JP4661767B2 - エンジン冷却系の故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン冷却系の故障診断装置に関する。

従来から、ラジエータとサーモスタットとを備えたエンジンの冷却系が知られている。このサーモスタットは冷却水温度を感知して、冷却水が循環する循環流路を開閉して、冷却水の流れを制御する。エンジンの冷却水が所定温度以上である場合にはサーモスタットは開弁し、冷却水はラジエータを循環するように流れてラジエータで放熱する。また、冷却水が所定温度よりも低い場合にはサーモスタットは閉弁し、冷却水はラジエータをバイパスして流れ、冷却水温度が上昇してエンジンの暖機が図られる。

このようなエンジンの冷却系において、サーモスタットが開弁したまま固着（以下「開固着」という。）して故障すると、エンジン冷機時であっても冷却水がラジエータを循環するために、冷却水の温度を速やかに上昇させることができず、エンジンの暖機が遅れて燃費が悪化し、エミッションが増加する。

そのため、ラジエータからの放熱量とエンジンから冷却水への受熱量との割合である熱量比を用いてサーモスタットの故障を診断する故障診断装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−７３７７３号公報

ところで、上記した故障診断装置によってサーモスタットなど、ラジエータへの冷却水の流れを制御する弁機構の故障を診断する場合には、算出した熱量比に基づいて間接的に弁機構の開固着による故障を判定するために診断精度が劣るという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンジン冷却系の弁機構の故障を直接的に診断するとともに診断精度を向上できる故障診断装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、冷却水温度を感知してラジエータ（１１）に流れる冷却水を制御する弁機構（１３）を備えるエンジン冷却系の故障診断装置であって、エンジン（２０）の冷却水温度を推定する温度推定手段（ステップＳ６０）と、エンジン（２０）の冷却水の実温度を検出する実温度検出手段（２３）と、弁機構閉弁時に冷却水温度が上昇する温度範囲で、推定した冷却水温度が弁機構開故障時の冷却水温度に基づいて設定された基準温度以上となった後に、検出した実温度が基準温度よりも低い場合には弁機構が故障していると判定する故障判定手段（ステップＳ７１〜Ｓ７５）と、故障判定手段が、誤診断をしやすい車両の運転条件のときに、弁機構の故障を診断した場合には、実温度と推定温度との温度差に基づいて判定した結果を取り消す判定結果取消手段（ステップＳ８０）と、を備える。

本発明よれば、冷却水の推定温度が基準温度を越えてから、すなわち弁機構が正常に作動しているならば実際の冷却水温度が十分に上昇している状態において、冷却水温度の実測値が基準温度よりも低い場合には、弁機構が故障していると診断する。そのため、弁機構の故障を直接的に診断することができるとともに診断精度の向上を図ることができる。

また、車両が誤診断をしやすい運転条件にある場合には、実温度と推定温度と野温度差に基づいて判定結果をキャンセルするようにしたので、弁機構の故障診断の精度向上を図ることが可能となる。

以下、図面を参照にして本発明の実施の形態を説明する。

図１は、エンジン冷却系の循環流路を示す図である。

循環流路１は、エンジンを冷却する冷却水が循環する流路である。循環流路１は、第１循環流路１０ａと第２循環流路１０ｂとから構成される。第１循環流路１０ａは、エンジン２０のシリンダブロック２１に形成されるジャケット２２を流れた冷却水をラジエータ１１に流し、再びエンジン２０に戻す。第２循環流路１０ｂは、第１循環流路１０ａから分岐した冷却水をヒータ１４に流してエンジン２０に戻す。なお、本実施形態では説明の便宜上、冷却水がエンジン２０から流出する側を上流とし、エンジン２０に冷却水が流入する側を下流とする。

第１循環流路１０ａには、上流から順にウォータポンプ１２、ラジエータ１１、サーモスタット１３が設置される。また、第１循環流路１０ａには、ラジエータ１１をバイパスするバイパス流路１０ｃが設けられる。

ウォータポンプ１２は、エンジン２０とラジエータ１１との間の上流側の第１循環流路１０ａに設置される。このウォータポンプ１２は、エンジン２０によって駆動されて循環流路内の冷却水を循環させる。そのため、ウォータポンプ１２の吐出量は、エンジン回転速度に応じて変化する。

ラジエータ１１は、ウォータポンプ１２の下流に設置される。ラジエータ１１は、流入した冷却水を走行風によって冷却し、冷却水温度を低下させて下流に流す。

サーモスタット１３は、エンジン２０とラジエータ１１との間の下流側の第１循環流路１０ａに設置される。このサーモスタット１３は冷却水温度を検知して、第１循環流路１０ａを開閉する。エンジン始動時など、冷却水温度が所定温度より低い場合にはサーモスタット１３は閉弁する。このようにサーモスタット１３が閉弁状態にあるときは、冷却水はラジエータ１１を通らずにバイパス流路１０ｃを流れる。また、エンジン２０が暖機されて冷却水が所定温度以上になると、サーモスタット１３は開弁する。サーモスタット１３が開弁状態にあるときは、冷却水はラジエータ１１を流れて放熱する。

一方、第２循環流路１０ｂの途中には、ヒータ１４が設置される。

ヒータ１４は、図示しない空調装置の一部を構成する。このヒータ１４はエンジン２０を冷却した冷却水の熱を吸熱し、この熱を利用して空気を加熱する。この加熱された空気は、車室内の暖房として使用する。

また、エンジン２０のシリンダブロック２１には、温度センサ２３が設置される。この温度センサ２３は、シリンダブロック内部に形成されるジャケット２２を流れる冷却水の実際の温度を検出し、その検出信号をコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０は、サーモスタット１３の故障を診断するために設けられる。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成される。コントローラ３０には、温度センサ２３の出力信号が入力するほか、吸気温度、エンジン回転速度、燃料噴射弁（図示しない）からの燃料噴射パルス幅、点火プラグ（図示しない）からの点火時期などの出力信号が入力する。

上記したエンジン２０の冷却系では、サーモスタット１３は冷却水温度を感知して第１循環流路１０ａを開閉し、冷却水が流れる流路を切り換えて冷却水温度を適正温度に維持する。つまり、エンジン冷間始動時には、エンジン２０が冷機状態から暖機状態になるまで、サーモスタット１３は閉弁して冷却水をバイパス流路１０ｃに流す。これにより、冷却水温度を速やかに適正温度域に上昇させ、燃費向上やエミッション低減を図る。また、冷却水温度が適正温度域を越えたときには、サーモスタット１３は開弁して、冷却水温度が上昇し続けないように冷却水をラジエータ１１に流して冷却する。これにより、冷却水温度を適正温度域まで低下させ、エンジン２０のオーバーヒートを防止する。

ところで、このようなエンジン冷却系において、サーモスタット１３が開固着して故障すると、冷却水は常にラジエータ１１を循環して放熱する。そうすると、エンジン冷機時などエンジン２０の暖機が必要な場合に、冷却水温度を速やかに上昇させることができず、エンジン２０の暖機が遅れて燃費が悪化し、エミッションが増加するという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、冷却水温度を推定し、その推定温度に基づいて故障診断条件が成立しているか否かを判定した後に、温度センサ２３によって検出した冷却水温度の実測値に基づいてサーモスタット１３の故障を診断する。また、誤診断をしやすい車両の運転状態で故障診断したときに、その診断結果をキャンセルするようにして診断精度の向上を図る。

図２は、コントローラ３０がサーモスタット１３の故障を診断するときの制御を示すフローチャートである。この制御は、エンジン２０の運転開始ともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でサーモスタット１３が故障していると診断されるまで実施される。なお、サーモスタット１３の故障診断は、サーモスタット１３の開固着による故障を診断するものであるので、サーモスタット１３が正常であれば閉弁状態にある冷却水の温度範囲で実施される。

まず、ステップＳ１０〜Ｓ６０において、エンジン２０の冷却系の循環流路１を流れる冷却水の冷却水温度を推定する。

ステップＳ１０では、コントローラ３０は、エンジン２０のシリンダ内で燃料が燃焼することによって発生するエンジン発熱量Ｑを算出する。エンジン発熱量算出処理の詳細については、図４を参照して後述する。

ステップＳ２０では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水がシリンダブロック２１から放熱するときのシリンダブロック放熱量Ｑ１を算出する。シリンダブロック放熱量算出処理の詳細については、図５を参照にして後述する。

ステップＳ３０では、コントローラ３０は、冷却水がラジエータ１１に流入して放熱するときのラジエータ放熱量Ｑ２を算出する。ラジエータ放熱量算出処理の詳細については、図６を参照して後述する。

ステップＳ４０では、コントローラ３０は、冷却水がヒータ１４を通過して放熱したときのヒータ放熱量Ｑ３を算出する。ヒータ放熱量算出処理の詳細については、図７を参照して後述する。

ステップＳ５０では、コントローラ３０は、ステップＳ１０〜Ｓ４０で算出した算出値に基づいて冷却水温度の上昇量ΔＴを次式によって算出する。

ここで、ジャケット２２を流れる冷却水の冷却水流量Ｗ１は、図３に示すように、予め実験などによって設定されたエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて決定する。

図３は、ウォータポンプ駆動時のエンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。横軸はエンジン回転速度を示し、縦軸は冷却水流量を示す。図３に示すように、エンジン回転速度と冷却水流量との関係は、ジャケット２２、ラジエータ１１やヒータ１４を流れる冷却水ごとに設定されている。ウォータポンプ１２は、エンジン２０によって駆動するので、冷却水流量はエンジン回転速度が大きくなるにしたがって大きくなる。なお、ラジエータ１１やヒータ１４を流れる冷却水流量については後述するラジエータ放熱量算出処理（ステップＳ３０）、ヒータ放熱量算出処理（ステップＳ４０）において説明する。

そして、図２に示すように、ステップＳ６０では、コントローラ３０はステップＳ５０で算出した冷却水温度上昇量ΔＴに基づいて冷却水の推定温度Ｔを次式によって算出し、ステップＳ７１に移る。

そして、ステップＳ７１〜Ｓ７５において、コントローラ３０は、サーモスタット１３の故障を診断する。

まず、ステップＳ７１では、コントローラ３０は、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃ以上であるか否かを判定する。

サーモスタット１３が開固着しているときには、冷却水は常にラジエータに流れて放熱するので、冷却水温度の実際の温度は推定温度Ｔからずれて上昇し、そのずれは時間の経過とともに大きくなっていく。そこで、基準温度Ｔｃは、サーモスタット１３が開弁する開弁温度Ｔｏよりも低い温度であって、開固着している場合に推定温度Ｔからのずれがある程度大きくなってサーモスタット１３の故障診断がしやすい温度に設定される。なお、サーモスタットが開固着している場合には、冷却水温度は一定温度（上限温度）までしか上昇しなくなるので、その上限温度に基づいて基準温度Ｔｃを設定するようにしてもよい。

そして、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃ以上（Ｔ≧Ｔｃ）となったときに、サーモスタット１３の故障診断条件が成立していると判定してステップＳ７２に移り、Ｔ＜Ｔｃの場合には故障診断条件が成立していないと判定して処理を一旦抜ける。

ステップＳ７２では、コントローラ３０は、故障診断条件が成立してからの経過時間Ｄが基準時間Ｄｃ以上となっているか否かを判定する。つまり、故障診断条件が成立（Ｔ≧Ｔｃ）した後に、基準時間経過させることによって冷却水温度を確実に上昇させて、後述するサーモスタット１３の故障診断の誤診断を防止する。そして、Ｄ＜Ｄｃの場合には基準時間Ｄｃを経過していないので一旦処理を抜け、基準時間Ｄｃが経過するまで待機する。また、Ｄ≧Ｄｃの場合には基準時間Ｄｃを経過しているので、ステップＳ７３に移る。なお、この基準時間Ｄｃは１分以下を目安とするのが望ましい。

ステップＳ７３では、コントローラ３０は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によってジャケット２２を流れる冷却水温度を検出し、その実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃ以上となっているか否かを判定する。つまり、サーモスタット１３が正常に作動している場合にはサーモスタット１３は閉弁状態にあり、冷却水はバイパス流路１０ｃを流れているので、基準時間Ｄｃの経過とともに冷却水温度の実測値Ｔｒは上昇して基準温度Ｔｃ以上となる。一方、サーモスタット１３が開固着して故障している場合には、冷却水はラジエータ１１に流入して放熱するため所定時間経過しても冷却水温度の実測値Ｔｒは上昇せず、基準温度Ｔｃよりも小さくなる。そして、Ｔｒ≧Ｔｃの場合にはステップＳ７４に移り、Ｔｒ＜Ｔｃの場合にはステップＳ７５に移る。

ステップＳ７４では、コントローラ３０は、サーモスタット１３は閉弁しており、正常に作動しているとして正常（ＯＫ）判定し、その判定結果をＲＡＭに記憶してステップＳ８０に移る。

ステップＳ７５では、コントローラ３０は、サーモスタット１３が開固着しており、正常に作動していないとして、故障（ＮＧ）判定し、その判定結果をＲＡＭに記憶してステップＳ８０に移る。

ステップＳ８０では、コントローラ３０は、判定結果キャンセル処理を実行する。判定結果キャンセル処理では、誤診断をしやすい車両の運転状態であって、所定の条件が成立したときには、ＲＡＭに一時的に記憶した正常（ＯＫ）判定又は故障（ＮＧ）判定の判定結果を取り消す。これにより、サーモスタット１３の故障診断の診断精度の向上を図る。なお、この判定結果キャンセル処理の詳細については、図９を参照して後述する。

ステップＳ９１では、コントローラ３０は、判定結果キャンセル処理に基づいて判定結果を確定する。つまり、判定結果がキャンセルされていないときであって、正常（ＯＫ）判定の場合には、正常（ＯＫ）判定を確定し、処理を終了する。また、故障（ＮＧ）判定の場合には、故障（ＮＧ）判定を確定し、図示しない警告装置によってサーモスタット１３の故障を運転者に警告して処理を終了する。一方、判定結果がキャンセルされているときには、正常（ＯＫ）判定又は故障（ＮＧ）判定をせずに処理を終了し、サーモスタット１３の故障診断を繰り返す。

図４は、エンジン発熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、コントローラ３０は、エンジン２０のエンジン回転速度を読み込む。

ステップＳ１２では、コントローラ３０は、燃料噴射弁（図示しない）の燃料噴射量を制御する燃料噴射パルス幅を読み込む。

ステップＳ１３では、コントローラ３０は、読み込んだエンジン回転速度と燃料噴射パルス幅とから発熱量推定値ｑを決定する。この発熱量推定値ｑは、ＲＯＭに格納されたエンジン回転速度‐燃料噴射パルス幅特性から決定する（図５参照）。このエンジン回転速度‐燃料噴射パルス幅特性は、予め実験を通じて設定される。

図５は、エンジン回転速度と燃料噴射パルス幅とから求められる発熱量推定値ｑを示す図である。横軸はエンジン回転速度を示し、縦軸は燃料噴射パルス幅を示す。図５に示すように、エンジン回転速度及び燃料噴射パルス幅が大きくなるにしたがってエンジン２０からの発熱量推定値ｑは大きくなる。

ステップＳ１４では、コントローラ３０は、ＲＯＭに格納された特性マップに基づいて点火時期から点火時期補正係数Ｋａを設定する。エンジン２０からの発熱量は燃料の点火時期によって変化するため、その変化を点火時期補正係数Ｋａによって補正する。なお、この点火時期補正係数Ｋａの特性マップは、予め実験を通じて設定される。

ステップＳ１５では、コントローラ３０は、点火時期補正係数Ｋａと発熱量推定値ｑとからエンジン２０からの発熱量であるエンジン発熱量Ｑを次式によって算出する。

図６は、シリンダブロック放熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２１では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水の流量であるジャケット冷却水流量Ｗ１を決定する。ジャケット冷却水流量Ｗ１は、図３に示したように、予め実験などによって設定したエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。

ステップＳ２２では、コントローラ３０は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によって、ジャケット内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ１を読み込む。

ステップＳ２３では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ２４では、コントローラ３０は、ジャケット２２を流れる冷却水によってシリンダブロックが冷却されるときのシリンダブロック放熱量Ｑ１を算出する。このシリンダブロック放熱量Ｑ１は次式によって算出される。

図７は、ラジエータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ３１では、コントローラ３０は、ラジエータ１１を流れる冷却水の流量であるラジエータ冷却水流量Ｗ２を決定する。ここで、ラジエータ冷却水流量Ｗ２は、図３に示したように、予め設定されたエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。サーモスタット１３の故障診断は、サーモスタット１３が正常であれば閉弁状態にある冷却水温度範囲で実施されるので、ラジエータ１１に流入する冷却水の流量はジャケット２２やヒータ１４を流れる冷却水の流量と比較して小さい。

ステップＳ３２では、コントローラ３０は、ラジエータ内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ２を読み込む。この冷却水温度Ｔ２は、温度センサ２３によって検出したジャケット内の冷却水温度を代用する。なお、温度センサ２３によって検出した冷却水温度を代用するのではなく、ラジエータ１１に温度センサを別途備え、その温度センサによってラジエータ内を流れる冷却水温度を検出するようにしてもよい。

ステップＳ３３では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ３４では、コントローラ３０は、冷却水がラジエータ１１で放熱するときのラジエータ放熱量Ｑ２を算出する。ラジエータ放熱量Ｑ２は、冷却水流量Ｗ２及び冷却水温度Ｔ２のほか、ラジエータ外面を構成する材料の熱貫流率Ｋ２とラジエータ内の冷却水流路長Ｌ２とに基づいて次式によって算出される。

図８は、ヒータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ４１では、コントローラ３０は、ヒータ１４を流れる冷却水の流量であるヒータ冷却水流量Ｗ３を決定し、ステップＳ４４に移る。ヒータ冷却水流量Ｗ３は、図３に示したように、予め実験などによって設定されたエンジン回転速度‐冷却水流量特性に基づいて、エンジン回転速度に応じて決定する。

ステップＳ４２では、コントローラ３０は、ヒータ内を流れる冷却水の冷却水温度Ｔ３を読み込む。この冷却水温度Ｔ３は、シリンダブロック２１に設置された温度センサ２３によって検出したジャケット内の冷却水温度を代用する。なお、温度センサ２３によって検出した冷却水温度を代用するのではなく、ヒータ１４に温度センサを別途備え、その温度センサによってヒータ内を流れる冷却水温度を検出するようにしてもよい。

ステップＳ４３では、コントローラ３０は、図示しない吸気温度センサからの信号に基づいて吸気温度ＴＡＮを読み込む。

ステップＳ４４では、コントローラ３０は、冷却水がヒータ１４で放熱するときのヒータ放熱量Ｑ３を算出する。ヒータ放熱量Ｑ３は、ヒータ冷却水流量Ｗ３、冷却水温度Ｔ３及び吸気温度ＴＡＮのほか、ヒータ表面と大気の間の熱貫流率Ｋ３とヒータ内部の冷却水流路長Ｌ３とに基づいて次式によって算出する。

図９は、判定結果キャンセル処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ８１及びＳ８２において、車両の運転状態について判断する。

ステップＳ８１では、コントローラ３０は、車両がアイドルストップ中か否かを判定する。

車両がアイドルストップ中にある場合には、エンジン２０は停止し、ウォータポンプ１２も停止するので、冷却水は循環流路内を循環しなくなる。このとき、エンジン発熱量Ｑはゼロとなるので、冷却水の推定温度Ｔは上昇しなくなる。これに対して、実際の冷却水温度は、車両がアイドルストップ中であってもエンジン２０などの熱によって上昇してしまう。つまり、サーモスタット１３が開固着して故障している場合であっても、冷却水は循環していないのでラジエータで放熱せず、冷却水の実際の温度は上昇してしまう。そうすると、冷却水の実際の温度が基準温度Ｔｃを越えてしまい、このような状態でサーモスタット１３の故障を診断した場合には、サーモスタット１３が開固着して故障しているにもかかわらず正常に作動していると誤診断してしまう。そのため、車両がアイドルストップしているときには誤診断をしやすい条件であると判定し、ステップＳ８３に移る。また、車両がアイドルストップしていないときには、ステップＳ８２に移る。

なお、車両のアイドルストップは、車両が停止しており、冷却水温度が所定値以上であって、バッテリ残量が所定範囲内にあるときに行う。そのため、車両停止中の冷却水温度及びバッテリ残量に基づいて車両がアイドルストップ中か否かを判定することができる。

そして、車両がアイドルストップしていない場合には、ステップＳ８２において、コントローラ３０は、車両がアイドルストップから復帰してからの時間が所定時間内であるか否かを判定する。つまり、アイドルストップから復帰して所定時間が経過していない場合には、まだ冷却水の推定温度Ｔと実際の温度との差は大きく、誤診断をしやすい運転状態にあると判定する。したがって、アイドルストップから復帰して所定時間が経過していない場合には誤診断をしやすい条件であるとして、ステップＳ８３に移る。アイドルストップから復帰して所定時間が経過している場合には誤診断をするおそれはないと判定し、処理を終了する。

ステップＳ８３では、コントローラ３０は、アイドルストップ時の温度センサ２３によって検出した冷却水の実測値Ｔｒと推定温度Ｔとの温度差αを次式から算出して、ステップＳ８４に移る。

ステップＳ８４では、コントローラ３０は、アイドルストップ時の温度差αｓｔと現在の温度差αとの差の絶対値（ΔＴＷＮ）が所定値以上となっているか否かを判定する。

アイドルストップをした瞬間は、推定温度Ｔと実際の温度にはあまり差がなく、温度差αｓｔは小さい。これに対して、アイドルストップした後は、推定温度Ｔは上昇しないが実際の温度は上昇するので、温度差αは大きくなる。このように、冷却水の実際の温度が上昇して温度差αが大きくなった場合に、サーモスタット１３の故障を診断すると上述したように誤診断する可能性がある。そこで、ΔＴＷＮを算出して、ΔＴＷＮが所定値よりも小さい場合には、アイドルストップ時の温度差αｓｔと現在の温度差αがほとんど変化しておらず、サーモスタット１３の故障を診断しても誤診断する可能性がないと判定する。そして、ＲＡＭに記憶している判定結果（ステップＳ７４又はステップＳ７５）をキャンセルせずに、処理を抜ける。一方、ΔＴＷＮが所定値以上である場合には、サーモスタット１３の故障診断の診断精度が低いと判定し、ステップＳ８５に移る。

ステップＳ８５では、コントローラ３０は、ＲＡＭに記憶している判定結果（ステップＳ７４又はステップＳ７５）をキャンセルして、処理を抜ける。

図１０は、本実施形態のサーモスタット１３の故障診断を示すタイムチャートである。ここで、横軸は時間を示し、縦軸は冷却水温度を示す。実線は推定温度Ｔを示す。また、破線はサーモスタット１３が正常に作動している場合の冷却水温度の実測値Ｔｒを示し、一点鎖線はサーモスタット１３が開固着によって故障している場合の冷却水温度の実測値Ｔｒを示す。

エンジン２０はエンジン始動と同時に発熱するので、温度センサ２３によって検出される冷却水温度の実測値Ｔｒはエンジンの始動とともに上昇する。これと同時に、エンジン発熱量Ｑ、シリンダブロック放熱量Ｑ１、ラジエータ放熱量Ｑ２及びヒータ放熱量Ｑ３などから算出（ステップＳ１０〜Ｓ６０）される冷却水の推定温度Ｔも上昇する。

そして、時刻ｔ₁において、冷却水の推定温度Ｔが基準温度Ｔｃに達すると、サーモスタット１３の故障診断条件が成立したと判定する（ステップＳ７１）。この故障診断条件成立後から基準時間Ｄｃが経過するまでは冷却水の温度を上昇させる（ステップＳ７２）。診断条件成立後から基準時間Ｄｃが経過し、冷却水温度が十分に上昇した時刻ｔ₂において、温度センサ２３によって冷却水温度の実測値Ｔｒを検出する。

ここで、図１０の破線に示すように、時刻ｔ₂において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃ以上になっている場合には、コントローラ３０は、サーモスタット１３が閉弁しており正常に作動しているとして正常（ＯＫ）判定し、その判定結果を一時的にＲＡＭに記憶する（ステップＳ７４）。一方、図１０の一点鎖線に示すように、時刻ｔ₂において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃに達していない場合には、コントローラ３０は、サーモスタット１３が開固着しており、正常に作動していないとして故障（ＮＧ）判定し、その判定結果を一時的にＲＡＭに記憶する（ステップＳ７５）。

そして、判定結果キャンセル処理（ステップＳ８０）において、判定結果がキャンセルされていないときであって、正常（ＯＫ）判定の場合には、その判定結果を確定し、処理を終了する（ステップＳ９１）。また、故障（ＮＧ）判定の場合には、故障（ＮＧ）判定を確定して、サーモスタット１３の故障を運転者に警告して処理を終了する（ステップＳ９１）。一方、判定結果がキャンセルされているときには、正常（ＯＫ）判定又は故障（ＮＧ）判定を確定せずに処理を終了し（ステップＳ９１）、サーモスタット１３の故障診断を繰り返す。

以上により、本実施形態のサーモスタット１３の故障診断装置は下記の効果を得ることができる。

本実施形態では、冷却水の推定温度Ｔが基準温度Ｔｃを越えてから、すなわちサーモスタット１３が正常に作動しているならば実際の冷却水温度が十分に上昇している状態において、冷却水温度の実測値Ｔｒが基準温度Ｔｃよりも低い場合にサーモスタット１３が故障していると診断する。そのため、サーモスタット１３の故障を直接的に診断することができるとともに診断精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、推定温度Ｔに基づいてサーモスタット１３の故障診断を開始する。実際の冷却水温度が所定温度以上となったときにサーモスタット１３の故障の診断を開始する方法も考えられるが、サーモスタット１３が故障している場合にはそもそも冷却水温度が上昇しないので故障診断を開始できないおそれがある。これに対して本願発明では、必ず診断を開始することができ、診断精度が向上する。

さらに、推定温度Ｔが基準温度Ｔｃに達して診断条件が成立してから基準時間Ｄｃを経過した後にサーモスタット１３の故障を診断する。そのため、サーモスタット１３が正常に作動している場合に冷却水温度の実測値Ｔｒと推定温度Ｔとに僅かなずれがあった場合であっても、冷却水温度を基準温度Ｔｃまで確実に上昇させることができるので、誤診断を防止することができる。

さらに、車両がアイドルストップ中などであって、ΔＴＷＮが所定値以上である場合には、誤診断をする可能性があるとして、ＲＡＭに一時的に記憶した正常（ＯＫ）判定又は故障（ＮＧ）判定の判定結果をキャンセルする。これにより、サーモスタット１３の故障診断の精度向上を図ることが可能となる。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

エンジンの冷却水を流す循環流路を示す図である。 サーモスタットの故障診断を実施する制御を示すフローチャートである。 エンジン回転速度と冷却水流量との関係を示す図である。 エンジン発熱量算出処理を示すフローチャートである。 発熱量推定値ｑを決定するためのマップを示す図である。 シリンダブロック放熱量算出処理を示すフローチャートである。 ラジエータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。 ヒータ放熱量算出処理を示すフローチャートである。 判定結果キャンセル処理を示すフローチャートである。 サーモスタットの故障診断を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 循環流路
１０ａ 第１循環流路
１０ｂ 第２循環流路
１０ｃ バイパス流路
１１ ラジエータ
１３ サーモスタット（弁機構）
１４ ヒータ
２０ エンジン
２１ シリンダブロック
２２ ジャケット
２３ 温度センサ（実温度検出手段）
３０ コントローラ
ステップＳ６０ 実温度推定手段
ステップＳ７１〜Ｓ７５ 故障判定手段
ステップＳ８０ 判定結果取消手段

Claims (8)

1. 冷却水温度を感知してラジエータに流れる冷却水を制御する弁機構を備えるエンジン冷却系の故障診断装置であって、
   前記エンジンの冷却水温度を推定する温度推定手段と、
   前記エンジンの冷却水の実温度を検出する実温度検出手段と、
   前記弁機構閉弁時に冷却水温度が上昇する温度範囲で、前記推定した冷却水温度が弁機構開故障時の冷却水温度に基づいて設定された基準温度以上となった後に、前記検出した実温度が基準温度よりも低い場合には弁機構が故障していると判定する故障判定手段と、
   前記故障判定手段が、誤診断をしやすい車両の運転条件のときに、前記弁機構の故障を診断した場合には、実温度と推定温度との温度差に基づいて前記判定した結果を取り消す判定結果取消手段と、
   を備えることを特徴とするエンジン冷却系の故障診断装置。
2. 前記温度推定手段は、前記エンジンの発熱量と、前記エンジンのシリンダブロックの放熱量と、前記ラジエータの放熱量と、車室内の暖房に使用されるヒータの放熱量とから冷却水温度を推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
3. 前記誤診断をしやすい車両の運転条件にあるか否かを判定する運転条件判定手段を備え、
   前記運転条件判定手段は、前記車両がアイドルストップしている場合に誤診断をしやすい運転条件であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
4. 前記運転条件判定手段は、前記車両がアイドルストップからエンジンを始動して復帰し、復帰してからの経過時間が所定時間以内である場合に、誤診断をしやすい運転条件にあると判定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
5. 前記運転条件判定手段は、車両が停止しているときの冷却水温度とバッテリ残量とに基づいてアイドルストップしているか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
6. 前記判定結果取消手段は、アイドルストップ時の温度差と今回の温度差との差の絶対値が所定値以上である場合に、前記故障判定手段の判定結果を取り消す、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
7. 前記故障判定手段は、前記推定した冷却水温度が基準温度以上となってから基準時間経過後に前記実温度検出手段によって実温度を検出する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のエンジン冷却系の故障診断装置。
8. 前記実温度検出手段は、前記エンジンのシリンダブロックに設置され、前記シリンダブロックに形成されるジャケット内の冷却水の実温度を検出する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジン冷却系の故障診断装置。