JP4894569B2 - 温度センサの故障診断装置 - Google Patents
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Description
ここで、温度センサの故障を診断するための技術として排気温度センサに適用可能なものに、次のようなものがある。
第1は、温度センサにより排気温度を検出し、検出された温度が正常領域として設定された所定の領域外にあるか否かを判定して、これが所定の領域外にある場合に、故障と診断するものである。
すなわち、第1の技術については、DPFを備えるエンジンにおいて、その排気温度の検出に用いられる温度センサは、一般的に広い測定範囲が求められることから、これに対応させて正常領域としての所定の領域を広く設定しなければならず、この所定の領域外にあるか否かの判定による故障の診断が困難なことである。無理に診断を行わせようとして所定の領域を狭く設定すれば、本来正常領域にあるべきはずの温度が所定の領域外に属すこととなり、故障しているとの誤った診断がなされることになりかねない。
図1は、エンジン1の排気浄化装置の構成を示している。本実施形態において、排気浄化装置を制御するコントロールユニットとしての機能は、エンジン1のコントロールユニット101に持たせており、このエンジンコントロールユニット(以下「ECU」という。)101は、本発明の第1の実施形態に係る温度センサの故障診断装置としての機能を有している。本実施形態において、エンジン1は、直噴型のディーゼルエンジンであり、トラック等の車両の駆動源を構成する。
排気通路31には、マニホールド部の下流にターボチャージャ12のタービン12bが設置されており、排気によりタービン12bが駆動されることで、コンプレッサ12aが回転する。タービン12bの下流には、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)32が介装されている。DPF32は、セラミックからなるハニカムフィルタ担体(以下、単に「フィルタ担体」という。)321を内蔵しており、このフィルタ担体321により排気中のパティキュレートを捕集する。フィルタ担体321におけるパティキュレートの堆積が進むと、これに伴って排気の有効通路面積が減少し、圧損が増大するので、堆積しているパティキュレートを燃焼させ、DPF32を再生させることが必要である。本実施形態では、フィルタ担体321の上流に酸化触媒322を設置し、この酸化触媒322により排気中の一酸化窒素を二酸化窒素に転換させて、フィルタ担体321に二酸化窒素を供給することとしている。二酸化窒素は、酸化反応性の高いことが知られており、比較的に低い温度条件下にあってもパティキュレートを燃焼させることができる。本実施形態では、フィルタ担体321と酸化触媒322とを1つの筐体に内蔵し、いわゆる連続再生式のDPF32を構成している。なお、DPFは、連続再生式のものに限らず、間欠再生式のものであってもよい。この間欠再生式のDPFは、パティキュレートの堆積量を推定し、この堆積量が一定の量に達したときにパティキュレートを燃焼させるための制御を行うものである。たとえば、通常運転時におけるよりも空気過剰率を低下させるとともに、ポスト噴射等の排気昇温制御を実施することで、熱負荷を抑制しつつ、堆積しているパティキュレートを燃焼させることができる。
S102では、読み込んだ運転状態パラメータに基づいて、エンジン1に対するメイン噴射による燃料供給量Qfを算出する。
S105では、読み込んだ排気温度Texh1が予め設定された再生可否判定用の閾値Trgn以上であるか否かを判定する。Trgn以上であるときは、S108へ進み、Trgnに満たないときは、ポスト噴射によりDPF32内の温度を上昇させるため、S106へ進む。
S107では、ポスト噴射の実施のため、算出されたポスト噴射量Qpをインジェクタ21の駆動回路に設定する。
図3は、本実施形態に係る故障診断ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、エンジン1の始動後、一定の時間が経過していることを条件に、所定の時間毎に実行される。このルーチンにより、上流側の排気温度センサ41が故障しているか否かが判定され、故障判定フラグFdgnが設定される。
S202では、下流側の排気温度センサ42により検出される、DPF32によるパティキュレートの処理後のエンジン排気の温度Texh2を読み込む。
S205では、読み込んだ出力電圧E1が、所定の値Esll,Eslhを夫々下限及び上限とする正常判定領域にあるか否かを判定する。正常判定領域にあるときは、排気温度センサ41は正常であるとして、S206へ進み、正常判定領域にないときは、故障しているか否かの確定的な判定のため、S208へ進む。この上流側の排気温度センサ41からの出力電圧E1に関して定められる正常判定領域は、本実施形態に係る「第1の領域」に相当するものである。
S207では、排気温度センサ41は正常であるとして、故障判定フラグFdgnを0に設定する。
S208では、判定確定用のカウンタの値CNTを1だけ増加させる。
S209では、増加後のカウンタの値CNTが所定の値CNTslに達したか否かを判定する。達したときは、S210へ進み、達していないうちは、このルーチンを終了して、診断に関する判定を保留する。
図4は、本実施形態に係る故障診断制御についての説明図である。同図(a)は、上流側の排気温度センサ41に関して排気温度Texh1とセンサ出力値(電圧E1)との関係を示しており、同図(b)は、下流側の排気温度センサ42に関して排気温度Texh2とセンサ出力値(電圧E2)との関係を示している。
本実施形態では、診断対象である排気温度センサ41以外に診断許可判定用の排気温度センサ42を設け、これにより検出された温度Texh2に基づいて、排気温度センサ41が故障しているか否かの判定を許可し、又は禁止することとした。既述の通り、排気温度センサ42により検出される温度Texh2は、DPF32の上流におけるエンジン排気の温度Texh1に相関するものであり、この排気温度Texh2に基づいて、正常な状態にある排気温度センサ41からの出力として得られる電圧E1(温度Texh1に対して一義的な関係にある。)があるべき範囲を把握することが可能である。従って、本実施形態によれば、このあるべき範囲が実際に設定可能な正常判定領域(Esll〜Eslh)に包含される場合に限り、診断に関する判定を行うこととして、正常判定領域を無理に狭く設定することなく、簡単な構成で故障を診断することができる。そして、本実施形態によれば、下流側の排気温度センサ42により検出される温度Texh2を、上流側の排気温度センサ41の故障の診断の可否を判定するための情報として使用するものであるため、両排気温度センサ41,42の間にDPF32等の熱容量の大きな装置が介在するなど、これらにより検出される温度Texh1,Texh2の間に大きな差がある場合であっても、適切に故障を診断することができる。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る故障診断ルーチンのフローチャートである。このルーチンも、第1の実施形態におけると同様にエンジン1の始動後、一定の時間が経過していることを条件に、所定の時間毎に実行されるものであり、このルーチンにより、上流側の排気温度センサ41が故障しているか否かが判定される。第1の実施形態では、DPF32の下流におけるエンジン排気の温度Texh2が診断許可領域にない場合に、診断に関する判定を禁止したのに対し(図3のS203)、本実施形態では、同様の場合に、診断許可領域にある場合とは正常判定領域(Esll〜Eslh)の範囲を異ならせることとする。図6は、本実施形態に係る故障診断制御についての説明図であり、同図を適宜に参照して、本実施形態に係る故障診断制御について説明する。
S302では、下流側の排気温度センサ42により検出される温度Texh2を読み込む。
S303では、上流側の排気温度センサ41からの出力電圧E1を読み込む。
S305では、読み込んだ出力電圧E1が「第1の領域」としての第1の正常判定領域RE1(Esll1〜Eslh1)にあるか否かを判定する。第1の正常判定領域RE1にあるときは、S307へ進み、ないときは、S308へ進む。この第1の正常判定領域RE1は、比較的に狭い範囲に設定される。
S308では、排気温度センサ41は故障しているとして、故障判定フラグFdgnを1に設定する。
本実施形態では、図5に示すフローチャートのS303,305,307及び308の処理により「第1の故障判定手段」としての機能が、同フローチャートのS303及び306〜308の処理により「第2の故障判定手段」としての機能が、同フローチャートのS302及び304の処理により「判定制御手段」としての機能が夫々実現される。
S402では、吸気温度センサにより検出される温度Tintを読み込む。
S403では、読み込んだ吸気温度Tintが所定の値T31,T32を下限及び上限とする診断許可領域にあるか否かを判定する。診断許可領域にあるときは、S404へ進み、ないときは、このルーチンを終了して、以降のステップによる診断に関する判定を禁止する。この診断許可領域(T31〜T32)は、正常な状態にある排気温度センサ41からの出力として得られる電圧E1のあるべき範囲が、実際に設定可能な正常判定領域に包含されるか否かを判別するための領域として、比較的に狭い吸気温度の範囲に設定される。
S405では、読み込んだ出力電圧E1が正常判定領域(Esll3〜Eslh3)にあるか否かを判定する。正常判定領域にあるときは、S406へ進み、ないときは、S407へ進む。
S406では、排気温度センサ41は正常であるとして、故障判定フラグFdgnを0に設定する。
本実施形態では、図7に示すフローチャートのS404〜407の処理により「第1の故障判定手段」としての機能が、同フローチャートのS402及び403の処理により「判定制御手段」としての機能が夫々実現される。
本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに適用することもできる。
Claims (5)
- 診断対象であるエンジンの排気通路に設けたDPFの上流に配置される温度センサからの出力に相関する温度を検出する、この温度センサとは異なるとともに前記DPFの下流に配置される温度検出手段と、
前記温度センサが故障しているか否かを、前記温度センサの出力が、前記温度センサからの出力として得られる温度に関して正常領域として設定された第1の領域にあるか否かに基づいて判定する第1の故障判定手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記第1の故障判定手段による判定を許可し、又は禁止するものであって、前記検出された温度が前記第1の領域の下限温度よりも高い温度でかつ第1の領域にある温度を下限温度として設定される第2の領域内にあるときに、前記第1の故障判定手段による判定を許可する判定制御手段とを含んで構成され、
前記第1の故障判定手段は、前記判定制御手段による判定の許可に応答して、前記温度センサが故障しているか否かを判定する温度センサの故障診断装置。 - 前記第2の領域は、上限及び下限を有する連続した温度からなる領域である請求項1に記載の温度センサの故障診断装置。
- 前記判定制御手段により前記第1の故障判定手段による判定が禁止されたときに、前記温度センサからの出力として得られる温度に基づいて、これが前記第1の領域よりも広い範囲の領域として設定された、正常領域としての第3の領域外にあるか否かを判定して、前記温度センサの故障を判定する第2の故障判定手段を更に含んで構成される請求項1または2に記載の温度センサの故障診断装置。
- 前記温度検出手段は、前記診断対象である排気温度センサを第1の排気温度センサとして、エンジンの排気通路のうち、この第1の排気温度センサとは異なる通路部分に設置された第2の排気温度センサである請求項1〜3のいずれかに記載の温度センサの故障診断装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の故障診断装置と、
エンジンの排気通路に設置された、排気中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタと、
前記温度センサとしての排気温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、実際のエンジン排気の温度を制御する温度制御手段と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置。
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