JP3651810B2 - 内燃機関の排気還流装置の故障診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気還流（ＥＧＲ）装置の故障を診断する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関から排出される排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減して、大気汚染の拡大を防止することが切望されている。ところで、前記ＮＯｘは、機関燃焼室内での燃焼時に、高温下で空気中の窒素（Ｎ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが反応することにより生成され、その生成量は燃焼温度が高い程増大するものであるため、燃焼温度を低減して反応を抑制することがＮＯｘ低減の一つの有効な手段である。
【０００３】
そこで、燃焼温度を低減するための装置として、機関から排出される排気の一部を機関吸気系に還流させて燃焼室内に導き、該導かれた排気中に含まれる熱容量の大きな二酸化炭素（ＣＯ2 ）等を介して燃焼温度を低減するようにした排気還流装置（以下、ＥＧＲシステムとも言う。）が種々提案されている。
このものは、所定の運転状態において、排気通路と吸気通路とを連通し吸気負圧を利用して吸気通路に排気の一部（以下、排気還流又はＥＧＲガスとも言う。）を導く排気還流通路（以下、ＥＧＲガス通路とも言う。）と、該ＥＧＲガス通路に介装され運転条件等に基づいて予め設定された目標ＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／機関吸入空気流量）を得るべく開度制御されるＥＧＲ制御弁と、を備えて構成される。
【０００４】
しかし、このようなＥＧＲシステムにおいて、例えば、前記ＥＧＲ制御弁等が固着等して要求通りに開弁できなくなった場合には、機関にＥＧＲガスを還流できなくなり、前述したＮＯｘ低減効果を発揮できなくなる一方、ＥＧＲ制御弁等が固着等して要求通りに閉弁できなくなった場合には、ＥＧＲガスの還流を停止できなくなるため、多量のＥＧＲガスが機関に吸入される場合があり、かかる場合には燃焼が悪化し過ぎて、運転性が悪化する。
【０００５】
このため、ＥＧＲシステムが正常に作動できているか否かを診断して、運転者等に処理を促し、上記不具合を最小に留める必要がある。
そこで、ＥＧＲシステムの故障診断装置として、例えば、特開昭６２−１５９７５７号公報に開示されるように、触媒上流に設けた酸素センサの出力値に基づいて、機関吸入混合気が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝約１４．７，Ａは空気重量、Ｆは燃料重量）となるように空燃比制御量（例えば、燃料噴射量や吸入空気流量）を空燃比フィードバック補正係数を介して増減補正する所謂空燃比フィードバック制御を行うものにおいて、非ＥＧＲ制御時（通常運転時）の前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数の平均値と、ＥＧＲ制御時の前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数の平均値と、の偏差を求め、当該偏差の大きさに基づいてＥＧＲシステムの故障（例えば、ＥＧＲバルブの開閉不良等）を診断するようにしたものが提案されている。
【０００６】
即ち、ＥＧＲ制御を開始すると、ＥＧＲ率に応じて、排気中のＮＯｘ濃度が低下（換言すれば、酸素濃度が増大）することになるので、酸素センサは、現在の機関吸入混合気はリーン（Ａ／Ｆ＞約１４．７）であると検出するので、空燃比フィードバック制御においては、理論空燃比が得られるように、燃料噴射量を増大すべく、非ＥＧＲ時の空燃比フィードバック補正係数α１（平均値）に比べて比較的大きな値の空燃比フィードバック補正係数α２（平均値）に設定されることになる。ところで、このα１とα２との偏差量は、目標ＥＧＲ率で正常に機関が運転できていれば、所定の値になるはずであるから、特開昭６２−１５９７５７号公報のものでは、このα１とα２との偏差量が、所定の判定基準値より大きい場合や小さい場合には、目標ＥＧＲ率が得られず、ＥＧＲシステムは故障していると診断するようにしている。
【０００７】
また、特開平３−７０８４９号公報には、触媒の下流側に、通常の酸素センサと、ＮＯｘ中の酸素にも感応するセンサと、を設け、両センサの出力差に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたものが開示されている。
つまり、両センサの検出値の差が所定以上大きかったり、小さかったりした場合には、目標ＥＧＲ率が得られておらず、ＥＧＲシステムは故障していると診断するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開昭６２−１５９７５７号公報のものでは、機関運転状態変化等に応答性よく出力変化するように触媒の上流側に設けられた酸素センサの検出値に基づいて故障を診断するため、診断結果が機関運転状態の変化等の外乱の影響を受け易く、高精度な故障診断を行えるものではなかった。また、部品（燃料噴射弁や酸素センサ等）の経時劣化等があると誤診断し易くなるという問題もある。
【０００９】
また、特開平３−７０８４９号公報のもののように、ＮＯｘ中の酸素にも感応するセンサを触媒の下流に設けたのでは、当該センサは触媒によりＮＯｘが還元されＮＯｘ濃度が低くなった状態においてＮＯｘ中の酸素を含む排気中の酸素濃度を検出することになるから、通常の酸素センサの出力値との差は小さく、精度の良い故障診断を行うことができないという問題がある。また、特別な構造を有するセンサを必要とするため、コスト面でも問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされたもので、高精度に排気還流装置の故障を診断できるようにした内燃機関の排気還流装置の故障診断装置を提供することを目的とする。また、当該故障診断において、高精度化を図ることも本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に記載の発明にかかる内燃機関の排気還流装置の故障診断装置は、図１に示すように、排気の一部を機関吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、所定の運転状態で目標ＥＧＲ率が得られるように前記排気還流制御弁の開度を制御する排気還流量制御手段Ａと、を備えた内燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、
機関の排気通路に介装された排気浄化触媒と、
機関と前記排気浄化触媒との間に設けられ、当該排気浄化触媒上流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する上流側空燃比センサＢと、
前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄化触媒下流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する下流側空燃比センサＣと、
前記上流側空燃比センサＢの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、空燃比制御量を補正するための空燃比補正量を設定する空燃比補正量設定手段Ｄと、
前記下流側空燃比センサＣの検出値に基づいて補正量を設定し、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比補正量を、前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定した補正量によって補正する空燃比補正量補正手段Ｅと、
前記空燃比補正量補正手段Ｅにより補正された後の空燃比補正量に基づいて、空燃比制御量を制御する空燃比制御手段Ｆと、
前記排気還流量制御手段における排気還流制御中で、かつ、前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記空燃比補正量補正手段Ｅの前記補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第１故障診断手段Ｇと、
を備えるようにした。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、前記第１故障診断手段Ｇが、所定以上のＥＧＲ率となる運転状態において故障診断するように構成した。
請求項３に記載の発明では、図２に示すように、請求項１に記載の発明における故障診断手段Ｇに代えて、
前記空燃比制御手段Ｆにおける空燃比制御中に、前記排気還流制御弁の開度を変更指示した場合に、当該排気還流制御弁の開度変更指示前後における前記空燃比補正量補正手段Ｅの前記補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第２故障診断手段Ｈを備えるようにした。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記第２故障診断手段Ｈが、排気還流制御弁の開度の変更により所定以上のＥＧＲ率の変化が得られる運転状態において故障診断するように構成した。
請求項５に記載の発明では、図３に示すように、請求項１に記載の発明において、第１故障診断手段Ｇに加えて、
前記請求項３に係わる第２故障診断手段Ｈを備えると共に、
前記第１故障診断手段Ｇにより故障判定された後に、前記第２故障診断手段Ｈによる故障診断の実行を許可する第２故障診断実行許可手段Ｉと、
前記第２故障診断手段Ｈにより故障判定された場合に、排気還流装置は故障していると判定する故障判定手段Ｊと、
を備えるようにした。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、図３で破線で示すように、前記第１故障診断手段Ｇにより故障判定され、前記第２故障診断手段Ｈにより正常判定された場合に、前記空燃比補正量補正手段Ｅの補正量に基づいて、前記第１故障診断手段Ｇの診断基準値を補正する第１故障診断基準値補正手段Ｋを備えるようにした。
【００１５】
【作用】
上記構成を備える請求項１に記載の発明では、排気還流（ＥＧＲ）制御中に、応答性の良い上流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される空燃比補正量（例えば、空燃比フィードバック補正係数）を、外乱等の影響を受け難い排気浄化触媒下流側に設けた下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるように空燃比のフィードバック制御を行うようにした場合に、下流側空燃比センサの検出値に基づき設定される空燃比補正量の補正量（例えば、後述するＰＨＯＳに相当する）に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにする（第１故障診断手段）。即ち、排気還流装置が正常に作動して、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、前記空燃比補正量の補正量は、所定の値（基準値）に収束するはずで、排気還流装置が故障等して目標ＥＧＲ率から外れた場合には、前記空燃比補正量の補正量は基準値から所定以上の偏差を持つことになる。従って、外乱等の影響を受け難い下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される前記空燃比補正量の補正量と、基準値（診断基準値）からの偏差に基づいて故障診断することができ、以って従来のような触媒上流側の空燃比センサのみの検出値に基づいて故障診断するものに比べて、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができるようになる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、前記第１故障診断手段による故障診断を行うようにする。これにより、排気還流装置が正常であれば、ＮＯｘ中の酸素分を検出できない上流側空燃比センサの検出値と、触媒により酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度を検出する下流側空燃比センサの検出値と、の差が大きくなるから、前記空燃比補正量の補正量が大きな値に設定されることになり、正常時と故障時の前記空燃比補正量の補正量の差を大きくできるので、以って故障診断精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、空燃比制御中において、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させて、その変更前後における前記空燃比補正量の補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにする（第２故障診断手段）。
つまり、排気還流装置が正常であれば、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させることによって、その開度変化分に応じて前記空燃比補正量の補正量の変化量が定まることになる。従って、開度変化させたときに所定以上に前記空燃比補正量の補正量が変化すれば、排気還流装置は故障していると診断できることになる。また、この空燃比補正量の補正量の変化量を求めることによって、燃料噴射弁や空燃比センサ等の部品の経時劣化や外気条件誤差等に起因する前記空燃比補正量の補正量の変化分は排除されることになるから、これら部品の経時劣化や外気条件誤差を排除した状態で故障診断できるので、単に基準値と比較する構成の請求項１に記載の発明に比べて、より高精度な故障診断を行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、故障診断を行うようにする。これにより、排気還流装置が正常であれば、排気還流制御弁の開度変更により、ＮＯｘ中の酸素分を検出できない上流側空燃比センサの検出値と、触媒により酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度を検出する下流側空燃比センサの検出値と、の差が大きくなるから、前記空燃比補正量の補正量が大きな値に設定されることになり、正常時と故障時の前記空燃比補正量の補正量の変化量の差を大きくできるので、以って故障診断精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、前記第１故障診断手段と、前記第２故障診断手段と、を備え、先に前記第１故障診断手段による故障診断を行い、当該診断結果が故障判定であった場合に、前記第２故障診断手段による故障診断を行わせるようにする。そして、当該第２故障診断手段においても故障判定された場合に、真に排気還流装置は故障していると診断するようにする。
【００２０】
つまり、第２故障診断手段における故障診断は、部品の経時劣化等を排除しつつ故障診断できる点で診断精度が高いものの強制的に排気還流制御弁の開度を変更するので、この開度変更により排気性能或いは車両運転性能等が悪化することになるため、第１故障診断手段によって故障判定され排気還流装置の故障の可能性が高い場合にのみ、診断精度の高い第２故障診断手段を行わせるようにすれば、排気還流制御弁の強制開度変更の機会を極力低減して、排気性能や車両運転性等の悪化を抑制しつつ、高精度な故障診断を行わせることができるようになる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、第２故障診断手段における判定が正常である場合には、第１故障診断手段における故障判定結果（例えば、空燃比補正量の補正量の診断基準値からの偏差の大きさ）は、排気還流装置の故障等に基づくものではなく、部品等の経時劣化等に基づくものであるため、前記第１故障診断手段における故障診断の診断基準値を、当該空燃比補正量の補正量に基づいて補正するようにすれば、次回からの第１故障診断手段における故障診断において、経時劣化等が排除された状態で、高精度な故障診断が行えるようになる。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
一実施例の構成を示す図４において、機関11の吸気通路12には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁15が設けられる。
【００２３】
燃料噴射弁15は、後述するようにしてコントロールユニット50において設定される噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ16が設けられる。一方、排気通路17にはマニホールド集合部近傍に、排気中の酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比を検出する上流側酸素センサ18（本発明の上流側空燃比センサに相当する）が設けられ、その下流側の排気管に排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯX の還元を行って浄化する排気浄化触媒としての三元触媒20が介装されている。
【００２４】
そして、三元触媒20の出口部には上流側酸素センサ18と同様の機能を持つ下流側酸素センサ19（本発明の下流側空燃比センサに相当する）が設けられている。なお、上記２つの酸素センサ18，19は、所謂ＤＯＳ〔Dual O2 Sensor〕制御に用いる酸素センサをそのまま使用することができる。
また、図４で図示しないディストリビュータには、クランク角センサ21が内蔵されており、該クランク角センサ21から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出する。
【００２５】
ところで、上流側酸素センサ18の排気上流側の排気通路17から分岐するＥＧＲガス通路22（本発明の排気還流通路に相当する）が設けられており、このＥＧＲガス通路22は、ＥＧＲ制御弁23（本発明の排気還流制御弁に相当する）を介して絞り弁14の下流側の吸気通路12に連通されている。
前記ＥＧＲ制御弁23には吸気負圧を導く吸気負圧導入通路24が設けられており、当該吸気負圧導入通路24を介して導かれた吸気負圧の大きさに応じてＥＧＲ制御弁23が内装するスプリング23Ａにより弾性付勢されているダイアフラム23Ｂを所定量上下動させることで、弁体23Ｃが所定量上下動されるようになっており、従って吸気負圧の大きさ（負荷の大きさ）に応じて弁体23Ｃのリフト量、即ちＥＧＲガス量を制御できるようになっている。
【００２６】
なお、前記吸気負圧導入通路24には、ＥＧＲコントロール・ソレノイド・バルブ（以下、ＥＧＲｃｓｖと言う）25が介装されており、このＥＧＲcsv 25を、コントロールユニット50からの駆動信号に基づき開閉弁させて連通切換することで、吸気負圧を吸気負圧導入通路24に導入するようになっている。
そして、当該ＥＧＲガス通路22内の圧力を導き所定圧力で閉弁して、吸気負圧導入通路24内と大気との連通を遮断させる所謂ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ26が設けられており、これにより吸気負圧導入通路24内の負圧を増加させて、ＥＧＲ制御弁23のリフト量を増大させ、以って比較的多量のＥＧＲガスが要求される領域（即ち、排気圧力の大きな領域）であっても、要求通りのＥＧＲガス量を確保できるようにしている。
【００２７】
ここで、本発明にかかる排気還流量制御手段、空燃比補正量設定手段、空燃比補正量補正手段、空燃比制御手段、第１故障診断手段、第２故障診断手段、第２故障診断実行許可手段、故障判定手段、第１故障診断基準値補正手段としての機能をソフト的に備えたコントロールユニット50が、三元触媒20の上流側と下流側とに設けた２つの酸素センサ18，19を利用して行うＥＧＲシステムの故障診断制御について、図５〜図８のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
なお、図５は、メインルーチンを示し、このルーチンは、所定の運転状態のときに行われるＥＧＲ制御中において所定周期で実行される。
ステップ１（図ではＳ１と記している。以下、同様）では、スタータースイッチ（Ｓｔ／Ｓｗ）がＯＮであるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、始動中（クランキング中）と判断してステップ２へ進み、ＮＯであれば始動が完了したと判断してステップ５へ進む。
【００２９】
ステップ２では、故障判定フラグＦ３を１にセットする（Ｆ３＝１は正常判定である）。
ステップ３では、第１故障診断判定フラグＦ４を０にセットする（Ｆ４＝０は正常判定である）。
ステップ４では、ＡＰＨＯＳを０にセットする（ＡＰＨＯＳは、後述するＰＨＯＳの平均値である）。
【００３０】
ステップ５では、空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御中であるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ６へ進み、ＮＯであればステップ16へ進む。
ステップ６では、現在の運転状態が、故障診断領域にあるか否かを判断する。当該故障診断領域は、例えば、ＥＧＲ制御中でしかも目標ＥＧＲ率の比較的高い領域（例えば目標ＥＧＲ率５％程度以上の領域）に相当する。なお、目標ＥＧＲ率は、従来同様に、運転状態に応じて予め設定され、当該目標ＥＧＲ率が得られるように、ＥＧＲ制御弁23の開度が、ＥＧＲcsv 25等を介して制御されるようになっている（当該機能が、排気還流量制御手段に相当する）。
【００３１】
本実施例では、かかる目標ＥＧＲ率の比較的高い領域で故障診断を行うようにしているが、これは非ＥＧＲ時とＥＧＲ時とで排気中の酸素濃度に所定以上の差を付けて、故障診断精度を向上させるためである。ＹＥＳであればステップ７へ進み、ＮＯであればステップ９へ進む。
ステップ７では、タイマーのカウント値をＤＴだけインクリメントする（ＴＩＭＥＲ＝ＴＩＭＥＲ＋ＤＴ）。
【００３２】
ステップ８では、故障診断を行うとして、診断領域フラグＦ２を０（診断領域である）にセットして、ステップ13へ進む。
一方、ステップ６でＮＯと判断された場合には、ステップ９で、ＥＧＲ制御の実行を継続すべく、ＥＧＲcsv 25を駆動して、吸気負圧を導入させて、ＥＧＲ制御弁23を開弁させる。
【００３３】
ステップ10で、タイマーを０にリセットする（ＴＩＭＥＲ＝０）。
ステップ11で、ＡＰＨＯＳを０にセットする。
ステップ12で、故障診断を行わないとして、診断領域フラグＦ２を１（診断領域でない）にセットして、ステップ13へ進む。
ステップ13では、後述する図６に示すサブルーチンＡ、及び図７，図８に示すサブルーチンＢを実行する。なお、サブルーチンＡの実行により、ステップ14の燃料噴射量（即ち、燃料噴射パルス幅）の演算に使用される空燃比フィードバック補正係数α（本発明の空燃比補正量に相当する）が求められる。また、サブルーチンＢの実行により、ＥＧＲシステムの故障診断が行われる。
【００３４】
ステップ14では、燃料噴射パルス幅ＴＩを演算する。
これは、機関回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａとから求めた基本燃料噴射量Ｔｐ (＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ；Ｋは定数) と水温等に応じて設定される各種補正係数ＣＯＥＦ，バッテリ電圧による補正分ＴS と、サブルーチンＡで求めたフィードバック補正係数α（空燃比補正量に相当する）とにより次式により演算される。
【００３５】
ＴＩ＝Ｔp ・ＣＯＥＦ・α＋Ｔs
ステップ15では、燃料噴射パルス幅ＴＩを出力して燃料噴射弁15を開弁駆動し、機関１に所定量に調量された燃料を噴射供給して（当該燃料噴射量の調量機能が空燃比制御手段に相当する）、本フローを終了する。
ところで、ステップ５において、ＮＯ（現在、空燃比フィードバック制御中でない）と判断された場合には、空燃比フィードバック制御中でないの空燃比フィードバック補正係数を利用した本実施例での故障診断は行えないとして、ステップ16へ進むが、ステップ16では、ＥＧＲ制御の実行を継続すべく、ＥＧＲcsv 25を駆動して、吸気負圧を導入させて、ＥＧＲ制御弁23を開弁（ＥＧＲ ＯＮ）させる。
【００３６】
ステップ17では、タイマーのカウント値を０にリセットする（ＴＩＭＥＲ＝０）。
そして、ステップ18で、ＡＰＨＯＳを０にセットする。
ステップ19では、故障診断を行うか否かの判定のためのフラグ、即ち、診断領域フラグＦ２を１（診断領域でない）にセットした後、ステップ13におけるサブルーチンＡ，Ｂを実行させずに、ステップ14へ進むようになっている。
【００３７】
ここで、前記のサブルーチンＡ（所謂ＤＯＳ〔Dual O2 Sensor〕制御に相当するルーチン）について、図６のフローチャートに従って説明する。なお、サブルーチンＡは、本発明にかかる空燃比補正量設定手段、空燃比補正量補正手段を構成している。
ステップ21では、上流側酸素センサ18の出力値 (電圧) のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ1 を読み込む。
【００３８】
ステップ22では、ＯＳＲ1 と基準値ＳＬＦ（目標空燃比に相当する値）とを比較し、ＯＳＲ1 ＜ＳＬＦの場合は、マニホールド集合部近傍（三元触媒19上流側）の空燃比がリーンであると判定して、ステップ23へ進んでリッチ・リーン識別用のフラグＦ１を０にセットした後、ステップ25へ進む。
一方、ＯＳＲ1 ≧ＳＬＦの場合は、マニホールド集合部近傍の空燃比がリッチであると判定して、ステップ24へ進んでフラグＦ１を１にセットした後、ステップ25へ進む。
【００３９】
ステップ25では、フラグＦ１が反転したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ26へ進む。
ＮＯの場合には、ステップ33へ進んでフラグＦ１の値によりリッチ・リーン判定を行い、リーン判定（Ｆ１＝０）時にはステップ34でフィードバック補正係数αを現状値αに積分分ＩL を加算した値で更新して、リッチ側へ空燃比を近づけて行く。一方、リッチ判定（Ｆ１＝１）時にはステップ35でフィードバック補正係数αを現状値αに積分分ＩR を減算した値で更新して、リーン側へ空燃比を近づけて行く。そして、ステップ34或いはステップ35が繰り返されると、いずれマニホールド集合部近傍の空燃比がリッチ・リーン反転することになる。
【００４０】
なお、ステップ25でフラグＦ１が反転したと判断された場合には、ステップ26へ進むことになるが、ステップ26では、予め設定記憶されている比例分補正量ＰＨＯＳを、下流側酸素センサ19の出力に基づいて補正し、これにより上流側酸素センサ18の検出値の実際の空燃比からのズレを補償して、高精度な空燃比フィードバック制御を行うことができるようになっている。
【００４１】
つまり、ステップ26では、下流側酸素センサ19の出力値のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ2 を読み込む。
ステップ27では、下流側酸素センサ19のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ2 と基準値ＳＬＲ（目標空燃比に相当する値）とを比較し、ＯＳＲ2 ＜ＳＬＲと判定された場合は、三元触媒20下流側の下流側酸素センサ19が検出する空燃比はリーンであるから、該空燃比を目標空燃比へ近づけるべくリッチ側への補正量を増大するために、ステップ28へ進み、比例分補正量ＰＨＯＳ（空燃比補正量の補正量に相当する）を所定量ΔＰＨＯＳＬ（＞０) だけ加算した値で更新した後、ステップ30へ進む。
【００４２】
一方、ステップ27でＯＳＲR ≧ＳＬＲと判定された場合は、三元触媒20下流側の下流側酸素センサ19の検出する空燃比はリッチであるから、該空燃比を目標空燃比へ近づけるべくリーン側への補正量を増大するために、ステップ29へ進み、前記比例分補正量ＰＨＯＳを所定量ΔＰＨＯＳＲだけ減算した値で更新した後、ステップ30へ進む。
【００４３】
ステップ30では、上流側酸素センサ18のリッチ・リーン判定用フラグＦ１の値を判定し、Ｆ１＝０であり三元触媒20上流側がリーンである場合には、ステップ31へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを、現在のαに予め設定記憶されている比例分ＰL と前記更新された比例分補正量ＰＨＯＳを加算した値で更新設定する。
【００４４】
一方、Ｆ＝１であり三元触媒20の上流側がリッチである場合には、ステップ32へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを、現在のαから予め設定記憶されている比例分ＰR を減算すると共に前記更新された比例分補正量ＰＨＯＳを加算した値で更新する。
このように、最終的に求まる空燃比フィードバック補正係数αは、下流側酸素センサ19が検出する三元触媒20によってＮＯｘが還元され酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度のリッチ・リーン傾向に基づいて該リッチ・リーン傾向を抑制する方向へ更新された前記比例分補正量ＰＨＯＳにより補正されることになるので、ＮＯｘ中の酸素濃度を検出できないことにより上流側酸素センサ18の検出値が実際の空燃比からズレていても、当該ズレ量が補償され、空燃比を高精度に目標空燃比近傍に制御することができるようになる。つまり、サブルーチンＡでは、三元触媒20の上流側に設けられた上流側酸素センサ18の応答性のよいリッチ・リーン反転出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行う一方で、下流側酸素センサ19の三元触媒20により平衡化された酸素濃度の検出結果に基づいて、上流側酸素センサ18の検出値を補償するようにして、これによって、制御応答性を高く維持しつつ、空燃比を高精度に目標空燃比近傍に制御できるようにしている。
【００４５】
つづけて、図７，図８に示すフローチャート（サブルーチンＢ）により実行されるＥＧＲシステムの故障診断制御について説明する。なお、本実施例における故障診断は、三元触媒20により平衡化された後の酸素濃度を検出する下流側酸素センサ19の検出値に基づく前記比例分補正量ＰＨＯＳを介して行うことにより、外乱の影響を受け難くしている。つまり、図９に示すように、目標ＥＧＲ率が得られていれば、三元触媒20により平衡化された（ＮＯｘが還元された）後の排気中の酸素濃度を高精度に検出できる（即ち、実際の空燃比を検出できる）下流側酸素センサ19は、上流側酸素センサ18の検出ズレ（ＥＧＲによるＮＯｘ生成量変化に起因する検出ズレ）した状態での空燃比フィードバック制御を理論空燃比近傍での空燃比フィードバック制御に戻そうとするので、前記比例分補正量ＰＨＯＳの平均値（ＡＰＨＯＳ）は、所定の値（ＭＡＰＨＯＳ１）に収束する。しかし、ＥＧＲシステムが故障等して目標ＥＧＲ率から外れた場合には、ＮＯｘ生成量が変わるために上流側酸素センサ18の検出ズレ量が変わるため、ＡＰＨＯＳはＭＡＰＨＯＳ１から所定の偏差を持つことになる。従って、この偏差の大きさによって、目標ＥＧＲ率が得られているか、即ちＥＧＲシステムが正常に作動できているかを診断することができる。なお、このように三元触媒20を介して平衡化された排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素センサ19の検出値に基づいて設定されるＡＰＨＯＳに基づいて故障診断するので、三元触媒20の上流側で空燃比変動を応答性よく検出する上流側酸素センサ18の検出値に基づいて故障診断する従来のものに比べて、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができる。
【００４６】
以下、各ステップについて説明する。
ステップ41で、診断領域フラグＦ２が０であるか（即ち、現在の運転状態が診断領域内にあるかどうか）を判断する。ＹＥＳであれば、故障診断を行うと判断してステップ42へ進み、ＮＯであれば、診断精度が低下する領域であるので故障診断は行わないとして本フローを終了する。
【００４７】
ステップ42では、故障判定フラグＦ３が１であるか否か（即ち、まだ故障診断していないか否か）を判断する。ＹＥＳであれば、故障診断を行うべくステップ43へ進む一方、Ｆ３＝０の場合には既に故障診断されているので、そのまま本フローを終了する。
ステップ43では、サブルーチンＡの実行により得られた比例分補正量ＰＨＯＳの加重平均値ＡＰＨＯＳを求める。
【００４８】
ステップ44では、第１故障診断判定フラグＦ４が１であるか否か（即ち、後述する第１故障診断で既に故障判定されたか否か）を判断する。ＹＥＳであれば、ＥＧＲシステムが故障している可能性が高く、第２故障診断を実行すべく、ステップ54へ進む。一方、ＮＯであれば、第１故障診断を行うべく、ステップ45へ進む。
【００４９】
ステップ45では、ステップ43で求めた平均値ＡＰＨＯＳと、予め定めてある基準値ＭＡＰＨＯＳ１（現在の運転状態において目標ＥＧＲ率が得られた場合の平均値ＡＰＨＯＳに相当する値）と、の差（ΔＳ＝｜ＡＰＨＯＳ−ＭＡＰＨＯＳ１｜）を求め、当該ΔＳが判定基準値ＤＰＨＯＳ１より大きいか否か（ΔＳ＞ＤＰＨＯＳ１）を判断する（当該判断が、第１故障診断に相当する）。
【００５０】
図10に示すように、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、前記ΔＳは所定値ＤＰＨＯＳ１以内の値になるはずであるので、ＹＥＳの場合には、目標ＥＧＲ率に対して適正なＥＧＲ率が得られていない可能性があるとして、ステップ46へ進んで、第１故障診断判定フラグＦ４を１にセットする（即ち、第１故障診断について故障判定する）。
【００５１】
ステップ47では、後述する第２故障診断のために、平均値ＡＰＨＯＳに、所定値ＤＰＨＯＳ２を加算して、第２故障診断下限値ＭＡＰＨＯＳ２（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ２）を求める。
ステップ48では、第２故障診断のために、平均値ＡＰＨＯＳに、所定値ＤＰＨＯＳ３（＞ＤＰＨＯＳ２）を加算して、第２故障診断上限値ＭＡＰＨＯＳ３（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ３）を求める。
【００５２】
ステップ49では、現在の平均値ＡＰＨＯＳをＡＰＨＯＳ０としてセットする。
ステップ50では、タイマーのカウント値を０にセットして、本フローを終了する。
一方、ステップ45で、ＮＯと判断された場合には、目標ＥＧＲ率が得られており、ＥＧＲシステムは正常であると判断して、ステップ51へ進む。
【００５３】
ステップ51では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ52へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、診断開始からの経過時間で当該第１故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００５４】
ステップ52では、故障判定フラグＦ３を０にセットする（ＥＧＲシステムは正常に作動していると判断する）。
ステップ53では、運転者へのＥＧＲシステムの故障を認識させるための警告灯等を消灯させて、本フローを終了する。
なお、前記ステップ44において、第１故障診断判定フラグＦ４が１であり、第１故障診断で故障判定された場合には、ステップ54以降へ進み、当該判定をより精度の高いものとすべく、第２故障診断を実行する（当該ステップ44が、本発明の第２故障診断実行許可手段を構成している）。つまり、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等によっても前記平均値ＡＰＨＯＳは変化するため、第２故障診断を実行することで、これらの誤差要因を排除できるようにして、より診断精度を高めるようにしている。
【００５５】
なお、第１故障診断だけでも、従来（特開昭６２−１５９７５７号公報）のものに対して、外乱の影響を受け難くすることができる点、及び故障診断に際してＥＧＲ制御と非ＥＧＲ制御とを切り換えなくて良い点で、十分診断精度の向上、及び診断に伴う排気性能の悪化等を抑制できるものである。また、特開平３−７０８４９号公報のものに対しても、診断精度を向上させることができると共に、コスト面で有利なものとなる。
【００５６】
以下に、ステップ54以降の第２故障診断について説明する。
ステップ54では、第２故障診断のために、ＥＧＲ制御弁23に閉弁指示（ＥＧＲカット）する。
ステップ55では、ＥＧＲ制御弁23閉弁指示後の平均値ＡＰＨＯＳが、ステップ47で設定した第２故障診断下限値ＭＡＰＨＯＳ２（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ２）より大きいか否か（ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ２か否か）を判断する。ＹＥＳであれば、ステップ56へ進む。ＮＯであれば、ステップ64へ進む。
【００５７】
ステップ56では、ＥＧＲ制御弁23閉弁指示後の平均値ＡＰＨＯＳが、ステップ48で設定した第２故障診断上限値ＭＡＰＨＯＳ３（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ３）より大きいか否か（ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ３か否か）を判断する。ＹＥＳであれば、図11に示すように、ＥＧＲ制御弁23の開弁指示中（ＥＧＲカット前）と、閉弁指示中（ＥＧＲカット後）とで、ＡＰＨＯＳに所定量以上の差があるので、ＥＧＲ制御弁23が、目標ＥＧＲ率が得られる開度以上に開弁している（即ち、ＥＧＲシステムが故障している）と判断して、ステップ57へ進む。つまり、ＥＧＲ制御弁23を開弁状態（ＥＧＲカット前）から閉弁（ＥＧＲカット後）させると、ＥＧＲ制御が停止されるので三元触媒２０上流側のＮＯｘ濃度は高くなり、これによって酸素濃度が薄くなるので上流側酸素センサ18はリッチ出力となるため、空燃比をリーン側へ補正することになる。一方、三元触媒20の下流側酸素センサ19は、平衡化された後の酸素濃度を検出するので、このリーン側に補正された空燃比を正確に検出するから、空燃比をリッチ側に補正すべく、ＰＨＯＳを大きな値に設定することになる。このとき、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、ＥＧＲカット前とカット後とで、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等に拘わらずに、所定量だけＰＨＯＳの平均値ＡＰＨＯＳは変化するはずである。
【００５８】
従って、ＥＧＲカット前後で平均値ＡＰＨＯＳが所定以上に変化した場合或いは変化しなかった場合には、目標ＥＧＲ率が得られていない（ＥＧＲシステムが故障している）と精度良く診断することがきるのである。つまり、ＥＧＲカット前後における平均値ＡＰＨＯＳを比較することで、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等を排除した状態で、高精度に故障診断を行うことができるようになるのである。
【００５９】
ステップ57では、故障判定フラグＦ３を１にセットして（ＥＧＲシステムは故障している）、ステップ58へ進む。
ステップ58では、運転者にＥＧＲシステムの故障を認識させるべく、警告灯等を点灯させて、ステップ59へ進む。
一方、ステップ56でＮＯと判断された場合には、平均値ＡＰＨＯＳは所定範囲内（ＭＡＰＨＯＳ３≧ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ２）にあるから、目標ＥＧＲ率で正常な運転が行われていると判断して、ステップ60へ進む。
【００６０】
ステップ60では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ61へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、第２故障診断開始からの経過時間で当該第２故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００６１】
ステップ61では、故障判定フラグＦ３を０にセットする（ＥＧＲシステムは正常に作動していると診断する）。
ステップ62では、第２故障診断における判定が正常であるので、第１故障診断における前記ＡＰＨＯＳのＭＡＰＨＯＳ１からのズレ分（ΔＳ＝｜ＡＰＨＯＳ−ＭＡＰＨＯＳ１｜）は、ＥＧＲシステムの故障等に基づくものではなく、経時劣化等に基づくものであるため、ステップ49において設定したＡＰＨＯＳ０（即ち、第１故障診断における平均値ＡＰＨＯＳ）を、新たな基準値（ＭＡＰＨＯＳ１）として設定する。これにより、次回からの第１故障診断において、経時劣化等が排除された状態で、高精度な故障診断が行えるようになる。
【００６２】
ステップ63では、警告灯等を消灯させて、ステップ59へ進む。
ところで、ステップ55でＮＯと判断された場合には、平均値ＡＰＨＯＳが所定以上変化しなかった場合で、目標ＥＧＲ率に対して小さい側で得られていない（ＥＧＲ制御弁23が十分開弁できていない）と診断することができ、この場合には、ステップ64へ進む。
【００６３】
ステップ64では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ65へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、第２故障診断開始からの経過時間で当該故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００６４】
ステップ65では、故障判定フラグＦ３を１にセットする。
ステップ66では、運転者にＥＧＲシステムの故障を認識させるべく、警告灯等を点灯させて、ステップ59へ進む。
そして、ステップ59では、ＥＧＲ制御弁23を再び開弁させて、本フローを終了する。なお、ステップ56，57において故障判定された場合には、ＥＧＲ率が高すぎて燃焼が悪化して運転性や排気特性を悪化させる場合があるので、この場合には、ＥＧＲ制御弁23の閉弁指示を継続させてＥＧＲ制御自体を禁止するようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施例によれば、ＥＧＲ制御中に、応答性のよい上流側酸素センサ18の検出値に基づいて設定される空燃比フィードバック補正係数αの値を、外乱等の影響を受けにくい三元触媒20下流側酸素センサ19の検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるようにフィードバック制御を行うものにおいて、下流側酸素センサ19の検出値に基づき設定される空燃比フィードバック補正係数ＰＨＯＳの平均値に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたので（第１故障診断に相当する）、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができる。
【００６６】
また、上記の空燃比フィードバック制御中に、ＥＧＲ制御弁23を開閉指示して、その開閉指示前後における平均値ＡＰＨＯＳの変化量に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたので（第２故障診断に相当する）、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等を排除した状態で、より高精度に故障診断を行うことができる。
【００６７】
なお、第１故障診断を、第２故障診断に先行させて行うようにしたのは、第２故障診断のようにＥＧＲ制御中に強制的にＥＧＲ制御弁23を開閉させるものでは、この開閉により排気性能・車両運転性能等が悪化するので、第１故障診断によって故障判定されたＥＧＲシステムの故障の可能性が高い場合にのみ第２故障診断を行うようにして、ＥＧＲ制御中にＥＧＲ制御弁23を強制閉弁させる機会を極力低減して、排気性能・車両運転性等の悪化を抑制するためである。但し、診断精度の向上を図りつつ構成の簡略化を図りたい場合には、第２故障診断のみを行う構成としてもよい。また、本実施例では、ＥＧＲ制御弁23を開閉弁させるようにしているが、ＥＧＲ制御弁23の開度を変更するようにして、当該開度変更に伴う平均値ＡＰＨＯＳの変化量に基づいて、故障診断するようにすることもできる。
【００６８】
また、第１故障診断のみを行わせる構成としてもよく、この場合には、第２故障診断に比べて多少診断精度は低下するものの、前述したように、従来例に比べれば、十分に診断精度の向上を図ることができるものである。
なお、本実施例では、ＥＧＲ装置を、ＥＧＲ制御弁23，ＥＧＲcsv 25，ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ26等を備えるタイプのもので説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップモータ等により開度制御可能なＥＧＲ制御弁で構成されるＥＧＲ装置等にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、排気還流（ＥＧＲ）制御中に、応答性の良い触媒上流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される空燃比補正量を、下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるように空燃比のフィードバック制御を行うようにして、外乱等の影響を受け難い触媒下流側空燃比センサの検出値に基づき設定される空燃比補正量の補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにしたので、従来のような外乱等の影響を受け易い触媒上流側の空燃比センサのみの検出値に基づいて故障診断するものに比べて、高精度な故障診断を行うことができるようになる。また、故障診断に際してＥＧＲ制御と非ＥＧＲ制御とを切り換える必要がないので、診断に伴う排気性能や運転性能の悪化等を抑制できる。また、特開平３−７０８４９号公報のものに対しても、診断精度を向上させることができると共に、コスト面で有利なものとなる。
【００７０】
請求項２に記載の発明によれば、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、前記第１故障診断手段による故障診断を行うようにしたので、より故障診断精度を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、空燃比制御中において、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させて、その変更前後における前記空燃比補正量の補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにしたので、燃料噴射弁や空燃比センサ等の部品の経時劣化や外気条件誤差等を排除した状態で故障診断できるので、より高精度な故障診断を行うことができる。
【００７１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、故障診断を行うようにしたので、より故障診断精度を向上させることができる。
請求項５に記載の発明によれば、前記第１故障診断手段と、前記第２故障診断手段と、を備え、先に前記第１故障診断手段による故障診断を行い、当該診断結果が故障判定であった場合（即ち、排気還流装置の故障の可能性の高い場合）にのみ、前記第２故障診断手段による故障診断を行わせるようにしたので、第２故障診断手段における故障診断に伴う強制的な排気還流制御弁の開度変更の機会を極力低減して、排気性能や車両運転性等の悪化を抑制しつつ、高精度な故障診断を行わせることができる。
【００７２】
請求項６に記載の発明によれば、第１故障診断手段において故障判定され、第２故障診断手段における判定が正常である場合に、前記第１故障診断手段における故障診断の診断基準値を、前記空燃比補正量の補正量に基づいて補正するようにしたので、次回からの第１故障診断手段における故障診断において、部品等の経時劣化等が排除された高精度な故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の構成を示すブロック図
【図２】請求項３に記載の発明の構成を示すブロック図
【図３】請求項５，６に記載の発明の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施例の全体構成を示す図
【図５】同上実施例におけるメインルーチンを示すフローチャート
【図６】同上実施例におけるサブルーチンＡを示すフローチャート
【図７】同上実施例におけるサブルーチンＢを示すフローチャート（その１）
【図８】同上実施例におけるサブルーチンＢを示すフローチャート（その２）
【図９】同上実施例における診断理論（ＰＨＯＳとＥＧＲ率との関係）を説明するタイムチャート
【図１０】同上実施例における第１故障診断を説明するタイムチャート
【図１１】同上実施例における第２故障診断を説明するタイムチャート
【符号の説明】
11 内燃機関
12 吸気通路
13 エアフローメータ
14 絞り弁
15 燃料噴射弁
17 排気通路
18 上流側酸素センサ
19 下流側酸素センサ
20 三元触媒
22 ＥＧＲガス通路
23 ＥＧＲ制御弁
24 負圧導入通路
25 ＥＧＲｃｓｖ
26 ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ
50 コントロールユニット
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気還流（ＥＧＲ）装置の故障を診断する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関から排出される排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減して、大気汚染の拡大を防止することが切望されている。ところで、前記ＮＯｘは、機関燃焼室内での燃焼時に、高温下で空気中の窒素（Ｎ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが反応することにより生成され、その生成量は燃焼温度が高い程増大するものであるため、燃焼温度を低減して反応を抑制することがＮＯｘ低減の一つの有効な手段である。
【０００３】
そこで、燃焼温度を低減するための装置として、機関から排出される排気の一部を機関吸気系に還流させて燃焼室内に導き、該導かれた排気中に含まれる熱容量の大きな二酸化炭素（ＣＯ2 ）等を介して燃焼温度を低減するようにした排気還流装置（以下、ＥＧＲシステムとも言う。）が種々提案されている。
このものは、所定の運転状態において、排気通路と吸気通路とを連通し吸気負圧を利用して吸気通路に排気の一部（以下、排気還流又はＥＧＲガスとも言う。）を導く排気還流通路（以下、ＥＧＲガス通路とも言う。）と、該ＥＧＲガス通路に介装され運転条件等に基づいて予め設定された目標ＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／機関吸入空気流量）を得るべく開度制御されるＥＧＲ制御弁と、を備えて構成される。
【０００４】
しかし、このようなＥＧＲシステムにおいて、例えば、前記ＥＧＲ制御弁等が固着等して要求通りに開弁できなくなった場合には、機関にＥＧＲガスを還流できなくなり、前述したＮＯｘ低減効果を発揮できなくなる一方、ＥＧＲ制御弁等が固着等して要求通りに閉弁できなくなった場合には、ＥＧＲガスの還流を停止できなくなるため、多量のＥＧＲガスが機関に吸入される場合があり、かかる場合には燃焼が悪化し過ぎて、運転性が悪化する。
【０００５】
このため、ＥＧＲシステムが正常に作動できているか否かを診断して、運転者等に処理を促し、上記不具合を最小に留める必要がある。
そこで、ＥＧＲシステムの故障診断装置として、例えば、特開昭６２−１５９７５７号公報に開示されるように、触媒上流に設けた酸素センサの出力値に基づいて、機関吸入混合気が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝約１４．７，Ａは空気重量、Ｆは燃料重量）となるように空燃比制御量（例えば、燃料噴射量や吸入空気流量）を空燃比フィードバック補正係数を介して増減補正する所謂空燃比フィードバック制御を行うものにおいて、非ＥＧＲ制御時（通常運転時）の前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数の平均値と、ＥＧＲ制御時の前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数の平均値と、の偏差を求め、当該偏差の大きさに基づいてＥＧＲシステムの故障（例えば、ＥＧＲバルブの開閉不良等）を診断するようにしたものが提案されている。
【０００６】
即ち、ＥＧＲ制御を開始すると、ＥＧＲ率に応じて、排気中のＮＯｘ濃度が低下（換言すれば、酸素濃度が増大）することになるので、酸素センサは、現在の機関吸入混合気はリーン（Ａ／Ｆ＞約１４．７）であると検出するので、空燃比フィードバック制御においては、理論空燃比が得られるように、燃料噴射量を増大すべく、非ＥＧＲ時の空燃比フィードバック補正係数α１（平均値）に比べて比較的大きな値の空燃比フィードバック補正係数α２（平均値）に設定されることになる。ところで、このα１とα２との偏差量は、目標ＥＧＲ率で正常に機関が運転できていれば、所定の値になるはずであるから、特開昭６２−１５９７５７号公報のものでは、このα１とα２との偏差量が、所定の判定基準値より大きい場合や小さい場合には、目標ＥＧＲ率が得られず、ＥＧＲシステムは故障していると診断するようにしている。
【０００７】
また、特開平３−７０８４９号公報には、触媒の下流側に、通常の酸素センサと、ＮＯｘ中の酸素にも感応するセンサと、を設け、両センサの出力差に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたものが開示されている。
つまり、両センサの検出値の差が所定以上大きかったり、小さかったりした場合には、目標ＥＧＲ率が得られておらず、ＥＧＲシステムは故障していると診断するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開昭６２−１５９７５７号公報のものでは、機関運転状態変化等に応答性よく出力変化するように触媒の上流側に設けられた酸素センサの検出値に基づいて故障を診断するため、診断結果が機関運転状態の変化等の外乱の影響を受け易く、高精度な故障診断を行えるものではなかった。また、部品（燃料噴射弁や酸素センサ等）の経時劣化等があると誤診断し易くなるという問題もある。
【０００９】
また、特開平３−７０８４９号公報のもののように、ＮＯｘ中の酸素にも感応するセンサを触媒の下流に設けたのでは、当該センサは触媒によりＮＯｘが還元されＮＯｘ濃度が低くなった状態においてＮＯｘ中の酸素を含む排気中の酸素濃度を検出することになるから、通常の酸素センサの出力値との差は小さく、精度の良い故障診断を行うことができないという問題がある。また、特別な構造を有するセンサを必要とするため、コスト面でも問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされたもので、高精度に排気還流装置の故障を診断できるようにした内燃機関の排気還流装置の故障診断装置を提供することを目的とする。また、当該故障診断において、高精度化を図ることも本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に記載の発明にかかる内燃機関の排気還流装置の故障診断装置は、図１に示すように、排気の一部を機関吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、所定の運転状態で目標ＥＧＲ率が得られるように前記排気還流制御弁の開度を制御する排気還流量制御手段Ａと、を備えた内燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、
機関の排気通路に介装された排気浄化触媒と、
機関と前記排気浄化触媒との間に設けられ、当該排気浄化触媒上流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する上流側空燃比センサＢと、
前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄化触媒下流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する下流側空燃比センサＣと、
前記上流側空燃比センサＢの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、空燃比制御量を補正するための空燃比補正量を設定する空燃比補正量設定手段Ｄと、
前記下流側空燃比センサＣの検出値に基づいて補正量を設定し、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比補正量を、前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定した補正量によって補正する空燃比補正量補正手段Ｅと、
前記空燃比補正量補正手段Ｅにより補正された後の空燃比補正量に基づいて、空燃比制御量を制御する空燃比制御手段Ｆと、
前記排気還流量制御手段における排気還流制御中で、かつ、前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記空燃比補正量補正手段Ｅの前記補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第１故障診断手段Ｇと、
を備えるようにした。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、前記第１故障診断手段Ｇが、所定以上のＥＧＲ率となる運転状態において故障診断するように構成した。
請求項３に記載の発明では、図２に示すように、請求項１に記載の発明における故障診断手段Ｇに代えて、
前記空燃比制御手段Ｆにおける空燃比制御中に、前記排気還流制御弁の開度を変更指示した場合に、当該排気還流制御弁の開度変更指示前後における前記空燃比補正量補正手段Ｅの前記補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第２故障診断手段Ｈを備えるようにした。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記第２故障診断手段Ｈが、排気還流制御弁の開度の変更により所定以上のＥＧＲ率の変化が得られる運転状態において故障診断するように構成した。
請求項５に記載の発明では、図３に示すように、請求項１に記載の発明において、第１故障診断手段Ｇに加えて、
前記請求項３に係わる第２故障診断手段Ｈを備えると共に、
前記第１故障診断手段Ｇにより故障判定された後に、前記第２故障診断手段Ｈによる故障診断の実行を許可する第２故障診断実行許可手段Ｉと、
前記第２故障診断手段Ｈにより故障判定された場合に、排気還流装置は故障していると判定する故障判定手段Ｊと、
を備えるようにした。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、図３で破線で示すように、前記第１故障診断手段Ｇにより故障判定され、前記第２故障診断手段Ｈにより正常判定された場合に、前記空燃比補正量補正手段Ｅの補正量に基づいて、前記第１故障診断手段Ｇの診断基準値を補正する第１故障診断基準値補正手段Ｋを備えるようにした。
【００１５】
【作用】
上記構成を備える請求項１に記載の発明では、排気還流（ＥＧＲ）制御中に、応答性の良い上流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される空燃比補正量（例えば、空燃比フィードバック補正係数）を、外乱等の影響を受け難い排気浄化触媒下流側に設けた下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるように空燃比のフィードバック制御を行うようにした場合に、下流側空燃比センサの検出値に基づき設定される空燃比補正量の補正量（例えば、後述するＰＨＯＳに相当する）に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにする（第１故障診断手段）。即ち、排気還流装置が正常に作動して、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、前記空燃比補正量の補正量は、所定の値（基準値）に収束するはずで、排気還流装置が故障等して目標ＥＧＲ率から外れた場合には、前記空燃比補正量の補正量は基準値から所定以上の偏差を持つことになる。従って、外乱等の影響を受け難い下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される前記空燃比補正量の補正量と、基準値（診断基準値）からの偏差に基づいて故障診断することができ、以って従来のような触媒上流側の空燃比センサのみの検出値に基づいて故障診断するものに比べて、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができるようになる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、前記第１故障診断手段による故障診断を行うようにする。これにより、排気還流装置が正常であれば、ＮＯｘ中の酸素分を検出できない上流側空燃比センサの検出値と、触媒により酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度を検出する下流側空燃比センサの検出値と、の差が大きくなるから、前記空燃比補正量の補正量が大きな値に設定されることになり、正常時と故障時の前記空燃比補正量の補正量の差を大きくできるので、以って故障診断精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、空燃比制御中において、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させて、その変更前後における前記空燃比補正量の補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにする（第２故障診断手段）。
つまり、排気還流装置が正常であれば、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させることによって、その開度変化分に応じて前記空燃比補正量の補正量の変化量が定まることになる。従って、開度変化させたときに所定以上に前記空燃比補正量の補正量が変化すれば、排気還流装置は故障していると診断できることになる。また、この空燃比補正量の補正量の変化量を求めることによって、燃料噴射弁や空燃比センサ等の部品の経時劣化や外気条件誤差等に起因する前記空燃比補正量の補正量の変化分は排除されることになるから、これら部品の経時劣化や外気条件誤差を排除した状態で故障診断できるので、単に基準値と比較する構成の請求項１に記載の発明に比べて、より高精度な故障診断を行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、故障診断を行うようにする。これにより、排気還流装置が正常であれば、排気還流制御弁の開度変更により、ＮＯｘ中の酸素分を検出できない上流側空燃比センサの検出値と、触媒により酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度を検出する下流側空燃比センサの検出値と、の差が大きくなるから、前記空燃比補正量の補正量が大きな値に設定されることになり、正常時と故障時の前記空燃比補正量の補正量の変化量の差を大きくできるので、以って故障診断精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、前記第１故障診断手段と、前記第２故障診断手段と、を備え、先に前記第１故障診断手段による故障診断を行い、当該診断結果が故障判定であった場合に、前記第２故障診断手段による故障診断を行わせるようにする。そして、当該第２故障診断手段においても故障判定された場合に、真に排気還流装置は故障していると診断するようにする。
【００２０】
つまり、第２故障診断手段における故障診断は、部品の経時劣化等を排除しつつ故障診断できる点で診断精度が高いものの強制的に排気還流制御弁の開度を変更するので、この開度変更により排気性能或いは車両運転性能等が悪化することになるため、第１故障診断手段によって故障判定され排気還流装置の故障の可能性が高い場合にのみ、診断精度の高い第２故障診断手段を行わせるようにすれば、排気還流制御弁の強制開度変更の機会を極力低減して、排気性能や車両運転性等の悪化を抑制しつつ、高精度な故障診断を行わせることができるようになる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、第２故障診断手段における判定が正常である場合には、第１故障診断手段における故障判定結果（例えば、空燃比補正量の補正量の診断基準値からの偏差の大きさ）は、排気還流装置の故障等に基づくものではなく、部品等の経時劣化等に基づくものであるため、前記第１故障診断手段における故障診断の診断基準値を、当該空燃比補正量の補正量に基づいて補正するようにすれば、次回からの第１故障診断手段における故障診断において、経時劣化等が排除された状態で、高精度な故障診断が行えるようになる。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
一実施例の構成を示す図４において、機関11の吸気通路12には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁15が設けられる。
【００２３】
燃料噴射弁15は、後述するようにしてコントロールユニット50において設定される噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ16が設けられる。一方、排気通路17にはマニホールド集合部近傍に、排気中の酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比を検出する上流側酸素センサ18（本発明の上流側空燃比センサに相当する）が設けられ、その下流側の排気管に排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯX の還元を行って浄化する排気浄化触媒としての三元触媒20が介装されている。
【００２４】
そして、三元触媒20の出口部には上流側酸素センサ18と同様の機能を持つ下流側酸素センサ19（本発明の下流側空燃比センサに相当する）が設けられている。なお、上記２つの酸素センサ18，19は、所謂ＤＯＳ〔Dual O2 Sensor〕制御に用いる酸素センサをそのまま使用することができる。
また、図４で図示しないディストリビュータには、クランク角センサ21が内蔵されており、該クランク角センサ21から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出する。
【００２５】
ところで、上流側酸素センサ18の排気上流側の排気通路17から分岐するＥＧＲガス通路22（本発明の排気還流通路に相当する）が設けられており、このＥＧＲガス通路22は、ＥＧＲ制御弁23（本発明の排気還流制御弁に相当する）を介して絞り弁14の下流側の吸気通路12に連通されている。
前記ＥＧＲ制御弁23には吸気負圧を導く吸気負圧導入通路24が設けられており、当該吸気負圧導入通路24を介して導かれた吸気負圧の大きさに応じてＥＧＲ制御弁23が内装するスプリング23Ａにより弾性付勢されているダイアフラム23Ｂを所定量上下動させることで、弁体23Ｃが所定量上下動されるようになっており、従って吸気負圧の大きさ（負荷の大きさ）に応じて弁体23Ｃのリフト量、即ちＥＧＲガス量を制御できるようになっている。
【００２６】
なお、前記吸気負圧導入通路24には、ＥＧＲコントロール・ソレノイド・バルブ（以下、ＥＧＲｃｓｖと言う）25が介装されており、このＥＧＲcsv 25を、コントロールユニット50からの駆動信号に基づき開閉弁させて連通切換することで、吸気負圧を吸気負圧導入通路24に導入するようになっている。
そして、当該ＥＧＲガス通路22内の圧力を導き所定圧力で閉弁して、吸気負圧導入通路24内と大気との連通を遮断させる所謂ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ26が設けられており、これにより吸気負圧導入通路24内の負圧を増加させて、ＥＧＲ制御弁23のリフト量を増大させ、以って比較的多量のＥＧＲガスが要求される領域（即ち、排気圧力の大きな領域）であっても、要求通りのＥＧＲガス量を確保できるようにしている。
【００２７】
ここで、本発明にかかる排気還流量制御手段、空燃比補正量設定手段、空燃比補正量補正手段、空燃比制御手段、第１故障診断手段、第２故障診断手段、第２故障診断実行許可手段、故障判定手段、第１故障診断基準値補正手段としての機能をソフト的に備えたコントロールユニット50が、三元触媒20の上流側と下流側とに設けた２つの酸素センサ18，19を利用して行うＥＧＲシステムの故障診断制御について、図５〜図８のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
なお、図５は、メインルーチンを示し、このルーチンは、所定の運転状態のときに行われるＥＧＲ制御中において所定周期で実行される。
ステップ１（図ではＳ１と記している。以下、同様）では、スタータースイッチ（Ｓｔ／Ｓｗ）がＯＮであるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、始動中（クランキング中）と判断してステップ２へ進み、ＮＯであれば始動が完了したと判断してステップ５へ進む。
【００２９】
ステップ２では、故障判定フラグＦ３を１にセットする（Ｆ３＝１は正常判定である）。
ステップ３では、第１故障診断判定フラグＦ４を０にセットする（Ｆ４＝０は正常判定である）。
ステップ４では、ＡＰＨＯＳを０にセットする（ＡＰＨＯＳは、後述するＰＨＯＳの平均値である）。
【００３０】
ステップ５では、空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御中であるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ６へ進み、ＮＯであればステップ16へ進む。
ステップ６では、現在の運転状態が、故障診断領域にあるか否かを判断する。当該故障診断領域は、例えば、ＥＧＲ制御中でしかも目標ＥＧＲ率の比較的高い領域（例えば目標ＥＧＲ率５％程度以上の領域）に相当する。なお、目標ＥＧＲ率は、従来同様に、運転状態に応じて予め設定され、当該目標ＥＧＲ率が得られるように、ＥＧＲ制御弁23の開度が、ＥＧＲcsv 25等を介して制御されるようになっている（当該機能が、排気還流量制御手段に相当する）。
【００３１】
本実施例では、かかる目標ＥＧＲ率の比較的高い領域で故障診断を行うようにしているが、これは非ＥＧＲ時とＥＧＲ時とで排気中の酸素濃度に所定以上の差を付けて、故障診断精度を向上させるためである。ＹＥＳであればステップ７へ進み、ＮＯであればステップ９へ進む。
ステップ７では、タイマーのカウント値をＤＴだけインクリメントする（ＴＩＭＥＲ＝ＴＩＭＥＲ＋ＤＴ）。
【００３２】
ステップ８では、故障診断を行うとして、診断領域フラグＦ２を０（診断領域である）にセットして、ステップ13へ進む。
一方、ステップ６でＮＯと判断された場合には、ステップ９で、ＥＧＲ制御の実行を継続すべく、ＥＧＲcsv 25を駆動して、吸気負圧を導入させて、ＥＧＲ制御弁23を開弁させる。
【００３３】
ステップ10で、タイマーを０にリセットする（ＴＩＭＥＲ＝０）。
ステップ11で、ＡＰＨＯＳを０にセットする。
ステップ12で、故障診断を行わないとして、診断領域フラグＦ２を１（診断領域でない）にセットして、ステップ13へ進む。
ステップ13では、後述する図６に示すサブルーチンＡ、及び図７，図８に示すサブルーチンＢを実行する。なお、サブルーチンＡの実行により、ステップ14の燃料噴射量（即ち、燃料噴射パルス幅）の演算に使用される空燃比フィードバック補正係数α（本発明の空燃比補正量に相当する）が求められる。また、サブルーチンＢの実行により、ＥＧＲシステムの故障診断が行われる。
【００３４】
ステップ14では、燃料噴射パルス幅ＴＩを演算する。
これは、機関回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａとから求めた基本燃料噴射量Ｔｐ (＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ；Ｋは定数) と水温等に応じて設定される各種補正係数ＣＯＥＦ，バッテリ電圧による補正分ＴS と、サブルーチンＡで求めたフィードバック補正係数α（空燃比補正量に相当する）とにより次式により演算される。
【００３５】
ＴＩ＝Ｔp ・ＣＯＥＦ・α＋Ｔs
ステップ15では、燃料噴射パルス幅ＴＩを出力して燃料噴射弁15を開弁駆動し、機関１に所定量に調量された燃料を噴射供給して（当該燃料噴射量の調量機能が空燃比制御手段に相当する）、本フローを終了する。
ところで、ステップ５において、ＮＯ（現在、空燃比フィードバック制御中でない）と判断された場合には、空燃比フィードバック制御中でないの空燃比フィードバック補正係数を利用した本実施例での故障診断は行えないとして、ステップ16へ進むが、ステップ16では、ＥＧＲ制御の実行を継続すべく、ＥＧＲcsv 25を駆動して、吸気負圧を導入させて、ＥＧＲ制御弁23を開弁（ＥＧＲ ＯＮ）させる。
【００３６】
ステップ17では、タイマーのカウント値を０にリセットする（ＴＩＭＥＲ＝０）。
そして、ステップ18で、ＡＰＨＯＳを０にセットする。
ステップ19では、故障診断を行うか否かの判定のためのフラグ、即ち、診断領域フラグＦ２を１（診断領域でない）にセットした後、ステップ13におけるサブルーチンＡ，Ｂを実行させずに、ステップ14へ進むようになっている。
【００３７】
ここで、前記のサブルーチンＡ（所謂ＤＯＳ〔Dual O2 Sensor〕制御に相当するルーチン）について、図６のフローチャートに従って説明する。なお、サブルーチンＡは、本発明にかかる空燃比補正量設定手段、空燃比補正量補正手段を構成している。
ステップ21では、上流側酸素センサ18の出力値 (電圧) のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ1 を読み込む。
【００３８】
ステップ22では、ＯＳＲ1 と基準値ＳＬＦ（目標空燃比に相当する値）とを比較し、ＯＳＲ1 ＜ＳＬＦの場合は、マニホールド集合部近傍（三元触媒19上流側）の空燃比がリーンであると判定して、ステップ23へ進んでリッチ・リーン識別用のフラグＦ１を０にセットした後、ステップ25へ進む。
一方、ＯＳＲ1 ≧ＳＬＦの場合は、マニホールド集合部近傍の空燃比がリッチであると判定して、ステップ24へ進んでフラグＦ１を１にセットした後、ステップ25へ進む。
【００３９】
ステップ25では、フラグＦ１が反転したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ26へ進む。
ＮＯの場合には、ステップ33へ進んでフラグＦ１の値によりリッチ・リーン判定を行い、リーン判定（Ｆ１＝０）時にはステップ34でフィードバック補正係数αを現状値αに積分分ＩL を加算した値で更新して、リッチ側へ空燃比を近づけて行く。一方、リッチ判定（Ｆ１＝１）時にはステップ35でフィードバック補正係数αを現状値αに積分分ＩR を減算した値で更新して、リーン側へ空燃比を近づけて行く。そして、ステップ34或いはステップ35が繰り返されると、いずれマニホールド集合部近傍の空燃比がリッチ・リーン反転することになる。
【００４０】
なお、ステップ25でフラグＦ１が反転したと判断された場合には、ステップ26へ進むことになるが、ステップ26では、予め設定記憶されている比例分補正量ＰＨＯＳを、下流側酸素センサ19の出力に基づいて補正し、これにより上流側酸素センサ18の検出値の実際の空燃比からのズレを補償して、高精度な空燃比フィードバック制御を行うことができるようになっている。
【００４１】
つまり、ステップ26では、下流側酸素センサ19の出力値のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ2 を読み込む。
ステップ27では、下流側酸素センサ19のＡ／Ｄ変換値ＯＳＲ2 と基準値ＳＬＲ（目標空燃比に相当する値）とを比較し、ＯＳＲ2 ＜ＳＬＲと判定された場合は、三元触媒20下流側の下流側酸素センサ19が検出する空燃比はリーンであるから、該空燃比を目標空燃比へ近づけるべくリッチ側への補正量を増大するために、ステップ28へ進み、比例分補正量ＰＨＯＳ（空燃比補正量の補正量に相当する）を所定量ΔＰＨＯＳＬ（＞０) だけ加算した値で更新した後、ステップ30へ進む。
【００４２】
一方、ステップ27でＯＳＲR ≧ＳＬＲと判定された場合は、三元触媒20下流側の下流側酸素センサ19の検出する空燃比はリッチであるから、該空燃比を目標空燃比へ近づけるべくリーン側への補正量を増大するために、ステップ29へ進み、前記比例分補正量ＰＨＯＳを所定量ΔＰＨＯＳＲだけ減算した値で更新した後、ステップ30へ進む。
【００４３】
ステップ30では、上流側酸素センサ18のリッチ・リーン判定用フラグＦ１の値を判定し、Ｆ１＝０であり三元触媒20上流側がリーンである場合には、ステップ31へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを、現在のαに予め設定記憶されている比例分ＰL と前記更新された比例分補正量ＰＨＯＳを加算した値で更新設定する。
【００４４】
一方、Ｆ＝１であり三元触媒20の上流側がリッチである場合には、ステップ32へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを、現在のαから予め設定記憶されている比例分ＰR を減算すると共に前記更新された比例分補正量ＰＨＯＳを加算した値で更新する。
このように、最終的に求まる空燃比フィードバック補正係数αは、下流側酸素センサ19が検出する三元触媒20によってＮＯｘが還元され酸素濃度が平衡化された後の排気中の酸素濃度のリッチ・リーン傾向に基づいて該リッチ・リーン傾向を抑制する方向へ更新された前記比例分補正量ＰＨＯＳにより補正されることになるので、ＮＯｘ中の酸素濃度を検出できないことにより上流側酸素センサ18の検出値が実際の空燃比からズレていても、当該ズレ量が補償され、空燃比を高精度に目標空燃比近傍に制御することができるようになる。つまり、サブルーチンＡでは、三元触媒20の上流側に設けられた上流側酸素センサ18の応答性のよいリッチ・リーン反転出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行う一方で、下流側酸素センサ19の三元触媒20により平衡化された酸素濃度の検出結果に基づいて、上流側酸素センサ18の検出値を補償するようにして、これによって、制御応答性を高く維持しつつ、空燃比を高精度に目標空燃比近傍に制御できるようにしている。
【００４５】
つづけて、図７，図８に示すフローチャート（サブルーチンＢ）により実行されるＥＧＲシステムの故障診断制御について説明する。なお、本実施例における故障診断は、三元触媒20により平衡化された後の酸素濃度を検出する下流側酸素センサ19の検出値に基づく前記比例分補正量ＰＨＯＳを介して行うことにより、外乱の影響を受け難くしている。つまり、図９に示すように、目標ＥＧＲ率が得られていれば、三元触媒20により平衡化された（ＮＯｘが還元された）後の排気中の酸素濃度を高精度に検出できる（即ち、実際の空燃比を検出できる）下流側酸素センサ19は、上流側酸素センサ18の検出ズレ（ＥＧＲによるＮＯｘ生成量変化に起因する検出ズレ）した状態での空燃比フィードバック制御を理論空燃比近傍での空燃比フィードバック制御に戻そうとするので、前記比例分補正量ＰＨＯＳの平均値（ＡＰＨＯＳ）は、所定の値（ＭＡＰＨＯＳ１）に収束する。しかし、ＥＧＲシステムが故障等して目標ＥＧＲ率から外れた場合には、ＮＯｘ生成量が変わるために上流側酸素センサ18の検出ズレ量が変わるため、ＡＰＨＯＳはＭＡＰＨＯＳ１から所定の偏差を持つことになる。従って、この偏差の大きさによって、目標ＥＧＲ率が得られているか、即ちＥＧＲシステムが正常に作動できているかを診断することができる。なお、このように三元触媒20を介して平衡化された排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素センサ19の検出値に基づいて設定されるＡＰＨＯＳに基づいて故障診断するので、三元触媒20の上流側で空燃比変動を応答性よく検出する上流側酸素センサ18の検出値に基づいて故障診断する従来のものに比べて、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができる。
【００４６】
以下、各ステップについて説明する。
ステップ41で、診断領域フラグＦ２が０であるか（即ち、現在の運転状態が診断領域内にあるかどうか）を判断する。ＹＥＳであれば、故障診断を行うと判断してステップ42へ進み、ＮＯであれば、診断精度が低下する領域であるので故障診断は行わないとして本フローを終了する。
【００４７】
ステップ42では、故障判定フラグＦ３が１であるか否か（即ち、まだ故障診断していないか否か）を判断する。ＹＥＳであれば、故障診断を行うべくステップ43へ進む一方、Ｆ３＝０の場合には既に故障診断されているので、そのまま本フローを終了する。
ステップ43では、サブルーチンＡの実行により得られた比例分補正量ＰＨＯＳの加重平均値ＡＰＨＯＳを求める。
【００４８】
ステップ44では、第１故障診断判定フラグＦ４が１であるか否か（即ち、後述する第１故障診断で既に故障判定されたか否か）を判断する。ＹＥＳであれば、ＥＧＲシステムが故障している可能性が高く、第２故障診断を実行すべく、ステップ54へ進む。一方、ＮＯであれば、第１故障診断を行うべく、ステップ45へ進む。
【００４９】
ステップ45では、ステップ43で求めた平均値ＡＰＨＯＳと、予め定めてある基準値ＭＡＰＨＯＳ１（現在の運転状態において目標ＥＧＲ率が得られた場合の平均値ＡＰＨＯＳに相当する値）と、の差（ΔＳ＝｜ＡＰＨＯＳ−ＭＡＰＨＯＳ１｜）を求め、当該ΔＳが判定基準値ＤＰＨＯＳ１より大きいか否か（ΔＳ＞ＤＰＨＯＳ１）を判断する（当該判断が、第１故障診断に相当する）。
【００５０】
図10に示すように、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、前記ΔＳは所定値ＤＰＨＯＳ１以内の値になるはずであるので、ＹＥＳの場合には、目標ＥＧＲ率に対して適正なＥＧＲ率が得られていない可能性があるとして、ステップ46へ進んで、第１故障診断判定フラグＦ４を１にセットする（即ち、第１故障診断について故障判定する）。
【００５１】
ステップ47では、後述する第２故障診断のために、平均値ＡＰＨＯＳに、所定値ＤＰＨＯＳ２を加算して、第２故障診断下限値ＭＡＰＨＯＳ２（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ２）を求める。
ステップ48では、第２故障診断のために、平均値ＡＰＨＯＳに、所定値ＤＰＨＯＳ３（＞ＤＰＨＯＳ２）を加算して、第２故障診断上限値ＭＡＰＨＯＳ３（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ３）を求める。
【００５２】
ステップ49では、現在の平均値ＡＰＨＯＳをＡＰＨＯＳ０としてセットする。
ステップ50では、タイマーのカウント値を０にセットして、本フローを終了する。
一方、ステップ45で、ＮＯと判断された場合には、目標ＥＧＲ率が得られており、ＥＧＲシステムは正常であると判断して、ステップ51へ進む。
【００５３】
ステップ51では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ52へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、診断開始からの経過時間で当該第１故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００５４】
ステップ52では、故障判定フラグＦ３を０にセットする（ＥＧＲシステムは正常に作動していると判断する）。
ステップ53では、運転者へのＥＧＲシステムの故障を認識させるための警告灯等を消灯させて、本フローを終了する。
なお、前記ステップ44において、第１故障診断判定フラグＦ４が１であり、第１故障診断で故障判定された場合には、ステップ54以降へ進み、当該判定をより精度の高いものとすべく、第２故障診断を実行する（当該ステップ44が、本発明の第２故障診断実行許可手段を構成している）。つまり、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等によっても前記平均値ＡＰＨＯＳは変化するため、第２故障診断を実行することで、これらの誤差要因を排除できるようにして、より診断精度を高めるようにしている。
【００５５】
なお、第１故障診断だけでも、従来（特開昭６２−１５９７５７号公報）のものに対して、外乱の影響を受け難くすることができる点、及び故障診断に際してＥＧＲ制御と非ＥＧＲ制御とを切り換えなくて良い点で、十分診断精度の向上、及び診断に伴う排気性能の悪化等を抑制できるものである。また、特開平３−７０８４９号公報のものに対しても、診断精度を向上させることができると共に、コスト面で有利なものとなる。
【００５６】
以下に、ステップ54以降の第２故障診断について説明する。
ステップ54では、第２故障診断のために、ＥＧＲ制御弁23に閉弁指示（ＥＧＲカット）する。
ステップ55では、ＥＧＲ制御弁23閉弁指示後の平均値ＡＰＨＯＳが、ステップ47で設定した第２故障診断下限値ＭＡＰＨＯＳ２（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ２）より大きいか否か（ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ２か否か）を判断する。ＹＥＳであれば、ステップ56へ進む。ＮＯであれば、ステップ64へ進む。
【００５７】
ステップ56では、ＥＧＲ制御弁23閉弁指示後の平均値ＡＰＨＯＳが、ステップ48で設定した第２故障診断上限値ＭＡＰＨＯＳ３（＝ＡＰＨＯＳ＋ＤＰＨＯＳ３）より大きいか否か（ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ３か否か）を判断する。ＹＥＳであれば、図11に示すように、ＥＧＲ制御弁23の開弁指示中（ＥＧＲカット前）と、閉弁指示中（ＥＧＲカット後）とで、ＡＰＨＯＳに所定量以上の差があるので、ＥＧＲ制御弁23が、目標ＥＧＲ率が得られる開度以上に開弁している（即ち、ＥＧＲシステムが故障している）と判断して、ステップ57へ進む。つまり、ＥＧＲ制御弁23を開弁状態（ＥＧＲカット前）から閉弁（ＥＧＲカット後）させると、ＥＧＲ制御が停止されるので三元触媒２０上流側のＮＯｘ濃度は高くなり、これによって酸素濃度が薄くなるので上流側酸素センサ18はリッチ出力となるため、空燃比をリーン側へ補正することになる。一方、三元触媒20の下流側酸素センサ19は、平衡化された後の酸素濃度を検出するので、このリーン側に補正された空燃比を正確に検出するから、空燃比をリッチ側に補正すべく、ＰＨＯＳを大きな値に設定することになる。このとき、目標ＥＧＲ率が得られているのであれば、ＥＧＲカット前とカット後とで、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等に拘わらずに、所定量だけＰＨＯＳの平均値ＡＰＨＯＳは変化するはずである。
【００５８】
従って、ＥＧＲカット前後で平均値ＡＰＨＯＳが所定以上に変化した場合或いは変化しなかった場合には、目標ＥＧＲ率が得られていない（ＥＧＲシステムが故障している）と精度良く診断することがきるのである。つまり、ＥＧＲカット前後における平均値ＡＰＨＯＳを比較することで、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等を排除した状態で、高精度に故障診断を行うことができるようになるのである。
【００５９】
ステップ57では、故障判定フラグＦ３を１にセットして（ＥＧＲシステムは故障している）、ステップ58へ進む。
ステップ58では、運転者にＥＧＲシステムの故障を認識させるべく、警告灯等を点灯させて、ステップ59へ進む。
一方、ステップ56でＮＯと判断された場合には、平均値ＡＰＨＯＳは所定範囲内（ＭＡＰＨＯＳ３≧ＡＰＨＯＳ＞ＭＡＰＨＯＳ２）にあるから、目標ＥＧＲ率で正常な運転が行われていると判断して、ステップ60へ進む。
【００６０】
ステップ60では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ61へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、第２故障診断開始からの経過時間で当該第２故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００６１】
ステップ61では、故障判定フラグＦ３を０にセットする（ＥＧＲシステムは正常に作動していると診断する）。
ステップ62では、第２故障診断における判定が正常であるので、第１故障診断における前記ＡＰＨＯＳのＭＡＰＨＯＳ１からのズレ分（ΔＳ＝｜ＡＰＨＯＳ−ＭＡＰＨＯＳ１｜）は、ＥＧＲシステムの故障等に基づくものではなく、経時劣化等に基づくものであるため、ステップ49において設定したＡＰＨＯＳ０（即ち、第１故障診断における平均値ＡＰＨＯＳ）を、新たな基準値（ＭＡＰＨＯＳ１）として設定する。これにより、次回からの第１故障診断において、経時劣化等が排除された状態で、高精度な故障診断が行えるようになる。
【００６２】
ステップ63では、警告灯等を消灯させて、ステップ59へ進む。
ところで、ステップ55でＮＯと判断された場合には、平均値ＡＰＨＯＳが所定以上変化しなかった場合で、目標ＥＧＲ率に対して小さい側で得られていない（ＥＧＲ制御弁23が十分開弁できていない）と診断することができ、この場合には、ステップ64へ進む。
【００６３】
ステップ64では、タイマーのカウント値が、所定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。ＹＥＳであればステップ65へ進み、ＮＯであれば所定値Ｔ１を越えるまで本フローの実行を繰り返す。なお、第２故障診断開始からの経過時間で当該故障診断を停止するようにしたのは、あまり長時間掛けて診断しても、その間に運転状態等が変化して、高精度な故障診断が行えなくなる場合を排除するためである。
【００６４】
ステップ65では、故障判定フラグＦ３を１にセットする。
ステップ66では、運転者にＥＧＲシステムの故障を認識させるべく、警告灯等を点灯させて、ステップ59へ進む。
そして、ステップ59では、ＥＧＲ制御弁23を再び開弁させて、本フローを終了する。なお、ステップ56，57において故障判定された場合には、ＥＧＲ率が高すぎて燃焼が悪化して運転性や排気特性を悪化させる場合があるので、この場合には、ＥＧＲ制御弁23の閉弁指示を継続させてＥＧＲ制御自体を禁止するようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施例によれば、ＥＧＲ制御中に、応答性のよい上流側酸素センサ18の検出値に基づいて設定される空燃比フィードバック補正係数αの値を、外乱等の影響を受けにくい三元触媒20下流側酸素センサ19の検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるようにフィードバック制御を行うものにおいて、下流側酸素センサ19の検出値に基づき設定される空燃比フィードバック補正係数ＰＨＯＳの平均値に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたので（第１故障診断に相当する）、外乱等の影響を極力抑制して高精度な故障診断を行うことができる。
【００６６】
また、上記の空燃比フィードバック制御中に、ＥＧＲ制御弁23を開閉指示して、その開閉指示前後における平均値ＡＰＨＯＳの変化量に基づいて、ＥＧＲシステムの故障を診断するようにしたので（第２故障診断に相当する）、燃料噴射弁15や酸素センサ18，19の経時劣化等を排除した状態で、より高精度に故障診断を行うことができる。
【００６７】
なお、第１故障診断を、第２故障診断に先行させて行うようにしたのは、第２故障診断のようにＥＧＲ制御中に強制的にＥＧＲ制御弁23を開閉させるものでは、この開閉により排気性能・車両運転性能等が悪化するので、第１故障診断によって故障判定されたＥＧＲシステムの故障の可能性が高い場合にのみ第２故障診断を行うようにして、ＥＧＲ制御中にＥＧＲ制御弁23を強制閉弁させる機会を極力低減して、排気性能・車両運転性等の悪化を抑制するためである。但し、診断精度の向上を図りつつ構成の簡略化を図りたい場合には、第２故障診断のみを行う構成としてもよい。また、本実施例では、ＥＧＲ制御弁23を開閉弁させるようにしているが、ＥＧＲ制御弁23の開度を変更するようにして、当該開度変更に伴う平均値ＡＰＨＯＳの変化量に基づいて、故障診断するようにすることもできる。
【００６８】
また、第１故障診断のみを行わせる構成としてもよく、この場合には、第２故障診断に比べて多少診断精度は低下するものの、前述したように、従来例に比べれば、十分に診断精度の向上を図ることができるものである。
なお、本実施例では、ＥＧＲ装置を、ＥＧＲ制御弁23，ＥＧＲcsv 25，ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ26等を備えるタイプのもので説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップモータ等により開度制御可能なＥＧＲ制御弁で構成されるＥＧＲ装置等にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、排気還流（ＥＧＲ）制御中に、応答性の良い触媒上流側空燃比センサの検出値に基づいて設定される空燃比補正量を、下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正するようにして、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比近傍となるように空燃比のフィードバック制御を行うようにして、外乱等の影響を受け難い触媒下流側空燃比センサの検出値に基づき設定される空燃比補正量の補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにしたので、従来のような外乱等の影響を受け易い触媒上流側の空燃比センサのみの検出値に基づいて故障診断するものに比べて、高精度な故障診断を行うことができるようになる。また、故障診断に際してＥＧＲ制御と非ＥＧＲ制御とを切り換える必要がないので、診断に伴う排気性能や運転性能の悪化等を抑制できる。また、特開平３−７０８４９号公報のものに対しても、診断精度を向上させることができると共に、コスト面で有利なものとなる。
【００７０】
請求項２に記載の発明によれば、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、前記第１故障診断手段による故障診断を行うようにしたので、より故障診断精度を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、空燃比制御中において、排気還流制御弁の開度を強制的に変更させて、その変更前後における前記空燃比補正量の補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断するようにしたので、燃料噴射弁や空燃比センサ等の部品の経時劣化や外気条件誤差等を排除した状態で故障診断できるので、より高精度な故障診断を行うことができる。
【００７１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、比較的ＥＧＲ率の高い運転状態のときに、故障診断を行うようにしたので、より故障診断精度を向上させることができる。
請求項５に記載の発明によれば、前記第１故障診断手段と、前記第２故障診断手段と、を備え、先に前記第１故障診断手段による故障診断を行い、当該診断結果が故障判定であった場合（即ち、排気還流装置の故障の可能性の高い場合）にのみ、前記第２故障診断手段による故障診断を行わせるようにしたので、第２故障診断手段における故障診断に伴う強制的な排気還流制御弁の開度変更の機会を極力低減して、排気性能や車両運転性等の悪化を抑制しつつ、高精度な故障診断を行わせることができる。
【００７２】
請求項６に記載の発明によれば、第１故障診断手段において故障判定され、第２故障診断手段における判定が正常である場合に、前記第１故障診断手段における故障診断の診断基準値を、前記空燃比補正量の補正量に基づいて補正するようにしたので、次回からの第１故障診断手段における故障診断において、部品等の経時劣化等が排除された高精度な故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の構成を示すブロック図
【図２】請求項３に記載の発明の構成を示すブロック図
【図３】請求項５，６に記載の発明の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施例の全体構成を示す図
【図５】同上実施例におけるメインルーチンを示すフローチャート
【図６】同上実施例におけるサブルーチンＡを示すフローチャート
【図７】同上実施例におけるサブルーチンＢを示すフローチャート（その１）
【図８】同上実施例におけるサブルーチンＢを示すフローチャート（その２）
【図９】同上実施例における診断理論（ＰＨＯＳとＥＧＲ率との関係）を説明するタイムチャート
【図１０】同上実施例における第１故障診断を説明するタイムチャート
【図１１】同上実施例における第２故障診断を説明するタイムチャート
【符号の説明】
11 内燃機関
12 吸気通路
13 エアフローメータ
14 絞り弁
15 燃料噴射弁
17 排気通路
18 上流側酸素センサ
19 下流側酸素センサ
20 三元触媒
22 ＥＧＲガス通路
23 ＥＧＲ制御弁
24 負圧導入通路
25 ＥＧＲｃｓｖ
26 ＥＧＲ−ＢＰＴバルブ
50 コントロールユニット
Claims (6)
- 排気の一部を機関吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、所定の運転状態で目標ＥＧＲ率が得られるように前記排気還流制御弁の開度を制御する排気還流量制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、
機関の排気通路に介装された排気浄化触媒と、
機関と前記排気浄化触媒との間に設けられ、当該排気浄化触媒上流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄化触媒下流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、空燃比制御量を補正するための空燃比補正量を設定する空燃比補正量設定手段と、
前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正量を設定し、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比補正量を、前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定した補正量によって補正する空燃比補正量補正手段と、
前記空燃比補正量補正手段により補正された後の空燃比補正量に基づいて、空燃比制御量を制御する空燃比制御手段と、
前記排気還流量制御手段における排気還流制御中で、かつ、前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記空燃比補正量補正手段の前記補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第１故障診断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。 - 前記故障診断手段が、所定以上の目標ＥＧＲ率となる運転状態において故障診断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
- 排気の一部を機関吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、所定の運転状態で目標ＥＧＲ率が得られるように前記排気還流制御弁の開度を制御する排気還流量制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、
機関の排気通路に介装された排気浄化触媒と、
機関と前記排気浄化触媒との間に設けられ、当該排気浄化触媒上流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄化触媒下流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、空燃比制御量を補正するための空燃比補正量を設定する空燃比補正量設定手段と、
前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて補正量を設定し、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比補正量を、前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて設定した補正量によって補正する空燃比補正量補正手段と、
前記空燃比補正量補正手段により補正された後の空燃比補正量に基づいて、空燃比制御量を制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記排気還流制御弁の開度を変更指示した場合に、当該排気還流制御弁の開度変更指示前後における前記空燃比補正量補正手段の前記補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第２故障診断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。 - 前記第２故障診断手段が、排気還流制御弁開度の変更により所定以上のＥＧＲ率の変化が得られる運転状態において故障診断することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
- 排気の一部を機関吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、所定の運転状態で目標ＥＧＲ率が得られるように前記排気還流制御弁の開度を制御する排気還流量制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、
機関の排気通路に介装された排気浄化触媒と、
機関と前記排気浄化触媒との間に設けられ、当該排気浄化触媒上流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記排気浄化触媒の排気下流側に設けられ、当該排気浄化触媒下流側の排気中の酸素濃度に基づいて、機関吸入混合気の空燃比を検出する下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、空燃比制御量を補正するための空燃比補正量を設定する空燃比補正量設定手段と、
前記下流側空燃比センサの検出値に基づいて、機関吸入混合気の空燃比が目標空燃比となるように、前記空燃比補正量設定手段により設定された空燃比補正量を補正する空燃比補正量補正手段と、
前記空燃比補正量補正手段により補正された後の空燃比補正量に基づいて、空燃比制御量を制御する空燃比制御手段と、
前記排気還流量制御手段における排気還流制御中で、かつ、前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記空燃比補正量補正手段の補正量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第１故障診断手段と、
前記空燃比制御手段における空燃比制御中に、前記排気還流制御弁の開度を変更指示した場合に、当該排気還流制御弁の開度変更指示前後における前記空燃比補正量補正手段の補正量の変化量に基づいて、排気還流装置の故障を診断する第２故障診断手段と、
前記第１故障診断手段により故障判定された後に、前記第２故障診断手段による故障診断の実行を許可する第２故障診断実行許可手段と、
前記第２故障診断により故障判定された場合に、排気還流装置は故障していると判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。 - 前記第１故障診断手段により故障判定され、前記第２故障診断手段により正常判定された場合に、前記空燃比補正量補正手段の補正量に基づいて、前記第１故障診断手段の診断基準値を補正する第１故障診断基準値補正手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
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