JP4621537B2 - Ｅｇｒ装置の異常判定装置 - 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ＥＧＲ装置の異常を判定するＥＧＲ装置の異常判定装置に関する。

従来のＥＧＲ装置の異常判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１では、内燃機関の吸気系に、吸気量を調整するためのスロットル弁が設けられ、その下流側には、吸気温を検出する吸気温センサが設けられている。ＥＧＲ装置は、排気系と吸気系のスロットル弁よりも下流側との間に接続されたＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、ＥＧＲ弁を制御する制御弁などを備えている。ＥＧＲ弁の開弁時には、ＥＧＲ通路が開放され、吸気系内の負圧によってＥＧＲ動作が行われる一方、閉弁時には、ＥＧＲ通路が閉鎖され、ＥＧＲ動作が停止される。

また、この特許文献１では、ＥＧＲ装置の異常判定が次のようにして行われる。すなわち、内燃機関が所定の運転モードにあるとき、例えばスロットル弁の開度が所定の開度でかつ回転数が所定の回転数であり、車速が４０ｋｍ／ｈのときに、制御弁を介して、所定時間をおいてＥＧＲ弁を開弁および閉弁するように制御する。そして、ＥＧＲ弁の開弁制御時および閉弁制御時に吸気温センサで検出された吸気温の差が所定値以下のときに、ＥＧＲ弁の故障、ＥＧＲ通路の詰まりや破損など、ＥＧＲ装置に異常が生じていると判定する。

しかし、この従来の異常判定装置では、スロットル弁を車速４０ｋｍ／ｈを確保できるような所定の開度に大きく開いた状態で、異常判定が実行される。このため、吸気温が外気温の影響を大きく受けるため、吸気温に基づく異常判定を適切に行えないおそれがある。図６は、吸気絞り弁を全開に保持した状態でＥＧＲ弁を開閉したときの吸気温の推移の一例を示している。この図から明らかなように、吸気絞り弁の全開状態では、ＥＧＲ弁を開閉しても吸気温はほとんど変化しない。これは、全開状態の吸気絞り弁を介して多量の空気が吸入されるため、ＥＧＲ弁を開弁し、ＥＧＲガスを還流させても、吸気系の温度がほとんど上昇しないためである。従来の異常判定装置においても、スロットル弁が所定の大きな開度に開かれているので、スロットル弁を介して比較的多量の空気が吸入され、ＥＧＲガスを還流させても吸気系の温度はさほど上昇しない。その結果、ＥＧＲ装置が正常であるにもかかわらず、ＥＧＲ弁の開・閉弁制御時の間で吸気温の差が所定値以下になり、ＥＧＲ装置に異常が生じていると誤判定してしまう。

また、この従来の異常判定装置では、異常判定が、スロットル弁の開度が所定の開度でかつ回転数が所定の回転数であり、車速が４０ｋｍ／ｈであるという非常に限られた条件で、実行される。このため、この実行条件がなかなか成立せず、異常判定の実行機会を十分に確保できないという問題もある。

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、外気温による影響を極力、排除しながら、ＥＧＲ装置の異常判定を適切に行うことができるＥＧＲ装置の異常判定装置を提供することを目的とする。

特開平１−１７０７５０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ためのＥＧＲ通路９と、ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁１０と、ＥＧＲ弁１０を駆動するＥＧＲ弁駆動手段（ＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａ）と、ＥＧＲ通路９に設けられ、ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスを、冷却水を用いて冷却する水冷式の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（ＥＣＵ２）とを備えるＥＧＲ装置１５の異常判定装置１であって、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、吸気系の温度（吸気温ＴＡ）を検出する吸気温センサ３２と、内燃機関３が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度ＡＰが０である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）と、内燃機関３が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度ＡＰが０である減速運転中であると判定されたときに、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１１で暖められるようにバイパス弁駆動手段によりバイパス弁１３を全閉状態に制御し、かつ吸気絞り弁８を絞った状態で、ＥＧＲ弁駆動手段によりＥＧＲ弁１０を開弁および閉弁するように駆動したときに吸気温センサ３２によってそれぞれ検出された吸気系の温度（全開温度Ｔ２，全閉温度Ｔ１および吸気温変化量ΔＴＡ）をパラメータとして、ＥＧＲ装置１５の異常を判定する異常判定手段（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ＥＧＲ装置の異常判定装置によれば、吸気系に、吸入空気量を調整する吸気絞り弁が設けられ、その下流側に配置された吸気温センサによって、吸気系の温度が検出される。そして、異常判定手段は、内燃機関が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度が０である減速運転中であると判定されたときに、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラで暖められるようにバイパス弁駆動手段によりバイパス弁１３を全閉状態に制御し、かつ吸気絞り弁を絞った状態で、ＥＧＲ弁駆動手段によりＥＧＲ弁を開弁および閉弁するように駆動したときに検出された吸気系の温度をパラメータとして、ＥＧＲ装置の異常を判定する。

ＥＧＲ弁が開いているときには、ＥＧＲガスは吸気系に還流し、ＥＧＲ弁が閉じているときには、ＥＧＲガスは吸気系に還流しない。また、吸気絞り弁を絞ることによって、吸気絞り弁を介した空気の流入が抑制されるので、ＥＧＲ弁を開弁し、ＥＧＲガスを還流させたときの吸気系の温度を十分に上昇させることができる。図５は、吸気絞り弁を全閉に保持した状態でＥＧＲ弁を開閉したときの吸気温の推移の一例を示している。この図から明らかなように、ＥＧＲ弁を全閉から全開に切り換えると（タイミングｔ１）、吸気絞り弁を全開にした図６の場合と異なり、吸気温は大きく上昇しており、ＥＧＲ弁の全閉時と全開時の間で大きく変化することが確認された。このように、吸気絞り弁を絞った状態では、ＥＧＲ装置が正常であれば、吸気系の温度は、ＥＧＲ弁の開閉に応じて所定の範囲で変化する。

本発明によれば、吸気絞り弁を絞った状態で、ＥＧＲ弁駆動手段によりＥＧＲ弁を開閉するように駆動したときの吸気系の温度をパラメータとして、ＥＧＲ装置の異常を判定するので、例えば、そのようなＥＧＲ弁の開閉駆動に伴って吸気系の温度が所定の範囲で変化していないときに、ＥＧＲ弁の故障やＥＧＲ通路の詰まりなど、ＥＧＲ装置に異常が生じていると判定できる。また、異常判定を、吸気絞り弁を絞った状態で行うので、スロットル弁を所定の開度に大きく開いた状態で異常判定を行う従来の異常判定装置と異なり、吸気系への空気の流入が抑制される。その結果、吸気絞り弁よりも上流側からの外気温による吸気系の温度への影響を極力、排除できる。したがって、ＥＧＲ弁の開閉駆動に伴う吸気系の温度変化をパラメータとして、異常判定を適切に行うことができる。

また、吸気温センサとして、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吸気温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。

さらに、ＥＧＲ装置の異常判定を、内燃機関が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度が０である減速運転中と判定されたときに実行するので、燃焼に伴うＥＧＲ温度の上昇の影響などを確実に排除しながら、ＥＧＲ弁の開閉駆動に伴う吸気系の温度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、この減速運転中の異常判定の際に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラで暖められるようにバイパス弁を全閉状態に制御するので、ＥＧＲ弁の開弁時に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラで暖められることによって、ＥＧＲ弁の閉弁時と開弁時との間の吸気系の温度変化をより大きくすることができ、それにより、異常判定をさらに適切に行うことができる。さらに、異常判定を、内燃機関の運転時に比較的高い頻度で行われる減速運転中に実行するので、実行条件が非常に限定される従来の異常判定装置と異なり、異常判定の実行機会を十分に確保することができる。さらに、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異常判定装置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、エンジン３には、ＥＧＲ通路９などを有するＥＧＲ装置１５が設けられている。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が設けられており、ＥＧＲ弁１０には、これを駆動するＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａ（ＥＧＲ弁駆動手段）が接続されている。ＥＧＲ弁１０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、ＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａ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ガスの環流量（以下「ＥＧＲ量」という）が調整される。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が設けられている。バイパス弁１３は、ＥＣＵ２による制御によって、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。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る。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（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のＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａおよびバイパス弁１３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、ＥＧＲ装置１５の異常判定処理を実行する。

図２および図３は、このＥＧＲ装置１５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、燃料噴射量、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＿ＥＧＲＡ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＿ＥＧＲＡ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、バイパス弁１３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＿ＥＧＲＡ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＿ＥＧＲＣＥＮＤ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、ＥＧＲ弁全閉フラグＦ＿ＥＧＲＣ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、ＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａに駆動信号を出力することによって、ＥＧＲ弁１０を全閉状態に制御する（以下「全閉制御」という）とともに、ＥＧＲ弁全閉フラグＦ＿ＥＧＲＣを「１」に、ＥＧＲ弁全開フラグＦ＿ＥＧＲＯを「０」に、それぞれセットする（ステップ１０）。次に、ＥＧＲ弁１０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）ＴＥＧＲＣ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ＴＥＧＲＣが第１所定時間ＴＲＥＦ１（例えば２〜１０ｓｅｃ）以上か否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＴＥＧＲＣ＜ＴＲＥＦ１のとき、すなわちＥＧＲ弁１０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、吸気温ＴＡ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、ＴＥＧＲＣ≧ＴＲＥＦ１のときには、吸気温ＴＡが安定した状態になったとして、このときの吸気温ＴＡを全閉温度Ｔ１（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＿ＥＧＲＣＥＮＤ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、ＥＧＲ弁全開フラグＦ＿ＥＧＲＯ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、ＥＧＲ弁アクチュエータ１０ａに駆動信号を出力することによって、ＥＧＲ弁１０を全開状態に制御する（以下「全開制御」という）とともに、ＥＧＲ弁全開フラグＦ＿ＥＧＲＯを「１」に、ＥＧＲ弁全閉フラグＦ＿ＥＧＲＣを「０」に、それぞれセットする（ステップ１７）。次に、ＥＧＲ弁１０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）ＴＥＧＲＯ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ＴＥＧＲＯが第２所定時間ＴＲＥＦ２（例えば２〜１０ｓｅｃ）以上か否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、ＴＥＧＲＯ＜ＴＲＥＦ２のときには、吸気温ＴＡ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、ＴＥＧＲＯ≧ＴＲＥＦ２のときには、吸気温ＴＡが安定した状態になったとして、このときの吸気温ＴＡを全開温度Ｔ２（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＿ＥＧＲＣＥＮＤを「０」にセットする（ステップ２１）。

次に、ステップ２０で記憶した全開温度Ｔ２とステップ１３で記憶した全閉温度Ｔ１との差（＝Ｔ２−Ｔ１）を、吸気温変化量ΔＴＡ（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、この吸気温変化量ΔＴＡ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、補正後吸気温変化量ΔＴＡＣを算出する（ステップ２４）。

この補正は、吸気温変化量ΔＴＡ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ガスの温度も高いため、吸気温ＴＡ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温変化量ΔＴＡＣが所定の基準値ＴＬＭＴ以上であるか否かを判別する（ステップ２５）。この基準値ＴＬＭＴは、ＥＧＲ装置１５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、ＥＧＲ弁１０の全閉時と全開時との間の吸気温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、ΔＴＡＣ≧ＴＬＭＴのときには、ＥＧＲ弁１０の全閉制御時と全開制御時との間で吸気温ＴＡが大きく変化しているため、ＥＧＲ装置１５が正常であると判定し、ＥＧＲ装置異常フラグＦ＿ＥＧＲＮＧ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＿ＥＧＲＡ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、ΔＴＡＣ＜ＴＬＭＴのときには、ＥＧＲ弁１０の全閉制御時と全開制御時との間で吸気温ＴＡ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、ＥＧＲ弁１０の故障、ＥＧＲ通路９やバイパス通路１２の詰まりなど、ＥＧＲ装置１５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ＥＧＲ装置異常フラグＦ＿ＥＧＲＮＧ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、検出した吸気温変化量ΔＴＡ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ＴＬＭＴを所定値に設定しているが、これとは逆に、吸気温変化量ΔＴＡをそのまま用い、基準値ＴＬＭＴを補正してもよい。この場合、例えば、ＥＧＲ装置１５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、ＥＧＲ弁１０の全閉時の吸気温マップおよび全開時の吸気温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、これらの吸気温マップから、全閉時および全開時の吸気温ＴＡを求め、両者の差に基づいて基準値ＴＬＭＴを設定すればよい。あるいは、上記のようなＥＧＲ弁１０の全開時と全閉時との吸気温ＴＡ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ＴＬＭＴ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ＴＬＭＴ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、バイパス弁１３を全開にかつ吸気絞り弁８を全閉に保持した状態で、ＥＧＲ弁１０を全閉制御したときの吸気温ＴＡ（全閉温度Ｔ１）を求め、次いで、ＥＧＲ弁１０を全開制御したときの吸気温ＴＡ（全開温度Ｔ２）を求め、基本的に、両者の差である吸気温変化量ΔＴＡ（＝Ｔ２−Ｔ１）を基準値ＴＬＭＴと比較することによって、ＥＧＲ装置１５の異常判定を実行する。ＥＧＲ装置１５が正常であれば、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ弁１０の全開制御時に吸気管４に還流するので、吸気温ＴＡは、ＥＧＲ弁１０の開閉制御に伴って所定の範囲で変化する。したがって、吸気温変化量ΔＴＡが基準値ＴＬＭＴよりも小さいときに、ＥＧＲ弁１０の故障、ＥＧＲ通路９やバイパス通路１２の詰まりなど、ＥＧＲ装置１５に異常が生じていると判定することができる。

また、異常の判定を吸気絞り弁８を全閉に制御した状態で行うので、スロットル弁を所定の開度に大きく開いた状態で異常判定を行う従来の異常判定装置と異なり、吸気管４への空気の流入が十分に抑制される。その結果、吸気絞り弁８よりも上流側からの外気温による吸気温ＴＡへの影響を極力、排除できる。また、吸気絞り弁８を全閉に制御し、吸気絞り弁８を介した空気の流入を抑制することによって、ＥＧＲガスが還流したときの吸気温ＴＡを十分に上昇させることができる。したがって、吸気温変化量ΔＴＡをパラメータとして、ＥＧＲ装置１５の異常判定を適切に行うことができる。

さらに、異常判定をエンジン３の減速運転中に実行するので、燃焼に伴うＥＧＲ温度の上昇の影響などを確実に排除でき、それにより、異常判定をより精度良く行うことができる。また、異常判定を、エンジン３の運転時に比較的高い頻度で行われる減速運転中に実行するので、実行条件が非常に限定される従来の異常判定装置と異なり、異常判定の実行機会を十分に確保することができる。さらに、吸気温変化量ΔＴＡ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温変化量ΔＴＡＣを、基準値ＴＬＭＴと比較するので、ＥＧＲ弁１０の全開制御時に、ＥＧＲガスによる吸気温ＴＡの上昇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、エンジン３を制御するための既存の吸気温センサ３２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。さらに、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、ＥＧＲ装置１５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＿ＥＧＲＡ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、この変形例によれば、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、バイパス弁１３を全開にかつ吸気絞り弁８を半開に保持した状態で、ＥＧＲ弁１０の全閉制御時と全開制御時との吸気温変化量ΔＴＡ（＝Ｔ２−Ｔ１）を基準値ＴＬＭＴと比較することによって、ＥＧＲ装置１５の異常を判定する。したがって、ＥＧＲ装置１５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ガスの量や温度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、バイパス弁１３の全開時で、かつＥＧＲ弁１０を全閉制御および全開制御したときの吸気温（全閉温度Ｔ１および全開温度Ｔ２）をパラメータとして用いているが、これに加えて、ＥＧＲ弁１０を全開制御し、かつバイパス弁１３を全閉にしたときの吸気温Ｔ０をパラメータとして用い、これらの温度を比較してもよい。その場合、例えば、ＥＧＲ弁１０が閉側に固着した状態で故障している場合には、ＥＧＲ弁１０の開閉制御にかかわらず、ＥＧＲガスが吸気管４に還流しないので、Ｔ０≒Ｔ１≒Ｔ２が成立することによって、ＥＧＲ装置１５の異常がＥＧＲ弁１０の閉側の故障であると特定できる。一方、ＥＧＲ弁１０が開側に固着した状態で故障している場合には、ＥＧＲ弁１０の開閉制御にかかわらず、ＥＧＲガスが吸気管４に還流するとともに、バイパス弁１３の全閉時に、減速運転中には、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１１によって暖められ、アイドル運転中またはクルーズ運転中には、ＥＧＲガスが冷却されるので、Ｔ０≠Ｔ１≒Ｔ２が成立することによって、ＥＧＲ装置１５の異常がＥＧＲ弁１０の開側の故障であると特定できる。

さらに、ＥＧＲ通路９のバイパス通路１２の分岐部と合流部との間で詰まりが生じている場合には、バイパス弁１３の全閉時に、ＥＧＲクーラ１１によって暖められたまたは冷却されたＥＧＲガスが吸気管４に還流しないので、Ｔ１≒Ｔ０＜Ｔ２が成立することによって、ＥＧＲ通路９の詰まりによる故障を判定できる。

また、実施形態では、ＥＧＲ弁１０を全閉制御および全開制御する際に、バイパス弁１３を全開に保持しているが、例えば、減速運転中では、バイパス弁１３を全閉に保持してもよい。この場合、ＥＧＲ弁１０の全開制御時には、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１１で暖められることによって、ＥＧＲ弁１０の全閉制御時と全開制御時との間の吸気温ＴＡの変化量をより大きくすることができ、それにより、異常判定をより適切に行うことができる。さらに、実施形態では、ＥＧＲ弁１０を、ＥＧＲクーラ１１の上流側に設けているが、ＥＧＲクーラ１１の下流側に設けてもよい。また、ＥＧＲ装置１５は、ＥＧＲクーラ１１を省略した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、ＥＧＲ弁１０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、減速運転中の異常判定において、吸気絞り弁８は必ずしも全閉にすることには限られず、吸気絞り弁８を絞った状態であればよく、また、本発明の異常判定を行うにあたり、バイパス弁１３を全開または全閉とすることには限られず、バイパス弁１３を一定の開度に保持した状態としてもよい。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。

本発明の異常判定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。 ＥＧＲ装置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。 ＥＧＲ装置の異常判定処理の変形例を示すフローチャートである。 吸気絞り弁を全閉に保持した状態でＥＧＲ弁を開閉したときの吸気温の推移の一例を示す図である。 吸気絞り弁を全開に保持した状態でＥＧＲ弁を開閉したときの吸気温の推移の一例を示す図である。

符号の説明

１ 異常判定装置
２ ＥＣＵ（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
１０ａ ＥＧＲ弁アクチュエータ（ＥＧＲ弁駆動手段）
１５ ＥＧＲ装置
３２ 吸気温センサ
ＴＡ 吸気温（吸気系の温度）
ＱＡ 吸入空気量
Ｔ１ 全閉温度（パラメータ）
Ｔ２ 全開温度（パラメータ）
ΔＴＡ 吸気温変化量（パラメータ）

Claims (1)

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ためのＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁と、当該ＥＧＲ弁を駆動するＥＧＲ弁駆動手段と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを、冷却水を用いて冷却する水冷式の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を備えるＥＧＲ装置の異常判定装置であって、
   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、前記吸気系の温度を検出する吸気温センサと、
   前記内燃機関が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度が０である減速運転中であるか否かを判定する減速運転判定手段と、
   前記内燃機関が、燃料の供給を停止し且つアクセル開度が０である減速運転中であると判定されたときに、ＥＧＲガスが前記ＥＧＲクーラで暖められるように前記バイパス弁駆動手段により前記バイパス弁を全閉状態に制御し、かつ前記吸気絞り弁を絞った状態で、前記ＥＧＲ弁駆動手段により前記ＥＧＲ弁を開弁および閉弁するように駆動したときに前記吸気温センサによってそれぞれ検出された吸気系の温度をパラメータとして、当該ＥＧＲ装置の異常を判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とするＥＧＲ装置の異常判定装置。

Images