(57)【要約】【課題】低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、吸気系及び排気系における漏れの発生を精度良く判定する技術を提供する。【解決手段】フューエルカット中に低圧ＥＧＲ弁を全開し、且つ、低圧ＥＧＲ通路分岐部下流に設けた排気絞り弁を全閉し、吸気通路に設けた圧力センサによる吸気圧の測定値Ｐｉｍが所定の基準値Ｐｉｍｔｈ以下で、且つ、エアフローセンサによる空気量の測定値Ｇａが所定の基準値Ｇａｔｈ以上である場合、吸気系又は排気系に何らかの異常が発生していることを検知する。異常が検知された場合、低圧ＥＧＲ弁を全閉し、排気通路に設けた圧力センサによる排気圧の測定値Ｐｅｘが所定の基準値Ｐｅｘｔｈ以下である場合は、前記検知された異常は排気漏れと判定し、それ以外の場合は、前記検知された異常は吸気漏れであると判定する。【選択図】図２
2010242617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有する過給機と、
前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを連通する低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路の流路面積を変更する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より下流側の排気通路に設けられ該排気通路の流路面積を変更する排気絞り弁と、
前記スロットル弁より下流側の吸気通路に設けられ吸気の圧力を測定する吸気圧測定手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より上流側の排気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路に設けられ排気の圧力を測定する排気圧測定手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より上流側の吸気通路に設けられ該吸気通路を流れる吸気の流量を測定するエアフローセンサと、
前記内燃機関の燃料カット制御中に、前記低圧ＥＧＲ弁を全開し、且つ、前記排気絞り弁を全閉し、その時の前記吸気圧測定手段によって測定される吸気の圧力が所定の吸気圧基準値以下で、且つ、前記エアフローセンサによって測定される吸気の流量が所定の吸気流量基準値以上である場合に、前記内燃機関に異常を検知する異常検知手段と、
前記異常検知手段により異常が検知された場合に、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉し、その時の前記排気圧測定手段によって測定される排気の圧力が所定の排気圧基準値以下であるときは、前記検知された異常は前記排気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路に生じた排気漏れであると判定し、そうでないときは、前記検知された異常は前記吸気通路に生じた吸気漏れであると判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の異常検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の異常検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気系や排気系における漏れの発生を判定する方法が提案されている。例えば特許文献１には、アイドル時における吸気管圧が所定の値よりも大きい場合に吸気系に漏れが生じていると判定する技術が記載されている。特許文献２には、排気ブレーキ装置を作動させた時の吸気管圧が所定の値よりも大きい場合に吸気系に漏れが生じていると判定する技術が記載されている。
【０００３】
排気の一部を吸気系に戻すＥＧＲ装置を備えた内燃機関が知られている。特許文献３には、過給機のタービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを連通する低圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を吸気系に戻す低圧ＥＧＲ装置と、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路とを連通する高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を吸気系に戻す高圧ＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５０３０２号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３５００号公報
【特許文献３】特開２００８−０５１０２２号公報
【特許文献４】特開２００８−２４８７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、吸気系及び排気系における漏れの発生を精度良く判定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の異常検出システムは、
内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有する過給機と、
前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを連通する低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路の流路面積を変更する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より下流側の排気通路に設けられ該排気通路の流路面積を変更する排気絞り弁と、
前記スロットル弁より下流側の吸気通路に設けられ吸気の圧力を測定する吸気圧測定手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より上流側の排気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路に設けられ排気の圧力を測定する排気圧測定手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部より上流側の吸気通路に設けられ該吸気通路を流れる吸気の流量を測定するエアフローセンサと、
前記内燃機関の燃料カット制御中に、前記低圧ＥＧＲ弁を全開し、且つ、前記排気絞り弁を全閉し、その時の前記吸気圧測定手段によって測定される吸気の圧力が所定の吸気圧基準値以下で、且つ、前記エアフローセンサによって測定される吸気の流量が所定の吸気流量基準値以上である場合に、前記内燃機関に異常を検知する異常検知手段と、
前記異常検知手段により異常が検知された場合に、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉し、その時の前記排気圧測定手段によって測定される排気の圧力が所定の排気圧基準値以下であるときは、前記検知された異常は前記排気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路に生じた排気漏れであると判定し、そうでないときは、前記検知された異常は前記吸気通路に生じた吸気漏れであると判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
エアフローセンサによる測定値のばらつきは、エアフローセンサを通過する吸気の流量が多くなるほど大きくなる傾向がある。
【０００８】
本発明の異常検知手段による内燃機関の異常検知は、エアフローセンサによる測定値に基づいて行われるが、エアフローセンサによる測定を行う際に、排気絞り弁を全閉し且つ低圧ＥＧＲ弁を全開した状態とするので、低圧ＥＧＲガス量が増加し且つエアフローセンサを通過する空気の流量が減少した状態でエアフローセンサによる測定を行うことができる。従って、ばらつきが少なく精度の高い測定値を得ることができるので、精度良く内燃機関の異常を検知することができる。
【０００９】
また、本発明の異常検知手段は、エアフローセンサ及び吸気圧測定手段による測定値に基づいて異常を検知し、本発明の異常判定手段は、排気圧測定手段による測定値に基づいて異常を判定するが、これらの各測定手段は内燃機関の制御システムに通常備えられる一般的な構成要素である。従って、本発明によれば、異常検知及び異常判定のためにセンサ等の新たな構成要素を追加する必要がなく、低コストで内燃機関の異常検出システムを構成することができ、しかも検知された異常が吸気漏れであるか排気漏れであるかの判定も行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、吸気系及び排気系における漏れの発生を精度良く判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例に係る内燃機関の異常検出処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す図である。図１においてエンジン１は４つの気筒２を備え、各気筒２には気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２９が備えられている。エンジン１には、エンジン１のクランクシャフトの回転角度を測定するクランク角度センサ２２と、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を測定するアクセル開度センサ２７と、が備えられている。各気筒２は吸気マニホールド５及び排気マニホールド６に連通している。
【００１４】
吸気マニホールド５には、吸気マニホールド５における吸気の圧力（過給圧）を測定する吸気圧センサ２４が備えられている。吸気マニホールド５には吸気通路３が接続されている。吸気通路３には、排気マニホールド６内の排気の一部を高温高圧で吸気通路３に導く高圧ＥＧＲ通路９が接続されている。高圧ＥＧＲ通路９の接続部より上流側の吸気通路
３には、吸気通路３の流路面積を変更可能なスロットル弁２３が備えられている。スロットル弁２３より上流側の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ１１が備えられている。インタークーラ１１より上流側の吸気通路３には、過給機のコンプレッサ７が備えられている。コンプレッサ７より上流側の吸気通路３には、排気通路４内の排気の一部を低温低圧で吸気通路３に導く低圧ＥＧＲ通路１２が接続されている。低圧ＥＧＲ通路１２の接続部より上流側の吸気通路３には、吸気通路３に流入する空気量を測定するエアフローセンサ２５が備えられている。エアフローセンサ２５より上流側の吸気通路３には、空気中の異物を取り除くエアクリーナ２６が備えられている。
【００１５】
排気マニホールド６には上述した高圧ＥＧＲ通路９が接続されており、排気マニホールド６と吸気通路３とを連通している。排気マニホールド６には排気通路４が接続されている。排気通路４には、過給機のタービン８が備えられている。タービン８より下流側の排気通路４には、排気浄化装置１７が備えられている。排気浄化装置１７は、排気中の微粒子物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ１８及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１９を有する。排気浄化装置１７より下流側の排気通路４における分岐部３０において、上述した低圧ＥＧＲ通路１２が排気通路４から分岐している。低圧ＥＧＲ通路１２の分岐部３０より下流側の排気通路４には、排気通路４の流路面積を変更可能な排気絞り弁２０が備えられている。
【００１６】
高圧ＥＧＲ通路９には、高圧ＥＧＲ通路９の流路面積を変更する高圧ＥＧＲ弁１０が備えられている。高圧ＥＧＲ弁１０の開度を変更することによって、高圧ＥＧＲ通路９を介して吸気通路３に再循環する排気（以下、高圧ＥＧＲガスという）の流量を調節することができる。また、低圧ＥＧＲ通路１２には、低圧ＥＧＲ通路１２の流路面積を変更する低圧ＥＧＲ弁１４が備えられている。低圧ＥＧＲ弁１４の開度を変更することによって、低圧ＥＧＲ通路１２を介して吸気通路３に再循環する排気（以下、低圧ＥＧＲガスという）の流量を調節することができる。低圧ＥＧＲ弁より上流側（すなわち、排気通路４側）の低圧ＥＧＲ通路１２には、低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ１３が備えられている。低圧ＥＧＲクーラ１３より上流側の低圧ＥＧＲ通路１２には、低圧ＥＧＲガス通路１２における排気の圧力（背圧）を測定する排気圧センサ２１が備えられている。なお、本実施例における排気圧センサ２１に代えて、排気通路４における低圧ＥＧＲ通路１２の分岐部３０又は分岐部３０より上流側で分岐部３０近傍の位置における排気の圧力を測定するセンサを備えるようにしても良い。
【００１７】
エンジン１にはエンジン１の運転を制御するコンピュータであるＥＣＵ２８が併設されている。ＥＣＵ２８には、上述したクランク角度センサ２２、エアフローセンサ２５、アクセル開度センサ２７、吸気圧センサ２４、排気圧センサ２１が接続されており、これら各センサによる測定データがＥＣＵ２８に入力される。また、ＥＣＵ２８には、上述した燃料噴射弁２９、高圧ＥＧＲ弁１０、低圧ＥＧＲ弁１４、スロットル弁２３、排気絞り弁２０が接続されており、これら各機器の動作がＥＣＵ２８からの指令により制御される。ＥＣＵ２８はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を備えた既知の構成を有し、接続された上記各センサから入力される測定データからエンジン１の運転状態や運転者の要求を取得し、それに基づいて上記各機器の制御目標値を算出し、各機器の動作を制御する。
【００１８】
以上説明した構成を有するエンジン１の吸気系及び排気系に生じた吸気漏れや排気漏れの異常を検出するための処理について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施例に係る異常検出処理を表すフローチャートである。このフローチャートで表される処理は、エンジン１の稼働中ＥＣＵ２８によって定期的に実行される。
【００１９】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２８は、エンジン１においてフューエルカット制御が実行されているか否かを判定する。ステップＳ１０１で肯定判定された場合には、ステ
ップＳ１０２〜ステップＳ１０９の異常検出処理を実行し、ステップＳ１０１で否定判定された場合には、異常検出処理を実行せず通常のエンジン制御を実行する（ステップＳ１１０）。これにより、エンジン１の運転状態に影響を与えずに異常検出処理を実行することができる。
【００２０】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２８は、低圧ＥＧＲ弁１４を全開し、スロットル弁２３を全開し、排気絞り弁２０を全閉し、続くステップＳ１０３において、エアフローセンサ２５による空気量の測定値Ｇａ及び吸気圧センサ２４による吸気圧の測定値Ｐｉｍを取得する。
【００２１】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２８は、ステップＳ１０３で取得した空気量Ｇａが所定の空気量基準値Ｇａｔｈ以上で、且つ、ステップＳ１０３で取得した吸気圧Ｐｉｍが所定の吸気圧基準値Ｐｉｍｔｈ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０４において肯定判定される場合、すなわち、空気量が基準値以上であるにもかかわらず吸気圧が基準値以下である場合には、吸気系又は排気系に何らかの異常が発生していると判定し、その異常が吸気系と排気系のどこで生じているかを判定するための処理（ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９）に進む。ステップＳ１０４において否定判定される場合、吸気系及び排気系に異常は発生していないと判定し、通常のエンジン制御を実行する（ステップＳ１１０）。
【００２２】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２８は、低圧ＥＧＲ弁１４を全閉し、続くステップＳ１０６において、排気圧センサ２１による排気圧の測定値Ｐｅｘを取得する。
【００２３】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２８は、ステップＳ１０６で取得した排気圧Ｐｅｘが所定の排気圧基準値Ｐｅｘｔｈ以下であるか否かを判定する。
【００２４】
ステップＳ１０７で肯定判定された場合、ＥＣＵ２８は、排気系に異常が発生していると判定する。この場合の排気系の異常としては、低圧ＥＧＲクーラ１３における排気漏れが疑われる。よって、ＥＣＵ２８は、その旨を運転者に通知すべくＭＩＬ点灯する（ステップＳ１０８）。
【００２５】
ステップＳ１０７で否定判定された場合、ＥＣＵ２８は、吸気系に異常が発生していると判定する。この場合の吸気系の異常としては、インタークーラ１１における吸気漏れが疑われる。よって、ＥＣＵ２８は、その旨を運転者に通知すべくＭＩＬ点灯する（ステップＳ１０９）。
【００２６】
エンジン１の吸気系及び排気系の異常を、以上説明した異常検出処理によって検出することで、以下のような優れた効果がある。
【００２７】
第一に、エアフローセンサ２５による測定値に含まれるばらつきは、エアフローセンサ２５を通過する空気の流量が多くなるほど大きくなる傾向がある。従って、エアフローセンサ２５による測定値に基づいて異常検出をする場合には、エアフローセンサ２５を通過する空気の流量が少なくなるような状態とすることが好ましい。本実施例の異常検出処理によれば、上記のように、排気絞り弁２０が全閉され、低圧ＥＧＲ弁１４が全開された状態でエアフローセンサ２５による測定が行われるので（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０３）、低圧ＥＧＲガス量が増加し、新気量が減少する。従って、エアフローセンサ２５を通過する空気の流量を少ない状態で、エアフローセンサ２５による測定が行われるようにすることができる。これにより、ばらつきの少ない高精度の空気量の測定値が得られるので、空気量の測定値に基づいて正確な異常検出を行うことが可能となる。
【００２８】
第二に、本実施例の異常検出処理は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２４、排気圧センサ２１による測定値に基づいて行われるが、これらのセンサは通常のエンジンシステムにおいて既設の場合が多い一般的なセンサである。つまり、本実施例に係る異常検出処理を実行するために、新たなセンサを追加搭載する必要はなく、低コストで異常検出システムを構成することが可能となる。また、本実施例に係る異常検出処理によれば、単に異常の発生を検知するのみならず、その異常が吸気漏れであるのか排気漏れであるのかを判定することもできる。従って、吸気漏れの検出システムと排気漏れの検出システムとを別個に搭載する必要もなく、コスト削減及びシステムの簡素化により一層貢献できる。
【００２９】
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例は、高圧ＥＧＲ通路９及び低圧ＥＧＲ通路１２の両方を有するＥＧＲシステムを備えた内燃機関に本発明を適用した実施例であるが、低圧ＥＧＲ通路１２のみを有するＥＧＲシステムを備えた内燃機関に本発明を適用することもできる。そのようなシステムでは、高圧ＥＧＲガス量の調量のために備えられるスロットル弁２３が無い構成が考えられるが、その場合、上記ステップＳ１０２の処理内容のうちスロットル弁２３を全開にする処理を省略すれば良い。
【符号の説明】
【００３０】
１     エンジン
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     吸気マニホールド
６     排気マニホールド
７     コンプレッサ
８     タービン
９     高圧ＥＧＲ通路
１０   高圧ＥＧＲ弁
１１   インタークーラ
１２   低圧ＥＧＲ通路
１３   低圧ＥＧＲクーラ
１４   低圧ＥＧＲ弁
１７   排気浄化装置
１８   フィルタ
１９   吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
２０   排気絞り弁
２１   排気圧センサ
２２   クランク角度センサ
２３   スロットル弁
２４   吸気圧センサ
２５   エアフローセンサ
２６   エアクリーナ
２７   アクセル開度センサ
２８   ＥＣＵ
２９   燃料噴射弁
３０   分岐部
【図１】
2010242617.tif 000003
【図２】
2010242617.tif 000004