JP7418918B2

JP7418918B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP7418918B2
Application number: JP2020031909A
Authority: JP
Inventors: 忠将福岡
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2024-01-22
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021134731A

Description

本発明は、排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が付帯した内燃機関の制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関には、気筒の燃焼室内での混合気の燃焼温度を低下させてＮＯ_xの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図るＥＧＲ装置が付随していることが多い。ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とをＥＧＲ通路を介して接続し、気筒で発生する燃焼ガスの一部をＥＧＲ通路経由で吸気通路に還流させて吸入空気（新気）に混交するものである。ＥＧＲ通路上には、これを開閉するＥＧＲバルブが設けられており、このＥＧＲバルブの開度操作を通じてＥＧＲガスの還流量を調節することができる。

ＥＧＲバルブに故障が生じると、適正なＥＧＲ制御の妨げとなり、燃焼の不安定化やエミッションの悪化、あるいはノッキングの発生につながる。故に、車両には、ＥＧＲバルブの故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知するとともに記憶装置に記録を残すダイアグノーシス（自己診断）機構が実装される。例えば、気筒への燃料供給を一時中断する燃料カット中にＥＧＲバルブを敢えて開閉操作し、閉弁時及び開弁時の吸気通路内の吸気圧力をそれぞれ計測して、これを基にＥＧＲバルブの故障の有無の判定を行う（以上、下記特許文献１を参照）。

また、近時では、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し、内燃機関が出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（または、クランキング）する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける（以上、下記特許文献２を参照）。

特開２０１９－０２３４４４号公報特開２０１９－１３１０３５号公報

従前のＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路は、吸気通路上のサージタンクに接続していた。つまり、ＥＧＲガスが吸入空気に混交する前に各気筒毎に分流することはなく、ＥＧＲガスと吸入空気とを混交したものを吸気マニホルドにより各気筒に分配していた。

これに対し、ＥＧＲ通路を各気筒に向かうように分岐した形状とし、吸入空気に混交する前に各気筒毎に分流することも考えられる。このような構成を採用することにより、各気筒に充填される吸気のＥＧＲ率、即ち吸気に占めるＥＧＲガスの割合をより精度よく制御することが可能となる。

一方で、ＥＧＲ通路の形状が複雑化することから、ＥＧＲ通路の何れかの箇所に異物が付着、堆積して詰まるといった異常が生じるリスクがあることを完全には否定できない。

以上の問題に着目してなされた本発明は、ＥＧＲ通路のどこかに異常が生じた場合に、その事実及び異常が生じた箇所を検知できるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、排気通路を吸気通路に連通させるＥＧＲ通路と当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとを有する排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関を制御するものであって、ＥＧＲ通路が内燃機関の複数の気筒の各々に向かうよう分岐した上で吸気通路に接続しており、所定条件下で内燃機関を回転させながら吸気通路を気筒に向かって流れる吸入空気の流量を一定化した状態でＥＧＲバルブの開度を操作し、気筒に連なる吸気通路内の吸気圧力を検出し、その吸気圧力の変動に基づいて、ＥＧＲ通路のどの箇所に異常が生じているかを判断することとし、ＥＧＲバルブの開度を全閉よりも大きい所定開度に操作して各気筒の吸気行程を含む期間の吸気圧力を計測し、各気筒の吸気行程中の吸気圧力を比較した差分の絶対値が所定範囲よりも大きいならば、ＥＧＲ通路における各気筒に向かって分岐した何れかの分流路に異常が生じているものと判断する内燃機関の制御装置を構成した。

本発明によれば、ＥＧＲ通路のどこかに異常が生じた場合に、その事実及び異常が生じた箇所を検知できる。

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態の車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。同実施形態の車両に搭載される内燃機関のＥＧＲ装置の要素であるＥＧＲ通路を示す図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態の内燃機関の制御装置によるダイアグノーシス制御の模様を例示するタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのモータリング（クランキング）を実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒１１への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

図２に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１の概要を示している。内燃機関１は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路１３は、外部から空気を取り入れて各気筒１１の吸気ポートへと導く。吸気通路１３上には、エアクリーナ１３１、電子スロットルバルブ１３２、サージタンク１３３、吸気マニホルド１３４を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ１３１は、吸気通路１３における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。

排気を排出するための排気通路１４は、気筒１１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路１４上には、排気マニホルド１４２及び排気浄化用の三元触媒１４１を配置している。

外部ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置１２は、排気通路１４と吸気通路１３とを連通する外部ＥＧＲ通路１２１と、ＥＧＲ通路１２１上に設けたＥＧＲクーラ１２２と、ＥＧＲ通路１２１を開閉し当該ＥＧＲ通路１２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ１２３とを要素とする。ＥＧＲ通路１２１の入口は、排気通路１４における触媒１４１の下流に接続している。ＥＧＲ通路１２１の出口は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流に接続している。

補足すると、本実施形態では、図３に示すように、ＥＧＲ通路１２１が、内燃機関１の複数の気筒１１の各々に向かうように分岐した上で、吸気通路１３の一部をなす吸気マニホルド１３４に接続している。ＥＧＲ通路１２１を流通するＥＧＲガスは、吸気通路１３を流通する吸入空気に混交される前に各気筒１１毎に分流し、しかる後、各気筒１１の吸気ポートに連接している吸気マニホルド１４３のそれぞれの管路に流入することになる。なお、図３中、ＥＧＲガスと混交する前の吸入空気の流れを白矢印で表し、ＥＧＲガスの流れを黒矢印で表している。符号１３５はスロットルバルブ１３２を通過した吸入空気がサージタンク１３３に流入する入口を指し示しており、符号１２４はＥＧＲバルブ１２３を通過したＥＧＲガスがＥＧＲ通路１２１に流入する入口を指し示している。符号１２１１は第一気筒１１に向かってＥＧＲ通路１２１が枝分かれした分流路、符号１２１２は第二気筒１１に向かってＥＧＲ通路１２１が枝分かれした分流路、符号１２１３は第三気筒１１に向かってＥＧＲ通路１２１が枝分かれした分流路を指し示している。

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、発電用モータジェネレータ２及び発電機インバータ２１を制御する発電機ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、走行用モータジェネレータ４及び駆動機インバータ４１を制御する駆動機ＥＣＵ０４等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵが、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。

ＥＣＵ０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、気筒１１に連なる吸気通路１３、特にサージタンク１３３内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、蓄電装置３に蓄えている電荷量（または、ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ））を検出するセンサ、特にバッテリ３の端子電流及び／または端子電圧を検出するセンサから出力される信号ｆ、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｇ、発電用モータジェネレータ２への印加電流及び／または印加電圧を検出するセンサから出力される信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー（セレクタレバー）の位置、運転者が操作するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ２が発電する電力または発電用モータジェネレータ２が出力する回転駆動力を増減制御する。

原則として、蓄電装置３が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、蓄電装置３が蓄えている電荷の量が減少し、または走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒１１に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転駆動力を以て発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電、または走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。

内燃機関１の気筒１１に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪６２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動して発電用モータジェネレータ２による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関１の各気筒１１の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関１の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（発電機ＥＣＵ０２において）検出することができ、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩＥＣＵ０１において）検出することもできる。

モータリング及びファイアリングにより内燃機関１の回転が加速し、その回転数が始動判定値を超えたならば、内燃機関１が始動して自立的に回転する状態となった（発電用モータジェネレータ２の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになった）と判定し、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ２の出力を０まで低減させてモータリングを終了する。

内燃機関１の始動判定後は、内燃機関１により発電用モータジェネレータ２を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させ、その発電電力を０から増大させる。

なお、ＥＣＵ０の一部をなすＥＦＩＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量（いわば、エンジン負荷率）を推算する。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を実現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。このＥＦＩＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。

既に述べた通り、本実施形態の内燃機関１のＥＧＲ装置１２の要素であるＥＧＲ通路１２１は、吸入空気が流通する吸気通路１３の吸気マニホルド１３４に接続する前に、複数の気筒１１の各々に向かうように枝分かれしたトーナメント式の構造をなしている。このようなトーナメント構造を採用することにより、各気筒１１に充填される吸気のＥＧＲ率をより精度よく制御することが可能となる。

一方で、ＥＧＲ通路１２１の形状が複雑化しており、ＥＧＲ通路１２１の何れかの箇所に異物が付着、堆積して詰まるといった異常が生じるリスクがあることを完全には否定できない。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、ＥＧＲ通路１２１のどこかに異常が生じていないかどうかを確認するためのダイアグノーシスを適宜実施する。ダイアグノーシス制御の機会は、所定条件下で内燃機関１を回転させながら、エンジン回転数及びスロットルバルブ１３２の開度をある値として、吸気通路１３を気筒１１に向かって流れる吸入空気の流量を一定化し、その状態でＥＧＲバルブ１２３の開度を開閉操作できるときである。本実施形態における車両はシリーズハイブリッド車両であり、運転者によるアクセルペダルの踏込量によらず、内燃機関１を回転させたり停止させたりすることができる。例えば、
（ｉ）暖機のためのファイアリング運転：冷却水の実測温度、排気浄化用の触媒１４１の推定温度または実測温度が所定値以下に低下しているとき、その温度を所定値以上に上昇させる目的で、内燃機関１を始動してファイアリングを行うことがある。このときには、内燃機関１の運転領域、即ち内燃機関１の吸気通路１３に設置しているスロットルバルブ１３２の開度、吸気通路１３を流れる空気（ＥＧＲガスを含まない）の流量及び圧力、燃料噴射量、エンジン回転数及びエンジントルクをある一定の値に制御する定点運転が可能である。
（ii）ブレーキブースタ１５への負圧の補給、余剰の回生電力の消費のためのモータリング運転：ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が所定値以下に減少しているときや、蓄電装置３に所定値以上の電荷を蓄えているときに走行用モータジェネレータ４による回生制動を実施するときには、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、蓄電装置３に蓄えている電力を消費して内燃機関１を回転駆動するモータリングを行うことがある。このときには、内燃機関１の吸気通路１３に設置しているスロットルバルブ１３２の開度、吸気通路１３を流れる空気（ＥＧＲガスを含まない）の流量及び圧力、発電用モータジェネレータ２の回転数及びエンジン回転数をある一定の値に制御する定点運転が可能である。

図４に示すように、本実施形態のＥＣＵ０（または、ＥＦＩＥＣＵ０１）は、上に挙げたような定点運転時（ステップＳ１）、吸気通路１３を流れる空気の流量及び圧力をある一定量に制御した上で（ステップＳ２）、ＥＧＲバルブ１２３の開度を操作し（ステップＳ３）、その間のサージタンク１３３内の吸気圧力を計測する（ステップＳ４）。吸気通路１３の一部をなすサージタンク１３３は、スロットルバルブ１３２の下流、かつ各気筒１１に分岐する吸気マニホルド１３４の上流にあって、全ての気筒１１に対して供給される空気が一旦溜められる部位である。サージタンク１３３には吸気温・吸気圧センサを設置しており、ＥＣＵ０はその出力信号ｄを参照してサージタンク１３３内の吸気圧力の変動の推移を知得することができる。その上で、ＥＣＵ０は、サージタンク１３３内の吸気圧力の変動の推移に基づいて、ＥＧＲ通路１２１及びＥＧＲバルブ１２３を含むＥＧＲ装置１２の異常の有無を判定する（ステップＳ５）。

図５に、ダイアグノーシス中のサージタンク１３３内の吸気圧力の変動の推移を例示する。図５中、期間Ｔ１は第一気筒１１の吸気行程、期間Ｔ２は第二気筒１１の吸気行程、期間Ｔ３は第三気筒１１の吸気行程にそれぞれ対応している。これら各気筒１１の吸気行程では、吸気バルブが開弁して吸気が吸引されるため、サージタンク１３３内の吸気圧力が低下（吸気負圧が増大）する。ＥＧＲバルブ１２３の弁体を駆動するサーボモータまたはステッピングモータが正しく作動し、ＥＧＲバルブ１２３やＥＧＲ通路１２１に異物の堆積や詰まりといった異常が生じていないならば、サージタンク１３３内の吸気圧力の増減の振幅が所定範囲内にあり、かつ図５に実線で描画しているように、各気筒１１の吸気行程における振幅に大きな差違は現れないはずである。

しかし、例えばＥＧＲ通路１２１における第一気筒１１に向かって枝分かれした分流路１２１１に異物が詰まったような場合、ＥＧＲバルブ１２３を開弁していても第一気筒１１（に連なる吸気マニホルド１３４の管路）に流入するＥＧＲガスの流量が減少してしまう分、図５に破線で描画しているように、第一気筒１１の吸気行程Ｔ１においてサージタンク１３３内の吸気圧力が顕著に低下し、その低下量が第二気筒１１及び第三気筒の吸気行程Ｔ２、Ｔ３と比較しても明らかとなるためである。

ステップＳ３ないしステップＳ５にて、ＥＣＵ０は、ＥＧＲバルブ１２３の開度を全閉しまたは小さい所定開度に操作して、各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を含む期間のサージタンク１３３の吸気圧力を計測する。並びに、ＥＧＲバルブ１２３の開度をそれよりも大きい所定開度に操作して、各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を含む期間のサージタンク１３３の吸気圧力を計測する。そして、
・前者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力と、後者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力との差分の絶対値が所定範囲内にあり、なおかつ、
・後者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力を比較した差分の絶対値が所定範囲内にある、つまり各気筒１１間でのばらつきが小さい
ならば、ＥＧＲ装置１２に異常は生じていないと判断できる。

さもなくば、ＥＧＲ装置１２に何らかの異常が生じていると判断できる。前者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力と、後者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力との差分の絶対値が所定範囲よりも小さいが、後者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力を比較した差分の絶対値が所定範囲内にあるならば、ＥＧＲバルブ１２３、またはＥＧＲ通路１２１の各気筒１１に向かって枝分かれする前の入口部１２４に異常が生じているものと推定される。

後者における各気筒１１の吸気行程Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３中の吸気圧力を比較した差分の絶対値が所定範囲よりも大きい、つまり各気筒１１間でのばらつきが大きいならば、ＥＧＲ通路１２１の各気筒１１に向かって枝分かれした何れかの分流路１２１１、１２１２、１２１３に異常が生じているものと推定される。図５に示す例では、第一気筒１１に向かう分流路１２１１に異常が生じている。

上述のＥＧＲ装置１２のダイアグノーシスは、内燃機関１の回転数をできるだけ低く、またスロットルバルブ１３２の開度をできるだけ縮小して実施することが好ましい。回転数が高かったりスロットルバルブ１３２の開度が大きかったりすると、吸気通路１３を流れる空気の流量及び圧力が増加し、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路１２から吸気通路１３により流入しにくくなり、ＥＧＲ装置１２の異常に起因するサージタンク１３３内の吸気圧力の変化もより小さくなるからである。

本実施形態では、排気通路１４を吸気通路１３に連通させるＥＧＲ通路１２１と当該ＥＧＲ通路１２１を開閉するＥＧＲバルブ１２３とを有するＥＧＲ装置１２が付帯した内燃機関１を制御するものであって、ＥＧＲ通路１２１が内燃機関１の複数の気筒１１の各々に向かうよう分岐した上で吸気通路１３に接続しており、所定条件下で内燃機関１を回転させながら気筒１１に連なる吸気通路１３３内の吸気圧力を検出し、その吸気圧力の変動に基づいて、ＥＧＲ通路１２１のどの箇所に異常が生じているかを判断する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、ＥＧＲ通路１２１のどこかに異常が生じた場合に、その事実及び異常が生じた箇所を検知できる。そして、以後、その異常が生じた箇所と接続している気筒１について、燃料噴射量や点火タイミング等を補正することにより、混合気の燃焼を安定させて内燃機関１の運転を継続でき、燃費やエミッション性能を高く保つことが可能となる。

また、本実施形態では、シリーズハイブリッド車両の運転中に訪れる、内燃機関１のファイアリング定点運転またはモータリング定点運転の機会を利用して、ＥＧＲ装置１２のダイアグノーシスを実施する。これにより、ダイアグノーシスのための特別な運転モードを設定する必要がなく、そのような運転モードに遷移することに伴う違和感を生じさせずに済み、そのような運転モードの実行に起因した燃費またはエミッション性能の低下も招かない。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
１１…気筒
１２…排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置
１２１…ＥＧＲ通路
１２１１、１２１２、１２１３…分流路
１２３…ＥＧＲバルブ
１３…吸気通路
１３２…スロットルバルブ
１４…排気通路
２…発電用モータジェネレータ
ｂ…クランク角信号
ｄ…吸気温・吸気圧信号
ｋ…スロットルバルブの開度操作信号
ｌ…ＥＧＲバルブの開度操作信号

Claims

排気通路を吸気通路に連通させるＥＧＲ通路と当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブとを有する排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関を制御するものであって、
ＥＧＲ通路が内燃機関の複数の気筒の各々に向かうよう分岐した上で吸気通路に接続しており、
所定条件下で内燃機関を回転させながら吸気通路を気筒に向かって流れる吸入空気の流量を一定化した状態でＥＧＲバルブの開度を操作し、気筒に連なる吸気通路内の吸気圧力を検出し、その吸気圧力の変動に基づいて、ＥＧＲ通路のどの箇所に異常が生じているかを判断することとし、
ＥＧＲバルブの開度を全閉よりも大きい所定開度に操作して各気筒の吸気行程を含む期間の吸気圧力を計測し、各気筒の吸気行程中の吸気圧力を比較した差分の絶対値が所定範囲よりも大きいならば、ＥＧＲ通路における各気筒に向かって分岐した何れかの分流路に異常が生じているものと判断する内燃機関の制御装置。