(57)【要約】【課題】過給機と並列に配置されたＥＧＲ弁を備えたシステムにおいて、ＥＧＲ弁の影響を考慮することにより、過給機の診断をより正確に実行する。【解決手段】過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差が基準値ａよりも大（Ｓ１０で肯定）であっても、ＥＧＲ弁が所定の正常範囲外（Ｓ２０で肯定）にある場合には、ターボチャージャの故障診断（Ｓ４０〜Ｓ８０）を抑制する。ターボチャージャ２の目標過給圧と実過給圧との偏差のうちＥＧＲ弁の異常に起因する要素の影響を抑制ないし排除することにより、ターボチャージャの診断をより正確に実行することができる。【選択図】図２
2008240576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置されたタービン及び吸気通路に配置され前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有する過給機と、前記吸気通路と前記排気通路とを結ぶＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、前記過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて前記過給機の故障を診断する診断手段と、を備えた過給システムの故障診断装置であって、
前記診断手段は、前記ＥＧＲ弁の動作状態が所定の正常範囲外にある場合に、前記診断の実行を抑制することを特徴とする過給システムの故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給システムの故障診断装置であって、
前記所定の正常範囲外にある場合とは、前記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との偏差が所定値以上の場合であることを特徴とする過給システムの故障診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の過給システムの故障診断装置であって、
前記診断手段は、前記ＥＧＲ弁の動作状態が前記所定の正常範囲内にあり且つ前記過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差が所定値以上である状態が、所定時間維持された回数が所定の基準回数に達したことを条件に、前記過給機が故障していると判定することを特徴とする過給システムの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給システムの故障診断装置に係り、特に過給機と並列に配置されたＥＧＲ弁を備えたシステムにおいてＥＧＲ弁の動作状態に基づいて診断を実行するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機を有するエンジンにおいては、過給機が故障して過給圧が低下すると、エミッションの悪化や加速不良が生じるおそれがある。このため、過給機の故障を診断する機能を有する種々の装置が提案されている。特許文献１が開示する装置は、目標過給圧と実過給圧との偏差に応じて、過給機のタービンをバイパスするウエストゲートの開度の制御量を補正する構成において、制御量が下限値又は上限値であって偏差が所定範囲外である場合に、過給機の故障と判断している。また、特許文献２が開示する装置は、目標過給圧と実過給圧との偏差が大きく、且つフィードバック補正量がプラス側又はマイナス側に張り付いた場合に過給機が故障であると判断している。
【０００３】
他方、特許文献３が開示する装置は、過給機をバイパスする通路の制御弁の故障を、目標吸入空気量と実測吸入空気量の差分から判断している。また、特許文献４が開示する装置は、ＥＧＲ弁を備えた過給装置において、目標ＥＧＲ量と実測ＥＧＲ量との差分から過給機の異常を判断している。
【０００４】
【特許文献１】特許３７３８６０４号公報
【特許文献２】特開平６−２２９２４６号公報
【特許文献３】特開平５−２４８２５０号公報
【特許文献４】特開平１０−４７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら近年、車載診断（On-Board Diagnosis, OBD）に対する要求度が高まっており、過給機の故障程度が小さい場合にも故障を検出できることが望まれている。しかし、特許文献１ないし同３の装置では、過給機の故障を検出するにあたってＥＧＲ弁（Exhaust Gas Recirculation valve）の動作状態が考慮されておらず、過給機の故障程度が大きい場合の検出は可能であっても、故障程度が小さい場合の検出は困難である。また、特許文献４の装置では、ＥＧＲ弁に異常がある場合に過給機の異常を正しく検出できない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、過給機と並列に配置されたＥＧＲ弁を備えたシステムにおいて、ＥＧＲ弁の影響を考慮することにより、過給機の診断をより正確に実行できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、排気通路に配置されたタービン及び吸気通路に配置され前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有する過給機と、前記吸気通路と前記排気通路とを結ぶＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、前記過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差に基づいて前記過給機の故障を診断する診断手段と、を備えた過給システムの故障診断装置であって、前記診断手段は、前記ＥＧＲ弁の動作状態が所定の正常範囲外にある場合に、前記診断の実行を抑制することを特徴とする過給システムの故障診断装置である。
【０００８】
本発明では、診断手段が、ＥＧＲ弁の動作状態が所定の正常範囲外にある場合に、過給機の故障診断を抑制するので、過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差のうちＥＧＲ弁の異常に起因する要素の影響を抑制ないし排除することにより、過給機の診断をより正確に実行することができる。
【０００９】
本発明における所定の正常範囲外にある場合とは、前記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との偏差が所定値以上の場合とするのが特に好適である。
【００１０】
この場合には、さらに、前記ＥＧＲ弁の動作状態が所定の正常範囲内にあり且つ前記過給機の目標過給圧と実過給圧との偏差が所定値以上である状態が、所定時間維持された回数が所定の基準回数に達したことを条件に、前記過給機が故障していると判定するのが特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。図１において、エンジン１はディーゼル内燃機関であり、ターボチャージャ２を有する。エンジン１の燃焼室に連通する吸気通路３は吸気マニホールド４を含んでおり、同じく燃焼室に連通する排気通路５は排気マニホールド６を含んでいる。ターボチャージャ２は、排気通路５に配置されたタービン７と吸気通路３に配置されたコンプレッサ８とを有し、コンプレッサ８はタービン７の駆動力によって駆動される。
【００１２】
吸気マニホールド４と排気マニホールド６との間は、ＥＧＲ通路９によって連通されており、ＥＧＲ通路９の中間部にＥＧＲ弁１０が設けられている。ＥＧＲ弁１０は不図示のソレノイドによって絞り制御される。ＥＧＲ弁１０はポペット式であるが、バタフライ式など他の形式であってもよい。
【００１３】
ターボチャージャ２に対し吸気通路３の上流側には、エアフローメータ１１が配置され、その更に上流側はエアクリーナ１２を介して外気に開放されている。吸気通路３には、コンプレッサ８によって圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ１３が設置されている。吸気マニホールド４には、吸気圧を検出するための吸気圧センサ１４が設置されている。ターボチャージャ２に対し排気通路５の下流側は、不図示の触媒装置及び消音器を介して外気に開放されている。
【００１４】
ＥＧＲ弁１０は不図示のバッテリから電圧が印加されて駆動し、ＥＧＲ弁１０の動作は電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）２０によって制御される。ＥＣＵ２０はＣＰＵを主部品として構成されており、動作プログラムや各種設定値などを格納するＲＯＭと、ＣＰＵによる各種作業などに用いられるＲＡＭと、出入力インターフェイスとを含んで構成されている。このＥＣＵ２０では、運転者の操作状態や走行状態に応じてＥＧＲ弁１０への制御出力が行われる構成となっている。
【００１５】
ＥＣＵ２０の入力インターフェイスには、上述したエアフローメータ１１及び吸気圧センサ１４のほか、エンジン１のクランク軸の近傍に配置されたクランク角センサ１５、吸気マニホールド４の温度を検出する吸気温センサ１６、不図示のスロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ１７、及びエンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１８を含む各種センサ類が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０はこれらセンサ類からの信号に基づいて各検出値を算出する。またＥＣＵ２０の出力インターフェイスには、不図示の燃料噴射弁を始めとする各種アクチュエータが電気的に接続され、ＥＣＵ２０は各種演算結果に基づいてこれらを制御する。
【００１６】
ＥＣＵ２０のＲＯＭには、本発明に係る過給機診断処理とは別途に、スロットル弁の開度とエンジン回転数などに基づいて目標燃料噴射量を算出し、算出された目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁によって噴射する燃料噴射制御を行うための処理プログラムが格納されている。
【００１７】
ＥＧＲ弁１０の制御は、目標ＥＧＲ率に従って制御される。ここにいう目標ＥＧＲ率は、ＥＧＲによるガス量が燃焼室に供給される気体全体の量に対してなす比率であって、例えば、ＥＧＲガス量を、吸入空気量とＥＧＲガス量との和で除した値の目標値である。目標ＥＧＲ率は、エンジン負荷及びエンジン回転数の関数として予めマップで定められ、ＥＣＵ２０は、この目標ＥＧＲ率と現実のＥＧＲ率との偏差が絶対値で減少するように、ＥＧＲ弁１０をフィードバック制御する。
【００１８】
以上の構成における過給機診断処理の一例について、以下に図２に従って説明する。まずＥＣＵ２０は、現在の過給圧偏差が予め定められた基準値ａ（例えば２０ｋＰａ）以上かを判断する（Ｓ１０）。この過給圧偏差は、目標過給圧から吸気圧センサ１４の検出値を減算することによって算出される。目標過給圧は、目標燃料噴射量、エンジン回転速度、吸気温度、大気圧等のパラメータに基づいて所定の関数又はマップによって算出される。
【００１９】
ステップＳ１０で肯定の場合には、次にＥＣＵ２０は、ＥＧＲ率偏差が予め定められた基準値ｂ（例えば０．１）以上かを判断する（Ｓ２０）。このＥＧＲ率偏差は、ＥＧＲ弁が所定の正常範囲内にあるか否かを示す指標であり、目標ＥＧＲ率から推定ＥＧＲ率を減算することによって算出される。目標ＥＧＲ率は、上述のとおりエンジン負荷及びエンジン回転数の関数として算出される。推定ＥＧＲ率は、まず吸気圧センサ１４によって検出される吸気マニホールド４内の圧力に基づいて吸気ガス質量を算出し、この吸気ガス質量から、エアフローメータ１１によって検出される吸入空気量を減算することによって算出される。
【００２０】
ステップＳ２０で否定の場合、すなわち過給圧偏差が基準値ａよりも大であってＥＧＲ率偏差が基準値ｂ未満である場合には、処理は故障診断に移行する。すなわち、まず、ＥＣＵ２０はその記憶領域に設けられた所定の検出条件成立カウンタをインクリメントする（Ｓ４０）。このカウンタ値は、所定の基準時間（例えば１秒）に相当する値ｃに達するまで（Ｓ５０）繰返し実行される。
【００２１】
ステップＳ５０で肯定の場合、すなわち「過給圧偏差が基準値ａよりも大であってＥＧＲ率偏差が基準値ｂ未満」の状態が基準時間継続した場合には、ＥＣＵ２０は仮判定カウンタをインクリメントする（Ｓ６０）。
【００２２】
この仮判定カウンタのインクリメントは、そのカウンタ値が５に達するまで（Ｓ７０）繰返し行われる。そして、仮判定カウンタ値が基準回数ｄ（例えば５）に達したことを条件に、ＥＣＵ２０は故障フラグを「１」にセットして（Ｓ８０）、本ルーチンを抜ける。この故障フラグは、他の制御処理において適宜参照され、例えば故障フラグがセットされている場合には、過給圧制御が禁止され、且つ故障履歴としてＥＣＵ２０の所定のダイアグノーシスメモリに記憶され整備の際に整備作業者に出力される。
【００２３】
他方、本ルーチンの実行中に過給圧偏差が基準値ａ未満の状態（Ｓ１０）、または過給圧偏差が基準値ａ以上であってＥＧＲ率偏差が基準値ｂ以上の状態（Ｓ２０）が生じた場合には、ステップＳ１０で否定又はＳ２０で肯定され、検出条件成立カウンタがクリアされる（Ｓ９０）。その結果、ターボチャージャ２の故障診断（Ｓ４０〜Ｓ８０）は行われない。
【００２４】
以上のとおり、本実施形態では、過給圧偏差が基準値ａよりも大（Ｓ１０で肯定）であっても、ＥＧＲ弁が所定の正常範囲外（Ｓ２０で肯定）にある場合には、ターボチャージャ２の故障診断（Ｓ４０〜Ｓ８０）が抑制される。したがって、本実施形態ではターボチャージャ２の目標過給圧と実過給圧との偏差のうちＥＧＲ弁１０の異常に起因する要素の影響を抑制ないし排除することにより、ターボチャージャ２の診断をより正確に実行することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ＥＧＲ弁１０の動作状態が所定の正常範囲外にある場合とは、ＥＧＲ弁１０の目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との偏差が所定値以上の場合としたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００２６】
また、本実施形態では更に、ＥＧＲ弁１０の動作状態が所定の正常範囲内にあり且つターボチャージャ２の目標過給圧と実過給圧との偏差が所定値以上である状態が、所定時間維持（Ｓ５０）されたことを仮判定の条件としたので、加減速操作時などの過渡的な運転状態における短時間の過給圧偏差の増大を異常として検出してしまう事態を回避することができる。
【００２７】
また、本実施形態では仮判定の回数が所定の基準回数（Ｓ７０）に達したことを条件に、ターボチャージャ２が故障していると判定することとしたので、高回転高負荷の運転状態が長時間連続する場合だけでなく、いわゆるモード走行時のように運転状態が頻繁に変化する場合にも正確に故障判定を行うことができる。
【００２８】
なお、上記実施形態ではＥＧＲ弁が所定の正常範囲内にあるか否かを示す指標として、目標ＥＧＲ率から推定ＥＧＲ率を減算することによって算出されるＥＧＲ率偏差を用いたが、本発明ではＥＧＲ弁が所定の正常範囲内にあるか否かを示す指標として、ＥＧＲ弁１０を駆動するソレノイドの駆動電流値など、ＥＧＲ弁の動作状態に関連する他の各種のパラメータを組み合わせて用いることも可能である。
【００２９】
また、上記実施形態では基準値ａ，ｂ，ｃ，ｄを固定値としたが、これら基準値ａ，ｂ，ｃ，ｄは運転状態に応じて動的に定められる可変値としてもよい。
【００３０】
また上記実施形態では、過給機として排気エネルギを利用するターボチャージャ２を用いる過給システムに本発明を適用したが、本発明は機械式の過給機すなわち所謂スーパーチャージャを用いる過給システムにも適用が可能である。さらに上記実施形態では、ディーゼルエンジンについて本発明を適用した例について説明したが、本発明におけるエンジンはガソリンエンジンや気体燃料エンジンなど他の各種の形式の内燃機関に適用することもでき、かかる構成も本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る過給システムの故障診断装置を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の制御を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  ターボチャージャ
３  吸気通路
４  吸気マニホールド
５  排気通路
６  排気マニホールド
１０  ＥＧＲ弁
１１  エアフローメータ
１４  吸気圧センサ
２０  ＥＣＵ
【図１】
2008240576.tif 000003
【図２】
2008240576.tif 000004