JP7214987B2

JP7214987B2 - 車両

Info

Publication number: JP7214987B2
Application number: JP2018120090A
Authority: JP
Inventors: 賢寛古田; 英雄松永
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: US20190389302A1; US11325461B2; CN110630367A; JP2020002800A; CN110630367B

Description

本発明は、車両に関する。

自動車をはじめとする車両には、エンジンなどの動力源の冷却のために、サーモスタットやラジエータ等を有する冷却システムが知られている。
かかる冷却システムにおいては、一般に動力源を冷却する冷却水の温度を調整するために、サーモスタットを用いてラジエータ内に冷却水を流すかどうかを制御しているが、かかるサーモスタットが故障してしまうと、温度制御が上手くいかない場合が考えられる。
そのため、冷却システム内に流れる冷却水の水温を用いてサーモスタットの故障診断を行う故障診断手段を設ける構成が知られている（例えば特許文献１、２等参照）。

また一方、ラジエータ内を流れる冷却水の温度を調整するために、車両前方側に開閉可能なグリルシャッターを設けて、開閉状態を制御する構成が知られている（例えば特許文献１～３等参照）。
このようにグリルシャッターの開閉を行う構成では、例えばサーモスタットが開固着したとしても、グリルシャッターが閉じていれば温度が下がりにくくなることから、サーモスタットの故障診断がし辛いという問題が生じていた。

特開２０１７－１７１１３８号公報特開２０１５－１２９４６０号公報特開２０１７－１３７８１４号公報

本発明は以上のような課題に基づきなされたものであり、グリルシャッターを併用した時にも検知精度の高いサーモスタット故障診断手段の提供を目的とする。

本願発明の第１の請求項にかかる車両は、冷却水を冷却するためのラジエータと、前記ラジエータの前方に配置されて、車両に配置されたグリルを開閉するグリルシャッターと、前記ラジエータを経由する流路と前記ラジエータを経由しない流路とに前記冷却水の流路を切り替えるサーモスタットと、前記車両の車速を検出する車速センサと、前記冷却水の実温度と、前記車速センサで検出された車速に応じて開閉する前記グリルシャッターの前記車両の走行中の開閉状態によって減少もしくは上昇するように変化する前記冷却水の温度変化を考慮して算出した前記冷却水の推定温度と、に基づいて前記サーモスタットの開固着判定を行う故障判定手段と、を有し、前記故障判定手段は、前記推定温度が前記サーモスタットの開弁温度である所定値を超えた際に、一次故障判定として前記冷却水の実温度が前記所定値を超えているかを判定し、前記冷却水の実温度が前記所定値を超えていない場合は仮故障と判定し、前記一次故障判定により仮故障と判定されてから所定時間経過した際に前記サーモスタットの開固着判定を再度実施する二次故障判定として前記冷却水の実温度が前記所定値を超えているかを再度判定し、当該二次故障判定において前記冷却水の実温度が前記所定値を超えていない場合は故障と判定し、前記冷却水の実温度が前記所定値を超えている場合は正常と判定し、前記一次故障判定の後、前記グリルシャッターを開状態として前記二次故障判定との間、開状態を維持することを特徴とする。

本願発明の第２の請求項にかかる車両は、請求項１に記載の車両であって、前記所定時間は、前記一次故障判定を実施した際の前記実温度と、前記推定温度との差に基づいて設定することを特徴とする。

本願発明の第３の請求項にかかる車両は、請求項２に記載の車両であって、前記所定時間は、前記一次故障判定を実施した際における前記実温度と前記推定温度との偏差が小さい程長くなることを特徴とする。

本発明によれば、グリルシャッターを併用した時にも検知精度の高いサーモスタット故障診断手段を提供することができる。

本発明の実施形態としての車両の構成の一部の例を示す図である。図１に示した制御部の機能構成の一例を示す図である。冷却水の温度制御の一例を示す図である。本実施形態における温度制御及びサーモスタット制御の一例を示す図である。制御部の動作の一例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態として、サーモスタット２０の故障診断手段３０を備えた車両１００について説明する。
なお、本実施形態において、車両の内燃機関やステアリング、その他各種の本発明と直接的に関係のない部分の詳細な機能、動作については、説明を適宜省略する。また、本実施形態では、駆動源に水冷式のエンジンを用いる場合について特に述べるが、かかる構成に限定するものではなく、サーモスタットを用いて水その他の冷媒の温度制御を行う構成であっても良い。

車両１００は、図１に示すように、駆動源たるエンジン１１と、エンジン１１を冷却するための冷却水Ｑが流れる流路１２と、冷却水Ｑを通過させることで冷却水Ｑの冷却を行うラジエータ１３と、を有している。
車両１００はまた、ラジエータ１３より前方の車両前部にグリルを開閉するグリルシャッター２１と、冷却水Ｑの流路１２をラジエータ１３に経由する流路１２ａとラジエータ１３に経由しない流路１２ｂとに切り替えるサーモスタット２０と、を有している。グリルシャッター２１は、開閉することでラジエータに供給される走行風を調整して、ラジエータの温度調整に寄与する。
車両１００はまた、車速センサ８０と、エンジン１１からの動力をタイヤ１４へと伝達するための自動変速機１５と、流路１２内に冷却水Ｑを循環させるための循環器たるポンプ１６と、車両１００の各部分の制御を行う制御部たるＥＣＵ９０と、を有している。

ＥＣＵ９０は、車両１００の制御を行うための制御部としての機能を有しており、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータである。
ＥＣＵ９０は、図２に示すように、自動変速機１５やエンジン１１の動作を制御する駆動制御部９１と、後述するグリルシャッター２１の開閉動作を制御するグリルシャッター制御部９２と、サーモスタット２０の故障判定を行う故障判定手段３０と、を有している。
また、ＥＣＵ９０の機能はかかる構成に限定されるものではなく、例えばエンジン１１の回転制御や、ラジエータ１３に取り付けられたファンの制御などを行うとしても良い。

サーモスタット２０は、流路１２ａ、１２ｂの合流部に設けられており、流路１２ａと流路１２ｂとを切り替える流路切替手段として機能する。
具体的にはサーモスタット２０は、冷却水Ｑの実温度あるいは水温推定値が所定のサーモスタット開弁温度Ｔ１になったことを条件として、流路１２ａ側を開弁してラジエータ１３に冷却水Ｑが流入するように制御を行う。なお、冷却水の実温度は温度検出手段、具体的には温度センサに基づいて検出する。
ここでいう水温推定値とは、エンジン発熱量と放熱量から推定される水温である。故障判定手段３０は、かかる水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した時刻ｔ１において仮故障判定を行う。ｔ１から所定時間Δｔ後の判定時刻ｔ２に、実水温がサーモスタット開弁温度Ｔ１に満たない場合には故障判定を行い実水温がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した場合に正常判定する。
サーモスタット開弁温度Ｔ１は、設計上の任意の温度であって良いが、例えば７７℃などであっても良い。

ラジエータ１３は、内部を冷却水Ｑが流れることで冷却水Ｑの熱がラジエータ１３表面を介して外気と熱交換する熱交換器である。
本実施形態においては、グリルシャッター２１が開状態の場合にはラジエータ１３表面に当たる空気の流量が増大することによって、冷却性能が上昇する。
他方、グリルシャッター２１が閉状態の場合には、ラジエータ１３表面に当たる空気の流量が減少するから、冷却性能は開状態の場合と比べて低減される。

グリルシャッター２１は、通常状態では車速に応じて開閉を行い、冷却水Ｑの温度調整を行うとともに、車両１００の空気抵抗を低減して燃費の向上に寄与している。
具体的には、閉状態の場合には車両１００の空力特性が向上し、開状態の場合には車両１００の空気抵抗が増大する一方でラジエータ１３の冷却性能が向上する。

さて、何れの機器も正常に動作している通常状態においては、例えば図３に示すようにＥＣＵ９０が水温推定値あるいは実水温に基づいて、グリルシャッター２１と、サーモスタット２０との開閉を制御している。かかるグリルシャッター２１とサーモスタット２０との開閉により冷却水Ｑの水温が制御されている。
しかしながら、サーモスタット２０の故障（ここでは開固着による故障パターンについて述べるが、かかる故障に限定されるものではない）が生じたときには、例えば水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１を超えたことを検知して、サーモスタット２０を開弁したとしても、図４に実線で示すように、実水温が十分には上がってこないことが懸念される。

このような場合において、故障判定手段３０が故障を判定する方法について、図４、図５を用いて説明する。

以降の説明においては、簡単のために車両１００が停止状態から走行状態に移行し、冷却水Ｑの温度が上昇していく場合についてのみ述べるが、かかる動作に限定されるものではない。

初期状態において、車両１００は停止状態であり、冷却水Ｑの実水温は十分低いためにサーモスタット２０は閉状態のはずである。かかる冷却水Ｑの実水温は、エンジン１１の動作によって熱せられて徐々に上昇していく。
ＥＣＵ９０は水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１を超えたことを検知する（ステップＳ１０１）と、サーモスタット２０の開弁を指示する（ステップＳ１０２）。

サーモスタット２０が正常に動作している場合には、水温推定値はエンジン発熱量と放熱量からの推定の理想値であり、一般に実水温よりは低い温度を示すように設定している。
すなわち、実水温が一次故障判定を実施する一次故障判定時刻ｔ１においてサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達していない場合には、停止状態から既にサーモスタット２０が開状態であって流路１２ａ側が開いてラジエータ１３に冷却水Ｑが流れ込んでしまっていることが想定される。
そこで本実施形態では、水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した一次故障判定時刻ｔ１において、実水温がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達していないことをもって、故障判定手段３０が仮故障判定として、一次故障判定を行う（ステップＳ１０３）。すなわち本実施形態は、「推定温度が所定値を超えた際に一次故障判定を行う」構成である。
なお、ステップＳ１０３において、実水温がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達している場合には、故障判定手段３０はサーモスタット２０が正常に動作していると判断して通常状態の処理・制御を継続する（ステップＳ２０１）。

なお、本実施形態では説明を単純化するために、水温推定値がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した時点を一次故障判定時刻ｔ１とし、かかる一次故障判定時刻ｔ１に実水温がサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達しているかどうかを判別しているが、かかる構成に限定されるものではなく、例えば実水温が所定温度に到達していることを条件として、正常に動作していると判断しても良い。

さて、かかるサーモスタット２０の故障判定においては、既に述べたように実水温が所定温度に到達するかどうかをもって判断するため、ラジエータ１３の冷却能力の高低が判断に影響をあたえる。すでに述べたように、ラジエータ１３による冷却性能は、グリルシャッター２１の開閉状態によって変化するから、故障判定手段３０は、グリルシャッター２１の開閉状態がどちらであるかを考慮しなければ、正しく故障判定が行えない場合がある。

そこで本実施形態では、故障判定手段３０は、冷却水Ｑの実水温と推定温度とのみならず、グリルシャッター２１の開閉状態に基づく前記冷却水の温度変化も考慮して、サーモスタット２０の故障判定を行う。
具体的には、図４に示すように、一次故障判定時刻ｔ１において、グリルシャッター２１の開閉状態を、ｔ１より前までの開閉状態とは反対の状態に切替させ、所定時間Δｔの間、かかる開閉状態を維持する（ステップＳ１０４）。

さらに、故障判定手段３０は、一次故障判定時刻ｔ１におけるグリルシャッター２１の開閉状態を逆転させた状態で、所定時間Δｔだけ持続させ、一次故障判定時刻ｔ１から所定時間Δｔだけ経過した後の二次故障判定を実施する二次故障判定時刻ｔ２において、サーモスタット２０の故障判定を再度行う（ステップＳ１０５）。
かかる二次故障判定は、一次故障判定と同様に、実水温が所定温度（例えば本実施形態におけるサーモスタット開弁温度Ｔ１）に到達しているか否かによって判定すればよい。

このようにグリルシャッター２１の開閉状態を逆転させることによれば、例えば図４に従って一次故障判定時刻ｔ１以前の段階ではグリルシャッター２１が閉状態であったとすれば、一次故障判定時刻ｔ１における推定温度には、グリルシャッター２１が閉状態である場合の温度変化が反映されることとなる。
さらに、二次故障判定時刻ｔ２における推定温度には、グリルシャッター２１が開状態である場合の温度変化が反映される。
逆に一次故障判定時刻ｔ１におけるグリルシャッター２１が開状態であったとすれば、一次故障判定には開状態での温度変化が、二次故障判定においては閉状態での温度変化が、それぞれ反映されて判断されることとなる。
すなわち、かかる一次故障判定と二次故障判定とによって推定温度と実水温との偏差を見ることによって、『グリルシャッター２１の開閉状態に基づく前記冷却水の温度変化を考慮』して、サーモスタット２０の故障判定を行うことができる。
かかる一次故障判定と二次故障判定においては、単に複数回同様の制御状態における温度変化を参照するものではなく、グリルシャッター２１の開閉状態を逆転させることで、グリルシャッター２１の動作や制御態様による温度変化の変化分を考慮できるから、サーモスタット２０の故障判定をより正確に行うことができる。

二次故障判定が終了すると、サーモスタット２０の故障判定が確定する（ステップＳ１０６）。
なお、二次故障判定時刻ｔ２までの間に、実水温が上昇してサーモスタット開弁温度Ｔ１に到達した場合には、故障判定手段３０は、サーモスタット２０が正常であると判定する（ステップＳ２０１）。

故障判定手段３０による故障判定処理が終了すると、グリルシャッター２１は再度車速によって開閉状態を制御される通常状態に戻る（ステップＳ１０７）。
かかる故障判定の結果は、車両１００に搭載された非図示の表示器等によって運転者に通知されるとしても良いし、故障通知をネットワーク経由等で連絡するとしても良い。

さて、一次故障判定時刻ｔ１から二次故障判定時刻ｔ２までの所定時間Δｔは、本実施形態では一次故障判定時刻ｔ１における水温推定値と実水温との偏差ΔＴによって決定される。なお、かかる所定時間Δｔの基準となる値は、サーモスタット２０やラジエータ１３の構成に応じて、任意の値に設定することとしても良い。
ここで、水温推定値と実水温との差が大きい場合とは、すなわち一次故障判定時刻ｔ１において、水温を正しく推定できていないと言えるから、より故障の可能性が高い、言い換えると温度制御が上手くいっていない場合であると考えられる。
そのため、偏差ΔＴが大きい場合には、一次故障判定の診断確度が高いと考えられるから、所定時間Δｔを短くすることで、正確な故障判定をより迅速に行うことができる。

しかしながら、一次故障判定時刻ｔ１における水温推定値と実水温との偏差ΔＴが小さい場合には、一次故障判定のみでは未だ診断確度が十分ではないと考えられるため、故障判定に要する時間を十分に取って正確性を向上させることができる。

具体的には、図４において水温推定値と実水温との偏差ΔＴが所定の値よりも小さい実水温Ａとして実線で示したような推移を辿った場合には、同図において実線で示すように、グリルシャッター２１の保持時間を長く確保し、所定時間Δｔを長くとることで、より二次故障判定における診断確度を向上することが望ましい。
他方、図４において水温推定値と実水温との偏差ΔＴが所定の値よりも大きい実水温Ｂとして一点鎖線で示したような推移を辿る場合には、同図で一点鎖線で示すように、グリルシャッター２１の保持時間を短くしてかかる所定時間Δｔを短くすることで、より二次故障判定における迅速性を向上することが望ましい。
あるいは、実水温Ｂのような推移の場合には、一次故障判定のみで診断を確定してしまったとしても良い。このように、一次故障判定のみでサーモスタット２０の故障判定を行う場合にも、かかる水温推定値は、「グリルシャッター２１の開閉状態を考慮」して算出されている。

このように、一次故障判定時刻ｔ１と二次故障判定時刻ｔ２との間の所定時間Δｔを、実水温と推定温度とに基づいて変化させることで、故障判定の確度が高いときには迅速性を重視し、比較的確度が低いときには正確性を重視して故障判定を行うことができる。

また、本実施形態では、一次故障判定時刻ｔ１における水温推定値と実水温との偏差ΔＴが小さい場合には、故障判定に要する時間を十分に取って正確性を向上させる。
かかる構成により、さらに故障判定の正確性が向上する。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、本実施形態ではエンジンを有する車両の場合についてのみ述べたが、その他、モーターを駆動源として用いたハイブリッド車等に用いたとしても良い。
また、上記実施形態では、説明の単純化のため一次故障判定時刻、二次故障判定時刻との表現を用いたが、かかる一次故障判定及び二次故障判定の実施は、所定の幅を持った時間の中で行われても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１１…エンジン、１２…流路、１２ａ…ラジエータを経由する流路、１２ｂ…ラジエータを経由しない流路、２０…サーモスタット、２１…グリルシャッター、３０…故障判定手段、１００…車両

Claims

冷却水を冷却するためのラジエータと、
前記ラジエータの前方に配置されて、車両に配置されたグリルを開閉するグリルシャッターと、
前記ラジエータを経由する流路と前記ラジエータを経由しない流路とに前記冷却水の流路を切り替えるサーモスタットと、
前記車両の車速を検出する車速センサと、
前記冷却水の実温度と、前記車速センサで検出された車速に応じて開閉する前記グリルシャッターの前記車両の走行中の開閉状態によって減少もしくは上昇するように変化する前記冷却水の温度変化を考慮して算出した前記冷却水の推定温度と、に基づいて前記サーモスタットの開固着判定を行う故障判定手段と、を有し、
前記故障判定手段は、前記推定温度が前記サーモスタットの開弁温度である所定値を超えた際に、一次故障判定として前記冷却水の実温度が前記所定値を超えているかを判定し、前記冷却水の実温度が前記所定値を超えていない場合は仮故障と判定し、前記一次故障判定により仮故障と判定されてから所定時間経過した際に前記サーモスタットの開固着判定を再度実施する二次故障判定として前記冷却水の実温度が前記所定値を超えているかを再度判定し、当該二次故障判定において前記冷却水の実温度が前記所定値を超えていない場合は故障と判定し、前記冷却水の実温度が前記所定値を超えている場合は正常と判定し、
前記一次故障判定の後、前記グリルシャッターを開状態として前記二次故障判定との間、開状態を維持することを特徴とする車両。
請求項１に記載の車両であって、
前記所定時間は、前記一次故障判定を実施した際の前記実温度と、前記推定温度との差に基づいて設定することを特徴とする車両。
請求項２に記載の車両であって、
前記所定時間は、前記一次故障判定を実施した際における前記実温度と前記推定温度との偏差が小さい程長くなることを特徴とする車両。