JP4412161B2 - 内燃機関のフェールセーフ制御装置 - Google Patents
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Description
図1において、エンジン(ディーゼルエンジン等の内燃機関)1の燃料噴射システムは、コモンレール2、電磁弁により燃料の噴射をON−OFFするインジェクタ3、及び、図示しないサプライポンプから構成されるコモンレール式燃料噴射システムを採用している。
タービン5T下流の排気通路12には、PMを捕集するDPF13が装着され、該DPF13の温度を検出するため、DPF温度センサ14が装着されている。
エンジンコントロールユニット15には、回転速度センサ31で検出されたエンジン回転速度信号、アクセル開度センサ32で検出されたアクセル開度信号、DPF温度センサ14で検出されたDPF温度信号、および、過給圧センサ9で検出された過給圧信号が入力され、各信号に基づいて、インジェクタ3、スロットル弁8、EGR弁11、および、アクチュエータ51への作動指令信号を出力する。
また、スロットル弁8の開度を検出するスロットルセンサ16を設け、検出したスロットル開度に基づいて、スロットル弁8の固着状態を診断し、固着していると診断された場合には、スロットル弁8開度を固着された開度に維持しつつ、所定以上のトルクを確保するフェールセーフ制御に移行する。さらに、吸入空気量を検出するエアフロメータ17を設け、前記フェールセーフ制御時に吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて空燃比を算出しつつスモークを抑制する制御を行う。
ステップ(図ではSと記す。以下同様)1では、現在のスロットル開度の制御値ATVOを読み込む。
ステップ2では、スロットルセンサ16により検出される実際のスロットル開度RTVOを読み込む。
ステップ3で|ATVO−RTVO|がしきい値より大きいと判定されたときは、スロットル弁8を制御できない、つまり、スロットル弁8が固着していると診断し、ステップ4へ進み、固着診断フラグを、固着状態を示す1にセットする。
図3は、スロットル弁8の固着時にフェールセーフ制御を実行するルーチンのフローチャートである。
ステップ11でスロットル弁8が固着していないと判定されたときは、ステップ18へ進んでスロットル弁8その他に対して通常時の制御値を設定して通常制御を実行する。この通常制御は、DPF再生制御を含む。
一方、ステップ11でスロットル弁8が固着していると判定されたときは、ステップ12以降へ進んで、所定のフェールセーフ制御を実行する。ここで、DPF再生制御中にスロットル弁8が固着と診断された場合には、該DPF再生制御を禁止して以下のフェールセーフ制御に切り換えられる。すなわち、DPF再生制御では、PM堆積量に応じてPMを適正な速度で焼却除去させるべく設定した目標空燃比となるようにスロットル弁8を絞り制御しつつ噴射時期遅角制御等によって排温を上昇させる制御を行うものであるが、固着時はスロットル弁8を適正開度に制御できず、必要トルクを確保することも難しくなるので、DPF再生制御を禁止する。
次いで、ステップ13では、前記エアフロメータ17で検出される吸入空気量(新気量)Qに基づいて通常制御時同様にして燃料噴射量Ti0を算出する。
ステップ14で前記燃料噴射量Ti0がTiL以上であると判定された場合は、ステップ15へ進み、前記燃料噴射量Ti0をそのまま最終の設定値として制御し、噴射時期その他EGR等の制御も通常時とおり設定して制御する。
そこで、ステップ17で、設定した燃料噴射量TiLと検出された現在の吸入空気量Qとに基づいて空燃比λを算出し、該算出した空燃比λをスモークを許容できる下限値λLと比較する。なお、簡易的には、上記通常時同様にして設定した燃料噴射量Ti0に対して最低限のトルクを確保できるように所定増量分を付加し、この付加した燃料噴射量に対して算出した空燃比λを、下限値λLと比較して判定するようにしてもよい。
前記スモークを抑制する制御は、具体的には、エンジン回転速度Neと燃料噴射量Ti(エンジン負荷)とに基づいて設定される燃料噴射時期ITを、通常制御時に比較して燃料噴射時期を遅角側に設定されるように、スモーク抑制用の燃料噴射時期マップに切り換える。このように燃料噴射時期を遅角すれば、上死点から遅角された筒内温度が比較的低い時に燃焼させることでスモークの発生を良好に抑制することができる。
ステップ21では、前記固着診断フラグの値に基づいて、固着しているかを判定する。
固着していると判定されたときは、ステップ22へ進み、復帰診断条件が成立しているかを判定する。具体的には、以下の条件のいずれかが満たされたときに、復帰診断条件成立と判定する。
この復帰診断は、スロットル弁8を開方向に制御して、目標開度とおりに動作するかで診断するものであり、減速時は、燃料カットまたは燃料噴射量が少量であるので、復帰されていた場合に、スロットル開度が増大してもトルク増大を生じない(燃料カット時)か、小さなトルク増大(燃料噴射量小時)に押さえられるため、復帰診断を行う。減速判定は、アクセル開度が所定値以下、ブレーキ操作しているかなどで行う。
加速時は、ドライバーの意志で加速しているので、復帰されていてトルクが増大しても問題を生じないので、診断を行う。加速判定は、アクセル開度増変化率が所定値以上であるかなどで行う。
c.DPF再生制御条件で、DPF再生制御を設定時間経過後に禁止させたとき
DPF再生制御は、完全な再生を特に急ぐ必要がないので、設定時間再生制御を行った後、再生制御を禁止して本復帰診断を行い、診断後に、再度DPF再生制御条件が成立したときに、再生制御を続行すればよい。
上記いずれかの復帰診断条件が成立したときは、ステップ23へ進んで復帰診断を実行する。
ステップ23では、診断用の目標スロットル開度ATVO1を設定して、該目標スロットル開度ATVO1となるように、スロットル弁8を制御(駆動信号を出力)する。該診断用の目標スロットル開度ATVO1は、所定開度以上の固定値に設定してもよいが、固着状態で検出したときの開度に所定量増大した開度に設定してもよい。
ステップ25では、前記目標スロットル開度ATVO1と実スロットル開度RTVO1とが、許容誤差範囲内で一致しているかを判定し、一致していると判定されたときは、ステップ26へ進んでスロットル弁8の固着は解除され制御可能な状態に復帰したと診断し、前記固着診断フラグの値を0にリセットする。これにより、前記ステップ11の判定でフェールセーフ制御から通常時制御(DPF再生制御を含む)に切り換えられる。
3 インジェクタ
8 スロットル弁
10 EGR通路
11 EGR弁
13 DPF
15 エンジンコントロールユニット
16 スロットルセンサ
17 エアフロメータ
Claims (8)
- 吸気系に介装されたスロットル弁の固着を検出する固着検出手段と、
前記スロットル弁の固着を検出したときは、前記スロットル弁の固着状態でのスロットル開度に基づいてそのスロットル開度に前記スロットル弁を維持し、かつ、固着状態での吸入空気量に基づいて算出された燃料噴射量が車両の走行に最低限必要なトルクを発生する下限燃料噴射量より小さいときは、燃料噴射量が前記下限燃料噴射量となるように増量して所定のトルクを確保するフェールセーフ制御手段と、
前記スロットル弁を固着状態でのスロットル開度に維持している場合であって、加速時であると判定したときに、前記スロットル弁の固着状態が解除されたか否かを診断する復帰診断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記復帰診断手段は、前記スロットル弁の開度を増大させて、実際の開度が増大したときに固着状態が解除されたと診断する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記増量した燃料噴射量での空燃比が所定以下のリッチとなるときには、スモークの発生を抑制する制御を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記スモークの発生を抑制する制御は、燃料噴射時期を通常制御時より遅角させる制御を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記スモークの発生を抑制する制御は、予備噴射と主噴射とに分割噴射する燃料噴射制御において、通常制御時より予備噴射時期は進角側とし、主噴射は遅角側とする制御を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記スモークの発生を抑制する制御は、予備噴射と主噴射とに分割噴射する燃料噴射制御において、通常制御時より予備噴射量の割合を減少し、または、予備噴射を無くす制御を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 前記スモークの発生を抑制する制御は、EGR率を減少し、またはEGRを停止する制御を含む
ことを特徴とする請求項3〜請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。 - 排気系に排気微粒子捕集装置を備え、該排気微粒子捕集装置に捕集された排気微粒子を、スロットル開度を絞りつつ排気温度を上昇させて除去する再生制御を行う内燃機関であって、前記スロットル弁が固着していると診断されたときに、前記再生制御を停止して前記フェールセーフ制御に切り換える
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の内燃機関のフェールセーフ制御装置。
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