专利名称：Egr 装置的异常检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及EGR装置的异常检测装置，详细地说，涉及搭载于带增压器的内燃机的EGR装置的异常检测装置。
背景技术：
在目前所使用的车辆用内燃机中，存在以废气性能的改善为目的，具备能够使废气的一部分再循环到进气侧的EGR装置的内燃机。EGR装置在连接内燃机的进气通路与排气通路的EGR通路具备EGR阀，通过控制EGR阀的开度，能够调整从排气侧向进气侧再循环的废气的量。在这样的EGR装置中，有时会产生无法关闭EGR阀，或者无法打开EGR阀这样ー些异常。由于EGR装置的异常对废气性能产生影响，所以若产生这样的异常，则需要及时寻找对策或及时通知驾驶员。在此所需要的装置是日本专利特开2002-227727号公报所记载那样的EGR装置的异常检测装置。根据日本专利特开2002-227727号公报所记载的装置(以下称为现有装置)，基于节气门开度、EGR阀开度以及内燃机的转速，推算EGR装置正常动作时的进气压力，并计算该推算值与实际的进气压カ的偏差。并且，当该偏差在规定值以上时，判断为EGR装置异常。然而，EGR装置也搭载于带增压器的内燃机。带增压器的内燃机具有根据运转区域的不同，进气压比背压高的特征。对于这样的搭载于带增压器的内燃机的EGR装置，可能产生的异常之中、特别是重大的异常是因异物的进入、故障使EGR阀保持打开而不再关闭。若EGR阀无法关闭，则根据内燃机的运转区域的不同，可能产生从进气通路向排气通路的新气体的倒流，并且该新气体流入EGR催化剂、起动催化剂从而导致这些催化剂过热。因此，对于搭载于带增压器的内燃机的EGR装置的异常检测装置，要求高精度地检测EGR阀无法关闭的情況。然而，在上述的现有装置中，难以充分对应这样的要求。其原因在于，现有装置虽然是根据进气压カ的推算值与实际值的偏差来判断异常的，但是在进气压比背压高的运转区域，即使EGR装置存在异常，进气压力的推算值与实际值之间几乎没有差別。因此，在现有装置中，会有根据运转区域的不同而无法进行EGR装置的异常检测的情況，结果是可能会导致异常的检测的延误。专利文献I :日本专利特开2002-227727号公报专利文献2 日本专利特开2009-257223号公报
发明内容
本发明的课题是，在带增压器的内燃机中能够对EGR装置中所产生的异常、详细地说是由于异物的进入、故障使EGR阀保持打开状态而无法完全关闭的情况进行高精度检測。而且，为了完成这样的课题，本发明提供如下的EGR装置的异常检测装置。本发明提供的EGR装置的异常检测装置是用于以如下方式构成的EGR装置的异常检测装置，即、该EGR装置构成为，利用EGR通路连接带增压器的内燃机的进气通路与排、气通路，通过对配置于该EGR通路的EGR阀的开度进行控制来调整从排气通路向进气通路再循环的气体的量。该异常检测装置具备ー对传感器，该ー对传感器输出能够判断通过的气体的空燃比为稀空燃比还是浓空燃比的信号。其中的ー个即第一传感器配置于EGR通路的、比EGR阀更靠近排气通路的ー侧。另ー方面，另ー个传感器即第二传感器配置于排气通路的、比EGR通路被连接的位置更靠下游的位置。作为第一传感器以及第ニ传感器，可以使用根据氧浓度信号发生变化的O2传感器、根据空燃比(A/F)信号发生变化的A/F传感器。本异常检测装置使用从第一传感器输出的信号和从第二传感器输出的信号判断EGR装置是否发生了异常。详细地说，在内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，当从第一传感器输出的信号表示稀空燃比，然后在与内燃机的运转状态对应的规定的时间范围内，从第二传感器输出的信号表示稀空燃比时，判断为EGR阀无法关闭。此外，在内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，当从第一传感器输出的信号在稀空燃比侧与浓空燃比侧之间周期性变化，而且该变化的周期与进气脉动的周期一致时，也判断为EGR阀无法关闭。
S卩，本异常检测装置检测EGR通路中的新气体的倒流作为EGR阀无法关闭的证据。由此，能够在带增压器的内燃机中高精度检测EGR阀无法关闭的情況。
图I是表示应用本发明的实施方式I的EGR装置的异常检测装置的带增压器的内燃机的结构的概略图。图2是放大表示图I的主要部分的图。图3是表示在本发明的实施方式I中利用ECU进行的EGR阀的异常判定的程序的流程图。图4是表示在本发明的实施方式2中利用ECU进行的EGR阀的异常判定的程序的流程图。
具体实施例方式实施方式I下面，參照附图，对本发明的实施方式I进行说明。图I是表示应用本发明的实施方式I的EGR装置的异常检测装置的带增压器的内燃机的结构的概略图。本实施方式所涉及的带增压器的内燃机是主要以理论空燃比或近似理论空燃比进行运转的火花点火式内燃机。本实施方式所涉及的带增压器的内燃机具备涡轮增压器4，该涡轮增压器4利用废气的能量压缩空气(新气体)。涡轮增压器4的压缩机6配置于进气通路10，涡轮8配置于排气通路20。在进气通路10中的压缩机6的下游安装有内部冷却器18，而且在其下游配置有节气门16。在进气通路10中的节气门16的下游设有浪涌调整槽12，浪涌调整槽12与发动机主体2由进气歧管14连接。另ー方面，在发动机主体2的排气侧安装有排气歧管22，排气歧管22的出口与涡轮8连接。在排气通路20中的涡轮8的下游设有起动催化剂24。另外，在本说明书中，浪涌调整槽12以及进气歧管14是进气通路10的一部分。而且，在本说明书中，排气歧管22是排气通路20的一部分。
本实施方式所涉及的带增压器的内燃机搭载有使废气从排气系统向进气系统再循环的EGR装置30。EGR装置30由连接浪涌调整槽12与排气歧管22的EGR通路32、配置于EGR通路32的EGR阀34、EGR冷却机36以及EGR催化剂38构成。EGR阀34配置于最靠近浪涌调整槽12的位置，EGR催化剂38配置于靠近排气歧管22的位置。EGR冷却机36配置于EGR阀34与EGR催化剂38之间。本实施方式所涉及的带增压器的内燃机具备ー对传感器，该传感器输出能够判断通过的气体的空燃比是稀还是浓的信号。其中的ー个是配置于EGR通路32中的、比EGR催化剂38更靠近排气歧管22的位置的O2传感器42，另ー个是配置于排气通路20中的涡轮8与起动催化剂24之间的A/F传感器44。O2传感器42是输出与氧浓度对应的信号的传感器，具有以下的输出特性，即相对于空燃比的变化，在理论空燃比前后输出变化较大。A/F传感器44是输出与废气的空燃比对应的信号的传感器，具有相对于空燃比的变化，输出线性变化的输出特性。O2传感器42以及A/F传感器44的输出信号输入到E⑶(ElectronicControl Unit 电子控制单元)40。ECU40接收来自包括O2传感器42以及A/F传感器44的 各种传感器的信号，并按照规定的控制程序对包括EGR阀34的各种致动器进行操作。上述两个传感器42、44能够用于检测EGR阀34所产生的异常、具体地说是检测由于异物进入、故障使EGR阀34保持打开状态而无法关闭的情況。在内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，一般是O2传感器42的输出信号表示浓空燃比，或者与空燃比反馈控制的控制周期同周期地反复进行稀空燃比-浓空燃比的反转。而且，A/F传感器44与内燃机的目标空燃比连动地变化。然而，当EGR阀34保持打开的状态时，如图I “路径I”所示，在进气压比背压高的运转区域产生从浪涌调整槽12向排气歧管22的新气体的倒流。其结果是，首先，O2传感器42的周围的环境变为稀空燃比，O2传感器42输出的信号滞留于稀空燃比侧。而且，废气由于流入排气歧管22的新气体而稀释，从而A/F传感器44输出的信号也表示稀空燃比。因此，尽管内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转，然而如果O2传感器42的输出信号滞留于稀空燃比侧,接着A/F传感器44的输出信号表不稀空燃比，则能够判断存在EGR阀34保持打开状态而无法关闭的可能性。但是，在发动机主体2的燃料喷射系统产生异常的情况下也会产生那样的情況。例如，由于喷射器的堵塞、燃料压カ的降低等而产生燃料喷射量缺乏的情况下，从发动机主体2排出的废气的空燃比变为稀空燃比。此时，如图2的放大图“路径2”所示，稀空燃比的废气首先到达更靠近发动机主体2的O2传感器42，使O2传感器42的输出信号滞留于稀空燃比侧。接着，如图2的放大图“路径3”所示，稀空燃比的废气到达远离发动机主体2的A/F传感器44，使A/F传感器44的输出信号向稀空燃比侧变化。因此，若使用O2传感器42以及A/F传感器44的输出信号进行EGR阀34的异常检测，则需要在判断逻辑上下功夫以能够与燃料喷射系统的异常相区別。因此，需要注意的是，在O2传感器42的输出信号滞留于稀空燃比后开始直到A/F传感器44的输出信号表示稀空燃比为止的时间差。在EGR阀34的异常时与燃料喷射系统的异常时，其时间差不同。在燃料喷射系统的异常时，根据图2所示的“路径3”和“路径2”的距离之差和废气的流速决定上述的时间差。由于废气的流速是根据发动机转速、负载等运转状态决定的，所以燃料喷射系统的异常时的时间差能够通过计算而推算。因此，在实际上测量的时间差与通过计算求出的燃料喷射系统的异常时的推算时间差一致或其差异在误差范围内的情况下，能够判断所产生的异常为燃料喷射系统的异常而不是EGR阀34的异常。換言之，若实际上测量的时间差与 上述推算时间差实质上不同，则能够判断为是EGR阀34产生异常，即EGR阀34保持打开状态而没有关闭。本实施方式的异常检测装置根据上述的判断逻辑进行EGR阀34的异常判定。另夕卜，本实施方式的异常检测装置是通过由ECU40作为异常检测装置的异常判定机构而发挥功能来实现的。在ECU40作为这样的机构发挥功能吋，ECU40执行图3的流程图所示的、用于异常判定的程序。在内燃机的运转中以固定的周期执行该程序。根据图3所示的程序，在其最初的步骤SlOl中判断O2传感器42的输出信号是否滞留于稀空燃比。在该判断结果为否定判断的情况下，EGR阀34正常动作的推測成立，因此结束本程序。在步骤SlOl的判断结果为肯定判断的情况下，继续执行步骤S102的判断。在步骤S102中，进行用于辨别EGR阀34的异常和燃料喷射系统的异常的判断。具体地说，判断在O2传感器42的输出信号滞留于稀空燃比后,在规定的时间范围内,A/F传感器44的输出信号是否表示稀空燃比。上述的时间范围是不包含在燃料喷射系统异常时从O2传感器42的输出信号滞留于稀空燃比开始直到A/F传感器44的输出信号表示稀空燃比为止的时间的时间范围，且其数值是根据发动机转速、负载等运转状态计算的。在步骤S102的判断结果为否定判断的情况下，产生异常的是燃料喷射系统而EGR阀34正常动作这样的推測成立，因此结束本程序。而且，在步骤S102的判断结果为肯定判断的情况下，在步骤S103中判断为EGR阀34产生了异常。具体地说，判断为EGR阀34保持打开状态而没有关闭。作为EGR阀34保持打开状态以至于新气体倒流的原因，EGR阀34中进入了异物的可能性较大。因此，在步骤S103中，也能够判断为发生了 EGR阀34的异物进入。实施方式2接着，參照附图，对本发明的实施方式2进行说明。本发明的实施方式2的EGR装置的异常检测装置与实施方式I的情况相同，可应用于图I所示的结构的、带增压器的内燃机。本实施方式与实施方式I的差异在于作为异常判定机构的ECU40的功能，更详细地说，是由于异物的进入、故障使EGR阀34保持打开状态而没有关闭的情况的判断方法。在实施方式I中所说明的异常判定的方法对于检测EGR阀34保持较大开度以至于大量新气体流入排气歧管22的状态是有效的。但是，若是检测EGR阀34保持很小开度而没有关闭的状态，则以下说明的本实施方式的异常判定的方法更有效。本实施方式着眼于O2传感器42的输出信号的反转周期的变化。在EGR阀34保持很小开度的情况下，虽然新气体从浪涌调整槽12向EGR通路32倒流，但其量不多。因此流入EGR通路32的新气体由于进气脉动的影响而反复向排气歧管22侧压出或返回浪涌调整槽12侧。其结果是，O2传感器42的周围的环境在浓空燃比与稀空燃比之间交替变动，O2传感器42的输出信号以与进气脉动的周期同周期地反复进行稀空燃比-浓空燃比的反转。即使在内燃机进行理论空燃比运转的情况下，O2传感器42的输出信号也反复进行稀空燃比-浓空燃比的反转。但是，该反转周期与空燃比反馈控制的控制周期是同周期，在EGR阀34保持打开的状态时，反转周期有明确的不同。因此，通过测定O2传感器42的输出信号的反转周期，能够准确判断EGR阀34是否保持打开状态。本实施方式的异常检测装置利用以上的判断逻辑进行EGR阀34的异常判定。图4是表示在本实施方式中通过ECU40执行的、EGR阀34的异常判定的程序的流程图。在内燃机的运转中以固定的周期执行该程序。根据图4所示的程序，在其最初的步骤S201中判断O2传感器42的输出信号是否变化为稀空燃比。在EGR阀34在保持很小开度的状态下而没有关闭的情况下，由于进气脉动的影响而在EGR通路32内往复的新气体到达O2传感器42，由此即使O2传感器42的输出信号未达到滞留于稀空燃比的程度，也至少暂时变化为稀空燃比。因此，在步骤S201的判断结果为否定判断的情况下，EGR阀34正常动作的推測成立，所以结束本程序。在步骤S201的判断结果为肯定判断的情况下，继续执行步骤S202的判断。在步骤S202中，计算O2传感器42的输出信号的反转周期，并与进气脉动的周期比较。能够根据发动机转速等运转状态而通过计算求出进气脉动的周期。在O2传感器42的输出信号的反转周期与进气脉动的周期不同的情况下，EGR阀34正常动作的推測成立，所以结束本程序。而且，在步骤S202的判断结果为肯定判断的情况下，在步骤S203中判断为EGR阀34产生了异常。具体地说，判断为EGR阀34保持打开而没有关闭。作为EGR阀34保持打开状态以至于进气脉动影响O2传感器42的输出信号的原因，能够举出小的异物的进入、EGR阀34的打开故障。其他实施方式本发明并非限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的宗g的范围进行各种变形而实施。例如，可以如下那样进行变形来实施。O2传感器42能够换成A/F传感器。另外，A/F传感器44也能够换成O2传感器。能够代替浪涌调整槽12而使EGR通路32的进气侧与进气歧管14连接。此时，使EGR通路32的前端分支到每个气缸，而使得能够按每个气缸供给废气。涡轮增压器4能够换成利用从发动机主体2的输出轴输出的扭矩而驱动的机械式增压器。此外，优选将实施方式2的异常判定的方法与实施方式I的异常判定的方法組合。具体地说，作为为了进行异常判定而由ECU40所执行的程序，执行图2的流程图所示的程序和图3的流程图所示的程序二者。由此，即使在EGR阀34保持较大开度的状态而没有关闭的情况或EGR阀34保持很小开度的状态而没有关闭的情况下，都能够高精度检测这样的EGR阀34的异常。附图标记的说明2...发动机主体；4...涡轮增压器；10...进气通路；12...浪涌调整槽；14...进气歧管；16...节气门；20...排气通路；22...排气歧管；24...起动催化剂；30. . . EGR装置；32. . . EGR通路；34. . . EGR 阀；38. . . EGR催化剂；40. . . ECU ;42. . . O2 传感器 ；44. . . A/F传感器。
权利要求
1.ー种EGR装置的异常检测装置，是用于EGR装置的异常检测装置，该EGR装置构成为，利用EGR通路连接带增压器的内燃机的进气通路与排气通路，通过对配置于上述EGR通路的EGR阀的开度进行控制来调整从上述排气通路向上述进气通路再循环的气体的量，其特征在干， 该EGR装置的异常检测装置具备 第一传感器，该第一传感器配置于上述EGR通路的比上述EGR阀靠近排气通路的ー侧，且输出能够识别通过的气体的空燃比为稀空燃比还是浓空燃比的信号； 第二传感器，该第二传感器配置于上述排气通路的比连接有上述EGR通路的位置靠下游的位置，且输出能够识别通过的气体的空燃比为稀空燃比还是浓空燃比的信号；以及 异常判定机构，该异常判定机构使用从上述第一传感器输出的信号和从上述第二传感器输出的信号，判定上述EGR装置是否发生了异常， 在上述内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，当从上述第一传感器输出的信号表示稀空燃比，然后在与上述内燃机的运转状态对应的规定的时间范围内，从上述第二传感器输出的信号表示稀空燃比吋，上述异常判定机构判断为上述EGR阀无法关闭。
2.根据权利要求I所述的EGR装置的异常检测装置，其特征在干， 在上述内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，当从上述第一传感器输出的信号在稀空燃比侧与浓空燃比侧之间周期性变化，而且该变化的周期与进气脉动的周期一致吋，上述异常判定机构判断为上述EGR阀无法关闭。
全文摘要
本发明提供一种EGR装置的异常检测装置。其目的在于，能够在带增压器的内燃机中对EGR装置中所产生的异常、详细地说是由于异物的进入等原因使EGR阀保持打开状态而无法完全关闭的情况进行高精度检测。为了实现该目的，本发明提供的EGR装置的异常检测装置在EGR通路的比EGR阀靠排气通路的位置具备O2传感器，在排气通路的比EGR通路被连接的位置靠下游的位置具备A/F传感器。而且，该异常检测装置使用从O2传感器输出的信号和从A/F传感器输出的信号判断EGR装置是否产生异常。详细地说，在内燃机进行理论空燃比运转或浓空燃比运转的情况下，当从O2传感器输出的信号表示稀空燃比，然后在与内燃机的运转状态对应的规定的时间范围内，从A/F传感器输出的信号表示稀空燃比时，判断为EGR阀无法关闭。
文档编号F02M25/07GK102652218SQ20108005279
公开日2012年8月29日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者田中孝佳 申请人:丰田自动车株式会社