JP2011089470A - Ｅｇｒシステムの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムにおいて、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構とＬＰＬ−ＥＧＲ機構が併用される場合に、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路および／またはＬＰＬ−ＥＧＲ通路の詰まり度合が異常レベルに達しているか判別可能な技術の提供を課題とする。
【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、高圧ＥＧＲ領域において取得された高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合と低圧ＥＧＲ領域において取得された低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合とに基づいてＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合を求め、その悪化度合を低減するために必要となる制御パラメータの補正量に応じてＥＧＲシステムの異常を判定するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構を備えたＥＧＲシステムの故障診断技術に関する。

内燃機関のＥＧＲシステムとして、遠心過給機（ターボチャージャ）のタービンより上流の排気通路からコンプレッサより下流の吸気通路へ排気の一部（高圧ＥＧＲガス）を導く高圧ＥＧＲ機構を備えるシステム（ＨＰＬ−ＥＧＲシステム）が知られている。

また、内燃機関のＥＧＲシステムとして、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路からコンプレッサより上流の吸気通路へ排気の一部（低圧ＥＧＲガス）を導く低圧ＥＧＲ機構を備えたシステム（ＬＰＬ−ＥＧＲシステム）も知られている。

上記したＨＰＬ−ＥＧＲシステム又はＬＰＬ−ＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に収束するようにＥＧＲガス量（たとえば、吸気絞り弁の開度）をフィードバック制御し、その際の補正量が閾値を超えた場合にＥＧＲ通路の詰まり度合が異常であると判定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００１−２０７９１６号公報 特開２００８−２２３５５４号公報 特開２００５−２４０５９１号公報

上記した従来の方法によると、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構を備えたＥＧＲシステム（ＭＰＬ−ＥＧＲシステム）において、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構が個々に作動する場合は、高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路（以下、「ＥＧＲ通路」と総称する）の詰まり度合が異常レベルに達しているか否かを判別することは可能である。

しかしながら、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構が同時に作動する場合は、高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合が異常レベルに達しているか否かを判別することは困難となる。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構が同時に作動する領域において、ＥＧＲシステムの異常を判定可能な技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係わるＥＧＲシステムの故障診断装置は、
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たコンプレッサを具備する遠心過給機と、
前記タービンより上流の排気通路を流れる排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記コンプレッサより下流の吸気通路へ導く高圧ＥＧＲ通路、及び高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁を具備する高圧ＥＧＲ機構と、
前記タービンより下流の排気通路を流れる排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記コンプレッサより上流の吸気通路へ導く低圧ＥＧＲ通路、及び低圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁を具備する低圧ＥＧＲ機構と、
前記高圧ＥＧＲ機構が作動し、かつ前記低圧ＥＧＲ機構が作動しない高圧ＥＧＲ領域において高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合を取得する第１取得手段と、
前記低圧ＥＧＲ機構が作動し、かつ前記高圧ＥＧＲ機構が作動しない低圧ＥＧＲ領域において低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合を取得する第２取得手段と、
前記第１取得手段及び前記第２取得手段が取得した値をパラメータとして、前記高圧ＥＧＲ機構及び前記低圧ＥＧＲ機構が作動する領域における排気性状の悪化度合を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された悪化度合が許容範囲を超えている場合に、ＥＧＲガス量と相関する制御パラメータをＥＧＲガスが増加する値に補正する補正手段と、
前記補正手段による補正量が予め定められた閾値を超えているときは、ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定手段と、
を備えるようにした。

高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路との少なくとも一方に詰まりが発生した場合は、内燃機関へ導入されるＥＧＲガス量が減少する。そのため、内燃機関から排出されたガス（排気）の性状が悪化（たとえば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度が上昇）する可能性がある。

ただし、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に収束するようにＥＧＲガス量（たとえば、ＥＧＲ弁の開度）がフィードバック制御されると、ＥＧＲガス量を増加させることができるため、排気性状の悪化が抑制される。

ところで、高圧ＥＧＲ通路又は低圧ＥＧＲ通路に過度の詰まりが発生すると、所望量の高圧ＥＧＲガス又は低圧ＥＧＲガスを内燃機関へ導入させることができなくなる可能性がある。これに対し、フィードバック制御による補正量が予め定められた閾値を超えた場合に、高圧ＥＧＲ通路又は低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合が異常レベルに達していると判定する方法が考えられる。

しかしながら、高圧ＥＧＲ機構及び低圧ＥＧＲ機構が同時に作動する領域（以下、「ＭＰＬ領域」と称する）では、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの流量比によって高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲとの総量（ＭＰＬ−ＥＧＲガス量）が変化する。このため、ＭＰＬ−ＥＧＲシステム全体としての詰まり度合（言い換えれば、ＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足量）が異常レベルに達しているか否かを正確に判別することが困難となる。

そこで、本発明に係わるＥＧＲシステムの故障診断装置は、高圧ＥＧＲ機構のみが作動する領域（以下、「高圧ＥＧＲ領域」と称する）における詰まり度合と、低圧ＥＧＲ機構のみが作動する領域（以下、「低圧ＥＧＲ領域」と称する）における詰まり度合と、をパラメータとしてＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合（たとえば、ＮＯｘ濃度の上昇度合）を特定するようにした。

その際、高圧ＥＧＲ領域における詰まり度合と、低圧ＥＧＲ領域における詰まり度合と、ＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合と、の関係は予め実験などを利用した適合処理により求めておくことが好ましい。

ＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合が特定されると、該悪化度合が許容範囲を逸脱しているか否かが判別される。上記悪化度合が許容範囲を逸脱している場合は、排気性状の悪化度合が許容範囲内に収まるように制御パラメータが補正される。ここでいう制御パラメータは、ＥＧＲガス量に相関する制御パラメータである。このような制御パラメータ
としては、高圧ＥＧＲ通路の接続部位より上流かつコンプレッサより下流の吸気通路に配置された吸気絞り弁（以下、「第２吸気絞り弁」と称する）の開度、又は低圧ＥＧＲ通路の接続部位より上流の吸気通路に配置された吸気絞り弁（以下、「第１吸気絞り弁」と称する）の開度、などを例示することができる。

ＥＧＲガス量に相関する制御パラメータが補正されると、制御パラメータの補正量が閾値を超えているか否かが判別され、前記補正量が閾値を超えていればＭＰＬ−ＥＧＲシステム全体としての詰まり度合（ＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足量）が異常レベルに達していると判定される。ここでいう閾値は、たとえば、内燃機関のポンプ損失が許容範囲を超えたり、高圧ＥＧＲガスの量が過少となったり、或いは低圧ＥＧＲガスの量が過少となったりする等の不具合が発生すると考えられる値であり、予め実験的に求められている値である。

このようにＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合が判定されると、ＭＰＬ領域においてもＭＰＬ−ＥＧＲシステム全体としての詰まり度合が異常レベルに達しているか否かを判別することが可能となる。

なお、本発明のＥＧＲシステムの故障診断装置は、制御パラメータの補正量が閾値以下である場合に、補正後の制御パラメータに従ってＥＧＲガス量の増加を図る制御手段を更に備えるようにしてもよい。詳細には、制御パラメータとして第２吸気絞り弁の開度を用いる場合に、本発明のＥＧＲシステムの故障診断システムは、補正後の制御パラメータに従って第２吸気絞り弁を制御する制御手段を更に備えるようにしてもよい。その場合、高圧ＥＧＲ通路の上流端（吸気通路における高圧ＥＧＲ通路の接続部位）と高圧ＥＧＲ通路の下流端（排気通路における高圧ＥＧＲ通路の接続部位）との圧力差が増加し、それに伴って高圧ＥＧＲガスの量が増加する。その結果、ＥＧＲ通路の詰まりに起因したＥＧＲガス量の不足が緩和されるとともに、排気性状の悪化も緩和される。

本発明において、高圧ＥＧＲ領域における詰まり度合は、フィードバック制御における補正量とＥＧＲ率の不足量とを引数とするマップにより求められてもよい。なお、フィードバック制御における補正量とＥＧＲ率と詰まり度合との関係は、予め実験的に求めておくものとする。

また、高圧ＥＧＲ領域における詰まり度合は、高圧ＥＧＲ弁開度とＥＧＲ率との関係を収集し、収集されたデータの中心値と正常値（高圧ＥＧＲ通路に詰まりが発生していないときの中心値に相当する値）との偏差を引数とするマップにより求められてもよい。

なお、低圧ＥＧＲ領域における詰まり度合は、高圧ＥＧＲ領域における詰まり度合と同様の手順により求められてもよい。

本発明によれば、高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構が同時に作動する領域において、ＥＧＲシステムの異常を判定することができる。

本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 ＭＰＬ領域におけるＥＧＲシステムの異常を判定するためのメインルーチンを示すフローチャートである。 低圧ＥＧＲ領域における低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｌｐｌを求めるためのサブルーチンを示すフローチャートである。 高圧ＥＧＲ領域における高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｈｐｌを求めるためのサブルーチンを示すフローチャートである。 低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｌｐｌと高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｈｐｌの初期値を設定するためのサブルーチンを示すフローチャートである。 低圧ＥＧＲ弁開度中心偏差と低圧ＥＧＲ率中心偏差と低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｌｐｌとの関係を規定したマップを示す図である。 高圧ＥＧＲ弁開度中心偏差と高圧ＥＧＲ率中心偏差と高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｈｐｌとの関係を規定したマップを示す図である。 低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合Ｃｌｐｌと高圧ＥＧＲ通路の詰まり度Ｃｈｐｌと基本悪化度合ＥＩｂａｓｅとの関係を規定したマップを示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１の各気筒２には、各気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁３が取り付けられている。燃料噴射弁３は、コモンレール３０において昇圧された燃料を気筒２内へ直接噴射する。

各気筒２には、吸気通路４が連通している。吸気通路４の途中には、遠心過給機（ターボチャージャ）５のコンプレッサ５０とインタークーラ６が配置されている。コンプレッサ５０により過給された吸気は、インタークーラ６で冷却された後に各気筒２内へ導入される。各気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。

各気筒２には、排気通路７が連通している。排気通路７の途中には、ターボチャージャ５のタービン５１が配置されている。タービン５１より下流の排気通路７には、排気浄化装置８が配置されている。排気浄化装置８は、たとえば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒又は選択還元型ＮＯｘ触媒とパティキュレートフィルタを具備している。

各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路７へ排出される。排気通路７へ排出された排気は、排気通路７の途中に配置されたタービン５１及び排気浄化装置８を経由して大気中へ放出される。

次に、内燃機関１には、低圧ＥＧＲ機構及び高圧ＥＧＲ機構を具備したＥＧＲシステム（ＭＰＬ−ＥＧＲシステム）が設けられている。高圧ＥＧＲ機構は、タービン５１より上流の排気通路７からインタークーラ６より下流（コンプレッサ５０より下流）の吸気通路４へ排気の一部（高圧ＥＧＲガス）を導く高圧ＥＧＲ通路９、高圧ＥＧＲ通路９の流路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁１０、及び高圧ＥＧＲ通路９を流れる高圧ＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ１１を具備している。

高圧ＥＧＲ機構により再循環させられる高圧ＥＧＲガスの量は、吸気通路４のインタークーラ６より下流かつ高圧ＥＧＲ通路９の接続部より上流の部位に配置された第２吸気絞り弁１２の開度と高圧ＥＧＲ弁１０の開度との少なくとも一方により調量される。

低圧ＥＧＲ機構は、排気浄化装置８より下流の排気通路７からコンプレッサ５０より上流の吸気通路４へ排気の一部（低圧ＥＧＲガス）を導く低圧ＥＧＲ通路１３、低圧ＥＧＲ通路１３の流路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁１４、及び低圧ＥＧＲ通路１３を流れる低
圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ１５を具備している。

低圧ＥＧＲ機構により再循環させられる低圧ＥＧＲガスの量は、低圧ＥＧＲ通路１３の接続部より上流の吸気通路４に配置された第１吸気絞り弁１６の開度と低圧ＥＧＲ弁１４の開度との少なくとも一方により調量される。

上記した燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第２吸気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁１４、及び第１吸気絞り弁１６は、ＥＣＵ１７と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１７は、エアフローメータ１８、吸気温度センサ１９、水温センサ２０、クランクポジションセンサ２１、アクセルポジションセンサ２２、大気圧センサ２３等の各種センサと電気的に接続されている。

前記エアフローメータ１８は、大気中から吸気通路４へ流入する空気量を測定するセンサである。吸気温度センサ１９は、大気中から吸気通路４へ流入する空気の温度（大気温度）を測定するセンサである。水温センサ２０は、内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定するセンサである。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１のクランクシャフトの回転位置を検出するセンサである。アクセルポジションセンサ２２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を測定するセンサである。大気圧センサ２３は、大気圧を測定する圧力センサである。

ＥＣＵ１７は、上記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第２吸気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁１４、第１吸気絞り弁１６を制御する。

たとえば、ＥＣＵ１７は、内燃機関１の運転状態に応じて低圧ＥＧＲ機構及び高圧ＥＧＲ機構を制御する。内燃機関１が低負荷・低回転運転状態にある場合は、ＥＣＵ１７は高圧ＥＧＲ機構を利用して排気の再循環を行う（高圧ＥＧＲ領域）。内燃機関１が中負荷・中回転運転状態にある場合は、ＥＣＵ１７は高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構を併用して排気の再循環を行う（ＭＰＬ領域）。内燃機関１が高負荷・高回転運転状態にある場合は、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲ機構により排気の再循環を行う（低圧ＥＧＲ領域）。

上記したように内燃機関１の運転状態に応じて高圧ＥＧＲ機構と低圧ＥＧＲ機構との切り換え、或いは併用が行われると、内燃機関１の広範な運転領域において適量のＥＧＲガスを再循環させることが可能となり、排気中のＮＯｘ濃度を好適に減少させることができる。

ところで、高圧ＥＧＲ通路９や低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生すると、高圧ＥＧＲガスや低圧ＥＧＲガスの量が不足して排気中のＮＯｘ濃度が上昇する。これに対し、ＥＣＵ１７は、高圧ＥＧＲ領域や低圧ＥＧＲ領域においてＥＧＲ率のフィードバック制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ１７は、エアフローメータ１８の出力信号（吸入空気量）が目標吸入空気量に収束するように、高圧ＥＧＲ弁１０や低圧ＥＧＲ弁１４の目標開度を補正する。

上記したようなフィードバック制御が実施されると、高圧ＥＧＲ通路９や低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生した場合であっても、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることができる。ただし、高圧ＥＧＲ通路９や低圧ＥＧＲ通路１３に過度の詰まりが発生すると、上記したようなフィードバック制御によりＥＧＲ率の不足を補うことができなくなり、排気中のＮＯｘ濃度が規制量を超える可能性がある（排気性状の悪化）。

これに対し、フィードバック制御による補正量が予め定められた閾値より大きくなった
場合は、高圧ＥＧＲ通路９又は低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合が異常レベルに達していると判定する方法が考えられる。

しかしながら、高圧ＥＧＲ領域や低圧ＥＧＲ領域において高圧ＥＧＲ通路９や低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合が異常レベルに達していないと判定された場合であっても、ＭＰＬ領域において排気性状の悪化度合が異常レベルに達する可能性がある。

そこで、本実施例では、高圧ＥＧＲ領域において取得された高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合と低圧ＥＧＲ領域において取得された低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合とに基づいてＭＰＬ領域における排気性状の悪化度合を求め、その悪化度合を低減するために必要となる制御パラメータの補正量に応じてＥＧＲシステムの異常を判定するようにした。

以下、ＭＰＬ領域におけるＥＧＲシステムの異常判定方法について図２から図５のフローチャートに沿って説明する。

図２は、ＭＰＬ領域におけるＥＧＲシステムの異常を判定するためのメインルーチンを示すフローチャートであり、このメインルーチンをＥＣＵ１７が実行することにより本発明に係わる特定手段、補正手段、及び判定手段が実現される。

図３は、低圧ＥＧＲ領域において低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合を取得するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、このサブルーチンをＥＣＵ１７が実行することにより本発明に係わる第２検出手段が実現される。

図４は、高圧ＥＧＲ領域において高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合を取得するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、このサブルーチンをＥＣＵ１７が実行することにより本発明に係わる第１検出手段が実現される。

図５は、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合及び高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合の初期値を設定するためのサブルーチンである。

先ず、図２のメインルーチンでは、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０１において高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌと低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌを取得する。その場合、ＥＣＵ１７は、図３乃至図５のサブルーチンに従って上記の詰まり度合Ｃｈｐｌ，Ｃｌｐｌを取得する。

ここで、図３乃至図５のサブルーチンに沿ってＣｈｐｌ，Ｃｌｐｌを取得する手順について述べる。先ず図３において、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０１でＣｈｐｌ，Ｃｌｐｌの算出条件が成立しているか否かを判別する。ここでいう算出条件は、内燃機関１がフューエルカット運転状態にない、水温センサ２０の出力信号（冷却水温度）が所定温度以上である、大気圧センサ２３の出力信号（大気圧）が所定圧以上である、等の条件が成立したときに成立する。前記所定温度は高圧ＥＧＲガスや低圧ＥＧＲガスの導入によって内燃機関１の燃焼状態が不安定にならないと考えられる冷却水温度（たとえば、暖機完了後の冷却水温度）である。前記所定圧は高圧ＥＧＲ通路９や低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合について誤判定する可能性がないと考えられる大気圧の下限値である。

前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０２へ進み、内燃機関１の運転状態が低圧ＥＧＲ領域にあるか否かを判別する。Ｓ２０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲ領域における低圧ＥＧＲ弁１４の開度とＥＧ
Ｒ率との関係を収集し、収集されたデータに対してｔ検定を行う。すなわち、ＥＣＵ１７は、収集されたデータの検定統計量ｔ０ｌを算出する。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２０３で算出された検定統計量ｔ０ｌが予め定められた所定値以上であるか否かを判別する。所定値は、低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生したときの検定統計量に相当し、予め実験的に求められた値である。

前記Ｓ２０４において肯定判定された場合（低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生している場合）は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０５に進み、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌを演算する。

たとえば、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２０３で収集されたデータより、低圧ＥＧＲ弁１４の開度の分布の中心値を求めるとともに、ＥＧＲ率の分布の中心値を求める。次いで、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲ弁１４の開度の中心値と正常値（低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生していない場合における低圧ＥＧＲ弁１４の開度の中心値に相当する値）との偏差（以下、「低圧ＥＧＲ弁開度中心偏差」と称する）、及びＥＧＲ率の中心値と正常値（低圧ＥＧＲ通路１３に詰まりが発生していない場合におけるＥＧＲ率の中心値に相当する値）との偏差（以下、「低圧ＥＧＲ率中心偏差」と称する）を演算する。さらに、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲ弁開度中心偏差と低圧ＥＧＲ率中心偏差とを引数するマップ（以下、「低圧ＥＧＲ用マップ」と称する）から低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌを算出する。

低圧ＥＧＲ用マップは、図６に示すように、低圧ＥＧＲ弁開度偏差が大きいときは小さいときより詰まり度合Ｃｌｐｌが高くなるとともに、低圧ＥＧＲ率偏差が大きいときは小さいときより詰まり度合Ｃｌｐｌが高くなるように定められたマップである。低圧ＥＧＲ用マップに定められた関係は、予め実験的に求められたものである。

また、前記Ｓ２０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０６へ進み、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌを“０”に設定する。

次に、前記Ｓ２０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、図４のＳ２０７へ進み、内燃機関１の運転状態が高圧ＥＧＲ領域にあるか否かを判別する。Ｓ２０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０８へ進む。

Ｓ２０８では、ＥＣＵ１７は、高圧ＥＧＲ領域における高圧ＥＧＲ弁１０の開度とＥＧＲ率との関係を収集し、収集されたデータに対してｔ検定を行う。すなわち、ＥＣＵ１７は、収集されたデータの検定統計量ｔ０ｈを算出する。

Ｓ２０９では、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２０３で算出された検定統計量ｔ０ｈが予め定められた所定値以上であるか否かを判別する。所定値は、高圧ＥＧＲ通路９に詰まりが発生したときの検定統計量に相当し、予め実験的に求められた値である。

前記Ｓ２０９において肯定判定された場合（高圧ＥＧＲ通路９に詰まりが発生している場合）は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２１０に進み、高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌを演算する。

たとえば、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２０８で収集されたデータより、高圧ＥＧＲ弁１０の開度の分布の中心値を求めるとともに、ＥＧＲ率の分布の中心値を求める。次いで、ＥＣＵ１７は、高圧ＥＧＲ弁１０の開度の中心値と正常値（高圧ＥＧＲ通路９に詰まりが発生していない場合における高圧ＥＧＲ弁１０の開度の中心値に相当する値）との偏差（以下、「高圧ＥＧＲ弁開度中心偏差」と称する）、及びＥＧＲ率の中心値と正常値（高圧ＥＧ
Ｒ通路９に詰まりが発生していない場合におけるＥＧＲ率の中心値に相当する値）との偏差（以下、「高圧ＥＧＲ率中心偏差」と称する）を演算する。ＥＣＵ１７は、高圧ＥＧＲ弁開度中心偏差と高圧ＥＧＲ率中心偏差とを引数するマップ（以下、「高圧ＥＧＲ用マップ」と称する）から高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌを算出する。

高圧ＥＧＲ用マップは、図７に示すように、高圧ＥＧＲ弁開度偏差が大きいときは小さいときより詰まり度合Ｃｈｐｌが高くなるとともに、高圧ＥＧＲ率偏差が大きいときは小さいときより詰まり度合Ｃｈｐｌが高くなるように定められたマップである。高圧ＥＧＲ用マップに定められた関係は、予め実験的に求められたものである。

また、前記Ｓ２０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２０６へ進み、高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌを“０”に設定する。

なお、図３のＳ２０１又は図４のＳ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、図５のＳ２１２へ進む。Ｓ２１２では、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌが未だ設定されていないか否かを判別する。

前記Ｓ２１２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２１３へ進み、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌとして初期値“０”を設定する。前記Ｓ２１２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２１３をスキップする。

Ｓ２１４では、ＥＣＵ１７は、高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌが未だ設定されていないか否かを判別する。前記Ｓ２１４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ２１５に進み、高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌとして初期値“０”を設定する。前記Ｓ２１４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ２１５をスキップする。

ここで図２のメインルーチンに戻り、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０２において、前記Ｓ１０１で取得されたＣｈｐｌ，Ｃｌｐｌを引数としてＭＰＬ領域における排気性状の基本悪化度合ＥＩｂａｓｅを求める。その際、ＥＣＵ１７は、ＣｈｐｌとＣｌｐｌとを引数とするマップ（以下、「ＭＰＬ用マップ」と称する）から基本悪化度合ＥＩｂａｓｅを算出する。基本悪化度合ＥＩｂａｓｅは、外気温度が基準温度であり、かつ大気圧が基準圧であるときの排気性状の悪化度合ＥＩに相当する値である。

ＭＰＬ用マップは、図８に示すように、Ｃｈｐｌが大きいときは小さいときより基本悪化度合ＥＩｂａｓｅが高くなるとともに、Ｃｌｐｌが大きいときは小さいときより基本悪化度合ＥＩｂａｓｅが高くなるように定められたマップである。ＭＰＬ用マップに定められた関係は、予め実験的に求められたものである。

次いで、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０３へ進み、前記Ｓ１０２で求められた基本悪化度合ＥＩｂａｓｅを現時点の大気圧及び外気温度に基づいて補正することにより、現時点の悪化度合ＥＩを算出する。

ここで、排気性状の悪化度合は、外気温度及び大気圧に応じて変化する傾向がある。このため、ＭＰＬ用マップが求められたときの大気圧（基準圧）と現時点の大気圧とが相違している場合や、ＭＰＬ用マップが求められたときの外気温度（基準温度）と現時点の外気温度とが相違している場合は、基本悪化度合ＥＩｂａｓｅと実際の悪化度合とに誤差が生じる可能性がある。

そこで、本実施例では、現時点の大気圧と基準圧との差に応じた補正係数Ｋｐと、現時
点の外気温度と基準温度との差に応じた補正係数Ｋｔと、を用いて基本悪化度合ＥＩｂａｓｅを補正（ＥＩｂａｓｅ*Ｋｐ*Ｋｔ）することにより、現時点の悪化度合ＥＩを求めるようにした。

なお、現時点の大気圧と基準圧との差に対する補正係数Ｋｐの大きさ、及び現時点の外気温度と基準温度との差に対する補正係数Ｋｔの大きさは、予め実験などを用いた適合処理によって定められているものとする。

上記したような方法により排気性状の悪化度合ＥＩが求められると、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０４へ進み、悪化度合ＥＩが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを判別する。

前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、悪化度合ＥＩが許容範囲内に収束するようにフィードバック制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ１７は、第２吸気絞り弁１２弁の目標開度を減少補正することにより、高圧ＥＧＲ通路９の上流端（吸気通路４における高圧ＥＧＲ通路９の接続部位）と高圧ＥＧＲ通路９の下流端（排気通路７における高圧ＥＧＲ通路９の接続部位）との圧力差を増加させ、以てＥＧＲガス量を増加させる。

上記したようなフィードバック制御を実施するにあたり、ＥＣＵ１７は、先ずＳ１０５において第２吸気絞り弁１２弁の目標開度の補正量（Ｆ／Ｂ補正量）を演算する。詳細には、ＥＣＵ１７は、前記悪化度合ＥＩと許容範囲の上限値との差△ＥＩを引数とするマップ（以下、「Ｆ／Ｂ用マップ」と称する）に基づいてＦ／Ｂ補正量を演算する。なお、差△ＥＩとＦ／Ｂ補正量との関係は、予め実験などを利用した適合処理によって求められているものとする。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ１０５で求められたＦ／Ｂ補正量が予め求められた閾値より大きいか否かを判別する。閾値は、たとえば、内燃機関１のポンプ損失が許容範囲を超えたり、高圧ＥＧＲガスの量が過少となったり、或いは低圧ＥＧＲガスの量が過少となったりする等の不具合が発生すると考えられる値であり、予め実験的に求められている値である。

前記Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０７へ進み、ＥＧＲシステムが異常であると判定する。すなわち、ＥＣＵ１７は、ＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足量が異常レベルに達していると判定する。その場合、ＥＣＵ１７は、予め車室内に設けられた警告灯やディスプレイなどの出力装置を利用して、ＥＧＲシステムの異常を運転者に報知するようにしてもよい。

一方、前記Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０８へ進み、ＥＧＲシステムが正常であると判定する。すなわち、ＥＣＵ１７は、ＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足量が異常レベルに達していないと判定する。その場合、ＥＣＵ１７は、Ｓ１０９においてＦ／Ｂ制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１７は、前記Ｓ１０５で求められたＦ／Ｂ補正量を用いて第２吸気絞り弁１２の開度を補正する。具体的には、ＥＣＵ１７は、第２吸気絞り弁１２の開度を閉じ側へ補正する。第２吸気絞り弁１２の開度が閉じ側に補正されると、高圧ＥＧＲ通路９の上流端と下流端との圧力差が増加する。その結果、高圧ＥＧＲガス量が増加するため、低圧ＥＧＲ通路１３や高圧ＥＧＲ通路９の詰まりに起因したＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足が緩和される。このようにしてＭＰＬ−ＥＧＲガスの不足が緩和されると、排気性状の悪化度合も緩和されることになる。

以上述べた実施例によれば、ＭＰＬ領域においてもＥＧＲシステムの異常（低圧ＥＧＲ
通路１３と高圧ＥＧＲ通路９との少なくとも一方の詰まり度合が異常レベルに達している事態）を正確に判定することができる。また、低圧ＥＧＲ通路１３及び高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合が異常レベルに達していない場合は、第２吸気絞り弁１２の開度がフィードバック制御されることにより、低圧ＥＧＲ通路１３と高圧ＥＧＲ通路９との少なくとも一方の詰まりに起因した排気性状の悪化を緩和することができる。

なお、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路１３の詰まり度合Ｃｌｐｌを取得する方法として、低圧ＥＧＲ弁開度中心偏差と低圧ＥＧＲ率中心偏差を引数とするマップを用いる例について述べたが、低圧ＥＧＲ領域における低圧ＥＧＲ弁１４の開度のフィードバック補正量と低圧ＥＧＲ率の不足量（目標低圧ＥＧＲ率から実際の低圧ＥＧＲ率を減算した値）とを引数とするマップを用いて詰まり度合Ｃｌｐｌを求めるようにしてもよい。

この場合、低圧ＥＧＲ弁１４の開度と低圧ＥＧＲ率との関係を複数収集する必要がないため、詰まり度合Ｃｌｐｌを取得可能な頻度が高まる。その結果、ＭＰＬ領域におけるＥＧＲシステムの異常判定を実施する頻度も高めることができる。

同様に、高圧ＥＧＲ通路９の詰まり度合Ｃｈｐｌも、高圧ＥＧＲ領域における高圧ＥＧＲ弁１０の開度のフィードバック補正量と高圧ＥＧＲ率の不足量（目標高圧ＥＧＲ率から実際の高圧ＥＧＲ率を減算した値）とを引数とするマップを用いて詰まり度合Ｃｈｐｌを求めるようにしてもよい。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ 吸気通路
５ ターボチャージャ
６ インタークーラ
７ 排気通路
８ 排気浄化装置
９ 高圧ＥＧＲ通路
１０ 高圧ＥＧＲ弁
１１ 高圧ＥＧＲクーラ
１２ 第２吸気絞り弁
１３ 低圧ＥＧＲ通路
１４ 低圧ＥＧＲ弁
１５ 低圧ＥＧＲクーラ
１６ 第１吸気絞り弁
１８ エアフローメータ
１９ 吸気温度センサ
２０ 水温センサ
２１ クランクポジションセンサ
２２ アクセルポジションセンサ
２３ 大気圧センサ
３０ コモンレール
５０ コンプレッサ
５１ タービン

Claims (2)

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たコンプレッサを具備する遠心過給機と、
   前記タービンより上流の排気通路を流れる排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記コンプレッサより下流の吸気通路へ導く高圧ＥＧＲ通路、及び高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁を具備する高圧ＥＧＲ機構と、
   前記タービンより下流の排気通路を流れる排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記コンプレッサより上流の吸気通路へ導く低圧ＥＧＲ通路、及び低圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁を具備する低圧ＥＧＲ機構と、
   前記高圧ＥＧＲ機構が作動し、かつ前記低圧ＥＧＲ機構が作動しない高圧ＥＧＲ領域において高圧ＥＧＲ通路の詰まり度合を取得する第１取得手段と、
   前記低圧ＥＧＲ機構が作動し、かつ前記高圧ＥＧＲ機構が作動しない低圧ＥＧＲ領域において低圧ＥＧＲ通路の詰まり度合を取得する第２取得手段と、
   前記第１取得手段及び第２取得手段が取得した値を引数として、前記高圧ＥＧＲ機構及び前記低圧ＥＧＲ機構が同時に作動する領域における排気性状の悪化度合を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された悪化度合が許容範囲を超えている場合に、ＥＧＲガス量と相関する制御パラメータをＥＧＲガスが増加する値へ補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正量が予め定められた閾値を超えているときは、ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするＥＧＲシステムの故障診断装置。
2. 請求項１において、前記制御パラメータは、前記高圧ＥＧＲ通路の接続部位より上流かつ前記コンプレッサより下流の吸気通路に配置された吸気絞り弁の開度であり、
   前記補正手段による補正量が前記閾値以下である場合に、前記補正手段により補正された制御パラメータに従って前記吸気絞り弁を制御する制御手段を更に備えることを特徴とするＥＧＲシステムの故障診断装置。

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