JP4066728B2 - 蓄熱装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関し、特に蓄熱装置を備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などに搭載される水冷式の内燃機関では、内燃機関の運転時に高温となった冷却水を蓄熱状態で貯蔵し、その蓄熱温水を内燃機関が冷間状態にあるときに前記内燃機関へ供給することにより内燃機関の暖機を図る蓄熱装置を備えた内燃機関が開発されている。
【０００３】
この種の技術としては、例えば、特開平６−２１３１１７号公報に記載されたような「自動車等における冷却水の保温注入装置」が知られている。この公報に記載された「自動車等における冷却水の保温注入装置」は、エンジンを経由する冷却水循環路に設けられた保温容器と、保温容器内部の冷却水温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度を表示する冷却水温度表示手段とを備え、エンジン運転時に冷却水温度表示手段が表示する温度が所定温度より高ければサーモスタットバルブが閉弁状態で故障していると判定し、エンジン運転時に冷却水温度表示手段が表示する温度が所定温度より低ければサーモスタットバルブが開弁状態で故障していると判定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、保温容器内の温水が内燃機関へ供給された場合と保温容器内の温水が内燃機関へ供給されない場合とでは冷却水の温度の態様が異なる。すなわち、保温容器内の温水が内燃機関へ供給された場合は一部の冷却水の温度が急速に上昇するのに対し、保温容器内の温水が内燃機関へ供給されない場合は全ての冷却水の温度が均等に且つ穏やかに上昇する。
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術では、サーモスタットの故障判定に用いられる基準値は、保温容器から内燃機関へ温水が供給されたか否かに関わらず、所定温度に固定されている。このため、前述した従来の技術では、サーモスタットバルブの故障を正確に判定することができなくなる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、蓄熱装置を備えた内燃機関において、サーモスタットバルブ等の異常を正確に検出することができる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、
内燃機関を経由して熱媒体が流れる熱媒体流通路と、
前記熱媒体流通路内の熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵するとともに、貯蔵された熱媒体を所定の時期に前記熱媒体流通路へ供給する蓄熱装置と、
前記熱媒体流通路内の熱媒体温度を検出する温度検出手段と、
前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合に前記熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値を推定する推定手段と、
前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給されない場合は前記温度検出手段により検出された熱媒体温度に基づいて異常検出処理を行い、前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合は前記推定手段により推定された熱媒体温度に基づいて異常検出処理を行う異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明は、内燃機関を流れる熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱装置と、熱媒体の温度をパラメータとして異常を検出する異常検出手段とを備えた内燃機関において、蓄熱装置から内燃機関へ熱媒体が供給された場合は、内燃機関を流れる熱媒体の平均温度を推定し、推定された熱媒体平均温度に従って異常検出処理を行うことを最大の特徴としている。
【０００９】
かかる蓄熱装置を備えた内燃機関では、蓄熱装置は、該蓄熱装置内に貯蔵されている熱媒体を内燃機関が冷間状態にあるときに熱媒体流通路へ供給する。この場合、蓄熱装置から熱媒体流通路へ供給された熱媒体により熱媒体流通路内の熱媒体温度が上昇し、以て内燃機関が暖められることになる。
【００１０】
また、異常検出手段は、熱媒体流通路内の熱媒体温度に基づいて異常検出処理を実行する。
【００１１】
ここで、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給されない場合には、熱媒体流通路内の熱媒体が内燃機関の熱を受けて均等に昇温するため、熱媒体流通路内の熱媒体は略均一な温度となる。この結果、熱媒体温度検出手段により検出される熱媒体温度は、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のある温度となる。
【００１２】
このように蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給されない場合は、温度検出手段により検出される熱媒体温度が熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のある温度となるため、温度検出手段により検出される熱媒体温度に基づいて異常検出処理が行われても誤検出が生じ難い。
【００１３】
一方、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合には、熱媒体流通路内において一部の熱媒体温度が上昇するため、熱媒体流通路内の熱媒体は均一な温度となり難い。この結果、熱媒体温度検出手段により検出される熱媒体温度は、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のない温度となり易い。
【００１４】
このように蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合は、熱媒体温度検出手段により検出される熱媒体温度が熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のない温度となり易いため、温度検出手段により検出される熱媒体温度に基づいて異常検出処理が行われると誤検出が発生する虞がある。
【００１５】
そこで、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合は、熱媒体流通路内の熱媒体の平均温度を推定し、推定された熱媒体平均温度に基づいて異常検出を行うようにした。
【００１６】
この結果、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合であっても、熱媒体流通路内の熱媒体の平均温度に従って異常検出処理が行われることになるため、誤検出の発生が防止される。
【００１７】
次に、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用するようにしてもよい。すなわち、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、
内燃機関を経由して熱媒体が流れる熱媒体流通路と、
前記熱媒体流通路内の熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵するとともに、貯蔵された熱媒体を所定の時期に前記熱媒体流通路へ供給する蓄熱装置と、
熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された熱媒体温度に基づいて異常を検出する異常検出手段と、
前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合の所定期間内は、前記異常検出手段による検出処理を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とするようにしてもよい。
【００１８】
この発明は、内燃機関を流れる熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱装置と、熱媒体温度に基づいて異常を検出する異常検出手段とを備えた内燃機関において、蓄熱装置から内燃機関へ熱媒体が供給された場合には、異常検出手段による異常検出処理の実行を所定期間禁止することを最大の特徴としている。
【００１９】
かかる蓄熱装置を備えた内燃機関では、蓄熱装置は、該蓄熱装置内に貯蔵されている熱媒体を内燃機関が冷間状態にあるときに熱媒体流通路へ供給する。この場合、蓄熱装置から熱媒体流通路へ供給された熱媒体により熱媒体流通路内の熱媒体温度が上昇し、以て内燃機関が暖められることになる。
【００２０】
また、異常検出手段は、温度検出手段により検出された熱媒体温度に基づいて異常検出処理を実行する。
【００２１】
ここで、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給されない場合には、熱媒体流通路内の熱媒体が内燃機関の熱を受けて均等に昇温するため、熱媒体流通路内の熱媒体は略均一な温度となる。この結果、熱媒体温度検出手段により検出される熱媒体温度は、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のある温度となる。
【００２２】
これに対し、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合には、熱媒体流通路内において一部の熱媒体温度が急激に上昇するため、熱媒体流通路内の熱媒体は均一な温度となり難い。この結果、熱媒体温度検出手段により検出される熱媒体温度は、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のない温度となり易い。
【００２３】
このように蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合には、温度検出手段により検出される熱媒体温度が熱媒体流通路内の熱媒体の平均温度と相関のない温度となり易いため、温度検出手段が検出した熱媒体温度に基づいて異常検出処理が行われると誤検出が発生する虞がある。
【００２４】
そこで、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、蓄熱装置から熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合には、異常検出手段による異常検出処理の実行を所定期間禁止する禁止手段を備えるようにした。
【００２５】
異常検出手段による異常検出処理が所定期間禁止されると、その所定期間内において熱媒体流通路内の熱媒体が混合し、熱媒体流通路内の熱媒体温度が均一化される。その結果、所定期間経過後に温度検出手段が検出する熱媒体温度は、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のある温度となる。
【００２６】
従って、異常検出手段は、前記した所定期間が経過した後に温度検出手段が検出する熱媒体温度に基づいて異常検出処理を行うことにより、熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値と相関のある温度に基づいて異常検出処理を実行することが可能となり、以て誤検出の発生が防止されるようになる。
【００２７】
尚、本発明において、異常検出手段が異常検出処理を行う対象としては、熱媒体流通路に設けられたサーモスタットバルブを例示することができる。
【００２８】
また、本発明における熱媒体としては、冷却水や潤滑油などを例示することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第１の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明を適用する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示す内燃機関１は、水冷式の内燃機関であり、シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとを備えている。
【００３３】
前記シリンダヘッド１ａと前記シリンダブロック１ｂには、冷却水を流通させるためのヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとがそれぞれ形成され、それらヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとが相互に連通している。
【００３４】
前記ヘッド側冷却水路２ａには、第１冷却水路４が接続され、この第１冷却水路４は、ラジエター５の冷却水流入口に接続されている。前記ラジエター５の冷却水流出口は、第２冷却水路６を介してサーモスタットバルブ７に接続されている。前記サーモスタットバルブ７には、前記第２冷却水路６に加えて、第３冷却水路８とバイパス水路９とが接続されている。
【００３５】
前記第３冷却水路８は、内燃機関１に取り付けられた機械式ウォーターポンプ１０の冷却水吸込口に接続されている。機械式ウォーターポンプ１０は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として冷却水の流れを発生させるものであり、冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するよう構成されている。前記機械式ウォーターポンプ１０の吐出口には、前記ブロック側冷却水路２ｂが接続されている。一方、前記バイパス水路９は、ヘッド側冷却水路２ａに接続されている。
【００３６】
ここで、前記したラジエター５は、該ラジエター５内を流通する冷却水と外気との間で熱交換を熱交換器である。また、前記したサーモスタットバルブ７は、冷却水の温度に応じて、第２冷却水路６とバイパス水路９との何れか一方を遮断する流路切換バルブであり、例えば、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が所定の開弁温度：Ｔ1未満であるときには第２冷却水路６を遮断すると同時にバイパス水路９を開放して第３冷却水路８とバイパス水路９とを導通させ、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が前記開弁温度：Ｔ1以上であるときには第２冷却水路６を開放すると同時にバイパス水路９を遮断して第３冷却水路８と第２冷却水路６とを導通させる。
【００３７】
上記したヘッド側冷却水路２ａ、ブロック側冷却水路２ｂ、第１冷却水路４、ラジエター５、第２冷却水路６、サーモスタットバルブ７、第３冷却水路８、及びバイパス水路９は、本発明に係る熱媒体流通路の一実施態様である。
【００３８】
次に、前記ヘッド側冷却水路２ａと前記ラジエター５とを接続する第１冷却水路４の途中には、ヒータホース１１が接続されている。このヒータホース１１は、前記した第３冷却水路８の途中に接続されている。
【００３９】
前記ヒータホース１１の途中には、冷却水と車室内暖房用空気との間で熱交換を行うヒータコア１２が配置されている。
【００４０】
前記ヒータコア１２と前記第３冷却水路８との間に位置するヒータホース１１の途中には、第１バイパス通路１３ａが接続されている。この第１バイパス通路１３ａは、電動ウォーターポンプ１４の冷却水吸込口に接続されている。
【００４１】
前記電動ウォーターポンプ１４は、電動モータ等によって駆動されるウォーターポンプであり、前記した冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出することにより冷却水の流れを発生させるよう構成されている。
【００４２】
前記電動ウォーターポンプ１４の冷却水吐出口は、第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５の冷却水入口１５ａに接続されている。蓄熱容器１５は、冷却水の持つ熱を蓄熱しつつ冷却水を貯蔵する容器であり、前記冷却水入口１５ａから新規の冷却水が流入した場合に、それと入れ代わりに該蓄熱容器１５内に元々貯蔵されていた高温の冷却水を冷却水出口１５ｂから排出するよう構成されている。
【００４３】
尚、蓄熱容器１５の冷却水入口１５ａと冷却水出口１５ｂとの各々には、冷却水の逆流を防止するワンウェイバルブが取り付けられるようにしてもよい。
【００４４】
前記蓄熱容器１５の冷却水出口１５ｂには、第３バイパス通路１３ｃが接続されている。この第３バイパス通路１３ｃは、ヒータコア１２と第１冷却水路４との間に位置するヒータホース１１の途中に接続されている。前記第３バイパス通路１３ｃの途中には、蓄熱容器１５から流出した冷却水の温度に対応した電気信号を出力する蓄熱容器側水温センサ１５０が設けられている。
【００４５】
ここで、ヒータコア１２と第１冷却水路４との間に位置するヒータホース１１において、第３バイパス通路１３ｃとの接続部位を基準にして第１冷却水路４側の部位を第１ヒータホース１１ａと称するとともに、ヒータコア１２側の部位を第２ヒータホース１１ｂと称するものとする。更に、ヒータコア１２と第３冷却水路８との間に位置するヒータホース１１において、第１バイパス通路１３ａとの接続部位を基準にしてヒータコア１２側の部位を第３ヒータホース１１ｃと称するとともに、第３冷却水路８側の部位を第４ヒータホース１１ｄと称するものとする。
【００４６】
前記した第３ヒータホース１１ｃと第４ヒータホース１１ｄと第１バイパス通路１３ａとの接続部には、流路切換弁１６が設けられている。この流路切換弁１６は、前記した３つの通路の全ての導通と、前記３つの通路の何れか１つの遮断とを選択に切り換えるバルブである。流路切換弁１６は、例えば、ステップモータ等からなるアクチュエータによって駆動されるようになっている。
【００４７】
上記した、蓄熱容器１５、電動ウォーターポンプ１４、流路切換弁１６、第１ヒータホース１１ａ、第３バイパス通路１３ｃ、第２バイパス通路１３ｂ、第１バイパス通路１３ａ、及び第４ヒータホース１１ｄは、本発明にかかる蓄熱装置に相当するものである。
【００４８】
また、第１冷却水路４におけるヘッド側冷却水路２ａとの接続部位の近傍には、該第１冷却水路４内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する機関側水温センサ１７が取り付けられている。
【００４９】
このように構成された冷却水循環系では、内燃機関１が運転状態にあるときは、機械式ウォーターポンプ１０がクランクシャフトの回転トルクを受けて作動する。これに対し、流路切換弁１６が第３ヒータホース１１ｃ又は第４ヒータホース１１ｄを遮断するよう制御されるとともに、電動ウォーターポンプ１４が停止状態に制御される。
【００５０】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずに機械式ウォーターポンプ１０のみが作動することになり、その際の冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1未満であれば該サーモスタットバルブ７が第２冷却水路６を遮断すると同時にバイパス水路９を開放することになる。
【００５１】
従って、内燃機関１が運転状態にあり、且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1未満であるときは、図２に示すように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→バイパス水路９→サーモスタットバルブ７→第３冷却水路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５２】
このような循環回路によれば、内燃機関１から流出した比較的低温の冷却水がラジエター５を迂回して流れることになるため、冷却水がラジエター５によって不要に冷却されることがなく、内燃機関１の暖機が妨げられることもなくなる。
【００５３】
その後、内燃機関１の暖機が進行して、冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1以上になると、サーモスタットバルブ７が第２冷却水路６を開放すると同時にバイパス水路９を遮断することになる。
【００５４】
従って、内燃機関１が運転状態にあり且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1以上であるときは、図３に示すように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水路４→ラジエター５→第２冷却水路６→サーモスタットバルブ７→第３冷却水路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５５】
このような循環回路によれば、内燃機関１から流出した比較的高温の冷却水がラジエター５を流通することになるため、冷却水の熱がラジエター５によって放熱される。その結果、内燃機関１には、ラジエター５によって放熱された後の比較的低温の冷却水が流入することになり、その冷却水によって内燃機関１が冷却され、以て内燃機関１の過熱が防止される。
【００５６】
次に、内燃機関１が運転状態にあるときに、図示しない室内暖房装置のスイッチがオンにされると、流路切換弁１６が第１バイパス通路１３ａを遮断すべく制御され、第３ヒータホース１１ｃと第４ヒータホース１１ｄとが導通状態となる。
【００５７】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずに機械式ウォーターポンプ１０のみが作動することになるため、図４に示すように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水路４→ラジエター５→第２冷却水路６→サーモスタットバルブ７→第３冷却水路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立すると同時に、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水路４→第１ヒータホース１１ａ→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→流路切換弁１６→第４ヒータホース１１ｄ→第３冷却水路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５８】
この場合、内燃機関１から流出した比較的高温の冷却水がヒータコア１２を流通することになるため、ヒータコア１２において冷却水の熱が室内暖房用空気へ伝達される。
【００５９】
一方、内燃機関１が冷間始動される場合、例えば、機関側水温センサ１７の出力信号値が所定温度（例えば、５０℃）未満となる状況下で内燃機関１が始動される場合には、内燃機関１の始動に先駆けて該内燃機関１を昇温させるべく予熱制御が実行される。
【００６０】
予熱制御では、例えば、電動ウォーターポンプ１４が作動させられるとともに、流路切換弁１６が第３ヒータホース１１ｃを遮断し且つ第４ヒータホース１１ｄと第１バイパス通路１３ａを導通させるように制御される。
【００６１】
尚、電動ウォーターポンプ１４の作動開始タイミング及び流路切換弁１６の切換タイミングとしては、例えば、車室内に設けられた図示しないイグニションスイッチがオフからオンに切り換えられた時、車両のドア（好ましくは、運転席のドア）が開かれた時、運転者が運転席に着座した時などを例示することができる。
【００６２】
この場合、機械式ウォーターポンプ１０が作動せずに電動ウォーターポンプ１４のみが作動するため、図５に示すように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第１ヒータホース１１ａ→第１冷却水路４→ヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂ→機械式ウォーターポンプ１０→第３冷却水路８→第４ヒータホース１１ｄ→流路切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００６３】
このような循環回路が成立すると、電動ウォーターポンプ１４から吐出された冷却水が第２バイパス通路１３ｂ及び冷却水入口１５ａを介して蓄熱容器１５に流入し、それと入れ代わりに蓄熱容器１５内に元々貯蔵されていた冷却水（以下、蓄熱温水と称する）が冷却水出口１５ｂから第３バイパス通路１３ｃへ流出する。
【００６４】
蓄熱容器１５から第３バイパス通路１３ｃへ流出した蓄熱温水は、第３バイパス通路１３ｃ→第１ヒータホース１１ａ→第１冷却水路４を介して、内燃機関１のヘッド側冷却水路２ａへ流入し、次いでヘッド側冷却水路２ａからブロック側冷却水路２ｂへ流入する。
【００６５】
このように蓄熱容器１５からの蓄熱温水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂへ流入すると、それと入れ代わりにヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに元々滞留していた低温の冷却水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂから排出される。この結果、蓄熱温水の熱がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂの壁面を介して内燃機関１へ伝達され、内燃機関１が速やかに昇温する。
【００６６】
図５に示すような循環回路では、蓄熱容器１５からの蓄熱温水がヘッド側冷却水路２ａを経由した後にブロック側冷却水路２ｂへ供給されることになるため、シリンダヘッド１ａが優先的に予熱される。更に、図５に示すような循環回路では、蓄熱容器１５からヘッド側冷却水路２ａへ至る経路にヒータコア１２等の熱容量の大きな部材が存在しないため、蓄熱容器１５にて蓄えられていた熱が不要に放熱されることなくシリンダヘッド１ａへ伝達されるようになる。
【００６７】
この結果、シリンダヘッド１ａの図示しない吸気ポートの壁面温度や燃焼室の壁面温度などが速やかに上昇することになり、機関始動時及び機関始動直後の燃料の気化が促進されるとともに混合気の温度が高められ、壁面付着燃料量の減少、燃焼の安定化、始動性の向上、暖機運転時間の短縮等を実現することが可能となる。
【００６８】
上記したように構成された内燃機関１の冷却水循環系には、内燃機関１の運転状態や冷却水循環系における冷却水の流れを制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）３９が併設されている。ＥＣＵ３９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。
【００６９】
前記ＥＣＵ３９には、機関側水温センサ１７や蓄熱容器側水温センサ１５０等の各種センサが電気的に接続され、それら各種センサの出力信号がＥＣＵ３９に入力されるようになっている。
【００７０】
更に、ＥＣＵ３９には、電動ウォーターポンプ１４や流路切換弁１６等が電気的に接続され、ＥＣＵ３９が上記した各種センサの出力信号に基づいて電動ウォーターポンプ１４や流路切換弁１６を制御することが可能となっている。
【００７１】
前記ＥＣＵ３９は、予めＲＯＭに記憶されているアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御や予熱制御などの周知の制御に加え、本発明の要旨となる異常検出制御を実行する。
【００７２】
以下、本実施の形態における異常検出制御について述べる。
【００７３】
一般にサーモスタットバルブ７などの異常を検出する場合には、機関側水温センサ１７の出力信号値がパラメータとして用いられる。
【００７４】
例えば、内燃機関１が運転状態にあるときの機関側水温センサ１７の出力信号値（以下、機関側水温検出値と称する）が所定の判定基準温度（例えば、７５℃）より低ければ、サーモスタットバルブ７がバイパス水路９を遮断し且つ第２冷却水路６を解放した状態（以下、開弁状態と称する）で動作不能に陥っていると判定することができる。
【００７５】
これは、サーモスタットバルブ７がバイパス水路９を遮断し且つ第２冷却水路６を解放した状態で動作不能に陥ると、冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1より低い状況下であっても内燃機関１から流出した冷却水がラジエター５を流通してしまい、冷却水温度が上昇し難くなるためである。
【００７６】
一方、内燃機関１が運転状態にあるときの機関側水温センサ１７の出力信号値（機関側水温検出値）が前記した所定温度に対して過剰に高ければ、サーモスタットバルブ７がバイパス水路９を解放し且つ第２冷却水路６を遮断した状態（以下、閉弁状態と称する）で動作不能に陥っていると判定することができる。
【００７７】
これは、サーモスタットバルブ７がバイパス水路９を解放し且つ第２冷却水路６を遮断した状態で動作不能に陥ると、冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1より高い状況下であっても内燃機関１から流出した冷却水がラジエター５を流通せずにバイパス水路９を流通してしまい、冷却水温度が低下し難くなるためである。
【００７８】
ところで、内燃機関１の始動に先駆けて予熱制御が実行された場合は、蓄熱容器１５に貯蔵されていた蓄熱温水が熱媒体流通路（ヘッド側冷却水路２ａ、ブロック側冷却水路２ｂ、第１冷却水路４、ラジエター５、第２冷却水路６、サーモスタットバルブ７、第３冷却水路８、バイパス水路９）に流入することによって熱媒体流通路内の冷却水温度が上昇するが、蓄熱容器１５内の蓄熱温水量が熱媒体流通路内の冷却水量に比して少ないため、熱媒体流通路内の冷却水が局所的に昇温することになる。つまり、予熱制御が実行された場合には、熱媒体流通路内の冷却水温度が均一とならず高低差が生じることになる。
【００７９】
このように熱媒体流通路内に冷却水温度の高低差が生じた状況下では、機関側水温センサ１７の出力信号値（機関側水温検出値）が急変し易くなるとともに熱媒体流通路内の冷却水温度の平均値から懸け離れた値となり易い。
【００８０】
従って、予熱制御が実行された後にサーモスタットバルブ７の異常検出処理が実行されると、サーモスタットバルブ７が異常であるか否かについて誤判定する可能性がある。
【００８１】
例えば、サーモスタットバルブ７が開弁状態で動作不能に陥っている場合は、熱媒体流通路内の冷却水温度が上昇し難くなるが、事前の予熱制御によって熱媒体流通路内の冷却水温度が局所的に昇温していると、機関側水温検出値が判定基準温度以上を示す可能性があり、そのような場合にはサーモスタットバルブ７が異常であるにも関わらず正常であると誤判定される虞がある。
【００８２】
また、サーモスタットバルブ７が正常である場合であっても、事前の予熱制御により熱媒体流通路内の冷却水温度が局所的に昇温していると、機関側水温検出値が判定基準温度より過剰に高くなる可能性があり、そのような場合にはサーモスタットバルブ７が正常であるにも関わらず閉弁状態で動作不能に陥っていると誤判定される虞がある。
【００８３】
これに対し、本実施の形態における異常検出制御では、予熱制御が実行された場合には、熱媒体流通路内の冷却水の平均温度を推定し、推定された熱媒体推定温度をパラメータとしてサーモスタットバルブ７の異常検出処理を行うようにした。
【００８４】
尚、以下では熱媒体流通路（ヘッド側冷却水路２ａ、ブロック側冷却水路２ｂ、第１冷却水路４、ラジエター５、第２冷却水路６、サーモスタットバルブ７、第３冷却水路８、バイパス水路９）内の冷却水を機関側冷却水と称し、機関側冷却水の平均温度を機関側冷却水平均温度と称するものとする。
【００８５】
以下、本実施の形態における異常検出制御について図６に沿って説明する。
【００８６】
図６は、異常検出制御ルーチンを示すフローチャート図である。異常検出制御ルーチンは、予めＥＣＵ３９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、内燃機関１の始動をトリガとしてＥＣＵ３９が実行するルーチンである。
【００８７】
異常検出制御ルーチンでは、ＥＣＵ３９は、先ずＳ６０１において、基準水温推定処理を実行する。前記した基準水温は、予熱制御が実行されないと仮定した場合の機関側冷却水の温度に相当する温度である。
【００８８】
基準水温は、予熱制御の実行開始時（予熱制御が実行されない場合は内燃機関１の始動時）における機関側水温センサ１７の出力信号値と、内燃機関１の始動時から現時点までに内燃機関１が発生した熱量とを加算して求めることができる。
【００８９】
内燃機関１の始動時から現時点までに内燃機関１が発生した熱量は、内燃機関１の始動時から現時点までに内燃機関１において燃焼に供された燃料量と相関があるため、内燃機関１の始動時から現時点に至るまでの燃料噴射量の積算値（或いは吸入空気量の積算値）をパラメータとして算出することができる。
【００９０】
このようにして基準水温が求められると、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０２へ進み、前記Ｓ６０１において求められた基準水温が判定基準温度（例えば、７５℃）以上であるか否かを判別する。
【００９１】
前記Ｓ６０２において基準水温が判定基準温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、前述したＳ６０１及びＳ６０２の処理を再度実行する。
【００９２】
前記Ｓ６０２において基準水温が判定基準温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０３へ進み、内燃機関１の始動前に予熱制御が実行済みであるか否かを判別する。
【００９３】
前記Ｓ６０３において内燃機関１の始動前に予熱制御が実行済みであると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０４へ進み、熱媒体流通路内の冷却水の平均温度（機関側冷却水平均温度）を推定すべく機関側冷却水平均温度推定処理を実行する。
【００９４】
機関側冷却水平均温度推定処理では、ＥＣＵ３９は、予熱制御の実行開始直前における機関側水温センサ１７の出力信号値（以下、機関側水温初期値：THWeiniと称する）と、予熱制御の実行時における蓄熱容器側水温センサ１５０の出力信号値（以下、容器出口水温：THWtexと称する）と、予熱制御実行時に蓄熱容器１５から熱媒体流通路へ供給された蓄熱温水の総量（以下、蓄熱温水供給量と称する）とをパラメータとして内燃機関１の始動時における機関側冷却水平均温度を推定する。
【００９５】
具体的には、ＥＣＵ３９は、容器出口水温：THWtexから機関側水温初期値：THWeiniを減算して得られる初期温度差:△Tte（＝THWtex−THWeini）を、熱媒体流通路内の冷却水量に該熱媒体流通路の熱容量を加えた値と蓄熱温水供給量との比を表す係数で除算することにより、予熱制御において蓄熱温水から機関側冷却水へ伝達された熱量：△THWaを算出する。
【００９６】
ＥＣＵ３９は、前記熱量：△THWaを温度に換算した後に機関側水温初期値：THWeiniへ加算することにより、内燃機関１の始動時における機関側冷却水平均温度を推定する。
【００９７】
続いて、ＥＣＵ３９は、内燃機関１の始動時から現時点までに内燃機関１が発生した熱量（以下、機関発熱量と称する）と、内燃機関１の始動時から現時点までに機関側冷却水が放出した熱量の積算値（以下、積算放熱量と称する）とを演算する。ＥＣＵ３９は、前記機関発熱量から前記積算放熱量を減算して得られる熱量を温度に換算した後に前記した始動時機関側冷却水平均温度へ加算することにより、現時点における機関側冷却水平均温度を推定する。
【００９８】
ここで図６の異常検出制御ルーチンに戻り、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０５では、前記Ｓ６０４で推定された機関側冷却水平均温度を機関側水温：THWeとしてＲＡＭなどに記憶させる。
【００９９】
また、前記Ｓ６０３において内燃機関１の始動前に予熱制御が実行されていないと判定された場合には、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０６へ進み、機関側水温センサ１７の出力信号値（機関側水温検出値）を読み込む。
【０１００】
Ｓ６０７では、ＥＣＵ３９は、前記Ｓ６０６において読み込まれた機関側水温検出値を機関側水温：THWeとしてＲＡＭなどに記憶させる。
【０１０１】
Ｓ６０５或いはＳ６０７の処理を実行し終えたＥＣＵ３９は、Ｓ６０８へ進み、機関側水温：THWeが判定基準温度以上であるか否かを判別する。
【０１０２】
前記Ｓ６０８において機関側水温：THWeが判定基準温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６０９へ進み、前記機関側水温：THWeから前記判定基準温度を減算してられる温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：α以下であるか否かを判別する。
【０１０３】
前記Ｓ６０９において前記温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：α以下であると判定された場合、すなわち機関側水温：THWeと判定基準温度との温度差が所定温度：α以下であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６１０へ進み、サーモスタットバルブ７が正常であると判定する。
【０１０４】
一方、前記Ｓ６０９において前記温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：αを越えていると判定された場合、すなわち機関側水温：THWeと判定基準温度との温度差が所定温度：αより大きいと判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６１１へ進み、サーモスタットバルブ７が閉弁状態で動作不能（閉固着）に陥っていると判定する。
【０１０５】
また、前記Ｓ６０８において機関側水温：THWeが判定基準温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ６１２へ進み、サーモスタットバルブ７が開弁状態で動作不能（開固着）に陥っていると判定する。
【０１０６】
以上述べたようにＥＣＵ３９が異常検出制御ルーチンを実行することにより、予熱制御が実行された場合であっても熱媒体流通路内の機関側冷却水平均温度に基づいてサーモスタットバルブ７の異常検出処理を実行することが可能となる。
【０１０７】
この結果、サーモスタットバルブ７が異常であるか否かについて誤判定することがなくなり、以てサーモスタットバルブ７の異常を正確に検出することが可能となる。
【０１０８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第２の実施の形態について図７に基づいて述べる。ここでは前述した第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０９】
本実施の形態と前述した第１の実施の形態との差異は、前述した第１の実施の形態では、予熱制御が実行された後の異常検出制御において機関側水温センサ１７の出力信号（機関側水温検出値）の代わりに機関側冷却水平均温度の推定値を用いることによりサーモスタットバルブ７の異常検出処理を実行するのに対し、本実施の形態では、予熱制御が実行された後の所定期間内は異常検出制御の実行を禁止する点にある。
【０１１０】
以下、本実施の形態における異常検出制御について図７に沿って説明する。
【０１１１】
図７は、本実施の形態における異常検出制御ルーチンを示すフローチャート図である。異常検出制御ルーチンは、予めＥＣＵ３９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、内燃機関１の始動をトリガにしてＥＣＵ３９が実行するルーチンである。
【０１１２】
異常検出制御ルーチンでは、ＥＣＵ３９は、先ずＳ７０１において内燃機関１の始動前に予熱制御が実行済みであるか否かを判別する。
【０１１３】
前記Ｓ７０１において予熱制御が実行済みであると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７０２へ進み、カウンタ：Ｃを起動させる。このカウンタ：Ｃは、内燃機関１の始動時からの経過時間を計測するカウンタである。
【０１１４】
Ｓ７０３では、ＥＣＵ３９は、前記カウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが異常検出禁止時間：Time以上であるか否かを判別する。前記した異常検出禁止時間：Timeは、予熱制御の実行により生じた熱媒体流通路内の冷却水温度の高低差が解消されるまでに要する時間であり、予め実験的に求められた値である。
【０１１５】
前記Ｓ７０３において前記カウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが異常検出禁止時間：Time未満であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、前記カウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが異常検出禁止時間：Time以上となるまで前記Ｓ７０３の処理を繰り返し実行する。
【０１１６】
前記Ｓ７０３において前記カウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが異常検出禁止時間：Time以上に達すると、ＥＣＵ３９は、Ｓ７０４へ進む。
【０１１７】
尚、前記したＳ７０１において内燃機関１の始動前に予熱制御が実行されていないと判定された場合は、ＥＣＵ３９は、前記Ｓ７０２及び前記Ｓ７０３の処理をスキップしてＳ７０４へ進む。
【０１１８】
Ｓ７０４では、ＥＣＵ３９は、基準水温の推定処理を実行する。
【０１１９】
Ｓ７０５では、ＥＣＵ３９は、前記Ｓ７０４において求められた基準水温が判定基準温度（例えば、７５℃）以上であるか否かを判別する。
【０１２０】
前記Ｓ７０５において基準水温が判定基準温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、前述したＳ７０４以降の処理を再度実行する。
【０１２１】
一方、前記Ｓ７０５において基準水温が判定基準温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７０６へ進み、機関側水温センサ１７の出力信号値（機関側水温検出値）を読み込む。
【０１２２】
Ｓ７０７では、ＥＣＵ３９は、前記Ｓ７０６において読み込まれた機関側水温検出値を機関側水温：THWeとしてＲＡＭなどに記憶させる。
【０１２３】
Ｓ７０８では、ＥＣＵ３９は、機関側水温：THWeが判定基準温度以上であるか否かを判別する。
【０１２４】
前記Ｓ７０８において機関側水温：THWeが判定基準温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７０９へ進み、前記機関側水温：THWeから前記判定基準温度を減算してられる温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：α以下であるか否かを判別する。
【０１２５】
前記Ｓ７０９において前記温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：α以下であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７１０へ進み、サーモスタットバルブ７が正常であると判定する。
【０１２６】
一方、前記Ｓ７０９において前記温度差（＝THWe−判定基準温度）が所定温度：αを越えていると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７１１へ進み、サーモスタットバルブ７が閉弁状態で動作不能（閉固着）に陥っていると判定する。
【０１２７】
また、前記Ｓ７０８において機関側水温：THWeが判定基準温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ３９は、Ｓ７１２へ進み、サーモスタットバルブ７が開弁状態で動作不能（開固着）に陥っていると判定する。
【０１２８】
以上述べたようにＥＣＵ３９が異常検出制御ルーチンを実行することにより、予熱制御が実行された場合には、予熱制御の実行によって生じた熱媒体流通路内の熱媒体温度の高低差が解消されるまでの期間（異常検出禁止時間：Time）において異常検出処理の実行が禁止されるため、熱媒体流通路内の冷却水温度が均一化された後の機関側水温センサ１７の出力信号に基づいて異常検出処理が行われるようになる。
【０１２９】
この結果、サーモスタットバルブ７が異常であるか否かについて誤判定することがなくなり、以てサーモスタットバルブ７の異常を正確に検出することが可能となる。
【０１３０】
尚、本実施の形態における異常検出制御では、内燃機関１が始動された時点からの経過時間が異常検出禁止時間以上となるまでの期間において異常検出処理の実行を禁止する例について述べたが、基準水温が所定温度以上となるまでの期間において異常検出処理の実行を禁止するようにしてもよく、或いは前述した第１の実施の形態で述べた機関側冷却水平均温度の推定値と機関側水温センサ１７の出力信号（機関側水温検出値）とが一致するまでの期間において異常検出処理の実行を禁止するようにしてもよい。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関を流れる熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱装置と、熱媒体の温度に基づいて異常を検出する異常検出手段とを備えた内燃機関において、異常検出手段が誤検出することを防止することができ、以て正確な異常検出を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図
【図２】 冷却水温度がサーモスタットバルブの開弁温度より低いときの冷却水の流れを示す図
【図３】 冷却水温度がサーモスタットバルブの開弁温度以上であるときの冷却水の流れを示す図
【図４】 室内暖房装置のスイッチがオンにされたときの冷却水の流れを示す図
【図５】 内燃機関を予熱する場合の冷却水の流れを示す図
【図６】 第１の実施の形態における異常検出制御ルーチンを示すフローチャート図
【図７】 第２の実施の形態における異常検出制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１ａ・・・シリンダヘッド
１ｂ・・・シリンダブロック
２ａ・・・ヘッド側冷却水路
２ｂ・・・ブロック側冷却水路
４・・・・第１冷却水路
５・・・・ラジエター
６・・・・第２冷却水路
７・・・・サーモスタットバルブ
８・・・・第３冷却水路
９・・・・バイパス水路
１０・・・機械式ウォータポンプ
１４・・・電動ウォーターポンプ
１５・・・蓄熱容器
１７・・・機関側水温センサ
３９・・・ＥＣＵ
１５０・・蓄熱容器側水温センサ

Claims (2)

1. 内燃機関を経由して熱媒体が流れる熱媒体流通路と、
   前記熱媒体流通路内の熱媒体の一部を蓄熱状態で貯蔵するとともに、貯蔵された熱媒体を所定の時期に前記熱媒体流通路へ供給する蓄熱装置と、
   前記熱媒体流通路内の熱媒体温度を検出する温度検出手段と、
   前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合に前記熱媒体流通路内の熱媒体温度の平均値を推定する推定手段と、
   前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給されない場合は前記温度検出手段により検出された熱媒体温度に基づいて異常検出処理を行い、前記蓄熱装置から前記熱媒体流通路へ熱媒体が供給された場合は前記推定手段により推定された熱媒体温度に基づいて異常検出処理を行う異常検出手段と、
   を備えることを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機関。
2. 前記異常検出手段は、前記熱媒体流通路に設けられたサーモスタットバルブの異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。

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