JP2008069690A - Exhaust gas recirculation control device - Google Patents
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- F02D2041/0075—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow by using flow sensors
Abstract
Description
本発明は内燃機関において排気ガスを吸気系に再循環させるEGR量を測定するEGR流量センサに関するものであり、特に、EGR流量センサの診断・校正することのできる排ガス還流制御装置に関するものである。 The present invention relates to an EGR flow sensor that measures an EGR amount for recirculating exhaust gas to an intake system in an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas recirculation control device that can diagnose and calibrate the EGR flow sensor.
エンジンの燃費削減のため、特にエンジンの排気ガスの一部を吸気側に還流する排気還流制御(EGR制御)を行い、エンジンのポンピングロスを減らす改良が行われている。さらに、ディーゼルエンジンでは排気ガス中のNOx量を減らすために、排気ガスを減少させる目的にもEGR制御が採用されている。 In order to reduce the fuel consumption of the engine, in particular, exhaust gas recirculation control (EGR control) that recirculates part of the exhaust gas of the engine to the intake side is performed to improve the pumping loss of the engine. Furthermore, in order to reduce the amount of NOx in the exhaust gas in the diesel engine, EGR control is also employed for the purpose of reducing the exhaust gas.
エンジンの吸入空気量に対するEGR量の比率(EGR率)は、エンジンの運転状態によって変化させるので、あらかじめ設定したエンジンの所定の運転状態に対して、EGR弁の開度に応じた排気ガス成分や燃費等を測定し、これらのEGR制御量データを取得しマップ等にデータを入れておく、マッチング作業が必要であった。 Since the ratio of the EGR amount to the engine intake air amount (EGR rate) is changed depending on the operating state of the engine, the exhaust gas component according to the opening degree of the EGR valve and the predetermined operating state of the engine Matching work was required to measure fuel consumption, etc., acquire these EGR control amount data, and put the data in a map or the like.
しかし、マップ等でエンジンのすべての運転状態を網羅することは困難であり、特に加速時のような過渡状態でのEGR制御量はマップ等のデータではマッチングができない状況にあるため、EGR制御は定常運転状態でのみマッチングさせることが主流であった。 However, it is difficult to cover all operating states of the engine with a map or the like. Especially, the EGR control amount in a transient state such as during acceleration cannot be matched with data such as a map. Matching only in steady operation was the mainstream.
しかしながら、燃費改善やNOx低減のためには、過渡状態を含むすべての運転状態でEGR制御を行う必要がある。そこで、EGR制御量をマップ等によるマッチング作業によらず、EGR量をリアルタイムに測定して、エンジンの吸入空気量との関係からEGR制御量を設定することが要求されている。 However, in order to improve fuel consumption and reduce NOx, it is necessary to perform EGR control in all operating states including transient states. Therefore, it is required to measure the EGR amount in real time and set the EGR control amount based on the relationship with the intake air amount of the engine, regardless of the matching operation using a map or the like.
EGR量を測定する手段として、従来、排気管の圧力と吸気側のインテークマニホールドのそれぞれの圧力を測定して、圧力差からEGR量を推定または間接的に測定することが行われてきた。しかし、EGR量を直接測ることができるEGR流量センサがあれば、EGR制御の精度が向上し燃費向上とNOx低減を同時に達成することが容易になる。そこで、EGR流量センサが考えられている(特許文献1)。このEGR流量センサは、ヒータを有する熱式の質量流量計からなり、排気通路から吸気通路に排気を還流させるための排気還流路に設けられ、排気還流路を流れる排気ガスであるEGRガスの質量流量を計測する。 As means for measuring the EGR amount, conventionally, the pressure of the exhaust pipe and the pressure of the intake manifold on the intake side are measured, and the EGR amount is estimated or indirectly measured from the pressure difference. However, if there is an EGR flow sensor that can directly measure the EGR amount, the accuracy of EGR control is improved, and it becomes easy to simultaneously achieve fuel efficiency improvement and NOx reduction. Thus, an EGR flow sensor has been considered (Patent Document 1). This EGR flow sensor is composed of a thermal mass flow meter having a heater, and is provided in an exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage, and the mass of EGR gas that is exhaust gas flowing through the exhaust recirculation passage Measure the flow rate.
特許文献1に記載されたものでは、EGR流量センサは排気通路から吸気通路に排気を還流させるための排気還流路に設けられており、EGR流量センサは、排気ガスに曝されており、排気ガスに含まれるススがEGR流量センサのヒータ等に付着してEGR流量センサ出力に影響を与えるので、EGR流量センサの出力値をそのまま使うことができない場合が生じるという課題がある。
In the device described in
本発明は、このような従来の課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、内燃機関における排気還流制御装置において、EGR流量センサの診断を行い、EGR流量センサに汚損が生じたときにEGR流量センサ出力を校正してEGR量を制御できる排ガス還流制御装置を提供することにある。 The present invention is to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to diagnose an EGR flow sensor in an exhaust gas recirculation control device in an internal combustion engine, and to cause the EGR flow sensor to become fouled. It is an object to provide an exhaust gas recirculation control device that can calibrate the output of an EGR flow sensor and control the EGR amount.
前記目的を達成すべく本発明の排ガス還流制御装置は、EGR管に設けられてEGR流量を測定するEGR流量センサと、EGR流量を制御するEGR弁と、目標EGR量を演算する目標EGR量演算手段と、運転状態判定手段と、を備え、EGR流量センサの出力値に基づいてEGR量を制御するものであって、運転状態判定手段が所定の定常運転状態と判定したときに、目標EGR量演算手段で演算した目標EGR量とEGR流量センサで測定したEGR量とを比較してEGR流量センサの汚損を診断することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation control apparatus according to the present invention includes an EGR flow sensor that is provided in an EGR pipe and measures an EGR flow rate, an EGR valve that controls the EGR flow rate, and a target EGR amount calculation that calculates a target EGR amount. Means and an operation state determination means for controlling the EGR amount based on the output value of the EGR flow sensor, and the target EGR amount when the operation state determination means determines the predetermined steady operation state The target EGR amount calculated by the calculating means and the EGR amount measured by the EGR flow sensor are compared to diagnose contamination of the EGR flow sensor.
本発明は、運転状態判定手段が判定した所定の定常運転状態において、目標EGR量演算手段で演算した目標EGR量でEGRガスを還流させ、この目標EGR量とEGR流量センサで測定したEGR量とを比較し、その差が所定値以上であるときにはEGR流量センサが汚損していると判定することができ、EGR管内に設けられたEGR流量センサの汚損を容易に診断できる。 In the present invention, the EGR gas is recirculated with the target EGR amount calculated by the target EGR amount calculating means in the predetermined steady operation state determined by the operating state determining means, and the target EGR amount and the EGR amount measured by the EGR flow rate sensor are calculated. When the difference is equal to or greater than a predetermined value, it can be determined that the EGR flow sensor is fouled, and the fouling of the EGR flow sensor provided in the EGR pipe can be easily diagnosed.
また、本発明の排ガス還流制御装置は、EGR流量センサが汚損していると診断されたときに前記目標EGR量とEGR流量センサで測定したEGR量とに基づいてEGR流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。 Further, the exhaust gas recirculation control device of the present invention calibrates the output of the EGR flow sensor based on the target EGR amount and the EGR amount measured by the EGR flow sensor when the EGR flow sensor is diagnosed as being fouled. It is characterized by that.
本発明は、所定の定常運転状態において、目標EGR量とEGR流量センサで測定したEGR量とに基づいて、例えば、EGR流量センサ出力に対する補正率又は補正量を求め、これによりEGR流量センサ出力を校正することにより、EGR流量センサが汚損されていても排ガス還流制御に用いることができる。 The present invention obtains, for example, a correction rate or correction amount for the EGR flow sensor output based on the target EGR amount and the EGR amount measured by the EGR flow sensor in a predetermined steady operation state, and thereby the EGR flow sensor output is obtained. By calibrating, even if the EGR flow sensor is soiled, it can be used for exhaust gas recirculation control.
さらに、本発明の排気還流制御装置は、EGR管に設けられていてEGR流量を測定するEGR流量センサと、EGR流量を制御するEGR弁とを備え、EGR流量センサの出力値に基づいてEGR量を制御するものであって、内燃機関に備えられた排気ブレーキによりエンジンから排出される排気ガスのすべてを吸気側に還流させた運転状態において、排気ガス量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。本発明は、内燃機関の排気量とエンジン回転するから求めた排気ガス量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサを容易に校正することができる。 Furthermore, the exhaust gas recirculation control apparatus of the present invention includes an EGR flow sensor that is provided in the EGR pipe and measures an EGR flow rate, and an EGR valve that controls the EGR flow rate, and an EGR amount based on an output value of the EGR flow sensor. In an operating state in which all exhaust gas discharged from the engine is recirculated to the intake side by an exhaust brake provided in the internal combustion engine, the EGR is based on the exhaust gas amount and the EGR flow sensor output. It is characterized by calibrating the flow sensor output. The present invention can easily calibrate the EGR flow sensor based on the exhaust amount of the internal combustion engine, the exhaust gas amount obtained from the engine rotation, and the EGR flow sensor output.
さらに、本発明の排気還流制御装置は、EGR管に設けられていてEGR流量を測定するEGR流量センサと、EGR流量を制御するEGR弁とを備え、EGR流量センサの出力値に基づいてEGR量を制御するものであって、エンジン停止中に内燃機関に備えられた電動過給機を動作させて、所定量の吸入空気を還流させ、この吸入空気量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。本発明は、エンジン停止中に電動過給機を動作させ、吸入空気をEGR管に還流させることにより、エアフローメータで検出する吸入空気量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサを容易に校正することができる。 Furthermore, the exhaust gas recirculation control apparatus of the present invention includes an EGR flow sensor that is provided in the EGR pipe and measures an EGR flow rate, and an EGR valve that controls the EGR flow rate, and an EGR amount based on an output value of the EGR flow sensor. When the engine is stopped, the electric supercharger provided in the internal combustion engine is operated to recirculate a predetermined amount of intake air, and based on the intake air amount and the EGR flow sensor output, EGR It is characterized by calibrating the flow sensor output. The present invention operates the electric supercharger while the engine is stopped, and recirculates the intake air to the EGR pipe so that the EGR flow sensor can be easily set based on the intake air amount detected by the air flow meter and the EGR flow sensor output. Can be calibrated.
好ましい態様では、本発明は、排気ガス温度を付着したススを燃焼させる高温の排気ガスを排出するように制御されることを特徴としており、これによりEGR流量センサ等に付着したススを燃焼させることにより取り除くことができる。 In a preferred embodiment, the present invention is characterized in that it is controlled so as to discharge high-temperature exhaust gas that burns soot having an exhaust gas temperature attached thereto, so that the soot attached to an EGR flow sensor or the like is burned. Can be removed.
本発明によれば、EGR流量センサを使ったEGR制御を長期に亘り精度良く行うことができるので、燃費向上と排気ガス低減の両立が可能になる。 According to the present invention, since EGR control using an EGR flow sensor can be performed with accuracy over a long period of time, both improvement in fuel consumption and reduction in exhaust gas can be achieved.
以下、本発明に係る排気還流制御装置の実施形態について図に基づいて説明する。
図1は、本発明における排気還流制御装置が適用されているエンジンの全体構成図を示している。
エンジン101に吸入される空気は、エアクリーナを通して吸気管110に吸入され、エアフローメータ102で質量流量が測定され、ターボチャージャー103で過給される。過給された空気は、インタークーラ104で冷却され、スロットル弁113でその流量が制御され、インテークマニホールド111で各気筒毎に分配されて、エンジン101に吸入される。スロットル弁113の下流にあるインテークマニホールド111には、排気還流管(EGR管)112の出口が接続されており、排気管114の排気ガスの一部がEGR管112を通して吸気側に還流される。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas recirculation control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an engine to which an exhaust gas recirculation control device according to the present invention is applied.
The air sucked into the
エンジン101には燃料噴射弁、点火プラグが設けられており、吸入空気量に応じた燃料が燃焼室内に噴射され、エンジン内部で燃焼される。エンジン101から排出される排気ガスはターボチャージャー103のタービン翼に当たって吸気側を過給し、その後、排気ガスは粒子状物質減少装置(DPF)105で排気ガス中のススが除去され、さらに、触媒装置106のde−NOx触媒またはSCR触媒によって排気ガス中のNOx成分が除去される。
The
排気管114におけるエンジン101とターボチャージャー103の間には高圧のEGRガス取出口が設けられ、EGR管112が接続されており、排気管114からEGR管112に流入したEGRガスはEGR弁107で流量が調節され、EGRクーラ108によって冷却されて、インテークマニホールド111に還流される。EGR弁107は、ステッピングモータ、絞り弁、スリーブ弁等で通路面積が可変するように構成されている。粒子状物質減少装置(DPF)105と触媒装置106との間に低圧のEGRガス取出口を設け、ここから低圧のEGRガスを吸気管110に還流するように構成してもよい。
A high-pressure EGR gas outlet is provided between the
また、エンジン101には、図示されていないがエンジンの冷却水温度を測定する水温センサ、エンジンの回転数やクランク角度位置を測定するクランク角センサ、気筒判別を行うレファレンスセンサが適宜位置に配置されており、運転者からのトルク要求信号としてアクセル開度センサ、タイヤの回転速度に基づく車速センサが設けられており、これらの信号はエンジン制御装置(コントロールユニット)に入力信号として入力され、コントロールユニットから燃料噴射量を制御する燃料噴射弁の制御信号、EGR弁を制御するEGR制御信号、EGRクーラのバイパス弁を制御するEGRクーラバイパス弁制御信号等として出力される。
Although not shown, the
図2にエンジン制御装置(コントロールユニット)の内部構成の概要を示す。
コントロールユニット201は、演算手段202、入力手段203、出力手段204、通信回路205等からなっている。入力手段203は、各種センサからのアナログ電圧をA/D変換器でデジタルに変換して取り込むアナログ入力回路206、運転状態を示すスイッチを取り込むデジタル入力回路207、パルス信号の時間間隔又は所定時間内のパルス数の計数を取り込むパルス入力回路208とからなる。
FIG. 2 shows an outline of the internal configuration of the engine control device (control unit).
The
演算手段202は、数値・論理演算を行う演算装置(CPU)209、CPUが実行するプログラム及びデータを格納したROM210、データを一時的に記憶するRAM211等からなり、入力手段によって入力されたデータに基づいて、運転状態判定手段でエンジンの運転状態を判定し、運転状態に応じた燃料噴射量を演算して、出力手段にデータを転送する。例えば、燃料噴射量に対応した燃料噴射弁の制御信号を出力する。その他、演算手段202は、出力手段204を介してEGR弁を制御するEGR制御信号や、EGRクーラバイパス弁制御信号、ターボチャージャーの過給度合いを制御するウェストゲートバルブ制御信号等を出力する。
The
また、コントロールユニット201は通信回路205が備えられており、これにより、コントロールユニット201内のデータを外部に出力、または、外部からの通信コマンドによって内部状態を変更できる。通信回路205は、他の制御装置、例えばABSや盗難防止装置、走行位置(GPS)情報装置との通信を行って、エンジン運転状態に応じて、エンジン制御の出力を補正する。
Further, the
さらに、通信回路205はGSTとの通信を行い、エンジン制御装置内部の自己診断情報や特定のセンサ入力データや出力信号データをモニタ可能としている。
Furthermore, the
図3は、本発明に係る排ガス還流制御装置の内部ブロック構成を示す。
エンジン回転数演算手段302は、クランク角センサからのクランク角信号における単位時間当たりのパルス信号変化をカウントして単位時間当たりのエンジン回転数を計算し、基本燃料噴射量演算手段303に出力する。基本燃料噴射量演算手段303は、エアフローメータ102からの吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、エンジンが1回燃焼する基本燃料噴射量(Tp0)を演算する。基本燃料補正手段304は、エンジン回転数に基づいて前記基本燃料噴射量を補正する空燃比補正項(KMR)をマップから求め、基本燃料噴射量演算手段303で求めた基本燃料噴射量(Tp0)を補正し、最終的に決定された燃料噴射量(Tp0)として燃料噴射手段に出力する。
FIG. 3 shows an internal block configuration of the exhaust gas recirculation control apparatus according to the present invention.
The engine speed calculation means 302 counts the pulse signal change per unit time in the crank angle signal from the crank angle sensor, calculates the engine speed per unit time, and outputs it to the basic fuel injection amount calculation means 303. The basic fuel injection amount calculation means 303 calculates a basic fuel injection amount (Tp 0 ) at which the engine burns once based on the intake air amount from the
また、目標EGR率算出手段306は、運転状態判定手段313からの運転状態と燃料噴射量とエンジン回転数とから目標EGR率ηをマップから算出し、目標EGR量演算手段307に出力し、目標EGR量演算手段307は、吸気管に吸入される吸入空気量と目標EGR率ηとから、EGR管112に流す目標EGR量を演算する。
The target EGR rate calculation means 306 calculates a target EGR rate η from the driving state from the driving state determination means 313, the fuel injection amount, and the engine speed from the map, and outputs it to the target EGR amount calculation means 307. The EGR amount calculation means 307 calculates a target EGR amount that flows through the
そして、目標EGR量は以下のように求めることができる。
エアフローメータ102で測定される吸入空気量をQnew、EGR量をQegrとすると、エンジンの燃焼室にはいる吸入空気量Qin、燃焼後の排気ガスQexとの関係は次のようになる。
The target EGR amount can be obtained as follows.
When the intake air amount measured by the
Qnew+Qegr=Qin=Qex
Qegr=Qex×η
よって、定常状態では Qex=Qnew/(1−η) となり、
EGR量は Qegr=Qnew×η/(1−η) となる。
Qnew + Qegr = Qin = Qex
Qegr = Qex × η
Therefore, in a steady state, Qex = Qnew / (1-η)
The amount of EGR is Qegr = Qnew × η / (1−η).
EGR流量センサ301によって測定されたEGR量は、出力特性補正手段309で補正されてフィードバック制御手段308に入力される。フィードバック制御手段308は、目標EGR量とEGR流量センサ301によって測定されるEGR量とを比較して、一致するようにEGR弁107を制御するようにフィードバック制御する。フィードバック制御は、一般的なPI制御で行われ、EGR流量センサ301によって測定されるEGR量と目標EGR量との差分をとり、差分に所定の係数を乗じた比例分と、差分を所定時間ごとに積算した積算値に所定の係数を乗じた積分分とを加算して、さらに、所定のオフセット分を加えた値を、EGR弁開度制御値とし、EGR弁開度制御手段310に出力してEGR弁107の開度を制御する。
The EGR amount measured by the
次に、図4によりEGR流量センサ301の動作原理について説明する。EGR流量センサ301の制御回路は、電源401に接続されており、発熱抵抗体403、測温抵抗体404、抵抗406、407、408からなるホイーストンブリッジ回路で構成されており、このブリッジ回路の端子409,410の電圧が差動増幅器405に入力され、発熱抵抗体403の温度(Th)が再循環排気ガス(EGR)温度に対応する測温抵抗体404の温度(Te)より一定温度(ΔTh=Th−Te)高くなるよう各抵抗406、407、408の値が設定されていて差動増幅器405によりフィードバック制御される。発熱抵抗体403の加熱温度が低いと、差動増幅器405の出力が大きくなり、トランジスタ402によって電源401から更に電流が流れて発熱抵抗体403が加熱するように動作する。この構成により再循環排気ガスの流速にかかわらず発熱抵抗体403と測温抵抗体404の温度差は常に一定(ΔTh)となるよう発熱抵抗体403に流れる電流が制御される。つまり、再循環排気ガス質量流量Qeが増大すると発熱抵抗体403がEGRガスの熱伝達効果により冷却され、発熱抵抗体403を一定温度(ΔTh=Th−Te)高くなるようフィードバック制御されていることから発熱抵抗体403に流れる加熱電流(抵抗406の端子電圧に相当)が増大するので、この加熱電流を計測することにより質量流量Qeを計測できる。ブリッジ回路の端子409の電圧は端子411からコントロールユニット201に出力され、EGR流量が計測される。
Next, the operation principle of the
図5にはEGR流量センサ301がEGR管112内に設けられた状態が示されており、EGR流量センサ301の発熱抵抗体403と測温抵抗体404の2つの抵抗体がEGR管112の中に露出されて設けられており、EGR量に応じた出力が制御回路から出力される。EGR流量センサ301はコネクタ412を介してコントロールユニット(ECU)201に接続されており、流量に相当する電気信号がコントロールユニット(ECU)201へ出力され、EGR流量が計測される。また、EGR制御回路内にマイコンを装着して、EGRセンサ内部のマイコンのA/D入力回路でA/D変換して、マイコン内部でEGR流量センサ出力をリニアライズするデータ変換処理を行って、マイコンの通信出力、例えばシリアルポート出力やパラレルポート出力、CAN等でデータをコントロールユニット(ECU)201へ出力することも可能である。
FIG. 5 shows a state in which the
図6は、EGR管112に配置されたEGR流量センサ301の出力の例を示し、(a)はEGR流量センサ301の取付け位置を示し、(b)(c)はEGR流量センサ301を取り付けた位置におけるEGRガスの脈動状態を示すグラフである。
FIG. 6 shows an example of the output of the
EGRガスは、排気管圧力と吸気管圧力の差に応じて、EGR管112の中を流れており、特に高圧タイプのEGRガス還流の場合、排気管圧力は排気ガスの脈動の影響を大きく受けるので、EGR管112の中のEGRガスの流れにエンジン回転数に応じた脈動が発生する。また、EGR管112の太さは長さに比べて小さいので、EGR管112の共鳴周波数に近いときには脈動がさらに助長される。
The EGR gas flows in the
脈動を抑えるには、なるべくインテークマニホールド111に近い位置にEGR流量センサ301を設置してEGR流量を測定することが望ましい。また、EGRクーラ118のバイパス弁がクーラ側に開いているときは、EGRクーラ118がEGRガスの流れに対する整流作用を果たすので、EGRクーラ118出口付近にEGR流量センサ301を設置して測定するのも良い。EGR弁107の下流側でも脈動が発生しにくいので、EGR流量センサ301をEGR弁107の下流側に設置してもよい。
In order to suppress the pulsation, it is desirable to measure the EGR flow rate by installing the EGR
本実施形態では、EGR流量センサ301は脈動の少ないインテークマニホールド111に近い位置に取り付けている。
In the present embodiment, the
図7はEGR流量センサ301にスス等が付着し汚損した場合の出力例を示す。高圧タイプのEGRガスを還流する場合、排気ガスにはススが多く含まれており、ススは炭素成分だけではなく、未燃焼の燃料成分や不完全燃焼した炭化水素成分も含まれている。このようなススはEGRガスにも含まれていてEGR流量センサ301の発熱抵抗体403、測温抵抗体404やその周囲にも付着する。
FIG. 7 shows an output example when soot or the like adheres to the
ススが測定エレメントである発熱抵抗体403に付着すると、EGRガスが測定エレメントに触れることが少なくなるので、ケース(1)に示すように実際にEGR管112を流れているEGR流量よりも少ない値がEGR流量センサ301から出力される。
If soot adheres to the
一方、ススが基準エレメントである測温抵抗体404に付着すると、基準エレメントが断熱された形になるので、EGRガス温度の影響を受けにくくなる。このため、特にEGR量が大流量の場合に、測温抵抗体404が実際の温度より低くなり、一定温度高くなるようにフィードバック制御されている測定エレメントも低い温度になり、ケース(2)に示すように流量が多い状態ではEGR流量センサ301の出力は実際に流れているEGR流量よりも小さい値を出力する。
On the other hand, when the soot adheres to the
測定エレメントと基準エレメントの両方にススがつくと、両エレメントが断熱された形となり、ケース(3)に示すように実際に流れるEGR流量よりも少ない値がEGR流量センサ301から出力される。
When both the measurement element and the reference element are soaked, both elements are insulated from each other, and a value smaller than the actually flowing EGR flow rate is output from the EGR
また、ススがエレメントにまだらに付着すると、エレメントの温度分布が不均一となって、ススが付着した部分が特に温度上昇することになり、エレメントの耐久性が劣化するおそれがある。 Further, when the soot adheres to the element, the temperature distribution of the element becomes non-uniform, and the temperature of the portion where the soot is attached particularly increases, which may deteriorate the durability of the element.
図8は、本発明は係る排ガス還流制御装置の内部ブロック構成を示し、EGRセンサ診断を行うものである。図3と同じ構成については同じ符号を付している。基本燃料噴射量演算手段303は、エアフローメータ102からの吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、エンジンが1回燃焼する毎の基本燃料噴射量(Tp0)を演算し、基本燃料補正手段304は、エンジン回転数に基づいて基本燃料噴射量を補正する空燃比補正項(KMR)をマップから求め、基本燃料噴射量(Tp0)を補正して最終的に決定された燃料噴射量(Tp)を燃料噴射手段出力する。
FIG. 8 shows an internal block configuration of the exhaust gas recirculation control apparatus according to the present invention, and performs EGR sensor diagnosis. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The basic fuel injection amount calculation means 303 calculates a basic fuel injection amount (Tp 0 ) for each combustion of the engine based on the intake air amount from the
EGR弁開度算出手段311には、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいてあらかじめ設定した制御弁開度情報がマップ化されており、そのマップによってエンジン回転数と燃料噴射量とからEGR弁開度を求め、そのEGR弁開度の情報をEGR弁開度制御手段310に送る。 The EGR valve opening calculation means 311 maps control valve opening information set in advance based on the engine speed and the fuel injection amount. Based on the map, the EGR valve opening information is calculated from the engine speed and the fuel injection amount. The EGR valve opening degree information is sent to the EGR valve opening degree control means 310.
また、目標EGR率算出手段306は、燃料噴射量とエンジン回転数とから目標EGR率ηをマップから算出し、目標EGR量演算手段307に出力する。目標EGR量演算手段307は、吸気管110に吸入される吸入空気量と目標EGR率ηとから目標EGR流量を演算し、EGRセンサ診断手段312に出力する。EGR流量センサ301によって測定されたEGR量は、出力特性補正手段309で補正されてEGRセンサ診断手段312に入力される。
Further, the target EGR rate calculation means 306 calculates a target EGR rate η from the map from the fuel injection amount and the engine speed, and outputs it to the target EGR amount calculation means 307. The target EGR
EGRセンサ診断手段311は、所定の運転状態において、目標EGR量演算手段307で算出した目標EGR量とEGR流量センサ301の出力とを比較してEGR流量センサ301を診断する。
The EGR
図9は、EGR流量センサ301の汚損によるゼロ点異常と出力値の低下を推定するプログラムのフローチャートを示す。
FIG. 9 shows a flowchart of a program for estimating a zero point abnormality and a decrease in output value due to contamination of the
ステップ901では、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求めたエンジンの燃料噴射量とエンジン回転数とからマップによってEGR弁開度を求め、求めたEGR弁開度にEGR弁107の開度を制御する。
In
運転状態が変化して例えば加速する場合には、EGR弁107が閉じられる。ステップ902では、EGR弁107が閉じられているかを判断し、閉じられていなければステップ905に進み、閉じられていればステップ903に進む。ステップ903では、EGRセンサ診断手段312でEGR流量センサ301の出力と予め設定されているしきい値とを比較し、出力がしきい値以上の場合は、ステップ904でEGR流量センサ301のゼロ点が異常であると判断し、EGR流量センサ301の出力がしきい値より小さい場合はステップ905に進む。運転状態が加速状態から定常運転状態になると、EGR弁107を開いてEGRガスを吸気管110に還流するが、このときはEGR弁107の制御量は一定になる。
When the operating state changes to accelerate, for example, the
ステップ905では、EGR弁107の制御量がほぼ一定かどうかを判断し、かつ、弁開度が所定値以上かどうかを判断する。したがって、ステップ905で、EGR弁107の開度が所定より小さい、あるいは、EGR弁107の制御量がほぼ一定でない場合は診断を終了する。EGR弁107の開度が所定以上であってその制御量がほぼ一定の場合はステップ906に進み、EGR流量センサ301の出力と目標EGR量とを比較し、EGR流量センサ301の出力と目標EGR量とが等しい場合にはEGR流量センサ301は正常であり、診断を終了する。ステップ906でEGR流量センサ301の出力と目標EGR量とが等しくない場合には、ステップ907でEGR流量センサ301の出力と目標EGR量との差を求め、この差が予め設定されているしきい値以上の場合は、ステップ908でEGR流量センサ301のエレメントに汚損が生じていると判断する。EGR流量センサ301の出力と目標EGR量との差が予め設定されているしきい値以下の場合は、EGR流量センサ301のエレメントの汚損は許容できるものとして診断を終了する。
In
上記の判定しきい値は、エンジンの動作時間の積算値または車両の走行距離の積算値に応じて変更を加える。 The determination threshold value is changed according to the integrated value of the engine operating time or the integrated value of the travel distance of the vehicle.
図10にEGR流量センサ301の汚損による出力低下を推定するタイミングチャートを示す。
FIG. 10 shows a timing chart for estimating a decrease in output due to contamination of the
所定の時間間隔毎に吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求めたエンジンの燃料噴射量とエンジン回転数とからマップによって目標EGR率を算出し、この目標EGR率と吸入空気量とから目標EGR量を算出する。 A target EGR rate is calculated by a map from the engine fuel injection amount and the engine speed obtained based on the intake air amount and the engine speed at predetermined time intervals, and the target EGR is calculated from the target EGR rate and the intake air quantity. Calculate the amount.
そして、運転状態判定手段313は運転状態が所定の範囲内にあるときに定常運転状態と判断し、診断許可フラグを立てる。例えば、エンジン回転数が所定の上下限内の回転数であり、かつ、吸気管110への吸入空気量が所定の上下限内であり、かつ車速が所定の上下限内であり、アクセルペダル要求値が所定の上下限内であり、かつ、前記、回転数、吸入空気量、車速、アクセルペダル等の値の時間的変化割合が所定値以下である状態が所定時間以上継続しているときを定常運転状態とする。
And the driving | running state determination means 313 determines that it is a steady driving | running state, when a driving | running state exists in the predetermined range, and raises a diagnosis permission flag. For example, the engine speed is within a predetermined upper and lower limit, the amount of intake air to the
診断許可フラグが立っているときに以下の診断を行う。
まず、常時、EGR流量センサ301の出力値を取り込み、EGRセンサ診断手段312でEGR流量センサ301の出力値と目標EGR量とを比較し、その差の絶対値がしきい値以上の場合、診断用カウンタをインクリメントし、OKカウンタをリセットする(t1〜t2)。そして、t2のときはEGR流量センサ301の出力値と目標EGR量との差の絶対値がしきい値以下となっているので、診断用カウンタをリセットし、OKカウンタをインクリメントする。EGR流量センサ301が汚損されていない場合には、OKカウンタが所定値以上になり、EGR流量センサ301が汚損されていないと診断する。また、診断用カウンタがしきい値を上回ったときはEGR流量センサ301の汚損の可能性を示すフラグを立てる。
The following diagnosis is performed when the diagnosis permission flag is set.
First, the output value of the
EGR流量センサ出力値と目標EGR量との差の絶対値がしきい値を下回ったとき、診断用カウンタをリセットする。同時にOKカウンタをインクリメントする。OKカウンタが所定値以上になったとき、EGR流量センサ301の汚損の可能性を示すフラグをリセットする。
When the absolute value of the difference between the EGR flow sensor output value and the target EGR amount falls below the threshold value, the diagnostic counter is reset. At the same time, the OK counter is incremented. When the OK counter reaches a predetermined value or more, the flag indicating the possibility of contamination of the
前記診断は、EGR流量センサ出力値が目標EGR量と常時かけ離れた値で継続している状態では診断できるが、EGRガスに脈動が生じておりEGR流量センサ出力に脈動が重畳している場合はEGR流量センサ301が汚損状態であるのか否か判断できない。
The diagnosis can be performed when the output value of the EGR flow sensor continues at a value that is always far from the target EGR amount, but when the pulsation occurs in the EGR gas and the pulsation is superimposed on the output of the EGR flow sensor. It cannot be determined whether or not the
そこで、所定の時間(t0〜t3)内の診断カウンタの数を積算し、EGR流量センサ301の汚損の可能性を示すフラグが立っていないが、所定の時間内の診断カウンタの積算値が所定数以上である場合は、EGR流量センサ301の汚損またはEGRガスの脈動が大きい可能性があることを示すフラグを立てる。しきい値である積算値は、EGR量とEGR弁の開度の関数、または、あらかじめ設定したマップ値とする。
Therefore, the number of diagnostic counters within a predetermined time (t0 to t3) is integrated and a flag indicating the possibility of contamination of the
図11にEGR流量センサ301が汚損していると診断された場合におけるEGR流量センサ301の出力を校正して排ガス還流制御を行う場合について説明する。
FIG. 11 illustrates a case where the exhaust gas recirculation control is performed by calibrating the output of the
上記に示したEGR流量センサ301の汚損の診断の結果、ステップ1101でEGR流量センサ301の汚損の可能性が無いと推定される場合には、ステップ1107に進み、EGR流量センサ301の出力値を排ガス還流制御に用いる。ステップ1101で、EGR流量センサ301に汚損の可能性がある場合には、EGR流量センサ出力値を、そのままでは排ガス還流制御に用いることができない。
As a result of the diagnosis of the contamination of the
ステップ1102では、定常運転状態において、吸入空気量とエンジン回転数とから目標EGR量を求め、EGR流量センサ301の出力値と目標EGR量との比率から補正率を求める。
In
ステップ1103で排気ブレーキ設定中かを判断し、排気ブレーキ設定中であり、ステップ1104で、排気ブレーキを使ってエンジン出力をゼロとしている場合には、ステップ1106で、EGR弁107を全開として排気ガスが全てエンジンの吸入側に戻るようにする。このとき、燃料噴射量をゼロとしている間は、エンジンの排気量×回転数に比例したEGRガスがEGR管112を流れるので、還流率ηを1.0として目標EGR量を計算し、ステップ1106で、このときのEGR流量センサ出力値と目標EGR量との比率から補正率を求める。
In
ステップ1107では、ステップ1102で求めた補正率又はステップ1105で求めた補正率によってEGR流量センサ301の出力値を校正し、この校正されたEGR流量センサ出力値によって排ガス還流制御を行う。
In
上記実施形態では、ステップ1102で、EGR流量センサ301の出力値と目標EGR量との比率から補正率を求めているが、EGR流量センサ301の出力値と目標EGR量との差を求め、この差をEGR流量センサ301の出力値に加えることによってEGR流量センサ301の出力値を校正しても良く、また、あらかじめ設定した別のフェールセーフ値を算出しておき、EGR流量センサ出力値をフェールセーフ値に置き換えて使用してもよい。
In the above embodiment, the correction rate is obtained from the ratio between the output value of the
さらに、エンジンがターボチャージャーに電動過給器を使用している場合には、エンジン停止中にスロットル弁113、排気ブレーキバルブ、EGR弁107のすべてが開いている条件で、電動過給器を動作させると、インテークマニホールド111からEGR管112を通して排気管側に、通常のEGRガスの流れとは逆に空気が流れるので、この流れを使ってEGR流量センサ301の校正を行う。すなわち、ステップ1104で、エンジン停止中に電動過給器を回すと、吸入空気がそのままEGR管112に流れるので、エアフローメータ102で検出した吸入空気量とEGR流量センサ出力値を比較することにより、エンジン停止中に簡単に補正率の算出が可能である。ステップ1104におけるEGR流量センサ出力値の校正は、図8、10に示すようなEGRセンサ診断手段を備えていないものでは定期的に行うようにしても良い。
Further, when the engine uses an electric supercharger for the turbocharger, the electric supercharger is operated under the condition that the
次に、図12によってEGR流量センサの回復方法について説明する。
排気ガスであるEGRガスにはススが含まれており、このススはEGR流量センサ301だけでなく、EGRクーラ118やEGR弁107、EGR管112内部にも付着して、新品時に比べて通路断面積を狭くする。この場合、標準の運転状態でのEGR流量が低下するので、EGR流量センサ出力値が低下することになる。したがって、これらに付着したススを除去することでセンサ出力値が回復することが期待される。
Next, a recovery method of the EGR flow sensor will be described with reference to FIG.
Soot is included in the EGR gas, which is an exhaust gas, and the soot adheres not only to the
そこで、EGR流量センサ301の出力値が大きく低下し、EGR流量センサ出力値に対する補正値が所定の範囲外となると、EGR量が多い運転領域で、排気ガス温度をDPF105のススを焼く温度まで上昇させ、DPF105内のススだけでなく、EGR流量センサ301に付着しているススやEGR管112内部のススも焼く。これによりEGR流量センサ301の出力を回復できる。
Therefore, when the output value of the
さらに、EGR流量センサ301やEGR管112等にススが付着するのを防止する手段を採用することも有用である。例えば、排気ガスのススを帯電させて電気的にススを集塵することも可能である。
Furthermore, it is also useful to employ means for preventing soot from adhering to the
EGR流量センサの上流側にススフィルターを設けて、超音波でススをフィルタにぶつけることでススがEGR流量センサに付着することを防止できる。または、EGR管112内に超音波センサを設けて、超音波センサからEGR管112の内面に向かって発する超音波の反射波を測定することで、反射率を測ることで堆積したススの量を測定することが可能である。堆積したススの量が所定のしきい値を超えていれば、EGR管内のススを焼くような運転状態に移行するか、または、EGR管の交換を運転者に知らせるようにフラグを立てて、運転席のエンジン警告灯に表示するようにしてもよい。
It is possible to prevent soot from adhering to the EGR flow sensor by providing a soot filter upstream of the EGR flow sensor and hitting the soot against the filter with ultrasonic waves. Alternatively, by providing an ultrasonic sensor in the
また、EGR管112内部の表面にススを分解しやすい触媒を塗布することで、比較的、低い温度でススを分解するようにしてもよいし、EGR管内部の表面にコーティング剤を塗布して、ススの付着を防止するようにしても良い。
Moreover, by applying a catalyst that easily decomposes soot on the surface inside the
101…エンジン、102…エアフローメータ、103…ターボチャージャー、104…インタークーラ、105…粒子状物質減少装置(DPF)、106…触媒装置、107…EGR弁、108…EGRクーラ、110…吸気管、111…インテークマニホールド、112…EGR管、113…スロットル弁、114…排気管、107…EGR弁、118…EGRクーラ、201…コントロールユニット、202…演算手段、203…入力手段、204…出力手段、205…通信回路、206…アナログ入力回路、207…デジタル入力回路、208…パルス入力回路、209…演算装置(CPU)、301…EGR流量センサ、302…エンジン回転数演算手段、303…基本燃料噴射量演算手段、304…基本燃料補正手段、306…目標EGR率算出手段、307…目標EGR量演算手段、308…フィードバック制御手段、309…出力特性補正手段、310…EGR弁開度制御手段、311…EGR弁開度算出手段、312…EGRセンサ診断手段、313…運転状態判定手段、401…電源、402…トランジスタ、403…発熱抵抗体、404…測温抵抗体、404、405…差動増幅器、406,407,408…抵抗、409,410…ブリッジ回路の端子、411…端子、412…コネクタ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記排ガス還流制御装置は、運転状態判定手段が所定の定常運転状態と判定したときに、目標EGR量演算手段で演算した目標EGR量とEGR流量センサで測定したEGR量とを比較してEGR流量センサの汚損を診断することを特徴とする排ガス還流制御装置。 An EGR flow sensor that is provided in the EGR pipe and measures the EGR flow rate, an EGR valve that controls the EGR flow rate, a target EGR amount calculation unit that calculates a target EGR amount, and an operating state determination unit, and includes an EGR flow rate An exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine that controls an EGR amount based on an output value of a sensor,
The exhaust gas recirculation control apparatus compares the target EGR amount calculated by the target EGR amount calculating means with the EGR amount measured by the EGR flow rate sensor when the operating state determining means determines that the predetermined steady operating state is present, and the EGR flow rate An exhaust gas recirculation control device characterized by diagnosing sensor fouling.
前記内燃機関は排気ブレーキが備えられ、
前記排気還流制御装置は、前記排気ブレーキによりエンジンから排出される排気ガスのすべてを吸気側に還流させた運転状態において、排気ガス量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする排ガス還流制御装置。 An exhaust gas recirculation control apparatus for an internal combustion engine, which is provided in an EGR pipe and includes an EGR flow sensor for measuring an EGR flow rate and an EGR valve for controlling the EGR flow rate, and controls the EGR amount based on an output value of the EGR flow rate sensor Because
The internal combustion engine is provided with an exhaust brake,
The exhaust gas recirculation control device calibrates the EGR flow sensor output based on the exhaust gas amount and the EGR flow sensor output in an operation state in which all exhaust gas discharged from the engine by the exhaust brake is recirculated to the intake side. An exhaust gas recirculation control device characterized in that:
内燃機関は電動過給機が備えられ、
前記排気還流制御装置は、エンジン停止中に前記電動過給機を動作させて、所定量の吸入空気を還流させ、この吸入空気量とEGR流量センサ出力とに基づいてEGR流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする排ガス還流制御装置。 An exhaust gas recirculation control apparatus for an internal combustion engine, which is provided in an EGR pipe and includes an EGR flow sensor for measuring an EGR flow rate and an EGR valve for controlling the EGR flow rate, and controls an EGR amount based on an output value of the EGR flow rate sensor Because
The internal combustion engine is equipped with an electric supercharger,
The exhaust gas recirculation control device operates the electric supercharger while the engine is stopped to recirculate a predetermined amount of intake air, and calibrates the EGR flow sensor output based on the intake air amount and the EGR flow sensor output. An exhaust gas recirculation control device characterized in that:
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080501 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
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A02 | Decision of refusal |
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