにしてもよい。
【００４０】
かくして、ステップＳ１３でthw1≧αであると判定された場合（ＮＯ）、又はステップＳ１４で（thw1−thw2）≧Ａであると判定された場合は（ＮＯ）、サーモスタット弁１０が正常であるものと判定され、ステップＳ１９でサーモスタット弁１０が正常であることが記憶ないしは表示される（サーモスタット正常メモリ）。
【００４１】
他方、ステップＳ１３、Ｓ１４で、thw1＜αであり、かつthw1−thw2＜Ａであると判定された場合は（ステップＳ１３、Ｓ１４がいずれもＹＥＳ）、ステップＳ１５とステップＳ１６とで、それぞれ、第２カウンタＴ2が所定値Ｔ20より小さいか否かと、第３カウンタＴ3が所定値Ｔ30より小さいか否かとが判定される。そして、ステップＳ１５でＴ2≧Ｔ20であると判定された場合（ＮＯ）、又はステップＳ１６でＴ3≧Ｔ30であると判定された場合は（ＮＯ）、Ｖ≧Ｖ0でありかつtha＜tha0である状態の延継続時間が長いか、又はＮｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間が長く、したがって前記のとおりサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うことが好ましくないので、ステップＳ１８で該異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。
【００４２】
他方、ステップＳ１５、Ｓ１６で、Ｔ2＜Ｔ20であり、かつＴ3＜Ｔ30であると判定された場合は（ステップＳ１５、Ｓ１６がいずれもＹＥＳ）、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定され、ステップＳ１７でサーモスタット弁１０が開故障を起こしていることが記憶ないしは警告される（ワーニング、サーモスタット故障メモリ）。
【００４３】
上記の異常診断ルーチンでは、エンジン始動後にＴ10に対応する時間が経過した時点でサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしているが、このようにせずに、エンジン始動後の経過時間とは関係なく、第１水温thw1が判定水温thw10に達したときにサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしてもよい。
図４は、このように第１水温thwが判定水温thw10に達したときにサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにした故障診断ルーチンのフローチャートである。しかしながら、この図４に示す故障診断ルーチンの大部分は、図３に示す故障診断ルーチンと同様であり、開故障の有無の判定を実施するタイミングに関する部分が異なるだけである。したがって、以下では説明の重複を避けるため、図３に示す故障診断ルーチンとは異なる点についてのみ説明する。なお、図４中の各ステップ中、図３中のいずれかのステップと同一の機能をもつステップには、図３の場合と同一のステップ番号が付されている。
【００４４】
図４に示すように、この異常診断ルーチンでは、ステップＳ５’で、例えば図９に示すような特性でもって、始動時水温thsに応じて判定水温thw10がセットされる。そして、ステップＳ１２’で、第１水温thw1が判定水温thw10以上となったときに、サーモスタット１０の開故障の有無を判定するようにしている。ここで、判定水温thw10は、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）よりもやや低い温度、例えば開弁温度よりも１１°Ｃだけ低い温度に設定される。
【００４５】
この図４に示す異常診断ルーチンにおける判定水温thw10は、図３に示す異常診断ルーチンの基準温度αと実質的に同一である。したがって、図４に示す異常診断ルーチンのステップＳ１２’でthw1≧thw10であると判定されてサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定が実施されるときには、必然的にthw1≧αとなっている。このため、図３に示す異常診断ルーチンのステップＳ１３は、図４に示す異常診断ルーチンでは不要（有害）であるので、図４に示す異常診断ルーチンではステップＳ１３が取り除かれている。
その他の点については、図３に示す異常診断ルーチンの場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる異常診断装置を備えたエンジンの冷却装置を模式的に示す側面断面図である。
【図２】 （ａ）は図１に示す冷却装置に設けられているサーモスタット弁の閉弁状態における縦断面図であり、（ｂ）はこのサーモスタット弁の開弁状態における縦断面図である。
【図３】 コントロールユニットによって実行されるサーモスタット弁の異常診断ルーチン（開故障の検出手順）のフローチャートである。
【図４】 コントロールユニットによって実行されるもう１つのサーモスタット弁の異常診断ルーチンのフローチャートである。
【図５】 サーモスタット弁が正常状態にある場合と開故障状態にある場合とにおける、エンジン始動後の冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図６】 サーモスタット弁の開故障の有無の判定を行う時期を決定するための判定値Ｔ10の始動時水温thsに対する依存性を示すグラフである。
【図７】 サーモスタット弁の開故障の有無を判定するための基準値Ａの、第２カウンタのカウント値に対する依存性を示すグラフである。
【図８】 サーモスタット弁の開故障の有無を判定するための基準値Ａの、第３カウンタのカウント値に対する依存性を示すグラフである。
【図９】 サーモスタット弁の開故障の有無の判定を行う時期を決定するための判定値水温thw10の始動時水温thsに対する依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジンの冷却装置、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…第１通路、５…ラジエータ、６…第２通路、７…ウォータポンプ、８…電動ファン、９…バイパス通路、１０…サーモスタット弁、１０’…サーモスタット弁、１１…第１水温センサ、１２…第２水温センサ、１２’…第２水温センサ、１３…コントロールユニット、１５…ケース、１６…ピストン、１７…可動体、１８…ワックスケース、１９…合成ゴムスリーブ、２０…ワックス、２１…ばね、２２…弁部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置の異常診断装置に関するものであって、とくに冷却水温度に応じて開閉動作によりエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁の開故障を検出する異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水冷式エンジンにはこれを適温に保つために、エンジンのウォータジャケット内の冷却水を第１通路を介してラジエータに送り、該ラジエータで冷却された冷却水を第２通路を介してウォータジャケットに戻す冷却装置が設けられている。ここで、エンジンを適温に保つには、冷却水温度は、おおむね８０°Ｃ前後であるのが好ましい。なお、冷却水温度が過度に上昇したときにはエンジンが正常に作動しないおそれがあるので、冷却水温度の異常上昇時には、エンジンを強制的に停止させるようにした冷却装置が提案されている（特開平８−３１９８３１号公報参照）。
【０００３】
かくて、一般にエンジンの冷却装置には、冷却水温度を適温に保つために、第１通路内の冷却水を第２通路にバイパスさせるバイパス通路と、冷却水温度に応じて開閉してウォータジャケットとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられている。このサーモスタット弁は、基本的には、その周囲の冷却水温度が設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには閉じ、このとき第１通路内の冷却水は、ラジエータを通らず、全面的にバイパス通路を介して第２通路に流れ、冷却水温度は速やかに上昇する。他方、冷却水温度が設定値以上となったときにはサーモスタット弁が開き、このとき第１通路内の冷却水の一部は、ラジエータを通って第２通路に流れ、冷却水は適度に冷却されて適温に保たれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるサーモスタット弁は、ときには開きぱなしになるといった故障、いわゆる開故障を起こすことがある。そして、サーモスタット弁が開故障を起こした場合は、エンジン始動後に冷却水温度がなかなか上昇しない。このため、エンジンの運転初期には排気ガス温度が十分には高まらず、排気ガス浄化用触媒が十分には機能せず、エミッションが悪化するといった問題が生じる。また、エンジンの各種制御機器は、一般に冷却水温度が所定の設定値まで上昇したときに制御を開始するようになっているが、サーモスタット弁が開故障を起こすと、エンジン始動後においてこれらの制御の開始タイミングが遅れるといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、サーモスタット弁の開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段が求められている。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、簡素な構造でもって、エンジンの冷却装置のサーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、（ａ）エンジン側からラジエータ側へ冷却水を導く第１通路と、ラジエータ側からエンジン側へ冷却水を導く第２通路と、第１通路内の冷却水を第２通路へバイパスさせるバイパス通路とを備えている冷却水通路と、（ｂ）冷却水温度に応じて、開閉動作によりエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられているエンジンの冷却装置の異常診断装置において、（ｃ）冷却水通路の、サーモスタット弁の開閉にかかわらず冷却水が流れる部位に配置された第１水温検出手段と、（ｄ）冷却水通路の、サーモスタット弁が閉じられているときには実質的に冷却水が流れない部位に配置された第２水温検出手段と、（ｅ）第１水温検出手段によって検出された冷却水温度（以下、これを「第１水温」という）と、第２水温検出手段によって検出された冷却水温度（以下、これを「第２水温」という）とに基づいて、サーモスタット弁の異常の有無を検出する異常検出手段とが設けられ、（ｆ）異常検出手段が、車速又はエンジン回転数が大きいときには、サーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制するようになっていることを特徴とするものである。
この異常診断装置においては、第１水温検出手段は、第１通路の、バイパス通路との接続部よりエンジン側の部位（エンジン近傍）に配置されているのが好ましい。
【０００８】
この異常診断装置において、サーモスタット弁が異常であるか否かの判定は、例えば、第１水温と第２水温の差（第１水温−第２水温）が設定値より小さいか否かによって行うことができる。また、かかる検出ないしは判定を行う時期は、例えば、冷機状態（冷却水温度が外気温とおおむね等しい状態）におけるエンジン始動後において、所定時間を経過したとき、あるいは第１水温が所定温度以上となったときに行うのが好ましい。
【０００９】
かくして、この異常診断装置によれば、第１水温と第２水温とに基づいて、サーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易かつ確実に検出することができる。また、一般にエンジンにはもともと、第１水温検出手段に相当する水温センサが設けられているので、実際にこの異常診断装置を設ける上においては、既存のエンジンに１つの水温センサを第２水温検出手段として追加するだけですむ。また、一般にエンジンには、マイクロコンピュータを備えたエンジンコントロールユニットが設けられているので、このエンジンコントロールユニットを異常検出手段として利用すれば、異常検出手段として格別なハードウエアを設ける必要はなく、既存のエンジンコントロールユニットに異常診断用のソフトウエア（プログラム）を組み込むだけですむ。したがって、本発明にかかるこの異常診断装置は、極めて低コストで設けることができる。
さらに、前記の異常診断装置において、異常検出手段が、エンジン回転数が高いときにサーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制（自制）するようになっている場合は、エンジン回転数が高いときにサーモスタット弁にかなり高い水圧がかかり、サーモスタット弁が本来は閉じられるべき場合であっても該水圧によってサーモスタット弁が若干開かれ、異常診断の精度が低下するといった不具合が生じない。
また、車速が大きいときにサーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制（自制）するようになっている場合は、車速が大きいときに、異常時、冷却水がラジエータで冷やされサーモスタット弁の正常時と異常時とにおける冷却水温度の変化特性の差異がでにくくなるといった不具合が生じない。
【００１０】
上記異常診断装置においては、サーモスタット弁が、第２通路の、バイパス通路との接続部よりラジエータ側の部位（接続部近傍）に配置されているのが好ましい。この場合、第２水温検出手段が、第２通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位（ラジエータ下流）に配置されているのがさらに好ましい。このようにすれば、サーモスタット弁が正常である場合と異常である場合の、水温の変化特性の相違が明確になるので、該異常診断の精度が向上する。
なお、この場合、第２通路が第１通路よりも低い位置に配置されているのが一層好ましい。このようにすれば、第２通路内に空気相が形成されないので、第２通路に配置された第２水温検出手段の水温検出精度が高められる（いわゆるセンサの水浮きが生じない）。
【００１１】
また、上記異常診断装置においては、サーモスタット弁が、第１通路の、バイパス通路との接続部よりラジエータ側の部位（接続部近傍）に配置されていてもよい。この場合、第２水温検出手段が、第１通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位（ラジエータ上流）に配置されているのが好ましい。この構成により、第２水温検出手段は、ラジエータによる冷却の影響を受けずに水温を検出でき、また、サーモスタット弁によって正常時は第１通路のラジエータ側に冷却水が確実に流入しないので、正常、異常の差異がでやすい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に示すように、自動車用の水冷式エンジンの冷却装置１においては、エンジン運転時には冷却水が、順に、シリンダブロック２のウォータジャケット（図示せず）と、該シリンダブロック２の上側に配置されたシリンダヘッド３のウォータジャケット（図示せず）とを流通した後、第１通路４に排出されるようになっている。かくして、エンジンは冷却水によって適度に冷却されて適温に保持される一方、冷却水はエンジンによって加熱されて昇温する。なお、図１中のシリンダブロック２及びシリンダヘッド３内の各矢印は、冷却水の流れる方向を大まかに示している。
【００１４】
そして、エンジンが暖機状態（冷却水温度が適温まで上昇している普通の運転状態）にあるときには、第１通路４に排出された冷却水の一部は、矢印Ｘ1、Ｘ2で示すように、ラジエータ５内を通り抜けて冷却された後第２通路６に排出され、この後ウォータポンプ７を経由してシリンダブロック２のウォータジャケットに戻される。ここで、第１通路４は比較的高い位置に配置され、ラジエータ上端部付近でラジエータ５に接続されている。他方、第２通路６は比較的低い位置に配置され、ラジエータ下端部付近でラジエータ５に接続されている。
【００１５】
ここで、ラジエータ５（ひいてはラジエータ内の冷却水）は、走行風あるいは電動ファン８による強制通風により冷却されるようになっている。また、第１通路４内の冷却水の残部は、矢印Ｘ3で示すように、ラジエータ５を通らず、第１通路４と第２通路６とを連通させるバイパス通路９を介して、直接第２通路６に流れる。
【００１６】
また、第２通路６の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位には、周囲の冷却水温度に応じて開閉するサーモスタット弁１０（いわゆる入口サーモ）が配置されている。なお、サーモスタット弁１０の具体的な構造及び機能は後記のとおりである。そして、第１通路４の、バイパス通路９との接続部よりエンジン側の部位（エンジン近傍）には、この部位における冷却水温度（水温thw1）を検出する第１水温センサ１１（第１水温検出手段）が設けられている。さらに、第２通路６の、バイパス通路９との接続部よりラジエータ側の部位（ラジエータ近傍）には、この部位における冷却水温度（水温thw2）を検出する第２水温センサ１２（第２水温検出手段）が設けられている。
【００１７】
そして、各種エンジン制御（例えば、燃料噴射制御、空燃比制御等）を行うほか、サーモスタット弁１０の異常とくに開故障の有無を検出する、マイクロコンピュータを備えたコントロールユニット１３（異常検出手段）が設けられている。なお、コントロールユニット１３による各種エンジン制御は、一般に知られた普通の制御手法で行われ、また本願発明の要旨にかかわるものでもないので、その詳しい説明は省略し、以下ではコントロールユニット１３については、サーモスタット弁１０の異常診断機能についてのみ説明する。
【００１８】
このコントロールユニット１３は、後記のとおり、それぞれ第１水温センサ１１及び第２水温センサ１２によって検出される第１水温thw1及び第２水温thw2、吸気温センサ（図示せず）によって検出される吸気温tha、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖ、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ等に基づいて、サーモスタット弁１０の異常の有無を検出するようになっている。
【００１９】
なお、この実施の形態では前記のとおり、サーモスタット弁１０と第２水温センサ１２とが、いずれも第２通路６に配置されているが、これらを第１通路４に配置してもよい。この場合は、図１中に破線で示すように、サーモスタット弁１０’を、第１通路４の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位に配置し、第２水温センサ１２’を、第１通路４の、バイパス通路９との接続部よりラジエータ側の部位に配置することになる。
また、第２通路６にサーモスタット弁１０を設ける一方、第１通路４に第２水温センサ１２’を設けるようにしてもよい。逆に、第１通路４にサーモスタット弁１０’を設ける一方、第２通路６に第２水温センサ１２を設けるようにしてもよい。
【００２０】
以下、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつサーモスタット弁１０の具体的な構造を説明する。ここで、図２（ａ）は閉弁状態にあるサーモスタット弁１０を示し、図２（ｂ）は開弁状態にあるサーモスタット弁１０を示している。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、Ｈ1はラジエータ側であり、Ｈ2はエンジン側である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、サーモスタット弁１０には、第２通路６に固定されたケース１５と、該ケース１５に固定されたピストン１６と、第２通路軸線方向すなわちＹ1−Ｙ2方向に移動可能な可動体１７とが設けられている。この可動体１７は、ワックスケース１８と、該ワックスケース１８内に封入された合成ゴムスリーブ１９及びワックス２０と、ワックスケース１８の外周部に固定された弁部材２２とで構成されている。ここで、ピストン１６のＨ2側の部分は、ワックスケース１８内に挿入されて合成ゴムスリーブ１９内に差し込まれている。また、可動体１７は、ばね２１によって、常時Ｙ2方向に付勢されている。
【００２１】
かくして、このサーモスタット弁１０において、周囲の冷却水温度が設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには、図２（ａ）にその状態を示すように、可動体１７は、ばね２１によってＹ2方向に付勢されてＨ1側に位置し、弁部材２２とケース１５とが当接する。このとき、サーモスタット弁１０は閉弁状態となり、第２通路６は閉止され、冷却水の流れは止められる。なお、この状態では、ワックス２０は固体の状態にある。
【００２２】
他方、周囲の冷却水温度が設定値以上となったときには、図２（ｂ）にその状態を示すように、ワックス２０は昇温・融解して液体となり膨張する。その結果、液状のワックス２０が合成ゴムスリーブ１９を圧縮し、その結果ピストン１６がワックスケース１８（合成ゴムスリーブ１９）から押し出される。しかしながら、ピストン１６はケース１５ひいては第２通路６に固定されているので、可動体１７がばね２１の付勢力に抗してＹ1方向に移動し、その結果弁部材２２とケース１５とが離間する。このとき、サーモスタット弁１０が開弁状態となり、第２通路６内で、冷却水がＹ1方向に流れる。なお、図２（ｂ）中において、両矢印は冷却水が流れる経路を示している。
【００２３】
以下、この冷却装置１におけるサーモスタット弁１０の異常診断手法の概要を説明する。
このサーモスタット弁１０の異常診断においては、基本的には、サーモスタット弁１０が正常である場合と開故障を起こしている場合とでは、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の上昇パターンが異なることを利用して、サーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するようにしている。
【００２４】
図５は、サーモスタット弁１０が正常である場合と、開故障を起こしている場合とについて、冷機状態でのエンジン始動後における、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。図５において、グラフＡ1〜Ａ3とグラフＢ1〜Ｂ3とは、それぞれ次の冷却水温を示している。なお、Ｐ1〜Ｐ3位置は、図１中に示されている。
Ａ1：サーモスタット弁正常時のＰ1位置の冷却水温度（第１水温thw1）
Ａ2：サーモスタット弁正常時のＰ2位置の冷却水温度（第１水温thw2）
Ａ3：サーモスタット弁正常時のＰ3位置の冷却水温度
Ｂ1：サーモスタット弁開故障時のＰ1位置の冷却水温度（第１水温thw1）
Ｂ2：サーモスタット弁開故障時のＰ2位置の冷却水温度（第１水温thw2）
Ｂ3：サーモスタット弁開故障時のＰ3位置の冷却水温度
【００２５】
図５から明らかなとおり、サーモスタット弁１０が正常に作動している場合は、Ｐ1位置の冷却水温（グラフＡ1）すなわち第１水温thw1と、Ｐ2位置の冷却水温（グラフＡ2）すなわち第２水温thw2との間の差が極めて顕著である。例えば、エンジン始動後２５０秒の時点においては、第１水温thw1と第２水温thw2の差は５１.１°Ｃである。これに対して、Ｐ1位置の冷却水温（グラフＡ1）とＰ3位置の冷却水温（グラフＡ3）の差は比較的小さく、１９.６°Ｃである。
他方、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているときには、Ｐ1〜Ｐ3位置の各冷却水温（グラフＢ1〜Ｂ3）の間にはさほど差が生じない。
【００２６】
したがって、第１水温thw1と第２水温thw2との間の水温差（thw1−thw2）が大きいときにはサーモスタット弁１０が正常であると判定することができ、該水温差（thw1−thw2）が小さいときにはサーモスタット弁１０が開故障を起こしていると判定することができる。そこで、この冷却装置１では、冷機状態でのエンジン始動後の比較的早い時期において、水温差（thw1−thw2）が所定の設定値より小さいときには、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定するようにしている。
【００２７】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニット１３による、具体的なサーモスタット弁１０の異常診断手法を説明する。
この異常診断ルーチンにおいては、まずステップＳ１で、エンジンがクランキング開始後、完爆状態に達したか否かが判定され、完爆状態に達していなければ（ＮＯ）、完爆状態に達するまでこのステップＳ１が繰り返し実行される（完爆状態に達するまで待機する）。
【００２８】
ステップＳ１でエンジンが完爆状態に達していると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちエンジンが完全に始動したときには、ステップＳ２で、それぞれ第１水温センサ１１及び第２水温センサ１２によって検出される第１水温thw1及び第２水温thw2と、吸気温センサ（図示せず）によって検出される吸気温thaと、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖと、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅとが入力される。続いて、ステップＳ３で、エンジン始動時における第１水温thw1が、始動時水温thsとして記憶される。
【００２９】
次に、ステップＳ４で、始動時水温thsが基準水温ths0より低いか否かが判定される。ここで、基準水温ths0は、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）付近に設定されている。このステップＳ４で、ths≧ths0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ２０でこの異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。けだし、ths≧ths0である場合は、エンジン始動時点ですでに冷却水温度が高くなっており、このためサーモスタット弁１０が正常であっても、水温差（thw1−thw2）がさほど大きくならないので、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのは好ましくないからである。
【００３０】
他方、前記のステップＳ４でths＜ths0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５で、例えば図６に示すような特性でもって、始動時水温thsに応じて判定値Ｔ10がセットされる。この判定値Ｔ10は、エンジン始動後においてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定すべき時期を設定するためのものであり、したがってエンジン始動後に判定値Ｔ10に対応する時間が経過した時点でサーモスタット弁１０の開故障の有無が判定されることになる。この判定値Ｔ10は、サーモスタット弁１０が正常である場合に、エンジン始動後において水温差（thw1−thw2）が十分に大きくなるような時期に該判定が実行されるように好ましく設定される。また、この判定値Ｔ10は、エンジン始動後において正常なサーモスタット弁１０が開弁する直前に該判定が実施されるように設定されるのが最も好ましい。サーモスタット弁１０が正常であれば、この時点で、水温差（thw1−thw2）が最も大きくなるので、該判定の精度が非常に高くなるからである。なお、始動時水温thsが高いときほど、該判定を行うべきタイミングが早まるので、判定値Ｔ10は、図６に示すように、始動時水温thsが高いときほど小さくしている。
【００３１】
次に、ステップＳ６で、エンジン始動後（完爆後）の経過時間をカウントするための第１カウンタＴ1が１だけインクリメント（加算）される。この第１カウンタＴ1は、このルーチンが１回実行される毎に１づつインクリメントされ、他方このルーチンは一定の時間間隔で実行されるので、この第１カウンタＴ1のカウント値（積算値）でエンジン始動後の経過時間を把握することができる。
【００３２】
続いて、ステップＳ７とステップＳ８とで、それぞれ、車速Ｖが基準車速Ｖ0以上であるか否かと、吸気温thaが基準吸気温tha0より低いか否かとが判定される。一般に、車速Ｖが高くかつ吸気温thaが低いときには、サーモスタット弁１０が開故障を起こしている場合、エンジン始動後に第２水温thw2が上昇しにくいので、水温差（thw1−thw2）がかなり大きくなり、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのはあまり好ましくない。そこで、この異常診断ルーチンでは、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0である状態の延継続時間に対応する第２カウンタＴ2のカウント数（積算値）が所定値Ｔ20以上である場合は該異常診断ルーチンを停止するようにしている。
【００３３】
そして、ステップＳ７、Ｓ８で、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0であると判定された場合は（ステップＳ７、Ｓ８がいずれもＹＥＳ）、ステップＳ９で、Ｖ≧Ｖ0であり、かつtha＜tha0である状態の延継続時間に対応する値をカウントするための第２カウンタＴ2が１だけインクリメント（加算）される。他方、ステップＳ７、Ｓ８で、Ｖ＜Ｖ0であるか又はtha≧tha0であると判定された場合は（ステップＳ７、Ｓ８の少なくとも一方がＮＯ）、ステップＳ９をスキップする。
【００３４】
次に、ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ0以上であるか否かが判定される。一般に、エンジン回転数Ｎｅが高いときには、ウォータポンプ７の吐出圧が上昇するので、サーモスタット弁１０が正常な場合でも、冷却水温度が低いときに冷却水の水圧によってサーモスタット弁１０が若干開かれることがある。このため、第２通路６の、第２水温センサ１２が配置された部位に冷却水の流れが生じ、第２水温thw2が上昇するので、水温差（thw1−thw2）がさほど大きくならず、該水温差（thw1−thw2）に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのはあまり好ましくない。そこで、該異常診断ルーチンでは、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する第３カウンタＴ3のカウント値（積算値）が所定値Ｔ30以上である場合は、該異常診断ルーチンを停止するようにしている。
【００３５】
そして、ステップＳ１０でＮｅ≧Ｎｅ0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１１で、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する値をカウントするための第３カウンタＴ3が１だけインクリメント（加算）される。他方、ステップＳ１０でＮｅ＜Ｎｅ0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１１をスキップする。
【００３６】
次に、ステップＳ１２で第１カウンタＴ1のカウント値が判定値Ｔ10以上であるか否か、すなわちエンジン始動後においてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定すべき時点に達したか否かが判定され、Ｔ1＜Ｔ10であれば（ＮＯ）、まだ開故障を判定すべき時点に達していないのでステップＳ２に復帰し、ステップＳ２〜ステップＳ１２が繰り返し実行される。
なお、判定値Ｔ10を第２カウンタＴ2あるいは第３カウンタＴ3のカウント値に応じて補正するようにしてもよい。
【００３７】
他方、ステップＳ１２でＴ1≧Ｔ10であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１３とステップＳ１４とで、それぞれ、第１水温thw1が基準温度αより低いか否かと、水温差（thw1−thw2）が基準値Ａ（基準水温差）より小さいか否かとが判定される。この異常診断ルーチンでは、基本的には（Ｔ2、Ｔ3が大きくない限り）、第１水温thw1が基準温度αより低く、かつ水温差（thw1−thw2）が基準値Ａより小さいときにサーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定するようにしている。
【００３８】
ここで、基準温度αは、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）よりもやや低い温度、例えば開弁温度よりも１１°Ｃだけ低い温度に設定される。ちなみに、エンジン始動後所定時間内に、エンジンの冷却水温度が、他の故障診断が作動する最も高い冷却水温度と、サーモスタット弁開弁温度より２０°Ｆ（およそ１１°Ｃ）低い値のうちの高い方に到達しないときには、サーモスタット弁が開故障を起こしているものと判定する場合、本発明にかかる異常診断は、この判定に対応することができるものである。
【００３９】
また、基準値Ａを、第２カウンタＴ2あるいは第３カウンタＴ3のカウント値に応じて補正するようにしてもよい。
例えば、図７に示すように、第２カウンタＴ2のカウント値が大きいときほど基準値Ａを大きくし、あるいは図８に示すように、第３カウンタＴ3のカウント値が大きいときほど基準値Ａを小さくするようにしてもよい。
【００４０】
かくして、ステップＳ１３でthw1≧αであると判定された場合（ＮＯ）、又はステップＳ１４で（thw1−thw2）≧Ａであると判定された場合は（ＮＯ）、サーモスタット弁１０が正常であるものと判定され、ステップＳ１９でサーモスタット弁１０が正常であることが記憶ないしは表示される（サーモスタット正常メモリ）。
【００４１】
他方、ステップＳ１３、Ｓ１４で、thw1＜αであり、かつthw1−thw2＜Ａであると判定された場合は（ステップＳ１３、Ｓ１４がいずれもＹＥＳ）、ステップＳ１５とステップＳ１６とで、それぞれ、第２カウンタＴ2が所定値Ｔ20より小さいか否かと、第３カウンタＴ3が所定値Ｔ30より小さいか否かとが判定される。そして、ステップＳ１５でＴ2≧Ｔ20であると判定された場合（ＮＯ）、又はステップＳ１６でＴ3≧Ｔ30であると判定された場合は（ＮＯ）、Ｖ≧Ｖ0でありかつtha＜tha0である状態の延継続時間が長いか、又はＮｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間が長く、したがって前記のとおりサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うことが好ましくないので、ステップＳ１８で該異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。
【００４２】
他方、ステップＳ１５、Ｓ１６で、Ｔ2＜Ｔ20であり、かつＴ3＜Ｔ30であると判定された場合は（ステップＳ１５、Ｓ１６がいずれもＹＥＳ）、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定され、ステップＳ１７でサーモスタット弁１０が開故障を起こしていることが記憶ないしは警告される（ワーニング、サーモスタット故障メモリ）。
【００４３】
上記の異常診断ルーチンでは、エンジン始動後にＴ10に対応する時間が経過した時点でサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしているが、このようにせずに、エンジン始動後の経過時間とは関係なく、第１水温thw1が判定水温thw10に達したときにサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしてもよい。
図４は、このように第１水温thwが判定水温thw10に達したときにサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにした故障診断ルーチンのフローチャートである。しかしながら、この図４に示す故障診断ルーチンの大部分は、図３に示す故障診断ルーチンと同様であり、開故障の有無の判定を実施するタイミングに関する部分が異なるだけである。したがって、以下では説明の重複を避けるため、図３に示す故障診断ルーチンとは異なる点についてのみ説明する。なお、図４中の各ステップ中、図３中のいずれかのステップと同一の機能をもつステップには、図３の場合と同一のステップ番号が付されている。
【００４４】
図４に示すように、この異常診断ルーチンでは、ステップＳ５’で、例えば図９に示すような特性でもって、始動時水温thsに応じて判定水温thw10がセットされる。そして、ステップＳ１２’で、第１水温thw1が判定水温thw10以上となったときに、サーモスタット１０の開故障の有無を判定するようにしている。ここで、判定水温thw10は、サーモスタット弁１０の開弁温度（例えば、８２°Ｃ）よりもやや低い温度、例えば開弁温度よりも１１°Ｃだけ低い温度に設定される。
【００４５】
この図４に示す異常診断ルーチンにおける判定水温thw10は、図３に示す異常診断ルーチンの基準温度αと実質的に同一である。したがって、図４に示す異常診断ルーチンのステップＳ１２’でthw1≧thw10であると判定されてサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定が実施されるときには、必然的にthw1≧αとなっている。このため、図３に示す異常診断ルーチンのステップＳ１３は、図４に示す異常診断ルーチンでは不要（有害）であるので、図４に示す異常診断ルーチンではステップＳ１３が取り除かれている。
その他の点については、図３に示す異常診断ルーチンの場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる異常診断装置を備えたエンジンの冷却装置を模式的に示す側面断面図である。
【図２】 （ａ）は図１に示す冷却装置に設けられているサーモスタット弁の閉弁状態における縦断面図であり、（ｂ）はこのサーモスタット弁の開弁状態における縦断面図である。
【図３】 コントロールユニットによって実行されるサーモスタット弁の異常診断ルーチン（開故障の検出手順）のフローチャートである。
【図４】 コントロールユニットによって実行されるもう１つのサーモスタット弁の異常診断ルーチンのフローチャートである。
【図５】 サーモスタット弁が正常状態にある場合と開故障状態にある場合とにおける、エンジン始動後の冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図６】 サーモスタット弁の開故障の有無の判定を行う時期を決定するための判定値Ｔ10の始動時水温thsに対する依存性を示すグラフである。
【図７】 サーモスタット弁の開故障の有無を判定するための基準値Ａの、第２カウンタのカウント値に対する依存性を示すグラフである。
【図８】 サーモスタット弁の開故障の有無を判定するための基準値Ａの、第３カウンタのカウント値に対する依存性を示すグラフである。
【図９】 サーモスタット弁の開故障の有無の判定を行う時期を決定するための判定値水温thw10の始動時水温thsに対する依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジンの冷却装置、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…第１通路、５…ラジエータ、６…第２通路、７…ウォータポンプ、８…電動ファン、９…バイパス通路、１０…サーモスタット弁、１０’…サーモスタット弁、１１…第１水温センサ、１２…第２水温センサ、１２’…第２水温センサ、１３…コントロールユニット、１５…ケース、１６…ピストン、１７…可動体、１８…ワックスケース、１９…合成ゴムスリーブ、２０…ワックス、２１…ばね、２２…弁部材。
Claims (10)
- エンジン側からラジエータ側へ冷却水を導く第１通路と、ラジエータ側からエンジン側へ冷却水を導く第２通路と、第１通路内の冷却水を第２通路へバイパスさせるバイパス通路とを備えている冷却水通路と、
冷却水温度に応じて、開閉動作によりエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられているエンジンの冷却装置の異常診断装置において、
上記冷却水通路の、サーモスタット弁の開閉にかかわらず冷却水が流れる部位に配置された第１水温検出手段と、
上記冷却水通路の、サーモスタット弁が閉じられているときには実質的に冷却水が流れない部位に配置された第２水温検出手段と、
上記第１水温検出手段によって検出された冷却水温度と、上記第２水温検出手段によって検出された冷却水温度とに基づいて、サーモスタット弁の異常の有無を検出する異常検出手段とが設けられ、
上記異常検出手段が、車速又はエンジン回転数が大きいときには、サーモスタット弁の異常の有無の検出を抑制するようになっていることを特徴とするエンジンの冷却装置の異常診断装置。 - 上記第１水温検出手段が、上記第１通路の、バイパス通路との接続部よりエンジン側の部位に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記サーモスタット弁が、上記第２通路に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記第２水温検出手段が、上記第２通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記第２通路が、上記第１通路よりも低い位置に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記サーモスタット弁が、上記第１通路の、バイパス通路との接続部よりラジエータ側の部位に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記第２水温検出手段が、上記第１通路の、サーモスタット弁よりラジエータ側の部位に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記異常検出手段が、第１水温検出手段によって検出された冷却水温度と第２水温検出手段によって検出された冷却水温度の差が設定値より小さいときにサーモスタット弁が異常であると判定するようになっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記異常検出手段が、冷機状態におけるエンジン始動後において、所定時間を経過したときにサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
- 上記異常検出手段が、冷機状態におけるエンジン始動後において、第１水温検出手段によって検出される冷却水温度が所定温度以上となったときにサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっていることを特徴とする、請求項９に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
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