JP4720820B2 - 排気環流装置の異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気環流弁の制御により排気環流量を調節する内燃機関の排気環流装置について、これに異常が生じているか否かを診断する排気環流装置の異常診断装置に関する。

内燃機関の排気環流装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。これを含めて従来の排気環流装置では、排気環流通路に設けられた排気環流弁の開度を変更することにより、排気の環流量を機関運転状態に適合した量に制御するようにしている。

ところで上記排気環流装置においては、排気環流弁の動作不良や排気環流通路の閉塞等、排気環流装置に異常が発生することもあり、この場合には排気の環流量を機関運転状態に見合う適切な量に制御することが困難になる。

そこで、こうした異常が生じているか否かを診断するために、例えば以下の態様をもって排気環流装置についての異常診断を行うことが考えられる。すなわち、異常診断の実行条件が成立したことにともない排気環流弁の開度を成り行きの開度から最小設計開度に強制的に変更するとともに、この開度の変化による吸気状態量（例えば吸気圧）の変化量を監視し、この変化量が予め設定された判定値よりも小さいときに、当該排気環流装置に異常が発生している旨判定する。すなわちこの異常診断の態様は、吸気状態量が排気環流量の影響を受けて変化するものであることを利用したものであって、排気環流装置に異常が生じているときには上記のごとく排気環流弁の開度を変更しても実際の排気環流量の変化がこの開度の変更に対応したものとはならず、また吸気状態量の変化もこれに応じて上記排気環流弁の開度の変更にそぐわないものとなるため、これをもって排気環流装置に異常が生じている旨判定するものである。
特開平６−２８８３０３号公報

一方で、排気環流装置としては、高地等のように吸入空気の密度が低い環境にあるとき、燃焼状態の悪化を抑制すべく排気環流弁の開度を通常時（平地のとき）よりも小さくする開度補正を実行するものも知られており、このような装置の異常を診断するにあたって、上記異常診断の態様によれば次のようなことが懸念される。

すなわち、排気環流弁の開度補正が実行されているときには、異常診断の開始時における排気環流弁の開度（成り行きの開度）が同開度補正により比較的小さなものに維持されているため、排気環流弁の開度を成り行きの開度から最小設計開度に強制的に変更したところで、これによる吸気状態量の変化量は排気環流装置に異常が生じていなくとも小さなものとなってしまう。このため、排気環流装置に異常が生じないにもかかわらず吸気状態量の変化量が異常診断のための判定値を下回り、これによって異常診断の結果として誤ったものが得られることが考えられる。

なお、ここでは上記開度補正の実行中に異常診断が実行される場合について説明したが、こうした不都合が生じ得る状況はここでの説明のものに限らず、例えば内燃機関が平地等のように吸入空気の密度が高い環境にあるときにおいて機関運転状態に基づいて排気環流弁の開度が小さな値に設定されている場合についても概ね共通している。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、診断開始時の排気環流弁の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することのできる排気環流装置の異常診断装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路から吸気通路に戻される排気の環流量を調節する排気環流弁を備え、吸入空気の密度が低くなるにつれて前記排気環流弁の目標開度を小さくする開度補正を行う内燃機関の排気環流装置について、これに異常が生じているか否かを診断するものであって、異常診断の実行条件が成立していることに基づいて前記排気環流弁の開度を小側目標開度まで減少させる閉弁処理を実行し、この閉弁処理の実行にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いを監視し、この監視する変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって前記排気環流装置に異常が生じている旨判定する排気環流装置の異常診断装置において、前記実行条件が成立している旨判定したときに前記開度補正を禁止するとともに前記排気環流弁の開度をそのときの開度から前記小側目標開度よりも大きい大側目標開度まで増大させる開弁処理を実行し、この開弁処理の実行後に前記閉弁処理の実行を許可する制御手段を備え、前記制御手段は、吸入空気の密度に基づいて前記大側目標開度を設定することをその要旨とする。

上記発明では、異常診断の実行条件が成立していることにともない排気環流装置による開度補正を禁止し、そのうえで排気環流弁の開度を大側目標開度まで増大させるようにしているため、排気環流装置に異常が生じていない状態において、吸入空気の密度が低くなるにつれて開度補正が行われているときにも、閉弁処理にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いは十分に大きなものとなる。すなわち、排気環流装置に異常が生じていない状態であれば、吸入空気の密度が高いとき及び低いときのいずれにおいても、閉弁処理にともなう吸気状態量の変化度合いは異常の有無を適切に判定するために必要な大きさとなる。従って、吸気状態量の変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって排気環流装置に異常が生じている旨判定するものにおいて、診断開始時の排気環流弁の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。
また、空気の密度が相対的に低い環境下で内燃機関の運転が行われるときには、燃焼室内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が増大する傾向にある。従って、上述のように排気環流装置の異常診断のために排気環流弁の開度を増大させた場合、燃焼室内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が更に増大するため、これによって失火等の機関運転状態の悪化をまねくおそれがある。
この点、上記発明では、吸入空気の密度に基づいて大側目標開度を設定しているため、排気環流弁の開度の増大による失火の機関運転状態の悪化が発生しない範囲内で排気環流装置の異常を診断することができるようになる。なお、こうした制御を通じて機関運転状態の悪化をより的確に抑制するうえでは、請求項３に記載されるように、吸入空気の密度が低くなるにつれて大側目標開度を小さくする構成を採用することが望ましい。

請求項２に記載の発明は、排気環流弁の制御により排気通路から吸気通路に戻される排気の環流量を調節する内燃機関の排気環流装置について、これに異常が生じているか否かを診断するものであって、異常診断の実行条件が成立していることに基づいてまずは前記排気環流弁の開度をそのときの開度から大側目標開度まで増大させる開弁処理を実行し、この開弁処理の実行後に前記排気環流弁の開度を前記大側目標開度よりも小さい小側目標開度まで減少させる閉弁処理を実行し、この閉弁処理の実行にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いを監視し、この監視する変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって前記排気環流装置に異常が生じている旨判定する排気環流装置の異常診断装置において、吸入空気の密度に基づいて前記大側目標開度を設定する制御手段を備えることをその要旨とする。

上記発明では、排気環流弁の開度を大側目標開度まで増大させるようにしているため、排気環流装置に異常が生じていない状態において、閉弁処理にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いは十分に大きなものとなる。すなわち、排気環流装置に異常が生じていない状態であれば、吸入空気の密度が高いとき及び低いときのいずれにおいても、閉弁処理にともなう吸気状態量の変化度合いは異常の有無を適切に判定するために必要な大きさとなる。従って、吸気状態量の変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって排気環流装置に異常が生じている旨判定するものにおいて、診断開始時の排気環流弁の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。

一方、空気の密度が相対的に低い環境下で内燃機関の運転が行われるときには、燃焼室内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が増大する傾向にある。従って、上述のように排気環流弁の開度を増大させることにより吸入空気の密度の高低にかかわらず異常診断を的確に行うことが可能になるとはいえ、排気環流弁の開度が過度に大きいものに設定された場合には、燃焼室内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が更に増大するため、これによって失火等の機関運転状態の悪化をまねくおそれがある。

この点、上記発明では、吸入空気の密度に基づいて大側目標開度を設定しているため、異常診断に際して排気環流弁の開度を過度に増大させてしまうことを回避し、これによって燃焼室に多量の環流排気が流れ込むことを的確に抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の排気環流装置の異常診断装置において、前記制御手段は、吸入空気の密度が低くなるにつれて前記大側目標開度を小さくすることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、前記実行条件に内燃機関のフューエルカットの実行中であることが含まれることをその要旨とする。

上記発明によれば、内燃機関のフューエルカットが行われているときに異常診断を開始するため、異常診断にともなう排気環流弁の開度の変化が燃焼状態に影響を及ぼすことを好適に抑制することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、前記実行条件に吸入空気量が一定の値に維持されることが含まれることをその要旨とする。

上記発明によれば、吸入空気量が一定の値に維持されることに基づいて異常診断を開始するため、排気環流弁の開度の変化にともなって生じる吸気状態量の変化量を正確に検出することができ、これによって排気環流装置の異常診断の精度を高めることができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、前記吸気状態量として吸入空気量及び吸気圧及び過給圧のいずれかが用いられることをその要旨とする。

上記発明によれば、排気環流弁の開度の変化に相関して変化する吸入空気量、吸気圧及び過給圧のいずれかを吸気状態量として用いているため、排気環流装置の異常を正確に検出することができるようになる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を車載ディーゼル機関の排気環流装置の異常診断装置に適用した第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示されるように、ディーゼル機関１には、シリンダブロック、シリンダヘッド及びピストンによって複数（本実施形態では４つ）の燃焼室１１が区画されている。また、燃料を噴射する複数のインジェクタ１２が各燃焼室１１に対応してそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１２は、燃料分配管として機能するコモンレール１３に接続されている。コモンレール１３には、高圧ポンプ１４によって圧送された高圧燃料が供給され、これを各インジェクタ１２に分配する。

ここで、高圧ポンプ１４の圧送量及びインジェクタ１２の燃料噴射量は、ディーゼル機関１の制御を統括的に実行する電子制御装置１００によって制御されている。電子制御装置１００の中枢となるマイクロコンピュータは、各種制御にかかる制御プログラムによって数値計算や情報処理等を行う中央演算処理装置１００ａ、及びそれら制御プログラムやその実行に必要となる各種関数マップ、及び同制御プラグラムの実行結果等を記憶するメモリ１００ｂを備えている。

また、ディーゼル機関１には、各燃焼室１１に接続される吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されている。吸気ポート２１は、吸気通路２３に接続されており、燃焼室１１との連通状態及び遮断状態が吸気バルブ３０により切り替えられる。また排気ポート２２は、排気通路２４に接続されており、燃焼室１１との連通状態及び遮断状態が排気バルブ４０により切り替えられる。すなわち、機関の吸気行程においては、吸気バルブ３０が開弁することにより、吸気通路２３及び吸気ポート２１を通じて空気が燃焼室１１に吸入される。また、機関の排気行程においては、排気バルブ４０が開弁することにより、燃焼室１１内の既燃ガスが排気ポート２２及び排気通路２４を通じて排出される。

吸気通路２３及び排気通路２４は、排気通路２４を流れる排気のエネルギを利用して吸気通路２３の吸入空気の圧力を上昇させる過給機５０に接続されている。この過給機５０は、吸気通路２３及び排気通路２４に跨って配置されたハウジング５１を備えており、このハウジング５１にはシャフト５２が回転自在に支持されている。シャフト５２の各端部には、吸気通路２３に露出するコンプレッサホイール５３と排気通路２４に露出するタービンホイール５４とが一体回転可能にそれぞれ設けられている。そして、排気通路２４を流れる排気がタービンホイール５４に吹き付けられて同ホイール５４が回転するとき、その回転力はシャフト５２を介してコンプレッサホイール５３に伝達される。こうしてコンプレッサホイール５３が回転することにより、吸気通路２３内の空気の圧力が高められ、その結果、燃焼室１１に吸入される空気の質量流量を増大させて内燃機関の出力の向上を図ることができるようになる。

吸気通路２３においてコンプレッサホイール５３の下流側に位置する部分には、圧送された吸入空気の圧力（以下、「過給圧」と称する）を検出するための過給圧センサ１０１及び吸入空気量を検出するための空気量センサ１０２が設けられている。また、吸気通路２３においてコンプレッサホイール５３の上流側に位置する部分には、吸入空気の圧力を検出する吸入空気圧力センサ１０３が設けられている。これら過給圧センサ１０１、空気量センサ１０２及び吸入空気圧力センサ１０３の検出信号は、電子制御装置１００に取り込まれる。

排気通路２４においてタービンホイール５４の下流側に位置する部分には、触媒コンバータ６０が設けられている。触媒コンバータ６０には、排気中の炭化水素や一酸化炭素を酸化する酸化触媒と、多孔質材料によって形成されて排気中の煤を主成分とする粒子状物質を捕集するフィルタとが設けられている。

またディーゼル機関１には、以上の構成要素に併せて、排気通路２４から吸気通路２３に排気を環流させる排気環流装置７０が設けられている。この排気環流装置７０は、排気通路２４のタービンホイール５４上流側の部分と吸気通路２３の空気量センサ１０２下流側の部分とを接続する排気環流通路７１と、この排気環流通路７１に設けられて排気を冷却する環流排気クーラ７２と、その排気の流量（以下、「排気環流量」と称する）を調整するための排気環流弁７３とが設けられている。

ここで、電子制御装置１００は、基本的には次の態様をもって排気環流装置７０の制御を行う。
すなわち、排気通路２４から吸気通路２３への排気の流量（排気環流量）を機関運転状態に応じたものにすべく、機関運転状態に基づいて排気環流弁７３の目標開度を設定し、実際の開度が同目標開度となるように排気環流弁７３の制御を行う。例えば中負荷運転時には、排気還流量を多量にすべく排気環流弁７３の目標開度を増大させて実際の開度をこれに合わせ込むことにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の排出量の低減を図るようにしている。また、アイドル運転時等の低負荷運転時には、排気環流量を少量にすべく排気環流弁７３の目標開度を減少させ実際の開度をこれに合わせ込むことにより、燃焼状態を安定させて燃費効率の向上を図るようにしている。

また、吸入空気圧力センサ１０３の出力信号により、ディーゼル機関１が高地等、吸入空気の密度が低い環境にあると判断したときに、燃焼状態の悪化を抑制すべく排気環流弁７３の開度を通常時よりも小さくする補正（以下、「開度補正」と称する）を実行する。

ところで排気環流装置７０においては、排気環流弁７３の動作不良や排気環流通路７１の閉塞等、排気環流装置７０に異常が発生することもあり、この場合には排気環流量を機関運転状態に見合う適切な量に制御することが困難になる。

そこで、こうした異常が生じているか否かを診断するため本実施形態では以下の考え方に基づいて排気環流装置７０の異常診断を行うようにしている。
すなわち、異常診断の実行条件が成立したことにともない排気環流弁７３の開度を成り行きの開度から最小設計開度に強制的に変更するとともに、この開度の変化による吸気状態量（例えば吸入空気量等）の変化量を監視し、この変化量が予め設定された判定値よりも小さいときに、排気環流装置７０に異常が発生している旨判定する。すなわちこの異常診断の態様は、吸気状態量が排気環流量の影響を受けて変化するものであることを利用したものであって、排気環流装置７０に異常が生じているときには上記のごとく排気環流弁７３の開度を変更しても実際の排気環流量の変化がこの開度の変更に対応したものとはならず、また吸気状態量の変化についてもこの排気環流量の変化に応じて上記排気環流弁７３の開度の変更にそぐわないものとなるため、これをもって排気環流装置７０に異常が生じている旨判定するものである。以降では、この方法による異常診断の態様を「基本診断態様」とする。

しかし、上記排気環流弁７３の開度補正が実行されているときには、異常診断の開始時における排気環流弁７３の開度（成り行きの開度）がこの開度補正により比較的小さなものに維持されているため、排気環流弁７３の開度を成り行きの開度から最小設計開度に強制的に変更したところで、これによる吸気状態量の変化量は排気環流装置に異常が生じていなくとも小さなものとなってしまう。このため、排気環流装置７０に異常が生じないにもかかわらず吸気状態量の変化量が異常診断のための判定値を下回り、これによって異常診断の結果として誤ったものが得られることが考えられる。

そこで、本実施形態では、前段で述べた基本診断態様、すなわち排気環流弁７３の開度を成り行きの開度から最小設計開度に変更することに基づく異常診断の態様において、後段で述べた技術的課題を解消する事項を取り入れて排気環流装置７０の異常診断を行うことにより、診断開始時の排気環流弁の開度が小さいことに起因する誤診断を的確に抑制するようにしている。なお以降では、この方法による異常診断の態様を「本願診断態様」とする。

以下、図２の異常診断処理のフローチャートを参照して、本願診断態様による異常診断の詳細な処理手順について説明する。なお、同図に示される一連の処理は、電子制御装置１００に内蔵されるマイクロコンピュータにより繰り返し実行されるものであって、一回の処理が完了した後（図２のＥＮＤのステップに到達した後）、所定時間が経過したことをもって再び最初のステップから順次実行される。

この処理ではまず、ディーゼル機関１のフューエルカットが実行されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、フューエルカットが実行されていない旨判定した場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、予め設定された待機時間（例えば１０秒）が経過するまではステップＳ１０の判定処理の実行を保留し、この待機時間が経過したときにステップ１０の判定処理を再び行う。

一方、フューエルカットが実行されている旨判定した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、開度補正フラグＦｋが「オン」であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、開度補正フラグＦｋは、吸入空気の密度の低下による燃焼状態の悪化を抑制するための開度補正が実行されているか否かを示すフラグであり、この開度補正が開始したことにともない「オン」に設定され、同開度補正が終了したことにともない「オフ」に設定される。

開度補正フラグＦｋが「オン」である旨判定した場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、今回の異常診断が完了するまで実行中の開度補正を一時的に禁止する（ステップＳ３０）。次のステップ４０では、排気環流弁７３の開度をその時点の開度、すなわち成り行きの開度Ｄ０から大側目標開度ＤＬまで増大させる（以下、この処理を「開弁処理」）。なお、この大側目標開度ＤＬは、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最大開度Ｄｍａｘに予め設定され、電子制御装置１００のメモリ１００ｂに記憶されている。またここでの開弁処理は、先に述べた技術的課題を解消する事項に相当するものである。

次のステップ５０の処理では、上記開弁処理が完了した後に、排気環流弁７３の開度をその時点の開度すなわち最大開度Ｄｍａｘから小側目標開度ＤＳまで減少させる（以下、この処理を「閉弁処理」と称する）。そして、閉弁処理が完了した後、空気量センサ１０２の出力信号に基づいてステップ５０の閉弁処理における排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱを検出する（ステップＳ６０）。なお、上記小側目標開度ＤＳは、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最小開度Ｄｍｉｎに予め設定され、メモリ１００ｂに記憶されている。

次に、検出された吸入空気量の変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７０）。変化量ΔＱが判定値ΔＱＬ以下のときには（ステップＳ７０：ＮＯ）、排気環流装置７０に異常が発生している旨判定し、車両の操作パネル等に設けられる警告ランプを点灯して（ステップＳ９０）この一連の処理を一旦終了する。一方、変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいときには（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、排気環流装置７０に異常が発生していない旨判定し（ステップＳ８０）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、上記ステップＳ２０において開度補正フラグＦｋが「オフ」である旨判定した場合には（ステップＳ２０：ＮＯ）、ステップＳ５０に移行し、排気環流弁７３の開度をその時点の開度すなわち異常診断開始時の成り行きの開度から最小開度Ｄｍｉｎまで減少させる処理を行う。そして、この処理が完了した後に、排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱを検出し（ステップＳ６０）、ステップＳ７０〜ステップＳ９０の処理を実行する。

図３を参照して、上記異常診断処理による異常診断態様の一例について説明する。なお、同図は、上記異常診断処理の実行にともなう排気環流弁７３の開度及び吸入空気量の時間的な変化を示すタイミングチャートである。

異常診断処理を開始した後、時刻ｔ０においてフューエルカットが実行されている旨判定されたとき（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、これに併せて、開度補正が実行されている旨判定される（ステップＳ２０：ＹＥＳ）と、この開度補正が一時的に禁止される（ステップＳ３０）。そして、開弁処理が実行され、排気環流弁７３の開度が成り行きの開度Ｄ０から最大開度Ｄｍａｘまで増大する（ステップＳ４０）。

時刻ｔ０から排気環流弁７３の開度が最大開度Ｄｍａｘになった時刻ｔ１までの間において、排気環流弁７３の開度の増大にともない排気環流量が増大し、吸入空気量はこの排気還流量の変化の影響を受けて時刻ｔ０の吸入空気量Ｑ０から減少するようになる。

その後、閉弁処理が実行され、排気環流弁７３の開度が最大開度Ｄｍａｘから最小開度Ｄｍｉｎまで減少する（ステップＳ５０）。
時刻ｔ１から排気環流弁７３の開度が最小開度Ｄｍｉｎになった時刻ｔ２までの間において、排気環流弁７３の開度の減少にともない排気環流量が減少し、吸入空気量はこの排気還流量の変化の影響を受けて時刻ｔ１の吸入空気量Ｑｍｉｎから増加するようになる。

そして時刻ｔ２において、排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱ、すなわち時刻ｔ１の吸入空気量Ｑｍｉｎと時刻ｔ２の吸入空気量Ｑｍａｘとの差が検出される（ステップＳ６０）。ここで、この検出された吸入空気量の変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいときには（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、排気環流装置７０に異常が発生していない旨判定される（ステップＳ８０）。この異常診断が終了した後に、一時的に禁止された開度補正が復帰する。

ちなみに、先の基本診断態様によれば、ステップＳ４０の開弁処理が実行されることなく閉弁処理が実行されるため、図３において破線にて示すように、排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱｂ、すなわち時刻ｔ０の吸入空気量Ｑ０と排気環流弁７３の開度が最小開度Ｄｍｉｎになったときの吸入空気量Ｑｍａｘとの差ΔＱｂが変化量ΔＱよりも小さいものとなる。この場合、排気環流装置７０に異常が生じないにもかかわらず吸入空気量の変化量が判定値ΔＱＬを下回り、これによって異常診断の結果として誤ったものが得られるようになる。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）排気環流装置７０による開度補正を禁止し、そのうえで排気環流弁７３の開度を大側目標開度ＤＬまで増大させるようにした。そのため、排気環流装置７０に異常が生じていない状態において、吸入空気の密度が低くなるにつれて開度補正が行われているときにも、排気環流弁７３の開度の減少にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸入空気量の変化量ΔＱは十分に大きなものとなる。すなわち、排気環流装置７０に異常が生じていない状態であれば、吸入空気の密度が高いとき及び低いときのいずれにおいても、排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱは異常の有無を適切に判定するために必要な大きさとなる。従って、吸入空気量の変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも小さいことをもって排気環流装置７０に異常が生じている旨判定するものにおいて、診断開始時の排気環流弁の開度、すなわち成り行きの開度Ｄ０が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。

（２）大側目標開度ＤＬと小側目標開度ＤＳとの差を十分に大きくすべくこれら目標開度として予め設定されたものが用いられるため、すなわち異常の有無を適切に判定するうえで必要となる吸入空気量の変化を生じさせる大側目標開度ＤＬ及び小側目標開度ＤＳが予め設定されるため、排気環流装置７０に異常が生じていない状態であれば、吸入空気の密度が高いとき及び低いときのいずれにおいても、閉弁処理にともなう吸気状態量の変化度合いは十分に大きなものとなる。従って、吸入空気量の変化量ΔＱが判定値よりも小さいことをもって排気環流装置７０に異常が生じている旨判定するものにおいて、診断開始時の排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。

（３）排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最小開度Ｄｍｉｎに小側目標開度ＤＳを設定するとともに、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最大開度Ｄｍａｘに大側目標開度ＤＬを設定するようにした。これにより、排気環流弁７３の開度の減少にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸入空気量の変化量ΔＱは最も大きなものとなる。そのため、成り行きの開度Ｄ０が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることをより的確に抑制することができるようになる。

（４）フューエルカットが実行されている条件を採用するようにした。そのため、異常診断中に排気環流弁７３の開度の変化によりディーゼル機関１の燃焼状態に影響を与えることを好適に抑制することができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

第１の実施形態では、排気環流弁７３の開度補正が実行されているときのみに、開弁処理を実行した後に閉弁処理を実行するようにしている。これにより、その開度補正の実行中に異常診断が実行される場合に、診断開始時の排気環流弁７３の開度が小さいことに起因する誤診断を的確に抑制することができる。

ところで、開度補正の実行中に異常判断が実行される場合に限らず、例えば開度補正とは別に実行される処理により排気環流弁７３の開度が小さな値に設定される場合についても排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して誤診断が行われる可能性もある。

そこで、本実施形態では、先の実施形態による「異常診断処理」（図２）に代えて、以下に説明する「異常診断処理」（図４）を実行することによりこうした不都合の解消を図るようにしている。

図４に示されるように、この処理ではまず、ディーゼル機関１のフューエルカットが実行されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、フューエルカットが実行されていない旨判定した場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、予め設定された待機時間（例えば１０秒）が経過するまではステップＳ１１０の判定処理の実行を保留し、この待機時間が経過したときにステップ１０の判定処理を再び行う。

一方、フューエルカットが実行されている旨判定した場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、開弁処理を実行し、排気環流弁７３の開度をその時点の開度、すなわち成り行きの開度Ｄ０から大側目標開度ＤＬまで増大させる（ステップＳ１２０）。なお、この大側目標開度ＤＬは、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最大開度Ｄｍａｘに予め設定され、電子制御装置１００のメモリ１００ｂに記憶されている。

次に閉弁処理を実行し、排気環流弁７３の開度をその時点の開度、すなわち大側目標開度ＤＬから小側目標開度ＤＳまで減少させる（ステップＳ１３０）。そして、閉弁処理が完了した後、空気量センサ１０２の出力信号に基づいてステップＳ１３０の閉弁処理における排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱを検出する（ステップＳ１４０）。なお、上記小側目標開度ＤＳは、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最小開度Ｄｍｉｎに予め設定され、メモリ１００ｂに記憶されている。

次に、検出された吸入空気量の変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。変化量ΔＱが判定値ΔＱＬ以下のときには（ステップＳ１５０：ＮＯ）、排気環流装置７０に異常が発生している旨判定し、車両の操作パネル等に設けられる警告ランプを点灯して（ステップＳ１７０）この一連の処理を一旦終了する。一方、変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいときには（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、排気環流装置７０に異常が発生していない旨判定し（ステップＳ１６０）、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（４）に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（５）開度補正の実行中に異常判断が実行される場合に限らず、異常診断において常に開弁処理を実行することにより、例えば開度補正とは別に実行される処理により排気環流弁７３の開度が小さな値に設定された場合であっても、排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、上記第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

空気の密度が相対的に低い環境下でディーゼル機関１の運転が行われるときには、燃焼室１１内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が増大する傾向にある。従って、先の第１または第２の実施形態によるように、異常診断において排気環流弁７３の開度を最大開度Ｄｍａｘまで増大させることにより吸入空気の密度の高低にかかわらず異常診断を的確に行うことが可能になるとはいえ、吸入空気の密度が低い場合には、燃焼室１１内の燃焼前のガスに占める環流排気の割合が更に増大するため、これによって失火等の機関運転状態の悪化をまねくおそれがある。すなわち、異常診断の開弁処理において、吸入空気の密度に対して排気環流弁７３の実際の開度が過度に大きいものに設定された場合には、機関運転状態の悪化が生じるようになる。

そこで本実施形態では、先の実施形態による「異常診断処理」（図２または図４）に代えて、以下に説明する「異常診断処理」（図５）を実行することにより、上記不都合の解消を図るようにしている。

図５に示されるように、ディーゼル機関１のフューエルカットが実行されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、フューエルカットが実行されていない旨判定した場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、予め設定された待機時間（例えば１０秒）が経過するまではステップＳ１１０の判定処理の実行を保留し、この待機時間が経過したときにステップ１０の判定処理を再び行う。

一方、フューエルカットが実行されている旨判定した場合には（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、吸入空気圧力センサ１０３の出力信号に基づいて吸入空気の密度を推定し、この推定された密度に基づいて大側目標開度ＤＬを演算用マップを参照して設定する（ステップＳ２２０）。ここで、この演算用マップは、予めメモリ１００ｂに記憶されており、吸入空気の密度が与えられることにより、その密度に対応して予め適合された開度、すなわち排気環流弁７３の開度の増大による機関の異常運転が発生しない範囲における排気環流弁７３の最大開度を読み出すことができる。なお、この演算用マップにおいて、吸入空気の密度が小さいときほど、大側目標開度ＤＬが小さく設定される。

そして、開弁処理を実行し、排気環流弁７３の開度をその時点の開度、すなわち成り行きの開度Ｄ０から大側目標開度ＤＬまで増大させる（ステップＳ２３０）。
次に閉弁処理を実行し、排気環流弁７３の開度をその時点の開度、すなわち大側目標開度ＤＬから小側目標開度ＤＳまで減少させる（ステップＳ２４０）。そして、閉弁処理が完了した後、空気量センサ１０２の出力信号に基づいてステップ５０の閉弁処理における排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱを検出する（ステップＳ２５０）。なお、上記小側目標開度ＤＳは、排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最小開度Ｄｍｉｎに予め設定され、メモリ１００ｂに記憶されている。

次に、検出された吸入空気量の変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２６０）。変化量ΔＱが判定値ΔＱＬ以下のときには（ステップＳ２６０：ＮＯ）、排気環流装置７０に異常が発生している旨判定し、車両の操作パネル等に設けられる警告ランプを点灯して（ステップＳ２８０）この一連の処理を一旦終了する。一方、変化量ΔＱが判定値ΔＱＬよりも大きいときには（ステップＳ２６０：ＹＥＳ）、排気環流装置７０に異常が発生していない旨判定し（ステップＳ２７０）、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した第３の実施形態によれば、第２の実施形態の効果（１）〜（５）に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（６）吸入空気の密度が小さいときほど、大側目標開度ＤＬを小さく設定するようにしている。これにより、排気環流弁７３の開度を増大させることによる機関運転状態の悪化を抑制しつつも、排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・上記第１の実施形態では、開弁処理（ステップＳ４０）において大側目標開度ＤＬを一定の値に設定するようにしているが、これに限らず、上記第３の実施形態のように、吸入空気の密度に基づいて大側目標開度ＤＬを設定する構成を採用することもできる。こうした構成を採用することにより、排気環流弁７３の開度を増大させることによる機関の異常運転の発生を抑制しつつも、排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを的確に抑制することができるようになる。

・上記第１及び第２の実施形態では、開弁処理（ステップＳ４０、ステップＳ１２０）において大側目標開度ＤＬを排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最大開度Ｄｍａｘに設定するようにしている。これに限らず、排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを抑制することができる場合には、その大側目標開度ＤＬを最大開度Ｄｍａｘよりも小さい値に設定してもよい。すなわち大側目標開度DLの設定態様としては、通常のディーゼル機関１の運転環境において想定される最も低い吸気密度（想定最低密度）について、異常診断時に実際の吸気密度がこの想定最低密度であったとしても、排気環流装置７０の異常を的確に判定することが可能となる吸入空気量の変化量ΔＱ（要求変化量）を生じさせることができる範囲内で適宜変更可能である。

・上記各実施形態では、閉弁処理（ステップＳ５０、ステップＳ１３０、ステップＳ２４０）において小側目標開度ＤＳを排気環流弁７３の開度を変更することのできる範囲における最小開度Ｄｍｉｎに設定するようにしている。これに限らず、排気環流弁７３の開度が小さいことに起因して異常診断の結果が誤ったものとなることを抑制することができる場合には、その小側目標開度ＤＳを大側目標開度ＤＬと最小開度Ｄｍｉｎとの間で変更することもできる。すなわち小側目標開度ＤＳの設定態様としては、異常診断時に実際の吸気密度が上記想定最低密度であったとしても、排気環流装置７０の異常診断に際して吸入空気量の上記要求変化量を生じさせることのできる範囲内で適宜変更可能である。

・要するに、大側目標開度ＤＬ及びと小側目標開度ＤＳのそれぞれの設定態様としては、これら目標開度の差が、異常診断時の実際の吸気密度が上記想定最低密度のときにも排気環流装置７０の異常診断に際して吸入空気量の上記要求変化量を生じさせることのできる態様であれば、いずれの設定態様を採用しても上記各実施形態の効果に準じた効果を奏することはできる。

・上記各実施形態では、ディーゼル機関１のフューエルカットが実行されていることを条件に異常診断を実行するようにしている。これに限らず、異常診断の実行条件としては、吸入空気量が一定の値に維持されていること等、他の条件を採用してもよい。また、複数の条件が共に成立することに基づいて異常診断を実行する構成を採用することもできる。

・上記各実施形態では、閉弁処理における排気環流弁７３の開度の減少にともなう吸入空気量の変化量ΔＱに基づいて排気環流装置７０の異常の有無を判定するようにしているが、異常診断に際して監視する吸気状態量はこれに限られるものではない。例えば、閉弁処理における排気環流弁７３の開度の減少にともない、過給圧の変化量等、他の吸気状態量の変化度合いに基づいて排気環流装置７０の異常の有無を判定することもできる。

・上記各実施形態では、本発明をディーゼル機関１の排気環流装置の異常診断装置に適用する場合について例示したが、ガソリン機関をはじめとして内燃機関の異常診断装置であれば、いずれのものに対しても適用することができる。

本発明にかかる排気環流装置の異常診断装置の第１の実施形態について、同装置の全体の構造を模式的に示す構成図。 同実施形態の診断装置による異常診断についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の診断装置による異常診断にともない、排気環流弁の開度及び吸入空気量の時間的な推移を示すタイミングチャート。 本発明にかかる排気環流装置の異常診断装置の第２の実施形態について、同装置による異常診断の処理手順を示すフローチャート。 本発明にかかる排気環流装置の異常診断装置の第３の実施形態について、同装置による異常診断の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…ディーゼル機関、１１…燃焼室、１２…インジェクタ、１３…コモンレール、１４…高圧ポンプ、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…吸気通路、２４…排気通路、３０…吸気バルブ、４０…排気バルブ、５０…過給機、５１…ハウジング、５２…シャフト、５３…コンプレッサホイール、５４…タービンホイール、６０…触媒コンバータ、７０…排気環流装置、７１…排気環流通路、７２…環流排気クーラ、７３…排気環流弁、１００…電子制御装置、１００ａ…中央演算処理装置、１００ｂ…メモリ、１０１…過給圧センサ、１０２…空気量センサ、１０３…吸入空気圧力センサ。

Claims (6)

1. 排気通路から吸気通路に戻される排気の環流量を調節する排気環流弁を備え、吸入空気の密度が低くなるにつれて前記排気環流弁の目標開度を小さくする開度補正を行う内燃機関の排気環流装置について、これに異常が生じているか否かを診断するものであって、異常診断の実行条件が成立していることに基づいて前記排気環流弁の開度を小側目標開度まで減少させる閉弁処理を実行し、この閉弁処理の実行にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いを監視し、この監視する変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって前記排気環流装置に異常が生じている旨判定する排気環流装置の異常診断装置において、
   前記実行条件が成立している旨判定したときに前記開度補正を禁止するとともに前記排気環流弁の開度をそのときの開度から前記小側目標開度よりも大きい大側目標開度まで増大させる開弁処理を実行し、この開弁処理の実行後に前記閉弁処理の実行を許可する制御手段を備え、
   前記制御手段は、吸入空気の密度に基づいて前記大側目標開度を設定する
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。
2. 排気環流弁の制御により排気通路から吸気通路に戻される排気の環流量を調節する内燃機関の排気環流装置について、これに異常が生じているか否かを診断するものであって、異常診断の実行条件が成立していることに基づいてまずは前記排気環流弁の開度をそのときの開度から大側目標開度まで増大させる開弁処理を実行し、この開弁処理の実行後に前記排気環流弁の開度を前記大側目標開度よりも小さい小側目標開度まで減少させる閉弁処理を実行し、この閉弁処理の実行にともなう排気環流量の変化の影響を受けて変化する吸気状態量の変化度合いを監視し、この監視する変化度合いが判定度合いよりも小さいことをもって前記排気環流装置に異常が生じている旨判定する排気環流装置の異常診断装置において、
   吸入空気の密度に基づいて前記大側目標開度を設定する制御手段を備える
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。
3. 請求項１または２に記載の排気環流装置の異常診断装置において、
   前記制御手段は、吸入空気の密度が低くなるにつれて前記大側目標開度を小さくする
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、
   前記実行条件に内燃機関のフューエルカットの実行中であることが含まれる
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、
   前記実行条件に吸入空気量が一定の値に維持されることが含まれる
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気環流装置の異常診断装置において、
   前記吸気状態量として吸入空気量及び吸気圧及び過給圧のいずれかが用いられる
   ことを特徴とする排気環流装置の異常診断装置。

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