JP2007154676A - Sensor cleaning device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気温度センサ等を備えたエンジンにおいて、該センサの清掃に用いられるセンサ清掃装置に関する。 The present invention relates to a sensor cleaning device used for cleaning an engine having an intake air temperature sensor or the like.
窒素酸化物(NOx)の発生を抑制するEGR(Exhaust Gas Recirculation )装置を備えた車両が知られている。この車両では、排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を設け、EGR通路を介して排気ガスの一部であるEGRガスを吸気系に戻している。EGRガスを混合気に混ぜることにより、燃焼温度を下げて窒素酸化物の発生を抑止している。前記車両の場合、EGR通路の上流側及び下流側の吸気通路に設けられEGR装置の動作状態を確認する2つの吸気温度センサと、吸気温度センサから信号を受信する制御手段とを備えている。2つの吸気温度センサの温度を比較することにより、EGRガスが正常に流れているか否かを判定できる。 A vehicle having an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that suppresses generation of nitrogen oxides (NOx) is known. In this vehicle, an EGR passage that communicates the exhaust passage and the intake passage is provided, and EGR gas that is part of the exhaust gas is returned to the intake system via the EGR passage. By mixing EGR gas into the air-fuel mixture, the combustion temperature is lowered to suppress the generation of nitrogen oxides. In the case of the vehicle, it is provided with two intake temperature sensors provided in the intake passages upstream and downstream of the EGR passage and confirming the operation state of the EGR device, and control means for receiving a signal from the intake air temperature sensor. By comparing the temperatures of the two intake temperature sensors, it can be determined whether or not the EGR gas is flowing normally.
また、未燃焼ガスであるブローバイガスが大気に放出されるのを防いだPCV(Positive crankcase Ventilation)装置を備えたエンジンが知られている。PCV装置では、ブローバイガスを吸気通路に戻してエンジンの燃焼室内で再燃焼させることで、ブローバイガスの清浄化を図っている。このブローバイガスは、エンジンのクランクケースから排出される際にブリーザ装置等によってオイル分が除去されるが、除去しきれずに残存するエンジンオイルがオイルミストとしてガス中に残留し、吸気通路まで到達することがある。 An engine having a PCV (Positive Crankcase Ventilation) device that prevents blow-by gas that is unburned gas from being released into the atmosphere is also known. In the PCV device, blow-by gas is purified by returning the blow-by gas to the intake passage and re-combusting it in the combustion chamber of the engine. When this blow-by gas is discharged from the crankcase of the engine, the oil content is removed by a breather device or the like, but the remaining engine oil remains in the gas as oil mist and reaches the intake passage without being completely removed. Sometimes.
また、排気中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサが知られている。この酸素濃度センサは、センサ素子と、センサ素子を覆う保護チューブと、保護チューブ内部に付着したカーボンを吹き飛ばすための圧縮空気の噴射装置と、を備えている。圧縮空気の噴射装置は、定期的に保護チューブの内部に圧縮空気を送っている。圧縮空気の噴射装置により、センサ素子等に付着したカーボンを吹き飛ばしてセンサ素子の応答性が悪化するのを防止している(例えば、特許文献1参照)。
EGR装置とPCV装置とを採用した車両の場合、前記EGRガスに含まれるカーボンと前記オイルミストとが混ざり合って、デポジットとして吸気温度センサに付着する恐れがある。このデポジットにより、吸気温度センサがEGRガス導入後の吸気温度を感知できなくなる問題がある。 In the case of a vehicle that employs an EGR device and a PCV device, carbon contained in the EGR gas and the oil mist may mix and adhere to the intake air temperature sensor as a deposit. Due to this deposit, there is a problem that the intake air temperature sensor cannot sense the intake air temperature after the introduction of EGR gas.
前記デポジットを除去するため、吸気温度センサに特許文献1に記載の酸素濃度センサの圧縮空気の噴射装置を適用することが考えられる。しかし、前記圧縮空気の噴射装置を用いた吸気温度センサの場合、圧縮空気がエンジン運転中に定期的に噴射されるため、エンジン運転中に吸気温度センサの温度が低下してしまい実際にはEGRガスが流れているにも拘わらず、制御手段においてEGRガスが流れていないと誤判定してしまう問題があった。
In order to remove the deposit, it is conceivable to apply the compressed air injection device of the oxygen concentration sensor described in
本発明の目的は、エンジン運転中の正確なEGRガス判定機能を維持しつつ、吸気温度センサに堆積した堆積物を除去できるエンジンのセンサ清掃装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine sensor cleaning device capable of removing deposits accumulated on an intake air temperature sensor while maintaining an accurate EGR gas determination function during engine operation.
本発明のエンジンのセンサ清掃装置は、排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を介して排気ガスを該吸気通路に還流させるEGR装置と、前記EGR通路と前記吸気通路との接続箇所よりも下流側の前記吸気通路に設けられた吸気温度センサとを有するエンジンにおいて、圧縮空気供給源と、前記吸気通路に配設され、前記圧縮空気供給源から圧縮空気供給通路を介して供給される圧縮空気を前記吸気温度センサに向けて噴射する噴射ノズルと、前記圧縮空気供給通路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁を該エンジンの運転停止時に所定時間のみ作動させ、前記噴射ノズルから前記吸気温度センサに向けて圧縮空気を噴射させる制御手段とを備えている。 The sensor cleaning device for an engine according to the present invention includes an EGR device that recirculates exhaust gas to the intake passage through an EGR passage that communicates the exhaust passage and the intake passage, and a connection portion between the EGR passage and the intake passage. In an engine having an intake air temperature sensor provided in the intake passage on the downstream side, a compressed air supply source and a compression provided in the intake passage and supplied from the compressed air supply source via the compressed air supply passage An injection nozzle for injecting air toward the intake air temperature sensor, an on-off valve provided in the compressed air supply passage, and the on-off valve are operated only for a predetermined time when the engine is stopped, and the intake nozzle Control means for injecting compressed air toward the temperature sensor.
本発明の他の形態に係るエンジンのセンサ清掃装置は、前記噴射ノズルは、前記吸気温度センサに対して、前記吸気通路における下流側から前記吸気温度センサに向けて斜め方向から前記圧縮空気を噴射する。 In the engine sensor cleaning device according to another aspect of the present invention, the injection nozzle injects the compressed air from an oblique direction toward the intake temperature sensor from the downstream side in the intake passage with respect to the intake temperature sensor. To do.
本発明によれば、エンジンの停止中に噴射ノズルから噴射する圧縮空気によって、吸気温度センサに堆積した堆積物を除去できるため、エンジンを運転した時に吸気温度センサの感知精度が低下することがなく、EGRガス導入後の吸気温度を精度良く感知できる。また、制御手段は、エンジンの運転停止時に所定時間のみ開閉弁を駆動して、圧縮空気を吸気温度センサに向けて噴射させる。このため、吸気温度センサの作動中に圧縮空気が噴射されて吸気温度センサの温度が低下することが回避され、EGR装置が故障しているとの誤判定が生じてしまうことを防止できる。 According to the present invention, deposits accumulated on the intake air temperature sensor can be removed by the compressed air injected from the injection nozzle while the engine is stopped, so that the detection accuracy of the intake air temperature sensor does not decrease when the engine is operated. The intake air temperature after the introduction of EGR gas can be detected with high accuracy. Further, the control means drives the on-off valve only for a predetermined time when the engine is stopped to inject compressed air toward the intake air temperature sensor. For this reason, it can be avoided that the compressed air is injected during the operation of the intake air temperature sensor and the temperature of the intake air temperature sensor is lowered, and an erroneous determination that the EGR device has failed can be prevented.
以下に、図1から図5を参照して、本発明のエンジンのセンサ清掃装置を適用した車両の実施形態について説明する。 Below, with reference to FIGS. 1-5, Embodiment of the vehicle to which the sensor cleaning apparatus of the engine of this invention is applied is described.
図1は、車両の一部を模式的に示す図である。図1に示すように、車両11は、エンジン12を具備している。エンジン12は、例えば図示しないインタークーラーターボを備えたディーゼルエンジンである。エンジン12は、エンジン本体20と、吸気通路である吸気管13と、排気通路である排気管14と、吸気管13と排気管14とを連通するEGR装置(Exhaust Gas Recirculation )15と、ブローバイガスを吸気管13に戻す図示しないPCV(Positive crankcase Ventilation)装置などを備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a vehicle. As shown in FIG. 1, the
さらに、車両11は、制御手段であるエンジンECU18(Electronic control unit)と、圧縮空気供給源であるエアタンク19などを備えている。
Further, the
エンジン本体20は、吸気管13と排気管14とに連通する燃焼室12Aと、燃焼室12Aと吸気管13との間に設けられた吸気弁12Bと、燃焼室12Aと排気管14との間に設けられた排気弁12Cとを有している。吸気管13には、後述するセンサ清掃装置の一部をなす噴射ノズル25が設けられている。
The
吸気管13には、図示しないエアクリーナを経て吸引された空気と、エンジン12から排出されたブローバイガスとが流れ込んでいる。ブローバイガスは、前記PCV装置によって吸気管13内に導かれているが、除去しきれなかったオイル分(オイルミスト)が含まれている。
Air sucked through an air cleaner (not shown) and blow-by gas discharged from the
エンジンECU18は、エンジン12やその周辺機器等の電子的な制御を行うマイクロコンピュータで構成されている。圧縮空気供給源であるエアタンク19は、例えば8気圧程度の圧力で圧縮された圧縮空気を内部に貯留している。このエアタンク19は、図示しないエアサスやエアブレーキに圧縮空気を供給している。エアタンク19は、下記開閉弁47を介して、噴射ノズル25に圧縮空気を供給するようになっている。
The engine ECU 18 is composed of a microcomputer that performs electronic control of the
さらにエンジンECU18には、信号線29を介してアクセル位置センサ26と、エンジン12の冷却水30の水温を測定する水温センサ27と、エンジン12の回転速度を測定するエンジンスピードセンサ28などが接続されている。
Further, an
EGR装置15は、吸気管13と排気管14とを連通するEGR通路であるEGR管33と、EGR管33の途中に設けられたEGRクーラー34と、EGRガスの流量を調節するEGRバルブ機構35とを有している。EGR管33と吸気管13との接続部に、EGRガスを吸気管13内に導くための接続箇所36が設けられている。EGR装置15は、EGR管33を介して排気ガスを吸気管13に還流させている。EGRクーラー34は、内部に冷却水を循環させることができる。
The EGR
EGRバルブ機構35は、EGRガスの流量を調整するためのリフト機構37と、リフト機構37に圧縮空気を供給する3本のパイプ40と、エアタンク19に接続するとともに各パイプ40を開閉する3個のソレノイドバルブ38とを備えている。各ソレノイドバルブ38は、エンジンECU18から延びる出力線39を介して、エンジンECU18に制御されている。エンジンECU18は、各ソレノイドバルブ38を介してパイプ40内に流れる圧縮空気の量を調整することにより、リフト機構37のリフト量を操作できる。このリフト機構37のリフト量の操作により、EGRガスの流量を調整できる。
The
エンジン12は、第1の吸気温度センサ43と、第2の吸気温度センサ44とを備えている。第1の吸気温度センサ43は、前記接続箇所36よりも上流位置の吸気管13内に設けられている。第2の吸気温度センサ44は、接続箇所36よりも下流位置の吸気管13内に設けられている。第1の吸気温度センサ43および第2の吸気温度センサ44は、それぞれ信号線48を介してエンジンECU18に接続されている。
The
センサ清掃装置は、圧縮空気を第2の吸気温度センサ44に噴射する噴射ノズル25と、噴射ノズル25に圧縮空気を供給する供給手段45と、エンジンECU18とエアタンク19などを含んでいる。
The sensor cleaning device includes an
第1の吸気温度センサ43で感知した温度の感知信号と、第2の吸気温度センサ44で感知した温度の感知信号とを利用して、EGRガスの有無が判断される。すなわち、排気ガスの一部であるEGRガスは、吸気管13を通る空気(新気)よりも高温であることから、EGRガスが流れた際には、第2の吸気温度センサ44は第1の吸気温度センサ43よりも高い温度を感知できる。この温度差を利用して、エンジンECU18は、EGRガスが正常に流れているか否かを判断することにより、EGR装置15の故障を検出している。
The presence / absence of EGR gas is determined using the temperature sensing signal sensed by the first intake
図1に示すように、供給手段45は、噴射ノズル25とエアタンク19とを接続する圧縮空気通路である圧縮空気管46と、圧縮空気管46の途中に配設された開閉弁47とを有している。開閉弁47は、ソレノイドによって駆動され、エンジンECU18によって開閉が制御される。
As shown in FIG. 1, the supply means 45 has a compressed
図2に示すように、第2の吸気温度センサ44は、先端の感知部51と、周面にねじ溝が切られた基部52と、基部52と吸気管13との間に配置される第1のガスケット53とを有している。基部52の内部には、前記信号線48が収容されている。感知部51は、EGRガスに接して、吸気管13内部のEGRガスの温度を感知することができる。
As shown in FIG. 2, the second intake
一方、吸気管13には、この基部52と相補的な雌ねじを有するねじ孔55が設けられている。第2の吸気温度センサ44を吸気管13に対して固定する際には、第2の吸気温度センサ44をねじ孔55に対してねじ込んで、第1のガスケット53を介して固定される。第1のガスケット53によって、吸気管13内部の気密性が保持されている。
On the other hand, the
噴射ノズル25は、第2の吸気温度センサ44を設けた位置よりも下流で、かつ吸気管13の内部に配置されている。噴射ノズル25は、吸気管13を貫通するボルト部57と、ボルト部57の一端に設けられ圧縮空気を噴射するノズル部58と、ボルト部57の他端に螺合するナット部材59と、ボルト部57と吸気管13との間に配置される第2のガスケット60とを備えている。ボルト部57の内部に圧縮空気が流れる流路57Aが設けられている。
The
一方、吸気管13には、ボルト部57と相補的な雌ねじが形成された貫通孔61が形成されている。噴射ノズル25を吸気管13に固定する際には、噴射ノズル25を貫通孔61にねじ込んで、第2のガスケット60を介して吸気管13に固定される。第2のガスケット60により、吸気管13内部の気密性が保持される。
On the other hand, the
ノズル部58の先端は、第2の吸気温度センサ44よりも吸気下流側から該第2の吸気温度センサ44に向けて斜めに曲がっている。このノズル部58により、前記圧縮空気を第2の吸気温度センサ44の下流側の面44Aに向けて、第2の吸気温度センサ44の軸線Xに対して斜めから噴射する。なお、この下流側の面44Aとは、第2の吸気温度センサ44の全周面のうち、吸気の流れ方向に関して下流に位置する部分をいう。また、前記ノズル部58の噴口を第2の吸気温度センサ44に向けるため、噴射ノズル25側と吸気管13側とに位置決め用の合いマーク62が設けられている。
The tip of the
次に、図3と図4を参照して、実際に第2の吸気温度センサ44に堆積した堆積物について説明する。図3は、第2の吸気温度センサ44を吸気管13の側面方向から見た図であり、図4は、第2の吸気温度センサ44を先端側から見た図である。図3と図4に示すように、車両の走行距離が長くなると、第2の吸気温度センサ44には、前記オイルミストとEGRガス中のカーボンとが混ざって堆積した堆積物がデポジット67として付着する。
Next, the deposit actually deposited on the second intake
このデポジット67には、第2の吸気温度センサ44の先端面に付着したデポジット67Aや、第2の吸気温度センサ44の周面に付着したデポジット67Bが含まれる。デポジット67は、吸気の流れ方向に関して、第2の吸気温度センサ44の下流側の面44Aに多く付着している。
The
図5を参照して、圧縮空気の噴射であるパージのフローについて説明する。本実施形態の車両11では、エンジンECU18の制御のもとで、パージ作業がなされる。以下に、パージのフローの各ステップについて説明する。
With reference to FIG. 5, the flow of the purge which is injection of compressed air is demonstrated. In the
最初のステップS11では、エンジン12の停止が必要になる。このパージのフローでは、車両11のエンジン12の運転停止する毎に圧縮空気の噴射がなされるようになっている。エンジン12が運転停止しても、一定時間の間エンジンECU18は、車載バッテリによって通電状態が保たれている。
In the first step S11, the
ステップS12において、エンジンECU18は、エンジン12の回転数がゼロであることを確認する。回転数が正しくゼロになっている場合には、次のステップS13に進む。回転数がゼロになっていない場合には、所定時間待って再度回転数を計測するようにする。
In step S12, the
ステップS13では、エンジンECU18は、供給手段45の開閉弁47に圧縮空気の噴射待機状態をとるように指示する。続くステップS14において、エンジンECU18は、タイマー計測で所定時間経過した後、噴射ノズル25にパージを実行させる。パージは、2回実行される。各回のパージは、例えば0.5秒間圧縮空気を噴射することで行う。2回目のパージは、1回目のパージが終了した後、例えば1秒間経過してから行われる。
In step S13, the
このパージによって、図2に2点鎖線で示すように高圧の圧縮空気が噴射され、第2の吸気温度センサ44の先端面のデポジット67Aと、第2の吸気温度センサ44の周面のデポジット67Bとが除去される。この場合、第2の吸気温度センサ44の周面に付着したデポジット67Bのうち、下流側の面44Aに付着したものが効率良く除去される。
Due to this purge, high-pressure compressed air is injected as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, and a
ステップS15において、パージが2回なされたか否かを確認する。2回のパージがなされた場合には、デポジット67の除去工程が完了する。2回のパージがなされていない場合には、再度のパージを供給手段45の開閉弁47に指示する。
In step S15, it is confirmed whether or not purging has been performed twice. When the purge is performed twice, the
以上が、エンジンのセンサ清掃装置を適用した車両11の実施形態である。本実施形態によれば、第2の吸気温度センサ44に付着したデポジット67を圧縮空気の噴射であるパージによって除去できる。これにより、第2の吸気温度センサ44におけるEGRガスの感知精度が低下することなく、エンジンECU18においてEGR装置15の故障の有無を正確に判断できる。また、エンジン12が停止した状態でこのパージがなされるため、第2の吸気温度センサ44の温度が低下することがなく、EGR装置15が故障しているとエンジンECU18が誤判定してしまうのを防止できる。
The above is the embodiment of the
また、エンジン12の駆動中においては、吸気管13内では、インタークーラーターボ等の影響によって吸気の流れが著しく変化している。本実施形態ではエンジン12の運転停止時にパージを行うようにしているため、吸気の流れに影響されることなく、デポジット67に対して確実に圧縮空気を噴射できる。また、噴射ノズル25側と吸気管13側とに位置決め用の合いマーク62を設けているので、前記ノズル部58の噴口の向きを第2の吸気温度センサ44に対して、容易に一致させることができ、第2の吸気温度センサ44に堆積しているデポジット67に圧縮空気を確実に噴射することができる。
Further, while the
特に本実施形態では、ドライバーが運転を終了する毎にパージがなされ、デポジット67が感知部51に固着する以前にこれを除去できる。さらに噴射ノズル25は、第2の吸気温度センサ44の下流側の面44Aに向けて圧縮空気を噴射するようにしている。これにより、デポジット67が堆積し易い下流側の面44Aにおいて、デポジット67を重点的に除去できる。
In particular, in this embodiment, a purge is performed every time the driver finishes driving, and this can be removed before the
噴射ノズル25は、第2の吸気温度センサ44に対して、吸気管13における下流側から斜めに圧縮空気を噴射する。このため、圧縮空気は第2の吸気温度センサ44の軸線Xに対して斜めに噴射されることになり、第2の吸気温度センサ44の先端面に付着したデポジット67Aと、第2の吸気温度センサ44の周面に付着したデポジット67Bとを効率よく除去できる。
The
供給手段45は、圧縮空気の供給源として、エアタンク19を共用するようにしている。このため、エアタンクを別途に設ける必要がなく、車両11およびセンサ清掃装置を簡単に構成できる。また、圧縮空気のパージが2回行われるため、1回目のパージで第2の吸気温度センサ44に堆積したデポジット67を吹き飛ばし、更に2回目のパージで第2の吸気温度センサ44近傍で霧状に舞っているデポジット67を第2の吸気温度センサ44から遠ざけることができ、第2の吸気温度センサ44に堆積したデポジット67を十分に除去できる。
The supply means 45 is configured to share the
また、パージは0.5秒間と短い時間で2回行うので、圧縮空気の使用量を最低限に抑えつつ、効果的にデポジット67を除去できる。
Further, since the purge is performed twice in a short time of 0.5 seconds, the
なお、本実施形態では、供給手段45に開閉弁47を設け、圧縮空気の噴射のオンとオフを切り替えるようにしているが、噴射ノズル25内にソレノイドバルブを設けて、制御手段であるエンジンECU18によって該ソレノイドバルブの開閉を制御するようにしてもよい。また、圧縮空気管46と吸気管13との接続部分に噴射ノズル25を設けるようにしているが、この接続部分を単なる開口部として構成し、圧縮空気管46と吸気管13とを連通するようにしてもよい。
In the present embodiment, the supply means 45 is provided with an on-off
11…車両
12…エンジン
13…吸気管
14…排気管
15…EGR装置
16…除去機構
18…エンジンECU
19…エアタンク(圧縮空気供給源)
25…噴射ノズル
43…第1の吸気温度センサ
44…第2の吸気温度センサ
44A…下流端部
45…供給手段
46…圧縮空気管
47…開閉弁
67…デポジット
DESCRIPTION OF
19 ... Air tank (Compressed air supply source)
25 ...
Claims (2)
前記EGR通路と前記吸気通路との接続箇所よりも下流側の前記吸気通路に設けられた吸気温度センサとを有するエンジンにおいて、
圧縮空気供給源と、
前記吸気通路に配設され、前記圧縮空気供給源から圧縮空気供給通路を介して供給される圧縮空気を前記吸気温度センサに向けて噴射する噴射ノズルと、
前記圧縮空気供給通路に設けられた開閉弁と、
前記開閉弁を該エンジンの運転停止時に所定時間のみ作動させ、前記噴射ノズルから前記吸気温度センサに向けて圧縮空気を噴射させる制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンのセンサ清掃装置。 An EGR device that recirculates exhaust gas to the intake passage via an EGR passage communicating the exhaust passage and the intake passage;
In an engine having an intake air temperature sensor provided in the intake passage downstream of a connection portion between the EGR passage and the intake passage,
A compressed air source;
An injection nozzle that is disposed in the intake passage and injects compressed air supplied from the compressed air supply source through the compressed air supply passage toward the intake air temperature sensor;
An on-off valve provided in the compressed air supply passage;
An engine sensor cleaning device comprising: control means for operating the on-off valve only for a predetermined time when the engine is stopped and injecting compressed air from the injection nozzle toward the intake air temperature sensor.
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