JP7457906B2 - Crankcase ventilation system fault diagnosis device - 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。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a fault diagnosis device for a crankcase ventilation system that can improve the accuracy of fault diagnosis of the blow-by gas passage.
上記の目的を達成するために、本発明は、クランクケースと吸気通路とを接続するブローバイガス通路と、吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に設けられるEGR弁と、ブローバイガス通路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、EGR通路のEGR弁が開作動しており、かつ、エンジン負荷が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のとき故障診断を行うよう構成され、診断ユニットは、EGR弁の開度がEGR通路の圧力脈動が増え始める所定の設定開度以上のとき、ブローバイガス通路の故障診断を行う、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a blow-by gas passage that connects the crankcase and the intake passage, an EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage, an EGR valve provided in the EGR passage, and a blow-by gas passage that connects the crankcase and the intake passage. A pressure sensor that detects the pressure in the gas passage; and 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 failure diagnosis device for an engine crankcase ventilation system, comprising: a diagnosis unit that is configured to detect when an EGR valve in an EGR passage is open, and when the engine load is equal to or higher than a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value; The diagnosis unit is configured to perform a failure diagnosis when the opening degree of the EGR valve is equal to or less than a predetermined opening degree at which pressure pulsation in the EGR passage starts to increase. It is a feature.
このように構成された本発明によれば、EGR通路のEGR弁が開作動しているとき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、ブローバイガス通路が接続された吸気通路の圧力脈動に加えて、吸気通路に接続されたEGR通路の圧力脈動が、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、吸気およびEGRの両方の圧力脈動が加わる分増大した圧力脈動を検出し、これにより、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各部へ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 way, the blow-by gas passage is diagnosed for failure when the EGR valve in the EGR passage is in the opening operation. According to the present invention, in addition to pressure pulsations in the intake passage to which the blow-by gas passage is connected, pressure pulsations in the EGR passage connected to the intake passage increase pressure pulsations in the blow-by gas passage during failure diagnosis. The pressure sensor detects pressure pulsations increased by the addition of both intake and EGR pressure pulsations, thereby making it possible to detect pressure pulsations with a large signal-to-noise ratio. Therefore, for example, when a failure such as a poor connection to each part of the blow-by gas passage or a hole occurs, the pressure sensor can reliably detect the degree of reduction in pressure pulsation caused by such a failure. 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、上記のように構成された本発明によれば、EGR弁の開度が所定の設定開度(たとえば20%)以上のとき、ブローバイガス通路の故障診断を行う。ここで、EGR弁の開度が小さいときには、EGR通路の圧力脈動が小さくなる。したがって、EGR弁の開度が所定開度(たとえば20%)以上のとき故障診断を行うことにより、誤診断を抑制することができる。 According to the present invention configured as described above , a malfunction diagnosis of the blow-by gas passage is performed when the opening of the EGR valve is equal to or greater than a predetermined opening (e.g., 20%). When the opening of the EGR valve is small, the pressure pulsation in the EGR passage is small. Therefore, by performing a malfunction diagnosis when the opening of the EGR valve is equal to or greater than a predetermined opening (e.g., 20%), it is possible to prevent erroneous diagnosis.
また、本発明において、好ましくは、エンジンは、排気ターボ過給器を備え、EGR通路は、排気ターボ過給器のタービンの上流における排気通路と、スロットル弁の下流における吸気通路とを接続する高圧EGR通路である。
このように構成された本発明によれば、吸気通路および高圧EGR通路の圧力脈動により、効果的に、ブローバイガス通路の圧力脈動を増大させ、これにより、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。
Further, in the present invention, preferably, the engine includes an exhaust turbo supercharger, and the EGR passage connects the exhaust passage upstream of the turbine of the exhaust turbo supercharger and the intake passage downstream of the throttle valve. This is the EGR passage.
According to the present invention configured in this way, the pressure pulsations in the intake passage and the high-pressure EGR passage effectively increase the pressure pulsations in the blow-by gas passage, thereby improving the accuracy of failure diagnosis for the blow-by gas passage. be able to.
また、本発明において、好ましくは、エンジンは、排気ターボ過給器を備え、EGR通路は、排気ターボ過給器のタービンの下流における排気通路と、スロットル弁の上流における吸気通路とを接続する低圧EGR通路である。
このように構成された本発明によれば、吸気通路および低圧EGR通路の圧力脈動により、効果的に、ブローバイガス通路の圧力脈動を増大させ、これにより、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。
Further, in the present invention, preferably, the engine includes an exhaust turbo supercharger, and the EGR passage connects an exhaust passage downstream of the turbine of the exhaust turbo supercharger and an intake passage upstream of the throttle valve. This is the EGR passage.
According to the present invention configured in this manner, the pressure pulsations in the intake passage and the low-pressure EGR passage effectively increase the pressure pulsations in the blow-by gas passage, thereby improving the accuracy of failure diagnosis for the blow-by gas passage. be able to.
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。
Also in the present invention, the diagnostic unit preferably calculates the amplitude of the pressure pulsation based on the difference between the maximum and minimum values of the pressure detected by the pressure sensor.
According to the present invention configured in this manner, the amplitude of the pressure pulsation is calculated based on the difference between the maximum and minimum pressure values detected by the pressure sensor, and a fault is diagnosed based on this amplitude of the pressure pulsation. Therefore, a reduction in pressure pulsation due to a fault can be more reliably detected regardless of the amount of offset in the detected pressure value itself, which is caused, for example, by the tolerance of the pressure sensor (variation due to individual differences).
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。
In addition, in the present invention, it is preferable that the blow-by gas passage is arranged 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 within the cylinder head cover, and the pressure sensor is provided in the blow-by gas passage downstream of the oil separator.
According to the present invention configured as described above, since the oil separator is provided in the space inside the cylinder head cover, the pressure pulsation transmitted from the crankcase side upstream of the oil separator can be attenuated by the oil separator. When attempting to utilize the increase in pressure pulsation in the resonant rotation speed range of the intake passage, as in the present invention, the pressure pulsation from the crankcase can become noise. Therefore, according to the present invention in which the pressure sensor is provided downstream of the oil separator (intake passage side), the signal-to-noise ratio of the pressure pulsation detected by the pressure sensor can be more reliably increased, and the degree of reduction in the pressure pulsation transmitted from the intake passage can be more reliably detected.
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.
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, the
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 described.
The engine 1 is equipped with 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の開度を検出する第1高圧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の開度を検出する第2高圧EGRバルブ開度センサ93が設けられている。
In addition, 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。すなわち、本実施形態の高圧EGR装置76は、後述するPCM100により、2つの高圧EGR弁90、92のそれぞれの開度の合計値に応じて、高圧EGR通路80を環流する排気ガスの環流量を制御するよう構成されている。
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。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)。
In this embodiment, the engine 1 is controlled by a PCM (Powertrain 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 will be described 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。
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。
Here, the inside of the
That is, when the engine speed is an engine speed that generates a frequency of pressure pulsation (in the intake passage 36) that coincides with the natural frequency of such an intake system, the pressure pulsation has a resonance peak, and the pressure pulsation in 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, the control system of the fault diagnosis device for the crankcase ventilation system according to this embodiment will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a control block diagram of the fault diagnosis device for the crankcase ventilation system according to this embodiment.
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、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、低圧EGRバルブ開度センサ97からのLP-EGRバルブ96の開度に関する出力信号、および、高圧EGRバルブ開度センサ91、93からの第1および第2高圧EGR弁(HP-EGRバルブ)90、92のそれぞれの開度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、圧力センサ112からの入力信号、低圧EGRバルブ開度センサ97からの低圧EGR弁96の開度に関する入力信号、および、高圧EGRバルブ開度センサ91、93からの第1および第2高圧EGR弁90、92のそれぞれの開度に関する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、その故障を報知する。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。
In addition, 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 contents 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 operation, 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、圧力センサ112からの出力信号、低圧EGRバルブ開度センサ97からの出力信号、および、高圧EGRバルブ開度センサ91、93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、ブローバイガス通路108内の圧力値P、低圧EGR弁96の開度、および、第1および第2高圧EGR弁90、92のそれぞれの開度を算出する。
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 performing failure diagnosis is set to a 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. Configurable. Note that the engine rotational 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.
S3において、第3の故障診断条件が満たされると判定された場合、S4に進み、第4の故障診断条件として、S1で読み込んだ低圧EGR弁96の開度、または、第1および第2高圧EGR弁90、92の開度が、所定のEGRバルブ開度VL1、VL2以上か否かを判定する。
If it is determined in S3 that the third failure diagnosis condition is satisfied, the process proceeds to S4, and as the fourth failure diagnosis condition, the opening degree of the low
ここで、本実施形態では、上述したように、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90、92の開度を制御し、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低圧EGR弁96(および/または排気シャッター弁98)の開度を制御するようにしている。したがって、S4では、S1で読み込んだエンジン回転負荷Teが低負荷領域であれば、高圧EGR弁90、92の開度が所定開度VH1以上か否かを判定し、エンジン回転負荷Teが中~高負荷領域であれば、低圧EGR弁96の開度が所定開度VL1以上か否かを判定する。
As described above, in this embodiment, in the low load range of the engine 1, the opening degree of the high
ここで、本実施形態では、上述したように、2つの高圧EGR弁90、92のそれぞれの開度の合計値に応じて、所望する排気ガスの還元量を得るようにしている。したがって、S4においては、「高圧EGR弁90、92の開度」として、2つの高圧EGR弁90、92のそれぞれの開度の合計値を用い、この合計値を、所定開度VH1と比較するようにしている。
Here, in this embodiment, as described above, a desired amount of exhaust gas reduction is obtained according to the total value of the respective opening degrees of the two high-
本実施形態では、低負荷時の所定のEGRバルブ開度VL1を、高圧EGR通路80の圧力脈動が増え始める20%に設定し、中~高負荷時の所定のEGRバルブ開度VH1を、低圧EGR通路82の圧力脈動が増え始める20%に設定している(第4の故障判定領域=20%~100%EGR弁開度)。このように、S4では、ブローバイガス通路108に加わるEGR通路の圧力脈動が小さい場合(EGRバルブ開度が20%を下回る場合)を診断禁止条件として、故障判定の誤診断を抑制するようにしている。なお、所定のEGRバルブ開度VL1、VH1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。
In this embodiment, the predetermined EGR valve opening degree VL1 at low load is set to 20%, at which pressure pulsations in the high
また、変形例として、たとえば、低圧EGR通路82および高圧EGR通路80の両方で排気ガスを環流させるよう制御する場合は、低圧EGR弁96および高圧EGR弁90、92の開度の合計値を用いてもよい。この場合、しきい値となる所定のEGRバルブ開度は、低圧EGR通路82および高圧EGR通路80を環流する排気ガスの流量が、ブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させるような流量となるような開度に設定すればよい。
As a modification, for example, when controlling the exhaust gas to circulate in both the low
図4に示すように、S4において、第4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4の故障診断条件が満たされるまで、S1~S4の処理を繰り返す。 As shown in FIG. 4, if it is determined in S4 that the fourth fault diagnosis condition is not satisfied, the process returns to S1 and continues in S1 to S4 until the first to fourth fault diagnosis conditions are satisfied. Repeat the process.
ここで、図4に示す制御フローの変形例として、S2における第2の故障診断条件を満たさなくても、たとえば、第1、第3および第4の故障診断条件を満たした場合、S5以降の処理を行い、故障診断をするようにしてもよい。すなわち、吸気系の共振域R1(図5参照)以外でも、吸気系の圧力脈動自体はブローバイガス通路108に加わっているので、このような吸気通路の圧力脈動と、EGR通路の圧力脈動とにより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の圧力脈動の振幅の減少度合いを検出してもよい。
Here, as a modification of the control flow shown in FIG. 4, even if the second fault diagnosis condition in S2 is not satisfied, for example, if the first, third, and fourth fault diagnosis conditions are satisfied, the Processing may be performed to diagnose a failure. That is, even outside the resonance region R1 of the intake system (see FIG. 5), the pressure pulsations in the intake system itself are applied to the blow-by
次に、S5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S5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 S5, 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 S5, if a detected value of a pressure sensor having pulsations as shown in FIG. 6 is obtained, the amplitude of the pressure pulsations is calculated from the difference between the maximum value and the 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、S6に進み、S5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 S6, where it is determined whether the pressure amplitude P PP calculated in S5 is equal to or smaller than a predetermined threshold value. The predetermined threshold value is threshold value A as shown in Fig. 5, where the vertical axis represents the pressure pulsation amplitude P PP calculated in S5 and the horizontal axis represents the engine speed. In this embodiment, the higher the engine speed Ne, the larger the pressure pulsation itself becomes, so that threshold value A itself is set to a higher value as the engine speed Ne becomes larger. Such threshold values are determined in advance by experiments, model analysis, etc., and are stored in the memory of the
S6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、S7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 S6 that the pressure amplitude PPP is less than or equal to the predetermined threshold, the process proceeds to S7, and it is determined whether the time during which the pressure amplitude PPP is less than or equal to the 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).
S7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、S8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。
In S7, if it is determined 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 S8 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。 Note that even in engine speed regions 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.
次に、S6において、圧力振幅PP-Pが所定のしきい値以下を超えると判定された場合、S9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。
S9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、S10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 S6, if it is determined that the pressure amplitude P PP exceeds a predetermined threshold value, the process proceeds to S9 and determines whether the time period during which the pressure amplitude P PP exceeds the predetermined threshold value continues for a predetermined period of time. Determine whether 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 S9 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 S10 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、吸気通路36と排気通路38とを接続するEGR通路80、82と、EGR通路(80、82)に設けられるEGR弁90、92、96と、ブローバイガス通路108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、EGR通路80、82のいずれかのEGR弁90、92、96が開作動しているとき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によれば、EGR通路80、82のいずれかのEGR弁90、92、96が開作動しているとき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、ブローバイガス通路108が接続された吸気通路36の圧力脈動に加えて、吸気通路36に接続されたEGR通路80、82の圧力脈動が、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、吸気およびEGRの両方の圧力脈動が加わる分増大した圧力脈動を検出し、これにより、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の各部106a、106b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10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 present invention configured in this manner, the blow-by
また、本実施形態によれば、診断ユニット100は、EGR弁90、92、96の開度が所定の設定開度である20%以上のとき、ブローバイガス通路108の故障診断を行う。ここで、EGR弁90、92、96の開度が小さいときには、EGR通路80、82の圧力脈動が小さくなる。したがって、EGRによる圧力脈動が所定開度である20%以上のとき故障診断を行うことにより、誤診断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、エンジン1は、排気ターボ過給器46を備え、EGR通路は、排気ターボ過給器46のタービン50の上流における排気通路38と、スロットル弁54の下流における吸気通路36とを接続する高圧EGR通路80であるので、吸気通路36および高圧EGR通路80の圧力脈動により、効果的に、ブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させ、これにより、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 engine 1 includes an
また、本実施形態によれば、エンジン1は、排気ターボ過給器46を備え、EGR通路は、排気ターボ過給器46のタービン50の下流における排気通路38と、スロットル弁54の上流における吸気通路36とを接続する低圧EGR通路82であるので、吸気通路36および低圧EGR通路82の圧力脈動により、効果的に、ブローバイガス通路108の圧力脈動を増大させ、これにより、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。
In addition, according to this embodiment, the engine 1 is equipped with an
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、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を経由して吸気通路36に連通するよう設けられ、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、ブローバイガス通路108において、オイルセパレータ110よりも下流側に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, the blow-by
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。
In addition, according to this embodiment, an
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)
上記吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、
上記EGR通路に設けられるEGR弁と、
上記ブローバイガス通路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EGR通路のEGR弁が開作動しており、かつ、エンジン負荷が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のとき上記故障診断を行うよう構成され、
上記診断ユニットは、上記EGR弁の開度が上記EGR通路の圧力脈動が増え始める所定の設定開度以上のとき、上記ブローバイガス通路の故障診断を行う、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;
an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage;
an EGR valve provided in the EGR 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 configured to perform the failure diagnosis when the EGR valve in the EGR passage is open and the engine load is above a predetermined lower limit value and below a predetermined upper limit value ,
The crankcase ventilation system is characterized in that the diagnosis unit performs a failure diagnosis of the blow-by gas passage when the opening degree of the EGR valve is equal to or higher than a predetermined opening degree at which pressure pulsations in the EGR passage begin to increase. failure diagnosis device.
上記EGR通路は、排気ターボ過給器のタービンの上流における排気通路と、スロットル弁の下流における吸気通路とを接続する高圧EGR通路である、請求項1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 above engine is equipped with an exhaust turbo supercharger,
Fault diagnosis of the crankcase ventilation system according to claim 1, wherein the EGR passage is a high-pressure EGR passage that connects an exhaust passage upstream of a turbine of an exhaust turbo supercharger and an intake passage downstream of a throttle valve. Device.
上記EGR通路は、排気ターボ過給器のタービンの下流における排気通路と、スロットル弁の上流における吸気通路とを接続する低圧EGR通路である、請求項1または請求項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 above engine is equipped with an exhaust turbo supercharger,
The crankcase ventilation system according to claim 1 or 2 , wherein the EGR passage is a low-pressure EGR passage that connects an exhaust passage downstream of a turbine of an exhaust turbo supercharger and an intake passage upstream of a throttle valve. System failure diagnosis device.
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乃至4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 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,
5. 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5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 5 , 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6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,
7. The failure diagnosis device for a crankcase ventilation system according to claim 6 , wherein the pressure sensor is provided on the cylinder head cover downstream of the oil separator.
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