(57)【要約】【課題】排気通路から吸気通路へ還流されるＥＧＲガスの還流先に関わらず、ＥＧＲシステムの故障を精度良く診断することのできるＥＧＲシステムの故障診断装置を提供する。【解決手段】排気通路４０と吸気通路２０とを繋ぐＥＧＲ配管６１と、ＥＧＲ配管６１を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６４と、ＥＧＲバルブ６４の排気通路４０側のＥＧＲガスと吸気通路２０側のＥＧＲガスとの差圧Ｐｓを検出する差圧センサ６５と、を備えた内燃機関１０のＥＧＲシステム７０の故障診断装置１０１であって、ＥＧＲバルブ６４の閉弁時における排気通路４０側のＥＧＲガスの排気圧力Ｐｕと差圧センサ６５によって検出された差圧Ｐｓとに基づいてＥＧＲシステム７０の故障を診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路と吸気通路とを繋ぐＥＧＲ配管と、該ＥＧＲ配管を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、該ＥＧＲバルブの前記排気通路側のＥＧＲガスと前記吸気通路側のＥＧＲガスとの差圧を検出する差圧センサと、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムの故障診断装置であって、
前記故障診断装置は、前記ＥＧＲバルブの閉弁時における前記排気通路側のＥＧＲガスの圧力と前記差圧センサによって検出された前記差圧とに基づいて、前記ＥＧＲシステムの故障を診断することを特徴とするＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項２】
前記吸気通路は、吸入空気を圧縮して前記内燃機関の燃焼室へ供給するコンプレッサを備え、
前記ＥＧＲ配管は、前記コンプレッサの上流側で前記吸気通路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲシステムは、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を更に備え、
前記故障診断装置は、前記ＥＧＲバルブの閉弁時における前記排気通路側のＥＧＲガスの圧力と前記差圧センサによって検出された前記差圧と前記運転状態検出手段によって検出された前記運転状態とに基づいて、前記ＥＧＲシステムの故障を診断することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項４】
前記吸気通路は、吸入空気の流量を調整するスロットルバルブを備え、
前記ＥＧＲ配管は、前記スロットルバルブの下流側で前記吸気通路に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項５】
前記吸気通路は、前記スロットルバルブの上流側に吸入空気を圧縮して前記内燃機関の燃焼室へ供給するコンプレッサを備えていることを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項６】
前記故障診断装置は、前記差圧センサによって検出された差圧の脈動に基づいて、前記ＥＧＲシステムの前記差圧センサの故障を診断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項にＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項７】
前記故障診断装置は、前記差圧センサによって検出された差圧の前記脈動が脈動判定閾値よりも小さい状態が所定時間継続した場合に、前記ＥＧＲシステムの前記差圧センサの故障と診断することを特徴とする請求項６に記載のＥＧＲシステムの故障診断装置。
【請求項８】
前記故障診断装置は、前記ＥＧＲシステムが故障していると診断した際に、前記ＥＧＲバルブの閉弁状態を継続することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のＥＧＲ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、ＥＧＲシステムの故障診断装置に関し、例えば内燃機関のＥＧＲシステムの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両の燃費や排気の規制が強化されつつあり、そのような規制は今後も益々強くなる傾向にある。特に燃費については、近年のガソリン価格の高騰や地球温暖化への影響などによって極めて関心の高い問題となっている。
【０００３】
このような状況下において、車両の燃費向上を目的とした様々な技術開発が世界各国で行なわれており、その開発技術の一つとして、例えば排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation)システムが挙げられる。
【０００４】
ＥＧＲシステムは、吸気通路を介して吸入した吸気ガスを燃焼室で燃焼させ、その燃焼により発生した排気ガスを再び吸気通路へ還流させるシステムである。このシステムによれば、排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路へ還流させることに起因する新気量の減少を抑制するために、吸気通路に設けられたスロットルバルブを開弁する必要があり、その結果として、ポンピングロス（吸気抵抗）が抑制されて車両の燃費を向上させることができる。また、燃焼室内にＥＧＲガスを導入することによって燃焼温度が低下するため、高温時に発生し得る窒素酸化物（ＮＯｘ）を抑制することができるといった利点もある。
【０００５】
ところで、上記するＥＧＲシステムにおいては、一般に負圧が発生するスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させている。このような構成とすることで、内燃機関の排気圧力と前記負圧との差圧を利用して、ＥＧＲガスを吸気通路へ容易に還流させることができる。
【０００６】
一方で、例えば過給機を搭載した内燃機関においては、その過給領域でスロットルバルブの下流側が正圧となり、ＥＧＲガスが吸気通路へ還流され難くなることが知られている。そのため、過給機を搭載した内燃機関の過給領域においては、一般にＥＧＲを実施していない。
【０００７】
しかしながら、更なる燃費向上を実現するためには、上記する過給領域においてもＥＧＲを実施する必要があり、そのための開発技術の一つとして、例えばＥＧＲガスをスロットルバルブの上流側、特にスロットルバルブの更に上流側に配設されたコンプレッサの上流側へ還流させる技術が提案されている。
【０００８】
このように、ＥＧＲシステムは燃費の向上やＮＯｘの低減に有効であるものの、ＥＧＲガスの流量が大きくなると、内燃機関の燃焼室における燃焼が不安定となり、燃費性能や排気性能が悪化してしまう可能性があるため、ＥＧＲガスの還流先に関わらず、ＥＧＲガスの流量を精緻に検出する必要がある。そして、ＥＧＲガスの流量を精緻に検出するためには、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブやＥＧＲガスの流量推定に必要なＥＧＲガスの差圧を検出する差圧センサが正常に機能する必要があるため、ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲバルブや差圧センサ等の故障診断は必要不可欠な技術である。
【０００９】
特許文献１には、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブの故障診断を行なう従来の故障検出装置が開示されている。
【００１０】
特許文献１に開示されている排気還流制御装置の故障検出装置は、内燃機関の排気管と吸気管とを連通させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）に設けられた排気還流制御弁（ＥＧＲバルブ）を一時的に開閉させると共に、その開閉前後における吸気管圧力の変動を検出して排気還流制御弁の故障を検出する故障検出装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２８６６５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示されている排気還流制御装置の故障検出装置によれば、排気還流制御弁（ＥＧＲバルブ）が実際に開弁又は閉弁した際に発生する吸気管圧力の変動に基づいて排気還流制御弁の故障を検出することができる。
【００１３】
しかしながら、例えばＥＧＲガスを吸気管に配設されたスロットルバルブの上流側へ還流させるＥＧＲシステムにおいては、運転状態が変化しても吸気管圧力は大気圧程度であり、ＥＧＲバルブを開弁又は閉弁させても吸気管圧力は略一定となる。そのため、排気還流制御弁の開閉前後における吸気管圧力の変動を精緻に検出することが困難であり、ＥＧＲシステムの故障を正確に診断することができないといった課題がある。
【００１４】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＥＧＲガスの還流先に関わらず、精度良くＥＧＲシステムの故障を診断することのできる故障診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記する課題を解決するために、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置は、排気通路と吸気通路とを繋ぐＥＧＲ配管と、該ＥＧＲ配管を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、該ＥＧＲバルブの前記排気通路側のＥＧＲガスと前記吸気通路側のＥＧＲガスとの差圧を検出する差圧センサと、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムの故障診断装置であって、前記故障診断装置は、前記ＥＧＲバルブの閉弁時における前記排気通路側のＥＧＲガスの圧力と前記差圧センサによって検出された前記差圧とに基づいて、前記ＥＧＲシステムの故障を診断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排気通路から吸気通路へ還流されるＥＧＲガスの還流先に関わらず、精度良くＥＧＲシステムの故障を診断することができる。
【００１７】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例１が適用される内燃機関の全体構成を概略的に示した全体構成図。
【図２】図１に示す差圧センサの内部構成を概略的に示した内部構成図。
【図３】図１に示すＥＧＲシステムが正常に機能している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【図４】図１に示すＥＧＲシステムのＥＧＲバルブが故障している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【図５】図１に示すＥＧＲシステムの差圧センサが故障している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【図６】図１に示すＥＧＲシステムが正常に機能している場合の差圧センサによって検出された差圧の絶対値の一例を示した図。
【図７】図１に示すＥＧＲシステムが故障している場合の差圧センサによって検出された差圧の絶対値の一例を示した図。
【図８】図１に示すＥＧＲシステムの故障診断装置による差圧センサの故障診断のフローを示したフローチャート。
【図９】図１に示すＥＧＲシステムの故障診断装置によるＥＧＲシステムの故障診断時の制御フローを示したフローチャート。
【図１０】本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例２が適用される内燃機関の全体構成を概略的に示した全体構成図。
【図１１】図１０に示すＥＧＲシステムが正常に機能している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【図１２】図１０に示すＥＧＲシステムのＥＧＲバルブが故障している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【図１３】図１０に示すＥＧＲシステムの差圧センサが故障している場合のＥＧＲガスの圧力の一例を時系列で示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
［実施例１］
まず、図１〜９を参照して、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例１について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例１が適用される内燃機関の全体構成を概略的に示したものであり、図２は、図１に示す差圧センサの内部構成を概略的に示したものである。
【００２２】
図１で示す内燃機関１０は、例えば４つの気筒を備えた火花点火式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂからなるシリンダ１１と、このシリンダ１１の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を備え、ピストン１５は、コンロッド１４を介してクランク軸（図示せず）に連結されている。また、ピストン１５の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室１７が画成され、各気筒の燃焼室１７には、点火コイル３４から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ３５が臨設されている。
【００２３】
また、燃焼室１７は、エアクリーナ１９、コンプレッサ４１、スロットルバルブ２５、インタークーラ１８、コレクタ２７、吸気マニホールド２８、吸気ポート２９等を備えた吸気通路２０と連通しており、燃料の燃焼に必要な空気は、この吸気通路２０を通り、当該吸気通路２０の下流端である吸気ポート２９の端部に配在された吸気カム軸２３により開閉駆動される吸気バルブ２１を介して、各気筒の燃焼室１７に吸入されるようになっている。また、吸気通路２０の吸気マニホールド２８には、吸気ポート２９へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が各気筒毎に臨設されている。
【００２４】
また、吸気通路２０のエアクリーナ１９の下流には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ５０が配設されている。このエアフローセンサ５０は、吸入空気量（質量流量）が大きくなるに従って、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ（発熱抵抗体）に流れる電流値が増加し、吸入空気量が小さくなるに従ってホットワイヤに流れる電流値が減少するようにブリッジ回路が構成されている。そして、エアフローセンサ５０のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は電圧信号として抽出されて、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１００へ送信されるようになっている。
【００２５】
吸気通路２０を介して吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ２１を介して燃焼室１７へ吸入され、点火コイル３４に接続された点火プラグ３５による火花点火によって燃焼される。そして、燃焼室１７での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸２４により開閉駆動される排気バルブ２２を介して燃焼室１７から排気され、排気ポートや排気マニホールド、排気管等（不図示）を備えた排気通路４０を通って外部の大気中へ排出されるようになっている。
【００２６】
ここで、排気通路４０にはタービン４２が配設され、タービン４２は共通の軸４５を介して吸気通路２０に配設されたコンプレッサ４１と接続されており、内燃機関１０は、燃焼室１７から排出される排気ガスの圧力が所定値以上になると、コンプレッサ４１を用いて過給を開始し、圧縮した吸入空気を燃焼室１７の内部へ供給するようになっている。ここで、圧縮された高温の空気はインタークーラ１８によって冷却されるようになっている。なお、過給圧が所定値以上になると、それ以上過給されないように、ＥＣＵ１００によって排気通路４０に配設されたウェイストゲートバルブ４４や吸気通路２０に配設されたリサーキュレーションバルブ４３を開弁させるように制御されている。
【００２７】
さらに、排気通路４０のタービン４２の下流側には、アルミナやセリアなどの担体に白金やパラジウムなどを塗布した排気ガス浄化用の三元触媒６０が配設されており、この触媒６０の上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ５１が配設され、触媒６０の下流側には、触媒後空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するＯ２センサ５２が配設されている。
【００２８】
また、内燃機関１０の各気筒に対して配備された燃料噴射弁３０は、燃料タンク５３と接続されており、燃料タンク５３の内部の燃料は、燃料ポンプ５４や燃圧レギュレータ５５等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて燃料噴射弁３０に供給されるようになっている。所定燃圧の燃料が供給された燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ１００から供給されるエンジン負荷等の運転状態に応じたデューティ（パルス幅：開弁時間に相当する）を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート２９に向けて噴射するようになっている。
【００２９】
なお、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の種々の制御、例えば燃料噴射弁３０による燃料噴射制御（空燃比制御）、点火プラグ３５による点火時期制御等を行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。
【００３０】
また、内燃機関１０は、燃焼室１７での燃焼により発生した排気ガスを排気通路４０から吸気通路２０へ還流させるＥＧＲシステム７０を備えている。ＥＧＲシステム７０は、排気通路４０と吸気通路２０とを繋ぐＥＧＲ配管６１と、ＥＧＲ配管６１を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６４と、ＥＧＲバルブ６４の排気通路４０側のＥＧＲガスと吸気通路２０側のＥＧＲガスとの差圧を検出する差圧センサ６５と、を備えると共に、差圧センサ６５によって検出された差圧に基づいてＥＧＲ流量やＥＧＲ率（燃焼室内の排ガス質量／燃焼室内の総ガス質量）を算出するＥＧＲ算出手段（不図示）をＥＣＵ１００に内蔵している。
【００３１】
具体的には、ＥＧＲ配管６１の排気通路４０側の端部は、排気通路４０に配設された三元触媒６０の下流に接続されており、ＥＧＲ配管６１の吸気通路２０側の端部は、吸気通路２０に配設されたコンプレッサ４１の上流に接続されている。したがって、排気通路４０を流れる排気ガスは、三元触媒６０の下流で排気通路４０からＥＧＲ配管６１へ流れ、ＥＧＲ配管６１へ流れる高温のＥＧＲガス（排気ガス）は、ＥＧＲクーラ６２を介して冷却された後、ＥＧＲバルブ６４を介して所定流量に調整され、コンプレッサ４１の上流のＥＧＲ合流部６６で吸気通路２０の吸入空気と混合される。
【００３２】
なお、ＥＧＲバルブ６４の上流側には、ＥＧＲガスの温度を計測するＥＧＲ温度センサ６３が配設されており、差圧センサ６５は、ＥＧＲバルブ６４の排気通路４０側と吸気通路２０側にそれぞれ配設された上流圧力通路６７と下流圧力通路６８とを介して、ＥＧＲ配管６１と接続されている。
【００３３】
図２を参照して、上記する差圧センサ６５の内部構成をより具体的に説明すると、本実施例１で用いる差圧センサ６５は、絶対圧センサ７３，７４、ＡＤ変換部７５、差圧演算部７１、ＤＡ変換部７２、及び温度センサ６９を備えている。
【００３４】
上流圧力通路６７と下流圧力通路６８とを介して差圧センサ６５へ入力されたＥＧＲバルブ上流圧力ＰｕとＥＧＲバルブ下流圧力Ｐｄとはそれぞれ、絶対圧センサ７３、７４で電圧に変換され、双方の電圧値はＡＤ変換部７５でＡＤ変換され、差圧演算部７１でその差圧が算出される。その際、圧力は温度に依存して変化するため、差圧センサ６５の内部に温度センサ６９を搭載しておき、温度センサ６９の検出値に基づいてＥＧＲバルブ上流圧力ＰｕとＥＧＲバルブ下流圧力ＰｄのＡＤ変換値をそれぞれ温度補正することによって、より精緻な差圧が算出される。そして、差圧演算部７１で算出された差圧はＤＡ変換部７２でＤＡ変換され、その変換値がＥＣＵ１００へ送信される。
【００３５】
次いで、図３〜図５を参照して、本実施例１におけるＥＧＲシステム７０の故障診断について具体的に説明する。なお、ＥＧＲシステム７０の故障診断を実施するための故障診断装置１０１はＥＣＵ１００に内蔵されている。
【００３６】
図３〜図５は、ＥＧＲガスがコンプレッサ４１の上流側へ還流される場合における、ＥＧＲバルブ６４の閉弁時の排気通路４０側のＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲバルブ上流圧力Ｐｕ（以下「排気圧力」という。）と、吸気通路２０側のＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲバルブ下流圧力Ｐｄ（以下「吸気圧力」という。）と、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄとの差圧Ｐｓの挙動の一例を時系列で示したものである。
【００３７】
まず、図３は、ＥＧＲシステム７０が正常に機能している場合の一例を示したものである。
【００３８】
本実施例１では、上記するようにＥＧＲガスがコンプレッサ４１の上流側へ還流されるため、吸気圧力Ｐｄの平均値は大気圧となる。したがって、吸気圧力Ｐｄは、図示するように大気圧を振幅中心として内燃機関１０の吸気脈動の影響を受けて脈動する。
【００３９】
また、排気圧力Ｐｕは排気圧力であるため、その平均値は大気圧よりも相対的に高くなる。さらに、内燃機関１０の負荷が増加すると要求空気量も増加するため、排気圧力Ｐｕは上昇する。なお、排気圧力Ｐｕも、図示するように排気脈動の影響を受けて脈動する。
【００４０】
ＥＧＲシステム７０が正常に機能している場合、ＥＧＲシステム７０の差圧センサ６５は、上記する排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄの信号を用いて図示するような差圧Ｐｓを算出し、ＥＣＵ１００へ出力する。
【００４１】
図３に示すＥＧＲシステム７０が正常に機能している場合に対して、図４は、ＥＧＲシステム７０が故障している場合、特にＥＧＲシステム７０のＥＧＲバルブ６４が故障している場合の一例を示したものである。より具体的には、ＥＧＲバルブ６４が閉弁しているにも関わらず、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄはほぼ同等の値を示しており、差圧Ｐｓは図３で示すような本来あるべき差圧と比較して相対的に小さい値を示している。
【００４２】
上記するように、排気圧力Ｐｕの平均値は大気圧よりも相対的に高くなるものの、図４に示す例では、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄがほぼ同等の値を示している。すなわち、ＥＧＲバルブ６４は制御上は閉弁していることになっているものの、実際には閉弁していない可能性が高い。したがって、このような場合には、故障診断装置１０１はＥＧＲシステム７０を構成するＥＧＲバルブ６４が故障していると診断することができる。
【００４３】
また、図５は、ＥＧＲシステム７０が故障している場合、特にＥＧＲシステム７０の差圧センサ６５が故障している場合の一例を示したものである。より具体的には、ＥＧＲバルブ６４が閉弁しており、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄは正常に検出されているものの、差圧Ｐｓのみが、図３で示すような本来あるべき差圧と比較して相対的に小さい値を示している。
【００４４】
このような場合には、差圧センサ６５における差圧演算に異常が発生している可能性が高いため、故障診断装置１０１はＥＧＲシステム７０を構成する差圧センサ６５が故障していると診断することができる。
【００４５】
次に、図６〜図８を参照して、ＥＧＲシステム７０を構成する差圧センサ６５の故障診断についてより具体的に説明する。
【００４６】
図６は、図１に示すＥＧＲシステム７０の差圧センサ６５が正常に機能している場合の、差圧センサ６５によって検出された差圧Ｐｓの絶対値の一例を示したものであり、差圧Ｐｓの現在値の絶対値｜Ｐｓ０｜からｎ回前までの絶対値｜Ｐｓn｜を示したものである。また、図７は、図１に示すＥＧＲシステム７０の差圧センサ６５が故障している場合の、差圧センサ６５によって検出された差圧Ｐｓの絶対値の一例を示したものである。
【００４７】
差圧センサ６５によって検出される差圧Ｐｓは、内燃機関１０の吸気脈動や排気脈動の影響等によって脈動しており、略一定の値が継続して検出されることはないことが知られている。そこで、差圧センサ６５から出力される差圧信号が所定値以上脈動しているかを判定するための脈動判定閾値Ｐｈを設定し、この脈動判定閾値Ｐｈに基づいてＥＧＲシステム７０を構成する差圧センサ６５の故障診断を実施する。
【００４８】
具体的には、図６に示すように、差圧センサ６５から出力される差圧信号の現在値の絶対値からｎ回前までの絶対値に脈動判定閾値Ｐｈを超える値が含まれている場合は、差圧センサ６５から出力される差圧信号は所定値以上脈動していると検知されるため、故障診断装置１０１は差圧センサ６５が正常に機能していると診断することができる。
【００４９】
一方で、図７に示すように、差圧センサ６５から出力される差圧信号の現在値の絶対値からｎ回前までの絶対値に脈動判定閾値Ｐｈを超える値が含まれていない場合には、差圧センサ６５から出力される差圧信号は所定値以上脈動していると検知することができないため、そのような状態が所定時間継続した場合に、故障診断装置１０１は差圧センサ６５が故障していると診断することができる。
【００５０】
図８は、図１に示すＥＧＲシステム７０の故障診断装置１０１による差圧センサ６５の上記故障診断のフローを示したものである。
【００５１】
ここで、内燃機関１０の全開運転時や高負荷運転時には要求空気量が多くなるため、差圧センサ６５によって検出される差圧Ｐｓの脈動は大きくなる。一方で、内燃機関１０のアイドル時や低負荷運転時には差圧Ｐｓの脈動が小さくなる。このように、差圧センサ６５によって検出される差圧Ｐｓの脈動の大きさは、内燃機関１０の運転状態によって変化することが知られている。そこで、ＥＧＲシステム７０は、内燃機関１０の運転状態を検出する運転状態検出手段（不図示）を備え、運転状態検出手段によって検出される内燃機関１０の運転状態に応じて脈動判定閾値Ｐｈを変化させることが望ましい。
【００５２】
まず、Ｓ２０１では、前記運転状態検出手段を用いて内燃機関１０の運転状態を検出する。次いで、Ｓ２０２では、運転状態検出手段によって検出された内燃機関１０の運転状態に応じて、マップなどによって予め設定した脈動判定閾値Ｐｈを設定する。
【００５３】
次に、Ｓ２０３では、差圧センサ６５から出力された差圧Ｐｓの現在値の絶対値｜Ｐｓ０｜から過去ｎ回前までの絶対値｜Ｐｓｎ｜と脈動判定閾値Ｐｈをそれぞれ比較する。ここで、差圧Ｐｓの絶対値が脈動判定閾値Ｐｈ以上であれば脈動判定結果αnを１とし、差圧Ｐｓの絶対値がＰｈ未満であれば脈動判定結果αｎを０とする。
【００５４】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３で算出した脈動判定結果αｎに関し、現在値に対応する脈動判定結果α０からｎ回前までに対応する脈動判定結果αｎまで加算し、その演算結果が１以上であるか否かを判定する。その演算結果が１以上であれば、差圧センサ６５は所定の脈動現象を捉えていることを意味しているため、Ｓ２０５で、差圧センサ６５が正常に機能していると診断する。一方で、演算結果が０であれば、差圧センサ６５は所定の脈動を捉えていないことを意味しているため、Ｓ２０６で、脈動判定閾値Ｐｈ未満の状態が所定時間継続したか否かを判定する。
【００５５】
そして、脈動判定閾値Ｐｈ未満の状態が所定時間継続した場合には、Ｓ２０７で、差圧センサ６５が故障していると診断する。なお、脈動判定閾値Ｐｈ未満の状態が所定時間継続していない場合には、再度ＥＧＲシステム７０の故障診断を実施するためにＳ２０１へ戻る。
【００５６】
なお、本実施例１では、現在値に対応する脈動判定結果α０からｎ回前までに対応する脈動判定結果αｎまで加算した演算結果の判定値を１としたが、運転状態検出手段によって検出される内燃機関１０の運転状態等に応じて、前記判定値を適宜選択することができる。
【００５７】
次に、図９は、図１に示すＥＧＲシステム７０の故障診断装置１０１によってＥＧＲシステム７０の故障を診断した時の制御フローを示したものである。
【００５８】
ＥＧＲシステム７０が故障するとＥＣＵ１００により正確なＥＧＲ制御を行うことができなくなる可能性がある。例えば、ＥＧＲシステム７０の故障により多量のＥＧＲガスが内燃機関１０の燃焼室１７に供給されると、燃焼不安定や失火等によるエンジンストールを誘発する可能性がある。
【００５９】
そこで、Ｓ２０８で上記故障診断装置１０１によりＥＧＲシステム７０が故障しているか否かを判定し、ＥＧＲシステム７０が故障している場合には、ＥＧＲガスが内燃機関１０の燃焼室１７へ混入されるのを防止するため、Ｓ２０９でＥＣＵ１００によりＥＧＲバルブ６４を全閉するように制御する。すなわち、ＥＧＲシステム７０の故障診断のために閉弁していたＥＧＲバルブ６４の閉弁状態を継続する。この制御によって、規定値以上のＥＧＲガスが内燃機関１０の燃焼室１７に供給されるのを抑止することができ、燃焼不安定や失火等によるエンジンストールの発生を確実に防止することができる。
【００６０】
［実施例２］
次に、図１０〜１３を参照して、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例２について詳細に説明する。
【００６１】
図１０は、本発明に係るＥＧＲシステムの故障診断装置の実施例２が適用される内燃機関の全体構成を概略的に示したものである。図１０に示す実施例２のＥＧＲシステム７０Ａは、図１に示す実施例１のＥＧＲシステム７０に対して、ＥＧＲガスの還流先が相違しており、その他の構成は実施例１と同様であるため、実施例１と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６２】
具体的には、ＥＧＲシステム７０ＡのＥＧＲ配管６１Ａの排気通路４０側の端部は、排気通路４０に配設された三元触媒６０の下流に接続されており、ＥＧＲ配管６１Ａの吸気通路２０側の端部（ＥＧＲ合流部６６Ａ）は、吸気通路２０に配設されたスロットルバルブ２５の下流、より具体的にはコレクタ２７に接続されている。したがって、排気通路４０を流れる排気ガスは、三元触媒６０の下流で排気通路４０からＥＧＲ配管６１Ａへ流れ、ＥＧＲクーラ６２を介して冷却された後、ＥＧＲバルブ６４を介して所定流量に調整され、コレクタ２７に設けられたＥＧＲ合流部６６Ａで吸入空気と混合される。
【００６３】
次いで、図１１〜図１３を参照して、本実施例２におけるＥＧＲシステム７０Ａの故障診断について具体的に説明する。図１１〜図１３は、ＥＧＲガスがスロットルバルブ２５の下流側へ還流される場合における、ＥＧＲバルブ６４の閉弁時の排気通路４０側のＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲバルブ上流圧力Ｐｕ（排気圧力）と、吸気通路２０側のＥＧＲガスの圧力であるＥＧＲバルブ下流圧力Ｐｄ（吸気圧力）と、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄとの差圧Ｐｓの挙動の一例を時系列で示したものである。
【００６４】
まず、図１１は、ＥＧＲシステム７０Ａが正常に機能している場合の一例を示したものである。
【００６５】
本実施例２では、上記するようにＥＧＲガスがスロットルバルブ２５の下流側へ還流されるため、吸気圧力Ｐｄの平均値は大気圧とは限らず、内燃機関１０のアイドル時や低負荷運転時では負圧となり、スロットルバルブ２５の全開時では大気圧程度となり、過給時では大気圧よりも相対的に高い圧力となる。なお、図１１に示す例は、吸気圧力Ｐｄが負圧で脈動している状態を示している。
【００６６】
また、排気圧力Ｐｕは排気圧力であるため、その平均値は吸気圧力Ｐｄよりも相対的に高くなる。さらに、内燃機関１０の負荷が増加すると要求空気量も増加するため、排気圧力Ｐｕは上昇する。なお、排気圧力Ｐｕも、図示するように排気脈動の影響を受けて脈動する。
【００６７】
ＥＧＲシステム７０が正常に機能している場合、ＥＧＲシステム７０Ａの差圧センサ６５は、上記する排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄの信号を用いて図示するような差圧Ｐｓを算出し、ＥＣＵ１００へ出力する。
【００６８】
図１２は、ＥＧＲシステム７０Ａが故障している場合、特にＥＧＲシステム７０ＡのＥＧＲバルブ６４が故障している場合の一例を示したものである。より具体的には、ＥＧＲバルブ６４が閉弁しているにも関わらず、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄはほぼ同等の値を示しており、差圧Ｐｓは図１１で示すような本来あるべき差圧と比較して相対的に小さい値を示している。
【００６９】
上記するように、排気圧力Ｐｕの平均値は吸気圧力Ｐｄよりも相対的に高くなるものの、図１２に示す例では、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄがほぼ同等の値を示している。すなわち、ＥＧＲバルブ６４は制御上は閉弁していることになっているものの、実際には閉弁していない可能性が高い。したがって、このような場合には、故障診断装置１０１ＡはＥＧＲシステム７０Ａを構成するＥＧＲバルブ６４が故障していると診断することができる。
【００７０】
また、図１３は、ＥＧＲシステム７０Ａが故障している場合、特にＥＧＲシステム７０Ａの差圧センサ６５が故障している場合の一例を示したものである。より具体的には、ＥＧＲバルブ６４が閉弁しており、排気圧力Ｐｕと吸気圧力Ｐｄは正常に検出されているものの、差圧Ｐｓのみが、図１１で示すような本来あるべき差圧と比較して相対的に小さい値を示している。
【００７１】
このような場合には、差圧センサ６５における差圧演算に異常が発生している可能性が高いため、故障診断装置１０１ＡはＥＧＲシステム７０Ａを構成する差圧センサ６５が故障していると診断することができる。
【００７２】
なお、本実施例２においても、差圧センサ６５によって検出される差圧Ｐｓの脈動に基づいて、ＥＧＲシステム７０Ａを構成する差圧センサ６５の故障を診断することができ、故障診断装置１０１ＡによってＥＧＲシステム７０Ａの故障と診断された時には、ＥＧＲバルブ６４を全閉するように制御することもできる。
【００７３】
なお、上記する実施例１、２では、ＥＧＲガスをコンプレッサ４１の上流側やスロットルバルブ２５の下流側のコレクタ２７へ還流させる形態について説明したが、ＥＧＲガスの吸気通路２０への還流先は適宜選択することができる。
【００７４】
以上の説明から理解できるように、本実施例１、２によれば、ＥＧＲバルブ６４の閉弁時における排気通路２０側のＥＧＲガスの排気圧力Ｐｕと差圧センサ６５によって検出された差圧Ｐｓとに基づいてＥＧＲシステムの故障診断を実施することで、ＥＧＲガスの還流先に関わらず、内燃機関のＥＧＲシステムを構成するＥＧＲバルブ６４や差圧センサ６５等の故障を精度良く診断することができる。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施例１、２に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例１、２は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例１、２の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７６】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０  内燃機関（エンジン）
１１  シリンダ
１１ａ  シリンダヘッド
１１ｂ  シリンダブロック
１４  コンロッド
１５  ピストン
１７  燃焼室
１８  インタークーラ
１９  エアクリーナ
２０  吸気通路
２１  吸気バルブ
２２  排気バルブ
２３  吸気カム軸
２４  排気カム軸
２５  スロットルバルブ
２７  コレクタ
２８  吸気マニホールド
２９  吸気ポート
３０  燃料噴射弁
３４  点火コイル
３５  点火プラグ
４０  排気通路
４１  コンプレッサ
４２  タービン
４３  リサーキュレーションバルブ
４４  ウェイストゲートバルブ
４５  軸
５０  エアフローセンサ
５１  リニア空燃比センサ
５２  Ｏ２センサ
５３  燃料タンク
５４  燃料ポンプ
５５  燃圧レギュレータ
６０  三元触媒
６１  ＥＧＲ配管
６２  ＥＧＲクーラ
６３  ＥＧＲ温度センサ
６４  ＥＧＲバルブ
６５  差圧センサ
６６  ＥＧＲ合流部
６７  上流圧力通路
６８  下流圧力通路
６９  温度センサ
７０  ＥＧＲシステム
７１  差圧演算部
７２  ＤＡ変換部
７３  絶対圧センサ（ＥＧＲバルブ上流圧力側）
７４  絶対圧センサ（ＥＧＲバルブ下流圧力側）
７５  ＡＤ変換部
１００  ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０１  故障診断装置
Ｐｕ  ＥＧＲバルブ上流圧力（排気圧力）
Ｐｄ  ＥＧＲバルブ下流圧力（吸気圧力）
Ｐｓ  差圧
Ｐｈ  脈動判定閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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