JP2836649B2 - 排気ガス還流制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本案は排気ガス還流制御装置に関
し、特に自己故障判別機能を備えた排気ガス還流制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排気ガス還流制御装置（以
下、ＥＧＲと称する）は排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を低減させるために広く利用されている。また、Ｅ
ＧＲのバルブの作動不良やＥＧＲ配管の閉塞によりＥＧ
Ｒに故障が生じた場合、ＮＯｘが著しく増加するため、
運転者がＥＧＲの故障に気付かずに運転を続けると大気
を汚染することがある。

【０００３】そのため近年、故障判別機能を備えたＥＧ
Ｒが種々提案されている。例えば特開昭６２−５１７４
６号公報には、ＥＧＲオン時の吸気管圧力と、ＥＧＲオ
フ後所定時間経過時の吸気管圧力との偏差が判定値より
小さいときＥＧＲ異常と判別し、警告灯を点灯するもの
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＧＲ
がオンからオフしたときの吸気管圧力ＰＭの変化具合は
ＥＧＲ正常状態で、ＥＧＲバルブの弁開度を決定するモ
ジュレータの製作誤差によって図５に示す様に所定の幅
（ア〜イ）を持っている。そのため、上述した装置にお
いてはＥＧＲオフ時の吸気管圧力を検出するタイミング
を決定する所定時間は変化具合がアで示されるようなと
きでも異常誤検出しないように長く設定する必要があ
る。そのためイで示される様な変化具合を示すとき時点
ＡでＥＧＲ正常と判別できるのに、所定時間経過するの
を待ってＥＧＲ正常，異常の判別を行うため必ず所定時
間だけＥＧＲをオフしなければならず、このＥＧＲオフ
によってエミッションが悪化するという問題がある。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みて、ＥＧＲの故
障判別時のエミッションの悪化を最小限に抑えるべく排
気ガス還流制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために図１に示す内燃機関の排気ガスを吸気管へ
還流させる還流路と、この還流路を開閉する開閉手段
と、この開閉手段を開閉制御する制御手段とを備える還
流制御装置であって、前記吸気管内に流れる空気量に起
因する状態量を検出する状態量検出手段と、前記開閉手
段が開いているときの前記状態量を記憶する記憶手段
と、前記開閉手段が開状態から閉状態に制御された後の
前記状態量と、前記記憶手段に記憶された状態量との偏
差を算出する算出手段と、前記開閉手段が前記制御手段
によって開状態から閉状態に制御された時点からの経過
時間を計数する計数手段と、前記偏差と所定の判定値と
を比較する比較手段と、前記経過時間が予め定められる
所定時間に達する前において前記偏差が前記所定の判定
値を超えた時点で正常と判別して前記開閉手段を閉状態
から開状態に制御し、前記経過時間が所定時間に達して
も前記偏差が前記所定の判定値を越えないとき異常と判
別する判別手段と、を備えたことを特徴とする排気ガス
還流制御装置を要旨とするものである。

【０００７】

【作用】これによれば還流路が開いた状態での吸気管内
に流れる空気量に起因する状態量が記憶手段に記憶さ
れ、還流路が閉じられた後の状態量と記憶された状態量
との偏差が偏差検出手段により算出される。また、計数
手段によって還流路が閉じられてからの経過時間が計数
され、この経過時間が所定時間に達する前に、前記偏差
が所定の判定値を越えた場合越えた時点で、判別手段に
より正常と判別されて還流路が開かれる。また、経過時
間が所定時間に達しても前記偏差が所定の判定値を越え
ないとき異常と判別手段により判別される。

【０００８】

【実施例】図２は本発明の実施例が適用される内燃機関
とその制御系統の概略構成図を示す。

【０００９】１は６気筒内燃機関のシリンダ、２は状態
量検出手段をなし、シリンダ１に接続されるインテーク
マニホルド３内の吸入空気圧力を検出する吸気管圧力セ
ンサであって、半導体形圧力センサにより構成される。
４はインテークマニホルド３の各シリンダ吸気ポート付
近に設けられた電磁作動式の燃料噴射弁、６はディスト
リビュータである。このディストリビュータ６のロータ
は機関回転の１／２の回転数で回転駆動され、内部には
機関回転数，燃料噴射時期を示す信号と気筒判別信号を
出力する回転センサ７が配設される。９はスロットルバ
ルブ、１０はスロットルバルブ９の開度を検出するスロ
ットルポジションセンサ、１１は機関の冷却水温を検出
するサーミスタ式の水温センサ、１２は吸入空気温度を
検出する吸気温センサである。１３はインテークマニホ
ルド３とエキゾストマニホルド１６間に接続された排気
ガス還流路１７に装着された開閉手段をなすバキューム
サーボ型の排気ガス再循環制御用バルブ（以下ＥＧＲバ
ルブと略す）であり、ＥＧＲバルブ１３を制御する制御
管路１８はＥＧＲバルブ１３のダイヤフラム室とサージ
タンク１９入口との間に接続され、ＥＧＲバルブ１３の
弁開度を決定するモジュレータ１４と排気ガス再循環を
行なうか否かの切り換えを行なう電磁弁１５（制御手段
をなす）がこの制御管路１８に配置される。電磁弁１５
は電子制御回路８の出力ポート１０７（図３）に接続さ
れ、例えば、冷間時，アイドル時，高負荷時にはモジュ
レータ１４へ大気圧が通ずるように動作し、一方排気ガ
ス再循環実施時にはサージタンク１９入口のスロットル
バルブ９付近の負圧をモジュレータ１４へ印加するよう
に作動信号を受ける。３０はＥＧＲの異常を警告する警
告ランプである。

【００１０】図３は、内燃機関の燃料噴射量制御を行な
って空燃比を制御したり後述するＥＧＲ故障判別を行う
電子制御回路８と各種センサ等のブロック図を示し、電
子制御回路８はマイクロコンピュータを中心に構成され
る。

【００１１】制御回路８は、吸気管圧力センサ２，回転
センサ７，スロットルポジションセンサ１０，水温セン
サ１１，吸気温センサ１２からの各検出信号を取り込
み、これらの検出データに基づいて燃料噴射量を算出
し、燃料噴射弁４の開弁時間を制御して空燃比制御を行
なう。１００は所定のプログラムによって演算処理を実
行するＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）、１０１
はＭＰＵ１００に割り込み信号を出力する割り込み制御
部、１０２は回転センサ７からの回転角信号をカウント
し、エンジン回転速度を算出するカウンタ部、１０４は
吸気管圧力センサ２，水温センサ１１，吸気温センサ１
２からの検出信号（アナログ信号）を選択的に入力して
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部であり、吸気圧力
センサ２からの信号は所定期間毎（例えば１６ｍｓｅ
ｃ）にＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された値は後述のＲ
ＡＭ１０６に記憶される。１０５はプログラムや演算に
使用するマップデータ等が予め記憶された読み出し専用
メモリであるＲＯＭ、１０６は書込み読み出し可能な不
揮発性メモリであるＲＡＭであり、キースイッチのオフ
後も記憶内容を保持する。１０７は電磁弁１５に接続さ
れた出力ポート、１０８はレジスタを含む燃料噴射量
（時間）制御信号出力用の出力カウンタ部であって、Ｍ
ＰＵ１００から送られる燃料噴射量データを入力し、こ
のデータに基づいて燃料噴射弁４の開弁時間を制御する
制御パルス信号のデューティ比を決定し、噴射量制御信
号を出力する。なお、出力用のカウンタ部１０８から出
力される制御信号は電力増幅器１１０を介して各気筒毎
の燃料噴射弁４に印加される。また、上記制御回路８内
において、ＭＰＵ１００，割り込み制御部１０１，入力
カウンタ部１０２，Ａ／Ｄ変換器１０４，ＲＯＭ１０
５，ＲＡＭ１０６，出力カウンタ部１０８はそれぞれコ
モンバス１１１に接続され、必要なデータの転送がＭＰ
Ｕ１００の指令により行なわれる。

【００１２】つぎに、動作について説明する。内燃機関
が始動すると、制御回路８内のＲＯＭ１０５に格納され
たＥＧＲの作動マップ、すなわち、吸気管圧力と機関回
転数とをパラメータとするマップ（図示省略）に基づい
て、ＭＰＵ１００にて現吸気管圧力と機関回転数の検出
値でＥＧＲの作動領域か否かの判定が行なわれる。作動
領域であると判定されたときに、電磁弁１５を励磁して
サージタンク１９入口のスロットルバルブ９付近の負圧
をモジュレータ１４へ加え、ＥＧＲバルブ１３を開弁動
作させることにより、排気ガスをインテークマニホルド
３へ還流させる。

【００１３】この様な作動を行なうＥＧＲでの故障判別
は図４に示すフローチャートの割り込み処理として実行
される。割り込み条件としてたとえば機関始動時から３
０分経過した後に１回だけ設定する。これは頻繁な故障
判別によるＥＧＲの作動中断の回数を減らすためであ
る。

【００１４】図４のフローチャートにおいてまずステッ
プ２０１でＥＧＲ作動条件が成立しているか否かの判別
を行う。ここでＥＧＲ作動条件とは、吸気管圧力と機関
回転数とが前述したＥＧＲ作動マップの所定領域内にあ
ること（例えば吸気管圧力４００ｍｍＨｇ以下でかつ回
転数が３０００ｒｐｍ以下であること）である。

【００１５】ステップ２０１でＥＧＲ作動条件成立時は
ステップ２０２で定常運転状態であるか否かの判別を行
なう。また、ＥＧＲ作動条件不成立時はステップ２２０
で成立するのを待ってステップ２０２に進む。ここで定
常運転状態とはスロットル開度変化量が所定値以下であ
ること、あるいは吸気管圧力変化量が所定値以下である
ことである。ステップ２０２で定常運転状態と判別され
るとステップ２０３でＥＧＲバルブ１３が開時の吸気管
圧力（ＰＭ_ON）を算出し、それをＲＡＭ１０６あるいは
ＭＰＵ１００内のレジスタに記憶する。ここでオン時の
吸気管圧力ＰＭ _ONはステップ２０１，２０２の条件成立
下での所定回数（例えば１０回）サンプリングされた吸
気管圧力の平均値である。ところでステップ２０２かＮ
Ｏ判定のときはステップ２２１で定常運転状態になるの
を待ってステップ２０３に進む。

【００１６】次にステップ２０４でＥＧＲバルブ１３を
閉じるための信号を電磁弁１５に出力し、ステップ２０
５でＥＧＲバルブ１３を閉じてからの経過時間を計数す
るための計数手段をなすカウンタＣをスタートさせ、ス
テップ２０６でＥＧＲオフ信号出力後の吸気管圧力ＰＭ
_OFF を算出する。そしてステップ２０７でＥＧＲバルブ
１３が開時の吸気管圧力ＰＭ_ONとＥＧＲバルブ１３が閉
じた後の吸気管圧力ＰＭ_OFF との偏差ΔＰＭを算出し、
ステップ２０８で偏差ΔＰＭが判定値Ｋ１より大きいか
否かの判別を行なう。大きいと判別されたときはＥＧＲ
は正常と判断し、ステップ２１１でＥＧＲバルブ１３を
開にするための信号を電磁弁１５に出力してＥＧＲをオ
ンして本ルーチンを終了する。

【００１７】またステップ２０８がＮＯ判定のときはス
テップ２０９でＥＧＲバルブ１３を閉にするための信号
を出力してからの経過時間に相当するカウンタＣが所定
時間Ｔ１に達したか否かの判別を行なう。ここで所定時
間Ｔ１は例えば３秒程度に、即ちＥＧＲバルブ１３閉に
応じて吸気管圧力が十分に変化しうる時間に設定され
る。ステップ２０９で所定時間Ｔ１に達していないと判
別されるとステップ２０７に戻って、カウンタＣが所定
時間Ｔ１に達するまでに偏差ΔＰＭが判定値Ｋ１を越え
れば、越えた時点でＥＧＲは正常と判別されてＥＧＲバ
ルブ１３を開く（ステップ２１１）が、所定時間Ｔ１に
達しても偏差ΔＰＭが判定値Ｋ１を越えなかった場合は
還流制御装置異常と判別し、ステップ２１０で異常処理
即ち、警告ランプ３０を点灯し、ステップ２１１に進ん
でＥＧＲをオンして故障判別処理を終了する。

【００１８】以上述べた実施例では状態量検出手段とし
て吸気圧センサを用いていたが、エアフロメータ等を代
わりに用いることも可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、還流路を閉じてからの
空気流量に起因する状態量と還流路開時の状態量との偏
差が所定レベルを越えた時点で即座に還流装置正常と判
別されて還流路が開かれるため、故障判別に伴う還流路
を閉じる時間が最小限に抑えられてエミッションの悪化
が抑制されるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明実施例の概略構成図である。

【図３】電子制御回路及びその周辺の構成を示したブロ
ック図である。

【図４】ＥＧＲの故障判別時のＭＰＵの作動を示したフ
ローチャートである。

【図５】従来技術の説明に供した説明図である。

【符号の説明】

２ 吸気圧センサ ８ 電子制御装置 １３ ＥＧＲバルブ １５ 電磁弁 １７ 排気ガス循環路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガスを吸気管へ還流させ
   る還流路と、この還流路を開閉する開閉手段と、この開
   閉手段を開閉制御する制御手段とを備える還流制御装置
   であって、前記吸気管内に流れる空気量に起因する状態
   量を検出する状態量検出手段と、前記開閉手段が開いて
   いるときの前記状態量を記憶する記憶手段と、前記開閉
   手段が開状態から閉状態に制御された後の前記状態量
   と、前記記憶手段に記憶された状態量との偏差を算出す
   る算出手段と、前記開閉手段が前記制御手段によって開
   状態から閉状態に制御された時点からの経過時間を計数
   する計数手段と、前記偏差と所定の判定値とを比較する
   比較手段と、前記経過時間が予め定められる所定時間に
   達する前において前記偏差が前記所定の判定値を超えた
   時点で正常と判別して前記開閉手段を閉状態から開状態
   に制御し、前記経過時間が所定時間に達しても前記偏差
   が前記所定の判定値を越えないとき異常と判別する判別
   手段と、を備えたことを特徴とする排気ガス還流制御装
   置。