(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系と吸気系とを連通する排気再循環通路に設けられる制御弁を、機関運転状態に基づき設定される目標開度へと制御することにより、前記吸気系への排気再循環量を調整する排気再循環装置の異常検出装置において、
所定の異常検出条件が成立したとき、前記目標開度を機関運転状態に基づき設定される通常の値から該通常の値よりも閉じ側であり且つ全閉開度よりも開き側の異常検出用目標開度へと変更する変更手段と、
前記排気再循環装置が正常である条件下で前記目標開度を前記通常の値から前記異常検出用目標開度へと変更するとき、この変更による前記吸気系の圧力変化量が機関運転状態に係わらず所定範囲内の値となるよう、前記異常検出用目標開度を機関運転状態に基づき設定する目標開度設定手段と、
前記変更手段により前記目標開度を異常検出用目標開度へと変更したときの前記吸気系の圧力変化に基づき、前記排気再循環装置の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする排気再循環装置の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気を同機関の吸気系に再循環する排気再循環装置の異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費改善を意図して理論空燃比よりもリーンな空燃比で混合気を燃焼させる、いわゆる希薄燃焼を実行することが可能な内燃機関が提案され、実用化されている。こうした内燃機関にあっては、混合気の空燃比をリーンにすべく理論空燃比の状態で混合気を燃焼させる場合に比べてスロットルバルブが開き側に制御されるため、ポンピングロスが低減されて燃費が改善されるようになる。
【０００３】
このように希薄燃焼を行う内燃機関においては、排気の一部を吸気系に再循環させて燃焼時に生じる窒素酸化物（ＮＯx ）の増加を抑制する排気再循環（ＥＧＲ）機構が設けられる。このＥＧＲ機構は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、同通路に設けられたＥＧＲバルブとを備えている。そして、ＥＧＲバルブの開度を調整することで、排気通路から吸気通路へ再循環される排気の量（ＥＧＲ量）が調整される。こうしたＥＧＲ機構によって排気の一部が吸気通路に戻されると、同排気により燃焼室内の温度が下がってＮＯx の生成が抑制され、排気中におけるＮＯx の増加が抑制されるようになる。
【０００４】
しかし、ＥＧＲ機構に何らかの異常、例えばＥＧＲバルブの作動不良が生じたりすると、ＥＧＲ量がそのときの機関運転状態に適した値から外れて燃焼状態が悪化するおそれがある。そこで、特開平８−４２４０３号公報においては、所定の異常検出条件が成立したときＥＧＲバルブを全閉状態とし、このときの吸気通路内の圧力変化に基づきＥＧＲ機構の異常検出を行うようにしている。こうした異常検出を行うことにより、ＥＧＲ機構におけるＥＧＲバルブの作動不良等の異常を的確に検出することができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＧＲ機構の異常検出を行うためにＥＧＲバルブを閉じると、内燃機関の吸気圧が低下してポンピングロスが増大するため、機関出力トルクが低下することは避けられない。この機関出力トルクの低下量はＥＧＲバルブを閉じる量、即ち吸気圧の低下量等によって変化するため、例えばＥＧＲバルブが全開に近い状態となる機関運転状態にあって、上記異常検出のためにＥＧＲバルブが全閉状態まで閉じられると、上記機関出力トルクの低下量が非常に大きいものとなる。このように機関運転状態によっては、ＥＧＲバルブを閉じるときに機関出力トルクが大幅に低下し、ドライバビリティの悪化を招くこととなる。
【０００６】
特に、希薄燃焼のうちでも、点火プラグ周りのみに燃料濃度の高い混合気を存在させ、混合気全体の平均空燃比を大幅にリーンとしても良好な着火が得られるようにした「成層燃焼」を行う場合には、ＥＧＲバルブを全閉状態にするときに機関出力トルクが大きく低下する。これは、「成層燃焼」時にはＮＯx の増加を抑制すべくＥＧＲ量を多くする必要があることから、通常状態でのＥＧＲバルブが大きく開いた状態になり、ＥＧＲ機構の異常検出を行うときにＥＧＲバルブが大きく開いた状態から全閉状態まで閉じられることが原因である。従って、「成層燃焼」時には、上述したドライバビリティの悪化という不具合が一層顕著なものになる。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気再循環装置の異常検出を行う際にドライバビリティが悪化するのを抑制することのできる排気再循環装置の異常検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の排気系と吸気系とを連通する排気再循環通路に設けられる制御弁を、機関運転状態に基づき設定される目標開度へと制御することにより、前記吸気系への排気再循環量を調整する排気再循環装置の異常検出装置において、所定の異常検出条件が成立したとき、前記目標開度を機関運転状態に基づき設定される通常の値から該通常の値よりも閉じ側であり且つ全閉開度よりも開き側の異常検出用目標開度へと変更する変更手段と、前記排気再循環装置が正常である条件下で前記目標開度を前記通常の値から前記異常検出用目標開度へと変更するとき、この変更による前記吸気系の圧力変化量が機関運転状態に係わらず所定範囲内の値となるよう、前記異常検出用目標開度を機関運転状態に基づき設定する目標開度設定手段と、前記変更手段により前記目標開度を異常検出用目標開度へと変更したときの前記吸気系の圧力変化に基づき、前記排気再循環装置の異常を検出する異常検出手段とを備えた。
【００１１】
同構成によれば、排気再循環装置の異常を検出するために制御弁が機関運転状態に基づき設定される通常の目標開度よりも閉じ側であり且つ全閉開度よりも開き側の異常検出用目標開度に制御されるとき、排気再循環装置が正常である条件下では内燃機関の吸気系の圧力変化量が所定範囲内の値となる。この圧力変化量に応じて機関出力トルクの低下量が変化するが、この圧力変化量が機関運転状態に係わらず所定範囲内の値になることから、上記制御弁が異常検出用目標開度に制御される際、機関出力トルクの変化量を機関運転状態に関わりなく略一定にすることができる。従って、所定の機関運転状態のときだけ上記機関出力トルクの変化量が過度に大きくなることに伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用直噴ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００１３】
図１に示すように、エンジン１１は、そのシリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられたピストン１２を気筒毎に備えている。ピストン１２は、その頭部に成層燃焼を実行するのに必要な窪み１２ａが形成されるとともに、コンロッド１３を介して上記クランクシャフト１４に連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換されるようになっている。
【００１４】
クランクシャフト１４にはシグナルロータ１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランクシャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。
【００１５】
また、シリンダブロック１１ａの上端にはシリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられている。この燃焼室１６には吸気通路３２及び排気通路３３が接続されている。そして、燃焼室１６と吸気通路３２とは吸気バルブ１９の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室１６と排気通路３３とは排気バルブ２０の開閉動作によって連通・遮断される。
【００１６】
一方、シリンダヘッド１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト１４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャフト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸気カムシャフト２１が回転すると吸気バルブ１９が開閉動作し、排気カムシャフト２２が回転すると排気バルブ２０が開閉動作する。
【００１７】
吸気通路３２の上流部分には、エンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３の開度は、アクセルポジションセンサ２６によって検出されるアクセルペダル２５の踏込量（アクセル踏込量）に基づきスロットル用モータ２４を駆動制御することで調節される。こうしたスロットルバルブ２３の開度調節により、エンジン１１の吸入空気量が調整される。吸気通路３２においてスロットルバルブ２３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そして、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の圧力に対応した検出信号を出力する。
【００１８】
また、シリンダヘッド１５には、燃焼室１６内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁４０と、燃焼室１６内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設けられている。そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気通路３３に送り出される。
【００１９】
一方、吸気通路３２のスロットルバルブ２３よりも下流側は、排気再循環（ＥＧＲ）通路４２を介して排気通路３３と連通している。このＥＧＲ通路４２の途中には、ステップモータ４３ａを備えたＥＧＲバルブ４３が設けられている。そして、ＥＧＲバルブ４３は、ステップモータ４３ａを駆動制御することで開度調節が行われる。こうしたＥＧＲバルブ４３の開度調節により、排気通路３３を介して吸気通路３２へ再循環する排気の量（ＥＧＲ量）が調整されるようになる。そして、エンジン１１の排気が吸気通路３２に再循環されることで、燃焼室１６内の温度が下がって窒素酸化物（ＮＯx ）の生成が抑制され、エミッション悪化の抑制が図られる。
【００２０】
次に、本実施形態における異常検出装置の電気的構成を図２に基づいて説明する。
この異常検出装置は、燃料噴射量制御、及びＥＧＲ制御など、エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６等を備える算出論理演算回路として構成されている。
【００２１】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を保存する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００２２】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、アクセルポジションセンサ２６、及びバキュームセンサ３６等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、燃料噴射弁４０、及びＥＧＲバルブ４３等が接続されている。
【００２３】
このように構成されたＥＣＵ９２は、エンジン１１の運転状態に応じて燃焼方式を「均質燃焼」と「成層燃焼」との間で切り換える。
即ち、ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを求める。更に、ＥＣＵ９２は、機関負荷に対応した値となる基本燃料噴射量Ｑbse をエンジン１１の吸入空気量に関係したパラメータ等に基づき算出する。こうしたパラメータとしては、現在の燃焼方式が「均質燃焼」であるときにはエンジン１１の吸気圧ＰＭが採用され、現在の燃焼方式が「成層燃焼」であるときにはアクセル踏込量ＡＣＣＰが採用される。なお、上記吸気圧ＰＭはバキュームセンサ３６からの検出信号に基づき求められ、アクセル踏込量ＡＣＣＰはアクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基づき求められる。
【００２４】
ＥＣＵ９２は、上記基本燃料噴射量Ｑbse （機関負荷）及びエンジン回転数ＮＥに応じて、現在の運転状態が「成層燃焼」と「均質燃焼」とのうちのいずれの燃焼方式を実行すべき状態であるか判定し、同判定に応じた燃焼方式を実行する。即ち、エンジン１１の運転状態が高回転高負荷領域にあるときに「均質燃焼」を行い、低回転低負荷領域にあるときには「成層燃焼」を行う。このように燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には混合気の空燃比をリッチ側の値にしてエンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比をリーン側の値にして燃費の改善を図るためである。
【００２５】
エンジン１１の燃焼方式を「均質燃焼」とした場合、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御してエンジン１１の吸気行程中に、基本燃料噴射量Ｑbse から求められる最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を燃焼室１６内に噴射供給する。こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される混合気においては、その空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチになる。ＥＣＵ９２は、「均質燃焼」時にはＥＧＲバルブ４３を閉じ、吸気通路３２への排気の再循環を停止する。
【００２６】
エンジン１１の燃焼方式を「成層燃焼」とした場合、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御してエンジン１１の圧縮行程中に、基本燃料噴射量Ｑbse から求められる最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を噴射供給する。こうした燃料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気においては、その空燃比が「均質燃焼」時の空燃比よりもリーン側の値とされる。更に、ＥＣＵ９２は、基本燃料噴射量Ｑbse やエンジン回転数ＮＥ等に基づきＥＧＲバルブ４３の開度を制御し、ＥＧＲ量がそのときの機関運転状態に適した値となるようにする。
【００２７】
上記「成層燃焼」時において、エンジン１１の圧縮行程中に燃料噴射弁４０から噴射された燃料は、ピストン１２の頭部に設けられた窪み１２ａ（図１）に入り、ピストン１２の移動によって点火プラグ４１の周りに集められる。このように点火プラグ４１の周りに燃料を集めることによって、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃焼」時より大幅にリーンにしても、同プラグ４１周りの混合気の空燃比が着火に適したものとされて良好な混合気への着火が行われる。また、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃焼」時よりリーンにするためにスロットル開度が開き側に制御されて吸入空気量が多くされるため、「成層燃焼」時にはエンジン１１のポンピングロスが低減されるようになる。
【００２８】
次に、ＥＧＲバルブ４３の開度制御の概要を説明する。
ＥＣＵ９２は、下記の式（１）に示されるように、基本ＥＧＲ開度Ｅbse にその他の補正量Ａを加算することにより目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出する。
【００２９】
Ｅｔ＝Ｅbse ＋Ａ          …（１）
上記基本ＥＧＲ開度Ｅbse は、基本燃料噴射量Ｑbse （機関負荷）及びエンジン回転数ＮＥに基づき、予め実験等によって設定されるマップを参照して算出される。こうして算出される基本ＥＧＲ開度Ｅbse は、エンジン１１の運転状態が中回転中負荷領域に位置する状態のときに最も開き側の値になり、低回転低負荷領域又は高回転高負荷領域に移行するほど閉じ側の値になる。そして、目標ＥＧＲ開度Ｅｔが算出されると、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバルブ４３の開度が同目標ＥＧＲ開度Ｅｔに近づくようステップモータ４３ａを駆動制御する。こうしてＥＧＲバルブ４３の開度を制御することにより、ＥＧＲ量が機関運転状態に応じた適切な値に調整されるようになる。
【００３０】
ところで、ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲバルブ４３等を備える排気再循環機構（ＥＧＲ機構）に何らかの異常、例えばＥＧＲバルブ４３の作動不良が生じたりすると、同ＥＧＲバルブ４３の開度が不適切なものになる。その結果、ＥＧＲバルブ４３の開度によって決定されるＥＧＲ量がそのときの機関運転状態に適した値から外れ、ＥＧＲ量が不適切な値になることに伴い燃焼状態が悪化するおそれがある。
【００３１】
そのため、ＥＧＲ機構の異常検出として、所定の異常検出条件が成立したときにＥＧＲバルブ４３を全閉状態とし、このときの吸気圧ＰＭの低下量に基づき上記異常検出を行うことも考えられる。例えばＥＧＲバルブ４３の作動不良が発生している場合、上記のようにＥＧＲバルブ４３を全閉状態にしようとしても、同バルブ４３が全閉状態になりきらないために吸気圧ＰＭの低下量が正常時よりも小さくなる。従って、この吸気圧ＰＭの低下量が所定の判定値以上であるか否かの判断に基づき、ＥＧＲバルブ４３の作動不良等の異常を的確に検出することができる。
【００３２】
ところで、ＥＧＲ機構の異常検出のためにＥＧＲバルブ４３を閉じると、エンジン１１の吸気圧ＰＭが低下してポンピングロスが増大するため、同エンジン１１の出力トルクが低下することは避けられない。この出力トルクの低下量は、ＥＥＧＲバルブ４３を閉じる量に応じて変化する吸気圧ＰＭの低下量に関係しているため、同ＥＧＲバルブ４３を閉じる前の目標ＥＧＲ開度Ｅｔに応じて変化することとなる。更に、この目標ＥＧＲ開度Ｅｔは基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥ等の機関運転状態に基づき算出されるため、上記出力トルクの低下量は、基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥに応じて変化する。
【００３３】
ここで、ＥＧＲ機構の異常検出のために、ＥＧＲバルブ４３を通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから全閉状態まで閉じたときの吸気圧ＰＭの低下量ΔＰについて図３のグラフを参照して説明する。
【００３４】
このグラフにおいて実線は、エンジン回転数ＮＥを一定とした条件のもとで機関負荷（基本燃料噴射量Ｑbse ）が変化するときの上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰの推移を示すものである。このグラフから明らかなように、上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３を全閉状態まで閉じるときの吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは、エンジン回転数ＮＥを一定とした条件下では、中負荷のときに最も大きくなり、低負荷又は高負荷になるほど小さくなる。これは中負荷のときに最も目標ＥＧＲ開度Ｅｔが開き側の値になり、上記異常検出を行うべくＥＧＲバルブ４３を全閉状態まで閉じるときの閉じ量が最も大きくなるためである。
【００３５】
エンジン１１の中負荷運転時など、目標ＥＧＲ開度Ｅｔが開き側の値であってＥＧＲバルブ４３が全開に近い状態になる機関運転状態で、上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３が全閉状態まで閉じられると、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが大きいために機関出力トルクの低下量が非常に大きいものとなる。このように機関出力トルクの低下量は、ＥＧＲバルブ４３を閉じるときの機関負荷（基本燃料噴射量Ｑbse ）やエンジン回転数ＮＥ等の機関運転状態（目標ＥＧＲ開度Ｅｔ）に応じて異なるものとなる。そのため、機関運転状態によっては、上記のようにＥＧＲバルブ４３を閉じる際に機関出力トルクの低下量が過度に大きくなり、ドライバビリティの悪化を招くこととなる。
【００３６】
そこで本実施形態では、ＥＧＲ機構の異常検出を行う際にＥＧＲバルブ４３を全閉状態まで閉じるのではなく、同ＥＧＲバルブ４３を通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔよりも閉じ側の値となるが全閉状態よりは開き側の値となる異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと制御する。そして、こうした異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下でＥＧＲバルブ４３を同異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じたとき、これによる吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが機関運転状態に係わらずほぼ一定となり、しかも同低下量ΔＰがＥＧＲ機構の異常検出を行うのに必要な値となるよう算出する。
【００３７】
従って、ＥＧＲ機構の異常検出を行う際には、まず、ＥＧＲバルブ４３を開度制御するための目標ＥＧＲ開度Ｅｔが、図４（ａ）に示されるように通常の値から異常検出用の値へと変更される。その結果、ＥＧＲバルブ４３が通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じられ、図４（ｂ）に示されるように吸気圧ＰＭが低下する。この吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは、上記のように異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔが算出されることから、ＥＧＲ機構が正常であれば機関運転状態（機関負荷等）に関わりなく、図３に破線で示すようにほぼ一定になる。この低下量ΔＰは、ＥＧＲ機構の異常検出を行うのに必要な値とされ、過度に小さい値となって同異常検出が困難な値になることはない。
【００３８】
また、上記吸気圧ＰＭが低下することによりエンジン１１のポンピングロスが増大し、図４（ｃ）に示されるようにエンジン１１の出力トルクも低下する。ＥＧＲ機構が正常であれば、上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが機関運転状態に関わりなくほぼ一定になるため、この吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに応じて低下する機関出力トルクの低下量ΔＴも機関運転状態に関わりなくほぼ一定となる。そのため、上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３を異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じる際、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに応じて変化する機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくなり、ドライバビリティの悪化を招くことが抑制される。
【００３９】
なお、ＥＧＲバルブ４３の作動不良などＥＧＲ機構に何らかの異常が発生している場合、上記のようにＥＧＲバルブ４３を通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じるとき、同バルブ４３の開度が異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔに達せず、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが正常時よりも小さくなる。そのため、この吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが所定の判定値よりも大きいか否かに基づき、ＥＧＲ機構の異常を的確に検出することができるようになる。
【００４０】
次に、目標ＥＧＲ開度Ｅｔの算出手順について図５を参照して説明する。図５は、目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出するための目標ＥＧＲ開度算出ルーチンを示すフローチャートである。この目標ＥＧＲ開度算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００４１】
目標スロットル開度算出ルーチンにおいては、ステップＳ１０６の処理で、基本燃料噴射量Ｑbse （機関負荷）及びエンジン回転数ＮＥに基づき算出される基本ＥＧＲ開度Ｅbse 等から、上記式（１）を用いて目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出する。ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバルブ４３の開度を上記のように算出される目標ＥＧＲ開度Ｅｔに近づけるべく、同目標ＥＧＲ開度Ｅｔに基づきステップモータ４３ａを駆動制御する。
【００４２】
また、目標ＥＧＲ開度算出ルーチンにおいて、ステップＳ１０１の処理は、ＥＧＲ機構の異常検出を実行するか否かの基準となる異常検出実行が成立しているか否かを判断するためのものである。こうした異常検出が行われない通常時においては、ステップＳ１０５の処理で通常時での基本ＥＧＲ開度Ｅbse が算出され、この基本ＥＧＲ開度Ｅbse を用いて目標ＥＧＲ開度Ｅｔが通常時の値として算出されるようになる。
【００４３】
一方、上記異常検出が行われるときには、ステップＳ１０２の処理で異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse が算出され、この基本ＥＧＲ開度Ｅbse を用いて目標ＥＧＲ開度Ｅｔが異常検出時の値として算出されるようになる。こうして算出される異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔは、通常時の目標ＥＧＲ開度Ｅｔに比べて閉じ側の値であって、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下ではＥＧＲバルブ４３の開度を通常時の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと閉じたとき、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが機関運転状態に関わりなくほぼ一定になるとともに上記異常検出に必要な値になるよう算出される。
【００４４】
ＥＣＵ９２は、上記ステップＳ１０１の処理として、下記の異常検出条件が全て成立しているか否かを判断する。
・アクセル踏込量ＡＣＣＰやエンジン回転数ＮＥの変動が少なく、機関運転状態が安定していること
・今回エンジン１１が始動されてから一度も正常判断がなされていないこと
・前回の異常検出が実行されてから所定時間が経過していること
上記各条件のうちのいずれか一つでも不成立であって、エンジン１１の運転状態がＥＧＲ機構の異常検出を行うべきでない状態でない旨判断されると、ステップＳ１０４に進む。
【００４５】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の処理で、異常検出未完フラグＦとして「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。この異常検出未完フラグＦは、初期値が「０」であって上記各異常検出条件が成立したときに「１」に設定されるものである。
【００４６】
そして、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理として基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥに基づき通常時の基本ＥＧＲ開度Ｅbse を算出し、続くステップＳ１０６の処理で算出される目標ＥＧＲ開度Ｅｔを通常時の値とする。こうして算出される目標ＥＧＲ開度Ｅｔは、エンジン回転数ＮＥが一定である条件のもとでは、機関負荷（基本燃料噴射量Ｑbse ）が中負荷であるときに最も開き側の値になり、低負荷又は高負荷になるほど閉じ側の値になる。
【００４７】
この目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出した後、ＥＣＵ９２は、当該目標ＥＧＲ開度算出ルーチンを一旦終了する。そして、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバルブ４３の開度が上記目標ＥＧＲ開度Ｅｔに近づくようステップモータ４３ａを駆動制御し、ＥＧＲ量をこのときの機関運転状態に適したものへと調整する。
【００４８】
一方、上記ステップＳ１０１の処理において、上記各条件が全て成立しており、エンジン１１の運転状態がＥＧＲ機構の異常検出を行うべき状態である旨判断されると、ステップＳ１０２に進む。
【００４９】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理として、基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥに基づき異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse を算出する。こうして算出される異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse の機関負荷及びエンジン回転数ＮＥの変化に対する推移傾向を図６に示す。図６において（ａ）〜（ｂ）は、エンジン回転数ＮＥをそれぞれＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３（「ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３」）に固定した状態で、機関負荷（基本燃料噴射量Ｑbse ）を変化させたときの異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔの推移を示すものである。
【００５０】
図６から明らかなように、いずれのエンジン回転数ＮＥ（＝ＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３）であっても、目標ＥＧＲ開度Ｅｔは機関負荷が中負荷であるときに最も開き側の値になり、低負荷又は高負荷になるほど閉じ側の値になる。これは、ステップＳ１０５の処理で算出される通常の基本ＥＧＲ開度Ｅbse が、上記と同じく中負荷であるときに最も開き側の値になり、低負荷又は高負荷になるほど閉じ側の値になるためである。この通常時の基本ＥＧＲ開度Ｅbse に比べて、上記異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse は閉じ側の値になる。
【００５１】
上記のように異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse を算出した後、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理で異常検出未完フラグＦとして「１（未完）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶し、続くステップＳ１０６の処理で算出される目標ＥＧＲ開度Ｅｔを異常検出用の値とする。この目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出した後、ＥＣＵ９２は、当該目標ＥＧＲ開度算出ルーチンを一旦終了する。そして、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバルブ４３を上記異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じるべくステップモータ４３ａを駆動制御する。このようにＥＧＲバルブ４３が閉じられるときの吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに基づき、ＥＧＲ機構に異常が発生しているか否かが判断される。
【００５２】
次に、ＥＧＲ機構の異常検出手順について図７を参照して説明する。図７は、ＥＲ機構における異常の有無を、ＥＧＲバルブ４３が異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと制御されるときの吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに基づき判断する異常検出ルーチンを示すフローチャートである。この異常検出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００５３】
異常検出ルーチンにおいては、ステップＳ２０１の処理は、上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３が閉じられてから吸気圧ＰＭが低下するのに必要な時間が経過したか否かを判断するためのものである。また、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理は、上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに基づきＥＧＲ機構での異常発生の有無を判断するためのものである。更に、ステップＳ２０５の処理は、上記ＥＧＲ機構の異常検出が未完であるか否かを判断するための異常検出未完フラグＦを「０（完了）」に設定するためのものである。
【００５４】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、異常検出未完フラグＦが「１（未完）」であり、且つ上記異常検出条件が成立して異常検出未完フラグＦが「１（未完）」とされてから所定時間が経過したか、即ち上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３が閉じられてから吸気圧ＰＭが低下するのに必要な時間が経過したか否かを判断する。そして、ステップＳ２０１の処理において、ＮＯであれば当該異常検出ルーチンを一旦終了し、ＹＥＳであればステップＳ２０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理として、上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが判定値ａ未満であるかに基づき、ＥＧＲ機構における異常発生の有無を判断する。
【００５５】
ＥＧＲバルブ４３を異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じるとき、ＥＧＲバルブ４３の作動不良などＥＧＲ機構に何らかの異常が発生していると、ＥＧＲバルブ４３が上記目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じきらず、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが適正な値よりも小さくなる。そのため、ステップＳ２０２の処理において、「ΔＰ＜ａ」であれば、ＥＧＲ機構に異常が発生している旨の判断、即ち異常判断がなされてステップＳ２０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理で、異常フラグＦＷとして「１（異常有り）」をバックアップＲＡＭ９６の所定領域に記憶する。このように異常フラグＦＷが「１」とされると、ＥＣＵ９２は、例えば自動車の計器パネルに設けられた警告ランプを点灯させ、ＥＧＲ機構に異常が発生していることを自動車の運転者に知らせる。
【００５６】
一方、上記ステップＳ２０２の処理において、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが判定値ａ未満でなければ（「ΔＰ≧ａ」）、ＥＧＲ機構に異常が発生していない旨の判断、即ち正常判断がなされる。このようにＥＧＲ機構に異常が発生していなければ、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは機関運転状態に係わらずほぼ一定となる。即ち、ＥＧＲ機構の異常検出のためにＥＧＲバルブ４３を通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと閉じるとき、基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥといった機関運転状態に応じて変化する上記通常時の目標ＥＧＲ開度Ｅｔに係わらず上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは一定となる。
【００５７】
これは、同低下量ΔＰが機関運転状態に関わりなく一定となるよう、しかも上記異常検出を行うのに必要な値となるよう目標ＥＧＲ開度算出ルーチン（図５）におけるステップＳ１０２の処理で異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse が算出されるためである。このように上記異常検出のためにＥＧＲバルブ４３が閉じられるときの吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが、機関運転状態に関わりなくほぼ一定にされるため、同低下量ΔＰに応じて変化する機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくなり、ドライバビリティの悪化を招くことが抑制される。
【００５８】
上記ステップＳ２０２の処理において、「ΔＰ＜ａ」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理で異常フラグＦＷとして「０（異常無し）」をバックアップＲＡＭ９６の所定領域に記憶する。上記Ｓ２０２〜Ｓ２０４の処理により、ＥＧＲ機構での異常発生の有無を判断して同異常の検出を実行した後には、ステップＳ２０６に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処理で、異常検出未完フラグＦとして「０（完了）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、この異常検出ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ＥＧＲ機構の異常検出を行うためにＥＧＲバルブ４３が通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと閉じられるとき、エンジン１１の吸気圧ＰＭが低下するが、この吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは、ＥＧＲ機構が正常である条件下では機関負荷に関わりなくほぼ一定で、且つ上記異常検出を行うのに必要な値とされる。これは、異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔ（基本ＥＧＲ開度Ｅbse ）は、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下において上記のようにＥＧＲバルブ４３が閉じられたとき、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰがほぼ一定で且つ上記異常検出に必要な値となるよう、基本燃料噴射量Ｑbse 及びエンジン回転数ＮＥといった機関運転状態に基づき算出されるためである。
【００６０】
ＥＧＲバルブ４３が通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと閉じられるとき、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに応じてエンジン１１の出力トルクが低下する。しかし、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下では吸気圧ＰＭの低下量ΔＰがほぼ一定とされることから、上記出力トルクの低下量ΔＴは、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに対応する値以上に大きくなることはなく、機関運転状態に係わらず上記低下量ΔＰに対応する値にてほぼ一定となるよう抑制される。また、上記吸気圧ＰＭの低下量ΔＰは、機関運転状態に係わらず上記ＥＧＲ機構の異常検出に必要とされる値にてほぼ一定とされる。
【００６１】
従って、ＥＧＲバルブ４３を通常の目標ＥＧＲ開度Ｅｔから異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔへと閉じることにより、上記ＥＧＲ機構の異常検出に必要な吸気圧ＰＭの低下量ΔＰを確保して同異常検出の性能を維持して同異常検出の性能を維持しつつ、所定の機関運転状態のときだけエンジン１１の出力トルクＴの低下量ΔＴの過度に大きくなることに伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【００６２】
（２）「成層燃焼」では、ＮＯx が発生し易いために同ＮＯx の増加を抑制すべくＥＧＲ量を多くする必要があることから、通常状態ではＥＧＲバルブ４３が大きく開いた状態になり、ＥＧＲ機構の異常検出のためにＥＧＲバルブ４３が閉じられるときの出力トルクの低下量ΔＴが大きくなり易い。しかし、上記のように異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse （目標ＥＧＲ開度Ｅｔ）を算出することにより、上記「成層燃焼」の行われるエンジン１１であっても、的確に上記出力トルクの低下に伴うドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６３】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・本実施形態では、ＥＧＲ機構の異常検出のためにＥＧＲバルブ４３を異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔまで閉じる際、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下では機関運転状態に係わらず吸気圧ＰＭの低下量ΔＰがほぼ一定となるよう上記異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを同機関運転状態に基づき算出したが、本発明はこれに限定されない。
【００６４】
要は、上記のようにＥＧＲバルブ４３を閉じる際、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下では機関運転状態に係わらず吸気圧ＰＭの低下量ΔＰがほぼ一定を含み所定範囲内の値となるよう、上記異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを同機関運転状態に基づき算出すればよい。この場合、上記所定範囲は、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに応じて変化する機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくならず、且つＥＧＲ機構の異常検出に必要な吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが得られる範囲とする。このように異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出することで、上記異常検出に必要な吸気圧ＰＭの低下量ΔＰを確保して同異常検出の性能を維持しつつ、所定の機関運転状態のときだけ上記機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくなることに伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【００６５】
また、上記のようにＥＧＲバルブ４３を閉じる際、ＥＧＲ機構が正常状態である条件下では機関運転状態に係わらず吸気圧ＰＭの低下量ΔＰがほぼ一定になるのではなく所定値未満に抑制されるよう、上記異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを同機関運転状態に基づき算出してもよい。この場合、上記所定値は、吸気圧ＰＭの低下量ΔＰに応じて変化する機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくならず、且つＥＧＲ機構の異常検出に必要な吸気圧ＰＭの低下量ΔＰが得られる値とする。このように異常検出用の目標ＥＧＲ開度Ｅｔを算出することで、上記異常検出に必要な吸気圧ＰＭの低下量ΔＰを確保して同異常検出の性能を維持しつつ、所定の機関運転状態のときだけ上記機関出力トルクの低下量ΔＴが過度に大きくなることに伴いドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の異常検出装置が適用されるエンジン全体を示す断面図。
【図２】同異常検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】ＥＧＲ機構の異常検出を行う際の吸気圧ＰＭの低下量ΔＰの機関負荷の変化に対する推移を示すグラフ。
【図４】ＥＧＲ機構の異常検出を行う際の時間経過に対する目標ＥＧＲ開度Ｅｔ、吸気圧ＰＭ、及び出力トルクの推移を示すタイムチャート。
【図５】目標ＥＧＲ開度Ｅｔの算出手順を示すフローチャート。
【図６】異常検出用の基本ＥＧＲ開度Ｅbse の機関負荷及びエンジン回転数の変化に対する推移傾向を示すグラフ。
【図７】ＥＧＲ機構の異常検出手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２６…アクセルポジションセンサ、３６…バキュームセンサ、４２…ＥＧＲ通路、４３…ＥＧＲバルブ、４３ａ…ステップモータ、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。
【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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