JP2721035B2

JP2721035B2 - 排気還流制御装置の故障診断方法

Info

Publication number: JP2721035B2
Application number: JP2294054A
Authority: JP
Inventors: 勝博正田; 宏木村; 伊知朗植村; 桂一山口; 洋一岩倉
Original assignee: Daihatsu Kogyo KK
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH04166655A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子制御燃料噴射装置を備えた自動車等の
エンジンに適用される排気還流制御装置の故障診断方法
に関する。

［従来の技術］排気ガス浄化手段のひとつとして広く利用されている
三元触媒は、混合気の空燃比が理論空燃比の場合に最も
効率よく排気ガスを浄化する。そのため、インジェクタ
を備えたエンジンでは、燃料噴射量を微細に増減するた
めの空燃比フィードバック補正係数を設定しておき、排
気ガス中の酸素濃度を検出するO₂センサの出力信号に基
づいて前記空燃比フィードバック補正係数を変化させる
ことにより、燃料噴射量を調節して混合気の空燃比を理
論空燃比近傍にフィードバック制御するようにしてい
る。

また、排気ガス中のNO_Xを抑制する場合には、排気還
流通路に排気還流制御弁を配置し、その負圧室とスロッ
トルバルブ付近のEGRポートとを負圧通路により連通さ
せるとともに、負圧通路の途中に負圧切換弁を介設して
おき、この負圧切換弁を介して前記排気還流制御弁を運
転領域に応じて制御するようにしている。その際、燃焼
の不安定な低速・低負荷域では、EGR率（排気ガスの還
流率）を小さくし、中速・中負荷域では、EGR率を大き
くしてNO_Xの生成を効率よく低減させるようにしてい
る。

ところが、排気還流制御弁やその周辺機器の作動誤差
あるいは作動不良等に起因して、所期の排気還流制御が
行われない場合がある。かかる不具合に対処するため
に、本発明の先行技術として、例えば、特開平１−8786
5号公報に示されるように、エンジン負荷が安定状態に
あることを条件に負圧切換弁を一時的に切換えて、その
切換前後における吸気圧の変動量が一定範囲内にあるか
否かを判定するようにしたものがある。すなわち、この
診断方法は、排気還流制御弁が実際に作動して排気ガス
が還流された場合には、吸気圧に変動が生じるという事
実に着目したもので、前記排気還流制御弁の作動を司ど
る負圧の供給状態を切換えて、その切換前後における吸
気圧の変動を調べることにより、排気還流制御弁やその
周辺機器の故障を格別な故障診断装置を用いることな
く、発見しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、排気還流を行った場合と排気還流を停
止した場合との吸気圧の変動量は、エンジン回転数や吸
入空気量等のエンジン負荷、EGR率等によって異なった
値になる。そのため、吸気圧の変動量が一定範囲内にあ
るか否かによって故障診断を行うと、運転領域やEGR率
等が変化した場合には、有効に故障診断を行うことがで
きなくなる。その結果、故障診断を行う範囲が狭い領域
に限られて故障診断の機会が少くなり、早期に異常を発
見するのが困難になる。

また、このような構成によれば、排気還流制御装置が
正常であるか否かの判別はできても、排気ガスがそれぞ
れの運転領域に応じて規定量づつ還流されているか否か
の判別を行うことはできない。

本発明は、このような課題を解消することを目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］本発明は、このような目的を達成するために、次のよ
うな手段を採用したものである。

すなわち、本発明に係る排気還流制御装置の故障診断
方法は、排気還流通路を開閉する排気還流制御弁と、こ
の排気還流制御弁の作動を制御する負圧切換弁とを備え
た排気還流制御装置の故障診断を行うにあたり、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出して判定電圧を上回る出力電圧と
下回る出力電圧とを出力するO₂センサを備えるエンジン
のエンジン負荷が安定状態にあることを条件にして前記
負圧切換弁を一時的に切り換えるとともに、切換前後に
おけるEGR率を、混合気の空燃比を理論空燃比近傍に収
束させるための空燃比フィードバック補正係数の平均値
から求め、そのEGR率と、エンジン負荷に対応させて設
定した所定の判定値とを比較し、その比較結果に基づい
て排気還流制御装置が正常であるか否かの判定を行うよ
うにしたことを特徴とする。

［作用］エンジン負荷が安定状態にある場合に排気ガスの還流
を開始又はその還流を停止すると、排気還流制御弁等が
正常であれば、吸気中に占める酸素の割合が変化するた
め、空燃比フィードバック補正係数も排気ガスの還流時
と停止時とで値が異なったものとなる。

そこで、負圧切換弁を一時的に切換えて排気還流を停
止し又は排気還流を行い、その切換前後における空燃比
フィードバック補正係数の平均値からEGR率を算出する
ことが可能となる。そして、前記EGR率と、エンジン負
荷に対応させて設定した所定の判定値とを比較し、算出
したEGR率が前記判定値近傍の一定範囲内にある場合に
は、排気還流制御装置が正常である旨の判定が行われ
る。一方、前記EGR率が判定値より小さな場合は、排気
還流制御装置が異常である旨の判定が行われる。この場
合には排気ガスの還流量が規定量より少ないことにな
る。算出したERG率が前記判定値より大きな場合にも、
排気還流制御装置が異常である旨の判定が行われる。そ
の場合には排気ガスの還流量が規定量より多いことにな
る。

また、空燃比のフィードバック制御やEGR制御は、殆
どの運転領域において行われるため、広い運転領域で排
気還流制御装置の故障診断を行うことが可能となる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に概略的に示したエンジン１は、自動車のもの
で、排気還流制御装置２と、電子制御装置３を有してい
る。

排気還流制御装置２は、排気還流通路（以後、ERG通
路と称する）４を開閉する排気還流制御弁（以後、EGR
バルブと称する）５と、このEGRバルブ５の作動を運転
領域に応じて制御するための負圧切換弁VSV6と、EGRモ
ジュレータ７を備えている。

ERG通路４は、入口4aを排気通路８に開口させ、出口4
bをサージタンク９内に開口してあり、途中の前記EGRバ
ルブ５が配置してある。

EGRバルブ５は、負圧室5aと、大気圧側の定圧室5b
と、弁体5cを有したもので、排気還流制御装置２の主要
部をなしており、前記負圧室5aを負圧通路10を介してス
ロットルバルブ11付近のEGRポート12に連通させてあ
る。しかして、このEGRバルブ５は、負圧室5aと定圧室5
bとの差圧が所定の作動圧を上回ると、弁体5cが前記EGR
通路４を開成して、排気ガスを吸気量に応じてサージタ
ンク９内に還流するようになっている。

負圧切換弁VSV6は、負圧通路10を開閉するための電磁
弁であり、入口ポート6aを前記EGRポート12に接続し、
出力ポート6bを前記EGRバルブ５の負圧室5a側に接続し
てある。そして、その電子入力端子に通電が行われてい
ない場合には、「閉」状態になって負圧通路10を閉じ、
電気入力端子に通電がなされた場合には、「開」状態に
なって負圧通路10を開けるようにしてある。

EGRモジュレータ７は、前記EGRバルブ５の負圧室5aに
導入する圧を排気圧を利用して調整するためのもので、
EGRバルブ５の負圧室5aと前記負圧切換弁６の出力ポー
ト6bとの間における負圧通路10に配置してある。

電子制御装置３は、燃料噴射量を調節する役割や排気
還流制御装置２等の診断機能を有したもので、中央演算
処理装置13と、メモリ14と、入力インターフェース15
と、出力インターフェース16を備えたマイクロコンピュ
ータユニットにより構成されている。入力インターフェ
ース15には、少なくとも、エンジン回転速度を検出する
クランク角センサ17からのエンジン回転信号ａと、吸気
圧を検出する圧力センサ18からの圧力信号ｂと、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出するO₂センサ19からフィードバッ
ク信号ｃがそれぞれ入力されるようになっている。出力
インターフェース16からは、少くとも、負圧切換弁６へ
の信号ｄと、排気還流制御装置２の故障を表示するダイ
アグランプ23への信号ｅがそれぞれ出力されるととも
に、図示しないインジェクタへ燃料噴射信号が間欠的に
印加されるようになっている。

燃料噴射量の調節は、次のように行われる。先ず、エ
ンジン回転信号ａや圧力信号ｂ等から吸入空気量を検出
し、その吸入空気量に応じて基本噴射量TPを算出する。
そして、算出した基本噴射量TPを空燃比フィードバック
補正係数FAFや各種の補正係数Ｋ及び無効噴射期間TAUV
で補正して、インジェクタの燃料噴射時間Ｔを決定す
る。

Ｔ＝TP×FAF×Ｋ＋TAUV 所定の運転領域、例えば、エンジン冷却水温が設定値
を上まわっている、フューエルカット中でない、パワー
増量中でない、エンジン始動後から所定時間経過してい
る、O₂センサ19が活性中である、圧力センサ18が正常で
ある、スロットルバルブ11が全開ないし全開付近でな
い、…等の諸条件が全て成立している場合に前記空燃比
フィードバック補正係数FAFをO₂センサ19の出力電圧に
基づいて変化させることにより、混合気の空燃比を理論
空燃比近傍に調節するようにしている。第２図に示すよ
うに、O₂センサ19の出力電圧が理論空燃比近傍に存在す
る判定電圧を上まわった場合には、リッチ判定遅延時間
TDR後に空燃比フィードバック補正係数FAFを所定値RSM
だけ減少側にスキップさせ、次にリーン積分KIMに基づ
いて一定値づつ徐々に減少させる。その結果、インジェ
クタからの燃料供給量が絞られて、混合気の空燃比が理
論空燃比側に変化することになる。他方、O₂センサ19の
出力電圧が判定電圧を下まわった場合には、リーン判定
遅延時間TDL後に空燃比フィードバック補正係数FAFを所
定値RSPだけ増加側にスキップさせ、次にリッチ積分KIP
に基づいて一定値づつ徐々に増加させる。その結果、イ
ンジェクタから供給される燃料の量が増加して、混合気
の空燃比が理論空燃比側に変化することになる。

また、前記電子制御装置３には、第３図に概略的に示
すようなプログラムを内蔵してある。ステップ51では、
空燃比のフィードバック制御及びEGR制御が実行されて
いるか否かを判断し、これらの制御が実行されている場
合には、ステップ52に進む。ステップ52では、エンジン
１が定常運転状態であるか否かを判別する。具体的に
は、エンジン回転数や吸気圧、吸入空気量等がそれぞれ
略一定で安定しているか否かを前述の各信号ａ、ｂ等に
基づいて判断する。この場合、スロットルバルブ11にス
ロットル開度センサを設けておき、その信号からスロッ
トルバルブ11が開弁位置で一定開度に保持されているか
否かを検出することにより、エンジン１が定常状態であ
るか否かを判別することも可能である。エンジン１が定
常運転状態である場合には、ステップ53に進む。ステッ
プ53では、エンジン１が定常運転状態である旨を所定の
番地Ｎにセットしてステップ54に進む。ステップ54で
は、空燃比フィードバック補正係数FAFの学習補正を一
時的に禁止した上で、その時の補正値FAFAVを検出す
る。具体的には、第２図に示すように、リッチ制御から
リーン制御へスキップさせる直前の値FAF_i-1と、リーン
制御からリッチ制御にスキップさせる直前の値FAFiとの
平均値を演算し、その値FAFAVを所定の番地EONにセット
してステップ55に進む。ステップ55では、負圧切換弁EG
R VSV 6を「開」から「閉」に切換えて排気還流を一時
的に停止し、ステップ56に進む。ステップ56では、空燃
比フィードバック補正係数FAFを２回スキップさせてス
テップ57に進む。ステップ57では、エンジン１の運転状
態が変化していないかを判断し、変化していない場合は
ステップ58に進み、変化した場合はステップ68に進む。
ステップ58では、排気還流停止時における補正値FAFAV
を前記と同様に演算し、その値FAFAVを所定の番地EOFF
にセットしてステップ59に進む。ステップ59では、負圧
切換弁EGR VSV 6を「閉」から「開」に切り換えてステ
ップ60に進む。ステップ60では、負圧切換弁EGR VSV 6
の切換前後における値の差（EOFF−EON）を排気還流停
止時における値EOFFで割ってEGR率を算出し、ステップ6
1に進む。ステップ61では、算出したEGR率が下限判定値
を上まわっているか否かを判断する。下限判定値は、第
４図に示すように、吸気管圧力とエンジンE/G回転速度
に対応させて各運転領域について設定してある。ステッ
プ61では、設定された下限判定値（JU1〜JU16）の中か
ら診断時におけるエジン負荷に最も適した値を選択し、
算出したEGR率が下限判定値を上まわっている場合には
ステップ62に進み、下限判定値以下の場合にはステップ
64に進む。ステップ62では、前記EGR率が上限判定値を
下まわっているか否かを判断する。上限判定値は、第５
図に示すように、吸気管圧力とエンジンE/G回転速度に
対応させて各下限判定値の設定域について定めてある。
しかして、ステップ62では、設定された上限判定値（JO
1〜JO16）の中から診断時におけるエジン負荷に最も適
した値を選択し、前記EGR率が上限判定値を下まわって
いる場合にステップ63に進み、上限判定値以上の場合に
はステップ66に進む。ステップ63では、排気還流制御装
置EGR2が正常である旨の決定をする。ステップ64では、
EGR率が規定量より少ない状態で排気還流制御装置EGR2
が故障している旨の決定をしてステップ65に進む。ステ
ップ65では、信号ｅを出力してダイアグランプ20を点灯
させる。ステップ66では、EGR率が規定量より多い状態
で排気還流制御装置EGR2が故障している旨の決定をして
ステップ67に進む。ステップ67では、信号ｅを出力して
ダイアグランプ20を点灯させる。ステップ68では、負圧
切換弁切換弁EGR VSV 6を「閉」から「開」に切り換え
る。

このような構成によると、空燃比のフィードバック制
御中及び排気還流の実行中にエンジン負荷が安定すれ
ば、EGRバルブ５やEGRモジュレータ７を主体とする排気
還流制御装置２の故障診断が行われる。その際、負圧切
換弁６が「開」から「閉」に一時的に切換えられるた
め、EGRバルブ５が閉じられて排気還流が一時的に停止
される。EGRバルブ５がEGRモジュレータ７等が作動して
いた場合には、排気還流の停止前と停止後で吸気中に占
める酸素の割合が変化するため、空燃比フィードバック
補正係数FAFも排気ガスの還流時と停止時とで値が異な
ったものとなる。

ここで、空燃比フィードバック補正係数FAFの変化に
基づいて算出したEGR率が、エンジン負荷に対応させて
設定した正規のEGR率の範囲内であれば、排気還流制御
装置２が正常である旨の判定が行われる（ステップ51〜
63）。一方、前記EGR率が下限判定値より小さな場合
は、排気ガスの還流量が規定量より少ない状態で、排気
還流制御装置２が故障していることになる（ステップ61
→64→65）。また、算出したEGR率が上限判定値より大
きな場合は、排気ガスの還流量が規定量より多い状態
で、排気還流制御装置２が故障していることになる（ス
テップ62→66→67）。

したがって、以上のような診断方法によれば、空燃比
のフィードバック制御中及び排気還流の実行中にエンジ
ン負荷が安定しているのを条件にして、負圧切換弁６を
一時的に切換るとともに、その切換前後における空燃比
フィードバック補正係数の変化により求めたEGR率と、
各エンジン負荷域に設定した正規のEGR率とを比較する
だけの操作により、確実にEGRバルブ５等の作動状態を
検出することができる。

しかも、この故障診断方法によると、排気還流制御装
置２が故障しているか否かを検出できるだけでなく、診
断時の運転領域における正規のEGR率に基づいて実際に
排気還流が行われているか否か、正規のEGR率より実際
のEGR率が多いか否かをも検出することができ、故障診
断が運転領域に応じて細密に行える。

また、空燃比のフィードバック制御領域及びEGR制御
領域であれば、前記のように故障診断が行えるため、故
障診断を行う機会も多くなり、万一、排気還流制御装置
２に異常が発生した場合には早期に知ることができる。

なお、排気還流制御装置は、図示実施例のものに限定
されないのは勿論である。

また、故障診断を、EGR率が異なる全ての運転領域で
各別に行うようにした場合には、さらに、チェック機能
を高めることも可能である。

［発明の効果］本発明は、以上のような構成であるから、排気還流制
御装置が故障しているか否かを検出できるだけでなく、
正規のEGR率に基づいて実際に排気還流が行われている
か否かを広い運転領域において細密に検出することがで
きる。その結果、排気還流制御装置の故障診断を行う機
会を多くすることができ、万一、排気還流制御装置に異
常が発生した場合にも検出結果に基づいて早急に対処す
ることができる。また、O₂センサを備える例えば燃料噴
射制御式のエンジンにあっては、O₂センサは基本的な構
成要素であるため、排気還流制御装置の故障診断のため
に、新たに酸素センサ等を装備してシステム構成を変更
しなくとも、制御ロジックを変更するだけで正確な故障
診断ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は概略的な全体
構成図、第２図は制御態様を示すタイミングチャート
図、第３図は制御手順を概略的に示すフローチャート
図、第４図及び第５図は制御設定条件を示す図である。１……エンジン２……排気還流制御装置４……排気還流通路（EGR通路）５……排気還流制御弁（EGRバルブ）６……負圧切換弁７……EGRモジュレータ 10……負圧通路 20……ダイアグランプ

フロントページの続き (72)発明者山口桂一大阪府池田市桃園２丁目１番１号ダイハツ工業株式会社内 (72)発明者岩倉洋一大阪府池田市桃園２丁目１番１号ダイハツ工業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−263258（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−189358（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気還流通路を開閉する排気還流制御弁
と、この排気還流制御弁の作動を制御する負圧切換弁と
を備えた排気還流制御装置の故障診断を行うにあたり、
排気ガス中の酸素濃度を検出して判定電圧を上回る出力
電圧と下回る出力電圧とを出力するO₂センサを備えるエ
ンジンのエンジン負荷が安定状態にあることを条件にし
て前記負圧切換弁を一時的に切り換えるとともに、切換
前後におけるEGR率を、混合気の空燃比を理論空燃比近
傍に収束させるための空燃比フィードバック補正係数の
平均値から求め、そのEGR率と、エンジン負荷に対応さ
せて設定した所定の判定値とを比較し、その比較結果に
基づいて排気還流制御装置が正常であるか否かの判定を
行うようにしたことを特徴とする排気還流制御装置の故
障診断方法。