JP2008111409A - Failure detection system for differential pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、差圧センサの故障検知システムに関する。 The present invention relates to a failure detection system for a differential pressure sensor.
内燃機関からの排気中に含まれる粒子状物質(以下「PM」という)を捕集するフィルタを用いる排気浄化システムにおいては、フィルタの前後差圧に基づいて、フィルタにおけるPM捕集量の推定やフィルタの溶損等の故障検知を行うことがある。フィルタの前後差圧はフィルタの上流及び下流の排気の圧力の差を測定する差圧センサによって取得することが一般的である。 In an exhaust gas purification system using a filter that collects particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) contained in exhaust gas from an internal combustion engine, the amount of PM collected in the filter is estimated based on the differential pressure across the filter. Failure detection such as filter erosion may be performed. The differential pressure before and after the filter is generally acquired by a differential pressure sensor that measures the difference between the pressures of the exhaust upstream and downstream of the filter.
このような排気浄化システムでは、差圧センサが故障すると、PM捕集量の推定精度が低下して好適なタイミングでフィルタ再生処理が実行できない場合や、フィルタの故障を検出できなかったり誤検出したりする場合が考えられる。 In such an exhaust purification system, if the differential pressure sensor fails, the estimation accuracy of the amount of PM trapped decreases, and the filter regeneration process cannot be executed at a suitable timing, or the filter failure cannot be detected or erroneously detected. There are cases where
それに対し、差圧センサの故障を検知する方法として、フィルタに流入する排気の流量を変化させた時の差圧センサによるフィルタ前後差圧の測定値の変化量が、排気流量の変化量から予想されるフィルタ前後差圧の変化量に対して一定量異なる場合に、差圧センサが故障していると判定する方法が提案されている(特許文献1を参照)。
しかし、フィルタの前後差圧はフィルタにおけるPM堆積状態やフィルタの劣化状態等に依存するため、上記の従来技術のように、差圧センサによるフィルタの前後差圧の測定値に基づく差圧センサの故障判定方法では、フィルタの状態による影響を免れ得ず、正確な判定を行えない虞があった。 However, since the differential pressure before and after the filter depends on the PM accumulation state in the filter, the deterioration state of the filter, etc. In the failure determination method, the influence of the filter state cannot be avoided, and there is a possibility that accurate determination cannot be performed.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、より精度良く差圧センサの故障を検知する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a technique for detecting a failure of a differential pressure sensor with higher accuracy.
上記目的を達成するための本発明に係る差圧センサの故障検知システムは、内燃機関の排気通路の途中に設けられ排気中の微粒子物質を捕集するPMフィルタと、前記PMフィルタの前後差圧を測定可能であるとともに、前記内燃機関の排気系外部における一定圧力(以下「外部圧力」という)を導入する外部圧力導入手段を有し、前記PMフィルタ上流の圧力と前記外部圧力との差圧(以下「フィルタ上流外部間差圧」という)及び/又は前記PMフィルタ下流の圧力と前記外部圧力との差圧(以下「フィルタ下流外部間差圧」という)を測定可能な差圧センサと、前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させる排気流量変更手段と、前記排気流量変更手段によって前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させるとともに、前記PMフィルタに流入する排気流量の該変化に伴う、フィルタ上流外部間差圧の変化量又はフィルタ下流外部間差圧の変化量に基づいて、前記差圧センサの故障を検知する故障検知手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a differential pressure sensor failure detection system according to the present invention includes a PM filter provided in the middle of an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting particulate matter in exhaust gas, and a differential pressure across the PM filter. And an external pressure introducing means for introducing a constant pressure outside the exhaust system of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “external pressure”), and a differential pressure between the pressure upstream of the PM filter and the external pressure A differential pressure sensor capable of measuring a differential pressure between a pressure downstream of the PM filter and the external pressure (hereinafter referred to as a “filter downstream external differential pressure”); Exhaust flow rate changing means for changing the exhaust flow rate flowing into the PM filter, and changing the exhaust flow rate flowing into the PM filter by the exhaust flow rate changing means, A failure detection means for detecting a failure of the differential pressure sensor based on a change amount of the differential pressure between the upstream and external sides of the filter or a change amount of the differential pressure between the downstream side and the downstream side of the filter in accordance with the change in the exhaust flow rate flowing into the filter; It is characterized by providing.
ここで、外部圧力とは、PMフィルタや内燃機関の運転状態とは独立した略一定の圧力
であって、例えば大気圧を選ぶことができる。
Here, the external pressure is a substantially constant pressure independent of the operating state of the PM filter or the internal combustion engine, and for example, atmospheric pressure can be selected.
上記構成において、排気流量変更手段によってPMフィルタに流入する排気流量を変化させると、PMフィルタ上流の圧力やPMフィルタ下流の圧力が変化する。これに伴い、フィルタ上流外部間差圧やフィルタ下流外部間差圧も変化することになる。ここで、フィルタ上流外部間差圧の変化量は、外部圧力が略一定値であることから、PMフィルタ上流の圧力の変化量に略等しくなる。同じ理由により、フィルタ下流外部間差圧の変化量も、PMフィルタ下流の圧力の変化量に略等しくなる。 In the above configuration, when the exhaust flow rate flowing into the PM filter is changed by the exhaust flow rate changing means, the pressure upstream of the PM filter and the pressure downstream of the PM filter change. Accordingly, the differential pressure between the filter upstream and the exterior and the differential pressure between the filter downstream and the exterior also change. Here, the change amount of the differential pressure between the filter upstream and the exterior is substantially equal to the change amount of the pressure upstream of the PM filter because the external pressure is a substantially constant value. For the same reason, the amount of change in the differential pressure between the downstream and downstream sides of the filter is also approximately equal to the amount of change in the pressure downstream of the PM filter.
ここで、PMフィルタ上流の圧力は、PMフィルタにおけるPM堆積状態や溶損等の故障状態等の不確定要因による影響をPMフィルタの前後差圧に比べて受けにくいため、PMフィルタ上流の圧力の変化量は、ほぼPMフィルタに流入する排気流量の変化量にのみ依存している。また、PMフィルタ下流の圧力は、PMフィルタを通過後の排気の圧力であるから、その絶対値はPMフィルタの状態による影響を受けるが、その変化量はPMフィルタの状態によって影響される不確定成分が相殺されてPMフィルタの状態による影響をPMフィルタの前後差圧に比べて受けにくい。従って、PMフィルタ下流の圧力の変化量も、ほぼPMフィルタに流入する排気流量の変化量にのみ依存すると考えられる。 Here, the pressure upstream of the PM filter is less susceptible to the influence of uncertain factors such as the PM accumulation state and the failure state such as melting damage in the PM filter as compared to the differential pressure across the PM filter. The amount of change almost depends only on the amount of change in the exhaust flow rate flowing into the PM filter. Further, since the pressure downstream of the PM filter is the pressure of the exhaust gas after passing through the PM filter, its absolute value is affected by the state of the PM filter, but the amount of change is uncertain affected by the state of the PM filter. The components are offset and the influence of the state of the PM filter is less susceptible to the differential pressure across the PM filter. Accordingly, it is considered that the amount of change in pressure downstream of the PM filter also depends only on the amount of change in the exhaust flow rate flowing into the PM filter.
よって、上記構成によれば、PMフィルタの状態に依存する不確定要素による影響をPMフィルタの前後差圧と比較してほとんど受けない物理量であるフィルタ上流外部間差圧の変化量又はフィルタ下流外部間差圧の変化量に基づいて差圧センサの故障検知が行われるので、非常に精度の高い故障検知が可能になる。 Therefore, according to the above configuration, the amount of change in the differential pressure between the filter upstream and the exterior, which is a physical quantity that is hardly affected by the uncertain factor depending on the state of the PM filter compared with the differential pressure across the PM filter, or the filter downstream external Since the failure detection of the differential pressure sensor is performed based on the change amount of the differential pressure difference, it is possible to detect the failure with very high accuracy.
例えば、フィルタ上流外部間差圧(又はフィルタ下流外部間差圧)の差圧センサによる測定値の変化量が、所定の下限値より少ない場合(例えば略ゼロの場合)、PMフィルタ上流の圧力(又はPMフィルタ下流の圧力)が変化しているにもかかわらず差圧センサの測定値に変化がほとんど現れないことを意味しており、差圧センサにスタック故障が生じていると判定できる。ここで、「所定の下限値」とは、PMフィルタ上流の圧力(又はPMフィルタ下流の圧力)を変化させた時のフィルタ上流外部間差圧(又はフィルタ下流外部間差圧)の変化量を正常な差圧センサによって測定した場合の測定結果の許容下限値であって、予め定められる。 For example, when the amount of change in the measured value by the differential pressure sensor of the differential pressure between the upstream and the downstream of the filter (or the differential pressure between the downstream and the downstream of the filter) is less than a predetermined lower limit (for example, approximately zero), the pressure upstream of the PM filter ( (Or the pressure downstream of the PM filter) is changed, but the measured value of the differential pressure sensor hardly changes, and it can be determined that a stack failure has occurred in the differential pressure sensor. Here, the “predetermined lower limit value” is the amount of change in the differential pressure between the filter upstream and the exterior (or the differential pressure between the filter downstream and the exterior) when the pressure upstream of the PM filter (or the pressure downstream of the PM filter) is changed. The allowable lower limit value of the measurement result when measured by a normal differential pressure sensor, which is determined in advance.
また、フィルタ上流外部間差圧(又はフィルタ下流外部間差圧)の差圧センサによる測定値の変化量と、フィルタ上流外部間差圧(又はフィルタ下流外部間差圧)の変化量のPMフィルタに流入する排気流量の変化量に基づく推定値と、の差が所定の第1上限値(又は第2上限値)より大きい場合、差圧センサの特性に何らかの異常が生じていると考えられるので、差圧センサに故障が生じていると判定できる。ここで、「所定の第1上限値(又は第2上限値)」とは、PMフィルタに流入する排気流量を変化させた時のフィルタ上流外部間差圧(又はフィルタ下流外部間差圧)の変化量を、既知の計算モデルに従って推定した場合の推定値と、差圧センサによって測定した場合の測定値との偏差の許容上限値であって、予め定められる。 Further, the PM filter of the amount of change in the measured value by the differential pressure sensor of the differential pressure between the upstream and external sides of the filter (or the differential pressure between the downstream side and the downstream side of the filter) If the difference from the estimated value based on the change amount of the exhaust flow rate flowing into the exhaust gas is larger than a predetermined first upper limit value (or second upper limit value), it is considered that some abnormality has occurred in the characteristics of the differential pressure sensor. It can be determined that a failure has occurred in the differential pressure sensor. Here, the “predetermined first upper limit value (or second upper limit value)” is the differential pressure between the filter upstream and the exterior (or the differential pressure between the filter downstream and the exterior) when the exhaust flow rate flowing into the PM filter is changed. The allowable upper limit value of the deviation between the estimated value when the change amount is estimated according to a known calculation model and the measured value when measured by the differential pressure sensor, is predetermined.
本発明においては、内燃機関の吸気通路の流路断面積を変更する吸気絞り弁を更に備え、排気流量変更手段は、吸気絞り弁の開度を変更することによってPMフィルタに流入する排気流量を変更するものであってもよい。例えば、吸気絞り弁の開度を大幅に大きくする(開き側の開度にする)ことによって、内燃機関の吸入空気量が増加するので、それに伴って内燃機関からの排気流量も増加し、PMフィルタに流入する排気流量を増加させることができる。 The present invention further includes an intake throttle valve that changes the flow passage cross-sectional area of the intake passage of the internal combustion engine, and the exhaust flow rate changing means changes the exhaust flow rate flowing into the PM filter by changing the opening of the intake throttle valve. It may be changed. For example, since the intake air amount of the internal combustion engine increases by greatly increasing the opening of the intake throttle valve (opening side opening), the exhaust flow rate from the internal combustion engine increases accordingly, and PM The exhaust flow rate flowing into the filter can be increased.
ここで、吸気絞り弁の開度を変更すると、内燃機関の吸入空気量が変動することになる
ため、内燃機関の運転状態によってはトルク変動を招きドライバビリティを悪化させる虞がある。従って、内燃機関の減速運転時(燃料カット時)にPMフィルタに流入する排気流量を変化させることが好ましい。これにより、差圧センサの故障検知のためにPMフィルタに流入する排気流量を変化させた時にドライバビリティが悪化することを抑制できる。
Here, if the opening degree of the intake throttle valve is changed, the intake air amount of the internal combustion engine will fluctuate. Therefore, depending on the operating state of the internal combustion engine, there is a possibility that torque fluctuation will be caused and drivability will be deteriorated. Therefore, it is preferable to change the flow rate of the exhaust gas flowing into the PM filter during the deceleration operation of the internal combustion engine (when the fuel is cut). As a result, it is possible to prevent drivability from deteriorating when the exhaust flow rate flowing into the PM filter is changed to detect a failure of the differential pressure sensor.
上記構成において、外部圧力としては、一定の圧力でなくても、真値が予め判っている圧力や、所定の方法によって高い精度で真値を推定可能な圧力を選ぶことも可能である。 In the above configuration, as the external pressure, it is possible to select a pressure whose true value is known in advance or a pressure capable of estimating the true value with high accuracy by a predetermined method, even if it is not a constant pressure.
本発明により、精度良く差圧センサの故障を検知することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect a failure of a differential pressure sensor.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係る内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示した図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式4サイクルディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four
内燃機関1の気筒2には、吸気マニホールド17及び排気マニホールド18が接続されている。吸気マニホールド17には吸気管3が接続されている。吸気マニホールド17と吸気管3との接続部近傍には、吸気管3を流れる吸気の流量を調節する第2吸気絞り弁9が設けられている。第2吸気絞り弁9は、電動アクチュエータによって開閉される。第2吸気絞り弁9より上流の吸気管3には、吸気と外気との間で熱交換を行うことで吸気を冷却するインタークーラ8が設けられている。インタークーラ8より上流の吸気管3には、排気のエネルギーを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサハウジング11が設けられている。コンプレッサハウジング11より上流の吸気管3には、吸気管3を流れる吸気の流量を調節する第1吸気絞り弁6が設けられている。第1吸気絞り弁6は、電動アクチュエータによって開閉される。
An
一方、排気マニホールド18には排気管4が接続されている。排気管4の途中には、ターボチャージャ5のタービンハウジング12が設けられている。タービンハウジング12より下流の排気管4には、パティキュレート・フィルタ(以下「フィルタ」という)10が設けられている。フィルタ10は排気中の粒子状物質(以下「PM」という)を捕集する。フィルタ10より下流において排気管4は図示しないマフラーを経て大気に開放されている。
On the other hand, the
内燃機関1には、排気管4を流れる排気の一部を吸気管3へ導き気筒2に再循環させるEGR装置40が備えられている。EGR装置40は、EGR通路41、EGR弁42、及びEGRクーラ43を有して構成されている。EGR通路41は、排気マニホールド18と吸気マニホールド17とを接続している。EGR通路41を通って排気が吸気管3へ導かれる。本実施例では、EGR通路41を経由して気筒2に再循環する排気をEGRガスと称している。EGR弁42は、EGR通路41の流路断面積を変更することによりEGR通路41を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。EGRガスの調量はEGR弁42の開度を調節することによって行われる。EGRクーラ43は、EGRガスと内燃機関1を冷却する冷却水との間で熱交換をすることでEGRガスを冷却する。
The internal combustion engine 1 is provided with an EGR device 40 that guides a part of the exhaust gas flowing through the
内燃機関1には、機関の制御を行う電子制御装置(ECU)20が併設されている。ECU20は、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、中央演算装置(CPU)、入出力ポート、デジタルアナログコンバータ(DAコンバータ)、アナログデジタルコンバータ(ADコンバータ)等を双方向バスで接続した公知の構成を有するマイクロコンピュータとして構成されている。
The internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 20 that controls the engine. The
ECU20は、内燃機関1の運転状態や運転者による要求に応じて燃料噴射制御等のディーゼルエンジンにおいて既知の諸基本制御を行う。そのために、本実施例における内燃機関1には、内燃機関1のクランクシャフトの回転位相(クランク角度)を測定するクランクポジションセンサ16、運転者によるアクセルペダル14の踏み込み量(アクセル開度)を測定するアクセル開度センサ15、吸気管3に流入する新気の流量を測定するエアフローメータ7、フィルタ10の上流と下流における排気の圧力差を測定する差圧センサ19、その他ディーゼルエンジンが一般的に備えているセンサ類(図示省略)が設けられている。
The
ここで、本実施例における差圧センサ19について詳しく説明する。差圧センサ19には、フィルタ10の上流における排気の圧力を導入するフィルタ上流圧力導入管13と、フィルタ10の下流における排気の圧力を導入するフィルタ下流圧力導入管23とが接続されており、フィルタ10の上流における排気の圧力(以下「フィルタ上流圧力」という)とフィルタ10の下流における排気の圧力(以下「フィルタ下流圧力」という)との差圧を測定できるようになっている。
Here, the
本実施例の場合、差圧センサ19には更に大気圧を導入する大気圧導入管22が接続されており、フィルタ下流圧力導入管23と大気圧導入管22とは切替弁21によって切り替え可能となっている。そして、切替弁21がフィルタ下流圧力導入管23側に切り替えられた場合は、差圧センサ19はフィルタ上流圧力とフィルタ下流圧力との差圧を測定し、切替弁21が大気圧導入管22側に切り替えられた場合は、差圧センサ19はフィルタ上流圧力と大気圧との差圧を測定するようになっている。
In the case of the present embodiment, an atmospheric
上述した各センサは電気配線を介してECU20に接続され、各センサからの出力信号がECU20に入力されるようになっている。また、ECU20には、第1吸気絞り弁6、第2吸気絞り弁9、切替弁21、EGR弁42を駆動するための駆動装置等の機器が電気配線を介して接続され、ECU20から出力される制御信号に従ってこれらの機器が制御される。
Each sensor described above is connected to the
ECU20は、各センサによる測定値に基づいて内燃機関1の運転状態や運転者の要求を把握する。例えば、ECU20はクランクポジションセンサ16から入力されるクランク角度から機関回転数を算出するとともに、アクセル開度センサ15から入力されるアクセル開度から機関負荷を算出し、該算出された機関回転数と機関負荷とに基づいて内燃機関1の運転状態を取得する。そして、取得した機関運転状態や運転者の要求に基づいて第1吸気絞り弁6、第2吸気絞り弁9、切替弁21、圧EGR弁42等を制御する。
ECU20 grasps | ascertains the driving | running state of the internal combustion engine 1, and a driver | operator's request | requirement based on the measured value by each sensor. For example, the
本実施例では、フィルタ10に堆積したPMを酸化除去するフィルタ再生処理の実行時期の判定や、フィルタ10における溶損等の故障の検知に、差圧センサ19によって測定されるフィルタ10の前後差圧を利用する。しかし、差圧センサ19に劣化や故障が生じた場合、フィルタ再生処理の実行時期を適切に判定できなかったり、フィルタ10の故障を精度良く検知できなかったりする虞がある。
In the present embodiment, the difference between the front and rear of the
そこで、本実施例では、差圧センサ19の劣化や故障を検知するために、図2に示すよ
うな差圧センサ故障検知制御を実行するようにした。図2は、差圧センサ19の故障検知制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1の運転中、ECU20によって所定時間毎に繰り返し実行される。
Therefore, in this embodiment, in order to detect the deterioration or failure of the
ステップS100において、ECU20は、内燃機関1の運転状態を取得する。具体的には、クランクポジションセンサ16によるクランク角度の測定値から機関回転数を算出するとともに、アクセル開度センサ15によるアクセル開度の測定値から機関負荷を算出する。
In step S100, the
ステップS101において、ECU20は、ステップS100において取得した内燃機関1の運転状態に基づいて、内燃機関1が減速運転中であるか否かを判定する。ステップS101において肯定判定された場合、ECU20はステップS102を実行する。一方、ステップS101において否定判定された場合、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In step S101, ECU20 determines whether the internal combustion engine 1 is decelerating based on the driving | running state of the internal combustion engine 1 acquired in step S100. When an affirmative determination is made in step S101, the
ステップS102において、ECU20は、切替弁21を大気圧導入管22側に切り替える。これにより、差圧センサ19はフィルタ上流圧力Pinと大気圧Paとの差圧(以下「フィルタ上流大気間差圧」という)ΔPを測定可能な状態になる。
In step S102, the
ステップS103において、ECU20は、減速運転中のフィルタ上流大気圧間差圧ΔP1を測定する。この時のフィルタ上流圧力をPin1とすれば、ΔP1=Pin1−Paとなる。
In step S103, the
ステップS104において、ECU20は、第1吸気絞り弁6の開度を全開にする。これにより、吸入空気量が増加し、これに伴って内燃機関1からの排気流量も増加するため、フィルタ上流圧力が上昇する。
In step S104, the
ステップS105において、ECU20は、吸入空気量を増加させた時のフィルタ上流大気圧間差圧ΔP2を測定する。この時のフィルタ上流圧力をPin2とすれば、ΔP2=Pin2−Paとなる。
In step S105, the
ステップS106において、ECU20は、ステップS103において測定した減速運転中のフィルタ上流大気間差圧ΔP1と、ステップS105において測定した減速運転中において吸入空気量を増加させた場合のフィルタ上流大気間差圧ΔP2と、が等しいか否かを判定する。ここで、本実施例では、ΔP1とΔP2との差の絶対値が所定の小さい値δ未満である時に、ΔP1とΔP2とが等しいと判定する。
In step S106, the
ステップS106において肯定判定された場合、フィルタ上流圧力を変化させたにもかかわらずフィルタ上流大気間差圧の測定値がほとんど変化しなかったことを意味する。理論的には、フィルタ上流圧力がPin1からPin2に変化した時のフィルタ上流大気間差圧の変化量は、ΔP2−ΔP1=(Pin2−Pa)−(Pin1−Pa)=Pin2−Pin1となり、フィルタ上流圧力の変化量と等しくなるはずである。それに対して、フィルタ上流大気間差圧の変化量の測定値が略ゼロであれば、差圧センサ19のスタック故障が疑われる。従って、この場合、ECU20は、ステップS107において差圧センサ19が故障していると判定する。そして、ステップS109において差圧センサ19が故障している旨を運転者に通知する警告表示を行う。一方、ステップS106において否定判定された場合、ECU20はステップS108において差圧センサ19は正常であると判断する。ステップS109又はステップS108を実行した後、ECU20はステップS110を実行する。
If the determination in step S106 is affirmative, it means that the measured value of the differential pressure between the upstream of the filter has hardly changed even though the upstream pressure of the filter has been changed. Theoretically, when the filter upstream pressure changes from Pin1 to Pin2, the amount of change in the filter upstream atmospheric differential pressure becomes ΔP2−ΔP1 = (Pin2−Pa) − (Pin1−Pa) = Pin2−Pin1. Should be equal to the upstream pressure change. On the other hand, if the measured value of the change amount of the differential pressure between the upstream of the filter is substantially zero, a stack failure of the
ステップS110において、ECU20は、切替弁21をフィルタ下流圧力導入管23側に切り替える。これにより、差圧センサ19はフィルタ10の前後差圧を測定可能な通常の状態に戻る。ステップS110を実行した後、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In step S110, the
以上説明した差圧センサ故障検知ルーチンによれば、フィルタ10に流入する排気の流量変化に伴うフィルタ上流圧力の変化のみに起因する差圧センサ19の出力変化に基づいて差圧センサ19の故障検知が行われるので、フィルタ10におけるPM堆積状態や溶損などの故障状態等の不確定要因に左右されることなく、高精度の差圧センサ19の故障検知を行うことができる。
According to the differential pressure sensor failure detection routine described above, the failure detection of the
図3に上記差圧センサ故障検知ルーチンを実行する時の車速、フィルタ上流大気間差圧、及び吸入空気量の時間推移を示す。図3(A)の縦軸は車速を表し、横軸は時間を表す。図3(B)の縦軸はフィルタ上流大気間差圧を表し、横軸は時間を表す。図3(C)の縦軸は吸入空気量を表し、横軸は時間を表す。 FIG. 3 shows time transitions of the vehicle speed, the filter upstream atmospheric differential pressure, and the intake air amount when the differential pressure sensor failure detection routine is executed. In FIG. 3A, the vertical axis represents vehicle speed, and the horizontal axis represents time. In FIG. 3B, the vertical axis represents the differential pressure between the air upstream of the filter, and the horizontal axis represents time. In FIG. 3C, the vertical axis represents the intake air amount, and the horizontal axis represents time.
図3(A)に示すように、時刻t1において内燃機関1が減速運転状態になり、これに伴って車速が減少し始める。この時、切替弁21がフィルタ下流圧力導入管23側から大気圧導入管22側に切り替えられ、差圧センサ19がフィルタ上流大気間差圧を測定可能な状態になる。図3(B)に示すように、この時内燃機関1からの排気の流量が急激に減少しているため、フィルタ上流大気間差圧ΔP1は小さい値となる。ここで、時刻t2において第1吸気絞り弁6を全開にすると、図3(C)に示すように、吸入空気量が急激に上昇し、これに伴ってフィルタ上流圧力が上昇するため、図3(B)に示すように、フィルタ上流大気間差圧も増大してΔP2になる。このように、フィルタ上流大気間差圧を変化させるとともに、その変化量を差圧センサ19によって測定することによって、差圧センサ19の故障を検知することが可能になる。
As shown in FIG. 3A, the internal combustion engine 1 enters a decelerating operation state at a time t1, and the vehicle speed starts to decrease accordingly. At this time, the switching
なお、上記実施例ではフィルタ上流圧力を変化させた場合にフィルタ上流大気間差圧の測定値が変化するか否かに基づいて差圧センサ19のスタック故障を検知しているが、フィルタ上流圧力を変化させた場合に予想されるフィルタ上流大気間差圧の変化量の理論値(又は推定値)と、実際に差圧センサ19によって測定されたフィルタ上流大気間差圧の測定値とを比較し、その比較結果に基づいて差圧センサ19の故障を検知するようにしても良い。この検知方法によれば、差圧センサ19のスタック故障だけでなく、差圧センサ19の特性ずれ等の微妙な故障や異常を検知することも可能となる。この検知方法を採用する場合、フィルタ上流大気間差圧の測定値の比較対象としては、正常な差圧センサ19でフィルタ上流大気間差圧の変化量を測定した場合に許容される測定値を用いても良い。
In the above embodiment, the stack failure of the
また、上記実施例では差圧センサ19に大気圧を導入するようにしているが、一定値の圧力であれば大気圧でなくても良い。また、その真値が明確に判っている圧力であれば、一定値でない圧力を導入するようにしても良い。すなわち、差圧センサ19による測定値と比較対象となる値が理論計算又は推定により正確に算出可能な値であればどのような圧力を用いることもできる。
In the above embodiment, the atmospheric pressure is introduced into the
また、上記実施例では内燃機関1の減速運転中に差圧センサ19の故障検知ルーチンを実行するようにしているが、上記の故障検知ルーチンにおけるステップS102からステップS110の故障検知制御部は、内燃機関1が減速運転中でなくても実行することは可能である。但し、減速運転中に限定的に実行するようにすれば、差圧センサ19の故障を検知するための吸入空気量の増量に起因するトルク変動等によってドライバビリティが悪化してしまうことを回避できるという利点がある。
In the above-described embodiment, the failure detection routine of the
また、上記実施例ではフィルタ上流圧力を変化させるために第1吸気絞り弁を全開させることによって吸入空気量を変化させているが、フィルタ上流圧力を変化させる方法はこれに限られない。例えば、EGR弁42を全閉にしても良いし、ターボチャージャ5がノズルベーンを備えた可変容量型のターボチャージャの場合には、ノズルベーンを全開にしても良い。また、第1吸気絞り弁開度は全開でなくても、減速運転中の開度より開き側の開度であればどのような開度であっても良い。但し、フィルタ上流圧力の変化量が大きくなるほど理論値との比較精度が高くなるので、全開とすることが好ましい。EGR弁の開度、ノズルベーンの開度についても同様である。
In the above embodiment, the intake air amount is changed by fully opening the first intake throttle valve in order to change the filter upstream pressure. However, the method of changing the filter upstream pressure is not limited to this. For example, the
また、上記実施例では差圧センサ19の故障検知のためにフィルタ上流圧力と大気圧との差圧を測定するようにしているが、フィルタ下流圧力と大気圧との差圧を測定するようにしても良い。この場合、フィルタ上流圧力導入管13と大気圧導入管22とを切り替える切替弁を設けて、差圧センサ19の通常使用時には切替弁をフィルタ上流圧力導入管13側に切り替えることでフィルタ10の前後差圧を測定可能な状態とし、差圧センサ19の故障検知を行う時には切替弁を大気圧導入管22側に切り替えることでフィルタ下流大気圧間差圧を測定可能な状態とすればよい。
In the above embodiment, the differential pressure between the filter upstream pressure and the atmospheric pressure is measured to detect a failure of the
また、図4に示すように、フィルタ上流大気圧間差圧とフィルタ下流大気間差圧との両方を測定可能な構成としても良い。図4はそのような構成を実現するための差圧センサ及びフィルタ周辺の概略構成を示す図である。図4において図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、また図1と共通の内燃機関や吸気系、EGR系は図示を省略してある。図4において、排気管4に描かれている矢印は排気の流れを示している。この構成では、差圧センサ19には、フィルタ10の上流における排気の圧力を導入するフィルタ上流圧力導入管13と、フィルタ上流圧力導入管13と切り替えられて大気圧を導入する第2大気圧導入管24と、フィルタ上流圧力導入管13と第2大気圧導入管24とを切り替える第2切替弁25と、フィルタ10の下流における排気の圧力を導入するフィルタ下流圧力導入管23と、フィルタ下流圧力導入管23と切り替えられて大気圧を導入する大気圧導入管22と、フィルタ下流圧力導入管23と大気圧導入管22とを切り替える切替弁21とが接続されている。切替弁21、第2切替弁25、差圧センサ19はそれぞれ電気配線を介してECU20に接続される。
Moreover, as shown in FIG. 4, it is good also as a structure which can measure both a filter upstream atmospheric differential pressure and a filter downstream atmospheric differential pressure. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration around a differential pressure sensor and a filter for realizing such a configuration. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same components as in FIG. 1, and the internal combustion engine, intake system, and EGR system that are common to FIG. In FIG. 4, the arrows drawn on the
この構成によれば、切替弁21を大気圧導入管22側に切り替えるとともに、第2切替弁25をフィルタ上流圧力導入管13側に切り替えることで、差圧センサ19はフィルタ上流大気間差圧を測定可能となる。一方、切替弁21をフィルタ下流圧力導入管23側に切り替えるとともに、第2切替弁25を第2大気圧導入管24側に切り替えることで、差圧センサ19はフィルタ下流大気間差圧を測定可能となる。また、切替弁21をフィルタ下流圧力導入管23側に切り替えるとともに、第2切替弁25をフィルタ上流圧力導入管13側に切り替えることで、差圧センサ19はフィルタ10の前後差圧を測定可能となる。さらに、切替弁21を大気圧導入管22側に切り替えるとともに、第2切替弁25を第2大気圧導入管24側に切り替えることで、差圧センサ19には等しい圧力が導入されることになるので、差圧センサ19のゼロ点補正を行うことができる。この構成によれば、ゼロ点補正を内燃機関1の任意の運転状態において実行できるという利点がある。
According to this configuration, the switching
以上述べた各実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において可能な限り組み合わせたり変形を加えることが可能である。 Each embodiment described above is an example for explaining the present invention, and can be combined and modified as much as possible without departing from the spirit of the present invention.
1 内燃機関
2 気筒
3 吸気管
4 排気管
5 ターボチャージャ
6 第1吸気絞り弁
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 第2吸気絞り弁
10 フィルタ
11 コンプレッサハウジング
12 タービンハウジング
13 フィルタ上流圧力導入管
14 アクセルペダル
15 アクセル開度センサ
16 クランクポジションセンサ
17 吸気マニホールド
18 排気マニホールド
19 差圧センサ
20 ECU
21 切替弁
22 大気圧導入管
23 フィルタ下流圧力導入管
24 第2大気圧導入管
25 第2切替弁
40 EGR装置
41 EGR通路
42 EGR弁
43 EGRクーラ
1
21 switching
Claims (6)
前記PMフィルタの前後差圧を測定可能であるとともに、前記内燃機関の排気系外部における一定圧力を導入する外部圧力導入手段を有し、前記PMフィルタ上流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧及び/又は前記PMフィルタ下流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧を測定可能な差圧センサと、
前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させる排気流量変更手段と、
前記排気流量変更手段によって前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させるとともに、前記PMフィルタに流入する排気流量の該変化に伴う、前記PMフィルタ上流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の変化量、又は、前記PMフィルタ下流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の変化量に基づいて、前記差圧センサの故障を検知する故障検知手段と、
を備えることを特徴とする差圧センサの故障検知システム。 A PM filter provided in the exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust;
An external pressure introducing means for introducing a constant pressure outside the exhaust system of the internal combustion engine, capable of measuring a differential pressure across the PM filter, and a pressure upstream of the PM filter and a constant pressure outside the exhaust system, And / or a differential pressure sensor capable of measuring a differential pressure between a pressure downstream of the PM filter and a constant pressure outside the exhaust system;
Exhaust flow rate changing means for changing the exhaust flow rate flowing into the PM filter;
The exhaust flow rate changing means changes the exhaust flow rate flowing into the PM filter, and the difference between the pressure upstream of the PM filter and a constant pressure outside the exhaust system due to the change in the exhaust flow rate flowing into the PM filter. A failure detecting means for detecting a failure of the differential pressure sensor based on an amount of change in pressure, or an amount of change in differential pressure between a pressure downstream of the PM filter and a constant pressure outside the exhaust system;
A fault detection system for a differential pressure sensor.
前記故障検知手段は、前記排気流量変更手段によって前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させた時の、前記PMフィルタ上流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の前記差圧センサによる測定値の変化量、又は、前記PMフィルタ下流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の前記差圧センサによる測定値の変化量が、所定の下限値より少ない場合に、前記差圧センサが故障していると判定する差圧センサの故障検知システム。 In claim 1,
The failure detecting means is the differential pressure sensor for the differential pressure between the pressure upstream of the PM filter and a constant pressure outside the exhaust system when the exhaust flow rate flowing into the PM filter is changed by the exhaust flow rate changing means. Or when the change amount of the measured value by the differential pressure sensor of the differential pressure between the pressure downstream of the PM filter and the constant pressure outside the exhaust system is less than a predetermined lower limit value, A differential pressure sensor failure detection system that determines that a differential pressure sensor has failed.
前記故障検知手段は、前記排気流量変更手段によって前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させた時の、
前記PMフィルタ上流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の前記差圧センサによる測定値の変化量と、
前記PMフィルタ上流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の変化量の前記PMフィルタに流入する排気流量の変化量に基づく推定値と、の差が所定の第1上限値より大きい場合、
又は、
前記PMフィルタ下流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の前記差圧センサによる測定値の変化量と、
前記PMフィルタ下流の圧力と前記排気系外部の一定圧力との差圧の変化量の前記PMフィルタに流入する排気流量の変化量に基づく推定値と、の差が所定の第2上限値より大きい場合に、
前記差圧センサが故障していると判定する差圧センサの故障検知システム。 In claim 1,
The failure detection means, when the exhaust flow rate flowing into the PM filter is changed by the exhaust flow rate change means,
The amount of change in the measured value by the differential pressure sensor of the differential pressure between the pressure upstream of the PM filter and the constant pressure outside the exhaust system;
The difference between the change amount of the differential pressure between the pressure upstream of the PM filter and the constant pressure outside the exhaust system and the estimated value based on the change amount of the exhaust flow rate flowing into the PM filter is larger than a predetermined first upper limit value. If
Or
The amount of change in the measured value by the differential pressure sensor of the differential pressure between the pressure downstream of the PM filter and the constant pressure outside the exhaust system;
The difference between the change amount of the differential pressure between the pressure downstream of the PM filter and the constant pressure outside the exhaust system and the estimated value based on the change amount of the exhaust flow rate flowing into the PM filter is larger than a predetermined second upper limit value. In case,
A differential pressure sensor failure detection system for determining that the differential pressure sensor has failed.
前記外部圧力導入手段は、前記差圧センサに大気圧を導入する差圧センサの故障検知システム。 In any one of Claims 1-3,
The external pressure introduction means is a differential pressure sensor failure detection system for introducing atmospheric pressure to the differential pressure sensor.
前記内燃機関の吸気通路の流路断面積を変更する吸気絞り弁を更に備え、
前記排気流量変更手段は、前記吸気絞り弁の開度を変更することによって、前記PMフィルタに流入する排気流量を変化させる差圧センサの故障検知システム。 In any one of Claims 1-4,
An intake throttle valve for changing the cross-sectional area of the intake passage of the internal combustion engine,
The exhaust pressure change means is a differential pressure sensor failure detection system that changes an exhaust flow rate flowing into the PM filter by changing an opening of the intake throttle valve.
前記故障検知手段は、前記内燃機関の減速運転時に、前記差圧センサの故障判定を実行
する差圧センサの故障検知システム。
In any one of Claims 1-5,
The failure detection means is a differential pressure sensor failure detection system that performs failure determination of the differential pressure sensor during deceleration operation of the internal combustion engine.
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