JP2008138621A

JP2008138621A - 内燃機関の排気絞り弁故障診断装置

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Publication number: JP2008138621A
Application number: JP2006327017A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Shibata; 大介柴田; Yutaka Sawada; 裕澤田; Keisuke Fukuoka; 圭輔福岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-12-04
Also published as: JP4748396B2

Abstract

【課題】コストアップを伴うことなく排気絞り弁の故障を診断することのできる排気絞り弁故障診断装置を提供する。
【解決手段】排気通路１２２に設置されたＤＰＦ１３６とその上流の排気絞り弁１３４と、ＤＰＦ１３６の上流側で排気絞り弁の下流側に連通された上流側導圧路１３７およびＤＰＦ１３６の下流側に連通された下流側導圧路１３９にそれぞれ連通して配置された差圧センサ１３８を備え、上流側導圧路の連通を切替え可能な第１の連通切替え弁１４２と、下流側導圧路の連通を切替え可能な第２の連通切替え弁１４３と、排気絞り弁１３４への指示開度および吸入空気量に対応した基準圧力を求める基準圧力取得手段と、所定時に、第１、第２の連通切替え弁を切替え、差圧センサにより得られる検出圧力と、基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、排気絞り弁が異常か正常かを診断する診断手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気絞り弁故障診断装置、特に、排気通路に排気浄化フィルタを備えると共に、その上流に配設された排気絞り弁を備える内燃機関の排気絞り弁故障診断装置に関する。

一般に、内燃機関、特にディーゼルエンジンにおいては、排気中に含まれる粒子状物質（パティキュレートマター、以下、ＰＭとも称す）の除去が重要な課題となっている。このため大気中に粒子状物質が放出されないように内燃機関の排気系に粒子状物質の捕集を行う排気浄化フィルタ(例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ、以下、ＤＰＦとも称す）を設ける技術が存在する。

また、内燃機関の排気通路に排気絞り弁を設け、必要に応じて排気通路を流れる排気の流量を絞る技術が知られている。これは、排気の流量を絞って背圧を上昇させることにより排気温度を上昇させるために用いられている。すなわち、排気系に設けられた排気浄化用触媒の早期暖機やＰＭを捕集するＤＰＦの再生等のためである。

このＤＰＦでは、ＰＭの堆積量が過大となるとフィルタに目詰まりを生じ、これに起因する出力低下により燃費の悪化を招いたり、フィルタの毀損を生じるおそれがある。そこで、このような目詰まりを判定する技術として、ＤＰＦの上下流の圧力差を差圧センサにより検出することにより目詰まりの有無を判定する技術が知られている。

ところで、排気絞り弁は常に排気に曝されているために排気中の油分や未燃燃料成分等が付着しやすく、付着した成分により固着が生じ作動不能となる場合がある。排気絞り弁が開弁位置に固着すると排気温度上昇作用を奏させることができず、また、排気絞り弁が閉弁位置で固着すると、機関は排気背圧の高い状態で運転されることになり、機関出力の低下や加速性の悪化が継続的に生じるようになる。このため、排気絞り弁の異常（固着）の有無を確実に診断することが重要である。

このような排気通路に排気絞り弁を設けた内燃機関において、排気絞り弁の上流側に温度センサまたは圧力センサを設置し、正常時と異常時とに生じる温度差または圧力差に基づき排気絞り弁の故障を検出する装置が知られている。

また、例えば、特許文献１に記載の技術においては、排気絞り弁の上下流の差圧を検出する差圧センサが設けられており、排気絞り弁の開弁または閉弁操作を行い、この操作前後の圧力差の変化量に基づいて排気絞り弁の異常の有無を検出することも考えられる。

特開２００３−２６９１４７号公報

しかしながら、排気絞り弁の上流側に温度センサまたは圧力センサを設置したものにおいては、故障検出のために排気絞り弁専用のセンサを設けなければならないことから、コストアップの要因となり、また、温度センサの場合にはその上下流の温度差が小さいので故障を確実に診断するのが困難であるという問題があった。

また、特許文献１に記載の技術においても、排気絞り弁に関しての専用のセンサであり、コストアップの要因となるという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、コストアップを伴うことなく排気絞り弁の故障を診断することのできる内燃機関の排気絞り弁故障診断装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の排気絞り弁故障診断装置は、内燃機関の排気通路にそれぞれ設置された排気浄化フィルタおよび該排気浄化フィルタの上流の排気絞り弁と、前記排気浄化フィルタの上流側で前記排気絞り弁の下流側に連通された上流側導圧路および前記排気浄化フィルタの下流側に連通された下流側導圧路にそれぞれ連通して配置された差圧センサを含む差圧検出手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記差圧センサに連通された上流側導圧路の連通を、第１の位置において前記排気浄化フィルタの上流側で前記排気絞り弁の下流側または第２の位置において前記排気絞り弁の上流側へと切替え可能な第１の連通切替え手段と、前記差圧センサに連通された下流側導圧路の連通を、第１の位置において前記排気浄化フィルタの下流側または第２の位置において大気へと切替え可能な第２の連通切替え手段と、前記排気絞り弁への指示開度および吸入空気量に対応した基準圧力を求める基準圧力取得手段と、所定時に、前記第１および第２の連通切替え手段を、それぞれ、第２の位置に切替え、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が異常か正常かを診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、前記診断手段は、前記基準圧力と前記検出圧力との差が所定値の絶対値未満のときは、前記排気絞り弁は正常であると診断することを特徴とする。

また、前記診断手段は、前記基準圧力と前記検出圧力との差が正で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度閉作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が開固着か否かを診断することを特徴とする。

さらに、前記診断手段は、前記検出圧力と前記基準圧力との差が負で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度開作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が閉固着か否かを診断することを特徴とする。

さらに、前記所定時は、車両の減速状態であることが好ましい。

上記本発明の一形態に係る内燃機関の排気絞り弁故障診断装置によれば、診断手段により、所定時に、第１の連通切替え手段および第２の連通切替え手段が、それぞれ、第２の位置に切替えられ、差圧センサに連通された上流側導圧路の連通が排気絞り弁の上流側へ、および、差圧センサに連通された下流側導圧路の連通が大気へと切替えられる。そして、上流側導圧路および下流側導圧路にそれぞれ連通して配置された差圧センサを含む差圧検出手段により排気絞り弁の上流側と大気間の圧力が検出される。同時に、基準圧力取得手段により排気絞り弁の指示開度および吸入空気量に対応した基準圧力が求められ、上記の検出圧力と基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が異常か正常かが診断される。すなわち、両者の差が所定値を超える程、乖離しているときは異常と、また、それ以外のときは正常と診断されるのである。かくて、排気浄化フィルタ用の差圧センサを用いることにより、コストアップを伴うことなく排気絞り弁の故障診断ができる。

ここで、前記診断手段が、前記基準圧力と前記検出圧力との差が所定値の絶対値未満のときは、前記排気絞り弁は正常であると診断する形態によれば、より確実に排気絞り弁の故障診断ができる。

また、前記診断手段が、前記基準圧力と前記検出圧力との差が正で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度閉作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が開固着か否かを診断する形態によれば、排気絞り弁が如何なる状態の固着によって故障しているのかをも診断することができる。

さらに、前記診断手段が、前記検出圧力と前記基準圧力との差が負で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度開作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が閉固着か否かを診断する形態によれば、上記と同様に、排気絞り弁が如何なる状態の固着によって故障しているのかをも診断することができる。

さらに、前記所定時が、車両の減速状態である形態によれば、排気絞り弁の故障診断に起因するエミッションの悪化を防止することができる。

なお、本明細書の説明において、排気絞り弁の「閉固着」および「開固着」とは、排気絞り弁がその全閉状態および全開状態で移動不能にある状態、且つ、半開位置から閉側および開側で移動不能にある状態のみならず、これらの閉側および開側からのそれぞれの逆側への移動ないしは回動が作動指示通りに行われない状態をも含む意味で用いる。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明を自動車用ディーゼルエンジンに適用した実施形態の概略構成を説明する模式図である。

図１において、１００はディーゼルエンジン本体、１０２はエンジン１００の吸気通路、１０４は吸気通路１０２に設けられたサージタンク、１０６はサージタンク１０４と各気筒の吸気ポートとを接続する吸気枝管である。本実施形態では、吸気通路１０２には吸気通路１０２を流れる吸入空気の流量を絞る吸気絞り弁１０８、および吸気を冷却するインタクーラ１１０が設けられている。吸気絞り弁１０８はソレノイド、バキュームアクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ１０８Ａを備え、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００からの制御信号に応じた開度をとる。本実施形態では、吸気絞り弁１０８は、例えば機関低回転時等に吸気圧力を低下させて、後述するＥＧＲ通路１５２を通ってサージタンク１０４に還流する排気（ＥＧＲガス）量を増大させるために用いられる。

図１に１１２で示すのは、吸気通路１０２の吸気入口近傍に設けられたエアフローメータである。本実施形態では、エアフローメータ１１２は熱線式流量計等のように、吸気通路１０２を流れる吸入空気の質量流量を測定可能な形式のものが使用されている。吸気通路１０２に流入した大気は、エアフローメータ１１２を通過した後、ターボチャージャ１３０のタービン１３０Ｔで駆動されるコンプレッサ１３０Ｃにより昇圧され、吸気通路１０２に設けられたインタクーラ１１０により冷却された後サージタンク１０４、枝管１０６を経て各気筒に吸入される。

図１に１１４で示すのは、各気筒内に燃料を直接に噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁１１４は、高圧燃料を貯留する共通の蓄圧室（コモンレール）１１６に接続されている。機関１００の燃料は高圧燃料ポンプ１１８により昇圧されてコモンレール１１６に供給され、コモンレール１１６から各燃料噴射弁１１４を介して直接各気筒内に噴射される。

また、図１に１２０で示すのは各気筒の排気ポートと排気通路１２２とを接続する排気マニホルドであり、その後流に上述のターボチャージャ１３０が配置されている。ターボチャージャ１３０は排気通路１２２の排気により駆動される排気タービン１３０Ｔと、この排気タービン１３０Ｔにより駆動される吸気コンプレッサ１３０Ｃとを備えていること前述の通りである。

また、本実施形態では、ターボチャージャ１３０下流側の排気通路１２２に、触媒装置（例えば、酸化触媒または三元触媒）１３２が配置されると共に、その下流に排気通路１２２を流れる排気流量を制御するための排気絞り弁１３４が配置されている。排気絞り弁１３４は、吸気絞り弁１０８と同様なアクチュエータ１３４Ａを備え、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて全開位置と所定の開度の閉弁位置と全閉位置とをとる。本実施形態では排気絞り弁１３４は、触媒装置１３２の早期活性化や後述するＤＰＦの再生のために排気温度を上昇させる際に用いられる。そして、本実施形態では、排気絞り弁１３４の下流に上述のＤＰＦ１３６が配置されている。

さらに、本実施形態では、排気通路１２２に設置された排気絞り弁１３４の下流で且つＤＰＦ１３６の上流側に連通された第１の上流側導圧路１３７およびＤＰＦ１３６の下流側に連通された下流側導圧路１３９にそれぞれ連通して配置された差圧センサ１３８を備えている。そして、第１の上流側導圧路１３７にはその途中で排気絞り弁１３４の上流側に連通された第２の上流側導圧路１４０が合流され、この合流部には、差圧センサ１３８と排気絞り弁１３４の下流で且つＤＰＦ１３６の上流側とを連通状態に維持する第１の位置および差圧センサ１３８と排気絞り弁１３４の上流側とを連通させる第２の位置に不図示のアクチュエータにより切替え可能な第１の切替え弁１４２が設けられている。また、下流側導圧路１３９はその途中で分岐された大気連通路１４１に連通され、この分岐部には、差圧センサ１３８とＤＰＦ１３６の下流側とを連通状態に維持する第１の位置および差圧センサ１３８と大気連通路１４１とを連通させる第２の位置に、不図示のアクチュエータにより切替え可能な第２の切替え弁１４３が設けられている。

さらに、本実施形態ではエンジン排気の一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置１５０が設けられている。ＥＧＲ装置１５０は、排気マニホルド１２０と吸気サージタンク１０４とを連通する前述のＥＧＲ通路１５２、およびＥＧＲ通路１５２に配置されたＥＧＲ制御弁(以下、ＥＧＲ弁という)１５４、およびＥＧＲ弁１５４の上流側のＥＧＲ通路１５２に設けられたＥＧＲクーラ１５６を備えている。ＥＧＲ弁１５４は図示しないステッパモータ、ソレノイドアクチュエータ等のアクチュエータを備え、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じた開度をとり、ＥＧＲ通路１５２を通って吸気サージタンク１０４に還流されるＥＧＲガス流量を制御する。なお、ＥＧＲガスは気筒から排出された高温の排気であるため、多量のＥＧＲガスを吸気に還流させると吸気温度が上昇してしまい、エンジンの吸気体積効率が低下することになる。本実施形態では、これを防止するために、ＥＧＲ弁１５４上流側のＥＧＲ通路１５２には水冷または空冷のＥＧＲクーラ１５６が設けられている。本実施形態では、ＥＧＲクーラ１５６を用いて吸気系に還流するＥＧＲガス温度を低下させることにより、エンジンの吸気体積効率の低下を抑制して比較的多量のＥＧＲガスを還流させることが可能となっている。

さらに、図１に２００で示すのは、エンジン１００の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態のＥＣＵ２００は、公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、出力ポートを双方向性バスで相互に接続した構成とされている。ＥＣＵ２００はエンジン１００の燃料噴射制御、回転数制御等の基本制御を行うほか、本実施形態では後述するように、排気絞り弁１３４の故障診断を行なう。

これらの制御を行うため、ＥＣＵ２００の入力ポートには、エンジン１００のクランク軸近傍に配置された回転数センサ１６０からエンジン回転数ＮＥに対応する信号が入力されている他、エアフローメータ１１２からエンジン一回転当たりの吸入空気量Ｇｎに相当する信号が、また、不図示のアクセルペダル近傍に配置されたアクセル開度センサ１６２から運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）に対応する信号とＥＧＲ弁１５４に配置されたＥＧＲ弁開度センサ１６４からＥＧＲ弁開度を表す信号等が、それぞれ入力されている。

ＥＣＵ２００の出力ポートは、図示しない燃料噴射回路を介してエンジン１００の燃料噴射弁１１４に接続され、燃料噴射弁１１４からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御している。また、ＥＣＵ２００の出力ポートは図示しない駆動回路を介してＥＧＲ弁１５４、吸気絞り弁１０８および排気絞り弁１３４のアクチュエータ１０８Ａおよび１３４Ａや第１および第２の切替え弁１４２，１４３のアクチュエータに接続され、それぞれの弁開度を制御したり、切替えている。

前述したように、ＤＰＦ１３６にはエンジン運転中排気中のＰＭが捕集され、徐々にＤＰＦ１３６のＰＭ捕集量が増大する。本実施形態ではＤＰＦ１３６のＰＭ捕集量が増大した場合には、排気絞り弁１３４を閉弁して機関吸気量を低下させ、排気温度を上昇させることによりＤＰＦ１３６の再生操作を行なう。

以下、上記構成になる本実施形態の排気絞り弁の故障診断の制御手順について図２のフローチャートを参照して説明する。なお、この故障診断ルーチンは所定の周期で実行される。

そこで、故障診断ルーチンがスタートすると、ステップＳ２０１において車両が減速状態にあるか否かが判定される。この車両が減速状態にあるか否かの判定は、本実施形態においては、アクセル開度センサ１６２により検出されるアクセル開度が０％であり、かつ、燃料噴射弁１１４から噴射される燃料量が０以下であるかにより行われ、これらの条件が満たされた車両の減速状態のときのみ次のステップＳ２０２に進む。換言すると、車両が減速状態になるとステップＳ２０２が実行される。車両の減速状態であれば、通常、燃料噴射弁１１４からの燃料噴射が停止されるので、排気絞り弁１３４の故障診断に起因するエミッションの悪化を防止することができるからである。

車両が減速状態になると、次のステップＳ２０２において、第１の切替え弁１４２を第１の位置に維持したまま、第２の切替え弁１４３が、差圧センサ１３８とＤＰＦ１３６の下流側とを連通状態に維持する第１の位置から、差圧センサ１３８と大気連通路１４１とを連通させる第２の位置に切替えられ、差圧センサ１３８の下流側導圧路１３９が大気に連通される。そして、次のステップＳ２０３では、第１の切替え弁１４２が、差圧センサ１３８と排気絞り弁１３４の下流で且つＤＰＦ１３６の上流側とを連通状態に維持する第１の位置から、差圧センサ１３８と排気絞り弁１３４の上流側とを連通させる第２の位置に切替えられる。そして、次のステップＳ２０４において、排気絞り弁１３４の上流側と大気とに連通されている差圧センサ１３８により、所定の開度θにある排気絞り弁１３４の上流側と大気との差圧が現状の検出圧力値Ｐθとして求められ記憶される。

さらに、次のステップＳ２０５においては、排気絞り弁１３４が上述の所定の開度θにあるときに本来的に発生する差圧が基準圧力値Ｐθrefとして求められる。この基準圧力値Ｐθrefは、本実施の形態では、次のようにして求められる。すなわち、排気絞り弁１３４の所定の開度θがＥＣＵ２００から排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られている指令信号Ｓθに基づいて求められ、且つ、吸入空気量Ｇｎがエアフローメータ１１２の検出信号に基づいて求められる。そして、これらの指令信号Ｓθおよび吸入空気量Ｇｎをパラメータとして、ＥＣＵ２００のＲＯＭに予め実験等により求められて保管されているマップから、開度θにおける基準圧力値Ｐθrefが取得される。

そして、ステップＳ２０６に進み、上のステップＳ２０５で求められた基準圧力値ＰθrefとステップＳ２０４で求められた検出圧力値Ｐθとの差、換言すると、基準圧力値との正側ないしは負側への乖離量±ΔＰθ（＝Ｐθref−Ｐθ）が算出される。そして、次のステップＳ２０７において、この基準圧力との正側ないしは負側への乖離量±ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えているか否か、且つ、超えているときは正側または負側のいずれであるかが判定され、乖離量±ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えていない、すなわち、「１」のときは、ステップＳ２１４およびステップＳ２１５に順に進み、排気絞り弁１３４は正常に機能しているとして、「開固着検出フラグ」および「閉固着検出フラグ」をそれぞれ「ＯＦＦ」として、この診断ルーチンは終了される。

一方、正側への乖離量＋ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えているとき、すなわち、「２」のときは、排気絞り弁１３４の上述の所定の開度θを得るべく、ＥＣＵ２００から指令信号Ｓθが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られているにもかかわらず、排気絞り弁１３４はその所定の開度θよりも大きく開いている可能性があるので、ステップＳ２０８に進み、開き側で固着していないかが診断される。

他方、負側への乖離量−ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えているとき、換言すると、所定値−αを負側に超えているとき、すなわち、「３」のときは、排気絞り弁１３４の上述の所定の開度θを得るべく、ＥＣＵ２００から指令信号Ｓθが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られているにもかかわらず、排気絞り弁１３４はその所定の開度θよりも小さく開いている可能性があるので、後述するステップＳ２１６に進み、閉じ側で固着していないかが診断される。

そこで、基準圧力との正側の乖離量＋ΔＰθが所定値αを超えているときに進むステップＳ２０８において、本実施形態では、排気絞り弁１３４を全閉作動させる全閉指令信号Ｓｃが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られる。そして、次のステップＳ２０９において、排気絞り弁１３４の上流側と大気とに連通されている差圧センサ１３８により、全閉指示され所定の開度にある排気絞り弁１３４の上流側と大気との現状の差圧が全閉検出圧力値Ｐθｃとして求められ記憶される。

なお、本明細書の説明において、排気絞り弁１３４の「全閉」とは、排気通路１２２を流れる排気ガスの流通抵抗が最大になる最小開度状態を、また、排気絞り弁１３４の「全開」とは、排気通路１２２を流れる排気ガスの流通抵抗が最小になる最大開度状態をいう。

そして、次のステップＳ２１０において、排気絞り弁１３４が上述の全閉の開度θｃにあるときに本来的に発生する差圧が全閉基準圧力値Ｐθｃrefとして求められる。この全閉基準圧力値Ｐθｃrefは、前述の基準圧力値Ｐθrefの場合と同様に、排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られている全閉指令信号Ｓｃおよびエアフローメータ１１２の検出信号に基づく吸入空気量Ｇｎをパラメータとして、ＥＣＵ２００のＲＯＭに予め実験等により求められて保管されているマップから、全閉の開度θｃにおける全閉基準圧力値Ｐθｃrefが取得される。

そして、ステップＳ２１１に進み、上のステップＳ２１０で求められた全閉基準圧力値ＰθｃrefとステップＳ２０９で求められた全閉検出圧力値Ｐθｃとの差、換言すると、全閉基準圧力との乖離量ΔＰθｃ（＝Ｐθｃref−Ｐθｃ）が算出される。そして、次のステップＳ２１２において、この全閉基準圧力との乖離量ΔＰθｃが所定値βを超えているか否かが判定され、超えているとき、すなわち、「Ｙｅｓ」のときはステップＳ２１３に進む。全閉基準圧力との乖離量ΔＰθｃが所定値βを超えているときは、上述の排気絞り弁１３４を全閉作動させる全閉指令信号Ｓｃが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られたにもかかわらず、排気絞り弁１３４が正常に閉作動していないことを意味するので、排気絞り弁１３４が開固着状態にあるとして、「開固着検出フラグ」を「ＯＮ」にして、この診断ルーチンを終了する。

なお、全閉基準圧力との乖離量ΔＰθｃが所定値βを超えていないときは、上述の排気絞り弁ス１３４を全閉作動させる全閉指令信号Ｓｃが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られ、排気絞り弁１３４が正常に閉作動した結果とみなせるので、排気絞り弁１３４は正常に機能しているとして、前述のステップＳ２１４およびステップＳ２１５に順に進み、「開固着検出フラグ」および「閉固着検出フラグ」をそれぞれ「ＯＦＦ」として、この診断ルーチンは終了される。

他方、上述のステップＳ２０７における判定で、負側への乖離量−ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えているとき、換言すると、所定値−αを負側に超えているとき、すなわち、「３」のときに進むステップＳ２１６において、本実施形態では、排気絞り弁１３４を全開作動させる全開指令信号Ｓoが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られる。そして、次のステップＳ２１７において、排気絞り弁１３４の上流側と大気とに連通されている差圧センサ１３８により、全開指示され所定の開度にある排気絞り弁１３４の上流側と大気との現状の差圧が全開検出圧力値Ｐθoとして求められ記憶される。

そして、次のステップＳ２１８において、排気絞り弁１３４が上述の全開の開度θoにあるときに本来的に発生する差圧が全開基準圧力値Ｐθorefとして求められる。この全開基準圧力値Ｐθorefは、前述の基準圧力値Ｐθrefの場合と同様に、排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られている全開指令信号Ｓoおよびエアフローメータ１１２の検出信号に基づく吸入空気量Ｇｎをパラメータとして、ＥＣＵ２００のＲＯＭに予め実験等により求められて保管されているマップから、全開の開度θoにおける全開基準圧力値Ｐθorefが取得される。

そして、ステップＳ２１９に進み、上のステップＳ２１８で求められた全開基準圧力値ＰθorefとステップＳ２１７で求められた全開検出圧力値Ｐθoとの差、換言すると、全開基準圧力との乖離量ΔＰθo（＝Ｐθoref−Ｐθo）が算出される。そして、次のステップＳ２１２において、この全開基準圧力との乖離量ΔＰθoの絶対値が所定値γを超えているか否かが判定され、超えているとき、すなわち、「Ｙｅｓ」のときはステップＳ２２１に進む。全開基準圧力との乖離量ΔＰθoが所定値γを超えているときは、上述の排気絞り弁１３４を全開作動させる全開指令信号Ｓoが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られたにもかかわらず、排気絞り弁１３４が正常に開作動していないことを意味するので、排気絞り弁１３４が閉固着状態にあるとして、「閉固着検出フラグ」を「ＯＮ」にして、この診断ルーチンを終了する。

なお、全開基準圧力との乖離量ΔＰθoが所定値γを超えていないときは、上述の排気絞り弁１３４を全開作動させる全開指令信号Ｓoが排気絞り弁１３４のアクチュエータ１３４Ａに送られ、排気絞り弁１３４が正常に開作動した結果とみなせるので、排気絞り弁１３４は正常に機能しているとして、前述のステップＳ２１４およびステップＳ２１５に順に進み、「開固着検出フラグ」および「閉固着検出フラグ」をそれぞれ「ＯＦＦ」として、この診断ルーチンは終了される。

以上の説明から明らかなように，本実施の形態によれば、ＤＰＦ１３６用の差圧センサ１３８を用いることにより、コストアップを伴うことなく排気絞り弁１３４の故障診断を行なうことができる。さらに、排気絞り弁１３４が如何なる状態の固着によって故障しているのかをも診断することができる。

なお、上述の実施形態では、基準圧力との正側ないしは負側への乖離量±ΔＰθが所定値の絶対値｜α｜を超えているときには、排気絞り弁１３４を全閉または全開作動させる全閉または全開指令信号ＳｃまたはＳoを発するようにしたが、これは必ずしも全閉または全開作動させる必要は無く、所定の角度だけ閉側または開側に作動させる指示を発するようにしてもよい。但し、排気絞り弁１３４を全閉または全開作動させる全閉または全開指令信号ＳｃまたはＳoを発するようにすれば、マップへの基準圧力の保管量が低減できると共に、制御が簡略化される。

本発明の一実施の形態が適用される内燃機関及び制御装置の概略構成を示す模式図である。同実施の形態にかかる異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００エンジン
１０２吸気通路
１１２エアフローメータ
１２２排気通路
１３４排気絞り弁
１３４Ａアクチュエータ
１３６ＤＰＦ
１３７第１の上流側導圧路
１３８差圧センサ
１３９下流側導圧路
１４０第２の上流側導圧路
１４１大気連通路
１４２第１の切替え弁
１４３第２の切替え弁
２００ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気通路にそれぞれ設置された排気浄化フィルタおよび該排気浄化フィルタの上流の排気絞り弁と、前記排気浄化フィルタの上流側で前記排気絞り弁の下流側に連通された上流側導圧路および前記排気浄化フィルタの下流側に連通された下流側導圧路にそれぞれ連通して配置された差圧センサを含む差圧検出手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記差圧センサに連通された上流側導圧路の連通を、第１の位置において前記排気浄化フィルタの上流側で前記排気絞り弁の下流側または第２の位置において前記排気絞り弁の上流側へと切替え可能な第１の連通切替え手段と、
前記差圧センサに連通された下流側導圧路の連通を、第１の位置において前記排気浄化フィルタの下流側または第２の位置において大気へと切替え可能な第２の連通切替え手段と、
前記排気絞り弁への指示開度および吸入空気量に対応した基準圧力を求める基準圧力取得手段と、
所定時に、前記第１および第２の連通切替え手段を、それぞれ、第２の位置に切替え、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が異常か正常かを診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気絞り弁故障診断装置。
前記診断手段は、前記基準圧力と前記検出圧力との差が所定値の絶対値未満のときは、前記排気絞り弁は正常であると診断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気絞り弁故障診断装置。
前記診断手段は、前記基準圧力と前記検出圧力との差が正で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度閉作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が開固着か否かを診断することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気絞り弁故障診断装置。
前記診断手段は、前記検出圧力と前記基準圧力との差が負で、所定値の絶対値を越えるときは、前記排気絞り弁を所定角度開作動させる指示を発し、さらに、前記差圧検出手段により得られる検出圧力と、前記基準圧力取得手段により得られる基準圧力との差に基づき、前記排気絞り弁が閉固着か否かを診断することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の排気絞り弁故障診断装置。
前記所定時は、車両の減速状態であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の排気絞り弁故障診断装置。