JPH04140464A - 排気還流装置の故障診断装置 - Google Patents

排気還流装置の故障診断装置

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JPH04140464A
JPH04140464A JP2262854A JP26285490A JPH04140464A JP H04140464 A JPH04140464 A JP H04140464A JP 2262854 A JP2262854 A JP 2262854A JP 26285490 A JP26285490 A JP 26285490A JP H04140464 A JPH04140464 A JP H04140464A
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孝 荒巻
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宏 佐々木
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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 この発明は、自動車用内燃機関等における排気還流装置
が正常に作動しているか否かを診断する故障診断装置に
関する。
従来の技術 自動車用内燃機関の排気還流装置が故障していると、当
然のことながら正常な排気浄化作用が行えないが、この
種の故障は一般に運転者が気付きにくく、故障したまま
長期に亙って運転を継続してしまう虞れがある。
そこで、故障の有無を走行中に逐次診断し、異常時には
警報ランプの点灯等を行うようにした故障診断装置が要
請されている。この排気還流装置の故障診断装置として
は、従来、特開昭51−94025号公報などに見られ
るように、排気還流制御弁を備えた排気還流通路にサー
ミスタ等の温度センサを配設し、排気の通流に伴う温度
上昇の有無から診断を行う装置が知られている。すなわ
ち、本来排気の還流が行われているべき運転領域で、実
際に排気が還流しているか否かを温度変化に基づいて判
断し、排気の還流が検出されない場合には故障と診断し
て警報ランプの点灯等を行うようになっている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来のように温度センサを用いたもの
では、排気が還流しているか否かは判断できるものの、
排気還流通路の目詰まりによる排気還流量の低下やスプ
リング設定圧の狂いによる排気還流率の異常等は検出す
ることができず、NOxの多量の排出を見逃してしまう
虞れがある。
課題を解決するための手段 請求項Iの発明は、排気系から吸気系の絞弁下流へ至る
排気還流通路に、負圧で開閉する排気還流制御弁が介装
され、かつこの排気還流制御弁へ供給する負圧を制御す
る負圧制御手段を備えてなる内燃機関の排気還流装置に
おいて、上記吸気系の絞弁下流の圧力を検出する吸気圧
センサと、上記排気還流制御弁を強制的に全閉もしくは
全開とする手段と、この全閉もしくは全開動作に伴う吸
気圧力の変化量を上記吸気圧センサに基づいて検出する
手段と、この吸気圧力の変化量から排気還流装置の異常
の有無を判定する手段とを備えて構成されている。
また請求項2の発明は、排気系から吸気系の絞弁下流へ
至る排気還流通路に介装され、かつ負圧で開閉する排気
還流制御弁と、絞弁の全閉位置近傍から取り出した負圧
を、上記排気還流制御弁上流側の排圧が略一定となるよ
うに大気で希釈して排気還流制御弁へ供給するダイヤフ
ラム式の負圧制御弁とを備えてなる内燃機関の排気還流
装置において、上記排気還流制御弁へ供給される負圧を
検出する第1圧力検出手段と、上記排圧を検出する第2
圧力検出手段と、上記第1圧力検出手段もしくは第2圧
力検出手段の検出値から排気還流装置の異常の有無を判
定する手段とを備えて構成されている。
作用 請求項1の発明では、例えば排気還流が行われているべ
き運転領域で排気還流制御弁を全開にすると、吸気系へ
の排気の導入が停止されるため吸気圧力は低下する。ま
た、所定の排気還流率を目標として排気還流制御弁が制
御されている状態で該排気還流制御弁を全開とすれば、
吸気系への排気の導入が増大するため吸気圧力は上昇す
る。これらの圧力変化量は、排気還流量と密接な関係に
あるので、その大小から異常の有無を診断できる。
請求項2の発明では、排気還流制御弁上流側の排圧が略
一定となるように負圧制御弁を介して排気還流制御弁か
開閉作動するので、排気還流通路の目詰まり等により排
気還流量が異常となると、排気還流制御弁へ供給される
負圧が異常値となる。
また、排気還流制御弁や負圧制御弁のスプリング設定圧
が異常であるような場合にも、上記の負圧もしくは排圧
が異常値となる。
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
第1図は請求項1の発明に係る第1実施例を示している
同図において、lは内燃機関本体、2はその排気通路、
3は吸気通路を示している。上記吸気通路3の下流側ブ
ランチ部には、各吸気ボートへ向けて燃料を供給する燃
料噴射弁4が各気筒毎に配設されており、かつ吸気コレ
クタ3&の上流側に、絞弁5が介装されている。また上
記絞弁5の上流mIに、吸入空気量を検出する例えば熱
線式のエアフロメータ6か配設されている。
排気通路2には、三元触媒を用いた触媒コンバータ7が
介装されており、かつその上流側に、空燃比センサとし
てO,センサ8が配設されている。
また上記排気通路2と吸気通路3との間には、オリフィ
ス9を備えた排気還流通路10が設けられており、かつ
この排気還流通路IOのオリフィス9より下流側つまり
吸気通路3側に、ダイヤフラム弁からなる排気還流制御
弁1.1が介装されている。上記排気還流制御弁11の
負圧室11aは、絞弁5の全閉位置近傍に開口したVC
負圧取出孔12に負圧通路13を介して連通しており、
かつこの負圧室11a内にセットスプリングIlbが収
容されている。また、上記負圧通路13には、大気導入
通路I4の一端が接続しており、この大気導入通路14
の他端を、いわゆるBPT (バック・ブレッンヤ・ト
ランスデユーサ)方式の負圧制御弁15が排気還流制御
弁■1上流の排圧に応じて開閉制御するようになってい
る。上記負圧制御弁15は、排圧室15aと大気室15
bとをダイヤフラムで画成したもので、大気導入通路1
4先端が臨む大気室+5b側にセットスプリング15c
が配設されている。すなわち、負圧通路13を介して排
気還流制御弁11に所定の負圧が導入されると、該排気
還流制御弁11がリフトして排気還流が行われるが、排
気還流制御弁2上流の排圧が低下すると負圧制御弁15
が開いて負圧通路I3に大気が導入されるため、排気還
流制御弁11が閉じて排気還流が停止する。しかし、排
気還流制御弁11が閉じると、その上流側の排圧が上昇
するので、負圧制御弁15からの大気導入が抑制され、
再び排気還流制御弁11がリフトしようとする。このよ
うな動作の繰り返しによって、排気還流率が適宜に制御
されるのである。
また上記負圧通路13には、上述した排気還流を強制的
に停止させるために、三方電磁弁からなるEGRカット
電磁弁16が介装されている。このEGRカット電磁弁
工6は、OFF時には負圧通路13を連通状態に保って
おり、またON時には負圧通路13を遮断するとともに
、大気導入ボー ト16 aを開いて排気還流制御弁1
1に大気を導入する構成となっている。上記EGRカプ
ト電磁弁16は、機関冷間時やアイドル時等における排
気還流の停止に用いられるほか、後述する排気還流装置
の異常診断のために用いられる。
そして、上記吸気通路3の絞弁5下流側、詳しくは排気
が還流する吸気コレクタ3aに、吸気圧力を絶対圧もし
くはゲージ圧として検出する吸気圧センサ17が装着さ
れている。
尚、18は機関回転数を検出するクランク角センサ、1
9は水温センサを示している。
上記の各センサの検出信号が人力されるコントロールユ
ニット20は、所謂マイクロコンビュータンステムを用
いたもので、O,センサ8を用いた空燃比フィードバッ
ク制御方式による燃料噴射弁4の噴射量制御や、機関冷
却水温および機関負荷等の運転条件に基づ<EGRカッ
ト電磁弁16のON、OFF制御等を行っているととも
に、運転中に排気還流装置の異常診断を行い、異常と判
定した場合には警報ランプ21等の警報手段を作動させ
るとともに、その異常をメモリ内に記憶するようになっ
ている。
次に、第2図のフローチャートを参照して、排気還流装
置の異常診断を説明する。尚、この第2図に示す処理は
、機関の運転中に、一定期間毎に繰り返し実行される。
先ず、そのときの機関回転数および負荷が所定の診断領
域内にあるか否かを判別し、更に機関が所定の定常運転
状態にあるか否かを判別する(ステップ1.2)。上記
の診断領域は、排気還流が行われているべき運転領域内
に設定される。また過渡時には、吸気圧力の変動が伴う
ので診断は行わない。
これらの判別により、診断を行わない場合にはステップ
8へ進み、フラグFLGAおよびFLGBを0に保つ。
一方、所定の診断領域内でかつ定常運転状態にある場合
は、ステップ3,4へ進んでフラグFLGA、FLGB
の判定を行い、初回のみステップ5へ進んで、吸気圧力
Paを吸気圧センサ17の出力に基づいて検出する。そ
して、ステップ6へ進み、EGRカット電磁弁16をO
N作動させるとともに、フラグFLGAを1とする。こ
れによって、排気還流制御弁l!が強制的に全閉となり
、排気還流が停止する。つまり、上記の吸気圧力Paは
、第3図に示すように、排気還流を停止する直前の吸気
圧力を示す。
次にステップ7で、EGRカット電磁弁16のON作動
から所定時間経過するまで待機し、その後、ステップ9
へ進んで、排気還流停止中の吸気圧力Pbを検出する。
尚、上記の待機時間は、圧力変化の応答遅れを考慮した
ものである。
吸気圧力Pbを検出したらEGRカット電磁弁I6をO
FFとし、排気還流を再開させる(ステップ10)。ま
たフラグFLGAを0とし、かつフラグFLGBを1と
する(ステップIt)。そして、やはり圧力変化の応答
遅れを考慮した所定時間だけ待機しくステップ12)、
その後、ステップ13へ進んで、排気還流再開時の吸気
圧力PCを検出する。また、この時点でフラグFLGB
をOとする(ステップ14)。
次に、排気還流の強制的な停止、再開に伴う吸気圧力の
変化量ΔPを、 ΔF=(lPa−Pbl+1Pb−Pct)/2として
求める(ステップ5)。
そして、この変化量ΔPが所定の下限値DPLと上限値
DPHとの範囲内にあるか否かを判定しくステップ16
)、その範囲内であれば正常に排気還流がなされている
ものとして、カウンタNGCNTを0とする(ステップ
17)。
これに対し、上記の変化量ΔPがDPL−DPHの範囲
外であった場合には、排気還流率が所定範囲外であると
考えられるので、カウンタNGCNTをインクリメント
する(ステップ19)。但し、その際に、排気還流停止
直航の吸気圧力P+Lと排気還流再開時の吸気圧力Pc
とを比較し、両者の差1Pa−Pclが所定値DPJよ
りも大きい場合には、今回の診断結果は採用せず、カウ
ンタNGCNTの値をそのままに保つ(ステップ18)
。つまり、吸気圧力Paの1lll]定時点から吸気圧
力Pcの測定時点まではかなりの時間が掛かり(例えば
1−1.5秒程度)、その間に何らかの外乱による影響
が加わる可能性があるので、吸気圧力Paと吸気圧力P
cとが略等しい場合にのみ診断対象とし得る十分な定常
走行状態であったものと想定しているのである。これに
よって他の要因による誤診断を防止でき、診断の精度が
一層高いものとなる。
そして、ステップ20へ進み、上記カウンタNGCNT
の値が所定値NGJD以上となったら、最終的に異常と
判定して警報ランプ21を点灯させるとともに、その異
常をメモリに記憶する。
次に第4図は排気還流制御弁11を強制的に全開とする
ようにした第2実施例を示している。すなわち、排気還
流制御弁11とEGRカット電磁弁16との間の負圧通
路13に三方電磁弁からなる負圧導入用電磁弁25が介
装されており、その一つのボートと吸気コレクタ3aと
が吸気負圧通路26を介して連通している。上記負圧導
入用電磁弁25は、OFF時には上記吸気負圧通路26
を遮断して排気還流制御弁11の負圧室11aを負圧制
御弁15側と連通させ、またON時には負圧制御弁15
側との連通を遮断して上記負圧室111を吸気負圧通路
26側と連通させるようになっている。従って、上記負
圧導入用電磁弁25をON作動させることで、吸気コレ
クタ3a内の負圧が排気還流制御弁11に直接に作用し
、該排気還流制御弁11が全開となる。
次に第5図のフローチャートを参照して上記実施例にお
ける診断処理を説明する。
先ず前述した実施例と同様に、運転条件が所定の診断領
域内にあるか否か、また定常運転状態にあるか否かを判
別する(ステップ1,2)、これらの条件を満たす場合
には、排気還流制御弁I+を全開とする直前の吸気圧力
Paを検出しくステップ3)、かっ負圧導入用電磁弁2
5をON作動させて排気還流制御弁11を強制的に全開
とする(ステップ4)。これによって排気還流量が増加
し、吸気圧力は上昇する(第6図参照)。
そして、圧力応答遅れを考慮した所定時間経過後に、全
開時の吸気圧力Pbを検出する(ステップ5.6)。
この時点で、上記負圧導入用電磁弁25をOFFとし、
通常の排気還流制御状態に復帰させる(ステップ7)。
そして、吸気圧力の変化量ΔP+を、jPaPblとし
て求め(ステップ8)、こらが所定範囲DPLI−DP
HI内にあるか否か判別して、範囲外であった場合には
異常と判定する(ステップ9.10)。
次に第7図は診断処理の異なる例を示すもので、ステッ
プ1〜ステツプ8により前述した第5図の実施例と同様
に吸気圧力Pa、Pbおよび両者の差ΔP、を求める。
そして、負圧導入用電磁弁25をOFF (ステップ7
)とした後、所定時間経過した時点で排気還流制御復帰
時の吸気圧力Pcを検出しくステップ9.10)、全開
時の吸気圧力Pbとの差1Pb−PalをΔP、として
求める(ステップ11)。また診断中の外乱による誤診
断を防止するために、全開前の吸気圧力Paと通常制御
復帰時の吸気圧力Pcとを比較し、両者の差か所定値D
PJ+以上である場合には、異常診断は行わない(ステ
ップ12)。
そして、前述した圧力差ΔP1とΔP、の平均値ΔPA
を全開動作に伴う吸気圧力の変化量として求め(ステッ
プ13)、これが所定範囲DPL2〜D P H2外で
あった場合には異常と判定する(ステップ14.15)
次に、第8図は、機関の減速中、特にフューエルカット
が行われている間に、排気還流制御弁l■を全開として
診断を行うようにした実施例を示している。
ステップ1〜ステツプ5は、上記のように所定の減速状
態にあるか否かを判断する部分であり、絞弁5全閉時に
ONとなるアイドルスイッチ(図示せず)がONである
こと(ステップり、変速機のニュートラル位置でONと
なるニュートラルスイッチ(図示せず)がOFFである
こと(ステップ2)、機関回転数Nの変化率ΔNか所定
値以下であること(ステップ3)、機関回転数Nが所定
範囲内であること(ステップ4)、フューエルカットが
実行されていること(ステップ5)の総ての条件を満た
す場合にのみステップ6以降へ進んで診断を実行する。
尚、このような減速時には、第3図に示すようにEGR
カット電磁弁I6がON作動し、排気還流が停止された
状態となっている。
ステップ6では、負圧導入用電磁弁25をON作動させ
て排気還流制御弁11を強制的に全開とする。これによ
って排気が還流し、吸気圧力は第9図に示すように上昇
する。
そして、圧力応答遅れを考慮した所定時間経過後に、全
開時の吸気圧力Pbを検出しくステップ7.8)、その
後負圧導入用電磁弁25をOFFとする(ステップ9)
また、この負圧導入用電磁弁25のOFF後、所定時間
経過した時点で、吸気圧力Pcを検出する(ステップI
I)。そして、吸気圧力の変化量ΔP、を、]Pb−P
c1として求め(ステップ12)、これが所定範囲DP
L3〜DPH3内にあるか否か判別して、範囲外であっ
た場合には異常と判定する(ステップ13.14)。
すなわち、この実施例においては、排気還流が完全に停
止された状態から排気還流制御弁11が全開となり、そ
の際の吸気圧力変化量が測定されるので、排気還流通路
10の目詰まり等による排気還流率の狂いを確実に検出
できる。また、フューエルカット中に診断を行うため、
過剰な排気の還流による運転性の悪化といった不具合も
生じない。
尚、上記各実施例では排気還流制御弁!lに対する負圧
制御手段としてBPT方式の負圧制御弁15を用いてい
るが、他の方式の負圧制御弁を用いることもでき、また
電磁弁を用いて負圧#御を行うように構成することも可
能である。
次に第10図は、請求項2の発明に係る第3実施例を示
している。
この実施例では、排気還流制御弁11へ供給される負圧
の圧力P、を検出する第1圧力センサ3!が負圧通路1
3に対し配設されているとともに、排気還流制御弁II
上流の排圧P、を検出する第2圧力センサ32が排気還
流通路lOのオリフィス9より下流側に配設されている
第11図のフローチャートは、この実施例における診断
処理を示すもので、先ず前述した各実施例と同様に、運
転条件が所定の診断領域内にあるか否か、また定常運転
状態にあるか否かを判別する(ステップ1.2)。これ
らの条件を満たす場合には、ステップ3へ進んで各圧力
p、、p、の値を読み込み、かつ計測回数カウンタmを
インクリメントする(ステップ4)。以上の処理を、上
記カウンタmの値が所定値に達するまで繰り返しくステ
ップ5)、所定回数計測した段階で圧力P、の平均値P
 + A Vおよび圧力P、の平均値P、AVを算出す
る(ステップ6.7)。
そして、ステップ8.9で、これらの平均値PAV、P
、AVがそれぞれ所定範囲内にあるか否かを判別し、所
定範囲外であればカウンタEGRNGをインクリメント
する(ステップ11)。また所定範囲内であればカウン
タEGRNGをデクリメントする(ステップ10)。
以上の処理を運転中繰り返し実行し、上記カウンタEG
RNGの値が所定値JEGRNG以上となったら、最終
的に異常と判定する(ステップ12.13)。
第12図は、−例として排気還流通路■0の通路断面積
変化、詳しくはオリフィス9の目詰まりの程度に対する
各圧力平均値P、AV、PtAVと排気還流率(EGR
率)およびN Ox排出量の変化状況を示している。こ
の図に明らかなように、オリフィス9が目詰まりして通
路断面積を縮小すると、排気還流量が減少する。つまり
、排圧P。
を一定に保つべく負圧制御弁I5が作動し、その結果、
排圧P2の平均値PzAVが略一定であるのに対し、排
気還流制御弁11の開弁頻度が減少することになり、排
気還流制御弁11へ導入される圧力P、の平均値P、A
Vは上昇する。換言すれば負圧が弱まることになる。従
って、その平均値P+ A Vからオリフィス9の目詰
まりによるEGR率の異常を検知することができる。
また第13図は、負圧制御弁15におけるセットスプリ
ング15cのセット圧が変化した場合の各圧力平均値P
+AV、PtAV等の変化を示している。この図に明ら
かなように、セットスプリング15cのセット圧が増大
すると、圧力P、、P。
の平均値PIAV、PtAVが何れも増加し、この変化
からEGR率の異常を検知することができる。
更に第14図は、排気還流制御弁11におけるセットス
プリングllbのセット圧が変化した場合の各圧力平均
値P + A V 、 P t A V等の変化を示し
ている。この図に明らかなように、セットスプリングl
lbのセット圧が増大すると、排気還流制御弁11へ導
入される圧力P1の平均値P、AVは低下し、また排圧
P、の平均値P z A Vはある範囲から急に増加す
る。これらによってEGR率の異常を検知することがで
きる。
次に、第15図に示す第4実施例は、排気還流制御弁1
1へ供給される圧力P、と排気還流制御弁11上流の排
圧P、とを、電磁弁からなる切換弁35によって圧力セ
ンサ36へ選択的に供給するように構成したものである
。すなわち、切換弁35の切換により交互に圧−力P、
、PIを測定するようにし、圧力センサ36をtaとし
て部品点数の削減を図ったものである。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る排気還流
装置の故障診断装置によれば、単に排気が還流している
か否かのみではなく、適切な還流率の排気還流がなされ
ているか否かを検出でき、NOxの排出を未然に防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例を示す構成説明図、第2
図はこの実施例における処理の流れを示すフローチャー
ト、第3図はEGRカット電磁弁の作動と吸気圧力との
関係を示す特性図、第4図はこの発明の第2実施例を示
す構成説明図、第5図はこの実施例における処理の流れ
を示すフローチャート、第6図は負圧導入用電磁弁の作
動と吸気圧力との関係を示す特性図、第7図は診断処理
の異なる例を示すフローチャート、第8図は診断処理の
更に異なる例を示すフローチャート、第9図はこの実施
例における負圧導入用電磁弁の作動や吸気圧力等の変化
を示す特性図、第10図はこの発明の第3実施例を示す
構成説明図、第11図はこの実施例における処理の流れ
を示すフローチャート、第12図はオリフィスの通路断
面積と圧力平均値等との関係を示す特性図、第13図は
負圧制御弁のセット圧と圧力平均値等との関係を示す特
性図、第14図は排気還流制御弁のセット圧と圧力平均
値等との関係を示す特性図、第15図はこの発明の第4
実施例を示す構成説明図である。 2・・排気通路、3・・吸気通路、lO・・・排気還流
通路、11・・排気還流制御弁、I5・・・負圧制御弁
、16・・EGRカット電磁弁、17・・・吸気圧セン
サ、20・コントロールユニット、21・・・警報ラン
プ、25−・負圧導入用itIM弁、31・・第1圧カ
センサ、32・・第2圧カセンサ、35・・・切換弁、
36・・・圧力センサ。 第5図 第2図 第6図 第9図 第7図 第8図 ノJ\ 第12図 *aガ5す(ナワ弁を乙りトJE 人

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)排気系から吸気系の絞弁下流へ至る排気還流通路
    に、負圧で開閉する排気還流制御弁が介装され、かつこ
    の排気還流制御弁へ供給する負圧を制御する負圧制御手
    段を備えてなる内燃機関の排気還流装置において、上記
    吸気系の絞弁下流の圧力を検出する吸気圧センサと、上
    記排気還流制御弁を強制的に全閉もしくは全開とする手
    段と、この全閉もしくは全開動作に伴う吸気圧力の変化
    量を上記吸気圧センサに基づいて検出する手段と、この
    吸気圧力の変化量から排気還流装置の異常の有無を判定
    する手段とを備えてなる排気還流装置の故障診断装置。
  2. (2)排気系から吸気系の絞弁下流へ至る排気還流通路
    に介装され、かつ負圧で開閉する排気還流制御弁と、絞
    弁の全閉位置近傍から取り出した負圧を、上記排気還流
    制御弁上流側の排圧が略一定となるように大気で希釈し
    て排気還流制御弁へ供給するダイヤフラム式の負圧制御
    弁とを備えてなる内燃機関の排気還流装置において、上
    記排気還流制御弁へ供給される負圧を検出する第1圧力
    検出手段と、上記排圧を検出する第2圧力検出手段と、
    上記第1圧力検出手段もしくは第2圧力検出手段の検出
    値から排気還流装置の異常の有無を判定する手段とを備
    えてなる排気還流装置の故障診断装置。
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