(57)【要約】  【課題】ノッキングの発生を検出し、ノッキングの発生を所定回数以上にわたって検出した場合に、排気ガス再循環装置が故障していると判定するものでは、気筒毎にＥＧＲガスを還流した場合に、どの気筒で不具合が生じているのか判断できない。  【解決手段】排気ガスの一部を気筒毎に個別に還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置を備える多気筒の内燃機関において、排気ガス再循環制御の実施中に発生するノッキングを気筒毎に検出し、検出したノッキングの回数を気筒毎に積算し、気筒毎に積算したノッキングの回数から全気筒平均値を演算し、気筒毎に積算したノッキングの回数が演算した全気筒平均値よりも所定値以上高い気筒を異常と判定する。【選択図】図２
2011132901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの一部を気筒毎に個別に還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置を備える多気筒の内燃機関において、排気ガス再循環制御の実施中に発生するノッキングを気筒毎に検出し、
検出したノッキングの回数を気筒毎に積算し、
気筒毎に積算したノッキングの回数から全気筒平均値を演算し、
気筒毎に積算したノッキングの回数が演算した全気筒平均値よりも所定値以上高い気筒を異常と判定する内燃機関の異常気筒特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒の内燃機関において各気筒に個別に排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置を備える内燃機関の異常気筒特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスの一部を、スロットル弁の下流に一括して還流させる排気ガス再循環装置を備える内燃機関では、ノッキングの発生を検出し、ノッキングの発生を所定回数以上にわたって検出した場合に、排気ガス再循環装置が故障していると判定する自己診断装置を備えるものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３‐２３９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、多気筒の内燃機関にあっては、排気ガス再循環制御の効果を上げるために、還流する排気ガスを各気筒にほぼ均等に供給するように、例えば吸気マニホルドの各気筒に対応する部分に、排気ガスを個別に導入するように構成したものがある。このような構成の排気ガス再循環装置にあっては、吸気マニホルドに排気ガスを導入する開口部分が、排気ガス中の煤などの付着により詰まることがある。
【０００５】
このような構成のものに対して、上述した自己診断装置を適用すると、全体として排気ガス再循環装置の故障は判定し得るものの、どの気筒において前記開口部分で詰まりを生じているかを判断できない。その結果、不具合を生じている気筒における空燃比の異常による排気ガス成分の低下や、ドライバビリティの低下といった不具合を生じた。
【０００６】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の異常気筒特定方法は、排気ガスの一部を気筒毎に個別に還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置を備える多気筒の内燃機関において、排気ガス再循環制御の実施中に発生するノッキングを気筒毎に検出し、検出したノッキングの回数を気筒毎に積算し、気筒毎に積算したノッキングの回数から全気筒平均値を演算し、気筒毎に積算したノッキングの回数が演算した全気筒平均値よりも所定値以上高い気筒を異常と判定することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、排気ガス再循環装置において、特定の気筒への排気ガスの還流が滞る場合にノッキングが発生するが、そのノッキングを気筒毎に検出して積算し、全気筒平均値よりも所定値異常高い場合に、その気筒を異常と判定する。この結果、気筒毎の異常に対応して異常の処理が可能になり、排気ガス成分やドライバビリティの低下を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、本発明は、以上説明したような構成であり、ノッキングの発生を気筒毎に検出し、積算したノッキングの回数と全気筒平均値とに基づいて気筒毎の異常を判定するので、気筒毎の異常に対応して異常の処理を行うことができ、排気ガス成分やドライバビリティの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順の概略を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に１気筒の構成を概略的に示した３気筒のエンジン１００は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン１００は、吸気系１、シリンダ２及び排気系５を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁１１が設けてあり、そのスロットル弁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が取り付けてある。シリンダ２上部に形成される燃焼室２３の天井部には、点火プラグ８が取り付けてある。又、吸気マニホルド１２と吸気ポート２１との間には、後述する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）６を構成するＥＧＲスペーサ６１が取り付けてある。さらに、吸気マニホルド１２の吸気ポート側端部には、燃料噴射弁３が取り付けてある。この燃料噴射弁３は、後述する電子制御装置４により制御される。これに対して、排気系５には、Ｏ2センサ５１及び三元触媒５２が取り付けてあり、排気系５を構成する排気マニホルド５３から排気ガスの一部を還流するように、ＥＧＲ装置６が接続される。
【００１３】
ＥＧＲ装置６は、ＥＧＲスペーサ６１に連通するように一方の端部が接続される排気ガス還流管路（以下、ＥＧＲ管路と称する）６２と、そのＥＧＲ管路６２に設けられてＥＧＲ管路６２を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）６３とを備えて構成される。ＥＧＲ管路６２の他方の端部は、排気５系に設けられる三元触媒５２の上流において排気系５に連通するように排気マニホルド５３に接続される。ＥＧＲ装置６は、ＥＧＲ弁６３が制御されるつまり開かれると、排気ガスがＥＧＲ弁６３の開度に応じた流量でＥＧＲ管路６２を通過して、スロットル弁１１よりも下流側つまり吸気ポート２１直前の位置に還流させるものである。還流される排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量は、ＥＧＲ弁６３の開度に依存するもので、ＥＧＲ弁６３の開度の制御は、電子制御装置４により行われる。
【００１４】
ＥＧＲスペーサ６１は、各気筒に対応する吸入空気用開口６１ａを備えるとともに、そのそれぞれの吸入空気用開口６１ａに連通するとともにＥＧＲ管路６２に連通して、ＥＧＲガスをそれぞれの吸入空気用開口６１ａに分配するＥＧＲガス分配通路６１ｂを備える。なお、図１においては、気筒毎のＥＧＲガス分配通路６１ｂがＥＧＲ管路６２に接続されるように図示しているが、ＥＧＲ管路６２の端部がＥＧＲガス分配通路６１ｂの外部側の端部に接続され、ＥＧＲガス分配通路６１ｂの内部側の端部は分岐して各吸入空気用開口６１ａに接続される構造である。
【００１５】
この実施形態におけるＥＧＲ弁６３は、円錐台形の内面を有する貫通孔と、その貫通孔内部に配置されて貫通孔を開閉する貫通孔と同形の円錐台形の弁体と、弁体に接続される軸と、軸に接続され弁体を貫通孔の中心軸方向に往復移動させるステッパモータとを備える構成である。このようなＥＧＲ弁６３において、モータとしては、ステッパモータ、ＤＣモータなどを使用することができる。ステッパモータを使用する場合、ＥＧＲ弁６３の弁開度をステッパモータに供給する信号のステップ数により制御する。また、ＤＣモータの場合は、例えばＰＭＷ（パルス幅変調）制御などにより通電を制御して、開度を制御するものである。
【００１６】
電子制御装置４は、マイクロコンピュータ４１と、メモリ４２と、入力インターフェース４３と、出力インターフェース４４とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ４１は、メモリ４２に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン１００の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ４１には、エンジン１００の運転制御に必要な情報が入力インターフェース４３を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ４１は、燃料制御弁３、ＥＧＲ弁６３などに対して制御信号を、出力インターフェース４４を介して出力する。
【００１７】
具体的には、入力インターフェース４３には、サージタンク１３内の圧力を検出するための吸気圧センサ７１から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、カムポジションセンサ７４から出力される気筒判別信号ｄ、スロットルバルブ１１の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ７５からのＬＬ信号ｅ、シリンダ２の外壁に取り付けられるノックセンサ７６からノッキングが発生した際に出力されるノッキング信号ｆ、Ｏ2センサ５１から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース４４からは、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、燃料制御弁３に対して燃料噴射信号ｎ、ＥＧＲ弁６３に対して開閉信号ｏなどが出力される。
【００１８】
このような構成において、電子制御装置４は、吸気圧センサ７１から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂとを主な情報として、運転状態に応じて設定される係数を用いて燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間つまり燃料噴射弁３に対する通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁３を制御して、燃料を吸気系１に噴射させる。このような燃料噴射制御自体は、この分野で知られているものを適用するものであってよい。
【００１９】
また、エンジン１００の運転状態に応じて、ＥＧＲ弁６３の開度を制御して排気ガス再循環制御（以下、ＥＧＲ制御と称する）を実施するＥＧＲ制御プログラムが電子制御装置４に格納してある。このＥＧＲ制御プログラムは、この分野で広く知られているものであってよい。
【００２０】
さらに、電子制御装置４には、ＥＧＲ制御の実施中に発生するノッキングを気筒毎に検出し、検出したノッキングの回数を気筒毎に積算し、気筒毎に積算したノッキングの回数から全気筒平均値を演算し、気筒毎に積算したノッキングの回数が演算した全気筒平均値よりも所定値以上高い気筒を異常と判定する異常気筒特定プログラムが格納してある。この異常気筒特定プログラムは、ＥＧＲ制御を実施中に所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００２１】
この異常気筒特定プログラムは、ＥＧＲ制御の実施中、つまりＥＧＲ装置６を制御中であり、ＥＧＲガスを、ＥＧＲスペーサ６１を介してエンジン１００の各シリンダ２内に還流させている場合に実施するものである。したがって、ＥＧＲ制御を実施していない場合には、この異常気筒特定プログラムは実行しない。
【００２２】
図２において、まずステップＳ１では、ノックセンサ７６から出力されるノッキング信号ｆとカムポジションセンサ７４から出力される気筒判別信号ｄとにより、ノッキングの発生を気筒毎に検出する。ノッキングを検出した場合、ステップＳ２において、検出したノッキングの回数を気筒毎に積算する。具体的には、ノッキングの発生を検出した気筒にあっては、メモリ４２に記憶してあるそれまでのノッキングの回数に１を加算して、新たなノッキングの回数として記憶する。
【００２３】
次に、ステップＳ３では、この異常気筒特定プログラムを実行してから、所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、全気筒平均値を演算するのに十分なサンプル数を確保するための時間である。所定時間が経過していない場合は、ステップＳ１とステップＳ２とを繰り返し実行して、ノッキングの発生回数を気筒毎に積算する。
【００２４】
そして、所定時間が経過した後は、ステップＳ４において、それぞれの気筒のノッキングの発生回数の積算値に基づいて、全気筒平均値を演算して、異常を判定するための判定値を設定する。全気筒平均値は、この実施形態の場合、各気筒の積算値を合計し、気筒数である３で除して求める。又、判定値は、演算にて得られた全気筒平均値に所定値を加算して設定する。この場合に、所定値は、ノッキングの発生回数が異常に多い気筒を判定し得るように設定する。
【００２５】
次に、ステップＳ５において、ノッキングの回数、つまり演算した積算値が、判定値以上か否かを気筒毎に判定する。そして、積算値が判定値以上であると判定した場合は、ステップＳ６において、気筒毎に以上を判定する。気筒全ての積算値が、判定値未満であれば、この異常気筒特定プログラムを終了する。
【００２６】
このような構成において、ＥＧＲ制御を実行中に、例えば、ＥＧＲスペーサ６１の第一気筒に対応するＥＧＲ分配通路６１ｂの出口部分に煤などが付着して、ＥＧＲ分配通路６１ｂを詰まらせた場合、第一気筒に対するＥＧＲガスの量が多の気筒に比較して少量になる。この結果、ＥＧＲガスの量に対する新気の割合が増加し、それによって混合気が燃焼しやすい状態となり、ノッキングの発生が容易になる。
【００２７】
このような状態において、ステップＳ１〜ステップＳ３において得られた、各気筒におけるノッキングの発生回数の積算値を、ステップＳ４において全気筒平均値から演算した判定値と比較して（ステップＳ５）、判定値以上となった積算値の気筒に対して、異常が発生していると判定する（ステップＳ６）。これにより、確実に異常が発生した気筒を特定することができる。
【００２８】
又、煤などの付着は、エンジン１００の使用時間が長くなるほど多くなるが、この実施形態では、異常気筒特定プログラムを繰り返し実行することにより、その時のエンジン１００の経年変化の状態に応じて判定値を設定することができる。
【００２９】
異常を検出した気筒に対しては、ノッキングの発生が減少するように、点火時期を遅角側に補正する、空燃比をリーン側に補正する等の制御を適用する。また、その気筒が異常であることをメモリ４２に記憶しておき、エンジン１００の点検時に不具合が解消できるようにしておくことで、メンテナンスに際して迅速な対応を取ることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態において、ノッキングの発生をノックセンサで検出するものを説明したが、筒内圧センサを用いるものであってもよい。あるいは、点火後に燃焼室内に発生するイオン電流に基づいてノッキングの発生を検出するものであってもよい。
【００３１】
さらに、ノックセンサの信号を用いて、ノッキングの発生を制御するノックコントロールシステム（以下、ＫＣＳと称する）を備えるものにあっては、ＫＣＳが、ノックセンサが出力するノッキング信号に基づいて点火時期を遅角制御したことにより、ノッキングの発生を検出するものであってもよい。このような構成にすることにより、ノッキングの検出精度を向上させることができる。
【００３２】
ＥＧＲガスを気筒毎に個別に供給する構造として、上述の実施形態ではＥＧＲスペーサ６１を説明したが、ＥＧＲ弁６３から吸気マニホルド１２側に延びるＥＧＲ管路６２を、吸気マニホルド１２の吸気ポート近傍において分岐し、分岐した端部を吸気マニホルド１２の各気筒に対応する管部分に接続するものであってもよい。つまり、ＥＧＲ弁６２を通過したＥＧＲガスを、吸気マニホルド１２の集合部の下流の分岐部分に供給するように構成するものであれば、上述の限りではない。
【００３３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、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】
【００３４】
本発明の活用例として、排気ガス還流装置を備える多気筒の内燃機関に活用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
４…電子制御装置
６…排気ガス再循環装置
４１…中央演算制御装置
４２…記憶装置
４３…入力インターフェース
４４…出力インターフェース
【図１】
2011132901.tif 000003
【図２】
2011132901.tif 000004