JP5438662B2 - 冷却回路弁の故障判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の冷却回路の一部を開閉する冷却回路弁の故障を判定する冷却回路弁の故障判定装置に関する。

従来、冷却回路弁の故障判定装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この冷却回路弁は、サーモスタットと呼ばれる機械式弁タイプのものであり、冷却回路内の冷却水温度が所定の開弁温度を上回ったときに開弁し、それにより、冷却水をラジエータ側に循環させるように構成されている。また、この冷却回路には、ウォータポンプが設けられており、このウォータポンプは、内燃機関の動力で駆動されることによって、冷却水を冷却回路内に循環させる。

この故障判定装置は、冷却回路弁が開弁状態で固着する故障（以下「開弁固着故障」という）が発生しているか否かを判定するものであり、その具体的な処理は、同公報の図３に示すように実行される。すなわち、半暖機状態フラグが設定されており、冷却水温度が半暖機領域（４０度以上で５０度未満の領域）にあるときには、ラジエータの電動ファンを強制的に運転する（ステップｂ２，ｂ３）。次いで、冷却水温度センサの検出信号に基づいて冷却水温度の検出値（以下「検出水温」という）を算出するとともに、内燃機関の運転状態に応じて、冷却水温度の推定値（以下「推定水温」という）を算出する（ステップｂ４）。次に、検出水温と推定水温との水温差が所定の故障判定値以上であるか否かを判別し、水温差が故障判定値以上であるときには、冷却回路弁の開固着故障が発生していると判定し、それ以外のときには、冷却回路弁が正常であると判定する（ステップｂ５〜ｂ７）。

特許第４１３３４４６号公報

上記従来の故障判定装置によれば、故障判定手法として、検出水温と推定水温との水温差を故障判定値と比較する手法を用いている関係上、故障判定を精度よく実行するために、所定量以上の水温差を強制的に生じさせる必要がある。そのため、上述した半暖機領域のような、電動ファンの運転によって所定量以上の水温差を強制的に生じさせることが可能な冷却水温度の領域でしか、故障判定を実行することができず、故障判定の実行可能な領域が狭いという問題がある。同じ理由により、内燃機関が半暖機状態にあるにもかかわらず、本来運転する必要のない電動ファンを強制的に運転せざるを得ないので、開弁固着故障が発生している条件下では、冷却水温度の不要な低下を生じることによって、暖機時間が長くなってしまい、燃費の悪化などを招いてしまうおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、故障判定を実行可能な領域を拡げることができるとともに、冷却水温度の不要な低下を抑制しながら、故障判定を実行することができる冷却回路弁の故障判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電動ウォータポンプ１２によって冷却水を循環させる内燃機関３の冷却回路に設けられ、冷却水の温度に応じて、冷却回路の一部を開閉する冷却回路弁１１の故障を判定する冷却回路弁１１の故障判定装置１であって、冷却水の温度として冷却水温度ＴＷを検出する冷却水温度検出手段（冷却水温度センサ２１）と、電動ウォータポンプ１２への供給電力が所定の一定値に保持される定電力運転が実行されている場合において、検出された冷却水温度ＴＷが冷却回路弁１１が閉弁状態となるべき所定の第１温度域（ＴＷ＜ＴＷｃｌの温度域）にあるときの電動ウォータポンプ１２の仕事量を表す仕事量パラメータとして、第１仕事量パラメータ（第１回転数ＮＰ１）を算出する第１仕事量パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３８）と、定電力運転が実行されている場合において、検出された冷却水温度ＴＷが冷却回路弁１１が開弁状態となるべき所定の第２温度域（ＴＷ＞ＴＷｆｏの温度域）にあるときの電動ウォータポンプ１２の仕事量を表す仕事量パラメータとして、第２仕事量パラメータ（第２回転数ＮＰ２）を算出する第２仕事量パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４３）と、算出された第１仕事量パラメータ（第１回転数ＮＰ１）と算出された第２仕事量パラメータ（第２回転数ＮＰ２）との大小関係に基づき、冷却回路弁１１の故障を判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、ステップ９１〜９６）と、を備えることを特徴とする。

この冷却回路弁の故障判定装置によれば、電動ウォータポンプへの供給電力が所定の一定値に保持される定電力運転が実行されている場合において、冷却水温度に基づいて、第１仕事量パラメータおよび第２仕事量パラメータがそれぞれ算出され、これらの第１仕事量パラメータと第２仕事量パラメータとの大小関係に基づき、冷却回路弁の故障が判定される。この内燃機関のように、冷却水が電動ウォータポンプによって冷却回路内を循環されるとともに、冷却水の温度に応じて、冷却回路の一部が冷却回路弁によって開閉される場合、冷却回路弁の開閉に伴って、冷却水の流路長さが変化し、圧力損失が変化することで、電動ウォータポンプの仕事量が変化する。したがって、冷却回路弁が閉弁状態にあるときの仕事量を表す第１仕事量パラメータと、冷却回路弁が開弁状態にあるときの仕事量を表す第２仕事量パラメータとの大小関係を参照することによって、冷却回路弁の故障を精度よく判定することができる。

また、第１仕事量パラメータは、冷却水温度が冷却回路弁が閉弁状態となるべき所定の第１温度域にあるときの電動ウォータポンプの仕事量を表す仕事量パラメータとして算出されるので、冷却回路弁が閉弁状態となるような冷却水の温度域内であれば算出可能となる。また、第２仕事量パラメータは、冷却水温度が冷却回路弁が開弁状態となるべき所定の第２温度域にあるときの電動ウォータポンプの仕事量を表す仕事量パラメータとして算出されるので、冷却回路弁が開弁状態となるような冷却水の温度域内であれば算出可能となる。したがって、半暖機領域のような狭い領域でしか故障判定を実行できない従来の故障判定装置と比べて、故障判定の実行可能領域を拡げることができ、その商品性および汎用性を高めることができる。これに加えて、故障判定に用いる２つの仕事量パラメータは、電動ウォータポンプの仕事量を表すものである関係上、電動ウォータポンプを運転するだけで故障判定を実行でき、従来のように電動ファンを強制的に運転する場合と比べて、冷却水温度の低下を抑制しながら、故障判定を実行することができる。その結果、開弁固着故障が発生している条件下でも、冷却水温度の不要な低下を抑制することができ、内燃機関が暖機中の場合には、その暖機時間を短縮することができる（なお、本明細書における「電動ウォータポンプの仕事量」は、電動ウォータポンプの仕事率（単位：Ｗ）または仕事（単位：Ｊ）を意味する）。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の冷却回路弁１１の故障判定装置１において、第１仕事量パラメータ算出手段は、第１仕事量パラメータの基本値として、第１基本値（第１基本回転数ＮＰ１ｂｓ）を算出する第１基本値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５４）と、所定の第１温度域にあるときの冷却水温度ＴＷに応じて、第１基本値（第１基本回転数ＮＰ１ｂｓ）を補正することにより、第１仕事量パラメータ（第１回転数ＮＰ１）を算出する第１補正手段（ＥＣＵ２、ステップ５５，５９）と、を有し、第２仕事量パラメータ算出手段は、第２仕事量パラメータの基本値として、第２基本値（第２基本回転数ＮＰ２ｂｓ）を算出する第２基本値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ７４）と、所定の第２温度域にあるときの冷却水温度ＴＷに応じて、第２基本値（第２基本回転数ＮＰ２ｂｓ）を補正することにより、第２仕事量パラメータ（第２回転数ＮＰ２）を算出する第２補正手段（ＥＣＵ２、ステップ７５，７９）と、を有することを特徴とする。

一般に、内燃機関の冷却回路に使用される冷却水の場合、その粘度が温度変化に伴って変化する特性を有しているので、冷却水温度が変化し、冷却水の粘度が変化した場合、それに起因して、電動ウォータポンプの仕事量も変化してしまう。これに対して、この冷却回路弁の故障判定装置によれば、所定の第１温度域にあるときの冷却水温度に応じて、第１基本値を補正することにより、第１仕事量パラメータが算出され、所定の第２温度域にあるときの冷却水温度に応じて、第２基本値を補正することにより、第２仕事量パラメータが算出されるので、冷却水の温度変化に伴う粘度変化を反映させながら、第１および第２仕事量パラメータを精度よく算出することができる。それにより、故障判定精度を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の冷却回路弁１１の故障判定装置１において、所定の第１温度域は、冷却水の粘度が所定値以下になる領域（ＴＷｃｃ＜ＴＷ＜ＴＷｃｌの領域）に設定されていることを特徴とする。

一般に、内燃機関の冷却回路に使用される冷却水の場合、その粘度が温度変化に伴って変化するとともに、冷却水温度が高温であるほど、粘度がより小さくなる特性を有している。これに対して、この冷却回路弁の故障判定装置によれば、所定の第１温度域が、冷却水の粘度が所定値以下になる領域に設定されているので、この所定の第１温度域を、冷却回路弁が閉弁状態となるべき冷却水温度域の上限側に設定することによって、粘度の影響を抑制しながら、第１仕事量パラメータを精度よく算出することができる。それにより、故障判定精度を向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の冷却回路弁１１の故障判定装置１において、内燃機関３は、冷却回路に接続されたヒータ用冷却回路と、ヒータ用冷却回路および冷却回路の間を開閉するヒータ用冷却回路弁（電磁三方弁１４）と、をさらに備えており、第１仕事量パラメータ算出手段は、第１仕事量パラメータの基本値として、第１基本値（第１基本回転数ＮＰ１ｂｓ）を算出する第１基本値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５４）と、冷却水温度ＴＷが所定の第１温度域にあるときのヒータ用冷却回路弁（電磁三方弁１４）の開閉状態に応じて、第１基本値（第１基本回転数ＮＰ１ｂｓ）を補正することにより、第１仕事量パラメータを算出する第１補正手段（ＥＣＵ２、ステップ５６〜５９）と、を有し、第２仕事量パラメータ算出手段は、第２仕事量パラメータの基本値として、第２基本値（第２基本回転数ＮＰ２ｂｓ）を算出する第２基本値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ７４）と、冷却水温度ＴＷが所定の第２温度域にあるときのヒータ用冷却回路弁（電磁三方弁１４）の開閉状態に応じて、第２基本値（第２基本回転数ＮＰ２ｂｓ）を補正することにより、第２仕事量パラメータ（第２回転数ＮＰ２）を算出する第２補正手段（ＥＣＵ２、ステップ７６〜７９）と、を有することを特徴とする。

このように、冷却回路に接続されたヒータ用冷却回路と、ヒータ用冷却回路および冷却回路の間を開閉するヒータ用冷却回路弁とを備えた内燃機関の場合、ヒータ用冷却回路弁の開閉に伴って、冷却水の流路長さが変化し、圧力損失が変化することで、電動ウォータポンプの仕事量が変化する。これに対して、この冷却回路弁の故障判定装置によれば、冷却水温度が所定の第１温度域にあるときのヒータ用冷却回路弁の開閉状態に応じて、第１基本値を補正することにより、第１仕事量パラメータが算出されるとともに、冷却水温度が所定の第２温度域にあるときのヒータ用冷却回路弁の開閉状態に応じて、第２基本値を補正することにより、第２仕事量パラメータが算出されるので、ヒータ用冷却回路弁の開閉状態の変化に伴う冷却水の流路長さおよび圧力損失の変化を反映させながら、第１および第２仕事量パラメータを精度よく算出することができる。それにより、故障判定精度を向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却回路弁１１の故障判定装置１において、電動ウォータポンプ１２の動力源は、ＰＷＭ制御方式の駆動信号で駆動されるＤＣモータ１２ｂであり、定電力運転では、所定電圧Ｖｒｅｆかつ所定デューティ比（所定の判定用デューティ比Ｒｄｕｔｙ＿ｊｕｄ）の駆動信号がＤＣモータ１２ｂに供給され、第１仕事量パラメータ算出手段および第２仕事量パラメータ算出手段はそれぞれ、定電力運転が実行されているときのＤＣモータ１２ｂの誘起電圧信号に基づき、第１仕事量パラメータおよび第２仕事量パラメータとして、電動ウォータポンプ１２の回転数ＮＰを算出することを特徴とする。

この冷却回路弁の故障判定装置によれば、第１仕事量パラメータおよび第２仕事量パラメータとして、電動ウォータポンプの回転数が、定電力運転が実行されているとき、すなわち所定電圧かつ所定デューティ比の駆動信号で駆動されているときのＤＣモータの誘起電圧信号に基づいて算出されるので、格別のセンサを用いることなく、第１仕事量パラメータおよび第２仕事量パラメータを算出することができ、それにより、製造コストを削減
することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却回路弁１１の故障判定装置１において、故障判定手段は、冷却回路弁１１が開弁状態に保持される開弁固着故障が発生しているかを判定し（ステップ９４）、開弁固着故障が発生していると判定されかつ冷却水温度ＴＷが所定温度（所定の開弁温度ＴＷｏｐ）よりも低いときに、電動ウォータポンプ１２を停止する（ステップ４，７）ように構成されていることを特徴とする。

この冷却回路弁の故障判定装置によれば、冷却回路弁が開弁状態に保持される開弁固着故障が発生していると判定されかつ冷却水温度が所定温度よりも低いときに、電動ウォータポンプを停止するように構成されているので、この所定温度を内燃機関の暖機終了温度に設定することによって、従来と異なり、暖機が終了していない状態での冷却水温度の不要な低下を回避することができる。それにより、従来の故障判定装置と比べて、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る冷却回路弁の故障判定装置およびこれを適用した内燃機関の冷却系の概略的な構成を示す図である。 電動ウォータポンプなどの運転制御処理を示すフローチャートである。 暖房制御処理を示すフローチャートである。 冷却回路弁の故障判定処理を示すフローチャートである。 第１回転数算出処理を示すフローチャートである。 粘度補正係数Ｋｖｉｓの算出に用いるマップの一例を示す図である。 第２回転数算出処理を示すフローチャートである。 フラグ設定処理を示すフローチャートである。 故障判定処理を実行したときの冷却水温度と電動ウォータポンプの回転数との関係を示す図である。 冷却回路弁の故障判定処理の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る冷却回路弁の故障判定装置について説明する。図１に示す故障判定装置１は、内燃機関（以下「エンジン」という）３の冷却装置１０における冷却回路弁１１の故障の有無を判定するものであり、ＥＣＵ２などを備えている。このＥＣＵ２では、後述するように、冷却回路弁１１の故障判定処理などの各種の制御処理が実行される。また、エンジン３は、動力源として図示しない車両に搭載されている。

図１に示すように、冷却装置１０は、エンジン３のシリンダブロック３ａ、シリンダヘッド３ｂ、およびスロットルボディ４などを冷却するものであり、冷却回路弁１１、電動ウォータポンプ１２、ラジエータ１３および電磁三方弁１４などを備えている。

この冷却回路弁１１は、冷却水通路１５ａおよび電動ウォータポンプ１２を介して、シリンダブロック３ａのウォータジャケット（図示せず）に接続され、シリンダブロック３ａのウォータジャケットは、冷却水通路１５ｂを介してシリンダヘッド３ｂの冷却水通路（図示せず）に接続されているとともに、シリンダヘッド３ｂの冷却水通路は、冷却水通路１５ｃを介して冷却回路弁１１に接続されている。

また、シリンダヘッド３ｂの冷却水通路は、冷却水通路１５ｄおよびラジエータ１３を介して冷却回路弁１１に接続され、冷却水通路１５ｅおよびスロットルボディ４を介して冷却回路弁１１に接続されている。２つの冷却水通路１５ｃ，１５ｅは、冷却回路弁１１内の連通路（図示せず）を介して、冷却水通路１５ａに常に連通しているとともに、冷却水通路１５ｄは、冷却回路弁１１が開弁しているときにのみ、冷却水通路１５ａに連通するようになっている。

以上の構成により、シリンダブロック３ａおよびシリンダヘッド３ｂを冷却するための冷却回路と、スロットルボディ４の凍結を防止するための冷却水循環回路とが形成されている。この冷却回路および冷却水循環回路内には、冷却水が満たされており、電動ウォータポンプ１２が運転されると、冷却水は、冷却水通路１５ａ〜１５ｅを介して、シリンダブロック３ａのウォータジャケット内、シリンダヘッド３ｂの冷却水通路内およびスロットルボディ４の冷却水通路内を流れる。

冷却回路弁１１は、サーモスタットと呼ばれる機械式弁タイプのものであり、冷却水温度ＴＷが所定の開弁温度ＴＷｏｐ（例えば８０℃）以下の温度域にあるときに閉弁状態に保持され、冷却水温度ＴＷが開弁温度ＴＷｏｐを超えたときに開弁し始めるとともに、冷却水温度ＴＷが所定の全開温度ＴＷｆｏ（例えば９０℃）以上の温度域にあるときに、全開状態に保持される。さらに、冷却回路弁１１は、開弁温度ＴＷｏｐと全開温度ＴＷｆｏとの間の温度域では、冷却水温度ＴＷが高いほど、その開度がより大きくなるように構成されている。

電動ウォータポンプ１２は、冷却水をシリンダブロック３ａ側に吐出するポンプユニット１２ａと、このポンプユニット１２ａを駆動するＤＣモータ１２ｂを備えている。このＤＣモータ１２ｂは、３相ＤＣブラシレスモータで構成されており、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。

ＥＣＵ２は、後述するように、ＰＷＭ駆動方式の駆動信号をＤＣモータ１２ｂに供給することによって、電動ウォータポンプ１２を運転する。それにより、冷却水が冷却回路内を循環することで、シリンダブロック３ａおよびシリンダヘッド３ｂが冷却される。その際、冷却水温度ＴＷが開弁温度ＴＷｏｐを超えているときには、冷却回路弁１１が開弁することで、シリンダヘッド３ｂから排出された冷却水の一部はラジエータ１３に流れ込み、ラジエータ１３との熱交換によって冷却された後、冷却回路弁１１内に流れ込む。

さらに、シリンダヘッド３ｂの冷却水通路は、冷却水通路１５ｆを介して電磁三方弁１４の入口側通路に接続されている。この電磁三方弁１４の２つの出口側通路のうちの１つは、バイパス通路１５ｇを介して冷却回路弁１１に接続されているとともに、残りの１つは、ヒータ用通路１５ｈ、ヒータ１６およびヒータコア１７を介して、バイパス通路１５ｇの途中に接続されている。このバイパス通路１５ｇは、冷却水通路１５ｃ，１５ｅと同様に、冷却回路弁１１内の連通路を介して、冷却水通路１５ａに常に連通している。これらのヒータ用通路１５ｈ、ヒータ１６およびヒータコア１７などによって、ヒータ用冷却回路が構成されている。

電磁三方弁１４（ヒータ用冷却回路弁）は、冷却水通路１５ｆと連通する通路を、バイパス通路１５ｇまたはヒータ用通路１５ｈに切り換えるものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。この電磁三方弁１４は、オフ状態（非励磁状態）にあるときには、冷却水通路１５ｆをバイパス通路１５ｇ側に連通させる一方、ＥＣＵ２からの駆動信号によってオンされている（励磁されている）ときには、冷却水通路１５ｆをヒータ用通路１５ｈに切り換える。

また、ヒータ１６は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２によってオンされたときに、ヒータ１６内を通過する冷却水を加熱する。ヒータコア１７は、ヒータ１６によって加熱された冷却水がその内部を通過するときの熱交換によって、周囲の空気を加熱する。

また、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０、冷却水温度センサ２１およびアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、冷却水温度センサ２１（冷却水温度検出手段）は、シリンダブロック３ａのウォータジャケット内を循環する冷却水の温度である冷却水温度ＴＷを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、アクセル開度センサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらのセンサ２１，２２の検出信号に基づき、冷却水温度ＴＷおよびアクセル開度ＡＰをそれぞれ算出する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、以上の各種のセンサ２０〜２２の検出信号などに基づいて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、以下に述べるように、運転制御処理や故障判定処理などの各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、第１仕事量パラメータ算出手段、第２仕事量パラメータ算出手段、故障判定手段、第１基本値算出手段、第１補正手段、第２基本値算出手段、および第２補正手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、運転制御処理について説明する。本処理は、電動ウォータポンプ１２の運転などを制御するものであり、エンジン３のクランキング終了以降、所定の制御周期ΔＴ（例えば１００ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下に述べる各種のフラグに関しては、判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧおよび開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧの値は、後述する故障判定処理で設定された値がＥＥＰＲＯＭ内に書き込まれた以降、故障判定処理が再度実行されるまでの間は、エンジン停止中でもＥＥＰＲＯＭ内の値がそのまま保持されるとともに、それ以外のフラグの値は、エンジン３のクランキング開始タイミングで「０」にリセットされるものとする。

図２に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧが「１」であるか否かを判別する。この判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧの値は、後述する故障判定処理において設定される。この判別結果がＮＯで、冷却回路弁１１が正常であると判定されているときには、ステップ２に進み、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、故障判定運転処理の実行条件が成立しているときには、ステップ５に進み、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を実行する。この運転処理では、電動ウォータポンプ１２の定電力運転が実行される。具体的には、所定の判定用デューティ比Ｒｄｕｔｙ＿ｊｕｄ（例えば５０％）および所定電圧Ｖｒｅｆ（例えば１２Ｖ）に設定された、ＰＷＭ駆動方式の駆動信号が電動ウォータポンプ１２に供給される。

一方、ステップ２の判別結果がＮＯのときには、ステップ６に進み、電動ウォータポンプ１２の通常運転処理を実行する。この運転処理の場合、まず、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＰＭＣＭＤを算出するとともに、この要求トルクＰＭＣＭＤおよび冷却水温度ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、デューティ比Ｒｄｕｔｙを算出する。さらに、要求トルクＰＭＣＭＤおよび冷却水温度ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、駆動電圧Ｖｄｒｖを算出する。そして、算出されたデューティ比Ｒｄｕｔｙおよび駆動電圧Ｖｄｒｖに設定された、ＰＷＭ駆動方式の駆動信号が電動ウォータポンプ１２に供給される。

また、上述したステップ１の判別結果がＹＥＳで、冷却回路弁１１が故障していると判定されているときには、ステップ３に進み、開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧが「１」であるか否かを判別する。この開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧの値は、後述する故障判定処理において設定される。

このステップ３の判別結果がＹＥＳで、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生しているときには、ステップ４に進み、冷却水温度ＴＷが前述した開弁温度ＴＷｏｐ（所定温度）よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、前述したように、ステップ６の通常運転処理を実行する。

一方、ステップ４の判別結果がＮＯのときには、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生している条件下で、エンジン３の暖機が終了していない状態にあるので、電動ウォータポンプ１２を運転すると、冷却水温度ＴＷの不要な低下を招くおそれがあると判定して、それを回避するために、ステップ７に進み、電動ウォータポンプ１２を停止する。

一方、ステップ３の判別結果がＮＯで、冷却回路弁１１の閉弁固着故障が発生しているときには、ステップ８に進み、電動ウォータポンプ１２の故障時運転処理を実行する。この運転処理では、所定の故障時用デューティ比Ｒｄｕｔｙ＿ＮＧ（例えば１００％）および所定の故障時用電圧Ｖｎｇに設定された、ＰＷＭ駆動方式の駆動信号が電動ウォータポンプ１２に供給される。

以上のステップ５〜８のいずれかに続くステップ９で、暖房制御処理を実行する。この制御処理は、ヒータ１６および電磁三方弁１４のオン／オフを制御することで、車両の室内暖房を制御するものであり、具体的には、図３に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、暖房制御フラグＦ＿ＨＥＡＴ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この暖房制御フラグＦ＿ＨＥＡＴ＿ＯＮは、図示しない判定処理において、暖房制御の実行条件が成立しているときには「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。

ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、暖房制御の実行条件が成立しているときには、ステップ２１に進み、電磁三方弁１４をオンする。それにより、電動ウォータポンプ１２の運転中、シリンダヘッド３ｂを通り抜けた冷却水は、電磁三方弁１４を介してヒータ１６側に流れ込んだ後、冷却回路弁１１側に戻される。

次いで、ステップ２２で、電磁三方弁１４がオンされたことを表すために、電磁三方弁オンフラグＦ＿ＳＯＬ＿ＯＮを「１」に設定する。次に、ステップ２３に進み、ヒータ１６をオンした後、本処理を終了する。それにより、電動ウォータポンプ１２の運転中、ヒータ１６で加熱された冷却水は、ヒータコア１７側に流れ込むことで、車室内の空気が暖められる。

一方、ステップ２０の判別結果がＮＯのときには、ステップ２４に進み、電磁三方弁１４をオフし、次に、それを表すために、ステップ２５で、電磁三方弁オンフラグＦ＿ＳＯＬ＿ＯＮを「０」に設定する。そして、ステップ２６で、ヒータ１６をオフした後、本処理を終了する。

図２に戻り、ステップ９の暖房制御処理を以上のように実行した後、運転制御処理を終了する。

次に、図４を参照しながら、故障判定処理について説明する。本処理は、冷却回路弁１１の故障の有無を判定するものであり、エンジン３のクランキング終了以降、前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ３１で、判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、冷却回路弁１１が故障していることを判定済みであるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３１の判別結果がＮＯのときには、ステップ３２に進み、判定実行済みフラグＦ＿ＪＵＤ＿ＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、今回の運転サイクル（エンジン始動時点から停止時点までの間）において、冷却回路弁１１の故障判定を実行済みであるときには、ステップ４４に進み、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤを「０」に設定した後、本処理を終了する。それにより、前述した運転制御処理において、ステップ２の判別結果がＮＯとなることで、電動ウォータポンプ１２の通常運転処理が実行される。

一方、ステップ３２の判別結果がＮＯで、今回の運転サイクルにおいて冷却回路弁１１の故障判定を実行済みでないときには、ステップ３３に進み、第１回転数算出済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、第１回転数ＮＰ１を算出済みでないときには、ステップ３４に進み、冷却水温度ＴＷが所定の閉弁温度ＴＷｃｌよりも低いか否かを判別する。この所定の閉弁温度ＴＷｃｌは、前述した所定の開弁温度ＴＷｏｐよりも低く、冷却回路弁１１が確実に閉弁状態にある温度（例えば７０℃）に設定されている。なお、本実施形態では、ＴＷ＜ＴＷｃｌの温度域が第１温度域に相当する。

このステップ３４の判別結果がＹＥＳで、冷却回路弁１１が閉弁状態にあるときには、第１回転数算出処理の実行条件が成立していると判定して、ステップ３５に進み、第１回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ１が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、第１回転数算出処理を実行中であるときには、後述するステップ３８に進む。

一方、ステップ３５の判別結果がＮＯのときには、第１回転数算出処理を実行中であることを表すために、ステップ３６で、第１回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ１を「１」に設定する。次いで、ステップ３７に進み、第１カウンタの計数値の前回値ＣＴ１ｚを所定の判定用値ＣＴＪＵＤに設定する。

ステップ３５または３７に続くステップ３８で、第１回転数算出処理を実行する。この第１回転数算出処理は、ＴＷ＜ＴＷｃｌが成立し、冷却回路弁１１が閉弁状態にあると推定される条件下での電動ウォータポンプ１２の回転数として、第１回転数ＮＰ１を算出するものであり、具体的には図５に示すように実行される。まず、ステップ５０で、第１カウンタの計数値ＣＴ１を、その前回値ＣＴ１ｚから値１を減算した値に設定する。すなわち、第１カウンタの計数値ＣＴ１を値１デクリメントする。

次いで、ステップ５１に進み、第１カウンタの計数値ＣＴ１が値０以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を継続して実行すべきであると判定して、ステップ５２に進み、第１カウンタの計数値の前回値ＣＴ１ｚを今回値ＣＴ１に設定する。次に、ステップ５３に進み、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を継続して実行すべきであることを表すために、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ５１の判別結果がＹＥＳのときには、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転の実行時間が値ΔＴ・（ＣＴＪＵＤ−１）に達したことで、電動ウォータポンプ１２の運転状態が安定した状態にあると判定して、ステップ５４に進み、第１基本回転数ＮＰ１ｂｓを算出する。この第１基本回転数ＮＰ１ｂｓは、現時点での電動ウォータポンプ１２の回転数であり、電動ウォータポンプ１２のＤＣモータ１２ｂのＵ，Ｖ，Ｗ相コイルのいずれかにおける誘起電圧信号に基づいて算出される。

次いで、ステップ５５に進み、冷却水温度ＴＷに応じて、図６に示すマップを検索することにより、粘度補正係数Ｋｖｉｓを算出する。この粘度補正係数Ｋｖｉｓは、冷却水温度ＴＷの変化に伴う冷却水の粘度変化の影響を補償するためのものであり、同図に示すように、所定温度ＴＷｖｉｓのときに値１．０に設定されているとともに、冷却水温度ＴＷが高いほど、より小さい値に設定されている。これは、冷却水温度ＴＷが高温域にある場合、冷却水の粘度が低温域にある場合よりも低下することに起因して、電動ウォータポンプ１２の回転数が上昇するので、それを補償しながら故障判定を実行するためである。

ステップ５５に続くステップ５６で、前述した電磁三方弁オンフラグＦ＿ＳＯＬ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、電磁三方弁１４がオン状態にあるときには、ステップ５７に進み、第１圧力損失補正係数Ｋ１を所定値ＫＯＮに設定する。この所定値ＫＯＮは値１よりも大きい値（例えば値１．２）に設定されている。これは、本実施形態の冷却装置１０の場合、電磁三方弁１４をオフ状態からオン状態に切り換え、冷却水の通路をバイパス通路１５ｇからヒータ用通路１５ｈに切り換えた場合、冷却水の流路長さが増大し、圧力損失が低下することに起因して、電動ウォータポンプ１２の回転数が低下するので、それを補償しながら故障判定を実行するためである。

一方、ステップ５６の判別結果がＮＯで、電磁三方弁１４がオフ状態にあるときには、ステップ５８に進み、第１圧力損失補正係数Ｋ１を値１．０に設定する。以上のステップ５７または５８に続くステップ５９で、第１回転数ＮＰ１を、第１圧力損失補正係数と粘度補正係数と第１基本回転数との積Ｋ１・Ｋｖｉｓ・ＮＰ１ｂｓに設定する。なお、本実施形態では、第１回転数ＮＰ１が第１仕事量パラメータに、第１基本回転数ＮＰ１ｂｓが第１基本値にそれぞれ相当する。

次いで、ステップ６０に進み、第１回転数ＮＰ１の算出が終了し、第１回転数算出処理が終了したことを表すために、第１回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ１を「０」に設定するとともに、第１回転数ＮＰ１を算出済みであることを表すために、第１回転数算出済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１を「１」に設定する。

次に、ステップ６１で、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を中止し、通常運転処理を実行すべきであることを表すために、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

図４に戻り、ステップ３８で、第１回転数算出処理を以上のように実行した後、故障判定処理を終了する。

一方、前述したステップ３３の判別結果がＹＥＳで、第１回転数ＮＰ１を算出済みであるとき、または、前述したステップ３４の判別結果がＮＯで、ＴＷ≧ＴＷｃｌのときには、ステップ３９に進み、冷却水温度ＴＷが全開温度ＴＷｆｏよりも高いか否かを判別する。なお、本実施形態では、ＴＷ＞ＴＷｆｏの温度域が第２温度域に相当する。この判別結果がＮＯのときには、前述したように、ステップ４４を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３９の判別結果がＹＥＳで、冷却回路弁１１が全開状態にあると推定されるときには、ステップ４０に進み、第２回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ２が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、第２回転数算出処理を実行中であるときには、後述するステップ４３に進む。

一方、ステップ４０の判別結果がＮＯのときには、第２回転数算出処理を実行中であることを表すために、ステップ４１で、第２回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ２を「１」に設定する。次いで、ステップ４２に進み、第２カウンタの計数値の前回値ＣＴ２ｚを前述した所定の判定用値ＣＴＪＵＤに設定する。

ステップ４０または４２に続くステップ４３で、第２回転数算出処理を実行する。この第２回転数算出処理は、ＴＷ＞ＴＷｆｏが成立し、冷却回路弁１１が全開状態にあると推定される条件下での電動ウォータポンプ１２の回転数として、第２回転数ＮＰ２を算出するものであり、具体的には図７に示すように実行される。まず、ステップ７０で、第２カウンタの計数値ＣＴ２を、その前回値ＣＴ２ｚから値１を減算した値に設定する。すなわち、第２カウンタの計数値ＣＴ２を値１デクリメントする。

次いで、ステップ７１に進み、第２カウンタの計数値ＣＴ２が値０以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を継続して実行すべきであると判定して、ステップ７２に進み、第２カウンタの計数値の前回値ＣＴ２ｚを今回値ＣＴ２に設定する。次いで、ステップ７３で、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を継続して実行すべきであることを表すために、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ７１の判別結果がＹＥＳのときには、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転の実行時間が値ΔＴ・（ＣＴＪＵＤ−１）に達したことで、電動ウォータポンプ１２の運転状態が安定したと判定して、ステップ７４に進み、第２基本回転数ＮＰ２ｂｓを算出する。この第２基本回転数ＮＰ２ｂｓは、現時点での電動ウォータポンプ１２の回転数であり、前述した第１基本回転数ＮＰ１ｂｓと同様に、電動ウォータポンプ１２のＤＣモータ１２ｂのＵ，Ｖ，Ｗ相コイルのいずれかにおける誘起電圧信号に基づいて算出される。

次いで、ステップ７５に進み、前述したステップ５５と同じ手法により、粘度補正係数Ｋｖｉｓを算出する。ステップ７５に続くステップ７６で、前述した電磁三方弁オンフラグＦ＿ＳＯＬ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、電磁三方弁１４がオン状態にあるときには、ステップ７７に進み、第２圧力損失補正係数Ｋ２を前述した所定値ＫＯＮに設定する。

一方、ステップ７６の判別結果がＮＯで、電磁三方弁１４がオフ状態にあるときには、ステップ７８に進み、第２圧力損失補正係数Ｋ２を値１．０に設定する。以上のステップ７７または７８に続くステップ７９で、第２回転数ＮＰ２を、第２圧力損失補正係数と粘度補正係数と第２基本回転数との積Ｋ２・Ｋｖｉｓ・ＮＰ２ｂｓに設定する。なお、本実施形態では、第２回転数ＮＰ２が第２仕事量パラメータに、第２基本回転数ＮＰ２ｂｓがに第２基本値にそれぞれ相当する。

次いで、ステップ８０に進み、第２回転数ＮＰ２の算出が終了し、第２回転数算出処理が終了したことを表すために、第２回転数算出中フラグＦ＿ＣＡＬ２を「０」に設定する。次に、ステップ８１で、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転処理を中止し、通常運転処理を実行すべきであることを表すために、故障判定運転フラグＦ＿ＷＰ＿ＪＵＤを「０」に設定する。

ステップ８１に続くステップ８２で、故障判定フラグ設定処理を実行する。この故障判定フラグ設定処理は、前述した判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧおよび開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧの値を設定するものであり、具体的には、図８に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ９０で、回転偏差ＤＮＰを第１回転数ＮＰと第２回転数ＮＰ２との偏差に設定する。

次に、ステップ９１に進み、回転偏差ＤＮＰが所定の判定値ＤＪＵＤよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、冷却回路弁１１が正常に作動していると判定して、ステップ９２に進み、それを表すために、判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧを「０」に設定する。

一方、ステップ９１の判別結果がＮＯのときには、冷却回路弁１１が故障していると判定して、ステップ９３に進み、それを表すために、判定結果フラグＦ＿ＴＨＲＭ＿ＮＧを「１」に設定する。

次いで、ステップ９４に進み、第２回転数ＮＰ２が所定の判定用回転数ＮＰＪＵＤよりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、冷却回路弁１１の閉弁固着故障が発生していると判定して、ステップ９５に進み、それを表すために、開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧを「０」に設定する。この故障判定の原理については後述する。

一方、ステップ９４の判別結果がＮＯのときには、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生していると判定して、ステップ９６に進み、それを表すために、開弁固着故障フラグＦ＿ＯＰＥＮ＿ＮＧを「１」に設定する。

以上のステップ９２，９５，９６のいずれかに続くステップ９７で、冷却回路弁１１の故障判定を実行済みであることを表すために、判定実行済みフラグＦ＿ＪＵＤ＿ＤＯＮＥを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

図７に戻り、ステップ８２で、フラグ設定処理を以上のように実行した後、第２回転数算出処理を終了する。図４に戻り、ステップ４３で、第２回転数算出処理を以上のように実行した後、故障判定処理を終了する。

次に、図９を参照しながら、本実施形態の故障判定処理における冷却回路弁１１の故障判定の原理について説明する。同図は、参考のために、冷却水温度ＴＷの全領域において、電動ウォータポンプ１２の故障判定運転（図２のステップ５）を継続して実行した場合の電動ウォータポンプ１２の回転数（以下、「ポンプ回転数」という）ＮＰの推移の一例を示している。この場合、図中の実線で示す曲線が冷却回路弁１１が正常なときのポンプ回転数ＮＰの推移を、破線で示す曲線が閉弁固着故障が発生しているときのポンプ回転数ＮＰの推移を、２点鎖線で示す曲線が開弁固着故障が発生しているときのポンプ回転数ＮＰの推移をそれぞれ示している。

同図に示すように、冷却回路弁１１が正常である場合、ポンプ回転数ＮＰは、冷却回路弁１１の前述した動作特性に起因して、ＴＷ≦ＴＷｏｐの領域では、一定値ＮＰＨ（＝ＮＰ１）を示し、ＴＷｏｐ＜ＴＷ＜ＴＷｆｏの領域では、冷却水温度ＴＷが高いほど、より低い値を示すとともに、ＴＷ≧ＴＷｆｏの領域では、値ＮＰＨよりも低い一定値ＮＰＬ（＝ＮＰ２）を示すことになる。

一方、冷却回路弁１１の閉弁固着故障が発生している場合には、冷却水温度ＴＷにかかわらず、ポンプ回転数ＮＰが一定値ＮＰＨを示し、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生している場合には、冷却水温度ＴＷにかかわらず、ポンプ回転数ＮＰが一定値ＮＰＬを示すことになる。この場合、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生しているときのポンプ回転数ＮＰが、閉弁固着故障が発生しているときよりも低くなるのは、冷却回路弁１１が全開状態にあるときには、閉弁状態のときよりも冷却水の流路長さが増大し、圧力損失が低下することによる。

以上のように、冷却回路弁１１の正常・故障に伴ってポンプ回転数ＮＰの推移状態が変化するので、冷却回路弁１１が正常であれば、ＴＷ＜ＴＷｃｌの領域でのポンプ回転数ＮＰは、ＴＷ＞ＴＷｆｏの領域でのポンプ回転数ＮＰよりも高くなり、判定値ＤＪＵＤよりも大きい回転偏差ＤＮＰが生じることになる一方、冷却回路弁１１が故障しているときには、回転偏差ＤＮＰ≒０となるはずである。この原理に基づき、本実施形態では、前述したように、回転偏差ＤＮＰを判定値ＤＪＵＤと比較することによって、冷却回路弁１１の故障の有無を判定している。

また、ＴＷ＜ＴＷｃｌの領域でのポンプ回転数ＮＰは、冷却回路弁１１の開弁固着故障のときには、閉弁固着故障のときよりも低い値を示すことになるので、本実施形態では、前述した判定用回転数ＮＰＪＵＤを、２つの一定値ＮＰＬ，ＮＰＨの中間の値に設定するとともに、算出した第２回転数ＮＰ２をそのような判定用回転数ＮＰＪＵＤよりも高いか否かを判定することによって、開弁固着故障および閉弁固着故障のいずれが発生しているのかを判定している。

以上のように、本実施形態の故障判定装置１によれば、第１回転数ＮＰ１と第２回転数ＮＰ２との偏差である回転偏差ＤＮＰを所定の判定値ＤＪＵＤと比較することによって、冷却回路弁１１の故障の有無が判定される。本実施形態の冷却装置１０のように、冷却水が電動ウォータポンプ１２によって冷却回路内を循環されるとともに、冷却水温度ＴＷに応じて、冷却回路の一部が冷却回路弁１１によって開閉される場合、前述した定電力運転の実行中、冷却回路弁１１の開閉に伴って、冷却水の流路長さが変化し、圧力損失が変化すると、電動ウォータポンプ１２の仕事または仕事率が変化し、それによって、電動ウォータポンプ１２の回転数が変化する。したがって、冷却回路弁１１が閉弁状態にあると推定される第１温度域での第１回転数ＮＰ１と、冷却回路弁１１が開弁状態にあると推定される第２温度域での第２回転数ＮＰ２との偏差である回転偏差ＤＮＰを、所定の判定値ＤＪＵＤと比較することによって、冷却回路弁１１の故障の有無を精度よく判定することができる。

また、第１回転数ＮＰ１は、冷却水温度ＴＷが冷却回路弁１１が確実に閉弁状態となる第１温度域（ＴＷ＜ＴＷｃｌの温度域）にあるときに算出可能であり、第２回転数ＮＰ２は、冷却水温度ＴＷが冷却回路弁１１が確実に開弁状態となる温度域（ＴＷ＞ＴＷｏｐの温度域）にあるときに算出可能であるので、半暖機領域のような狭い領域でしか故障判定を実行できない従来の故障判定装置と比べて、故障判定の実行可能領域を拡げることができ、その商品性および汎用性を高めることができる。さらに、第１回転数ＮＰ１および第２回転数ＮＰ２は、電動ウォータポンプ１２の運転中の回転数であるので、電動ウォータポンプ１２を運転するだけで故障判定を実行でき、従来のようにラジエータの電動ファンを強制的に運転する場合と比べて、冷却水温度ＴＷの低下を抑制しながら、故障判定を実行することができる。その結果、開弁固着故障が発生している条件下でも、冷却水温度ＴＷの不要な低下を抑制することができ、エンジン３が暖機中の場合には、その暖機時間を短縮することができる。

さらに、第１回転数ＮＰ１は、粘度補正係数Ｋｖｉｓおよび第１圧力損失補正係数Ｋ１を第１基本回転数ＮＰ１ｂｓに乗算することにより算出され、第２回転数ＮＰ２は、粘度補正係数Ｋｖｉｓおよび第２圧力損失補正係数Ｋ２を第２基本回転数ＮＰ２ｂｓに乗算することにより算出される。この場合、粘度補正係数Ｋｖｉｓは、冷却水温度ＴＷに応じて算出されるので、冷却水温度ＴＷの変化に伴う冷却水の粘度変化を反映させながら、第１回転数ＮＰ１および第２回転数ＮＰ２を算出することができる。また、２つの圧力損失補正係数Ｋ１，Ｋ２はいずれも、電磁三方弁１４のオン／オフ状態に応じて算出されるので、電磁三方弁１４の開閉状態の変化に伴う冷却水の流路長さおよび圧力損失の変化を反映させながら、第１回転数ＮＰ１および第２回転数ＮＰ２を算出することができる。それにより、故障判定精度を向上させることができる。

また、第１回転数ＮＰ１および第２回転数ＮＰ２は、定電力運転が実行されているとき、すなわち所定電圧Ｖｒｅｆかつ所定の判定用デューティ比Ｒｄｕｔｙ＿ｊｕｄの駆動信号で駆動されているときの、電動ウォータポンプ１２のＤＣモータ１２ｂの誘起電圧信号に基づいて算出されるので、格別のセンサを用いることなく、第１回転数ＮＰ１および第２回転数ＮＰ２を算出することができ、それにより、製造コストを削減することができる。

さらに、冷却回路弁１１の開弁固着故障が発生していると判定されている場合において、冷却水温度ＴＷが開弁温度ＴＷｏｐよりも低いとき、すなわち暖機が終了していないときに、電動ウォータポンプ１２を停止するように構成されているので、従来と異なり、暖機が終了していない状態での冷却水温度ＴＷの不要な低下を回避することができる。それにより、従来の故障判定装置と比べて、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができる。

なお、実施形態は、冷却回路弁として、サーモスタットタイプの機械式弁を用いた例であるが、本発明の冷却回路弁はこれに限らず、冷却水温度に応じて、冷却回路の一部を開閉するものであればよい。例えば、冷却回路弁として電磁弁を用い、その開閉を冷却水温度に応じて制御するように構成してもよい。

また、実施形態は、仕事量パラメータとして、一定電圧かつ一定デューティ比で駆動されているときの電動ウォータポンプの回転数を用いた例であるが、本発明の仕事量パラメータはこれに限らず、電動ウォータポンプの仕事量を表すものであればよい。例えば、仕事量パラメータとして、電動ウォータポンプの仕事率（単位：Ｗ）または仕事（単位：Ｊ）を用いてもよい。

さらに、実施形態は、第１仕事量パラメータと第２仕事量パラメータの比較結果として、第１回転数ＮＰ１と第２回転数ＮＰ２との偏差である回転偏差ＤＮＰを用いて、冷却回路弁の故障判定を実行した例であるが、本実施形態の第１仕事量パラメータと第２仕事量パラメータの比較結果はこれに限らず、第１仕事量パラメータと第２仕事量パラメータとの比較結果に相当するものであればよい。例えば、第１仕事量パラメータと第２仕事量パラメータとの比較結果として、両者の比を用いてもよい。その場合には、図８のステップ９０において、第１回転数ＮＰ１と第２回転数ＮＰ２との比ＮＰ１／ＮＰ２、またはその逆数ＮＰ２／ＮＰ１を、所定の判定値と比較するように構成すればよい。

一方、冷却装置１０において、ヒータ用回路がエンジン３の冷却回路と別経路になっており、ヒータ１６のＯＮ／ＯＦＦに伴う電動ウォータポンプ１２の圧力損失の変化が発生しない場合や、冷却装置１０がヒータ用回路を備えていない場合には、図５のステップ５６〜５８および図７のステップ７６〜７８を省略し、図５のステップ５９および図７のステップ７９において、Ｋ１＝１，Ｋ２＝１として、ＮＰ１，ＮＰ２をそれぞれ算出すればよい。

また、冷却回路弁１１の故障判定処理を、前述した図４の処理に代えて、図１０に示すように実行してもよい。この図１０と図４を比較すると明らかなように、図１０の故障判定処理は、図４の故障判定処理のステップ３４，３８，４３に代えて、ステップ１００〜１０２を実行している点のみが異なっているので、以下、これらの点を中心に説明する。

同図に示すように、ステップ３３の判別結果がＮＯで、第１回転数ＮＰ１を算出済みでないときには、ステップ１００に進み、冷却水温度ＴＷが所定の下限温度ＴＷｃｃよりも高くかつ前述した所定の閉弁温度ＴＷｃｌよりも低い温度域（ＴＷｃｃ＜ＴＷ＜ＴＷｃｌ）内にあるか否かを判別する。この所定の下限温度ＴＷｃｃは、冷却水の粘度が所定値（例えば２ｍｍ²／ｓ）以下になるような温度域の下限値に設定されている。

ステップ１００の判別結果がＹＥＳで、冷却水温度ＴＷがＴＷｃｃ＜ＴＷ＜ＴＷｃｌの領域内にあるときには、前述したように、ステップ３５以降を実行する。そして、ステップ３５またはステップ３７に続くステップ１０１で、第１回転数算出処理を実行する。この第１回転数算出処理の場合、前述した図５の算出処理と比較すると、ステップ５５を省略し、ステップ５９で、Ｋｖｉｓ＝１として第１回転数ＮＰ１を算出する点以外は、図５の算出処理と同一の算出手法で実行される。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ１００の判別結果がＮＯのときには、前述したように、ステップ３９以降を実行する。そして、ステップ４０またはステップ４２に続くステップ１０２で、第２回転数算出処理を実行する。この第２回転数算出処理の場合、前述した図７の算出処理と比較すると、ステップ７５を省略し、ステップ７９で、Ｋｖｉｓ＝１として第２回転数ＮＰ２を算出する点以外は、図７の算出処理と同一の算出手法で実行される。その後、本処理を終了する。

ここで、冷却水は、冷却水温度ＴＷが高いほど、冷却水の粘度が小さくなるという特性を有している。したがって、以上のように、冷却水の粘度が所定値以下になるような領域で、冷却回路弁１１の故障判定を実行することによって、冷却水の粘度の影響を抑制しながら、冷却回路弁１１の故障判定を実行することができる。なお、図４の故障判定処理の場合、前述したように、冷却水の粘度変化を反映させながら、冷却回路弁１１の故障判定を実行することができるので、判定精度の観点からは、図４の故障判定処理の方が図１０の故障判定処理よりも優れている。

また、実施形態は、本発明を、車両に搭載されたエンジンの冷却回路弁の故障判定に適用したものであるが、本発明は、これに限らず、車両用以外のエンジン、例えば、クランクシャフトを鉛直に配置した船外機などの船舶推進機用のエンジンの冷却回路弁にも適用できる。

１ 故障判定装置
２ ＥＣＵ（第１仕事量パラメータ算出手段、第２仕事量パラメータ算出手段、故障 判定手段、第１基本値算出手段、第１補正手段、第２基本値算出手段、第２補正 手段）
３ 内燃機関
１０ 冷却装置
１１ 冷却回路弁
１２ 電動ウォータポンプ
１２ｂ ＤＣモータ
１４ 電磁三方弁（ヒータ用冷却回路弁）
２１ 冷却水温度センサ（冷却水温度検出手段）
ＴＷ 冷却水温度
ＴＷｃｌ 所定の閉弁温度（第１温度域の上限値）
ＴＷｆｏ 所定の全開温度（第２温度域の下限値、所定温度）
ＴＷｃｃ 所定の下限温度（第１温度域の下限値）
ＮＰ 電動ウォータポンプの回転数
ＮＰ１ 第１回転数（第１仕事量パラメータ）
ＮＰ１ｂｓ 第１基本回転数（第１基本値）
ＮＰ２ 第２回転数（第２仕事量パラメータ）
ＮＰ２ｂｓ 第２基本回転数（第２基本値）
Ｖｒｅｆ 所定電圧
Ｒｄｕｔｙ＿ｊｕｄ 所定の判定用デューティ比（所定デューティ比）

Claims (6)

1. 電動ウォータポンプによって冷却水を循環させる内燃機関の冷却回路に設けられ、当該冷却水の温度に応じて、当該冷却回路の一部を開閉する冷却回路弁の故障を判定する冷却回路弁の故障判定装置であって、
   前記冷却水の温度として冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
   前記電動ウォータポンプへの供給電力が所定の一定値に保持される定電力運転が実行されている場合において、前記検出された冷却水温度が前記冷却回路弁が閉弁状態となるべき所定の第１温度域にあるときの前記電動ウォータポンプの仕事量を表す仕事量パラメータとして、第１仕事量パラメータを算出する第１仕事量パラメータ算出手段と、
   前記定電力運転が実行されている場合において、前記検出された冷却水温度が前記冷却回路弁が開弁状態となるべき所定の第２温度域にあるときの前記電動ウォータポンプの仕事量を表す仕事量パラメータとして、第２仕事量パラメータを算出する第２仕事量パラメータ算出手段と、
   前記算出された第１仕事量パラメータと前記算出された第２仕事量パラメータとの大小関係に基づき、前記冷却回路弁の故障を判定する故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする冷却回路弁の故障判定装置。
2. 前記第１仕事量パラメータ算出手段は、
   前記第１仕事量パラメータの基本値として、第１基本値を算出する第１基本値算出手段と、
   前記所定の第１温度域にあるときの前記冷却水温度に応じて、前記第１基本値を補正することにより、前記第１仕事量パラメータを算出する第１補正手段と、
   を有し、
   前記第２仕事量パラメータ算出手段は、
   前記第２仕事量パラメータの基本値として、第２基本値を算出する第２基本値算出手段と、
   前記所定の第２温度域にあるときの前記冷却水温度に応じて、前記第２基本値を補正することにより、前記第２仕事量パラメータを算出する第２補正手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却回路弁の故障判定装置。
3. 前記所定の第１温度域は、前記冷却水の粘度が所定値以下になる領域であることを特徴とする請求項１に記載の冷却回路弁の故障判定装置。
4. 前記内燃機関は、前記冷却回路に接続されたヒータ用冷却回路と、当該ヒータ用冷却回路および前記冷却回路の間を開閉するヒータ用冷却回路弁と、をさらに備えており、
   前記第１仕事量パラメータ算出手段は、
   前記第１仕事量パラメータの基本値として、第１基本値を算出する第１基本値算出手段と、
   前記冷却水温度が前記所定の第１温度域にあるときの前記ヒータ用冷却回路弁の開閉状態に応じて、前記第１基本値を補正することにより、前記第１仕事量パラメータを算出する第１補正手段と、
   を有し、
   前記第２仕事量パラメータ算出手段は、
   前記第２仕事量パラメータの基本値として、第２基本値を算出する第２基本値算出手段と、
   前記冷却水温度が前記所定の第２温度域にあるときの前記ヒータ用冷却回路弁の開閉状態に応じて、前記第２基本値を補正することにより、前記第２仕事量パラメータを算出する第２補正手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却回路弁の故障判定装置。
5. 前記電動ウォータポンプの動力源は、ＰＷＭ駆動方式の駆動信号で駆動されるＤＣモータであり、
   前記定電力運転では、所定電圧かつ所定デューティ比の前記駆動信号が前記ＤＣモータに供給され、
   前記第１仕事量パラメータ算出手段および前記第２仕事量パラメータ算出手段はそれぞれ、前記定電力運転が実行されているときの前記ＤＣモータの誘起電圧信号に基づき、前記第１仕事量パラメータおよび前記第２仕事量パラメータとして、前記電動ウォータポンプの回転数を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却回路弁の故障判定装置。
6. 前記故障判定手段は、前記冷却回路弁が開弁状態に保持される開弁固着故障が発生しているかを判定し、
   当該開弁固着故障が発生していると判定されかつ前記冷却水温度が所定温度よりも低いときに、前記電動ウォータポンプを停止するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却回路弁の故障判定装置。

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