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JP2018131954A - Abnormality detector - Google Patents

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JP2018131954A
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particulate matter
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accumulation
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直樹 天野
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直樹 天野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality detector capable of detecting abnormality of PM accumulation with high accuracy.SOLUTION: An abnormality detector includes: a detection unit configured to detect abnormality of particulate matter accumulation in a case where an accumulation amount of the particulate matter per unit distance to a filter is within a predetermined range, the filter configured to collect the particulate matter in exhaust of a vehicle; and a range determination unit configured to change a range between a case where the accumulation amount of the particulate matter per unit time is not larger than a first accumulation amount and a case where it is larger than the first accumulation amount.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は異常検出装置に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device.

自動車には、内燃機関から排出される排気中の微粒子状物質(PM:Particle Matter)を捕集する、例えばディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)またはガソリンパティキュレートフィルタ(GPF:Gasoline Particulate Filter)などのフィルタが用いられている。フィルタへのPMの堆積量が多くなると圧力損失が増加し、運転性が悪化する。このため、堆積量が所定量になるとPMを燃焼することで除去するフィルタ再生が行われることがある(例えば特許文献1参照)。   In automobiles, particulate matter (PM) in exhaust gas exhausted from an internal combustion engine is collected, for example, diesel particulate filter (DPF) or gasoline particulate filter (GPF). ) Is used. When the amount of PM deposited on the filter increases, the pressure loss increases and the drivability deteriorates. For this reason, when the accumulation amount reaches a predetermined amount, filter regeneration for removing PM by burning may be performed (see, for example, Patent Document 1).

特開平7−34854号公報JP 7-34854 A

PMのフィルタへの堆積速度が異常に大きい場合は、例えば警告灯の点灯などでドライバに通知することがある。しかし、PMの堆積速度は車両の速度などに応じて異なるため、精度の高い異常検出は困難であった。そこで、PMの堆積の異常を精度高く検出することが可能な異常検出装置を提供することを目的とする。   If the PM deposition rate is abnormally high, the driver may be notified, for example, by turning on a warning light. However, since the PM deposition rate varies depending on the vehicle speed, it is difficult to detect an abnormality with high accuracy. In view of this, an object of the present invention is to provide an abnormality detection device capable of detecting PM accumulation abnormality with high accuracy.

上記目的は、車両の排気中の微粒子状物質を捕集するフィルタへの単位距離当たりの前記微粒子状物質の堆積量が所定の範囲内である場合に前記微粒子状物質の堆積の異常を検出する検出部と、単位時間当たりの前記微粒子状物質の堆積量が、第1の堆積量以下である場合と、前記第1の堆積量より大きい場合とで、前記範囲を異ならせる範囲決定部と、を具備する異常検出装置によって達成できる。   The object is to detect abnormal accumulation of particulate matter when the amount of particulate matter deposited per unit distance to a filter that collects particulate matter in vehicle exhaust is within a predetermined range. A detection unit, and a range determination unit that makes the range different depending on whether the amount of the particulate matter deposited per unit time is less than or equal to the first deposition amount and when the deposition amount is larger than the first deposition amount; It can achieve by the abnormality detection apparatus which comprises.

PMの堆積の異常を精度高く検出することが可能な異常検出装置を提供できる。   It is possible to provide an abnormality detection device capable of detecting PM accumulation abnormality with high accuracy.

図1は内燃機関を例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic view illustrating an internal combustion engine. 図2はECUが行う処理を例示するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a process performed by the ECU. 図3は堆積速度を用いたマップを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a map using the deposition rate.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して本実施形態の異常検出装置について説明する。図1は内燃機関100を例示する模式図である。内燃機関100は例えば自動車などに搭載されるディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンなどであり、異常検出装置を内燃機関100に適用する。
(First embodiment)
Hereinafter, the abnormality detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating an internal combustion engine 100. The internal combustion engine 100 is, for example, a diesel engine or a gasoline engine mounted on an automobile or the like, and an abnormality detection device is applied to the internal combustion engine 100.

図1に示すように、内燃機関100のエンジン本体10の吸気ポートには吸気管12が接続され、排気ポートには排気管14が接続されている。またエンジン本体10には、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが設けられている。   As shown in FIG. 1, an intake pipe 12 is connected to an intake port of an engine body 10 of the internal combustion engine 100, and an exhaust pipe 14 is connected to an exhaust port. The engine body 10 is provided with an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port.

吸気管12には上流側から順に、エアクリーナ16、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ18、スロットルバルブ20およびインジェクタ22が設けられている。インジェクタ22は吸気管12のうち下流側に設けられている。インジェクタ22から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなす。この混合気が吸気弁Viの開弁時にエンジン本体10の燃焼室10aに吸入され、ピストン32で圧縮され、燃焼する。クランク角センサ31はクランク角を検出する。   The intake pipe 12 is provided with an air cleaner 16, an air flow meter 18 for detecting the intake air amount, a throttle valve 20, and an injector 22 in order from the upstream side. The injector 22 is provided on the downstream side of the intake pipe 12. The fuel injected from the injector 22 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture. This air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 10a of the engine body 10 when the intake valve Vi is opened, compressed by the piston 32, and burned. The crank angle sensor 31 detects the crank angle.

エンジン本体10における燃焼で発生した排気は排気管14から車両の外に排出される。排気管14には、空燃比センサ33およびフィルタ34が設けられている。空燃比センサ33は空燃比を検出する。フィルタ34は、例えばDPFまたはGPFなどであり、排気中の微粒子状物質(PM)を捕集することで、排気を浄化する。また、排気管14にはフィルタ34とともに排気浄化のための触媒などが設けられてもよい。   Exhaust gas generated by combustion in the engine body 10 is discharged from the exhaust pipe 14 to the outside of the vehicle. The exhaust pipe 14 is provided with an air-fuel ratio sensor 33 and a filter 34. The air-fuel ratio sensor 33 detects the air-fuel ratio. The filter 34 is, for example, DPF or GPF, and purifies the exhaust gas by collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas. Further, the exhaust pipe 14 may be provided with a filter 34 and a catalyst for purifying exhaust gas.

ECU(Engine Control Unit、異常検出装置)40はCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、および記憶装置等を備える。ECU40は、ROMや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ECU40には、エアフローメータ18、スロットルバルブ20、インジェクタ22、クランク角センサ31および空燃比センサ33が電気的に接続されている。   The ECU (Engine Control Unit, abnormality detection device) 40 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a storage device. The ECU 40 performs various controls by executing a program stored in the ROM or the storage device. The ECU 40 is electrically connected to an air flow meter 18, a throttle valve 20, an injector 22, a crank angle sensor 31, and an air / fuel ratio sensor 33.

ECU40は、車両の速度、およびフィルタ34へのPMの堆積速度を取得する。堆積速度とは、単位距離当たりの堆積量(例えばg/km)、および単位時間当たりの堆積量(例えばg/h)である。ここで、例えば距離とは車両の走行距離、時間とは車両の走行時間である。ECU40は、例えば排気管14のフィルタ34より上流側および下流側における差圧に基づいて堆積速度を取得することができ、他の手法で取得してもよい。ECU40は、堆積速度が所定の範囲内にある場合、フィルタ34へのPMの堆積が異常であると判断する。また、ECU40は判断の基準となる範囲を異ならせる。すなわち、ECU40は異常検出部および範囲決定手段として機能する。   The ECU 40 acquires the vehicle speed and the PM deposition rate on the filter 34. The deposition rate is a deposition amount per unit distance (for example, g / km) and a deposition amount per unit time (for example, g / h). Here, for example, the distance is the travel distance of the vehicle, and the time is the travel time of the vehicle. The ECU 40 can acquire the deposition rate based on, for example, the differential pressure on the upstream side and the downstream side of the filter 34 of the exhaust pipe 14, or may be acquired by other methods. The ECU 40 determines that PM deposition on the filter 34 is abnormal when the deposition rate is within a predetermined range. In addition, the ECU 40 varies the range that is a criterion for determination. That is, the ECU 40 functions as an abnormality detection unit and a range determination unit.

図2はECU40が行う処理を例示するフローチャートであり、車両の走行時に所定時間ごとに行われる。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a process performed by the ECU 40 and is performed at predetermined time intervals when the vehicle is traveling.

図2に示すように、ECU40はフィルタ34へのPMの堆積速度(単位距離当たりの堆積量V1)を取得する(ステップS1)。またECU40はPMの堆積速度(単位時間当たりの堆積量V2)を取得する(ステップS2)。   As shown in FIG. 2, the ECU 40 acquires the PM deposition rate (deposition amount V1 per unit distance) on the filter 34 (step S1). Further, the ECU 40 acquires the PM deposition rate (deposition amount V2 per unit time) (step S2).

図2において、ECU40は、堆積速度V1が閾値である堆積速度Vth1より大きいか否か判断する(ステップS3)。肯定判断の場合、ECU40は、堆積速度V2が閾値である堆積速度Vth2(第1の堆積量)以下であるか否か判断する(ステップS4)。肯定判断の場合、ECU40は、フィルタ34へのPMの堆積が異常であると判断する(ステップS6)。一方、ステップS3において否定判断の場合、ECU40は、フィルタ34へのPMの堆積は正常であると判断する(ステップS7)。   In FIG. 2, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V1 is greater than a deposition rate Vth1 that is a threshold value (step S3). In the case of an affirmative determination, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V2 is equal to or less than a deposition rate Vth2 (first deposition amount) that is a threshold value (step S4). If the determination is affirmative, the ECU 40 determines that PM accumulation on the filter 34 is abnormal (step S6). On the other hand, if a negative determination is made in step S3, the ECU 40 determines that the accumulation of PM on the filter 34 is normal (step S7).

ステップS4において否定判断の場合、ECU40は、堆積速度V1が閾値である堆積速度Vth3より大きいか否か判断する(ステップS5)。この閾値Vth3はVth1より大きい。肯定判断の場合、ECU40は、フィルタ34へのPMの堆積が異常であると判断する(ステップS6)。一方、ステップS5において否定判断の場合、ECU40は、フィルタ34へのPMの堆積は正常であると判断する(ステップS7)。   If a negative determination is made in step S4, the ECU 40 determines whether or not the deposition rate V1 is greater than a deposition rate Vth3 that is a threshold value (step S5). This threshold value Vth3 is larger than Vth1. If the determination is affirmative, the ECU 40 determines that PM accumulation on the filter 34 is abnormal (step S6). On the other hand, if a negative determination is made in step S5, the ECU 40 determines that the accumulation of PM on the filter 34 is normal (step S7).

図3を参照し、処理について詳しく説明する。図3は堆積速度を用いたマップを示す模式図である。横軸は単位走行距離当たりの堆積量(堆積速度V1)、縦軸は単位時間当たりの堆積量(堆積速度V2)である。   The processing will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a map using the deposition rate. The horizontal axis represents the deposition amount per unit travel distance (deposition rate V1), and the vertical axis represents the deposition amount per unit time (deposition rate V2).

図3の範囲Aは、当単位走行距離当たりの堆積量(堆積速度V1)にて、単位時間当たりの堆積量が小さい領域である。つまり範囲Aは車両の低速走行時の処理に対応し、フィルタ34が異常であるとECU40が判断する範囲である。すなわち、V1がVth1より大きく、かつV2がVth2以下である場合、ECU40は異常と判断する(図2のステップS6)。一方、範囲Bは、当単位走行距離当たりの堆積量(堆積速度V1)にて、単位時間当たりの堆積量が範囲Aよりも大きい領域である。つまり範囲Bは車両の高速走行時の処理に対応し、フィルタ34が異常であるとECU40が判断する範囲である。すなわち、V1がVth3より大きく、かつV2がVth2より大きい場合、ECU40は異常と判断する(図2のステップS6)。   A range A in FIG. 3 is a region where the deposition amount per unit time is small in the deposition amount per unit travel distance (deposition speed V1). That is, the range A corresponds to a process when the vehicle is traveling at a low speed, and the ECU 40 determines that the filter 34 is abnormal. That is, when V1 is larger than Vth1 and V2 is Vth2 or less, the ECU 40 determines that there is an abnormality (step S6 in FIG. 2). On the other hand, the range B is a region where the deposition amount per unit time is larger than the range A in the deposition amount per unit travel distance (deposition speed V1). That is, the range B corresponds to a process when the vehicle is traveling at high speed, and the ECU 40 determines that the filter 34 is abnormal. That is, when V1 is larger than Vth3 and V2 is larger than Vth2, ECU 40 determines that there is an abnormality (step S6 in FIG. 2).

車両の速度に応じてPMの排出量およびフィルタ34への堆積量などが異なる。例えば、車両の速度が大きくなると、単位時間当たりのPMの堆積速度も大きくなる。このため、例えば低速走行時に対応した閾値を用いてフィルタ34の異常の判断を行うと、高速走行時には精度が低下し、誤った判断がされる恐れがある。また堆積の異常が発生している場合、フィルタ34への堆積量が早期に限界に達し、排気エミッションおよび燃費の悪化、オイルの希釈などが発生する恐れがある。   The amount of PM discharged, the amount deposited on the filter 34, and the like vary depending on the speed of the vehicle. For example, when the vehicle speed increases, the PM deposition rate per unit time also increases. For this reason, for example, if the abnormality of the filter 34 is determined using a threshold value corresponding to low-speed traveling, the accuracy may decrease during high-speed traveling, and an erroneous determination may be made. In addition, when there is an abnormality in the accumulation, the accumulation amount on the filter 34 may reach the limit early, and exhaust emission, fuel consumption, oil dilution, and the like may occur.

第1実施形態によれば、図3に示したように、ECU40は、単位距離当たりの堆積量が所定の範囲内にある場合に堆積の異常を検出し、かつ単位時間当たりの堆積量に応じて範囲を異ならせることができる。言い換えれば、ECU40は、低速走行時と高速走行時とで、1枚のマップ(図3)において、PMの堆積速度に対して異なる範囲を用いて判断を行う。つまり、低速走行時にはVth1<V1かつV2≦Vth2の範囲Aにおいて、ECU40はPMの堆積が異常と判断する(図2および図3)。高速走行時にはVth3<V1かつVth2<V2の範囲Bにおいて、ECU40は異常と判断する。この結果、1枚のマップを用いることで精度の高い検出が可能である。ECU40は例えば警告灯などを点灯させドライバに通知することが好ましい。通知を受けたドライバが例えば車両のメンテナンスなどを行うことで、フィルタ34が適切な状態になり、排気エミッションおよび燃費の悪化、オイル希釈などが抑制される。   According to the first embodiment, as shown in FIG. 3, the ECU 40 detects an accumulation abnormality when the accumulation amount per unit distance is within a predetermined range, and according to the accumulation amount per unit time. Range can be different. In other words, the ECU 40 makes a determination using different ranges for the PM deposition speed in one map (FIG. 3) during low speed traveling and during high speed traveling. That is, when traveling at a low speed, the ECU 40 determines that PM accumulation is abnormal in the range A where Vth1 <V1 and V2 ≦ Vth2 (FIGS. 2 and 3). When traveling at high speed, the ECU 40 determines that there is an abnormality in the range B where Vth3 <V1 and Vth2 <V2. As a result, highly accurate detection is possible by using one map. The ECU 40 preferably notifies the driver by turning on a warning light, for example. The driver who has received the notification performs maintenance of the vehicle, for example, so that the filter 34 is in an appropriate state, and exhaust emission, fuel consumption deterioration, oil dilution, and the like are suppressed.

本実施形態では、V1に対して2つの閾値Vth1およびVth3を用い、V2に対して1つの閾値Vth2を用いた。例えばV2に対して2つの閾値を用い、V1に対して3つ以上の閾値を用いてもよい。   In this embodiment, two threshold values Vth1 and Vth3 are used for V1, and one threshold value Vth2 is used for V2. For example, two threshold values may be used for V2, and three or more threshold values may be used for V1.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 エンジン本体
10a 燃焼室
12 吸気管
14 排気管
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 スロットルバルブ
22 インジェクタ
31 クランク角センサ
32 ピストン
33 空燃比センサ
34 フィルタ
40 ECU
100 内燃機関
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine main body 10a Combustion chamber 12 Intake pipe 14 Exhaust pipe 16 Air cleaner 18 Air flow meter 20 Throttle valve 22 Injector 31 Crank angle sensor 32 Piston 33 Air-fuel ratio sensor 34 Filter 40 ECU
100 Internal combustion engine

Claims (1)

車両の排気中の微粒子状物質を捕集するフィルタへの単位距離当たりの前記微粒子状物質の堆積量が所定の範囲内である場合に前記微粒子状物質の堆積の異常を検出する検出部と、
単位時間当たりの前記微粒子状物質の堆積量が、第1の堆積量以下である場合と、前記第1の堆積量より大きい場合とで、前記範囲を異ならせる範囲決定部と、を具備する異常検出装置。
A detection unit for detecting abnormal accumulation of the particulate matter when a deposition amount of the particulate matter per unit distance to a filter that collects the particulate matter in the exhaust of the vehicle is within a predetermined range;
An abnormality comprising: a range determining unit that varies the range depending on whether the amount of the particulate matter deposited per unit time is equal to or less than the first deposition amount and greater than the first deposition amount. Detection device.
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