JP2016037932A

JP2016037932A - 異常判定装置

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Publication number: JP2016037932A
Application number: JP2014162724A
Authority: JP
Inventors: 平中野; Taira Nakano
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-08
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Abstract

【課題】ＥＧＲ弁の開度が制約を受ける運転状態においてもＥＧＲ弁の異常の有無を判定することが可能な異常判定装置を提供する。【解決手段】異常判定装置５０は、エンジンの運転状態に関する情報を取得する取得部５１と、取得部５１の取得した情報に基づいて各種の演算を行い、ＥＧＲ弁２７に関する異常の有無を判定する処理を行う処理部５２と、を備え、処理部５２は、ＥＧＲガスの流量であるＥＧＲ量を演算するＥＧＲ量演算部と、ＥＧＲガスと吸入空気とが混合した作動ガスの圧力である作動ガス圧力、ＥＧＲ弁２７の直上流におけるＥＧＲガスの温度であるＥＧＲ温度、ＥＧＲ弁２７の直上流におけるＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲ圧力、及び、ＥＧＲ弁２７の開度指令値に基づいて、ＥＧＲ量の推定量を演算する推定量演算部と、ＥＧＲ量と推定量との乖離に基づいてＥＧＲ弁２７に関する異常の有無を判定する判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲ弁の異常の有無を判定する異常判定装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンには、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減させるべく、排気ガスの一部を吸気通路に導入する排気再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を備え、ＥＧＲ弁の開度の制御によって吸気通路へのＥＧＲガスの導入量を調整する。

また、近年では、自動車に搭載される自己診断システム（ＯＢＤ：ＯｎＢｏａｒｄＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＳｙｓｔｅｍｓ）において、ＥＧＲ弁の異常の有無を判定する各種の技術が提案されている。こうした異常判定技術の一例として、ＥＧＲ装置に対し、開度指令値の変化に対するＥＧＲ弁の変化である応答性について異常の有無を判定する技術が知られている。応答性の異常の有無は、吸気通路の圧力と排気通路の圧力とが安定している無負荷状態にＥＧＲ弁を開閉させ、そのときのＥＧＲ量を測定することにより判定可能である。

特開２００２−３３２８７９号公報

しかしながら、上述した判定方法では、エンジンが無負荷状態にあっても、例えばＥＧＲ弁が全閉状態に維持されるエキゾーストブレーキの作動中は、ＥＧＲ弁の異常の有無を判定することができない。そこで、上述した異常判定装置においては、ＥＧＲ弁の開度が制約を受けるときであっても、ＥＧＲ弁の異常の有無を判定することのできる技術が求められている。

本発明は、ＥＧＲ弁の開度が制約を受ける運転状態においてもＥＧＲ弁の異常の有無を判定することが可能な異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する異常判定装置は、ＥＧＲガスの流量であるＥＧＲ量について実際の前記ＥＧＲ量を取得するＥＧＲ量取得部と、前記ＥＧＲガスと吸入空気とが混合した作動ガスの圧力である作動ガス圧力、前記ＥＧＲ弁の直上流における前記ＥＧＲガスの温度であるＥＧＲ温度、前記ＥＧＲ弁の直上流における前記ＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲ圧力、及び、前記ＥＧＲ弁の開度指令値に基づいて、前記ＥＧＲ量の推定量を演算する推定量演算部と、実際の前記ＥＧＲ量と前記推定量との乖離に基づいて前記ＥＧＲ弁に関する異常の有無を判定する判定部と、を備える。

上記構成によれば、推定量は、ＥＧＲ弁の開度指令値に基づいて演算される値であることから、ＥＧＲ弁の開度が開度指令値であると仮定した場合のＥＧＲ量である。すなわち、推定量と実際のＥＧＲ量との乖離は、その時々の運転状態に応じた開度指令値に対するＥＧＲ量と実際のＥＧＲ量とが異なる場合に生じる。そのため、開度指令値に対する実際のＥＧＲ量を連続的に監視することが可能である。その結果、ＥＧＲ弁の開度に制約を受ける運転状態においてもＥＧＲ弁の異常の有無を判定することが可能である。

上記異常判定装置において、前記判定部は、前記開度指令値の変化が前記ＥＧＲ弁の開度が急変したと判断される範囲内であることを条件に、前記ＥＧＲ弁の応答性について異常の有無を判定することが好ましい。

上記構成のように、開度指令値が急変するときには、ＥＧＲ弁の応答性に関する異常の有無を判定することができる。これにより、エンジンの運転状態が無負荷状態以外の運転状態であっても応答性に関する異常の有無を判定することが可能である。

上記異常判定装置において、前記判定部は、前記開度指令値の変化が前記ＥＧＲ弁の開度が一定であると判断される範囲内であることを条件に、前記開度指令値に対する前記ＥＧＲ弁の継続的な異常の有無を判定することが好ましい。

上記構成のように、開度指令値が一定である場合には、開度指令値に対してＥＧＲ量が過剰に多い状態が継続するハイフロー、開度指令値に対してＥＧＲ量が過剰に少ないローフロー、これら異常の有無について判定可能である。

上記異常判定装置は、エキゾーストマニホールド内の圧力である排気圧力を演算する排気圧力演算部と、エンジンが吸入する空気量である吸入空気量、前記作動ガスの温度である作動ガス温度、及び、エンジン回転数を変数に含む演算式に基づき、前記作動ガスの流量である作動ガス量を演算する作動ガス量演算部と、前記ＥＧＲ弁よりも上流における前記ＥＧＲガスの圧力損失を前記ＥＧＲ量に基づいて演算する圧力損失演算部と、前記排気圧力から前記圧力損失を減算することにより前記ＥＧＲ圧力を演算するＥＧＲ圧力演算部と、を備え、前記ＥＧＲ量取得部は、前記作動ガス量から前記吸入空気量を減算することによって実際の前記ＥＧＲ量を演算するＥＧＲ量演算部であり、前記推定量演算部は、前記ＥＧＲ圧力演算部の演算した前記ＥＧＲ圧力を用いて前記推定量を演算することが好ましい。

上記構成によれば、排気圧力及びＥＧＲ圧力が演算により導出されるため、排気ガス及びＥＧＲガスのような温度の高い気体に対応可能な圧力センサーが不要である。
上記異常判定装置において、前記排気圧力演算部は、可変容量型ターボチャージャーが備える可変ノズルの開度であるノズル開度、前記吸入空気量、及び、前記作動ガス圧力を変数に含む実験式に基づき前記排気圧力を演算することが好ましい。

上記構成によれば、実験式に対する作動ガス圧力、吸入空気量、ノズル開度の代入により排気圧力が演算されることから、排気圧力の演算にともなう装置の負荷が軽減される。

異常判定装置の一実施形態の概略構成について、該異常判定装置を搭載するディーゼルエンジンとともに示す図。処理部における演算ブロックを示す図。判定処理の一例を示すフローチャート。判定処理の一例を示すフローチャート。

図１〜図４を参照して、異常判定装置の一実施形態について説明する。図１を参照して、異常判定装置が搭載されるディーゼルエンジンの全体構成について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）は、シリンダーブロック１１に４つのシリンダー１２を有する。エンジン１０は、シリンダー１２に燃料を噴射するインジェクタ１３をシリンダー１２毎に有する。シリンダーブロック１１には、各シリンダー１２に作動ガスを供給するためのインテークマニホールド１４と、各シリンダー１２からの排気ガスが流入するエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。

インテークマニホールド１４に接続される吸気通路１６には、上流側から順に、図示されないエアクリーナー、ターボチャージャー１７を構成するコンプレッサー１８、インタークーラー１９が取り付けられている。エキゾーストマニホールド１５に接続される排気通路２０には、コンプレッサー１８に連結軸２１を介して連結されるタービン２２が設けられている。エキゾーストマニホールド１５には、吸気通路１６に接続されて排気ガスの一部を吸気通路１６に導入するＥＧＲ装置２４のＥＧＲ通路２５が接続されている。

ＥＧＲ装置２４は、ＥＧＲ通路２５に、ＥＧＲクーラー２６と、ＥＧＲクーラー２６の下流にＥＧＲ通路２５の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁２７と、を有する。ＥＧＲ弁２７の開度は、ＥＧＲ弁制御装置４０によってエンジン１０の運転状態に応じて制御される。シリンダー１２には、ＥＧＲ弁２７が開状態にあるときに、排気ガスと吸入空気との混合気体である作動ガスが供給される。ＥＧＲ通路２５内の排気ガスがＥＧＲガスである。

ターボチャージャー１７は、タービン２２に可変ノズル２８が配設された可変容量型ターボチャージャー（ＶＮＴ：ＶａｒｉａｂｌｅＮｏｚｚｌｅＴｕｒｂｏ）である。可変ノズル２８は、ステッピングモーターを備えたアクチュエーター２９の駆動により開度が変更される。

エンジン１０は、吸入空気量センサー３２、作動ガス圧力センサー３３、作動ガス温度センサー３４、ＥＧＲ温度センサー３５、エンジン回転数センサー３７を備える。吸入空気量センサー３２は、吸気通路１６におけるコンプレッサー１８の上流にて、吸気通路１６を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気量Ｇａを検出する。作動ガス圧力センサー３３は、吸気通路１６とＥＧＲ通路２５との接続部分よりも下流にて、吸気通路１６内を流れる作動ガスの圧力である作動ガス圧力Ｐｗｇを検出する。作動ガス温度センサー３４は、インテークマニホールド１４内における作動ガスの温度である作動ガス温度Ｔｗｇを検出する。ＥＧＲ温度センサー３５は、ＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲクーラー２６の下流であって、且つ、ＥＧＲ弁２７の直上流におけるＥＧＲガスの温度であるＥＧＲ温度Ｔｒを検出する。エンジン回転数センサー３７は、クランクシャフト１０ａの回転数であるエンジン回転数Ｎｅを検出する。上記各センサー３２，３３，３４，３７は、各々の検出値を示す信号を異常判定装置５０に出力する。

異常判定装置５０には、上記各センサー３２，３３，３４，３７からの信号の他、ＥＧＲ弁２７の開度を制御するＥＧＲ弁制御装置４０からＥＧＲ弁２７の開度指令値θｒｃを示す信号と、可変ノズル２８の開度を制御するＶＮＴ制御装置４５から可変ノズル２８の開度指令値であるノズル開度θｔｃを示す信号と、が入力される。なお、開度指令値θｒｃ及びノズル開度θｔｃは、全開状態である０と全閉状態である１との間の値で示される値であり、値が大きくなるほど開口面積が小さくなる。

異常判定装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有するマイクロコンピューターを中心に構成される。異常判定装置５０は、異常判定装置５０に入力される信号に基づく各種情報を取得する取得部５１と、各種処理を実行する処理部５２と、各種制御プログラムや各種データを格納する記憶部５３と、を備える。処理部５２は、記憶部５３に格納された各種制御プログラムに基づいて、取得部５１の取得した各種情報に基づきＥＧＲ弁２７についての異常の有無を判定する判定処理を実行する。異常判定装置５０は、ＥＧＲ弁２７に異常が生じていると判定された場合には、その異常の種類を示すデータを記憶部５３の所定領域に格納するとともに警告ランプ５４を点灯することでＥＧＲ弁２７に異常が生じていることを運転者に通知する。

図２に示されるように、処理部５２は、排気圧力演算部６１、作動ガス量演算部６２、ＥＧＲ量演算部６３、圧力損失演算部６４、ＥＧＲ圧力演算部６５、推定量演算部６６、乖離演算部６７、および、判定部６８を備える。

排気圧力演算部６１は、エキゾーストマニホールド１５内の排気ガスの圧力である排気圧力Ｐｅｍを演算する。排気圧力演算部６１は、作動ガス圧力Ｐｗｇ、吸入空気量Ｇａ、ノズル開度θｔｃを式（１）に示される実験式に代入して排気圧力Ｐｅｍを演算する。なお、実験式において、「ｎ」は、可変容量型ターボチャージャー毎に選択される値であって、小さな数値が選択される可変容量型ターボチャージャーであるほど、ノズル開度の変化に対して開口面積が直線的に変化する。

作動ガス量演算部６２は、シリンダー１２に供給される作動ガスの質量流量である作動ガス量Ｇｗｇを演算する。作動ガス量演算部６２は、状態方程式Ｐ×Ｖ＝Ｇｗｇ×Ｒ×Ｔに対し、「Ｐ」に作動ガス圧力Ｐｗｇ、「Ｖ」にエンジン回転数Ｎｅとエンジン１０の排気量Ｄとの乗算値に基づく値、「Ｒ」に気体定数、「Ｔ」に作動ガス温度Ｔｗｇを代入することで作動ガス量Ｇｗｇを演算する。

ＥＧＲ量演算部６３は、実際のＥＧＲ量を取得するＥＧＲ量取得部であり、吸気通路１６に還流されるＥＧＲガスの質量流量であるＥＧＲ量Ｇｒを実際のＥＧＲ量として演算する。ＥＧＲ量演算部６３は、作動ガス量演算部６２の演算結果である作動ガス量Ｇｗｇから吸入空気量Ｇａを減算することでＥＧＲ量Ｇｒを演算する。

圧力損失演算部６４は、ＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲガスの圧力損失ΔＰｒを演算する。圧力損失演算部６４は、ＥＧＲ量演算部６３の演算結果であるＥＧＲ量Ｇｒと、記憶部５３が記憶する圧力損失マップ５５とに基づき圧力損失ΔＰｒを演算する。圧力損失マップ５５は、ＥＧＲガスがＥＧＲ弁２７に到達するまでの圧力損失ΔＰｒがＥＧＲ量Ｇｒ毎に規定されたデータである。圧力損失演算部６４は、圧力損失マップ５５からＥＧＲ量Ｇｒに対応付けられた圧力損失ΔＰｒを選択することで圧力損失ΔＰｒを演算する。

ＥＧＲ圧力演算部６５は、ＥＧＲ弁２７の直上流におけるＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲ圧力Ｐｒを演算する。ＥＧＲ圧力演算部６５は、排気圧力Ｐｅｍから圧力損失ΔＰｒを減算することでＥＧＲ圧力Ｐｒを演算する。

推定量演算部６６は、ＥＧＲ量Ｇｒの推定量ＥＧｒを演算する。推定量演算部６６は、式（２）で示されるベルヌーイの定理に基づく推定量演算式に各値を代入することでＥＧＲ量Ｇｒの推定量ＥＧｒを演算する。なお、「Ａｒ」は、開度指令値θｒｃに対応するＥＧＲ弁２７の開口面積であり、「κ」は、排気ガスの比熱比である。

乖離演算部６７は、ＥＧＲ量演算部６３の演算結果であるＥＧＲ量Ｇｒから推定量演算部６６の演算結果である推定量ＥＧｒを減算することにより乖離ΔＧｒを演算する。乖離ΔＧｒは、ＥＧＲ量Ｇｒが推定量ＥＧｒよりも多いときには正の値をとり、ＥＧＲ量Ｇｒが推定量ＥＧｒよりも少ないときには負の値をとる。

判定部６８は、開度指令値θｒｃと乖離ΔＧｒとに基づいて、開度指令値θｒｃの変化に応じたＥＧＲ弁２７の異常の有無を判定する。
判定部６８は、開度指令値θｒｃの微分値Δθｒｃの絶対値がＥＧＲ弁２７の開度が一定であると判断される第１の閾値Δθｒｃ１以下である場合には、ＥＧＲ弁２７の開度が定常状態にあるものと判断する。判定部６８は、定常状態が所定の第１判定期間だけ継続すると、その第１判定期間における乖離ΔＧｒの積算値を第１判定値ΔＧｒｊ１として、開度指令値θｒｃに対してＥＧＲ量Ｇｒが過剰に多いハイフロー、ＥＧＲ量Ｇｒが過剰に少ないローフロー、これら２つの異常の有無を判定する。判定部６８は、負の値である下限値ΔＧｒｍｉｎよりも第１判定値ΔＧｒｊ１が小さい場合には、ＥＧＲ弁２７にローフローが生じていると判定する。判定部６８は、正の値である上限値ΔＧｒｍａｘよりも第１判定値ΔＧｒｊ１が大きい場合には、ＥＧＲ弁２７にハイフローが生じていると判定する。なお、定常状態の継続期間は、例えば、ＥＧＲ弁２７が定常状態に切り替わったときにリセットされるタイマーやカウンター等によって計時することが可能である。

また、判定部６８は、開度指令値θｒｃの微分値Δθｒｃの絶対値が第２の閾値Δθｒｃ２（＞Δθｒｃ１）よりも大きい場合には、ＥＧＲ弁２７の開度が急変状態にあるものと判断する。判定部６８は、急変状態が所定の第２判定期間だけ継続すると、その第２判定期間における乖離ΔＧｒの積算値の絶対値を第２判定値ΔＧｒｊ２として、ＥＧＲ弁２７の応答性について異常の有無を判定する。第２の閾値Δθｒｃ２は、例えば、全閉状態にあるＥＧＲ弁２７が１秒間のうちに全開状態へ変化することが可能な値である。急変状態の継続期間は、例えば、ＥＧＲ弁２７が急変状態に切り替わったときにリセットされるタイマーやカウンター等によって計時することが可能である。

判定部６８は、第２判定値ΔＧｒｊ２が正常値ΔＧｒｎｏｒよりも大きい場合には、ＥＧＲ弁２７の応答性について異常が生じていると判定する。なお、応答性の異常は、例えば、ＥＧＲ弁２７の開閉時における摩擦によって開閉速度が低下する渋りである。

図３及び図４を参照して、処理部５２が実行する判定処理の一例について説明する。この判定処理は、エンジン１０の始動により開始される。
図３に示されるように、処理部５２は、取得部５１を通じて各種情報を取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１２にて処理部５２は、吸入空気量Ｇａ、作動ガス圧力Ｐｗｇ、ノズル開度θｔｃに基づいて排気圧力Ｐｅｍを演算する。

次のステップＳ１３にて処理部５２は、作動ガス圧力Ｐｗｇ、作動ガス温度Ｔｗｇ、及び、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、作動ガス量Ｇｗｇを演算する。また処理部５２は、作動ガス量ＧｗｇからステップＳ１１にて取得した吸入空気量Ｇａを減算することでＥＧＲ量Ｇｒを演算する。また処理部５２は、ＥＧＲ量Ｇｒと記憶部５３が記憶する圧力損失マップ５５とに基づいてＥＧＲガスの圧力損失ΔＰｒを演算する。そして、処理部５２は、次のステップＳ１４にて、排気圧力Ｐｅｍから圧力損失ΔＰｒを減算することでＥＧＲ圧力Ｐｒを演算する。

次のステップＳ１５にて処理部５２は、ステップＳ１１にて取得したＥＧＲ温度Ｔｒ、ステップＳ１４にて演算したＥＧＲ圧力Ｐｒ、ＥＧＲ弁２７の開度指令値θｒｃ、上記式（２）で示される推定量演算式、これらに基づいて推定量ＥＧｒを演算する。そして、処理部５２は、ステップＳ１３にて演算したＥＧＲ量Ｇｒから推定量ＥＧｒを減算することによって乖離ΔＧｒを演算する（ステップＳ１６）。

次に、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７の微分値Δθｒｃと第１の閾値Δθｒｃ１とを比較し、ＥＧＲ弁２７が定常状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ＥＧＲ弁２７が定常状態のとき（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理部５２は、定常状態が第１判定期間経過しているか否かを判断する（ステップＳ１８）。第１判定期間が経過していないとき（ステップＳ１８：ＮＯ）、処理部５２は、ステップＳ１１の処理に移行する。一方、第１判定期間が経過しているとき（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、処理部５２は、第１判定期間における乖離ΔＧｒの積算値を第１判定値ΔＧｒｊ１として、この第１判定値ΔＧｒｊ１が下限値ΔＧｒ以上、且つ、上限値ΔＧｒｍａｘ以下の範囲である正常範囲に含まれているか否かを判断する（ステップＳ１９）。

第１判定値ΔＧｒｊ１が正常範囲に含まれている場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７に対して正常判定を行ったのち（ステップＳ２０）、再びステップＳ１１の処理に移行する。一方、第１判定値ΔＧｒｊ１が正常範囲に含まれていない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、処理部５２は、第１判定値ΔＧｒｊ１が下限値ΔＧｒｍｉｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２１）。第１判定値ΔＧｒｊ１が下限値ΔＧｒｍｉｎよりも小さい場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７に対して異常判定（ローフロー）を行う（ステップＳ２２）。一方、第１判定値ΔＧｒｊ１が下限値ΔＧｒｍｉｎよりも大きい場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、処理部５２は、上限値ΔＧｒｍａｘよりも第１判定値ΔＧｒｊ１が大きいと判断し、ＥＧＲ弁２７に対して異常判定（ハイフロー）を行う（ステップＳ２３）。異常判定を行った処理部５２は、警告ランプ５４を点灯し（ステップＳ２４）、一連の処理を終了する。

図４に示されるように、ＥＧＲ弁２７が定常状態でないとき（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７の微分値Δθｒｃに基づいて、ＥＧＲ弁２７が急変状態にあるか否かを判断する（ステップＳ２５）。ＥＧＲ弁２７が急変状態にないとき（ステップＳ２５：ＮＯ）、処理部５２は、ステップＳ１１の処理に移行する。

一方、ＥＧＲ弁２７が急変状態にあるとき（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、処理部５２は、急変状態が第２判定期間経過しているか否かを判断する（ステップＳ２６）。第２判定期間が経過していないとき（ステップＳ２６：ＮＯ）、処理部５２は、ステップＳ１１の処理に移行する。一方、第２判定期間が経過しているとき（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、処理部５２は、第２判定期間における乖離ΔＧｒの積算値である第２判定値ΔＧｒｊ２を正常値ΔＧｒｎｏｒと比較する（ステップＳ２７）。

第２判定値ΔＧｒｊ２が正常値ΔＧｒｎｏｒ以下である場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７に対して正常判定を行ったのち（ステップＳ２８）、再びステップＳ１１の処理に移行する。一方、第２判定値ΔＧｒｊ２が正常値ΔＧｒｎｏｒよりも大きい場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７に対して異常判定（応答性）を行う（ステップＳ２９）。異常判定を行った処理部５２は、警告ランプ５４を点灯し（ステップＳ３０）、一連の処理を終了する。

上述した異常判定装置５０の作用について説明する。
上述した異常判定装置５０においては、推定量ＥＧｒは、ＥＧＲ弁２７の開度指令値θｒｃに基づき演算される値である。そのため、開度指令値θｒｃよりも実際の開口面積Ａｒが小さいとき、推定量ＥＧｒは、ＥＧＲ量Ｇｒよりも大きい値である。また、開度指令値θｒｃよりも実際の開口面積Ａｒが大きいとき、推定量ＥＧｒは、ＥＧＲ量Ｇｒよりも小さい値である。このように、異常判定装置５０は、開度指令値θｒｃに対するＥＧＲ量Ｇｒを連続的に監視することが可能である。

上記実施形態の異常判定装置５０によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）開度指令値θｒｃに対するＥＧＲ量Ｇｒを連続的に監視することが可能であることから、ＥＧＲ弁２７の開度に制約を受ける運転状態においてもＥＧＲ弁２７に関する異常の有無を判定することが可能である。

（２）ＥＧＲ弁２７が急変状態にあることによって、ＥＧＲ弁２７の応答性について異常の有無が判定可能である。そのため、応答性の異常の有無は、エンジン１０の運転状態が無負荷状態にあるときに限らず、例えば過渡状態といった他の運転状態にあるときでも判定可能である。その結果、応答性に関する異常の有無を判定する頻度が高まる。

（３）ＥＧＲ弁２７が定常状態にあるには、ハイフローやローフローといった継続性を有する異常についての有無が判定可能である。
（４）ＥＧＲ圧力Ｐｒを検出するセンサーには、非常に高い耐熱温度が要求される。こうした高温用圧力センサーは、非常に高価であり、コストの面を考慮すると自動車に搭載することは困難である場合が少なくない。この点、上記異常判定装置５０は、高温用圧力センサーを用いることなく演算によってＥＧＲ圧力Ｐｒを求めている。そのため、ＥＧＲ圧力Ｐｒを求めるうえでのコストが抑えられる。

（５）排気圧力Ｐｅｍは、吸入空気量Ｇａ、作動ガス圧力Ｐｗｇ、及び、ノズル開度θｔｃを式（１）の実験式に代入することで演算される。こうした構成によれば、高温用圧力センサーを用いることなく排気圧力Ｐｅｍが得られる。その結果、排気圧力Ｐｅｍを求めるうえでのコストが抑えられる。

（６）また、各変数を実験式に代入することで排気圧力Ｐｅｍが求められるため、排気圧力Ｐｅｍを演算するうえで処理部５２に対する負荷が軽減される。
（７）処理部５２は、第２判定期間における積算値の絶対値を第２判定値ΔＧｒｊ２として演算する。そのため、ＥＧＲ弁２７の応答性に関する判定結果の信頼度が高まる。

（８）処理部５２は、第１判定期間における積算値を第１判定値ΔＧｒｊ１として演算する。そのため、ハイフローやローフローといった継続性を有する異常についての判定結果に対する信頼度が高まる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・実験式による排気圧力Ｐｅｍは、ノズル開度θｔｃを０に設定することで、ターボチャージャーが可変ノズル２８を持たない固定容量型ターボチャージャーである場合やエンジンがターボチャージャーそのものを持たない場合においても演算可能である。

・排気圧力Ｐｅｍは、タービン２２に対する流入量（吸入空気量Ｑａ）と、タービン２２における膨張比、タービン２２よりも下流における排気ガスの圧力損失である排気圧力損失と、大気圧とに基づいて演算されてもよい。こうした構成では、記憶部５３は、排気圧力損失が流入量毎に規定された排気圧力損失マップを記憶する。

・ＥＧＲ圧力Ｐｒ及び排気圧力Ｐｅｍの少なくとも一方が高温用圧力センサーの検出値であってもよい。こうした構成であっても乖離ΔＧｒに基づく判定は可能である。
・ＥＧＲ量Ｇｒは、各種検出値に基づいて演算される値に限らず、例えばＥＧＲ量Ｇｒを計測する流量センサーの計測値であってもよい。すなわち、ＥＧＲ量取得部は、流量センサーからの計測値に基づいてＥＧＲ量Ｇｒを取得してもよい。

・開度指令値θｒｃが定常状態及び急変状態のどちらでもない状態であってもＥＧＲ弁２７の異常の有無を判定してもよい。
・第１判定値ΔＧｒｊ１は、第１判定期間における乖離ΔＧｒの積算値に限られない。第１判定値ΔＧｒｊ１は、定常状態に切り替わったタイミングの乖離ΔＧｒでもよいし、定常状態が所定期間経過したタイミングの乖離ΔＧｒでもよい。

・第２判定値ΔＧｒｊ２は、第２判定期間における乖離ΔＧｒの積算値に限られない。第２判定値ΔＧｒｊ２は、急変状態に切り替わったタイミングの乖離ΔＧｒでもよいし、急変状態が所定期間経過したタイミングの乖離ΔＧｒでもよい。

・異常判定装置５０は、エンジン１０の運転状態が無負荷状態にあるときにＥＧＲ弁２７を開閉させ、そのときのＥＧＲ量Ｇｒと推定量ＥＧｒとに基づいてＥＧＲ弁２７の応答性についての異常の有無を判定してもよい。

・ＥＧＲ弁制御装置４０と異常判定装置５０は、１つの制御装置で構成されてもよい。

１０…ディーゼルエンジン、１０ａ…クランクシャフト、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…インジェクタ、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…排気通路、２１…連結軸、２２…タービン、２４…ＥＧＲ装置、２５…ＥＧＲ通路、２６…ＥＧＲクーラー、２７…ＥＧＲ弁、２８…可変ノズル、２９…アクチュエーター、３２…吸入空気量センサー、３３…作動ガス圧力センサー、３４…作動ガス温度センサー、３５…ＥＧＲ温度センサー、３７…エンジン回転数センサー、４０…ＥＧＲ弁制御装置、４５…ＶＮＴ制御装置、５０…判定装置、５１…取得部、５２…処理部、５３…記憶部、５４…警告ランプ、５５…圧力損失マップ、６１…排気圧力演算部、６２…作動ガス量演算部、６３…ＥＧＲ量演算部、６４…圧力損失演算部、６５…ＥＧＲ圧力演算部、６６…推定量演算部、６７…乖離演算部、６８…判定部。

上記異常判定装置は、エキゾーストマニホールド内の圧力である排気圧力を演算する排気圧力演算部と、前記作動ガス圧力、前記作動ガスの温度である作動ガス温度、及び、エンジン回転数を変数に含む演算式に基づき、前記作動ガスの流量である作動ガス量を演算する作動ガス量演算部と、前記ＥＧＲ弁よりも上流における前記ＥＧＲガスの圧力損失を前記ＥＧＲ量に基づいて演算する圧力損失演算部と、前記排気圧力から前記圧力損失を減算することにより前記ＥＧＲ圧力を演算するＥＧＲ圧力演算部と、を備え、前記ＥＧＲ量取得部は、エンジンが吸入する空気量である吸入空気量を前記作動ガス量から減算することによって実際の前記ＥＧＲ量を演算するＥＧＲ量演算部であり、前記推定量演算部は、前記ＥＧＲ圧力演算部の演算した前記ＥＧＲ圧力を用いて前記推定量を演算することが好ましい。

次のステップＳ１５にて処理部５２は、ステップＳ１１にて取得したＥＧＲ温度Ｔｒ、ステップＳ１４にて演算したＥＧＲ圧力Ｐｒ、作動ガス圧力Ｐｗｇ、ＥＧＲ弁２７の開度指令値θｒｃ、上記式（２）で示される推定量演算式、これらに基づいて推定量ＥＧｒを演算する。そして、処理部５２は、ステップＳ１３にて演算したＥＧＲ量Ｇｒから推定量ＥＧｒを減算することによって乖離ΔＧｒを演算する（ステップＳ１６）。

次に、処理部５２は、ＥＧＲ弁２７の微分値Δθｒｃと第１の閾値Δθｒｃ１とを比較し、ＥＧＲ弁２７が定常状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ＥＧＲ弁２７が定常状態のとき（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理部５２は、定常状態が第１判定期間経過しているか否かを判断する（ステップＳ１８）。第１判定期間が経過していないとき（ステップＳ１８：ＮＯ）、処理部５２は、ステップＳ１１の処理に移行する。一方、第１判定期間が経過しているとき（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、処理部５２は、第１判定期間における乖離ΔＧｒの積算値を第１判定値ΔＧｒｊ１として、この第１判定値ΔＧｒｊ１が下限値ΔＧｒｍｉｎ以上、且つ、上限値ΔＧｒｍａｘ以下の範囲である正常範囲に含まれているか否かを判断する（ステップＳ１９）。

Claims

ＥＧＲガスの流量であるＥＧＲ量について実際の前記ＥＧＲ量を取得するＥＧＲ量取得部と、
前記ＥＧＲガスと吸入空気とが混合した作動ガスの圧力である作動ガス圧力、ＥＧＲ弁の直上流における前記ＥＧＲガスの温度であるＥＧＲ温度、前記ＥＧＲ弁の直上流における前記ＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲ圧力、及び、前記ＥＧＲ弁の開度指令値に基づいて、前記ＥＧＲ量の推定量を演算する推定量演算部と、
実際の前記ＥＧＲ量と前記推定量との乖離に基づいて前記ＥＧＲ弁に関する異常の有無を判定する判定部と、を備える
異常判定装置。
前記判定部は、
前記開度指令値の変化が前記ＥＧＲ弁の開度が急変したと判断される範囲内であることを条件に、前記ＥＧＲ弁の応答性について異常の有無を判定する
請求項１に記載の異常判定装置。
前記判定部は、
前記開度指令値の変化が前記ＥＧＲ弁の開度が一定であると判断される範囲内であることを条件に、前記開度指令値に対する前記ＥＧＲ弁の継続的な異常の有無を判定する
請求項１又は２に記載の異常判定装置。
エキゾーストマニホールド内の圧力である排気圧力を演算する排気圧力演算部と、
エンジンが吸入する空気量である吸入空気量、前記作動ガスの温度である作動ガス温度、及び、エンジン回転数を変数に含む演算式に基づき、前記作動ガスの流量である作動ガス量を演算する作動ガス量演算部と、
前記ＥＧＲ弁よりも上流における前記ＥＧＲガスの圧力損失を前記ＥＧＲ量に基づいて演算する圧力損失演算部と、
前記排気圧力から前記圧力損失を減算することにより前記ＥＧＲ圧力を演算するＥＧＲ圧力演算部と、を備え、
前記ＥＧＲ量取得部は、
前記作動ガス量から前記吸入空気量を減算することによって実際の前記ＥＧＲ量を演算するＥＧＲ量演算部であり、
前記推定量演算部は、
前記ＥＧＲ圧力演算部の演算した前記ＥＧＲ圧力を用いて前記推定量を演算する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の異常判定装置。
前記排気圧力演算部は、
可変容量型ターボチャージャーが備える可変ノズルの開度であるノズル開度、前記吸入空気量、及び、前記作動ガス圧力を変数に含む実験式に基づき前記排気圧力を演算する
請求項４に記載の異常判定装置。