JP2004124798A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラジエータをバイパスして流れる冷却水流量を制御する流量調整バルブに異常が発生したときにエンジンのオーバーヒートを未然に防止する。
【解決手段】流量調整バルブ１９の異常の有無を診断し、異常有りと診断したときに、そのときの異常レベルを判定する。異常レベルがレベル１（オーバーヒートに至る可能性が高いレベル）の場合は、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値で制限するスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行してエンジン１１の発熱量を大幅に低減する。異常レベルがレベル２（オーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）の場合は、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値で制限するスロットル開度制限制御のみを実行してエンジン１１の発熱量を低減する。異常レベルがレベル３（オーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）の場合は、発熱量低減制御を行わない。
【選択図】 図１
【解決手段】流量調整バルブ１９の異常の有無を診断し、異常有りと診断したときに、そのときの異常レベルを判定する。異常レベルがレベル１（オーバーヒートに至る可能性が高いレベル）の場合は、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値で制限するスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行してエンジン１１の発熱量を大幅に低減する。異常レベルがレベル２（オーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）の場合は、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値で制限するスロットル開度制限制御のみを実行してエンジン１１の発熱量を低減する。異常レベルがレベル３（オーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）の場合は、発熱量低減制御を行わない。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータをバイパスして流れる冷却水の流量を流量調整バルブにより制御して冷却水温を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関（エンジン）の冷却システムおいては、燃費向上の観点から内燃機関の早期暖機や摩擦損失低減を目的として、例えば、特許文献１（特開２０００−４５７７３号公報）に記載されているように、冷却水がラジエータをバイパスして流れるバイパス流路を設けると共に、このバイパス流路を流れる冷却水の流量（バイパス流量）とラジエータを流れる冷却水の流量（ラジエータ流量）を調整可能な流量調整バルブを設け、水温センサで検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように、流量調整バルブを制御してバイパス流量とラジエータ流量の流量比を調整することで、冷却水温を精度良く制御する新たな冷却システムが開発されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４５７７３号公報（第２頁等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した流量調整バルブを備えた冷却システムでは、万一、流量調整バルブ内への異物混入やその駆動回路の故障等により流量調整バルブが正常に動作しなくなって、ラジエータ流量が正常時よりも減少する異常状態が発生すると、ラジエータによる冷却水の放熱量が減少して、エンジンに流入する冷却水温が正常時よりも高くなるため、冷却水によるエンジン冷却能力が低下して、エンジンがオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、流量調整バルブの異常による内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、流量調整バルブの異常の有無を異常診断手段により診断し、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、内燃機関の発熱量を低減する制御（以下「発熱量低減制御」という）を発熱量低減制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、万一、流量調整バルブの異常によって内燃機関に流入する冷却水温が上昇して内燃機関の冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減させて機関温度の上昇を抑制することができて、内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる。
【０００７】
この場合、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減するほど、オーバーヒート防止効果を高めることができるが、一般に、内燃機関の発熱量（主に燃焼熱量）を低減する制御は、内燃機関の出力を低下させる方向に作用するため、内燃機関の発熱量を低減するほど、内燃機関の出力が低下して運転性能が低下してしまう。
【０００８】
このような事情を考慮して、請求項２のように、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、そのときの異常の程度を異常程度判定手段により判定し、判定した異常の程度に応じて発熱量低減制御の対象となる制御項目及び／又は制御量を設定するようにすると良い。流量調整バルブの異常時には、そのときの異常の程度（例えば目標冷却水温に対する実冷却水温の上昇度合）によってオーバーヒートを防止するのに必要となる内燃機関の発熱量の低減幅が異なってくるため、異常の程度に応じて発熱量低減制御の制御項目や制御量を設定すれば、異常の程度に応じて発熱量低減制御による内燃機関の発熱量の低減幅を適正に調整することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけ内燃機関の発熱量を低減することができる。これにより、発熱量低減制御時に内燃機関の発熱量を必要以上に低減する事態を回避することができて、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【０００９】
また、流量調整バルブの異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、内燃機関に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水による内燃機関の冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、オーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【００１０】
そこで、請求項３のように、流量調整バルブの異常有りと診断された場合でも、その異常の程度が所定レベル以下であれば、発熱量低減制御を行わないようにしても良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常が発生しても、その異常の程度がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである場合には、発熱量低減制御を行わずに済み、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を回避することができる。
【００１１】
また、発熱量低減制御の具体的な方法としては、請求項４のように、スロットル開度制限、燃料カット、成層リーン燃焼、減筒運転、吸気側及び／又は排気側の可変バルブ機構の制御量変更のうちの少なくとも１つにより発熱量低減制御を実行するようにすると良い。
【００１２】
例えば、スロットル開度を制限すれば、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、燃料カットを実行すれば、その分だけ内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させことで、各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、減筒運転では、一部の気筒への燃料噴射を休止するので、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、吸気側及び／又は排気側の可変バルブ機構の制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。
【００１３】
また、流量調整バルブの異常診断方法としては、例えば、請求項５のように、水温検出手段で検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように流量調整バルブを制御するシステムの場合、冷却水温制御の実行中に水温検出手段で検出した冷却水温と目標冷却水温とを比較して流量調整バルブの異常の有無を診断するようにすると良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常の有無を精度良く診断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて冷却系全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の冷却水通路（ウォータジャケット）の出口とラジエータ１２の入口とが冷却水循環パイプ１３によって接続され、ラジエータ１２の出口とエンジン１１の冷却水通路の入口とが冷却水循環パイプ１４によって接続されている。この冷却水循環パイプ１４の途中に、モータ１５で駆動される電動式ウォータポンプ１６が設けられている。これにより、エンジン１１の冷却水通路→冷却水循環パイプ１３→ラジエータ１２→冷却水循環パイプ１４（電動式ウォータポンプ１６）→エンジン１１の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循環回路１７が構成されている。
【００１５】
この冷却水循環回路１７には、ラジエータ１２と並列にバイパス流路１８が設けられ、このバイパス流路１８の両端が冷却水循環パイプ１３，１４の途中に接続されている。そして、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４との合流部に、流量調整バルブ１９が設けられている。この流量調整バルブ１９は、モータ等のアクチュエータ２０によってロータリバルブ（図示せず）を回動駆動することで、バイパス流路１８に流れる冷却水の流量（バイパス流量）Ｖｂ と、ラジエータ１２に流れる冷却水の流量（ラジエータ流量）Ｖｒ の流量比を調整することができるようになっている。流量調整バルブ１９のロータリバルブは、リターンスプリング等の付勢手段によってラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置（バイパス流量Ｖｂ を最小にする回転位置）又はその近傍に付勢されている。
【００１６】
また、冷却水循環パイプ１４のうちの電動式ウォータポンプ１６の上流側には、電動式ウォータポンプ１６に流入する冷却水の温度（ポンプ水温）Ｔｐ を検出する第１の水温センサ２１（水温検出手段）が設けられ、バイパス流路１８には、バイパス流路１８を流れる冷却水の温度（バイパス水温）Ｔｂ を検出する第２の水温センサ２２（水温検出手段）が設けられている。また、冷却水循環パイプ１４のうちの流量調整バルブ１９の上流側には、ラジエータ１２から流出する冷却水の温度（ラジエータ水温）Ｔｒ を検出する第３の水温センサ２３（水温検出手段）が設けられている。尚、ラジエータ１２の近傍には、モータ２４で駆動される電動式冷却ファン２５が配置されている。
【００１７】
一方、エンジン１１の吸気管２６には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ２７が設けられ、このスロットルバルブ２７の下流側には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ２８が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられている。このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１８】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。
【００１９】
また、ＥＣＵ３０は、水温制御ルーチン（図示せず）を実行することで、水温制御手段として機能し、エンジン運転状態に応じて目標冷却水温Ｔｔｇを算出し、水温センサ２１で検出した実冷却水温（ポンプ水温）Ｔｐ を目標冷却水温Ｔｔｇに一致させるように流量調整バルブ１９を制御する。その際、ＥＣＵ３０は、ポンプ水温Ｔｐ とバイパス水温Ｔｂ とラジエータ水温Ｔｒ とに基づいてラジエータ流量Ｖｒ とバイパス流量Ｖｂ の実流量比Ｒを算出すると共に、目標冷却水温Ｔｔｇとバイパス水温Ｔｂ とラジエータ水温Ｔｒ とに基づいてラジエータ流量Ｖｒ とバイパス流量Ｖｂ の目標流量比Ｒｔｇを算出し、この実流量比Ｒと目標流量比Ｒｔｇとの差に基づいて流量調整バルブ１９をバルブ変更量を算出する。
【００２０】
更に、ＥＣＵ３０は、後述する図２乃至図４に示す各ルーチンを実行することで、流量調整バルブ１９のフェールセーフ制御を実行する。このフェールセーフ制御の概要を説明すると、まず、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差に基づいて流量調整バルブ１９の異常の有無を診断する。そして、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（異常の程度）がレベル１〜レベル３のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【００２１】
ここで、レベル１は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続するとエンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベルである。
【００２２】
また、レベル２は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ 以下であるが、第２のレベル判定値Ｋ２ （但し、Ｋ２ ＜Ｋ１ ）よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続すると、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベルである。
【００２３】
一方、レベル３は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ 以下であり、このまま通常の水温制御を継続しても、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである。
【００２４】
そして、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行する。スロットル開度制限制御では、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１ で制限することで、各気筒の充填空気量を大幅に制限して燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。また、減筒運転制御では、一部の気筒への燃料噴射を休止して、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。
【００２５】
また、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御のみを実行して、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２ （但しｆ２ ＞ｆ１ ）で制限することで、各気筒の充填空気量を制限して燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。
【００２６】
一方、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行する。
以下、ＥＣＵ３０が実行する図２乃至図４に示す流量調整バルブ１９のフェールセーフ制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２７】
［流量調整バルブのフェールセーフ制御］
図２に示す流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、アクセル開度等に基づいて目標スロットル開度ＴＨＲ０ を算出する。
【００２８】
この後、ステップ１０３に進み、後述する図３に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ１９の異常の有無を診断すると共に、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の上昇度合）がレベル１〜３のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【００２９】
この後、ステップ１０４に進み、異常レベルがレベル１又はレベル２であるか否かを判定し、異常レベルがレベル１又はレベル２であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、異常レベルがレベル１であるか否かを判定する。
【００３０】
このステップ１０５で、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Ｎｅに応じたスロットル開度制限値ｆ１（Ｎｅ） を算出し、この値をスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸとして設定する。
ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ）
【００３１】
尚、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ のマップは、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ が、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ よりも小さいスロットル開度になるように設定されている。
この後、ステップ１０７に進み、減筒運転制御を実行して、一部の気筒への燃料噴射を休止して残りの気筒でエンジン１１を運転する。
【００３２】
この後、ステップ１０９に進み、上記ステップ１０２で算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ と上記ステップ１０６で算出したレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ） とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。
【００３３】
以上の処理により、異常レベルがレベル１の場合には、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ） で制限（ガード処理）することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させ、更に、減筒運転制御による休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて、エンジン１１の発熱量を大幅に低減する。
【００３４】
一方、上記ステップ１０６で、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）であると判定された場合には、ステップ１０８に進み、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Ｎｅに応じたスロットル開度制限値ｆ２（Ｎｅ） を算出し、この値をスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸとして設定する。
ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ）
【００３５】
尚、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ のマップは、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ が、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ よりも大きいスロットル開度になるように設定されている。
【００３６】
この後、ステップ１０９に進み、上記ステップ１０２で算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ と上記ステップ１０８で算出したレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ） とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。
【００３７】
これにより、異常レベルがレベル２の場合には、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ） で制限（ガード処理）することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて、エンジン１１の発熱量を低減する。
【００３８】
これらのステップ１０４〜１０９の処理が特許請求の範囲でいう発熱量低減制御手段としての役割を果たす。
【００３９】
これに対して、上記ステップ１０４で、異常レベルがレベル１とレベル２のいずれでもない場合、つまり、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）又は流量調整バルブ１９の異常無しと判定された場合には、ステップ１１０に進み、上記ステップ１０２でアクセル開度等に基づいて算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ を、そのまま最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。この場合、発熱量低減制御は実行されない。
【００４０】
［異常診断及び異常レベル判定］
図３に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンは、図２のステップ１０３で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ２０２に進み、図示しない断線・短絡判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ライン等の断線・短絡の有無を判定する。
【００４１】
ここで、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインに断線が発生している場合には、アクチュエータ２０への通電が不能になるため、流量調整バルブ１９のロータリバルブがリターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータ１２による冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン１１のオーバーヒートを防止することができる。
【００４２】
これに対して、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインに短絡が発生した場合には、アクチュエータ２０に常時通電し続ける状態になって、流量調整バルブ１９のロータリバルブがラジエータ流量Ｖｒ を減少させる方向（バイパス流量Ｖｂ を増加させる方向）に移動する。このため、ラジエータ１２による冷却水の放熱量が減少して、冷却水によるエンジン冷却能力が低下し、エンジン１１がオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【００４３】
そこで、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインの電気的な短絡によるエンジン１１のオーバーヒートを防止するために、まず、ステップ２０３に進み、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインの電気的な短絡有りであるか否かを判定し、短絡有りと判定された場合には、ステップ２０４に進み、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０の電源を断電する。
【００４４】
このようにすれば、アクチュエータ２０への通電が断たれるため、流量調整バルブ１９のロータリバルブが、リターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータによる冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン１１のオーバーヒートを防止することができる。
【００４５】
この後、ステップ２０５に進み、後述する図４に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンを実行して、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差に基づいて流量調整バルブ１９の異常（例えば流量調整バルブ１９内への異物混入やバルブ固着等による動作異常）の有無を診断する。
【００４６】
この後、ステップ２０６に進み、流量調整バルブ１９の異常有りと診断されたか否かを判定し、流量調整バルブ１９の異常無しと診断された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４７】
一方、流量調整バルブ１９の異常有りと診断された場合には、ステップ２０７に進み、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定する。
【００４８】
これに対して、上記ステップ２０７で、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ 以下であると判定された場合には、ステップ２０９に進み、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ （但し、Ｋ２ ＜Ｋ１ ）よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ よりも大きいと判定された場合には、ステップ２１０に進み、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）であると判定する。
【００４９】
また、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ 以下であると判定された場合には、ステップ２１１に進み、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であると判定する。
これらのステップ２０６〜２１１の処理が特許請求の範囲でいう異常程度判定手段としての役割を果たす。
【００５０】
［流量調整バルブ異常診断］
図４に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンは、図３のステップ２０５で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ３０２に進み、異常診断実行条件が成立しているか否かを、例えば、エンジン運転状態が定常状態であるか否か等によって判定する。異常診断実行条件が成立していなければ、ステップ３０８に進み、後述するカウンタＣｎｔのカウント値を「０」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、異常診断実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ３０３に進み、目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の誤差を制御水温誤差Ｔｅ として求める。
Ｔｅ ＝｜Ｔｔｇ−Ｔｐ ｜
【００５２】
この後、ステップ３０４に進み、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値βよりも小さいか否かを判定する。この異常判定値βは、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じて設定する。
【００５３】
このステップ３０４で、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値βよりも小さいと判定された場合には、ステップ３０８に進み、後述するカウンタＣｎｔのカウント値を「０」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【００５４】
一方、ステップ３０４で、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上であると判定された場合には、ステップ３０５に進み、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上になっている状態の継続時間をカウントするカウンタＣｎｔのカウント値を「１」だけインクリメントした後、ステップ３０６に進み、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃを越えたか否かを判定する。その結果、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃ以下であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃを越えた場合、つまり、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上になっている状態の継続時間が所定値Ｃを越えた場合には、ステップ３０７に進み、流量調整バルブ１９の異常有りと判定して、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯し又は警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード）をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）に記憶して、本ルーチンを終了する。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、流量調整バルブ１９の異常の有無を診断し、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、発熱量低減制御（本実施形態ではスロットル開度制限制御や減筒運転制御）を実行するようにしたので、万一、流量調整バルブ１９の異常によって冷却水温が上昇してエンジン冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御によりエンジン１１の発熱量を低減させてエンジン温度の上昇を抑制することができ、エンジン１１のオーバーヒートを未然に防止することができる。これにより、流量調整バルブ１９の異常時でも、エンジン１１のオーバーヒートを発生させることなく、車両を退避走行させることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（例えば目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の上昇度合）を判定する。そして、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）の場合には、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１ で制限するスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行してエンジン１１の発熱量を大幅に低減する。一方、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）の場合には、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２ で制限するスロットル開度制限制御のみを実行して、エンジン１１の発熱量を低減する。このようにすれば、異常レベルに応じて発熱量低減制御によるエンジン１１の発熱量の低減幅を可変することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけエンジン１１の発熱量を低減するとができる。これにより、エンジン１１の発熱量を必要以上に低減することを防止して、発熱量低減制御によるエンジン１１の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【００５８】
また、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、エンジン１１に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水によるエンジン冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、流量調整バルブ１９の異常有りと診断した場合でも、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であれば、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行するようにしたので、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどない状況下で、発熱量低減制御を実行せずに済み、発熱量低減制御によるエンジン１１の運転性能の低下を回避することができる。
【００６０】
尚、本実施形態では、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御を実行するようにしたが、発熱量低減制御として燃料カット制御を実行するようにしても良い。燃料カットを実行すれば、その分だけ燃焼熱量を減少させることができるので、エンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６１】
また、筒内噴射エンジンのように成層リーン燃焼可能なエンジンの場合には、発熱量低減制御として成層リーン燃焼制御を実行するようにしても良い。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させることで、各気筒の燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６２】
また、吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を可変する可変バルブ機構を備えたシステムの場合には、発熱量低減制御としてバルブ制御量変更制御を実行するようにしても良い。吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、エンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６３】
これらのスロットル開度制限、減筒運転、燃料カット、成層リーン燃焼、バルブ制御量変更等の発熱量低減制御の制御項目は、１つ制御項目のみを実行するようにしても良いが、２つ以上の制御項目を組み合わせて実行するようにしても良い。また、異常レベルに応じて発熱量低減制御の制御項目の組み合わせや制御量を変更するようにしても良い。
【００６４】
また、本実施形態では、異常レベルを３段階で判定したが、異常レベルを２段階又は４段階以上で判定するようにしても良い。
また、フェールセーフ制御を簡略化するために、異常レベルの判定を省略して、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、常に同じ制御項目と制御量の発熱量低減制御を実行するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４との合流部に流量調整バルブ１９を設けることで、バイパス流量Ｖｂ とラジエータ流量Ｖｒ を１つの流量調整バルブ１９で制御するようにしたが、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４にそれぞれ流量調整バルブを設けて、バイパス流量Ｖｂ とラジエータ流量Ｖｒ を２つの流量調整バルブで制御するようにしても良い。この場合は、２つの流量調整バルブが正常に動作しているか否かを診断し、２つの流量調整バルブのうちのいずれか一方でも異常と判定された場合に、発熱量低減制御を実行するようにすれば良い。
【００６６】
その他、本発明は、水温センサの取付位置を適宜変更しても良く、例えば、水温センサをエンジン１１の冷却水出口に近い位置に設置しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における冷却系の概略構成図
【図２】流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】異常診断及び異常レベル判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】流量調整バルブ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…ラジエータ、１８…バイパス流路、１９…流量調整バルブ、２１，２２，２３…水温センサ（水温検出手段）、２７…スロットルバルブ、３０…ＥＣＵ（水温制御手段，異常診断手段，発熱量低減制御手段，異常程度判定手段）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータをバイパスして流れる冷却水の流量を流量調整バルブにより制御して冷却水温を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関（エンジン）の冷却システムおいては、燃費向上の観点から内燃機関の早期暖機や摩擦損失低減を目的として、例えば、特許文献１（特開２０００−４５７７３号公報）に記載されているように、冷却水がラジエータをバイパスして流れるバイパス流路を設けると共に、このバイパス流路を流れる冷却水の流量（バイパス流量）とラジエータを流れる冷却水の流量（ラジエータ流量）を調整可能な流量調整バルブを設け、水温センサで検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように、流量調整バルブを制御してバイパス流量とラジエータ流量の流量比を調整することで、冷却水温を精度良く制御する新たな冷却システムが開発されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４５７７３号公報（第２頁等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した流量調整バルブを備えた冷却システムでは、万一、流量調整バルブ内への異物混入やその駆動回路の故障等により流量調整バルブが正常に動作しなくなって、ラジエータ流量が正常時よりも減少する異常状態が発生すると、ラジエータによる冷却水の放熱量が減少して、エンジンに流入する冷却水温が正常時よりも高くなるため、冷却水によるエンジン冷却能力が低下して、エンジンがオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、流量調整バルブの異常による内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、流量調整バルブの異常の有無を異常診断手段により診断し、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、内燃機関の発熱量を低減する制御（以下「発熱量低減制御」という）を発熱量低減制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、万一、流量調整バルブの異常によって内燃機関に流入する冷却水温が上昇して内燃機関の冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減させて機関温度の上昇を抑制することができて、内燃機関のオーバーヒートを未然に防止することができる。
【０００７】
この場合、発熱量低減制御により内燃機関の発熱量を低減するほど、オーバーヒート防止効果を高めることができるが、一般に、内燃機関の発熱量（主に燃焼熱量）を低減する制御は、内燃機関の出力を低下させる方向に作用するため、内燃機関の発熱量を低減するほど、内燃機関の出力が低下して運転性能が低下してしまう。
【０００８】
このような事情を考慮して、請求項２のように、流量調整バルブの異常有りと診断したときに、そのときの異常の程度を異常程度判定手段により判定し、判定した異常の程度に応じて発熱量低減制御の対象となる制御項目及び／又は制御量を設定するようにすると良い。流量調整バルブの異常時には、そのときの異常の程度（例えば目標冷却水温に対する実冷却水温の上昇度合）によってオーバーヒートを防止するのに必要となる内燃機関の発熱量の低減幅が異なってくるため、異常の程度に応じて発熱量低減制御の制御項目や制御量を設定すれば、異常の程度に応じて発熱量低減制御による内燃機関の発熱量の低減幅を適正に調整することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけ内燃機関の発熱量を低減することができる。これにより、発熱量低減制御時に内燃機関の発熱量を必要以上に低減する事態を回避することができて、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【０００９】
また、流量調整バルブの異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、内燃機関に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水による内燃機関の冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、オーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【００１０】
そこで、請求項３のように、流量調整バルブの異常有りと診断された場合でも、その異常の程度が所定レベル以下であれば、発熱量低減制御を行わないようにしても良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常が発生しても、その異常の程度がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである場合には、発熱量低減制御を行わずに済み、発熱量低減制御による内燃機関の運転性能の低下を回避することができる。
【００１１】
また、発熱量低減制御の具体的な方法としては、請求項４のように、スロットル開度制限、燃料カット、成層リーン燃焼、減筒運転、吸気側及び／又は排気側の可変バルブ機構の制御量変更のうちの少なくとも１つにより発熱量低減制御を実行するようにすると良い。
【００１２】
例えば、スロットル開度を制限すれば、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、燃料カットを実行すれば、その分だけ内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させことで、各気筒の燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、減筒運転では、一部の気筒への燃料噴射を休止するので、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて内燃機関の発熱量を減少させることができる。また、吸気側及び／又は排気側の可変バルブ機構の制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、内燃機関の燃焼熱量、発熱量を減少させることができる。
【００１３】
また、流量調整バルブの異常診断方法としては、例えば、請求項５のように、水温検出手段で検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように流量調整バルブを制御するシステムの場合、冷却水温制御の実行中に水温検出手段で検出した冷却水温と目標冷却水温とを比較して流量調整バルブの異常の有無を診断するようにすると良い。このようにすれば、流量調整バルブの異常の有無を精度良く診断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて冷却系全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の冷却水通路（ウォータジャケット）の出口とラジエータ１２の入口とが冷却水循環パイプ１３によって接続され、ラジエータ１２の出口とエンジン１１の冷却水通路の入口とが冷却水循環パイプ１４によって接続されている。この冷却水循環パイプ１４の途中に、モータ１５で駆動される電動式ウォータポンプ１６が設けられている。これにより、エンジン１１の冷却水通路→冷却水循環パイプ１３→ラジエータ１２→冷却水循環パイプ１４（電動式ウォータポンプ１６）→エンジン１１の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循環回路１７が構成されている。
【００１５】
この冷却水循環回路１７には、ラジエータ１２と並列にバイパス流路１８が設けられ、このバイパス流路１８の両端が冷却水循環パイプ１３，１４の途中に接続されている。そして、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４との合流部に、流量調整バルブ１９が設けられている。この流量調整バルブ１９は、モータ等のアクチュエータ２０によってロータリバルブ（図示せず）を回動駆動することで、バイパス流路１８に流れる冷却水の流量（バイパス流量）Ｖｂ と、ラジエータ１２に流れる冷却水の流量（ラジエータ流量）Ｖｒ の流量比を調整することができるようになっている。流量調整バルブ１９のロータリバルブは、リターンスプリング等の付勢手段によってラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置（バイパス流量Ｖｂ を最小にする回転位置）又はその近傍に付勢されている。
【００１６】
また、冷却水循環パイプ１４のうちの電動式ウォータポンプ１６の上流側には、電動式ウォータポンプ１６に流入する冷却水の温度（ポンプ水温）Ｔｐ を検出する第１の水温センサ２１（水温検出手段）が設けられ、バイパス流路１８には、バイパス流路１８を流れる冷却水の温度（バイパス水温）Ｔｂ を検出する第２の水温センサ２２（水温検出手段）が設けられている。また、冷却水循環パイプ１４のうちの流量調整バルブ１９の上流側には、ラジエータ１２から流出する冷却水の温度（ラジエータ水温）Ｔｒ を検出する第３の水温センサ２３（水温検出手段）が設けられている。尚、ラジエータ１２の近傍には、モータ２４で駆動される電動式冷却ファン２５が配置されている。
【００１７】
一方、エンジン１１の吸気管２６には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ２７が設けられ、このスロットルバルブ２７の下流側には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ２８が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられている。このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１８】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。
【００１９】
また、ＥＣＵ３０は、水温制御ルーチン（図示せず）を実行することで、水温制御手段として機能し、エンジン運転状態に応じて目標冷却水温Ｔｔｇを算出し、水温センサ２１で検出した実冷却水温（ポンプ水温）Ｔｐ を目標冷却水温Ｔｔｇに一致させるように流量調整バルブ１９を制御する。その際、ＥＣＵ３０は、ポンプ水温Ｔｐ とバイパス水温Ｔｂ とラジエータ水温Ｔｒ とに基づいてラジエータ流量Ｖｒ とバイパス流量Ｖｂ の実流量比Ｒを算出すると共に、目標冷却水温Ｔｔｇとバイパス水温Ｔｂ とラジエータ水温Ｔｒ とに基づいてラジエータ流量Ｖｒ とバイパス流量Ｖｂ の目標流量比Ｒｔｇを算出し、この実流量比Ｒと目標流量比Ｒｔｇとの差に基づいて流量調整バルブ１９をバルブ変更量を算出する。
【００２０】
更に、ＥＣＵ３０は、後述する図２乃至図４に示す各ルーチンを実行することで、流量調整バルブ１９のフェールセーフ制御を実行する。このフェールセーフ制御の概要を説明すると、まず、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差に基づいて流量調整バルブ１９の異常の有無を診断する。そして、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（異常の程度）がレベル１〜レベル３のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【００２１】
ここで、レベル１は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続するとエンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベルである。
【００２２】
また、レベル２は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ 以下であるが、第２のレベル判定値Ｋ２ （但し、Ｋ２ ＜Ｋ１ ）よりも大きく、このまま通常の水温制御を継続すると、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベルである。
【００２３】
一方、レベル３は、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ 以下であり、このまま通常の水温制御を継続しても、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベルである。
【００２４】
そして、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行する。スロットル開度制限制御では、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１ で制限することで、各気筒の充填空気量を大幅に制限して燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。また、減筒運転制御では、一部の気筒への燃料噴射を休止して、その休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。
【００２５】
また、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的少ないレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御のみを実行して、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２ （但しｆ２ ＞ｆ１ ）で制限することで、各気筒の充填空気量を制限して燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減する。
【００２６】
一方、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であると判定された場合には、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行する。
以下、ＥＣＵ３０が実行する図２乃至図４に示す流量調整バルブ１９のフェールセーフ制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２７】
［流量調整バルブのフェールセーフ制御］
図２に示す流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、アクセル開度等に基づいて目標スロットル開度ＴＨＲ０ を算出する。
【００２８】
この後、ステップ１０３に進み、後述する図３に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ１９の異常の有無を診断すると共に、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の上昇度合）がレベル１〜３のうちのいずれのレベルであるかを判定する。
【００２９】
この後、ステップ１０４に進み、異常レベルがレベル１又はレベル２であるか否かを判定し、異常レベルがレベル１又はレベル２であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、異常レベルがレベル１であるか否かを判定する。
【００３０】
このステップ１０５で、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Ｎｅに応じたスロットル開度制限値ｆ１（Ｎｅ） を算出し、この値をスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸとして設定する。
ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ）
【００３１】
尚、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ のマップは、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ が、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ よりも小さいスロットル開度になるように設定されている。
この後、ステップ１０７に進み、減筒運転制御を実行して、一部の気筒への燃料噴射を休止して残りの気筒でエンジン１１を運転する。
【００３２】
この後、ステップ１０９に進み、上記ステップ１０２で算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ と上記ステップ１０６で算出したレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ） とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。
【００３３】
以上の処理により、異常レベルがレベル１の場合には、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１（Ｎｅ） で制限（ガード処理）することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させ、更に、減筒運転制御による休止気筒の分だけ燃焼熱量を減少させて、エンジン１１の発熱量を大幅に低減する。
【００３４】
一方、上記ステップ１０６で、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）であると判定された場合には、ステップ１０８に進み、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ のマップを検索して、現在のエンジン回転速度Ｎｅに応じたスロットル開度制限値ｆ２（Ｎｅ） を算出し、この値をスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸとして設定する。
ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ）
【００３５】
尚、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ のマップは、レベル２用のスロットル開度制限値ｆ２ が、レベル１用のスロットル開度制限値ｆ１ よりも大きいスロットル開度になるように設定されている。
【００３６】
この後、ステップ１０９に進み、上記ステップ１０２で算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ と上記ステップ１０８で算出したレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ） とを比較して、小さい方を最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。
【００３７】
これにより、異常レベルがレベル２の場合には、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２（Ｎｅ） で制限（ガード処理）することで、各気筒の充填空気量を制限して各気筒の燃焼熱量を減少させて、エンジン１１の発熱量を低減する。
【００３８】
これらのステップ１０４〜１０９の処理が特許請求の範囲でいう発熱量低減制御手段としての役割を果たす。
【００３９】
これに対して、上記ステップ１０４で、異常レベルがレベル１とレベル２のいずれでもない場合、つまり、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）又は流量調整バルブ１９の異常無しと判定された場合には、ステップ１１０に進み、上記ステップ１０２でアクセル開度等に基づいて算出した目標スロットル開度ＴＨＲ０ を、そのまま最終目標スロットル開度ＴＨＲに設定する。この場合、発熱量低減制御は実行されない。
【００４０】
［異常診断及び異常レベル判定］
図３に示す異常診断及び異常レベル判定ルーチンは、図２のステップ１０３で起動されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ２０２に進み、図示しない断線・短絡判定ルーチンを実行して、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ライン等の断線・短絡の有無を判定する。
【００４１】
ここで、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインに断線が発生している場合には、アクチュエータ２０への通電が不能になるため、流量調整バルブ１９のロータリバルブがリターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータ１２による冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン１１のオーバーヒートを防止することができる。
【００４２】
これに対して、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインに短絡が発生した場合には、アクチュエータ２０に常時通電し続ける状態になって、流量調整バルブ１９のロータリバルブがラジエータ流量Ｖｒ を減少させる方向（バイパス流量Ｖｂ を増加させる方向）に移動する。このため、ラジエータ１２による冷却水の放熱量が減少して、冷却水によるエンジン冷却能力が低下し、エンジン１１がオーバーヒートしてしまう可能性がある。
【００４３】
そこで、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインの電気的な短絡によるエンジン１１のオーバーヒートを防止するために、まず、ステップ２０３に進み、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０や電源ラインの電気的な短絡有りであるか否かを判定し、短絡有りと判定された場合には、ステップ２０４に進み、流量調整バルブ１９のアクチュエータ２０の電源を断電する。
【００４４】
このようにすれば、アクチュエータ２０への通電が断たれるため、流量調整バルブ１９のロータリバルブが、リターンスプリング等の付勢手段の付勢力によりラジエータ流量Ｖｒ を最大にする回転位置又はその近傍に移動する。これにより、ラジエータによる冷却水の放熱量が増加して、冷却水によるエンジン冷却能力が上昇するため、エンジン１１のオーバーヒートを防止することができる。
【００４５】
この後、ステップ２０５に進み、後述する図４に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンを実行して、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差に基づいて流量調整バルブ１９の異常（例えば流量調整バルブ１９内への異物混入やバルブ固着等による動作異常）の有無を診断する。
【００４６】
この後、ステップ２０６に進み、流量調整バルブ１９の異常有りと診断されたか否かを判定し、流量調整バルブ１９の異常無しと診断された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４７】
一方、流量調整バルブ１９の異常有りと診断された場合には、ステップ２０７に進み、水温センサ２１で検出した実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ よりも大きいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）であると判定する。
【００４８】
これに対して、上記ステップ２０７で、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第１のレベル判定値Ｋ１ 以下であると判定された場合には、ステップ２０９に進み、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ （但し、Ｋ２ ＜Ｋ１ ）よりも大きいか否かを判定する。その結果、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ よりも大きいと判定された場合には、ステップ２１０に進み、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）であると判定する。
【００４９】
また、実冷却水温Ｔｐ と目標冷却水温Ｔｔｇとの温度差が、第２のレベル判定値Ｋ２ 以下であると判定された場合には、ステップ２１１に進み、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であると判定する。
これらのステップ２０６〜２１１の処理が特許請求の範囲でいう異常程度判定手段としての役割を果たす。
【００５０】
［流量調整バルブ異常診断］
図４に示す流量調整バルブ異常診断ルーチンは、図３のステップ２０５で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、入力処理を実行して各種センサの出力等を読み込んだ後、ステップ３０２に進み、異常診断実行条件が成立しているか否かを、例えば、エンジン運転状態が定常状態であるか否か等によって判定する。異常診断実行条件が成立していなければ、ステップ３０８に進み、後述するカウンタＣｎｔのカウント値を「０」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、異常診断実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ３０３に進み、目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の誤差を制御水温誤差Ｔｅ として求める。
Ｔｅ ＝｜Ｔｔｇ−Ｔｐ ｜
【００５２】
この後、ステップ３０４に進み、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値βよりも小さいか否かを判定する。この異常判定値βは、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じて設定する。
【００５３】
このステップ３０４で、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値βよりも小さいと判定された場合には、ステップ３０８に進み、後述するカウンタＣｎｔのカウント値を「０」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【００５４】
一方、ステップ３０４で、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上であると判定された場合には、ステップ３０５に進み、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上になっている状態の継続時間をカウントするカウンタＣｎｔのカウント値を「１」だけインクリメントした後、ステップ３０６に進み、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃを越えたか否かを判定する。その結果、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃ以下であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、カウンタＣｎｔのカウント値が所定値Ｃを越えた場合、つまり、制御水温誤差Ｔｅ が異常判定値β以上になっている状態の継続時間が所定値Ｃを越えた場合には、ステップ３０７に進み、流量調整バルブ１９の異常有りと判定して、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯し又は警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード）をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）に記憶して、本ルーチンを終了する。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、流量調整バルブ１９の異常の有無を診断し、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、発熱量低減制御（本実施形態ではスロットル開度制限制御や減筒運転制御）を実行するようにしたので、万一、流量調整バルブ１９の異常によって冷却水温が上昇してエンジン冷却能力が低下した場合でも、発熱量低減制御によりエンジン１１の発熱量を低減させてエンジン温度の上昇を抑制することができ、エンジン１１のオーバーヒートを未然に防止することができる。これにより、流量調整バルブ１９の異常時でも、エンジン１１のオーバーヒートを発生させることなく、車両を退避走行させることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、そのときの異常レベル（例えば目標冷却水温Ｔｔｇに対する実冷却水温Ｔｐ の上昇度合）を判定する。そして、異常レベルがレベル１（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が高いレベル）の場合には、スロットル開度をレベル１用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ１ で制限するスロットル開度制限制御と減筒運転制御の両方を実行してエンジン１１の発熱量を大幅に低減する。一方、異常レベルがレベル２（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性が比較的低いレベル）の場合には、スロットル開度をレベル２用のスロットル開度制限値ＴＨＲＭＸ＝ｆ２ で制限するスロットル開度制限制御のみを実行して、エンジン１１の発熱量を低減する。このようにすれば、異常レベルに応じて発熱量低減制御によるエンジン１１の発熱量の低減幅を可変することができて、オーバーヒートを防止するのに必要な分だけエンジン１１の発熱量を低減するとができる。これにより、エンジン１１の発熱量を必要以上に低減することを防止して、発熱量低減制御によるエンジン１１の運転性能の低下を必要最小限にとどめることができる。
【００５８】
また、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときでも、例えば、ラジエータ流量が正常時よりも増加する異常状態、或は、ラジエータ流量が正常時よりも少しだけ減少する異常状態になっている場合には、エンジン１１に流入する冷却水温が上昇しないか、上昇しても、その上昇幅が小さいため、冷却水によるエンジン冷却能力はほとんど低下しない。このような場合には、発熱量低減制御を実行しなくても、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないと思われる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、流量調整バルブ１９の異常有りと診断した場合でも、異常レベルがレベル３（エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどないレベル）であれば、発熱量低減制御を行わず、正常時と同じ制御を実行するようにしたので、エンジン１１がオーバーヒートに至る可能性がほとんどない状況下で、発熱量低減制御を実行せずに済み、発熱量低減制御によるエンジン１１の運転性能の低下を回避することができる。
【００６０】
尚、本実施形態では、発熱量低減制御としてスロットル開度制限制御と減筒運転制御を実行するようにしたが、発熱量低減制御として燃料カット制御を実行するようにしても良い。燃料カットを実行すれば、その分だけ燃焼熱量を減少させることができるので、エンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６１】
また、筒内噴射エンジンのように成層リーン燃焼可能なエンジンの場合には、発熱量低減制御として成層リーン燃焼制御を実行するようにしても良い。成層リーン燃焼では、リーン混合気を燃焼させることで、各気筒の燃焼熱量を減少させてエンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６２】
また、吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を可変する可変バルブ機構を備えたシステムの場合には、発熱量低減制御としてバルブ制御量変更制御を実行するようにしても良い。吸気バルブや排気バルブのバルブ制御量（バルブタイミング、バルブリフト量等）を、各気筒の充填空気量が減少する方向に変更すれば、スロットル開度を制限する場合と同じように、エンジン１１の発熱量を低減することができる。
【００６３】
これらのスロットル開度制限、減筒運転、燃料カット、成層リーン燃焼、バルブ制御量変更等の発熱量低減制御の制御項目は、１つ制御項目のみを実行するようにしても良いが、２つ以上の制御項目を組み合わせて実行するようにしても良い。また、異常レベルに応じて発熱量低減制御の制御項目の組み合わせや制御量を変更するようにしても良い。
【００６４】
また、本実施形態では、異常レベルを３段階で判定したが、異常レベルを２段階又は４段階以上で判定するようにしても良い。
また、フェールセーフ制御を簡略化するために、異常レベルの判定を省略して、流量調整バルブ１９の異常有りと診断したときに、常に同じ制御項目と制御量の発熱量低減制御を実行するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４との合流部に流量調整バルブ１９を設けることで、バイパス流量Ｖｂ とラジエータ流量Ｖｒ を１つの流量調整バルブ１９で制御するようにしたが、バイパス流路１８と冷却水循環パイプ１４にそれぞれ流量調整バルブを設けて、バイパス流量Ｖｂ とラジエータ流量Ｖｒ を２つの流量調整バルブで制御するようにしても良い。この場合は、２つの流量調整バルブが正常に動作しているか否かを診断し、２つの流量調整バルブのうちのいずれか一方でも異常と判定された場合に、発熱量低減制御を実行するようにすれば良い。
【００６６】
その他、本発明は、水温センサの取付位置を適宜変更しても良く、例えば、水温センサをエンジン１１の冷却水出口に近い位置に設置しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における冷却系の概略構成図
【図２】流量調整バルブのフェールセーフ制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】異常診断及び異常レベル判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】流量調整バルブ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…ラジエータ、１８…バイパス流路、１９…流量調整バルブ、２１，２２，２３…水温センサ（水温検出手段）、２７…スロットルバルブ、３０…ＥＣＵ（水温制御手段，異常診断手段，発熱量低減制御手段，異常程度判定手段）。
Claims (5)
- ラジエータをバイパスして流れる冷却水の流量を調整可能な流量調整バルブと、この流量調整バルブを制御して冷却水温を制御する水温制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記流量調整バルブの異常の有無を診断する異常診断手段と、
前記異常診断手段により前記流量調整バルブの異常有りと診断されたときに、内燃機関の発熱量を低減する制御（以下「発熱量低減制御」という）を実行する発熱量低減制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記異常診断手段により前記流量調整バルブの異常有りと診断されたときに、そのときの異常の程度を判定する異常程度判定手段を備え、
前記発熱量低減制御手段は、前記異常程度判定手段で判定した異常の程度に応じて前記発熱量低減制御の対象となる制御項目及び／又は制御量を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記発熱量低減制御手段は、前記異常診断手段で前記流量調整バルブの異常有りと診断された場合でも、前記異常程度判定手段で判定された異常の程度が所定レベル以下であれば、前記発熱量低減制御を行わないようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記発熱量低減制御手段は、スロットル開度制限、燃料カット、成層リーン燃焼、減筒運転、吸気側及び／又は排気側の可変バルブ機構の制御量変更のうちの少なくとも１つにより前記発熱量低減制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 冷却水温を検出する水温検出手段を備え、
前記水温制御手段は、前記水温検出手段で検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるように前記流量調整バルブを制御し、
前記異常診断手段は、前記水温制御手段による冷却水温制御の実行中に前記水温検出手段で検出した冷却水温と目標冷却水温とを比較して前記流量調整バルブの異常の有無を診断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
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