(57)【要約】【課題】エンジンの冷却水温度センサが故障しても流路切換弁の故障を判定することが可能な故障診断装置を提供する。【解決手段】故障診断装置１００は、エンジン１の暖機中に冷却水がラジエータ６を迂回して流れ、暖機後に冷却水がラジエータ６を経由して流れるように流路を切り換える流路切換弁７と、ラジエータ６に近接して配置されエンジン１の吸気を冷却するインタークーラ２３と、を備えるエンジン１の冷却システムにおける流路切換弁７の故障を診断する。故障診断装置１００は、インタークーラ２３の下流側の吸気温度を検出する吸気温度検出器９と、エンジン１の暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との比較に基づいて流路切換弁７の故障を判定する故障判定部１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの暖機中に冷却水がラジエータを迂回して流れ、暖機後に冷却水が前記ラジエータを経由して流れるように流路を切り換える流路切換弁と、前記ラジエータに近接して配置され前記エンジンの吸気を冷却するインタークーラと、を備えるエンジンの冷却システムにおける前記流路切換弁の故障を診断する故障診断装置であって、
前記インタークーラの下流側の吸気温度を検出する吸気温度検出器と、
前記エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との比較に基づいて前記流路切換弁の故障を判定する故障判定部と、
を備えることを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記故障判定部は、前記エンジンの暖機中のアイドル状態における吸気温度と暖機後のアイドル状態における吸気温度との比較に基づいて前記流路切換弁の故障を判定する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の故障診断装置であって、
前記故障判定部は、暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との差が故障判定値以下である場合、前記流路切換弁が故障していると判定する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
前記吸気温度検出器は、前記インタークーラの出口温度を吸気温度として検出する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却システムにおける流路切換弁の故障を診断する故障診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷却水回路は、エンジン内で冷却水を循環させる循環回路と、エンジン通過後の冷却水をラジエータへと送り放熱させた後、再度エンジンへと還流させるラジエータ回路と、を備える。各回路の切り換えは、循環回路とラジエータ回路との分岐部に設けられるサーモスタットによって行われる。サーモスタットは、冷却水温度が予め設定された所定温度（例えば８０℃）に達すると開弁して冷却水回路を切り換える。
【０００３】
すなわち、冷間始動時などの冷却水温度が低い場合はサーモスタットが閉弁して冷却水回路が循環回路となり、冷却水温度が所定温度に達するとサーモスタットが開弁して冷却水回路がラジエータ回路となる。
【０００４】
ここで、サーモスタットが閉弁した状態で固着する閉故障を起こした場合、冷却水温度が所定温度を超えてもサーモスタットが開弁しなくなる。
【０００５】
このような閉故障を検出するため、特許文献１には、サーモスタットの故障を検出する装置が記載されている。この装置は、冷却水温度を検出する冷却水温度センサと、運転状態から冷却水温度を推定する冷却水温度推定手段と、を備え、検出された冷却水温度と推定された冷却水温度とに基づいてサーモスタットの故障を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の故障検出装置では、冷却水温度センサの信号を使用しているので、冷却水温度センサが故障した場合にはサーモスタットの故障を検出することができない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの冷却水温度センサが故障しても流路切換弁の故障を判定することが可能な故障診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジンの暖機中に冷却水がラジエータを迂回して流れ、暖機後に冷却水がラジエータを経由して流れるように流路を切り換える流路切換弁と、ラジエータに近接して配置されエンジンの吸気を冷却するインタークーラと、を備えるエンジンの冷却システムにおける流路切換弁の故障を診断する故障診断装置であって、インタークーラの下流側の吸気温度を検出する吸気温度検出器と、エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との比較に基づいて流路切換弁の故障を判定する故障判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、エンジンの暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度とを比較して流路切換弁の故障を判定するので、冷却水温度センサが故障した場合であっても、流路切換弁の故障を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る故障診断装置を搭載したエンジンの構成図である。
【図２】コントローラの処理内容を示すフローチャートである。
【図３】サーモスタットの故障が判定される場合の運転状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における故障診断装置１００を搭載したエンジン１の構成図である。なお、本実施形態のエンジン１として、ディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、ガソリンエンジンであってもよい。
【００１４】
エンジン１は、吸気が流れる吸気通路２と、燃焼後の排気が流れる排気通路３と、排気の一部を吸気通路２へ還流させるＥＧＲ通路４と、を備える。
【００１５】
吸気通路２は、上流側から順に、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２及びインタークーラ２３を有する。エアクリーナ２１を介して吸入された吸気は、ターボチャージャ２２によって圧縮され、インタークーラ２３によって冷却された後、エンジン１の燃焼室内へ吸入される。
【００１６】
排気通路３は、上流側から順に、タービン３１、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ：酸化触媒）３２、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）３３及びＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒３４を有する。タービン３１は、排気の圧力によって回転し、同軸上に配置されるターボチャージャ２２を回転駆動する。ＤＯＣ３２は、排気中のＮＯ（一酸化窒素）をＮＯ２（二酸化窒素）へと酸化させる。ＤＰＦ３３は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタである。ＳＣＲ触媒３４は、尿素水溶液から生成される還元剤としてのアンモニアを用いてＮＯｘ（窒素酸化物）を選択還元浄化する。
【００１７】
ＥＧＲ通路４は、排気通路３のタービン３１より上流側から分岐して吸気通路２のインタークーラ２３より下流側へと接続される。ＥＧＲ通路４は、ＥＧＲ通路４を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラ４１と、吸気通路２へ導入する排気の量を調整するＥＧＲバルブ４２と、を有する。
【００１８】
エンジン１はさらに冷却システムとして、冷却水を循環させる冷却水回路５と、冷却水回路５の途中に設けられ冷却水を冷却するラジエータ６と、冷却水回路５を切り換え可能なサーモスタット７と、を備える。冷却水回路５は、冷却水をラジエータ６を迂回してエンジン１内で循環させる循環回路（不図示）と、冷却水をラジエータ６を経由して循環させるラジエータ回路５１と、から構成される。
【００１９】
インタークーラ２３はラジエータ６の車両前方側に近接配置され、冷却ファン８の作動によってインタークーラ２３を通過する吸気及びラジエータ６を流れる冷却水が冷却される。インタークーラ２３はラジエータ６に近接配置されるので、冷却ファン８が作動していない場合、また車両の走行風が生じていない場合、インタークーラ２３を通過するエンジン１の吸気には、ラジエータ６を流れる冷却水の熱が伝達される。
【００２０】
サーモスタット７は、予め設定された所定温度（例えば８０℃）を閾値とし、冷却水温度が所定温度より低い場合には閉弁し、冷却水温度が所定温度以上となる場合には開弁する。冷却水回路５は、サーモスタット７が閉弁すると冷却水がラジエータ６を迂回する循環回路となり、サーモスタット７が開弁すると冷却水がラジエータ６を流れるラジエータ回路５１となる。これにより、冷却水温度が低い場合には冷却水の暖機が促進され、冷却水温度が高くなるとラジエータ６から放熱されるので、冷却水温度を常に適切な温度範囲内に維持することができる。
【００２１】
次に、このエンジン１の冷却システムにおけるサーモスタット７の故障を診断する故障診断装置１００について説明する。
【００２２】
故障診断装置１００は、吸気通路２のインタークーラ２３より下流側に設けられインタークーラ２３を通過した直後の吸気の温度を検出するインタークーラ出口温度センサ９と、エンジン１の運転状態をモニターするとともにインタークーラ出口温度センサ９から送信される信号に基づいて故障判定を行うコントローラ１０と、を備える。
【００２３】
図２は、コントローラ１０の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態となってエンジン１が始動した時に実行される。
【００２４】
ステップＳ１においてコントローラ１０は、フラグＦを０に設定する。フラグＦは、後述する温度Ｔ１に値が記憶されている場合に１となる。ここでは、リセットのためにフラグＦが０に設定される。
【００２５】
ステップＳ２においてコントローラ１０は、エンジンの始動が冷間始動であるか否かを判定する。冷間始動であると判定されると処理がステップＳ３へ進み、冷間始動でないと判定されると処理が終了する。冷間始動とは、エンジン１の冷却水が十分に冷えている状態（例えば、冷却水温度≒外気温度）でのエンジン始動を意味する。したがって、冷却水が冷えていない状態でのエンジン再始動の場合には、冷間始動ではないと判定され、処理が終了する。
【００２６】
ステップＳ３においてコントローラ１０は、エンジン１がアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態であると判定されると処理がステップＳ４へ進み、アイドル状態でないと判定されると本ステップの処理が再度実行される。アイドル状態とは、車両が停車中であって運転者からの加速意図がない場合のエンジン１の状態を意味する。すなわち、エンジン１がアイドル状態であるとの判定は、エンジン回転速度が所定の低回転範囲内であること、及びエンジントルクが所定の低トルク範囲内であること、を両方満たす場合に成立する。したがって、ステップＳ２において冷間始動であると判定されて処理が本ステップに移行した場合には、エンジン始動直後であるので本ステップにおいてアイドル状態であると判定される。
【００２７】
エンジン１がアイドル状態である場合には車両が停止しており走行風が生じないので、インタークーラ２３を通過する吸気がラジエータ６内の冷却水の熱の影響を受けやすい。したがって、アイドル状態である場合に後述する故障判定を行うことで故障判定の精度を向上させることができる。
【００２８】
また、アイドル状態であるとの判定に加えて、冷却ファンが停止していることを本ステップの判定条件に追加してもよい。これにより、インタークーラ２３を通過する吸気がラジエータ６内の冷却水の熱の影響をより受けやすい状況であることを判定することができ、後述の故障判定の精度を向上させることができる。
【００２９】
ステップＳ４においてコントローラ１０は、フラグＦが０であるか否かを判定する。フラグＦが０であると判定されると処理がステップＳ５へ進み、フラグＦがゼロでないと判定されると処理がステップＳ７へ進む。
【００３０】
ステップＳ５においてコントローラ１０は、インタークーラ出口温度センサ９によって検出された温度をＴ１として記憶する。つまり、温度Ｔ１は、冷間始動時のアイドル状態におけるインタークーラ出口温度である。
【００３１】
ステップＳ６においてコントローラ１０は、フラグＦを１に設定する。すなわち、フラグＦは、温度Ｔ１に値が記憶されている場合に１となり、記憶されていない場合に０となる。本ステップが実行された後、処理がステップＳ４へ進む。ステップＳ４においてフラグＦが０でないと判定されると処理がステップＳ７へ進む。
【００３２】
ステップＳ７においてコントローラ１０は、エンジン１が始動されてから暖機終了時間が経過したか否かを判定する。暖機終了時間が経過したと判定されると処理がステップＳ８へ進み、経過していないと判定されると処理がステップＳ３へ進む。本フローチャートの処理はエンジン１が始動した時に開始されるので、ステップＳ１の処理が実行される時にカウントを開始するタイマを別途備えることで、エンジン始動時からの経過時間を積算することができる。暖機終了時間は、冷却水の温度が十分に上昇してサーモスタット７が開弁し、冷却水回路５がラジエータ回路５１となっていると想定できる程度の時間に予め設定される。
【００３３】
ステップＳ８においてコントローラ１０は、インタークーラ出口温度センサ９によって検出された温度をＴ２として記憶する。つまり、温度Ｔ２は、暖機終了後のアイドル状態におけるインタークーラ出口温度である。
【００３４】
ステップＳ９においてコントローラ１０は、温度Ｔ２と温度Ｔ１との差が故障判定値より大きいか否かを判定する。温度Ｔ２と温度Ｔ１との差が故障判定値より大きいと判定されると処理がステップＳ１０へ進み、サーモスタット７は故障していないと判断される。一方、温度Ｔ２と温度Ｔ１との差が故障判定値以下であると判定されると処理がステップＳ１１へ進み、サーモスタット７が故障していると判断される。
【００３５】
冷間始動直後には冷却水がラジエータ６に流れていないので、ラジエータ６内の冷却水の温度はほぼ外気温度に等しく、インタークーラ２３を通過する吸気の温度Ｔ１は冷却水の熱の影響を受けない。その後、暖機終了時間が経過すると高温の冷却水がラジエータ６に流れたと想定されるので、ラジエータ６内の冷却水の温度は高く、インタークーラ２３を通過する吸気の温度Ｔ２は冷却水の熱の影響を受け、温度Ｔ１より故障判定値以上高くなると考えられる。したがって、ステップＳ９によって温度Ｔ２と温度Ｔ１との差が故障判定値以下であるか判定することでサーモスタット７が閉故障していると判断することができる。
【００３６】
図３は、サーモスタット７の故障が判定される場合の運転状態を示すタイムチャートである。
【００３７】
エンジン１が冷間始動され、時刻ｔ１においてアイドル状態となると、インタークーラ出口温度センサ９によって検出された温度がＴ１として記憶される。その後、車両の走行によってエンジン回転速度が上昇するのに伴ってインタークーラ出口温度が上昇する。これは、排気通路３に設けられるタービン３１の熱が回転軸を介してターボチャージャ２２へと伝達され、吸気温度が上昇するためである。また、エンジン負荷の増大によって冷却水温度が上昇していく。
【００３８】
時刻ｔ２において、冷却水温度がサーモスタット７の所定温度に達した時、正常時であればサーモスタット７が開弁して冷却水がラジエータ６へと流れ、冷却水温度が低下していくが、サーモスタット７が閉故障していると開弁せず、冷却水がラジエータ６へと流れないので冷却水温度はさらに上昇していく。
【００３９】
時刻ｔ３においてアイドル状態となると、既に暖機終了時間が経過しているのでインタークーラ出口温度センサ９によって検出された温度がＴ２として記憶される。ここで、サーモスタット７が閉故障していると、高温の冷却水がエンジン始動後一度もラジエータ６に流れないので、ラジエータ６内の冷却水の温度は低いまま保たれる。これにより、ラジエータ６に近接して配置されるインタークーラ２３を通過する吸気は、ラジエータ６内の冷却水から熱伝達を受けないので、温度Ｔ２は温度Ｔ１からほとんど変化しない。したがって、温度Ｔ１と温度Ｔ２との差が故障判定値以下となり、サーモスタット７が故障していると判定される。
【００４０】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４１】
エンジン１の暖機中である冷間始動時の吸気温度と暖機終了時間経過後の吸気温度とを比較して、サーモスタット７が故障していると判定するので、たとえ冷却水温度を検出するセンサが故障した場合であってもサーモスタット７の故障を検出することができる。
【００４２】
さらに、サーモスタット７の故障の判定に用いる吸気温度を、エンジン１がアイドル状態である場合の吸気温度とすることで、エンジン回転速度やエンジントルクに応じたターボチャージャ２２から吸気への伝熱量を考慮する必要が無いので、精度よくサーモスタット７の故障を判定することができる。
【００４３】
さらに、暖機中の吸気温度と暖機後の吸気温度との差が故障判定値以下である場合にサーモスタット７が故障していると判定するので、エンジン始動後にラジエータ６内の冷却水の温度が上昇したか否かをより精度よく判定することができ、サーモスタット７の故障判定精度をさらに向上させることができる。
【００４４】
さらに、サーモスタット７の故障の判定に用いる吸気の温度をインタークーラ２３の出口温度としたので、ラジエータ６内の冷却水の熱によって影響を受ける吸気温度の変化をより正確に検出することができ、サーモスタット７の故障判定精度をさらに向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、インタークーラ出口温度センサ９によって検出されるインタークーラ２３の出口における吸気温度を用いて故障判定を行っているが、これに代えて、さらに下流側の吸気温度（例えばインテークマニホールドにおける吸気温度）を用いてもよい。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、サーモスタット７によって冷却水回路５を循環回路とラジエータ回路５１とに切り換えているが、その他の流路切換機構を用いて冷却水回路５を切り換えてもよい。この場合、サーモスタットに代えて流路切換機構の故障を判定することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  エンジン
６  ラジエータ
７  サーモスタット（流路切換弁）
９  インタークーラ出口温度センサ（吸気温度検出器）
１０  コントローラ（故障判定部）
２３  インタークーラ
１００  故障診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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