JP6784579B2 - Failure diagnosis device and failure diagnosis method - Google Patents
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Description
本発明は、EGRバルブの故障を診断する故障診断装置および故障診断方法に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis device and a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an EGR valve.
従来、ディーゼルエンジンには、排気ガスに含まれるNOxを低減させるために、排気ガスの一部を排気管から吸気管へ導入するEGR(Exhaust Gas Recirculation)管が搭載されている。EGR管にはEGRバルブが設けられており、このEGRバルブの開度が制御されることにより、吸気管へ導入されるEGRガスの流量が調整される。 Conventionally, a diesel engine is equipped with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) pipe that introduces a part of the exhaust gas from the exhaust pipe to the intake pipe in order to reduce NOx contained in the exhaust gas. The EGR pipe is provided with an EGR valve, and the flow rate of the EGR gas introduced into the intake pipe is adjusted by controlling the opening degree of the EGR valve.
例えば、特許文献1には、EGRバルブの故障を診断する装置が開示されている。この装置は、実際にEGR管を流れるEGRガスの流量と、ベルヌーイの定理に基づく計算式により算出されたEGRガスの推定流量との乖離に基づいて、EGRバルブの故障を診断する。 For example, Patent Document 1 discloses an apparatus for diagnosing a failure of an EGR valve. This device diagnoses an EGR valve failure based on the discrepancy between the flow rate of EGR gas actually flowing through the EGR tube and the estimated flow rate of EGR gas calculated by a formula based on Bernoulli's theorem.
しかしながら、特許文献1の計算式では流量の推定精度が不十分であるため、高精度の故障診断を行えないおそれがある。 However, since the calculation formula of Patent Document 1 is insufficient in the estimation accuracy of the flow rate, there is a possibility that a highly accurate failure diagnosis cannot be performed.
本発明の目的は、EGRバルブの故障の診断を精度良く行うことができる故障診断装置および故障診断方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a failure diagnosis device and a failure diagnosis method capable of accurately diagnosing a failure of an EGR valve.
本発明の故障診断装置は、排気管から吸気管へEGRガスを導入するEGR管に設けられたEGRバルブの故障を診断する故障診断装置であって、実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出する計算部と、前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、前記第2流量は、前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積であり、前記診断部は、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記EGRバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記EGRガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記EGRバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である。 The failure diagnosis device of the present invention is a failure diagnosis device that diagnoses a failure of an EGR valve provided in an EGR pipe that introduces EGR gas from an exhaust pipe to an intake pipe, and is a flow rate of EGR gas that actually flows through the EGR pipe. Based on the difference between the first flow rate and the second flow rate, which is the flow rate of the EGR gas estimated to flow through the EGR tube, and the difference between the first flow rate and the second flow rate. A diagnostic unit for diagnosing whether or not the EGR valve is out of order is provided, and the second flow rate is the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, and the temperature upstream of the EGR valve. The effective opening area is calculated based on the preset specific heat ratio and the effective opening area of the EGR valve, and the effective opening area is the opening command value for the EGR valve, the pressure upstream of the EGR valve, and the EGR. opening area der of the EGR valve corresponding to the differential pressure or pressure ratio between the pressure downstream of the valve is, the diagnostic unit, the opening degree of the EGR valve, and the differential pressure or the pressure ratio, advance When the specified diagnosis non-execution condition is met, it is not diagnosed whether or not the EGR valve is out of order, and the diagnosis non-execution condition is the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio. The opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio, wherein the standard deviation obtained by normalizing the flow rate of the EGR gas measured in advance according to the above is a predetermined value or more .
本発明の故障診断方法は、吸気管と排気管とを接続するEGR管に設けられたEGRバルブの故障を診断する故障診断方法であって、実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出し、前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断し、前記第2流量は、前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積であり、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記EGRバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記EGRガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記EGRバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である。 The failure diagnosis method of the present invention is a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an EGR valve provided in an EGR pipe connecting an intake pipe and an exhaust pipe, and is a flow rate of EGR gas actually flowing through the EGR pipe. The first flow rate and the second flow rate, which is the flow rate of the EGR gas estimated to flow through the EGR pipe, are calculated, and the EGR valve fails based on the difference between the first flow rate and the second flow rate. The second flow rate is the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, the temperature upstream of the EGR valve, the preset specific heat ratio, and the above. Calculated based on the effective opening area of the EGR valve, the effective opening area is the differential pressure or pressure between the opening command value for the EGR valve and the pressure upstream of the EGR valve and the pressure downstream of the EGR valve. Ri opening area der of the EGR valve corresponding to the ratio, the opening degree of the EGR valve, when said differential pressure or the pressure ratio, corresponds to a predetermined diagnostic non-execution condition, the EGR valve Without diagnosing whether or not there is a failure, the diagnosis non-execution condition normalizes the flow rate of the EGR gas measured in advance according to the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio. The opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio at which the standard deviation obtained is equal to or greater than a predetermined value .
本発明によれば、EGRバルブの故障の診断を精度良く行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately diagnose a failure of the EGR valve.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施の形態1>
本発明の実施の形態に係る故障診断装置およびエンジンの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る故障診断装置1およびエンジン2の構成例を示す図である。
<Embodiment 1>
The configuration of the failure diagnosis device and the engine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a failure diagnosis device 1 and an engine 2 according to the present embodiment.
まず、エンジン2について説明する。 First, the engine 2 will be described.
エンジン2は、4つの気筒3を有するディーゼルエンジンである。なお、エンジン2は、4気筒以外の多気筒エンジンでもよいし、単気筒エンジンでもよい。
The engine 2 is a diesel engine having four
インジェクタ(燃料噴射弁ともいう)4は、各気筒3に対応して設けられており、コモンレール5から供給される燃料を各気筒3の燃焼室内に噴射する。
The injector (also referred to as a fuel injection valve) 4 is provided corresponding to each
エアフィルタ6には、吸気管7の上流端が接続されている。吸気管7の下流端は、ターボチャージャ8のコンプレッサ9の入口に接続されている。コンプレッサ9の出口には、高圧側吸気管11が接続されている。高圧側吸気管11は、EGR管15の下流端と接続されている。また、高圧側吸気管11は、吸気マニホールド12に接続されている。
The upstream end of the intake pipe 7 is connected to the air filter 6. The downstream end of the intake pipe 7 is connected to the inlet of the compressor 9 of the turbocharger 8. A high pressure side intake pipe 11 is connected to the outlet of the compressor 9. The high pressure side intake pipe 11 is connected to the downstream end of the
このような構成により、エアフィルタ6から取り込まれた大気からの空気(以下、吸入空気という)は、吸気管7を経て、コンプレッサ9より圧縮され、高圧の吸入空気となる。そして、コンプレッサ9から高圧側吸気管11へ流入した吸入空気は、EGR管15からのEGRガスと混合する。この混合気を以下「作動ガス」という。作動ガスは、吸気マニホールド12を経て各気筒3の燃焼室へ流入する。
With such a configuration, the air from the atmosphere taken in from the air filter 6 (hereinafter referred to as intake air) is compressed by the compressor 9 through the intake pipe 7 to become high-pressure intake air. Then, the intake air flowing from the compressor 9 to the high pressure side intake pipe 11 is mixed with the EGR gas from the EGR
排気マニホールド13には、高圧側排気管14が接続されている。高圧側吸気管14には、EGR管15が接続されている。EGR管15には、EGRガスを冷却するEGRクーラ16と、高圧側吸気管11へ流入するEGRガスの流量を調節するEGRバルブ17とが設けられている。なお、本実施の形態において、「流量」は、質量流量を意味するものとする。
A high-pressure
また、高圧側排気管14には、ターボチャージャ8のタービン10の入口が接続されている。タービン10の出口には、排気管18が接続されている。排気管18には、排気ガス浄化装置19が設置されている。
Further, the inlet of the
このような構成により、各気筒3の燃焼室からの排気ガスは、排気マニホールド13から高圧側排気管14へ流入する。この排気ガスの一部(EGRガス)は、EGR管15を介して高圧側吸気管11へ流入する。一方、タービン10へ流入した排気ガスは、排気管18を経て、排気ガス浄化装置19へ流入する。排気ガス浄化装置19にて浄化された排気ガスは、車両外へ排出される。
With such a configuration, the exhaust gas from the combustion chamber of each
吸気管7には、吸入空気の流量を検知するエアフローセンサ20が設けられている。また、高圧側吸気管11には、作動ガスの圧力を検知する圧力センサ21と、作動ガスの温度を検知する温度センサ22とが設けられている。圧力センサ21により検知される圧力は、「EGRバルブ17の下流の圧力」に相当する。
The intake pipe 7 is provided with an
なお、エアフローセンサ20、圧力センサ21、および温度センサ22の設置場所は図1に示す設置場所に限定されない。例えば、エアフローセンサ20、圧力センサ21、および温度センサ22は、吸気マニホールド12に設けられてもよい。
The installation location of the
EGR管15には、EGRバルブ17の上流を流れるEGRガスの圧力を検知する圧力センサ23と、EGRバルブ17の上流を流れるEGRガスの温度を検知する温度センサ24とが設けられている。圧力センサ23により検知される圧力は、「EGRバルブ17の上流の圧力」に相当する。温度センサ24により検知される温度は、「EGRバルブ17の上流の温度」に相当する。
The EGR
エアフローセンサ20、圧力センサ21、23、および、温度センサ22、24の各検知結果は、故障診断装置1へ出力される。
The detection results of the
以上、エンジン2について説明した。 The engine 2 has been described above.
次に、故障診断装置1について説明する。 Next, the failure diagnosis device 1 will be described.
故障診断装置1は、計算部100および診断部101を有する。故障診断装置1は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ、および、入出力ポートを有する。計算部100および診断部101の各機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
The failure diagnosis device 1 has a
計算部100は、エアフローセンサ20、圧力センサ21、および温度センサ22の各検知結果等に基づいて、実際にEGR管15を流れるEGRガスの流量(以下、第1流量という)を算出する。この算出処理の具体例については後述する。
The
また、計算部100は、圧力センサ21、圧力センサ23、および温度センサ24の各検知結果等に基づいて、EGR管15を流れると推定されるEGRガスの流量(以下、第2流量という)を算出する。この算出処理の具体例については後述する。
Further, the
また、計算部100は、第1流量と第2流量との差を算出する。
Further, the
診断部101は、第1流量と第2流量との差(以下、流量差という)が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、例えば、所定の法規に定められた規定値でもよいし、その規定値に基づいて製造メーカ等が設定した値でもよい。
The
診断部101は、流量差が閾値以上である場合、EGRバルブ17が故障していると診断する。一方、診断部101は、流量差が閾値未満である場合、EGRバルブ17が故障していないと診断する。
When the flow rate difference is equal to or greater than the threshold value, the
なお、診断部101は、EGRバルブ17が故障していると診断した場合、その旨をユーザ(例えば、車両の乗員)に知らせるように所定装置(例えば、ランプ、ディスプレイ、スピーカ等)を制御してもよい。
When the
以上、故障診断装置1およびエンジン2の構成について説明した。 The configurations of the failure diagnosis device 1 and the engine 2 have been described above.
次に、本発明の実施の形態に係る故障診断装置1の動作について、図2を用いて説明する。図2は、本実施の形態に係る故障診断装置1の動作例を示す図である。 Next, the operation of the failure diagnosis device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an operation example of the failure diagnosis device 1 according to the present embodiment.
まず、計算部100は、第1流量を算出する(ステップS101)。
First, the
例えば、まず、計算部100は、状態方程式P×V=Gwg×R×Tを用いて、作動ガスの流量Gwgを算出する。この状態方程式において、Pは作動ガスの圧力(圧力センサ21の検知結果)、Vはエンジン回転数とエンジン2の排気量との乗算値に基づく値、Rは気体定数、Tは作動ガスの温度(温度センサ22の検知結果)である。
For example, first, the
次に、計算部100は、作動ガスの流量Gwgから、エアフローセンサ20により検知された吸入空気の流量を減算する。この結果、第1流量が算出される。
Next, the
次に、計算部100は、第2流量を算出する(ステップS102)。
Next, the
例えば、計算部100は、下記計算式(1)に基づいて、第2流量mを算出する。計算式(1)において、Aは有効開口面積であり、p2はEGRバルブ17の下流の圧力(圧力センサ21の検知結果)であり、p3はEGRバルブ17の上流の圧力(圧力センサ23の検知結果)であり、T3はEGRバルブ17の上流の温度(温度センサ24の検知結果)であり、κは予め設定された比熱比であり、tは時間である。有効開口面積は、EGRバルブ17に対する開度指令値(換言すれば、EGRバルブ17の開度)と、EGRバルブ17の上流の圧力とEGRバルブ17の下流の圧力との差圧または圧力比とに対応するEGRバルブ17の開口面積である。
For example, the
次に、計算部100は、第1流量と第2流量に基づいて、流量差を算出する(ステップS103)。
Next, the
次に、診断部101は、算出された流量差が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する(ステップS104)。
Next, the
流量差が閾値以上である場合(ステップS104:YES)、診断部101は、EGRバルブ17が故障していると判定する(ステップS105)。
When the flow rate difference is equal to or greater than the threshold value (step S104: YES), the
一方、流量差が閾値以上ではない場合(ステップS104:NO)、診断部101は、EGRバルブ17が故障していないと判定する(ステップS106)。
On the other hand, when the flow rate difference is not equal to or greater than the threshold value (step S104: NO), the
以上、故障診断装置1の動作について説明した。 The operation of the failure diagnosis device 1 has been described above.
本実施の形態の故障診断装置1は、EGRバルブ17に対する開度指令値(EGRバルブ17の開度)と、EGRバルブ17の上流の圧力とEGRバルブ17の下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する有効開口面積を用いて、第2流量を算出する。これに対して、例えば特許文献1では、開度指令位置のみに対応する開口面積(以下、幾何学的な開口面積という)を用いて第2流量を算出している。しかしながら、EGRバルブの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧または圧力比に応じて、実際にEGRガスが流れる面積(有効開口面積)は変化することが知られている。そのため、幾何学的な開口面積を用いて算出される第2流量は、精度を欠くおそれがある。本実施の形態の故障診断装置1は、有効開口面積を用いて第2流量を算出するため、第2流量を高精度に算出できる。従って、故障診断装置1は、EGRバルブの故障の診断を精度良く行うことができる。
The failure diagnosis device 1 of the present embodiment is a differential pressure or pressure between the opening command value (opening of the EGR valve 17) for the
<実施の形態2>
上記計算式(1)により算出される第2流量は、EGRバルブ17の開度(以下、バルブ開度という)、および、EGRバルブ17の上流の圧力とEGRバルブ17の下流の圧力との差圧または圧力比(以下、単に、差圧または圧力比という)に応じて、推定精度にばらつきが生じることがある。
<Embodiment 2>
The second flow rate calculated by the above formula (1) is the opening degree of the EGR valve 17 (hereinafter referred to as the valve opening degree) and the difference between the pressure upstream of the
そこで、本実施の形態では、第2流量の推定精度にばらつきが生じうる、バルブ開度と、差圧または圧力比とを、診断不実行条件として予め設定しておき、診断実行前のバルブ開度と、差圧または圧力比とが診断不実行条件に該当する場合には、故障の診断を行わないようにする。 Therefore, in the present embodiment, the valve opening and the differential pressure or the pressure ratio, which may cause variations in the estimation accuracy of the second flow rate, are set in advance as the diagnosis non-execution conditions, and the valve is opened before the diagnosis is executed. If the degree and the differential pressure or pressure ratio correspond to the non-diagnosis conditions, the failure should not be diagnosed.
以下、具体例について説明する。なお、本実施の形態の故障診断装置1およびエンジン2の構成は、実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略し、以下では、故障診断装置1の動作について説明する。また、以下では、差圧を例に挙げて説明するが、圧力比であってもよい。 A specific example will be described below. Since the configurations of the failure diagnosis device 1 and the engine 2 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, the description here will be omitted, and the operation of the failure diagnosis device 1 will be described below. Further, although the differential pressure will be described below as an example, the pressure ratio may be used.
例えば、製造メーカ等は、故障診断装置1に定常運転試験データを入力する。この定常運転試験データには、予め計測されたバルブ開度および差圧毎のEGRガスの流量を示すデータが含まれる。 For example, a manufacturer or the like inputs steady-state operation test data into the failure diagnosis device 1. This steady-state operation test data includes data indicating a valve opening degree measured in advance and a flow rate of EGR gas for each differential pressure.
次に、故障診断装置1の計算部100は、定常運転試験データに含まれるEGRガスの流量を正規化し、標準偏差を算出する。
Next, the
ここで、算出された標準偏差がバルブ開度および差圧毎にプロットされた例を図3(a)および図3(b)に示す。 Here, an example in which the calculated standard deviation is plotted for each valve opening degree and differential pressure is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
次に、計算部100は、複数の標準偏差のうち、予め設定された所定値(例えば、0.5)以上の標準偏差を特定する。所定値以上の標準偏差は、例えば、図3(a)の楕円Xに囲まれた標準偏差である。
Next, the
次に、計算部100は、所定値以上の標準偏差に対応するバルブ開度および差圧を、診断不実行条件に決定する。診断不実行条件に決定されたバルブ開度および差圧は、例えば、図3(a)および図3(b)の領域Yに該当するバルブ開度および差圧である。このバルブ開度および差圧は、それらに基づいて第2流量が算出された場合にその第2流量の推定精度にばらつきが生じうるバルブ開度および差圧ということができる。
Next, the
例えば、診断不実行条件は、バルブ開度が10%未満である場合、または、バルブ開度が10%以上30%未満かつ差圧が20%以上40%未満である場合のいずれかに該当する、という内容となる。 For example, the diagnosis non-execution condition corresponds to either the case where the valve opening is less than 10%, or the case where the valve opening is 10% or more and less than 30% and the differential pressure is 20% or more and less than 40%. , Is the content.
次に、計算部100は、診断不実行条件を示す情報(以下、条件情報という)を所定の記憶装置に記憶させる。この記憶装置は、故障診断装置1の診断部101がアクセス可能な装置であり、故障診断装置1の内部に設けられてもよいし、故障診断装置1の外部に設けられてもよい。
Next, the
そして、診断部101は、例えば、図2に示したステップS104の判定処理を行う前に、記憶装置から条件情報を読み出し、現在のバルブ開度および差圧が、条件情報に示される診断不実行条件に該当するか否かを判定する。
Then, for example, the
現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当しない場合、診断部101は、ステップS104以降の処理を行う。一方、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当する場合、診断部101は、ステップS104以降の処理を行わない。
When the current valve opening degree and the differential pressure do not correspond to the diagnosis non-execution condition, the
なお、診断部101は、図2に示したステップS101の処理の実行前に、記憶装置から条件情報を読み出し、現在のバルブ開度および差圧が、条件情報に示される診断不実行条件に該当するか否かを判定してもよい。そして、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当しない場合、ステップS101以降の処理が行われるようにし、現在のバルブ開度および差圧が診断不実行条件に該当する場合、ステップS101以降の処理が行われないようにしてもよい。
The
また、上記説明では、故障診断装置1が診断不実行条件を決定する場合を例に挙げて説明したが、診断不実行条件は、故障診断装置1以外のコンピュータにより決定されてもよい。 Further, in the above description, the case where the failure diagnosis device 1 determines the diagnosis non-execution condition has been described as an example, but the diagnosis non-execution condition may be determined by a computer other than the failure diagnosis device 1.
詳述したように、本実施の形態の故障診断装置1は、診断実行前のバルブ開度と差圧とが診断不実行条件(第2流量の推定精度にばらつきが生じうるバルブ開度および差圧)に該当する場合には、EGRバルブ17の故障の診断を行わないようにするため、故障の診断の精度をさらに向上させることができる。
As described in detail, in the failure diagnosis device 1 of the present embodiment, the valve opening degree and the differential pressure before the execution of the diagnosis are the conditions for non-diagnosis (the valve opening degree and the difference in which the estimation accuracy of the second flow rate may vary). In the case of pressure), the failure diagnosis of the
以上、本発明の実施の形態1、2について説明したが、本発明は、実施の形態1、2に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and is appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. It is possible.
例えば、実施の形態1、2では、エンジン2がターボチャージャ8を備える場合を例に挙げて説明したが、エンジン2は、ターボチャージャ8を備えなくてもよい。 For example, in the first and second embodiments, the case where the engine 2 includes the turbocharger 8 has been described as an example, but the engine 2 does not have to include the turbocharger 8.
<本開示のまとめ>
本発明の故障診断装置は、排気管から吸気管へEGRガスを導入するEGR管に設けられたEGRバルブの故障を診断する故障診断装置であって、実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出する計算部と、前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、前記第2流量は、前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積である。
<Summary of this disclosure>
The failure diagnosis device of the present invention is a failure diagnosis device that diagnoses a failure of an EGR valve provided in an EGR pipe that introduces EGR gas from an exhaust pipe to an intake pipe, and is a flow rate of EGR gas that actually flows through the EGR pipe. Based on the difference between the first flow rate and the second flow rate, which is the flow rate of the EGR gas estimated to flow through the EGR tube, and the difference between the first flow rate and the second flow rate. A diagnostic unit for diagnosing whether or not the EGR valve is out of order is provided, and the second flow rate is the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, and the temperature upstream of the EGR valve. The effective opening area is calculated based on the preset specific heat ratio and the effective opening area of the EGR valve, and the effective opening area is the opening command value for the EGR valve, the pressure upstream of the EGR valve, and the EGR. The opening area of the EGR valve corresponding to the differential pressure or pressure ratio with the pressure downstream of the valve.
なお、上記故障診断装置において、前記計算部は、下記計算式(1)に基づいて、前記第2流量を算出してもよい。
A:前記有効開口面積
p2:前記EGRバルブの下流の圧力
p3:前記EGRバルブの上流の圧力
T3:前記EGRバルブの上流の温度
κ:前記比熱比
t:時間
In the failure diagnosis device, the calculation unit may calculate the second flow rate based on the following calculation formula (1).
また、上記故障診断装置において、前記診断部は、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記EGRバルブが故障しているか否かの診断を行わず、前記診断不実行条件は、前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記EGRガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記EGRバルブの開度および前記差圧または前記圧力比であってもよい。 Further, in the failure diagnosis device, when the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio correspond to a predetermined diagnosis non-execution condition, the diagnosis unit fails the EGR valve. The diagnosis non-execution condition is obtained by normalizing the flow rate of the EGR gas measured in advance according to the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio without performing a diagnosis as to whether or not the EGR valve is used. The opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio may be such that the obtained standard deviation becomes a predetermined value or more.
本発明の故障診断方法は、吸気管と排気管とを接続するEGR管に設けられたEGRバルブの故障を診断する故障診断方法であって、実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出し、前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断し、前記第2流量は、前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、前記有効開口面積は、前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積である。 The failure diagnosis method of the present invention is a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an EGR valve provided in an EGR pipe connecting an intake pipe and an exhaust pipe, and is a flow rate of EGR gas actually flowing through the EGR pipe. The first flow rate and the second flow rate, which is the flow rate of the EGR gas estimated to flow through the EGR pipe, are calculated, and the EGR valve fails based on the difference between the first flow rate and the second flow rate. The second flow rate is the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, the temperature upstream of the EGR valve, the preset specific heat ratio, and the above. Calculated based on the effective opening area of the EGR valve, the effective opening area is the differential pressure or pressure between the opening command value for the EGR valve and the pressure upstream of the EGR valve and the pressure downstream of the EGR valve. The opening area of the EGR valve corresponding to the ratio.
本発明は、EGRバルブの故障を診断する故障診断装置および故障診断方法に適用できる。 The present invention can be applied to a failure diagnosis device and a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an EGR valve.
1 故障診断装置
2 エンジン
3 気筒
4 インジェクタ
5 コモンレール
6 エアフィルタ
7 吸気管
8 ターボチャージャ
9 コンプレッサ
10 タービン
11 高圧側吸気管
12 吸気マニホールド
13 排気マニホールド
14 高圧側排気管
15 EGR管
16 EGRクーラ
17 EGRバルブ
18 排気管
19 排気ガス浄化装置
20 エアフローセンサ
21、23 圧力センサ
22、24 温度センサ
100 計算部
101 診断部
1 Failure diagnosis device 2
Claims (3)
実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出する計算部と、
前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断する診断部と、を備え、
前記第2流量は、
前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、
前記有効開口面積は、
前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積であり、
前記診断部は、
前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記EGRバルブが故障しているか否かの診断を行わず、
前記診断不実行条件は、
前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記EGRガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記EGRバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である、
故障診断装置。 It is a failure diagnosis device that diagnoses the failure of the EGR valve provided in the EGR pipe that introduces EGR gas from the exhaust pipe to the intake pipe.
A calculation unit that calculates a first flow rate, which is the flow rate of EGR gas that actually flows through the EGR pipe, and a second flow rate, which is the flow rate of EGR gas that is estimated to flow through the EGR pipe.
A diagnostic unit for diagnosing whether or not the EGR valve has failed based on the difference between the first flow rate and the second flow rate is provided.
The second flow rate is
Calculated based on the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, the temperature upstream of the EGR valve, the preset specific heat ratio, and the effective opening area of the EGR valve.
The effective opening area is
And opening command value for the EGR valve, Ri opening area der of the EGR valve corresponding to the differential pressure or pressure ratio between the pressure downstream of the upstream pressure and the EGR valve of the EGR valve,
The diagnostic unit
When the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio correspond to a predetermined diagnosis non-execution condition, it is not diagnosed whether or not the EGR valve is out of order.
The diagnosis non-execution condition is
The opening degree of the EGR valve in which the standard deviation obtained by normalizing the opening degree of the EGR valve and the flow rate of the EGR gas measured in advance according to the differential pressure or the pressure ratio becomes a predetermined value or more. And the differential pressure or the pressure ratio,
Failure diagnostic device.
請求項1に記載の故障診断装置。
A:前記有効開口面積
p2:前記EGRバルブの下流の圧力
p3:前記EGRバルブの上流の圧力
T3:前記EGRバルブの上流の温度
κ:前記比熱比
t:時間 The calculation unit calculates the second flow rate based on the following calculation formula (1).
The failure diagnosis device according to claim 1.
実際に前記EGR管を流れるEGRガスの流量である第1流量と、前記EGR管を流れると推定されるEGRガスの流量である第2流量とを算出し、
前記第1流量と前記第2流量との差に基づいて、前記EGRバルブが故障しているか否かを診断し、
前記第2流量は、
前記EGRバルブの上流の圧力と、前記EGRバルブの下流の圧力と、前記EGRバルブの上流の温度と、予め設定された比熱比と、前記EGRバルブの有効開口面積とに基づいて算出され、
前記有効開口面積は、
前記EGRバルブに対する開度指令値と、前記EGRバルブの上流の圧力と前記EGRバルブの下流の圧力との差圧または圧力比とに対応する前記EGRバルブの開口面積であり、
前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とが、予め定められた診断不実行条件に該当する場合、前記EGRバルブが故障しているか否かの診断を行わず、
前記診断不実行条件は、
前記EGRバルブの開度と、前記差圧または前記圧力比とに応じて予め計測された前記EGRガスの流量を正規化して得られた標準偏差が所定値以上となる、前記EGRバルブの開度および前記差圧または前記圧力比である、
故障診断方法。 It is a failure diagnosis method for diagnosing a failure of the EGR valve provided in the EGR pipe connecting the intake pipe and the exhaust pipe.
The first flow rate, which is the flow rate of the EGR gas actually flowing through the EGR pipe, and the second flow rate, which is the flow rate of the EGR gas estimated to flow through the EGR pipe, are calculated.
Based on the difference between the first flow rate and the second flow rate, it is diagnosed whether or not the EGR valve is out of order.
The second flow rate is
Calculated based on the pressure upstream of the EGR valve, the pressure downstream of the EGR valve, the temperature upstream of the EGR valve, the preset specific heat ratio, and the effective opening area of the EGR valve.
The effective opening area is
And opening command value for the EGR valve, Ri opening area der of the EGR valve corresponding to the differential pressure or pressure ratio between the pressure downstream of the upstream pressure and the EGR valve of the EGR valve,
When the opening degree of the EGR valve and the differential pressure or the pressure ratio correspond to a predetermined diagnosis non-execution condition, it is not diagnosed whether or not the EGR valve is out of order.
The diagnosis non-execution condition is
The opening degree of the EGR valve in which the standard deviation obtained by normalizing the opening degree of the EGR valve and the flow rate of the EGR gas measured in advance according to the differential pressure or the pressure ratio becomes a predetermined value or more. And the differential pressure or the pressure ratio,
Failure diagnosis method.
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