JP5212923B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
周知のとおり、今日の内燃機関には過給器が装備される場合が多い。そして過給に関係する部位の故障を検出する技術が各種提案されている。例えば下記特許文献1には、空気圧縮機の吸気上流に設けられたエアクリーナ閉塞等を検出する手段として、圧縮機の吐出圧力を圧力センサを用いて検出する技術が記載されている。 As is well known, today's internal combustion engines are often equipped with a supercharger. Various techniques for detecting a failure of a part related to supercharging have been proposed. For example, Patent Document 1 described below describes a technique for detecting a discharge pressure of a compressor using a pressure sensor as means for detecting blockage of an air cleaner provided upstream of the intake air of the air compressor.
過給関係の不具合にも様々な種類があり、それぞれに適切な対処法は異なる。例えば過給器それ自体は故障しておらず、ターボコンプレッサより上流で何らかの詰まりが発生する場合がある。詰まりの原因としては、エアクリーナに塵や埃などが詰まることや、コンプレッサ上流の吸気スロットルが作動不良で絞り過ぎの状態になること等があげられる。 There are various types of supercharging-related problems, and the appropriate countermeasures are different for each. For example, the supercharger itself has not failed, and some clogging may occur upstream of the turbo compressor. The cause of the clogging is that the air cleaner is clogged with dust or the like, or that the intake throttle upstream of the compressor is inoperable and becomes too throttled.
コンプレッサ上流の詰まりがある場合には、その状態で過給器が作動するとコンプレッサ上流が負圧になり、その影響で過給器の軸受の摩擦低減のためのオイル(潤滑油)が吸気管へと吹き出す。これによりオイルが少なくなった過給器が不具合を起こす。さらに、例えばディーゼルエンジンの場合、過給器から吹き出したオイルがエンジン筒内に流入してエンジン出力に影響を与える場合もある。この場合、エンジン出力がドライバの操作とは無関係に突然変動するといった事態が発生する。 If there is clogging upstream of the compressor, when the turbocharger operates in that state, negative pressure is generated upstream of the compressor, and oil (lubricating oil) for reducing friction of the turbocharger bearings is affected by this. And blow out. As a result, the turbocharger with less oil causes a malfunction. Further, for example, in the case of a diesel engine, the oil blown from the supercharger may flow into the engine cylinder and affect the engine output. In this case, the engine output suddenly fluctuates regardless of the driver's operation.
こうした不具合が生じた場合には、過給器それ自体の故障等とは異なる対処法が必要となる。しかし、上記特許文献1を含めた従来技術においては、ターボコンプレッサ上流での詰まりのみを、それ以外の不具合(例えば圧縮機そのものの回転不良や、圧縮機下流でのエア漏れなど)と区別して検出することはできない。 When such a failure occurs, a different countermeasure from the failure of the supercharger itself is required. However, in the prior art including the above-mentioned Patent Document 1, only clogging upstream of the turbo compressor is detected separately from other troubles (for example, rotation failure of the compressor itself, air leakage downstream of the compressor, etc.). I can't do it.
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、ターボコンプレッサより上流での詰まりを、それ以外の不具合と区別して検出し、その詰まりに適切に対処する内燃機関の制御装置を提供することにある。 Therefore, in view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that detects clogging upstream of a turbo compressor, distinguishing it from other problems, and appropriately copes with the clogging. There is to do.
上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に配置されたタービンと吸気通路に配置されたコンプレッサとからなる過給器と、前記タービンの下流から前記コンプレッサの上流へ排気を再循環させる排気再循環通路と、再循環される排気流量の流量を制御するために前記排気再循環通路に装備された制御弁と、その制御弁の上下流における圧力差を検出する検出部と、前記制御弁が閉状態のときに、前記検出部における圧力差の情報から、前記コンプレッサ上流の吸気通路が閉塞状態であるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a turbocharger including a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor disposed in an intake passage, and a downstream of the turbine. An exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas upstream of the compressor; a control valve provided in the exhaust gas recirculation passage for controlling the flow rate of the exhaust gas recirculated; and pressures upstream and downstream of the control valve A detection unit that detects a difference; and a determination unit that determines whether or not the intake passage upstream of the compressor is in a closed state from information on a pressure difference in the detection unit when the control valve is in a closed state. It is characterized by having.
これにより本発明に係る内燃機関の制御装置では、排気再循環通路の制御弁が閉状態のときに制御弁の上下流の圧力差を検出して、それからコンプレッサ上流が閉塞状態であるか否かを判定するので、排気再循環通路に装備された圧力差検出手段を有効に利用し、さらに再循環される排気により圧力値が影響を受けることもなく、コンプレッサ上流の閉塞のみを、それ以外の不具合と区別して高精度に検出できる。したがって上述したような過給器からのオイルの吹き出しやエンジン出力の変動などの不具合を回避する対処が行える。 Thus, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the control valve of the exhaust gas recirculation passage is closed, the pressure difference between the upstream and downstream of the control valve is detected, and whether or not the upstream of the compressor is blocked is determined. Therefore, the pressure difference detection means provided in the exhaust gas recirculation passage is used effectively, and the pressure value is not affected by the exhaust gas recirculated, and only the blockage upstream of the compressor is applied. It can be detected with high accuracy in distinction from defects. Therefore, it is possible to take measures to avoid the problems such as the oil blow-out from the supercharger and the fluctuation of the engine output as described above.
また前記判定手段によって前記閉塞状態と判定された場合に、前記過給器による過給圧を低下させる第1制御手段を備えたとしてもよい。 Moreover, when it determines with the said obstruction | occlusion state by the said determination means, you may provide the 1st control means to reduce the supercharging pressure by the said supercharger.
これによりコンプレッサ上流の閉塞状態が検出された場合には、過給器による過給圧を低減するので、このときに目標過給圧を低減することによりフラップ開度、タービンの回転数が低減し、実際の過給圧も減少する方向に調節される。これにより過給器の作動が制限されるので、コンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器からのオイルの吹き出しが抑制される。よって過給器の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。 As a result, when a closed state upstream of the compressor is detected, the supercharging pressure by the supercharger is reduced. At this time, by reducing the target supercharging pressure, the flap opening degree and the rotational speed of the turbine are reduced. The actual supercharging pressure is also adjusted to decrease. As a result, the operation of the supercharger is limited, so that the oil blowout from the supercharger is suppressed even when the upstream side of the compressor is closed. Therefore, the possibility of failure of the supercharger and fluctuations in engine output due to oil are suppressed.
また前記コンプレッサ上流の圧力が正常であるか否かの閾値を、前記内燃機関の運転条件に応じて設定する設定手段を備え、前記判定手段は、前記検出部が取得した圧力差の数値に前記排気再循環通路の入口圧を加算して前記コンプレッサ上流の圧力値を算出し、前記設定手段が設定した閾値よりも小さい場合に前記閉塞状態と判定するとしてもよい。 In addition, a setting unit that sets a threshold value as to whether or not the pressure upstream of the compressor is normal according to an operating condition of the internal combustion engine, the determination unit adds the numerical value of the pressure difference acquired by the detection unit to the numerical value of the pressure difference. The inlet pressure of the exhaust gas recirculation passage may be added to calculate the pressure value upstream of the compressor, and the blockage state may be determined when the pressure value is smaller than the threshold set by the setting means.
これにより排気再循環通路の制御弁が閉状態のときに、その前後差圧と入口圧とを加算してコンプレッサ上流の圧力を求めて、それが閾値より小さいとコンプレッサ上流で閉塞が起きていると判定するので、排気再循環通路の制御弁が閉状態である場合を有効に利用してコンプレッサ上流の圧力を精度よく求めて、それによりコンプレッサ上流での閉塞の有無を高精度に判定できる。 Thus, when the control valve of the exhaust gas recirculation passage is in a closed state, the upstream and downstream differential pressures and the inlet pressure are added to obtain the pressure upstream of the compressor, and if it is smaller than the threshold value, the compressor upstream is blocked. Therefore, it is possible to accurately determine the pressure upstream of the compressor by effectively using the case where the control valve of the exhaust gas recirculation passage is in the closed state, and thereby determine whether there is a blockage upstream of the compressor.
また前記制御弁が開状態のときに、前記検出部による圧力差の検出値と、前記制御弁の開度と、から前記排気再循環通路における排気流量への関係を用いて、前記排気再循環通路における排気流量制御を行う第2制御手段を備えたとしてもよい。 Further, when the control valve is in an open state, the exhaust gas recirculation is calculated using the relationship between the detected value of the pressure difference by the detector and the opening of the control valve and the exhaust gas flow rate in the exhaust gas recirculation passage. Second control means for controlling the exhaust flow rate in the passage may be provided.
これにより排気再循環通路の制御弁が開状態の場合は、制御弁の開度を調節して排気再循環通路における排気流量制御を行い、排気再循環通路の制御弁が閉状態の場合は、コンプレッサ上流の圧力を精度よく求めて、それによりコンプレッサ上流での閉塞の有無を高精度に判定する。したがって排気再循環通路の制御弁が開状態の場合と閉状態の場合とを効果的に使い分けて、排気還流量の調節とコンプレッサ上流での閉塞の有無の判定との両課題を解決できる。 Thereby, when the control valve of the exhaust recirculation passage is in the open state, the exhaust flow rate control in the exhaust gas recirculation passage is performed by adjusting the opening of the control valve, and when the control valve of the exhaust recirculation passage is in the closed state, The pressure upstream of the compressor is obtained with high accuracy, whereby the presence or absence of blockage upstream of the compressor is determined with high accuracy. Therefore, both the problem of adjusting the exhaust gas recirculation amount and determining whether there is a blockage upstream of the compressor can be solved by effectively using the case where the control valve of the exhaust gas recirculation passage is in the open state and the case where it is in the closed state.
また前記判定手段によって前記閉塞状態と判定された場合に、前記第1制御手段は、過給圧制御における目標過給圧を低減することにより過給圧を低減させるとしてもよい。 Moreover, when it determines with the said obstruction | occlusion state by the said determination means, a said 1st control means is good also as reducing a supercharging pressure by reducing the target supercharging pressure in supercharging pressure control.
これにより、目標過給圧を低減することによりフラップ開度、タービンの回転数が低減し、実際の過給圧も減少する方向に調節される。したがって過給器の作動が制限されるので、コンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器からのオイルの吹き出しが抑制される。よって過給器の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。 Thereby, by reducing the target supercharging pressure, the flap opening degree and the rotational speed of the turbine are reduced, and the actual supercharging pressure is also adjusted to decrease. Therefore, since the operation of the supercharger is restricted, the oil blowout from the supercharger is suppressed even when the upstream side of the compressor is in the closed state. Therefore, the possibility of failure of the supercharger and fluctuations in engine output due to oil are suppressed.
また前記タービンに流入する排気速度を調節するための排気絞り部を備え、前記判定手段によって前記閉塞状態と判定された場合に、前記第1制御手段は、過給圧制御を停止して前記排気絞り部を開放状態にすることで過給圧を低減させるとしてもよい。 In addition, an exhaust throttle for adjusting the exhaust speed flowing into the turbine is provided, and when the determination means determines that the closed state, the first control means stops supercharging pressure control and stops the exhaust pressure control. The supercharging pressure may be reduced by opening the throttle portion.
これによりコンプレッサ上流が閉塞状態にある場合には過給器の作動が最小限に制限されるので、コンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器からのオイルの吹き出しが抑制される。よって過給器の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。 As a result, when the upstream side of the compressor is in the closed state, the operation of the supercharger is limited to the minimum, so that the oil blowout from the supercharger is suppressed even if the upstream side of the compressor is in the closed state. Therefore, the possibility of failure of the supercharger and fluctuations in engine output due to oil are suppressed.
また前記判定手段によって前記閉塞状態と判定された場合に、前記第1制御手段は、前記内燃機関における燃料噴射量を低減することにより過給圧を低減させるとしてもよい。 Moreover, when the said determination means determines with the said obstruction | occlusion state, the said 1st control means is good also as reducing a supercharging pressure by reducing the fuel injection quantity in the said internal combustion engine.
これにより、コンプレッサ上流が閉塞状態にある場合には筒内噴射量を低減する。したがって排気流量が減少し、タービンの回転数も低下するので、過給器の作動が制限される。よってコンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器からのオイルの吹き出しが抑制される。したがって過給器の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。 Thereby, when the compressor upstream is in a closed state, the in-cylinder injection amount is reduced. Accordingly, the exhaust flow rate is reduced and the rotational speed of the turbine is also reduced, so that the operation of the supercharger is limited. Therefore, even when the upstream side of the compressor is in the closed state, the oil blowout from the supercharger is suppressed. Therefore, the possibility of failure of the supercharger and fluctuations in engine output due to oil are suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図1は、本発明に係る内燃機関の制御装置1の実施例における装置構成の概略図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a schematic diagram of a device configuration in an embodiment of a control device 1 for an internal combustion engine according to the present invention.
図1には、4気筒のディーゼルエンジン2(以下では単にエンジンと称する)に対して構成された排気浄化装置1の例が示されている。エンジン2及び排気浄化装置1は、吸気管3、排気管4、過給器5、低圧EGR管6、高圧EGR管7を備える。またこれらを制御する電子制御装置9(ECU:Electronic Control Unit)が装備されている。エンジン2及び排気浄化装置1は自動車に搭載されているとすればよい。なお本実施例では内燃機関としてディーゼルエンジンを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えばガソリンエンジンに変更しても同様の効果を奏する。
FIG. 1 shows an example of an exhaust purification device 1 configured for a four-cylinder diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine). The
吸気管3を通じてエンジン2に空気が供給される。吸気管3には、エアクリーナ30、エアフロメータ31、第1吸気スロットル32、第2吸気スロットル33が配置されている。エアクリーナ30によって空気中の埃や塵などをろ過する。エアフロメータ31は吸気量を計測する。ここでの吸気量は例えば単位時間当たりの質量流量とすればよい。
Air is supplied to the
第1吸気スロットル32は低圧EGR管6の出口よりも上流側に装備され、第2吸気スロットル33は吸気マニホールドの入口付近に装備されている。第1吸気スロットル32、第2吸気スロットル33の開度が調節されることによってエンジン2に供給される吸気量が増減する。このうち第1吸気スロットル32には、例えば低圧EGR管6による排気還流量を多くしたい場合に第1吸気スロットル32を絞る(開度を低減する)といった機能もある。
The
エンジン2にはインジェクタ21、エンジン回転数センサ22が装備されている。インジェクタ21からの噴射によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ22によってエンジン2の(単位時間あたりの)回転数が計測される。エンジン回転数センサ22は、例えばエンジン2から連結されたクランクの回転角度を計測するクランク角センサとして、その検出値がECU9へ送られてエンジンの回転数が算出されるとすればよい。
The
またエンジン2に接続された排気管4へ排気が排出される。排気管4には、排気浄化の目的でDPF40(Diesel Particulate Filter)が装備されている。
Exhaust gas is discharged to an exhaust pipe 4 connected to the
DPF40は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン2の運転中に排出される排気にはPM(粒子状物質)が含まれ、このPMはDPF40の上記構造のDPF壁を排気が通過するときに、このDPF壁の内部あるいは表面に捕集される。DPF40は酸化触媒が担持された酸化触媒付きDPFであるとすればよい。
For example, the
DPF40に堆積したPM量の推定値が所定値を超えたとみなされた毎に、例えばエンジン筒内でのメイン噴射後のポスト噴射などによってDPF40を昇温して堆積したPMを燃焼してDPF40を再生すればよい。その際、例えばDPF40の入口側と出口側における圧力差(前後差圧)を計測する差圧センサを装備し、その計測値と、差圧−PM堆積量間の関係を示すマップとから、PM堆積量を推定すればよい。
Whenever the estimated value of the PM amount accumulated in the
なお本発明はDPF40の装備に限定されない。DPF40を装備せず、例えばLNT(Lean NOx Trap)を装備してもよく、あるいはDPF40とLNTの両方、さらには酸化触媒を装備するなど適宜装備を変更してもよい。LNTを装備した場合、エンジン2が理論空燃比よりも高いリーン燃焼の期間に排気中のNOx(窒素酸化物)を吸蔵し、理論空燃比より低いリッチ期間中に吸蔵されたNOxを還元して窒素に変換して排出する。
In addition, this invention is not limited to the equipment of DPF40. For example, LNT (Lean NOx Trap) may be equipped without the
排気管4には、DPF40よりも上流側に排気温度を計測する排気温センサ41、DPF40よりも下流(排気管4の出口)にマフラ42が配置されている。排気温センサ41によって排気温度を計測し、マフラ42によって排気音を低減する。
In the exhaust pipe 4, an exhaust temperature sensor 41 that measures the exhaust temperature upstream of the
過給器5(ターボチャージャ)は、吸気管3に配置されたコンプレッサ50(圧縮機)と排気管4に配置されたタービン51とを備える。排気によってタービン51を回転させ、その回転力によってコンプレッサ50を稼動させて圧縮した空気をエンジン2に供給して、エンジン2からより大きなパワーを出力させる。
The supercharger 5 (turbocharger) includes a compressor 50 (compressor) disposed in the intake pipe 3 and a
過給器5はいわゆる可変ノズル型過給器(VNT:Variable Nozzle Turbocharger)とすればよい。過給器5のタービン51への排気の流路の途中に、例えばタービン51を周方向に取り囲むように複数のフラップ52が装備されている。フラップ52の開度がECU9からの指令で調節される。
The supercharger 5 may be a so-called variable nozzle turbocharger (VNT). A plurality of
フラップ52の開度が減少するように調節されると、排気の流路の断面積が絞られることによって排気の流速が上がり、これによりタービン51がより高速に回転して過給圧(コンプレッサ50より下流の吸気管3内の圧力)が上昇する。逆にフラップ52の開度を下げると過給圧は低減する。以上の関係を用いてフラップ52の開度によって過給圧を制御する。その際に目標過給圧を設定して、その目標過給圧を達成するフラップ開度を示すマップを予め求めておいて、それを用いてフラップ52の開度指令値を決定してもよい。あるいはフィードバック制御でフラップ開度を指令してもよい。
When the opening of the
低圧EGR管6、高圧EGR管7は、排気管4から吸気管3への排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)の目的のために装備されている。低圧EGR管6はタービン51下流からコンプレッサ50上流へ、高圧EGR管7はタービン51上流(排気マニホールド)からコンプレッサ50下流(吸気マニホールド)へ排気を再循環(還流)させる。
The low
低圧EGR管6、高圧EGR管7にはそれぞれ、EGRクーラ60、70、EGRバルブ61、71が装備されている。EGRクーラ60、70によって排気が冷却されてより多くの排気を還流する事が可能となる。またEGRバルブ61、71の開閉によって排気の還流量が調節される。
The low-
このようにEGR管が2系統装備されるひとつの理由は、高圧EGR管7のみでは高負荷時にターボチャージャ5の過給による吸気圧上昇分により十分なEGR量が確保できないことがあるためである。 One reason that two EGR pipes are provided in this way is that the high-pressure EGR pipe 7 alone may not ensure a sufficient EGR amount due to an increase in intake pressure due to supercharging of the turbocharger 5 at high loads. .
低中負荷域では、排気マニホールド内の圧力に比べて、吸気マニホールド内の圧力(過給圧)が低く両マニホールド間の差圧が大きいため、高圧EGRで比較的多くの排気を還流させることができる。しかし高負荷域では、ターボによる過給のために吸気マニホールドの圧力が上昇して排気、吸気マニホールド間の差圧が小さくなるので高圧EGRでは排気を還流しにくくなる。 In the low and medium load range, the pressure in the intake manifold (supercharging pressure) is low compared to the pressure in the exhaust manifold, and the differential pressure between the two manifolds is large. it can. However, in a high load region, the pressure of the intake manifold rises due to turbocharging, and the differential pressure between the exhaust and intake manifolds becomes small. Therefore, it is difficult for the high pressure EGR to recirculate the exhaust.
しかし2系統のEGRを装備すれば、高負荷域では、コンプレッサ上流はコンプレッサに吸引されて負圧が大きくなりタービン下流との差圧が大きくなるので、低圧EGRによって排気を還流しやすい。したがってターボチャージャの過給による吸気圧上昇の影響を受けない低圧EGRによって高負荷時のEGR量を確保することが可能となる。 However, if two systems of EGR are installed, in the high load region, the compressor upstream is sucked by the compressor, the negative pressure increases, and the differential pressure from the turbine downstream increases, so that the exhaust gas is easily recirculated by the low pressure EGR. Therefore, it is possible to secure the EGR amount at the time of high load by the low pressure EGR which is not affected by the increase of the intake pressure due to the turbocharger supercharging.
低圧EGR管6には、EGRバルブ61の上流側と下流側との間の圧力差を計測する差圧センサ62が装備されている。この差圧センサ62は、低圧EGR管6における排気還流量を調節するために用いられる。
The low
具体的な排気還流量の調節方法は、例えば次のとおりである。EGRバルブ61の開度によりEGRバルブ61を通る排気流の断面積が決定される。そして、EGRバルブ61を通る排気流の断面積と、EGRバルブ61の前後差圧とがわかれば、公知のベルヌーイの定理によりEGRバルブ61での排気流量が算出できる。以上の関係を用いると、EGRバルブ61の開度から低圧EGR管6における排気還流量への関係が得られる。
A specific method for adjusting the exhaust gas recirculation amount is, for example, as follows. The cross-sectional area of the exhaust flow passing through the
そして例えばエンジン2の運転条件ごとに、低圧EGR管6における適切な排気還流量の値(目標値)を予め設定しておいてマップのかたちでメモリ90に記憶しておく。そして時々刻々のエンジン2の運転条件に応じて、同マップから目標排気還流量を求め、その排気還流量を達成するようにEGRバルブ61の開度を指令する。
For example, an appropriate exhaust gas recirculation amount value (target value) in the low-
図1で示された点線は情報の流れを示しており、エアフロメータ31、エンジン回転数センサ22、排気温センサ41、差圧センサ62の計測値がECU9へ送られる。またECU9により、インジェクタ21によるエンジン2への燃料噴射のタイミングや噴射量、第1吸気スロットル32、第2吸気スロットル33、フラップ52、EGRバルブ61、71の開度が調節、制御される。ECU9は通常のコンピュータと同様の構造を有するとして、各種演算をおこなうCPUや各種情報の記憶を行うメモリ90を備えるとすればよい。
The dotted lines shown in FIG. 1 indicate the flow of information, and the measured values of the
本実施例では、以上の装置構成のもとで、低圧EGRバルブ61が閉状態のときにコンプレッサ50上流が閉塞(詰まり、流量低下異常)しているか否かを検出し、閉塞を検出した場合は過給器の作動を制限する制御を実行する。
In this embodiment, when the low
コンプレッサ50上流の詰まりの原因は、例えばエアクリーナ30に埃や塵などが詰まることや、第1吸気スロットル32の作動不良(機械的な故障、あるいは制御系の故障)で絞り過ぎの状態になることがあげられる。こうしたことを原因としてコンプレッサ50上流で詰まりが発生したままで過給器5を通常どおり作動させると、上述のとおり、負圧が発生して過給器5からオイルが吹きだし、過給器5の故障やエンジン出力の低下といった不具合が発生する場合がある。
The cause of the clogging upstream of the
本実施例の処理手順が図2に示されている。図2(及び後述の図3)の処理手順はプログラム化してメモリ90に記憶しておき、ECU9がそれらを自動的に実行するとすればよい。図2、図3のフローチャートは、例えば車両の運転中常に処理し続ければよい。
The processing procedure of this embodiment is shown in FIG. The processing procedure of FIG. 2 (and FIG. 3 described later) may be programmed and stored in the
図2の処理ではまず手順S10でECU9は、エンジン回転数及び筒内噴射量を取得する。エンジン回転数はエンジン回転数センサ22で検出し、筒内噴射量はECU9によるインジェクタ21への指令値とすればよい。次にS20でECU9は、低圧EGR弁61を制御する領域(作動域)を算出する。この作動域の例が図4に示されている。
In the process of FIG. 2, first, in step S10, the ECU 9 acquires the engine speed and the in-cylinder injection amount. The engine speed may be detected by the
図4のとおり、エンジン回転数、エンジン負荷(筒内噴射量)ともに中程度の領域が、低圧EGR弁61を制御する領域となる。運転条件がこの領域にはいっていれば低圧EGR弁61の開度を調節して低圧EGR管6によるEGRを実行する(後述のS110からS130)。運転条件がこの領域外の場合は、低圧EGR弁を閉じ(開度をゼロとし)て、低圧EGR管6を通じたEGRを使用しない(後述のS40以降)。本発明では後者の場合にコンプレッサ50上流の閉塞状態の有無を検出し、閉塞がある場合は過給器5の作動を制限する。
As shown in FIG. 4, a region where the engine speed and the engine load (in-cylinder injection amount) are medium is a region where the low
次にS30でECU9は、現時点での運転条件が低圧EGR弁制御領域内に位置しているか否かを判定する。低圧EGR弁制御領域内に位置している場合(S30:YES)、ECU9はS40に進み、位置していない場合(S30:NO)はS110に進む。S110に進んだ場合ECU9は、S110からS130で通常の低圧EGR弁制御を実行する。 Next, in S30, the ECU 9 determines whether or not the current operating condition is located in the low pressure EGR valve control region. If the ECU 9 is located within the low pressure EGR valve control region (S30: YES), the ECU 9 proceeds to S40, and if not (S30: NO), the process proceeds to S110. When the routine proceeds to S110, the ECU 9 executes normal low pressure EGR valve control from S110 to S130.
具体的にはまずS110でEGR差圧を取得する。これは差圧センサ62で計測すればよい。次にS120でEGR流量を算出する。EGR流量の算出では、上述のとおりEGR弁の前後差圧とEGR弁の開度とからEGR流量への関係を用いて算出すればよい。そしてS130で低圧EGR弁を制御する。
Specifically, first, an EGR differential pressure is acquired in S110. This may be measured by the
具体的には、S120で求めたEGR流量と目標EGR流量との偏差の現在値を求めて、その値に基づいて低圧EGR弁61の開度を調節すればよい。目標EGR流量は、上述のとおり例えばエンジン2の運転条件と目標EGR流量との関係を示すマップから求めればよい。また低圧EGR弁61の開度を調節する際に、動特性を有する制御器によるEGR流量の偏差のフィードバック制御をおこなってもよい。
Specifically, the current value of the deviation between the EGR flow rate obtained in S120 and the target EGR flow rate may be obtained, and the opening degree of the low
S40に進んだ場合ECU9は、コンプレッサ50上流の詰まりの検出手順へと移行する。まずS40でECU9は、EGR入口圧、EGR圧損(差圧)を取得する。EGR差圧は差圧センサ62で計測すればよい。EGR入口圧の算出手順は図3に示されている。
If the process proceeds to S40, the ECU 9 proceeds to a clogging detection procedure upstream of the
図3の処理ではまずS200で吸気流量、排気温度を取得する。吸気流量はエアフロメータ31で、排気温度は排気温センサ41で計測すればよい。次にS210でマフラ圧損を算出する。マフラ圧損は吸気流量と排気温度とがわかれば推定することができるとの知見が得られている。したがって、例えば吸気流量、排気温度とマフラ圧損との関係を示すマップを予め求めておいて、このマップとS40で求めた計測値とからマフラ圧損値を取得すればよい。
In the process of FIG. 3, first, the intake air flow rate and the exhaust gas temperature are acquired in S200. The intake flow rate may be measured by the
そしてS220でEGR入口圧を算出する。これはS210で求めたマフラ圧損と大気圧とを加算すればよい。以上でEGR入口圧が求められる。 In S220, the EGR inlet pressure is calculated. This can be done by adding the muffler pressure loss and the atmospheric pressure obtained in S210. Thus, the EGR inlet pressure is obtained.
図2に戻り、次にS50でECU9は、EGR出口圧を算出する。これは、S40で求めたEGR入口圧とEGR圧損とを加算すればよい。次にS60でECU9は、以下で述べる閉塞であるか否かの判定に用いる出口圧閾値1、2(閾値1、2)を算出する。閾値1、2の例が図4に示されている。
Returning to FIG. 2, next, in S50, the ECU 9 calculates the EGR outlet pressure. This can be done by adding the EGR inlet pressure and the EGR pressure loss obtained in S40. Next, in S60, the ECU 9 calculates outlet pressure threshold values 1 and 2 (threshold values 1 and 2) used for determining whether or not the blockage is described below. Examples of
図4のとおり、任意の運転条件に対し常に閾値1が閾値2よりも大きくなるように設定する。かつ閾値1、閾値2ともに、高回転、高負荷であるほど値が小さくなるように設定する。図4の設定は、一般に高負荷、高回転になるほどコンプレッサ50上流の圧力が低下する傾向があることを適切に反映させている。
As shown in FIG. 4, the threshold value 1 is always set to be larger than the
S70でECU9は、実出口圧が閾値1よりも小さいか否かを判定する。閾値1よりも小さい場合(S70:YES)はS80へ進み、閾値1以上の場合(S70:NO)はS140へ進む。S140でECU9は通常の過給制御を行う(継続する)。 In S <b> 70, the ECU 9 determines whether or not the actual outlet pressure is smaller than the threshold value 1. When it is smaller than the threshold 1 (S70: YES), the process proceeds to S80, and when it is equal to or greater than the threshold 1 (S70: NO), the process proceeds to S140. In S140, the ECU 9 performs (continues) normal supercharging control.
次にS80でECU9は、実出口圧が閾値2よりも小さいか否かを判定する。閾値2よりも小さい場合(S80:YES)はS150へ進み、閾値2以上の場合(S80:NO)はS90へ進む。
Next, in S80, the ECU 9 determines whether or not the actual outlet pressure is smaller than the
次にS90でECU9は、実出口圧が閾値1よりも小さい期間が所定期間継続しているか否かを判定する。所定期間継続している場合(S90:YES)はS150へ進み、継続していない場合(S90:NO)はS100へ進む。S100に進んだらECU9は、通常の過給制御を継続する。S150に進んだらECU9は、コンプレッサ50上流の詰まり(吸気系異常)が発生していると判断して、続くS160で、それに対処する。
Next, in S90, the ECU 9 determines whether or not the period during which the actual outlet pressure is smaller than the threshold value 1 continues for a predetermined period. When it continues for a predetermined period (S90: YES), the process proceeds to S150, and when it does not continue (S90: NO), the process proceeds to S100. After proceeding to S100, the ECU 9 continues the normal supercharging control. After proceeding to S150, the ECU 9 determines that clogging (intake system abnormality) upstream of the
以上で述べたとおり、図2の処理では、コンプレッサ50上流の圧力は低圧EGRバルブ61が閉じている期間を利用している。EGRバルブ61が開状態のときはコンプレッサ上流の圧力値は還流する排気による影響を受けるが、上記手順ではEGRバルブ61が閉じているので、コンプレッサ上流の圧力値はコンプレッサ上流の詰まりを正確に反映している。したがってコンプレッサ上流の詰まりを高精度に検出できる。
As described above, in the process of FIG. 2, the pressure upstream of the
また図2の処理では、コンプレッサ50上流の圧力が非常に小さい場合(閾値2よりも小さい場合)、及びコンプレッサ50上流の圧力が小さい状態が一定期間以上続いた場合(閾値1より小さい状態が一定期間以上続いた場合)に、詰まりが発生していると判断する。したがって、数値の小ささとその期間の長さとを組み合わせた適切な判定が行える。
In the process of FIG. 2, when the pressure upstream of the
S160では以下の3つの処理のいずれかを実行すればよい。まず第1の処理としては、目標過給圧を低減する。上述のように、図1のシステムではECU9からの指令によって目標過給圧を参照しながらフラップ52の開度を調節することにより過給圧を制御する。したがって目標過給圧を低減することにより結果的にフラップ開度、タービンの回転数が低減し、実際の過給圧も減少する方向に調節される。これにより過給器5の作動(タービン51の回転数)が制限されるので、コンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器5からのオイルの吹き出しが抑制される。よって過給器5の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。
In S160, any one of the following three processes may be executed. First, as a first process, the target supercharging pressure is reduced. As described above, in the system of FIG. 1, the boost pressure is controlled by adjusting the opening degree of the
第2の処理としては、過給制御を停止する。つまりフラップ52の開度を最大(全開状態)にしたままでフラップ52開度の調節を停止する。これにより過給器5の作動(タービン51の回転数)が最小値に抑制されるので、コンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器5からのオイルの吹き出しが抑制される。よって過給器5の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。
As the second process, the supercharging control is stopped. That is, the adjustment of the opening degree of the
第3の処理としては、エンジン2における筒内噴射量を低減する。これにより排気流量が減少するので、タービンの回転数も低下するので、過給器5の作動が制限される。よってコンプレッサ上流が閉塞状態にあっても過給器5からのオイルの吹き出しが抑制される。したがって過給器5の故障の可能性、オイルによるエンジン出力の変動などが抑制される。以上が図2の処理である。
As a third process, the in-cylinder injection amount in the
上記実施例において、低圧EGR管6が排気再循環通路を構成する。低圧EGRバルブ61が制御弁を構成する。差圧センサ62が検出部を構成する。S70からS90の処理手順とECU9とが判定手段を構成する。S160の手順とECU9とが第1制御手段を構成する。S130の手順とECU9とが第2制御手段を構成する。S60の手順とECU9とが設定手段を構成する。フラップ52が排気絞り部を構成する。
In the above embodiment, the low
1 排気浄化装置
2 エンジン(内燃機関)
3 吸気管(吸気通路)
4 排気管(排気通路)
5 過給器
6 低圧EGR管(排気再循環通路)
7 高圧EGR管
9 電子制御装置(ECU)
30 エアクリーナ
32 第1吸気スロットル
52 フラップ(排気絞り部)
61 低圧EGRバルブ(制御弁)
62 差圧センサ(検出部)
1
3 Intake pipe (intake passage)
4 Exhaust pipe (exhaust passage)
5
7 High pressure EGR pipe 9 Electronic control unit (ECU)
30 Air cleaner 32
61 Low pressure EGR valve (control valve)
62 Differential pressure sensor (detector)
Claims (7)
前記タービンの下流から前記コンプレッサの上流へ排気を再循環させる排気再循環通路と、
再循環される排気流量の流量を制御するために前記排気再循環通路に装備された制御弁と、
その制御弁の上下流における圧力差を検出する検出部と、
前記制御弁が閉状態のときに、前記検出部における圧力差の情報から、前記コンプレッサ上流の吸気通路が閉塞状態であるか否かを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A supercharger comprising a turbine disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and a compressor disposed in an intake passage;
An exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from downstream of the turbine to upstream of the compressor;
A control valve provided in the exhaust gas recirculation passage for controlling the flow rate of the exhaust gas flow to be recirculated;
A detection unit for detecting a pressure difference between upstream and downstream of the control valve;
When the control valve is in a closed state, determination means for determining whether or not the intake passage upstream of the compressor is in a closed state from information on a pressure difference in the detection unit;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記判定手段は、前記検出部が取得した圧力差の数値に前記排気再循環通路の入口圧を加算して前記コンプレッサ上流の圧力値を算出し、前記設定手段が設定した閾値よりも小さい場合に前記閉塞状態と判定する請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 A setting means for setting a threshold value as to whether the pressure upstream of the compressor is normal or not according to operating conditions of the internal combustion engine;
The determination unit calculates the pressure value upstream of the compressor by adding the inlet pressure of the exhaust gas recirculation passage to the numerical value of the pressure difference acquired by the detection unit, and is smaller than the threshold value set by the setting unit. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control unit determines that the closed state.
前記判定手段によって前記閉塞状態と判定された場合に、前記第1制御手段は、過給圧制御を停止して前記排気絞り部を開放状態にすることで過給圧を低減させる請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 An exhaust throttle for adjusting the exhaust speed flowing into the turbine,
The said 1st control means stops supercharging pressure control, and reduces the supercharging pressure by making the said exhaust throttle part an open state when it determines with the said obstruction | occlusion state by the said determination means. The internal combustion engine control device described.
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