| 【発明の名称】 |
サーモスタットの異常検出装置および異常検出方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】竹内 康臣
【氏名】伊藤 登喜司
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| 【要約】 |
【課題】サーモスタットの異常検出装置および方法を提供する。
【解決手段】エンジンの運転状態によって推定される冷却水推定温度と、水温センサにより検出される冷却水温度に基づいてサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出方法において、運転モード検出手段によって検出される運転モード（Ｓ１）に応じて、冷却水推定温度を変化させる（Ｓ２またはＳ３およびＳ４）ようにしたサーモスタットの異常検出装置および方法である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被冷却装置に形成された冷却媒体通路と、冷却媒体の熱を放熱する放熱部と、前記冷却媒体通路の途中に設けられたサーモスタットと、前記被冷却装置の運転状態によって前記冷却媒体の温度を推定する冷却媒体温度推定手段と、前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段を備え、前記冷却媒体温度推定手段によって推定された冷却媒体推定温度と前記冷却媒体温度検出手段によって検出された冷却媒体温度に基づいて前記サーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置において、運転モードを検出する運転モード検出手段と、前記運転モード検出手段によって検出される前記運転モードに応じて前記冷却媒体推定温度を変化させる冷却媒体推定温度変化手段を備えたことを特徴とするサーモスタットの異常検出装置。
【請求項２】 被冷却装置の運転状態によって推定される冷却媒体推定温度と、検出される冷却媒体温度に基づいてサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出方法において、運転モード検出手段によって検出される運転モードに応じて、前記冷却媒体推定温度を変化させるようにしたことを特徴とするサーモスタットの異常検出方法。
【請求項３】 前記運転モードがエンジンの燃焼状態に基づくことを特徴とする請求項２記載のサーモスタットの異常検出方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却水（冷却媒体）の温度調節を行うサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置および異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水冷式のエンジンでは、エンジン内のウォータジャケットとラジエータ（放熱部）との間で冷却水（冷却媒体）を循環させる冷却水循環通路に、冷却水の水温に応じて自動的に開閉するサーモスタットを設け、エンジンの始動後に暖機運転が完了するまでは、サーモスタットを閉じて冷却水の循環を停止し、エンジン側の冷却水の水温を速やかに適正温度域に上昇させて、燃費向上、エミッション低減を図り、エンジン側の冷却水の水温が適正温度域を越えたとき、サーモスタットを自動的に開いて、ラジエータ側の冷えた冷却水をエンジン側に循環させてエンジン側の冷却水の水温を適正温度域まで低下させるようになっている。
【０００３】ところで、サーモスタットは部材の劣化等により、開き放しになる開故障や閉じ放しになる閉故障を起こすおそれがある。開故障の場合、常にラジエータから冷却水の熱が放熱されるので、エンジンが過冷却状態になり、ヒータの効率が低下するばかりでなく、エンジンが低温である場合に燃料噴射量を増量する、いわゆる暖機増量が常時実行されることになり、燃費やエミッションを悪化させるという問題が発生するおそれがある。閉故障の場合、エンジン側の冷却水が適正温度域を越えたときでも、ラジエータ側の冷えた冷却水がエンジン側に循環されないため、エンジン側の冷却水の水温が上昇し続け、エンジンがオーバーヒートしてしまうおそれがある。
【０００４】そこで、サーモスタットに異常が発生したとき、その異常を直ちに検出して運転者に警告することが望ましい。
【０００５】サーモスタットの異常検出装置に関する従来技術として、特開平１１―２４９１７号公報がある。この従来技術は、被冷却装置の運転状態によって冷却媒体の温度を推定する冷却媒体温度推定手段と、冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段と、前記冷却媒体温度推定手段により推定された冷却媒体推定温度と前記冷却媒体温度検出手段により検出された冷却媒体検出温度に基づいてサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置において、外気温を検出する外気温検出手段を備え、冷却媒体温度推定手段によって推定された冷却媒体推定温度を冷却媒体温度検出手段によって検出された冷却媒体温度と外気温検出手段により検出された外気温に基づいて補正してサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術のサーモスタットの異常検出装置は、ハイブリッド車の運転モード（エンジン始動かモータ駆動）や筒内直噴エンジンの運転モード（ストイキ運転か成層運転）など車両の運転モードを考慮していないため異常判定の信頼性に欠けるという問題が発生する。
【０００７】たとえば、ハイブリッド車のようなエンジンとモータを交互に駆動させる間欠運転車両の場合、運転状態の一条件として、燃料カット中かどうかでサーモスタットが異常か否かを判断すると、以下のような燃料カット中の場合に精度が悪くなり、異常判定の信頼性が低下する。
【０００８】ａ．モータ駆動している場合、エンジンが停止し、ラジエータに冷却水が循環せず、冷却媒体温度（水温）はあまり低下しない。
【０００９】ｂ．くだり坂などのエンジン始動中の燃料カット時は、ラジエータに冷却水が循環しており、ａの場合に比べて水温がかなり低下する。
【００１０】本発明は、上記の問題を解決するために、運転モードを検出する運転モード検出手段を備え、運転モード検出手段によって検出される運転モードに応じて冷却媒体推定温度を変化させるサーモスタットの異常検出装置および異常検出方法を提供することを目的にしたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するために、請求項１の発明は、被冷却装置に形成された冷却媒体通路と、冷却媒体の熱を放熱する放熱部と、前記冷却媒体通路の途中に設けられたサーモスタットと、前記被冷却装置の運転状態によって前記冷却媒体の温度を推定する冷却媒体温度推定手段と、前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段を備え、前記冷却媒体温度推定手段によって推定された冷却媒体推定温度と前記冷却媒体温度検出手段によって検出された冷却媒体温度に基づいて前記サーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置において、運転モードを検出する運転モード検出手段と、前記運転モード検出手段によって検出される前記運転モードに応じて前記冷却媒体推定温度を変化させる冷却媒体推定温度変化手段を備えたことを特徴とするサーモスタットの異常検出装置である。
【００１２】前述の目的を達成するために、請求項２の発明は、被冷却装置の運転状態によって推定される冷却媒体推定温度と、検出される冷却媒体温度に基づいてサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出方法において、運転モード検出手段によって検出される運転モードに応じて、前記冷却媒体推定温度を変化させるようにしたことを特徴とするサーモスタットの異常検出方法である。
【００１３】前述の目的を達成するために、請求項３の発明は、前記運転モードがエンジンの燃焼状態に基づくことを特徴とする請求項２記載のサーモスタットの異常検出方法である。
【００１４】
【発明の実施形態】本発明の実施形態のサーモスタットの異常検出装置および異常検出方法を図に基づき説明する。図１は、本発明の１実施形態にかかるサーモスタットの異常検出装置が適用される車両用エンジンの冷却システムの概略図である。
【００１５】図１に示すように、１は４気筒のエンジンであり、シリンダ２内を往復動するピストン３と、ピストン３の往復動をクランクシャフト４の回転運動に変換するコンロッド５などから構成されている。シリンダ２の周囲およびシリンダヘッド６の内部にはウォータジャケット７が設けられており、このウォータジャケット７内に冷却水が注入されている。
【００１６】ラジエータ８とウォータジャケット７は冷却水循環通路９により連通されており、冷却水循環通路９のウォータジャケット７出口部にはサーモスタット１０が設けられている。サーモスタット１０は、冷却水温に応じて機械的に開閉するバルブであり、冷却水温が所定水温以下であるときには閉弁状態となって冷却水循環通路９とウォータジャケット７の連通を遮断して、ウォータジャケット７内の冷却水がラジエータ８で放熱されることを防止する。また、サーモスタット１０は、上記所定温度を上回ると、開弁状態になって、ウォータジャケット７を冷却水循環通路９を介してラジエータ８に連通し、冷却水の熱をラジエータ８で放熱し、冷却水温度を低下させ、エンジン１を適温に冷却する。
【００１７】ここで、エンジン１は被冷却装置に相当し、ウォータジャケット７と冷却水循環通路９が冷却媒体通路に相当し、冷却水が冷却媒体に相当し、ラジエータ８が放熱部に相当する。なお、ウォータジャケット７の内壁に設けられた水温センサ２１は、冷却水の温度を検出し、その検出信号を電子制御装置ＥＣＵ３１に送る。
【００１８】次にエンジン１の運転状態に基づき、サーモスタット１０を含むエンジン１各部の制御や診断を行う電子制御装置ＥＣＵ３１について説明する。
【００１９】図２は、本発明の１実施形態にかかるサーモスタットの異常検出装置における車両用エンジンの制御装置の概略ブロック図である。ＥＣＵ３１は中央処理装置ＣＰＵ３２、読み出し専用メモリＲＯＭ３３、ランダムアクセスメモリＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３５およびタイマカウンタ３６等を備える。ＥＣＵ３１は上記各部と外部入力回路３７および外部出力回路３８とをバス３９により接続してなる論理演算回路を構成する。ここで、ＲＯＭ３３は各種の運転制御や故障診断などに係るプログラムを予め記憶する。ＲＡＭ３４は、ＣＰＵ３２の演算結果などを一時記憶する。バックアップＲＡＭ３５は、エンジン停止後においてもデータを記憶する不揮発性のメモリである。タイマカウンタ３６は同時に複数の計時動作を行うことができる。外部入力回路３７はバッファ、波形回路、ハードフィルタ（電気抵抗およびコンデンサよりなる回路）およびＡ／Ｄ変換機等を含む。外部出力回路３８は駆動回路などを含む。
【００２０】水温センサ２１はウォータージャケット７内の冷却水温を検出する。スロットルセンサ２２は図示のないアクセルペダルの踏み込み量に応じたスロットル弁開度を検出する。回転数センサ２３はクランクシャフト４の回転速度、すなわちエンジン回転数を検出する。酸素センサ２４は排気中の酸素濃度を検出する。吸気圧センサ２５は吸気圧を検出する。車速センサ２６は車速を検出する。吸気温センサ２７はエアクリーナ内に導入される吸入空気の温度を検出する。ＣＰＵ３２は各センサ２１〜２７の検出信号に基づき、ＲＯＭ３３に記憶された各種プログラムを実行して、たとえばインジェクタ２８による燃料噴射量や燃料噴射タイミングの制御など各種運転制御や故障診断を実行する。
【００２１】次に、上記ＥＣＵ３１が実行する各種制御のうち、サーモスタット１０の異常検出に係る制御の内容を説明する。
【００２２】図３は本発明の１実施形態のサーモスタットの異常検出の手順を示すフローチャートである。
【００２３】図３に示すように、サーモスタットの異常検出は、Ｓ１（ステップ１を示す。以下同様）で、運転モードがＡの運転モードか否かが判定される。たとえば運転モードとしては、ハイブリッド車の場合、エンジン始動かモータ駆動かとか、筒内直噴エンジンの場合、ストイキ運転か成層運転かなどの運転モードが判定される。
【００２４】Ｓ１で運転モードが運転モードＡと判定された場合、Ｓ２に進む。Ｓ２では、単位時間当たりの水温変化量変数Δをαに設定する。
【００２５】Ｓ１で運転モードが運転モードＡではなく、運転モードＢと判定された場合、Ｓ３に進む。Ｓ３では、単位時間当たりの水温変化量変数Δをβに設定する。
【００２６】Ｓ２またはＳ３の処理が実行されると、Ｓ４に進む。Ｓ４では、前回決定した水温推定カウンタｅｃｔｈｗ（ｉ−１）に今回求めた単位時間当たりの水温変化量変数Δを加える水温カウンタ算出式、ｅｃｔｈｗ（ｉ）＝ｅｃｔｈｗ（ｉ−１）＋Δによって、今回の水温推定カウンタｅｃｔｈｗ（ｉ）を算出し、処理を終了する。
【００２７】なお、図３に示すフローチャートでは、運転モードがＡの運転モードか否かが判定されるが、運転モードが３つ以上の場合も同様に判定され、各運転モード毎に単位時間当たりの水温変化量変数Δが設定され、各運転モード毎に設定された単位時間当たりの水温変化量変数Δにより水温推定カウンタｅｃｔｈｗが算出される。
【００２８】以上説明した実施形態においては、運転モードを検出する運転モード検出手段としては、Ｓ１を実行するＥＣＵ３１の該当部分が相当し、運転モード検出手段によって検出される運転モードに応じて冷却媒体推定温度を変化させる冷却媒体推定温度変化手段としては、Ｓ２またはＳ３およびＳ４を実行するＥＣＵ３１の該当部分が相当する。従って、サーモスタットの異常検出装置はＳ１を実行するＥＣＵ３１の機能実現手段とＳ２またはＳ３およびＳ４を実行する機能実現手段を備えることにより構成される。
【００２９】以上説明した本発明の実施形態によれば、車両の運転モードを考慮したサーモスタットの異常検出装置を提供することができるので、異常判定の信頼性が向上する。
【００３０】また、サーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出方法については、Ｓ１を実行する運転モード検出手段によって検出される運転モードＡ，Ｂに応じて、Ｓ２またはＳ３を実行し、かつＳ４を実行することにより冷却媒体推定温度を変化させるようにしたサーモスタットの異常検出方法として実現されるものである。
【００３１】以上説明した本発明の実施形態によれば、車両の運転モードを考慮したサーモスタットの異常検出方法を提供することができるので、異常判定の信頼性が向上する。
【００３２】本発明の実施形態の第１実施例として、図３のＳ１の運転モードの切替えを判定する手段に吸入空気量を適用した例を示す。
【００３３】前記したように、ハイブリッド車のようなエンジンとモータを交互に駆動させる間欠運転車両の場合、運転状態の一条件として、燃料カット中かどうかでサーモスタットが異常か否かを判断すると、以下のような燃料カット中の場合に精度が悪くなり、異常判定の信頼性が低下する。
【００３４】ａ．モータ駆動している場合、エンジンが停止し、ラジエータに冷却水が循環せず、冷却媒体温度（水温）はあまり低下しない。
【００３５】ｂ．くだり坂などのエンジン始動中の燃料カット時は、ラジエータに冷却水が循環しており、ａの場合に比べて水温がかなり低下する。
【００３６】ところが、上記実施例のように、運転モードの判定手段（Ｓ１実現手段）として吸入空気量を適用すれば、上記ａとｂの各場合を峻別することができる。ａとｂを吸入空気量で判定した場合を以下にＡ，Ｂで示す。
【００３７】Ａ．モータ駆動している場合、エンジンが停止し、燃料カットされる。
【００３８】従って、吸入空気量＝０となる。
【００３９】Ｂ．エンジン始動中の燃料カット時は、吸入空気量が０ｇ／ｓｅｃより大きくなる。燃料カット中の状態を上記ＡまたはＢのように峻別できれば、Ａの場合、単位時間当たりの水温変化量変数Δを小さい値に設定し（Ｓ２またはＳ３）、小さい値に設定された単位時間当たりの水温変化量変数Δにより水温推定カウンタｅｃｔｈｗを算出する（Ｓ４）。
【００４０】Ｂの場合、単位時間当たりの水温変化量変数Δを大きい値に設定し（Ｓ３またはＳ２）、大きい値に設定された単位時間当たりの水温変化量変数Δにより水温推定カウンタｅｃｔｈｗを算出する（Ｓ４）。
【００４１】なお、上記実施例はハイブリッド車への適用を説明したが、エンジン自動停止・始動装置（エコノミーランニングシステム）にも適用することができる。この場合も以下に示すように、運転モードＡまたはＢを吸入空気量により判定することができる。
【００４２】Ａ． エンジンが停止し、燃料カットされる。
【００４３】従って、吸入空気量＝０となる。
【００４４】Ｂ．エンジン始動中の燃料カット時は、吸入空気量が０ｇ／ｓｅｃより大きくなる。
【００４５】次に、本発明の実施形態の第２実施例として、筒内直噴エンジンの場合を示す。筒内直噴エンジンの場合、ストイキ運転と成層運転の場合でエンジンの燃焼状態が異なるため、水温変化量変数も大きく異なる。そのため、ストイキ運転と成層運転の各場合に応じて冷却媒体推定温度を変化させなくてはならない。すなわち、ａ．ストイキ運転の場合、単位時間当たりの水温変化量変数Δを大きい値に設定し（Ｓ２またはＳ３）、大きい値に設定された単位時間当たりの水温変化量変数Δにより水温推定カウンタｅｃｔｈｗを算出する（Ｓ４）。
【００４６】ｂ．成層運転の場合、単位時間当たりの水温変化量変数Δを小さい値に設定し（Ｓ３またはＳ２）、小さい値に設定された単位時間当たりの水温変化量変数Δにより水温推定カウンタｅｃｔｈｗを算出する（Ｓ４）。
【００４７】以上説明した本発明の実施形態の第２実施例は、運転モードとして、ストイキ運転と成層運転のようなエンジンの燃焼状態を採用するものであり、ストイキ運転のエンジン燃焼状態という運転モードと成層運転のエンジン燃焼状態という運転モードの違いにより水温変化量変数を異ならせるサーモスタットの異常検出方法である。
【００４８】以上説明した第２実施例によれば、エンジンの燃焼状態に基づく運転モードを考慮したサーモスタットの異常検出方法を提供することができるので、エンジンの燃焼状態が異なる車両に対してサーモスタットの異常判定の信頼性を向上することができる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１の発明は、被冷却装置に形成された冷却媒体通路と、冷却媒体の熱を放熱する放熱部と、前記冷却媒体通路の途中に設けられたサーモスタットと、前記被冷却装置の運転状態によって前記冷却媒体の温度を推定する冷却媒体温度推定手段と、前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段を備え、前記冷却媒体温度推定手段によって推定された冷却媒体推定温度と前記冷却媒体温度検出手段によって検出された冷却媒体温度に基づいて前記サーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出装置において、運転モードを検出する運転モード検出手段と、前記運転モード検出手段によって検出される前記運転モードに応じて前記冷却媒体推定温度を変化させる冷却媒体推定温度変化手段を備えたことを特徴とするサーモスタットの異常検出装置であるので、車両の運転モードを考慮したサーモスタットの異常検出装置を提供することができ、異常判定の信頼性が向上するという優れた効果を奏する。
【００５０】請求項２の発明は、被冷却装置の運転状態によって推定される冷却媒体推定温度と、検出される冷却媒体温度に基づいてサーモスタットの異常の有無を検出するサーモスタットの異常検出方法において、運転モード検出手段によって検出される運転モードに応じて、前記冷却媒体推定温度を変化させるようにしたことを特徴とするサーモスタットの異常検出方法であるので、車両の運転モードを考慮したサーモスタットの異常検出方法を提供することができ、異常判定の信頼性が向上するという優れた効果を奏する。
【００５１】請求項３の発明は、前記運転モードがエンジンの燃焼状態に基づくことを特徴とする請求項２記載のサーモスタットの異常検出方法であるので、エンジンの燃焼状態が異なる車両に対してサーモスタットの異常判定の信頼性を向上することができるという優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２８日（２０００．２．２８） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１３２７（Ｐ２００１−２４１３２７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５１６１９（Ｐ２０００−５１６１９） |
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