JP6992479B2 - 冷却装置の異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の内部の冷却通路である内側通路と、前記内燃機関の外部の冷却通路であって前記内側通路とともに冷却水が循環するループ経路を構成する外側通路と、前記内側通路と前記外側通路との間の流路断面積を電子制御によって調整可能であって且つ内部の圧力が前記外側通路の圧力よりも所定以上高くなると開弁する逆止弁を備える調整装置と、を備える内燃機関の冷却装置に適用される冷却装置の異常診断装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、内燃機関の内部の冷却通路と外部の冷却通路との間の流路断面積を電子制御によって調整可能であって且つ内部の圧力が外部の冷却通路の圧力よりも所定以上高くなると開弁する逆止弁を備える多方弁（調整装置）が記載されている。

特開２０１７－６７０４５号公報

発明者は、調整装置の異常診断処理の一環として、逆止弁が常時開弁状態となる開固着異常診断処理を検討した。具体的には、調整装置は、通常、内燃機関の温度が低い場合には内部の冷却通路内の冷却水が外部の冷却通路に流出することを阻止すべく、ほぼ閉弁状態とされることに鑑み、調整装置が閉弁制御されている状態における冷却水の温度の上昇速度に基づき、開固着異常の有無を診断することを検討した。その結果、内燃機関の回転速度が大きくなる場合に内部の冷却通路側の冷却水の圧力が過度に高くなることを回避すべく内部の冷却通路から外部の冷却通路へと冷却水を流出させる制御が実行される装置においては、これによって冷却水の温度上昇速度が低下することから、異常診断の精度が低下するおそれがあることを見出した。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．上記冷却装置の異常診断装置は、内燃機関の内部の冷却通路である内側通路と、前記内燃機関の外部の冷却通路であって前記内側通路とともに冷却水が循環するループ経路を構成する外側通路と、前記内側通路と前記外側通路との間の流路断面積を電子制御によって調整可能であって且つ内部の圧力が前記外側通路の圧力よりも所定以上高くなると開弁する逆止弁を備える調整装置と、を備える内燃機関の冷却装置に適用され、前記内燃機関のクランク軸の回転速度が所定速度以上である場合、前記調整装置を操作することにより前記所定速度未満である場合と比較して前記流路断面積を拡大する拡大処理と、前記内燃機関の始動後の所定期間内において、前記ループ経路のうちの前記外側通路以外の前記冷却水の温度の上昇速度の基準値である基準速度を、前記内燃機関の燃料噴射量が大きい場合に小さい場合よりも大きい値に算出する速度算出処理と、前記所定期間内において、前記外側通路以外の前記冷却水の温度の検出値の上昇速度が前記基準速度よりも小さくなる場合、前記逆止弁の異常であると判定する異常判定処理と、を実行し、前記速度算出処理は、前記拡大処理が実行される場合に実行されない場合よりも前記基準速度を小さい値に算出する。

上記構成では、拡大処理を実行することにより、内側通路内の冷却水の圧力が過度に高くなることを抑制できる。しかも、拡大処理が実行される場合に実行されない場合よりも基準速度を小さい値に算出することにより、外側通路内の冷却水が内側通路に流入することに起因して内側通路内の冷却水の温度の上昇速度が低下することを踏まえて、異常診断をすることができる。したがって、異常診断精度の低下を抑制できる。

２．上記１記載の冷却装置の異常診断装置において、前記拡大処理によって前記流路断面積が拡大されている期間において前記調整装置を介して前記ループ経路を循環する冷却水量の積算値である流量積算値を算出する積算処理を実行し、前記速度算出処理は、前記流量積算値が小さい場合に大きい場合よりも前記基準速度を小さい値に算出する処理を含む。

外側通路の冷却水が内側通路内に流入すると内側通路内の冷却水の温度が低下するものの、内側通路内に流入する冷却水量の積算値が大きくなる場合、外側通路内の冷却水の温度が上昇してくるため、内側通路内の冷却水の温度上昇速度の低下が鈍ってくる。こうした性質に着目し、上記構成では、流量積算値に基づく基準速度の設定処理を設けた。

３．上記１または２記載の冷却装置の異常診断装置において、前記基準速度の積算処理に基づき、前記冷却水の温度の基準値である基準温度を算出する温度算出処理を実行し、前記速度算出処理は、前記拡大処理によって前記流路断面積が拡大されている期間において前記基準温度が外気温を上回る度合いが大きい場合に小さい場合よりも前記基準速度を小さい値に算出する処理を含んで且つ、該処理によって算出される基準速度は負の値となりうる。

外気温は、外側通路内の冷却水の温度と正の相関を有する傾向にある。このため、基準温度が外気温を上回る度合いが大きい場合には小さい場合よりも内側通路内の冷却水よりも外側通路内の冷却水の方が温度が低いと考えられることから、拡大処理による冷却水の温度の上昇速度の低下量がより大きいと考えられる。そこで上記構成では、基準温度が外気温を上回る度合いが大きい場合に小さい場合よりも基準速度を小さい値に算出することとした。

４．上記１～３のいずれか１つに記載の冷却装置の異常診断装置において、前記基準速度の積算処理に基づき、前記冷却水の温度の基準値である基準温度を算出する温度算出処理を実行し、前記異常判定処理は、前記冷却水の温度の検出値が閾値以上となるよりも前記基準温度が前記閾値以上となる方が早い場合、前記冷却水の温度の検出値の上昇速度が前記基準速度よりも小さくなるとして、前記逆止弁の異常であると判定する処理である。

内燃機関の冷間始動後、冷却水の温度が所定温度に達するまでは、内側通路と外側通路との間の流路断面積は小さい値に制限される傾向にある。このため、上記構成において、閾値を所定温度以下に設定することにより、流路断面積が制限された状態で異常の有無を診断することができることから、異常の有無の診断に際して考慮すべき要因の数を低減できる。

５．上記４記載の冷却装置の異常診断装において、前記異常判定処理は、前記冷却水の温度の検出値が前記閾値以上となる都度、検出値用カウンタをインクリメントする検出値用増加処理と、前記基準温度が前記閾値以上となる都度、基準用カウンタをインクリメントする基準用増加処理と、前記検出値用カウンタが所定値に達する前に前記基準用カウンタが前記所定値に達する場合、前記逆止弁の異常であると判定する処理を含む。

上記構成では、基準用カウンタが所定値に達するタイミングと検出値用カウンタが所定値に達するタイミングとを比較することによって、基準温度の上昇速度と検出値の上昇速度とのいずれが大きいかの判定処理のノイズに対する耐性を高めることができる。

一実施形態にかかる異常診断装置および冷却装置を示す図。 同実施形態にかかる多ポート弁の制御例を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる第１更新量の算出に用いるマップを示す図。 同実施形態にかかる第２更新量の算出に用いるマップを示す図。 同実施形態の効果を示すタイムチャート。

以下、冷却装置の異常診断装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、火花点火式であり、車両に搭載される。内燃機関１０は、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４を備えており、それらの内部には冷却水の通路である内側通路１６が設けられている。内側通路１６の出口側には、多ポート弁２０が設けられている。多ポート弁２０は、同多ポート弁２０を介して内側通路１６に接続される複数の通路のそれぞれと内側通路１６との間の流路断面積を調整する電子制御式の調整装置である。多ポート弁２０は、開口率が電子制御によって調整可能な３つのポートである、ラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６を備えている。ラジエータポート２２は、内側通路１６とともにラジエータ４０を経由するループ経路を構成するラジエータ通路３２に接続されている。デバイスポート２４は、内側通路１６とともにスロットルボディ４２や変速装置の油温の暖機装置４４、エンジンオイルクーラ４６を経由するループ経路を構成するデバイス通路３４に接続されている。また、ヒータコアポート２６は、内側通路１６とともにヒータコア４８を経由するループ経路を構成するヒータコア通路３６に接続されている。なお、開口率とは、全開時の開口面積に対する実際の開口面積の比率であり、ここでは特に百分率を例示する。さらに、多ポート弁２０は、多ポート弁２０内の圧力が圧抜き通路３０内の圧力よりも所定圧力以上高い場合、開弁する機械式の逆止弁２８を備えている。なお、圧抜き通路３０は、ラジエータ通路３２に接続されている。

ラジエータ通路３２の流路断面積は、デバイス通路３４やヒータコア通路３６の流路断面積よりも大きい。特に、ラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６の開口率が全て最大値となっている場合、ラジエータ通路３２を流れる冷却水の流量は、デバイスポート２４を流れる冷却水の流量とヒータコア通路３６を流れる冷却水の流量との和よりも大きい。ラジエータ通路３２、デバイス通路３４およびヒータコア通路３６は下流において合流し、ウォータポンプ５０の吸入口に接続されている。ウォータポンプ５０は、内燃機関１０のクランク軸１８の回転動力によって駆動される機関駆動式のものである。

制御装置６０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分等）を制御するために、点火装置や燃料噴射弁等の内燃機関１０の操作部を操作する。制御装置６０は、たとえば、内燃機関１０の燃焼室に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射弁の噴射量を操作する。制御装置６０は、制御量の制御に際し、クランク角センサ７０の出力信号Ｓｃｒや、第１水温センサ７２によって検出される内側通路１６のうちの出口よりも上流側における冷却水の温度（内部温度Ｔｉｎ）、第２水温センサ７４によって検出される内側通路１６の出口における冷却水の温度（出口温度Ｔｏｕｔ）を参照する。また制御装置６０は、吸気温センサ７６によって検出される吸気温Ｔａや、エアフローメータ７８によって検出される吸入空気量Ｇａ、車速センサ８０によって検出される車速ＳＰＤを参照する。ここで、吸気温Ｔａは、外気温とみなされる温度である。制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、およびＲＡＭ６６を備えており、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。

制御装置６０は、内燃機関１０の温度を制御すべく、多ポート弁２０を操作する。多ポート弁２０は、単一の操作量である弁位相θによって、ラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６のそれぞれの開口率を調整可能となっている。

図２に、多ポート弁２０によるラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６のそれぞれの開口率と弁位相θとの関係を示す。図２に示すように、弁位相θがゼロの場合、ラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６のそれぞれの開口率がゼロとなる。また、弁位相θが正の値とされ、弁位相θが大きくされるにつれて、まずヒータコアポート２６の開口率がゼロよりも大きくなり、次にデバイスポート２４の開口率がゼロよりも大きくなり、最後にラジエータポート２２の開口率がゼロよりも大きくなる。また、弁位相θが負の値とされ、その絶対値が大きくされるにつれて、まずデバイスポート２４の開口率がゼロよりも大きくなり、次にラジエータポート２２の開口率がゼロよりも大きくなる。

制御装置６０は、内燃機関１０の冷間始動時には、内燃機関１０の暖機を促進すべく、原則、ラジエータポート２２、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６の全ての開口率をゼロとする。

図３に、内燃機関１０の暖機完了までの制御に関する処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では先頭に「Ｓ」が付与された数字によってステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず内燃機関１０の起動時であるか否かを判定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ６２は、起動時であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、初期吸気温Ｔａ０に、現在の吸気温Ｔａを代入する（Ｓ１２）。

一方、ＣＰＵ６２は、起動時ではないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、始動後所定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ１４）。ここで、所定期間とは、たとえば後述の水温ＴＨＷが所定温度ＴＴ（たとえば７５℃）に達するまでの期間とすればよい。次にＣＰＵ６２は、内部温度Ｔｉｎと出口温度Ｔｏｕｔとのうちの大きい方を水温ＴＨＷに代入し、初期吸気温Ｔａ０と吸気温Ｔａとのうちの小さい方を基準吸気温Ｔａｒｅｆに代入する（Ｓ１６）。

次に、ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１８）。圧抜き制御フラグＦは、内側通路１６や多ポート弁２０内の冷却水の圧力が過度に上昇することを抑制すべく、水温ＴＨＷが所定温度ＴＴに満たない場合であっても、多ポート弁２０を開弁する処理である圧抜き制御が実行されている場合に「１」となり、そうでない場合に「０」となる。ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１８：ＮＯ）、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。この処理は、内側通路１６や多ポート弁２０内の冷却水の圧力が過度に高くなり、多ポート弁２０からラジエータ通路３２やデバイス通路３４、ヒータコア通路３６が外れるおそれがあるか否かを判定するためのものである。ここで、回転速度ＮＥが高い場合に圧力が過度に高くなるおそれがあるのは、ウォータポンプ５０が機関駆動式であるためである。すなわち、回転速度ＮＥが大きい場合には小さい場合よりも、仮に多ポート弁２０が開弁しているなら、ウォータポンプ５０によって単位時間当たりに流動させることができる冷却水の流量が大きくなる。このため、回転速度ＮＥが大きい場合には小さい場合よりも、内側通路１６内の冷却水の圧力が高くなる。

ＣＰＵ６２は、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、圧抜き制御フラグＦを「１」とする（Ｓ２２）。そしてＣＰＵ６２は、弁位相θの指令値θ＊を、図２に示したθ１からθ２の範囲で可変設定する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理は、デバイスポート２４とラジエータポート２２との双方の開口率をゼロよりも大きくする処理である。また、ＣＰＵ６２は、Ｓ２４の処理によって、回転速度ＮＥが高い場合に低い場合よりも、ラジエータポート２２の開口率をより大きい値とする。

詳しくは、回転速度ＮＥを入力変数とし弁位相θを出力変数とするマップデータをＲＯＭ６４に記憶しておき、ＣＰＵ６２により弁位相θの指令値θ＊をマップ演算する。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

ＣＰＵ６２は、指令値θ＊を設定すると、多ポート弁２０に操作信号ＭＳを出力して弁位相θを指令値θ＊に操作する（Ｓ２６）。
一方、ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、圧抜き制御が実行されてから内側通路１６から多ポート弁２０を介して外部に流出した冷却水の流量の積算値である流量積算値ＩｎＲを更新する（Ｓ２８）。ここで、ＣＰＵ６２は、図３の一連の処理の制御周期内における流量ΔＲを指令値θ＊および回転速度ＮＥに応じて可変設定し、流量積算値ＩｎＲに流量ΔＲを加算したものを流量積算値ＩｎＲに代入する。具体的には、ＣＰＵ６２は、指令値θ＊の絶対値が大きい場合に小さい場合よりも流量ΔＲを大きい値に設定する。また、ＣＰＵ６２は、回転速度ＮＥが大きい場合に小さい場合よりも流量ΔＲを大きい値に設定する。これは、たとえば弁位相θおよび回転速度ＮＥを入力変数とし流量ΔＲを出力変数とするマップデータをＲＯＭ６４に記憶しておき、ＣＰＵ６２により流量ΔＲをマップ演算することにより実現できる。

次にＣＰＵ６２は、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ３０）。この処理は、圧抜き制御を停止するか否かを判定するための処理である。そしてＣＰＵ６２は、所定速度ＮＥｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３０：ＮＯ）、Ｓ２４の処理に移行する。一方、ＣＰＵ６２は、所定速度ＮＥｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、圧抜き制御フラグＦを「０」とする（Ｓ３２）。ＣＰＵ６２は、Ｓ３２の処理が完了する場合や、Ｓ２０の処理において否定判定する場合には、指令値θ＊にゼロを代入し（Ｓ３４）、Ｓ２６の処理に移行する。

なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ１２，Ｓ２６の処理が完了する場合や、Ｓ１４の処理において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
制御装置６０は、多ポート弁２０の診断処理として、上記所定期間内に逆止弁２８の診断処理を実行する。これは、上記所定期間内であれば、圧抜き制御時を除き、多ポート弁２０が閉弁状態とされるため、内側通路１６から多ポート弁２０を介して外部に冷却水が流出しない前提での冷却水の温度上昇速度に対して実際の温度上昇速度が低いことに基づき、開固着異常の有無を診断しやすいためである。

図４に、逆止弁２８の異常の有無の診断に関する処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず逆止弁２８の開固着異常の有無の診断実行条件が成立したか否かを判定する（Ｓ４０）。ここで、診断実行条件は、（ア）機関始動時における水温ＴＨＷが規定温度（たとえば３５°Ｃ）以下である旨の条件と、（イ）始動時における水温ＴＨＷと初期吸気温Ｔａ０との差の絶対値が所定値以下である旨の条件と、（ウ）今回のトリップにおいて未だ診断が完了していない旨の条件との論理積が真であることなどである。ここで、上記（ア）の条件は、水温ＴＨＷが後述の閾値Ｔｔｈよりも十分に低い旨の条件である。また、上記（イ）の条件は、内燃機関１０がその周囲の気体と熱的な平衡状態に移行している度合いが十分であるか否かを判定するための条件である。また、トリップとは、車両の走行許可スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わってから再度オフ状態となるまでの期間のことである。ここで、走行許可スイッチは、たとえば車両が内燃機関１０のみを原動機とする車両の場合、イグニッションスイッチに相当する。ＣＰＵ６２は、診断実行条件が成立すると判定する場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４２）。ここで、閾値Ｔｔｈは、所定温度ＴＴ以下に設定されている。ＣＰＵ６２は、閾値Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、検出値用カウンタＣ１をインクリメントする（Ｓ４４）。次にＣＰＵ６２は、検出値用カウンタＣ１が所定値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４６）。ＣＰＵ６２は、所定値Ｃｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、逆止弁２８が正常であると判定する（Ｓ４８）。なお、正常判定がなされる場合、診断が完了したこととなる。

これに対し、ＣＰＵ６２は、所定値Ｃｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ４６：ＮＯ）、吸入空気量Ｇａ、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値、車速ＳＰＤおよびフューエルカット処理の実行の有無の情報に基づき基準温度ｅｃｔｈｗの上昇速度を定める第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を算出する（Ｓ５０）。ここで、基準温度ｅｃｔｈｗは、逆止弁２８が正常である場合に水温ＴＨＷがとりうる下限値よりもわずかに小さい値に設定される。また、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１は、逆止弁２８が正常であって且つ圧抜き制御が実行されていない場合に水温ＴＨＷの上昇速度がとりうる下限値に設定されている。

具体的には、ＣＰＵ６２は、フューエルカット処理を実行していない場合、吸入空気量Ｇａが大きい場合に小さい場合よりも第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を大きい値に算出する。これは、吸入空気量Ｇａが大きい場合には小さい場合よりも燃焼室内に充填される空気量が大きくなり、噴射量も多くなることから、燃焼エネルギが大きくなることに鑑みたものである。また、ＣＰＵ６２は、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値が大きい場合に小さい場合よりも、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を小さい値に設定する。これは、基準温度ｅｃｔｈｗが基準吸気温Ｔａｒｅｆを上回る度合いが大きい場合には小さい場合よりも内燃機関１０の放熱量が大きくなることに鑑みたものである。また、ＣＰＵ６２は、車速ＳＰＤが大きい場合には小さい場合よりも第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を小さい値に設定する。これは、車速ＳＰＤが大きい場合には小さい場合よりも内燃機関１０に単位時間当たりに吹き付ける空気量が大きくなることに鑑みたものである。

具体的には、図５に示すように、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と、吸入空気量Ｇａとを入力変数とし、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を出力変数とするマップデータを、車速ＳＰＤの複数の互いに異なる値毎に、またフューエルカット処理の実行の有無毎にＲＯＭ６４に記憶しておく。そして、ＣＰＵ６２により第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１をマップ演算する。

図５には、フューエルカット処理が実行されていない場合において、吸入空気量Ｇａが大きい出力変数ａｓｊが吸入空気量Ｇａが小さい出力変数ａｔｊ以上であること、および特に吸入空気量Ｇａが大きい特定の出力変数ａｐｊが吸入空気量Ｇａが小さい特定の出力変数ａｑｊよりも大きいことを記載した。ここで、「ｊ＝１～ｎ：ｓ，ｔ，ｐ，ｑ＝１～ｍ」である。また、フューエルカット処理が実行されていない場合において、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値が大きい出力変数ａｉｓが同減算した値が小さい出力変数ａｉｔ以下であること、および同減算した値が大きい特定の出力変数ａｉｐが同減算した値が小さい特定の出力変数ａｉｑよりも小さいことを示した。ここで、「ｉ＝１～ｍ：ｓ，ｔ，ｐ，ｑ＝１～ｎ」である。なお、出力変数ａｉｊのうち少なくとも特に大きい値は、正の値である。

図４に戻り、ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ５２）。ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、基準温度ｅｃｔｈｗの上昇速度を定める第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と流量積算値ＩｎＲとに基づき算出する（Ｓ５４）。第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２は、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１とともに、逆止弁２８が正常であって且つ圧抜き制御が実行されているときの水温ＴＨＷの上昇速度の下限値を定める量である。詳しくは、ＣＰＵ６２は、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値が大きい場合に小さい場合よりも第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を小さい値に算出する。これは、減算した値が大きい場合には小さい場合よりも、内側通路１６内の冷却水の温度よりもラジエータ通路３２内の冷却水等の温度の方がより低い温度となることから、より低温の冷却水が内側通路１６内に流入することによって温度低下量が大きくなることに鑑みたものである。また、ＣＰＵ６２は、流量積算値ＩｎＲが大きい場合には小さい場合よりも第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を大きい値に算出する。これは、流量積算値ＩｎＲが大きい場合には小さい場合よりも多ポート弁２０を介して内側通路１６の外部に流出した冷却水の量が大きくなることから、内側通路１６内に流入する冷却水の温度が上昇し、内側通路１６内への冷却水の流入による温度低下量が小さくなることに鑑みたものである。詳しくは、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と流量積算値ＩｎＲとを入力変数とし、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ６４に記憶されており、ＣＰＵ６２が第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２をマップ演算する。

図６にマップデータを例示する。図６には、流量積算値ＩｎＲが大きい出力変数ｂｓｊが流量積算値ＩｎＲが小さい出力変数ｂｔｊ以上であること、および流量積算値ＩｎＲが大きい特定の出力変数ｂｐｊが流量積算値ＩｎＲが小さい特定の出力変数ｂｑｊよりも大きいことを記載した。ここで、「ｊ＝１～ｎ：ｓ，ｔ，ｐ，ｑ＝１～ｍ」である。また、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値が大きい出力変数ｂｉｓが同減算値が小さい出力変数ｂｉｔ以下であること、および基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値が大きい特定の出力変数ｂｉｐが同減算値が小さい特定の出力変数ｂｉｑよりも小さいことを記載した。ここで、「ｉ＝１～ｍ：ｓ，ｔ，ｐ，ｑ＝１～ｎ」である。なお、本実施形態では、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２は、ゼロ以下の値とされる。すなわち、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２が小さいとは、その絶対値が大きい値であることを意味する。特に本実施形態では、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２の絶対値は、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１よりも大きい値となりうる。これは、基準温度ｅｃｔｈｗの上昇速度「ｄｅｌｔｈｗ１＋ｄｃｅｌｔｈｗ２」が負となりうる設定である。

図４に戻り、ＣＰＵ６２は、圧抜き制御フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ５２：ＮＯ）、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２にゼロを代入する（Ｓ５６）。ＣＰＵ６２は、Ｓ５４，Ｓ５６の処理が完了する場合には、基準温度ｅｃｔｈｗに第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１と第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２とを加算した値によって、同基準温度ｅｃｔｈｗを更新する（Ｓ５８）。

次にＣＰＵ６２は、基準温度ｅｃｔｈｗが閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ６０）。そしてＣＰＵ６２は、閾値Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、基準用カウンタＣ２をインクリメントする（Ｓ６２）。次にＣＰＵ６２は、基準用カウンタＣ２が閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ６４）。そしてＣＰＵ６２は、閾値Ｃｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、逆止弁２８の開固着異常が生じている旨の異常判定をする（Ｓ６６）。さらにＣＰＵ６２は、図１に示す警告灯８２を操作することによって、車両のユーザに修理を促すための報知処理を実行する（Ｓ６８）。

ＣＰＵ６２は、Ｓ４８，Ｓ６８の処理が完了する場合や、Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ６４の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

図７に、本実施形態にかかる診断処理の推移を例示する。詳しくは、図７に、圧抜き制御フラグＦ、流量積算値ＩｎＲおよび温度の推移を示す。なお、図７には、逆止弁２８の開固着異常が生じていない場合を示す。

ＣＰＵ６２は、内燃機関１０が冷間始動されると、基準温度ｅｃｔｈｗを算出する。ＣＰＵ６２は、原則、多ポート弁２０が閉弁状態にあることを前提として基準温度ｅｃｔｈｗを算出する。しかし、時刻ｔ１～ｔ３の期間に渡って圧抜き制御が実行される場合、ラジエータ通路３２等からの冷却水が内側通路１６内に流入することに起因して水温ＴＨＷが低下することを考慮して基準温度ｅｃｔｈｗを算出する。このため、時刻ｔ１～ｔ３の期間において基準温度ｅｃｔｈｗは、水温ＴＨＷ同様に低下傾向を示す。そして時刻ｔ３に圧抜き制御が停止されることに起因して水温ＴＨＷおよび基準温度ｅｃｔｈｗの双方が上昇傾向に転じ、時刻ｔ４に、まず水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈに到達する。

これに対し、仮に第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を常時ゼロとする場合には、図７に２点鎖線にて示すように、圧抜き制御時であっても基準温度ｅｃｔｈｗが上昇することから、時刻ｔ２に基準温度ｅｃｔｈｗが閾値Ｔｔｈに達し、その後、逆止弁２８が正常であるにもかかわらず、異常である旨、誤判定するおそれがある。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用効果が得られる。
（１）水温ＴＨＷを、内部温度Ｔｉｎと出口温度Ｔｏｕｔとのうちの高い方とした。これにより、多ポート弁２０が閉弁しているときには内部温度Ｔｉｎの方が出口温度Ｔｏｕｔよりも高くなる傾向や、多ポート弁２０が開弁することにより内部温度Ｔｉｎよりも出口温度Ｔｏｕｔが高くなりやすい傾向を反映できることから、水温ＴＨＷが基準温度ｅｃｔｈｗ未満となる事態を抑制できる。

（２）第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２の算出処理の入力を、基準吸気温Ｔａｒｅｆに基づき算出した。これにより、初期吸気温Ｔａ０のみを用いる場合や吸気温Ｔａのみを用いる場合と比較すると、ラジエータ通路３２内等の冷却水の温度を実際よりも高く見積もることを抑制できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］調整装置は、多ポート弁２０に対応し、冷却装置は、内側通路１６、ラジエータ通路３２、デバイス通路３４、ヒータコア通路３６、多ポート弁２０、ラジエータ４０およびウォータポンプ５０に対応し、異常診断装置は、制御装置６０に対応する。拡大処理は、Ｓ２４，Ｓ２６の処理に対応し、速度算出処理は、Ｓ５０～Ｓ５６の処理に対応し、異常判定処理は、Ｓ４２～Ｓ４８、Ｓ６０～Ｓ６６の処理に対応する。すなわち、基準速度は、「ｄｅｌｔｈｗ１＋ｄｅｌｔｈｗ２」に対応し、検出値の上昇速度は、図４の処理の今回の制御周期における水温ＴＨＷから前回の制御周期における水温ＴＨＷを減算した値に対応する。このため、Ｓ４６において肯定判定されるよりも先にＳ６４の処理において肯定判定される場合には、この肯定判定の前までに、検出値の上昇速度が基準速度よりも小さくなっている期間があったこととなる。［２］積算処理は、Ｓ２８の処理に対応し、速度算出処理は、図６に示すマップデータを用いた処理に対応する。［３］温度算出処理は、Ｓ５８の処理に対応し、速度算出処理は、図６に示すマップデータを用いた処理に対応する。［４］温度算出処理は、Ｓ５８の処理に対応する。［５］検出値用増加処理は、Ｓ４４の処理に対応し、基準用増加処理は、Ｓ６２の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「拡大処理について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以上である場合、回転速度ＮＥが高い場合に低い場合よりもラジエータポート２２の開口率をより大きい値としたがこれに限らない。たとえば、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ未満の場合に開口率をゼロとし、所定速度ＮＥｔｈ以上の場合、開口率をゼロよりも大きい単一の値としてもよい。

回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以上である場合にラジエータポート２２の開口率をゼロよりも大きくすることは必須ではない。たとえば、内側通路１６内の圧力の上昇を抑制できるのであれば、デバイスポート２４の開口率のみをゼロよりも大きくしてもよく、またたとえば弁位相θを正とし、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６の双方の開口率をゼロよりも大きくしつつも、ラジエータポート２２の開口率をゼロに維持してもよい。

またたとえば、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ未満の場合であってもデバイスポート２４の開口率をゼロよりもわずかに大きい値とし、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以上となる場合、デバイスポート２４の開口率を拡大したり、ラジエータポート２２の開口率をゼロよりも大きくしたりしてもよい。

上記実施形態では、圧抜き制御を所定期間内に限って実行したがこれに限らず、所定期間の経過後であっても、たとえばラジエータポート２２等の開口率が不十分で圧力が過度に高くなることを十分に抑制できない懸念があるときにおいて圧抜き制御を実行してもよい。

・「積算処理について」
上記実施形態では、流量ΔＲを、回転速度ＮＥおよび弁位相θに基づき可変設定したが、これに限らない。たとえば、「拡大処理について」の欄に記載したようにデバイスポート２４のみを開口させる場合、デバイスポート２４の開口率と回転速度ＮＥとに基づき可変設定してもよい。またたとえば、多ポート弁２０を介して内燃機関１０の内部から外部に流出する冷却水の流量を検出する流量センサを備える場合、流量センサによって流量ΔＲを検出してもよい。

・「速度算出処理について」
上記実施形態では、第１更新量ｄｅｌｔｈｗ１を、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と吸入空気量Ｇａとを入力変数とするマップデータに基づきマップ演算したがこれに限らない。たとえば、基準吸気温Ｔａｒｅｆに代えて、都度の吸気温Ｔａを用いてもよく、また、初期吸気温Ｔａ０を用いてもよい。また、たとえば、基準温度ｅｃｔｈｗに代えて吸入空気量Ｇａの積算値を用い、同積算値と基準吸気温Ｔａｒｅｆとに基づきマップ演算してもよい。また、２次元のマップデータとしては、たとえば、車速ＳＰＤおよび吸入空気量Ｇａを入力変数とするマップデータを、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値毎に備えてもよい。さらに、２次元のマップデータに限らず、たとえば、車速ＳＰＤと、吸入空気量Ｇａと、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値とを入力変数とするマップデータを、フューエルカットの有無に応じて備えてもよい。また、吸入空気量Ｇａに代えて噴射量を用いてもよい。これは、下記「内燃機関について」の欄に記載されているように、ディーゼル機関等の圧縮着火式内燃機関を用いる場合に特に有効である。

上記実施形態では、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と流量積算値ＩｎＲとを入力変数とするマップデータに基づきマップ演算したがこれに限らない。たとえば、第２更新量ｄｅｌｔｈｗ２を、基準温度ｅｃｔｈｗから基準吸気温Ｔａｒｅｆを減算した値と流量積算値ＩｎＲとのうちの２つのパラメータに関しては、それらのうちの１つのみを用いて算出してもよい。またたとえば、基準吸気温Ｔａｒｅｆに代えて、都度の吸気温Ｔａを用いてもよく、また、初期吸気温Ｔａ０を用いてもよい。

・「異常判定処理について」
上記実施形態では、水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ以上となる累積時間が所定値Ｃｔｈに達する前に基準温度ｅｃｔｈｗが閾値Ｔｔｈ以上となる累積時間が所定値Ｃｔｈに達する場合に異常があると判定したが、これに限らない。たとえば、検出値用カウンタＣ１および基準用カウンタＣ２を排除し、水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ以上となる前に基準温度ｅｃｔｈｗが閾値Ｔｔｈ以上となる場合に異常があると判定してもよい。また、水温ＴＨＷに代えて、内部温度Ｔｉｎを用いてもよく、またたとえば出口温度Ｔｏｕｔを用いてもよい。

また、温度が閾値Ｔｔｈ以上となることに基づき異常の有無を判定するものに限らない。たとえば、水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈに達するまでの期間において、水温ＴＨＷの上昇速度よりも基準温度ｅｃｔｈｗの上昇速度「ｄｅｌｔｈｗ１＋ｄｅｌｔｈｗ２」の方が大きくなる場合、仮異常カウンタをインクリメントし、仮異常カウンタが所定値に達する場合に異常があると判定する処理であってもよい。

・「調整装置について」
上記実施形態では、多ポート弁２０がラジエータポート２２の開口率をゼロからゼロよりも大きい値とするためには、必ずデバイスポート２４の開口率をゼロからゼロよりも大きい値とする必要がある構成としたがこれに限らない。たとえば、デバイスポート２４およびヒータコアポート２６の開口率をゼロに保ったままラジエータポート２２の開口率をゼロからゼロよりも大きい値とすることが可能なものであってもよい。

調整装置としては、多ポート弁２０に限らず、たとえば、ラジエータ通路３２、デバイス通路３４およびヒータコア通路３６と内側通路１６とを接続する単一のポートを備える弁体であってもよい。

上記実施形態では、逆止弁２８が開弁した場合の冷却水の流出先となる外側通路を、ラジエータ通路３２の下流側としたがこれに限らない。たとえばデバイス通路３４としてもよい。

・「異常診断装置について」
異常診断装置としては、ＣＰＵ６２とＲＯＭ６４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、異常診断装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「内燃機関について」
内燃機関としては、火花点火式のものに限らず、たとえばディーゼル機関のように圧縮着火式のものであってもよい。

１０…内燃機関、１２…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、１６…内側通路、１８…クランク軸、２０…多ポート弁、２２…ラジエータポート、２４…デバイスポート、２６…ヒータコアポート、２８…逆止弁、３０…圧抜き通路、３２…ラジエータ通路、３４…デバイス通路、３６…ヒータコア通路、４０…ラジエータ、４２…スロットルボディ、４４…暖機装置、４６…エンジンオイルクーラ、４８…ヒータコア、５０…ウォータポンプ、６０…制御装置、６２…ＣＰＵ、６４…ＲＯＭ、６６…ＲＡＭ、７０…クランク角センサ、７２…第１水温センサ、７４…第２水温センサ、７６…吸気温センサ、７８…エアフローメータ、８０…車速センサ、８２…警告灯。

Claims (5)

1. 内燃機関の内部の冷却通路である内側通路と、前記内燃機関の外部の冷却通路であって前記内側通路とともに冷却水が循環するループ経路を構成する外側通路と、前記内側通路と前記外側通路との間の流路断面積を電子制御によって調整可能であって且つ内部の圧力が前記外側通路の圧力よりも所定以上高くなると開弁する逆止弁を備える調整装置と、を備える内燃機関の冷却装置に適用され、
   前記内燃機関のクランク軸の回転速度が所定速度以上である場合、前記調整装置を操作することにより前記所定速度未満である場合と比較して前記流路断面積を拡大する拡大処理と、
   前記内燃機関の始動後の所定期間内において、前記ループ経路のうちの前記外側通路以外の前記冷却水の温度の上昇速度の基準値である基準速度を、前記内燃機関の燃料噴射量および前記拡大処理の実行の有無に応じて算出する速度算出処理と、
   前記所定期間内において、前記冷却水の温度の検出値の上昇速度が前記基準速度よりも小さくなる場合、前記逆止弁の異常であると判定する異常判定処理と、を実行し、
   前記速度算出処理は、入力となる前記燃料噴射量が大きい場合の前記基準速度を前記入力となる前記燃料噴射量が小さい場合の前記基準速度よりも大きい値に算出して且つ前記拡大処理が実行される場合の前記基準速度を実行されない場合の前記基準速度よりも小さい値に算出する処理である冷却装置の異常診断装置。
2. 前記拡大処理によって前記流路断面積が拡大されている期間において前記調整装置を介して前記ループ経路を循環する冷却水量の積算値である流量積算値を算出する積算処理を実行し、
   前記速度算出処理は、前記基準速度を算出する際に前記流量積算値を加味する処理であって且つ、前記拡大処理が実行されているときにおいて、前記基準速度の算出の入力となる前記流量積算値が小さい場合の前記基準速度を前記入力となる前記流量積算値が大きい場合の前記基準速度よりも小さい値に算出する処理を含む請求項１記載の冷却装置の異常診断装置。
3. 前記基準速度の積算処理に基づき、前記冷却水の温度の基準値である基準温度を算出する温度算出処理を実行し、
   前記速度算出処理は、前記基準速度を算出する際に前記基準温度から外気温を減算した値を加味する処理であって且つ、前記拡大処理によって前記流路断面積が拡大されている期間において前記基準速度の算出の入力となる前記減算した値が大きい場合の前記基準速度を前記入力となる前記減算した値が小さい場合の前記基準速度よりも小さい値に算出する処理を含んで且つ、該処理によって算出される基準速度は負の値となりうる請求項１または２記載の冷却装置の異常診断装置。
4. 前記基準速度の積算処理に基づき、前記冷却水の温度の基準値である基準温度を算出する温度算出処理を実行し、
   前記異常判定処理は、前記冷却水の温度の検出値が閾値以上となるよりも前記基準温度が前記閾値以上となる方が早い場合、前記冷却水の温度の検出値の上昇速度が前記基準速度よりも小さくなるとして、前記逆止弁の異常であると判定する処理である請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却装置の異常診断装置。
5. 前記異常判定処理は、
   前記冷却水の温度の検出値が前記閾値以上となる都度、検出値用カウンタをインクリメントする検出値用増加処理と、
   前記基準温度が前記閾値以上となる都度、基準用カウンタをインクリメントする基準用増加処理と、
   前記検出値用カウンタが所定値に達する前に前記基準用カウンタが前記所定値に達する場合、前記逆止弁の異常であると判定する処理を含む請求項４記載の冷却装置の異常診断装置。

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