JP2007270719A - Diagnosing device of exhaust gas recirculation device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine the state of an external EGR and effectively diagnose an EGR system based on the result of the determination in an engine 1 in which a part of exhaust gases is recirculated into an intake passage 15 through an EGR passage 24 (external EGR). <P>SOLUTION: This diagnosing device comprises an ion current detection circuit 33 for detecting an ion current generated in the combustion chamber 6 of the engine 1. After an ignition is performed in the combustion chamber 6, the detected values of ion current in a specified period up to a TDC are counted. The angular positions of a crank in which the predetermined ratio (10 to 50%) of the total of the counted values is specified as an evaluated value (ion parameter Ip). Based on an ignition timing, charging efficiency ce, and an engine speed ne in addition to the ion parameter Ip, an external EGR amount is quantitatively estimated. Based on the estimated external EGR amount, the EGR system is diagnosed for trouble. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス還流装置の診断に係り、特に、イオン電流からエンジンの燃焼状態を求めて、これにより排気ガスの還流状態を推定する技術に関する。   The present invention relates to diagnosis of an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of engine exhaust gas to an intake system, and in particular, a technique for obtaining the combustion state of an engine from an ionic current and thereby estimating the recirculation state of the exhaust gas. About.

従来より、この種の診断装置として、例えば特許文献１に開示されるように、火花点火式エンジンにおいて混合気への点火後に燃焼室に発生するイオン電流を検出し、その最大値がエンジンの運転状態に対応する基準値を超えているときに、排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）の故障を診断するようにしたものが知られている。   Conventionally, as this type of diagnostic device, as disclosed in, for example, Patent Document 1, an ion current generated in a combustion chamber after ignition of an air-fuel mixture in a spark ignition engine is detected, and the maximum value is determined by operating the engine. A device that diagnoses a failure of an exhaust gas recirculation device (EGR device) when a reference value corresponding to a state is exceeded is known.

すなわち、一般に、エンジンの吸気系へ排気ガスを還流し、吸気中に不活性な排気ガスを含ませて熱容量を増大させれば、燃焼温度を低下させて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成を抑えることができ、ポンプ損失も低減できるものであるが、その還流量が多すぎれば、燃焼性が悪化することになるので、通常はエンジンの運転状態に応じて排気ガスの還流量を調整するようにしている。   That is, in general, if the exhaust gas is recirculated to the intake system of the engine, and the heat capacity is increased by including inert exhaust gas in the intake air, the combustion temperature is lowered and NOx (nitrogen oxide) is generated. Although it can be suppressed and the pump loss can also be reduced, if the recirculation amount is too large, the combustibility will deteriorate, so normally the recirculation amount of the exhaust gas is adjusted according to the operating state of the engine. I am doing so.

一方、エンジンの燃焼室において混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面には、燃焼反応に伴いイオンが発生するから、例えば点火プラグ等に所定の電圧を付加すれば、イオンを媒体として電流が流れるようになる。このイオン電流は、燃焼が活発なときほど多く流れると考えられるから、イオン電流の検出値に基づいて燃焼状態を観察することができる。   On the other hand, after the air-fuel mixture is ignited in the combustion chamber of the engine, ions are generated along with the combustion reaction on the flame surface that expands with the growth of the flame kernel.For example, if a predetermined voltage is applied to the spark plug or the like, Current flows through ions as a medium. Since this ionic current is considered to flow more when the combustion is active, the combustion state can be observed based on the detected value of the ionic current.

そこで、前記文献に記載のものは、検出したイオン電流の最大値等に基づいて、これが基準値以下で相対的に燃焼が緩慢であると考えられるときには、排気ガスが還流されていると判定する一方、イオン電流の最大値が基準値を越えていて、相対的に燃焼が活発であると考えられるときには、排気ガスは還流されておらず、排気ガス還流装置が故障していると判定するようにしている。
特開平０７−２９３３５１号公報 Therefore, in the above-mentioned document, it is determined that the exhaust gas is recirculated based on the detected maximum value of the ionic current, etc., when this is below the reference value and combustion is considered to be relatively slow. On the other hand, when the maximum value of the ionic current exceeds the reference value and it is considered that combustion is relatively active, it is determined that the exhaust gas is not recirculated and the exhaust gas recirculation device is malfunctioning. I have to.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-293351

ところが、前記従来例の診断装置は、検出したイオン電流の最大値等に基づいて大雑把に排気ガスが還流されているか否かを判定するのみであり、例えばその還流量等、より詳細な還流状態の判定を行うことはできない。これは、従来例のものがイオン電流の最大値等、燃焼行程において検出したイオン電流の全体的な傾向に基づいて判定を行うようにしているためである。   However, the diagnostic device of the conventional example only determines whether or not the exhaust gas is recirculated roughly based on the detected maximum value of the ionic current, for example, a more detailed recirculation state such as the recirculation amount thereof. Cannot be determined. This is because the conventional example makes the determination based on the overall tendency of the ion current detected in the combustion stroke, such as the maximum value of the ion current.

すなわち、前記のようにイオン電流はエンジンの燃焼状態に応じて変化するものであり、それは、ＥＧＲ装置によって排気系から還流される排気ガス（以下、外部ＥＧＲともいう）の量だけでなく、燃焼室内に残留する既燃ガス（同じく内部ＥＧＲ）の量によっても変化するから、検出したイオン電流の最大値等からは外部ＥＧＲ量だけを求めることはできず、前記のような大雑把な判定しかできないのである。   That is, as described above, the ionic current changes according to the combustion state of the engine, which is not only the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust system by the EGR device (hereinafter also referred to as external EGR), but also combustion. Since it varies depending on the amount of burnt gas remaining in the room (also internal EGR), it is not possible to obtain only the external EGR amount from the maximum value of the detected ion current, and only the above rough judgment can be made. It is.

この点について、本願の発明者は、着火後に燃焼室に発生するイオン電流の変化について鋭意、研究した結果、イオン電流の波形には通常、前半及び後半の２つの山が現れ（図２(b)等を参照）、その前半の山の高さや形状が外部ＥＧＲ量と高い相関を持つことに気付いて、本願発明を完成したものである。   In this regard, the inventors of the present application diligently studied the change in ion current generated in the combustion chamber after ignition, and as a result, two peaks in the first half and the latter half usually appear in the waveform of the ion current (FIG. 2 (b ), Etc.), the present invention has been completed by realizing that the height and shape of the first half of the mountain have a high correlation with the amount of external EGR.

すなわち、イオン電流波形の前半の山は、主に着火後の火炎面に発生するイオンを媒体とするイオン電流の変化を表すものと考えられ、これは、火炎核の成長や燃焼室の流動による火炎面の移動の影響を受けるから、例えば外部ＥＧＲが増えて燃焼が緩慢になれば、前半の山は相対的に低くなだらかなものになって、そのピークが遅角側に移動すると考えられる。   That is, the first peak of the ion current waveform is considered to represent the change in the ion current mainly using ions generated on the flame surface after ignition, which is due to the growth of the flame kernel and the flow of the combustion chamber. Since it is affected by the movement of the flame surface, for example, if the external EGR increases and the combustion becomes slow, the first peak is considered to be relatively low and gentle, and the peak moves to the retard side.

この点、仮に内部ＥＧＲが増えたとすると、前記外部ＥＧＲの場合と同様に燃焼が全体として緩慢になるものの、一方で高温の内部ＥＧＲによって初期燃焼は促進されることになるので、イオン電流波形の前半の山にはあまり変化は起きないのである。   In this regard, if the internal EGR increases, the combustion is slowed down as in the case of the external EGR, but on the other hand, the initial combustion is accelerated by the high-temperature internal EGR. There is not much change in the first half of the mountain.

また、後半の山の表すイオン電流は、燃焼の進行による燃焼室の温度上昇に伴い、既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンを媒体とするものと考えられる。よって、内部、外部を問わずＥＧＲが増えて、全体的に燃焼が緩慢になれば、イオン電流波形の後半の山は低くなるのである。   In addition, the ion current represented by the mountain in the latter half is considered to use ions generated by thermal ionization of NOx present in the burned gas as the temperature of the combustion chamber rises due to the progress of combustion. Therefore, if the EGR increases regardless of the inside or the outside and the combustion becomes slow as a whole, the peak in the latter half of the ion current waveform becomes low.

以上より、本発明の目的は、前記のように新たに発見したイオン電流波形の特徴に着目して、外部ＥＧＲの状態を従来よりもきめ細かく判定できるようにし、これに基づいて排気ガス還流装置の診断等をより効果的に行えるようにすることにある。   From the above, the object of the present invention is to focus on the characteristics of the newly discovered ion current waveform as described above, so that the state of the external EGR can be determined more finely than before, and based on this, the exhaust gas recirculation device The purpose is to make diagnosis and the like more effective.

前記の目的を達成するために、本発明では、燃焼室において着火後、圧縮上死点付近までの特定期間に検出したイオン電流値に基づいて、即ちイオン電流波形の前半の山の高さ等に基づき、内部ＥＧＲの影響を極力、排除して、外部ＥＧＲの状態（排気ガス還流装置による排気ガスの還流状態）を判定するようにした。   In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, after ignition in the combustion chamber, based on the ion current value detected in a specific period until near the compression top dead center, that is, the height of the first half of the ion current waveform, etc. Based on this, the influence of the internal EGR is eliminated as much as possible, and the state of the external EGR (the exhaust gas recirculation state by the exhaust gas recirculation device) is determined.

具体的に、請求項１の発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス還流装置の診断装置であって、エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、当該燃焼室において着火後、圧縮上死点付近までの特定期間に前記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流値に基づいて、前記排気ガス還流装置による排気ガスの還流状態を判定する判定手段と、を備えるものとする。   Specifically, the invention of claim 1 is an exhaust gas recirculation device diagnostic device that recirculates a part of engine exhaust gas to an intake system, and detects ion current generated in a combustion chamber of the engine. And the exhaust gas recirculation state by the exhaust gas recirculation device is determined based on the ion current value detected by the ion current detection means during a specific period after ignition in the combustion chamber and near the compression top dead center. Determination means.

前記の構成により、エンジンの運転中に燃焼室において発生するイオン電流がイオン電流検出手段により検出され、特に着火後、圧縮上死点付近までの特定期間に検出されたイオン電流値に基づいて、即ち、イオン電流波形の前半の山の高さや形状等に基づいて、排気ガス還流装置による排気ガスの還流状態が判定手段により判定される。   With the above configuration, the ion current generated in the combustion chamber during the operation of the engine is detected by the ion current detection means, and in particular, based on the ion current value detected in a specific period from the ignition to the vicinity of the compression top dead center, That is, the exhaust gas recirculation state by the exhaust gas recirculation device is determined by the determination means based on the height, shape, etc. of the first half of the ion current waveform.

こうして、燃焼室に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲ）の影響が小さく、排気系からの還流排気ガス（外部ＥＧＲ）量との相関が高いイオン電流値に基づいて、外部ＥＧＲの状態を従来よりもきめ細かく判定することができ、この判定結果に基づいて排気ガス還流装置の診断等を効果的に行うことができる。   In this way, the state of the external EGR is less than the conventional state based on the ion current value that is less affected by the burned gas (internal EGR) remaining in the combustion chamber and has a high correlation with the amount of recirculated exhaust gas (external EGR) from the exhaust system The exhaust gas recirculation device can be diagnosed effectively based on the determination result.

より具体的には、例えば、前記特定期間全体に亘って検出したイオン電流値を積算し、その総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置を特定して、この特定したクランク角位置に基づいて排気ガスの還流状態を判定することができる（請求項２の発明）。その所定割合というのは例えば総積算値の１０〜５０％の範囲に設定すればよい（請求項３の発明）。   More specifically, for example, the ion current values detected over the entire specified period are integrated, the crank angle position where up to a predetermined ratio of the total integrated value is integrated is specified, and the specified crank angle position is specified. The exhaust gas recirculation state can be determined based on the above (invention of claim 2). The predetermined ratio may be set, for example, within a range of 10 to 50% of the total integrated value (invention of claim 3).

そうすれば、着火から圧縮上死点付近までの特定期間の中でも、前半の特に外部ＥＧＲ量との相関が高い範囲で検出されたイオン電流に基づいて、外部ＥＧＲの状態を正確に判定することができる。尚、火花点火式エンジンの場合、点火直後は大きなノイズが発生するため、総積算値の１０％未満のイオン電流値に基づいて正確な判定を行うことは難しい。また、圧縮上死点付近というのは一例として、その前後５〜１０°ＣＡ（クランク角）くらいの範囲を含むものとする。   Then, in the specific period from ignition to the vicinity of compression top dead center, the state of the external EGR is accurately determined based on the ion current detected in the first half, particularly in the range where the correlation with the external EGR amount is high. Can do. In the case of a spark ignition engine, since a large noise is generated immediately after ignition, it is difficult to make an accurate determination based on an ionic current value less than 10% of the total integrated value. Further, the vicinity of compression top dead center includes, as an example, a range of about 5 to 10 ° CA (crank angle) before and after that.

ここで、エンジンが火花点火式のものである場合には、前記判定手段は、少なくとも特定したクランク角位置と点火時期とに基づいて、即ち、燃焼室内の混合気に点火されてからの初期燃焼の立ち上がりの様子に基づいて、外部ＥＧＲ量（排気ガスの還流量）を推定することができる（請求項４の発明）。尚、初期燃焼の立ち上がりには、外部ＥＧＲ量以外にその温度や新気と合わせた吸気の充填量、燃焼室内の流動強さ、さらには燃焼室の温度等も影響するから、外部ＥＧＲ量の推定にはさらにエンジンの運転状態も加味することが好ましい。   Here, when the engine is of a spark ignition type, the determination means is based on at least the specified crank angle position and ignition timing, that is, initial combustion after the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited. The amount of external EGR (exhaust gas recirculation amount) can be estimated based on the rising state of the engine (invention of claim 4). In addition to the external EGR amount, the rise of the initial combustion also affects the temperature, the amount of intake charge combined with fresh air, the flow strength in the combustion chamber, the temperature of the combustion chamber, etc. It is preferable to further consider the operating state of the engine for the estimation.

その場合に好ましいのは、前記のように推定された外部ＥＧＲ量と排気ガス還流装置における外部ＥＧＲ量の目標値とを対比して、その排気ガス還流装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることである（請求項５の発明）。こうすれば、推定した外部ＥＧＲ量を目標値と対比することで、排気ガス還流装置の故障の程度まで診断することができ、効果的な診断及び報知が行える。   In this case, it is preferable that the estimated external EGR amount as described above is compared with the target value of the external EGR amount in the exhaust gas recirculation device to diagnose a failure related to the exhaust gas recirculation device and to notify this. It is provided with a failure notification means (invention of claim 5). In this way, by comparing the estimated external EGR amount with the target value, it is possible to diagnose to the extent of failure of the exhaust gas recirculation device, and to perform effective diagnosis and notification.

或いは、より簡易に、エンジンが外部ＥＧＲの行われる条件下にあるにも拘わらず、前記判定手段により外部ＥＧＲ量が所定以下の微少還流状態（還流されていない場合も含む）であると判定されたときに、排気ガス還流装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることもできる（請求項６の発明）。   Or, more simply, it is determined by the determination means that the external EGR amount is in a minute reflux state (including a case where the engine is not recirculated) even when the engine is under a condition where external EGR is performed. In this case, it is possible to provide a failure notification means for diagnosing a failure related to the exhaust gas recirculation device and notifying the failure (invention of claim 6).

また、より好ましいのは、前記のように推定された外部ＥＧＲ量に基づいて、例えば、それが排気ガス還流装置における外部ＥＧＲ量の目標値よりも多ければ進角側へ、少なければ遅角側へというように、エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることである（請求項７の発明）。こうすれば、実際の外部ＥＧＲ量に対応してこれに相応しい点火時期に補正することで、排気ガス還流装置の故障に対応するのみならず、サイクル変動による外部ＥＧＲ量の変化の影響も軽減して、エンジンの運転効率を高めることができる。   More preferably, based on the external EGR amount estimated as described above, for example, if it is larger than the target value of the external EGR amount in the exhaust gas recirculation device, it is advanced, and if it is smaller, it is the retarded side. In other words, an ignition timing correction means for correcting the ignition timing of the engine is provided (invention of claim 7). In this way, by correcting to the ignition timing corresponding to the actual external EGR amount, not only the failure of the exhaust gas recirculation device but also the influence of the change in the external EGR amount due to cycle fluctuations can be reduced. Thus, the engine operating efficiency can be increased.

以上、説明したように、本発明に係る排気ガス還流装置の診断装置によると、エンジンの燃焼室において着火後、圧縮上死点付近までの特定期間に検出したイオン電流値に基づいて、即ちイオン電流波形の前半の山の高さや形状等に基づいて、排気ガス還流装置による排気ガスの還流状態を判定するようにしたから、残留既燃ガスの影響を極力、排除して、外部ＥＧＲの状態を従来よりもきめ細かく判定することができるようになり、この判定結果に基づいて排気ガス還流装置の診断等を効果的に行うことができる。   As described above, according to the diagnostic apparatus for an exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention, an ion current value detected in a specific period from the ignition in the combustion chamber of the engine to the vicinity of the compression top dead center, that is, an ion Since the exhaust gas recirculation state by the exhaust gas recirculation device is determined based on the height, shape, etc. of the first half of the current waveform, the influence of the residual burned gas is eliminated as much as possible, and the state of the external EGR Can be determined more finely than in the past, and the exhaust gas recirculation device can be diagnosed effectively based on the determination result.

例えば、前記特定期間の前半における初期燃焼の立ち上がりの様子から外部ＥＧＲ量（排気ガスの還流量）を推定することができ、そうして推定した外部ＥＧＲ量を目標値と対比することで、排気ガス還流装置の効果的な診断及び報知が行える。或いは、外部ＥＧＲ量の推定値に基づいて点火時期を補正することで、エンジンの運転効率を高めることができる。
For example, the amount of external EGR (exhaust gas recirculation amount) can be estimated from the state of the initial combustion rising in the first half of the specific period, and the estimated amount of external EGR is compared with the target value to obtain the exhaust gas. Effective diagnosis and notification of the gas reflux device can be performed. Alternatively, the engine operating efficiency can be improved by correcting the ignition timing based on the estimated value of the external EGR amount.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

（エンジンの概略構成）
図１は、本発明に係る診断装置を備えた実施形態のエンジン１を模式的に示し、この例ではエンジン１は、複数のシリンダ２，２，…（図には１つのみ示す）が直列に配置された火花点火式エンジンである。図示の如く、シリンダ２の上端はシリンダブロック３の上端面に開口し、そこに載置されたシリンダヘッド４の下面により閉塞されている。シリンダ２内にはピストン５が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室６が区画される。一方、ピストン５の下方のクランクケース内には、図示しないがクランク軸が配設され、コネクティングロッドによってピストン５と連結されている。 (Schematic configuration of the engine)
FIG. 1 schematically shows an engine 1 according to an embodiment having a diagnostic device according to the present invention. In this example, the engine 1 includes a plurality of cylinders 2, 2,... (Only one is shown in the figure) in series. Is a spark ignition type engine. As shown in the figure, the upper end of the cylinder 2 opens at the upper end surface of the cylinder block 3 and is closed by the lower surface of the cylinder head 4 mounted thereon. A piston 5 is fitted in the cylinder 2 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 6 is defined between the upper surface of the piston 5 and the lower surface of the cylinder head 4. On the other hand, a crankshaft (not shown) is disposed in the crankcase below the piston 5 and is connected to the piston 5 by a connecting rod.

前記シリンダヘッド４には各シリンダ２毎に点火プラグ７が配設され、その先端の電極が燃焼室６に臨むように配置される一方、該点火プラグ７の基端部は点火回路８に接続されている。この点火回路８には、図２(a)にのみ示すが、パワートランジスタからなるイグナイタ８ａとイグニッションコイル８ｂとが含まれており、後述のＰＣＭ３０からの制御信号を受けて各シリンダ２毎に所定のタイミング（点火時期）で点火プラグ７に通電するようになっている。この例では点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されていて、同図(b)のようにイオン電流を検出できるようになっているが、これについては後述する。   The cylinder head 4 is provided with an ignition plug 7 for each cylinder 2 and is arranged so that the electrode at the tip thereof faces the combustion chamber 6, while the base end portion of the ignition plug 7 is connected to the ignition circuit 8. Has been. The ignition circuit 8 includes an igniter 8a composed of a power transistor and an ignition coil 8b, as shown only in FIG. 2 (a), and receives a control signal from a PCM 30 (to be described later) for each cylinder 2. The ignition plug 7 is energized at this timing (ignition timing). In this example, an ion current detection circuit 33 is connected to the ignition circuit 8 so that the ion current can be detected as shown in FIG. 5B, which will be described later.

また、シリンダヘッド４には、各シリンダ２毎の燃焼室６に臨んで開口するように吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれカム軸により開閉されるように吸気弁１１及び排気弁１２が配設されている。同図には示さないが、カム軸は、吸気側及び排気側に１本ずつ設けられていて、共通のカムチェーンによりクランク軸に駆動連結されており、このクランク軸の回転に同期して吸気側及び排気側のカム軸がそれぞれ回転されることにより、吸気及び排気弁１１，１２がそれぞれ所定のタイミングで開閉されるようになっている（図３を参照）。   The cylinder head 4 is formed with an intake port 9 and an exhaust port 10 so as to open toward the combustion chamber 6 for each cylinder 2, and each port opening is opened and closed by a cam shaft. In addition, an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are arranged. Although not shown in the figure, one camshaft is provided on each of the intake side and the exhaust side, and is connected to the crankshaft by a common cam chain. The intake shaft is synchronized with the rotation of the crankshaft. The intake and exhaust valves 11 and 12 are opened and closed at predetermined timings by rotating the side and exhaust side camshafts, respectively (see FIG. 3).

また、この例では前記吸気側のカム軸に、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲（例えば４０〜６０°ＣＡ）内で連続的に変更可能な位相可変機構１３（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）が付設されており、このＶＶＴ１３によって、図３に模式的に示すように吸気弁１１のリフトカーブＩｎが進角側、遅角側に変更されるようになっている。このことで吸気の充填効率を高めることができ、また、排気弁１２のリフトカーブＥｘとのオーバーラップ期間を調整して、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲ）の量を変化させることもできる。   Further, in this example, a phase variable mechanism 13 (Variable Valve Timing or less) capable of continuously changing the phase with respect to the rotation of the crankshaft within a predetermined angle range (for example, 40 to 60 ° CA) is applied to the intake-side camshaft. VVT 13 is attached, and the lift curve In of the intake valve 11 is changed to the advance side and the retard side as schematically shown in FIG. As a result, the charging efficiency of the intake air can be increased, and the amount of burnt gas (internal EGR) remaining in the combustion chamber 6 is changed by adjusting the overlap period with the lift curve Ex of the exhaust valve 12. You can also

さらに、シリンダヘッド４の一側（図１の左側）には、下流端が吸気ポート９に連通するように吸気通路１５が配設されている。この吸気通路１５の上流端は外部から導入される新気を濾過するためのエアクリーナ１６に接続されており、そこから下流側に向かって順に、吸気流量を検出するエアフローセンサ１７と、電動モータ１８ａにより駆動されて吸気通路１５を絞るスロットル弁１８と、各シリンダ２毎に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ１９，１９，…（図には１つのみ示す）とが配設されている。   Further, an intake passage 15 is disposed on one side of the cylinder head 4 (left side in FIG. 1) so that the downstream end communicates with the intake port 9. The upstream end of the intake passage 15 is connected to an air cleaner 16 for filtering fresh air introduced from the outside. From there, an air flow sensor 17 for detecting the intake air flow rate in order toward the downstream side, and an electric motor 18a. Are provided with throttle valves 18 that throttle the intake passage 15 and four injectors 19, 19,... (Only one is shown in the drawing) for injecting fuel into each cylinder 2.

一方、シリンダヘッド４の反対側（図１の右側）には、排気ポート１０に連通して各シリンダ２内の燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するように、排気通路２０が配設されている。この排気通路２０には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ（以下、Ｏ2センサ）２１と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ２２とが配設されている。   On the other hand, on the opposite side of the cylinder head 4 (the right side in FIG. 1), an exhaust passage 20 communicates with the exhaust port 10 and exhausts burnt gas (exhaust gas) from the combustion chamber 6 in each cylinder 2. It is arranged. In this exhaust passage 20, in order from the upstream side, an oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as O2 sensor) 21 for detecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the oxygen concentration in the exhaust gas, and a catalyst for purifying the exhaust gas A converter 22 is provided.

また、前記Ｏ2センサ２１よりも上流側の排気通路２０には、排気ガスの一部を吸気通路１５に還流するための排気還流通路２４（以下、ＥＧＲ通路）が分岐接続されていて、このＥＧＲ通路２４の下流端が前記スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１５に連通している。このＥＧＲ通路２４の下流端寄りには開度調節可能な電気式の流量制御弁２５（以下、ＥＧＲ弁）が配設されていて、ＥＧＲ通路２４を還流される排気ガス（外部ＥＧＲ）の流量を調節するようになっている。   Further, an exhaust gas recirculation passage 24 (hereinafter referred to as an EGR passage) for recirculating a part of the exhaust gas to the intake air passage 15 is branched and connected to the exhaust passage 20 upstream of the O2 sensor 21. The downstream end of the passage 24 communicates with the intake passage 15 on the downstream side of the throttle valve 18. An electric flow control valve 25 (hereinafter referred to as an EGR valve) whose opening degree can be adjusted is disposed near the downstream end of the EGR passage 24, and the flow rate of the exhaust gas (external EGR) recirculated through the EGR passage 24. Is to adjust.

さらにまた、エンジン１のシリンダブロック３下部のクランクケース内には、クランク軸の回転角（クランク角）を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランク軸の端部に一体に回転するように取り付けられたロータ２７の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル２６からなる。また、シリンダブロック３のウォータジャケット（図示せず）には、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が臨設されている。   Furthermore, a crank angle sensor 26 comprising an electromagnetic pickup or the like for detecting the rotation angle (crank angle) of the crankshaft is provided in the crankcase below the cylinder block 3 of the engine 1. The crank angle sensor 26 is an electromagnetic pickup that outputs a signal corresponding to the passage of a convex portion provided on the outer peripheral portion thereof as the rotor 27 attached so as to rotate integrally with the end portion of the crankshaft is rotated. It consists of a coil 26. Further, a water temperature sensor 28 for detecting the temperature state of the cooling water is provided on the water jacket (not shown) of the cylinder block 3.

前記エアフローセンサ１７、Ｏ2センサ２１、クランク角センサ２６、水温センサ２８等からの出力信号は、それぞれＰＣＭ（Power-train Control Module）３０に入力されるようになっている。このＰＣＭ３０は、周知の如くＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路等を備えており、前記各センサ以外に、少なくとも、吸気側カム軸の回転角（回転位置）を検出するカム角センサ３１と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ３２と、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。   Output signals from the airflow sensor 17, the O2 sensor 21, the crank angle sensor 26, the water temperature sensor 28, etc. are input to a PCM (Power-train Control Module) 30, respectively. As is well known, the PCM 30 includes a CPU, ROM, RAM, an I / O interface circuit, etc. In addition to the sensors, a cam angle sensor 31 that detects at least the rotation angle (rotation position) of the intake camshaft. And an accelerator opening sensor 32 that detects the amount of operation of the accelerator pedal, respectively, to receive signals output from the accelerator pedal.

そして、ＰＣＭ３０は、前記各センサ等から入力した信号に基づいてエンジン１の運転状態を判定し、これに応じてエンジン１の運転制御を行うようになっている。すなわち、ＰＣＭ３０は、点火回路８に対し各シリンダ２毎の点火時期の制御信号を出力し、ＶＶＴ１３に対し吸気弁１１の作動タイミングを制御するための信号を出力するとともに、スロットル弁１８に対し吸気流量を制御するための信号を出力し、さらに、各シリンダ２毎のインジェクタ１９，１９，…に対し燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号を出力する。   The PCM 30 determines the operating state of the engine 1 based on the signals input from the sensors and controls the operation of the engine 1 accordingly. That is, the PCM 30 outputs an ignition timing control signal for each cylinder 2 to the ignition circuit 8, outputs a signal for controlling the operation timing of the intake valve 11 to the VVT 13, and intakes the throttle valve 18. A signal for controlling the flow rate is output, and a pulse signal for controlling the fuel injection amount and the injection timing is output to the injectors 19, 19,... For each cylinder 2.

また、ＰＣＭ３０は、ＥＧＲ通路２４によって吸気系に環流する排気ガス（外部ＥＧＲ）の量を制御するために、ＥＧＲ弁２５に対し制御信号を出力する。外部ＥＧＲは新気と混合されて、吸気の熱容量を増大させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘの生成を抑えるとともに、エンジン１のポンプ損失も低減できるものであるが、その割合が多すぎれば、燃焼性が低下することになるので、エンジン１の運転状態に応じて制御するのである。   Further, the PCM 30 outputs a control signal to the EGR valve 25 in order to control the amount of exhaust gas (external EGR) that circulates to the intake system through the EGR passage 24. The external EGR is mixed with fresh air to increase the heat capacity of the intake air, thereby lowering the combustion temperature and suppressing the generation of NOx and reducing the pump loss of the engine 1, but the ratio is too high. In this case, since the combustibility is lowered, the control is performed according to the operating state of the engine 1.

言い換えると、ＰＣＭ３０は、メモリに記憶されている制御プログラムによって機能的に、ＥＧＲ弁２５の開度を調節して、吸気に対する排気ガスの還流割合（以下、外部ＥＧＲ率）を制御するＥＧＲ制御部３０ａを備えており、このＥＧＲ制御部３０ａと、ＥＧＲ通路２４及びＥＧＲ弁２５とによって、排気ガス還流装置が構成されている。   In other words, the PCM 30 functionally adjusts the opening degree of the EGR valve 25 according to the control program stored in the memory, and controls the recirculation ratio of exhaust gas to the intake air (hereinafter referred to as the external EGR rate). The EGR controller 30a, the EGR passage 24, and the EGR valve 25 constitute an exhaust gas recirculation device.

ところで、そのようにＥＧＲ弁２５によって流量が調節された排気ガスの流れは、吸気通路１５にて新気の流れと合流し、サージタンクを経て各シリンダ２毎へと流れて行くのであるが、そうして各シリンダ２に吸入される吸気中の還流排気ガスの割合（外部ＥＧＲ率）は必ずしも一定でなく、エンジン１の定常運転中であっても周期的な変動（所謂サイクル変動）を生じ、このことが燃焼性等に悪い影響を及ぼす虞れがある。   By the way, the flow of the exhaust gas whose flow rate is adjusted by the EGR valve 25 is merged with the flow of fresh air in the intake passage 15 and flows to each cylinder 2 through the surge tank. Thus, the ratio of the recirculated exhaust gas in the intake air sucked into each cylinder 2 (external EGR rate) is not necessarily constant, and periodic fluctuations (so-called cycle fluctuations) occur even during steady operation of the engine 1. This may adversely affect flammability and the like.

また、外部ＥＧＲ量を調節するＥＧＲ弁２５には、ガス中に含まれる燃料やオイルの未燃分が付着して目詰まりを起こしたり、或いは弁体が固着して動かなくなったりすることがあり、そうなれば、新気と合流する外部ＥＧＲの量そのものが制御目標値から大きくずれることになるので、各シリンダ２への吸気中の外部ＥＧＲの割合（外部ＥＧＲ率）は目標値から大きくずれてしまい、ＮＯｘの増大や燃焼性の低下を招くことになる。   Further, the EGR valve 25 that adjusts the amount of external EGR may be clogged with fuel or unburned oil contained in the gas, or the valve body may become stuck and not move. In this case, the amount of external EGR that merges with fresh air deviates greatly from the control target value, so the ratio of external EGR during intake to each cylinder 2 (external EGR rate) deviates significantly from the target value. As a result, NOx increases and combustibility decreases.

この点に関し、この実施形態のエンジン１では、上述の如く点火回路８に接続したイオン電流検出回路３３によって、点火後に燃焼室６に発生するイオン電流を検出し、これにより混合気の燃焼状態の変化、ひいては外部ＥＧＲ率の変化を推定して、ＥＧＲ系の故障を診断したり、或いは点火時期の補正制御を行うようにしている。   In this regard, in the engine 1 according to this embodiment, the ion current generated in the combustion chamber 6 after ignition is detected by the ion current detection circuit 33 connected to the ignition circuit 8 as described above, whereby the combustion state of the air-fuel mixture is detected. The change, and hence the change in the external EGR rate, is estimated to diagnose an EGR system failure or to perform ignition timing correction control.

（イオン電流による外部ＥＧＲ状態の推定）
まず、検出したイオン電流値から外部ＥＧＲ率と相関の高い評価値Ｉｐ（以下、イオンパラメータという）を求める考え方について説明する。イオン電流は、従来より、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、この実施形態では、前記図２(a)に示すように、エンジン１の点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されている。 (External EGR state estimation by ion current)
First, the concept of obtaining an evaluation value Ip (hereinafter referred to as ion parameter) having a high correlation with the external EGR rate from the detected ion current value will be described. Conventionally, the ion current is considered to be generated using ions generated by combustion as a medium. In this embodiment, as shown in FIG. An ion current detection circuit 33 is connected.

図の例ではイオン電流検出回路３３は、イグニッションコイル８ｂの２次側が接地される点火プラグ７とは反対側の端部に直列に接続された電源コンデンサ３３ａと、検出回路３３ｂとからなり、イグナイタ８ａの作動によって点火プラグ７に通電される際（点火）に電源コンデンサ３３ａに蓄えられた電荷と、その後、燃焼室６において発生したイオンとで回路が構成されて電流が流れ、この電流を検出回路３３ｂが検出するようになっている。検出回路３３ｂからの信号はＰＣＭ３０へ出力される。   In the illustrated example, the ion current detection circuit 33 includes a power supply capacitor 33a connected in series to the end opposite to the ignition plug 7 on which the secondary side of the ignition coil 8b is grounded, and a detection circuit 33b. When the spark plug 7 is energized by the operation of 8a (ignition), a circuit is constituted by the electric charge stored in the power supply capacitor 33a and the ions generated in the combustion chamber 6, and a current flows, and this current is detected. The circuit 33b detects it. A signal from the detection circuit 33b is output to the PCM 30.

そうして検出されるイオン電流の値は、同図(b)に模式的に示すように点火後のクランク角の進行に伴い変化し、その波形には通常、前半及び後半の２つの山が現れる。前半の山に表されるイオン電流は、混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面に存在するイオン（ラジカル）を媒体とするものと考えられ、これは、特に初期燃焼の速度や燃焼室の流動強さの影響を強く受ける。すなわち、前半の山は、初期燃焼が活発であるほど急峻になり、そのピークが進角する。   The value of the ion current detected in this manner changes with the progress of the crank angle after ignition as schematically shown in FIG. 4B, and the waveform usually has two peaks in the first half and the second half. appear. The ionic current represented in the first half of the mountain is thought to be based on ions (radicals) present on the flame surface that expand as the flame nuclei grow after the mixture has ignited. It is strongly influenced by the speed of the combustion chamber and the flow strength of the combustion chamber. That is, the first half of the mountain becomes steeper as the initial combustion becomes active, and its peak advances.

一方、後半の山に表されるイオン電流は、前記のように燃焼反応そのものによって発生するイオン（ラジカル）の他に、燃焼室の温度上昇に伴い既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンをも媒体とするものと考えられ、そのピークは、燃焼室の温度が最高になるクランク角位置に現れて、全体として燃焼が活発であるほど高くなり、それが緩慢なほど低くなる。   On the other hand, the ion current expressed in the latter half of the mountain is not only ions (radicals) generated by the combustion reaction itself as described above, but also NOx present in the burned gas is thermally ionized as the temperature of the combustion chamber rises. It is thought that the generated ions are also used as a medium, and the peak appears at the crank angle position where the temperature of the combustion chamber becomes the highest, and as a whole, the higher the combustion is, the lower the lower it is. .

そうすると、外部ＥＧＲが増えて燃焼が全体として緩慢になれば、イオン電流波形の前半の山は相対的に低くなって、そのピークが遅角側に移動するとともに、後半の山も低くなると考えられる。これに対し内部ＥＧＲが増えたときには、外部ＥＧＲの場合と同様に燃焼が全体として緩慢になるものの、一方で高温の内部ＥＧＲによって初期燃焼は促進されることになるから、イオン電流波形の前半の山、特にそのピークまでの立ち上がりにはあまり変化は起きないと考えられる。   Then, if the external EGR increases and the combustion becomes slow as a whole, the first peak of the ion current waveform becomes relatively low, and the peak moves to the retard side, and the second peak also decreases. . On the other hand, when the internal EGR increases, the combustion becomes slow as a whole as in the case of the external EGR, but on the other hand, the initial combustion is promoted by the high-temperature internal EGR. It seems that there is not much change in the mountain, especially the rise to its peak.

つまり、イオン電流波形の前半の山におけるピークまでの立ち上がりの様子を観れば、内部ＥＧＲの影響を概ね排除して、外部ＥＧＲの状態を把握することができると考えられる。そこで、この実施形態では、図４に模式的に示すように、点火終了から圧縮上死点（ＴＤＣ）までの特定の期間に検出されたイオン電流値を積算し、その総積算値（図に斜線を入れて示す範囲の面積に相当する）の所定割合（１０〜５０％の範囲で設定すればよい）までが積算されたクランク角位置を、イオン電流の立ち上がり特性を表す評価値、即ちイオンパラメータＩｐとして用いるようにしている。   That is, it can be considered that the state of the external EGR can be grasped by substantially eliminating the influence of the internal EGR by observing the rising state up to the peak in the first half of the peak of the ion current waveform. Therefore, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 4, the ion current values detected during a specific period from the end of ignition to the compression top dead center (TDC) are integrated, and the total integrated value (in the figure) The crank angle position accumulated up to a predetermined ratio (corresponding to the area of the range shown with hatching) (which may be set in the range of 10 to 50%) is an evaluation value representing the rising characteristic of the ion current, that is, the ion It is used as the parameter Ip.

図５(a)〜(d)は、それぞれ、前記ＴＤＣまでの間のイオン電流の総積算値に対して、１０％、２０％、５０％、９０％までが積算されたクランク角位置をイオンパラメータＩｐとして、点火時期及び外部ＥＧＲ率の変化に対応するイオンパラメータＩｐの変化を示した実験データである。各図において実線のグラフは、外部ＥＧＲ率０％を、破線のグラフは同１０％を、一点鎖線のグラフは同１５％を、そして、二点鎖線のグラフは同２０％を示している。   5 (a) to 5 (d) respectively show the crank angle positions where 10%, 20%, 50% and 90% are integrated with respect to the total integrated value of the ion current up to the TDC. As parameter Ip, it is the experimental data which showed the change of the ion parameter Ip corresponding to the change of an ignition timing and an external EGR rate. In each figure, the solid line graph indicates the external EGR rate of 0%, the broken line graph indicates the same 10%, the alternate long and short dash line graph indicates the same 15%, and the alternate long and two short dashes line graph indicates the same 20%.

例えば積算率５０％のイオンパラメータＩｐを示す同図(c)によると、点火時期が同じであれば、外部ＥＧＲ率が低いほどイオンパラメータＩｐは進角側に移動しており、初期燃焼速度が高くなっていることが分かる。また、外部ＥＧＲ率一定とした場合、点火時期を進角させることでイオンパラメータＩｐも進角側に移動するのは当然であるが、その移動量は点火進角分よりも少なくなっている。   For example, according to the figure (c) showing the ion parameter Ip with an integration rate of 50%, if the ignition timing is the same, the ion parameter Ip moves to the advance side as the external EGR rate is lower, and the initial combustion speed is higher. You can see that it is getting higher. Further, when the external EGR rate is constant, it is natural that the ion parameter Ip moves to the advance side by advancing the ignition timing, but the movement amount is smaller than the ignition advance amount.

そして、同図(a)〜(c)から、積算率１０〜５０％のイオンパラメータＩｐを用いれば、前記の如く外部ＥＧＲ率が低いほど、イオンパラメータＩｐが進角しており、このイオンパラメータＩｐに基づいて外部ＥＧＲ率を求め得ることが分かる。一方、同図(d)に示すように、積算率９０％のイオンパラメータＩｐを用いた場合は、外部ＥＧＲ率とイオンパラメータＩｐとの相関が崩れてしまい、イオンパラメータＩｐに基づいて外部ＥＧＲ率を求めることはできない。   And if the ion parameter Ip with the integration rate of 10 to 50% is used from (a) to (c) in the figure, the ion parameter Ip is advanced as the external EGR rate is lower as described above. It can be seen that the external EGR rate can be obtained based on Ip. On the other hand, as shown in FIG. 4D, when the ion parameter Ip having an integration rate of 90% is used, the correlation between the external EGR rate and the ion parameter Ip is lost, and the external EGR rate is based on the ion parameter Ip. Cannot be asked.

ここで、前記図５に示すデータは、エンジン１の低回転中負荷域でのものであるが、同様の特性が高回転域や低負荷域でも得られている。但し、初期燃焼の立ち上がりは、外部ＥＧＲ率以外にも、その温度や新気と合わせたシリンダ２への吸気充填量、燃焼室６内の流動強さ、さらには燃焼室６の温度等の影響を受けるから、イオンパラメータＩｐに基づいて外部ＥＧＲ率を定量的に求めようとすれば、それと点火時期以外に、エンジンの運転状態も加味する必要がある。   Here, the data shown in FIG. 5 is for the load range during low rotation of the engine 1, but similar characteristics are also obtained in the high rotation range and low load range. However, the rise of the initial combustion is influenced by the temperature, the intake charge amount into the cylinder 2 combined with the fresh air, the flow strength in the combustion chamber 6, the temperature of the combustion chamber 6 and the like in addition to the external EGR rate. Therefore, if the external EGR rate is to be obtained quantitatively based on the ion parameter Ip, it is necessary to consider the engine operating state in addition to the ignition timing and the ignition timing.

そこで、この実施形態では、図６(a)に一例を示すように、エンジン１の負荷（同図では充填効率ｃｅ）と回転数ｎｅとによって規定されるエンジン運転領域のうち、ＥＧＲ通路２４による排気ガスの還流が行われる範囲において、適当な間隔を空けて複数の格子点（ｘ，ｙ）を設定する。そして、この各格子点毎に対応するエンジン運転状態において、前記図５(c)のようにイオンパラメータＩｐ、点火時期及び外部ＥＧＲ率の相関を表すデータを実験により求める。   Therefore, in this embodiment, as shown in an example in FIG. 6A, the EGR passage 24 is used in the engine operation region defined by the load of the engine 1 (the charging efficiency ce in the figure) and the rotational speed ne. A plurality of lattice points (x, y) are set at appropriate intervals within a range where the exhaust gas is recirculated. Then, in the engine operating state corresponding to each grid point, as shown in FIG. 5C, data representing the correlation between the ion parameter Ip, the ignition timing, and the external EGR rate is obtained by experiments.

そうして求めた実験データを整理して、図６(b)のようにイオンパラメータＩｐ（Ip-1，Ip-2，…，Ip-b）と点火時期（Igt-1，Igt-2，…，Igt-a）とから外部ＥＧＲ率を求めるための演算マップを作成し、ＰＣＭ３０のメモリに電子的に格納する。こうすれば、エンジン１の運転中に検出したイオン電流値から前記イオンパラメータＩｐを算出し、このイオンパラメータＩｐと点火時期とに基づき、そのときのエンジン運転状態に対応する演算マップを参照して、外部ＥＧＲ率を定量的に求めることができる。   The experimental data thus obtained is organized, and the ion parameter Ip (Ip-1, Ip-2,..., Ip-b) and the ignition timing (Igt-1, Igt-2,. ..., Igt-a) and a calculation map for obtaining the external EGR rate is created and electronically stored in the memory of the PCM 30. In this way, the ion parameter Ip is calculated from the ion current value detected during operation of the engine 1, and based on the ion parameter Ip and the ignition timing, the calculation map corresponding to the engine operating state at that time is referred to. The external EGR rate can be obtained quantitatively.

尚、前記図６(a)における格子点（ｘ，ｙ）の間に相当するエンジン運転状態についてはデータ補間により対応すればよく、さらに、例えば外気温、エンジン水温、大気圧、空燃比、ＶＶＴ１３の作動状態等に応じて、イオンパラメータＩｐやこれにより求めた外部ＥＧＲ率を補正するようにしてもよい。   Incidentally, the engine operating state corresponding to the grid point (x, y) in FIG. 6 (a) may be dealt with by data interpolation. Further, for example, the outside air temperature, the engine water temperature, the atmospheric pressure, the air-fuel ratio, the VVT 13 The ion parameter Ip and the external EGR rate obtained thereby may be corrected according to the operating state of

次に、図７〜９を参照して、前記のようにイオン電流の検出値からイオンパラメータＩｐを求め、これにより外部ＥＧＲの状態を推定する手順を具体的に説明する。まず、図７は、イオン電流の検出値からイオンパラメータＩｐを計算する手順のフローチャートであり、エンジン１の暖機後、例えばＰＣＭ３０のＥＧＲ制御部３０ａによって外部ＥＧＲが実行されているときに（ＥＧＲ実行フラグオン）、各シリンダ２の燃焼サイクル毎に実行される。   Next, a procedure for obtaining the ion parameter Ip from the detected value of the ionic current and estimating the state of the external EGR as described above will be specifically described with reference to FIGS. First, FIG. 7 is a flowchart of a procedure for calculating the ion parameter Ip from the detected value of the ion current. After the engine 1 is warmed up, for example, when the external EGR is executed by the EGR control unit 30a of the PCM 30 (EGR The execution flag is turned on) and is executed for each combustion cycle of each cylinder 2.

図示のスタート後のステップＳＡ１では、点火後、少なくともクランク角センサ２６及びイオン電流検出回路３３からの信号を入力して、点火ノイズがなくなったかどうか、即ち点火終了かどうか判定し、この判定がＮＯであればリターンする一方、判定がＹＥＳで点火終了であればステップＳＡ２に進んで、検出したイオン電流値をクランク角と対応付けてメモリに記憶した後、ステップＳＡ３に進む。   In step SA1 after the start shown in the figure, after ignition, at least signals from the crank angle sensor 26 and the ion current detection circuit 33 are input to determine whether or not ignition noise has disappeared, that is, whether or not the ignition has ended. If the determination is YES and ignition ends, the process proceeds to step SA2, and the detected ionic current value is stored in the memory in association with the crank angle, and then the process proceeds to step SA3.

ステップＳＡ３ではシリンダ２の圧縮上死点（ＴＤＣ）に達したかどうか判定し、ＴＤＣに達するまではステップＳＡ２に戻って、所定時間間隔（例えば０．１ミリ秒）毎にクランク角位置とイオン電流値とを対応付けてメモリに記憶する一方、ＴＤＣに達すればステップＳＡ４に進んで、イオンパラメータＩｐの計算を行う。すなわち、それまでに記憶したイオン電流の総積算値を求めて、その５０％までが積算されたクランク角位置をイオンパラメータＩｐとして特定する。   In step SA3, it is determined whether or not the compression top dead center (TDC) of the cylinder 2 has been reached, and the process returns to step SA2 until the TDC is reached, and the crank angle position and the ion at predetermined time intervals (for example, 0.1 milliseconds). While the current value is associated and stored in the memory, if TDC is reached, the process proceeds to step SA4, where the ion parameter Ip is calculated. That is, the total accumulated value of the ion current stored so far is obtained, and the crank angle position where up to 50% is accumulated is specified as the ion parameter Ip.

そして、ステップＳＡ５に進み、外部ＥＧＲの実行中でフラグオンであれば、ステップＳＡ１に戻って前記の手順を継続する（処理を継続）一方、例えばエンジン１の運転状態が変化して、外部ＥＧＲが終了すれば（ＥＧＲ実行フラグオフ）、処理を継続しないＮＯと判定して制御終了となる（エンド）。   Then, the process proceeds to step SA5, and if the external EGR is being executed and the flag is on, the process returns to step SA1 and the above procedure is continued (the process is continued). On the other hand, for example, the operating state of the engine 1 changes and the external EGR is If completed (EGR execution flag off), it is determined that the process is not continued and the control is terminated (end).

次に、そうして計算したイオンパラメータＩｐを用いて、外部ＥＧＲ量を計算する手順を図８のフローチャート図に示す。図示の如くスタート後のステップＳＢ１では、ＥＧＲ実行フラグから外部ＥＧＲが実行されているかどうか判定し、フラグオフで判定がＮＯであればリターンする一方、フラグオンで外部ＥＧＲ実行中であれば、ＹＥＳと判定してステップＳＢ２に進んで、外部ＥＧＲの推定を行うことを示すＥＧＲ推定フラグをオンにして、ステップＳＢ３に進む。   Next, the procedure for calculating the external EGR amount using the ion parameter Ip calculated in this way is shown in the flowchart of FIG. As shown in the figure, in step SB1 after the start, it is determined whether or not the external EGR is executed from the EGR execution flag. If the determination is NO with the flag off, the process returns. If the external EGR is being executed with the flag on, the determination is YES. Then, the process proceeds to step SB2, an EGR estimation flag indicating that the external EGR is estimated is turned on, and the process proceeds to step SB3.

ステップＳＢ３では、前記図７のフローのように計算したイオンパラメータＩｐと、エンジン運転状態（ｃｅ、ｎｅ）と点火時期とに基づいて、上述したように図６の演算マップを参照等して、外部ＥＧＲ率を計算する（実ＥＧＲ率の推定）。また、エンジン運転状態に応じてＥＧＲ制御部３０ａにより決定される外部ＥＧＲ率の制御目標値（目標ＥＧＲ率）を、例えばそのＥＧＲ制御のためのマップから読み込む。   In step SB3, referring to the calculation map of FIG. 6 as described above based on the ion parameter Ip calculated as in the flow of FIG. 7, the engine operating state (ce, ne), and the ignition timing, The external EGR rate is calculated (estimated actual EGR rate). Further, the control target value (target EGR rate) of the external EGR rate determined by the EGR control unit 30a according to the engine operating state is read from, for example, a map for the EGR control.

続くステップＳＢ４では、前記ステップＳＢ３で計算した外部ＥＧＲ率の推定値と、エアフローセンサ１７により検出される新気の流量とに基づいて、外部ＥＧＲ量を推定する。この推定ＥＧＲ量IpQ_EGRは、充填効率ｃｅとエンジン回転数ｎｅとを用いれば、Ｋ１を換算係数として、 IpQ_EGR ＝ Ｋ１×ｎｅ×ｃｅ×推定ＥＧＲ率 と表される。また、同様にして目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ量：目標Q_EGRを計算する。   In subsequent step SB4, the external EGR amount is estimated based on the estimated value of the external EGR rate calculated in step SB3 and the flow rate of fresh air detected by the airflow sensor 17. This estimated EGR amount IpQ_EGR is expressed as IpQ_EGR = K1 × ne × ce × estimated EGR rate using K1 as a conversion coefficient when the charging efficiency ce and the engine speed ne are used. Similarly, a target EGR amount: target Q_EGR is calculated from the target EGR rate.

そして、続くステップＳＢ５において、前記ステップＳＢ４にて計算した目標ＥＧＲ量が予め設定した基準値Q_EGR・K2以上かどうか比較する（目標Q_EGR≧Q_EGR・K2）。この基準値Q_EGR・K2は、例えばエンジン１の中回転域でＥＧＲ弁２５が８０％開度以上になっている等、比較的多めの外部ＥＧＲ量として設定されており、目標ＥＧＲ量が前記基準値未満で判定がＮＯであれば、前記のように計算した推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量を１組で記憶して（ステップＳＢ６）前記ステップＳＢ３に戻り、その計算及び記憶を繰り返す（ＳＢ３〜ＳＢ６）。   Then, in the following step SB5, it is compared whether or not the target EGR amount calculated in step SB4 is equal to or larger than a preset reference value Q_EGR · K2 (target Q_EGR ≧ Q_EGR · K2). The reference value Q_EGR · K2 is set as a relatively large external EGR amount, for example, the EGR valve 25 is 80% or more open in the middle rotation range of the engine 1, and the target EGR amount is the reference value. If it is less than the value and the determination is NO, the estimated EGR amount and the target EGR amount calculated as described above are stored in one set (step SB6), the process returns to step SB3, and the calculation and storage are repeated (SB3 to SB6). ).

一方、目標ＥＧＲ量が前記基準値以上になってＹＥＳと判定すれば、ステップＳＢ７に進み、ＥＧＲ推定フラグをオフにして、後述の故障診断のフロー（図１０参照）に進む。すなわち、図９(a)に模式的に示すように、車両の走行中にＰＣＭ３０のＥＧＲ制御部３０ａによりＥＧＲ弁２５の制御が開始され（ＥＧＲ実行フラグオン）、これに伴い前記の如く外部ＥＧＲ量の推定が開始された後、ＥＧＲ弁２５が或る程度大きく開き且つ車速が或る程度高くなれば、同図に一点鎖線で囲む範囲において推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量の組のデータが必要なだけ採取されたと判断して、ＥＧＲ系の故障診断に進むのである。   On the other hand, if the target EGR amount is equal to or greater than the reference value and it is determined YES, the process proceeds to step SB7, the EGR estimation flag is turned off, and the process proceeds to a later-described failure diagnosis flow (see FIG. 10). That is, as schematically shown in FIG. 9 (a), control of the EGR valve 25 is started by the EGR control unit 30a of the PCM 30 while the vehicle is traveling (EGR execution flag is turned on), and accordingly, the external EGR amount is as described above. If the EGR valve 25 opens to a certain extent and the vehicle speed increases to a certain extent after the start of the estimation, the data of a set of the estimated EGR amount and the target EGR amount is required within the range surrounded by the one-dot chain line in FIG. Therefore, it is determined that only the sample has been collected, and the process proceeds to EGR failure diagnosis.

尚、前記のように目標ＥＧＲ量が基準値以上（目標Q_EGR≧Q_EGR・K2）になっただけでなく、その間に記憶した推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量のデータの組数が所定数以上である場合に、故障診断に進むようにしてもよい。同図(b)については詳しくは後述する。   As described above, the target EGR amount is not less than the reference value (target Q_EGR ≧ Q_EGR · K2), and the number of sets of estimated EGR amount and target EGR amount data stored during that time is not less than a predetermined number. In some cases, the process may proceed to failure diagnosis. FIG. 5B will be described in detail later.

前記図７、８のフローにより、エンジン１の燃焼室６において着火後、ＴＤＣ付近まで検出されたイオン電流値を積算し、その総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置（イオンパラメータＩｐ）を特定して、これにより外部ＥＧＲの状態を判定する判定手段３０ｂが構成されている。この実施形態では判定手段３０ｂは、イオンパラメータＩｐと点火時期とに基づき、さらにエンジン運転状態を加味して外部ＥＧＲ量を推定するようになっている。   7 and 8, after the ignition in the combustion chamber 6 of the engine 1, the ion current values detected up to the vicinity of the TDC are integrated, and the crank angle position (ion parameter) is integrated up to a predetermined ratio of the total integrated value. Ip) is specified, and thereby the determination means 30b for determining the state of the external EGR is configured. In this embodiment, the determination unit 30b estimates the external EGR amount based on the ion parameter Ip and the ignition timing and further considering the engine operating state.

（ＥＧＲ系の故障診断）
次に、前記のようにして得られた推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量のデータに基づいて行うＥＧＲ系の故障診断について、前記図９(b)を参照して説明する。図示の如く、外部ＥＧＲの流量が少ない低流量点から高流量点まで、目標ＥＧＲ量：目標Q_EGRと推定ＥＧＲ量IpQ_EGRとの相関を表すグラフ（ＥＧＲの流量特性のグラフ）を求めたとき、ＥＧＲ系に何ら故障がなければ、両者は概ね一致し、図に実線で示す直線のグラフのようになる。 (EGR failure diagnosis)
Next, EGR fault diagnosis performed based on the estimated EGR amount and target EGR amount data obtained as described above will be described with reference to FIG. As shown in the figure, when a graph showing the correlation between the target EGR amount: target Q_EGR and the estimated EGR amount IpQ_EGR (the graph of the EGR flow characteristic) is obtained from the low flow point to the high flow point where the flow rate of the external EGR is low. If there is no failure in the system, the two are almost the same, and it looks like a straight line graph indicated by a solid line in the figure.

これに対し、例えば目詰まりによりＥＧＲ通路２４の面積が減少している場合、外部ＥＧＲが小流量であれば目詰まりの影響は現れ難いが、流量が多くなれば、実際の流量、即ち推定ＥＧＲ量IpQ_EGRは徐々に目標Q_EGRよりも少なくなっていき、図に破線で示す曲線のグラフのようになる。また、仮にＥＧＲ弁２５の弁体が固着して動かないときには、目標Q_EGRが変化してもＥＧＲ弁２５が作動せず、実際の流量IpQ_EGRが変化しないから、この場合は図に二点鎖線で示すようになると考えられる。   On the other hand, for example, when the area of the EGR passage 24 is reduced due to clogging, the influence of clogging is difficult to appear if the external EGR is a small flow rate, but if the flow rate increases, the actual flow rate, that is, the estimated EGR The quantity IpQ_EGR gradually becomes smaller than the target Q_EGR, and becomes a curve graph indicated by a broken line in the figure. If the valve body of the EGR valve 25 is stuck and does not move, the EGR valve 25 does not operate even if the target Q_EGR changes, and the actual flow rate IpQ_EGR does not change. It seems that it comes to show.

よって、実際に前記実線や破線、或いは二点鎖線で表されるような流量特性のグラフを求めれば、これによりＥＧＲ系の故障を、前記ＥＧＲ通路２４の目詰まりやＥＧＲ弁２５の固着といった現象にまで区別して、きめ細かく正確に診断することができる。但し、そのためには流量特性を正確に同定する必要があり、推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量のデータを所定組以上、採取することが好ましい。   Therefore, if a flow characteristic graph such as that represented by the solid line, the broken line, or the two-dot chain line is actually obtained, an EGR system failure is caused by this phenomenon, such as clogging of the EGR passage 24 or sticking of the EGR valve 25. It is possible to make a detailed and accurate diagnosis. However, for that purpose, it is necessary to accurately identify the flow characteristics, and it is preferable to collect a predetermined set or more of data of the estimated EGR amount and the target EGR amount.

すなわち、故障診断の具体的な手順は、図１０のフローチャートに示すように、まず、前記図８のフローのステップＳＢ７に続くステップＳＢ８において、推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量のデータに基づいて、例えば回帰分析の手法により、図９(b)に示すような流量特性のグラフを求める。続くステップＳＢ９では、低流量点及び高流量点のそれぞれで、推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量の偏差の目標ＥＧＲ量に対する比率ＱＲ（以下、流量ずれ比率という）を求める。流量ずれ比率ＱＲは、 ＱＲ ＝ (IpQ_EGR／目標Q_EGR)−１ として定義され、その絶対値が大きいほど、実際の外部ＥＧＲ量が制御目標値からずれていることになる。以下、低流量点における流量ずれ比率ＱＲを「ＱＲ低」と、また、高流量点における流量ずれ比率ＱＲを「ＱＲ高」と、それぞれ記す。   That is, as shown in the flowchart of FIG. 10, a specific procedure for failure diagnosis is as follows. First, in step SB8 following step SB7 of the flow of FIG. 8, based on the data of the estimated EGR amount and the target EGR amount, for example, A graph of the flow rate characteristic as shown in FIG. 9B is obtained by the method of regression analysis. In subsequent step SB9, a ratio QR (hereinafter referred to as a flow rate deviation ratio) with respect to the target EGR amount of the deviation between the estimated EGR amount and the target EGR amount is obtained at each of the low flow point and the high flow point. The flow rate deviation ratio QR is defined as QR = (IpQ_EGR / target Q_EGR) −1, and the larger the absolute value, the more the actual external EGR amount deviates from the control target value. Hereinafter, the flow rate deviation ratio QR at the low flow point is referred to as “QR low”, and the flow rate deviation ratio QR at the high flow point is referred to as “QR high”.

続いて、ステップＳＢ１０において、まず、低流量点及び高流量点のそれぞれにおける流量ずれ比率（ＱＲ低、ＱＲ高）の絶対値が所定の故障判定値ＱＲLimitを越えているかどうか判定し、いずれも越えていなければ（ＮＯ）、ステップＳＢ１１にて故障なしと判定して、制御終了となる（エンド）。一方、ＱＲ低、ＱＲ高のいずれかの絶対値が故障判定値ＱＲLimitを越えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳＢ１２に進んで、今度は、低流量点及び高流量点のそれぞれにおける推定ＥＧＲ量（IpQ_EGR低、IpQ_EGR高）がいずれも零より大きいことを判定する。   Subsequently, in step SB10, first, it is determined whether or not the absolute value of the flow rate deviation ratio (QR low, QR high) at each of the low flow point and the high flow point exceeds a predetermined failure determination value QRLimit. If not (NO), it is determined in step SB11 that there is no failure, and the control ends (end). On the other hand, if the absolute value of either QR low or QR high exceeds the failure determination value QRLimit (YES), the process proceeds to step SB12, and this time the estimated EGR amount at each of the low flow point and the high flow point ( It is determined that both IpQ_EGR low and IpQ_EGR high) are greater than zero.

前記ステップＳＢ１２で判定がＮＯであれば、後述のステップＳＢ１６に進む一方、判定がＹＥＳであればステップＳＢ１３に進み、今度は低流量点及び高流量点における推定ＥＧＲ量が概ね同じ値かどうか比較する（IpQ_EGR低≒IpQ_EGR高？）。この判定がＮＯであれば、即ち両者の値が所定以上、異なっていれば、流量特性は前記図９(b)に破線で示すようになっており、ステップＳＢ１４に進んで目詰まりによるＥＧＲ通路面積の減少と判定する。   If the determination in step SB12 is NO, the process proceeds to step SB16, which will be described later. If the determination is YES, the process proceeds to step SB13, and this time, the estimated EGR amounts at the low flow point and the high flow point are compared with each other. (IpQ_EGR low ≒ IpQ_EGR high?) If this determination is NO, that is, if both values are different from each other by a predetermined value or more, the flow rate characteristic is as shown by the broken line in FIG. 9B, and the process proceeds to step SB14 and the EGR passage due to clogging. It is determined that the area is reduced.

一方、前記ステップＳＢ１３の判定がＹＥＳでであれば、目標ＥＧＲ量：目標Q_EGRが低流量点から高流量点まで変化しても実際の外部ＥＧＲ量は殆ど変化していないということであり、流量特性は同図に二点鎖線で示すようになっているから、ステップＳＢ１５に進んでＥＧＲ弁２５の固着と判定する。尚、それらのいずれでもない場合、即ち、前記ステップＳＢ１２にてＮＯと判定して進んだステップＳＢ１６では、実際の外部ＥＧＲ量が零若しくは負値であるから、ＥＧＲ通路２４の閉塞やイオン電流検出回路３３の異常等、その他の故障と判定する。   On the other hand, if the determination in step SB13 is YES, it means that even if the target EGR amount: target Q_EGR changes from the low flow point to the high flow point, the actual external EGR amount hardly changes. Since the characteristic is shown by a two-dot chain line in the figure, the process proceeds to step SB15 and it is determined that the EGR valve 25 is stuck. If none of them is present, that is, in step SB16, which is determined to be NO in step SB12, the actual external EGR amount is zero or a negative value, so that the EGR passage 24 is blocked or ion current is detected. It is determined that there is another failure such as an abnormality in the circuit 33.

そして、前記ステップＳＢ１４〜１６のいずれかからステップＳＢ１７に進み、前記のように判定した故障について例えば音声により、或いは画面表示により乗員に報知して、制御終了となる（エンド）。こうしてＥＧＲ系の故障をその現象毎に区別して、効果的な診断及び報知が行われる。   Then, the process proceeds from any one of the above steps SB14 to SB17 to notify the occupant of the failure determined as described above, for example, by voice or screen display, and the control is ended (END). In this way, effective diagnosis and notification are performed by distinguishing EGR system faults for each phenomenon.

前記図１０のフローによって、ＰＣＭ３０の判定手段３０ｂにより推定された外部ＥＧＲ量（推定ＥＧＲ量）とＥＧＲ通路２４による排気ガス還流量（外部ＥＧＲ量）の目標値（目標ＥＧＲ量）とを対比して、ＥＧＲ系に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段３０ｃが構成されている。   10, the external EGR amount (estimated EGR amount) estimated by the determination means 30b of the PCM 30 is compared with the target value (target EGR amount) of the exhaust gas recirculation amount (external EGR amount) through the EGR passage 24. Thus, failure notifying means 30c for diagnosing and notifying a failure relating to the EGR system is configured.

（点火時期の補正制御）
次に、前記のように推定した外部ＥＧＲ量に基づいて行う点火時期の補正について説明する。すなわち、一般に、点火時期は、ノッキング等を回避しつつエンジンの運転効率が最も高くなるように設定され、このときにはシリンダ内圧のピークは圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）１５〜２０°ＣＡに現れることになるが、前記のように外部ＥＧＲ量が目標値からずれて、燃焼が例えば緩慢になると、シリンダ内圧のピークは遅角側に移動し、効率が低下することになる。 (Ignition timing correction control)
Next, the ignition timing correction performed based on the external EGR amount estimated as described above will be described. That is, generally, the ignition timing is set so that the engine operating efficiency is maximized while avoiding knocking or the like, and at this time, the peak of the cylinder internal pressure appears at 15-20 ° CA after compression top dead center (ATDC). However, as described above, when the external EGR amount deviates from the target value and the combustion becomes slow, for example, the peak of the cylinder internal pressure moves to the retard side, and the efficiency decreases.

そこで、この実施形態では、上述の如くイオンパラメータＩｐから推定した外部ＥＧＲ率に基づいて点火時期を補正することにより、外部ＥＧＲ量が目標値からずれていても、シリンダ内圧のピークが前記の望ましい範囲に現れるようにして、エンジン１の運転効率の低下を抑えるようにしたものである。   Thus, in this embodiment, the peak of the cylinder internal pressure is desirable even when the external EGR amount deviates from the target value by correcting the ignition timing based on the external EGR rate estimated from the ion parameter Ip as described above. It appears in the range so as to suppress a decrease in the operating efficiency of the engine 1.

すなわち、前記図５(c)に相当する図１１に模式的に示すように、例えばエンジン１の現在の点火時期（実Igt）と制御の目標ＥＧＲ率（図例では１５％）とから決まる点ａに対して、イオン電流の検出値から求められるイオンパラメータＩｐ（実Ｉｐ）が進角側にあり、これに対応する点ｂから実際の外部ＥＧＲ率が１０％であると推定されたとする。   That is, as schematically shown in FIG. 11 corresponding to FIG. 5 (c), for example, it is determined from the current ignition timing (actual Igt) of the engine 1 and the target EGR rate of control (15% in the example). Assume that the ion parameter Ip (actual Ip) obtained from the detected value of the ion current is on the advance side with respect to a, and that the actual external EGR rate is estimated to be 10% from the point b corresponding thereto.

このとき、ＥＧＲ率は異なっていてもイオンパラメータＩｐの値が点ａと略同じになるように、点火時期を遅角させれば（図示の点ｃ）、即ち適正Igtまで補正すれば、外部ＥＧＲ量のずれによって燃焼速度が高くなっていても、その分、点火時期が遅角されることで、シリンダ内圧のピークは前記の望ましい範囲に現れるようになるのである。   At this time, if the ignition timing is retarded (point c in the figure) so that the value of the ion parameter Ip is substantially the same as the point a even if the EGR rates are different, the external value is corrected by correcting to the appropriate Igt. Even if the combustion speed increases due to the deviation of the EGR amount, the peak of the cylinder internal pressure appears in the desired range by retarding the ignition timing accordingly.

以下に、前記のような点火時期補正の具体的な手順を図１２のフローチャート図に基づいて、説明すると、スタート後のステップＳＣ１では、前記図８のフローのステップＳＢ１と同様に外部ＥＧＲの実行中かどうか判定し、フラグオンで実行中であればステップＳＣ２に進んで、点火時期の補正を行うことを示す点火時期補正フラグをオンにして、ステップＳＣ３に進む。   The specific procedure for correcting the ignition timing as described above will be described below with reference to the flowchart of FIG. 12. In step SC1 after the start, external EGR is executed as in step SB1 of the flow of FIG. If it is determined that the flag is on, the process proceeds to step SC2, and an ignition timing correction flag indicating that the ignition timing is to be corrected is turned on, and then the process proceeds to step SC3.

このステップＳＣ３では、前記図８のフローのステップＳＢ３と同様に外部ＥＧＲ率を計算するとともに（実ＥＧＲ率の推定）、そうして推定した実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率と現在の点火時期（実Igt）とに基づいて、前記図１１を参照して説明したように適正な点火時期（適正Igt）を計算する。この計算には、前記図６(b)のような演算マップを利用すればよい。   In step SC3, the external EGR rate is calculated in the same manner as in step SB3 in the flow of FIG. 8 (estimation of the actual EGR rate), and the estimated actual EGR rate, target EGR rate, and current ignition timing (actual ignition timing). Based on (Igt), an appropriate ignition timing (appropriate Igt) is calculated as described with reference to FIG. For this calculation, an arithmetic map as shown in FIG. 6B may be used.

続いて、ステップＳＣ４では、実Igtと適正Igtとの間の点火時期のずれΔIgtを計算し（ΔIgt ＝ 適正Igt−実Igt）、ステップＳＣ５では、点火時期の補正のために現在の点火時期の制御値（実Igt）に加えられているオフセット値Igtofsを計算して、それらをエンジン１の運転状態に対応する基本的な制御目標値Igtpcmseqに加えることで、点火時期の次回の制御値を計算する（ステップＳＣ６）。尚、ΔIgt（-1）やIgtofs(-1)というのは、いずれも前回制御サイクルにおける値を示す。   Subsequently, in step SC4, the ignition timing deviation ΔIgt between the actual Igt and the appropriate Igt is calculated (ΔIgt = appropriate Igt−actual Igt). In step SC5, the current ignition timing is corrected to correct the ignition timing. The offset value Igtofs added to the control value (actual Igt) is calculated and added to the basic control target value Igtpcmseq corresponding to the operating state of the engine 1 to calculate the next control value of the ignition timing. (Step SC6). Note that ΔIgt (−1) and Igtofs (−1) both indicate values in the previous control cycle.

すなわち、この実施形態では、図１３(a)に模式的に示すように、エンジン１の運転状態に対応して予め設定されている基本的な制御目標値Igtpcmseqに対して、これを補正するためのオフセット値Igtofsを常に加えて、点火時期の制御値を決定するようになっており、さらに、そのオフセット値Igtofsを、制御サイクル毎に求めた点火時期のずれΔIgtに応じて更新するようにしている。   That is, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 13 (a), in order to correct the basic control target value Igtpcmseq set in advance corresponding to the operating state of the engine 1. The offset value Igtofs is always added to determine the ignition timing control value, and the offset value Igtofs is updated in accordance with the ignition timing deviation ΔIgt obtained for each control cycle. Yes.

そうして基本的な制御目標値Igtpcmseqにオフセット値Igtofsを加えて点火時期を制御することで、エンジン１の運転状態の変化により基本的な制御目標値Igtpcmseqが変化しても、そのことによらずオフセット値Igtofsの反映された点火時期制御が行われることになり、エンジン１の個体ばらつき等による影響を軽減できる。そして、さらにずれΔIgtに応じて点火時期が補正されることで、サイクル変動による外部ＥＧＲ量の変化の影響も軽減されて、エンジン１の運転効率が高められるのである。   Thus, by controlling the ignition timing by adding the offset value Igtofs to the basic control target value Igtpcmseq, even if the basic control target value Igtpcmseq changes due to a change in the operating state of the engine 1, First, ignition timing control in which the offset value Igtofs is reflected is performed, and the influence of individual variations of the engine 1 can be reduced. Further, by correcting the ignition timing according to the deviation ΔIgt, the influence of the change in the external EGR amount due to the cycle fluctuation is reduced, and the operating efficiency of the engine 1 is increased.

図１３(b)は、車両の走行中にＰＣＭ３０のＥＧＲ制御部３０ａによりＥＧＲ弁２５の制御が開始され（ＥＧＲ実行フラグオン）、これに伴い前記の如く点火時期の補正が開始された後、推定ＥＧＲ率に基づいて求められる適正Igtの変化と、これに追従する実Igtの変化とを模式的に示すものであり、例えば外部ＥＧＲ量のサイクル変動によって、図に実線で示すように適正Igtが変化すると、この変化を追いかけるように実Igtも変化し（図に一点差線で示す）、両者のずれが徐々に小さくなっていくことが分かる。   FIG. 13 (b) shows the estimation after the EGR control unit 30a of the PCM 30 starts the control of the EGR valve 25 (EGR execution flag is turned on) while the vehicle is traveling, and the ignition timing correction is started as described above. This diagram schematically shows the change in the appropriate Igt determined based on the EGR rate and the change in the actual Igt that follows this change. For example, due to the cycle fluctuation of the external EGR amount, the appropriate Igt is shown by the solid line in the figure. As it changes, the actual Igt also changes to follow this change (indicated by a one-dotted line in the figure), and it can be seen that the deviation between the two gradually decreases.

そうして外部ＥＧＲの実行中は（図１２のステップＳＣ７でＹＥＳ）前記ステップＳＣ３〜ＳＣ６の手順を繰り返す一方、例えばエンジン１の運転状態が変化して、外部ＥＧＲが終了すれば（ＥＧＲ実行フラグオフ）、ステップＳＣ７でＮＯと判定してステップＳＣ８に進み、点火時期補正フラグをオフにして、制御終了となる（エンド）。   While the external EGR is being executed (YES in step SC7 in FIG. 12), the procedure of steps SC3 to SC6 is repeated. On the other hand, if the operating state of the engine 1 changes and the external EGR ends, for example (EGR execution flag off) ), NO is determined in step SC7, the process proceeds to step SC8, the ignition timing correction flag is turned off, and the control is ended (END).

前記図１２のフローによって、ＰＣＭ３０の判定手段３０ｂにより推定された外部ＥＧＲ量（推定ＥＧＲ量）に基づいて、それが目標ＥＧＲ量よりも多ければ進角側へ、少なければ遅角側へと点火時期を補正する点火時期補正手段３０ｄが構成されている。   Based on the external EGR amount (estimated EGR amount) estimated by the determination means 30b of the PCM 30 according to the flow of FIG. 12, ignition is performed on the advance side if it is larger than the target EGR amount, and on the retard side if it is less. An ignition timing correction means 30d for correcting the timing is configured.

したがって、この実施形態に係るエンジンの排気ガス還流装置の診断装置によると、シリンダ２内の燃焼室６において点火後、ＴＤＣまでの特定の期間に検出したイオン電流値に基づいて、即ちイオン電流波形の前半の山の高さや形状等に基づいて、外部ＥＧＲの状態を判定することで、内部ＥＧＲの影響を極力、排除して、外部ＥＧＲの状態を従来よりも正確に判定することができる。   Therefore, according to the diagnostic apparatus for an exhaust gas recirculation device for an engine according to this embodiment, the ignition current waveform is based on the ion current value detected in a specific period after ignition in the combustion chamber 6 in the cylinder 2 until TDC. By determining the state of the external EGR based on the height and shape of the first half of the mountain, the influence of the internal EGR can be eliminated as much as possible, and the state of the external EGR can be determined more accurately than before.

その際、前記特定期間におけるイオン電流の総積算値の所定割合（１０〜５０％）までが積算されたクランク角位置を、イオン電流の立ち上がり特性を表す評価値（イオンパラメータＩｐ）として用い、このイオンパラメータＩｐの他、点火時期、充填効率ｃｅ及びエンジン回転数ｎｅに基づいて、外部ＥＧＲの流量を定量的に推定することができる。こうして推定した外部ＥＧＲ量に基づいて、ＥＧＲ系の故障を、ＥＧＲ通路２４の目詰まりやＥＧＲ弁２５の固着といった現象にまで区別して、きめ細かく正確に診断することができ、効果的な診断及び報知が行える。   At that time, the crank angle position accumulated up to a predetermined ratio (10 to 50%) of the total accumulated value of the ionic current in the specific period is used as an evaluation value (ion parameter Ip) representing the rising characteristic of the ionic current. In addition to the ion parameter Ip, the flow rate of the external EGR can be quantitatively estimated based on the ignition timing, the charging efficiency ce, and the engine speed ne. Based on the amount of external EGR estimated in this way, EGR system failures can be distinguished into phenomena such as clogging of the EGR passage 24 and sticking of the EGR valve 25, enabling detailed and accurate diagnosis, and effective diagnosis and notification. Can be done.

また、前記のように推定した外部ＥＧＲ量に基づいて、エンジン１の点火時期を補正することで、外部ＥＧＲ量が目標値からずれていても、シリンダ内圧のピークがＡＴＤＣ１５〜２０°ＣＡくらいの望ましい範囲に現れるようにすることができる。つまり、ＥＧＲ系の故障に対応するのみならず、サイクル変動による外部ＥＧＲ量の変化の影響も軽減して、エンジン１の運転効率を高めることができる。   Further, by correcting the ignition timing of the engine 1 based on the estimated external EGR amount as described above, the peak of the cylinder internal pressure is about ATDC 15 to 20 ° CA even if the external EGR amount deviates from the target value. It can appear in the desired range. That is, not only the failure of the EGR system but also the influence of the change in the external EGR amount due to the cycle fluctuation can be reduced, and the operation efficiency of the engine 1 can be increased.

尚、この実施形態の診断装置では、エンジン１の燃焼室６において点火後、ＴＤＣまでの特定の期間に検出したイオン電流値に基づいて、外部ＥＧＲの状態を判定するようにしているが、特定の期間はＴＤＣまでに限らず、その前後５〜１０°ＣＡくらいまでの範囲とすることができる。   In the diagnostic apparatus of this embodiment, the state of the external EGR is determined based on the ion current value detected in a specific period after ignition in the combustion chamber 6 of the engine 1 until TDC. This period is not limited to TDC but can be in the range of about 5 to 10 ° CA before and after that period.

また、イオンパラメータＩｐとして、前記特定期間におけるイオン電流の総積算値の所定割合（１０〜５０％）までが積算されたクランク角位置を用いているが、これに限らず、その所定割合が積算されるまでのイオン電流波形の傾きや最大値等をイオンパラメータＩｐとすることもできる。   Further, as the ion parameter Ip, a crank angle position in which up to a predetermined ratio (10 to 50%) of the total integrated value of the ion current in the specific period is used is not limited to this, but the predetermined ratio is integrated. The ion parameter Ip can also be the slope, maximum value, etc. of the ion current waveform until it is generated.

また、前記実施形態では、イオンパラメータＩｐに基づいて推定した外部ＥＧＲ量を目標ＥＧＲ量と対比して、図１０のフローに示すようにＥＧＲ系の故障を現象毎に区別して診断するようにしているが、これに限るものではない。すなわち、例えば図１４に示すように、図８のフローのステップＳＢ７に続くステップＳＢ１８において、それまでに採取したデータから推定ＥＧＲ量IpQ_EGRの最大値を求め、これが所定値以上であれば故障なしと判定する（ステップＳＢ１９）一方、推定ＥＧＲ量IpQ_EGRの最大値が所定値未満であれば、故障と判定してこれを報知する（ステップＳＢ２０）ようにしてもよい。   In the embodiment, the external EGR amount estimated based on the ion parameter Ip is compared with the target EGR amount, and as shown in the flow of FIG. 10, a failure of the EGR system is distinguished and diagnosed for each phenomenon. However, it is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 14, in step SB18 following step SB7 in the flow of FIG. 8, the maximum value of the estimated EGR amount IpQ_EGR is obtained from the data collected so far, and if this is greater than or equal to a predetermined value, there is no failure. Determination (Step SB19) On the other hand, if the maximum value of the estimated EGR amount IpQ_EGR is less than a predetermined value, it may be determined that a failure has occurred and this will be notified (Step SB20).

その場合には、前記図８のフローのステップＳＢ６において、前記実施形態のように計算した推定ＥＧＲ量及び目標ＥＧＲ量を全て記憶する必要はなく、推定ＥＧＲ量の最大値を更新して記憶するだけでよい。また、前記の所定値というのは略零か、或いはＥＧＲ系が正常であれば生じ得ないような微小な流量であって、還流状態に対応して予め設定しておけばよく、こうすれば、より簡易にＥＧＲ系の故障を診断し、これを報知することができる。   In that case, in step SB6 of the flow of FIG. 8, it is not necessary to store all the estimated EGR amount and the target EGR amount calculated as in the above embodiment, and the maximum value of the estimated EGR amount is updated and stored. Just do it. The predetermined value is substantially zero, or is a minute flow rate that cannot be generated if the EGR system is normal, and may be set in advance corresponding to the reflux state. Therefore, it is possible to more easily diagnose a failure in the EGR system and notify the failure.

さらに、前記の実施形態では、今回の燃焼サイクルにて検出した実Igtと適正IgtとのずれΔIgtを次回の燃焼サイクルのオフセット値Igtofsに反映させるようにしているが、これに限らず、所定回数の燃焼サイクルにおけるΔIgtの平均値をオフセット値Igtofsに反映させるようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the difference ΔIgt between the actual Igt detected in the current combustion cycle and the appropriate Igt is reflected in the offset value Igtofs of the next combustion cycle. The average value of ΔIgt in the combustion cycle may be reflected in the offset value Igtofs.

本発明の実施形態に係る排気還流装置の診断装置を備えたエンジンの概略構造図である。1 is a schematic structural diagram of an engine equipped with a diagnostic device for an exhaust gas recirculation device according to an embodiment of the present invention. イオン電流検出回路の構成(a)と、これにより検出されるイオン電流の波形(b)とを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure (a) of an ion current detection circuit, and the waveform (b) of the ion current detected by this. 吸排気弁のリフトカーブを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the lift curve of an intake / exhaust valve. イオンパラメータの定義を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the definition of an ion parameter typically. 点火時期及び外部ＥＧＲ率の変化に対応するイオンパラメータの変化を示す実験結果のグラフ図である。It is a graph of an experimental result which shows the change of the ion parameter corresponding to the change of an ignition timing and an external EGR rate. エンジンの運転領域に格子点を設定したイメージ図(a)と、その各格子点毎に対応するエンジン運転状態において、イオンパラメータと点火時期とから外部ＥＧＲ率を求める演算マップ(b)とを模式的に示す説明図である。A schematic diagram (a) in which grid points are set in the engine operating region, and a calculation map (b) for obtaining the external EGR rate from the ion parameters and ignition timing in the engine operating state corresponding to each grid point. It is explanatory drawing shown in. イオンパラメータの計算の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of calculation of an ion parameter. 外部ＥＧＲ量の推定の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of estimation of the amount of external EGR. ＥＧＲ系の故障診断の考え方を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the view of failure diagnosis of an EGR system. ＥＧＲ系の故障診断の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of the failure diagnosis of an EGR type | system | group. 点火時期補正の考え方を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the idea of ignition timing correction | amendment. 点火時期補正の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of ignition timing correction | amendment. 点火時期補正の手法(a)とこれによる点火時期の変化(b)とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method (a) of ignition timing correction | amendment, and the change (b) of the ignition timing by this. 他の実施形態に係る簡易な故障診断についての図１０相当図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 10 for simple failure diagnosis according to another embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
６ 燃焼室
１５ 吸気通路（吸気系）
２４ ＥＧＲ通路（排気ガス還流装置）
２５ ＥＧＲ弁（排気ガス還流装置）
３０ ＰＣＭ
３０ａ ＥＧＲ制御部（排気ガス還流装置）
３０ｂ 判定手段
３０ｃ 故障報知手段
３０ｄ 点火時期補正手段
３３ イオン電流検出回路（イオン電流検出手段） 1 Engine 6 Combustion chamber 15 Intake passage (intake system)
24 EGR passage (exhaust gas recirculation device)
25 EGR valve (exhaust gas recirculation device)
30 PCM
30a EGR control unit (exhaust gas recirculation device)
30b determination means 30c failure notification means 30d ignition timing correction means 33 ion current detection circuit (ion current detection means)

Claims (7)

エンジンの排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス還流装置の診断装置であって、
エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
前記燃焼室において着火後、圧縮上死点付近までの特定期間に前記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流値に基づいて、前記排気ガス還流装置による排気ガスの還流状態を判定する判定手段と、を備えることを特長とする排気ガス還流装置の診断装置。 A diagnostic device for an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of engine exhaust gas to an intake system,
Ion current detection means for detecting ion current generated in the combustion chamber of the engine;
Determination means for determining a recirculation state of the exhaust gas by the exhaust gas recirculation device based on an ion current value detected by the ion current detection means in a specific period after the ignition in the combustion chamber to the vicinity of the compression top dead center; A diagnostic apparatus for an exhaust gas recirculation device, comprising: 判定手段は、特定期間全体に亘って検出されたイオン電流値を積算し、その総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置を特定して、このクランク角位置に基づいて排気ガスの還流状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。   The determination means integrates the ion current values detected over the entire specified period, specifies the crank angle position where up to a predetermined ratio of the total integrated value is integrated, and determines the exhaust gas based on the crank angle position. The diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the diagnostic apparatus is configured to determine a reflux state. 判定手段により特定されるクランク角位置までのイオン電流値の積算割合は、総積算値の１０〜５０％の範囲に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の診断装置。   The diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the integrated ratio of the ionic current value up to the crank angle position specified by the determining means is set in a range of 10 to 50% of the total integrated value. エンジンは火花点火式のものであり、
判定手段は、少なくとも特定したクランク角位置と点火時期とに基づいて、排気ガスの還流量を推定するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の診断装置。 The engine is of spark ignition type,
4. The diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the determination unit is configured to estimate a recirculation amount of the exhaust gas based on at least the specified crank angle position and ignition timing. . 判定手段により推定された排気ガス還流量と排気ガス還流装置における排気ガス還流量の目標値とを対比して、排気ガス還流装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の診断装置。   Comparing the exhaust gas recirculation amount estimated by the determination means with the target value of the exhaust gas recirculation amount in the exhaust gas recirculation device, a failure notification means for diagnosing a failure related to the exhaust gas recirculation device and notifying this is provided. The diagnostic apparatus according to claim 4, wherein the diagnostic apparatus is characterized by: 排気ガス還流装置による排気ガスの還流が行われる条件下で、判定手段により排気ガスの還流量が所定以下の微少還流状態であると判定されたとき、排気ガス還流装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の診断装置。   When the exhaust gas recirculation device determines that the exhaust gas recirculation amount is in a minute recirculation state where the recirculation amount of the exhaust gas is less than a predetermined value under a condition in which exhaust gas recirculation is performed, a fault related to the exhaust gas recirculation device is diagnosed. The diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a failure notification unit that notifies 判定手段により推定された排気ガス還流量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の診断装置。
6. The diagnostic apparatus according to claim 4, further comprising ignition timing correction means for correcting the ignition timing based on the exhaust gas recirculation amount estimated by the determination means.
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