JP2003269171A

JP2003269171A - 水温制御バルブの故障検出装置

Info

Publication number: JP2003269171A
Application number: JP2002072478A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Nakano; 和美中野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US6679202B2; US20030172882A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的とするところは、エンジンの冷
却水温をフィードバック制御するものにおいて水温制御
バルブの故障を精度良く検出することである。【解決手段】図１１（ｂ）に示すように、バルブ４２
０に故障が発生していない場合には、ポンプ水温Ｔｐが
精度良く目標温度Ｔｍａｐに追従するように制御される
が、バルブ４２０が固着した場合では、点線で示すよう
にバルブ４２０の回転開度θが時刻Ｔ１において固着す
ると、図１１（ａ）の点線にて示すようにポンプ水温Ｔ
ｐが目標水温Ｔｍａｐに追従できなくなる。このとき、
目標水温Ｔｍａｐとポンプ水温Ｔｐとの制御水温誤差Ｔ
ｅを算出する。制御水温誤差Ｔｅが所定の誤差範囲より
大きい場合には図１１（ｅ）に示すカウンタＣｎｔをイ
ンクリメントし、時刻Ｔ２にてカウンタＣｎｔの値が所
定の判定値を越えた場合には、故障判定フラグを立て
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】水冷式エンジンに設けられる
水温制御バルブの故障検出に関する。

【０００２】

【従来技術】水冷式エンジンでは、吸入空気の充填効率
を低下させること、エンジン内の稼動部分における摩擦
損失の増大を抑制すること等によりエンジンを効率良く
運転させるためにエンジンの冷却水温を適正温度範囲に
制御する必要がある。これに対して、エンジンの冷却水
温を適正温度範囲に制御する技術として我々は特開２０
００−４５７７３号公報に開示する技術を出願した。こ
のものでは、冷却水温の目標値に実冷却水温を追従させ
ることを目的として、ラジエータ通路側からの冷却水と
バイパス通路側からの流量比を調整する。この調整にお
いては、目標水温になるようにロータリバルブの開度を
フィードバック的に制御することで目標の冷却水温とな
るように制御する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、日
本，欧州，米国では、自動車のエミッションに対する規
制が設けられており、エミッションを低減するエンジン
の構成部品に関しては、その異常を検出することを義務
付けている。しかしながら、上述のように冷却水温の目
標値へ実冷却水温が追従するようにフィードバック的に
制御を実行するものにおいては、その水温制御バルブに
対する故障検出の手法が確立されていない。

【０００４】従って、本発明の目的とするところは、冷
却水温をフィードバック制御するものにおいて水温制御
バルブの故障を検出することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の発明
のように、冷却水温制御手段による水温制御バルブの制
御中に、冷却水温の目標値と冷却水温の値とに基づいて
水温制御バルブの故障を検出する。

【０００６】冷却水温を目標値に追従させる制御におい
ては、水温制御バルブが正常なときには、検出される冷
却水温の値は目標値に追従する。これに対して水温制御
バルブが例えば固着した場合などは検出される冷却水温
の値が目標値からずれてしまう。従って、目標値と検出
される冷却水温の値との関係に基づいて水温制御バルブ
の故障を精度良く検出することができる。

【０００７】これにより、目標値と検出される冷却水温
の値との関係としては、故障が発生したときには冷却水
温の目標値と検出される冷却水温との偏差が大きくな
る。

【０００８】請求項２の発明によれば、故障検出手段
は、冷却水温の目標値と検出される冷却水温の値との偏
差に基づいて水温制御バルブの故障を検出することで、
精度良く水温制御バルブの故障を検出することができ
る。

【０００９】尚、請求項３の発明のように、故障検出手
段は、目標温度設定手段により設定される冷却水温の目
標値と冷却水温検出手段により検出される冷却水温の値
との偏差が所定の判定値よりも大きい期間が所定期間よ
りも大きくなると水温制御バルブの故障を検出する。

【００１０】これにより、所定期間連続したときのみ、
水温制御バルブを故障と判定するので、冷却水温の制御
を実施しているときに、ハンチングが生じるなどの原因
による誤判定を抑制することができる。

【００１１】また、車速が高い運転状態や高負荷運転状
態では、次のような不都合が生じる可能性がある。ま
ず、車速が高い場合には、走行風が大きいのでラジエー
タ通路での放熱が大きくなる。このため、冷却水温を目
標値に追従させる制御にあってはハンチングを生じる可
能性がある。また、高負荷運転状態ではエンジンの発熱
量が大きくなるので冷却水温の目標値との差が大きく、
目標冷却水温に追従させるにあたってハンチングを生じ
る可能性がある。このような事態を考慮すると、冷却水
温の目標値と検出される冷却水温との偏差のみでは、運
転状態によっては水温制御バルブの動作が正常でも異常
と誤判定してしまう虞がある。

【００１２】従って、請求項４の発明のように、故障を
判定するための所定の判定値は、内燃機関の運転状態に
基づいて可変に設定されると良い。これにより、運転状
態によって、水温制御の応答性が変化したとしても運転
状態に応じて判定値を変更することで誤判定を抑制する
ことができる。

【００１３】尚、請求項５の発明のように、冷却水温検
出手段は、内燃機関の冷却水通路に冷却水温を出力する
センサを設け、センサにより出力される温度を検出する
手段であり、冷却水温制御手段は、冷却水温検出手段に
より検出される冷却水温が目標温度設定手段により設定
される冷却水温の目標値に追従するように水温制御バル
ブを調整する。

【００１４】更に、請求項６の発明のように、冷却水温
を出力するセンサは、ラジエータ通路とバイパス通路と
が合流する位置から前記内燃機関までの通路中に備えら
れる。

【００１５】これにより、内燃機関に循環する冷却水温
を精度良く制御することができるので、吸入空気の充填
効率を向上させることや内燃機関の稼動部分における摩
擦損失の増大を抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本実施の形態は本発明に係る液冷
式内燃機関の冷却装置を車両走行用の水冷式エンジン
（水冷式内燃機関）に適用したものであり、図１は本実
施形態に係る冷却装置の概略構成図である。

【００１７】図１中、２００は水冷式内燃機関（以下、
エンジン略す。）１００内を循環する冷却水（冷却液）
を冷却するラジエータであり、２１０はラジエータ２０
０に冷却水を循環させるラジエータ回路である。３００
は、エンジン１００から流出する冷却水をラジエータ２
００を迂回させてラジエータ２００の流出口側に冷却水
を導くバイパス回路である。

【００１８】そして、バイパス回路３００とラジエータ
回路２１０との合流部位２２０には、ラジエータ回路２
１０を流通する冷却水の流量（以下、この流量をラジエ
ータ流量Ｖｒと呼ぶ。）と、バイパス回路３００を流通
する冷却水の流量（以下、この流量をバイパス流量Ｖｂ
と呼ぶ。）との流量比を制御するロータリ式流量制御弁
（以下、制御弁と略す。）４００が配設されており、こ
の制御弁４００より冷却水流れ下流側（エンジン１００
側）には、エンジン１００と独立して稼働して冷却水を
循環させる電動ポンプ（以下、ポンプと略す。）５００
が配設されている。

【００１９】ここで、制御弁４００の概略構造について
述べておく。制御弁４００は、図２に示すように、制御
弁４００とポンプ５００とが、ポンプハウジング５１０
とバルブハウジング４１０とで一体化されている。因み
に、両ハウジング４１０、５１０は共に樹脂製である。
そして、バルブハウジング４１０内には、図３、４に示
すように、長手方向（軸方向）一端側が閉塞された円筒
状（コップ状）のロータリバルブ（以下、バルブと略
す。）４２０が回転可能に収納されており、このバルブ
４２０は、図２に示すように、複数枚の歯車４３１から
なる減速装置及びサーボモータ（駆動手段）４３２を有
するステップモータ４３０により円筒軸周りに回転駆動
される。

【００２０】ステップモータは円筒形状をしており、外
側部と内側部とにより構成される（図示略）。外側部
は、円筒形状の内側に、中心軸に対する回転方向に沿っ
て複数個の独立した磁石コイルが形成される。そして、
内側部は外側部の内部に沿った円筒形状をしており、そ
の中心軸に沿ってＮ極，Ｓ極の磁石が等間隔に配列され
た構成をしている。この構成において例えば、磁石コイ
ルに通電することによりコイルの通電方向に対応した極
の磁石が引き付けられ、次に磁石コイルに逆方向の通電
をすることにより隣の極が引き付けられることによりス
テップ的に内側部の回転角度位置を変えることができ
る。従って、本実施の形態ではバルブ４２０の回転角度
位置をステップモータへの通電により制御している。実
際、ステップモータ４３０の駆動トルクが弱いことを考
慮して、ギア４３１を介してバルブ４２０を回転させ
る。

【００２１】また、バルブ４２０の円筒側面４２０ａに
は、図３に示すように、その円筒側面４２０ａ内外を連
通させる合同形状（本実施形態では、等しい直径寸法を
有する円形状）の第１、２バルブポート４２１、４２２
が形成されており、両バルブポート４２１、４２２は、
バルブ４２０の円筒軸に対して約９０度ずれている。一
方、バルブハウジング４１０のうちバルブ４２０の円筒
側面４２０ａに対応する部位には、図３に示すように、
ラジエータ回路２１０側に連通するラジエータポート
（ラジエータ側流入口）４１１、及びバイパス回路３０
０側に連通するバイパスポート（バイパス側流入口）４
１２が形成されている。

【００２２】従って、制御弁４００のバルブ４２０を回
転させることでバルブハウジング４１０のラジエータポ
ート４１１とバイパスポート４１２とを流れる冷却水の
流量比を調整することができる。より具体的に、図４を
用いてバルブ４２０の回転による流量比の調整について
説明する。図４はバルブ４２０の回転に応じたバルブ４
２０に形成される第１のバルブポート４２１とラジエー
タポート４１１とで形成する開口面積（以下、第１の開
口面積と略す）と、バルブ４２０に形成される第２のバ
ルブポート４２２とバイパスポート４１２とで形成する
開口面積（以下、第２の開口面積と略す）とを示してい
る。

【００２３】図３（ａ）はバルブ４２０の第１のバルブ
ポートとラジエータポート４１１が「１００％」合さ
り、バルブ４２０の第２のバルブポート４２２とバイパ
スポート４１２が全く合さらない状態を示している。図
４においてこの点をバルブ４２０の回転角度の基準位置
とすると、バルブ４２０が回転することにより、第１の
開口面積が小さくなるとともに、第２の開口面積が大き
くなる。そして、バルブ４２０の回転角度を９０度に設
定することで、第２のバルブポート４２２とバイパスポ
ート４１２とが「１００％」合さり、バルブ４２０の第
１のバルブポートとラジエータポート４１１が全く合さ
らない状態となる。ラジエータポート４１１とバイパス
ポート４１２とに流れる流量の総和はポンプ５００の稼
動によって調整されるので、バルブ４２０の回転制御を
実行することでラジエータポート４１１とラジエータポ
ート４１２との流量比を調整することができる。

【００２４】そしてさらに、バルブハウジング４１０の
うち、バルブ４２０の円筒軸軸方向他端側に対応する部
位には、バルブ４２０の円筒内部４２０ｂとポンプ５０
０の吸入側とを連通させるポンプポート（流出口）４１
３が形成されている。

【００２５】なお、４４０はバルブ４２０の円筒側面４
２０ａとバルブハウジング４１０の内壁との隙間を密閉
して、ラジエータポート４１１及びバイパスポート４１
２からバルブハウジング４１０内に流入した冷却水がバ
ルブ４２０の円筒内部４２０ｂを迂回してポンプポート
４１３に流通することを防止するパッキンである。ま
た、バルブ４２０の回転シャフト４２３には、図２に示
すように、バルブ４２０の回転角度（制御弁４００の弁
開度）を検出するポテンショメータ（開度検出手段）４
２４が設けられており、このポテンショメータ４２４の
検出信号は、後述するＥＣＵ６００に入力されている。

【００２６】また、６００は制御弁４００及びポンプ５
００を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。そし
て、ＥＣＵ６００には、エンジン１００の吸入負圧を検
出する圧力センサ６１０、冷却水の温度検出する第１〜
３水温センサ６２１〜６２３、及びエンジン１００の回
転速度を検出する回転速度センサ６２４からの検出信号
が入力されており、ＥＣＵ６００はこれらの信号に基づ
いて、制御弁４００、ポンプ５００及び送風機２３０を
制御する。

【００２７】ここで、第１水温センサ６２１はポンプポ
ート４１３側にてポンプ５００（エンジン１００）に流
入する冷却水の温度（以下、この温度をポンプ水温Ｔｐ
と呼ぶ。）を検出し、第２水温センサ６２２はバイパス
ポート４１２側にてバイパス回路３００を流通する冷却
水の温度、つまりエンジン１００から流出する冷却水の
温度（以下、この温度をバイパス水温Ｔｂと呼ぶ。）を
検出し、第３水温センサ６２３はラジエータポート４１
１側にてラジエータ２００から流出する冷却水の温度
（以下、この温度をラジエータ水温Ｔｒと呼ぶ。）を検
出している。また、図示しない外気温センサにより車両
の外気温度を検出している。

【００２８】次に、本実施形態の作動を図５に示すフロ
ーチャートに基づいて述べる。本フローチャートは、エ
ンジン１００を循環する冷却水温として、ポンプ温度Ｔ
ｐを目標水温Ｔｍａｐに制御するための処理ルーチンが
記しており、このルーチンはエンジン運転中に３２ｍｓ
ｅｃ毎に起動されるものである。まず、ステップＳ１０
０にて、ＥＣＵ６００は、エンジン１００の回転速度Ｎ
Ｅをクランク軸から出力される信号に基づいて演算し、
吸気圧センサにより検出される吸気圧力ＰＭとを図示し
ないＲＡＭから読み込むと共に、エンジン回転速度ＮＥ
と吸気圧力ＰＭとから予めＥＣＵに記憶されているマッ
プを用いてエンジン１００の各シリンダ（図示略）に供
給される吸入空気量ＧＡを求める。また、ＥＣＵ６００
は、ステップＳ１００にて、各センサ６２１，６２２，
６２３により検出される外部水温Ｔｂ，Ｔｐ，Ｔｒと、
外気温センサにより検出される車両の外気温度Ｔｈａを
読み込む。

【００２９】そして、ＥＣＵはステップＳ１００の処理
を終了すると、ステップＳ１０１へ進み、ステップＳ１
００にて演算した吸入空気量ＧＡに基づいて、図示しな
いマップからエンジン１００内を循環する基本冷却水流
量（ポンプ５００の回転速度）及び目標とするエンジン
１００に流入する冷却水の温度（以下、この水温を目標
水温Ｔｍａｐと呼ぶ。）を決定すると共に、吸入空気
量ＧＡに応じてエンジン１００を循環する冷却水の基本
流量を図示しないマップに基づいて決定する。

【００３０】なお、目標水温Ｔｍａｐを設定するための
マップは、エンジン負荷（吸入空気量ＧＡ）が大きい
ときの水温に比べて、エンジン負荷（吸入空気量ＧＡ）
が小さいときの水温の方が高くなるように決定される。
これは、エンジン負荷が大きいときにはノックが発生し
やすく、エンジン負荷が小さいときにはノックが発生し
にくいからである。

【００３１】次に、ＥＣＵ６００はステップＳ１０２に
て、ポンプ水温Ｔｐが目標水温Ｔｍａｐを基準とする所
定範囲（本実施形態では、±α℃は±２℃）であるか否
かを判定する。ポンプ水温Ｔｐが目標水温Ｔｍａｐを基
準とする所定範囲であるときは、ステップＳ１０２が肯
定判別（ＹＥＳ）されてステップＳ１０３へ進む。ステ
ップＳ１０３では、現在の制御弁４００の回転角度を維
持し、そして、ステップＳ１００へ戻り上述した処理を
繰り返し実行する。

【００３２】一方、ポンプ水温Ｔｐが目標水温Ｔｍａｐ
を基準とする所定範囲外であるときは、ステップＳ１０
２が否定判別（ＮＯ）されてステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、目標水温Ｔｍａｐとポンプ水温
Ｔｐとの差ΔＴ（＝Ｔｍａｐ−Ｔｐ）に基づいて、図
６，７に示すマップに従って現在のバルブ開度から変化
させるべきバルブ開度量、現在の冷却水流量（基本冷却
水流量）から変化させるべき流量、及び現在の送風量か
ら変化させるべき送風量を決定する。このとき、バルブ
開度、冷却水流量及び送風量は、ポンプ５００の消費電
力と送風機２３０の消費電力とが最も小さくなるように
決定する。

【００３３】なお、図６のマップは、ポンプ５００のデ
ュティーが大きくなるほど、ポンプ５００の回転速度が
大きくなることを示し、図７のマップは、送風機２３０
のデュティーが大きくなるほど、送風機２３０の回転速
度が高くなることを示しており、両デュティーは、エン
ジン負荷に基づいて、前述のごとく、ポンプ５００の消
費電力と送風機２３０の消費電力が最も小さくなるよう
に決定される。

【００３４】そして、ＥＣＵ６００はステップＳ１０５
にて、制御弁４００，ポンプ５００及び送風機２３０の
稼働状態がその決定した値なるように制御信号を各種ア
クチュエータに出力する。そして、ステップＳ１００乃
至Ｓ１０５の制御処理を繰り返すことにより目標水温Ｔ
ｍａｐにポンプ水温Ｔｐが追従するように制御バルブ４
００をフィードバック制御することができる。次に、本
実施形態の特徴を述べる。ポンプ水温Ｔｐは、バイパス
回路３００を流通してきた冷却水とラジエータ２００を
流通してきた冷却水とが混合することによって決定され
るので、ポンプ水温Ｔｐが目標水温Ｔｍａｐとなるよう
に精度良く制御するには、ラジエータ水温Ｔｒ及びバイ
パス水温Ｔｂに加えて、ラジエータ流量Ｖｒ及びバイバ
ス流量Ｖｂを検出することが必要である。

【００３５】しかし、冷却装置内を循環する冷却水の流
量を正確に計測することは、前述のごとく、現実的には
困難である。そこで、本実施の形態では、以下に示すよ
うに、ポンプ水温Ｔｐ、ラジエータ水温Ｔｒ及びバイパ
ス水温Ｔｂに基づいて、ラジエータ流量Ｖｒ及びバイバ
ス流量Ｖｂ、つまりバルブ開度を決定している。ポンプ
水温Ｔｐは、前述のごとく、バイパス回路３００を流通
してきた冷却水とラジエータ２００を流通してきた冷却
水とが混合することによって決定されるので、ポンプ水
温Ｔｐは数式１となる。

【００３６】[数１] Ｔｐ＝（Ｔｒ・Ｖｒ＋Ｔｂ・Ｖ
ｂ）／（Ｖｒ＋Ｖｂ）ここで、ラジエータ流量Ｖｒとバイバス流量Ｖｂとの流
量比Ｖｒｂを数式２のように定義する。

【００３７】[数２] Ｖｒｂ≡Ｖｒ／Ｖｂとすれば、数式１は数式３のように変形される。

【００３８】[数３] Ｔｐ＝（Ｔｂ＋Ｔｒ・Ｖｒｂ）／
（１＋Ｖｒｂ）また、数式３よりＶｒｂは数式４となる。

【００３９】 [数４] Ｖｒｂ＝（Ｔｂ−Ｔｐ）／（Ｔｐ−Ｔｒ）ここで、バルブ開度は、図７に示すように、流量比Ｖｒ
ｂの関数となるので、流量比Ｖｒｂを求めれば、バルブ
開度は一義的に決定することができる。因みに、図８に
示す流量比Ｖｒｂとバルブ開度との関係は、試験により
確認したものである。

【００４０】また、流量比Ｖｒｂは、数式４から明らか
なように、ポンプ水温Ｔｐ、ラジエータ水温Ｔｒ及びバ
イパス水温Ｔｂに基づいて算出することができる。ここ
で、数式４のポンプ水温Ｔｐを目標水温Ｔｍａｐとして
目標流量比Ｖｒｂを算出すれば、目標流量比Ｖｒｂは数
式５となる。なお、以下、数式４によって決定される流
量比Ｖｒｂを実流量比Ｖｒｂと呼ぶ。

【００４１】[数５] Ｖｒｂ＝（Ｔｂ−Ｔｍａｐ）／
（Ｔｍａｐ−Ｔｒ）従って、目標流量比Ｖｒｂ及び図８から決定される目標
バルブ開度と、実流量比Ｖｒｂ及び図８から決定される
実バルブ開度との差から、現在のバルブ開度から変化さ
せるべきバルブ開度量、ずなわち、図６に示すマップが
決定される。

【００４２】以上に述べたように、本実施の形態によれ
ば、ポンプ水温Ｔｐ、ラジエータ水温Ｔｒ及びバイパス
水温Ｔｂが判れば、実際の冷却水流量を測定することな
く、正確にバルブ開度を決定することができる。なお、
上述の説明では、ポンプ水温Ｔｐは、バイパス回路３０
０を流通する冷却水の状態とラジエータ２００を通過し
た冷却水の状態のみによって決定されるものとしていた
が、実際には、第１〜３水温センサ６２１〜６２３で水
温を検出する時刻がずれているので、その時刻のずれの
間に冷却水の実際の水温と検出した水温との間に相違が
発生する可能性がある。したがって、第１〜３水温セン
サ６２１〜６２３を実装するにあたっては、第１〜３水
温センサ６２１〜６２３の取り付け位置をなるべく近づ
けることが望ましい。また、この時刻のずれに応じて補
正することで対応しても良い。

【００４３】ところで、エンジン負荷が大きくなり、目
標水温Ｔｍａｐを低くすると、前述のごとく、バルブ開
度が変更されてラジエータ流量Ｖｒが大きくなるが、ラ
ジエータ流量Ｖｒが大きくなることで、冷却水の還流速
度が上昇する。従って、特定の冷却水に着眼したとき
に、その冷却水がラジエータ１００を通過する期間が短
くなる。すなわち、ラジエータ流量Ｖｒの増加に伴って
冷却水の放熱効率が低下することになる。

【００４４】このため、ポンプ水温Ｔｐを低下させるべ
く、ラジエータ流量Ｖｒを大きくしても、ラジエータ流
量Ｖｒの増加量に比べて放熱効率は低下するので、冷却
水をラジエータ２００に循環させるに必要なポンプ５０
０のポンプ仕事（ポンプ５００の消費電力）に対する冷
却能力の比が低下し、不必要なポンプ仕事が増大してし
まう。

【００４５】これに対して、本実施形態では、エンジン
負荷に基づいて送風機２３０の送風量も制御しているの
で、エンジン負荷の増大に応じて送風量を増大させれ
ば、ラジエータ２００の放熱能力を増大させることがで
き、不必要なポンプ仕事が増大することを防止できる。

【００４６】以上説明したように、本実施の形態ではエ
ンジン１００を還流する冷却水温をバルブ開度の調整に
よりフィードバック的に制御している。現在の米国規制
では、エミッションに関するエンジン部品については、
その部品が故障することによってエミッション規制値を
超えてしまうような故障をユーザに知らせることが義務
付けられている。従って、米国のみならず、今後、国
内、欧州においても、実際にこのような冷却水温を制御
するバルブ４２０が車両に搭載された場合は、この故障
を検出する必要がある。そこで、このような構成におい
てバルブ４２０が故障しているか否かを判定するための
処理について図９のフローチャートを用いて詳細に説明
する。

【００４７】まず、ステップＳ１００は図６のフローチ
ャートと同一の処理であるため同一の符号を付して説明
を省略する。そして、ＥＣＵ６００はステップＳ２００
にて、故障判定条件を判定する。故障判定条件は、例え
ばエンジン１００の運転状態が定常運転であるか等であ
る。ここで、運転条件に基づいて故障判定条件が成立し
ていない場合にはステップＳ２００が否定判別（ＮＯ）
されて、以降の処理を実行することなく本ルーチンを終
了する。一方、故障判定条件が成立している場合には、
ステップＳ２０１以降の処理を実行するためにステップ
Ｓ２００が肯定判別（ＹＥＳ）されて、ステップＳ２０
１へ進む。

【００４８】ステップＳ２０１では、制御水温誤差Ｔｅ
（＝Ｔｍａｐ―Ｔｐ）を算出する。制御水温誤差Ｔｅ
は、目標水温Ｔｍａｐと第１の水温センサ６２１により
検出されるポンプ水温Ｔｐとの偏差である。そして、ス
テップＳ２０２では、制御水温誤差Ｔｅが所定の誤差範
囲（本実施の形態では、第１の誤差範囲は±β℃であ
る）であるか否かを判定する。尚、誤差範囲βは運転領
域に応じて設定されても良い。図１０に示すマップは、
エンジン回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとに応じて誤差
範囲βを設定するマップである。つまり、エンジン回転
速度ＮＥが高いときはラジエータ２００での放熱量が大
きくなり、吸入空気量ＧＡが大きいときにはエンジン１
００での発熱量が大きくなるので、目標冷却水温Ｔｍａ
ｐへ実冷却水温Ｔを高精度で制御することが困難にな
る。従って、このようなことを考慮して各運転状態に分
割されたマップにより誤差範囲βを設定すると良い。

【００４９】ステップＳ２０２において、制御水温誤差
Ｔｅが誤差範囲内である場合にはステップＳ２０２が肯
定（ＹＥＳ）されて、ステップＳ２０５にて後述するカ
ウンタＣｎｔをリセットしそのまま本ルーチンを終了す
る。一方、制御水温誤差Ｔｅが所定の誤差範囲を超えて
いる場合にはステップＳ２０１へ進む。

【００５０】ステップＳ２０３では、カウンタＣｎｔを
インクリメントし、続くステップＳ２０４へ進む。カウ
ンタＣｎｔは、制御水温誤差Ｔｅが所定の誤差範囲を超
えている期間をカウントするカウンタであり、ステップ
Ｓ２０４ではカウンタＣｎｔが所定の判定値を超えたか
否かを判定する。カウンタＣｎｔが所定の判定値以下で
ある場合には、ステップＳ２０４が否定判別（ＮＯ）さ
れて、本ルーチンを終了する。一方、カウンタＣｎｔが
所定の判定値よりも大きい場合にはステップＳ２０４が
肯定判別（ＹＥＳ）されてステップＳ２０６へ進む。そ
して、ステップＳ２０６では、バルブ４２０が故障した
として本ルーチンを終了する。

【００５１】以上のように、本実施の形態では、エンジ
ン１００を運転状態に応じて冷却するために冷却水路を
還流する冷却水温をフィードバック的に制御する。この
ような制御において、目標水温Ｔｍａｐとポンプ水温Ｔ
ｐとの偏差に基づいてバルブ４２０の故障を精度良く判
定することができる。

【００５２】尚、一般的にバルブ４２０の駆動をＤＣモ
ータ等で制御する場合には、バルブ４２０の位置を検出
し、モータへの通電量を指示するので、ＤＣモータが故
障した場合には、駆動量の指令値が最高出力に張り付く
場合がある。従って、この指令値の挙動を見ることで故
障を検出することができる。これに対して、一般的に
は、ステップモータ４３０では位置を検出するためのセ
ンサを持たないため、通電した回数によってバルブ４２
０の位置を設定し、例えモータが故障した場合であって
も通電回数しか見ることができないため、ステップモー
タ４３０の故障を検出することが困難となる。

【００５３】従って、本実施の形態では、冷却水温の挙
動からステップモータ４３０が故障したとしても、その
故障も検出することができる。尚、本実施の形態におい
ては、ステップモータ４３０の代わりにＤＣモータを用
いても良い。

【００５４】次に、図１１に示すタイムチャートを用い
て、本実施の形態を適用した例について詳細に説明す
る。まず、図１１（ａ）では、ポンプ入り口の冷却水温
度Ｔｐが示されており、図中一点鎖線で示す値は目標水
温Ｔｍａｐである。この目標水温Ｔｍａｐは、エンジン
負荷としての吸気圧力ＰＭが小さいときに高い温度に設
定され、エンジン負荷として吸気圧力ＰＭが大きいとき
には低い温度に設定される。図１１（ｃ）に示すように
時刻Ｔ１において、吸気圧力ＰＭが大きくなるとポンプ
入口水温Ｔｍａｐは低い温度に設定される。そして、本
実施の形態ではポンプ水温Ｔｐが目標温度Ｔｍａｐに追
従するように図１１（ｂ）に示すようにバルブ４２０の
回転角度を制御する。

【００５５】バルブ４２０に故障が発生していない場合
には、ポンプ水温Ｔｐが精度良く目標温度Ｔｍａｐに追
従するように制御されるが、バルブ４２０が固着した場
合について説明する。図１１（ｂ）に点線で示すように
バルブ４２０の回転開度θが時刻Ｔ１において固着する
と、図１１（ａ）の点線にて示すようにポンプ水温Ｔｐ
が目標水温Ｔｍａｐに追従できなくなる。このとき、目
標水温Ｔｍａｐとポンプ水温Ｔｐとの偏差として、制御
水温誤差Ｔｅを算出する。そして、制御水温誤差Ｔｅが
所定の誤差範囲より大きい場合には図１１（ｅ）に示す
カウンタＣｎｔをインクリメントし、時刻Ｔ２にてカウ
ンタＣｎｔの値が所定の判定値を越えた場合には、故障
判定フラグを立てる。

【００５６】以上のように、本実施の形態では、エンジ
ン１００を運転状態に応じて冷却するために冷却水路を
還流する冷却水温をフィードバック的に制御する。この
ような制御において、目標水温Ｔｍａｐとポンプ水温Ｔ
ｐとの偏差に基づいてバルブ４２０の故障を精度良く判
定することができる。

【００５７】尚、本実施例では水温センサ３ヶ所により
冷却水温を検出しているが、水温センサを水温制御可能
な数に減らした構成でも対応できることは云うまでもな
い。

【００５８】本実施の形態において、冷却水温検出手段
は第１の水温センサ６２１に、目標温度設定手段は図５
のフローチャートのステップＳ１０１に、冷却水温制御
手段は図５のフローチャートのステップＳ１０２乃至ス
テップＳ１０５に、故障検出手段は図９のフローチャー
トに、運転状態検出手段は図５，９のステップＳ１００
にそれぞれ相当し、機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の全体構成を示す概略図である。

【図２】本実施の形態の制御弁とポンプとが一体化され
たものの外形図である。

【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本実施の形態の制御弁の開度特性を示す特性図
である。

【図５】本実施の形態の冷却水温制御を示すフローチャ
ートである。

【図６】ポンプの制御マップである。

【図７】送風機の制御マップである。

【図８】バルブ開度と流量比と特性を示す特性図であ
る。

【図９】本実施の形態の故障判定を示すフローチャート
である。

【図１０】本実施の形態において、制御水温誤差Ｔｅを
判定するための誤差範囲βを運転状態に応じて設定する
ためのマップである。

【図１１】本実施の形態を適用した場合の一例を示した
タイムチャートである。

【符号の説明】

１００・・・エンジン、２００・・・ラジエータ、３００・・・バイパス回路、４００・・・ロータリ式流量制御弁、５００・・・電動ポンプ、６００・・・電子制御装置（ＥＣＵ）、６２１・・・第１の水温センサ、６２２・・・第２の水温センサ、６２３・・・第３の水温センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水冷式内燃機関から流出する冷却水がラ
ジエータを介して冷却され、前記内燃機関に前記ラジエ
ータにより冷却された前記冷却水を循環させるために設
けられるラジエータ通路と、前記内燃機関から流出する冷却水を前記ラジエータを迂
回して循環させ、前記冷却水を前記ラジエータの流出側
に導くバイパス通路と、前記ラジエータ通路とバイパス通路とに還流する冷却水
の流量比を調整する水温制御バルブと、前記冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記冷却水温の目標温度を設定する目標温度設定手段
と、前記目標温度設定手段により設定される前記冷却水温の
目標値と前記冷却水温検出手段により検出される冷却水
温の値とに基づいて前記水温制御バルブの開度を設定す
る冷却水温制御手段とを備え、前記冷却水温制御手段による冷却水温制御バルブの制御
中に、前記目標温度設定手段により設定される前記冷却
水温の目標値と前記冷却水温検出手段により検出される
冷却水温の値とに基づいて前記水温制御バルブの故障を
検出する故障検出手段を備えることを特徴とする水温制
御バルブの故障検出装置。
【請求項２】前記故障検出手段は、前記目標温度設定
手段により設定される前記冷却水温の目標値と前記冷却
水温検出手段により検出される冷却水温の値との偏差に
基づいて前記水温制御バルブの故障を検出することを特
徴とする請求項１に記載の水温制御バルブの故障検出装
置。
【請求項３】前記故障検出手段は、前記前記目標温度
設定手段により設定される前記冷却水温の目標値と前記
冷却水温検出手段により検出される冷却水温の値との偏
差が所定の判定値よりも大きい期間が所定期間よりも大
きくなると前記水温制御バルブの故障を検出することを
特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一方に記
載の水温制御バルブの故障検出装置。
【請求項４】前記内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段を備え、前記所定の判定値は、前記運転状態検出手段により検出
される前記内燃機関の運転状態に基づいて可変に設定さ
れることを特徴とする請求項３に記載の水温制御バルブ
の故障検出装置。
【請求項５】前記冷却水温検出手段は、前記内燃機関
の冷却水通路に冷却水温を出力するセンサを設け、前記
センサにより出力される温度を検出する手段であり、前記冷却水温制御手段は、前記冷却水温検出手段により
検出される冷却水温が前記目標温度設定手段により設定
される前記冷却水温の目標値に追従するように前記水温
制御バルブを調整することを特徴とする請求項１乃至請
求項５のいずれか一つに記載の水温制御バルブの故障検
出装置。
【請求項６】前記センサは、前記ラジエータ通路と前
記バイパス通路とが合流する位置から前記内燃機関まで
の通路中に備えられることを特徴とする請求項５に記載
の水温制御バルブの故障検出装置。