JP3358201B2 - 排気還流装置の異常検出装置 - Google Patents

排気還流装置の異常検出装置

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JP3358201B2
JP3358201B2 JP06041792A JP6041792A JP3358201B2 JP 3358201 B2 JP3358201 B2 JP 3358201B2 JP 06041792 A JP06041792 A JP 06041792A JP 6041792 A JP6041792 A JP 6041792A JP 3358201 B2 JP3358201 B2 JP 3358201B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関において排気
の一部を吸気中に還流する排気還流(以下EGRとい
う)装置の異常を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のEGR装置の異常検出装置として
は、例えば特開昭63−38678号公報や特開昭63
−134842号公報に示されているように、EGR通
路のEGRバルブ下流に温度センサを設け、その温度に
よってEGRがなされているか検出し、低すぎたり高す
ぎたりした時にEGR装置が異常であると判定するよう
にしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、還流さ
れる排気の温度は、機関運転条件によって変化するダイ
ナミックレンジが広く、かつ空燃比や点火時期などの影
響を受けやすいため、従来の異常検出装置では、確実に
EGR装置の異常を検出するためには、異常検出領域を
特定の運転条件範囲に制限する必要があるという問題点
があった。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、EGR装置の異常検出ができる運転条件を拡大する
と共に、検出精度を向上させてEGR装置の劣化具合を
正確に検出できるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1に示すように、機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検
出手段1と、機関運転条件毎に基準燃焼状態を記憶する
基準燃焼状態記憶手段2と、前記燃焼状態検出手段によ
って検出された燃焼状態とそのときの機関運転条件に対
応して前記基準燃焼状態記憶手段に記憶されている基準
燃焼状態とを比較して、EGRの状態(例えば、EGR
適正、EGRのかかり過ぎ、EGRのかからな過ぎ)を
検出する比較手段3と、前記比較手段3によって検出さ
れたEGRの状態を機関運転条件毎に記憶するEGR状
態記憶手段5と、前記EGR状態記憶手段5に記憶され
ている全ての機関運転条件毎のEGRの状態に基づいて
単一の判定値を算出すると共に、この判定値に基づいて
EGR装置の異常を判定するEGR異常判定手段6とを
設けて、EGR装置の異常検出装置を構成する。前記E
GR異常判定手段6については、機関運転条件毎のEG
Rの状態を表す値を、機関運転条件毎の重みを付けて、
積算することにより、前記判定値を算出するとよい。
【0006】ここで、前記燃焼状態検出手段1は、筒内
圧力が最大となる時期を検出する筒内圧力最大時期検出
手段を含んで構成することができる。また、筒内圧力が
最大となる時期を検出する筒内圧力最大時期検出手段
と、該時期が一定となるように点火時期を補正する点火
時期補正手段とを備える場合、前記燃焼状態検出手段1
は、前記点火時期補正手段による点火時期補正量を検出
する点火時期補正量検出手段を含んで構成することがで
きる。
【0007】
【作用】上記の構成においては、EGR率によって機関
の燃焼状態(燃焼期間等)が変化する特性を利用し、
関運転条件毎の基準燃焼状態との比較により、EGRの
状態を検出する。そして、検出されたEGRの状態を機
関運転条件毎に記憶しておき、全ての機関運転条件での
EGRの状態を考慮して、EGR装置の異常の有無を判
定する。
【0008】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1中の
燃焼状態検出手段として、本例では、筒内圧力(燃焼圧
力)を検出する筒内圧センサを用い、その信号をマイク
ロコンピュータ内蔵のコントロールユニットに入力す
る。尚、筒内圧センサとしては、一般に、点火栓の座金
として取付けられる圧電センサを用いる。
【0009】コントロールユニットでは、単位クランク
角毎に筒内圧センサからの信号をサンプリングして読込
み、図2に所定の運転条件のときの筒内圧力波形の一例
を示すように、1燃焼毎に、上始点(TDC)後に筒内
圧力が最大となる筒内圧力最大時期θpmax を検出す
る。さらに、コントロールユニットでは、図2を参照
し、点火時期であるA点から、筒内圧力最大時期θp
max であるB点までのクランク角度期間(以下これを燃
焼期間という)θbを演算する。
【0010】ここで、EGR率と、燃焼期間θbとの間
には、図3に示すような関係があり、機関回転数及び負
荷が一定な運転条件においては、EGR率を増加させる
と、燃焼期間θbは大きくなっていく。C点は理想のE
GR状態であるときの燃焼期間であるが、EGRがかか
り過ぎの場合、D点に示すように燃焼期間は大きくな
り、逆にEGR率がかからな過ぎの場合、E点に示すよ
うに燃焼期間は短くなることが判っている。
【0011】従って、機関運転条件(例えば機関回転数
及び負荷)に応じてD点相当の燃焼期間、E点相当の燃
焼期間を予め記憶しておけば、検出された燃焼期間θb
がD点より大きいとき、EGRがかかり過ぎ、また、
点より小さいとき、EGRがかからな過ぎであると、機
関運転条件毎にEGRの状態を検出することができる。
【0012】図4はコントロールユニット内のマイクロ
コンピュータにより実行されるEG R状態検出ルーチン
のフローチャートを示している。これは燃焼終了後に実
行される。ステップ1(図にはS1と記してある。以下
同様)では、筒内圧センサによる検出データから、筒内
圧力最大時期θpmax を検出し、これに基づいて燃焼期
間θbを演算する。この部分が燃焼状態検出手段に相当
する。
【0013】ステップ2では、機関運転条件、例えば機
関回転数Neと負荷(基本燃料噴射量)Tpとを検出す
る。ステップ3では、基準燃焼状態記憶手段として、予
め機関回転数Ne及び負荷Tpに応じて基準燃焼期間の
上限値D及び下限値Eを記憶したROM上のマップか
ら、そのときのNe,Tpに対応するD,Eを検索す
る。
【0014】ステップ4及びステップ5では、燃焼期間
θbを基準燃焼期間の上限値D及び下限値Eとそれぞれ
比較する。この部分が比較手段に相当する。比較の結
果、E≦θb≦Dのときは、正常とみなし、ステップ6
へ進んでカウンタkを0とし、またステップ7でEGR
適正(f ij =0)と判定する。θb>Dのときは、ステ
ップ8へ進んでカウンタkを増進し、次のステップ9で
増進されたカウンタkが所定値C1 を超えたか否かを判
定し、k>C1 の場合は、ステップ10でEGRのかかり
過ぎ(f ij =1)と判定する。
【0015】θb<Eのときは、ステップ11へ進んでカ
ウンタkを増進し、次のステップ12で増進されたカウン
タkが所定値C2 を超えたか否かを判定し、k>C2
場合は、ステップ13でEGRのかからな過ぎ(f ij =−
1)と判定する。ここでの判定に際し、C1 ,C2 を設
けたのは、判定の信頼性を上げるためである。
【0016】尚、本例では、燃焼状態として、筒内圧力
最大時期θpmax を検出し、これに基づく燃焼期間θb
を用いるようにしたが、筒内圧力最大時期θpmax その
ものを用いてもよい。具体的には、筒内圧力最大時期θ
max が第1の所定値より遅角側にある燃焼が所定回継
続したときにEGRのかかり過ぎと判定し、第2の所定
値より進角側にある燃焼が所定回継続したときにEGR
のかからな過ぎと判定する。
【0017】また、筒内圧力最大時期θpmax が一定と
なるように点火時期を補正する点火時期補正手段を備え
る場合は、燃焼状態として、前記点火時期補正手段によ
る点火時期補正量を検出するとよい。具体的には、点火
時期補正量が第1の所定値よりも進角側への補正となる
状態が所定回継続したときにEGRのかかり過ぎと判定
し、第2の所定値より遅角側への補正となる状態が所定
回継続したときにEGRのかからな過ぎと判定する。
【0018】以上のように、図1中の燃焼状態検出手段
1により機関の燃焼状態を検出し、検出された燃焼状態
と、そのときの機関運転条件に対応して基準燃焼状態記
憶手段2に記憶されている基準燃焼状態とを、比較手段
3により比較して、機関運転条件毎にEGRの状態を検
出するが、検出されたEGRの状態は、EGR状態記憶
手段5に機関運転条件毎に記憶させる。この操作を繰り
返し行うことによって、全ての機関運転条件におけるE
GRの状態をEGR状態記憶手段5に記憶させる。
【0019】このEGR状態記憶手段5は、具体的に
は、書換え可能なRAMを用い、例えば図5に示すよう
に、機関回転数Ne及び負荷Tpに応じた異常判定結果
11〜f66を記憶するマップとする。ここで、fijは、
各運転条件において、下記の通りとする。 fij= 0 ;EGR適正 fij= 1 ;EGRのかかり過ぎ fij=−1 ;EGRのかからな過ぎ このEGR状態記憶手段5の記憶内容は、EGR異常判
定手段6により参照され、全ての機関運転条件を考慮し
た最終的な判定がなされる。
【0020】このEGR異常判定手段6は、具体的に
は、EGR状態記憶手段5に記憶された機関運転条件毎
の異常判定結果f11〜f66に対し、排気エミッションへ
の影響度を考慮した重み係数a11〜a66を乗じた値の積
和S(下式参照)を演算する。 S=Σ(aij×fij) 但し、i=1〜6,j=1〜6 尚、重み係数aijは、排気エミッションへの影響を考慮
したものとし、例えば、通常使用する機関回転数、負荷
のときに係数を大きくする。又は、低回転・低負荷より
高回転・高負荷のときに係数を大きくする。すなわち、
NOx が一番でるところで係数を大きくし、それ以外で
は係数を小さくする。これは、NOx が出ないような走
行の場合より、NOx が出るような走行の場合に、EG
Rが劣化していると問題なので、重みを付けるためであ
る。
【0021】そして、演算されたSの値(単一の判定
値)に基づき、これを上限値S1 及び下限値S2 と比較
することにより、下記の通り、最終的なEGRの異常判
定を行う。 S2 ≦S≦S1 →EGR適正 S>S1 →EGRのかかり過ぎ S<S2 →EGRのかからな過ぎ この最終的なEGRの異常判定は、特定条件で行い、例
えば、外部からの判定スイッチの入力に同期させたり、
又は機関の停止のタイミングで行ったり、又は例えば 1
00msなどの演算周期で行う。
【0022】具体例をフローチャートにより説明すれ
ば、図4のフローチャートにおいて、E≦θb≦Dの場
合にステップ7でfij=0とし、θb>Dの状態が所定
回継続した場合にステップ10でfij=1とし、θb<E
の状態が所定回継続した場合にステップ13でfij=−1
とする。そして、これを図5のマップに書込んで機関運
転条件毎に記憶させる。
【0023】一方、特定条件において、図6のフローチ
ャートに示すEGR異常判定ルーチンを実行する。本ル
ーチンがEGR異常判定手段に相当する。ステップ21で
は、全てのマップデータfij(i=1〜6,j=1〜
6)を読込む。同時に、重み係数aij(i=1〜6,j
=1〜6)を読込む。ステップ22では、aij×fijの積
和S(下式参照)を演算する。 S=Σ(aij×fij) 但し、i=1〜6,j=1〜6 ステップ23及びステップ24では、Sを上限値S1 及び下
限値S2 とそれぞれ比較する。
【0024】比較の結果、S2 ≦S≦S1 のときは、正
常とみなし、ステップ25へ進んでEGR異常検出フラグ
Flagを0にする。S>S1 のときは、ステップ26へ進ん
でEGR異常判定フラグFlagに1をセットして、EGR
のかかり過ぎ(例えばEGR弁の開放異常)と判定し、
適当な表示を行う。S<S2 のときは、ステップ27へ進
んでEGR異常判定フラグFlagに2をセットして、EG
Rのかからな過ぎ(例えばEGR弁の詰まり異常)と判
定し、適当な表示を行う。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、E
GR装置の異常検出ができる運転条件を拡大することが
できると共に、検出精度を向上させてEGR装置の劣化
具合を正確に検出できるという効果が得られる。特に、
全運転条件でのEGRの影響を考慮して、実走行による
排気エミッションが不適当となるEGR不良を検出でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す機能ブロック図
【図2】 筒内圧力波形の一例を示す図
【図3】 EGR率と燃焼期間との関係を示す図
【図4】 EGR状態検出ルーチンのフローチャート
【図5】 EGR状態記憶マップを示す図
【図6】 EGR異常判定ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
1 燃焼状態検出手段 2 基準燃焼状態記憶手段 3 比較手段5 EGR状態記憶手段 EGR異常判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02P 5/152 F02D 41/22 330G 5/153 F02P 5/15 D // F02D 41/22 330 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/07 550 F02M 25/07 570 F02P 5/152 F02P 5/153 F02D 41/22 330 F02D 45/00 368 F02D 45/00 376

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関において排気の一部を吸気中に還
    流する排気還流装置の異常を検出する装置であって、 機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、 機関運転条件毎に基準燃焼状態を記憶する基準燃焼状態
    記憶手段と、 前記燃焼状態検出手段によって検出された燃焼状態とそ
    のときの機関運転条件に対応して前記基準燃焼状態記憶
    手段に記憶されている基準燃焼状態とを比較して、排気
    還流の状態を検出する比較手段と、 前記比較手段によって検出された排気還流の状態を機関
    運転条件毎に記憶する排気還流状態記憶手段と、 前記排気還流状態記憶手段に記憶されている全ての機関
    運転条件毎の排気還流の状態に基づいて単一の判定値を
    算出すると共に、この判定値に基づいて排気還流装置の
    異常を判定する排気還流異常判定手段とを設けたことを
    特徴とする排気還流装置の異常検出装置。
  2. 【請求項2】前記比較手段は、前記排気還流の状態とし
    て、排気還流適正、排気還流のかかり過ぎ、排気還流の
    かからな過ぎを検出することを特徴とする請求項1記載
    の排気還流装置の異常検出装置。
  3. 【請求項3】前記排気還流異常判定手段は、機関運転条
    件毎の排気還流の状態を表す値を、機関運転条件毎の重
    みを付けて、積算することにより、前記判定値を算出
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の排気還
    流装置の異常検出装置。
  4. 【請求項4】 前記燃焼状態検出手段は、筒内圧力が最大
    となる時期を検出する筒内圧力最大時期検出手段を含ん
    で構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のい
    ずれか1つに記載の排気還流装置の異常検出装置。
  5. 【請求項5】 筒内圧力が最大となる時期を検出する筒内
    圧力最大時期検出手段と、該時期が一定となるように点
    火時期を補正する点火時期補正手段とを備える場合、前
    記燃焼状態検出手段は、前記点火時期補正手段による点
    火時期補正量を検出する点火時期補正量検出手段を含ん
    で構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のい
    ずれか1つに記載の排気還流装置の異常検出装置。
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