(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水温度に応じて開閉してエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁が設けられているエンジンの冷却装置の異常診断装置において、
エンジン及び該エンジンを搭載した車両の運転状態に基づいて、エンジンの冷却水温度を推定する冷却水温度推定手段と、
実際の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
上記冷却水温度推定手段によって推定された冷却水温度推定値と、上記冷却水温度検出手段によって検出された冷却水温度とに基づいて、サーモスタット弁の異常の有無を検出する異常検出手段とが設けられ、
上記異常検出手段が、冷却水温度推定値と実際の冷却水温度との差の積算値に基づいてサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっていることを特徴とするエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【請求項２】
上記異常検出手段が、エンジン始動後所定時間内にサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【請求項３】
上記のエンジン始動後所定時間が、エンジン始動時における実際の冷却水温度に応じて変更されるようになっていることを特徴とする、請求項２に記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【請求項４】
上記異常検出手段が所定の異常判定値に基づいてサーモスタット弁の異常の有無を判定するようになっていて、上記異常判定値がエンジン始動時における実際の冷却水温度に応じて変更されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【請求項５】
上記冷却水温度推定手段がエンジンから冷却水への放熱比率を含む水温推定演算式に基づいて冷却水温度を推定するようになっていて、上記放熱比率がエンジンの点火時期に応じて変更されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【請求項６】
外気温度がエンジン始動時における実際の冷却水温度よりも低いときには、上記異常検出手段によるサーモスタット弁の異常の有無の検出が禁止され、又は検出結果が実質的に無効とされるようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載されたエンジンの冷却装置の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置の異常診断装置に関するものであって、とくに冷却水温度に応じて開閉してエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁の開故障を検出するための異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水冷式エンジンにはこれを適温に保つために、エンジンのウォータジャケット内の冷却水を第１通路を介してラジエータに送り、該ラジエータで冷却された冷却水を第２通路を介してウォータジャケットに戻す冷却装置が設けられている。ここで、エンジンを適温に保つには、冷却水温度は、おおむね８０°Ｃ前後であるのが好ましい。なお、冷却水温度が過度に上昇したときにはエンジンが正常に作動しないおそれがあるので、冷却水温度の異常上昇時には、エンジンを強制的に停止させるようにした冷却装置が提案されている（特開平８−３１９８３１号公報参照）。
【０００３】
かくて、一般にエンジンの冷却装置には、冷却水温度を適温に保つために、第１通路内の冷却水を第２通路にバイパスさせるバイパス通路と、冷却水温度に応じて開閉してウォータジャケットとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁とが設けられている。このサーモスタット弁は、基本的には、その周囲の冷却水温度が開弁温度設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには閉じ、このとき第１通路内の冷却水は、ラジエータを通らず、全面的にバイパス通路を介して第２通路に流れ、冷却水温度は速やかに上昇する。他方、冷却水温度が開弁温度設定値以上となったときにはサーモスタット弁が開き、このとき第１通路内の冷却水の一部は、ラジエータを通って第２通路に流れ、冷却水は適度に冷却されて適温に保たれる。なお、普通のサーモスタット弁は、開弁温度設定値を境に一挙に開閉するわけではなく、これより低い温度から徐々に開き始める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるサーモスタット弁は、ときには開きぱなしになるといった故障、いわゆる開故障を起こすことがある。そして、サーモスタット弁が開故障を起こした場合は、エンジン始動後に冷却水温度がなかなか上昇しない。このため、エンジンの運転初期には排気ガス温度が十分には高まらず、排気ガス浄化用触媒が十分には機能せず、エミッションが悪化するといった問題が生じる。また、エンジンの各種制御機器は、一般に冷却水温度が所定の設定値まで上昇したときに制御を開始するようになっているが、サーモスタット弁が開故障を起こすと、エンジン始動後においてこれらの制御の開始タイミングが遅れるといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、サーモスタット弁の開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段が求められている。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、簡素な構造でもって、エンジンの冷却装置のサーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易にかつ確実に検出することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、（ａ）冷却水温度に応じて開閉してエンジンとラジエータとの間での冷却水の行き来を規制するサーモスタット弁が設けられているエンジンの冷却装置の異常診断装置において、（ｂ）エンジン及び該エンジンを搭載した車両の運転状態に基づいて、エンジンの冷却水温度を推定する冷却水温度推定手段と、（ｃ）実際の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、（ｄ）冷却水温度推定手段によって推定された冷却水温度推定値と、冷却水温度検出手段によって検出された冷却水温度とに基づいて、サーモスタット弁の異常の有無を検出する異常検出手段とが設けられ、（ｅ）異常検出手段が、冷却水温度推定値と実際の冷却水温度との差の積算値に基づいてサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっていることを特徴とするものである。なお、サーモスタット弁は、エンジンからラジエータへの冷却水通路、あるいはラジエータからエンジンへの冷却水通路のいずれに配置されていてもよい。
【０００８】
ここで、冷却水温度を推定する上で考慮するのが好ましい運転状態としては、例えば、エンジン始動時の冷却水温度、エンジン回転数、車速、吸気温、外気温、点火リタード量、燃料供給停止（フューエルカット）の有無ないしは延継続時間、空燃比のエンリッチ化の有無、ラジエータ冷却用ファンの作動の有無、エアコンヒータの作動の有無、希薄燃焼（リーンバーン）の有無ないしは延継続時間などがあげられる。
【０００９】
冷却水温度推定値は、例えば、発熱量推定値から放熱量推定値を減算して得られる熱量が、１次遅れで冷却水に吸収されるものとして、普通の熱収支計算により算出することができる。なお、放熱量推定値は、外気温を考慮して、ないしは外気温に基づいて推定するのが好ましい。
また、異常検出手段は、冷却水温度推定値と実際の冷却水温度の差が基準値より大きいときに、サーモスタット弁が異常であると判定するようになっているのが好ましい。
【００１０】
なお、サーモスタット弁の異常診断実施中（冷却水温度推定中）に冷却水温度が下降して、所定水温まで低下したときには、該冷却水温度の推定を最初からやり直すのが好ましい。
【００１１】
かくして、この異常診断装置によれば、冷却水温度推定値と実際の冷却水温度とに基づいて、サーモスタット弁の異常、とくに開故障を容易かつ確実に検出することができる。また、一般にエンジンにはもともと、冷却水温度検出手段に相当する水温センサが設けられているので、実際にこの異常診断装置を設ける上においては、格別の冷却水温度検出手段を設ける必要はない。また、一般にエンジンには、マイクロコンピュータを備えたエンジンコントロールユニットが設けられているので、このエンジンコントロールユニットを冷却水温度推定手段及び異常検出手段として利用すれば、冷却水温度推定手段あるいは異常検出手段として格別なハードウエアを設ける必要はなく、既存のエンジンコントロールユニットに冷却水温度推定用及び異常診断用のソフトウエア（プログラム）を組み込むだけですむ。したがって、本発明にかかるこの異常診断装置は、極めて低コストで設けることができる。
【００１２】
上記異常診断装置においては、冷却水温度推定手段が少なくとも車速に基づいて冷却水温度を推定し、かつ異常検出手段が、正常なサーモスタット弁が閉弁状態となる冷却水温度領域内でサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっているのが好ましい。この場合、冷却水温度推定手段が、サーモスタット弁の閉弁時における冷却水の漏れ量を考慮して冷却水温度を推定するようになっているのがさらに好ましい。このようにすれば、エンジン高回転時等において、本来は閉弁状態となるべきときにサーモスタット弁に冷却水漏れが生じた場合でも、冷却水温度を正確に推定することができる。なお、このようなサーモスタット弁の冷却水漏れは、該サーモスタット弁がラジエータからエンジンへの冷却水通路に配置された場合に顕著となる。
【００１３】
上記異常診断装置においては、異常検出手段が、エンジン始動後において冷却水温度の推定精度を低下させる所定の状態が発生するまでに、サーモスタット弁の異常の有無の検出を終了するようになっているのが好ましい。ここで、冷却水温度の推定精度を低下させる状態としては、例えば、冷却水温度推定手段によって推定される冷却水温度推定値がサーモスタット弁開弁温度に到達すること、エンジンの燃料供給停止（フューエルカット）の延継続時間が所定値を超えること、あるいはエンジンの希薄燃焼（リーンバーン）の延継続時間が所定値を超えることなどがあげられる。なお、エンジンが冷機状態で始動されたときには、燃料供給停止又は希薄燃焼が抑制されるようになっているのが好ましい。
【００１４】
冷却水温度推定値がサーモスタット弁開弁温度に到達する前にサーモスタット弁の異常の有無の検出を終了させるのが好ましいのは、サーモスタット弁が開いている状態では冷却水のもつ熱量が大量にラジエータから放熱され、このラジエータでの放熱量を正確に推定することが困難だからである。なお、現実のサーモスタット弁では、開弁温度設定値（例えば、８２°Ｃ）を境にして一挙に開閉されるわけではなく、該開弁温度設定値より低温状態から徐々に開き始める。したがって、上記のサーモスタット弁の開弁温度は、サーモスタット弁が所定の開度（例えば、５０％）となる温度としてもよい。
【００１５】
また、燃料供給停止あるいは希薄燃焼の延継続時間が所定値を超える前にサーモスタット弁の異常の有無の検出を終了させるのが好ましいのは、燃料供給停止あるいは希薄燃焼が頻繁に行われた状態では、発熱量が比較的小さいので該発熱量を正確に推定することが困難だからである。したがって、エンジンが冷機状態で始動される場合は、燃料供給停止又は希薄燃焼を抑制することにより、冷却水温度の推定精度を高めることができる。
なお、冷機状態でのエンジン始動後において、燃料供給停止制御あるいは希薄燃焼制御が実行される前に、サーモスタット弁の異常の有無の検出を終了させるようにしてもよい。
【００１６】
上記異常診断装置においては、異常検出手段が、外気温度が低いときにサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっているのが好ましい。このようにすれば、サーモスタット弁の異常の有無の判定精度が高められる。
【００１７】
上記異常診断装置においては、異常検出手段が、エンジン始動後所定時間内にサーモスタット弁の異常の有無を検出するようになっているのが好ましい。このようにすれば、ブロア（電動ファン）の作動等に伴う一時的な実冷却水温度の低下に起因して誤診断が生じるのが防止される。
【００１８】
このエンジン始動後所定時間は、エンジン始動時における実際の冷却水温度に応じて変更されるようになっているのが好ましい。また、異常検出手段が所定の異常判定値に基づいてサーモスタット弁の異常の有無を判定するようになっている場合は、異常判定値がエンジン始動時における実際の冷却水温度に応じて変更されるようになっているのが好ましい。このようにすれば、エンジン始動時の冷却水温度の違いに伴う実冷却水温度の上昇勾配の違いに起因して誤診断が生じるのが防止される。
【００１９】
上記異常診断装置において、冷却水温度推定手段がエンジンから冷却水への放熱比率を含む水温推定演算式に基づいて冷却水温度を推定するようになっている場合は、放熱比率がエンジンの点火時期に応じて変更されるようになっているのが好ましい。このようにすれば、点火時期が遅角されることに伴う冷却水への放熱量の違いに起因して誤診断が生じるのが防止される。
【００２０】
なお、上記異常診断装置においては、外気温度がエンジン始動時における実際の冷却水温度よりも低いときには、異常検出手段によるサーモスタット弁の異常の有無の検出が禁止され、又は検出結果が実質的に無効とされるようになっているのが好ましい。このようにすれば、半暖機時等において、冷却水温度と外気温度とが異なることに伴う冷却水の推定温度の推定誤差に起因して誤診断が生じるのが防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施の形態を具体的に説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を説明する。
図１に示すように、自動車用の水冷式エンジンの冷却装置１においては、エンジン運転時には冷却水が、順に、シリンダブロック２のウォータジャケット（図示せず）と、該シリンダブロック２の上側に配置されたシリンダヘッド３のウォータジャケット（図示せず）とを流通した後、第１通路４に排出されるようになっている。かくして、エンジンは冷却水によって適度に冷却されて適温に保持される一方、冷却水はエンジンによって加熱されて昇温する。なお、図１中のシリンダブロック２及びシリンダヘッド３内の各矢印は、冷却水の流れる方向を大まかに示している。
【００２２】
そして、エンジンが暖機状態（冷却水温度が適温まで上昇している普通の運転状態）にあるときには、第１通路４に排出された冷却水の一部は、矢印Ｘ1、Ｘ2で示すように、ラジエータ５内を通り抜けて冷却された後、第２通路６に排出され、この後ウォータポンプ７を経由してシリンダブロック２のウォータジャケットに戻される。ここで、第１通路４は比較的高い位置に配置され、ラジエータ上端部付近でラジエータ５に接続されている。他方、第２通路６は比較的低い位置に配置され、ラジエータ下端部付近でラジエータ５に接続されている。
【００２３】
ここで、ラジエータ５（ひいてはラジエータ内の冷却水）は、走行風あるいは電動ファン８による強制通風により冷却されるようになっている。また、第１通路４内の冷却水の残部は、矢印Ｘ3で示すように、ラジエータ５を通らず、第１通路４と第２通路６とを連通させるバイパス通路９を介して、直接第２通路６に流れる。
【００２４】
また、第２通路６の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位には、周囲の冷却水温度に応じて開閉するサーモスタット弁１０（いわゆる入口サーモ）が配置されている。なお、サーモスタット弁１０の具体的な構造及び機能は後記のとおりである。そして、第１通路４のバイパス通路９との接続部よりエンジン側の部位（エンジン近傍）には、冷却水温度thw（エンジン水温）を検出する水温センサ１１（冷却水温度検出手段）が設けられている。
【００２５】
そして、各種エンジン制御（例えば、燃料噴射制御、空燃比制御等）を行うほか、冷却水温度を推定するとともにサーモスタット弁１０の異常とくに開故障の有無を検出する、マイクロコンピュータを備えたコントロールユニット１２（冷却水温度検出手段、異常検出手段）が設けられている。
【００２６】
このコントロールユニット１２は、後記のとおり、水温センサ１１によって検出される冷却水温度thw、吸気温センサ（図示せず）によって検出される吸気温度thaa、外気温センサ（図示せず）によって検出される外気温度tho、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖ、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ、スロットルセンサ（図示せず）によって検出されるスロットル開度ＴＶＯ、空燃比センサ（図示せず）によって検出される空燃比Ｋaf（Ａ／Ｆ）、エアフローメータ（図示せず）によって検出される吸入空気量ｇ等に基づいて、各種エンジン制御と、冷却水温度の推定と、サーモスタット弁１０の異常ないしは故障（例えば、開弁故障）の有無の検出とを行うようになっている。
【００２７】
なお、この実施の形態１では前記のとおり、サーモスタット弁１０が第２通路６に配置されているが、これを第１通路４に配置してもよい。この場合は、図１中に破線で示すように、サーモスタット弁１０’（いわゆる出口サーモ）を、第１通路４の、バイパス通路９との接続部より若干ラジエータ寄りの部位に配置することになる。
【００２８】
以下、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつサーモスタット弁１０の具体的な構造を説明する。ここで、図２（ａ）は閉弁状態にあるサーモスタット弁１０を示し、図２（ｂ）は開弁状態にあるサーモスタット弁１０を示している。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、Ｈ1はラジエータ側であり、Ｈ2はエンジン側である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、サーモスタット弁１０には、第２通路６に固定されたケース１５と、該ケース１５に固定されたピストン１６と、第２通路軸線方向すなわちＹ1、Ｙ2方向に移動可能な可動体１７とが設けられている。この可動体１７は、ワックスケース１８と、該ワックスケース１８内に封入された合成ゴムスリーブ１９及びワックス２０と、ワックスケース１８の外周部に固定された弁部材２２とで構成されている。ここで、ピストン１６のＨ2側の部分は、ワックスケース１８内に挿入されて合成ゴムスリーブ１９内に差し込まれている。また、可動体１７は、ばね２１によって、常時Ｙ2方向に付勢されている。
【００２９】
かくして、このサーモスタット弁１０において、基本的には、周囲の冷却水温度が開弁温度設定値（例えば、８２°Ｃ）よりも低いときには、図２（ａ）にその状態を示すように、可動体１７は、ばね２１によってＹ2方向に付勢されてＨ1側に位置し、弁部材２２とケース１５とが当接する。このとき、サーモスタット弁１０は閉弁状態となり、第２通路６は閉止され、冷却水の流れは止められる。なお、この状態では、ワックス２０は固体の状態にある。
【００３０】
他方、周囲の冷却水温度が開弁温度設定値以上となったときには、図２（ｂ）にその状態を示すように、ワックス２０は昇温・融解して液体となり膨張する。その結果、液状のワックス２０が合成ゴムスリーブ１９を圧縮し、その結果ピストン１６がワックスケース１８（合成ゴムスリーブ１９）から押し出される。しかしながら、ピストン１６はケース１５ひいては第２通路６に固定されているので、可動体１７がばね２１の付勢力に抗してＹ1方向に移動し、その結果弁部材２２とケース１５とが離間する。このとき、サーモスタット弁１０が開弁状態となり、第２通路６内で、冷却水がＹ1方向に流れる。図２（ｂ）中において、両矢印は冷却水が流れる経路を示している。なお、前記のとおり、サーモスタット弁１０は、開弁温度設定値を境にして一挙に開くわけではなく、該開弁温度設定値より低温状態から徐々に開き始める。
【００３１】
このサーモスタット弁１０においては、エンジン高回転時には、ウォータポンプ７の吐出圧が高まり、この吐出圧がサーモスタット弁１０の弁部材２２を開弁方向に押圧する。このため、冷却水温度がサーモスタット弁開弁温度より低い場合でも、弁部材２２が開き、第１通路４内の冷却水の一部はラジエータ５を通って第２通路６に流入する。したがって、エンジン高回転時には、冷却水温度を推定する上においてかかるサーモスタット弁１０の冷却水漏れを考慮する必要がある。
【００３２】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつコントロールユニット１２によるエンジン制御を説明するが、一般的なエンジン制御はよく知られており、またかかる一般的なエンジン制御は本願発明の要旨とするところでもないので、その詳しい説明は省略し、ここでは本願発明の要旨に関連する燃料供給停止制御（フューエルカット制御）と空燃比制御（希薄燃焼制御（リーンバーン制御）を含む）とについてのみ説明する。
【００３３】
このエンジン制御は、所定のクランク角毎に実行される。そして、このエンジン制御においては、減速時等においてエンジン出力を必要としない運転状態では燃料供給（燃料噴射）を停止して燃費性能を高めるようにしている。また、運転状態に応じて空燃比を変え、とくに低出力領域では空燃比を２０以上にして希薄燃焼（リーンバーン）を行い、燃費性能を高めるとともに、エミッション性能を向上させるようにしている。なお、冷機状態でエンジンを始動させた場合は、後で説明するサーモスタット弁１０の異常診断の精度を高めるために、燃料供給停止及び希薄燃焼を抑制するのが好ましい。
【００３４】
具体的には、まずステップＳ１で、エンジン回転数Ｎｅ、吸気充填量Ｃｅ、スロットル開度ＴＶＯ等の制御情報が入力（検出）される。続いて、ステップＳ２で、スロットル開度ＴＶＯが全閉であるか否かが判定され、全閉であれば（ＹＥＳ）、さらにステップＳ３で、エンジン回転数Ｎｅが、燃料供給停止を行う上での下限回転数Ｎｅ1以上であり、かつ上限回転数Ｎｅ2以下であるか否かが判定される。
【００３５】
そして、ステップＳ３で、Ｎｅ1≦Ｎｅ≦Ｎｅ2であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちエンジンが燃料供給停止を支障なく行うことができる運転状態にある場合は、ステップＳ４で燃料供給が停止される（Ｆ／Ｃ制御）。続いて、ステップＳ５で、燃料供給停止の延継続時間をカウントするためのＦ／ＣカウンタＴF/Cが１だけインクリメントされる。このＦ／ＣカウンタＴF/Cは、後記のサーモスタット弁１０の異常診断ルーチン（図５参照）で用いられる。
【００３６】
他方、前記のステップＳ２で、スロットル開度ＴＶＯが全閉でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ６で、例えば図７に示すようなマップを用いて、エンジン回転数Ｎｅと吸気充填量Ｃｅとに応じて目標空燃比が設定される（Ａ／Ｆゾーン判定）。図７に示すように、目標空燃比は、エンジン回転数Ｎｅと吸気充填量Ｃｅとに応じて設定された各空燃比領域Ｒ1〜Ｒn毎に好ましく設定されているが、低出力領域では２０以上（Ａ／Ｆ≧２０）となっている。続いて、ステップＳ７で、空燃比がステップＳ６で設定された目標空燃比となるよう空燃比制御（フィードバック制御）が行われる。
【００３７】
次に、ステップＳ８で空燃比（Ａ／Ｆ）が２０以上であるか否か、すなわち希薄燃焼中であるか否かが判定される。ここで、Ａ／Ｆ≧２０であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ９で希薄燃焼の延継続時間をカウントするためのＬ／ＢカウンタＴL/Bが１だけインクリメントされる。このＬ／ＢカウンタＴL/Bは、後記のサーモスタット弁１０の異常診断ルーチン（図５参照）で用いられる。なお、Ａ／Ｆ＜２０であれば（ＮＯ）、ステップＳ９をスキップする。
【００３８】
以下、図４を参照しつつコントロールユニット１２による冷却水温度推定ルーチンを説明する。この冷却水温度推定ルーチンでは、ステップＴ１〜ステップＴ１１が順に（シ−ケンシャルに）実行される。
ステップＴ１では、例えば図８に示すような特性でもって、始動時水温ths（エンジン始動時における冷却水温度）に応じて基本判定時間ＴBASEが設定される。ステップＴ２では、エンジンないしは車両の運転状態に応じて基本判定時間ＴBASEを補正するための判定時間補正値Ｋが設定され、続いてステップＴ３で、基本判定時間ＴBASEと判定時間補正値Ｋとを加算することにより、判定時間Ｔｍが演算される（Ｔｍ＝ＴBASE＋Ｋ）。この判定時間Ｔｍは、後記のサーモスタット弁１０の異常診断ルーチン（図５参照）で用いられ、エンジン始動後の経過時間がこの判定時間Ｔｍを超え、かつ後記の吸入空気量積算値ｑsが所定値を超えているときに、サーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしている。
【００３９】
判定時間補正値Ｋは、例えば、それぞれ図９（ａ）〜（ｈ）に示すような特性でもって車速と、吸気温と、点火リタード量と、燃料供給停止（フューエルカット）の有無と、濃厚燃焼（エンリッチ燃焼）の有無と、電動ファン８の作動の有無と、エアコンヒータの作動の有無と、空燃比が２０以上であるか否かとに応じて設定される各補正値ｋ1〜ｋ8を加算して設定される（Ｋ＝ｋ1＋ｋ2＋……ｋ7＋ｋ8）。
【００４０】
ステップＴ４では、例えば図１０に示すような特性でもって、始動時水温thsに応じて吸気量積算基準値ＱBが設定される。ステップＴ５では、吸気量積算基準値ＱBにエンジンないしは車両の運転状態に応じて設定される吸気量積算値補正値Ｋ’を加算することにより吸気量積算値Ｑｍが演算される（Ｑｍ＝ＱB＋Ｋ’）。この吸気量積算値Ｑｍは、後記のサーモスタット弁１０の異常診断ルーチン（図５参照）で用いられ、エンジン始動後の経過時間が判定時間Ｔｍを超え、かつ後記の吸入空気量積算値ｑsがこの吸気量積算値Ｑｍを超えているときに、サーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしている。なお、吸気量積算値補正値Ｋ’は、詳しくは図示していないが、前記の判定時間補正値Ｋの場合と同様の手法で設定される補正値ｋ1’〜ｋ8’を加算することにより設定される。
そして、ステップＴ６では、前回の吸入空気量積算値ｑsに今回の吸入空気量ｑを加算して、今回の吸入空気量積算値ｑsが演算される（ｑs＝ｑs＋ｑ）。
【００４１】
ステップＴ７では、吸入空気量積算値ｑsに応じて、基本冷却水温度推定値thwcBが設定される。この基本冷却水温度推定値thwcBは、概略的には、例えば図１１に示すように、吸入空気量積算値ｑsが大きいときほど大きくなるように設定されている。より詳しくは、基本冷却水温度推定値thwcBは、サーモスタット弁１０が完全に閉じているものとして演算される第１の基本冷却水温度推定値thwcB1と、サーモスタット弁１０の冷却水漏れを考慮して演算される第２の基本冷却水温度推定値thwcB2と、例えば図９（ａ）に示すような特性で設定される車速に基づく補正値ｊ１とを加算して演算される（thwcB＝thwcB1＋thwcB2＋ｊ1）。
なお、第１の基本冷却水温度推定値thwcB1は、例えば図１２（ａ）に示すような特性でもって、吸入空気量積算値ｑsに応じて設定される。
また、第２の基本冷却水温度推定値thwcB2は、例えば図１２（ｂ）に示すような特性でもって、吸入空気量積算値ｑsに応じて設定される。
【００４２】
ステップＴ８では基本冷却水温度推定値thwcBを補正するための補正値Ｊが設定され、続いてステップＴ９で基本冷却水温度推定値thwcBに冷却水温度補正値Ｊを加算して今回の冷却水温度推定値thwc(n)が演算される（thwc(n)＝thwcB＋Ｊ）。冷却水温度補正値Ｊは、例えば、それぞれ図９（ｂ）〜（ｈ）に示すような特性でもって吸気温と、点火リタード量と、燃料供給停止（フューエルカット）の有無と、濃厚燃焼（エンリッチ）の有無と、電動ファン８の作動の有無と、エアコンヒータの作動の有無と、空燃比が２０以上であるか否かとに応じて設定される各補正値ｊ2〜ｊ8を加算して設定される（Ｊ＝ｊ2＋ｊ3……ｋ7＋ｋ8）。
【００４３】
ステップＴ１０では、次の式１により、１次遅れを考慮して、前回の冷却水温度推定値thwc(n-1)と今回の冷却水温度推定値thwc(n)とに基づいてサーモスタット弁１０の異常診断ルーチンで用いられる冷却水温度推定値thwcが演算される。なお、式１においてαは０より大きく１より小さい１次遅れ定数である。
【数１】
thwc＝（１−α）・thwc(n-1)＋α・thwc(n)……………………………式１
ただし、
thwc：今回の冷却水温度推定値［°Ｃ］
thwc(n-1)：前々回の冷却水温度推定値［°Ｃ］
thwc(n)：前回の冷却水温度推定値［°Ｃ］
α：１次遅れ定数
【００４４】
ステップＴ１１では、今回の冷却水温度推定値thwc(n)が前回の冷却水温度推定値thwc(n-1)に置き換えられる。すなわち、次回のルーチンに備えて前回の冷却水温度推定値thwc(n-1)が更新される。
【００４５】
以下、この冷却装置１におけるサーモスタット弁１０の異常診断手法の概要を説明する。
このサーモスタット弁１０の異常診断においては、基本的には、サーモスタット弁１０が正常である場合と開故障を起こしている場合とでは、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の上昇パターンが異なることを利用して、サーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するようにしている。
【００４６】
図６は、サーモスタット弁１０が正常である場合と、開故障を起こしている場合とについて、冷機状態でのエンジン始動後における、冷却水通路４、６の所定の部位での冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。図５において、グラフＡ1〜Ａ3とグラフＢ1〜Ｂ3とは、それぞれ次の冷却水温度を示している。なお、Ｐ1〜Ｐ3位置は、図１中に示されている。
【００４７】
Ａ1：サーモスタット弁正常時のＰ1位置の冷却水温度（thw）
Ａ2：サーモスタット弁正常時のＰ2位置の冷却水温度
Ａ3：サーモスタット弁正常時のＰ3位置の冷却水温度
Ｂ1：サーモスタット弁開故障時のＰ1位置の冷却水温度（thw）
Ｂ2：サーモスタット弁開故障時のＰ2位置の冷却水温度
Ｂ3：サーモスタット弁開故障時のＰ3位置の冷却水温度
【００４８】
図６から明らかなとおり、サーモスタット弁１０が正常に作動している場合は、Ｐ1位置の冷却水温度thw（グラフＡ1）とＰ2位置の冷却水温度（グラフＡ2）の差が極めて顕著である。例えば、エンジン始動後２５０秒の時点では、Ｐ1位置の冷却水温度とＰ2位置の冷却水温度の差は５１.１°Ｃである。これに対して、Ｐ1位置の冷却水温度（グラフＡ1）とＰ3位置の冷却水温度（グラフＡ3）の差は比較的小さく、１９.６°Ｃである。他方、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているときには、Ｐ1〜Ｐ3位置の各冷却水温（グラフＢ1〜Ｂ3）の間にはさほど差が生じない。
【００４９】
そして、図６に示すように、Ｐ1位置の冷却水温度すなわち水温センサ１１によって検出される冷却水温度thwは、サーモスタット弁１０が正常である場合と、開故障を起こしている場合とでは大きく異なる。また、サーモスタット弁１０が正常である場合のＰ1位置の冷却水温度thwは、前記の冷却水温度推定値thwcとほぼ一致する。したがって、冷却水温度推定値thwcと水温センサ１１で検出される実際の冷却水温度thwとが大きく異なれば、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定することができる。
そこで、この冷却装置１では、基本的には、エンジン始動後の比較的早い時期（正常なサーモスタット弁１０が閉弁しているべき時期ないしは状態）において、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwとの間の差｜thwc−thw｜が所定の設定値より大きいときには、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定するようにしている。
【００５０】
以下、図５に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニット１２による、具体的なサーモスタット弁１０の異常診断手法を説明する。
この異常診断ルーチンにおいては、まずステップＵ１で、エンジンがクランキング開始後、完爆状態に達したか否かが判定され、完爆状態に達していなければ（ＮＯ）、完爆状態に達するまでこのステップＵ１が繰り返し実行される（完爆状態に達するまで待機する）。
【００５１】
ステップＵ１でエンジンが完爆状態に達していると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわちエンジンが完全に始動したときには、ステップＵ２で、水温センサ１１によって検出される冷却水温度thw、車速センサ（図示せず）によって検出される車速Ｖ、回転数センサ（図示せず）によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ等が入力される。続いて、ステップＵ３で、エンジン始動時における冷却水温度thwが、始動時水温thsとして記憶される。なお、このステップＵ３は、エンジン始動後に１回だけ実行される。
【００５２】
次に、ステップＵ４で、始動時水温thsが基準水温ths0より低いか否かが判定される。ここで、基準水温ths0は、サーモスタット弁１０の開弁温度付近に設定されている。このステップＵ４でths≧ths0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＵ２０でこの異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。けだし、ths≧ths0である場合は、エンジン始動時点ですでに冷却水温度が高くなっており、このためサーモスタット弁１０が正常であるか否かによって水温thwにあまり差異が生じないので、上記水温差｜thwc−thw｜に基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのは好ましくないからである。
【００５３】
他方、前記のステップＵ４でths＜ths0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＵ５で、エンジン始動後（完爆後）の経過時間をカウントするための第１カウンタＴ1が１だけインクリメント（加算）される。この第１カウンタＴ1は、このルーチンが１回実行される毎に１づつインクリメントされ、他方このルーチンは一定の時間間隔で実行されるので、この第１カウンタＴ1のカウント値（積算値）でエンジン始動後の経過時間を把握することができる。
【００５４】
次に、ステップＵ６で、前記の冷却水温度推定ルーチン（図４参照）で算出された冷却水温度推定値thwcが読み込まれる。続いて、ステップＵ７で、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅ0以上であるか否かが判定される。エンジン回転数Ｎｅがあまり高いと、ウォータポンプ７の吐出圧が上昇するので、サーモスタット弁１０が正常な場合でも、冷却水温度が低いときに冷却水の水圧によってサーモスタット弁１０が開かれ、冷却水はラジエータ５によってかなり冷却されることになり、冷却水温度推定値thwcの精度が極めて悪くなる。したがって、冷却水温度推定値thwcに基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのは好ましくない。そこで、この異常診断ルーチンでは、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する第２カウンタＴ2のカウント値（積算値）が所定値Ｔ20以上である場合は、後記のステップＵ１８で該異常診断ルーチンを停止するようにしている。
【００５５】
そして、ステップＵ７でＮｅ≧Ｎｅ0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＵ８で、Ｎｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間に対応する値をカウントするための第２カウンタＴ2が１だけインクリメント（加算）される。他方、ステップＵ７でＮｅ＜Ｎｅ0であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＵ８をスキップする。
【００５６】
次に、ステップＵ９とステップＵ１０とで、それぞれ、前記のエンジン制御ルーチン（図３）で演算された、燃料供給停止の延継続時間に対応するＦ／ＣカウンタＴF/Cのカウント値が所定値ＴF/C0未満であるか否かと、希薄燃焼の延継続時間に対応するＬ／ＢカウンタＴL/Bのカウント値が所定値ＴL/B0未満であるか否かとが判定される。ここで、ＴF/C≧ＴF/C0又はＴL/B≧ＴL/B0であると判定された場合は（ステップＵ９又はステップＵ１０でＮＯ）、発熱量が非常に少ないので、これ以上冷却水温度の推定を続行すると、かえって冷却水温度推定値thwcの精度が低下するおそれがある。つまり、冷却水温度推定ルーチンで、燃料供給停止あるいは希薄燃焼に対する補正を行っても、冷却水温度を正確に推定することはできない。そこで、後記のステップＵ１４にスキップして、この時点でサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしている。
【００５７】
他方、ステップＵ９でＴF/C＜ＴF/C0であると判定され（ＹＥＳ）、かつステップＵ１０でＴL/B＜ＴL/B0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＵ１１とステップＵ１２とで、それぞれ、第１カウンタＴ1が、前記の冷却水温度推定ルーチンで演算された判定時間Ｔｍを超えているか否かと、冷却水温度推定ルーチンで演算された吸入空気量積算値ｑsが吸気量積算値Ｑｍを超えているか否かとが判定される。
【００５８】
そして、ステップＵ１１でＴ1＞Ｔｍであると判定され（ＹＥＳ）、かつステップＵ１２でｑs＞Ｑｍであると判定された場合は（ＹＥＳ）、エンジン始動後十分な時間が経過しており、かつ発熱量が十分であるので、冷却水温度推定値thwcに基づいてサーモスタット弁１０の開故障の有無を高精度で判定することができる状態にある。そこで、この場合は、後記のステップＵ１４にスキップして、サーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしている。この過程が、この異常診断における正常な流れである。
【００５９】
他方、Ｔ1≦Ｔｍ又はｑs≦Ｑｍであると判定された場合は（ステップＵ１１又はステップＵ１２でＮＯ）、ステップＵ１３で冷却水温度推定値thwcが所定値thw0以上であるか否かが判定される。ここで、thwc＜thw0であれば（ＮＯ）、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwとの差があまり生じておらず、したがってサーモスタット弁１０の開故障の有無を判定するのは好ましくないので、ステップＵ２に復帰してステップＵ２〜ステップＵ１３が繰り返し実行される。
【００６０】
また、ステップＵ１３で、thwc≧thw0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、サーモスタット弁１０がまもなく所定開度以上となるものと予測され、このような状態になったときには冷却水温度を正確に推定することができないので、直ちにステップＵ１４以下でサーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うようにしている。
【００６１】
ステップＵ１４では、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwの差｜thwc−thw｜が設定値Ａより大きいか否かが判定される。ここで、｜thwc−thw｜≦Ａであれば、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwとがほぼ一致しているので、サーモスタット弁１０は正常であるものと判定され、ステップＵ１９でサーモスタット弁１０が正常であることが記憶ないしは表示される（サーモスタット正常メモリ）。
【００６２】
他方、ステップＵ１４で、｜thwc−thw｜＞Ａであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＵ１５とステップＵ１６とで、それぞれ、第１カウンタＴ1が所定値Ｔ10より大きいか否かと、第２カウンタＴ2が所定値Ｔ20より小さいか否かとが判定される。そして、ステップＵ１５でＴ1≦Ｔ10であると判定された場合（ＮＯ）、又はステップＵ１６でＴ2≧Ｔ20であると判定された場合は（ＮＯ）、まだ冷却水温度の推定に最低限必要な時間が経過していないか、又はＮｅ≧Ｎｅ0である状態の延継続時間が長く、サーモスタット弁１０の冷却水漏れがかなり多いものと考えられるので、サーモスタット弁１０の開故障の有無の判定を行うことが好ましくない。そこで、ステップＵ１８で該異常診断ルーチンが停止される（モニタ不可）。
なお、なお、エンジン回転数Ｎｅに応じて、上記所定値Ａあるいは冷却水温度推定値thwcを変更するようにしてもよいが、サーモスタット弁１０における冷却水の漏れ量は、該サーモスタット弁１０の経年劣化や製品誤差にもよるので、この異常診断ルーチンのようにするのが好ましい。
【００６３】
他方、ステップＵ１５、Ｕ１６で、Ｔ1＞Ｔ10であり、かつＴ2＜Ｔ20であると判定された場合は（ステップＵ１５、Ｕ１６がいずれもＹＥＳ）、サーモスタット弁１０が開故障を起こしているものと判定され、ステップＵ１７でサーモスタット弁１０が開故障を起こしていることが記憶ないしは警告される（ワーニング、サーモスタット故障メモリ）。
【００６４】
なお、この実施の形態１にかかる異常診断ルーチンでは、エンジンが完爆した時点から冷却水温度推定値の演算を開始（カウント開始）するようにしているが、エンジン始動後において冷却水温度の変化にあまり影響がない期間は待機して、例えば始動後燃料増量を開始するなどして、冷却水温度が実際に変化し始める時点から冷却水温度推定値の演算を開始（カウント開始）するようにしてもよい。
また、水温センサ１１によって検出される水温thwの変化に基づいて冷却水温度を推定するようにしてもよい。
【００６５】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を説明するが、この実施の形態２にかかるエンジンの冷却装置ないしその異常診断装置においては、基本構成は実施の形態１の場合と同様であり、コントロールユニット１２による異常診断手法が異なるだけである。よって、以下では説明の重複を避けるため、実施の形態２にかかる異常診断手法についてのみ説明する。
【００６６】
以下、図１３に示すフローチャートを参照しつつ、実施の形態２にかかるサーモスタット弁１０の異常診断手法を説明する。
図１３に示すように、この実際の形態２にかかる異常診断ルーチンでは、まずステップＶ１で、冷却水温度thw（実水温）、始動時冷却水温度ths、吸入空気量ｇ、エンジン回転数Ｎe、空燃比Ｋaf（Ａ／Ｆ）、車速Ｖ、外気温度tho、吸気温度thaa等の各種データ値（制御情報）が入力される。
【００６７】
次に、ステップＶ２で次の式２〜式４により、予測水温上昇率（dθp／dt）、すなわち予測水温θp（冷却水温度推定値thwc）の時間ｔについての微分値が演算（算出）される。
【数２】
Ｃ・（dθp／dt）＝Ｑin−Ｑout …………………………………………式２
【数３】
Ｑin＝Ｋw・Ｋq・ｇ／Ｋaf＋Ｋn・Ｎe………………………………………式３
【数４】
Ｑout＝ｆ(Ｖ)・(θp−tho) ………………………………………………式４
ただし、
Ｃ：冷却系（冷却水）の熱容量［kcal／°Ｃ］
θp：予測水温すなわち冷却水温度推定値［°Ｃ］
ｔ：時間［sec］
Ｑin：冷却系（冷却水）に入力される熱量［kcal／sec］
Ｑout：冷却系（冷却水）から外部へ逃げる熱量［kcal／sec］
Ｋw：冷却系（冷却水）への放熱比率
Ｋq：燃料（ガソリン）の発熱量［kcal／g］
ｇ：吸入空気量［ｇ／sec］
Ｋaf：空燃比（Ａ／Ｆ）
Ｋn：摩擦熱の変換係数［kcal／revolution／６０］
Ｎe：エンジン回転数［r.p.m.］
ｆ（Ｖ）：放熱係数（車速Ｖの関数）
Ｖ：車速［m／sec］
tho：外気温［°Ｃ］
【００６８】
式２は、ある系に入力される熱と該系から放出される熱の差は該系の温度上昇を惹起するといった熱力学上の一般原理に基づく熱収支式であり、この冷却系では、これに入力される熱量Ｑinとこれから逃げる熱量Ｑoutの差（Ｑin−Ｑout）が冷却系の温度上昇を惹起する。なお、式２は常微分方程式であり、該冷却系の熱的な動特性を示している。また、式３において、右辺第１項（Ｋw・Ｋq・ｇ／Ｋaf）は、燃料の燃焼によって生じる熱のうち冷却系（冷却水）に放出（入力）される熱をあらわし、右辺第２項（Ｋn・Ｎe）は、エンジンの回転に伴って生じる摩擦熱のうち冷却系（冷却水）に放出（入力）される熱をあらわしている。式４は、流体中に置かれた物体から流体への対流伝熱による放熱量は、流体の流速の関数である伝熱係数（放熱係数）と、物体と流体との間の温度差の積であらわされるといった、伝熱工学上の一般原理に基づく式である。なお、通常、外気温度thoは吸気温度thaaとほぼ一致するので、式４で外気温度thoの代わりに吸気温度thaaを用いてもよい。
【００６９】
次に、ステップＶ３で、次の式５により今回の予測水温θp［ｋ］すなわち冷却水温度推定値が演算される。
【数５】
θp[k]＝θp[k-1]＋（dθp／dt）・Δｔ………………………………式５
ただし、
θp[k]：今回の予測水温［°Ｃ］
θp[k-1]：前回の予測水温［°Ｃ］
ｔ：時間［sec］
Δｔ：サンプリング時間［sec］
【００７０】
式５は、前回に演算された予測水温θp[k-1]に、微小なサンプリング時間Δｔにおける温度上昇予測値（dθp／dt）・Δｔを加算して今回の予測水温θp[k]とするといった数値計算式である。サンプリング時間Δｔは、この故障診断ルーチンの１ルーチン（１サイクル）の実行に要する時間である。なお、この異常診断ルーチンを最初に実行するときには、前回の予測水温θp[k-1]はまだ存在しないので、これに代えて始動時冷却水温度thsを用いることになる。
【００７１】
次に、ステップＶ４で、今回の予測水温θp[k]が所定の設定値Ａを超えているか否かが判定される。ここで、設定値Ａは、冷却水温度の推定精度が十分に高められるような適切な温度、例えばサーモスタット弁１０のの開弁温度近傍（例えば、８０°Ｃ）に設定される。つまり、予測水温θp[k]が設定値Ａに達したときに、正常か異常かの判定が行われることになる。そして、このステップＶ４で、θp[k]≦Ａであると判定された場合は（ＮＯ）、冷却水温度の推定精度が十分には得られないので、ステップＶ９で今回の予測水温θp[k]が前回値に繰り下げられ、この後ステップＶ１に戻って、ステップＶ１〜ステップＶ４が繰り返し実行される。
【００７２】
他方、ステップＶ４でθp[k]＞Ａであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ５で実際の冷却水温度thw（実水温）がしきい値Ｂより低い（小さい）か否かが判定される。ここで、しきい値Ｂは、冷却水温度thwがこれより低いとサーモスタット弁１０が異常である（開弁故障している）と予想されるような適切な値、例えば上記設定値Ａより例えば２０°Ｃ低い値（例えば、６０°Ｃ）に設定される。そして、このステップＶ５で、thw≧Ｂであると判定された場合は（ＮＯ）、実際の冷却水温度thwが予測水温θp[k]すなわち冷却水温度推定値thwcにほぼ一致し、したがってサーモスタット弁１０は正常であると予測されるので、ステップＶ８でサーモスタット弁１０は正常であるとの判定（正常判定）が下され、この異常診断ルーチンは終了する。
【００７３】
また、前記のステップＶ５でthw＜Ｂであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ６で始動時冷却水温度thsが所定値Ｃを超えているか否かが判定される。この異常診断ルーチンでは、異常（故障）を正常と判定する誤判定を防止するために、始動時冷却水温度thsがもともと高いときには、異常診断の実行を禁止するようにしている。なお、所定値Ｃは、例えば２５°Ｃに設定される。
【００７４】
かくして、ステップＶ６でths≦Ｃであると判定された場合は（ＮＯ）、異常診断の実行が禁止されないので、ステップＶ７でサーモスタット弁１０が異常であるとの判定（故障判定）が下されワーニング（警報）が発せられる。他方、ステップＶ６でths＞Ｃであると判定された場合は（ＹＥＳ）、異常診断の実行が禁止されるので、異常診断を行わずにこの異常診断ルーチンを終了する。
【００７５】
図１４に、設定値Ａを８０°Ｃに設定し、しきい値Ｂを６０°Ｃに設定し、所定値Ｃを２５°Ｃに設定して、実施の形態２にかかる故障診断ルーチンを実行した場合における、冷却水温度推定値thwc及び実際の冷却水温度thwの時間に対する変化特性の具体例を示す。
この具体例では、グラフＧ1で示すように、冷却水温度推定値thwcが８０°Ｃに達した時刻ｔ0（判定タイミング）で、故障か正常化の判定が実施される。そして、例えばグラフＧ2で示すように、時刻ｔ0で冷却水温度thwがしきい値６０°Ｃ以上となっていれば、サーモスタット弁１０は正常であると判定される。これに対して、例えばグラフＧ3で示すように、時刻ｔ０で冷却水温度thwがしきい値６０°Ｃ未満であれば、サーモスタット弁１０は異常である（開弁故障している）と判定される。
このように、実施の形態２にかかるエンジンの冷却装置の異常診断装置においても、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwとに基づいて、サーモスタット弁１０の異常ないしは故障、とくに開弁故障を容易かつ確実に検出することができる。
【００７６】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３を説明するが、この実施の形態３にかかるエンジンの冷却装置ないしその異常診断装置においては、基本構成は実施の形態１の場合と同様であり、コントロールユニット１２による異常診断手法が異なるだけである。よって、以下では説明の重複を避けるため、実施の形態３にかかる異常診断手法についてのみ説明する。
【００７７】
以下、図１５に示すフローチャートを参照しつつ、実施の形態３にかかるサーモスタット弁１０の異常診断手法を説明する。なお、この実施の形態３にかかる異常診断手法は、前記の実施の形態２にかかる異常診断手法（図１３）を改良ないしは改善したものであり、したがって実施の形態２における異常診断手法の基本的部分はこの実施の形態３についても当てはまる。
【００７８】
図１５に示すように、この実際の形態３にかかる異常診断ルーチンでは、まずステップＶ１１で、冷却水温度thw（実水温）、始動時冷却水温度ths、吸入空気量ｇ、エンジン回転数Ｎe、空燃比Ｋaf（Ａ／Ｆ）、車速Ｖ、外気温度tho、吸気温度thaa等の各種データ値（制御情報）が入力される。
【００７９】
続いて、ステップＶ１２で、実施の形態２の場合とほぼ同様に、基本的には前記の式２〜式４により、予測水温上昇率（dθp／dt）、すなわち予測水温θp（冷却水温度推定値thwc）の時間ｔについての微分値が演算（算出）される。ただし、冷却水への放熱比率Ｋwは、アイドル時と非アイドル時（オフアイドル時）とで切り替えられ、アイドル時には非アイドル時よりも大きい値が設定される。具体的には例えば、放熱比率Ｋwは、アイドル時には０．４に設定され、非アイドル時には０．３に設定される。これは、アイドル時は非アイドル時に対して点火時期が遅角されているため、熱効率が低下し、冷却水への放熱比率が上昇することを考慮したものである。なお、通常、外気温度thoは吸気温度thaaとほぼ一致するので、式４で外気温度thoの代わりに吸気温度thaaを用いてもよい。
【００８０】
次に、ステップＶ１３で、実施の形態２の場合とほぼ同様に、基本的には前記の式５により今回の予測水温θp［ｋ］すなわち冷却水温度推定値が演算される。なお、この異常診断ルーチンを最初に実行するときには、前回の予測水温θp[k-1]はまだ存在しないので、これに代えて始動時冷却水温度thsを用いることになる。
【００８１】
次に、ステップＶ１４で、予測水温θp[k]と実際の冷却水温度thw（実水温）との差（θp[k]−thw）の積算値Σ（θp[k]−thw）が演算される。続いて、ステップＶ１５で、現在の吸気温度thaaが、エンジン始動開始時から現時点に至るまでの間における最低吸気温度thaminより低いか否かが判定される。そして、thaa＜thaminであれば（ＹＥＳ）、ステップＶ１６で現在の吸気温度thaaの値が新たに最低吸気温度thaminとして採用される（thamin←thaa）。すなわち、最低吸気温度thaminが更新される。他方、ステップＶ１５でthaa≧thaminであると判定された場合は（ＮＯ）、最低吸気温度thaminは更新する必要がないので、ステップＶ１６をスキップする。
【００８２】
この後、ステップＶ１７で、始動時冷却水温度ths（始動時水温）と最低吸気温度thaminとの差（ths−thamin）が、始動時冷却水温度thsの関数である所定の設定値Ｄより小さいか否かが判定される。なお、設定値Ｄの始動時冷却水温度ths（始動時水温）に対する変化特性は、例えば図１６に示すような特性に設定される。ここで、（ths−thamin）≧Ｄであれば（ＮＯ）、異常判定は行われず、ステップＶ１１に復帰する。これは、半暖機時等、始動時冷却水温度thsが外気温度tho（吸気温度thaa）よりも高いときにおける予測水温θp[k]の誤差に起因する誤診断を防止するためである。つまり、予測水温θp[k]を推算する演算式（式２〜式５）における各係数は、エンジン始動時の冷却水温度が放置によって外気温度に相当する温度まで十分に低下した状態（エンジン始動時の冷却水温度が外気温度にほぼ等しい）を想定して設定したものであるため、エンジン始動時の冷却水温度が外気温度よりも高いと、予測水温θp[k]の推算に誤差が生じるからである。
【００８３】
他方、ステップＶ１７で、（ths−thamin）＜Ｄであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ１８で、エンジン始動開始時からの経過時間（始動後経過時間）が、始動時冷却水温度thsの関数である所定の設定時間Ｅより小さい（短い）か否かが判定される。ここで、始動後経過時間がＥ以上であれば（ＮＯ）、異常判定は行われず、ステップＶ１１に復帰する。すなわち、この異常診断手法では、予測水温θp[k]と実際の冷却水温度thw（実水温）との差の積算値Σ（θp[k]−thw）に基づいて異常判定を行うようにしている関係上、エンジン水温の上昇が緩慢で予測水温θp[k]がサーモスタット開弁温度Ａに達するまでに長時間を要する低負荷時等においては、上記積算値が大きくなり、サーモスタット弁１０が正常であっても開故障と誤診断されるおそれがあるので、このような誤診断を防止する必要があるからである。
【００８４】
他方、ステップＶ１８で、始動後経過時間がＥより小さい（短い）と判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ１９で、今回の予測水温θp[k]が所定の設定値Ａを超えているか否かが判定される。ここで、設定値Ａは、冷却水温度の推定精度が十分に高められるような適切な温度、例えばサーモスタット弁１０の開弁温度近傍（例えば、８０°Ｃ）に設定される。つまり、予測水温θp[k]が設定値Ａに達したときに、正常か異常かの判定が行われることになる。そして、このステップＶ１９で、θp[k]≦Ａであると判定された場合は（ＮＯ）、冷却水温度の推定精度が十分には得られないので、ステップＶ２４で今回の予測水温θp[k]が前回値に繰り下げられ、ステップＶ１１に復帰する。
【００８５】
他方、ステップＶ１９でθp[k]＞Ａであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ２０で、予測水温θp[k]と実際の冷却水温度thw（実水温）との差の積算値Σ（θp[k]−thw）が所定の設定値Ｂ（例えば、５℃）より大きい（高い）か否かが判定される。ここで、設定値Ｂは、例えば図１７に示すように、始動時冷却水温度ths（始動時水温）に応じて変化させるのが好ましい。
【００８６】
ステップＶ２０でΣ（θp[k]−thw）≦Ｂであると判定された場合は（ＮＯ）、予測水温θp[k]と実際の冷却水温度thw（実水温）との差が小さく、冷却水温度thw（実水温）が十分に上昇しているものと考えられるので、ステップＶ２１で、サーモスタットは正しく閉じており正常であるものと判定され（正常判定）、今回の異常診断ルーチンは終了する。
【００８７】
他方、ステップＶ２０でΣ（θp[k]−thw）＞Ｂであると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＶ２２で、始動時冷却水温度thsが所定値Ｃを超えているか否かが判定される。ここで、ths≦Ｃであると判定された場合は（ＮＯ）、予測水温θp[k]に対して実際の冷却水温度thw（実水温）が低く、冷却水温度thwが十分に上昇していないものと考えられるので、ステップＶ２３でサーモスタット弁１０が異常であるとの判定（故障判定）が下されワーニング（警報）が発せられ、今回の異常診断ルーチンは終了する。
また、ステップＶ２２でths＞Ｃであると判定された場合は（ＹＥＳ）、異常診断の実行が禁止されるので、異常診断を行わずにこの異常診断ルーチンを終了する。
【００８８】
このように、実施の形態３にかかるエンジンの冷却装置の異常診断装置においても、冷却水温度推定値thwcと実際の冷却水温度thwとに基づいて、サーモスタット弁１０の異常ないしは故障、とくに開弁故障を容易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる異常診断装置を備えたエンジンの冷却装置を模式的に示す側面断面図である。
【図２】  （ａ）は図１に示す冷却装置に設けられているサーモスタット弁の閉弁状態における縦断面図であり、（ｂ）はこのサーモスタット弁の開弁状態における縦断面図である。
【図３】  コントロールユニットによって実行されるエンジン制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】  コントロールユニットによって実行される冷却水温度推定ルーチンのフローチャートである。
【図５】  コントロールユニットによって実行されるサーモスタット弁の異常診断ルーチンのフローチャートである。
【図６】  サーモスタット弁が正常状態にある場合と開故障状態にある場合とにおける、エンジン始動後の冷却水温度の時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図７】  目標空燃比の吸気充填量及びエンジン回転数に対する特性を示す図である。
【図８】  基本判定時間の始動時水温に対する特性を示す図である。
【図９】  （ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、判定時間の補正値及び吸気量積算値の補正値の、車速、吸気温、点火リタード量、燃料供給停止の有無、濃厚燃焼の有無、ファン作動の有無、エアコンヒータの作動の有無及び希薄燃焼の有無に対する変化特性を示す図である。
【図１０】  吸気量積算基準値の始動時水温に対する変化特性を示す図である。
【図１１】  基本冷却水温度推定値の吸入空気量積算値に対する変化特性を示す図である。
【図１２】  （ａ）は第１の基本冷却水温度推定値の吸入空気量積算値に対する変化特性を示す図であり、（ｂ）は第２の基本冷却水温度推定値の吸入空気量積算値に対する変化特性を示す図である。
【図１３】  本発明の実施の形態２にかかるサーモスタット弁の異常診断ルーチンのフローチャートである。
【図１４】  実施の形態２にかかるサーモスタット弁の異常診断時における冷却水温度推定値及び実際の冷却水温度の、時間に対する変化特性を示す図である。
【図１５】  本発明の実施の形態３にかかるサーモスタット弁の異常診断ルーチンのフローチャートである。
【図１６】  実施の形態３にかかるサーモスタット弁の異常診断ルーチンにおける、設定値Ｄの始動時冷却水温度ths（始動時水温）に対する変化特性を示す図である。
【図１７】  実施の形態３にかかるサーモスタット弁の異常診断ルーチンにおける、設定値Ｂの始動時冷却水温度ths（始動時水温）に対する変化特性を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジンの冷却装置、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…第１通路、５…ラジエータ、６…第２通路、７…ウォータポンプ、８…電動ファン、９…バイパス通路、１０…サーモスタット弁、１０’…サーモスタット弁、１１…水温センサ、１２…コントロールユニット、１５…ケース、１６…ピストン、１７…可動体、１８…ワックスケース、１９…合成ゴムスリーブ、２０…ワックス、２１…ばね、２２…弁部材。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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