JP2011047319A - Diagnostic device for egr system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diagnostic device for an EGR system, specifying the portion of an EGR system and specifying the condition of the portion, even if there is a temporal change caused by adhesion of PM (soot). <P>SOLUTION: This diagnostic device for the EGR system includes: an EGR flow passage allowing an exhaust pipe to communicate with an intake pipe; a flow rate measurement device attached to the EGR flow passage and measuring an EGR gas flow rate; an EGR temperature measurement device attached to the inside or the vicinity of the flow rate measurement device and measuring the temperature of the EGR gas; and an EGR gas flow rate control valve controlling the EGR gas flow rate. The diagnostic device includes: a profile measurement means measuring the temperature profile of the EGR gas temperature changed according to a change in the valve opening of the EGR gas flow rate control valve and the flow rate profile of the EGR gas flow rate; and a diagnostic means specifying the portion of the EGR system, and diagnosing the condition of each position, based on the temperature profile and flow rate profile. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のEGRシステムの診断装置に係り、特に、排気ガス内のNOx低減やエンジン出力制御のためにEGR流量を制御するEGRシステムに好適な診断装置に関する。   The present invention relates to a diagnostic apparatus for an EGR system of an internal combustion engine, and more particularly to a diagnostic apparatus suitable for an EGR system that controls an EGR flow rate for NOx reduction in exhaust gas and engine output control.

近年では、内燃機関(エンジン)の燃費向上のため、エンジンのなかでも、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンが有望視されている。しかし、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンは、他のエンジンに比べて排気ガスにNOxを多く含む傾向がある。排気ガスに含まれるNOxを低減するには、燃料の燃焼温度を低減することが有効であり、排気管と吸気管とを連通するEGR流路を介して、排気ガスの一部を吸気側に戻して、燃焼制御を行う排気ガス再循環(EGR)制御が、従来から行われている。   In recent years, diesel engines and lean burn engines are considered promising among the engines for improving the fuel efficiency of internal combustion engines. However, diesel engines and lean burn engines tend to contain more NOx in the exhaust gas than other engines. In order to reduce NOx contained in the exhaust gas, it is effective to reduce the combustion temperature of the fuel. A part of the exhaust gas is brought to the intake side via the EGR flow path that connects the exhaust pipe and the intake pipe. Conventionally, exhaust gas recirculation (EGR) control for returning and performing combustion control has been performed.

EGR制御を行うためのEGRシステムの故障を診断する診断装置として、目標EGR流量と流量センサにより検知されたEGR流量との相関により配管を含むEGRシステムが故障であると判定する診断装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a diagnostic device for diagnosing a failure of the EGR system for performing EGR control, a diagnostic device for determining that the EGR system including the piping is defective based on the correlation between the target EGR flow rate and the EGR flow rate detected by the flow rate sensor has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

また、この他にも、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、演算された目標EGR流量とEGR流量センサで測定したEGR流量とを比較してEGR流量センサの汚損を診断するもの(例えば、特許文献2参照)や、実EGR率と、目標EGR率と算出して、両者の値が一致しない場合には、EGR制御装置が故障であると診断するものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition to this, when the operation state determination means determines that the operation state is a predetermined steady operation state, the calculated target EGR flow rate is compared with the EGR flow rate measured by the EGR flow rate sensor to diagnose the contamination of the EGR flow rate sensor. (For example, refer to Patent Document 2), and the actual EGR rate and the target EGR rate are calculated, and when the two values do not match, there is proposed that the EGR control device is diagnosed as malfunctioning. (For example, see Patent Document 3).

特開2006−316709号公報JP 2006-316709 A 特開2008−069690号公報JP 2008-069690 A 特開平05−018324号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-018324

しかしながら、前記特許文献に記載の装置を用いた場合であっても、正確に故障を診断することができない場合があった。EGR流路(EGR配管)は、排気通路と吸気通路とを接続したガス流路であり、当該EGR流路の排気ガスは、排気圧力とインテーク(吸気)マニホールド内圧力との差圧に応じて排気側から吸気側へ流れる。これにより、実際にEGR流路を流れる排気ガスの流量(EGR流量)は、排気圧力変動とインテークマニホールド内圧力の変動の影響を受けて変動する。   However, even when the apparatus described in the above-mentioned patent document is used, there is a case where a failure cannot be diagnosed accurately. The EGR flow path (EGR pipe) is a gas flow path that connects the exhaust passage and the intake passage, and the exhaust gas in the EGR flow path corresponds to the pressure difference between the exhaust pressure and the intake (intake) manifold pressure. It flows from the exhaust side to the intake side. As a result, the flow rate of the exhaust gas that actually flows through the EGR flow path (EGR flow rate) fluctuates due to the influence of the fluctuations in the exhaust pressure and the intake manifold pressure.

このため、エンジンの各気筒ごとの爆発に伴う排気圧力脈動変化と、吸気弁が開くことによって生じるインテークマニホールド内圧力脈動変動の時間的な位相変化を考慮しない上述の方式では、EGR流量を正確に測定することは困難であった。このような観点から、圧力センサよりも正確なEGR流量を測定するためにEGR質量流量センサを用いることが好ましい。   For this reason, the above-mentioned method, which does not take into account the exhaust gas pressure pulsation change accompanying the explosion for each cylinder of the engine and the temporal phase change of the intake manifold pressure pulsation fluctuation caused by the opening of the intake valve, accurately sets the EGR flow rate. It was difficult to measure. From such a viewpoint, it is preferable to use an EGR mass flow sensor in order to measure an EGR flow rate more accurate than a pressure sensor.

しかし、EGR質量流量センサを用いてEGR流路(EGR配管)のEGR質量流量を測定する場合、EGR質量流量センサやEGRクーラは、EGR流路内において排気ガスに含まれるPM(煤)などの汚損物質を含む雰囲気に曝されるため、汚損物質の付着により、その能力が経時変化することがある。このため、EGRシステムを適切に制御するためには、経時的に変化(劣化)する部位を特定して診断することが重要であるが、これまでの技術では、このような診断を正確にすることができないのが現状である。   However, when measuring the EGR mass flow rate of the EGR channel (EGR pipe) using the EGR mass flow rate sensor, the EGR mass flow rate sensor and the EGR cooler are used for the PM (soot) contained in the exhaust gas in the EGR channel. Since it is exposed to an atmosphere containing a fouling substance, its ability may change over time due to adhesion of the fouling substance. For this reason, in order to appropriately control the EGR system, it is important to identify and diagnose a site that changes (deteriorates) over time. However, the conventional techniques make such diagnosis accurate. The current situation is that it is not possible.

本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、PM(煤)の付着などにより経時的な変化する場合であっても、EGRシステムの部位を特定し、その状態を特定することができるEGRシステムの診断装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems to be solved, and the object of the present invention is to provide a part of the EGR system even when it changes over time due to adhesion of PM (soot) or the like. It is an object of the present invention to provide a diagnostic apparatus for an EGR system that can specify the status of the system.

前記課題を鑑みて、発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、EGRシステムを構成するEGRガス流量制御弁の弁開度が、所定の開度に変化したときに、これに伴い変化するEGRガスの温度プロフィール及び流量プロフィールを捉えることができれば、EGRシステムの劣化した部位を特定し、その劣化の状態を診断することができるとの新たな知見を得た。   In view of the above-mentioned problems, the inventors have conducted intensive studies, and as a result, when the valve opening degree of the EGR gas flow rate control valve constituting the EGR system changes to a predetermined opening degree, the EGR changes accordingly. If the temperature profile and flow rate profile of the gas could be captured, new knowledge was obtained that the degraded part of the EGR system could be identified and the state of degradation could be diagnosed.

本発明は、前記新たな知見に基づくものであり、本発明に係るEGRシステムの診断装置は、排気管と吸気管とを連通するEGR流路と、該EGR流路に取り付けられて、EGRガスの流量を測定する流量測定装置と、該流量測定装置の内部またはその近傍に取付けられて、前記EGRガスの温度を測定する温度測定装置と、前記EGRガス流量を制御するEGRガス流量制御弁と、を備えたEGRシステムの診断装置であって、該診断装置は、前記EGRガス流量制御弁の弁開度の変化に応じて変化する前記EGRガス温度の温度プロフィールと、前記EGRガス流量の流量プロフィールと、を測定するプロフィール測定手段と、前記温度プロフィール及び前記流量プロフィールに基づいて、前記EGRシステムの部位を特定し、該部位の状態を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。   The present invention is based on the above-mentioned new knowledge, and an EGR system diagnosis apparatus according to the present invention is provided with an EGR flow path that connects an exhaust pipe and an intake pipe, and an EGR gas that is attached to the EGR flow path. A flow rate measuring device that measures the flow rate of the EGR gas, a temperature measurement device that is mounted in or near the flow rate measuring device and that measures the temperature of the EGR gas, and an EGR gas flow rate control valve that controls the EGR gas flow rate A diagnostic device for an EGR system comprising: a temperature profile of the EGR gas temperature that changes according to a change in a valve opening of the EGR gas flow rate control valve; and a flow rate of the EGR gas flow rate. A profile measuring means for measuring a profile, and identifying a part of the EGR system based on the temperature profile and the flow rate profile, Characterized in that it comprises a diagnostic means for diagnosing the condition, the.

本発明によれば、温度プロフィールからEGRガス温度の遅れ時間、弁開度が変化した際の初期EGRガス温度、EGRガス温度の時間変化量などを捉えることができ、さらに流量プロフィールからEGRガス流量の遅れ時間などを捉えることができ、これにより、経時的に劣化した部位を特定して、その状態を正確に診断することができる。   According to the present invention, the delay time of the EGR gas temperature, the initial EGR gas temperature when the valve opening degree changes, the time change amount of the EGR gas temperature, and the like can be captured from the temperature profile, and the EGR gas flow rate from the flow rate profile. Thus, it is possible to capture the delay time, and it is possible to identify a portion that has deteriorated over time and accurately diagnose the state.

本実施形態に係るEGR質量流量センサを適用されるディーゼルエンジンの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a diesel engine to which an EGR mass flow sensor according to an embodiment is applied. 図1に示すエンジンのEGRシステムの診断装置を含む制御装置の概略構成図。The schematic block diagram of the control apparatus containing the diagnostic apparatus of the engine EGR system shown in FIG. 図2に示すマイクロコンピュータユニットによる燃料噴射−EGR流量を制御するためのブロック図。The block diagram for controlling the fuel injection-EGR flow volume by the microcomputer unit shown in FIG. 図1に示すEGR質量流量センサの構成図。The block diagram of the EGR mass flow sensor shown in FIG. EGR質量流量センサの電気制御回路図。The electric control circuit diagram of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサからEGR流量の演算を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the calculation of EGR flow volume from an EGR mass flow sensor. EGRガス温度センサの時間変化説明図。Explanatory drawing of a time change of an EGR gas temperature sensor. EGR質量流量センサの汚損診断ルーチン(1)を示すフローチャート。The flowchart which shows the contamination diagnosis routine (1) of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの取り付けを示す模式的斜視図。The typical perspective view which shows attachment of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサによる逆流検出と脈動の周波数成分を示す説明図。Explanatory drawing which shows the backflow detection by an EGR mass flow sensor, and the frequency component of a pulsation. (a),(b)はEGR質量流量センサの汚損の出力特性を示すグラフ。(A), (b) is a graph which shows the output characteristic of the contamination of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの汚損診断ルーチン(2)を示すフローチャート。The flowchart which shows the contamination diagnosis routine (2) of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの汚損診断のタイミングチャート。The timing chart of the contamination diagnosis of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの汚損診断時の補正演算ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the correction | amendment calculation routine at the time of the contamination diagnosis of an EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの煤焼き切りの手順を示すブロック図。The block diagram which shows the procedure of the grilling of the EGR mass flow sensor. EGR質量流量センサの起動ディレイのフローチャート。The flowchart of the starting delay of an EGR mass flow sensor. バイパス通路内に複数のセンサを取り付けた図。The figure which attached the some sensor in the bypass channel. EGR質量流量センサ信号出力の各信号の説明図。Explanatory drawing of each signal of an EGR mass flow sensor signal output. ロープレッシャEGRの例。Example of ropeless EGR. EGR質量流量センサ信号変動例。EGR mass flow sensor signal variation example.

〔第一実施形態〕
本発明にEGRシステムの診断装置において、EGR質量流量センサをディーゼルエンジンに適用した一つの実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るEGR質量流量センサを適用したディーゼルエンジンの全体構成図である。
[First embodiment]
An embodiment in which an EGR mass flow sensor is applied to a diesel engine in an EGR system diagnostic apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a diesel engine to which an EGR mass flow sensor according to this embodiment is applied.

図1に示されるように、ディーゼルエンジン1(以下、エンジン1と云う)が吸入する空気は、エアクリーナ(図示省略)より取り込まれ、エアフローメータ2によって質量流量を測定され、ターボチャージャ3のコンプレッサ3Aによって過給される。過給された空気はインタークーラ4によって冷却され、スロットル弁5によって流量を計量され、この過給された空気は、インテークマニホールド6によって各気筒毎に分配され、エンジン1の吸気ポート7より燃焼室8内に吸入される。   As shown in FIG. 1, the air taken in by the diesel engine 1 (hereinafter referred to as the engine 1) is taken in from an air cleaner (not shown), the mass flow rate is measured by the air flow meter 2, and the compressor 3 </ b> A of the turbocharger 3. Supercharged by. The supercharged air is cooled by the intercooler 4, and the flow rate is measured by the throttle valve 5. The supercharged air is distributed to each cylinder by the intake manifold 6, and is combusted from the intake port 7 of the engine 1 through the combustion chamber. 8 is inhaled.

エンジン1には燃焼室8内に燃料を噴射する燃料噴射弁9が取り付けられている。燃料噴射弁9は、吸入空気量に応じた燃料を燃焼室8内に噴射する。燃焼室8に噴射された燃料は、燃焼室8内の吸入空気との混合気を生成し、燃焼室8内で燃焼する。   A fuel injection valve 9 for injecting fuel into the combustion chamber 8 is attached to the engine 1. The fuel injection valve 9 injects fuel corresponding to the intake air amount into the combustion chamber 8. The fuel injected into the combustion chamber 8 generates an air-fuel mixture with the intake air in the combustion chamber 8 and burns in the combustion chamber 8.

エンジン1が燃焼室8より排出する既燃焼ガス、つまり排気ガスは、排気ポート10より排気管11へ排出され、ターボチャージャ3のタービン3Bを駆動し、de−NOx触媒、SCR触媒等による排気浄化触媒12、DPF(ディーゼル・パテキュレート・フィルタ)13、排気消音器14を経て大気中に放出される。   The already burned gas discharged from the combustion chamber 8 by the engine 1, that is, the exhaust gas, is discharged from the exhaust port 10 to the exhaust pipe 11 to drive the turbine 3B of the turbocharger 3 and purify the exhaust gas by a de-NOx catalyst, an SCR catalyst or the like. The catalyst 12, the DPF (diesel particulate filter) 13, and the exhaust silencer 14 are discharged into the atmosphere.

一方、排気管と吸気管とを連通するEGR流路が設けられており、ターボチャージャ3のタービン3Bより排気ポート10側の排気管11の途中には、EGR取入口15が形成されている。排気管11を流れる排気ガスの一部は、EGR取入口15よりEGR管16を通ってEGRクーラ19、EGRガス流量制御弁(EGR弁)17へ流れ、EGR弁17によって流量を定量的に制御され、EGR質量流量センサ(流量測定装置)18、EGR管20を経てインテークマニホールド6に形成されたEGR取出口21に至り、EGR取出口21よりインテークマニホールド6内に還流する。ここで、流量測定装置18は、EGR流路に取り付けられて、EGRガスの流量を測定することができる。   On the other hand, an EGR flow path that connects the exhaust pipe and the intake pipe is provided, and an EGR intake 15 is formed in the middle of the exhaust pipe 11 on the exhaust port 10 side from the turbine 3B of the turbocharger 3. Part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 11 flows from the EGR intake port 15 through the EGR pipe 16 to the EGR cooler 19 and the EGR gas flow rate control valve (EGR valve) 17, and the flow rate is quantitatively controlled by the EGR valve 17. Then, it passes through the EGR mass flow sensor (flow rate measuring device) 18 and the EGR pipe 20, reaches the EGR outlet 21 formed in the intake manifold 6, and returns to the intake manifold 6 from the EGR outlet 21. Here, the flow rate measuring device 18 is attached to the EGR flow path and can measure the flow rate of the EGR gas.

なお、図1には示していないが、エンジン1には、エンジン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23、気筒判別を行うためのカム角センサ24、及びエンジン1の冷却水温度を測定する水温センサ25が取り付けられている(図2参照)。   Although not shown in FIG. 1, the engine 1 includes a crank angle sensor 23 that measures the engine speed and crank angle position, a cam angle sensor 24 that performs cylinder discrimination, and a coolant temperature of the engine 1. A water temperature sensor 25 to be measured is attached (see FIG. 2).

図2は、本実施形態に係る図1に示すエンジン1のEGRシステムの診断装置を含む制御装置の概略構成図である。エンジン1の制御装置は、電子制御式のものであり、エンジン1のイグニッションスイッチ22よりオン・オフ信号を入力するデジタル入力回路31と、クランク角センサ23、カム角センサ24よりセンサ信号(パルス信号)を入力するパルス信号入力回路32と、吸気温センサを含むエアフローメータ2、水温センサ25、又はEGR質量流量センサ18よりセンサ信号(アナログ信号)を入力するアナログ信号入力回路33と、CPU34、ROM35、及びRAM36を含むマイクロコンピュータユニット37と、EGR弁17、EGRクーラバイパス弁26、又はターボチャージャ3のウェストゲートバルブ27へ指令信号を出力するデジタル出力回路38と、燃料噴射弁9へ駆動パルスを出力するタイマ設定出力回路39と、ABS71、GPS72、又はGST73との通信を行う通信回路40と、を有する。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control device including a diagnostic device for the EGR system of the engine 1 shown in FIG. 1 according to the present embodiment. The control device of the engine 1 is of an electronic control type, and includes a digital input circuit 31 for inputting an on / off signal from the ignition switch 22 of the engine 1, a sensor signal (pulse signal) from the crank angle sensor 23 and the cam angle sensor 24. ), An analog signal input circuit 33 for inputting a sensor signal (analog signal) from the air flow meter 2 including the intake air temperature sensor, the water temperature sensor 25, or the EGR mass flow sensor 18, a CPU 34, and a ROM 35. And a microcomputer unit 37 including a RAM 36, a digital output circuit 38 that outputs a command signal to the EGR valve 17, the EGR cooler bypass valve 26, or the wastegate valve 27 of the turbocharger 3, and a drive pulse to the fuel injection valve 9. A timer setting output circuit 39 for outputting, and A S71, a the GPS 72, or a communication circuit 40 for communicating with GST73, the.

マイクロコンピュータユニット37は、各入力回路31、32、33に入力したセンサ信号に基づいてエンジン1の運転状態を判断し、運転状態に応じた燃料噴射量を演算して出力回路38,39にデータを転送する。その他、マイクロコンピュータユニット37は、エンジン1の運転状態に応じたEGR流量制御、EGRクーラ制御、ターボチャージャ3の過給制御のための演算処理を行う。   The microcomputer unit 37 determines the operating state of the engine 1 based on the sensor signals input to the input circuits 31, 32, 33, calculates the fuel injection amount according to the operating state, and outputs the data to the output circuits 38, 39. Forward. In addition, the microcomputer unit 37 performs arithmetic processing for EGR flow rate control, EGR cooler control, and turbocharger 3 supercharging control in accordance with the operating state of the engine 1.

図3は、図2に示すマイクロコンピュータユニット37による燃料噴射−EGR流量を制御するためのブロック図の実施形態の一例を示している。当該制御装置37は、クランク角センサ23が出力するクランク角信号よりエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部51を含む。   FIG. 3 shows an example of an embodiment of a block diagram for controlling the fuel injection-EGR flow rate by the microcomputer unit 37 shown in FIG. The control device 37 includes an engine speed calculation unit 51 that calculates the engine speed from the crank angle signal output from the crank angle sensor 23.

基本燃料噴射量演算部52は、エアフローメータ2が出力する吸入空気量の信号とエンジン回転数演算部51で演算されて出力されたエンジン回転数の信号と、を入力し、1回の燃焼行程毎の基本燃料噴射量(Tp)を演算する。そして、燃料噴射制御において、エンジン回転数と基本燃料噴射量に基づいて、基本燃料噴射量に対する出力補正項(KMR)をマップ検索あるいは算出することが行われ、この出力補正項で補正された基本燃料噴射量の燃料を、燃料噴射弁9が噴射することになる。   The basic fuel injection amount calculation unit 52 inputs the intake air amount signal output from the air flow meter 2 and the engine rotation number signal calculated and output by the engine rotation number calculation unit 51, and performs one combustion stroke. Each basic fuel injection amount (Tp) is calculated. In the fuel injection control, an output correction term (KMR) for the basic fuel injection amount is searched or calculated based on the engine speed and the basic fuel injection amount, and the basic corrected by the output correction term is performed. The fuel injection valve 9 injects the fuel of the fuel injection amount.

または、別の態様としては、アクセルペダルセンサ信号と回転数に基づいて、必要とする目標エンジントルクを演算して、必要とする目標エンジントルクに相当する燃料噴射量を算出し、この算出された燃料噴射量の燃料を、燃料噴射弁9が噴射してもよい。   Alternatively, as another aspect, the required target engine torque is calculated based on the accelerator pedal sensor signal and the rotational speed, and the fuel injection amount corresponding to the required target engine torque is calculated. The fuel injection valve 9 may inject a fuel injection amount of fuel.

一方、目標EGR率演算部54は、エンジン回転数演算部51で演算されたエンジン回転数と、基本燃料噴射量演算部52で演算された基本燃料噴射量Tpに基づいて、目標EGR率ηをマップ検索あるいは演算によって設定する。さらに、目標EGR流量演算部54は、目標EGR率演算部54で演算された目標EGR率ηと、吸入空気量とから、EGR管16、20等によるEGR流路(EGR通路)を流れるEGR流量の目標値を演算し、目標EGR流量EGRTGTを算出する。   On the other hand, the target EGR rate calculating unit 54 calculates the target EGR rate η based on the engine speed calculated by the engine speed calculating unit 51 and the basic fuel injection amount Tp calculated by the basic fuel injection amount calculating unit 52. Set by map search or calculation. Further, the target EGR flow rate calculation unit 54 calculates the EGR flow rate that flows through the EGR flow path (EGR path) by the EGR pipes 16 and 20 from the target EGR rate η calculated by the target EGR rate calculation unit 54 and the intake air amount. To calculate a target EGR flow rate EGRTGT.

EGR弁開度制御部55は、EGR質量流量センサ18によって測定されガス流量補正手段である出力特性補正部56によって補正されたEGR流量測定値と目標EGR流量EGRTGTとを比較し、制御偏差がゼロになるように、EGR弁17の弁開度(バルブ通路面積)をフィードバック制御する。なお、エンジン回転数と基本燃料噴射量に基づいて、予め設定した制御弁開度情報をマップ化しておいて、制御弁開度情報をEGR弁17のコントローラに送ってもよい。   The EGR valve opening degree control unit 55 compares the EGR flow rate measurement value measured by the EGR mass flow rate sensor 18 and corrected by the output characteristic correction unit 56, which is a gas flow rate correction unit, with the target EGR flow rate EGRTGT, and the control deviation is zero. The valve opening (valve passage area) of the EGR valve 17 is feedback-controlled so that Note that, based on the engine speed and the basic fuel injection amount, preset control valve opening information may be mapped, and the control valve opening information may be sent to the controller of the EGR valve 17.

また、上述した目標EGR流量演算部54の目標EGR流量EGRTGTは、以下のように求めることができる。エアフローメータ2によって測定される吸入空気量をQnew、EGR流量をQegrとすると、燃焼室8に入る吸入空気量Qinと燃焼後の排気ガス流量Qexとの関係は、次式(1)及び(2)により表される。
Qnew+Qegr = Qin= Qex …(1)
Qegr = Qex×η …(2)
Further, the target EGR flow rate EGRTGT of the target EGR flow rate calculation unit 54 described above can be obtained as follows. When the intake air amount measured by the air flow meter 2 is Qnew and the EGR flow rate is Qegr, the relationship between the intake air amount Qin entering the combustion chamber 8 and the exhaust gas flow rate Qex after combustion is expressed by the following equations (1) and (2 ).
Qnew + Qegr = Qin = Qex (1)
Qegr = Qex × η (2)

よって、定常状態では、Qex=Qnew/(1−η)となり、EGR流量Qegrは、次式(3)により表される。
Qegr = Qnew×η/(1−η) …(3)
Therefore, in a steady state, Qex = Qnew / (1-η), and the EGR flow rate Qegr is expressed by the following equation (3).
Qegr = Qnew × η / (1-η) (3)

定常運転での目標EGR流量EGRTGT(制御値)と、EGR質量流量センサ18の出力信号に基づいて演算されたEGRガスの実質量流量Qrealと、を比較し、両者が一致するように、EGR弁17の弁開度をフィードバック制御することによって、EGR流量を制御することができる。   The target EGR flow rate EGRTGT (control value) in steady operation and the EGR gas actual amount flow rate Qreal calculated based on the output signal of the EGR mass flow rate sensor 18 are compared, and the EGR valve is set so that they match. The EGR flow rate can be controlled by feedback control of the valve opening degree of 17.

ところで、従来は、吸気管圧力センサと吸気温度センサの各センサ信号に基づいて、EGR流量を演算していた。すなわち、ターボの加給前の新規空気量をQair、新規空気の温度をTairとし、EGR流量をQegr、EGR流の温度をTegrとすると気体の状態方程式に基づいて、以下の式(4)の如く表すことができる。
Qair×Tair+Qegr×Tegr=Qim×Tim∝Pim …(4)
Conventionally, the EGR flow rate is calculated based on the sensor signals of the intake pipe pressure sensor and the intake air temperature sensor. That is, if the new air amount before turbo charging is Qair, the temperature of the new air is Tair, the EGR flow rate is Qegr, and the temperature of the EGR flow is Tegr, based on the gas equation of state, Can be represented.
Qair × Tair + Qegr × Tegr = Qim × Tim∝Pim (4)

ここで、Qimは燃焼室に吸い込まれる空気質量、Timはインマニ内温度(インテークマニホールド内温度)、Pimはインマニ圧力(インテークマニホールドの圧力)である。   Here, Qim is the mass of air sucked into the combustion chamber, Tim is the intake manifold internal temperature (intake manifold internal temperature), and Pim is the intake manifold pressure (intake manifold pressure).

この関係から、インマニ圧力Pimとインマニ内温度Timをセンサまたは推定値で求めておき、Qimはエンジンの回転数に応じた値とすることで、
Qair×Tair+Qegr×Tegr=Q(Tim,Pim) …(5)
の関係があり、
Qegrについて整理すると、
Qegr={Q(Tim,Pim)−Qair×Tair}/Tegr …(6)
となるので、インマニ内温度、インマニ圧力、新規空気の質量と温度、EGR流温度を求めてEGR流量の推定値Qegrを算出していた。EGR流温度(新規空気の温度)はEGRクーラの温度で代用していた。
From this relationship, the intake manifold pressure Pim and the intake manifold internal temperature Tim are obtained by a sensor or an estimated value, and Qim is a value corresponding to the engine speed,
Qair × Tair + Qegr × Tegr = Q (Tim, Pim) (5)
There is a relationship
To organize Qegr,
Qegr = {Q (Tim, Pim) −Qair × Tair} / Tegr (6)
Therefore, the estimated value Qegr of the EGR flow rate was calculated by obtaining the intake manifold temperature, intake manifold pressure, mass and temperature of new air, and EGR flow temperature. The temperature of the EGR cooler was substituted for the EGR flow temperature (the temperature of the new air).

このように、複数のセンサ信号に基づいてEGR流量の推定値Qegrを算出するためそれぞれのセンサ計測誤差が累積して、測定される流量の誤差が大きくなる。さらに、センサの応答性が遅く、特にEGR温度センサの応答が遅いために、エンジンの加速時や減速時等の過渡状態では、流量の推定値を用いてEGR弁制御ができなかった。   Thus, since the estimated value Qegr of the EGR flow rate is calculated based on the plurality of sensor signals, the respective sensor measurement errors are accumulated, and the measured flow rate error becomes large. Further, since the response of the sensor is slow, particularly the response of the EGR temperature sensor is slow, the EGR valve control cannot be performed using the estimated value of the flow rate in a transient state such as when the engine is accelerating or decelerating.

一方、エンジン内の燃焼温度と空燃比を制御することにより、NOx発生と煤発生を抑制するPCI燃焼を実現する必要があり、エンジン制御装置は1爆発毎に空燃比を制御している。この場合、EGR流量を1爆発毎に正確に検出することで空燃比を制御できる。   On the other hand, it is necessary to realize PCI combustion that suppresses NOx generation and soot generation by controlling the combustion temperature and the air-fuel ratio in the engine, and the engine control device controls the air-fuel ratio for each explosion. In this case, the air-fuel ratio can be controlled by accurately detecting the EGR flow rate for each explosion.

特に、加速時や減速時等の過渡運転状態では、EGR流量の推定値では実際のEGR量と異なるため、排気ガスレベルの悪化が生じていた。すなわち、過渡運転状態において、この運転状態に応じてEGR弁の開度が変化しても、流入するEGRガスは過渡運転を開始する前の状態のガスであるため、空燃比の推定値が異なってしまう。また、インテークマニホールド内へのEGRガス拡散に時間がかかるため、このガス拡散の遅れに伴い、インテークマニホールド内の温度が一様になり難い。これにより、ガスの温度むらが生じてしまい、EGR率の推定値と実際のEGR率の値とが異なることがあった。   In particular, in a transient operation state such as during acceleration or deceleration, the estimated value of the EGR flow rate differs from the actual EGR amount, so that the exhaust gas level has deteriorated. That is, in the transient operation state, even if the opening degree of the EGR valve changes in accordance with the operation state, the inflowing EGR gas is a gas in a state before starting the transient operation, and thus the estimated value of the air-fuel ratio is different. End up. Further, since it takes time to diffuse the EGR gas into the intake manifold, the temperature in the intake manifold is difficult to be uniform with the delay of the gas diffusion. As a result, gas temperature unevenness occurs, and the estimated value of the EGR rate may differ from the actual value of the EGR rate.

一方、本実施形態では、制御目標値である目標EGR流量EGRTGTは、燃焼の平均値であり、ガスの脈動を考慮していない。このため、実測値に基づいてEGR弁の制御を行うと、このガスの脈動に応じて制御目標値がハンチングしやすくなり、周波数応答を落とさざるを得ないことがある。このようなことから、EGR質量流量センサ出力信号の平均値と目標EGR流量である目標値とを比較して、EGR弁の弁開度を制御している。   On the other hand, in the present embodiment, the target EGR flow rate EGRTGT, which is a control target value, is an average value of combustion and does not consider gas pulsation. For this reason, if the EGR valve is controlled based on the actually measured value, the control target value is likely to be hunted according to the pulsation of the gas, and the frequency response may be reduced. For this reason, the valve opening degree of the EGR valve is controlled by comparing the average value of the EGR mass flow sensor output signal with the target value that is the target EGR flow rate.

しかし、従来の推定値Qegrを演算するには、さらに以下の問題がある。まず、各燃焼室が吸気行程にあるとき吸気管圧力は減少し(真空に近づく)、吸気弁が閉じて圧縮行程になると吸気管圧力は上昇する(ターボの加給圧に近づく)。さらに、排気行程にある時に排気ガスが排気管に流れ出て排気管圧力が上昇し、排気弁が閉じて次の吸気行程が始まると排気管圧力は減少する。   However, there are further problems in calculating the conventional estimated value Qegr. First, when each combustion chamber is in the intake stroke, the intake pipe pressure decreases (closes to vacuum), and when the intake valve closes and enters the compression stroke, the intake pipe pressure increases (closes to the turbo charging pressure). Further, when the exhaust stroke is in progress, the exhaust gas flows out into the exhaust pipe, the exhaust pipe pressure rises, and when the exhaust valve closes and the next intake stroke starts, the exhaust pipe pressure decreases.

排気管圧力と吸気管圧力の差に応じて、EGR流が流れるのでEGR流には圧力の変動分(脈動分)が含まれる。特にEGR流量が比較的少ないときは、EGR流量の平均値はほぼゼロでも、脈動成分は平均の数倍に達する。   Since the EGR flow flows according to the difference between the exhaust pipe pressure and the intake pipe pressure, the EGR flow includes a pressure fluctuation (pulsation). In particular, when the EGR flow rate is relatively small, the pulsation component reaches several times the average even if the average value of the EGR flow rate is almost zero.

また、EGR弁の開度がほぼゼロに近い時は、EGR流はEGR弁の狭い隙間から流れだして、インテークマニホールド内に拡散する。このためにEGR弁を通過した後EGR流はインテークマニホールド内に断熱膨張するのでEGRガス温度が低下するので、EGRクーラの温度よりもEGRガス温度が低下しており、インマニ内のEGRガス温度TegrはEGRクーラ温度で代用できない。   When the opening degree of the EGR valve is close to zero, the EGR flow begins to flow from the narrow gap of the EGR valve and diffuses into the intake manifold. For this reason, since the EGR flow is adiabatically expanded in the intake manifold after passing through the EGR valve, the EGR gas temperature is lowered. Therefore, the EGR gas temperature is lower than the temperature of the EGR cooler, and the EGR gas temperature Tegr in the intake manifold. Cannot be substituted with the EGR cooler temperature.

このように、上述した従来の推定値Qegrでは限界があり、センサ(EGR質量流量センサ)により、EGR流量を直接測定する必要がある。そして、EGR質量流量センサをEGR弁の下流に置くことで、EGRガス量測定の時間遅れの改善と、EGR率推定のために従来必要としていた温度センサと圧力センサの誤差の影響をなくすことができる。   Thus, the above-described conventional estimated value Qegr has a limit, and it is necessary to directly measure the EGR flow rate by the sensor (EGR mass flow rate sensor). By placing the EGR mass flow sensor downstream of the EGR valve, it is possible to improve the time delay of the EGR gas amount measurement and eliminate the influence of the error between the temperature sensor and the pressure sensor that has been conventionally required for estimating the EGR rate. it can.

図4は、図1に示すEGR質量流量センサの構成図であり、EGR質量流量センサ(流量測定装置)18は、熱線式の流量検出手段であり、図4に示されているように、EGRガスが流れるセンサ通路(EGR流路)61内に、流量測定用エレメントである発熱抵抗体62aと、発熱抵抗体62aの上流部あるいは下流部に配置されたガス温度測定エレメントである測温抵抗体62bの少なくとも2つの抵抗体が露出しており、コネクタ63より流量に相当する電気信号をECU(マイクロコンピュータユニット37)へ出力する。   FIG. 4 is a block diagram of the EGR mass flow sensor shown in FIG. 1, and the EGR mass flow sensor (flow rate measuring device) 18 is a hot-wire type flow rate detecting means. As shown in FIG. In a sensor passage (EGR flow path) 61 through which gas flows, a heating resistor 62a which is a flow rate measuring element, and a temperature measuring resistor which is a gas temperature measuring element disposed upstream or downstream of the heating resistor 62a At least two resistors 62b are exposed, and an electrical signal corresponding to the flow rate is output from the connector 63 to the ECU (microcomputer unit 37).

なお、EGR質量流量センサ18にマイクロコンピュータ(マイコン)を装着してEGR質量流量センサ18をインテリジェンス化し、EGR質量流量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質量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い、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等でデータを出力することも可能である。   A microcomputer (microcomputer) is attached to the EGR mass flow sensor 18 to make the EGR mass flow sensor 18 intelligent, and A / D conversion is performed by the A / D input circuit of the microcomputer inside the EGR mass flow sensor, and EGR is performed inside the microcomputer. It is also possible to perform data conversion processing for linearizing the mass flow sensor output, and output the data through a microcomputer communication output, such as a serial port output, parallel port output, or CAN.

図5は、EGR質量流量センサ18の電気制御回路図を示している。EGR質量流量センサ18は、電源101に接続され、ガス流量に応じたセンサ信号Voutを出力する。EGR質量流量センサ18は、発熱抵抗体62a、測温抵抗体62bを組み合わせたセンサである。   FIG. 5 shows an electrical control circuit diagram of the EGR mass flow sensor 18. The EGR mass flow sensor 18 is connected to the power supply 101 and outputs a sensor signal Vout corresponding to the gas flow rate. The EGR mass flow sensor 18 is a sensor in which a heating resistor 62a and a temperature measuring resistor 62b are combined.

ガス流がないときのガス温度(Tw)を基準として、ガス流があるときに低下する発熱抵抗体62aの電圧をVとし、そのときのガス温度をTgとすると、
流量Q ∝ (μ^0.26)
×(λ^−1.26)
×(Cp^−0.74)
×V^4/((Tw−Tg)^2) …(7)
ここでμ=EGRガスの粘性係数
λ=熱伝導率
Cp=比熱
で表され、特に、EGRガスの粘性係数μ、熱伝導率λ、比熱Cpが温度に依存する。このため、粘性係数μ、熱伝導率λ、比熱Cpの項をまとめて、ガス温度に対する物性補正項KSSP(Tg)としてまとめると
流量Q ∝ KSSP(Tg)×V^4/((Tw−Tg)^2) …(8)
と簡略化でき、ガス温度に対する物性補正項KSSPとなる。
On the basis of the gas temperature (Tw) when there is no gas flow, when the voltage of the heating resistor 62a that decreases when there is a gas flow is V, and the gas temperature at that time is Tg,
Flow rate Q ∝ (μ ^ 0.26)
× (λ ^ -1.26)
× (Cp ^ -0.74)
× V ^ 4 / ((Tw−Tg) ^ 2) (7)
Here, μ = viscosity coefficient of EGR gas λ = thermal conductivity Cp = specific heat, and in particular, the viscosity coefficient μ, thermal conductivity λ, and specific heat Cp of EGR gas depend on temperature. For this reason, when the terms of viscosity coefficient μ, thermal conductivity λ, and specific heat Cp are collected and combined as a physical property correction term KSSP (Tg) with respect to gas temperature, flow rate Q ∝ KSSP (Tg) × V ^ 4 / ((Tw−Tg ) ^ 2) ... (8)
It becomes the physical property correction term KSSP with respect to the gas temperature.

発熱抵抗体62aはホイーストンブリッジ回路の一部に入っており、常時、600℃相当の抵抗値となるように、流れる電流値がフィードバック制御されている。EGR流があると発熱抵抗体62aからEGRガスに熱が奪われるため発熱抵抗体62aの発熱量を増やすように、電源101から電流が増加する。発熱抵抗体62aに流れる電流を所定の抵抗に流れる電圧としてA/D変換器によりガス流量に相当するMAINADを取り込む。   The heating resistor 62a is included in a part of the Wheatstone bridge circuit, and the flowing current value is feedback-controlled so that the resistance value is always equivalent to 600 ° C. When there is an EGR flow, heat is taken away from the heating resistor 62a to the EGR gas, so that the current from the power source 101 increases so as to increase the amount of heat generated by the heating resistor 62a. MAINAD corresponding to the gas flow rate is taken in by the A / D converter with the current flowing through the heating resistor 62a as the voltage flowing through the predetermined resistor.

一方、同時に、測温抵抗体(温度測定装置)62bは、ガス温度に応じて抵抗値が変化する。測温抵抗体62bに微小の定電流を流した場合に、EGRガスのガス温度に相当する電圧が生じる。このように、測温抵抗体62bをEGRガス温度センサとして、測温抵抗体62bが検知する電圧としてA/D変換器により、EGRガスのガス温度に相当する電圧値CWADを取り込む。なお、600℃は、通常のディーゼルエンジンの排気ガス温度以下であり、かつ、EGRガスに含まれる煤がEGR質量流量センサに付着しても短時間に煤が燃焼する温度として設定されている。また、本実施形態では、EGRガス温度センサを流量測定装置の内部に設けたが、その装置近傍に別途設けてもよい。   On the other hand, the resistance value of the resistance temperature detector (temperature measuring device) 62b changes according to the gas temperature. When a small constant current is passed through the resistance temperature detector 62b, a voltage corresponding to the gas temperature of the EGR gas is generated. As described above, the resistance temperature detector 62b is used as the EGR gas temperature sensor, and the voltage value CWAD corresponding to the gas temperature of the EGR gas is captured by the A / D converter as the voltage detected by the resistance temperature detector 62b. In addition, 600 degreeC is below the exhaust-gas temperature of a normal diesel engine, and is set as the temperature which soot burns in a short time, even if soot contained in EGR gas adheres to an EGR mass flow sensor. In this embodiment, the EGR gas temperature sensor is provided inside the flow rate measuring device, but may be provided separately in the vicinity of the device.

このように取り込まれた流量及びガス温度に相当する電圧値に基づいて、以下に示すようにして実EGR流量を演算する。図6は、EGR質量流量センサからEGR流量の演算を説明するためのブロック図である。   Based on the flow rate and the voltage value corresponding to the gas temperature thus taken in, the actual EGR flow rate is calculated as follows. FIG. 6 is a block diagram for explaining the calculation of the EGR flow rate from the EGR mass flow sensor.

ブロック601で、マイクロコンピュータが、V−Qテーブルを用いて、ガス流量に相当する電圧値MAINADをテーブル変換して、あらかじめ設定した所定のガス温度での流量値EGRQAを算出する。次に、ブロック602で、V−Tテーブルを用いて、ガス温度に相当する電圧値CWADをテーブル変換してガス温度Tgを算出する。このようにして、流量値EGRQAとガス温度Tgが算出され、これらを入力として、最終的なEGRガスの実質量流量Qrealが計算される。より具体的には、ブロック603で、ΔTh補正テーブルを用いて、600℃とガス温度Tgとの差分ΔThに応じた補正量を演算し、ブロック604で、温度補正テーブルを用いて、ガス温度Tgに応じた補正項を演算し、これらの補正項をそれぞれ流量値EGRQAに乗算して、EGRガスの実質量流量Qrealを求める。   In block 601, the microcomputer converts the voltage value MAINAD corresponding to the gas flow rate into a table using the VQ table, and calculates a flow rate value EGRQA at a predetermined gas temperature set in advance. Next, at block 602, the gas temperature Tg is calculated by converting the voltage value CWAD corresponding to the gas temperature into a table using the VT table. In this way, the flow value EGRQA and the gas temperature Tg are calculated, and using these as inputs, the final substantial flow rate Qreal of the EGR gas is calculated. More specifically, a correction amount corresponding to the difference ΔTh between 600 ° C. and the gas temperature Tg is calculated using the ΔTh correction table at block 603, and the gas temperature Tg using the temperature correction table at block 604. The correction terms according to the above are calculated, and these correction terms are multiplied by the flow rate value EGRQA, respectively, to determine the actual flow rate Qreal of the EGR gas.

エンジン運転状態が定常であれば、このようにして得られた実EGR流量(EGR質量流量)と、目標とする目標EGR流量EGRTGTと、を比較して、差分に応じてEGR弁開度を制御することで、EGR流量制御が可能である。   If the engine operating state is steady, the actual EGR flow rate (EGR mass flow rate) obtained in this way is compared with the target EGR flow rate EGRTGT as a target, and the EGR valve opening is controlled according to the difference. By doing so, EGR flow rate control is possible.

回転数やエンジン負荷、水温、排気空燃比が所定の範囲内にあり、かつ、所定の時間内のそれぞれの変化量が所定範囲内であれば、エンジン運転状態を一定と見なすことができ、エンジン運転状態が一定のときに目標とするEGR流量EGRTGTと実EGR流量Qegrが一致しないときは、EGR弁開度制御の故障が診断される。または、EGR弁開度が所定の範囲外である場合もEGR弁開度制御の故障が診断される。   If the engine speed, engine load, water temperature, and exhaust air / fuel ratio are within a predetermined range, and each change amount within a predetermined time is within a predetermined range, the engine operating state can be regarded as being constant. If the target EGR flow rate EGRTGT and the actual EGR flow rate Qegr do not match when the operation state is constant, a failure in the EGR valve opening degree control is diagnosed. Alternatively, the EGR valve opening degree control failure is diagnosed even when the EGR valve opening degree is outside the predetermined range.

しかし、従来の場合には、定常状態での流量を制御する場合、基準となる流量が複数のセンサ信号に基づく推定値であるため、EGR質量流量センサ信号を真の値とするか、または、別のセンサ値を真の値とするか、判別が困難になる。また、各センサの経年変化によるセンサ信号出力のドリフト(オフセット)が生じる課題がある。   However, in the conventional case, when controlling the flow rate in the steady state, since the reference flow rate is an estimated value based on a plurality of sensor signals, the EGR mass flow sensor signal is set to a true value, or It becomes difficult to determine whether another sensor value is a true value. In addition, there is a problem that a drift (offset) of sensor signal output due to aging of each sensor occurs.

そこで、本実施形態のEGRシステムの診断装置は、EGR弁の開度変化(第1の開度から第2の開度に達したとき)または運転状態の変化に伴うEGRガス温度の変化のタイミングなどの温度プロフィールと、EGRガス流量の変化のタイミングなどの流量プロフィールを測定し(プロフィール測定手段)、以下に示すEGRシステムを構成するEGR質量流量センサばかりでなく、その他EGRシステムを構成する構成品(部位)を特定し、その構成品の故障劣化等の状態を含む状態の診断を行う(診断手段)。これにより、他のセンサの影響を受けにくいメリットがある。   Therefore, the EGR system diagnosis apparatus according to the present embodiment has a timing of a change in the EGR gas temperature accompanying a change in the opening degree of the EGR valve (when the second opening degree is reached from the first opening degree) or a change in the operating state. Measure the flow rate profile such as the temperature profile of EGR gas flow and the timing of EGR gas flow change (profile measurement means), and not only the EGR mass flow sensor that constitutes the EGR system shown below, but also other components that constitute the EGR system A (part) is specified, and a state including a state such as failure deterioration of the component is diagnosed (diagnostic means). As a result, there is an advantage that it is difficult to be influenced by other sensors.

たとえば、エンジンが低水温で始動した場合は、燃焼温度を高めるためEGR弁を閉じている。このとき、EGR質量流量センサの出力値(計測したEGRガス流量)が、所定値を超えていれば、EGR弁が全閉していないこととなるため、これをもって、EGR弁の故障状態を診断することができる。   For example, when the engine is started at a low water temperature, the EGR valve is closed to increase the combustion temperature. At this time, if the output value of the EGR mass flow sensor (measured EGR gas flow rate) exceeds a predetermined value, the EGR valve is not fully closed. With this, the failure state of the EGR valve is diagnosed. can do.

その後、水温が上昇して暖機完了状態となったときに、EGR弁を所定の開度に開いたとき、EGRガスが流れEGR質量流量センサの出力値(計測したEGRガス流量)の上昇が所定の時間(運転状態に応じて予め定めた時間)以上要するであれば、バルブの固着またはバルブの通路面積が不足しているため、これをもって、EGR弁の故障状態を診断することができる。   Thereafter, when the water temperature rises and the warm-up is completed, when the EGR valve is opened to a predetermined opening, the EGR gas flows and the output value of the EGR mass flow sensor (measured EGR gas flow rate) increases. If it takes longer than a predetermined time (predetermined time according to the operating state), since the valve is stuck or the passage area of the valve is insufficient, the failure state of the EGR valve can be diagnosed.

同時に、ガス温度Tgの変化をとらえると、図7に示すように、各ケースいずれも、バルブが閉じているときの温度は、吸入空気の温度Tairとなっている。次に、バルブが開いた直後に、EGRクーラおよびEGR管内に溜まっていたEGRガスの温度を示す。その後、排気ガスがEGRクーラで冷却された温度にまで上昇する。   At the same time, when the change in the gas temperature Tg is captured, as shown in FIG. 7, the temperature when the valve is closed in each case is the temperature Tair of the intake air. Next, immediately after the valve is opened, the temperature of the EGR gas accumulated in the EGR cooler and the EGR pipe is shown. Thereafter, the exhaust gas rises to a temperature cooled by the EGR cooler.

EGR弁が閉じ状態から開状態の温度に達するまでの時間は、EGRクーラ内のEGRが通過する容積とEGR管の容積の和を、EGR弁の開度(バルブ開度)に応じたEGRガス流速で割った時間に相当する時間となる。エンジンが新品の初期状態のタイミングチャート(基準となる温度プロフィール)は、図7のケースAとなる。
また、EGR弁のバルブ開度が比較的狭いときは、EGR弁がオリフィスとなって、EGRガスが断熱膨張する。このため、ガス温度TgはEGRクーラを通過した温度よりもさらに低下することもある。
The time required for the EGR valve to reach the temperature of the open state is the sum of the volume of the EGR through which the EGR passes and the volume of the EGR pipe, and the EGR gas corresponding to the EGR valve opening (valve opening). The time corresponds to the time divided by the flow rate. A timing chart (standard temperature profile) in an initial state where the engine is new is a case A in FIG.
When the valve opening degree of the EGR valve is relatively narrow, the EGR valve becomes an orifice and the EGR gas is adiabatically expanded. For this reason, the gas temperature Tg may be further lowered than the temperature that has passed through the EGR cooler.

特に、冷却水温度よりもさらに温度低下が見られる場合は、EGR弁の表面にススが付着してEGR弁の通過面積が減ることにより断熱膨張し、この効果が顕著と診断される。すなわち、この場合には、図7のケースBに示す温度プロフィールに相当し、この温度プロフィールを測定することにより、EGR弁が性能劣化であると診断される。   In particular, when the temperature is further lowered than the cooling water temperature, soot adheres to the surface of the EGR valve and the passage area of the EGR valve is reduced, so that the adiabatic expansion is performed, and this effect is diagnosed as remarkable. That is, in this case, it corresponds to the temperature profile shown in Case B of FIG. 7, and by measuring this temperature profile, it is diagnosed that the EGR valve is deteriorating in performance.

さらに、EGRクーラの内面に煤が付着すると、EGRクーラ管内の容積が減る。これにより、EGRクーラの冷却水とEGRガスとの熱交換が減ることになる。こうした、EGRクーラの冷却能力の劣化により、EGRガスの冷却効率が低下するため、ケースAの初期品のときよりも、EGR弁が開いた後のEGRガス温度の上昇が早く始まる。この場合には、図7のケースCに示す温度プロフィールに相当し、この温度プロフィールを測定することにより、EGRクーラが汚損などによりクーラ容量が低下している可能性があると診断される。   Furthermore, when the soot adheres to the inner surface of the EGR cooler, the volume in the EGR cooler pipe decreases. Thereby, heat exchange between the cooling water of the EGR cooler and the EGR gas is reduced. Due to the deterioration of the cooling capacity of the EGR cooler, the cooling efficiency of the EGR gas is lowered. Therefore, the EGR gas temperature starts to rise earlier after the EGR valve is opened than in the case A initial product. In this case, it corresponds to the temperature profile shown in case C of FIG. 7, and by measuring this temperature profile, it is diagnosed that there is a possibility that the EGR cooler has a reduced cooler capacity due to contamination or the like.

また、EGR質量流量センサの温度センサ(測温抵抗体)に煤が付着すると、EGRガスとの接触が悪くなるため、温度の上昇開始はタイミング変わらないが、その後の単位時間あたりの温度上昇が遅くなる(EGRガス温度の時間変化量(温度勾配)が小さくなる)。この場合には、図7のケースDに示す温度プロフィールに相当し、この温度プロフィールを測定することにより、温度上昇の度合いが遅い場合は、EGR質量流量センサが汚損であると診断される。   In addition, if soot adheres to the temperature sensor (resistance temperature detector) of the EGR mass flow sensor, the contact with the EGR gas deteriorates, so the start of temperature rise does not change, but the temperature rise per unit time thereafter Slower (time change amount (temperature gradient) of EGR gas temperature becomes smaller). In this case, it corresponds to the temperature profile shown in case D of FIG. 7. By measuring this temperature profile, if the degree of temperature rise is slow, it is diagnosed that the EGR mass flow sensor is fouled.

このとき、発熱抵抗体の出力信号は、EGRガス流量に対応した値であるが、正常時よりもΔTh(Tw−Tg)が大きくなるので、
ΔTh補正=1/(Tw−Tg)^2 …(9)
が小さくなって、EGRガスの実質量流量Qrealは、正常時よりも小さい値となる。
At this time, the output signal of the heating resistor is a value corresponding to the EGR gas flow rate, but ΔTh (Tw−Tg) is larger than that in the normal state.
ΔTh correction = 1 / (Tw−Tg) ^ 2 (9)
Becomes smaller, and the real amount flow rate Qreal of the EGR gas becomes a value smaller than that in the normal state.

従来、インテークマニホールド内の温度と圧力によって推定した値と比較して、EGR質量流量が小さい場合も、EGR質量流量センサの汚損が診断される。   Conventionally, the EGR mass flow sensor is diagnosed for fouling even when the EGR mass flow rate is small compared to values estimated by the temperature and pressure in the intake manifold.

EGRクーラには、EGRガスの冷却を一時的に止めるクーラバイパス弁がついている。エンジン冷却水が比較的低い場合は、エンジンの暖機を促進するために、EGRクーラをバイパスしてEGRガスの冷却をせずに、直接的にインテークマニホールドに還流する。この場合、EGRクーラのバイパスバルブがクーラ側に開いた状態で固着すると、このバイパスバルブの固着によってEGRクーラ内を通過する分、ガスが冷却されてしまい、この結果EGRガス温度の上昇開始が遅くなる。よって、比較的低水温でエンジン始動しEGR弁を開いた時から温度上昇を開始するタイミングが遅い場合には、図7のケースEに示す温度プロフィールに相当し、この温度プロフィールを測定することにより、EGRクーラのバイパスバルブが固着していると診断される。   The EGR cooler has a cooler bypass valve that temporarily stops cooling of the EGR gas. When the engine cooling water is relatively low, in order to promote warm-up of the engine, the EGR cooler is bypassed and the EGR gas is not cooled and directly returned to the intake manifold. In this case, if the bypass valve of the EGR cooler is fixed in the state where the bypass valve is open to the cooler side, the gas is cooled by the amount of passage through the EGR cooler due to the fixation of the bypass valve. Become. Therefore, when the timing of starting the temperature rise is late after the engine is started at a relatively low water temperature and the EGR valve is opened, it corresponds to the temperature profile shown in Case E of FIG. 7, and this temperature profile is measured. It is diagnosed that the bypass valve of the EGR cooler is stuck.

または、次のようなEGRクーラ内に結露が発生した場合にも同様の温度プロフィールを得ることができる。具体的には、冷却水温がEGRクーラ内に露点温度よりも低い場合、EGRクーラ内に結露水が付着する。EGRクーラ内の結露水が蒸発して水蒸気になるまでは、冷却水の温度が上昇しても、EGRクーラ表面の温度がほぼ一定に保たれるため、EGRガスの冷却期間が長くなる。このような場合にも、図7のケースEに示す温度プロフィールに相当し、この温度プロフィールを測定することにより、EGRクーラ内に結露が発生していると診断される。   Alternatively, the same temperature profile can be obtained when condensation occurs in the following EGR cooler. Specifically, when the cooling water temperature is lower than the dew point temperature in the EGR cooler, the dew condensation water adheres in the EGR cooler. Until the dew condensation water in the EGR cooler evaporates to become water vapor, even if the temperature of the cooling water rises, the temperature of the EGR cooler surface is kept substantially constant, so the cooling period of the EGR gas becomes longer. Even in such a case, it corresponds to the temperature profile shown in case E of FIG. 7, and by measuring this temperature profile, it is diagnosed that condensation has occurred in the EGR cooler.

図8に診断の汚損診断ルーチン(1)のフローチャートを示す。EGRセンサ診断プログラム(1)は、所定の時間間隔、または所定のクランク角度毎の割り込みによって、呼び出されるサブルーチンである。   FIG. 8 shows a flowchart of the diagnostic stain diagnosis routine (1). The EGR sensor diagnostic program (1) is a subroutine called by interruption at predetermined time intervals or predetermined crank angles.

診断条件が成立している場合に以下の動作を行う(S800)。診断条件として、エンジン回転数が所定の範囲内にあること、かつ、燃料噴射量またはエンジン負荷が所定の範囲内にあることの条件、空燃比が所定の範囲内にあることの条件、及び、DPFの焼ききり等を行っていない状態であり、かつ、前記空燃比が所定の範囲内にとどまっている状態が継続していることの条件等が成立していることが、必要な条件である。   When the diagnosis condition is satisfied, the following operation is performed (S800). As diagnostic conditions, the engine speed is within a predetermined range, the fuel injection amount or the engine load is within a predetermined range, the air-fuel ratio is within a predetermined range, and It is a necessary condition that the condition that the DPF is not burned out and the condition that the air-fuel ratio remains within a predetermined range is satisfied. .

次に、S801で、温度センサ(測温抵抗体)の電圧値(A/D値)CWADに基づいて、テーブル変換によりEGRガス温度Tegrを算出する。S802で、EGRの弁開度が閉じている状態が成立すれば、S803に進み、初期温度TstartにTegrを代入し、同時に、診断用カウンタCcountとDcountをクリアする(S804,S805)。   Next, in S801, the EGR gas temperature Tegr is calculated by table conversion based on the voltage value (A / D value) CWAD of the temperature sensor (temperature measuring resistor). If the state in which the valve opening of the EGR is closed is established in S802, the process proceeds to S803, where Tegr is substituted for the initial temperature Tstart, and at the same time, the diagnostic counters Ccount and Dcount are cleared (S804, S805).

EGR弁開度が開いている状態では、S811に進み、下式に示すように、EGRガス温度Tegrと初期温度Tstartとの差分Tdiffを算出し、S812で診断用のカウンタCcountをインクリメントする。
Tdiff=Tegr−Tstart …(10)
Ccount=Ccount(n−1)+1 …(11)
In the state where the EGR valve opening is open, the process proceeds to S811, where a difference Tdiff between the EGR gas temperature Tegr and the initial temperature Tstart is calculated as shown in the following equation, and the diagnostic counter Ccount is incremented in S812.
Tdiff = Tegr−Tstart (10)
Ccount = Ccount (n−1) +1 (11)

さらに、S813に進み、EGRガス温度の上昇度合いの推定値(EGR到達温度上昇しきい値)Tendを、回転数、燃料噴射量、EGR弁開度、過給圧等のパラメータに応じて、あらかじめ適合したマップ値を用いて算出する。   Further, in S813, an estimated value (EGR reached temperature rise threshold) Tend of the EGR gas temperature rise degree is set in advance according to parameters such as the rotational speed, fuel injection amount, EGR valve opening, and supercharging pressure. Calculate using the appropriate map value.

同様に、EGRクーラの容量分だけEGRガス温度が上昇するディレイ時間(EGRクーラ遅延推定値)Tdelayと、EGRクーラ内の温度推定値(EGRクーラ温度推定値)Tcoolとを、回転数、燃料噴射量、EGR弁開度、過給圧、水温等のパラメータに応じて、あらかじめ適合したマップ値から算出する。   Similarly, a delay time (EGR cooler delay estimated value) Tdelay in which the EGR gas temperature rises by the capacity of the EGR cooler and a temperature estimated value (EGR cooler temperature estimated value) Tcool in the EGR cooler are set to the number of revolutions, fuel injection It is calculated from map values that have been adapted in advance according to parameters such as the amount, EGR valve opening, supercharging pressure, and water temperature.

S816において、前記第1の開度から前記第2の開度まで動作する動作開始時の温度上昇Tdiff(この場合は初期ガス温度)と、温度推定値Tcoolとを比較して、温度上昇Tdiff(初期ガス温度)がEGRクーラの推定温度(温度推定値)Tcoolよりも低い場合は、S817に進む。S817では、さらに、EGRガス温度Tegrと水温に応じたしきい値と比較して、EGRガス温度Tegrがしきい値よりも低い場合は、図7のケースBに相当し、EGR弁を通過する際の断熱膨張による温度低下が発生していると診断できる。   In S816, the temperature rise Tdiff (in this case, the initial gas temperature) at the start of the operation that operates from the first opening to the second opening is compared with the estimated temperature value Tcool, and the temperature rise Tdiff ( When the initial gas temperature) is lower than the estimated temperature (temperature estimated value) Tcool of the EGR cooler, the process proceeds to S817. In S817, when the EGR gas temperature Tegr is lower than the threshold value as compared with the threshold value corresponding to the EGR gas temperature Tegr and the water temperature, it corresponds to case B in FIG. 7 and passes through the EGR valve. It can be diagnosed that a temperature drop due to adiabatic expansion occurs.

すなわち、このステップでは、前記第1の開度から前記第2の開度まで動作する動作開始時の初期EGRガス温度を測定し、前記初期EGRガス温度に基づいて、EGR弁が性能劣化であると診断を行うことができる。   That is, in this step, the initial EGR gas temperature at the start of the operation that operates from the first opening to the second opening is measured, and the EGR valve has a performance deterioration based on the initial EGR gas temperature. Can be diagnosed.

一方、S816において、温度上昇Tdiff(初期ガス温度)がEGRクーラの推定温度よりも高くなる場合には、S818に進む。そして、S818において、EGRクーラの容量分だけEGRガス温度が上昇するディレイ時間Tdelayに、Ccountが達しているかどうかを判断し、達していないと判断した場合は、図7のケースCに相当し、EGRガス温度の早期上昇からクーラ容量が低下している可能性があると診断される。   On the other hand, when the temperature increase Tdiff (initial gas temperature) becomes higher than the estimated temperature of the EGR cooler in S816, the process proceeds to S818. In S818, it is determined whether or not Ccount has reached the delay time Tdelay in which the EGR gas temperature rises by the amount of the EGR cooler. If it is determined that Ccount has not been reached, it corresponds to case C in FIG. It is diagnosed that there is a possibility that the cooler capacity has decreased from an early rise in the EGR gas temperature.

S818において、CcountがTdelay以上経過し、あらかじめ設定した所定の最大時間に達したと判断した場合は、図7のケースEであると判断し、EGRクーラ内の結露やEGR弁の固着が診断される。   If it is determined in S818 that Ccount has passed Tdelay or more and the preset maximum time has been reached, it is determined to be case E in FIG. 7, and condensation in the EGR cooler and EGR valve sticking are diagnosed. The

すなわち、これら一連のステップで、温度プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおけるEGRガス温度の温度変化量を測定すると共に、温度変化量が内燃機関の運転状態に応じて設定された所定の温度変化量に達するまでの遅れ時間を測定し、前記診断手段は、前記遅れ時間に基づいて、クーラの容量が低下しているか、EGRクーラ内の結露やEGR弁の固着を診断することができる。   That is, in these series of steps, as a temperature profile, the temperature change amount of the EGR gas temperature when the first opening degree is reached to the second opening degree is measured, and the temperature change amount is determined as the operation of the internal combustion engine. The delay time until reaching a predetermined temperature change amount set in accordance with the state is measured, and the diagnostic means determines whether the capacity of the cooler has decreased, condensation in the EGR cooler or EGR based on the delay time. Valve sticking can be diagnosed.

一方、最大時間以下であれば、S820に進み、Dcountをインクリメントする。
Dcount=Dcount(n−1)+1 …(12)
同時に、S821に進んで温度上昇度合いdTを算出し、式(13)に示す演算を行うべく、S821に進む。
dT=(Tdiff−オフセット)/Dcount …(13)
On the other hand, if it is less than the maximum time, the process proceeds to S820, and Dcount is incremented.
Dcount = Dcount (n−1) +1 (12)
At the same time, the process proceeds to S821, the temperature rise degree dT is calculated, and the process proceeds to S821 in order to perform the calculation shown in Expression (13).
dT = (Tdiff−offset) / Dcount (13)

S822に進み、温度上昇度合い(温度勾配)dTと所定の推定値Tendとを比較して、温度上昇度合いTendがdTよりも大きい場合は、図7のケースDに相当し、EGRガス温度センサの煤付着等による感度低下であると診断する。   The process proceeds to S822, where the temperature rise degree (temperature gradient) dT is compared with a predetermined estimated value Tend. If the temperature rise degree Tend is larger than dT, this corresponds to case D in FIG. 7, and the EGR gas temperature sensor Diagnose that sensitivity is reduced due to adhesion of wrinkles.

すなわち、このステップでは、温度プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおける前記EGRガス温度の時間変化量(温度勾配)を測定し、時間変化量に基づいて、EGR温度センサの煤付着等による感度低下の診断を行うことができる。   That is, in this step, as a temperature profile, a time change amount (temperature gradient) of the EGR gas temperature when the first opening degree is reached to the second opening degree is measured, and based on the time change amount. In addition, it is possible to diagnose a decrease in sensitivity due to fouling or the like of the EGR temperature sensor.

一方、S822において、温度上昇度合いdTが所定の推定値Tendと比較して、温度上昇度合いTendがdTよりも小さい場合は、正常の範囲と診断される(S822→ケースA)。   On the other hand, in S822, when the temperature rise degree dT is smaller than dT compared with the predetermined estimated value Tend, a normal range is diagnosed (S822 → case A).

このようにして、EGR弁を閉じ状態から開いたときの(流量時間変化量における)EGRガス温度の時間に対する上昇度合い(温度時間変化量)を所定の値と比較してずれが大きい場合は、EGRシステムの故障であると診断する。   In this way, when the EGR valve is opened from the closed state (in the flow rate time change amount), the degree of increase in the EGR gas temperature with respect to time (temperature time change amount) is large compared to a predetermined value. Diagnose a failure of the EGR system.

ところで、EGR質量流量センサ18に流れるガスは、図9に示されているように、EGR通路内に設けたバイパス通路70に流れるガスである。バイパス通路70は、渦巻状の通路を形成しており、流れ上流側の入口71より入ったガスの流れを回転(旋回)させ、側面に開口した出口72よりガスが抜ける通路構造になっている。バイパス通路70より上流側には、メッシュ部材73とハニカム部材74とが順次設けられている。これにより、EGRガスの流れが整流化され、偏流が改善される。   Incidentally, the gas flowing through the EGR mass flow sensor 18 is a gas flowing through the bypass passage 70 provided in the EGR passage, as shown in FIG. The bypass passage 70 forms a spiral passage, and has a passage structure in which gas flows from an inlet 71 on the upstream side of the flow is rotated (turned), and gas is released from an outlet 72 opened on a side surface. . A mesh member 73 and a honeycomb member 74 are sequentially provided on the upstream side of the bypass passage 70. Thereby, the flow of EGR gas is rectified, and the drift is improved.

エンジン回転数や負荷が一定の定常運転で、所定のEGR率ηとなるようにEGR弁を制御している時、EGR弁の開度が運転状態に応じた所定の開度の範囲内であれば弁制御は正常と判断できる。また、開度が所定の範囲外であるとき、通常の弁開度よりも大きく開いていればEGR通路内の詰まりによる流量不足が想定される。通常の弁開度よりも小さい場合は、EGR弁の開度が開きすぎている可能性があり全閉位置がずれている可能性がある。   When the EGR valve is controlled so that the engine speed and load are constant and the EGR rate η is constant, the EGR valve opening should be within the predetermined opening according to the operating condition. Therefore, it can be determined that valve control is normal. Further, when the opening is outside the predetermined range, if the opening is larger than the normal valve opening, it is assumed that the flow rate is insufficient due to clogging in the EGR passage. If the opening is smaller than the normal valve opening, the opening of the EGR valve may be too open and the fully closed position may be shifted.

または、インマニ内温度とインマニ圧力に基づいて、演算した目標とするEGR流量演算値EGRTGTとEGR質量流量センサ出力に基づくEGRガスの実質量流量Qrealとを比較して、所定の範囲内にあれば、EGR質量流量センサは正常と判断できる。所定の範囲外であるとき、目標とするEGR流量演算値EGRTGTがEGRガスの実質量流量Qrealよりも大きい場合は、EGR質量流量センサのエレメントの経時変化や煤の付着等で流量検出が低下している可能性がある。   Alternatively, based on the intake manifold temperature and the intake manifold pressure, the calculated target EGR flow rate calculation value EGRRTGT and the EGR mass flow rate sensor output EGR gas actual amount flow rate Qreal are compared, and if they are within a predetermined range It can be determined that the EGR mass flow sensor is normal. When the target EGR flow rate calculation value EGRTGT is larger than the actual amount flow rate Qreal of the EGR gas when it is outside the predetermined range, the flow rate detection decreases due to changes in the elements of the EGR mass flow rate sensor, adhesion of soot, etc. There is a possibility.

目標とするEGR流量演算値EGRTGTがEGRガスの実質量流量Qrealよりも小さい場合は、EGR質量流量センサの発熱抵抗体と温度測定エレメントの温度差が正常時よりも大きいことになり、温度測定エレメントにのみ煤が付着している可能性がある。   When the target EGR flow rate calculation value EGRTGT is smaller than the real amount flow rate Qreal of the EGR gas, the temperature difference between the heating resistor of the EGR mass flow sensor and the temperature measurement element is larger than normal, and the temperature measurement element There is a possibility that wrinkles are attached to only.

また、EGR流がEGR弁から流れ出てEGR管に拡散するための空間が確保できていないため、管内のEGRガス分布は一様にならず、EGR質量流量センサにEGR流が当たらない場合はEGR流を検出できない場合があり、測定精度に誤差を生じる。   Further, since the space for the EGR flow to flow out of the EGR valve and diffuse to the EGR pipe is not secured, the EGR gas distribution in the pipe is not uniform, and the EGR mass flow sensor does not hit the EGR flow. The flow may not be detected, resulting in an error in measurement accuracy.

また、EGR流量はインテークマニホールド内の負圧にも依存する。このため、インテークマニホールド内の負圧を発生させるスロットル弁5の開度とエンジン回転数との適合値から補正量を算出して、EGR流量センサ部でのEGR流量平均値に対して補正することも可能である。インテークマニホールド内の負圧またはスロットル開度はスロットル開度センサを用いる。   The EGR flow rate also depends on the negative pressure in the intake manifold. For this reason, a correction amount is calculated from an appropriate value between the opening of the throttle valve 5 that generates the negative pressure in the intake manifold and the engine speed, and is corrected with respect to the average value of the EGR flow rate at the EGR flow rate sensor unit. Is also possible. A throttle opening sensor is used for the negative pressure or the throttle opening in the intake manifold.

図10は、EGR質量流量センサによる逆流検出と脈動の周波数成分を示す説明図である。図10に示されているように、低流量域では、ガス流れがゼロであっても逆流が存在し、流れの方向を区別できない双方向流検出センサでは、基準周波数の整数倍の成分が発生する。特に、逆流があると、双方向流検出センサ出力信号は折り返し波形となるので、基本周波数に対して高次の周波数が現われる。高次の周波数が現われているときは、逆流があることを示唆している。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing frequency components of backflow detection and pulsation by the EGR mass flow sensor. As shown in FIG. 10, in a low flow rate region, a reverse flow exists even if the gas flow is zero, and a bidirectional flow detection sensor that cannot distinguish the flow direction generates a component that is an integral multiple of the reference frequency. To do. In particular, when there is a reverse flow, the bidirectional flow detection sensor output signal has a folded waveform, and therefore a higher-order frequency appears with respect to the fundamental frequency. When higher-order frequencies appear, it indicates that there is a backflow.

よって、低流量域において、エンジン回転数を基本周波数として高次の周波数成分が現れているとき、EGR質量流量センサの応答性は十分あると判断できる。高次の周波数成分が現れない場合は、EGR質量流量センサの応答性劣化の可能性がある。   Therefore, it can be determined that the EGR mass flow sensor has sufficient response when a high-order frequency component appears with the engine speed as the fundamental frequency in the low flow rate region. If higher-order frequency components do not appear, there is a possibility of responsiveness degradation of the EGR mass flow sensor.

さらに、低流量域では平均流量に対して脈動幅が比較的大きい。さらに、EGR流量センサ18は脈動による順流と逆流を区別できないため、脈動率に対して補正率Qerrorにばらつきが大きい。こうした領域では、脈動に伴う最小値が脈動の節点となるで、最小値をEGRガスの実質量流量Qrealとする。   Furthermore, the pulsation width is relatively large with respect to the average flow rate in the low flow rate region. Furthermore, since the EGR flow rate sensor 18 cannot distinguish between forward flow and reverse flow due to pulsation, there is a large variation in the correction rate Qerror with respect to the pulsation rate. In such a region, the minimum value associated with the pulsation becomes the node of the pulsation, and the minimum value is set as the real amount flow rate Qreal of the EGR gas.

また、排気ガスがEGRクーラを通過してEGR弁達するまでの時間はEGRガス流の流速に依存する。このため、回転数とバルブ開度に応じたEGR所定のクランク角度では、インテークマニホールドの圧力と排気の圧力がバランスして、脈動幅の中心値(平均値)が流れる瞬間がある。   Further, the time until the exhaust gas passes through the EGR cooler and reaches the EGR valve depends on the flow rate of the EGR gas flow. For this reason, there is a moment when the center value (average value) of the pulsation width flows when the intake manifold pressure and the exhaust pressure are balanced at an EGR predetermined crank angle corresponding to the rotation speed and the valve opening.

よって、EGR質量流量センサの信号出力を所定のクランク角度毎にサンプリングし回転数とバルブ開度に応じたクランク角度位置での値をEGR質量流量とすると、EGRガスの脈動を避けて、測定が可能である。   Therefore, if the signal output of the EGR mass flow sensor is sampled at every predetermined crank angle and the value at the crank angle position corresponding to the rotation speed and the valve opening is the EGR mass flow, the measurement is performed while avoiding the pulsation of EGR gas. Is possible.

EGR質量流量センサ出力と目標EGR流量とを比較して、比較結果が一致するようにEGR弁17を制御するEGR弁開度制御にフィードバックループを用意してEGR弁17を制御すれば、EGRクーラ19やEGR弁17の表面に煤が付着することによるEGR流路抵抗の増加に伴う流量低下の補正を行うことができる。   By comparing the EGR mass flow sensor output with the target EGR flow rate and controlling the EGR valve opening degree control for controlling the EGR valve 17 so as to match the comparison result, and controlling the EGR valve 17, the EGR cooler 19 and the flow rate drop due to the increase in the EGR flow path resistance due to adhesion of soot on the surface of the EGR valve 17 can be corrected.

図11(a)及び(b)にEGR質量流量センサが汚損した場合の出力例を示す。高圧タイプのEGRガス還流の場合、排気ガスには煤が多く含まれている。煤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。こうした煤はEGRガス中にも含まれて、EGR質量流量センサ18のセンサエレメントやその周囲にも付着する。   FIGS. 11A and 11B show output examples when the EGR mass flow sensor is soiled. In the case of high pressure type EGR gas recirculation, the exhaust gas contains a large amount of soot. Soot contains not only carbon components but also unburned fuel components and incompletely burned hydrocarbon components. Such soot is also contained in the EGR gas and adheres to the sensor element of the EGR mass flow sensor 18 and its surroundings.

煤がセンサエレメントに付着すると、EGRガスがセンサエレメントに触れることが少なくなるので、図11(a)に示されているように、EGR流量が実際に流れている量よりも少ない値が出力される。   If soot adheres to the sensor element, the EGR gas is less likely to touch the sensor element, and therefore, as shown in FIG. 11 (a), a value smaller than the actual flow rate of EGR is output. The

一方、煤がガス温度測定エレメントに付着すると、ガス温度測定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流量が大流量の場合、ガス温度測定エレメントとセンサエレメントの温度差が大きくなり、図11(b)に示されているように、センサ出力は実際に流れている量よりも小さな値が出力される。耐久時間経過とともに、ずれが大きくなる。   On the other hand, when the soot adheres to the gas temperature measuring element, the gas temperature measuring element is insulated, so that it is less affected by the EGR gas temperature. For this reason, especially when the EGR flow rate is a large flow rate, the temperature difference between the gas temperature measuring element and the sensor element becomes large, and as shown in FIG. 11B, the sensor output is larger than the actual flowing amount. A small value is output. The deviation increases as the endurance time elapses.

また、煤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、煤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。このように、図11(a),(b)に示すように、EGRガス流量制御弁の弁開度の変化に応じて変化するEGRガス流量の流量プロフィールを測定することにより、流量プロフィールに基づいて、流量を測定するセンサエレメント、ガス温度測定エレメントの煤の付着状態を診断することができる。   Further, if wrinkles adhere to the element mottle, the temperature distribution of the element becomes non-uniform, and the temperature of the part where the wrinkles adhere particularly increases, which may deteriorate the durability of the element. Thus, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), by measuring the flow rate profile of the EGR gas flow rate that changes according to the change in the valve opening degree of the EGR gas flow rate control valve, the flow rate profile can be used. Thus, it is possible to diagnose the adhesion state of the soot of the sensor element for measuring the flow rate and the gas temperature measuring element.

図12は、EGR質量流量センサ18の汚損による出力低下を診断する診断プログラムのフローチャートである。本実施形態では、回転数と、吸入空気量と回転数から求めた1回毎の燃焼あたりの吸入空気量に基づいて求めた目標EGR流量と、EGR質量流量センサ出力とを比較して、その差が無くなるようにEGR弁を制御するフィードバックループを構成している。まず、S12で、フィードバック制御量がハンチングしているかを判定する。ハンチングしていると判定した場合には、S13で、フィードバック制御量の静定時間と、閾値となる所定時間とを比較して、静定時間が所定の時間よりも長い時には、S14に進み、EGR流量センサ18が汚損によって応答性が低下していると判定する。   FIG. 12 is a flowchart of a diagnostic program for diagnosing a decrease in output due to contamination of the EGR mass flow sensor 18. In the present embodiment, the target EGR flow rate obtained based on the rotation speed, the intake air amount per combustion determined from the intake air amount and the rotation speed, and the EGR mass flow sensor output are compared, and A feedback loop for controlling the EGR valve is configured so that there is no difference. First, in S12, it is determined whether the feedback control amount is hunting. When it is determined that hunting is being performed, the settling time of the feedback control amount is compared with a predetermined time as a threshold in S13, and when the settling time is longer than the predetermined time, the process proceeds to S14. The EGR flow sensor 18 determines that the responsiveness is reduced due to contamination.

すなわち、このステップでは、例えば、第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおけるEGRガス流量の流量変化量を測定すると共に、流量変化量が内燃機関の運転状態に応じて設定された所定の流量変化量に達するまでの遅れ時間を測定し、遅れ時間に基づいて、EGR流量センサ18が汚損によって応答性が低下することの診断を行うものである。   That is, in this step, for example, the flow rate change amount of the EGR gas flow rate when the first opening degree is reached to the second opening degree is measured, and the flow rate change amount is set according to the operating state of the internal combustion engine. The delay time until the predetermined flow rate change amount is reached is measured, and based on the delay time, the EGR flow sensor 18 diagnoses that the responsiveness decreases due to contamination.

S12及びS13で、これらの条件が満たされない場合には、S15に進む。ここでは、EGR弁17の開度が0すなわち全閉であるかを判定する。全閉である場合には、EGR質量流量センサの出力値が、閾値以上であるかを判定する。閾値以上である場合には、S17に進み、EGR質量流量センサの0点ずれと判定する。このように、運転状態が変化して、例えば加速する場合に、EGR弁17を閉じても、EGR質量流量センサ出力が所定値以上の値を出している場合には、EGR質量流量センサ18が汚損によって出力のゼロ点がずれていると判定することができる。   If these conditions are not satisfied in S12 and S13, the process proceeds to S15. Here, it is determined whether the opening degree of the EGR valve 17 is 0, that is, whether it is fully closed. If it is fully closed, it is determined whether the output value of the EGR mass flow sensor is equal to or greater than a threshold value. If it is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to S17, and it is determined that the EGR mass flow sensor is shifted by 0 point. As described above, when the operating state changes, for example, when acceleration is performed, if the EGR mass flow sensor output is a predetermined value or more even if the EGR valve 17 is closed, the EGR mass flow sensor 18 is It can be determined that the output zero point has shifted due to contamination.

さらに、S15及びS16で、これらの条件が満たさない場合には、S18に進む。ここでまず、EGR弁制御量が一定である、すなわち定常運転状態であるかを判定する。一定であると判断した場合には、EGR質量流量センサ18の出力値が、目標EGR流量に達しているかを判定する。達していないと判断した場合には、S20に進み、EGR弁の開度が所定値以上に開いている時間が、所定時間以上であるかを判定する。所定値以上である場合には、S21に進み、EGRセンサの汚損劣化と判定する。このようにして、加速後から定常運転状態に移って、EGR弁17を開いてEGRガスを流すときに、EGR質量流量センサ18の出力が目標EGR流量に達しないか、達するまでの時間が長くかかり、かつ、EGR弁開度が所定値以上に開いている時間が、所定時間以上の場合には、EGR質量流量センサの汚損によってセンサ出力値が実際に流れている値よりも低い値を出力している汚損劣化判定を行うことができる。   Further, if these conditions are not satisfied in S15 and S16, the process proceeds to S18. Here, first, it is determined whether or not the EGR valve control amount is constant, that is, in a steady operation state. If it is determined to be constant, it is determined whether the output value of the EGR mass flow sensor 18 has reached the target EGR flow rate. If it is determined that it has not reached, the process proceeds to S20, and it is determined whether the time during which the opening degree of the EGR valve is opened to a predetermined value or more is a predetermined time or more. If it is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to S21, and it is determined that the EGR sensor has deteriorated. In this way, when the EGR valve 17 is opened and EGR gas is allowed to flow after acceleration after the acceleration, the output of the EGR mass flow sensor 18 does not reach the target EGR flow rate or takes a long time to reach. If the EGR valve opening is longer than the predetermined value, the sensor output value is lower than the actual value due to contamination of the EGR mass flow sensor. Thus, it is possible to perform the deterioration deterioration determination.

要約すると、EGR流路を流れるガス流量の計測値、つまり、(1)EGR質量流量センサ18の出力信号を用いてEGR流路を流れるガス流量をフィードバック制御している場合にフィードバック制御量がハンチングして制御量の静定時間が所定時間よりも長い場合、(2)EGR弁の制御停止(閉弁)時にEGR質量流量センサ18が所定値以上の流量を示す出力信号を出力している場合、(3)EGR弁の制御開始(開弁)後にEGR質量流量センサ18が所定値以上の流量を示す出力信号を出力していないか、所定値以上の流量を示す出力信号を出力までの時間が所定時間より長い場合には、EGR質量流量センサ18が汚損されていると診断する。   In summary, the measured value of the gas flow rate flowing through the EGR flow path, that is, (1) the feedback control amount is hunting when the gas flow rate flowing through the EGR flow path is feedback controlled using the output signal of the EGR mass flow sensor 18. When the control amount stabilization time is longer than the predetermined time, (2) When the EGR mass flow sensor 18 outputs an output signal indicating a flow rate equal to or higher than the predetermined value when the EGR valve is stopped (closed). (3) The time until the EGR mass flow sensor 18 does not output an output signal indicating a flow rate higher than a predetermined value or an output signal indicating a flow rate higher than a predetermined value after the EGR valve control is started (opened). Is longer than the predetermined time, it is diagnosed that the EGR mass flow sensor 18 is contaminated.

また、一定の運転状態でも、EGR弁17の弁開度が所定範囲を超えているときには、EGR質量流量センサ18の出力信号が実際に流れている流量と異なる値を出力している可能性がある。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ことができる。   Further, even in a certain operating state, when the valve opening degree of the EGR valve 17 exceeds the predetermined range, there is a possibility that the output signal of the EGR mass flow sensor 18 outputs a value different from the actual flow rate. is there. The determination threshold value can be changed according to the integrated value of the engine operating time or the integrated value of the travel distance of the vehicle.

図13は、汚損による出力低下を推定するタイミングチャートである。所定の時間間隔毎に吸入空気量と回転数を入力して目標EGR流量を算出する。そして、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。   FIG. 13 is a timing chart for estimating a decrease in output due to contamination. The target EGR flow rate is calculated by inputting the intake air amount and the rotation speed at predetermined time intervals. Then, when the operating state is within a predetermined range, it is determined as a steady operating state, and a diagnosis permission flag is set.

例えば、エンジン回転数が所定の上下限内、且つ吸入空気量が所定の上下限内、且つ車速が所定の上下限内、且つアクセルペダル要求値が所定の上下限内、且つエンジン回転数、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時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。   For example, the engine speed is within a predetermined upper / lower limit, the intake air amount is within a predetermined upper / lower limit, the vehicle speed is within a predetermined upper / lower limit, the accelerator pedal request value is within a predetermined upper / lower limit, and the engine speed, intake When the time change ratio of the air amount, the vehicle speed, the accelerator pedal, and the like is below a predetermined value, the steady operation state is set.

定常運転状態時には、常時、EGR質量流量センサ18の出力値を取り込み、目標EGR流量と比較する。ここで、診断許可フラグが立っているとき、以下の診断を行う。EGR質量流量センサ18の出力値と目標EGR流量と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。そして、診断用カウンタがしきい値を上回ったとき、EGR質量流量センサの汚損の可能性を示すフラグを立てる。   During the steady operation state, the output value of the EGR mass flow rate sensor 18 is always taken and compared with the target EGR flow rate. Here, when the diagnosis permission flag is set, the following diagnosis is performed. When the absolute value of the difference between the output value of the EGR mass flow sensor 18 and the target EGR flow rate is equal to or greater than the threshold value, the diagnostic counter is incremented and the OK counter is reset. When the diagnostic counter exceeds the threshold value, a flag indicating the possibility of contamination of the EGR mass flow sensor is set.

EGR質量流量センサ18の出力値と目標EGR流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質量流量センサ18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 output value of the EGR mass flow sensor 18 and the target EGR flow rate 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, a flag indicating the possibility of contamination of the EGR mass flow sensor 18 is reset.

汚損診断は、EGR質量流量センサ18の出力値が目標EGR流量と常時かけ離れた値にとなった場合には、煤がへばりついている状態であると診断できるが、EGR質量流量センサ18の出力に脈動が重畳している場合には、OKとも汚損状態とも判断できないことになる。   In the fouling diagnosis, when the output value of the EGR mass flow sensor 18 becomes a value that is always far from the target EGR flow rate, it can be diagnosed that the soot is stuck, but the output of the EGR mass flow sensor 18 If pulsations are superimposed, neither OK nor fouling status can be determined.

この場合、EGR質量流量センサ18の出力値と目標EGR流量との差の絶対値が、所定のしきい値より大きい期間が、所定の時間以内にどれだけあるかをカウントし、所定の割合以上にはずれている場合、汚損または脈動が大きい可能性があることを示すフラグを立てる。しきい値である所定の割合は、EGR質量流量とEGR弁17の開度の関数、または、予め設定したマップ値とする。   In this case, the number of periods within which the absolute value of the difference between the output value of the EGR mass flow sensor 18 and the target EGR flow rate is greater than a predetermined threshold is within a predetermined time, and is equal to or greater than a predetermined ratio. If it is off, a flag is set to indicate that there may be significant fouling or pulsation. The predetermined ratio as the threshold value is a function of the EGR mass flow rate and the opening degree of the EGR valve 17 or a preset map value.

また、EGR弁17の開度を変化させてEGR質量流量センサ18の出力をモニタしてEGR弁開度とセンサ出力との関係、例えば比率が所定の範囲内かどうかを判断してもよい。   Further, the output of the EGR mass flow sensor 18 may be monitored by changing the opening of the EGR valve 17 to determine whether the relationship between the EGR valve opening and the sensor output, for example, the ratio is within a predetermined range.

図14にセンサ汚損による補正量の算出結果をエンジン制御へ反映する例を示す。上記に示したEGR質量流量センサ汚損の診断結果、または脈動の診断結果等に基づき、EGR質量流量センサ18の出力に汚損や脈動を示す可能性がある場合(ステップS31)、EGR質量流量センサ18の出力値に基づいて所定の補正量、または予め設定した別のフェールセーフ値を算出してEGR質量流量センサ18の出力値に置き換えて使用する(ステップS32〜ステップS36)。   FIG. 14 shows an example in which the calculation result of the correction amount due to sensor contamination is reflected in the engine control. If there is a possibility that the output of the EGR mass flow sensor 18 shows fouling or pulsation based on the diagnosis result of the EGR mass flow sensor contamination or the pulsation diagnosis result shown above (step S31), the EGR mass flow sensor 18 A predetermined correction amount or another preset fail-safe value is calculated based on the output value of the EGR and replaced with the output value of the EGR mass flow sensor 18 for use (steps S32 to S36).

センサ汚損または脈動の可能性が無い場合、または、可能性が低いと推定される運転領域においては、EGR質量流量センサ18の出力値そのものを使う(ステップS37、ステップS36)。   When there is no possibility of sensor fouling or pulsation, or in an operation region where the possibility is low, the output value itself of the EGR mass flow sensor 18 is used (steps S37 and S36).

または、所定の運転状態における吸入空気量と回転数において、EGR弁17を所定の開度として、予め設定したまたは測定した標準状態でのEGR流量と、EGR流量センサ18の出力値とを比較して、標準状態のEGR流量とEGR質量流量センサ18の出力値との比率または差分を求めて、補正量として学習することで、他の運転領域へ学習値をEGR質量流量センサ18の出力値に反映することで、補正が可能である。   Alternatively, the EGR flow rate in the preset or measured standard state and the output value of the EGR flow rate sensor 18 are compared with the intake air amount and the rotational speed in a predetermined operation state with the EGR valve 17 being a predetermined opening degree. Then, the ratio or difference between the EGR flow rate in the standard state and the output value of the EGR mass flow sensor 18 is obtained and learned as a correction amount, so that the learned value is changed to the output value of the EGR mass flow sensor 18 to another operating region. The reflection can be corrected.

例えば、比率を補正する場合には、EGR質量流量センサ18の出力値に補正値を乗算する。または、差分を補正する場合はEGR質量流量センサ18の出力値に補正値を加算する。この場合、加算した結果が負となる場合は、補正後の値をゼロとする。   For example, when correcting the ratio, the output value of the EGR mass flow sensor 18 is multiplied by the correction value. Alternatively, when the difference is corrected, the correction value is added to the output value of the EGR mass flow sensor 18. In this case, if the result of addition is negative, the corrected value is set to zero.

また、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、EGR弁17を全開とすることで、排気ガスが全てエンジンの吸入側に戻るようにして、EGR質量流量センサ18の出力値を校正することが可能である。この場合、排気ブレーキを使ってかつ燃料噴射量をゼロとしている間は、エンジンの排気量×回転数に比例した値がEGR管を流れるので、還流率ηを1.0として目標EGR流量を計算することが可能である。このときのEGR質量流量センサ18の出力値と目標EGR流量との比率または差分を補正量とすることが可能である。   Further, when the engine output is zero using the exhaust brake, the output value of the EGR mass flow sensor 18 is calibrated so that the exhaust gas returns to the intake side of the engine by fully opening the EGR valve 17. It is possible. In this case, while the exhaust brake is used and the fuel injection amount is set to zero, a value proportional to the engine displacement x the number of revolutions flows through the EGR pipe. Therefore, the target EGR flow rate is calculated by setting the reflux rate η to 1.0. Is possible. The ratio or difference between the output value of the EGR mass flow sensor 18 and the target EGR flow rate at this time can be used as the correction amount.

電動過給器を使用している場合には、排気ブレーキをかけた状態のままで、エンジン停止中に電動過給器を回すと、EGRガスは還流率η=1.0のままガスが流れるので、エンジン停止中にも補正量を算出可能である。   When the electric supercharger is used, if the electric supercharger is turned while the engine is stopped with the exhaust brake applied, the EGR gas flows with the reflux rate η = 1.0. Therefore, the correction amount can be calculated even when the engine is stopped.

図15は、EGR質量流量センサ18の汚損回復について説明する。
煤は、EGR質量流量センサ18だけでなく、EGRクーラ19やEGR弁17、EGR通路内部にも付着し、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質量流量センサ18の出力値が低下することになる。よって、煤を除去してセンサ出力値が回復することが期待される。
FIG. 15 illustrates the fouling recovery of the EGR mass flow sensor 18.
The soot adheres not only to the EGR mass flow sensor 18 but also to the inside of the EGR cooler 19, the EGR valve 17, and the EGR passage, and narrows the cross-sectional area of the passage as compared with a new one. In this case, since the EGR flow rate in the standard operation state decreases, the output value of the EGR mass flow rate sensor 18 decreases. Therefore, it is expected that the sensor output value is recovered by removing the wrinkles.

例えば、EGR質量流量センサ18の出力値に対する補正値が所定の範囲外であれば(ステップS41)、EGR流量が大きい運転領域で、排気ガス温度をDPFの煤を焼く温度まで上昇させる(ステップS42)。これにより、DPF内の煤だけでなくEGR通路内部の煤も焼くことができる(ステップS43)。また、煤に帯電させて電気的に煤を集塵することも可能である。   For example, if the correction value for the output value of the EGR mass flow sensor 18 is outside the predetermined range (step S41), the exhaust gas temperature is raised to the temperature at which the DPF soot is burnt in the operation region where the EGR flow rate is large (step S42). ). Thereby, not only the soot in the DPF but also the soot in the EGR passage can be baked (step S43). It is also possible to collect dust electrically by charging the soot.

EGR質量流量センサ18の上流側に煤フィルタを設けて、超音波で煤をフィルタにぶつけることで煤がEGR質量流量センサ18に付着することを防止できる。または、EGR通路内に超音波センサを設けて、超音波センサからEGR管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煤の量を測定することが可能である。堆積した煤の量が所定のしきい値を超えていれば、EGR通路内の煤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。または、所定の走行距離毎に定期的なEGR管の交換を義務づける。   By providing a soot filter upstream of the EGR mass flow sensor 18 and hitting the soot against the filter with ultrasonic waves, it is possible to prevent soot from adhering to the EGR mass flow sensor 18. Alternatively, an ultrasonic sensor is provided in the EGR passage, and the reflected wave of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor toward the inner surface of the EGR tube is measured to measure the amount of soot accumulated by measuring the reflectance. It is possible. If the amount of accumulated soot exceeds a predetermined threshold, a transition is made to an operation state where the soot in the EGR passage is burned, or a flag is set to notify the driver of replacement of the EGR pipe. Display on the engine warning light in the driver's seat. Or, it is obliged to periodically replace the EGR pipe every predetermined traveling distance.

EGR通路内部の表面に煤を分解しやすい触媒を塗布することで、比較的、低い温度で煤を分解するようにしてもよい。また、EGR通路内部の表面にコーティング剤を塗布して、煤の付着を防止するようにしてもよい。   By applying a catalyst that easily decomposes soot on the surface inside the EGR passage, soot may be decomposed at a relatively low temperature. Further, a coating agent may be applied to the surface inside the EGR passage to prevent soot from adhering.

EGR質量流量センサ18に用いる測定エレメントに煤が付着しないように、ガス温度よりも高温にしている。600℃以上に設定することで煤の付着が無いことを確認した。エンジン始動時からEGR質量流量センサ18に通電すると、測定エレメントが600℃に達するまでは、EGR質量流量センサ出力信号は異なる値を出力する可能性がある。   The temperature is set higher than the gas temperature so that no soot adheres to the measurement element used for the EGR mass flow sensor 18. By setting the temperature to 600 ° C. or higher, it was confirmed that no soot was attached. When the EGR mass flow sensor 18 is energized from the start of the engine, the EGR mass flow sensor output signal may output a different value until the measurement element reaches 600 ° C.

そこで、所定の温度に達するまでの時間を測定開始のディレイとする。たとえば、センサエレメントの温度とガス温度との温度差が所定の温度となるまでの加熱期間は、センサエレメントの初期温度に依存する。   Therefore, the time required to reach a predetermined temperature is defined as a measurement start delay. For example, the heating period until the temperature difference between the sensor element temperature and the gas temperature reaches a predetermined temperature depends on the initial temperature of the sensor element.

そこで、図16に示すように、EGRガス温度センサが出力する温度Tgがエンジン1の運転状態に対応した温度に達するまでは、EGR質量流量センサ18による流量測定を禁止するガス温度対応あるいは経過時間対応のディレイを設ける(ステップS51〜ステップS54)。ディレイ値(しきい値)は、始動時ガス温度センサ値に応じて適正値に設定される(ステップS53)。エンジン始動後、ガス温度Tgがしきい値以上あるいは経過時間がしきい値以上になれば、EGR質量流量センサ18による流量測定を許可する(ステップS54、ステップS55)。   Therefore, as shown in FIG. 16, until the temperature Tg output from the EGR gas temperature sensor reaches a temperature corresponding to the operating state of the engine 1, the gas temperature response or elapsed time prohibiting the flow measurement by the EGR mass flow sensor 18. Corresponding delays are provided (steps S51 to S54). The delay value (threshold value) is set to an appropriate value according to the starting gas temperature sensor value (step S53). After the engine is started, if the gas temperature Tg is equal to or higher than the threshold value or the elapsed time is equal to or higher than the threshold value, flow measurement by the EGR mass flow sensor 18 is permitted (steps S54 and S55).

なお、エンジン始動時からの経過時間に応じて、EGR質量流量センサ18の出力に対する補正量をテーブル値として用意しておき、始動時からEGR質量流量センサ18の出力を使用したEGR制御も可能である。   A correction amount for the output of the EGR mass flow sensor 18 is prepared as a table value according to the elapsed time from the start of the engine, and EGR control using the output of the EGR mass flow sensor 18 from the start is also possible. is there.

[第2実施形態]
第2実施形態では図17に示すように、EGR質量流量センサのバイパス通路の向きを逆にしたセンサを追加して、2つのセンサ信号を用いて、EGRガス流の診断を行う。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, as shown in FIG. 17, a sensor in which the direction of the bypass passage of the EGR mass flow sensor is reversed is added, and the EGR gas flow is diagnosed using two sensor signals.

この場合、ガス温度センサは共通でもいいので、ガス流が排気側からインテークマニホールド側への順流(排気管から前記吸気管に沿った流れ)を検知するセンサA、インテークマニホールド側から排気側への逆流(吸気管から排気管に沿った流れ)を検知するセンサB、共通のガス温度センサを組み合わせた形になる。バイパス通路は渦巻き状の通路となっており、渦巻きの奥にセンサが取り付けられている。   In this case, since the gas temperature sensor may be common, the sensor A that detects the forward flow (flow from the exhaust pipe to the intake pipe) from the exhaust side to the intake manifold side, and the sensor A that detects the forward flow from the exhaust pipe to the intake manifold side. Sensor B that detects reverse flow (flow from the intake pipe to the exhaust pipe) and a common gas temperature sensor are combined. The bypass passage is a spiral passage, and a sensor is attached to the back of the spiral.

バイパス通路の入り口から入ったEGRガスは渦巻き状の通路に入り、通路抵抗が圧力損失となって流れ出て行く。出口はガス流の流れ方向と異なる方向となっているので、出口から逆にガス流が入ることは困難な形状となっている。   EGR gas entering from the entrance of the bypass passage enters the spiral passage, and the passage resistance flows out as pressure loss. Since the outlet has a direction different from the flow direction of the gas flow, it is difficult for the gas flow to enter from the outlet.

EGR質量流量センサの発熱抵抗体をバイパス通路内に設置し、1方向のみのガス流を検知する。バイパス通路の入り口を互いに逆向きに設置した2つの発熱抵抗体とバイパス通路の外側に置いた温度センサからの信号出力を、それぞれ、A/D変換して、EGR流量を測定する。   A heating resistor of the EGR mass flow sensor is installed in the bypass passage to detect a gas flow in only one direction. The EGR flow rate is measured by A / D-converting the signal outputs from the two heating resistors installed at opposite sides of the bypass passage and the temperature sensors placed outside the bypass passage.

図18に、逆流が発生している状態での、2つのEGR質量流量センサ信号出力を示す。順流のみを検知するEGR質量流量センサ信号出力は、逆流の間はほぼゼロとなる。逆流のみを検知する質量流量センサ信号出力は順流の間はほぼゼロとなる。よって、順流の信号と逆流の信号を組み合わせることによって、EGRガス流の波形を再現できる。   FIG. 18 shows two EGR mass flow sensor signal outputs in a state where a backflow occurs. The EGR mass flow sensor signal output that detects only forward flow is substantially zero during reverse flow. The mass flow sensor signal output for detecting only the reverse flow is substantially zero during the forward flow. Therefore, the waveform of the EGR gas flow can be reproduced by combining the forward flow signal and the reverse flow signal.

このとき、順流の信号と逆流のEGRガス流量のピーク値の時間差を測定して、エンジン回転数に応じた時間差とならない場合は、EGR配管の漏れなどの可能性がある。時間差だけでなく、例えば、所定時間毎の流量変化量(微分値)を用いて、吸気管から前記排気管に沿って流れを診断してもよい。   At this time, when the time difference between the forward flow signal and the peak value of the EGR gas flow rate of the reverse flow is measured and does not become the time difference according to the engine speed, there is a possibility of leakage of the EGR pipe. The flow may be diagnosed from the intake pipe along the exhaust pipe using not only the time difference but also, for example, a flow rate change amount (differential value) every predetermined time.

排気通路にNOxセンサを設けて、排気ガスに含まれるNOx濃度CNOxを測定し、同時にエアフローメータによる新気吸入空気量Qairを乗算することにより、ハイプレッシャEGRでの排気ガス処理用触媒を通過するガス量を演算できる。   A NOx sensor is provided in the exhaust passage to measure the NOx concentration CNOx contained in the exhaust gas, and at the same time, it is multiplied by the fresh air intake air amount Qair by the air flow meter to pass through the exhaust gas processing catalyst in the high pressure EGR. The amount of gas can be calculated.

排気ガスには燃料質量に相当する二酸化炭素COと水蒸気HOが含まれるため、排気ガス質量は吸入空気量Qairよりも重い。このずれを空燃比センサ出力信号A/Fで補正することも可能である。しかし、空燃比が高いリーン領域では、A/Fの測定誤差が大きく、排気ガス質量の誤差が大きい。 Since the exhaust gas contains carbon dioxide CO 2 and water vapor H 2 O corresponding to the fuel mass, the exhaust gas mass is heavier than the intake air amount Qair. This deviation can be corrected by the air-fuel ratio sensor output signal A / F. However, in the lean region where the air-fuel ratio is high, the A / F measurement error is large, and the exhaust gas mass error is large.

EGR質量流量センサを排気管にも取り付けて、排気ガス質量流量を測定すれば、空燃比センサに依存せずに排気ガス質量流量を測定できるので、排気ガス質量Qegrを求めることができる。   If an EGR mass flow sensor is also attached to the exhaust pipe and the exhaust gas mass flow rate is measured, the exhaust gas mass flow rate can be measured without depending on the air-fuel ratio sensor, so that the exhaust gas mass Qegr can be obtained.

また、図19に示した、ロープレッシャEGRでは新気吸入空気量QairとEGRガスの実質量流量Qrealの和が燃焼室に流入するので、排気ガス処理用触媒を通過するガス量は、
Qegr=Qair+Qreal+燃料
となる。
In addition, in the ropeless EGR shown in FIG. 19, since the sum of the fresh air intake air amount Qair and the real amount flow rate Qreal of EGR gas flows into the combustion chamber, the amount of gas passing through the exhaust gas treatment catalyst is
Qegr = Qair + Qreal + fuel.

こうして求められる排気ガス質量流量にNOx濃度CNOxを乗じることで、より、正確なNOx質量を測定できる。NOx質量に相当する排気処理を行うことで、排気ガス処理に必要なリッチスパイクや尿素噴射量を正確に演算できる。   By multiplying the exhaust gas mass flow thus obtained by the NOx concentration CNOx, a more accurate NOx mass can be measured. By performing the exhaust treatment corresponding to the NOx mass, the rich spike and urea injection amount necessary for the exhaust gas treatment can be accurately calculated.

加速時や減速時はEGRガスの還流遅れがある分だけ、EGR率がずれる。これにより、加速時のNOx排出や煤の排出が多くなる。EGR率を所定の範囲内に納めるため、加速時の初期に一時的にスロットルを閉じて、同時にEGR弁を大きく開いて、EGRガス量を確保してから、スロットルを開いている。
減速時には、EGR弁を閉じると同時にスロットルを開いてEGR率の変動を抑制している。
When accelerating or decelerating, the EGR rate is shifted by the amount of EGR gas recirculation delay. This increases NOx emissions and soot emissions during acceleration. In order to keep the EGR rate within a predetermined range, the throttle is temporarily closed at the initial stage of acceleration, and at the same time, the EGR valve is largely opened to secure the EGR gas amount, and then the throttle is opened.
At the time of deceleration, the EGR valve is closed and simultaneously the throttle is opened to suppress fluctuations in the EGR rate.

従来は、EGR弁とスロットルを同時に変化させる度合いは、アクセルペダルと回転数に応じた適合値で行っている。今回、EGR質量流量センサを用いることで、EGRガスの還流が可能になったことを確認してから、スロットルとEGR弁を目標の開度に設定することで、過渡運転時でも正確なEGR率を確保できる。   Conventionally, the degree to which the EGR valve and the throttle are changed at the same time is set to an appropriate value corresponding to the accelerator pedal and the rotational speed. This time, by confirming that the EGR gas flow can be recirculated by using the EGR mass flow sensor, it is possible to set the throttle and EGR valve to the target opening so that an accurate EGR rate can be obtained even during transient operation. Can be secured.

また、EGR弁のリフト量を変えるモータ軸の回転をナットに伝えて、ネジを切った軸で弁のリフトに変換している。ネジとナットには若干の隙間が必要であり、モータが停止してナットが止まっていても、ネジ軸がガタつくことがある。   Further, the rotation of the motor shaft that changes the lift amount of the EGR valve is transmitted to the nut, and converted to the valve lift by the shaft where the screw is cut. A slight gap is required between the screw and the nut, and even if the motor stops and the nut stops, the screw shaft may rattle.

特に、EGR弁開度がほぼ全閉に近い場合、このガタによるバルブリフト量のずれに伴ってEGR弁開度の変化が強調される。図19に示すように、EGR質量流量の変化が観測された。   In particular, when the EGR valve opening degree is almost fully closed, the change in the EGR valve opening degree is emphasized with the deviation of the valve lift amount due to the backlash. As shown in FIG. 19, a change in EGR mass flow rate was observed.

インテークマニホールド内の圧力と温度でEGR流量を推定する従来方式では、バルブリフト量のずれに伴うEGR流量を検出するには精度が足りなかったが、EGR質量流量センサは、直接EGR質量流量を測定するので、リフト量がほぼ全閉に近い場合でも、EGR流量の変化を的確にとらえることができる。よって、EGR率を1爆発毎に制御でき、エンジン出力の安定性を向上できる。   The conventional method of estimating the EGR flow rate based on the pressure and temperature in the intake manifold was not accurate enough to detect the EGR flow rate due to the deviation of the valve lift, but the EGR mass flow sensor directly measures the EGR mass flow rate. Therefore, even when the lift amount is almost fully closed, the change in the EGR flow rate can be accurately captured. Therefore, the EGR rate can be controlled for each explosion, and the stability of the engine output can be improved.

診断結果を用いて、EGR流路を流れる排気ガスの実流量を正確に測定できることにより、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンのEGR率を従来よりも正確に制御でき、排気ガスレベル低減を図る効果が高くなる。   Using the diagnostic results, the actual flow rate of exhaust gas flowing through the EGR flow path can be measured accurately, so the EGR rate of diesel engines and lean burn engines can be controlled more accurately than before, and the effect of reducing exhaust gas levels is high. Become.

本発明は、内燃機関制御に関連したものであり、自動車だけでなく船舶用エンジンや建設機用エンジン、半固定発電機用エンジンにも適用可能である。   The present invention relates to internal combustion engine control, and is applicable not only to automobiles but also to marine engines, construction machine engines, and semi-fixed generator engines.

1 ディーゼルエンジン
8 燃焼室
9 燃料噴射弁
17 EGR弁(EGRガス流量制御弁)
18 EGR質量流量センサ
53 目標EGR率演算部
54 目標EGR流量演算部
55 EGR弁開度制御部
56 出力特性補正部
62b 測温抵抗体(EGR温度測定装置)
70 バイパス通路
1 Diesel Engine 8 Combustion Chamber 9 Fuel Injection Valve 17 EGR Valve (EGR Gas Flow Control Valve)
18 EGR Mass Flow Sensor 53 Target EGR Rate Calculation Unit 54 Target EGR Flow Rate Calculation Unit 55 EGR Valve Opening Control Unit 56 Output Characteristic Correction Unit 62b Resistance Temperature Sensor (EGR Temperature Measurement Device)
70 Bypass passage

Claims (9)

排気管と吸気管とを連通するEGR流路と、該EGR流路に取り付けられて、EGRガスの流量を測定する流量測定装置と、該流量測定装置の内部またはその近傍に取付けられて、前記EGRガスの温度を測定する温度測定装置と、前記EGRガス流量を制御するEGRガス流量制御弁と、を備えたEGRシステムの診断装置であって、
該診断装置は、前記EGRガス流量制御弁の弁開度の変化に応じて変化する前記EGRガス温度の温度プロフィールと、前記EGRガス流量の流量プロフィールとを測定するプロフィール測定手段と、
前記温度プロフィール及び前記流量プロフィールに基づいて、前記EGRシステムの部位を特定し、該部位の状態を診断する診断手段と、を備えることを特徴とするEGRシステムの診断装置。
An EGR flow path communicating with the exhaust pipe and the intake pipe, a flow rate measuring device attached to the EGR flow path to measure the flow rate of EGR gas, and attached to or in the vicinity of the flow rate measuring device, A diagnostic apparatus for an EGR system, comprising: a temperature measuring device that measures the temperature of EGR gas; and an EGR gas flow rate control valve that controls the EGR gas flow rate,
The diagnostic apparatus comprises: profile measuring means for measuring a temperature profile of the EGR gas temperature that changes according to a change in a valve opening degree of the EGR gas flow rate control valve; and a flow rate profile of the EGR gas flow rate;
A diagnostic device for an EGR system comprising: diagnostic means for identifying a part of the EGR system based on the temperature profile and the flow rate profile and diagnosing the state of the part.
前記プロフィール測定手段は、前記EGRガス流量制御弁が第1の開度から第2の開度まで到達したときにおける温度プロフィール及び流量プロフィールを測定することを特徴とする請求項1に記載のEGRシステムの診断装置。   2. The EGR system according to claim 1, wherein the profile measuring unit measures a temperature profile and a flow rate profile when the EGR gas flow rate control valve reaches from a first opening to a second opening. Diagnostic equipment. 前記温度プロフィール測定手段は、前記温度プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおける前記EGRガス温度の温度変化量を測定すると共に、該温度変化量が内燃機関の運転状態に応じて設定された所定の温度変化量に達するまでの遅れ時間を測定し、
前記診断手段は、前記遅れ時間に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項2に記載のEGRシステムの診断装置。
The temperature profile measuring means measures, as the temperature profile, a temperature change amount of the EGR gas temperature when the first opening degree reaches the second opening degree, and the temperature change amount is determined as an internal combustion engine. Measure the delay time to reach the predetermined temperature change amount set according to the operating state of
The diagnosis apparatus for an EGR system according to claim 2, wherein the diagnosis unit performs the diagnosis based on the delay time.
前記温度プロフィール測定手段は、前記温度プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで動作する動作開始時の初期EGRガス温度を測定し、
前記診断手段は、前記初期EGRガス温度に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載のEGRシステムの診断装置。
The temperature profile measuring means measures an initial EGR gas temperature at the start of an operation that operates from the first opening to the second opening as the temperature profile,
The diagnostic apparatus for an EGR system according to claim 2 or 3, wherein the diagnostic means performs the diagnosis based on the initial EGR gas temperature.
前記温度プロフィール測定手段は、前記温度プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおける前記EGRガス温度の時間変化量を測定し、
前記診断手段は、前記時間変化量に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のEGRシステムの診断装置。
The temperature profile measuring means measures the time change amount of the EGR gas temperature when the temperature profile reaches from the first opening to the second opening,
The diagnostic apparatus for an EGR system according to any one of claims 2 to 4, wherein the diagnosis unit performs the diagnosis based on the amount of change with time.
前記第1の開度は、前記EGRガス流量制御弁の閉弁時の開度であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のEGRシステムの診断装置。   6. The EGR system diagnosis apparatus according to claim 2, wherein the first opening is an opening when the EGR gas flow rate control valve is closed. 前記流量プロフィール測定手段は、前記流量プロフィールとして、前記第1の開度から前記第2の開度まで到達したときにおける前記EGRガス流量の流量変化量を測定すると共に、該流量変化量が内燃機関の運転状態に応じて設定された所定の流量変化量に達するまでの遅れ時間を測定し、
前記診断手段は、前記遅れ時間に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のEGRシステムの診断装置。
The flow rate profile measuring means measures, as the flow rate profile, a flow rate change amount of the EGR gas flow rate when the first opening degree reaches the second opening degree. Measure the delay time to reach the predetermined flow rate change amount set according to the operating state of
The diagnosis apparatus for an EGR system according to claim 2, wherein the diagnosis unit performs the diagnosis based on the delay time.
前記流量測定装置は、前記排気管から前記吸気管に沿って流れるEGRガス流量を測定する第1の流量測定部と、前記吸気管から前記排気管に沿って流れるEGRガス流量を第2の流量測定部とを備え、前記診断手段は、前記第1及び第2の流量測定部が測定した前記EGRガス流量に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のEGRシステムの診断装置。   The flow rate measuring device includes: a first flow rate measuring unit that measures an EGR gas flow rate that flows from the exhaust pipe along the intake pipe; and a second flow rate that converts the EGR gas flow rate that flows from the intake pipe along the exhaust pipe to the second flow rate. 8. A measurement unit according to claim 5, wherein the diagnosis unit performs the diagnosis based on the EGR gas flow rate measured by the first and second flow rate measurement units. The diagnostic apparatus of the EGR system described. 前記第1及び第2の流量測定部が測定した前記EGRガス流量のピーク値の時間差と、エンジン回転数に基づいて、前記診断を行うことを特徴とする請求項8に記載のEGRシステムの診断装置。   The diagnosis of the EGR system according to claim 8, wherein the diagnosis is performed based on a time difference between peak values of the EGR gas flow rate measured by the first and second flow rate measurement units and an engine speed. apparatus.
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