JPS6390654A - 排気ガス再循環装置のダイアグノ−シス装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は自動車等の中輪に用いられる内燃機関の排気ガ
ス再循環装置が正常に作動しているか否かの診断を行う
ダイアグノーシス装置に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられる内燃機関に於て、排気ガス
中のＮＯｘの低減のために排気ガス再循環を行う排気ガ
ス再循環装置を組み込むことは従来より種々の態様にて
行われている。この種の排気ガス再循環装置は、例えば
実開昭５４−１２１１１６号、特開昭５８−８８４５０
号、特公昭６０−２４３０３号等の各公報に示されてい
る。

排気ガス再循環装置は、一般に、排気ガス再循環流量制
御用の排気ガス再循環制御弁及び背圧制御用の負圧制御
弁、感温弁等を含んでおり、これら構成部品に故障が生
じると、排気ガス再循環が行われなくなって排気ガス中
のＮＯｘの低減がなされない状態にて内燃機関の運転が
行われる虞れがある。故障により排気ガス再循環が行わ
れなくなっても内燃機関は支障なく運転されるため運転
者はこのことに気づかずに長期間に亙って運転する虞れ
があり、大気汚染の問題を生じる。また所定の運転域に
於て排気ガス再循環が行われないと、ノッキングが発生
する虞れがあり、また内燃機関自身の吸気によるポンプ
ロスにより燃費が悪化することもある。

上述の如き不具合に鑑み、排気ガス再循環装置の故障に
より排気ガス再循環が行われなくなった時にはこのこと
を使用者に知らせて修理の動機を与えるよう構成された
故障警報装置が既に提案されており、これは例えば実開
昭４９−６４６２３号公報に示されている。

発明が解決しようとする問題点 排気ガス再循環装置の故障診断は、本来は排気ガス再循
環が行われるべき状態下にて排気ガス再循環通路の温度
が所定値以上であるか否かにより行われてよいが、即ち
前記温度が所定値以下である時には排気再循環通路を排
気ガスが流れていないとして排気再循環装置が故障して
していると判定されてよいが、しかし前記排気ガス再循
環通路の実際の温度は排気再循環の繰返しの実行と停止
とにより変化し、この温度の高低だけからは排気ガス再
循環通路を排気ガスが流れているか否かを的確に検出す
ることはむずかしく、また一般に排気ガス再循環通路の
温度検出は外気温度の影響を受けて外気温度に応じても
変動し、このため排気ガス再循環が行われる条件下にて
の排気ガス再循環通路の一定値に対する単純な温度判別
によって排気再循環装置の故障診断、即ちダイアグノー
シスが行われたのでは、これが正しく行われなくなるお
それがある。

本発明は上述の如き間居点を解決した改良された排気ガ
ス再循環装置のダイアグノーシス装置を提供することを
目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、排気ガス再循環を
行う運転域であるか否かを検出する排気ガス再循環運転
域検出手段と、排気ガス再循環通路の温度を検出する温
度検出手段と、前記排気ガス再循環運転域検出手段によ
り排気ガス再循環を行う運転域であると検出された状態
下にて前記温度検出手段により検出される温度が第一の
所定値に達した時点より所定時間経過後に於て前記温度
検出手段により検出される温度が前記第一の所定値より
所定量高い第二の所定値以上でない時には排気ガス再循
環装置が故障であると判定する判定手段とを有している
排気ガス再循環装置のダイアグノーシス装置によって達
成される。

排気ガス再循環運転域検出手段は、吸入空気流量、吸気
管圧力或いはこれらと機関回転数との組合せ、史にはこ
れらと機関冷却水温度との組合せにより設計上は、換言
すれば排気ガス再循環装置が正常に作動している時は排
気ガス再循環が行われる運転域を検出するものであれば
よく、これは排気ガス再循環制御特性に応じて検出項目
を定められていればよい。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、排気ガス再循環を行なう運転
条件下に於ける排気ガス再循環通路の温度の時間変化状
態から排気ガス再循環装置のダイアグノーシスが行われ
、これにより排気ガス再循環の繰返しの実行と停止によ
り排気ガス再循環通路温度が激しく変動しても、また排
気ガス再循環通路温度の検出が外気；３度の影響を受け
ても正確なダイアグノーシスが行われるようになる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明によるダイアグノーシス装置を組み込ま
れる排気ガス再循環装置の一つの実施例を示している。

図に於て、１は内燃機関を示しており、該内燃機関は、
エアクリーナ２、吸気管３ａ１及び吸気マニホールド３
ｂを経て燃焼室５内に混合気を吸入し、既燃焼ガス、即
ち排気ガスを排気マニホールド６へ排出するようになっ
ている。

排気マニホールド６には排気ガス再循環のための排気ガ
ス取入ポート７が、吸気マニホールド３ｂには排気ガス
注入ポート８が各々設けられており、排気ガス取入ポー
ト７と排気ガス注入ポート８とは排気ガス再循環用の導
管９と排気ガス再循環制御弁２０と導管１０とにより互
いに連通接続されている。

排気ガス再循環制御弁２０は入口ポート２１と出口ポー
ト２２とを有しており、入口ポート２１は導管９によっ
て排気ガス取入ポート７に連通接続され、出口ボート２
２は導管１０によって排気ガス注入ポート８に連通接続
されている。排気ガス再循環制御弁２０は弁ポート２３
と弁要素２４とを有しており、弁ポート２３は弁要素２
４によって開閉され旦開口度を制御されて排気ガス再循
環流量を制御するようになっている。弁要素２４は、ダ
イヤフラム装置２５のダイヤフラム２６に接続され、ダ
イヤフラム室２７に所定値、例えば７０ｍｍＨｇより大
きい負圧が導入されていない時には圧縮コイルばね２８
のばね力により押し下げられて弁ボート２３を閉じ、ダ
イヤフラム室２７に所定値より大きい負圧が導入されて
いる時にはその負圧に応じて圧縮コイルばね２８のばね
力に抗して上昇して弁ポート２３を開くようになってい
る。

排気ガス再循環制御弁２０のダイヤフラム室２７は、導
管２９、背圧制御用負圧制御弁３０、導管３１、感温弁
３２、導管３３を経て気化器２に設けられた吸気管負圧
取出ポート３４に連通接続されている。吸気管負圧取出
ポート３４は、図示されている如く、スロットル弁４が
全開位置にある時にはそれの」−流側に位置し且スロッ
トル弁４が比較的小さい所定開度量」−開かれた時には
それの下流側に位置すべく設けられている。

負圧制御弁３０は弁ボート３５を開閉する弁要素３６及
び該弁要素を担持したダイヤフラム３７とを付しており
、ダイヤフラム３７は、それの図にて上側に大気中に開
放された大気開放室３８を、また下側にダイヤフラム室
３９を各々郭定しており、該ダイヤフラムは、ダイヤフ
ラム室３つに所定値以上の圧力（正圧）が導入されてい
ない時には圧縮コイルばね４０の作用によって弁要素３
６を弁ボート３５より引き離して該弁ポートを開く位置
に位置し、これに対しダイヤフラム室３つに所定値以上
の圧力が導入された時には圧縮コイルばね４０の作用に
抗して図にて上方へ変位して弁要素３６を弁ポート３５
に当接させて該弁ポートを閉じる位置に位置するように
なっている。

負圧制御弁３０のダイヤフラム室３９は、導管４１によ
って排気ガス再循環制御弁２０の弁ポート２３とこれよ
り下流側に設けられたオリフィス４２との間の圧力室４
３に連通接続され、該圧力室に於ける排気ガス圧力を導
入されるようになっている。

上述の如き負圧制御弁３０とオリフィス４２よりなる構
造は、周知の背圧制御機構であり、吸気管負圧が排気ガ
ス再循環制御弁２０に与えられる排気ガス再循環作動域
に於ては、圧力室４３に於ける排気ガス圧力を常にほぼ
一定に保つよう排気ガス再循環制御弁２０のダイヤフラ
ム室２０に供給する負圧を調整し、換言すれば弁ポート
２３の開口度を調整し、これによって排気ガス再循環流
量の吸入空気流量に対する比率、即ちＥＧＲ率を常にほ
ぼ一定に保つ作用を行うようになっている。

感温弁３２は、内燃機関１の冷却水温度に感応し、冷却
水温度が所定値、例えば６０°Ｃ以下である暖機過程時
に於ては閉弁して導管３１と３３との連通を遮断し、こ
れに対し冷却水温度が所定値量ｌ−である時には導管３
１と３３との連通を確立するようになっている。

上述の如き構成によれば、排気ガス再循環制御弁２０は
導管２９に所定値より大きい負圧、例えば−７０＋＋＋
ｍＨｇより大きい負圧が作用し、内燃機関１の冷却水温
度が所定値、例えば６　０　’Ｃ以上で感温弁３２が開
いている時には開弁し、その量弁量に応じた流口にて排
気ガス再循環が行われる。

第２図は本発明によるダイアグノーシス装置の一つの実
施例を示している。第２図に於て、５０は排気ガス再循
環装置のダイアグノーシスを行うマイクロコンピュータ
を示している。マイクロコンピュータ５０は、一般的（
ｊ４造のものであり、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５１
と、メモリ（ＲＯＭ）５２と、人出力ポート５３とを有
し、内燃機関１のディストリビュータに設けられた回転
数センサ５４より内燃機関１の回転数に関する情報を、
水温センサ５５より内燃機関１の冷却水の温度に関する
情報を、負圧スイッチ５６より内燃機関１の吸気管負圧
に関する情報を、スロットルスイッチ５７より内燃機関
１のスロットル開度に関する情報を、比較器５８よりそ
の比較結果に基くオン−オン信号を各々与えられ、これ
ら情報に基づいて第３図に示されている如きフローチャ
ートに従って排気ガス再循環装置が正常に作動している
か否かの診断を行い、排気ガス再循環装置が正常に作動
していないと判定した時にはトランジスタ６１に通電を
行なってインジケータランプ６２を点灯させるようにな
っている。

負圧スイッチ５６は、第１図に示されている如く、導管
６３によって気化器２に設けられた吸気管負圧取出しポ
ート６４に連通接続され、この吸気管負圧取出しポート
６４より所定値、例えば−１００ａｍＨｇより大きい負
圧が導入されている時には接点を閉じてオン信号を出力
するようになっている。

比較器５８は、ＯＰアンプにより構成された一般的構造
のものであり、トランジスタ６０がオン状態であるか否
かにより比較電圧を変化し、トランジスタ６０がオフ状
態である時には比較電圧が（Ｒご＋Ｒ３）／　（Ｒ１＋
Ｒ１＋Ｒ３）Ｅとなり、トランジスタ６０がオフ状態で
ある時には比較電圧がＲ：　／　（Ｊ　＋Ｒご）となる
。比較器５８には温度センサ５９より感知温度に応じた
電圧信号が与えられるようになっている。

温度センサ５９は、第１図に示されている如く、排気ガ
ス再循環導管１ｏに取付けられ、例えばサーミスタによ
り構成されている。

次に第３図に示されたフローチャートを参照して本発明
によるダイアグノーシス装置の作動について説明する。

内燃機関１のシグニツションスイッチがオン状態である
と、まずステップ１ｏに於てインジケータランプ６２を
消灯することが行われ、次にステップ２０に於てフラッ
グＦを０にし、またカウンタのカウント値ＣＨとＣごを
各々０にリセットすることが行われる。」二連のステッ
プ１ｏ及び２゜はイグニッションスイッチがオフ状態よ
りオン状態になった時にのみ実行され、即ち機関始動時
にのみ実行され、その後は内燃機関の再始動が行ゎれる
まで行われない。

ステップ１００より排気ガス再循環装置のダイアグノー
シスルーチンが開始される。このルーチンは所定時間毎
、例えば０．５秒毎の繰返しの割込みルーチンとして実
行されればよい。

ステップ１００に於ては、各種センサ、スイッチ及び比
較器より情報を人力することが行われる。

ステップ１００の次はステップ１１０へ進む。

ステップ１１０に於ては、内燃機関１の暖機が完了して
いるか否かの判別が行われる。暖機が完了しいる時には
ステップ１２０へ進み、これに対し暖機が完了していな
い時にはステップ１３０へ進む。

ステップ１２０に於ては、ＥＧＲオン運転域であるか否
かの判別が行われる。これは、排気ガス再循環が行われ
る運転条件下にあるか否かの判別であり、この実施例に
於ては、回転数センサ５４により検出される内燃機関１
の回転数、水温センサ５５により検出される内燃機関１
の冷却水温度、負圧スイッチ５６により検出される吸気
管負圧及びスロットルスイッチ５７により検出されるス
ロットル開度に応じてその判別が行われる。ＥＧＲオン
運転域である時はステップ１４０へ進み、これに対しＥ
ＧＲオン運転域でない時にはステップ１３０へ進む。

ステップ１３０に於ては、フラッグＦを０にし、またカ
ウンタのカウント値Ｃ１と０２を共に０にリセットする
ことが行われる。

ステップ１４０に於ては、フラッグＦが１であるか否か
の判別が行われる。フラッグＦは排気ガス再循環通路温
度が第一の所定値に達したことを示すフラッグであり、
フラッグＦ−１でない時はステップ１５０へ進み、これ
に対しフラッグＦ−１である時はステップ１６０へ進む
。

ステップ１５０に於ては、トランジスタ６ｏに対する通
電を停止することが行われる。ステップ１５０の次はス
テップ１７０へ進む。

ステップ１６０に於ては、トランジスタ６ｏに対する通
電が行われる。ステップ１６０の次はステップ１７０へ
進む。

ステップ１７０に於ては、比較器５８の出力信号がオン
信号であるかオフ信号であるかの判別が行われる。比較
器７０はトランジスタ６０がオフ状態である時には比較
電圧が（Ｒ２＋Ｒ３）　／（Ｒ１＋Ｒ１！＋Ｒ３）Ｅと
なっていることによって温度センサ５９により検出され
る排気ガス再循環通路温度が第一の所定値以上である時
にオン信号を出力し、これに対しトランジスタ６０がオ
ン状態である時には比較電圧がＲ：　／　（Ｒ＋　＋Ｒ
：　）となっていることにより温度センサ５９により検
出される排気ガス再循環通路温度が前記第一の所定値よ
り所定値高い第二の所定値以上である時にオン信号を出
力することになる。比較器５８の出力信号はオン信号で
ある時はステップ１８０へ進み、これに対し比較器５８
の出力信号がオン状態でない時にはステップ２２０へ進
む。

ステップ１８０に於ては、カウンタのカウント値Ｃａｌ
！を０にリセットすることが行われる。ステップ１８０
の次はステップ１９０へ進む。

ステップ１９０に於ては、フラッグＦが１であるか否か
の判別が行われる。フラッグＦ−１である時はダイアグ
ノーシスルーチンを終了し、これに対しフラッグＦ−１
でない時はステップ２００へ進む。

ステップ２００に於ては、比較器５８がオン信号を出力
したことに同期してカウントアツプを開始したカウンタ
のカウンタのカウント値ＣＩが予め定められた所定値Ｃ
５ｏｔ＋より大きいか否かの判別が行われる。この判別
によって排気ガス再循環通路温度が前記第一の所定値に
達してから所定の時間が経過したか否かの判別が行われ
、ＣＩ　　＞Ｃ５ｅＬ＋である時はステップ２１０へ進
む。

ステップ２１０に於ては、フラッグＦを１にすることが
行われる。

ステップ２２０は比較器５８の出力信号がオフ信号であ
る時に実行され、このステップ２２０に於ては、フラッ
グＦが１であるか否かの判別が行われる。フラッグＦ−
１である時は排気ガス再循環通路温度が前記第一の所定
値の達してからカウンタのセット値Ｃ５ｃｔ＋により決
まる所定時間が経過しても排気ガス再循環通路温度が前
記第二の所定値にならない時であってこの時は排気ガス
再循環通路装置が正常に作動していないと判定してステ
ップ２３０へ進む。これに対しフラッグＦ。

でない時は排気ガス再循環通路温度がまだ前記第一の所
定値に達していない時であってこの時にはステップ２４
０へ進む。

ステップ２４０に於ては、内燃機関１の運転域がＥＧＲ
オン運転域になったことに同期してスタートしたカウン
タのカウント値Ｃ：が予め定められた所定値Ｃ５ｅＬｐ
以」−であるか否かの判別が行われる。Ｃ−＞Ｃ５ｅＬ
：である時は内燃機関１の運転域がＥＧＲオン運転域に
なってからセット値Ｃ５ｅｔ２により決まる所定時間が
経過してもいまだに排気ガス再循環通路温度が前記第一
の所定値にならない時であってこの時には排気ガス再循
環装置が正常に作動していないと判別してステ・ノブ２
３０へ進む。

ステップ２３０に於ては、トランジスタ６１をオン状態
をとしてインジケータランプ６２を点灯することが行わ
れる。このインジケータランプ６２の点灯により使用者
は排気ガス再循環装置に故障が生じていることを知るこ
とがとができる。

以」〕の如きフローチャートに従って排気ガス再循環装
置のダイアグノーシスが行われることにより排気ガス再
循環のオン及びオフに伴なう排気ガス再循環導管の腹雑
な温度変化に拘らず、また外気温度の変化に拘らず排気
ガス再循環導管の温度変化状態から誤判定を伴なわない
確実なダイアグノーシスが行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるダイアグノーシス装置を組み込ま
れる排気ガス再循環装置の一つの実施例を示す概略図、
第２図は本発明によるダイアグノーシス装置の一つの実
施例を示すブロック線図、第３図は本発明によるダイア
グノーシス装置の作動を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関、２・・・エアクリーナ、３ａ・・・
吸気管、３ｂ・・・吸気マニホールド、４・・・スロッ
トルバルブ、５・・・燃焼室、６・・・排気マニホール
ド、７・・・排気ガス取入ポート、８・・・排気ガス注
入ポート。 ９．１０・・・導管、２０・・・排気ガス再循環制御弁
。 ２１・・・人口ポート、２２・・・出口ポート、２３・
・・弁ポート、２４・・・弁要素、２５・・・ダイヤフ
ラム装置。 ２６・・・ダイヤフラム、２７・・・ダイヤフラム室、
２８・・・圧縮コイルばね、２９・・・導管、３０・・
・負圧制御弁、３１・・・導管、３２・・・感温弁、３
３・・・導管。 ３４・・・吸気管負圧取出ポート、３５・・・弁ポート
。 ３６・・・弁要素、３７・・・ダイヤフラム、３８・・
・大気開放室、３９・・・ダイヤフラム室、４０・・・
圧縮コイルばね、４１・・・導管、４２・・・オリフィ
ス、４３・・・圧力室、５０・・・マイクロコンピュー
タ、５１・・・中央処理ユニット、５２・・・メモリ、
５３・・・入出力ポート、５４・・・回転数センサ、５
５・・・水温センサ。 ５６・・・負圧スイッチ、５９・・・温度センサ、６０
．６１・・・トランジスタ、６２・・・インジケータラ
ンプ。 ６３・・・導管、６４・・・吸気管負圧取出しポート特
　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　理
　　　人　　弁理士　　明石　昌毅第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　排気ガス再循環を行う運転域であるか否かを検出する
   排気ガス再循環運転域検出手段と、排気ガス再循環通路
   の温度を検出する温度検出手段と、前記排気ガス再循環
   運転域検出手段により排気ガス再循環を行う運転域であ
   ると検出された状態下にて前記温度検出手段により検出
   される温度が第一の所定値に達した時点より所定時間経
   過後に於て前記温度検出手段により検出される温度が前
   記第一の所定値より所定量高い第二の所定値以上でない
   時には排気ガス再循環装置が故障であると判定する判定
   手段とを有している排気ガス再循環装置のダイアグノー
   シス装置。