JPH0882253A

JPH0882253A - 排気ガス還流装置の故障診断方法

Info

Publication number: JPH0882253A
Application number: JP6220304A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Koyanagi; 裕小柳
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】誤診断をなくし、高い精度で、しかも確実に
ＥＧＲ制御系の診断を行うことができるようにする。【構成】診断条件成立時に、ＥＧＲＯＮ時のスロッ
トル弁下流の吸入管圧力Ｐiを所定時間内で複数回計測
し（Ｓ４）、平均値ＰONを求め（Ｓ６）、次にＥＧＲ
をＯＦＦさせ（Ｓ７）、このときの吸入管圧力Ｐiを所
定時間内で複数回計測して（Ｓ８）、平均値ＰOFFを求
め（Ｓ９）、両平均値ＰON，ＰOFFの差から診断値ＰAVE
を算出する（Ｓ１０）。そして、この診断値ＰAVEと、
運転条件に基づいてマップを参照することにより設定し
た正常状態判定領域を特定する判定値Ｐlow，Ｐhighと
を比較し（Ｓ１２）、この診断値ＰAVEが正常状態判定
領域内にある場合、ＥＧＲ制御系は正常に動作している
と判断し（Ｓ１３）、また上記診断値ＰAVEが正常状態
判定値から外れている場合には、上記ＥＧＲ制御系が故
障していると判断し（Ｓ１４）、警報表示し（Ｓ１
５）、ドライバに故障を知らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスを吸入管へ還
流する還流管の流路開時と流路閉時とにおけるスロット
ル弁下流の吸入管差圧に基づいて故障か否かを判断する
排気ガス還流装置の故障診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ガソリンエンジンでは、ＮＯ
x（窒素酸化物）排出量の低減を目的として排気ガス還
流（ＥＧＲ）装置が広く採用されいる。この種のＥＧＲ
装置では、排気ガスの一部を還流管を介して吸入管に還
流させることで、混合気中に不活性成分を増加させて燃
焼温度を低下させようとするもので有るため、上記還流
管が閉塞したり、或は、この還流管に介装したＥＧＲ制
御弁の動作不良等、ＥＧＲ制御系に故障が生じると、空
燃比に変調を来す等の不具合が生じ、その結果、燃焼が
不安定化し、排気エミッションの悪化を招くことにな
る。

【０００３】従来、この種のＥＧＲ制御系の動作不良を
検出する手段として、例えば、特開昭６３−８８２６０
号公報には、スロットル弁下流の吸入管内の圧力変化を
検出して、ＥＧＲ制御系が故障しているかを判断する技
術が開示されている。すなわち、この先行技術では、診
断条件が成立しているとき、まず、ＥＧＲ弁が開弁して
いるときの上記スロットル弁下流の吸入管圧力ＰON1を
検出し、次いで、上記ＥＧＲ弁を閉弁し、所定時間経過
後に吸入管圧力ＰOFFを検出した後、再び上記ＥＧＲ弁
を開弁する。そして、所定時間経過後に、吸入管圧力Ｐ
ON2を検出し、上記吸入管圧力ＰON1，ＰON2の平均値
と、上記吸入管圧力ＰOFFとの差圧ΔＰを算出し（ΔＰ
＝{(ＰON1＋ＰON2)／２}−ＰOFF）、この差圧ΔＰが、
設定値以内の場合には、ＥＧＲ制御系が故障と判断する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術では、診断領域として、ＥＧＲ領域よりも厳しい条件
（エンジン回転数が所定値以内、吸入管圧力が所定圧力
の範囲以内で、且つ大気圧が所定値以上）を付加して、
正確に故障診断が行えるようにすると共に、運転条件が
変動したときには、故障診断を解除できるようにしてい
る。

【０００５】しかし、診断領域が厳しいため、運転条件
が変動すると直ちに故障診断が中止されてしまい、ＥＧ
Ｒ制御系に対する故障診断の機会が著しく減少し、相対
的に診断結果の信憑性が損われる。

【０００６】また、ＥＧＲ制御系の故障を判断する際の
設定値が固定された値であるため、幅広い運転条件下で
故障診断を行うには精度的に限界が有る。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、診断の機会を減少することなく、運転条件の変化に
よる誤診断を減少させて診断精度の向上を図ることがで
き、しかも幅の広い運転条件下で確実な診断を行うこと
のできる排気ガス還流装置の故障診断方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による排気ガス還流装置の故障診断方法は、排気
管とスロットル弁下流の吸入管とを連通する還流管から
の排気ガス還流量をエンジン運転条件に応じて制御する
排気ガス還流装置において、エンジン運転条件に基づい
て診断実行条件が成立しているかを判断し、診断実行条
件が成立しているとき、上記還流管の流路開時における
上記スロットル弁下流の吸入管圧力を複数回計測して動
作時計測圧力平均値を求め、次いで上記還流管の流路閉
時における上記吸入管圧力を複数回検出して停止時計測
圧力平均値を求め、上記動作時計測圧力平均値と上記停
止時計測圧力平均値との差から診断値を算出し、この診
断値と現運転条件に基づいて設定した正常状態判定領域
とを比較し、この診断値が上記正常状態判定領域から外
れている場合にシステム故障と判断することを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明では、運転条件に基づいて診断実行条
件成立かを判断し、診断実行条件成立と判断した場合、
まず排気管とスロットル弁下流の吸入管とを連通する還
流管の流路を開き、或はこの還流管の流路が既に開いて
いるときはそのままの状態で、スロットル弁下流に発生
している吸入管圧力を複数回計測して動作時計測圧力平
均値を算出し、次いで、上記還流管の流路を閉じ、この
ときの上記吸入管圧力を複数回計測して停止時計測圧力
平均値を算出し、この両計測圧力平均値の差から診断値
を算出する。一方、エンジン運転条件に基づいてマップ
参照等により正常状態判定領域を設定し、この正常状態
判定領域に上記診断値が収っているかを判断し、収って
いる場合には、ＥＧＲ制御系が正常に動作していると判
断し、また、診断値が正常状態判定領域から外れている
場合には、ＥＧＲ制御系に故障が生じていると判断す
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１１】図２の符号１はエンジンで、図においては
水平対向エンジンを示す。このエンジン１のシリンダヘ
ッド２に形成された吸入ポート２ａにインテークマニホ
ルド３を介して吸入管４が連通されている。一方、排気
ポート２ｂにはエキゾーストマニホルド５を介して排気
管６が連通され、この排気管６の上流端に触媒コンバー
タ７が介装され、下流端にはマフラ８が取付けられてい
る。

【００１２】また、上記吸入管４の上流の空気取入れ口
側にエアークリーナ９が取付けられ、中途にスロットル
弁１０が介装されている。さらに、この吸入管４の上記
スロットル弁１０の下流にエアーチャンバ１１が形成さ
れ、このエアーチャンバ１１に上記インテークマニホル
ド３が連通されている。

【００１３】また、上記吸入管４には、上記スロットル
弁１０をバイパスするエアーバイパス通路１２が接続さ
れており、このエアーバイパス通路１２にＩＳＣ（アイ
ドルスピードコントロール）弁１３が介装されている。
さらに、上記インテークマニホルド３の下流端に、イン
ジェクタ１４が各気筒に対応して配設されている。ま
た、上記シリンダヘッド２に、その先端を各気筒の燃焼
室に臨ませた点火プラグ１５が取付けられ、この点火プ
ラグ１５がイグナイタ１６に接続されている。

【００１４】次に、センサ類の配列について説明する。
上記エンジン１のクランクシャフト１ｂに連設するクラ
ンクロータ１７に、このクランクロータ１７の外周に形
成した突起を検出するクランク角センサ２１が対設され
ている。一方、カムシャフト１ｃに連設するカムロータ
１８に、このカムロータ１８の外周に形成された突起を
検出するカム角センサ２２が対設されている。

【００１５】また、上記エンジン１のシリンダブロック
１ａにノックセンサ２３が固設され、冷却水路１ｄには
冷却水温センサ２５が臨まされている。さらに、上記吸
入管４の上記エアークリーナ９の直下流に吸入空気量セ
ンサ２６が臨まされ、また、上記スロットル弁１０にス
ロットル開度センサ２７が連設され、さらに、上記エア
ーチャンバ１１に、吸入管圧力検出手段の一例である絶
対圧センサ等の圧力センサ２８が圧力通路１９を介して
連通されている。なお、上記圧力通路１９には、圧力切
換ソレノイド弁２０が介装されており、この圧力切換弁
２０の切換動作により、上記圧力センサ２８では、上記
エアーチャンバ１１内の吸入管圧力と大気圧とを選択的
に検出する。

【００１６】また、上記エキゾーストマニホルド５の上
記排気管６に接続する集合部には、０2センサ２９が臨
まされている。

【００１７】ところで、符号３１はＥＧＲ（排気ガス還
流）制御系で、このＥＧＲ制御系３１の還流管３２の一
端が上記シリンダヘッド２に形成した少なくとも１つの
排気ポート２ｂに連通され、他端が上記エアーチャンバ
１１に連通されている。また、この還流管３２の中途に
ＥＧＲ弁３３の弁体３３ａが介装されている。このＥＧ
Ｒ弁３３はダイヤフラム式であり、このＥＧＲ弁３３の
動作室が上記吸入管４の上記スロットル弁１０の直下流
に制御圧通路３４を介して連通されている。さらに、こ
の制御圧通路３４にＥＧＲカット用ソレノイド弁３５が
介装され、このＥＧＲカット用ソレノイド弁３５の開閉
制御により、ＥＧＲ量が適宜設定される。

【００１８】一方、図３には、上記エンジン１の燃料噴
射量、点火時期等を制御すると共に、故障診断機能を備
えた制御装置４０が示されている。

【００１９】この制御装置４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ
４２、ＲＡＭ４３、バックアップＲＡＭ４４、及びＩ／
Ｏインターフェース４５がバスラインを介して互いに接
続されるマイクロコンピュータを中心として構成されて
いる。

【００２０】また、上記制御装置４０には定電圧回路４
６が内蔵されており、この定電圧回路４６は、ＥＣＵリ
レー４８のリレー接点を介してバッテリ４９に接続され
ており、ＥＣＵリレー４８のリレーコイルがイグニッシ
ョンスイッチ５０を介してバッテリ４９に接続されてい
る。上記定電圧回路４６は、上記イグニッションスイッ
チ５０がＯＮされ、上記ＥＣＵリレー４８の接点が閉と
なったとき、上記バッテリ４９の電圧を安定化して制御
装置４０の各部に供給する。また、上記バックアップＲ
ＡＭ４４には、バッテリ４９が上記定電圧回路４６を介
して直接接続されており、上記イグニッションスイッチ
５０のＯＮ，ＯＦＦに拘らず常時バックアップ用電源が
供給される。

【００２１】また、上記Ｉ／Ｏインターフェース４５の
入力ポートには、バッテリ４９が接続されて、バッテリ
電圧がモニタされるとともに、圧力センサ２８、車速セ
ンサ５２、吸入空気量センサ２６、スロットル開度セン
サ２７、ノックセンサ２３、冷却水温センサ２５、Ｏ2
センサ２９、クランク角センサ２１、カム角センサ２２
が接続されている。

【００２２】一方、上記Ｉ／Ｏインターフェース４５の
出力ポートには、イグナイタ１６が接続され、さらに、
駆動回路４７を介して、上記バッテリ４９から駆動用電
源が供給される圧力切換ソレノイド弁２０、ＥＧＲカッ
ト用ソレノイド弁３５、ＩＳＣ弁１３、インジェクタ１
４、及びシステム故障を表示するＭＩＬランプ５１が接
続されている。

【００２３】なお、上記バックアップＲＡＭ４４には、
故障が発生したときその故障内容を示すトラブルデータ
等が格納され、イグニッションスイッチ５０がＯＦＦさ
れた後もデータが保持される。このトラブルデータは、
上記制御装置４０にコネクタ５７を介して接続する故障
診断装置（セレクトモニタ）５６にて読出すことができ
る。

【００２４】次に、ＥＧＲ制御系３１の動作について簡
単に説明する。上記制御装置４０では、各センサ類から
の出力値に基づいてＥＧＲ条件が成立しているかを判断
し、ＥＧＲ条件が成立しているときには、上記ＥＧＲカ
ット用ソレノイド弁３５をＯＮして、このＥＧＲカット
用ソレノイド弁３５を開弁させ、ＥＧＲカット用ソレノ
イド弁３５の大気圧ポートを閉じ、制御圧通路３４を連
通させる。すると、スロットル弁１０下流の負圧が制御
圧通路３４を介してＥＧＲ弁３３の動作室に導入され、
このＥＧＲ弁３３の弁体３３ａが上記還流管３２の流路
を上記スロットル弁１０の下流に生じる吸入管圧力（負
圧）に応じて開弁させる。その結果、上記エアーチャン
バ１１には、上記吸入管圧力に応じた量の排気ガスが還
流される。

【００２５】一方、エンジン運転条件がＥＧＲ条件不成
立と判断して、上記ＥＧＲカット用ソレノイド弁３５を
ＯＦＦにして上記制御圧通路３４を閉弁すると、上記Ｅ
ＧＲ弁３３の動作室に大気圧が導入され、上記ＥＧＲ弁
３３の弁体３３ａが動作室内に介装されたスプリングの
付勢力により上記還流管３２の流路を閉塞して、ＥＧＲ
がカットされる。

【００２６】ところで、上記ＥＧＲ弁３３が開弁（ＥＧ
ＲＯＮ）すると、上記エアーチャンバ１１に排気ガス
の一部が還流されるため、圧力センサ２８で検出される
吸入管圧力（絶対圧）Ｐは、ＥＧＲ弁３３が閉弁（ＥＧ
ＲＯＦＦ）時に比べて高い値を示す。本実施例では、
ＥＧＲがＯＮ或はＯＦＦ時の上記エアーチャンバ１１内
の圧力変化を検出して、ＥＧＲ制御系３１が正常に動作
しているか、或は故障かを判断する。

【００２７】以下、上記制御装置４０により実行される
ＥＧＲ制御系３１に対する故障診断手順について、図１
のフローチャートに示すＥＧＲ故障診断ルーチンに従っ
て説明する。

【００２８】このルーチンはイグニッションスイッチ５
０をＯＮ後、所定時間毎に開始され、まずステップＳ１
で、冷却水温、車速、エンジン回転数、エンジン負荷等
によって特定される現エンジン運転状態と予め設定した
基準値とを比較し、現エンジン運転状態が診断実行条件
を満足しているかを判断する。そして、満足している場
合には、ステップＳ２へ進み、また満足していない場合
には、故障診断を実行することなく、そのままルーチン
を抜ける。

【００２９】上記ステップＳ１で、診断実行条件成立と
判断してステップＳ２へ進むと、ＥＧＲがＯＮかをＥＧ
Ｒカット用ソレノイド弁３５に対する出力値から判断
し、ＥＧＲがＯＦＦの場合、すなわち、ＥＧＲカット用
ソレノイド弁３５が閉弁状態のときには、ステップＳ３
でＥＧＲをＯＮ（ＥＧＲカット用ソレノイド弁３５を開
弁）させた後ステップＳ４へ進む。一方、ＥＧＲがＯＮ
の場合には、ステップＳ４へジャンプする。すなわち、
本実施例では、診断実行条件が成立している場合には、
このＥＧＲ故障診断ルーチンが、ＥＧＲ制御に優先して
実行される。

【００３０】上記ステップＳ４では、圧力センサ２８の
出力値に基づいて、吸入管圧力Ｐを所定時間内に複数回
計測し、その計測値をＲＡＭ４３に格納する。また、ス
テップＳ５では、エンジン回転数Ｎe、基本燃料噴射量
ＴP、スロットル開度ＴＨV等、運転条件を特定するパラ
メータを検出し、ＲＡＭ４３に格納する。

【００３１】次いで、ステップＳ６で、上記ＲＡＭ４３
に格納されている吸入管圧力Ｐi(i=1…n)を読込み、こ
の吸入管圧力Ｐiを平均化処理して動作時計測圧力平均
値ＰONを求める。吸入管圧力Ｐを平均化処理すること
で、脈動圧等の不規則因子が排除され、計測精度が高く
なる。

【００３２】次いで、ステップＳ７へ進むと、ＥＧＲを
一旦、ＯＦＦ（ＥＧＲカット用ソレノイド弁３５を閉
弁）し、次いで、所定時間経過後に、ステップＳ８へ進
み、上記圧力センサ２８の出力値に基づいて、吸入管圧
力Ｐを所定時間内に複数回計測し、その計測値をＲＡＭ
４３に格納する。

【００３３】次いで、ステップＳ９で、ＥＧＲＯＦＦ
時の吸入管圧力Ｐi(i=1…n)を平均化処理して停止時計
測圧力平均値ＰOFFを求める。吸入管圧力Ｐを平均化処
理することで、上述と同様、脈動圧等の不規則因子が排
除され、計測精度が高くなる。

【００３４】その後、ステップＳ１０で、上記動作時計
測圧力平均値ＰONと、上記停止時計測圧力平均値ＰOFF
との差から、診断値ＰAVEを求める。

【００３５】次いで、ステップＳ１１で、運転条件に基
づき各判定値マップを補間計算付で参照して、低流量側
判定値Ｐlowと高流量側判定値Ｐhighとを設定する。図
４に示すように、各判定値マップには、エンジン回転数
Ｎeと基本燃料噴射量Ｔpをパラメータとして予め実験な
どから求めた値が格納されている。

【００３６】なお、図５に示すように、低流量側判定値
Ｐlowは、ＥＧＲ過少流量側のスライスレベルで、高流
量側判定値Ｐhighは、ＥＧＲ過大流量側のスライスレベ
ルであり、後述のステップＳ１２で、上記両判定値Ｐlo
w，Ｐhighで特定される正常状態判定領域に、上記診断
値ＰAVEが収っている場合には、ＥＧＲ制御系３１は正
常に動作していると判断される。

【００３７】そして、ステップＳ１２で、上記平均値Ｐ
AVEが上記低流量側判定値Ｐlowと高流量側判定値Ｐhigh
との間に収っているかを判断し、Ｐlow≦ＰAVE≦Ｐhigh
の場合、ＥＧＲが正常に作動していると判断し、ステッ
プＳ１３で、ＥＧＲ診断フラグＦＬＧEGRをセットした
後、ステップＳ１６へ進み、プログラムをＥＧＲ通常制
御に復帰させた後、ルーチンを抜ける。

【００３８】一方、上記ステップＳ１２で、ＰAVE＜Ｐl
ow、或はＰhigh＜ＰAVEと判断された場合には、ステッ
プＳ１４へ進み、上記ＥＧＲ診断フラグＦＬＧEGRをク
リアし、このＥＧＲ診断フラグＦＬＧEGRの値を、診断
時の運転領域等、必要な情報と共に、バックアップＲＡ
Ｍ４４に格納する。

【００３９】次いで、ステップＳ１５で、ＭＩＬランプ
５１を点灯させてドライバにＥＧＲ制御系の故障を知ら
せた後、ステップＳ１６で、プログラムをＥＧＲ通常制
御に復帰させた後、ルーチンを抜ける。

【００４０】サービス工場では、制御装置４０にセレク
トモニタ５６を接続して上記バックアップＲＡＭ４４に
格納されているＥＧＲ診断フラグＦＬＧEGRの値を読込
むことで、ＧＥＲ制御系３１が故障しているか否かを、
簡単に判別することができる。

【００４１】なお、上述したＥＧＲ故障診断ルーチンに
要する演算時間は僅かであるため、診断中は、運転条件
が大きく変化することはなく、誤診断が防止され、また
ＥＧＲ通常制御に影響を及ぼすこともない。

【００４２】また、本発明は上記実施例に限るものでは
なく、例えば、上記ステップＳ９で停止時計測圧力平均
値ＰOFFを算出した後、ＥＧＲを再度ＯＮさせ、このと
きの吸入管圧力Ｐを所定時間内に複数回計測し、その平
均値ＰON2を算出し、この平均値ＰON2を含めた診断値Ｐ
AVEを次式から算出するようにしても良い。この場合、
ＰON1は、最初に算出した動作時計測圧力平均値ＰONで
ある。

【００４３】ＰAVE＝［(ＰON1＋ＰON2）／２］−ＰOFF さらに、上述のＥＧＲ故障診断ルーチンに、診断中止条
件を選択的に設定するようにしても良い。この診断中止
条件としては、 (1)診断開始時のスロットル開度、或はエンジン回転数
等の運転条件に対して、診断中の運転条件が所定値以
上、変化した場合、計測を中止し、且つ計測したデータ
を破棄する。

【００４４】(2)診断開始前、或は診断終了後に大気圧
を計測し、この値とＥＧＲＯＮ時、及びＥＧＲＯＦＦ
時に計測した各吸入管圧力Ｐiとの差が所定値以下のと
きには、今回の診断結果を破棄する。

【００４５】(3)診断中にスロットル開度を計測し、所
定時間毎のスロットル開度変化量が所定値以上を示した
ときには、診断を中止する。

【００４６】(4)吸入管圧力Ｐiを計測中の平均基本燃料
噴射量と、ＥＧＲＯＮ時とＥＧＲＯＦＦ時とに算出し
た基本燃料噴射量の平均値とを比較し、この両基本燃料
噴射量の平均値の差が所定値以上の場合には、診断を中
止する。

【００４７】(5)ＥＧＲのＯＮ／ＯＦＦを複数回実行
し、ＯＮ時の各計測値とＯＦＦ時の各計測値とを比較
し、この両者の差が所定値以上の場合には、診断結果を
破棄する。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
診断時の吸入管圧力を複数回計測して、その平均値か
ら、診断対象となる診断値を求めるようにしたので、一
時的な圧力変化による誤診断を未然に防止することがで
きる。

【００４９】ＥＧＲ制御系が正常に作動しているか、故
障しているかを判断する際の基準となる正常状態判定領
域を運転条件に基づいて設定しているので、幅の広い運
転条件下で、確実な診断を行うことができる。

【００５０】さらに、一連の動作として還流管の流路を
開閉させ、このときの流路開時と流路閉時の吸入管圧力
を検出して、その変化量からＥＧＲ制御系の故障を診断
するようにしているので、診断時間が極めて短く、運転
条件の変化による誤診断を未然に防止することができる
ばかりでなく、診断の機会が相対的に増加し、しかも、
一時的な運転条件の変化の影響が受け難いため高い診断
精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＧＲ故障診断ルーチンを示すフローチャート

【図２】エンジン制御系の全体概略図

【図３】制御装置の回路図

【図４】正常状態判定領域を特定するマップの説明図

【図５】マップ参照により特定されるＥＧＲ正常領域と
ＥＧＲ故障領域との説明図

【符号の説明】

４吸入管６排気管１０スロットル弁３１ＥＧＲ制御系３２還流管Ｐ吸入管圧力ＰAVE 診断値Ｐlow，Ｐhigh 判定値ＰOFF 停止時計測圧力平均値ＰON 動作時計測圧力平均値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気管とスロットル弁下流の吸入管とを
連通する還流管からの排気ガス還流量をエンジン運転条
件に応じて制御する排気ガス還流装置において、エンジン運転条件に基づいて診断実行条件が成立してい
るかを判断し、診断実行条件が成立しているとき、上記還流管の流路開
時における上記スロットル弁下流の吸入管圧力を複数回
計測して動作時計測圧力平均値を求め、次いで上記還流管の流路閉時における上記吸入管圧力を
複数回検出して停止時計測圧力平均値を求め、上記動作時計測圧力平均値と上記停止時計測圧力平均値
との差から診断値を算出し、この診断値と現運転条件に基づいて設定した正常状態判
定領域とを比較し、この診断値が上記正常状態判定領域
から外れている場合にシステム故障と判断することを特
徴とする排気ガス還流装置の故障診断方法。