JP5308626B2 - Cooling system failure diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、水冷式内燃機関の冷却系の故障を判定する、故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis apparatus that determines a failure in a cooling system of a water-cooled internal combustion engine.
一般に、水冷式の内燃機関では、機関を過剰な温度上昇を防止するために機関内に冷却用の水路と、冷却水を循環させるウォータポンプと、上昇した冷却水を大気に放熱させるラジエータと、冷却水温に応じてラジエータへの水路に切り換えるサーモスタットを備えている。 In general, in a water-cooled internal combustion engine, in order to prevent an excessive increase in temperature of the engine, a cooling water passage, a water pump that circulates the cooling water, a radiator that radiates the raised cooling water to the atmosphere, It has a thermostat that switches to the water path to the radiator according to the cooling water temperature.
これらは、エンジン始動直後，暖機運転時等、冷却水温が所定値（通常８０℃）より低い場合にはサーモスタットが閉弁し、一方、冷却水温が所定値より高くなったときは、サーモスタットが開弁状態となり、機関内とラジエータとの間で冷却水を循環させる。 When the cooling water temperature is lower than a predetermined value (usually 80 ° C.) immediately after the engine is started or during warm-up operation, the thermostat is closed. On the other hand, when the cooling water temperature is higher than the predetermined value, the thermostat is The valve is opened, and the cooling water is circulated between the engine and the radiator.
さらに、ラジエータは車両の走行風や、ラジエータを冷却する手段(ラジエータファン)によって冷却水の熱を大気に放熱させ、冷却水の過上昇（オーバーヒート）を防止している。 Further, the radiator dissipates the heat of the cooling water to the atmosphere by the vehicle running wind and the means for cooling the radiator (radiator fan) to prevent the cooling water from excessively rising (overheating).
また冷却水を循環させるためのポンプは機関の出力軸より駆動させる方式のほかに、必要に応じた冷却流量に制御を行う、電動式のポンプの採用がある。 In addition to the method of driving the cooling water from the engine output shaft, there is an electric pump that controls the cooling flow rate as required.
前述の機関冷却系の構成部品が故障すると、たとえば、ウォータポンプまたはラジエータファンが停止状態で固定した故障が発生した場合、冷却水温が過剰に上昇し、機関破損の恐れがある。一方、ウォータポンプまたはラジエータファンが起動状態で固定した故障が発生した場合またはサーモスタットが開弁状態で固定した故障が発生した場合は、冷却水温が基準の温度に達しない、または達するまでに時間がかかり、機関冷却水の昇温が妨げられて、燃費の悪化や排気エミッションの増加、さらに車両のヒータ性能の悪化を招いてしまう恐れがある。 If the above-described engine cooling system components fail, for example, if a failure occurs in which the water pump or the radiator fan is fixed in a stopped state, the cooling water temperature will rise excessively and the engine may be damaged. On the other hand, if a failure occurs when the water pump or radiator fan is fixed in the start-up state or if a failure occurs when the thermostat is fixed while the thermostat is open, the cooling water temperature does not reach the reference temperature or it takes time to reach it. As a result, the temperature rise of the engine cooling water is hindered, which may lead to deterioration of fuel consumption, increase of exhaust emission, and further deterioration of heater performance of the vehicle.
そこで、冷却系の故障を判定する技術として、たとえば、サーモスタットが開いたままとなる開故障の故障診断である特許文献１が提案されている。 Thus, as a technique for determining a failure in the cooling system, for example, Patent Document 1 is proposed which is a failure diagnosis of an open failure in which a thermostat remains open.
上記公報の故障診断は、エンジン始動からの燃料消費量が所定量以上である時、冷却水温の上昇が少ない時にサーモスタットを故障と判定している。 In the failure diagnosis of the above publication, when the fuel consumption from the start of the engine is equal to or greater than a predetermined amount, the thermostat is determined to be defective when the rise in the coolant temperature is small.
前述の発明は、いずれも機関運転中の冷却水温の変化割合をもって故障を判定する技術であり、機関の負荷による発熱状態や、運転状態による走行風等の影響により、より正確な判定を求める要求に答えられないという課題がある。 Each of the above-mentioned inventions is a technique for determining a failure based on the rate of change in cooling water temperature during engine operation, and a request for more accurate determination due to the influence of heat generated by the engine load, traveling wind, etc. There is a problem that cannot be answered.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、機関の運転状態に影響されない安定した故障判定を提供することと、またその故障の内容を特定する故障診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide stable failure determination that is not affected by the operating state of the engine and to identify the content of the failure. It is to provide a failure diagnosis apparatus.
前記目的を達成すべく、本発明の請求項１にあっては、機関運転停止後にウォータポンプとラジエータファンおよびサーモスタットが動作したときの機関冷却水の温度変化によって故障を判定することで、機関の発熱状態や走行風などの影響を排除することが可能となる。 In order to achieve the above object, according to claim 1 of the present invention, a failure is determined by a temperature change of the engine cooling water when the water pump, the radiator fan, and the thermostat are operated after the engine is stopped. It becomes possible to eliminate the influence of the heat generation state and traveling wind.
請求項２においては、特に機関停止後にウォータポンプとラジエータファンを停止させ、そのときの冷却水温の変化量割合でウォータポンプとラジエータファンの故障を判定する。機関停止後にウォータポンプとラジエータファンが停止すると、冷却水の循環や、走行風などによる放熱がなくなり、冷却水温は一定期間上昇する。ここで、水温が下降する場合は、ウォータポンプまたはラジエータファンが起動状態のまま停止できない、起動状態固定の故障が考えられる。 In the present invention, the water pump and the radiator fan are stopped particularly after the engine is stopped, and the failure of the water pump and the radiator fan is determined based on the change rate of the cooling water temperature at that time. When the water pump and the radiator fan are stopped after the engine is stopped, the cooling water circulates and no heat is dissipated due to traveling wind, and the cooling water temperature rises for a certain period. Here, when the water temperature falls, there is a possibility that the water pump or the radiator fan cannot be stopped in the activated state and the activated state is fixed.
請求項３においては、請求項２実施時の冷却水温の下降が著しい場合は、ウォータポンプが起動状態のまま停止できない故障のほか、ラジエータファンも停止できない起動状態で固定となった故障が考えられる。 In claim 3, if the cooling water temperature significantly drops during the execution of claim 2, there is a failure that cannot be stopped while the water pump is in an activated state, or a failure that is fixed in an activated state in which the radiator fan cannot be stopped. .
請求項４にあっては、ウォータポンプとラジエータファンを停止状態から起動させた場合、ラジエータからの放熱によって冷却水温は低下するが、冷却水温低下が少ない場合は、ウォータポンプまたはラジエータファンが起動することができない停止状態で固定しているか、性能が低下した故障が考えられる。 According to claim 4, when the water pump and the radiator fan are started from a stopped state, the cooling water temperature is lowered by heat radiation from the radiator, but the water pump or the radiator fan is started when there is little decrease in the cooling water temperature. Possible faults are fixed in a stopped state that cannot be performed or performance is degraded.
請求項５にあっては、請求項４実施時の冷却水温がほとんど下降しないまたは上昇し続ける場合は、ウォータポンプが起動できない故障のほか、ラジエータファンも性能が低下した故障が考えられる。 In claim 5, when the cooling water temperature at the time of implementation of claim 4 hardly decreases or continues to increase, it is conceivable that not only the water pump cannot be started but also the radiator fan has deteriorated performance.
請求項６にあっては、ウォータポンプとラジエータファンを起動させた状態において、サーモスタット開弁設定温度よりも上の冷却水温では、ラジエータからの放熱により、所定時間の冷却水温低下量は大きいが、サーモスタット開弁設定温度よりも下の冷却水温では、ラジエータへの冷却水の循環がサーモスタットにより遮断されるために、所定時間の冷却水温低下量は小さい。よってサーモスタット開弁設定温度より上の時と下との時での、所定時間の冷却水温の低下量の偏差が小さい場合は、サーモスタットが開弁状態で固定となった故障が考えられる。 In claim 6, in the state where the water pump and the radiator fan are activated, at the cooling water temperature above the thermostat valve opening set temperature, the cooling water temperature decrease amount for a predetermined time is large due to heat radiation from the radiator. At the cooling water temperature lower than the thermostat valve opening set temperature, the circulation of the cooling water to the radiator is blocked by the thermostat, so that the cooling water temperature decrease amount for a predetermined time is small. Therefore, when the deviation of the cooling water temperature decrease amount for a predetermined time between the temperature above and below the thermostat valve opening set temperature is small, there may be a failure in which the thermostat is fixed in the valve opening state.
請求項７にあっては、請求項２または３において、ウォータポンプまたはラジエータファンが停止できない起動状態固定の故障と判定された場合は、請求項４または５のウォータポンプおよびラジエータファンの性能低下の故障を判定する動作を正常に実施できないため、請求項４および５の診断を禁止するものである。 In claim 7, when it is determined in claim 2 or 3 that the water pump or the radiator fan is in a fixed starting state in which the water pump or the radiator fan cannot be stopped, the performance degradation of the water pump and the radiator fan in claim 4 or 5 is reduced. The diagnosis according to claims 4 and 5 is prohibited because the operation for determining a failure cannot be performed normally.
請求項８にあっては、請求項４または５において、ウォータポンプおよびラジエータファンの性能低下の故障と判定された場合は、冷却水の循環やラジエータからの放熱作用が十分に機能しないことにより、請求項６のサーモスタットの故障を正常に判定できないため、請求項６の診断を禁止するものである。 In claim 8, when it is determined in claim 4 or 5 that the water pump and the radiator fan are degraded in performance, the cooling water circulation and the heat dissipation action from the radiator do not function sufficiently. Since the failure of the thermostat of claim 6 cannot be determined normally, the diagnosis of claim 6 is prohibited.
本発明の内燃機関の冷却系故障診断装置は、機関停止後の冷却水温の温度変化によってウォータポンプ，ラジエータファンおよびサーモスタットの故障診断を実施することで、機関からの発熱や、走行風などといった外乱に左右されることなく、安定した冷却系の故障診断が可能となる。 The internal combustion engine cooling system failure diagnosis apparatus according to the present invention performs failure diagnosis of the water pump, the radiator fan, and the thermostat based on the temperature change of the cooling water temperature after the engine stops, thereby generating disturbances such as heat generation from the engine and running wind. This makes it possible to perform a stable failure diagnosis of the cooling system without being affected by the above.
以下、図面に基づいて本発明に係る内燃機関の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本実施形態の内燃機関の冷却系の故障診断装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示したものである。 FIG. 1 shows an overall configuration of an engine system including a failure diagnosis device for a cooling system of an internal combustion engine according to the present embodiment.
本実施例の内燃機関は、直列４気筒エンジンであり、エアクリーナ１の入り口部２から吸入された空気は、吸気ダクト３を通ってスロットルボディ４に入る。該吸気ダクト３には、吸気空気量を検出する空気流量計（エアフローメータ５）さらに該スロットルスロットルボディ４には、空気流量を制御する絞り弁６、及び該絞り弁６の開度を計測するスロットルセンサ７が各々の適宣位置に設置されている。また、スロットルボディ４には、絞り弁６をバイパスする補助空気バルブ（ＩＳＣバルブ８）が設けられており、アイドル回転数が一定に保たれるように空気量が制御されている。 The internal combustion engine of the present embodiment is an in-line four-cylinder engine, and air sucked from the inlet portion 2 of the air cleaner 1 enters the throttle body 4 through the intake duct 3. The intake duct 3 has an air flow meter (air flow meter 5) for detecting the amount of intake air, the throttle throttle body 4 has a throttle valve 6 for controlling the air flow rate, and the opening of the throttle valve 6 is measured. A throttle sensor 7 is installed at each appropriate position. The throttle body 4 is provided with an auxiliary air valve (ISC valve 8) that bypasses the throttle valve 6, and the amount of air is controlled so that the idling speed is kept constant.
そして、スロットルボディ４を通った空気はサージタンク９に入り、吸気マニホールド１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによって分配されて気筒内に入る。 The air passing through the throttle body 4 enters the surge tank 9, is distributed by the intake manifolds 10a, 10b, 10c, and 10d and enters the cylinder.
一方、燃料タンク（図示せず）内の燃料は、燃料ポンプ（図示せず）で吸引・加圧され、燃料フィルタ(図示せず)を通り、吸気マニホールド１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに設置された燃料を燃焼室に噴射する手段の一態様である燃料噴射弁（インジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）に供給されて噴射される。 On the other hand, fuel in a fuel tank (not shown) is sucked and pressurized by a fuel pump (not shown), passes through a fuel filter (not shown), and is installed in intake manifolds 10a, 10b, 10c, and 10d. The fuel is supplied to the fuel injection valves (injectors 11a, 11b, 11c, 11d) which are one mode of the means for injecting the injected fuel into the combustion chamber.
シリンダ内の混合気は、点火プラグ（図示せず）によって点火・燃焼された後、排気マニホールド（図示せず）側に送られ、前触媒および主触媒（図示せず）で浄化された後にマフラー（図示せず）を経由して排出される。 The air-fuel mixture in the cylinder is ignited and burned by a spark plug (not shown), then sent to the exhaust manifold (not shown) side and purified by a front catalyst and a main catalyst (not shown). It is discharged via (not shown).
またエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの内部にはウォータジャケット２０が設けられ、このウォータジャケット内に冷却水が注入されている。ウォータジャケット２０の冷却水は、ラジエータ２１及びヒータコア２２に流入する。ヒータコア２２に入った冷却水は、サーモスタット２３を介して再びウォータジャケット２０内に戻される。ウォータジャケット２０に戻る前には、電動のウォータポンプ２４が取り付けられており、エンジン回転負荷や冷却水温に応じてウォータポンプ駆動することで、冷却水を循環させる。 A water jacket 20 is provided inside the cylinder block and cylinder head of the engine, and cooling water is injected into the water jacket. The cooling water of the water jacket 20 flows into the radiator 21 and the heater core 22. The cooling water that has entered the heater core 22 is returned again into the water jacket 20 via the thermostat 23. Before returning to the water jacket 20, an electric water pump 24 is attached, and the water pump is driven according to the engine rotation load and the cooling water temperature to circulate the cooling water.
この時、サーモスタット２３に流れる冷却水が、サーモスタットの開弁温度より低い場合は、冷却水が、ウォータジャケット２０→ヒータコア２２→サーモスタット２３→ウォータポンプ２４→ウォータジャケット２０と循環し、冷却水の昇温を促進する。 At this time, if the cooling water flowing through the thermostat 23 is lower than the opening temperature of the thermostat, the cooling water circulates from the water jacket 20 → the heater core 22 → the thermostat 23 → the water pump 24 → the water jacket 20, and the cooling water rises. Promotes temperature.
一方、ラジエータ２１に入った冷却水は、ラジエータにて走行風またはラジエータ冷却用の電動ラジエータファン２５によって大気に放熱される。冷却された冷却水は前述のサーモスタット２３に到達する。ここで、前述のウォータジャケット２０を循環している冷却水の温度がサーモスタット２３開弁温度を越えると、サーモスタットが開弁し、ラジエータ２１にて冷却された冷却水も、ウォータポンプ２４を介してウォータジャケット２０内に流入する。 On the other hand, the cooling water that has entered the radiator 21 is radiated to the atmosphere by the radiator or the electric radiator fan 25 for cooling the radiator. The cooled cooling water reaches the aforementioned thermostat 23. Here, when the temperature of the cooling water circulating through the water jacket 20 exceeds the thermostat 23 opening temperature, the thermostat is opened, and the cooling water cooled by the radiator 21 is also passed through the water pump 24. It flows into the water jacket 20.
ウォータジャケット内に取り付けた冷却水温度センサ２６によって測定された冷却水温が上昇し設定温度を越えるとラジエータ２１に取り付けた冷却用の電動ラジエータファン２５を起動し、ラジエータ２１による冷却水の熱の大気への放熱を促進させる。 When the cooling water temperature measured by the cooling water temperature sensor 26 installed in the water jacket rises and exceeds the set temperature, the cooling electric radiator fan 25 attached to the radiator 21 is activated, and the heat of the cooling water by the radiator 21 is heated. Promote heat dissipation to.
エンジン回転数の検出，燃料噴射時期及び点火時期を制御するための基礎信号であるカム角センサ（図示せず），エアフローメータ５，スロットル角度センサ７，Ｏ2 センサ
（図示せず），内燃機関の温度を検出する水温センサ２６等のエンジン状態を表す信号は、本診断装置３０を備えたエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に入力される。
Cam angle sensor (not shown), which is a basic signal for detecting engine speed, fuel injection timing and ignition timing, air flow meter 5, throttle angle sensor 7, O 2 sensor (not shown), internal combustion engine A signal indicating the engine state such as the water temperature sensor 26 for detecting the temperature of the engine is input to an engine control device (control unit) 30 provided with the diagnostic device 30.
該コントロールユニット３０は、これらの信号に基づいて、所定の演算処理を行って空燃比制御等の各種制御を行い、インジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，ＩＳＣバルブ８，電動ラジエータファン２５，電動ウォータポンプ２４等に各駆動信号を出力する。 Based on these signals, the control unit 30 performs predetermined arithmetic processing to perform various controls such as air-fuel ratio control, etc., and the injectors 11a, 11b, 11c, 11d, the ISC valve 8, the electric radiator fan 25, the electric water Each drive signal is output to the pump 24 and the like.
図２は、コントロールユニット３０の内部構成を示したものである。 FIG. 2 shows the internal configuration of the control unit 30.
該コントロールユニット３０は、ＭＰＵ３１，読み書き自由なＲＡＭ３２，読み出し専用ＲＯＭ３３，入出力を制御するＩ／ＯＬＳＩ３４から構成され、それぞれバス３５，
３６，３７で連絡されており、各データのやりとりが行われる。具体的には、ＭＰＵ３１は、エアフローメータ５，スロットル角度センサ７，水温センサ２６等の前記エンジン状態を表す信号Ｉ／ＯＬＳＩ３４からバス３７を通して受け取り、ＲＯＭ３３に記憶された処理内容を順次呼び出した所定の処理を行い、ＲＡＭ３２に記憶させた後、再びＩ／
ＯＬＳＩ３４からインジェクタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，ラジエータ冷却用電動ファン２５，ＩＳＣバルブ８，電動ウォータポンプ２４等に各駆動信号を出力している。
The control unit 30 includes an MPU 31, a read / write RAM 32, a read-only ROM 33, and an I / O LSI 34 for controlling input / output.
36 and 37, and exchange of each data is performed. Specifically, the MPU 31 receives a signal I / OLSI 34 representing the engine state such as the air flow meter 5, the throttle angle sensor 7, and the water temperature sensor 26 through the bus 37, and sequentially calls the processing contents stored in the ROM 33. After processing and storing it in the RAM 32, again I /
Each drive signal is output from the OLSI 34 to the injectors 11a, 11b, 11c, 11d, the radiator cooling electric fan 25, the ISC valve 8, the electric water pump 24, and the like.
図３は、本実施形態の内燃機関の冷却系の故障診断装置を備えたエンジンシステムの全体の制御ブロック図である。 FIG. 3 is an overall control block diagram of the engine system including the failure diagnosis apparatus for the cooling system of the internal combustion engine according to the present embodiment.
まずステップ１０１で、機関停止状態に移行するとウォータポンプとラジエータファンの起動状態固定の故障を判定するステップ１０２のステージ１へ進む。次にステップ１０３にてステージ１での故障の判定を行い、正常と判定されなかった場合は、ウォータポンプとラジエータファンの性能が低下した故障を判定するステップ１０６のステージ２へ進む。 First, at step 101, when the engine is stopped, the process proceeds to stage 1 of step 102 where it is determined whether the water pump and the radiator fan are in a fixed starting state. Next, in step 103, a failure is determined in stage 1, and if it is not determined to be normal, the process proceeds to stage 2 in step 106 where a failure in which the performances of the water pump and the radiator fan are deteriorated is determined.
ステップ１０３のステージ１にてウォータポンプとラジエータファンの停止状態固定の故障と判定されると、ステップ１０４にてその故障内容をエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に記憶し、ステップ１０５にて警告ランプの点灯を行い、運転者へ警告を与える。 If it is determined at stage 103 in step 103 that the water pump and the radiator fan are in a fixed stop state, the contents of the failure are stored in the engine control device (control unit) 30 in step 104, and a warning lamp is displayed in step 105. Lights up and gives a warning to the driver.
ステップ１０６のステージ２へ移行するとステップ１０７にてウォータポンプとラジエータファンの性能が低下した故障判定を行う。ステップ１０７にて正常と判定された場合は、ステップ１１０へ進む。ステップ１０７にてウォータポンプとラジエータファンの性能が低下した故障と判定された場合は、ステップ１０８にてその故障内容をエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に記憶し、故障情報の記憶を行い、ステップ１０９にて警告ランプの点灯を行い、運転者へ警告を与える。 When the process proceeds to stage 2 in step 106, a failure determination is made in step 107 in which the performances of the water pump and the radiator fan have deteriorated . If it is determined to be normal in step 107, the process proceeds to step 110. If it is determined in step 107 that the performance of the water pump and the radiator fan has deteriorated, the content of the failure is stored in the engine control device (control unit) 30 in step 108, and the failure information is stored. At 109, a warning lamp is turned on to give a warning to the driver.
ステップ１１０では冷却水温ＴＷがサーモスタット開設定温度ＴＨＭＯ［℃］（例えば７５℃）以下であるかを判定し、ＴＨＭＯ［℃］以下と判定された場合は、ステップ111へ進む。ＴＨＭＯ［℃］以下と判定されなかった場合は、ＴＨＭＯ以下となるまで、ステップ１１０の判定を繰り返す。ステップ１０３では、サーモスタットの開弁固定状態の故障判定を行うステージ３を実施し、ステップ１１２へ進み実際の故障の判定を行う。ステップ１１２にてサーモスタットの開弁固定状態の故障と判定されなかった場合は、すべての本発明の故障診断装置において正常と判定され、故障診断を終了する。 In step 110, it is determined whether or not the cooling water temperature TW is equal to or lower than the thermostat opening set temperature THMO [° C.] (eg, 75 ° C.). If it is not determined to be equal to or lower than THMO [° C.], the determination in step 110 is repeated until it is equal to or lower than THMO. In step 103, stage 3 for performing failure determination of the thermostat valve open fixed state is performed, and the process proceeds to step 112 to determine actual failure. If it is not determined at step 112 that the thermostat is in a fixed valve open state, it is determined normal in all the failure diagnosis apparatuses of the present invention, and the failure diagnosis is terminated.
ステップ１１２にてサーモスタットの開弁固定状態の故障と判定された場合は、ステップ１１３にてその故障内容をエンジン制御装置（コントロールユニット）３０に記憶し、故障情報の記憶を行い、ステップ１１４にて警告ランプの点灯を行い、本発明の故障診断を終了する。 If it is determined in step 112 that the thermostat is in the valve open fixed state, the failure content is stored in the engine control device (control unit) 30 in step 113, the failure information is stored, and in step 114. The warning lamp is turned on and the fault diagnosis of the present invention is terminated.
前述の故障診断内容の実際の動作図を図４に示す。図４には、本発明でのウォータポンプ，ラジエータファンおよびサーモスタットの動作状況と機関冷却系正常時の冷却水温の推移を示している。 FIG. 4 shows an actual operation diagram of the above-described failure diagnosis contents. FIG. 4 shows the operating state of the water pump, radiator fan and thermostat in the present invention and the transition of the cooling water temperature when the engine cooling system is normal.
次に各ステージの診断内容の詳細を説明する。 Next, details of the diagnosis contents of each stage will be described.
まず、図５を用いてステージ１の故障診断内容を説明する。 First, the contents of failure diagnosis of stage 1 will be described with reference to FIG.
ステップ２０１にてステージ１が開始されると、ステップ２０２にてウォータポンプ停止し、ステップ２０３にてラジエータファンを停止する。次にステップ２０４にて冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ１１としてキャプチャする。ステップ２０５ではステージ１開始後の時間がＳＴ１ＴＭ１［sec］（例えば１２０sec）経過したか否かを判定し、経過した場合はステップ２０６へ進み、経過していない場合は、ステップ２０５の判定を繰り返す。 When stage 1 is started in step 201, the water pump is stopped in step 202, and the radiator fan is stopped in step 203. Next, at step 204, the coolant temperature TW is captured as TWST11. In step 205, it is determined whether or not ST1TM1 [sec] (for example, 120 seconds) has elapsed since the start of stage 1, and if it has elapsed, the process proceeds to step 206. If not, the determination in step 205 is repeated.
ステップ２０６では再度冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ１２としてキャプチャし、ステップ
２０７へ進む。ステップ２０７では、ステップ２０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１２からステップ２０４にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１１を減算した値が、故障判定値ＪＴＷＳＴ１１（例えば３℃）より大きいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ１１以上である場合は、ステップ２０８にて正常と判定し、ステージ１の故障診断を終了する。ステップ２０７にて故障判定値ＪＴＷＳＴ１１以下と判定された場合は、ウォータポンプによる冷却水の循環がなされたか、ラジエータファンによって機関エンジンルームの空気が循環されために冷却水温の上昇が緩慢になったと考えられる。
In step 206, the coolant temperature TW is captured again as TWST12, and the process proceeds to step 207. In Step 207, it is determined whether or not the value obtained by subtracting the coolant temperature TWST11 captured in Step 204 from the coolant temperature TWST12 captured in Step 206 is greater than a failure determination value JTWST11 (eg, 3 ° C.), and is equal to or greater than JTWST11. If this is the case, it is determined as normal in step 208, and the stage 1 failure diagnosis is terminated. If it is determined in step 207 that the failure determination value is JTWST11 or less, it is considered that the cooling water has been circulated by the water pump or the radiator engine fan has circulated the air in the engine engine room so that the increase in the cooling water temperature has become slow. It is done.
故障の内容を限定させるために、ステップ２０９にて、ステップ２０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１２からステップ２０４にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１１を減算した値が第二の故障判定値ＪＴＷＳＴ１２（例えば−５℃）より大きいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ１２以上である場合は、冷却水温が上昇するのにもかかわらず、大きく減少していることから、ステップ２１０にてウォータポンプとラジエータファンがともに起動状態固定と判定する。 In order to limit the content of the failure, a value obtained by subtracting the cooling water temperature TWST11 captured in step 204 from the cooling water temperature TWST12 captured in step 206 in step 209 is the second failure determination value JTWST12 (for example, −5 ° C.). If it is greater than or equal to JTWST12, the cooling water temperature has greatly decreased despite the rise, so that in step 210 both the water pump and the radiator fan are fixed in the starting state. judge.
ステップ２０９にて冷却水温の変化量が、ＪＴＷＳＴ１２より小さいを判定された場合は、さらに、ステップ２１１で、ステップ２０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１２からステップ２０４にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ１１を減算した値が第三の故障判定値ＪＴＷＳＴ１３（例えば−１０℃）より大きいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ１３以上である場合は、ステップ２１２にてウォータポンプのみの起動状態固定の故障と判定し、ＪＴＷＳＴ１３以上である場合は、ウォータポンプで冷却水が循環され、かつラジエータからラジエータファンによって冷却水が放熱されたと考えられるため、ステップ２１３にてウォータポンプとラジエータファンがともに起動状態固定の判定し、ステージ１の故障診断を終了する。 If it is determined in step 209 that the amount of change in cooling water temperature is smaller than JTWST12, then in step 211, the value obtained by subtracting the cooling water temperature TWST11 captured in step 204 from the cooling water temperature TWST12 captured in step 206 is It is determined whether or not it is greater than a third failure determination value JTWST13 (for example, −10 ° C.). In this case, it is considered that the cooling water is circulated by the water pump and the cooling water is dissipated from the radiator by the radiator fan. Therefore, in step 213, it is determined that both the water pump and the radiator fan are fixed in the starting state, and the stage 1 has failed. End diagnosis.
図６では前述のステージ１でのウォータポンプ，ラジエータファン，サーモスタットの動作と、ウォータポンプとラジエータファンが正常状態での冷却水温の推移と、ウォータポンプとラジエータファンが起動状態固定の故障状態での冷却水温の推移を示している。 In FIG. 6, the operation of the water pump, the radiator fan, and the thermostat in the above-described stage 1, the transition of the cooling water temperature when the water pump and the radiator fan are normal, and the water pump and the radiator fan in the failure state where the starting state is fixed. It shows the transition of cooling water temperature.
次に図７にてステージ２の故障診断内容を説明する。 Next, the failure diagnosis contents of stage 2 will be described with reference to FIG.
先ずステップ３０１にてステージ２が開始されると、ステップ３０２に進みその時の冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ２１としてキャプチャしステップ３０３へ進む。ステップ３０３ではウォータポンプを起動させ、続いてステップ３０４にてラジエータファンを起動させステップ３０５へ進む。ステップ３０５ではステージ２開始後の時間が、ＳＴ２ＴＭ１
[sec]（例えば３００sec）経過したか否かを判定し、ＳＴ２ＴＭ１経過した場合はステップ３０６へ進む。ＳＴ２ＴＭ１経過していなかった場合は、ステップ３０５の判定を繰り返す。ステップ３０６では再度冷却水温ＴＷＮをＴＷＳＴ２２としてキャプチャし、ステップ３０７へ進む。
First, when stage 2 is started in step 301, the process proceeds to step 302, the coolant temperature TW at that time is captured as TWST 21, and the process proceeds to step 303. In step 303, the water pump is activated, and in step 304, the radiator fan is activated and the process proceeds to step 305. In step 305, the time after the start of stage 2 is ST2TM1.
It is determined whether [sec] (for example, 300 sec) has elapsed or not, and if ST2TM1 has elapsed, the process proceeds to step 306. If ST2TM1 has not elapsed, the determination in step 305 is repeated. In step 306, the coolant temperature TWN is captured again as TWST22, and the process proceeds to step 307.
ステップ３０７では、ステップ３０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２２からステップ３０２にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２１を減算した値が、故障判定値JTWST２１［℃］（例えば−１５℃）より小さいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ２１以下の場合は、ステップ３０８にてステージ２では正常と判定し、ステージ２の故障診断を終了する。 In Step 307, it is determined whether or not the value obtained by subtracting the coolant temperature TWST21 captured in Step 302 from the coolant temperature TWST22 captured in Step 306 is smaller than the failure determination value JTWST21 [° C.] (for example, −15 ° C.). If it is equal to or lower than JTWST21, it is determined in step 308 that the stage 2 is normal, and the failure diagnosis of the stage 2 is terminated.
ステップ３０７にて故障判定値ＪＴＷＳＴ２１より大きいと判定された場合は、冷却水の循環がなされなかったか、ラジエータからの放熱が不十分であったと考えられる。 If it is determined in step 307 that it is greater than the failure determination value JTWST21, it is considered that the cooling water has not been circulated or that the heat radiation from the radiator has been insufficient.
故障の内容を限定させるために、ステップ３０９にて、ステップ３０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２２からステップ３０２にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２１を減算した値が、第二の故障判定値ＪＴＷＳＴ２２［℃］（例えば−１０℃）より小さいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ２２以下と判定された場合は、冷却性能が不十分であったと判定し、ステップ３１０にて、ウォータポンプまたはラジエータファンの性能低下した故障と判定する。 In order to limit the content of the failure, a value obtained by subtracting the cooling water temperature TWST21 captured in step 302 from the cooling water temperature TWST22 captured in step 306 in step 309 is a second failure determination value JTWST22 [° C.] (for example, If it is determined that the temperature is lower than JTWST22, it is determined that the cooling performance is insufficient. In step 310, it is determined that the water pump or radiator fan has deteriorated in performance. To do.
ＪＴＷＳＴ２２より大きいと判定された場合は、さらに、ステップ３１１にて、ステップ３０６でキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２２からステップ３０２にてキャプチャした冷却水温ＴＷＳＴ２１を減算した値が、第三の故障判定値ＪＴＷＳＴ２２［℃］（例えば−５℃）より小さいか否かを判定し、ＪＴＷＳＴ２３以下と判定された場合は、ステップ３１２にてラジエータファンのみが、性能低下した故障と判定し、ＪＴＷＳＴ２３より大きいと判定された場合は、更に冷却能力が低下したと判定し、ステップ３１３にてウォータポンプとラジエータファンがともに性能低下した故障とし、ステージ２での故障診断を終了する。 If it is determined that the temperature is greater than JTWST22, then in step 311, the value obtained by subtracting the cooling water temperature TWST21 captured in step 302 from the cooling water temperature TWST22 captured in step 306 is the third failure determination value JTWST22 [° C. ] If it is determined that the temperature is lower than JTWST23 or less (for example, −5 ° C.), if it is determined in step 312 that only the radiator fan has failed, it is determined that it is larger than JTWST23. It is determined that the cooling capacity has further decreased, and in step 313, both the water pump and the radiator fan are determined to have failed in performance, and the failure diagnosis in stage 2 is terminated.
図８では前述のステージ２でのウォータポンプ，ラジエータファン，サーモスタットの動作と、ウォータポンプとラジエータファンが正常状態での冷却水温の推移と、ウォータポンプとラジエータファンが性能低下した故障状態での冷却水温の推移を示している。 In FIG. 8 , the operation of the water pump, radiator fan, and thermostat in the stage 2 described above, the transition of the cooling water temperature when the water pump and the radiator fan are normal, and cooling in the failure state where the performance of the water pump and the radiator fan are degraded. It shows the transition of water temperature.
次に図９にてステージ３の故障診断内容を説明する。 It will now be described fault diagnosis contents of Stage 3 in FIG.
先ずステップ４０１にてステージ３が開始されるとステップ４０２にてそのときの冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ３１としてキャプチャし、ステップ４０３へ進む。ステップ４０３ではステージ３からの開始時間が、ＳＴ３ＴＭ１［sec］（例えば３００sec）経過したか否かを判定し、ＳＴ３ＴＭ１経過した場合は、ステップ４０４へ進む。ＳＴ３ＴＭ１経過していない場合は、経過するまでステップ４０４での判定を繰り返す。ステップ４０４では再度その時の冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ３２としてキャプチャし、ステップ４０５へ進む。ステップ４０５では、冷却水の変化量ＤＴＷＳＴ３１を式（１）にて算出し、ステップ
４０６へ進む。
First, when stage 3 is started in step 401, the coolant temperature TW at that time is captured as TWST 31 in step 402, and the process proceeds to step 403. In step 403, it is determined whether or not ST3TM1 [sec] (for example, 300 sec) has elapsed from stage 3, and if ST3TM1 has elapsed, the process proceeds to step 404. If ST3TM1 has not elapsed, the determination in step 404 is repeated until it has elapsed. In step 404, the coolant temperature TW at that time is captured again as TWST32, and the process proceeds to step 405. In step 405, the change amount DTWST31 of the cooling water is calculated by equation (1), and the process proceeds to step 406.
ＤＴＷＳＴ３１＝ＴＷＳＴ３１−ＴＷＳＴ３２ …（１）
ステップ４０６では冷却水温ＴＷが機関に設置されたサーモスタットの開弁設定温度
ＴＨＭＯ［℃］（例えば７５℃）以下であるか否かを判定しＴＨＭＯ［℃］以下であると判定された場合はステップ４０７へ進む。ＴＨＭＯ［℃］より大きいと判定された場合は、ＴＨＭＯ［℃］以下と判定されるまで、ステップ４０６の動作を繰り返す。
DTWST31 = TWST31-TWST32 (1)
In step 406, it is determined whether or not the cooling water temperature TW is equal to or lower than a valve opening set temperature THMO [° C.] (for example, 75 ° C.) of the thermostat installed in the engine. Go to 407. If it is determined that it is greater than THMO [° C.], the operation of step 406 is repeated until it is determined that THMO [° C.] or less.
ステップ４０７では４０６が成立してからの経過時間がＳＴ３ＴＭ２［sec］(例えば
６０sec)を経過したか否かを判定し、ＳＴ３ＴＭ２を経過した場合はステップ４０８へ進み、ＳＴ３ＴＭ２を経過していない場合は、ステップ４０７の動作を繰り返す。
In step 407, it is determined whether or not ST3TM2 [sec] (for example, 60 sec) has elapsed since 406 was established. If ST3TM2 has elapsed, the process proceeds to step 408, and if ST3TM2 has not elapsed, The operation of step 407 is repeated.
ステップ４０８ではその時の水温ＴＷをＴＷＳＴ３３としてキャプチャし、ステップ
４０９に進む。ステップ４０９ではステップ４０８にて水温をキャプチャしてからの経過時間がＳＴ３ＴＭ３［sec］(例えば３００sec)を経過したか否かを判定し、ＳＴ３ＴＭ３を経過した場合はステップ４１０へ進み、ＳＴ３ＴＭ３を経過していない場合は、ステップ４０９の動作を繰り返す。
In step 408, the water temperature TW at that time is captured as TWST33, and the process proceeds to step 409. In step 409, it is determined whether or not the elapsed time after capturing the water temperature in step 408 has passed ST3TM3 [sec] (for example, 300 sec). If ST3TM3 has passed, the process proceeds to step 410, and ST3TM3 has passed. If not, the operation in step 409 is repeated.
ステップ４１０ではその時の冷却水温ＴＷをＴＷＳＴ３４としてキャプチャし、ステップ４１１へ進む。ステップ４１１では、冷却水の変化量ＤＴＷＳＴ３２を式（２）にて算出し、ステップ４１２へ進む。 In step 410, the coolant temperature TW at that time is captured as TWST 34, and the process proceeds to step 411. In step 411, the cooling water change amount DTWST32 is calculated by equation (2), and the process proceeds to step 412.
ＤＴＷＳＴ３２＝ＴＷＳＴ３３−ＴＷＳＴ３４ …（２）
ステップ４１２では、ステップ４０５およびステップ４１１にて算出した水温変化量
ＤＴＷＳＴ３１，ＤＴＷＳＴ３２において式（３）の判定を行う。
DTWST32 = TWST33-TWST34 (2)
In step 412, the water temperature change amounts DTWST31 and DTWST32 calculated in step 405 and step 411 are used to determine the expression (3).
ＪＴＷＳＴ３１＞ＤＴＷＳＴ３１−ＤＴＷＳＴ３２ …（３）
式（３）が成立している場合は、ステップ４１３へ進み、不成立の場合はステップ414へ進む。
JTWST31> DTWST31-DTWST32 (3)
If the expression (3) is established, the process proceeds to step 413. If the expression (3) is not established, the process proceeds to step 414.
ステップ４１３では、サーモスタットが閉弁設定温度より上の温度での水温低下量と、閉弁設定温度より下の温度での水温変化量に差があり、サーモスタットによる水路切り換えが正常に機能していると考えられることから、ステージ３の故障診断は正常であると判定し、ステージ３での故障診断を終了する。 In step 413, there is a difference between the amount of water temperature decrease when the thermostat is above the valve closing set temperature and the amount of water temperature change when the thermostat is below the valve closing set temperature, and the water channel switching by the thermostat is functioning normally. Therefore, it is determined that the failure diagnosis at stage 3 is normal, and the failure diagnosis at stage 3 is terminated.
ステップ４１４では、サーモスタットが閉弁されなかったと考えられることから、開弁状態固定の故障であると判定し、ステージ３での故障診断を終了する。 In step 414, since it is considered that the thermostat has not been closed, it is determined that the failure is fixed in the open state, and the failure diagnosis in stage 3 is terminated.
なお、図１０では前述のステージ３でのウォータポンプとラジエータファンとサーモスタットが正常状態での冷却水温の推移と、サーモスタットが開弁状態固定の故障時の冷却水温の推移を示している。 FIG. 10 shows the transition of the cooling water temperature when the water pump, the radiator fan, and the thermostat in the above-described stage 3 are in a normal state, and the transition of the cooling water temperature when the thermostat is in a fixed valve-open state.
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の内容を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes in design can be made without departing from the content of the invention described in the claims. It can be done.
特に、本故障診断装置において、各故障判定に使用する冷却水温のしきい値を適宜変更することで、前述の実施例で説明した起動状態固定の故障や、停止状態の固定の故障の判定の他、完全に固定状態となる前の状態も判別することが可能である。 In particular, in this fault diagnosis device, by appropriately changing the threshold value of the cooling water temperature used for each fault determination, it is possible to determine whether the fault is fixed in the starting state or in the fixed stop state described in the previous embodiment. In addition, it is possible to determine the state before the completely fixed state.
本発明は、水冷式内燃機関の冷却系の故障を判定する、故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis apparatus that determines a failure in a cooling system of a water-cooled internal combustion engine.
１ エアクリーナ
３ 吸気ダクト
４ スロットルボディ
５ エアフローメータ
６ 絞り弁
７ スロットルセンサ
８ ＩＳＣバルブ
９ サージタンク
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 吸気マニホールド
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 燃料を燃焼室に噴射する手段バンク（インジェクタ）
２０ ウォータジャケット
２１ ラジエータ
２２ ヒータコア
２３ サーモスタット
２４ ウォータポンプ
２５ 冷却用電動ファン
２６ 冷却水温センサ
1 Air cleaner
3 Intake duct 4 Throttle body 5 Air flow meter 6 Throttle valve 7 Throttle sensor 8 ISC valve 9 Surge tanks 10a, 10b, 10c, 10d Intake manifolds 11a, 11b, 11c, 11d A means bank (injector) for injecting fuel into the combustion chamber
20 Water Jacket 21 Radiator 22 Heater Core 23 Thermostat 24 Water Pump 25 Cooling Electric Fan 26 Cooling Water Temperature Sensor
Claims (3)
前記内燃機関は、
水冷式の内燃機関を冷却させるための冷却水循環用のウォータポンプと、
冷却水をラジエータへの水路に切り換えるためのサーモスタットと、
ラジエータから大気への放熱を促進させるためのラジエータファンと、
冷却水の温度を測定する水温センサとを備え、
前記冷却系診断装置は、
前記内燃機関停止後に、前記ウォータポンプ及び前記ラジエータファンを起動または停止させ、サーモスタットを開弁または閉弁させたときの前記水温センサにより検出された冷却水温の変化量によって、前記ウォータポンプ，前記ラジエータファン及び前記サーモスタットの故障を、
前記サーモスタットが開弁状態でかつ前記ウォータポンプと前記ラジエータファンとの動作を停止させた状態の水温変化の増加量が所定値以下の時、ウォータポンプ及び／またはラジエータファンの起動状態固定の故障と判定するステージ１と、
前記サーモスタットが開弁状態でかつ前記ウォータポンプと前記ラジエータファンとを起動させた状態の水温変化の減少量が所定値以下のとき、前記ウォータポンプまたは前記ラジエータファンの性能が低下した故障と判定するステージ２と、
前記ウォータポンプおよび前記ラジエータファンが起動させた状態で、前記サーモスタットの開弁設定温度よりも高い時の水温変化量と、前記サーモスタットの開弁設定温度よりも低い時の水温変化量との偏差が所定値以下のとき、サーモスタットが開弁した状態を保持している故障と判定するステージ３と、で診断することを特徴とする内燃機関の冷却系故障診断装置。 In an internal combustion engine cooling system diagnostic device,
The internal combustion engine
A water pump for cooling water circulation for cooling a water-cooled internal combustion engine;
A thermostat for switching the cooling water to the water path to the radiator;
A radiator fan to promote heat dissipation from the radiator to the atmosphere,
A water temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water,
The cooling system diagnostic device comprises:
After the internal combustion engine is stopped, the water pump and the radiator fan are started or stopped, and the water pump and the radiator are changed according to the amount of change in the cooling water temperature detected by the water temperature sensor when the thermostat is opened or closed. Failure of the fan and the thermostat,
When the amount of change in the water temperature in a state where the thermostat is open and the operation of the water pump and the radiator fan is stopped is less than or equal to a predetermined value, a failure in fixing the startup state of the water pump and / or the radiator fan Stage 1 to be determined,
It is determined that the performance of the water pump or the radiator fan has deteriorated when the amount of change in water temperature in the state where the thermostat is open and the water pump and the radiator fan are activated is equal to or less than a predetermined value. Stage 2 and
With the water pump and the radiator fan activated, there is a deviation between the water temperature change amount when the temperature is higher than the thermostat valve opening set temperature and the water temperature change amount when the temperature is lower than the thermostat valve opening set temperature. A cooling system failure diagnosis device for an internal combustion engine, characterized in that a diagnosis is made with a stage 3 that determines that a failure is maintained while the thermostat is opened when the value is equal to or less than a predetermined value.
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