JP4143868B1 - 内燃機関のｅｇｒシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置の故障診断を精確且つ十分に実施してＥＧＲ装置の診断精度を高く維持可能な内燃機関のＥＧＲシステムを提供する。
【解決手段】燃料カットにより吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、ＥＧＲ装置を作動させ、当該ＥＧＲ装置の作動前と作動後でのインマニ圧の変化に基づいてＥＧＲ装置の故障を診断するが(S48)、インマニ負圧緩和制御を実施しないときには、インマニ圧の変化をエンジン回転速度Ｎeに応じて変化する第１基準吸気圧（Ｐ(Ne））の変化分で補正し(S26)、一方、インマニ負圧緩和制御を実施するときには、インマニ圧の変化をエンジン回転速度Ｎeに応じて変化する第２基準吸気圧（ＰL(Ne））の変化分で補正する(S40)。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに係り、ＥＧＲ装置の故障を診断する技術に関する。

内燃機関（エンジン）本体から排出された排気の一部を排気通路から吸気通路にＥＧＲガス（排気再循環ガス）として還流させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制するＥＧＲ装置（排気再循環装置）が広く知られている。
通常、ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と当該ＥＧＲ通路の通路断面積を調節するＥＧＲ弁とから構成され、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲ弁の開度を調節することでＥＧＲガス量を調整するようにしている。

ところで、ＥＧＲガスは種々の排ガス成分を含む高温ガスであることから、ＥＧＲ弁は高温環境下に置かれ、故障したり作動異常を引き起こしたりするおそれがある。このようにＥＧＲ弁が故障等すると、ＥＧＲガス量を適切に制御できなくなり、ＮＯｘの発生を抑制できなくなるのみならず、内燃機関が燃焼異常を引き起こしかねず、好ましいことではない。

このようなことから、ＥＧＲ装置の故障を診断する技術が種々開発されており、例えば、車両に搭載され、車両の減速中に燃料カットを行うことの可能な内燃機関において、燃料カット中にスロットルバルブを全閉とする一方でＥＧＲ弁を開弁操作し、インテークマニフォールド内の圧力がＥＧＲ弁の開弁操作前と後とで殆ど変化しないときにＥＧＲ装置が故障していると判定する構成のシステムが知られている（特許文献１参照）。

これにより、内燃機関の出力への影響を抑え、ドライバビリティの悪化なく、ＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。
特開平２−７５７４８号公報

ところで、車両の減速中には機関回転速度も減少し、これに応じてインテークマニフォールド内の圧力は上昇するのであるが、上記特許文献１に開示の技術では、かかるインテークマニフォールド内の圧力の自然変化分を考慮しておらず、故障診断を精確に行うことができないという欠点がある。
また最近では、燃料カット中にスロットルバルブを全閉とするとインテークマニフォールド内の圧力ひいては内燃機関の吸気行程における筒内圧が負圧側に大きくなり、ピストンとシリンダとの隙間からオイル上がりが生じ、オイル消費量が増大したり排ガスに悪影響を与えたりすることに鑑み、燃料カット中に負圧緩和制御を行う構成のシステムが開発されている。具体的には、筒内負圧が大きくなる機関回転速度の大きな領域において、電動スロットルバルブを用いてスロットルバルブの開度を全閉より若干開側に制御したり、或いはアイドルスピードコントローラを若干開側に制御したりするようにして、インテークマニフォールドの圧力を大気圧側に制御するようにしている。これにより、オイル上がりが好適に防止される。

しかしながら、このように負圧緩和制御を行うと、スロットルバルブやアイドルスピードコントローラが操作されるためにインテークマニフォールドの圧力が負圧緩和制御を行わない場合とは異なることになり、上記インテークマニフォールドの圧力の自然変化分を考慮するとしても、負圧緩和制御を行わない場合の自然変化分をそのまま採用することができず、上記特許文献１に開示の技術では、やはり精確にＥＧＲ装置の故障を診断できないという問題がある。

この場合、例えば、負圧緩和制御を行うような機関回転速度が大きい領域についてはＥＧＲ装置の故障診断を行わないことも考えられるが、このようにすると、故障診断の実施時期が低速機関回転速度の場合に限られ、故障診断の実施頻度が激減してＯＢＤ（On Board Diagnosis)の要請に十分に対応できず、好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＥＧＲ装置の故障診断を精確且つ十分に実施してＥＧＲ装置の診断精度を高く維持可能な内燃機関のＥＧＲシステムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関のＥＧＲシステムは、内燃機関の吸気通路に設けられ、開度変更により気筒内へ導入する吸入空気量を調節する吸気量調節弁と、内燃機関の排気通路と前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路とを連通し排気の一部をＥＧＲガスとして前記気筒内に還流させるＥＧＲ通路、及び、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁を有するＥＧＲ装置と、前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関が減速運転状態にあるとき、前記吸気量調節弁の開度を所定開度に制限し、前記気筒内への燃料供給を停止する燃料カット手段と、内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路の吸気圧が所定圧力より小さくならないよう、前記機関回転速度検出手段により検出される内燃機関の回転速度に応じて、前記吸気量調節弁の開度制限を緩和すべく制御する緩和制御手段と、前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、ＥＧＲガスを還流させるよう前記ＥＧＲ装置を作動させ、前記吸気圧検出手段により検出される該ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化と、前記緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて設定された基準吸気圧とに基づき、前記ＥＧＲ装置の故障を前記緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて診断するＥＧＲ故障診断手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関のＥＧＲシステムでは、請求項１において、前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記緩和制御手段の非作動時の基準吸気圧として、前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度を所定開度に制限し且つ前記ＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する第１基準吸気圧を用いるとともに、前記緩和制御手段の作動時の基準吸気圧として、前記緩和制御手段により前記吸気量調節弁の開度制限を緩和し且つ前記ＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する前記吸気量調節弁の基準開度に対応した第２基準吸気圧を用い、前記緩和制御手段の非作動時には、前記ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた前記第１基準吸気圧の変化分で補正する一方、前記緩和制御手段の作動時には、前記ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた前記第２基準吸気圧の変化分で補正することを特徴とする。

また、請求項３の内燃機関のＥＧＲシステムでは、請求項１または２において、前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記ＥＧＲ装置を作動させる際、内燃機関の回転速度に応じて前記ＥＧＲ制御弁の目標開度を変化させることを特徴とする。
また、請求項４の内燃機関のＥＧＲシステムでは、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記吸気量調節弁の実開度を検出する吸気量調節弁開度検出手段をさらに有し、前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記緩和制御手段の非作動時には、前記吸気量調節弁開度検出手段により検出される前記吸気量調節弁の実開度が所定量以上変化すると前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止し、前記緩和制御手段の作動時には、前記吸気量調節弁開度検出手段により検出される前記吸気量調節弁の実開度と対応する前記基準開度との差が所定量以上変化すると前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止することを特徴とする。

また、請求項５の内燃機関のＥＧＲシステムでは、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記緩和制御手段の非作動時と作動時とが切り換わるとき、前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止することを特徴とする。

本発明の請求項１の内燃機関のＥＧＲシステムによれば、緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて設定された基準吸気圧を用い、ＥＧＲ装置の故障を緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて診断することができる。このように、燃料カット時において吸気量調節弁の開度制限の緩和制御の実施如何に拘わらずＥＧＲ装置の故障診断を行うことができるので、故障診断精度を高く維持することができる。

請求項２の内燃機関のＥＧＲシステムによれば、ＥＧＲ故障診断手段は、燃料カット手段により吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、ＥＧＲガスを還流させるようＥＧＲ装置を作動させ、吸気圧検出手段により検出される該ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化に基づいてＥＧＲ装置の故障を判定するが、吸気量調節弁の開度を所定開度に制限し且つＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する第１基準吸気圧を基準吸気圧として用い、通常は、ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた当該第１基準吸気圧の変化分で補正する。一方、燃料カット時においてオイル上がりを防止すべく緩和制御手段により内燃機関の回転速度に応じて吸気量調節弁の開度制限が緩和される場合には、このように吸気量調節弁の開度制限を緩和し且つ前記ＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する吸気量調節弁の基準開度に対応した第２基準吸気圧を基準吸気圧として用い、ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた第２基準吸気圧の変化分で補正する。

従って、燃料カットにより吸気量調節弁の開度制限が実施される場合には機関回転速度も減少し、これに応じて吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路の吸気圧は上昇するのであるが、通常はこのような吸気圧の自然変化分、即ち第１基準吸気圧の変化分を考慮して精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことができる。一方、オイル上がりを防止すべく吸気量調節弁の開度制限の緩和制御が実施された場合には、内燃機関の回転速度に応じて変化する吸気量調節弁の基準開度に対応した第２基準吸気圧の変化分を考慮して精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことができる。

これにより、通常において当該緩和制御は内燃機関の回転速度が大きい範囲で実施されるが、内燃機関の回転速度に依らず低速域から高速域まで広い範囲でＥＧＲ装置の故障診断を高頻度で十分に実施できる。
また、請求項３の内燃機関のＥＧＲシステムによれば、ＥＧＲ装置を作動させる際、内燃機関の回転速度に応じてＥＧＲ制御弁の目標開度を変化させるようにするので、通常、内燃機関の回転速度が大きくなるほどＥＧＲ制御弁の開度に対する吸気圧の変化量は小さくなり、変化量の検出が悪化する傾向にあるが、内燃機関の回転速度の上昇に応じてＥＧＲ制御弁の目標開度を大きくすることで、吸気圧の変化量を大きくし、変化量の検出を良化させることができる。これにより、故障判定の誤判定を防止し、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことができる。

また、請求項４の内燃機関のＥＧＲシステムによれば、吸気量調節弁の開度制限を緩和しないときには、吸気量調節弁の実開度が所定量以上変化するとＥＧＲ装置の故障判定を中止し、一方、吸気量調節弁の開度制限を緩和するときには、吸気量調節弁の実開度と対応する基準開度との差が所定量以上変化するとＥＧＲ装置の故障判定を中止する。これにより、吸気量調節弁の開度制限を緩和することにより吸気量調節弁の実開度自体が大きく変化した場合であっても、吸気量調節弁の実開度とこれに対応する基準開度との差が所定量以上変化しない限りＥＧＲ装置の故障判定を中止しないようにできる。

即ち、オイル上がりを防止すべく吸気量調節弁の開度制限の緩和制御が実施された場合には、上記の如く第２基準吸気圧の変化分を考慮してＥＧＲ装置の故障診断を行うことになるのであるが、この第２基準吸気圧は内燃機関の回転速度に応じて変化する吸気量調節弁の基準開度に対応したものであり、吸気量調節弁の実開度とこれに対応する基準開度との差が所定量以上変化しなければ実開度は基準開度に略沿って変化することになり、第２基準吸気圧の変化分に対し何ら影響を与えることはない。故に、吸気量調節弁の実開度とこれに対応する基準開度との差が所定量以上変化しない限りはＥＧＲ装置の故障判定を実施可能である。

これにより、故障判定の誤判定を防止しつつ、ＥＧＲ装置の故障診断の機会の低下を極力防止することができ、ＥＧＲ装置の故障診断を高頻度にして精度よく実施するようにでき、ＥＧＲ装置の診断精度を高く維持することができる。
また、請求項５の内燃機関のＥＧＲシステムによれば、吸気量調節弁の開度制限を緩和している状態と緩和しない状態とが切り換わるときにはＥＧＲ装置の故障判定を中止する。吸気量調節弁の開度が制限され或いは当該制限が緩和される過渡状態では吸気圧が大きく変化するのであるが、このような吸気圧が安定しない状況ではＥＧＲ装置の故障判定を実施しないようにでき、故障判定の誤判定を防止し、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、車両に搭載された本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムの構成図である。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１としては、例えば、直列４気筒のガソリンエンジンが採用される。エンジン１の各気筒２に連通する吸気ポート４には、吸気マニホールド（インテークマニホールド、以下、略してインマニともいう）６を介して吸気管８が接続されている。

吸気管８には、吸気量を調節する電磁式のスロットル弁（ＥＴＶ）（吸気量調節弁）１０が設けられており、ＥＴＶ１０の近傍には、ＥＴＶ１０の開度、即ちスロットル開度（スロットルポジション）を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）（吸気量調節弁開度検出手段）１２が設けられている。また、吸気管８のＥＴＶ１０よりも吸気上流位置には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）１４が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒２に連通する排気ポート１６には、排気マニホールド（エキゾーストマニホールド、以下、略してエキマニともいう）１８を介して排気管２０が接続されている。
そして、吸気マニホールド６と排気マニホールド１８とは、ＥＧＲ通路２２により接続されており、ＥＧＲ通路２２には電磁式のＥＧＲ弁２４が介装されている（ＥＧＲ装置）。これにより、エンジン１の運転状態に応じて、排気マニホールド１８内の排ガスの一部をＥＧＲガス（排気再循環ガス）としてＥＧＲ弁２４の開度に応じて吸気マニホールド６、ひいては各気筒２に還流させることができ、エンジン１の各気筒２内における燃料の燃焼を緩慢にして燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生を抑制することが可能である。

ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３０は、エンジン１等の制御を行うよう構成され、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。
ＥＣＵ３０の入力側には、上述したＴＰＳ１２、ＡＦＳ１４の他、エンジン回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ（機関回転速度検出手段）３２、吸気マニホールド６内の吸気圧（インマニ圧）を検出する吸気圧センサ（吸気圧検出手段）３４やアクセルペダルの操作量を検出する図示しないアクセルセンサ（ＡＰＳ）等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。

一方、ＥＣＵ３０の出力側には、上述したＥＴＶ１０、ＥＧＲ弁２４の他に、図示しない燃料噴射弁、点火コイル等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３０において演算された信号、例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等がそれぞれ出力される。即ち、適正なタイミング及び開度でＥＴＶ１０が開閉操作され、適正量の燃料が適正なタイミングで噴射されるとともに、適正なタイミングで火花点火が実施される。さらに、回転速度センサ３２から入力したエンジン回転速度Ｎe及びＡＦＳ１４から入力した吸入空気量に基づいて、適宜ＥＧＲ弁２４が開閉制御される。

また、当該エンジン１は、車両の減速走行時において燃料供給を停止し、全気筒について燃料カットを実施することが可能に構成されている（燃料カット手段）。つまり、当該エンジン１では、ＥＣＵ３０の指令に基づき、車両の運転者がアクセルペダルの踏み込みを中止し且つエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以上の減速走行時において、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して適宜燃料カットを行うようにしている。

なお、燃料カットは減速走行時に実施されることから、燃焼のための吸気が不要であることと相俟って、例えばエンジンブレーキの効果を高めるべく、当該燃料カット時には同時にＥＴＶ１０の開度も所定開度に制限され、ＥＴＶ１０が例えば全閉状態とされる。通常、ＥＴＶ１０を全閉にしても吸気量を調節して安定したアイドル運転が可能なよう、ＥＴＶ１０をバイパスするようにしてアイドルスピードコントローラ（図示せず）が設けられており、このようにＥＴＶ１０を全閉状態としても当該アイドルスピードコントローラによって吸気は可能である。

そして、当該燃料カットは、エンジン回転速度Ｎeが所定の低回転速度にまで低下して所定の燃料カット復帰条件が成立するまで継続される。
ところで、このように燃料カットを行いＥＴＶ１０の開度が制限されると、エンジン１の構造上の理由から、吸気マニホールド６内のインマニ圧、ひいては各気筒内の圧力が大きく低下して負圧力が高まり、シリンダとピストンとの間の隙間から潤滑用のエンジンオイルが気筒内に吸引される、所謂オイル上がりという現象が発生する。このようなオイル上がりが発生すると、触媒の劣化とともにオイル消費量が増大するという問題がある。この問題は、エンジン回転速度Ｎeが大きいほど負圧力が高くなり顕著である。

そこで、当該エンジン１では、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上のオイル上がりが発生するような状況になると、ＥＣＵ３０の指令に基づき、ＥＴＶ１０の開度制限を緩和して吸気マニホールド６内のインマニ圧を上昇させ、ひいては各気筒内の負圧力を低下（緩和）させるべく、インマニ負圧緩和制御を実施するようにしている（緩和制御手段）。具体的には、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上のときにオイル上がりが発生するとみなしてインマニ負圧緩和制御を開始し、吸気マニホールド６内の負圧力がオイル上がりの発生する圧力を下回らないようにＥＴＶ１０の開度を開弁側に制御する。これにより、オイル上がりの発生を防止しつつ燃料カットを実施することができる。

そして、当該内燃機関のＥＧＲシステムでは、このように燃料カットを行いＥＴＶ１０の開度が制限される場合において、ＥＣＵ３０によりＥＧＲ装置の故障診断を行うようにしている（ＥＧＲ故障診断手段）。
図２を参照すると、ＥＣＵ３０の実行する本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ装置故障診断の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき本発明に係るＥＧＲ装置の故障診断手順を説明する。

先ず、ステップＳ１０では、後述する故障判定のためのカウンタＮmを値０にリセットする。
ステップＳ１２では、故障診断が可能な状況か否かを判別する。即ち、上述したように、前提として燃料カットを行っているか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で燃料カットを実施していない場合にはステップＳ１０に戻る一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で燃料カット実施中と判定された場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、インマニ負圧緩和制御を実施中或いは実施する状況か否かを判別する。具体的には、上述したように燃料カット時にエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上のときにはインマニ負圧緩和制御を実施するようにしており、ここでは、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上か否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）でエンジン回転速度Ｎeが低く所定回転速度Ｎe0以上でなくインマニ負圧緩和制御を実施していないと判定された場合には、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、吸気圧センサ３４からの情報に基づき、現時点でのインマニ圧Ｐ1を計測する。
また、これと同時に、ステップＳ１８において、基準インマニ圧Ｐ(Ne1）を読み出す。詳しくは、ＥＣＵ３０には、図３に示すような、燃料カットによりＥＴＶ１０の開度を制限する一方でＥＧＲ弁２４を開弁させずインマニ負圧緩和制御を実施しない場合の基準インマニ圧Ｐ(Ne）（第１基準吸気圧）がエンジン回転速度Ｎeに応じて予め実験等により設定されマップとして記憶されており、ここでは、現時点でのエンジン回転速度Ｎe1に応じた基準インマニ圧Ｐ(Ne1）を当該図３のマップから読み出す。

当該図３のマップによれば、インマニ負圧緩和制御を実施しない場合にはエンジン回転速度Ｎeが大きくなるほどインマニ圧は低下して負圧力が高くなる。しかしながら、上述したように所定回転速度Ｎe0はオイル上がりが発生するとみなされる下限値であり、当該図３のマップが適用されるのはエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以下の領域であり、この領域ではオイル上がりが発生することはない。

ステップＳ２０では、ＥＧＲ弁２４を開弁させ、ＥＧＲガスの還流を許容する。詳しくは、エンジン回転速度Ｎeに応じてＥＧＲ弁２４を開弁させる。
このようにエンジン回転速度Ｎeに応じてＥＧＲ弁２４を開弁させるのは、当該ＥＧＲ装置の故障診断では、後述するように、ＥＧＲ弁２４を開弁させる前後のインマニ圧変化量ΔＰの大きさに基づいて故障判定を行うのであるが、このインマニ圧変化量ΔＰがＥＧＲ弁２４の開度とエンジン回転速度Ｎeとに依存することに基づいている。

即ち、図４を参照すると、エンジン回転速度Ｎeとインマニ圧変化量ΔＰとの関係がエンジン回転速度Ｎeに応じてＥＧＲ弁２４の開度を変更した場合（一点鎖線で囲む●印）とＥＧＲ弁２４の開度を制限した状態で一定とした場合（破線で囲む○印）とで比較して示され、併せて故障判定の判定閾値Ｐ0が示されているが、同図に示すように、ＥＧＲ弁２４の開度が制限された状態のまま一定であると、インマニ圧変化量ΔＰはＥＧＲ装置が故障していなくても通常においてエンジン回転速度Ｎeの上昇につれて小さくなる傾向にあり、判定閾値Ｐ0に接近して誤判定し易い一方、エンジン回転速度Ｎeに応じてＥＧＲ弁２４の開度を変更することで、インマニ圧変化量ΔＰを略一定に保持可能となり、インマニ圧変化量の検出を良化させ、故障判定の誤判定を良好に防止可能となる。

具体的には、図５に示すように、エンジン回転速度Ｎeが大きくなるにつれてＥＧＲ弁２４の開度を増大させるように目標開度を設定し、当該目標開度に向けてＥＧＲ弁２４を開弁させる。これにより、図４に示すように通常においてインマニ圧変化量ΔＰを大きく略一定に保持することができ、故障判定を精確に実施することが可能となる。
ステップＳ２２では、ＥＧＲ弁２４を目標開度に向けて開弁させた後、吸気圧センサ３４からの情報に基づき、改めてインマニ圧Ｐ2を計測する。

また、これと同時に、ステップＳ２４において、上記同様に図３のマップから現時点でのエンジン回転速度Ｎe2に応じた基準インマニ圧Ｐ(Ne2）を読み出す。
このようにして、ＥＧＲ弁２４を開弁する前後のインマニ圧Ｐ1、Ｐ2が計測され、各時点での基準インマニ圧Ｐ(Ne1）、Ｐ(Ne2）が求められたら、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、次式(1)に基づきインマニ圧変化量ΔＰを算出する。

ΔＰ＝（Ｐ2−Ｐ1）−｛Ｐ(Ne2）−Ｐ(Ne1）｝ …(1)
ここに、（Ｐ2−Ｐ1）はＥＧＲ弁２４を開弁させたことによる実際のインマニ圧の変化分を示し、｛Ｐ(Ne2）−Ｐ(Ne1）｝はインマニ圧Ｐ1、Ｐ2の測定期間内において変化した基準インマニ圧Ｐ(Ne）の変化分を示している。
即ち、ここでは、実際のインマニ圧の変化分からエンジン回転速度Ｎeに応じて自然に変化するインマニ圧の自然変化分を差し引くように補正し、ＥＧＲ弁２４を開弁したことに起因するインマニ圧の変化分を精確に求めるようにしており、これにより精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。

一方、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上でインマニ負圧緩和制御を実施していると判定された場合には、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、上記同様、吸気圧センサ３４からの情報に基づき、現時点でのインマニ圧Ｐ1を計測する。

また、これと同時に、ステップＳ３２において、緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne1）を読み出す。詳しくは、ＥＣＵ３０には、図６に示すような、燃料カット時においてＥＧＲ弁２４を開弁させずインマニ負圧緩和制御を実施する場合の緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）（第２基準吸気圧）が上記図３と同様にエンジン回転速度Ｎeに応じて予め実験等により設定されマップとして記憶されており、ここでは、現時点でのエンジン回転速度Ｎe1に応じた緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne1）を当該図６のマップから読み出す。

インマニ負圧緩和制御は、上述したように、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上のときにインマニ圧がオイル上がりの発生する所定負圧を上回らないように（所定圧力を下回らないように）ＥＴＶ１０の開度を開弁側に制御するようなものである。従って、当該図６のマップに示すように、緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）は所定負圧を上回らないよう（所定圧力を下回らないよう）略一定に保持され、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0以上の領域であってもオイル上がりが発生することはない。

ステップＳ３４では、上記同様、図５に示すように、エンジン回転速度Ｎeが大きくなるにつれてＥＧＲ弁２４の開度を増大させるように目標開度を設定し、当該目標開度に向けてＥＧＲ弁２４を開弁させる。これにより、図４に示すように通常においてインマニ圧変化量ΔＰを大きく略一定に保持することができ、故障判定を精確に実施することが可能となる。

ステップＳ３６では、上記同様、ＥＧＲ弁２４を目標開度に向けて開弁させた後、吸気圧センサ３４からの情報に基づき、改めてインマニ圧Ｐ2を計測する。
また、これと同時に、ステップＳ３８において、上記同様に図６のマップから現時点でのエンジン回転速度Ｎe2に応じた緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne2）を読み出す。
このようにして、ＥＧＲ弁２４を開弁する前後のインマニ圧Ｐ1、Ｐ2が計測され、各時点での緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne1）、ＰL(Ne2）が求められたら、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、次式(2)に基づきインマニ圧変化量ΔＰを算出する。
ΔＰ＝（Ｐ2−Ｐ1）−｛ＰL(Ne2）−ＰL(Ne1）｝ …(2)
ここに、上記式(1)の場合と同様、（Ｐ2−Ｐ1）はＥＧＲ弁２４を開弁させたことによる実際のインマニ圧の変化分を示し、｛ＰL(Ne2）−ＰL(Ne1）｝はインマニ圧Ｐ1、Ｐ2の測定期間内において変化した緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）の変化分を示している。

これにより、インマニ負圧緩和制御が行われる場合であっても、実際のインマニ圧の変化分からエンジン回転速度Ｎeに応じて自然に変化するインマニ圧の自然変化分を差し引くように補正し、ＥＧＲ弁２４を開弁したことに起因するインマニ圧の変化分を精確に求め、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。
以上のようにして、ステップＳ２６またはステップＳ４０においてインマニ圧変化量ΔＰが算出されたら、次にステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、インマニ負圧緩和制御の切換中であるか否かを判別する。ここでは、例えばエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0を跨いだか否かで検出する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でインマニ負圧緩和制御の切換中であると判定された場合には、インマニ負圧緩和制御が終了した過渡状態であってＥＴＶ１０の開度が大きく変化する状況と判断できる。このように、ＥＴＶ１０の開度が大きく変化するとインマニ圧は不安定になることから、この場合には、以降故障判定を行うことなく中止し、ステップＳ１０に戻るようにする。これにより、故障判定の誤判定を防止でき、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。一方、判別結果が偽（Ｎｏ）でインマニ負圧緩和制御の切換中ではないと判定された場合には、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６では、ＥＴＶ１０の開度変化量Δθが所定量θaより小さいか否かを判別する。即ち、ここでは、ＥＴＶ１０が何らかの要因で大きく変化したか否かを判別する。
インマニ負圧緩和制御が実施されておらずＥＴＶ１０の開度が単に制限されているだけの場合には、本来的にＥＴＶ１０の開度θは変化しないはずであることから、次式(3)に基づきＥＴＶ１０の開度変化量Δθを算出し、所定量θaより小さいか否かの判別を行う。

Δθ＝θmax−θmin …(3)
ここに、θmaxはステップＳ１６においてインマニ圧Ｐ1の計測を開始してから現在までにＴＰＳ１２により検出されたＥＴＶ１０の最大開度であり、θminは最小開度である。
一方、インマニ負圧緩和制御が実施されている場合には、本来的にＥＴＶ１０の開度を開弁側に制御するため、ＥＴＶ１０の開度θは当然に大きく変化する場合があり、上記式(3)では対応できない。従って、インマニ負圧緩和制御が実施されている場合には、次式(4)に基づきＥＴＶ１０の開度変化量Δθを算出し、所定量θaより小さいか否かの判別を行う。

Δθ＝｛θ−θs(Ne)｝max−｛θ−θs(Ne)｝min …(4)
ここに、θs(Ne)はインマニ負圧緩和制御によりエンジン回転速度Ｎeに応じて変化するＥＴＶ１０の基準開度である。なお、この基準開度θs(Ne)は、上記緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）に対応した値である。そして、｛θ−θs(Ne)｝maxはステップＳ３０においてインマニ圧Ｐ1の計測を開始してから現在までにＴＰＳ１２により検出された開度θとこれに対応する基準開度θs(Ne)との差の最大値であり、｛θ−θs(Ne)｝minはＴＰＳ１２により検出された開度θとこれに対応する基準開度θs(Ne)との差の最小値である。

つまり、図７を参照すると、減少するエンジン回転速度Ｎeとインマニ負圧緩和制御時のＥＴＶ１０の開度θとの関係が示されているが、インマニ負圧緩和制御が実施されている場合には｛θ−θs(Ne)｝maxと｛θ−θs(Ne)｝minとの差がＥＴＶ１０の開度変化量Δθに相当するのであり、ＴＰＳ１２により検出された開度θ自体の変化幅に拘わらず、｛θ−θs(Ne)｝maxと｛θ−θs(Ne)｝minとの差（Δθ）が所定量θaより小さいか否か判別する。

ステップＳ４６の判別結果が偽（Ｎｏ）でＥＴＶ１０の開度変化量Δθが所定量θa以上である場合には、やはりインマニ圧は不安定になることから、故障判定を行うことなく中止し、ステップＳ１０に戻るようにする。インマニ負圧緩和制御が実施されている場合について言えば、図７に示すように｛θ−θs(Ne)｝maxと｛θ−θs(Ne)｝minとの差（Δθ）が所定量θa以上（一点鎖線）の場合がこれに相当する。これにより、故障判定の誤判定を防止でき、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。

一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＥＴＶ１０の開度変化量Δθが所定量θaより小さい場合には、故障判定を中止することなくステップＳ４８に進む。インマニ負圧緩和制御が実施されている場合について言えば、図７に示すように｛θ−θs(Ne)｝maxと｛θ−θs(Ne)｝minとの差（Δθ）が所定量θaより小（破線）の場合がこれに相当する。これにより、ＥＧＲ装置の故障診断の機会の低下を極力防止するようにでき、ＥＧＲ装置の故障診断を高頻度で十分に実施可能である。

ステップＳ４８では、上記ステップＳ２６またはステップＳ４０において求めたインマニ圧変化量ΔＰが故障判定の判定閾値Ｐ0より小さいか否かを判別する。ここに、判定閾値Ｐ0は上記図４にも示すように、値０に近い値である。判別結果が偽（Ｎｏ）でインマニ圧変化量ΔＰが判定閾値Ｐ0以上である場合には、ステップＳ５０においてカウンタＮmを値０にリセットした後、ステップＳ５２においてＥＧＲ装置は正常と判定する。一方判別結果が真（Ｙｅｓ）でインマニ圧変化量ΔＰが判定閾値Ｐ0より小さいと判定された場合、即ちインマニ圧が殆ど変化しない場合には、ステップＳ５４に進み、カウンタＮmのカウントアップを行い、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、カウンタＮmが値３になったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）でカウンタＮmが値１または値２である場合には、上記ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１２乃至ステップＳ５４を繰り返し実行する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でカウンタＮmが値３と判定された場合には、ステップＳ５８に進み、ＥＧＲ装置は故障と判定する。

つまり、ステップＳ４８の判別により、インマニ圧変化量ΔＰが連続して３回に亘り判定閾値Ｐ0よりも小さいと判定された場合に限りＥＧＲ装置が故障していると判定し、それ以外の場合には、ノイズ等の何らかの理由で偶々インマニ圧変化量ΔＰが判定閾値Ｐ0よりも小さくなったと判断し、故障診断を繰り返す。これにより、故障判定の誤判定を防止でき、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。

このようにして、当該制御ルーチンは、燃料カットが実施されている間、所定の周期で定期的にＥＧＲ装置の故障診断を実施する。
ここで、図８を参照すると、上記制御ルーチンに基づきＥＧＲ装置の故障診断を実施した場合の実施結果の一例がタイムチャートで示されている。
通常、燃料カットが実施されるときには、エンジン回転速度Ｎeは所定回転速度Ｎe0以上であることが多く、同図に示すように、燃料カットが開始（ＯＮ）されると、同時にインマニ負圧緩和制御が開始（ＯＮ）され、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0にまで低下するとインマニ負圧緩和制御が終了（ＯＦＦ）される。

この場合には、先ず燃料カットが開始されると、上述したようにステップＳ３０乃至ステップＳ４０が実行され、ＥＧＲ弁２４が目標開度に向けて開弁され、インマニ圧Ｐ1、Ｐ2が計測されるとともに各時点での緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne1）、ＰL(Ne2）が図６のマップから読み出され、上記式(2)に基づいてインマニ圧変化量ΔＰが算出されてＥＧＲ装置の故障診断が実施（ＯＮ）される。そして、エンジン回転速度Ｎeが所定回転速度Ｎe0にまで低下してインマニ負圧緩和制御が終了されると、一旦故障判定が中止され、以降は、ＥＧＲ弁２４が目標開度に向けて開弁され、インマニ圧Ｐ1、Ｐ2が計測されるとともに各時点での基準インマニ圧Ｐ(Ne1）、Ｐ(Ne2）が図３のマップから読み出され、上記式(1)に基づいてインマニ圧変化量ΔＰが算出されてＥＧＲ装置の故障診断が実施（ＯＮ）される。

このように、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムでは、燃料カット時にインマニ負圧緩和制御が実施されない場合には、図３のマップから通常の基準インマニ圧Ｐ(Ne）を読み出してインマニ圧の自然変化分を求め、当該自然変化分を補正したインマニ圧変化量ΔＰに基づきＥＧＲ装置の故障判定を行い、インマニ負圧緩和制御が実施される場合には、マップを切り換え図６のマップから緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）を読み出してインマニ圧の自然変化分を求め、当該自然変化分を補正したインマニ圧変化量ΔＰに基づき故障判定を行うようにしている。

従って、ＥＧＲ装置の故障診断を精度よく精確に実施することができるとともに、インマニ負圧緩和制御の実施如何に拘わらず、即ちエンジン回転速度Ｎeに拘わらず低速域から高速域まで広い範囲でＥＧＲ装置の故障診断を高頻度で十分に実施できる。
また、ＥＧＲ装置の故障診断を行う際、エンジン回転速度Ｎeに応じてＥＧＲ弁２４の目標開度を設定し、当該目標開度に向けてＥＧＲ弁２４を開弁させるようにするので、通常におけるインマニ圧変化量ΔＰを大きく略一定に保持してインマニ圧変化量の検出を良化させるようにでき、故障判定を誤判定なく精確に実施することができる。

また、ＥＧＲ装置の故障診断を行う際、インマニ負圧緩和制御が実施されているときには、｛θ−θs(Ne)｝maxと｛θ−θs(Ne)｝minとの差（Δθ）が所定量θa以上（図７中の一点鎖線）となるインマニ圧が不安定になる状況下では故障判定を中止し、差（Δθ）が所定量θaより小（破線）の場合には故障判定を中止しないので、故障判定の誤判定を防止しつつ、ＥＧＲ装置の故障診断の機会の低下を極力防止することができ、ＥＧＲ装置の故障診断を高頻度にして精度よく実施することができる。

また、インマニ負圧緩和制御が開始されたか或いは終了した過渡状態であってＥＴＶ１０の開度が大きく変化してインマニ圧が不安定になる状況下では故障判定を中止するので、故障判定の誤判定を防止でき、精度よくＥＧＲ装置の故障診断を行うことが可能である。
このように、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムによれば、ＥＧＲ装置の診断精度を高く維持することができ、ＯＢＤ（On Board Diagnosis)の要請にも十分に対応可能である。

以上で本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムの実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、インマニ負圧緩和制御においてＥＴＶ１０の開度制限を緩和するようにしているが、アイドルスピードコントローラの作動を制御するようにしてインマニ圧を調整するようにしてもよい。この場合、ステップＳ４６におけるＥＴＶ１０の開度変化量Δθや所定量θaについては、アイドルスピードコントローラの作動変化量に置き換えればよい。

車両に搭載された本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムの構成図である。 本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ装置故障診断の制御ルーチンを示すフローチャートである。 インマニ負圧緩和制御を実施しない場合の基準インマニ圧Ｐ(Ne）のマップである。 ＥＧＲ弁の開度に応じたエンジン回転速度Ｎeとインマニ圧変化量ΔＰとの関係を示す図である。 エンジン回転速度ＮeとＥＧＲ弁の目標開度との関係を示す図である。 インマニ負圧緩和制御を実施する場合の緩和制御用の基準インマニ圧ＰL(Ne）のマップである。 減少するエンジン回転速度Ｎeとインマニ負圧緩和制御時のＥＴＶの開度θとの関係を示す図である。 図２の制御ルーチンに基づくＥＧＲ装置の故障診断の実施結果の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
６ 吸気マニホールド
１０ ＥＴＶ（吸気量調節弁）
１２ ＴＰＳ（吸気量調節弁開度検出手段）
１８ 排気マニホールド
２２ ＥＧＲ通路
２４ ＥＧＲ弁
３０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３２ 回転速度センサ（機関回転速度検出手段）
３４ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられ、開度変更により気筒内へ導入する吸入空気量を調節する吸気量調節弁と、
   内燃機関の排気通路と前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路とを連通し排気の一部をＥＧＲガスとして前記気筒内に還流させるＥＧＲ通路、及び、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁を有するＥＧＲ装置と、
   前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
   内燃機関が減速運転状態にあるとき、前記吸気量調節弁の開度を所定開度に制限し、前記気筒内への燃料供給を停止する燃料カット手段と、
   内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
   前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、前記吸気量調節弁よりも吸気下流側の吸気通路の吸気圧が所定圧力より小さくならないよう、前記機関回転速度検出手段により検出される内燃機関の回転速度に応じて、前記吸気量調節弁の開度制限を緩和すべく制御する緩和制御手段と、
   前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度が所定開度に制限されるとき、ＥＧＲガスを還流させるよう前記ＥＧＲ装置を作動させ、前記吸気圧検出手段により検出される該ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化と、前記緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて設定された基準吸気圧とに基づき、前記ＥＧＲ装置の故障を前記緩和制御手段の非作動時及び作動時のそれぞれに応じて診断するＥＧＲ故障診断手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
2. 前記ＥＧＲ故障診断手段は、
   前記緩和制御手段の非作動時の基準吸気圧として、前記燃料カット手段により前記吸気量調節弁の開度を所定開度に制限し且つ前記ＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する第１基準吸気圧を用いるとともに、前記緩和制御手段の作動時の基準吸気圧として、前記緩和制御手段により前記吸気量調節弁の開度制限を緩和し且つ前記ＥＧＲ装置を作動させないときに内燃機関の回転速度に応じて変化する前記吸気量調節弁の基準開度に対応した第２基準吸気圧を用い、
   前記緩和制御手段の非作動時には、前記ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた前記第１基準吸気圧の変化分で補正する一方、前記緩和制御手段の作動時には、前記ＥＧＲ装置の作動前と作動後での吸気圧の変化量をこの間の内燃機関の回転速度の変化に応じた前記第２基準吸気圧の変化分で補正する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
3. 前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記ＥＧＲ装置を作動させる際、内燃機関の回転速度に応じて前記ＥＧＲ制御弁の目標開度を変化させることを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
4. 前記吸気量調節弁の実開度を検出する吸気量調節弁開度検出手段をさらに有し、
   前記ＥＧＲ故障診断手段は、
   前記緩和制御手段の非作動時には、前記吸気量調節弁開度検出手段により検出される前記吸気量調節弁の実開度が所定量以上変化すると前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止し、
   前記緩和制御手段の作動時には、前記吸気量調節弁開度検出手段により検出される前記吸気量調節弁の実開度と対応する前記基準開度との差が所定量以上変化すると前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止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内燃機関のＥＧＲシステム。
5. 前記ＥＧＲ故障診断手段は、前記緩和制御手段の非作動時と作動時とが切り換わるとき、前記ＥＧＲ装置の故障判定を中止することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲシステム。

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