JPH09144609A

JPH09144609A - 内燃機関の排気還流装置の故障診断装置

Info

Publication number: JPH09144609A
Application number: JP7302668A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Shimizu; 博和清水; Kenichi Machida; 憲一町田
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-03
Anticipated expiration: 2015-11-21
Also published as: JP3158340B2

Abstract

(57)【要約】【課題】運転性や排気性能を悪化させずに高精度に排気
還流装置の故障診断を行なえるようにすること。【解決手段】減速時燃料カット中で（Ｓ２）、ＥＧＲを
ＯＦＦしているときに、筒内圧センサ11から筒内圧デー
タＰＩＦＣ１を求める（Ｓ４）。その後、ＥＧＲを強制
的にＯＮし（Ｓ５）、そのときの筒内圧データＰＩＦＣ
２を求める（Ｓ７）。そして、ΔＰＩＦＣ（ＰＩＦＣ２
−ＰＩＦＣ１）に基づいて、ＥＧＲ装置の故障の有無を
診断する（Ｓ１０）。このように、燃焼が行なわれてい
ない状態で、ＥＧＲの強制ＯＮ・ＯＦＦによりＥＧＲ装
置の故障診断を行なうようにしたので、運転性や排気性
能を悪化させずに、かつ高精度に故障診断を行なうこと
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関排気の一部を
吸気系に還流させる内燃機関の排気還流装置の故障診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車用内燃機関において、
機関排気中のＮＯｘを低減するための装置として、機関
排気の一部を吸気系へ還流させることにより、最高燃焼
温度を下げて、ＮＯｘの生成を減少させる排気還流（Ｅ
ＧＲ）装置が知られている。ここで、前記排気還流装置
の故障によって所望の排気還流量が得られなくなるとＮ
Ｏｘ排出量を増大させる惧れがある一方、所望の排気還
流量より増大し過ぎると、燃焼が悪化し過ぎて運転性が
悪化すると共にＨＣ，ＣＯ，黒煙等の排出量が増大し過
ぎる惧れがあるため、所望の排気還流が行われているか
否かを診断し得る装置の提供が望まれる。

【０００３】そこで、本出願人は、排気還流（ＥＧＲ）
のＯＮ・ＯＦＦによって機関の出力トルクが変化する特
性に着目し、排気還流を強制的にＯＮ・ＯＦＦ制御させ
たときの燃焼圧や圧縮圧力（コンプレッション圧）の変
化に基づいて排気還流装置における故障の有無を診断す
る診断装置を先に提案した（特願平５−７８１７７号，
特願平７−１７３５１９号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、何れのものも、定常運転中にＥＧＲをＯＮ・
ＯＦＦ切り換えして故障診断を行なうようにしていたの
で、このＥＧＲのＯＮ・ＯＦＦ切り換えに伴うトルクシ
ョック等の運転性の悪化や排気性能の悪化等の悪影響が
あった。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、ＥＧＲをＯＮ・ＯＦＦ切換して故障診断を行なって
も、運転性能を極力悪化させず、また排気性能を悪化さ
せることなく高い精度で排気還流装置の故障を診断でき
る故障診断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】そのため、請求項１に記
載の発明にかかる発明では、図１に示すように、機関排
気の一部を排気還流制御弁が介装された排気還流通路を
介して機関の吸気系に還流させる内燃機関の排気還流装
置の故障診断装置であって、機関の筒内圧に相関する情
報を検出する筒内圧相関情報検出手段と、前記排気還流
制御弁を強制的に開閉制御する強制開閉手段と、機関の
減速時燃料カット中を検出する減速時燃料カット検出手
段と、減速時燃料カット中に、前記強制開閉手段を介し
て前記排気還流制御弁を開閉させ、開制御状態及び閉制
御状態のそれぞれの状態において前記筒内圧相関情報検
出手段で検出される筒内圧に相関する情報をサンプリン
グするサンプリング手段と、前記サンプリングしたそれ
ぞれの状態における筒内圧に相関する情報に基づいて前
記排気還流装置の故障の有無を判定する診断手段と、を
含んで構成した。

【０００７】即ち、減速時燃料カット中に、強制開閉手
段の指示に従い正常に排気還流制御弁が開弁されれば、
例えスロットル弁が略全閉状態であっても排気通路，排
気還流通路を介して吸気通路や筒内に空気が比較的多量
に導入されるので、例えば筒内圧は比較的大きくなる
（吸気圧は大気圧に近づく）のに対し、正常に排気還流
制御弁が閉弁されれば、スロットル弁が略全閉状態であ
り且つ排気還流通路からも吸気通路や筒内に空気が導入
され難くなるので、筒内圧は比較的小さなものとなる
（吸気圧は負圧側に大きくなる）。

【０００８】従って、減速時燃料カット中に排気還流制
御弁を強制的に開閉させたときのその前後の筒内圧に相
関する情報（筒内圧や吸気圧等）に基づけば、排気還流
装置の故障の有無を検出できることになる。例えば、減
速時燃料カット中に排気還流制御弁を強制的に開閉させ
たときの筒内圧や吸気圧の偏差が所定以上あれば正常と
判断でき、該所定以上の偏差を示さない場合には、何ら
かの異常により制御に対応して排気還流制御弁が制御さ
れていないことを、簡単な構成で高精度に検出できるこ
とになる。

【０００９】なお、本発明では故障診断を燃料カット中
に行なうので筒内で燃焼が行なわれず従って排気圧力も
低いので、排気が排気還流装置を介して正常に筒内や吸
気通路内に導入されるか否かで相違する筒内圧や吸気圧
に対して、燃焼が影響を与えることもないので、この点
においても故障診断精度を高めることができる。また、
減速時燃料カット中に当該故障診断は行なわれるので、
筒内で燃焼が行なわれていないので、排気還流制御弁の
開閉（燃焼変動）に伴う運転性能（トルクショック）や
排気性能の悪化を最大限抑制することができるので、本
発明によれば、排気還流制御弁を強制的に開閉させて故
障診断しても、運転性能を極力悪化させず、また排気性
能を悪化させることなく高い精度で排気還流装置の故障
を診断することができることとなる。請求項２に記載の
発明では、前記サンプリング手段がサンプリングする筒
内圧に相関する情報が、所定クランク角度範囲での筒内
圧に相関する情報の積算値であるように構成した。

【００１０】このように、前記サンプリング手段がサン
プリングする筒内圧に相関する情報として、所定クラン
ク角範囲内における筒内圧に相関する情報の積算値をサ
ンプリングする構成とすれば、簡単な構成により、ノイ
ズ影響等を極力抑制して筒内圧に相関する情報を高精度
にサンプリングすることができる。請求項３に記載の発
明では、前記サンプリング手段がサンプリングする筒内
圧に相関する情報が、所定クランク角度位置での筒内圧
に相関する情報であるように構成した。

【００１１】このように、前記サンプリング手段がサン
プリングする筒内圧に相関する情報として、所定クラン
ク角位置での筒内圧に相関する情報をサンプリングする
構成とすれば、構成を極めて簡略化して筒内圧に相関す
る情報をサンプリングすることができる。請求項４に記
載の発明では、前記診断手段を、前記サンプリング手段
でサンプリングされた前記排気還流制御弁の開制御状態
での筒内圧に相関する情報と、閉制御状態での筒内圧に
相関する情報と、の偏差を算出する偏差算出手段と、該
偏差算出手段で算出された偏差と所定値とを比較して、
前記排気還流装置の故障の有無を判定する偏差による診
断手段と、を含んで構成した。

【００１２】かかる構成によれば、簡単な構成で、上述
した請求項１に記載の発明の作用効果を奏することがで
きる。請求項５に記載の発明では、前記診断手段を、運
転条件に応じて前記偏差の予測値を設定する偏差予測手
段を備え、前記偏差による診断手段が、前記偏差算出手
段で算出された偏差と前記偏差予測手段で設定された予
測値とを比較して、前記排気還流装置の故障の有無を判
定するように構成した。

【００１３】即ち、減速時燃料カット中において排気還
流の有無によって発生する筒内圧に相関する情報の変化
は、そのときの運転条件（機関回転速度や排気還流制御
弁の開度、機関温度や外気温度、延いてはＩＳＣの作動
状態等）によって異なるので、このように、正常である
ときに発生するであろう筒内圧に相関する情報の変化を
当該運転条件に基づいて予測するようにすれば、実際の
求められた筒内圧に相関する情報の偏差が正常値である
か否かを高精度に判別することができることになる。請
求項６に記載の発明では、前記偏差予測手段を、少なく
とも機関回転速度或いは排気還流制御弁の開度に基づい
て、前記偏差の予測値を設定するように構成した。

【００１４】即ち、排気還流制御弁の開度（換言すれ
ば、排気還流率）が大きければ筒内圧に相関する情報の
変化がより大きくなり、また、同じ排気還流制御弁開度
（排気還流率）であっても、機関回転速度が小さいとき
ほど筒内圧に相関する情報の変化が大きくなる（機関回
転速度が大きいときほど筒内圧に相関する情報の変化が
小さくなる）ので、このような減速時燃料カット中の排
気還流制御弁の開閉切換に伴う筒内圧に相関する情報の
変化に比較的大きく影響する機関回転速度或いは排気還
流制御弁の開度のうち少なくとも何れか一方を考慮する
ようにすれば、効果的に診断精度を向上させることがで
きる。なお、両方の特性を考慮するのが診断精度をより
一層高めることができるので望ましいのは勿論である。
請求項７に記載の発明では、前記偏差による診断手段
を、前記偏差算出手段で算出された偏差を前記偏差予測
手段で設定された予測値で除算した値と所定値とを比較
して、前記排気還流装置の故障の有無を判定するように
構成した。

【００１５】かかる構成によると、実際の筒内圧に相関
する情報の偏差を予測値で除算した値と所定値とを比較
する構成とすることで、偏差を標準化でき、運転条件
（機関回転速度や排気還流制御弁の開度等）に因らずに
一定の所定値と比較させることで、診断を行わせること
ができる。請求項８に記載の発明では、前記偏差による
診断手段を、前記偏差算出手段で算出された偏差の平均
値と所定値とを比較して、前記排気還流装置の故障の有
無を判定するように構成した。

【００１６】かかる構成によると、筒内圧に相関する情
報の偏差の平均値を求めることで、筒内圧に相関する情
報の偏差のばらつき影響を排除して、診断精度を向上さ
せることができる。請求項９に記載の発明では、前記偏
差による診断手段を、前記偏差の平均値を求めるときの
前記偏差のデータ数に応じて、診断の不感帯を変化させ
るように構成した。

【００１７】かかる構成によると、前記偏差の平均値を
求めるときの偏差のデータ数が多いときほど、平均値の
信頼性が高まるので、データ数に応じて診断の不感帯を
変化させ、信頼性の低いときに誤判定がなされることを
回避しつつ、データ数が集まって信頼性が高まったとき
に高精度な判定が行えることとなる。請求項１０に記載
の発明では、前記診断手段における診断回数が多くなる
ほど、前記強制開閉手段による強制開弁時の排気還流制
御弁の開度を大きくするようにした。

【００１８】これにより、診断開始初期（診断回数が少
ないとき）は、運転性の悪化（エンジンブレーキ力が低
下する或いは変化する）を極力防止すべく、故障診断時
に強制開弁される排気還流制御弁の開度を小さめにして
おいて、運転性確保を優先するようにする一方、診断回
数が多くなるに連れて故障診断時に強制開弁される排気
還流制御弁の開度を大きくしていき、運転性を徐々に犠
牲にしながら故障診断の検出精度を徐々に高めて行くよ
うにする。即ち、最小限に運転性の悪化を抑えた状態
で、故障診断の検出精度を高めて行くことが可能とな
る。

【００１９】換言すれば、故障があるか否かも判らない
状態から、いきなり大きな開度で排気還流制御弁を開弁
させて故障診断したのでは、正常なのに故障診断のため
に運転性（エンジンブレーキ力等）を無用に悪化させて
しまうことになるが、このような事態を極力回避できる
こととなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。一実施形態のシステム構成を示す図２におい
て、機関１の排気マニホールド２と吸気マニホールド３
とを連通させる排気還流通路４が設けられており、この
排気還流通路４は、ＥＧＲコントロールバルブ５（排気
還流制御弁）によって開閉路されるようになっている。

【００２１】前記ＥＧＲコントロールバルブ５は、コイ
ルスプリングによる閉弁方向の付勢力に抗して機関の吸
入負圧を作用させることで開弁されるダイヤフラム式の
バルブであり、その圧力室とスロットル弁６下流側の吸
気マニホールド３とを連通させる負圧導入通路７が設け
られており、該負圧導入通路７を介して前記圧力室に機
関１の吸入負圧を導くことで開弁される。

【００２２】前記負圧導入通路７には、コントロールユ
ニット８によってオン・オフ制御されるＥＧＲコントロ
ールソレノイド９が介装されており、該ＥＧＲコントロ
ールソレノイド９の開閉制御を介して前記ＥＧＲコント
ロールバルブ５の開閉、即ち、排気還流のオン・オフを
制御できるようになっている。尚、１０は排気圧力とマ
ニホールド負圧によりダイヤフラムが作動し、前記ＥＧ
Ｒコントロールバルブ５を制御する負圧を決定するダイ
ヤフラム式のＢＰＴバルブである。

【００２３】前記コントロールユニット８には、冷却水
温度，機関回転数，吸入空気量などの検出信号が各セン
サから入力されると共に、イグニッションスイッチのオ
ン・オフ信号が入力され、これらから判別される機関運
転条件に基づいて前記ＥＧＲコントロールソレノイド９
をオン・オフ制御する。また、前記コントロールユニッ
ト８には、筒内圧相関情報検出手段としての筒内圧セン
サ１１から筒内圧（筒内圧に相関する情報の１つであ
る）検出信号が入力されるようになっている。前記筒内
圧センサ１１は、実開昭６３−１７４３２号公報に開示
されるように、圧電素子を含んで構成されるリング状の
センサであって、点火栓１２の座金として装着されるも
のであり、点火栓１２が筒内圧を受けてリフトしてその
セット荷重が変化することで、筒内圧に対応する信号を
出力するものである。

【００２４】但し、上記のように点火栓１２の座金とし
て装着されるタイプの他、センサ部を直接燃焼室内に臨
ませて筒内圧を検出するタイプのものであっても良い。
なお、本実施形態では、スロットル弁６の少なくとも略
全閉状態を検出することができるアイドルスイッチ（Ｉ
ＤＬＥ／ＳＷ）１３が設けられており、当該アイドルス
イッチ１３からの信号がコントロールユニット８へ入力
されている。

【００２５】そして、本実施形態におけるコントロール
ユニット８は、前記筒内圧センサ１１で検出される筒内
圧に基づき図３〜図５のフローチャートに示すようにし
て、上記構成の排気還流装置の故障診断を行う機能を有
している。尚、本実施形態において、診断手段，強制開
閉手段，減速時燃料カット検出手段，サンプリング手
段，偏差算出手段，偏差による診断手段としての機能
は、前記図３〜図５のフローチャートに示すように、コ
ントロールユニット８がソフトウェア的に備えている。

【００２６】図３のフローチャートは、本実施形態の診
断制御のメインルーチンを示すものであり、まず、ステ
ップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、機
関回転速度Ｎｅ，基本燃料噴射量Ｔｐ，冷却水温度Ｔ
Ｗ，スロットル弁開度ＴＶＯ，車速ＶＳＰ等の情報を読
み込む。

【００２７】尚、前記基本燃料噴射量Ｔｐは、コントロ
ールユニット８によってシリンダ吸入空気量に比例する
値として算出される燃料量であり、機関負荷を代表する
値である。ステップ２では、所定の診断許可条件が成立
しているか否かを判別する。ここでは、減速運転時の燃
料カット中であることが前記所定の診断条件の成立条件
となる。例えば、燃料カット中で、且つ、ＩＤＬＥ／Ｓ
Ｗ（アイドルスイッチ）がＯＮ（スロットル弁略全閉）
であること等に基づいて判断することができる。これ
は、所謂オーバーレブや車速を制限するための燃料カッ
ト（リミッタ）と区別するためであり、このようなリミ
ッタによる燃料カット中にＥＧＲをＯＮ・ＯＦＦするこ
とは運転性を悪化させるものであるし、運転状態が不安
定な領域であるので故障診断が困難となるので、かかる
領域は診断を行なわないようにするのが望ましいからで
ある。

【００２８】なお、減速時には、排気還流カット状態と
されるようになっている（ＥＧＲコントロールバルブ５
は閉弁されるようになっている。図８参照）。ＹＥＳで
あればステップ３へ進み、ＮＯであればリターンする。
ステップ３では、排気還流カット状態で、後述する図４
のフローチャートに示すサブルーチンＡを実行すること
で、データサンプルを行う。

【００２９】ステップ４では、前記ステップ４で求めた
筒内圧データＰＩＦＣを、排気還流のＯＦＦ制御状態で
のデータとしてＰＩＦＣ１にセットする。ステップ５で
は、該ＥＧＲコントロールソレノイド９の制御を介して
前記ＥＧＲコントロールバルブ５を強制的に所定開度開
弁させて排気還流を行なわせる。なお、前記所定開度
は、図６に示すように、診断回数に応じて徐々に大きく
するのが好ましい。即ち、診断開始初期（診断回数が少
ないとき）は、運転性の悪化（例えば、ＥＧＲコントロ
ールバルブ５を開弁することで吸気抵抗が小さくなって
ポンピングロスが減り、エンジンブレーキ力が低下する
或いは変化する）を極力防止すべく、故障診断時に強制
開弁されるＥＧＲコントロールバルブ５の開度を小さめ
にしておいて、運転性確保を優先して比較的検出精度の
低い状態で故障を検出するようにする一方、故障が検出
できず診断回数が多くなるに連れて故障診断時に強制開
弁されるＥＧＲコントロールバルブ５の開度を大きくし
ていき、運転性を徐々に犠牲にしながら故障診断の検出
精度を徐々に高めて行くようにする。これにより、最小
限に運転性の悪化を抑えた状態で、故障診断の検出精度
を高めて行くことが可能となる。

【００３０】つまり、故障もしていないのに、いきなり
大きな開度でＥＧＲコントロールバルブ５を開弁させて
故障診断したのでは、正常なのに故障診断のために運転
性（エンジンブレーキ力等）が無用に悪化することにな
るが、上述のように、診断回数の増大に従って徐々に開
度を大きくしていくことで、このような不具合を最大限
抑制できることとなる。

【００３１】なお、フットブレーキ（或いはエキブレ）
が作動されたとき、或いはシフトダウンされたときに
は、運転者の要求に見合った減速度合いが得られるよう
に、即ち運転者に違和感を与えないように、或いは安全
性を確保するために、当該故障診断制御をキャンセルし
て、ＥＧＲコントロールバルブ５を開閉することによる
エンジンブレーキ力が低下したり増加したりさせないよ
うにするのが望ましい。

【００３２】そして、次のステップ６では、前記排気還
流ＯＮから所定時間以上経過したか否かを判別し、排気
還流ＯＮ状態を安定させてからステップ７へ進ませる。
ステップ７では、排気還流ＯＮ状態での筒内圧のサンプ
リングを、図４のフローチャートに示すサブルーチンＡ
を実行することで行う。そして、ステップ８では、前記
ステップ７で求めた筒内圧データＰＩＦＣを、排気還流
のＯＮ制御状態でのデータとしてＰＩＦＣ２にセットす
る。

【００３３】ステップ９では、診断のためにＯＮしてい
た排気還流を、排気還流ＯＦＦ状態に戻す制御を行う。
ステップ１０では、前記筒内圧データＰＩＦＣ１，ＰＩ
ＦＣ２に基づいて排気還流装置における異常の有無を診
断する。具体的には、図５のフローチャートに詳細に示
してあるが、基本的には、排気還流の有無によって、燃
料カット中の筒内圧（筒内作動ガスの圧縮圧力；コンプ
レッション圧）が変化することに基づいて診断を行うも
のである。

【００３４】即ち、排気還流が制御に対応して実際にＯ
Ｎ・ＯＦＦされ、正常にＥＧＲコントロールバルブ５が
開弁されれば、例えスロットル弁６が略全閉状態であっ
ても排気通路３，排気還流通路４を介して筒内に空気が
比較的多量に導入されるので、筒内の圧縮圧力（コンプ
レッション圧。換言すればＰＩＦＣ２）は比較的大きく
なるのに対し、正常にＥＧＲ制御弁５が閉弁されれば、
スロットル弁６が略全閉状態であり且つ排気還流通路４
からも筒内に空気が導入され難くなるので、筒内の圧縮
圧力（コンプレッション圧。換言すればＰＩＦＣ１）は
比較的小さなものとなる。

【００３５】従って、前記筒内圧データＰＩＦＣ１，Ｐ
ＩＦＣ２はＥＧＲコントロールバルブ５が正常に作動し
ていれば所定以上の偏差を有するはずであり、該所定以
上の偏差を示さない場合には、何らかの異常により制御
に対応して実際に排気還流量が制御されていないことを
顕著に示すことになる。また、燃料カット中であるので
筒内で燃焼が行なわれず排気圧力も低いので、検出され
る筒内圧に燃焼が影響を与えることもないので、前記筒
内圧データＰＩＦＣ１とＰＩＦＣ２との偏差に基づく故
障診断は、精度の高いものとなる。ステップ１１では、
診断結果としてＯＫ又はＮＧの判定が下されたか否かを
判別し、いずれかの判定結果が下されるまで、本ルーチ
ンを繰り返す。ここで、前述したステップ４やステップ
８において実行されるデータサンプルのためのサブルー
チンＡについて、図４のフローチャートに従って説明す
ることにする。

【００３６】ステップ２１では、クランク角センサの出
力や筒内圧センサ１１の出力などを読み込む。ステップ
２２では、クランク角度が所定角度ａ°CA（クランク角
度）以降であるか否かを判別し、ＹＥＳの場合には、ス
テップ２３へ進む。ＮＯの場合には、クランク角度が所
定角度ａ°CA以降となるまで繰り返す。

【００３７】ステップ２３では、筒内圧センサ１１で検
出された筒内圧Ｐｉをサンプリングする。ステップ２４
では、前記ステップ２４でサンプリングした筒内圧Ｐｉ
を順次積算して、積算値ＰＩＥを更新する（ＰＩＥ＝Ｐ
ＩＥ＋Ｐｉ）。ステップ２５では、クランク角度が所定
角度ｂ°CA以降であるか否かを判別し、ＹＥＳの場合に
は、筒内圧Ｐｉのサンプリングを終了しステップ２６へ
進む。ＮＯの場合には、クランク角度が所定角度ｂ°CA
以降となるまで繰り返す。

【００３８】ステップ２６では、前記積算値ＰＩＥを、
筒内圧データＰＩＦＣにセットして、本フローを終了す
る。なお、前記所定角度ａ°CAを上死点前に設定し、前
記所定角度ｂ°CAを上死点後に設定して、筒内圧（圧縮
圧力）のピーク値を積算領域に含ませるようにするのが
診断精度等の面で好ましいが、例えば、上死点近傍位置
（最大コンプレッション圧位置）を含めると筒内圧が筒
内圧センサ１１の検出最大圧力を越えてしまって診断精
度が低下するような場合には、上死点近傍位置を筒内圧
のサンプリングを行わせる所定クランク角範囲に含ませ
なくても良く、排気還流の有無による本発明の故障診断
を行なえるクランク角範囲を適宜設定すれば良いことは
勿論である。また、記憶容量や演算速度等が問題となら
なければ、サンプリングを行わせる所定クランク角範囲
を、１サイクル中の全クランク角度範囲としても構わな
い。次に、前述したステップ１２において実行される故
障診断のためのサブルーチンＢについて、図５のフロー
チャートに従って説明することにする。

【００３９】ステップ３１では、排気還流のＯＮ制御状
態で求めた筒内圧データＰＩＦＣ２（所定クランク角範
囲内での積算値）と、排気還流のＯＦＦ制御状態で求め
た筒内圧データＰＩＦＣ２（所定クランク角範囲内での
積算値）と、の偏差ΔＰＩＦＣ（ΔＰＩＦＣ＝ＰＩＦＣ
２−ＰＩＦＣ１）を求める。ステップ３２では、目標偏
差を演算する。前記目標偏差は、排気還流制御装置が正
常であるときに得られる偏差ΔＰＩＦＣの予測値であ
り、排気還流ＯＦＦ時に求めた筒内圧データＰＩＦＣＰ
１と、ＯＮしたときの排気還流率（ＥＧＲコントロール
バルブ５の開度）と、に基づいて求める。

【００４０】これは、排気還流率（ＥＧＲコントロール
バルブ５の開度）が大きくなるほど、ＥＧＲコントロー
ルバルブ５を強制的に開閉することによる筒内圧変化が
大きくなり、また、同じ排気還流率であってもそのとき
の前記筒内圧（圧縮圧力は機関回転速度に略比例して増
大する）が大きいと排気還流の有無による筒内圧変化が
小さくなるので（図７参照）、かかる特性に対応して、
排気還流率と前記筒内圧データＰＩＦＣ１とに基づいて
設定する。なお、機関温度や外気温度や排気通路内ガス
温度によっても筒内ガス温度が変化し筒内圧が変化する
ので、これらを考慮するようにしてもよい。

【００４１】また、例えば、スロットル弁６をバイパス
して新気を筒内に導入させる所謂ＩＳＣバルブ等が備わ
っている場合には、ＥＧＲコントロールバルブ５の開度
を一定としても、ＩＳＣバルブの開度（バイパス抵抗）
が変化するとこれに連れて排気還流量が変化し、延いて
は圧縮圧力が変化して診断精度を低下させることになる
ので、ＩＳＣバルブの開度等を考慮して、目標偏差を設
定するのが好ましい。或いは、ＩＳＣバルブ開弁中は、
故障診断を禁止するようにしてもよい。ステップ３３で
は、前記偏差ΔＰＩＦＣを目標偏差で除算した値の平均
値を、ＥＧＲ流量低下割合ＤＬＴＰＮとして算出する。

【００４２】ＤＬＴＰＮ＝１／ｎ・Σ（ΔＰＩＦＣＰ／目標偏差）即ち、偏差ΔＰＩＦＣが求められる毎に、そのときの目
標偏差で除算して標準化、換言すれば、偏差ΔＰＩＦＣ
を求めたときの機関回転数や排気還流率の違いによる影
響を排除し、かかる標準化された値の平均値を求めるも
のである。ステップ３４では、前記ＥＧＲ流量低下割合
ＤＬＴＰＮを求めたときの偏差ΔＰＩＦＣのサンプル数
ｎに応じて、前記ＥＧＲ流量低下割合ＤＬＴＰＮの判定
値（ＮＧ判定値及びＯＫ判定値）を設定する。かかる判
定値設定の特性については後述する。

【００４３】ステップ３５では、前記ＥＧＲ流量低下割
合ＤＬＴＰＮがＮＧ判定値以下であるか否かを判別し、
ＤＬＴＰＮがＮＧ判定値以下であるときには、ステップ
３６へ進んで、排気還流制御装置の異常発生を判定す
る。即ち、排気還流のＯＮ・ＯＦＦによる圧縮圧力によ
る筒内圧変化が、正常時に比して小さい場合には、制御
に対応して排気還流量が変化していないものと判断し
て、異常発生を判定するものである。

【００４４】尚、異常発生が判定されたときには、かか
る判定結果を、ランプ表示等によって警告すると共に、
その後の排気還流制御を停止させると良い。一方、ステ
ップ３５でＤＬＴＰＮがＮＧ判定値を越えていると判別
されたときには、ステップ３７へ進んで、前記ＤＬＴＰ
ＮがＯＫ判定値以上であるか否かを判別する。

【００４５】ここで、前記ＤＬＴＰＮがＯＫ判定値以上
であれば、ステップ３８へ進んで、排気還流制御装置が
正常であると判定する。また、前記ＤＬＴＰＮがＯＫ判
定値未満である場合、即ち、異常と認められるほど前記
ＤＬＴＰＮが小さくはないが、正常と認定できるほど大
きくない場合には、ステップ３９へ進んで、診断を保留
する。

【００４６】従って、前記ＮＧ判定値を越えていてＯＫ
判定値未満である範囲は、診断の不感帯になり、前記ス
テップ３４では、前記ＤＬＴＰＮを求めたときの偏差Δ
ＰＩＦＣのサンプル数ｎが少ないときほど前記不感帯を
広げるように、ＯＫ判定値をより大きく、また、ＮＧ判
定値をより小さくする。これは、偏差ΔＰＩＦＣのサン
プル数ｎが少ないときには、前記ＤＬＴＰＮの信頼性が
低く、最終的な判断を下すのは早計であるから、明らか
に異常又は正常と認められる場合の他は診断を保留し、
サンプル数ｎが多くなって前記ＤＬＴＰＮの信頼性が高
くなったときには、ＯＫ判定値とＮＧとで挟まれる不感
帯を狭めて、いずれかの判定結果が下されるようにする
ものである。

【００４７】なお、図８に、上述した本実施形態におけ
るＥＧＲの故障診断の様子を、タイムチャートで表して
おく。ところで、本実施形態では、筒内圧Ｐｉを順次積
算して、積算値ＰＩＥを利用して故障診断するようにし
て説明したが、所定クランク角度（例えば、上死点等）
における筒内圧Ｐｉを利用して故障診断させるようにす
ることもできる。また、筒内圧Ｐｉの代わりに所定クラ
ンク角度範囲での図示平均有効圧を用いて、故障診断を
行なうようにしてもよいことは勿論である。

【００４８】なお、本実施形態では、排気還流通路４に
介装されたダイヤフラム式のＥＧＲコントロールバルブ
５と、該バルブ５に対する機関吸入負圧の導入をコント
ロールするＥＧＲコントロールソレノイド９とからなる
構成としたが、排気還流通路４の途中にソレノイドバル
ブを直接的に介装する構成の排気還流装置であっても良
いことは明らかである。

【００４９】また、診断のために排気還流を強制的にＯ
Ｎ・ＯＦＦさせるに当たって、排気還流のＯＮ・ＯＦＦ
に伴う急激なトルク変化の発生を回避すべく、徐々に所
定開度まで排気還流量を変化させるようにしても良い。
ところで、本発明では筒内圧を検出して故障診断を行な
うこととして説明してきたが、例えば、排気還流通路４
と吸気マニホールド３との連結部下流側の吸気マニホー
ルド３内の吸気圧力（筒内圧に相関する情報）を検出す
る吸気圧センサを設け、減速時燃料カット中のＥＧＲ制
御弁の開閉前後における吸気圧差に基づいて、排気還流
装置の故障診断を行なうことも可能である。即ち、ＥＧ
Ｒ制御弁を開弁したときには正常であれば排気還流が吸
気マニホールド３内に導入されて吸気負圧が大気圧側に
変化するが、ＥＧＲ弁が故障などして閉弁されたままで
ある場合には、排気還流が吸気マニホールド３内に導入
されないので吸気負圧が低いままになるという特性があ
るので、この特性を利用すれば、上述してきた筒内圧に
基づく場合と同様に、減速時燃料カット中のＥＧＲ制御
弁の開閉前後における吸気圧差に基づいて、排気還流装
置の故障診断を行なうことが可能となるのである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、減速時燃料カット中に排気還流制御弁を
強制的に開閉させたときの筒内圧に相関する情報に基づ
いて排気還流装置の故障診断を行なうようにしたので、
従来のような定常運転中に排気還流制御弁を強制的に開
閉させて排気還流装置の故障を診断するものに比べ、燃
焼変動に起因するトルクショック等を抑制でき運転性能
を極力悪化させないようにすることができると共に排気
性能を悪化させることもなく、なおかつ、高い精度で排
気還流装置の故障を診断することができる。

【００５１】請求項２に記載の発明によれば、簡単な構
成により、ノイズ影響等を極力抑制して筒内圧に相関す
る情報を高精度にサンプリングすることができる。請求
項３に記載の発明によれば、極めて簡単な構成で、筒内
圧に相関する情報をサンプリングすることができる。請
求項４に記載の発明によれば、簡単な構成で、上述した
請求項１に記載の発明の作用効果を奏することができ
る。

【００５２】請求項５に記載の発明のように、減速時燃
料カット中において排気還流の有無によって正常である
ときに発生するであろう筒内圧に相関する情報の変化を
運転条件に基づいて予測するようにすれば、実際の求め
られた筒内圧に相関する情報の偏差が正常値であるか否
かを高精度に判別することができることなる。請求項６
に記載の発明のように、減速時燃料カット中の排気還流
制御弁の開閉切換に伴う筒内圧に相関する情報の変化に
比較的大きく影響する機関回転速度或いは排気還流制御
弁の開度のうち少なくとも何れか一方を考慮するように
すれば、効果的に診断精度を向上させることができる。

【００５３】請求項７に記載の発明によれば、実際の筒
内圧に相関する情報の偏差を予測値で除算した値と所定
値とを比較する構成とすることで、偏差を標準化でき、
運転条件（機関回転速度や排気還流制御弁の開度等）に
因らずに一定の所定値と比較させることで、診断を行わ
せることができる。請求項８に記載の発明によれば、筒
内圧に相関する情報の偏差の平均値を求めることで、筒
内圧に相関する情報の偏差のばらつき影響を排除して、
診断精度を向上させることができる。

【００５４】請求項９に記載の発明によれば、前記偏差
の平均値を求めるときの偏差のデータ数が多いときほ
ど、平均値の信頼性が高まるので、データ数に応じて診
断の不感帯を変化させ、信頼性の低いときに誤判定がな
されることを回避しつつ、データ数が集まって信頼性が
高まったときに高精度な判定が行えることとなる。請求
項１０に記載の発明によれば、診断開始初期は、運転性
確保を優先して故障検出を行なうようにする一方、診断
回数が多くなるに連れて運転性を徐々に犠牲にしながら
故障診断の検出精度を徐々に高めるようにしたので、最
小限に運転性の悪化を抑えた状態で、故障診断の検出精
度を高めて行くことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の基本構成を示すブロッ
ク図。

【図２】本発明の一実施形態を示すシステム概略図。

【図３】実施形態における診断制御のメインルーチンを
示すフローチャート。

【図４】実施形態における筒内圧サンプリングの様子を
示すフローチャート（サブルーチンＡ）。

【図５】実施形態における筒内圧データを用いた診断の
様子を示すフローチャート（サブルーチンＢ）。

【図６】診断回数とＥＧＲコントロールバルブの強制開
弁時開度との関係を説明する図。

【図７】機関回転速度とΔＰＩＦＣとの関係を説明する
図。

【図８】本発明の故障診断の様子を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１内燃機関２排気マニホールド３吸気マニホールド４排気還流通路５ＥＧＲコントロールバルブ６スロットル弁７負圧導入通路８コントロールユニット９ＥＧＲコントロールソレノイド 10 ＢＰＴバルブ 11 筒内圧センサ 12 点火栓 13 アイドルスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関排気の一部を排気還流制御弁が介装さ
れた排気還流通路を介して機関の吸気系に還流させる内
燃機関の排気還流装置の故障診断装置であって、機関の筒内圧に相関する情報を検出する筒内圧相関情報
検出手段と、前記排気還流制御弁を強制的に開閉制御する強制開閉手
段と、機関の減速時燃料カット中を検出する減速時燃料カット
検出手段と、減速時燃料カット中に、前記強制開閉手段を介して前記
排気還流制御弁を開閉させ、開制御状態及び閉制御状態
のそれぞれの状態において前記筒内圧相関情報検出手段
で検出される筒内圧に相関する情報をサンプリングする
サンプリング手段と、前記サンプリングしたそれぞれの状態における筒内圧に
相関する情報に基づいて前記排気還流装置の故障の有無
を判定する診断手段と、を含んで構成された内燃機関の排気還流装置の故障診断
装置。
【請求項２】前記サンプリング手段がサンプリングする
筒内圧に相関する情報が、所定クランク角度範囲での筒
内圧に相関する情報の積算値であることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関の排気還流装置の故障診断装
置。
【請求項３】前記サンプリング手段がサンプリングする
筒内圧に相関する情報が、所定クランク角度位置での筒
内圧に相関する情報であることを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
【請求項４】前記診断手段が、前記サンプリング手段でサンプリングされた前記排気還
流制御弁の開制御状態での筒内圧に相関する情報と、閉
制御状態での筒内圧に相関する情報と、の偏差を算出す
る偏差算出手段と、該偏差算出手段で算出された偏差と所定値とを比較し
て、前記排気還流装置の故障の有無を判定する偏差によ
る診断手段と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項
３の何れか１つに記載の内燃機関の排気還流装置の故障
診断装置。
【請求項５】前記診断手段が、運転条件に応じて前記偏差の予測値を設定する偏差予測
手段を備え、前記偏差による診断手段が、前記偏差算出
手段で算出された偏差と前記偏差予測手段で設定された
予測値とを比較して、前記排気還流装置の故障の有無を
判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
排気還流装置の故障診断装置。
【請求項６】前記偏差予測手段が、少なくとも機関回転
速度或いは排気還流制御弁の開度に基づいて、前記偏差
の予測値を設定することを特徴とする請求項５に記載の
内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
【請求項７】前記偏差による診断手段が、前記偏差算出
手段で算出された偏差を前記偏差予測手段で設定された
予測値で除算した値と所定値とを比較して、前記排気還
流装置の故障の有無を判定することを特徴とする請求項
５又は請求項６に記載の内燃機関の排気還流装置の故障
診断装置。
【請求項８】前記偏差による診断手段が、前記偏差算出
手段で算出された偏差の平均値と所定値とを比較して、
前記排気還流装置の故障の有無を判定することを特徴と
する請求項５又は請求項６に記載の内燃機関の排気還流
装置の故障診断装置。
【請求項９】前記偏差による診断手段が、前記偏差の平
均値を求めるときの前記偏差のデータ数に応じて、診断
の不感帯を変化させることを特徴とする請求項８に記載
の内燃機関の排気還流装置の故障診断装置。
【請求項１０】前記診断手段における診断回数が多くな
るほど、前記強制開閉手段による強制開弁時の排気還流
制御弁の開度を大きくすることを特徴とする請求項１〜
請求項９の何れか１つに記載の内燃機関の排気還流装置
の故障診断装置。