JP2019090329A - Sensor failure determination device of engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのセンサ故障判定装置に関する。 The present invention relates to a sensor failure determination device for an engine.
車両に走行用動力源として搭載されるエンジンには各種センサ類が装備され、それらの検出情報に基づきエンジンの燃料噴射や点火時期等が制御されてエンジンが運転される。センサ類の故障はエンジンの不適切な制御の要因になるため、その対策として、例えば特許文献1に記載された技術では、センサにより検出される実際値と推定した模擬値とを比較し、両者の間に乖離が生じている場合にセンサが故障していると判定している。 An engine mounted on a vehicle as a power source for traveling is equipped with various sensors, and based on the detection information thereof, fuel injection of the engine, ignition timing and the like are controlled to operate the engine. For example, since the failure of the sensors causes an inappropriate control of the engine, as a countermeasure, for example, in the technology described in Patent Document 1, the actual value detected by the sensor is compared with the estimated value estimated. The sensor is determined to be broken when there is a divergence between them.
例えば特許文献1の手法を、自然吸気型エンジンに装備されたエアフローセンサ及びインマニ圧センサの故障判定に応用した場合について述べる。エアフローセンサは吸気量を検出し、インマニ圧センサはスロットル下流のインマニ圧を検出し、それらの実測値がそれぞれの模擬値と比較されて故障の有無が判定される。
それぞれの模擬値は、基本的にスロットル弁の前後圧力比をベースとして算出され、前後圧力比から求めたスロットル弁の通過空気量を体積効率により補正して、筒内に導入される模擬シリンダ空気量を求める。そして、模擬シリンダ空気量から吸気量の相関値として模擬充填効率を算出すると共に、模擬シリンダ空気量を吸気温度により補正して模擬インマニ圧を算出している。
For example, the case where the method of Patent Document 1 is applied to failure determination of an air flow sensor and an intake manifold pressure sensor installed in a naturally aspirated engine will be described. The air flow sensor detects the amount of intake air, the in-manifold pressure sensor detects the in-manifold pressure downstream of the throttle, and the actual measured values thereof are compared with the respective simulated values to determine the presence or absence of a failure.
Each simulated value is basically calculated based on the front / rear pressure ratio of the throttle valve, and the simulated cylinder air introduced into the cylinder by correcting the passing air amount of the throttle valve obtained from the front / back pressure ratio with volumetric efficiency Determine the quantity. Then, the simulated filling efficiency is calculated from the simulated cylinder air amount as a correlation value of the intake amount, and the simulated cylinder air amount is corrected by the intake temperature to calculate the simulated intake manifold pressure.
エアフローセンサ及びインマニ圧センサの故障判定のためには、それらの実測値と比較すべき模擬値が十分な信頼性を有している必要がある。自然吸気型エンジンにおいて、スロットル上流圧は大気圧が相当し、スロットル下流圧はインマニ圧が相当するため、大気圧センサにより検出された大気圧と模擬インマニ圧(前回値)とから前後圧力比が算出される。 In order to determine the failure of the air flow sensor and the intake manifold pressure sensor, it is necessary that the simulated values to be compared with the actual measured values have sufficient reliability. In a naturally aspirated engine, the throttle upstream pressure corresponds to the atmospheric pressure, and the throttle downstream pressure corresponds to the intake manifold pressure. Therefore, the front-to-back pressure ratio is calculated from the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor and the simulated intake manifold pressure (previous value). It is calculated.
エンジンへの装備によりエアフローセンサ及びインマニ圧センサがエンジンからの熱の影響を受けるのに対し、設置場所が限定されない大気圧センサは、より熱的な環境条件が良好な場所、例えばECU(エンジン制御ユニット)内に収容されている。このため大気圧センサが故障する可能性は極めて低く、その検出値である大気圧が正しいと仮定でき、このような大気圧を算出処理に適用することにより、模擬充填効率及び模擬インマニ圧の信頼性が確保されている。 The air flow sensor and the intake manifold pressure sensor are affected by the heat from the engine due to the installation to the engine, but the atmospheric pressure sensor whose installation location is not limited is a place with better thermal environmental conditions, for example, ECU (engine control Unit) is housed. Therefore, the possibility that the atmospheric pressure sensor is broken is extremely low, and it can be assumed that the atmospheric pressure which is the detected value is correct. By applying such atmospheric pressure to the calculation process, the reliability of the simulated filling efficiency and the simulated intake manifold pressure Sex is secured.
しかしながら、特許文献1に記載されたセンサ故障の判定手法を過給型エンジンに適用した場合には、以下に述べる問題が生じる。
過給型エンジンにおけるスロットル下流圧は、自然吸気型エンジンと同じくインマニ圧が相当するが、スロットル上流圧は、大気圧に代えてターボチャージャによる過給圧が相当する。このため、過給圧とインマニ圧とに基づきスロットル弁の前後圧力比が算出される。過給圧の検出のために過給圧センサは吸気通路上のコンプレッサからスロットル弁までの間の領域に設置され、必然的にエンジンからの熱の影響を受ける。従って、熱的な環境条件が良好な大気圧センサに比して過給圧センサの故障頻度は格段に高まり、その検出値である過給圧を大気圧のように正しいと仮定できなくなる。
However, when the sensor failure determination method described in Patent Document 1 is applied to a supercharged engine, the following problems occur.
The throttle downstream pressure in the supercharged engine corresponds to the in-manifold pressure as in the naturally aspirated engine, but the throttle upstream pressure corresponds to the supercharging pressure by the turbocharger instead of the atmospheric pressure. Therefore, the front / rear pressure ratio of the throttle valve is calculated based on the supercharging pressure and the intake manifold pressure. In order to detect the supercharging pressure, a supercharging pressure sensor is installed on the intake passage in a region between the compressor and the throttle valve, and inevitably receives the influence of heat from the engine. Therefore, the failure frequency of the supercharging pressure sensor is much higher than that of the atmospheric pressure sensor whose thermal environmental condition is good, and it can not be assumed that the detected supercharging pressure is correct like atmospheric pressure.
このような状況は、過給圧に基づき算出される模擬充填効率及び模擬インマニ圧の信頼性の低下を意味する。結果として、各模擬値とエアフローセンサ及びインマニ圧センサによる実測値との間に乖離が生じたとしても、その乖離の要因が、過給圧センサの故障による誤った過給圧に基づき模擬値が誤演算されたことにあるのか、エアフローセンサやインマニ圧センサの故障にあるのかを判別できない。 Such a situation means a decrease in the reliability of the simulated filling efficiency and the simulated intake manifold pressure calculated based on the supercharging pressure. As a result, even if a deviation occurs between each simulated value and the measured value by the air flow sensor and the intake manifold pressure sensor, the cause of the deviation is the simulated value based on the erroneous boost pressure due to the failure of the boost pressure sensor. It can not be determined whether it is an erroneous operation or an air flow sensor or an in-manifold pressure sensor failure.
以上の不具合は過給型エンジンのみならず、自然吸気型エンジンの吸気通路に大気圧センサを設置した場合でも同様に発生する。このため、これらのエンジンには特許文献1に記載されたセンサ故障の判定手法をそのまま適用できず、従来から抜本的な対策が要望されていた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、特定のセンサの出力値に基づき、他の複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値をそれぞれ算出してセンサの故障を判定する場合において、特定のセンサの故障と他の複数のセンサの故障とを的確に判別して故障したセンサを特定することができるエンジンのセンサ故障判定装置を提供することにある。
The above problems occur not only in a supercharged engine but also in the case where an atmospheric pressure sensor is installed in the intake passage of a naturally aspirated engine. For this reason, the determination method of the sensor failure described in patent document 1 can not be applied as it is to these engines as it was, but a drastic measure was conventionally required from now on.
The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to provide simulated values corresponding to state quantities detected by a plurality of other sensors based on the output value of a specific sensor. The engine sensor failure judging device capable of accurately judging the failure of a specific sensor and the failure of a plurality of other sensors and specifying the failed sensor when calculating the failure of each sensor to determine the failure of the sensor. It is to provide.
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンのセンサ故障判定装置は、吸気に関する互いに異なる状態量を検出する特定のセンサ及び他の複数のセンサをそれぞれ吸気通路に設置したエンジンにおいて、前記特定のセンサの出力値に基づき、前記複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値をそれぞれ算出する模擬値算出手段と、前記複数のセンサの実測値に基づき、該複数のセンサにより検出される状態量の間で互いに相関する吸気相関指標を各センサ毎にそれぞれ算出する吸気相関指標算出手段と、前記吸気相関指標算出手段により算出された前記複数のセンサの各吸気相関指標の間の偏差を相関指標偏差として算出し、該相関指標偏差が予め設定された相関指標判定値以上のときに前記複数のセンサの何れかが故障していると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, a sensor failure judging device of an engine according to the present invention is characterized in that, in an engine in which a specific sensor for detecting different state quantities related to intake air and a plurality of other sensors are respectively installed in an intake passage. Simulated value calculation means for calculating simulated values corresponding to the state quantities detected by the plurality of sensors based on output values of the sensors, and detected by the plurality of sensors based on actually measured values of the plurality of sensors Intake correlation index calculation means for calculating an intake correlation index correlating to each other among state quantities, and deviation between intake correlation indices of the plurality of sensors calculated by the intake correlation index calculation means It is calculated as a correlation index deviation, and any one of the plurality of sensors is broken when the correlation index deviation is equal to or greater than a predetermined correlation index determination value. Characterized by comprising a determining failure determination means and (Claim 1).
このように構成したエンジンのセンサ故障判定装置によれば、特定のセンサの出力値に基づき、複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値がそれぞれ算出される一方、複数のセンサの実測値に基づき、互いに相関する吸気相関指標が各センサ毎にそれぞれ算出される。そして、複数のセンサの各吸気相関指標の間の偏差が相関指標偏差として算出され、相関指標偏差が相関指標判定値以上のときに複数のセンサの何れかが故障していると判定される。結果として、複数のセンサの何れかが故障している場合と特定のセンサが故障している場合とを判別可能となる。 According to the sensor failure determination device of the engine configured as described above, while the simulated values corresponding to the state quantities detected by the plurality of sensors are calculated based on the output value of the particular sensor, the actual measurement of the plurality of sensors is performed. Based on the value, an intake correlation index correlated with each other is calculated for each sensor. Then, a deviation between intake correlation indices of a plurality of sensors is calculated as a correlation index deviation, and when the correlation index deviation is equal to or more than the correlation index determination value, it is determined that any one of the plurality of sensors is broken. As a result, it is possible to distinguish between the case where one of the plurality of sensors is broken and the case where the particular sensor is broken.
その他の態様として、前記故障判定手段が、前記相関指標偏差が前記相関指標判定値以上のときに、前記複数のセンサにより検出された各実測値と前記模擬値算出手段により算出された各センサの模擬値との偏差を実測・模擬偏差としてそれぞれ算出し、予め設定された実測・模擬判定値以上の実測・模擬偏差が算出されたセンサに対して故障判定を下すことが好ましい(請求項2)。 As another aspect, when the failure index determination means determines that the correlation index deviation is greater than or equal to the correlation index determination value, each of the actual measurement values detected by the plurality of sensors and each of the sensors calculated by the simulation value calculation means It is preferable that the deviation from the simulated value is calculated as the actual measurement / simulated deviation, and the failure determination is made to the sensor for which the actual measurement / simulated deviation larger than the preset actual measurement / simulative judgment value is calculated (claim 2) .
この態様によれば、相関指標偏差が相関指標判定値以上のときに、複数のセンサの各実測値と模擬値との偏差が実測・模擬偏差としてそれぞれ算出され、実測・模擬判定値以上の実測・模擬偏差が算出されたセンサに対して故障判定が下される。
その他の態様として、前記特定のセンサが、前記エンジンの吸気通路のスロットル弁の上流側に設置されて、該スロットル弁の上流圧を検出するスロットル上流圧センサであることが好ましい(請求項3)。
According to this aspect, when the correlation index deviation is equal to or higher than the correlation index determination value, the deviation between each actual measurement value of the plurality of sensors and the simulation value is calculated as an actual measurement / simulation deviation, and an actual measurement or actual measurement judgment range • A fault determination is made on the sensor for which the simulated deviation has been calculated.
In another aspect, it is preferable that the specific sensor is a throttle upstream pressure sensor which is installed on the upstream side of the throttle valve of the intake passage of the engine and detects the upstream pressure of the throttle valve (Claim 3) .
この態様によれば、スロットル上流圧センサによりスロットル弁の上流圧として、過給型エンジンの場合には過給圧が検出され、自然吸気型エンジンの場合には大気圧が検出され、これらの過給圧や大気圧に基づき、複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値がそれぞれ算出される。
その他の態様として、前記複数のセンサが、前記エンジンの吸気通路に設置されて、該エンジンの吸気量を検出するエアフローセンサ、及び前記吸気通路のスロットル弁の下流側に設置されて、前記エンジンのインマニ圧を検出するインマニ圧センサであり、前記模擬値算出手段が、前記スロットル上流圧センサの出力値に基づき、前記エアフローセンサにより検出される吸気量に対応した模擬値、及び前記インマニ圧センサにより検出されるインマニ圧に対応した模擬値をそれぞれ算出することが好ましい(請求項4)。
According to this aspect, as the upstream pressure of the throttle valve, the supercharging pressure is detected by the throttle upstream pressure sensor in the case of a supercharged engine, and the atmospheric pressure is detected in the case of a naturally aspirated engine. Based on the supply pressure and the atmospheric pressure, simulated values corresponding to the state quantities detected by the plurality of sensors are respectively calculated.
In another aspect, the plurality of sensors are installed in an intake passage of the engine to detect an intake air amount of the engine, and are installed downstream of a throttle valve of the intake passage to detect the intake amount of the engine. An intake manifold pressure sensor for detecting intake manifold pressure, and the simulated value calculation means is based on an output value of the throttle upstream pressure sensor, and a simulated value corresponding to an intake amount detected by the air flow sensor, and the intake manifold pressure sensor It is preferable to calculate simulated values corresponding to the detected intake manifold pressure (claim 4).
この態様によれば、スロットル上流圧センサの出力値、即ち過給圧や大気圧に基づき、エアフローセンサにより検出される吸気量に対応した模擬値、及びインマニ圧センサにより検出されるインマニ圧に対応した模擬値がそれぞれ算出される。
その他の態様として、前記吸気相関指標算出手段が、前記吸気量及び前記インマニ圧との間で互いに相関する前記吸気相関指標として、充填効率またはインマニ圧を各センサ毎に算出することが好ましい(請求項5)。
According to this aspect, based on the output value of the throttle upstream pressure sensor, that is, the supercharging pressure or the atmospheric pressure, the simulation value corresponding to the intake amount detected by the air flow sensor and the intake manifold pressure detected by the intake manifold pressure sensor The simulated values are calculated respectively.
As another aspect, it is preferable that the intake correlation index calculation means calculate the filling efficiency or the intake manifold pressure for each sensor as the intake correlation index correlating to each other between the intake amount and the intake manifold pressure. Item 5).
この態様によれば、吸気量及びインマニ圧との間で互いに相関する吸気相関指標として、充填効率またはインマニ圧が各センサ毎に算出される。
その他の態様として、前記故障判定手段が、前記相関指標偏差が相関指標判定値未満のときに前記特定のセンサの故障判定を下すことが好ましい(請求項6)。
この態様によれば、相関指標偏差が相関指標判定値未満のときに特定のセンサの故障判定が下される。
According to this aspect, the filling efficiency or the intake manifold pressure is calculated for each sensor as an intake correlation index that correlates to each other between the intake amount and the intake manifold pressure.
As another aspect, it is preferable that the failure determination means make a failure determination of the specific sensor when the correlation index deviation is less than a correlation index determination value (claim 6).
According to this aspect, when the correlation index deviation is less than the correlation index determination value, the failure determination of the specific sensor is made.
本発明のエンジンのセンサ故障判定装置によれば、特定のセンサの出力値に基づき、他の複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値をそれぞれ算出してセンサの故障を判定する場合において、特定のセンサの故障と他の複数のセンサの故障とを的確に判別して故障したセンサを特定することができる。 According to the sensor failure determination device for an engine of the present invention, when the simulation value corresponding to the state quantities detected by a plurality of other sensors is calculated based on the output value of a specific sensor to determine the failure of the sensor In the above, it is possible to accurately determine the failure of a specific sensor from the failure of a plurality of other sensors and to specify the failed sensor.
以下、本発明を具体化したエンジンのセンサ故障判定装置の一実施形態を説明する。
図1は本発明のセンサ故障判定装置が適用されたエンジンを示す全体構成図であり、エンジンは走行用動力源として図示しない車両に搭載されている。
エンジン1のシリンダブロック2に形成された各気筒のシリンダ3内にはピストン4が配設され、クランク軸5の回転に応じて各ピストン4がシリンダ3内で摺動する。クランク軸5の回転はシリンダヘッド6に設けられた吸気及び排気カムシャフト7,8に伝達され、各カムシャフト7,8がクランク軸5に同期して回転駆動される。吸気カムシャフト7の回転に応じて吸気弁9が駆動されて所定タイミングで吸気ポート11を開閉し、排気カムシャフト8の回転に応じて排気弁10が駆動されて所定タイミングで排気ポート12を開閉する。吸気及び排気カムシャフト7,8にはそれぞれVVT機構13,14が接続され、これらのVVT機構13,14によりクランク軸5に対する吸気及び排気カムシャフト7,8の位相、ひいては吸気弁9及び排気弁10の開閉時期が任意に変更される。
Hereinafter, an embodiment of a sensor failure determination device for an engine according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a whole block diagram showing an engine to which a sensor failure judging device of the present invention is applied. The engine is mounted on a vehicle (not shown) as a power source for traveling.
A piston 4 is disposed in the cylinder 3 of each cylinder formed in the
各気筒の吸気ポート11には吸気マニホールド16を介して共通のサージタンク17が接続され、サージタンク17には吸気管18の下流端が接続されている。吸気管18には上流側よりエアクリーナ19、ターボチャージャ20のコンプレッサ、インタクーラ21、スロットル弁22が設けられている。なお、30はターボチャージャ20の過給圧を制御するためのウエストゲート30である。
A
本実施形態では、吸気マニホールド16、サージタンク17、吸気管18及びエアクリーナ19により本発明の吸気通路が構成されている。
また、各気筒の排気ポート12には排気マニホールド23を介して排気管24の上流端が接続され、排気管24にはターボチャージャ20のタービン、触媒装置29及び図示しない消音器が設けられている。
In the present embodiment, the intake manifold of the present invention is constituted by the
Further, the upstream end of an
各気筒には筒内に臨むように筒内インジェクタ25が配設されると共に、吸気マニホールド16には各気筒に対応してポートインジェクタ26が設けられている。筒内インジェクタ25には図示しない低圧ポンプを経て高圧ポンプから燃料が供給され、ポートインジェクタ26には低圧ポンプから燃料が供給される。エンジン1の各気筒には筒内に臨むように点火プラグ27が配設され、各点火プラグ27はイグナイタ28の駆動により点火される。
An in-
エンジン1の運転中には、エアクリーナ19から吸気管18内に導入された吸気がターボチャージャ20のコンプレッサにより加圧され、インタクーラ21により冷却された後にスロットル弁22により流量調整される。さらに吸気はサージタンク17を経て吸気マニホールド16により各気筒に分配され、ポートインジェクタ25から噴射された燃料と混合しながら吸気弁9の開弁に伴ってエンジン1の筒内に導入される。筒内で混合気には筒内インジェクタ26から燃料が噴射されて点火プラグ27により点火されて燃焼し、発生した燃焼圧によりピストン4を介してクランク軸5が回転駆動される。
During operation of the engine 1, the intake air introduced from the
各気筒の筒内で燃焼後の排ガスは排気弁10の開弁に伴い排気ポート12に排出されて排気マニホールド23により集合され、排気管24に案内されてターボチャージャ20のタービンを駆動した後に触媒装置29及び消音器を経て外部に排出される。
一方、車室内には、図示しない入出力装置,多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置(ROM,RAM,BURAMなど),中央処理装置(CPU),タイマカウンタなどを備えたECU(エンジン制御ユニット)31が設置されており、エンジン1の総合的な制御を行う。
Exhaust gas after combustion in the cylinder of each cylinder is discharged to the
On the other hand, an ECU (engine control unit) provided with an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, BURAM, etc.) containing a large number of control programs, a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. 31 is installed to perform comprehensive control of the engine 1.
ECU31の入力側には、スロットル弁22の開度θthを検出するスロットルポジションセンサ32、エンジン1の吸気量Vを検出するエアフローセンサ33(本発明の複数のセンサに相当し、以下、AFSと略する)、エンジン1の回転に同期したクランク角信号を出力するクランク角センサ34、エンジン1の冷却水温Twを検出する水温センサ35、アクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ36、スロットル弁22の上流圧として過給圧Pboostを検出する過給圧センサ37(本発明の特定のセンサ、スロットル上流圧センサに相当)、スロットル弁22の下流圧としてインマニ圧Pinを検出するインマニ圧センサ38(本発明の複数のセンサに相当)、大気圧Paを検出する大気圧センサ39等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。なお、過給圧センサ37及びインマニ圧センサ38は、吸気温度Tairの検出機能も備えている。
A
また、ECU31の出力側には、上記した吸排気のVVT機構13,14、ポートインジェクタ25、筒内インジェクタ26、イグナイタ28、ウエストゲート30、スロットル弁22を開閉駆動するスロットルアクチュエータ40等の各種デバイス類が接続されている。
ECU31は、各種センサ類からの検出情報及び予め設定された制御マップ等に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、吸排気の開時期及び閉時期等の目標値を算出し、それらの目標値に基づき各種デバイス類を駆動制御する。
Further, on the output side of the
The
ところで、本実施形態ではAFS33及びインマニ圧センサ38を対象として故障判定処理を実行しており、そのために吸気量V及びインマニ圧Pinの実測値をそれぞれの模擬値と比較している。後述するが、各模擬値はスロットル弁22の前後圧力比をベースとして算出され、本実施形態のエンジン1は過給型であるため、過給圧センサ37により検出された過給圧Pboostをスロットル上流圧とし、模擬インマニ圧Pin(前回値)をスロットル下流圧として、前後圧力比を算出している。
By the way, in the present embodiment, the failure determination processing is executed for the
そして、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、吸気通路に設置される過給圧センサ37はエンジン1からの熱の影響により故障頻度が高く、検出された過給圧Pboostを正しいと仮定できない。必然的に、過給圧Pboostに基づき算出される模擬充填効率Ec及び模擬インマニ圧Pinの信頼性が低下し、実測値と模擬値との間に乖離が生じたとしても、過給圧センサ37の故障による誤った過給圧Pboostに基づき模擬値が誤演算されたことにあるのか、AFS33やインマニ圧センサ38の故障にあるのかを判別できないという問題があった。
Then, as described in [Problems to be Solved by the Invention], the supercharging
このような不具合を鑑みて本発明者は、AFS33により検出された吸気量Vとインマニ圧センサ38により検出されたインマニ圧Pinとの整合性に着目した。即ち、本実施形態のエンジン1は、AFS33により検出された実測値の吸気量Vを各種制御に利用し易いように充填効率Ec(本発明の互いに相関する吸気相関指標に相当し、以下、実充填効率と称する)に変換して取り扱っている。吸気量Vと同じくエンジン1の吸気に関する状態量であるインマニ圧Pin(実測値)は、気体方程式に基づき充填効率Ecに変換可能である。そこで、インマニ圧センサ38により検出されたインマニ圧Pinを充填効率Ec(以下、変換充填効率Ec(in)と称する)に変換すれば、互いに等価比較可能となる。
In view of such problems, the inventor focused on the consistency between the intake air amount V detected by the
そして、実測値と模擬値との間に乖離が生じているにも拘わらず、双方の充填効率Ec,Ec(in)が乖離していない場合には、AFS33及びインマニ圧センサ38が正常に機能していると見なせることから、誤った過給圧Pboostに基づき模擬値が誤演算されたものと判断できる。逆に、実測値と模擬値との間に乖離が生じ、双方の充填効率Ec,Ec(in)についても同様に乖離している場合には、少なくとも何れか一方のセンサ33,38が故障しており、実測値と模擬値とが乖離している側のセンサの故障と判断できる。
And, even if there is a divergence between the measured value and the simulated value, if the two filling efficiencies Ec and Ec (in) do not deviate, the
以上の知見に基づき本実施形態では、吸気量Vから求めた実充填効率Ecとインマニ圧Pinから求めた変換充填効率Ec(in)との比較に基づき故障しているセンサを特定しており、以下、その詳細について説明する。
図1に示すようにECU31は、過給圧センサ37により検出された過給圧Pboostに基づき、模擬充填効率Ec及び模擬インマニ圧Pinを算出する模擬値算出手段41を具備している。詳しくは、過給圧センサ37により検出された過給圧Pboostと模擬インマニ圧Pin(前回値)とからスロットル弁22の前後圧力比を算出し、前後圧力比から求めたスロットル弁22の通過空気量を体積効率により補正して、筒内に導入される模擬シリンダ空気量を求める。そして、模擬シリンダ空気量から吸気量Vの相関値として模擬充填効率Ecを算出すると共に、模擬シリンダ空気量を吸気温度Tairにより補正して模擬インマニ圧Pinを算出する。
Based on the above findings, in the present embodiment, a sensor that has failed is identified based on comparison between the actual charging efficiency Ec obtained from the intake amount V and the conversion charging efficiency Ec (in) obtained from the intake manifold pressure Pin, The details will be described below.
As shown in FIG. 1, the
またECU31は、吸気量V及びインマニ圧Pinとの間で互いに相関する吸気相関指標として、充填効率Ecをそれぞれ算出する吸気相関指標算出手段42を具備している。詳しくは、インマニ圧センサ38により検出されたインマニ圧Pinを変換充填効率Ec(in)に変換し、既に吸気量Vから変換されてエンジン制御に利用されている実充填効率Ecとの等価比較を可能とする。
Further, the
なお、実充填効率Ecが変換されていない場合、吸気相関指標算出手段42は吸気量Vから実充填効率Ecを算出する処理も実行する。また、気体方程式に基づき充填効率Ecからインマニ圧Pinへの変換も可能であるため、AFS33により検出された吸気量Vに基づく充填効率Ecをインマニ圧Pinに変換し、インマニ圧センサ38により検出されたインマニ圧Pinとの等価比較を可能としてもよい。
When the actual filling efficiency Ec is not converted, the intake correlation index calculating means 42 also executes a process of calculating the actual filling efficiency Ec from the intake amount V. Further, since it is possible to convert the filling efficiency Ec to the intake manifold pressure Pin based on the gas equation, the filling efficiency Ec based on the intake amount V detected by the
AFS33及びインマニ圧センサ38が共に正常で正しい実測値を検出している場合、実充填効率Ecと変換充填効率Ec(in)とはエンジン固有の直線関係が成立して互いに整合し、双方の間の偏差ΔEc(本発明の相関指標偏差に相当)が常に0付近に維持される。これに対して何れかのセンサ故障に起因して実測値に誤差が含まれると、誤差の増加に応じて実充填効率Ecと変換充填効率Ec(in)とは次第に乖離して偏差ΔEcが増加する。このため偏差ΔEcは、AFS33及びインマニ圧センサ38が正常か否かを判断する指標として利用できる。
When the
またECU31は、各模擬値(模擬充填効率Ec、模擬インマニ圧Pin)とそれぞれの実測値との間に乖離が生じている場合に、実充填効率Ecと変換充填効率Ec(in)との比較に基づき、故障しているセンサを特定する故障判定手段43を具備している。
詳しくは、模擬値算出手段41により算出された模擬充填効率EcとAFS33により検出された吸気量V(実充填効率Ec)との乖離を判定すると共に、模擬値算出手段41により算出された模擬インマニ圧Pinとインマニ圧センサ38により検出されたインマニ圧Pinとの乖離を判定する。
Further, the
Specifically, the deviation between the simulated filling efficiency Ec calculated by the simulated value calculating means 41 and the intake amount V (the actual filling efficiency Ec) detected by the
これらの判定処理のために、予め充填効率Ec及びインマニ圧Pinに関する実測・模擬判定値ΔEc(AFS),ΔPinがそれぞれ設定されており、模擬充填効率Ecと実充填効率Ecとの偏差(本発明の実測・模擬偏差に相当)が実測・模擬判定値ΔEc(AFS)以上に乖離している場合には、AFS33に対して故障判定を下し、模擬インマニ圧Pinとインマニ圧Pinとの偏差が実測・模擬判定値ΔPin以上に乖離している場合には、インマニ圧センサ38に対して故障判定を下す。
For these determination processes, actual and simulated judgment values ΔEc (AFS) and ΔPin regarding the filling efficiency Ec and the intake manifold pressure Pin are set in advance, respectively, and the deviation between the simulated filling efficiency Ec and the actual filling efficiency Ec (this invention If the deviation between actual measurement and simulation deviation) is equal to or higher than the actual measurement and simulation judgment value ΔEc (AFS), the failure judgment is made to
なお、実測値と模擬値との乖離は過給圧センサ37の故障による可能性もあるため、この時点の故障判定は暫定的な意味合いのものである。
そして故障判定手段43は、実測値と模擬値との比較に基づき少なくとも何れか一方のセンサ33,38に対して故障判定を下したときには、吸気相関指標算出手段42により実測値の吸気量Vから変換された実充填効率Ecと実測値のインマニ圧Pinから変換された変換充填効率Ec(in)との偏差ΔEcを算出する。偏差ΔEcが予め設定された相関指標判定値ΔEc0未満のときには過給圧センサ37の故障判定を下し、偏差ΔEcが相関指標判定値ΔEc0以上のときには、AFS33とインマニ圧センサ38との内の実測値と模擬値とが乖離している側(何れか一方または双方)のセンサ33,38に対して最終的な故障判定を下す(故障判定手段)。
Since the difference between the actual measurement value and the simulation value may be due to the failure of the
When the failure determination means 43 makes a failure determination for at least one of the
図2はECU31により実行されるセンサ故障判定ルーチンを示すフローチャートであり、エンジン1の運転中においてECU31は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ステップS1で模擬充填効率Ecを算出し、ステップS2で模擬インマニ圧Pinを算出する(模擬値算出手段)。続くステップS3では、模擬充填効率Ecと実測値の実充填効率Ecとが乖離しているか否か、模擬インマニ圧Pinと実測値のインマニ圧Pinとが乖離しているか否かを判定する。充填効率Ec及びインマニ圧Pinの何れについても乖離が生じていない場合には、AFS33及びインマニ圧センサ38が共に正常であると見なし(故障判定手段)、ステップS3でNo(否定)の判定を下して一旦ルーチンを終了する。
FIG. 2 is a flowchart showing a sensor failure determination routine executed by the
First, the simulated filling efficiency Ec is calculated in step S1, and the simulated intake manifold pressure Pin is calculated in step S2 (simulated value calculating means). In the following step S3, it is determined whether the simulated filling efficiency Ec and the actual filling efficiency Ec of the measured value are diverging or not, and whether the simulated intake manifold pressure Pin and the measured intake manifold pressure Pin are deviated. If there is no divergence with respect to either the charging efficiency Ec or the intake manifold pressure Pin, both the
また、充填効率Ecまたはインマニ圧Pinの何れか一方または双方の実測値と模擬値とが乖離している場合には、ステップS3でYes(肯定)の判定を下してステップS4に移行する。ステップS4では実測値のインマニ圧Pinを変換充填効率Ec(in)に変換し(吸気相関指標算出手段)、続くステップS5で実充填効率Ecと変換充填効率Ec(in)との偏差ΔEcを算出する。 If the measured value of either one or both of the charging efficiency Ec and the intake manifold pressure Vin deviates from the simulated value, the determination in step S3 is YES, and the process proceeds to step S4. In step S4, the intake manifold pressure Pin of the actual measurement value is converted into converted filling efficiency Ec (in) (intake air correlation index calculating means), and in the following step S5 deviation ΔEc between actual filling efficiency Ec and converted filling efficiency Ec (in) is calculated Do.
ステップS6では偏差ΔEcが相関指標判定値ΔEc0未満であるか否かを判定し、YesのときにはステップS7で過給圧センサ37に対して故障判定を下す(故障判定手段)。また、ステップS6の判定がNoのときにはステップS8に移行し、上記ステップS3での乖離判定が充填効率Ecに関するものであったか否かを判定する。判定がYesのときにはステップS9に移行し、上記ステップS3での乖離判定がインマニ圧Pinに関するものであったか否かを判定する。判定がYesのときにはステップS10でAFS33及びインマニ圧センサ38のそれぞれに対して故障判定を下し、その後にルーチンを終了する(故障判定手段)。
In step S6, it is determined whether or not the deviation .DELTA.Ec is less than the correlation index determination value .DELTA.Ec0. If the determination is yes, the
また、ステップS8の判定がNoのときには、ステップS11でインマニ圧センサ38に対して故障判定を下し、ステップS9の判定がNoのときには、ステップS12でAFS33に対して故障判定を下す(故障判定手段)。
以上のECU31による故障判定の過程を図3に基づきさらに説明する。
実測値と模擬値との乖離によりステップS3でYesの判定が下された場合、図3に示す3種のケースに分けられ、何れのケースでもステップS6で偏差ΔEcが相関指標判定値ΔEc0と比較される。
When the determination in step S8 is No, the failure determination is made to the intake
The process of the above-mentioned failure determination by the
If Yes is determined in step S3 due to the difference between the actual measurement value and the simulation value, the case is divided into three cases shown in FIG. 3 and in any case, the deviation ΔEc is compared with the correlation index determination value ΔEc0 in step S6. Be done.
ケース1(AFS33が故障、インマニ圧センサ38が正常)において偏差ΔEc<ΔEc0のときには、AFS33及びインマニ圧センサ38が正常に機能していると見なせることから、誤った過給圧Pboostに基づき模擬値が誤演算されたものと判断でき、過給圧センサ37の故障判定が下される。また、偏差ΔEc≧ΔEc0のときには、少なくとも何れか一方のセンサ33,38が故障していると見なせる。既に実測値と模擬値との比較に基づきAFS33の故障が暫定的に判定されているため、その判定結果に準じてAFS33の故障判定が下される。
In case 1 (
ケース2及びケース3についても、同様の観点に基づき判断が下される。ケース2(AFS33が正常、インマニ圧センサ38が故障)において偏差ΔEc<ΔEc0のときには過給圧センサ37の故障判定が下され、偏差ΔEc≧ΔEc0のときにはインマニ圧センサ38の故障判定が下される。
ケース3(AFS33及びインマニ圧センサ38が共に故障)において偏差ΔEc<ΔEc0のときには過給圧センサ37の故障判定が下され、偏差ΔEc≧ΔEc0のときにはAFS33及びインマニ圧センサ38の故障判定が下される。
Judgments are made for
In case 3 (both
以上のように本実施形態では、AFS33及びインマニ圧センサ38の実測値とそれぞれの模擬値との間に乖離が生じている場合に、インマニ圧Pinの実測値を変換充填効率Ec(in)に変換した上で吸気量Vに基づく実充填効率Ecと比較している。そして、変換充填効率Ec(in)と実充填効率Ecとが乖離していない場合には(ΔEc<ΔEc0)、AFS33及びインマニ圧センサ38が正常に機能していると見なして過給圧センサ37の故障判定を下し、乖離している場合には(ΔEc≧ΔEc0)、AFS33またはインマニ圧センサ38の少なくとも何れか一方の故障と見なし、実測値と模擬値との比較に基づく暫定的な判定結果を最終的に確定している。
As described above, in the present embodiment, when deviation occurs between the measured values of the
従って、過給圧センサ37の故障とAFS33及びインマニ圧センサ38の故障とを的確に判別できると共に、AFS33の故障とインマニ圧センサ38の故障についても的確に判別でき、結果として故障したセンサ37,33,38を確実に特定することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ターボチャージャ20を備えたエンジン1に具体化したが、これに限るものではない。例えば、吸気通路に大気圧センサを設置した自然吸気型エンジンにおいても、[発明が解決しようとする課題]で述べた不具合が発生するため、このようなエンジンに本発明のセンサ故障の判定手法を適用してもよい。
Therefore, the failure of the supercharging
Although the description of the embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the said embodiment, although embodied in the engine 1 provided with the
1 エンジン
16 吸気マニホールド(吸気通路)
17 サージタンク(吸気通路)
18 吸気管(吸気通路)
19 エアクリーナ(吸気通路)
37 過給圧センサ(特定のセンサ、スロットル上流圧センサ)
33 エアフローセンサ(複数のセンサ)
38 インマニ圧センサ(複数のセンサ)
31 ECU
41 模擬値算出手段
42 吸気相関指標算出手段
43 故障判定手段
1
17 Surge tank (intake passage)
18 Intake pipe (intake passage)
19 Air cleaner (intake passage)
37 Supercharging pressure sensor (specific sensor, throttle upstream pressure sensor)
33 Air flow sensor (multiple sensors)
38 intake manifold pressure sensor (multiple sensors)
31 ECU
41 simulated value calculation means 42 intake correlation index calculation means 43 failure determination means
Claims (6)
前記特定のセンサの出力値に基づき、前記複数のセンサにより検出される状態量に対応した模擬値をそれぞれ算出する模擬値算出手段と、
前記複数のセンサの実測値に基づき、該複数のセンサにより検出される状態量の間で互いに相関する吸気相関指標を各センサ毎にそれぞれ算出する吸気相関指標算出手段と、
前記吸気相関指標算出手段により算出された前記複数のセンサの各吸気相関指標の間の偏差を相関指標偏差として算出し、該相関指標偏差が予め設定された相関指標判定値以上のときに前記複数のセンサの何れかが故障していると判定する故障判定手段と
を備えたことを特徴とするエンジンのセンサ故障判定装置。 In an engine in which a specific sensor for detecting different state quantities relating to intake and a plurality of other sensors are respectively installed in an intake passage,
Simulation value calculation means for respectively calculating simulation values corresponding to the state quantities detected by the plurality of sensors based on the output values of the specific sensor;
Intake correlation index calculation means for calculating, for each sensor, an intake correlation index correlating to each other among state quantities detected by the plurality of sensors based on actual measurement values of the plurality of sensors;
The deviation between the intake correlation indices of the plurality of sensors calculated by the intake correlation index calculation means is calculated as a correlation index deviation, and the plurality of sensors are calculated when the correlation index deviation is greater than a predetermined correlation index determination value. An engine sensor failure judging device comprising: a failure judging means for judging that any one of the sensors is broken.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンのセンサ故障判定装置。 The failure determination means is a deviation between each actual measurement value detected by the plurality of sensors and a simulation value of each sensor calculated by the simulation value calculation unit when the correlation index deviation is equal to or more than the correlation index determination value. The engine according to claim 1, wherein each of the engine and the simulation deviation is calculated as the measurement and simulation deviation, and the failure determination is made to the sensor for which the measurement and simulation deviation larger than the preset measurement and simulation judgment value is calculated. Sensor failure judgment device.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのセンサ故障判定装置。 The said specific sensor is a throttle upstream pressure sensor which is installed in the upstream of the throttle valve of the intake passage of the said engine, and detects the upstream pressure of this throttle valve, It is characterized by the above-mentioned. Engine sensor failure judgment device.
前記模擬値算出手段は、前記スロットル上流圧センサの出力値に基づき、前記エアフローセンサにより検出される吸気量に対応した模擬値、及び前記インマニ圧センサにより検出されるインマニ圧に対応した模擬値をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項3に記載のエンジンのセンサ故障判定装置。 The plurality of sensors are installed in an intake passage of the engine to detect an intake amount of the engine, and are installed downstream of a throttle valve of the intake passage to detect an intake manifold pressure of the engine. It is an intake pressure sensor,
The simulation value calculation means calculates a simulation value corresponding to the intake amount detected by the air flow sensor based on the output value of the throttle upstream pressure sensor, and a simulation value corresponding to the intake manifold pressure detected by the intake manifold pressure sensor. The sensor failure judging device for an engine according to claim 3, wherein each of the sensors is calculated.
ことを特徴とする請求項4に記載のエンジンのセンサ故障判定装置。 5. The intake correlation index calculation means according to claim 4, wherein the filling efficiency or the intake manifold pressure is calculated for each sensor as the intake correlation index correlating to each other between the intake amount and the intake manifold pressure. Engine sensor failure judgment device.
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のエンジンのセンサ故障判定装置。 The sensor failure of an engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the failure determination means makes a failure determination of the specific sensor when the correlation index deviation is less than a correlation index determination value. Judgment device.
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