JPH10266858A

JPH10266858A - 流体制御弁の自己診断装置

Info

Publication number: JPH10266858A
Application number: JP7586897A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Sano; 光洋佐野
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】開閉弁の故障を早期に検出して運転者に知ら
せることのできる開閉弁の自己診断装置を提供する。【解決手段】発熱体１と、熱交換手段２との間に設け
られた循環系の流体流通路３と、流体を循環させる循環
駆動手段４，５と、第１の温度検出手段１０ａと、第１
の温度検出手段よりも下流側に設けられた流体制御弁６
と、流体流通路３ａの流体制御弁よりも下流側に設けら
れた第２の温度検出手段１０ｂと、流体制御弁６および
循環駆動手段４，５の駆動を、予め設定された設定内容
と第１の温度検出手段により検出された流体の温度に基
づいて制御する制御手段９と、制御手段９から流体制御
弁６の駆動を制御する制御信号が出力されたときに、温
度検出手段１０ａ，１０ｂから検出された流体の温度の
比較結果に基づいて流体制御弁６が正常に動作している
か否かを診断する診断手段とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体が流通する
流体流通路に設けられ、前記流体流通路を流れる流体の
流れを制御する流体制御弁が流体の温度の変化に応じて
正常に動作しているか否かを診断する流体制御弁の自己
診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液冷形の自動車用のエンジン
（内燃機関）の冷却系に使用される流体制御弁としての
自己温度感知形のサーモスタットは、流体である冷却水
の温度が所定温度（例えば８０度）を超えると弁体が開
いて冷却水のラジエータへの流通を可能にし、前記ラジ
エータで放熱され低温となった冷却水をエンジンに戻す
ようにしている。しかしながら、従来の流体制御弁の中
には、特に自己温度感知形の流体制御弁である上記サー
モスタットのように、それ自体が流体の温度の変化に応
じて独立して動作するものがあり、流体制御弁の故障に
よって弁体が正常に開かない、または閉じないというこ
とが生じても、それが検出できないことがある。そのた
め、流体制御弁が故障することによる二次的なトラブ
ル、例えば、運転席の水温計の異常な上昇や、焼き付き
によるエンジンの運転異常が表面化しない限り、運転者
は異常を知ることができず、それが流体制御弁の故障に
よるものなのか否かも判断することもできない。また、
前記したトラブルが表面化しないうちは不適正な状態で
運転を続けることになり、特に自動車のエンジンでは、
環境に悪影響を及ぼす一酸化炭素や窒素酸化物，炭化水
素等の有害な物質を大量に大気中に放出することにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の問題
点に鑑みてなされたもので、流体制御弁の故障を早期に
検出して運転者に知らせることにより、流体制御弁の故
障による二次的なトラブルを事前に回避することができ
るとともに、特に液冷式の内燃機関の運転において冷却
水等の冷却液の温度を適正に保ち、環境に悪影響を及ぼ
す一酸化炭素や窒素酸化物，炭化水素等の有害な物質を
大量に大気中に放出することのない流体制御弁の自己診
断装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたもので、請求項１に記載の発明は、流体流
通路に設けられ前記流体流通路を流れる流体の流れを制
御する流体制御弁が前記流体の温度変化に応じて正常に
動作しているか否かを診断する流体制御弁の自己診断装
置であって、発熱体と、熱交換手段との間に設けられた
循環系の流体流通路と、この流体流通路に流体を循環さ
せる循環駆動手段と、前記発熱体の流体流出口から流出
した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記
流体流出口に連通する流出側の流体流通路の前記第１の
温度検出手段よりも下流側に設けられ、前記流体の温度
変化により前記熱交換手段への前記流体の流入または流
出を制御する流体制御弁と、前記流出側の流体流通路の
前記流体制御弁よりも下流側に設けられ、前記流体の温
度を検出する第２の温度検出手段と、前記流体制御弁お
よび前記循環駆動手段の駆動を、予め設定された設定内
容と前記第１の温度検出手段により検出された前記流体
の温度に基づいて制御する制御手段と、この制御手段か
ら前記流体制御弁および前記循環駆動手段の駆動を制御
する制御信号が出力されたときに、前記第１の温度検出
手段と第２の温度検出手段から検出された前記流体の温
度の比較結果に基づいて前記流体制御弁が正常に動作し
ているか否かを診断する診断手段と、この診断手段の診
断結果を報知する報知手段とからなることを特徴とする
流体制御弁の自己診断装置請求項２に記載の発明は、前
記流体制御弁は、前記流体が前記発熱体に流入する流体
流入口に連通する流入側の流体流通路に設けられ、前記
第２の温度検出手段は前記流入側の流体流通路の前記流
体制御弁よりも下流側に設けられていることを特徴とす
る請求項１に記載の流体制御弁の自己診断装置である。
請求項３に記載の発明は、前記第２の温度検出手段に代
えて流体制御弁の弁体の開閉を検出する開閉検出手段を
設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の流体制御弁の自己診断装置。請求項４に記載の発明
は、前記流体制御弁は、温度変化により作動する感温作
動体を備えたサーモスタットであり、前記感温作動体を
前記流体の温度よりも高い温度または低い温度で作動さ
せるべく加熱または冷却する加熱または冷却手段を設
け、前記制御手段は、前記加熱または冷却手段および前
記循環駆動手段の駆動を、予め設定された設定内容と前
記温度検出手段により検出された流体の温度に基づいて
制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のい
ずれかに記載の流体制御弁の自己診断装置である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図面に従って説明する。なお、以下の実施形態では、
流体流通路として自動車用のエンジン（内燃機関）の冷
却系を例を挙げて説明するが、本発明の診断装置はエン
ジンの冷却系に設けられる流体制御弁に限らず、他の流
体流通路に設けられ、流体流通路を流れる流体の温度変
化によって弁体の開閉を行う流体制御弁にも適用が可能
である。

【０００６】図１（ａ）は流体制御弁としてサーモスタ
ットを用いた自動車用エンジンの冷却装置の一例で、符
号１は発熱体であるエンジン，符号２は熱交換手段であ
るラジエータ，符号３はエンジン１とラジエータ２との
間で流体である冷却水を循環させる循環系の冷却水路
（流体流通路）である。冷却水路３は、エンジン１の上
部に設けられた冷却水の流体流出口１ａからラジエータ
２の上部に設けられた冷却水の流入部２ａまで連通する
流出側水路３ａと、ラジエータ２の下部に設けられた冷
却水の流出部２ｂからエンジン１の下部に設けられた冷
却水の流体流入部１ｂまで連通する流入側水路３ｂと、
両水路３ａ，３ｂの途中部位を連通状に接続するバイパ
ス水路３ｃとからなっている。また、図１（ａ）に示す
冷却装置はいわゆる出口制御型のもので、ラジエータ２
への冷却水の流入または流出を制御する流体制御弁であ
るサーモスタット６は、流出側水路３ａとバイパス水路
３ｃの分岐部に設けられている。

【０００７】［循環駆動手段，水温検出手段の説明］こ
の実施形態において冷却水を図１（ａ）中矢印の方向に
循環させる循環駆動手段は、電子制御装置（ＥＣＵ）等
の制御装置９の指令信号（パルス信号）に従って駆動軸
が所定回転数で回転される駆動体としてのサーボモータ
５と、このサーボモータ５によって駆動されるウォータ
ポンプ４とから構成される。サーボモータ５の駆動軸と
ウォータポンプ４の回転軸との間にはベルト５ａが張設
され、このベルト５ａを介してサーボモータ５の駆動が
ウォータポンプ４に伝達される。なお、駆動体は制御装
置９によって制御可能であればよく、サーボモータ５に
限らずステッピングモータ等他の駆動体であってもよ
い。流出側水路３ａには、流出側水路３ａを流れる冷却
水の温度を検出する第１の温度検出手段としての水温セ
ンサ１０ａが設けられている。水温センサ１０ａは、エ
ンジン１から流出する冷却水の温度を正確に検出するた
めエンジン１の冷却水出口１ａのできるだけ近傍に配置
することが好ましいが、冷却水の温度を正確に検出する
ことができる位置であればこの位置に限らず他の位置、
例えばサーモスタット６の近傍に設けるものとしてもよ
い。この水温センサ１０ａから出力された検出信号は、
信号線９ａを介して制御装置９に送信される。

【０００８】制御装置９には、水温センサ１０ａから送
信された信号のほかに、エンジン１の状態を検出する状
態検出手段１１から送信された信号が、信号線９ｂを介
して入力される。状態検出手段１１は、この実施形態で
はスロットルバルブの開度を検出するスロットルポジシ
ョンセンサ１１ａと、エンジン回転数を検出するエンジ
ン回転数検出用センサ１１ｂとから構成されている。な
お、スロットルバルブの開度を検出するかわりに、エア
フローメータまたは負圧計等を設けて吸入空気量または
空気吸入管の負圧を検出するものとしてもよい。流出側
水路３ａの分岐点に設けられたサーモスタット６は、図
２に示すように、流出側水路３ａに固定されるフレーム
６ｂと、このフレーム６ｂに取り付けられ、感温作動体
としてのサーモエレメント７とを支持するフランジ部６
ｅと、サーモエレメント７によって開閉される弁体６ａ
と、この弁体６ａを常時閉方向に付勢するばね６ｄ等か
ら構成される。

【０００９】サーモエレメント７は、さらに、ピストン
ガイド７ｂにガイドされながら進退するとともに先端が
フレーム６ｂに形成された支持部６ｃの頂部と係合する
ピストン７ａと、冷却水の温度変化により膨張または収
縮してピストン７ａを進退移動させる熱膨張体（ワック
ス）７ｄを内蔵した温度感知部７ｃとからなり、温度感
知部７ｃの底部には熱膨張体７ｄを加熱する加熱手段と
してのサーミスタ（以下、ＰＴＣと記載）８が設けられ
ている。このＰＴＣ８は、冷却水路３の外部に設けられ
た給電部１３とリード線８ａによって接続され、給電部
１３からの印加電圧の大きさに応じた温度で熱膨張体７
ｄを加熱することができるものである。給電部１３は、
図１（ａ）に示すように、制御装置９と信号線９ｃによ
って接続され、制御装置９の指令信号によって所定の印
加電圧をＰＴＣ８に付与する。符号１４は、この給電部
１３に電源を供給するバッテリ等の電源である。なお、
サーモスタット６は、流体の温度変化により弁体６ａの
開閉を行う感温作動体を有するものであればよく、上記
のようなサーモエレメント７の熱膨張体７ｄの膨張，収
縮によって弁体６ａの開閉を行うものに限らず、例え
ば、温度変化にともなう内部圧力の変化により作動する
ベローズ式のサーモスタットであってもよいし、バイメ
タルを用いたサーモスタットであってもよい。また、加
熱手段は、印加電圧の大きさに応じて熱膨張体７ｄを冷
却水よりも高い温度まで上昇させることができるもので
あればよく、他の手段、例えばヒータであってもよい。
また、このような加熱手段に限らず例えば印加電圧に応
じて熱膨張体７ｄを冷却水の温度よりも低くすることの
できる冷却手段であってもよい。

【００１０】制御装置９には、図１（ｂ）に示すよう
に、記憶手段としてのメモリ１７と、各種入力信号を制
御装置９の認識可能なデジタル信号等に変換する信号処
理部１５と、この信号処理部１５により処理された入力
データとメモリ１７の記憶内容とを比較する比較部１６
と、この比較部１６による比較結果を演算処理して給電
部１３やサーボモータ５に指令信号を出力する処理部１
８とを有している。メモリ１７には、エンジン１の負荷
状態ごとの最適な冷却水温が記憶されているほか、記憶
された最適な冷却水温Ｔ_11,Ｔ_12,Ｔ₁₃・・Ｔ_nmと、水
温センサ１０から入力された実際の冷却水温Ｔとの温度
差ΔＴ_x（ΔＴ_x＝Ｔ−Ｔ_nm）ごとのサーボモータ５の
回転数（またはパルスデューティ値）およびＰＴＣ８の
加熱温度に基づく給電部１３からの印加電圧が設定され
て記憶されている。

【００１１】図３はメモリ１７に記憶された記憶内容を
示したもので、(a) はエンジン１の負荷ごとの最適な冷
却水温をテーブルに表したもの、(b) は温度差ΔＴ_xご
とのサーボモータ５の回転数（ｒｐｍ）および給電部１
３の印加電圧（Ｖ）をパラメータで示した一例である。
エンジン１の負荷は、一般にスロットルバルブの開度や
吸入空気量または負圧（空気吸入管の負圧）とエンジン
の回転数とに密接な関係があり、一定のエンジン回転数
の下ではスロットルバルブの開度や吸入空気量または負
圧が大きくなるほど負荷が大きくなり、冷却水温を低く
する必要がある。また、同様に、一定のスロットルバル
ブの開度，吸気空気量または負圧の下では、エンジン回
転数が大きくなるほど冷却水温を低くする必要がある。

【００１２】図３(a) で示す表は、エンジン１の負荷と
冷却水温との関係を示したもので、横軸はエンジン回転
数（ｒｐｍ）、縦軸はスロットルバルブの開度（θ）で
ある。この表では、縦軸をスロットル開度１０°ごと、
横軸をエンジン回転数１０００ｒｐｍごとに区切り、マ
トリクス状に仕切られた各領域ごとに最適な冷却水温Ｔ
_11,Ｔ₁₂，Ｔ₁₃・・Ｔ_nmを定めている。一般に、エンジ
ン負荷は表の右上に向かうほど大きくなり、表の左下に
向かうほど小さくなるので、表の右上の冷却水温Ｔnmが
最も低くなり、表の左下の冷却水温Ｔ₁₁が最も高くな
る。また、自動車用のエンジンの冷却水温は、一般に摂
氏７５度〜１１０度の範囲であるから、右上の冷却水温
Ｔnmが７５度となり、左下の冷却水温Ｔ₁₁が１１０度と
なる。上記のように決定された最適な冷却水温Ｔ_11,Ｔ
₁₂，Ｔ₁₃・・Ｔ_nmは、スロットル開度（θ）およびエン
ジン回転数（ｒｐｍ）に対応させてメモリ１７に記憶さ
れる。なお、吸入空気量または負圧とエンジン回転数か
ら最適な冷却水温を求める場合も同様である。制御装置
９は、スロットルボジションメータやエアフローメータ
または負圧計から送信されたスロットルバルブ開度
（θ）や吸入空気量または負圧に関する入力データおよ
びエンジン回転数（ｒｐｍ）に関する入力データから、
当該エンジン負荷に最適な冷却水温Ｔ_11,Ｔ₁₂，Ｔ₁₃・
・Ｔ_nmをメモリ１７から読み出す。

【００１３】図３(b) で示すパラメータは、上記のよう
に選択された最適な冷却水温Ｔ_11,Ｔ₁₂，Ｔ₁₃・・Ｔ_nm
と、水温センサ１０ａにより検出された実際の冷却水温
Ｔとの温度差ΔＴ_1,Ｔ₂・・，Ｔ_Xごとのサーボモータ
５の回転数Ｒ_1,Ｒ_2,・・Ｒ_x（ｒｐｍ）および給電部１
３の印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_x（Ｖ）を示したものであ
る。例えば、低負荷時における最適な冷却水温がＴ
₁₁（表３(a) 参照）である場合に、実際の冷却水温Ｔと
の差はΔＴ₁（ΔＴ₁＝Ｔ−Ｔ₁₁）で表され、サーボモ
ータ５の回転数Ｒ₁（ｒｐｍ），給電部１３の印加電圧
Ｖ₁（Ｖ）が選択されてサーボモータ５および給電部１
３に指令される。

【００１４】図４は、ＰＴＣ８を設けたことによるサー
モスタット６の開弁量と冷却水温Ｔ _1,Ｔ₂・・との関係
を示したグラフである。ＰＴＣ８は給電部１３から印加
された電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_x（Ｖ）によって発熱するの
で、温度感知部７ｃの温度は実際の冷却水温Ｔ_1,Ｔ₂・
・よりも高くなり、その分だけ開弁量も増加する。図４
に示すように、ＰＴＣ８を設けない場合（Ａで示す線）
とＰＴＣ８を設けた場合（Ｂで示す線）とでは開弁量に
差δが生じる。従って、冷却水温Ｔ_1,Ｔ₂・・が上昇し
た場合にサーモスタット６の開弁時期を速めることがで
きるほか、印加電圧の大きさを冷却水温Ｔ_1,Ｔ_2,・・ご
とに変化させることにより、サーモスタット６の開弁量
を調節することができるようになる。

【００１５】なお、サーボモータ５の回転数の増減とサ
ーモスタット６の開弁量の調節との組み合わせによっ
て、冷却水温を予め設定された最適な冷却水温に近づけ
ようとすること、および、これら両者の組み合わせによ
って細やかな冷却水の温度調節を行えるようにするため
に、サーボモータ５の回転数Ｒ_1,Ｒ_2,・・Ｒ_x（ｒｐ
ｍ）およびサーモスタット６の開弁量、すなわち給電部
１３の印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_x（Ｖ）は、それらの組
み合わせによって冷却水温が当該エンジン負荷下におけ
る最適のものになるように選択されなければならない。
これら回転数Ｒ_1,Ｒ _2,・・Ｒ_xや印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・
Ｖ_x（Ｖ）の最適な組み合わせは、実験や計算，経験等
に基づいて求めることができる。

【００１６】これら温度差ΔＴ_1,Ｔ₂・・，Ｔ_Xに対す
るサーボモータ５の回転数Ｒ_1,Ｒ_2,・・Ｒ_x（ｒｐｍ）
および給電部１３の印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_x（Ｖ）
は、それぞれを関連付けて決定するものとしてもよい
し、独立して決定するものとしてもよい。すなわち、例
えば、エンジン１が高負荷から低負荷あるいは無負荷に
移行したときなどは、サーモスタット６をある程度閉弁
して冷却水の温度を上昇させ、低負荷時または無負荷時
におけるエンジン１の過冷却を防止する必要があるが、
このような場合、印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_xを変えるこ
となく、サーボモータ５の回転数をある程度上昇させる
だけでサーモスタット６の開弁量を小さくすることがで
きる。つまり、エンジン１が高負荷から低負荷あるいは
無負荷に移行してから一定時間、冷却水を大量に、か
つ、勢いよくサーモスタット６に流すことにより、熱膨
張体７ｄの内部熱の放熱を促進させて迅速にサーモスタ
ット６の開弁量を小さくすることができる。サーモスタ
ット６の開弁量が所定量になった以後は、サーボモータ
５の回転数を適宜の回転数に戻せばよい。

【００１７】図５は図１の要部の拡大図で、図６は図５
の場合の冷却水の温度と経過時間との関係を示すグラフ
である。図６のグラフにおいて縦軸は冷却水の温度Ｔ、
横軸は経過時間Ｓである。図１および図５に示すよう
に、第２の温度検出手段である水温センサ１０ｂはサー
モスタット６の下流側に設けられている。水温センサ１
０ｂと制御装置９とは信号線９ｄによって接続されてい
て、水温センサ１０ｂから出力された冷却水の温度に関
する検出信号が制御装置９に送信されて処理される。こ
の水温センサ１０ｂはサーモスタット６の弁体６ａが開
くことにより、サーモスタット６を通過して流出側水路
３ａを流れる冷却水の温度を検出するものである。従っ
て、サーモスタット６の弁体６ａが開くと、両水温セン
サ１０ａ，１０ｂが検出した冷却水の温度差は殆ど０に
なる。

【００１８】両水温センサ１０ａ，１０ｂが検出した弁
体６ａの開弁前後における冷却水の温度の変化を示した
ものが、図６のグラフである。図６においては、水温セ
ンサ１０ａが検出した冷却水の温度変化をグラフＡ′
で、水温センサ１０ｂが検出した冷却水の温度変化をグ
ラフＢ′で示している。サーモスタット６の弁体６ａが
閉じている場合には、冷却水はバイパス水路３ｃを流れ
てエンジン１に戻されラジエータ２側には流れないの
で、水温センサ１０ａが検出する冷却水の温度は図６の
グラフＡ′の曲線Ｉで示すように時間の経過とともに急
速に上昇する。これに対し、水温センサ１０ｂが検出す
る冷却水の温度の方は、冷却水の流れが殆ど無い状態で
あるので、図６のグラフＢ′の曲線IIで示すように上昇
が極めて緩やかである。

【００１９】制御装置９からの指令信号によってＰＴＣ
８が発熱してサーモスタット６の弁体６ａが開くと、冷
却水が流出側水路３ａをラジエータ２に向けて流れる。
これとともに、図６のグラフＢ′の曲線III で示すよう
に、水温センサ１０ｂが検出する冷却水の温度も急激に
上昇する。一方、水温センサ１０ａが検出する冷却水の
温度は、図６のグラフＡ′の曲線IVで示すように、弁体
６ａの開弁後は若干上昇して下降し、減衰しながら一定
温度になる。このとき、図６のグラフＡ′，Ｂ′の曲線
Ｖで示すように、両水温センサ１０ａ，１０ｂが検出す
る冷却水の温度はほぼ同じになる。サーモスタット６の
故障により弁体６ａが開かないと、両水温センサ１０
ａ，１０ｂが検出する冷却水の温度は、制御装置９から
の指令信号が発信された後、所定時間ΔＳが経過しても
同じになることがなく、これにより制御装置９はサーモ
スタット６が故障したと診断して報知手段２０（図１
（ａ）参照）に信号を出力し、運転者に知らせる。な
お、所定時間ΔＳは予め制御装置９に設定されてメモリ
１７に記憶されている。

【００２０】次に本発明の作用を図７に従って説明す
る。エンジンを始動すると（ステップ１）、水温センサ
１０ａが検出した冷却水温の検出信号，エンジン回転数
の検出信号，スロットルバルブの開度の検出信号が制御
装置９に出力される（ステップ２〜４）。制御装置９で
は、これら信号を信号変換部１５で例えばデジタル信号
に変換して、スロットルバルブの開度とエンジン回転数
から求めた当該エンジン１の負荷に最適の冷却水温Ｔ
_11,Ｔ₁₂，Ｔ₁₃・・Ｔ_nmをメモリ１７（図１（ｂ）参
照）から読み出し（ステップ５）、比較部１６で水温セ
ンサ１０ａから検出された実際の冷却水温Ｔと比較する
（ステップ６）。その結果、冷却水温が適温よりも高い
かまたは低い場合には、両者の差ΔＴ_1,Ｔ₂・・，Ｔ_X
に基づいてＰＴＣ８に印加する電圧およびサーボモータ
５の回転数をメモリ１７の中から読み出し（ステップ
７）、読み出された回転数Ｒ_1,Ｒ_2,・・Ｒ_x（ｒｐｍ）
および印加電圧Ｖ_1,Ｖ_2,・・Ｖ_x（Ｖ）に従って給電部
１３やサーボモータ５を制御する（ステップ８，９）。
これにより、冷却水温は当該エンジン負荷に応じた最適
なものに調節される。

【００２１】制御装置９から給電部１３の指令信号が出
力されると同時に、水温センサ１０ｂから検出された冷
却水温の検出信号が制御装置９で処理され、前記指令信
号が出力されてから予め記録された一定時間経過後に、
両水温センサ１０ａ，１０ｂから検出される冷却水温を
比較する（ステップ１０）。一定時間ΔＳが経過しても
両水温センサ１０ａ，１０ｂが検出する冷却水の温度が
同じでなければ、制御装置９はサーモスタット６が故障
したと判断して報知手段２０（図１（ａ）参照）に信号
を出力する（ステップ１１）。なお、上記ステップ１〜
１１はエンジン１が駆動している間は繰り返されるが
（ステップ１２）、エンジン１の停止信号が出力される
ことにより、終了する（ステップ１２，１３）。

【００２２】この実施形態では、エンジン１の運転中だ
けでなく、停止させたエンジン１を再始動させた際にも
サーモスタット６の故障診断を行うようにしている。す
なわち、停止させたエンジン１を再始動させたときは、
ステップ６〜ステップ１２（以下、メインルートと記載
する）の他にステップ１５〜ステップ１８（以下、サブ
ルートと記載する）が実行される。まず、エンジン１が
再始動であるか否かが判断され（ステップ１４）、エン
ジン１が再始動であると判断された場合にはエンジン１
の再始動後所定時間が経過しているか否かを判断する
（ステップ１５）。つまり、このサブルートでは、エン
ジン１の再始動後の前記所定時間内に限ってサーモスタ
ット６の故障の診断を行うわけである。再始動後どの程
度の時間をサーモスタット６の故障診断に割り当てるか
は、任意に設定することができる。エンジン１が再始動
であるか否かは、スタータモータの始動指令やイグニッ
ションスイッチのオン等により確認できる。

【００２３】上記のステップ３で検出された水温がサー
モスタット６の開弁温度よりも高い場合（例えば、エン
ジン１の停止時間が短く水温が十分に低下していない場
合）には、メインルートに戻ってステップ６以下の判断
に任せる。前記水温がサーモスタット６の開弁温度より
も低い場合には、二つの水温センサ１０ａ，１０ｂが検
出した水温Ｔａ，Ｔｂを比較する（ステップ１６，１
７）。前記水温がサーモスタット６の開弁温度よりも低
い場合は、サーモスタット６が閉弁していて両水温Ｔ
ａ，Ｔｂの間には温度差が生するはずである。従って、
水温Ｔａ，Ｔｂが同じまたはほぼ同じであるときには、
サーモスタット６が水温の低下に応じて閉弁していな
い、つまり異常であると判断して報知手段２０（図１
（ａ）参照）に信号を出力する。この場合、再始動後の
サーモスタット６の監視時間である前記所定時間内は報
知手段２０への出力を待機させ、ステップ１６に戻って
引き続き水温Ｔａ，Ｔｂの経緯を監視する（ステップ１
８）。両水温Ｔａ，Ｔｂが前記所定時間の経過後も同じ
またはほぼ同じであるときには、待機を解除して報知手
段２０に信号を出力する（ステップ１１）。前記所定時
間内に両水温Ｔａ，Ｔｂに一定以上の温度差が生じた場
合には、メインルートに戻りステップ６以下の判断に任
せる。

【００２４】本発明の好適な実施形態について説明して
きたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定される
ものではない。例えば、エンジン負荷の大きさを表す要
素としてスロットルの開度や吸入空気量または負圧を例
に挙げて説明したが、他の要素、例えば、スロットルペ
ダルの踏み込み速度、すなわちスロットルバルブの回転
速度（θ／ｓ）であってもよい。また、流体制御弁とし
てサーモスタットを例に挙げて説明したが、開弁量を制
御することができるものであれば他の流体制御弁、例え
ば、ＤＣモータやステッピングモータ等のモータ、ソレ
ノイド等により弁体の開閉が行われる流体制御弁であっ
てもよい。但し、この場合には、制御装置９からの指令
信号により直接開弁量を調節することができるので、上
記したサーモスタット６のように加熱手段や冷却手段を
設ける必要は必ずしもない。

【００２５】また、上記の説明では本発明を出口制御型
の冷却系に適用した場合について説明したが、本発明は
エンジンの冷却水入口側にサーモスタット６を設けた入
口制御型の冷却系にも適用が可能である。図８は本発明
を入口制御型の冷却系に適用した一例である。この実施
形態では、サーモスタット６は、流入側水路３ｂとバイ
パス水路３ｃの分岐部に設けられている。水温センサ１
０ｂは、流入側水路３ｂのサーモスタット６よりも下流
側に設けられている。サーモスタット６の弁体６ａが開
くと、ラジエータ２側から低温の冷却水が冷却水入口１
ｂ側に流れるとともに、バイパス水路３ｃが第２弁体６
ｆによって閉じられるので、水温センサ１０ｂが検出す
る冷却水温も低くなる。これによって、制御装置９は、
サーモスタット６の弁体６ａが開いたと判断する。な
お、この場合も、制御装置９は、図７のステップ１０，
１１において、印加電圧調整のための指令信号が出力さ
れてから予め設定された一定時間の間に、水温センサ１
０ｂが検出した冷却水温が低下しているか否かを判断
し、冷却水温が低下していない場合には異常と判断して
報知手段２０に信号を出力する。

【００２６】さらに、図９で示す実施形態では、サーモ
スタット６のピストンロッド７ａと支持部６ｃとの間に
圧電素子１９を介在させている。図において符号１９ａ
は圧電素子１９から出力された検出信号を制御装置９に
送信する信号線である。この図では図示を省略している
が、弁体６ａおよびピストンロッド７ａはフレーム６ｂ
に支持された付勢手段であるばね６ｄによって常時上方
に付勢されている。冷却水の温度の上昇によりピストン
ロッド７ａが伸長すると、弁体６ａが前記ばね６ｄの付
勢力に抗して押し下げられて開く。このとき、ばね６ｄ
が押し縮められるので、弁体６ａの開弁量に比例してば
ね６ｄからの付勢力が増加する。圧電素子１９からは、
この付勢力の増加に比例した大きさの電気信号（電圧）
が出力されるので、制御装置９は、水温センサ１０ａが
検出した冷却水の温度と前記圧電素子１９から出力され
る電気信号とを比較して、弁体６ａが開かれているか否
かを診断する。なお、弁体６ａが開いているか否かは、
上記圧電素子に限らず、他の手段、例えば、冷却水の流
速や圧力の変化によって検出するものとしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】この発明は上記のように構成したので以
下のような効果を奏する。本発明によれば、流体制御弁
の開弁量調節と循環駆動手段の駆動制御による流体の流
量制御とを組み合わせることにより、循環系の流通路を
流れる流体の温度調節を細やかに行うことができるよう
になるばかりでなく、サーモスタット等の流体制御弁の
故障を早期に検出することができる。従って、冷却水等
の流体温度を常に適切なものに保って、燃費や排気ガス
特性を常に良好な状態とすることができるほか、流体制
御弁の故障に起因する二次的なトラブルの発生を未然に
防止することができる。また、冷却水の温度異常が発生
した場合にも、それが流体制御弁に基づくものか否かの
判断が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本発明の一実施形態にかかり、エン
ジンの冷却系の全体構成図、図１(b) は制御装置の説明
図である。

【図２】図１のエンジンの冷却装置に使用される流体制
御弁であるサーモスタットの構成を説明する図である。

【図３】メモリに記憶された記憶内容を示したもので、
(a) はエンジンの負荷状態（スロットルバルブの開度）
ごとの最適な冷却水温を示したテーブルの一例を示した
もの、(b) は温度差ΔＴ_xごとのサーボモータの回転数
（ｒｐｍ）および給電部の印加電圧（Ｖ）をパラメータ
として示した一例である。

【図４】温度調節手段としてのＰＴＣを設けたサーモス
タットの作用を説明するグラフである。

【図５】図１の要部の拡大図で、(a) はサーモスタット
が閉弁状態のときのもの、(b)はサーモスタットが開弁
状態のときのものを示している。

【図６】冷却水の温度と経過時間との関係を示すグラフ
である。

【図７】この実施形態の流れ図である。

【図８】本発明を入口制御型のエンジンの冷却系に適用
した実施形態である。

【図９】本発明のさらに他の実施形態である。

【符号の説明】

１エンジン（発熱体）１ａ流体流出部１ｂ流体流入部２ラジエータ（熱交換手段）２ａ流体流入部２ｂ流体流出部３冷却水路（流通路）３ａ流出側水路（第１の流通路）３ｂ流入側水路（第２の流通路）３ｃバイパス水路（第３の流通路）４ウォータポンプ５サーボモータ６サーモスタット（流体制御弁）７サーモエレメント７ｃ温度感知部７ｄ熱膨張体８ＰＴＣ（加熱手段）９制御装置（制御手段，診断手段）１０ａ水温センサ（第１の温度検出手段）１０ｂ水温センサ（第２の温度検出手段）１１状態検出手段１１ａスロットルボジションセンサ１１ｂエンジン回転数検出用センサ１３給電部１４バッテリ（電源）１７メモリ（記憶部）１９圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体流通路に設けられ前記流体流通路を
流れる流体の流れを制御する流体制御弁が前記流体の温
度変化に応じて正常に動作しているか否かを診断する流
体制御弁の自己診断装置であって、発熱体（１）と、熱交換手段（２）との間に設けられた
循環系の流体流通路（３）と、この流体流通路に流体を循環させる循環駆動手段（４，
５）と、前記発熱体の流体流出口（１ａ）から流出した流体の温
度を検出する第１の温度検出手段（１０ａ）と、前記流体流出口に連通する流出側の流体流通路（３ａ）
の前記第１の温度検出手段よりも下流側に設けられ、前
記流体の温度変化により前記熱交換手段への前記流体の
流入または流出を制御する流体制御弁（６）と、前記流出側の流体流通路（３ａ）の前記流体制御弁より
も下流側に設けられ、前記流体の温度を検出する第２の
温度検出手段（１０ｂ）と、前記流体制御弁（６）および前記循環駆動手段（４，
５）の駆動を、予め設定された設定内容と前記第１の温
度検出手段により検出された前記流体の温度に基づいて
制御する制御手段（９）と、この制御手段から前記流体制御弁（６）および前記循環
駆動手段（４，５）の駆動を制御する制御信号が出力さ
れたときに、前記第１の温度検出手段（１０ａ）と第２
の温度検出手段（１０ｂ）から検出された前記流体の温
度の比較結果に基づいて前記流体制御弁（６）が正常に
動作しているか否かを診断する診断手段と、この診断手段の診断結果を報知する報知手段（２０）
と、からなることを特徴とする流体制御弁の自己診断装置。
【請求項２】前記流体制御弁（６）は、前記流体が前
記発熱体（１）に流入する流体流入口（１ｂ）に連通す
る流入側の流体流通路（３ｂ）に設けられ、前記第２の
温度検出手段（１０ｂ）は前記流入側の流体流通路の前
記流体制御弁よりも下流側に設けられていること、を特徴とする請求項１に記載の流体制御弁の自己診断装
置。
【請求項３】前記第２の温度検出手段（１０ｂ）に代
えて流体制御弁（６）の弁体（６ａ）の開閉を検出する
開閉検出手段（１９）を設けたこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体制御
弁の自己診断装置。
【請求項４】前記流体制御弁は、温度変化により作動
する感温作動体（７）を備えたサーモスタット（６）で
あり、前記感温作動体を前記流体の温度よりも高い温度または
低い温度で作動させるべく加熱または冷却する加熱また
は冷却手段（８）を設け、前記制御手段（９）は、前記加熱または冷却手段および
前記循環駆動手段（４，５）の駆動を、予め設定された
設定内容と前記温度検出手段により検出された流体の温
度に基づいて制御すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の流体制御弁の自己診断装置。