JP2014055582A

JP2014055582A - 内燃機関の排気還流装置

Info

Publication number: JP2014055582A
Application number: JP2012202495A
Authority: JP
Inventors: Koji Satake; 功次佐竹; Hiroki Taniguchi; 裕樹谷口; Kazuo Kurata; 和郎倉田; Tetsuro Ishida; 哲朗石田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】本発明は、空燃比センサの破損を確実に検出することのできる内燃機関の排気還流装置を提供する。
【解決手段】エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度より高く、アクセル開度が０（ゼロ）であると(S10-S16)、ＥＧＲバルブを開弁し、低圧ＥＧＲ通路より排気を導入しつつ、双方の空燃比センサにて酸素濃度を検出し、双方の空燃比センサで検出された酸素濃度の差分を算出する(S18)。そして、当該差分が所定値以上であれば、空燃比センサのいずれかが故障していると判定する(S20)。そして、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路からインテークマニフォールド及び吸気管への排気の導入を停止する全ＥＧＲカット運転を実施する(S22)。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に係り、特に、空燃比センサの故障判定制御に関する。

自動車用エンジンでは、エンジンから排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）及びスモーク（煤）を低減するために排気を吸気へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置が設けられている。そして、近年はＮＯｘの大幅な低減要求に対し、吸気へ大量に排気を導入することが求められている。そこで、排気通路の過給機上流の高温高圧の排気を吸気通路のインタークーラ下流の吸気に導入させる高圧ＥＧＲ装置に加え、排気通路の排気浄化触媒下流の低温低圧の排気を過給機上流の吸気に導入させる低圧ＥＧＲ装置を備え、吸気へ大量の排気を導入するようにしている。

しかしながら、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用するＥＧＲ装置では、一方のＥＧＲ装置の流量制御を開ループ制御とする必要があった。このため、内燃機関の個体差等で一方のＥＧＲ装置のＥＧＲガス流量がばらつくと、吸気温度や過給圧が変化し、排気性状及び動力性能の悪化を招く虞がある。
そこで、特許文献１の内燃機関の排気還流装置では、低圧ＥＧＲ装置の吸気通路への排気の導入部下流の二酸化炭素（ＣＯ₂）濃度と、高圧ＥＧＲ装置の吸気通路への排気導入部下流のＣＯ₂濃度とを用いて、内燃機関が吸入する吸気量に対しての低圧ＥＧＲ装置での排気の導入量の割合である低圧ＥＧＲ率と内燃機関が吸入する吸気量に対しての高圧ＥＧＲ装置での排気の導入量の割合である高圧ＥＧＲ率とを算出している。そして、当該算出結果に基づいて、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の双方の流量制御を閉ループ制御とすることで、吸気温度や過給圧を安定させて、排気性状及び動力性能の悪化を抑制している。

特開２００８−２６１３００号公報

このように、上記特許文献１の内燃機関の排気還流装置では、低圧ＥＧＲ装置の吸気通路への排気の導入部下流と、高圧ＥＧＲ装置の吸気通路への排気導入部下流とに吸気通路中のＣＯ₂濃度を検出するためのＯ₂濃度センサ（空燃比センサ）を設けている。
しかしながら、内燃機関からの排気には、燃料と空気との混合気が燃焼することで発生する水蒸気が含まれている。そして、吸気通路の過給機の上流に排気を導入する低圧ＥＧＲ装置では、水蒸気が含まれる排気が過給機の上流に導入され、吸入空気と共に過給機で加圧された後にインタークーラにて冷却される。この時に水蒸気は、インタークーラで冷却されることで凝結し水滴となる。そして、水滴は、吸気通路の内壁面を移動、或いは吸入空気の流れに乗り飛散する。

このように水滴が吸気通路内を移動或いは吸入空気の流れに乗って飛散すると、吸気通路に配設されている空燃比センサのセンサ素子に水滴が衝突し、空燃比センサの破損を招く虞がある。そして、空燃比センサが破損した状態で、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を制御することは、ＥＧＲガス流量のばらつきを招き、延いては排気性状及び動力性能の悪化を招く虞があり好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、空燃比センサの破損を確実に検出することのできる内燃機関の排気還流装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気還流装置では、走行状態に応じて、内燃機関の燃料カットを実施する車両に搭載され、前記内燃機関の吸気通路に吸入空気を過給する過給手段と、前記過給手段の上流及び下流の前記吸気通路のそれぞれに排気を導入する上流側排気再循環手段及び下流側排気再循環手段と、を備える内燃機関の排気還流装置において、前記上流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の下流であって、前記下流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の上流に配設され、酸素濃度を検出する第１酸素濃度検出手段と、前記下流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の下流に配設され、酸素濃度を検出する第２酸素濃度検出手段と、前記第１酸素濃度検出手段と前記第２酸素濃度検出手段との検出値に基づいて、前記上流側排気再循環手段と前記下流側排気再循環手段の作動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記第１酸素濃度検出手段の検出値と前記第２酸素濃度検出手段の検出値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記第１酸素濃度検出手段と前記第２酸素濃度検出手段の故障を判定することを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関の排気還流装置では、請求項１において、前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記第１酸素濃度検出手段の前記検出値と前記第２酸素濃度検出手段の前記検出値との差分が所定値以上であると、少なくとも前記第１酸素濃度検出手段或いは前記第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定することを特徴とする。

また、請求項３の内燃機関の排気還流装置では、請求項１或いは２において、前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記排気を前記吸気通路に導入するように前記上流側排気再循環手段の作動を制御することを特徴とする。
また、請求項４の内燃機関の排気還流装置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記制御手段は、前記制御手段は、少なくとも前記第１酸素濃度検出手段或いは前記第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定すると、前記排気の前記吸気通路への導入を停止するように前記上流側排気再循環手段と前記下流側排気再循環手段との作動を制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、走行状態に応じて、内燃機関の燃料カットを実施する車両に搭載され、内燃機関の吸気通路に吸入空気を過給する過給手段と、過給手段の上流及び下流の吸気通路のそれぞれに排気を導入する上流側排気再循環手段及び下流側排気再循環手段とを備える内燃機関の排気還流装置において、上流側排気再循環手段が接続する吸気通路の下流であって、下流側排気再循環手段が接続する吸気通路の上流に配設される第１酸素濃度検出手段と、下流側排気再循環手段が接続する吸気通路の下流に配設される第２酸素濃度検出手段とを備えている。そして、内燃機関の燃料カット時に第１酸素濃度検出手段で検出される上流側排気再循環手段が接続する吸気通路の下流の酸素濃度と、第２酸素濃度検出手段で検出される下流側排気再循環手段が接続する吸気通路の下流の酸素濃度とを比較し、即ち、下流側排気再循環手段が接続する吸気通路の上流と下流との酸素濃度を比較し、比較結果に基づいて第１酸素濃度検出手段と第２酸素濃度検出手段の故障判定を行うようにしている。

例えば、内燃機関の搭載される車両のアクセルオフによる減速時に行われる内燃機関の燃料カットでは、駆動系部品を介してタイヤからの動力が内燃機関に伝達される。そして、内燃機関の出力軸は、タイヤからの動力によって回転する。そして、この時、内燃機関の出力軸の回転によって、内燃機関のピストンの往復運動が行われ、当該往復運動により内燃機関の燃焼室（筒内）には、吸気通路の上流より空気が導入される。そして、燃料カットを実施しているために、燃料室内に燃料が噴射されず、当該吸入された空気は、そのまま排気通路に排出される。

このように、燃料カット中では、吸気通路から排気通路までの経路中は、ほぼ同一の酸素濃度の空気で満たされている。
したがって、内燃機関の燃料カット時に、第１酸素濃度検出手段と第２酸素濃度検出手段とで検出される酸素濃度を比較することで、第１酸素濃度検出手段と第２酸素濃度検出手段とは、ほぼ同一の酸素濃度の吸入空気の酸素濃度を検出しているため、例えば、第１酸素濃度検出手段と第２酸素濃度検出手段とで検出される酸素濃度の差が大きく異なることで、第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定することができる。

よって、第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段の破損を確実に検出することができる。
また、請求項２の発明によれば、内燃機関の燃料カット時に、第１酸素濃度検出手段の検出値と第２酸素濃度検出手段の検出値との差分が所定値以上であると、少なくとも第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定している。

したがって、第１酸素濃度検出手段と第２酸素濃度検出手段が正常に機能していれば、燃料カット時には、第１酸素濃度検出手段の検出値と第２酸素濃度検出手段の検出値とはほぼ同一の検出値を示すことから、第１酸素濃度検出手段の検出値と第２酸素濃度検出手段の検出値との差分が所定値以上であれば、第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定することができる。

また、請求項３の発明によれば、内燃機関の燃料カット時に、排気を吸気通路に導入するように上流側排気再循環手段の作動を制御して、上流側排気再循環手段より吸気通路に排気を導入するようにしており、内燃機関の燃料カットからの復帰時に、上流排気再循環手段より吸気通路へ直ぐに排気を導入することができ、内燃機関の燃料カットからの復帰後の早期に排気性状を良化することができる。

また、請求項４の発明によれば、少なくとも第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定すると、排気の吸気通路への導入を停止するように上流側排気再循環手段と下流側排気再循環手段との作動を制御している。
例えば、第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると、吸気通路内の酸素濃度を正確に検出することができず、上流側排気再循環手段と下流側排気再循環手段とを的確に作動させることができずに、排気性状及び動力性能が悪化することとなる。

したがって、少なくとも第１酸素濃度検出手段或いは第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障している判定すると、上流側排気再循環手段と下流側排気再循環手段の作動を停止し、吸気通路への排気の導入を停止することで、排気性状及び動力性能の悪化を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置が適用されたエンジンの概略構成図である。本発明に係る電子コントロールユニットが実行するセンサ故障判定制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の排気還流装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
図１に示すように、図示しない車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。

エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には回転速度を検出するクランク角センサ７と図示しないフライホイールが設けられている。
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。

インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。
インテークポート８の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド（吸気通路）１２が連通するように設けられている。そして、エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド（排気通路）１３が連通するように設けられている。

インテークマニフォールド１２の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流のインテークマニフォールド１２には、酸素濃度を検出する空燃比センサ（第２酸素濃度検出手段）１４がセンサ部をインテークマニフォールド１２内に突出するように設けられている。また、空燃比センサ１４の下流には、燃焼室３に吸入される吸入空気の圧力を検出する図示しないブーストセンサや、該吸入空気の温度を検出する図示しない吸気温度センサがインテークマニフォールド１２内に突出するように設けられている。

インテークマニフォールド１２とエキゾーストマニフォールド１３には、それぞれが連通するように高温・高圧の排気の一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧のＥＧＲガスを吸気に導入する高圧ＥＧＲ通路（下流側排気再循環手段）１５が設けられている。また、高圧ＥＧＲ通路１５は、空燃比センサ１４の上流のインテークマニフォールド１２に、高圧の排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（下流側排気再循環手段）１６を介して接続されている。また、高圧ＥＧＲ通路１５には、インテークマニフォールド１２に導入する排気を冷却するＥＧＲクーラ（下流側排気再循環手段）１７が設けられている。

インテークマニフォールド１２の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１８、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ（過給手段）１９の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ２０と、新気の流量を調整しつつ、後述する低圧ＥＧＲ通路（上流側排気再循環手段）３１より導入される低圧のＥＧＲガスの流量を調整するための電子制御スロットルバルブ（上流側排気再循環手段）２１が吸気管（吸気通路）２２を介してインテークマニフォールド１２に接続されている。また、コンプレッサハウジングとインタークーラ２０との間の吸気管２２には、酸素濃度を検出する空燃比センサ（第１酸素濃度検出手段）２３がセンサ部を吸気管２２内に突出するように設けられている。そして、高圧ＥＧＲ通路１５より導入される高圧のＥＧＲガスの流量を調整するための電子制御スロットルバルブ（下流側排気再循環手段）２４は、インテークマニフォールド１２と吸気管２２との間に配設されている。電子制御スロットルバルブ２１，２４には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ２５，２６がそれぞれ備えられている。

エアークリーナ１８の下流でありターボチャージャ１９のコンプレッサハウジングの上流の吸気管２２には、燃焼室３に吸入される新気の流量を検出するエアーフローセンサ２７が吸気管２２内に突出するように設けられている。
エキゾーストマニフォールド１３の下流には、ターボチャージャ１９に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管（排気通路）２８とが連通するように設けられている。

排気管２８には、上流から順番に排気中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒２９と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ３０とが連通するように設けられている。
排気管２８の酸化触媒２９の下流でありディーゼルパティキュレートフィルタ３０の上流と、ディーゼルパティキュレートフィルタ３０の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ３０の前後での圧力を検出する図示しない圧力センサが排気管２８内に突出するように設けられている。

電子制御スロットルバルブ２１とターボチャージャ１９との間の吸気管２２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ３０の下流の排気管２８には、それぞれが連通するように低温・低圧の排気の一部を吸気へ戻す、即ち低温・低圧のＥＧＲガスを吸気に導入する低圧ＥＧＲ通路（上流側排気再循環手段）３１が設けられている。また、低圧ＥＧＲ通路３１には、排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（上流側排気再循環手段）３２と、吸気へ戻す排気を冷やすＥＧＲクーラ（上流側排気再循環手段）３３とが設けられている。

そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、空燃比センサ１４，２３、電子制御スロットルバルブ２１，２４、スロットルポジションセンサ２５，２６、エアーフローセンサ２７、ＥＧＲバルブ１６，３２及び運転者によるアクセルペダルの操作量、即ちアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ３４等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置等を含んで構成される電子コントロールユニット（制御手段）４０と電気的に接続されており、当該電子コントロールユニット４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。

電子コントロールユニット４０の入力側には、クランク角センサ７、空燃比センサ１４，２３、スロットルポジションセンサ２５，２６、エアーフローセンサ２７及びアクセルポジションセンサ３４等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、電子コントロールユニット４０の出力側には、燃料噴射ノズル２、電子制御スロットルバルブ２１，２４及びＥＧＲバルブ１６，３２が電気的に接続されている。

これより、電子コントロールユニット４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の燃料噴射量、噴射時期及びＥＧＲバルブ１６、３１や電子制御スロットルバルブ２１，２４の開度等を最適に制御し、エンジン１を高精度に制御する。また、電子コントロールユニット４０は、エンジン１の回転速度が所定回転速度より高く、且つ燃料噴射ノズル２から燃焼室３内への燃料供給が停止、即ち燃料カットが実施されている時に、双方の空燃比センサ１４，２３で酸素濃度を検出して、双方の空燃比センサ１４，２３で検出された酸素濃度の差分を算出する。そして、当該差分が所定値以上であれば、空燃比センサ１４，２３のいずれかが故障していると判定し、高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路３１からインテークマニフォールド１２及び吸気管２２への排気の導入を停止、即ち全ＥＧＲをカットするセンサ故障判定制御を実施する。

次に電子コントロールユニット４０でのセンサ故障判定制御について説明する。
図２は、本発明に係る電子コントロールユニットが実行するセンサ故障判定制御のフローチャートである。なお、当該センサ故障判定制御は、車両の走行時に実施される。
図２に示すように、ステップＳ１０では、クランク角センサ７の検出信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎeを検出する。そして、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ１０にて検出されたエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度より高いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度より高ければ、ステップＳ１４に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）でエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以下であれば、本ルーチンをリターンする。なお、所定回転速度は、エンジン１の燃料カットを開始するエンジン回転速度に設定される。

ステップＳ１４では、アクセルポジションセンサ３４の検出信号に基づき、アクセル開度を検出する。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、ステップＳ１４にて検出されたアクセル開度が０（ゼロ）であるか、否かを判別する。詳しくは、ステップＳ１０にて検出されるエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度より高く、且つステップＳ１４にて検出されたアクセル開度が０（ゼロ）であると、燃料噴射ノズル２から燃焼室３内への燃料供給が停止、即ち燃料カットが実施される。即ち、本ステップ１６では、ステップＳ１４にて検出されたアクセル開度が０（ゼロ）で、燃料カットが実施されているか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアクセル開度が０（ゼロ）であって、燃料カットが実施されていれば、ステップＳ１８に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）でアクセル開度が０（ゼロ）でなく、燃料カットが実施されていなければ、本ルーチンをリターンする。

ステップＳ１８では、酸素濃度を検出する。詳しくは、ＥＧＲバルブ３２を開弁し、更に電子制御スロットルバルブ２１の開度を調整して、低圧ＥＧＲ通路３１より吸気管２２に排気を導入する。但し、燃料カットが実施され燃焼室３において燃料の燃焼が行われていないため、ここで吸気管２２に導入される排気は、吸気管２２より燃焼室３に導入される空気とほぼ同一の酸素濃度である。そして、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３にて、酸素濃度を検出する。また、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３とで検出された酸素濃度の差分を算出する。そして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ステップＳ１８にて算出された差分が所定値以上であるか、否かを判別する。差分が所定値以上であれば、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかの検出値が異常値を示しているとして、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障していると判定し、ステップＳ２２に進む。また、差分が所定値未満であれば、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３のいずれも故障していないと判定し、本ルーチンをリターンする。

ステップＳ２２では、全ＥＧＲカット運転を実施する。詳しくは、ＥＧＲバルブ１６，３２を閉弁し、電子制御スロットルバルブ２１，２４を全開として、高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路３１からインテークマニフォールド１２及び吸気管２２への排気の導入を停止する。また、全ＥＧＲカット運転の実施と、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかの故障とを運転者に対して警報を促す車両のメータパネル内等に設けられる図示しない警告灯を点灯する。そして、本ルーチンをリターンする。

このように本発明に係る内燃機関の排気還流装置では、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度より高く、アクセル開度が０（ゼロ）で、燃料噴射ノズル２から燃焼室３内への燃料供給が停止、即ち燃料カットが実施されると、ＥＧＲバルブ３２を開弁し、更に電子制御スロットルバルブ２１の開度を調整して、低圧ＥＧＲ通路３１より排気を導入しつつ、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３にて、酸素濃度を検出する。そして、双方の空燃比センサ１４，２３にて検出された酸素濃度の差分を算出する。当該差分が所定値以上であれば、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかの検出値が異常値を示しているとして、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障していると判定する。そして、ＥＧＲバルブ１６，３２を閉弁し、電子制御スロットルバルブ２１，２４を全開として、高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路３１からインテークマニフォールド１２及び吸気管２２への排気の導入を停止する全ＥＧＲカット運転を実施する。また、全ＥＧＲカット運転の実施と、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかの故障とを運転者に伝達する車両のメータパネル内等に設けられる警告灯を点灯する。

例えば、エンジン１の搭載される車両のアクセルオフによる減速時等に行われる燃料カットでは、駆動系部品を介してタイヤからの動力がエンジン１に伝達される。そして、クランクシャフト６は、タイヤからの動力によって回転する。そして、この時、クランクシャフト６の回転によって、エンジン１のピストン４の往復運動が行われ、当該往復運動によりエンジン１の燃焼室（筒内）３には、インテークマニフォールド１２及び吸気管２２の上流より空気が導入される。そして、燃料カットを実施しているために、燃料室３内に燃料噴射ノズル２より燃料が噴射されず、当該吸入された空気は、そのままエキゾーストマニフォールド１３を介して排気管２８に排出される。

このように、燃料カット中では、吸気管２２から排気管２８までの経路中は、ほぼ同一の酸素濃度の空気で満たされている。
したがって、エンジン１の燃料カット時に、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３とで検出される酸素濃度の差分を算出し、当該差分が所定値以上、即ち、空燃比センサ１４と空燃比センサ２３とで検出される酸素濃度の差が大きく異なると、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障していると判定することができる。

よって、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３の破損を確実に検出することができる。
また、エンジン１の燃料カット時の空燃比センサ１４と空燃比センサ２３とで酸素濃度を検出している時に、ＥＧＲバルブ３２を開弁して、低圧ＥＧＲ通路３１より吸気管２２に排気を導入するようにしており、エンジン１の燃料カットからの復帰時に、低圧ＥＧＲ通路３１より吸気管２２へ直ぐに排気を導入することができ、エンジン１の燃料カットからの復帰後の早期に排気性状を良化することができる。

また、少なくとも空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障していると判定すると、排気のインテークマニフォールド１２及び吸気管２２への導入を停止するようにＥＧＲバルブ１６，３２を閉弁し、電子制御スロットルバルブ２１，２４を全開として、高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路３１からインテークマニフォールド１２及び吸気管２２への排気の導入を停止する全ＥＧＲカット運転を実施している。

例えば、空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障していると、インテークマニフォールド１２及び吸気管２２内の酸素濃度を正確に検出することができず、ＥＧＲバルブ１６，３２及び電子制御スロットルバルブ２１，２４とを的確に作動させることができずに、排気性状及び動力性能が悪化することとなる。
したがって、少なくとも空燃比センサ１４或いは空燃比センサ２３のいずれかが故障している判定すると、ＥＧＲバルブ１６，３２を閉弁し、電子制御スロットルバルブ２１，２４を全開とし、インテークマニフォールド１２及び吸気管２２内への排気の導入を停止することで、排気性状及び動力性能の悪化を抑制することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
本実施形態では、排気管２８の最下流に低圧ＥＧＲ通路３１を接続するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、排気管２８と低圧ＥＧＲ通路３１との接続部の下流に、排気管２８の排気流路面積を調整する排気シャッタ等を設け、排気シャッタ等で低圧ＥＧＲ通路３１から吸気管２２へ導入される排気の量、即ちＥＧＲ量を調整するようにしてもよい。

１エンジン（内燃機関）
１２インテークマニフォールド（吸気通路）
１３エキゾーストマニフォールド（排気通路）
１４空燃比センサ（第２酸素濃度検出手段）
１５高圧ＥＧＲ通路（下流側排気再循環手段）
１６ＥＧＲバルブ（下流側排気再循環手段）
１７ＥＧＲクーラ（下流側排気再循環手段）
１９ターボチャージャ（過給手段）
２１電子制御スロットルバルブ（上流側排気再循環手段）
２２吸気管（吸気通路）
２３空燃比センサ（第１酸素濃度検出手段）
２４電子制御スロットルバルブ（下流側排気再循環手段））
２８排気管（排気通路）
３１低圧ＥＧＲ通路（上流側排気再循環手段）
３２ＥＧＲバルブ（上流側排気再循環手段）
３３ＥＧＲクーラ（上流側排気再循環手段）
４０電子コントロールユニット（制御手段）

Claims

走行状態に応じて、内燃機関の燃料カットを実施する車両に搭載され、前記内燃機関の吸気通路に吸入空気を過給する過給手段と、前記過給手段の上流及び下流の前記吸気通路のそれぞれに排気を導入する上流側排気再循環手段及び下流側排気再循環手段と、を備える内燃機関の排気還流装置において、
前記上流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の下流であって、前記下流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の上流に配設され、酸素濃度を検出する第１酸素濃度検出手段と、
前記下流側排気再循環手段が接続する前記吸気通路の下流に配設され、酸素濃度を検出する第２酸素濃度検出手段と、
前記第１酸素濃度検出手段と前記第２酸素濃度検出手段との検出値に基づいて、前記上流側排気再循環手段と前記下流側排気再循環手段の作動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記第１酸素濃度検出手段の検出値と前記第２酸素濃度検出手段の検出値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記第１酸素濃度検出手段と前記第２酸素濃度検出手段の故障を判定することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記第１酸素濃度検出手段の前記検出値と前記第２酸素濃度検出手段の前記検出値との差分が所定値以上であると、少なくとも前記第１酸素濃度検出手段或いは前記第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定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還流装置。
前記制御手段は、前記内燃機関の前記燃料カット時に、前記排気を前記吸気通路に導入するように前記上流側排気再循環手段の作動を制御することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の排気還流装置。
前記制御手段は、少なくとも前記第１酸素濃度検出手段或いは前記第２酸素濃度検出手段のいずれかが故障していると判定すると、前記排気の前記吸気通路への導入を停止するように前記上流側排気再循環手段と前記下流側排気再循環手段との作動を制御することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。