排気ガス再循環装置の故障判定方法
【課題】ＥＧＲ装置の故障判定機構の効用を高める。
【解決手段】ＥＧＲ通路上のＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定する。故障種別には、ＥＧＲバルブの固着、ＥＧＲバルブの異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれる。
【解決手段】ＥＧＲ通路上のＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定する。故障種別には、ＥＧＲバルブの固着、ＥＧＲバルブの異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置の故障判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関では、吸気系と排気系とをＥＧＲ通路を介して連通し、このＥＧＲ通路を介して排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス再循環を行っている。ＥＧＲ通路には、これを開閉するＥＧＲバルブが設けられており、内燃機関の運転状況に応じてＥＧＲバルブの開度を操作し、排気ガスの還流率（または、還流量）や還流時期を制御する。
【０００３】
ＥＧＲ装置に故障が発生すると、適確なＥＧＲ制御の妨げとなり、ノッキングの発生やエミッションの悪化につながる。よって、通常、ＥＧＲ装置の故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知したり、記憶装置に記録を残したりする故障判定（ダイアグノーシス）機構を実装している。
【０００４】
従来の故障判定機構では、燃料カット中にＥＧＲバルブを開閉制御し、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ測定して、両者の差圧が所定の判定閾値を下回っているか否かに基づいて故障の有無の判定を行っていた（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、このようなものであると、ＥＧＲ装置の故障の具体的な種類については判断を下すことができない。よって、点検修理の際に、どのような故障であるかを一から検査しなければならず、また、運転中に故障の内容に対応してきめ細かな補正制御を行うようなことも不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−００９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＥＧＲ装置の故障判定機構の効用を高めることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、ＥＧＲ通路上のＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することとした。
【０００９】
前記故障種別には、ＥＧＲバルブを開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブの開度がある値から減少しない異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＥＧＲ装置の故障の有無のみならずその故障の種類についても一定の判断を下すことができるため、故障判定機構の効用が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】ＥＧＲ装置の正常時及び異常時の吸気管内圧力の推移を例示する図。
【図３】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図４】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における制御装置が実施する最終判定の条件を示すテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に一気筒の構成を概略的に示した内燃機関１００は、例えば自動車に搭載されるものである。内燃機関１００の吸気系１には、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。サージタンク１３には、吸気管内圧力（または、吸気負圧）を検出する圧力センサ７１を配している。
【００１３】
排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、かつ排出ガス浄化用の三元触媒５２を装着している。そして、触媒５２の上流にフロントＯ2センサ５３を、下流にリアＯ2センサ５４を、それぞれ配している。Ｏ2センサ５３、５４は、排出ガスに接触して反応することにより、排出ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。
【００１４】
吸気系１と排気系５との間は、外部ＥＧＲ装置６を介して接続する。ＥＧＲ装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通する外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素としてなる。ＥＧＲバルブ６２を開放すれば、排出ガスを排気系５から吸気系１へと還流して吸気に混合する外部ＥＧＲを実現できる。
【００１５】
シリンダ２上部に形成される燃焼室の天井部（シリンダヘッド）には、吸気バルブ２１、排気バルブ２２、燃料噴射弁３及び点火プラグ８を設ける。
【００１６】
この内燃機関１００は、可変バルブタイミング機構９を備えている。可変バルブタイミング機構９は、いわゆる揺動シリンダ機構を用いた既知のもので、吸気カムシャフト９１に固定したロータと、ロータの外側に嵌装したハウジングと、ロータに対してハウジングを回動させるための電磁式四方向切換制御弁であるオイルコントロールバルブ９２と、一方をハウジングに、他方を排気カムシャフト９３にそれぞれ取り付けた噛合する一対のギア９４、９５と、吸気カムシャフト９１の端部に配したクランクセンサ９６と、排気カムシャフト９３の端部に配したタイミングセンサ９７とを備える。ハウジングに流出入する作動油の方向及び量をオイルコントロールバルブ９２を介して制御し、ロータに対するハウジングの相対角度を変化させ、排気カムシャフト９３と吸気カムシャフト９１との間に任意の回転位相差を生じさせることにより、吸気バルブ２１の開閉タイミングと排気バルブ２２の開閉タイミングとの相対位相差を一定の角度範囲内で自在に変化させることが可能である。吸気バルブ２１の開放タイミングを早く、または排気バルブ２２の閉止タイミングを遅くすれば、シリンダ２内に燃焼ガスを残留させて吸気に混合する内部ＥＧＲを実現できる。
【００１７】
内燃機関１００の運転制御を司る電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。
【００１８】
入力インタフェース４３には、吸気管内圧力を検出する圧力センサ７１から出力される吸気管内圧力信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ１１の開度（または、アクセルペダルの踏込量）を検出するスロットルポジションセンサ７４から出力されるスロットル開度信号ｄ、冷却水温を検出する水温センサ７６から出力される水温信号ｆ、燃焼圧の変化によりノッキングの状態を検出するノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅ、吸気カムシャフト９１の端部にあるタイミングセンサ９６から出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カムシャフト９２の端部にあるタイミングセンサ９７から２４０°ＣＡ（クランク角度）回転毎に出力される排気カム信号ｈ、フロントＯ2センサ５３から出力される上流側空燃比信号ｉ、リアＯ2センサ５４から出力される下流側空燃比信号ｊ等が入力される。
【００１９】
出力インタフェース４４からは、インジェクタ３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してＥＧＲバルブ開度信号ｏ、可変バルブタイミング機構９に対してバルブ開閉タイミング信号ｐ等を出力する。
【００２０】
中央演算装置４１は、記憶装置４２に予め格納されているプログラムを解釈、実行し、以て内燃機関１００の燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、並びにＥＧＲ装置の故障判定等を遂行する。
【００２１】
内燃機関１００の燃料噴射制御及びＥＧＲ制御において、ＥＣＵ４は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊを入力インタフェース４３を介して取得し、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲバルブ６２の開度（ＥＧＲステップ数）、可変バルブタイミング等を算定して、制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏ、ｐを出力インタフェース４４を介して印加する。上記制御入力の算定手法は、既知の内燃機関１００の運転制御と同様とすることができるので、ここでは説明を割愛する。
【００２２】
以降、本実施形態におけるＥＧＲ装置６の故障判定方法に関して詳述する。本実施形態では、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の（本来実現されているべき）開度、可変バルブタイミング、燃料噴射量や、スロットルポジションセンサ７４により実測したスロットルバルブ１１の開度、回転数センサ７２により実測したエンジン回転数等から、予想される吸気管内圧力の値を推定する。そして、この吸気管内圧力の推定値を、圧力センサ７１により実測した吸気管内圧力の実測値と比較することを通じて、ＥＧＲ装置６の故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定する。故障種別には、ＥＧＲバルブ６２を開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブ６２の開度がある値から減少しない即ちＥＧＲバルブ６２が完全には閉じない異物噛み込み、デポジットの堆積等に起因したＥＧＲ通路６１の狭窄、その他（ＥＧＲバルブ６２を駆動するステッピングモータの故障または性能劣化、ＥＧＲバルブ６２の摺動不良、センサ７１、７２、７４類の故障、等々）が含まれる。
【００２３】
もしもＥＧＲ装置６に何らの故障も存在していなければ、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等を内燃機関１００の吸排気系１、５の入出力特性を示すモデル数式に代入して算出される吸気管内圧力の推定値が、吸気管内圧力の実測値と合致するはずである。逆に、吸気管内圧力の推定値が実測値から乖離しているのであれば、ＥＧＲ装置６に何らかの故障が発生しているものと考えることができる。そして、その乖離の様子を分析することにより、ＥＧＲ装置６に発生した故障の種別を特定することが可能である。
【００２４】
図２は、スロットルバルブ１１の開度やエンジン回転数等が変化しないという条件の下における、吸気管内圧力の推移を描画したものである。図２中、実線はモデルから算出した吸気管内圧力の推定値を示す。これに対し、破線はＥＧＲバルブ６２が固着している場合の吸気管内圧力の実測値を示し、一点鎖線はＥＧＲバルブ６２が異物を噛み込んでいる場合の吸気管内圧力の実測値を示し、二点鎖線はＥＧＲ通路６１が狭窄している場合の吸気管内圧力の実測値を示す。区間(１)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開に維持している区間であり、区間(２)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える（ＥＣＵ４による演算上の）開度を全閉に維持している区間である。区間(３)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開に向けて徐々に増大させている区間であり、区間(４)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を全閉に向けて徐々に減少させている区間である。
【００２５】
平常であれば、ＥＧＲバルブ６２の開度を拡大することで吸気管内圧力は増大し、ＥＧＲバルブ６２の開度を縮小することで吸気管内圧力は減少するはずである。しかし、ＥＧＲバルブ６２が固着している場合には、区間(１)、(２)、(３)、(４)において吸気管内圧力の実測値が変動しない（無論、スロットルバルブ１１の開度やエンジン回転数が変化するならばこの限りではない）。ＥＧＲバルブ６２が異物を噛み込んでいる場合には、区間(２)、(３)の初期、(４)の終期において吸気管内圧力の実測値が予想される推定値まで下がりきらない。また、ＥＧＲ通路６１が狭窄している場合には、区間(１)、(３)の終期、(４)の初期において吸気管内圧力の実測値が予想される推定値まで上がりきらない。
【００２６】
本実施形態の故障判定方法では、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開としている区間(１)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を全閉としている区間(２)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を徐々に増大させている区間(３)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える徐々に減少させている区間(４)の各々の区間において、図３ないし図６に示す判定処理を実行する。そして、それら各区間における判定処理結果を総合して、ＥＧＲ装置６の故障の有無及び故障の種別についての判断を下す。
【００２７】
図３に示しているのは、区間(１)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉（即ち、外部ＥＧＲを実行しない）と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１３）。
【００２８】
そして、区間(１)の終了の際に、ステップＳ１１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ１２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(１)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１５）。
【００２９】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ１１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ１３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(１)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１７）。異常判定(１)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(１)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１８）。異常判定(１)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着以外の故障を予感させる判定結果である。
【００３０】
図４に示しているのは、区間(２)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(２)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２１）。並びに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(２)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２２）。
【００３１】
そして、区間(２)の終了の際に、ステップＳ２１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ２２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２３）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(２)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２４）。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(２)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２５）。異常判定(２)は、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３２】
図５に示しているのは、区間(３)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(３)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(３)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(３)に亘る時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３３）。
【００３３】
そして、区間(３)の終了の際に、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ３２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(３)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３５）。
【００３４】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(３)における実測値の変化速度、実測値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）を、ステップＳ３２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(３)における推定値の変化速度、推定値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）と比較し、両者の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、正常判定(３)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３７）。正常判定(３)−２は、吸気管内圧力の実測値と推定値とが乖離しているという点で完全に正常とは言えないが、ＥＧＲバルブ６２の開度を拡大させる制御に吸気管内圧力の実測値が追従して変動しているという点である程度ＥＧＲ制御が正常に行われているものと捉えることができる。正常判定(３)−２は、吸気管内圧力の実測値の時系列が推定値の時系列からオフセットしていることを示し、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３５】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、さらに、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ３３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３８）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(３)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３９）。異常判定(３)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(３)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３０）。異常判定(３)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着または異物噛み込みの狭窄以外の故障を予感させる判定結果である。
【００３６】
図６に示しているのは、区間(４)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(４)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(４)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(４)に亘る時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４３）。
【００３７】
そして、区間(４)の終了の際に、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ４２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(４)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４５）。
【００３８】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(４)における実測値の変化速度、実測値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）を、ステップＳ４２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(４)における推定値の変化速度、推定値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）と比較し、両者の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、正常判定(４)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４７）。正常判定(４)−２は、吸気管内圧力の実測値と推定値とが乖離しているという点で完全に正常とは言えないが、ＥＧＲバルブ６２の開度を縮小させる制御に吸気管内圧力の実測値が追従して変動しているという点である程度ＥＧＲ制御が正常に行われているものと捉えることができる。正常判定(４)−２は、吸気管内圧力の実測値の時系列が推定値の時系列からオフセットしていることを示し、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３９】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、さらに、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ４３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４８）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(４)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４９）。異常判定(４)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(４)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４０）。異常判定(４)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着または異物噛み込み以外の故障を予感させる判定結果である。
【００４０】
しかして、ＥＣＵ４は、各区間における判定処理結果を総合して、ＥＧＲ装置６の故障の有無及び故障の種別（固着／異物噛み込み／狭窄／その他）についての判断を下し、下した判断内容を示す情報を記憶装置４２に記憶する。また、ＥＧＲ装置６に故障があるものと判断した暁には、コックピット内でランプを点灯させたり、ディスプレイに表示させたりする等、運転者の視聴覚に訴えかける態様にて故障の存在を運転者に報知する。
【００４１】
図７に、各区間における判定処理結果と、最終的なＥＧＲ装置６の故障判定との関係を示す。図７の左欄は、各区間における判定処理結果が正常（正常判定(３)−２、正常判定(４)−２を含む）であるならば○、異常であるならば×である。図７の右欄は、各区間における判定処理結果から導かれる故障の種別である。
【００４２】
区間(１)、(２)、(３)、(４)の全てにおいて正常判定の場合には、ＥＧＲ装置に故障はないものと判断する。さもなくば、何らかの故障があるものと判断する。例えば、区間(１)、(２)、(３)、(４)の全てにおいて異常判定の場合には、各区間における判定処理結果の詳細を条件として故障の種別を判断する。即ち、異常判定(１)−１かつ異常判定(４)−１が成立しているならば固着と判断し、異常判定(４)−２が成立しているならば異物噛み込みと判断し、異常判定(１)−２が成立しているならば通路狭窄と判断し、それ以外であればその他の故障であると判断する。
【００４３】
区間(１)、(２)において異常判定、(３)、(４)において正常判定の場合には、異常判定(３)−２または異常判定(４)−２が成立しているならば異物噛み込みと判断し、それ以外であればその他の故障であると判断する。
【００４４】
区間(１)、(２)において異常判定、(３)、(４)の何れか一方において正常判定、他方において異常判定の場合には、異常判定(１)−２が成立していない、または異常判定(４)−２が成立していないことを条件として異物噛み込みと判断し、そうでなければその他の故障であると判断する。
【００４５】
以上に述べたＥＧＲ装置６の故障判定方法は、特定の状況下、例えば燃料カット中にＥＧＲバルブ６２を強制的に開閉操作して実施してもよいし、通常の内燃機関１００の運転中に実施してもよい。
【００４６】
本実施形態によれば、ＥＧＲ通路６１上のＥＧＲバルブ６２を開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することとしたため、故障判定機構の効用が高まる。即ち、点検修理の際に、どのような故障が発生しているのかを一定の確度を以て作業者に知らしめることができ、利便性が高まる。
【００４７】
また、運転中に、故障の種別に対応してきめ細かな補正制御を行うことも可能となる。例えば、ＥＧＲ通路６１の狭窄であれば、外部ＥＧＲガス量の低下を補うように燃料噴射量を増大させたり、点火タイミングを遅らせたり、可変バルブタイミングを早めたりする一方で、ＥＧＲバルブ６２の固着であれば、ＥＧＲ装置６自体が完全に存在しないものと見なして運転制御する、といったことができるようになる。
【００４８】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における内燃機関は火花点火エンジンであったが、これがディーゼルエンジンであったとしても、本発明を適用することは可能である。
【００４９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関のＥＧＲ装置の故障判定に用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００…内燃機関
１１…スロットルバルブ
４…ＥＣＵ（制御装置）
６１…ＥＧＲ通路
６２…ＥＧＲバルブ
７１…吸気管内圧力センサ
７４…スロットルポジションセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置の故障判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関では、吸気系と排気系とをＥＧＲ通路を介して連通し、このＥＧＲ通路を介して排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス再循環を行っている。ＥＧＲ通路には、これを開閉するＥＧＲバルブが設けられており、内燃機関の運転状況に応じてＥＧＲバルブの開度を操作し、排気ガスの還流率（または、還流量）や還流時期を制御する。
【０００３】
ＥＧＲ装置に故障が発生すると、適確なＥＧＲ制御の妨げとなり、ノッキングの発生やエミッションの悪化につながる。よって、通常、ＥＧＲ装置の故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知したり、記憶装置に記録を残したりする故障判定（ダイアグノーシス）機構を実装している。
【０００４】
従来の故障判定機構では、燃料カット中にＥＧＲバルブを開閉制御し、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ測定して、両者の差圧が所定の判定閾値を下回っているか否かに基づいて故障の有無の判定を行っていた（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、このようなものであると、ＥＧＲ装置の故障の具体的な種類については判断を下すことができない。よって、点検修理の際に、どのような故障であるかを一から検査しなければならず、また、運転中に故障の内容に対応してきめ細かな補正制御を行うようなことも不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−００９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＥＧＲ装置の故障判定機構の効用を高めることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、ＥＧＲ通路上のＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することとした。
【０００９】
前記故障種別には、ＥＧＲバルブを開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブの開度がある値から減少しない異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＥＧＲ装置の故障の有無のみならずその故障の種類についても一定の判断を下すことができるため、故障判定機構の効用が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】ＥＧＲ装置の正常時及び異常時の吸気管内圧力の推移を例示する図。
【図３】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図４】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における制御装置が実施する判定処理方法の内容を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における制御装置が実施する最終判定の条件を示すテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に一気筒の構成を概略的に示した内燃機関１００は、例えば自動車に搭載されるものである。内燃機関１００の吸気系１には、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。サージタンク１３には、吸気管内圧力（または、吸気負圧）を検出する圧力センサ７１を配している。
【００１３】
排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、かつ排出ガス浄化用の三元触媒５２を装着している。そして、触媒５２の上流にフロントＯ2センサ５３を、下流にリアＯ2センサ５４を、それぞれ配している。Ｏ2センサ５３、５４は、排出ガスに接触して反応することにより、排出ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。
【００１４】
吸気系１と排気系５との間は、外部ＥＧＲ装置６を介して接続する。ＥＧＲ装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通する外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素としてなる。ＥＧＲバルブ６２を開放すれば、排出ガスを排気系５から吸気系１へと還流して吸気に混合する外部ＥＧＲを実現できる。
【００１５】
シリンダ２上部に形成される燃焼室の天井部（シリンダヘッド）には、吸気バルブ２１、排気バルブ２２、燃料噴射弁３及び点火プラグ８を設ける。
【００１６】
この内燃機関１００は、可変バルブタイミング機構９を備えている。可変バルブタイミング機構９は、いわゆる揺動シリンダ機構を用いた既知のもので、吸気カムシャフト９１に固定したロータと、ロータの外側に嵌装したハウジングと、ロータに対してハウジングを回動させるための電磁式四方向切換制御弁であるオイルコントロールバルブ９２と、一方をハウジングに、他方を排気カムシャフト９３にそれぞれ取り付けた噛合する一対のギア９４、９５と、吸気カムシャフト９１の端部に配したクランクセンサ９６と、排気カムシャフト９３の端部に配したタイミングセンサ９７とを備える。ハウジングに流出入する作動油の方向及び量をオイルコントロールバルブ９２を介して制御し、ロータに対するハウジングの相対角度を変化させ、排気カムシャフト９３と吸気カムシャフト９１との間に任意の回転位相差を生じさせることにより、吸気バルブ２１の開閉タイミングと排気バルブ２２の開閉タイミングとの相対位相差を一定の角度範囲内で自在に変化させることが可能である。吸気バルブ２１の開放タイミングを早く、または排気バルブ２２の閉止タイミングを遅くすれば、シリンダ２内に燃焼ガスを残留させて吸気に混合する内部ＥＧＲを実現できる。
【００１７】
内燃機関１００の運転制御を司る電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。
【００１８】
入力インタフェース４３には、吸気管内圧力を検出する圧力センサ７１から出力される吸気管内圧力信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ１１の開度（または、アクセルペダルの踏込量）を検出するスロットルポジションセンサ７４から出力されるスロットル開度信号ｄ、冷却水温を検出する水温センサ７６から出力される水温信号ｆ、燃焼圧の変化によりノッキングの状態を検出するノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅ、吸気カムシャフト９１の端部にあるタイミングセンサ９６から出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カムシャフト９２の端部にあるタイミングセンサ９７から２４０°ＣＡ（クランク角度）回転毎に出力される排気カム信号ｈ、フロントＯ2センサ５３から出力される上流側空燃比信号ｉ、リアＯ2センサ５４から出力される下流側空燃比信号ｊ等が入力される。
【００１９】
出力インタフェース４４からは、インジェクタ３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してＥＧＲバルブ開度信号ｏ、可変バルブタイミング機構９に対してバルブ開閉タイミング信号ｐ等を出力する。
【００２０】
中央演算装置４１は、記憶装置４２に予め格納されているプログラムを解釈、実行し、以て内燃機関１００の燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、並びにＥＧＲ装置の故障判定等を遂行する。
【００２１】
内燃機関１００の燃料噴射制御及びＥＧＲ制御において、ＥＣＵ４は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊを入力インタフェース４３を介して取得し、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲバルブ６２の開度（ＥＧＲステップ数）、可変バルブタイミング等を算定して、制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏ、ｐを出力インタフェース４４を介して印加する。上記制御入力の算定手法は、既知の内燃機関１００の運転制御と同様とすることができるので、ここでは説明を割愛する。
【００２２】
以降、本実施形態におけるＥＧＲ装置６の故障判定方法に関して詳述する。本実施形態では、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の（本来実現されているべき）開度、可変バルブタイミング、燃料噴射量や、スロットルポジションセンサ７４により実測したスロットルバルブ１１の開度、回転数センサ７２により実測したエンジン回転数等から、予想される吸気管内圧力の値を推定する。そして、この吸気管内圧力の推定値を、圧力センサ７１により実測した吸気管内圧力の実測値と比較することを通じて、ＥＧＲ装置６の故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定する。故障種別には、ＥＧＲバルブ６２を開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブ６２の開度がある値から減少しない即ちＥＧＲバルブ６２が完全には閉じない異物噛み込み、デポジットの堆積等に起因したＥＧＲ通路６１の狭窄、その他（ＥＧＲバルブ６２を駆動するステッピングモータの故障または性能劣化、ＥＧＲバルブ６２の摺動不良、センサ７１、７２、７４類の故障、等々）が含まれる。
【００２３】
もしもＥＧＲ装置６に何らの故障も存在していなければ、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等を内燃機関１００の吸排気系１、５の入出力特性を示すモデル数式に代入して算出される吸気管内圧力の推定値が、吸気管内圧力の実測値と合致するはずである。逆に、吸気管内圧力の推定値が実測値から乖離しているのであれば、ＥＧＲ装置６に何らかの故障が発生しているものと考えることができる。そして、その乖離の様子を分析することにより、ＥＧＲ装置６に発生した故障の種別を特定することが可能である。
【００２４】
図２は、スロットルバルブ１１の開度やエンジン回転数等が変化しないという条件の下における、吸気管内圧力の推移を描画したものである。図２中、実線はモデルから算出した吸気管内圧力の推定値を示す。これに対し、破線はＥＧＲバルブ６２が固着している場合の吸気管内圧力の実測値を示し、一点鎖線はＥＧＲバルブ６２が異物を噛み込んでいる場合の吸気管内圧力の実測値を示し、二点鎖線はＥＧＲ通路６１が狭窄している場合の吸気管内圧力の実測値を示す。区間(１)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開に維持している区間であり、区間(２)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える（ＥＣＵ４による演算上の）開度を全閉に維持している区間である。区間(３)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開に向けて徐々に増大させている区間であり、区間(４)は、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を全閉に向けて徐々に減少させている区間である。
【００２５】
平常であれば、ＥＧＲバルブ６２の開度を拡大することで吸気管内圧力は増大し、ＥＧＲバルブ６２の開度を縮小することで吸気管内圧力は減少するはずである。しかし、ＥＧＲバルブ６２が固着している場合には、区間(１)、(２)、(３)、(４)において吸気管内圧力の実測値が変動しない（無論、スロットルバルブ１１の開度やエンジン回転数が変化するならばこの限りではない）。ＥＧＲバルブ６２が異物を噛み込んでいる場合には、区間(２)、(３)の初期、(４)の終期において吸気管内圧力の実測値が予想される推定値まで下がりきらない。また、ＥＧＲ通路６１が狭窄している場合には、区間(１)、(３)の終期、(４)の初期において吸気管内圧力の実測値が予想される推定値まで上がりきらない。
【００２６】
本実施形態の故障判定方法では、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を所定開度または全開としている区間(１)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を全閉としている区間(２)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える開度を徐々に増大させている区間(３)、ＥＧＲバルブ６２に制御入力として与える徐々に減少させている区間(４)の各々の区間において、図３ないし図６に示す判定処理を実行する。そして、それら各区間における判定処理結果を総合して、ＥＧＲ装置６の故障の有無及び故障の種別についての判断を下す。
【００２７】
図３に示しているのは、区間(１)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉（即ち、外部ＥＧＲを実行しない）と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(１)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１３）。
【００２８】
そして、区間(１)の終了の際に、ステップＳ１１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ１２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(１)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１５）。
【００２９】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ１１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ１３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(１)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１７）。異常判定(１)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(１)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ１８）。異常判定(１)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着以外の故障を予感させる判定結果である。
【００３０】
図４に示しているのは、区間(２)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(２)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２１）。並びに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(２)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２２）。
【００３１】
そして、区間(２)の終了の際に、ステップＳ２１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ２２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２３）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(２)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２４）。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(２)が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ２５）。異常判定(２)は、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３２】
図５に示しているのは、区間(３)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(３)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(３)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(３)に亘る時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３３）。
【００３３】
そして、区間(３)の終了の際に、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ３２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(３)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３５）。
【００３４】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(３)における実測値の変化速度、実測値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）を、ステップＳ３２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(３)における推定値の変化速度、推定値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）と比較し、両者の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、正常判定(３)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３７）。正常判定(３)−２は、吸気管内圧力の実測値と推定値とが乖離しているという点で完全に正常とは言えないが、ＥＧＲバルブ６２の開度を拡大させる制御に吸気管内圧力の実測値が追従して変動しているという点である程度ＥＧＲ制御が正常に行われているものと捉えることができる。正常判定(３)−２は、吸気管内圧力の実測値の時系列が推定値の時系列からオフセットしていることを示し、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３５】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、さらに、ステップＳ３１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ３３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３８）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(３)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３９）。異常判定(３)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(３)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ３０）。異常判定(３)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着または異物噛み込みの狭窄以外の故障を予感させる判定結果である。
【００３６】
図６に示しているのは、区間(４)においてＥＣＵ４が実行する判定処理である。ＥＣＵ４は、吸気管内圧力の実測値を反復的にサンプリング計測し、区間(４)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４１）。並びに、制御入力として演算したＥＧＲバルブ６２の開度やスロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(４)に亘るその時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４２）。さらに、ＥＧＲバルブ６２の開度を全閉と見なした上で、スロットルバルブ１１の実測開度、実測エンジン回転数等をモデル数式に代入して吸気管内圧力の推定値を反復的に算出し、区間(４)に亘る時系列を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４３）。
【００３７】
そして、区間(４)の終了の際に、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ４２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４４）。両者の差が所定の許容範囲内にあるならば、正常判定(４)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４５）。
【００３８】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、次に、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(４)における実測値の変化速度、実測値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）を、ステップＳ４２にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列の単位時間当たり変化量（または、区間(４)における推定値の変化速度、推定値の時系列の各点を通る直線ないし曲線の傾き）と比較し、両者の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４６）。両者の差が許容範囲内にあるならば、正常判定(４)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４７）。正常判定(４)−２は、吸気管内圧力の実測値と推定値とが乖離しているという点で完全に正常とは言えないが、ＥＧＲバルブ６２の開度を縮小させる制御に吸気管内圧力の実測値が追従して変動しているという点である程度ＥＧＲ制御が正常に行われているものと捉えることができる。正常判定(４)−２は、吸気管内圧力の実測値の時系列が推定値の時系列からオフセットしていることを示し、ＥＧＲバルブ６２の異物噛み込みの故障を予感させる判定結果である。
【００３９】
両者の差が所定の許容範囲内にないならば、さらに、ステップＳ４１にて得た吸気管内圧力の実測値の時系列をステップＳ４３にて得た吸気管内圧力の推定値の時系列と比較し、両者の差（の累積、またはその累積を時系列の個数で割った平均値）が所定の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４８）。両者の差が許容範囲内にあるならば、異常判定(４)−１が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４９）。異常判定(４)−１は、ＥＧＲバルブ６２の固着を予感させる判定結果である。両者の差が許容範囲内にないならば、異常判定(４)−２が成立したとして、その旨の情報を記憶装置４２に記憶する（ステップＳ４０）。異常判定(４)−２は、ＥＧＲバルブ６２の固着または異物噛み込み以外の故障を予感させる判定結果である。
【００４０】
しかして、ＥＣＵ４は、各区間における判定処理結果を総合して、ＥＧＲ装置６の故障の有無及び故障の種別（固着／異物噛み込み／狭窄／その他）についての判断を下し、下した判断内容を示す情報を記憶装置４２に記憶する。また、ＥＧＲ装置６に故障があるものと判断した暁には、コックピット内でランプを点灯させたり、ディスプレイに表示させたりする等、運転者の視聴覚に訴えかける態様にて故障の存在を運転者に報知する。
【００４１】
図７に、各区間における判定処理結果と、最終的なＥＧＲ装置６の故障判定との関係を示す。図７の左欄は、各区間における判定処理結果が正常（正常判定(３)−２、正常判定(４)−２を含む）であるならば○、異常であるならば×である。図７の右欄は、各区間における判定処理結果から導かれる故障の種別である。
【００４２】
区間(１)、(２)、(３)、(４)の全てにおいて正常判定の場合には、ＥＧＲ装置に故障はないものと判断する。さもなくば、何らかの故障があるものと判断する。例えば、区間(１)、(２)、(３)、(４)の全てにおいて異常判定の場合には、各区間における判定処理結果の詳細を条件として故障の種別を判断する。即ち、異常判定(１)−１かつ異常判定(４)−１が成立しているならば固着と判断し、異常判定(４)−２が成立しているならば異物噛み込みと判断し、異常判定(１)−２が成立しているならば通路狭窄と判断し、それ以外であればその他の故障であると判断する。
【００４３】
区間(１)、(２)において異常判定、(３)、(４)において正常判定の場合には、異常判定(３)−２または異常判定(４)−２が成立しているならば異物噛み込みと判断し、それ以外であればその他の故障であると判断する。
【００４４】
区間(１)、(２)において異常判定、(３)、(４)の何れか一方において正常判定、他方において異常判定の場合には、異常判定(１)−２が成立していない、または異常判定(４)−２が成立していないことを条件として異物噛み込みと判断し、そうでなければその他の故障であると判断する。
【００４５】
以上に述べたＥＧＲ装置６の故障判定方法は、特定の状況下、例えば燃料カット中にＥＧＲバルブ６２を強制的に開閉操作して実施してもよいし、通常の内燃機関１００の運転中に実施してもよい。
【００４６】
本実施形態によれば、ＥＧＲ通路６１上のＥＧＲバルブ６２を開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することとしたため、故障判定機構の効用が高まる。即ち、点検修理の際に、どのような故障が発生しているのかを一定の確度を以て作業者に知らしめることができ、利便性が高まる。
【００４７】
また、運転中に、故障の種別に対応してきめ細かな補正制御を行うことも可能となる。例えば、ＥＧＲ通路６１の狭窄であれば、外部ＥＧＲガス量の低下を補うように燃料噴射量を増大させたり、点火タイミングを遅らせたり、可変バルブタイミングを早めたりする一方で、ＥＧＲバルブ６２の固着であれば、ＥＧＲ装置６自体が完全に存在しないものと見なして運転制御する、といったことができるようになる。
【００４８】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における内燃機関は火花点火エンジンであったが、これがディーゼルエンジンであったとしても、本発明を適用することは可能である。
【００４９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関のＥＧＲ装置の故障判定に用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００…内燃機関
１１…スロットルバルブ
４…ＥＣＵ（制御装置）
６１…ＥＧＲ通路
６２…ＥＧＲバルブ
７１…吸気管内圧力センサ
７４…スロットルポジションセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に付帯する排気ガス再循環装置の故障判定方法であって、
ＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、
その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、
吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することを特徴とする排気ガス再循環装置の故障判定方法。
【請求項２】
前記故障種別には、ＥＧＲバルブを開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブの開度がある値から減少しない異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれている請求項１記載の排気ガス再循環装置の故障判定方法。
【請求項１】
内燃機関に付帯する排気ガス再循環装置の故障判定方法であって、
ＥＧＲバルブを開閉制御したときの吸気管内圧力を実測するとともに、
その開閉制御により実現されると予想される吸気管内圧力を推定し、
吸気管内圧力の実測値と推定値との比較に基づいて、故障の有無、及び故障がある場合にその故障が複数の故障種別の中の何れに該当するのかを判定することを特徴とする排気ガス再循環装置の故障判定方法。
【請求項２】
前記故障種別には、ＥＧＲバルブを開閉制御しようとしてもこれが動かない固着、ＥＧＲバルブの開度がある値から減少しない異物噛み込み、ＥＧＲ通路の狭窄が含まれている請求項１記載の排気ガス再循環装置の故障判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５２３９９（Ｐ２０１１−２５２３９９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４７５８（Ｐ２０１０−１２４７５８）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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