JP4211142B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段を備えたエンジンの空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平９−２５８５２号公報に示されるように、排気通路と吸気通路とを結ぶ排気還流通路と、排気還流通路を運転状態に応じて開閉する排気還流制御弁とを備えるエンジンにおいて、排気還流制御弁が目標値よりも大きく開く開故障を診断する開故障診断手段と、この排気還流制御弁の開故障時にエンジン出力を制限するフェイルセーフ制御手段とを備えたエンジンのフェイル制御装置が知られている。
【０００３】
また、例えば特公昭６３−３５８２０号公報に示されるように、排気ガス流通量が電子的に制御可能なアクチュエータ手段を有し、このアクチュエータ手段により排気ガス還流量を制御する方式の排気ガス還流システムを備えた電子制御型エンジン制御装置において、上記アクチュエータ手段が排気ガス流通量の最大位置近傍で停止したまま制御不能になったことを検出する故障検出手段と、エンジンがアイドル運転状態にあることを検出するアイドル検出手段と、エンジンのアイドル状態での回転数を制御するアイドル制御アクチュエータ手段とを設け、上記故障検出手段の故障検出データに応じて上記アイドル制御アクチュエータ手段の制御量を増加させることにより排気ガス還流システム故障時のアイドル回転数を補償するように構成した排気ガス還流システムのバックアップ装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記両公報に開示された従来技術では、それぞれ排気ガス還流制御手段の制御弁が開状態で固着した開故障の発生を検出し、この開故障の発生時に、エンジン出力を制限し、あるいはアイドル回転数を補償する制御を実行するように構成されており、上記開故障以外の故障、例えば排気還流通路の詰まり等に起因した故障の発生時に、これらの故障に起因して排気ガスの還流量が低減した場合に、ＮＯｘの排出量が増大するのを抑制することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、排気還流通路が詰まる等の故障が発生した場合においても、ＮＯｘの排出量が増大するのを効果的に抑制することができるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段と、この排気還流制御手段による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段と、燃料フィードバック制御用の空燃比センサと、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段と、上記空燃比センサに劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段とを備え、上記還流不足検出手段により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段の一方による空燃比の補正を制限するように構成したものである。
【０００７】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサが劣化してその検出値に誤差が生じている状態とが同時に検出された場合に、空燃比をリッチ側に移行させる補正と、空燃比センサの劣化時に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を変化させる補正とが同時に実行されることが防止され、これによって空燃比を理論空燃比とするフィードバック制御時に制御振幅が顕著に増大することが抑制されることになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記空燃比補正手段は、還流不足検出手段によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比の補正量を変化させるように構成されたものである。
【０００９】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態となった場合には、この排気還流の不足度合いに応じて空燃比をリッチ側に移行させる補正量が制御されることにより、排気ガスの還流量が適正に制御されてＮＯｘ排出量の増大が効果的に抑制されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの空燃比制御装置において、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、上記空燃比補正手段によって空燃比をリッチ側に補正する制御を実行するように構成したものである。
【００１３】
上記構成によれば、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大が効果的に抑制されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段は、排気還流通路もしくは吸気通路に設けられた圧力センサにより検出された排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成されたものである。
【００１５】
上記構成によれば、還流不足検出手段により排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を検出して、この圧力差が一定値以下であることが確認された場合等に、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあると判定されて、空燃比をリッチ側に移行させる補正が実行されることになる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、上記請求項４記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により、排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したものである。
【００１７】
上記構成によれば、還流不足検出手段により排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値に基づいて、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かが適正に判定されることになる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により検出された排気還流量が、予め設定された基準値よりも不足していることが確認された場合に、排気還流制御手段が異常であることを報知する報知手段を備えたものである。
【００１９】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあることが、還流不足検出手段において検出された場合には、空燃比をリッチ側に移行させる補正が実行されることにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大が抑制されるとともに、上記報知手段によって排気還流制御手段が異常であることが乗員に報知されることになる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、上記請求項１〜６の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサに劣化が生じたことが検出された場合に、上記第１空燃比補正手段による空燃比の補正を制限するように構成したものである。
【００２３】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサが劣化してその検出値に誤差が生じていることが同時に検出された場合には、上記第１空燃比補正手段による空燃比の補正が制限され、上記第２空燃比補正手段による空燃比の補正が通常通りに実行されることになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を有するエンジンの概略構成を示している。このエンジンは、エンジン本体１と、吸気通路２と、排気通路３とを有している。上記吸気通路２には、その上流側から順に、エアクリーナ４と、エアフローメータ５と、スロットル弁６と、サージタンク８と、燃料噴射手段９とが設けられ、上記エアクリーナ４には、吸気温センサ２１が配設されている。
【００２５】
上記スロットル弁６の下流側に位置する吸気通路２、例えばサージタンク８には、排気通路３に連通する排気還流通路１０が接続され、この排気還流通路１０には、排気還流制御弁１１が設けられている。そして、上記排気還流通路１０と排気還流制御弁１１とにより、排気ガスを吸気通路２に還流させる排気還流制御手段７が構成されている。
【００２６】
また、上記排気還流制御弁１１の設置部と、吸気通路２との間に配設された上記排気還流通路１０の下流部には、排気還流圧力を検出する圧力センサ１２の設置部に連通する連通路１３が接続されている。この連通路１３には、上記圧力センサ１２の検出部を大気側に切り換える切換弁（図示せず）が設置され、この圧力センサ１２により排気還流圧力が検出されるようになっている。
【００２７】
上記圧力センサ１２は、連通路に設けられた切換弁の切換に応じて上記排気還流通圧力と大気圧との両方を検出するように構成されている。なお、上記圧力センサ１２に代え、インレットマニホールドの内部圧力を検出するインマニ圧力センサによって上記排気還流圧力を検出するように構成してもよい。
【００２８】
上記排気還流制御弁１１は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４から出力される制御信号に応じて作動するアクチュエータと、このアクチュエータによって開閉駆動される弁体とを有し、この弁体が上記排気還流通路１０の全閉位置から全開位置に至る範囲に亘って駆動されることにより、エンジンの運転状態に対応して排気通路３から吸気通路２に還流される排気ガスの還流量が制御されるようになっている。
【００２９】
一方、上記排気通路３には、三元触媒等からなる排気ガス浄化用触媒１５，１６が配設されるとともに、これらの排気ガス浄化用触媒１５，１６の上流側には、燃料フィードバック制御用の第１空燃比センサ１７が配設され、一方の排気ガス浄化用触媒１５の下流側で他方の排気ガス浄化用触媒１６の上流側には、触媒モニタ用の第２空燃比センサ１８が配設されている。
【００３０】
上記両空燃比センサ１７，１８は、所定の活性化温度以上にある場合において、空燃比がリーンのときに低出力状態となるとともに、空燃比がリッチのときに高出力状態となることにより、理論空燃比に相当する酸素濃度で出力電圧が急変するように構成されたいわゆるλＯ2センサ等からなっている。
【００３１】
上記エンジンコントロールユニット１４には、図２に示すように、上流側の第１空燃比センサ１７から出力された空燃比の検出信号と、エンジン回転数を検出する回転数センサ１９およびエンジンの冷却水温を検出する水温センサ２０等から出力される検出信号と、上記エアフローメータ５によって検出された吸入空気量の検出信号とに基づいて燃料噴射量を制御するとともに、所定のフィードバック制御条件が成立したときに、上記第１空燃比センサ１７の出力に応じて空燃比を理論空燃比とするように燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段２２が設けられている。
【００３２】
また、上記エンジンコントロールユニット１４には、排気還流圧力を検出する上記圧力センサ１２の検出信号に応じて排気ガスの還流量が不足する傾向にあるか否かを検出する還流不足検出手段２３と、上記排気還流不足が検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段２４と、上記第１空燃比センサ１７に劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段２５と、第１空燃比センサ１７の劣化検出時に、この第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段２６とが設けられている。
【００３３】
上記還流不足検出手段２３は、各センサの検出信号に応じてエンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、排気還流通路１０に設けられた排気還流制御弁１１を開閉して、この排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を上記圧力センサ１２の検出信号に応じて求めるように構成されている。
【００３４】
そして、上記排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差に基づいて排気ガスの還流量が不足する傾向にあるか否かを上記還流不足検出手段２３により検出し、この検出信号を上記第１空燃比補正手段２４に出力するとともに、表示ランプまたはブザー等からなる警報手段２７に作動指令信号を出力するように構成されている。
【００３５】
上記第１空燃比補正手段２４は、還流不足検出手段２３から出力される検出信号に応じ、上記排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値を求め、この値に基づいて上記排気還流制御手段７を介して吸気通路２に還流される排気ガスの還流量が不足する傾向にあることが検出された場合に、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正することにより、空燃比をリッチ側に補正するように構成されている。
【００３６】
すなわち、上記燃料噴射量制御手段２２により燃料噴射量をフィードバック制御して空燃比を理論空燃比とする制御が実行されることにより、図３に示すように、理論空燃比を境にしてリーン側とリッチ側とに交互に切り替わる空燃比を、上記第１空燃比センサ１７により検出する。そして、通常時には、上記空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わった時点Ｔ１から、図３の実線で示すように、ディレイタイマーのカウント値が、リッチ切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に対応した値となった時点Ｔ２で、空燃比判定がリーン判定からリッチ判定に切り替わったことを示す制御フラグをセットすることにより、上記時点Ｔ１から上記基本量Ｄｂｓ１に対応したディレイ時間Ｄｌｒの経過後に、燃料噴射の制御量を増量補正状態から減量補正状態に変化させるようになっている。
【００３７】
一方、上記還流不足検出手段２３において排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合には、図３の破線で示すように、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記排気還流量の不足度合いに対応した補正量Ｄｔｋ３が加算されることにより、空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒが補正される。この結果、空燃比判定がリーン判定からリッチ判定に切り替わった時点でセットされる上記制御フラグのセット時点Ｔ３が、通常のセット時点Ｔ２に比べて遅延され、燃料噴射量が通常時よりも増量されることになって空燃比がリーン側に補正される。
【００３８】
また、センサ劣化検出手段２５は、上記燃料噴射量制御手段２２により実行される燃料噴射量のフィードバック制御時に、上記第１空燃比センサ１７により検出された排気ガス中の酸素濃度に対応する空燃比が、リーン側またはリッチ側の一方に偏る傾向が生じているか否かを判別することにより、上記第１空燃比センサ１７に劣化が生じたか否かを検出し、この検出信号を上記第２空燃比補正手段２６等に出力するように構成されている。
【００３９】
すなわち、上記センサ劣化検出手段２５は、図４に示すように、燃料噴射量のフィードバック制御時に、理論空燃比を境にしてリーン側とリッチ側とに交互に切り替わる空燃比の変化時間を測定し、所定のリッチ領域からリーン領域に切り替わるまでのリッチ時間Ｒｅｓ２と、所定のリーン領域からリッチ領域に切り替わるまでのリーン時間Ｒｅｓ１とを比較することにより、空燃比がリーン側またはリッチ側の一方に偏る傾向が生じたことを検出するように構成されている。
【００４０】
そして、例えば図４の破線で示すように、上記第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏ってリーン時間Ｒｅｓ１がリッチ時間Ｒｅｓ２よりも大きいことが検出された場合に、上記第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏る劣化が生じたと判定して、この劣化状態の検出信号を上記第２空燃比補正手段２６に出力するとともに、表示ランプまたはブザー等からなる警報手段２７に作動指令信号を出力するように構成されている。
【００４１】
上記第２空燃比補正手段２６は、センサ劣化検出手段２５により第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏る劣化が生じたことが検出された場合に、図４の破線で示すように、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際、つまりリーン切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２に、センサの劣化度合いに対応したリーン補正量Ｄｔｋ２を加算することにより、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌを補正するように構成されている。
【００４２】
この結果、図４の破線で示すように、空燃比判定がリッチ判定からリーン判定に切り替わったことを示す制御フラグのリセット時点Ｔ５が、通常のリセット時点Ｔ４に比べて遅延され、ディレイ時間Ｄｒｌの補正を行わない場合に比べて燃料噴射量が減量されることにより、空燃比がリーン側に補正されて上記空燃比のリッチ化傾向が是正されることになる。
【００４３】
なお、上記図４の例とは逆に第１空燃比センサ１７の検出値がリッチ側に偏る劣化が生じたことがセンサ劣化検出手段２５において検出された場合には、図３に示すリッチ補正量Ｄｔｋ３に代えてセンサの劣化度合いに対応したディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ１が設定され、このリッチ補正量Ｄｔｋ１が上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に加算されることにより、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒが補正される。
【００４４】
上記構成の空燃比制御によって実行される制御の基本制御動作を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずエンジンの運転状態を検出する上記回転数センサ１９および水温センサ２０等から出力された各検出信号を入力した後（ステップＳ１）、回転数センサ１９によって検出されたエンジン回転数Ｎｅと、エアフローメータ５によって検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて燃料の基本噴射量Ｔｅを演算するとともに（ステップＳ２）、上記水温センサ２０によって検出されたエンジンの冷却水温Ｅｃｔに基づいて燃料噴射の水温補正増量Ｃｗを演算する（ステップＳ３）。
【００４５】
次いで、上記センサ劣化検出手段２５による第１空燃比センサ１７の劣化検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ２が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ４）、ＮＯと判定された場合には、上記各センサの検出信号に応じて上記第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４６】
例えば、エンジン回転および吸気の充填効率が所定範囲内で、車速およびエンジンの冷却水温が所定値以上であるとともに、単位時間当たりにおけるエンジン回転数の変化量、同充填効率の変化量および同スロットル開度の変化量が所定値以下であり、かつアイドル運転領域および失火状態のいずれでもないとともに、各種の故障モニターの実行中でなく、エバポモニタの実行中および排気ガス還流モニタの実行中のいずれでもなく、さらに各種センサに故障が発生していないことが検出されることにより、エンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、上記第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したと判定されるようになっている。
【００４７】
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したことが確認された場合には、後述する第１空燃比センサ１７の劣化検出制御を実行するとともに（ステップＳ６）、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間Ｄｌｒ，Ｄｒｌを補正するための補正量Ｄｔｋ１，Ｄｔｋ２を、上記ステップＳ６で求めた平均偏差Ｄｅｆ２，Ｄｅｆ１に基づいて算出する（ステップＳ７）。
【００４８】
なお、上記ステップＳ５でＮＯと判定されて第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立していないことが確認された場合には、前回の劣化検出時における制御データ（Ｄｅｆ１，Ｄｅｆ２）が記憶されているか否かを判定し（ステップＳ８）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ６に移行して前回の制御データに基いて上記ディレイ時間設定用の補正量Ｄｔｋ１，Ｄｔｋ２を算出し、ＮＯと判定された場合には、下記のステップＳ９に移行する。
【００４９】
次いで、上記還流不足検出手段２３による排気還流不足の検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ１が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ９）、ＮＯと判定された場合には、上記各センサの検出信号に応じて上記排気還流不足の検出条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００５０】
例えばエンジン回転、スロットル開度および吸気の充填効率が所定範囲内で、車速、吸入空気温度および排気還流制御弁１１のリフト量が所定値以上であるとともに、単位時間当たりにおけるエンジン回転数の変化量および同充填効率の変化量が所定値以下であり、燃料噴射故障のモニタの実行中でないとともに、負荷変化がない状態で、圧力センサ１２が凍結した状態にないことが確認されることにより、エンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、上記排気還流不足の検出条件が成立したと判定されるようになっている。
【００５１】
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されて排気還流不足の検出条件が成立したことが確認された場合には、後述する排気還流不足の検出制御を実行するとともに（ステップＳ１１）、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間Ｄｌｒを補正するための補正量Ｄｔｋ３を、上記ステップＳ１１で求めた排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて算出する（ステップＳ１２）。このようして図７に示すように排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅが小さい程、大きな値の補正量Ｄｔｋ３が設定されることになる。
【００５２】
なお、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されて排気還流不足の検出条件が成立していないことが確認された場合には、前回の還流不足検出時における制御データ（Ｐａｖｅ）が記憶されているか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１２に移行して前回の制御データに基づいて上記ディレイ時間Ｄｌｒ設定用の補正量Ｄｔｋ３を演算し、ＮＯと判定された場合には、下記のステップＳ１４に移行する。
【００５３】
次いで、フィードバック補正値の演算制御を実行することにより（ステップＳ１４）、後述するように、燃料噴射制御時におけるフィードバック補正値Ｃｆｂを求めた後、燃料噴射制御の学習条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１４で求めたフィードバック補正値Ｃｆｂに基づき、フィードバック制御用の学習値Ｃｌｍを更新するとともに（ステップＳ１６）、この更新値に基づいて上記フィードバック補正値Ｃｆｂを修正する（ステップＳ１７）。
【００５４】
そして、上記ステップＳ２で求めた燃料の基本噴射量Ｔｅと、ステップＳ３で求めた水温補正量Ｃｗと、ステップＳ１４で求めたフィードバック補正量Ｃｆｂと、ステップＳ１６で求めた学習値Ｃｌｍとに基づき、燃料の最終噴射量Ｔｉを演算した後（ステップＳ１８）、この最終噴射量Ｔｉに対応した噴射量となるように燃料の噴射制御を実行する（ステップＳ１９）。
【００５５】
次に、上記基本制御動作のステップＳ６において実行される劣化検出制御の制御動作を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。上記第１空燃比センサ１７の検出信号に応じて所定のリーン領域からリッチ領域に切り替わるまでのリーン時間Ｒｅｓ１を測定するとともに、このリーン時間Ｒｅｓ１の測定値を前回の積算値に加算することにより、リーン時間Ｒｅｓ１の積算値Ｓｕｍ１を算出し（ステップＳ２１）、かつ所定のリッチ領域からリーン領域に切り替わるまでのリッチ時間Ｒｅｓ２を測定するとともに、このリッチ時間Ｒｅｓ２の積算値Ｓｕｍ２を算出する（ステップＳ２２）。
【００５６】
なお、本実施形態では、図４に示すように、上記第１空燃比センサ１７の出力が、例えば０．３５Ｖ程度のリーン判定値Ｖ１以下となってから、０．５５Ｖ程度のリッチ判定値Ｖ２に上昇するまでの間をリーン時間Ｒｅｓ１とし、このリッチ判定値Ｖ２以上となってから、上記リーン判定値Ｖ１に低下するまでの間をリッチ時間Ｒｅｓ２としている。
【００５７】
また、上記リーン時間Ｒｅｓ１およびリッチ時間Ｒｅｓ２の積算回数Ｃｆｔが、予め１０回程度に設定された基準回数Ｃ以上となったか否かを判定し（ステップＳ２３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記リーン時間Ｒｅｓ１の積算値Ｓｕｍ１と、積算回数Ｃｆｔとに基づいて上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１を算出するとともに（ステップＳ２４）、上記リッチ時間Ｒｅｓ２の積算値Ｓｕｍ２と、積算回数Ｃｆｔとに基づいて上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２を算出する（ステップＳ２５）。
【００５８】
次いで、上記ステップＳ２４，Ｓ２５で求めたリーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１と、リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２とに基づき、上記センサの劣化度合いに応じたディレイ時間設定用の補正量Ｄｔｋ２，Ｄｔｋ１を演算するための平均偏差Ｄｅｆ１（＝Ａｖｅ１−Ａｖｅ２）またはＤｅｆ２（＝Ａｖｅ２−Ａｖｅ１）を算出する（ステップＳ２６）。
【００５９】
つまり、図４の破線で示すように、上記リーン時間Ｒｅｓ１がリッチ時間Ｒｅｓ２よりも長くなる傾向が生じ、上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１が、リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２よりも大きいことが検出された場合には、上記空燃比がリッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌの補正量Ｄｔｋ２を演算するための平均値偏差Ｄｅｆ１が算出される。
【００６０】
また、逆に上記リッチ時間Ｒｅｓ２がリーン時間Ｒｅｓ１よりも長くなる傾向が生じ、上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均時間Ａｖｅ２が、リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１よりも大きいことが検出された場合には、上記空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ１を演算するための平均偏差Ｄｅｆ２が算出される。
【００６１】
そして、上記第１空燃比センサ１７の劣化検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ２を１にセットした後（ステップＳ２７）、上記基本制御動作にリターンする。なお、上記ステップＳ２３でＮＯと判定されてリーン時間Ｒｅｓ１およびリッチ時間Ｒｅｓ２の積算回数Ｃｆｔが、基準回数Ｃ未満であることが確認された場合には、この時点で上記基本制御動作のステップＳ８に移行する。
【００６２】
次に、上記基本制御動作のステップＳ１１において実行される検出制御の制御動作を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。この検出制御がスタートすると、まず上記排気還流制御弁１１を開放して、この弁開時に上記圧力センサ１２よって排気還流圧力ＥＧＰｏｎを検出した後（ステップＳ３１）、上記排気還流制御弁１１を閉止して、この弁閉時に上記圧力センサ１２よって排気還流圧力ＥＧＰｏｆｆを検出する（ステップＳ３２）。
【００６３】
次いで、上記弁開時の排気還流圧力ＥＧＰｏｎと、弁閉時の排気還流圧力ＥＧＰｏｆｆとの圧力差（ＥＧＰｏｎ−ＥＧＰｏｆｆ）を算出した後、この圧力差の算出値を、前回の積算値に加算することにより、排気還流圧力差の積算値Ｐｓｕｍを算出する（ステップＳ３３）。
【００６４】
次に、上記排気還流圧力差の積算回数Ｐｃｆｔが、予め設定された基準回数Ｂ以上となったか否かを判定し（ステップＳ３４）、ＹＥＳと判定された場合には、上記排気還流圧力差の積算値Ｐｓｕｍと、その積算回数Ｐｃｆｔとに基づいて、上記排気還流量の不足度合いに応じたディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ３を算出するための排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅを算出する（ステップＳ３６）。
【００６５】
そして、上記排気還流不足の検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ１を１にセットした後（ステップＳ３７）、上記基本制御動作にリターンする。なお、上記ステップＳ３４でＮＯと判定されて排気還流圧力差の積算回数Ｐｃｆｔが、基準回数Ｂ未満であることが確認された場合には、この時点で上記基本制御動作のステップＳ１３に移行する。
【００６６】
次に、上記基本制御動作のステップＳ１４において実行されるフィードバック補正値の演算制御動作を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ４１）、ＮＯと判定されて空燃比がリーン状態にあることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔｖｏ等に基づき、リッチ切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１を算出する（ステップＳ４２）。
【００６７】
そして、上記第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ４３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１と、上記基本制御のステップＳ７で算出されたリッチ切替時における補正量Ｄｔｋ１とに基づいて、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４４）。
【００６８】
すなわち、上記ステップＳ４３で、エンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態で、リーン切替時における平均偏差Ｄｅｆ２が所定値以上であり、かつ上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１が所定値以上であることが確認されることにより、上記第２補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記補正量Ｄｔｋ１を加算することにより、リッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する。
【００６９】
また、上記ステップＳ４３でＮＯと判定されて第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記第１空燃比補正手段２４による補正条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ４５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１と、上記基本制御のステップＳ１２で算出したディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ３とに基づいて、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４６）。
【００７０】
すなわち、上記ステップＳ４５でエンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態、つまり排気ガスを吸気通路２に還流させるエンジンの運転領域にあることが確認されることにより、上記第１補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記補正量Ｄｔｋ３を加算することにより、リッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４６）。
【００７１】
また、上記ステップＳ４５でＮＯと判定されて第１補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１のみに基づいてリッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４７）。次いで、燃料噴射のフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ４８）、ＮＯと判定された場合には、燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂを０に設定した後に上記基本制御にリターンする（ステップＳ４９）。
【００７２】
また、上記ステップＳ４８でＹＥＳと判定されて燃料噴射のフィードバック制御条件が成立していることが確認された場合には、上記第１空燃比センサ１７の出力電圧Ｏｘｙを読み込んだ後（ステップＳ５０）、この出力電圧Ｏｘｙが０．４５Ｖ程度に予め設定された基準電圧Ｖ０よりも高いか否かを判定することにより、空燃比がリッチ状態であるか否かを確認する（ステップＳ５１）。
【００７３】
上記ステップＳ５１でＮＯと判定されて現在の空燃比がリーン状態であることが確認された場合には、上記ディレイ時間Ｄｌｒを計測するためのディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙをリセットするとともに（ステップＳ５２）、上記空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を０にリセットする（ステップＳ５３）。次いで、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂに所定値Ａ（比例項もしくは積分項）を加算することにより燃料噴射の増量補正を行った後（ステップＳ５４）、上記基本制御にリターンする。
【００７４】
一方、上記ステップＳ５１でＹＥＳと判定されて現在の空燃比がリッチ状態であることが確認された場合には、上記ディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙに１を加算してディレイタイマーのカウントを行った後（ステップＳ５５）、上記カウント値ＴｏｘｄｌｙがステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４７の何れかにおいて算出されたディレイ時間Ｄｌｒとなったか否かを判定し（ステップＳ５６）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５３に移行してリーン状態のフィードバック制御を継続して実行する
また、上記ステップＳ５６でＹＥＳ判定されてディレイタイマーにより設定されたディレイ時間Ｄｌｒが経過したことが確認された場合には、上記空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を１にセットする（ステップＳ５７）。次いで、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂから所定値Ａを減算することにより燃料噴射の減量補正を行った後（ステップＳ５８）、上記基本制御にリターンする。
【００７５】
また、上記ステップＳ４１でＹＥＳと判定されて空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３０にリセットされていることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔｖｏ等に基づき、リッチ状態からリーン状態への切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２を算出する（ステップＳ５９）。
【００７６】
そして、上記第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ６０）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２と、上記基本制御のステップＳ７で算出されたリーン切替時における補正量Ｄｔｋ２とに基づいて、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌを算出する（ステップＳ６１）。
【００７７】
すなわち、上記ステップＳ６０で、エンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態で、リッチ切替時における平均偏差Ｄｅｆ１が所定値以上であるか、または上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２が所定値以上であることが確認されることにより、上記第２補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２に、上記補正量Ｄｔｋ２を加算することにより、リーン切替時におけるディレイ時間Ｄｒｌを算出する。
【００７８】
また、上記ステップＳ６０でＮＯと判定されて第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２のみに基づいてリーン切替時におけるディレイ時間Ｄｒｌを算出する（ステップＳ６２）。次いで、燃料噴射のフィードバック条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ６３）、ＮＯと判定された場合には、燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂを０に設定した後に上記基本制御にリターンする（ステップＳ４９）。
【００７９】
また、上記ステップＳ６３でＹＥＳと判定されて燃料噴射のフィードバック条件が成立していることが確認された場合には、上記第１空燃比センサ１７の出力電圧Ｏｘｙを読み込んだ後（ステップＳ６４）、この出力電圧Ｏｘｙが予め０．４５Ｖ程度に設定された基準電圧Ｖ０よりも低いか否かを判定することにより、空燃比がリーン状態であるか否かを確認する（ステップＳ６５）。
【００８０】
上記ステップＳ６５でＮＯと判定されて現在の空燃比がリッチ状態であることが確認された場合には、上記ディレイ時間Ｄｒｌを計測するためのディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙをリセットするとともに（ステップＳ６６）、上記ステップＳ５７に移行して空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を１にセットする（ステップＳ５３）。
【００８１】
一方、上記ステップＳ６５でＹＥＳと判定されて現在の空燃比がリーン状態であることが確認された場合には、上記ディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙに１を加算してディレイタイマーのカウントを行った後（ステップＳ６７）、上記カウント値ＴｏｘｄｌｙがステップＳ６１またはＳ６２において算出されたディレイ時間Ｄｒｌとなったか否かを判定し（ステップＳ６８）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５７に移行してリッチ状態のフィードバック制御を継続して実行する。
【００８２】
また、上記ステップＳ６８でＹＥＳ判定されてディレイタイマーにより設定されたディレイ時間Ｄｒｌが経過したことが確認された場合には、上記ステップＳ５３に移行して空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を０にリセットした後、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂに所定値Ａを加算することにより燃料噴射の増量補正を行った後（ステップＳ５４）、上記基本制御にリターンする。
【００８３】
上記のように排気還流制御手段７による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段２３と、この還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合に、上記第１空燃比補正手段２４により空燃比をリッチ側に補正するように構成したため、排気還流制御弁１１が故障した場合に限られず、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生した場合においても、空燃比をリッチ側に移行させる補正を実行することにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を抑制することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、還流不足検出手段２３によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比の補正量を変化させるように構成したため、上記排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生した場合に、上記還流不足検出手段２３によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比をリッチ側に移行させる補正量を制御することにより、空燃比がオーバリッチになるという事態の発生を防止しつつ、上記排気ガスの還流量を適正に制御してＮＯｘ排出量の増大を効果的に抑制することができる。
【００８５】
なお、上記還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合に、空燃比を検出する第１空燃比センサ１７の検出信号に応じて燃料噴射量を制御する際の制御ゲインを変化させることにより空燃比をリッチ側に補正することも可能であるが、上記実施形態に示すように、上記第１空燃比補正手段２４により、第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正することにより、空燃比をリッチ側に補正するように構成した場合には、簡単な構成で、空燃比をリッチ側に移行させる補正を適正に実行して排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を効果的に抑制できるという利点がある。
【００８６】
また、上記実施形態では、排気ガスを吸気通路２に還流させるエンジンの運転領域で、上記第１空燃比補正手段２４によって空燃比をリッチ側に補正する制御を実行し、アイドル運転時等の排気ガスを還流させる運転領域にない場合に、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１のみに基づいてリッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出して上記補正を行わないように構成したため、上記第１空燃比補正手段２４により空燃比をリッチ側に補正する制御が不必要時に実行されるのを防止しつつ、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、排気ガスの還流量が不足することに起因してＮＯｘ排出量が増大するのを効果的に抑制することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、排気還流通路１０に設けられた圧力センサ１２により検出された排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を上記還流不足検出手段２３により検出し、この排気還流圧力差の検出値に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したため、上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障を正確に検出して上記第１空燃比補正手段２４による補正を適正に実行することができる。
【００８８】
すなわち、上記排気還流通路１０の詰まりが発生した場合には、上記排気還流制御弁を閉状態から開状態に移行させた場合においても、上記排気還流通路１０内の圧力がそれ程著しい変化が生じないため、上記圧力センサ１２の検出値に基づいて上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障が発生したか否かを正確に検出することができる。
【００８９】
なお、吸気通路２に設けられた圧力センサにより検出された吸気圧力に基づいて上記排気還流圧力差を類推し、この排気還流圧力差の類推値に基づいて上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、還流不足検出手段２３により、排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したため、ノイズの発生に起因した誤検出を生じることなく、上記排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを適正に検出することができる。
【００９１】
さらに、上記実施形態では、上記還流不足検出手段２３により検出された排気還流量が、予め設定された基準値よりも不足していることが確認された場合に、排気還流制御手段７が異常であることを報知する警報手段２７を設けたため、この警報手段２７により排気還流制御手段７が異常であることを乗員に報知してその修理を促すことができる。
【００９２】
また、上記実施形態のように、還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段２４と、センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７の劣化が検出された場合に、この第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段２６とを備えた空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段２３により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７の劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段２４，２６の一方による空燃比の補正を制限するように構成した場合には、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサ１７が劣化してその検出値に誤差が生じている状態とが同時に検出された場合に、上記両空燃比補正手段２４，２６による空燃比の補正が同時に実行されることに起因して空燃比を理論空燃比とするフィードバック制御時に制御振幅が顕著に増大するという事態の発生を防止することができる。
【００９３】
特に、上記実施形態では、還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出されるとともに、センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７に劣化が生じたことが検出された場合に、第１空燃比補正手段２４による空燃比の補正を制限するように構成したため、劣化が生じた第１空燃比センサ１７の検出値に基づいて、不正確な空燃比の補正制御が実行されるという事態の発生を防止することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段と、この排気還流制御手段による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段と、燃料フィードバック制御用の空燃比センサと、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段と、上記空燃比センサに劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段とを備え、上記還流不足検出手段により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段の一方による空燃比の補正を制限するように構成したため、排気還流制御弁が故障した場合に限られず、排気還流通路が詰まる等の故障が発生した場合においても、空燃比をリッチ側に移行させる補正を実行することにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を抑制できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの空燃比制御装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る空燃比制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図４】空燃比センサの劣化時における制御動作を示すタイムチャートである。
【図５】空燃比制御装置による基本制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図６】空燃比制御装置による基本制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図７】排気還流圧力差とディレイ時間の補正量との対応関係を示すグラフである。
【図８】空燃比センサの劣化検出制御動作を示すフローチャートである。
【図９】排気還流制御手段の故障検出制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】フィードバック補正値の演算制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図１１】フィードバック補正値の演算制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 吸気通路
１０ 排気還流通路
１１ 排気還流制御弁
１２ 圧力センサ
１７ 空燃比センサ
２３ 還流不足検出手段
２４ 第１空燃比補正手段
２５ 劣化検出手段
２６ 第２空燃比補正手段
２７ 警報手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段を備えたエンジンの空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平９−２５８５２号公報に示されるように、排気通路と吸気通路とを結ぶ排気還流通路と、排気還流通路を運転状態に応じて開閉する排気還流制御弁とを備えるエンジンにおいて、排気還流制御弁が目標値よりも大きく開く開故障を診断する開故障診断手段と、この排気還流制御弁の開故障時にエンジン出力を制限するフェイルセーフ制御手段とを備えたエンジンのフェイル制御装置が知られている。
【０００３】
また、例えば特公昭６３−３５８２０号公報に示されるように、排気ガス流通量が電子的に制御可能なアクチュエータ手段を有し、このアクチュエータ手段により排気ガス還流量を制御する方式の排気ガス還流システムを備えた電子制御型エンジン制御装置において、上記アクチュエータ手段が排気ガス流通量の最大位置近傍で停止したまま制御不能になったことを検出する故障検出手段と、エンジンがアイドル運転状態にあることを検出するアイドル検出手段と、エンジンのアイドル状態での回転数を制御するアイドル制御アクチュエータ手段とを設け、上記故障検出手段の故障検出データに応じて上記アイドル制御アクチュエータ手段の制御量を増加させることにより排気ガス還流システム故障時のアイドル回転数を補償するように構成した排気ガス還流システムのバックアップ装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記両公報に開示された従来技術では、それぞれ排気ガス還流制御手段の制御弁が開状態で固着した開故障の発生を検出し、この開故障の発生時に、エンジン出力を制限し、あるいはアイドル回転数を補償する制御を実行するように構成されており、上記開故障以外の故障、例えば排気還流通路の詰まり等に起因した故障の発生時に、これらの故障に起因して排気ガスの還流量が低減した場合に、ＮＯｘの排出量が増大するのを抑制することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、排気還流通路が詰まる等の故障が発生した場合においても、ＮＯｘの排出量が増大するのを効果的に抑制することができるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段と、この排気還流制御手段による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段と、燃料フィードバック制御用の空燃比センサと、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段と、上記空燃比センサに劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段とを備え、上記還流不足検出手段により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段の一方による空燃比の補正を制限するように構成したものである。
【０００７】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサが劣化してその検出値に誤差が生じている状態とが同時に検出された場合に、空燃比をリッチ側に移行させる補正と、空燃比センサの劣化時に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を変化させる補正とが同時に実行されることが防止され、これによって空燃比を理論空燃比とするフィードバック制御時に制御振幅が顕著に増大することが抑制されることになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記空燃比補正手段は、還流不足検出手段によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比の補正量を変化させるように構成されたものである。
【０００９】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態となった場合には、この排気還流の不足度合いに応じて空燃比をリッチ側に移行させる補正量が制御されることにより、排気ガスの還流量が適正に制御されてＮＯｘ排出量の増大が効果的に抑制されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの空燃比制御装置において、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、上記空燃比補正手段によって空燃比をリッチ側に補正する制御を実行するように構成したものである。
【００１３】
上記構成によれば、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大が効果的に抑制されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段は、排気還流通路もしくは吸気通路に設けられた圧力センサにより検出された排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成されたものである。
【００１５】
上記構成によれば、還流不足検出手段により排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を検出して、この圧力差が一定値以下であることが確認された場合等に、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあると判定されて、空燃比をリッチ側に移行させる補正が実行されることになる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、上記請求項４記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により、排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したものである。
【００１７】
上記構成によれば、還流不足検出手段により排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値に基づいて、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かが適正に判定されることになる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により検出された排気還流量が、予め設定された基準値よりも不足していることが確認された場合に、排気還流制御手段が異常であることを報知する報知手段を備えたものである。
【００１９】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあることが、還流不足検出手段において検出された場合には、空燃比をリッチ側に移行させる補正が実行されることにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大が抑制されるとともに、上記報知手段によって排気還流制御手段が異常であることが乗員に報知されることになる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、上記請求項１〜６の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサに劣化が生じたことが検出された場合に、上記第１空燃比補正手段による空燃比の補正を制限するように構成したものである。
【００２３】
上記構成によれば、排気還流通路が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサが劣化してその検出値に誤差が生じていることが同時に検出された場合には、上記第１空燃比補正手段による空燃比の補正が制限され、上記第２空燃比補正手段による空燃比の補正が通常通りに実行されることになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を有するエンジンの概略構成を示している。このエンジンは、エンジン本体１と、吸気通路２と、排気通路３とを有している。上記吸気通路２には、その上流側から順に、エアクリーナ４と、エアフローメータ５と、スロットル弁６と、サージタンク８と、燃料噴射手段９とが設けられ、上記エアクリーナ４には、吸気温センサ２１が配設されている。
【００２５】
上記スロットル弁６の下流側に位置する吸気通路２、例えばサージタンク８には、排気通路３に連通する排気還流通路１０が接続され、この排気還流通路１０には、排気還流制御弁１１が設けられている。そして、上記排気還流通路１０と排気還流制御弁１１とにより、排気ガスを吸気通路２に還流させる排気還流制御手段７が構成されている。
【００２６】
また、上記排気還流制御弁１１の設置部と、吸気通路２との間に配設された上記排気還流通路１０の下流部には、排気還流圧力を検出する圧力センサ１２の設置部に連通する連通路１３が接続されている。この連通路１３には、上記圧力センサ１２の検出部を大気側に切り換える切換弁（図示せず）が設置され、この圧力センサ１２により排気還流圧力が検出されるようになっている。
【００２７】
上記圧力センサ１２は、連通路に設けられた切換弁の切換に応じて上記排気還流通圧力と大気圧との両方を検出するように構成されている。なお、上記圧力センサ１２に代え、インレットマニホールドの内部圧力を検出するインマニ圧力センサによって上記排気還流圧力を検出するように構成してもよい。
【００２８】
上記排気還流制御弁１１は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４から出力される制御信号に応じて作動するアクチュエータと、このアクチュエータによって開閉駆動される弁体とを有し、この弁体が上記排気還流通路１０の全閉位置から全開位置に至る範囲に亘って駆動されることにより、エンジンの運転状態に対応して排気通路３から吸気通路２に還流される排気ガスの還流量が制御されるようになっている。
【００２９】
一方、上記排気通路３には、三元触媒等からなる排気ガス浄化用触媒１５，１６が配設されるとともに、これらの排気ガス浄化用触媒１５，１６の上流側には、燃料フィードバック制御用の第１空燃比センサ１７が配設され、一方の排気ガス浄化用触媒１５の下流側で他方の排気ガス浄化用触媒１６の上流側には、触媒モニタ用の第２空燃比センサ１８が配設されている。
【００３０】
上記両空燃比センサ１７，１８は、所定の活性化温度以上にある場合において、空燃比がリーンのときに低出力状態となるとともに、空燃比がリッチのときに高出力状態となることにより、理論空燃比に相当する酸素濃度で出力電圧が急変するように構成されたいわゆるλＯ2センサ等からなっている。
【００３１】
上記エンジンコントロールユニット１４には、図２に示すように、上流側の第１空燃比センサ１７から出力された空燃比の検出信号と、エンジン回転数を検出する回転数センサ１９およびエンジンの冷却水温を検出する水温センサ２０等から出力される検出信号と、上記エアフローメータ５によって検出された吸入空気量の検出信号とに基づいて燃料噴射量を制御するとともに、所定のフィードバック制御条件が成立したときに、上記第１空燃比センサ１７の出力に応じて空燃比を理論空燃比とするように燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制御手段２２が設けられている。
【００３２】
また、上記エンジンコントロールユニット１４には、排気還流圧力を検出する上記圧力センサ１２の検出信号に応じて排気ガスの還流量が不足する傾向にあるか否かを検出する還流不足検出手段２３と、上記排気還流不足が検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段２４と、上記第１空燃比センサ１７に劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段２５と、第１空燃比センサ１７の劣化検出時に、この第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段２６とが設けられている。
【００３３】
上記還流不足検出手段２３は、各センサの検出信号に応じてエンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、排気還流通路１０に設けられた排気還流制御弁１１を開閉して、この排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を上記圧力センサ１２の検出信号に応じて求めるように構成されている。
【００３４】
そして、上記排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差に基づいて排気ガスの還流量が不足する傾向にあるか否かを上記還流不足検出手段２３により検出し、この検出信号を上記第１空燃比補正手段２４に出力するとともに、表示ランプまたはブザー等からなる警報手段２７に作動指令信号を出力するように構成されている。
【００３５】
上記第１空燃比補正手段２４は、還流不足検出手段２３から出力される検出信号に応じ、上記排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値を求め、この値に基づいて上記排気還流制御手段７を介して吸気通路２に還流される排気ガスの還流量が不足する傾向にあることが検出された場合に、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正することにより、空燃比をリッチ側に補正するように構成されている。
【００３６】
すなわち、上記燃料噴射量制御手段２２により燃料噴射量をフィードバック制御して空燃比を理論空燃比とする制御が実行されることにより、図３に示すように、理論空燃比を境にしてリーン側とリッチ側とに交互に切り替わる空燃比を、上記第１空燃比センサ１７により検出する。そして、通常時には、上記空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わった時点Ｔ１から、図３の実線で示すように、ディレイタイマーのカウント値が、リッチ切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に対応した値となった時点Ｔ２で、空燃比判定がリーン判定からリッチ判定に切り替わったことを示す制御フラグをセットすることにより、上記時点Ｔ１から上記基本量Ｄｂｓ１に対応したディレイ時間Ｄｌｒの経過後に、燃料噴射の制御量を増量補正状態から減量補正状態に変化させるようになっている。
【００３７】
一方、上記還流不足検出手段２３において排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合には、図３の破線で示すように、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記排気還流量の不足度合いに対応した補正量Ｄｔｋ３が加算されることにより、空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒが補正される。この結果、空燃比判定がリーン判定からリッチ判定に切り替わった時点でセットされる上記制御フラグのセット時点Ｔ３が、通常のセット時点Ｔ２に比べて遅延され、燃料噴射量が通常時よりも増量されることになって空燃比がリーン側に補正される。
【００３８】
また、センサ劣化検出手段２５は、上記燃料噴射量制御手段２２により実行される燃料噴射量のフィードバック制御時に、上記第１空燃比センサ１７により検出された排気ガス中の酸素濃度に対応する空燃比が、リーン側またはリッチ側の一方に偏る傾向が生じているか否かを判別することにより、上記第１空燃比センサ１７に劣化が生じたか否かを検出し、この検出信号を上記第２空燃比補正手段２６等に出力するように構成されている。
【００３９】
すなわち、上記センサ劣化検出手段２５は、図４に示すように、燃料噴射量のフィードバック制御時に、理論空燃比を境にしてリーン側とリッチ側とに交互に切り替わる空燃比の変化時間を測定し、所定のリッチ領域からリーン領域に切り替わるまでのリッチ時間Ｒｅｓ２と、所定のリーン領域からリッチ領域に切り替わるまでのリーン時間Ｒｅｓ１とを比較することにより、空燃比がリーン側またはリッチ側の一方に偏る傾向が生じたことを検出するように構成されている。
【００４０】
そして、例えば図４の破線で示すように、上記第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏ってリーン時間Ｒｅｓ１がリッチ時間Ｒｅｓ２よりも大きいことが検出された場合に、上記第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏る劣化が生じたと判定して、この劣化状態の検出信号を上記第２空燃比補正手段２６に出力するとともに、表示ランプまたはブザー等からなる警報手段２７に作動指令信号を出力するように構成されている。
【００４１】
上記第２空燃比補正手段２６は、センサ劣化検出手段２５により第１空燃比センサ１７の検出値がリーン側に偏る劣化が生じたことが検出された場合に、図４の破線で示すように、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際、つまりリーン切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２に、センサの劣化度合いに対応したリーン補正量Ｄｔｋ２を加算することにより、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌを補正するように構成されている。
【００４２】
この結果、図４の破線で示すように、空燃比判定がリッチ判定からリーン判定に切り替わったことを示す制御フラグのリセット時点Ｔ５が、通常のリセット時点Ｔ４に比べて遅延され、ディレイ時間Ｄｒｌの補正を行わない場合に比べて燃料噴射量が減量されることにより、空燃比がリーン側に補正されて上記空燃比のリッチ化傾向が是正されることになる。
【００４３】
なお、上記図４の例とは逆に第１空燃比センサ１７の検出値がリッチ側に偏る劣化が生じたことがセンサ劣化検出手段２５において検出された場合には、図３に示すリッチ補正量Ｄｔｋ３に代えてセンサの劣化度合いに対応したディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ１が設定され、このリッチ補正量Ｄｔｋ１が上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に加算されることにより、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒが補正される。
【００４４】
上記構成の空燃比制御によって実行される制御の基本制御動作を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずエンジンの運転状態を検出する上記回転数センサ１９および水温センサ２０等から出力された各検出信号を入力した後（ステップＳ１）、回転数センサ１９によって検出されたエンジン回転数Ｎｅと、エアフローメータ５によって検出された吸入空気量Ｇａとに基づいて燃料の基本噴射量Ｔｅを演算するとともに（ステップＳ２）、上記水温センサ２０によって検出されたエンジンの冷却水温Ｅｃｔに基づいて燃料噴射の水温補正増量Ｃｗを演算する（ステップＳ３）。
【００４５】
次いで、上記センサ劣化検出手段２５による第１空燃比センサ１７の劣化検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ２が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ４）、ＮＯと判定された場合には、上記各センサの検出信号に応じて上記第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４６】
例えば、エンジン回転および吸気の充填効率が所定範囲内で、車速およびエンジンの冷却水温が所定値以上であるとともに、単位時間当たりにおけるエンジン回転数の変化量、同充填効率の変化量および同スロットル開度の変化量が所定値以下であり、かつアイドル運転領域および失火状態のいずれでもないとともに、各種の故障モニターの実行中でなく、エバポモニタの実行中および排気ガス還流モニタの実行中のいずれでもなく、さらに各種センサに故障が発生していないことが検出されることにより、エンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、上記第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したと判定されるようになっている。
【００４７】
上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立したことが確認された場合には、後述する第１空燃比センサ１７の劣化検出制御を実行するとともに（ステップＳ６）、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間Ｄｌｒ，Ｄｒｌを補正するための補正量Ｄｔｋ１，Ｄｔｋ２を、上記ステップＳ６で求めた平均偏差Ｄｅｆ２，Ｄｅｆ１に基づいて算出する（ステップＳ７）。
【００４８】
なお、上記ステップＳ５でＮＯと判定されて第１空燃比センサ１７の劣化検出条件が成立していないことが確認された場合には、前回の劣化検出時における制御データ（Ｄｅｆ１，Ｄｅｆ２）が記憶されているか否かを判定し（ステップＳ８）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ６に移行して前回の制御データに基いて上記ディレイ時間設定用の補正量Ｄｔｋ１，Ｄｔｋ２を算出し、ＮＯと判定された場合には、下記のステップＳ９に移行する。
【００４９】
次いで、上記還流不足検出手段２３による排気還流不足の検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ１が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ９）、ＮＯと判定された場合には、上記各センサの検出信号に応じて上記排気還流不足の検出条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００５０】
例えばエンジン回転、スロットル開度および吸気の充填効率が所定範囲内で、車速、吸入空気温度および排気還流制御弁１１のリフト量が所定値以上であるとともに、単位時間当たりにおけるエンジン回転数の変化量および同充填効率の変化量が所定値以下であり、燃料噴射故障のモニタの実行中でないとともに、負荷変化がない状態で、圧力センサ１２が凍結した状態にないことが確認されることにより、エンジンが外乱のない安定した運転状態にあることが確認された場合に、上記排気還流不足の検出条件が成立したと判定されるようになっている。
【００５１】
上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されて排気還流不足の検出条件が成立したことが確認された場合には、後述する排気還流不足の検出制御を実行するとともに（ステップＳ１１）、上記第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間Ｄｌｒを補正するための補正量Ｄｔｋ３を、上記ステップＳ１１で求めた排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて算出する（ステップＳ１２）。このようして図７に示すように排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅが小さい程、大きな値の補正量Ｄｔｋ３が設定されることになる。
【００５２】
なお、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されて排気還流不足の検出条件が成立していないことが確認された場合には、前回の還流不足検出時における制御データ（Ｐａｖｅ）が記憶されているか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１２に移行して前回の制御データに基づいて上記ディレイ時間Ｄｌｒ設定用の補正量Ｄｔｋ３を演算し、ＮＯと判定された場合には、下記のステップＳ１４に移行する。
【００５３】
次いで、フィードバック補正値の演算制御を実行することにより（ステップＳ１４）、後述するように、燃料噴射制御時におけるフィードバック補正値Ｃｆｂを求めた後、燃料噴射制御の学習条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ１４で求めたフィードバック補正値Ｃｆｂに基づき、フィードバック制御用の学習値Ｃｌｍを更新するとともに（ステップＳ１６）、この更新値に基づいて上記フィードバック補正値Ｃｆｂを修正する（ステップＳ１７）。
【００５４】
そして、上記ステップＳ２で求めた燃料の基本噴射量Ｔｅと、ステップＳ３で求めた水温補正量Ｃｗと、ステップＳ１４で求めたフィードバック補正量Ｃｆｂと、ステップＳ１６で求めた学習値Ｃｌｍとに基づき、燃料の最終噴射量Ｔｉを演算した後（ステップＳ１８）、この最終噴射量Ｔｉに対応した噴射量となるように燃料の噴射制御を実行する（ステップＳ１９）。
【００５５】
次に、上記基本制御動作のステップＳ６において実行される劣化検出制御の制御動作を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。上記第１空燃比センサ１７の検出信号に応じて所定のリーン領域からリッチ領域に切り替わるまでのリーン時間Ｒｅｓ１を測定するとともに、このリーン時間Ｒｅｓ１の測定値を前回の積算値に加算することにより、リーン時間Ｒｅｓ１の積算値Ｓｕｍ１を算出し（ステップＳ２１）、かつ所定のリッチ領域からリーン領域に切り替わるまでのリッチ時間Ｒｅｓ２を測定するとともに、このリッチ時間Ｒｅｓ２の積算値Ｓｕｍ２を算出する（ステップＳ２２）。
【００５６】
なお、本実施形態では、図４に示すように、上記第１空燃比センサ１７の出力が、例えば０．３５Ｖ程度のリーン判定値Ｖ１以下となってから、０．５５Ｖ程度のリッチ判定値Ｖ２に上昇するまでの間をリーン時間Ｒｅｓ１とし、このリッチ判定値Ｖ２以上となってから、上記リーン判定値Ｖ１に低下するまでの間をリッチ時間Ｒｅｓ２としている。
【００５７】
また、上記リーン時間Ｒｅｓ１およびリッチ時間Ｒｅｓ２の積算回数Ｃｆｔが、予め１０回程度に設定された基準回数Ｃ以上となったか否かを判定し（ステップＳ２３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記リーン時間Ｒｅｓ１の積算値Ｓｕｍ１と、積算回数Ｃｆｔとに基づいて上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１を算出するとともに（ステップＳ２４）、上記リッチ時間Ｒｅｓ２の積算値Ｓｕｍ２と、積算回数Ｃｆｔとに基づいて上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２を算出する（ステップＳ２５）。
【００５８】
次いで、上記ステップＳ２４，Ｓ２５で求めたリーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１と、リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２とに基づき、上記センサの劣化度合いに応じたディレイ時間設定用の補正量Ｄｔｋ２，Ｄｔｋ１を演算するための平均偏差Ｄｅｆ１（＝Ａｖｅ１−Ａｖｅ２）またはＤｅｆ２（＝Ａｖｅ２−Ａｖｅ１）を算出する（ステップＳ２６）。
【００５９】
つまり、図４の破線で示すように、上記リーン時間Ｒｅｓ１がリッチ時間Ｒｅｓ２よりも長くなる傾向が生じ、上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１が、リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２よりも大きいことが検出された場合には、上記空燃比がリッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌの補正量Ｄｔｋ２を演算するための平均値偏差Ｄｅｆ１が算出される。
【００６０】
また、逆に上記リッチ時間Ｒｅｓ２がリーン時間Ｒｅｓ１よりも長くなる傾向が生じ、上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均時間Ａｖｅ２が、リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１よりも大きいことが検出された場合には、上記空燃比がリーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ１を演算するための平均偏差Ｄｅｆ２が算出される。
【００６１】
そして、上記第１空燃比センサ１７の劣化検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ２を１にセットした後（ステップＳ２７）、上記基本制御動作にリターンする。なお、上記ステップＳ２３でＮＯと判定されてリーン時間Ｒｅｓ１およびリッチ時間Ｒｅｓ２の積算回数Ｃｆｔが、基準回数Ｃ未満であることが確認された場合には、この時点で上記基本制御動作のステップＳ８に移行する。
【００６２】
次に、上記基本制御動作のステップＳ１１において実行される検出制御の制御動作を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。この検出制御がスタートすると、まず上記排気還流制御弁１１を開放して、この弁開時に上記圧力センサ１２よって排気還流圧力ＥＧＰｏｎを検出した後（ステップＳ３１）、上記排気還流制御弁１１を閉止して、この弁閉時に上記圧力センサ１２よって排気還流圧力ＥＧＰｏｆｆを検出する（ステップＳ３２）。
【００６３】
次いで、上記弁開時の排気還流圧力ＥＧＰｏｎと、弁閉時の排気還流圧力ＥＧＰｏｆｆとの圧力差（ＥＧＰｏｎ−ＥＧＰｏｆｆ）を算出した後、この圧力差の算出値を、前回の積算値に加算することにより、排気還流圧力差の積算値Ｐｓｕｍを算出する（ステップＳ３３）。
【００６４】
次に、上記排気還流圧力差の積算回数Ｐｃｆｔが、予め設定された基準回数Ｂ以上となったか否かを判定し（ステップＳ３４）、ＹＥＳと判定された場合には、上記排気還流圧力差の積算値Ｐｓｕｍと、その積算回数Ｐｃｆｔとに基づいて、上記排気還流量の不足度合いに応じたディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ３を算出するための排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅを算出する（ステップＳ３６）。
【００６５】
そして、上記排気還流不足の検出が既に行われたことを示す完了フラグＦ１を１にセットした後（ステップＳ３７）、上記基本制御動作にリターンする。なお、上記ステップＳ３４でＮＯと判定されて排気還流圧力差の積算回数Ｐｃｆｔが、基準回数Ｂ未満であることが確認された場合には、この時点で上記基本制御動作のステップＳ１３に移行する。
【００６６】
次に、上記基本制御動作のステップＳ１４において実行されるフィードバック補正値の演算制御動作を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３が１にセットされているか否かを判定し（ステップＳ４１）、ＮＯと判定されて空燃比がリーン状態にあることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔｖｏ等に基づき、リッチ切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１を算出する（ステップＳ４２）。
【００６７】
そして、上記第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ４３）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１と、上記基本制御のステップＳ７で算出されたリッチ切替時における補正量Ｄｔｋ１とに基づいて、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４４）。
【００６８】
すなわち、上記ステップＳ４３で、エンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態で、リーン切替時における平均偏差Ｄｅｆ２が所定値以上であり、かつ上記リーン時間Ｒｅｓ１の平均値Ａｖｅ１が所定値以上であることが確認されることにより、上記第２補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記補正量Ｄｔｋ１を加算することにより、リッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する。
【００６９】
また、上記ステップＳ４３でＮＯと判定されて第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記第１空燃比補正手段２４による補正条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ４５）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１と、上記基本制御のステップＳ１２で算出したディレイ時間Ｄｌｒの補正量Ｄｔｋ３とに基づいて、リーン領域からリッチ領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４６）。
【００７０】
すなわち、上記ステップＳ４５でエンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態、つまり排気ガスを吸気通路２に還流させるエンジンの運転領域にあることが確認されることにより、上記第１補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１に、上記補正量Ｄｔｋ３を加算することにより、リッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４６）。
【００７１】
また、上記ステップＳ４５でＮＯと判定されて第１補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１のみに基づいてリッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出する（ステップＳ４７）。次いで、燃料噴射のフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ４８）、ＮＯと判定された場合には、燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂを０に設定した後に上記基本制御にリターンする（ステップＳ４９）。
【００７２】
また、上記ステップＳ４８でＹＥＳと判定されて燃料噴射のフィードバック制御条件が成立していることが確認された場合には、上記第１空燃比センサ１７の出力電圧Ｏｘｙを読み込んだ後（ステップＳ５０）、この出力電圧Ｏｘｙが０．４５Ｖ程度に予め設定された基準電圧Ｖ０よりも高いか否かを判定することにより、空燃比がリッチ状態であるか否かを確認する（ステップＳ５１）。
【００７３】
上記ステップＳ５１でＮＯと判定されて現在の空燃比がリーン状態であることが確認された場合には、上記ディレイ時間Ｄｌｒを計測するためのディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙをリセットするとともに（ステップＳ５２）、上記空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を０にリセットする（ステップＳ５３）。次いで、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂに所定値Ａ（比例項もしくは積分項）を加算することにより燃料噴射の増量補正を行った後（ステップＳ５４）、上記基本制御にリターンする。
【００７４】
一方、上記ステップＳ５１でＹＥＳと判定されて現在の空燃比がリッチ状態であることが確認された場合には、上記ディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙに１を加算してディレイタイマーのカウントを行った後（ステップＳ５５）、上記カウント値ＴｏｘｄｌｙがステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４７の何れかにおいて算出されたディレイ時間Ｄｌｒとなったか否かを判定し（ステップＳ５６）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５３に移行してリーン状態のフィードバック制御を継続して実行する
また、上記ステップＳ５６でＹＥＳ判定されてディレイタイマーにより設定されたディレイ時間Ｄｌｒが経過したことが確認された場合には、上記空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を１にセットする（ステップＳ５７）。次いで、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂから所定値Ａを減算することにより燃料噴射の減量補正を行った後（ステップＳ５８）、上記基本制御にリターンする。
【００７５】
また、上記ステップＳ４１でＹＥＳと判定されて空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３０にリセットされていることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度Ｔｖｏ等に基づき、リッチ状態からリーン状態への切替時におけるディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２を算出する（ステップＳ５９）。
【００７６】
そして、上記第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ６０）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２と、上記基本制御のステップＳ７で算出されたリーン切替時における補正量Ｄｔｋ２とに基づいて、リッチ領域からリーン領域に切り替わる際のディレイ時間Ｄｒｌを算出する（ステップＳ６１）。
【００７７】
すなわち、上記ステップＳ６０で、エンジンがアイドル運転状態にないとともに、第２空燃比センサ１８の故障モニタを行っていない状態で、リッチ切替時における平均偏差Ｄｅｆ１が所定値以上であるか、または上記リッチ時間Ｒｅｓ２の平均値Ａｖｅ２が所定値以上であることが確認されることにより、上記第２補正条件が成立したと判定された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２に、上記補正量Ｄｔｋ２を加算することにより、リーン切替時におけるディレイ時間Ｄｒｌを算出する。
【００７８】
また、上記ステップＳ６０でＮＯと判定されて第２空燃比補正手段２６による補正条件が成立していないことが確認された場合には、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ２のみに基づいてリーン切替時におけるディレイ時間Ｄｒｌを算出する（ステップＳ６２）。次いで、燃料噴射のフィードバック条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ６３）、ＮＯと判定された場合には、燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂを０に設定した後に上記基本制御にリターンする（ステップＳ４９）。
【００７９】
また、上記ステップＳ６３でＹＥＳと判定されて燃料噴射のフィードバック条件が成立していることが確認された場合には、上記第１空燃比センサ１７の出力電圧Ｏｘｙを読み込んだ後（ステップＳ６４）、この出力電圧Ｏｘｙが予め０．４５Ｖ程度に設定された基準電圧Ｖ０よりも低いか否かを判定することにより、空燃比がリーン状態であるか否かを確認する（ステップＳ６５）。
【００８０】
上記ステップＳ６５でＮＯと判定されて現在の空燃比がリッチ状態であることが確認された場合には、上記ディレイ時間Ｄｒｌを計測するためのディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙをリセットするとともに（ステップＳ６６）、上記ステップＳ５７に移行して空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を１にセットする（ステップＳ５３）。
【００８１】
一方、上記ステップＳ６５でＹＥＳと判定されて現在の空燃比がリーン状態であることが確認された場合には、上記ディレイタイマーのカウント値Ｔｏｘｄｌｙに１を加算してディレイタイマーのカウントを行った後（ステップＳ６７）、上記カウント値ＴｏｘｄｌｙがステップＳ６１またはＳ６２において算出されたディレイ時間Ｄｒｌとなったか否かを判定し（ステップＳ６８）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ５７に移行してリッチ状態のフィードバック制御を継続して実行する。
【００８２】
また、上記ステップＳ６８でＹＥＳ判定されてディレイタイマーにより設定されたディレイ時間Ｄｒｌが経過したことが確認された場合には、上記ステップＳ５３に移行して空燃比がリッチ状態であることを示す制御フラグＦ３を０にリセットした後、現時点における燃料噴射のフィードバック補正値Ｃｆｂに所定値Ａを加算することにより燃料噴射の増量補正を行った後（ステップＳ５４）、上記基本制御にリターンする。
【００８３】
上記のように排気還流制御手段７による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段２３と、この還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合に、上記第１空燃比補正手段２４により空燃比をリッチ側に補正するように構成したため、排気還流制御弁１１が故障した場合に限られず、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生した場合においても、空燃比をリッチ側に移行させる補正を実行することにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を抑制することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、還流不足検出手段２３によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比の補正量を変化させるように構成したため、上記排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生した場合に、上記還流不足検出手段２３によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比をリッチ側に移行させる補正量を制御することにより、空燃比がオーバリッチになるという事態の発生を防止しつつ、上記排気ガスの還流量を適正に制御してＮＯｘ排出量の増大を効果的に抑制することができる。
【００８５】
なお、上記還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足する傾向があることが検出された場合に、空燃比を検出する第１空燃比センサ１７の検出信号に応じて燃料噴射量を制御する際の制御ゲインを変化させることにより空燃比をリッチ側に補正することも可能であるが、上記実施形態に示すように、上記第１空燃比補正手段２４により、第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正することにより、空燃比をリッチ側に補正するように構成した場合には、簡単な構成で、空燃比をリッチ側に移行させる補正を適正に実行して排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を効果的に抑制できるという利点がある。
【００８６】
また、上記実施形態では、排気ガスを吸気通路２に還流させるエンジンの運転領域で、上記第１空燃比補正手段２４によって空燃比をリッチ側に補正する制御を実行し、アイドル運転時等の排気ガスを還流させる運転領域にない場合に、上記ディレイ時間設定用の基本量Ｄｂｓ１のみに基づいてリッチ切替時におけるディレイ時間Ｄｌｒを算出して上記補正を行わないように構成したため、上記第１空燃比補正手段２４により空燃比をリッチ側に補正する制御が不必要時に実行されるのを防止しつつ、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、排気ガスの還流量が不足することに起因してＮＯｘ排出量が増大するのを効果的に抑制することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、排気還流通路１０に設けられた圧力センサ１２により検出された排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差を上記還流不足検出手段２３により検出し、この排気還流圧力差の検出値に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したため、上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障を正確に検出して上記第１空燃比補正手段２４による補正を適正に実行することができる。
【００８８】
すなわち、上記排気還流通路１０の詰まりが発生した場合には、上記排気還流制御弁を閉状態から開状態に移行させた場合においても、上記排気還流通路１０内の圧力がそれ程著しい変化が生じないため、上記圧力センサ１２の検出値に基づいて上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障が発生したか否かを正確に検出することができる。
【００８９】
なお、吸気通路２に設けられた圧力センサにより検出された吸気圧力に基づいて上記排気還流圧力差を類推し、この排気還流圧力差の類推値に基づいて上記排気還流通路１０の詰まり等に起因した還流制御手段７の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、還流不足検出手段２３により、排気還流制御弁１１の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したため、ノイズの発生に起因した誤検出を生じることなく、上記排気還流圧力差の平均値Ｐａｖｅに基づいて、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを適正に検出することができる。
【００９１】
さらに、上記実施形態では、上記還流不足検出手段２３により検出された排気還流量が、予め設定された基準値よりも不足していることが確認された場合に、排気還流制御手段７が異常であることを報知する警報手段２７を設けたため、この警報手段２７により排気還流制御手段７が異常であることを乗員に報知してその修理を促すことができる。
【００９２】
また、上記実施形態のように、還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段２４と、センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７の劣化が検出された場合に、この第１空燃比センサ１７の出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段２６とを備えた空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段２３により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７の劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段２４，２６の一方による空燃比の補正を制限するように構成した場合には、排気還流通路１０が詰まる等の故障が発生して排気ガスの還流量が不足した状態と、空燃比センサ１７が劣化してその検出値に誤差が生じている状態とが同時に検出された場合に、上記両空燃比補正手段２４，２６による空燃比の補正が同時に実行されることに起因して空燃比を理論空燃比とするフィードバック制御時に制御振幅が顕著に増大するという事態の発生を防止することができる。
【００９３】
特に、上記実施形態では、還流不足検出手段２３により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出されるとともに、センサ劣化検出手段２５によって第１空燃比センサ１７に劣化が生じたことが検出された場合に、第１空燃比補正手段２４による空燃比の補正を制限するように構成したため、劣化が生じた第１空燃比センサ１７の検出値に基づいて、不正確な空燃比の補正制御が実行されるという事態の発生を防止することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段と、この排気還流制御手段による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段と、燃料フィードバック制御用の空燃比センサと、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段と、上記空燃比センサに劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段とを備え、上記還流不足検出手段により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段の一方による空燃比の補正を制限するように構成したため、排気還流制御弁が故障した場合に限られず、排気還流通路が詰まる等の故障が発生した場合においても、空燃比をリッチ側に移行させる補正を実行することにより、排気ガスの還流量が不足することに起因したＮＯｘ排出量の増大を抑制できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの空燃比制御装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る空燃比制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図４】空燃比センサの劣化時における制御動作を示すタイムチャートである。
【図５】空燃比制御装置による基本制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図６】空燃比制御装置による基本制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図７】排気還流圧力差とディレイ時間の補正量との対応関係を示すグラフである。
【図８】空燃比センサの劣化検出制御動作を示すフローチャートである。
【図９】排気還流制御手段の故障検出制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】フィードバック補正値の演算制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図１１】フィードバック補正値の演算制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 吸気通路
１０ 排気還流通路
１１ 排気還流制御弁
１２ 圧力センサ
１７ 空燃比センサ
２３ 還流不足検出手段
２４ 第１空燃比補正手段
２５ 劣化検出手段
２６ 第２空燃比補正手段
２７ 警報手段
Claims (7)
- 排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流通路および排気還流制御弁を有する排気還流制御手段と、この排気還流制御手段による排気ガスの還流量が不足する傾向があることを検出する還流不足検出手段と、燃料フィードバック制御用の空燃比センサと、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出された場合に、空燃比をリッチ側に補正する第１空燃比補正手段と、上記空燃比センサに劣化が生じたことを検出するセンサ劣化検出手段と、このセンサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、この空燃比センサの出力反転に対する制御量変化のディレイ時間を補正する第２空燃比補正手段とを備え、上記還流不足検出手段により排気還流量の不足が検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサの劣化が検出された場合に、上記両空燃比補正手段の一方による空燃比の補正を制限するように構成したことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記空燃比補正手段は、還流不足検出手段によって検出された排気還流量の不足度合いに応じて空燃比の補正量を変化させるように構成されたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１または２記載のエンジンの空燃比制御装置において、排気ガスを吸気通路に還流させるエンジンの運転領域で、上記空燃比補正手段によって空燃比をリッチ側に補正する制御を実行するように構成したことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段は、排気還流通路もしくは吸気通路に設けられた圧力センサにより検出された排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成されたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項４記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により、排気還流制御弁の開時と閉時とにおける排気還流圧力差の平均値に基づいて排気ガスの還流量が不足した状態にあるか否かを検出するように構成したことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１〜５の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により検出された排気還流量が、予め設定された基準値よりも不足していることが確認された場合に、排気還流制御手段が異常であることを報知する報知手段を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
- 請求項１〜６の何れかに記載のエンジンの空燃比制御装置において、上記還流不足検出手段により排気ガスの還流量が不足した状態にあることが検出されるとともに、上記センサ劣化検出手段によって空燃比センサに劣化が生じたことが検出された場合に、上記第１空燃比補正手段による空燃比の補正を制限するように構成したことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
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