CN103249940A - Egr系统的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

在包括具有HPL－EGR机构（6）及LPL－EGR机构（7）的MPL－EGR系统的发动机中，利用压差传感器（89）检测LPL－EGR机构（7）所具有的低压EGR冷却器（73）的上游侧压力与下游侧压力的压差。若相对于LPL－EGR机构（7）未发生堵塞的状态下的基准压差值，上述检测到的实际压差值高、其背离量达到预定量，则判定为在低压EGR冷却器（73）的内部发生了堵塞。另一方面，若相对于上述基准压差值，上述检测到的实际压差值低、其背离量达到预定量，则判定为在低压EGR冷却器（73）以外的配管构件（74、75）的内部发生了堵塞。

Description

EGR系统的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及搭载于例如汽车的内燃机等的EGR系统的异常诊断装置。尤其是本发明涉及用于确定EGR系统中的堵塞部位的改进。另外，在本说明书中，将EGR通路的流路面积变小的状态（部分堵塞状态）及EGR通路完全堵塞的状态（完全堵塞状态）均表现为“堵塞”。
背景技术
以往，在如柴油发动机等那样进行稀薄燃烧的发动机中，排出较多的氮氧化物（以下，称为NOx）成为隐患。作为其对策，公知有具有使一部分废气回流到进气通路的排气回流（EGR：Exhaust Gas Recirculation）系统（例如参照下述的专利文献1）。
该EGR系统包括使发动机的排气通路及进气通路相互连通的EGR通路和设于该EGR通路的EGR阀。并且，通过调整EGR阀的开度等，由此来调整从排气通路经由EGR通路向进气通路回流的废气的量（EGR气体量），将进气中的EGR率设定为预先设定的目标EGR率。如此若一部分废气回流到进气通路，则能够抑制燃烧室内的燃烧温度降低，抑制NOx的生成，改善了废气排放。
此外，通常，在这种EGR系统中，在EGR通路设有EGR冷却器。例如，在如专利文献1所示的仅具有1个（1个系统的）EGR机构的系统中，在该EGR机构的EGR通路应用EGR冷却器。
此外，如专利文献2所示，在具有高压EGR机构（以下，称为“HPL－EGR机构”）和低压EGR机构（以下，称为“LPL－EGR机构”）的系统（以下，称为“MPL－EGR系统”）中，仅在LPL－EGR机构的EGR通路应用EGR冷却器。
上述HPL（High Pressure Loop）－EGR机构中，使废气从涡轮增压机的涡轮的上游侧的排气通路（例如排气歧管）向涡轮增压机的压缩机的下游侧的进气通路回流。
此外，LPL（Low Pressure Loop）－EGR机构中，使废气从涡轮增压机的涡轮的下游侧的排气通路向涡轮增压机的压缩机的上游侧的进气通路回流。因此，在LPL－EGR机构中，能够使废气向利用压缩机增压前的进气（较低压的进气区域）回流，因此能够大幅度增加其回流量，得到大幅度改善废气排放的效果。
此外，作为该MPL（Middle Pressure Loop）－EGR系统的使用形态，如专利文献3所示，在发动机的低负荷运转区域，仅使用HPL－EGR机构而使较高温度的废气回流，谋求燃烧的稳定化，抑制HC、CO的排出。此外，在发动机的高负荷运转区域，仅使用LPL－EGR机构而使较低温度的废气回流，抑制随着进气的高温化产生烟雾。此外，在发动机的中负荷运转区域，使用HPL－EGR机构及LPL－EGR机构这二者使废气回流，由此抑制HC、CO、烟雾的产生。
因此，在以使较高温度的废气回流为目的的上述HPL－EGR机构中不应用EGR冷却器，仅在以使较低温度的废气回流为目的的上述LPL－EGR机构应用EGR冷却器。
专利文献1：日本特开2001－207916号公报
专利文献2：日本特开2010－190176号公报
专利文献3：日本特开2011－89470号公报
发明内容
近年，随着汽车的废气排放限制的强化（Euro6等），要求高精度检测EGR系统中的堵塞（EGR通路的堵塞）（例如可检测在到完全堵塞之前堵塞到80％左右的状态），防止随着堵塞程度变高（例如达到完全堵塞）而废气排放恶化于未然。尤其是，上述EGR冷却器通过冷却EGR气体而抑制进气的高温化，使燃烧温度降低，由此大大有助于降低NOx发生量，若该EGR冷却器内部成为堵塞的状况，则废气排放的恶化显著，由此关于有无该EGR冷却器内部的堵塞尤其要求高精度。
此外，在EGR系统中发生了堵塞的情况下（例如，如专利文献1所示，在通过反馈控制将EGR气体量调整为目标EGR气体量时的EGR阀的开度修正量、进气节流阀的开度修正量超过了阈值时，诊断为EGR通路堵塞的情况），检测该堵塞，根据需要进行部件更换时，若不确定该堵塞部位，则需要更换构成EGR系统的配管、EGR冷却器等全部部件。也就是说，必须连不产生堵塞的部件都更换。
以上可知，在应用了EGR冷却器的EGR通路中，要求高精度判定EGR冷却器的内部堵塞，并且高精度识别EGR冷却器的内部堵塞、和与该EGR冷却器连接的配管构件的内部堵塞，能够尽量减少更换部件。
本发明是鉴于该点而做出的，其目的在于提供一种能够确定在应用了EGR冷却器的EGR机构中的堵塞部位的EGR系统的异常诊断装置。
－发明的解决原理－
为了达到上述目的而构成的本发明的解决原理是，对于应用了EGR冷却器的EGR机构，认识EGR冷却器的上游侧与下游侧的压差，比较该压差与基准值（例如EGR机构未堵塞的状态下的值），从而确定堵塞位置。也就是说，在压差大时，EGR冷却器的上游侧与下游侧之间的压力损失变大，因此判定为在EGR冷却器的内部发生了堵塞，在压差小时，在上述压力取得位置的上游侧或下游侧的压力损失变大，因此判定为在EGR冷却器以外的配管构件的内部发生了堵塞。
－解决方案－
具体而言，本发明以包括配管构件和与该配管构件连结的EGR冷却器，使被排出到内燃机的排气系统的废气的一部分经由所述配管构件和所述EGR冷却器而回流到进气系统的EGR系统的异常诊断装置为前提。该EGR系统的异常诊断装置，检测所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差，在该检测出的压差值高于预先设定的基准压差值、该压差值高于预定的冷却器堵塞判定值的情况下，判定为在所述EGR冷却器的内部发生堵塞，而在所述检测出的压差值低于所述基准压差值、该压差值低于预定的配管堵塞判定值的情况下，判定为在所述配管构件的内部发生堵塞。
根据该特定事项，若在配管构件或EGR冷却器发生了堵塞，则随着其堵塞度变大，EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差背离上述基准压差值。在该情况下，若背离方向是正侧（检测到的压差值变高的一侧），则能够判断为由于EGR冷却器内部的压力损失的增大而引起上述背离变大，在该背离量为预定量以上、上述检测到的压差值高于预定的冷却器堵塞判定值时，判定为在上述EGR冷却器的内部发生了堵塞。
另一方面，若上述背离方向是负侧（检测到的压差值变低的一侧），则能够判断为由于在EGR冷却器的上游侧或下游侧，在配管构件内部的压力损失的增大而引起上述背离变大，在该背离量为预定量以上，上述检测到的压差值低于预定的配管堵塞判定值时，判定为在上述配管构件的内部发生了堵塞。
如此，本解决方案中，能够利用EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差，确定在EGR系统的堵塞部位。因此，在EGR冷却器的内部发生了堵塞时，能够高精度地判定这一状况。此外，由于也能够高精度地识别EGR冷却器的内部堵塞和与该EGR冷却器连接的配管构件的内部堵塞，因此在要进行发生堵塞的部件的更换时，能够减少更换部件。
此外，作为上述基准压差值，具体而言，是在EGR冷却器和配管构件都未发生堵塞的情况下的所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差值。
通过比较未发生堵塞时的压差值即基准压差值与实际的压差值（EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差值），从而能够准确识别EGR系统的当前的堵塞程度，能够高精度地判定实际的压差值是否达到进行异常判定的阈值即冷却器堵塞判定值和/或配管堵塞判定值。
作为上述冷却器堵塞判定值，设定为与预先规定的废气排放的恶化允许极限所对应的上述EGR冷却器的堵塞程度相应的值。
此外，作为上述配管堵塞判定值，设定为相应于与预先规定的废气排放的恶化允许极限对应的所述EGR冷却器的堵塞程度的值。
也就是说，若在EGR冷却器发生堵塞，其堵塞程度逐渐变高，则废气排放恶化，但在达到与可允许其恶化的极限（所谓OBD限制值）对应的上述EGR冷却器的堵塞程度的时刻，上述检测到的压差值达到冷却器堵塞判定值，判定为在EGR冷却器的内部发生了堵塞。
同样，若在配管构件发生了堵塞，其堵塞程度变高，则废气排放恶化，但在达到与可允许其恶化的极限（所谓OBD限制值）对应的上述配管构件的堵塞程度的时点，上述检测到的压差值达到配管堵塞判定值，判定为在配管构件的内部发生了堵塞。
通过这样设定各判定值（冷却器堵塞判定值及配管堵塞判定值），从而在堵塞程度达到废气排放的恶化允许极限的时刻或将要达到之前，能够判定堵塞的发生，并且能够确定其堵塞部位。因此，不会存在在废气排放超过其恶化允许极限的状态下内燃机继续运转的状况。
作为上述配管构件，包括连结在EGR冷却器的上游侧的上游侧配管构件和连结在EGR冷却器的下游侧的下游侧配管构件，所述EGR冷却器的上游侧压力是该EGR冷却器与所述上游侧配管构件的连结部位、或比该连结部位靠EGR冷却器的位置的压力。另外，所述EGR冷却器的下游侧压力是该EGR冷却器与所述下游侧配管构件的连结部位、或比该连结部位靠EGR冷却器的位置的压力。
由此，无论在配管构件（上游侧配管构件及下游侧配管构件）的何处发生了堵塞，所检测到的压差值都低于配管堵塞判定值，因此能够提高在配管构件的内部发生了堵塞时的判定精度。此外，即使在检测比上述连结部位更靠EGR冷却器的位置的压力的情况下，由于在EGR冷却器的内部发生了堵塞的状况下，通常与在EGR冷却器的上游侧及下游侧一体成形的管的内部相比，先在EGR冷却器的内部发生堵塞，因此在压差值高于冷却器堵塞判定值时能够判定为在EGR冷却器的内部发生了堵塞，能够提高其判定精度。
作为应用本发明的EGR系统的具体结构及堵塞部位的判定工作可举出以下所示。构成为：对具有高压EGR机构和低压EGR机构的EGR系统，检测该低压EGR机构中的EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差，由此进行该低压EGR机构中的堵塞部位的判定，所述高压EGR机构使所述内燃机的排气系统中的增压器的涡轮上游侧的废气回流到进气系统，所述低压EGR机构使排气系统中的增压器的涡轮下游侧的废气回流到进气系统，并具有所述EGR冷却器。
由此，在所谓MPL－EGR系统中能够确定具有EGR冷却器的低压EGR机构的堵塞部位，在由于该堵塞而进行部件更换时，能够实现减少该更换部件件数。
此外，包括检测所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差的压差传感器，所述废气的回流量是将由所述压差传感器检测出的所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差、调整废气的回流量的EGR阀的开度、废气的温度和废气的压力分别作为参数而推定的。
由此，能够将上述压差传感器兼用作用于确定在EGR系统的堵塞部位的传感器及用于推定EGR系统的废气的回流量的传感器。
在本发明中，对于应用了EGR冷却器的EGR机构，能够基于EGR冷却器的上游侧与下游侧的压差而确定堵塞位置。因此，在EGR冷却器的内部发生了堵塞时，能够高精度地判定出发生堵塞。此外，能够高精度地识别EGR冷却器的内部堵塞与同该EGR冷却器连接的配管构件的内部堵塞。
附图说明
图1是表示实施方式的发动机的概略结构的图。
图2是表示LPL－EGR机构的结构的图。
图3是表示ECU等控制系统的结构的框图。
图4是表示在发动机较热时设定MPL－EGR系统的模式的映射的图。
图5是表示在发动机较冷时设定MPL－EGR系统的模式的映射的图。
图6是表示MPL－EGR系统的异常诊断工作的顺序的流程图。
图7是表示在LPL－EGR机构发生了堵塞时的堵塞率与NOx发生量的关系的一例的图。
图8是表示分别在低压EGR冷却器的内部发生了堵塞时及在配管的内部发生了堵塞时的堵塞率与压差的关系的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。本实施方式说明在搭载于汽车的共轨式（common-rail）缸内直喷型多汽缸（例如串联四汽缸）柴油发动机（压缩自点火式内燃机）应用本发明的情况。此外，还对在搭载了具有高压EGR机构及低压EGR机构的MPL－EGR系统而作为EGR系统的柴油发动机应用本发明的情况进行说明。
－发动机的结构－
图1是表示本实施方式的发动机（内燃机）1的概略结构的图。该图1所示的发动机1是具有4个汽缸11，11，…的柴油发动机，在各汽缸11分别设有可向该汽缸11内直接喷射燃料的喷射器（燃料喷射阀）2。这些喷射器2例如由在内部具有压电元件、适当开阀而向汽缸11内喷射供给燃料的压电喷射器构成。此外，对该喷射器2经由共轨21供给由未图示的高压燃料泵升压后的燃料。
构成进气系统的进气通路3与各汽缸11连接。在该进气通路3的上游端设有空气滤清器31。此外，在该进气通路3的中途，沿着进气的流动方向依次设有涡轮增压机（离心增压机）4的压缩机41、内部冷却器32及进气节流阀（柴油机节流阀（デイ一ゼルスロツトル））33。导入到进气通路3的进气被空气滤清器31净化后，由压缩机41增压，由内部冷却器32冷却。其后，进气通过进气节流阀33被导入各汽缸11内。被导入各汽缸11内的进气在压缩行程被压缩，从喷射器2向该汽缸11内喷射燃料，由此进行燃料的燃烧。随着该燃料的燃烧，在各汽缸11中，未图示的活塞在汽缸内往复运动，经由连杆使曲轴旋转，由此得到发动机输出。
另外，上述进气节流阀33在通常运转时为全开，在例如车辆的减速时等根据需要（在需要防止后述的氧化催化剂51的温度降低的情况下等）关闭到预定开度。
构成排气系统的排气通路5与各汽缸11连接。在该排气通路5的中途设有涡轮增压机4的涡轮42。在该涡轮42下游的排气通路5，沿着排气的流动方向依次设有氧化催化剂（DOC：Diesel Oxidation Catalyst）51及颗粒过滤器（DPF：Diesel Particulate Filter）52、排气节流阀53、消音器54。
各汽缸11内的燃烧而产生的废气（已燃气体）向排气通路5排出。向该排气通路5排出的废气经过设于排气通路5中途的涡轮42后，被氧化催化剂51及颗粒过滤器52净化，其后，经由排气节流阀53及消音器54放出到大气中。
－EGR系统－
在本实施方式的发动机1设有具有HPL－EGR机构（高压EGR机构）6及LPL－EGR机构（低压EGR机构）7的MPL－EGR系统。
HPL－EGR机构6包括将一部分废气（高压EGR气体）从上述涡轮增压机4的涡轮42上游的排气通路5（例如排气歧管）向进气节流阀33下游（压缩机41的下游）的进气通路3引导的高压EGR通路61、和可改变该高压EGR通路61的流路面积的高压EGR阀62。
借助该HPL－EGR机构6而回流（再循环）的高压EGR气体的量被上述高压EGR阀62的开度调节。此外，有时也根据需要使进气节流阀33的开度变小（关闭度变大），由此使高压EGR气体的回流量增加。
另一方面，LPL－EGR机构7包括：将一部分废气（低压EGR气体）从上述颗粒过滤器52下游（涡轮42下游）且排气节流阀53上游的排气通路5向压缩机41上游的进气通路3引导的低压EGR通路71、可改变该低压EGR通路71的流路面积的低压EGR阀72、和将在低压EGR通路71流动的低压EGR气体冷却的低压EGR冷却器73。
借助该LPL－EGR机构7而回流（再循环）的低压EGR气体的量被上述低压EGR阀72的开度调节。此外，有时也根据需要使排气节流阀53的开度变小，由此使低压EGR气体的回流量增加。
－LPL－EGR机构的具体结构－
以下，具体说明该LPL－EGR机构7的结构。
图2是表示该LPL－EGR机构7的图。如该图2所示，LPL－EGR机构7包括上游侧配管74、上述低压EGR冷却器73、下游侧配管75、上述低压EGR阀72、压差传感器89。
上游侧配管74是金属制管，是一端连接于排气配管（构成上述排气通路5的配管）5A、另一端连接于低压EGR冷却器73，将排气配管5A内的废气引导到低压EGR冷却器73的配管构件。并且，在该上游侧配管74的长度方向的两端一体形成有具有未图示的螺栓孔的上游侧凸缘74a及下游侧凸缘74b。另外，该上游侧配管74也可以由树脂制或橡胶制的管形成。
此外，在低压EGR冷却器73设有用于导入EGR气体的导入管构件73a、和用于导出EGR气体的导出管构件73b。此外，在导入管构件73a一体形成有上游侧凸缘73c，在导出管构件73b一体形成有下游侧凸缘73d。此外，在这些凸缘73c，73d形成有未图示的螺栓孔。
而且，下游侧配管75是金属制管，是一端连接于低压EGR冷却器73、另一端连接于进气配管（构成上述进气通路3的配管）3A，将在低压EGR冷却器73内流过的EGR气体引导到进气配管3A的配管构件。并且，在该下游侧配管75的长度方向的两端一体形成有具有未图示的螺栓孔的上游侧凸缘75a及下游侧凸缘75b。另外，该下游侧配管75也可以由树脂制或橡胶制的管形成。
此外，在排气配管5A及进气配管3A各自的与LPL－EGR机构7连接的部位也形成与上述同样的凸缘5a、3a。
并且，上述排气配管5A的凸缘5a与上游侧配管74的上游侧凸缘74a重合，上游侧配管74的下游侧凸缘74b与低压EGR冷却器73的上游侧凸缘73c重合，低压EGR冷却器73的下游侧凸缘73d与下游侧配管75的上游侧凸缘75a重合，进而，下游侧配管75的下游侧凸缘75b与进气配管3A的凸缘3a重合，这些凸缘彼此被一体地螺栓紧固。由此，LPL－EGR机构7中，上游侧配管74、低压EGR冷却器73、下游侧配管75这三个构件相互可实现EGR气体的流通地连结，此外，上述三个构件各自能够单独更换（部件更换）。
此外，上述低压EGR阀72设于上述下游侧配管75。
此外，上述压差传感器89是上游侧气体导入管89b及下游侧气体导入管89c分别连接于传感器主体89a的结构。上游侧气体导入管89b连接于上述低压EGR冷却器73的导入管构件73a，将该导入管构件73a的内部压力导入传感器主体89a。另一方面，下游侧气体导入管89c连接于上述低压EGR冷却器73的导出管构件73b，将该导出管构件73b的内部压力导入传感器主体89a。由此，传感器主体89a将相应于导入管构件73a的内部压力与导出管构件73b的内部压力的压力差（低压EGR阀72的上游侧与下游侧的压力差）的压差信号输出到后述的ECU（Electronic ControlUnit）10。
－控制系统－
如图3所示，上述喷射器2、进气节流阀33、排气节流阀53、高压EGR阀62及低压EGR阀72与ECU10电连接。
ECU10与A／F传感器80、空气流量计81、进气温传感器82、进气压传感器83、排气温传感器84、水温传感器85、曲轴位置传感器86、加速踏板开度传感器87、进气节流阀开度传感器88、上述的压差传感器89、高压EGR阀开度传感器8H、低压EGR阀开度传感器8L等各种传感器电连接。
上述A／F传感器80是在上述颗粒过滤器52的下游检测排气中的氧浓度的传感器，输出根据氧浓度而连续变化的检测信号。空气流量计81是测定从大气中流入进气通路3的空气量的传感器。进气温传感器82是检测在进气通路3流动的空气的温度（进气节流阀33的上游侧的温度）的传感器。进气压传感器83是检测进气节流阀33的下游侧（例如进气岐管内）的压力的传感器。排气温传感器84是检测在排气通路5流动的废气的温度（排气节流阀53的上游侧的温度）的传感器。水温传感器85是检测在发动机1的内部循环的冷却水的温度的传感器。曲轴位置传感器86是检测发动机1的曲轴的旋转位置的传感器。加速踏板开度传感器87是检测驾驶者对加速踏板的操作量（加速踏板开度）的传感器。进气节流阀开度传感器88是检测上述进气节流阀33的开度的传感器。压差传感器89是如上所述测定上述LPL－EGR机构7中的低压EGR冷却器73的上游侧压力与下游侧压力的压差的传感器。高压EGR阀开度传感器8H是检测上述高压EGR阀62的开度的传感器。低压EGR阀开度传感器8L是检测上述低压EGR阀72的开度的传感器。
ECU10基于上述的各种传感器80～89、8H、8L的检测值、测定值，控制喷射器2、进气节流阀33、排气节流阀53、高压EGR阀62及低压EGR阀72。
例如，ECU10根据发动机1的运转状态（发动机负荷等）控制HPL－EGR机构6及LPL－EGR机构7的使用状态。
具体而言，发动机1较热时（例如冷却水温度为60℃以上的情况），按照图4的映射（map），选择要使用的EGR机构6、7。也就是说，在发动机1处于低负荷运转状态时，ECU10利用HPL－EGR机构6进行废气的回流（在高压EGR区域的回流工作）。在发动机1处于高负荷运转状态时，ECU10利用LPL－EGR机构7进行废气的回流（在低压EGR区域的回流工作）。在发动机1处于中负荷运转状态时，ECU10并用HPL－EGR机构6和LPL－EGR机构7进行废气的回流（在MPL区域的回流工作）。关于这些的具体控制将后述。另外，图4中的区域X是在对车辆的要求加速度高时（过渡运转时）等，HPL－EGR机构6的高压EGR阀62及LPL－EGR机构7的低压EGR阀72都关闭的运转区域，也就是说，不进行EGR气体的回流的运转区域。
如此根据发动机1的运转状态，切换HPL－EGR机构6和LPL－EGR机构7的使用形态，或者并用各EGR机构6、7，则能够在发动机1的大范围的运转区域使适量的EGR气体回流，能够适度地减少排气中的NOx浓度。
另一方面，在发动机1较冷时，如图5的映射所示，在上述区域X以外的运转区域，无论发动机1的负荷如何，ECU10都利用HPL－EGR机构6进行废气的回流。这是为了通过利用不具有EGR冷却器的HPL－EGR机构6，使较高温度的废气回流，从而谋求发动机1的尽早预热、氧化催化剂51的尽早活性化。
－MPL－EGR系统的基本控制－
接着，说明上述MPL－EGR系统的基本控制。
说明HPL－EGR机构6中的EGR气体量的控制及LPL－EGR机构7中的EGR气体量的控制。这些HPL－EGR机构6中的EGR气体量的控制与LPL－EGR机构7中的EGR气体量的控制是分别独立的控制。
在使用HPL－EGR机构6使EGR气体回流的情况下（包括并用LPL－EGR机构7的情况），比较作为目标的EGR气体回流量（以下，称为“目标高压EGR气体回流量”）与推定的EGR气体回流量（以下，称为“推定高压EGR气体回流量”），对高压EGR阀62的开度、进气节流阀33的开度进行反馈控制（以下，称为“EGR反馈控制”），以使该推定高压EGR气体回流量接近目标高压EGR气体回流量。该情况下的目标高压EGR气体回流量根据发动机1的运转状态（尤其是发动机负荷）而设定。此外，推定高压EGR气体回流量是将由上述高压EGR阀开度传感器8H检测到的高压EGR阀62的开度、由上述进气温传感器82检测到的进气的温度、由进气压传感器83检测到的进气岐管内的压力、该进气岐管内压力与排气歧管内压力的压差各自作为参数，根据预先存储在ECU10的ROM（Read Only Memory）的预定的运算式或映射而求出。另外，排气歧管内的压力是将进气岐管内的压力、发动机1的运转状态量等作为参数而根据预先存储在ECU10的ROM的预定的演算式或映射而求出。
另一方面，在使用LPL－EGR机构7使EGR气体回流的情况下（包括并用HPL－EGR机构6的情况），比较作为目标的EGR气体回流量（以下，称为“目标低压EGR气体回流量”）与推定的EGR气体回流量（以下，称为“推定低压EGR气体回流量”），对低压EGR阀72的开度、排气节流阀53的开度进行反馈控制（EGR反馈控制），以使该推定低压EGR气体回流量接近目标低压EGR气体回流量。该情况下的目标低压EGR气体回流量根据发动机1的运转状态（尤其是发动机负荷）而设定。此外，推定低压EGR气体回流量是将由上述低压EGR阀开度传感器8L检测到的低压EGR阀72的开度、由上述排气温传感器84检测到的排气的温度、颗粒过滤器52下游的排气的压力、由上述压差传感器89检测到的低压EGR冷却器73的上游侧压力与下游侧压力的压差各自作为参数，根据预先存储在ECU10的ROM的预定的运算式或映射而求出。另外，上述颗粒过滤器52下游的排气压力是将进气岐管内的压力、发动机1的运转状态量等作为参数而根据预先存储在ECU10的ROM的预定的运算式或映射而求出。
以下，说明与发动机1的负荷相应的MPL－EGR系统的基本工作（HPL－EGR机构6及LPL－EGR机构7的基本工作）。
（低负荷运转时）
如上所述，在发动机负荷较低时（低负荷区域），仅使用HPL－EGR机构6使EGR气体回流。将该运转区域称为HPL区域。另外，在冷却水温度较低时也仅使用HPL－EGR机构6使EGR气体回流。
在该HPL区域的EGR反馈控制中，设定上述目标高压EGR气体回流量以使由空气流量计81检测到的吸入空气量与根据发动机负荷、发动机转速等设定的目标吸入空气量一致，如上所述，对高压EGR阀62的开度进行反馈控制以使上述推定高压EGR气体回流量与该目标高压EGR气体回流量一致。此时，低压EGR阀72维持全闭不变。
例如，在由空气流量计81得到的吸入空气量少于目标值，实际EGR率高于目标EGR率（根据发动机1的运转状态等决定的EGR率）的情况下，推定高压EGR气体回流量比目标高压EGR气体回流量多，因此减小高压EGR阀62的开度使得减少EGR气体量。
此外，在由空气流量计81得到的吸入空气量多于目标值，实际EGR率低于目标EGR率的情况下，推定高压EGR气体回流量比目标高压EGR气体回流量少，因此增大高压EGR阀62的开度，以使得增加EGR气体量。并且，在即使这样增大高压EGR阀62的开度，推定高压EGR气体回流量也达不到目标高压EGR气体回流量的情况下，减小上述进气节流阀33的开度（增大关闭度），降低该进气节流阀33的下游侧的压力，从而使经由高压EGR通路61回流的EGR气体的量增加。由此，使实际EGR率接近目标EGR率。
以下，将仅使用该HPL－EGR机构6使EGR气体回流的控制模式称为HPL模式。另外，吸入空气量的目标值及EGR气体量的目标值分别也可以具有某种程度的宽度而作为目标范围。此外，在能够利用传感器等直接测定EGR气体量的情况下，可以调节高压EGR阀62的开度，以使EGR气体量成为目标值或目标范围。
（高负荷运转时）
如上所述，在发动机负荷较高时（高负荷区域），仅使用LPL－EGR机构7使EGR气体回流。将该运转区域称为LPL区域。
在该LPL区域的EGR反馈控制中，设定上述目标低压EGR气体回流量，以使由空气流量计81检测到的吸入空气量与根据发动机负荷、发动机转速等设定的目标吸入空气量一致，如上所述，对低压EGR阀72的开度反馈控制，以使上述推定低压EGR气体回流量与该目标低压EGR气体回流量一致。此时，基本上（只要不是EGR气体量不足），高压EGR阀62维持全闭不变。
例如，在由空气流量计81得到的吸入空气量少于目标值、实际EGR率高于目标EGR率的情况下，推定低压EGR气体回流量比目标低压EGR气体回流量多，因此减小低压EGR阀72的开度，以使得减少EGR气体量。
此外，在由空气流量计81得到的吸入空气量多于目标值、实际EGR率低于目标EGR率的情况下，推定低压EGR气体回流量比目标低压EGR气体回流量少，因此增大低压EGR阀72的开度，以使得增加EGR气体量。并且，在即使这样增大低压EGR阀72的开度，推定低压EGR气体回流量也达不到目标低压EGR气体回流量的情况下，增大高压EGR阀62的开度、或减小上述排气节流阀53的开度（增大关闭度）来增加EGR气体的量。由此，使实际EGR率接近目标EGR率。
以下，将仅使用该LPL－EGR机构7使EGR气体回流的控制模式称为LPL模式。另外，吸入空气量的目标值及EGR气体量的目标值分别也可以具有某种程度的宽度而作为目标范围。此外，在能够利用传感器等直接测定EGR气体量的情况下，可以调节低压EGR阀72的开度，以使EGR气体量成为目标值或目标范围。
（中负荷运转时）
如上所述，在发动机处于中负荷运转（中负荷区域）时，并用HPL－EGR机构6和LPL－EGR机构7使EGR气体回流。将该HPL区域与LPL区域之间的区域称为MPL区域。
在该MPL区域的EGR反馈控制中，根据发动机负荷、发动机转速等决定目标吸入空气量及目标EGR率（＝高压EGR气体回流量＋低压EGR气体回流量／高压EGR气体回流量＋低压EGR气体回流量＋吸入空气量），根据这些值设定EGR气体量的总量。此外，根据发动机负荷等决定EGR分配率（借助HPL－EGR机构6回流的高压EGR气体的量与借助LPL－EGR机构7回流的低压EGR气体的量的比率）。并且将高压EGR气体的分配率（＝高压EGR气体回流量／高压EGR气体回流量＋低压EGR气体回流量）及低压EGR气体的分配率（＝低压EGR气体回流量／高压EGR气体回流量＋低压EGR气体回流量）分别与上述EGR气体量的总量相乘，从而求出作为目标的高压EGR气体的量（目标高压EGR气体回流量）和作为目标的低压EGR气体的量（目标低压EGR气体回流量）。
并且，作为HPL－EGR机构6的控制，控制高压EGR阀62的开度，以使推定高压EGR气体回流量达到上述目标高压EGR气体回流量。该对于高压EGR阀62的开度控制与上述的低负荷运转时的情况相同。
另一方面，作为LPL－EGR机构7的控制，控制低压EGR阀72的开度，以使推定低压EGR气体回流量达到上述目标低压EGR气体回流量。该对于低压EGR阀72的开度控制与上述的高负荷运转时的情况相同。
以下，将使用HPL－EGR机构6及LPL－EGR机构7两方供给EGR气体的控制模式称为MPL模式。另外，吸入空气量的目标值及EGR气体量的目标值分别可以具有某种程度的宽度而作为目标范围。此外，在能够利用传感器等直接测定EGR气体量的情况下，可以调节低压EGR阀72及高压EGR阀62的开度，以使EGR气体量成为目标值或目标范围。
－LPL－EGR机构7的异常诊断工作－
接着，说明本实施方式的特征的工作即LPL－EGR机构7的异常诊断工作。该异常诊断工作是在LPL－EGR机构7的内部发生了堵塞的情况下，判别是在构成LPL－EGR机构7的构件即上述上游侧配管74、低压EGR冷却器73、下游侧配管75中的、低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞，还是在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞。
以下，说明LPL－EGR机构7的异常诊断工作的概要。
在该异常诊断工作中，利用上述压差传感器89测定低压EGR冷却器73的上游侧压力与下游侧压力的压差（更具体而言，上述导入管构件73a的内部压力与导出管构件73b的内部压力的压力差）。并且，比较该压差的值（以下，称为“实际压差值”）与在LPL－EGR机构7的内部未发生堵塞时的压差的值（以下，称为“基准压差值”）。该基准压差值是预先通过实验、仿真而求出的。
然后，在相对于基准压差值，实际压差值高出预定值以上时（实际压差值比基准压差值高出预定量以上的偏差时），判定为在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞。另一方面，在相对于基准压差值，实际压差值低出预定值以上时（实际压差值比基准压差值低出预定量以上的偏差时），判定为在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞。
在此作为用于判定为发生了堵塞的上述预定值（上述偏差），设定为与成为根据法律规定等应判断为“堵塞”的堵塞状态时的压力差相当的值（具体将后述）。
以下，按照图6的流程图说明该MPL－EGR系统的异常诊断工作的具体顺序。该流程图在预定的定时进行（例如在车辆的1次旅程（从点火被打开到关闭的期间）进行1次）。
首先，在步骤ST1，判定用于执行异常诊断工作的前提条件是否成立。作为该前提条件，例如可举出上述压差传感器89正常工作、在高压EGR阀62及低压EGR阀72未产生异常、发动机1的运转模式为通常燃烧模式等。上述压差传感器89正常工作的判定、EGR阀62、72正常工作的判定，可通过公知的判定工作而实施，因此省略在此的说明。此外，作为发动机1的通常燃烧模式，是使EGR气体回流的运转模式，不是对车辆的要求加速度高时或颗粒过滤器52的再生运转时等的状态。
在这些前提条件中只要一个条件不成立，就在步骤ST1判定为否，认为不能进行异常诊断工作，返回。
另一方面，若全部前提条件成立、在步骤ST1判定为是，则进入步骤ST2，判定异常诊断工作的开始条件是否成立。作为该异常诊断工作的开始条件，例如举出发动机转速处于预定范围内、来自喷射器2的燃料喷射量处于预定范围内、低压EGR阀72的开度处于预定范围内等。也就是说，由于在发动机1的过渡运转时等，EGR气体量被设定为“0”，因此将不是这样状况作为异常诊断工作的开始条件。此外，在车辆的减速时等将燃料喷射量设定为“0”、并且为了减少排气量抑制氧化催化剂51的温度降低而减小进气节流阀33的开度的情况下，EGR气体量也被设定为“0”，因此将不是这样状况作为异常诊断工作的开始条件。并且，为了充分得到由上述压差传感器89得到的压差的传感检测值的可靠性，需要确保低压EGR通路71中的EGR气体的流量为某种程度，因此将低压EGR阀72的开度处于预定范围内作为异常诊断工作的开始条件。具体而言，作为低压EGR阀72的开度为预定范围内的发动机运转区域，是在图4中虚线所包围的区域。也就是说，是LPL模式的情况下、和MPL模式中的较高负荷侧的运转区域。
在这些异常诊断工作的开始条件中只要有一个条件未成立，就在步骤ST2判定为否，认为不能进行异常诊断工作，返回。
另一方面，若异常诊断工作的开始条件成立、在步骤ST2判定为是，则进入步骤ST3，取得由上述压差传感器89检测到的低压EGR冷却器73的上游侧压力与下游侧压力的压差（实际压差值）的信息。
其后，移至步骤ST4，判定上述压差值（实际压差值）是否是预定值a（在本发明中所说的配管堵塞判定值）以上且是预定值b（在本发明所说的冷却器堵塞判定值）以下的范围（a≦实际压差值≦b）。
如上所述，该预定值a及b被设定为与成为根据法律规定等应判断为“堵塞”的堵塞状态时的压力差相当的值。例如，预定值a被设定为与成为用于判定在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞的阈值的堵塞程度相应的值，预定值b被设定为与成为用于判定在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞的阈值的堵塞程度相应的值。
在此，说明上述预定值a及预定值b的设定方法。
图7是表示在LPL－EGR机构7发生了堵塞时的堵塞率（在LPL－EGR机构7的某处发生了堵塞时，通路面积变窄的比率（堵塞面积／未发生堵塞时的通路面积））与NOx发生量（车辆的每单位行驶距离的NOx发生量）的关系的一例的图。
作为成为与该图7所示的限制值（所谓的OBD限制值；废气排放的恶化允许极限）相当的NOx发生量的堵塞率，求出图中的堵塞率A（例如90％）。也就是说，为了判断是否NOx发生量达到限制值的状态，需要高精度地判定堵塞率是否达到图中的A。
此外，图8是表示分别在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞的情况下及在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞的情况下的堵塞率与压差的关系的一例的图。也就是说，表示成为与上述限制值相当的NOx发生量的堵塞率A与压差值的关系。
该图8中的压差值B是堵塞率为“0”（无堵塞）时的基准压差值。也就是说，是与各配管74、75及低压EGR冷却器73各自的内部阻力下的本来的压力损失相应的压差值。换言之，检测到的压差值为“B”时，LPL－EGR机构7处于未堵塞的（无堆积物）状态或仅有一点堵塞（堆积物少）的状态。
并且，若在LPL－EGR机构7的某处发生了堵塞，则根据其堵塞率，实际压差值与基准压差值B背离。
并且，作为其背离的方向，在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞时，随着堵塞率的上升，实际压差值变高（参照图8的实线），相对于基准压差值B向正侧背离。这是因为：由于在低压EGR冷却器73的内部的堵塞，压力损失变大。也就是说，这是因为：由于在低压EGR冷却器73的内部的堵塞而排气通路5侧（上述上游侧配管74侧）的压力变高，与此相对，在进气通路3侧（上述下游侧配管75侧）作用吸入负压，它们的压差变大。并且，在该情况下，堵塞率为图中的“A”、即成为与上述限制值相当的NOx发生量的堵塞率的情况，是压差为图中的“b”的情况。也就是说，若压差为图中的“b”，则能够判定为在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞，其堵塞率为图中的“A”，是成为与上述限制值相当的NOx发生量的堵塞率。
另一方面，在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞时，随着堵塞率的上升而实际压差值变低（参照图8的虚线），相对于基准压差值B向负侧背离。这是由于，在未发生堵塞的情况下，在低压EGR冷却器73的内部流动较多量的EGR气体，从而得到与该低压EGR冷却器73的内部的本来的压力损失相应的压差值，但是在低压EGR冷却器73的上游侧、下游侧发生了堵塞时，在低压EGR冷却器73的内部流动的EGR气体的量极度变少，从而无法得到较大压差。并且，在该情况下，堵塞率为图中的“A”、即成为与上述限制值相当的NOx发生量的堵塞率的情况是压差为图中的“a”的情况。也就是说，若压差为图中的“a”，则能够判定为在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞，其堵塞率为图中的“A”，是成为与上述限制值相当NOx发生量的堵塞率。
如上述那样设定预定值a及预定值b，在上述步骤ST4，判定上述压差值（实际压差值）是否处于预定值a以上且预定值b以下的范围（a≦实际压差值≦b）。
然后，在上述压差值处于预定值a以上且预定值b以下的范围，在步骤ST4判定为是时进入步骤ST5，进行正常判定。也就是说，认为在LPL－EGR机构7未发生堵塞或处于能够将NOx发生量抑制为小于限制值的堵塞状态，进行正常判定，返回。
另一方面，在上述压差值超出预定值a以上且预定值b以下的范围时，在步骤ST4判定为否，进入步骤ST6，进行异常判定。也就是说，认为在LPL－EGR机构7的某处发生了堵塞（发生了NOx发生量达到限制值的堵塞）而进行异常判定。
其后，进入步骤ST7，判定上述实际压差值是否超过上述预定值b。
然后，在实际压差值超过上述预定值b，在步骤ST7判定为是时，进入步骤ST8，判定为在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞。随着该异常判定，例如在上述ECU10所具有的诊断单元（ダイアグノ一シス）写入异常信息（表示在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞的信息）。此外，根据需要对驾驶者发出警告。
另一方面，在实际压差值未超过上述预定值b、在步骤ST7判定为否时，实际压差值低于上述预定值a，因此进入步骤ST9，判定为在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞。随着该异常判定，例如在上述ECU10所具有的诊断单元写入异常信息（表示在上游侧配管74或下游侧配管75的内部发生了堵塞的信息）。此外，根据需要对驾驶者发出警告。
在每预定期间（例如1次旅程）进行以上的工作，在LPL－EGR机构7发生了堵塞的情况下，确定该堵塞部位。
如以上所述，根据本实施方式，利用低压EGR冷却器73的上游侧压力与下游侧压力的压差，能够确定在LPL－EGR机构7的堵塞部位。因此，在低压EGR冷却器73的内部发生了堵塞时，能够高精度地判定出这一状况。此外，也能够高精度地识别在低压EGR冷却器73的内部的堵塞和在与该低压EGR冷却器73连接的配管74、75的内部的堵塞，因此在进行产生堵塞的部件的更换时，能够消除浪费的部件更换（连未产生堵塞的配管部件都必须更换的状态）。此外，该异常诊断（堵塞部位的诊断）能够在LPL模式时、或MPL模式中的较高负荷侧的运转区域执行，因此能够增加执行异常诊断的机会，能够尽早进行异常诊断。
此外，在本实施方式中，能够将上述压差传感器89兼用作用于确定LPL－EGR机构7的堵塞部位的传感器及用于推定LPL－EGR机构7中的废气的回流量的传感器。
－其他的实施方式－
以上说明的实施方式是对搭载于汽车的串联4汽缸柴油发动机应用本发明的情况进行了说明。本发明不限于汽车用，也可适用于其他用途所使用的发动机。此外，对于汽缸数、发动机形式（串联型发动机、Ｖ型发动机、水平对向型发动机等其他形式）没有特别限定。
此外，在上述实施方式中，说明了在LPL－EGR机构7发生了堵塞时，作为确定其堵塞部位的手段而应用本发明的情况。本发明不限于此，假设在HPL－EGR机构6设有EGR冷却器的情况下，在该HPL－EGR机构6发生了堵塞时，也可以作为确定其堵塞部位的手段而利用本发明。
此外，在上述实施方式中，说明了在具有2个EGR机构6、7的发动机1应用本发明的情况。本发明不限于此，对于具有1个EGR机构的发动机、具有3个以上EGR机构的发动机也可应用。在该情况下，对于具有EGR冷却器的EGR机构，能够与上述同样地确定堵塞部位。
此外，在上述实施方式中，作为低压EGR冷却器73的上游侧的压力导入部位（上游侧气体导入管89b的连接部位），是比低压EGR冷却器73与上游侧配管74的连结部位更靠近低压EGR冷却器73的位置。本发明不限于此，也可以是低压EGR冷却器73与上游侧配管74的连结部位（凸缘74b、73c之间）。同样，作为低压EGR冷却器73的下游侧的压力导入部位（下游侧气体导入管89c的连接部位），也可以是低压EGR冷却器73与下游侧配管75的连结部位（凸缘73d、75a之间）。
本发明能够应用于搭载于柴油发动机的MPL－EGR系统的堵塞诊断。
附图标记的说明
1  发动机（内燃机）
3  进气通路（进气系统）
4  涡轮增压机（增压机）
42 涡轮
5  排气通路（排气系统）
6  HPL－EGR机构（高压EGR机构）
7  LPL－EGR机构（低压EGR机构）
73 低压EGR冷却器
74 上游侧配管（配管构件）
75 下游侧配管（配管构件）
89 压差传感器
10 ECU

Claims (7)

1.一种EGR系统的异常诊断装置，该EGR系统包括配管构件和与该配管构件连结的EGR冷却器，使被排出到内燃机的排气系统的废气的一部分经由所述配管构件和所述EGR冷却器而回流到进气系统，该异常诊断装置的特征在于，构成为：
检测所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差，在该检测出的压差值高于预先设定的基准压差值、该压差值高于预定的冷却器堵塞判定值的情况下，判定为在所述EGR冷却器的内部发生堵塞，而在所述检测出的压差值低于所述基准压差值、该压差值低于预定的配管堵塞判定值的情况下，判定为在所述配管构件的内部发生堵塞。
2.根据权利要求1所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述基准压差值是在EGR冷却器和配管构件都未发生堵塞的情况下的所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差值。
3.根据权利要求1或2所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述冷却器堵塞判定值被设定为相应于与预先规定的废气排放的恶化允许极限对应的所述EGR冷却器的堵塞程度的值。
4.根据权利要求1、2或3所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述配管堵塞判定值被设定为相应于与预先规定的废气排放的恶化允许极限对应的所述配管构件的堵塞程度的值。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述配管构件是连结在EGR冷却器的上游侧的上游侧配管构件和连结在EGR冷却器的下游侧的下游侧配管构件，
所述EGR冷却器的上游侧压力是该EGR冷却器与所述上游侧配管构件的连结部位、或比该连结部位靠EGR冷却器的位置的压力，
所述EGR冷却器的下游侧压力是该EGR冷却器与所述下游侧配管构件的连结部位、或比该连结部位靠EGR冷却器的位置的压力。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
构成为：对具有高压EGR机构和低压EGR机构的EGR系统，检测该低压EGR机构中的EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差，由此进行该低压EGR机构中的堵塞部位的判定，所述高压EGR机构使所述内燃机的排气系统中的增压器的涡轮上游侧的废气回流到进气系统，所述低压EGR机构使排气系统中的增压器的涡轮下游侧的废气回流到进气系统，并具有所述EGR冷却器。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的EGR系统的异常诊断装置，其特征在于，
包括检测所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差的压差传感器，
所述废气的回流量是将由所述压差传感器检测出的所述EGR冷却器的上游侧压力与下游侧压力的压差、调整废气的回流量的EGR阀的开度、废气的温度和废气的压力分别作为参数而推定的。
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