JPH10176534A - エンジン冷却系のサーモスタット故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーモスタットの故障の有無を診断できるよ
うにする。 【解決手段】 サーモスタット１３よりもエンジン１１
側の冷却水循環経路にエンジン側冷却水温センサ２０を
設け、ラジエータ１５側の冷却水循環経路にラジエータ
側冷却水温センサ２１を設ける。サーモスタット１３が
正常であれば閉じている温度領域で、エンジン側冷却水
温とラジエータ側冷却水温との温度差又は温度変化率に
基づいて、サーモスタット１３が閉じずに開き放しにな
る開故障の有無を診断する。更に、サーモスタット１３
が正常であれば開いている温度領域で、エンジン側冷却
水温とラジエータ側冷却水温との温度差又は温度変化率
に基づいて、サーモスタット１３が開かずに閉じ放しに
なる閉故障の有無を診断する。この場合、故障判定の判
定基準値は、エンジンの運転状態、外気温、吸気温、空
調装置の作動状態のうちの少なくとも１つに基づいて設
定すると良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却水
の温度調節を行うサーモスタットの故障の有無を検出す
るエンジン冷却系のサーモスタット故障検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水冷式のエンジンでは、エンジ
ン内の冷却水路（ウォータジャケット）とラジエータと
の間で冷却水を循環させる冷却水循環経路に、冷却水温
に応じて自動的に開閉するサーモスタットを設け、エン
ジンの始動後に暖機運転が完了するまでは、サーモスタ
ットを閉じて冷却水の循環を停止し、エンジン側の冷却
水温を速やかに適正温度域に上昇させて、燃費向上、エ
ミッション低減を図り、エンジン側の冷却水温が適正温
度域を越えたときにサーモスタットを自動的に開いて、
ラジエータ側の冷えた冷却水をエンジン側へ循環させて
エンジン側の冷却水温を適正温度域まで低下させるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サーモスタ
ットの故障モードには、サーモスタットが開き放しにな
る開故障と、閉じ放しになる閉故障とがある。開故障が
発生すると、エンジンが冷えた状態で始動する冷間始動
時でも、始動当初からラジエータ内の冷えた冷却水がエ
ンジン内に循環されてしまうため、始動後のエンジン側
の冷却水温の上昇が妨げられて、エンジンの暖機が遅
れ、燃費悪化やエミッション増加を招いてしまう。ま
た、閉故障が発生すると、エンジン側の冷却水温が適正
温度域を越えたときでも、ラジエータ側の冷えた冷却水
がエンジン側に循環されないため、エンジン側の冷却水
温が上昇し続け、エンジンがオーバーヒートしてしまう
おそれがある。従って、サーモスタットの故障が発生し
たときには、それを直ちに検出して運転者に警告するこ
とが望ましい。

【０００４】尚、エンジン冷却系の故障を検出する公知
技術として、特開平４−１９３２９号公報に示すよう
に、ラジエータの入口と出口にそれぞれ水温センサを設
け、ラジエータの入口水温と出口水温とに基づいてラジ
エータの放熱性能を評価して、ラジエータの劣化を検出
するものがある。サーモスタットは、エンジン側の冷却
水温に応じて自動的に開閉作動するものであるため、上
記公知技術のように、サーモスタットの開閉作動とは無
関係のラジエータ側の冷却水温を２箇所で検出してもサ
ーモスタットの故障を検出することはできない。しか
も、ラジエータ側に新たに２つの温度センサを設けなけ
ればならず、その分、コスト高になる欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、サーモスタットの故
障を比較的安価な手段で精度良く検出することができる
内燃機関冷却系のサーモスタット故障検出装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】まず、本発明の理解を容
易にするために、サーモスタット故障時の冷却水温の挙
動を図５及び図６を用いて説明する。

【０００７】図５は、サーモスタットが開き放しになる
開故障が発生したときのエンジン側冷却水温とラジエー
タ側冷却水温の挙動を正常時と比較して示したものであ
る。冷間始動時には、サーモスタットが正常であれば閉
弁しているため、冷却水の循環が停止されて、エンジン
側冷却水温の上昇が促進され、ラジエータ側冷却水温は
ほとんど上昇しないが、開故障が発生すると、冷間始動
時でも、始動当初からラジエータ内の冷えた冷却水がエ
ンジン内に循環されてしまうため、始動後のエンジン側
冷却水温の上昇が遅れ、一方、ラジエータ側冷却水温は
始動直後から上昇し始める。

【０００８】また、暖機完了後（サーモスタットの開弁
後）に、エンジン側冷却水温がサーモスタットの閉弁温
度以下に低下したときには、サーモスタットが正常であ
れば閉弁して冷却水の循環が停止され、エンジン側冷却
水温が再上昇し、ラジエータ側冷却水温が低下するが、
開故障時には、サーモスタットが閉弁せずに冷却水が循
環し続けてエンジン側冷却水温が低下し続け、一方、ラ
ジエータ側冷却水温は上昇する。

【０００９】図６は、サーモスタットが閉じ放しになる
閉故障が発生したときのエンジン側冷却水温とラジエー
タ側冷却水温の挙動を正常時と比較して示したものであ
る。エンジン側冷却水温がサーモスタット開弁温度を越
えたときには、サーモスタットが正常であれば開弁し
て、ラジエータ側の冷えた冷却水がエンジン側に循環さ
れ、エンジン側冷却水温が低下し、ラジエータ側冷却水
温が上昇するが、閉故障時には、サーモスタットが開弁
せず、冷却水の循環が行われずに、エンジン側冷却水温
が上昇し続け、一方、ラジエータ側冷却水温はあまり上
昇しない。

【００１０】このように、サーモスタットが故障する
と、エンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温の挙動
が正常時と大きく異なるため、エンジン側冷却水温とラ
ジエータ側冷却水温の挙動を見ればサーモスタットが正
常か故障かを判別可能である。

【００１１】そこで、本発明の請求項１のサーモスタッ
ト故障検出装置は、サーモスタットよりもエンジン側の
冷却水循環経路の冷却水温（エンジン側冷却水温）をエ
ンジン側冷却水温検出手段により検出すると共に、サー
モスタットよりもラジエータ側の冷却水循環経路の冷却
水温（ラジエータ側冷却水温）をラジエータ側冷却水温
検出手段により検出し、エンジン側冷却水温とラジエー
タ側冷却水温とに基づいてサーモスタットの故障の有無
を故障診断手段により診断するものである。これによ
り、従来では検出できなかったサーモスタットの故障を
精度良く検出できる。しかも、エンジン側冷却水温検出
手段は、従来のエンジンにも設けられていたエンジン制
御用の水温センサを使用すれば良いので、従来のエンジ
ン制御システムにラジエータ側冷却水温検出手段を新た
に追加するだけで良く、比較的構成が簡単で、コストア
ップも少なくて済む。

【００１２】ここで、開故障の有無を診断する場合に
は、請求項２のように、サーモスタットが正常であれば
閉じている温度領域で、開故障の有無を開故障診断手段
により診断するようにすれば良い。つまり、図５に示す
ように、開故障時にエンジン側／ラジエータ側の冷却水
温の挙動が正常時の冷却水温の挙動と大きく異なる領域
は、サーモスタットが正常であれば閉じている温度領域
であるため、この温度領域で開故障の診断を行うこと
で、開故障を精度良く診断できる。

【００１３】更に、請求項３のように、エンジンを冷間
始動してからサーモスタットが開弁する温度に達するま
での期間に、サーモスタットの開故障の有無を診断する
ようにしても良い。つまり、冷間始動当初は、エンジン
側冷却水温とラジエータ側冷却水温とがほぼ同一若しく
は近い温度であるため、冷間始動してからサーモスタッ
トが開弁する温度に達するまでの期間は開故障時と正常
時の冷却水温の挙動の相違を判別しやすく、他の運転期
間と比較して開故障を正確に診断できる。

【００１４】この場合、請求項４のように、エンジン側
冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度差に基づいて
サーモスタットの開故障の有無を診断するようにしても
良い。つまり、サーモスタットが閉じているときには、
冷却水温の循環が停止されるため、エンジン側冷却水温
が上昇するが、ラジエータ側冷却水温はほぼ一定か又は
放熱により温度低下するため、エンジン側冷却水温とラ
ジエータ側冷却水温との温度差が時間経過とともに拡大
する。しかし、開故障が発生すると、冷却水の循環によ
りエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度
差が正常時よりもかなり少なくなる。従って、この温度
差から、サーモスタットが正常に閉じているか、開き放
しの開故障であるか否かを精度良く判別することができ
る。

【００１５】或は、請求項５のように、エンジン側冷却
水温とラジエータ側冷却水温の各々の温度変化率に基づ
いてサーモスタットの開故障の有無を診断するようにし
ても良い。つまり、図５に示すように、開故障時と正常
時とでは、エンジン側／ラジエータ側の冷却水温の温度
変化率が異なるため、エンジン側／ラジエータ側の冷却
水温の温度変化率から、サーモスタットが正常に閉じて
いるか、開き放しの開故障であるか否かを精度良く判別
することができる。

【００１６】一方、サーモスタットが開かずに閉じ放し
になる故障（閉故障）の有無を診断する場合には、請求
項６のように、サーモスタットが正常であれば開いてい
る温度領域で、閉故障の有無を閉故障診断手段により診
断すると良い。つまり、図６に示すように、閉故障時に
エンジン側／ラジエータ側の冷却水温の挙動が正常時の
冷却水温の挙動と大きく異なる領域は、サーモスタット
が正常であれば開いている温度領域であるため、この温
度領域で閉故障の診断を行うことで、閉故障を精度良く
診断できる。

【００１７】更に、請求項７のように、エンジンを冷間
始動してからサーモスタットが開弁する温度に達した後
（つまり暖機完了後）に、サーモスタットの閉故障の有
無を診断するようにしても良い。図６に示すように、暖
機が完了するまでは、サーモスタットが閉じていて、ラ
ジエータ側冷却水温が低温度に保たれるため、暖機完了
時にはエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との
温度差が最も大きくなり、その後の冷却水温の変化が正
常時と閉故障時とで大きく異なる。従って、暖機完了後
に閉故障の診断を行えば、閉故障時と正常時の冷却水温
の挙動を判別しやすく、他の運転期間と比較して閉故障
を正確に診断できる。

【００１８】この場合、請求項８のように、エンジン側
冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度差に基づいて
サーモスタットの閉故障の有無を診断するようにしても
良い。つまり、閉故障時には、サーモスタットが開弁温
度を越えても開かないため、図６に示すように、エンジ
ン側冷却水温が開弁温度を越えて上昇し続け、ラジエー
タ側冷却水温があまり上昇しない。このため、閉故障時
には、正常時と比較してエンジン側冷却水温とラジエー
タ側冷却水温との温度差が大きくなる。従って、この温
度差から、サーモスタットが正常に開いているか、閉じ
放しの閉故障であるか否かを精度良く判別することがで
きる。

【００１９】或は、請求項９のように、エンジン側冷却
水温とラジエータ側冷却水温の各々の温度変化率に基づ
いてサーモスタットの閉故障の有無を診断するようにし
ても良い。つまり、図６に示すように、開故障時と正常
時とでは、エンジン側／ラジエータ側の冷却水温の温度
変化率が異なるため、エンジン側／ラジエータ側の冷却
水温の温度変化率から、サーモスタットが正常に開いて
いるか、閉じ放しの閉故障であるか否かを精度良く判別
することができる。

【００２０】図５及び図６に示したエンジン側／ラジエ
ータ側の冷却水温の挙動は、エンジンの発熱量や冷却水
の放熱量を左右するパラメータである、エンジンの運転
状態、外気温、吸気温、空調装置の作動状態によって変
化する。

【００２１】この対策としては、請求項１０のように、
故障判定の判定基準値をエンジンの運転状態、外気温、
吸気温、空調装置の作動状態のうちの少なくとも１つに
基づいて判定基準値設定手段により設定すると良い。こ
のようにすれば、エンジンの発熱量や冷却水の放熱量を
考慮した故障判定が可能となり、その分、故障診断精度
を向上することができる。

【００２２】また、請求項１１のように、故障診断手段
がサーモスタットの故障有りと診断したときにそれを警
告手段によって警告するようにしても良い。このように
すれば、サーモスタットの故障を運転者に確実に知らせ
ることができる。

【００２３】更に、請求項１２のように、エンジンの冷
却系、エンジン側及びラジエータ側の両冷却水温検出手
段のいずれかが故障したときに、故障診断手段によるサ
ーモスタットの故障診断を故障診断禁止手段により禁止
するようにしても良い。これにより、誤診断を未然に防
止でき、故障診断の信頼性を向上できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】

［実施形態（１）］以下、本発明の実施形態（１）を図
１乃至図６に基づいて説明する。まず、図１に基づいて
エンジン１１の冷却系全体の概略構成を説明する。エン
ジン１１のシリンダブロックとシリンダヘッドの内部に
はウォータジャケット１２が設けられ、このウォータジ
ャケット１２内に冷却水が注入されている。このウォー
タジャケット１２の出口部にはサーモスタット１３が設
けられ、このサーモスタット１３を通過する高温の冷却
水が冷却水循環路１４を介してラジエータ１５に送られ
る。このラジエータ１５で放熱して温度低下した冷却水
は、冷却水循環路１６を介してウォータジャケット１２
内に戻される。従って、サーモスタット１３の開弁時に
は、冷却水がウォータジャケット１２→サーモスタット
１３→冷却水循環路１４→ラジエータ１５→冷却水循環
路１６→ウォータジャケット１２という経路で循環し、
エンジン１１を適温に冷却する。

【００２５】また、ウォータジャケット１２の入口部に
はウォータポンプ１７が設けられ、このウォータポンプ
１７がラジエータ１５の後方に設置された冷却ファン１
８と連結され、これらウォータポンプ１７と冷却ファン
１８とがベルト１９を介して伝達されるエンジン動力に
よって一体的に回転駆動される。ウォータポンプ１７の
回転により上記冷却水循環経路での冷却水の循環を促進
し、冷却ファン１８の回転によりラジエータ１５の放熱
効果を高め、ラジエータ１５内の冷却水の冷却を促進す
る。

【００２６】エンジン１１のシリンダブロックには、サ
ーモスタット１３よりもエンジン１１側の冷却水循環経
路であるウォータジャケット１２内の冷却水温（エンジ
ン側冷却水温）を検出するエンジン側冷却水温センサ２
０（エンジン側冷却水温検出手段）が設けられている。
尚、エンジン側冷却水温センサ２０の取付位置は、サー
モスタット１３よりもエンジン１１側の冷却水循環経路
であれば良く、例えばウォータジャケット１２のシリン
ダヘッド側の部分に取り付けても良い。

【００２７】また、サーモスタット１３よりもラジエー
タ１５側の冷却水循環路１４の途中には、ラジエータ１
１側に送られる冷却水温（ラジエータ側冷却水温）を検
出するラジエータ側冷却水温センサ２１（ラジエータ側
冷却水温検出手段）が設けられている。尚、ラジエータ
側冷却水温センサ２１の取付位置は、サーモスタット１
３よりもラジエータ１５側の冷却水循環経路であれば良
く、例えばラジエータ１５に取り付けても良い。

【００２８】これらエンジン側／ラジエータ側の両冷却
水温センサ２０，２１の出力信号は電子制御装置２２
（以下「ＥＣＵ」と略記する）に取り込まれる。このＥ
ＣＵ２２は、マイクロコンピュータを主体として構成さ
れ、エンジン制御とサーモスタット故障診断とを行う。
尚、ＥＣＵ２２は、エンジン制御用ＥＣＵとサーモスタ
ット故障診断用ＥＣＵとに分離された２つのＥＣＵから
構成しても良いし、１つのＥＣＵでエンジン制御とサー
モスタット故障診断の双方を行うようにしても良い。

【００２９】ＥＣＵ２２には、エンジン制御やサーモス
タット故障診断を行うための情報として、上述した両冷
却水温センサ２０，２１からの冷却水温信号の他、エン
ジン回転数センサ２３からのエンジン回転数信号、吸気
量センサ２４からの吸気量信号、吸気温センサ２５から
の吸気温信号、車速センサ２６からの車速信号が読み込
まれ、更に、空調装置２７のブロワモータの作動状態を
示す信号も読み込まれる。このＥＣＵ２２には、サーモ
スタット１３の故障を検出したときにそれを警告する警
告手段である警告ランプ２８と、サーモスタット１３の
故障情報を記憶する書込み可能な不揮発性メモリである
バックアップＲＡＭ２９が接続されている。このバック
アップＲＡＭ２９は、エンジン停止中もバッテリ（図示
せず）から電源が供給され、故障情報の記憶を保持し、
修理・点検時に故障情報を読み出せるようになってい
る。

【００３０】ＥＣＵ２２に内蔵されたＲＯＭ（記憶媒
体）には、図２乃至図４に示すサーモスタット故障診断
用の各プログラムが記憶され、これらのプログラムを実
行することで、サーモスタット１３の開故障と閉故障の
有無を診断する。以下、各プログラムの処理内容につい
て説明する。

【００３１】図２は、サーモスタット故障診断全体の処
理を統括する故障診断メインプログラムである。本プロ
グラムは、特許請求の範囲でいう故障診断手段としての
役割を果たし、イグニッションスイッチ（図示せず）の
オン後に所定時間毎又は所定クランク角毎に繰り返し起
動される。本プログラムが起動されると、まずステップ
１００で、後述する図３に示す開故障診断プログラムを
実行し、サーモスタット１３が開き放しになる開故障が
発生したか否かを診断する。この後、ステップ２００
で、後述する図４に示す閉故障診断プログラムを実行
し、サーモスタット１３が閉じ放しになる閉故障が発生
したか否かを診断し、本プログラムを終了する。

【００３２】ここで、図３の開故障診断プログラムによ
る開故障の診断方法について図５のタイムチャートを用
いて説明する。図５は、開故障が発生したときのエンジ
ン側冷却水温とラジエータ側冷却水温の挙動を正常時と
比較して示したものである。エンジン１１が冷えた状態
で始動する冷間始動時には、サーモスタット１３が正常
であれば閉弁しているため、冷却水の循環が停止され
て、エンジン側冷却水温の上昇が促進されるが、ラジエ
ータ側冷却水温はほとんど上昇しないため、エンジン側
冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度差が時間経過
とともに拡大する。これに対し、開故障が発生すると、
冷間始動時でも、始動当初からラジエータ１５内の冷え
た冷却水がエンジン１１のウォータジャケット１２内に
循環されてしまうため、始動後のエンジン側冷却水温と
ラジエータ側冷却水温との温度差が正常時よりもかなり
小さくなる。

【００３３】この点に着目し、図３の開故障診断プログ
ラムでは、冷間始動後の所定期間のエンジン側冷却水温
とラジエータ側冷却水温との温度差が大きいか小さいか
によってサーモスタットが正常に閉じているか、開故障
であるか否かを判別する。具体的には、まずステップ１
０１で、始動時のエンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタ
ット１３の閉弁温度以下であるか否かによって冷間始動
か否かを判定し、冷間始動時でなければ、開故障の診断
を行うことなく、本プログラムを終了する。

【００３４】ここで、開故障の診断を冷間始動時に行う
理由は、冷間始動当初は、エンジン側冷却水温とラジエ
ータ側冷却水温とがほぼ同一若しくは近い温度であるた
め、冷間始動後にエンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタ
ット１３の開弁温度に達するまでの期間は、開故障時と
正常時の冷却水温の上昇具合が大きく異なり、他の運転
期間と比較して開故障を検出しやすいためである。

【００３５】前記ステップ１０１で、冷間始動と判定さ
れた場合には、ステップ１０２に進み、開故障診断条件
が成立しているか否かを判定する。ここで、開故障診断
条件は、エンジン側冷却水温センサ２０及びラジエー
タ側冷却水温センサ２１の双方が正常であること、冷
間始動から所定時間経過後であること（但し、所定時間
は冷間始動後にエンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタッ
ト１３の開弁温度に達するまでの時間以内に設定され
る）、エンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタット１３
の開弁温度よりも低いことであり、これら〜の条件
を全て満たしたときに開故障診断条件が成立する。

【００３６】ここで、上記条件（両冷却水温センサ２
０，２１が正常であること）は、例えば冷却水温センサ
２０，２１の出力電圧が所定範囲内であるか否かによっ
て判定される。また、上記条件（冷間始動から所定時
間経過後）は、開故障時と正常時とで冷却水温の挙動に
明確な相違が現れるまでに必要な時間的条件である。ま
た、上記条件（エンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタ
ット１３の開弁温度よりも低いこと）は、エンジン側冷
却水温Ｔe がサーモスタット１３の開弁温度を越えると
サーモスタット１３が開弁してしまうため、開故障を判
別しにくくなるためである。

【００３７】上記ステップ１０２で、上記条件〜の
いずれか１つでも満たさない場合には、開故障診断条件
が不成立となり、開故障の診断を行うことなく、本プロ
グラムを終了する。上記条件（両冷却水温センサ２
０，２１が正常であること）の判定を含むステップ１０
２の処理は、特許請求の範囲でいう故障診断禁止手段と
しての役割を果たす。

【００３８】これに対し、上記〜の条件が全て満た
されて開故障診断条件が成立していれば、ステップ１０
３に進み、エンジン側冷却水温Ｔe とラジエータ側冷却
水温Ｔr との温度差（Ｔe −Ｔr ）を算出し、次のステ
ップ１０４で、この温度差（Ｔe −Ｔr ）から開故障を
判定するための開故障判定基準値αを、エンジン１１の
発熱量や冷却水の放熱量を左右するパラメータである、
吸気量Ｑ、エンジン回転数Ｎe 、吸気温、車速、空調装
置２７のブロワモータの作動状態のうちの少なくとも１
つをパラメータとしてマップ又は関数式により算出す
る。

【００３９】この後、ステップ１０５で、エンジン側冷
却水温Ｔe とラジエータ側冷却水温Ｔr との温度差（Ｔ
e −Ｔr ）を開故障判定基準値αと比較し、温度差（Ｔ
e −Ｔr ）が開故障判定基準値α以上のときには、ステ
ップ１０６に進み、サーモスタット１３が正常に開いて
いると判定して本プログラムを終了する。

【００４０】これに対し、エンジン側冷却水温Ｔe とラ
ジエータ側冷却水温Ｔr との温度差（Ｔe −Ｔr ）が開
故障判定基準値αよりも小さいときには、ステップ１０
７に進み、サーモスタット１３が開故障と判定し、次の
ステップ１０８で、警告ランプ２８を点灯又は点滅し
て、運転者に警告すると共に、バックアップＲＡＭ２９
に開故障の情報を記憶して本プログラムを終了する。

【００４１】以上説明した図３の開故障診断プログラム
は、特許請求の範囲でいう開故障診断手段としての役割
を果たす。

【００４２】次に、図４の閉故障診断プログラムによる
閉故障の診断方法について図６のタイムチャートを用い
て説明する。図６は、サーモスタット１３が閉じ放しに
なる閉故障が発生したときのエンジン側冷却水温とラジ
エータ側冷却水温の挙動を正常時と比較して示したもの
である。エンジン側冷却水温がサーモスタット開弁温度
を越えたときには、サーモスタット１３が正常であれば
開弁して、ラジエータ側の冷えた冷却水がエンジン１１
側へ循環され、エンジン側冷却水温が低下し、ラジエー
タ側冷却水温が上昇するため、エンジン側冷却水温とラ
ジエータ側冷却水温との温度差が時間経過とともに小さ
くなる。これに対し、閉故障が発生したときには、エン
ジン側冷却水温がサーモスタット開弁温度を越えても、
サーモスタット１３が開弁せず、冷却水の循環が行われ
ずに、エンジン側冷却水温が上昇し続けるが、ラジエー
タ側冷却水温はあまり上昇しないため、エンジン側冷却
水温とラジエータ側冷却水温との温度差が時間経過とと
もに益々大きくなる。

【００４３】この点に着目し、図４の閉故障診断プログ
ラムでは、冷間始動してからエンジン側冷却水温がサー
モスタット１３の開弁温度に達した後の所定期間にエン
ジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度差が大
きいか小さいかによってサーモスタットが正常に開いて
いるか、閉故障であるか否かを判別する。具体的には、
まずステップ２０１で、始動時のエンジン側冷却水温Ｔ
e がサーモスタット１３の閉弁温度以下であるか否かに
よって冷間始動か否かを判定し、冷間始動時でなけれ
ば、閉故障の診断を行うことなく、本プログラムを終了
する。

【００４４】これに対し、ステップ２０１で、冷間始動
と判定された場合には、ステップ２０２に進み、閉故障
診断条件が成立しているか否かを判定する。ここで、閉
故障診断条件は、エンジン側冷却水温センサ２０及び
ラジエータ側冷却水温センサ２１の双方が正常であるこ
と、エンジン側冷却水温Ｔe がサーモスタット１３の
開弁温度を越えてから所定時間経過していること、エ
ンジン側冷却水温Ｔeがサーモスタット１３の閉弁温度
よりも高いことであり、これら〜の条件を全て満た
したときに閉故障診断条件が成立する。

【００４５】ここで、上記条件（サーモスタット１３
の開弁温度を越えてから所定時間経過後）は、閉故障時
と正常時とで冷却水温Ｔe ，Ｔr の挙動に明確な相違が
現れるまでに必要な時間的条件である。また、上記条件
（エンジン側冷却水温Ｔeがサーモスタット１３の閉
弁温度よりも高いこと）は、エンジン側冷却水温Ｔeが
サーモスタット１３の閉弁温度以下になるとサーモスタ
ット１３が閉弁してしまうため、閉故障を判別しにくく
なるためである。

【００４６】上記ステップ２０２で、上記条件〜の
いずれか１つでも満たさない場合には、閉故障診断条件
が不成立となり、閉故障の診断を行うことなく、本プロ
グラムを終了する。

【００４７】これに対し、上記〜の条件が全て満た
されて閉故障診断条件が成立していれば、ステップ２０
３に進み、エンジン側冷却水温Ｔe とラジエータ側冷却
水温Ｔr との温度差（Ｔe −Ｔr ）を算出し、次のステ
ップ２０４で、この温度差（Ｔe −Ｔr ）から閉故障を
判定するための閉故障判定基準値βを、エンジン１１の
発熱量や冷却水の放熱量を左右するパラメータである、
吸気量Ｑ、エンジン回転数Ｎe 、吸気温、車速、空調装
置２７のブロワモータの作動状態のうちの少なくとも１
つをパラメータとしてマップ又は関数式により算出す
る。

【００４８】この後、ステップ２０５で、エンジン側冷
却水温Ｔe とラジエータ側冷却水温Ｔr との温度差（Ｔ
e −Ｔr ）を閉故障判定基準値βと比較し、温度差（Ｔ
e −Ｔr ）が閉故障判定基準値β以下のときには、ステ
ップ２０６に進み、サーモスタット１３が正常に閉じて
いると判定して本プログラムを終了する。

【００４９】これに対し、エンジン側冷却水温Ｔe とラ
ジエータ側冷却水温Ｔr との温度差（Ｔe −Ｔr ）が閉
故障判定基準値βよりも大きいときには、ステップ２０
７に進み、サーモスタット１３が閉故障と判定し、次の
ステップ２０８で、警告ランプ２８を点灯又は点滅し
て、運転者に警告すると共に、バックアップＲＡＭ２９
に閉故障の情報を記憶して本プログラムを終了する。
尚、本プログラムは、特許請求の範囲でいう閉故障診断
手段としての役割を果たす。

【００５０】以上説明した実施形態（１）によれば、エ
ンジン側冷却水温センサ２０とラジエータ側冷却水温セ
ンサ２１により検出したエンジン側冷却水温とラジエー
タ側冷却水温とに基づいて、従来では検出できなかった
サーモスタット１３の故障を検出できるので、サーモス
タット１３の故障による燃費悪化、エミッション増加、
オーバーヒートを未然に防止できる。しかも、エンジン
側冷却水温センサ２０は、従来のエンジンにも設けられ
ていたエンジン制御用の水温センサを使用すれば良いの
で、従来のエンジン制御システムにラジエータ側冷却水
温センサ２１を新たに追加するだけで良く、比較的構成
が簡単で、コストアップも少なくて済み、低コスト化の
要求も満たすことができる。

【００５１】更に、この実施形態（１）では、故障判定
基準値を設定する際に、エンジン１１の発熱量や冷却水
の放熱量を左右するパラメータである、吸気量Ｑ、エン
ジン回転数Ｎe 、吸気温、車速、空調装置２７のブロワ
モータの作動状態のうちの少なくとも１つをパラメータ
として故障判定基準値を算出するようにしたので、エン
ジン１１の発熱量や冷却水の放熱量を考慮した故障判定
が可能となり、その分、故障診断精度を向上することが
できる。

【００５２】［実施形態（２）］前記実施形態（１）で
は、サーモスタット１３の開故障と閉故障の診断を、エ
ンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との温度差に
基づいて行ったが、図７及び図８に示す実施形態（２）
では、エンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温の各
々の温度変化率に基づいてサーモスタット１３の開故障
と閉故障の診断を次のようにして行う。

【００５３】図７に示す開故障診断プログラムでは、図
３と同じく、冷間始動時で且つ開故障診断条件が成立し
ているときに、ステップ１０３ａ以降の開故障の診断処
理を実行する（ステップ１０１，１０２）。開故障診断
条件は、前記実施形態（１）と同じである。開故障の診
断を行う場合には、まずステップ１０３ａで、エンジン
側冷却水温変化率ΔＴe を、前回のエンジン側冷却水温
Ｔe(i-1)と今回のエンジン側冷却水温Ｔe(i)との差の絶
対値で求めると共に、ラジエータ側冷却水温変化率ΔＴ
r を、前回のラジエータ側冷却水温Ｔr(i-1)と今回のラ
ジエータ側冷却水温Ｔr(i)との差の絶対値で求める。

【００５４】この後、ステップ１０４ａで、エンジン側
冷却水温変化率ΔＴe から開故障を判定するための開故
障判定基準値γと、ラジエータ側冷却水温変化率ΔＴr
から開故障を判定するための開故障判定基準値δを、エ
ンジン１１の発熱量や冷却水の放熱量を左右するパラメ
ータである、吸気量Ｑ、エンジン回転数Ｎe 、吸気温、
車速、空調装置２７のブロワモータの作動状態のうちの
少なくとも１つをパラメータとしてマップ又は関数式に
より算出する。

【００５５】この後、ステップ１０５ａで、エンジン側
冷却水温変化率ΔＴe が開故障判定基準値γ以上で、且
つラジエータ側冷却水温変化率ΔＴr が開故障判定基準
値δ以下であるか否かを判定し、ΔＴe ≧γとΔＴr ≦
δの双方の条件を満たしていれば、ステップ１０６に進
み、サーモスタット１３が正常に開いていると判定して
本プログラムを終了する。

【００５６】これに対し、ΔＴe ≧γとΔＴr ≦δのい
ずれか一方でも条件を満たさないときには、ステップ１
０７に進み、サーモスタット１３が開故障と判定し、次
のステップ１０８で、警告ランプ２８を点灯又は点滅し
て運転者に警告すると共に、バックアップＲＡＭ２９に
開故障の情報を記憶して本プログラムを終了する。

【００５７】一方、図８に示す閉故障診断プログラムで
は、図４と同じく、冷間始動時で且つ閉故障診断条件が
成立しているときに、ステップ２０３ａ以降の閉故障の
診断処理を実行する（ステップ２０１，２０２）。閉故
障診断条件は前記実施形態（１）と同じである。閉故障
の診断を行う場合には、まずステップ２０３ａで、エン
ジン側冷却水温変化率ΔＴe を、前回のエンジン側冷却
水温Ｔe(i-1)と今回のエンジン側冷却水温Ｔe(i)との差
の絶対値で求めると共に、ラジエータ側冷却水温変化率
ΔＴr を、前回のラジエータ側冷却水温Ｔr(i-1)と今回
のラジエータ側冷却水温Ｔr(i)との差の絶対値で求め
る。

【００５８】この後、ステップ２０４ａで、エンジン側
冷却水温変化率ΔＴe とラジエータ側冷却水温変化率Δ
Ｔr との比ΔＴe ／ΔＴr から閉故障を判定するための
閉故障判定基準値εを、エンジン１１の発熱量や冷却水
の放熱量を左右するパラメータである、吸気量Ｑ、エン
ジン回転数Ｎe 、吸気温、車速、空調装置２７のブロワ
モータの作動状態のうちの少なくとも１つをパラメータ
としてマップ又は関数式により算出する。

【００５９】この後、ステップ２０５ａで、エンジン側
冷却水温変化率ΔＴe とラジエータ側冷却水温変化率Δ
Ｔr との比ΔＴe ／ΔＴr を閉故障判定基準値εと比較
し、ΔＴe ／ΔＴr ≦εであれば、ステップ２０６に進
み、サーモスタット１３が正常に閉じていると判定して
本プログラムを終了する。

【００６０】これに対し、ΔＴe ／ΔＴr ＞εの場合に
は、ステップ２０７に進み、サーモスタット１３が閉故
障と判定し、次のステップ２０８で、警告ランプ２８を
点灯又は点滅して、運転者に警告すると共に、バックア
ップＲＡＭ２９に閉故障の情報を記憶して本プログラム
を終了する。

【００６１】［その他の実施形態］前記実施形態
（１），（２）では、サーモスタット１３の開故障の診
断を冷間始動後の所定時間経過後に行うようにしたが、
開弁状態のサーモスタット１３が閉弁した後（図５のＴ
2 以後）の所定時間経過後に開故障を診断するようにし
ても良い。要は、サーモスタット１２が正常であれば閉
じている温度領域で、開故障の診断を行うようにすれば
良い。また、故障判定基準値を算出する際に用いるパラ
メータとして、吸気量に代えて吸気管圧力を用いても良
く、また、吸気温に代えて外気温を用いても良い。

【００６２】また、図１のシステム構成例では、ラジエ
ータ１５を冷却する冷却ファン１８をエンジン１１の動
力によって回転駆動するようにしたが、電動モータを駆
動源とする電動ファンを用いるようにしても良い。ま
た、ラジエータ１５の取付位置はウォータジャケット１
２の出口部に限定されず、ウォータジャケット１２の入
口部等、他の部分であっても良い。

【００６３】また、エンジン側冷却水温とラジエータ側
冷却水温の挙動は、ウォータポンプ１７、冷却ファン１
８、空調装置２７のブロワモータの故障によっても影響
を受けるため、エンジン側冷却水温とラジエータ側冷却
水温からウォータポンプ１７、冷却ファン１８、空調装
置２７のブロワモータの故障も診断するようにしても良
い。また、エンジン側冷却水温センサ２０の故障時に
は、ラジエータ側冷却水温センサ２１の出力信号をエン
ジン制御情報として用いるようにしても良い。

【００６４】その他、本発明は、開故障診断プログラム
と閉故障診断プログラムのいずれか一方のみを実施する
ようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更して実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン冷却
系全体の構成を示す図

【図２】サーモスタット故障診断メインプログラムの処
理の流れを示すフローチャート

【図３】実施形態（１）の開故障診断プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図４】実施形態（１）の閉故障診断プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図５】サーモスタットが開き放しになる開故障が発生
したときのエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温
の挙動を正常時と比較して示したタイムチャート

【図６】サーモスタットが閉じ放しになる閉故障が発生
したときのエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温
の挙動を正常時と比較して示したタイムチャート

【図７】実施形態（２）の開故障診断プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図８】実施形態（２）の閉故障診断プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【符号の説明】

１１…エンジン、１２…ウォータジャケット、１３…サ
ーモスタット、１４…冷却水循環路、１５…ラジエー
タ、１６…冷却水循環路、１８…冷却ファン、２０…エ
ンジン側冷却水温センサ（エンジン側冷却水温検出手
段）、２１…ラジエータ側冷却水温センサ（ラジエータ
側冷却水温検出手段）、２２…ＥＣＵ（故障診断手段，
開故障診断手段，閉故障診断手段，故障診断禁止手
段）、２３…エンジン回転数センサ、２４…吸気量セン
サ、２５…吸気温センサ、２６…車速センサ、２７…空
調装置、２８…警告ランプ（警告手段）、２９…バック
アップＲＡＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを冷却する冷却水の循環経路に
   おいて該エンジンとラジエータとの間に設けられたサー
   モスタットの故障を検出する内燃機関冷却系のサーモス
   タット故障検出装置であって、 前記サーモスタットよりも前記エンジン側の冷却水循環
   経路の冷却水温（以下「エンジン側冷却水温」という）
   を検出するエンジン側冷却水温検出手段と、 前記サーモスタットよりも前記ラジエータ側の冷却水循
   環経路の冷却水温（以下「ラジエータ側冷却水温」とい
   う）を検出するラジエータ側冷却水温検出手段と、 前記エンジン側及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出
   手段によって検出したエンジン側冷却水温とラジエータ
   側冷却水温とに基づいて前記サーモスタットの故障の有
   無を診断する故障診断手段とを備えていることを特徴と
   するエンジン冷却系のサーモスタット故障検出装置。
2. 【請求項２】 前記故障診断手段は、前記サーモスタッ
   トが正常であれば閉じている温度領域で、該サーモスタ
   ットが閉じずに開き放しになる故障（以下「開故障」と
   いう）の有無を診断する開故障診断手段を有することを
   特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却系のサーモス
   タット故障検出装置。
3. 【請求項３】 前記開故障診断手段は、前記エンジンを
   冷間始動してから前記サーモスタットが開弁する温度に
   達するまでの期間に前記サーモスタットの開故障の有無
   を診断することを特徴とする請求項２に記載のエンジン
   冷却系のサーモスタット故障検出装置。
4. 【請求項４】 前記開故障診断手段は、前記エンジン側
   及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出手段によって検
   出したエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との
   温度差に基づいて前記サーモスタットの開故障の有無を
   診断することを特徴とする請求項２又は３に記載のエン
   ジン冷却系のサーモスタット故障検出装置。
5. 【請求項５】 前記開故障診断手段は、前記エンジン側
   及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出手段によって検
   出したエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温の各
   々の温度変化率に基づいて前記サーモスタットの開故障
   の有無を診断することを特徴とする請求項２又は３に記
   載のエンジン冷却系のサーモスタット故障検出装置。
6. 【請求項６】 前記故障診断手段は、前記サーモスタッ
   トが正常であれば開いている温度領域で、該サーモスタ
   ットが開かずに閉じ放しになる故障（以下「閉故障」と
   いう）の有無を診断する閉故障診断手段を有することを
   特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジン
   冷却系のサーモスタット故障検出装置。
7. 【請求項７】 前記閉故障診断手段は、前記エンジンを
   冷間始動してから前記サーモスタットが開弁する温度に
   達した後に前記サーモスタットの閉故障の有無を診断す
   ることを特徴とする請求項６に記載のエンジン冷却系の
   サーモスタット故障検出装置。
8. 【請求項８】 前記閉故障診断手段は、前記エンジン側
   及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出手段によって検
   出したエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温との
   温度差に基づいて前記サーモスタットの閉故障の有無を
   診断することを特徴とする請求項６又は７に記載のエン
   ジン冷却系のサーモスタット故障検出装置。
9. 【請求項９】 前記閉故障診断手段は、前記エンジン側
   及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出手段によって検
   出したエンジン側冷却水温とラジエータ側冷却水温の各
   々の温度変化率に基づいて前記サーモスタットの閉故障
   の有無を診断することを特徴とする請求項６又は７に記
   載のエンジン冷却系のサーモスタット故障検出装置。
10. 【請求項１０】 前記故障診断手段は、故障判定の判定
    基準値を前記エンジンの運転状態、外気温、吸気温、空
    調装置の作動状態のうちの少なくとも１つに基づいて設
    定する判定基準値設定手段を有することを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれかに記載のエンジン冷却系のサー
    モスタット故障検出装置。
11. 【請求項１１】 前記故障診断手段が前記サーモスタッ
    トの故障有りと診断したときにそれを警告する警告手段
    を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいず
    れかに記載のエンジン冷却系のサーモスタット故障検出
    装置。
12. 【請求項１２】 前記エンジンの冷却系、前記エンジン
    側及び前記ラジエータ側の両冷却水温検出手段のいずれ
    かが故障したときに、前記故障診断手段による前記サー
    モスタットの故障診断を禁止する故障診断禁止手段を備
    えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか
    に記載のエンジン冷却系のサーモスタット故障検出装
    置。