JP2010106785A - 排出ガス還流システムの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの各気筒毎にＥＧＲ装置を設けたシステムにおいて、いずれかの気筒のＥＧＲ装置が異常になった場合に、その異常なＥＧＲ装置を特定できるようにする。
【解決手段】各気筒毎に設けたＥＧＲ装置３１のうち、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）が発生すると、各気筒毎に排出ガスを還流させるＥＧＲ制御の実行中に、ＥＧＲ装置３１が異常な気筒では、ＥＧＲ量が他の正常な気筒と異なってくるため、それに伴って空燃比が他の正常な気筒とは異なってくる。この点に着目して、ＥＧＲ制御の実行中に排出ガスセンサの出力に基づいて各気筒の空燃比を推定して、各気筒の空燃比が所定の正常範囲外であるか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を各気筒毎に判定し、空燃比が正常範囲外となる気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定して、異常なＥＧＲ装置３１を特定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を設けた排出ガス還流システムの異常診断装置に関する発明である。

車両に搭載される内燃機関においては、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、ＥＧＲ装置（排出ガス還流装置）を採用したものがある。一般に、ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気管と吸気管との間にＥＧＲ配管を接続し、このＥＧＲ配管の途中に設けたＥＧＲ弁を開弁することで、排出ガスの一部を吸気側に還流させる構成となっている。

このＥＧＲ装置の異常診断技術として、特許文献１（特開２０００−１５４７５６号公報）に記載されているように、ＥＧＲ装置の作動中に内燃機関の供給空燃比をステップ的に変更し、そのときの排出ガスの空気過剰率（空燃比）の挙動に基づいてＥＧＲ装置の異常の有無を判定するようにしたものがある。
特開２０００−１５４７５６号公報

ところで、本発明者は、内燃機関の各気筒毎にそれぞれＥＧＲ装置を設けて、各気筒毎に排出ガスの一部を吸気側に還流させる気筒別ＥＧＲシステムを研究している。このような気筒別ＥＧＲシステムにおいては、各気筒のＥＧＲ装置のうちいずれかの気筒のＥＧＲ装置のみで異常（例えばＥＧＲ弁の故障）が発生する可能性がある。

しかし、上記特許文献１の異常診断技術は、各気筒毎にＥＧＲ装置を設けたシステムを想定した技術ではないため、各気筒のＥＧＲ装置の異常の有無を各気筒毎に判定することができず、いずれかの気筒のＥＧＲ装置で異常が発生した場合に、どの気筒のＥＧＲ装置が異常であるかを特定することができない。このため、サービス工場等では、作業者が各気筒のＥＧＲ装置の中から異常なＥＧＲ装置を見つけ出して修理を行う必要があり、修理作業に手間が掛かるという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、内燃機関の各気筒毎に排出ガス還流装置を設けたシステムにおいて、いずれかの気筒の排出ガス還流装置で異常が発生した場合に、その異常な排出ガス還流装置を自動的に特定することができる排出ガス還流システムの異常診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を設けた排出ガス還流システムの異常診断装置において、各気筒の排出ガス還流装置により各気筒毎に排出ガスを還流させる排出ガス還流制御の実行中及び／又は停止中に各気筒の空燃比又はこれに関連性のある情報（以下これらを「空燃比情報」と総称する）を気筒別空燃比情報取得手段により取得し、この気筒別空燃比情報取得手段で取得した各気筒の空燃比情報に基づいて各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を各気筒毎に気筒別異常診断手段により判定するようにしたものである。

各気筒の排出ガス還流装置のうちいずれかの気筒の排出ガス還流装置で異常（例えばＥＧＲ弁の故障）が発生すると、その排出ガス還流装置が異常な気筒では、排出ガス還流量が異常な値となるため、当該異常な気筒の空燃比の挙動が他の正常な気筒とは異なってくる。従って、排出ガス還流制御の実行中や停止中の各気筒の空燃比情報を監視すれば、各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を各気筒毎に判定することができ、万一、いずれかの気筒の排出ガス還流装置で異常が発生した場合でも、その異常な排出ガス還流装置を自動的に特定することができる。

この場合、請求項２のように、各気筒毎に空燃比を制御する気筒別空燃比制御手段を備えたシステムでは、気筒別空燃比制御手段により制御される各気筒の空燃比検出値又は推定値、各気筒の空燃比補正量、各気筒の燃料噴射量又はその補正量のいずれかを各気筒の空燃比情報として取得するようにすれば良い。いずれかの気筒の排出ガス還流装置で異常が発生した場合には、当該気筒の空燃比や空燃比補正量が異常な値となり、その結果、当該気筒の燃料噴射量やその補正量が異常な値となるためである。

具体的な異常判定方法としては、請求項３のように、気筒別空燃比情報取得手段により取得した空燃比情報が所定の正常範囲外となる気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定するようにしても良い。排出ガス還流装置が正常な気筒では、空燃比情報が所定の正常範囲内（例えば排出ガス還流装置の正常時の空燃比情報の変動範囲内）に収まるはずであるため、空燃比情報が正常範囲外となる気筒がある場合には、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することができる。

或は、請求項４のように、気筒別空燃比情報取得手段により取得した空燃比情報の気筒間ばらつきが所定値よりも大きい気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定するようにしても良い。排出ガス還流装置が異常な気筒では、空燃比情報の気筒間ばらつきが他の正常な気筒に比べて大きくなるため、空燃比情報の気筒間ばらつきが所定値よりも大きい気筒がある場合には、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することができる。

また、請求項５のように、排出ガス還流装置による排出ガス還流制御実行中の空燃比情報と排出ガス還流制御停止中の空燃比情報との差が所定値よりも小さい気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定するようにしても良い。排出ガス還流装置の異常（例えばＥＧＲ弁の固着）が発生した気筒では、排出ガス還流制御の実行／停止を切り換えても、排出ガス還流量がほとんど変化しないため、空燃比情報もほとんど変化しない。従って、排出ガス還流制御実行中の空燃比情報と排出ガス還流制御停止中の空燃比情報との差が所定値よりも小さい気筒がある場合には、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することができる。

また、請求項６のように、内燃機関の減速運転中に各気筒の排出ガス還流装置を１つずつ順番に作動させるように制御したときの吸気管圧力の挙動に基づいて各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を判定するようにしても良い。異常が発生した排出ガス還流装置は正常に作動しないため、異常が発生した排出ガス還流装置を作動（例えばＥＧＲ弁を開弁）させるように制御したときの吸気管圧力の挙動は、他の正常な排出ガス還流装置を作動させるように制御したときの吸気管圧力の挙動と異なってくる。従って、各気筒の排出ガス還流装置を１つずつ順番に作動させるように制御したときの吸気管圧力の挙動を監視すれば、各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を各気筒毎に判定することができる。

また、請求項７のように、異常有りと判定した気筒の排出ガス還流装置の制御を禁止して当該気筒の排出ガス還流装置を排出ガス還流停止状態（ＥＧＲ弁の閉弁状態）に保持するように試みるようにすると良い。このようにすれば、いずれかの気筒の排出ガス還流装置で異常が発生した場合でも、その異常な排出ガス還流装置で排出ガス還流制御を続けることを回避できる。

例えば、排出ガス還流装置の異物の噛み込み等の一時的な動作不良であれば、排出ガス還流装置を強制的に駆動することで、一時的な動作不良が解消されて正常に作動するようになる可能性がある。

この点を考慮して、請求項８のように、異常有りと判定した気筒の排出ガス還流装置を強制的に所定パターンで駆動した後、再度、当該気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を判定するようにしても良い。このようにすれば、異物の噛み込み等による一時的な動作不良により異常有りと判定された排出ガス還流装置でも、強制的な駆動により一時的な動作不良を解消して正常に作動させることができることがあり、このような一時的な動作不良の排出ガス還流装置を異常と判定したまま放置せずに済む。

本発明を実施する場合は、請求項９のように、所定期間内に同一気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定した回数が所定値以下のときに仮異常と判定し、所定期間内に同一気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定した回数が所定値を越えたときに本異常と判定するようにしても良い。このようにすれば、一時的な動作不良やセンサ信号のノイズ等により排出ガス還流装置の異常有りと判定されても、その後、当該排出ガス還流装置が正常に作動すれば、最終的に異常（本異常）と判定せずに済み、異常診断の診断精度・信頼性を向上させることができる。

更に、請求項１０のように、仮異常と判定した気筒の排出ガス還流装置を強制的に所定パターンで動作させるようにしても良い。このようにすれば、異物の噛み込み等による一時的な動作不良により仮異常と判定された排出ガス還流装置でも、強制的な駆動により一時的な動作不良を解消して正常に作動させることができることがあり、このような一時的な動作不良の排出ガス還流装置を異常と判定したまま放置せずに済む。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の各気筒の排出ガスが合流する排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキング振動を検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

また、エンジン１１の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ装置３１（排出ガス還流装置）が設けられている。図２に示すように、各気筒のＥＧＲ装置３１は、各気筒の排気マニホールド３２と吸気マニホールド２０との間にそれぞれＥＧＲ配管３３が接続され、各気筒のＥＧＲ配管３３の途中にそれぞれＥＧＲ量（排出ガス還流量）を調整するＥＧＲ弁３４が設けられている。

図１に示すように、上述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ３０は、図示しないＥＧＲ制御ルーチンを実行することで、図３に示すように、エンジン運転中に各気筒（例えば４気筒エンジンの場合には第１気筒〜第４気筒）のＥＧＲ装置３１のＥＧＲ弁３４を各気筒毎に開閉して各気筒毎に排出ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ制御（排出ガス還流制御）を実行する。

この際、図３に示すように、例えば、各気筒のＥＧＲ装置３１のうちいずれかの気筒のＥＧＲ装置３１でＥＧＲ弁３４が閉弁位置で固着する異常（ＥＧＲ弁３４が開弁しない異常）が発生すると、そのＥＧＲ装置３１が異常な気筒では、ＥＧＲ制御の実行中にＥＧＲ量が異常な値となって他の気筒（ＥＧＲ装置３１が正常な気筒）とはＥＧＲ量が異なってくるため、それに伴って空燃比が他の正常な気筒とは異なってくる。

そこで、本実施例１では、ＥＣＵ３０によって後述する図４の気筒別異常診断ルーチンを実行することで、ＥＧＲ制御の実行中に排出ガスセンサ２４の出力に基づいて各気筒の空燃比を推定して、各気筒の空燃比が所定の正常範囲外であるか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、空燃比が正常範囲外となる気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定する。つまり、ＥＧＲ装置３１が正常な気筒では、空燃比が正常範囲内に収まるはずであるため、空燃比が正常範囲外となる気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定して、異常なＥＧＲ装置３１を特定する。

以下、本実施例１でＥＣＵ３０が実行する図４の気筒別異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
図４に示す気筒別異常診断ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう気筒別異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＥＧＲ制御の実行中であるか否かを判定し、ＥＧＲ制御の停止中であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、ＥＧＲ制御の実行中であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、前回までの異常診断結果に基づいて後述する本異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有るか否かを判定し、本異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有ると判定された場合には、ステップ１０３以降の気筒別異常診断に関する処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０２で、本異常と判定されたＥＧＲ装置３１が無いと判定された場合には、ステップ１０３以降の気筒別異常診断に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１０３で、排出ガスセンサ２４の出力に基づいて各気筒の空燃比を各気筒毎に推定する。この場合、例えば、排出ガスセンサ２４の出力と各気筒の空燃比とを関連付けた気筒別空燃比推定モデルを用いて各気筒の空燃比を推定する。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう気筒別空燃比取得手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、現在のエンジン運転状態（例えば、燃料噴射量、吸入空気量、目標ＥＧＲ量等）に基づいてＥＧＲ装置３１の正常時の空燃比をマップ等により算出して正常空燃比を求める。

この後、ステップ１０５に進み、各気筒毎に推定空燃比と正常空燃比との差の絶対値が所定値以下であるか否かによって推定空燃比が正常範囲内（例えば、ＥＧＲ装置３１の正常時の空燃比の変動範囲内）であるか否かを判定する。その結果、第ｉ気筒（例えば４気筒エンジンの場合にはｉ＝１〜４）の推定空燃比が正常範囲内であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常無し（正常）と判定して、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０５で、第ｉ気筒の推定空燃比が正常範囲外であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）有りと判定した後、ステップ１０８に進み、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定した回数（異常判定回数）が所定値以下であるか否かを判定する。ここで、所定期間は、例えば、最初に異常有りと判定されてから所定時間が経過するまでの期間や、最初に異常有りと判定されてからの走行距離、燃料噴射回数、点火回数が所定値に到達するまでの期間等に設定されている。

このステップ１０８で、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値以下であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、異常判定回数が所定値以下の気筒のＥＧＲ装置３１の仮異常と判定した後、ステップ１１０に進み、仮異常と判定された気筒のＥＧＲ装置３１を強制的に所定パターンで動作させる（例えばＥＧＲ弁３４を所定周期で繰り返し開閉動作させる）ように制御する強制駆動制御を実行する。このようにすれば、仮異常と判定された気筒のＥＧＲ弁３４が異物の噛み込み等により一時的な動作不良になっている場合には、強制駆動制御により一時的な動作不良が解消されてＥＧＲ弁３４が正常状態に回復する可能性がある。

一方、上記ステップ１０８で、所定期間内に同一気筒の異常判定回数が所定値を越えたと判定された場合には、ステップ１１１に進み、異常判定回数が所定値を越えた気筒のＥＧＲ装置３１の本異常と判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常なＥＧＲ装置３１を特定する。

この後、ステップ１１２に進み、本異常と判定された気筒のＥＧＲ装置３１の制御を禁止して、異常な気筒のＥＧＲ装置３１のＥＧＲ弁３４を全閉状態に保持するように試みる。更に、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する等の異常時処理を実施して、本ルーチンを終了する。

尚、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１が本異常と判定されたときに、全ての気筒のＥＧＲ装置３１の制御を禁止して、全ての気筒のＥＧＲ装置３１を全閉状態に保持するようにしても良い。

また、図４の気筒別異常診断ルーチンでは、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１が本異常と判定された後は、他の気筒のＥＧＲ装置３１の異常診断も行わないようにしたが、本異常と判定されていない他の気筒のＥＧＲ装置３１について、同様の方法で異常診断を行うようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、ＥＧＲ制御の実行中に各気筒の空燃比を推定して、各気筒の空燃比が正常範囲外であるか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、空燃比が正常範囲外となる気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定するようにしたので、各気筒毎にＥＧＲ装置３１を設けたシステムにおいて、万一、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常が発生した場合でも、その異常なＥＧＲ装置３１を自動的に特定することができる。

また、本実施例１では、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定した回数が所定値以下のときに仮異常と判定し、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定した回数が所定値を越えたときに本異常と判定するようにしたので、一時的な動作不良やセンサ信号のノイズ等によりＥＧＲ装置３１の異常有りと判定されても、その後、当該ＥＧＲ装置３１が正常に作動すれば、最終的に本異常と判定せずに済み、異常診断の診断精度・信頼性を向上させることができる。

次に、図５を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

例えば、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１でＥＧＲ弁３４が閉弁位置で固着する異常（ＥＧＲ弁３４が開弁しない異常）が発生すると、そのＥＧＲ装置３１が異常な気筒では、ＥＧＲ制御の実行中に空燃比の気筒間ばらつきが他の正常な気筒に比べて大きくなる。

この点に着目して、本実施例２では、ＥＣＵ３０によって後述する図５の気筒別異常診断ルーチンを実行することで、ＥＧＲ制御の実行中に排出ガスセンサ２４の出力に基づいて各気筒の空燃比を推定して、各気筒の推定空燃比と基準空燃比（例えば全気筒の推定空燃比の平均値、中央値又は制御目標値）との偏差を算出することで各気筒の空燃比の気筒間ばらつきを求め、各気筒の空燃比の気筒間ばらつきが所定値よりも大きいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定して、空燃比の気筒間ばらつきが所定値よりも大きい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定する。

以下、本実施例２でＥＣＵ３０が実行する図５の気筒別異常診断ルーチンの処理内容を説明する。尚、図５の気筒別異常診断ルーチンは、前記実施例１で説明した図４の気筒別異常診断ルーチンのステップ１０４、１０５の処理をステップ１０４ａ、１０５ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図４と同じである。

図５に示す気筒別異常診断ルーチンでは、排出ガスセンサ２４の出力に基づいて各気筒の空燃比を推定して推定空燃比を求める（ステップ１０３）。この後、ステップ１０４ａに進み、各気筒の推定空燃比と基準空燃比（例えば全気筒の推定空燃比の平均値、中央値又は制御目標値）との偏差を算出することで各気筒の空燃比の気筒間ばらつきを求める。

この後、ステップ１０５ａに進み、各気筒毎に空燃比の気筒間ばらつきの絶対値が所定値以下であるか否かを判定する。その結果、第ｉ気筒の空燃比の気筒間ばらつきの絶対値が所定値以下であると判定された場合には、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常無し（正常）と判定する（ステップ１０６）。

一方、上記ステップ１０５ａで、第ｉ気筒の空燃比の気筒間ばらつきの絶対値が所定値よりも大きいと判定された場合には、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）有りと判定した後、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値以下であるか否かを判定する（ステップ１０７、１０８）。

所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値以下であると判定された場合には、異常判定回数が所定値以下の気筒のＥＧＲ装置３１の仮異常と判定した後、仮異常と判定された気筒のＥＧＲ装置３１を強制的に所定パターンで動作させるように制御する強制駆動制御を実行する（ステップ１０９、１１０）。

一方、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値を越えたと判定された場合には、異常判定回数が所定値を越えた気筒のＥＧＲ装置３１の本異常と判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常なＥＧＲ装置３１を特定した後、異常時処理を実施する（ステップ１１１、１１２）。

以上説明した本実施例２では、ＥＧＲ制御の実行中に各気筒の空燃比を推定して、各気筒の空燃比の気筒間ばらつきが所定値よりも大きいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、空燃比の気筒間ばらつきが所定値よりも大きい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定するようにしたので、万一、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常が発生した場合でも、その異常なＥＧＲ装置３１を自動的に特定することができる。

尚、上記各実施例１，２では、ＥＧＲ制御実行中の各気筒の空燃比に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を各気筒毎に判定するようにしたが、ＥＧＲ制御停止中の各気筒の空燃比に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を各気筒毎に判定するようにしても良い。この理由は、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１でＥＧＲ弁３４が開弁位置で固着する異常（ＥＧＲ弁３４が閉弁しない異常）が発生すると、そのＥＧＲ装置３１が異常な気筒では、ＥＧＲ制御停止中に空燃比が他の正常な気筒とは異なってくるからである。

更に、ＥＧＲ制御実行中の各気筒の空燃比に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を各気筒毎に判定するＥＧＲ制御実行中の気筒別異常診断と、ＥＧＲ制御停止中の各気筒の空燃比に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を各気筒毎に判定するＥＧＲ制御停止中の気筒別異常診断とを両方とも実施するようにしても良い。

また、ＥＧＲ制御の実行中や停止中の各気筒の空燃比に基づいてＥＧＲ装置３１が異常な気筒を判定する方法は、適宜変更しても良く、要は、他の気筒に比べて空燃比が異常にずれている気筒がある場合に、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定するようにすれば良い。

次に、図６を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

例えば、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１でＥＧＲ弁３４が所定位置（例えば開弁位置や閉弁位置或は中間位置）で固着する異常が発生すると、そのＥＧＲ装置３１が異常な気筒では、ＥＧＲ制御の実行／停止を切り換えても、ＥＧＲ量がほとんど変化しないため、空燃比もほとんど変化しない。

この点に着目して、本実施例３では、ＥＣＵ３０によって後述する図６の気筒別異常診断ルーチンを実行することで、ＥＧＲ制御実行中に各気筒の空燃比を推定すると共に、ＥＧＲ制御停止中に各気筒の空燃比を推定し、各気筒のＥＧＲ制御実行中の推定空燃比とＥＧＲ制御停止中の推定空燃比との差の絶対値が所定値よりも小さいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、ＥＧＲ制御実行中の推定空燃比とＥＧＲ制御停止中の推定空燃比との差の絶対値が所定値よりも小さい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定する。

以下、本実施例３でＥＣＵ３０が実行する図６の気筒別異常診断ルーチンの処理内容を説明する。図６に示す気筒別異常診断ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、前回までの異常診断結果に基づいて異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有るか否かを判定し、異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有ると判定された場合には、ステップ２０２以降の気筒別異常診断に関する処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、異常と判定されたＥＧＲ装置３１が無いと判定された場合には、ステップ２０２以降の気筒別異常診断に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０２で、ＥＧＲ制御実行中であるか否かを判定し、ＥＧＲ制御実行中であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、ＥＧＲ制御実行中に排出ガスセンサ２４の出力に基づいてＥＧＲ制御実行中の各気筒の推定空燃比Ａを算出する。

一方、上記ステップ２０２で、ＥＧＲ制御停止中であると判定された場合には、ステップ２０４に進み、ＥＧＲ制御停止中に排出ガスセンサ２４の出力に基づいてＥＧＲ制御停止中の各気筒の推定空燃比Ｂを算出する。

この後、ステップ２０５に進み、各気筒のＥＧＲ制御実行中の推定空燃比ＡとＥＧＲ制御停止中の推定空燃比Ｂとの差の絶対値｜Ａ−Ｂ｜を各気筒毎に算出した後、ステップ２０６に進み、各気筒のＥＧＲ制御実行中と停止中の推定空燃比の差｜Ａ−Ｂ｜が所定値以上であるか否かを判定する。その結果、第ｉ気筒のＥＧＲ制御実行中と停止中の推定空燃比の差｜Ａ−Ｂ｜が所定値以上であると判定された場合には、ステップ２０７に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常無し（正常）と判定する。

一方、上記ステップ２０６で、第ｉ気筒のＥＧＲ制御実行中と停止中の推定空燃比の差｜Ａ−Ｂ｜が所定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）有りと判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常なＥＧＲ装置３１を特定した後、ステップ２０９に進み、前記実施例１と同様の異常時処理を実施する。

尚、本実施例３でも、前記実施例１，２と同様に、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値以下のときに当該気筒のＥＧＲ装置３１の仮異常と判定し、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値を越えたときに当該気筒のＥＧＲ装置３１の本異常と判定するようにしても良い。

また、図６の気筒別異常診断ルーチンでは、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１が異常有りと判定された後は、他の気筒のＥＧＲ装置３１の異常診断も行わないようにしたが、異常有りと判定されていない他の気筒のＥＧＲ装置３１について、同様の方法で異常診断を行うようにしても良い。

以上説明した本実施例３では、各気筒毎にＥＧＲ制御実行中の推定空燃比とＥＧＲ制御停止中の推定空燃比との差が所定値よりも小さいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、ＥＧＲ制御実行中の推定空燃比とＥＧＲ制御停止中の推定空燃比との差が所定値よりも小さい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定するようにしたので、万一、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常が発生した場合でも、その異常なＥＧＲ装置３１を自動的に特定することができる。

尚、上記各実施例１〜３では、エンジン１１の各気筒の排出ガスが合流する排気管２３に配置した排出ガスセンサ２４の出力に基づいて各気筒の空燃比を推定するようにしたが、エンジン１１の各気筒の排気マニホールド３２にそれぞれ排出ガスセンサを配置し、これらの排出ガスセンサで各気筒の空燃比を検出するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、各気筒の空燃比に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を判定するようにしたが、各気筒の空燃比の気筒間ばらつきが小さくなるように各気筒の燃料噴射量を補正する気筒別空燃比制御を実行するシステムの場合には、各気筒の空燃比に代えて各気筒の燃料噴射補正量（燃料噴射量の補正量）又は空燃比補正量を用いるようにしても良い。気筒別空燃比制御を行うシステムでは、各気筒の空燃比に応じて各気筒の燃料噴射補正量や空燃比補正量が変化するため（図３参照）、各気筒の燃料噴射補正量や空燃比補正量を各気筒の空燃比情報として用いることができる。その他、各気筒の燃料噴射補正量や空燃比補正量で補正した各気筒の燃料噴射量を各気筒の空燃比情報として用いるようにしても良い。

次に、図７を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）が発生すると、その異常が発生したＥＧＲ装置３１は正常に作動しないため、異常が発生したＥＧＲ装置３１を作動させる（例えばＥＧＲ弁３４を開弁させる）ように制御したときの吸気管圧力の挙動は、他の正常なＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の挙動と異なってくる。

この点に着目して、本実施例４では、ＥＣＵ３０によって後述する図７の気筒別異常診断ルーチンを実行することで、エンジン１１の減速運転中に各気筒のＥＧＲ装置３１を１つずつ順番に作動させる（例えばＥＧＲ弁３４を開弁させる）ように制御したときの吸気管圧力の変化量を算出し、各気筒毎にＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量が所定値よりも小さいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、ＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量が所定値よりも小さい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定する。

以下、本実施例４でＥＣＵ３０が実行する図７の気筒別異常診断ルーチンの処理内容を説明する。図６に示す気筒別異常診断ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、前回までの異常診断結果に基づいて異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有るか否かを判定し、異常と判定されたＥＧＲ装置３１が有ると判定された場合には、ステップ３０２以降の気筒別異常診断に関する処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、異常と判定されたＥＧＲ装置３１が無いと判定された場合には、ステップ３０２以降の気筒別異常診断に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ３０２で、エンジン１１の減速運転中であるか否かを判定し、減速運転中であると判定されれば、ステップ３０３に進み、各気筒のＥＧＲ装置３１を１つずつ順番に所定期間だけ作動させる（例えばＥＧＲ弁３４を開弁させる）ように制御する。

この後、ステップ３０４に進み、吸気管圧力センサ１９の出力に基づいて各気筒毎にＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量（ＥＧＲ弁３４を開弁させる前の吸気管圧力とＥＧＲ弁３４を開弁させた後の吸気管圧力との差）を算出する。

この後、ステップ３０５に進み、各気筒毎にＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。その結果、第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、ステップ３０６に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常無し（正常）と判定する。

一方、第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量の絶対値が所定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ３０７に進み、当該第ｉ気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）有りと判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常なＥＧＲ装置３１を特定した後、ステップ３０８に進み、前記実施例１と同様の異常時処理を実施する。

尚、本実施例４でも、前記実施例１，２と同様に、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値以下のときに当該気筒のＥＧＲ装置３１の仮異常と判定し、所定期間内に同一気筒のＥＧＲ装置３１の異常判定回数が所定値を越えたときに当該気筒のＥＧＲ装置３１の本異常と判定するようにしても良い。

また、図６の気筒別異常診断ルーチンでは、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１が異常有りと判定された後は、他の気筒のＥＧＲ装置３１の異常診断も行わないようにしたが、異常有りと判定されていない他の気筒のＥＧＲ装置３１について、同様の方法で異常診断を行うようにしても良い。

以上説明した本実施例４では、エンジン１１の減速運転中に各気筒毎にＥＧＲ装置３１を作動させる（例えばＥＧＲ弁３４を開弁させる）ように制御したときの吸気管圧力の変化量が所定値よりも小さいか否かによって各気筒のＥＧＲ装置３１の異常（例えばＥＧＲ弁３４の故障）の有無を各気筒毎に判定し、ＥＧＲ装置３１を作動させるように制御したときの吸気管圧力の変化量が所定値よりも小さい気筒がある場合には、その気筒のＥＧＲ装置３１の異常有りと判定するようにしたので、万一、いずれかの気筒のＥＧＲ装置３１で異常が発生した場合でも、その異常なＥＧＲ装置３１を自動的に特定することができる。

尚、上記実施例４では、各気筒のＥＧＲ装置３１を１つずつ順番にＥＧＲ弁３４を開弁させるように制御したときの吸気管圧力の挙動に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を個別に判定するようにしたが、各気筒のＥＧＲ装置３１を１つずつ順番に作動させる際の作動パターンは適宜変更しても良く、例えば、各気筒のＥＧＲ装置３１を１つずつ順番にＥＧＲ弁３４を閉弁させるように制御したときの吸気管圧力の挙動に基づいて各気筒のＥＧＲ装置３１の異常の有無を個別に判定するようにしても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 各気筒のＥＧＲ装置の概略構成図である。 各気筒のＥＧＲ装置の異常診断方法を説明するための図である。 実施例１の気筒別異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例２の気筒別異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例３の気筒別異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例４の気筒別異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、１９…吸気管圧力センサ、２０…吸気マニホールド、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２４…排出ガスセンサ、３０…ＥＣＵ（気筒別空燃比情報取得手段，気筒別異常診断手段，気筒別空燃比制御手段）、３１…ＥＧＲ装置（排出ガス還流装置）、３２…排気マニホールド、３３…ＥＧＲ配管、３４…ＥＧＲ弁

Claims (10)

1. 内燃機関の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を設けた排出ガス還流システムの異常診断装置において、
   各気筒の空燃比又はこれに関連性のある情報（以下これらを「空燃比情報」と総称する）を取得する気筒別空燃比情報取得手段と、
   前記気筒別空燃比情報取得手段で取得した各気筒の空燃比情報に基づいて前記各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を各気筒毎に判定する気筒別異常診断手段と
   を備えていることを特徴とする排出ガス還流システムの異常診断装置。
2. 各気筒毎に空燃比を制御する気筒別空燃比制御手段を備え、
   前記気筒別空燃比情報取得手段は、前記気筒別空燃比制御手段により制御される各気筒の空燃比検出値又は推定値、各気筒の空燃比補正量、各気筒の燃料噴射量又はその補正量のいずれかを前記各気筒の空燃比情報として取得することを特徴とする請求項１に記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
3. 前記気筒別異常診断手段は、前記気筒別空燃比情報取得手段により取得した空燃比情報が所定の正常範囲外となる気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
4. 前記気筒別異常診断手段は、前記気筒別空燃比情報取得手段により取得した空燃比情報の気筒間ばらつきが所定値よりも大きい気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
5. 前記気筒別異常診断手段は、前記排出ガス還流装置による排出ガス還流制御実行中の空燃比情報と前記排出ガス還流制御停止中の空燃比情報との差が所定値よりも小さい気筒がある場合に、その気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
6. 内燃機関の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガス還流装置を設けた排出ガス還流システムの異常診断装置において、
   内燃機関の減速運転中に前記各気筒の排出ガス還流装置を１つずつ順番に作動させるように制御したときの吸気管圧力の挙動に基づいて前記各気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を判定する気筒別異常診断手段を備えていることを特徴とする排出ガス還流システムの異常診断装置。
7. 前記気筒別異常診断手段は、異常有りと判定した気筒の排出ガス還流装置の制御を禁止して当該気筒の排出ガス還流装置を排出ガス還流停止状態に保持するように試みることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
8. 前記気筒別異常診断手段は、異常有りと判定した気筒の排出ガス還流装置を強制的に所定パターンで駆動した後、再度、当該気筒の排出ガス還流装置の異常の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
9. 前記気筒別異常診断手段は、所定期間内に同一気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定した回数が所定値以下のときに仮異常と判定し、前記所定期間内に同一気筒の排出ガス還流装置の異常有りと判定した回数が前記所定値を越えたときに本異常と判定する手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。
10. 前記気筒別異常診断手段は、前記仮異常と判定した気筒の排出ガス還流装置を強制的に所定パターンで駆動することを特徴とする請求項９に記載の排出ガス還流システムの異常診断装置。

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