JPS63173838A - 排気再循環装置の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空燃比の学習フィードバック制御を行うと共
に、排気再循環（以下、ＥＧＲという〉を行う内燃機関
において、そのＥＧＲの実行が良好であるか否かを判断
する異常判定装置に関する。

［・従来の技術］ 従来、三元触媒コンバータを使用した内燃機関では、そ
の浄化効率を良好にするために、酸素センサにより排ガ
ス中の残留酸素濃度を検出して吸気系の空燃比を推定し
、吸気系の空燃比を理論空燃比近傍に制御することが行
われ、例えば、検出された吸気管圧力ｐｍとエンジン回
転数Ｎｅから基本燃料噴射口（基本燃料噴射時間＞　Ｔ
ｐ　＠算出し、酸素センサからの検出信号を比例積分し
て得られる空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを基本
噴射時間Ｔｐに乗算してこれを補正している。

すなわち、最終的な燃料噴射量（燃料噴射時間）τは次
式より決定される。

τ＝Ｔｐ　ｘＦＡＦｘＦ（ｔ）　　　・・・（１）ただ
し、Ｆ（ｔ）は吸気温や暖機時増量等に関するその伯の
補正係数 また、更に、空燃比制御系の制御部品の性能の経時変化
がら空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値が恒常的
に大きな値となるのを補正するために、空燃比フィード
バック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを算出し、この補正
係数平均値ＦＡＦＡに応じて定められる学習補正係数Ｋ
Ｇを基本噴射時間Ｔｐと補正係数ＦＡＦの積にさらに乗
算してこれを補正し、最終的な燃料噴射量（燃料噴射時
間）τを次式によって算出する空燃比の学習フィードバ
ック制御方法も提案されている。

τ＝Ｔｐ　ＸＫＧＸＦＡＦＸＦ（ｔ）　　　・・・（２
）一方、排ガス浄化のもうひとつの手法として、内燃機
関の運転条件に応じて、適量に制御された排気を吸気管
に戻しシリンダの燃焼室内へ送り込むことにより、燃焼
室内の燃焼を緩慢にすると共に最高燃焼温度を下げて排
気中の有害成分の一つであるＮＯＸの発生を抑制するＥ
ＧＲが知られている。この様な排気の一部を吸気側へ循
環させるような排気再循環装置（ＥＧＲ装置）を装着し
た内燃機関においては、吸気管圧力ｐｍと回転数Ｎｅか
ら基本燃料噴射時間Ｔｐを算出した場合、ＥＧＲ装置動
作時に排気の一部が吸気系に送り込まれ、吸気管圧力が
上昇して見かけ上の吸入空気量が増加するために、実際
の吸入空気量と検出された吸入空気量（吸気管圧力から
換算される）との間にズレが生ずる。このズレを単に空
燃比フィードバック補正係数ＦＡＦのみによって補正す
るには制御の追随に長時間を要するため、上記した学習
フィードバック制御方法を採用することが一般的である
。すなわち、ＥＧＲ装置の動作時と非動作時とに分割し
て学習補正係数ＫＧｏｎ、ＫＧｏＨを予め用意し、ＥＧ
Ｒ装置の動作に応じて個別に学習更新して燃料噴射時間
τを算出するのであり、可能な限り迅速に内燃機関の空
燃比を所望値に制御して空燃比制御の精度および応答性
を向上させている。

以上がＥＧＲ装置を備える内燃機関の一般的な空燃比制
御の態様である。この様な内燃機関のＥＧＲ装置の動作
が不良になると目的とするＮＯｘの低減が達成されなく
なるが、空燃比の学習フィードバック制御の作用により
内燃機関の運転状態そのものは急変することなく乗員は
気付かずに運転を継続することが考えられる。このため
、実公昭５２−９４７１号公報に開示される技術では、
ＥＧＲ制御弁から吸気マニホールドに至る排気通路に温
度センサを設け、ＥＧＲが現実に行われているか否かを
検出し、乗員にその検出結果を報知するＥＧＲの故障警
報装置が提案されている。これにより乗員はＥＧＲ装置
の動作不良を逸早く知り得ることになり、素早い対応が
なされることになる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記したＥＧＲの故障警報装置も未だに充分な
ものではなく、次の問題点が内在していた。

すな、わら、ＥＧＲ装置の異常を検出するために新たに
温度センサを設けるためコストが上昇すること、またそ
の温度センサ装着の作業工程が新たに付加されることか
ら、大量に生産する自動車用の内燃機関等には不向きと
なるのである。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、コストの上昇
や作業工数の付加を伴うこともない簡単な構成であり、
しかもＥＧＲ装置の異常を正確かつ迅速に検出すること
を目的としている。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成する為になされた本発明の構成は、第
１図に例示するごとく、 内燃機関ＥＧの吸気管圧力に基づいて内燃機関ＥＧに供
給する基本燃料量を決定するとともに内燃機関の排気組
成が所定の組成となるように空燃比補正量およびその空
燃比補正量を学習する学習補正量を算出し、空燃比補正
量及び学習補正量を用いて基本燃料量を補正して内燃機
関への燃料供給量を制御する燃料噴射装置Ｃ１と、 内燃機関ＥＧが所定の運転領域で運転しているとき、そ
の排気を吸気管へ環流させる排気再循環装置Ｃ２と、 を有する内燃機関に備えられ、排気再循環装置Ｃ２の異
常を検出する排気再循環装置の異常検出装置であって、 燃料噴射装置Ｃ１により算出される所定の運転領域内に
おける学習補正量と所定の運転領域外における学習補正
量とを比較する比較手段Ｃ３と、比較手段Ｃ３の比較結
果に基づき排気再循環装＠Ｃ２の異常を判定する異常判
定手段Ｃ４と、を備えることを特徴とする排気再循環装
置の異常判定装置をその要旨としている。

［作用］ 本発明の排気再循環装置の異常判定装置の備える各手段
は次のような作用を奏する。

まず燃料噴射装置Ｃ１は、内燃機関ＥＧの吸気管圧力ｐ
ｍを用いて基本燃料量（基本噴射時間Ｔｐ）を算出する
、いわゆるＤ−Ｊ方式のものであり、排気組成を所定の
値にするように定められる空燃比補正量およびこの空燃
比補正量を学習する学習補正量との２つの補正量を用い
て基本噴射時間ＴＩ）を補正して内燃機関ＥＧの燃料供
給量を制御する。

排気再循環手段Ｃ２は、内燃機関ＥＧの排気系と吸気系
とを連結する連通管を内燃機関ＥＧの運転状態に応じて
開閉し、排気を還流させる。従来より、内燃機関ＥＧの
スロットル弁近傍に設けられたポートとＥＧＲ制御弁と
を連結し、スロットル弁の開度に応じて排気再循環を行
うもの、あるいは電子制御装置により内燃機関ＥＧが所
定の運転領域にあるときにＥＧＲ制御弁を開放制御する
もの等が提案されているが、その構成はいかなるもので
あってもよく、ＮＯＸを低減させる必要のある内燃機関
ＥＧの運転領域内で作動する。

比較手段Ｃ３は排気再循環装置Ｃ２の作動する運転領域
内外で燃料噴射装置Ｃ１の算出した学習補正量を比較す
るものである。前述したように学習補正量は空燃比補正
量を学習していくものであるから、その値は排気組成を
所定の値に制御するために必要な基本燃料量の補正量を
与えることになる。従って、排気再循環装置Ｃ２が作動
しているときと、作動していないときの両学習補正量の
比較は、すなわち排気再循環によって吸気管へもたらさ
れた排気により生じた基本燃料量の差を比較することに
なる。

そして、異常判定手段Ｃ４が、この比較手段Ｃ３の比較
結果から排気再循環装置の異常を判定するのである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

［実施例］ 第２図は実施例の排気再循環装置の異常判定装置を搭載
する内燃機関とその周辺装置の構成図を示している。図
示のように本実施例の内燃機関システムは基本的にエン
ジン１の回転数と吸気管圧力から基本燃料噴＠間を演算
するＤ−Ｊ方式を採用している。図示しないエアクリー
ナに接続される吸気管２には吸入空気温を検出するサー
ミスタ式の吸気温センサ３が、その下流側に吸入空気量
を調節するスロットル弁４が各々設けられている。

５は全開・全開時を含むスロットル弁４の開度を検出す
るスロットルセンサ、６はスロットル弁４の下流側に設
けたサージタンクであって、このサージタンク６にはス
ロットル弁下流側の吸気管圧力ｐｍ　　＜絶対圧〉を検
出する半導体式の吸気管圧力センサ７が設けられ、吸気
管圧力に応じた電圧信号を出力する。サージタンク６は
、吸気マニホールド８を介して各シリンダ内の燃焼室９
に連通接続されている。吸気マニホールド８には電磁式
の燃料噴射弁１１が各シリンダ毎に燃料噴射を行えるよ
うに取付けられ、シリンダヘッドには燃焼室９内に突出
する点火プラグ１２が設けられている。１３はエンジン
１の冷却水温を検出するサーミスタ式の水温センサであ
る。１４は燃焼室９に接続される排気マニホールドで、
ここには排気中の残留酸素′ａ度を検出するために酸素
センサ１５が設置され、排気マニホールド１４が接続さ
れる排気管下流には図示しない三元触媒コンバータが接
続されている。１６はイグナイタ、１７はイグナイタ１
６で発生した高電圧を各点火プラグ１２へ分配するディ
ストリビュータで、このディストリビュータ１７内には
タイミングロータ１７ａに対向してピックアップコイル
式の気筒判別センサ１８と回転数を検出するための回転
数センサ１９が取付けられ、気筒判別センサ１８は例え
ば７２０　’ＣＡ毎に気筒判別信号を出力し、回転数セ
ンサ１９は例えば３０’ＣＡ毎にエンジン回転数信号を
出力するよう構成されている。

２０は排気の一部を排気マニホールド１４からサージタ
ンク６へ戻して排気再循環を行うＥＧＲ装置、２１はそ
のＥＧＲバルブ、２２はＥＧＲバルブ２１に加えられる
負圧を調整してＥＧＲ動作を制御する調圧弁で、ＥＧＲ
バルブ２１の定圧室２４は管路により排気マニホールド
１４に接続され、弁室２５は管路によりサージタンク６
に連通接続される。弁室２５と定圧室２４の間に弁体２
６が設けられ、ＥＧＲバルブ２１の上部に設けたダイヤ
フラム室２７は調圧弁２２の上部室２８に接続され、定
圧室２４は調圧弁２２の定圧室３０と連通接続される。

また、調圧弁２２の上部室２８は、スロットル弁４の吸
気管２の一部に設けたＥＧＲポート２ｂに接続され、調
整弁２２のダイヤフラム室３２はＥＧＲポート２ｂの上
流側に設けたアドバンスポート２ａに接続され、調圧弁
２２の弁体３４は上部室２８とダイヤフラム室３２間を
開閉するように設けられる。このような構成により、Ｅ
ＧＲ装置２０のＥＧＲバルブ２１は、スロットル弁４の
開度に応じて、つまり、スロットル弁４の開度が、ＥＧ
Ｒポート２ｂの位置より小さい時にはＥＧＲを行わず、
ＥＧＲボート２ｂとアドバンスポート２ａの間の位置で
はＥＧＲを通常に実施し、アドバンスポート２ａの位置
より大きい時にはＥＧＲ量を増加させるよう動作する。

また、４０はエンジン１の運転者にとって認識の容易な
箇所、例えばインジケータパネルに取り付けられるＥＧ
Ｒ装置２０の異常を報知する異常報知燈である。

次にこれらの各種センサの検出出力を取り込み、燃料噴
射弁１１の開弁時間や点火プラグ１２の点火時期および
異常報知１４０の点燈等をその検出結果に基づいて適宜
制御する制御回路５０の構成につき説明する。この制御
回路５０は図示のごとくマイクロコンピュータを中心に
構成されている。

５１はプログラムに基づき各種演算制御処理を実行する
ＣＰＵ、５２はプログラムデータや演算に使う定数等を
記憶する固定メモリのＲＯＭ、５３は読み出し書き込み
可能な一部メモリのＲＡＭ、５４はエンジンのキースイ
ッチをオフした後でもその記憶内容を保持するために常
時電源のバックアップを受けるバックアップＲＡＭを各
々表わしている。また、５６は、水温センサ１３．吸気
温センサ３．スロットルセンサ５および吸気管圧力セン
サ７等から送られるアナログ信号を入力し、順次デジタ
ル信号に変換してＣＰＵ５１へ伝達するアナログ入力回
路で、アナログマルチプレクサ。

Ａ／Ｄ変換器等が内蔵されている。５７は、酸素センサ
１５からのデジタル検出信号と気筒判別センサ１８１回
転数センサ１９からのパルス信号とを入力すると共に、
イグナイタ１６、燃料噴射弁１１に駆動制御用のパルス
信号を出力したり異常報知燈４０を点燈する入出力回路
で、フリーランニングカウンタや増幅器等が内蔵されて
いる。上記、ＣＰＵ５１ないし入出力回路５７の各素子
はデータバス５８によって相互に接続され、データの伝
達はデータバス５８を通して行われる。

次に、第３図のフローチャートを参照して制御回路５０
が行う燃料噴射制御を説明する。

第３図はＣＰＵ５１が実行するメインルーチンの要部を
示している。この制御は、例えばクランク角の７２０′
毎に起動されてＡより処理にはいり、まず、ステップ１
１０では、回転数センサ１９から送られた回転数信号よ
り回転数Ｎｅを検出し、この回転数データＮｅを入出力
回路５７からＣＰＵ５１に取り込むと共に、吸気管圧力
センサ７から送られる吸気管圧力Ｐｍをアナログ入力回
路５６を介してＣＰＵ５１に取り込む。次に、ステップ
１２０において、基本燃料噴Ｄｉ（時間）Ｔｐを回転数
Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍから痺出し、次にステップ１３０
に進み、ＥＧＲ実行中か否かの判断がスロットルセンサ
５の出力によって検出されるスロットル開度から判定さ
れる。そしてＥＧＲ実行中であるときにはＥＧＲ中の燃
料噴射時間τの算出（ステップ１４０〜ステツプ１６０
）が行われ、ＥＧＲ実行中でなければステップ２００以
後の処理により同様に燃料噴射時間τの算出が行われる
。

初めに、ＥＧＲ中の燃料噴射時間τの算出処理について
説明する。この制御に入ると、ステップ１４０の処理に
より現在空燃比補正係数ＦＡＦの学習条件が成立してい
るか否かの判断がなされる。

これは公知の学習条件と同一の判断をなすもので、空燃
比補正係数ＦＡＦが酸素センサ１５の検出結果に基づい
てフィードバック制御される条件が成立しているか否か
を判断する。例えば、冷却水温が５０’Ｃ以上であり酸
素センサ１５が活性化されている等の条件を判別する。

ここで学習条件が成立しているときには、ＥＧＲ実行中
専用の学習補正係数１（Ｑｏｎを現在の空燃比補正係数
ＦＡＦの値に基づき更新する学習制御、例えば空燃比補
正係数ＦＡＦの一定期間の平均値を新たな学と補正係数
ＫＧＯｎとする制御等が実行され（ステップ１５０）、
こうして定められた基本燃料噴射時間Ｔｐ、学習補正係
数ＫＧｏｎ、空燃比補正係数ＦＡＦおよびその他の補正
係数Ｆ　（ｔ）から最終的な燃料噴射時間τが次式によ
って算出される（ステップ１６０〉。

ｒ＝Ｔｐ　ＸＫＧＥＲＸＫＧｏｎ ＸＦＡＦＸＦ（ｔ）・・・（３） ここで補正係数ＫＧＥＲとは、前述したようにＥＧＲの
実行により基本燃料噴射時間Ｔｐに含まれることとなる
算出誤差を補正するためのＥＧＲ補正係数で、ＥＧＲバ
ルブ２１の構造によって定まるＥＧＲ量に応じて予め定
められるものである。

このＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを（３）式に用いることで
学習補正係数［Ｑｏｎが恒常的に大きな値となることを
回避している。一方、ステップ１４０の判断により学習
条件が成立していないとされたときには、学習制御（ス
テップ１５０〉は実行されず空燃比補正係数ＦＡＦは「
１」に固定され、従前の学習補正係数１（ＱＯｎを用い
て前述同様に燃料噴射時間τの算出（ステップ１６０）
が実行される。

次に、ステップ１３０によりＥＧＲ実行中でないと判断
されたとき実行される通常の空燃比学習制御につき説明
する。このときには、ＥＧＲがなされたときにのみ使用
する学習補正係数ＫＧｏｆｆに対しての学習が制御の対
象となり、まずこの学習補正係数ＫＧｏｆｆを更新する
学習条件が前述のステップ１４０と同様に成立している
か否かを判断する（ステップ２００＞。そして、学習条
件が成立していれば、前述のステップ１５０と同様に現
在の空燃比補正係数ＦＡＦを用いて選択された学習補正
係数ＫＧＯｆｆを学習制御して（ステップ２１０）最終
的な燃料噴射時間τを算出しくステップ２２０＞　、学
習条件の不成立時には空燃比補正係数ＦＡＦを「１」に
固定して従前の学習補正係数ＫＧＯｆｆから燃料噴射時
間τが算出される（ステップ２２０）。なお、このとき
にはＥＧＲ量は零であるから、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲ
を使用することなく、ステップ２２０での燃料噴射時間
τの算出がなされる。

以上のようにして燃料噴射量の制御が実行され、エンジ
ン１は所望の空燃比で運転されることになる。

一方、本実施例の制御回路５０は、第３図のメインルー
チンの一部として、あるいはメインルーチンに割込み処
理される割込みルーチンの一部として第４図にフローチ
ャートを示すＥＧＲ異常検出処理を実行する。

本処理に入るとＣＰｔＪ５１は、第３図の処理より更新
され記憶されている２つの学習補正係数Ｋ（３ｏｎおよ
びＫＧｏｆｆを所定の記憶アドレスより読み出しくステ
ップ３００）　、これらの差（ＫＧＯｎ−１（Ｑｏｆｆ
　）が所定値Ａよりも大であるか否かを判定する（ステ
ップ３１０）。前述した第３図の処理からも明らかなよ
うに、２つの学習補正係数ＫＧｏｎ、ＫＧｏｆｆはとも
にエンジン１を所定の空燃比で運転するための補正値を
表わしており、エンジン１の経時変化等に起因する空燃
比のずれを補正するための値となっている。従って、相
互の値は極めて近似したものであり、その差は正常時に
は小さな値となる。しかし、ＥＧＲ装置２０が何らかの
原因で故障してＥＧＲが実行されないときには、学習補
正係数ＫＧｏｎの値はＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを相殺す
る程の大きな値となり、差（Ｋ　Ｇｏｎ　−Ｋ　Ｇｏｆ
ｆ）も同様に大きくなって所定値Ａを超えるものになる
。また、逆にＥＧＲ装置２０が開弁不能となるような故
障が発生するときには、学習補正係数）（Ｇｏｎは正常
時と同じ値を示すが、他方の学習補正係数ＫＧＯｆｆは
ＥＧＲによる見掛は上の吸入空気量の増加を補正するた
めに小さな値となって、前者と同様に差（ＫＧｏｎ−Ｋ
Ｇｏｆｆ）は大きくなり所定値Ａを超えるようになる。

従って、ステップ３１０の判断が肯定的であればＥＧＲ
装置２０に何らかの故障が発生したと判定して異常報知
１４０の点燈処理（ステップ３２Ｏ）を実行し、否定的
であるときには何らかの処理を実行することなく、本処
理を終了してその他の処理へと移行する。

以上のごとく構成される本実施例の排気再循環装置の異
常判定装置によれば、従来より学習されていた学習補正
係数ＫＧｏｎ、ＫＧｏｆｆを比較するだけの簡単な処理
でＥＧＲ装置２０の異常を迅速かつ正確に検出すること
ができ、極めて低コストの装置構成となる。しかも新た
なセンサ等の部品の追加を伴うこともなく、従来の生産
工程を変更することなく直ちにエンジン１のシステムに
搭載することができる。

また、上記実施例ではＥＧＲ装置２０の動作がスロット
ル弁４の開度によって簡単に制御される場合について説
明したが、制御回路５０がエンジン１の運転状況を検出
しつつ、所定の運転領域内であるとぎにＥＧＲ装置２０
を動作させる、いわゆる電子制御方式のものであっても
よい。

この様な場合、例えば第５図に示すようなエンジン回転
数Ｎｅ、吸気管圧力ｐｍの二次元テーブルから定まる所
定の運転領域内においてＥＧＲ装置２０が作動するなら
ば、この領域内のエンジン１の運転時に学習された学習
補正係数ＫＧＩと領域外での運転時に学習された学習補
正係数ＫＧ２とは、共に前述した学習補正係数ＫＱｏｎ
とＫＧｏｆｆとに対応する値となる。従って、エンジン
１の運転状態から判断して、ＥＧＲ装置が必ず動作する
条件のときの学習補正係数と動作しない条件のときの学
習補正係数とを比較しても上記同様の効果がある。

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように、本発明の排気再循
環装置の異常判定装置は、内燃機関を所望の空燃比で運
転させるための燃料＋＋、ｉ＠装置内部で降出される学
習補正瓜を巧みに利用して排気再循環装置の異常を迅速
かつ正確に検出することができる。従って、その構成は
極めて簡単であり新たな部品の追加、もなく低コストで
実現できるほか、内燃機関製造時に作業工数の増加も伴
わず、大口生産される内燃機関にとって最適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の空燃
比学習制御装置の概略構成図、第３図は同実施例で実行
される燃料噴射制御の要部のフローチャート、第４図は
同実施例のＥＧＲ異常検出処理のフローチャート、第５
図は伯の実施例で使用されるＥＧＲ作動領域の説明図、
を示している。 １・・・エンジン　　　　５・・・スロットルセンサ７
・・・吸気管圧力センサ １１・・・燃料噴射弁　　１５・・・酸素センサ２０・
・・排気再循環装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管圧力に基づいて該内燃機関に供給する
   基本燃料量を決定するとともに該内燃機関の排気組成が
   所定の組成となるように空燃比補正量およびその空燃比
   補正量を学習する学習補正量を算出し、該空燃比補正量
   及び学習補正量を用いて前記基本燃料量を補正して前記
   内燃機関への燃料供給量を制御する燃料噴射装置と、 前記内燃機関が所定の運転領域で運転しているとき、そ
   の排気を吸気管へ環流させる排気再循環装置と、 を有する内燃機関に備えられ、前記排気再循環装置の異
   常を検出する排気再循環装置の異常検出装置であつて、 前記燃料噴射装置により算出される前記所定の運転領域
   内における前記学習補正量と所定の運転領域外における
   学習補正量とを比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果に基づき前記排気再循環装置の異
   常を判定する異常判定手段と、 を備えることを特徴とする排気再循環装置の異常判定装
   置。