(57)【要約】【課題】サーモスタットの固着による異常を、ラジエータの異常とは区別して検出する。【解決手段】本発明の異常検出装置は、車両の冷却系に配置されたサーモスタットに適用される。冷却系の冷媒通路は第１〜第３通路を備える。第１通路はラジエータを経由し、第２通路はラジエータをバイパスする。第３通路は熱交換器を経由し、第１通路と第２通路との入口側合流部と出口側合流部とを接続する。サーモスタットは、第１、第２通路の出口側合流部に設置され、第１通路からの冷媒と第２通路からの冷媒との流量比を調節して、冷媒を第３通路に流出させる。異常検出装置はエンジンの燃料カット運転中に、第３通路を流通する冷媒の流量を通常運転時よりも減少させて、冷媒の流量を減少させたときにサーモスタットがハンチングしたか否かを判別し、ハンチングしていないと判別した場合に、サーモスタットに異常ありと判定する。【選択図】図３
2019027388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータと、
熱交換器と、
前記ラジエータと前記熱交換器とに冷媒を循環させる冷媒通路と、
を備える車両の冷却系の前記冷媒通路に配置されたサーモスタットの異常検出装置であって、
前記冷媒通路は、
前記ラジエータを経由する冷媒の通路である第１通路と、
前記第１通路に並行に配置され、前記ラジエータをバイパスする冷媒の通路である第２通路と、
前記熱交換器を経由する冷媒の通路であって、前記第１通路と前記第２通路との入口側の合流部と、出口側の合流部と、を接続する第３通路と、
を備え、
前記サーモスタットは、前記第１通路と前記第２通路との出口側の合流部に設置され、前記第１通路から流入する冷媒の流量と、前記第２通路から流入する冷媒の流量との流量比を調節して、前記冷媒を前記第３通路に流出させ、
前記異常検出装置は、
エンジンの燃料カット運転中に、前記第３通路を流通する冷媒の流量を通常運転時よりも減少させて、
前記冷媒の流量を減少させたときに前記サーモスタットがハンチングしたか否かを判別し、
前記サーモスタットがハンチングしていないと判別した場合に、前記サーモスタットに異常ありと判定する、
ように構成されているサーモスタットの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の冷却系に配置されるサーモスタットの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジン内の冷却水路とラジエータとの間の冷却水通路に、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置したエンジン冷却系の構成が知られている。このようなエンジン冷却系において、サーモスタットは、エンジンの暖機が完了するまでは、ラジエータを経由する冷却水の通路を閉じて、冷却水のラジエータへの流入を停止させる。これにより冷却水を速やかに適正温度域に上昇させることができる。冷却水が適正温度域に達すると、サーモスタットは自動的に開かれ、冷却水はラジエータに導入されて適正な温度に調節される。
【０００３】
しかし、このようなエンジン冷却系において、サーモスタットに、開き側で固着する開故障が起きた場合、エンジン始動時の冷却水の温度上昇が妨げられ、エンジンの暖機に遅れが生じる場合がある。一方、サーモスタットに、閉じ側で固着する閉故障が起きた場合、エンジン冷却水が適正温度を超えた後も、冷却水がラジエータ側に循環されない状態となるため、冷却水温が過度に上昇し、エンジンがオーバーヒートを起こす虞がある。
【０００４】
この対策として、例えば特許文献１には、サーモスタットの異常検出方法が開示されている。例えば、サーモスタットが開故障した場合には、冷却水温は、サーモスタットが正常であれば閉じている温度領域で、正常時の挙動とは異なる挙動を示す。従って、特許文献１では、この温度領域で冷媒温度センサにより検出した冷却水温と、この温度領域におけるサーモスタット正常時の冷却水温の挙動とを比較することで、サーモスタットの開故障を検出する。また、サーモスタットが閉故障した場合には、冷却水温は、サーモスタットが正常であれば開いている温度領域で、正常時の挙動とは異なる挙動を示す。従って、特許文献１では、この温度領域で検出した冷却水温と、この温度領域におけるサーモスタット正常時の冷却水温の挙動とを比較することで、サーモスタットの閉故障を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８４４３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようにエンジン冷却水の温度の検出値と、正常時の冷却水温の挙動との比較に基づいて異常を検出する方法では、その冷却水温の異常が、ラジエータの異常によるものか、サーモスタットの異常によるものかを判別することができない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サーモスタットの固着による異常を、ラジエータの異常とは区別して検出できるよう改良したサーモスタットの異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明はサーモスタットの異常検出装置であって、車両の冷却系の冷媒通路に配置されたサーモスタットに適用される。冷却系は、ラジエータと、熱交換器と、ラジエータと熱交換器とに冷媒を循環させる冷媒通路とを備える。冷媒通路は、第１通路、第２通路、及び、第３通路を備える。第１通路は、ラジエータを経由する冷媒の通路である。第２通路は、第１通路に並行に配置され、ラジエータをバイパスする冷媒の通路である。第３通路は、熱交換器を経由する冷媒の通路であって、第１通路と第２通路との入口側の合流部と、出口側の合流部と、を接続する通路である。
【０００９】
サーモスタットは、第１通路と第２通路との出口側の合流部に設置され、第１通路から流入する冷媒の流量と、第２通路から流入する冷媒の流量との流量比を調節して、冷媒を第３通路に流出させる。
【００１０】
異常検出装置は、エンジンの燃料カット運転中に、第３通路を流通する冷媒の流量を通常運転時よりも減少させて、冷媒の流量を減少させたときにサーモスタットがハンチングしたか否かを判別し、サーモスタットがハンチングしていないと判別した場合に、サーモスタットに異常ありと判定するように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
冷媒の流量を減少させた場合、正常なサーモスタットであればハンチングするが、固着している場合には、サーモスタットはハンチングしない。本発明によれば、冷媒の流量を減少させたときのサーモスタットのハンチングの有無に基づいてサーモスタットの異常の有無が判定される。従って、ラジエータの異常とは区別して、サーモスタットの異常を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の冷却系の構成を模式的に示す図である。
【図２】冷却水の流量を減少させた場合に、正常なサーモスタットから流出される冷却水の流量比の変動について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態における制御について説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の制御における冷却水の温度変化の振幅の検出方法について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態の制御における冷却水の温度変化の振幅の検出方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態における冷却系の構成を模式的に示す図である。図１の冷却系は車両に搭載され、例えばエンジンの冷却系として機能する。図１の冷却系は、第１通路Ｃ１、第２通路Ｃ２、第３通路Ｃ３で構成される冷媒通路を備えている。冷媒通路内には、冷媒としての冷却水が循環する。但し、冷媒は水に限定されない。
【００１５】
冷媒通路は、第３通路Ｃ３の出口側端部において、第１通路Ｃ１と第２通路Ｃ２とに分岐し、第１通路Ｃ１と第２通路Ｃ２の出口側端部において、第３通路Ｃ３に合流するように構成されている。即ち、第１通路Ｃ１と前記第２通路Ｃ２との入口側の合流部と、出口側の合流部とは、第３通路Ｃ３によって接続されている。
【００１６】
第１通路Ｃ１はラジエータ１０を経由する。ラジエータ１０は、例えばエンジン用のラジエータである。第２通路Ｃ２は、第１通路Ｃ１と並行に設置され、ラジエータ１０をバイパスする通路である。
【００１７】
第３通路Ｃ３には、ウォーターポンプ（以下、「Ｗ/Ｐ」とも称する）１２が設置されている。第３通路Ｃ３は、熱交換器１４を経由する通路である。図１には、熱交換器１４において、冷媒との熱交換により冷却されるガスの流れが破線により示されている。
【００１８】
第１通路Ｃ１と第２通路Ｃ２との、第３通路Ｃ３への合流部には、サーモスタット２０が設置されている。サーモスタット２０は、その内部に弁体２２を有している。弁体２２は、合流部における冷却水温が所定の温度になるまでは閉弁位置にあり、第１通路Ｃ１側を閉じる。つまり、冷却水温が所定の温度に達するまでは、冷却水のラジエータ１０側への流通が停止され、これにより早期に暖機が図られる。一方、冷却水の温度が所定の温度に達した後は、弁体２２は、温度に応じた開度に第１通路Ｃ１側を開く。これにより、ラジエータ１０側に分流される冷却水の流量と、第２通路Ｃ２に分流される冷却水の流量との流量比が、冷却水温に応じて調節される。その結果、第３通路Ｃ３に温度が調節された冷却水が流出する。
【００１９】
図１の冷却系には、複数のセンサが配置されている。例えば、第３通路Ｃ３には、冷媒温度センサ３０が設置されている。冷媒温度センサ３０は、第３通路Ｃ３を流通する冷却水の温度を検出し、その検出信号を制御装置４０に送信する。また、エンジンのガス通路には、ガス温度センサ３２や過給圧センサ３４が設置され、それぞれ、ガス温度及び過給圧を検出し、その検出信号が制御装置に送信される構成となっている。
【００２０】
図１の冷却系は制御装置４０を備える。制御装置４０はＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、冷媒温度センサ３０、ガス温度センサ３２、過給圧センサ３４を含む、エンジン及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、エンジンが備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＲＯＭには、エンジンを制御するための各種の制御プログラムやマップを含む各種の制御データが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをＲＯＭから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００２１】
本実施の形態では、制御装置４０は、サーモスタット２０が閉弁側で固着する閉故障、及び、開弁側で固着する開故障を検出するサーモスタット２０の異常検出装置として機能する。以下、制御装置４０が有するサーモスタット２０の異常検出装置としての機能を実現するための制御について説明する。
【００２２】
図２は、冷却水の流量を減少させた場合の、正常なサーモスタット２０に流通する冷却水の流量比の変動について説明するための図である。冷媒通路を流通する冷却水の流量を絞り、冷却水の流量を減少させた場合、サーモスタット２０が正常であれば、弁体２２が開閉を繰り返すハンチングが起きる。従って、図２に示されるように、冷却水の流量比は短い周期で変動を繰り返す。一方、サーモスタット２０が閉故障又は開故障している場合、サーモスタット２０はハンチングしないため、流量比の変動も起こらない。
【００２３】
従って、本実施の形態では、冷却水の流量を減少させた場合のサーモスタット２０のハンチングの有無を検出することで、サーモスタット２０の開故障又は閉故障の異常を検出する。このサーモスタット２０の異常検出の制御は、冷却水の流量を一時的に絞り、通常運転時よりも減少させる必要があるため、冷却水温の制御を必要としない、燃料カット運転中のタイミングで実行する。
【００２４】
サーモスタット２０のハンチングの有無は、サーモスタット２０から流出される冷却水の温度変化に基づいて判定する。ここで、図２に示されるように、サーモスタット２０にハンチングが起きている場合、ラジエータ１０を通過した第１通路Ｃ１側からの冷却水と、ラジエータ１０をバイパスした第２通路Ｃ２側からの冷却水との流量比が短い周期で変動する。従って、サーモスタット２０の下流の冷却水温も、短い周期で大きく変動することになる。そこで、サーモスタット２０の下流の冷却水温の変化を冷媒温度センサ３０によって検出し、検出された冷却水温の変化の振幅を算出する。算出された振幅と基準値とを比較して、振幅が基準値より小さい場合に、サーモスタット２０のハンチング無しの判定を行い、基準値以上であれば、ハンチング有りの判定を行う。
【００２５】
図３は、本実施の形態において制御装置４０が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３のルーチンは、エンジンの運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。このルーチンでは、まずステップＳ１０２において、現在、エンジンの燃料カット運転中であるか否かが判別される。燃料カット運転中でないと判別された場合、今回の処理は一旦終了する。
【００２６】
ステップＳ１０２において、燃料カット運転中であると判別された場合、次に、ステップＳ１０４に進み、Ｗ/Ｐ指令Ｄｕｔｙ比が低減される。Ｗ/Ｐ指令Ｄｕｔｙ比は、Ｗ/Ｐ１２の駆動電力の制御指令値であり、Ｗ/Ｐ指令Ｄｕｔｙ比が低減されることで、冷媒通路を流通する冷却水の流量が、通常運転時の流量より減少する。
【００２７】
次に、ステップＳ１０６に進み、サーモスタット２０の出口温度のデータが取得され、冷却水温変化の振幅が算出される。サーモスタット２０の出口温度のデータは、冷媒温度センサ３０により取得される。
【００２８】
図４及び図５は、冷却水温の変化の振幅の算出方法について説明するための図である。図４に示されるように、ｅｘＭＸが１である期間は冷却水温が上昇している期間であり、この期間中に、最高冷却水温ＭＸｆｎｌ＿ｉが取得される。
【００２９】
図５には、より具体的な振幅算出のプログラムの例が示されている。図５に示されるように、ｅｘＭＸが１である場合、冷却水温の今回（即ちｎ回）の検出値である状態量_ｎが、現在記憶されている最高値ＭＸ＿ｎより大きいか否かが判別され、大きい場合には、最高値ＭＸ＿ｎが状態量＿ｎに更新され、処理は戻される。一方、状態量＿ｎが、記憶されている最高値ＭＸ＿ｎ以下の場合には、最高冷却水温ＭＸｆｎｌ＿ｉが、最高値ＭＸ＿ｎとされる。その後、ｅｘＭＸが０とされて、今回（即ちｉ回）の最高冷却水温ＭＸｆｎｌ＿ｉの取得は終了する。
【００３０】
図４に示されるように、ｅｘＭＸが０である期間は冷却水温が低下している期間であり、この期間中に、最低冷却水温ＭＮｆｎｌ＿ｉが取得される。より具体的には、図５に示されるように、ｅｘＭＮが０である場合、冷却水温の今回（即ちｎ回）の検出値である状態量＿ｎが、現在記憶されている最低値ＭＮ＿ｎより小さいか否かが判別され、小さい場合には、最低値ＭＮ＿ｎが状態量＿ｎに更新され、処理は戻される。一方、状態量＿ｎが、記憶されている最低値ＭＮ＿ｎ以上の場合には、最低冷却水温ＭＮｆｎｌ＿ｉが、最低値ＭＮ＿ｎとされる。その後ｅｘＭＸが１にされて、今回（即ちｉ回）の最低冷却水温ＭＮｆｎｌ＿ｉの取得は終了する。その後、最高冷却水温ＭＸｆｎｌ＿ｉと最低冷却水温ＭＮｆｎｌ＿ｉとの温度差の値が今回（即ちｉ回）の振幅として算出される。
【００３１】
なお、上述した振幅の算出は、取得されたサーモスタット２０の出口温度の変化の一定期間のデータについて繰り返し実行され、一定期間のデータ中の全振幅が算出される。
【００３２】
次に、ステップＳ１０８に進み、判定カウンタが算出される。判定カウンタは、ステップＳ１０６において、基準値より小さい振幅が算出された回数をカウントするカウンタである。即ち、ステップＳ１０８では、現在の判定カウンタの値に、ステップＳ１０６で算出された全振幅のうち、振幅＜基準値となる振幅の数が加算されることで、判定カウンタが算出される。ここでの基準値は、サーモスタット２０がハンチングを起こしていない場合でも生じうる温度差、又はハンチングを起こした場合に生じる温度差のデータ等に基づいて、予め設定される判定値である。
【００３３】
次に、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１０８で算出された判定カウンタが基準回数より大きいか否かが判別される。なお基準回数は必要な判定精度等を考慮して、適宜設定される回数である。
【００３４】
ステップＳ１１０において、判定カウンタが基準回数より大きいと判別された場合には、ステップＳ１１２に進み、サーモスタット２０の固着確定と判定され、今回の処理は一旦終了する。
【００３５】
一方、ステップＳ１１０において、判定カウンタが基準回数以下であると判別された場合には、次に、ステップＳ１１４に進み、積算時間が基準時間を越えたか否かが判別される。ステップＳ１１４において基準時間を超えていないと判別された場合には、処理はこのまま終了する。
【００３６】
一方、ステップＳ１１４において、積算時間が基準時間を超えていると判別された場合には、ステップＳ１１６において判定カウンタが０とされ、ステップＳ１１８において積算時間が０とされた後、今回の処理は終了する。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、サーモスタット２０への冷却水の流通を減少させた場合に、サーモスタット２０がハンチングを起こすか否かに基づいて、サーモスタット２０の異常判定が行われる。従って、サーモスタット２０の固着のみに起因する冷却水温変化の挙動に基づいて異常判定を行うことができるため、サーモスタット２０の異常とラジエータ１０の異常とを区別して、サーモスタット２０の異常を確実に検出することができる。
【００３８】
なお、図３のフローチャートでは、冷却水の流量低減時におけるサーモスタット２０の出口付近の冷却水温のデータから、基準値より小さい振幅が算出された回数をカウントし、そのカウント値が、基準時間の中で基準回数以上となった場合にのみ、冷却水温の振幅が基準値以下であることを認め、ハンチングが起きていないと判断する構成としている。これは、高い判定精度を確保するためであるが、冷却水温変化の振幅が基準値より小さいか否かの判定方法はこれに限られず、例えば、一定期間の振幅の平均値が基準値より小さいことを以って、冷却水温変化の振幅が基準値より小さいことを認める構成等、他の構成としてもよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、サーモスタット２０の出口付近の冷却水温の変化の振幅に基づいて、サーモスタット２０のハンチングの有無を判定する場合について説明した。しかし、本発明においてサーモスタット２０のハンチングの有無の判定は、冷却水温の変化の振幅に基づくものに限られず、例えば、冷却水温の変化の周期を用いて行うものとしてもよい。この場合、冷却水温の変化の周期が、基準値より大きいことを以って、ハンチングなし、即ち、サーモスタット２０の固着、と判定することができる。
【００４０】
また、サーモスタット２０のハンチングによる影響は、冷媒の温度だけでなく、冷媒による冷却の対象となる熱交換器１４の出口温度、及び、熱交換器１４の出口温度変化により過給圧等にも現れる。従って、例えば、熱交換器１４の出口の温度変化の振幅又は周期、過給圧変動の振幅又は周期に基づいて、サーモスタット２０のハンチングを検出する構成としてもよい。より具体的にはこれらの振幅が基準値より小さいこと、あるいは、周期が基準値より大きいことを以って、ハンチングなし、即ちサーモスタット２０の固着、と判定する構成とすることができる。
【００４１】
また、同様に、Ｗ/Ｐ１２の回転数の変化によりサーモスタット２０のハンチングを検出してもよい。即ち、ハンチングにより冷媒温度が変化すると、冷媒の粘度が変化するため、それに応じてＷ/Ｐ１２の回転数が変化する。従って、Ｗ/Ｐ１２の回転数の変化の振幅（即ち、回転数差）又は周期に基づいて、サーモスタット２０のハンチングを検出することができる。より具体的にはＷ/Ｐ１２の回転数変化の振幅が基準値より小さいこと、あるいは、回転数変化の周期が基準値より大きいことを以って、ハンチングなし、即ちサーモスタット２０の固着、と判断することができる。
【００４２】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ラジエータ
１２  Ｗ/Ｐ
１４  熱交換器
２０  サーモスタット
２２  弁体
３０  冷媒温度センサ
３２  ガス温度センサ
３４  過給圧センサ
４０  制御装置
Ｃ１  第１通路
Ｃ２  第２通路
Ｃ３  第３通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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