JP5206160B2

JP5206160B2 - サーモスタットの故障検出装置および方法

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Publication number: JP5206160B2
Application number: JP2008170843A
Authority: JP
Inventors: 元末次; 徹志細貝
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010007631A

Description

本発明は、エンジン本体から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータのヒータコアが途中部に設けられた第１冷却水路と、この第１冷却水路から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータが設けられた第２冷却水路と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路から第２冷却水路に冷却水を流入させるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置における上記サーモスタットの故障を検出する装置および方法に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、内燃機関を冷却する冷却循環経路に設けられたサーモスタットの故障を検出する内燃機関のサーモスタット故障検出装置において、サーモスタットが正常であるときの冷却水の温度を、内燃機関の始動時の水温や経過時間等に基づいて推定し、この推定された冷却水温を、実際に測定した実水温と比較することにより、上記サーモスタットの故障を検出することが行われている。

ところが、冷却水の熱を利用する空調用ヒータ（暖房装置）のヒータコアが上記冷却循環経路の途中部に設けられている場合には、冷却水の熱がヒータコアによって奪われるため、その影響を考慮しないと上記サーモスタットの故障を正確に検出することができなくなる。そこで、同文献１では、例えば以下のような方法を採用することにより、サーモスタットの故障の誤検出が起きるのを防止するようにしている。

まず、第１の方法は、上記空調用ヒータが作動していると判定された場合に、上記サーモスタットの故障を検出する処理を禁止することにより、サーモスタットの故障の誤検出を防止するというものである（同文献の請求項１０や段落００７４等参照）。

次に、第２の方法は、空調用ヒータの作動中であっても冷却水温への影響が出ない内燃機関の始動直後と、それより後の所定期間（つまり空調用ヒータの作動による影響が大きくなる期間）との両方のタイミングで、上記冷却水温の推定値と実水温との偏差を調べることにより、空調用ヒータの作動による影響を考慮しつつサーモスタットの故障を検出するというものである。より具体的に、この第２の方法では、内燃機関の始動直後から所定期間にわたって冷却水温の推定値と実水温との偏差を積算し、その積算値を所定の閾値と比較してその大小を判定するとともに（第１の判定処理）、それ以降の所定期間にわたって上記と同様の処理を行い（第２の判定処理）、これら２つの判定処理に基づいて、サーモスタットの故障を検出するようにしている（同文献の実施例１等参照）。
特開２００１−３４９２１８号公報

しかしながら、上記第１の方法では、空調用ヒータの作動中はサーモスタットの故障を検出することができないため、空調用ヒータが長期間にわたって作動し続けた場合には、内燃機関の冷却水温を適正に保つために重要な役割を果たす上記サーモスタットの故障を早期に発見できなくなるという問題がある。

これに対し、上記第２の方法のように、冷却水温の推定値と実水温との偏差を調べる等の処理を、ヒータ作動による影響が出ない内燃機関の始動直後を含めて実行するようにした場合には、空調用ヒータの作動の有無にかかわらずサーモスタットの故障を検出できるため、上記のような故障発見の遅れを防止できるという点では有利である。しかしながら、このような方法では、サーモスタットの故障検出の精度を十分に確保する上で問題が残ると考えられる。

すなわち、空調用ヒータの作動による冷却水温への影響が出ないと考えられる内燃機関の始動直後にあっては、サーモスタットの故障による影響もかなり小さいと考えられため、サーモスタットの故障が起きていたとしても、冷却水温の推定値と実水温との偏差が明確に現れないおそれがあり、その結果、サーモスタットの故障を見逃してしまうおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、空調用ヒータの作動中でも十分な精度でサーモスタットの故障を検出することが可能なサーモスタットの故障検出装置および検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本願の請求項１にかかる発明は、エンジン本体から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータのヒータコアが途中部に設けられた第１冷却水路と、この第１冷却水路から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータが設けられた第２冷却水路と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路から第２冷却水路に冷却水を流入させるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置における上記サーモスタットの故障を検出する装置であって、上記エンジン本体からヒータコアへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温検出手段と、上記ヒータコアからエンジン本体へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温検出手段と、冷却水の温度が上記サーモスタットの開弁温度よりも低いエンジンの冷間時に、上記両検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、上記空調用ヒータが作動しているか否かを判定するヒータ作動判定手段と、同じくエンジンの冷間時に、上記両検出手段のうち少なくとも一方により検出された冷却水の温度に基づいて、上記サーモスタットが故障しているか否かを判定する故障判定手段と、上記ヒータ作動判定手段により上記空調用ヒータが作動していると判定された場合に、上記故障判定手段により調べられる冷却水の温度を、上記空調用ヒータの作動による影響を打ち消す方向に補正する補正手段とを備え、上記故障判定手段は、エンジン始動時から所定時間が経過した時点で上記補正手段により補正された冷却水の温度と、エンジン始動時に検出された上記冷却水の温度との差を求め、この温度差が予め定められた閾値よりも小さい場合に、上記サーモスタットが故障していると判定することを特徴とするものである。

本発明によれば、ヒータコアの上流側および下流側で検出された冷却水の温度に基づいて、空調用ヒータが作動しているか否かを判定し、ここで空調用ヒータが作動していると判定された場合に、サーモスタットの故障を判定する故障判定手段により調べられる冷却水の温度を、上記空調用ヒータの作動による影響を打ち消す方向に補正するようにしたため、空調用ヒータが作動していても、その影響による冷却水の温度低下が原因でサーモスタットの故障が誤検出されるのを効果的に防止することができ、空調用ヒータの作動の有無にかかわらず、常に安定した高い精度でサーモスタットの故障を検出することができる。

上記第１冷却水路のうちヒータコアよりも所定距離下流側に上記第２冷却水路の下流側端部が接続されている場合には、この接続部よりも上記ヒータコアの出口部に近い側に、上記第２水温検出手段が設けられることが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、空調用ヒータの作動時に、その影響によって低下した冷却水の温度をヒータコアの出口部により近い側で検出することができるため、空調用ヒータの作動の有無をより高精度に判定できるという利点がある。

また、本願の請求項３にかかる発明は、エンジン本体から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータのヒータコアが途中部に設けられた第１冷却水路と、この第１冷却水路から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータが設けられた第２冷却水路と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路から第２冷却水路に冷却水を流入させるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置における上記サーモスタットの故障を検出する方法であって、上記エンジン本体からヒータコアへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温検出手段から温度値を取得する第１のステップと、上記ヒータコアからエンジン本体へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温検出手段から温度値を取得する第２のステップと、冷却水の温度が上記サーモスタットの開弁温度よりも低いエンジンの冷間時に、上記両検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、上記空調用ヒータが作動しているか否かを判定する第３のステップと、同じくエンジンの冷間時に、上記両検出手段のうち少なくとも一方により検出された冷却水の温度に基づいて、上記サーモスタットが故障しているか否かを判定する第４のステップと、上記第３のステップで上記空調用ヒータが作動していると判定された場合に、上記第４のステップにおいて調べられる冷却水の温度を、上記空調用ヒータの作動による影響を打ち消す方向に補正する第５のステップとを含み、上記第４のステップでは、エンジン始動時から所定時間が経過した時点で上記第５のステップで補正された冷却水の温度と、エンジン始動時に検出された上記冷却水の温度との差を求め、この温度差が予め定められた閾値よりも小さい場合に、上記サーモスタットが故障していると判定することを特徴とするものである。

本発明による場合でも、上記請求項１にかかる発明と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明のサーモスタットの故障検出装置および検出方法によれば、空調用ヒータの作動中でも十分な精度でサーモスタットの故障を検出することができる。

図１は、本発明にかかるサーモスタットの故障検出装置が適用されたエンジンの冷却装置１を概略的に示す図である。本図に示されるエンジンの冷却装置１は、冷却水の熱を暖房に利用するためのヒータコア１３Ａが途中部に設けられた第１冷却水路５と、冷却水の熱を外部に放出するためのラジエータ１５が途中部に設けられた第２冷却水路６とを有している。上記ヒータコア１３Ａは、車室内に温風を供給する空調用ヒータ１３（暖房装置）の一部を構成するものであり、冷却水の熱を吸収して暖房に利用するための熱交換器として設けられている。

上記第１冷却水路５は、エンジン本体３から上記ヒータコア１３Ａの入口部までの間に配設された上流側配管５Ａと、上記ヒータコア１３Ａの出口部からエンジン本体３までの間に配設された下流側配管５Ｂとを有しており、エンジン本体３から導出された冷却水が、上記上流側配管５Ａを通じてヒータコア１３Ａに供給された後に、上記下流側配管５Ｂを通じてエンジン本体３に戻されるようになっている。

また、上記下流側配管５Ｂの途中部には、冷却水を圧送するための冷却水ポンプ１９が設けられており、エンジンが始動すると、この冷却水ポンプ１９の作動により冷却水が循環し、その循環流によってエンジン本体３が冷却されるようになっている。

上記第２冷却水路６は、上記第１冷却水路５の上流側配管５Ａから分岐して上記ラジエータ１５の入口部まで延びる上流側配管６Ａと、上記ラジエータ１５の出口部から延びて上記第１冷却水路５の下流側配管５Ｂの途中部に接続される下流側配管６Ｂとを有している。

上記第２冷却水路６の下流側配管６Ｂと、上記第１冷却水路５の下流側配管５Ｂとの接続部Ｓには、例えばバイメタル等を用いた機械検知式またはサーミスタ等を用いた電気検知式の切替弁からなるサーモスタット１７が設けられている。

上記サーモスタット１７は、エンジンの冷却水温度が所定温度よりも低いときに閉弁して上記接続部Ｓを塞ぐことにより、上記第１冷却水路５と第２冷却水路６との間の冷却水の流れを遮断するように構成されている。そして、このようにサーモスタット１７が閉弁状態に維持されている間、エンジン本体３から導出された冷却水は、上記ラジエータ１５側に供給されることなく、第１冷却水路５を通ってヒータコア１３Ａにのみ供給され、その後エンジン本体３へと戻されることになる。

一方、エンジンの冷却水温度が上記所定温度以上になると、サーモスタット１７が開弁して上記接続部Ｓが連通することにより、上記第１冷却水路５と第２冷却水路６との間の冷却水の流通が許容され、エンジン本体３から導出された高温の冷却水は、上記第１冷却水路５から分岐して第２冷却水路６にも流入するようになる。すなわち、エンジン本体３から導出された高温の冷却水は、上記第１冷却水路５を通じてヒータコア１３Ａに供給されるだけでなく、上記第２冷却水路６を通じてラジエータ１５にも供給され、このラジエータ１５で冷却された後に、再びエンジン本体３へと戻されることになる。

上記第１冷却水路５の上流側配管５Ａには、エンジン本体３から上記ヒータコア１３Ａへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温センサ１１（本発明にかかる第１水温検出手段に相当）が設けられているとともに、下流側配管５Ｂには、上記ヒータコア１３Ａからエンジン本体３へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温センサ１２（本発明にかかる第２水温検出手段に相当）が設けられている。これら両水温センサ１１，１２は、エンジン制御用のコントローラ２０と電気的に接続されており、上記両水温センサ１１，１２で検出された冷却水の温度が、電気信号としてコントローラ２０に入力されるようになっている。また、上記コントローラ２０には、エンジン本体３のクランクシャフト（図示省略）の回転角度を検出するためのクランク角センサ２５が電気的に接続されている。

図２は、上記第１および第２の水温センサ１１，１２による検出温度の時間変化を示す図である。本図では、エンジンが冷間始動した場合の冷却水の温度変化を示しており、冷却水の温度がサーモスタット１７の開弁温度（図中Ｔｓで示す）に達する前の状態を示している。なお、本図において、Ｔ１は、第１水温センサ１１により検出される冷却水の温度のことを指し、Ｔ２は、第２水温センサ１２により検出される冷却水の温度のことを指すものとする。以下では、第１水温センサ１１による検出温度Ｔ１のことを第１検出温度Ｔ１、第２水温センサ１２による検出温度Ｔ２のことを第２検出温度Ｔ２と称する。また、エンジン始動時の両検出温度Ｔ１，Ｔ２の値（検出温度の初期値）をＴ１０、Ｔ２０とする。

具体的に、図２のグラフでは、空調用ヒータ１３およびサーモスタット１７の状態別に分類した４種類の温度線を、Ｐ，Ｑ１，Ｑ２，Ｒとしてそれぞれ示している。このうち、温度線Ｐは、空調用ヒータ１３が非作動でかつサーモスタット１７が正常であるときの第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２の時間変化を、温度線Ｑ１，Ｑ２は、空調用ヒータ１３が作動しておりかつサーモスタット１７が正常であるときの第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２の時間変化を、温度線Ｒは、上記サーモスタット１７が故障しているときの第２検出温度Ｔ２の時間変化をそれぞれ示している。なお、温度線Ｐについては、第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２で共通としている。これは、空調用ヒータ１３が非作動であれば、ヒータコア１３Ａの前後で冷却水温度がほとんど変化せず、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２とが略同一となるからである。

次に、上記図２のグラフ等を参照しつつ、上記コントローラ２０が有する故障診断の機能等について説明する。上記コントローラ２０は、従来周知のＣＰＵや各種メモリ等からなり、図１に示すように、その機能要素として、故障判定手段２１、ヒータ作動判定手段２２、および補正手段２３を有している。

上記故障判定手段２１は、冷却水の温度が上記サーモスタット１７の開弁温度よりも低いエンジンの冷間時に、上記第１および第２の水温センサ１１，１２のうち少なくとも一方により検出された冷却水の温度（つまり上記第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２のうち少なくとも一方）に基づいて、上記サーモスタット１７が故障しているか否かを判定するものである。すなわち、エンジンの冷間時には、サーモスタット１７は本来開弁しないはずであるが、サーモスタット１７の故障（開故障）が起きて、冷間時であるにもかかわらず上記サーモスタット１７が開弁してしまうと、エンジン本体３から導出された冷却水が、本来流れ込まないはずのラジエータ１５に流れ込むため、図２の温度線Ｒに示すように、エンジン始動後の冷却水温度の上昇が、非故障時の温度線（ＰまたはＱ１，Ｑ２）に比べて鈍くなる。

そこで、上記故障判定手段２１は、上記第１および第２の水温センサ１１，１２のうち少なくとも一方の検出値に基づいて、エンジン始動時から所定時間経過後の冷却水温度の上昇幅を調べることにより、上記サーモスタット１７の故障の有無を判定する。なお、サーモスタット１７の故障検出は、上記両水温センサ１１，１２のうちのいずれかもしくは両方を用いて行うことが可能であるが、当実施形態では、ヒータコア１３Ａの下流側に位置する第２水温センサ１２の検出値（第２検出温度Ｔ２）に基づいて、サーモスタット１７の故障を検出することにする。

上記ヒータ作動判定手段２２は、ヒータコア１３Ａの上流側および下流側に位置する上記第１および第２の水温センサ１１，１２により検出された冷却水の温度（第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２）に基づいて、上記空調用ヒータ１３が作動しているか否かを判定するものである。すなわち、車室内の空調が暖房とされて空調用ヒータ１３が作動している状態では、冷却水の熱がこの空調用ヒータ１３のヒータコア１３Ａによって奪われるため、図２の温度線Ｑ１，Ｑ２に示すように、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２の間に所定の温度差が生じる。そこで、上記ヒータ作動判定手段２２は、この温度差を調べることにより、上記空調用ヒータ１３が作動しているか否かを判定する。

上記補正手段２３は、上記ヒータ作動判定手段２２により上記空調用ヒータ１３が作動していると判定された場合に、上記故障判定手段２１により調べられる冷却水の温度（当実施形態では第２検出温度Ｔ２）の値を、上記空調用ヒータ１３の作動による影響を打ち消す方向に補正するものである。すなわち、空調用ヒータ１３が作動中であると、この空調用ヒータ１３のヒータコア１３Ａで吸収される熱の影響により、上記第２検出温度Ｔ２の値が、空調用ヒータ１３が作動していない場合に比べて低くなるが（図２の温度線Ｑ２および温度線Ｐ参照）、上記補正手段２３は、この温度の減少分を打ち消すように実測値を上乗せする補正を行う。

次に、以上のように構成されたコントローラ２０による制御動作の具体的手順を、図３のフローチャートに基づき説明する。図外のイグニッションスイッチがＯＮにされてバッテリーからの電源がコントローラ２０に供給されることにより、図３のフローチャートがスタートすると、コントローラ２０は、まず、クランク角センサ２５から入力される検出信号に基づいて、現在のエンジン回転速度Ｎｅを算出し、その値があらかじめ定められた所定値Ｎｅ０（例えば６００ｒｐｍ程度）以上であるか否かを判定することにより、エンジンが始動したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１）。

そして、このステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジンが始動したことが確認された場合、コントローラ２０は、このときに上記第２水温センサ１２で検出された冷却水温度（第２検出温度）Ｔ２を読み込んで、これをエンジン始動時の第２検出温度Ｔ２０として取得する処理を実行する（ステップＳ３）。

次いで、コントローラ２０は、上記第２水温センサ１２から入力される第２検出温度Ｔ２が、サーモスタット１７の開弁温度Ｔｓ（図２参照）よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ５）、ここでＹＥＳと判定されてＴ２＜Ｔｓであることが確認された場合、すなわち、エンジンが冷間状態にあることが確認された場合に、内蔵されたタイマーのカウントを開始して（ステップＳ７）、そのカウント値に基づいて、エンジン始動時から時間ｔが経過したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ９）。

一方、上記ステップＳ５でＮＯと判定されてＴ２≧Ｔｓであることが確認された場合、すなわち、エンジンが温間状態にあることが確認された場合には、タイマーのカウント値をリセットし（ステップＳ１１）、後述するような空調用ヒータ１３の作動判定等の処理を行うことなくフローを終了する。

上記ステップＳ９でＹＥＳと判定されてエンジン始動時から時間ｔが経過したことが確認された場合、コントローラ２０は、そのときに上記第１および第２の水温センサ１１，１２から入力された検出値を、上記時間ｔが経過した時点での第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２としてそれぞれ読み込むとともに（ステップＳ１３）、これら両検出温度Ｔ１，Ｔ２の差が、あらかじめ定められた閾値Ｘ以上であるか否かを判定することにより、上記空調用ヒータ１３が作動中であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１５）。

すなわち、空調用ヒータ１３が作動中であると、この空調用ヒータ１３のヒータコア１３Ａで所定量の熱が吸収されるため、図２の温度線Ｑ１，Ｑ２に示すように、上記時間ｔが経過した時点で、第２検出温度Ｔ２の値（温度線Ｑ２上の点ｃ）の方が、第１検出温度Ｔ１の値（温度線Ｑ１上の点ｂ）よりも低くなる。そこで、コントローラ２０は、これら両検出温度Ｔ１，Ｔ２の間の温度差（図中のΔＴｘ）が、所定の閾値Ｘ以上かを調べることにより、上記空調用ヒータ１３が作動中であるか否かを判定する。具体的に、コントローラ２０は、上記温度差ΔＴｘ（＝Ｔ１−Ｔ２）が閾値Ｘ以上であれば空調用ヒータ１３は作動中であると判定し、温度差ΔＴｘが閾値Ｘより小さければ空調用ヒータ１３は作動していない（非作動）と判定する。なお、上述したように、ここでの判定処理（ステップＳ１５）は、コントローラ２０のヒータ作動判定手段２２によって実行される。

そして、上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定されて空調用ヒータ１３が作動中であると判定された場合、コントローラ２０は、上記時間ｔが経過した時点での第２検出温度Ｔ２の値に、上記空調用ヒータ１３の影響による温度の低下分を考慮した補正量αを加算する処理を実行する（ステップＳ１７）。

すなわち、図２の温度線Ｑ２と温度線Ｐとを比較すると分かるように、エンジンが始動してから時間ｔが経過した時点で、ヒータ作動時の第２検出温度Ｔ２の値（温度線Ｑ２上の点ｃ）は、上記ヒータコア１３Ａで吸収される熱量の分だけ、ヒータ非作動時の第２検出温度Ｔ２の値（温度線Ｐ上の点ａ）よりも低くなる。上記コントローラ２０は、この減少分をキャンセルすべく、第２水温センサ１２によって検出された上記第２検出温度Ｔ２に補正量αを上乗せすることにより、仮に空調用ヒータ１３が作動していなかった場合に達していたと予想される温度まで実測値を引き上げる補正を行う。なお、補正量αは、あらかじめ実験や演算等によって決められた値であってもよいし、これまでの運転中に計測された冷却水温度の実績値から経験的に求められるものであってもよい。また、上述したように、ここでの補正処理（ステップＳ１７）は、コントローラ２０の補正手段２３によって実行される。

このようにして第２検出温度Ｔ２が補正されると、コントローラ２０は、この補正後の温度値Ｔ２＋αと、上記ステップＳ３で取得したエンジン始動時の第２検出温度Ｔ２０との差、つまり（Ｔ２＋α）−Ｔ２０が、あらかじめ定められた閾値Ｙよりも小さいか否かを判定することにより、サーモスタット１７が故障しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１９）。

すなわち、サーモスタット１７が仮に正常であれば、エンジンの冷間時にはサーモスタット１７が閉じられ、ラジエータ１５への冷却水の供給がストップされるため、冷却水の温度は比較的速く上昇する。このため、エンジン始動時から時間ｔが経過した時点で、上記ステップＳ１７で補正された後の温度値Ｔ２＋αと、エンジン始動時の温度Ｔ２０との間には、十分大きな温度差（図中のΔＴｙ）が生じるはずである。そこで、コントローラ２０は、この温度差ΔＴｙ（＝（Ｔ２＋α）−Ｔ２０）が所定の閾値Ｙ以上であればサーモスタット１７は正常であると判定し、逆に閾値Ｙより小さい場合には、サーモスタット１７は故障していると判定する。なお、上述したように、ここでの判定処理（ステップＳ１９）は、上記コントローラ２０の故障判定手段２１によって実行される。

上記ステップＳ１９でＹＥＳと判定されてサーモスタット１７が故障していると判定された場合、コントローラ２０は、サーモスタット１７が故障していることを乗員等に報知すべく、車室内のインストルメントパネル等に設けられた所定の警報装置（例えば警告ランプ等）を作動させる処理を実行する（ステップＳ２１）。一方、上記ステップＳ１９でＮＯと判定された場合には、サーモスタット１７は正常であるため、上記警報装置を作動させることなく一連のフローを終了する。

上記ステップＳ１７〜Ｓ２１で説明したように、空調用ヒータ１３が作動している場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）には、第２水温センサ１２によって検出された第２検出温度Ｔ２が、空調用ヒータ１３の作動による影響の分だけ上昇補正され、その補正された検出温度Ｔ２＋αに基づいて、サーモスタット１７の故障の有無が判定される。これに対し、上記ステップＳ１５でＮＯと判定されて空調用ヒータ１３が作動していないことが確認された場合、コントローラ２０は、エンジン始動時から時間ｔ経過後の第２検出温度Ｔ２と、エンジン始動時の第２検出温度Ｔ２０との差、つまりＴ２−Ｔ２０が、所定の閾値Ｙより小さいか否かを判定することにより、サーモスタット１７の故障の有無を判定する（ステップＳ２３）。すなわち、上記空調用ヒータ１３が作動していない場合には、上記のような検出温度の補正は行われず、サーモスタット１７の故障判定は、上記第２水温センサ１２から入力される第２検出温度Ｔ２の値をそのまま用いて行われる。そして、その結果に基づいて、警報装置を作動させる（ステップＳ２１）等の処理が実行される。

以上説明したように、当実施形態のサーモスタット１７の故障検出装置は、エンジン本体３から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータ１３のヒータコア１３Ａが途中部に設けられた第１冷却水路５と、この第１冷却水路５から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータ１５が設けられた第２冷却水路６と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路５から第２冷却水路６に冷却水を流入させるサーモスタット１７とを備えたエンジンの冷却装置１における上記サーモスタット１７の故障を検出するものである。そして、このサーモスタット１７の故障検出装置は、上記エンジン本体３からヒータコア１３Ａへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温センサ１１と、上記ヒータコア１３Ａからエンジン本体３へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温センサ１２と、冷却水の温度が上記サーモスタット１７の開弁温度Ｔｓよりも低いエンジンの冷間時に、上記両水温センサ１１，１２により検出された冷却水の温度（第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２）に基づいて、上記空調用ヒータ１３が作動しているか否かを判定するヒータ作動判定手段２２と、同じくエンジンの冷間時に、上記第２水温センサ１２により検出された冷却水の温度（第２検出温度Ｔ２）に基づいて、上記サーモスタット１７が故障しているか否かを判定する故障判定手段２１と、上記ヒータ作動判定手段２２により上記空調用ヒータ１３が作動していると判定された場合に、上記故障判定手段２１により調べられる冷却水の温度（第２検出温度Ｔ２）を、上記空調用ヒータ１３の作動による影響を打ち消す方向に補正する補正手段２３とを備えている。上記故障判定手段２１は、エンジン始動時から所定時間（時間ｔ）が経過した時点で上記補正手段２３により補正された冷却水の温度Ｔ２＋αと、エンジン始動時に検出された上記冷却水の温度Ｔ２０との差を求め、この温度差ΔＴｙ（＝（Ｔ２＋α）−Ｔ２０）が予め定められた閾値Ｙよりも小さい場合に、上記サーモスタット１７が故障していると判定する。このような構成のサーモスタット１７の故障検出装置によれば、空調用ヒータ１３の作動中でも十分な精度でサーモスタット１７の故障を検出できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、ヒータコア１３Ａの上流側および下流側で検出された第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、空調用ヒータ１３が作動しているか否かを判定し、ここで空調用ヒータ１３が作動していると判定された場合に、サーモスタット１７の故障を判定する故障判定手段２１により調べられる冷却水の温度（上記実施形態では第２検出温度Ｔ２）を、上記空調用ヒータ１３の作動による影響を打ち消す方向に補正するようにしたため、空調用ヒータ１３が作動していても、その影響による冷却水の温度低下が原因でサーモスタット１７の故障が誤検出されるのを効果的に防止することができ、空調用ヒータ１３の作動の有無にかかわらず、常に安定した高い精度でサーモスタット１７の故障を検出することができる。

さらに、ヒータコア１３Ａの上流側および下流側に設けられた２つの水温センサ１１，１２によって冷却水の温度を検出し、それら２つの検出温度（第１および第２の検出温度Ｔ１，Ｔ２）に基づいて空調用ヒータ１３の作動の有無を判定するようにした上記構成によれば、空調用ヒータ１３の作動をより高精度に検出できるという利点がある。

すなわち、エンジンの冷却水温度は、空調用ヒータ１３の作動による影響で変化する以外にも、例えば外気温等の他の因子の影響で若干変化することが考えられるが、例えば単一の水温センサで空調用ヒータ１３の作動の有無を判定しようとすると、上記のような他の因子の影響により、誤って空調用ヒータ１３が作動していると判定してしまうおそれがある。例えば、上述した特許文献１では、このような単一の水温センサを用いた構造が採用されているため（同文献の図１等参照）、空調用ヒータ１３の作動の有無を正確に判定できず、その結果、サーモスタット１７の故障を誤検出してしまうおそれがある。

これに対し、上記実施形態では、ヒータコア１３Ａの上流側および下流側で冷却水温度を検出することにより、その検出温度Ｔ１，Ｔ２の差に基づいて空調用ヒータ１３の作動による影響のみを正確に認識できるため、空調用ヒータ１３の作動の有無をより高精度に判定することができ、サーモスタット１７の故障の誤検出をより効果的に防止できるという利点がある。

特に、上記実施形態では、第１冷却水路５のうちヒータコア１３Ａよりも所定距離下流側にあたる位置Ｓに上記第２冷却水路６の下流側端部（つまり下流側配管６Ｂの出口部）が接続されており、この接続部Ｓよりも上記ヒータコア１３Ａの出口部に近い側に、上記第２水温センサ１２が設けられているため、空調用ヒータ１３の作動時に、その影響によって低下した冷却水の温度を上記ヒータコア１３Ａの出口部により近い側で検出することができ、空調用ヒータ１３の作動の有無をより高精度に判定できるという利点がある。

なお、上記実施形態では、ヒータコア１３Ａの上流側を流れる冷却水の温度を検出する第１水温センサ１１により検出された第１検出温度Ｔ１と、ヒータコア１３Ａの下流側を流れる冷却水の温度を検出する第２水温センサ１２により検出された第２検出温度Ｔ２とのうち、ヒータコア１３Ａの下流側で検出された第２検出温度Ｔ２に基づいて、サーモスタット１７の故障の有無を判定するようにしたが（図３のステップＳ１７，Ｓ１９，Ｓ２３参照）、ヒータコア１３Ａの上流側で検出された第１検出温度Ｔ１に基づいてサーモスタット１７の故障判定を行うことも当然に可能である。このように、第１検出温度Ｔ１に基づいてサーモスタット１７の故障判定を行う場合は、図３のステップＳ１７，Ｓ１９，Ｓ２３における処理式中のＴ２およびＴ２０が、Ｔ１およびＴ１０に変わるだけで、基本的な制御の流れは同様である。なお、サーモスタット１７が故障したときに現れる温度値の挙動が、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２とで若干異なることが考えられるが、このような場合は、ステップＳ１７での補正量αやステップＳ１９，Ｓ２３での閾値Ｙを必要に応じて変更すればよい。

さらに、上記両検出温度Ｔ１，Ｔ２の両方の値に基づいて、サーモスタット１７の故障の有無を判定することも可能である。例えば、エンジン始動時からの第１検出温度Ｔ１の上昇幅と、第２検出温度Ｔ２の上昇幅とが、それぞれ所定の閾値より小さいか否かを判定し、両方の条件が成立した場合に、サーモスタット１７が故障していると判定することができる。

本発明にかかるサーモスタットの故障検出装置が適用されたエンジンの冷却系を概略的に示す図である。冷却水温度の時間変化をヒータコアおよびサーモスタットの状態別に示した温度特性図である。上記サーモスタットの故障検出装置により行われる制御動作の具体的内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１（エンジンの）冷却装置
３エンジン本体
５第１冷却水路
６第２冷却水路
１１第１水温センサ（第１水温検出手段）
１２第２水温センサ（第２水温検出手段）
１３Ａヒータコア
１５ラジエータ
１７サーモスタット
２１故障判定手段
２２ヒータ作動判定手段
２３補正手段
Ｔ１第１検出温度（第１水温センサによる検出温度）
Ｔ２第２検出温度（第２水温センサによる検出温度）
Ｔｓ（サーモスタットの）開弁温度

Claims

エンジン本体から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータのヒータコアが途中部に設けられた第１冷却水路と、この第１冷却水路から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータが設けられた第２冷却水路と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路から第２冷却水路に冷却水を流入させるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置における上記サーモスタットの故障を検出する装置であって、
上記エンジン本体からヒータコアへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温検出手段と、
上記ヒータコアからエンジン本体へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温検出手段と、
冷却水の温度が上記サーモスタットの開弁温度よりも低いエンジンの冷間時に、上記両検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、上記空調用ヒータが作動しているか否かを判定するヒータ作動判定手段と、
同じくエンジンの冷間時に、上記両検出手段のうち少なくとも一方により検出された冷却水の温度に基づいて、上記サーモスタットが故障しているか否かを判定する故障判定手段と、
上記ヒータ作動判定手段により上記空調用ヒータが作動していると判定された場合に、上記故障判定手段により調べられる冷却水の温度を、上記空調用ヒータの作動による影響を打ち消す方向に補正する補正手段とを備え、
上記故障判定手段は、エンジン始動時から所定時間が経過した時点で上記補正手段により補正された冷却水の温度と、エンジン始動時に検出された上記冷却水の温度との差を求め、この温度差が予め定められた閾値よりも小さい場合に、上記サーモスタットが故障していると判定することを特徴とするサーモスタットの故障検出装置。
請求項１記載のサーモスタットの故障検出装置において、
上記第１冷却水路のうちヒータコアよりも所定距離下流側に上記第２冷却水路の下流側端部が接続されており、この接続部よりも上記ヒータコアの出口部に近い側に、上記第２水温検出手段が設けられたことを特徴とするサーモスタットの故障検出装置。
エンジン本体から導出された冷却水の熱を利用する空調用ヒータのヒータコアが途中部に設けられた第１冷却水路と、この第１冷却水路から分岐するように延び、その途中部に放熱用のラジエータが設けられた第２冷却水路と、冷却水が所定温度以上のときに開弁して上記第１冷却水路から第２冷却水路に冷却水を流入させるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置における上記サーモスタットの故障を検出する方法であって、
上記エンジン本体からヒータコアへと流れる冷却水の温度を検出する第１水温検出手段から温度値を取得する第１のステップと、
上記ヒータコアからエンジン本体へと流れる冷却水の温度を検出する第２水温検出手段から温度値を取得する第２のステップと、
冷却水の温度が上記サーモスタットの開弁温度よりも低いエンジンの冷間時に、上記両検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、上記空調用ヒータが作動しているか否かを判定する第３のステップと、
同じくエンジンの冷間時に、上記両検出手段のうち少なくとも一方により検出された冷却水の温度に基づいて、上記サーモスタットが故障しているか否かを判定する第４のステップと、
上記第３のステップで上記空調用ヒータが作動していると判定された場合に、上記第４のステップにおいて調べられる冷却水の温度を、上記空調用ヒータの作動による影響を打ち消す方向に補正する第５のステップとを含み、
上記第４のステップでは、エンジン始動時から所定時間が経過した時点で上記第５のステップで補正された冷却水の温度と、エンジン始動時に検出された上記冷却水の温度との差を求め、この温度差が予め定められた閾値よりも小さい場合に、上記サーモスタットが故障していると判定することを特徴とするサーモスタットの故障検出方法。