JP3038865B2 - 排気還流装置の故障診断装置 - Google Patents

排気還流装置の故障診断装置

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JP3038865B2 JP2262854A JP26285490A JP3038865B2 JP 3038865 B2 JP3038865 B2 JP 3038865B2 JP 2262854 A JP2262854 A JP 2262854A JP 26285490 A JP26285490 A JP 26285490A JP 3038865 B2 JP3038865 B2 JP 3038865B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車用内燃機関等における排気還流装
置が正常に作動しているか否かを診断する故障診断装置
に関する。
従来の技術 自動車用内燃機関の排気還流装置が故障していると、
当然のことながら正常な排気浄化作用が行えないが、こ
の種の故障は一般に運転者が気付きにくく、故障したま
ま長期に亙って運転を継続してしまう虞れがある。
そこで、故障の有無を走行中に逐次診断し、異常時に
は警報ランプの点灯等を行うようにした故障診断装置が
要請されている。この排気還流装置の故障診断装置とし
ては、従来、特開昭51−94025号公報などに見られるよ
うに、排気還流制御弁を備えた排気還流通路にサーミス
タ等の温度センサを配設し、排気の通流に伴う温度上昇
の有無から診断を行う装置が知られている。すなわち、
本来排気の還流が行われているべき運転領域で、実際に
排気が還流しているか否かを温度変化に基づいて判断
し、排気の還流が検出されない場合には故障と診断して
警報ランプの点灯等を行うようになっている。
また、特開平2−9937号公報や特開昭63−111274号公
報等に記載されているように、排気還流通路における排
気還流制御弁を強制的に開閉し、これに伴う吸気圧力の
変化から故障診断を行う装置も提案されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら前者のように温度センサを用いたもので
は、排気が還流しているか否かは診断できるものの、排
気還流通路の目詰まりによる排気還流量の低下やスプリ
ング設定圧の狂いによる排気還流率の異常等は検出する
ことができず、NOXの多量の排出を見逃してしまう虞れ
がある。
また、後者の装置にあっては、排気還流率の異常をも
含めて診断できるものの、誤診断を回避するためには、
異常と判断する閾値をある程度緩く設定せざるを得ず、
異常の確実な検出と誤診断の防止とを十分に高いレベル
で両立させることができない。
課題を解決するための手段 請求項1の発明は、排気系から吸気系の絞弁下流へ至
る排気還流通路に、負圧で開閉する排気還流制御弁が介
装され、かつこの排気還流制御弁へ供給する負圧を制御
する負圧制御手段を備えてなる内燃機関の排気還流装置
において、 上記吸気系の絞弁下流の圧力を検出する吸気圧センサ
と、 上記排気還流制御弁を、所定期間の間、強制的に全閉
もしくは全開とする手段と、 強制的に全閉もしくは全開としたときの吸気圧力の第
1の変化量と、この強制的な全閉もしくは全開を解除し
たときの吸気圧力の第2の変化量と、を上記吸気圧セン
サに基づいて検出する手段と、 上記第1の変化量および上記第2の変化量の平均とし
て吸気圧力の変化量を求める手段と、 この吸気圧力の変化量から排気還流装置の異常の有無
を判定する手段と、 を備えて構成されている。
作用 例えば排気還流が行われているべき運転領域で排気還
流制御弁を全閉にすると、吸気系への排気の導入が停止
されるため吸気圧力は低下する。また、所定の排気還流
率を目標として排気還流制御弁が制御されている状態で
該排気還流制御弁を全開とすれば、吸気系への排気の導
入が増大するため吸気圧力は上昇する。このときの変化
量は、第1の変化量として求められる。そして、所定期
間の強制的な全閉もしくは全開が解除されると、吸気圧
力は、逆に上昇もしくは低下する。このときの変化量
は、第2の変化量として求められる。これらの圧力変化
量は、排気還流量と密接な関係にあるので、その大小か
ら異常の有無を診断できる。
特に、本発明では、上記の第1の変化量と第2の変化
量との平均に基づいて異常の有無が診断されるため、診
断の精度が高くなる。
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
第1図は第1実施例を示している。
同図において、1は内燃機関本体、2はその排気通
路、3は吸気通路を示している。上記吸気通路3の下流
側ブランチ部には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給す
る燃料噴射弁4が各気筒毎に配設されており、かつ吸気
コレクタ3aの上流側に、絞弁5が介装されている。また
上記絞弁5の上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱
線式のエアフロメータ6が配設されている。
排気通路2には、三元触媒を用いた触媒コンバータ7
が介装されており、かつその上流側に、空燃比センサと
してO2センサ8が配設されている。
また上記排気通路2と吸気通路3との間には、オリフ
ィス9を備えた排気還流通路10が設けられており、かつ
この排気還流通路10のオリフィス9より下流側つまり吸
気通路3側に、ダイヤフラム弁からなる排気還流制御弁
11が介装されている。上記排気還流制御弁11の負圧室11
aは、絞弁5の全閉位置近傍に開口したVC負圧取出孔12
に負圧通路13を介して連通しており、かつこの負圧室11
a内にセットスプリング11bが収容されている。また、上
記負圧通路13には、大気導入通路14の一端が接続してお
り、この大気導入通路14の他端を、いわゆるBPT(バッ
ク・プレッシャ・トランスデューサ)方式の負圧制御弁
15が排気還流制御弁11上流の排圧に応じて開閉制御する
ようになっている。上記負圧制御弁15は、排圧室15aと
大気室15bとをダイヤフラムで画成したもので、大気導
入通路14先端が臨む大気室15b側にセットスプリング15c
が配設されている。すなわち、負圧通路13を介して排気
還流制御弁11に所定の負圧が導入されると、該排気還流
制御弁11がリフトして排気還流が行われるが、排気還流
制御弁11上流の排圧が低下すると負圧制御弁15が開いて
負圧通路13に大気が導入されるため、排気還流制御弁11
が閉じて排気還流が停止する。しかし、排気還流制御弁
11が閉じると、その上流側の排圧が上昇するので、負圧
制御弁15からの大気導入が抑制され、再び排気還流制御
弁11がリフトしようとする。このような動作の繰り返し
によって、排気還流率が適宜に制御されるのである。
また上記負圧通路13には、上述した排気還流を強制的
に停止させるために、三方電磁弁からなるEGRカット電
磁弁16が介装されている。このEGRカット電磁弁16は、O
FF時には負圧通路13を連通状態に保っており、またON時
には負圧通路13を遮断するとともに、大気導入ポート16
aを開いて排気還流制御弁11に大気を導入する構成とな
っている。上記EGRカット電磁弁16は、機関冷間時やア
イドル時等における排気還流の停止に用いられるほか、
後述する排気還流装置の異常診断のために用いられる。
そして、上記吸気通路3の絞弁5下流側、詳しくは排
気が還流する吸気コレクタ3aに、吸気圧力を絶対圧もし
くはゲージ圧として検出する吸気圧センサ17が装着され
ている。
尚、18は機関回転数を検出するクランク角センサ、19
は水温センサを示している。
上記の各センサの検出信号が入力されるコントロール
ユニット20は、所謂マイクロコンピュータシステムを用
いたもので、O2センサ8を用いた空燃比フィードバック
制御方式による燃料噴射弁4の噴射量制御や、機関冷却
水温および機関負荷等の運転条件に基づくEGRカット電
磁弁16のON,OFF制御等を行っているとともに、運転中に
排気還流装置の異常診断を行い、異常と判定した場合に
は警報ランプ21等の警報手段を作動させるとともに、そ
の異常をメモリ内に記憶するようになっている。
次に、第2図のフローチャートを参照して、排気還流
装置の異常診断を説明する。尚、この第2図に示す処理
は、機関の運転中に、一定期間毎に繰り返し実行され
る。
先ず、そのときの機関回転数および負荷が所定の診断
領域内にあるか否かを判別し、更に機関が所定の定常運
転状態にあるか否かを判別する(ステップ1,2)。上記
の診断領域は、排気還流が行われているべき運転領域内
に設定される。また過渡時には、吸気圧力の変動が伴う
ので診断は行わない。
これらの判別により、診断を行わない場合にはステッ
プ8へ進み、フラグFLGAおよびFLGBを0に保つ。
一方、所定の診断領域内でかつ定常運転状態にある場
合は、ステップ3,4へ進んでフラグFLGA,FLGBの判定を行
い、初回のみステップ5へ進んで、吸気圧力Paを吸気圧
センサ17の出力に基づいて検出する。そして、ステップ
6へ進み、EGRカット電磁弁16をON作動させるととも
に、フラグFLGAを1とする。これによって、排気還流制
御弁11が強制的に全閉となり、排気還流が停止する。つ
まり、上記の吸気圧力Paは、第3図に示すように、排気
還流を停止する直前の吸気圧力を示す。
次にステップ7で、EGRカット電磁弁16のON作動から
所定時間経過するまで待機し、その後、ステップ9へ進
んで、排気還流停止中の吸気圧力Pbを検出する。尚、上
記の待機時間は、圧力変化の応答遅れを考慮したもので
ある。
吸気圧力Pbを検出したらEGRカット電磁弁16をOFFと
し、排気還流を再開させる(ステップ10)。またフラグ
FLGAを0とし、かつフラグFLGBを1とする(ステップ1
1)。そして、やはり圧力変化の応答遅れを考慮した所
定時間だけ待機し(ステップ12)、その後、ステップ13
へ進んで、排気還流再開時の吸気圧力Pcを検出する。ま
た、この時点でフラグFLGBを0とする(ステップ14)。
次に、排気還流の強制的な停止,再開に伴う吸気圧力
の変化量ΔPを、 ΔP=(|Pa−Pb|+|Pb−Pc|)/2 として求める(ステップ5)。
そして、この変化量ΔPが所定の下限値DPLと上限値D
PHとの範囲内にあるか否かを判定し(ステップ16)、そ
の範囲内であれば正常に排気還流がなされているものと
して、カウンタNGCNTを0とする(ステップ17)。
これに対し、上記の変化量ΔPがDPL〜DPHの範囲外で
あった場合には、排気還流率が所定範囲外であると考え
られるので、カウンタNGCNTをインクリメントする(ス
テップ19)。但し、その際に、排気還流停止直前の吸気
圧力Paと排気還流再開時の吸気圧力Pcとを比較し、両者
の差|Pa−Pc|が所定値DPJよりも大きい場合には、今回
の診断結果は採用せず、カウンタNGCNTの値にそのまま
に保つ(ステップ18)。つまり、吸気圧力Paの測定時点
から吸気圧力Pcの測定時点まではかなりの時間が掛かり
(例えば1〜1.5秒程度)、その間に何らかの外乱によ
る影響が加わる可能性があるので、吸気圧力Paと吸気圧
力Pcとが略等しい場合にのみ診断対象とし得る十分な定
常走行状態であったものと想定しているのである。これ
によって他の要因による誤診断を防止でき、診断の精度
が一層高いものとなる。
そして、ステップ20へ進み、上記カウンタNGCNTの値
が所定値NGJD以上となったら、最終的に異常と判定して
警報ランプ21を点灯させるとともに、その異常をメモリ
に記憶する。
次に第4図は排気還流制御弁11を強制的に全開とする
ようにした第2実施例を示している。すなわち、排気還
流制御弁11とEGRカット電磁弁16との間の負圧通路13に
三方電磁弁からなる負圧導入用電磁弁15が介装されてお
り、その一つのポートと吸気コレクタ3aとが吸気負圧通
路26を介して連通している。上記負圧導入用電磁弁25
は、OFF時には上記吸気負圧通路26を遮断して排気還流
制御弁11の負圧室11aを負圧制御弁15側と連通させ、ま
たON時には負圧制御弁15側との連通を遮断して上記負圧
室11aを吸気負圧通路26側と連通させるようになってい
る。従って、上記負圧導入用電磁弁25をON作動させるこ
とで、吸気コレクタ3a内の負圧が排気還流制御弁11に直
接に作用し、該排気還流制御弁11が全開となる。
次に第5図のフローチャートを参照して上記実施例に
おける診断処理を説明する。
先ず前述した実施例と同様に、運転条件が所定の診断
領域内にあるか否か、また定常運転状態にあるか否かを
判別する(ステップ1,2)、これらの条件を満たす場合
には、排気還流制御弁11を全開とする直前の吸気圧力Pa
を検出し(ステップ3)、かつ負圧導入用電磁弁25がON
作動させて排気還流制御弁11を強制的に全開とする(ス
テップ4)。これによって排気還流量が増加し、吸気圧
力は上昇する(第6図参照)。
そして、圧力応答遅れを考慮した所定時間経過後に、
全開時の吸気圧力Pbを検出する(ステップ5,6)。
この時点で、上記負圧導入用電磁弁25をOFFとし、通
常の排気還流制御状態に復帰させる(ステップ7)。
そして、吸気圧力の変化量ΔP1を、|Pa−Pb|として求
める(ステップ8)。
次に、負圧導入用電磁弁25をOFF(ステップ7)とし
た後、所定時間経過した時点で排気還流制御復帰時の吸
気圧力Pcを検出し(ステップ9,10)(第6図参照)、全
開時の吸気圧力Pbとの差|Pb−Pc|をΔP2として求める
(ステップ11)。また診断中に外乱による誤診断を防止
するために、全開前の吸気圧力Paと通常制御復帰時の吸
気圧力Pcとを比較し、両者の差が所定値DPJ1以上である
場合には、異常診断は行わない(ステップ12)。
そして、前述した圧力差ΔP1とΔP2の平均値ΔPAを全
開動作に伴う吸気圧力の変化量として求め(ステップ1
3)、これが所定範囲DPL2〜DPH2外であった場合には異
常と判定する(ステップ14,15)。
尚、上記各実施例では排気還流制御弁11に対する負圧
制御手段としてBPT方式の負圧制御弁15を用いている
が、他の方式の負圧制御弁を用いることもでき、また電
磁弁を用いて負圧制御を行うように構成することも可能
である。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る排気還
流装置の故障診断装置によれば、単に排気が還流してい
るか否かのみではなく、適切な還流率の排気還流がなさ
れているか否かを検出でき、NOXの排出を未然に防止す
ることができる。特に、本発明では、所定期間強制的に
全閉もしくは全開とした際に、第1の変化量と第2の変
化量とが順次求められ、両者の平均に基づいて異常の有
無が診断されるため、診断の精度が非常に高くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例を示す構成説明図、第2
図はこの実施例における処理の流れを示すフローチャー
ト、第3図はEGRカット電磁弁の作動と吸気圧力との関
係を示す特性図、第4図はこの発明の第2実施例を示す
構成説明図、第5図はこの実施例における処理の流れを
示すフローチャート、第6図は負圧導入用電磁弁の作動
と吸気圧力との関係を示す特性図である。 2……排気通路、3……吸気通路、10……排気還流通
路、11……排気還流制御弁、15……負圧制御弁、16……
EGRカット電磁弁、17……吸気圧センサ、20……コント
ロールユニット、21……警報ランプ、25……負圧導入用
電磁弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 川村 克彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−9937(JP,A) 特開 平2−75748(JP,A) 特開 昭63−111274(JP,A) 実開 昭62−128156(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/07 550 F02D 45/00 364 F02D 45/00 370

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気系から吸気系の絞弁下流へ至る排気還
    流通路に、負圧で開閉する排気還流制御弁が介装され、
    かつこの排気還流制御弁へ供給する負圧を制御する負圧
    制御手段を備えてなる内燃機関の排気還流装置におい
    て、 上記吸気系の絞弁下流の圧力を検出する吸気圧センサ
    と、 上記排気還流制御弁を、所定期間の間、強制的に全閉も
    しくは全開とする手段と、 強制的に全閉もしくは全開としたときの吸気圧力の第1
    の変化量と、この強制的な全閉もしくは全開を解除した
    ときの吸気圧力の第2の変化量と、を上記吸気圧センサ
    に基づいて検出する手段と、 上記第1の変化量および上記第2の変化量の平均として
    吸気圧力の変化量を求める手段と、 この吸気圧力の変化量から排気還流装置の異常の有無を
    判定する手段と、 を備えてなる排気還流装置の故障診断装置。
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