JP2012036816A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2012036816A
JP2012036816A JP2010177513A JP2010177513A JP2012036816A JP 2012036816 A JP2012036816 A JP 2012036816A JP 2010177513 A JP2010177513 A JP 2010177513A JP 2010177513 A JP2010177513 A JP 2010177513A JP 2012036816 A JP2012036816 A JP 2012036816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
engine
particulate matter
sensor
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010177513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takenori Sakamoto
雄紀 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2010177513A priority Critical patent/JP2012036816A/en
Publication of JP2012036816A publication Critical patent/JP2012036816A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably detect an abnormality of a combustion state of an internal combustion engine.SOLUTION: A PM sensor 17 is provided to the exhaust pipe 14 of the engine 11. The PM sensor 17 has an adhesion part to which the PM (conductive particulate matter) contained in the gas is made to adhere and a pair of counter electrodes provided apart from the adhesion part, and outputs a sensor detection signal corresponding to a resistance value between a pair of the counter electrodes. A microcomputer 44 computes the amount of the PM to be discharged from the engine 11 according to the operation state of the engine 11 as an estimated discharge amount and carries out an abnormality diagnosis on the combustion state of the engine 11 on the basis of the estimated computed amount and the sensor detection signal.

Description

本発明は、粒子状物質検出センサの検出信号に基づいて、排気に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)の量を算出する内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that calculates the amount of particulate matter (PM) contained in exhaust gas based on a detection signal of a particulate matter detection sensor.

従来、内燃機関から排出される排気に含まれるPMの量を検出するPMセンサ(粒子状物質検出センサ)が各種提案されている。例えば、特許文献1のPMセンサでは、絶縁基板上に一対の対向電極を設けておき、その一対の対向電極間にPMが堆積すると電極間抵抗が変化することを利用し、電極間抵抗を計測することでPM量を検出する構成としている。この場合、センサ素子に接続される検出回路としては、一対の対向電極間の抵抗分である電極間抵抗と所定のシャント抵抗とにより分圧回路を構成し、分圧回路の中間点電圧をセンサ検出信号として出力するようにしていた。   Conventionally, various types of PM sensors (particulate matter detection sensors) for detecting the amount of PM contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine have been proposed. For example, in the PM sensor of Patent Document 1, a pair of counter electrodes is provided on an insulating substrate, and the resistance between the electrodes changes when PM is deposited between the pair of counter electrodes, and the resistance between the electrodes is measured. Thus, the PM amount is detected. In this case, as a detection circuit connected to the sensor element, a voltage dividing circuit is configured by an interelectrode resistance that is a resistance between a pair of opposed electrodes and a predetermined shunt resistance, and an intermediate voltage of the voltage dividing circuit is detected by a sensor. It was made to output as a detection signal.

特開昭59−196453号公報JP 59-196453 A

ところで、内燃機関では、内燃機関の燃焼に係る各種アクチュエータの故障や、内燃機関の燃焼状態を制御するための各種パラメータにおいて適合値のずれ等が生じると、PM排出過多の状態になり、エミッションが悪化することが想定される。この場合、環境の悪化を招くことから、何らかの対策を講じるべく、その異常を検出する必要がある。   By the way, in the internal combustion engine, when a failure of various actuators related to combustion of the internal combustion engine or a deviation of a conforming value in various parameters for controlling the combustion state of the internal combustion engine occurs, the PM emission becomes excessive and the emission is reduced. It is expected to get worse. In this case, since the environment is deteriorated, it is necessary to detect the abnormality in order to take some measures.

本発明は、内燃機関の燃焼状態の異常を好適に検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。   An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can preferably detect an abnormality in the combustion state of the internal combustion engine.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

本発明は、排気に含まれる導電性の粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出センサが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記粒子状物質検出センサのセンサ検出信号に基づいて排気中の前記粒子状物質の量を算出する内燃機関の制御装置に関するものである。そして、請求項1に記載の発明は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関から排出される前記粒子状物質の量を推定排出量として算出する推定量算出手段と、前記推定量算出手段により算出した推定排出量と前記センサ検出信号とに基づいて、前記内燃機関の燃焼状態の異常診断を実施する異常診断手段と、を備えることを特徴とする。   The present invention is applied to an internal combustion engine in which a particulate matter detection sensor for detecting the amount of conductive particulate matter contained in exhaust gas is provided in an exhaust passage, and based on a sensor detection signal of the particulate matter detection sensor. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that calculates the amount of particulate matter in exhaust gas. The invention according to claim 1 is an estimated amount calculating means for calculating an amount of the particulate matter discharged from the internal combustion engine as an estimated discharged amount based on an operating state of the internal combustion engine, and the estimated amount. And an abnormality diagnosing means for performing an abnormality diagnosis of the combustion state of the internal combustion engine based on the estimated emission amount calculated by the calculating means and the sensor detection signal.

粒子状物質検出センサでは、排気中の粒子状物質の量に応じてセンサ検出信号が変動する。また、排気中の粒子状物質の量は内燃機関の運転状態に応じて変化するが、その運転状態と粒子状物質の量との関係を予め把握しておくことは可能である。本発明は、内燃機関の燃焼状態に異常が生じていると、内燃機関の運転状態に基づき算出される排気中の粒子状物質の量(推定排出量)と、実際に粒子状物質検出センサにより検出される排気中の粒子状物質の量(実排出量)とが相違することに着目し、推定排出量とセンサ検出信号とをパラメータにして内燃機関の異常診断を実施するものである。この場合、内燃機関の燃焼状態に異常が生じ、粒子状物質の排出過多が生じている場合にも、その排出過多の状態を粒子状物質検出センサのセンサ検出信号によって把握できる。したがって、内燃機関の異常の有無を検出することができる。   In the particulate matter detection sensor, the sensor detection signal varies according to the amount of particulate matter in the exhaust gas. The amount of particulate matter in the exhaust gas varies depending on the operating state of the internal combustion engine, but it is possible to grasp in advance the relationship between the operating state and the amount of particulate matter. In the present invention, when an abnormality occurs in the combustion state of the internal combustion engine, the amount of particulate matter in the exhaust gas (estimated emission amount) calculated based on the operation state of the internal combustion engine, and the actual particulate matter detection sensor Focusing on the difference between the detected amount of particulate matter in the exhaust gas (actual emission amount), the abnormality diagnosis of the internal combustion engine is performed using the estimated emission amount and the sensor detection signal as parameters. In this case, even when abnormality occurs in the combustion state of the internal combustion engine and excessive discharge of particulate matter occurs, the excessive discharge state can be grasped by the sensor detection signal of the particulate matter detection sensor. Therefore, it is possible to detect whether there is an abnormality in the internal combustion engine.

請求項2に記載の発明では、前記異常診断手段は、前記推定排出量がゼロ又は略ゼロとなる期間において、前記センサ検出信号の変化に基づいて前記異常診断を実施する。   According to a second aspect of the present invention, the abnormality diagnosis unit performs the abnormality diagnosis based on a change in the sensor detection signal during a period in which the estimated discharge amount is zero or substantially zero.

例えばアイドル運転時や低負荷運転時、燃料カット時では、内燃機関の燃焼状態が正常であれば、内燃機関から排出される粒子状物質がゼロか又は略ゼロとなる。このような粒子状物質の排出量が少ない状態であれば、推定排出量と実排出量とのずれを検出しやすく、その結果、内燃機関の異常の有無を精度良く検出できる。   For example, during idle operation, low load operation, and fuel cut, if the combustion state of the internal combustion engine is normal, the particulate matter discharged from the internal combustion engine is zero or substantially zero. If the amount of particulate matter emission is small, it is easy to detect a deviation between the estimated emission amount and the actual emission amount, and as a result, it is possible to accurately detect whether there is an abnormality in the internal combustion engine.

具体的には、推定排出量がゼロ又は略ゼロとなる期間において、その期間におけるセンサ検出信号又はセンサ検出信号に基づき算出される実排出量の変化量を算出し、その変化量と予め定めた正常状態の変化量とを比較することにより異常診断を実施する。または、上記期間において、その期間におけるセンサ検出信号又は実排出量の変化速度を算出し、その算出した変化速度と予め定めた正常状態の変化速度とを比較することにより異常診断を実施してもよい。   Specifically, in a period when the estimated emission amount is zero or substantially zero, a change amount of the actual emission amount calculated based on the sensor detection signal or the sensor detection signal in that period is calculated, and the change amount is determined in advance. An abnormality diagnosis is performed by comparing the amount of change in the normal state. Alternatively, in the above period, the abnormality detection may be performed by calculating the change rate of the sensor detection signal or the actual discharge amount during the period and comparing the calculated change rate with a predetermined normal state change rate. Good.

請求項3に記載の発明では、前記粒子状物質検出センサは、ガス中に含まれる前記粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを備え、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じたセンサ検出信号を出力するものである。また、前記被付着部に付着している前記粒子状物質を除去する除去手段と、前記被付着部の前記粒子状物質を除去してから、前記一対の対向電極の抵抗値の減少変化に伴い前記センサ検出信号が変化するまでの不感帯の時間である不感帯時間を算出する不感帯時間算出手段と、前記推定量算出手段により算出した推定排出量に基づいて前記不感帯の期間内で前記内燃機関から排出される前記粒子状物質の総量を算出する不感帯排出量算出手段と、を備え、前記異常診断手段は、前記不感帯時間算出手段により算出した不感帯時間と、前記不感帯排出量算出手段により算出した前記粒子状物質の総量とに基づいて、前記異常診断を実施する。   According to a third aspect of the present invention, the particulate matter detection sensor includes an adherend portion to which the particulate matter contained in the gas is attached, and a pair of counter electrodes provided at a distance from the adherend portion. And a sensor detection signal corresponding to a resistance value between the pair of counter electrodes is output. Further, the removing means for removing the particulate matter adhering to the adherend portion, and the removal of the particulate matter from the adherent portion, followed by a decrease in the resistance value of the pair of counter electrodes A dead zone time calculating means for calculating a dead zone time that is a dead zone time until the sensor detection signal changes, and an exhaust from the internal combustion engine within the dead zone period based on the estimated emission amount calculated by the estimated amount calculating means. A dead zone emission calculating means for calculating a total amount of the particulate matter to be calculated, wherein the abnormality diagnosis means is a dead zone time calculated by the dead zone time calculating means and the particles calculated by the dead zone emission amount calculating means. The abnormality diagnosis is carried out based on the total amount of the substance.

粒子状物質検出センサでは、被付着部に付着した粒子状物質に応じて一対の対向電極間の抵抗値が変わり、それに伴いセンサ検出信号が変動する。このとき、対向電極間が粒子状物質を介して繋がった状態になるまではセンサ検出信号は変動せず、付着量0に相当する値で一定に保持される(不感帯)。ところが、内燃機関の燃焼状態の異常が生じ、粒子状物質が排出過多の状態になると、センサ検出信号が、正常時に比べて早い時点で付着量0に相当する値から変動する。   In the particulate matter detection sensor, the resistance value between the pair of counter electrodes changes according to the particulate matter attached to the adherend, and the sensor detection signal fluctuates accordingly. At this time, the sensor detection signal does not fluctuate until the counter electrodes are connected via the particulate matter, and is held constant at a value corresponding to the amount of adhesion 0 (dead zone). However, when an abnormality in the combustion state of the internal combustion engine occurs and the particulate matter becomes excessively discharged, the sensor detection signal fluctuates from a value corresponding to the adhesion amount 0 at an earlier time point than normal.

その点に着目し、本発明では、被付着部の粒子状物質を除去してからセンサ検出信号が変動するまでの実際の不感帯時間と、不感帯の期間内で内燃機関から排出される粒子状物質の総量との比較により内燃機関の異常の有無を検出する。具体的には、内燃機関から排出される粒子状物質の総量に基づいてしきい値を算出し、実際の不感帯時間としきい値とを比較することにより異常診断を実施する。これにより、内燃機関の燃焼状態に異常が生じ、粒子状物質の排出過多が生じている場合にも、その排出過多の状態を把握できる。特に、内燃機関の高負荷時や負荷上昇時などのように内燃機関から排出される粒子状物質の量が上昇変化する場合に異常検出を精度良く実施できる。   Focusing on this point, in the present invention, the actual dead zone time from the removal of the particulate matter at the adherend to the fluctuation of the sensor detection signal, and the particulate matter discharged from the internal combustion engine within the dead zone period The presence or absence of abnormality of the internal combustion engine is detected by comparison with the total amount of the engine. Specifically, the abnormality is diagnosed by calculating a threshold value based on the total amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine, and comparing the actual dead zone time with the threshold value. Thereby, even when abnormality occurs in the combustion state of the internal combustion engine and excessive discharge of particulate matter occurs, the excessive discharge state can be grasped. In particular, abnormality detection can be performed with high accuracy when the amount of particulate matter discharged from the internal combustion engine rises and changes, such as when the internal combustion engine is heavily loaded or when the load increases.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。The block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. センサ素子の要部構成を分解して示す分解斜視図。The disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows the principal part structure of a sensor element. PMセンサに関する電気的構成を示す図。The figure which shows the electrical structure regarding PM sensor. 第1の実施形態における異常診断処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the abnormality diagnosis process in 1st Embodiment. 第1の実施形態の異常診断処理をより具体的に説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating more specifically the abnormality diagnosis process of 1st Embodiment. PMセンサの不感帯を説明するための図。The figure for demonstrating the dead zone of PM sensor. 第2の実施形態における異常診断処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the abnormality diagnosis process in 2nd Embodiment. 異常判定値設定用マップの一例を示す図。The figure which shows an example of the map for abnormality determination value setting. 第2の実施形態の異常診断処理をより具体的に説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating more specifically the abnormality diagnosis process of 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車載エンジンを備える車両エンジンシステムにおいて、同エンジンから排出される排気中のPM量(導電性粒子状物質の量)を監視するものである。特に、エンジン排気管にPMセンサを設け、そのPMセンサでのPM付着量に基づいてPM量を監視するものとしている。図1は、本システムの概略構成を示す構成図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment monitors the amount of PM (the amount of conductive particulate matter) in the exhaust discharged from the engine in a vehicle engine system including an on-vehicle engine. In particular, a PM sensor is provided in the engine exhaust pipe, and the amount of PM is monitored based on the amount of PM attached by the PM sensor. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the present system.

図1において、エンジン11は直噴式ガソリンエンジンであり、同エンジン11の運転に関わるアクチュエータとして燃料噴射弁12や点火装置13等が設けられている。エンジン11の排気管14には排気浄化装置としての三元触媒15が設けられており、その三元触媒15の上流側にはA/Fセンサ16が設けられ、下流側には粒子状物質検出センサとしてのPMセンサ17が設けられている。その他、本システムでは、エンジン回転速度を検出するための回転センサ18や、吸気管圧力を検出するための圧力センサ19等が設けられている。   In FIG. 1, an engine 11 is a direct injection gasoline engine, and a fuel injection valve 12, an ignition device 13, and the like are provided as actuators related to the operation of the engine 11. The exhaust pipe 14 of the engine 11 is provided with a three-way catalyst 15 as an exhaust purification device, an A / F sensor 16 is provided on the upstream side of the three-way catalyst 15, and particulate matter detection is provided on the downstream side. A PM sensor 17 as a sensor is provided. In addition, in this system, a rotation sensor 18 for detecting the engine rotation speed, a pressure sensor 19 for detecting the intake pipe pressure, and the like are provided.

ECU20は、周知のCPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータ(マイコン)を主体として構成されており、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン11の各種制御を実施する。すなわち、ECU20は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁12や点火装置13の駆動を制御する。   The ECU 20 is mainly composed of a microcomputer comprising a known CPU, ROM, RAM, etc., and executes various control programs stored in the ROM, so that the engine can be operated according to the engine operating state at each time. 11 various controls are executed. That is, the ECU 20 inputs signals from the various sensors and the like, calculates the fuel injection amount and ignition timing based on the various signals, and controls the driving of the fuel injection valve 12 and the ignition device 13.

また、ECU20は、PMセンサ17の検出信号に基づいてエンジン11の実際のPM排出量(実PM排出量)を算出し、その実PM排出量に基づいてエンジン11の燃焼状態を診断する。具体的には、実PM排出量が所定の異常判定値を超えていれば、PM排出過多の状態であり、エンジン異常であると判定する。   Further, the ECU 20 calculates the actual PM emission amount (actual PM emission amount) of the engine 11 based on the detection signal of the PM sensor 17, and diagnoses the combustion state of the engine 11 based on the actual PM emission amount. Specifically, if the actual PM emission amount exceeds a predetermined abnormality determination value, it is determined that the PM is excessively discharged and the engine is abnormal.

その他、ECU20は、PMセンサ17の検出結果から算出される実PM排出量に基づいて、エンジン11の制御態様を可変に制御する構成であってもよい。例えば、実PM排出量に基づいて燃料噴射量を制御したり、燃料噴射時期を制御したり、点火時期を制御したりすることが可能である。   In addition, the ECU 20 may be configured to variably control the control mode of the engine 11 based on the actual PM emission amount calculated from the detection result of the PM sensor 17. For example, the fuel injection amount can be controlled based on the actual PM emission amount, the fuel injection timing can be controlled, and the ignition timing can be controlled.

次に、PMセンサ17の構成、及びそのPMセンサ17に関する電気的構成を図2及び図3を用いて説明する。図2は、PMセンサ17を構成するセンサ素子31の要部構成を分解して示す分解斜視図であり、図3は、PMセンサ17に関する電気的構成図である。   Next, the configuration of the PM sensor 17 and the electrical configuration related to the PM sensor 17 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an exploded perspective view showing an essential configuration of the sensor element 31 constituting the PM sensor 17, and FIG. 3 is an electrical configuration diagram regarding the PM sensor 17.

図2に示すように、センサ素子31は、長尺板状をなす2枚の絶縁基板32,33を有しており、一方の絶縁基板32にはPM量を検出するためのPM検出部34が設けられ、他方の絶縁基板33にはセンサ素子31を加熱するためのヒータ部35が設けられている。センサ素子31は、絶縁基板32,33が二層に積層されることで構成されている。絶縁基板32が被付着部に相当する。   As shown in FIG. 2, the sensor element 31 has two insulating substrates 32 and 33 each having a long plate shape, and one insulating substrate 32 has a PM detector 34 for detecting the amount of PM. The other insulating substrate 33 is provided with a heater portion 35 for heating the sensor element 31. The sensor element 31 is configured by laminating insulating substrates 32 and 33 in two layers. The insulating substrate 32 corresponds to the adherend.

絶縁基板32には、他方の絶縁基板33とは反対側の基板表面に、互いに離間して設けられる一対の検出電極36a,36bが設けられており、この一対の検出電極36a,36bによりPM検出部34が構成されている。検出電極36a,36bは、各々複数の櫛歯を有する櫛歯形状をなしており、各検出電極36a,36bの櫛歯同士が互い違いとなるようして所定間隔をあけて対向配置されている。また、ヒータ部35は例えば電熱線からなる発熱体により構成されている。   The insulating substrate 32 is provided with a pair of detection electrodes 36a and 36b which are provided apart from each other on the surface of the substrate opposite to the other insulating substrate 33. PM detection is performed by the pair of detection electrodes 36a and 36b. Part 34 is configured. The detection electrodes 36a and 36b each have a comb shape having a plurality of comb teeth. The detection electrodes 36a and 36b are opposed to each other with a predetermined interval so that the comb teeth of the detection electrodes 36a and 36b are staggered. Moreover, the heater part 35 is comprised by the heat generating body which consists of heating wires, for example.

ただし、一対の検出電極36a,36bの形状は上記に限定されず、曲線状をなす形状で設けられているものや、各1本の線からなる一対の電極部が所定距離を隔てて平行に対向配置されているものであってもよい。   However, the shape of the pair of detection electrodes 36a and 36b is not limited to the above, and a pair of detection electrodes 36a and 36b are provided in a curved shape, or a pair of electrode portions each composed of one line are parallel to each other with a predetermined distance therebetween. It may be arranged oppositely.

なお、図示は省略するが、PMセンサ17は、センサ素子31を保持するための保持部を有しており、センサ素子31はその一端側が保持部により保持された状態で排気管に固定されるようになっている。この場合、少なくともPM検出部34及びヒータ部35を含む部位が排気管内に位置するように配されるとともに、センサ素子31において絶縁基板32(PM被付着部)が排気上流側を向くようにして、PMセンサ17が排気管に取り付けられる構成となっている。これにより、PMを含む排気が排気管内を流れる際、そのPMが絶縁基板32において検出電極36a,36b及びその周辺に付着し堆積する。また、PMセンサ17は、センサ素子31の突出部分を覆う保護カバーを有している。   Although not shown, the PM sensor 17 has a holding portion for holding the sensor element 31, and the sensor element 31 is fixed to the exhaust pipe in a state where one end side thereof is held by the holding portion. It is like that. In this case, at least a part including the PM detection unit 34 and the heater unit 35 is disposed in the exhaust pipe, and the insulating substrate 32 (PM attached portion) in the sensor element 31 faces the exhaust upstream side. The PM sensor 17 is configured to be attached to the exhaust pipe. Thus, when exhaust gas containing PM flows through the exhaust pipe, the PM adheres to and accumulates on the detection electrodes 36a and 36b and the periphery thereof on the insulating substrate 32. The PM sensor 17 has a protective cover that covers the protruding portion of the sensor element 31.

上記構成のPMセンサ17は、排気中のPMがセンサ素子31の絶縁基板32に付着し堆積すると、それによりPM検出部34の抵抗値(すなわち一対の検出電極36a,36b間の抵抗値)が変化すること、及びその抵抗値の変化がPM堆積量に対応していることから、その抵抗値の変化を利用してPM量を検出するものである。   In the PM sensor 17 configured as described above, when PM in the exhaust adheres to and accumulates on the insulating substrate 32 of the sensor element 31, the resistance value of the PM detector 34 (that is, the resistance value between the pair of detection electrodes 36a and 36b) is thereby increased. Since the change and the change in the resistance value correspond to the PM deposition amount, the change in the resistance value is used to detect the PM amount.

図3に示すように、PMセンサ17に関する電気的構成として、PMセンサ17のPM検出部34の一端側にはセンサ電源41が接続され、他端側にはシャント抵抗42が接続されている。センサ電源41は、例えば定電圧回路により構成されており、定電圧Vccが5Vとなっている。この場合、PM検出部34とシャント抵抗42とにより分圧回路40が形成されており、それらの中間点電圧がPM検出電圧Vpm(センサ検出値)としてECU20に入力されるようになっている。つまり、PM検出部34ではPM堆積量に応じて抵抗値Rpmが変化し、その抵抗値Rpmとシャント抵抗42の抵抗値RsとによりPM検出電圧Vpmが変化する。そして、そのPM検出電圧VpmがA/D変換器43を介してマイコン44に入力される。   As shown in FIG. 3, as an electrical configuration regarding the PM sensor 17, a sensor power supply 41 is connected to one end side of the PM detection unit 34 of the PM sensor 17, and a shunt resistor 42 is connected to the other end side. The sensor power supply 41 is constituted by a constant voltage circuit, for example, and the constant voltage Vcc is 5V. In this case, a voltage dividing circuit 40 is formed by the PM detection unit 34 and the shunt resistor 42, and an intermediate voltage between them is input to the ECU 20 as a PM detection voltage Vpm (sensor detection value). That is, in the PM detection unit 34, the resistance value Rpm changes according to the PM deposition amount, and the PM detection voltage Vpm changes depending on the resistance value Rpm and the resistance value Rs of the shunt resistor 42. The PM detection voltage Vpm is input to the microcomputer 44 via the A / D converter 43.

ここで、Vcc=5V、Rs=100kΩとすると、PM検出電圧Vpmは次の(1)式で求められる。
Vpm=5V×100kΩ/(100kΩ+Rpm) …(1)
このとき、PM堆積量が0(又は略0)であれば、PM検出部34の抵抗値Rpmは無限大になることから、Vpm=0Vとなる。また、PM検出部34でのPM堆積によりPM検出部34の抵抗値Rpmが例えば1kΩまで低下すると、Vpm=4.95Vとなる。こうしてPM検出部34でのPM堆積量に応じてPM検出電圧Vpmが変化する。マイコン44は、PM検出電圧Vpmに応じてPM堆積量を算出する。
Here, when Vcc = 5 V and Rs = 100 kΩ, the PM detection voltage Vpm is obtained by the following equation (1).
Vpm = 5V × 100 kΩ / (100 kΩ + Rpm) (1)
At this time, if the PM deposition amount is 0 (or substantially 0), the resistance value Rpm of the PM detection unit 34 becomes infinite, so Vpm = 0V. Further, when the resistance value Rpm of the PM detection unit 34 is reduced to, for example, 1 kΩ due to PM deposition in the PM detection unit 34, Vpm = 4.95V. Thus, the PM detection voltage Vpm changes according to the amount of PM accumulated in the PM detection unit 34. The microcomputer 44 calculates the PM accumulation amount according to the PM detection voltage Vpm.

分圧回路40により信号出力回路が構成されており、この分圧回路40によって0〜5Vを出力範囲としてPM検出電圧Vpmが変化可能となっている。この場合、PM検出電圧Vpmの出力上限値は5Vであり、より厳密には5Vよりも若干低い電圧値となっている。   The voltage dividing circuit 40 constitutes a signal output circuit, and the voltage dividing circuit 40 can change the PM detection voltage Vpm with an output range of 0 to 5V. In this case, the output upper limit value of the PM detection voltage Vpm is 5V, more strictly, a voltage value slightly lower than 5V.

また、PMセンサ17のヒータ部35には、ヒータ電源45が接続されている。ヒータ電源45は例えば車載バッテリであり、車載バッテリからの給電によりヒータ部35が加熱される。この場合、ヒータ部35のローサイドにはスイッチング素子としてのトランジスタ46が接続されており、マイコン44によりトランジスタ46がオン/オフされることでヒータ部35の加熱制御が行われる。   A heater power supply 45 is connected to the heater unit 35 of the PM sensor 17. The heater power supply 45 is, for example, an in-vehicle battery, and the heater unit 35 is heated by power supply from the in-vehicle battery. In this case, a transistor 46 as a switching element is connected to the low side of the heater unit 35, and heating control of the heater unit 35 is performed by the transistor 44 being turned on / off by the microcomputer 44.

絶縁基板32上にPMが堆積した状態でヒータ部35の通電を開始すると、堆積PMの温度が上昇し、それに伴い堆積PMが強制燃焼される。こうした強制燃焼により、絶縁基板32に堆積したPMが燃焼除去される。マイコン44は、例えば、エンジン始動時や運転終了時に、又はPM堆積量が所定量になったと判定された時や、前回のPM強制燃焼からのエンジン運転時間や車両走行距離が所定値になったと判定された時に、PMの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部35による加熱制御を実施する。   When energization of the heater unit 35 is started in a state where PM is deposited on the insulating substrate 32, the temperature of the deposited PM rises, and the deposited PM is forcibly burned accordingly. Due to such forced combustion, PM deposited on the insulating substrate 32 is removed by combustion. The microcomputer 44, for example, when the engine is started or when the operation is completed, or when it is determined that the PM accumulation amount has reached a predetermined amount, or when the engine operation time or vehicle travel distance from the previous PM forced combustion has reached a predetermined value. When the determination is made, heating control by the heater unit 35 is performed assuming that a forced combustion request for PM has occurred.

その他、ECU20には、各種の学習値や異常診断値(ダイアグデータ)等を記憶するためのバックアップ用メモリとしてのEEPROM47が設けられている。   In addition, the ECU 20 is provided with an EEPROM 47 as a backup memory for storing various learning values, abnormality diagnosis values (diagnostic data), and the like.

さて、本実施形態では、エンジン11の運転状態に基づいて、エンジン11から排出されるPM量を推定PM排出量として算出し、その算出した推定PM排出量を、PMセンサ17の検出信号に基づき算出されるエンジン11の実際のPM排出量(実PM排出量)と比較することにより、エンジン11の燃焼状態の異常診断を実施することとしている。以下、その異常診断処理について詳しく説明する。   In the present embodiment, the PM amount discharged from the engine 11 is calculated as the estimated PM discharge amount based on the operation state of the engine 11, and the calculated estimated PM discharge amount is calculated based on the detection signal of the PM sensor 17. By comparing with the calculated actual PM emission amount (actual PM emission amount) of the engine 11, the abnormality diagnosis of the combustion state of the engine 11 is performed. Hereinafter, the abnormality diagnosis process will be described in detail.

図4は、エンジン11の異常診断処理を示すフローチャートである。本処理は、マイコン44により所定時間ごとに繰り返し実行される。   FIG. 4 is a flowchart showing an abnormality diagnosis process of the engine 11. This process is repeatedly executed by the microcomputer 44 every predetermined time.

図4において、ステップS11では、エンジン11の運転に係るアクチュエータの駆動状態が正常であるか否かを判定する。エンジン運転に係るアクチュエータとしては、例えば、燃料噴射弁12や点火装置13、スロットルバルブ(図示略)等が挙げられる。これらのアクチュエータが正常に駆動することの判定は、図示しない別のルーチンにより実行される各種アクチュエータの異常診断の結果を入力することで行う。   In FIG. 4, in step S <b> 11, it is determined whether or not the driving state of the actuator related to the operation of the engine 11 is normal. Examples of the actuator related to engine operation include a fuel injection valve 12, an ignition device 13, a throttle valve (not shown), and the like. The determination that these actuators are driven normally is performed by inputting the results of abnormality diagnosis of various actuators executed by another routine (not shown).

エンジン11の運転に係るアクチュエータが正常に駆動する場合にはステップS12へ進み、PMセンサ17において有効なPM検出電圧Vpmを取得可能な状態であるか否かを判定する。ここでは、エンジン11の暖機が完了した後であればYESと判定される。   When the actuator related to the operation of the engine 11 is normally driven, the process proceeds to step S12, and it is determined whether or not the PM sensor 17 can acquire a valid PM detection voltage Vpm. Here, if the engine 11 has been warmed up, the determination is YES.

すなわち、本実施形態では、エンジン始動時には、強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部35による絶縁基板32の加熱を行い、その強制燃焼により、絶縁基板32に堆積したPMを除去する。その後、有効なPM検出電圧Vpmを取得可能であるとして、PM検出電圧Vpmに基づくエンジン11の制御を開始する。ところが、冷間始動の場合では、排気通路において水が生じやすく、その水がセンサ素子31に付着した状態でヒータ加熱を行うと、センサ素子31の破損を招くおそれがある。そこで、エンジン始動時では、所定の始動期間が経過した後(エンジン11の暖機後)にPM強制燃焼を実施することとしており、その始動期間において、PM検出電圧Vpmを用いた制御を禁止することとしている。   That is, in this embodiment, at the time of starting the engine, it is assumed that a forced combustion request is generated, and the insulating substrate 32 is heated by the heater unit 35, and the PM deposited on the insulating substrate 32 is removed by the forced combustion. Thereafter, assuming that an effective PM detection voltage Vpm can be acquired, control of the engine 11 based on the PM detection voltage Vpm is started. However, in the case of cold start, water is likely to be generated in the exhaust passage, and if the heater is heated while the water is attached to the sensor element 31, the sensor element 31 may be damaged. Therefore, at the time of engine start, PM forced combustion is performed after a predetermined start period has elapsed (after the engine 11 has been warmed up), and control using the PM detection voltage Vpm is prohibited during the start period. I am going to do that.

有効なPM検出電圧Vpmを取得可能であればステップS13へ進み、エンジン11の運転状態に基づいて排気中のPM量を算出し、その算出したPM量を推定PM排出量Wrとして記憶する。ここで算出される推定PM排出量Wrは、現在のエンジン運転状態においてエンジン11から排出されるPM量の瞬時値である。ステップS13では、エンジン回転速度や吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、空燃比、エンジン冷却水温、点火時期、バルブタイミング、燃圧等といったエンジン運転状態に関するパラメータと、エンジン11から排出されるPM量との関係を適合マップとして予め定めて記憶してあり、その適合マップを用いて、今現在のエンジン運転状態での推定PM排出量を算出する。なお、エンジン11の排気を吸気系に還流するためのEGR装置を備えるエンジンであれば、上記のパラメータに更にEGR率を加えても良い。   If a valid PM detection voltage Vpm can be acquired, the process proceeds to step S13, where the PM amount in the exhaust is calculated based on the operating state of the engine 11, and the calculated PM amount is stored as the estimated PM discharge amount Wr. The estimated PM emission amount Wr calculated here is an instantaneous value of the PM amount discharged from the engine 11 in the current engine operating state. In step S13, parameters relating to the engine operating state such as engine speed, intake air amount, fuel injection amount, fuel injection timing, air-fuel ratio, engine cooling water temperature, ignition timing, valve timing, fuel pressure, etc., and PM discharged from the engine 11 The relationship with the amount is previously determined and stored as a matching map, and the estimated PM emission amount in the current engine operating state is calculated using the matching map. If the engine has an EGR device for returning the exhaust of the engine 11 to the intake system, the EGR rate may be further added to the above parameters.

続くステップS14では、推定PM排出量Wrがゼロか又はゼロ近傍の値であるか否かを判定する。このステップS14は、今現在のエンジン11の運転状態が、エンジン11からのPM排出量=0とみなすことができる状態であることを判定するための処理でもある。このようなエンジン運転状態としては、アイドル運転時、低負荷走行時、燃料カット時などが挙げられる。ステップS14がNOの場合、ステップS15以降の異常診断処理を実行せずに本処理を終了する。   In the subsequent step S14, it is determined whether or not the estimated PM discharge amount Wr is zero or a value near zero. This step S14 is also a process for determining that the current operating state of the engine 11 can be regarded as a PM emission amount = 0 from the engine 11. Such engine operating states include idle operation, low load traveling, fuel cut, and the like. When step S14 is NO, the abnormality diagnosis process after step S15 is not executed and this process is terminated.

なお、ステップS13では、瞬時値としての推定PM排出量Wrが0又は略0か否かを判定したが、これに代えて、推定PM排出量Wrの積算値の変化の速さ(変化の傾き)が0又は略0か否かを判定してもよい。   In step S13, it is determined whether or not the estimated PM discharge amount Wr as an instantaneous value is 0 or substantially 0. Instead, the rate of change of the integrated value of the estimated PM discharge amount Wr (the slope of the change). ) May be 0 or substantially 0.

ステップS14がYESの場合にはステップS15へ進み、PM排出量診断カウンタCpmを1インクリメントする。PM排出量診断カウンタは、推定PM排出量Wrが0又は略0となった時を起点としてそのWr≒0となった時点からの経過時間を計測するためのカウンタである。また、ステップS15では、Wr≒0となった時点でのPM検出電圧Vpmを取得し、これを記憶する。   If step S14 is YES, the process proceeds to step S15, and the PM emission amount diagnostic counter Cpm is incremented by one. The PM discharge amount diagnosis counter is a counter for measuring an elapsed time from the time when the estimated PM discharge amount Wr becomes 0 or substantially 0, and when Wr≈0. In step S15, the PM detection voltage Vpm at the time when Wr≈0 is obtained and stored.

続くステップS16では、PM排出量診断カウンタCpmのカウンタ値が所定の判定値K1以上であるか否かを判定する。カウンタ値≧K1の場合にはステップS17に進み、PM検出電圧Vpmを取得し、Wr≒0となった時点からのPM検出電圧Vpmの変化量ΔVpmを算出する。ここでは、今現在のPM検出電圧Vpmと、Wr≒0となった時点でのPM検出電圧との差を変化量ΔVpmとして算出する。   In a succeeding step S16, it is determined whether or not the counter value of the PM discharge amount diagnosis counter Cpm is equal to or larger than a predetermined determination value K1. When the counter value ≧ K1, the process proceeds to step S17, where the PM detection voltage Vpm is acquired, and the change amount ΔVpm of the PM detection voltage Vpm from the time when Wr≈0 is calculated. Here, the difference between the current PM detection voltage Vpm and the PM detection voltage when Wr≈0 is calculated as the change amount ΔVpm.

ステップS18では、変化量ΔVpmが異常判定値KE1以上であるか否かを判定する。ΔVpm≧KE1である場合、ステップS20に進んでエンジン11の燃焼状態に異常が生じていると判定する。このとき、エンジン11の燃焼異常を表す異常診断データ(ダイアグデータ)をEEPROM47に記憶する。   In step S18, it is determined whether or not the change amount ΔVpm is equal to or greater than the abnormality determination value KE1. If ΔVpm ≧ KE1, the routine proceeds to step S20, where it is determined that an abnormality has occurred in the combustion state of the engine 11. At this time, abnormality diagnosis data (diag data) indicating combustion abnormality of the engine 11 is stored in the EEPROM 47.

なお、ステップS18では、変化量ΔVpmと異常判定値KE1との比較に代えて、Wr≒0の期間においてPM検出電圧Vpmの変化の速さ(変化の傾き)を算出し、その算出した変化の早さと異常判定値とを比較することにより異常診断を行ってもよい。変化の速さは、今現在のPM検出電圧VpmとWr≒0の開始時点でのPM検出電圧Vpmとの差を、PM排出量診断カウンタCpmの値で割ることにより、PM検出電圧Vpmの変化時における平均速度として算出する。また、PM排出量診断カウンタCpm及び変化量ΔVpmについては、例えば、ステップS11,S12及びS14の少なくともいずれかの処理でNOと判定されたときにリセットしてもよいし、あるいは、本ルーチンによる異常診断処理が終了した後にリセットしてもよい。   In step S18, instead of comparing the change amount ΔVpm with the abnormality determination value KE1, the speed of change (slope of change) of the PM detection voltage Vpm is calculated in the period of Wr≈0, and the change of the calculated change is calculated. An abnormality diagnosis may be performed by comparing the speed and the abnormality determination value. The speed of change is determined by dividing the difference between the current PM detection voltage Vpm and the PM detection voltage Vpm at the start of Wr≈0 by the value of the PM discharge amount diagnostic counter Cpm, thereby changing the PM detection voltage Vpm. Calculated as the average speed at the time. Further, the PM discharge amount diagnostic counter Cpm and the change amount ΔVpm may be reset, for example, when NO is determined in at least one of steps S11, S12, and S14, or an abnormality caused by this routine. You may reset after a diagnostic process is complete | finished.

図5は、PM検出電圧Vpmによるエンジン11の異常判定処理をより具体的に説明するためのタイムチャートである。図5では、エンジン始動時を想定している。   FIG. 5 is a time chart for more specifically explaining the abnormality determination process of the engine 11 by the PM detection voltage Vpm. In FIG. 5, it is assumed that the engine is started.

図5において、タイミングt11では、エンジン始動要求が生じエンジン11の燃焼が開始されることにより、エンジン回転速度が上昇し、推定PM排出量Wrが増加する側に変動する。タイミングt12では、PM強制燃焼フラグがセットされる。これにより、ヒータ通電がオンされ、堆積PMの強制燃焼が開始される。   In FIG. 5, at timing t <b> 11, an engine start request is generated and combustion of the engine 11 is started, whereby the engine rotation speed increases and the estimated PM emission amount Wr fluctuates. At timing t12, the PM forced combustion flag is set. Thereby, the heater energization is turned on, and the forced combustion of the deposited PM is started.

なお、ヒータ部35の通電開始に伴いPM検出電圧Vpmが上昇するのは、PMセンサ17(絶縁基板32)に堆積している堆積PMの温度が上昇することにより電極間抵抗が小さくなったことに起因するものである。つまり、PMは、温度上昇により抵抗値が下がる温度特性を有しており、抵抗値が下がることでPM検出電圧Vpmが上昇し、Vpmが出力上限値に張り付いた状態になる。その後、強制燃焼により堆積PMが除去されると、抵抗値が上がることでPM検出電圧Vpmが減少し、Vpmが略0の状態になる。   Note that the PM detection voltage Vpm increases with the start of energization of the heater unit 35 because the temperature of the deposited PM deposited on the PM sensor 17 (insulating substrate 32) increases and the interelectrode resistance decreases. This is due to That is, the PM has a temperature characteristic in which the resistance value decreases as the temperature rises. When the resistance value decreases, the PM detection voltage Vpm increases, and Vpm sticks to the output upper limit value. Thereafter, when the deposited PM is removed by forced combustion, the PM detection voltage Vpm decreases due to an increase in the resistance value, and Vpm becomes substantially zero.

PM検出電圧Vpmが減少する側に変動すると、強制燃焼処理が終了したとしてヒータ通電がオフされ、PM強制燃焼フラグがリセットされる。また、PM計測許可フラグがセットされる。なお、PM検出電圧Vpmが略0になった後にヒータ通電がオフされてもよい。   When the PM detection voltage Vpm is changed to a decreasing side, the heater energization is turned off and the PM forced combustion flag is reset because the forced combustion process is completed. In addition, a PM measurement permission flag is set. The heater energization may be turned off after the PM detection voltage Vpm becomes substantially zero.

PM計測許可フラグがセットされ、有効なPM検出電圧Vpmを取得可能となった後、エンジン11がアイドル運転状態になった場合(推定PM排出量Wr≒0又はその積算値の変化速度≒0の場合)を考える。この場合、タイミングt13で、PM排出量診断カウンタのカウントアップが開始される。また、そのカウンタ値が判定値K1以上になると、異常診断が開始される。このとき、変化量ΔVpmが異常判定値KE1以上の場合にエンジン11の燃焼状態が異常であると判定される。   After the PM measurement permission flag is set and the effective PM detection voltage Vpm can be acquired, the engine 11 is in an idle operation state (estimated PM emission amount Wr≈0 or the rate of change of its integrated value≈0. If). In this case, the count up of the PM discharge amount diagnosis counter is started at timing t13. When the counter value becomes equal to or greater than the determination value K1, abnormality diagnosis is started. At this time, when the change amount ΔVpm is equal to or greater than the abnormality determination value KE1, it is determined that the combustion state of the engine 11 is abnormal.

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

エンジン11の運転状態に基づいて、エンジン11から排出されるPM量を推定PM排出量Wrとして算出し、その算出した推定PM排出量WrとPM検出電圧Vpmとに基づいてエンジン11の燃焼状態の異常診断を実施する構成としたため、エンジン11の燃焼状態に異常が生じ、PM排出過多となっている場合にも、その排出過多の状態をPMセンサのセンサ検出信号によって把握できる。したがって、エンジン11の燃焼状態の異常の有無を検出することができる。   Based on the operating state of the engine 11, the amount of PM discharged from the engine 11 is calculated as the estimated PM discharge amount Wr, and the combustion state of the engine 11 is calculated based on the calculated estimated PM discharge amount Wr and the PM detection voltage Vpm. Since the abnormality diagnosis is performed, even when an abnormality occurs in the combustion state of the engine 11 and the PM is excessively exhausted, the excessive exhaust state can be grasped by the sensor detection signal of the PM sensor. Therefore, it is possible to detect whether or not the combustion state of the engine 11 is abnormal.

推定PM排出量Wrがゼロか又は略ゼロとなる期間においてPM検出電圧Vpmの変化に基づいて異常診断を実施する構成としたため、本来であればエンジン11からPMが排出されない状態においてPM検出電圧Vpmの変化を検出することにより、エンジン11の燃焼状態の異常を精度良く検出することができる。   Since the abnormality diagnosis is performed based on the change in the PM detection voltage Vpm during the period in which the estimated PM discharge amount Wr is zero or substantially zero, the PM detection voltage Vpm is originally not discharged from the engine 11. By detecting this change, an abnormality in the combustion state of the engine 11 can be accurately detected.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について、上記の第1の実施形態との相違点を中心に説明する。上記第1の実施形態では、エンジン運転状態に基づき算出される推定PM排出量Wrがゼロ又は略ゼロとなる期間においてエンジン11の異常診断を実施したが、本実施形態では、推定PM排出量Wrが増加する側に変動する期間においてエンジン11の異常診断を実施する。
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In the first embodiment, the abnormality diagnosis of the engine 11 is performed in a period in which the estimated PM emission amount Wr calculated based on the engine operating state is zero or substantially zero. However, in the present embodiment, the estimated PM emission amount Wr is An abnormality diagnosis of the engine 11 is performed during a period in which the engine 11 fluctuates.

PMセンサ17では、排気中のPMが絶縁基板32に付着し、その付着したPMを介して一対の検出電極36a,36b間が繋がることにより検出電極36a,36b間の抵抗値(PM検出部34の抵抗値)が変化する。そのため、PMセンサ17では、PMの付着により一対の検出電極36a,36b間が繋がるまでの期間では、PM堆積量≠0であってもPM検出電圧Vpmは上昇せず、Vpm=0となる状態が継続する不感帯となる。   In the PM sensor 17, PM in the exhaust gas adheres to the insulating substrate 32, and the resistance value between the detection electrodes 36 a and 36 b (PM detection unit 34) is established by connecting the pair of detection electrodes 36 a and 36 b via the adhered PM. Resistance value) changes. Therefore, in the PM sensor 17, in the period until the pair of detection electrodes 36a and 36b are connected by the adhesion of PM, the PM detection voltage Vpm does not increase even if the PM deposition amount ≠ 0, and Vpm = 0. It becomes a dead zone that continues.

図6は、PMセンサ17の不感帯を説明するための図である。排気中にPMが含まれていれば、時間の経過に伴いPM検出電圧Vpmが大きくなる。このとき、時間とVpmとの関係は、本来は破線で示すように、時間=0でVpm=0となり、その後は時間の経過に伴いVpmが大きくなる。ところが、PMセンサ17により堆積PM量を検出しようとすると、実線で示すように、時間0〜t1までの期間においてPM検出電圧Vpmは0となり、t1でVpmが増加側へ変化し始める。この時間0〜t1までの期間が不感帯である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the dead zone of the PM sensor 17. If the exhaust gas contains PM, the PM detection voltage Vpm increases with time. At this time, the relationship between time and Vpm is essentially Vpm = 0 when time = 0 as shown by a broken line, and thereafter Vpm increases with the passage of time. However, when the amount of accumulated PM is detected by the PM sensor 17, as shown by the solid line, the PM detection voltage Vpm becomes 0 during the period from time 0 to t1, and Vpm starts to increase toward t1 at t1. This period from time 0 to t1 is a dead zone.

ところで、エンジン11の燃焼状態の異常に伴いPM排出過多となっている状態では、今現在のエンジン運転状態に基づき算出されるエンジン11のPM排出量(推定PM排出量Wr)と、PM検出電圧Vpmに基づいて算出される実PM排出量Wpmとにずれが生じ、実際のPM排出量(実PM排出量Wpm)は、推定PM排出量Wrの積算値として算出される値よりも大きくなる。この場合、PM燃焼除去後において、推定PM排出量Wrと実PM排出量Wpmとのずれが不感帯時間の相違として現れ、今現在のエンジン運転状態によればPM排出量はPMセンサ17の不感帯に相当する程度であると判定される場合であっても、実際には不感帯に相当する量よりも多いPMがエンジン11から排出されていることがある。   By the way, in the state where the PM emission is excessive due to the abnormality of the combustion state of the engine 11, the PM emission amount (estimated PM emission amount Wr) of the engine 11 calculated based on the current engine operating state and the PM detection voltage. There is a deviation from the actual PM discharge amount Wpm calculated based on Vpm, and the actual PM discharge amount (actual PM discharge amount Wpm) is larger than the value calculated as the integrated value of the estimated PM discharge amount Wr. In this case, after the PM combustion removal, a deviation between the estimated PM emission amount Wr and the actual PM emission amount Wpm appears as a difference in dead zone time, and according to the current engine operating state, the PM emission amount becomes a dead zone of the PM sensor 17. Even if it is determined to be a corresponding degree, in reality, more PM than the amount corresponding to the dead zone may be discharged from the engine 11.

この点に着目し、本実施形態では、絶縁基板32上のPMを燃焼除去してから、PM検出電圧Vpmが上昇に転じるまでの不感帯時間と、その不感帯の期間内でエンジン11から排出される推定PM排出量Wrの総量とを比較し、その比較結果に基づいてエンジン11の燃焼状態の異常を診断する。   Focusing on this point, in the present embodiment, the dead zone time from when PM on the insulating substrate 32 is burned and removed until the PM detection voltage Vpm starts to rise, and the dead zone is discharged from the engine 11 within the dead zone period. The total amount of the estimated PM emission amount Wr is compared, and an abnormality in the combustion state of the engine 11 is diagnosed based on the comparison result.

図7は、エンジン11の異常診断処理を示すフローチャートである。本処理は、マイコン44により所定時間ごとに繰り返し実行される。なお、上記図4と同様の処理については、図4と同じステップ番号を付してその説明を省略する。   FIG. 7 is a flowchart showing an abnormality diagnosis process of the engine 11. This process is repeatedly executed by the microcomputer 44 every predetermined time. In addition, about the process similar to the said FIG. 4, the same step number as FIG. 4 is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図7において、ステップS31及びS32では、図4のステップS11及びS12と同じ処理を実施し、ステップS32がYESの場合にはステップS33へ進む。   In FIG. 7, in steps S31 and S32, the same processing as in steps S11 and S12 of FIG. 4 is performed, and if step S32 is YES, the process proceeds to step S33.

ステップS33では、PM強制燃焼処理を終了した直後であるか否かを判定し、YESの場合にはステップS35へ進み、PM除去後カウンタCfのカウントアップを開始する。PM除去後カウンタCfは、PMの強制燃焼処理の終了時(例えばヒータオフ時)を起点としてその時点からの経過時間を計測するためのカウンタである。   In step S33, it is determined whether or not it is immediately after the PM forced combustion process is completed. If YES, the process proceeds to step S35 and starts counting up the counter Cf after PM removal. The PM removal counter Cf is a counter for measuring the elapsed time from the time when the forced combustion process of PM ends (for example, when the heater is turned off).

ステップS33がNOの場合にはステップS34へ進み、本ルーチンにおける異常診断の実施中か否かを判定し、異常診断の実施中であればステップS35へ進む。ステップS34では、PM除去後カウンタCf≠0でない場合にYESと判定される。   When step S33 is NO, it progresses to step S34, it is determined whether the abnormality diagnosis in this routine is being implemented, and if abnormality diagnosis is being performed, it progresses to step S35. In step S34, it is determined as YES if the PM removal counter Cf ≠ 0 is not satisfied.

ステップS36では、PM検出電圧Vpmが0から上昇に転じたか否かを判定する。Vpm=0の場合、PMセンサ17の不感帯の期間であるとしてそのまま本ルーチンを終了する。一方、PM検出電圧Vpmが0から0よりも大きい値に変化した場合にはステップS37に進む。なお、PM強制除去の終了からステップS36がYESとなるまでの期間がPMセンサ17における不感帯の期間であり、ステップS36がYESになった時点でのPM除去後カウンタCfが不感帯時間となる。   In step S36, it is determined whether the PM detection voltage Vpm has changed from 0 to an increase. When Vpm = 0, it is determined that it is the dead zone period of the PM sensor 17, and this routine is terminated as it is. On the other hand, when the PM detection voltage Vpm changes from 0 to a value larger than 0, the process proceeds to step S37. It should be noted that the period from the end of PM forced removal until step S36 becomes YES is the dead zone period in the PM sensor 17, and the post-PM removal counter Cf when the step S36 becomes YES becomes the dead zone time.

ステップS37では、エンジン11の運転状態に基づいて算出した推定PM排出量Wrを用いて、不感帯期間内でエンジン11から排出されたPM排出量の総量として推定PM積算値ΣWrを算出する。また、ステップS38では、予め定めた異常判定値設定用マップを用いて、推定PM積算値ΣWrに基づいて異常判定値KE2を算出する。   In step S37, using the estimated PM emission amount Wr calculated based on the operating state of the engine 11, an estimated PM integrated value ΣWr is calculated as the total amount of PM emission discharged from the engine 11 within the dead zone period. In step S38, an abnormality determination value KE2 is calculated based on the estimated PM integrated value ΣWr using a predetermined abnormality determination value setting map.

図8は、異常判定値設定用マップの一例を示す図である。図8によれば、推定PM積算値ΣWrが多いほど(エンジン11のPM排出量が多いほど)、異常判定値KE2が小さい値になっている。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the abnormality determination value setting map. According to FIG. 8, as the estimated PM integrated value ΣWr increases (the PM discharge amount of the engine 11 increases), the abnormality determination value KE2 becomes a smaller value.

ステップS39では、PM除去後カウンタCfが異常判定値KE2未満であるか否かを判定する。つまり、ステップS39は、エンジン運転状態を基に算出される不感帯時間と、PM検出電圧Vpmを基に算出される実際の不感帯時間とを比較する処理であり、後者が前者よりも短い場合にYESと判定される。Cf<KE2である場合、ステップS41に進んでエンジン11の燃焼状態に異常が生じていると判定する。このとき、エンジン11の燃焼異常を表す異常診断データ(ダイアグデータ)をEEPROM47に記憶する。   In step S39, it is determined whether the post-PM removal counter Cf is less than the abnormality determination value KE2. That is, step S39 is a process for comparing the dead zone time calculated based on the engine operating state and the actual dead zone time calculated based on the PM detection voltage Vpm. If the latter is shorter than the former, YES is determined. It is determined. When Cf <KE2, the routine proceeds to step S41, where it is determined that an abnormality has occurred in the combustion state of the engine 11. At this time, abnormality diagnosis data (diag data) indicating combustion abnormality of the engine 11 is stored in the EEPROM 47.

図9は、本実施形態のエンジン11の異常診断処理をより具体的に説明するためのタイムチャートである。なお、図中、実線はエンジン11の正常時を示し、一点鎖線はエンジン11の異常時を示している。   FIG. 9 is a time chart for more specifically explaining the abnormality diagnosis process of the engine 11 of the present embodiment. In the figure, the solid line indicates when the engine 11 is normal, and the alternate long and short dash line indicates when the engine 11 is abnormal.

図9において、タイミングt21では、PM強制燃焼処理の終了に伴いPM除去後カウンタCfのカウントアップが開始される。また、タイミングt21では、エンジン11は高負荷運転状態であり、推定PM積算値ΣWrが増加する。   In FIG. 9, at timing t <b> 21, counting up of the post-PM removal counter Cf is started with the end of the PM forced combustion process. Further, at timing t21, the engine 11 is in a high load operation state, and the estimated PM integrated value ΣWr increases.

タイミングt21以降ではエンジン高負荷運転状態が継続されており、このPM排出量の増加期間においてエンジン11の異常診断処理が実施される。   After the timing t21, the engine high load operation state is continued, and the abnormality diagnosis process of the engine 11 is performed during the increase period of the PM emission amount.

このとき、エンジン11の燃焼状態が正常であれば、実線で示すように、タイミングt23でPM検出電圧Vpmが上昇する。このとき、タイミングt21からPM検出電圧Vpmの上昇タイミング(t23)までの不感帯時間(Cfのカウンタ値)は、その上昇タイミング(t23)での推定PM積算値ΣWrに基づき算出される異常判定値KE2以上となる。これに対し、エンジン11の燃焼状態に異常が生じていると、一点鎖線で示すように、タイミングt22でPM検出電圧Vpmが上昇する。このとき、Cf<KE2であり、エンジン11の燃焼状態が異常であると判定される。   At this time, if the combustion state of the engine 11 is normal, the PM detection voltage Vpm increases at timing t23 as shown by the solid line. At this time, the dead zone time (counter value of Cf) from the timing t21 to the rise timing (t23) of the PM detection voltage Vpm is the abnormality determination value KE2 calculated based on the estimated PM integrated value ΣWr at the rise timing (t23). That's it. On the other hand, if an abnormality occurs in the combustion state of the engine 11, the PM detection voltage Vpm rises at timing t22, as shown by a one-dot chain line. At this time, it is determined that Cf <KE2 and the combustion state of the engine 11 is abnormal.

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

絶縁基板32上のPMを除去してからPM検出電圧Vpmが上昇に転じるまでの実際の不感帯時間と、その不感帯の期間内での推定PM積算値ΣWrとに基づいて、具体的には、推定PM積算値ΣWrに基づき算出される異常判定値KE2と実際の不感帯時間との比較により、エンジン11の燃焼状態の異常を診断する構成としたため、エンジン11の燃焼状態に異常が生じ、PM排出過多となっている場合にも、その排出過多の状態を把握できる。特に、エンジン11の高負荷時や負荷上昇時などのようにエンジン11から排出されるPM量が上昇変化する場合において、異常検出を精度良く実施できる。   Specifically, based on the actual dead zone time from when PM on the insulating substrate 32 is removed until the PM detection voltage Vpm starts to rise, and the estimated PM integrated value ΣWr within the dead zone period, specifically, estimation is performed. Since the abnormality determination value KE2 calculated based on the PM integrated value ΣWr is compared with the actual dead zone time, the abnormality of the combustion state of the engine 11 is diagnosed. Even in this case, it is possible to grasp the excessive discharge state. In particular, when the amount of PM discharged from the engine 11 increases and changes, such as when the engine 11 is heavily loaded or when the load increases, abnormality detection can be performed with high accuracy.

(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.

・エンジン運転状態に基づいて算出した推定PM排出量Wr(瞬時値)の所定時間での積算値と、その所定時間でのPM検出電圧Vpmの増加量(センサ17の絶縁基板32上のPM堆積量)との比較により、エンジン11の燃焼状態の異常診断を実施する。この場合、PM検出電圧Vpmに基づき算出したPM堆積量が、エンジン運転状態に基づき算出した推定PM排出量Wrの積算値よりも多い場合に、エンジン11の燃焼状態の異常有りと判定する。   An integrated value of the estimated PM discharge amount Wr (instantaneous value) calculated based on the engine operating state at a predetermined time and an increase amount of the PM detection voltage Vpm at the predetermined time (PM deposition on the insulating substrate 32 of the sensor 17) The abnormality diagnosis of the combustion state of the engine 11 is performed by comparison with the amount). In this case, when the PM accumulation amount calculated based on the PM detection voltage Vpm is larger than the integrated value of the estimated PM emission amount Wr calculated based on the engine operating state, it is determined that the combustion state of the engine 11 is abnormal.

・推定PM排出量Wrの所定時間におけるPM積算量の変化の速度と、PMセンサ17の絶縁基板32上に堆積したPM堆積量の変化の速度との比較により、エンジン11の燃焼状態の異常診断を実施する。この場合、後者の上昇変化が前者の上昇変化よりも速い場合に、エンジン11の燃焼状態の異常有りと判定する。   Abnormal diagnosis of the combustion state of the engine 11 by comparing the rate of change of the PM accumulated amount during a predetermined time of the estimated PM discharge amount Wr and the rate of change of the PM accumulated amount deposited on the insulating substrate 32 of the PM sensor 17 To implement. In this case, it is determined that there is an abnormality in the combustion state of the engine 11 when the latter rise change is faster than the former rise change.

・推定PM排出量WrとPM検出電圧Vpmとに基づいて、エンジン11の燃焼状態に係るアクチュエータの異常の有無を検出する構成としてもよい。   -It is good also as a structure which detects the presence or absence of the abnormality of the actuator which concerns on the combustion state of the engine 11 based on the estimated PM discharge amount Wr and PM detection voltage Vpm.

・上記実施形態では、信号出力回路として図3に示す分圧回路40を用いたが、これを変更してもよい。例えば、分圧回路を構成するPM検出部34とシャント抵抗42との接続を逆にし、PM検出部34をローサイド、シャント抵抗42をハイサイドに設ける構成としてもよい。本構成では、PM検出電圧Vpmは次の(2)式で求められることとなる。
Vpm=5V×Rpm/(Rs+Rpm) …(2)
なお、RpmはPM検出部34の抵抗値、Rsはシャント抵抗42の抵抗値(例えば5kΩ)である。
In the above embodiment, the voltage dividing circuit 40 shown in FIG. 3 is used as the signal output circuit, but this may be changed. For example, the PM detector 34 and the shunt resistor 42 constituting the voltage dividing circuit may be reversely connected, and the PM detector 34 may be provided on the low side and the shunt resistor 42 may be provided on the high side. In this configuration, the PM detection voltage Vpm is obtained by the following equation (2).
Vpm = 5V × Rpm / (Rs + Rpm) (2)
Rpm is the resistance value of the PM detector 34, and Rs is the resistance value of the shunt resistor 42 (for example, 5 kΩ).

・上記実施形態では、PM強制燃焼のための加熱手段として、絶縁基板32と一体にヒータ部35を設ける構成としたが、PMセンサ17の周囲ガスの温度(例えば、エンジン排気管内の温度)をPMの燃焼温度まで上昇させる構成としてもよい。この場合、例えば、エンジンの燃焼制御により排気温度を上昇させる構成や、ヒータ部35とは別の加熱手段(ヒータ等)を排気管に設ける構成とする。   In the above-described embodiment, the heater unit 35 is provided integrally with the insulating substrate 32 as a heating means for forced PM combustion. However, the temperature of the ambient gas of the PM sensor 17 (for example, the temperature in the engine exhaust pipe) is set. It is good also as a structure which raises to the combustion temperature of PM. In this case, for example, a configuration in which the exhaust temperature is raised by engine combustion control, or a configuration in which heating means (a heater or the like) different from the heater unit 35 is provided in the exhaust pipe is adopted.

・エンジン排気管にPMを捕集するためのPMフィルタを設け、その下流側又は上流側の少なくともいずれかにPMセンサを設けた構成において、PMセンサの検出値に基づいてPMフィルタの再生タイミングを制御する構成としてもよい。また、PMセンサの検出値に基づいて、PMフィルタの故障診断を実施する構成としてもよい。   In a configuration in which a PM filter for collecting PM is provided in the engine exhaust pipe, and a PM sensor is provided on at least one of the downstream side and the upstream side, the regeneration timing of the PM filter is determined based on the detection value of the PM sensor. It is good also as a structure to control. Moreover, it is good also as a structure which performs failure diagnosis of PM filter based on the detection value of PM sensor.

・上記実施形態では、直噴式ガソリンエンジンについての適用を例示したが、他の形式のエンジンにも適用できる。例えば、ディーゼルエンジン(特に、直噴式ディーゼルエンジン)に適用することとし、ディーゼルエンジンの排気管に設けられたPMセンサについて本発明を用いることも可能である。また、エンジンの排気以外のガスを対象としてPM量を検出するものであってもよい。   -In the above-mentioned embodiment, although application about a direct-injection type gasoline engine was illustrated, it is applicable also to other types of engines. For example, the present invention can be applied to a diesel engine (particularly, a direct injection type diesel engine), and the present invention can be used for a PM sensor provided in an exhaust pipe of the diesel engine. Alternatively, the PM amount may be detected for a gas other than the engine exhaust.

11…エンジン、17…PMセンサ(粒子状物質検出センサ)、20…ECU、32…絶縁基板(被付着部)、34…PM検出部、35…ヒータ部(加熱手段)、36a,36b…検出電極(対向電極)、40…分圧回路、44…マイコン(推定量算出手段、異常診断手段、除去手段、不感帯時間手段、総量算出手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 17 ... PM sensor (particulate matter detection sensor), 20 ... ECU, 32 ... Insulating substrate (attachment part), 34 ... PM detection part, 35 ... Heater part (heating means), 36a, 36b ... Detection Electrode (counter electrode), 40... Voltage dividing circuit, 44... Microcomputer (estimated amount calculation means, abnormality diagnosis means, removal means, dead zone time means, total amount calculation means).

Claims (3)

排気に含まれる導電性の粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出センサが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記粒子状物質検出センサのセンサ検出信号に基づいて排気中の前記粒子状物質の量を算出する内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関から排出される前記粒子状物質の量を推定排出量として算出する推定量算出手段と、
前記推定量算出手段により算出した推定排出量と前記センサ検出信号とに基づいて、前記内燃機関の燃焼状態の異常診断を実施する異常診断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A particulate matter detection sensor for detecting the amount of conductive particulate matter contained in the exhaust is applied to an internal combustion engine provided in an exhaust passage, and the exhaust gas based on the sensor detection signal of the particulate matter detection sensor In a control device for an internal combustion engine that calculates the amount of particulate matter,
Estimated amount calculating means for calculating the amount of the particulate matter discharged from the internal combustion engine as an estimated discharged amount based on the operating state of the internal combustion engine;
An abnormality diagnosis means for performing an abnormality diagnosis of the combustion state of the internal combustion engine based on the estimated emission amount calculated by the estimated amount calculation means and the sensor detection signal;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記異常診断手段は、前記推定排出量がゼロ又は略ゼロとなる期間において、前記センサ検出信号の変化に基づいて前記異常診断を実施する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit performs the abnormality diagnosis based on a change in the sensor detection signal during a period in which the estimated emission amount is zero or substantially zero. 前記粒子状物質検出センサは、ガス中に含まれる前記粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを備え、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じたセンサ検出信号を出力するものであり、
前記被付着部に付着している前記粒子状物質を除去する除去手段と、
前記被付着部の前記粒子状物質を除去してから、前記一対の対向電極の抵抗値の減少変化に伴い前記センサ検出信号が変化するまでの不感帯の時間である不感帯時間を算出する不感帯時間算出手段と、
前記推定量算出手段により算出した推定排出量に基づいて前記不感帯の期間内で前記内燃機関から排出される前記粒子状物質の総量を算出する不感帯排出量算出手段と、を備え、
前記異常診断手段は、前記不感帯時間算出手段により算出した不感帯時間と、前記不感帯排出量算出手段により算出した前記粒子状物質の総量とに基づいて、前記異常診断を実施する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The particulate matter detection sensor includes a portion to be attached to which the particulate matter contained in a gas is attached, and a pair of counter electrodes provided to be separated from the portion to be attached, and between the pair of counter electrodes. Output sensor detection signal according to the resistance value of
Removing means for removing the particulate matter adhering to the adherend portion;
Dead zone time calculation for calculating a dead zone time, which is a dead zone time from the removal of the particulate matter in the adherend to a change in the sensor detection signal due to a decrease in the resistance value of the pair of counter electrodes. Means,
Dead zone emission calculation means for calculating the total amount of the particulate matter discharged from the internal combustion engine within the dead zone based on the estimated emission amount calculated by the estimated amount calculation means,
2. The abnormality diagnosis unit according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit performs the abnormality diagnosis based on a dead band time calculated by the dead band time calculation unit and a total amount of the particulate matter calculated by the dead band discharge amount calculation unit. Control device for internal combustion engine.
JP2010177513A 2010-08-06 2010-08-06 Control device of internal combustion engine Pending JP2012036816A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010177513A JP2012036816A (en) 2010-08-06 2010-08-06 Control device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010177513A JP2012036816A (en) 2010-08-06 2010-08-06 Control device of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012036816A true JP2012036816A (en) 2012-02-23

Family

ID=45849068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010177513A Pending JP2012036816A (en) 2010-08-06 2010-08-06 Control device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012036816A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107002525A (en) * 2014-11-26 2017-08-01 五十铃自动车株式会社 Diagnostic device and sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107002525A (en) * 2014-11-26 2017-08-01 五十铃自动车株式会社 Diagnostic device and sensor
EP3225800A4 (en) * 2014-11-26 2018-04-25 Isuzu Motors Limited Diagnostic device and sensor
US10612445B2 (en) 2014-11-26 2020-04-07 Isuzu Motors Limited Diagnostic device and sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5408070B2 (en) Sensor control device
JP5348089B2 (en) Sensor control device
JP5531849B2 (en) Sensor control device
JP5408069B2 (en) Sensor control device and exhaust treatment system including the same
JP2013024097A (en) Sensor control device
EP3067525B1 (en) Failure diagnosis device of emission control system
US8845798B2 (en) Particulate matter detecting apparatus for internal combustion engine
US20110320171A1 (en) Failure detection device for exhaust gas purification filter
JP5333383B2 (en) Sensor control device
JP6137229B2 (en) Particulate filter abnormality diagnosis device
US9657666B2 (en) Failure diagnosis device of emission control system
JP5533477B2 (en) Engine control device
JP5344093B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2012077668A (en) Sensor control device
JP2012036816A (en) Control device of internal combustion engine
JP2012037369A (en) Sensor controller
JP7151373B2 (en) Exhaust gas sensor
US10871117B2 (en) Sensor control apparatus
US10422295B2 (en) Apparatus for determining whether there is malfunction in filter device
JP2020101393A (en) Particulate matter detection device
JP2012082701A (en) Engine control device