JP7415308B2 - Fault diagnosis device for crankcase ventilation system - Google Patents
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Description
本発明は、クランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置に係わり、特に、クランクケースと吸気通路とを接続するブローバイガス通路を備えるエンジンのクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis apparatus for a crankcase ventilation system, and more particularly to a failure diagnosis apparatus for a crankcase ventilation system of an engine including a blow-by gas passage connecting a crankcase and an intake passage.
一般に、自動車用エンジンにおいて、エンジン燃焼室内の高圧の燃焼ガスや未燃焼ガスが、ブローバイガスとして、ピストンリングのシール能力を超えてクランクケースに漏れ出ることが知られている。エンジンには、このようなクランクケース内のブローバイガスを、吸気通路の負圧を利用して吸気通路に環流させ、再び燃焼室に還元して燃焼処理するクランクケースベンチレーションシステムが設けられる。このシステムでは、ブローバイガスを吸気通路に環流させるため、クランクケースと吸気通路とを接続するブローバイガス通路が設けられる。 Generally, in automobile engines, it is known that high-pressure combustion gas and unburned gas in the engine combustion chamber leak into the crankcase as blow-by gas beyond the sealing capacity of the piston rings. The engine is provided with a crankcase ventilation system that circulates such blow-by gas in the crankcase to the intake passage using negative pressure in the intake passage, and returns it to the combustion chamber for combustion treatment. In this system, a blowby gas passage is provided that connects the crankcase and the intake passage in order to circulate the blowby gas back into the intake passage.
従来、このようなブローバイガス通路に圧力センサを設け、その圧力センサにより検出されたブローバイガス通路からのガス抜けやブローバイガス通路の詰まりなどの異常を検出する技術が知られている(たとえば、特許文献1)。 Conventionally, there is a known technology in which a pressure sensor is provided in such a blow-by gas passage and abnormalities such as gas leakage from the blow-by gas passage or clogging of the blow-by gas passage detected by the pressure sensor are detected (for example, patent Reference 1).
しかしながら、少量のガス抜けを生じさせるような、ブローバイガス通路の経路上の小径の穴あきやブローバイガス通路の各部の接続不良などによるブローバイガス通路の故障の検出に際しては、圧力センサの公差のばらつきの影響を受けて故障を誤検出することがある。 However, when detecting failures in the blow-by gas passage due to small-diameter holes on the path of the blow-by gas passage or poor connections between various parts of the blow-by gas passage, which may cause a small amount of gas to escape, variations in the tolerance of the pressure sensor are required. Failures may be erroneously detected due to the influence of
そこで、圧力センサにより検出される圧力値の絶対値ではなく、クランクケース内からブローバイガス通路に伝達される圧力脈動の振幅に基づいて故障を検出することも考えられるが、エンジンの運転領域によっては圧力脈動が小さく、異常診断の精度が低い懸念がある。 Therefore, it may be possible to detect failures based on the amplitude of pressure pulsations transmitted from inside the crankcase to the blow-by gas passage, rather than the absolute value of the pressure value detected by the pressure sensor, but depending on the operating range of the engine, There is a concern that the pressure pulsation is small and the accuracy of abnormality diagnosis is low.
そこで、本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、ブローバイガス通路の故障診断精度を向上させることができるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a failure diagnosis device for a crankcase ventilation system that can improve the accuracy of failure diagnosis of a blow-by gas passage. .
上記の目的を達成するために、本発明は、クランクケース8と吸気通路36とを接続するブローバイガス通路108と、ブローバイガス通路内の圧力を検出する圧力センサと、圧力センサにより検出された圧力の圧力脈動の振幅を算出すると共に、この算出された圧力脈動の振幅に基づいてブローバイガス通路の故障を診断する診断ユニットと、を備えた、エンジンのクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置であって、診断ユニットは、吸気通路内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域において、ブローバイガス通路の故障診断を行うよう構成されている、ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention includes a blow-by
このように構成された本発明によれば、吸気通路内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域においてブローバイガス通路の故障診断を行う。このような本発明では、故障診断時、吸気通路の共振状態の圧力脈動がブローバイガス通路の圧力脈動を増大させるので、圧力センサはSN比の大きな圧力脈動を検出することができる。したがって、たとえば、ブローバイガス通路の接続不良や穴あきなどの故障が生じているとき、そのような故障に起因する圧力脈動の減少度合いを、圧力センサにより確実に検出することができる。その結果、本発明のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置によれば、ブローバイガス通路の故障診断精度を向上させることができる。 According to the present invention configured in this manner, failure diagnosis of the blow-by gas passage is performed in a resonance rotational speed region including an engine rotational speed that coincides with the natural frequency of pressure pulsation in the intake passage. According to the present invention, when diagnosing a fault, the pressure pulsations in the resonant state of the intake passage increase the pressure pulsations in the blow-by gas passage, so the pressure sensor can detect pressure pulsations with a large signal-to-noise ratio. Therefore, for example, when a failure such as a poor connection or a hole in the blow-by gas passage occurs, the degree of reduction in pressure pulsation caused by such failure can be reliably detected by the pressure sensor. As a result, according to the failure diagnosis device for a crankcase ventilation system of the present invention, the accuracy of failure diagnosis of the blow-by gas passage can be improved.
また、本発明において、好ましくは、診断ユニットは、圧力センサにより検出される圧力の最大値と最小値との差分に基づいて圧力脈動の振幅を算出する。
このように構成された本発明によれば、圧力センサにより検出される圧力の最大値と最小値との差分に基づいて圧力脈動の振幅を算出し、この圧力脈動の振幅に基づいて故障を診断するので、たとえば圧力センサの公差(個体差によるばらつき)などに起因する、検出される圧力値自体のオフセット量にかかわらず、故障に伴う圧力脈動の減少をより確実に検出することができる。
Further, in the present invention, preferably, the diagnostic unit calculates the amplitude of the pressure pulsation based on the difference between the maximum value and the minimum value of pressure detected by the pressure sensor.
According to the present invention configured in this way, the amplitude of pressure pulsation is calculated based on the difference between the maximum value and the minimum value of pressure detected by the pressure sensor, and a failure is diagnosed based on the amplitude of this pressure pulsation. Therefore, a reduction in pressure pulsation due to a failure can be detected more reliably, regardless of the amount of offset of the detected pressure value itself due to, for example, tolerances (variations due to individual differences) of the pressure sensor.
また、本発明において、好ましくは、ブローバイガス通路は、クランクケースからシリンダヘッドカバー内の空間を経由して吸気通路に連通するよう設けられ、シリンダヘッドカバー内の空間にはオイルセパレータが設けられ、圧力センサは、ブローバイガス通路において、オイルセパレータよりも下流側に設けられる。
このように構成された本発明によれば、シリンダヘッドカバー内の空間にオイルセパレータが設けられているので、オイルセパレータより上流のクランクケース側から伝達される圧力脈動をオイルセパレータにより減衰させることができる。ここで、本発明のように、吸気通路の共振回転数領域における圧力脈動の増大を利用しようとするとき、クランクケースからの圧力脈動は、ノイズとなり得る。したがって、圧力センサをオイルセパレータよりも下流側(吸気通路側)に設けた本発明によれば、圧力センサが検出する圧力脈動のSN比をより確実に高め、これにより、吸気通路から伝達される圧力脈動の減少度合いをより確実に検出することができる。
Further, in the present invention, preferably, the blow-by gas passage is provided so as to communicate with the intake passage from the crankcase via the space in the cylinder head cover, and the space in the cylinder head cover is provided with an oil separator, and the blow-by gas passage is preferably provided with a pressure sensor. is provided downstream of the oil separator in the blow-by gas passage.
According to the present invention configured in this manner, since the oil separator is provided in the space within the cylinder head cover, pressure pulsations transmitted from the crankcase side upstream of the oil separator can be attenuated by the oil separator. . Here, when trying to utilize the increase in pressure pulsations in the resonance rotation speed region of the intake passage as in the present invention, the pressure pulsations from the crankcase can become noise. Therefore, according to the present invention in which the pressure sensor is provided on the downstream side (intake passage side) of the oil separator, the S/N ratio of the pressure pulsation detected by the pressure sensor is more reliably increased, and thereby the pressure pulsation transmitted from the intake passage is The degree of reduction in pressure pulsation can be detected more reliably.
また、本発明において、好ましくは、ブローバイガス通路は、クランクケースからシリンダヘッドカバー内の空間へと連通する第1通路と、一方端がシリンダヘッドカバー内の空間に連通するようシリンダヘッドカバーに接続され、他方端が吸気通路に接続される第2通路とを含み、圧力センサはシリンダヘッドカバーに設けられる。
このように構成された本発明によれば、ブローバイガス通路は、クランクケースからシリンダヘッドカバー内の空間へと連通する第1通路と、一方端がシリンダヘッドカバー内の空間に連通するようシリンダヘッドカバーに接続され、他方端が吸気通路に接続される第2通路とを含み、圧力センサはヘッドカバーに設けられるので、たとえばブローバイガス通路の第2通路がホースで構成されるとき、その穴あき、吸気通路への接続不良(取付外れや接続抜け)、ヘッドカバーへの接続不良(取付外れや接続抜け)などによるブローバイガス通路の故障を、より効果的に検出することができる。
Further, in the present invention, preferably, the blow-by gas passage has a first passage communicating from the crankcase to the space inside the cylinder head cover, and one end connected to the cylinder head cover so as to communicate with the space inside the cylinder head cover, and the other end connected to the cylinder head cover so as to communicate with the space inside the cylinder head cover. a second passage whose end is connected to the intake passage, and a pressure sensor is provided in the cylinder head cover.
According to the present invention configured in this way, the blow-by gas passage has a first passage communicating from the crankcase to the space inside the cylinder head cover, and one end connected to the cylinder head cover so as to communicate with the space inside the cylinder head cover. and a second passage whose other end is connected to the intake passage, and the pressure sensor is provided on the head cover. It is possible to more effectively detect failures in the blow-by gas passage due to poor connection to the head cover (dismounted or disconnected) or poor connection to the head cover (dismounted or disconnected).
また、本発明において、好ましくは、シリンダヘッドカバー内の空間にはオイルセパレータが設けられ、圧力センサは、オイルセパレータよりも下流側でシリンダヘッドカバーに設けられる。
このように構成された本発明によれば、シリンダヘッドカバー内の空間にはオイルセパレータが設けられ、圧力センサは、オイルセパレータよりも下流側でシリンダヘッドカバーに設けられるので、オイルセパレータによって、クランクケースから伝達される圧力脈動を減衰させることができる。したがって、圧力センサは、ノイズとなり得るクランクケースからの圧力脈動を減衰させた状態で、吸気通路からの共振状態の圧力脈動を検出するので、より確実に、SN比の大きな圧力脈動を得ることができる。
Further, in the present invention, preferably, an oil separator is provided in the space within the cylinder head cover, and the pressure sensor is provided in the cylinder head cover on the downstream side of the oil separator.
According to the present invention configured in this way, the oil separator is provided in the space inside the cylinder head cover, and the pressure sensor is provided in the cylinder head cover on the downstream side of the oil separator. Transmitted pressure pulsations can be attenuated. Therefore, the pressure sensor detects the resonant pressure pulsations from the intake passage while attenuating the pressure pulsations from the crankcase that can become noise, making it possible to more reliably obtain pressure pulsations with a large signal-to-noise ratio. can.
また、本発明において、好ましくは、診断ユニットは、スロットルバルブ開度が所定の設定開度よりも小さいときは故障診断を禁止する。
このように構成された本発明によれば、スロットルバルブ開度が所定の設定開度よりも小さいとき故障診断を禁止する。ここで、スロットルバルブ開度が小さいときは、吸気通路内の圧力脈動自体が小さくなるので、ブローバイガス通路の故障時における圧力脈動の減少度合いも小さくなる。したがって、スロットルバルブ開度が所定の設定開度よりも小さいとき故障診断を禁止することで、誤診断を抑制することができる。
Further, in the present invention, preferably, the diagnostic unit prohibits failure diagnosis when the throttle valve opening is smaller than a predetermined set opening.
According to the present invention configured in this way, failure diagnosis is prohibited when the throttle valve opening is smaller than a predetermined set opening. Here, when the throttle valve opening degree is small, the pressure pulsation itself in the intake passage becomes small, so the degree of reduction in pressure pulsation when the blow-by gas passage fails also becomes small. Therefore, by prohibiting failure diagnosis when the throttle valve opening is smaller than a predetermined set opening, erroneous diagnosis can be suppressed.
また、本発明において、好ましくは、ブローバイガス通路の吸気通路への接続位置は、吸気通路のスロットル弁より上流の位置であり、吸気通路内の圧力脈動の固有振動数は、ブローバイガス通路の吸気通路への接続位置から吸気弁の位置までの間における吸気通路内の圧力脈動の固有振動数である。
このように構成された本発明によれば、より効果的にブローバイガス通路の圧力脈動を増大させて、ブローバイガス通路の故障診断精度を向上させることができる。
Further, in the present invention, preferably, the connection position of the blow-by gas passage to the intake passage is a position upstream of the throttle valve of the intake passage, and the natural frequency of the pressure pulsation in the intake passage is such that the natural frequency of the pressure pulsation in the intake passage is This is the natural frequency of pressure pulsations in the intake passage between the connection position to the passage and the position of the intake valve.
According to the present invention configured in this way, it is possible to more effectively increase the pressure pulsation in the blow-by gas passage and improve the accuracy of failure diagnosis for the blow-by gas passage.
本発明のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置によれば、ブローバイガス通路の故障診断精度を向上させることができる。 According to the failure diagnosis device for a crankcase ventilation system of the present invention, it is possible to improve the accuracy of failure diagnosis of a blow-by gas passage.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A failure diagnosis apparatus for a crankcase ventilation system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、図1により、本発明の実施形態によるエンジンのクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置が適用されたエンジンの概略構成を説明する。図1は、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置が適用されたエンジンの概略構成図である。 First, referring to FIG. 1, a schematic configuration of an engine to which a failure diagnosis apparatus for an engine crankcase ventilation system according to an embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine to which a failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to an embodiment of the present invention is applied.
まず、エンジン1のエンジンブロック周りの構成を説明する。
図1に示すように、エンジン1は、シリンダヘッド2と、シリンダヘッド2が備える動弁機構(図示しないカムシャフトやVVL34など)を覆うように設けられるシリンダヘッドカバー(以下、ヘッドカバーという)4と、シリンダブロック6と、クランクケース8と、オイルパン9とを有する。本実施形態のエンジン1は、車両に搭載されたターボ過給器付きディーゼルエンジンであり、後述するクランクケースベンチレーションシステム10を備える。なお、クランクケースベンチレーションシステム10は、ガソリンエンジンに適用してもよく、また、ターボ過給器を備えていないエンジンにも適用可能である。
First, the configuration around the engine block of the engine 1 will be explained.
As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a
シリンダブロック6には、気筒12(複数の気筒)が形成され、各気筒12内には、ピストン14が設けられている。ピストン14には、コンロッド16を介してクランクシャフト18が連結され、これにより、ピストン14が気筒12内を往復動するようになっている。
ピストン14の頂面にはキャビティ20が形成され、このキャビティ20は、ピストン14が上死点付近にあるとき、シリンダヘッド2側の天井面で区画されて燃焼室20を形成する。エンジン1には、クランクシャフト18の回転角度位置を検出することでエンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ22が設けられている。
The
A
シリンダヘッド2には、吸気ポート24および排気ポート26が形成されている。吸気ポート24および排気ポート26は、燃焼室20の天井面(シリンダヘッド2の下面)に形成された吸気ポート開口部24aおよび排気ポート開口部26aを介して燃焼室20に接続される。吸気ポート24および排気ポート26には、それぞれ、燃焼室20の開口部24a、26aを開閉する吸気弁28および排気弁30が設けられている。
The
また、シリンダヘッド2には、燃料を噴射するインジェクタ32が設けられている。このインジェクタ32は、その燃料噴射口が燃焼室20の天井面から燃焼室20に臨むように設けられ、圧縮上死点付近において、燃料を燃焼室20に直接噴射するようになっている。
Further, the
エンジン1は、吸気弁28および排気弁30のリフト量を調整する可変バルブリフト機構(以下、VVLという)34を備えている。このVVL34は、吸気弁28および排気弁30の各リフト量を調整する。VVL34は、図示しないカムシャフトなどと共にシリンダヘッド2に設けられ、それらを覆うようにヘッドカバー4が設けられる。
The engine 1 includes a variable valve lift mechanism (hereinafter referred to as VVL) 34 that adjusts the lift amount of the
次に、エンジン1の吸排気系の構成を説明する。
エンジン1は、吸気ポート24を介して燃焼室20に吸気を導入するための吸気通路36と、燃焼室20の排気ガスを排気ポート26を介して排出するための排気通路38と、を備える。
Next, the configuration of the intake and exhaust system of the engine 1 will be explained.
The engine 1 includes an
まず、吸気通路36の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ40が設けられ、このエアクリーナ40の下流側近傍には、吸気通路36に吸入された吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ42が設けられている。また、吸気通路36における下流端部には、サージタンク44が設けられている。なお、このサージタンク44よりも下流側の吸気通路36は、図示しないが、複数の気筒12毎に分岐する独立通路として構成され、それぞれの独立通路の下流端が各気筒12の吸気ポート24にそれぞれ接続されている。
First, an
さらに、吸気通路36において、エアフローセンサ42とサージタンク44との間には、排気ターボ過給器46のコンプレッサ48が設けられ、このコンプレッサ48の作動により吸入空気の過給が行われる。後述するように、コンプレッサ48は、排気圧により作動するタービン50の回転により作動する。
Further, in the
さらに、吸気通路36において、排気ターボ過給器46のコンプレッサ48とサージタンク44との間には、上流側から順に、コンプレッサ48により圧縮された空気を冷却するインタークーラ52と、スロットル弁54とが設けられている。スロットル弁54は、吸気通路36の断面積を変更することによって、各気筒12の燃焼室20への吸入空気量を調節する。スロットル弁54には、そのシャフトの回転角度を検出して、スロットル弁54の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ56が設けられている。また、サージタンク44には、エンジン1の気筒12に吸入されるガス温度を検出する吸入ガス温度センサ58と、エンジン1の気筒12に吸入されるガス圧を検出する吸気圧センサ60とが設けられている。
Further, in the
次に、排気通路38には、排気ターボ過給器46のタービン50が設けられている。タービン50には、上述したコンプレッサ48が連結されており、タービン50が排気ガス流により回転すると、その回転がコンプレッサ48に伝達されて、コンプレッサ48が作動する。なお、排気通路38の上流側の部分は、複数の気筒12毎に分岐して排気ポート26にそれぞれ接続される独立通路と、それぞれの独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。
Next, a
排気通路38におけるタービン50の上流側近傍には、VGT絞り弁62が設けられており、このVGT絞り弁62の開度(絞り量)を制御することにより、タービン50への排気ガスの流速を調整することができる。これにより、排気ガス流により回転するタービン50の回転速度、すなわち、排気ターボ過給器46のコンプレッサ48の圧力比(コンプレッサ48への流入直前のガス圧力に対する、コンプレッサ48からの流出直後のガス圧力の比)を調整することができる。
A
また、排気通路38において、排気ターボ過給器46のタービン50よりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置64が設けられている。この排気浄化装置64は、排気ガス中の煤等の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ66と、パティキュレートフィルタ66の上流側に設けられ、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持して排気ガス中のCOおよびHCを酸化する酸化触媒68と、パティキュレートフィルタ66の下流側に設けられ、排気ガス中のNOxを処理(トラップ)して、NOxが大気に排出されるのを抑制するリーンNOx触媒70とを有している。パティキュレートフィルタ66および酸化触媒68は第1ケース72内に収容され、リーンNOx触媒70は、第1ケース72と個別の第2ケース74内に収容されている。
Further, in the
次に、エンジン1のEGR装置を説明する。
エンジン1は、排気通路38を流れる排気ガスの一部を吸気通路36に還流させる2つのEGR装置76、78を備えている。第1のEGR装置76は、高圧EGR通路80を備える高圧の排気ガスを環流するための装置であり、第2のEGR装置78は、低圧EGR通路82を備える低圧の排気ガスを環流するための装置である。
Next, the EGR device of the engine 1 will be explained.
The engine 1 includes two
高圧EGR通路80は、排気ターボ過給器46のタービン50の上流側における排気通路38と、コンプレッサ48の下流側における吸気通路36とを接続する。より詳細には、高圧EGR通路80は、排気通路38における排気マニホールドと排気ターボ過給器46のタービン50との間の部分と、吸気通路36におけるスロットル弁54とサージタンク44との間の部分とを接続する。図1に示すように、高圧EGR通路80は、排気通路38との接続部分38aと、吸気通路36との接続部分36aとの間で延びる。排気通路38における高圧EGR50の接続部分38aの上流側近傍には、エンジン1より排気された排気ガスの圧力を検出する排気圧センサ83が設けられている。
The high-
高圧EGR通路80は、排気ガスを冷却して還流するためのクーラ側通路(第1高圧EGR通路)84と、排気ガスをそのままの温度で還流するためのクーラバイパス側通路(第2高圧EGR通路)86とを備える。
クーラ側通路84には、内部を通過する排気ガスを冷却するための高圧EGRクーラ88が設けられている。クーラバイパス側通路86は、その高圧EGRクーラ88をバイパスする通路として構成されている。
クーラ側通路84における高圧EGRクーラ88の下流側には、クーラ側通路84の断面積を変更するクーラ側EGR弁(第1高圧EGR弁)90、および、クーラ側EGR弁90の開度を検出するクーラ側EGRバルブ開度センサ91が設けられている。
The high
The
On the downstream side of the high-pressure EGR cooler 88 in the cooler-
また、クーラバイパス側通路86には、クーラバイパス側通路86の断面積を変更するクーラバイパス側EGR弁(第2高圧EGR弁)92、および、クーラバイパス側EGR弁92の開度を検出するクーラバイパス側EGRバルブ開度センサ93が設けられている。
The cooler
本実施形態では、2つのEGR弁90、92が、高圧EGR通路80を環流する排気ガスの量を調整する高圧EGR弁(HP-EGRバルブ)として構成される。
In this embodiment, the two
低圧EGR通路82は、タービン50の下流側における排気通路38とコンプレッサ48の上流側における吸気通路36とを接続する。より詳細には、低圧EGR通路82は、排気通路38におけるパティキュレートフィルタ66とリーンNOx触媒70との間の部分(第1ケース72と第2ケース74との間の部分)と、吸気通路36におけるエアフローセンサ42とコンプレッサ48との間の部分とを接続する。図1に示すように、低圧EGR通路82は、排気通路38との接続部分38bと、吸気通路36との接続部分36bとの間で延びる。
The low
低圧EGR通路82には、その内部を通過する排気ガスを冷却する低圧EGRクーラ94が設けられている。また、低圧EGR通路82における低圧EGRクーラ94の下流側には、低圧EGR通路82の断面積を変更する低圧EGR弁(LP-EGRバルブ)96、および、低圧EGR弁96の開度を検出する低圧EGRバルブ開度センサ97が設けられている。
The low
排気通路38には、低圧EGR通路82の接続部分38bよりも下流側、かつ、リーンNOx触媒70の上流側の部分に、排気シャッター弁98が設けられている。この排気シャッター弁98は、排気通路38における、低圧EGR通路82の接続部分38bよりも下流側、かつ、リーンNOx触媒70の上流側の部分の断面積を変更するものである。その断面積を小さくすると(排気シャッター弁98の開度を小さくすると)、排気通路38における低圧EGR通路82の接続部分38aの圧力が高くなって、低圧EGR通路82における低圧EGR弁96の排気通路38側と吸気通路36側との間の差圧が大きくなる。したがって、低圧EGR弁96および排気シャッター弁98の開度を制御することで、低圧EGR通路82による排気ガスの還流量が調節される。
An
また、本実施形態では、エンジン1は、PCM(Power-train Control Module)100により制御される。PCM100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであり、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成され、プログラムおよびデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備える。このPCM100が、本実施形態における診断ユニットを構成する(図3参照)。
Further, in this embodiment, the engine 1 is controlled by a PCM (Power-train Control Module) 100. The
次に、図1および図2により、本実施形態におけるクランクケースベンチレーションシステムを説明する。図2は、図1に示すエンジンのクランクケースベンチレーションシステムの概略構成を示す模式図である。
図1および図2に示すように、本実施形態のクランクケースベンチレーションシステム10は、クランクケース8内とヘッドカバー4内の空間102とを連通し、クランクケース8内のガスG(図2参照)を空間102に流入させる第1連通路104と、ヘッドカバー4内の空間102と吸気通路36とを連通し、空間102に流入したガスGを吸気通路36へと環流させる第2連通路106とを含むブローバイガス通路108を備える。
Next, the crankcase ventilation system in this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the crankcase ventilation system of the engine shown in FIG. 1.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ヘッドカバー4内の空間102も、このブローバイガス通路108を構成している。
空間102は、図示しない仕切り板などを備え、シリンダヘッド2とヘッドカバー4とで形成される閉鎖された空間である。
A
The
本実施形態では、第1連通路104は、シリンダブロック6に形成された通路であり、第2連通路106は、ホースで構成されている。この第2連通路であるホース106は、ヘッドカバー4内の空間102および吸気通路36内に連通するよう、その一方端106aがヘッドカバー4に取り付けられ、その他方端106bが吸気通路36に取り付けられている。
In this embodiment, the
ブローバイガス通路108におけるヘッドカバー4内の空間102には、第1連通路104から流入するブローバイガスG中のガスとオイルとを分離するオイルセパレータ110が設けられている。このオイルセパレータ110により、分離したオイルがクランクケース8側に戻され、分離したガスGが第2連通路106側に通されるようになっている。
以上説明したように、ブローバイガス通路108は、クランクケース8からヘッドカバー4内の空間102を経由して吸気通路36に連通するよう設けられている。
An
As described above, the blow-by
図1および図2に示すように、ヘッドカバー4内の空間102は、オイルセパレータ110を隔てた一方側の空間102aが第1連通路104と連通し、オイルセパレータ110を隔てた他方側の空間102bが第2連通路106と連通している。ヘッドカバー4には、ブローバイガス通路108内(空間102)の圧力値を検出する圧力センサ112が取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
本実施形態では、圧力センサ112は、上述した他方側の空間102bに臨むよう設けられ、これにより、圧力センサ112が、オイルセパレータ110より下流側の空間102内のブローバイガスGの圧力値を検出するように設けられている。なお、変形例として、圧力センサ(112)をブローバイガス通路108の他の箇所に取り付けるようにしてもよい。
In this embodiment, the
ここで、エンジン1の作動時に発生する吸気通路36内の圧力脈動が、吸気通路36内の共振により、ブローバイガス通路108内のブローバイガスの圧力脈動を増大させる技術事項について説明する。
まず、エンジン1の作動時、吸気弁28が、エンジン回転数に応じた所定の時間間隔で吸気ポート開口部24aを開閉動作することによって、吸気通路36内を流れる吸気圧力に所定の周波数を有する脈動が生じる。このような吸気通路36内の圧力脈動(圧力振動/周期的な圧力変動)は、吸気通路36に接続されたブローバイガス通路108内を流れるブローバイガスの圧力に加わり、圧力脈動が伝達される。
Here, a technical matter in which the pressure pulsations in the
First, when the engine 1 is operating, the
ここで、吸気通路36の管内は、吸気通路36を含む吸気系(たとえば図2に簡略化して示すように、吸気通路36、スロットル弁54、インタークーラ52、コンプレッサ48などによる系)の長さおよび径を主要因子とする固有振動数(吸気通路内の固有振動数)を有する。このような固有振動数と、吸気通路36内の圧力脈動の周波数とが一致すると、吸気通路36内の圧力脈動は、共鳴によって増大する。
Here, the length of the inside of the
すなわち、エンジン回転数が、そのような吸気系の固有振動数と一致する(吸気通路36内の)圧力脈動の周波数を発生させるようなエンジン回転数である場合、圧力脈動が共振ピークを有し、吸気通路36内の圧力脈動が増大する。また、これに伴い、吸気通路36に接続されたブローバイガス通路108内のガスの圧力脈動も増大する。本実施形態では、このようなエンジン回転数を、「吸気通路内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数」という。
In other words, when the engine speed is such that the frequency of pressure pulsations (in the intake passage 36) that match the natural frequency of the intake system is generated, the pressure pulsations have a resonance peak. , the pressure pulsations within the
また、吸気通路36内の圧力脈動の共振ピーク前後の所定のエンジン回転数領域でも、圧力脈動は増大する。本実施形態では、このようなエンジン回転数領域を「共振回転数領域」という。この共振回転数領域では、吸気通路36内の吸気の圧力脈動の増大に伴って、ブローバイガス通路108内の圧力脈動も増大する。
Further, the pressure pulsation increases even in a predetermined engine speed range before and after the resonance peak of the pressure pulsation in the
特に、ブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させるような吸気系の固有振動数は、吸気弁28の位置(吸気ポート開口部24aの位置)からブローバイガス通路108が接続された位置までの吸気通路36内(吸気系)の固有振動数である。
本実施形態では、後述するように、このような吸気弁28の位置からブローバイガス通路108が接続された位置までの吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数を利用し、クランクケースベンチレーションシステム10の故障(ブローバイガス通路108の故障)を診断するようにしている。
In particular, the natural frequency of the intake system that increases the pressure pulsations in the blow-by
In this embodiment, as will be described later, the crankcase ventilation system utilizes the natural frequency of pressure pulsations within the
次に、図3により、本実施形態によりクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置の制御システムを説明する。図3は、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置の制御ブロック図である。 Next, a control system of a failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to this embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 3 is a control block diagram of a failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to an embodiment of the present invention.
図3に示すように、PCM100には、エンジン回転数センサ22からのエンジン1の回転数に関する出力信号、スロットルバルブ開度センサ(スロットルバルブ開度センサ)56からのスロットル弁54の開度に関する出力信号、および、圧力センサ112からのブローバイガス通路108内の圧力値に関する出力信号が入力される。
As shown in FIG. 3, the
PCM100は、エンジン回転数センサ22からの入力信号、および、スロットルバルブ開度センサ56からの入力信号に基づいて、第1および第2高圧EGR弁(HP-EGRバルブ)90、92、低圧EGR弁(LP-EGRバルブ)96、および、スロットル弁54を制御する。
Based on the input signal from the
たとえば、本実施形態では、PCM100は、エンジン回転数センサ22およびスロットルバルブ開度センサ56からの入力信号に基づいて、すなわち、エンジン回転数Neおよびエンジン回転負荷Teに基づいて、低圧EGR通路82による排気ガスの還流量の目標値である低圧EGR目標還流量と、高圧EGR通路80による排気ガスの還流量の目標値である高圧EGR目標還流量とを決定する。
For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、PCM100は、エンジン1の運転領域により低圧EGRおよび高圧EGRを使い分けるようにしている。
すなわち、エンジン1の低負荷領域においては、高圧EGR通路80により排気ガスが還流するよう高圧EGR弁(HP-EGR)90、92、および、低圧EGR弁(LP-EGRバルブ)96を制御する。具体的には、低圧EGR弁96を閉じる一方、第1および第2高圧EGR弁90、92の開度を、決定した高圧EGR目標環流量が得られる開度に制御する。
Further, in this embodiment, the
That is, in a low load region of the engine 1, the high pressure EGR valves (HP-EGR) 90, 92 and the low pressure EGR valve (LP-EGR valve) 96 are controlled so that exhaust gas is recirculated through the high
また、PCM100は、エンジン1の中~高負荷領域においては、低圧EGR通路82により排気ガスが還流するよう高圧EGR弁(HP-EGR)90、92および低圧EGR弁(LP-EGR)96を制御する。具体的には、第1および第2高圧EGR弁90、92を閉じる一方、低圧EGR弁96の開度を、決定された低圧EGR目標環流量が得られる開度に制御する。なお、本実施形態では、制御された排気シャッター弁98の開度に基づいて低圧EGR弁96の開度が制御(決定)され、目標とする低圧EGR環流量が得られるようにしている。
また、変形例として、所定の高負荷領域において、EGR弁90、92、96を全て閉じて、EGRによる排気ガスの環流を行わないようにしてもよい。
In addition, the
Furthermore, as a modification, all of the
なお、上述したEGR目標環流量の決定およびエンジン1の回転負荷に応じた高圧EGR弁90、92および低圧EGR弁96の制御は、PCM100に記憶された所定のマップに基づいて実行される。なお、PCM100は、EGRを作動させることによりエンジン1の燃焼効率が低下する場合など(たとえばエンジン水温が低い場合など)には、EGRによる排気ガスの環流を中止する。
Note that the above-described determination of the EGR target recirculation amount and control of the high-
また、図3には図示しないが、PCM100は、エンジン回転数センサ22およびスロットルバルブ開度センサ56からの各入力信号に基づいて、インジェクタ32、VVL34、VGT絞り弁62、排気シャッター弁98を制御する。
Although not shown in FIG. 3, the
また、本実施形態によるPCM100は、次に説明するように、エンジン回転数センサ22からの入力信号、スロットルバルブ開度センサ56からの入力信号、および、圧力センサ112からの入力信号に基づいて、クランクケースベンチレーションシステム10の故障診断を行い、故障と診断されると、報知装置120により、運転者等に故障を報知する。クランクケースベンチレーションシステム10の故障は、たとえば、ホース106の外れや破れなどであり、報知装置120はたとえばインパネなどに設けられたインジケータである。
Furthermore, the
次に、図4乃至図6により、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置の診断ユニット(PCM)で実行される故障診断の制御処理の内容を説明する。図4は、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置の診断ユニットで実行される制御処理を示すフローチャートであり、図5は、図4の制御フローで用いられる圧力脈動の振幅のしきい値と、正常時に検出される圧力センサの検出値の例および故障時に検出される圧力センサの検出値の例とを示す線図であり、図6は、本発明の実施形態によるエンジンのエンジン作動時の吸気通路内の圧力脈動の例を示す線図である。 Next, with reference to FIGS. 4 to 6, the content of the control process for failure diagnosis executed by the diagnosis unit (PCM) of the failure diagnosis apparatus for the crankcase ventilation system according to the embodiment of the present invention will be explained. FIG. 4 is a flowchart showing the control process executed in the diagnosis unit of the failure diagnosis device for the crankcase ventilation system according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows the amplitude of pressure pulsation used in the control flow of FIG. FIG. 6 is a diagram showing the threshold value of the engine according to the embodiment of the present invention, an example of the detection value of the pressure sensor detected during normal times, and an example of the detection value of the pressure sensor detected at the time of failure. FIG. 3 is a diagram showing an example of pressure pulsations in the intake passage when the engine is operating.
図4に示すように、PCM100は、まず、S1において、エンジン回転数センサ22、スロットルバルブ開度センサ56、および、圧力センサ112からの出力信号(センサ値)を読み込む。S1において、PCM100は、これらの読み込んだ値に基づいて、エンジン回転数Ne、スロットルバルブ開度TVO、エンジン回転負荷Teおよびブローバイガス通路108内の圧力値Pを算出する。
As shown in FIG. 4, the
次に、S2において、第1の故障診断条件として、S1で読み込んだエンジン回転負荷Teが所定の回転負荷範囲T1内であるか否かを判定すると共に、第2の故障診断条件として、S1で読み込んだエンジン回転数Neが吸気系の共振域R1か否かを判定する。 Next, in S2, as a first failure diagnosis condition, it is determined whether the engine rotational load Te read in S1 is within a predetermined rotational load range T1, and as a second failure diagnosis condition, in S1 It is determined whether the read engine speed Ne is within the resonance region R1 of the intake system.
ここで、第1および第2の故障診断条件について説明する。
まず、本実施形態では、第1の故障診断条件として、故障診断を行う回転負荷範囲T1を、20kN~エンジン1の最大負荷の1/2の範囲に設定している(T1=20kN~1/2TMAX)。
このように、下限値を20kNと設定して、20kNより小さい軽負荷領域を診断禁止領域とすることにより、圧力センサ112で検出する圧力脈動が小さくなりすぎて誤診断してしまうことを抑制するようにしている。
Here, the first and second failure diagnosis conditions will be explained.
First, in this embodiment, as a first failure diagnosis condition, the rotational load range T1 for which failure diagnosis is performed is set in the range of 20 kN to 1/2 of the maximum load of the engine 1 (T1 = 20 kN to 1/2 2T MAX ).
In this way, by setting the lower limit to 20 kN and setting the light load region smaller than 20 kN as the diagnosis prohibited region, it is possible to prevent the pressure pulsation detected by the
一方、上限値を最大回転負荷の1/2と設定して、最大負荷の1/2を超えるような回転負荷領域を診断禁止領域とすることにより、故障の有無を確実に診断するようにしている。これは、最大負荷の1/2を超えるような高負荷側の回転負荷領域では、吸気系の圧力脈動自体が大きいので、クランクケースベンチレーションシステム10が故障していても、圧力センサ112で検出する圧力脈動が大きくなってしまう懸念があるためである。
なお、上述した20kN~最大負荷の1/2の領域T1は一例であり、エンジン1の仕様などによって、その他の値を有する領域に設定してもよい。
On the other hand, by setting the upper limit value to 1/2 of the maximum rotational load and setting the rotational load area exceeding 1/2 of the maximum load as a diagnosis prohibited area, the presence or absence of a failure can be reliably diagnosed. There is. This is because the pressure pulsations in the intake system are large in the rotational load region on the high load side, which exceeds 1/2 of the maximum load, so even if the
Note that the range T1 from 20 kN to 1/2 of the maximum load described above is just an example, and may be set to a range having other values depending on the specifications of the engine 1 and the like.
次に、第2の故障診断条件である「吸気系の共振域」とは、上述した「共振回転数領域」であり、吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域である。本実施形態では、吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数として、上述したように、吸気弁28の位置からブローバイガス通路108が接続された位置までの吸気通路36内の固有振動数を利用している。
Next, the second fault diagnosis condition, "resonance region of the intake system", is the "resonant rotation speed region" mentioned above, which corresponds to the engine rotation speed that matches the natural frequency of the pressure pulsation in the
本実施形態では、予め、吸気弁28の位置からブローバイガス通路108が接続された位置までの吸気通路36内の固有振動数(Hz)を決定し、その固有振動数と一致するエンジン回転数Neを約1450(rpm)と設定している。また、共振回転数領域を1300~1600rpmと設定している。
このようにして、S2では、第2の故障診断条件である吸気系の共振域R1を、1300~1600rpmと設定している(図5参照)。
In this embodiment, the natural frequency (Hz) in the
In this way, in S2, the resonance range R1 of the intake system, which is the second failure diagnosis condition, is set to 1300 to 1600 rpm (see FIG. 5).
上述した各設定値は、たとえば、図1に示すようなエンジン1を実際に作動させた実験結果や、エンジン1を図2に示すようなモデルに簡略化して実験解析にかけることなどに基づいて設定可能である。なお、固有振動数(Hz)と一致するエンジン回転数(rpm)は、吸気弁28の開閉タイミングなどから計算可能である。
Each setting value mentioned above is based on, for example, the experimental results of actually operating the engine 1 as shown in Fig. 1, or the simplified model of the engine 1 as shown in Fig. 2 and subjecting it to experimental analysis. Configurable. Note that the engine rotation speed (rpm) that matches the natural frequency (Hz) can be calculated from the opening/closing timing of the
図4に示すように、S2において、S1で読み込んだエンジン回転負荷Teが所定の回転負荷範囲T1内であり、かつ、S1で読み込んだエンジン回転数Neが吸気系の共振域R1である場合は、第1および第2の故障診断条件を満たしているものとして、S3に進む。S2において、第1および第2の故障診断条件を満たしていないと判定された場合には、S1に戻り、第1および第2の故障診断条件が満たされるまで、S1およびS2の処理を繰り返す。 As shown in FIG. 4, in S2, if the engine rotational load Te read in S1 is within the predetermined rotational load range T1, and the engine rotational speed Ne read in S1 is in the resonance region R1 of the intake system, , the process proceeds to S3 assuming that the first and second failure diagnosis conditions are satisfied. If it is determined in S2 that the first and second failure diagnosis conditions are not met, the process returns to S1 and the processes in S1 and S2 are repeated until the first and second failure diagnosis conditions are satisfied.
次に、S3において、第3の故障診断条件として、S1で読み込んだスロットルバルブ開度TVOが、所定のスロットルバルブ開度TVO1以上か否かを判定する。
本実施形態において、所定のスロットルバルブ開度TVO1は、最大開度(全開)の20%に設定される。このように、S3では、第3の故障診断条件をスロットルバルブ開度20%~100%としている。言い換えると、S3では、20%と下回るスロットルバルブ開度TVOを診断禁止条件とし、これにより、圧力センサ112で検出する圧力脈動が小さくなりすぎて誤診断してしまうことを抑制するようにしている。
Next, in S3, as a third failure diagnosis condition, it is determined whether the throttle valve opening TVO read in S1 is equal to or greater than a predetermined throttle valve opening TVO1.
In this embodiment, the predetermined throttle valve opening TVO1 is set to 20% of the maximum opening (fully open). Thus, in S3, the third failure diagnosis condition is the throttle valve opening of 20% to 100%. In other words, in S3, a throttle valve opening TVO of less than 20% is set as a diagnosis prohibition condition, thereby preventing the pressure pulsation detected by the
これは、特にスロットル弁54が全閉のとき、圧力脈動が小さくなり、誤診断される懸念が高くなるため、20%より小さい領域を故障診断禁止領域とすることにより、誤診断を確実に抑制するようにしたものである。なお、所定のスロットルバルブ開度TVO1は、エンジン1の仕様などに応じて、たとえば、10%や25%など、他の数値に設定してもよい。
This is because, especially when the
なお、上述したように、吸気通路内の固有振動数は、主に、吸気通路36を含む吸気系(図2参照)の長さと径とが主な因子となるので、スロットル弁54の開度が、たとえば20%よりも小さい場合には、吸気系の固有振動数に影響を与える長さが実質的に短くなり、固有振動数が高くなり得る。また、スロットル弁54の開度が、たとえば20%よりも小さい場合には、圧力脈動自体が減衰する要因ともなり得る。
これらのような要因をも考慮して、所定のスロットルバルブ開度TVO1を決定してもよい。なお、スロットルバルブ開度に応じて固有振動数が変化する場合には、スロットルバルブ開度に応じて、上述した第2の故障診断領域の値を変更するようにしてもよい。
As mentioned above, the natural frequency in the intake passage is mainly determined by the length and diameter of the intake system including the intake passage 36 (see FIG. 2), so the opening degree of the
The predetermined throttle valve opening TVO1 may be determined by taking these factors into consideration. Note that when the natural frequency changes depending on the throttle valve opening, the value of the second fault diagnosis area described above may be changed depending on the throttle valve opening.
図4に示すように、S3において、スロットルバルブ開度TVOが所定のスロットルバルブ開度TVO1以上である場合は、第3の故障診断条件を満たしているものとして、S4に進む。S3において、第3の故障診断条件を満たしていないと判定された場合には、S1に戻り、第1~第3の故障診断条件が満たされるまで、S1~S3の処理を繰り返す。 As shown in FIG. 4, in S3, if the throttle valve opening degree TVO is equal to or greater than the predetermined throttle valve opening degree TVO1, it is assumed that the third failure diagnosis condition is satisfied, and the process proceeds to S4. If it is determined in S3 that the third failure diagnosis condition is not satisfied, the process returns to S1 and the processes of S1 to S3 are repeated until the first to third failure diagnosis conditions are satisfied.
次に、S4に進み、S1で読み込んだ圧力センサ112の出力値(ブローバイガス通路108内の圧力値)から、所定期間の圧力脈動の振幅(Peak to Peak)PP-Pを算出する。このS4では、たとえば図6に示すような脈動を有する圧力センサの検出値が得られている場合、数サイクル(図6では3サイクル)内における最大値と最小値との差から圧力脈動の振幅を算出する。なお、3サイクルは一例であり、エンジン回転数Neなどに応じて他のサイクル数内における最大値と最小値との差を圧力脈動の振幅としてもよいし、数秒間でのサイクルにおける最大値と最小値との差を圧力脈動の振幅としてもよい。 Next, the process proceeds to S4, and the amplitude of pressure pulsation (Peak to Peak) P PP for a predetermined period is calculated from the output value of the pressure sensor 112 (pressure value in the blow-by gas passage 108) read in S1. In this S4, if a detected value of a pressure sensor having pulsation as shown in FIG. 6 is obtained, the amplitude of the pressure pulsation is calculated from the difference between the maximum value and minimum value within several cycles (3 cycles in FIG. 6). Calculate. Note that 3 cycles is an example, and the amplitude of the pressure pulsation may be the difference between the maximum value and the minimum value within other cycle numbers depending on the engine speed Ne etc. The difference from the minimum value may be taken as the amplitude of pressure pulsation.
次に、S5に進み、S4で算出した圧力振幅PP-Pが所定のしきい値以下であるか否かを判定する。所定のしきい値は、縦軸をS5で算出した圧力脈動の振幅値PP-P、横軸をエンジン回転数としたとき、図5に示すような閾値Aである。本実施形態では、エンジン回転数Neが大きいほど、圧力脈動自体も大きくなるので、閾値A自体も、エンジン回転数Neが大きいほど、高い値の閾値となるように設定している。このようなしきい値は、実験やモデル解析などにより予め決定され、PCM100のメモリ内に記憶される。
Next, the process proceeds to S5, and it is determined whether the pressure amplitude P PP calculated in S4 is less than or equal to a predetermined threshold value. The predetermined threshold value is a threshold value A as shown in FIG. 5, where the vertical axis is the pressure pulsation amplitude value P PP calculated in S5 and the horizontal axis is the engine rotation speed. In this embodiment, the pressure pulsation itself increases as the engine speed Ne increases, so the threshold value A itself is set so that the higher the engine speed Ne becomes, the higher the threshold value becomes. Such a threshold value is determined in advance through experiments, model analysis, etc., and is stored in the memory of the
S5において、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値以下であると判定された場合、S6に進み、その圧力振幅PP-Pが所定のしきい値以下である時間が、所定時間継続するか否かを判定する。本実施形態では、クランクケースベンチレーションシステムが故障していると確実に判定するため、所定時間は数秒(3~10秒)程度に設定している。 If it is determined in S5 that the pressure amplitude PPP is equal to or less than a predetermined threshold, the process proceeds to S6, where it is determined whether the time during which the pressure amplitude PPP is equal to or less than a predetermined threshold continues for a predetermined period of time. Determine. In this embodiment, in order to reliably determine that the crankcase ventilation system is out of order, the predetermined time is set to about several seconds (3 to 10 seconds).
S6において、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値以下である時間が所定時間継続したと判定された場合は、S7に進み、クランクケースベンチレーションシステム(CVシステム)が故障していると判定(診断)し、報知装置120により報知する。
If it is determined in S6 that the time during which the pressure amplitude P PP is below the predetermined threshold has continued for a predetermined period of time, the process proceeds to S7 and it is determined that the crankcase ventilation system (CV system) is malfunctioning ( diagnosis) and is notified by the
ここで、図5には、圧力振幅PP-Pが閾値A以下である故障時の例を3つ示す。図5において、故障時(case1)は、ホース106のクランクケース8への接続が外れた場合、故障時(case2)は、ホース106の吸気通路36への接続が外れた場合、故障時(case3)は、ホース106に破れが生じた場合を示す実験例である。いずれ場合も、吸気系の共振域R1において、CVシステム10が正常時である場合に比べ、大きく減少した小さい値を示しており、CVシステム10の故障(たとえば、ホース106の外れや破れなど)を確実に検出できることが分かる。
Here, FIG. 5 shows three examples of failures in which the pressure amplitude P PP is equal to or less than the threshold value A. In FIG. 5, a failure (case 1) occurs when the
なお、吸気系の共振域R1以外のエンジン回転数領域でも故障時(case 1-3)の圧力値が、正常時の圧力値よりも小さくなっているが、その差は、吸気系の共振域R1よりも小さい。このように、本実施形態では、S2で判定したように、吸気系の共振域R1において、閾値Aと比較判定することにより、確実にクランクケースベンチレーションシステム10の故障を検出できることがわかる。
In addition, even in the engine speed range other than the resonance region R1 of the intake system, the pressure values at the time of failure (cases 1-3) are smaller than the pressure values at normal times, but this difference is due to the resonance region of the intake system. smaller than R1. In this manner, it can be seen that in the present embodiment, a failure in the
次に、S5において、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値を超えると判定された場合、S8に進み、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値を超える時間が、所定時間継続するか否かを判定する。本実施形態では、クランクケースベンチレーションシステムが正常に作動していると確実に判定するため、所定時間は数秒(3~10秒)程度に設定している。
S8において、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値を超える時間が、所定時間継続していると判定された場合には、S9に進み、CVシステム10が正常に作動していると判定する。この場合、報知装置120による報知は行われない。
Next, in S5, if it is determined that the pressure amplitude P PP exceeds the predetermined threshold, the process proceeds to S8, and it is determined whether the time in which the pressure amplitude P PP exceeds the predetermined threshold continues for a predetermined period of time. Determine. In this embodiment, the predetermined time is set to about several seconds (3 to 10 seconds) in order to reliably determine that the crankcase ventilation system is operating normally.
If it is determined in S8 that the time during which the pressure amplitude P PP exceeds the predetermined threshold continues for a predetermined period of time, the process proceeds to S9 and it is determined that the
次に、本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置の主な作用効果を説明する。
本発明の実施形態によるクランクケースベンチレーションシステム10の故障診断装置は、クランクケース8と吸気通路36とを接続するブローバイガス通路108と、ブローバイガス通路108内の圧力を検出する圧力センサ112と、圧力センサ112により検出された圧力の圧力脈動の振幅を算出すると共に、この算出された圧力脈動の振幅に基づいてブローバイガス通路108の故障を診断する診断ユニット(PCM)100と、を備え、診断ユニット100は、吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域(R1)において、ブローバイガス通路108の故障診断を行うよう構成されている。
Next, the main effects of the failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to the embodiment of the present invention will be explained.
The failure diagnosis device for the
このように構成された本発明の実施形態によれば、吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域(R1)においてブローバイガス通路108の故障診断を行う。このような本実施形態では、故障診断時、吸気通路36の共振状態の圧力脈動(圧力振動/周期的な圧力変動)がブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させるので、圧力センサ112はSN比の大きな圧力脈動を検出することができる。したがって、たとえば、ブローバイガス通路108の接続不良や穴あきなどの故障が生じているとき、そのような故障に起因する圧力脈動の減少度合いを、圧力センサ112により確実に検出することができる。その結果、本実施形態のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置によれば、ブローバイガス通路108の故障診断精度を向上させることができる。
According to the embodiment of the present invention configured in this way, the failure diagnosis of the blow-by
また、本実施形態によれば、診断ユニット100は、圧力センサ112により検出される圧力の最大値と最小値との差分に基づいて圧力脈動の振幅を算出し、この圧力脈動の振幅に基づいて故障を診断するので、たとえば圧力センサ112の公差(個体差によるばらつき)などに起因する、検出される圧力値自体のオフセット量にかかわらず、故障に伴う圧力脈動の減少をより確実に検出することができる。すなわち、たとえば圧力センサが検出する圧力値の大きさ自体や平均値などにより故障の検出を行う場合には、圧力センサの公差による検出値のばらつきにより故障を誤検出してしまう可能性があるが、本実施形態では、そのような誤検出を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、シリンダヘッドカバー4内の空間102にオイルセパレータ110が設けられているので、オイルセパレータ110より上流のクランクケース8側から伝達される圧力脈動をオイルセパレータ110により減衰させることができる。ここで、本実施形態のように、吸気通路36の共振回転数領域における圧力脈動の増大を利用しようとするとき、クランクケース8からの圧力脈動は、ノイズとなり得る。したがって、圧力センサ112をオイルセパレータ110よりも下流側(吸気通路側)に設けた本実施形態によれば、圧力センサ112が検出する圧力脈動のSN比をより確実に高め、これにより、吸気通路36から伝達される圧力脈動の減少度合いをより確実に検出することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、ブローバイガス通路108は、クランクケース8からシリンダヘッドカバー4内の空間102へと連通する第1連通路(第1通路)104と、一方端106aがシリンダヘッドカバー4内の空間102に連通するようシリンダヘッドカバー4に接続され、他方端106bが吸気通路36に接続される第2連通路(第2通路)106とを含み、圧力センサ112はヘッドカバー4に設けられるので、ホースで構成される第2連通路106の穴あき、吸気通路36への接続不良(取付外れや接続抜け)、ヘッドカバー4への接続不良(取付外れや接続抜け)などによるブローバイガス通路108の故障を、より効果的に検出することができる。
Further, according to the present embodiment, the blow-by
また、本実施形態によれば、シリンダヘッドカバー4内の空間102にはオイルセパレータ110が設けられ、圧力センサ112は、オイルセパレータ110よりも下流側でシリンダヘッドカバー4に設けられるので、オイルセパレータ110によって、クランクケースか4ら伝達される圧力脈動を減衰させることができる。したがって、圧力センサ112は、ノイズとなり得るクランクケース8からの圧力脈動を減衰させた状態で、吸気通路36からの共振状態の圧力脈動を検出するので、より確実に、SN比の大きな圧力脈動を得ることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、スロットル弁54の開度TVOが所定の設定開度TVO1(たとえば20%)よりも小さいとき故障診断を禁止する。ここで、スロットルバルブ開度TVOが小さいときは、吸気通路36内の圧力脈動自体が小さくなるので、ブローバイガス通路108の故障時における圧力脈動の減少度合いも小さくなる。したがって、スロットルバルブ開度TVOが所定の設定開度TVO1よりも小さいとき故障診断を禁止することで、誤診断を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, failure diagnosis is prohibited when the opening degree TVO of the
また、本実施形態によれば、ブローバイガス通路108の吸気通路36への接続位置106bは、吸気通路36のスロットル弁54より上流の位置であり、吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数は、ブローバイガス通路108の吸気通路36への接続位置106bから吸気弁28の位置までの間における吸気通路36内の圧力脈動の固有振動数であるので、より効果的にブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させて、ブローバイガス通路108の故障診断精度を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
1 エンジン
2 シリンダヘッド
4 シリンダヘッドカバー
6 シリンダブロック
8 クランクケース
10 クランクケースベンチレーションシステム(CVシステム)
12 気筒
14 ピストン
18 クランクシャフト
20 ピストンのキャビティ/燃焼室
22 エンジン回転数センサ
24 吸気ポート
26 排気ポート
28 吸気弁
30 排気弁
32 インジェクタ
34 可変バルブリフト機構(VVL)
36 吸気通路
38 排気通路
46 排気ターボ過給器
48 コンプレッサ
50 タービン
52 インタークーラ
54 スロットル弁
56 スロットルバルブ開度センサ
64 排気浄化装置
66 パティキュレートフィルタ
68 酸化触媒
70 リーンNOx触媒
76、78 EGR装置
80 高圧EGR通路
82 低圧EGR通路
84 クーラ側通路
86 クーラバイパス側通路
90 クーラ側EGR弁/第1高圧EGR弁(HP-EGRバルブ)
91 クーラ側EGRバルブ開度センサ
92 クーラバイパス側EGR弁/第2高圧EGR弁(HP-EGRバルブ)
93 クーラバイパス側EGRバルブ開度センサ
96 低圧EGR弁(LP-EGRバルブ)
97 低圧EGRバルブ開度センサ
100 PCM/制御ユニット/故障診断ユニット
102 ヘッドカバー内の空間(ブローバイガス通路)
102a 一方側の空間
102b 他方側の空間
104 第1連通路(ブローバイガス通路)
106 第2連通路/ホース(ブローバイガス通路)
106a 第2連通路の一方端/シリンダヘッドカバー4への取付部(接続部)
106b 第2連通路の他方端/吸気通路36への取付部(接続部)
108 ブローバイガス通路
110 オイルセパレータ
112 圧力センサ
1
12
36
91 Cooler side EGR
93 Cooler bypass side EGR
97 Low pressure EGR
102a Space on one
106 Second communication path/hose (blow-by gas path)
106a One end of the second communication path/attachment part (connection part) to the cylinder head cover 4
106b The other end of the second communication passage/attachment part (connection part) to the
108 Blow-by
Claims (7)
上記ブローバイガス通路内の圧力を検出する圧力センサと、
上記圧力センサにより検出された圧力の圧力脈動の振幅を算出すると共に、この算出された圧力脈動の振幅に基づいて上記ブローバイガス通路の故障を診断する診断ユニットと、を備えた、エンジンのクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置であって、
上記診断ユニットは、上記吸気通路内の圧力脈動の固有振動数と一致するエンジン回転数を含む共振回転数領域において、上記ブローバイガス通路の故障診断を行うよう構成されている、ことを特徴とするクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置。 a blow-by gas passage connecting the crankcase and the intake passage;
a pressure sensor that detects the pressure in the blow-by gas passage;
A crankcase for an engine, comprising: a diagnostic unit that calculates the amplitude of pressure pulsation of the pressure detected by the pressure sensor and diagnoses a failure in the blow-by gas passage based on the calculated amplitude of the pressure pulsation. A ventilation system failure diagnosis device,
The diagnostic unit is characterized in that it is configured to perform a failure diagnosis of the blow-by gas passage in a resonance rotational speed region that includes an engine rotational speed that matches the natural frequency of pressure pulsation in the intake passageway. Fault diagnosis device for crankcase ventilation system.
上記シリンダヘッドカバー内の空間にはオイルセパレータが設けられ、
上記圧力センサは、上記ブローバイガス通路において、上記オイルセパレータよりも下流側に設けられる、請求項1または2に記載のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置。 The blow-by gas passage is provided to communicate with the intake passage from the crankcase via a space within the cylinder head cover,
An oil separator is provided in the space inside the cylinder head cover,
3. The failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to claim 1, wherein the pressure sensor is provided downstream of the oil separator in the blow-by gas passage.
上記圧力センサは上記シリンダヘッドカバーに設けられる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置。 The blow-by gas passage has a first passage communicating from the crankcase to the space inside the cylinder head cover, one end connected to the cylinder head cover so as to communicate with the space inside the cylinder head cover, and the other end connected to the intake passage. a second passage connected to the
The failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure sensor is provided on the cylinder head cover.
上記圧力センサは、上記オイルセパレータよりも下流側で上記シリンダヘッドカバーに設けられる、請求項4に記載のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置。 An oil separator is provided in the space inside the cylinder head cover,
5. The failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to claim 4, wherein the pressure sensor is provided on the cylinder head cover downstream of the oil separator.
上記吸気通路内の圧力脈動の固有振動数は、上記ブローバイガス通路の上記吸気通路への接続位置から吸気弁の位置までの間における吸気通路内の圧力脈動の固有振動数である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクランクケースベンチレーションシステムの故障診断装置。 The connection position of the blow-by gas passage to the intake passage is a position upstream of the throttle valve of the intake passage,
Claim 1: The natural frequency of the pressure pulsations in the intake passage is the natural frequency of the pressure pulsations in the intake passage between a connection position of the blow-by gas passage to the intake passage and a position of the intake valve. 7. A failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to any one of items 6 to 6.
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