JP5857665B2 - EGR cooler diagnostic system - Google Patents
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Description
本発明はEGRクーラー診断システムに関し、更に詳しくは、EGRクーラーの冷却効率を低コストで診断することができるEGRクーラー診断システムに関する。 The present invention relates to an EGR cooler diagnostic system, and more particularly to an EGR cooler diagnostic system that can diagnose the cooling efficiency of an EGR cooler at low cost.
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物(NOx:Nitrogen Oxide)を低減することを目的として、排気ガスの一部を吸気に還流させることで、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制する排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が広く実用化されている(例えば、特許文献1を参照)。 Exhaust gas that lowers the combustion temperature and suppresses NOx generation by recirculating part of the exhaust gas to the intake air for the purpose of reducing nitrogen oxide (NOx) in diesel engine exhaust gas Gas recirculation (EGR) has been widely put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
通常、EGRは、ディーゼルエンジンの排気管から吸気管へ接続するEGR通路に設けたEGR弁で、排気ガスの分流(EGRガス)量を調整することにより行われる。このとき、EGRガスをそのまま吸気側に循環させると、高温で膨張しているEGRガスがインテークマニホールドに供給されるので、吸気時に気筒内でEGRガスが占める割合が増加し、その分だけ空気量が減少してしまう。その結果、気筒内での燃焼状態が悪化して、排気ガス中の不純物が増加してしまうことになる。そのため、EGR通路の途中に水冷式のEGRクーラーを設置して、EGRガスを冷却して体積を減少させてから、インテークマニホールドに供給することが行われている。 Usually, EGR is performed by adjusting the amount of exhaust gas diversion (EGR gas) with an EGR valve provided in an EGR passage connected from an exhaust pipe of an diesel engine to an intake pipe. At this time, if the EGR gas is circulated to the intake side as it is, the EGR gas expanded at a high temperature is supplied to the intake manifold, so that the ratio of the EGR gas in the cylinder at the time of intake increases, and the amount of air is increased accordingly. Will decrease. As a result, the combustion state in the cylinder deteriorates and impurities in the exhaust gas increase. For this reason, a water-cooled EGR cooler is installed in the middle of the EGR passage, the EGR gas is cooled to reduce the volume, and then supplied to the intake manifold.
一方、EGRガスがEGRクーラーにおいて過度に冷却されると、エンジンの暖機が遅れたり、EGRガス中の水分が結露して気筒内での燃焼不良やエンジンの耐久性低下などを招くおそれがある。このようなことから、EGRクーラーの冷却効率を診断することが重要になっている。 On the other hand, if the EGR gas is excessively cooled in the EGR cooler, the warm-up of the engine may be delayed, or moisture in the EGR gas may condense, resulting in poor combustion in the cylinder or a decrease in engine durability. . For this reason, it is important to diagnose the cooling efficiency of the EGR cooler.
従来より、EGRクーラーの冷却効率の診断は、EGRクーラーの出入口にそれぞれ温度センサを設置して、それらの測定値の偏差をモニタすることにより実施されている。しかし、このような方法では、新たに複数台の温度センサを追加することが必要となるため、製造コストの増加を招くという問題があった。 Conventionally, the diagnosis of the cooling efficiency of an EGR cooler has been performed by installing temperature sensors at the entrances and exits of the EGR cooler and monitoring the deviation of the measured values. However, in such a method, since it is necessary to newly add a plurality of temperature sensors, there is a problem in that the manufacturing cost is increased.
本発明の目的は、EGRクーラーの冷却効率を低コストで診断することができるEGRクーラー診断システムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the EGR cooler diagnostic system which can diagnose the cooling efficiency of an EGR cooler at low cost.
上記の目的を達成する本発明のEGRクーラー診断システムは、ディーゼルエンジンのEGRクーラーの冷却効率を診断するEGRクーラー診断システムであって、前記ディーゼルエンジンのインテークマニホールドに設置されたシリンダー吸気圧力センサ及びインテークマニホールド温度センサと、そのインテークマニホールドに接続する吸気管の吸入口近傍に設置された吸入空気量センサと、それら3台のセンサの測定値を処理し、かつEGR通路を開閉するEGR弁を制御する処理手段とを備え、前記処理手段は、前記EGRクーラーの作動時に、前記EGR弁を一時的に閉止して前記インテークマニホールド温度センサの測定値T4OFFを記憶し、次いで前記EGR弁を開放して、前記インテークマニホールド温度センサの測定値T4、シリンダー吸気圧力センサの測定値P2、吸入空気量センサーの測定値m1及びT4OFFを用いて予め設定された一群の式により診断値ΔT4を算出し、前記診断値ΔT4が所定値以下であるときに前記EGRクーラーの冷却効率が劣化していると診断することを特徴とするものである。
An EGR cooler diagnostic system of the present invention that achieves the above object is an EGR cooler diagnostic system for diagnosing the cooling efficiency of an EGR cooler of a diesel engine, comprising a cylinder intake pressure sensor and an intake installed in an intake manifold of the diesel engine. Controls the manifold temperature sensor, the intake air amount sensor installed near the intake port of the intake pipe connected to the intake manifold, and the EGR valve that processes the measured values of these three sensors and opens and closes the EGR passage Processing means, and when the EGR cooler is activated, the processing means temporarily closes the EGR valve to store the measured value T4 OFF of the intake manifold temperature sensor, and then opens the EGR valve. The measured value T4 of the intake manifold temperature sensor When the measured value P2 of the cylinder intake pressure sensor, the measured value m1 of the intake air amount sensor, and T4 OFF are used to calculate the diagnostic value ΔT4 by a group of preset formulas , and the diagnostic value ΔT4 is less than or equal to a predetermined value And diagnosing that the cooling efficiency of the EGR cooler is deteriorated.
予め設定された一群の式は、以下の(1)〜(7)式からなることが望ましい。
但し、T4calc:インテークマニホールド温度計算値、T1:インタークーラー出口温度計算値、T2:EGRクーラー出口温度計算値、m2:EGRクーラー出口ガス質量流量計算値、m3:インテークマニホールドガス質量流量計算値、n:ディーゼルエンジンのシリンダー数、R:空気のガス定数、V:ディーゼルエンジンの排気量、η:体積効率、ηEGR:EGRクーラー効率(正常時)、dT:燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示す。
The group of formulas set in advance is preferably composed of the following formulas (1) to (7).
T4 calc : intake manifold temperature calculated value, T1: intercooler outlet temperature calculated value, T2: EGR cooler outlet temperature calculated value, m2: EGR cooler outlet gas mass flow rate calculated value, m3: intake manifold gas mass flow rate calculated value, n : Diesel engine cylinder number, R: Air gas constant, V: Diesel engine displacement, η: Volumetric efficiency, η EGR : EGR cooler efficiency (normal), dT: Gas temperature increase due to combustion.
EGRクーラーの冷却効率を診断するための所定値としては20〜30℃の範囲の値を用いることが望ましい。 As a predetermined value for diagnosing the cooling efficiency of the EGR cooler, it is desirable to use a value in the range of 20 to 30 ° C.
また、処理手段がEGRクーラーの冷却効率の診断結果を通知する通知手段を備えることで、車両の運転者などにEGRクーラーの冷却効率の劣化を早期かつ確実に伝達することができる。 In addition, since the processing means includes notification means for notifying the diagnosis result of the cooling efficiency of the EGR cooler, the deterioration of the cooling efficiency of the EGR cooler can be transmitted to the vehicle driver and the like early and reliably.
本発明のEGRクーラー診断システムは、一般の内燃機関に好適に用いられる。 The EGR cooler diagnostic system of the present invention is suitably used for a general internal combustion engine.
本発明のEGRクーラー診断システムによれば、EGRクーラーの出入口に新たに温度センサを設置することなく、従来のセンサを用いるだけでよいため、EGRクーラーの冷却効率を低コストで診断することができる。 According to the EGR cooler diagnosis system of the present invention, it is only necessary to use a conventional sensor without newly installing a temperature sensor at the inlet / outlet of the EGR cooler, so that the cooling efficiency of the EGR cooler can be diagnosed at a low cost. .
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態からなるEGRクーラー診断システムを示す。 FIG. 1 shows an EGR cooler diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
このEGRクーラー診断システムが装備されるディーゼルエンジン1では、吸入口2から吸気管3内へ吸入された空気は、エアクリーナー4を通過してからターボチャージャー5により圧縮され、インタークーラー6で冷却された後にインテークマニホールド7を経て4つの気筒8のそれぞれに供給される。そして、各気筒8から燃焼ガスとなって排気管9へ排気されるが、その一部はインタークーラー6の下流側の吸気管3に接続するEGR通路10にEGRガスとなって分流する。EGR通路10には、水冷式のEGRクーラー11と、EGRガスの流量を調整するEGR弁12とが、排気管9側から順に配置されている。また、EGRクーラー11によるEGRガスの過冷却を防止するために、EGRクーラー11の出口と上流側の排気管9とを接続する排気戻し通路13が設けられている。EGR通路10に分流しなかった排気ガスは、ターボチャージャー5を回転駆動させた後に、排出口14から外部へ放出される。
In the diesel engine 1 equipped with this EGR cooler diagnostic system, the air drawn into the
本発明のEGRクーラー診断システムは、インテークマニホールド7に設置されたシリンダー吸気圧力センサ15及びインテークマニホールド温度センサ16と、エアクリーナー4とターボチャージャー5との間の吸気管3に設置された吸入空気量センサ17と、それら3台のセンサ15〜17、EGR弁12及びECU(エンジンコントロールユニット)18に、それぞれ信号線19a〜19eを通じて接続する処理手段20とから構成されている。
The EGR cooler diagnostic system according to the present invention includes a cylinder
シリンダー吸気圧力センサ15及びインテークマニホールド温度センサ16は、インテークマニホールド7内の空気の圧力及び温度をそれぞれ測定するものである。また、吸入空気量センサ17は、吸入口2から吸入された空気の質量流量を測定する。これら3台のセンサ15〜17は、ディーゼルエンジン1の運転状態を示す測定値をECU18に提供するために、従来から設置されているものである。
The cylinder
処理手段20は、記憶部を備えたCPU(中央演算処理装置)から構成され、信号線19a〜10cを通じて3台のセンサ15〜17から測定値を取得するとともに、その処理結果に基づいて、信号線19dを通じてEGR弁12の開度を制御する。なお、図1の例では、処理手段20とECU18とを別体にしているが、処理手段20の機能をECU18に持たせることで一体化するようにしてもよい。
The processing means 20 is composed of a CPU (central processing unit) provided with a storage unit, acquires measurement values from the three
このような構成を有するEGRクーラー診断システムの機能を、図2に示すフロー図を基に以下に説明する。 The function of the EGR cooler diagnostic system having such a configuration will be described below based on the flowchart shown in FIG.
処理手段20は、ディーゼルエンジン1の運転条件が成立していることをECU18から送られる信号で確認(S10)すると、EGR弁12を閉止してEGRクーラー11の機能を一時的にオフにする(S20)。そして、インテークマニホールド温度センサ16の測定値をT4OFFとして記憶部に格納する。なお、運転条件が成立する場合としては、EGRクーラー11の入口ガス温度が比較的高温になる高回転かつ高負荷の運転時などが例示される。
When the processing means 20 confirms that the operating condition of the diesel engine 1 is established by a signal sent from the ECU 18 (S10), the processing means 20 closes the
次に、EGR弁12を開放してEGRクーラー11の機能をオンにしてから(S40)、インテークマニホールド温度センサ16の測定値T4、シリンダー吸気圧力センサ15の測定値P2及び吸入空気量センサ17の測定値m1を取得する(S50)。それら取得した測定値T4、P2、m1及び記憶部に格納している測定値T4OFFを用いて、予め設定された一群の式、例えば以下に示す(1)〜(7)式によりEGRクーラーの冷却効率の診断値ΔT4を算出する(S60)。
Next, after opening the
但し、T4calcはインテークマニホールド7の温度の計算値を、T1はインタークーラー6の出口温度の計算値を、T2はEGRクーラー11の出口温度の計算値を、m2はEGRクーラー11の出口ガス質量流量の計算値を、m3はインテークマニホールド7のガス質量流量の計算値をそれぞれ示す。また、定数として、nはディーゼルエンジン1のシリンダー数(気筒8の数)を、Rは空気のガス定数を、Vはディーゼルエンジン1の排気量をそれぞれ示す。更に、ηは体積効率を、ηEGRは正常時におけるEGRクーラー11の冷却効率を、dTは燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示すが、それらは機器の特性を表すマップデータから得ることができる。例えば、dTは、ディーゼルエンジン1の種類毎に設定された燃料噴射量とエンジン回転数とからなるマップデータから得ることができる。また、通常のηの値は70〜100%、ηEGRの値は80〜100%となる。
However, T4calc is the calculated value of the temperature of the intake manifold 7, T1 is the calculated value of the outlet temperature of the
そして、診断値ΔT4と所定値とを比較して(S70)、診断値ΔT4が所定値以下の場合には、EGRクーラー11の冷却効率が劣化していると診断し(S80)、反対に所定値よりも大きい場合には、EGRクーラー11の冷却効率が正常であると診断する(S90)。
Then, the diagnostic value ΔT4 is compared with a predetermined value (S70), and if the diagnostic value ΔT4 is equal to or smaller than the predetermined value, it is diagnosed that the cooling efficiency of the
以上のように、EGRクーラー11の出入口に新たに温度センサを設置することなく、従来のセンサ15〜17を用いて診断を行うので、EGRクーラー11の冷却効率を低コストで診断することができる。また、従来のセンサ15〜17をそのまま利用するため、既存のディーゼルエンジン1へのEGRクーラー診断システムの取り付けが容易である。
As described above, since the diagnosis is performed using the
EGRクーラー11の冷却効率の診断に用いる所定値は、ディーゼルエンジン1のサイズや性能により変化するが、一般的な大型車両を対象にした場合には、約20〜30℃の範囲の値を用いることが望ましい。
The predetermined value used for diagnosing the cooling efficiency of the
図3は、本発明の実施形態からなるEGRクーラー診断システムを示す。 FIG. 3 shows an EGR cooler diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
このEGRクーラー診断システムは、EGRクーラー11の冷却効率の診断結果を通知する通知手段21を、信号線19fを通じて処理手段20に接続したものである。通知手段21としては、ディーゼルエンジン1を搭載する車両の運転席などに設置されたモニタや警報器などが例示される。
In this EGR cooler diagnostic system, notification means 21 for notifying the result of diagnosis of the cooling efficiency of the
このように通知手段21を設けることにより、EGRクーラー11の冷却効率の劣化を、車両の運転者などに早期かつ確実に伝達することができる。
By providing the notification means 21 in this way, the deterioration of the cooling efficiency of the EGR
本発明のEGRクーラー診断システムの用途は、上述したような車両のディーゼルエンジン1に限るものではなく、その他一般の内燃機関にも適用することができる。 The use of the EGR cooler diagnostic system of the present invention is not limited to the vehicle diesel engine 1 as described above, but can be applied to other general internal combustion engines.
1 ディーゼルエンジン
2 吸入口
3 吸気管
4 エアクリーナー
5 ターボチャージャー
6 インタークーラー
7 インテークマニホールド
8 気筒
9 排気管
10 EGR通路
11 EGRクーラー
12 EGR弁
13 排気戻し通路
14 排出口
15 シリンダ吸気圧力センサ
16 インテークマニホールド温度センサ
17 吸入空気量センサ
18 ECU
19a〜19f 信号線
20 処理手段
21 通知手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Inlet 3 Intake pipe 4 Air cleaner 5
19a to
Claims (4)
前記ディーゼルエンジンのインテークマニホールドに設置されたシリンダー吸気圧力センサ及びインテークマニホールド温度センサと、そのインテークマニホールドに接続する吸気管の吸入口近傍に設置された吸入空気量センサと、それら3台のセンサの測定値を処理し、かつEGR通路を開閉するEGR弁を制御する処理手段とを備え、
前記処理手段は、前記EGRクーラーの作動時に、前記EGR弁を一時的に閉止して前記インテークマニホールド温度センサの測定値T4OFFを記憶し、次いで前記EGR弁を開放して、前記インテークマニホールド温度センサの測定値T4、シリンダー吸気圧力センサの測定値P2、吸入空気量センサーの測定値m1及びT4OFFを用いて予め設定された一群の式により診断値ΔT4を算出し、
前記診断値ΔT4が所定値以下であるときに前記EGRクーラーの冷却効率が劣化していると診断することを特徴とするEGRクーラー診断システム。 An EGR cooler diagnostic system for diagnosing the cooling efficiency of an EGR cooler of a diesel engine,
Measurement of the cylinder intake pressure sensor and the intake manifold temperature sensor installed in the intake manifold of the diesel engine, the intake air amount sensor installed near the intake port of the intake pipe connected to the intake manifold, and these three sensors Processing means for processing the value and controlling the EGR valve that opens and closes the EGR passage,
The processing means temporarily closes the EGR valve to store the measured value T4 OFF of the intake manifold temperature sensor during operation of the EGR cooler, and then opens the EGR valve to open the intake manifold temperature sensor. The diagnostic value ΔT4 is calculated by a group of preset formulas using the measured value T4, the measured value P2 of the cylinder intake pressure sensor, the measured value m1 of the intake air amount sensor and T4 OFF ,
An EGR cooler diagnosis system that diagnoses that the cooling efficiency of the EGR cooler is deteriorated when the diagnosis value ΔT4 is equal to or less than a predetermined value.
但し、T4 calc :インテークマニホールド温度計算値、T1:インタークーラー出口温度計算値、T2:EGRクーラー出口温度計算値、m2:EGRクーラー出口ガス質量流量計算値、m3:インテークマニホールドガス質量流量計算値、n:ディーゼルエンジンのシリンダー数、R:空気のガス定数、V:ディーゼルエンジンの排気量、η:体積効率、η EGR :EGRクーラー効率(正常時)、dT:燃焼によるガスの温度上昇をそれぞれ示す。 The EGR cooler diagnosis system according to claim 1, wherein the preset group of equations includes the following equations (1) to (7).
T4 calc : intake manifold temperature calculated value, T1: intercooler outlet temperature calculated value, T2: EGR cooler outlet temperature calculated value, m2: EGR cooler outlet gas mass flow rate calculated value, m3: intake manifold gas mass flow rate calculated value, n : Diesel engine cylinder number, R: Air gas constant, V: Diesel engine displacement, η: Volumetric efficiency, η EGR : EGR cooler efficiency (normal), dT: Gas temperature increase due to combustion.
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