JP6422899B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関を制御する内燃機関用制御装置に係り、特に内燃機関に吸入される新気ガスの湿度を測定して内燃機関の制御量を補正する内燃機関用制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine that corrects a control amount of the internal combustion engine by measuring the humidity of fresh air sucked into the internal combustion engine.
近年、自動車等の車両の燃費や排気の規制が強化されつつあり、この規制は今後も益々強くなる傾向にある。特に燃費については、近年のガソリン価格の高騰、地球温暖化への影響、エネルギー資源枯渇問題などにより、極めて関心が高くなっている。このような状況下において、車両の燃費向上を目的とした様々な技術開発が行なわれており、例えば、圧縮比の向上、外部EGRの大量導入、ストイキ燃焼領域の拡大等が行われている。 In recent years, regulations on fuel consumption and exhaust of vehicles such as automobiles are being strengthened, and these regulations tend to become stronger in the future. In particular, fuel consumption has become extremely interested due to the recent rise in gasoline prices, the impact on global warming, and the problem of exhaustion of energy resources. Under such circumstances, various technical developments for the purpose of improving the fuel efficiency of vehicles have been carried out. For example, improvement of the compression ratio, introduction of a large amount of external EGR, expansion of the stoichiometric combustion region, etc. have been carried out.
そして、これらの技術においては燃焼の適正化が重要であり、燃焼室内の混合気の高精度な管理と共に、点火時期を適切に制御する必要がある。内燃機関の燃焼においては、最も燃費が良くなる点火時期(以下、MBT点火時期)が存在し、そのMBT点火時期に少しでも近づけるように制御している。例えば、外部EGRによって排気ガスを燃焼室内に導入すると、燃焼速度が低下して出力が低下するため点火時期を進角側に補正制御する必要があり、外部EGRの排気ガス量に応じて点火時期を補正している。 In these techniques, it is important to optimize the combustion, and it is necessary to appropriately control the ignition timing together with the highly accurate management of the air-fuel mixture in the combustion chamber. In the combustion of an internal combustion engine, there is an ignition timing (hereinafter referred to as MBT ignition timing) at which the fuel efficiency is the best, and control is performed so as to approach the MBT ignition timing as much as possible. For example, when the exhaust gas is introduced into the combustion chamber by the external EGR, the combustion speed is reduced and the output is reduced. Therefore, it is necessary to correct and control the ignition timing to the advance side, and the ignition timing according to the exhaust gas amount of the external EGR. Is corrected.
更に、最近では燃費向上のため、点火時期の高精度化の要求がより一層高くなっており、吸入空気の湿度に応じて点火時期を補正する方法も検討されている。湿度は外部EGRによる排気ガスと同様、燃焼を阻害する要因となるため、湿度が高い場合は点火時期を進角側に補正し、逆に湿度が低い場合は点火時期を遅角側に補正するようにしている。 Furthermore, recently, in order to improve fuel efficiency, the demand for higher accuracy of ignition timing has been further increased, and a method for correcting the ignition timing in accordance with the humidity of the intake air has been studied. Humidity, like exhaust gas from external EGR, is a factor that inhibits combustion, so when the humidity is high, the ignition timing is corrected to the advance side, and conversely, when the humidity is low, the ignition timing is corrected to the retard side. I am doing so.
このように湿度に応じて点火時期を補正する方法として、例えば、特開平9−68146号公報(特許文献1)が知られている。特許文献1においては、回転数と負荷とからなる基本点火時期をマップデータとして記憶し、検出された湿度から点火時期の補正量を演算し、回転数、負荷、温度の少なくとも1つに応じて補正量を反映させる反映率を演算し、基本点火時期、補正量、反映率とから最終的な点火時期を決定することが記載されている。この方法によれば、検出した湿度から点火時期の補正が可能になる。
As a method for correcting the ignition timing in accordance with the humidity as described above, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-68146 (Patent Document 1) is known. In
そして、特許文献1に記載されているような湿度情報に基づいた点火時期の補正制御は、湿度センサが故障して異常値が出力されると正しい点火時期補正が行えなくなり、燃焼室内の混合気の燃焼が不安定となって、甚だしい時は失火が発生して、内燃機関から排出される排気有害成分の増加や、燃料消費量の増加を招く恐れがある。尚、特許文献1には、この湿度センサの異常に対応する技術については何ら示唆するところは見当たらないものである。
The ignition timing correction control based on the humidity information described in
一方、排気系に湿度センサを設け、この湿度センサの異常を検出する方法として、例えば、特開2003−172192号公報(特許文献2)が知られている。特許文献2においては、内燃機関の排気系のHC吸着材の近傍に設けた湿度センサの故障の有無を検知することを目的としている。そして、内燃機関の運転停止後に湿度センサによる湿度の検出値がほぼ一定となる状態において、その検出値に基づき湿度センサの故障の有無を検知している。故障の有無の検知は、湿度の検出値が、HC吸着材の近傍の温度状態に応じて設定した所定の上限側閾値及び下限側閾値の間の範囲内に存在するか否かを判断することにより行うものである。 On the other hand, as a method for providing a humidity sensor in an exhaust system and detecting an abnormality of the humidity sensor, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-172192 (Patent Document 2) is known. In patent document 2, it aims at detecting the presence or absence of the failure of the humidity sensor provided in the vicinity of HC adsorbent of the exhaust system of an internal combustion engine. Then, in a state where the humidity detected value by the humidity sensor becomes substantially constant after the operation of the internal combustion engine is stopped, the presence or absence of a failure of the humidity sensor is detected based on the detected value. The detection of the presence or absence of failure is to determine whether the humidity detection value is within a range between a predetermined upper threshold value and a lower threshold value set according to the temperature state in the vicinity of the HC adsorbent. It is done by.
ただ、特許文献2では、内燃機関の停止後の湿度センサ故障を判定するものであり、内燃機関が動作している場合については述べられていない。また、特許文献2の目的は、排気ガス中の炭化水素(HC)を吸着するためのHC吸着材の劣化を正しく評価するものであり、点火時期制御等の内燃機関の制御量を制御する制御装置の動作保証のための診断ではない。 However, Patent Document 2 determines a failure of the humidity sensor after the internal combustion engine is stopped, and does not describe a case where the internal combustion engine is operating. The purpose of Patent Document 2 is to correctly evaluate the deterioration of the HC adsorbent for adsorbing hydrocarbons (HC) in the exhaust gas, and control for controlling the control amount of the internal combustion engine such as ignition timing control. It is not a diagnosis to guarantee the operation of the device.
ところで、内燃機関の制御量(制御目標値)を湿度の大きさによって補正する制御として、上述した点火時期制御の他に外部EGR制御がある。この外部EGR制御においては、吸入空気の湿度を測定する湿度センサを吸気管の入口側に配置し、吸入空気と外部EGRによる排気ガス(外部ガス)が混合された混合ガス(以下、新気ガスと表記する)の湿度を測定する湿度センサをコレクタ側に設置している。これらの複数の湿度センサの湿度情報から外部EGR率を推定して外部EGR制御の精度を向上するようにしている。尚、この外部EGR率は上述したように点火時期を補正する補正量にも反映されている。 Incidentally, as control for correcting the control amount (control target value) of the internal combustion engine based on the magnitude of humidity, there is external EGR control in addition to the ignition timing control described above. In this external EGR control, a humidity sensor for measuring the humidity of the intake air is arranged on the inlet side of the intake pipe, and a mixed gas (hereinafter referred to as fresh air gas) in which the intake air and the exhaust gas (external gas) from the external EGR are mixed. The humidity sensor that measures the humidity is installed on the collector side. The external EGR rate is estimated from the humidity information of the plurality of humidity sensors to improve the accuracy of the external EGR control. The external EGR rate is also reflected in the correction amount for correcting the ignition timing as described above.
そして、内燃機関が駆動されている状態で湿度を測定し、測定された湿度に対応して外部EGR率のような目標値を求めているため、内燃機関の動作中に複数の湿度センサの異常や故障(以下、まとめて故障と表記する)を検出することが必要となる。 Then, the humidity is measured while the internal combustion engine is driven, and a target value such as an external EGR rate is obtained corresponding to the measured humidity. Or failure (hereinafter collectively referred to as failure) must be detected.
このため、吸気管の入口に設けた吸入空気中の湿度を測定する湿度センサと、外部EGRによる排気ガスのような吸入空気以外の外部ガスと吸入空気の混合された新気ガスの湿度を測定する湿度センサの異常や故障を検出する具体的な湿度センサの故障診断技術の開発が要請されている。尚、吸入空気に混合される外部ガスには、外部EGRによる排気ガスの他に、キャニスタからのパージガスが知られており、新気ガスは、吸入空気以外の外部ガスが混合されて燃焼室に供給されるガスを意味している。 For this reason, a humidity sensor that measures the humidity in the intake air provided at the inlet of the intake pipe and the humidity of fresh air gas mixed with external gas other than intake air, such as exhaust gas by external EGR, and intake air are measured. The development of a specific humidity sensor failure diagnosis technique for detecting an abnormality or failure of the humidity sensor is demanded. In addition to the exhaust gas from the external EGR, the purge gas from the canister is known as the external gas mixed with the intake air, and the fresh air gas is mixed with the external gas other than the intake air to enter the combustion chamber. It means the gas to be supplied.
本発明の目的は、吸入空気の湿度を測定する湿度センサと、新規ガスの湿度を測定する湿度センサの故障を、内燃機関が駆動されている状態で精度よく検出することができる新規な内燃機関用制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel internal combustion engine that can accurately detect a failure of the humidity sensor that measures the humidity of the intake air and the humidity sensor that measures the humidity of the new gas while the internal combustion engine is driven. It is to provide a control device.
本発明の特徴は、吸入空気が流れる管路に設けた湿度センサの湿度情報と、新気ガスが流れる管路に設けた湿度センサにおける外部ガスが遮断された時の湿度情報とを比較し、両湿度情報に所定以上の差分が生じると、どちらか一方の湿度センサに故障が発生していると判定する、ところにある。 The feature of the present invention is to compare the humidity information of the humidity sensor provided in the pipeline through which the intake air flows and the humidity information when the external gas in the humidity sensor provided in the pipeline through which fresh gas flows is shut off, When a difference greater than or equal to a predetermined value occurs in both humidity information, it is determined that a failure has occurred in one of the humidity sensors.
本発明によれば、吸入空気の湿度を測定する湿度センサと、新気ガスの湿度を測定する湿度センサの故障を、内燃機関が駆動されている状態で精度よく検出することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect a failure of the humidity sensor that measures the humidity of the intake air and the humidity sensor that measures the humidity of the fresh gas while the internal combustion engine is being driven. .
本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and application examples are included in the technical concept of the present invention. It is included in the range.
図1は、本発明が適用される内燃機関用制御装置が搭載された内燃機関システムを示したものである。 FIG. 1 shows an internal combustion engine system equipped with a control device for an internal combustion engine to which the present invention is applied.
内燃機関10は、例えば4つの気筒を備えた火花点火式の多気筒内燃機関であって、シリンダヘッド11a及びシリンダブロック11bからなるシリンダ11と、このシリンダ11の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン12と、を備え、ピストン12は、コンロッド13を介してクランク軸(図示せず)に連結されている。
The
また、ピストン12の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室14が形成され、各気筒の燃焼室14には、点火コイル15から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ16が臨設されている。
In addition, a
また、燃焼室14は、エアクリーナ17、スロットルバルブ18、コレクタ19、吸気マニホールド20、吸気ポート21等を備えた吸気管22と連通しており、燃料の燃焼に必要な空気はこの吸気管22を通り、吸気管22の下流端である吸気ポート21の端部に配在された吸気カム軸23により開閉駆動される吸気バルブ24を介して、各気筒の燃焼室14に吸入されるようになっている。また、吸気管22の吸気マニホールド20には、吸気ポート21へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁25が気筒毎に臨設されている。
The
また、吸気管22のエアクリーナ17の下流には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ26が配設されている。このエアフローセンサ26は、吸入空気量(質量流量)が大きくなるにしたがって、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ(発熱抵抗体)に流れる電流値が増加し、吸入空気量が小さくなるにしたがってホットワイヤに流れる電流値が減少するようにブリッジ回路が構成されている。そして、エアフローセンサ26のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は電圧信号として検出されて、ECU(エンジンコントロールユニット)27へ送信されるようになっている。
An
吸気管22を介して吸入された空気と燃料噴射弁25から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ24を介して燃焼室14へ吸入され、点火コイル15に接続された点火プラグ16による火花点火によって燃焼される。そして、燃焼室14での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸28により開閉駆動される排気バルブ29を介して燃焼室14から排気され、排気ポートや排気マニホールド、排気管等(不図示)を備えた排気通路30を通って外部の大気中へ排出されるようになっている。
The air-fuel mixture of the air sucked through the
排気通路30には、アルミナやセリアなどの担体に白金やパラジウムなどを塗布した排気ガス浄化用の三元触媒31が配設されており、この三元触媒31の上流側には、空燃比検出器の一態様として、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有する空燃比センサ32が配設され、三元触媒31の下流側には、触媒後空燃比がストイキ(理論空燃比)よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するO2センサ33が配設されている。
The
更に、排気通路30の三元触媒31の上流から、吸気管22のコレクタ19の上流に排気ガスを還流させるためのEGR配管34を備えている。また、EGR配管34を通る排気ガスを冷却するためのEGRクーラ35、EGR流量を制御するためのEGRバルブ36がEGR配管34の各々の適宜位置に取りつけられている。
Further, an
また、図示していないが内燃機関を巡る冷却水の温度を計測する温度センサが備えられている。本実施形態では三元触媒31の上流にEGR配管34が接続されているが、三元触媒31の下流にEGR配管34を接続することも可能である。
Moreover, although not shown in figure, the temperature sensor which measures the temperature of the cooling water which goes around an internal combustion engine is provided. In the present embodiment, the
また、内燃機関10の各気筒に対して配備された燃料噴射弁25は、燃料配管(図示せず)を介して燃料タンク37と接続されており、燃料タンク37の内部の燃料は、燃料ポンプ38や燃圧レギュレータ39等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて燃料噴射弁25に供給されるようになっている。
A
また、燃料タンク37内の燃料蒸気は、キャニスタ配管40を介してチャコールキャニスタ41内の活性炭42に吸着され、新気導入配管43から導入される空気と共にパージ導入配管44と吸気管22との接続部に流入する。パージ導入配管44にはパージ流量を調整するパージコントロールバルブ45が設けられており、吸気管22内の負圧によってパージ流量が調整されるようになっている。
Further, the fuel vapor in the fuel tank 37 is adsorbed by the activated
所定燃圧の燃料が供給された燃料噴射弁25は、ECU27から供給される機関負荷等の運転状態に応じたデューティ(パルス幅:開弁時間に相当する)を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート21に向けて噴射するようになっている。
The
尚、ECU27は、内燃機関10の種々の制御、例えば燃料噴射弁25による燃料噴射制御(空燃比制御)、点火プラグ16による点火時期制御、外部EGR制御、パージガス制御等を行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。
The
吸入空気とは異なる外部ガス(本実施形態では、外部EGRによる排気ガス、キャニスタからのパージガスである)が流入する外部ガス導入口よりも上流側(望ましくは吸気管22内の圧力が大気と略等しくなるスロットルバルブ218よりも上流側)の吸気管22に、第1の湿度センサ46が設けられている。第1の湿度センサ46は吸入空気だけの湿度を測定する湿度センサである。
An external gas different from the intake air (in this embodiment, exhaust gas from the external EGR and purge gas from the canister) is upstream of the external gas introduction port (preferably the pressure in the
一方、吸入空気とは異なる外部ガスが吸気管22に流入する外部ガス導入口よりも下流側に、第2の湿度センサ47が取り付けられている。本実施形態ではコレクタ19に第2の湿度センサ47が配置されており、この第2の湿度センサ47は、吸入空気と吸入空気とは異なる外部ガスの混合ガスである新気ガスの湿度を測定するセンサである。
On the other hand, a
それぞれの湿度センサ46、47は吸気管内を流れる吸入空気や新規ガスの湿度を計測し、計測した湿度情報信号はECU27へ送信されている。ここで、第1の湿度センサ46、及び第2の湿度センサ47は相対湿度、又は絶対湿度が検出可能なセンサであり、湿度を検出するチップ内には図示しない温度センサや圧力センサが内蔵され、湿度と共に温度情報、圧力情報もECU27へ送信されている。
Each of the
また、第1の湿度センサ46は、エアフローセンサ26に湿度を計測する機能を内蔵させて使用しても良いものである。本実施形態の第1の湿度センサ46は、エアフローセンサ26とスロットルバルブ18との間に搭載した例を示している。
The
エアフローセンサ26、第1の湿度センサ46、第2の湿度センサ47、空燃比センサ32、O2センサ33等の各種センサから得られる出力信号は、ECU27に送られる(ここでは、信号線は図示していない)。また、アクセル開度センサ48から得られる信号もECU27に送られる。アクセル開度センサ48は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出する。ECU27は、アクセル開度センサ48の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ48は、内燃機関への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。
Output signals obtained from various sensors such as the
また、ECU27は、クランク角度センサの出力信号に基づいて、内燃機関の回転速度を演算する。ECU27は、上記各種センサの出力から得られる内燃機関の運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、外部EGR量、パージ量等の内燃機関の主要な制御量を最適に演算する。
Further, the
図2は、本実施形態になる湿度センサの故障判定を行う制御ブロックを示しており、第1の湿度センサ46の出力信号から絶対湿度を求める絶対湿度測定手段50の湿度情報と、第2の湿度センサ47の出力信号から絶対湿度を求める絶対湿度測定手段51の湿度情報から、湿度センサ故障判定手段52が第1の湿度センサ46、或いは第2の湿度センサ47の故障状態を検出するものである。
FIG. 2 shows a control block for performing failure determination of the humidity sensor according to the present embodiment. The humidity information of the absolute humidity measuring means 50 for obtaining the absolute humidity from the output signal of the
図2に示す制御ブロックは、マイクロコンピュータで実行される湿度センサ故障判定機能をブロックで表現した故障判定機能部である。 The control block shown in FIG. 2 is a failure determination function unit that represents a humidity sensor failure determination function executed by a microcomputer as a block.
湿度センサ故障判定手段52には、第1の湿度センサ46に接続された絶対湿度測定手段50からの湿度情報と、第2の湿度センサに接続された絶対湿度測定手段51からの湿度情報が入力されている。更に、湿度センサ故障判定手段52には、EGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報、パージ制御動作判定部54からのパージ制御状態情報、EGRバルブ故障判定部55からEGRバルブの故障状態情報、パージバルブ故障判定部56からパージバルブの故障状態情報が入力されている。
Humidity information from the absolute humidity measuring means 50 connected to the
これらのEGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報、パージ制御動作判定部54からのパージ制御状態情報、EGRバルブ故障判定部55からEGRバルブの故障状態情報、パージバルブ故障判定部56からパージバルブの故障状態情報を入力する理由は後述する。
The EGR control state information from the EGR control
湿度センサ故障判定手段52は、内燃機関が駆動されている状態で、スロットルバルブ18の上流側の吸気管22に配置した第1の湿度センサ46及び絶対湿度測定手段50から求めた絶対湿度情報と、コレクタ19に配置した第2の湿度センサ47及び絶対湿度測定手段51から求めた絶対湿度情報とを比較する比較機能を備えている。更に、これらの絶対湿度情報に所定値以上の差分があったときに、第1の湿度センサ46、或いは第2の湿度センサ47のどちらか一方の湿度センサが故障していると判定する故障判定機能を備えている。
The humidity sensor failure determination means 52 is the absolute humidity information obtained from the
ここで、本実施形態における湿度情報について説明する。湿度には相対湿度と絶対湿度があり、相対湿度は温度に依存する傾向が高い。そして、第1の湿度センサ46が設置されているエアフローセンサ26付近の環境温度と、第2の湿度センサ47が設置されているコレクタ19の内部の環境温度は異なるため、相対湿度での比較を行うことは故障判断を行う上で好ましくない。
Here, humidity information in the present embodiment will be described. Humidity includes relative humidity and absolute humidity, and relative humidity tends to depend on temperature. Since the environmental temperature in the vicinity of the
したがって、湿度情報の比較は、温度に依存しない絶対湿度で行うことが望ましく、本実施形態でも絶対湿度の比較を行うようにしている。湿度センサには、相対湿度を検出する相対湿度センサと絶対湿度を検出する絶対湿度センサがある。このため、湿度センサに相対湿度を検出する相対湿度センサを用いた場合では、相対湿度を絶対湿度に変換してから湿度比較を行うことが必要である。 Therefore, it is desirable to compare the humidity information at an absolute humidity that does not depend on the temperature. In this embodiment, the comparison of the absolute humidity is also performed. Humidity sensors include a relative humidity sensor that detects relative humidity and an absolute humidity sensor that detects absolute humidity. For this reason, when a relative humidity sensor that detects relative humidity is used as the humidity sensor, it is necessary to compare the humidity after converting the relative humidity to absolute humidity.
尚、相対湿度センサから取得した相対湿度から変換した絶対湿度と、絶対湿度センサから取得した絶対湿度を比較する場合、湿度センサの出力精度が異なることや演算による誤差が考えられるため、その誤差を補正して比較することが重要である。本実施形態では、第1の湿度センサ46には相対湿度センサを用い、第2の湿度センサ47には絶対湿度センサを用いている。このため、第1の湿度センサ46の湿度情報は相対湿度であるため、絶対湿度に変換してから湿度情報を求めるようにしている。
When comparing the absolute humidity converted from the relative humidity acquired from the relative humidity sensor with the absolute humidity acquired from the absolute humidity sensor, the output accuracy of the humidity sensor may be different or an error due to calculation may be considered. It is important to correct and compare. In the present embodiment, a relative humidity sensor is used for the
次に、湿度センサの故障判定条件について説明する。第1の湿度センサ46と第2の湿度センサ47の湿度情報を比較して故障判定を実行するために、第1の湿度センサ46と第2の湿度センサ47の検出環境が同じ、或いは同等である必要がある。つまり、第1の湿度センサ46が検出する吸入空気の絶対湿度と、第2の湿度センサ47が検出する新気ガスの絶対湿度が同等でないと、第1の湿度センサ46と第2の湿度センサ47の湿度情報を比較して故障判定することができないからである。
Next, a failure determination condition for the humidity sensor will be described. In order to compare the humidity information of the
したがって、第1の湿度センサ46と第2の湿度センサ47の検出環境を同じ、或いは同等にするため、湿度センサ故障判定手段52には、EGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報、パージ制御動作判定部54からのパージ制御状態情報、EGRバルブ故障判定部55からのEGRバルブの故障状態情報、パージバルブ故障判定部56からのパージバルブの故障状態情報が入力されている。
Therefore, in order to make the detection environments of the
図1に示している通り、吸気管22から流入した吸入空気は第1の湿度センサ46を通過してコレクタ19内に流入し、第2の湿度センサ47を通過して燃焼室14に供給される。この場合、第1の湿度センサ46は吸入空気IAに含まれる水分に基づく絶対湿度を検出することになる。
As shown in FIG. 1, the intake air flowing from the
一方、外部EGR制御の実行により排気ガスEGをコレクタ19の上流の吸気管22に再吸入させたときには、コレクタ19を流れる新気ガスCGは、「CG=IA+EG」となる。そして、新気ガスCGは吸入空気IAに含まれる水分以外に、排気ガスEGに含まれる水分が追加されることになる。
On the other hand, when the exhaust gas EG is re-inhaled into the
このように、第1の湿度センサ46を通過した吸入空気の水分量と、第2の湿度センサ47を通過した新気ガスの水分量が異なるため、第1の湿度センサ46で検出した絶対湿度と、第2の湿度センサ47で検出した絶対湿度は異なることになる。
Thus, since the moisture content of the intake air that has passed through the
したがって、外部EGR制御を実行している状態では、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47の湿度情報(出力値)の比較はできないため、外部EGR制御が動作しているときは湿度センサの故障判定は実行しないようにすることが重要である。このようにEGR制御を実行している状態を判断するために、EGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報が利用されている。
Therefore, when the external EGR control is being executed, the humidity information (output value) of the
同様に、パージ制御の実行によりパージガスPGをコレクタ19の上流の吸気管22に再吸入させたときには、コレクタ19を流れる新気ガスCGは、「CG=IA+PG」となる。そして、新気ガスCGは吸入空気IAに含まれる水分以外に、パージガスPGに含まれる水分が追加されることになる。
Similarly, when the purge gas PG is re-inhaled into the
このように、第1の湿度センサ46を通過した吸入空気の水分量と、第2の湿度センサ47を通過した新気ガスの水分量が異なるため、第1の湿度センサ46で検出した絶対湿度と、第2の湿度センサ47で検出した絶対湿度は異なることになる。
Thus, since the moisture content of the intake air that has passed through the
したがって、パージ制御を実行している状態では、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47の湿度情報(出力値)の比較はできないため、パージ制御が動作しているときは湿度センサの故障判定は実行しないようにすることが重要である。このようにパージ制御を実行している状態を判断するために、パージ制御動作判定部54からのパージ制御状態情報が利用されている。もちろん、EGR制御とパージ制御が共に組み込まれた内燃機関システムであっても同様のものである。
Therefore, since the humidity information (output value) of the
また、図1で示すようにEGR制御の動作を停止して、EGRバルブ36を「開状態」から「閉状態」にしても、EGRバルブ36と吸入管22の間のEGR配管34に排気ガスが残留しているため、排気ガスの流入は直ちに停止されない。このため、残留している排気ガスはコレクタ19に流入して吸入空気と混合されるので、第1の湿度センサ46で検出される絶対湿度と、第2の湿度センサ47で検出される絶対湿度は異なるようになる。
Further, as shown in FIG. 1, even if the operation of the EGR control is stopped and the
したがって、EGR制御を停止して所定時間を経過するまでは、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47の湿度情報(出力値)の比較はできないため、この所定時間を経過するまでは湿度センサの故障判定は実行しないようにすることが重要である。このようにEGR制御を停止してから所定時間が経過している状態を判断するために、EGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報が利用されている。この場合は、EGR制御の停止時刻を起点にしてタイマで所定時間を計測し、所定時間が経過すると、湿度センサの故障判定を実行するようにすれば良いものである。
Therefore, the humidity information (output value) of the
同様にパージ制御を停止して所定時間を経過するまでは湿度センサの故障判定は実行しないようにすることが重要である。このようにパージ制御を停止してから所定時間が経過している状態を判断するために、パージ制御動作判定部54からのパージ制御状態情報が利用されている。この場合は、パージ制御の停止時刻を起点にしてタイマで所定時間を計測し、所定時間が経過すると、湿度センサの故障判定を実行するようにすれば良いものである。
Similarly, it is important not to execute the humidity sensor failure determination until the purge control is stopped and a predetermined time elapses. In order to determine a state in which a predetermined time has elapsed since the purge control was stopped in this manner, the purge control state information from the purge control
更に、図1で示すように、EGRバルブ36が故障した場合、例えば、外部EGR制御上ではEGRバルブ36を「閉状態」と制御しているが、EGRバルブ36の故障により実際には「閉状態」になっていない状態がある。このため、外部EGR制御としては排気ガスの還流を停止している状態だが、実際には吸気管22に水分を含んだ排気ガスが流れ込むようになる。
Further, as shown in FIG. 1, when the
このため、第1の湿度センサ46を通過する吸入空気の水分量と、第2の湿度センサ47を通過する新気ガスの水分量が異なるため、EGRバルブ36が故障しているときは、湿度センサの故障判定を実行しないようにすることが重要である。このようにEGRバルブが故障している状態を判断するために、EGRバルブ故障判定部55からのEGRバルブの故障状態情報が利用されている。
For this reason, since the moisture content of the intake air passing through the
同様に、パージバルブが故障しているときは湿度センサの故障判定は実行しないようにすることが重要である。このようにパージバルブが故障している状態を判断するために、パージバルブ故障判定部56からのパージバルブの故障状態情報が利用されている。
Similarly, it is important not to execute the humidity sensor failure determination when the purge valve has failed. In order to determine the state in which the purge valve has failed in this way, the purge valve failure state information from the purge valve
次に、湿度センサの故障判定の実行を許可する条件を説明する。図3はEGR制御が動作している状態から停止したときの湿度センサの故障判定の実行を許可する状態を示したものである。 Next, conditions for permitting execution of a humidity sensor failure determination will be described. FIG. 3 shows a state in which the execution of the failure determination of the humidity sensor is permitted when the EGR control is stopped from the operating state.
(a)は、EGRバルブの故障判定状態を示しており、EGR故障判定部55からのEGR故障状態情報である。この状態において、EGRバルブ36は正常に動作していることを示している。尚、故障判定部55は、故障フラグ、或いは正常フラグを生成して、EGRバルブの故障状態を表すことができる。
(A) shows the failure determination state of the EGR valve, and is EGR failure state information from the EGR
(b)は、EGR制御状態を示しており、EGR制御動作判定部53からのEGR制御状態情報である。この状態において、時刻t0〜時刻t1までEGR制御が実行され、時刻t1以降はEGR制御が停止されていることを示している。同様に、EGR制御動作判定部53は、制御実行フラグ、或いは制御停止フラグを生成して、EGRバルブの制御状態を表すことができる。
(B) shows the EGR control state, which is EGR control state information from the EGR control
(c)は、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47の絶対湿度情報(出力値)を示している。時刻t0〜時刻t1までEGR制御が実行されているので、第1の湿度センサ46は吸入空気の絶対湿度を測定し、第2の湿度センサ47は吸入空気とEGR制御による排気ガスの混合ガスである新気ガスの絶対湿度を測定している。新気ガスの方が排気ガス流入分だけ水分量が多いので、第2の湿度センサ47の方が絶対湿度情報が大きくなっている。
(C) shows the absolute humidity information (output value) of the
また、時刻t1でEGR制御が停止されるが、EGR配管34に残留している排気ガスがコレクタ19に流入するため、第2の湿度センサ47の絶対湿度情報は、外部EGR制御の停止に直ちに応答せず、所定の傾斜を有して徐々に小さくなっていき、最終的に第1の湿度センサ46と同じ絶対湿度情報を出力するようになる。
Although the EGR control is stopped at time t1, the exhaust gas remaining in the
(d)は、湿度センサ46、47の故障判定の実行を許可するかどうかの判定結果を示している。時刻t0〜時刻t1までEGR制御が実行されているので、湿度センサ46、47の故障判定の実行を許可しない。更に、時刻t1でEGR制御が停止されるが、EGR配管34に残留している排気ガスがコレクタ19に流入する。このため、第2の湿度センサ47の絶対湿度情報が所定の傾斜を有して徐々に小さくなっていき、最終的に第1の湿度センサ46と同じ絶対湿度情報を出力するようになるまでの間は湿度センサ46、47の故障判定の実行を許可しない。
(D) has shown the determination result of whether to permit execution of failure determination of the
したがって、本実施形態では、第2の湿度センサ47の絶対湿度情報が最終的に第1の湿度センサ46と同じ絶対湿度情報を出力するようになるまでの時間よりも長い所定時間Taを経過した後に、湿度センサ46、47の故障判定の実行を許可するようにしている。
Therefore, in the present embodiment, a predetermined time Ta that is longer than the time until the absolute humidity information of the
このようにして、湿度センサの故障判定の実行を許可する条件を判定するものである。この故障判定の実行を許可する条件が成立すると、実際の故障判定が実行されるものである。 In this way, the conditions for permitting the execution of the humidity sensor failure determination are determined. When the condition for permitting the execution of the failure determination is satisfied, the actual failure determination is executed.
次に、湿度センサの故障判定の具体的な処理動作について説明する。図4は、図3に示す条件に基づいて湿度センサの故障判定が許可されている時に、湿度センサの故障判定を実行する処理を示している。 Next, a specific processing operation of the humidity sensor failure determination will be described. FIG. 4 shows a process of executing a humidity sensor failure determination when the humidity sensor failure determination is permitted based on the conditions shown in FIG.
(a)は、図3に示すように、湿度センサ46、47の故障判定の実行を許可するかどうかの判定結果を示している。時刻t2で故障判定が不許可状態から許可状態に遷移している。したがって、時刻t2以降は湿度センサ46、47の故障判定の処理が実行可能となる。
(A) has shown the determination result whether to permit execution of failure determination of the
(b)は、湿度センサ46、47の湿度情報の変化を示している。時刻t2以降で或る時刻に第2の湿度センサ47に故障が発生し、第1の湿度センサ46の湿度情報と第2の湿度センサ47の湿度情報の出力値が異なっていることを示している。この場合、故障の進行によって第2の湿度情報は徐々に大きくなる傾向を示している。
(B) shows changes in humidity information of the
(c)は、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47の湿度情報の差分の変化を示している。第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47が正常な場合は、差分はほとんど発生しないが、例えば、第2の湿度センサ47に故障が発生するとその差分は大きくなる。そして差分が時刻t3で所定値aを超えると故障が発生したと仮判断され、この時刻t3以降が湿度センサ46、47の故障判定領域となる。
(C) shows a change in the difference between the humidity information of the
(d)は、故障の判定状態を示している。第2の湿度センサ47に故障が発生するとその差分は大きくなり、差分が時刻t3で所定値aを超えると故障が発生したと仮判断されるが、本実施形態では、所定時間Tb以上に亘って差分が所定値aを超えて継続していると、第1の湿度センサ46、或いは第2の湿度センサ47に故障が発生したと判定している。
(D) shows a failure determination state. When a failure occurs in the
つまり、時刻t3で所定値a以上の差分が生じているが、この差分の発生が真に第2の湿度センサ47の故障によるものか確定できない恐れがある。例えば、第1の湿度センサ46、或いは第2の湿度センサ47の出力誤差やノイズの侵入により、短い時間だけ差分が大きくなる事象が発生するからである。したがって、短い時間での差分を用いて故障判定を行うと誤判定する恐れが高まる。
In other words, a difference equal to or greater than the predetermined value a occurs at time t3, but there is a possibility that it cannot be determined whether the occurrence of this difference is really due to the failure of the
そこで、本実施形態では所定時間Tbを経過しても、継続して差分が所定値aを超えていた場合に、第1の湿度センサ46、或いは第2の湿度センサ47の故障として確定するようにしている。これによって、誤判定を行う恐れを軽減でき、正確な湿度センサの故障判定が実行できるようになる。
Therefore, in the present embodiment, even if the predetermined time Tb elapses, if the difference continues to exceed the predetermined value a, the failure of the
尚、上記した説明では、第2の湿度センサ47の故障についてであるが、第1の湿度センサ46に故障が生じた時にも同様の故障判定を行うことができる。
Although the above description is about the failure of the
次に、図3及び図5に示す故障判定処理の具体的な制御フローについて、図5に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。 Next, a specific control flow of the failure determination processing shown in FIGS. 3 and 5 will be described in detail using the flowchart shown in FIG.
≪ステップS10≫
ステップS10では、EGR制御動作判定部53、及びEGR故障判定部56によって、外部EGR制御の制御状態を検出し、またEGR36バルブの故障状態を検出する。制御状態の判断は制御実行フラグ、制御停止フラグ等を参照して求めることができ、故障判定は故障フラグ、正常フラグ等を参照して求めることができる。
<< Step S10 >>
In step S10, the EGR control
≪ステップS11≫
ステップS11では、ステップS10で求めた制御実行フラグ、制御停止フラグ、故障フラグ、正常フラグ等からEGRバルブ36が正常に動作されているかどうかを判断する。外部EGR制御が停止され、かつEGRバルブ36が故障していないと判断されるとステップS12に移行する。この状態は図3の時刻t1の動作に該当する処理である。一方、外部EGR制御が動作している、或いはEGRバルブ36が故障していると判断されるとエンドに抜けてこの処理を終了する。
<< Step S11 >>
In step S11, it is determined whether or not the
≪ステップS12≫
ステップS12では、EGR制御が停止してから所定時間Taを経過したかどうかを判定する。所定時間Taを経過したと判断されるとステップS13に移行し、所定時間Taを経過していないと判断されるとエンドに抜けてこの処理を終了する。この状態は図3の時刻t1〜時刻t2の間の動作に該当する処理である。ここで、所定時間Taは上述した通り、EGR配管34に残留している排気ガスがコレクタ19を通って第2の湿度センサ47を通過する時間より長い時間である。
<< Step S12 >>
In step S12, it is determined whether a predetermined time Ta has elapsed since the EGR control was stopped. If it is determined that the predetermined time Ta has elapsed, the process proceeds to step S13. If it is determined that the predetermined time Ta has not elapsed, the process ends and the process ends. This state is processing corresponding to the operation between time t1 and time t2 in FIG. Here, as described above, the predetermined time Ta is a time longer than the time during which the exhaust gas remaining in the
≪ステップS13≫
ステップS13では、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47から絶対湿度情報を取得する。このとき、第1の湿度センサ46、または第2の湿度センサ47が相対湿度を取得する相対湿度センサの場合は、相対湿度から絶対湿度へ変換することが必要である。
<< Step S13 >>
In step S <b> 13, absolute humidity information is acquired from the
≪ステップS14≫
ステップS14では、第1の湿度センサ46の絶対湿度情報と、第2の湿度センサの絶対湿度情報を比較し、その差分を演算する。両湿度センサが故障を発生していない場合は、同一の吸入空気の湿度を測定するので、湿度情報の差分はほとんど発生しないものである。一方、どちらかの湿度センサに故障を発生していると、湿度情報の差分は大きくなる。湿度情報の差分が求まると、ステップS15に移行する。
<< Step S14 >>
In step S14, the absolute humidity information of the
≪ステップS15≫
ステップS15では、ステップS14で求めた絶対湿度情報の差分が所定値a以上で、しかもその状態の継続時間が所定値時間Tbを超えて経過したかどうかを判断している。このステップS15で、絶対湿度情報の差分が所定値a以上で、しかもその状態の継続時間が所定値時間Tbを超えていると判断されると、ステップS16に移行する。この状態は図4の時刻t3〜時刻t4の間の動作に該当する処理である。一方、絶対湿度情報の差分が所定値a以上でない、或いは継続時間が所定値時間Tbを超えていないと判断されると、エンドに抜けてこの処理を終了する。
<< Step S15 >>
In step S15, it is determined whether or not the difference between the absolute humidity information obtained in step S14 is equal to or greater than a predetermined value a and the duration of the state has exceeded a predetermined value time Tb. If it is determined in step S15 that the difference in absolute humidity information is greater than or equal to the predetermined value a and the duration of the state exceeds the predetermined value time Tb, the process proceeds to step S16. This state is processing corresponding to the operation between time t3 and time t4 in FIG. On the other hand, if it is determined that the difference between the absolute humidity information is not equal to or greater than the predetermined value a or the duration does not exceed the predetermined value time Tb, the process ends and the process ends.
≪ステップS16≫
ステップS16では、第1の湿度センサ46と、第2の湿度センサ47のいずれかが故障していると確定の判定を行い、エンドに抜けてこの処理を終了する。このようにして、2つの湿度センサの故障判定を簡単に実行することが可能となる。
<< Step S16 >>
In step S16, it is determined that either one of the
以上述べた通り、本発明によれば、吸入空気が流れる管路に設けた湿度センサの湿度情報と、新気ガスが流れる管路に設けた湿度センサにおける外部ガスが遮断された時の湿度情報とを比較し、両湿度情報に所定の差分が生じると、どちらか一方の湿度センサに故障が発生していると判定する、構成とした。 As described above, according to the present invention, the humidity information of the humidity sensor provided in the pipeline through which the intake air flows and the humidity information when the external gas in the humidity sensor provided in the pipeline through which fresh air gas flows are shut off. When a predetermined difference occurs in both humidity information, it is determined that a failure has occurred in one of the humidity sensors.
これによれば、吸入空気の湿度を測定する湿度センサと、新気ガスの湿度を測定する湿度センサの故障を、内燃機関が駆動されている状態で精度よく検出することができるようになる。 According to this, it becomes possible to accurately detect the failure of the humidity sensor that measures the humidity of the intake air and the humidity sensor that measures the humidity of the fresh gas while the internal combustion engine is being driven.
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
10…内燃機関、11…シリンダ、11a…シリンダヘッド、11b…シリンダブロック、12…ピストン、13…コンロッド、14…燃焼室、15…点火コイル、16…点火プラグ、17…エアクリーナ、18…スロットルバルブ、19…コレクタ、20…吸気マニホールド、21…吸気ポート、22…吸気管、23…吸気カム軸、24…吸気バルブ、25…燃料噴射弁、26…エアフローセンサ、27…ECU、28…排気カム軸、29…排気バルブ、30…排気通路、31…三元触媒、32…空燃比センサ、33…O2センサ、34…EGR配管、35…EGRクーラ、36…EGRバルブ、37…燃料タンク、38…燃料ポンプ、39…燃圧レギュレータ、40…キャニスタ配管、41…チャコールキャニスタ、42…活性炭、43…新気導入配管、44…パージ導入配管、45…パージコントロールバルブ、46…第1の湿度センサ、47…第2の湿度センサ、48…アクセル開度センサ、50…第1の湿度センサの絶対湿度測定手段、51…第2の湿度センサの絶対湿度測定手段、52…湿度センサ故障判定手段、53…EGR制御動作判定部、54…パージ制御動作判定部、55…EGRバルブ故障判定部、56…パージバルブ故障判定部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記制御手段は、前記第1の湿度センサの湿度情報と、前記外部ガス導入口からの前記外部ガスが遮断された時の前記第2の湿度センサの湿度情報とを比較する比較手段と、前記第1の湿度センサの湿度情報と前記第2の湿度センサの湿度情報に所定以上の差分が生じると、前記第1の湿度センサ、或いは前記第2の湿度センサのどちらか一方に故障が発生していると故障判定する故障判定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake pipe for supplying intake air to a combustion chamber of an internal combustion engine; an external gas inlet for supplying an external gas different from the intake air to the intake pipe; and the intake pipe disposed upstream of the external gas inlet. A first humidity sensor that detects the humidity of the intake air; and a second humidity sensor that is disposed in the intake pipe downstream of the external gas inlet and detects the humidity of fresh air mixed with the intake air and the external gas. In a control apparatus for an internal combustion engine comprising a humidity sensor, and a control unit that corrects a control amount for controlling an operation state of the internal combustion engine based on humidity information of the first humidity sensor and the second humidity sensor,
The control means compares the humidity information of the first humidity sensor with the humidity information of the second humidity sensor when the external gas from the external gas inlet is shut off, If a predetermined difference or more occurs between the humidity information of the first humidity sensor and the humidity information of the second humidity sensor, a failure occurs in either the first humidity sensor or the second humidity sensor. A control device for an internal combustion engine, comprising: failure determination means for determining failure.
前記第1の湿度センサから求まる湿度情報と、前記第2の湿度センサから求まる湿度情報は、絶対湿度情報であることを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The humidity control information obtained from the first humidity sensor and the humidity information obtained from the second humidity sensor are absolute humidity information.
前記故障判定手段は、前記外部ガスの供給を制御するバルブの制御が停止された所定時間後に故障判定を実行する機能を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The control device for an internal combustion engine, wherein the failure determination means has a function of executing failure determination after a predetermined time after the control of the valve for controlling the supply of the external gas is stopped.
前記故障判定手段は、前記第1の湿度センサの湿度情報と前記第2の湿度センサの湿度情報に所定以上の差分が生じ、かつこの状態が所定時間に亘って継続すると、前記第1の湿度センサ、或いは前記第2の湿度センサのどちらか一方に故障が発生していると故障判定する機能を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The failure determination means causes the first humidity when a difference of a predetermined value or more occurs between the humidity information of the first humidity sensor and the humidity information of the second humidity sensor and this state continues for a predetermined time. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising a function for determining whether a failure has occurred in either the sensor or the second humidity sensor.
前記外部ガス導入口から前記吸気管に供給される外部ガスは、外部EGR制御による排気ガス、或いはキャニスタパージ制御によるパージガスの少なくともどちらか一方であることを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the external gas supplied from the external gas inlet to the intake pipe is at least one of exhaust gas by external EGR control and purge gas by canister purge control.
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