(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスを各気筒のポート毎に分配して導入するＥＧＲシステムに関し、その故障を簡易な手法で正確に検出できるようにする。【解決手段】ＥＧＲ弁が閉じられているときに計算されたインバランス判定値Ｌを基準にして、ＥＧＲ弁が開かれているときに計算されたインバランス判定値Ｌの基準値Ｋに対する差を計算する。そして、その差が所定の閾値βを超えたことをＥＧＲシステムの故障として判定する。インバランス判定値は、気筒間の空燃比のばらつきの大きさを示すパラメータであって、筒内圧センサの信号等、各気筒の筒内状態に関係するセンサ信号を用いて計算することができる。【選択図】図２
2012087754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ弁によって開閉されるＥＧＲ通路を通してＥＧＲガスを各気筒のポート毎に分配して導入するＥＧＲシステムの故障検出装置であって、
各気筒の筒内状態に関係するセンサ信号を用いて、気筒間の空燃比のばらつきの大きさを示すパラメータであるインバランス判定値を計算するインバランス判定値計算手段と、
前記ＥＧＲ弁が閉じられているときに計算されたインバランス判定値と、前記ＥＧＲ弁が開かれているときに計算されたインバランス判定値との差を計算し、前記差が所定の閾値を超えたことを前記ＥＧＲシステムの故障として判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とするＥＧＲシステムの故障検出装置。
【請求項２】
前記故障判定手段は、前記ＥＧＲ弁が閉じられているときに計算されたインバランス判定値が所定の許容限界値未満であることを条件にして前記ＥＧＲシステムの故障判定を実行することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ弁によって開閉されるＥＧＲ通路を通してＥＧＲガスを各気筒のポート毎に分配して導入するＥＧＲシステムの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの一部であるＥＧＲガスを再循環させるＥＧＲシステムには、ＥＧＲガスをサージタンクに導入するタイプのものと、ＥＧＲガスを各気筒の吸気ポートに導入するタイプのものとが存在する。ＥＧＲ弁によって筒内のＥＧＲ率を制御する上でのレスポンスやＥＧＲガスの最大導入量の観点からは、後者の吸気ポート導入型のＥＧＲシステムが望ましい。
【０００３】
ところが、吸気ポート導入型のＥＧＲシステムは、導入できるＥＧＲガスの量に気筒間で差が生じやすい。また、ＥＧＲガスは既燃ガスであるため、デポジットによってＥＧＲポートが閉塞される場合がある。その場合、デポジットで閉塞された気筒にはＥＧＲガスが入り難く、ＥＧＲガスは他の気筒に多く分配されることになる。これらの要因により、吸気ポート導入型のＥＧＲシステムでは、各気筒の吸入空気量に気筒間差が生じるおそれがある。
【０００４】
吸入空気量の気筒間差は、気筒間に空燃比のばらつきを発生させ、内燃機関のエミッション性能を低下させてしまうことから好ましくはない。このため、吸気ポート導入型のＥＧＲシステムでは、整備等の必要な処置を早急に施すことができるよう、吸入空気量の気筒間差の原因であるＥＧＲガスの分配ばらつきをシステムの故障として検出可能にすることが求められている。
【０００５】
ＥＧＲガスの分配ばらつきを検出する従来の方法としては、特開２００９−１０８７１３号に開示された方法が公知である。この公報に開示された方法によれば、直噴インジェクタに内蔵された噴射圧センサによって噴射量の気筒間差がゼロにされる。そして、その状態でＥＧＲガスが導入され、そのとき筒内圧から算出される図示トルクの気筒間差からＥＧＲガスの分配ばらつきが検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＥＧＲガスを導入していない状態でも、各気筒の吸入空気量には多少の気筒間差が生じている。特に、内燃機関が低回転低負荷域で運転されている状況では、吸入空気量の気筒間差は顕著である。上記公報に開示の方法で検出されるＥＧＲガスの分配ばらつきには、ＥＧＲ弁を閉じているときの吸入空気量の気筒間差の影響、すなわち、ＥＧＲガスの分配ばらつき以外の原因による吸入空気量の気筒間差の影響も含まれてしまう。このため、上記公報に開示された方法では、必ずしもＥＧＲシステムの故障を正確に検出することはできない。
【０００８】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ＥＧＲガスを各気筒のポート毎に分配して導入するＥＧＲシステムに関し、その故障を正確に検出でき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】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、ＥＧＲ弁によって開閉されるＥＧＲ通路を通してＥＧＲガスを各気筒のポート毎に分配して導入するＥＧＲシステムの故障検出装置であって、各気筒の筒内状態に関係するセンサ信号を用いて気筒間の空燃比のばらつきの大きさを示すパラメータであるインバランス判定値を計算するインバランス判定値計算手段と、前記ＥＧＲ弁が閉じられているときに計算されたインバランス判定値と前記ＥＧＲ弁が開かれているときに計算されたインバランス判定値との差を計算してその差が所定の閾値を超えたことを前記ＥＧＲシステムの故障として判定する故障判定手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記故障判定手段は、前記ＥＧＲ弁が閉じられているときに計算されたインバランス判定値が所定の許容限界値以下であることを条件にして前記ＥＧＲシステムの故障判定を実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、ＥＧＲ弁が閉じているときと開いているときのインバランス判定値の差によってＥＧＲシステムの故障が判定されるので、ＥＧＲガスの分配ばらつき以外の原因による吸入空気量の気筒間差が判定結果に及ぼす影響を排除して、ＥＧＲシステムの故障を正確に検出することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、ＥＧＲガスの分配ばらつき以外の原因による吸入空気量の気筒間差が許容限界を超える状況では、ＥＧＲシステムの故障判定を控えることによって、故障の誤検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の内燃機関システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態においてＥＣＵにより実行されるＥＧＲシステムの故障検出のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態においてＥＣＵにより実行されるＡ／Ｆインバランス判定値の計算のためのルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の内燃機関システムの構成を示す概略図である。本実施の形態の内燃機関システムは、内燃機関２と、内燃機関２にＥＧＲガスを導入するＥＧＲシステム１０と、内燃機関システムの運転を総合的に制御するＥＣＵ２０とから構成されている。本実施の形態の内燃機関２は、火花点火式の４サイクルレシプロエンジンである。また、複数の気筒４を有する多気筒内燃機関であって、各気筒４には筒内圧センサ２２が取り付けられている。ＥＧＲシステム１０は、内燃機関２の排気通路６から分岐するＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２に配置されたＥＧＲ弁１４と、ＥＧＲ通路１２が気筒毎に枝分かれした複数のＥＧＲ通路１６とを備えている。ＥＧＲ通路１６は各気筒の吸気ポート８に接続されている。
【００１６】
本実施の形態の内燃機関システムにおいて、ＥＣＵ２０はＥＧＲシステム１０の故障を検出する故障検出装置として機能する。ここでいうＥＧＲシステム１０の故障とは、各ＥＧＲ通路１６から各気筒の吸気ポート８に導入されるＥＧＲガスの量に気筒間で許容し難い程度のばらつきが発生していることを意味する。そのような故障を検知する故障検出装置としてＥＣＵ２０が機能する場合、ＥＣＵ２０は図２にフローチャートで示すルーチンを実行する。
【００１７】
図２に示すルーチンによれば、まず、ＥＧＲ弁１４が閉じているかどうか判定される（ステップＳ２）。ＥＧＲ弁１４が開いている場合には、Ｎｏルートに進んで本ルーチンは終了となる。ただし、本ルーチンは内燃機関２の運転中に繰返し実行される。そして、ステップＳ２の判定のタイミングにおいてＥＧＲ弁１４が閉じている場合、Ｙｅｓルートに進んでステップＳ４の処理が行われる。
【００１８】
ステップＳ４では、Ａ／Ｆインバランス判定値の基準値Ｋの計算が行なわれる。Ａ／Ｆインバランス判定値は、気筒間の空燃比のばらつきの大きさを示すパラメータであって、その計算には各気筒の筒内状態を示すセンサ値を用いることができる。インバランス判定値の計算に使用可能なセンサ値としては、筒内圧センサの出力値や空燃比センサの出力値などが挙げられる。また、あるセンサ値を用いたインバランス判定値の計算方法は一つではなく様々な計算方法が提案されている。本発明に関しては、使用するセンサ値やそれを用いたインバランス判定値の計算方法には限定はない。以下に説明するＡ／Ｆインバランス判定値の計算方法は、本発明において使用可能な計算方法の一例である。
【００１９】
本実施の形態では、ＥＣＵ２０は図３のフローチャートで示すルーチンに従ってＡ／Ｆインバランス判定値を計算する。図３に示すルーチンによれば、まず、点火時期統一制御が実行される（ステップＳ１０２）。点火時期統一制御では、気筒別の点火時期制御が停止されて各気筒の点火時期が同一時期に揃えられる。例えば、各気筒のうち空燃比が相対的に最もリーンとなっている気筒の点火時期が基準点火時期として選択され、他の気筒の点火時期を基準点火時期に合わせることが行なわれる。
【００２０】
次のステップＳ１０４では、各気筒の筒内圧センサ２２の信号がクランク角同期でＡＤ変換されて取得され、そのセンサ信号を用いて燃焼割合ＭＦＢが計算される。次のステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で得られた各気筒における燃焼割合ＭＦＢとクランク角との関係を示すデータに基づいて、燃焼割合ＭＦＢがクランク角に応じて変化するときの最大変化率ＣＳが気筒毎に算出される。そして、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出された各気筒の最大変化率ＣＳが比較され、全気筒のうちで他気筒との間に生じる最大変化率ＣＳの偏差が最も大きい気筒が特定される。
【００２１】
最後に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で特定した気筒を異常気筒、それ以外の気筒を正常気筒として、異常気筒の最大変化率ＣＳと、正常気筒の最大変化率ＣＳの平均値との比率が計算される。そして、この比率がＡ／Ｆインバランス判定値として採用される。
【００２２】
再び図２に示すルーチンに戻り、ＥＧＲシステム１０の故障検出に関する説明を続ける。ステップＳ４では、ＥＧＲ弁１４が閉じられている状態において、前述の計算手順にしたがってＡ／Ｆインバランス判定値が算出される。そして、このＡ／Ｆインバランス判定値が基準値Ｋとして採用され、ＥＣＵ２０のメモリに保持される。なお、ステップＳ４の処理を実行する際の運転条件には限定はない。例えば、吸入空気量の気筒間差が顕著になる低回転低負荷域であってもよい。
【００２３】
ステップＳ６では、ステップＳ４で算出されたＡ／Ｆインバランス判定値の基準値Ｋが所定の閾値α未満かどうか判定される。Ａ／Ｆインバランス判定値は、その値が大きいほど、気筒間の空燃比のばらつきが大きいことを示すパラメータである。そして、閾値αは、気筒間の空燃比のばらつきが許容できる範囲の限界にあたる値、すなわち、許容限界値である。したがって、基準値Ｋが閾値α以上になっている場合には、気筒間の空燃比のばらつきが異常であると判定され、Ａ／Ｆインバランス異常フラグがＯＮにされる（ステップＳ８）。このＡ／Ｆインバランス異常フラグがＯＮになったことを受けて、警告灯（ＭＩＬ）が点灯し、運転者に異常の発生が報知される（ステップＳ１８）。
【００２４】
このように、ＥＧＲ弁１４が閉じられた状況で気筒間に空燃比のばらつきが生じている場合には、そのことを報知するための処理が優先して実行され、ＥＧＲシステム１０の故障検出のための処理はそこで中断される。ＥＧＲガスの分配ばらつき以外の原因による吸入空気量の気筒間差が大きく、それがノイズとなってＥＧＲシステムの故障判定に影響を与えるおそれがあるからである。本ルーチンによれば、基準値Ｋが閾値α以上になっている状況ではＥＧＲシステム１０の故障判定は見合わされ、それにより故障の誤検出は防止される。
【００２５】
一方、基準値Ｋが閾値α未満である場合には、ＥＧＲシステム１０の故障検出のための処理が続行される。まず、ステップＳ１０では、ＥＧＲ弁１４が開かれて各気筒へのＥＧＲガスの導入が行なわれる。そして、各気筒へのＥＧＲガスの導入状態が定常になった後、前述の計算手順にしたがってＡ／Ｆインバランス判定値の計算が行なわれる（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２の処理を実行する際の運転条件は、ステップＳ４の処理を実行した際の運転条件と同条件か近い条件であることが好ましい。
【００２６】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１２で算出されたＡ／Ｆインバランス判定値Ｌと基準値Ｋとの差が算出され、その差が所定の閾値βを超えているかどうか判定される。ＥＧＲ弁１４が開かれているときのＡ／Ｆインバランス判定値Ｌと基準値Ｋとの差は、ＥＧＲガスの分配ばらつきによる吸入空気量の気筒間差の大きさを示している。したがって、この差が大きいほど、ＥＧＲシステム１０に故障が発生している確率は高くなる。本ルーチンによれば、Ａ／Ｆインバランス判定値Ｌと基準値Ｋとの差が閾値β以下であれば、ＥＧＲシステム１０は正常であると判定される。
【００２７】
本ルーチンによれば、Ａ／Ｆインバランス判定値Ｌと基準値Ｋとの差が閾値βを超えている場合に、ＥＧＲシステム１０に故障が発生していると判定される。この場合、ＥＧＲシステム異常フラグがＯＮにされ（ステップＳ１６）、このＥＧＲシステム異常フラグがＯＮになったことを受けて、警告灯（ＭＩＬ）が点灯し、運転者に異常の発生が報知される（ステップＳ１８）。
【００２８】
以上説明した方法でのＥＧＲシステム１０の故障検出によれば、ＥＧＲ弁１４が閉じているときと、ＥＧＲ弁１４が開いているときのＡ／Ｆインバランス判定値の差によってＥＧＲシステム１０の故障が判定されるので、ＥＧＲガスの分配ばらつき以外の原因による吸入空気量の気筒間差が判定結果に及ぼす影響を排除して、ＥＧＲシステム１０の故障を正確に検出することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、本発明を火花点火式エンジンのＥＧＲシステムに適用したが、本発明はディーゼルエンジンのＥＧＲシステムにも適用可能である。その場合には、上述のインバランス判定値の計算方法に替えて、ディーゼルエンジンに適したインバランス判定値の計算方法を採用すればよい。
【符号の説明】
【００３０】
２  内燃機関
４  気筒
６  排気通路
８  吸気ポート
１０  ＥＧＲシステム
１２  ＥＧＲ通路
１４  ＥＧＲ弁
１６  ＥＧＲ通路
２０  ＥＣＵ
２２  筒内圧センサ
【図１】
2012087754.tif 000003
【図２】
2012087754.tif 000004
【図３】
2012087754.tif 000005