JP2013221445A - Gas temperature estimating device of internal combustion engine and failure diagnosis apparatus - Google Patents

Gas temperature estimating device of internal combustion engine and failure diagnosis apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas temperature estimating device capable of estimating a gas temperature at an EGR inlet using a versatile estimating equation.SOLUTION: Using a water temperature T4 of an exhaust gas discharged from a combustion chamber and the function (3): Tegr=T4-f(T4-water temperature), in which using T4 and the function f(T4-water temperature) an EGR inlet gas temperature Tegr is estimated by the function (3), cooling water temperature of an internal combustion engine appear as parameters. Use of this estimating equation which uses only T4 and the function f (T4-water temperature) appear, allows estimating the EGR inlet gas temperature regardless of the type of the internal combustion engine. When a difference between the estimated value of the EGR inlet gas temperature and the actually measured value by a temperature sensor is larger than the prescribed determination value, it is determined that a failure is generated in the temperature sensor.

Description

本発明は、内燃機関のガス温度推定装置に関し、さらに詳しくは、排気系から吸気系に還流させるEGRガスの温度を推定するガス温度推定装置、及び、温度センサの故障診断装置に関する。   The present invention relates to a gas temperature estimation device for an internal combustion engine, and more particularly to a gas temperature estimation device for estimating the temperature of EGR gas recirculated from an exhaust system to an intake system, and a failure diagnosis device for a temperature sensor.

車両等に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)においては、排気エミッションの改善を目的として、排気ガスの一部を吸気系に還流させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を備えたものが知られている。このようなEGR装置は、例えば、内燃機関の排気系と吸気系とを接続するEGR通路(排気還流通路)と、このEGR通路に設けられたEGRバルブとを備え、そのEGRバルブの開度を調整することにより、排気通路からEGR通路を通じて吸気通路へ還流されるEGRガスの量(EGR量)が調整されるようになっている。こうしたEGR装置によって排気ガスの一部が吸気通路に戻されると、EGRガスにより燃焼温度が下がって燃焼室内での窒素酸化物(NOx)の生成が抑制され、排気エミッションが改善される。   2. Description of the Related Art An internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) mounted on a vehicle or the like has an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system for the purpose of improving exhaust emission. It has been. Such an EGR device includes, for example, an EGR passage (exhaust gas recirculation passage) connecting an exhaust system and an intake system of an internal combustion engine, and an EGR valve provided in the EGR passage, and the opening degree of the EGR valve is set. By adjusting, the amount of EGR gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage through the EGR passage (EGR amount) is adjusted. When a part of the exhaust gas is returned to the intake passage by such an EGR device, the combustion temperature is lowered by the EGR gas, the generation of nitrogen oxide (NOx) in the combustion chamber is suppressed, and the exhaust emission is improved.

EGR装置としては、燃焼室から排気された排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド内の配管(通路)及びEGR通路を通じて吸気系に還流する方式(ヘッド内配管方式)のものがあり、また、燃焼室から排気された排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド外の配管(通路)及びEGR通路を通じて吸気系に還流する方式(ヘッド外配管方式)のものがある。   As an EGR device, there is a system (a pipe system in the head) in which a part of exhaust gas exhausted from the combustion chamber is returned to the intake system through a pipe (passage) in the cylinder head and the EGR passage from the exhaust manifold. There is a system (external head piping system) in which a part of the exhaust gas exhausted from the combustion chamber is recirculated from the exhaust manifold to the intake system through the piping (passage) outside the cylinder head and the EGR passage.

ここで、車両等に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関にあっては、燃焼状態を適正に制御するために、例えば、燃焼室に吸入される吸入空気の温度を推定する必要がある。また、EGR装置を備えた内燃機関の場合、燃焼室への吸気温度を推定する際にEGRガス温度を考慮する必要がある。このEGRガス温度を取得する方法としては、例えば、EGR通路にEGRガスセンサを配置して、そのセンサ出力から検出する方法と、EGRガス温度を推定する方法とがある。また、EGRガス温度を推定する方法としては、下記の特許文献1、2に記載のものがある。これら特許文献1、2に記載の技術では、EGRガス温度を数式(推定式)を用いて推定している。   Here, in an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle or the like, in order to appropriately control the combustion state, for example, it is necessary to estimate the temperature of the intake air sucked into the combustion chamber. In the case of an internal combustion engine equipped with an EGR device, it is necessary to consider the EGR gas temperature when estimating the intake air temperature to the combustion chamber. As a method of acquiring the EGR gas temperature, for example, there are a method of arranging an EGR gas sensor in the EGR passage and detecting it from the sensor output, and a method of estimating the EGR gas temperature. Moreover, as a method for estimating the EGR gas temperature, there are methods described in Patent Documents 1 and 2 below. In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the EGR gas temperature is estimated using a mathematical formula (estimation formula).

特開2004−211560号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-21560 特開2005−133601号公報JP 2005-133601 A

ところで、EGRガス温度を推定する場合、上記した推定式あるいはマップを用いてEGRガス温度を推定しているが、これら推定式やマップは汎用化することが難しい。このため、従来では、推定式やマップをエンジンの機種毎(例えば排気量毎)に実験等によって個別に適合しており、その作業の煩雑化や高コスト化を招くものとなっていた。   By the way, when estimating the EGR gas temperature, the EGR gas temperature is estimated using the above-described estimation formula or map, but it is difficult to generalize these estimation formulas and maps. For this reason, conventionally, estimation formulas and maps are individually adapted for each engine model (for example, for each displacement) by experiments or the like, resulting in complicated operations and high costs.

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、汎用化した推定式を用いてEGR通路入口のガス温度を推定することが可能な内燃機関のガス温度推定装置、及び、温度センサの故障診断装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such a situation, and it is possible to estimate a gas temperature at an EGR passage inlet using a generalized estimation equation, and a temperature sensor for an internal combustion engine and a temperature sensor. An object is to provide a fault diagnosis apparatus.

−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた発明の解決原理は、燃焼室から排出される排気ガスの温度と、エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの放熱量とに基づいて汎用化した推定式を用いて、EGR通路入口のガス温度を推定できるようにしている。また、そのようにして推定したEGR入口ガス温度を用いて、ガス温度センサの故障診断を行うようにしている。
-Solution principle of the invention-
The solution principle of the invention devised to achieve the above object is to use a generalized estimation formula based on the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and the amount of heat released from the exhaust manifold to the EGR passage inlet. Thus, the gas temperature at the EGR passage inlet can be estimated. Further, a failure diagnosis of the gas temperature sensor is performed using the EGR inlet gas temperature estimated as described above.

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃焼室から排出される排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド内の配管及びEGR通路を通じて吸気系に還流するEGR装置を備えた内燃機関に適用され、前記EGR通路入口のガス温度を推定するガス温度推定装置を前提している。そして、このようなガス温度推定装置において、燃焼室から排出される排気ガスの温度T4、及び、前記内燃機関の冷却水の水温を用いて、以下の式(3)によって、前記EGR通路入口のガス温度Tegrを推定することを特徴としている。
-Solution-
Specifically, the present invention is applied to an internal combustion engine including an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber to an intake system through piping and an EGR passage in the cylinder head from an exhaust manifold. A gas temperature estimation device for estimating the gas temperature at the passage inlet is assumed. In such a gas temperature estimation device, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber T4 and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine are used to calculate the EGR passage inlet by the following equation (3). It is characterized by estimating the gas temperature Tegr.

Tegr=T4−f(T4−水温) ・・・(3)
ただし、f(T4−水温):実験またはシミュレーションにより求められた関数
この発明は、ヘッド内配管方式のEGR装置を備えた内燃機関に適用される発明であって、燃焼室から排出される排気ガスの温度T4と、エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの放熱量(放熱量は関数f(T4−水温)と相関)とに着目し、それら排気ガス温度T4及び関数f(T4−水温)のみを利用した推定式を用いることにより、内燃機関の機種に関係なく、EGR通路入口ガス温度を推定できるようにしている。しかも、エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの放熱量(放熱量は関数f(T4−水温)と相関)を見積もることにより、従来制御と比較して、EGR通路入口ガス温度を高い精度で推定できるようにしている。
Tegr = T4-f (T4-water temperature) (3)
However, f (T4-water temperature): a function obtained by experiment or simulation. The present invention is an invention applied to an internal combustion engine having an in-head piping type EGR device, and exhaust gas discharged from a combustion chamber Focusing on the temperature T4 and the amount of heat released from the exhaust manifold to the EGR passage inlet (the amount of heat released correlates with the function f (T4-water temperature)), and only the exhaust gas temperature T4 and the function f (T4-water temperature) are used. By using the estimated equation, the EGR passage inlet gas temperature can be estimated regardless of the model of the internal combustion engine. Moreover, by estimating the heat radiation amount from the exhaust manifold to the EGR passage inlet (the heat radiation amount correlates with the function f (T4-water temperature)), the EGR passage inlet gas temperature can be estimated with higher accuracy than in the conventional control. I have to.

また、本発明は、燃焼室から排出される排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド外の配管及びEGR通路を通じて吸気系に還流するEGR装置を備えた内燃機関に適用され、前記EGR通路入口のガス温度を推定するガス温度推定装置において、燃焼室から排出される排気ガスの温度T4及び外気温を用いて、以下の式(6)によって、前記EGR通路入口ガス温度Tegrを推定することを特徴としている。   Further, the present invention is applied to an internal combustion engine having an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber to an intake system through a pipe outside the cylinder head and an EGR passage from an exhaust manifold, and the EGR passage inlet In the gas temperature estimation device for estimating the gas temperature of the EGR, the EGR passage inlet gas temperature Tegr is estimated by the following equation (6) using the temperature T4 of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and the outside air temperature. It is a feature.

Tegr=T4−g(T4−外気温) ・・・(6)
ただし、g(T4−外気温):実験またはシミュレーションにより求められた関数
この発明は、ヘッド外配管方式のEGR装置を備えた内燃機関に適用される発明であって、燃焼室から排出される排気ガスの温度T4と、エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの放熱量(放熱量は関数g(T4−外気温)と相関)とに着目し、それら排気ガス温度T4及び関数g(T4−外気温)のみを利用した推定式を用いることによって、内燃機関の機種に関係なく、EGR通路入口ガス温度を推定できるようにしている。しかも、エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの放熱量(放熱量はg(T4−外気温)と相関)を見積もることにより、従来制御と比較して、EGR通路入口ガス温度を高い精度で推定できるようにしている。
Tegr = T4-g (T4-outside temperature) (6)
However, g (T4-outside air temperature): a function obtained by experiment or simulation. The present invention is an invention applied to an internal combustion engine equipped with an EGR device of an outside head piping system, and is exhausted from a combustion chamber. Focusing on the gas temperature T4 and the amount of heat released from the exhaust manifold to the EGR passage inlet (the amount of heat released correlates with the function g (T4-outside temperature)), the exhaust gas temperature T4 and the function g (T4-outside temperature). By using the estimation formula using only the EGR passage inlet gas temperature can be estimated regardless of the model of the internal combustion engine. Moreover, by estimating the amount of heat released from the exhaust manifold to the EGR passage inlet (the amount of heat released correlates with g (T4−outside temperature)), the EGR passage inlet gas temperature can be estimated with higher accuracy than in the conventional control. I have to.

本発明において、EGR通路入口ガス温度を測定する温度センサを備えている場合、上記式(3)または上記式(6)を用いて推定したEGR通路入口ガス温度(推定値)を利用して、上記温度センサの故障診断装置を構成してもよい。この場合、具体的には、温度センサにて検出されたEGR通路入口ガス温度の実測値と、上記式(3)または上記式(6)を用いて推定したEGR通路入口ガス温度(推定値)との温度差の絶対値を求め、その温度差の絶対値が所定の判定値(正常判定基準値)よりも大きい場合は、当該温度センサに故障が発生していると判定するという構成を挙げることができる。   In the present invention, when a temperature sensor for measuring the EGR passage inlet gas temperature is provided, the EGR passage inlet gas temperature (estimated value) estimated using the above equation (3) or the above equation (6) is used. The temperature sensor failure diagnosis apparatus may be configured. In this case, specifically, the measured value of the EGR passage inlet gas temperature detected by the temperature sensor and the EGR passage inlet gas temperature (estimated value) estimated using the above formula (3) or the above formula (6). The absolute value of the temperature difference between the two is calculated, and if the absolute value of the temperature difference is larger than a predetermined determination value (normal determination reference value), it is determined that a failure has occurred in the temperature sensor. be able to.

本発明によれば、EGR通路入口のガス温度を推定する推定式を汎用化しているので、その推定式を作成する作業の簡略化を図ることができ、コスト低減化を達成できる。   According to the present invention, since the estimation formula for estimating the gas temperature at the EGR passage inlet is generalized, it is possible to simplify the operation for creating the estimation formula and achieve cost reduction.

本発明を適用するエンジン及びその制御系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the engine and its control system to which this invention is applied. ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the combustion chamber of a diesel engine, and its peripheral part. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの熱系の一例(ヘッド内配管方式の例)を示すモデル図である。It is a model figure which shows an example (example of piping system in a head) of a thermal system from an exhaust manifold to an EGR passage entrance. EGRガス流量及び排気ガス温度T4と放熱量Qcとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between EGR gas flow volume and exhaust-gas temperature T4, and the thermal radiation amount Qc. [排気ガス温度T4−水温]と[Qc/EGRガス流量]との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between [exhaust gas temperature T4-water temperature] and [Qc / EGR gas flow rate]. EGR入口ガス温度の推定値とEGR入口ガス温度の実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the estimated value of EGR inlet gas temperature, and the measured value of EGR inlet gas temperature. エキゾーストマニホールドからEGR通路入口までの熱系の他の例(ヘッド外配管方式の例)を示すモデル図である。It is a model figure which shows the other example (example of a piping system outside a head) from the exhaust manifold to an EGR channel | path entrance. [排気ガス温度T4−外気温]と[Qc/EGRガス流量]との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between [exhaust gas temperature T4-outside temperature] and [Qc / EGR gas flow rate]. EGRガス温度センサの故障診断処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the failure diagnosis process of an EGR gas temperature sensor. [排気ガス温度T4−水温]と[Qc/EGRガス流量]との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between [exhaust gas temperature T4-water temperature] and [Qc / EGR gas flow rate]. [排気ガス温度T4−外気温]と[Qc/EGRガス流量]との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between [exhaust gas temperature T4-outside temperature] and [Qc / EGR gas flow rate].

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態は、車両に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば直列4気筒)ディーゼルエンジン(圧縮自着火式内燃機関)に、本発明を適用した場合について説明する。   In this embodiment, a case where the present invention is applied to a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) diesel engine (compression self-ignition internal combustion engine) mounted on a vehicle will be described.

−エンジンの構成−
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)の概略構成について説明する。図1は本実施形態に係るエンジン1及びその制御系統の概略構成図である。また、図2は、ディーゼルエンジン1の燃焼室3及びその周辺部を示す断面図である。
-Engine configuration-
First, a schematic configuration of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 and its control system according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the combustion chamber 3 of the diesel engine 1 and its periphery.

図1に示すように、本実施形態に係るエンジン1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6、排気系7等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 1 according to the present embodiment is configured as a diesel engine system having a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, an exhaust system 7 and the like as main parts.

燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、インジェクタ(燃料噴射弁)23、機関燃料通路27等を備えて構成されている。   The fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, an engine fuel passage 27, and the like.

上記サプライポンプ21は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路27を介してコモンレール22に供給する。コモンレール22は、高圧燃料を所定圧力に保持(蓄圧)する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ23・・23に分配する。インジェクタ23は、その内部に圧電素子(ピエゾ素子)を備え、適宜開弁して燃焼室3内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。   The supply pump 21 pumps fuel from the fuel tank, makes the pumped fuel high pressure, and supplies it to the common rail 22 via the engine fuel passage 27. The common rail 22 has a function as a pressure accumulating chamber that holds (accumulates) high-pressure fuel at a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel to the injectors 23. The injector 23 includes a piezoelectric element (piezo element) therein, and is configured by a piezo injector that is appropriately opened to supply fuel into the combustion chamber 3.

吸気系6は、シリンダヘッド15(図2参照)に形成された吸気ポート15aに接続されるインテークマニホールド63を備え、このインテークマニホールド63に吸気管64が接続されており、これら吸気ポート15a、インテークマニホールド63及び吸気管64等によって吸気通路が構成されている。この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ65、エアフローメータ43、吸気温度センサ31、後述するターボチャージャ5のコンプレッサインペラ53、吸気絞り弁(ディーゼルスロットル)62などが配設されている。上記エアフローメータ43は、エアクリーナ65を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。吸気温度センサ31は、エアクリーナ65を通過した空気の温度(外気温に相当)に応じた電気信号を出力する。   The intake system 6 includes an intake manifold 63 connected to an intake port 15a formed in the cylinder head 15 (see FIG. 2), and an intake pipe 64 is connected to the intake manifold 63. The intake port 15a, intake An intake passage is constituted by the manifold 63, the intake pipe 64, and the like. In this intake passage, an air cleaner 65, an air flow meter 43, an intake air temperature sensor 31, a compressor impeller 53 of a turbocharger 5 to be described later, an intake throttle valve (diesel throttle) 62, and the like are arranged in this order from the upstream side. The air flow meter 43 outputs an electrical signal corresponding to the amount of air flowing into the intake passage via the air cleaner 65. The intake air temperature sensor 31 outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the air that has passed through the air cleaner 65 (corresponding to the outside air temperature).

排気系7は、シリンダヘッド15に形成された排気ポート71に接続されるエキゾーストマニホールド72を備え、このエキゾーストマニホールド72に対して、排気管73が接続されており、これら排気ポート71、エキゾーストマニホールド72及び排気管73等によって排気通路が構成されている。この排気通路には、後述するターボチャージャ5のタービンホイール52、及び、排気浄化ユニット77などが配設されている。   The exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to an exhaust port 71 formed in the cylinder head 15, and an exhaust pipe 73 is connected to the exhaust manifold 72. The exhaust port 71 and the exhaust manifold 72 are connected to the exhaust manifold 72. An exhaust passage is constituted by the exhaust pipe 73 and the like. In the exhaust passage, a turbine wheel 52 of the turbocharger 5 described later, an exhaust purification unit 77, and the like are disposed.

排気浄化ユニット77には、NOx吸蔵還元型触媒としてのNSR触媒(排気浄化触媒)75及びDPF(Diesel Paticulate Filter)76が備えられている。なお、排気浄化ユニット77としてDPNR触媒を適用してもよい。   The exhaust purification unit 77 includes an NSR catalyst (exhaust purification catalyst) 75 and a DPF (Diesel Particulate Filter) 76 as NOx storage reduction catalysts. A DPNR catalyst may be applied as the exhaust purification unit 77.

上記NSR触媒75は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはNOxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分(例えば燃料の未燃成分(HC))が多量に存在している状態においてはNOxをNO2もしくはNOに還元して放出する。NO2やNOとして放出されたNOxは、排気中のHCやCOと速やかに反応することによってさらに還元されてN2となる。また、HCやCOは、NO2やNOを還元することで、自身は酸化されてH2OやCO2となる。すなわち、NSR触媒75に導入される排気中の酸素濃度やHC成分を適宜調整することにより、排気中のHC、CO、NOxを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やHC成分の調整を上記インジェクタ23からの燃料噴射動作(ポスト噴射)や吸気絞り弁62の開度制御によって行うようになっている。 The NSR catalyst 75 stores NOx in a state where a large amount of oxygen is present in the exhaust gas, has a low oxygen concentration in the exhaust gas, and a large amount of reducing component (for example, an unburned component (HC) of fuel). In the existing state, NOx is reduced to NO 2 or NO and released. NO NOx released as NO 2 or NO, the N 2 is further reduced due to quickly reacting with HC or CO in the exhaust. Further, HC and CO are oxidized to H 2 O and CO 2 by reducing NO 2 and NO. That is, by appropriately adjusting the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas introduced into the NSR catalyst 75, HC, CO, and NOx in the exhaust gas can be purified. In the present embodiment, the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas are adjusted by the fuel injection operation (post injection) from the injector 23 and the opening degree control of the intake throttle valve 62.

また、DPF76は、例えば多孔質セラミック構造体からなり、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれるPM(Paticulate Matter:微粒子)を捕集するようになっている。また、このDPF76には、DPF再生運転時に、上記捕集したPMを酸化・燃焼するための触媒(例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒)が担持されている。   The DPF 76 is made of, for example, a porous ceramic structure, and collects PM (Pattern Matter) contained in the exhaust gas when the exhaust gas passes through the porous wall. . The DPF 76 carries a catalyst (for example, an oxidation catalyst mainly composed of a noble metal such as platinum) for oxidizing and burning the collected PM during the DPF regeneration operation.

ここで、エンジン1の燃焼室3及びその周辺部の構成について、図2を参照して説明する。この図2に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック11には、各気筒(4気筒)毎に円筒状のシリンダボア12が形成されており、各シリンダボア12の内部にはピストン13が上下方向に摺動可能に収容されている。   Here, the structure of the combustion chamber 3 of the engine 1 and its peripheral part will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a cylinder block 11 constituting a part of the engine body is formed with a cylindrical cylinder bore 12 for each cylinder (four cylinders), and a piston 13 is formed inside each cylinder bore 12. Is accommodated so as to be slidable in the vertical direction.

ピストン13の頂面13aの上側には上記燃焼室3が形成されている。つまり、この燃焼室3は、シリンダブロック11の上部に取り付けられたシリンダヘッド15の下面と、シリンダボア12の内壁面と、ピストン13の頂面13aとにより区画形成されている。そして、ピストン13の頂面13aの略中央部には、キャビティ(凹陥部)13bが凹設されており、このキャビティ13bも燃焼室3の一部を構成している。   The combustion chamber 3 is formed above the top surface 13 a of the piston 13. That is, the combustion chamber 3 is defined by the lower surface of the cylinder head 15 attached to the upper portion of the cylinder block 11, the inner wall surface of the cylinder bore 12, and the top surface 13 a of the piston 13. A cavity (concave portion) 13 b is formed in a substantially central portion of the top surface 13 a of the piston 13, and this cavity 13 b also constitutes a part of the combustion chamber 3.

上記ピストン13は、コネクティングロッド18によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア12内でのピストン13の往復移動がコネクティングロッド18を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。   The piston 13 is connected to a crankshaft, which is an engine output shaft, by a connecting rod 18. As a result, the reciprocating movement of the piston 13 in the cylinder bore 12 is transmitted to the crankshaft via the connecting rod 18, and the engine output is obtained by rotating the crankshaft.

また、燃焼室3に向けてグロープラグ19が配設されている。このグロープラグ19は、エンジン1の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。   Further, a glow plug 19 is disposed toward the combustion chamber 3. The glow plug 19 functions as a start-up assisting device that is heated red when an electric current is applied immediately before the engine 1 is started and a part of the fuel spray is blown onto the glow plug 19 to promote ignition and combustion.

上記シリンダヘッド15には、上記吸気ポート15a及び上記排気ポート71がそれぞれ形成されているとともに、吸気ポート15aを開閉する吸気バルブ16及び排気ポート71を開閉する排気バルブ17が配設されている。また、シリンダヘッド15には、燃焼室3の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ23が取り付けられている。このインジェクタ23は、シリンダ中心線Pに沿う起立姿勢で燃焼室3の略中央上部に配設されており、上記コモンレール22から導入される燃料を燃焼室3に向けて所定のタイミングで噴射する。   The cylinder head 15 is formed with the intake port 15a and the exhaust port 71, respectively, and an intake valve 16 for opening and closing the intake port 15a and an exhaust valve 17 for opening and closing the exhaust port 71 are disposed. The cylinder head 15 is provided with the injector 23 that directly injects fuel into the combustion chamber 3. The injector 23 is disposed at a substantially upper center of the combustion chamber 3 in a standing posture along the cylinder center line P, and injects fuel introduced from the common rail 22 toward the combustion chamber 3 at a predetermined timing.

−ターボチャージャ−
さらに、図1に示す如く、このエンジン1には、ターボチャージャ(過給機)5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト51を介して連結されたタービンホイール52及びコンプレッサインペラ53を備えている。コンプレッサインペラ53は吸気管(吸気通路)64内部に臨んで配置され、タービンホイール52は排気管(排気通路)73内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ5は、タービンホイール52が受ける排気流(排気圧)を利用してコンプレッサインペラ53を回転させ、吸気圧を高めるといった、いわゆる過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ5は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール52側に可変ノズルベーン機構(図示省略)が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン1の過給圧を調整することができる。
-Turbocharger-
Further, as shown in FIG. 1, the engine 1 is provided with a turbocharger (supercharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 52 and a compressor impeller 53 that are connected via a turbine shaft 51. The compressor impeller 53 is arranged facing the inside of the intake pipe (intake passage) 64, and the turbine wheel 52 is arranged facing the inside of the exhaust pipe (exhaust passage) 73. Therefore, the turbocharger 5 performs a so-called supercharging operation in which the compressor impeller 53 is rotated using the exhaust flow (exhaust pressure) received by the turbine wheel 52 to increase the intake pressure. The turbocharger 5 in the present embodiment is a variable nozzle type turbocharger, and a variable nozzle vane mechanism (not shown) is provided on the turbine wheel 52 side. By adjusting the opening of the variable nozzle vane mechanism, the engine 1 supercharging pressure can be adjusted.

ターボチャージャ5のタービンホイール52はタービンハウジング52a内に収容されており、また、コンプレッサインペラ53はコンプレッサハウジング53a内に収容されている。そして、タービンホイール52、タービンハウジング52a及び可変ノズルベーン機構などによってタービン520が構成されており、また、コンプレッサインペラ53及びコンプレッサハウジング53aなどによってコンプレッサ530が構成されている。   The turbine wheel 52 of the turbocharger 5 is accommodated in the turbine housing 52a, and the compressor impeller 53 is accommodated in the compressor housing 53a. The turbine 520 is configured by the turbine wheel 52, the turbine housing 52a, the variable nozzle vane mechanism, and the like, and the compressor 530 is configured by the compressor impeller 53, the compressor housing 53a, and the like.

吸気系6の吸気管64(コンプレッサ530の吸気流れの下流側の吸気通路)には、ターボチャージャ5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ61が設けられている。   An intake pipe 64 of the intake system 6 (an intake passage on the downstream side of the intake air flow of the compressor 530) is provided with an intercooler 61 for forcibly cooling intake air whose temperature has been raised by supercharging in the turbocharger 5. .

−EGR装置−
また、エンジン1には、吸気系6と排気系7とを接続するEGR通路(排気還流通路)80が設けられている。このEGR通路80は、排気の一部を適宜吸気系6に還流させて燃焼室3へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによりNOx生成量を低減させるものである。また、このEGR通路80には、電子制御によって無段階に開閉され、EGR通路80を流れる排気流量を自在に調整することができるEGRバルブ81と、EGR通路80を通過(還流)する排気を冷却するためのEGRクーラ82とが設けられている。これらEGR通路80、EGRバルブ81、EGRクーラ82等によってEGR装置(排気還流装置)8が構成されている。なお、EGR装置8としては、上記EGRクーラ82を備えていない構成のものであってもよい。
-EGR device-
Further, the engine 1 is provided with an EGR passage (exhaust gas recirculation passage) 80 that connects the intake system 6 and the exhaust system 7. The EGR passage 80 is configured to reduce a combustion temperature by recirculating a part of the exhaust gas to the intake system 6 and supplying the exhaust gas to the combustion chamber 3 again, thereby reducing the NOx generation amount. Further, the EGR passage 80 is opened and closed steplessly by electronic control, and an exhaust gas flowing through the EGR passage 80 (refluxing) is cooled by an EGR valve 81 that can freely adjust an exhaust flow rate flowing through the EGR passage 80. An EGR cooler 82 is provided. The EGR passage 80, the EGR valve 81, the EGR cooler 82, and the like constitute an EGR device (exhaust gas recirculation device) 8. The EGR device 8 may have a configuration that does not include the EGR cooler 82.

ここで、EGR装置8としては、例えば、エンジン1の燃焼室3から排気された排気ガスの一部をエキゾーストマニホールド72からシリンダヘッド15(図2参照)外の配管(通路)及びEGR通路を通じて吸気系に還流する方式(ヘッド外配管方式)のもの(図1に示す形態のもの)と、エンジン1の燃焼室3から排気された排気ガスの一部をエキゾーストマニホールド72からシリンダヘッド15内の配管(通路)及びEGR通路を通じて吸気系に還流する方式(ヘッド内配管方式)のものとがある。   Here, as the EGR device 8, for example, a part of the exhaust gas exhausted from the combustion chamber 3 of the engine 1 is sucked from the exhaust manifold 72 through a pipe (passage) outside the cylinder head 15 (see FIG. 2) and the EGR passage. A system that recirculates to the system (piping system outside the head) (the one shown in FIG. 1) and a part of the exhaust gas exhausted from the combustion chamber 3 of the engine 1 from the exhaust manifold 72 to the pipe in the cylinder head 15 (Passage) and a method of returning to the intake system through the EGR passage (in-head piping method).

−センサ類−
エンジン1の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン1の運転状態に関する信号を出力する。
-Sensors-
Various sensors are attached to each part of the engine 1, and signals related to environmental conditions of each part and the operating state of the engine 1 are output.

例えば、上記エアフローメータ43は、吸気系6内の吸気絞り弁62上流において吸入空気の流量(吸入空気量)に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ41はコモンレール22内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ42は吸気絞り弁62の開度を検出する。   For example, the air flow meter 43 outputs a detection signal corresponding to the flow rate (intake air amount) of intake air upstream of the intake throttle valve 62 in the intake system 6. The rail pressure sensor 41 outputs a detection signal corresponding to the fuel pressure stored in the common rail 22. The throttle opening sensor 42 detects the opening of the intake throttle valve 62.

吸入空気温度センサ31は、ターボチャージャ5のコンプレッサ530の吸気流れの上流側に配置され、エアクリーナ65を通過した空気の温度(コンプレッサ530の入口に流入する空気の温度(外気温に相当))に応じた検出信号を出力する。   The intake air temperature sensor 31 is arranged on the upstream side of the intake air flow of the compressor 530 of the turbocharger 5, and the temperature of the air that has passed through the air cleaner 65 (the temperature of the air flowing into the inlet of the compressor 530 (corresponding to the outside air temperature)). A corresponding detection signal is output.

吸気圧センサ48は、インテークマニホールド63に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。インマニ温度センサ(吸気温センサ)49は、インテークマニホールド63に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。排気ガス温度センサ32は、燃焼室3から排出された排気ガスの温度(エキゾーストマニホールド72内の温度)温度に応じた検出信号を出力する。   The intake pressure sensor 48 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the intake air pressure. The intake manifold temperature sensor (intake air temperature sensor) 49 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the temperature of the intake air. The exhaust gas temperature sensor 32 outputs a detection signal corresponding to the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 (the temperature in the exhaust manifold 72).

A/F(空燃比)センサ44a,44bは、NSR触媒75の上流側及び下流側にそれぞれ配設され、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。なお、A/Fセンサの配設位置としては、NSR触媒75の上流側のみであってもよいし、NSR触媒75の下流側のみであってもよい。排気温センサ45a,45bは、同じくNSR触媒75の上流側及び下流側にそれぞれ配設され、排気ガスの温度(排気温度)に応じた検出信号を出力する。なお、排気温センサの配設位置も、NSR触媒75の上流側のみであってもよいし、NSR触媒75の下流側のみであってもよい。   The A / F (air-fuel ratio) sensors 44a and 44b are arranged on the upstream side and the downstream side of the NSR catalyst 75, respectively, and output detection signals that change continuously according to the oxygen concentration in the exhaust gas. The A / F sensor may be disposed only on the upstream side of the NSR catalyst 75 or only on the downstream side of the NSR catalyst 75. Similarly, the exhaust temperature sensors 45a and 45b are disposed on the upstream side and the downstream side of the NSR catalyst 75, respectively, and output detection signals corresponding to the exhaust gas temperature (exhaust temperature). The exhaust temperature sensor may be disposed only on the upstream side of the NSR catalyst 75 or only on the downstream side of the NSR catalyst 75.

−ECU−
ECU100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。
-ECU-
The ECU 100 includes a microcomputer including an unillustrated CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and an input / output circuit.

図3に示すように、ECU100の入力回路には、上記レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、A/Fセンサ44a,44b、排気温センサ45a,45b、吸気圧センサ48、インマニ温度センサ49、吸入空気温度センサ31、排気ガス温度センサ32が接続されている。さらに、入力回路には、エンジン1の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ46、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ47、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力するクランクポジションセンサ40などが接続されている。   As shown in FIG. 3, the input circuit of the ECU 100 includes the rail pressure sensor 41, the throttle opening sensor 42, the air flow meter 43, the A / F sensors 44a and 44b, the exhaust temperature sensors 45a and 45b, the intake pressure sensor 48, An intake manifold temperature sensor 49, an intake air temperature sensor 31, and an exhaust gas temperature sensor 32 are connected. Further, the input circuit includes a water temperature sensor 46 that outputs a detection signal corresponding to the cooling water temperature of the engine 1, an accelerator opening sensor 47 that outputs a detection signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal, and an output shaft (crank) of the engine 1. A crank position sensor 40 that outputs a detection signal (pulse) each time the shaft rotates a certain angle is connected.

一方、ECU100の出力回路には、上記サプライポンプ21、インジェクタ23、吸気絞り弁62、EGRバルブ81、及び、上記ターボチャージャ5の可変ノズルベーン機構(可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ)54が接続されている。   On the other hand, the supply pump 21, the injector 23, the intake throttle valve 62, the EGR valve 81, and the variable nozzle vane mechanism (actuator for adjusting the opening degree of the variable nozzle vane) 54 of the turbocharger 5 are connected to the output circuit of the ECU 100. Has been.

そして、ECU100は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ROMに記憶された各種マップに基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。   Then, the ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on outputs from the various sensors described above, calculated values obtained by arithmetic expressions using the output values, or various maps stored in the ROM. .

例えば、ECU100は、インジェクタ23の燃料噴射制御として、パイロット噴射(副噴射)とメイン噴射(主噴射)とを実行する。   For example, the ECU 100 executes pilot injection (sub-injection) and main injection (main injection) as fuel injection control of the injector 23.

上記パイロット噴射は、インジェクタ23からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。   The pilot injection is an operation for injecting a small amount of fuel in advance prior to the main injection from the injector 23. The pilot injection is an injection operation for suppressing the ignition delay of fuel due to the main injection and leading to stable diffusion combustion, and is also referred to as sub-injection.

上記メイン噴射は、エンジン1のトルク発生のための噴射動作(トルク発生用燃料の供給動作)である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数(エンジン回転速度)、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数(クランクポジションセンサ40の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数;エンジン回転速度)が高いほど、また、アクセル操作量(アクセル開度センサ47により検出されるアクセルペダルの踏み込み量)が大きいほど(アクセル開度が大きいほど)エンジン1のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。   The main injection is an injection operation (torque generation fuel supply operation) for generating torque of the engine 1. The injection amount in the main injection is basically determined so that the required torque can be obtained according to the operating state such as the engine speed (engine speed), the accelerator operation amount, the coolant temperature, the intake air temperature, and the like. . For example, as the engine speed (engine speed calculated based on the detection value of the crank position sensor 40; engine speed) increases, the accelerator operation amount (depressing the accelerator pedal detected by the accelerator opening sensor 47) increases. The larger the (amount) (the greater the accelerator opening), the higher the required torque value of the engine 1, and the greater the fuel injection amount in the main injection.

具体的な燃料噴射形態の一例としては、ピストン13が圧縮上死点に達する前に上記パイロット噴射(インジェクタ23に形成された複数の噴孔からの燃料噴射)が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン13が圧縮上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。これにより燃料が自己着火によって燃焼し、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン13を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ(エンジン出力となるエネルギ)、燃焼室3内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック11やシリンダヘッド15を経て外部(例えば冷却水)に放熱される熱エネルギとなる。   As an example of a specific fuel injection mode, the pilot injection (fuel injection from a plurality of injection holes formed in the injector 23) is performed before the piston 13 reaches the compression top dead center, and the fuel injection is temporarily stopped. After that, the main injection is executed when the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center after a predetermined interval. As a result, the fuel is combusted by self-ignition, and energy generated by this combustion is kinetic energy for pushing the piston 13 toward the bottom dead center (energy serving as engine output), and heat energy for raising the temperature in the combustion chamber 3. The heat energy is radiated to the outside (for example, cooling water) through the cylinder block 11 and the cylinder head 15.

燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール22の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール22からインジェクタ23へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷(機関負荷)が高くなるほど、及び、エンジン回転数(機関回転数)が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば上記ROMに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。なお、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が30MPa〜200MPaの間で調整されるようになっている。   The fuel injection pressure when executing the fuel injection is determined by the internal pressure of the common rail 22. As the common rail internal pressure, generally, the target value of the fuel pressure supplied from the common rail 22 to the injector 23, that is, the target rail pressure, increases as the engine load (engine load) increases and the engine speed (engine speed) increases. It will be expensive. This target rail pressure is set according to a fuel pressure setting map stored in the ROM, for example. In the present embodiment, the fuel pressure is adjusted between 30 MPa and 200 MPa according to the engine load and the like.

なお、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知である。特に、ポスト噴射は、NOx還元処理、S被毒回復制御、DPF再生処理に利用される。   In addition to the pilot injection and the main injection described above, after injection and post injection are performed as necessary. The function of these injections is well known. In particular, the post injection is used for NOx reduction processing, S poison recovery control, and DPF regeneration processing.

また、ECU100は、エンジン1の運転状態に応じてEGRバルブ81の開度(開度=0(閉鎖)の場合も含む)を制御し、インテークマニホールド63に向けての排気還流量(EGR量)を調整する。このEGR量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて上記ROMに記憶されたEGRマップに従って設定される。このEGRマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてEGR量(EGR率)を決定するためのマップである。   Further, the ECU 100 controls the opening degree of the EGR valve 81 (including the case where the opening degree = 0 (closed)) according to the operating state of the engine 1, and the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) toward the intake manifold 63. Adjust. This EGR amount is set in accordance with an EGR map that is created in advance by experiments, simulations, or the like and stored in the ROM. This EGR map is a map for determining the EGR amount (EGR rate) using the engine speed and the engine load as parameters.

また、ECU100は、後述するEGR通路入口ガス温度(以下、EGR入口温度ともいう)の推定を行う。さらに、その推定したEGR入口ガス温度に基づいて、後述するEGRガス温度センサの故障診断を行う。   Further, the ECU 100 estimates an EGR passage inlet gas temperature (hereinafter also referred to as an EGR inlet temperature) described later. Further, based on the estimated EGR inlet gas temperature, a failure diagnosis of an EGR gas temperature sensor described later is performed.

以上のECU100により実行されるプログラムによって、本発明のガス温度推定装置及び故障診断装置が実現される。   The gas temperature estimation device and the failure diagnosis device of the present invention are realized by the program executed by the ECU 100 described above.

−EGR入口ガス温度−
次に、本実施形態の特徴部分である、EGR入口ガス温度を推定する手法について説明する。ここでは、上記ヘッド内配管方式のEGR装置を備えたエンジンと、ヘッド外配管方式のEGR装置を備えたエンジンとにおいて、それぞれ、EGR入口ガス温度を推定する手法について説明する。
-EGR inlet gas temperature-
Next, a method for estimating the EGR inlet gas temperature, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described. Here, a method for estimating the EGR inlet gas temperature in each of the engine having the above-in-head piping type EGR device and the engine having the outside-head piping type EGR device will be described.

<ヘッド内配管方式>
まず、ヘッド内配管方式の場合は、図4に示すような系で考え、燃焼室3から排出される排気ガスの温度T4とし、EGR入口ガス温度Tegrとすると、エキゾーストマニホールド72からシリンダヘッド通過まで(EGR通路80の入口まで)の放熱量Qcは、以下の式(1)で表すことができる。
<Piping system in the head>
First, in the case of the in-head piping system, the system shown in FIG. 4 is considered, and the exhaust gas temperature T4 exhausted from the combustion chamber 3 and the EGR inlet gas temperature Tegr are taken from the exhaust manifold 72 to the passage of the cylinder head. The heat radiation amount Qc (up to the entrance of the EGR passage 80) can be expressed by the following formula (1).

Qc=EGRガス量×比熱×(T4−Tegr) ・・・(1)
ここで、放熱量QcはEGRガス量に比例し、また、排気ガス温度T4が高いほどヘッド内配管内外の温度差が大きくなるので、図5に示すように、排気ガス温度T4が高いほど放熱量Qcは増加する。なお、図5は、EGRガス量及び排気ガス温度T4と放熱量Qcとの関係を実験・シミュレーション等によって取得した結果を直線近似した近似線を描いたグラフである。
Qc = EGR gas amount × specific heat × (T4-Tegr) (1)
Here, the heat release amount Qc is proportional to the EGR gas amount, and the temperature difference between the inside and outside of the pipe in the head increases as the exhaust gas temperature T4 increases. Therefore, as shown in FIG. The amount of heat Qc increases. FIG. 5 is a graph depicting an approximate line obtained by linearly approximating a result obtained by experiment / simulation or the like regarding the relationship between the EGR gas amount and the exhaust gas temperature T4 and the heat release amount Qc.

次に、ヘッド内配管の温度を水温(エンジン冷却水温度)と定義し、その水温で単位質量あたりの放熱量Qc(図5の各近似線の傾き)を整理したところ、図6に示すように、[T4−水温]と単位質量あたりの放熱量Qc(図5の傾き=Qc/EGRガス流量)との間に相関関係があることが見出された。つまり、[T4−水温]と[放熱量Qc/EGRガス流量]との関係は、エンジン1の機種(排気量等のハード構成)に関係なく一義的に規定することが可能である、ということが判明した。そして、この図6の実線(二次曲線)を実験式化すると、以下の式(2)で表すことができる。   Next, the temperature of the piping in the head is defined as the water temperature (engine cooling water temperature), and the heat dissipation amount Qc (inclination of each approximate line in FIG. 5) per unit mass is arranged based on the water temperature, as shown in FIG. In addition, it was found that there is a correlation between [T4-water temperature] and the heat release amount Qc per unit mass (inclination in FIG. 5 = Qc / EGR gas flow rate). In other words, the relationship between [T4-water temperature] and [heat dissipation amount Qc / EGR gas flow rate] can be uniquely defined regardless of the model of engine 1 (hard configuration such as displacement). There was found. When the solid line (secondary curve) in FIG. 6 is converted into an empirical formula, it can be expressed by the following formula (2).

Qc/EGRガス量=f(T4−水温) ・・・(2)
この式(2)及び上記式(1)から、EGR入口ガス温度Tegrは、以下の式(3)で表すことができ、この式(3)によってEGR入口ガス温度Tegrの推定値を算出することができる。
Qc / EGR gas amount = f (T4−water temperature) (2)
From this equation (2) and the above equation (1), the EGR inlet gas temperature Tegr can be expressed by the following equation (3), and the estimated value of the EGR inlet gas temperature Tegr can be calculated by this equation (3). Can do.

Tegr=T4−f(T4−水温) ・・・(3)
ただし、ガス比熱は関数f(T4−水温)に含まれる。また、式(3)の関数f(T4−水温)つまり図6の二次関数は、実験またはシミュレーションによって決定される。また、この関数f(T4−水温)を含む上記式(3)はECU100のROMに記憶されている。
Tegr = T4-f (T4-water temperature) (3)
However, the gas specific heat is included in the function f (T4-water temperature). Further, the function f (T4−water temperature) of the equation (3), that is, the quadratic function of FIG. 6 is determined by experiment or simulation. Further, the above equation (3) including this function f (T4-water temperature) is stored in the ROM of the ECU 100.

そして、ECU100は、エンジン1の運転時において、排気ガス温度センサ32の出力信号から排気ガス温度T4を算出するとともに、水温センサ46の出力信号から水温を算出し、それら排気ガス温度T4及び水温を用いて、上記式(3)からEGR入口ガス温度Tegrを算出(推定)する。   When the engine 1 is in operation, the ECU 100 calculates the exhaust gas temperature T4 from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 32, calculates the water temperature from the output signal of the water temperature sensor 46, and calculates the exhaust gas temperature T4 and the water temperature. Using this, the EGR inlet gas temperature Tegr is calculated (estimated) from the above equation (3).

なお、排気ガス温度T4については、エンジン回転数と、エンジン回転数及びアクセル開度(踏み込み量)から定まる要求トルクとに基づいて、予め実験・シミュレーション等によって作成されたマップを参照して排気ガス温度を推定した推定値を用いてもよい。   As for the exhaust gas temperature T4, the exhaust gas is referred to a map created in advance through experiments and simulations based on the engine speed and the required torque determined from the engine speed and the accelerator opening (depression amount). You may use the estimated value which estimated temperature.

ここで、上記式(3)は、図6に示す[T4−水温]と[Qc/EGRガス流量]との関係から求めた推定式であって、排気ガス温度T4とエンジン1の水温のみでEGR入口温度Tegrを算出する式であるので、エンジン1の機種(排気量等のハード構成)に関係なく使用することが可能であって汎用性がある(実用的なEGR配管の取り回しの範囲において汎用性がある)。しかも、エキゾーストマニホールド72からEGR通路80の入口までの放熱量を見積もっているので(排気ガス温度T4から放熱量分を引き算しているので)、従来技術よりもEGR入口温度Tegrを高い精度で推定することができる。   Here, the above equation (3) is an estimation equation obtained from the relationship between [T4−water temperature] and [Qc / EGR gas flow rate] shown in FIG. 6, and is based only on the exhaust gas temperature T4 and the water temperature of the engine 1. Since it is an equation for calculating the EGR inlet temperature Tegr, it can be used regardless of the model of the engine 1 (hard configuration such as displacement) and is versatile (in the range of practical EGR piping) Versatile). Moreover, since the amount of heat released from the exhaust manifold 72 to the inlet of the EGR passage 80 is estimated (since the amount of heat released is subtracted from the exhaust gas temperature T4), the EGR inlet temperature Tegr is estimated with higher accuracy than in the prior art. can do.

なお、本発明の発明者らは、上記式(3)の汎用性を確認するために、多数の機種のエンジン(例えば2〜3Lの範囲で排気量が異なる多数のエンジン)について、上記式(3)を用いてEGR入口温度Tegrを推定した。また、その各機種のエンジンについて、EGR入口温度をセンサにて実測した。これらEGR入口温度Tegrの推定値と実測値との関係を図7に示す。この図7から明らかなように、EGR入口温度Tegrの推定値とEGR入口温度の実測値とがほぼ一致しており、これにより、実用的なEGR配管の取り回しの範囲では、上記式(3)を、EGR入口ガス温度を推定する汎用式として使用可能であることが確認できた。   In order to confirm the versatility of the above formula (3), the inventors of the present invention can use the above formula (for example, a large number of engines having different displacements in the range of 2 to 3 L). 3) was used to estimate the EGR inlet temperature Tegr. Moreover, the EGR inlet temperature was measured with the sensor about the engine of each model. FIG. 7 shows the relationship between the estimated value and the actually measured value of the EGR inlet temperature Tegr. As is apparent from FIG. 7, the estimated value of the EGR inlet temperature Tegr and the measured value of the EGR inlet temperature substantially coincide with each other. Thus, in the practical EGR piping range, the above formula (3) Can be used as a general-purpose equation for estimating the EGR inlet gas temperature.

<ヘッド外配管方式>
次に、ヘッド外配管方式のEGR装置について説明する。
<External piping system>
Next, an outside-head piping EGR apparatus will be described.

まず、ヘッド外配管方式の場合、図8に示すような系で考え、燃焼室3から排出される排気ガスの温度T4とし、EGR入口ガス温度Tegrとすると、エキゾーストマニホールド72からEGR通路80の入口までの放熱量Qcは、以下の式(4)で表すことができる。   First, in the case of the piping system outside the head, if the system as shown in FIG. 8 is considered and the exhaust gas temperature T4 exhausted from the combustion chamber 3 is assumed to be the EGR inlet gas temperature Tegr, the exhaust manifold 72 to the inlet of the EGR passage 80 The heat dissipation amount Qc up to can be expressed by the following equation (4).

Qc=EGRガス量×比熱×(T4−Tegr) ・・・(4)
ここで、このヘッド外配管方式の場合も、上記したヘッド内配管方式の場合と同様に、放熱量QcはEGRガス量に比例し、また、排気ガス温度T4が高いほど放熱量Qcが増加する。
Qc = EGR gas amount × specific heat × (T4-Tegr) (4)
Here, also in the case of the piping system outside the head, as in the case of the piping system in the head described above, the heat radiation amount Qc is proportional to the EGR gas amount, and the heat radiation amount Qc increases as the exhaust gas temperature T4 increases. .

次に、ヘッド外配管の温度を外気温と定義し、その外気温で単位質量あたりの放熱量Qc(図5の近似線の傾きに相当)を整理したところ、図9に示すように、[T4−外気温]と単位質量あたりの放熱量Qc(傾き=Qc/EGRガス流量)との間に相関関係があることが見出された。つまり、[T4−外気温]と[放熱量Qc/EGRガス流量]との関係は、エンジン1の機種(排気量等のハード構成)に関係なく一義的に規定することが可能である、ということが判明した。そして、この図9の実線(二次曲線)を実験式化すると、以下の式(5)で表すことができる。   Next, the temperature of the pipe outside the head is defined as the outside air temperature, and the heat radiation amount Qc per unit mass (corresponding to the slope of the approximate line in FIG. 5) is arranged at the outside air temperature. As shown in FIG. It was found that there is a correlation between [T4-outside air temperature] and the heat release amount Qc per unit mass (slope = Qc / EGR gas flow rate). That is, the relationship between [T4-outside air temperature] and [heat radiation amount Qc / EGR gas flow rate] can be uniquely defined regardless of the model of engine 1 (hard configuration such as displacement). It has been found. Then, when the solid line (secondary curve) in FIG. 9 is empirically expressed, it can be expressed by the following expression (5).

Qc/EGRガス量=g(T4−外気温) ・・・(5)
この式(5)及び上記式(4)から、EGR入口ガス温度Tegrは、以下の式(6)で表すことができ、この式(6)によってEGR入口ガス温度Tegrの推定値を算出することができる。
Qc / EGR gas amount = g (T4−outside temperature) (5)
From this equation (5) and the above equation (4), the EGR inlet gas temperature Tegr can be expressed by the following equation (6), and the estimated value of the EGR inlet gas temperature Tegr can be calculated by this equation (6). Can do.

Tegr=T4−g(T4−外気温) ・・・(6)
ただし、ガス比熱は関数g(T4−外気温)に含まれる。また、式(6)の関数g(T4−外気温)つまり図9の二次関数は、実験またはシミュレーションによって決定される。また、この関数g(T4−外気温)を含む上記式(6)はECU100のROMに記憶されている。
Tegr = T4-g (T4-outside temperature) (6)
However, the gas specific heat is included in the function g (T4-outside air temperature). Further, the function g (T4−outside air temperature) in Expression (6), that is, the quadratic function in FIG. 9 is determined by experiment or simulation. Further, the above equation (6) including this function g (T4-outside air temperature) is stored in the ROM of the ECU 100.

そして、ECU100は、エンジン1の運転時において、排気ガス温度センサ32の出力信号から排気ガス温度T4を算出するとともに、吸入空気温度センサ31の出力信号から外気温を算出し、それら排気ガス温度T4及び外気温を用いて、上記式(6)からEGR入口ガス温度Tegrを算出(推定)する。   When the engine 1 is in operation, the ECU 100 calculates the exhaust gas temperature T4 from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 32, calculates the outside air temperature from the output signal of the intake air temperature sensor 31, and the exhaust gas temperature T4. Then, the EGR inlet gas temperature Tegr is calculated (estimated) from the above equation (6) using the outside air temperature.

なお、排気ガス温度T4については、エンジン回転数と、エンジン回転数及びアクセル開度(踏み込み量)から定まる要求トルクとに基づいて、予め実験・シミュレーション等によって作成されたマップを参照して排気ガス温度を推定した推定値を用いてもよい。また、外気温については、エンジンルーム内温度(エンジンコンパートメント内温度)のセンサ検出値もしくは推定値を用いるようにしてもよい。   As for the exhaust gas temperature T4, the exhaust gas is referred to a map created in advance through experiments and simulations based on the engine speed and the required torque determined from the engine speed and the accelerator opening (depression amount). You may use the estimated value which estimated temperature. As for the outside air temperature, a sensor detection value or an estimated value of the engine room internal temperature (engine compartment internal temperature) may be used.

この例においても、上記式(6)は、[T4−外気温]と[Qc/EGRガス流量]との関係から求めた推定式であって、排気ガス温度T4と外気温のみでEGR入口温度Tegrを算出する式であるので、エンジン1の機種(排気量等のハード構成)に関係なく使用することが可能であって汎用性がある(実用的なEGR配管の取り回しの範囲において汎用性がある)。しかも、エキゾーストマニホールド72からEGR通路80の入口までの放熱量を見積もっているので(排気ガス温度T4から放熱量分を引き算しているので)、従来技術よりもEGR入口温度Tegrを高い精度で推定することができる。   Also in this example, the above equation (6) is an estimation equation obtained from the relationship between [T4−outside air temperature] and [Qc / EGR gas flow rate], and the EGR inlet temperature is obtained only from the exhaust gas temperature T4 and the outside air temperature. Since it is a formula for calculating Tegr, it can be used regardless of the model of the engine 1 (hard configuration such as displacement) and is versatile (in the range of practical EGR piping) is there). Moreover, since the amount of heat released from the exhaust manifold 72 to the inlet of the EGR passage 80 is estimated (since the amount of heat released is subtracted from the exhaust gas temperature T4), the EGR inlet temperature Tegr is estimated with higher accuracy than in the prior art. can do.

なお、本発明の発明者らは、上記式(6)の汎用性を確認するために、多数の機種のエンジン(例えば2〜3Lの範囲で排気量が異なる多数のエンジン)について、上記式(6)を用いてEGR入口温度Tegrを推定した。また、その各機種のエンジンについて、EGR入口温度をセンサにて実測した。これらEGR入口温度Tegrの推定値と実測値との関係を調べたところ、上記した図7と同様な結果が得られた。これにより、実用的なEGR配管の取り回しの範囲では、上記式(6)を、EGR入口ガス温度を推定する汎用式として使用可能であることが確認できた。   In order to confirm the versatility of the above formula (6), the inventors of the present invention have described the above formula (for a large number of engines with different displacements in the range of 2 to 3 L, for example) 6) was used to estimate the EGR inlet temperature Tegr. Moreover, the EGR inlet temperature was measured with the sensor about the engine of each model. When the relationship between the estimated value of the EGR inlet temperature Tegr and the actually measured value was examined, the same result as in the above-described FIG. 7 was obtained. Thus, it was confirmed that the above formula (6) can be used as a general-purpose formula for estimating the EGR inlet gas temperature in the practical EGR piping handling range.

−EGRガス温度センサ故障診断−
以上のように、本実施形態にあっては、EGRガス入口温度を推定することが可能であるので、EGRガス温度センサを備えている場合、そのEGRガス温度センサの故障診断を行うことができる。
-EGR gas temperature sensor fault diagnosis-
As described above, according to the present embodiment, the EGR gas inlet temperature can be estimated. Therefore, when the EGR gas temperature sensor is provided, a failure diagnosis of the EGR gas temperature sensor can be performed. .

その具体的な処理(EGRガス温度センサの故障診断処理)の一例について、図10のフローチャートを参照して説明する。この図10の処理ルーチンはECU100において所定時間(例えば、数msec)毎に繰り返して実行される。   An example of the specific process (EGR gas temperature sensor failure diagnosis process) will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing routine of FIG. 10 is repeatedly executed by the ECU 100 every predetermined time (for example, several msec).

まず、ステップST101において、EGR入口ガス温度Tegrを推定する。具体的には、排気ガス温度センサ32の出力信号から排気ガス温度T4を算出するとともに、水温センサ46の出力信号から水温を算出し、それら排気ガス温度T4及び水温を用いて上記式(3)によってEGR入口ガス温度Tegrを推定する。   First, in step ST101, the EGR inlet gas temperature Tegr is estimated. Specifically, the exhaust gas temperature T4 is calculated from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 32, the water temperature is calculated from the output signal of the water temperature sensor 46, and the above equation (3) is calculated using the exhaust gas temperature T4 and the water temperature. To estimate the EGR inlet gas temperature Tegr.

なお、排気ガス温度については推定値を用いてもよい。例えば、エンジン回転数と、エンジン回転数及びアクセル開度(踏み込み量)から定まる要求トルクとに基づいて、予め実験・シミュレーション等によって作成された推定マップを参照して排気ガス温度を推定し、その排気ガス温度の推定値を用いてEGR入口ガス温度Tegrを推定するようにしてもよい。   An estimated value may be used for the exhaust gas temperature. For example, based on the engine speed and the required torque determined from the engine speed and the accelerator opening (depression amount), the exhaust gas temperature is estimated with reference to an estimation map created in advance through experiments, simulations, etc. The EGR inlet gas temperature Tegr may be estimated using the estimated value of the exhaust gas temperature.

次に、ステップST102において、上記EGRガス温度センサの出力信号からEGR入口ガス温度(実測値)を検出する。   Next, in step ST102, the EGR inlet gas temperature (actually measured value) is detected from the output signal of the EGR gas temperature sensor.

ステップST103では、上記ステップST102で検出したEGR入口ガス温度(実測値)と、上記ステップST101で推定したEGR入口ガス温度Tegr(推定値)との温度差(絶対値)ΔTを算出する(ΔT=|EGR入口ガス温度−推定Tegr|)。   In step ST103, a temperature difference (absolute value) ΔT between the EGR inlet gas temperature (actual value) detected in step ST102 and the EGR inlet gas temperature Tegr (estimated value) estimated in step ST101 is calculated (ΔT = | EGR inlet gas temperature-estimated Tegr |).

ステップST104では、上記ステップST103で算出した温度差(絶対値)ΔTが所定の正常判定基準値Tref以下であるか否かを判定する。このステップST104の判定処理に用いる正常判定基準値Trefについては、例えば、EGRガス温度センサが正常である場合の上記温度差ΔT(|EGR入口ガス温度−推定Tegr|)の許容範囲(正常範囲)を、センサばらつき等を考慮して実験・シミュレーション等によって取得しておき、その結果を基に適合した値を設定する。   In step ST104, it is determined whether or not the temperature difference (absolute value) ΔT calculated in step ST103 is equal to or less than a predetermined normal determination reference value Tref. Regarding the normal determination reference value Tref used in the determination process of step ST104, for example, the allowable range (normal range) of the temperature difference ΔT (| EGR inlet gas temperature−estimated Tegr |) when the EGR gas temperature sensor is normal. Is obtained by experiment / simulation in consideration of sensor variation and the like, and a suitable value is set based on the result.

そして、上記ステップST104の判定結果が肯定判定(YES)である場合([ΔT≦Tref]である場合)は、EGRガス温度センサは正常であると判断する(ステップST105)。   If the determination result in step ST104 is affirmative (YES) (when [ΔT ≦ Tref]), it is determined that the EGR gas temperature sensor is normal (step ST105).

一方、ステップST104の判定結果が否定判定(NO)である場合、つまり、EGR入口ガス温度(実測値)と推定EGR入口ガスTegrとの温度差ΔTが正常判定基準値Trefよりも大きい(ΔT>Tref)場合は、EGRガス温度センサに故障が生じていると判断(診断)する(ステップST106)。この場合、例えば、車室内のメータパネル上のMIL(Malfunction Indicator Lamp;警告ランプ)を点灯させてユーザ(運転者)に警告を促すとともに、上記ECU100に備えられたダイアグノーシスに異常情報を書き込む。   On the other hand, if the determination result in step ST104 is negative (NO), that is, the temperature difference ΔT between the EGR inlet gas temperature (actually measured value) and the estimated EGR inlet gas Tegr is larger than the normal determination reference value Tref (ΔT> In the case of (Tref), it is determined (diagnostic) that a failure has occurred in the EGR gas temperature sensor (step ST106). In this case, for example, a MIL (Malfunction Indicator Lamp; warning lamp) on the meter panel in the passenger compartment is turned on to prompt the user (driver) to warn, and the abnormality information is written in the diagnosis provided in the ECU 100.

なお、以上の故障診断処理では、上記した式(3)を用いた場合(ヘッド内配管方式の場合)について説明したが、EGR装置8がヘッド外配管式である場合は、上記した式(6)を用いて故障診断を行う。   In the above-described failure diagnosis processing, the case where the above-described equation (3) is used (in the case of the in-head piping method) has been described. However, when the EGR device 8 is the outside-head piping method, the above equation (6) ) To perform fault diagnosis.

この場合、上記図10のステップST101において、排気ガス温度センサ32の出力信号から排気ガス温度T4を算出するとともに、吸入空気温度センサ31の出力信号から外気温を算出し、それら排気ガス温度T4及び外気温を用いて、上記式(6)からEGR入口ガス温度Tegrを算出(推定)する。そして、図10のステップST102〜ステップST106と同等な処理を行って、EGRガス温度センサの正常/故障を判断するようにすればよい。   In this case, in step ST101 of FIG. 10, the exhaust gas temperature T4 is calculated from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 32, the outside air temperature is calculated from the output signal of the intake air temperature sensor 31, and the exhaust gas temperature T4 and The EGR inlet gas temperature Tegr is calculated (estimated) from the above equation (6) using the outside air temperature. Then, processing equivalent to steps ST102 to ST106 in FIG. 10 may be performed to determine normality / failure of the EGR gas temperature sensor.

(変形例1)
上記した図6の縦軸(Qc/EGRガス流量)は図4に示す系の入口温度と出口温度との差分であり、図6の横軸(T4−水温)は図4に示す系の入口温度と冷却媒体(エンジン冷却水)温度との差分であるので、図6は図4の系における放熱効率を示す図と考えられる。ここで、図6は二次関数として扱うこともできるが、範囲を限定すると、図11の破線で示すように一次関数(効率一定)と見なすことが可能である。したがって、この図11の破線の傾き及び切片(関数f(T4−水温))を実験またはシミュレーションによって求めることによって上記式(3)を得るようにしてもよい。
(Modification 1)
The vertical axis (Qc / EGR gas flow rate) in FIG. 6 is a difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the system shown in FIG. 4, and the horizontal axis (T4-water temperature) in FIG. 6 is the inlet of the system shown in FIG. Since this is the difference between the temperature and the temperature of the cooling medium (engine cooling water), FIG. 6 is considered to be a diagram showing the heat dissipation efficiency in the system of FIG. Here, FIG. 6 can be handled as a quadratic function, but if the range is limited, it can be regarded as a linear function (constant efficiency) as shown by the broken line in FIG. Therefore, the above equation (3) may be obtained by obtaining the slope and intercept (function f (T4−water temperature)) of FIG. 11 by experiment or simulation.

(変形例2)
上記した図9の縦軸(Qc/EGRガス流量)は図8に示す系の入口温度と出口温度との差分であり、横軸(T4−外気温)は図8に示す系の入口温度と外気温との差分であるので、図9は図8の系における放熱効率を示す図と考えられる。ここで、図9は二次関数として扱うこともできるが、範囲を限定すると、図12の破線で示すように一次関数(効率一定)と見なすことが可能である。したがって、この図12の破線の傾き及び切片(関数g(T4−外気温))を実験またはシミュレーションによって求めることによって上記式(6)を得るようにしてもよい。
(Modification 2)
The vertical axis (Qc / EGR gas flow rate) in FIG. 9 is a difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the system shown in FIG. 8, and the horizontal axis (T4-outside air temperature) is the inlet temperature of the system shown in FIG. Since this is the difference from the outside air temperature, FIG. 9 is considered to be a diagram showing the heat radiation efficiency in the system of FIG. Here, FIG. 9 can also be handled as a quadratic function, but if the range is limited, it can be regarded as a linear function (constant efficiency) as shown by a broken line in FIG. Therefore, the above equation (6) may be obtained by obtaining the slope and intercept (function g (T4−outside air temperature)) of FIG. 12 by experiment or simulation.

(変形例3)
以上説明したように、本実施形態では、EGR入口ガス温度Tegrを推定することができるので、EGR出口ガス温度も推定することが可能である。具体的には、上記式(3)または式(6)で算出されるEGR入口ガス温度(推定値)に、EGR通路入口から出口までの系の放熱効率(EGRクーラ82の冷却効率も含む)を乗算することによって、EGR出口ガス温度を算出(推定)することができる。
(Modification 3)
As described above, in the present embodiment, since the EGR inlet gas temperature Tegr can be estimated, the EGR outlet gas temperature can also be estimated. Specifically, the EGR inlet gas temperature (estimated value) calculated by the above formula (3) or (6) is used for the heat dissipation efficiency of the system from the EGR passage inlet to the outlet (including the cooling efficiency of the EGR cooler 82). , The EGR outlet gas temperature can be calculated (estimated).

−他の実施形態−
以上の例では、車両に搭載される直列4気筒ディーゼルエンジンの温度推定・温度センサ故障診断に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、車両用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンの温度推定・温度センサ故障診断にも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。
-Other embodiments-
In the above example, the case where the present invention is applied to temperature estimation and temperature sensor failure diagnosis of an in-line four-cylinder diesel engine mounted on a vehicle has been described. The present invention is not limited to vehicles, but can be applied to engine temperature estimation and temperature sensor failure diagnosis used for other purposes. Further, the number of cylinders and the engine type (separate type engine, V-type engine, horizontally opposed engine, etc.) are not particularly limited.

以上の例では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ23を適用したエンジン1について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンの温度推定・温度センサ故障診断への適用も可能である。   In the above example, the engine 1 to which the piezo injector 23 that changes the fuel injection rate by changing to the fully open valve state only during the energization period has been described. However, the present invention relates to an engine to which the variable injection rate injector is applied. Application to temperature estimation and temperature sensor failure diagnosis is also possible.

また、本発明は、ディーゼルエンジンに限られることなく、ガソリンエンジンの温度推定・温度センサ故障診断にも適用することができる。   Further, the present invention is not limited to a diesel engine, but can also be applied to temperature estimation and temperature sensor failure diagnosis of a gasoline engine.

本発明は、内燃機関のガス温度推定装置及び故障診断装置に利用可能であり、さらに詳しくは、排気系から吸気系に還流させるEGRガスの温度を推定するガス温度推定装置及び故障診断装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gas temperature estimation device and a failure diagnosis device for an internal combustion engine, and more specifically, for a gas temperature estimation device and a failure diagnosis device that estimate the temperature of EGR gas that is recirculated from an exhaust system to an intake system. can do.

1 エンジン
31 吸入空気温度センサ
32 排気ガス温度センサ
6 吸気系
63 インテークマニホールド
64 吸気管(吸気通路)
7 排気系
72 エキゾーストマニホールド
73 排気管(排気通路)
8 EGR装置
80 EGR通路
81 EGRバルブ
100 ECU
1 Engine 31 Intake Air Temperature Sensor 32 Exhaust Gas Temperature Sensor 6 Intake System 63 Intake Manifold 64 Intake Pipe (Intake Passage)
7 Exhaust system 72 Exhaust manifold 73 Exhaust pipe (exhaust passage)
8 EGR device 80 EGR passage 81 EGR valve 100 ECU

Claims (3)

燃焼室から排出される排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド内の配管及びEGR通路を通じて吸気系に還流するEGR装置を備えた内燃機関に適用されるガス温度推定装置であって、
燃焼室から排出される排気ガスの温度T4、及び、前記内燃機関の冷却水の水温を用いて、以下の式(3)によって、前記EGR通路入口のガス温度Tegrを推定することを特徴とする内燃機関のガス温度推定装置。
Tegr=T4−f(T4−水温) ・・・(3)
ただし、f(T4−水温):実験またはシミュレーションにより求められた関数
A gas temperature estimation device applied to an internal combustion engine including an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber to an intake system through a pipe in an cylinder head and an EGR passage from an exhaust manifold,
The gas temperature Tegr at the EGR passage inlet is estimated by the following equation (3) using the temperature T4 of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine. A gas temperature estimating device for an internal combustion engine.
Tegr = T4-f (T4-water temperature) (3)
However, f (T4-water temperature): function obtained by experiment or simulation
燃焼室から排出される排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからシリンダヘッド外の配管及びEGR通路を通じて吸気系に還流するEGR装置を備えた内燃機関に適用されガス温度推定装置であって、
燃焼室から排出される排気ガスの温度T4、及び、外気温を用いて、以下の式(6)によって、前記EGR通路入口のガス温度Tegrを推定することを特徴とする内燃機関のガス温度推定装置。
Tegr=T4−g(T4−外気温) ・・・(6)
ただし、g(T4−外気温):実験またはシミュレーションにより求められた関数
A gas temperature estimation device applied to an internal combustion engine equipped with an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber to an intake system through a pipe outside the cylinder head and an EGR passage from an exhaust manifold,
The gas temperature estimation of the internal combustion engine, wherein the gas temperature Tegr at the EGR passage inlet is estimated by the following equation (6) using the temperature T4 of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and the outside air temperature. apparatus.
Tegr = T4-g (T4-outside temperature) (6)
However, g (T4-outside temperature): function obtained by experiment or simulation
燃焼室から排出される排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからEGR通路を通じて吸気系に還流するEGR装置と、前記EGR通路入口の温度を検出する温度センサとを備えた内燃機関に適用される故障診断装置であって、
前記温度センサにて検出された温度実測値と、請求項1記載の内燃機関のガス温度推定装置によって推定されたEGR通路入口ガス温度または請求項2記載の内燃機関のガス温度推定装置によって推定されたEGR通路入口ガス温度との温度差の絶対値が、所定の判定値よりも大きい場合は、当該温度センサに故障が発生していると判定することを特徴とする故障診断装置。
Failure diagnosis applied to an internal combustion engine including an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from the combustion chamber to the intake system through the EGR passage from the exhaust manifold, and a temperature sensor that detects the temperature of the EGR passage inlet A device,
The actual measured value detected by the temperature sensor and the EGR passage inlet gas temperature estimated by the internal combustion engine gas temperature estimation device according to claim 1 or the internal combustion engine gas temperature estimation device according to claim 2. A failure diagnosis device characterized in that, when the absolute value of the temperature difference from the EGR passage inlet gas temperature is larger than a predetermined determination value, it is determined that a failure has occurred in the temperature sensor.
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