(57)【要約】【課題】蓄熱システムを有する内燃機関において、該蓄熱システムが故障状態にあるか否かをより精度高く判定する。【解決手段】  蓄熱システムを備える内燃機関において、熱媒体ポンプによって熱媒体が循環通路に供給される際の該循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇に基づいて、該循環通路を流れる熱媒体流量を推定する流量推定手段（Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５）と、熱媒体ポンプによって熱媒体が循環通路に供給される際の蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて、流量推定手段によって推定された熱媒体流量を補正する流量補正手段（Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５）と、流量補正手段によって補正された熱媒体流量に基づいて蓄熱システムが故障状態にあるか否かを判定する故障判定手段（Ｓ１０７、Ｓ１１０）と、を備える。【選択図】  図３
2006009623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環する通路であって内燃機関を経由して形成される循環通路と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクに貯蔵された熱媒体を前記循環通路に供給する熱媒体ポンプと、を有する蓄熱システムと、
前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の該循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇に基づいて、該循環通路を流れる熱媒体流量を推定する流量推定手段と、
前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて、前記流量推定手段によって推定された熱媒体流量を補正する流量補正手段と、
前記流量補正手段によって補正された熱媒体流量に基づいて前記蓄熱システムが故障状態にあるか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の故障判定システム。
【請求項２】
前記所定部位は、前記循環通路の第一部位と、該第一部位の下流側の第二部位であって、
前記第一部位を流れる熱媒体の温度を検出する第一温度検出手段と、
前記第二部位を流れる熱媒体の温度を検出する第二温度検出手段と、を更に備え、
前記流量推定手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給された後、前記第一温度検出手段によって検出された熱媒体温度が第一所定温度に到達する時間と前記第二温度検出手段によって検出された熱媒体温度が第二所定温度に到達する時間との時間差に基づいて、該循環通路を流れる熱媒体流量を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項３】
前記第一部位は、前記蓄熱タンクと前記循環通路とが繋がる該蓄熱タンクの出口近傍の該循環通路の部位であり、
前記第二部位は、前記内燃機関の内部における前記循環通路の部位であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項４】
前記流量補正手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度が低くなるに従い、前記流量推定手段によって推定された熱媒体流量をより大きい値に補正することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項５】
前記流量補正手段による熱媒体流量の補正のための基準である前記蓄熱タンク内の熱媒体温度は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給されてから所定時間が経過したときの前記蓄熱タンクと前記循環通路とが繋がる該蓄熱タンクの出口近傍の該循環通路の部位を流れる熱媒体温度に設定されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項６】
前記故障判定手段は、前記流量補正手段によって補正された熱媒体流量が所定流量より少ないときは、前記熱媒体ポンプ内部に空気が混入したと判断し、前記蓄熱システムが故障状態にあるか否かの判定を中断することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項７】
前記所定流量は、外気温度、前記内燃機関の吸気温度、該内燃機関が機関停止状態にあるときの前記循環通路内の熱媒体温度、前記熱媒体ポンプに電力を供給するバッテリの残電圧の少なくとも何れかに基づいて決定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項８】
前記故障判定手段によって前記熱媒体ポンプ内部に空気が混入したと判断された場合、前記内燃機関が搭載される車両の操縦者に該熱媒体ポンプ内部に空気が混入していることを通知する空気混入通知手段を、更に備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の故障判定システム。
【請求項９】
熱媒体が循環する通路であって内燃機関を経由して形成される循環通路と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクに貯蔵された熱媒体を前記循環通路に供給する熱媒体ポンプと、を有する蓄熱システムと、
前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の該循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇率が所定上昇率より低い場合に、前記蓄熱システムが故障状態にあると判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の故障判定システムにおいて、
前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて前記所定上昇率を補正する補正手段を、更に備えることを特徴とする内燃機関の故障判定システム。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度が低くなるに従い、前記所定上昇率をより小さい値に補正することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の故障判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱システムを有する内燃機関において、該蓄熱システムの故障判定を行う故障判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動時において暖機が速やかに行われないとエミッションが悪化する虞がある。そこで、内燃機関の稼働時に内燃機関との熱交換によって温められた冷却水等の熱媒体を保温貯蔵しておき、内燃機関の始動時にその貯蔵された熱媒体を内燃機関に供給することで内燃機関の暖機を促進する蓄熱システムが利用されている。
【０００３】
ここで、上記の蓄熱システムが故障すると内燃機関の機関始動性が悪化し、また機関始動時のエミッションが悪化するため、該蓄熱システムが故障状態にあるか否かを判定する必要がある。そこで、保温貯蔵された熱媒体の温度が十分に高いにもかかわらず、蓄熱システムによって内燃機関に熱媒体が供給されているときの内燃機関内部を流れる熱媒体温度の上昇率が低いときは、該蓄熱システムが故障状態にあると判定する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１８２３０７号公報
【特許文献２】特開２００３−３９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関において、稼働時に内燃機関との熱交換によって温められた冷却水等の熱媒体を保温貯蔵しておき、内燃機関の始動時にその貯蔵された熱媒体を内燃機関に供給することで内燃機関の暖機を促進する蓄熱システムが利用される。ここで、この蓄熱システムが故障状態になっているか否かを判定するに際して、該蓄熱システムによって内燃機関に供給される熱媒体の温度上昇を直接的または間接的に利用することが可能である。
【０００５】
しかし、蓄熱システムによって内燃機関に供給される熱媒体の温度は常時一定温度ではなく、更に、貯蔵されていた熱媒体の温度に応じて、内燃機関を流れる熱媒体の温度上昇、換言すると熱媒体による機関温度上昇の程度や蓄熱システムを構成する要素の温度上昇の程度は変化する。その結果、正確な蓄熱システムの故障判定を行うことが困難となる。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、蓄熱システムを有する内燃機関において、該蓄熱システムが故障状態にあるか否かをより精度高く判定する内燃機関の故障判定システム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】
【０００７】
本発明においては、上記した課題を解決するために、第一に、蓄熱システムを構成する循環通路を流れる熱媒体の流量を該熱媒体の温度上昇に基づいて推定し、推定された流量に基づいて蓄熱システムの故障を判定する場合に、蓄熱システムを構成する蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて推定された熱媒体の流量を補正する。これにより、貯蔵された熱媒体の温度によって内燃機関を流れる熱媒体の温度上昇の程度が異なることを考慮して、その熱媒体の流量を推定することが可能となる。その結果、熱媒体の流量に基づく故障判定の精度をより高くし得る。
【０００８】
そこで、本発明は、内燃機関の故障判定システムにおいて、熱媒体が循環する通路であって内燃機関を経由して形成される循環通路と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部を
保温貯蔵する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクに貯蔵された熱媒体を前記循環通路に供給する熱媒体ポンプと、を有する蓄熱システムと、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の該循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇に基づいて、該循環通路を流れる熱媒体流量を推定する流量推定手段と、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて、前記流量推定手段によって推定された熱媒体流量を補正する流量補正手段と、前記流量補正手段によって補正された熱媒体流量に基づいて前記蓄熱システムが故障状態にあるか否かを判定する故障判定手段と、を備える。
【０００９】
上述のように構成される蓄熱システムを有する内燃機関においては、熱媒体ポンプによって圧送された熱媒体が循環通路を経由して、内燃機関、蓄熱タンクの間を循環する。そして、蓄熱タンクには保温状態で熱媒体が貯蔵されて、必要に応じて貯蔵された熱媒体が循環通路を経て内燃機関へと供給される。例えば、機関始動時のフリクション低減やエミッションの悪化抑制のために、蓄熱タンクに貯蔵された比較的高温の熱媒体が内燃機関へ供給される。即ち、内燃機関と熱媒体との間で熱交換が行われることで、内燃機関の機関温度が制御される。
【００１０】
流量推定手段による熱媒体流量の推定は、循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇率に基づいて行われる。これは、熱媒体の温度上昇は、比較的高温の熱媒体が所定部位に到達したことを意味することから、その熱媒体の到達を以て熱媒体流量を推定することが可能であることに依る。
【００１１】
ここで、所定部位は、循環通路を流れる熱媒体の温度を検出し得る部位であって、一の部位又は二以上の部位の何れであってもよい。例えば、所定部位が一の部位である場合は、熱媒体ポンプによる熱媒体の供給開始から所定部位における熱媒体の到達までの時間に基づいて循環通路を流れる熱媒体流量を推定することが可能である。また、所定部位が二以上の部位である場合は、部位毎の熱媒体の到達時間の差に基づいて循環通路を流れる熱媒体流量を推定することが可能である。
【００１２】
ここで、蓄熱タンクに貯蔵されていた熱媒体温度に応じて、熱媒体ポンプによる熱媒体の供給時に循環通路を流れる熱媒体の温度上昇の程度は異なる。即ち、比較的高温の熱媒体が供給される場合は、循環通路を流れる熱媒体の温度上昇率は高く、一方で比較的低温の熱媒体が供給される場合は、循環通路を流れる熱媒体の温度上昇率は低い。そして、熱媒体ポンプによる熱媒体の供給時に蓄熱タンクに貯蔵されている熱媒体温度は常に一定とは限らないため、上記の流量推定手段によって推定された流量に含まれる誤差は、比較的大きくなる。
【００１３】
そこで、流量補正手段によって、熱媒体ポンプによる熱媒体の供給時に蓄熱タンクに貯蔵されている熱媒体温度に基づいて、流量推定手段によって推定された熱媒体流量を補正することで、含まれる誤差を低減させることが可能となる。
【００１４】
そして、故障判定手段が、流量補正手段によって補正された熱媒体流量に基づいて蓄熱システムが故障状態にあるか否かを判定することで、その判定精度を高めることが可能となる。尚、故障判定手段は、熱媒体流量が過少又は過多である場合には、蓄熱システムを構成する循環通路、蓄熱タンクの破損、熱媒体ポンプの動作不良等を蓄熱システムの故障として判定する。
【００１５】
ここで、上記の内燃機関の故障判定システムにおいて、前記所定部位は、前記循環通路の第一部位と、該第一部位の下流側の第二部位であって、前記第一部位を流れる熱媒体の温度を検出する第一温度検出手段と、前記第二部位を流れる熱媒体の温度を検出する第二
温度検出手段と、を更に備え、前記流量推定手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給された後、前記第一温度検出手段によって検出された熱媒体温度が第一所定温度に到達する時間と前記第二温度検出手段によって検出された熱媒体温度が第二所定温度に到達する時間との時間差に基づいて、該循環通路を流れる熱媒体流量を推定してもよい。
【００１６】
即ち、循環通路における第一部位と第二部位の二つの部位において、それぞれを流れる熱媒体温度の上昇を以て該部位に熱媒体が到達したことを検知する。そして、第一部位と第二部位間の循環通路の容積をその到達時間の差で除することで、循環通路を流れる熱媒体の流量を推定することが可能となる。従って、第一所定温度、第二所定温度とは、第一温度検出手段および第二温度検出手段によって、各部位を流れる熱媒体の温度上昇を検出する際、熱媒体の流れ等による熱媒体温度の微小な変動を排除して比較的高温の熱媒体の到達を検出するための閾値である。
【００１７】
また、前記第一部位は、前記蓄熱タンクと前記循環通路とが繋がる該蓄熱タンクの出口近傍の該循環通路の部位であり、前記第二部位は、前記内燃機関の内部における前記循環通路の部位であってもよい。尚、これ以外の部位においても、該部位を流れる熱媒体の温度上昇に基づいて熱媒体流量を推定することは可能である。
【００１８】
ここで、上述までの内燃機関の故障判定システムにおいて、前記流量補正手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度が低くなるに従い、前記流量推定手段によって推定された熱媒体流量をより大きい値に補正してもよい。
【００１９】
蓄熱タンク内の熱媒体温度が低くなるに従い、該熱媒体が循環通路の所定部位に到達したことを示す所定部位での熱媒体温度の上昇率が小さくなる。特に、第一部位と第二部位における熱媒体温度の上昇を検出する場合、下流側にある第二部位に到達する熱媒体温度は第一部位に到達する熱媒体温度より低くなるため、第二部位での熱媒体温度の上昇率は更に小さくなる。
【００２０】
その結果、蓄熱タンク内の貯蔵されている熱媒体温度が低くなるに従って、所定部位に熱媒体が到達したとことを検出するタイミングが遅くなり、循環通路における熱媒体の流量は一定であっても、流量推定手段によって推定される熱媒体流量は、蓄熱タンク内の貯蔵されている熱媒体温度が低くなるに従って小さくなる。そこで、上記のように流量補正手段による熱媒体流量の補正を行うことで、より高精度の故障判定が可能となる。
【００２１】
ここで、前記流量補正手段による熱媒体流量の補正のための基準である前記蓄熱タンク内の熱媒体温度は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給されてから所定時間が経過したときの前記蓄熱タンクと前記循環通路とが繋がる該蓄熱タンクの出口近傍の該循環通路の部位を流れる熱媒体温度に設定されるようにしてもよい。
【００２２】
所定時間とは、蓄熱タンク内の熱媒体が次第に循環通路に供給されていくことで蓄熱タンクの出口近傍の循環通路の部位を流れる熱媒体の温度が、熱媒体供給前の蓄熱タンク内の熱媒体温度と同程度の温度となるために要する時間である。従って、所定時間経過後の蓄熱タンクの出口近傍の循環通路の部位を流れる熱媒体温度に基づいて、推定された熱媒体流量を補正することが可能となる。
【００２３】
ここで、前記故障判定手段は、前記流量補正手段によって補正された熱媒体流量が所定流量より少ないときは、前記熱媒体ポンプ内部に空気が混入したと判断し、前記蓄熱システムが故障状態にあるか否かの判定を中断するようにしてもよい。
【００２４】
所定流量とは、熱媒体ポンプの圧送能力によって決定される熱媒体流量である。そこで、例えば、前記所定流量は、外気温度、前記内燃機関の吸気温度、該内燃機関が機関停止状態にあるときの前記循環通路内の熱媒体温度、前記熱媒体ポンプに電力を供給するバッテリの残電圧の少なくとも何れかに基づいて決定されてもよい。これらのパラメータは熱媒体ポンプの圧送能力に関連するパラメータであるから、これらのパラメータの何れか、または複数のパラメータに基づいて所定流量を決定することが可能である。
【００２５】
そして、流量補正手段によって補正された流量に基づくいて蓄熱システムの故障判定を行う場合、本来は熱媒体ポンプによって可能な所定流量での熱媒体の供給が達成されていないときは、熱媒体ポンプ内部に空気が混入していると判断することが可能である。そこで、そのような場合には、故障判定手段によるその他の蓄熱システムの故障判定は行わないことで、故障判定における誤判定を可及的に回避することが可能となる。
【００２６】
この熱媒体ポンプ内部への空気の混入は、蓄熱システムの致命的な故障ではなく、一時的な動作不良であるから、一定時間熱媒体ポンプを駆動していれば、通常は混入された空気は排出され、熱媒体ポンプの圧送能力は復活する。しかし、その間、熱媒体ポンプによる圧送能力は低下したままであり、蓄熱システムによる内燃機関の暖機等の効果も低下している。
【００２７】
そこで、上記の内燃機関の故障判定システムにおいて、前記故障判定手段によって前記熱媒体ポンプ内部に空気が混入したと判断された場合、前記内燃機関が搭載される車両の操縦者に該熱媒体ポンプ内部に空気が混入していることを通知する空気混入通知手段を、更に備えるようにしてもよい。
【００２８】
これにより操縦者自身の作業によって熱媒体ポンプ内部に混入した空気を取り除くことを促すことが可能となる。尚、この空気混入通知手段による空気混入の通知は、故障判定手段によって空気が混入したと判定された直後にすぐ出されても良く、また故障判定手段によって数回の空気混入を検知した後に出されても良い。
【００２９】
次に、本発明においては、上記した課題を解決するために、蓄熱システムを構成する循環通路を流れる熱媒体の温度上昇率に基づいて蓄熱システムの故障を判定する場合に、蓄熱システムを構成する蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて故障判定のための基準値を変更する。これにより、貯蔵された熱媒体温度の違いによる内燃機関を流れる熱媒体の温度上昇率の違いを考慮して、蓄熱システムの故障判定を行うことが可能となる。
【００３０】
そこで、本発明は、熱媒体が循環する通路であって内燃機関を経由して形成される循環通路と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクに貯蔵された熱媒体を前記循環通路に供給する熱媒体ポンプと、を有する蓄熱システムと、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の該循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇率が所定上昇率より低い場合に、前記蓄熱システムが故障状態にあると判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の故障判定システムにおいて、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度に基づいて前記所定上昇率を補正する補正手段を、更に備える。
【００３１】
所定部位とは、循環通路を流れる熱媒体の温度を検出し得る部位であって、一の部位又は二以上の部位の何れであってもよい。そして、所定上昇率とは、蓄熱システムによって内燃機関に熱媒体が供給されるとき所定部位で本来得られる熱媒体の温度上昇率である。従って、上記の内燃機関の故障判定システムにおいては、循環通路の所定部位を流れる熱媒体の温度上昇率が所定上昇率より低い場合には、本来行われるべき熱媒体の供給が行わ
れていないために温度上昇率が低く、以て蓄熱システムの何れかが故障状態にあると判定される。
【００３２】
ここで、上述したように、熱媒体ポンプによる熱媒体の供給時の、蓄熱タンクに貯蔵されている熱媒体温度に応じて、所定部位における熱媒体温度の上昇率は変動する。従って、蓄熱タンクに貯蔵されている熱媒体温度にかかわらず前記所定上昇率を一定とすると、正確な蓄熱システムの故障判定が困難となる。そこで、補正手段によって、蓄熱タンクに貯蔵されている熱媒体温度に応じて所定上昇率を補正することで、より精度の高い蓄熱システムの故障判定が可能となる。
【００３３】
そこで、前記補正手段は、前記熱媒体ポンプによって熱媒体が前記循環通路に供給される際の前記蓄熱タンク内の熱媒体温度が低くなるに従い、前記所定上昇率をより小さい値に補正してもよい。これにより蓄熱タンク内の熱媒体温度に応じた、より精度の高い蓄熱システムの故障判定が可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によって、蓄熱システムを有する内燃機関において、該蓄熱システムが故障状態にあるか否かをより精度高く判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
ここで、本発明に係る内燃機関の故障判定システムの形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は、蓄熱タンク８を備える内燃機関１の蓄熱システムを概略的に示す図である。尚、図１中の実線の矢印は、蓄熱タンクに８に貯蔵された熱媒体である冷却水が内燃機関１へ供給される際の冷却水の主な流れの方向を示している。
【００３７】
内燃機関１は主にシリンダヘッド２とシリンダブロック３とから構成される内燃機関であって、その内部に冷却水が流れる循環通路Ｓ１を有している。循環通路Ｓ１は、概ねシリンダヘッド２から、分岐点Ｃ１、流量調整弁１７、ラジエータ９、機械式ポンプ１０、分岐点Ｃ３、シリンダブロック３の順に冷却水が循環する通路である。そして、循環通路Ｓ１における冷却水の循環は、主に機械式ポンプ１０によって行われる。機械式ポンプ１０は、内燃機関１の機関出力がその駆動力として作用する機械式のポンプである。また流量調整弁１７は、ラジエータ９に流れ込む冷却水の流量を調整するための弁である。
【００３８】
次に、図１に示す内燃機関１の蓄熱システムには、分岐点Ｃ１から流路切換バルブ５、蓄熱タンク８、電動式ポンプ７、分岐点Ｃ２、分岐点Ｃ４、分岐点Ｃ５、分岐点Ｃ３に至るまでの冷却水の循環通路Ｓ２が設けられている。流路切換バルブ５は、後述する循環通路Ｓ４と循環通路Ｓ２への冷却水の流れを切り換えるバルブである。電動式ポンプ７は、バッテリ１４から供給される電力によって駆動されるポンプである。蓄熱タンク８は、冷却水を保温貯蔵する機能を有する。
【００３９】
更に、該蓄熱システムには、循環通路Ｓ２と並行に冷却水を流す循環通路であって、分岐点Ｃ４から、シリンダブロック３内のオイルクーラ４、分岐点Ｃ５に至る循環通路Ｓ３と、流路切換バルブ５から、車内冷暖房用ヒータ６、分岐点Ｃ２へ至る循環通路Ｓ４が設けられている。オイルクーラ４は、冷却水の熱エネルギーを利用してシリンダブロック３内を流れる内燃機関１の潤滑油の温度を制御する。また、車内冷暖房用ヒータ６は、冷却水の熱エネルギーを利用して、車内の冷暖房用の温風や冷風を作る。
【００４０】
また、内燃機関１には、蓄熱システムの各構成要素を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求等に応じて各構成要素を制御する。
【００４１】
ここで、アクセル開度センサ１５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ１６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１のクランクシャフトの回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。更に、内燃機関１に供給された冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ１２と、蓄熱タンク８の出口近傍の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１３が、ＥＣＵ２０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２０はそれぞれのセンサから内燃機関１内の冷却水温度（以下、「機関冷却水温度」という。）と、蓄熱タンク８の出口近傍の冷却水温度（以下、「タンク出口冷却水温度」という。）を検出する。
【００４２】
また、ＥＣＵ２０は、流路切換バルブ５、流量調整弁１７およびバッテリ１４と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２０からの指令によって、流路切換バルブ５が作動し冷却水の流路が切り換えられ、または流量調整弁１７の開度が調整され、または電動式ポンプ７への電力量の供給が制御される。
【００４３】
内燃機関１の機関始動時等の機関温度が低い場合には、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、オイルクーラ４等の潤滑油温度が低くなり、機関出力に対するフリクションが大きくなる。その結果、燃費やエミッションが悪化する虞がある。そこで、このように構成される内燃機関１の蓄熱システムにおいて機関始動時等の機関温度が低い場合には、蓄熱タンク８に保温貯蔵されていた比較的高温の冷却水を電動式ポンプ７によって循環通路Ｓ２とＳ１の一部に供給することで、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、オイルクーラ４等の温度を上昇させる。このとき、流路調整弁１７によってラジエータ９への冷却水の供給は遮断されるとともに、流路切替弁５によって車内冷暖房用ヒータ６への冷却水の供給は遮断されている。
【００４４】
ここで、内燃機関１の蓄熱システムによって内燃機関１の機関温度の上昇が行われるとき、ＥＣＵ２０によって蓄熱システムの故障判定が行われる。本実施例にいては、循環通路Ｓ１の一部と循環通路Ｓ２を経て内燃機関１に供給される冷却水の流量に基づいて、蓄熱システムの故障判定が行われる。具体的には、冷却水流量が目的とする流量より低い場合には、蓄熱タンク８や循環通路Ｓ１、Ｓ２等の破損、電動式ポンプ７の不具合等と判定する。そして、ＥＣＵ２０によって蓄熱システムが故障状態にあると判定されると、ＥＣＵ２０から警告パネル２１に故障の通知が出され、内燃機関１を搭載する車両の操縦者はその故障の存在を知らしめられる。
【００４５】
ここで、蓄熱システムの故障判定時の供給冷却水の流量の推定について、図２に基づいて説明する。図２の横軸は、電動式ポンプ７による冷却水の供給開始時間をｔ０として、その後の経過時間を表し、縦軸は循環通路を流れる冷却水温度を表す。そして、図中の線Ｌ１、Ｌ２のそれぞれは、蓄熱タンク８内に比較的高温の冷却水が貯蔵され、その冷却水が内燃機関１へ供給されたときの、冷却水温度センサ１３によって検出されたタンク出口冷却水温度、冷却水温度センサ１２によって検出された機関冷却水温度の推移を示している。また、図中の線Ｌ３、Ｌ４のそれぞれは、蓄熱タンク８内に比較的低温の冷却水が貯蔵され、その冷却水が内燃機関１へ供給されたときの、冷却水温度センサ１３によって検出されたタンク出口冷却水温度、冷却水温度センサ１２によって検出された機関冷却水温
度の推移を示している。
【００４６】
線Ｌ１とＬ２の場合、即ち蓄熱タンク８内に比較的高温の冷却水が貯蔵されている場合の供給冷却水の流量の推定について説明する。供給開始時間ｔ０での電動式ポンプ７による冷却水の供給開始によって、タンク出口冷却水温度と機関冷却水温度は上昇していく。蓄熱タンク８を基準とすると冷却水温度センサ１２の方が冷却水温度センサ１３と比べて遠方（下流側）に設置されているため、冷却水温度センサ１２によって検出される冷却水温度の方の上昇が遅い。
【００４７】
ここで、電動式ポンプ７による冷却水の供給開始後、タンク出口冷却水温度と機関冷却水温度とがそれぞれ温度ＣＴ１に到達するまでの時間差はＴ１である。この温度ＣＴ１は、本実施例においては、時間ｔ０における機関冷却水温度から５度高い温度であり、蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水が、冷却水温度センサ１２、１３が備えられている部位まで到達したことを水温の上昇によって検出するための閾値である。
【００４８】
この冷却水温度センサ１２、１３による冷却水温度上昇の検出における時間差Ｔ１は、冷却水温度センサ１２が設置されている部位と冷却水温度センサ１３が設置されている部位との間の循環通路Ｓ１，Ｓ２の容積と、そこを流れる冷却水の流量とによって決定される。そこで、冷却水の流量は、以下の式に基づいて推定することが可能である。
（冷却水流量）＝（冷却水温度センサ１２が設置されている部位と冷却水温度センサ１３が設置されている部位との間の循環通路Ｓ１，Ｓ２の容積）／時間差Ｔ１・・（式１）
【００４９】
しかし、このように冷却水の温度上昇に基づいて冷却水の流量を推定する場合、冷却水温度センサ１２、１３によって検出される冷却水温度上昇の程度が、蓄熱タンク８内に貯蔵されている冷却水温度によって変動するため、冷却水の流量を正確に推定することが困難となり、以て冷却水流量に基づく蓄熱システムの故障判定の精度が低下することになる。
【００５０】
例えば、線Ｌ３とＬ４の場合、即ち蓄熱タンク８内に比較的低温の冷却水が貯蔵されている場合、実際には循環通路Ｓ１、Ｓ２を流れる冷却水の流量が線Ｌ１とＬ２の場合と同量であっても、図２に示すように冷却水温度センサ１２、１３による冷却水温度ＣＴ１の検出における時間差はＴ１よりも長いＴ２となる。これは、冷却水温度が低くなるに従い、冷却水温度センサ１２、１３によって検出される冷却水温度の上昇の程度は緩やかになるためである。従って、この時間差Ｔ２と上記の式（１）とに基づいて冷却水の流量を推定すると、時間差Ｔ１に基づいて流量を推定した場合と比べて少ない流量が推定される。そして、この低下した流量に基づいて蓄熱システムの故障判定を行うと、実際には流量は正常であっても、流量低下によって蓄熱システムが故障状態にあると誤判定する虞がある。
【００５１】
そこで、本実施例の蓄熱システムの故障判定において、高精度の判定を行うために図３に示す故障判定制御を行う。以下、図３に示す故障判定制御について説明する。尚、図３に示す故障判定制御は、ＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【００５２】
Ｓ１０１では、電動ポンプ７が駆動しているか否かが判定される。即ち、電動式ポンプ７によって蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水の内燃機関１への供給が行われているか否かが判定される。電動式ポンプ７が駆動していると判定されるとＳ１０２へ進み、電動式ポンプ７が駆動していないと判定されると再びＳ１０１の処理が行われる。
【００５３】
Ｓ１０２では、図２に示す時間差Ｔ１、Ｔ２に相当する冷却水到達時間差ＴＡが検出される。即ち、冷却水温度センサ１２、１３によって検出される冷却水温度が、それぞれ温
度ＣＴ１に到達したときの時間差ＴＡが検出される。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００５４】
Ｓ１０３では、電動式ポンプ７がｔ０に始動開始してから所定時間ｔ３が経過したか否かが判定される。所定時間ｔ３は図２中に示されるｔ３であり、電動式ポンプ７による冷却水供給によってタンク出口冷却水温度が上昇しほぼその温度上昇が安定化するまでの時間である。そして、この所定時間ｔ３が経過したときのタンク出口冷却水温度は、電動式ポンプ７による冷却水の供給が開始される際に蓄熱タンク８内に保温貯蔵されていた冷却水の温度とほぼ同温とみなすことができる。Ｓ１０３において所定時間ｔ３が経過したと判定されるとＳ１０４へ進み、所定時間ｔ３が経過していないと判定されると再びＳ１０３の処理が行われる。
【００５５】
Ｓ１０４では、所定時間ｔ３経過後のタンク出口冷却水温度に基づいて、Ｓ１０２で検出された冷却水到達時間差ＴＡが補正される。尚、冷却水到達時間差ＴＡの補正は、以下に示す式２に基づく。
補正値ＴＡ＝検出値ＴＡ−α・・・（式２）
式２におけるαは補正量であり、補正量αと所定時間ｔ３経過後のタンク出口冷却水温度との関係は図４に示す。即ち、所定時間経過後のタンク出口冷却水温度が低くなるに従い補正量αは大きくなり、その結果補正された冷却水到達時間差ＴＡの値は小さくなる。これは、図２に示したように、実際の冷却水の流量が同じであっても、蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水温度が低いほど冷却水到達時間差ＴＡが長くなることを考慮したものである。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００５６】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４で補正された冷却水到達時間差ＴＡと式１に基づいて、内燃機関１に供給される冷却水の流量ＦＲが推定される。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００５７】
Ｓ１０６では、流量判定値ＦＲ０が算出される。流量判定値ＦＲ０とは、後述するＳ１０７で使用される判定の基準値であり、電動式ポンプ７によって供給し得る冷却水の流量である。この流量判定値ＦＲ０は、電動式ポンプ７による冷却水供給開始時の冷却水温度（以下、「冷却水温度初期値」という）によって変動する。そこで、図５に示すように、冷却水温度初期値が高くなるに従い流量判定値ＦＲ０の値を大きく設定する。また、流量判定値ＦＲ０は、内燃機関１の周囲の外気温度、バッテリ１４に残っている電圧等によって変動するため、これらのパラメータを踏まえて設定されても良い。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００５８】
Ｓ１０７では、Ｓ１０５で推定された冷却水流量ＦＲが、Ｓ１０６で算出された流量判定値ＦＲ０より少ないか否かが判定される。即ち、内燃機関１に供給されている冷却水の流量が、電動式ポンプ７によって本来供給されるべき流量より低いか否かが判定される。冷却水流量ＦＲが流量判定値ＦＲ０より小さい場合は、電動式ポンプ７によって本来供給されるべき流量の冷却水が供給されていないことを意味し、Ｓ１０８へ進む。一方で、冷却水流量ＦＲが流量判定値ＦＲ０以上である場合は、電動式ポンプ７によって本来供給されるべき流量の冷却水が供給されていることを意味するため、蓄熱システムは故障状態でないと判断し、本制御を終了する。
【００５９】
Ｓ１０８では、Ｓ１０７での判定結果を受けて、ＥＣＵ２０は電動式ポンプ７の内部に空気が混入し、実際の電動式ポンプ７の冷却水供給能力が低下していると判定する。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。
【００６０】
ここで、電動式ポンプ７の内部への空気混入は電動式ポンプ７の冷却水能力の低下を引
き起こすが、それは一時的なものであり、通常、電動式ポンプ７の駆動時間の経過とともに解消する。一方で、ＥＣＵ２０による蓄熱システムの故障判定が継続されていると、電動式ポンプ７の内部への空気混入であるにもかかわらず、その他の蓄熱システムの構成要素（蓄熱タンク８や循環通路Ｓ１、Ｓ２等）の破損と誤判定する虞がある。そこで、Ｓ１０９では、ＥＣＵ２０による蓄熱システムの故障判定が禁止される。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１１０へ進む。
【００６１】
Ｓ１１０では、Ｓ１０８における電動式ポンプ７の内部への空気混入判定が所定回数連続して為されているか否かが判定される。電動式ポンプ７の内部への空気混入判定が連続して出されるということは、電動式ポンプ７の内部に空気が混入し続け、その間冷却水供給能力が低い状態が維持されていることを意味している。従って、そのような場合は、電動式ポンプ７の内部に混入している空気を強制的に排除するのが好ましい。そこで、電動式ポンプ７の内部への空気混入判定が所定回数連続して為されていると判定されると、Ｓ１１１へ進み、ＥＣＵ２０からパネル２１に電動式ポンプ７の内部に空気が混入している旨の警告を発信する。これによって、操縦者が電動式ポンプ７の内部に混入している空気を強制的に排除することが可能となる。
【００６２】
また、電動式ポンプ７の内部への空気混入判定が所定回数連続して為されていないと判定されると、本制御を終了する。この所定回数は、操縦者への警告頻度と電動式ポンプ７の供給能力の低下とを踏まえて、任意の値に設定される。
【００６３】
本制御によると、内燃機関１に供給される冷却水の流量をより正確に推定することが可能となり、その流量によって蓄熱システムの故障判定をより精度高く行うことが可能となる。更に、電動式ポンプ７の内部への空気混入による故障判定での誤判定を可及的に排除することが可能となる。
【実施例２】
【００６４】
本発明に係る内燃機関の故障判定システムの第２の実施例について、図６および図７に基づいて説明する。図６には、蓄熱システムの故障判定において高精度の判定を行うための故障判定制御を示す。尚、図６に示す故障判定制御は、図１に示す内燃機関１およびその蓄熱システムにおいて、ＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【００６５】
Ｓ２０１では、上述したＳ１０１と同様に、電動ポンプ７が駆動しているか否かが判定される。電動式ポンプ７が駆動していると判定されるとＳ２０２へ進み、電動式ポンプ７が駆動していないと判定されると再びＳ２０１の処理が行われる。
【００６６】
Ｓ２０２では、電動式ポンプ７によって蓄熱タンク８内に貯蔵された冷却水を内燃機関１に供給される際の冷却水温度の上昇率ＴＢを、冷却水温度センサ１２によって測定する。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。
【００６７】
Ｓ２０３では、上述したＳ１０３と同様に、電動式ポンプ７がｔ０に始動開始してから所定時間ｔ３が経過したか否かが判定される。この時間ｔ０、ｔ３については図２に示すとおりである。所定時間ｔ３が経過したときのタンク出口冷却水温度は、電動式ポンプ７による冷却水の供給が開始される際に蓄熱タンク８内に保温貯蔵されていた冷却水の温度とほぼ同温とみなすことができる。Ｓ２０３において所定時間ｔ３が経過したと判定されるとＳ２０４へ進み、所定時間ｔ３が経過していないと判定されると再びＳ２０３の処理が行われる。
【００６８】
Ｓ２０４では、上昇率判定値ＴＢ０が、冷却水温度センサ１３で検出されるタンク出口冷却水温度に基づいて算出される。上昇率判定値ＴＢ０とは、後述するＳ２０５で使用さ
れる判定の基準値であって、蓄熱システムによる機関温度の上昇が適切に行われているか否かを判定するための基準値である。ここで、冷却水温度センサ１３が設置された部位での冷却水の上昇率は、図２に示すように、電動式ポンプ７による冷却水供給開始時の蓄熱タンク８内に貯蔵されている冷却水温度によって変動する。そこで、所定時間ｔ３経過後の冷却水温度センサ１３によって検出されるタンク出口冷却水温度を蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水の温度とみなして、その冷却水温度に基づいてＳ２０５で使用される判定の基準値をより適切な値とすることが可能となる。
【００６９】
具体的には、蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水の温度が高くなるに従い、冷却水温度センサ１３で検出されるタンク出口冷却水温度の上昇率は大きくなる。そこで、図７に示すように、所定時間ｔ３経過後のタンク出口冷却水温度が高くなるに従い、上昇率判定値ＴＢ０の値をより大きくする。Ｓ２０４の処理が終了すると、Ｓ２０５へ進む。
【００７０】
Ｓ２０５では、Ｓ２０２で測定された温度上昇率ＴＢが、Ｓ２０４で算出された上昇率判定値ＴＢ０より小さいか否かが判定される。ここで、温度上昇率ＴＢが上昇率判定値ＴＢ０より小さいことは、蓄熱システムによって蓄熱タンク８内に貯蔵された冷却水に応じた機関温度の上昇が行われておらず、蓄熱システムに何らかの異常があることを意味する。そこで、温度上昇率ＴＢが上昇率判定値ＴＢ０より小さいと判定されると、Ｓ２０６へ進んで、ＥＣＵ２０が蓄熱システムが故障状態にあると判定するとともに、パネル２１へ蓄熱システムの故障を表示する。一方で、温度上昇率ＴＢが上昇率判定値ＴＢ０以上であると判定されると、蓄熱システムは故障状態にはないため、本制御を終了する。
【００７１】
本制御によると、蓄熱システムの故障判定における基準値ＴＢ０を、蓄熱タンク８内に貯蔵されていた冷却水温度に基づいて調整することで、より精度の高い故障判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の蓄熱システムおよびその故障判定システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る故障判定システムにおいて、蓄熱システムの循環通路を流れる冷却水の温度推移を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の故障判定システムにおいて実行される故障判定制御に関するフローチャートである。
【図４】図３に示す故障判定制御における冷却水到達時間差の補正量とタンク出口冷却水温度との関係を示す図である。
【図５】図３に示す故障判定制御における流量判定値と冷却水温度初期値との関係を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施例に係る内燃機関の故障判定システムにおいて実行される故障判定制御に関するフローチャートである。
【図７】図６に示す故障判定制御における上昇率判定値とタンク出口冷却水温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・・内燃機関
２・・・・シリンダヘッド
３・・・・シリンダブロック
７・・・・電動式ポンプ
８・・・・蓄熱タンク
９・・・・ラジエータ
１０・・・・機械式ポンプ
１２・・・・冷却水温度センサ
１３・・・・冷却水温度センサ
１４・・・・バッテリ
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・パネル
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・・循環通路
【図１】
2006009623.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006009623.tif 000007
【図６】
2006009623.tif 000008
【図７】
2006009623.tif 000009