JP4469750B2 - 内燃機関のｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出された排ガスの一部を吸気系にＥＧＲガスとして還流させる内燃機関のＥＧＲ装置に関する。

従来のこの種の内燃機関のＥＧＲ装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このＥＧＲ装置では、排気管と吸気管をつなぐＥＧＲ通路に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、このＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路が設けられている。ＥＧＲ通路とバイパス通路の分岐部には、これらの通路を流れるＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス弁が設けられている。ＥＧＲ通路には、バイパス通路との合流部よりも下流側に、ＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁が設けられている。また、吸気管には、上流側から順に、エアクリーナ、吸入空気量を検出するエアフローメータ、および吸入空気量を調整する吸気絞り弁が設けられている。

このＥＧＲ装置では、内燃機関の減速運転中に、バイパス弁の異常判定が次のようにして行われる。まず、吸気絞り弁およびＥＧＲ弁をともに全開状態に制御するとともに、バイパス弁を全開状態に制御することによって、ＥＧＲ通路を遮断し、バイパス通路を開放する。これにより、ＥＧＲガスは、バイパス通路を介して吸気管に還流し、このときのエアフローメータの検出値を全開時実吸入空気量Ｇａｏｐとして求める。次に、バイパス弁を全閉状態に制御することによって、ＥＧＲ通路を開放し、バイパス通路を遮断する。これにより、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラによって冷却された後、吸気管に還流し、このときのエアフローメータの検出値を全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌとして求める。

また、内燃機関の回転数ＮＥに応じて、バイパス弁が正常であるときのバイパス弁の全開時および全閉時における吸入空気量を、正常時全開吸入空気量Ｂａｓｅｏｐおよび正常時全閉吸入空気量Ｂａｓｅｃｌとして、それぞれ算出する。そして、全開時実吸入空気量Ｇａｏｐと全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌが互いに異なり、かつ全開時実吸入空気量Ｇａｏｐと正常時全開吸入空気量Ｂａｓｅｏｐ、および全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌと正常時全閉吸入空気量Ｂａｓｅｃｌが、いずれも互いにほぼ等しいときには、バイパス弁が正常であると判定し、それ以外のときには、バイパス弁が全開、全閉または中間位置のいずれかで固着していて、異常が生じていると判定する。

しかし、吸気管に実際に吸入される空気量は、ＥＧＲガス量だけでなく、エアクリーナの詰まりなどによっても、変化する。これに対して、従来のＥＧＲ装置では、バイパス弁の異常判定を、全開時実吸入空気量Ｇａｏｐおよび全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌに基づいて、実行する。このため、例えば、バイパス弁が正常であるにもかかわらず、上述したエアクリーナの詰まりなどの影響によって、全開時実吸入空気量Ｇａｏｐと全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌが等しくなる場合があり、その場合には、バイパス弁に異常が生じていると誤判定してしまう。これとは逆に、バイパス弁に異常が生じているにもかかわらず、全開時実吸入空気量Ｇａｏｐと全閉時実吸入空気量Ｇａｃｌが異なる場合があり、その場合には、バイパス弁が正常であると誤判定してしまう。

また、このＥＧＲ装置では、バイパス弁の異常判定が、内燃機関の減速運転中に、吸気絞り弁を全開にした状態で実行される。このため、排気管に触媒が設けられている場合には、吸気絞り弁を介して吸入された多量の空気によって触媒が冷却され、エミッションの悪化を招いてしまう。

また、バイパス弁の異常を判定する他の手法として、例えば、バイパス弁の開閉状態をセンサやスイッチなどで直接、検出することが考えられるが、その場合には、異常判定のための専用のセンサなどを付加する必要があり、製造コストが上昇する。また、付加したセンサなどの異常判定も併せて行うことが必要になるため、判定が煩雑になってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、異常判定のための専用のセンサなどを付加することなく、バイパス弁の異常判定を適切に行うことができる内燃機関のＥＧＲ装置を提供することを目的とする。

特開２００３−２４７４５９号公報

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排出された排ガスの一部を吸気系（実施形態における（以下、本項において同じ）吸気管４）にＥＧＲガスとして還流させる内燃機関３のＥＧＲ装置１であって、ＥＧＲガスを還流させるためのＥＧＲ通路９と、ＥＧＲ通路９に設けられ、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁１０と、ＥＧＲ通路９に設けられ、ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１１と、ＥＧＲ通路９のＥＧＲクーラ１１よりも上流側から分岐し、ＥＧＲクーラ１１をバイパスするバイパス通路１２と、ＥＧＲ通路９およびバイパス通路１２を流れるＥＧＲガスの流量比を調整するためのバイパス弁１３と、バイパス弁１３を駆動するバイパス弁駆動手段（バイパス弁アクチュエータ１３ａ）と、吸気系に設けられ、吸入空気量ＱＡを調整するための吸気絞り弁８と、吸気絞り弁８よりも下流側に配置され、吸気系の圧力（吸気圧ＰＢＡ）を検出する圧力センサ（吸気圧センサ３３）と、吸気絞り弁８を絞り、かつＥＧＲ弁１０を所定の開度に開いた状態で、バイパス弁駆動手段によりバイパス弁１３を開弁および閉弁するように駆動したときに圧力センサによってそれぞれ検出された吸気系の圧力（全開圧Ｐ２，全閉圧Ｐ１および吸気圧変化量ΔＰＢＡ）をパラメータとして、バイパス弁１３の異常を判定するバイパス弁異常判定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２５，２６，２８）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲ通路に設けたＥＧＲ弁によって、吸気系に還流するＥＧＲガス量が調整されるとともに、バイパス弁をバイパス弁駆動手段で駆動することによって、ＥＧＲ通路とバイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量比が調整される。ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路を流れる際には、ＥＧＲ通路に設けたＥＧＲクーラを通った後、吸気系に還流し、バイパス通路を流れる際には、ＥＧＲクーラを通ることなく、吸気系に還流する。また、吸気系には吸気絞り弁が設けられ、この吸気絞り弁よりも下流側には吸気系の圧力を検出する圧力センサが設けられている。そして、バイパス弁異常判定手段は、吸気絞り弁を絞るとともに、ＥＧＲ弁を所定の開度に開いた状態で、バイパス弁駆動手段によってバイパス弁を開弁および閉弁するように駆動したときに圧力センサで検出された吸気系の圧力をパラメータとして、バイパス弁の異常を判定する。

以上の構成によれば、バイパス弁を閉じたときには、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通る際に、ＥＧＲクーラの通気抵抗によって圧力損失が生じるため、吸気系の圧力は比較的小さくなる。これに対して、バイパス弁を開いたときには、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラを通らないので、圧力損失は小さくなり、吸気系の圧力はより大きくなる。このため、バイパス弁が正常であれば、吸気系の圧力は、バイパス弁の開閉駆動に応じて所定の範囲で変化する。本発明によれば、バイパス弁駆動手段によりバイパス弁を開閉するように駆動したときの吸気系の圧力をパラメータとして、バイパス弁の異常を判定するので、例えば、そのようなバイパス弁の開閉駆動に伴って吸気系の圧力が所定の範囲で変化していないときに、異常であると判定できる。

また、異常判定を、吸気絞り弁を絞った状態で行うので、吸気絞り弁よりも上流側からの吸気系の圧力への影響、例えばエアクリーナの詰まりによる影響を排除しながら、バイパス弁の開閉駆動に伴う吸気系の圧力変化をパラメータとして、異常判定を精度良く行うことができる。さらに、吸気絞り弁を絞ることにより、吸気系の負圧が大きくなる。このため、バイパス弁の開閉駆動に伴う吸気圧の変化が大きく、明確に現れるようになるので、異常判定を的確に行うことができる。逆に、従来のＥＧＲ装置のように吸気絞り弁を全開に開いた場合には、バイパス弁の開閉駆動に伴う吸気圧の変化が極めて小さいため、異常判定を的確に行えなくなる。また、圧力センサとして、例えば、内燃機関を制御するために通常、設けられている既存の圧力センサを利用することが可能になり、それにより、異常判定のための専用のセンサなどを付加する必要がなくなるので、製造コストを削減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３のＥＧＲ装置１において、内燃機関３が減速運転中であるか否かを判定する減速運転判定手段（ＥＣＵ２，図２のステップ１）をさらに備え、バイパス弁異常判定手段は、内燃機関３が減速運転中であると判定されたときに、異常判定を実行することを特徴とする。

この構成によれば、バイパス弁の異常判定を、内燃機関の減速運転中に実行するので、燃焼に伴うＥＧＲガスの温度や量の変動による圧力への影響などを確実に排除しながら、バイパス弁の開閉駆動に伴う吸気系の圧力変化をパラメータとして、異常判定をより精度良く行うことができる。また、このように異常判定を減速運転中に実行しても、吸気絞り弁が絞られているので、排気系への冷たい空気の流入を抑制できる。したがって、排気系に触媒が設けられている場合でも、触媒の冷却を抑制でき、それにより、エミッションの悪化を防止することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態によるＥＧＲ装置１、およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４（吸気系）および排気管５がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。

インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。インジェクタ６の開弁時間である燃料噴射量および噴射タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。

また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

吸気管４には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ７、および吸入空気量を調整するための吸気絞り弁８が設けられている。インタークーラ７は、過給装置（図示せず）の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却する。吸気絞り弁８には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ８ａが接続されている。吸気絞り弁８の開度は、アクチュエータ８ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。

また、吸気管４には、インタークーラ７よりも上流側にエアフローセンサ３１が、吸気絞り弁８よりも下流側に吸気温センサ３２および吸気圧センサ３３（圧力センサ）が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３１は吸入空気量ＱＡを検出し、吸気温センサ３２は吸入空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、吸気圧センサ３３は吸気圧ＰＢＡ（吸気系の圧力）を絶対圧として検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、吸気管４と排気管５の間には、ＥＧＲ通路９が接続されている。ＥＧＲ通路９は、排気管５と吸気管４の吸気絞り弁８よりも下流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ通路９を介して、エンジン３の排ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気管４に還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。

また、ＥＧＲ通路９には、上流側から順に、ＥＧＲ弁１０、およびＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１１が設けられている。ＥＧＲ弁１０は、リニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量が、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号で制御されることによって、ＥＧＲガスの還流量（以下「ＥＧＲ量」という）が制御される。また、ＥＧＲクーラ１１は、エンジン３の冷却水を利用した水冷式のものである。

また、ＥＧＲ通路９にはバイパス通路１２が設けられている。このバイパス通路１２は、一端部がＥＧＲ通路９のＥＧＲ弁１０とＥＧＲクーラ１１の間から分岐するとともに、他端部がＥＧＲ通路９のＥＧＲクーラ１１よりも下流側に合流しており、ＥＧＲクーラ１１をバイパスしている。さらに、ＥＧＲ通路９とバイパス通路１２との分岐部には、バイパス弁１３が設けられており、バイパス弁１３には、これを駆動するバイパス弁アクチュエータ１３ａ（バイパス弁駆動手段）が接続されている。バイパス弁１３の開度は、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号により、バイパス弁アクチュエータ１３ａを介して、全閉開度と全開開度の間で可変に制御され、それにより、ＥＧＲ通路９およびバイパス通路１２を流れるＥＧＲガスの流量比が調整される。

以上のバイパス弁１３の制御により、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路９に通された場合には、ＥＧＲクーラ１１で冷却された後、バイパス通路１２に通された場合には、冷却されることなく、吸気管４に還流する。

また、排気管５のＥＧＲ通路９よりも下流側には、触媒装置１４が設けられている。この触媒装置１４は、三元触媒とＮＯｘ触媒（ともに図示せず）を組み合わせたものであり、この三元触媒は、その温度が高く活性状態にあるときに、ストイキ雰囲気下において、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。一方、ＮＯｘ触媒は、酸素濃度が高い場合において、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、捕捉したＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。

さらに、ＥＣＵ２には、水温センサ３４から、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ３５から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度ＡＰ」という）を表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２（バイパス弁異常判定手段および減速運転判定手段）は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ３０〜３５からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じ、ＥＧＲ弁１０およびバイパス弁１３のバイパス弁アクチュエータ１３ａに駆動信号を出力することによって、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ通路９およびバイパス通路１２を流れるＥＧＲガスの流量比を、それぞれ制御するとともに、バイパス弁１３の異常判定処理を実行する。

図２および図３は、このバイパス弁１３の異常判定処理のフローチャートを示している。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン３が減速運転中であるか否かを判別する。具体的には、インジェクタ６の燃料噴射量およびアクセル開度ＡＰがいずれも０のときに、エンジン３が減速運転中であると判別される。この判別結果がＮＯで、エンジン３が減速運転中でないときには、異常判定を実行することなく、そのまま本処理を終了する。このように、異常判定は、エンジン３が減速運転中であることを条件として、実行される。

一方、前記ステップ１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３が減速運転中のときには、異常判定の他の実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップ２）。この実行条件は、検出されたエンジン回転数ＮＥ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷおよび吸気圧ＰＢＡがいずれも、それぞれの所定の範囲内にあるときに、成立していると判別される。この判別結果がＮＯで、実行条件が成立していないときには、本処理を終了する。一方、前記ステップ２の判別結果がＹＥＳのときには、異常判定の実行条件が成立しているとして、判定中フラグＦ＿ＢＰＡが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この判定中フラグＦ＿ＢＰＡは、後述するように、異常判定の実行中に「１」にセットされるものである。

このステップ３の判別結果がＮＯのとき、すなわち今回が、異常判定の実行条件が成立した後の最初のループに相当するときには、吸気絞り弁８を全閉状態に制御する（ステップ４）とともに、ＥＧＲ弁１０を全開状態に制御する（ステップ５）。そして、異常判定の実行中であることを表すために、判定中フラグＦ＿ＢＰＡを「１」にセットした（ステップ６）後、ステップ７に進む。また、異常判定の実行条件が成立した２回目以降のループでは、前記ステップ６の実行により、前記ステップ３の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ７に直接、進む。

このステップ７では、全閉モード終了フラグＦ＿ＢＰが「１」であるか否かを判別し、その判別結果がＮＯのときには、バイパス弁全閉フラグＦ＿ＢＰＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ８）。

この判別結果がＮＯのときには、ステップ９において、バイパス弁アクチュエータ１３ａに駆動信号を出力することによって、バイパス弁１３を全閉状態に制御する（以下「全閉制御」という）とともに、バイパス弁全閉フラグＦ＿ＢＰＣを「１」に、バイパス弁全開フラグＦ＿ＢＰＯを「０」に、それぞれセットする（ステップ１０）。次に、バイパス弁１３の全閉制御を開始した後の経過時間（以下「全閉時間」という）ＴＢＰＣを計測するためのアップカウント式のタイマ（図示せず）をスタートさせた（ステップ１１）後、本処理を終了する。また、前記ステップ１０が実行された後には、前記ステップ８の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１２に進み、全閉時間ＴＢＰＣが第１所定時間ＴＲＥＦ１（例えば５秒以下（より好ましくは１〜２秒））以上か否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＴＢＰＣ＜ＴＲＥＦ１のとき、すなわちバイパス弁１３の全閉制御の開始後、第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過していないときには、吸気圧ＰＢＡがまだ安定していないとして、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１２の判別結果がＹＥＳで、ＴＢＰＣ≧ＴＲＥＦ１のときには、吸気圧ＰＢＡが安定した状態になったとして、このときの吸気圧ＰＢＡを全閉圧Ｐ１（パラメータ）として記憶する（ステップ１３）。そして、全閉モードが終了したことを表すために、全閉モード終了フラグＦ＿ＢＰを「１」にセットし（ステップ１４）、本処理を終了する。

また、このステップ１４が実行された後には、前記ステップ７の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１５に進み、バイパス弁全開フラグＦ＿ＢＰＯが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ１６において、バイパス弁アクチュエータ１３ａに駆動信号を出力することによって、バイパス弁１３を全開状態に制御する（以下「全開制御」という）とともに、バイパス弁全開フラグＦ＿ＢＰＯを「１」に、バイパス弁全閉フラグＦ＿ＢＰＣを「０」に、それぞれセットする（ステップ１７）。次に、バイパス弁１３の全開制御を開始した後の経過時間（以下「全開時間」という）ＴＢＰＯを計測するためのアップカウント式のタイマをスタートさせた（ステップ１８）後、本処理を終了する。

また、前記ステップ１７が実行された後には、前記ステップ１５の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１９に進み、全開時間ＴＢＰＯが第２所定時間ＴＲＥＦ２（例えば５秒以下（より好ましくは１〜２秒））以上か否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＴＢＰＯ＜ＴＲＥＦ２のときには、吸気圧ＰＢＡがまだ安定していないとして、本処理を終了する。一方、前記ステップ１９の判別結果がＹＥＳで、ＴＢＰＯ≧ＴＲＥＦ２のときには、吸気圧ＰＢＡが安定した状態になったとして、このときの吸気圧ＰＢＡを全開圧Ｐ２（パラメータ）として記憶し（ステップ２０）、全閉モード終了フラグＦ＿ＢＰを「０」にセットする（ステップ２１）。

次に、ステップ２０で記憶した全開圧Ｐ２とステップ１３で記憶した全閉圧Ｐ２との差（＝Ｐ２−Ｐ１）を、吸気圧変化量ΔＰＢＡ（パラメータ）として算出する（ステップ２２）。次に、水温補正係数ＫＴＷおよび吸入空気量補正係数ＫＱＡを算出する（ステップ２３）。これらの算出は、エンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡにそれぞれ応じ、テーブル（いずれも図示せず）を検索することによって、行われる。次いで、この吸気圧変化量ΔＰＢＡに水温補正係数ＫＴＷおよび吸入空気量補正係数ＫＱＡを乗算することによって、補正後吸気圧変化量ΔＰＢＡＣを算出する（ステップ２４）。

この補正は、吸気圧変化量ΔＰＢＡを、エンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡが所定の基準状態にあるときの値に換算するためのものである。すなわち、エンジン水温ＴＷが高いほど、また、吸入空気量ＱＡが多いほど、燃焼温度が高く、ＥＧＲガスの圧力も高いため、吸気圧ＰＢＡはより高くなる。このため、上記のテーブルでは、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷが高いほど、より小さな値に設定され、吸入空気量補正係数ＫＱＡは、吸入空気量ＱＡが多いほど、より小さな値に設定されている。

なお、上記のＫＴＷ×ＫＱＡに相当する補正係数を、エンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡに応じてあらかじめマップ化し、実際のＴＷ値およびＱＡ値に応じ、このマップを検索することによって、求めてもよい。

次に、ステップ２４で算出した補正後吸気圧変化量ΔＰＢＡＣが所定の基準値ＰＬＭＴ以上であるか否かを判別する（ステップ２５）。この基準値ＰＬＭＴは、バイパス弁１３が正常であり、かつエンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡが所定の基準状態にあるときの、バイパス弁１３の全閉時と全開時との間の吸気圧の変化量に基づいて設定されている。

この判別結果がＹＥＳで、ΔＰＢＡＣ≧ＰＬＭＴのときには、バイパス弁１３の全閉制御時と全開制御時との間で吸気圧ＰＢＡが大きく変化しているため、バイパス弁１３が正常であると判定し、バイパス弁異常フラグＦ＿ＢＰＮＧを「０」にセットする（ステップ２６）。そして、異常判定が終了したことを表すために、判定中フラグＦ＿ＢＰＡを「０」にセットし（ステップ２７）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２５の判別結果がＮＯで、ΔＰＢＡＣ＜ＰＬＭＴのときには、バイパス弁１３の全閉制御時と全開制御時との間で吸気圧ＰＢＡが大きく変化していなければならないのに対し、実際にはそうなっていないため、バイパス弁１３に異常が生じていると判定する。そして、そのことを表すためにバイパス弁異常フラグＦ＿ＢＰＮＧを「１」にセットした（ステップ２８）後、前記ステップ２７を実行し、本処理を終了する。

なお、上記の例では、検出した吸気圧変化量ΔＰＢＡをエンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡに応じて補正する一方、それと比較される基準値ＰＬＭＴを所定値に設定しているが、これとは逆に、吸気圧変化量ΔＰＢＡをそのまま用い、基準値ＰＬＭＴを補正してもよい。この場合、例えば、バイパス弁１３が正常である場合の、エンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡに応じた、全閉時の吸気圧マップおよび全開時の吸気圧マップをあらかじめ設定し、検出したエンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡに応じて、これらの吸気圧マップから、全閉時および全開時の吸気圧ＰＢＡを求め、後者と前者との差に基づいて基準値ＰＬＭＴを設定すればよい。あるいは、上記のような全開時と全閉時との吸気圧ＰＢＡの差に基づいて、吸入空気量ＱＡおよびエンジン水温ＴＷに応じた基準値ＰＬＭＴのマップとして設定し、全閉時および全開時の実際のＱＡ値およびＴＷ値に応じ、マップを検索することによって、基準値ＰＬＭＴを求めてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の減速運転中、ＥＧＲ弁１０を全開に保持した状態で、バイパス弁１３を全閉制御したときの吸気圧ＰＢＡ（全閉圧Ｐ１）を求め、次いで、バイパス弁１３を全開制御したときの吸気圧ＰＢＡ（全開圧Ｐ２）を求め、基本的に、両者の差である吸気圧変化量ΔＰＢＡ（＝Ｐ２−Ｐ１）を基準値ＰＬＭＴと比較することによって、バイパス弁１３の異常判定を実行する。バイパス弁１３が正常であれば、ＥＧＲガスは、バイパス弁１３の全閉制御時にＥＧＲクーラの通気抵抗によって圧力損失が生じるので、吸気圧ＰＢＡは、バイパス弁１３の開閉制御に伴って所定の範囲で変化する。したがって、吸気圧変化量ΔＰＢＡが基準値ＰＬＭＴよりも小さいときに、バイパス弁１３に異常が生じていると判定することができる。

また、異常判定をエンジン３の減速運転中に実行することによって、燃焼に伴うＥＧＲガスの温度や量の変動による吸気圧ＰＢＡへの影響などを確実に排除できるとともに、異常判定を吸気絞り弁８を全閉に制御した状態で実行することによって、吸気絞り弁８よりも上流側からの吸気圧ＰＢＡへの影響、例えばエアクリーナの詰まりによる影響も確実に排除できるので、異常判定をより精度良く行うことができる。さらに、吸気絞り弁８を全閉に制御することにより、吸気管４の負圧が大きくなるので、バイパス弁１３の全閉制御時と全開制御時との間の吸気圧ＰＢＡの変化が大きく、明確に現れるようになり、それにより、異常判定を的確に行うことができる。

また、エンジン３を制御するための既存の吸気圧センサ３３を利用しているので、異常判定のための専用のセンサなどを付加する必要がなく、それにより、製造コストを削減することができる。また、吸気圧変化量ΔＰＢＡをエンジン水温ＴＷおよび吸入空気量ＱＡに応じて補正した補正後吸気圧変化量ΔＰＢＡＣを、基準値ＰＬＭＴと比較するので、バイパス弁１３の全閉制御時に、ＥＧＲクーラ１１の通気抵抗によって生じる圧力損失の度合を反映させながら、異常判定をより精度良く行うことができる。

また、このように異常判定をエンジン３の減速運転中に実行しても、吸気絞り弁８が全閉に制御されているので、排気管５への冷たい空気の流入を抑制し、触媒装置１４の冷却を抑制でき、それにより、エミッションの悪化を防止することができる。

図４は、バイパス弁１３の異常判定処理の変形例の前半部を示している。なお、この変形例の図４に続く後半部の実行内容については、実施形態の図３のそれとまったく同一であるため、図面は省略するものとする。この図４と図２の比較からわかるように、実施形態の異常判定処理では、異常判定がエンジン３の減速運転中に実行されるのに対し、本処理では、異常判定をエンジン３のアイドル運転中またはクルーズ運転中に実行する点が大きく異なる。したがって、以下の説明では、実施形態の異常判定処理と同じ実行内容については、図面に同一のステップ番号を付し、異なる実行内容を中心として説明を行うものとする。

本処理ではまず、ステップ３１において、エンジン３がアイドル運転中またはクルーズ運転中であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、エンジン３がアイドル運転中またはクルーズ運転中でないときには、異常判定を実行することなく、そのまま本処理を終了する。

一方、前記ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３がアイドル運転中またはクルーズ運転中のときには、異常判定の他の実行条件が成立し（ステップ２：ＹＥＳ）、かつ判定中フラグＦ＿ＢＰＡが「１」でないとき（ステップ３：ＮＯ）に、吸気絞り弁８を半開状態の所定の開度に制御する（ステップ３４）。これは、アイドル運転中またはクルーズ運転中におけるエンジン３の燃焼を確保するためである。他の実行内容は、実施形態と同じである。

以上のように、変形例によれば、エンジン３のアイドル運転中またはクルーズ運転中において、ＥＧＲ弁１０を全開にかつ吸気絞り弁８を半開に保持した状態で、バイパス弁１３の全閉制御時と全開制御時との吸気圧変化量ΔＰＢＡ（＝Ｐ２−Ｐ１）を基準値ＰＬＭＴと比較することによって、バイパス弁１３の異常を判定する。したがって、バイパス弁１３の異常を適切に判定することができ、実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、アイドル運転中またはクルーズ運転中では、エンジン３の運転状態が比較的安定しているので、吸気絞り弁８を半開状態の所定の開度に保持しても、運転に支障を来すことがないとともに、ＥＧＲガスの温度や量も比較的安定しているので、異常判定を精度良く行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ＥＧＲ弁１０の全開時で、かつバイパス弁１３を全閉制御および全開制御したときの吸気圧（全閉圧Ｐ１および全開圧Ｐ２）をパラメータとして用いているが、これに加えて、ＥＧＲ弁１０を全閉にしたときの吸気圧Ｐ０をパラメータとして用い、これらの圧力を比較してもよい。その場合、例えば、バイパス弁１３が閉側に固着した状態で故障している場合には、バイパス弁１３の開閉制御にかかわらず、ＥＧＲ弁１０の全開時に、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１１を通る際に圧力損失を受けるので、Ｐ０＞Ｐ１≒Ｐ２が成立することによって、バイパス弁１３の故障が閉側の故障であると特定できる。一方、バイパス弁１３が開側に固着した状態で故障している場合には、バイパス弁１３の開閉制御にかからわず、ＥＧＲ弁１０の全開時に、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１１をバイパスするので、Ｐ０≒Ｐ１≒Ｐ２が成立することによって、バイパス弁１３の故障が開側の故障であると特定できる。

また、実施形態のバイパス弁１３は、その開度が全閉と全開との間で可変のタイプのものであるが、バイパス通路１２を単純に開閉するタイプのものでもよい。さらに、実施形態では、異常判定の際に、バイパス弁１３を全閉制御した後に全開制御しているが、その順序を逆にしてよいことは、もちろんである。また、本発明による異常判定は、車両の走行時はもとより、車両のメンテナンス時や工場出荷時に実施することが可能である。

さらに、本発明は、車両に搭載されたディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも適用することができる。また、本発明は、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明のＥＧＲ装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。 バイパス弁の異常判定処理を示すフローチャートである。 図２の続きを示すフローチャートである。 バイパス弁の異常判定処理の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＥＧＲ装置
２ ＥＣＵ（バイパス弁異常判定手段および減速運転判定手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気管（吸気系）
８ 吸気絞り弁
９ ＥＧＲ通路
１０ ＥＧＲ弁
１１ ＥＧＲクーラ
１２ バイパス通路
１３ バイパス弁
１３ａ バイパス弁アクチュエータ（バイパス弁駆動手段）
３３ 吸気圧センサ（圧力センサ）
ＰＢＡ 吸気圧（吸気系の圧力）
ＱＡ 吸入空気量
Ｐ１ 全閉圧（パラメータ）
Ｐ２ 全開圧（パラメータ）
ΔＰＢＡ 吸気圧変化量（パラメータ）

Claims (2)

1. 内燃機関から排出された排ガスの一部を吸気系にＥＧＲガスとして還流させる内燃機関のＥＧＲ装置であって、
   前記ＥＧＲガスを還流させるためのＥＧＲ通路と、
   当該ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラと、
   前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラよりも上流側から分岐し、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、
   前記ＥＧＲ通路および前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量比を調整するためのバイパス弁と、
   当該バイパス弁を駆動するバイパス弁駆動手段と、
   前記吸気系に設けられ、吸入空気量を調整するための吸気絞り弁と、
   当該吸気絞り弁よりも下流側に配置され、前記吸気系の圧力を検出する圧力センサと、
   前記吸気絞り弁を絞り、かつ前記ＥＧＲ弁を所定の開度に開いた状態で、前記バイパス弁駆動手段により前記バイパス弁を開弁および閉弁するように駆動したときに前記圧力センサによってそれぞれ検出された吸気系の圧力をパラメータとして、前記バイパス弁の異常を判定するバイパス弁異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
2. 前記内燃機関が減速運転中であるか否かを判定する減速運転判定手段をさらに備え、
   前記バイパス弁異常判定手段は、前記内燃機関が減速運転中であると判定されたときに、前記異常判定を実行することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。

Images