JP2006090223A - Exhaust gas reflux diagnostic device of internal combustion engine - Google Patents

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    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the diagnosis whether an exhaust gas reflux device normally works without the operation to deteriarate combustion for a diagnosis during the engine operation in a direct injection internal combustion engine. <P>SOLUTION: An actual ignition delay period is detected based on a valve opening period of a fuel injection nozzle and a fuel pressure, and this is compared with a standard ignition delay period when an exhaust gas reflux amount is normally controlled. When the actual ignition delay period changes beyond a predetermined allowable range for the standard ignition delay period, the exhaust gas reflux device is diagnosed to be abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関し、特にその故障を診断するための装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, and more particularly to a device for diagnosing the failure.

排気還流(EGR)は内燃機関の燃焼時におけるNOxの生成を抑制する技術として有効である。一方で、排気還流は燃焼性に直接的に影響するため、排気還流装置またはその制御系が故障すると排気エミッションのみならず、騒音、振動、トルクなどの諸性能に影響が及ぶ。したがって排気還流装置が正常に作動して適切な排気還流がなされているか否かを的確に診断する必要がある。   Exhaust gas recirculation (EGR) is effective as a technique for suppressing the generation of NOx during combustion of an internal combustion engine. On the other hand, exhaust gas recirculation directly affects flammability. Therefore, when the exhaust gas recirculation device or its control system fails, not only exhaust emission but also various performances such as noise, vibration, and torque are affected. Therefore, it is necessary to accurately diagnose whether or not the exhaust gas recirculation device operates normally and appropriate exhaust gas recirculation is performed.

このようなEGRシステムの故障診断装置として、特許文献1または特許文献2のようなものが知られている。特許文献1に開示された技術は、診断時にEGR弁を強制的に開閉させて実際のEGR量の変化を監視することで主としてEGR弁の機械的故障を診断するようにしたものである。特許文献2に開示された技術は、診断中に点火時期を操作してノック制御を行い、点火時期とノッキングの発生状況から目標とする排気還流量が得られているか否かを診断するようにしたものである。
特開平8−312467号公報 特開平7−139437号公報
As such a failure diagnosis apparatus for an EGR system, a device as disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is known. The technique disclosed in Patent Document 1 mainly diagnoses a mechanical failure of the EGR valve by forcibly opening and closing the EGR valve at the time of diagnosis and monitoring the change in the actual EGR amount. The technique disclosed in Patent Document 2 performs knock control by operating the ignition timing during diagnosis, and diagnoses whether or not a target exhaust gas recirculation amount is obtained from the ignition timing and the occurrence of knocking. It is a thing.
JP-A-8-31467 Japanese Patent Laid-Open No. 7-139437

これら従来の技術は、EGRの診断に伴って内燃機関の出力トルクが変動したり、燃焼騒音が増大したりする問題がある。すなわち、特許文献1のものでは、診断時にEGR弁が正常に開閉すればこれに伴って排気還流量および燃焼状態が変動し、引用文献2のものでは点火時期の操作に伴い、排気還流量に関わらず直接的に燃焼が悪化するおそれを生じる。   These conventional techniques have a problem that the output torque of the internal combustion engine fluctuates or combustion noise increases with the diagnosis of EGR. That is, in Patent Document 1, if the EGR valve normally opens and closes at the time of diagnosis, the exhaust gas recirculation amount and the combustion state fluctuate accordingly. In Cited Document 2, the exhaust gas recirculation amount varies with the operation of the ignition timing. Nevertheless, there is a risk that the combustion will deteriorate directly.

本発明では、排気還流装置を備えた直接噴射式内燃機関を前提として、燃料噴射ノズルの開弁時期を検出する手段と、燃焼圧力を検出する手段を設け、前記開弁時期と燃焼圧力とから実着火遅れ期間を演算する手段と、機関運転状態に応じて定めた基準着火遅れ期間と前記実着火遅れ期間との比較に基づき排気還装置の異常を判定する手段を設ける。   In the present invention, on the premise of a direct injection internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device, a means for detecting the valve opening timing of the fuel injection nozzle and a means for detecting the combustion pressure are provided, from the valve opening timing and the combustion pressure. Means for calculating an actual ignition delay period and means for determining an abnormality of the exhaust gas return device based on a comparison between a reference ignition delay period determined according to the engine operating state and the actual ignition delay period are provided.

前記異常判定手段は、実着火遅れ期間が基準着火遅れ期間に対して所定の許容変動幅を超えて変化したときに排気還流装置が異常であると診断する。   The abnormality determination means diagnoses that the exhaust gas recirculation device is abnormal when the actual ignition delay period changes beyond a predetermined allowable fluctuation range with respect to the reference ignition delay period.

本発明によれば、燃料噴射ノズルの開弁時期と燃焼圧力変動との関係から排気還流量が異常変動したことを検出することができるので、診断のために燃焼悪化をもたらすような操作を行う必要がなく、内燃機関の運転中に排気還流装置が正常に作動しているか否かを的確に診断することができる。   According to the present invention, since it is possible to detect that the exhaust gas recirculation amount fluctuates abnormally from the relationship between the valve opening timing of the fuel injection nozzle and the fluctuation of the combustion pressure, an operation that causes deterioration in combustion is performed for diagnosis. This is unnecessary, and it is possible to accurately diagnose whether or not the exhaust gas recirculation device is operating normally during operation of the internal combustion engine.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明が適用可能な火花点火式の直噴内燃機関の概略構成を示している。図中1は内燃機関本体、2は吸気通路、3は排気通路である。吸気通路2には上流側からエアクリーナ4、エアフロメータ5、排気ターボ過給器6のコンプレッサ6c、インタークーラ7、スロットルバルブ8を介装している。排気通路3には上流側から排気ターボ過給器6のタービン6t、触媒コンバータ9を介装している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a spark ignition type direct injection internal combustion engine to which the present invention is applicable. In the figure, 1 is an internal combustion engine body, 2 is an intake passage, and 3 is an exhaust passage. An air cleaner 4, an air flow meter 5, a compressor 6 c of an exhaust turbocharger 6, an intercooler 7, and a throttle valve 8 are interposed in the intake passage 2 from the upstream side. A turbine 6t of an exhaust turbocharger 6 and a catalytic converter 9 are interposed in the exhaust passage 3 from the upstream side.

排気通路3のタービン6tよりも上流部分と、吸気通路2のスロットルバルブ8よりも下流の吸気コレクタ部10とはEGR通路11で接続してあり、その途中には排気還流量(またはEGR率)を制御するためのEGR制御弁12を介装している。   A portion of the exhaust passage 3 upstream of the turbine 6t and an intake collector portion 10 downstream of the throttle valve 8 of the intake passage 2 are connected by an EGR passage 11, and an exhaust gas recirculation amount (or EGR rate) is in the middle thereof. An EGR control valve 12 for controlling the operation is interposed.

前記EGR制御弁12は、コントロールユニット13からの制御信号に基づきその開度すなわち排気還流量が制御される。コントロールユニット13はCPUおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータとして構成してあり、機関運転状態に応じて燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期、および前記EGR制御弁12の開度を制御する。運転状態としては、この場合機関本体1に設けたクランク角センサ14からの回転数信号と、負荷代表信号としてエアフロメータ5から出力される吸入空気量信号である。コントロールユニット13は、排気還流を実施するときには必要に応じてスロットルバルブ8の開度をも制御する。この場合、スロットルバルブ8として電子制御スロットルバルブ装置を適用する。   The opening degree of the EGR control valve 12, that is, the exhaust gas recirculation amount is controlled based on a control signal from the control unit 13. The control unit 13 is configured as a microcomputer including a CPU and its peripheral devices, and controls the fuel injection timing, the fuel injection amount, the ignition timing, and the opening degree of the EGR control valve 12 according to the engine operating state. In this case, the operating state includes a rotational speed signal from a crank angle sensor 14 provided in the engine body 1 and an intake air amount signal output from the air flow meter 5 as a load representative signal. The control unit 13 also controls the opening degree of the throttle valve 8 as necessary when exhaust gas recirculation is performed. In this case, an electronically controlled throttle valve device is applied as the throttle valve 8.

前記コントロールユニット13には、本発明との関係では、燃料噴射ノズル16の開弁時期を検出する手段、燃焼圧力を検出する手段、前記開弁開始時期と燃焼圧力から実着火遅れ期間を演算する手段、実着火遅れ期間と基準着火遅れ期間(後述)との比較に基づき排気還流装置の異常を判定する手段としての機能を備えている。   In relation to the present invention, the control unit 13 calculates the actual ignition delay period from the means for detecting the valve opening timing of the fuel injection nozzle 16, the means for detecting the combustion pressure, and the valve opening start timing and the combustion pressure. And a function as means for determining an abnormality of the exhaust gas recirculation system based on a comparison between an actual ignition delay period and a reference ignition delay period (described later).

燃料噴射ノズル16の開弁時期についてはそのノズル針弁がリフトする時期を圧力センサ等により直接的に検出するか、もしくは燃料噴射制御のために演算した燃料噴射信号(以下「指示燃料噴射量」という。)を用いることで実際の開弁時期の検出に代えることができる。また、前記燃焼圧力を検出するために、この実施形態ではノックセンサ17を備えている。ノックセンサ17は、火花点火式内燃機関では点火時期制御のために備えられているものをそのまま使用することができる。   Regarding the valve opening timing of the fuel injection nozzle 16, the timing at which the nozzle needle valve lifts is directly detected by a pressure sensor or the like, or a fuel injection signal calculated for fuel injection control (hereinafter referred to as "indicated fuel injection amount"). Can be used instead of detection of the actual valve opening timing. In this embodiment, a knock sensor 17 is provided to detect the combustion pressure. As the knock sensor 17, a spark ignition type internal combustion engine that is provided for ignition timing control can be used as it is.

なお図1において、18は機関冷却水温度を検出する水温センサ、19は吸入空気温度を検出する吸気温センサ、20は大気圧を検出する大気圧センサであり、それぞれ本発明との関係においては水温検出手段、吸入空気温度検出手段、大気圧検出手段に相当する。これらの意義については以下の制御動作に関連する部分にて説明する。   In FIG. 1, 18 is a water temperature sensor for detecting engine cooling water temperature, 19 is an intake air temperature sensor for detecting intake air temperature, and 20 is an atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure. It corresponds to a water temperature detecting means, an intake air temperature detecting means, and an atmospheric pressure detecting means. The significance of these will be described in the following sections related to control operations.

図2は前記コントローラ13によって実行されるEGR診断のためのメインルーチンを表す流れ図である。このルーチンは後述する他のサブルーチンとともに一定周期で繰り返し実行される。以下その内容につき順を追って説明する。なお以下の各図および説明中で符号Sを付して示した数字は処理ステップ番号を表している。   FIG. 2 is a flowchart showing a main routine for EGR diagnosis executed by the controller 13. This routine is repeatedly executed at regular intervals together with other subroutines described later. The contents will be described below in order. In the following figures and description, the numbers indicated with the symbol S represent processing step numbers.

図2において、まずS1にて内燃機関の現在の運転状態が診断可能な条件であるか否かを判定する。診断許可条件の詳細については後述する。診断許可条件であるときにはS2以下の診断処理に移行し、診断許可条件でないときにはS2以下の処理を迂回して今回のルーチンを終了する。   In FIG. 2, it is first determined in S1 whether or not the current operating state of the internal combustion engine is a diagnosable condition. Details of the diagnosis permission condition will be described later. When it is a diagnosis permission condition, the process proceeds to a diagnosis process of S2 or less, and when it is not a diagnosis permission condition, the process of S2 or less is bypassed and the current routine is terminated.

S2では基準着火遅れ期間DTbを算出する。基準着火遅れ期間DTbは、EGR装置が正常に作動してEGR率が目標値通りに制御されているときの着火遅れ期間であり、予め運転状態(回転数および燃料噴射量)に応じた値が得られるように実験的に求めてコントローラ13の記憶装置上にマップ化しておいたものを検索することで求めるようにしている。基準着火遅れ期間DTbの詳細については後述する。   In S2, a reference ignition delay period DTb is calculated. The reference ignition delay period DTb is an ignition delay period when the EGR device operates normally and the EGR rate is controlled to the target value, and has a value corresponding to the operating state (rotation speed and fuel injection amount) in advance. It is obtained by searching for what has been experimentally obtained and mapped on the storage device of the controller 13 so as to be obtained. Details of the reference ignition delay period DTb will be described later.

S3では実着火遅れ期間DTaを求める。実着火遅れ期間DTaは、前述したように燃料噴射ノズル16の開弁開始時期を基準として、ノックセンサ17により燃焼圧力が検出されるまでの時間である。実着火遅れ期間DTaの演算に関する詳細については後述する。   In S3, an actual ignition delay period DTa is obtained. The actual ignition delay period DTa is the time until the combustion pressure is detected by the knock sensor 17 on the basis of the valve opening start timing of the fuel injection nozzle 16 as described above. Details regarding the calculation of the actual ignition delay period DTa will be described later.

S4では異常判定のために、実着火遅れ期間DTaの許容変動幅を、基準着火遅れ期間DTbを中心として正負両方向について与える閾値DTtを算出する。その詳細については後述する。   In S4, for abnormality determination, a threshold value DTt is calculated which gives an allowable fluctuation range of the actual ignition delay period DTa in both positive and negative directions with the reference ignition delay period DTb as the center. Details thereof will be described later.

S5では前記基準着火遅れ期間DTbと実着火遅れ期間DTaとの比較によりその差分ΔDTを算出する。ΔDTは、排気に含まれるデポジットの付着や故障により、EGR制御弁12やEGR通路11における還流排気流量が目標値から乖離するほど大きくなる。   In S5, the difference ΔDT is calculated by comparing the reference ignition delay period DTb with the actual ignition delay period DTa. ΔDT increases as the flow rate of the recirculated exhaust gas in the EGR control valve 12 and the EGR passage 11 deviates from the target value due to adhesion or failure of deposits included in the exhaust gas.

S6では、前記着火遅れ期間の差分ΔDTが異常判定の閾値DTtを超えたか否かを判定する。ΔDTが正負方向何れかの閾値DTtを超えたらEGR装置に異常ありと判定し、超えていない場合はEGR装置は正常と判定する(S7)。   In S6, it is determined whether or not the difference ΔDT in the ignition delay period has exceeded the abnormality determination threshold value DTt. If ΔDT exceeds the threshold value DTt in either the positive or negative direction, it is determined that the EGR device is abnormal, and if it does not exceed, the EGR device is determined to be normal (S7).

図3に前記判定の基準となるEGR率と着火遅れ期間との関係を示す。図示したように、EGR率が増加するほど機関が吸入する空気中の酸素濃度が減少することから着火遅れ期間は長くなり、EGR率が減少するほど吸入空気中の酸素濃度が増大することから着火遅れ期間は短くなる。そこで着火遅れ期間について閾値による所定の許容変動幅を設定することでEGR装置の異常を判定することが可能となる。   FIG. 3 shows the relationship between the EGR rate and the ignition delay period, which are the criteria for the determination. As shown in the figure, as the EGR rate increases, the oxygen concentration in the air sucked by the engine decreases, so the ignition delay period becomes longer, and as the EGR rate decreases, the oxygen concentration in the intake air increases. The delay period is shortened. Therefore, it is possible to determine abnormality of the EGR device by setting a predetermined allowable fluctuation range based on the threshold for the ignition delay period.

図4は、図2の流れ図におけるS1(診断許可条件判定処理)の詳細を示している。図4のS1では、機関冷却水温度を読み込み、S2では前記水温が規定値を超えたか否かを判断し、超えているときはS3に移行し、規定値以下の低水温時はS3以下を迂回して診断不許可とする(S10)。このようにして冷却水温度がある規定値以下では診断を行わないようにしているのは、暖機が完了するまでは圧縮温度が低く着火遅れ期間が安定して再現されない蓋然性が高いからであり、このような条件下での診断を回避することにより診断の精度を高められる。   FIG. 4 shows details of S1 (diagnosis permission condition determination processing) in the flowchart of FIG. In S1 of FIG. 4, the engine coolant temperature is read. In S2, it is determined whether or not the water temperature has exceeded a specified value. If it exceeds, the process proceeds to S3, and if the water temperature is lower than the specified value, S3 or less. Bypassing and disallowing diagnosis (S10). The reason why the diagnosis is not performed when the cooling water temperature is below a predetermined value in this manner is that the compression temperature is low and the ignition delay period is not likely to be stably reproduced until the warm-up is completed. The accuracy of the diagnosis can be improved by avoiding the diagnosis under such conditions.

S3では、吸入空気温度を読み込み、S4では前記吸入空気温度が規定範囲内かどうかを判断し、規定範囲内であれぱS5に移行し、規定範囲外であれば診断不許可とする。このようにして吸入空気温度がある規定範囲外では診断を行わないようにしているのは、吸入空気温度によって圧縮温度が変化して着火遅れ期間が影響を受けるからであり、このような条件下での診断を回避することにより診断の精度を高められる。   In S3, the intake air temperature is read. In S4, it is determined whether or not the intake air temperature is within a specified range. If the intake air temperature is within the specified range, the process proceeds to S5. The reason why the diagnosis is not performed when the intake air temperature is outside the specified range is that the compression temperature changes due to the intake air temperature and the ignition delay period is affected. The accuracy of the diagnosis can be improved by avoiding the diagnosis in the above.

S5では、機関回転数を読み込み、S6では前記回転数の時間変化率を算出する。次いでS7では前記機関回転数の時問変化率が規定範囲内かどうかを判断し、規定範囲内あればS8に移行し、規定範囲外であれば診断不許可とする。このようにして機関が回転数において定常状態かどうかを判断し、定常状態のときに限り診断を許可することで診断の精度を高めている。   In S5, the engine speed is read, and in S6, the time change rate of the speed is calculated. Next, in S7, it is determined whether or not the time change rate of the engine speed is within a specified range. If it is within the specified range, the process proceeds to S8, and if it is out of the specified range, the diagnosis is not permitted. In this way, it is determined whether or not the engine is in a steady state at the rotational speed, and diagnosis is permitted only in the steady state, thereby improving the accuracy of diagnosis.

S8では、指示燃料噴射量の時間変化率を算出し、S9では前記指示燃料噴射量の時間変化率が規定範囲内かどうかを判断し、規定範囲内であれば診断許可とし、規定範囲外であれば診断不許可とする(S10)。このようにして機関が負荷において定常状態かどうかを判断し、負荷変動が少ないときに限り診断を許可することで診断の精度を高めている。   In S8, a time change rate of the commanded fuel injection amount is calculated. In S9, it is determined whether or not the time change rate of the commanded fuel injection amount is within a specified range. If so, diagnosis is not permitted (S10). In this way, it is determined whether the engine is in a steady state at the load, and diagnosis is allowed only when the load fluctuation is small, thereby improving the accuracy of diagnosis.

図5は、図2の流れ図におけるS2の処理(基準着火遅れ期間DTb演算)の詳細を示している。図5において、S1で現在の機関回転数を読み込み、S2で指示燃料噴射量を読み込んでいる。指示燃料噴射量とは、前述したようにコントロールユニット13内で演算された燃料噴射量指令値である。   FIG. 5 shows the details of the process of S2 (reference ignition delay period DTb calculation) in the flowchart of FIG. In FIG. 5, the current engine speed is read in S1, and the commanded fuel injection amount is read in S2. The command fuel injection amount is a fuel injection amount command value calculated in the control unit 13 as described above.

S3では前記読み込んだ回転数と指示燃料噴射量に対応する基準着火遅れ期間DTbを前述した基準着火遅れ期間を付与するように予め実験的に形成しておいたマップ(図6参照)から読み出す。   In S3, the reference ignition delay period DTb corresponding to the read rotation speed and the commanded fuel injection amount is read out from a map (see FIG. 6) that has been experimentally formed in advance so as to give the aforementioned reference ignition delay period.

S4で水温センサ18から機関冷却水温を読み込み、S5で大気圧センサ20から大気圧を読み込み、S6で吸気温センサ19から吸入空気温度を読み込む。   The engine coolant temperature is read from the water temperature sensor 18 in S4, the atmospheric pressure is read from the atmospheric pressure sensor 20 in S5, and the intake air temperature is read from the intake air temperature sensor 19 in S6.

S7では、前記S3で算出した着火遅れ期間を冷却水温で補正する。これは、図7に示したような冷却水温度に対する着火遅れ期間補正係数を乗ずることで行う。前記冷却水温度に対する着火遅れ期間補正係数は、冷却水温度が高いときほど着火遅れ期間が短くなることに対応して、冷却水温度が上昇するほど基準着火遅れ期間を減少方向に補正するようにしている。   In S7, the ignition delay period calculated in S3 is corrected with the coolant temperature. This is performed by multiplying the ignition delay period correction coefficient with respect to the cooling water temperature as shown in FIG. The ignition delay period correction coefficient for the cooling water temperature is corrected so that the ignition delay period becomes shorter as the cooling water temperature becomes higher, and the reference ignition delay period is corrected in a decreasing direction as the cooling water temperature increases. ing.

S8では、S7で算出した着火遅れ期間を大気圧で補正する。これは、図8に示したような大気圧に対する着火遅れ期間補正係数を乗ずることで行う。前記大気圧に対する着火遅れ補正係数は、大気圧が減少して酸素密度が低下するほど着火遅れ期間が長くなることに対応して、大気圧が減少するほど前記基準着火遅れ期間を増大方向に補正するようにしている。   In S8, the ignition delay period calculated in S7 is corrected with atmospheric pressure. This is performed by multiplying the ignition delay period correction coefficient for atmospheric pressure as shown in FIG. The ignition delay correction coefficient for the atmospheric pressure corresponds to the fact that the ignition delay period becomes longer as the atmospheric pressure decreases and the oxygen density decreases, and the reference ignition delay period is corrected to increase as the atmospheric pressure decreases. Like to do.

S9では、S8で算出した着火遅れ期間を吸入空気温度で補正する。これは、図9に示したような吸入空気温度に対する着火遅れ期間補正係数を乗ずることで行う。前記吸入空気温度に対する着火遅れ期間補正係数は、吸入空気温度が低下するほど着火遅れ期間が長くなることに対応して、吸入空気温度が低下するほど前記基準着火遅れ期間を増大方向に補正するようにしている。   In S9, the ignition delay period calculated in S8 is corrected with the intake air temperature. This is performed by multiplying the ignition delay period correction coefficient with respect to the intake air temperature as shown in FIG. The ignition delay period correction coefficient with respect to the intake air temperature is corrected so that the reference ignition delay period is corrected in an increasing direction as the intake air temperature decreases, corresponding to the fact that the ignition delay period becomes longer as the intake air temperature decreases. I have to.

図10は、図2の流れ図におけるS3の処理(実着火遅れ期間DTa演算)の詳細を示している。図10において、S1は燃料噴射弁の開弁(ノズル針弁の上昇)開始を判定し、開弁開始時期であれぱS2以下の処理に移行し、開弁開始時期でなければ以下の処理を迂回して今回のルーチンを終了する条件判断である。   FIG. 10 shows details of the process of S3 (actual ignition delay period DTa calculation) in the flowchart of FIG. In FIG. 10, S1 determines the start of the fuel injection valve opening (nozzle needle valve rise), and shifts to the process of S2 or less at the valve opening start time, and performs the following process at the valve opening start time. This is a condition determination for detouring and terminating the current routine.

S2では、着火遅れ期間を計測するためのタイマーのカウントを開始する。S3ではノックセンサ17が燃焼振動を検出したかどうかを判定し、燃焼振動検出時はS4に、非検出であれぱS2の直後に戻る条件判断をしている。   In S2, a timer for measuring the ignition delay period is started. In S3, it is determined whether or not the knock sensor 17 has detected combustion vibration. When the combustion vibration is detected, a determination is made in S4, and if not detected, the condition is returned to immediately after S2.

S4では、燃焼が開始したと判断してタイマーのカウントを停止している。この時のタイマーの読み値を実着火遅れ期間DTaとする。   In S4, it is determined that combustion has started, and the timer count is stopped. The reading value of the timer at this time is defined as an actual ignition delay period DTa.

図11は、実着火遅れ期間についての説明図、図12は、ノックセンサ出力波形の概略図である。ノックセンサー検出波形はフィルタおよび増幅処理を経て矩形波に整形している。   FIG. 11 is an explanatory diagram of the actual ignition delay period, and FIG. 12 is a schematic diagram of the knock sensor output waveform. The knock sensor detection waveform is shaped into a rectangular wave through a filter and amplification processing.

図13は、図2の流れ図におけるS4の処理(閾値DTt演算処理)の詳細を示している。閾値DTtの算出手順は、図2のS2での基準着火遅れ期間DTbの算出と同様である。ここでは機関回転数と指示燃料噴射量(エンジン負荷)に応じて閾値DTtを変更できるようにしている。これは、本実施形態に係る内燃機関を搭載した車両が所定のモード走行をしたときのNOx排出分担率が、機関回転数と指示燃料噴射量に依存することから、例えばEGR率の変化によるNOx排出への影響が大きい領域では閾値DTtを縮小して着火遅れ期間の許容変動幅を狭め、その反対にEGR率の変化によるNOx排出への影響が小さい領域では閾値DTtを拡大して着火遅れ期間の許容変動幅を広げるためである。   FIG. 13 shows details of the process of S4 (threshold DTt calculation process) in the flowchart of FIG. The calculation procedure of the threshold value DTt is the same as the calculation of the reference ignition delay period DTb in S2 of FIG. Here, the threshold value DTt can be changed according to the engine speed and the commanded fuel injection amount (engine load). This is because, for example, the NOx emission sharing rate when the vehicle equipped with the internal combustion engine according to the present embodiment travels in a predetermined mode depends on the engine speed and the commanded fuel injection amount. In the region where the influence on the emission is large, the threshold DTt is reduced to narrow the allowable fluctuation range of the ignition delay period. On the other hand, in the region where the influence on the NOx emission due to the change in the EGR rate is small, the threshold DTt is increased. This is to widen the allowable fluctuation range.

また、NOx排出分担率は機関の機種と車種によって異なるので、閾値DTtの設定を変更できるようにしておくことが好ましい。図14にEGRバラツキ限界の設定例を示した。なお、前記閾値DTtはあらかじめ実験により求めてマップ化しておく。   Moreover, since the NOx emission sharing ratio varies depending on the engine model and the vehicle type, it is preferable that the setting of the threshold value DTt can be changed. FIG. 14 shows an example of setting the EGR variation limit. Note that the threshold value DTt is previously determined by experiment and mapped.

前記実施形態は火花点火式内燃機関への本発明の適用例を示したものであるが、これに限られず本発明は圧縮着火機関にも適用可能である。   Although the said embodiment showed the example of application of this invention to a spark ignition internal combustion engine, it is not restricted to this, This invention is applicable also to a compression ignition engine.

本発明を適用可能な内燃機関の一例を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an example of an internal combustion engine to which the present invention is applicable. 本発明の実施形態の制御ルーチンを示す第1の流れ図。The 1st flowchart which shows the control routine of embodiment of this invention. 着火遅れ期間とEGR率との関係および着火遅れ期間の判定域を示す特性線図。The characteristic line figure which shows the determination area of the relationship between an ignition delay period and an EGR rate, and an ignition delay period. 本発明の実施形態の制御ルーチンを示す第2の流れ図。The 2nd flowchart which shows the control routine of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の制御ルーチンを示す第3の流れ図。The 3rd flowchart which shows the control routine of embodiment of this invention. 機関回転数と燃料噴射量から基準着火遅れ期間を与えるマップの説明図。Explanatory drawing of the map which gives a reference | standard ignition delay period from an engine speed and fuel injection quantity. 機関冷却水温による基準着火遅れ期間の補正係数を与えるマップの説明図。Explanatory drawing of the map which gives the correction coefficient of the reference | standard ignition delay period by engine cooling water temperature. 大気圧による基準着火遅れ期間の補正係数を与えるマップの説明図。Explanatory drawing of the map which gives the correction coefficient of the reference | standard ignition delay period by atmospheric pressure. 吸入空気温度による基準着火遅れ期間の補正係数を与えるマップの説明図。Explanatory drawing of the map which gives the correction coefficient of the reference | standard ignition delay period by intake air temperature. 本発明の実施形態の制御ルーチンを示す第4の流れ図。The 4th flowchart which shows the control routine of embodiment of this invention. 着火遅れ期間の検出手法を表したタイミング図。The timing diagram showing the detection method of the ignition delay period. ノックセンサ信号の波形成形状態を表したタイミング図。The timing diagram showing the waveform shaping state of a knock sensor signal. 本発明の実施形態の制御ルーチンを示す第5の流れ図。The 5th flowchart which shows the control routine of embodiment of this invention. 機関回転数と燃料噴射量からEGR率のバラツキ限界を与えるマップの説明図。Explanatory drawing of the map which gives the variation limit of an EGR rate from an engine speed and fuel injection amount.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関本体
2 吸気通路
3 排気通路
5 エアフロメータ(吸入空気量検出手段)
11 EGR通路
12 EGR制御弁
13 コントロールユニット
14 クランク角センサ(回転数検出手段)
16 燃料噴射ノズル
17 ノックセンサ(燃焼圧力検出手段)
18 水温センサ(冷却水温度検出手段)
19 吸気温センサ(吸入空気温度検出手段)
20 大気圧センサ(大気圧検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine main body 2 Intake passage 3 Exhaust passage 5 Air flow meter (intake air amount detection means)
11 EGR passage 12 EGR control valve 13 Control unit 14 Crank angle sensor (rotation speed detecting means)
16 Fuel injection nozzle 17 Knock sensor (combustion pressure detection means)
18 Water temperature sensor (cooling water temperature detection means)
19 Intake air temperature sensor (intake air temperature detection means)
20 Atmospheric pressure sensor (Atmospheric pressure detection means)

Claims (7)

排気還流装置を備えた直接噴射式内燃機関において、
燃料噴射ノズルの開弁時期を検出する手段と、
燃焼圧力を検出する手段と、
前記開弁時期と燃焼圧力とから実着火遅れ期間を演算する手段と、
機関運転状態に応じて定めた基準着火遅れ期間と、前記実着火遅れ期間との比較に基づき、実着火遅れ期間が基準着火遅れ期間に対して所定の許容変動幅を超えて変化したときに排気還流装置が異常であることを判定する手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流診断装置。
In a direct injection internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device,
Means for detecting the opening timing of the fuel injection nozzle;
Means for detecting the combustion pressure;
Means for calculating an actual ignition delay period from the valve opening timing and the combustion pressure;
Based on a comparison between the reference ignition delay period determined according to the engine operating state and the actual ignition delay period, exhaust is performed when the actual ignition delay period changes beyond a predetermined allowable fluctuation range with respect to the reference ignition delay period. Means for determining that the reflux device is abnormal;
An exhaust gas recirculation diagnosis apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記異常判定手段は、機関回転数と燃料噴射量とを検出する手段を備え、機関回転数と燃料噴射量とに基づいて前記基準着火遅れ期間を設定するように構成されている請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。   The abnormality determination means includes means for detecting an engine speed and a fuel injection amount, and is configured to set the reference ignition delay period based on the engine speed and the fuel injection amount. The exhaust gas recirculation diagnosis device for an internal combustion engine according to claim. 前記異常判定手段は、内燃機関の冷却水温度を検出する手段を備え、機関冷却水温度が上昇するほど前記基準着火遅れ期間を減少方向に補正する請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。   2. The exhaust gas recirculation diagnosis for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality determination means includes means for detecting a coolant temperature of the internal combustion engine, and corrects the reference ignition delay period in a decreasing direction as the engine coolant temperature increases. apparatus. 前記異常判定手段は、大気圧を検出する手段を備え、大気圧が低下するほど前記基準着火遅れ期間を減少方向に補正する請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。   The exhaust gas recirculation diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality determination means includes means for detecting atmospheric pressure, and corrects the reference ignition delay period in a decreasing direction as the atmospheric pressure decreases. 前記異常判定手段は、内燃機関の吸入空気温度を検出する手段を備え、吸入空気温度が低下するほど前記着火遅れ期間を減少方向に補正する請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。   2. The exhaust gas recirculation diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality determination means includes means for detecting an intake air temperature of the internal combustion engine, and corrects the ignition delay period in a decreasing direction as the intake air temperature decreases. 前記燃焼圧力検出手段は、ノックセンサである請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。   The exhaust gas recirculation diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion pressure detection means is a knock sensor. 前記異常判定手段は、
内燃機関の冷却水温度、吸入空気温度、回転数、燃料噴射量を検出する手段を備え、
冷却水温度が所定の許容冷却水温度域にあること、
かつ吸入空気温度が所定の許容吸入空気温度域にあること、
かつ回転数の時間変化率が所定の許容域にあること、
かつ燃料噴射量の時間変化率が所定の許容域にあること、
を条件として前記排気還流装置の診断を実行する請求項1に記載の内燃機関の排気還流診断装置。
The abnormality determining means includes
Means for detecting the cooling water temperature, intake air temperature, rotation speed, fuel injection amount of the internal combustion engine,
The cooling water temperature is within a predetermined allowable cooling water temperature range;
And the intake air temperature is within a predetermined allowable intake air temperature range,
And the rate of time change of the rotational speed is within a predetermined allowable range,
And the time change rate of the fuel injection amount is within a predetermined allowable range,
The exhaust gas recirculation diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein diagnosis of the exhaust gas recirculation apparatus is executed on the condition of
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