JPH0450452Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は自動車等の車輌に用いられる内燃機関
の排気ガス再循環装置が正常に作動しているか否
かの診断を行うダイアグノーシス装置に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられる内燃機関に於て、
排気ガス中のNOχの低減のために排気ガス再循
環を行う排気ガス再循環装置を組み込むことは従
来より種々の態様にて行われている。この種の排
気ガス再循環装置は、例えば実開昭54−121116
号、特開昭58−88450号、特公昭60−24303号等の
各公報に示されている。

考案が解決しようとする問題点 排気ガス再循環装置は、一般に、排気ガス再循
環流量制御用の排気ガス再循環制御弁及び背圧制
御用の負圧制御弁、感温弁等を含んでおり、これ
ら構成部品に故障が生じると、排気ガス再循環が
行われなくなつて排気ガス中のNOχの低減がな
されない状態にて内燃機関の運転が行われる虞れ
がある。故障により排気ガス再循環が行われなく
なつても内燃機関は支障なく運転されるため運転
者はこのことに気づかずに長期間に亙つて運転す
る虞れがあり、大気汚染の問題を生じる。また所
定の運転域に於て排気ガス再循環が行われない
と、ノツキングが発生する虞れがあり、また内燃
機関自身の吸気によるポンプロスにより燃費が悪
化することもある。

本考案は、排気ガス再循環装置の故障により排
気ガス再循環が行われなくなつた時にはこのこと
を使用者に知らせて修理の動機を与えるべく排気
ガス再循環装置が正常に作動しているか否かの診
断を機関運転時は繰返し行うダイアグノーシス装
置を提供することを目的としている。問題点を解
決するための手段 上述の如き目的は、本考案によれば、排気ガス
再循環通路を開閉する排気ガス再循環制御弁と該
排気ガス再循環通路の開閉を内燃機関の運転状態
に応じて制御する排気ガス再循環制御手段とを有
する排気ガス再循環装置のダイアグノーシス装置
にして、前記排気ガス再循環制御手段内に前記排
気ガス再循環制御弁を開くべき制御信号が発生し
ていることを検出する第一の手段と、内燃機関の
排気ガス通路内のガス温度を検出する第二の手段
と、前記排気ガス再循環通路内のガス温度を検出
する第三の手段と、前記第一の手段が前記制御信
号の発生を検出している状態で前記第二の手段に
よる排気ガス通路内ガス温度の検出値と前記第三
の手段による排気ガス再循環通路内ガス温度の検
出値の間に所定の条件を越える相違があるとき排
気ガス再循環装置が故障していると判定する故障
判定手段とを有することを特徴とする排気ガス再
循環装置のダイアグノーシス装置によつて達成さ
れる。

考案の作用及び効果 一般に排気ガス通路内のガス温度は内燃機関の
運転状態に応じて300〜800℃の間で大きく変化
し、これに伴つて、排気ガス再循環が正常に行わ
れていても、排気ガス再循環通路内のガス温度も
かなり大幅に変化する。従つて排気ガス再循環通
路内ガス温度そのものによつて排気ガス再循環装
置が正常に作動しているか否かの判定を行う場
合、判定の基準となる温度には大幅な不確定性が
ある。

即ち、例えば後述の実施例に於ける如く排気ガ
ス再循環通路内ガス温度を排気ガス通路内ガス温
度に対し両者間の比によつて対比させ、この比が
0.3に達していないかどうかを故障判定の基準と
するときには、排気ガスが300〜800℃の範囲で変
化しても上記の比はさほど大きく変化しないのに
対し、排気ガス再循環通路内のガス温度そのもの
は上記比が0.3のときには90℃（300℃×0.3）〜
240℃（800℃×0.3）の如く大幅に変化する。従
つてもし排気ガス再循環通路内ガス温度のみによ
つて排気ガス再循環装置の故障を判定するには、
ガス温度の基準値は90〜240℃の如き大きな変動
幅を許容幅に入れた上で一つの値に設定されなけ
ればならず、それだけ基準値の故障判定確度は低
い精度になる。

これに対し、上記の如く、排気ガス再循環制御
手段内に排気ガス再循環制御弁を開くべき制御信
号が発生していることを条件として排気ガス再循
環装置のダイアグノーシスを行うに当つて、排気
ガス再循環通路内のガス温度を検出するだけでな
く、内燃機関の排気ガス通路内のガス温度を同時
に検出し、これら両ガス温度の検出値の間に所定
の条件を越える相違があるか否かを判定すること
により、排気ガス再循環通路の途中に於けるガス
温度に対する排気ガス再循環通路の入口に於ける
ガス温度の影響を考慮した排気ガス再循環通路内
再循環排気ガス流の流量の推定を行う機能が得ら
れ、これによつて排気ガス再循環装置の故障をよ
り高い確度にて推定することができる。

実施例 以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案によるダイアグノーシス装置を
組み込まれた排気ガス再循環装置の一つの実施例
を示している。図に於て、１は内燃機関を示して
おり、該内燃機関は、エアクリーナ２、吸気管３
ａ、及び吸気マニホールド３ｂを経て燃焼室５内
に混合気を吸入し、既燃焼ガス、即ち排気ガスを
排気マニホールド６へ排出するようになつてい
る。

排気マニホールド６には排気ガス再循環のため
の排気ガス取入ポート７が、吸気マニホールド３
ｂには排気ガス注入ポート８が各々設けられてお
り、排気ガス取入ポート７と排気ガス注入ポート
８とは排気ガス再循環用の導管９と排気ガス再循
環制御弁２０と導管１０とにより互いに連通接続
されている。

排気ガス再循環制御弁２０は入口ポート２１と
出口ポート２２とを有しており、入口ポート２１
は導管９によつて排気ガス取入ポート７に連通接
続され、出口ポート２２は導管１０によつて排気
ガス注入ポート８に連通接続されている。排気ガ
ス再循環制御弁２０は弁ポート２３と弁要素２４
とを有しており、弁ポート２３は弁要素２４によ
つて開閉され且開口度を制御されて排気ガス再循
環流量を制御するようになつている。弁要素２４
は、ダイヤフラム装置２５のダイヤフラム２６に
接続され、ダイヤフラム室２７に所定値例えば−
70mmHgより大きい負圧が導入されていない時に
は圧縮コイルばね２８のばね力により押し下げら
れて弁ポート２３を閉じ、ダイヤフラム室２７に
所定値より大きい負圧が導入されている時にはそ
の負圧に応じて圧縮コイルばね２８のばね力に抗
して上昇して弁ポート２３を開くようになつてい
る。

排気ガス再循環制御弁２０のダイヤフラム室２
７は、導管２９、背圧制御用負圧制御弁３０、導
管３１、感温弁３２、導管３３を経て気化器２に
設けられた吸気管負圧取出ポート３４に連通接続
されている。吸気管負圧取出ポート３４は、図示
されている如く、スロツトル弁４が全閉位置にあ
る時にはそれの上流側に位置し且スロツトル弁４
が比較的小さい所定開度以上開かれた時にはそれ
の下流側に位置すべく設けられている。

負圧制御弁３０は弁ポート３５を開閉する弁要
素３６及び該弁要素を担持したダイヤフラム３７
とを有しており、ダイヤフラム３７は、それの図
にて上側に大気中に開放された大気開放室３８
を、また下側にダイヤフラム室３９を各々郭定し
ており、該ダイヤフラムは、ダイヤフラム室３９
に所定値以上の圧力（正圧）が導入されていない
時には圧縮コイルばね４０の作用によつて弁要素
３６を弁ポート３５より引き離して該弁ポートを
開く位置に位置し、これに対しダイヤフラム室３
９に所定値以上の圧力が導入された時には圧縮コ
イルばね４０の作用に抗して図にて上方へ変位し
て弁要素３６を弁ポート３５に当接させて該弁ポ
ートを閉じる位置に位置するようになつている。

負圧制御弁３０のダイヤフラム室３９は、導管
４１によつて排気ガス再循環制御弁２０の弁ポー
ト２３とこれにより下流側に設けられたオリフイ
ス４２との間の圧力室４３に連通接続され、該圧
力室に於ける排気ガス圧力を導入されるようにな
つている。

上述の如き負圧制御弁３０とオリフイス４２よ
りなる構造は、周知の背圧制御機構であり、吸気
管負圧が排気ガス再循環制御弁２０に与えられる
排気ガス再循環作動域に於ては、圧力室４３に於
ける排気ガス圧力を常にほぼ一定に保つよう排気
ガス再循環制御弁２０のダイヤフラム室２０に供
給する負圧を調整し、換言すれば弁ポート２３の
開口度を調整し、これによつて、排気ガス再循環
流量の吸入空気流量に対する比率、即ちEGR率
を常にほぼ一定に保つ作用を行うようになつてい
る。

感温弁３２は、内燃機関１の冷却水温度に感応
し、冷却水温度が所定値、例えば60℃以下である
暖機過程時に於ては閉弁して導管３１と３３との
連通を遮断し、これに対し冷却水温度が所定値以
上である時には導管３１と３３との連通を確立す
るようになつている。

上述の如き構成によれば、排気ガス再循環制御
弁２０は導管２９に所定値より大きい負圧、例え
ば−70mmHgより大きい負圧が作用し、内燃機関
１の冷却水温度が所定値、例えば60℃以上で感温
弁３２が開いている時には開弁し、その開弁量に
応じた流量にて排気ガス再循環が行われる。

図に於て、50は排気ガス再循環装置のダイアグ
ノーシスを行うマイクロコンピユータを示してい
る。マイクロコンピユータ５０は、一般的構造の
ものであり、中央処理ユニツト（CPU）51と、
メモリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５
４とを有し、内燃機関１のデイストリビユータ５
５に設けられた回転数センサ５６より内燃機関１
の回転数に関する情報を、水温センサ５７より内
燃機関１の冷却水の温度に関する情報を、エアフ
ロメータ５８より吸入空気流量に関する情報を、
排気ガス再循環用導管１０の途中に設けられた第
一の温度センサ５９ａより導管１０内の温度に関
する情報を、排気マニホールド６に取付けられた
第二の温度センサ５９ｂより排気マニホールド６
内の温度に関する情報を各々与えられ、これら情
報に基づいて第２図に示されている如きフローチ
ヤートに従つて排気ガス再循環装置が正常に作動
しているか否かの診断を行い、排気ガス再循環装
置が正常に作動していないと判定した時にはイン
ジケータランプ６０を点灯させるようになつてい
る。

次に第２図に示されたフローチヤートを参照し
て本考案によるダイアグノーシス装置の作動につ
いて説明する。

内燃機関１のイグニツシヨンスイツチがオン状
態となると、先ずステツプ101に於てインジケー
タランプ６０をオフ状態とする信号の出力が行わ
れ、次にステツプ102とステツプ103に於てメモリ
５２のカウント値ＸとＹの各々をクリアすること
が行われる。上述のステツプ101〜103はイグニツ
シヨンスイツチがオフ状態よりオン状態になつた
時にのみ、即ち機関始動時のみ実行され、その後
は機関の再始動が行われるまで行われない。

ステツプ200より排気ガス再循環のダイアグ実
施ルーチンが開始される。このルーチンは所定時
間毎、例えば0.5秒毎の繰り返し割り込みルーチ
ンとして実行されればよい。

ステツプ200に於ては、インジケータランプ６
０がオン状態であるか否かの判別が行われる。イ
ンジケータランプ６０がオン状態である時は既に
排気ガス再循環装置の故障判定が行われた時であ
り、この時にはステツプ216へ進み、これに対し
インジケータランプ６０がオン状態でない時には
ステツプ201へ進む。

ステツプ201に於ては、水温センサ５７より冷
却水温度Twを取り込むことが行われる。

ステツプ202に於ては、水温センサ５７により
検出された冷却水温度Twが所定値Ａ℃、例えば
70℃以上であるか否かの判別が行われる。冷却水
温度が所定値以上である時にはステツプ203へ進
み、これに対し冷却水温度が所定値以上でない時
にはステツプ216へ進む。

ステツプ203に於ては、回転数センサ５６より
内燃機関１の回転数Neを取り込むことが行われ
る。

ステツプ204に於ては、回転数センサ５６によ
り検出された内燃機関１の回転数Neが第一の所
定値N₁、例えば2500rpm以上で、しかも第二の
所定値N₂、例えば3500rpm以下であるか否かの
判別が行われる。N₁＜Ne＜N₂である時にはステ
ツプ205へ進み、そうでない時にはステツプ216へ
進む。

ステツプ205に於ては、回転数センサ５６によ
り検出された回転数Neとエアフロメータ５８に
より検出された吸入空気流量ＱよりＱ／Ｎを取り
込むことが行われる。

ステツプ206に於ては、Ｑ／Ｎが下限値Ｂ、例
えば0.3／rev以上で、しかも上限値Ｃ、例えば
0.5／rev以下であるか否かの判別が行われる。
Ｂ＜（Ｑ／Ｎ）＜Ｃである時はステツプ207へ進み、
そうでない時にはステツプ216へ進む。

ステツプ201〜ステツプ206は安定した最大流量
にて排気ガス再循環が行われる運転域であるか否
かの判定を行つている。

ステツプ207に於ては、メモリ５２のカウント
値Ｘを一つアツプカウントすることが行われる。
このカウント値Ｘは排気ガス再循環が行われる運
転域であることを判定した回数を示すことにな
る。

ステツプ208に於ては、カウント値Ｘが予め定
められた所定値Ｄ、例えば60であるか否かの判別
が行われる。Ｘ＝Ｄである時はステツプ209へ進
み、Ｘ＝Ｄでない時にはステツプ216へ進む。例
えばEGRダイアグ実施ルーチンが0.5秒毎に実行
されるとし、Ｄ＝60とすれば、60×0.5秒で、30
秒間に亙つて最大流量にて排気ガス再循環が行わ
れるべき状態が続いた時にはステツプ209へ進む。
これは排気ガス再循環通路内温度の検出がより正
しく行われるようにするためである。

ステツプ209に於ては、メモリ５２のカウント
値Ｘを０にリセツトすることが行われる。

ステツプ210に於ては、第二の温度センサ５９
ｂより排気ガス通路内温度Texを取り込み、また
ステツプ211に於ては、第一の温度センサ５９ａ
より排気ガス再循環通路内温度Tegrを取り込む
ことが行われる。

ステツプ212に於ては、排気ガス再循環通路内
温度Tegrと排気ガス通路内温度Texとの比
Tegr／Texが所定値Ｅ、例えば0.3より小さいか
否かの判別が行われる。

Tegr／Texは、第３図に示されている如く、
排気ガス再循環流量の増大に応じて増大し、
EGR率が10％程度であつて最大流量にて排気ガ
ス再循環が行われている時は、0.5〜0.7程度にな
り、排気ガス再循環流量が少ない時程排気ガス再
循環通路に於ける放熱による排気ガス温度の低下
が顕著なものとなるから、排気ガス再循環流量が
少ない時程Tegr／Texは小さくなる。

従つてステツプ212に於て、（Tegr／Tex）＜Ｅ
である時は排気ガス再循環通路の目詰りにより所
定の最大流量にて排気ガス再循環が行われていな
いか、或いは何らかの原因により排気ガス再循環
が行われていない時であり、この時にはステツプ
213へ進む。

ステツプ213に於ては、メモリ５２のカウント
値Ｙを一つアツプカウントすることが行われる。
このカウント値Ｙは排気ガス再循環を行うべき運
転域であるにも拘らず導管１０を排気ガスが所定
流量をもつて流れていないと、即ち排気ガス再循
環が正常に行われていないと判定した回数を示す
ことになる。

ステツプ214に於ては、カウント値Ｙが予め定
められた所定値Ｆ、例えば５であるか否かの判別
が行われる。Ｙ＝Ｆである時にはステツプ215へ
進み、これに対しＹ＝Ｆでない時にはステツプ
216へ進む。

所定値Ｆは各々任意の設定定数であり、ダアグ
ノシスの感度を敏感にする場合には所定値Ｆを小
さい値とし、これに対しダイアグノーシスの感度
を下げる場合には所定値Ｆを大きい値にすればよ
い。

ステツプ215に於ては、インジケータランプ６
０を点灯することが行われる。このインジケータ
ランプ６０の点灯により使用者は排気ガス再循環
装置に故障が生じていることを知ることができ
る。インジケータランプ６０は内燃機関１のイグ
ニツシヨンスイツチがオフ状態のされない限り点
灯し続ける。

上述の如きフローチヤートに従つてダイアグノ
ーシス制御が行われることにより、排気ガス再循
環を行う運転域であるにも拘らず導管１０を排気
ガスが流れていなくて排気ガス再循環が行われて
いない時には排気ガス再循環装置が故障であると
判定してインジケータランプ６０を点灯すること
が行われる。

尚、エアフロメータ５８を備えていない内燃機
関に於ては、吸入空気流量Ｑに代えて吸気管圧力
センサ６１により吸入管圧力Pinを検出し、第４
図に示されている如く、Ｇ＜Pin＜Ｈである時に
ダイアグ判定が実行されるようになつていれば良
い。

第一及び第二の温度センサ５９ａ，５９ｂは熱
電温度計或いは抵抗温度計が良く、抵抗温度計の
場合は、第５図に示されている如く導管１０の外
表面に接着剤等により貼着されるシート状の金属
線抵抗温度計６２であつても良い。この場合には
熱伝導性の観点から導管１０は金属製であること
が好ましい。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について
詳細に説明したが、本考案は、これに限定される
ものではなく、本考案の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるダイアグノーシス装置を
組み込まれた排気ガス再循環装置の一つの実施例
を示す概略図、第２図は本考案によるダイアグノ
ーシス装置の作動を示すフローチヤート、第３図
は排気ガス再循環流量に対するTegr／Tex特性
を示すグラフ、第４図は本考案によるダイアグノ
ーシス装置の作動の他の一例を示すフローチヤー
ト、第５図は本考案によるダイアグノーシス装置
に用いられる温度センサの他の一つの実施例を示
す平面図である。 １……内燃機関、２……エアクリーナ、３……
吸気マニホールド、４……スロツトルバルブ、５
……燃焼室、６……排気マニホールド、７……排
気ガス取入ポート、８……排気ガス注入ポート、
９，１０……導管、２０……排気ガス再循環制御
弁、２１……入口ポート、２２……出口ポート、
２３……弁ポート、２４……弁要素、２５……ダ
イヤフラム装置、２６……ダイヤフラム、２７…
…ダイヤフラム室、２８……圧縮コイルばね、２
９……導管、３０……負圧制御弁、３１……導
管、３２……感温弁、３３……導管、３４……吸
気管負圧取出ポート、３５……弁ポート、３６…
…弁要素、３７……ダイヤフラム、３８……大気
開放室、３９……ダイヤフラム室、４０……圧縮
コイルばね、４１……導管、４２……オリフイ
ス、４３……圧力室、５０……マイクロコンピユ
ータ、５１……中央処理ユニツト、５２……メモ
リ、５３……入力ポート、５４……出力ポート、
５５……デイストリビユータ、５６……回転数セ
ンサ、５７……水温センサ、５８……エアフロメ
ータ、５９ａ……第一の温度センサ、５９ｂ……
第二の温度センサ、６０……インジケータラン
プ、６１……吸気管圧力センサ、６２……金属線
抵抗温度計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス再循環通路を開閉する排気ガス再循環
   制御弁と該排気ガス再循環通路の開閉を内燃機関
   の運転状態に応じて制御する排気ガス再循環制御
   手段とを有する排気ガス再循環装置のダイアグノ
   ーシス装置にして、前記排気ガス再循環制御手段
   内に前記排気ガス再循環制御弁を開くべき制御信
   号が発生していることを検出する第一の手段と、
   内燃機関の排気ガス通路内のガス温度を検出する
   第二の手段と、前記排気ガス再循環通路内のガス
   温度を検出する第三の手段と、前記第一の手段が
   前記制御信号の発生を検出している状態で前記第
   二の手段による排気ガス通路内ガス温度の検出値
   と前記第三の手段による排気ガス再循環通路内ガ
   ス温度の検出値の間に所定の条件を越える相違が
   あるとき排気ガス再循環装置が故障していると判
   定する故障判定手段とを有することを特徴とする
   排気ガス再循環装置のダイアグノーシス装置。