JPH0886248A - 内燃機関の排気還流装置の自己診断装置 - Google Patents

内燃機関の排気還流装置の自己診断装置

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JPH0886248A
JPH0886248A JP6221744A JP22174494A JPH0886248A JP H0886248 A JPH0886248 A JP H0886248A JP 6221744 A JP6221744 A JP 6221744A JP 22174494 A JP22174494 A JP 22174494A JP H0886248 A JPH0886248 A JP H0886248A
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control valve
exhaust gas
gas recirculation
opening
idle
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JP6221744A
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Shigeaki Kakizaki
成章 柿崎
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Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高精度のセンサを付加しないで高精度に自己診
断を行う。 【構成】アイドル回転制御実行条件であり、かつ自己診
断開始条件であると判定されたとき、EGR制御弁8の
開度を目標開度値に制御し、エンジン回転数が目標回転
数になるようにISCデューティ比を制御する。エンジ
ン回転数が目標回転数になったとき、ISCデューティ
比の偏差を求め、EGR目標開度修正テーブルの検索を
行って修正値を求め、この修正値が故障判定閾値以上で
あった場合には、短周期の急激な流量変化であると判定
し、診断回数モニタカウンタのカウント値をインクリメ
ントし、所定値に達した場合には、修正不可能と判断
し、故障警報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気還流
(以後、「EGR」と記す)装置の自己診断装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】車両用内燃機関において、NOX 低減の
ため、所定の運転条件で排気の一部を吸気系に還流させ
る内燃機関のEGR装置が知られている。内燃機関で
は、エアーフローセンサ、スロットル開度センサ、及び
クランク角センサの信号に基づき燃料噴射量と点火時期
が演算決定され、燃料噴射弁と点火プラグに夫々パルス
信号が出力される。このとき、水温センサや酸素センサ
の出力によって燃料噴射量と点火時期に補正が加えられ
る。一方、アイドリング状態では、目標回転数と一致す
るようにアイドル制御弁のデューティ制御が行われ、こ
のデューティ制御移行時の制御信号初期値は目標デュー
ティ比としてアイドル状態で継続しながら学習更新され
る。
【0003】内燃機関のEGR装置では、エンジン制御
コンピュータが、エアーフローセンサとクランク角セン
サ、及び水温センサの出力に基づいてEGR量を演算決
定し、EGR制御弁駆動用ステップモータにパルス信号
を出力すると共に、EGR量に基づいて前記点火時期に
補正を加えるようにしている。このEGR装置には、E
GR制御弁の故障診断を行う自己診断装置が備えられて
いる。
【0004】従来の自己診断装置としては、EGR制御
弁の前後差圧や吸気マニホールドの絶対圧を圧力センサ
で検出し、目標差圧又は目標絶対圧に対しての差から故
障診断を行うものが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の内燃機関のEGR装置の自己診断装置では、EGR制
御弁の前後差圧や吸気マニホールドの絶対圧を検出する
ために、専用の圧力センサを付加する必要があるが、こ
の圧力センサは高精度なセンサであり、コストが高いた
め、コストアップは避けられない。また、運転時の気
象、高度の変化、又はEGRにより圧力センサのセンサ
出力信号が検出経路の汚損により変動しやすく、十分な
精度で故障診断を行うことができないおそれがある。
【0006】この場合、酸素センサ信号のシフト量及び
エアーフローセンサ信号の大小に基づいて自己診断を行
うことも考えられるが、酸素センサのセンサ信号ではE
GR過多に対するシフト量のゲインが小さく、かつ、排
気量が少ない運転領域では応答性も期待できない上にセ
ンサ温度やセンサ劣化の情報を分離できない。また、エ
アーフローセンサのセンサ信号の増減については、アイ
ドル状態の高スロットル前後差圧が、EGR量に関係な
くスロットル弁開度に依存すること、酸素センサのセン
サ信号と同様に長周期の劣化情報を学習するパラメータ
がないこと、等のため、エアーフローセンサのセンサ信
号に基づいて自己診断を行うことも難しい。
【0007】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、自己診断を行うための高精度のセンサを
付加せずに、しかも高精度に自己診断を行える内燃機関
のEGR装置の自己診断装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1の発
明に係る内燃機関のEGR装置の自己診断装置では、図
1に示すように、排気の一部を吸気中に還流するEGR
通路と、該EGR通路に介装されたEGR制御弁とを有
して、機関運転条件に応じた目標開度にEGR制御弁を
制御するEGR装置を備える内燃機関であって、スロッ
トル弁を迂回する補助空気通路と、該補助空気通路に介
装されたアイドル制御弁とを有して、アイドル運転時に
機関回転数が目標アイドル回転数になるようにアイドル
制御弁の開度を制御するアイドル回転数制御装置を備え
るものにおいて、アイドル運転時に、前記EGR制御弁
の開度誤差を、アイドル制御弁への制御信号とその目標
制御信号との差に応じて求める開度誤差推定手段と、該
開度誤差を所定値と比較して所定値以上の場合に故障と
判定して警報する警報手段と、を備えた。
【0009】請求項2の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置では、破線で示すように、排気の一部
を吸気中に還流するEGR通路と、該EGR通路に介装
されたEGR制御弁とを有して、機関運転条件に応じた
目標開度にEGR制御弁を制御するEGR装置を備える
内燃機関であって、スロットル弁を迂回する補助空気通
路と、該補助空気通路に介装されたアイドル制御弁とを
有して、アイドル運転時に機関回転数が目標アイドル回
転数になるようにアイドル制御弁の開度を制御するアイ
ドル回転数制御装置を備えるものにおいて、アイドル運
転時に、前記EGR制御弁の開度誤差を、アイドル制御
弁への制御信号とその目標制御信号との差に応じて求め
る開度誤差推定手段と、該開度誤差を所定値と比較して
所定値以上の場合に、所定値未満となるようにEGR制
御弁の目標開度値を補正する補正手段と、該補正手段に
よる補正を所定回数行っても、前記開度誤差が所定値未
満にならないときに故障と判定して警報する警報手段
と、を備えた。
【0010】請求項3の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置では、前記開度誤差推定手段は、前記
開度誤差を、テーブルを用いて求めるように構成され
た。請求項4の発明に係る内燃機関のEGR装置の自己
診断装置では、前記開度誤差推定手段は、アイドル運転
時に、点火進角によるアイドル回転数のフィードバック
制御を禁止してEGR制御弁の開度誤差を求めるように
構成された。
【0011】
【作用】上記、請求項1の発明に係る内燃機関のEGR
装置の自己診断装置の構成によれば、アイドル運転時
に、前記EGR制御弁の開度誤差が、開度誤差推定手段
により、アイドル制御弁への制御信号とその目標制御信
号との差に応じて求められ、開度誤差を所定値と比較し
て所定値以上の場合に、警報手段は、故障と判定して警
報する。したがって自己診断を行うための専用の高精度
のセンサを付加する必要もなく、コストアップを伴うこ
となく高精度の自己診断が行われる。しかもEGR量の
過大に対しては燃焼速度の低下により、エンジン回転が
敏感に変化し、さらにアイドリング状態で高スロットル
前後差圧となるため、アイドル制御弁のバイパス空気量
により内燃機関の回転速度が敏感に変化するため、容易
にEGR量の過多分が検出され、また、EGR制御弁が
開き側に故障したときは速やかに内燃機関の回転速度が
目標回転数に収束し、アイドル回転速度の低下や運転性
の悪化を防止することが可能となる。
【0012】請求項2の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置の構成によれば、開度誤差が所定値以
上となったとき、EGR制御弁の目標開度値が補正手段
により補正される。そして補正が所定回数行われてもE
GR制御弁の目標開度値からの偏差量の誤差が所定値未
満にならなかったときは、故障判定手段によりEGR制
御弁の故障と判定される。したがって、修正不可能な故
障を修正可能な故障と区別することが可能となる。
【0013】請求項3の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置の構成によれば、開度誤差は、テーブ
ルを用いて求められるので、開度誤差を簡単に求めるこ
とが可能となる。請求項4の発明に係る内燃機関のEG
R装置の自己診断装置の構成によれば、アイドル運転時
に、点火進角によるアイドル回転数のフィードバック制
御を禁止してEGR制御弁の開度誤差が求められるの
で、開度誤差の推定精度が向上する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2〜図5に基づ
いて説明する。まず、図2は、内燃機関のEGR装置を
示す。図において、エンジン1の吸気通路2にはスロッ
トル弁3が介装され、また、該スロットル弁3をバイパ
スして空気量を制御するアイドル制御弁4が備えられて
いる。排気通路5には、三元触媒を備えた排気浄化装置
6が介装され、EGR通路7は吸気通路2のスロットル
弁3下流側と排気通路5の排気浄化装置6の上流側とを
結んで配設され、該EGR通路7には、EGR量を調節
するためのEGR制御弁8が介装されている。ステップ
モータ9は、回転運動を直線運動に変換してこのEGR
制御弁8を駆動するアクチュエータであり、エンジン制
御コンピュータ10からの制御信号によりEGR制御弁8
の開度をリニアに制御する。尚、EGR制御弁8の弁体
8aは、EGR制御弁8がステップモータ9により駆動
されていないときは、スプリング8bの付勢力により閉
弁しており、駆動されたときにはスプリング8bの付勢
力に抗して開弁する。
【0015】センサとしては、エンジン冷却水温を計測
する水温センサ11と、排気中の酸素濃度を計測する酸素
センサ12と、エンジン1のクランク角度を検出するため
のクランク角センサ13と、エンジン吸入空気量を計測す
るエアーフローセンサ14と、スロットル弁3の開度を計
測するスロットル開度センサ15と、が備えられている。
【0016】これらのセンサ信号は、エンジン制御コン
ピュータ10に入力され、エンジン制御用コンピュータ10
は、これらのセンサ信号に基づいて燃料噴射弁16の燃料
噴射量、点火プラグ17の点火時期を演算決定し、さらに
EGR量を演算決定してステップモータ9に制御信号を
出力する。それとともに、エンジン制御コンピュータ10
は、EGR制御弁8が故障しているか否かの自己診断を
行う。EGR制御弁8の自己診断は、図3及び図4のフ
ローチャートに基づいて行われる。
【0017】次に図3及び図4のフローチャートに基づ
いて自己診断処理の作用を説明する。尚、このルーチン
は、一定時間周期で実行されるものであり、診断開始条
件判断、診断継続判断、診断開始の初期設定、アイドル
回転数制御のためのISCデューティによるEGR制御
弁8の開度診断、診断結果による警報の出力、及び診断
継続更新の各要素から構成される。
【0018】ステップ(図中では「S」と記してあり、
以下同様とする)1では、水温センサ11によるエンジン
冷却水温、クランク角センサ13によるエンジン回転数、
アイドルスイッチ等、エンジン運転状態を検出するため
の各センサ信号を入力する。ステップ2では、アイドル
回転制御実行条件か否かを判断する。この判定には、ア
イドル回転制御ルーチンによってセット、リセットされ
るアイドル回転数フィードバック制御のクローズループ
制御実行フラグを用い、該フラグの値をテストすること
により判定を行うようにしても良い。
【0019】この結果、アイドル回転制御実行条件であ
ると判定した場合には、さらに自己診断開始条件である
か否かを判定する(ステップ3)。この判定は、現在の
EGR制御弁8の開度、エンジン冷却水温、エンジン回
転数の各値に基づいて行われる。ステップ2,3のどち
らか一方の判定結果が負論理(No) であった場合、即
ち、アイドル回転制御実行条件ではないと判定されたと
き、又は自己診断開始条件ではないと判定されたとき
は、点火進角によるエンジン回転数フィードバック制御
の実行を許可し(ステップ4)、自己診断継続フラグの
フラグ値をリセットするとともに自己診断ループカウン
タのカウント値を所定の初期値にセットし、かつ診断回
数モニタカウンタのカウント値の0クリアを行い(ステ
ップ5)、この自己診断ルーチンを終了する。尚、ここ
で自己診断継続フラグは、自己診断が継続中であるか否
かを判断するためのフラグであり、そのフラグ値がセッ
トされていれば、自己診断の実行中であることを示す。
また、診断モニタカウンタは、EGR制御弁8の目標開
度の補正を行った回数をカウントするカウンタである。
【0020】一方、ステップ2,3における判定結果が
いずれも正論理(Yes)であった場合、即ち、アイドル回
転制御実行条件であり、かつ自己診断開始条件であると
判定されたときには、点火進角によるエンジン回転フィ
ードバック制御を禁止する(ステップ6)。ステップ7
では、自己診断継続フラグのフラグ値をテストして当該
自己診断ルーチンによる自己診断が行われているか否か
を判定する。
【0021】このステップ7で負論理になったとき、即
ち、自己診断継続フラグのフラグ値がリセットされてい
るときは、現時間で初めて自己診断を開始する。図5
(A),(B),(C)は、夫々、EGR制御弁8の開
度、アイドル回転数制御のためのISCデューティ比
(開度)、エンジン回転数の経時変化を示すタイミング
チャートであり、この図に基づいて作用を説明する。
【0022】時刻t0 において自己診断が開始される
と、アイドル回転制御ルーチンにより学習更新していた
ISCデューティ比を目標デューティ比に初期セットす
る(ステップ8)。それとともに自己診断ループカウン
タのカウント値をディクリメントする(ステップ9)。
【0023】ステップ10における判定結果が正論理であ
った場合、即ち、現在のエンジン回転数が目標アイドル
回転数未満である場合には、ISCデューティ比に所定
値を加算する(ステップ11)。そして、自己診断継続フ
ラグのフラグ値をセットして(ステップ12)自己診断が
継続中であることを状態保存して当該自己診断ルーチン
を終了する。
【0024】この自己診断ルーチンを繰り返し実行し、
ステップ10における判定結果が負論理になったとき、即
ち、図5(C)の実線に示すように、時刻t1 におい
て、エンジン回転数が目標アイドル回転数に達したとき
は、現在のISCデューティ比から目標デューティ比を
減算してISCデューティ比の偏差を求め(ステップ1
3)、この値を用いてEGR目標開度修正テーブルの検
索を行い、EGR制御弁8の目標開度値の修正値を求め
る(ステップ14)。このEGR目標開度修正テーブル
は、予めEGR率過多の大きさに対するISCデューテ
ィ比の偏差を求めておくことにより作成され、ISCデ
ューティ比の偏差とEGR率過多の大きさとの両データ
は、このテーブル上でマッチングされている。
【0025】EGR量の過大に対しては吸入空気量が一
定でも燃焼速度の低下により機関効率が悪化し、点火進
角が一定ならば敏感にエンジン回転が変化する。また、
アイドル回転状態の高スロットル前後差圧ではISCの
バイパス空気量によるエンジン回転数の変化は敏感であ
る。したがって、エンジン回転数及びISCデューティ
比を用いて自己診断を行うことにより、EGR量の過多
分は容易に検出される。
【0026】ステップ15では、上記の検索によって得ら
れた修正値と故障判定閾値とを比較し、その結果、EG
R制御弁8の目標開度の修正値が故障判定閾値未満であ
った場合には、EGR率過多は、例えばEGR制御弁8
の調量部の摩擦による流量増加のような長周期の流量変
動によるものと判断する。この場合、故障警報は出力さ
れない(ステップ16)。
【0027】そして、得られた修正値をEGR制御弁8
の目標開度値に反映し、EGR制御弁8の開度が制御さ
れる(ステップ17)。ステップ18では、自己診断が1タ
ーン終了したことを状態保存するため自己診断継続フラ
グのフラグ値をリセットし、当該自己診断ルーチンを終
了する。また、ステップ15において、EGR制御弁8の
目標開度の修正値が故障判定閾値以上であった場合に
は、EGR率過多は、例えばステップモータ9のコイル
断線等による脱調が発生するような短周期の急激な流量
変化によるものであると判定し、診断回数モニタカウン
タのカウント値をインクリメントする(ステップ19)。
【0028】この自己診断ルーチンを繰り返し実行し、
この診断回数モニタカウンタのカウント値をテストした
結果、このカウント値が所定値になる前にEGR制御弁
8の目標開度の修正値が故障判定閾値未満になったとき
には、故障警報の出力を解除する(ステップ20→16)。
また、例えば(A)の時刻t0 〜t1 間の破線で示すよ
うに、もし、EGR制御弁8の開度が目標開度値になら
ず、この診断回数モニタカウンタのカウント値が所定値
に達した場合には、EGR制御弁8の目標開度の修正は
不可能であると判断し、故障警報を出力する(ステップ
20→21)。
【0029】尚、ステップ14が開度誤差推定手段に、ス
テップ15が故障判定手段に、ステップ17が補正手段に、
ステップ20が警報手段に相当する。かかる構成によれ
ば、アイドル状態において点火進角による回転補正制御
を停止して、EGR制御弁8の開度誤差をアイドル回転
制御用の目標デューティ比と目標回転数と一致するIS
Cデューティ比の偏差に応じて求めるとともに、この開
度誤差に基づいて目標開度の補正を行い、複数回にわた
る修正の結果、開度誤差がまだ所定値以上の場合に、E
GR制御弁8の故障と判定するようにしたため、故障診
断を行うための専用の高精度な圧力センサを付加する必
要がない。従って本実施例では、運転時の気象、高度の
変化、及びEGRによる汚損という圧力センサを用いた
場合の問題が生じることなく、コストアップを伴わない
で、かつ、十分な精度で故障診断を行うことができる。
【0030】また、点火進角による回転数フィードバッ
ク制御は停止するもののISCによる回転フィードバッ
クに相乗りして自己診断を行うため、EGR制御弁8が
開き側に故障したときは速やかにエンジン回転数を目標
回転数に収束させることができ、通常の診断装置に生じ
るようなアイドル回転数の低下や運転性の悪化を防止で
きるという効果がある。
【0031】また、複数回にわたり修正が行われるた
め、修正可能な故障と不可能な故障とを区別することが
出来る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明に係
る内燃機関のEGR装置の自己診断装置では、自己診断
を行うための専用の高精度のセンサを付加する必要もな
く、コストアップを伴うことなく高精度の自己診断を行
える。しかもアイドリング制御に相乗りして自己診断が
行われるため、EGR制御弁が開き側に故障したときは
速やかに機関回転数が目標回転数に収束するため、アイ
ドル回転数の低下や運転性の悪化を防止することができ
る。
【0033】請求項2の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置では、開度誤差が所定値以上となった
とき、EGR制御弁の目標開度値を補正し、所定回数、
補正しても開度誤差が所定値未満とならなかったときに
故障と判定されるため、修正不可能な故障を修正可能な
故障と区別することが出来る。請求項3の発明に係る内
燃機関のEGR装置の自己診断装置では、開度誤差をテ
ーブルを用いて求めるので、簡単に求めることができ
る。
【0034】請求項4の発明に係る内燃機関のEGR装
置の自己診断装置では、開度誤差の推定精度を向上させ
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すクレーム対応図。
【図2】本発明の一実施例のEGR装置を示す図。
【図3】図2のEGR装置における自己診断処理を示す
フローチャート。
【図4】同上フローチャート。
【図5】図3及び図4の作用を説明するためのタイミン
グチャート。
【符号の説明】
1 エンジン 8 EGR(排気還流)制御弁 9 ステップモータ 10 エンジン制御コンピュータ 13 クランク角センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気の一部を吸気中に還流する排気還流通
    路と、該排気還流通路に介装された排気還流制御弁とを
    有して、機関運転条件に応じた目標開度に排気還流制御
    弁を制御する排気還流装置を備える内燃機関であって、 スロットル弁を迂回する補助空気通路と、該補助空気通
    路に介装されたアイドル制御弁とを有して、アイドル運
    転時に機関回転数が目標アイドル回転数になるようにア
    イドル制御弁の開度を制御するアイドル回転数制御装置
    を備えるものにおいて、 アイドル運転時に、前記排気還流制御弁の開度誤差を、
    アイドル制御弁への制御信号とその目標制御信号との差
    に応じて求める開度誤差推定手段と、 該開度誤差を所定値と比較して所定値以上の場合に故障
    と判定して警報する警報手段と、を備えたことを特徴と
    する内燃機関の排気還流装置の自己診断装置。
  2. 【請求項2】排気の一部を吸気中に還流する排気還流通
    路と、該排気還流通路に介装された排気還流制御弁とを
    有して、機関運転条件に応じた目標開度に排気還流制御
    弁を制御する排気還流装置を備える内燃機関であって、 スロットル弁を迂回する補助空気通路と、該補助空気通
    路に介装されたアイドル制御弁とを有して、アイドル運
    転時に機関回転数が目標アイドル回転数になるようにア
    イドル制御弁の開度を制御するアイドル回転数制御装置
    を備えるものにおいて、 アイドル運転時に、前記排気還流制御弁の開度誤差を、
    アイドル制御弁への制御信号とその目標制御信号との差
    に応じて求める開度誤差推定手段と、 該開度誤差を所定値と比較して所定値以上の場合に、開
    度誤差が所定値未満となるように排気還流制御弁の目標
    開度値を補正する補正手段と、 該補正手段による補正を所定回数行っても、前記開度誤
    差が所定値未満にならないときに故障と判定して警報す
    る警報手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排
    気還流装置の自己診断装置。
  3. 【請求項3】前記開度誤差推定手段は、前記開度誤差
    を、テーブルを用いて求めるように構成されたことを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気
    還流装置の自己診断装置。
  4. 【請求項4】前記開度誤差推定手段は、アイドル運転時
    に、点火進角によるアイドル回転数のフィードバック制
    御を禁止して排気還流制御弁の開度誤差を求めるように
    構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
    れか1つに記載の内燃機関の排気還流装置の自己診断装
    置。
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