JP4061528B2 - 車両の異常診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された所定の部品又はシステムの異常の有無を診断する車両の異常診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子制御化された自動車では、信頼性を向上するために、例えば、排出ガス浄化用の触媒の劣化の有無を診断する触媒劣化診断、燃料タンク内のエバポガス(燃料蒸発ガス)を吸気系にパージ(放出)するエバポガスパージシステムのリーク(漏れ)の有無を診断するエバポガスリーク診断等、各種の異常診断を実行するようにしている。このような異常診断は、ドライバビリティや排気エミッション等に悪影響を及ぼさないようにするために、予め設定した特定の異常診断条件(実行条件、診断方法、判定条件)で実行するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、車両の使用環境、運転方法、走行パターン等は使用者によって様々であるため、上記従来の異常診断装置のように、予め設定した特定の異常診断条件(実行条件、診断方法、判定条件)で異常診断を実行すると、車両の使用環境、運転方法、走行パターン等によっては、異常診断が実行される回数が少なくなってしまい(或は、異常診断が開始されても途中で中止される回数が増えてしまい)、異常診断の実行頻度が非常に少なくなってしまう可能性がある。このため、異常が発生しても、それを早期に検出することができない可能性がある。
【0004】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、従来の異常診断方法では異常診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、異常診断の実行頻度を確保することができ、異常発生時にその異常を早期に検出することができる車両の異常診断装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の車両の異常診断装置は、異常診断手段で実行した異常診断の実行頻度を実行頻度算出手段で算出し、その実行頻度に応じて異常診断手段で実行する異常診断の実行条件、診断方法、判定条件のうちの少なくとも1つ(以下「異常診断条件」という)を変更するようにしたものである。このようにすれば、異常診断の実行頻度を監視し、その実行頻度が不足すると判断したときに、異常診断条件(実行条件、診断方法、判定条件)を実行頻度が増加するように変更して異常診断を実行することで、異常診断の実行頻度を増加させることができる。これにより、従来の異常診断方法では異常診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、異常診断の実行頻度を確保することができるようになり、異常発生時にその異常を早期に検出することができる。
【0006】
この場合、請求項2のように、実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達しないときに、該実行頻度を増加させるように異常診断条件を変更するようにしても良い。このようにすれば、従来の異常診断方法では実行頻度が要求レベルに達しなかった条件下でも、確実に実行頻度を要求レベルまで増加させることができる。
【0007】
本発明の異常診断装置は、車両に搭載された様々な部品やシステムの異常診断に適用できるが、例えば、請求項3のように、排出ガス浄化用の触媒の劣化の有無を診断する触媒劣化診断に適用しても良い。このようにすれば、従来の触媒劣化診断方法では触媒劣化診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、触媒劣化診断の実行頻度を確保することができるようになり、触媒の劣化を早期に検出することができる。
【0008】
また、請求項4のように、燃料タンク内の燃料が蒸発して生じたエバポガスを内燃機関の吸気系にパージするエバポガスパージシステムを備えている場合には、燃料タンクを含むエバポ系のリークの有無を診断するリーク診断に本発明を適用してもよい。このようにすれば、従来のリーク診断方法ではリーク診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、リーク診断の実行頻度を確保することができるようになり、リーク発生時にそのリークを早期に検出することができる。
【0009】
ところで、エバポ系のリーク診断は、内燃機関の運転中、停止中のいずれに行っても良いが、内燃機関の停止中にリーク診断を行うと、電源となるバッテリの電力を消費するため、内燃機関の停止中のリーク診断の実行頻度が多くなると、バッテリの負担が大きくなり、バッテリ上がりを招く可能性がある。
【0010】
そこで、請求項5のように、実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達しているときには、内燃機関の運転中のみにエバポ系のリーク診断を実行し、該実行頻度が所定の要求レベルに達していないときには、内燃機関の停止中でもエバポ系のリーク診断を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転中に行うリーク診断のみでは実行頻度の要求レベルを満たすことができないときのみ、内燃機関の停止中にリーク診断を実行して実行頻度の要求レベルを満たすようになるので、内燃機関の停止中のリーク診断の実行頻度を必要最小限にとどめることができて、リーク診断の実行頻度の確保とバッテリ上がり防止とを両立させることができる。
【0011】
また、内燃機関の運転中にエバポ系のリーク診断を行う場合、リーク診断の実行時期は、アイドル運転中(停車中)、走行中のいずれでも良いが、走行中のリーク診断は、内燃機関の運転状態、走行状態、路面状態、走行路の標高(大気圧変化)等の影響を受けるため、アイドル運転中にリーク診断を行った方が、精度の良いリーク診断を行うことができる。
【0012】
そこで、請求項6のように、実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達しているときには、内燃機関のアイドル運転中のみにエバポ系のリーク診断を実行し、該実行頻度が所定の要求レベルに達していないときには、アイドル運転以外の運転条件でもエバポ系のリーク診断を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転中のみにエバポ系のリーク診断を行う場合に、リーク診断の実行頻度を確保しながら診断精度も確保することができる。
【0013】
また、請求項7のように、内燃機関の排出ガスの一部を吸気系に還流する排出ガス還流システム(EGRシステム)を備えている場合は、EGRシステムの異常の有無を診断するEGR異常診断に本発明を適用しても良い。このようにすれば、従来のEGR異常診断方法ではEGR異常診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、EGR異常診断の実行頻度を確保することができるようになり、EGRシステムの異常発生時にその異常を早期に検出することができる。
【0014】
また、請求項8のように、内燃機関の排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入システムを備えている場合は、二次空気導入システムの異常の有無を診断する二次空気異常診断に本発明を適用しても良い。このようにすれば、従来の二次空気異常診断方法では二次空気異常診断の実行頻度を十分に確保できなかった条件下でも、二次空気異常診断の実行頻度を確保することができるようになり、二次空気導入システムの異常発生時にその異常を早期に検出することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、スロットルバルブ15とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
【0016】
更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。
【0017】
また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ21が取り付けられ、各点火プラグ21の火花放電によって筒内の混合気に着火される。エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ27が取り付けられている。
【0018】
一方、エンジン11の排気管22には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を低減させる三元触媒等の触媒23が設けられ、この触媒23の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサ24,25(リニア空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられている。
【0019】
次に、EGRシステム29(排出ガス還流システム)、二次空気導入システム32及びエバポガスパージシステム37の構成をそれぞれ説明する。
EGRシステム29は、排気管22のうちの触媒23の上流側と吸気管12のうちのスロットルバルブ15の下流側との間に、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのEGR配管30が接続され、このEGR配管30の途中に排出ガス還流量(EGR量)を制御するEGR弁31が設けられている。
【0020】
二次空気導入システム32は、排気管22のうちの触媒23の上流側に、外気を二次空気として導入するための二次空気導入管33が接続され、この二次空気導入管33の最上流部に、エアフィルタ34が設けられている。このエアフィルタ34の下流側には、二次空気を圧送するエアポンプ35が設けられ、このエアポンプ35の下流側に、バルブ36が設けられている。二次空気導入管33から排気管22内に二次空気を導入する位置は、排気管22内の排出ガス温度が排出ガス中のHC等のリッチ成分が燃焼可能な温度(例えば700℃)以上となる範囲内になるように設定されている。
【0021】
次に、エバポガスパージシステム37の構成を説明する。燃料タンク38に、エバポ通路39を介してキャニスタ40が接続されている。このキャニスタ40内には、エバポガス(燃料蒸発ガス)を吸着する活性炭等の吸着体(図示せず)が収容され、このキャニスタ40の大気連通孔が大気開閉弁41によって開閉される。このキャニスタ40と吸気管12との間には、キャニスタ40内の吸着体に吸着されているエバポガスを吸気管12にパージ(放出)するためのパージ通路42が設けられ、このパージ通路42の途中に、パージ流量を制御するパージ制御弁43が設けられている。また、燃料タンク38には、その内圧を検出するタンク内圧センサ39が設けられている。燃料タンク38内からパージ制御弁43までのエバポ系が密閉されているときには、燃料タンク38の内圧とエバポ系の他の部位の内圧が一致するため、タンク内圧センサ44により燃料タンク38の内圧(以下「タンク内圧」という)を検出することで、エバポ系の圧力を検出することができる。
【0022】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)28に入力される。このECU28は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火プラグ21の点火時期を制御する。
【0023】
また、ECU28は、ROMに記憶された後述する各種の異常診断用のプログラムを実行することで、触媒23の劣化の有無を診断する触媒劣化診断、エバポガスパージシステム37のエバポガスのリークの有無を診断するリーク診断、EGRシステム29の異常の有無を診断するEGR異常診断、二次空気導入システム32の異常の有無を診断する二次空気異常診断等を実行し、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。
【0024】
その際、ECU28は、図2及び図3に示す実行頻度算出プログラムを実行することで、触媒劣化診断の実行頻度fcat 、リーク診断の実行頻度fevp 、EGR異常診断の実行頻度fEGR 、二次空気異常診断の実行頻度fair を、それぞれ算出する。
【0025】
そして、ECU28は、図4及び図5に示す触媒劣化診断プログラムを実行することで、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルに達しているときには、中・高負荷走行時の触媒劣化診断のみを実行し、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルに達していないときには、触媒劣化診断実行条件の成立範囲を拡大することによって、中・高負荷走行時の触媒劣化診断と、アイドル運転時又は低負荷走行時の触媒劣化診断とを両方とも実行し、触媒劣化診断の実行頻度fcat を増加させる。
【0026】
また、ECU28は、図7乃至図11に示すエバポ系リーク診断用の各プログラムを実行することで、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルに達しているときには、アイドル運転時のリーク診断のみを実行し、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルに達していないときには、リーク診断実行条件の成立範囲を拡大することによって、アイドル運転時のリーク診断とエンジン停止時のリーク診断とを両方とも実行し、リーク診断の実行頻度fevp を増加させる。その際、ECU28は、メインリレー制御プログラム(図示せず)を実行することで、エンジン停止後(イグニッションスイッチのオフ後)にリーク診断を実行する際に、必要な部品(ECU28、大気開閉弁41、燃圧センサ44等)にバッテリから電源を供給する。
【0027】
また、ECU28は、図14乃至図18に示すEGR異常診断用の各プログラムを実行することで、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルに達しているときには、燃料カット減速時のEGR異常診断のみを実行し、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルに達していないときには、EGR異常診断実行条件の成立範囲を拡大することによって、燃料カット減速時のEGR異常診断と定常走行時のEGR異常診断とを両方とも実行し、EGR異常診断の実行頻度fEGR を増加させる。
【0028】
また、ECU28は、図21に示す二次空気異常診断プログラムを実行することで、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルに達しているときには、アイドル運転時の二次空気異常診断のみを実行し、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルに達していないときには、二次空気異常診断実行条件の成立範囲を拡大することによって、アイドル運転時の二次空気異常診断と低負荷走行時の二次空気異常診断とを両方とも実行し、二次空気異常診断の実行頻度fair を増加させる。
以下、ECU28が実行する各プログラムの処理内容を説明する。
【0029】
[実行頻度算出]
図2及び図3に示す実行頻度算出プログラムは、ECU28の電源オン時に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう実行頻度算出手段としての役割を果たす。本実施形態では、「米国ODB−II法規制改正案MSC−0110」で示されている実行頻度算出に基づいて説明する。
【0030】
本プログラムが起動されると、まず、ステップ101〜106で、走行回数カウンタCのインクリメント条件が成立しているか否かを判定する。ここで、走行回数カウンタCのインクリメント条件は、例えば、次の▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たすことである。
【0031】
▲1▼今回のECU28の電源オン後に走行回数カウンタCをまだインクリメントしていないこと(ステップ101)
▲2▼大気圧が所定圧力(例えば75.3kPa)よりも高いこと、つまり高地走行でないこと(ステップ102)
▲3▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ103)
▲4▼始動後の経過時間が所定時間(例えば600s)よりも長いこと(ステップ104)
▲5▼所定速度(例えば40km/h)以上の走行状態が所定時間(例えば300s)以上継続すること(ステップ105)
▲6▼アイドル運転状態が所定時間(例えば30s)以上継続すること(ステップ106)
【0032】
上記▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たせば、走行回数カウンタCのインクリメント条件が成立するが、上記▲1▼〜▲6▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、走行回数カウンタCのインクリメント条件が不成立となり、走行回数カウンタCをインクリメントすることなく、後述する実行頻度算出処理(図3のステップ112〜115)を実行する。
【0033】
一方、走行回数カウンタCのインクリメント条件が成立した場合には、一般的な環境下で一般的な走行モードを含む走行が実施されたと判断して、ステップ107に進み、走行回数カウンタCをインクリメントする。
【0034】
この後、図3のステップ108に進み、二次空気を導入している状態が所定時間(例えば10s)以上継続したか否かによって、実質的に二次空気導入制御を実行したか否かを判定し、「Yes」と判定されれば、ステップ109に進み、二次空気異常診断用の走行回数カウンタCair をインクリメントする。
【0035】
この後、ステップ110に進み、吸気温が所定範囲内(例えば4℃≦吸気温<35℃)の状態で始動から所定時間(例えば600s)以上経過したか否かを判定し、「Yes」と判定されれば、ステップ111に進み、エバポ系のリーク診断用の走行回数カウンタCevp をインクリメントする。
ここで、走行回数は、単に始動回数にしても良い。また、日時を計測する手段を有する場合は、日数や時間としても良い。
【0036】
上記ステップ111でエバポ系のリーク診断用の走行回数カウンタCevp をインクリメントした後、ステップ112〜115で、それぞれ触媒劣化診断の実行頻度fcat 、リーク診断の実行頻度fevp 、EGR異常診断の実行頻度fEGR 、二次空気異常診断の実行頻度fair を次のようにして算出する。
【0037】
まず、ステップ112で、触媒劣化診断の実行回数Ncat を走行回数Cで除算して触媒劣化診断の実行頻度fcat を求める。触媒劣化診断の実行回数Ncat は、後述する図4及び図5の触媒劣化診断プログラムで触媒劣化診断が実行される毎にインクリメントされる。
fcat =Ncat /C
【0038】
この後、ステップ113に進み、リーク診断の実行回数Nevp をリーク診断用の走行回数Cevp で除算してリーク診断の実行頻度fevp を求める。ここで、リーク診断の実行回数Nevp は、後述する図8及び図9のアイドル運転時リーク診断プログラム、又は、図10及び図11のエンジン停止時リーク診断プログラムでリーク診断が実行される毎にインクリメントされる。
fevp =Nevp /Cevp
【0039】
この後、ステップ114に進み、EGR異常診断の実行回数NEGR を走行回数Cで除算してEGR異常診断の実行頻度fEGR を求める。このEGR異常診断の実行回数NEGR は、後述する図15及び図16の燃料カット減速時EGR異常診断プログラム、又は、図17及び図18の定常走行時EGR異常診断プログラムでEGR異常診断が実行される毎にインクリメントされる。
fEGR =NEGR /C
【0040】
この後、ステップ115に進み、二次空気異常診断の実行回数Nair を二次空気異常診断用の走行回数Cair で除算して二次空気異常診断の実行頻度fair を求める。二次空気異常診断の実行回数Nair は、後述する図21の二次空気異常診断プログラムで二次空気異常診断が実行される毎にインクリメントされる。
fair =Nair /Cair
【0041】
[触媒劣化診断]
次に、図4及び図5に示す触媒劣化診断プログラムで実行する触媒劣化診断について説明する。ECU28は、空燃比フィードバック制御中(以下「フィードバック」を「F/B」と略記する)に、例えば、上流側センサ24の出力に基づいて触媒23上流側の排出ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように空燃比(燃料噴射量)を補正するための空燃比F/B補正係数FAFを算出する。
【0042】
通常の空燃比F/B制御では、上流側センサ24の出力のリーン/リッチが反転する毎に、空燃比F/B補正係数FAFのリーン/リッチを反転させることで、触媒23上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比付近に制御する。これにより、排出ガスが触媒23を通過する過程で十分に浄化され、触媒23から流出する排出ガスの空燃比がストイキ付近となるため、下流側センサ25の出力がストイキ付近に保たれる。そして、触媒劣化診断時に、図6に示すように、空燃比F/B補正係数FAFのリーン/リッチの反転周期を長くすると、触媒23のリーン成分/リッチ成分の吸着量が飽和状態になって、空燃比F/B補正係数FAFの挙動が下流側センサ25の出力変化として現れるようになる。この際、触媒23が劣化しているほど、触媒23の飽和吸着量が減少するため、空燃比F/B補正係数FAFが反転してから下流側センサ25の出力が反転するまでの遅れ時間TDが短くなる。このような特性を利用して、触媒劣化診断時に、空燃比F/B補正係数FAFの反転周期を長くして、下流側センサ25出力の遅れ時間TDを測定し、その遅れ時間TDを所定の劣化判定値と比較して触媒23の劣化の有無を診断する。
【0043】
以上説明した触媒劣化診断を実行する図4及び図5の触媒劣化診断プログラムは、イグニッションスイッチ(図示せず)のオン後に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ201〜207で、中・高負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、中高負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たすことである。
【0044】
▲1▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高いこと、つまり高地走行でないこと(ステップ201)
▲2▼冷却水温が所定温度(例えば70℃)よりも高いこと(ステップ202)
この▲2▼の条件は、触媒23と上流側及び下流側センサ24,25が暖機状態(活性状態)であると共に、空燃比F/B制御が開始されていると判断できる条件となる。
【0045】
▲3▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ203)
▲4▼始動後の経過時間が所定時間(例えば60s)よりも長いこと(ステップ204)
▲5▼定常運転中、つまり空燃比が比較的安定した運転状態であること(ステップ205)
▲6▼アイドル運転中でなく、且つ、吸気管圧力が所定圧(例えば53.3kPa)よりも高い運転状態、つまり中・高負荷走行中であること(ステップ206,207)
【0046】
アイドル運転中や低負荷走行中は、触媒23に流入する排出ガス量が少なく、触媒23が飽和状態になるまでの時間が長くなるため、空燃比F/B補正係数FAFの反転周期をかなり長くしないと、触媒23が飽和状態とならず、空燃比F/B補正係数FAFの挙動が下流側センサ25の出力変化として現れるようにならない。そうかといって、触媒劣化診断時に、空燃比F/B補正係数FAFの反転周期を長くし過ぎると、排気エミッションに悪影響を及ぼす。
【0047】
そこで、上記▲6▼の条件、つまり、中・高負荷走行中であることを触媒劣化診断の実行条件の1つとしている。中・高負荷走行中は、触媒23に流入する排出ガス量が多くなるため、触媒劣化診断時に空燃比F/B補正係数FAFの反転周期をあまり長くしなくても、触媒23が比較的短い時間で飽和状態になって空燃比F/B補正係数FAFの挙動が下流側センサ25の出力変化として現れるようになる。これにより、排気エミッションに及ぼす悪影響を抑えながら下流側センサ25の出力に基づいた触媒劣化診断を行うことができる。
【0048】
上記▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たした場合には、中・高負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が成立して、ステップ207から図5のステップ208に進み、後述する中・高負荷走行時の触媒劣化診断を実行する。
【0049】
一方、上記▲1▼〜▲6▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、中・高負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が不成立となるが、▲1▼〜▲5▼の条件を全て満たした場合(つまり▲6▼の条件のみを満たさない場合)には、ステップ206又は207からステップ212に進み、前述した図2及び図3の実行頻度算出プログラムで算出した触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベル(例えば0.2)を満たしていないか否かを判定する。触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしていないと判定されれば、触媒劣化診断の実行頻度fcat を増加させる必要があるため、アイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が成立して、図5のステップ213に進み、後述するアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断を実行する。
【0050】
これに対して、ステップ212で、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしていると判定された場合には、後述するアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断を実行することなく、本プログラムを終了する。
【0051】
前述した中・高負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が成立して、図4のステップ207から図5のステップ208に進んだ場合には、次のようにして中・高負荷走行時の触媒劣化診断を実行する。まず、ステップ208で、空燃比F/B制御のディレイ定数を変更して空燃比F/B補正係数FAFの反転周期を長くする。この場合、中・高負荷走行時の触媒劣化診断における空燃比F/B補正係数FAFの反転周期の増大幅は、後述するアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断における空燃比F/B補正係数FAFの反転周期の増大幅よりも小さい値に設定される。
【0052】
この後、ステップ209に進み、空燃比F/B補正係数FAFが反転してから下流側センサ25の出力が反転するまでの遅れ時間TD1 を計測する処理を所定回数(例えば10回)だけ繰り返した後、ステップ210に進み、それらの平均遅れ時間TD1av を算出する。
【0053】
この後、ステップ211に進み、平均遅れ時間TD1av が所定の劣化判定値KTD1 よりも短いか否かを判定する。この場合、中・高負荷走行時の触媒劣化診断における平均遅れ時間TD1av の劣化判定値KTD1 は、後述するアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断における平均遅れ時間TD2av の劣化判定値KTD2 よりも短い時間に設定される。
【0054】
このステップ211で、平均遅れ時間TD1av が劣化判定値KTD1 よりも短いと判定された場合には、ステップ217に進み、触媒23の劣化有り(異常)と判定して、警告ランプ(図示せず)を点灯して運転者に警告すると共に、触媒劣化を表す異常コードをECU28のバックアップRAM(図示せず)に記憶した後、ステップ218に進み、触媒劣化診断の実行回数カウンタNcat をインクリメントして、本プログラムを終了する。
【0055】
これに対して、ステップ211で、平均遅れ時間TD1av が劣化判定値KTD1 以上と判定された場合には、触媒23の劣化無し(正常)と判断して、ステップ218に進み、触媒劣化診断の実行回数カウンタNcat をインクリメントして、本プログラムを終了する。
【0056】
一方、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしていないときに、アイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断の実行条件が成立して、図4のステップ212から図5のステップ213に進んだ場合には、次のようにしてアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断を実行する。まず、ステップ213で、空燃比F/B制御のディレイ定数を変更して空燃比F/B補正係数FAFの反転周期を長くする。この場合、アイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断における空燃比F/B補正係数FAFの反転周期の増大幅は、前述した中・高負荷走行時の触媒劣化診断における空燃比F/B補正係数FAFの反転周期の増大幅よりも大きい値に設定される。
【0057】
この後、ステップ214に進み、空燃比F/B補正係数FAFが反転してから下流側センサ25の出力が反転するまでの遅れ時間TD2 を計測する処理を所定回数(例えば10回)だけ繰り返した後、ステップ215に進み、それらの平均遅れ時間TD2av を算出する。
【0058】
この後、ステップ216に進み、平均遅れ時間TD2av が所定の劣化判定値KTD2 よりも短いか否かを判定する。この場合、アイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断における平均遅れ時間TD2av の劣化判定値KTD2 は、前述した中高負荷走行時の触媒劣化診断における平均遅れ時間TD1av の劣化判定値KTD1 よりも長い時間に設定される。
【0059】
このステップ216で、平均遅れ時間TD2av が劣化判定値KTD2 よりも短いと判定された場合には、ステップ217に進み、触媒23の劣化有り(異常)と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、触媒劣化を表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶した後、ステップ218に進み、触媒劣化診断の実行回数カウンタNcat をインクリメントして、本プログラムを終了する。
【0060】
これに対して、ステップ216で、平均遅れ時間TD2av が劣化判定値KTD2 以上と判定された場合には、触媒23の劣化無し(正常)と判断して、ステップ218に進み、触媒劣化診断の実行回数カウンタNcat をインクリメントして、本プログラムを終了する。
【0061】
以上の処理により、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしているときには、排気エミッションに悪影響を及ぼさないように中・高負荷走行時の触媒劣化診断のみを実行する。一方、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしていないときには、触媒劣化診断の実行頻度fcat を増加させることを重視して、中・高負荷走行時の触媒劣化診断と、アイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断とを両方とも実行して、触媒劣化診断の実行頻度fcat を増加させる。これにより、従来の触媒劣化診断方法では触媒劣化診断の実行頻度fcat を十分に確保できなかった条件下でも、触媒劣化診断の実行頻度fcat を要求レベル以上に維持することが可能となり、触媒23の劣化を早期に検出することができると共に、将来、触媒劣化診断の実行頻度fcat が規制対象となった場合でも、その規制の要求レベルを満たすことができる。
【0062】
尚、本実施形態では、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしているときに、中・高負荷走行時の触媒劣化診断を実行し、触媒劣化診断の実行頻度fcat が要求レベルを満たしていないときに、中・高負荷走行時の触媒劣化診断とアイドル運転又は低負荷走行時の触媒劣化診断とを実行するようにしたが、触媒劣化診断の実行頻度fcat に応じて、図4のステップ201〜207で判定する触媒劣化診断の実行条件を変更(緩和)することで、触媒劣化診断の実行頻度fcat を確保するようにしても良く、その際、実行条件の変更に伴って診断方法や判定条件も変更するようにしても良い。或は、触媒劣化診断の実行頻度fcat に応じて診断方法や判定条件を変更しても良い。
【0063】
[エバポガスリーク診断]
図7に示すリーク診断プログラムは、ECU28の電源オン時に所定周期(例えば20ms)で繰り返し実行され、エバポガスパージシステム37のリーク診断処理を次のようにして実行する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ301で、後述する図8及び図9のアイドル運転時リーク診断プログラムを実行して、アイドル運転中にエバポガスパージシステム37のリークの有無を診断する。
【0064】
この後、ステップ302に進み、前述した図2及び図3の実行頻度算出プログラムで算出したリーク診断の実行頻度fevp が要求レベル(例えば0.2)に満たないか否かを判定する。リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルに満たないと判定されれば、リーク診断の実行頻度fevp を増加させる必要があると判断して、ステップ303に進み、後述する図10及び図11のエンジン停止時リーク診断プログラムを実行して、エンジン停止中にもエバポガスパージシステム37のリークの有無を診断する。
【0065】
これに対して、ステップ302で、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていると判定された場合には、エンジン停止時のリーク診断を実行することなく本プログラムを終了する。
【0066】
一方、前記ステップ301で起動される図8及び図9に示すアイドル運転時リーク診断プログラムは、所定周期(例えば20ms)で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ401〜405で、アイドル運転時のリーク診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、アイドル運転時のリーク診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲5▼の条件を全て満たすことである。
【0067】
▲1▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高い、つまり高地走行でないこと(ステップ401)
▲2▼冷却水温が所定温度(例えば70℃)よりも高いこと(ステップ402)
▲3▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ403)
▲4▼始動後の経過時間が所定時間(例えば600s)よりも長いこと(ステップ404)
▲5▼停車中(車速=0km/h)かつアイドル運転中であること(ステップ405)
【0068】
走行中に、タンク内圧を測定してリーク診断を実行すると、燃料タンク38内の燃料ゆれや大気圧変化の影響を受けてリーク診断の精度が低下する可能性がある。また、エンジン停止中に、リーク診断を実行すると、バッテリ上がりの問題が発生する。そこで、上記▲5▼の条件、つまり、停車中(車速=0km/h)かつアイドル運転中であることをリーク診断の実行条件の1つとしている。これにより、リーク診断精度を確保すると共にバッテリ上がりの問題を回避しながらリーク診断の実行頻度を確保する。
【0069】
上記▲1▼〜▲5▼の条件を全て満たした場合には、アイドル運転時のリーク診断の実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲5▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、アイドル運転時のリーク診断の実行条件が不成立となり、以降のアイドル運転時のリーク診断処理(図9のステップ406〜415)を実行することなく、本プログラムを終了する。
【0070】
一方、アイドル運転時のリーク診断の実行条件が成立した場合には、図9のステップ406以降のアイドル運転時のリーク診断処理を次のようにして実行する。まず、ステップ406で、大気開閉弁41を閉弁した後、ステップ407に進み、タンク内圧センサ44で検出したタンク内圧Ptが大気圧よりも低く設定された所定圧よりも低いか否かを判定し、タンク内圧Ptが所定圧以上であれば、ステップ408に進み、パージ制御弁43を開弁する。アイドル運転中は、吸気管12内が負圧(大気圧よりも低い圧力)になっているため、パージ制御弁43を開弁すると、エバポ系内に負圧が導入される(図12参照)。
【0071】
その後、ステップ407で、タンク内圧Ptが所定圧よりも低くなったと判定された時点で、ステップ409に進み、パージ制御弁43を閉弁してエバポ系内への負圧導入を停止し、エバポ系を密閉する。
【0072】
図12に示すように、エバポ系内に負圧を導入した後、エバポ系を密閉すれば、リーク無しの場合には、エバポガスの発生分だけタンク内圧Ptがゆっくりと上昇する。一方、リーク有りの場合は、エバポ系を密閉しても、リーク孔から大気がエバポ系内に吸入されるため、タンク内圧Ptの上昇量が大きくなる。従って、このタンク内圧Ptの上昇量の大小によってリークの有無を判定することができる。
【0073】
エバポ系の密閉後、ステップ410に進み、エバポ系を密閉してから所定時間(例えば20s)が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した時点で、411に進み、エバポ系を密閉してから所定時間経過までのタンク内圧変化量ΔPtを、エバポ系を密閉してから所定時間経過後のタンク内圧Pt2 からエバポ系の密閉直後のタンク内圧Pt1 を減算して求める。
ΔPt=Pt2 −Pt1
【0074】
この後、ステップ412に進み、タンク内圧変化量ΔPtが所定のリーク判定値KPtよりも大きいか否かを判定する。このリーク判定値KPtは、マップ又は数式等により燃料タンク38内の現在の燃料残量に応じて設定される。
【0075】
タンク内圧変化量ΔPtがリーク判定値KPtよりも大きいと判定された場合には、ステップ413に進み、エバポ系のリーク有り(異常)と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、リーク有りを表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶する。この後、ステップ414に進み、リーク診断の実行回数カウンタNevp をインクリメントし、次のステップ415で、大気開閉弁41を開弁した後、本プログラムを終了する。
【0076】
これに対して、ステップ412で、タンク内圧変化量ΔPtがリーク判定値KPt以下と判定された場合には、エバポ系のリーク無し(正常)と判断して、ステップ413の処理をを飛ばし、リーク診断の実行回数カウンタNevp をインクリメントすると共に、大気開閉弁41を開弁した後(ステップ414、415)、本プログラムを終了する。
【0077】
一方、図10及び図11に示すエンジン停止時リーク診断プログラム(図7のステップ303)は、リーク診断の実行頻度fevp が所定値よりも低いときに、所定周期(例えば20ms)で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ501〜506で、エンジン停止時のリーク診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、エンジン停止時のリーク診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たすことである。
【0078】
▲1▼イグニッションスイッチ(以下「IGスイッチ」と略記する)がオフ、つまりエンジン停止後であること(ステップ501)
▲2▼バッテリの電圧が所定電圧(例えば12V)よりも高いこと(ステップ502)
▲3▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高い、つまり高地走行でないこと(ステップ503)
▲4▼IGスイッチのオフ操作時の冷却水温が所定温度(例えば70℃)よりも高いこと(ステップ504)
▲5▼IGスイッチのオフ操作時の吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ505)
▲6▼IGスイッチのオフ操作時の燃料温度(以下「燃温」と略記する)と吸気温との差が所定温度(例えば5℃)よりも大きいこと(ステップ506)
【0079】
上記▲1▼〜▲6▼の条件を全て満たした場合には、エンジン停止時のリーク診断の実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲6▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、エンジン停止時のリーク診断の実行条件が不成立となり、以降のエンジン停止時のリーク診断処理(図10のステップ507〜514)を実行することなく、本プログラムを終了する。
【0080】
一方、エンジン停止時のリーク診断の実行条件が成立した場合には、図10のステップ507以降のエンジン停止時のリーク診断処理を次のようにして実行する。まず、ステップ507で、大気開閉弁41を閉弁すると共に、パージ制御弁43を閉弁してエバポ系を密閉する。
【0081】
図13に示すように、エンジン停止直後は、燃料タンク38内の燃温が高く、エバポガスの発生量が多くなるため、エンジン停止直後にエバポ系を密閉すれば、リーク無しの場合には、エバポガスの発生によってタンク内圧Ptが上昇し、その後、燃料タンク38が外気で冷やされて燃温が低下するのに伴って燃料タンク38内のエバポガスが凝縮(液化)し始めると、時間経過に伴ってエバポ系の圧力が負圧(大気圧よりも低い圧力)に下降していく。一方、リーク有りの場合は、エバポ系を密閉しても、エバポ系のリーク孔からエバポガスが大気中に漏れたり、負圧時にはリーク孔から大気がエバポ系内に吸入されるため、エバポ系密閉後のタンク内圧Ptが大気圧から大きく正圧側に上昇したり負圧側に下降したりすることなく、比較的短い時間でタンク内圧Ptが大気圧付近に収束する。
【0082】
エバポ系の密閉後、ステップ508に進み、タンク内圧Ptが大気圧よりも高いか否かを判定し、タンク内圧Ptが大気圧よりも高ければ、ステップ509に進み、タンク内圧Ptが大気圧以下となるまで、現在の燃温を初期燃温として記憶更新する処理を繰り返す。
【0083】
その後、ステップ508で、タンク内圧Ptが大気圧以下になったと判定された時点で、ステップ510に進み、初期燃温t0 (タンク内圧Pt=大気圧となったときの燃温)と現在の燃温との差が所定温度(例えば3℃)よりも大きいか否か、つまり、初期燃温t0 からの燃温の低下幅が所定温度を越えたか否かを判定する。
【0084】
その後、初期燃温t0 からの燃温の低下幅が所定温度を越えた時点で、ステップ511に進み、タンク内圧Ptが所定のリーク判定値KKPtよりも高いか否かを判定する。このリーク判定値KKPtは、マップ又は数式等により燃料タンク38内の現在の燃料残量に応じて設定される。
【0085】
このステップ511で、タンク内圧Ptがリーク判定値KKPtよりも高いと判定された場合には、ステップ512に進み、エバポ系のリーク有り(異常)と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、リーク有りを表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶する。この後、ステップ513に進み、リーク診断の実行回数カウンタNevp をインクリメントし、次のステップ514で、大気開閉弁41を開弁した後、本プログラムを終了する。
【0086】
これに対して、前記ステップ511で、タンク内圧Ptがリーク判定値KKPt以下と判定された場合には、エバポ系のリーク無し(正常)と判断して、ステップ513に進み、リーク診断の実行回数カウンタNevp をインクリメントするし、次のステップ514で、大気開閉弁41を開弁した後、本プログラムを終了する。
【0087】
以上の処理により、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしているときには、アイドル運転時のリーク診断のみを実行することで、リーク診断精度を確保すると共にバッテリ上がりの問題が発生しないようにする。一方、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていないときには、リーク診断の実行頻度fevp を増加させることを重視して、アイドル運転時のリーク診断と、エンジン停止時のリーク診断とを両方とも実行して、リーク診断の実行頻度fevp を増加させる。これにより、従来のリーク診断方法ではリーク診断の実行頻度fevp を十分に確保できなかった条件下でも、リーク診断の実行頻度fevp を要求レベル以上に維持することが可能となり、エバポガスパージシステム37のリーク発生時にそのリークを早期に検出することができると共に、将来、リーク診断の実行頻度fevp が規制対象となった場合でも、その規制の要求レベルを満たすことができる。
【0088】
尚、本実施形態では、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしているときに、アイドル運転時のリーク診断のみを実行し、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていないときに、アイドル運転時のリーク診断とエンジン停止時のリーク診断とを両方とも実行するようにしたが、リーク診断の実行頻度fevp に応じて、図8のステップ401〜405(又は図10のステップ501〜506)で判定するリーク診断の実行条件を変更(緩和)することで、リーク診断の実行頻度fevp を確保するようにしても良く、その際、実行条件の変更に伴って診断方法や判定条件も変更するようにしても良い。
【0089】
或は、リーク診断の実行頻度fevp に応じて診断方法や判定条件を変更することで、リーク診断の実行頻度fevp を確保するようにしても良い。例えば、リーク診断の実行時間(エバポ系密閉後のタンク内圧変化量ΔPtの計測時間)が長くなるほど、その途中でリーク診断の実行条件が不成立となる頻度(リーク診断が途中で中止される頻度)が増加して、リーク診断の実行頻度fevp が少なくなるという特性があるため、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たさないときに、リーク診断の実行時間(エバポ系密閉後のタンク内圧変化量ΔPtの計測時間)を短くすると共に、それに応じてタンク内圧変化量ΔPtが小さくなるのに対応してリーク判定値KPtを小さく設定するようにしても良い。このように、リーク診断の実行時間を短くすれば、リーク診断の途中でリーク診断の実行条件が不成立となる頻度が減少するため、リーク診断の実行頻度fevp を増加させることができる。
【0090】
また、エンジン運転中のリーク診断は、アイドル運転以外の比較的安定した運転条件、例えば定常走行時等に行うようにしても良い。例えば、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしているときに、走行時のリーク診断のみを実行し、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていないときに、走行時のリーク診断とエンジン停止時のリーク診断とを両方とも実行するようにしても良い。
【0091】
或は、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしているときに、アイドル運転時のリーク診断のみを実行し、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていないときに、アイドル運転時のリーク診断と走行時のリーク診断とを両方とも実行するようにしても良い。
【0092】
或は、リーク診断の実行頻度fevp が要求レベルを満たしていないときに、アイドル運転時のリーク診断と走行時のリーク診断とエンジン停止時のリーク診断を全て実行するようにしても良い。勿論、リーク診断の実行頻度fevp に応じて上記3つの診断方法の中から実行する診断方法の組み合わせを変更するようにしても良い。
【0093】
[EGR異常診断]
図14に示すEGR異常診断プログラムは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期(例えば10ms)で繰り返し実行され、EGRシステム29の異常の有無を次のようにして診断する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ601で、後述する図15及び図16の減速燃料カット時EGR異常診断プログラムを実行して、減速時の燃料カット中にEGRシステム29の異常の有無を診断する。
【0094】
この後、ステップ602に進み、前述した図2及び図3の実行頻度算出プログラムで算出したEGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベル(例えば0.2)を満たしていないか否かを判定する。EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしていないと判定されれば、EGR異常診断の実行頻度fEGR を増加させる必要があると判断して、ステップ603に進み、後述する図17及び図18の定常走行時EGR異常診断プログラムを実行して、定常走行中にもEGRシステム29の異常の有無を診断する。
【0095】
これに対して、ステップ602で、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしていると判定された場合には、定常走行時のEGR異常診断を実行することなく本プログラムを終了する。
【0096】
一方、上記ステップ601で図15及び図16の減速燃料カット時EGR異常診断プログラムが起動されると、まず、ステップ701〜707で、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲7▼の条件を全て満たすことである。
【0097】
▲1▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高い、つまり高地走行でないこと(ステップ701)
▲2▼冷却水温が所定温度(例えば70℃)よりも高いこと(ステップ702)
▲3▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ703)
▲4▼始動後の経過時間が所定時間(例えば200s)よりも長いこと(ステップ704)
▲5▼燃料カット中であること(ステップ705)
▲6▼燃料カット開始時の車速が所定速度(例えば60km/h)よりも速いこと(ステップ706)
▲7▼スロットル開度が全閉であること(ステップ707)
【0098】
燃料カット以外のエンジン運転中に、EGR異常診断を実行してEGR弁31を強制的に開閉すると、エンジン運転状態に不適切なEGR量になって、ドライバビリティや排気エミッションが悪化するおそれがある。そこで、上記▲5▼〜▲7▼の条件、つまり、減速時の燃料カット中であることをEGR異常診断の実行条件としている。これにより、ドライバビリティや排気エミッションに悪影響を及ぼすことなくEGR異常診断を行うことができる。
【0099】
上記▲1▼〜▲7▼の条件を全て満たした場合には、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲7▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件が不成立となり、ステップ708に進み、タイムカウンタC1 をクリアした後、以降の減速燃料カット時のEGR異常診断処理(図16のステップ709〜721)を実行することなく、本プログラムを終了する。
【0100】
一方、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件が成立した場合には、図16のステップ709以降の減速燃料カット時のEGR異常診断処理を次のようにして実行する。まず、ステップ709で、減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件が成立してからの経過時間をカウントするタイムカウンタC1 の値が例えば100(1secに相当)に達したか否かを判定する。減速燃料カット時のEGR異常診断の実行条件の成立当初はタイムカウンタC1 の値が0となっているため、タイムカウンタC1 =100となるまで、ステップ709→ステップ712→ステップ715→ステップ721へと進み、タイムカウンタC1 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0101】
その後、タイムカウンタC1 の値が100に達した時点で、ステップ709からステップ710に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm0 を記憶し、次のステップ711で、EGR弁31を開弁する。減速燃料カット時(スロットル全閉時)は、吸気管圧力pmが負圧(大気圧よりも低い圧力)になっているため、EGR弁31を開弁すると、EGRシステム29が正常に動作すれば、吸気管圧力pmが上昇する(図19参照)。
【0102】
この後、ステップ712に進み、タイムカウンタC1 の値が、例えば120(1.2secに相当)に達したか否かを判定し、タイムカウンタC1 が120未満の期間は、タイムカウンタC1 =120となるまで、ステップ712→ステップ715→ステップ721へと進み、タイムカウンタC1 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0103】
その後、タイムカウンタC1 の値が120に達した時点で、ステップ712からステップ713に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm1 を記憶し、次のステップ714で、EGR弁31を閉弁する。これにより、図19に示すように、EGRシステム29の正常時には、吸気管圧力pmが低下する。
【0104】
この後、ステップ715に進み、タイムカウンタC1 の値が、例えば140(1.4secに相当)に達したか否かを判定して、タイムカウンタC1 の値が140未満の期間は、タイムカウンタC1 =140となるまで、ステップ715→ステップ721へと進み、タイムカウンタC1 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0105】
その後、タイムカウンタC1 の値が140に達した時点で、ステップ715からステップ716に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm2 を記憶し、次のステップ717で、吸気管圧力の変化量Δpmを次式により算出する。
Δpm=pm1 −(pm0 +pm2 )
【0106】
この後、ステップ718に進み、吸気管圧力の変化量Δpmが所定の異常判定値Kpmよりも小さいか否かを判定する。吸気管圧力の変化量Δpmが異常判定値Kpmよりも小さいと判定された場合には、ステップ719に進み、EGRシステム29が異常と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、EGRシステム29の異常を表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶した後、ステップ720で、EGR異常診断の実行回数カウンタNEGR をインクリメントする。
【0107】
これに対して、ステップ718で、吸気管圧力の変化量Δpmが異常判定値Kpm以上と判定された場合には、EGRシステム29が正常と判断して、ステップ720に進み、EGR異常診断の実行回数カウンタNEGR をインクリメントする。
【0108】
一方、図17及び図18に示す定常走行時EGR異常診断プログラム(図14のステップ603)は、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしていないときに、所定周期(例えば10ms)で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ801〜807で、定常走行時のEGR異常診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、定常走行時のEGR異常診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲7▼の条件を全て満たすことである。
【0109】
▲1▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高いこと、つまり高地走行でないこと(ステップ801)
▲2▼冷却水温が所定温度(例えば70℃)よりも高いこと(ステップ802)
▲3▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ803)
▲4▼始動後の経過時間が所定時間(例えば200s)よりも長いこと(ステップ804)
▲5▼EGR制御中であること(ステップ805)
▲6▼車速が所定速度範囲(例えば40〜100km/h)であること(ステップ806)
▲7▼スロットル開度がほぼ一定であること、つまり定常走行中であること(ステップ807)
ここで、スロットル開度がほぼ一定であるか否かは、例えばスロットル開度変化速度が所定値(例えば0.2deg/10ms)以下であるか否かによって判定すれば良い。
【0110】
上記▲1▼〜▲7▼の条件を全て満たした場合には、定常走行時のEGR異常診断の実行条件が成立するが、上記▲1▼〜▲7▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、定常走行時のEGR異常診断の実行条件が不成立となり、ステップ808に進み、定常走行時のEGR異常診断の実行条件が成立してからの経過時間をカウントするタイムカウンタC2 をクリアした後、以降の定常走行時のEGR異常診断処理(図18のステップ809〜822)を実行することなく、本プログラムを終了する。
【0111】
一方、定常走行時のEGR異常診断の実行条件が成立した場合には、図18のステップ809以降の定常走行時のEGR異常診断処理を次のようにして実行する。まず、ステップ809で、EGR増量補正を実行して、EGR量を所定量(例えば10%)だけ増量する。
【0112】
この後、ステップ810に進み、タイムカウンタC2 の値が例えば100(1secに相当)に達したか否かを判定する。定常走行時のEGR異常診断の実行条件の成立当初は、タイムカウンタC2 =0となっているため、タイムカウンタC2 =100となるまで、ステップ810→ステップ813→ステップ816→ステップ822へと進み、タイムカウンタC2 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0113】
その後、タイムカウンタC2 の値が100に達した時点で、ステップ810からステップ811に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm0 を記憶し、次のステップ812で、EGR弁31を閉弁する。これにより、EGRシステム29の正常時には、EGR量の減少分だけ吸気管圧力pmが低下する(図20参照)。
【0114】
この後、ステップ813に進み、タイムカウンタC2 の値が、例えば120(1.2secに相当)に達したか否かを判定し、タイムカウンタC2 が120未満の期間は、タイムカウンタC2 =120となるまで、ステップ813→ステップ816→ステップ822へと進み、タイムカウンタC2 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0115】
その後、タイムカウンタC2 の値が120に達した時点で、ステップ813からステップ814に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm1 を記憶し、次のステップ815で、EGR弁31を開弁する。これにより、図20に示すように、EGRシステム29の正常時には、吸気管圧力pmが上昇する。
【0116】
この後、ステップ816に進み、タイムカウンタC2 の値が、例えば140(1.4secに相当)に達したか否かを判定して、タイムカウンタC2 の値が140未満の期間は、タイムカウンタC2 =140となるまで、ステップ816→ステップ822へと進み、タイムカウンタC2 をインクリメントする処理を繰り返す。
【0117】
その後、タイムカウンタC2 の値が140に達した時点で、ステップ816からステップ817に進み、その時点に吸気管圧力センサ18で検出した吸気管圧力pm2 を記憶し、次のステップ817で、吸気管圧力の変化量Δpmを次式により算出する。
Δpm=(pm0 +pm2 )−pm1
【0118】
この後、ステップ819に進み、吸気管圧力の変化量Δpmが所定の異常判定値KKpmよりも小さいか否かを判定する。吸気管圧力の変化量Δpmが異常判定値KKpmよりも小さいと判定された場合には、ステップ820に進み、EGRシステム29が異常と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、EGRシステム29の異常を表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶した後、ステップ821で、EGR異常診断の実行回数カウンタNEGR をインクリメントする。
【0119】
これに対して、ステップ819で、吸気管圧力の変化量Δpmが異常判定値KKpm以上と判定された場合には、EGRシステム29が正常と判断して、ステップ821に進み、EGR異常診断の実行回数カウンタNEGR をインクリメントする。
【0120】
以上の処理により、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしているときには、減速燃料カット時のEGR異常診断のみを実行して、ドライバビリティや排気エミッションに悪影響を及ぼさないようにする。一方、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしていないときには、EGR異常診断の実行頻度fEGR を増加させることを重視して、減速燃料カット時のEGR異常診断と、定常走行時のEGR異常診断とを両方とも実行して、EGR異常診断の実行頻度fEGR を増加させる。これにより、従来のEGR異常診断方法ではEGR異常診断の実行頻度fEGR を十分に確保できなかった条件下でも、EGR異常診断の実行頻度fEGR を要求レベル以上に維持することが可能となり、EGRシステム29の異常発生時にはその異常を早期に検出することができると共に、将来、EGR異常診断の実行頻度fEGR が規制対象となった場合でも、その規制の要求レベルを満たすことができる。
【0121】
尚、本実施形態では、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしているときに、減速燃料カット時のEGR異常診断を実行し、EGR異常診断の実行頻度fEGR が要求レベルを満たしていないときに、減速燃料カット時のEGR異常診断と定常走行時のEGR異常診断とを両方とも実行するようにしたが、EGR異常診断の実行頻度fEGR に応じて、図15のステップ701〜707(又は図17のステップ801〜807)で判定するEGR異常診断の実行条件を変更(緩和)することで、EGR異常診断の実行頻度fEGR を確保するようにしても良く、その際、実行条件の変更に伴って診断方法や判定条件も変更するようにしても良い。或は、EGR異常診断の実行頻度fEGR に応じて診断方法や判定条件を変更しても良い。
【0122】
[二次空気異常診断]
図21に示すに二次空気異常診断プログラムは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で繰り返し実行され、二次空気導入システム32の異常診断を次のようにして実行する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ901〜904で、アイドル運転時の二次空気異常診断の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、アイドル運転時の二次空気異常診断の実行条件は、例えば、次の▲1▼〜▲4▼の条件を全て満たすことである。
【0123】
▲1▼大気圧が所定圧(例えば75.3kPa)よりも高いこと、つまり高地走行でないこと(ステップ901)
▲2▼吸気温が所定温度(例えば−10℃)よりも高いこと(ステップ902)
▲3▼空燃比F/B制御中であること(ステップ903)
▲4▼停車中(車速=0km/h)かつアイドル運転中であること(ステップ904)
【0124】
走行中に、二次空気異常診断を実行して強制的に二次空気導入制御を行うと、多量の排出ガスが排気管22内で燃焼して、触媒23の温度が上昇し過ぎるおそれがある。そこで、上記▲4▼の条件、つまり、アイドル運転中であることを二次空気異常診断の実行条件としている。アイドル運転中は、排出ガス量が少ないので触媒23を過昇温させることなく二次空気異常診断を行うことができる。
【0125】
上記▲1▼〜▲4▼の条件を全て満たした場合には、アイドル運転時の二次空気異常診断の実行条件が成立して、ステップ904からステップ907に進み、後述するアイドル運転時の二次空気異常診断を実行する。
【0126】
一方、上記▲1▼〜▲4▼の条件のうちのいずれか1でも満たさない条件があれば、アイドル運転時の二次空気異常診断の実行条件が不成立となるが、▲1▼〜▲3▼の条件を全て満たした場合(つまり▲4▼の条件のみを満たさない場合)には、ステップ904からステップ905に進み、前述した図2及び図3の実行頻度算出プログラムで算出した二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベル(例えば0.2)を満たしていないか否かを判定する。
【0127】
二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしていないと判定されれば、低負荷走行時にも二次空気異常診断を実行して二次空気異常診断の実行頻度fair を増加させる必要があると判断して、ステップ906に進み、吸気管圧力が所定圧(例えば33.3kPa)よりも低い低負荷走行時であるか否かを判定し、吸気管圧力が所定圧よりも低い低負荷走行時であると判定された場合には、低負荷走行時の二次空気異常診断の実行条件が成立して、ステップ907に進み、後述する低負荷走行時の二次空気異常診断を実行する。
【0128】
これに対して、ステップ905で、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしていると判定された場合、及び、次のステップ906で、吸気管圧力が所定圧以上となる中・高負荷走行時と判定された場合には、後述する低負荷走行時の二次空気異常診断を実行することなく本プログラムを終了する。
【0129】
アイドル運転時の二次空気異常診断と低負荷運転時の二次空気異常診断は、共にステップ907〜912で次のようにして実行される。
まず、ステップ907で、アイドル運転時又は低負荷運転時の二次空気異常診断の実行条件が成立してから所定時間(例えば5sec)が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した時点で、ステップ908に進み、二次空気導入制御を開始して、排気管22内に二次空気を導入する。空燃比F/B制御中は、空燃比が目標空燃比(例えばストイキ)に制御されているため、二次空気導入システム32が正常であれば、上流側センサ24付近の空燃比がリーンとなる(図22参照)。
【0130】
この後、ステップ909に進み、二次空気導入制御開始から所定時間(例えば5sec)が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した時点で、上流側センサ24付近の空燃比が安定したと判断して、ステップ910に進み、上流側センサ24の出力に基づいて空燃比のリーン状態が所定時間(例えば15s)継続したか否かを判定する。
【0131】
空燃比のリーン状態が所定時間継続しなかった場合には、ステップ911に進み、二次空気導入システム32が異常と判定して、警告ランプを点灯して運転者に警告すると共に、二次空気導入システム32の異常を表す異常コードをECU28のバックアップRAMに記憶する。この後、ステップ912に進み、二次空気異常診断の実行回数カウンタNair をインクリメントし、次のステップ913で、二次空気導入制御を終了した後、本プログラムを終了する。
【0132】
これに対して、ステップ910で、空燃比のリーン状態が所定時間継続したと判定された場合には、二次空気導入システム32が正常と判断して、ステップ912に進み、二次空気異常診断の実行回数カウンタNair をインクリメントし、次のステップ913で、二次空気導入制御を終了した後、本プログラムを終了する。
【0133】
以上の処理により、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしているときには、アイドル運転時の二次空気異常診断のみを実行して、触媒23の過昇温させないようにする。一方、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしていないときには、二次空気異常診断の実行頻度fair を増加させることを重視して、アイドル運転時の二次空気異常診断と、低負荷走行時の二次空気異常診断とを両方とも実行して、二次空気異常診断の実行頻度fair を増加させる。これにより、従来の二次空気異常診断方法では二次空気異常診断の実行頻度fair を十分に確保できなかった条件下でも、二次空気異常診断の実行頻度fair を要求レベル以上に維持することが可能となり、二次空気導入システム32の異常発生時にはその異常を早期に検出することができると共に、将来、二次空気異常診断の実行頻度fair が規制対象となった場合でも、その規制の要求レベルを満たすことができる。
【0134】
尚、本実施形態では、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしているときに、アイドル運転時の二次空気異常診断のみを実行し、二次空気異常診断の実行頻度fair が要求レベルを満たしていないときに、アイドル運転時の二次空気異常診断と低負荷走行時の二次空気異常診断とを両方とも実行するようにしたが、二次空気異常診断の実行頻度fair に応じて二次空気異常診断の実行条件を変更(緩和)することで、二次空気異常診断の実行頻度fair を確保するようにしても良く、その際、実行条件の変更に伴って診断方法や判定条件も変更するようにしても良い。或は、二次空気異常診断の実行頻度fair に応じて診断方法や判定条件を変更しても良い。
【0135】
また、本実施形態では、異常診断の実行頻度に応じて異常診断条件(実行条件、診断方法、判定条件)を2段階で切り換えるようにしたが、3段階以上で切り換えるようにしても良い。
【0136】
その他、本発明の適用範囲は、触媒劣化診断、リーク診断、EGR異常診断、二次空気異常診断に限定されず、例えば、排出ガスセンサ(リニア空燃比センサ、酸素センサ等)の異常診断、燃料ポンプの異常診断、触媒早期暖機システムの異常診断、可変バルブシステムの異常診断、点火システムの異常診断、空燃比制御システムの異常診断、スロットル制御システム等、車両に搭載される種々の部品やシステムの異常診断に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図2】実行頻度算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図3】実行頻度算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図4】触媒劣化診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図5】触媒劣化診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図6】触媒劣化診断方法を説明するための図
【図7】リーク診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図8】アイドル運転時リーク診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図9】アイドル運転時リーク診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図10】エンジン停止時リーク診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図11】エンジン停止時リーク診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図12】アイドル運転時リーク診断の実行例を示すタイムチャート
【図13】エンジン停止時リーク診断の実行例を示すタイムチャート
【図14】EGR異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図15】減速燃料カット時EGR異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図16】減速燃料カット時EGR異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図17】定常走行時EGR異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図18】定常走行時EGR異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図19】減速燃料カット時EGR異常診断の実行例を示すタイムチャート
【図20】定常走行時EGR異常診断の実行例を示すタイムチャート
【図21】二次空気異常診断プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図22】二次空気異常診断方法を説明するための図
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、20…燃料噴射弁、21…点火プラグ、22…排気管(排気通路)、23…触媒、24,25…センサ、28…ECU(異常診断手段,実行頻度算出手段)、29…EGRシステム(排出ガス還流システム)、31…EGR弁、32…二次空気導入システム、35…エアポンプ、36…コンビネーションバルブ、37…エバポガスパージシステム、38…燃料タンク、41…大気開閉弁、43…パージ制御弁、44…タンク内圧センサ。
Claims (8)
- 車両に搭載された所定の部品又はシステムの異常の有無を診断する異常診断手段と、
前記異常診断手段で実行した異常診断の実行頻度を算出する実行頻度算出手段とを備え、
前記異常診断手段は、前記実行頻度算出手段で算出した実行頻度に応じて異常診断の実行条件、診断方法、判定条件のうちの少なくとも1つ(以下「異常診断条件」という)を変更することを特徴とする車両の異常診断装置。 - 前記異常診断手段は、前記実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達していないときに、該実行頻度を増加させるように前記異常診断条件を変更することを特徴とする請求項1に記載の車両の異常診断装置。
- 内燃機関の排出ガスを浄化する触媒を備え、
前記異常診断手段は、前記触媒の劣化の有無を診断することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の異常診断装置。 - 燃料タンク内の燃料が蒸発して生じたエバポガスを内燃機関の吸気系にパージするエバポガスパージシステムを備え、
前記異常診断手段は、前記燃料タンクを含むエバポ系のリークの有無を診断することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車両の異常診断装置。 - 前記異常診断手段は、前記実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達しているときには、内燃機関の運転中のみに前記エバポ系のリーク診断を実行し、該実行頻度が所定の要求レベルに達していないときには、内燃機関の停止中でも前記エバポ系のリーク診断を実行することを特徴とする請求項4に記載の車両の異常診断装置。
- 前記異常診断手段は、前記実行頻度算出手段で算出した実行頻度が所定の要求レベルに達しているときには、内燃機関のアイドル運転中のみに前記エバポ系のリーク診断を実行し、該実行頻度が所定の要求レベルに達していないときには、アイドル運転以外の運転条件でも前記エバポ系のリーク診断を実行することを特徴とする請求項4に記載の車両の異常診断装置。
- 内燃機関の排出ガスの一部を吸気系に還流する排出ガス還流システムを備え、
前記異常診断手段は、前記排出ガス環流システムの異常の有無を診断することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の車両の異常診断装置。 - 内燃機関の排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入システムを備え、
前記異常診断手段は、前記二次空気導入システムの異常の有無を診断することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の車両の異常診断装置。
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