JP5240059B2 - 排気還流装置の異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気還流装置の異常検出装置、特に、内燃機関の排気再循環のための排気還流装置の異常を検出する排気還流装置の異常検出装置に関する。

車両に搭載される内燃機関においては、排出ガス中の窒素酸化物(ＮＯｘ)の濃度低減あるいは燃費の向上を目的として、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に還流させて吸入空気中の酸素濃度を希薄化させる排気再循環（ＥＧＲ）のための排気還流装置が多用されている。例えば、近時のガソリンエンジンでは、燃焼温度の低下によって放熱損失等を抑えることに加えて、要求される出力値（要求される酸素量）に対するスロットル開度の増大によって吸気時の損失を低減させ、燃費を向上させている。

このような排気還流装置を装備する内燃機関においては、その運転状態に応じて排気ガスの吸気側への還流量や燃料噴射量をきめ細かく制御する必要から、その還流量を制御するＥＧＲバルブやその制御系の正確で安定した作動が要求される。そこで、従来、排気還流装置の異常発生時にその異常を迅速に検出する異常検出装置が設けられている。

従来のこの種の排気還流装置の異常検出装置としては、例えば排気還流ガス温度を検知するＥＧＲ温度センサの出力を、診断条件成立時点とその時点から一定時間を経過した現在とで比較し、その出力変化がわずかである状態が一定時間継続されたときに排気ガスが吸気系に還流されないクローズスティック（全閉固着）故障であると判定することで、外気温度の影響による誤診断なく排気還流系の異常を検出できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、一定のアイドル運転中にＥＧＲバルブを開いてその前後の機関圧縮圧力の変化から排気還流量の変化割合を算出し、その変化割合を正常判定値および異常判定値のそれぞれと比較して正常判定および異常判定の他に保留判定を行うようにし、その保留判定の回数に応じて正常判定値および異常判定値を変更したりＥＧＲバルブ開度を変更したりするようにしたもの、ＥＧＲバルブの作動が異常であると判定するための判定値を大気圧検出情報に基づいて補正するもの、あるいは、減速燃料カットが実行される場合に、その減速開始から所定のディレイ時間が経過したときに故障判定が開始されるものが、知られている（例えば、特許文献２、３、４参照）。

さらに、ＥＧＲ以外の異常を検出するものとして、空燃比がエンリッチゾーンから空燃比フィードバック制御ゾーンに移行してから所定時間が経過するまで浄化触媒の劣化判定を禁止するものや、水温や吸気温等が所定値以下の場合に圧力センサ系の氷結のおそれがあるため故障診断を実施しないようにしたものが知られている（例えば、特許文献５、６参照）。

特開平０５−０４４５８１号公報 特開平０９−１５８７８７号公報 特開平０９−３１７５１８号公報 特開２００８−２２３５１６号公報 特開平１０−２１２９３５号公報 特開平０６−０５８２１０号公報

しかしながら、上述のような従来の排気還流装置の異常検出装置にあっては、全閉固着時に誤って正常判定することを確実に防止するために特定の診断条件が成立する状態が十分に継続されたときに正常か異常かの判定を実行するものであったため、その判定に長い時間がかかり、異常検出処理の実行頻度が低くなってしまうという問題があった。

また、ＥＧＲガス温度（還流ガス温度）をエンジン冷却水温や吸気温と比較しながら正常か異常かを判定する場合、異常検出に要する時間が長くなるばかりか、安定した車両走行状態である必要から、検出頻度が非常に低くなっていた。例えば、図７に示すように、ＥＧＲバルブが開いた状態が継続される場合にＥＧＲガス温度が収束するときの温度を検出すれば、信頼度の高い異常判定が可能になるが、その場合、車両の定常走行中に例えば３０秒程度の時間が必要になり、ある程度高車速での走行中のような限られた運転状態に限られていた。

さらに、ＥＧＲガス温度をエンジン冷却水温や吸気温と比較する場合に、その水温や外気温が低くなると、誤判定となる可能性があり、加減速が多い一般道路上の走行時のようにＥＧＲバルブの開閉が繰り返される場合に、検出期間前の水温の低下や外気温度の低下が今回の異常検出処理に影響することで、異常判定の精度が低下していた。

加えて、異常検出のためのＥＧＲバルブの開度が小さいと、排気還流系へのデポジットの堆積等によってＥＧＲ流量が低下した場合に、ＥＧＲバルブが開いても十分な温度変化が検出されず、誤判定の可能性も高くなっていた。

また、一旦異常が検出された後に正常に戻り、正常判定が繰り返されるといった場合には、異常が検出されたことをドライバに警告出力するＭＩＬ（Malfunction Indicator Lamp）の点灯状態を解除するといったことが考えられるが、異常検出処理の実行頻度が低いためにそのような処理が困難になるという問題もあった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、異常検出処理の実行頻度を大幅に増加させることができる高検出精度の排気還流装置の異常検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る排気還流装置の異常検出装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の排気部と吸気部の間に介在する排気還流制御バルブを介して前記内燃機関の排気ガスの一部を前記吸気部側に還流させる排気還流装置に異常が発生したとき、前記排気還流制御バルブの作動状態と前記吸気部に還流する排気ガスの温度の変化とに基づいて前記異常を検出する排気還流装置の異常検出装置において、前記排気還流制御バルブが開弁状態であって前記吸気部に還流する排気ガスの温度が第１設定温度以上であるとき、前記排気還流装置が正常であると判定するための第１条件が成立するか否かを判定し、該第１条件が成立しないときには保留と判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記保留と判定されたことを保留履歴として記憶保持する保留履歴保持手段と、前記保留履歴保持手段に前記保留履歴が記憶保持され、かつ、前記排気還流制御バルブが閉弁状態から特定開度以上の開弁状態に切り替えられたとき、該切り替えの時点から予め定めた異常判定時間内に、前記排気還流装置が異常であるための第２条件が成立するか否かを判定する第２判定手段と、前記特定開度を標準大気圧と現在地の気圧との差に応じて補正する補正係数を更新可能に設定する補正係数設定手段と、前記補正係数設定手段により前記補正係数が更新されたことを更新履歴として記憶保持する更新履歴保持手段と、を備え、前記第２判定手段は、前記切り替えの時点から前記異常判定時間内に、前記吸気部に還流する排気ガスに予め設定された温度変化量を超える温度変化が生じないとき、前記第２条件が成立すると判定することを特徴とするものである。

この構成により、吸気部に還流する排気ガス（以下、単に還流ガスともいう）の温度が第１設定温度以上であれば、排気還流制御バルブが開弁状態となったときには第１判定手段による第１条件が成立する正常か第１条件が成立しない保留かの判定処理が実行されることになり、第１条件が成立しない保留判定の履歴が生じた後に、第２判定手段による第２条件が成立する異常か否かの判定処理が実行されることになる。したがって、第１判定手段により正常でない状態を検出できる判定が高頻度に実行されるとともに、正常判定に至らないことを示す保留判定の履歴が生じると、第２判定手段により第１条件以外の第２条件を基に迅速な異常判定がなされることで、高検出精度の異常検出が実行されることになる。

また、排気還流制御バルブの開弁直後の還流ガスの温度変化を基に異常判定がなされることになり、排気還流制御バルブの開弁継続による収束ガス温度を検出する場合のように還流ガスの温度を長時間モニタする必要がなくなり、異常検出頻度を十分に高めることができる。しかも、特定開度を正常判定処理時より大きい開度値（例えば正常判定時の開度値の３倍程度）に設定することで、デポジットの付着や堆積等によって還流ガスの還流量にある程度の低下が生じても、十分な温度変化を生じさせることができ、還流ガス温度の大きな変化が確実に得られるから、異常検出精度をも高めることができる。加えて、車両が高地に移動して気圧が低下したような場合でも、排気還流制御バルブが閉弁状態から開弁状態に切り替えられたときに、十分な還流ガス温度の変化が生じるような補正がなされることになり、誤った異常判定が未然に防止される。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、好ましくは、（２）前記第２判定手段は、前記排気還流制御バルブが前記閉弁状態から予め設定された制限時間内に前記特定開度以上の開弁状態に切り替えられたときにのみ、前記第２条件が成立するか否かを判定するものである。

この構成により、制限時間内の排気還流制御バルブの急な開弁によって還流ガスの温度変化が急峻で明確なものとなり、異常検出精度をも高めることができる。しかも、排気還流制御バルブが閉弁状態から制限時間内に特定開度以上の開弁状態に切り替えられる頻度が車両用内燃機関において高くなるように制限時間を設定すれば、還流ガス温度の急峻な変化が得られ、検出頻度を高めることができる。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（３）前記保留履歴保持手段は、前記第１判定手段により前記第１条件が成立するか否かの判定が実行される度に１回分の実行履歴データを記憶保持し、前記第２判定手段は、前記保留履歴保持手段により複数回分の前記実行履歴データが記憶保持されているときに、前記第２条件が成立するか否かを判定するのが好ましい。

この構成により、正常判定前の還流ガス温度の条件は成立するものの、正常判定には至らなかった保留判定の判定精度が高められ、その判定後に異常判定を実行することで、異常検出精度が高められる。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（４）前記第２判定手段は、前記吸気部に還流する排気ガスの温度が、前記第１設定温度より低い第２設定温度を超え、かつ、前記第１設定温度に達しない第２判定可能温度範囲内にあるときに、前記第２条件が成立するか否かを判定するのが好ましい。

この構成により、第１設定温度および第２設定温度を適宜設定し、通常運転域での的確な異常検出を行うことができる。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（５）前記第２判定手段は、前記異常判定時間を複数に分割した分割検出時間ごとに、前記吸気部に還流する排気ガスの温度を検出し、前記分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を積算して、前記異常判定時間内における前記排気ガスの温度変化量を算出するのが好ましい。

この構成により、還流ガス温度のノイズ的な変動の影響を排除することができることに加えて、異常判定時間の分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を絶対値で積算するようにすれば、総温度変化量を算出することができ、第２判定手段の判定精度を高めることができる。例えば、排気還流制御バルブが閉弁状態から開弁状態に切り替えられたときに排気還流量が少ないために還流ガス温度の変化に遅れが生じ、開弁直後に還流ガス温度が一時的に低下するといったことがあり得るが、そのような場合でも、その総温度変化量を精度良く把握できる。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（６）前記内燃機関が燃料カット状態から通常の燃料噴射状態に復帰したときの該復帰時点から予め設定された禁止時間内においては、前記第２判定手段は、前記第２条件が成立するか否かの判定を禁止するのが好ましい。

この構成により、燃料カット状態から通常の燃料噴射状態に復帰したときのように排気ガスおよび還流ガスの温度および圧力が変動しやすい運転領域では異常検出が禁止され、誤った異常検出が未然に防止される。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（７）前記内燃機関が特定空燃比よりリッチ側になるよう燃料噴射量を増量補正する第１の制御状態から前記特定空燃比に復帰する第２の制御状態に復帰したとき、該復帰時点から予め設定された禁止時間内においては、前記第２判定手段は、前記第２条件が成立するか否かの判定を禁止するのが好ましい。

この構成により、燃料噴射量が変化し空燃比が大きく変化したときのように排気ガスおよび還流ガスの温度および圧力が変動しやすい運転領域では異常検出が禁止され、誤った異常検出が未然に防止される。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（８）前記第２判定手段が、前記内燃機関の完全暖機後に作動するのがよい。

この構成により、通常は排気還流がなされないアイドリング時に誤って異常判定する可能性をなくすことができる。

本発明の排気還流装置の異常検出装置においては、（９）前記第１判定手段は、前記排気還流制御バルブが開弁状態にあるとき、予め定めた正常判定時間ごとに前記吸気部に還流する排気ガスに予め設定された正常温度変化量を超える温度変化が生じたか否かを判定し、該正常温度変化量を超える温度変化が生じたとき、前記第１条件が成立すると判定するのが好ましい。

この構成により、還流ガス温度が第１設定温度以上で排気還流制御バルブが開いていれば、正常判定時間ごとに、還流ガスの温度に正常温度変化量を超える温度変化が生じた場合、正常と判定される。したがって、正常温度変化量を適宜設定して、的確な正常判定ができる。

上記（９）に記載の排気還流装置の異常検出装置においては、（１０）前記第１判定手段は、前記正常判定時間中に前記吸気部に還流する排気ガスの温度が第１設定温度未満に低下した場合でも、前記正常判定時間中の前記低下後に前記吸気部に還流する排気ガスの温度が前記第１設定温度以上に達したときには、前記第１条件が成立するか否かを判定するのが好ましい。

この構成により、還流ガス流量が少なく還流ガス温度の変化に遅れが生じ、還流ガス温度が一旦は第１設定温度未満に低下した場合であっても、正常判定時間内に第１設定温度以上に達したときに的確な正常判定がなされることになる。

上記（９）、（１０）に記載の排気還流装置の異常検出装置においては、（１１）前記第１判定手段は、前記正常判定時間を複数に分割した分割検出時間ごとに、前記吸気部に還流する排気ガスの温度を検出し、前記分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を積算して、前記正常判定時間内における前記排気ガスの温度変化量を算出するのが好ましい。

この構成により、還流ガス温度のノイズ的な変動の影響を排除することができることに加えて、正常判定時間の分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を絶対値で積算するようにすれば、総温度変化量を算出することができ、第１判定手段の判定精度を高めることができる。例えば、排気還流制御バルブが閉弁状態から開弁状態に切り替えられたときに排気還流量が少ないために還流ガス温度の変化に遅れが生じ、開弁直後に還流ガス温度が一時的に低下するといったことがあり得るが、そのような場合でも、その総温度変化量を精度良く把握できる。

なお、ここにいう異常判定時間と正常判定時間とは、独立して任意の値に設定可能であり、好ましくは互いに異なる時間に設定される。また、排気還流制御バルブが閉弁状態から開弁状態に切り替えられ、第２判定手段での判定処理が開始される時点での排気還流制御バルブの開度、例えば特定開度は、排気還流制御バルブが閉弁状態から開弁状態に切り替えられ、第１判定手段での判定処理が開始される時点の排気還流制御バルブの開度よりも大きく設定されるのがよい。さらに、排気還流量が多くなる運転領域、例えば負荷が６０％程度以上、機関回転数が１６００ｒｐｍ程度以上で、各判定手段の判定処理が実行されるのがよい。

本発明によれば、第１判定手段により正常でない状態を検出できる判定が高頻度に実行されるとともに、正常判定に至らないことを示す保留判定の履歴が生じると、第２判定手段により第１条件以外の第２条件を基に迅速な異常判定がなされるようにしているので、異常検出処理の実行頻度を大幅に増加させることができる高検出精度の排気還流装置の異常検出装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置とこの装置を装備する内燃機関の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置における異常検出方式の説明図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の運転時における異常検出タイミングの説明図で、ガス温度の線で二点鎖線で囲む急峻な還流ガス温度変化を示す期間が異常検出タイミングとなることを示している。 本発明の一実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置における還流ガスの総温度変化の算出方式の説明図である。 本発明の一実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置で実行される制御プログラムの概略のフローチャートの正常判定処理部分を示す図である。 本発明の一実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置で実行される制御プログラムの概略フローチャートの異常判定処理部分を図５に続けて示す図である。 未解決課題を含む１つの異常検出方式の説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は、本発明の第１実施形態に係る排気還流装置の異常検出装置の概略の構成を示している。なお、図１中では直接噴射式のエンジンとして示すが、ポート噴射式あるいはデュアル噴射式のものであってもよい。

まず、その構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態の車両用内燃機関の制御装置は、自動車に搭載される多気筒の内燃機関、例えば４気筒の４サイクルガソリンエンジン（図１中には１気筒のみ図示している；以下単にエンジンという）１に装備されるもので、そのエンジン１の各気筒１ａにはピストン２によって燃焼室３が形成され、吸気バルブ４と排気バルブ５が図示しない動弁機構により開閉駆動可能に装備されるとともに、燃焼室３内に露出するよう点火プラグ６が配置されている。また、吸気管７内には電子制御式のスロットルバルブユニット８が設けられており、このスロットルバルブユニット８より燃焼室３側には吸気管７と一体に吸気部を形成するとともに所定の容積を有するサージタンク９が設けられている。

エンジン１の複数の気筒１ａにはそれぞれ筒内噴射用のインジェクタ１１（燃料噴射弁）が設けられており、これらのインジェクタ１１は複数の気筒１ａに燃料を供給するデリバリパイプ１２に接続されている。このデリバリパイプ１２には、車両に搭載された燃料タンク１５から燃料ポンプ１６により汲み出された燃料（例えばガソリン）が、燃料通路Ｌを通して供給されるようになっている。エンジン１の排気管１８には排気浄化用の触媒コンバータ１９（例えば３元触媒を内蔵する触媒装置）が装着されている。

エンジン１においては、ピストン２のストロークに応じて吸気バルブ４および排気バルブ５が開閉し、圧縮行程で空気が圧縮された燃焼室３内にインジェクタ１１から燃料、例えばガソリンが噴射されるとともに点火プラグ６により火花点火がなされ、燃焼室３内での爆発・燃焼行程後の排気ガスが排気管１８に排気され、触媒コンバータ１９により浄化される。なお、エンジン１は、ガソリンのみならず、バイオエタノール燃料やガス燃料（ＬＰＧまたはＬＮＧ）等の燃料を用いるものあってもよい。

一方、エンジン１には、排気ガスの一部を排気管１８から吸気管７側に還流させる排気還流装置としてのＥＧＲ装置５０が装着されており、ＥＧＲ装置５０は、排気管１８（排気部）と吸気管７（吸気部）との間に介在するＥＧＲパイプ５１（排気還流管）と、ＥＧＲパイプ５１の管路を開閉するとともにその開度を変化させることができる開度可変のＥＧＲバルブ５２（排気還流制御バルブ）とを備えており、ＥＧＲバルブ５２は、例えばステップモータ５２ｍと、これによりバルブ開度を変化させる図示しない弁体とを有している。ＥＧＲパイプ５１は、その一部または全部がシリンダヘッドや吸気マニホールドを構成する大型部品に一体に形成されてもよい。

ＥＧＲバルブ５２の近傍には、排気管１８からＥＧＲバルブ５２側に還流される排気ガスの一部（以下、還流ガスという）の温度を検知する還流ガス温度センサ４８が設けられている。この還流ガス温度センサ４８は、ＥＧＲバルブ５２の開弁時に排気管１８からＥＧＲバルブ５２側に還流され、さらに吸気管７側、例えばサージタンク９内もしくはそれより吸気バルブ４側（吸気ポート側）に還流される還流ガスの温度を、ＥＧＲバルブ５２の近傍で検知するようになっており、ＥＧＲバルブ５２のハウジング内に配置されてもよい。

インジェクタ１１および点火プラグ６は、それぞれ対応する燃焼室３の近傍に配置されており、これらインジェクタ１１および点火プラグ６の作動は、エンジン１を電子制御するＥＣＵ３０（電子制御ユニット）からの燃料噴射信号Ｐｉｎｇおよび点火時期制御信号Ｐｉｇｎによってそれぞれ制御されるようになっている。

ＥＣＵ３０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ等からなるバックアップ用メモリに加えて、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバ回路を含む出力インターフェース回路等を含んで構成されている。なお、ＥＣＵ３０にはキースイッチ３７のＯＮ／ＯＦＦ信号が取り込まれるとともに、図示しないバッテリからの電源供給がなされる。

また、このＥＣＵ３０の入力インターフェース回路には、エアフローメータ４１、クランク角センサ４２、スロットル開度センサ４３、車速センサ４４、水温センサ４５、アクセルポジションセンサ４６、酸素センサ４７および前述の還流ガス温度センサ４８等のセンサ群が接続されており、これらセンサ群４１〜４８からのセンサ情報がＥＣＵ３０に取り込まれるようになっている。また、ＥＣＵ３０の出力インターフェース回路には、インジェクタ１１の他に、各点火プラグ６を駆動する図示しないイグナイタ、スロットルバルブユニット８のモータ部８ｍ、ステップモータ５２ｍ、燃料ポンプ１６をＯＮ／ＯＦＦさせる図示しないリレースイッチ回路等が接続されている。

ＥＣＵ３０のＣＰＵは、主としてＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ＲＡＭおよびバックアップメモリとの間でデータを授受しながら、入力インターフェース回路から取り込んだセンサ情報や予め設定された設定値情報、マップデータ等に基づいて所定の演算処理を実行し、その結果に応じて出力インターフェース回路からの制御信号出力を行うことで、エンジン１の電子制御を実行するようになっている。

すなわち、ＥＣＵ３０は、例えばエアフローメータ４１およびクランク角センサ４２のセンサ情報から得られるエンジン１の１回転当りの吸入空気量に基づいて、基本燃料噴射量に相当するインジェクタ１１の基本燃料噴射時間を演算し、この基本燃料噴射時間に最適空燃比となるよう各センサ信号に基づく補正処理を加えて、適正な燃料噴射量で噴射時期として設定されたクランク角に達する時点でインジェクタ１１からの燃料噴射を実行するために、複数の制御値を算出する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて、適正な点火時期やスロットル開度、ＥＧＲ量（排気還流量）等を実行するための複数の制御値をそれぞれ算出する。そして、ＥＣＵ３０は、その出力インターフェース回路からインジェクタ１１を駆動し、エンジン１内での燃料噴射量を目標噴射量に制御するための燃料噴射信号Ｐｉｎｊや、イグナイタを介して所定の点火時期に点火プラグ６を点火させる点火時期制御信号Ｐｉｇｎ、スロットルバルブユニット８のモータ部８ｍやＥＧＲバルブ５２のステップモータ５２ｍへの開度指令信号、あるいは燃料ポンプ１６をＯＮ／ＯＦＦさせる前記リレースイッチの切替信号等をそれぞれ出力する。

また、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲバルブ５２の作動状態と吸気管７側に還流する排気ガスの温度の変化とに基づいて、ＥＧＲ装置５０が正常であるか異常が発生しているかを判定して異常を検出する処理と、ＥＧＲ装置５０の異常が検出されたことをドライバに警告出力する手段、例えばＭＩＬを点灯させる処理とを実行するようになっている。

具体的には、図５、図６に示すフローチャートを用いて後述するが、ＥＣＵ３０は、複数の機能部として、ＥＧＲバルブ５２が開弁状態であって吸気管７に還流する還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇ（図２参照）が第１設定温度ｔｈｇ１以上であるとき、ＥＧＲ装置５０が正常であると判定するための第１条件が成立するか否かを判定し、その第１条件が成立しないときには保留と判定する第１判定部３１（第１判定手段）と、この第１判定部３１により保留と判定されたことを保留履歴として記憶保持する履歴保持部３２と、履歴保持部３２に保留履歴が記憶保持されているときに、ＥＧＲ装置５０が異常であるための第２条件が成立するか否かを判定する第２判定部３３（第２判定手段）と、を備えている。

ＥＣＵ３０の第１判定部３１は、図２に示すように、還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが第１設定温度ｔｈｇ１以上であってＥＧＲバルブ５２が第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態にあるとき、判定実行フラグｅｃｐｒｅｎｇｃｎｄをセットして、予め定めた正常判定時間ｔ１ごとに吸気管７側に還流する排気ガスに予め設定された正常温度変化量（図５中のΔｔｈｇｏｋ）を超える温度変化が生じたか否かを判定して、その正常温度変化量を超える温度変化が生じたときに第１条件が成立すると判定するようになっている。
ここにいうＥＧＲバルブ５２の第１特定開度以上の開弁状態とは、例えば閉弁時をゼロとし開弁方向へのステップモータ５２ｍのステップ数で与えられるバルブ開度値（図５、図６中のｅｅｇｒｒｑ）が予め設定されたステップ数ｏｋｃｎｄｓｔｅｐ（例えば、１０ステップ）以上である状態をいう。この場合、第１特定開度とは、後述する異常判定処理のための第２特定開度よりも小さい開度値となっている。また、第１判定部３１は、正常判定時間ｔ１中に吸気管７に還流する排気ガスの温度、すなわち還流ガス温度ｇａｍｔｈｇが低下し、第１設定温度ｔｈｇ１未満に低下してしまった場合でもその正常判定時間ｔ１中であってその低下時点後に還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが第１設定温度ｔｈｇ１以上に達したときには、第１条件が成立するか否かの判定を実行するようになっている。

また、第１判定部３１は、正常判定時間ｔ１を複数に分割した分割検出時間（図５中のｔｍｄ１；例えば、５００ｍｓｅｃ）ごとに、吸気管７に還流する還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇを検出し、その分割検出時間ｔｍｄ１ごとに検出された温度の変化量Δｔｈｇ１を積算し、正常判定時間ｔ１内における還流ガスの総温度変化量である正常判定用の軌跡長（＝Σ|ｔｍｄ１ごとのΔｔｈｇ１|；図５中のｅｔｈｇｉｎｔｏｋ）を算出して、この正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上であるか否かによって第１条件が成立する（正常である）か否かを判定するようになっている。

ＥＣＵ３０の第２判定部３３は、ＥＧＲバルブ５２が略閉弁状態から第２特定開度（図６中のｎｇｃｎｄｓｔｅｐ）以上の開弁状態に切り替えられ、その切り替えの時点から予め定めた異常判定時間（図６中のｔ４）内に吸気管７に還流する排気ガスに予め設定された温度変化量（図６中のΔｔｈｇｎｇ）を超える温度変化が生じないとき、第２条件が成立する（異常である）と判定する。なお、ここにいう第２条件が成立するのは、例えばＥＧＲバルブ５２がデポジット等によって全閉固着した場合やそれに近い略閉弁状態で固着している場合である。また、ＥＧＲバルブ５２の略閉弁状態とは、開度ゼロに近い低開度、例えば閉弁時をゼロとし開弁方向へのステップモータ５２ｍのステップ数で与えられるバルブ開度値（図５、図６中のｅｅｇｒｒｑ）が予め設定されたステップ数ｃｌｓｔｐ（例えば、５ステップ）未満である状態をいう。また、第２特定開度とは、例えば７０％以上の大きなバルブ開度、本実施形態では、前述のバルブ開度値ｅｅｇｒｒｑがステップ数ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ（例えば、３０ステップ）以上となる開弁状態である。

また、第２判定部３３は、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から予め設定された制限時間ｔ３内に第２特定開度以上の開弁状態に切り替えられたときにのみ、第２条件が成立するか否かを判定するようになっている。この制限時間ｔ３は、正常判定用の制限時間ｔ０に比べて十分に短い時間、例えば半分程度の時間に設定されている。すなわち、ＥＧＲバルブ５２が開度大の開弁状態に比較的急に開かれるときに、ＥＧＲバルブ５２が正常に動作している限り、その急な開弁によって還流ガスの温度変化が急峻で明確なものとなり、かつ、十分な流量で十分な温度変化が生じるように設定されている。

ＥＣＵ３０の履歴保持部３２は、第１判定部３１により第１条件が成立するか否かの判定が実行される度に１回分の実行履歴データを記憶保持する保留履歴保持手段の機能を有しており、第２判定部３３は、この履歴保持部３２により複数回分の実行履歴データが記憶保持されているときに、第２条件が成立するか否かを判定できるようになっている。

ＥＣＵ３０は、また、第１特定開度および第２特定開度の設定値を標準大気圧と車両の現在地の気圧との差に応じて補正する補正係数ｋｐａを更新可能に設定する補正部３４（補正係数設定手段）を備えており、この補正部３４は、大気圧変化によってＥＧＲ開度指令値に対し実際のＥＧＲ率（還流排気ガス量と新気の吸気量との比）が変化するのを防止するようＥＧＲ開度指令値に対する補正係数ｋｐａを可変設定、すなわち更新するようになっている。なお、ＥＣＵ３０のＲＯＭには、同一要求負荷（スロットル開度）に対して同一出力が得られるスロットル開度の変化に基づいて、標準大気圧からの気圧の変化量を把握し、現在の気圧を推定するためのプログラムが格納されている。また、このＥＣＵ３０は、例えばエンジン回転数およびスロットル開度に応じてＲＯＭ内に予め格納されたＥＧＲ量（排気還流量）設定マップを基に、特定のエンジン回転数およびスロットル開度の近傍領域となるＥＧＲ量大の運転領域からエンジン回転数または／およびスロットル開度が外れるほどＥＧＲ量小となるようにＥＧＲ量を算出するようになっている。

ＥＣＵ３０の履歴保持部３２は、前述の保留履歴保持手段の機能の他に、この補正部３４により補正係数ｋｐａが更新されたことを更新履歴として記憶保持する更新履歴保持手段の機能を併有している。

さらに、第２判定部３３は、吸気管７に還流する還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが、第１設定温度ｔｈｇ１より低い第２設定温度ｔｈｇ２を超え、かつ、第１設定温度ｔｈｇ１に達しない第２判定可能温度範囲（例えば、７５°Ｃ≦還流ガス温度ｇａｍｔｈｇ≦１２０°Ｃ）内にあるときに、第２条件が成立するか否かを判定するようになっている。また、第２判定部３３は、履歴保持部３２に更新履歴が記憶保持され、かつ、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から特定開度以上の開弁状態に切り替えられたとき、その切り替えの時点から予め定めた異常判定時間（図６中のｔ４）内に、第２条件が成立するか否かを判定する。

加えて、第２判定部３３は、図４に示すように、異常判定時間ｔ４を複数に分割した分割検出時間ｔｍｄ２（例えば、５００ｍｓｅｃ）ごとに、吸気管７に還流する還流ガスの温度を検出し、その分割検出時間ｔｍｄ２ごとに検出された温度の変化量Δｔｈｇ２を積算して、異常判定時間ｔ４内における還流ガスの総温度変化量である異常判定用の軌跡長（＝Σ|ｔｍｄ２ごとのΔｔｈｇ２|；図６中のｅｔｈｇｉｎｔｎｇ）を算出するようになっている。

前述の正常判定時間ｔ１と異常判定時間ｔ４は、異なる時間に設定されており、具体的には、正常判定時間ｔ１よりも異常判定時間ｔ４の方が短い時間になっている。また、正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋを基に正常判定するための判定閾値である正常温度変化量Δｔｈｇｏｋは、異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇを基に異常判定するための判定閾値である温度変化量Δｔｈｇｎｇより大きくなっている。これらの判定時間ｔ１、ｔ４および温度変化量Δｔｈｇｏｋ、Δｔｈｇｎｇは、それぞれエンジン１の仕様に応じてそれぞれの標準値を設定されるとともに、各エンジン１ごとに適合調整される。

ＥＣＵ３０の第２判定部３３は、エンジン１がいわゆる減速燃料カット処理等による燃料カット状態から通常の燃料噴射状態に復帰したときのその復帰時点から予め設定された禁止時間内において、さらに、エンジン１が特定空燃比よりリッチ側になるよう燃料噴射量を増量補正する第１の制御状態から特定空燃比に復帰する第２の制御状態に復帰したときのその復帰時点から予め設定された禁止時間内において、それぞれ第２条件が成立するか否かの判定を禁止するようになっている。

また、ＥＣＵ３０は、水温センサ４５の検知水温情報ｅｔｈｗ（図３参照）やクランク角センサ４２の検出情報から得られるエンジン回転数情報ｅｎｅ［ｒｐｍ］を基に、エンジン１が完全暖機状態に達したか否かを判定し、その完全暖機後に第１判定部３１および第２判定部３３を作動させ、それぞれの判定処理を実行可能な状態とするようになっている。

ところで、第２条件が成立する場合、例えばＥＧＲバルブ５２がデポジット等によって全閉固着した場合やそれに近い略閉弁状態で固着している場合には、ＥＧＲバルブ５２がそのステップモータ５２ｍの発生トルクによって固着状態から脱出し得ることもある。

そこで、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ装置５０の異常をＭＩＬの点灯によりドライバに警告する出力を行った後に正常判定が予め定めた複数回だけ繰り返される状態に至った場合に、ＭＩＬの点灯状態を解除する処理を実行することもできるようになっている。

なお、低圧補正係数ｋｐａや高温補正係数ｋａ１による補正は、例えば第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐのベース値Ｓｂｓｔ１が１０ステップであるとき、１２ステップや１５ステップといった具合に増加させる方向のものであり、第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐのベース値Ｓｂｓｔ２が３０ステップであれば、４０ステップにするといった具合に増加させる補正係数である。

次に、ＥＣＵ３０に上述のように異常検出の機能を持たせる制御プログラムについて説明する。

図５および図６は、ＥＣＵ３０で実行される制御プログラムの概略処理手順を示すフローチャートであり、この制御プログラムにより、エンジン１の運転中、以下に述べるようにＥＧＲ装置５０の動作についての正常判定処理と異常判定処理とがそれぞれ並行して所定時間ごと（例えば、数１０ミリ秒ごと）に繰り返されるようになっている。

まず、ＥＣＵ３０によりエンジン１が完全暖機状態に達したとの判定がなされると、図５に示す本プログラムが開始され、最初に、正常判定処理と異常判定処理とに共通する共通前提条件が成立するか否かがチェックされる（ステップＳ１１）。

ここでの共通前提条件とは、例えばエンジン回転数ｅｎｅが暖機回転数を超え、さらに排気還流量が比較的多くなるエンジン回転数域に達していること、要求負荷がＥＧＲ装置５０による排気還流を停止させる程度の高負荷（例えば６０％を超える高負荷）の要求状態でないこと、吸気温度が予め設定された通常吸気温度範囲内であること、燃料噴射量の増量補正中でないこと、エンジン１の始動後の経過時間が予め設定された待ち時間以上であることといった条件である。

この共通前提条件が成立すると（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、次いで、正常判定処理と異常判定処理とが並行して実行される。

正常判定処理では、まず、還流ガスの温度であるガス温ｇａｍｔｈｇが第１設定温度ｔｈｇ１（例えば１１０°Ｃあるいは１２０°Ｃ）に達したか否かの判定がなされ（ステップＳ１２）、第１設定温度ｔｈｇ１に達していれば、それ以降の処理が実行される。

この場合、まず、正常判定処理を行うための第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐが、そのベース値Ｓｂｓｔ１に気圧の低下に応じて大きくなる低圧補正係数ｋｐａと吸気温が高温になるほど大きくなる高温補正係数ｋａ１をかけて算出される（ステップＳ１３）。

次いで、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態に達するまでの待ち時間（正常判定ディレー）が既に経過しているか否かが、正常判定ディレーフラグｅｘｃｌｓｄｌｙがＯＮにセットされているか否かで判定され（ステップＳ１４）、セットされていなければ、次ステップでＥＧＲ目標開度となるバルブ開度値（以下、ＥＧＲバルブ開度という）ｅｅｇｒｒｑが第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐ以上か否かが判定され（ステップＳ１５）、第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐにまだ達していなければ（ステップＳ１５でＮＯの場合）、最初のステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１５でＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｒｑが第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐに達していれば、次いで、正常状態の検出の前提となる条件が成立しているときにカウントアップされる正常検出前提条件成立カウンタ（のカウント値）ｅｃｏｋｃｎｄがカウントアップされるとともに、還流ガスの総温度変化量である正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが算出され（ステップＳ１６）、次いで、この正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ（例えば１．６°Ｃ）以上であるか否かがチェックされる（ステップＳ１７）。

このとき、正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上になっていれば、第１条件が成立し、正常と判定される（ステップＳ２４）。

一方、このとき、正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋがまだ正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上になっていなければ、次いで、正常検出前提条件成立カウンタｅｃｏｋｃｎｄが制限時間ｔ０（例えば３０００ｍｓｅｃ）に対応するカウント値Ｃｔ０以上になったか否かが判別される（ステップＳ１８）。そして、このとき、まだカウント値Ｃｔ０に達していなければ、最初のステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１８での判別結果がＹＥＳであるとき、すなわち、正常検出前提条件成立カウンタｅｃｏｋｃｎｄが制限時間ｔ０に対応するカウント値Ｃｔ０以上になっているときには、次いで、正常判定ディレーフラグｅｘｃｌｓｄｌｙがＯＮにセットされ（ステップＳ１９）、次いで、正常検出前提条件成立カウンタｅｃｏｋｃｎｄが正常判定時間ｔ１（例えば７０００ｍｓｅｃ）に対応するカウント値Ｃｔ１以上になったか否かが判別される（ステップＳ２０）。そして、このとき、まだカウント値Ｃｔ１に達していなければ、最初のステップＳ１１に戻る。

ステップＳ２０で、正常検出前提条件成立カウンタｅｃｏｋｃｎｄがカウント値Ｃｔ１以上になっていれば、正常判定時間ｔ１が経過したことになり、次いで、正常判定条件成立履歴カウンタｅｃｊｅｇｒｏｋがカウントアップされ（ステップＳ２１）、次いで、正常判定時間ｔ１中における総温度変化量に相当する正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが、正常判定の閾値である正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上であるか否かが判断される（ステップＳ２２）。そして、このとき、正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上になっていれば、第１条件が成立し、正常と判定される（ステップＳ２４）。

正常判定時間ｔ１内に正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋが正常温度変化量Δｔｈｇｏｋ以上にならなければ、次いで、正常判定ディレーフラグｅｘｃｌｓｄｌｙがＯＦＦにセットされるとともに、正常検出前提条件成立カウンタｅｃｏｋｃｎｄがクリアされ、さらに、正常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｏｋの値がリセットされ（ステップＳ２３）、次いで、保留判定がなされた後（ステップＳ２５）、最初のステップＳ１１に戻る。

なお、この保留判定時には、正常判定条件成立履歴カウンタｅｃｊｅｇｒｏｋがカウントアップされたままであり、正常判定条件成立履歴カウンタｅｃｊｅｇｒｏｋによって今回の正常判定処理の履歴が記憶保持される。すなわち、この正常判定条件成立履歴カウンタｅｃｊｅｇｒｏｋは、履歴保持部３２の一部として機能する。

一方、異常判定処理においては、まず、異常判定処理を実行するための前提条件（以下、異常判定実行条件という）が成立するか否かが判定される（ステップＳ３１）。

ここでの異常判定実行条件は、例えば正常判定条件成立履歴カウンタｅｃｊｅｇｒｏｋに記憶保持されている正常判定条件成立履歴が複数回、例えば５回に達していること、低圧補正係数ｋｐａの学習に必要な最低時間以上の間その学習条件が成立したこと、および還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが予め設定された温度範囲内であること、すなわち、吸気管７に還流する還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが、第１設定温度ｔｈｇ１より低い第２設定温度ｔｈｇ２を超え、かつ、第１設定温度ｔｈｇ１に達しない第２判定可能温度範囲（例えば、７５°Ｃ≦還流ガス温度ｇａｍｔｈｇ≦１２０°Ｃ、あるいは、８０°Ｃ≦還流ガス温度ｇａｍｔｈｇ≦１００°Ｃ）内にあること、といった条件である。

この前提条件が成立すると（ステップＳ３１でＹＥＳの場合）、まず、異常判定処理を行うための第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐが、そのベース値Ｓｂｓｔ２に低圧補正係数ｋｐａと高温補正係数ｋａ１とをかけた値として算出される（ステップＳ３２）。

次いで、ＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｒｑが低開度のバルブ開度値ｃｌｓｔｐ（例えば、５ステップ）未満であるか否か、すなわち閉弁状態に近い状態か否かがチェックされる（ステップＳ３３）。このとき、異常判定の前提条件となる閉弁状態に近い状態になければ（ステップＳ３３でＮＯの場合）、異常判定前提条件成立カウンタｅｃｐｒｅｎｇｃｎｄがクリアされた後（ステップＳ３４）、異常判定のための基準ガス温度更新（後述する）や異常検出時間リセット等がされてから制限時間ｔ０が経過したときにセットされる異常判定前条件フラグｅｘｐｒｅｎｇｃｎｄがＯＮにセットされているか否かが判別され（ステップＳ３５）、セットされていなければ（ステップＳ３５でＮＯの場合）、今回の異常判定処理を抜けて、共通前提条件判定処理ステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ３５でＹＥＳの場合、すなわち、異常判定前条件フラグｅｘｐｒｅｎｇｃｎｄがセットされている場合には、次いで、異常検出累積時間カウンタｅｃｎｇｃｎｄのカウントアップが開始されるとともに、還流ガスの温度変化量である異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇが算出される（ステップＳ３６）。

次いで、異常判定のためにＥＧＲバルブ５２が略閉弁状態から第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態に移行していることを示す異常判定開度変化フラグｅｘｄｌｓｔｅｐがＯＮにセットされているか否かが判別され（ステップＳ３７）、セットされていなければ（ステップＳ３７でＮＯの場合）、次いで、異常検出累積時間カウンタｅｃｎｇｃｎｄが制限時間ｔ０の半分程度の制限時間ｔ３に対応するカウント値Ｃｔ３以下であるか否かが判別され（ステップＳ３８）、その結果がＹＥＳであれば、ＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｑが第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上であるか否かが判別される（ステップＳ３９）。これらの判別ステップＳ３８、Ｓ３９のいずれかでの判別結果がＮＯとなった場合、今回の異常判定処理を抜けて、共通前提条件判定処理ステップＳ１１に戻る。

ＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｑが第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上である場合（ステップＳ３９でＹＥＳの場合）、異常判定開度変化フラグｅｘｄｌｓｔｅｐがＯＮにセットされる（ステップＳ４０）。

次いで、あるいは、ステップＳ３７で異常判定開度変化フラグｅｘｄｌｓｔｅｐがＯＮにセットされていた場合、ＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｑが第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ未満に低下していないかチェックされた後（ステップＳ４１）、異常検出累積時間カウンタｅｃｎｇｃｎｄが制限時間ｔ０より長く正常判定時間ｔ１より短い異常判定時間ｔ４（例えば、５０００ｍｓｅｃ）に対応するカウント値Ｃｔ４以上になったか否かが判別される（ステップＳ４２）。そして、このときまだカウント値Ｃｔ４に達していなければ、最初のステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ４１でＥＧＲバルブ開度ｅｅｇｒｑが第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ未満に低下している場合には、今回の異常判定をクリアする処理（ステップＳ４４）の後、最初のステップＳ１１に戻る。

ステップＳ４２で、異常検出累積時間カウンタｅｃｎｇｃｎｄがカウント値Ｃｔ４以上になっていれば（ステップＳ４２でＹＥＳの場合）、次いで、異常判定時間ｔ４中における総温度変化量に相当する異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇが、異常と判定するための判定閾値である温度変化量Δｔｈｇｎｇ（例えば０．５度）以下であるか否かが判断される（ステップＳ４３）。そして、このとき、異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇが異常判定用の温度変化量Δｔｈｇｎｇ以下になっていれば、すなわち、ＥＧＲバルブ５２が第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐで大きく開弁しても有意の温度変化が生じないときには第２条件が成立し、異常と判定される（ステップＳ５１）。一方、このとき、異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇが異常判定用の温度変化量Δｔｈｇｎｇを超えている場合、今回の異常判定をクリアする処理（ステップＳ４５）の後、保留と判定してから（ステップＳ５２）、最初のステップＳ１１に戻る。

次に、作用について説明する。

上述のような本実施形態の排気還流装置の異常検出装置では、吸気管７に還流する還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇが第１設定温度ｔｈｇ１以上であれば、ＥＧＲバルブ５２が開弁状態となったときには、第１判定部３１による第１条件が成立する正常なＥＧＲ作動状態か第１条件が成立しない保留状態かの判定処理が実行されることになり、第１条件が成立しない保留判定の履歴が生じた後に、第２判定部３３による第２条件が成立する異常か否かの判定処理が実行されることになる。したがって、第１判定部３１により正常でない状態を検出できる判定が高頻度に実行されるとともに、正常判定に至らないことを示す保留判定の履歴が生じると、第２判定部３３により第１条件以外の第２条件を基に迅速な異常判定が開始されることで、高検出精度の異常検出が実行されることになる。

また、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態に切り替えられ、その切り替え時点から異常判定時間内に還流ガスに予め設定された温度変化量Δｔｈｇｎｇを超える温度変化が生じないときに、第２条件が成立すると判定するので、ＥＧＲバルブ５２の開弁直後の還流ガスの温度変化を基に異常判定がなされることになり、開弁継続による収束ガス温度を検出する場合（図７参照）のように還流ガスの温度を長時間モニタする必要がなくなり、異常検出頻度を十分に高めることができる。しかも、第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐを正常判定処理時より大きい開度値に設定することで、デポジットの付着や堆積等によって還流ガスの還流量にある程度の低下が生じても、十分な温度変化を生じさせることができ、例えばその大開度での通常の還流量に対して７０％程度に還流量が低下していたとしても、還流ガス温度の大きな変化が確実に得られるから、異常検出精度をも高めることができる。

さらに、第２判定部３３は、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から予め設定された制限時間ｔ３内に第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態に切り替えられたときにのみ、第２条件が成立するか否かを判定するので、エンジン１の運転状態に応じたＥＧＲ制御に対して、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から高開度での開弁状態に切り替えられる頻度が高くなるように比較的短時間の制限時間ｔ０を設定することで、還流ガス温度の急峻な変化が高頻度に得られるようにして、検出頻度を高めることができる。

例えば、図３中に、エンジン回転数ｅｎｅ［ｒｐｍ］、負荷ｅｋｌｓｍ［％］、車速［ｋｍ／ｈ］、ＥＧＲバルブ開度［ステップ］および水温ｅｔｈｗ［°Ｃ］のそれぞれの変化で示すような標準的な実路走行パターンおよび車速域において、還流ガス温度ｇａｍｔｈｇ［°Ｃ］には、還流ガス温度ｇａｍｔｈｇの急峻な上昇が頻繁に見られることになる。

また、第２判定部３３は、履歴保持部３２により複数回分の実行履歴データが記憶保持されているときに、第２条件が成立するか否かを判定するので、正常判定に至らなかった保留判定の判定精度が高められ、その判定後に異常判定を実行することで、異常検出精度が高められる。

しかも、第２判定部３３は、吸気管７への還流ガス温度が第１設定温度ｔｈｇ１より低い第２設定温度ｔｈｇ２を超え、かつ、第１設定温度ｔｈｇ１に達しない第２判定可能温度範囲内にあるときに、第２条件が成立するか否かを判定するので、第１設定温度ｔｈｇ１および第２設定温度ｔｈｇ２を適宜設定し、通常運転域での的確な異常検出を行うことができる。

加えて、第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐおよび第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐを、標準大気圧と現在地の気圧との差に応じて補正する補正係数ｋｐａを更新可能に設定する補正部３４が設けられるとともに、その更新の履歴を記憶保持する履歴保持部３２が設けられ、第２判定部３３は、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ以上の開弁状態に切り替えられたとき、その切り替えの時点から異常判定時間ｔ４内に、第２条件が成立するか否かを判定するので、車両が高地に移動して気圧が低下したような場合でも、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から開弁状態に切り替えられたときに、十分な還流ガス温度ｇａｍｔｈｇの変化が生じるような補正がなされることになり、誤った異常判定が未然に防止されることになる。さらに、例えば車両が高地に移動した際にバッテリ電圧が低下し、ＥＣＵ３０の保持した更新履歴がいわゆるバッテリクリアによって初期化され失われてしまったような場合でも、低圧補正係数ｋｐａの更新前に温度変化量（異常判定軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇ）が小さいと判断し、誤った異常判定をしてしまうといったことが防止できる。

また、本実施形態では、図４に示すように、第２判定部３３が、分割検出時間ｔｍｄ２ごとに検出された還流ガス温度の変化量Δｔｈｇ２を積算して、異常判定時間ｔ４内における排気ガスの総温度変化量を異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇとして算出するようにしているので、還流ガス温度ｇａｍｔｈｇのノイズ的な変動の影響を排除しながらも、異常判定時間ｔ４の分割検出時間ｔｍｄ２ごとに検出された温度の変化量Δｔｈｇ２を絶対値で積算することで、還流ガスの総温度変化量である異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇを的確に算出することができ、第２判定部３３の判定精度を高めることができる。例えば、図４中の（２）単調増加や（３）単調減少の場合とは違って、（１）ＥＧＲ流量減の場合には、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から開弁状態に切り替えられたときに排気還流量が少ないために還流ガス温度ｇａｍｔｈｇの変化に遅れが生じ、開弁直後に還流ガス温度が一時的に低下するといった状態が生じている。このような場合、判定時間の終期に温度を比較するだけでは、異常と判定されてしまうところ、本実施形態では、（１）ＥＧＲ流量減の場合に対応する異常判定用の軌跡長ｅｔｈｇｉｎｔｎｇ（１）´が判定閾値Δｔｈｇｎｇを大きく上回り、異常判定領域から外れることになる。したがって、このように温度上昇の応答遅れがあっても十分な温度上昇（（１）の破線の谷からの温度上昇）がある場合に、その総温度変化量を精度良く把握できることになり、誤って異常と判定することを防止できることになる。

また、本実施形態では、燃料カット状態から通常の燃料噴射状態に復帰したときのように排気ガスおよび還流ガスの温度および圧力が変動しやすい運転領域では異常検出が禁止され、誤った異常検出が未然に防止されるとともに、燃料噴射量が変化し空燃比が大きく変化したときのように排気ガスおよび還流ガスの温度および圧力が変動しやすい運転領域では異常検出が禁止され、誤った異常検出が未然に防止される。しかも、通常は排気還流がなされないアイドリング時にＥＧＲ装置５０の異常と誤判定する可能性をなくすことができる。

さらに、第１判定部３１についても、還流ガス温度が第１設定温度ｔｈｇ１以上でＥＧＲバルブ５２が開弁状態にあるとき正常判定時間ｔ１ごとに還流ガスに正常温度変化量Δｔｈｇｏｋを超える温度変化が生じたか否かを判定するので、正常温度変化量ｔｈｇｏｋを適宜設定しながら、的確な正常判定ができる。また、第１判定部３１は、正常判定時間中に吸気管７に還流する排気ガスの温度が第１設定温度ｔｈｇ１未満に低下した場合でも、正常判定時間ｔ１中の低下後に排気ガス温度が第１設定温度ｔｈｇ１以上に達したときには、第１条件が成立するか否かを判定するので、還流ガス流量が少なく還流ガス温度の変化に遅れが生じ、還流ガス温度が一旦は第１設定温度ｔｈｇ１未満に低下した場合であっても、正常判定時間ｔ１内に第１設定温度ｔｈｇ１以上に達したときには、的確な正常判定がなされることになる。

また、第１判定部３１は、正常判定時間ｔ１を複数に分割した分割検出時間ｔｍｄ１ごとに、還流ガスの温度ｇａｍｔｈｇを検出し、分割検出時間ｔｍｄ１ごとに検出された温度の変化量Δｔｈｇ１を積算して、正常判定時間内における排気ガスの温度変化量を算出するので、還流ガス温度ｇａｍｔｈｇのノイズ的な変動の影響を排除することができることに加えて、正常判定時間ｔ１の分割検出時間ｔｍｄ１ごとに検出された温度の変化量を絶対値で積算するので、総温度変化量を算出することができ、第１判定部３１の判定精度を高めることができる。

このように、本実施形態によれば、第１判定部３１によりＥＧＲ装置５０の正常でない状態を検出できる判定が高頻度に実行されるとともに、正常判定に至らないことを示す保留判定の履歴が生じると、第２判定部３３により第１条件以外の第２条件を基に迅速な異常判定がなされるようにしているので、異常検出処理の実行頻度を大幅に増加させることができる高検出精度の排気還流装置の異常検出装置を提供することができる。

なお、上述の一実施形態においては、異常判定時間と正常判定時間とは、互いに異なる時間に設定されていたが、両判定時間は、独立して任意の値に設定可能である。また、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から開弁状態に切り替えられ、第２判定部３３での判定処理が開始される時点でのＥＧＲバルブ５２の開度、すなわち第２特定開度ｎｇｃｎｄｓｔｅｐは、ＥＧＲバルブ５２が閉弁状態から開弁状態に切り替えられ、第１判定部３１での判定処理が開始される時点のＥＧＲバルブ５２の第１特定開度ｏｋｃｎｄｓｔｅｐよりも大きく設定されるのが好ましいが、同等な開度設定も可能である。さらに、排気還流量が多くなる運転領域、例えば負荷が６０％程度以上、機関回転数が１６００ｒｐｍ程度以上で、各判定手段の判定処理が実行されるのがよい。

以上説明したように、本発明は、第１判定手段により正常でない状態を検出できる判定が高頻度に実行されるとともに、正常判定に至らないことを示す保留判定の履歴が生じると、第２判定手段により第１条件以外の第２条件を基に迅速な異常判定がなされるようにしているので、異常検出処理の実行頻度を大幅に増加させることができる高検出精度の排気還流装置の異常検出装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気還流装置の異常検出装置、特に、車両用内燃機関の排気再循環のための排気還流装置の異常を検出する排気還流装置の異常検出装置全般に有用である。

１ エンジン
７ 吸気管
８ スロットルバルブユニット
８ｍ モータ部
１１ インジェクタ
１８ 排気管
３０ ＥＣＵ
３１ 第１判定部（第１判定手段）
３２ 履歴保持部（保留履歴保持手段、更新履歴保持手段）
３３ 第２判定部（第２判定手段）
３４ 補正部（補正係数設定手段）
４１ エアフローメータ
４２ クランク角センサ
４３ スロットル開度センサ
４４ 車速センサ
４５ 水温センサ
４６ アクセルポジションセンサ
４８ 還流ガス温度センサ
５０ ＥＧＲ装置（排気還流装置）
５１ ＥＧＲパイプ（排気還流管）
５２ ＥＧＲバルブ（排気還流制御バルブ）
５２ｍ ステップモータ
Ｃｔ０、Ｃｔ１、Ｃｔ３、Ｃｔ４ カウント値
ｏｋｃｎｄｓｔｅｐ 第１特定開度
ｎｇｃｎｄｓｔｅｐ 第２特定開度
ｔ０ 制限時間
ｔ１ 正常判定時間
ｔ３ 制限時間
ｔ４ 異常判定時間
ｔｈｇ１ 第１設定温度
ｔｈｇ２ 第２設定温度
ｔｍｄ１、ｔｍｄ２ 分割検出時間
Δｔｈｇｎｇ 温度変化量（分割検出期間の総温度変化量）
Δｔｈｇｏｋ 正常温度変化量
Δｔｈｇ１、Δｔｈｇ２ 分割検出時間ごとに検出された温度の変化量

Claims (11)

1. 内燃機関の排気部と吸気部の間に介在する排気還流制御バルブを介して前記内燃機関の排気ガスの一部を前記吸気部側に還流させる排気還流装置に異常が発生したとき、前記排気還流制御バルブの作動状態と前記吸気部に還流する排気ガスの温度の変化とに基づいて前記異常を検出する排気還流装置の異常検出装置において、
   前記排気還流制御バルブが開弁状態であって前記吸気部に還流する排気ガスの温度が第１設定温度以上であるとき、前記排気還流装置が正常であると判定するための第１条件が成立するか否かを判定し、該第１条件が成立しないときには保留と判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段により前記保留と判定されたことを保留履歴として記憶保持する保留履歴保持手段と、
   前記保留履歴保持手段に前記保留履歴が記憶保持され、かつ、前記排気還流制御バルブが閉弁状態から特定開度以上の開弁状態に切り替えられたとき、該切り替えの時点から予め定めた異常判定時間内に、前記排気還流装置が異常であるための第２条件が成立するか否かを判定する第２判定手段と、
   前記特定開度を標準大気圧と現在地の気圧との差に応じて補正する補正係数を更新可能に設定する補正係数設定手段と、
   前記補正係数設定手段により前記補正係数が更新されたことを更新履歴として記憶保持する更新履歴保持手段と、を備え、
   前記第２判定手段は、前記切り替えの時点から前記異常判定時間内に、前記吸気部に還流する排気ガスに予め設定された温度変化量を超える温度変化が生じないとき、前記第２条件が成立すると判定することを特徴とする排気還流装置の異常検出装置。
2. 前記第２判定手段は、前記排気還流制御バルブが前記閉弁状態から予め設定された制限時間内に前記特定開度以上の開弁状態に切り替えられたときにのみ、前記第２条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置の異常検出装置。
3. 前記保留履歴保持手段は、前記第１判定手段により前記第１条件が成立するか否かの判定が実行される度に１回分の実行履歴データを記憶保持し、
   前記第２判定手段は、前記保留履歴保持手段により複数回分の前記実行履歴データが記憶保持されているときに、前記第２条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気還流装置の異常検出装置。
4. 前記第２判定手段は、前記吸気部に還流する排気ガスの温度が、前記第１設定温度より低い第２設定温度を超え、かつ、前記第１設定温度に達しない第２判定可能温度範囲内にあるときに、前記第２条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
5. 前記第２判定手段は、前記異常判定時間を複数に分割した分割検出時間ごとに、前記吸気部に還流する排気ガスの温度を検出し、前記分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を積算して、前記異常判定時間内における前記排気ガスの温度変化量を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
6. 前記内燃機関が燃料カット状態から通常の燃料噴射状態に復帰したときの該復帰時点から予め設定された禁止時間内においては、前記第２判定手段は、前記第２条件が成立するか否かの判定を禁止することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
7. 前記内燃機関が特定空燃比よりリッチ側になるよう燃料噴射量を増量補正する第１の制御状態から前記特定空燃比に復帰する第２の制御状態に復帰したとき、該復帰時点から予め設定された禁止時間内においては、前記第２判定手段は、前記第２条件が成立するか否かの判定を禁止することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
8. 前記第２判定手段が、前記内燃機関の完全暖機後に作動することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
9. 前記第１判定手段は、前記排気還流制御バルブが開弁状態にあるとき、予め定めた正常判定時間ごとに前記吸気部に還流する排気ガスに予め設定された正常温度変化量を超える温度変化が生じたか否かを判定し、該正常温度変化量を超える温度変化が生じたとき、前記第１条件が成立すると判定することを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１の請求項に記載の排気還流装置の異常検出装置。
10. 前記第１判定手段は、前記正常判定時間中に前記吸気部に還流する排気ガスの温度が第１設定温度未満に低下した場合でも、前記正常判定時間中の前記低下後に前記吸気部に還流する排気ガスの温度が前記第１設定温度以上に達したときには、前記第１条件が成立するか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の排気還流装置の異常検出装置。
11. 前記第１判定手段は、前記正常判定時間を複数に分割した分割検出時間ごとに、前記吸気部に還流する排気ガスの温度を検出し、前記分割検出時間ごとに検出された温度の変化量を積算して、前記正常判定時間内における前記排気ガスの温度変化量を算出することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の排気還流装置の異常検出装置。

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