JPH074320A - 排気ガス還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス還流装置（ＥＧＲ）の異常判定を正
確に行うこと。 【構成】 制御回路８は、まず、ＥＧＲバルブ１３を開
から閉へ、または、閉から開へと変化させるようにステ
ップモータ１５を制御し、吸気管圧力センサ２によりこ
のときの圧力の変化量を検出する。次に、この圧力の変
化量が所定値以上であるかを判定する。この変化量が所
定値以上のときには正常と判定し、変化量が所定値未満
のときは、ＥＧＲバルブ１３の開度を大きくしてから、
再び、ＥＧＲバルブ１３を開から閉へ、または、閉から
開へと変化させるようにステップモータ１５を制御し、
吸気管圧力センサ２により圧力の変化量を検出する。こ
こで、この変化量が所定値以上であれば正常と、所定値
未満であれば異常と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に自己診断装置を備
えた排気ガス還流制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の排気ガスの一部を再度
内燃機関の吸気管へ還流させる排気ガス還流装置（以
下、ＥＧＲとする）は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
_X ）を低減させる手段として、自動車用内燃機関等で広
く利用されている。ところで、ＥＧＲのバルブの作動不
良やＥＧＲ配管の不良によりＥＧＲに故障が生じた場合
には、ＮＯ_X が著しく増加しやすくなる。しかし、ＥＧ
Ｒの故障は運転性能自体に影響が少ないために運転者が
異常に気づきにくい。このため、ＮＯ_X を多量に排出
し、大気を汚染するおそれがある。

【０００３】この対策として、従来、ＥＧＲの故障を検
出する手段として、例えば、特開昭５６−６０９１２号
公報に記載されているように、ＥＧＲの配管に流量セン
サ等を設ける手段がある。しかし、上記従来の技術で
は、流量センサを必要とするため構成が複雑となり、さ
らに、コストアップをまねくという問題があった。これ
を解決するために、定常運転時にＥＧＲをオンからオフ
に切り替えたときの吸気管圧力の変化量（ΔＰ＝Ｐ_ON−
Ｐ_OFF ）を求めて、該圧力の変化量が所定値以下の場合
に異常と判定し、この結果を警告するものが特開昭６２
−５１７４６号公報で提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法で
は、ＥＧＲバルブを全開状態から全閉状態に変化させる
ため一時的にエミッションが悪化してしまう。さらに、
上記方法をＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲに用い
ると、定常運転時には低ＥＧＲ率で内燃機関を運転して
いる場合が多いので、異常判定のためにＥＧＲのバルブ
をオン，オフしても、吸気管圧力の変化量ΔＰが小さい
ため、ＥＧＲが異常であると誤検出する可能性がある。

【０００５】本発明は、エミッションの悪化を最小限に
抑えつつ、誤検出を防止することができ、しかも、構成
が簡単でコストも安価なＥＧＲ制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、図７に
示したように、内燃機関の排気ガスを吸気管へ還流させ
る還流管と、前記還流管を開閉する開閉手段と、前記吸
気管内を流れる空気の状態を検出する吸気状態検出手段
と、前記開閉手段を第１の開度とこの第１の開度より閉
じ側の第２の開度とに変化させる第１の制御手段と、前
記開閉手段を前記第１の制御手段により変化させたとき
に、前記吸気管内を流れる空気の状態の変化量を検出す
る第１の変化量検出手段と、前記第１の変化量検出手段
の検出結果が所定値未満であるかを判定する第１の判定
手段と、この第１の判定手段より前記第１の変化量検出
手段により検出された変化量が所定値未満であると判定
されたときには、前記第１の制御手段により変化させた
開度差より大きな開度差で前記開閉手段の開度を変化さ
せる第２の制御手段と、前記開閉手段を前記第２の制御
手段により変化させたときに、前記吸気管内を流れる空
気の状態の変化量を検出する第２の変化量検出手段と、
前記第２の変化量検出手段の検出結果が所定値未満であ
れば異常と判定する第２の判定手段とを備えることを特
徴とする排気ガス還流制御装置を提供する。

【０００７】

【作用】内燃機関の排気ガスを吸気管へ還流させる還流
管には、これを開閉する開閉手段が備えられている。ま
た、吸気管内にはこの中を流れる空気の状態を検出する
吸気状態検出手段が備えられている。そして、第１の制
御手段は、前記開閉手段を第１の開度とこの第１の開度
より閉じ側の第２の開度とに変化させる。このとき、第
１の変化量検出手段は、前記吸気管内を流れる空気の状
態の変化量を検出する。さらに、第１の判定手段は、前
記第１の変化量検出手段の検出結果が所定値未満である
かを判定する。

【０００８】また、第２の制御手段は、この第１の判定
手段より前記第１の変化量検出手段により検出された変
化量が所定値未満であると判定されたときに、前記第１
の制御手段により変化させた開度差より大きな開度差で
前記開閉手段の開度を変化させる。そして、第２の変化
量検出手段は、前記第２の制御手段により弁開度を変化
させたときに、前記吸気管内を流れる空気の状態の変化
量を検出する。この結果、前記第２の変化量検出手段の
検出結果が所定値未満であれば、第２の判定手段は異常
と判定する。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の実施例に適用される内燃機
関（エンジン）とその制御系統の概略構成図を示したも
のである。図１において、１は６気筒の車両用エンジン
の１つのシリンダ、２はシリンダに接続されるインテー
クマニホールド３内の圧力を検出する吸気管圧力センサ
であって、半導体型の圧力センサにより構成される。４
はインテークマニホールド３の各シリンダ吸気ポート付
近に設けられた電磁作動式の燃料噴射弁、６はディスト
リビュータである。このディストリビュータ６のロータ
はエンジン回転数の１／２回転数で回転駆動され、内部
にはエンジン回転数、燃料噴射時期を示す信号と気筒判
別信号を出力する回転センサ７が配設される。

【００１０】９はスロットルバルブ、１０はスロットル
ポジションセンサ、１１はエンジンの冷却水温を検出す
るサーミスタ式の水温センサ、１２は吸入空気温度を検
出する吸気温センサである。１３はインテークマニホー
ルド３とエキゾーストマニホールド１６との間に接続さ
れた排気ガス循環路１７に装着された排気ガス再循環制
御用バルブ（以下、ＥＧＲバルブとする）であり、１５
はＥＧＲバルブ１３の開度を調節することによりＥＧＲ
率を制御するアクチュエータとしてのステップモータで
あり、３０はＥＧＲの異常を警告する警告ランプであ
る。

【００１１】また、ＥＧＲ率は、エンジン回転とエンジ
ン負荷とにより基本ステップを求め、エンジンの運転状
態に対応したステップ数だけステップモータを回転さ
せ、ＥＧＲバルブの開度を調節することにより適切に制
御される。図２はエンジンの燃料噴射量制御を行って空
燃比を制御する電子制御回路８と各センサなどのブロッ
ク図を示し、電子制御回路８とマイクロコンピュータと
を中心に構成される。

【００１２】制御回路８は、吸気管圧力センサ２，回転
センサ７，スロットルポジションセンサ１０，水温セン
サ１１，吸気温センサ１２からの各検出信号を取り込
み、これらの検出データに基づいて燃料噴射量を算出
し、燃料噴射弁４の開弁時間を制御して空燃比制御を行
う。１００は所定のプログラムによって演算処理を実行
するＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）、１０１は
ＭＰＵ１００に割り込み信号を出力する割り込み制御
部、１０２は回転センサ７からの回転角度信号をカウン
トし、エンジン回転速度を算出するカウンタ部、１０４
は吸気管圧力センサ２，水温センサ１１，吸気温センサ
１２からの検出信号（アナログ信号）を選択的に入力し
てデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。１０５
はプログラムや演算に使用するマップデータ等が予め記
憶された読み出し専用メモリであるＲＯＭ，１０６は書
き込み読み出し可能な不揮発性メモリであるＲＡＭであ
り、キースイッチのオフ後も記憶内容を保持する。

【００１３】１０７はステップモータ１５に接続された
出力ポート、１０８はレジスタを含む燃料噴射量（時
間）制御信号出力用の出力カウンタ部であって、ＭＰＵ
１００から送られる燃料噴射量データを入力し、このデ
ータに基づいて燃料噴射弁４の開弁時間を制御する制御
パルス信号のデューティ比を決定し、噴射量制御信号を
出力する。なお、出力用のカウンタ部１０８から出力さ
れる制御信号は電力増幅器１１０を介して各気筒毎の燃
料噴射弁４に印加される、また、上記制御回路８内にお
いて、ＭＰＵ１００，割り込みカウンタ部１０８はそれ
ぞれコモンバス１１１に接続され、必要なデータの転送
がＭＰＵ１００の指令により行われる。

【００１４】上記構成において、制御回路８において実
行されるＥＧＲ異常検出処理について、図３に示したフ
ローチャートにしたがって説明する。このフローチャー
トは所定時間毎に実行される。まず、ステップ３０１に
おいて、ＥＧＲ異常検出条件が成立しているかを判定す
る。この異常検出条件の判定は図４に示したフローチャ
ートに基づいて実行される。詳細は後述する。ステップ
３０１において条件が成立していないときにはこのルー
チンを抜ける。条件が成立しているときにはステップ３
０２に進む。

【００１５】ステップ３０２において、この時のＥＧＲ
率からＥＧＲ制御を停止したときに生じる吸気管圧力の
第１の変化量ΔＰ₁ を図５に示したフローチャートより
求める。図５については後述する。次にステップ３０３
に進み、ステップ３０２で求めた第１の変化量ΔＰ₁ が
所定値ｋ以上であるかを判定する。ここで、第１の変動
量ΔＰ₁ が所定値ｋ以上であればステップ３０８に進
み、ＥＧＲは正常であるとしてこのルーチンを抜ける。

【００１６】ステップ３０３で、第１の変動量ΔＰ₁ が
所定値ｋより小さかったときには、ステップ３０４に進
み、ＥＧＲ率をあげるために、エンジン回転数とエンジ
ン負荷とにより求められる基本ステップ量に所定ステッ
プオフセットしたステップ量をステップモータに制御信
号として送る。そして、次のステップ３０５で、この時
のＥＧＲ率からＥＧＲ制御を停止したときに生じる吸気
管圧力の第２の変化量ΔＰ₂ を図５のフローチャートを
実行することにより検出する。

【００１７】次のステップ３０６では、ステップ３０５
で求めた第２の変化量ΔＰ₂ が所定値ｋ以上であるかを
判定する。なお、このとき用いられる所定値は必ずしも
ｋである必要はなくｋ以外の値でもよい。ここで、第２
の変化量ΔＰ₂ が所定値ｋ以上であったときにはステッ
プ３０８に進み、ＥＧＲは正常であるとしてこのルーチ
ンを抜ける。第２の変化量ΔＰ₂が所定値ｋ未満であっ
たときにはステップ３０７に進み、ＥＧＲに異常がある
としてからこのルーチンを抜ける。

【００１８】以上の処理により、ＥＧＲ作動時の吸気管
圧力とＥＧＲ停止時の吸気管圧力との間に差がなく、Ｅ
ＧＲが正常であると判定されなかったときには、ＥＧＲ
率を高くする。そして、再びＥＧＲ率を高くしたときの
ＥＧＲ作動時の吸気管圧力とＥＧＲ停止時の吸気管圧力
との差を検出し、両者間に差がないときにはＥＧＲに異
常が生じていると判定することができる。

【００１９】次に、異常検出条件判定処理を、図４に示
したフローチャートにしたがって説明する。まず、ステ
ップ４０１において、ＥＧＲ制御中であるかを判定す
る。ＥＧＲ制御中であればステップ４０２に進む。ステ
ップ４０２ではエンジン回転数ＮｅがＮ₁ （例えば本実
施例では、１０００ｒｐｍ）＜Ｎｅ＜Ｎ₂ （２５００）
の関係を満たしているかを判定する。エンジン回転数Ｎ
ｅがこの条件を満たしているときにはステップ４０３に
進む。

【００２０】ステップ４０３では吸気管圧力Ｐ_m が、Ｐ
₃ （２５０ｍｍＨｇ）＜Ｐ_m ＜Ｐ₄（６００ｍｍＨｇ）
の関係を満たしているかを判定する。吸気管圧力Ｐ_m が
この条件を満たしているときには次のステップ４０４に
進む。ステップ４０４では大気圧Ｐ_A があらかじめ定め
られている所定値Ｐ₅ （７００ｍｍＨｇ）より大きいか
を判定する。大きければ、ステップ４０５に進む。さら
に、ステップ４０５では、所定期間内の吸気管圧力の変
化量ΔＰ_m を検出して、この値があらかじめ定められて
いる所定値Ｐ₆ （１００ｍｍＨｇ）より小さいかを判定
する。小さければ図３のステップ３０２に進み、ＥＧＲ
異常検出を行う。

【００２１】以上に述べた条件のうち、一つでも当ては
まらないものがあるときには、良好にＥＧＲの異常検出
が行われない運転状態にあるとして、ＥＧＲ異常検出を
行わずにこのルーチンを抜ける。次に、図３のステップ
３０２，ステップ３０４において吸気管圧力変動量ΔＰ
₁ ，ΔＰ₂ を検出するときに実行される処理を図５に示
したフローチャートにしたがって説明する。このフロー
チャートは、図４で示した異常検出条件判定ルーチンに
より、異常検出条件が成立していると判定されたときに
所定時間毎に実行される。さらに、このフローチャート
の実行中に検出条件からはずれたときには、ＥＧＲバル
ブ１３の開度等をこのフローチャート実行前の状態に戻
し（例えば、ＥＧＲ制御を停止しているときには、ＥＧ
Ｒ制御を開始する）、カウンタＣ₁をクリアしてから処
理を終了する。

【００２２】まず、ステップ５０１において、カウンタ
Ｃ₁ の値が所定時間ｔ₁ （本実施例では０秒）であるか
を判定する。所定時間ｔ₁ でなかったときにはステップ
５０３に進む。所定時間ｔ₁ であればテップ５０２に進
む。そしてステップ５０２において、この時の吸気管圧
力Ｐ_aON を読み込み、ステップ５０３に進む。ステップ
５０３ではカウンタＣ₂ の値が所定時間ｔ₂ （本実施例
では１秒）であるかを判定する。所定時間ｔ₂ でなかっ
たときにはステップ５０５に進む。所定時間ｔ₂ であれ
ばテップ５０４に進む。そしてステップ５０４におい
て、この時の吸気管圧力Ｐ_bON を読み込み、ステップ５
０５に進む。

【００２３】ステップ５０５では、Ｐ_aON とＰ_bON とが
ほぼ等しいかを判定する。これは誤検出を防ぐために、
所定時間内に吸気管圧力が変化しているときには異常判
定を行わないようにするための処理である。よって、こ
こで等しくないと判定されると、ステップ５０６におい
て、カウンタＣ₁ をクリアしてからステップ５０１に戻
り、以上の処理を繰り返す。ここで、ほぼ等しいと判定
されたときには、ステップ５０７以降の処理に進む。

【００２４】ステップ５０７ではＥＧＲ制御を停止させ
る。そして、ステップ５０８ではカウンタＣ₁ の値が所
定時間ｔ₃ （本実施例では２秒）であるかを判定する。
所定時間ｔ₃ でなかったときにはステップ５１１に進
む。所定時間ｔ₃ であればステップ５０９に進む。そし
てステップ５０９において、この時の吸気管圧力Ｐ_cOFF
を読み込み、ステップ５１０に進む。ステップ５１０で
は、再びＥＧＲ制御を開始し、ステップ５１１に進む。

【００２５】ステップ５１１では、カウンタＣ₁ の値が
所定時間ｔ₄ （本実施例では３秒）であるかを判定す
る。所定時間ｔ₄ でなかったときにはステップ５１５に
進み、カウンタＣ₁ を一つインクリメントしてこのルー
チンを抜ける。所定時間ｔ₄ であればテップ５１２に進
む。そしてステップ５１２において、この時の吸気管圧
力Ｐ_dON を読み込み、ステップ５１３に進む。ステップ
５１３では吸気管圧力変動量ΔＰ₁ ，またはΔＰ₂ を次
式より求める。

【００２６】

【数１】 そして、ステップ５１４に進む。ステップ５１４ではカ
ウンタＣ₁ をクリアし、このルーチンを抜ける。

【００２７】次に、以上の吸気管圧力変動量を検出する
処理を図６に示したタイムチャートにしたがって説明す
る。図６において、ＥＧＲ異常検出条件を満たしている
とき、まず、時間ｔ₁ において吸気管圧力Ｐ_aON を検出
する。そして、時間ｔ₁ から所定時間（１秒）経過した
時間ｔ₂ において吸気管圧力Ｐ_bON を検出する。Ｐ_bON
検出後、Ｐ_aON とＰ _bON とがほぼ等しいとき、ＥＧＲ制
御を停止する。次に、時間ｔ₃ （時間ｔ₁ から２秒経
過）において、吸気管圧力Ｐ_cOFFを検出する。さらに、
時間ｔ₁ から所定時間（３秒）経過した時間ｔ₄ におい
て、吸気管圧力Ｐ_dON を検出する。

【００２８】これらの検出結果より、吸気管圧力変動量
を数式１によって算出する。本実施例において、排気ガ
ス循環路１７が還流管に、ＥＧＲバルブ１３が開閉手段
に、ステップ５０７が第１の制御手段に、吸気管圧力セ
ンサ２が吸気状態検出手段に、ステップ３０２と１度目
に実行されるステップ５０４，ステップ５０７〜ステッ
プ５１３とが第１の変化量検出手段に、ステップ３０３
が第１の判定手段に、ステップ３０４が第２の制御手段
に、ステップ３０５と２度目に実行されるステップ５０
４，ステップ５０７〜ステップ５１３とが第２の変化量
検出手段に、ステップ３０６，ステップ３０７が第２の
判定手段にそれぞれ相当し、機能する。

【００２９】なお、本実施例において図３に示したフロ
ーチャートの実行周期および実行回数は、例えば、エン
ジン始動後からエンジン停止迄に１度、ＥＧＲの異常判
定が行われるまで、２０ｍｓ周期で行う等のエンジンの
運転状態に影響しない程度の実行周期，実行回数であれ
ばよい。さらに、本実施例では、吸気管圧力の変化量を
検出する方法として、ＥＧＲバルブ１３の開閉制御前後
の吸気管圧力の平均値と、ＥＧＲバルブ１３の閉制御時
の吸気管圧力との差を検出しているが、ＥＧＲバルブ１
３開制御時（閉制御前でも後でもよい）の吸気管圧力と
閉制御時との差を検出するようにしてもよい。また、本
実施例では、ＥＧＲバルブ１３を閉制御するときに全閉
状態にしているが、ステップモータにより所定の開度差
が生じるように閉弁側にＥＧＲバルブ１３を制御しても
よい。

【００３０】他にも、ＥＧＲバルブ１３の開制御時と閉
制御時との吸気管圧力の差が検出される方法であればよ
く、例えば、ＥＧＲ制御を行っていないときに所定開度
だけＥＧＲ弁を開き、全閉から開制御したときに生じる
吸気管圧力の差を検出し、このとき、差が検出されなか
ったときにはさらに開度を大きくして、同様に吸気管圧
力の差を検出するようにしてもよい。

【００３１】また、その他の実施例として、上記実施例
では、インテークマニホールド３に吸気管圧力センサ４
を備え、ＥＧＲ系の異常検出を吸気管圧力Ｐ_m のＥＧＲ
の作動状態の変化に基づく変化により行っていたが、ス
ロットルバルブ９の上流に空気量Ｑを検出するエアフロ
メータを吸気管圧力センサ４に変えて設け、エアフロメ
ータで検出される空気量ＱのＥＧＲの作動状態の変化に
基づく変化により、ＥＧＲ系の異常検出を行ってもよ
い。

【００３２】同様に、ＥＧＲ配管の吸気管との合流部の
下流に温度センサを設けているようなシステムでは、温
度センサにより検出される温度のＥＧＲの作動状態の変
化に基づく変化によりＥＧＲ系の異常検出を行ってもよ
い。

【００３３】

【発明の効果】以上の構成を採ることにより、本発明に
よれば、ＥＧＲが正常に作動しているときには、ほとん
どの場合、第１の判定手段により正常であることが検出
できる。しかしながら、ＥＧＲ異常検出時に行われてい
るＥＧＲ率が小さく、正常であるにもかかわらず、第１
の判定手段で正常でないと判定されたときには、ＥＧＲ
率を大きくしてから、もう一度、第２の判定手段により
異常検出を行うので、少なくともこのときに、正常であ
ると判定される。これにより、ＥＧＲが正常であるにも
かかわらず、異常と判定されることを防ぐことができ
る。

【００３４】また、ＥＧＲが異常であったときは当然の
ことながら、第２の判定手段で、異常であると確実に検
出できる。さらに、本発明では、第１の判定手段で正常
であると判定されなかったときにのみ、ＥＧＲ率をあげ
て再判定するので、むやみにＥＧＲ率を変更することに
より生じる排気ガスの悪化を最小限に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いた内燃機関およびその
周辺機器の構成を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例に用いた制御回路の構成を示
すブロック図である。

【図３】本実施例に用いた制御回路において実行される
ＥＧＲの異常検出処理を示したフローチャートである。

【図４】本実施例に用いた制御回路において実行される
ＥＧＲの異常検出条件判定ルーチンを示したフローチャ
ートである。

【図５】本実施例に用いた制御回路において実行される
吸気管圧力変動量ΔＰ₁ ，ΔＰ ₂ を検出するフローチャ
ートである。

【図６】本実施例において、吸気管圧力変動量を検出す
るときの処理を示したタイムチャートである。

【図７】本発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

２ 吸気管圧力センサ ３ インテークマニホールド ８ 制御回路 １３ ＥＧＲバルブ １５ ステップモータ １７ 排気ガス循環路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガスを吸気管へ還流させ
   る還流管と、 前記還流管を開閉する開閉手段と、 前記吸気管内を流れる空気の状態を検出する吸気状態検
   出手段と、 前記開閉手段を第１の開度とこの第１の開度より閉じ側
   の第２の開度とに変化させる第１の制御手段と、 前記開閉手段を前記第１の制御手段により変化させたと
   きに、前記吸気管内を流れる空気の状態の変化量を検出
   する第１の変化量検出手段と、 前記第１の変化量検出手段の検出結果が所定値未満であ
   るかを判定する第１の判定手段と、 この第１の判定手段より前記第１の変化量検出手段によ
   り検出された変化量が所定値未満であると判定されたと
   きには、前記第１の制御手段により変化させた開度差よ
   り大きな開度差で、前記開閉手段の開度を変化させる第
   ２の制御手段と、 前記開閉手段を前記第２の制御手段により変化させたと
   きに、前記吸気管内を流れる空気の状態の変化量を検出
   する第２の変化量検出手段と、 前記第２の変化量検出手段の検出結果が所定値未満であ
   れば異常と判定する第２の判定手段とを備えることを特
   徴とする排気ガス還流制御装置。
2. 【請求項２】前記吸気状態検出手段は、前記吸気管を流
   れる空気量と、前記吸気管内の圧力と、前記吸気管内の
   温度との少なくとも一つを検出することを特徴とする排
   気ガス還流制御装置。