特許 6784579 故障診断装置および故障診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6784579

(24)【登録日】2020年10月27日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】故障診断装置および故障診断方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/49 20160101AFI20201102BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20201102BHJP

   F02M 26/47 20160101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   F02M26/49 321

   F02D21/08 Z

   F02M26/47 C

   F02M26/49 301

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-233231(P2016-233231)

(22)【出願日】2016年11月30日

(65)【公開番号】特開2018-91179(P2018-91179A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年10月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(73)【特許権者】

【識別番号】391008559

【氏名又は名称】株式会社トランストロン

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】塙 哲史

(72)【発明者】

【氏名】藤江 英和

(72)【発明者】

【氏名】伊海 佳昭

(72)【発明者】

【氏名】出川 拓真

【審査官】 小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２０３９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７７９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０４４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３７９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｆ０２Ｍ ２６／４７

Ｆ０２Ｍ ２６／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気管から吸気管へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断装置であって、
実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出する計算部と、
前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、
前記第２流量は、
前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、
前記有効開口面積は、
前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積であり、
前記診断部は、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かの診断を行わず、
前記診断不実行条件は、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記ＥＧＲガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記ＥＧＲバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である、
故障診断装置。

【請求項2】

前記計算部は、下記計算式（１）に基づいて、前記第２流量を算出する、
請求項１に記載の故障診断装置。

【数1】

ｍ：前記第２流量
Ａ：前記有効開口面積
ｐ_２：前記ＥＧＲバルブの下流の圧力
ｐ_３：前記ＥＧＲバルブの上流の圧力
Ｔ_３：前記ＥＧＲバルブの上流の温度
κ：前記比熱比
ｔ：時間

【請求項3】

吸気管と排気管とを接続するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断方法であって、
実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出し、
前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断し、
前記第２流量は、
前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、
前記有効開口面積は、
前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積であり、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かの診断を行わず、
前記診断不実行条件は、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記ＥＧＲガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記ＥＧＲバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である、
故障診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断装置および故障診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ディーゼルエンジンには、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減させるために、排気ガスの一部を排気管から吸気管へ導入するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）管が搭載されている。ＥＧＲ管にはＥＧＲバルブが設けられており、このＥＧＲバルブの開度が制御されることにより、吸気管へ導入されるＥＧＲガスの流量が調整される。

【0003】

例えば、特許文献１には、ＥＧＲバルブの故障を診断する装置が開示されている。この装置は、実際にＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量と、ベルヌーイの定理に基づく計算式により算出されたＥＧＲガスの推定流量との乖離に基づいて、ＥＧＲバルブの故障を診断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−３７９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の計算式では流量の推定精度が不十分であるため、高精度の故障診断を行えないおそれがある。

【0006】

本発明の目的は、ＥＧＲバルブの故障の診断を精度良く行うことができる故障診断装置および故障診断方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の故障診断装置は、排気管から吸気管へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断装置であって、実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出する計算部と、前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、前記第２流量は、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積であり、前記診断部は、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記ＥＧＲガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記ＥＧＲバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である。

【0008】

本発明の故障診断方法は、吸気管と排気管とを接続するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断方法であって、実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出し、前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断し、前記第２流量は、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積であり、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記ＥＧＲガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記ＥＧＲバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ＥＧＲバルブの故障の診断を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１、２に係る故障診断装置およびエンジンの構成例を示す図

【図2】本発明の実施の形態１に係る故障診断装置の動作例を示す図

【図3】本発明の実施の形態２に係る診断不実行条件の一例を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態に係る故障診断装置およびエンジンの構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る故障診断装置１およびエンジン２の構成例を示す図である。

【0013】

まず、エンジン２について説明する。

【0014】

エンジン２は、４つの気筒３を有するディーゼルエンジンである。なお、エンジン２は、４気筒以外の多気筒エンジンでもよいし、単気筒エンジンでもよい。

【0015】

インジェクタ（燃料噴射弁ともいう）４は、各気筒３に対応して設けられており、コモンレール５から供給される燃料を各気筒３の燃焼室内に噴射する。

【0016】

エアフィルタ６には、吸気管７の上流端が接続されている。吸気管７の下流端は、ターボチャージャ８のコンプレッサ９の入口に接続されている。コンプレッサ９の出口には、高圧側吸気管１１が接続されている。高圧側吸気管１１は、ＥＧＲ管１５の下流端と接続されている。また、高圧側吸気管１１は、吸気マニホールド１２に接続されている。

【0017】

このような構成により、エアフィルタ６から取り込まれた大気からの空気（以下、吸入空気という）は、吸気管７を経て、コンプレッサ９より圧縮され、高圧の吸入空気となる。そして、コンプレッサ９から高圧側吸気管１１へ流入した吸入空気は、ＥＧＲ管１５からのＥＧＲガスと混合する。この混合気を以下「作動ガス」という。作動ガスは、吸気マニホールド１２を経て各気筒３の燃焼室へ流入する。

【0018】

排気マニホールド１３には、高圧側排気管１４が接続されている。高圧側吸気管１４には、ＥＧＲ管１５が接続されている。ＥＧＲ管１５には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１６と、高圧側吸気管１１へ流入するＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲバルブ１７とが設けられている。なお、本実施の形態において、「流量」は、質量流量を意味するものとする。

【0019】

また、高圧側排気管１４には、ターボチャージャ８のタービン１０の入口が接続されている。タービン１０の出口には、排気管１８が接続されている。排気管１８には、排気ガス浄化装置１９が設置されている。

【0020】

このような構成により、各気筒３の燃焼室からの排気ガスは、排気マニホールド１３から高圧側排気管１４へ流入する。この排気ガスの一部（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲ管１５を介して高圧側吸気管１１へ流入する。一方、タービン１０へ流入した排気ガスは、排気管１８を経て、排気ガス浄化装置１９へ流入する。排気ガス浄化装置１９にて浄化された排気ガスは、車両外へ排出される。

【0021】

吸気管７には、吸入空気の流量を検知するエアフローセンサ２０が設けられている。また、高圧側吸気管１１には、作動ガスの圧力を検知する圧力センサ２１と、作動ガスの温度を検知する温度センサ２２とが設けられている。圧力センサ２１により検知される圧力は、「ＥＧＲバルブ１７の下流の圧力」に相当する。

【0022】

なお、エアフローセンサ２０、圧力センサ２１、および温度センサ２２の設置場所は図１に示す設置場所に限定されない。例えば、エアフローセンサ２０、圧力センサ２１、および温度センサ２２は、吸気マニホールド１２に設けられてもよい。

【0023】

ＥＧＲ管１５には、ＥＧＲバルブ１７の上流を流れるＥＧＲガスの圧力を検知する圧力センサ２３と、ＥＧＲバルブ１７の上流を流れるＥＧＲガスの温度を検知する温度センサ２４とが設けられている。圧力センサ２３により検知される圧力は、「ＥＧＲバルブ１７の上流の圧力」に相当する。温度センサ２４により検知される温度は、「ＥＧＲバルブ１７の上流の温度」に相当する。

【0024】

エアフローセンサ２０、圧力センサ２１、２３、および、温度センサ２２、２４の各検知結果は、故障診断装置１へ出力される。

【0025】

以上、エンジン２について説明した。

【0026】

次に、故障診断装置１について説明する。

【0027】

故障診断装置１は、計算部１００および診断部１０１を有する。故障診断装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および、入出力ポートを有する。計算部１００および診断部１０１の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

【0028】

計算部１００は、エアフローセンサ２０、圧力センサ２１、および温度センサ２２の各検知結果等に基づいて、実際にＥＧＲ管１５を流れるＥＧＲガスの流量（以下、第１流量という）を算出する。この算出処理の具体例については後述する。

【0029】

また、計算部１００は、圧力センサ２１、圧力センサ２３、および温度センサ２４の各検知結果等に基づいて、ＥＧＲ管１５を流れると推定されるＥＧＲガスの流量（以下、第２流量という）を算出する。この算出処理の具体例については後述する。

【0030】

また、計算部１００は、第１流量と第２流量との差を算出する。

【0031】

診断部１０１は、第１流量と第２流量との差（以下、流量差という）が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、例えば、所定の法規に定められた規定値でもよいし、その規定値に基づいて製造メーカ等が設定した値でもよい。

【0032】

診断部１０１は、流量差が閾値以上である場合、ＥＧＲバルブ１７が故障していると診断する。一方、診断部１０１は、流量差が閾値未満である場合、ＥＧＲバルブ１７が故障していないと診断する。

【0033】

なお、診断部１０１は、ＥＧＲバルブ１７が故障していると診断した場合、その旨をユーザ（例えば、車両の乗員）に知らせるように所定装置（例えば、ランプ、ディスプレイ、スピーカ等）を制御してもよい。

【0034】

以上、故障診断装置１およびエンジン２の構成について説明した。

【0035】

次に、本発明の実施の形態に係る故障診断装置１の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る故障診断装置１の動作例を示す図である。

【0036】

まず、計算部１００は、第１流量を算出する（ステップＳ１０１）。

【0037】

例えば、まず、計算部１００は、状態方程式Ｐ×Ｖ＝Ｇｗｇ×Ｒ×Ｔを用いて、作動ガスの流量Ｇｗｇを算出する。この状態方程式において、Ｐは作動ガスの圧力（圧力センサ２１の検知結果）、Ｖはエンジン回転数とエンジン２の排気量との乗算値に基づく値、Ｒは気体定数、Ｔは作動ガスの温度（温度センサ２２の検知結果）である。

【0038】

次に、計算部１００は、作動ガスの流量Ｇｗｇから、エアフローセンサ２０により検知された吸入空気の流量を減算する。この結果、第１流量が算出される。

【0039】

次に、計算部１００は、第２流量を算出する（ステップＳ１０２）。

【0040】

例えば、計算部１００は、下記計算式（１）に基づいて、第２流量ｍを算出する。計算式（１）において、Ａは有効開口面積であり、ｐ_２はＥＧＲバルブ１７の下流の圧力（圧力センサ２１の検知結果）であり、ｐ_３はＥＧＲバルブ１７の上流の圧力（圧力センサ２３の検知結果）であり、Ｔ_３はＥＧＲバルブ１７の上流の温度（温度センサ２４の検知結果）であり、κは予め設定された比熱比であり、ｔは時間である。有効開口面積は、ＥＧＲバルブ１７に対する開度指令値（換言すれば、ＥＧＲバルブ１７の開度）と、ＥＧＲバルブ１７の上流の圧力とＥＧＲバルブ１７の下流の圧力との差圧または圧力比とに対応するＥＧＲバルブ１７の開口面積である。

【0041】

【数1】

【0042】

次に、計算部１００は、第１流量と第２流量に基づいて、流量差を算出する（ステップＳ１０３）。

【0043】

次に、診断部１０１は、算出された流量差が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

【0044】

流量差が閾値以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、診断部１０１は、ＥＧＲバルブ１７が故障していると判定する（ステップＳ１０５）。

【0045】

一方、流量差が閾値以上ではない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、診断部１０１は、ＥＧＲバルブ１７が故障していないと判定する（ステップＳ１０６）。

【0046】

以上、故障診断装置１の動作について説明した。

【0047】

本実施の形態の故障診断装置１は、ＥＧＲバルブ１７に対する開度指令値（ＥＧＲバルブ１７の開度）と、ＥＧＲバルブ１７の上流の圧力とＥＧＲバルブ１７の下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する有効開口面積を用いて、第２流量を算出する。これに対して、例えば特許文献１では、開度指令位置のみに対応する開口面積（以下、幾何学的な開口面積という）を用いて第２流量を算出している。しかしながら、ＥＧＲバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧または圧力比に応じて、実際にＥＧＲガスが流れる面積（有効開口面積）は変化することが知られている。そのため、幾何学的な開口面積を用いて算出される第２流量は、精度を欠くおそれがある。本実施の形態の故障診断装置１は、有効開口面積を用いて第２流量を算出するため、第２流量を高精度に算出できる。従って、故障診断装置１は、ＥＧＲバルブの故障の診断を精度良く行うことができる。

【0048】

＜実施の形態２＞
上記計算式（１）により算出される第２流量は、ＥＧＲバルブ１７の開度（以下、バルブ開度という）、および、ＥＧＲバルブ１７の上流の圧力とＥＧＲバルブ１７の下流の圧力との差圧または圧力比（以下、単に、差圧または圧力比という）に応じて、推定精度にばらつきが生じることがある。

【0049】

そこで、本実施の形態では、第２流量の推定精度にばらつきが生じうる、バルブ開度と、差圧または圧力比とを、診断不実行条件として予め設定しておき、診断実行前のバルブ開度と、差圧または圧力比とが診断不実行条件に該当する場合には、故障の診断を行わないようにする。

【0050】

以下、具体例について説明する。なお、本実施の形態の故障診断装置１およびエンジン２の構成は、実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略し、以下では、故障診断装置１の動作について説明する。また、以下では、差圧を例に挙げて説明するが、圧力比であってもよい。

【0051】

例えば、製造メーカ等は、故障診断装置１に定常運転試験データを入力する。この定常運転試験データには、予め計測されたバルブ開度および差圧毎のＥＧＲガスの流量を示すデータが含まれる。

【0052】

次に、故障診断装置１の計算部１００は、定常運転試験データに含まれるＥＧＲガスの流量を正規化し、標準偏差を算出する。

【0053】

ここで、算出された標準偏差がバルブ開度および差圧毎にプロットされた例を図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。

【0054】

次に、計算部１００は、複数の標準偏差のうち、予め設定された所定値（例えば、０．５）以上の標準偏差を特定する。所定値以上の標準偏差は、例えば、図３（ａ）の楕円Ｘに囲まれた標準偏差である。

【0055】

次に、計算部１００は、所定値以上の標準偏差に対応するバルブ開度および差圧を、診断不実行条件に決定する。診断不実行条件に決定されたバルブ開度および差圧は、例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）の領域Ｙに該当するバルブ開度および差圧である。このバルブ開度および差圧は、それらに基づいて第２流量が算出された場合にその第２流量の推定精度にばらつきが生じうるバルブ開度および差圧ということができる。

【0056】

例えば、診断不実行条件は、バルブ開度が１０％未満である場合、または、バルブ開度が１０％以上３０％未満かつ差圧が２０％以上４０％未満である場合のいずれかに該当する、という内容となる。

【0057】

次に、計算部１００は、診断不実行条件を示す情報（以下、条件情報という）を所定の記憶装置に記憶させる。この記憶装置は、故障診断装置１の診断部１０１がアクセス可能な装置であり、故障診断装置１の内部に設けられてもよいし、故障診断装置１の外部に設けられてもよい。

【0058】

そして、診断部１０１は、例えば、図２に示したステップＳ１０４の判定処理を行う前に、記憶装置から条件情報を読み出し、現在のバルブ開度および差圧が、条件情報に示される診断不実行条件に該当するか否かを判定する。

【0059】

現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当しない場合、診断部１０１は、ステップＳ１０４以降の処理を行う。一方、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当する場合、診断部１０１は、ステップＳ１０４以降の処理を行わない。

【0060】

なお、診断部１０１は、図２に示したステップＳ１０１の処理の実行前に、記憶装置から条件情報を読み出し、現在のバルブ開度および差圧が、条件情報に示される診断不実行条件に該当するか否かを判定してもよい。そして、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当しない場合、ステップＳ１０１以降の処理が行われるようにし、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当する場合、ステップＳ１０１以降の処理が行われないようにしてもよい。

【0061】

また、上記説明では、故障診断装置１が診断不実行条件を決定する場合を例に挙げて説明したが、診断不実行条件は、故障診断装置１以外のコンピュータにより決定されてもよい。

【0062】

詳述したように、本実施の形態の故障診断装置１は、診断実行前のバルブ開度と差圧とが診断不実行条件（第２流量の推定精度にばらつきが生じうるバルブ開度および差圧）に該当する場合には、ＥＧＲバルブ１７の故障の診断を行わないようにするため、故障の診断の精度をさらに向上させることができる。

【0063】

以上、本発明の実施の形態１、２について説明したが、本発明は、実施の形態１、２に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

【0064】

例えば、実施の形態１、２では、エンジン２がターボチャージャ８を備える場合を例に挙げて説明したが、エンジン２は、ターボチャージャ８を備えなくてもよい。

【0065】

＜本開示のまとめ＞
本発明の故障診断装置は、排気管から吸気管へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断装置であって、実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出する計算部と、前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、前記第２流量は、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積である。

【0066】

なお、上記故障診断装置において、前記計算部は、下記計算式（１）に基づいて、前記第２流量を算出してもよい。

【数2】

ｍ：前記第２流量
Ａ：前記有効開口面積
ｐ_２：前記ＥＧＲバルブの下流の圧力
ｐ_３：前記ＥＧＲバルブの上流の圧力
Ｔ_３：前記ＥＧＲバルブの上流の温度
κ：前記比熱比
ｔ：時間

【0067】

また、上記故障診断装置において、前記診断部は、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記ＥＧＲバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記ＥＧＲガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記ＥＧＲバルブの開度および前記差圧または前記圧力比であってもよい。

【0068】

本発明の故障診断方法は、吸気管と排気管とを接続するＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断方法であって、実際に前記ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量である第１流量と、前記ＥＧＲ管を流れると推定されるＥＧＲガスの流量である第２流量とを算出し、前記第１流量と前記第２流量との差に基づいて、前記ＥＧＲバルブが故障しているか否かを診断し、前記第２流量は、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの下流の圧力と、前記ＥＧＲバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記ＥＧＲバルブに対する開度指令値と、前記ＥＧＲバルブの上流の圧力と前記ＥＧＲバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記ＥＧＲバルブの開口面積である。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、ＥＧＲバルブの故障を診断する故障診断装置および故障診断方法に適用できる。

【符号の説明】

【0070】

１ 故障診断装置
２ エンジン
３ 気筒
４ インジェクタ
５ コモンレール
６ エアフィルタ
７ 吸気管
８ ターボチャージャ
９ コンプレッサ
１０ タービン
１１ 高圧側吸気管
１２ 吸気マニホールド
１３ 排気マニホールド
１４ 高圧側排気管
１５ ＥＧＲ管
１６ ＥＧＲクーラ
１７ ＥＧＲバルブ
１８ 排気管
１９ 排気ガス浄化装置
２０ エアフローセンサ
２１、２３ 圧力センサ
２２、２４ 温度センサ
１００ 計算部
１０１ 診断部

【図1】

【図2】

【図3】