(57)【要約】【課題】非過給時であっても過給機とエンジンの間におけるエア漏れの診断を行えるようにする。【解決手段】ＥＣＵ３０は、ＥＧＲバルブ１７を開いた状態でのエンジン１０の吸気量とＥＧＲバルブ１７を閉じた状態でのエンジン１０の吸気量との偏差である吸気量変化に基づき、過給機１３とエンジン１０の間でエア漏れが発生しているか診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の一部をＥＧＲバルブを介して吸気側に還流させる排気還流装置を有する過給機付きエンジンの故障診断装置であって、
前記エンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記エンジンが定常状態のときに前記ＥＧＲバルブを開閉し、前記ＥＧＲバルブを開いた状態での前記エンジンの吸気量と前記ＥＧＲバルブを閉じた状態での前記エンジンの吸気量との偏差である吸気量変化に基づき、前記過給機と前記エンジンの間でエア漏れが発生しているか診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記診断手段は、前記吸気量変化が第１診断しきい値よりも大きいときに前記過給機と前記エンジンの間でエア漏れが発生していると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の故障診断装置であって、
前記診断手段は、前記吸気量変化が前記第１診断しきい値よりも小さな第２診断しきい値よりも小さいときに前記ＥＧＲバルブが故障していると診断する、
ことを特徴とする故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンの故障診断に関し、特に、排気還流装置を備えた過給機付きエンジンの故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機付きエンジンにおいて過給不良が生じると、燃料噴射量が吸気量に応じて決まるガソリンエンジンでは出力低下を招く。また、燃料噴射量がアクセル開度とエンジン回転速度に応じて決まるディーゼルエンジンでは吸気量減少により空燃比がリッチ化し、排気温度の上昇を招く。このため、過給機付きエンジンにおいては、故障診断を行い、過給不良が生じているとの診断がなされた場合には、過給不良対応の制御に切り換える必要がある。
【０００３】
この点に関し、特許文献１は、過給機をモデル化し、該モデルを用いて演算される過給圧（モデル演算値）と過給圧の実測値との偏差に基づき過給機付きエンジンの故障診断を行う方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５３８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法は、過給圧に基づいて故障診断を行うため、過給中であることが前提となっている。したがって、定常運転時やアイドル時といった非過給時には故障診断を行うことができない。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、非過給時であっても過給機とエンジンの間におけるエア漏れの診断を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、排気の一部をＥＧＲバルブを介して吸気側に還流させる排気還流装置を有する過給機付きエンジンの故障診断装置であって、前記エンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記エンジンが定常状態のときに前記ＥＧＲバルブを開閉し、前記ＥＧＲバルブを開いた状態での前記エンジンの吸気量と前記ＥＧＲバルブを閉じた状態での前記エンジンの吸気量との偏差である吸気量変化に基づき、前記過給機と前記エンジンの間でエア漏れが発生しているか診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする故障診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、エンジンが定常状態（アイドル状態含む）のときにＥＧＲバルブが開閉され、ＥＧＲバルブを開いた状態でのエンジンの吸気量とＥＧＲバルブを閉じた状態でのエンジンの吸気量との偏差である吸気量変化に基づき、過給機とエンジンの間でエア漏れが発生しているかが診断される。これにより、非過給時であっても過給機とエンジンの間におけるエア漏れの診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る故障診断装置の概略構成図である。
【図２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）が行う故障診断処理の内容を示したフロー  チャートである。
【図３】本発明の作用効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る故障診断装置の概略構成を示している。この故障診断装置は、エンジン１０の故障診断を行う。
【００１２】
エンジン１０は過給機及び排気還流装置付きのディーゼルエンジンである。エンジン１０の吸気通路１１には、エアクリーナ１２、過給機１３のコンプレッサ１３ｃ及びインタークーラ１４が配置される。エアクリーナ１２で粉塵を除去されたエアは、コンプレッサ１３ｃで圧縮され、インタークーラ１４で冷却された後、エンジン１０に供給される。
【００１３】
エアクリーナ１２とコンプレッサ１３ｃの間にはエンジン１０の吸気量Ｑａを検出するエアフローメータ２１が取り付けられている。エアフローメータ２１は電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）３０に電気的に接続される。なお、エアフローメータ２１の取付け位置はエアクリーナ１２の入口側でもよい。
【００１４】
エンジン１０に供給されたエアは、ピストン（図示せず）によって圧縮される。そして、圧縮されたエアに対してインジェクタ（図示せず）から燃料を噴射すると、燃料が自己着火を起こし、燃焼が起こる。エンジン１０の排気は、排気通路１５に配置される過給機１３のタービン１３ｔを回転させ、図示しない三元触媒、ＤＰＦ及び消音器を介して大気中に排出される。
【００１５】
排気還流装置は、吸気通路１１と排気通路１５を連通し、排気の一部を吸気側に貫流させるＥＧＲ通路１６と、ＥＧＲ通路１６の途中に設けられるＥＧＲバルブ１７で構成される。ＥＧＲバルブ１７を開閉することにより、排気通路１５から吸気通路１１に還流させる排気の量（ＥＧＲ量）を制御することができる。
【００１６】
過給機１３は、タービン１３ｔの入口側にノズルベーン（図示せず）を有している。ノズルベーンを変位させてタービンベーンに向けて流れる排気の流量を調整することにより、ブースト圧を任意の圧に制御することができる。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、エンジン１０を制御するエンジンコントローラ（図示せず）と電気的に接続される。ＥＣＵ３０には、エンジン１０の運転状態（回転速度Ｎｅ、冷却水温Ｔｗ等）を示す信号がエンジンコントローラから入力される。
【００１８】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶装置３２、入出力インターフェース３３等を含む。記憶装置３２には、後述する故障診断処理を実行するためのプログラムが格納されている。入出力インターフェース３３には、上記各種信号が入力される。ＣＰＵ３１は、記憶装置３２に格納されるプログラムを読み出して実行し、以下に説明する故障診断処理により、エア漏れ及びＥＧＲバルブ故障に関する診断を行う。
【００１９】
図２は故障診断処理の内容を示したフローチャートである。この故障診断処理はＥＣＵ３０において実行される。以下、これを参照しながら故障診断処理の内容について説明する。
【００２０】
Ｓ１１では、ＥＣＵ３０は、診断実行条件が成立しているか判定する。診断実行条件は、例えば、以下の条件が全て成立した場合に成立したと判定される。
【００２１】
・エンジン１０がアイドル状態である。
【００２２】
・エンジン１０の暖機が完了している。
【００２３】
・現在のトリップにおいて故障診断（Ｓ１２以降の処理）がまだ一度も実行されていない。
【００２４】
エンジン１０がアイドル運転しているかはエンジン回転速度Ｎｅに基づき判定することができる。エンジン１０の暖機が完了しているかは冷却水温Ｔｗに基づき判定することができる。「トリップ」は運転者がイグニッションキーないしスタータースイッチをＯＮにしてからＯＦＦにするまでの期間を指す。
【００２５】
診断実行条件が成立していると判定された場合は、処理がＳ１２に進む。そうでない場合は処理が終了する。
【００２６】
Ｓ１２では、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲバルブ１７を所定時間全開にする。所定時間は、ＥＧＲバルブ１７が開くことでＥＧＲ量が増え、これによるエンジン１０の吸気量の減少が落ち着くまでの時間、例えば２ｓｅｃに設定される。
【００２７】
Ｓ１３では、ＥＣＵ３０は、エアフローメータ２１の検出値をＥＧＲバルブ１７全開時の吸気量Ｑａとして読み込む。
【００２８】
Ｓ１４では、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲバルブ１７を全閉にする。
【００２９】
Ｓ１５では、ＥＣＵ３０は、タイマをスタートさせる。このタイマはＥＧＲバルブ１７が全閉になってからの経過時間を計測するためのタイマである。
【００３０】
Ｓ１６では、ＥＣＵ３０は、エアフローメータ２１の検出値をＥＧＲバルブ１７全閉時の吸気量Ｑｂとして読み込む。ＥＧＲバルブ１７を閉じることによりエンジン１０のＥＧＲ量が減少するので、吸気量Ｑｂは時間が経過するにつれ増大する。
【００３１】
Ｓ１７では、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲバルブ１７全開時の吸気量ＱａとＥＧＲバルブ１７全閉時の吸気量Ｑｂとの偏差を吸気量変化ΔＱとして演算する（ΔＱ＝Ｑｂ−Ｑａ）。
【００３２】
Ｓ１８では、ＥＣＵ３０は、吸気量変化ΔＱが第１診断しきい値ΔＱｔｈ１よりも大きいか判定する。過給機１３とエンジン１０の間で配管抜け、亀裂等によりエア漏れが発生していると、エア漏れしている箇所よりも下流側における圧力損失が低下するので、吸気量変化ΔＱが正常時に比べて大きくなる。第１診断しきい値ΔＱｔｈ１はこのエア漏れを診断できる値、例えば、５００ｍｇ／Ｈｕｂに設定される。吸気量変化ΔＱが第１診断しきい値ΔＱｔｈ１よりも大きいと判定されたときは、処理がＳ１９に進み、そうでないときは、処理がＳ２０に進む。
【００３３】
Ｓ１９では、ＥＣＵ３０は、過給機１３とエンジン１０の間でエア漏れが発生していると診断する。
【００３４】
Ｓ２０では、ＥＣＵ３０は、タイマが所定時間を超えたか判定する。所定時間は、ＥＧＲバルブ１７が閉じることでＥＧＲ量がゼロになり、これによるエンジン１０の吸気量の増大が落ち着くまでの時間、例えば２ｓｅｃに設定される。タイマが所定時間を超えたと判定された場合は処理がＳ２１に進み、そうでない場合はＳ１６に戻ってＳ１６〜Ｓ２０の処理が繰り返される。
【００３５】
Ｓ２１では、吸気量変化ΔＱが第２診断しきい値ΔＱｔｈ２よりも小さいか判定する。ＥＧＲバルブ１７が固着、損傷等により開度変更不能、全開不能、全閉不能等の故障が発生していると、吸気量変化ΔＱが正常時に比べて減少する。第２診断しきい値ΔＱｔｈ２はこのＥＧＲバルブ１７の故障を診断できる値、例えば、２００ｍｇ／Ｈｕｂに設定される。吸気量変化ΔＱが第２診断しきい値ΔＱｔｈ２よりも小さいと判定されたときは、処理がＳ２２に進み、そうでないときは、処理がＳ２０に進む。
【００３６】
Ｓ２２では、ＥＧＲバルブ１７が故障していると診断する。
【００３７】
Ｓ２３では、エア漏れ、ＥＧＲバルブ１７の故障はないとの正常診断をする。
【００３８】
続いて上記処理を行うことによる作用効果について説明する。
【００３９】
上記処理によれば、エンジン１０が定常状態（アイドル状態含む）のときにＥＧＲバルブ１７が開閉され、ＥＧＲバルブ１７を開いた状態でのエンジン１０の吸気量ＱａとＥＧＲバルブ１７を閉じた状態でのエンジン１０の吸気量Ｑｂとの偏差である吸気量変化ΔＱに基づき、過給機１３とエンジン１０の間でエア漏れが発生しているかが診断される（Ｓ１２〜Ｓ１９）。これにより、非過給時であっても過給機とエンジンの間におけるエア漏れの診断を行うことができる。
【００４０】
具体的には、吸気量変化ΔＱが第１診断しきい値ΔＱｔｈ１よりも大きいときにエア漏れが発生していると診断する（Ｓ１８〜Ｓ１９）、エア漏れが発生していると吸気量変化ΔＱが正常時に比べ大きくなるので、この診断方法によればエア漏れを精度よく判定することができる。
【００４１】
図３は上記処理により故障診断が行われる様子を示している。ＥＧＲバルブ１７を開閉させると、これに連動して吸気量が増減するが、図３に示すように、エア漏れ発生時はこのときの吸気量変化ΔＱが正常時に比べて大きくなるので、上記処理によりエア漏れを判定することが可能である。
【００４２】
また、上記処理によれば、吸気量変化ΔＱが第２診断しきい値ΔＱｔｈ２よりも小さいときはＥＧＲバルブ１７が故障していると診断する（Ｓ２１〜Ｓ２２）。ＥＧＲバルブ１７が故障していると吸気量変化ΔＱが減少する、あるいは、変化しなくなるので、この診断方法によればＥＧＲバルブ１７の故障を精度よく判定することができる。また、一つの診断処理で、エア漏れとＥＧＲバルブ１７の故障の両方を診断することができ、診断に要する時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、ＥＣＵ３０の診断結果はエンジンコントローラに伝えられる。エンジンコントローラは、エア漏れやＥＧＲバルブ故障が生じているとの診断結果を受けたときは、故障時対応の制御（例えば、燃料噴射量制御やＤＰＦ再生処理においてエア漏れによる吸気量減を考慮した演算を行う等）への切換えを行う。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４５】
例えば、上記処理では、エンジン１０がアイドル状態であることを診断実行条件の一つとしていたが（Ｓ１１）、エンジン１０が定常状態にあれば上記故障診断を行うことができ、例えば、アイドル状態に代え、または、これに加えてエンジン１０が低回転、低負荷かつ定常状態にあるときに上記故障診断を行うようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、エンジン１０が過給機付きディーゼルエンジンであるが、本発明に係る故障診断装置は過給機付きガソリンエンジンの故障診断にも用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…エンジン
１１…吸気通路
１３…過給機
１５…排気通路
１６…ＥＧＲ通路
１７…ＥＧＲバルブ
２１…エアフローメータ（吸気量検出手段）
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｓ１２〜Ｓ２３…診断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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