JP2013108464A

JP2013108464A - 排気ガス還流装置

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Publication number: JP2013108464A
Application number: JP2011255689A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Taniguchi; 裕樹谷口; Koji Satake; 功次佐竹; Kazuo Kurata; 和郎倉田; Tetsuro Ishida; 哲朗石田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: JP5812413B2

Abstract

【課題】高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを備えるエンジンにおいて、いずれのＥＧＲ装置において故障が生じたのかを正確に検知可能な排気ガス還流装置を提供する。
【解決手段】過給機、高圧ＥＧＲ手段、低圧ＥＧＲ手段、及び、それぞれのＥＧＲ排気ガス量を調整するＥＧＲ量制御手段を備えた排気ガス還流装置において、低圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側吸気通路（１８）の吸気量を検出する吸気量センサ（４１）と、高圧ＥＧＲ通路の連結部より下流側吸気通路（１８）の酸素濃度、コンプレッサの下流側、且つ、高圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側吸気通路（１８）の酸素濃度、排気タービンより下流側排気通路（２０）の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（４２、４３、４４）とを備え、これらセンサ類の検出値から高圧ＥＧＲ割合を算出し、予め記憶した正常時の高圧ＥＧＲ割合値と比較して高圧ＥＧＲ手段又は低圧ＥＧＲ手段のいずれに故障が生じているかを判定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させて排気ガスの浄化を行う排気ガス還流装置（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下、適宜「ＥＧＲ装置」と称する）において、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブの固着等の故障検知が可能な排気ガス還流装置の技術分野に関する。

エンジンなどの内燃機関では、燃焼室への吸気充填効率を固めて出力向上を図るべく、吸気を圧縮供給するための過給機が搭載されることがある。特に排気過給機では、エンジンから排出される排気ガスの流動エネルギーで排気通路に設けられた排気タービンを回転駆動することによって、吸気通路に該排気タービンと連結されて設けられたコンプレッサを回転駆動し、吸気の圧縮供給を行う。

またエンジンから排出される排気ガスの一部を吸気通路に戻し、燃焼室に還流させることにより、燃費性能や排気ガスの浄化を促進させるＥＧＲ装置が知られている。ＥＧＲ装置において排気ガスを吸気通路に戻す際には、吸気通路と排気通路との圧力差に基づいて排気ガスの供給が行われる。吸気通路に過給機を備えるエンジンに適用されるＥＧＲ装置には、排気タービンの上流側排気通路から高温高圧状態にある排気ガス（ＥＧＲガス）を分岐し、過給機の下流側吸気通路に導入する高圧ＥＧＲ装置と、過給機の上流側吸気通路の負圧を利用し、過給機の上流側吸気通路に排気タービンの下流側排気通路から分岐した排気ガス（ＥＧＲガス）を導入する低圧ＥＧＲ装置とがある。

このようなＥＧＲ装置ではＥＧＲガスの導入量を調整するためのＥＧＲバルブの故障や、ＥＧＲガスに含まれるカーボンなどの含有物の堆積によってＥＧＲ通路に目詰まりが生じるなど、種々の故障が生じることがある。このような故障が生じると、ＥＧＲガスの吸気通路への導入が不可能になったり、その流量調整が不能となるため、このようなＥＧＲ装置の故障を早期、且つ、確実に検知する装置や方法が提案されている。

例えば特許文献１には、所定の過渡状態の前後における吸気温の差の絶対値ΔＴを、正常時の基準値ΔＴｂａｓｅと比較して、ＥＧＲ装置における故障の有無を判定するＥＧＲ装置が開示されている。

特開２００８−２２３５５４号公報

特許文献１では高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを併用したシステムにおいて吸気温に基づいて故障検知できるとされている。しかしながら、特許文献１では故障検知自体は可能であっても、当該故障が高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置のいずれにおいて生じたのかについてまで判定することができない。高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを併用したシステムでは、いずれか一方のＥＧＲ装置が故障した場合であっても、他方のＥＧＲ装置によってＥＧＲガスの供給量を調整（カバー）することで、故障発生時においても排気ガスの悪化を抑制することが考えられる。しかしながら、このような制御は高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲのいずれに故障が生じたのかを判別できることが前提として必要であり、特許文献１の技術に基づいては実現が困難である。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを備えるエンジンにおいて、いずれのＥＧＲ装置において故障が生じたのかを正確に検知可能な排気ガス還流装置を提供することを目的とする。

本発明に係る排気ガス還流装置は上記課題を解決するために、エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気ガスによって回転駆動される排気タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記排気タービンに連動して回転駆動することにより吸気を前記エンジンに圧縮供給するコンプレッサを有してなる過給機と、前記排気通路の前記排気タービンより上流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより下流側に排気ガスを導入する高圧ＥＧＲ通路、及び、該高圧ＥＧＲ通路を通過する排気ガス量を調整するための高圧ＥＧＲ流量制御手段を有してなる高圧ＥＧＲ手段と、前記排気通路の前記排気タービンより下流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより上流側に排気ガスを導入する低圧ＥＧＲ通路、及び、該低圧ＥＧＲ通路を通過する排気ガス量を調整するための低圧ＥＧＲ流量制御手段を有してなる低圧ＥＧＲ手段と、前記高圧ＥＧＲ流量制御手段及び前記低圧ＥＧＲ流量制御手段を制御することによって、前記吸気通路に還流する排気ガス量を調整するＥＧＲ量制御手段とを備えた排気ガス還流装置において、前記吸気通路のうち前記低圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側の吸入空気量を検出する吸気量検出手段と、前記吸気通路のうち前記高圧ＥＧＲ通路の連結部より下流側の酸素濃度を検出するための第１の酸素濃度検出手段と、前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側、且つ、前記高圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側の酸素濃度を検出するための第２の酸素濃度検出手段と、前記排気通路のうち前記排気タービンより下流側の酸素濃度を検出するための第３の酸素濃度検出手段と、前記第２の酸素濃度検出手段により、前記低圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うと共に、前記吸気量検出手段及び前記第１乃至第３の酸素濃度検出手段により、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、吸気量検出手段、及び、３つの酸素濃度検出手段の実測値又はその演算値を、予め記憶された正常値と比較することにより、高圧ＥＧＲ手段又は前記低圧ＥＧＲ手段のいずれに故障が生じているかを精度よく判定することができる。

好ましくは、前記故障判定手段は、前記低圧ＥＧＲ手段が故障していないと判定した場合に、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うとよい。高圧ＥＧＲ手段は取り扱うＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ手段に比べて高温高圧であるため、故障発生確率が高い。そのため、先に固着しにくい低圧ＥＧＲ手段において故障判定を行い、その判定結果に基づいて高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うことによって、それぞれのＥＧＲ手段における故障判定を精度よく行うことができる。

更に好ましくは、前記故障判定手段は、前記吸気量検出手段及び前記第２及び第３の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて低圧ＥＧＲ量を算出し、前記吸気量検出手段及び前記第１乃至第３の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて高圧ＥＧＲ量を算出し、前記低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ量とに基づいて高圧ＥＧＲ割合を算出し、予め記憶された正常時の高圧ＥＧＲ割合と比較することにより、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うとよい。これによれば、吸気量検出手段、及び、３つの酸素濃度検出手段により低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ量を算出し、その演算値を予め記憶された正常値と比較することにより、高圧ＥＧＲ手段の故障判定をより精度よく行うことができる。

また、前記故障判定手段は、前記低圧ＥＧＲ手段が故障していると判定され、且つ、前記第２の酸素濃度検出手段の検出値が大気酸素濃度と等しい場合に、前記低圧ＥＧＲ手段による還流量をゼロとして高圧ＥＧＲ割合を算出するとよい。これによれば、第２の酸素濃度検出手段の検出値が大気酸素濃度と等しいか否かを判定することによって、例えば低圧ＥＧＲバルブである低圧ＥＧＲ量制御手段が完全に閉状態で固着しているか否かを判断することができる。そして、低圧ＥＧＲ量制御手段が完全に閉状態で固着している場合には、低圧ＥＧＲ手段による還流量をゼロとして、高圧ＥＧＲ割合を算出することができる。

本実施形態に係るエンジンの全体構成を示すブロック図である。吸排気系におけるセンサ類の配置レイアウトを模式的に示す概念図である。本実施形態に係るエンジンの制御内容を示すフローチャートである。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジン（以下、適宜「エンジン」と称する）に適用した実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施形態に係るエンジンの全体構成を示すブロック図である。図１に示す本実施形態のエンジン１０において、複数のシリンダブロック１２が設けられ、各シリンダブロック１２の上部にシリンダヘッド１４が設けられている。各シリンダヘッド１４の中央に燃料噴射装置１６が設けられ、シリンダヘッド１４の燃料噴射装置１６の両側に、吸気導入部及び排気排出部が設けられている。該吸気導入部は、吸気マニホールド１７を介して吸気通路１８に接続され、該排気排出部は、排気マニホールド１９を介して排気通路２０に接続されている。

吸気通路１８及び排気通路２０の途中には、吸気通路１８に設けられたコンプレッサ及び排気通路２０に設けられた排気タービンからなる過給機２２が配置されている。過給機２２より下流側の排気通路２０には、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタを備えた排ガス浄化装置２４が設けられている。

燃費性能及び排気浄化作用の促進のために、過給機２２の上流側排気通路２０と過給機２２の下流側吸気通路１８とを接続する高圧ＥＧＲ通路２６と、該高圧ＥＧＲ通路２６に介設され、ＥＧＲガスを浄化する触媒装置２８と、高圧ＥＧＲ通路２６の出口部に設けられ、該高圧ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な高圧ＥＧＲバルブ３０とからなる高圧ＥＧＲ装置３２が設けられている。また、過給機２２の下流側排気通路２０と過給機２２の上流側吸気通路１８とを接続する低圧ＥＧＲ通路３４と、該低圧ＥＧＲ通路３４に介設された低圧ＥＧＲクーラ３６と、低圧ＥＧＲ通路３４の出口部に設けられ、該低圧ＥＧＲ通路３４を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な低圧ＥＧＲバルブ３７とからなる低圧ＥＧＲ装置３８が設けられている。

ここで図１に加え図２を参照して、吸排気系におけるセンサ類の配置レイアウトについて説明する。図２は吸排気系におけるセンサ類の配置レイアウトを模式的に示す概念図である。

過給機２２の下流側吸気通路１８には、過給機２２によって圧縮加熱された吸気を冷却するためのインタークーラ４０が設けられている。吸気通路１８の低圧ＥＧＲバルブ３７より上流側（吸気通路１８のうち低圧ＥＧＲ通路３４の連結部より上流側）には、吸気通路１８への吸気量を検知するための吸気量センサ４１（エアフローセンサ）が設けられている。また、吸気通路１８の高圧ＥＧＲバルブ３０より下流側（吸気通路１８のうち高圧ＥＧＲ通路２６の連結部より下流側）には、該吸気通路１８を流れる吸気の酸素濃度を検出するための第１の酸素濃度センサ４２が設けられている。また、吸気通路１８の過給機２２より下流側、且つ、高圧ＥＧＲバルブ３０の上流側（吸気通路１８のうち高圧ＥＧＲ通路２６の連結部より上流側）には、該吸気通路１８の酸素濃度を検出するための第２の酸素濃度センサ４３が設けられている。また、排気通路２０のうち過給機２２より下流側には、該排気通路２０の酸素濃度を検出するための第３の酸素濃度センサ４４が設けられている。

尚、前記第３の酸素濃度センサ４４は、過給機２２の下流側排気通路２０のうち、特に排ガス浄化装置２４（更に好ましくは排気ガス浄化装置２４に含まれる触媒）より上流側に設けると、酸素濃度をより精度よく検出できるため好ましい。

これらセンサ類からの出力信号は、エンジン１０の制御を統括するコントロールユニットであるＥＣＵ５０に送信され、該ＥＣＵ５０における演算結果に基づいて低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置に制御信号が送信され、各種制御が行われるようになっている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read
Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種制御を実行するが、これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。

続いて、本実施形態におけるエンジン１０の動作について簡潔に説明する。エンジン１０が運転開始すると、排気ｅによって過給機２２の排気タービンが駆動される。すると、排気タービンに連動して過給機２２のコンプレッサが回転駆動され、大気が吸気通路１８に吸引される。また、エンジン１０の運転中に派前記各センサ類から検出信号が随時ＥＣＵ５０に入力される。ＥＣＵ５０は、これらの検出信号を取得し、演算結果に応じて不図示の吸気スロットル弁、ＥＧＲバルブ３０、３６、燃料噴射装置１６、及びインタークーラ４０等を制御する。

特に低圧ＥＧＲ装置３８及び高圧ＥＧＲ装置３２の制御内容の一例について言及すると、中低負荷時には、高圧ＥＧＲ装置３２で多量の排気を吸気通路１８に再循環させ、排気中ＮＯ_Ｘ量を低減する。高負荷時には、低圧ＥＧＲ装置３８から少量の排気を比較的高精度で吸気通路１８に再循環させ、排気中ＮＯ_Ｘ量を低減する。また、吸気量センサ４１、酸素濃度センサ４２〜４４により、シリンダに導入される吸気量及び酸素濃度を検出し、これら検出信号をＥＣＵ５０に入力する。ＥＣＵ５０は、これらの検出信号に応じて、過給圧、低圧ＥＧＲ装置３８及び高圧ＥＧＲ装置３２から導入されるＥＧＲガス量、燃料噴射装置１６の燃料噴射量、噴射時期を制御する。これによって、排気中のＮＯ_Ｘ量を最小限に抑えることができる。

続いて図３を参照して、本実施形態に係るエンジン１０の制御内容について具体的に説明する。図３は、本実施形態に係るエンジン１０の制御内容を示すフローチャートである。

まずＥＣＵ５０は、エンジン１０を始動すると共に高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３８を始動し、ＥＧＲガスの供給を開始する（ステップＳ１０１）。続いて、第２の酸素濃度センサ４３から検出値Ｃ_ＬＡＦ２を取得すると共に（ステップＳ１０２）、ＥＣＵ５０に内蔵されているメモリなどの記憶手段から基準値Ｃ１、Ｃ２を取得し（ステップＳ１０３）、次式
｜Ｃ１−Ｃ_ＬＡＦ２｜＜Ｃ２（１）
を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、基準値Ｃ１は、高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３８が正常である場合に第２の酸素濃度センサ４３から得られるべき検出値として予め記憶されているものであり、基準値Ｃ２は第２の酸素濃度センサ４３の実測値の正常値Ｃ１との差の絶対値について低圧ＥＧＲ装置が正常であるか否かを判定するための閾値として予め記憶されているものである。すなわち、ステップＳ１０４では、第２の酸素濃度センサ４３の実測値Ｃ_ＬＡＦ２の正常値Ｃ１との差の絶対値が、許容値Ｃ２以下であるか否かを判定することにより、低圧ＥＧＲ装置３８に故障があるか否かが判定される。

そして、上式（１）を満足する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は低圧ＥＧＲ装置３８が正常であると判定する（ステップＳ１０５）。続いて、ＥＣＵ５０は吸気量センサ４１、第１の酸素濃度センサ４２及び第３の酸素濃度センサ４４から、それぞれ検出値ｍ_ａ、Ｃ_{ＬＡＦＳ１}、Ｃ_{ＬＡＦＳ３}を取得し（ステップＳ１０６）、これらの検出値から高圧ＥＧＲ割合（システム全体のＥＧＲ供給量のうち高圧ＥＧＲ装置３２によるＥＧＲ供給量の割合）Ｒを算出する（ステップＳ１０７）。

ここでステップＳ１０７における高圧ＥＧＲ割合Ｒの算出方法について説明する。まず各検出値ｍ_ａ、Ｃ_{ＬＡＦＳ１}、Ｃ_{ＬＡＦＳ２}、Ｃ_{ＬＡＦＳ３}を関係づける次式

に、それぞれ各センサにおける検出値を代入し、連立して解くことにより、高圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｈ、低圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｌを算出する。そして、求めた高圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｈ、低圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｌを用いて、高圧ＥＧＲ割合Ｒを次式

により算出する。尚、上式（２）及び（３）の数値「０．２１１」は大気中の酸素濃度を表している。

続いてＥＣＵ５０は、ＥＣＵ５０に内蔵されているメモリなどの記憶手段から基準値Ｒ１、Ｒ２を取得し（ステップＳ１０８）、次式
｜Ｒ１−Ｒ｜＞Ｒ２（７）
を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、基準値Ｒ１は、高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３８が正常である場合に得られるべき高圧ＥＧＲ割合の算出値として予め記憶されているものであり、基準値Ｒ２は実測値に基づいて算出されたＥＧＲ割合Ｒの記憶値Ｒ１との差の絶対値について、高圧ＥＧＲ装置３２が正常とみなせる許容範囲を示す閾値として予め記憶されているものである。すなわち、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７の算出値Ｒの正常値Ｒ１との差の絶対値が、許容値Ｒ２以下であるか否かを判定することにより、高圧ＥＧＲ装置３２に故障があるか否かを判定する。

ＥＣＵ５０は上式（７）を満足する場合にタイマカウントを開始し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０９の判定結果が所定期間Ｔ１以上継続するか否かを判定する（ステップＳ１１１）。つまり、ステップＳ１１１では判定結果が所定期間Ｔ１以上継続することによって、過渡的な誤判定が行われないように確認を行い、判定精度を向上させている。そして、ステップＳ１０９の判定結果が所定期間Ｔ１以上継続している場合には（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、高圧ＥＧＲ装置３２に故障があるものと判定する（ステップＳ１１２）。このように判定された高圧ＥＧＲ装置３２の故障は、警告音の発信やディスプレイ上の表示などの報知手段によって、その旨が警報される（ステップＳ１１３）。

一方、ステップＳ１０４において上式（１）を満足しない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ５０はタイマカウントを開始し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０４の判定結果が所定期間Ｔ２以上継続するか否かを判定する（ステップＳ１１５）。つまり、ステップＳ１１５では判定結果が所定期間Ｔ２継続することによって、過渡的な誤判定が行われないように確認を行い、判定精度を向上させている。そして、ステップＳ１０４の判定結果が所定期間Ｔ２以上継続している場合には、ＥＣＵ５０は、低圧ＥＧＲ装置３８に故障があるものと判定する（ステップＳ１１６）。

続いてＥＣＵ５０は第２の酸素濃度センサ４３の検出値Ｃ_{ＬＡＦＳ２}が、図１において不図示の大気酸素濃度センサから取得した大気酸素濃度と等しいか否かを判定する（ステップＳ１１７）。ここでステップＳ１１７における判定は基準とする大気酸素濃度と第２の酸素濃度センサ４３の検出値との差が所定値以内であるか否かで判定してもよい。

第２の酸素濃度センサ４３の検出値Ｃ_{ＬＡＦＳ２}が大気酸素濃度と等しい場合（ステップＳ１１７：ＹＥＳ）、低圧ＥＧＲバルブ３７が完全に閉状態で固着しており機能していないことを示している（図１を参照）。そのため、ＥＣＵ５０は計算上、低圧ＥＧＲ量（ｍ_ｅ−Ｌ）をゼロに設定し（ステップＳ１１８）、処理をステップＳ１０６に戻して、ステップＳ１０７以降の処理を実施することにより、高圧ＥＧＲ割合Ｒを算出して高圧ＥＧＲ装置３２における故障の有無を判定する。

この場合、ＥＣＵ５０は低圧ＥＧＲ装置３８と高圧ＥＧＲ装置３２の両者が故障していることを判定することができる。尚、ステップＳ１１３において警告を行う際には、低圧ＥＧＲ装置３８と高圧ＥＧＲ装置３２のどちらが正常で、どちらが故障しているのかを判別可能なように、報知することが好ましい。また、本実施形態では故障判定結果を警告するに留めているが、その判定結果を用いてその他の制御を実行するようにしてもよいことは言うまでも無い。

一方、第２の酸素濃度センサ４３の検出値Ｃ_{ＬＡＦＳ２}が大気酸素濃度と等しい場合（ステップＳ１１７：ＮＯ）、処理をステップＳ１１３に進め、高圧ＥＧＲ装置のみが故障している旨警告を行う。

以上説明したように、本発明によれば、３箇所に配置された酸素濃度センサ４２、４３、４４の実測値又はその演算値を予め記憶された正常値と比較することにより、高圧ＥＧＲ装置又は低圧ＥＧＲ装置のいずれに故障が生じているかを精度よく判定できる。

また、上記実施形態では、低圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｌと高圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｈを算出し、低圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｌと高圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｈとに基づいて高圧ＥＧＲ割合Ｒを算出し、予め記憶された正常時の高圧ＥＧＲ割合（正常値Ｒ１）と比較することにより高圧ＥＧＲ装置３２の故障判定を行っている。このため、ＥＧＲシステム全体の中で、高圧ＥＧＲ装置の異常をより精度よく判定できる。さらに、高圧ＥＧＲ割合Ｒを算出することで、低圧ＥＧＲ量や高圧ＥＧＲ量ｍ_ｅ−Ｈの変化に起因する吸気マニホールドの温度変化を、温度センサを用いることなく容易に判断することができる。

尚、上記実施形態では、高圧ＥＧＲ割合を算出して故障判定を行ったが、高圧ＥＧＲ量の算出結果を予め記憶された正常時の高圧ＥＧＲ量と比較することにより高圧ＥＧＲ装置３２の故障判定を行ってもよい。その場合、ＥＣＵ５０の演算負荷を軽減することができる。

本発明は、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブの固着等の故障検知が可能な排気ガス還流装置に適用可能である。

１０エンジン
１２シリンダブロック
１４シリンダヘッド
１６燃料噴射装置
１７吸気マニホールド
１８吸気通路
１９排気マニホールド
２０排気通路
２２過給機
２４排ガス浄化装置
２６高圧ＥＧＲ通路
２８触媒装置
３０高圧ＥＧＲバルブ
３２高圧ＥＧＲ装置
３４低圧ＥＧＲ通路
３６低圧ＥＧＲクーラ
３７低圧ＥＧＲバルブ
３８低圧ＥＧＲ装置
４０インタークーラ
４１吸気量センサ
４２第１の酸素濃度センサ
４３第２の酸素濃度センサ
４４第３の酸素濃度センサ

Claims

エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気ガスによって回転駆動される排気タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記排気タービンに連動して回転駆動することにより吸気を前記エンジンに圧縮供給するコンプレッサを有してなる過給機と、
前記排気通路の前記排気タービンより上流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより下流側に排気ガスを導入する高圧ＥＧＲ通路、及び、該高圧ＥＧＲ通路を通過する排気ガス量を調整するための高圧ＥＧＲ流量制御手段を有してなる高圧ＥＧＲ手段と、
前記排気通路の前記排気タービンより下流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより上流側に排気ガスを導入する低圧ＥＧＲ通路、及び、該低圧ＥＧＲ通路を通過する排気ガス量を調整するための低圧ＥＧＲ流量制御手段を有してなる低圧ＥＧＲ手段と、
前記高圧ＥＧＲ流量制御手段及び前記低圧ＥＧＲ流量制御手段を制御することによって、前記吸気通路に還流する排気ガス量を調整するＥＧＲ量制御手段と
を備えた排気ガス還流装置において、
前記吸気通路のうち前記低圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側の吸入空気量を検出する吸気量検出手段と、
前記吸気通路のうち前記高圧ＥＧＲ通路の連結部より下流側の酸素濃度を検出するための第１の酸素濃度検出手段と、
前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側、且つ、前記高圧ＥＧＲ通路の連結部より上流側の酸素濃度を検出するための第２の酸素濃度検出手段と、
前記排気通路のうち前記排気タービンより下流側の酸素濃度を検出するための第３の酸素濃度検出手段と、
前記第２の酸素濃度検出手段により、前記低圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うと共に、前記吸気量検出手段及び前記第１乃至第３の酸素濃度検出手段により、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行う故障判定手段と
を備えたことを特徴とする排気ガス還流装置。
前記故障判定手段は、前記低圧ＥＧＲ手段が故障していないと判定した場合に、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置。
前記故障判定手段は、前記吸気量検出手段及び前記第２及び第３の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて低圧ＥＧＲ量を算出し、前記吸気量検出手段及び前記第１乃至第３の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて高圧ＥＧＲ量を算出し、前記低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ量とに基づいて高圧ＥＧＲ割合を算出し、予め記憶された正常時の高圧ＥＧＲ割合と比較することにより、前記高圧ＥＧＲ手段の故障判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の排気ガス還流装置。
前記故障判定手段は、前記低圧ＥＧＲ手段が故障していると判定され、且つ、前記第２の酸素濃度検出手段の検出値が大気酸素濃度と等しい場合に、前記低圧ＥＧＲ手段による還流量をゼロとして前記高圧ＥＧＲ割合を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載の排気ガス還流装置。