JPS58197461A - 排気還流装置のセンサ故障判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は排気還流装置におい【、温度によつく運転状
態を検知するセンサの異常を判別する装置に関する。

［ンジンから排出されるＮＯｘを低減するために排気還
流（Ｅ　Ｇ　Ｒ）システムが知られているが、この［Ｇ
　ＲｆｊＡを精度よく制御するためにＥＧＲ率を吸気系
温度にもとづいて測定する装置がある。

このような排気還流率測定装置について、第１図にもと
づき説明する（特開昭５０−６８５５５弓参照）。

ディーゼルＪンジンにおいて、排気管１からＦＧＲ通路
３を介して吸気管２の吸気絞り弁４の下流に排気ガスの
一部をＥＧＲバルブ５を介して還流させるようになって
いる。

Ｅ　Ｇ　Ｒバルブ５は、制御回路６によりコントロール
される負圧制御弁７からの負圧に応じて開閉され、基本
的なＥＧＲ量は、エンジン回転センサ８、負荷センサ９
、冷却水濡センサ１０などから検出される信号にもとづ
き運転状態に応じて適切に制御される。

一方、吸気絞り弁４の下流直後の吸気管コレクター１に
吸気（新気）温度を検出する吸気温度センサー２を、ま
た吸気管コレクター１に入った直後のＥＧＲガス温度を
検出するＥＧＲガス渇亀ピンサ１３を設け、さらに新気
とＥＧＲガスの混合気の温度を検出する混合気温度セン
サー４がトＧＲ通路３の合流点下流に設けである。

ここで吸気温度をＴａ　、ＥＧＲガス温度を王ｅ、混合
気温度をＴｌ１１とすれば、ＥＧＲ率は丁■−［ａ／Ｔ
ｅ−Ｔｌ１１で近似的に測定できる。

したがって、各濃度センサー２．１３．１４からの信号
を制御回路６に入力し上記のように［ＧＲ率を測定する
ことができ、この結果にもとづいて、目標のＥＧＲ率に
なるように制御回路６の信号によって負圧制御装置７の
電磁弁１５と、負空ポンプ１６からの負圧を調圧する電
磁弁１７を駆ナー 動し、ＥＧＲバルブ５の開度を調整するダイ１７ノラム
５ａならびに吸気絞り弁４の開度を調節するり一ボ機構
１８のダイヤフラム１８ａにかかる１汁を制ｍづれば、
精度よ＜　Ｅ　Ｇ　Ｒ状態（Ｅ　Ｇ　Ｒ量）をコントロ
ールすることができる。

ところで、このような制御において、目標値となるＥＧ
Ｒ率（よ、その時の運転状態（エンジン回転速度及び負
荷）に１つ（決定されるので、いかに実際のＥＧ　Ｒ率
を精度よく検知してフィードバック制御を行なおうと、
目標値自体が正しく設定されないと所望のエンジン性能
及び排気性能は発揮−（きない、′！ｌなわちエンジン
回転速度もしくは負荷の検知に異常があると、目標ＥＧ
Ｒ率の設定が狂ってしまう。ところが、従来のＩＡ置で
はこのような、回転センサや負荷センサの異常が判別で
きないため１１丁ンジン性能や排気性能が悪化してし気
付かずにそのまま放置されることがあった。

回転センサやｉ荷センサの異常を判別するには、故障判
別センサ等が必要であるが、このセンサはそのためだけ
にしか使われず、通常は全く不必要であって必ずしも得
策ではない。

ところで、第２図にも示寸が、エンジン排気温度は、回
転速度及び負荷と密接な関係をもって変化する。換言す
ると、排気温度から回転速度と負荷を予測することがで
きるのである。

本発明はこのような点に着目してなされｊこもので、を
記した各温度によってＥＧＲ率を検知りるとともに、運
転状態から定まる各温度のうら４」りなくともひとつの
温度についての許容値と、イれに対応する実際の温度と
を比較し、その比較Ｌ１２宋により、エンジン回転セン
サ、負荷センサのｌンジン運転状態を検知するセンサの
異常を判別するようにした排気還流装置における運転状
態検出ヒンサの故障判別装置を提供することを目的と覆
る。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第３図において、２０は許容値設定器であり、エンジン
回転センサ８及び負荷センサ９の出力信号Ｎと−［を入
力し、これらＮとＴから定まるその運転状態における排
気温ｒ！ＩＴｅの許容１限饋電圧信号Ｓ３及び許容１限
饋電圧信号Ｓ４を出力づる。

温度検知器２１は温度センサ１３の出力を排気温ｆｆ１
Ｔ’ｅに相当する電圧信号Ｓ１に変換する。

比較器２３は温度信号８１と下限値信号Ｓ３を比較し、
Ｓ３＞８１でハイレベル、８３＜８１でローレベルのパ
ルス信号８５を出力する。同じく比較器２４は温度信号
Ｓ１と上限値信＠Ｓ４を比較し、Ｓ　１　＞　８４　’
Ｕ−ハイレベル、Ｓｌ＜３４でローレベルのパルス信＠
Ｓ６を出力する。

２２は定常判別器であり、第４図に詳細な構成を示す。

サンプルホールド回路２２ａは、リンプリンタクロック
入力時の温度信号Ｓ１の値を、次のリンプリングクロッ
クが入力するまでＳ２０として保持する。２２ｂは差動
増幅器であり温度信号Ｓ１と保持値Ｓ２０との差５ｌ−
８２０を演篩し、Ｓ２１として出力する。この信号Ｓ２
１はそのときの温疾変化でプラスとマイナスのいずれか
になるため絶対値を演算し、Ｓ２２として出力する。２
２ｄは比較器であり、出力Ｓ２２を設定値ｖ１と比較し
、■、〉Ｓ２２でハイレベル、Ｖｌ＜８２２でローレベ
ルとなるパルス信号８２３を出力する。２２ｅは比較結
果８２３を入力し、Ｓ２３の立ち−Ｙりぐクロックパル
スの計数を開始し、Ｓ２３の立ち下りで計数を停止、リ
セットするカウンタであり、時々刻々の計数値信号８２
４を検出する。２２ｆはデジタル値の比較器であり、計
数値８２４が所定の値以上になったところ−（′〜”Ｌ
ら十り、８２４がリセットされたところで立ち下がるパ
ルス信号８２を出力づる。

したがって定常判別器２２は約サンプリングクロックの
周期以上、温度信号Ｓ１が±Ｖ１以内の変動しかしなか
った場合に定常状態としてハイレベルとなる信号Ｓ２を
出力するのであり、この出力８２によって定常状態かあ
るいは温度が変化していく過程、すなわち過度状態かを
判断できる。

再び第３図にもとづいて説明すると、２５．２６はアン
ド回路であり、それぞれ許容値設定器２０と定常判別器
２２からの信号をもとに、Ｓ２とＳ５及びＳ２とＳ６が
同時にハイレベルであるときハイレベルとなるパルス信
号Ｓ７及びＳ８を出力する。

２７．２８はＲＳフリップ７０ツブであり、Ｒ端子はロ
ーレベル（接地側）であるので、それぞれ上記出力Ｓ７
及びＳ８の立ち上り以降ハイレベルを保持するパルス信
号８９及びＳ１０を出力する。

２９．３０のトランジスタは、それぞれフリップフロッ
プ２７．２８の出力がハイレベルのときに導通して運転
状態検出センサの異常を知らせるためのＬＥＤ　（発光
ダイオード）３１．３２を発光させる。

また、第１図の電磁弁１５及び１７を制御する制御回路
６からの信号Ｓ１１及び８１２は、オア回路３３及び３
４を介して送られ、このオア回路３３及び３４にはフリ
ップフロップ２８からの信号Ｓ１０がそれぞれ入力し、
その論理和であるＳ１３及び８１４を電磁弁１５及び１
７の駆動信号どして出力する。

次に作用を説明する。

まずエンジン回転センサ８が異常をきたし、その出力が
低下した場合を考える。実際の回転速度をＮ１この異常
をきたした。エンジン回転センサ８の検知伯をＮＳ、負
荷センサ９の検知偵を１とすると、このＮＳと王から与
えられる許容値設定器２０許容上限値電圧信号ｓ４はＮ
と王からうえられる値より小さい値をとることになる。

これはＥＧＲが行なわれている限り渇麿しンサ１３の出
ツノＴｅ−排気温度と、同一負荷ならば回転数が低いほ
ど排気温度が下がるという関係（第２図参照）より明ら
かである。

ここでＮとＮｓの差が非常に大きく、その結果として温
度信号Ｓ１が過小に見積られたそのときの上限値Ｓ４に
対し、８１＞８４となると、比較器２４の出力Ｓ６はハ
イレベルとなる。かっこの温度状態が変化せずに所定の
期間保たれると定常判別器２２の出力Ｓ２もハイレベル
となり、アンド回路２６の出力Ｓ８がハイレベルとなる
。この結果ＲＳフリップフロップ２８の出ｈＳ１０がハ
イレベルを保持し、トランジスタ３０を導通させ、Ｌ、
　Ｅ　Ｄ　３２が発光する。この場合Ｌ　Ｅ　Ｄ　３２
　Ｇ、！運転状態を検知するセンサとしてのエンジン回
転センサ８の異常を知らせる。

また、ノリツブ７０ツブ２８の出力Ｓ１０は１１１ｊ峙
にオア回路３３．３４にも入力されるので、Ｓ１３及び
８１４がハイレベルとなって電磁弁１５及び１７に通電
する。第１図から分がるように、電磁弁１５及び１７は
通電状態で゛［Ｇ　Ｒバルブ５及びＩｔ−ボｌ＊＃１１
８のタイヤフラム室に大気を導′へする。これによって
ＥＧＲバルブ５は閉じ、吸気絞り弁４は全開となってＥ
ＧＲｆ″ａ断する。

以１の機能は、負荷センサ９が実際の負荷よりも小さい
値を検知している場合も同様に働く。

（ＪＬｉＪ−回転数ならば負荷が小さいほど排気温度が
下がり、排気温度の許容上限値が小さくなる）ディーゼ
ル１ンジンにおいては中速低負荷において多■のＥＧＲ
が行なわれることが多く、エンジン回転センサ８や負′
ｖＪＬン（Ｊ　９の出力が低下し、みか（ノートの負荷
や回転速度が低下すると、実際に４Ｊ　Ｅ　Ｇ　Ｒ（７
）不要な＾速へ負荷域であっても多量のＥＧＲが行なわ
れてしまうので、スモークが多量に発１したり、安定な
運転がそこなわれたりするが、ＥＧＲを遮断することで
、このような事態を未然に防止できる。

なお、定常判別器２２の出力をアンド回路２；）。

２６に入れるのは、運転状態が変化する過度時には温度
が急に変化しやすく許容値設定器２ｏの出力８３．８４
も変化するのであるが、一時的に温度信号８１がこれら
を上回ったり、下回・）Ｉこり・Ｊることがあっても異
常とは言えないので、このｊつな過度時には判断を中止
するためである。

次に負荷センサ９の出力が異常をきたし、出ツノが増加
した場合を考える。実際の負荷をＴ、Ｍ？ｉ４センサ９
の検知値をＴｓとすると、Ｔ　＜　Ｔ　Ｓであるから第
２図から分かるように許容値設定器２０からの許容下限
値電圧信号Ｓ３は、ＴとＮから与えられる値より大きく
なり、ＴＳと王の差の大ささによっては、温度信号Ｓ１
は下限値８３に対して８３＞８１となる。この場合比較
器２３の出力Ｓ５はハイレベルとなる。

この状態が定常的に継続すれば、定常判別器２２の出力
もハイレベルになるためアンド回路２５及びＲＳノリツ
ブフロップ２７の作用により、トランジスタ２９が導通
し、１．、　ＦＥ　Ｄ　３１が発光する。

以上の機能は、エンジン回転センサ８がノイズの混入等
により実際の回転速瓜Ｊ、りも高い値を検知した場合も
同様に作用する。

これらの異常の場合、高速高角荷では制御回路６からの
信号てＥＧＲは減少するｈ向に移るので、ＮＯｘか低Ｊ
・シない他はこれといった不具合、すなわちエンジンミ
ルラブルは発生しない。よってＬＦ　ｌ）　３１によつ
（警？’１．するのみで充分である。

なお、このような場合、ＥＧＲ率はＥＧＲパル１５の開
度と吸気絞り弁４の開度が定められれば、エンジン回転
速度や負荷へ依存する度合いが小さい。よって制御回路
６はエンジン回転センサ８や口筒センサ９が異常であっ
てもＥＧＲ率としては目標１６（ＦＥ規の目標からはず
れるが）にそったフィードバック制御を続けることが可
能である。逆に言えば、ト、、、、ＯＲ率のみ検知した
のでは上記両はンサの異常は判別できない。

ところでこの実施例において番よ、エンジン回転しンサ
８と負荷センサ９のどららの故障であるかを区別できな
い。そこで第５図の実施例は例えばトランスミッション
のギヤ位置と車速からエンジン回転速度を検知すること
により、エンジン回転センサ８の故障か否かを判別可能
とじたちである。

４０は車速センサであり、車速に比例した周波数のパル
ス信号８２９を出力する。Ｆ　−Ｖ変換器４１はパルス
信号Ｓ２９がらトップギＡアで走１−１シた場合のエン
ジン回転速度に相当する電圧信号８３０を出力する。４
２は差動増幅器であり、この出力８３０と、エンジン回
転センサ８がらの電圧信号Ｎとの電圧差を信号８３１と
して出力する。

４３は絶対値回路もあって、出力８３０と回転数信号Ｎ
との差（Ｓ３０−Ｎ）の絶対値を演わし、電圧信号８３
２として出力する。

４４は比較器であって（＝）端子には適当な電圧設定値
Ｖ２が入力されており、Ｓ　３２　＞　Ｖ　２でハイレ
ベル、８３２＜Ｖ２でローレベルとなるパルス信号８３
３を出力する。

４６はトップギＡ７スイツチであってトランスミッショ
ンのギヤ位置がトップ位置となった場合に閉じ、出力８
３４がハイレベルとなる。、４７はクラッチスイッチで
あり、クラッチがつながっている場合に閉じ、出力８３
５はハイレベルとなる。

アンド回路４８はスイン１出力８３４と８３５が同時に
ハイレベルの場合のみハイレベルとなるパルス信号８３
３６を出力し、さらにアンド回路４９はこの出力８３６
と前記比較器４４の出力＄３３が同時にハイレベルとな
る場合のみハイレベルとなるパルス信号３３７を出力す
る。

４５は定常判別回路でありその機能は、第３図の定常判
別器２２と同一である。これはエンジン回転速度Ｎが一
定時間以上所定の変化以内を保った場合に、その状態が
終了するまでハイレベルとなるパルス信号８３８を出力
する。

５０はアンド回路であり、イれぞれ信号３３７と８３８
が同時にハイレベルの場合゛のみハイレベルとなるパル
ス信号８３９を出力づる。

５１はＲＳフリップ７０ツブであり、アンド回路５０の
出力８３９の立ち１りをトリガして以後ハイレベルを保
持するパルス信＠Ｓ４０を出力する。５２は発振器であ
り、フリップ７０ツブ５１の出力８４０がローレベルの
場合、一定のハイレベルを保ち、Ｓ４０がハイレベルの
場合、　定の周期でハイレベルとローレベルをくり返づ
パルス信号Ｓ４１を出力する。

５３．５４はアンド回路であり、それぞれ重連したフリ
ップフ【」ツブ２７の出力ｓ９とこの発振器５２の出力
８４１並びにフリップ７０ツブ２８の出ツノｓ”ｔｏと
８４１が各々同時にハイレベルの場合のみハイレベルと
なる信号８４２及び８４３を出力する。

５５．５６はトランジスタであり、それぞれ出力８４２
及び８４３がハイレベルの場合導通する。

５７．５８はＬＥＤであり、それぞれトランジスタ５５
．５６が導通した時発光する。

玖」−の結采、アンド回路４９の出力Ｓ３７はトップギ
ヤでクラッチをつないだまま走行している場合に、申速
廿ンサ４０から′得られるエンジン回転速度と、エンジ
ン回転センサ８から得られる回転達磨どが所定の差以上
になるとハイレベルとなる。そして、この状態がエンジ
ンの定常状態で生じた場合のみアンド回路５０の出力は
ハイレベルとなる。

しノＪがっＣ発振器５２の出力が発振する条件は、ｉ−
ツプギ■での定常走行において、車速とエンジン回転速
度が正常な相関関係にない場合ということになる。すな
わちエンジン回転センサ８の異常の可能性が検知できる
ことになる。この場合検出温度が許容上限または下限値
を越え、異常を検出する信号Ｓ９ｂしくはＳ１０がハイ
レベルであると、ｌｌ’Ｄ５７らしくは５８が点滅する
ことになる。

このようにしてエンジン回転センサ８が異常の場合はＬ
　ｌ−Ｄ　５７もしくは５８が点滅をくり返し、これに
対して負荷センサ９が以上の場合は発振器５２の出力は
ハイレベルのままであるからしＥ［）５７もしくは５８
が単に発光し続ける。

なお、上記いずれの実施例においても、排気温度（Ｅ　
Ｇ　Ｒガス温度）Ｔｅをもとにして異常の判断を行なっ
たが、ＥＧＲガスと吸気との混合気の温度Ｔｌ１１を検
出しＣも異常の判断を行なえることは容易に理解しうる
であろう。

以上説明したように、この発明は、運転状態を検出する
センサと、この検出した運転状態に応してＥＧＲ率を設
定Ｊるとともに、吸気編成、１０Ｒガス温度、混合気温
度、から測定したＥ　Ｇ　Ｒ＊にもとづきＥＧＲＩＩを
フィードバック制御づるようにした排気還流装置におい
て、ＥＧＲガス温度、混合気温度のうち少なくともひと
つと、そのときの運転状態から定まるこれら各温度の許
容値とを比較し、検出値が許容値（上限、下限）を越え
／コときに警告を発するようにしたため、新たに故障検
出用のセンサを付加Ｊることなく、Ｔンシン運転状態を
検出するセンサの異常を判断することができ、したがっ
て早急な修理を促し、故障に伴−）での有害排気を排出
する期間の短縮がはがれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す断面図、第２図は■ンジン運転
状態に対する排気温の分布を示す説明図、第３図は本発
明のブロック回路図、第４図は定常判別器のブロック回
路図、第５図は第２の実施例のブロック回路図である。 ４・・・吸気絞り弁、５・・・ＥＧＲバルブ、８・・・
エンジン回転センサ、９・・・負荷センサ、１５．１７
・・・電磁弁、２０・・・許容値設定器、２１・・・温
度検知器、２２・・・定常判別器、２３．２４・・・比
較器、３１゜３２・・・ｌＦ［）。 特許出願人　　　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気系に設けた吸気温度を検出するセンサと、排気管か
   ら吸気系に還流されるＥＧＲガスの温度を検出するセン
   サと、この吸気とＥＧＲガスとの混合気温度を検出する
   センサと、これら各センサの検出温度にもとづいてＥＧ
   Ｒ率を測定づる手段と、機関の運転状態を検出するセン
   サと、検出した運転条件に適した目標ＥＧＲ率を定める
   ととら゛に、上記測定結果にもとづき目標ＥＧＲ率にな
   るようＥＧＲＩをフィードバック１ｉＩｊ御する手段と
   を備えた排気還流装置において、運転状態に応じて定ま
   る上記ＥＧＲガスまたは混合気の温度のめ古漬を設定す
   る手段と、この許容値と検出したＥＧＲガスまたは混合
   気温度とを比較する手段と、検出値が許容値を越えたと
   きに警告を発する手段とを備えたことを特徴とする排気
   還流装置のセンサ故障判別装置。