JP4503498B2 - 排気温度センサの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気温度を検出する排気温度センサの異常診断を行う、排気温度センサの異常診断装置に関する。

内燃機関、特にディーゼル機関では、排気中に含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）が従来より広く使用されている。このＤＰＦが捕集しうるパティキュレート量には限界があるため、ＤＰＦに堆積したパティキュレートを燃焼させる再生処理が適時実行される。この再生処理を行うためには、排気温度を正確に把握することが望ましいことから、排気温度センサが機関排気系に装着される。

特許文献１には、排気温度センサの異常を検知する技術が示されている。特許文献１に示された技術によれば、機関の冷間始動直後、すなわち各種温度センサの周辺温度がほぼ外気温度に近い状態において、排気温度センサの検出温度と、他の温度センサ（吸気温度センサ、あるいは冷却水温センサ）の検出温度との差が閾値を上回る場合に、異常があると診断される。

特表２００４−５２６９５９号公報

しかしながら、排気温度センサの検出温度域（例えば１００〜１０００℃）は、吸気温度センサや冷却水温センサの検出温度域（例えば−４０〜１７０℃程度）と大きく異なり、特許文献１に示された手法では、排気温度センサの検出温度域の極低温域側でしか異常診断を行うことができない。そのため、排気温度センサの異常を正確に捉えられないおそれがある。特に、排気温度センサの出力特性、すなわち温度変化に対する出力変化の割合（傾き）に異常があるときは、低温側では正常値との差が微少であるため、その異常が見過ごされるおそれがある。また、比較の対象となる他のセンサの種類によっては、排気温度センサの低温域と、吸気温度センサや冷却水温センサの高温域とが重ならない場合もあり、その場合には上記特許文献１に示された手法での異常診断は不可能である。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、排気温度センサの検出温度域全域に亘って正確な異常診断を行うことできる異常診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気温度を検出する排気温度センサ（２４）の異常診断を行う、排気温度センサの異常診断装置において、前記機関は、前記排気系（４）から前記機関の吸気系（２）へ排気の一部を還流させる排気還流通路（６）と、該排気還流通路（６）を流れる排気の流量を制御する排気還流制御弁（７）とを備え、前記機関の吸気温度（ＴＡ）、吸入空気量（ＧＡ）、前記機関への燃料供給量（ＱＣＭＤ）、及び前記機関の回転数（ＮＥ）を含む前記機関の運転パラメータに応じて排気温度を推定する排気温度推定手段と、前記排気温度センサ（２４）により検出された排気温度（ＴＥ）と、前記排気温度推定手段により推定された排気温度（ＴＥＥＳＴ）との差（ＤＴＥ）の積算値（ＩＤＴＥ）に基づいて、前記排気温度センサ（２４）の異常を診断する診断手段とを備え、前記排気温度推定手段は、前記吸気温度（ＴＡ）に応じて吸気温度関連成分（Ｔｉａｔ）を算出する吸気温度関連成分算出手段と、前記排気還流制御弁が閉弁されているときに、排気還流を行われない状態での燃焼の影響が反映される第１燃焼関連成分（Ｔｖｏｌ_ｌａｍ）を算出する第１燃焼関連成分算出手段と、前記排気還流制御弁が開弁されているときに、前記燃料供給量（ＱＣＭＤ）及び機関回転数（ＮＥ）に応じて、排気還流を行うことの影響を加味した燃焼の影響が反映される第２燃焼関連成分（Ｔｂａｓｅ）を算出する第２燃焼関連成分算出手段とを有し、前記排気還流制御弁が閉弁されているときは、前記吸気温度関連成分（Ｔｉａｔ）及び第１燃焼関連成分（Ｔｖｏｌ_ｌａｍ）を用いて前記排気温度を推定し、前記排気還流制御弁が開弁されているときは、前記吸気温度関連成分（Ｔｉａｔ）及び第２燃焼関連成分（Ｔｂａｓｅ）を用いて前記排気温度を推定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気温度センサの異常診断装置において、前記機関の排気系（４）に設けられ、前記機関で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比センサ（２３）をさらに備え、前記第１燃焼関連成分算出手段は、前記空燃比センサ（２３）により検出される空燃比（ＡＦ）及び前記吸入空気量（ＧＡ）に応じて前記第１燃焼関連成分（Ｔｖｏｌ_ｌａｍ）を算出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排気温度センサの異常診断装置において、前記空燃比センサ（２３）は、前記排気温度センサ（２４）の近傍に設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記機関は、前記排気還流通路（６）の途中に設けられた還流ガスクーラ（１４）と、該還流ガスクーラ（１４）をバイパスするバイパス通路（１５）と、前記還流ガスクーラ側と前記バイパス通路側とを切り換えるバイパス弁（１６）とをさらに備え、前記第２燃焼関連成分算出手段は、前記バイパス弁（１６）を全閉または全開とし、前記バイパス弁の作動状態に応じて前記第２燃焼関連成分（Ｔｂａｓｅ）の算出を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の排気温度センサの異常診断装置。

請求項１に記載の発明によれば、機関の吸気温度、吸入空気量、機関への燃料供給量、及び機関回転数を含む機関の運転パラメータに応じて排気温度が推定される。具体的には、吸気温度に応じて吸気温度関連成分が算出されるとともに、排気還流を行われない状態での燃焼の影響が反映される第１燃焼関連成分と、排気還流が行われている状態で、燃料供給量及び機関回転数に応じて、排気還流を行うことの影響を加味した燃焼の影響が反映される第２燃焼関連成分とが算出され、排気還流が行われない状態では、吸気温度関連成分及び第１燃焼関連成分を用いて排気温度が推定され、排気還流が行われている状態では、吸気温度関連成分及び第２燃焼関連成分を用いて排気温度が推定される。排気温度は、吸気温度、排気量、排気還流率、及び空燃比と相関があり、排気量及び空燃比は、吸入空気量及び燃料供給量から算出することができ、排気還流率は、排気還流率と相関のあるパラメータである機関回転数及び燃料供給量によって反映させることができる。したがって、吸気温度、吸入空気量、燃料供給量、及び機関回転数を用い、さらに排気還流が行われているか否かを考慮することにより、排気温度を高い精度で推定することができる。さらに請求項１の発明によれば、排気温度センサにより検出された排気温度と、推定された排気温度との差の積算値に基づいて、排気温度センサの異常が診断される。温度差の積算値を用いることにより、排気温度センサの応答遅れの影響が積算値に吸収されるので、応答遅れによる誤診断を防止することができる。また排気温度センサに特性異常がある場合には、排気温度が変化しているとき（例えば機関の加速時または減速時）の方が定常的な状態のときより、上記積算値が大きくなり、異常診断の精度を高めることができる。また排気温度の推定は、排気温度センサの検出温度域全域に亘って行うことができるので、排気温度センサの検出温度域全域に亘って正確な異常診断を行うことできる。

請求項２に記載の発明によれば、吸気温度、吸入空気量、燃料供給量及び機関回転数に加えて、空燃比センサにより検出される空燃比を含む機関運転パラメータに応じて第１燃焼関連成分が算出される。燃料供給量は通常、燃料噴射弁の開弁指令値として算出されるのものであるため、実際に燃料噴射弁から噴射される燃料量との間にずれが生じる場合がある。その場合には、燃料供給量及び吸入空気量から算出される空燃比は、実際の空燃比からずれるので、排気温度の推定値の誤差も大きくなる。よって、空燃比センサにより検出される空燃比を用いて第１燃焼関連成分を算出することにより、排気還流を行われていない状態においてより正確な排気温度の推定値を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、空燃比センサは排気温度センサの近傍に設けられる。これにより、空燃比センサの出力（ひいてはこの出力に基づいて推定される排気温度）と、排気温度センサの出力との相関性を高めて、排気温度の推定精度をより高めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、バイパス弁が全閉または全開とされ、バイパス弁の作動状態に応じて第２燃焼関連成分の算出が行われる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を備えた内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁１３が設けられている。燃料噴射弁１３は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に電気的に接続されており、燃料噴射弁１３の開弁時間及び開弁時期は、ＥＣＵ２０により制御される。

エンジン１は、吸気管２及び排気管４を備えている。排気管４と吸気管２の間には、排気の一部を吸気管２に還流する排気還流通路６が設けられている。排気還流通路６には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）７が設けられている。ＥＧＲ弁７は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ２０により制御される。

排気管４には、排気を浄化する触媒コンバータ１１と、ＤＰＦ１２とが上流側からこの順序で設けられている。触媒コンバータ１１は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。なお、触媒コンバータ１１は、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着剤及びＮＯｘの還元作用が付加されたものであってもよい。

ＤＰＦ１２は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素（Ｃ）を主成分とするパティキュレートであるスート（ｓｏｏｔ）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスや金属多孔体が使用される。

ＤＰＦ１２のスート捕集能力の限界、すなわち堆積限界までスートを捕集すると、排気圧力の上昇を引き起こすので、適時スートを燃焼させる再生処理を行う必要がある。この再生処理では、排気の温度をスートの燃焼温度まで上昇させるために、ポスト噴射が実行される。ポスト噴射は、燃料噴射弁１３により、排気行程において行われる燃料噴射である。ポスト噴射により噴射された燃料は、主として触媒コンバータ１１で燃焼し、ＤＰＦ１２に流入する排気の温度を上昇させる。

さらに吸気管２には、エンジン１の吸入空気流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ２１、及び吸気温度ＴＡを検出する吸気温度センサ２２が設けられ、排気管４の触媒コンバータ１１の上流側には、排気中の酸素濃度によって、エンジン１で燃焼する混合気の空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２３、及び排気温度ＴＥを検出する排気温度センサ２４が設けられている。これらセンサの検出信号は、ＥＣＵ２０に供給される。空燃比センサ２３は、排気温度センサ２４の近傍（例えば排気温度センサ２４の取付位置から排気管長手方向に５〜２０ｃｍ程度離れた位置、あるいは空燃比センサ２３と排気温度センサ２４とを排気管における同一円周上に設置しても良い）に取り付けられている。さらに図示しない他のセンサ、例えばエンジン１のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量ＡＰを検出するアクセルセンサ、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ、当該車両の車速ＶＰを検出する車速センサなどが設けられており、これらのセンサの検出信号が、ＥＣＵ２０に供給される。エンジン１の回転数（回転速度）ＮＥは、クランク角度位置センサの出力から算出される。

ＥＣＵ２０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁１３、ＥＧＲ弁７などに制御信号を供給する出力回路から構成される。

ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ１２のパティキュレート堆積量を監視し、パティキュレート堆積量が大きくなると、堆積したパティキュレートを燃焼させるＤＰＦ再生処理を実行する。またＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁１３による燃料噴射量を算出し、算出した燃料噴射量に応じて燃料噴射弁１３の開弁時間を制御する。さらにＥＣＵ２０は、排気温度センサ２４の異常診断を行い、異常があると診断されたときは、例えば警告灯の点灯を行う。

図２は、排気温度センサ２４の異常診断を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ１では、排気温度センサ２４の回路が正常であるか否かを判別する。センサの回路に断線やショートなどの異常があるときは、センサ出力は、正常時と明らかに異なるものとなる。図３に示すように、検出可能な最低温度ＴＥＭＩＮに対応するセンサ出力ＶＭＩＮから、検出可能な最高温度ＴＥＭＡＸに対応するセンサ出力ＶＭＡＸまでが正常出力範囲とすると、センサ出力ＶＯＵＴがこの正常出力範囲外となったとき、センサの回路が異常であると判定される。

回路に異常があるときは、回路異常があるとの診断を行い（ステップＳ１３）、センサの特性異常の診断を行うことなく本処理を終了する。特性異常とは、センサの検出温度ＴＥと、センサ出力ＶＯＵＴとの関係が、ＥＣＵ２０の記憶回路に記憶されているものと異なるものとなる異常である。具体的は、図３の実線Ｌ１で示す特性が正常な特性であるとすると、２点鎖線Ｌ２に示されるように検出温度ＴＥの変化に対するセンサ出力ＶＯＵＴの変化率（傾き）が所定正常範囲外となる異常、あるいは２点鎖線Ｌ３で示されるように、センサ出力ＶＯＵＴが全体的にずれて、検出温度ＴＥに対応するセンサ出力ＶＯＵＴが所定正常範囲外となる異常をいう。特性異常は、回路異常と違って、センサ出力ＶＯＵＴが正常範囲内にあるため、回路異常のように容易に判定することはできない。そこで、本実施形態では、以下に説明する手法で特性異常の有無の診断が行われる。

回路異常が検出されていないときは、ステップＳ２に進み、特性異常の診断実行条件が成立しているか否かを判別する。診断実行条件は、例えば冷却水温ＴＷ，吸気温度ＴＡ，大気圧ＰＡ，エンジン回転数ＮＥ、及び車速ＶＰが、それぞれ所定の実行条件を満たすとき成立する。なお、ポスト噴射を実行し、ＤＰＦ１２の再生処理を実行しているときは、診断実行条件不成立と判定される。

診断実行条件が不成立であるときは直ちに本処理を終了する。診断実行条件が成立しているときは、先ず排気温度センサ２４により排気温度ＴＥを検出する（ステップＳ３）。次いでＥＧＲ弁７が全閉であるか否かを判別し（ステップＳ４）、ＥＧＲ弁７が全閉であるときは第１排気温度推定計算により、排気温度の推定値（以下「推定排気温度」という）ＴＥＥＳＴを算出する（ステップＳ５）。一方、ＥＧＲ弁７が開弁されているときは、排気還流の影響を考慮した第２排気温度推定計算により、推定排気温度ＴＥＥＳＴを算出する（ステップＳ６）。

ステップＳ５における第１排気温度推定計算では、下記式（１）により推定排気温度ＴＥＥＳＴが算出される。
ＴＥＥＳＴ＝Ｔｉａｔ＋Ｔｖｏｌ_ｌａｍ （１）
ここで、Ｔｉａｔは吸気温度ＴＡの影響が反映される吸気温度関連成分であり、Ｔｖｏｌ_ｌａｍは、排気還流を行わない場合におけるエンジン１の燃焼室内での燃焼の影響が反映される第１燃焼関連成分である。

吸気温度関連成分Ｔｉａｔは、吸気温度ＴＡに応じて図４（Ａ）に示すＴｉａｔテーブルを検索することにより算出される。Ｔｉａｔテーブルは、吸気温度ＴＡが高くなるほど、吸気温度関連成分Ｔｉａｔが増加するように設定されている。

第１燃焼関連成分Ｔｖｏｌ_ｌａｍは、排気流量ＧＥ及び空燃比センサにより検出される空燃比ＡＦに応じて図４（Ｂ）に示すＴｖｏｌ_ｌａｍマップを検索することにより算出される。Ｔｖｏｌ_ｌａｍマップは、排気流量ＧＥが増加するほど、また空燃比ＡＦ（排気中の酸素濃度）が減少するほど、第１燃焼関連成分Ｔｖｏｌ_ｌａｍが増加するように設定されている。すなわち、図４（Ｂ）の曲線Ｌ１１，Ｌ１２，及びＬ１３は、それぞれ空燃比ＡＦが、第１空燃比ＡＦ１，第２空燃比ＡＦ２，及び第３空燃比ＡＦ３である場合に対応し、第１〜第３空燃比ＡＦ１〜ＡＦ３は、ＡＦ１＜ＡＦ２＜ＡＦ３なる関係を満たす。

なお排気流量ＧＥ［ｋｇ／ｈ］は、検出される吸入空気流量ＧＡを１時間当たりに換算した吸入空気流量ＧＡＨ［ｋｇ／ｈ］と、１時間当たりに換算した燃料噴射量ＱＩＮＪＨ［ｋｇ／ｈ］とを加算することにより得られる。燃料噴射量ＱＩＮＪＨは、燃料噴射弁１３の開弁時間指令値としての目標燃料噴射量ＱＣＭＤに応じて算出され、目標燃料噴射量ＱＣＭＤは、アクセルペダル踏み込み量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて決定される。目標燃料噴射量ＱＣＭＤと実際の燃料噴射量ＱＡＣＴとの間には、燃料噴射弁の特性変化などによりずれが生じ得るが、吸入空気流量ＧＡと対比すれば、燃料噴射量は微少であり、このずれは無視することができる。

一方ステップＳ６における第２排気温度推定計算では、下記式（２）により推定排気温度ＴＥＥＳＴが算出される。
ＴＥＥＳＴ＝Ｔｉａｔ＋Ｔｂａｓｅ （２）
ここで、Ｔｉａｔは式（１）の吸気温度関連成分であり、Ｔｂａｓｅは、排気還流の影響を加味した燃焼の影響が反映される第２燃焼関連成分である。第２燃焼関連成分Ｔｂａｓｅは、エンジン回転数ＮＥ及び目標燃料噴射量ＱＣＭＤに応じて図４（Ｃ）に示すＴｂａｓｅマップを検索することにより算出される。ＥＧＲ弁７の開度（排気還流率ＲＥＧＲ）は、エンジン回転数ＮＥ及び目標燃料噴射量ＱＣＭＤに応じて設定されるので、Ｔｂａｓｅマップは、ＥＧＲ率ＲＥＧＲの影響（排気還流による吸気温度の上昇及び燃焼温度の低下）を加味して設定されている。具体的には、Ｔｂａｓｅマップは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また目標燃料噴射量ＱＣＭＤが増加するほど、第２燃焼関連成分Ｔｂａｓｅが増加するように設定されている。すなわち、図４（Ｃ）の曲線Ｌ２１，Ｌ２２，及びＬ２３は、それぞれ目標燃料噴射量ＱＣＭＤが、第１の値ＱＣＭＤ１１，第２の値ＱＣＭＤ２，及び第３の値ＱＣＭＤ３である場合に対応し、第１〜第３の値ＱＣＭＤ１〜ＱＣＭＤ３は、ＱＣＭＤ１＜ＱＣＭＤ２＜ＱＣＭＤ３なる関係を満たす。

なお、上述したように目標燃料噴射量ＱＣＭＤと実燃料噴射量ＱＡＣＴとの間にはずれが生じ得るので、検出空燃比ＡＦをパラメータとして推定排気温度ＴＥＥＳＴを算出することも考えられるが、検出空燃比ＡＦは排気還流の影響を受けて変動する。その変動を考慮すると、計算の複雑化を招くので、本実施形態では、目標燃料噴射量ＱＣＭＤを用いている。

図２のステップＳ７では、下記式（３）により検出排気温度ＴＥと、推定排気温度ＴＥＥＳＴとの温度差ＤＴＥを算出する。
ＤＴＥ＝ＴＥ−ＴＥＥＳＴ （３）
ステップＳ８では、下記式（４）により、温度差ＤＴＥの積算値ＩＤＴＥを算出する。式（４）の右辺のＩＤＴＥは、前回算出値である。
ＩＤＴＥ＝ＩＤＴＥ＋ＤＴＥ （４）

ステップＳ９では、積算値ＩＤＴＥの演算開始から所定診断時間ＴＤＩＡ（例えば５〜２０秒）が経過したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）である間は、ステップＳ１２に進み、排気温度センサ２４の特性は正常であると判定する。

ステップＳ９の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ１０に進み、積算値ＩＤＴＥが所定下限値ＩＤＬＬ以上でかつ所定上限値ＩＤＬＨ以下であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、排気温度センサ２４の特性は正常と判定し、前記ステップＳ１２に進む。

一方ステップＳ１０の答が否定（ＮＯ）、すなわち積算値ＩＤＴＥが所定上下限値の範囲外にあるときは、排気温度センサ２４の特性異常と判定する（ステップＳ１１）。

図５は、特性異常がある場合の積算値ＩＤＴＥの推移を示すタイムチャートである。検出排気温度ＴＥが、推定排気温度ＴＥＥＳＴより大きくなる傾向が強いときは、曲線Ｌ４で示すように、所定診断時間ＴＤＩＡ内において、積算値ＩＤＴＥが所定上限値ＩＤＬＨを超える。一方、検出排気温度ＴＥが、推定排気温度ＴＥＥＳＴより小さくなる傾向が強いときは、曲線Ｌ５で示すように、所定診断時間ＴＤＩＡ内において、積算値ＩＤＴＥが所定下限値ＩＤＬＬを下回る。

以上のように図２の異常診断処理によれば、推定排気温度ＴＥＥＳＴが、吸気温度ＴＡ、排気流量ＧＥ、検出空燃比ＡＦ、及び排気還流率ＲＥＧＲ（実際には排気還流率ＲＥＧＲと相関のあるエンジン回転数ＮＥ及び目標燃料噴射量ＱＣＭＤ）に応じて算出される。排気温度は、これらのパラメータと相関があるので、高い精度の推定排気温度ＴＥＥＳＴを得ることができる。また排気温度センサ２４により検出される排気温度ＴＥと、推定排気温度ＴＥＥＳＴとの温度差ＤＴＥの積算値ＩＤＴＥが所定上下限値ＩＤＬＨ，ＩＤＬＬの範囲外となったとき、排気温度センサ２４の特性が異常であると判定されるので、排気温度センサ２４の応答遅れの影響を積算値ＩＤＴＥに吸収し、応答遅れによる誤診断を防止することができる。また排気温度センサ２４に特性異常がある場合には、排気温度が変化しているとき（例えば機関の加速時または減速時）の方が定常的な状態のときより、積算値ＩＤＴＥが大きくなり、異常診断の精度を高めることができる。また推定排気温度ＴＥＥＳＴの算出は、排気温度センサ２４の検出温度域全域（ＴＥＭＩＮ〜ＴＥＭＡＸ）に亘って行うことができるので、排気温度センサ２４の検出温度域全域に亘って正確な異常診断を行うことできる。

また空燃比は、吸入空気流量ＧＡ及び目標燃料噴射量ＱＣＭＤから算出することも可能であるが、空燃比センサ２３により検出される空燃比ＡＦに応じて推定排気温度ＴＥＥＳＴを算出することにより、目標燃料噴射量ＱＣＭＤと実際の燃料噴射量ＱＡＣＴとの間にずれが生じたとしても、正確な推定排気温度ＴＥＥＳＴの算出が可能となる。

また空燃比センサ２３は、排気温度センサ２４の近傍に設けられているので、空燃比センサの出力、ひいてはこの出力に基づいて算出される推定排気温度ＴＥＥＳＴと、排気温度センサ２４の出力ＶＯＵＴとの相関性を高めて、推定排気温度ＴＥＥＳＴの算出精度をより高めることができる。

本実施形態では、ＥＣＵ２０が排気温度推定手段及び診断手段を構成する。具体的には、図２のステップＳ４〜Ｓ６が排気温度推定手段に相当し、ステップＳ７〜Ｓ１２が診断手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図６に示すように、排気還流通路６に還流ガスを冷却する還流ガスクーラ１４と、還流ガスクーラ１４をバイパスするバイパス通路１５と、還流ガスクーラ１４側とバイパス通路１５側との切り換えを行うバイパス弁１６とが設けられている場合には、図２に示す処理に代えて図７に示す処理により、排気温度センサの異常診断を行う。

図７の処理は、図２の処理にステップＳ２１を追加したものである。この変形例では、ＥＧＲ弁７が開弁され、排気還流が行われているときには、ステップＳ２１でバイパス弁１６を全閉または全開とする。ステップＳ６で使用するＴｂａｓｅマップは、バイパス弁１６が全閉である状態または全開である状態に対応させて設定されている。すなわち、異常診断を行う場合に、バイパス弁１６を全閉として行うときは、ステップＳ６で使用するＴｂａｓｅマップはバイパス弁１６の全閉状態に対応した設定とし、バイパス弁１６を全開として行うときは、Ｔｂａｓｅマップはバイパス弁１６の全開状態に対応させた設定とする。

なお、Ｔｂａｓｅマップは、バイパス弁１６の全閉状態に対応する全閉マップと、全開状態に対応する全開マップとを用意しておき、エンジン１の運転状態に応じてバイパス弁１６を全開または全閉のいずれか好ましい状態に制御し、そのときのバイパス弁１６の状態に応じてＴｂａｓｅマップを選択するようにしてもよい。

また第２排気温度推定計算では、目標燃料噴射量ＱＣＭＤを用いるため、推定排気温度ＴＥＥＳＴの算出精度が、第１排気温度推定計算より低くなるおそれがある。そこで、ＥＧＲ弁７が全閉であるときのみ、排気温度センサ２４の異常診断を実行するようにしてもよい。またこれに代えて、排気温度センサ２４の異常診断を実行するときは、ＥＧＲ弁７を強制的に全閉とするようにしてもよい。

また上述した実施形態では、吸気温度センサ２２は、排気還流通路６が吸気管２に接続されている部分より上流側に設けられているが、下流側に設けるようにしてもよい。これにより、検出吸気温ＴＡに、還流される排気の温度の影響を反映させることができる。

また上述した実施形態では、空燃比センサ２３により検出される空燃比ＡＦに応じて第１燃焼関連成分Ｔｖｏｌ_ｌａｍを算出したが、吸入空気流量ＧＡＨと燃料噴射量ＱＩＮＪＨとの比から空燃比を算出し、その算出空燃比に応じて第１燃焼関連成分Ｔｖｏｌ_ｌａｍを算出するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、排気温度センサ２４は触媒コンバータ１１の上流側に装着されているが、触媒コンバータ１１またはＤＰＦ１２の下流側に装着されている場合にも、本発明を適用することができる。その場合には、前記式（１），（２）に代えて、下記式（５）（６）を用いて推定排気温度ＴＥＥＳＴを算出する。
ＴＥＥＳＴ＝Ｔｉａｔ＋Ｔｖｏｌ_ｌａｍ＋Ｔｃａｔ （５）
ＴＥＥＳＴ＝Ｔｉａｔ＋Ｔｂａｓｅ＋Ｔｃａｔ （６）

ここで、Ｔｃａｔは、触媒コンバータ１１における酸化反応熱の影響が反映される酸化反応関連成分である。酸化反応関連成分Ｔｃａｔは、排気流量ＧＥ及び検出空燃比ＡＦに応じて、ＥＣＵ２０の記憶回路に予め記憶されているマップ（図示せず）を検索することにより、触媒コンバータ１１における酸化反応熱量ＨＯＸＹを求め、さらに酸化反応熱量ＨＯＸＹに応じてＴｃａｔテーブル（図示せず）を検索して、酸化反応関連成分Ｔｃａｔを算出する。Ｔｃａｔテーブルは、酸化反応熱量ＨＯＸＹが増加するほど、酸化反応関連成分Ｔｃａｔが増加するように設定されている。なお、診断対象の排気温度センサの近傍に空燃比センサが設けられている場合には、触媒コンバータ１１における酸化反応熱の影響を含めた形で、Ｔｖｏｌ_ｌａｍマップ（図４（Ｂ）参照）を設定するようにしてもよい。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンに装着される排気温度センサの異常診断にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示される排気温度センサの異常診断を行う処理のフローチャートである。 排気温度センサの異常（回路異常、特性異常）を説明するための図である。 図２に示す処理で参照されるテーブルを示す図である。 図２の処理で特性異常があると診断される場合を説明するためのタイムチャートである。 排気還流通路に還流ガスクーラが設けられている構成を示す図である。 図６に示す例における排気温度センサの異常診断処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管
４ 排気管
６ 排気還流通路
７ 排気還流制御弁
２０ 電子制御ユニット（排気温度推定手段、診断手段）
２１ 吸入空気流量センサ
２２ 吸気温度センサ
２３ 空燃比センサ
２４ 排気温度センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気温度を検出する排気温度センサの異常診断を行う、排気温度センサの異常診断装置において、
   前記機関は、前記排気系から前記機関の吸気系へ排気の一部を還流させる排気還流通路と、該排気還流通路を流れる排気の流量を制御する排気還流制御弁とを備え、
   前記機関の吸気温度、吸入空気量、前記機関への燃料供給量、及び前記機関の回転数を含む前記機関の運転パラメータに応じて排気温度を推定する排気温度推定手段と、
   前記排気温度センサにより検出された排気温度と、前記排気温度推定手段により推定された排気温度との差の積算値に基づいて、前記排気温度センサの異常を診断する診断手段とを備え、
   前記排気温度推定手段は、
   前記吸気温度に応じて吸気温度関連成分を算出する吸気温度関連成分算出手段と、
   前記排気還流制御弁が閉弁されているときに、排気還流を行われない状態での燃焼の影響が反映される第１燃焼関連成分を算出する第１燃焼関連成分算出手段と、
   前記排気還流制御弁が開弁されているときに、前記燃料供給量及び機関回転数に応じて、排気還流を行うことの影響を加味した燃焼の影響が反映される第２燃焼関連成分を算出する第２燃焼関連成分算出手段とを有し、
   前記排気還流制御弁が閉弁されているときは、前記吸気温度関連成分及び第１燃焼関連成分を用いて前記排気温度を推定し、
   前記排気還流制御弁が開弁されているときは、前記吸気温度関連成分及び第２燃焼関連成分を用いて前記排気温度を推定することを特徴とする排気温度センサの異常診断装置。
2. 前記機関の排気系に設けられ、前記機関で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比センサをさらに備え、前記第１燃焼関連成分算出手段は、前記空燃比センサにより検出される空燃比及び前記吸入空気量に応じて前記第１燃焼関連成分を算出することを特徴とする請求項１に記載の排気温度センサの異常診断装置。
3. 前記空燃比センサは、前記排気温度センサの近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載の排気温度センサの異常診断装置。
4. 前記機関は、前記排気還流通路の途中に設けられた還流ガスクーラと、該還流ガスクーラをバイパスするバイパス通路と、前記還流ガスクーラ側と前記バイパス通路側とを切り換えるバイパス弁とをさらに備え、
   前記第２燃焼関連成分算出手段は、前記バイパス弁を全閉または全開とし、前記バイパス弁の作動状態に応じて前記第２燃焼関連成分の算出を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の排気温度センサの異常診断装置。

Images