(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の開故障を、その閉弁温度領域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段による開故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも高温側に設定するように構成したことを特徴とするサーモスタットの故障診断装置。
【請求項２】
エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の閉故障を、その開弁温度領域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段による閉故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも低温側に設定するように構成したことを特徴とするサーモスタットの故障診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサーモスタットの故障診断装置において、実冷却水温度を目標温度に近付けるようにサーモスタット弁をフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、上記フィードバック制御時の目標温度と実冷却水温度との偏差に基づいて故障検出手段によりサーモスタット弁の故障を検出するように構成したことを特徴とするサーモスタットの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却系に設けられたサーモスタットの故障診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平４−３３９１２７号公報に示すように、冷却装置と、この冷却装置を制御する制御装置とを有し、この制御装置に対してエンジン（内燃機関）の種々の運転パラメータに従って異なる温度目標値が設定されるエンジンの温度制御装置において、制御装置に目標値発生器が設けられ、この目標値発生器によって種々の使用状態に従って制御装置に対して異なる温度目標値を設定することが行われている。
【０００３】
上記温度制御装置の冷却装置には、エンジンの冷却水をラジエータ（クーラ）側に流通させて冷却する状態と、上記ラジエータ側に供給することなく短絡パイプを介してエンジンに戻す状態とに切り換えるサーモスタット弁（混合弁）が設けられている。そして、エンジンの運転状態に応じて設定された上記温度目標値と、実際のエンジン温度とを比較し、このエンジン温度が温度目標値以上のときには、上記サーモスタット弁を開弁して冷却水をラジエータ側に流通させることにより、冷却水温度の上昇を抑制し、上記エンジン温度が温度目標値よりも低いときには、上記サーモスタット弁を閉弁してラジエータをバイパスさせるように冷却水を循環させることにより、冷却水の温度を速やかに上昇させることが行われている。
【０００４】
また、上記サーモスタット弁の故障を診断するため、上記サーモスタット弁を意図的に閉じた状態で、エンジン温度の上昇が生じているか否かを検出し、このエンジン温度の上昇が発生しない場合には、上記サーモスタット弁に故障が生じていると診断することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにサーモスタット弁の開閉制御を実行するための基準となる温度目標値を、エンジンの運転状態に応じて制御するように構成された上記温度制御装置において、サーモスタット弁を意図的に閉じた状態におけるエンジン温度の上昇度合いに基づき、上記サーモスタット弁の故障を検出するように構成した場合には、上記温度目標値の制御に応じてエンジン温度が変化するため、このエンジン温度の上昇度合いに基づく上記サーモスタット弁の故障を正確に診断することが困難であるという問題がある。
【０００６】
例えば上記温度目標値を低温側に設定してエンジンの冷却水温度を低めに制御している場合には、上記サーモスタット弁を閉じても冷却水温度がそれ程顕著に変化することはないので、サーモスタット弁が正常であるにも拘わらず、開故障状態にあると誤診断されたり、サーモスタット弁が異常であるにも拘わらず、正常であると誤診断されたりし易い等の問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でサーモスタット弁の故障を正確に診断することができるサーモスタットの故障診断装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の開故障を、その閉弁温度領域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段による開故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも高温側に設定するように構成したものである。
【００１３】
上記構成によれば、冷却水温度が目標温度よりも低い閉弁温度領域で、上記故障検出手段によりサーモスタット弁の開故障を検出する際に、目標温度設定手段により目標温度が通常時よりも高温側に設定されるため、上記目標温度と実冷却水温度とに差がないことに起因した誤診断の発生が防止されることになる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の閉故障を、その開弁温度領域で検出する故障検出手段とを備え、この故障検出手段による閉故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも低温側に設定するように構成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、冷却水温度が目標温度よりも高い開弁温度領域で、上記故障検出手段によりサーモスタット弁の閉故障を検出する際に、目標温度設定手段により目標温度が通常時よりも低温側に設定されるため、上記目標温度と実冷却水温度とに差がないことに起因した誤診断の発生が防止されることになる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のサーモスタットの故障診断装置において、実冷却水温度を目標温度に近付けるようにサーモスタット弁をフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、上記フィードバック制御時の目標温度と実冷却水温度との偏差に基づいて故障検出手段によりサーモスタット弁の故障を検出するように構成したものである。
【００１７】
上記構成によれば、例えば冷却水温度が目標温度よりも低い閉弁温度領域で、上記故障検出手段によりサーモスタット弁の開故障を検出する際に、上記フィードバック制御手段において求められた目標温度と実冷却水温度との偏差が、所定値よりも大きい状態が所定時間に亘り継続されたか否かを判別することにより、上記開故障が発生しているか否かが正確に診断されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の参考形態に係るサーモスタットの故障診断装置を有する車両用エンジンの冷却系を示している。この冷却系には、エンジン本体１から導出された冷却水をラジエータ２に供給する第１配管３と、ラジエータ２により冷却された冷却水をエンジン本体１に供給する第２配管４とを備え、この第２配管４には、エンジン本体１に冷却水を供給する冷却水ポンプ５と、上記冷却水の温度を検出する温度センサ６とが設けられている。
【００１９】
上記第１配管３と第２配管４とは、第１バイパス配管７及び第２バイパス配管８により二個所において接続されている。また、上記両バイパス配管７，８のうちエンジン本体１側の第１バイパス配管７には、暖房装置のヒータコア９が配設され、ラジエータ２側の第２バイパス配管８と第２配管４との接続部には、電気制御式のサーモスタット弁１０が配設されている。なお、上記第１バイパス配管７には、室内暖房を行わないときに、第１バイパス配管７への冷却水の流入を阻止する開閉弁（図示せず）が設けられている。
【００２０】
上記サーモスタット弁１０は、エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに、電気的に開弁状態とされて、第２配管４の上流側部４ａと下流側部４ｂとを連通させるとともに、第２バイパス配管８と第２配管４とを遮断状態とすることにより、エンジン本体１から導出された高温の冷却水をラジエータ２に供給して冷却した後、上記第２配管４を介してエンジン本体１に供給するように構成されている。
【００２１】
また、サーモスタット弁１０は、エンジンの冷却水温度が目標温度よりも低い場合に、電気的に閉弁状態とされて、第２配管４の上流側部４ａと下流側部４ｂとを遮断するとともに、第２バイパス配管８と第２配管４とを連通させることにより、エンジン本体１から導出された高温の冷却水を、ラジエータ２に供給することなく、上記第２バイパス配管８から第２配管４の下流側部４ｂを介してエンジン本体１に循環させる三方切換弁からなっている。
【００２２】
上記サーモスタットの故障診断装置には、エンジンの運転状態に対応させて上記目標温度を設定する目標温度設定手段１１と、この目標温度設定手段１１により設定された目標温度に基づいて上記サーモスタット弁１０をフィードバック制御するフィードバック制御手段１２と、上記サーモスタット弁１０の開故障及び閉故障を検出する故障検出手段１３と、この故障検出手段１３による故障検出を必要に応じて禁止する故障検出禁止手段１４と、上記故障検出手段１３から出力される故障検出信号に応じて上記サーモスタット弁１０に故障が発生したことを報知する警報手段１５とが設けられている。
【００２３】
上記目標温度設定手段１１は、エンジンの通常運転時、例えば極低負荷時または極高負荷時を除く温間時等に、冷却水温度を最適値とするために、上記目標温度を例えば８０°Ｃ程度に設定するとともに、エンジンの低負荷運転時等に冷却水温度を早期に上昇させるために上記目標温度を例えば９０°Ｃ程度に設定し、かつエンジンの高負荷運転時等にエンジン本体１等の温度が過度に上昇するのを防止するために上記目標温度を８０°Ｃ未満に設定するように構成されている。
【００２４】
上記フィードバック制御手段１２は、目標温度設定手段１１により設定された目標温度と、温度センサ６により検出された実冷却水温度との偏差を求め、この偏差に対応した開閉信号を上記サーモスタット弁１０に出力することにより、実冷却水温度を上記目標温度に一致させるフィードバック制御を実行するように構成されている。
【００２５】
上記故障検出手段１３は、フィードバック制御手段１２において求めた目標温度と実冷却水温度との偏差に基づいて上記サーモスタット弁１０に開故障または閉故障が発生したか否かを検出し、この検出信号を上記警報手段１５に出力するように構成されている。
【００２６】
すなわち、上記実冷却水温度が目標温度よりも低い閉弁温度領域で、上記偏差の絶対値が所定値以上である状態が一定時間に亘り継続され、冷却水温度が上昇していないことが確認された場合に、サーモスタット弁１０に開故障が発生したことを示す開故障検出信号が上記警報手段１５に出力されるようになっている。
【００２７】
また、上記実冷却水温度が目標温度よりも高い開弁温度領域で、上記偏差の絶対値が所定値以上である状態が一定時間に亘り継続され、冷却水温度が低下していないことが確認された場合に、サーモスタット弁１０に閉故障が発生したことを示す閉故障検出信号が上記警報手段１５に出力されるようになっている。
【００２８】
上記故障検出禁止手段１４は、エンジンの高負荷運転時等に上記目標温度設定手段１１により目標温度が８０°Ｃ未満に設定されたときに、上記故障検出手段１３によるサーモスタット弁１０の開故障検出を禁止し、かつエンジンの低負荷運転時等に上記目標温度設定手段１１により目標温度が９０°Ｃ程度に設定されたときに、上記故障検出手段１３によるサーモスタット弁１０の閉故障検出を禁止するように構成されている。
【００２９】
上記構成の故障診断装置において実行される基本制御動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、目標温度設定手段１１において設定された目標温度ＴＴが、温度センサ６によって検出された実冷却水温度ＴＳよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３０】
上記ステップＳ１でＹＥＳと判定され、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも大きい状態、つまりサーモスタット弁１０の閉弁温度領域にあることが確認された場合には、上記目標温度設定手段１１において設定された目標温度ＴＴが、通常時よりも低温側に設定されているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３１】
上記ステップＳ２でＮＯと判定されて上記目標温度ＴＴが８０°Ｃ程度の通常温度又は９０°Ｃ程度の高温側に設定されていることが確認された場合には、後述する故障検出制御を実行した後（ステップＳ３）、上記目標温度ＴＴと実冷却水温度ＴＳの偏差に基づくサーモスタット弁１０の開閉制御を実行する（ステップＳ４）。
【００３２】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて上記目標温度ＴＴが８０°Ｃ未満の低温側、例えば７０°Ｃ程度に設定されていることが確認された場合には、上記故障検出制御を禁止した後（ステップＳ５）、上記ステップＳ４に移行してサーモスタット弁１０の開閉制御を実行する。
【００３３】
また、上記ステップＳ１でＮＯと判定され、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも小さい状態、つまりサーモスタット弁１０の開弁温度領域にあることが確認された場合には、上記目標温度設定手段１１において設定された目標温度ＴＴが、通常時よりも高温側に設定されているか否かを判定する（ステップＳ６）。このステップＳ６でＮＯと判定されて上記目標温度ＴＴが８０°Ｃ程度の通常温度又は８０°Ｃ未満の低温側に設定されていることが確認された場合には、上記ステップＳ３に移行してサーモスタット弁１０の故障検出制御を実行する。
【００３４】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて上記目標温度ＴＴが９０°Ｃ程度の高温側に設定されていることが確認された場合には、上記ステップＳ５に移行してサーモスタット弁１０の故障検出制御を禁止する。
【００３５】
次に、上記基本制御のステップＳ３において実行される故障検出制御を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、エンジンの始動後に所定時間、例えば３００秒程度が経過して冷却水温度がある程度上昇した状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＹＥＳと判定された場合には、サーモスタット弁１０の故障診断が未完了の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００３６】
上記ステップＳ１２でＹＥＳと判定された場合には、上記目標温度設定手段１１において設定された目標温度ＴＴと、上記温度センサ６によって検出された実冷却水温度ＴＳとの偏差ΔＴを求めた後（ステップＳ１３）、この偏差の絶対値｜ΔＴ｜が、予め設定された基準偏差αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４でＹＥＳと判定された場合には、故障判定用カウンタのカウント値Ｃを１だけインクリメントした後（ステップＳ１５）、このカウント値Ｃと、予め設定された基準時間βとを比較することにより、所定時間が経過したか否か判定する（ステップＳ１６）。
【００３７】
上記ステップＳ１６でＹＥＳと判定され、上記偏差の絶対値｜ΔＴ｜が基準偏差αよりも大きい状態が、所定時間以上に亘った継続されたことが確認された場合には、上記サーモスタット弁１０に開故障または閉故障が発生したことを示す検出信号を上記警報手段１５に出力することにより、故障が発生したことを報知する（ステップＳ１７）。
【００３８】
例えば目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも大きい閉弁温度領域で実行されるサーモスタット弁１０の開故障検出時に、実冷却水温度ＴＳが目標温度ＴＴよりも所定値以上小さい状態が所定時間に亘り継続され、エンジンの冷却水温度が目標温度の近くまで上昇していないことが確認された場合には、サーモスタット弁１０が何らかの原因で開状態に固着した開故障が発生したと判断して上記警報手段１５に開故障検出信号を出力する。
【００３９】
また、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも小さい開弁温度領域で実行されるサーモスタット弁１０の閉故障検出時に、実冷却水温度ＴＳが目標温度ＴＴよりも所定値以上大きい状態が所定時間に亘り継続され、エンジンの冷却水温度を目標温度の近くまで低下していないことが確認された場合には、サーモスタット弁１０が何らかの原因で閉状態に固着した閉故障が発生したと判断して上記警報手段１５に閉故障検出信号を出力する。
【００４０】
なお、上記ステップＳ１４でＮＯと判定され、上記偏差の絶対値｜ΔＴ｜が、予め所定値に設定された基準偏差α以下であることが確認された場合には、上記カウント値Ｃを０にリセットした後（ステップＳ１８）、リターンする。また、上記ステップＳ１６でＮＯと判定され、故障判定用カウンタのカウント値Ｃが基準値β以下であることが確認された場合には、そのままリターンして上記制御動作を繰り返す。
【００４１】
上記のようにエンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータ２に循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁１０と、上記目標温度をエンジンの運転状態に応じて設定する目標温度設定手段１１と、上記サーモスタット弁１０の開故障を、その閉弁温度領域で検出する故障検出手段１３と、上記目標温度設定手段１１により目標温度が通常時よりも低温側に設定されたときに、上記故障検出手段１３による開故障検出を禁止する故障検出禁止手段１４とを設けた上記参考形態に係るサーモスタットの故障診断装置によれば、簡単な構成で上記サーモスタット弁１０の故障を正確に診断することができる。
【００４２】
すなわち、上記のように目標温度ＴＴが低温側に設定された運転状態を除く領域、例えば目標温度ＴＴが９０°Ｃ程度に設定された高温領域で上記開故障の有無が検出されるため、上記サーモスタット弁１０が正常であるならば、実冷却水温度ＴＳを、図４の実線で示すように、上記目標温度ＴＴに近付けるフィードバック制御が実行されることになる。そして上記サーモスタット弁１０に開故障が発生している場合には、実冷却水温度ＴＳが、図４の破線で示すように、上記目標温度ＴＴよりもかなり低い状態に保持されるため、上記目標温度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が大きくなる。
【００４３】
これに対して上記目標温度ＴＴが７０°Ｃ程度に設定された低温領域では、上記サーモスタット弁１０に開故障が発生している場合でも、目標温度ＴＴと実冷却水温度ＴＳが略一致する状態となってサーモスタット弁１０が正常であると誤診断されたり、逆にサーモスタット弁１０が正常であるのに異常であると誤診断されたりする可能性がある。
【００４４】
したがって、上記のように上記目標温度設定手段１１により目標温度が通常時よりも低温側に設定されたときに、上記故障検出手段１３による開故障検出を禁止することにより、上記目標温度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断が生じるのを防止し、上記偏差に基づいてサーモスタット弁１０の開故障を正確に検出することができる。
【００４５】
また、上記のように目標温度設定手段１１により目標温度が通常時よりも低温側に設定されたときに、上記故障検出手段１３によるサーモスタット弁１０の閉故障の検出を、上記故障検出禁止手段１４により禁止するように構成した場合には、目標温度ＴＴが高温側に設定された運転状態を除く領域、例えば目標温度ＴＴが７０°Ｃ程度に設定された低温領域で上記閉故障検出が実行されることになる。このため、上記偏差に基づき、実冷却水温度ＴＳを低温の目標温度ＴＴに近付けるフィードバック制御が適正に実行されているか否かを判別することにより、上記目標温度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じることなく、サーモスタット弁１０の閉故障を正確に検出することができる。
【００４６】
図５は、上記故障検出禁止手段１４を設けることにより、サーモスタット弁１０の故障検出時における誤検出を防止するように構成された上記参考形態に代え、サーモスタット弁１０の開故障を、その閉弁温度領域で実行する際に、上記故障検出手段１３による故障検出が終了するまで上記目標温度設定手段１１により目標温度を通常時よりも高温側に設定し、またサーモスタット弁１０の閉故障を、その開弁温度領域で実行する際に、上記故障検出手段１３による故障検出が終了するまで上記目標温度設定手段１１により目標温度ＴＴを通常時よりも低温側に設定することにより、サーモスタット弁１０の開故障及び閉故障を正確に検出できるように構成した本発明の実施形態に係るサーモスタットの故障診断装置を示している。
【００４７】
すなわち、上記目標温度設定手段１１において設定された目標温度ＴＴが、温度センサ６によって検出された実冷却水温度ＴＳよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２１）、このステップＳ２１でＹＥＳと判定され、目標温度ＴＴが実冷却水温度ＴＳよりも大きい状態、つまりサーモスタット弁１０の閉弁温度領域にあることが確認された場合には、上記目標温度設定手段１１において目標温度ＴＴを通常時よりも高温側に設定する（ステップＳ２２）。
【００４８】
次いで、上記故障検出手段１３による故障検出制御を実行することにより、サーモスタット弁１０の開故障を検出した後（ステップＳ２３）、上記目標温度ＴＴと実冷却水温度ＴＳの偏差に基づくサーモスタット弁の開閉制御を実行する（ステップＳ２４）。
【００４９】
また、上記ステップＳ２１でＮＯと判定されて目標温度ＴＴが実冷却水温度よりも小さい状態、つまりサーモスタット弁１０の開弁温度領域にあることが確認された場合には、上記目標温度設定手段１１において通常時よりも低温側に設定した後（ステップＳ２５）、上記ステップＳ２３に移行して故障検出手段１３による故障検出制御を実行することにより、サーモスタット弁１０の閉故障を検出する。
【００５０】
上記のようにサーモスタット弁１０の開故障を検出する際に、上記目標温度ＴＴを強制的に高温側に設定するように構成した場合には、上記偏差に基づき、実冷却水温度ＴＳを高温の目標温度ＴＴに近付けるフィードバック制御が適正に実行されているか否かを判別することにより、目標温度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じることなく、サーモスタット弁１０の開故障を正確に検出することができる。
【００５１】
また、上記のようにサーモスタット弁１０の閉故障を検出する際に、上記目標温度ＴＴを強制的に低温側に設定するように構成した場合には、上記偏差に基づき、実冷却水温度ＴＳを低温の目標温度ＴＴに近付けるフィードバック制御が適正に実行されているか否かを判別することにより、目標温度ＴＴと上記実冷却水温度ＴＳとの偏差が小さいことに起因した誤診断を生じることなく、サーモスタット弁１０の閉故障を正確に検出することができる。
【００５２】
上記実施形態では、図３に示すように、上記フィードバック制御時の目標温度ＴＴと実冷却水温度ＴＳとの偏差ΔＴに基づいて故障検出手段１３によりサーモスタット弁１０の開故障または閉故障を検出するように構成したため、簡単な構成でサーモスタット弁１０の故障を正確に診断することができる。
【００５３】
なお、上記ステップＳ２１の判定を省略し、目標温度ＴＴを高温側に設定した状態における開故障の診断制御と、目標温度ＴＴを低温側に設定した状態における閉故障の診断制御とを連続して行うことにより、上記サーモスタット弁１０の開故障または閉故障を検出するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態に代え、図６に示すように、高負荷かつ高車速状態が所定時間以上に亘った継続された場合に、実冷却水温度が上昇しているか否か判定する等により、上記サーモスタット弁１０の開故障を検出するようにしてもよい。
【００５５】
すなわち、エンジンの始動後に故障診断用カウンタのカウント値Ｃを０にリセットした後（ステップＱ１）、エンジン負荷が所定値よりも大きい高負荷の運転状態にあるか否かを判定する（ステップＱ２）。このステップＱ２でＹＥＳと判定された場合には、車速が所定値よりも大きい高車速の運転状態にあるか否かを判定し（ステップＱ３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記カウント値Ｃを１だけインクリメントする（ステップＱ４）。なお、上記ステップＱ２，Ｑ３の何れかにおいて、ＮＯと判定された場合には、上記カウント値Ｃを０にリセットした後（ステップＱ１２）、下記のステップＱ５に移行する。
【００５６】
次いで、上記カウント値Ｃに基づく故障診断を実行するための基準時間ＣＨを、エンジン始動時の冷却水温度に基づいて設定する（ステップＱ５）。すなわち、エンジン及び車両の運転状態が同じでも、そのときの冷却水温度に応じて冷却水の温度上昇勾配が変化することを補償すべく、上記基準時間ＣＨを適正値に設定する。
【００５７】
そして、上記カウンタのカウント値Ｃが基準時間ＣＨよりも大きいか否かを判定し（ステップＱ６）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＱ２に戻る。また、上記ステップＱ６でＹＥＳと判定されて上記カウント値Ｃが基準時間ＣＨよりも大きいことが確認された場合には、エンジンの運転状態から予測される冷却水の予測温度が、所定の第１基準温度ｔ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＱ７）。
【００５８】
上記冷却水の予測温度は、例えば吸入空気量に対応したエンジン負荷と、車速と、吸気温度とをパラメータとして所定の短時間における温度上昇分を算出し、この温度上昇分を前回の予測温度に加算することにより算出される。なお、上記予測温度の初期値は、エンジン始動時に検出された実際の冷却水温度とされる。また、上記第１基準温度ｔ１は、サーモスタット弁１０の開閉基準となる目標温度以下の温度に設定されている。
【００５９】
上記ステップＱ７でＹＥＳと判定された場合には、上記温度センサ６により検出された実冷却水温度が、所定の第２基準温度ｔ２よりも小さいか否かを判別する（ステップＱ８）。上記第２基準温度ｔ２は、サーモスタット弁１０の目標温度以下で、上記第１基準温度ｔ１に対応して設定される。上記第２基準温度ｔ２は、第１基準温度ｔ１よりも若干低い温度に設定してもよく、あるいは上記第１基準温度ｔ１と第２基準温度ｔ２とを同じ温度に設定してもよい。
【００６０】
上記ステップＱ８でＮＯと判定され、実際の冷却水温度が十分に高い温度になっていること、つまりラジエータ２による冷却が実行されていないことが確認された場合には、サーモスタット弁１０が閉状態となっていると考えられるため、正常であると判定される（ステップＱ９）。
【００６１】
上記ステップＱ８でＹＥＳと判定され、サーモスタット弁１０が目標温度よりもかなり低い温度で開状態となったことが確認された場合には、サーモスタット弁１０に開故障が発生したと判定し（ステップＱ１０）、警報手段１５を作動させる作動信号を出力する（ステップＱ１１）。
【００６２】
このように高負荷かつ高車速状態が所定時間以上に亘った継続された時点で、サーモスタット弁１０の開故障を検出するようにした構成によれば、エンジン始動後に、アイドル運転状態が長く続いたり、急な上り坂を加速状態で走行したりする等の特殊な運転が行われることに起因して、サーモスタット弁１０が開故障していないにも拘わらず、開故障であると誤検出されること等を効果的に防止し、上記サーモスタット弁１０の故障を正確に診断することができる。
【００６３】
次に、上記故障検出制御のさらに別の具体例を、図７及び図８に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、温度センサ６によって検出された実冷却水温度を、予測冷却水温度の初期値として設定した後（ステップＱ２１）、エンジン負荷と、車速と、吸気温度とをパラメータとして演算された冷却水温度に基づき、上記予測冷却水温度の値を更新する（ステップＱ２２）。
【００６４】
そして、エンジン始動時の実冷却水温度が、３５°Ｃ程度に設定された比較的低温の所定温度よりも低いか否かを判定し（ステップＱ２３）、ＮＯと判定された場合には、上記故障判定を行うことなく、そのまま制御動作を終了する。
【００６５】
また、上記ステップＱ２３でＹＥＳと判定された場合には、エンジン始動時の実冷却水温度から吸気温度を差し引いた温度偏差を求めた後（ステップＱ２４）、この温度偏差が、例えば１０°Ｃ程度の十分に低い値よりも小さいかか否かを判定し（ステップＱ２５）、ＮＯと判定された場合には、故障判定を行うことなく、そのまま制御動作を終了する。
【００６６】
上記ステップＱ２５でＹＥＳと判定されて実冷却水温度が低い値にあり、冷機状態から冷却水温度の上昇を利用した故障診断が可能な状態にあることが確認された場合には、予測冷却水温度が、例えば４０°Ｃ程度の中温領域に設定された所定温度よりも大きいか否かを判定し（ステップＱ２６）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＱ２２に戻る。
【００６７】
上記ステップＱ２６でＹＥＳと判定された場合には、後述するようにラジエータ２からの放熱量Ｑｏｒｈを算出するとともに、冷却水のエンジンからの受熱量Ｑｉｇを算出した後（ステップＱ２７，Ｑ２８）、この受熱量Ｑｉｇに対する放熱量Ｑｏｒｈの比からなる熱量比Ｒを算出する（ステップＱ２９）。この熱量比Ｒが大きいほど、ラジエータ２により冷却水が冷却されている可能性が高いことを示すものとなる。
【００６８】
次いで、予測冷却水温度が、サーモスタット弁１０の開閉制御基準となる目標温度以下の所定温度（例えば７６°Ｃ）よりも大きいか否かを判定し（ステップＱ３０）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＱ２２に戻る。
【００６９】
上記ステップＱ３０でＹＥＳと判定された場合には、エンジン始動時の実冷却水温度に基づいて、故障判定用のしきい値α１を設定した後（ステップＱ４１）、上記熱量比Ｒが、上記しきい値α１よりも大きいか否かを判定する（ステップＱ４２）。このステップＱ４２でＹＥＳと判定された場合には、サーモスタット弁１０に開故障が発生したと判定し（ステップＱ４３）、警報手段１５を作動させる制御信号を出力する（ステップＱ４４）。
【００７０】
また、上記ステップＱ４２でＮＯと判定された場合には、エンジン始動時の実冷却水温度に基づいて、正常判定用のしきい値α２を設定した後（ステップＱ４５）、上記熱量比Ｒが上記しきい値α２よりも小さいか否かを判定する（ステップＱ４６）。このステップＱ４６でＹＥＳと判定された場合には、サーモスタット弁１０の開故障が発生していない正常な状態であると判定される（ステップＱ４７）。
【００７１】
上記ステップＱ４７でＮＯと判定された場合には、サーモスタット弁１０が正常であるか否かを正確に判定することができないグレーゾーンであるとして判定不能とされる（ステップＱ４８）。なお、上記しきい値α１，α２は、図５におけるステップＱ５と同様に、冷却水温度の上昇度合いが、制御開始時の冷却水温度に応じて変化することを補償するために設定されるものである。
【００７２】
上記放熱量Ｑｏｒｈは、以下に示すように予測冷却水温度θｃｐと冷却水温度θｅａに基づいて算出され、受熱量Ｑｉｇは、エンジンの運転状態を示す運転パラメータに基づいて算出される。
【００７３】
まず、冷却水に伝熱される単位時間当たりの熱量の代数和は、冷却水の熱容量と単位時間当たり温度上昇率との積に比例する。この関係を図１に示す冷却系のモデルに適用することにより、次式（１）のような微分式が得られる。
【００７４】
ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｑｏｅ−ｑｏｒ−ｑｏｈ…（１）
但し、
Ｃ  ：冷却水の比熱[ｋｃａｌ／ｋｇ・°Ｋ]
Ｍ  ：冷却水の質量[ｋｇ]
θｅ  ：冷却水の温度[°Ｋ]
ｑｉｇ  ：燃焼ガスから冷却水に伝熱する単位時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ]
ｑｏｅ  ：エンジン表面から雰囲気中へ伝熱する単位時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ]
ｑｏｒ  ：ラジエータ表面から雰囲気中へ伝熱する単位時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ]
ｑｏｈ  ：ヒータコア表面から雰囲気中へ伝熱する単位時間当たりの熱量[ｋｃａｌ／ｓ]
エンジン本体１の燃焼ガスから冷却水へ伝熱する単位時間当たりの熱量及び総熱量は、噴射燃料のうち燃焼に寄与した燃料の発熱量に基づき、次式（２）に従って求められる。
【００７５】
ｑｉｇ＝Ｒｃηｇ（γ）Ｈｕγｇｆ…（２）
但し、
Ｒｃ  ：燃焼ガスの供給量のうち冷却水へ伝熱する熱量の割合
ηｇ  ：燃焼ガスの発熱量のうち燃焼ガス温度の上昇に寄与する割合
γ  ：λ≧１のときはγ＝λ，λ＜１のときはγ＝１
λ  ：燃焼ガスの空気過剰率
ｇｆ  ：単位時間当たりの燃料供給量[ｋｇ／ｓ]
Ｈｕ  ：燃料の低発熱量[ｋｃａｌ／ｋｇ]
エンジン表面、ラジエータ表面、ヒータコア表面から雰囲気中へ伝熱する単位時間当たりの熱量及び総熱量は、エンジン表面については次式（３）、ラジエータ表面については次式（４）、ヒータコア表面については次式（４）に示すように表すことができる。
【００７６】
ｑｏｅ＝ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θａｅ）…（３）
但し、
ｋｏｅ  ：エンジン表面からの雰囲気中への熱伝導度
Ｖｓ  ：車速[ｋｍ／ｈ]
θａｅ  ：エンジン表面の雰囲気温度[°Ｋ]
ｑｏｒ＝ｋｏｒ（Ｖｓ）（θｅ−θａｒ）…（４）
但し、
ｋｏｒ  ：ラジエータ表面からの雰囲気中への熱伝導度
θａｒ  ：ラジエータ表面の雰囲気温度[°Ｋ]
ｑｏｈ＝ｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θａｈ）…（５）
但し、
ｋｏｈ  ：ヒータコア表面からの雰囲気中への熱伝導度
Ｖｏｈ  ：ヒータコア表面を通過する雰囲気の流速[ｋｍ／ｈ]
θａｈ  ：ヒータコア表面の雰囲気温度[°Ｋ]
上記式（３）〜（５）を式（１）に代入することにより、次式（６）の微分式を得られる。
【００７７】
ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θａｅ）−ｋｏｒ（Ｖｓ）（θｅ−θａｒ）−ｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θａｈ）…（６）
ここで、実用化に際して、サーモスタット弁１０の開弁領域において開故障を検出することに限定して、簡略化ために冷却系モデルはサーモスタット弁１０の開弁温度以下を対象とする。また、上記θａｅ，θａｒ，θａｈ，Ｖｏｈを、それぞれ吸入空気の温度θｉａに置き換えるものとする。また、ｋｏｈ（Ｖｏｈ）を、Ｖｏｈ＝０における定数項と、それからの増分に分けて次式（７）のようにおくと、上記ｑｏｅ，ｑｏｒ，ｑｏｈは、次式（８）〜（１０）のようになる。
【００７８】
ｋｏｈ（Ｖｏｈ）＝Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）＋ｋｏｈ０…（７）
但し、Δｋｏｈ（０）＝０
ｑｏｅ＝ｋｏｅ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）…（８）
ｑｏｒ＝ｋｏｒ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）…（９）
ｑｏｈ＝[Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）＋ｋｏｈ０]（θｅ−θｉａ）…（１０）
従って、上記式（６）より下式（１１）が得られる。
【００７９】
ＣＭ・ｄθｅ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅ−θｉａ）−ｑｏｒｈ…（１１）
但し、
ｑｏｒｈ＝ｑｏｒ＋Δｋｏｈ（Ｖｏｈ）（θｅ−θｉａ）
ｋ（Ｖｓ）＝ｋｏｅ（Ｖｓ）＋ｋｏｈ０
現在、サーモスタット弁１０が正常に作動しているかどうかが未知、つまり上記ｑｏｒｈが未知であるとして、このときの冷却水温度を温度センサ６によって検出された実冷却水温度とおくと（θｅ＝θｅａ）、上記式（１１）より、次式（１２）が得られる。
【００８０】
ＣＭ・ｄθｅａ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅａ−θｉａ）−ｑｏｒｈ…（１２）
次に、サーモスタット弁１０が正常に作動し、かつ暖房用のブロアファンが作動していないと仮定した場合の冷却水温度を未知数としてθｅ＝θｅｐとする。この場合もラジエータ２への経路は切り離されていると考えて、ｑｏｒｈ＝Ｑｏｒｈ＝０とおくことができるため、上記式（１１）より、次式（１３）が得られる。
【００８１】
ＣＭ・ｄθｅｐ／ｄｔ＝ｑｉｇ−ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｉａ）…（１３）
上記式（１３）から式（１２）を減算し、ｑｏｒｈについて整理すると、次式（１４）が得られる。
【００８２】
ｑｏｒｈ＝ＣＭ・ｄ（θｅｐ−θｅａ）／ｄｔ＋ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ）…（１４）
上記式（１４）の両辺を積分すると、次式（１５）が得られる。
【００８３】
Ｑｏｒｈ＝ＣＭ（θｅｐ−θｅａ）＋∫ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ）ｄｔ…（１５）
したがって、上記ＱｏｒｈのＱｉｇに対する熱量比Ｒは、上記式（１５）及び式（２）により、次式（１６）に示すようになる。
【００８４】
Ｒ＝Ｑｏｒｈ／Ｑｉｇ＝[ＣＭ（θｅｐ−θｅａ）＋∫ｋ（Ｖｓ）（θｅｐ−θｅａ）ｄｔ]／∫ｑｉｇｄｔ
上記式（１６）において、分子における左辺は、現在の予測冷却水温度と実冷却水温度との偏差に関する項であり、分子における右辺は、上記両温度の偏差の積分値に関する項（車速を乗算した値の積算値）となる。このようにして予測冷却水温度と実例冷却水温度とに基づいて、放熱量Ｑｏｒｈを損出することが可能となる。そして、上記熱量比Ｒが大きいほど放熱量Ｑｏｒｈが大きいと考えられるため、サーモスタット弁１０が開状態にあると想定される。
【００８５】
上記のようにラジエータ２における冷却水の放熱量Ｑｏｒｈと、エンジン本体１から冷却水に付与される受熱量Ｑｉｇとの比からなる上記熱量比Ｒに基づいてがサーモスタット弁１０の開故障を検出するようにした場合には、運転状態に適合した正確な故障診断を実行できるという利点がある。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、エンジンの冷却水温度が目標温度よりも高いときに冷却水をラジエータに循環させるために開弁され、冷却水温度が目標温度よりも低いときに閉弁される電気制御式のサーモスタット弁と、上記目標温度をエンジンの運転状態に対応させて設定する目標温度設定手段と、上記サーモスタット弁の開故障または閉故障を、その閉弁温度領域または開弁温度領域で検出する故障検出手段と設け、この故障検出手段による故障検出が終了するまで上記目標温度を通常時よりも高温側または低温側に設定するように構成したため、上記目標温度と実冷却水温度との偏差が小さいこと等に起因した誤検出を生じることなく、サーモスタット弁の開故障または閉故障を正確に検出できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考形態に係るサーモスタットの故障診断装置を備えた冷却系の一例を示す説明図である。
【図２】  故障診断の基本制御動作を示すフローチャートである。
【図３】  故障検出制御の具体例を示すフローチャートである。
【図４】  冷却水温度の変化状態を示すグラフである。
【図５】  本発明の実施形態に係るサーモスタットの故障診断装置による故障診断の基本制御動作を示すフローチャートである。
【図６】  故障検出制御の別の具体例を示すフローチャートである。
【図７】  故障検出制御のさらに別の具体例の前半部を示すフローチャートである。
【図８】  上記故障検出制御の後半部を示すフローチャートである。
【図１】
0004385492.tif 000002
【図２】
0004385492.tif 000003
【図３】
0004385492.tif 000004
【図４】
0004385492.tif 000005
【図５】
0004385492.tif 000006
【図６】
0004385492.tif 000007
【図７】
0004385492.tif 000008
【図８】
0004385492.tif 000009