(57)【要約】【課題】内燃機関の冷却装置の故障検出システムにおいて、水温センサを複数設けることなくポンプの故障を検出することができる技術を提供する。【解決手段】内燃機関１の冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能なポンプ１２と、冷却水通路８と、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段１３と、内燃機関１が所定状態のときの冷却水温度に基づいてポンプ１２の故障検出を行う故障検出手段１４と、を備えた。ポンプ１２が正常であるか否かにより冷却水温度の変化量が異なる状態のときに、冷却水温度に基づいてポンプ１２の故障検出を行う。【選択図】図１
2006336626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能なポンプと、
前記内燃機関およびポンプを接続し冷却水が流れる冷却水通路と、
冷却水の温度を検出または推定する冷却水温度検出手段と、
前記内燃機関が所定状態のときの前記冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度に基づいて前記ポンプの故障検出を行う故障検出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【請求項２】
前記内燃機関が所定状態のときとは該内燃機関が停止している状態であり、前記故障検出手段は該内燃機関の停止後で且つ前記ポンプを作動させたときの冷却水温度に基づいて故障検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【請求項３】
前記内燃機関の燃焼室壁温を検出若しくは推定する壁温検出手段および／または外気温を検出若しくは推定する外気温検出手段をさらに備え、前記故障検出手段は冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度と判定値とを比較して前記ポンプの故障検出を行い、また前記故障検出手段は壁温検出手段および／または外気温検出手段により検出若しくは推定される温度に基づいて前記判定値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【請求項４】
前記内燃機関の燃焼室壁温を検出若しくは推定する壁温検出手段および／または外気温を検出若しくは推定する外気温検出手段をさらに備え、前記故障検出手段は検出若しくは推定された燃焼室壁温と冷却水温度との差が所定値よりも小さい場合には故障検出を行わないことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【請求項５】
前記内燃機関の燃焼室壁温を検出または推定する壁温検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて該内燃機関を始動および停止させる自動始動停止手段と、
をさらに備え、
前記壁温検出手段により検出若しくは推定された燃焼室壁温が所定範囲内であり、且つ、該燃焼室壁温と冷却水温度との差が所定値以上の場合には、前記自動始動停止手段により内燃機関を停止させて故障検出を行うことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【請求項６】
前記内燃機関が所定状態のときとは、前記ポンプが停止しても該内燃機関が過熱しない状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置の故障検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却装置の故障検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の冷却水を循環させるための電動ポンプを備えている場合に、該電動ポンプの作動不良や流量低下等の故障検出を行う技術が知られている。
【０００３】
例えば、電動ポンプによりインタークーラへ冷却水を循環させ、吸気を冷却している内燃機関において、電動ポンプを作動させているときのインタークーラの上流側と下流側との吸気の温度差に基づいて該電動ポンプの故障を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、電動ポンプが正常であればインタークーラの上流側と下流側との吸気の温度に所定の差が生じるので、検出される吸気の温度差に所定の差が生じていなければ電動ポンプが故障していると判定することができる。
【特許文献１】特開２００２−４８６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０２１号公報
【特許文献３】特許第３５６２３８２号公報
【特許文献４】特許第２６３２０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、インタークーラの上流側と下流側と温度差を求めるには、インタークーラの上流側と下流側との両方に吸気温センサを備える必要があるのでコスト高となる。
【０００５】
また、電動ポンプにより内燃機関へ冷却水を循環させている場合には、内燃機関の入口側と出口側との冷却水温度を検出する必要がある。しかし、冷却水が内燃機関を循環していると、該内燃機関の運転状態により冷却水の温度が変動する。すなわち、内燃機関の運転状態により発熱量が変わり、さらに発熱量が変わることにより冷却水が受ける熱量も変わる。また、外気温によっても冷却水の温度が変わる。さらに、冷却水流量が変わると燃焼室壁温から冷却水への熱伝達率も変わる。
【０００６】
このようなことから、内燃機関の入口側と出口側との冷却水の温度差は様々な要因により変化するため、この温度差に基づいて電動ポンプの故障検出を行うのは困難が伴う。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の冷却装置の故障検出システムにおいて、水温センサを複数設けることなくポンプの故障を検出することができる技術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】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の冷却装置の故障検出システムは、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の冷却水を循環させ且つ冷却水の流量を変更可能なポンプと、
前記内燃機関およびポンプを接続し冷却水が流れる冷却水通路と、
冷却水の温度を検出または推定する冷却水温度検出手段と、
前記内燃機関が所定状態のときの前記冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度に基づいて前記ポンプの故障検出を行う故障検出手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、内燃機関では該内燃機関の燃焼室壁から冷却水への熱伝達により、冷却水の温度が上昇する。
【００１０】
このときの冷却水温度の推移は内燃機関の状態により異なる。そして、内燃機関が所定状態のときの冷却水温度の推移は、予め実験等により得ることができる。ポンプが正常ならば、実験等により得られた冷却水温度と、冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水の温度と、の差が小さいはずである。一方、ポンプが故障している場合には、実験等により得られた冷却水温度と、冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水の温度と、の差が大きくなるはずである。したがって、この差が予め設定された値よりも大きくなった場合に、故障検出手段はポンプが故障していると判定することができる。「内燃機関が所定状態のとき」とは、例えばアイドル運転を含んだ定常運転時若しくは内燃機関の停止時である。
【００１１】
本発明においては、前記内燃機関が所定状態のときとは該内燃機関が停止している状態であり、前記故障検出手段は該内燃機関の停止後で且つ前記ポンプを作動させたときの冷却水温度に基づいて故障検出を行うことができる。
【００１２】
内燃機関が停止しているときには、燃焼室内の燃焼による冷却水温度の変動が起こらない。そして、内燃機関が停止したときにポンプも停止すると、燃焼室壁から冷却水への熱伝達により、燃焼室壁温は低下するが、内燃機関内の冷却水温度は上昇する。
【００１３】
一方、内燃機関が停止したときであってもポンプが作動していると、冷却水が外部へ循環してそこで該冷却水の温度が低下する。そのため、ポンプが停止しているときと比較して燃焼室壁温の低下は大きい。また、内燃機関内の冷却水温度の上昇も小さい、若しくは冷却水温度が低下する。
【００１４】
すなわち、ポンプが故障した場合には、ポンプが正常の場合よりも冷却水温度が低くなるため、故障検出手段は冷却水温度に基づいてポンプが故障していると判定することができる。
【００１５】
本発明においては、前記内燃機関の燃焼室壁温を検出若しくは推定する壁温検出手段および／または外気温を検出若しくは推定する外気温検出手段をさらに備え、前記故障検出手段は冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度と判定値とを比較して前記ポンプの故障検出を行い、また前記故障検出手段は壁温検出手段および／または外気温検出手段により検出若しくは推定される温度に基づいて前記判定値を補正することができる。
【００１６】
ここで、燃焼室壁温または冷却水温度が異なると、燃焼室壁から冷却水への熱伝達量も異なるため、冷却水温度の変化率も異なる。また、外気温によっても、燃焼室壁温または冷却水温度の変化率も異なる。このようなことから、故障判定手段は判定値を補正しつつポンプの故障検出を行う。これにより、故障判定の精度を向上させることができる。
【００１７】
本発明においては、前記内燃機関の燃焼室壁温を検出若しくは推定する壁温検出手段および／または外気温を検出若しくは推定する外気温検出手段をさらに備え、前記故障検出手段は検出若しくは推定された燃焼室壁温と冷却水温度との差が所定値よりも小さい場合には故障検出を行わないことができる。
【００１８】
すなわち、燃焼室壁温と冷却水温度との差が小さいと燃焼室壁から冷却水への熱伝達量が少なくなり、冷却水の温度の変化量も少なくなる。そのため、ポンプが正常であるか否かに関わらず、冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度はほとんど変
化しない。このような場合に故障検出を行わないようにして、故障判定の精度を向上させることができる。ここで、「所定値」は、ポンプの故障検出を精度よく行い得るほど明確な温度差の下限値としてもよい。
【００１９】
本発明においては、前記内燃機関の燃焼室壁温を検出または推定する壁温検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて該内燃機関を始動および停止させる自動始動停止手段と、
をさらに備え、
前記壁温検出手段により検出若しくは推定された燃焼室壁温が所定範囲内であり、且つ、該燃焼室壁温と冷却水温度との差が所定値以上の場合には、前記自動始動停止手段により内燃機関を停止させて故障検出を行うことができる。
【００２０】
自動始動停止手段は、例えば車両の停止時に自動的に内燃機関を停止させたり、ハイブリッド車において電動モータで走行中に内燃機関を停止させたりすることができる。そして、自動始動停止手段により内燃機関が停止されているときにポンプの故障検出を行うことができる。ここで、内燃機関の始動後に冷却水温度が上昇するが、ポンプが故障していると内燃機関の冷却が不十分となり該内燃機関が過熱（オーバーヒート）してしまう。そこで、内燃機関の始動後で内燃機関が過熱するおそれのある冷却水温度となる前に内燃機関を停止させ、ポンプの故障検出を行う。また、前記したように、燃焼室壁温と冷却水温度との差が小さいと故障検出が困難となるため、故障検出を行い得る温度差が生じるまで内燃機関の運転をさせる。
【００２１】
このような条件が成立したときにポンプの故障検出を行うことにより、早期にポンプの故障を検出することができ、内燃機関の過熱を抑制することができる。
【００２２】
本発明においては、前記内燃機関が所定状態のときとは、前記ポンプが停止しても該内燃機関が過熱しない状態であってもよい。
【００２３】
すなわち、内燃機関の運転中にポンプが停止されると、燃焼室壁からの熱伝達により冷却水温度が上昇する。これにより、内燃機関が過熱するおそれがある。これに対し、内燃機関の温度が高くなる前に故障検出を行うことにより、内燃機関の過熱を抑制することができる。
【００２４】
例えば、内燃機関の冷間始動時には該内燃機関の暖機を速やかに完了させるためにポンプを停止させる。すなわち、内燃機関の暖機が完了するまでは冷却水温度が低い状態であるため、ポンプを停止させても内燃機関は過熱しない。そして、ある程度冷却水温が上昇したときにポンプを作動させれば、冷却水が循環して内燃機関外部の温度の低い冷却水が内燃機関に流れ込む。このときに、冷却水温度検出手段により検出または推定される冷却水温度は低下する。一方、ポンプが故障している場合には、冷却水温度がほとんど変化しないか変化したとしてもその値は小さいので、このときの冷却水温度に基づいて故障検出手段はポンプの故障検出を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る内燃機関の冷却装置の故障検出システムは、水温センサを複数設けることなくポンプの故障を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の冷却装置の故障検出システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本実施例に係る内燃機関の冷却装置の故障検出システムを適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。
【００２８】
内燃機関１は、４サイクル機関であり、シリンダヘッド２およびシリンダブロック３を備えて構成されている。
【００２９】
内燃機関１の内部には冷却水を循環させるためのウォータジャケット４が形成されている。また、内燃機関１には冷却水を循環させるための通路が接続されている。この冷却水を循環させるための通路は、ラジエータ５を循環する第１循環通路６、ヒータコア７を循環する第２循環通路８、バイパス通路９を循環する第３循環通路１０を備えて構成されている。各循環通路の一部には、他の循環通路と共有されている箇所があり、例えばウォータジャケット４は全ての循環通路に含まれている。
【００３０】
第１循環通路６は、ラジエータ５、サーモスタット１１、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。サーモスタット１１は、冷却水温度が高いときに第１循環通路６に冷却水を流し、冷却水温度が低いときに第３循環通路１０に冷却水を流す。
【００３１】
第１循環通路６では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、ラジエータ５、サーモスタット１１の順に流れる。
【００３２】
第２循環通路８は、ヒータコア７、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。
【００３３】
第２循環通路８では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、ヒータコア７の順に流れる。
【００３４】
第３循環通路１０は、バイパス通路９、サーモスタット１１、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。
【００３５】
第３循環通路１０では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、バイパス通路９、サーモスタット１１の順に流れる。
【００３６】
第１循環通路６および第２循環通路８の内燃機関１からの出口付近には、該第１循環通路６および第２循環通路８内の冷却水の温度に応じた信号を出力する冷却水温度センサ１３が取り付けられている。
【００３７】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１４が併設されている。このＥＣＵ１４は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３８】
ＥＣＵ１４には、冷却水温度センサ１３の他、アクセル開度すなわち機関負荷に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１の回転数に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ１６、内燃機関１の吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ１７が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。
【００３９】
一方、ＥＣＵ１４には、電動ポンプ１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１４はこの電動ポンプ１２を制御する。電動ポンプ１２は、該電動ポンプ１２へ供給する電力を調
整することにより、冷却水の吐出量すなわち冷却水の流量を調整することができる。また、内燃機関１の運転中であっても、電動ポンプ１２を停止することができる。
【００４０】
そして、内燃機関１の冷間始動時には、内燃機関１の始動後であっても電動ポンプ１２を停止させることにより、ウォータジャケット４内の冷却水の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、内燃機関１の暖機を速やかに行うことができ、燃費の向上および有害物質の排出の抑制を図ることができる。
【００４１】
なお、本実施例における内燃機関１は、ハイブリッド車に搭載されていてもよく、この場合、内燃機関１の停止時であってもモータによる走行が可能となる。
【００４２】
そして、本実施例においては、内燃機関１の停止時に電動ポンプ１２を作動させ、このときに冷却水温度センサ１３により得られる冷却水温度に基づいて電動ポンプ１２の故障検出を行う。
【００４３】
ここで、図２は、内燃機関１の停止時に電動ポンプ１２を停止させたときの燃焼室壁温および冷却水温度の推移を示したタイムチャートである。冷却水温度は、冷却水温度センサ１３の検出値である。「内燃機関」が「ＯＮ」の場合には内燃機関が運転中であることを示しており、「ＯＦＦ」の場合には停止中であることを示している。また、「電動ポンプ」が「ＯＮ」の場合には電動ポンプ１２が作動中であることを示しており、「ＯＦＦ」の場合には停止中であることを示している。
【００４４】
この場合、燃焼室壁は冷却水に熱を与えるため、燃焼室壁温は時間とともに低下する。一方、冷却水は燃焼室壁から熱を受けるため、冷却水温度は時間とともに上昇する。そして、時間が経つと燃焼室壁温および冷却水温度は同じ温度に収束する。
【００４５】
一方、図３は、内燃機関１の停止時にポンプ１２を作動させたときの燃焼室壁温および冷却水温度の推移を示したタイムチャートである。
【００４６】
電動ポンプ１２が作動していると、冷却水が第１循環通路６、第２循環通路８、および第３循環通路１０を循環するため、該冷却水が持つ熱がラジエータ５等において奪われる。このときの冷却水の温度低下は、燃焼室壁から受ける熱による温度上昇よりも大きいため、冷却水の温度は結果として低下している。また、燃焼室壁は、電動ポンプ１２が停止しているときよりも温度の低い冷却水により冷却されるため、図２の場合よりも温度低下が大きい。なお、本実施例においては、電動ポンプ１２の作動時に冷却水温度が低下しているが、燃焼室壁の温度や冷却水温度によっては上昇することも考えられる。しかし、その上昇度合いは電動ポンプ１２が停止しているときよりも小さい。
【００４７】
そして、電動ポンプ１２が故障していて、冷却水の流量が低下した場合や冷却水が全く流れなくなった場合には、内燃機関１の停止時に電動ポンプ１２を作動させる信号をＥＣＵ１４が発したとしても、冷却水温度センサ１３により得られる冷却水温度の推移は、図３よりも図２に近い値となる。
【００４８】
そこで、本実施例では、内燃機関１の停止時に電動ポンプ１２を作動させたときに、冷却水温度が低下しない場合に電動ポンプ１２が故障していると判定する。なお、予め実験等により内燃機関１の停止中で且つ電動ポンプ１２の作動中の冷却水温度の推移を求めておき、この値と故障検出中に得られる冷却水温度の推移との差が所定値以上のときに電動ポンプ１２が故障していると判定してもよい。
【００４９】
次に、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローについて説明する。
【００５０】
図４は、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローを示したフローチャートである。故障検出が必要となる時期を予め設定しておき、この時期が来たときに本ルーチンは繰り返し実行される。
【００５１】
ステップＳ１０１では、内燃機関１が停止中であるか否か判定される。本ステップでは、故障検出の前提となる条件が成立しているか否か判定される。
【００５２】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０２では、電動ポンプ１２を作動させる。
【００５４】
ステップＳ１０３では、内燃機関停止カウンタＥＳをカウントアップする。この内燃機関停止カウンタＥＳは、内燃機関１が停止されてからの経過時間を示している。
【００５５】
ステップＳ１０４では、前回のルーチンで内燃機関１が停止されていたか否か判定される。本ステップでは、内燃機関１が停止されてから最初に実行されるルーチンであるか否か判定される。
【００５６】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００５７】
ステップＳ１０５では、現在の冷却水温度を初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳとして記憶する。初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳは、冷却水温度センサ１３の出力値により得る。そして、初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳは、冷却水温度の初期値としてＥＣＵ１４に記憶される。
【００５８】
ステップＳ１０６では、内燃機関停止カウンタＥＳが所定範囲内となっているか否か判定される。所定範囲とは、電動ポンプ１２が正常の場合に冷却水温度が上昇したことを読み取れるほどの時間を下限とし、電動ポンプ１２が故障していても冷却水からの放熱により冷却水温度が低下するほどの時間を上限とする範囲である。すなわち、本ステップでは、電動ポンプ１２の故障検出に適した状態となっているか否か判定される。
【００５９】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００６０】
ステップＳ１０７では、現在の冷却水温度ＴＨＷを検出する。現在の冷却水温度ＴＨＷは、冷却水温度センサ１３の出力値により得る。
【００６１】
ステップＳ１０８では、現在の冷却水温度ＴＨＷから初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳを減じた値が所定値以上であるか否か判定される。この所定値は、電動ポンプ１２が正常である場合に得られる値の上限値である。
【００６２】
ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。
【００６３】
ステップＳ１０９では、電動ポンプ１２が故障していると判定される。
【００６４】
ステップＳ１１０では、電動ポンプ１２が正常であると判定される。
【００６５】
ステップＳ１１１では、内燃機関停止カウンタＥＳがクリアされる。
【００６６】
このようにして、内燃機関１の停止後に電動ポンプ１２を作動させることにより、該電動ポンプ１２の故障検出を行うことができる。
【００６７】
なお、本実施例においては電動ポンプ１２の故障検出時に該電動ポンプ１２をＯＦＦからＯＮとしているが、これに代えて電動ポンプ１２へ供給する電力を変えることにより冷却水の流量を変更するようにしてもよい。
【００６８】
以上説明したように、本実施例においては、冷却水温度センサ１３の出力値に基づいて電動ポンプ１２の故障検出を行うことができるので、水温センサを複数取り付ける必要がなく、コスト高となることを抑制できる。
【実施例２】
【００６９】
本実施例においては、燃焼室壁温度や外気温が冷却水温度に与える影響を考慮して電動ポンプ１２の故障検出を行う。
【００７０】
ここで、燃焼室壁から冷却水への熱伝達量は燃焼室壁温や冷却水温度により変わる。また、外気によって冷却水温度から奪われる熱量は、外気温度によって変わる。すなわち、冷却水温度に影響を及ぼす要因は電動ポンプ１２の故障だけではない。そこで、本実施例では、上記要因による冷却水温度の変化を考慮して電動ポンプ１２の故障検出を行う。
【００７１】
次に、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローについて説明する。
【００７２】
図５は、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローを示したフローチャートである。故障検出が必要となる時期を予め設定しておき、この時期が来たときに本ルーチンは繰り返し実行される。
【００７３】
ステップＳ２０１では、内燃機関１が停止中であるか否か判定される。本ステップでは、故障検出の前提となる条件が成立しているか否か判定される。
【００７４】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１２へ進む。
【００７５】
ステップＳ２０２では、電動ポンプ１２を作動させる。
【００７６】
ステップＳ２０３では、内燃機関停止カウンタＥＳをカウントアップする。この内燃機関停止カウンタＥＳは、内燃機関１が停止されてからの経過時間を示している。
【００７７】
ステップＳ２０４では、前回のルーチンで内燃機関１が停止されていたか否か判定される。本ステップでは、内燃機関１が停止されてから最初に実行されるルーチンであるか否か判定される。
【００７８】
ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。
【００７９】
ステップＳ２０５では、現在の冷却水温度を初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳとして記憶する。また、現在の燃焼室壁温を初期燃焼室壁温ＴＥＷ＿ＥＳとして記憶する。初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳは、冷却水温度センサ１３の出力値により得る。そして、初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳは、冷却水温度の初期値としてＣＵ１４に記憶される。また、初期燃焼室壁温Ｔ
ＥＷ＿ＥＳは、センサを取り付けて実際に計測してもよく、例えば特許第２６６６３６６号公報で示されているような方法により推定してもよい。
【００８０】
ステップＳ２０６では、内燃機関停止カウンタＥＳが所定範囲内となっているか否か判定される。所定範囲とは、電動ポンプ１２が正常の場合に冷却水温度が上昇したことを読み取れるほどの時間を下限とし、電動ポンプ１２が故障していても冷却水からの放熱により冷却水温度が低下するほどの時間を上限とする範囲である。すなわち、本ステップでは、電動ポンプ１２の故障検出に適した状態となっているか否か判定される。
【００８１】
ステップＳ２０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００８２】
ステップＳ２０７では、初期燃焼室壁温ＴＥＷ＿ＥＳおよび内燃機関停止カウンタＥＳから異常検出判定値を求める。
【００８３】
この異常検出判定値は、後述のステップＳ２０９で使用される判定値である。すなわち、前記ステップＳ１０８で用いられている「所定値」は一定値であるのに対して、本ルーチンで使用する異常検出判定値は、初期燃焼室壁温ＴＥＷ＿ＥＳおよび内燃機関停止カウンタＥＳの値によって変化する値である。
【００８４】
ここで、内燃機関１の停止時で且つ電動ポンプ１２の停止時における冷却水温度は、内燃機関１および冷却水の熱容量、およびこれらの温度により変わる。そこで、これらの値から冷却水温度の変化量を推定し、この変化量分、異常検出判定値を変更する。内燃機関１および冷却水の熱容量は予め実験等により求めることができ、内燃機関１および冷却水の温度は、例えば前記特許第２６６６３６６号公報で示されているような方法により推定する。
【００８５】
初期燃焼室壁温ＴＥＷ＿ＥＳおよび内燃機関停止カウンタＥＳと、異常検出判定値と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しておきＥＣＵ１４に記憶させておいてもよい。
【００８６】
なお、異常検出判定値は、さらに外気温を考慮して得られる値としてもよい。すなわち、外気温が低いほど冷却水の温度低下が大きくなるので、この変化量分、異常検出判定値を変更する。
【００８７】
ステップＳ２０８では、現在の冷却水温度ＴＨＷを検出する。
【００８８】
ステップＳ２０９では、現在の冷却水温度ＴＨＷから初期冷却水温ＴＨＷ＿ＥＳを減じた値が異常検出判定値以上であるか否か判定される。この異常検出判定値は、電動ポンプ１２が正常である場合に得られる値の上限値であって、燃焼室壁温や外気温を考慮した値である。
【００８９】
ステップＳ２０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１１へ進む。
【００９０】
ステップＳ２１０では、電動ポンプ１２が故障していると判定される。
【００９１】
ステップＳ２１１では、電動ポンプ１２が正常であると判定される。
【００９２】
ステップＳ２１２では、内燃機関停止カウンタＥＳがクリアされる。
【００９３】
このように燃焼室壁温や外気温を考慮することで、より正確な電動ポンプ１２の故障判定を行うことができる。
【００９４】
なお、故障検出の開始時に燃焼室壁温と冷却水温度との差が小さいと冷却水の温度変化量が小さくなるため、電動ポンプ１２の故障検出がし難くなる。このような場合には、電動ポンプ１２の故障検出を行わないようにしてもよい。
【００９５】
以上説明したように、本実施例においては、冷却水温度センサ１３の出力値に基づいて電動ポンプ１２の故障検出を行うことができるので、水温センサを複数設ける必要がなく、コスト高となることを抑制できる。さらに、燃焼室壁温や外気温を考慮することにより、故障検出の精度を向上させることができる。
【実施例３】
【００９６】
本実施例においては、電動ポンプ１２の故障検出を行うときに強制的に内燃機関１を停止させる。内燃機関１を停止させるのは、燃焼室壁温が所定範囲内であり、且つ、該燃焼室壁温と冷却水温度との差が所定値以上の場合とする。
【００９７】
一般に、内燃機関は乗員によるスイッチ操作により始動および停止がなされる。このような内燃機関では、電動ポンプ１２の故障検出を行う機会が乗員による内燃機関１の停止操作の後に限られてしまう。そのため、内燃機関の運転中に電動ポンプ１２が故障すると、そのまま長時間内燃機関が運転され続けて、該内燃機関が過熱（オーバーヒート）するおそれがある。
【００９８】
その点、本実施例においては、内燃機関１を停止させても車両の走行に与える影響が小さいときで且つ内燃機関１の過熱のおそれがないときに、該内燃機関１を停止させて電動ポンプ１２の故障検出を行う。
【００９９】
例えば、ハイブリッド車では内燃機関１を停止させてもモータにより走行が可能であるため、電動ポンプ１２の故障検出を行うときに内燃機関１を停止させ且つモータを作動させて車両を走行させる。
【０１００】
また、車両が停止したときに内燃機関１も停止させて電動ポンプ１２の故障検出を行うようにしてもよい。
【０１０１】
さらに、電動ポンプ１２が故障すると内燃機関１が過熱するおそれがあるため、冷却水温度が高くなる前に故障検出を行う。
【０１０２】
次に、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローについて説明する。
【０１０３】
図６は、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【０１０４】
ステップＳ３０１では、故障検出フラグがＯＦＦであるか否か判定される。故障検出フラグは、電動ポンプ１２の故障検出が行われたときにＯＮとされるフラグである。また、例えば所定の走行距離若しくは所定の走行時間毎に故障検出フラグがＯＦＦとされる。電動ポンプ１２の故障検出は頻繁に行う必要はないため、例えば所定の走行距離若しくは所定の走行時間毎に電動ポンプ１２の故障検出を行うようにしている。
【０１０５】
ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、一方、否定
判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１０６】
ステップＳ３０２では、燃焼室壁温が所定範囲内で且つ内燃機関１の停止が可能な運転状態であるか否か判定される。
【０１０７】
燃焼室壁温が高すぎると、電動ポンプ１２を停止したときに冷却水温度が沸騰するほど高くなるため故障検出を行わない。また、燃焼室壁温が低すぎると、内燃機関１の停止時における冷却水温度の変化を読み取り難くなるため故障検出を行わない。すなわち、所定範囲とは、誤検出のおそれがない冷却水温度が生じる燃焼室壁温の下限値と、内燃機関１が過熱しない燃焼室壁温の上限値と、で定まる。例えば、内燃機関の冷間始動後且つ暖機完了前である程度冷却水温度が上昇したときに電動ポンプ１２の故障検出を行う。なお、燃焼室壁温の代わりに冷却水温度を用いてもよい。また、燃焼室壁温は前記実施例で説明した方法により求める。
【０１０８】
なお、内燃機関１の停止が可能な運転状態とは、例えば内燃機関１の大きな出力を必要としないアイドリング時や低負荷時である。
【０１０９】
ステップＳ３０３では、電動ポンプ１２の故障検出を行う。故障検出は、前記実施例で説明した方法により行う。
【０１１０】
ステップＳ３０４では、故障検出フラグがＯＮとされる。
【０１１１】
このようにして、電動ポンプ１２が故障した場合でも早期に故障を検出することができる。また、内燃機関１の過熱をより抑制し得る。
【実施例４】
【０１１２】
本実施例においては、内燃機関１の回転数および負荷を一定に維持した状態（すなわち、定常状態）で電動ポンプ１２の故障検出を行う。
【０１１３】
ここで、内燃機関１の定常状態では燃焼室壁から冷却水への熱伝達量がほぼ一定となる。そのため、冷却水温度の変動が小さい。このときに、電動ポンプ１２の故障検出を行うことにより、正確な故障検出を行うことが可能となる。
【０１１４】
ここで、図７は、内燃機関１が定常状態でないときで且つ電動ポンプ１２が正常であるときの冷却水温度、機関出力、電動ポンプ１２の作動状態、および故障検出モードの時間推移を示したタイムチャートである。
【０１１５】
また、図８は、内燃機関１が定常状態であるときの冷却水温度、機関出力、電動ポンプ１２の作動状態、および故障検出モードの時間推移を示したタイムチャートである。図８に示した「冷却水温度」において、実線は電動ポンプ１２が正常であるとき、破線は電動ポンプ１２が故障しているときを示している。
【０１１６】
図７および図８において、冷却水温度は冷却水温度センサ１３から得られる値である。また電動ポンプ１２の作動状態では、「ＯＮ」のときに電動ポンプ１２が作動し、「ＯＦＦ」のときに停止している。故障検出モードは、電動ポンプ１２の故障検出を行う処理が行われているか否かを示しており、「ＯＮ」のときには故障検出が行われており、「ＯＦＦ」のときには故障検出が行われていない。
【０１１７】
図７では、電動ポンプがＯＦＦからＯＮとされても、冷却水温度の上昇率が大きく変わらない。すなわち、電動ポンプ１２が故障していても、内燃機関１の運転状態が変化する
と冷却水温度の上昇が現れないため、該電動ポンプ１２が故障していないと誤判定してしまう。また、電動ポンプ１２が故障していなくても、内燃機関１の運転状態が変化すると冷却水温度が上昇するため、該電動ポンプ１２が故障していると誤判定するおそれもある。これは、冷却水温度が内燃機関１の出力の上昇による影響を受けているためである。
【０１１８】
一方、図８では、電動ポンプ１２が正常である場合には、電動ポンプがＯＦＦからＯＮとされたときに、冷却水温度の上昇率が大きく変わる。そのため、電動ポンプ１２が故障しているか否か判断しやすい。これは、内燃機関１の出力が一定に維持されているので、燃焼室壁から冷却水への熱伝達量がほぼ一定に維持されているからである。
【０１１９】
また、図８において、電動ポンプ１２が故障している場合には、電動ポンプ１２がＯＮとされても冷却水が流れないか流量が少ない。そのため、電動ポンプ１２が正常である場合と比較して、冷却水温度の変化率が小さくなる。
【０１２０】
このように、電動ポンプ１２の故障検出時に内燃機関１を定常状態に維持しておけば、電動ポンプ１２が故障しているか否かにより冷却水温度の推移が大きく異なるので、故障検出の精度を向上させることができる。
【０１２１】
次に、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローについて説明する。
【０１２２】
図９は、本実施例による電動ポンプ１２の故障検出のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、後述の図１０に示すフローにより内燃機関１が定常状態となったときに実行される。
【０１２３】
ステップＳ４０１では、内燃機関１の冷間時であり且つ内燃機関が運転状態であるか否か判定される。
【０１２４】
内燃機関１の暖機完了後に電動ポンプ１２の故障検出を行うと、前記実施例で説明したように内燃機関１が過熱するおそれがあるため、この場合には故障検出を行わない。また、内燃機関１が定常状態となっていなければ機関出力と共に冷却水温度が変動するおそれがあるため、故障検出を行わない。
【０１２５】
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１２６】
ステップＳ４０２では、電動ポンプ１２の故障検出を行う。前記実施例で説明した方法により故障検出が行われる。
【０１２７】
ステップＳ４０３では、故障検出フラグがＯＮとされる。
【０１２８】
次に、図１０は、本実施例による内燃機関１およびモータの出力制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【０１２９】
ステップＳ５０１では、内燃機関１の冷間時で、故障検出フラグがＯＦＦで、且つモータによる走行が可能であるか否か判定される。
【０１３０】
故障検出は頻繁に行う必要がないため、故障検出フラグがＯＮの場合には故障検出を行わない。なお、故障検出フラグは乗員のスイッチ操作により内燃機関１が停止されたとき、所定の距離を走行したとき、若しくは所定の時間が経過したときにＯＦＦとされる。
【０１３１】
また、モータによる走行が可能であるときとは、例えば内燃機関１が低負荷で運転されているときである。
【０１３２】
その他の条件は前述したものと同じ理由により判定される。
【０１３３】
ステップＳ５０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１３４】
ステップＳ５０２では、内燃機関１が定常状態となるように、モータの出力をフィードバック制御する。その後、図９に示したフローを開始する。
【０１３５】
このようにして、内燃機関１が定常状態となっているときに電動ポンプ１２の故障検出を行うことができるので、故障検出の精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】実施例に係る内燃機関の冷却装置の故障検出システムを適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】内燃機関の停止時に電動ポンプを停止させたときの燃焼室壁温および冷却水温度の推移を示したタイムチャートである。
【図３】内燃機関の停止時にポンプを作動させたときの燃焼室壁温および冷却水温度の推移を示したタイムチャートである。
【図４】実施例１による電動ポンプの故障検出のフローを示したフローチャートである。
【図５】実施例２による電動ポンプの故障検出のフローを示したフローチャートである。
【図６】実施例３による電動ポンプの故障検出のフローを示したフローチャートである。
【図７】内燃機関が定常状態でないときで且つ電動ポンプが正常であるときの冷却水温度、機関出力、電動ポンプの作動状態、および故障検出モードの時間推移を示したタイムチャートである。
【図８】内燃機関が定常状態であるときの冷却水温度、機関出力、電動ポンプの作動状態、および故障検出モードの時間推移を示したタイムチャートである。
【図９】実施例４による電動ポンプの故障検出のフローを示したフローチャートである。
【図１０】実施例４による内燃機関およびモータの出力制御のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３７】
１     内燃機関
２     シリンダヘッド
３     シリンダブロック
４     ウォータジャケット
５     ラジエータ
６     第１循環通路
７     ヒータコア
８     第２循環通路
９     バイパス通路
１０   第３循環通路
１１   サーモスタット
１２   電動ポンプ
１３   冷却水温度センサ
１４   ＥＣＵ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランクポジションセンサ
１７   エアフローメータ
【図１】
2006336626.tif 000003
【図２】
2006336626.tif 000004
【図３】
2006336626.tif 000005
【図４】
2006336626.tif 000006
【図５】
2006336626.tif 000007
【図６】
2006336626.tif 000008
【図７】
2006336626.tif 000009
【図８】
2006336626.tif 000010
【図９】
2006336626.tif 000011
【図１０】
2006336626.tif 000012