JP4277687B2 - 内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法及び診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法及び診断装置に関する。

自動車、特にディーゼルエンジンの自動車には、多くの場合、排気ガスを吸気マニホールドへ再循環させるための、排気ガス再循環回路が設けられている。
このような、エンジンから特に有害な化学物質である窒素酸化物の排出を減少させることを可能にする、排気ガス再循環が実際に知られている。窒素酸化物の量は、エンジンのシリンダの中の、空気と燃料とからなる活性混合物の組成と、不活性ガスの存在とに、強く関係している。
従って、排気ガス再循環を設けて、エンジンのシリンダの中へ不活性ガスを注入する。この不活性ガスは、エンジンによって生成される窒素酸化物の量の減少を可能にする。

しかしながら、この再循環は、再循環が正確に調整されず、特に再循環されるガスの量が過度に大きいと、排気ガスの中の煙の量を無視できない程度に増大させやすい。
さらに、ある条件、特に運転者が急加速を要求する際においては、排気ガス再循環を止めなくてはならない。
従って、排気ガス再循環回路には、再循環されるガスの流量を調節するバルブが設けられる。エンジンのシリンダの中へ噴射する燃料の量を管理するための電子計算機が、調節用のバルブを操作して再循環されるガスのパーセンテージを調整する。

従来は、排気ガス再循環バルブの良好な作動の診断または制御は、電子計算機から与えられる新鮮な空気の流量の指令値を、対応する流量計から与えられる測定値と比較して、あるいは、計算機から与えられる再循環バルブの位置を、測定ポテンショメータから与えられる測定位置と比較して、実行されている。
測定値と、対応する指令値との間の差が、所定の閾値を超えたときには、機能障害が生じたとみなす。
この点に関しては、文献ＦＲ ２ ７５３ ４８８を参照することができるであろう。

電子計算機から与えられる新鮮な空気の流量の指令値と、流量計によって測定された対応する値との間の比較からの再循環バルブの良好な作動の監視に関しては、この技術は不正確な検出を発生させやすい。
実際には、計算機がバルブの閉鎖を要求するときには、新鮮な空気の流量の指令値は大きくなるが、この指令値の計算機の中における処理が不十分な場合には、測定される流量は、この指令値に達することはできない。その結果、この指令値と測定された空気流量の値との間の差が存続することになり、このことは、計算機によって、バルブの開口位置における固着として解釈される。
また、この技術は、作動不良の非検出を引き起こしやすい。実際、運転者によって急加速が要求された時には、計算機は再循環ガスの量の調整のカットを要求し、従って、排気ガスの再循環については、調整は実行されない。従って、もしバルブが正確に閉鎖されなくても、計算機はこのような作動不良を検出できない。
バルブが開口位置において固着された場合も同様である。この場合、エンジンから発生されるトルクは低下する。そこで運転者は、このトルクの低下を補償するためにこの場合急加速を要求する。診断が実行される前にこの要求が実行されると、この作動不良は検出されない。

再循環バルブの位置の監視からの、排気ガス再循環バルブの良好な作動の診断については、バルブの製作上の公差はポテンショメータの製作上の公差に比して比較的大きいので、バルブと測定用のポテンショメータの製作上の公差を考慮して、バルブの位置を測定するためのポテンショメータは、バルブの閉鎖位置の学習を必要とする。また、この学習は、温度に応じてバルブの位置の測定に変化をもたらす、ポテンショメータとバルブ本体の温度に対する感受性によって必要とされる。
このような学習は、一般にエンジンの始動の度ごとに、バルブの開口の許可とあらゆる調整とを行う前に、次いで、閉鎖されたバルブに対応する位置の温度に応じた変化を考慮に入れるために、バルブの閉鎖の度ごとに、実行される。

バルブの位置の測定値と位置の指令値との比較からのバルブの良好な作動の監視は、バルブが最大限に閉鎖される位置が容易に取得可能な測定においては、誤った検出のリスクを最小にすることを可能にする。しかし、この技術は、作動不良の非検出については、バルブの閉鎖指令に対して応答中の装置の応答の全体の時間が、作動不良の診断の時間よりも小さくなりえる測定においては、重大な支障を呈する。
ＦＲ ２ ７５３ ４８８

従って、本発明の目的は、上述の問題を回避することにある。

このため、本発明によれば、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態を検査する診断方法において、
上記再循環バルブの正常に閉じられた位置に対応する所定の瞬間における該再循環バルブの参照位置の測定値である参照値の取得と、
取得された該参照値と、前もって実行された診断サイクルの際に取得された第１の参照値との間の第１の差の計算と、
計算された該第１の差と、上記再循環バルブが開口していることを検出するための第１の閾値との第１の比較とを含んでなり、
上記参照値の取得過程の後に、現在の診断サイクルの間に取得された上記参照値と、同じタイプの新品のもしくは洗浄された再循環バルブに対応する第２の参照値との間の第２の差を計算し、
計算された該第２の差と、上記再循環バルブが汚染による機能低下を含む作動不良が生じていることを検出するための第２の閾値との第２の比較を行うことを特徴とする、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法が提供される。

かくして、上記バルブの閉鎖位置の取得の度ごとに、上記バルブが確実に閉鎖されることを確かめる。

望ましくは、新品の同じ再循環バルブに対応する上記参照値は、エンジンの最初の始動時に取得される。

望ましくは、上記開口検出の閾値と上記作動不良検出の閾値は、温度に応じて変化する第１項と、温度に対して独立な検出閾値に対応する第２項とをそれぞれ含む。

この診断方法のその他の特徴によれば、上記閾値は、エンジンの動作パラメータに応じて変化する。

なお、その診断サイクル中に、上記バルブの確実な閉鎖と作動不良の不在が検出されたら、その後の診断サイクルのために、進行中の上記診断サイクルの間に取得された上記参照値をメモリに記憶させる。

本発明によれば、上記に定義された内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法を実行するための、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断装置も提供される。

この装置は、上記再循環バルブの位置の測定手段を含んでなり、該測定手段は、上記再循環バルブの参照位置の測定値である参照値を伝達するために処理用の中央装置（２６）へ接続され、
上記中央装置（２６）は、上記参照値と前もって実行された診断サイクルの際に取得された上記第１の参照値との間の第１の差の計算手段と、
計算された該第１の差と上記再循環バルブの開口の検出のための第１の閾値との第１の比較手段とを含んでなり、
上記中央装置（２６）は、上記参照値と同じタイプの新品のもしくは洗浄された再循環バルブに対応する第２の参照値との間の第２の差の計算手段と、
計算された該第２の差と上記再循環バルブの汚染による機能低下を含む作動不良の検出のための第２の閾値との第２の比較手段とを含んでなる。

例えば、上記バルブの位置の上記測定手段は、測定用のポテンショメータを含んでなる。

本発明のその他の目的、特徴及び利点は、非限定的な例としてのみ示された以下の記述と添付図面の参照とから明らかとなるであろう。これらの図において：
図１は、排気ガス再循環回路を備え、本発明に適合する再循環回路のバルブの作動状態の診断装置が設けられた、内燃エンジンの略図であり、
図２は、本発明による診断方法の主要な過程を示すフローチャートである。

図１に、全体の参照符号１０によって示された、自動車の内燃エンジンの全体構造を略図で示す。
考察される実施例においては、エンジン１０は、直列の４つのシリンダ１２を有する。
シリンダ１２は、吸気マニホールド１４から空気を供給される。吸気マニホールド１４は、エアフィルタ（図示しない）が設けられた導管１６から、空気をエンジンに過給するターボコンプレッサ１８を介して、空気を供給される。
排気マニホールド２０は、燃焼によって生じた排気ガスを回収する。回収された排気ガスは、ターボコンプレッサを経て、排気ライン２２から外部へ排出される。

エンジンの空気供給回路の一部と排気回路の一部とを含んでなる排気ガスの再循環回路は、特に、排気ガス中における煙の発生を避けながら生成される窒素酸化物の量を制限するように、吸気マニホールド１４の中へ排気ガスの一部を再注入する役割を果たす。
再循環回路は、参照符号２４によって示された、排気ガス再循環バルブを本質的に有する。

一方、エンジン１０は、エンジン１０の動作を制御するため、特にその動作のパラメータの調整を行うとともに、再循環バルブ２４の機能を診断するために適正にプログラムされた計算機２６を備えている。
このため、計算機２６は、特に過給空気の圧力センサ２８、吸気マニホールド１４内の吸入空気の温度センサ３０、及び吸入空気の導管１６に設けられた流量センサ３２等の、一式のセンサに接続されている。
再循環バルブ２４の作動状態の診断に関しては、再循環バルブ２４には、バルブの開口位置と閉鎖位置との間における、回転式のバルブの場合にはバルブの角度変位を、並進移動式のバルブの場合にはバルブの線形変位を、測定することを可能にするポテンショメータ（図示しない）が設けられている。

中央装置（計算機）２６は、メモリに記憶されたバルブの開口検出の第１の閾値と、作動不良検出の閾値とを有し、一方では、最適の再循環ガスの量を得るためのバルブの操作を、他方では、バルブの閉鎖の監視またはバルブの開口の固着の検出を、全般的には、作動不良の検出を、今から以下に記載するように行うことを可能にする、全てのソフトウエア手段を組み入れている。

実際、バルブの作動の診断サイクルを示す図２を今から参照すると、第１の過程３４の間に、中央装置２６は、正常の場合はバルブが閉鎖されている作動領域において、再循環バルブの位置の測定値の取得を行う。
前に示したように、診断のこのサイクルは、エンジンの始動の度ごと、またはバルブの閉鎖の度ごとに実行される。
従って、バルブに設けられた測定用のポテンショメータからもたらされるこの参照値は、バルブが閉鎖されているであろうと予期する瞬間に取得される。この値は、バルブを開口する全ての指令を許可する前の、エンジンの始動の瞬間と、バルブの閉鎖の各命令の後に、排気ガスの温度の影響によって生じるバルブとポテンショメータの膨張を補償するために取得される。

次の過程３８の際には、バルブの開口位置での固着の検出を行う。換言すれば、参照位置がバルブの閉鎖位置に対応することを確かめる。

これを実行するために、中央装置２６は、現在の診断サイクルの間に取得された参照値と、あらかじめ実行された診断サイクルの間に取得され、作動不良の不在に対応する参照値との間の差の計算を行う。
この過程の間に、このように計算された差は、バルブの開口の検出の値と比較される。
かくして、もし計算された差の値が閾値よりも大であるなら、次の過程４０において、バルブが固着されていることを決定し、エラー信号が発信される。

望ましくは、再循環バルブ２４の開口位置における固着を検出するために用いられる第２の閾値は、排気ガスの温度に応じて変化する第１項と、温度に対して独立な第２項とからなる。

診断のこの過程３８の結果、バルブが確実に閉鎖されたと考えられたら、次の過程４２において、バルブの汚染による機能低下を決定するため、あるいは一般的にバルブの動作のあらゆる欠陥を検出するために、第２の診断を実行する。
これを実行するために、中央装置２６は、この診断サイクルの間に取得された第１の参照値と、新しいかあるいは洗浄された同じバルブに対応する第２の参照値との間の差の計算を行う。望ましくは、この測定の参照値は、エンジンの最初の始動時に取得される。
そこで、計算された差と、バルブの汚染による機能低下を検出するための第２の閾値との比較を行う。
そこで、もし計算された差の値がこの閾値よりも大であるなら、次の過程４４において、バルブが汚染によって機能低下されていることを指示するために、エラー信号が発信される。
この第２の診断を実行するために用いられる閾値も、望ましくは、温度に応じて変化する第１項と、温度に対して独立な検出の閾値に対応する第２項とからなる。
また、バルブの作動状態の診断を行うために先に示された閾値は、望ましくは、特に第２項に関しては、エンジンの動作のパラメータに応じて変化する閾値によって構成される。
第１項に関しては、再循環される排気ガスの温度の測定から出発して、中央装置２６の中で実行される処理から作り上げることができる。
変形として、温度に応じて変化する第１項の使用に代えて、排気ガスの温度に応じて取得された参照値の処理を行うこともできる。

診断のこの第２の過程４２の結果、バルブが確実に閉鎖され、バルブの作動が正確であることが検出されたら、進行中のサイクルの参照値は、その後の診断サイクルの際に用いるために、中央装置の中のメモリに蓄積される。

次の過程４６においては、中央装置２６から発生される指令値に応じてバルブの操作を行う。

先に示したように、バルブ閉鎖の度ごとに新しい測定参照値の取得を行う。

かくして、計算機から発生されるバルブの各閉鎖指令後、バルブの閉鎖時間に対応する所定の時間経過後に、この手順は先に言及した過程３４へ戻る（過程４８）。

Claims (7)

1. 内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態を検査する診断方法において、
   上記再循環バルブの正常に閉じられた位置に対応する所定の瞬間における該再循環バルブの参照位置の測定値である参照値の取得と、
   取得された該参照値と、前もって実行された診断サイクルの際に取得された第１の参照値との間の第１の差の計算と、
   計算された該第１の差と、上記再循環バルブが開口していることを検出するための第１の閾値との第１の比較とを含んでなり、
   上記参照値の取得過程の後に、現在の診断サイクルの間に取得された上記参照値と、同じタイプの新品のもしくは洗浄された再循環バルブに対応する第２の参照値との間の第２の差を計算し、
   計算された該第２の差と、上記再循環バルブが汚染による機能低下を含む作動不良が生じていることを検出するための第２の閾値との第２の比較を行うことを特徴とする、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法。
2. 新品の同じ再循環バルブに対応する上記第２の参照値は、エンジンの最初の始動時に取得されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法。
3. 上記開口していることを検出するための第１の閾値と上記作動不良であることを検出するための第２の閾値は、温度に応じて変化する第１項と、温度に対して独立な検出閾値に対応する第２項とをそれぞれ含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法。
4. 上記閾値は、エンジンの動作パラメータに応じて変化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法。
5. その診断サイクル中に、上記バルブの確実な閉鎖と作動不良の不在が検出されたら、その後の診断サイクルのために、進行中の上記診断サイクルの間に取得された上記参照値をメモリに記憶させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断方法を実行するための、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断装置において、
   上記再循環バルブの位置の測定手段を含んでなり、該測定手段は、上記再循環バルブの参照位置の測定値である参照値を伝達するために処理用の中央装置（２６）へ接続され、
   上記中央装置（２６）は、上記参照値と前もって実行された診断サイクルの際に取得された上記第１の参照値との間の第１の差の計算手段と、
   計算された該第１の差と上記再循環バルブの開口の検出のための第１の閾値との第１の比較手段とを含んでなり、
   上記中央装置（２６）は、上記参照値と同じタイプの新品のもしくは洗浄された再循環バルブに対応する第２の参照値との間の第２の差の計算手段と、
   計算された該第２の差と上記再循環バルブの汚染による機能低下を含む作動不良の検出のための第２の閾値との第２の比較手段とを含んでなることを特徴とする、内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断装置。
7. 上記バルブの位置の上記測定手段は、測定用のポテンショメータを含んでなることを特徴とする、請求項６に記載の内燃エンジンの排気ガス再循環バルブの作動状態診断装置。

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