JP2008215223A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、主排気通路とバイパス通路とを切替バルブによって切替可能に構成された内燃機関において、比較的短時間で正確な切替バルブの故障判定を行えるようにすることを目的とする。
【解決手段】内燃機関10の主排気通路14を迂回するバイパス通路20に、HC吸着材24やNOx吸着材26を配置する。主排気通路14とバイパス通路20との上流側接続部20aに、排気ガスの流入先を主排気通路14とバイパス通路20との間で切り替え可能とする切替バルブ22を配置する。切替バルブ22より下流側の主排気通路14に、排気ガス中に含まれる水分を吸着するための水分吸着材32を配置する。水分吸着材32の内部に温度センサ34を組み込む。切替バルブ22から漏れ出た排気ガス中に含まれる水分が水分吸着材32に吸着される際の発熱を利用して、切替バルブ22の漏れ検出を行う。
【選択図】図1The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine. In an internal combustion engine configured to be able to switch between a main exhaust passage and a bypass passage by a switching valve, it is possible to accurately determine the failure of the switching valve in a relatively short time. The purpose is to do so.
An HC adsorbent and a NOx adsorbent are disposed in a bypass passage that bypasses a main exhaust passage of an internal combustion engine. A switching valve 22 that enables switching of the inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust passage 14 and the bypass passage 20 is disposed in the upstream connection portion 20 a between the main exhaust passage 14 and the bypass passage 20. A moisture adsorbing material 32 for adsorbing moisture contained in the exhaust gas is disposed in the main exhaust passage 14 on the downstream side of the switching valve 22. A temperature sensor 34 is incorporated in the moisture adsorbing material 32. The leakage of the switching valve 22 is detected using heat generated when moisture contained in the exhaust gas leaked from the switching valve 22 is adsorbed by the moisture adsorbent 32.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気通路に触媒で浄化できなかった未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to an exhaust gas purification apparatus provided with an adsorbent for adsorbing unpurified components that could not be purified by a catalyst in an exhaust passage.
従来、例えば特許文献1には、内燃機関の排気通路を切り替えるための切替バルブの故障判定装置に関する技術が開示されている。この特許文献1に記載された技術では、バイパス通路上に配置されたHC吸着材の下流側に湿度センサを配置している。そして、HC吸着材へのHCの吸着状態により変化する吸着材通過後の排気ガスの湿度に基づいて、切替バルブの故障判定(切替バルブにおける漏れ判定)を行うようにしている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a technique related to a failure determination device for a switching valve for switching an exhaust passage of an internal combustion engine. In the technique described in Patent Document 1, a humidity sensor is disposed on the downstream side of the HC adsorbent disposed on the bypass passage. Then, based on the humidity of the exhaust gas after passing through the adsorbent that changes depending on the state of adsorption of HC to the HC adsorbent, a failure determination of the switching valve (leakage determination in the switching valve) is performed.
また、例えば特許文献2にも、切替バルブの故障判定装置に関する技術が開示されている。この特許文献2に記載された技術では、バイパス通路上に配置されたHC吸着材(吸着装置)の下流側に温度センサを配置している。そして、HC吸着材にHCが吸着される際の排気ガスの温度変化に基づいて、切替バルブの故障判定(漏れ判定)を行うようにしている。 For example, Patent Document 2 also discloses a technique related to a switching valve failure determination device. In the technique described in Patent Document 2, a temperature sensor is disposed on the downstream side of the HC adsorbent (adsorbing device) disposed on the bypass passage. The failure determination (leakage determination) of the switching valve is performed based on the temperature change of the exhaust gas when HC is adsorbed by the HC adsorbent.
上記特許文献1または2に記載された漏れ判定手法は、何れもHC吸着材に対するガスの流れの下流側に配置されたセンサを利用するものである。HC吸着材には、触媒が活性化するまでの冷間始動時に筒内から排出されるHCを吸着できるだけの容量が与えられている。このため、切替バルブの故障に起因する微小な排気ガスの漏れに応じた、HC吸着材への排気ガスの流通量の変化は、上記湿度センサ等の出力としては表れにくく、また、そのような漏れに起因するセンサ出力の変化は、非常にゆっくりである。その結果、切替バルブからの漏れ判定に時間を要してしまう。従って、冷間始動後の所定時間に渡って行われる吸着動作時において、短時間に漏れ判定が実行される頻度が少なくなり、正確な切替バルブの故障判定を行うことが困難となる。 Any of the leak determination methods described in Patent Document 1 or 2 uses a sensor disposed on the downstream side of the gas flow with respect to the HC adsorbent. The HC adsorbent is given a capacity that can adsorb HC discharged from the cylinder during cold start until the catalyst is activated. For this reason, a change in the flow rate of exhaust gas to the HC adsorbent in response to a minute leak of exhaust gas caused by a failure of the switching valve hardly appears as an output of the humidity sensor or the like. The change in sensor output due to leakage is very slow. As a result, it takes time to determine leakage from the switching valve. Accordingly, during the adsorption operation performed for a predetermined time after the cold start, the frequency of performing the leak determination in a short time is reduced, and it is difficult to accurately determine the failure of the switching valve.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、主排気通路とバイパス通路とを切替バルブによって切替可能に構成された内燃機関において、比較的短時間で正確な切替バルブの故障判定を行えるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in an internal combustion engine configured to be able to switch between a main exhaust passage and a bypass passage by a switching valve, an accurate switching valve can be obtained in a relatively short time. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can perform failure determination.
第1の発明は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する未浄化成分吸着材と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能とする切替バルブと、
前記切替バルブより下流側の通路に配置され、排気ガスの供給を受けて発熱するバルブ下流側吸着材と、
前記バルブ下流側吸着材の内部或いは排気ガスの流れ方向における当該バルブ下流側吸着材の直後の通路に配置され、当該バルブ下流側吸着材の温度を検出する吸着材温度センサと、
前記ガスが前記バルブ下流側吸着材に吸着される際の発熱に伴う前記バルブ下流側吸着材の温度情報に基づいて、前記切替バルブからの排気ガスの漏れ検出を行うバルブ漏れ検出手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a main exhaust passage through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows;
A bypass passage that branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion with the main exhaust passage, and merges with the main exhaust passage again at a downstream connection portion downstream from the upstream connection portion;
An unpurified component adsorbent disposed in the bypass passage and having a function of adsorbing unpurified components contained in the exhaust gas;
A switching valve capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage;
A valve downstream side adsorbent that is disposed in a passage on the downstream side of the switching valve and generates heat by receiving supply of exhaust gas;
An adsorbent temperature sensor that is disposed in the passage downstream of the valve downstream side adsorbent in the valve downstream side adsorbent or in the flow direction of the exhaust gas and detects the temperature of the valve downstream side adsorbent;
Valve leakage detection means for detecting leakage of exhaust gas from the switching valve, based on temperature information of the valve downstream side adsorbent accompanying heat generation when the gas is adsorbed by the valve downstream side adsorbent;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、内燃機関の冷間始動時における前記未浄化成分吸着材への前記未浄化成分の吸着期間中に前記吸着材温度センサにより検出される温度情報と、前記吸着期間終了後に前記吸着材温度センサにより検出される温度情報とに基づいて、当該吸着材温度センサの故障判定を行うセンサ故障判定手段を更に備えることを特徴とする。 Further, the second invention is the temperature information detected by the adsorbent temperature sensor in the first invention during the adsorption period of the unpurified component to the unpurified component adsorbent during a cold start of the internal combustion engine. And a sensor failure determination means for determining a failure of the adsorbent temperature sensor based on the temperature information detected by the adsorbent temperature sensor after the end of the adsorption period.
また、第3の発明は、第1の発明において、前記バルブ下流側吸着材に流入する排気ガスの温度を検出するガス温度センサを更に備え、
前記バルブ漏れ検出手段は、前記バルブ下流側吸着材の前記温度情報と前記ガス温度センサにより検出される排気ガスの温度情報との比較結果に基づいて、前記切替バルブからの排気ガスの前記漏れ検出を行うことを特徴とする。
The third invention further comprises a gas temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the valve downstream side adsorbent in the first invention,
The valve leak detection means detects the leak of exhaust gas from the switching valve based on a comparison result between the temperature information of the adsorbent downstream of the valve and temperature information of the exhaust gas detected by the gas temperature sensor. It is characterized by performing.
また、第4の発明は、第3の発明において、内燃機関の冷間始動時における前記未浄化成分吸着材への前記未浄化成分の吸着期間中に前記吸着材温度センサおよび前記ガス温度センサにより検出されるそれぞれの温度情報と、前記吸着期間終了後に前記吸着材温度センサおよび前記ガス温度センサにより検出されるそれぞれの温度情報とに基づいて、当該吸着材温度センサおよび当該ガス温度センサの少なくとも一方の故障判定を行うセンサ故障判定手段を更に備えることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor during the adsorption period of the unpurified component to the unpurified component adsorbent during cold start of the internal combustion engine. At least one of the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor based on the detected temperature information and the temperature information detected by the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor after the end of the adsorption period. It is further characterized by further comprising sensor failure determination means for performing the failure determination.
また、第5の発明は、第4の発明において、前記センサ故障判定手段は、前記吸着材温度センサと前記ガス温度センサのうち、前記吸着期間中の温度変化に対する前記吸着期間終了後の温度変化が所定の設定値より小さいと判定された温度センサに該当し、かつ、前記吸着期間終了時点から一定時間経過後における前記吸着材温度センサと前記ガス温度センサとの温度差が所定の設定値より大きい場合に低い温度を示す温度センサに該当した方の温度センサが故障していると特定する故障センサ特定手段を含むことを特徴とする。 In a fifth aspect based on the fourth aspect, the sensor failure determination means is a temperature change after the end of the adsorption period with respect to a temperature change during the adsorption period, of the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor. Corresponds to a temperature sensor determined to be smaller than a predetermined set value, and the temperature difference between the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor after a lapse of a fixed time from the end of the adsorption period is greater than a predetermined set value. A fault sensor specifying means for specifying that the temperature sensor corresponding to the temperature sensor indicating a low temperature when it is large is faulty is included.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、前記切替バルブと前記バルブ下流側吸着材との間の通路から分岐し、内燃機関の吸気通路に接続される還流通路と、
前記バルブ漏れ検出手段により検出される前記切替バルブからの排気ガスの漏れ量に応じて、前記吸気通路への排気ガスの還流量を制御する還流量制御手段とを更に備えることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the return passage is branched from the passage between the switching valve and the valve downstream side adsorbent and connected to the intake passage of the internal combustion engine. When,
The apparatus further comprises a recirculation amount control means for controlling a recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage in accordance with a leakage amount of the exhaust gas from the switching valve detected by the valve leak detection means.
また、第7の発明は、第6の発明において、前記還流量制御手段は、冷間始動後の所定時間中は、前記吸気通路への排気ガスの還流量が一定量となるように当該還流量を制御することを特徴する。 In a seventh aspect based on the sixth aspect, the recirculation amount control means is configured so that the recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage is constant during a predetermined time after the cold start. It is characterized by controlling the flow rate.
また、第8の発明は、第6の発明において、前記バルブ漏れ検出手段により検出された前記切替バルブからの排気ガスの漏れ量を記憶する漏れ量記憶手段を更に備え、
前記還流量制御手段は、冷間始動後の所定時間中は、前回の冷間始動時の前記漏れ量に応じた量となるように前記還流量を制御することを特徴とする。
Further, an eighth invention according to the sixth invention further comprises a leakage amount storage means for storing the leakage amount of the exhaust gas from the switching valve detected by the valve leakage detection means,
The recirculation amount control means controls the recirculation amount so as to be an amount corresponding to the leakage amount at the previous cold start during a predetermined time after the cold start.
第1の発明によれば、切替バルブの下流に漏れ出た排気ガスがバルブ下流側吸着材に吸着される際の発熱(吸着熱)を利用して、切替バルブの漏れ検出を好適に実行することができる。これにより、切替バルブの故障判定を好適に行うことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, leakage detection of the switching valve is suitably performed using the heat generated when the exhaust gas leaked downstream of the switching valve is adsorbed by the adsorbent downstream of the valve. be able to. Thereby, it becomes possible to perform failure determination of the switching valve suitably.
第2の発明によれば、吸着期間中および吸着期間終了後に吸着材温度センサによって検出される温度情報に基づいて、吸着材温度センサの故障判定を好適に実行することができる。 According to the second invention, it is possible to suitably execute the failure determination of the adsorbent temperature sensor based on the temperature information detected by the adsorbent temperature sensor during and after the adsorption period.
第3の発明によれば、切替バルブの下流に漏れ出た排気ガスがバルブ下流側吸着材に吸着される際の発熱(吸着熱)に起因する吸着材温度センサとガス温度センサとの出力差(温度差)を利用して、切替バルブの漏れ検出を好適に実行することができる。 According to the third invention, the output difference between the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor due to heat generation (adsorption heat) when the exhaust gas leaked downstream of the switching valve is adsorbed by the adsorbent downstream of the valve. Using the (temperature difference), it is possible to suitably execute the leak detection of the switching valve.
第4の発明によれば、吸着期間中および吸着期間終了後に吸着材温度センサおよびガス温度センサによってそれぞれ検出される温度情報に基づいて、吸着材温度センサおよびガス温度センサの少なくとも一方の故障判定を好適に実行することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the failure determination of at least one of the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor is performed based on the temperature information detected by the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor, respectively, during the adsorption period and after the adsorption period ends. It can be suitably executed.
第5の発明によれば、吸着材温度センサおよびガス温度センサのどちらに故障が発生しているのかを好適に特定することができる。 According to the fifth aspect, it is possible to suitably identify which of the adsorbent temperature sensor and the gas temperature sensor has failed.
第6の発明によれば、必要以上の排気ガスを吸気側に還流することが無くなるため、吸気への還流実行に伴う燃焼悪化や燃費悪化を好適に抑制しつつ、切替バルブからの排気ガスの漏れに伴う排気エミッションの悪化を防止することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, exhaust gas more than necessary is not recirculated to the intake side, so that it is possible to appropriately suppress the deterioration of combustion and fuel consumption caused by the recirculation to the intake air, while suppressing the exhaust gas from the switching valve. It is possible to prevent deterioration of exhaust emission due to leakage.
第7の発明によれば、切替バルブからのガス漏れを正確に検出することが困難である冷間始動直後に、仮に切替バルブからの排気ガスの漏れがあった場合であっても、排気ガス中に含まれる未浄化成分が未浄化成分吸着材を通過することなくそのまま大気中に排出されるのを防止することができ、排気エミッションの悪化を防止することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, even if there is an exhaust gas leak from the switching valve immediately after a cold start in which it is difficult to accurately detect a gas leak from the switching valve, the exhaust gas The unpurified component contained therein can be prevented from being discharged into the atmosphere as it is without passing through the unpurified component adsorbent, and the exhaust emission can be prevented from deteriorating.
第8の発明によれば、切替バルブからのガス漏れを正確に検出することが困難である冷間始動直後において、必要以上の排気ガスが吸気側に還流するのを更に好適に無くすことができる。 According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to more suitably eliminate unnecessary exhaust gas recirculation to the intake side immediately after the cold start in which it is difficult to accurately detect gas leakage from the switching valve. .
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図1に示す内燃機関10は、筒内に空気を取り込むための吸気通路12と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including an exhaust purification device according to Embodiment 1 of the present invention. An
本実施形態の排気通路は、筒内から排気ガスを排出するための主排気通路14と、後述するバイパス通路20とを備えている。主排気通路14には、上流側から順に、排気ガスを浄化可能な前段触媒(SC)16および後段触媒(UF)18が直列に配置されている。
The exhaust passage of the present embodiment includes a
本実施形態のシステムは、主排気通路14を迂回する通路として、バイパス通路20を備えている。バイパス通路20は、後段触媒18の下流に位置する上流側接続部20aにおいて主排気通路14から分岐し、当該上流側接続部20aの下流に位置する下流側接続部20bにおいて再び主排気通路14に合流するように構成されている。
The system of this embodiment includes a
上流側接続部20aには、排気ガスの流入先を主排気通路14とバイパス通路20との間で切り替えるための切替バルブ22が配置されている。切替バルブ22は、負圧ダイアフラム22aに作用するエンジン吸気負圧が図示省略する電磁弁によって制御されることによって、開閉駆動される。
A
また、バイパス通路20の途中には、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着するための2つの未浄化成分吸着材が配置されている。より具体的には、主排気通路14の上流側に、すなわち、切替バルブ22が設けられた上流側接続部20aに近い側に、先ず、排気ガス中に含まれるHCを吸着する機能を有するHC吸着材24が配置されている。そのようなHC吸着材24としては、例えば、ゼオライト系の素材を用いることができる。
Further, two unpurified component adsorbents for adsorbing unpurified components contained in the exhaust gas are disposed in the middle of the
また、バイパス通路20には、HC吸着材24の下流側に、すなわち、下流側接続部20bに近い側に、更に、NOxを吸着する機能を有するNOx吸着材26が配置されている。そのようなNOx吸着材26としては、例えば、ゼオライトに鉄Feをイオン交換によって担持したものを用いることができる。
In the
また、バイパス通路20には、上流側接続部20aとHC吸着材24との間の部位において、パージ通路28が連通している。パージ通路28は、その途中にパージ制御バルブ30を備え、その他端において吸気通路12に連通している。
Further, the
また、主排気通路14には、切替バルブ22より下流側(直下)に、排気ガス中に含まれる水分を吸着する機能を有する水分吸着材32が配置されている。そのような水分吸着材32としては、ゼオライトや活性炭などの水分を吸着し発熱する材料をハニカム状の基材にコーティングしたものを用いることができる。また、水分吸着材32の内部には、当該水分吸着材32の温度を検出するための温度センサ34が組み込まれている。尚、ここでは、温度センサ34を水分吸着材32の内部に組み込むようにしているが、温度センサ34の配置場所は、これに限らず、排気ガスの流れ方向における水分吸着材32の直後であってもよい。
In the
本実施形態では、上記のような水分吸着材32を切替バルブ22からの排気ガスの漏れ検出(図2を参照して後述する)のために利用している。つまり、この水分吸着材32は、水分が水分吸着材32より下流側に流出するのを防止する目的で配置されるものではなく、従って、その容量は、切替バルブ22の下流に流れ出る微小な排気ガスの漏れを検知できる程度であればよい。このため、水分吸着材32の容量は、HCやNOxが下流に流出されるのを防止する目的で配置される上記HC吸着材24等の容量と比べて十分に小さなものとされている。
In the present embodiment, the
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40には、内燃機関10を制御するための各種センサや上記温度センサ34とともに、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ42が接続されている。また、ECU40には、上述した切替バルブ22やパージ制御バルブ30の各種アクチュエータが接続されている。
The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. A
[流路の切り替えについて]
(通常運転時)
上述した図1に示す構成によれば、ECU40によってバイパス通路20が閉塞するように切替バルブ22が制御されることにより、筒内から排出された排気ガスをバイパス通路20を介さずに主排気通路14にそのまま通して大気中に放出することができる。
[Switching the flow path]
(During normal operation)
According to the configuration shown in FIG. 1 described above, the switching
(吸着動作時)
また、ECU40が主排気通路14が閉塞されるように切替バルブ22を制御することにより、筒内から排出された排気ガスをバイパス通路20に導入し、HC吸着材24やNOx吸着材26を通過させた後に再び主排気通路14に戻して大気中に放出することができる。このような排気ガスの流路形態を冷間始動時に選択するようにすれば、触媒16等が未だ活性状態になっていない状況下で、触媒16等によって浄化できなかったHCやNOxなどの未浄化成分をHC吸着材24等に吸着させることで、大気中に放出されるのを防止することができる。
(At suction operation)
Further, the
(パージ動作時)
また、触媒16等が活性化した後に、バイパス通路20が閉塞された状態でECU40がパージ制御バルブ30を開弁させることにより、筒内から排出された排気ガスの一部を吸気通路12に生じている負圧を利用して、下流側接続部20bからバイパス通路20に導入することができる。その結果、暖気後の高温の排気ガスがNOx吸着材26等に供給されることで、NOxやHCがNOx吸着材26等から脱離し、パージ通路28を介して吸気通路12に還流させられる。これにより、吸気通路12に戻されたNOxやHCが、再び燃焼に付された後に活性状態にある触媒16等によって浄化されるようにすることができる。
(Purge operation)
In addition, after the
[実施の形態1における切替バルブの漏れ検出手法、およびそれに用いる温度センサの故障判定手法]
以上のように構成された本実施形態のシステムにおいて、上記吸着動作中に切替バルブ22とバルブシート22b(図1参照)との間で排気ガスの漏れがあると、冷間始動時に筒内から排出される排気ガスの一部がバイパス通路20に配置されたHC吸着材24等を通過せずにそのまま排出されてしまうことになり、排気エミッションの悪化を招く。そこで、本実施形態では、以下の図2を用いて示す手法によって、吸着動作時(すなわち、主排気通路14を閉塞するように切替バルブ22が制御されている状態)の切替バルブ22の漏れ検出を行い、切替バルブ22の修理が必要か否かを判定できるようにしている。
[Leakage detection method for switching valve in embodiment 1, and failure determination method for temperature sensor used therefor]
In the system of the present embodiment configured as described above, if there is an exhaust gas leak between the switching
図2は、図1に示す温度センサ34により検出される排気ガス温度と内燃機関10の始動後の経過時間との関係を表した図である。尚、図2においては、切替バルブ22に漏れがない場合の波形を細線で示し、また、切替バルブ22の漏れが検出された場合の波形を太線で示している。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas temperature detected by the
本実施形態の切替バルブ22の漏れ検出(故障判定)手法は、切替バルブ22から下流に漏れ出た排気ガスが水分吸着材32に吸着される際の発熱量(吸着熱)に基づいて行われる。より具体的には、水分吸着材32の内部に組み込まれた上記温度センサ34によって、排気ガスの漏れに起因する水分吸着材32の発熱を検出することによって、切替バルブ22の漏れが判定される。
The leak detection (failure determination) method of the switching
図2に示すように、切替バルブ22に漏れがない場合には、吸着動作が進行していく過程における、始動時の排気ガスの初期温度T0からの温度上昇は、冷間始動直後であるため小さい。これに対し、切替バルブ22に漏れがある場合には、漏れなしの場合の排気ガスの温度上昇分に、水分吸着材32の発熱により温度上昇分が加わることで、漏れなしの場合に比して大きくなる。本実施形態では、漏れの有無による温度上昇度合いの差を利用して、漏れ検出を行うようにしている。
As shown in FIG. 2, when there is no leakage in the switching
また、吸着動作が終了した後には、つまり、切替バルブ22がバイパス通路20を閉塞するように切り替えられた後には、筒内から排出される排気ガスのすべてが温度センサ34が組み込まれた水分吸着材32を通過するようになる。その結果、内燃機関10の暖機が進むにつれて温度センサ34により検出される排気ガス温度は、図2に示すように、吸着動作時と比べて急激に上昇する。そこで、本実施形態では、吸着期間中の排気ガスの温度変化分(ΔTi/Δt)と吸着期間終了後の排気ガスの温度変化分(ΔTim/Δt)との大小の比較結果に基づいて、温度センサ34の故障を判定するようにしている。
In addition, after the adsorption operation is completed, that is, after the switching
[実施の形態1における具体的処理]
図3は、本実施の形態1における切替バルブ22の漏れ検出手法を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、車両のイグニッションキーの操作を受けて、内燃機関10が冷間時に始動した際に起動されるものとする。図3に示すルーチンでは、先ず、イグニッションキーがONとされた際に排気ガスの初期温度T0が温度センサ34を利用して取得される(ステップ100)。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the
次に、所定の周期毎に温度センサ34により検出される温度の変化ΔTi(=Ti−Ti−1)が算出される(ステップ102)。また、ECU40は、冷間始動後からの吸着期間終了時までの温度変化ΔTiの積算値をメモリ内に逐次記憶している。本ステップ102における温度変化ΔTiの算出は、次のステップ104において吸着期間が終了したと判定されるまで繰り返し実行される。
Next, a temperature change ΔT i (= T i −T i−1 ) detected by the
次に、今回の冷間始動時における吸着期間が終了したか否か、つまり、切替バルブ22が主排気通路14を閉塞する状態からバイパス通路20を閉塞する状態に切り替えられたか否かが判別される(ステップ104)。その結果、当該吸着期間が終了したと判定された場合には、次いで、切替バルブ22の切り替え直前の温度変化ΔTiと、予め設定されている切替バルブ22の漏れなし時の温度変化ΔTkiとの差(ΔTi−ΔTki)が所定の判定値ki1より大きいか否かが判別される(ステップ106)。尚、漏れなし時の温度変化ΔTkiは、イグニッションキーがONとされた際の排気ガスの初期温度T0の大きさとの関係で予めマップ化されており、本ステップ106では、そのようなマップが参照されて、今回の初期温度T0の大きさに応じた温度変化ΔTkiが取得される。
Next, it is determined whether or not the adsorption period at the time of this cold start has ended, that is, whether or not the switching
上記ステップ106において、差(ΔTi−ΔTki)が判定値ki1より大きいと判定された場合には、切替バルブ22からの漏れ量が多い、すなわち、切替バルブ22が異常である(修理が必要)であると判定される(ステップ108)。
If it is determined in
一方、上記ステップ106において、差(ΔTi−ΔTki)が判定値kiより大きくないと判定された場合には、次いで、判定値ki2を導入し、ki2<(ΔTi−ΔTki)≦ki1が成立するか否かが判別される(ステップ110)。その結果、ki2<(ΔTi−ΔTki)≦ki1が成立すると判定された場合には、切替バルブ22からの漏れ量が中レベルである、すなわち、次回の判定まで異常の有無の判断を保留するレベルであると判定される(ステップ112)。
On the other hand, if it is determined in
一方、上記ステップ110において、ki2<(ΔTi−ΔTki)≦ki1が成立しないと判定された場合には、切替バルブ22からの漏れ量が少ない若しくは漏れがない、すなわち、切替バルブ22は正常であると判定される(ステップ114)。尚、上記の処理では、2つの判定値ki1、ki2を用いているが、そのような判定値の数を適宜増やすようにすれば、温度センサ34により検出される水分吸着材32の温度変化を利用して、より詳細な漏れ量のレベルを取得することが可能となる。
On the other hand, if it is determined in
尚、上記の一連の処理では、温度変化ΔTiとして切替バルブ22の切り替え直前の値を用いるようにしているが、これに限らず、温度変化ΔTiは、吸着期間中にメモリされた値の最大値を選択しても良い。切替バルブ22からの漏れ量が多くなると水分吸着材32が飽和してしまうため、吸着熱の発生がなくなり水分吸着材32の温度が低下する。そうなると、温度変化ΔTiとして切替バルブ22の切り替え直前の値を用いられている場合には、差(ΔTi−ΔTki)が小さくなるため、漏れ量が多い側に判定される可能性がある。温度変化ΔTiとして上記最大値を選択するようにすれば、そのような不具合を解消することができる。
In the series of processes described above, but to use other values immediately before switching of the switching
以上説明した図3に示すルーチンによれば、吸着期間中における水分吸着材32の温度上昇率を判断することで、切替バルブ22から下流に漏れ出た排気ガスが水分吸着材32に吸着される際の発熱量(吸着熱)を利用して、切替バルブ22の漏れ検出を好適に実行することができる。これにより、切替バルブ22の故障判定を行うことが可能となる。
According to the routine shown in FIG. 3 described above, the exhaust gas leaked downstream from the switching
また、漏れ検出目的で主排気通路14に配置される水分吸着材32の容量は、上述したように、HCやNOxが下流に流出されるのを防止する目的で配置される上記HC吸着材24等の容量と比べて十分に小さなものとされている。このため、比較的短時間で正確な切替バルブ22の漏れ検出を行うことが可能となる。
Further, the capacity of the
図4は、本実施の形態1における温度センサ34の故障判定を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、吸着期間が終了し、切替バルブ22がバイパス通路20を閉塞する状態(オフ状態)に切り替えられた際に起動されるものとする。
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
図4に示すルーチンでは、先ず、切替バルブ22が上記オフ状態に切り替えられた後の温度センサ34の出力変化(水分吸着材32を通過する排気ガスの温度変化)ΔTim(=Tim−Tim−1)が算出される(ステップ200)。次いで、切替バルブ22が上記オフ状態とされてから所定時間が経過したか否かが判別される(ステップ202)。
In the routine shown in FIG. 4, first, the output change of the
上記ステップ202において所定時間が経過したと判定された場合には、吸着期間終了後の温度変化の微分値(ΔTim/Δt)と、上記ステップ102においてメモリされた吸着期間中の温度変化の微分値(ΔTi/Δt)との比率{(ΔTim/Δt)/(ΔTi/Δt)}が所定の設定値より小さいか否かが判別される(ステップ204)。
If it is determined in
上記ステップ204において、比率{(ΔTim/Δt)/(ΔTi/Δt)}<設定値が成立しないと判定された場合、つまり、吸着期間終了後の温度変化ΔTimの方が、吸着期間中の温度変化ΔTiよりも比較的大きいと判定された場合には、温度センサ34は故障していない、すなわち、正常であると判定される(ステップ206)。
If it is determined in
一方、上記ステップ204において、比率{(ΔTim/Δt)/(ΔTi/Δt)}<設定値が成立すると判定された場合、つまり、吸着期間終了後の温度変化ΔTimの方が、吸着期間中の温度変化ΔTiよりも比較的小さいと判定された場合には、温度センサ34が故障していると判定される(ステップ208)。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図4に示すルーチンによれば、吸着期間中と吸着期間終了後とにおける水分吸着材32の温度情報(温度変化)および当該水分吸着材32を通過する排気ガスの温度情報(温度変化)を利用して、水分吸着材32に組み込まれた温度センサ34の故障判定を好適に実行することができる。
According to the routine shown in FIG. 4 described above, the temperature information (temperature change) of the
ところで、上述した実施の形態1においては、上記図3に示すルーチンの手法を用いて、切替バルブ22の漏れ検出を行うようにしている。しかしながら、そのような切替バルブ22の漏れ検出手法における漏れ判定時期は、上記の手法に限定されるものではなく、例えば、以下のような手法であってもよい。
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, the leak detection of the switching
すなわち、温度センサ34により検出される水分吸着材32の温度変化の微分値(ΔTi/Δt)を逐次計算するようにし、計算された値(ΔTi/Δt)を前回値と比較することで、漏れ検出を行う。より具体的には、上記微分値(ΔTi/Δt)<Ai(設定値)、かつ前回値値(ΔTi−1/Δt)>今回値(ΔTi/Δt)の2つの条件が成立したときに、切替バルブ22からの排気ガスの漏れがあると判定するようにする。つまり、水分吸着材32への水分吸着量が飽和状態に近づき水分吸着材32の温度上昇が小さくなる時点で本実施形態の漏れ判定を行うようにする。
That is, the differential value (ΔT i / Δt) of the temperature change of the
尚、上述した実施の形態1においては、水分吸着材32が前記第1の発明における「バルブ下流側吸着材」に、温度センサ34が前記第1の発明における「吸着材温度センサ」に、それぞれ相当している。また、ECU40が図3に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第1の発明における「バルブ漏れ検出手段」が実現されている。
また、ECU40が図4に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第2の発明における「センサ故障判定手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the
Further, the “sensor failure determination means” according to the second aspect of the present invention is realized by the
実施の形態2.
次に、図5乃至図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
[システム構成]
図5は、本発明の実施の形態2における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図5において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[System configuration]
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of an internal combustion engine system including an exhaust purification device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図5に示すシステムは、水分吸着材32の上流側の主排気通路14上に、より具体的には、主排気通路14における切替バルブ22と水分吸着材32との間の部位に、その位置で排気ガスの温度を検出するためのFr温度センサ50を備えている。本システムは、この点を除き、上述した実施の形態1のシステムと同様に構成されている。尚、Fr温度センサ50の配置場所は、上記の位置に限られるものではなく、水分吸着材32の内部における切替バルブ22寄りの位置であってもよい。また、本実施形態では、Fr温度センサ50が加わっているため、説明の便宜上、水分吸着材32の内部に組み込まれた温度センサ34を「Rr温度センサ34」と称することとする。
The system shown in FIG. 5 is positioned on the
[実施の形態2における切替バルブの漏れ検出手法、およびそれに用いる温度センサの故障判定手法]
図6は、図5に示すRr温度センサ34およびFr温度センサ50により検出されるそれぞれの排気ガス温度と内燃機関10の始動後の経過時間との関係を表した図である。尚、図6においては、切替バルブ22に漏れがない場合のRr温度センサ34の出力波形を細い破線で示し、切替バルブ22に漏れがある場合のRr温度センサ34の出力波形を太い破線で示している。また、切替バルブ22に漏れがない場合のFr温度センサ50の出力波形を細い実線で示し、切替バルブ22に漏れがある場合のFr温度センサ50の出力波形を太い実線で示している。
[Leakage detection technique for switching valve and failure determination technique for temperature sensor used in the second embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas temperatures detected by the
図6に示すように、切替バルブ22に漏れがない場合には、吸着動作が進行していく過程における、始動時の排気ガスの初期温度T0からの温度上昇は、冷間始動直後であるため小さく、両センサ34、50の温度差は小さい。よって、本実施形態では、両センサ34、50の温度差或いは温度変化が設定値より小さい場合には、漏れなしと判定する。
As shown in FIG. 6, if there is no leakage in the switching
これに対し、切替バルブ22に漏れがある場合には、Rr温度センサ34の出力は、水分吸着材32への水分の吸着に起因する発熱による温度上昇分が加わるため、水分吸着材32の上流位置でのFr温度センサ50の出力とに差が生ずる。本実施形態では、この出力の差(つまり、両センサ34、50間の温度差ΔTi)を利用し、当該温度差ΔTiが所定の判定値Δkより大きい場合に、切替バルブ22に漏れがあると判定するようにしている。
On the other hand, when there is a leak in the switching
また、本実施形態では、上述した実施の形態1と同様の手法によって、吸着期間中と吸着期間終了後の両期間に対して、Rr温度センサ34およびFr温度センサ50によりそれぞれ検出される温度の変化分を算出する。そして、吸着期間中の温度変化に対する吸着終了後の温度変化が所定の設定値より小さい場合に、Rr温度センサ34やFr温度センサ50が故障であると仮判定する。その一方で、吸着期間終了時点から一定時間が経過した後における両センサ34、50により検出される温度の差の絶対値|Tri−Tfi|が所定の設定値以下である場合は、上記の仮判定がなされていても、両センサ34、50は共に正常であると判定する。そして、当該温度差の絶対値|Tri−Tfi|が設定値より大きい場合には、そのうちの低い温度を示す方のセンサが故障と仮判定する。そして、Rr温度センサ34およびFr温度センサ50の一方に対して、以上の2つの仮判定が成立した場合に、そのセンサの故障判定を確定する。
Further, in the present embodiment, the temperature detected by the
[実施の形態2における具体的処理]
図7は、本実施の形態2における切替バルブ22の漏れ検出手法を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、車両のイグニッションキーの操作を受けて、内燃機関10が冷間時に始動した際に起動されるものとする。図7に示すルーチンでは、先ず、イグニッションキーがONとされた際に、Rr温度センサ34およびFr温度センサ50のそれぞれによって検出される排気ガスの初期温度Tr0、Tf0が取得される(ステップ300)。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the
次に、所定の周期毎に、始動時からの両センサ34、50の温度差ΔTi(=Tri−Tfi)が算出され、また、冷間始動後からの吸着期間終了時までの温度変化ΔTiの最大値ΔTi−maxがメモリ内に逐次記憶される。本ステップ302における温度差ΔTiの算出は、次のステップ304において吸着期間が終了したと判定されるまで繰り返し実行される。また、本ステップ302では、ECU40は、後述する図8に示すルーチンにおいて参照する目的で、両センサ34、50のそれぞれにより検出される温度の変化ΔTri、ΔTfiを逐次算出し、メモリ内に記憶している。尚、温度差ΔTiの算出に当たっては、両センサ34、50の出力のばらつきにより初期温度Tr0、Tf0に違いが生じるため、Rr温度センサ34による初期温度Tr0に合わせるように補正が行われる。
Next, a temperature difference ΔT i (= T ri −T fi ) between the
次に、今回の冷間始動時における吸着期間が終了したか否か、つまり、切替バルブ22が主排気通路14を閉塞する状態からバイパス通路20を閉塞する状態に切り替えられたか否かが判別される(ステップ304)。その結果、当該吸着期間が終了したと判定された場合には、次いで、切替バルブ22の切り替え後の温度変化ΔTi−maxが、予め設定されている温度差の判定値ΔTkより大きいか否かが判別される(ステップ306)。尚、上記判定値ΔTkは、イグニッションキーがONとされた際にRr温度センサ34により検出される初期温度Tr0の大きさとの関係で予めマップ化されており、本ステップ306では、そのようなマップが参照されて、今回の初期温度Tr0の大きさに応じた判定値ΔTkが取得される。
Next, it is determined whether or not the adsorption period at the time of this cold start has ended, that is, whether or not the switching
上記ステップ306において、ΔTi−max>ΔTkが成立しないと判定された場合、つまり、両センサ34、50により検出される温度にあまり差がないと判断できる場合には、切替バルブ22からの漏れ量が少ない若しくは漏れがない、すなわち、切替バルブ22は正常であると判定される(ステップ308)。
If it is determined in
一方、上記ステップ306において、ΔTi−max>ΔTkが成立すると判定された場合、つまり、両センサ34、50により検出される温度の差が比較的大きいと判断できる場合には、次いで、漏れのレベルを判定すべく、漏れ判定値ki(=ΔTi/ΔTk)が算出されたうえで、当該漏れ判定値kiが所定の設定値より大きいか否かが判別される(ステップ310)。
On the other hand, if it is determined in
上記ステップ310において、漏れ判定値ki>設定値が成立しないと判定された場合には、切替バルブ22からの漏れ量が中レベルである、すなわち、次回の判定まで異常の有無の判断を保留するレベルであると判定される(ステップ312)。
If it is determined in
一方、上記ステップ310において、漏れ判定値ki>設定値が成立すると判定された場合には、切替バルブ22からの漏れ量が多い、すなわち、切替バルブ22が異常である(修理が必要)であると判定される(ステップ314)。尚、これらの一連のステップ310〜314では、漏れ判定値kiと比較する設定値を1種類としているが、その設定値を複数の値に適宜設定すれば、両センサ34、50の出力に応じた、より詳細な漏れ量のレベルを取得することが可能となる。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図7に示すルーチンによれば、切替バルブ22から下流に漏れ出た排気ガスが水分吸着材32に吸着される際の発熱量(吸着熱)に起因するRr温度センサ34とFr温度センサ50との出力差(それらにより検出される温度の差)に基づいて、切替バルブ22の漏れ検出を好適に実行することができる。また、2本の温度センサ34、50で漏れ検出を行うことにより、熱伝導によるセンサの温度上昇がある場合であっても、誤判定を防止することができる。
According to the routine shown in FIG. 7 described above, the
図8は、本実施の形態2におけるRr温度センサ34およびFr温度センサ50の故障判定を実現するために、ECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、吸着期間が終了し、切替バルブ22がバイパス通路20を閉塞する状態(オフ状態)に切り替えられた際に起動されるものとする。
FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the
図8に示すルーチンでは、先ず、切替バルブ22が上記オフ状態に切り替えられた後における温度センサ34、50により検出される温度変化(ΔTrim/Δt)、(ΔTfim/Δt)がそれぞれ算出される(ステップ400)。次いで、切替バルブ22が上記オフ状態とされてから所定時間が経過したか否かが判別される(ステップ402)。
In the routine shown in FIG. 8, first, temperature changes (ΔT rim / Δt) and (ΔT fim / Δt) detected by the
上記ステップ202において所定時間が経過したと判定された場合には、Rr温度センサ34に関する比率であって、吸着期間終了後の温度変化の微分値(ΔTrim/Δt)と、上記ステップ302においてメモリされた吸着期間中の温度変化の微分値(ΔTri/Δt)との比率{(ΔTrim/Δt)/(ΔTri/Δt)}が所定の設定値より小さいか否かが判別される(ステップ404)。
If it is determined in
上記ステップ404の判定が成立すると判定された場合には、Rr温度センサ34が故障していると仮判定される(ステップ406)。一方、上記ステップ404の判定が不成立であると判定された場合、および上記ステップ406の処理が実行された場合には、次いで、Fr温度センサ50に関する比率であって、吸着期間終了後の温度変化の微分値(ΔTfim/Δt)と、上記ステップ302においてメモリされた吸着期間中の温度変化の微分値(ΔTfi/Δt)との比率{(ΔTfim/Δt)/(ΔTfi/Δt)}が所定の設定値より小さいか否かが判別される(ステップ408)。
If it is determined that the determination in
上記ステップ408の判定が成立すると判定された場合には、Fr温度センサ50が故障していると仮判定される(ステップ410)。一方、上記ステップ408の判定が成立しないと判定された場合には、両センサ34、50は共に正常であると判定される(ステップ412)。
If it is determined that the determination in
図8に示すルーチンでは、Rr温度センサ34およびFr温度センサ50の何れか一方または双方が故障していると仮判定された場合には、次いで、吸着期間終了時点から一定時間が経過したか否かが判別され(ステップ414)、当該一定時間の経過後に、両センサ34、50により検出される温度Tri、Tfiがそれぞれ取得される(ステップ416)。
In the routine shown in FIG. 8, if it is temporarily determined that one or both of the
次に、上記ステップ416において取得された温度の差の絶対値|Tri−Tfi|が所定の設定値より大きいか否かが判別される(ステップ418)。その結果、当該絶対値|Tri−Tfi|>設定値が成立しないと判定された場合には、両センサ34、50は共に正常であると判定される(ステップ412)。
Next, it is determined whether or not the absolute value | T ri −T fi | of the temperature difference acquired in
一方、上記ステップ418において、当該絶対値|Tri−Tfi|>設定値が成立すると判定された場合には、次いで、低い温度を示すセンサがRr温度センサ34であるか否かが判別される(ステップ420)。その結果、低い温度を示すセンサがRr温度センサ34であると判定された場合には、次いで、Rr温度センサ34が故障であると上記ステップ406において仮判定されているか否かが判別される(ステップ422)。その結果、仮判定されていない場合には、両センサ34、50は共に正常であると判定され(ステップ412)、逆に、仮判定されている場合には、Rr温度センサ34が故障しているとの判定が確定される(ステップ424)。
On the other hand, if it is determined in
一方、上記ステップ420において、低い温度を示すセンサがRr温度センサ34でない、すなわち、Fr温度センサ50であると判定された場合には、次いで、Fr温度センサ50が上記ステップ410において仮判定されているか否かが判別される(ステップ426)。その結果、仮判定されていない場合には、両センサ34、50は共に正常であると判定され(ステップ412)、逆に、仮判定されている場合には、Fr温度センサ50が故障しているとの判定が確定される(ステップ428)。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図8に示すルーチンによれば、吸着期間中と吸着期間終了後とにおけるRr温度センサ34およびFr温度センサ50の出力に基づいて、水分吸着材32に組み込まれたRr温度センサ34および水分吸着材32の上流に配置されたFr温度センサ50の故障判定を好適に実行することができる。更には、これらの温度センサ34、50のどちらが故障しているかを正確に特定することができる。
According to the routine shown in FIG. 8 described above, based on the outputs of the
尚、上述した実施の形態2においては、Fr温度センサ50が前記第3の発明における「ガス温度センサ」に相当している。
また、ECU40が図8に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第4の発明における「センサ故障判定手段」が実現されている。
また、ECU40が上記ステップ404〜428の一連の処理を実行することにより前記第5の発明における「故障センサ特定手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the
Further, the “sensor failure determination means” according to the fourth aspect of the present invention is realized by the
Further, the “failure sensor specifying means” in the fifth aspect of the present invention is realized by the
実施の形態3.
次に、図9乃至図11を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
[システム構成]
図9は、本発明の実施の形態3における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図9において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[System configuration]
FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including the exhaust purification device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図9に示すシステムでは、主排気通路14における切替バルブ22と水分吸着材32との間の部位に、第2パージ通路60の一端が連通している。第2パージ通路60は、その途中に第2パージ制御バルブ62を備え、その他端において吸気通路12に連通している。本システムは、この点を除き、上述した実施の形態1のシステムと同様に構成されている。
In the system shown in FIG. 9, one end of the
以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、切替バルブ22が主排気通路14を閉塞するように制御されている際に、仮に切替バルブ22から下流側に排気ガスの漏れがあっても、第2パージ制御バルブ62を開くことにより、第2パージ通路60を介して切替バルブ22下流を流れる排気ガスを吸気通路12に戻すことができる。このため、吸着動作の実行中に本来であればHC吸着材24等によってHC等を吸着させたかった排気ガスが、切替バルブ22から主排気通路14の下流側に漏れ出て大気中に排出されるのを防止することができる。これにより、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
According to the system of the present embodiment configured as described above, when the switching
[実施の形態3の特徴部分]
上記のような手法で第2パージ通路60を介して切替バルブ22の下流を流れる排気ガスを吸気側に還流させる要求があるのは、HC吸着材24等へのHC等の吸着動作を行う内燃機関10の冷間始動時である。そのような冷間始動時は、燃焼が不安定になり易く、排気ガスの吸気への還流量(EGR量)を増加させると燃焼悪化を招き易い。従って、必要以上に吸気への還流量を増やすと、燃焼の悪化に起因して、内燃機関10のドライバビリティの悪化や排気エミッションの悪化を招いてしまう。また、燃焼悪化を回避するために吸入空気量を増加させると、その分だけ燃費が悪化してしまうという問題もある。
[Characteristics of Embodiment 3]
There is a need to recirculate the exhaust gas flowing downstream of the switching
そこで、本実施形態では、切替バルブ22の下流からの吸気への排気ガスの還流量(パージ量)を、切替バルブ22からの排気ガスの漏れ量に応じた値に制御するようにした。
Therefore, in this embodiment, the recirculation amount (purge amount) of the exhaust gas from the downstream of the switching
図10は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、車両のイグニッションキーの操作を受けて、内燃機関10が冷間時に始動した際に起動されるものとする。図10に示すルーチンでは、先ず、切替バルブ22が開状態(主排気通路14を閉塞するように制御された状態)にあるか否かが判別される(ステップ500)。
FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the
上記ステップ500において、切替バルブ22が開状態にあると判定された場合には、切替バルブ22からの排気ガスの漏れがあるか否かが判別される(ステップ502)。具体的には、本ステップ502では、上記図3に示すルーチンの実行結果を利用して、ガス漏れの有無を判別している。
If it is determined in
上記ステップ502において、切替バルブ22からの排気ガスの漏れがないと判定された場合には、切替バルブ22の下流からの吸気への排気ガスの還流が停止される(ステップ504)。
If it is determined in
一方、上記ステップ502において、切替バルブ22からの排気ガスの漏れがあると判定された場合には、切替バルブ22からの排気ガスの漏れ量に応じた値となるように、吸気側への排気ガスの還流量が第2パージ制御バルブ62の開度調整によって制御される(ステップ506)。ECU40は、図11に示すように、吸気への排気ガスの還流量と切替バルブ22からの排気ガスの漏れ量との関係を定めたマップを記憶している。図11に示すマップでは、切替バルブ22からの漏れ量が多くなるほど、吸気への還流量が多くなるように設定されている。このようなマップによれば、上記図3に示すルーチンによって得られるガス漏れ量に応じて、吸気への排気ガスの還流量を適切に設定することができる。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図10に示すルーチンによれば、必要以上の排気ガスを吸気側に還流することが無くなるため、吸気への還流実行に伴う燃焼悪化や燃費悪化を好適に抑制しつつ、切替バルブ22からの排気ガス漏れに伴う排気エミッションの悪化を防止することができる。
According to the routine shown in FIG. 10 described above, exhaust gas more than necessary is not recirculated to the intake side, so that the switching
尚、上述した実施の形態3においては、第2パージ通路60が前記第6の発明における「還流通路」に相当しているとともに、ECU40が図10に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第6の発明における「還流量制御手段」が実現されている。
In the third embodiment described above, the
実施の形態4.
次に、図12を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、図9に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に図10に示すルーチンに代えて後述する図12に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態4の特徴部分]
図12は、燃焼悪化などを抑制しつつ切替バルブ22からの排気ガス漏れに伴う排気エミッションの悪化を防止するために、本実施の形態4においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、車両のイグニッションキーの操作を受けて、内燃機関10が冷間時に始動した際に起動されるものとする。また、図12において、実施の形態3における図10に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Characteristics of Embodiment 4]
FIG. 12 is a flowchart of a routine executed by the
図12に示すルーチンでは、ステップ500において切替バルブ22が開状態にあると判定された後、次いで、予め設定されている一定量の排気ガスが切替バルブ22の下流から吸気側に還流されるように、第2パージ制御バルブ60の開度調整が実行される(ステップ600)。
In the routine shown in FIG. 12, after it is determined in
次に、今回の始動時点から所定時間が経過したか否かが判別される(ステップ602)。本ルーチンでは、当該所定時間が経過するのを待ってから、それ以降のステップ502〜506の処理が実行されることとなる。
Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the current start point (step 602). In this routine, after waiting for the predetermined time to elapse, the
内燃機関10の冷間始動時には、排気ガスが冷えた排気管(主排気通路14)によって冷却される。その結果、排気ガス中に含まれる水分が凝縮し、排気管に付着する。それに伴い、切替バルブ22の位置では、内燃機関10の始動直後は水分濃度の低い排気ガスが流通する。このため、切替バルブ22からの排気ガスの漏れがあった場合であっても、切替バルブ22の下流の水分吸着材32の温度上昇が小さく、正確な排気ガスの漏れ量を検知することが困難となる。
When the
以上説明した図12に示すルーチンによれば、冷間始動直後の所定時間は一定量の排気ガスが切替バルブ22の下流から吸気側に還流されることになる。このため、切替バルブ22からのガス漏れを正確に検出することが困難である冷間始動直後に、仮にガス漏れがあった場合であっても、HC等の排気ガスの未浄化成分が、HC吸着材24等を通過することなくそのまま大気中に排出されるのを防止することができ、排気エミッションの悪化を回避することができる。
According to the routine shown in FIG. 12 described above, a predetermined amount of exhaust gas is recirculated from the downstream of the switching
また、上記ルーチンでは、上記所定時間が経過して正確な漏れ検出が可能となった後は、上述した実施の形態3と同様の手法が用いられる。このため、吸気への還流実行に伴う燃焼悪化や燃費悪化を好適に抑制しつつ、切替バルブ22からの排気ガス漏れに伴う排気エミッションの悪化を防止することができる。
Further, in the routine described above, after the predetermined time has elapsed and accurate leak detection is possible, the same method as that of the third embodiment described above is used. For this reason, it is possible to prevent deterioration of exhaust emission due to exhaust gas leakage from the switching
実施の形態5.
次に、図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図9に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に図10に示すルーチンに代えて後述する図13に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 5. FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態5の特徴部分]
図13は、燃焼悪化などを抑制しつつ切替バルブ22からの排気ガス漏れに伴う排気エミッションの悪化を防止するために、本実施の形態5においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、車両のイグニッションキーの操作を受けて、内燃機関10が冷間時に始動した際に起動されるものとする。また、図13において、実施の形態3における図10に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Characteristics of Embodiment 5]
FIG. 13 is a flowchart of a routine executed by the
図13に示すルーチンでは、ステップ500において切替バルブ22が開状態にあると判定された後、次いで、前回の冷間始動時における切替バルブ22からの排気ガスの漏れ量が取得される(ステップ700)。
In the routine shown in FIG. 13, after it is determined in
次に、上記ステップ700において取得されたガス漏れ量の前回値に応じた値となるように、吸気側への排気ガスの還流量が第2パージ制御バルブ60の開度調整によって制御される(ステップ02)。次いで、今回の始動時点から所定時間が経過するのを待ってから(ステップ602)、それ以降のステップ502〜506の処理が実行されることとなる。次いで、今回の冷間始動時に検出された切替バルブ22からのガス漏れ量が記憶される(ステップ704)。
Next, the recirculation amount of the exhaust gas to the intake side is controlled by adjusting the opening degree of the second
切替バルブ22からの排気ガスの漏れ量は、内燃機関10が始動する度に毎回変動するとは考えられにくく、経時的な変化により徐々に変化していくものである。以上説明した図13に示すルーチンによれば、内燃機関10の冷間始動時に水分吸着材32および温度センサ34に基づいてガス漏れ量が正しく検知される前に、切替バルブ22からの漏れ量を推定することが可能となる。そして、上記ルーチンの処理によれば、推定されたガス漏れ量(前回値)に基づいて、冷間始動直後の還流量が決定されるため、ガス漏れ量の多寡に関係なく冷間始動直後の段階から、必要以上の排気ガスが吸気側に還流されるのを無くすことができる。このため、上述した実施の形態3、4に比して、吸気への還流実行に伴う燃焼悪化や燃費悪化を更に好適に抑制しつつ、切替バルブ22からの排気ガス漏れに伴う排気エミッションの悪化を更に好適に防止することができる。
The amount of exhaust gas leakage from the switching
尚、上述した実施の形態5においては、ECU40が上記ステップ704の処理を実行することにより前記第8の発明における「漏れ量記憶手段」が実現されている。
In the fifth embodiment described above, the “leakage amount storage means” according to the eighth aspect of the present invention is realized by the
ところで、上述した実施の形態1乃至5においては、吸着熱を利用して切替バルブ22の漏れ検出のために主排気通路14に水分吸着材32を配置しているが、このような目的で配置される吸着材は、排気ガスの供給を受けて発熱する吸着材であれば、水分を吸着する機能を有する水分吸着材でなくてもよい。すなわち、上記のような目的で配置される吸着材は、排気ガス中の未浄化成分(HC、CO、CO2など)を吸着して発熱する材料を用いたものであってもよい。
Incidentally, in the first to fifth embodiments described above, the
10 内燃機関
12 吸気通路
14 主排気通路
16 前段触媒
18 後段触媒
20 バイパス通路
20a 上流側接続部
20b 下流側接続部
22 切替バルブ
22a 負圧ダイアフラム
22b バルブシート
24 HC吸着材
26 NOx吸着材
28 パージ通路
30 パージ制御バルブ
32 水分吸着材
34 温度センサ(Rr温度センサ)
40 ECU(Electronic Control Unit)
50 Fr温度センサ
60 第2パージ通路
62 第2パージ制御バルブ
40 ECU (Electronic Control Unit)
50
Claims (8)
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する未浄化成分吸着材と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能とする切替バルブと、
前記切替バルブより下流側の通路に配置され、排気ガスの供給を受けて発熱するバルブ下流側吸着材と、
前記バルブ下流側吸着材の内部或いは排気ガスの流れ方向における当該バルブ下流側吸着材の直後の通路に配置され、当該バルブ下流側吸着材の温度を検出する吸着材温度センサと、
前記ガスが前記バルブ下流側吸着材に吸着される際の発熱に伴う前記バルブ下流側吸着材の温度情報に基づいて、前記切替バルブからの排気ガスの漏れ検出を行うバルブ漏れ検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows;
A bypass passage that branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion with the main exhaust passage, and merges with the main exhaust passage again at a downstream connection portion downstream from the upstream connection portion;
An unpurified component adsorbent disposed in the bypass passage and having a function of adsorbing unpurified components contained in the exhaust gas;
A switching valve capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage;
A valve downstream side adsorbent that is disposed in a passage on the downstream side of the switching valve and generates heat by receiving supply of exhaust gas;
An adsorbent temperature sensor that is disposed in the passage downstream of the valve downstream side adsorbent in the valve downstream side adsorbent or in the flow direction of the exhaust gas and detects the temperature of the valve downstream side adsorbent;
Valve leakage detection means for detecting leakage of exhaust gas from the switching valve, based on temperature information of the valve downstream side adsorbent accompanying heat generation when the gas is adsorbed by the valve downstream side adsorbent;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記バルブ漏れ検出手段は、前記バルブ下流側吸着材の前記温度情報と前記ガス温度センサにより検出される排気ガスの温度情報との比較結果に基づいて、前記切替バルブからの排気ガスの前記漏れ検出を行うことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 A gas temperature sensor for detecting a temperature of exhaust gas flowing into the adsorbent downstream of the valve;
The valve leak detection means detects the leak of exhaust gas from the switching valve based on a comparison result between the temperature information of the adsorbent downstream of the valve and temperature information of the exhaust gas detected by the gas temperature sensor. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
前記バルブ漏れ検出手段により検出される前記切替バルブからの排気ガスの漏れ量に応じて、前記吸気通路への排気ガスの還流量を制御する還流量制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。 A recirculation passage branched from a passage between the switching valve and the valve downstream side adsorbent, and connected to an intake passage of an internal combustion engine;
The apparatus further comprises a recirculation amount control means for controlling a recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage in accordance with a leakage amount of the exhaust gas from the switching valve detected by the valve leak detection means. Item 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of Items 1 to 5.
前記還流量制御手段は、冷間始動後の所定時間中は、前回の冷間始動時の前記漏れ量に応じた量となるように前記還流量を制御することを特徴とする請求項6記載の内燃機関の排気浄化装置。 A leak amount storage means for storing the leak amount of the exhaust gas from the switching valve detected by the valve leak detection means;
The said recirculation amount control means controls the said recirculation amount so that it may become the quantity according to the said leakage amount at the time of the last cold start during the predetermined time after a cold start. Exhaust gas purification device for internal combustion engine.
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