(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水通路に設けられたサーモスタットの故障を診断する内燃機関のサーモスタット故障診断装置であって、
前記サーモスタットより上流側の前記冷却水通路の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記内燃機関の吸入空気量あるいは燃料噴射量を検出する検出手段と、
前記内燃機関の始動後で前記検出手段の検出量に相関するパラメータ値が所定量以上である時の、前記冷却水温の上昇量が所定値に達するまでの時間、あるいは前記冷却水温が所定温度に上昇するまでの時間にもとづいて前記サーモスタットの故障を検出する診断手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関のサーモスタット故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却水の温度調節を行なうサーモスタットの故障の有無を診断する内燃機関のサーモスタット故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）に搭載される内燃機関、例えば水冷式のエンジンでは、燃焼室およびシリンダを囲むようエンジン本体内部に形成してあるウォータジャケットに、入／出水路を介してラジエータを連通接続し、これら間に冷却水を循環させて、エンジンの熱を外気に放熱することが行われている。
【０００３】
こうしたエンジンでは、常に冷却水温を適正に保つために、エンジンの冷却水通路、例えばウォータジャケットの出口部に、冷却水温に応じて開閉する自動開閉式のサーモスタットを設けることが行われている。
【０００４】
サーモスタットは、一般にワックスパラフィンの体積変化により弁体を開閉させる構造が採用してあるので耐久性に優れるが、それでも故障することがある。
【０００５】
サーモスタットが閉じたままとなる故障は、自動車のメータパネル内にある水温計の指針が急激に上昇する挙動から推定できるが、サーモスタットが開いたままとなる故障はわかりにくい。
【０００６】
そこで、このサーモスタット開いたままとなる故障診断が行なえる技術として、近時、特開平１０−１８４４３３号公報に開示されているサーモスタットの故障診断の技術が提案されている。
【０００７】
同故障診断は、エンジン始動後にエンジン側冷却水温の上昇量が所定値に達するまで、又はエンジン側冷却水温が所定温度に達するまでの経過時間、点火回数、エンジン発生熱量の積算値のいずれかを判定し、その判定値にもとづいてサーモスタットの開故障を診断する技術である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車は、エンジン始動後にアイドリング運転したり、エンジン始動後に、即、走行させたりするなど、使い方は様々で、日常ではエンジン始動後にアイドリング運転させておくことなどは頻繁に見られる。
【０００９】
ところが、上記公報の故障診断は、このエンジン始動後にアイドリング運転させている状況があると、サーモスタットが実際には故障していないにもかかわらず、故障していると誤診断するおそれがある。
【００１０】
すなわち、エンジンのアイドリング運転は、自動車を走行させた場合に比べ、エンジンの発生熱量が低いので、発生した熱量の大部分は空気中に放出されエンジンから冷却水へ伝達される伝達熱量が低くなり、冷却水温の温度上昇に時間がかかる。
【００１１】
このため、エンジン始動後からアイドリング運転を続けている状況下で、上記公報による故障診断を行なうと、エンジンから冷却水へ伝達される伝達熱量が低いので、エンジン始動後の経過時間、点火回数、エンジン発生熱量のいずれかを積算しても、故障判定に求められる積算値は得られず、サーモスタットは正常であるのに、故障と誤判定しやすい。特にこうした症状は、寒冷地や低外気温のとき、エンジン温度を維持するのに大部分の熱量が奪われ冷却水温上昇に寄与する熱量が極めて少なくなり発生しやすくなる。
【００１２】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、誤診断を防ぎつつ、効率よくサーモスタットの故障診断が行なえる内燃機関のサーモスタット故障診断装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載したサーモスタット故障診断装置は、内燃機関の始動後で、内燃機関の吸入空気量あるいは燃料噴射量に相関するパラメータ値が所定量以上であるとき、サーモスタットより上流側の冷却水温の上昇量が所定値に達するまでの時間、あるいは冷却水温が所定温度に上昇するまでの時間にもとづいてサーモスタットの故障を検出するようにした。
【００１４】
この故障診断は、誤診断を生ずるおそれのある内燃機関の発生熱量が少ないときには、故障診断を行なわず、内燃機関で発生する熱量がある程度大きい状況下でのみ、サーモスタットの故障診断を行なうので、誤診断の発生を抑えた信頼性の高い診断が行なえる。
【００１５】
しかも、故障診断を行なう領域は、内燃機関の出力とかなり高い相関を示す吸入空気量あるいは燃料噴射量から、容易に冷却水温度が上昇しやすい領域に設定できるので、効率良く故障診断の処理が進められ、診断時間も少なくてすむ。
【００１６】
特に内燃機関の始動後で、冷却水温と外気に相関するパラメータ値とほぼ同じであるときの、サーモスタットの故障を検出することにより、誤診断は、一層、回避されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００１８】
図１中１は、自動車（車両）に搭載される内燃機関、例えばインジェクタ２から自動車の運転状態に応じて燃料が噴射されるレシプロエンジン（以下、単にエンジンという）、２０は同エンジン１の前方側に配置された、電動冷却ファン２０ａ付きのラジエータである。
【００１９】
エンジン１の本体は、ピストン３が往復動する複数のシリンダ４をもつシリンダブロック５と、このシリンダブロック５の頭部に載せたシリンダヘッド６とを有して構成してある。シリンダヘッド６は、各シリンダ４の頭部に配置される燃焼室６ａをもつ。そして、燃焼室６ａ毎に、インジェクタ２、吸／排気弁７ａ，７ｂ、点火プラグ８、インジェクタ２が組付けてあり、ピストン３の往復動にしたがって行われる吸気、圧縮、燃料噴射、点火、爆発、排気の各行程により、コネクティングロッド、クランク軸（いずれも図示しない）を通じて、動力が外部へ出力されるようにしてある。なお、１２は、吸気弁７ａで開閉される各吸気孔へ吸気を導く、スロットルバルブ９、エアフローセンサ１０（吸入空気を検出する検出手段に相当）、エアクリーナ１１が順に付いた吸気路である。
【００２０】
シリンダブロック５およびシリンダへッド６の内部には、各シリンダ４、各燃焼室６ａを囲むようにウォータジャケット１３（本願の冷却水通路に相当）が形成してある。ウォータジャケット１３は、シリンダヘッド６の前部に出口部１３ａをもち、シリンダブロック５の前部に入口部１３ｂをもち、内部が冷却水で満たされる。そして、ウォータジャケット１３の出口部１３ａがラジエータ２０の入口に接続され、ウォータジャケット１３の入口部１３ｂがラジエータ２０の出口に接続してあり、エンジン１の発熱で高温になった冷却水をラジエータ２０で冷却させて、再びエンジン１へ戻せるようにしてある（循環）。なお、２１は、冷却水を強制的に循環させるための、入口部１３ｂ内に組み込まれたエンジン駆動式のウォータポンプである。
【００２１】
ウォータジャケット１３の出口部１３ａには、冷却水温に応じて開閉する自動開閉式のサーモスタット２２が取り付けられている。サーモスタット２２は、例えば冷却水温の温度変化で体積変化可能なワックスパラフィンと、同ワックスパラフィンの体積変化により冷却水温が低いときは出口部１３ａを閉じ、高いときは出口部１３ａを開く弁体（いずれも図示しない）とを組合わせて構成され、冷却水温が適正な温度域に上昇するまではエンジン１側の冷却水がラジエータ２０へ行かず、冷却水温が同温度域を越えると同冷却水がラジエータ２０へ導かれるようにしてある。
【００２２】
このサーモスタット２２の故障の有無が、例えばエンジン制御用のＥＣＵ２３（例えばマイクロコンピュータで構成されるもの：診断手段に相当）を用いて構成されるサーモスタット故障診断装置で判定（診断）されるようにしてある。
【００２３】
この故障の診断には、エンジン１の始動後に、吸入空気量に相関するパラメータ値が所定値以上のとき、すなわち誤診断のおそれの心配のないエンジン１から発生する熱量がある程度大きい状況のときに、サーモスタット２２よりエンジン側（上流側）の冷却水温の上昇量が所定値に達するまでの時間に基づいて、サーモスタット２２が正常か否かを診断する制御（方法、装置）が用いられている。
【００２４】
具体的には、ＥＣＵ２３には、エアフローセンサ（ＡＦＳ）１０と、シリンダブロック５に組み込んである冷却水温を検出する水温センサ２５（冷却水温検出手段に相当）とが接続してある。水温センサ２５は、サーモスタット２２から上流側のウォータジャケット部分に組付けてある。そして、エアフローセンサ１０から、吸入空気量に相関するパラメータ値となるエアフローセンサ１０のＡＦＳ周波数が入力され、水温センサ２５から、サーモスタット２２の上流側の冷却水温が入力されるようにしてある。またＥＣＵ２３には、エンジン１の始動後にＡＦＳ周波数を計測する機能、同ＡＦＳ周波数からエンジン発生熱量がある程度大きい状況下であるか否かを判定する機能、エンジン発生熱量がある程度大きいときに冷却水温が所定判定時間内に所定判定温度、例えばサーモスタット２２の開閉切換温に達するか否かを判定する機能、判定時間までに冷却水温が開閉切換温度にまで上昇すれば正常と判定し、上昇していないと故障と判定する機能、故障と判定されたとき、報知手段、例えばＥＣＵ２３に接続されている故障警告灯２４を点灯させる機能が設定してある。さらにＥＣＵ２３には、例えばエンジン始動直後、冷却水温が、外気温に相関する例えばエンジン１の吸気温センサ２６で検出した吸気温とほぼ同じ温度となるとき、上記サーモスタット２２の故障診断を開始させる機能が設定されていて、冷却水温が通常よりも上昇しにくい状況にあるときには故障診断が行われないようにしてある。
【００２５】
この故障診断の制御が図３のフローチャートに示されている。
【００２６】
この故障診断の制御を図３に示すフローチャートに基づき説明すれば、今、エンジン１の始動が行われたとする。
【００２７】
すると、ＥＣＵ２３は、水温センサ２５および吸気温センサ２６から、現在のエンジン１の冷却水温、吸気温（外気温に相当）を検知する（ステップＳ１）。ついで、検知した冷却水温にもとづき、現在の冷却水温であればどの位の時間でサーモスタット２２の開閉切換温度に到達するという故障判定の基準となる判定時間Ｔｉｍｅ（例えば２０ｍｉｎ）が設定される（ステップＳ２）。
【００２８】
続いて、ＥＣＵ２３は、ステップＳ３に進み、冷却水温が吸気温とほぼ同じであるか否かにより、エンジン１が冷態時からの始動か、温態時（ＰＣＤ：ＰａｒｔｉａｌＣｏｏｌ−Ｄｏｗｎ）からの始動かを判定する。このとき、冷却水温が吸気温度より高ければ、ＰＣＤからの始動であると判定する。
【００２９】
ここで、ＰＣＤから始動が行われた場合、冷却水温が高いため、通常より判定時間が短く設定される。しかしながら、外気温が低いため、冷却水温の上昇に用いられる熱量が空気中に放出されることにより、判定時間内に開閉切換温度まで上昇しないことがあり誤診断をもたらすことがある。そこで、このときにはサーモスタット２２の故障診断を中止する。
【００３０】
冷却水温がほぼ外気温と同じであるとＥＣＵ２３は、エアフローセンサ１０からの信号、すなわちＡＦＳ周波数を計測する（ステップＳ４）。ついで、ステップＳ５に示されるように計測したＡＦＳ周波数を、エンジン１から発生する熱量がある程度確保される運転状態を規定する判定ＡＦＳ周波数（例えば１００Ｈｚ）Ｆと対比する。このとき、計測したＡＦＳ周波数が、判定ＡＦＳ周波数Ｆを下回るときは、誤診断のおそれのあるエンジン１の運転状態、すなわちエンジン１から発生する熱量が少なく冷却水温の上昇が不明となるおそれのあるときなので、ステップＳ５からステップＳ６、ステップＳ７へと進む。そして、その状況（ＴＰ時間）が所定の判定停止時間ＰＴｉｍｅを超えるまで続くようなときは、誤診断のおそれがあると判定して、サーモスタット２２の故障診断を中止する。
【００３１】
エンジン１から発生する熱量がある程度大きい状況のときは、つぎのステップＳ９で行われる判定時間Ｔｉｍｅによるタイマカウントの規定、ステップＳ１１で行われる冷却水温の計測、ステップＳ１２で行われる判定冷却水温Ｔ（サーモスタット２２の開閉切換温：例えば８２℃）による冷却水温の規制、ステップＳ１３で行われるタイマカウント（ＴＣ）の間をループしながら繰り返す。これにより、図２に示されるように時間経過にしたがい次第に上昇する冷却水温が、判定時間Ｔｉｍｅまでに判定冷却水温Ｔ（サーモスタット２２の開閉切換温）まで上昇したか否かが判定される。
【００３２】
このとき、判定時間Ｔｉｍｅまでに判定冷却水温Ｔに到達する冷却水温の上昇量が見られないと、ＥＣＵ２３は、サーモスタット２２の故障であると判定し、ステップＳ９からステップＳ１０へ進み、故障警告灯２４を点灯させてサーモスタット２２が故障していることをドライバーに報知する。
【００３３】
そして、冷却水温が、判定時間Ｔｉｍｅまでに判定冷却水温Ｔに到達すれば、サーモスタット２２は正常であると判定される。
【００３４】
このように故障診断は、誤診断のおそれのあるエンジン発生熱量が少ないときには、故障判定を行なわずに、エンジン発生熱量がある程度大きい状況下でのみで故障判定を行なうので、誤診断の発生を抑えた信頼性の高いサーモスタット２２の故障診断を行なうことができる。
【００３５】
しかも、故障診断を行なう領域は、エンジン１の出力とかなり高い相関を示す吸入空気量から、容易に冷却水温度が上昇しやすい領域に設定でき、効率良く故障診断の処理が進められるので、診断時間が少なくてすむ。
【００３６】
そのうえ、冷態時からエンジン１を始動したときだけ、サーモスタット２２の故障を検出するようにしたので、誤診断のおそれのある冷却水が温まっているような状況での故障判定を回避でき、一層、信頼性の高いサーモスタット２２の故障診断を行うことができる。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００３８】
本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、ステップＳ５の後に、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３を続け、ステップＳ１２に、冷却水温が判定冷却水温Ｔ（所定温度）に到達したら、タイマカウントをストップさせるステップＳ８を加え、その後、ステップＳ９の判定処理を行うフローチャートにして、冷却水温が判定冷却水温Ｔ（所定温度）に上昇するまでの時間に基づいて、サーモスタット２２が故障であるかを診断するようにしたものである。
【００３９】
このようにしても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。但し、図４に示されるフローチャートにおいて、図３に示されるフローチャートと同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。
【００４０】
なお、第１、第２の実施形態とも、エンジンの吸入空気量、この吸入空気量に相関するパラメータ値を用いてサーモスタットの故障診断を行なうようにしたが、これに限らず、ＥＣＵ２３にて算出される燃料噴射量に相関するパラメータ値を用いて、第１および第２の実施形態と同様、該パラメータ値が所定量以上である時の、冷却水温の上昇量が所定値に達するまでの時間、あるいは冷却水温が所定温度に上昇するまでの時間にもとづいてサーモスタットの故障を検出するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、内燃機関で発生する熱量がある程度大きい状況下でのみ、サーモスタットの故障診断を行うので、誤診断を防ぐことができる。しかも、故障診断を行う領域は、内燃機関の出力とかなり高い相関を示す吸入空気量あるいは燃料噴射量から、容易に冷却水温度が上昇しやすい領域に設定できるので、効率良く故障診断を進めることができ、診断時間が少なくてすむ、効率の良い故障診断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関のサーモスタット故障診断装置を説明するための図。
【図２】同診断装置でサーモスタットの故障診断を行なうときの冷却水の温度上昇を示す線図。
【図３】同診断装置における故障診断の内容を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る内燃機関のサーモスタット故障診断装置の内容を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
１０…エアフローセンサ（検出手段）
１３…ウォータジャケット（冷却水通路）
２３…ＥＣＵ（診断装置）
２５…水温センサ（冷却水温検出手段）。
【図１】
0003562382.tif 000002
【図２】
0003562382.tif 000003
【図３】
0003562382.tif 000004
【図４】
0003562382.tif 000005