(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式のＥＧＲクーラを搭載したエンジンにおける冷却水の循環経路に設けられたサーモスタットの故障判定装置であって、エンジンを経た冷却水の温度を検出する水温センサと、該水温センサからの検出信号を入力して冷間始動時における冷却水の温度上昇を監視し且つ始動開始からのエンジンの予測水温を計算して該予測水温がサーモスタットの開弁温度に達した時の冷却水の温度が閾値を超えていない時にサーモスタットの故障を判定する制御装置とを備え、該制御装置は、エンジン回転数と燃料噴射量の情報に基づき前記エンジンの各シリンダから冷却水へ移動する熱量を算出すると共に、エンジン回転数とＥＧＲバルブ開度の情報に基づき前記ＥＧＲクーラでの収熱量を算出し、更には、エンジン回転数と車速と吸入空気温度と冷却水温度の情報に基づき外気との接触により冷却水が冷やされる熱損失分を算出し、この冷却水が冷やされる熱損失分を、前記各シリンダと前記ＥＧＲクーラからの収熱分から差し引いて最終的に冷却水が得た熱量を求め、この最終的に冷却水が得た熱量を冷却水の温度上昇分に換算して始動開始時の冷却水の実測値に加算することで予測水温を求めるように構成されていることを特徴とするサーモスタット故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモスタット故障判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両用のエンジンの冷却系では、冷却水の循環経路にサーモスタットが設けられており、冷間始動時における冷却水の温度が低い時には、サーモスタットの作動によりエンジンとラジエータとの間で冷却水を循環する水路が閉じ且つエンジンからの冷却水をラジエータを経由させずにエンジンに戻す水路が開くことにより、冷却水をラジエータを経由させずに循環させてエンジンの暖機を優先するようになっている。
【０００３】
この種のサーモスタットは、従来より周知である通り、冷却水の温度が高くなった時にケーシング内に封入したワックスが溶け、このワックスが溶ける時の膨張によりニードルやバネ等を介しバルブを開けるようになっており、その作動は機械的な原理で行われるようになっている。
【０００４】
尚、この種のエンジンの冷却系に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７８５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においては、車両の排ガス対策システムおける故障発生の有無を監視し、故障発生時には警告灯等を点灯させて運転者に故障の発生を報知すると共に、故障内容を記録しておく車載式故障診断装置（オンボードダイアグノーシス：onboard diagnosis:略称ＯＢＤ）の装備が各国で義務付けられており、サーモスタットの故障診断も行い得るようにすることが求められている。
【０００７】
即ち、各種の排ガス対策システムはエンジンが十分に暖機した状態で正常に働くようになっているものが多く、例えば、排気側から排気ガスの一部を抜き出してＥＧＲクーラで冷却してから吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：略称ＥＧＲ）も、冷間始動時におけるエンジンが冷えた状態にあっては、排気ガスの再循環を停止してエンジンの暖機を優先するように制御されている。
【０００８】
このため、サーモスタットに故障が発生して、冷間始動時にラジエータへの冷却水の循環経路が閉じられずに開いたままになっていた場合、エンジンの暖機に時間がかかることで排気ガス対策システムを正常に働かせることができない時間が長くなってしまうので、これまで特に故障検知が成されていなかったサーモスタットについても、その故障発生の有無を検知する必要性が見直されることとなった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、冷間始動時におけるエンジンの暖機性能を監視してサーモスタットの故障発生の有無を検知し得るサーモスタット故障判定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】
【００１０】
本発明は、水冷式のＥＧＲクーラを搭載したエンジンにおける冷却水の循環経路に設けられたサーモスタットの故障判定装置であって、エンジンを経た冷却水の温度を検出する水温センサと、該水温センサからの検出信号を入力して冷間始動時における冷却水の温度上昇を監視し且つ始動開始からのエンジンの予測水温を計算して該予測水温がサーモスタットの開弁温度に達した時の冷却水の温度が閾値を超えていない時にサーモスタットの故障を判定する制御装置とを備え、該制御装置は、エンジン回転数と燃料噴射量の情報に基づき前記エンジンの各シリンダから冷却水へ移動する熱量を算出すると共に、エンジン回転数とＥＧＲバルブ開度の情報に基づき前記ＥＧＲクーラでの収熱量を算出し、更には、エンジン回転数と車速と吸入空気温度と冷却水温度の情報に基づき外気との接触により冷却水が冷やされる熱損失分を算出し、この冷却水が冷やされる熱損失分を、前記各シリンダと前記ＥＧＲクーラからの収熱分から差し引いて最終的に冷却水が得た熱量を求め、この最終的に冷却水が得た熱量を冷却水の温度上昇分に換算して始動開始時の冷却水の実測値に加算することで予測水温を求めるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、水温センサからの検出信号に基づき冷間始動時における冷却水の温度上昇が制御装置により監視されると共に、該制御装置により始動開始からのエンジンの予測水温が計算され、該予測水温がサーモスタットの開弁温度に達しても冷却水の温度が閾値を超えていない場合に、制御装置によりサーモスタットの故障が判定されることになる。
【００１２】
即ち、サーモスタットが正常に作動していたならば、エンジンの予測水温がサーモスタットの開弁温度に達した時に、冷却水の温度が閾値を超えて上昇しているのが当然であるところが、冷却水の温度が閾値を超えていなければ、サーモスタットに故障が発生してラジエータへの冷却水の循環経路が閉じられないまま開いているものと考えられる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明のサーモスタット故障判定装置によれば、冷間始動時におけるエンジンの暖機性能を監視してサーモスタットの故障発生の有無を検知することができるので、サーモスタットの故障発生時に直ちに補修等の措置を採ることができ、エンジンの暖機に時間がかかることで排気ガス対策システムを正常に働かせることができない時間が長くなってしまう事態を早期に解決することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】正常時の冷却水の予測水温と実測値との関係を示すグラフである。
【図３】故障発生時の冷却水の予測水温と実測値との関係を示すグラフである。
【図４】予測水温の計算手順について説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えたものとなっており、エアクリーナ３から導入した吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４をインタークーラ６へ送って冷却し、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へ吸気４を導いてエンジン１の各気筒に分配するようにしてあり、また、このエンジン１の各気筒から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【００１８】
また、エンジン１とラジエータ１１との間には、両者間で冷却水１２を循環し得るよう循環経路１３が設けられており、該循環経路１３では、エンジン１を水冷して昇温した冷却水１２を出口部１４に抜き出し、該出口部１４からラジエータ１１を経由して入口部１５に戻すようになっている。
【００１９】
前記循環経路１３におけるエンジン１への入口部１５には、該入口部１５にラジエータ１１から戻される冷却水１２の水路を閉じるサーモスタット１６が設けられており、冷却水１２の温度が低い時には、サーモスタット１６の作動によりラジエータ１１からの冷却水１２をエンジン１に戻す水路が閉じ且つ入口部１５と出口部１４とを連通するバイパス口１７が開くことにより、冷却水１２をラジエータ１１を経由させずに循環させてエンジン１の暖機を優先するようになっている。
【００２０】
ここで、図示例ではエンジン１への入口部１５にサーモスタット１６を設けた入口制御式の例を示しているが、エンジン１からの出口部１４にサーモスタット１６を設けた出口制御式としても良いことは勿論である。
【００２１】
更に、前記入口部１５には、エンジン１を経た冷却水１２の温度を検出する水温センサ１８が設けられ、該水温センサ１８の検出信号１８ａが、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１９に入力されるようになっており、該制御装置１９においては、前記水温センサ１８からの検出信号１８ａに基づき冷間始動時における冷却水１２の温度上昇を監視し、始動開始からのエンジン１の予測水温を計算して該予測水温がサーモスタット１６の開弁温度に達した時の冷却水１２の温度が閾値を超えていない時にサーモスタット１６の故障を判定するようになっている。
【００２２】
即ち、図２にグラフで示す如く、サーモスタット１６が正常に作動していたならば、図２中に鎖線の曲線で示す予測水温と、図２中に実線の曲線で示す冷却水１２の温度（水温センサ１８の実測値）とが互いに大きく乖離することなく推移することになるが、図３にグラフで示す如く、予測水温がサーモスタット１６の開弁温度に達した時に冷却水１２の温度が閾値を超えていなければ、サーモスタット１６に故障が発生してラジエータ１１への冷却水１２の循環経路１３が閉じられないまま開いているものと推定するようになっている。
【００２３】
また、前記制御装置１９においては、エンジン１の燃料噴射系の制御も担うようになっていて、燃料噴射量についての情報が常に把握されており、しかも、吸気４の温度を検出する気温センサ２０からの検出信号２０ａ、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ２１からの検出信号２１ａ、車速を検出する車速センサ２２からの検出信号２２ａが入力されるようになっている。
【００２４】
更に、図１に示している例では、排気マニホールド９と吸気マニホールド７の入口付近の吸気管５との間がＥＧＲパイプ２３により接続されており、該ＥＧＲパイプ２３には、排気ガス８の再循環量を適宜に調節し得るよう開度調整可能なＥＧＲバルブ２４と、再循環される排気ガス８を冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２５とが夫々装備され、前記ＥＧＲバルブ２４の開度が開度センサ２６により検出されて検出信号２６ａとして制御装置１９に入力されるようになっている。
【００２５】
ここで、詳細な配管系の図示は省略しているが、前記ＥＧＲクーラ２５には、エンジン１の冷却に使用している冷却水１２の一部が抜き出されて冷媒として用いられるようになっており、再循環される排気ガス８との熱交換により昇温した冷却水１２は、エンジン１を経た冷却水１２と共に出口部１４を介し循環経路１３に戻されるようになっている。
【００２６】
また、前記制御装置１９における予測水温の計算手順について補足して説明すると、図４にブロック図で示すように、ステップＳ１において、エンジン１の回転数と燃料噴射量の情報に基づき前記エンジン１の各シリンダから冷却水１２へ移動する熱量が算出されると共に、ステップＳ２において、エンジン１の回転数とＥＧＲバルブ２４の開度の情報に基づき前記ＥＧＲクーラ２５での収熱量が算出され、ステップＳ３において、エンジン１の回転数と車速と吸入空気温度（吸気４の温度）と冷却水１２の温度の情報に基づき外気との接触により冷却水１２が冷やされる熱損失分が算出されるようになっている。
【００２７】
次いで、ステップＳ４において、先のステップＳ１とステップＳ２で求められたエンジン１の各シリンダとＥＧＲクーラ２５からの収熱分から、ステップＳ３で求められた冷却水１２が外気との接触により冷やされる熱損失分を差し引いて最終的に冷却水１２が得た熱量を計算し、次のステップＳ５において、先のステップＳ４で求められた熱量を冷却水１２の温度上昇分に換算し、次のステップＳ６において、先のステップＳ５で換算した温度上昇分を始動開始時の冷却水１２の実測値に加算することで予測水温を求めるようにしてある。
【００２８】
而して、このようにすれば、水温センサ１８からの検出信号１８ａに基づき冷間始動時における冷却水１２の温度上昇が制御装置１９により監視されると共に、該制御装置１９により始動開始からのエンジン１の予測水温が計算され、該予測水温がサーモスタット１６の開弁温度に達しても冷却水１２の温度が閾値を超えていない場合に、制御装置１９によりサーモスタット１６の故障が判定されることになる。
【００２９】
即ち、図２にグラフで示す如く、始動開始時の冷却水１２の温度がＴ0であった場合、サーモスタット１６が正常に作動していたならば、図２中に鎖線の曲線で示す予測水温と、図２中に実線の曲線で示す冷却水１２の温度（水温センサ１８の実測値）とが互いに大きく乖離することなく上昇し、予測水温がサーモスタット１６の開弁温度Ｔ1に達した時に、冷却水１２の温度が閾値Ｔ2を超えて上昇しているのが当然であるところが、図３にグラフで示す如く、例えば、図３中に実線の曲線で示す冷却水１２の温度（水温センサ１８の実測値）が予測水温に対し大きく下方に乖離し、予測水温がサーモスタット１６の開弁温度Ｔ1に達しても、冷却水１２の温度が閾値Ｔ2を超えない温度域に留まっていれば、サーモスタット１６に故障が発生してラジエータ１１への冷却水１２の循環経路１３が閉じられないまま開いているものと考えられる。
【００３０】
従って、上記形態例によれば、冷間始動時におけるエンジン１の暖機性能を監視してサーモスタット１６の故障発生の有無を検知することができるので、サーモスタット１６の故障発生時に直ちに補修等の措置を採ることができ、エンジン１の暖機に時間がかかることで排気ガス対策システムを正常に働かせることができない時間が長くなってしまう事態を早期に解決することができる。
【００３１】
尚、本発明のサーモスタット故障判定装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１  エンジン
４  吸気
１２  冷却水
１３  循環経路
１６  サーモスタット
１８  水温センサ
１８ａ  検出信号
１９  制御装置
２０  気温センサ
２０ａ  検出信号
２１  回転数センサ
２１ａ  検出信号
２２  車速センサ
２２ａ  検出信号
２３  ＥＧＲパイプ
２４  ＥＧＲバルブ
２５  ＥＧＲクーラ
２６  開度センサ
２６ａ  検出信号
【図１】
0005793296.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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