排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】求出在當(dāng)前的發(fā)動機（1）的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中計算出的實際EGR率與基于當(dāng)前的發(fā)動機（1）的運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，將EGR閥（12）的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，將由此得到的積接近于“0”的情況判定為正常，并且上述積越是遠離“0”，判定為異常的程度越高。
【專利說明】排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車的發(fā)動機等的排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在汽車的發(fā)動機等中，進行從排氣側(cè)將排氣氣體的一部分抽取而向吸氣側(cè)送回、通過用該回到吸氣側(cè)的排氣氣體抑制發(fā)動機內(nèi)的燃料的燃燒而降低燃燒溫度、將NOx的發(fā)生降低的所謂排氣氣體再循環(huán)(EGR:Exhaust Gas Recirculation)。
[0003]一般而言，在進行這種排氣氣體再循環(huán)的情況下，將從排氣歧管到排氣管的排氣通路的適當(dāng)位置與從吸氣管到吸氣歧管的吸氣通路的適當(dāng)位置之間通過EGR管連接，經(jīng)過該EGR管使排氣氣體再循環(huán)。
[0004]另外，如果將向發(fā)動機再循環(huán)的排氣氣體在EGR管的中途冷卻，通過排氣氣體的溫度下降且其容積變小，能夠不怎么使發(fā)動機的輸出下降而降低燃燒溫度、有效地減少氮氧化物的產(chǎn)生，在EGR管的中途裝備有水冷式的EGR冷卻器。
[0005]例如，在這種EGR冷卻器中，有可能熱交換用的管通過排氣氣體中含有的煙塵的堆積而發(fā)生堵塞，在發(fā)生了這樣的堵塞的情況下，有可能不再能夠?qū)嵤┫胍牧康呐艢鈿怏w的再循環(huán)而不能達到目標(biāo)EGR率，所以需要采取某種方法來檢測不能達到目標(biāo)EGR率的異常的狀況。
[0006]另外，作為與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的先行技術(shù)文獻信息，有下述專利文獻I等。
[0007]專利文獻1:特開2003 - 161207號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]但是，在近年來的汽車的發(fā)動機中，作為改善燃耗的方法，推進了小型化和高Pme化(高平均有效壓力化)，有能夠承受高溫高壓條件而直接檢測排氣氣體的再循環(huán)量那樣的傳感器的開發(fā)很困難、即便能夠也不能避免大幅的成本增加的問題。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述實際情況而做出的，目的是提供一種能夠不新追加直接檢測排氣氣體的再循環(huán)量的特別的傳感器而以較高的準(zhǔn)確度檢測排氣氣體的再循環(huán)量的異常。 [0010]本發(fā)明關(guān)于排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法，其特征在于，求出在當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下計算出的實際EGR率與基于當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，將EGR閥開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，將由此得到的積接近于“O”的情況判定為正常，并且上述積越是遠離“0”，判定為異常的程度越高。
[0011]于是，如果這樣，則即使不新追加能夠直接檢測排氣氣體的再循環(huán)量那樣的特別的傳感器，通過基于已經(jīng)在現(xiàn)狀的發(fā)動機控制中使用的各種信息求出實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，也能夠掌握實際EGR率相對于目標(biāo)EGR率背離的程度。
[0012]例如，當(dāng)計算實際EGR率時，基于吸氣歧管內(nèi)的溫度、壓力和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速計算每單位時間各氣筒能吸入的動作氣體量，并且實測每相同單位時間流過吸氣管的新氣量，從上述動作氣體量將該新氣量減去而求出排氣氣體的再循環(huán)量，能夠?qū)⒃撛傺h(huán)量用上述動作氣體量除而求出實際EGR率。
[0013]此外，當(dāng)決定目標(biāo)EGR率時，能夠基于當(dāng)前的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負荷從控制表讀出并決定與當(dāng)前的運轉(zhuǎn)狀態(tài)符合的目標(biāo)EGR率。
[0014]并且，如果求出實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值的結(jié)果是實際EGR率相對于目標(biāo)EGR率較大地背離，則能夠判斷為在EGR冷卻器的熱交換用的管中發(fā)生堵塞等、不能實施想要的量的排氣氣體的再循環(huán)。
[0015]但是，當(dāng)在高地等的空氣密度較低的環(huán)境下使用發(fā)動機時，有可能為了確保良好的燃燒而需要的新氣在量上不足(從質(zhì)量看的新氣的填充效率下降)，所以可采取根據(jù)高度(由高度計等實測)降低目標(biāo)EGR率以便能夠確保需要的量的新氣的措施，所以根據(jù)高度而降低的目標(biāo)EGR率向在EGR冷卻器的熱交換用的管中發(fā)生堵塞等而下降的異常時的實際EGR率接近，結(jié)果，實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值在正常時和異常時難以成為顯著的差別而呈現(xiàn)，有可能難以進行排氣氣體的再循環(huán)量是正常還是異常的判別。
[0016]所以，如果將EGR閥的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，則得到其積作為在正常時和異常時成為顯著的差而呈現(xiàn)的新的指標(biāo)，使排氣氣體的再循環(huán)量是正常還是異常的判別容易化。
[0017]S卩，將EGR閥的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商為表示施加反饋控制的程度的值，在正常時由于不需要施加反饋控制，所以上述商為接近于“O”的值，另一方面，在異常的程度較顯著時，由于需要將反饋控制施加到上限附近，所以上述商成為接近于“I”的值。
[0018]由此，如果將上述商作為無量綱化了的增益乘以上述偏差的絕對值，則在正常的情況下，其積大致收斂為“0”，相對于此，在異常的程度較高的情況下，為實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值和不較大地變化的值的積，所以容易進行排氣氣體的再循環(huán)量是正常還是異常的判別。
[0019]此外，作為具體地實施本發(fā)明的方法的裝置，優(yōu)選的是，具備檢測吸氣歧管內(nèi)的溫度的溫度傳感器、檢測吸氣歧管內(nèi)的壓力的壓力傳感器、檢測流過吸氣管的新氣量的吸氣傳感器、檢測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器、檢測發(fā)動機的負荷的負荷傳感器、和從這些各種傳感器輸入檢測信號而判定排氣氣體的再循環(huán)量的異常的控制裝置；該控制裝置構(gòu)成為，基于吸氣歧管內(nèi)的吸氣的溫度、壓力和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速計算每單位時間各氣筒能夠吸入的動作氣體量，并且從上述動作氣體量將每相同的單位時間流過吸氣管的新氣量減去而求出排氣氣體的再循環(huán)量，求出將該再循環(huán)量用上述動作氣體量除得到的實際EGR率與基于當(dāng)前的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負荷決定的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，將EGR閥開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，將由此得到的積接近于“O”的情況判定為正常，并且上述積越是遠離“0”，判定為異常的程度越高。
[0020]根據(jù)上述本發(fā)明的排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法及裝置，不新追加能夠直接檢測排氣氣體的再循環(huán)量那樣的特別的傳感器，基于已經(jīng)在現(xiàn)狀的發(fā)動機控制中使用的各種信息求出實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，通過將EGR閥開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，能夠得到該積作為在正常時和異常時成為顯著的差而呈現(xiàn)的新的指標(biāo)，由此能夠起到能夠可靠地進行排氣氣 體的再循環(huán)量是正常還是異常的判別的良好的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是表不本發(fā)明的一實施例的概略圖。
[0022]圖2是表示圖1的控制裝置的具體的控制方法的流程圖。
[0023]圖3是表示由本實施例的控制裝置計算的各種值的具體例的曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0025]圖1是表示搭載有用來進行排氣氣體再循環(huán)的EGR裝置的發(fā)動機的一例的圖，圖1中的I表示作為柴油機的發(fā)動機，該發(fā)動機I具備渦輪增壓器2，將從未圖示的空氣凈化器引導(dǎo)的吸氣3經(jīng)過吸氣管4向上述渦輪增壓器2的壓縮器2a輸送，將由該壓縮器2a加壓的吸氣3向中間冷卻器5輸送并冷卻,從該中間冷卻器5再將吸氣3向吸氣歧管6引導(dǎo)，對發(fā)動機I的各氣筒7 (在圖1中例示了串聯(lián)6氣筒的情況)分配。
[0026]此外，將從該發(fā)動機I的各氣筒7排出的排氣氣體8經(jīng)由排氣歧管9向上述渦輪增壓器2的渦輪2b輸送，將驅(qū)動該渦輪2b后的排氣氣體8經(jīng)由排氣管10向車外排出。
[0027]并且，排氣歧管9的各氣筒7的排列方向的一端部與連接在吸氣歧管6上的吸氣管4的一端部之間通過EGR管11連接，能夠從排氣歧管9將排氣氣體8的一部分抽出而向吸氣管4引導(dǎo)。
[0028]這里，在上述EGR管11中，裝備有將該EGR管11適當(dāng)?shù)亻_閉的EGR閥12、和用來將再循環(huán)的排氣氣體8冷卻的EGR冷卻器13，在該EGR冷卻器13中，通過使未圖示的冷卻水與排氣氣體8經(jīng)由未圖示的熱交換用的管熱交換，能夠降低排氣氣體8的溫度。
[0029]此外，在上述吸氣歧管6中，具備用來計測該吸氣歧管6內(nèi)的溫度的溫度傳感器14、和用來檢測壓力的壓力傳感器15，在比上述壓縮器2a靠上游的吸氣管4中，具備檢測在該吸氣管4中流動的新氣量的吸氣傳感器16，在上述發(fā)動機I的需要位置上，具備檢測發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器17，這些溫度傳感器14、壓力傳感器15、吸氣傳感器16、旋轉(zhuǎn)傳感器17的檢測信號14a、15a、16a、17a被對于構(gòu)成發(fā)動機控制計算機(ECU ElectronicControl Unit)的控制裝置18輸入。
[0030]并且，在上述控制裝置18中，基于吸氣歧管6內(nèi)的溫度、壓力和發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速，計算每單位時間各氣筒7能夠吸入的動作氣體量(質(zhì)量流量)，另一方面，將每相同單位時間流過吸氣管4的新氣量(質(zhì)量流量)從上述動作氣體量中減去而求出排氣氣體8的再循環(huán)量，通過將該再循環(huán)量用上述動作氣體量除，求出實際EGR率。
[0031]S卩，由于各氣筒7的容積已決定，所以只要知道發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速，就知道各氣筒7能吸入的動作氣體的每單位時間的體積流量，只要將其換算為質(zhì)量流量、施加吸氣歧管6內(nèi)的溫度和壓力的修正，就能求出動作氣體量(質(zhì)量流量)。另外，一般而言，在現(xiàn)有的吸氣傳感器16中內(nèi)置有溫度傳感器，輸出新氣的質(zhì)量流量。
[0032]此外，該控制裝置18還承擔(dān)關(guān)于發(fā)動機I中的燃料噴射的控制，不僅是來自旋轉(zhuǎn)傳感器17的檢測信號17a,還被輸入來自檢測加速器開度作為發(fā)動機I的負荷的加速器傳感器19 (負荷傳感器)的檢測信號19a，基于發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速和負荷，朝向?qū)Πl(fā)動機I的各氣筒7噴射燃料的燃料噴射裝置20輸出控制信號20a。
[0033]這里，上述燃料噴射裝置20由按照各氣筒7裝備的未圖示的多個噴射器構(gòu)成，這些各噴射器的電磁閥被上述控制信號20a開閥控制，適當(dāng)?shù)乜刂迫剂系膰娚鋾r機及噴射量。
[0034]此外，將此時的燃料噴射控制的噴射量的指示值作為發(fā)動機I的負荷，基于該負荷和上述發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速，從控制表將與當(dāng)前的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相符的目標(biāo)EGR率讀出，輸出向上述EGR閥12指示開度的控制信號12a以便達到該目標(biāo)EGR率，監(jiān)視上述實際EGR率，對于上述EGR閥12的開度加以反饋控制，以達到目標(biāo)EGR率。
[0035]并且，在本實施例中，上述控制裝置18還起到判定排氣氣體8的再循環(huán)量的異常的作用，由該控制裝置18進行的異常判定的具體的方法為在圖2的流程圖中表示那樣的。
[0036]S卩，在步驟SI中，基于吸氣歧管6內(nèi)的溫度、壓力和發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速，計算每單位時間各氣筒7能夠吸入的動作氣體量，并且將每相同單位時間流過吸氣管4的新氣量從上述動作氣體量中減去，求出排氣氣體8的再循環(huán)量，將該再循環(huán)量用上述動作氣體量除，求出實際EGR率。
[0037]此外，在步驟S2中，基于當(dāng)前的發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速及負荷(燃料噴射控制的噴射量的指示值)求出目標(biāo)EGR率，在接著的步驟S3中，求出在之前的步驟SI中得到的實際EGR率與在之前的步驟S2中得到的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值。
[0038]進而，在步驟S4中，將在上述關(guān)于EGR閥12的開度的反饋控制中決定的EGR閥12的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到商，在接著的步驟S5中，將在之前的步驟S4中得到的商作為增益，乘以在之前的步驟S3中得到的偏差的絕對值，得到由此得到的積作為判定排氣氣體8的再循環(huán)量的異常的指標(biāo)。
[0039]并且，在接著的步驟S6中，在之前的步驟S5中得到的積接近于“O”的情況下向步驟S7前進，判定為正常，在上述積遠離“O”的情況下向步驟S8前進，判定為異常，由于上述積越是遠離“O”則能夠判定為異常的程度越高，所以只要決定適當(dāng)?shù)拈撝?、在高于該閾值的情況下判定為異常就可以。
[0040]于是，如果這樣，則即使不新追加能夠直接檢測排氣氣體8的再循環(huán)量那樣的特別的傳感器，通過基于已經(jīng)在現(xiàn)狀的發(fā)動機控制中使用的各種信息求出實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，也能夠掌握實際EGR率相對于目標(biāo)EGR率背離的程度(參照圖3)。SP，如果實際EGR率相對于目標(biāo)EGR率較大地背離，則能夠判斷出在EGR冷卻器13的熱交換用的管中發(fā)生堵塞等、不能實施想要的量的排氣氣體8的再循環(huán)。
[0041]但是，當(dāng)在高地等的空氣密度較低的環(huán)境下使用發(fā)動機I時，有可能為了確保良好的燃燒而需要的新氣在量上不足(從質(zhì)量看的新氣的填充效率下降)，所以可采取根據(jù)高度(由高度計等實測)降低目標(biāo)EGR率以便能夠確保需要的量的新氣的措施，所以根據(jù)高度而降低的目標(biāo)EGR率向在EGR冷卻器13的熱交換用的管中發(fā)生堵塞等而下降的異常時的實際EGR率接近，結(jié)果，實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值在正常時和異常時難以成為顯著的差別而呈現(xiàn)，難以進行排氣氣體8的再循環(huán)量是正常還是異常的判別。
[0042]所以，如果將EGR閥12的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益、乘以上述偏差的絕對值，則得到其積作為在正常時和異常時成為顯著的差而呈現(xiàn)的新的指標(biāo)，使排氣氣體8的再循環(huán)量是正常還是異常的判別容易化。[0043]SPdfEGR閥12的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商為表示施加反饋控制的程度的值，在正常時由于不需要施加反饋控制，所以上述商為接近于“O”的值，另一方面，在異常的程度較顯著時，由于需要將反饋控制施加到上限附近，所以上述商成為接近于“ I ”的值(參照圖3 )。
[0044]由此，如果將上述商作為無量綱化了的增益乘以上述偏差的絕對值，則在正常的情況下，其積大致收斂為“0”，相對于此，在異常的程度較高的情況下，為實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值和不較大地變化的值的積，所以容易進行排氣氣體8的再循環(huán)量是正常還是異常的判別(參照圖3)。
[0045]因而，根據(jù)上述實施例，不新追加能夠直接檢測排氣氣體8的再循環(huán)量那樣的特別的傳感器，而基于已經(jīng)在現(xiàn)狀的發(fā)動機控制中使用的各種信息求出實際EGR率與目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，通過將EGR閥12的開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，能夠得到其積作為在正常時和異常時成為顯著的差而呈現(xiàn)的新的指標(biāo)，由此能夠可靠地進行排氣氣體8的再循環(huán)量是正常還是異常的判別。
[0046]另外，本發(fā)明的排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法及裝置并不僅由上述實施例限定，例示了在EGR冷卻器的熱交換用的管中發(fā)生堵塞等、不能實施想要的量的排氣氣體的再循環(huán)的狀況進行了說明，但在采用能夠調(diào)整渦輪的噴嘴開度的可變噴嘴渦輪作為渦輪增壓器的發(fā)動機中，關(guān)于下述異常也能夠檢測到，所述異常指渦輪的噴嘴開度在過于縮小的狀態(tài)下固定等而排氣氣體的再循環(huán)量成為過剩，除此以外，當(dāng)然在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠加以各種變更。
[0047]附圖標(biāo)記說明 I發(fā)動機
3吸氣 4吸氣管 6吸氣歧管 7氣筒 8排氣氣體
12EGR 閥
14溫度傳感器
14a檢測信號
15壓力傳感器
15a檢測信號
16吸氣傳感器
16a檢測信號
17旋轉(zhuǎn)傳感器
17a檢測信號
18控制裝置
19加速器傳感器(負荷傳感器)
19a檢測信號。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法，其特征在于， 求出在當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下計算出的實際EGR率與基于當(dāng)前的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，將EGR閥開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，將由此得到的積接近于“O”的情況判定為正常，并且上述積越是遠離“O”，判定為異常的程度越高。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測方法，其特征在于， 基于吸氣歧管內(nèi)的溫度、壓力和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速計算每單位時間各氣筒能夠吸入的動作氣體量，并且實測每相同的單位時間流過吸氣管的新氣量，從上述動作氣體量將該新氣量減去而求出排氣氣體的再循環(huán)量，將該再循環(huán)量用上述動作氣體量除，求出實際EGR率。
3.一種排氣氣體再循環(huán)量的異常檢測裝置，其特征在于， 具備檢測吸氣歧管內(nèi)的溫度的溫度傳感器、檢測吸氣歧管內(nèi)的壓力的壓力傳感器、檢測流過吸氣管的新氣量的吸氣傳感器、檢測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器、檢測發(fā)動機的負荷的負荷傳感器、和從這些各種傳感器輸入檢測信號而判定排氣氣體的再循環(huán)量的異常的控制裝置； 該控制裝置構(gòu)成為，基于吸氣歧管內(nèi)的吸氣的溫度、壓力和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速計算每單位時間各氣筒能夠吸入的動作氣體量，并且從上述動作氣體量將每相同的單位時間流過吸氣管的新氣量減去而求出排氣氣體的再循環(huán)量，求出將該再循環(huán)量用上述動作氣體量除得到的實際EGR率與基于當(dāng)前的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負荷決定的目標(biāo)EGR率的偏差的絕對值，將EGR閥開度的反饋修正量用該反饋修正量的上限值除而得到的商作為增益乘以上述偏差的絕對值，將由此得到的積接近于“O”的情況判定為正常，并且上述積越是遠離“O”，判定為異常的程度越高。
【文檔編號】F02M25/07GK103649515SQ201280034294
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】成田洋紀(jì), 堤宗近, 中野平 申請人:日野自動車株式會社