JP2016109036A - 内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム、及び内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断することができる内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム及び内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法を提供する。【解決手段】システム１００は、内燃機関１と、吸気通路１１と、排気通路２１と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、吸気酸素濃度センサ１６と、コントローラ８０と、を備える。コントローラ８０は、内燃機関１の運転状態が、ＥＧＲ停止領域に設定された第１の運転領域にある場合に、第１の判定を行う。そして、第１の判定の判定結果を示す第１のフラグがＯＮである場合に、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断する。【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム、及び内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気通路においてＥＧＲポート及びＰＣＶポートの上流に酸素濃度センサを配置する技術が開示されている。

特開２００３−３８７９号公報

ところで、ＥＧＲ、すなわち排気再循環を行う内燃機関では、内燃機関の吸気酸素濃度が、ＥＧＲ率に応じて変化する。ＥＧＲ率は、吸気に占めるＥＧＲガスの割合であり、ＥＧＲガスは、ＥＧＲで吸気通路に還流される排気である。このため、吸気酸素濃度センサは、ＥＧＲ率を検出するのに用いることができる。

しかしながら、吸気酸素濃度センサが異常である場合には、ＥＧＲ率を正しく検出することができない。このため、吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断する技術が望まれる。

本発明は上記に鑑みてなされてものであり、吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断することができる内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム及び内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムは、内燃機関と、前記内燃機関に導入する吸気を流通させる吸気通路と、前記内燃機関から排出される排気を流通させる排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に設けられ、前記内燃機関に吸気を圧縮して供給する過給機と、前記排気通路のうち前記過給機よりも下流の部分から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分に排気を還流するＥＧＲ装置と、前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられた吸気酸素濃度センサと、を備える。そして、前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの出力が、前記第１の運転領域において前記内燃機関に導入される吸気に応じた正常出力の範囲として設定される第１の所定範囲内にあるか否かを判定する第１の判定部と、前記第１の判定部が、前記吸気酸素濃度センサの出力が前記第１の所定範囲内にあると判定した場合に、前記吸気酸素濃度センサが正常であると診断する診断部と、をさらに備える。

上記態様のシステムによれば、ＥＧＲ停止時に吸気酸素濃度センサの出力が正常である場合に、吸気酸素濃度センサが正常であると診断するので、ＥＧＲの影響を受けることがない分、吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断することができる。

内燃機関の概略構成図である。 コントローラが行う制御の一例をフローチャートで示す図である。 第１の運転領域及び第２の運転領域の設定を示す図である。 診断方法の一例をタイミングチャートで示す図である。 第２実施形態で行う制御の一例をフローチャートで示す図である。 第１の所定範囲及び第２の所定範囲の補正例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同一又は対応する構成を示す。

（第１実施形態）
図１は、内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム１００の概略構成図である。以下では、内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム１００を単にシステム１００と称す。システム１００は、内燃機関１と、吸気系１０と、排気系２０と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、第１の供給通路５０と、第２の供給通路６０と、排気バイパス通路７０及びウェイストゲートバルブ７１と、コントローラ８０と、を備える。

吸気系１０は、吸気通路１１と、エアフロメータ１２と、スロットルバルブ１３と、コレクタ１４と、コンプレッサ３１と、を備える。吸気通路１１は、内燃機関１に導入する吸気を流通させる。吸気通路１１には、エアフロメータ１２、コンプレッサ３１、スロットルバルブ１３及びコレクタ１４が上流側からこの順に設けられる。エアフロメータ１２は、吸気の流量を計測する。スロットルバルブ１３は、内燃機関１に導入する吸気の量を調節する。コレクタ１４は、容積室である。コンプレッサ３１は、過給機３０のコンプレッサであり、吸気を圧縮する。

吸気系１０には、湿度センサ１５と、吸気酸素濃度センサ１６と、圧力センサ１７とが設けられる。湿度センサ１５は吸気の湿度を検出する。湿度センサ１５は具体的には、エアフロメータ１２に内蔵されるかたちで設けられる。このため、湿度センサ１５は新気の湿度を検出する。吸気酸素濃度センサ１６は、吸気の酸素濃度を検出する。

吸気酸素濃度センサ１６は、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１よりも下流の部分に設けられる。吸気酸素濃度センサ１６は具体的には、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１及びスロットルバルブ１３間の部分に設けられる。圧力センサ１７は、吸気の圧力を検出する。圧力センサ１７は、吸気通路１１のうちスロットルバルブ１３よりも下流の部分に設けられる。圧力センサ１７は具体的には、コレクタ１４に設けられる。

排気系２０は、排気通路２１と、上流触媒２２と、下流触媒２３と、消音器２４と、タービン３２と、を備える。排気通路２１は、内燃機関１から排出される排気を流通させる。排気通路２１には、タービン３２、上流触媒２２、下流触媒２３及び消音器２４が上流側からこの順に設けられる。上流触媒２２及び下流触媒２３は、排気を浄化する。消音器２４は、排気音を低減する。タービン３２は、過給機３０のタービンであり、排気からエネルギーを回収する。

過給機３０はターボチャージャであり、コンプレッサ３１と、タービン３２と、シャフト３３と、を備える。過給機３０は、コンプレッサ３１が吸気通路１１に、タービン３２が排気通路２１にそれぞれ設けられることで、吸気通路１１及び排気通路２１に設けられる。過給機３０では、タービン３２が排気によって回転することで、シャフト３３を介してコンプレッサ３１が回転し、吸気を圧縮する。過給機３０は、このようにして吸気を圧縮し内燃機関１に供給する。

ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ４３と、を備える。ＥＧＲ装置４０は、排気通路２１のうち過給機３０よりも下流の部分から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分に排気を還流する。

ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１と吸気通路１１とを接続する。ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１を流通する排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路１１に還流する。ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ４３は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスの流量を調節する。

ＥＧＲ装置４０、具体的にはＥＧＲ通路４１は、排気通路２１のうちタービン３２よりも下流の部分と、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１よりも上流の部分とを接続する。このように吸気通路１１と排気通路２１とを接続するＥＧＲ通路４１は、ＬＰＬすなわちロープレッシャーループのＥＧＲ経路を形成する。

ＥＧＲ通路４１はさらに具体的には、排気通路２１のうち上流触媒２２及び下流触媒２３間の部分と、吸気通路１１のうちエアフロメータ１２及びコンプレッサ３１間の部分とを接続する。ＥＧＲ通路４１には、差圧センサ４４が設けられる。差圧センサ４４は、ＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲバルブ４３の前後差圧を検出する。

第１の供給通路５０は、内燃機関１から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分にブローバイガスを供給する。具体的には、第１の供給通路５０は、内燃機関１から吸気通路１１のうちエアフロメータ１２及びコンプレッサ３１間の部分にブローバイガスを供給する。当該部分はさらに具体的には、吸気通路１１のうちＥＧＲ通路４１が接続する部分よりも上流の部分となっている。

第２の供給通路６０は、内燃機関１から吸気通路１１のうちスロットルバルブ１３よりも下流の部分にブローバイガスを供給する。具体的には、第２の供給通路６０は、吸気通路１１のうちコレクタ１４及び内燃機関１間の部分にブローバイガスを供給する。

第１の供給通路５０及び第２の供給通路６０は、吸気通路１１のうち第１の供給通路５０が接続する部分１１Ａと第２の供給通路６０が接続する部分１１Ｂとの差圧に応じて、ブローバイガスを供給する。具体的には、部分１１Ａの圧力である第１の圧力Ｐ１が、部分１１Ｂの圧力である第２の圧力Ｐ２よりも高い場合に、第２の供給通路６０を介してブローバイガスを供給する。また、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも低い場合に、第１の供給通路５０を介してブローバイガスを供給する。

第１の供給通路５０及び第２の供給通路６０は具体的には、内燃機関１のクランクケース内の換気を行うことで、内燃機関１から当該クランクケース内のブローバイガスを含むガスを排出する。また、排出したガスを吸気通路１１に供給することで、当該ガスに含まれた状態でブローバイガスを吸気通路１１に供給する。

排気バイパス通路７０は、排気通路２１に設けられる。排気バイパス通路７０は、排気通路２１のうちタービン３２よりも上流及び下流の部分を接続する。排気バイパス通路７０は、タービン３２を迂回するように排気を流通させる。

ウェイストゲートバルブ７１は、排気バイパス通路７０に設けられる。ウェイストゲートバルブ７１は、排気バイパス通路７０を流通する排気の流量を調節する。ウェイストゲートバルブ７１は排気の流量を調節することで、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転速度、すなわち過給機３０の回転速度を調整する。

コントローラ８０は、電子制御装置であり、コントローラ８０には、各種センサ・スイッチ類として、エアフロメータ１２や、湿度センサ１５や、吸気酸素濃度センサ１６や、圧力センサ１７や、差圧センサ４４のほか、クランク角センサ９１やアクセルペダルセンサ９２からの信号が入力される。

クランク角センサ９１は、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成する。クランク角信号は、内燃機関１の回転速度を代表する信号として用いられる。アクセルペダルセンサ９２は、システム１００を備える車両のアクセルペダルの踏込量を検出する。アクセルペダルの踏込量は、内燃機関１の負荷を代表する信号として用いられる。

コントローラ８０は、上述した各種センサ・スイッチ類からの入力信号に基づいて、スロットルバルブ１３や、ＥＧＲバルブ４３や、ウェイストゲートバルブ７１を制御する。また、次に説明するように吸気酸素濃度センサ１６が正常であるか否かを診断する。

図２は、コントローラ８０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ８０は、図２に示すフローチャートの処理を所定期間毎に繰り返し実行することができる。ステップＳ１で、コントローラ８０は内燃機関１の運転状態を検出する。内燃機関１の運転状態は例えば、内燃機関１の回転速度及び負荷であり、クランク角センサ９１及びアクセルペダルセンサ９２の出力に基づき検出することができる。

ステップＳ５で、コントローラ８０は、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域にあるか否かを判定する。そして、ステップＳ５で否定判定であれば、ステップＳ６で、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域にあるか否かを判定する。ステップＳ６で否定判定であれば、本フローチャートの処理を一旦終了する。第１の運転領域及び第２の運転領域は、次に説明するように設定される。

図３は、第１の運転領域及び第２の運転領域の設定を示す図である。図３では、後述するように第１の運転領域及び第２の運転領域を過給機３０が過給を行わない非過給域に設定した場合の条件を示す。

第１の運転領域は、ＥＧＲ通路４１を介して排気を還流するＥＧＲが行われない運転領域、すなわちＥＧＲ停止領域に設定される。第１の運転領域はさらに、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給、換言すれば部分１１Ａへのブローバイガスの供給が行われない運転領域に設定される。第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域に設定される。

第２の運転領域は、ＥＧＲ通路４１を介して排気を還流するＥＧＲが行われる運転領域、すなわちＥＧＲ実行領域に設定される。第２の運転領域はさらに、部分１１Ａへのブローバイガスの供給が行われない運転領域に設定される。

部分１１Ａへのブローバイガスの供給は、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高い場合に行われない。このため、第１の運転領域及び第２の運転領域は具体的には、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高くなる運転領域に設定することができる。

過給機３０が過給を行わない場合、第２の圧力Ｐ２は負圧となり、第１の圧力Ｐ１よりも低くなる。すなわち、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高くなる。このため、第１の運転領域及び第２の運転領域は、非過給領域に設定することができる。第１の運転領域及び第２の運転領域は、内燃機関１の運転状態に応じた領域として実験等に基づき予め設定することができる。

図２に戻り、ステップＳ５で肯定判定であれば、処理はステップＳ１１に進む。この場合、コントローラ８０は、第１の判定として、吸気酸素濃度センサ１６の出力が第１の所定範囲Ｒ１内にあるか否かを判定する。第１の所定範囲Ｒ１は、第１の運転領域において内燃機関１に導入される吸気に応じた正常出力の範囲として設定される。このため、第１の所定範囲Ｒ１は具体的には、新気に応じた正常出力の範囲として設定される。

ステップＳ１１で肯定判定であれば、処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２で、コントローラ８０は、第１のフラグをＯＮにする。第１のフラグは、第１の判定で吸気酸素濃度センサ１６が正常であると判定したか否かを示すフラグである。ステップＳ１２の後には、処理はステップＳ３１に進む。ステップＳ３１については後述する。

ステップＳ６で肯定判定であれば、処理はステップＳ２１に進む。ステップＳ２１で、コントローラ８０は、ＥＧＲ率αを算出する。ＥＧＲ率αは、吸気に占めるＥＧＲガスの割合であり、次の式（１）及び式（２）によって求めることができる。
[数１]
Ｑ_ＥＧＲ＝Ｑ_ＡＬＬ−Ｑ_ＡＩＲ ・・・（１）
[数２]
α＝Ｑ_ＥＧＲ／Ｑ_ＡＬＬ ・・・（２）
流量Ｑ_ＡＬＬは、内燃機関１に導入される吸気の総流量である。流量Ｑ_ＡＩＲは、新気の流量である。流量Ｑ_ＥＧＲは、ＥＧＲガスの流量である。流量Ｑ_ＡＬＬは、圧力センサ１７の出力に基づき検出することができる。流量Ｑ_ＡＩＲは、エアフロメータ１２の出力に基づき検出することができる。流量Ｑ_ＥＧＲは、差圧センサ４４の出力に基づき検出されてもよい。ＥＧＲ率αは、公知技術を含むその他の方法で算出されてもよい。

ステップＳ２１に続きステップＳ２２で、コントローラ８０は、算出したＥＧＲ率αに基づき第２の所定範囲Ｒ２を決定する。第２の所定範囲Ｒ２は、ＥＧＲ率αに応じた正常出力の範囲として設定される。第２の所定範囲Ｒ２は、ＥＧＲ率αに応じて予め設定することができ、ステップＳ２２ではこのように設定された第２の所定範囲Ｒ２それぞれのうちから、算出したＥＧＲ率αに対応する第２の所定範囲Ｒ２を選択することで、第２の所定範囲Ｒ２を決定する。

ステップＳ２３で、コントローラ８０は、第２の判定として、吸気酸素濃度センサ１６の出力が第２の所定範囲Ｒ２内にあるか否かを判定する。ステップＳ２３で肯定判定であれば、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４で、コントローラ８０は、第２のフラグをＯＮにする。第２のフラグは、第２の判定で吸気酸素濃度センサ１６が正常であると判定したか否かを示すフラグである。ステップＳ２４の後には、処理はステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１で、コントローラ８０は、第１のフラグ及び第２のフラグがＯＮであるか否かを判定する。すなわち、第１の判定で吸気酸素濃度センサ１６の出力が第１の所定範囲Ｒ１内にあると判定し、且つ第２の判定で吸気酸素濃度センサ１６の出力が第２の所定範囲Ｒ２内にあると判定したか否かを判定する。否定判定であれば、本フローチャートの処理を一旦終了する。肯定判定であれば、処理はステップＳ３２に進む。この場合、コントローラ８０は、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断する。そして、続くステップＳ３３で、第１のフラグ及び第２のフラグをＯＦＦにする。

ステップＳ１１又はステップＳ２３で否定判定であれば、処理はステップＳ４１に進む。この場合、コントローラ８０は、異常があると診断する。異常は、吸気酸素濃度センサ１６の異常以外の異常を含んでもよい。ステップＳ３３又はステップＳ４１の後には、本フローチャートの処理を終了する。

他の制御例として、コントローラ８０は例えば、ステップＳ３１で第１のフラグ又は第２のフラグがＯＮであるか否かを判定してもよい。この場合、第１の判定で吸気酸素濃度センサ１６の出力が第１の所定範囲Ｒ１内にあると判定した場合、又は第２の判定で吸気酸素濃度センサ１６の出力が第２の所定範囲Ｒ２内にあると判定した場合に、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断することができる。

図４は、吸気酸素濃度センサ１６の診断方法の一例をタイミングチャートで示す図である。図４では、吸気酸素濃度センサ１６の正常時の出力変化をＥＧＲ率αの変化とともに示す。また、吸気酸素濃度センサ１６の出力を当該出力に応じた酸素濃度βで示す。また、第１の運転領域及び第２の運転領域を非過給域に設定した場合を示す。この例では、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を酸素濃度の範囲として示す。

タイミングＴ０からタイミングＴ１までは、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域に含まれる。このため、タイミングＴ０からタイミングＴ１までは、ＥＧＲ率αがゼロになる。このときには、第１の判定が行われる。この例では、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるため、酸素濃度βは、第１の所定範囲Ｒ１内に収まる。

タイミングＴ１からは、内燃機関１の運転状態が過給域に移行する。過給域では、ＥＧＲが実行される。このため、ＥＧＲ率αは上昇し、酸素濃度βは低下する。ＥＧＲ率α及び酸素濃度βは、内燃機関１の運転状態が過給域に移行した後に安定し、タイミングＴ２まで維持される。

タイミングＴ２からは、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域に移行する。そして、これに応じて、ＥＧＲ率αは低下し、酸素濃度βは上昇する。内燃機関１の運転状態は、タイミングＴ３で第２の運転領域に含まれる。タイミングＴ１及びタイミングＴ３間では、ＥＧＲが実行されるため、第１の判定は行われない。また、内燃機関１の運転状態が過給域に含まれるか、過渡状態であるため、第２の判定も行われない。

タイミングＴ３からは、第２の判定が行われる。この例では、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるため、酸素濃度βは、第２の所定範囲Ｒ２内に収まる。

次に、システム１００の主な作用効果について説明する。システム１００は、内燃機関１と、吸気通路１１と、排気通路２１と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、吸気酸素濃度センサ１６と、コントローラ８０と、を備える。コントローラ８０は、内燃機関１の運転状態が、ＥＧＲ停止領域に設定された第１の運転領域にある場合に、第１の判定を行う。そして、第１の判定の判定結果を示す第１のフラグがＯＮである場合に、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断する。

このようなシステム１００によれば、ＥＧＲ停止時に吸気酸素濃度センサ１６の出力が正常である場合に、吸気酸素濃度センサ１６が正常であると診断するので、診断結果がＥＧＲの影響を受けることがない。したがって、ＥＧＲの影響を受けることがない分、吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断することができる。

システム１００では、コントローラ８０はさらに、ＥＧＲ実行領域に設定された第２の運転領域にある場合に、第２の判定を行う。そして、第１の判定の判定結果を示す第１のフラグ、及び第２の判定の判定結果を示す第２のフラグがＯＮである場合に、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断する。

このように構成されたシステム１００によれば、ＥＧＲの実行時及び停止時に吸気酸素濃度センサ１６の出力がともに正常である場合に、吸気酸素濃度センサ１６が正常であると診断するので、次に説明するようにさらに正確な診断を行うことができる。

すなわち、ここでＥＧＲ率αに応じた吸気酸素濃度センサ１６の出力特性は具体的には、ＥＧＲ率αに応じて出力がリニアに変化する特性となる。そして、上記のように構成されたシステム１００によれば、出力特性のリニアリティが確保されているか否かを判定することができる。このため、上記のように構成されたシステム１００によれば、出力特性のリニアリティが確保されているか否かをさらに判定することができる分、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるか否かをさらに正確に診断することができる。

システム１００は、スロットルバルブ１３と、第１の供給通路５０と、第２の供給通路６０と、をさらに備える。そして、第１の運転領域及び第２の運転領域はさらに、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給が行われない運転領域となっている。

このように構成されたシステム１００によれば、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給を行う場合にさらに、ブローバイガスの影響を受けることなく、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるか否かを診断することができる。

システム１００において、第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域となっている。このように構成されたシステム１００によれば、判定タイミングを設定し易く、また酸素濃度を把握し易い新気を判定に利用することができる。このため、吸気酸素濃度センサ１６の出力として意図通りの出力を検出し易くなる分、また第１の所定範囲Ｒ１を的確に設定し易くなる分、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるか否かを好適に診断することができる。

システム１００では、次のようにして吸気酸素濃度センサ１６が正常であると診断する内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法が実現される。すなわち、この診断方法では、内燃機関１の吸気通路１１及び排気通路２１に過給機３０を設ける。また、排気通路２１のうち過給機３０よりも下流の部分から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分に排気を還流するＥＧＲ装置４０を設ける。さらに吸気通路１１のうち過給機３０よりも下流の部分に吸気酸素濃度センサ１６を設ける。そして、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域にある場合に第１の判定を行い、第１の判定の判定結果を示す第１のフラグがＯＮである場合に、吸気酸素濃度センサ１６は正常であると診断する。

このような診断方法によれば、ＥＧＲ停止時に吸気酸素濃度センサ１６の出力が正常である場合に、吸気酸素濃度センサ１６が正常であると診断するので、診断結果がＥＧＲの影響を受けることがない。したがって、ＥＧＲの影響を受けることがない分、吸気酸素濃度センサが正常であるか否かをより正確に診断することができる。

（第２実施形態）
本実施形態のシステム１００は、コントローラ８０がさらに、以下で説明するように第１の所定範囲Ｒ１を変更するように構成される点以外、第１実施形態のシステム１００と実質的に同一である。

図５は、第２実施形態でコントローラ８０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。本フローチャートは、ステップＳ３がさらに追加される点以外、図２に示すフローチャートと同じである。このため、以下では主にステップＳ３について説明する。

コントローラ８０は、ステップＳ１に続きステップＳ３で、吸気の湿度に応じて、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を補正することで、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を変更する。吸気の湿度は具体的には、新気の湿度であり、湿度センサ１５の出力に基づき検出することができる。ステップＳ３の後には、処理はステップＳ５に進む。

図６は、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の補正例を示す図である。ラインＬ１は、吸気の湿度に応じて補正した場合及び補正しない場合に共通の第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の上限を示す。ラインＬ２は、吸気の湿度に応じて補正した場合の第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の下限を示す。ラインＬ２´は、吸気の湿度に応じて補正しない場合の第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の下限を示す。ラインＬ３は、吸気酸素濃度センサ１６の理想的な出力特性を示す。

図６において、吸気の湿度に応じて補正した場合の第１の所定範囲Ｒ１は、ＥＧＲ率αがゼロである場合のラインＬ１及びラインＬ２間の範囲で示される。また、吸気の湿度に応じて補正しない場合の第１の所定範囲Ｒ１は、ＥＧＲ率αがゼロである場合のラインＬ１及びラインＬ２´間の範囲で示される。

図６において、吸気の湿度に応じて補正した場合の第２の所定範囲Ｒ２は、ＥＧＲ率αがゼロ以外の値である場合のラインＬ１及びラインＬ２間の範囲で示される。また、吸気の湿度に応じて補正しない場合の第２の所定範囲Ｒ２は、ＥＧＲ率αがゼロ以外の値である場合のラインＬ１及びラインＬ２´間の範囲で示される。

この例に示すように、コントローラ８０は、吸気の湿度に応じて具体的には、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の下限を変更することができる。さらに具体的には、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を変更しない場合と比較して、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２の下限を上昇させることができる。

この例において、ＥＧＲで用いるＥＧＲ率αの使用領域は、２０％以下の領域となっている。このような使用領域において、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を吸気の湿度に応じて補正しない場合、第１の所定範囲Ｒ１は、ＥＧＲ率αがゼロである場合のおよそ１７．５％から２２％に設定される。ところが、このように設定される第１の所定範囲Ｒ１と、ＥＧＲ率αが１５％以下の場合の第２の所定範囲Ｒ２との間では、重なり合いが生じることになる。

したがってこの場合には、ＥＧＲ率αが１５％以下の範囲において、吸気酸素濃度センサ１６の出力によって、吸気が新気であるかＥＧＲガスを含むかの識別ができなくなる。換言すれば、吸気酸素濃度センサ１６の出力によって、吸気が新気であるかＥＧＲガスを含むかを識別可能なＥＧＲ率αの識別可能範囲が、およそ１５％から２０％までとなる。

第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を吸気の湿度に応じて変更する場合、第１の所定範囲Ｒ１は、およそ１９％から２２％に設定される。この場合、第１の所定範囲Ｒ１は、ＥＧＲ率αがおよそ９％以上であれば、第２の所定範囲Ｒ２と重ならない。

すなわちこの場合には、第１の所定範囲Ｒ１及び第２の所定範囲Ｒ２を変更しない場合と比較して、吸気酸素濃度センサ１６の出力によって、吸気が新気であるかＥＧＲガスを含むかを識別可能なＥＧＲ率αの範囲を拡大することができる。このため、本実施形態のシステム１００によればさらに、吸気酸素濃度センサ１６の出力の識別性を高めることができる分、判定及び診断の信頼性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上述した実施形態では、コントローラ８０が第１の判定及び第２の判定それぞれにつき、ブローバイガスや吸気の湿度を考慮した判定を行う場合について説明した。しかしながら、コントローラ８０は、第１の判定及び第２の判定のうちいずれか一方のみを行う場合に、ブローバイガスや吸気の湿度を考慮した判定を行ってもよい。

この場合でも、システム１００は、ブローバイガスの影響を受けることなく、吸気酸素濃度センサ１６が正常であるか否かを診断することができる。また、吸気酸素濃度センサ１６の出力の識別性を高めることができる分、判定及び診断の信頼性を高めることができる。

上述した実施形態では、第１の判定部や第２の判定部や診断部や変更部などの機能部が、コントローラ８０で実現される場合について説明した。しかしながら、これら機能部は例えば、複数のコントローラで実現されてもよい。

１ 内燃機関
１１ 吸気通路
１３ スロットルバルブ
１５ 湿度センサ
１６ 吸気酸素濃度センサ
２１ 排気通路
３０ 過給機
４１ ＥＧＲ通路
４３ ＥＧＲバルブ
５０ 第１の供給通路
６０ 第２の供給通路
８０ コントローラ
１００ システム

Claims (8)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関に導入する吸気を流通させる吸気通路と、
   前記内燃機関から排出される排気を流通させる排気通路と、
   前記吸気通路及び前記排気通路に設けられ、前記内燃機関に吸気を圧縮して供給する過給機と、
   前記排気通路のうち前記過給機よりも下流の部分から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分に排気を還流するＥＧＲ装置と、
   前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられた吸気酸素濃度センサと、
   前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの出力が、前記第１の運転領域において前記内燃機関に導入される吸気に応じた正常出力の範囲として設定される第１の所定範囲内にあるか否かを判定する第１の判定部と、
   前記第１の判定部が、前記吸気酸素濃度センサの出力が前記第１の所定範囲内にあると判定した場合に、前記吸気酸素濃度センサが正常であると診断する診断部と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられ、前記内燃機関に導入する吸気の量を調節するスロットルバルブと、
   前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分にブローバイガスを供給する第１の供給通路と、
   前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記スロットルバルブよりも下流の部分にブローバイガスを供給する第２の供給通路と、
   をさらに備え、
   前記第１の運転領域はさらに、前記第１の供給通路を介したブローバイガスの供給が行われない運転領域である、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記内燃機関に導入される吸気の湿度に応じて、前記第１の所定範囲を変更する変更部、
   をさらに備えることを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
4. 請求項１に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われる第２の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの出力が、ＥＧＲ率に応じた正常出力の範囲として設定される第２の所定範囲内にあるか否かを判定する第２の判定部をさらに備え、
   前記診断部が、前記吸気酸素濃度センサの出力が前記第１の所定範囲内にあると判定し、且つ前記第２の判定部が、前記吸気酸素濃度センサの出力が前記第２の所定範囲内にあると判定した場合に、前記吸気酸素濃度センサが正常であると診断する、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
5. 請求項４に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられ、前記内燃機関に導入する吸気の量を調節するスロットルバルブと、
   前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分にブローバイガスを供給する第１の供給通路と、
   前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記スロットルバルブよりも下流の部分にブローバイガスを供給する第２の供給通路と、
   をさらに備え、
   前記第１の運転領域及び前記第２の運転領域はさらに、前記第１の供給通路を介したブローバイガスの供給が行われない運転領域である、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
6. 請求項４又は５に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記内燃機関に導入される吸気の湿度に応じて、前記第１の所定範囲及び前記第２の所定範囲を変更する変更部、
   をさらに備えることを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システムであって、
   前記第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域である、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断システム。
8. 内燃機関の吸気通路及び排気通路に過給機を設けるとともに、前記排気通路のうち前記過給機よりも下流の部分から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分に排気を還流するＥＧＲ装置を設け、さらに前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に吸気酸素濃度センサを設け、
   前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、吸気酸素濃度センサの出力が、前記第１の運転領域において内燃機関に導入される吸気に応じた正常出力の範囲として設定される第１の所定範囲内にあるか否かを判定し、
   前記吸気酸素濃度センサの出力が前記第１の所定範囲内にあると判定した場合に、前記吸気酸素濃度センサが正常であると診断する、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気酸素濃度センサ診断方法。

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