JP2006022672A - 排気圧上昇手段の故障判定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 排気通路の排気系圧力を上昇させる排気圧上昇手段(40)と、吸気系圧力を検出する吸気系圧力検出手段(3)と、該吸気系圧力検出手段の検出情報に基づき、吸気通路の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値を検出する吸気脈動波圧検出手段と、内燃機関の運転条件が略同一の範囲内にあるか否かを判定する運転条件判定手段とを備え、故障判定手段(51)は、運転条件判定手段により内燃機関の運転条件が略同一の範囲内にあると判定されている間に吸気脈動波圧検出手段により検出される排気圧上昇手段の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値に基づいて排気圧上昇手段の故障を判定する。
【選択図】 図1
Description
排気流動の制御としては、例えば内燃機関の排気通路に触媒の下流に位置して設けられた排気圧上昇手段によって排気圧を上昇させる手法が知られている。この排気圧上昇手段は、排気絞り弁と該排気絞り弁を作動させるアクチュエータ等から構成されており、排気絞り弁の開度を変化させて排気通路の流路面積を変化させることにより、排気絞り弁の上流側の排気圧の上昇を図ることが可能である。これにより、燃焼室から触媒に至る排気系において、上記HC等の未燃物と残存酸素との反応を促進させるようにして排気浄化性能の向上を図ることができ、また触媒の早期活性を実現させることが可能である。
排気圧上昇手段の故障を判定する手法としては、排気通路に排気圧センサを配設し、当該排気圧センサで検出された排気圧が所定範囲内であるか否かによって故障を判定する方法が考えられ、例えば排気通路から分岐されたポート(冷却管)の先端部分に排気圧センサを配設した構成が公知である(特許文献1等参照)。
このようなことから、排ガスの吸気系への吹き返しが排気圧に応じて増減することを利用し、吸気系に取り付けた圧力センサで当該吹き返し圧力を検出することが考えられており、これにより安価にして凝縮水等による腐食の問題もなく排気圧を検出可能である。
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、吸気系への吹き返し圧力を用いて吸気脈動の影響を抑制しつつ排気圧を検出でき、精度よく排気圧上昇手段の故障判定を実現可能な排気圧上昇手段の故障判定装置を提供することにある。
即ち、吸気弁開時期から所定期間における吹き返し吸気脈動波圧を代表する吸気系圧力の最大値及び最小値の少なくとも一方が吹き返し吸気脈動波圧とされ、或いはこれら最大値及び最小値の少なくとも一方を含む指標が吹き返し吸気脈動波圧の相関値とされる。これにより、吸気弁開時期から所定期間における吸気系圧力の最大値や最小値の他、例えばこれら最大値と最小値との差、最大値と最小値との比、最大値と平均値との差、平均値と最小値との差、最大値と平均値との比、平均値と最小値との比等に基づき、容易にして精度よく排気圧上昇手段の故障が判定される。
即ち、吸気脈動波は高周波であるため、一般の数百Hz程度の低いサンプリング周波数では吸気系圧力の最大値及び最小値を正確に検出することが困難であるところ、これら吸気系圧力の最大値及び最小値をピークホールド或いはボトムホールドすることにより、アナログ情報をデジタル情報として取り込むことが可能となり、サンプリング周波数が低い場合であっても、吸気系圧力の最大値及び最小値が正確に検出され、吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値が正確に検出される。
請求項2の排気圧上昇手段の故障判定装置によれば、運転条件判定手段により内燃機関の運転条件が略同一の範囲内にあると判定されている間に検出される排気圧上昇手段の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値に基づいて排気圧上昇手段の故障を判定するので、排気圧上昇手段の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値を共に同一の吸気脈動の影響下での値にするようにでき、吸気脈動の影響を抑制した吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値に基づき、安価にして確実に排気圧上昇手段の故障を判定することができる。
図1を参照すると、車両に搭載された本発明に係る排気圧上昇手段の故障判定装置を含むシステムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき本発明に係る排気圧上昇手段の故障判定装置の構成を説明する。
内燃機関(以下、エンジン)1としては、例えば、吸気ポート9を介した燃料噴射が実施可能なマルチポイントインジェクションエンジン(MPI型エンジン)が採用される。
また、吸気管圧力センサ3の上流部分には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁17が設けられ、スロットル弁17よりも上流部分には、吸入空気量Qaを検出するためにカルマン渦式のエアフローセンサ19が設けられている。
また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に略水平方向に排気ポート13が形成されており、各排気ポート13の燃焼室5側には、各排気ポート13と燃焼室5との連通と遮断とを行う排気弁15がそれぞれ設けられている。
さらに、三元触媒23の下流部分には、排気管20の流路面積を調節可能な排気圧上昇装置(排気圧上昇手段)が設けられている。この排気圧上昇装置は、例えば密閉型開閉弁40と該密閉型開閉弁40を作動させるアクチュエータ(図示しない)等からなり、排気系圧力を上昇させるべく排気管20の流路面積を変化させ、HC、CO等の未燃物の他、NOx等を含む排ガス物質の低減を促進させることを目的とする装置から構成されている。また、密閉型開閉弁40としては種々の方式が考えられるが、本実施形態では一例としてバタフライ弁が採用されている。該バタフライ弁は、排気管20を貫通する軸回りに円盤を回転させ、排気管20の流路面積を調節するように構成されている。なお、密閉型開閉弁40を迂回するバイパス通路を設け、バタフライ弁とともに当該バイパス通路に圧力調整弁を設けるようにしてもよい。
ECU50の入力側には、上記吸気管圧力センサ3、エアフローセンサ19等の他、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ18やクランク角を検出するクランク角センサ22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。なお、クランク角センサ22からの情報に基づきエンジン回転速度Neが検出される。
図2乃至図5を参照すると、ECU50の実行する本発明に係る故障判定制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下、これらのフローチャートに沿い説明する。具体的には、図2はエンジン1の運転条件を判定するルーチンであり、図3は吹き返し吸気脈動波圧情報を検出するルーチンであり、図4は排気圧上昇装置を作動制御するルーチンであり、図5は故障判定部51において最終的に排気圧上昇装置の故障を判定するルーチンである。
このようにエンジン1の運転条件の判定が実施されると、図3のステップS20においてエンジン1の運転条件の判別を行い、当該判別により異条件と判定された場合はそのまま当該ルーチンを抜ける。一方、当該判別により同一条件と判定された場合には、ステップS22に進む。
ステップS26では、排気圧上昇装置が非作動状態であるときの吹き返し吸気脈動波圧情報dP0を吸気管圧力センサ3からの吸気圧情報に基づき検出する(吸気脈動波圧検出手段)。
このように排気圧上昇装置を作動させると、上記ステップS22の判別結果は真(Yes)となり、ステップS24に進む。
ステップS36では、吹き返し吸気脈動波圧情報dP1の検出が完了しているか否かを判別する。ここでは、上記ステップS24において排気圧上昇装置が作動状態であるときの吹き返し吸気脈動波圧情報dP1については検出しているので、判別結果は真(Yes)となり、ステップS38に進み、排気圧上昇装置を非作動とする。
なお、ここでは吹き返し吸気脈動波圧情報dP0と吹き返し吸気脈動波圧情報dP1との差に基づき判別を行っているが、吹き返し吸気脈動波圧情報dP0と吹き返し吸気脈動波圧情報dP1との比に基づき判別を行うようにしてもよく、これら差と比の組み合わせ等に基づいて判別してもよく、また、排気圧上昇装置の作動前後の吸気管圧力センサ3からの吸気圧情報に基づけば如何なる態様の判別を行ってもよい。
このように、本発明の排気圧上昇手段の故障判定装置では、エンジン1の運転条件が略同一の範囲内にあり、吸気系に発生する吹き返し吸気脈動が略一定の状態にあるときに限定して排気圧上昇装置の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧情報dP0、dP1を検出し、これら吹き返し吸気脈動波圧情報dP0、dP1に基づいて排気圧上昇装置の故障を判定するようにしている。
また、この際、吸気弁11が開弁を開始してから所定期間における吸気圧の最大値及び最小値の少なくとも一方を検出し、吸気圧の最大値や最小値の検出値そのもの、或いは、吸気圧の最大値と最小値との差、最大値と最小値との比、最大値と平均値との差、平均値と最小値との差、最大値と平均値との比、平均値と最小値との比等の指標からなる吸気脈動波圧の相関値を吹き返し吸気脈動波圧情報dP0、dP1として検出するようにしているので、吹き返し吸気脈動波圧を代表する吸気圧の最大値や最小値に基づいて吹き返し吸気脈動波圧情報dP0、dP1を検出でき、容易にして精度よく排気圧上昇装置の故障を判定することができる。
例えば、上記実施形態では、エンジン1の運転条件の判定を行うにあたり、ステップS10において、エンジン回転速度Neの変化量の絶対値が所定値ΔN1より小であり、且つ、エンジン回転速度Neが所定値Ne1より大きく所定値Ne2より小さく、且つ、吸入空気量Qaの変化量の絶対値が所定値ΔQ1より小さく、且つ、吸入空気量Qaが所定値Qa1より大きく所定値Qa2より小さいか否かを判別するようにしたが、これら4つの条件のうちの少なくとも一つの条件を判別するようなものであってもよい。
また、上記実施形態では、吸気管圧力センサ3を吸気マニホールド10に設けるようにしたが、吸気管圧力センサ3については吸気管内、サージタンク内等、吹き返し吸気脈動波圧を検出できる場所であれば如何なる場所に設けるようにしてもよく、複数設けるようにしてもよい。
3 吸気管圧力センサ(吸気系圧力検出手段)
17 スロットル弁
20 排気管(排気通路)
30 三元触媒
40 密閉型開閉弁(排気圧上昇手段)
50 ECU(電子コントロールユニット)
51 故障判定部(故障判定手段)
Claims (4)
- 内燃機関の気筒に連通する吸気通路及び排気通路と、
該排気通路の排気系圧力を上昇させる排気圧上昇手段と、
前記吸気通路に設けられ、吸気系圧力を検出する吸気系圧力検出手段と、
該吸気系圧力検出手段の検出情報に基づき、前記吸気通路の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値を検出する吸気脈動波圧検出手段と、
前記吸気脈動波圧検出手段により検出される前記排気圧上昇手段の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値に基づいて前記排気圧上昇手段の故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする排気圧上昇手段の故障判定装置。 - 前記故障判定手段は、内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定手段を有し、該運転条件判定手段により内燃機関の運転条件が略同一の範囲内にあると判定されている間の前記排気圧上昇手段の作動前後の吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値に基づいて前記排気圧上昇手段の故障を判定することを特徴とする、請求項1記載の排気圧上昇手段の故障判定装置。
- 前記吹き返し吸気脈動波圧は、吸気弁開時期から所定期間において前記吸気系圧力検出手段により検出される吸気系圧力の最大値及び最小値の少なくとも一方であって、前記吹き返し吸気脈動波圧の相関値は、これら最大値及び最小値の少なくとも一方を含む指標であることを特徴とする、請求項1または2記載の排気圧上昇手段の故障判定装置。
- 前記吸気脈動波圧検出手段は、前記吸気系圧力検出手段により検出される吸気系圧力の最大値をピークホールドし或いは最小値をボトムホールドすることにより前記吹き返し吸気脈動波圧またはその相関値を検出することを特徴とする、請求項3記載の排気圧上昇手段の故障判定装置。
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