JP6252337B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

この発明はエンジン制御装置、特に故障診断を行うものに関する。

差圧センサにより検出されるＥＧＲクーラの前後差圧と閾値（クライテリア）との比較により、ＥＧＲクーラに詰まりが生じていると判定するものがある（特許文献１参照）。

特開２０１０−２１６４４９号公報

ところで、エンジンの運転条件に応じて排気温度が変化し、この排気温度の変化を受けてＥＧＲ通路の分岐部下流の排気管全体の圧力損失が変化する。分岐部の排気圧が適合時の分岐部の排気圧より大きく外れたときには差圧センサに基づく故障診断に誤診断が生じる。これを避けるため、分岐部の排気圧を圧力センサで検出し、検出した分岐部の排気圧が予め定めた許容範囲から外れた場合にＥＧＲ領域であっても差圧センサに基づく故障診断を禁止することが考えられる。しかしながら、圧力センサは排気脈動の影響を受けて検出精度が低下しがちであるし、応答性の悪い圧力センサからの信号に基づいて、分岐部の排気圧が予め定めた許容範囲から外れたか否かを判定するのでは、判定精度が悪い。特にＬＰ−ＥＧＲ装置においてはＥＧＲ弁の前後差圧がＨＰ−ＥＧＲ装置より格段に小さいため、圧力センサに生じる検出誤差が故障診断精度に大きく影響し、その影響する分だけ故障診断精度がさらに低下する。

そこで本発明は、特にＬＰ−ＥＧＲ装置のようにＥＧＲ弁の前後差圧がＨＰ−ＥＧＲ装置より小さい場合であっても、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあるかの判定精度を向上し得る装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジン制御装置は、ＥＧＲ弁と、制御手段と、ＥＧＲ弁前後差圧検出手段と、故障診断手段とを備える。上記のＥＧＲ通路はエンジンの排気管から分岐しシリンダをバイパスして吸気管に合流する。上記のＥＧＲ弁は前記ＥＧＲ通路を開閉する。上記の制御手段はＥＧＲ領域で前記ＥＧＲ弁を開き、非ＥＧＲ領域で前記ＥＧＲ弁を全閉状態に制御する。上記のＥＧＲ弁前後差圧検出手段は前記ＥＧＲ弁の前後差圧を検出する。上記の故障診断手段は前記検出されるＥＧＲ弁前後差圧とクライテリアとの比較に基づいて故障診断を行う。また、本発明のエンジン制御装置は、排気温度検出・推定手段と、故障診断禁止手段とを備える。上記の排気温度検出・推定手段は前記ＥＧＲ通路の分岐部の排気温度または前記ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気管の排気温度を検出または推定する。上記の故障診断禁止手段は前記検出または推定される排気温度が予め設けた許容範囲から外れた場合に、前記ＥＧＲ領域であっても前記故障診断を禁止する。

エンジンの運転条件の相違で排気温度が低下したり上昇したりする。排気温度の低下により分岐部の排気圧が適合時の分岐部の排気圧より低下したときには、その排気圧の低下分だけ検出されるＥＧＲ弁の前後差圧が小さくなる。ＥＧＲ弁の前後差圧がクライテリア下限を下回る場合に故障であるとの故障診断を行っている場合に、排気温度の低下により分岐部の排気圧が低下したときにまで検出されるＥＧＲ弁前後差圧に基づいて故障診断を行ったのでは、誤診断が生じ得る。一方、排気温度の上昇により分岐部の排気圧が適合時の分岐部の排気圧より上昇したときには、その排気圧の上昇分だけ検出されるＥＧＲ弁の前後差圧が大きくなる。ＥＧＲ弁の前後差圧がクライテリア上限を超える場合に故障であるとの故障診断を行っている場合に、排気温度の上昇により分岐部の排気圧が上昇したときにまで検出されるＥＧＲ弁前後差圧に基づいて故障診断を行ったのでは、誤診断が生じ得る。こうした誤診断を回避するには、分岐部の排気圧を検出し、検出した排気圧が予め定めた許容範囲から外れた場合にＥＧＲ領域であっても故障診断を禁止することである。しかしながら、分岐部に排気圧を検出する圧力センサを設けても、圧力センサは排気脈動の影響を受ける上、応答性が悪いため、排気圧が予め定めた許容範囲から外れたか否かの判定精度が悪い。一方、本発明では、分岐部の排気圧と相関する、分岐部の排気温度や分岐部より下流の排気温度を検出または推定し、この検出または推定した分岐部の排気温度や分岐部下流の排気温度が許容温度を外れて低くなったり高くなったりしたとき、故障診断を禁止する。分岐部の排気温度や分岐部下流の排気温度を検出する温度センサは、排気温度の脈動の影響を受けないので、ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあるかの判定精度を向上できる。

本発明の第１実施形態のガソリンエンジンの概略構成図である。 過給域とＬＰ−ＥＧＲ領域を示す運転領域図である。 目標ＬＰ−ＥＧＲ率の特性図である。 ＬＰ−ＥＧＲ装置の簡易モデル図である。 Ａ点の排気圧の変化に対して、Ａ，Ｃ，Ｄの各点の排気温度の変化を示すタイミングチャートである。 ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性図である。 故障診断許可フラグの設定を説明するためのフローチャートである。 ＥＧＲクーラ詰まりフラグの設定を説明するためのフローチャートである。 オーバーフローフラグの設定を説明するためのフローチャートである。 クライテリア下限、クライテリア上限の特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のガソリンエンジンの制御装置の概略構成図である。

エンジン１はガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう。）で、図示しない車両に搭載されている。エンジン１には、吸気通路４、排気通路１１を備える。上記の吸気通路４は、吸気管４ａ、吸気コレクタ４ｂ、吸気マニホールド４ｃで構成される。

吸気コレクタ４ｂのすぐ上流の吸気管４ａにはアクセルペダルの踏込量に応動する電子制御のスロットル装置を備える。スロットル装置は、スロットルバルブ５と、スロットルバルブ５を駆動するモータ（回転電機）６により構成されている。吸入空気は吸気管４ａを経てスロットルバルブ５によって調量される。調量された空気は吸気コレクタ４ｂに蓄えられ、この吸気コレクタ４ｂから吸気マニホールド４ｃを介して各気筒のシリンダ７（燃焼室）に分配供給される。実施形態は電子制御のスロットル装置の場合であるが、スロットルバルブとアクセルペダルとがワイヤーにより連結されたものであってよい。

燃料噴射弁８が吸気マニホールド４ｃに、点火プラグ９がシリンダ７に直接臨んでそれぞれ設けられ、燃料噴射弁８から燃料が吸気マニホールド４ｃ（吸気ポート）に噴射される。噴射された燃料は、スロットルバルブ５によって調量された空気と混合してガスとなり、このガスを点火プラグ９で着火して燃焼させる。燃焼するガスはピストン１０を押し下げる仕事をした後、排気通路１１に排出される。燃料噴射弁８を設ける位置は吸気マニホールドに限らない。シリンダ７に直接臨ませて燃料噴射弁を設けるものであってよい。

排気通路１１は、各気筒のシリンダ７からの排気が流入する排気マニホールド１１ａ、この排気マニホールド１１ａの集合部に接続される排気管１１ｂで構成される。排気中にはＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの有害三成分を含むので、これらを全て浄化するため排気マニホールド１１ａの集合部にマニホールド触媒１２を、それよりも下流の排気管１１ｂにメイン触媒１３を備えている。メイン触媒１３は例えば車両の床下に設けられる。これら各触媒１２，１３は例えば三元触媒で構成される。排気管１１ｂの末端にはマフラー１９を備えている。

エンジン１には、さらにターボ過給機２１を備える。ターボ過給機２１は、排気管１１ｂに設けられるタービン２２と、吸気管４ａに設けられるコンプレッサ２３と、これらタービン２２，コンプレッサ２３を接続する軸２４とで構成される。上記のタービン２２は排気管１１ｂを流れる排気のエネルギにより回転し、タービン２２と同軸のコンプレッサ２３を駆動する。コンプレッサ２３はエアクリーナ１８を介して吸入される空気を圧縮する。圧縮されて大気圧を超える加圧空気は、吸気コレクタ４ｂへと送られる。ターボ過給機２１を働かせることで、目標過給圧を得ることができる。

ターボ過給機２１には、タービン２２をバイパスするバイパス通路２４と、このバイパス通路２４を開閉する常閉のウェイストゲートバルブ２５を備える。ウェイストゲートバルブ２５はモータ（回転電機）２６により駆動する。例えば、過給圧センサ４５により検出される実過給圧が目標過給圧より高くなったときには、モータ２６を駆動することによりウェイストゲートバルブ２５を開いてタービン２２に流入する排気の一部を、タービン２２をバイパスさせて流す。これによって、タービン回転速度がウェイストゲートバルブ２５を開く前より低下し、タービン２２と同軸のコンプレッサ回転速度も低下する。コンプレッサ回転速度が低下すると実過給圧が低下してゆき目標過給圧と一致する。実過給圧が目標過給圧と一致するタイミングでウェイストゲートバルブ２５の開度を保持させる。

コンプレッサ２３下流側の吸気管４ａには、インタークーラ２５を備える。インタークーラ２５はコンプレッサ２３により圧縮された空気を冷却するためのものである。コンプレッサ２３による空気圧縮によって温度上昇した空気がインタークーラ２５によって冷却されることで、過給効率を高めることができる。

さて、ターボ過給機２１を備えているガソリンエンジン１においても、過給域においてノッキングの抑制のため、大量のＥＧＲ（排気再循環）を行いたい要求がある。この要求に応えるため、本実施形態では、新たにロープレッシャループＥＧＲ装置１４を設ける。ロープレッシャループＥＧＲ装置１４は、ＥＧＲ通路１５、ＥＧＲ通路１５に介装されるＥＧＲクーラ１６、ＥＧＲ通路１５を開閉するＥＧＲ弁１７（例えばバタフライ弁）、ＥＧＲ弁１７を駆動するモータ（回転電機）１８で構成される。

上記のＥＧＲ通路１５は、タービン２２下流の排気管、具体的にはマニホールド触媒１２とメイン触媒１３の間の排気管１１ｂから分岐され、コンプレッサ２３上流の吸気管４ａに合流している。このように、ＥＧＲ通路１５がタービン２２下流の排気管１１ｂとコンプレッサ２３上流の吸気管４ａとを連通する場合には、タービン下流の排気圧とコンプレッサ上流の吸気圧との差圧でガス（排気の一部）がＥＧＲ弁１７を流れることになる。タービン下流の排気圧とコンプレッサ上流の吸気圧との差圧は例えば１ｋＰａ程度ときわめて小さいので、ロープレッシャループＥＧＲ（以下「ＬＰ−ＥＧＲ」という。）装置と呼ばれる。以下では、ＬＰ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を「ＬＰ−ＥＧＲ弁」という。また、ＬＰ−ＥＧＲ弁１７を開いてＬＰ−ＥＧＲを行う運転領域を「ＬＰ−ＥＧＲ領域」、ＬＰ−ＥＧＲ弁を全閉に保持する運転領域を「非ＬＰ−ＥＧＲ領域」という。ＬＰ−ＥＧＲ装置そのものはディーゼルエンジンにおいて公知であるが、本実施形態では、ターボ過給機２１を備えるガソリンエンジン１に対して新たにＬＰ−ＥＧＲ装置１４を採用している。

上記のＥＧＲクーラ１６はＬＰ−ＥＧＲ弁１７上流のＥＧＲ通路１５に設けられる。ＥＧＲクーラ１６はＥＧＲ通路１５を流れるガス（排気の一部）が一定の温度になるまで冷却するものである。このため、ＬＰ−ＥＧＲ領域では一定温度まで冷却されたガスがＬＰ−ＥＧＲ弁１７を流れる。

ここで、ターボ過給機２１を備えるガソリンエンジン１にＬＰ−ＥＧＲ装置１４を新たに採用した理由を説明する。ターボ過給機を備えないガソリンエンジンに適用され、比較的高温の排気の一部を吸気コレクタ４ｂに流入させるＥＧＲ装置がある。このＥＧＲ装置では、排気通路１１と吸気コレクタ４ｂの間の比較的大きな差圧（負圧）でＥＧＲ弁をガスが流れるので、ハイプレッシャループＥＧＲ（以下「ＨＰ−ＥＧＲ」という。）装置と呼ばれる。

ターボ過給機を備えるガソリンエンジンにＨＰ−ＥＧＲ装置を適用することを考える。まず、過給していないときには吸気コレクタ４ｂに大気圧より低い圧力（負圧）が発達し、排気圧との差圧が大きくなるので、ＥＧＲ弁を開けばガス（ＥＧＲガス）を吸気コレクタ４ｂに吸い込ませることができる。しかしながら、ターボ過給機による過給の開始で吸気コレクタ４ｂの圧力は、負圧から大気圧へ、大気圧からさらに大気圧を超える圧力へと高くなっていく。吸気コクレタ４ｂの圧力が大気圧を超える圧力へと高くなると、排気圧との差圧が小さくなってしまう。吸気コレクタ４ｂにおいて大気圧を超える圧力とは過給圧のことであり、過給圧が高くなるほど、排気圧との差圧がさらに小さくなる。排気圧との差圧が小さくなると、特に大量のＥＧＲガスを吸気コレクタ４ｂに吸い込ませることができなくなる。

一方、ＬＰ−ＥＧＲ装置では、タービン下流の相対的に低い排気圧とコンプレッサ上流の吸気圧との微小な差圧（１ｋＰａ程度）でガス（ＥＧＲガス）がＬＰ−ＥＧＲ弁１７を流れるので、過給圧の影響を受けることがない。つまり、ターボ過給機２１を備えるガソリンエンジン１にＬＰ−ＥＧＲ装置１４を追加した構成とすることで、ターボ過給機２１による過給中にあっても大量のＥＧＲガスを吸気通路に導入できることとなった。

さらに説明すると、図２に本実施形態の過給域とＬＰ−ＥＧＲ領域とを重ねて示す。図２において、吸気コレクタ４ｂの圧力が大気圧となる場合を破線のラインで示している。本実施形態では、吸気コレクタ４ｂの圧力が大気圧より高くなる領域（破線より上の領域）が過給域、吸気コレクタ４ｂの圧力が大気圧以下となる領域（破線より下の領域）が非過給域である。一方、ＬＰ−ＥＧＲ領域は全体としてほぼ等脚台形状であり、本実施形態では過給域の中にＬＰ−ＥＧＲ領域が大きく生じている。

このため、本実施形態では、運転領域が次のように４つの領域に区分される。

〈１〉過給域かつＬＰ−ＥＧＲ領域（Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅで囲まれた領域）
〈２〉過給域かつ非ＬＰ−ＥＧＲ領域（ハッチングで示す領域）
〈３〉非過給域かつＬＰ−ＥＧＲ領域（Ａ−Ｂ−Ｅ−Ｆで囲まれた領域）
〈４〉非過給域かつ非ＬＰ−ＥＧＲ領域
ここで、図２において等脚台形の角をＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆとし、等脚台形と破線が交わる点をＢ，Ｅとしている。また、破線の両端をＧ，Ｊとし、Ｇ−Ｈ−Ｉのラインを全負荷時のラインとしている。なお、ＬＰ−ＥＧＲ領域は、全体としてほぼ等脚台形状である場合に限られるものでない。エンジン、ターボ過給機、ＬＰ−ＥＧＲ装置１４の仕様が異なれば、ＬＰ−ＥＧＲ領域の形状が違ったものとなり得る。

図１に示したように、本実施形態ではさらに、コンプレッサ２３をバイパスするバイパス通路３１を備える。バイパス通路３１には、モータ（回転電機）３３により駆動されるリサーキュレーションバルブ３２が設けられている。このバルブ３２は、車両減速のためスロットルバルブ５が閉じられた際に、スロットルバルブ５からコンプレッサ２３までの吸気管４ａに閉じ込められた加圧空気をコンプレッサ２３上流側に再循環（リサーキュレーション）させるためのものである。一方、車両減速時以外の運転域でターボ過給機２１により過給が行われている場合には、バルブ３２が基本的に全閉保持され、コンプレッサ２３の上流側の空気（ＥＧＲガスを含む）の全てがコンプレッサ２３に導かれる。

ここで、リサーキュレーションバルブ３２が必要となる理由はディーゼルエンジンとガソリンエンジンとでスロットルバルブの扱いが異なることによるものである。すなわち、ディーゼルエンジンでは、スロットルバルブは常時開かれており、必要な場合に限って閉じられる。一方、ガソリンエンジンでは、スロットルバルブ５は、吸気コレクタ４ｂのすぐ上流に設けられ、アクセルペダルの踏込量に応動してその開度が変化する。

このような違いにより、ガソリンエンジンでは、ターボ過給機２１により過給をしている状態から車両を減速させるためにアクセルペダルを戻すと、これに応動してスロットルバルブ開度が一定量、ステップ的に小さくなる。このスロットルバルブ開度の急な減少でスロットルバルブ５からコンプレッサ２３までの吸気管４ａ内に存在する加圧空気の行き場がなくなる。その上、車両減速時からのコンプレッサ２３の稼働によって、スロットルバルブ５からコンプレッサ２３までの吸気管４ａの圧力がさらに上昇する。すると、コンプレッサ下流で圧力の高くなった空気はコンプレッサ２３に向かって逆流する。そして、逆流する加圧空気がコンプレッサ２３を通過して上流に逃れる際にコンプレッサ２３から音（騒音）が発生する。このような車両減速時に発生する騒音は車両室内の静粛性に影響する。そこで、過給域からの車両減速時にはバルブ３２を全閉状態から開状態へと切換え、コンプレッサ上流の加圧空気を、コンプレッサ２３をバイパスしてコンプレッサ上流に解放（リサーキュレーション）することで、車両減速時の騒音の発生を防止するのである。

次に、ＬＰ−ＥＧＲ装置１４を用いてＬＰ−ＥＧＲ制御を行う場合のＥＧＲ率を「ＬＰ−ＥＧＲ率」というとすると、目標ＬＰ−ＥＧＲ率のマップ特性は図３に示したようになっている。すなわち、図３のように、全体としてほぼ等脚台形状のＬＰ−ＥＧＲ領域を大きく２つに分け、高負荷側の領域で１０％、低負荷側の領域で２０％としている。

高負荷側の領域で低負荷側の領域より目標ＬＰ−ＥＧＲ率を小さくしている理由は次の通りである。すなわち、高負荷側においてもターボ過給機により新気をシリンダ７に押し込めることができれば、高負荷側でも低負荷側と同じに目標ＬＰ−ＥＧＲ率を２０％にすることができる。しかしながら、実際にはターボ過給機により新気をシリンダ７に押し込むにしても、押し込むことのできる新気量には限界がある。一方、高負荷側では低負荷側より大きなエンジントルクを発生させる必要がある。そこで、高負荷側では低負荷側よりノッキングが生じない範囲で目標ＬＰ−ＥＧＲ率を小さくし、その小さくした分だけシリンダ７内での燃焼状態をよくすることで、低負荷側よりも大きなエンジントルクが得られるようにするのである。なお、図３では、目標ＬＰ−ＥＧＲ率を２段階で設定しているが、目標ＬＰ−ＥＧＲ率を２段階に設定する場合に限定されるものでない。目標ＬＰ−ＥＧＲ率を３段階以上に、あるいは連続的に目標ＬＰ−ＥＧＲ率を変化させるものであってよい。

次に、上記目標ＬＰ−ＥＧＲ率が得られるように目標ＬＰ−ＥＧＲ弁開度を定める必要がある。ここで、本実施形態ではＬＰ−ＥＧＲ率は次式で定義される値である。

ＬＰ−ＥＧＲ率＝ＬＰ−ＥＧＲ弁流量／（新気量＋ＬＰ−ＥＧＲ弁流量）
…（１）
（１）式の新気量はエアフローメータ４２により検出される空気量のこと、（１）式のＬＰ−ＥＧＲ弁流量はＬＰ−ＥＧＲ弁１７を流れるガス量のことである。ＬＰ−ＥＧＲ弁流量は、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧と、ＬＰ−ＥＧＲ弁開口面積とで定まる。ここで、「ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧」とは、図４に示したＡ点の排気圧と、図４に示したＢ点の吸気圧との差の圧力からＥＧＲクーラ１６の流路抵抗に伴う圧力損失分を差し引いた値、つまり次式により算出される値である。

ΔＰ＝（Ａ点の排気圧−Ｂ点の吸気圧）−ΔＰ１ …（２）
ただし、ΔＰ：ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧、
ΔＰ１：ＥＧＲクーラの流路抵抗に伴う圧力損失分、
上記の図４はＬＰ−ＥＧＲ装置１４の簡易モデル図である。図４において「Ａ点」とは排気管１１ｂからＥＧＲ通路１５が分岐する点（ＥＧＲ通路の分岐部）のこと、「Ｂ点」とは吸気管４ａにＥＧＲ通路１５が合流する点（ＥＧＲ通路の合流部）のことである。図４の簡易モデル図では、メイン触媒１３、ＥＧＲクーラ１６とも流路抵抗となる要素であるので、いずれもオリフィスとして記載している。

上記の（１）式、（２）式より、適合時のＡ点の排気圧に対して目標ＬＰ−ＥＧＲ率が得られるように、目標ＬＰ−ＥＧＲ弁開度を設定することになる。

この場合、Ｂ点はスロットルバルブ５やコンプレッサ２３よりさらに上流でエアクリーナ１８の近くにあるため、Ｂ点の吸気圧は大気圧付近にあってそれほど変化しない。これに対し、Ａ点の排気圧は変化する。これは、エンジンの運転条件に応じて排気温度が変化し、この排気温度の変化を受けてＥＧＲ通路の分岐部下流の排気管１１ｂ全体の圧力損失が変化するためである。このことは、理論的にも次のように説明できる。すなわち、理想気体の状態方程式ＰＶ＝ｍＲＴをＰについて解くと、次式が得られる。

Ｐ＝ｍＲＴ／Ｖ …（３）
ただし、Ｒ：ガス定数、
ｍ：ガスの質量、
（３）式より圧力Ｐは温度Ｔに比例する。つまり、Ａ点の排気温度（Ｔ）が変化すると、Ａ点の排気圧（Ｐ）が変化するわけである。

このため、運転条件の相違でＡ点の排気圧が目標ＬＰ−ＥＧＲ弁開度適合時の排気圧より低くなると、上記の（２）式よりＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰが小さくなる。ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰが適合時より小さくなると、エンジンコントローラ４１が行っている、差圧センサ４６（ＥＧＲ弁前後差圧検出手段）により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧に基づく故障診断に影響を与える。

これについて説明すると、エンジンコントローラ４１には故障診断機能を有すると共に、エンジンコントローラ４１が行う各種の故障診断に必要となるデータをモニターするためのセンサを設けている。そのセンサの一つにＬＰ−ＥＧＲ弁１７の前後差圧を検出する差圧センサ４６（図１参照）がある。エンジンコントローラ４１の有する故障診断機能では、ＬＰ−ＥＧＲ領域になると差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰに基づいて、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたか否かを診断するようにしている。

ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたか否かを診断する理由は、デポジットによりＥＧＲクーラ１６が詰まりＥＧＲ通路１５が完全にふさがれると、ＬＰ−ＥＧＲを行うことができなくなるためである。過給域でかつＬＰ−ＥＧＲ領域で過給を行いつつＬＰ−ＥＧＲを行うことによって、吸気効率を高めながらもノッキングを回避しているのであるから、ＬＰ−ＥＧＲ領域でＬＰ−ＥＧＲを行うことができないとノッキングが生じ得る。そこで、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰとクライテリア下限を比較し、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア下限を下回る場合に、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたと診断する。そして、その診断結果を不揮発性メモリに記憶させておく。車両の定期検診時などにその診断結果を出力して、ドライバにＥＧＲクーラ１６の新品への交換を促すわけである。

ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じる原因は主にデポジットである。すなわち、排気中に含まれる未燃燃料、エンジンオイルあるいはそれらの不完全燃焼生成物がＬＰ−ＥＧＲ領域でＥＧＲクーラ１６を流れ、ＥＧＲクーラ１６内に徐々に堆積する。この堆積物がデポジットで、デポジットによりＥＧＲ通路１５が完全に塞がれることで、ＬＰ−ＥＧＲを行い得なくなるわけである。なお、デポジットはＥＧＲ弁１７にも堆積し、ＥＧＲ弁１７の閉固着などを引き起こすのであるが、ここでは考えない。すなわち、本実施形態では、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を行うときには、ＥＧＲ弁１７に堆積するデポジットについては問題ないものとする。

ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたか否かの診断は次のように行う。すなわち、ＥＧＲクーラ１６にどの程度の詰まりが生じたときに、詰まりが生じたと診断するかを予め定めておく。例えば吸入空気量Ｑａが一定の条件で、ＥＧＲクーラ１６の圧力損失分が新品時のＥＧＲクーラ１６の圧力損失分の２倍になった場合に、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたと診断する。すると、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたと診断するときのＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰｔｈは次式で与えられる。

ΔＰｔｈ＝（Ａ点の排気圧−Ｂ点の吸気圧）−ΔＰ１ｏｌｄ …（４）
ただし、ΔＰ１ｏｌｄ：詰まりが有るときのＥＧＲクーラの圧力損失分、
このため、（４）式のΔＰｔｈを改めてクライテリア下限として定め、実際のＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がこのクライテリア下限を下回った場合に、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたと診断することができる。

また、ＬＰ−ＥＧＲ領域でＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行うことが考えられる。ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行う理由は、次の通りである。すなわち、ＥＧＲ通路１５に亀裂が生じるなど何らかの原因でＬＰ−ＥＧＲ弁流量が限界値を超えてオーバーフローしたのでは、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から離れて大きくなる。この実ＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からの乖離によってシリンダ７内の燃焼が不安定となり、失火したりエンストしたりする。そこで、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰとクライテリア上限を比較し、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア上限を超える場合に、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると診断する。そして、その診断結果を不揮発性メモリに記憶させておく。車両の定期検診時などにその診断結果を出力して、ＬＰ−ＥＧＲ装置の点検や部品の交換を促すわけである。

ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断も、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰに基づいて行う。すなわち、吸入空気量Ｑａが一定の条件で、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているときのＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧をクライテリア上限として定めておく。そして、差圧センサ４６により検出される実際のＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがこのクライテリア上限を超える場合に、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると診断する。

さて、エンジンの運転条件の相違により排気温度が変化し、この排気温度の変化により図４の簡易モデル図に示したＡ点の排気圧が変化する。排気温度の低下でＡ点の排気圧が目標ＬＰ−ＥＧＲ弁開度適合時より低下すると、低下する前にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア下限を超えていたのに、Ａ点の排気圧の低下によってＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア下限を下回ることがある。つまり、排気温度が低下する前にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア下限を超えていたことからＥＧＲクーラ１６に詰まりがあると診断されなかった。それなのに、排気温度の低下に伴うＡ点の排気圧の低下後にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア下限を下回ることからＥＧＲクーラ１６に詰まりがあると診断される。排気温度の低下前にはＥＧＲクーラに詰まりがなく、システム自体に異常はなかったのであるから、排気温度の低下後になされた詰まりがあるとの診断は誤診である。

一方、排気温度の上昇でＡ点の排気圧が目標ＬＰ−ＥＧＲ弁開度適合時より上昇すると、上昇する前にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア上限未満であったのに、Ａ点の排気圧の上昇によってＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア上限を超えることがある。つまり、排気温度が上昇する前にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア上限未満であったことからＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると診断されなかった。それなのに、排気温度の低下に伴うＡ点の排気圧の上昇後にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がクライテリア上限を超えていることからＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると診断される。排気温度の低下前にはＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしておらず、システム自体に異常はなかったのであるから、排気温度の低下後になされた、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているとの診断は誤診である。

こうした誤診が生じないようにする対策として、Ａ点の排気圧を圧力センサにより検出し、Ａ点の排気圧が許容範囲内に入っている場合にだけＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあると判断して故障診断を許可する。一方、Ａ点の排気圧が許容範囲を外れた場合にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にないと判断して故障診断を禁止することが考えられる。しかしながら、Ａ点の排気圧を検出する圧力センサを設けることによって別の問題が生じる。すなわち、圧力センサは排気脈動の影響を受けると共に応答性が悪い。圧力センサの検出値から排気脈動の影響を排除するには高度のフィルタリング技術が必要となる。また、そもそもＡ点の排気圧とＢ点の吸気圧との差圧は１ｋＰａ程度と極く小さい。この極く小さな差圧を精度良く検出するには高価な圧力センサが必要となり、上記高度のフィルタリング技術の必要と相まってコストがアップしてしまう。

ここで、Ａ点の圧力変化は、排気の温度変化に起因する圧力変化であるので、Ａ点の排気圧と強く相関する排気温度がＡ点やＡ点より下流の排気管１１ｂにあるはずであると本発明の発明者が考えた。そこで本発明の発明者は、Ａ点の排気圧に相関する排気温度として、まずＡ点の排気温度を採り、実験してみたところ、Ａ点の排気温度はＡ点の排気圧に必ずしも相関しないことがわかった。これについて説明すると、図４の簡易モデル図に示したようにＡ点より下流の排気管１１ｂの位置としてＣ，Ｄの各点を採用する。Ｃ点はメイン触媒１３の直ぐ出口の、Ｄ点はマフラー１９内の点である。

そして、Ａ点の排気圧の変化に対して、Ａ，Ｃ，Ｄの各点の排気温度がどのように変化するのかを計測した結果をタイミングチャートにしたのが図５である。図５上段に示したようにＡ点の排気圧がｔ１のタイミングから上昇し、ｔ２のタイミングで一定値に落ち着くとき、図５下段に示したようにＡ点の排気圧の変化（応答）と強く相関するのはＡ点ではなくＣ点の排気温度の変化（応答）であった。すなわち、Ａ点の排気温度は、Ａ点の排気圧が変化を開始するｔ１のタイミングより前のタイミングで早くも上昇し、Ａ点の排気圧が一定値に落ち着くｔ２のタイミングより前のタイミングで一定値に落ち着いている（図５下段の破線参照）。一方、Ｄ点の排気温度は、Ａ点の排気圧が変化を開始するｔ１のタイミングより遅れたタイミングで上昇し、Ａ点の排気圧が一定値に落ち着くｔ２のタイミングより遅れたタイミングで一定値に落ち着いている（図５下段の一点鎖線参照）。これに対して、Ｃ点の排気温度は、Ａ点の排気圧が変化を開始するｔ１のタイミングと同じタイミングで上昇し、Ａ点の排気圧が一定値に落ち着くｔ２のタイミングと同じタイミングで一定値に落ち着いている（図５下段の実線参照）。このように、実験によるとＡ点の排気圧の変化（応答）とＣ点の排気温度の変化（応答）とが強く相関していることが新たに判明したのである。このことは、Ａ点より下流の排気管１１ｂにオリフィス（１３）がある場合には、Ａ点の排気圧の代用として、オリフィス出口であるＣ点の排気温度を用いることができることを示している。この場合、圧力センサよりも温度センサのほうが排気圧の脈動の影響を受けにくいというメリットもある。

上記のようにＡ点の排気圧の変化（応答）とＣ点の排気温度の変化（応答）とが強く相関する理由は次の通りである。すなわち、Ａ点より下流の排気管１１ｂを流れる排気流れは一様でなく、Ａ点より下流の排気管１１にオリフィス（１３）があればその部分で流れがよどむ（排気の流れがオリフィスで律せられる）。図４の簡易モデル図では、メイン触媒１３がオリフィスとして機能することから、排気流れがよどむＣ点の排気温度がＡ点より下流の排気管１１ｂ全体の温度を律していると考えられるためである。

そこで本発明の第１実施形態では、メイン触媒１３の出口温度（分岐部下流の排気管１１ｂの排気温度）を温度センサ４７（図１参照）（排気温度検出手段）により検出する。そして、検出した排気温度が許容範囲内に入っている場合にだけＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあると判断して故障診断（ＥＧＲクーラに詰まりがあるか否かの故障診断、ＬＰ−ＥＲＧ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断）を許可する。一方、検出した排気温度が許容範囲を外れた場合にはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にないと判断して故障診断（ＥＧＲクーラに詰まりがあるか否かの故障診断、ＬＰ−ＥＲＧ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断）を禁止する。

本実施形態では、Ａ点下流の排気管１１ｂを流れる排気の流速を、メイン触媒１３が律速する要素として機能したために、メイン触媒出口温度がＡ点の排気圧と強い相関を持つことを見出した。Ａ点下流の排気管１１ｂに配置する触媒等の構成が異なれば、Ａ点下流の排気管１１ｂを流れる排気の流速を律速する要素が異なってくる。このため、Ａ点下流の排気１１ｂに配置する触媒等の構成（仕様）が決まれば、その決まった構成に対して、Ａ点の排気圧と強く相関する排気温度を、Ａ点下流の排気管１１ｂから探すことになる。

さらに図６を参照して本実施形態を説明すると、図６はエンジン回転速度Ｎｅを一定としたときのＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性図である。図６においては横軸に吸入空気量Ｑａを、縦軸にＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰを採っている。図６に示したように、吸入空気量Ｑａの増加と共に排気温度が上昇するとき、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧は２次関数的に大きくなる特性である。

いま、メイン触媒出口温度が例えば５００℃の基準温度であるときのＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性がαの曲線であったとする。ＬＰ−ＥＧＲ弁１７などのＬＰ−ＥＧＲ装置１４の製作バラツキによって実際のＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性はバラツク。そこで、基準温度に対してある幅を有する許容温度幅（許容範囲）を設ける。その許容範囲の下限値（下限温度）をＴＡ、許容範囲の上限値（上限温度）をＴＢとすると、メイン触媒出口温度が下限値ＴＡ、上限値ＴＢのときのＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性がそれぞれクライテリア下限β、クライテリア上限γの各曲線となる。

ここで、ＬＰ−ＥＧＲ領域においてＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じていると診断される前には、ＬＰ−ＥＧＲの実行中にノッキングが生じないように上記の上限値ＴＡを定める。また、ＬＰ−ＥＧＲ領域においてＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると診断される前には、シリンダ７内での失火やエンストが生じないように上記の上限値ＴＢを定める。このようにＴＡ、ＴＢを設定しておけば、メイン触媒出口温度が下限値ＴＡ以上で上限値ＴＢ以下の許容範囲にある限り、例えば吸入空気量Ｑａが所定値Ｑ１であるとき、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧はΔＰβとΔＰγの適正範囲に収まる。ここで、ΔＰβは吸入空気量が所定値Ｑ１であるときのクライテリア下限、ΔＰγは吸入空気量が所定値Ｑ１であるときのクライテリア上限である。吸入空気量Ｑａが所定値Ｑ１であるときに、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰが適正範囲に収まっている限り、ＬＰ−ＥＧＲの実行中にノッキングが生じることはないし、シリンダ７内の失火やエンストが生じることもない。

一方、メイン触媒出口温度が許容範囲を外れ例えば２００℃と低い場合、許容範囲の下限値ＴＡからの温度低下分だけＡ点の排気圧が小さくなる。すると、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性がδの曲線へと移るため、吸入空気量Ｑａが所定値Ｑ１と同じでも、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧はΔＰδとなり、クライテリア下限ΔＰβより小さくなる。これによって、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているとの誤診断が生じる。

また、メイン触媒出口温度が許容範囲を外れ例えば８００℃と高い場合、許容範囲の上限値ＴＢからの温度上昇分だけＡ点の排気圧が大きくなる。すると、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の特性がεの曲線へと移るため、吸入空気量Ｑａが所定値Ｑ１と同じでも、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧はΔＰεとなり、クライテリア上限ΔＰγより大きくなる。これによって、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているとの誤診断が生じる。

そこで本実施形態では、メイン触媒出口温度が予め定めた許容範囲から外れた場合にはＬＰ−ＥＧＲ領域であっても上記２つの故障診断とも禁止するのである。

図１に示したように、燃料噴射弁８及び点火プラグ９に加えて、ＬＰ−ＥＧＲ弁１７、ウェイストゲートバルブ２５、リサーキュレーションバルブ３２を制御するため、エンジンコントローラ４１を備える。エンジンコントローラ４１はマイクロプロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータユニットとして構成されている。エンジンコントローラ４１には、エアフローメータ４２、アクセルセンサ４３、クランク角センサ４４、過給圧センサ４５、差圧センサ４６、温度センサ４７からの信号が入力する。ここで、エアフローメータ４２は吸気管４ａ内に流入する空気量（質量流量）を検出する。アクセルセンサ４３はアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）及びその変化量を検出する。クランク角センサ４４はエンジン回転速度を検出する。過給圧センサ４５は吸気コレクタ４ｂの圧力（実過給圧）を検出する。差圧センサ４６はＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧を検出する。温度センサ４７はメイン触媒１３の出口温度を検出する。

エンジンコントローラ４１で行われる２つの故障診断を、以下のフローチャートを参照して説明する。まず図７のフローチャートは、故障診断許可フラグを設定するためのものである。図７のフローは一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。ここでは、故障診断許可フラグは２つの故障診断（ＥＧＲクーラに詰まりがあるか否かの故障診断、ＬＰ−ＥＲＧ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断）に共通に使用される。

エンジンの回転速度Ｎｅとエンジン負荷から定まるエンジンの運転点が図２に示したＬＰ−ＥＧＲ領域にあるか否かをみる。上記のエンジン負荷としては、例えば基本噴射パルス幅Ｔｐ［ｍｓ］を用いればよい。基本噴射パルス幅Ｔｐは、燃料噴射弁８に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を算出する際の基本値で、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］と吸入空気量Ｑａ［ｌ／ｍｉｎ］に基づいて算出されている。エンジンの運転点が図２に示したＬＰ−ＥＧＲ領域にないときにはステップ４に進み、故障診断許可フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定）＝０とする。

ステップ１でエンジンの運転点が図２に示したＬＰ−ＥＧＲ領域にあるときにはステップ２に進み、温度センサ４７により検出されるメイン触媒出口温度Ｔｍａｉｎ［℃］が許容範囲にあるか否かをみる。ここで、許容範囲の下限値ＴＡ［℃］、許容範囲の上限値ＴＢ［℃］は予め定めておく。メイン触媒出口温度Ｔｍａｉｎが下限値ＴＡ以上でかつ上限値ＴＢ以下（許容範囲）にあれば、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあると判断する。このときには故障診断を許可するためステップ２よりステップ３に進み、故障診断許可フラグ＝１とする。

ステップ２でメイン触媒出口温度Ｔｍａｉｎが下限値ＴＡ未満であるかまたはメイン触媒出口温度Ｔｍａｉｎが上限値ＴＢを超えているときにはＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にないと判断する。このときには故障診断を許可しない（禁止する）ためステップ４に進み、故障診断許可フラグ＝０とする。このようにして設定される故障診断許可フラグの値はメモリに保存する。

本実施形態では、メイン触媒出口温度を温度センサ４７により検出しているが、メイン触媒出口温度を算出（推定）により求めるものであってよい。メイン触媒出口温度を算出するには公知の手法を用いればよい。例えば、ウェイストゲートバルブ２５のすぐ下流の排気管１１ｂには、ウェイストゲートバルブ２５の開度補正のために温度センサを設けている（図示していない）。この温度センサ位置で排気温度がステップ的に変化したとすると、メイン触媒出口温度は、このステップ変化した排気温度に対して、ほぼ一次の応答遅れをもって変化するものとみなすことができる。このため、ウェイストゲートバルブ２５のすぐ下流の温度センサにより検出される排気温度に対して一次遅れの処理を施した値を、メイン触媒出口温度として簡易に求めることができる。この場合、ウェイストゲートバルブ２５のすぐ下流の排気温度も、簡易にはエンジン回転速度Ｎｅとエンジン負荷をパラメータとするマップを参照して求めることができる。以上のメイン触媒出口温度の算出方法では、排気管からの放熱やタービン仕事に伴う排気エネルギの減少などを無視した。実際には、ウェイストゲートバルブ以降で、排気管１１ｂからの放熱、タービン２２のする仕事、触媒１２，１３の通過によって排気の熱が奪われてゆく。そこで、排気管１１ｂからの放熱による温度低下分、タービン２２のする仕事によって温度低下する分、触媒１２，１３の通過に伴う温度低下分を個別に求めるか予め設定しておく。そして、ウェイストゲートバルブ２５のすぐ下流の温度センサにより検出される排気温度に対してそれぞれの温度低下分を加味することによって、メイン触媒出口温度をより精度良く求めるようにしてもかまわない。

次に、図８，図９のフローチャートは故障診断フラグ（ＥＧＲクーラ詰まりフラグ、オーバーフローフラグ）を設定するためのものである。図８，図９のフローは一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に図７のフローに続けて実行する。ここで、図８のフローはＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を、図９のフローはＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行うためのものである。

図８のフローから説明すると、ステップ１１では、故障診断許可フラグ（図７のフローにより設定済み）＝１であるか否かをみる。故障診断許可フラグ＝１であるときには故障診断を行わせるためステップ１２に進み、エアフローメータ４２により検出される吸入空気量Ｑａ［ｌ／ｍｉｎ］と所定値Ｑｔｈ［ｌ／ｍｉｎ］を比較する。所定値Ｑｔｈは故障診断を行わせるか否かを判定するための閾値で、予め設定しておく。吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ未満である場合には、故障診断領域にないと判断し、そのまま今回の処理を終了する。

吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ未満である場合を非故障診断領域としているのは次の理由による。すなわち、図６にも示したように、吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ未満の領域では、吸入空気量Ｑａに対するＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧の変化が小さいため、クライテリア下限βとクライテリア上限γとが近い値となってしまう。実際のＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧がこのクライテリア下限βとクライテリア上限γの間に入っているか否かを判定するのでは判定精度が低下するので、判定精度が低下する流量域では故障診断を行わせないためである。

一方、吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ以上であるときには、故障診断領域にあると判断し、ステップ１３〜１８に進む。ステップ１３〜１８はＬＰ−ＥＧＲ領域でＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を行う部分である。

まず、ステップ１３では故障診断経験フラグ１をみる。後述するように、故障診断経験フラグ１は、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を経験したときに１となるフラグである。ここでは、故障診断経験フラグ１＝０であるとしてステップ１４に進む。ステップ１４では、吸入空気量Ｑａから図１０を内容とするテーブルを検索することにより、クライテリア下限β［ｋＰａ］を算出する。図１０に示したように、クライテリア下限βは吸入空気量Ｑａが大きくなるほど２次関数的に大きくなる値である。

ステップ１５では、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰ［ｋＰａ］とクライテリア下限βを比較し、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア下限β未満であるときにはＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じていると判断する。このときにはステップ１６に進んでＥＧＲクーラ詰まりフラグ＝１とする。一方、ステップ１５でＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア下限β以上であるときにはＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じていないと判断し、ステップ１７に進んでＥＧＲクーラ詰まりフラグ＝０とする。これでＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を終了するので、ステップ１８で故障診断経験フラグ１＝１とする。この故障診断経験フラグ１と上記ＥＧＲクーラ詰まりフラグの２つのフラグの値は不揮発性メモリに記憶させる。

ステップ１８での故障診断経験フラグ１＝１により、次回以降はステップ１４以降に進むことができない。これはＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているか否かの故障診断を１回だけで終わらせるためである。

一方、ステップ１１で故障診断許可フラグ＝０であるときには故障診断を行わせないため、そのまま今回の処理を終了する。これによって、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているとの誤診断を防止することができる。

図９のフローに移ると、ステップ２１，２２の操作は図８のステップ１１，１２の操作と同じである。すなわち、ステップ２１では、故障診断許可フラグ（図７のフローにより設定済み）＝１であるか否かをみる。故障診断許可フラグ＝１であるときには故障診断を行わせるためステップ２２に進み、エアフローメータ４２により検出される吸入空気量Ｑａ［ｌ／ｍｉｎ］と所定値Ｑｔｈ［ｌ／ｍｉｎ］を比較する。吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ未満である場合には、故障診断領域にないと判断し、そのまま今回の処理を終了する。

一方、吸入空気量Ｑａが所定値Ｑｔｈ以上であるときには、故障診断領域にあると判断し、ステップ２３〜２８に進む。ステップ２３〜２８はＬＰ−ＥＧＲ領域でＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行う部分である。

まず、ステップ２３では、故障診断経験フラグ２をみる。後述するように、故障診断経験フラグ２は、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を経験したときに１となるフラグである。ここでは、故障診断経験フラグ２＝０であるとしてステップ２４に進む。ステップ２４では、吸入空気量Ｑａから図１０を内容とするテーブルを検索することにより、クライテリア上限γ［ｋＰａ］を算出する。図１０に示したように、クライテリア上限γは吸入空気量Ｑａが大きくなるほど２次関数的に大きくなる値である。

なお、図１０に示したクライテリア下限、クライテリア上限の各特性はあるエンジン回転速度Ｎｅのときの特性である。エンジン回転速度Ｎｅが相違すれば、クライテリア下限、クライテリア上限の実際の値が相違することが考えられる。エンジン回転速度の相違を考慮するときには次のようにすればよい。すなわち、代表的なエンジン回転速度毎に図１０に示したのと同様にしてクライテリア下限、クライテリア上限の特性を予めテーブルにして作成しておく。そして、エンジン回転速度が代表的なエンジン回転速度の間にあるときには補間計算によって、クライテリア下限、クライテリア上限を算出する。

ステップ２５では、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰ［ｋＰａ］とクライテリア上限γを比較し、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア上限γを超えているときにはＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていると判断する。このときにはステップ２６に進んでオーバーフローフラグ＝１とする。一方、ステップ２５でＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア上限γ以下であるときにはＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていないと判断し、ステップ２７に進んでオーバーフローフラグ＝０とする。これでＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を終了するので、ステップ２８で故障診断経験フラグ２＝１とする。この故障診断経験フラグ２と上記オーバーフローフラグの２つのフラグの値は不揮発性メモリに記憶させる。

ステップ２８での故障診断経験フラグ２＝１により、次回以降はステップ２４以降に進むことができない。これはＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を１回だけ行わせるためである。

一方、ステップ２１で故障診断許可フラグ＝０であるときには故障診断を行わせないため、そのまま今回の処理を終了する。これによって、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているとの誤診断を防止することができる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

エンジンの運転条件の相違で排気温度が低下したり上昇したりする。排気温度の低下によりＡ点（ＥＧＲ通路の分岐部）の排気圧が適合時のＡ点の排気圧より低下したときには、その排気圧の低下分だけ差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰが小さくなる。ここで、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア下限βを下回る場合に故障であるとの故障診断を行うことがある。この場合に、排気温度の低下によりＡ点の排気圧が低下したときにまで差圧センサ４６により検出されるＥＧＲ弁前後差圧ΔＰに基づいて故障診断を行ったのでは、誤診断が生じ得る。一方、排気温度の上昇によりＡ点（ＥＧＲ通路の分岐部）の排気圧が適合時の分岐部の排気圧より上昇したときには、その排気圧の上昇分だけ差圧センサ４６により検出されるＥＧＲ弁前後差圧ΔＰが大きくなる。ここで、ＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧ΔＰがクライテリア上限γを超える場合に故障であるとの故障診断を行うことがある。この場合に、排気温度の上昇によりＡ点の排気圧が上昇したときにまで差圧センサ４６により検出されるＥＧＲ弁前後差圧ΔＰに基づいて故障診断を行ったのでは、誤診断が生じ得る。こうした誤診断を回避するには、Ａ点の排気圧を検出し、検出した排気圧が予め定めた許容範囲から外れた場合にＬＰ−ＥＧＲ領域であっても故障診断を禁止することである。しかしながら、Ａ点に排気圧を検出する圧力センサを設けても、圧力センサは排気脈動の影響を受ける上、応答性が悪いため、排気圧が予め定めた許容範囲から外れたか否かの判定精度が悪い。一方、本実施形態では、Ａ点の排気圧と相関する、Ｃ点の排気温度（ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気温度）を検出し、この検出したＣ点の排気温度が許容温度を外れて低くなったり高くなったりしたとき、故障診断を禁止する。Ｃ点の排気温度を検出する温度センサ４７は、排気温度の脈動の影響を受けないので、ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあるかの判定精度を向上できる。

本実施形態では、ＥＧＲ通路１５にＥＧＲクーラ１６を備える場合に、故障診断手段が、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧とクライテリア下限との比較に基づいてＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じたか否かの故障診断を行う。この場合に、排気温度の低下によりＡ点の排気圧が低下したときにまで差圧センサにより検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧に基づいて故障診断を行ったのでは、ＥＧＲクーラに詰まりが生じていないのにＥＧＲクーラに詰まりが生じているとの誤診断が生じ得る。一方、本実施形態では、Ａ点の排気圧と相関する、Ｃ点の排気温度（ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気温度）を検出し、この検出したＣ点の排気温度が許容温度を外れて低くなったとき、ＥＧＲクーラに詰まりが生じているか否かの故障診断を禁止する。Ｃ点の排気温度を検出する温度センサ４７は、排気温度の脈動の影響を受けないので、ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあるかの判定精度が向上する。これによって、ＥＧＲクーラ１６に詰まりが生じているとの誤診断を回避できる。

本実施形態では、故障診断手段が、差圧センサ４６により検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧とクライテリア上限との比較に基づいてＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行う。この場合に、排気温度の上昇によりＡ点の排気圧が上昇したときにまで差圧センサにより検出されるＬＰ−ＥＧＲ弁前後差圧に基づいて故障診断を行ったのでは、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしていないのにオーバーフローしているとの誤診断が生じ得る。一方、本実施形態では、分岐部の排気圧と相関する、Ｃ点の排気温度（ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気温度）を検出し、この検出したＣ点の排気温度が許容温度を外れて低くなったとき、ＥＧＲクーラに詰まりが生じているか否かの故障診断を禁止する。Ｃ点の排気温度を検出する温度センサ４７は、排気温度の脈動の影響を受けないので、ＥＧＲ弁前後差圧が適正範囲にあるかの判定精度が向上する。これによって、ＬＰ−ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているとの誤診断を回避できる。

実施形態では、ＥＧＲ通路１５の分岐部下流の排気管１１ｂにメイン触媒１３を有するものを前提としたために、分岐部の排気圧と分岐部の排気温度が強くは相関しないこととなり、メイン触媒出口の温度を検出する場合で説明したが、この場合に限られるものでない。ＥＧＲ通路１５の分岐部下流の排気管１１ｂにメイン触媒１３を有さないものを前提とするものにも本発明を適用できる。ＥＧＲ通路１５の分岐部下流の排気管１１ｂにメイン触媒１３を有さないものを前提とする場合には、分岐部の排気圧と分岐部の排気温度が強く相関するので、ＥＧＲ通路の分岐部の排気温度を検出するか推定すればよい。

実施形態では、ガソリンエンジンにＬＰ−ＥＧＲ装置を適用する場合で説明したが、この場合に限られるものでなく、ディーゼルエンジンにＬＰ−ＥＧＲ装置を適用する場合にも本発明の適用がある。

１ ガソリンエンジン
４ 吸気通路
４ａ 吸気管
４ｂ 吸気コレクタ
１１ 吸気通路
１１ｂ 排気管
１２ マニホールド触媒
１３ メイン触媒
１４ ＬＰ−ＥＧＲ装置
１５ ＥＧＲ通路
１６ ＥＧＲクーラ
１７ ＬＰ−ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
４１ エンジンコントローラ（制御手段、故障診断手段、禁止手段）
４６ 差圧センサ（ＥＧＲ弁前後差圧検出手段）
４７ 温度センサ（排気温度検出手段）

Claims (4)

1. エンジンの排気管から分岐しシリンダをバイパスして吸気管に合流するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、
   ＥＧＲ領域で前記ＥＧＲ弁を開き、非ＥＧＲ領域で前記ＥＧＲ弁を全閉状態に制御する制御手段と、
   前記ＥＧＲ弁の前後差圧を検出するＥＧＲ弁前後差圧検出手段と、
   前記検出されるＥＧＲ弁前後差圧とクライテリアとの比較に基づいて故障診断を行う故障診断手段と
   を備えるエンジン制御装置において、
   前記ＥＧＲ通路の分岐部の排気温度または前記ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気管の排気温度を検出または推定する排気温度検出・推定手段と、
   前記検出または推定される排気温度が予め設けた許容範囲から外れた場合に、前記ＥＧＲ領域であっても前記故障診断を禁止する故障診断禁止手段と
   を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを備える場合に、
   前記故障診断手段は、前記検出されるＥＧＲ弁前後差圧とクライテリア下限との比較に基づいて前記ＥＧＲクーラに詰まりが生じたか否かの故障診断を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記故障診断手段は、前記検出されるＥＧＲ弁前後差圧とクライテリア上限との比較に基づいて前記ＥＧＲ弁流量がオーバーフローしているか否かの故障診断を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジンはガソリンエンジンであり、
   前記排気管に介装されるタービン及び前記吸気管に介装されるコンプレッサを有するターボ過給機と、
   前記タービン下流の排気管に下流側に向かってマニホールド触媒とメイン触媒と
   を備え、
   前記ＥＧＲ通路は前記マニホールド触媒とメイン触媒の間の排気管から分岐し、前記コンプレッサ上流の吸気管に合流するものであり、
   前記ＥＧＲ通路の分岐部より下流の排気管の排気温度は前記メイン触媒の出口温度であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジン制御装置。

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