JP5182430B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関に備えられた外部EGR装置を制御する上で好適な、内燃機関の制御装置に関する。
従来、例えば特許文献1には、内部EGRの過多によってトルク変動の増大が生じている気筒を判別可能な、内燃機関の制御装置が開示されている。具体的には、特許文献1における発明では、各気筒の内部EGR量に応じて変化する吸気圧と、各気筒のトルク変動とに基づき、内部EGR量が過多となっている気筒を判別することができる。
特開2003−148182号公報
上記特許文献1では、各気筒のトルク変動の平均値に基づいて判定基準値を設定している。このため、例えば全気筒で大きなトルク変動が生じる場合には、判定基準値が大きな値となり、ドライバビリティ上問題のあるトルク変動が生じていても、内部EGR量が過多となっていると判定されないことがあった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ドライバビリティ上問題があるときに、確実に異常が生じていると判定できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路と、
開度を調整することで、前記排気ガス還流通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能なEGR弁と、を具備した外部EGR装置と、
機関の出力値を取得する出力値取得手段と、
第1EGR流量が還流されたときの機関の出力値と第2EGR流量が還流されたときの機関の出力値との相違に基づき、所定の基準に従って前記外部EGR装置における異常の発生を判定するEGR異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記EGR異常判定手段は、
第1EGR流量が還流されたときと第2EGR流量が還流されたときの、機関の出力値の差である出力変動の実際値を、前記出力値取得手段により取得される値に基づいて算出する第1算出手段と、
前記出力変動の標準値を記憶した第1記憶手段と、
所定の閾値を記憶した第2記憶手段と、を含み、
前記実際値と前記標準値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記外部EGR装置における異常の発生を判定することを特徴とする。
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記EGR異常判定手段は、前記実際値と前記標準値との差の絶対値が、前記閾値よりも大きい場合、前記外部EGR装置に異常が発生していると判定することを特徴とする。
また、第4の発明は、第2の発明において、
前記EGR異常判定手段は、前記実際値から前記標準値を減じた値が、前記閾値よりも大きい場合は、外部EGR流量が過多であると判定することを特徴とする。
また、第5の発明は、第2の発明において、
前記EGR異常判定手段は、前記標準値から前記実際値を減じた値が、前記閾値よりも大きい場合は、外部EGR流量が過少であると判定することを特徴とする。
また、第6の発明は、第4の発明において、
外部EGR流量が一定である条件下の機関の出力のばらつきを算出する第2算出手段と、
前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、少ない方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記実際値未満であるか否かを判定する第1判定手段と、
前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、多い方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記閾値より大きいか否かを判定する第2判定手段と、を更に備え、
前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過多であると判定され、且つ、前記第1判定手段と前記第2判定手段の判定がともに肯定された場合、前記外部EGR装置が、外部EGR流量が目標値よりも多くなる状態で故障していると判定することを特徴とする。
また、第7の発明は、第5の発明において、
外部EGR流量が一定である条件下の機関の出力のばらつきを算出する第2算出手段と、
前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、少ない方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記実際値未満であるか否かを判定する第1判定手段と、を更に備え、
前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過少であると判定され、且つ、前記第1判定手段の判定が否定された場合、前記外部EGR装置以外の場所で異常が発生していると判定することを特徴とする。
また、第8の発明は、第7の発明において、
前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、多い方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記標準値より大きいか否かを判定する第3判定手段を更に備え、
前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過少であると判定され、且つ、前記第1判定手段と前記第3判定手段の判定がともに肯定された場合、前記外部EGR装置が、外部EGR流量が目標値よりも少なくなる状態で故障していると判定することを特徴とする。
また、第9の発明は、第1乃至第8の発明の何れかにおいて、
タービンとコンプレッサを具備する過給器を更に備え、
前記排気ガス還流通路は、前記タービンよりも上流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路とを連通する高圧排気ガス還流通路と、
前記タービンよりも下流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを連通する低圧排気ガス還流通路と、を含み、
前記EGR弁は、前記高圧排気ガス還流通路に設けられ、開度を調整することで前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能な高圧用EGR弁と、
前記低圧排気ガス還流通路に設けられ、開度を調整することで前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能な低圧用EGR弁と、を含み、
前記第1EGR流量と前記第2EGR流量は、一方が、前記高圧排気ガス還流通路または前記低圧排気ガス還流通路のみで排気ガスを還流させた場合の前記外部EGR流量であり、他方が、前記高圧排気ガス還流通路と前記低圧排気ガス還流通路の双方で排気ガスを還流させた場合の前記外部EGR流量であることを特徴とする。
第1の発明および第2の発明および第3の発明によれば、外部EGR装置の異常判定の判定基準を、ドライバビリティに影響を与える出力変動値とすることができる。そのため、ドライバビリティ上問題が生じる程度に外部EGR流量が変化した場合に、外部EGR装置に異常が生じていることを確実に判定することができる。
第4の発明によれば、外部EGR装置に発生している異常に関して、外部EGR流量が過多であるか否かを判定することができる。これにより、外部EGR装置に異常が発生している場合の、外部EGR流量の状態を把握することが可能である。
第5の発明によれば、外部EGR装置に発生していると異常に関して、外部EGR流量が過少であるか否かを判定することができる。これにより、外部EGR装置に異常が発生している場合の、外部EGR流量の状態を把握することが可能である。
第6の発明によれば、外部EGR流量が一定である条件下の出力ばらつきに基づき、外部EGR装置の異常を判定することができる。外部EGR装置の異常判定を、第1の発明および第2の発明および第3の発明とは異なる手法で実行することで、第1の発明および第2の発明及び第3の判定結果を保障することができ、誤判定を防止することが可能である。そのため、外部EGR装置の異常判定の精度が向上する。
第7の発明によれば、外部EGR流量が一定である条件下の出力ばらつきに基づき、外部EGR装置の異常を判定することができる。そのため、外部EGR装置の異常判定の誤判定を防止し、判定制度を向上させることができる。さらに、外部EGR流量が過少であると判定された場合において、外部EGR装置以外の場所で異常が発生していると判定することが可能である。
第8の発明によれば、外部EGR流量が一定である条件下の出力ばらつきに基づき、外部EGR装置の異常を判定することができる。外部EGR装置の異常判定を、第1の発明および第2の発明とは異なる手法で実行することで、第1の発明および第2の発明および第3の判定結果を保障することができ、誤判定を防止することが可能である。そのため、外部EGR装置の異常判定の精度が向上する。
第9の発明によれば、例えば、高圧排気ガス還流通路と低圧排気ガス還流通路とを併せ持つような、2系統の外部EGR装置を備えた内燃機関において、どちらの系統の外部EGR装置で異常が発生しているのかを特定することができる。そのため、異常対策の施行に効果的に貢献することができる。
本発明の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる外部EGR流量の適正化判定処理の手順を示すフローチャートである。 外部EGR流量が過多時の、外部EGR装置の異常箇所判定処理の手順を示すフローチャートである。 外部EGR流量が過少時の、外部EGR装置の異常箇所判定処理の手順を示すフローチャートである。 外部EGR流量が過多時の、外部EGR流量の補正処理の手順を示すフローチャートである。 外部EGR流量が過多時の、気筒毎の出力変動値の概略を示した図である。 外部EGR流量が過少時の、外部EGR流量の補正処理の手順を示すフローチャートである。 外部EGR流量が過少時の、気筒毎の出力変動値の概略を示した図である。 本発明の実施の形態3における内燃機関のシステム構成を示す図である。
実施の形態1.
[駆動システムの構成]
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システム10の概略構成を示す図である。この駆動システム10は、車両の動力源として内燃機関12と車両駆動用モータ(以下、「モータ」と称する)14とを備えている。駆動システム10は、内燃機関12とモータ14の双方を作動させ、双方の駆動力によって図示省略する駆動輪を回転させることができる。
本実施形態の駆動システム10は、ECU(Electronic Control Unit)16によって制御されている。ECU16は、内燃機関12、モータ14等を含む駆動システム10の全体を総合的に制御している。
[内燃機関のシステム構成]
本実施形態にかかる内燃機関12は、V型6気筒の4ストローク機関である。内燃機関12は、排気管から吸気管へ排気ガスを還流させる外部EGR装置18を備えている。外部EGR装置18には、外部EGR流量の全体量を調整するための共通EGR弁20が設けられている。また外部EGR装置18は、バンク別に外部EGR流量を調節するためのバンクEGR弁22を備えている。外部EGR装置18は更に、サージタンク24から延びる各気筒の吸気枝管26に連通するデリバリーパイプ28を備えている。また、内燃機関12は、図示しないクランクシャフトの回転に対応した信号を出力する、クランク角センサ30を備えている。
また、上述のECU16の入力側には、クランク角センサ30が接続されている。ECU16の出力側には、共通EGR弁20とバンクEGR弁22のアクチュエータが接続されている。
[本実施形態の具体的処理手順]
図2は、本実施形態にかかる外部EGR流量の適正化判定処理の手順を示すフローチャートである。図2に示すルーチンでは、先ず、外部EGR流量を確認するための運転状態が実現される(ステップ100)。具体的には、内燃機関12の運転が定常状態となるように、モータ14の駆動力が駆動システム10に要求される出力の変動分を補助する。そのため、後述するステップ110及び120において、効果的に内燃機関12の出力値を検出することが可能である。
上記のステップ100により、内燃機関12の運転が定常状態になった後、外部EGR装置18で排気ガスを還流させないときの内燃機関12の出力平均値が検出される(ステップ110)。より詳細には、各気筒での点火時において発生する出力値を検出し、それらの平均値である出力平均値を算出する。各気筒での点火時において発生する出力値は、クランク角センサ30により検出されるクランクシャフトの角度信号から算出する。
次に、外部EGR装置18で所定量の排気ガスを還流させたときの内燃機関12の出力値が検出される(ステップ120)。この場合も、上記のステップ110と同様に、各気筒での点火時において発生する出力値を検出し、それらの平均値である出力平均値を算出する。
次に、外部EGR装置18で排気ガスを還流させないときと所定量の排気ガスを還流させるときの実機の出力差(以下、「実測差A」と称する)を算出する(ステップ130)。すなわち、上記のステップ110と120で検出したそれぞれの内燃機関12の出力平均値の差を算出する。
さらに、外部EGR装置18で排気ガスを還流させないときと所定量の排気ガスを還流させるときの出力差をマップに基づいて決定する(ステップ140)。以下、これにより得られた出力差を「標準差B」と称する。本実施形態では、外部EGR装置18で還流させる排気ガス量と内燃機関12の出力変動値の標準差Bとの関係を示すマップが、ECU16のROMに記憶されている。ステップ140では、このマップを外部EGR装置18で還流させる排気ガス量に基づいて検索することで、出力変動値の標準差Bを決定する。
次に、外部EGR流量が適正であるか否かを判定する(ステップ150)。具体的には、上述のステップ130で算出した実測差Aと、ステップ140で決定した標準差Bとの差を算出し、その値を所定の閾値Cと比較する。閾値Cは、ドライバビリティ上許容できる外部EGR流量の変化による出力差の最大値である。ステップ150の結果、実測差Aと標準差Bとの差の絶対値が閾値C以下であると判定された場合、外部EGR流量は適切な値であると判断する(ステップ160)。
ステップ150の結果、実測差Aと標準差Bとの差の絶対値が閾値Cよりも大きいと判定された場合、外部EGR流量が適切ではないと判断できる。このような判断によれば、ドライバビリティ上問題が生じる程度に外部EGR流量が変化した場合に、外部EGR装置18に異常が生じていることを確実に判定することができる。この場合、更に外部EGR流量がその適正量と比較して過多であるのか過少であるのかを判定する(ステップ170)。具体的には、実測差Aから標準差Bを減じた値が閾値Cより大きいか否かが判定される。ステップ170の結果、実測差Aから標準差Bを減じた値が閾値Cより大きいと判定された場合、外部EGR流量はその適正量と比較して過多であると判断する(ステップ180)。一方、ステップ170の判定が否定された場合、すなわち、標準差Bから実測差Aを減じた値がCよりも大きいと判定された場合、外部EGR流量はその適正量と比較して過少であると判断する(ステップ190)。
尚、上述のステップ180において、外部EGR流量がその適正値と比較して過多であると判断した後は、後述するフローチャートに従って、外部EGR流量が過多時の外部EGR装置18の異常箇所判定処理が実行される。また、上述のステップ190においても同様に、外部EGR流量がその適正値と比較して過少であると判断した後は、後述するフローチャートに従って、外部EGR流量が過少時の外部EGR装置18の異常箇所判定処理が実行される。
図3は、外部EGR流量が過多時の、外部EGR装置18の異常箇所判定処理の手順を示すフローチャートである。図3に示すルーチンでは先ず、外部EGR装置18によって排気ガスを還流させないときの内燃機関12の出力変動値が、上述の実測差Aよりも小さいか否かが判定される(ステップ200)。ここでは具体的には、気筒毎の出力変動値(爆発毎の出力ばらつき)を算出し、それらの出力変動値の最大値が実測差Aよりも小さいか否かを判定する。各気筒の出力変動値を算出する際には、先ず、例えばBTDC60°を含む所定のクランク角度分におけるクランクシャフトの角速度を算出する。さらに、TDCを含む所定のクランク角度分におけるクランクシャフトの角速度を算出する。そして、それらの角速度に基づいて上記所定気筒での点火時の出力値を算出し、前回の点火時に算出された出力値との差を、上記所定気筒での出力変動値とする。実測差Aは、内燃機関12の実機上で生じることが検知された出力差である。したがって、外部EGR装置18によって排気ガスを還流させない条件下でA以上の変動が認められれば、外部EGR流量がゼロである状態で既に異常が生じていると判断できる。本ステップ200の判断は、全ての気筒についてそれぞれ実行される。その結果、少なくとも1つの気筒で本ステップ200の条件が不成立とされた場合は、外部EGR流量がゼロである状態での異常フラグをONとする(ステップ210)。
一方、上記ステップ200の結果、全ての気筒で外部EGR装置18によって排気ガスを還流させないときの内燃機関12の出力変動値が、上述の実測差Aよりも小さいと判定された場合、次のステップ220へ進む。
上述のステップ200の判定が肯定されると、次は、外部EGR装置18によって所定量の排気ガスが還流されたときの出力変動値が、上述の閾値Cよりも大きいか否かが判定される(ステップ220)。具体的には、上述のステップ200と同様に、先ず気筒毎の出力変動値を算出する。そして、少なくとも1つの気筒において出力変動値が閾値Cよりも大きいと判定された場合、外部EGR流量が所定量である条件下で異常が発生していると判断し、外部EGR装置異常フラグをONとする(ステップ240)。上述のように、閾値Cは、ドライバビリティ上許容できる外部EGR流量の変化による出力差の最大値である。したがって、このような判定によれば、ドライバビリティを基準として外部EGR装置18の異常判定を行うことができる。一方、ステップ220において、全ての気筒での出力変動値が閾値C以下であると判定された場合、外部EGR装置18では異常が発生していないと判断し、外部EGR装置正常フラグをONとする(ステップ230)。
上述のステップ240において、外部EGR装置異常フラグがONとされた場合、次に、内燃機関12の出力変動値が、全気筒同様にずれているのか否かが判定される(ステップ250)。具体的には、先ず、上述のステップ220で算出した気筒毎の出力変動値の偏差Xi(iは気筒番号を示す)を算出する。さらに、算出した出力変動値の偏差Xiの平均値μを算出し、偏差Xiから平均値μを減じた値を算出する。全ての気筒について偏差Xiから平均値μを減じた値が、規定の範囲内ある場合、内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれていると判定する。ここで、本ステップ250の判定は、外部EGR装置18に異常が発生することで出力変動が生じていることを前提条件として行われる。したがって、上述のように全ての気筒について偏差Xiから平均値μを減じた値が、規定の範囲内あるなら、全気筒の出力変動値が全気筒同様にずれていると判定できる。
ステップ250において内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれていると判定された場合、全気筒に還流させる排気ガス流量に影響を与える共通の外部EGR系通路内(例えば共通EGR弁20)に異常(例えばデポジットによる弁の固着)が生じていると判断する(ステップ260)。
一方、ステップ250において内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれていないと判定された場合、次はバンク毎にずれているのか否かが判定される(ステップ270)。具体的には、上述のステップ250と同様に、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内であるか否かの判定処理をバンク毎に実行する。例えば、1番気筒#1、3番気筒#3、5番気筒#5を第1バンクとし、2番気筒#2、4番気筒#4、6番気筒#6を第2バンクとする。第1バンクに関しては、偏差Xi(i=1、3、5)から平均値μ(μ:第1バンクの出力変動値の偏差の平均値)を減じた値が規定の範囲内にあるか否かを判定する。同様に、第2バンクに関しては、偏差Xi(i=2、4、6)から平均値μ(μ:第2バンクの出力変動値の偏差の平均値)を減じた値が規定の範囲内にあるか否かを判定する。第1バンクと第2バンクの両方で、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内であると判定された場合、内燃機関12の出力変動値がバンク毎にずれていると判定する。ここで、本ステップ270の判定は、全気筒の出力変動値が全気筒同様にずれていないことを前提条件として行われる。したがって、第1バンクと第2バンクの両方で、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内であると判定された場合、出力変動値がバンク毎にずれていると判定できる。
ステップ270において、内燃機関12の出力変動値がバンク毎にずれていると判定された場合、バンク別に備えられている外部EGR系通路内(例えばバンクEGR弁22)に異常(例えばデポジットによる弁の固着)が生じていると判断する(ステップ280)。
一方、ステップ270において、内燃機関12の出力変動値がバンク毎にずれていないと判定された場合、出力変動値が気筒毎にずれていると判断できる。この場合、ECU16は各気筒のデリバリーパイプ28に異常が発生していると判断する(ステップ290)。この異常の原因は、例えば所定気筒のデリバリーパイプ28のデポジットによる詰まり等が考えられる。この場合、その他の気筒の外部EGR流量が増加しており、その気筒において外部EGR流量が過多となっている可能性がある。
次に、上述した外部EGR装置異常フラグ(ステップ240参照)がONとなっているか否かが判定される(ステップ300)。ステップ300の結果、外部EGR装置異常フラグがONとなっていると判定された場合、外部EGR装置18によって還流される外部EGR流量が減量される(ステップ310)。具体的には、本実施形態ではこの場合、外部EGR流量をカットすることとしている。一方、ステップ300の結果、異常フラグがONとなっていないと判定された場合は、今回の処理サイクルを終了する。
図4は、外部EGR流量が過少時の、外部EGR装置18の異常箇所判定処理の手順を示すフローチャートである。図4に示すルーチンでは先ず、外部EGR装置18によって排気ガスを還流させないときの内燃機関12の出力変動値が、上述の実測差Aよりも小さいか否かが判定される(ステップ400)。具体的には、図3におけるステップ200と同様に、気筒毎の出力変動値を算出し、それらの出力変動値の最大値が実測差Aよりも小さいか否かを判定する。
上記ステップ400の結果、外部EGR装置18によって排気ガスを還流させないときの内燃機関12の出力変動値の最大値が、上述の実測差Aよりも小さいと判定された場合、次のステップ420へ進む。一方、出力変動値の最大値が上述の実測差A以上であると判定された場合は、外部EGR流量がゼロの条件下で異常が発生していると判断し、異常フラグをONとする(ステップ410)。
上述のステップ400の判定が肯定されると、次は、外部EGR装置18によって所定量の排気ガスが還流されたときの内燃機関12の出力変動値が、上述の標準差Bよりも大きいか否かが判定される(ステップ420)。具体的には、上述のステップ400と同様に、先ず気筒毎の出力変動値を算出する。そして、気筒毎に出力変動値と標準差Bとが比較される。その結果、全ての気筒で出力変動値が標準差B以下であると判定された場合、標準レベルを超える異常変動が何れの気筒でも生じていないと判断できる。この場合、今回の処理サイクルは終了される。一方、少なくとも1つの気筒において出力変動値が標準差Bよりも大きいと判定された場合、外部EGRが存在する条件下で異常が発生している可能性があると判断できる。上述のように、排気ガスを還流しないときと所定量の排気ガスを還流するときの出力差をマップに基づいて決定した値が標準差Bである。したがって、このような判定によれば、出力差の標準値を基準として外部EGR装置18の異常判定を行うことができる。
上述のステップ420の判定が肯定されると、次は、外部EGRの存在下でノッキングが生じているか否かが判定される(ステップ430)。本実施形態において、内燃機関12はKCS(ノックコントロールシステム)を搭載している。またKCSは、図示省略するノックセンサを具備している。本ステップ430では、このノックセンサにより検出された信号に基づいて、ノッキングの有無が判断される。ステップ430の結果、ノッキングが生じていると判定された場合、KCSによる点火時期遅角制御の遅角量が最大遅角量E以下であるか否かが判定される(ステップ440)。ステップ440の判定が肯定された場合、遅角量が最大遅角量Eを超えない範囲で、ノッキングが発生しなくなるまで点火時期を遅角する(ステップ450)。一方、ステップ440の判定が否定された場合、すなわち、既に遅角量が最大遅角量Eに達している場合、外部EGR流量を減少させる(ステップ460)。本実施形態ではこの場合、外部EGR流量をカットすることとしている。これにより、出力変動の抑制が図られる。
上述のステップ430の結果、外部EGRの存在下でノッキングが生じていないと判定された場合、次に、内燃機関12の出力変動値が、全気筒同様にずれているのか否かが判定される(ステップ470)。ところで、上述のステップ430の判定では、ノッキングに起因する内燃機関12の出力変動が生じているか否かが判定された。ステップ430の判定が肯定されると、ノッキングに起因する出力変動が生じている場合が、ステップ430以降の判定における判定対象から除外される。したがって、ステップ470では、外部EGR流量の変化に起因する出力変動のみを判定の対象とすることができる。
ステップ470では、上述した図3のステップ250と同様に、気筒毎の出力変動値の偏差Xi(iは気筒番号を示す)を算出する。さらに、算出した出力変動値の偏差Xiの平均値μを算出し、偏差Xiから平均値μを減じた値を算出する。全気筒について、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内ある場合、内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれていると判定する。
ステップ470の判定が肯定された場合、全気筒に還流させる排気ガス流量に影響を与える共通の外部EGR系通路内(例えば共通EGR弁20)に異常(例えばデポジットによる弁の固着)が生じていると判断する(ステップ480)。
一方、ステップ470において内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれていないと判定された場合、次はバンク毎にずれているのか否かが判定される(ステップ490)。具体的には、上述のステップ470と同様に、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内であるか否かの判定処理をバンク毎に実行する。例えば、1番気筒#1、3番気筒#3、5番気筒#5を第1バンクとし、2番気筒#2、4番気筒#4、6番気筒#6を第2バンクとする。第1バンクに関しては、偏差Xi(i=1、3、5)から平均値μ(μ:第1バンクの出力変動値の偏差の平均値)を減じた値が規定の範囲内にあるか否かを判定する。同様に、第2バンクに関しては、偏差Xi(i=2、4、6)から平均値μ(μ:第2バンクの出力変動値の偏差の平均値)を減じた値が規定の範囲内にあるか否かを判定する。第1バンクと第2バンクの両方で、偏差Xiから平均値μを減じた値が規定の範囲内であると判定された場合、内燃機関12の出力変動値がバンク毎にずれていると判定する。
ステップ490の判定が肯定された場合、バンク間の外部EGR流量を調整するバンクEGR弁22がデポジットにより固着しているか、あるいは、各気筒のデリバリーパイプ28の集合部がデポジットによって詰まっていると判断する(ステップ500)。
一方、ステップ490において、内燃機関12の出力変動値がバンク毎にずれていないと判定された場合、出力変動値が気筒毎にずれており、各気筒のデリバリーパイプ28に異常が発生していると判断される(ステップ510)。この異常は、例えば所定気筒のデリバリーパイプ28のデポジットによる詰まり等が考えられ、その気筒への外部EGR流量が減少している可能性がある。
以上説明したように、本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、外部EGR装置の異常判定の判定基準を、ドライバビリティに影響を与える出力変動値としている。これにより、ドライバビリティ上問題が生じる程度に外部EGR流量が変化した場合に、外部EGR装置に異常が生じていることを確実に判定することができる。さらに、気筒毎の出力変動値の偏差Xiに基づいて、出力変動値が全気筒同様にずれているのか、バンク毎にずれているのか、気筒毎にずれているのかを判断する。これにより、外部EGR装置18の故障箇所を特定することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施することもできる。
変形例1.
上述した実施の形態1では、本発明をハイブリッド車両に適用しているが、これに限られるものではない。内燃機関12の気筒毎の出力値を算出可能であるなら、内燃機関12の駆動力のみで駆動輪を駆動するシステムに適用してもよい。
変形例2.
上述した実施の形態1では、各気筒での点火時において発生する出力値は、クランク角センサ30の出力信号に基づいて算出している。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。各気筒に燃焼圧センサが備えられている機関に本発明が適用される場合、各気筒の出力値は前記燃焼圧センサの出力信号から取得してもよい。この場合、燃焼圧センサのピーク値から各気筒の出力値のばらつきを把握することが可能である。
変形例3.
上述した実施の形態1では、外部EGR装置18で排気ガスを還流させないときと所定量還流させるときの機関の出力差(実測差Aと標準差B)を、外部EGR流量の適正化判定処理の基準とした。これにより、外部EGR流量がゼロである状態で異常が生じていることを判定できる。すなわち、外部EGR装置18以外における異常発生も特定することができる。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。実測差Aと標準差Bは、外部EGR装置18で排気ガスを所定量還流させるときと、上記所定量とは異なるその他の所定量還流させるときの機関の出力差から決定してもよい。
変形例4.
上述した実施の形態1では、ステップ150において、実測差Aと標準差Bとの差の絶対値が閾値C以下であるか否かを判定し、外部EGR流量が適切な値であるか否かを判断した。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。ステップ140の処理の後、実測差Aから標準差Bを減じた値が閾値Cより大きいか否かを判定してもよい。また、ステップ140の処理の後、標準差Bから実測差Aを減じた値が閾値Cよりも大きいか否かを判定してもよい。これらの判定方法を実施する場合、外部EGR流量が過多であるか否かを判定する際に基準とする閾値Cと、外部EGR流量が過少であるか否かを判定する際に基準とする閾値Cとは、互いに異なる値であってもよい。互いに異なる閾値Cを、外部EGR流量が過多である場合と過少である場合のそれぞれにおいて最適な値に設定すれば、よりドライバビリティを考慮した外部EGR流量の過多・過少判定をすることができる。
変形例5.
上述した実施の形態1では、ステップ150において、実測差Aと標準差Bとの差の絶対値が閾値C以下であるか否かを判定し、外部EGR流量が適切な値であるか否かを判断した。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。ステップ140の処理の後、実測差Aが標準差Bと閾値Cとを足し合わせた値より大きいか否かを判定してもよい。
変形例6.
上述した実施の形態1では、一定値である標準差Bと閾値Cを用いてEGR系統の異常判定を行った。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。標準差Bは一定値や機関運転状態に応じた関数等、種々の様態をとることが可能である。また、閾値Cは、標準差Bに対する所定の割合として定められてもよい。
変形例7.
上述した実施の形態1では、排気ガス還流通路を各気筒に通じる吸気枝管26に連通させている。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではない。すなわち、排気ガス還流通路が、双方のバンクに共通に設けられているサージタンク24に直接つながる構成にも本発明は適用可能である。
変形例8.
上述した実施の形態1では、本発明を図1に示すようなバンクEGR弁22を備える内燃機関12に適用している。しかしながら、本発明の適用可能な構成はこれに限定されるものではなく、バンクEGR弁を設けず、共通EGR弁のみを備える内燃機関にも本発明は適用できる。また、共通EGR弁を設けず、バンクEGR弁のみを備える内燃機関にも本発明は適用可能である。
変形例9.
実施の形態1では内燃機関12はV型であるが、これに限られるものではなく、直列型であってもよい。直列型の内燃機関の場合、バンク毎に出力変動にずれが生じることはない。したがってこの場合、出力変動値が全気筒同様にずれていないと判定された場合は即座に、出力変動値は気筒毎にずれていると判断できる。また、実施の形態1では内燃機関12は6気筒であるが、これに限られるものではない。例えば4気筒の機関であってもよい。
実施の形態2.
上述のように、実施の形態1では、外部EGR装置18の異常箇所判定処理において、内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれているのか、バンク毎にずれているのか、気筒毎にずれているのかを判定した。本実施の形態2においては、出力変動値のずれのパターンを判断した後、外部EGR流量の補正を実施することとする。図5は、外部EGR流量が過多時の、外部EGR流量の補正処理の手順を示すフローチャートである。図5は、出力変動値のずれのパターン毎に、外部EGR流量をどのように補正するのかの具体的処理方法を示している。
図5のルーチンでは、まず出力変動値が全気筒同様にずれているか否かが判定される(ステップ600)。ステップ600は、図3に示す外部EGR装置18の異常箇所判定処理のステップ250に対応している。ステップ600の判定の結果、出力変動値が全気筒同様にずれていると判定された場合、外部EGR流量の全体量を減量させる。具体的には、共通EGR弁20の開度を小さくする。これにより、全気筒の出力値が目標出力値に近づく。
一方、ステップ600の判定の結果、出力変動値が全気筒同様にずれていないと判定された場合、次はバンク毎にずれているか否かが判定される(ステップ620)。ステップ620は、図3に示す外部EGR装置18の異常箇所判定処理のステップ270に対応している。ステップ620の判定の結果、出力変動値がバンク毎にずれていると判定された場合、上述の第1バンクの外部EGR流量を減量させるか、上述の第2バンクの外部EGR流量を減量させるか、あるいは第1バンクと第2バンクの外部EGR流量を減量させる(ステップ630)。具体的には、バンクEGR弁22の開度を小さくする。どのバンクの外部EGR流量を減量させるかは、上記の図3のステップ220で算出した所定気筒での点火時の出力値と、あらかじめ設定されている目標出力値との比較から決定すればよい。例えば、1番気筒#1の点火時の出力値が目標出力値よりも著しく小さく、2番気筒#2の点火時の出力値が目標出力値とほぼ等しければ、第1バンクの外部EGR流量を減量すればよい。ただし、外部EGR流量を減量することでノッキングが発生するなら、外部EGR流量の減量を停止することが望ましい。以上の処理により、異常が生じていると判断されたバンクの出力値が目標出力値に近づく。
ステップ620の判定の結果、出力変動値がバンク毎にずれていないと判定された場合、出力変動値が気筒毎にずれていると判定する(ステップ640)。出力変動値が気筒毎にずれている場合は、本実施形態にかかる内燃機関12ではその構成上、気筒毎に外部EGR流量を調整することができない。この場合、出力変動が生じていると推定される気筒について、そのトルク変動が許容範囲を超える程度に悪化しているか否かが判定される(ステップ650)。具体的には、先ず上述のステップ220で得た気筒毎の出力変動値に基づいて、異常な出力変動が生じている気筒が特定される。次に、その気筒の出力変動値が規定値以上であるか否かが判定される。その結果、当該気筒について出力変動が悪化していることが認められた場合は、ドライバビリティ上問題のない程度まで外部EGR流量の全体量を減量させる(ステップ660)。一方、ステップ650の判定が否定された場合は、ドライバビリティ上問題ない程度であると判断し、外部EGR流量の調整を行わない。また、出力変動値が気筒毎にずれていると判定された場合、外部EGR流量が過多となっていると特定された気筒の点火時期を進角させてもよい。
図6(a)〜(c)は、外部EGR流量が過多時の、気筒毎の出力値の概略を示した図である。縦軸は気筒毎の出力値を示している。また、図中の細い実線は外部EGR流量がゼロである場合の出力値、太い実線は外部EGR流量が所定量の場合の出力値、破線は外部EGR流量が所定量の場合の出力値の目標値である。
図6(a)は、出力変動値が全気筒同様にずれている場合を示している。この場合、図6におけるステップ610で述べたように、外部EGR流量の全体量が減量せしめられる。これにより、図6(a)中に矢印で示す通り、全気筒の出力値が目標出力値に近づく。
図6(b)は、出力変動値がバンク毎にずれている場合を示している。この場合、図5におけるステップ630で述べたように、外部EGR流量が過多となっているバンクの外部EGR流量が減量せしめられる。これにより、図6(b)中に矢印で示す通り、異常の生じていたバンクの出力値が目標出力値に近づく。
図6(c)は、出力変動値が気筒毎にずれている場合を示している。図6(c)では、6番気筒#6において外部EGR流量が過多となっている。この場合、ノッキングが生じずドライバビリティ上問題のない程度に、外部EGR流量の全体量を減量させる。あるいは、6番気筒#6の点火時期のみを進角させる。図6(c)では、6番気筒#6の点火時期を進角させており、これにより全気筒の出力値が目標出力値に近づいている。
図7は、外部EGR流量が過少時の、外部EGR流量の補正処理の手順を示すフローチャートである。上述のように、図4に示す外部EGR装置18の異常箇所判定処理において、内燃機関12の出力変動値が全気筒同様にずれているのか、バンク毎にずれているのか、気筒毎にずれているのかを判定した。図7は、出力変動値のずれのパターン毎に、外部EGR流量をどのように補正するのかの具体的処理方法を示している。
図7のルーチンでは、まず出力変動値が全気筒同様にずれているか否かが判定される(ステップ700)。ステップ700は、図4に示す外部EGR装置18の異常箇所判定処理のステップ470に対応している。ステップ700の判定の結果、出力変動値が全気筒同様にずれていると判定された場合、外部EGR流量の全体量を増量させる。これにより、全気筒の出力値が目標出力値に近づく。
一方、ステップ700の判定の結果、出力変動値が全気筒同様にずれていないと判定された場合、次はバンク毎にずれているか否かが判定される(ステップ720)。ステップ720は、図4に示す外部EGR装置18の異常箇所判定処理のステップ490に対応している。ステップ720の判定の結果、出力変動値がバンク毎にずれていると判定された場合、上述の第1バンクの外部EGR流量を増量させるか、上述の第2バンクの外部EGR流量を増量させるか、あるいは第1バンクと第2バンクの外部EGR流量を増量させる(ステップ630)。どのバンクの外部EGR流量を増量させるかは、上記の図4のステップ420で算出した所定気筒での点火時の出力値と、あらかじめ設定されている目標出力値との比較から決定すればよい。例えば、1番気筒#1の点火時の出力値が目標出力値よりも著しく大きく、2番気筒#2の点火時の出力値が目標出力値とほぼ等しければ、第1バンクの外部EGR流量を増量すればよい。以上の処理により、異常が生じていたバンクの出力値が目標出力値に近づく。
ステップ720の判定の結果、出力変動値がバンク毎にずれていないと判定された場合、出力変動値が気筒毎にずれていると判定する(ステップ740)。出力変動値が気筒毎にずれている場合は、本実施形態にかかる内燃機関12ではその構成上、気筒毎に外部EGR流量を調整することができない。この場合、出力変動が生じていると推定される気筒について、そのトルク変動が許容範囲を超える程度に悪化しているか否かが判定される(ステップ750)。具体的には、先ず上述のステップ420で得た気筒毎の出力変動値に基づいて、異常な出力変動が生じている気筒が特定される。次に、その気筒の出力変動値が規定値以上であるか否かが判定される。ステップ750の結果、出力変動が悪化していることが認められた場合は、ドライバビリティ上問題のない程度まで外部EGR流量の全体量を減量させる(ステップ760)。一方、ステップ750の判定が否定された場合は、ドライバビリティ上問題ない程度であると判断し、外部EGR流量の調整を行わない。
図8(a)〜(c)は、外部EGR流量が過少時の、気筒毎の出力値の概略を示した図である。縦軸は気筒毎の出力値を示している。また、図中の細い実線は外部EGR流量がゼロである場合の出力値、太い実線は外部EGR流量が所定量である場合の出力値、破線は外部EGR流量が所定量である場合の出力値の目標値である。
図8(a)は、出力変動値が全気筒同様にずれている場合を示している。この場合、図7におけるステップ710で述べたように、外部EGR流量の全体量が増量せしめられる。これにより、図8(a)中の矢印で示す通り、全気筒の出力値が目標出力値に近づく。
図8(b)は、出力変動値がバンク毎にずれている場合を示している。この場合、図7におけるステップ730で述べたように、外部EGR流量が過少となっているバンクの外部EGR流量が増量せしめられる。これにより、図8(b)中に矢印で示す通り、異常が生じているバンクの出力値が目標出力値に近づく。
図8(c)は、出力変動値が気筒毎にずれている場合を示している。図8(c)では、6番気筒#6において外部EGR流量が過少となっている。この場合、外部EGR流量の全体量を減量させる。これにより、6番気筒#6以外の気筒の出力値が増大し、気筒間の出力差が小さくなる。そのため、内燃機関12の出力変動が抑制される。あるいはこの場合、6番気筒#6のみ点火時期を遅角させてもよい。図8(c)では6番気筒#6のみ点火時期を遅角させており、これにより全気筒の出力値が目標出力値に近づいている。
本実施形態では、外部EGR装置18により還流される外部EGR流量が過多および過少であると判定され、異常箇所が特定された後、外部EGR流量の補正処理を行っている。上記外部EGR流量の補正処理における補正量が規定値より大きくなった場合、燃費の悪化等の外部EGR制御上の問題が生じる可能性がある。したがって、上記外部EGR流量の補正処理における補正量が規定値より大きくなった場合、MIL(Malfunction Indicator Lamp)を点灯させてドライバーへ外部EGR装置18の点検を促すようにしてもよい。
実施の形態3.
図9は、本実施形態3における内燃機関50のシステム構成を示す図である。図9に示すように、本実施の形態の内燃機関50はコンプレッサ52とタービン54とを具備する過給器56を備えている。また、内燃機関50は2系統の外部EGR装置58、60を備えている。一方は、タービン54よりも上流側の排気通路62とコンプレッサ52よりも下流側の吸気通路64とを連通する高圧排気ガス還流通路58(HPL:High Pressure Loop)である。もう一方は、タービン54よりも下流側の排気通路62とコンプレッサ52よりも上流側の吸気通路64とを連通する低圧排気ガス還流通路60(LPL:Low Pressure Loop)である。
実施の形態1においては、図2に示す外部EGR流量の適正化判定処理のステップ110では、外部EGR流量が存在しない条件下で内燃機関12の出力値を算出した。またステップ120では、所定量の外部EGR流量を還流させる条件下で出力値を算出した。本実施の形態3においては、ステップ110では、高圧排気ガス還流通路58のみで排気ガスを還流させる条件下で出力値を算出する。また、ステップ120では、高圧排気ガス還流通路58と低圧排気ガス還流通路60の双方で排気ガスを還流させる条件下で出力値を算出する。そして、ステップ120以降のステップでは実施の形態1における処理と同じ処理を実施する。この場合、ステップ150の条件が成立すれば、高圧排気ガス還流通路58と低圧排気ガス還流通路60が共に正常であることが判る。一方、ステップ150の条件が成立せず、ステップ170の条件が成立する場合は、低圧排気ガス還流通路60の影響で過大な出力差が生じていると判断できる。この場合、低圧排気ガス還流通路60経由で還流される外部EGR流量が過多であると判断できる。一方、ステップ170の条件が成立しない場合は、低圧排気ガス還流通路60経由で還流される外部EGR流量が過少であると判断できる。
上述のように、本実施の形態3によれば、高圧排気ガス還流通路58と低圧排気ガス還流通路60が共に正常、低圧排気ガス還流通路60経由で還流される外部EGR流量が過多、低圧排気ガス還流通路60経由で還流される外部EGR流量が過少、の状態を区別して検知することができる。本実施形態3においては、ステップ110では高圧排気ガス還流通路58のみで排気ガスを還流させる条件下で出力値を算出したが、これに限られるものではない。ステップ110において、低圧排出ガス還流通路60のみで排気ガスを還流させる条件下で出力値を算出してもよい。この場合、高圧排気ガス還流通路58と低圧排気ガス還流通路60が共に正常、高圧排気ガス還流通路58経由で還流される外部EGR流量が過多、高圧排気ガス還流通路58経由で還流される外部EGR流量が過少、の状態を区別して検知することができる。
10 駆動システム
12、50 内燃機関
14 モータ
16 ECU
18 外部EGR装置
20 共通EGR弁
22 バンクEGR弁
24 サージタンク
26 吸気枝管
28 デリバリーパイプ
30 クランク角センサ
52 コンプレッサ
54 タービン
56 過給器
58 高圧排気ガス還流通路
60 低圧排気ガス還流通路
62 排気通路
64 吸気通路

Claims (9)

  1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路と、
    開度を調整することで、前記排気ガス還流通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能なEGR弁と、を具備した外部EGR装置と、
    機関の出力値を取得する出力値取得手段と、
    モータの駆動力が、駆動システムによって要求される出力に対する変動分を補助する運転状態を実現する確認状態実現手段と、
    点火に伴って機関の各気筒で発生する出力値を検出する出力検出手段と、
    前記運転状態の下で、第1EGR流量が還流されたときに機関で生ずる前記出力値と第2EGR流量が還流されたときに機関で生ずる前記出力値との相違に基づき、所定の基準に従って前記外部EGR装置における異常の発生を判定するEGR異常判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記EGR異常判定手段は、
    第1EGR流量が還流されたときと第2EGR流量が還流されたときの、機関の出力値の差である出力変動の実際値を、前記出力値取得手段により取得される値に基づいて算出する第1算出手段と、
    前記出力変動の標準値を記憶した第1記憶手段と、
    所定の閾値を記憶した第2記憶手段と、を含み、
    前記実際値と前記標準値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記外部EGR装置における異常の発生を判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記EGR異常判定手段は、前記実際値と前記標準値との差の絶対値が、前記閾値よりも大きい場合、前記外部EGR装置に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記EGR異常判定手段は、前記実際値から前記標準値を減じた値が、前記閾値よりも大きい場合は、外部EGR流量が過多であると判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記EGR異常判定手段は、前記標準値から前記実際値を減じた値が、前記閾値よりも大きい場合は、外部EGR流量が過少であると判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 外部EGR流量が一定である条件下の機関の出力のばらつきを算出する第2算出手段と、
    前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、少ない方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記実際値未満であるか否かを判定する第1判定手段と、
    前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、多い方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記閾値より大きいか否かを判定する第2判定手段と、を更に備え、
    前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過多であると判定され、且つ、前記第1判定手段と前記第2判定手段の判定がともに肯定された場合、前記外部EGR装置が、外部EGR流量が目標値よりも多くなる状態で故障していると判定することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 外部EGR流量が一定である条件下の機関の出力のばらつきを算出する第2算出手段と、
    前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、少ない方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記実際値未満であるか否かを判定する第1判定手段と、を更に備え、
    前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過少であると判定され、且つ、前記第1判定手段の判定が否定された場合、前記外部EGR装置以外の場所で異常が発生していると判定することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記第1EGR流量と前記第2EGR流量のうち、多い方の外部EGR流量が還流されたときに、前記第2算出手段により算出された機関の出力のばらつきが、前記標準値より大きいか否かを判定する第3判定手段を更に備え、
    前記EGR異常判定手段によって外部EGR流量が過少であると判定され、且つ、前記第1判定手段と前記第3判定手段の判定がともに肯定された場合、前記外部EGR装置が、外部EGR流量が目標値よりも少なくなる状態で故障していると判定することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の制御装置。
  9. タービンとコンプレッサを具備する過給器を更に備え、
    前記排気ガス還流通路は、前記タービンよりも上流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路とを連通する高圧排気ガス還流通路と、
    前記タービンよりも下流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを連通する低圧排気ガス還流通路と、を含み、
    前記EGR弁は、前記高圧排気ガス還流通路に設けられ、開度を調整することで前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能な高圧用EGR弁と、
    前記低圧排気ガス還流通路に設けられ、開度を調整することで前記排気通路から前記吸気通路に還流する外部EGR流量を増減可能な低圧用EGR弁と、を含み、
    前記第1EGR流量と前記第2EGR流量は、一方が、前記高圧排気ガス還流通路または前記低圧排気ガス還流通路のみで排気ガスを還流させた場合の前記外部EGR流量であり、他方が、前記高圧排気ガス還流通路と前記低圧排気ガス還流通路の双方で排気ガスを還流させた場合の前記外部EGR流量であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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