JP5812413B2 - Exhaust gas recirculation device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させて排気ガスの浄化を行う排気ガス還流装置(Exhaust Gas Recirculation:以下、適宜「EGR装置」と称する)において、排気ガスの還流量を調整するためのEGRバルブの固着等の故障検知が可能な排気ガス還流装置の技術分野に関する。 The present invention adjusts the recirculation amount of exhaust gas in an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “EGR device” where appropriate) that purifies exhaust gas by recirculating exhaust gas of an internal combustion engine to the intake side. The present invention relates to a technical field of an exhaust gas recirculation device capable of detecting a failure such as sticking of an EGR valve.
エンジンなどの内燃機関では、燃焼室への吸気充填効率を固めて出力向上を図るべく、吸気を圧縮供給するための過給機が搭載されることがある。特に排気過給機では、エンジンから排出される排気ガスの流動エネルギーで排気通路に設けられた排気タービンを回転駆動することによって、吸気通路に該排気タービンと連結されて設けられたコンプレッサを回転駆動し、吸気の圧縮供給を行う。 An internal combustion engine such as an engine may be equipped with a supercharger for compressing and supplying intake air in order to improve the intake charging efficiency into the combustion chamber and improve the output. In particular, in an exhaust supercharger, an exhaust turbine provided in an exhaust passage is rotationally driven by the flow energy of exhaust gas discharged from an engine, whereby a compressor provided in connection with the exhaust turbine is rotationally driven in an intake passage. Then, the intake air is compressed and supplied.
またエンジンから排出される排気ガスの一部を吸気通路に戻し、燃焼室に還流させることにより、燃費性能や排気ガスの浄化を促進させるEGR装置が知られている。EGR装置において排気ガスを吸気通路に戻す際には、吸気通路と排気通路との圧力差に基づいて排気ガスの供給が行われる。吸気通路に過給機を備えるエンジンに適用されるEGR装置には、排気タービンの上流側排気通路から高温高圧状態にある排気ガス(EGRガス)を分岐し、過給機の下流側吸気通路に導入する高圧EGR装置と、過給機の上流側吸気通路の負圧を利用し、過給機の上流側吸気通路に排気タービンの下流側排気通路から分岐した排気ガス(EGRガス)を導入する低圧EGR装置とがある。 There is also known an EGR device that promotes fuel efficiency and exhaust gas purification by returning a part of the exhaust gas discharged from the engine to the intake passage and returning it to the combustion chamber. When the exhaust gas is returned to the intake passage in the EGR device, the exhaust gas is supplied based on the pressure difference between the intake passage and the exhaust passage. In an EGR device applied to an engine having a supercharger in an intake passage, exhaust gas (EGR gas) in a high temperature and high pressure state is branched from an upstream exhaust passage of the exhaust turbine, and the downstream side intake passage of the supercharger The exhaust gas (EGR gas) branched from the downstream exhaust passage of the exhaust turbine is introduced into the upstream intake passage of the supercharger using the high pressure EGR device to be introduced and the negative pressure of the upstream intake passage of the supercharger. There is a low pressure EGR device.
このようなEGR装置ではEGRガスの導入量を調整するためのEGRバルブの故障や、EGRガスに含まれるカーボンなどの含有物の堆積によってEGR通路に目詰まりが生じるなど、種々の故障が生じることがある。このような故障が生じると、EGRガスの吸気通路への導入が不可能になったり、その流量調整が不能となるため、このようなEGR装置の故障を早期、且つ、確実に検知する装置や方法が提案されている。 In such an EGR device, various failures occur, such as failure of an EGR valve for adjusting the amount of EGR gas introduced and clogging in the EGR passage due to accumulation of inclusions such as carbon contained in the EGR gas. There is. When such a failure occurs, it becomes impossible to introduce EGR gas into the intake passage, or the flow rate cannot be adjusted. Therefore, a device that detects such a failure of the EGR device early and reliably, A method has been proposed.
例えば特許文献1には、所定の過渡状態の前後における吸気温の差の絶対値ΔTを、正常時の基準値ΔTbaseと比較して、EGR装置における故障の有無を判定するEGR装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an EGR device that compares the absolute value ΔT of the difference in intake air temperature before and after a predetermined transient state with a normal reference value ΔTbase to determine whether there is a failure in the EGR device. Yes.
特許文献1では高圧EGR装置と低圧EGR装置とを併用したシステムにおいて吸気温に基づいて故障検知できるとされている。しかしながら、特許文献1では故障検知自体は可能であっても、当該故障が高圧EGR装置と低圧EGR装置のいずれにおいて生じたのかについてまで判定することができない。高圧EGR装置と低圧EGR装置とを併用したシステムでは、いずれか一方のEGR装置が故障した場合であっても、他方のEGR装置によってEGRガスの供給量を調整(カバー)することで、故障発生時においても排気ガスの悪化を抑制することが考えられる。しかしながら、このような制御は高圧EGRと低圧EGRのいずれに故障が生じたのかを判別できることが前提として必要であり、特許文献1の技術に基づいては実現が困難である。 In Patent Document 1, it is supposed that a failure can be detected based on the intake air temperature in a system using both a high pressure EGR device and a low pressure EGR device. However, even if the failure detection itself is possible in Patent Document 1, it cannot be determined whether the failure has occurred in the high-pressure EGR device or the low-pressure EGR device. In a system that uses both a high-pressure EGR device and a low-pressure EGR device, even if one of the EGR devices fails, a failure occurs by adjusting (covering) the supply amount of EGR gas with the other EGR device. Even at times, it is conceivable to suppress the deterioration of exhaust gas. However, such control is necessary on the premise that it is possible to determine which of the high pressure EGR and the low pressure EGR has failed, and is difficult to realize based on the technique of Patent Document 1.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高圧EGR装置と低圧EGR装置とを備えるエンジンにおいて、いずれのEGR装置において故障が生じたのかを正確に検知可能な排気ガス還流装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an exhaust gas recirculation device capable of accurately detecting which EGR device has failed in an engine including a high pressure EGR device and a low pressure EGR device. For the purpose.
本発明に係る排気ガス還流装置は上記課題を解決するために、エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気ガスによって回転駆動される排気タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記排気タービンに連動して回転駆動することにより吸気を前記エンジンに圧縮供給するコンプレッサを有してなる過給機と、前記排気通路の前記排気タービンより上流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより下流側に排気ガスを導入する高圧EGR通路、及び、該高圧EGR通路を通過する排気ガス量を調整するための高圧EGR流量制御手段を有してなる高圧EGR手段と、前記排気通路の前記排気タービンより下流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより上流側に排気ガスを導入する低圧EGR通路、及び、該低圧EGR通路を通過する排気ガス量を調整するための低圧EGR流量制御手段を有してなる低圧EGR手段と、前記高圧EGR流量制御手段及び前記低圧EGR流量制御手段を制御することによって、前記吸気通路に還流する排気ガス量を調整するEGR量制御手段とを備えた排気ガス還流装置において、前記吸気通路のうち前記低圧EGR通路の連結部より上流側の吸入空気量を検出する吸気量検出手段と、前記吸気通路のうち前記高圧EGR通路の連結部より下流側の酸素濃度を検出するための第1の酸素濃度検出手段と、前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側、且つ、前記高圧EGR通路の連結部より上流側の酸素濃度を検出するための第2の酸素濃度検出手段と、前記排気通路のうち前記排気タービンより下流側の酸素濃度を検出するための第3の酸素濃度検出手段と、前記第2の酸素濃度検出手段により実測値を取得し、該実測値を基準値と対比して前記低圧EGR手段の故障判定を行うと共に、前記吸気量検出手段及び前記第1乃至第3の酸素濃度検出手段により実測値を取得し、該実測値から算出した低圧EGR量及び高圧EGR量に基づいて前記高圧EGR手段の故障判定を行う故障判定手段とを備え、前記故障判定手段は、前記低圧EGR手段が故障していないと判定した場合に、前記高圧EGR手段の故障判定を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an exhaust gas recirculation device according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine, and is provided in an exhaust turbine that is rotationally driven by exhaust gas flowing through the exhaust passage, and in an intake passage of the engine. A turbocharger having a compressor that compresses and supplies intake air to the engine by being driven to rotate in conjunction with the exhaust turbine; and the compressor in the intake passage from the upstream side of the exhaust turbine in the exhaust passage. High-pressure EGR passage for introducing exhaust gas further downstream, and high-pressure EGR means having high-pressure EGR flow rate control means for adjusting the amount of exhaust gas passing through the high-pressure EGR passage; A low pressure EGR passage for introducing exhaust gas from the downstream side of the exhaust turbine to the upstream side of the compressor of the intake passage; Low pressure EGR means having low pressure EGR flow rate control means for adjusting the amount of exhaust gas passing through the EGR passage, and the intake passage by controlling the high pressure EGR flow rate control means and the low pressure EGR flow rate control means An exhaust gas recirculation device comprising an EGR amount control means for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the intake air; and an intake air amount detection means for detecting an intake air amount upstream of a connecting portion of the low pressure EGR passage in the intake passage. A first oxygen concentration detecting means for detecting an oxygen concentration downstream of the connecting portion of the high pressure EGR passage in the intake passage; a downstream of the compressor in the intake passage; and the high pressure EGR passage. A second oxygen concentration detecting means for detecting an oxygen concentration upstream of the connecting portion of the exhaust gas, and an oxygen concentration downstream of the exhaust turbine in the exhaust passage. A third oxygen concentration detection means for detecting to obtain a measured value by the second oxygen concentration detector, with in comparison with the reference value the measured value performs failure determination of the low-pressure EGR device, A failure in which an actual measurement value is obtained by the intake air amount detection unit and the first to third oxygen concentration detection units, and a failure determination of the high pressure EGR unit is performed based on the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount calculated from the actual measurement value. Determining means, and the failure determining means makes a failure determination of the high pressure EGR means when it is determined that the low pressure EGR means is not broken .
本発明によれば、吸気量検出手段、及び、3つの酸素濃度検出手段の実測値又はその演算値を、予め記憶された正常値と比較することにより、高圧EGR手段又は前記低圧EGR手段のいずれに故障が生じているかを精度よく判定することができる。 According to the present invention, either the high pressure EGR means or the low pressure EGR means can be obtained by comparing the measured values of the intake air amount detection means and the three oxygen concentration detection means or their calculated values with the normal values stored in advance. It is possible to accurately determine whether or not a failure has occurred.
また、本発明によれば、前記故障判定手段は、前記低圧EGR手段が故障していないと判定した場合に、前記高圧EGR手段の故障判定を行う。高圧EGR手段は取り扱うEGRガスが低圧EGR手段に比べて高温高圧であるため、故障発生確率が高い。そのため、先に固着しにくい低圧EGR手段において故障判定を行い、その判定結果に基づいて高圧EGR手段の故障判定を行うことによって、それぞれのEGR手段における故障判定を精度よく行うことができる。
Further, according to the present invention, the failure determining means, when the low-pressure EGR device is determined not to be faulty, intends line failure determination of the high-pressure EGR unit. The high pressure EGR means has a higher probability of failure because the EGR gas handled is at a higher temperature and pressure than the low pressure EGR means. Therefore, the failure determination in each EGR unit can be performed with high accuracy by performing the failure determination in the low-pressure EGR unit that is hard to stick first and determining the failure in the high-pressure EGR unit based on the determination result.
更に好ましくは、前記故障判定手段は、前記吸気量検出手段及び前記第2及び第3の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて低圧EGR量を算出し、前記吸気量検出手段及び前記第1乃至第3の酸素濃度検出手段の実測値に基づいて高圧EGR量を算出し、前記低圧EGR量と前記高圧EGR量とに基づいて高圧EGR割合を算出し、予め記憶された正常時の高圧EGR割合と比較することにより、前記高圧EGR手段の故障判定を行うとよい。これによれば、吸気量検出手段、及び、3つの酸素濃度検出手段により低圧EGR量と高圧EGR量を算出し、その演算値を予め記憶された正常値と比較することにより、高圧EGR手段の故障判定をより精度よく行うことができる。 More preferably, the failure determination means calculates a low pressure EGR amount based on actual measured values of the intake air amount detecting means and the second and third oxygen concentration detecting means, and the intake air amount detecting means and the first to first to A high pressure EGR amount is calculated based on an actual measurement value of the third oxygen concentration detection means, a high pressure EGR ratio is calculated based on the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount, and a normal high pressure EGR ratio stored in advance. It is preferable to make a failure determination of the high-pressure EGR means by comparing with the above. According to this, the low-pressure EGR amount and the high-pressure EGR amount are calculated by the intake air amount detection means and the three oxygen concentration detection means, and the calculated values are compared with the normal values stored in advance, whereby the high-pressure EGR means Failure determination can be performed with higher accuracy.
また、前記故障判定手段は、前記低圧EGR手段が故障していると判定され、且つ、前記第2の酸素濃度検出手段の検出値が大気酸素濃度と等しい場合に、前記低圧EGR手段による還流量をゼロとして高圧EGR割合を算出するとよい。これによれば、第2の酸素濃度検出手段の検出値が大気酸素濃度と等しいか否かを判定することによって、例えば低圧EGRバルブである低圧EGR量制御手段が完全に閉状態で固着しているか否かを判断することができる。そして、低圧EGR量制御手段が完全に閉状態で固着している場合には、低圧EGR手段による還流量をゼロとして、高圧EGR割合を算出することができる。
また、前記故障判定手段は、前記低圧EGR手段及び前記高圧EGR手段から排気ガスが前記吸気通路に供給されているときに前記故障判定を行うとよい。
The failure determination means determines that the low pressure EGR means has failed and the amount of recirculation by the low pressure EGR means when the detection value of the second oxygen concentration detection means is equal to the atmospheric oxygen concentration. The high pressure EGR ratio may be calculated with zero as zero. According to this, by determining whether or not the detection value of the second oxygen concentration detection means is equal to the atmospheric oxygen concentration, for example, the low pressure EGR amount control means, which is a low pressure EGR valve, is firmly fixed in the closed state. It can be determined whether or not. When the low-pressure EGR amount control means is fixed in a completely closed state, the high-pressure EGR ratio can be calculated by setting the recirculation amount by the low-pressure EGR means to zero.
The failure determination means may perform the failure determination when exhaust gas is supplied from the low pressure EGR means and the high pressure EGR means to the intake passage.
本発明によれば、吸気量検出手段、及び、3つの酸素濃度検出手段の実測値又はその演算値を、予め記憶された正常値と比較することにより、高圧EGR手段又は前記低圧EGR手段のいずれに故障が生じているかを精度よく判定することができる。 According to the present invention, either the high pressure EGR means or the low pressure EGR means can be obtained by comparing the measured values of the intake air amount detection means and the three oxygen concentration detection means or their calculated values with the normal values stored in advance. It is possible to accurately determine whether or not a failure has occurred.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジン(以下、適宜「エンジン」と称する)に適用した実施形態を図1〜図3を参照して説明する。図1は本実施形態に係るエンジンの全体構成を示すブロック図である。図1に示す本実施形態のエンジン10において、複数のシリンダブロック12が設けられ、各シリンダブロック12の上部にシリンダヘッド14が設けられている。各シリンダヘッド14の中央に燃料噴射装置16が設けられ、シリンダヘッド14の燃料噴射装置16の両側に、吸気導入部及び排気排出部が設けられている。該吸気導入部は、吸気マニホールド17を介して吸気通路18に接続され、該排気排出部は、排気マニホールド19を介して排気通路20に接続されている。
An embodiment in which the present invention is applied to a diesel engine (hereinafter referred to as “engine” as appropriate) mounted on a vehicle will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the engine according to the present embodiment. In the
吸気通路18及び排気通路20の途中には、吸気通路18に設けられたコンプレッサ及び排気通路20に設けられた排気タービンからなる過給機22が配置されている。過給機22より下流側の排気通路20には、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタを備えた排ガス浄化装置24が設けられている。
A
燃費性能及び排気浄化作用の促進のために、過給機22の上流側排気通路20と過給機22の下流側吸気通路18とを接続する高圧EGR通路26と、該高圧EGR通路26に介設され、EGRガスを浄化する触媒装置28と、高圧EGR通路26の出口部に設けられ、該高圧EGR通路26を流れるEGRガスの流量を調節可能な高圧EGRバルブ30とからなる高圧EGR装置32が設けられている。また、過給機22の下流側排気通路20と過給機22の上流側吸気通路18とを接続する低圧EGR通路34と、該低圧EGR通路34に介設された低圧EGRクーラ36と、低圧EGR通路34の出口部に設けられ、該低圧EGR通路34を流れるEGRガスの流量を調節可能な低圧EGRバルブ37とからなる低圧EGR装置38が設けられている。
In order to promote fuel efficiency and exhaust gas purification action, a high
ここで図1に加え図2を参照して、吸排気系におけるセンサ類の配置レイアウトについて説明する。図2は吸排気系におけるセンサ類の配置レイアウトを模式的に示す概念図である。 Here, with reference to FIG. 2 in addition to FIG. 1, the layout of the sensors in the intake / exhaust system will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an arrangement layout of sensors in the intake / exhaust system.
過給機22の下流側吸気通路18には、過給機22によって圧縮加熱された吸気を冷却するためのインタークーラ40が設けられている。吸気通路18の低圧EGRバルブ37より上流側(吸気通路18のうち低圧EGR通路34の連結部より上流側)には、吸気通路18への吸気量を検知するための吸気量センサ41(エアフローセンサ)が設けられている。また、吸気通路18の高圧EGRバルブ30より下流側(吸気通路18のうち高圧EGR通路26の連結部より下流側)には、該吸気通路18を流れる吸気の酸素濃度を検出するための第1の酸素濃度センサ42が設けられている。また、吸気通路18の過給機22より下流側、且つ、高圧EGRバルブ30の上流側(吸気通路18のうち高圧EGR通路26の連結部より上流側)には、該吸気通路18の酸素濃度を検出するための第2の酸素濃度センサ43が設けられている。また、排気通路20のうち過給機22より下流側には、該排気通路20の酸素濃度を検出するための第3の酸素濃度センサ44が設けられている。
An
尚、前記第3の酸素濃度センサ44は、過給機22の下流側排気通路20のうち、特に排ガス浄化装置24(更に好ましくは排気ガス浄化装置24に含まれる触媒)より上流側に設けると、酸素濃度をより精度よく検出できるため好ましい。
It is noted that the third
これらセンサ類からの出力信号は、エンジン10の制御を統括するコントロールユニットであるECU50に送信され、該ECU50における演算結果に基づいて低圧EGR装置及び高圧EGR装置に制御信号が送信され、各種制御が行われるようになっている。ECU50は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read
Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ROMに格納された制御プログラムに従って各種制御を実行するが、これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
Output signals from these sensors are transmitted to the
This is an electronic control unit configured with only memory (RAM) and random access memory (RAM), and executes various controls according to a control program stored in a ROM. The electrical configuration is not limited to this.
続いて、本実施形態におけるエンジン10の動作について簡潔に説明する。エンジン10が運転開始すると、排気eによって過給機22の排気タービンが駆動される。すると、排気タービンに連動して過給機22のコンプレッサが回転駆動され、大気が吸気通路18に吸引される。また、エンジン10の運転中に派前記各センサ類から検出信号が随時ECU50に入力される。ECU50は、これらの検出信号を取得し、演算結果に応じて不図示の吸気スロットル弁、EGRバルブ30、36、燃料噴射装置16、及びインタークーラ40等を制御する。
Next, the operation of the
特に低圧EGR装置38及び高圧EGR装置32の制御内容の一例について言及すると、中低負荷時には、高圧EGR装置32で多量の排気を吸気通路18に再循環させ、排気中NOX量を低減する。高負荷時には、低圧EGR装置38から少量の排気を比較的高精度で吸気通路18に再循環させ、排気中NOX量を低減する。また、吸気量センサ41、酸素濃度センサ42〜44により、シリンダに導入される吸気量及び酸素濃度を検出し、これら検出信号をECU50に入力する。ECU50は、これらの検出信号に応じて、過給圧、低圧EGR装置38及び高圧EGR装置32から導入されるEGRガス量、燃料噴射装置16の燃料噴射量、噴射時期を制御する。これによって、排気中のNOX量を最小限に抑えることができる。
In particular, when referring to an example of the control content of the low-
続いて図3を参照して、本実施形態に係るエンジン10の制御内容について具体的に説明する。図3は、本実施形態に係るエンジン10の制御内容を示すフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 3, the control content of the
まずECU50は、エンジン10を始動すると共に高圧EGR装置32及び低圧EGR装置38を始動し、EGRガスの供給を開始する(ステップS101)。続いて、第2の酸素濃度センサ43から検出値CLAF2を取得すると共に(ステップS102)、ECU50に内蔵されているメモリなどの記憶手段から基準値C1、C2を取得し(ステップS103)、次式
|C1−CLAF2|<C2 (1)
を満たすか否かを判定する(ステップS104)。ここで、基準値C1は、高圧EGR装置32及び低圧EGR装置38が正常である場合に第2の酸素濃度センサ43から得られるべき検出値として予め記憶されているものであり、基準値C2は第2の酸素濃度センサ43の実測値の正常値C1との差の絶対値について低圧EGR装置が正常であるか否かを判定するための閾値として予め記憶されているものである。すなわち、ステップS104では、第2の酸素濃度センサ43の実測値CLAF2の正常値C1との差の絶対値が、許容値C2以下であるか否かを判定することにより、低圧EGR装置38に故障があるか否かが判定される。
First, the
It is determined whether or not the condition is satisfied (step S104). Here, the reference value C1 is stored in advance as a detection value to be obtained from the second
そして、上式(1)を満足する場合(ステップS104:YES)、ECU50は低圧EGR装置38が正常であると判定する(ステップS105)。続いて、ECU50は吸気量センサ41、第1の酸素濃度センサ42及び第3の酸素濃度センサ44から、それぞれ検出値ma、CLAFS1、CLAFS3を取得し(ステップS106)、これらの検出値から高圧EGR割合(システム全体のEGR供給量のうち高圧EGR装置32によるEGR供給量の割合)Rを算出する(ステップS107)。
If the above equation (1) is satisfied (step S104: YES), the
ここでステップS107における高圧EGR割合Rの算出方法について説明する。まず各検出値ma、CLAFS1、CLAFS2、CLAFS3を関係づける次式
に、それぞれ各センサにおける検出値を代入し、連立して解くことにより、高圧EGR量me−H、低圧EGR量me−Lを算出する。そして、求めた高圧EGR量me−H、低圧EGR量me−Lを用いて、高圧EGR割合Rを次式
により算出する。尚、上式(2)及び(3)の数値「0.211」は大気中の酸素濃度を表している。
Here, the calculation method of the high pressure EGR ratio R in step S107 will be described. First, the following equation relating each detected value m a , C LAFS1 , C LAFS2 , C LAFS3
The high pressure EGR amount me -H and the low pressure EGR amount me -L are calculated by substituting the detection values of the respective sensors and simultaneously solving them. Then, using the obtained high pressure EGR amount m e-H and low pressure EGR amount m e-L , the high pressure EGR ratio R is expressed by the following equation:
Calculated by The numerical value “0.211” in the above formulas (2) and (3) represents the oxygen concentration in the atmosphere.
続いてECU50は、ECU50に内蔵されているメモリなどの記憶手段から基準値R1、R2を取得し(ステップS108)、次式
|R1−R|>R2 (7)
を満たすか否かを判定する(ステップS109)。ここで、基準値R1は、高圧EGR装置32及び低圧EGR装置38が正常である場合に得られるべき高圧EGR割合の算出値として予め記憶されているものであり、基準値R2は実測値に基づいて算出されたEGR割合Rの記憶値R1との差の絶対値について、高圧EGR装置32が正常とみなせる許容範囲を示す閾値として予め記憶されているものである。すなわち、ステップS109では、ステップS107の算出値Rの正常値R1との差の絶対値が、許容値R2以下であるか否かを判定することにより、高圧EGR装置32に故障があるか否かを判定する。
Subsequently, the
It is determined whether or not the condition is satisfied (step S109). Here, the reference value R1 is stored in advance as a calculated value of the high-pressure EGR ratio that should be obtained when the high-
ECU50は上式(7)を満足する場合にタイマカウントを開始し(ステップS110)、ステップS109の判定結果が所定期間T1以上継続するか否かを判定する(ステップS111)。つまり、ステップS111では判定結果が所定期間T1以上継続することによって、過渡的な誤判定が行われないように確認を行い、判定精度を向上させている。そして、ステップS109の判定結果が所定期間T1以上継続している場合には(ステップS111:YES)、ECU50は、高圧EGR装置32に故障があるものと判定する(ステップS112)。このように判定された高圧EGR装置32の故障は、警告音の発信やディスプレイ上の表示などの報知手段によって、その旨が警報される(ステップS113)。
The
一方、ステップS104において上式(1)を満足しない場合(ステップS104:NO)、ECU50はタイマカウントを開始し(ステップS114)、ステップS104の判定結果が所定期間T2以上継続するか否かを判定する(ステップS115)。つまり、ステップS115では判定結果が所定期間T2継続することによって、過渡的な誤判定が行われないように確認を行い、判定精度を向上させている。そして、ステップS104の判定結果が所定期間T2以上継続している場合には、ECU50は、低圧EGR装置38に故障があるものと判定する(ステップS116)。
On the other hand, if the above equation (1) is not satisfied in step S104 (step S104: NO), the
続いてECU50は第2の酸素濃度センサ43の検出値CLAFS2が、図1において不図示の大気酸素濃度センサから取得した大気酸素濃度と等しいか否かを判定する(ステップS117)。ここでステップS117における判定は基準とする大気酸素濃度と第2の酸素濃度センサ43の検出値との差が所定値以内であるか否かで判定してもよい。
Subsequently, the
第2の酸素濃度センサ43の検出値CLAFS2が大気酸素濃度と等しい場合(ステップS117:YES)、低圧EGRバルブ37が完全に閉状態で固着しており機能していないことを示している(図1を参照)。そのため、ECU50は計算上、低圧EGR量(me−L)をゼロに設定し(ステップS118)、処理をステップS106に戻して、ステップS107以降の処理を実施することにより、高圧EGR割合Rを算出して高圧EGR装置32における故障の有無を判定する。
When the detection value CLAFS2 of the second
この場合、ECU50は低圧EGR装置38と高圧EGR装置32の両者が故障していることを判定することができる。尚、ステップS113において警告を行う際には、低圧EGR装置38と高圧EGR装置32のどちらが正常で、どちらが故障しているのかを判別可能なように、報知することが好ましい。また、本実施形態では故障判定結果を警告するに留めているが、その判定結果を用いてその他の制御を実行するようにしてもよいことは言うまでも無い。
In this case, the
一方、第2の酸素濃度センサ43の検出値CLAFS2が大気酸素濃度と等しい場合(ステップS117:NO)、処理をステップS113に進め、高圧EGR装置のみが故障している旨警告を行う。
On the other hand, when the detection value CLAFS2 of the second
以上説明したように、本発明によれば、3箇所に配置された酸素濃度センサ42、43、44の実測値又はその演算値を予め記憶された正常値と比較することにより、高圧EGR装置又は低圧EGR装置のいずれに故障が生じているかを精度よく判定できる。
As described above, according to the present invention, by comparing the measured values or the calculated values of the
また、上記実施形態では、低圧EGR量me−Lと高圧EGR量me−Hを算出し、低圧EGR量me−Lと高圧EGR量me−Hとに基づいて高圧EGR割合Rを算出し、予め記憶された正常時の高圧EGR割合(正常値R1)と比較することにより高圧EGR装置32の故障判定を行っている。このため、EGRシステム全体の中で、高圧EGR装置の異常をより精度よく判定できる。さらに、高圧EGR割合Rを算出することで、低圧EGR量や高圧EGR量me−Hの変化に起因する吸気マニホールドの温度変化を、温度センサを用いることなく容易に判断することができる。
In the above embodiment, it calculates the low-pressure EGR amount m e-L and the high-pressure EGR amount m e-H, a high-pressure EGR ratio R based on the low-pressure EGR amount m e-L and the high-pressure EGR amount m e-H The failure determination of the high-
尚、上記実施形態では、高圧EGR割合を算出して故障判定を行ったが、高圧EGR量の算出結果を予め記憶された正常時の高圧EGR量と比較することにより高圧EGR装置32の故障判定を行ってもよい。その場合、ECU50の演算負荷を軽減することができる。
In the above embodiment, the failure determination is performed by calculating the high-pressure EGR ratio. However, the failure determination of the high-
本発明は、排気ガスの還流量を調整するためのEGRバルブの固着等の故障検知が可能な排気ガス還流装置に適用可能である。 The present invention is applicable to an exhaust gas recirculation device capable of detecting a failure such as sticking of an EGR valve for adjusting the exhaust gas recirculation amount.
10 エンジン
12 シリンダブロック
14 シリンダヘッド
16 燃料噴射装置
17 吸気マニホールド
18 吸気通路
19 排気マニホールド
20 排気通路
22 過給機
24 排ガス浄化装置
26 高圧EGR通路
28 触媒装置
30 高圧EGRバルブ
32 高圧EGR装置
34 低圧EGR通路
36 低圧EGRクーラ
37 低圧EGRバルブ
38 低圧EGR装置
40 インタークーラ
41 吸気量センサ
42 第1の酸素濃度センサ
43 第2の酸素濃度センサ
44 第3の酸素濃度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排気通路の前記排気タービンより上流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより下流側に排気ガスを導入する高圧EGR通路、及び、該高圧EGR通路を通過する排気ガス量を調整するための高圧EGR流量制御手段を有してなる高圧EGR手段と、
前記排気通路の前記排気タービンより下流側から、前記吸気通路の前記コンプレッサより上流側に排気ガスを導入する低圧EGR通路、及び、該低圧EGR通路を通過する排気ガス量を調整するための低圧EGR流量制御手段を有してなる低圧EGR手段と、
前記高圧EGR流量制御手段及び前記低圧EGR流量制御手段を制御することによって、前記吸気通路に還流する排気ガス量を調整するEGR量制御手段と
を備えた排気ガス還流装置において、
前記吸気通路のうち前記低圧EGR通路の連結部より上流側の吸入空気量を検出する吸気量検出手段と、
前記吸気通路のうち前記高圧EGR通路の連結部より下流側の酸素濃度を検出するための第1の酸素濃度検出手段と、
前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側、且つ、前記高圧EGR通路の連結部より上流側の酸素濃度を検出するための第2の酸素濃度検出手段と、
前記排気通路のうち前記排気タービンより下流側の酸素濃度を検出するための第3の酸素濃度検出手段と、
前記第2の酸素濃度検出手段により実測値を取得し、該実測値を基準値と対比して前記低圧EGR手段の故障判定を行うと共に、前記吸気量検出手段及び前記第1乃至第3の酸素濃度検出手段により実測値を取得し、該実測値から算出した低圧EGR量及び高圧EGR量に基づいて前記高圧EGR手段の故障判定を行う故障判定手段と
を備え、
前記故障判定手段は、前記低圧EGR手段が故障していないと判定した場合に、前記高圧EGR手段の故障判定を行うことを特徴とする排気ガス還流装置。 An exhaust turbine provided in the exhaust passage of the engine and driven to rotate by exhaust gas flowing through the exhaust passage; and an intake turbine provided in the intake passage of the engine and driven to rotate in conjunction with the exhaust turbine. A supercharger having a compressor for compressing and supplying
A high-pressure EGR passage for introducing exhaust gas from the upstream side of the exhaust passage to the downstream side of the compressor of the intake passage, and a high-pressure EGR for adjusting the amount of exhaust gas passing through the high-pressure EGR passage High pressure EGR means having flow rate control means;
A low-pressure EGR passage for introducing exhaust gas from a downstream side of the exhaust passage to the upstream side of the compressor in the intake passage, and a low-pressure EGR for adjusting the amount of exhaust gas passing through the low-pressure EGR passage Low pressure EGR means comprising flow rate control means;
An exhaust gas recirculation apparatus comprising: an EGR amount control means for adjusting an amount of exhaust gas recirculated to the intake passage by controlling the high pressure EGR flow rate control means and the low pressure EGR flow rate control means;
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount upstream of the connecting portion of the low pressure EGR passage in the intake passage;
A first oxygen concentration detection means for detecting an oxygen concentration downstream of the connecting portion of the high pressure EGR passage in the intake passage;
A second oxygen concentration detection means for detecting an oxygen concentration downstream of the compressor in the intake passage and upstream of a connecting portion of the high pressure EGR passage;
A third oxygen concentration detection means for detecting an oxygen concentration downstream of the exhaust turbine in the exhaust passage;
An actual measurement value is acquired by the second oxygen concentration detection means, and the failure determination of the low pressure EGR means is performed by comparing the actual measurement value with a reference value, and the intake air amount detection means and the first to third oxygen oxygen detection means A failure determination unit that acquires an actual measurement value by the concentration detection unit and performs a failure determination of the high pressure EGR unit based on the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount calculated from the actual measurement value ;
The exhaust gas recirculation apparatus according to claim 1, wherein the failure determination means determines a failure of the high pressure EGR means when it is determined that the low pressure EGR means is not broken .
4. The failure determination unit according to claim 1, wherein the failure determination unit performs the failure determination when exhaust gas is supplied to the intake passage from the low pressure EGR unit and the high pressure EGR unit. The exhaust gas recirculation device described.
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