JP6720889B2

JP6720889B2 - Anomaly detection device

Info

Publication number: JP6720889B2
Application number: JP2017025285A
Authority: JP
Inventors: 直樹天野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: JP2018131954A

Description

本発明は異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device.

自動車には、内燃機関から排出される排気中の微粒子状物質（ＰＭ：Particle Matter）を捕集する、例えばディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）またはガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ：Gasoline Particulate Filter）などのフィルタが用いられている。フィルタへのＰＭの堆積量が多くなると圧力損失が増加し、運転性が悪化する。このため、堆積量が所定量になるとＰＭを燃焼することで除去するフィルタ再生が行われることがある（例えば特許文献１参照）。 For example, a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) or a gasoline particulate filter (GPF: Gasoline Particulate Filter) that traps particulate matter (PM) in exhaust gas emitted from an internal combustion engine is mounted on an automobile. ) And other filters are used. When the amount of PM deposited on the filter increases, the pressure loss increases and the drivability deteriorates. Therefore, when the accumulated amount reaches a predetermined amount, filter regeneration may be performed to remove the PM by burning it (see, for example, Patent Document 1).

特開平７−３４８５４号公報JP-A-7-34854

ＰＭのフィルタへの堆積速度が異常に大きい場合は、例えば警告灯の点灯などでドライバに通知することがある。しかし、ＰＭの堆積速度は車両の速度などに応じて異なるため、精度の高い異常検出は困難であった。そこで、ＰＭの堆積の異常を精度高く検出することが可能な異常検出装置を提供することを目的とする。 When the deposition rate of PM on the filter is abnormally high, the driver may be notified by, for example, turning on a warning light. However, since the deposition rate of PM varies depending on the vehicle speed and the like, it is difficult to detect abnormalities with high accuracy. Therefore, it is an object of the present invention to provide an abnormality detection device capable of accurately detecting an abnormality in PM deposition.

上記目的は、車両の排気中の微粒子状物質を捕集するフィルタへの単位距離当たりの前記微粒子状物質の堆積量が第１の堆積量より大きく、かつ単位時間当たりの前記微粒子状物質の堆積量が第２の堆積量以下である場合、前記微粒子状物質の堆積の異常を検出し、前記単位距離当たりの前記微粒子状物質の堆積量が、前記第１の堆積量よりも大きな第３の堆積量より大きく、かつ前記単位時間当たりの前記微粒子状物質の堆積量が前記第２の堆積量より大きい場合、前記微粒子状物質の堆積の異常を検出する異常検出装置によって達成できる。
The above-mentioned object is that the deposition amount of the particulate matter per unit distance on the filter that collects the particulate matter in the exhaust gas of the vehicle is larger than the first deposition amount, and the deposition of the particulate matter per unit time. When the amount is less than or equal to the second deposition amount, an abnormality in the deposition of the particulate matter is detected, and the deposition amount of the particulate matter per unit distance is larger than the first deposition amount. When the deposition amount is larger than the deposition amount and the deposition amount of the particulate matter per unit time is larger than the second deposition amount, it can be achieved by an abnormality detection device that detects an abnormality in the deposition of the particulate matter .

ＰＭの堆積の異常を精度高く検出することが可能な異常検出装置を提供できる。 It is possible to provide an abnormality detection device capable of accurately detecting an abnormality in PM deposition.

図１は内燃機関を例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an internal combustion engine. 図２はＥＣＵが行う処理を例示するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a process performed by the ECU. 図３は堆積速度を用いたマップを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a map using the deposition rate.

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の異常検出装置について説明する。図１は内燃機関１００を例示する模式図である。内燃機関１００は例えば自動車などに搭載されるディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンなどであり、異常検出装置を内燃機関１００に適用する。 (First embodiment)
Hereinafter, the abnormality detection device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an internal combustion engine 100. The internal combustion engine 100 is, for example, a diesel engine or a gasoline engine mounted on an automobile or the like, and the abnormality detection device is applied to the internal combustion engine 100.

図１に示すように、内燃機関１００のエンジン本体１０の吸気ポートには吸気管１２が接続され、排気ポートには排気管１４が接続されている。またエンジン本体１０には、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが設けられている。 As shown in FIG. 1, an intake pipe 12 is connected to an intake port of an engine body 10 of an internal combustion engine 100, and an exhaust pipe 14 is connected to an exhaust port. Further, the engine body 10 is provided with an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port.

吸気管１２には上流側から順に、エアクリーナ１６、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１８、スロットルバルブ２０およびインジェクタ２２が設けられている。インジェクタ２２は吸気管１２のうち下流側に設けられている。インジェクタ２２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなす。この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時にエンジン本体１０の燃焼室１０ａに吸入され、ピストン３２で圧縮され、燃焼する。クランク角センサ３１はクランク角を検出する。 The intake pipe 12 is provided with an air cleaner 16, an air flow meter 18 for detecting the intake air amount, a throttle valve 20, and an injector 22 in order from the upstream side. The injector 22 is provided on the downstream side of the intake pipe 12. The fuel injected from the injector 22 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture. This air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 10a of the engine body 10 when the intake valve Vi is opened, compressed by the piston 32, and burned. The crank angle sensor 31 detects a crank angle.

エンジン本体１０における燃焼で発生した排気は排気管１４から車両の外に排出される。排気管１４には、空燃比センサ３３およびフィルタ３４が設けられている。空燃比センサ３３は空燃比を検出する。フィルタ３４は、例えばＤＰＦまたはＧＰＦなどであり、排気中の微粒子状物質（ＰＭ）を捕集することで、排気を浄化する。また、排気管１４にはフィルタ３４とともに排気浄化のための触媒などが設けられてもよい。 Exhaust gas generated by combustion in the engine body 10 is exhausted from the vehicle through the exhaust pipe 14. The exhaust pipe 14 is provided with an air-fuel ratio sensor 33 and a filter 34. The air-fuel ratio sensor 33 detects the air-fuel ratio. The filter 34 is, for example, DPF or GPF, and purifies the exhaust gas by collecting the particulate matter (PM) in the exhaust gas. Further, the exhaust pipe 14 may be provided with a catalyst for purifying exhaust gas together with the filter 34.

ＥＣＵ（Engine Control Unit、異常検出装置）４０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および記憶装置等を備える。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ４０には、エアフローメータ１８、スロットルバルブ２０、インジェクタ２２、クランク角センサ３１および空燃比センサ３３が電気的に接続されている。 The ECU (Engine Control Unit, abnormality detection device) 40 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a storage device, and the like. The ECU 40 executes various programs by executing programs stored in the ROM and the storage device. An air flow meter 18, a throttle valve 20, an injector 22, a crank angle sensor 31, and an air-fuel ratio sensor 33 are electrically connected to the ECU 40.

ＥＣＵ４０は、車両の速度、およびフィルタ３４へのＰＭの堆積速度を取得する。堆積速度とは、単位距離当たりの堆積量（例えばｇ／ｋｍ）、および単位時間当たりの堆積量（例えばｇ／ｈ）である。ここで、例えば距離とは車両の走行距離、時間とは車両の走行時間である。ＥＣＵ４０は、例えば排気管１４のフィルタ３４より上流側および下流側における差圧に基づいて堆積速度を取得することができ、他の手法で取得してもよい。ＥＣＵ４０は、堆積速度が所定の範囲内にある場合、フィルタ３４へのＰＭの堆積が異常であると判断する。また、ＥＣＵ４０は判断の基準となる範囲を異ならせる。すなわち、ＥＣＵ４０は異常検出部および範囲決定手段として機能する。 The ECU 40 acquires the speed of the vehicle and the deposition rate of PM on the filter 34. The deposition rate is a deposition amount per unit distance (for example, g/km) and a deposition amount per unit time (for example, g/h). Here, for example, the distance is the traveling distance of the vehicle, and the time is the traveling time of the vehicle. The ECU 40 can acquire the deposition rate based on, for example, the pressure difference on the upstream side and the downstream side of the filter 34 of the exhaust pipe 14, and may acquire it by another method. The ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is abnormal when the deposition rate is within a predetermined range. In addition, the ECU 40 changes the range that serves as a reference for determination. That is, the ECU 40 functions as an abnormality detecting unit and a range determining unit.

図２はＥＣＵ４０が行う処理を例示するフローチャートであり、車両の走行時に所定時間ごとに行われる。 FIG. 2 is a flowchart illustrating a process performed by the ECU 40, which is performed at predetermined time intervals while the vehicle is traveling.

図２に示すように、ＥＣＵ４０はフィルタ３４へのＰＭの堆積速度（単位距離当たりの堆積量Ｖ１）を取得する（ステップＳ１）。またＥＣＵ４０はＰＭの堆積速度（単位時間当たりの堆積量Ｖ２）を取得する（ステップＳ２）。 As shown in FIG. 2, the ECU 40 acquires the deposition rate of PM on the filter 34 (the deposition amount V1 per unit distance) (step S1). Further, the ECU 40 acquires the PM deposition rate (the deposition amount V2 per unit time) (step S2).

図２において、ＥＣＵ４０は、堆積速度Ｖ１が閾値である堆積速度Ｖｔｈ１より大きいか否か判断する（ステップＳ３）。肯定判断の場合、ＥＣＵ４０は、堆積速度Ｖ２が閾値である堆積速度Ｖｔｈ２（第１の堆積量）以下であるか否か判断する（ステップＳ４）。肯定判断の場合、ＥＣＵ４０は、フィルタ３４へのＰＭの堆積が異常であると判断する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ３において否定判断の場合、ＥＣＵ４０は、フィルタ３４へのＰＭの堆積は正常であると判断する（ステップＳ７）。 In FIG. 2, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V1 is higher than the threshold deposition rate Vth1 (step S3). In the affirmative determination, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V2 is equal to or lower than the threshold deposition rate Vth2 (first deposition amount) (step S4). If the determination is affirmative, the ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is abnormal (step S6). On the other hand, when a negative determination is made in step S3, the ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is normal (step S7).

ステップＳ４において否定判断の場合、ＥＣＵ４０は、堆積速度Ｖ１が閾値である堆積速度Ｖｔｈ３より大きいか否か判断する（ステップＳ５）。この閾値Ｖｔｈ３はＶｔｈ１より大きい。肯定判断の場合、ＥＣＵ４０は、フィルタ３４へのＰＭの堆積が異常であると判断する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５において否定判断の場合、ＥＣＵ４０は、フィルタ３４へのＰＭの堆積は正常であると判断する（ステップＳ７）。 When a negative determination is made in step S4, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V1 is higher than the threshold deposition rate Vth3 (step S5). This threshold value Vth3 is larger than Vth1. If the determination is affirmative, the ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is abnormal (step S6). On the other hand, if a negative determination is made in step S5, the ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is normal (step S7).

図３を参照し、処理について詳しく説明する。図３は堆積速度を用いたマップを示す模式図である。横軸は単位走行距離当たりの堆積量（堆積速度Ｖ１）、縦軸は単位時間当たりの堆積量（堆積速度Ｖ２）である。 The processing will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a map using the deposition rate. The horizontal axis represents the amount of deposition per unit traveling distance (deposition rate V1), and the vertical axis represents the amount of deposition per unit time (deposition rate V2).

図３の範囲Ａは、当単位走行距離当たりの堆積量（堆積速度Ｖ１）にて、単位時間当たりの堆積量が小さい領域である。つまり範囲Ａは車両の低速走行時の処理に対応し、フィルタ３４が異常であるとＥＣＵ４０が判断する範囲である。すなわち、Ｖ１がＶｔｈ１より大きく、かつＶ２がＶｔｈ２以下である場合、ＥＣＵ４０は異常と判断する（図２のステップＳ６）。一方、範囲Ｂは、当単位走行距離当たりの堆積量（堆積速度Ｖ１）にて、単位時間当たりの堆積量が範囲Ａよりも大きい領域である。つまり範囲Ｂは車両の高速走行時の処理に対応し、フィルタ３４が異常であるとＥＣＵ４０が判断する範囲である。すなわち、Ｖ１がＶｔｈ３より大きく、かつＶ２がＶｔｈ２より大きい場合、ＥＣＵ４０は異常と判断する（図２のステップＳ６）。 A range A in FIG. 3 is a region where the deposition amount per unit travel distance (deposition speed V1) is small. That is, the range A corresponds to the processing performed when the vehicle is traveling at a low speed, and is a range where the ECU 40 determines that the filter 34 is abnormal. That is, if V1 is greater than Vth1 and V2 is less than or equal to Vth2, the ECU 40 determines that there is an abnormality (step S6 in FIG. 2). On the other hand, the range B is a region where the deposition amount per unit traveling distance (deposition speed V1) is larger than the deposition amount per unit time A. That is, the range B corresponds to the processing when the vehicle is traveling at high speed, and is a range where the ECU 40 determines that the filter 34 is abnormal. That is, when V1 is larger than Vth3 and V2 is larger than Vth2, the ECU 40 determines that there is an abnormality (step S6 in FIG. 2).

車両の速度に応じてＰＭの排出量およびフィルタ３４への堆積量などが異なる。例えば、車両の速度が大きくなると、単位時間当たりのＰＭの堆積速度も大きくなる。このため、例えば低速走行時に対応した閾値を用いてフィルタ３４の異常の判断を行うと、高速走行時には精度が低下し、誤った判断がされる恐れがある。また堆積の異常が発生している場合、フィルタ３４への堆積量が早期に限界に達し、排気エミッションおよび燃費の悪化、オイルの希釈などが発生する恐れがある。 The PM emission amount, the deposition amount on the filter 34, and the like differ depending on the vehicle speed. For example, as the vehicle speed increases, the PM deposition rate per unit time also increases. Therefore, for example, if the abnormality of the filter 34 is determined using a threshold value corresponding to low speed traveling, the accuracy may be deteriorated during high speed traveling and an incorrect determination may be made. In addition, when the accumulation abnormality occurs, the accumulation amount on the filter 34 may reach its limit at an early stage, and exhaust emission and fuel consumption may be deteriorated, and oil may be diluted.

第１実施形態によれば、図３に示したように、ＥＣＵ４０は、単位距離当たりの堆積量が所定の範囲内にある場合に堆積の異常を検出し、かつ単位時間当たりの堆積量に応じて範囲を異ならせることができる。言い換えれば、ＥＣＵ４０は、低速走行時と高速走行時とで、１枚のマップ（図３）において、ＰＭの堆積速度に対して異なる範囲を用いて判断を行う。つまり、低速走行時にはＶｔｈ１＜Ｖ１かつＶ２≦Ｖｔｈ２の範囲Ａにおいて、ＥＣＵ４０はＰＭの堆積が異常と判断する（図２および図３）。高速走行時にはＶｔｈ３＜Ｖ１かつＶｔｈ２＜Ｖ２の範囲Ｂにおいて、ＥＣＵ４０は異常と判断する。この結果、１枚のマップを用いることで精度の高い検出が可能である。ＥＣＵ４０は例えば警告灯などを点灯させドライバに通知することが好ましい。通知を受けたドライバが例えば車両のメンテナンスなどを行うことで、フィルタ３４が適切な状態になり、排気エミッションおよび燃費の悪化、オイル希釈などが抑制される。 According to the first embodiment, as shown in FIG. 3, the ECU 40 detects an abnormality in the deposition when the deposition amount per unit distance is within a predetermined range, and responds to the deposition amount per unit time. The range can be different. In other words, the ECU 40 makes a determination using a different range for the PM deposition rate in one map (FIG. 3) during low speed traveling and during high speed traveling. That is, the ECU 40 determines that PM deposition is abnormal in the range A of Vth1<V1 and V2≦Vth2 during low-speed traveling (FIGS. 2 and 3). When traveling at high speed, the ECU 40 determines that the abnormality is in the range B of Vth3<V1 and Vth2<V2. As a result, highly accurate detection can be performed by using one map. It is preferable that the ECU 40, for example, turn on a warning light to notify the driver. When the driver who has received the notification performs, for example, maintenance of the vehicle, the filter 34 is brought into an appropriate state, and exhaust emission and fuel consumption are deteriorated, and oil dilution is suppressed.

本実施形態では、Ｖ１に対して２つの閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ３を用い、Ｖ２に対して１つの閾値Ｖｔｈ２を用いた。例えばＶ２に対して２つの閾値を用い、Ｖ１に対して３つ以上の閾値を用いてもよい。 In this embodiment, two threshold values Vth1 and Vth3 are used for V1, and one threshold value Vth2 is used for V2. For example, two thresholds may be used for V2 and three or more thresholds may be used for V1.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０エンジン本体
１０ａ燃焼室
１２吸気管
１４排気管
１６エアクリーナ
１８エアフローメータ
２０スロットルバルブ
２２インジェクタ
３１クランク角センサ
３２ピストン
３３空燃比センサ
３４フィルタ
４０ＥＣＵ
１００内燃機関 10 Engine Body 10a Combustion Chamber 12 Intake Pipe 14 Exhaust Pipe 16 Air Cleaner 18 Air Flow Meter 20 Throttle Valve 22 Injector 31 Crank Angle Sensor 32 Piston 33 Air-Fuel Ratio Sensor 34 Filter 40 ECU
100 internal combustion engine

Claims

The deposition amount of the particulate matter per unit distance on the filter that collects the particulate matter in the exhaust gas of the vehicle is larger than the first deposition amount, and the deposition amount of the particulate matter per unit time is the second. If the amount of deposit is less than or equal to, the abnormal deposit of the particulate matter is detected ,
The deposition amount of the particulate matter per unit distance is larger than the third deposition amount larger than the first deposition amount, and the deposition amount of the particulate matter per unit time is the second deposition amount. An abnormality detection device for detecting an abnormality in the deposition of the particulate matter when the amount is larger than the amount .