(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラの異常診断装置における誤診断を防止する。【解決手段】エンジンＥＣＵ６０は、しきい値として第１しきい値と、第１しきい値よりも低い温度に設定される第２しきい値とを用いて、検出された還流ガスの温度が第１しきい値および第２しきい値に対してそれぞれ定められた所定回数を超えたことに応答してＥＧＲクーラが異常であると判定する。エンジンＥＣＵ６０は、第２しきい値を用いて異常判定を行なう場合、エンジンが高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて所定回数を多く設定することによって、エンジン１０が高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて異常と判定しにくくする。【選択図】図３
2015140778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを動力源とする車両に設けられ、前記エンジンの排気管から吸気管に還流される還流ガスを冷却水によって冷却するＥＧＲクーラの異常判定を行なう異常診断装置であって、
前記ＥＧＲクーラの下流側に設けられて、前記還流ガスの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された還流ガスの温度が予め定められたしきい値を超えることにより前記ＥＧＲクーラが異常であると判定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記しきい値として、第１しきい値と、前記第１しきい値よりも低い温度に設定される第２しきい値と用いて、検出された還流ガスの温度が前記第１しきい値および前記第２しきい値に対してそれぞれ定められた所定回数を超えたことに応答して前記ＥＧＲクーラが異常であると判定し、
前記制御部は、前記第２しきい値を用いて異常判定を行なう場合、前記エンジンが高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて前記所定回数を多く設定する、異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異常診断装置に関し、特にＥＧＲクーラの異常診断の精度を向上させることが出来る異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス浄化の一環として自動車用エンジンの排気ガスの一部を排気還流制御弁を介して、エンジンの吸気系に還流させる排気再循環(Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲとも称す)システムが知られている。
【０００３】
特開２０１０−２７０６６９号公報（特許文献１）に記載されたＥＧＲシステムでは、還流される排気ガス（以下、還流ガスとも称す）を冷却するＥＧＲクーラが備えられている。ＥＧＲクーラには、還流ガスの温度上昇をガス温度センサによって検出し、予め異なる温度に設定された２つのしきい値を還流ガスの温度が超えた場合に、ＥＧＲクーラに異常が生じていると判定する異常診断置が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７０６６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１２９７号公報
【特許文献３】特開２００７−０４６４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているエンジン制御装置では、ＥＧＲクーラの冷却性能の低下に応じて、２つのしきい値を還流ガスの温度が超えた場合に、それぞれのしきい値に対してエンジンの燃焼室内への燃料噴射量を変更するなどの対処が行なわれる。
【０００６】
しかしながら、ＥＧＲクーラの異常であるか否かの判定を行なう際に、判定に用いるしきい値を高く設定すると、エンジンが軽負荷で運転されている時にＥＧＲクーラに異常が生じていても判定温度に到達せず、異常と診断できないといった問題があった。
【０００７】
また、また、判定に用いるしきい値を低く設定すると、正常に冷却性能を発揮しているＥＧＲクーラであっても、正常動作で判定に用いるしきい値に到達してしまい、異常な状態であると誤診断してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、誤診断を防止することができる、ＥＧＲクーラの異常診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるＥＧＲクーラの異常診断装置によれば、エンジンを動力源とする車両に設けられ、前記エンジンの排気管から吸気管に還流される還流ガスを冷却水によって冷却するＥＧＲクーラの異常判定を行なう異常診断装置である。制御部はＥＧＲクーラの下流側に設けられて、還流ガスの温度を検出する温度センサと、温度センサで検出された還流ガスの温度が予め定められたしきい値を超えることによりＥＧＲクーラが異常であると判定する。制御部は、しきい値として、第１しきい値と、第１しきい値よりも低い温度に設定される第２しきい値とを用いて、検出された還流ガスの温度が第１しきい値および第２しきい値に対してそれぞれ定められた所定回数を超えたことに応答してＥＧＲクーラが異常であると判定する。制御部は、第２しきい値を用いて異常判定を行なう場合、エンジンが高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて所定回数を多く設定する。
【００１０】
本発明による異常診断装置によれば、第１しきい値（高温しきい値）および第２しきい値（低温しきい値）の２つのしきい値を用い、低温しきい値により判定する場合側は、高負荷時の判定感度を低負荷時に比べて鈍くする。これによって、低温しきい値を用いることにより低負荷でも異常を検出可能とするとともに、低温しきい値により異常検出を行なう場合の誤判定を防止することが可能となる。その結果、エンジンの運転状況に応じて、広範囲での異常検出が誤診断を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、誤診断を防止することができる、ＥＧＲクーラの異常診断装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に従う異常診断装置が設けられた車両の全体の構成を説明するブロック図である。
【図２】発明の実施の形態に従う異常診断装置の詳細構成を説明する模式的なシステム図である。
【図３】エンジンＥＣＵで実行される異常判定の処理を説明するフローチャートである。
【図４】高負荷状態の遅延期間を設定する際に用いられるマップの一例である。
【図５】判定に用いる下流側還流ガスセンサで検出された温度に応じて、しきい値を設定する際に用いられるマップの一例である。
【図６】判定温度に応じて、異常であるとの判定に必要とされるしきい値を設定する際に用いられるマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に従う異常診断装置を備えた車両１００の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、車両１００は、エンジン１０と、ＥＧＲとエンジンＥＣＵ６０とを備える。また、車両１００は、エンジン１０の出力軸４が接続される変速機２と、駆動輪３と、変速機２と駆動輪３との間を連結する駆動軸５とを備える。エンジン１０で発生した駆動力は、出力軸を介して変速機２に伝達される。変速機２により増速／減速された駆動力は、駆動軸５を介して駆動輪３に伝達される。
【００１５】
エンジン１０には、エアフィルタ８１を通して外気を導入する吸気管８０と、エンジン１０からの燃焼ガスを排出する排気管９０とが接続されている。排気管９０の後端部に開口形成された排出口には、マフラー９１が装着されている。
【００１６】
これらの排気管９０と吸気管８０との間には、ＥＧＲシステムの還流通路２０が接続されている。エンジン１０で燃焼された燃焼ガスの一部は、還流通路２０により還流される。この還流ガスは、酸素を含まずもしくは含有酸素濃度が希薄である。ＥＧＲシステムは、吸気管８０のエアフィルタ８１を介して導入された外気に還流ガスを混合して、混合ガス中の酸素を大気に比べて低減させることによってエンジン１０の燃焼室内で燃料を燃焼させる際の（ピーク）燃焼温度を低下させることができる。これによってＥＧＲシステムは、窒素酸化物（ＮＯｘ）を減少させて排気ガスの浄化を行なうとともに、ポンピングロスの低減などによりエンジン１０の効率向上を達成することができる。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態に従うＥＧＲクーラの異常診断装置の詳細構成を説明する模式的なシステム図である。ＥＧＲシステムの還流通路２０には、還流ガスを冷却してＥＧＲシステムの効率をさらに向上させるため、ＥＧＲクーラ３０が設けられている。ＥＧＲクーラ３０は、冷却水を循環させる冷却水通路１４０を介して車両１００の前部に設けられているラジエータ１１０と接続されている。
【００１８】
還流通路２０の内部を通過する高温状態となった還流ガスは、ＥＧＲクーラ３０を通過する際にラジエータ１１０から冷却水ポンプ１５０の駆動により循環される冷却水により冷却されて、同一体積における吸気還流ガス重量を増大させる。このため、冷却されていない状態の還流ガスに比べて、エンジン１０に吸気される際の吸気充填効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
熱交換により温められた冷却水は、冷却水通路１４０に設けられた冷却水ポンプ１５０により、ラジエータ１１０へ送られる。ラジエータ１１０では、外気との間で熱交換が行なわれて、冷却された冷却水が再びＥＧＲクーラ３０に戻される。
【００２０】
冷却水通路１４０には、冷却水の水温を検出する冷却水温センサ５０が設けられている。冷却水温センサ５０は、検出した冷却水通路１４０内の冷却水の温度を示す信号をエンジンＥＣＵ６０に出力する。
【００２１】
ＥＧＲクーラ３０よりも下流側の還流通路２０には、ＥＧＲバルブ１２０が設けられている。ＥＧＲクーラ３０は、このＥＧＲバルブ１２０を介して吸気管８０に接続されている。
【００２２】
ＥＧＲクーラ３０の下流側で、ＥＧＲバルブ１２０の上流側の還流通路２０には、還流ガスの温度を計測する温度センサ４０が設けられている。温度センサ４０は、還流通路２０内の還流ガスの温度を検出し、その検出信号をエンジンＥＣＵ６０に出力する。エンジンＥＣＵ６０は、温度センサ４０により検出された還流ガスの温度が予め定められたしきい値を超えた場合に、ＥＧＲクーラ３０が異常であると診断するように構成されている。
【００２３】
このＥＧＲバルブ１２０には、ＥＧＲバルブアクチュエータ１３０が設けられている。ＥＧＲバルブアクチュエータ１３０は、エンジンＥＣＵ６０からの指令により、ＥＧＲバルブ１２０を開閉させて、ＥＧＲシステムの還流通路２０を通過する還流ガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ３０の冷却能力（以下、冷却容量とも称す）は、還流ガスと冷却水との間で熱交換可能な熱量によって規定される。
【００２４】
還流通路２０の出口側端部は、吸気管８０における吸気流量を調整するためのスロットルバルブ７０とエンジン１０との間に接続されている。このため、ＥＧＲクーラ３０を通じて吸気管８０内に導入された還流ガスは、スロットルバルブ７０の下流側において外気と混合される。
【００２５】
スロットルバルブ７０には、バルブ開度を可変するためのスロットルアクチュエータ７２とバルブ開度を検出するためのスロットル開度センサ７４とが設けられている。スロットルアクチュエータ７２は、エンジンＥＣＵ６０から出力される制御信号によって制御され、スロットル開度を可変させてエンジン１０の燃焼室へ吸入される空気量を調整する。スロットル開度センサ７４は、スロットル開度を検出して、その検出信号をエンジンＥＣＵ６０に出力する。
【００２６】
また、スロットルバルブ７０の上流側には、エアフローメータ７５が装着されている。エアフローメータ７５は、車外から吸気管８０へ流入する吸入空気量を測定し、その測定信号をエンジンＥＣＵ６０に出力する。
【００２７】
エンジンＥＣＵ６０は、いずれも図２には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２８】
エンジンＥＣＵ６０は、車両１００に搭載されたエンジン１０における、スロットル開度、エンジン１０に設けられた吸気バルブの作動特性の変更や燃料噴射装置の噴射量などを制御する。
【００２９】
エンジンＥＣＵ６０は、ユーザのアクセル操作に対応したアクセル開度センサ１６０からの要求信号に基づき、スロットル開度センサ７４からのスロットル開度の検出信号とエアフローメータ７５からの測定信号とを用いてフィードバック制御を行なうことにより、所望のスロットル開度および吸入空気量が実現されるように構成されている。
【００３０】
エンジンＥＣＵ６０は、ＥＧＲクーラ３０の下流側に設けられた温度センサ４０からのガス温度に基づいて、ＥＧＲクーラ３０の異常の有無を診断する。
【００３１】
しかしながら、異常診断のためのしきい値が高温に設定されていると、エンジン１０の運転状態が低負荷状態の場合には、ＥＧＲクーラ３０に異常が生じていても、還流ガスの温度Ｔｇが上記しきい値まで到達せず、異常と診断できない状態となる可能性がある。
【００３２】
一方、低負荷状態での異常を判定するために、判定に用いるしきい値を低温に設定すると、正常に冷却性能を発揮しているＥＧＲクーラ３０であっても、還流ガスの温度Ｔｇが当該判定しきい値に到達してしまい、異常な状態であると誤診断してしまうおそれがある。
【００３３】
そのため、本実施の形態では、基本的にはエンジンＥＣＵ６０が、第１しきい値（たとえば、２５０℃）と、第１しきい値と比較して低い温度に設定される第２しきい値（たとえば、１５０℃）とを用い、検出された還流ガスの温度が第１しきい値および第２しきい値に対してそれぞれ定められる所定回数を超えたことに応答して異常を判定する。
【００３４】
しかしながら、単に第１しきい値と比べて低い判定温度に第２しきい値を設定ただけでは、エンジン１０が高負荷運転状態において、ＥＧＲクーラ３０が、正常に機能していたとしても、温度センサ４０で検出された温度が第２しきい値に到達して誤って異常と判定される状態が起こり得る。
【００３５】
そこで、本実施の形態においては、ＥＧＲクーラ３０の異常診断装置により異常診断を行なう際に、温度センサ４０で検出された還流ガスの温度を低温側の第２しきい値を用いて異常判定を行なう場合、エンジン１０が高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて異常検出の感度を低下させることにより、誤診断の発生を防止する。
【００３６】
図３は、異常診断装置の異常判定の処理を説明するフローチャートである。図３に示されるフローチャートは、エンジンＥＣＵ６０に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００３７】
エンジンＥＣＵ６０は、Ｓ１１０からＳ１５０において、まず、高温側第１しきい値を用いてＥＧＲクーラ３０の異常診断を行う。ステップ（以下、ステップをＳと略す）１１０において、エンジンＥＣＵ６０は、温度センサ４０で検出されたＥＧＲクーラ３０を通過した還流ガスの温度Ｔｇが第１しきい値を超えたか否かを判定する。
【００３８】
還流ガスの温度Ｔｇが第１しきい値を超えた場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ６０は、処理をＳ１２０に進めて、異常カウンタ１をインクリメント（カウント＋１）する。また、第１しきい値を超えていない場合（Ｓ１１０でＮＯ）、エンジンＥＣＵ６０は、処理をＳ１３０に進め、異常カウンタ１をクリア（異常カウンタ１＝０）する。
【００３９】
Ｓ１４０では、エンジンＥＣＵ６０は、高温側の第１しきい値を所定の回数以上超えたか否かにより、ＥＧＲクーラ３０に異常が生じているか否かを判定する。
【００４０】
異常カウンタ１の値が予め設定された所定回数（たとえば、ｔ１＝１０カウント）を超えた場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理Ｓ１５０に進められ、エンジンＥＣＵ６０はＥＧＲクーラが異常であると判定する。異常カウンタ１の値が予め設定された所定回数以下の場合は、Ｓ２１０に処理を進める。なお、実施の形態では、ノイズなどによって異常を過検出しないように、複数回のインクリメントの積算値を用いて、温度超越が継続したことにより異常判断している。
【００４１】
次にエンジンＥＣＵ６０は、低温側の第２のしきい値を用いた異常判定を行なう。この時、上述のように本実施の形態においては、高負荷状態と低負荷状態とで感度を異ならせる。Ｓ２１０でエンジンＥＣＵ６０は、たとえば、エアフローメータ７５で測定される空気流量に基づいて、エンジン１０の運転状態が高負荷領域であるか否かを判定する。
【００４２】
エンジン１０の運転状態が高負荷領域であると判定された場合（Ｓ２１０でＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ６０は、Ｓ２３０に処理を進め、所定回数ｔ２をｔ２ｂ（たとえば、ｔ２ｂ＝１５カウント）と設定する。その後エンジンＥＣＵ６０はＳ３１０に処理を進める。
【００４３】
エンジン１０の運転状態が高負荷状態でない、すなわち低負荷状態と判定された場合(Ｓ２１０でＮＯ）、Ｓ２２０でエンジンＥＣＵ６０は、低温側の異常判定に用いるカウンタの所定回数（ｔ２）をｔ２ａ（たとえば、ｔ２ａ＝１０カウント）と設定して、Ｓ２４０に処理を進める。
【００４４】
Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、高負荷状態で運転されているエンジン１０が低負荷状態に遷移する際、所定期間、経過したか否かを判定する。遅延期間を経過した場合（Ｓ２４０にてＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ６０はＳ３１０に処理を進める。遅延期間を経過していない場合（Ｓ２４０にてＮＯ）は処理がＳ１１０に戻されて遅延期間が経過するのを待つ。
【００４５】
Ｓ３１０においてエンジンＥＣＵ６０は、ＥＧＲクーラ３０を通過した還流ガスの温度が第２しきい値以上であるか否かを判定する。
【００４６】
還流ガスの温度Ｔｇが第２しきい値を超えた場合（Ｓ３１０でＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ６０は、処理をＳ３２０に進めて、異常カウンタ２をインクリメント（カウント＋１）してＳ３４０に処理を進める。
【００４７】
Ｓ３４０では、エンジンＥＣＵ６０は、低温側の第２しきい値をカウンタがＳ２２０またはＳ２３０で設定された所定回数ｔ２を超えたか否かを判定する。
【００４８】
異常カウンタ２の値が、所定回数ｔ２を超えた場合（Ｓ３４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ３５０に進められ、エンジンＥＣＵ６０は、ＥＧＲクーラ３０が異常であると判定する。異常カウンタ２の値が所定回数ｔ２を超えていない場合（Ｓ３４０にてＮＯ）は、エンジンＥＣＵ６０は処理をＳ１１０に戻し、診断処理を継続する。
【００４９】
一方、第２しきい値を超えていない場合（Ｓ３１０でＮＯ）、エンジンＥＣＵ６０は、処理をＳ３３０に進め、異常カウンタ２をクリア（異常カウンタ２＝０）してＳ３４０に処理を進める。異常カウンタ２＝０の場合は、Ｓ３４０にてＮＯが選択され、Ｓ３５０がスキップされて処理がＳ１１０に戻される。すなわち、還流ガスの温度Ｔｇ＜１５０℃の場合は、異常判定がスキップされて、正常と判断される。
【００５０】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、低温しきい値を用いて診断する場合に、エンジン１０が高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて、異常検出の感度が鈍され、それによってＥＧＲクーラ３０が異常であると判定されにくくなる。このため、エンジン１０が高負荷状態の場合に、正常に冷却性能を発揮しているＥＧＲクーラ３０を異常な状態であると誤診断してしまうおそれを低減することができる。
【００５１】
なお、Ｓ２３０で設定されるカウントのしきい値ｔ２ｂを十分大きく設定することにより、高負荷状態の場合にはＥＧＲクーラ３０の異常判定を実質的に停止させることも可能である。
【００５２】
また、図３の前提条件で還流通路２０に還元ガスが流れるときのみ、判定を行なうようにしてもよい。すなわち、バルブ閉時には還流ガスが温度センサ４０の周囲を流れずに高温の還流ガスが温度センサ４０周辺に滞留してしまうので、正確な判定ができない。このため、エンジンＥＣＵ６０が異常診断を実施する際には、ＥＧＲシステムがＯＮ状態とされＥＧＲバルブ１２０が開放されている時のみ判定を行なうようにして、さらに異常検出の精度を向上させてもよい。
【００５３】
なお、上記の実施の形態では、低温側の判定の遅延条件を高負荷状態としたが、本発明は、これに限られず、たとえば、相関するエンジン回転数、エンジン負荷、点火時期、ＥＧＲ率、触媒劣化度合いなどのようなＥＧＲクーラの上流の推定される還流ガス温度に相関した条件としてもよい。たとえば、図４に示すようにＥＧＲクーラ３０の上流側の推定還流ガスの温度（Ｔｕｐ）を用いて、Ｓ２４０の高負荷状態で運転されているエンジン１０を低負荷状態に遷移させる際、遅延期間ｔを連続的に可変させてもよい。
【００５４】
また、上記の実施の形態では、高温側と低温側との２つのしきい値を設ける例を基に説明したが、これに限られず、２つより多くのしきい値を設けてもよい。たとえば、図５に示されるようには、判定に用いる下流側還流ガスセンサで検出された温度（Ｔｄｎ）に応じて、しきい値を連続的に変化させるようにしてもよい。
【００５５】
さらに、上記の実施の形態では、異常と確定するまでの所定回数ｔ２を、高負荷状態および低負荷状態の固定値としたが、特にこれに限らず、たとえば、図６のように、判定温度に応じて所定回数ｔ２を連続的に変化するようにしてもよい。
【００５６】
最後に、本発明の実施の形態の車両１００の異常診断装置について総括する。図１，図２を参照して、異常診断装置は、エンジン１０を動力源とする車両１００に設けられ、エンジン１０の排気管９０から吸気管８０に還流される還流ガスを冷却水によって冷却するＥＧＲクーラの異常判定を行なう。ＥＧＲクーラ３０の下流側に設けられて、還流ガスの温度を検出する温度センサ４０と、温度センサ４０で検出された還流ガスの温度が予め定められたしきい値を超えることにより異常であると判定するエンジンＥＣＵ６０とを備える。エンジンＥＣＵ６０は、しきい値として、第１しきい値と、第１しきい値よりも低い温度に設定される第２しきい値とを２つ用いて、検出された還流ガスの温度が第１しきい値および第２しきい値に対してそれぞれ定められた所定回数を超えたことに応答してＥＧＲクーラ３０が異常であると判定する。エンジンＥＣＵ６０は、第２しきい値を用いて異常判定を行なう場合、エンジン１０が高負荷で運転されている状態では、低負荷で運転されている状態に比べて所定回数を多く設定する。
【００５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
２  変速機、３  駆動輪、４  出力軸、５  駆動軸、９  蓄電装置、１０  エンジン、２０  還流通路、３０  ＥＧＲクーラ、４０  温度センサ、５０  冷却水温センサ、６０  エンジンＥＣＵ、７０  スロットルバルブ、７２  スロットルアクチュエータ、７４  スロットル開度センサ、７５  エアフローメータ、８０  吸気管、８１  エアフィルタ、９０  排気管、１００  車両、１１０  ラジエータ、１２０  ＥＧＲバルブ、１３０  ＥＧＲバルブアクチュエータ、１４０  冷却水通路、１５０  冷却水ポンプ、１６０  アクセル開度センサ。
【図１】
2015140778.tif 000003
【図２】
2015140778.tif 000004
【図３】
2015140778.tif 000005
【図４】
2015140778.tif 000006
【図５】
2015140778.tif 000007
【図６】
2015140778.tif 000008