(57)【要約】【課題】  排ガスの流量計を測定する場合、特にディーゼルの排ガスにはカーボンやオイル等多くの汚損成分が含まれているため、発熱抵抗体などへの汚損，劣化が併発し、短時間で大きな精度劣化が生じる。【解決手段】  ＥＣＵ内あるいは流量計に流量計の劣化を判定する手段を有し、この劣化判定手段によりエンジン起動前あるいは起動後エンジン定常運転状態において流量計の劣化判定する。さらには前記判定結果を基に流量計出力の補正を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニット内あるいは前記流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段によりキーＯＮからエンジン起動開始までの間に前記流量計の劣化判定を行う熱式流量計の劣化診断方法。
【請求項２】
排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段によりエンジン起動後の定常運転状態に流量計の劣化判定することを特徴とする熱式流量計の劣化診断方法。
【請求項３】
排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段による判定結果を基づいて前記熱式流量計の出力値を補正することを特徴とする熱式流量計の出力補正方法。
【請求項４】
排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段が、車両使用開始時の出力値をメモリーに記憶しておき、以後所定の条件時に得られた出力値を前記メモリー値との比較により行うことを特徴とする熱式流量計の劣化診断方法。
【請求項５】
前記劣化判定手段が、流量計の出力値と予め判定基準として設定された電圧上限値及び下限値との比較により劣化判定する手段であることを特徴とする請求項１から請求項３の熱式流量計の劣化診断方法。
【請求項６】
前記劣化判定手段が、流量計の出力値と予め判定基準として設定された電圧上限値及び下限値との比較と、流量計の出力電圧の振幅と予め判定基準として設定された電圧振幅上限値との比較を行い、前記２つの判定手段のどちらか一方でもＮＧの場合は劣化と判定することを特徴とする請求項１から請求項３の熱式流量計の劣化診断方法。
【請求項７】
排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記発熱抵抗体を２つ有しかつそれぞれ独立に制御され、一方は発熱抵抗体と測温抵抗体との温度差（ΔＴｈ）を一定に保持するよる制御され、もう一方は、被測定ガス温度とは関係なく常に発熱抵抗体の加熱温度を所定温度に保持するよう制御し、それぞれガス流量に関係する信号を同時に出力すると共に、所定の条件にて双方の出力値を比較することにより流量計の劣化判定することを特徴とする熱式流量計の劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジンシステムの中を流れる空気あるいは排気の流量を計量するガス流量計の劣化診断及び出力補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来例を示す公知例として特許文献１には、排気管の触媒下流側とマフラ上流側との間から延出した排ガス再循環通路に流量計を介装するとともに、上記排ガス再循環通路の吸気管への合流部に制御弁を設け、上記流量計からの信号に基づいて上記制御弁の弁開度を制御し、上記排ガス再循環通路を流れる排ガスの流量が目標値となるようフィードバック制御することで実流量を精度良く調量する手段が開示されている。特に排ガス再循環通路に介装された流量計は排ガスの測定用に使用される熱式流量計であるが、汚損等により生じる流量計の劣化を診断する手段は有していない。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７４１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲはエンジンから排出されるＮＯｘを低減する手段として、古くから採用されている。特に近年、車両から排出される排ガスに対し一段と厳しい規制の導入が予定されている一方で、筒内へ燃料を直接噴射するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等リーンバーンエンジンにおいては、通常のエンジンに比較して大幅にＥＧＲ限界が伸びており、燃焼に対する空燃比のリーン限界も高くなっていることからＥＧＲの大量化、さらにはEGR制御の高精度化が要求されている。特許文献１では、ＥＧＲガス流量を直接計量することで、大量のＥＧＲを還流する際により正確なＥＧＲガスの調量と混合を可能とすることを目的としている。排ガス雰囲気中の場合、耐汚損性の問題が発生する。特にディーゼルの排ガスにはカーボンやオイル等多くの汚損成分が含まれているため、耐汚損対策を講じなければ技術的に成立させることはできない。特許文献１では、この課題に対して、流量計の上流にフィルタを新設することでカーボンやオイル等の汚損成分を除去する手段が記載されている。しかしながらこのような構成の場合は、フィルタの新規追加によりコストが高くなるというデメリットが生じる。また、配置する取付けスペースの制約により小型なものが要求される一方で、前記汚損成分の完全除去を実現しない限り、汚損により短時間で流量計の出力に大きな誤差が発生してしまうという課題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特に汚損等によって生じる流量計の劣化を常に診断し、補正することで測定精度を長期間維持することを可能とするＥＧＲガス流量計の診断方法及び出力補正方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニット内あるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段によりキーＯＮからエンジン起動開始までの間に流量計の劣化判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段によりエンジン起動後の定常運転状態に流量計の劣化判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段による判定結果を基づいて前記熱式流量計の出力値を補正することを特徴とする。
【０００９】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記エンジンを統括して制御するユニットあるいは流量計に前記流量計の劣化を判定する手段を有し、前記劣化判定手段が、車両使用開始時の出力値をメモリーに記憶しておき、以後所定の条件時に得られた出力値を前記メモリー値との比較により行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、前記劣化判定手段が、流量計の出力値と予め判定基準として設定された電圧幅Ａとの比較により劣化判定する手段であることを特徴とする。
【００１１】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、前記劣化判定手段が、流量計の出力値と予め判定基準として設定された電圧幅Ａとの比較と、流量計の出力電圧の振幅と予め判定基準として設定された電圧幅Ｂとの比較を行い、前記２つの判定手段のどちらか一方でもＮＧの場合は劣化と判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明による、ＥＧＲガス流量計の診断方法及び補正方法は、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブを備えるとともに、発熱抵抗体と該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計を前記ＥＧＲ配管上に配置したエンジンにおいて、前記発熱抵抗体を２つ有しかつそれぞれ独立に制御され、一方は測温抵抗体との温度差（ΔＴｈ）を一定に保持する回路による制御、もう一方は、被測定ガス温度とは関係なく常に所定温度を保持する回路による制御によりそれぞれガス流量に関係する信号を同時に出力し、所定の条件にて双方の出力値を比較することにより流量計の劣化判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＥＧＲガスの質量流量計の経時に伴う劣化を確実に判定し、かつ判定結果を基に出力補正をすることで、初期の精度をより長時間確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００１５】
図１に本発明の熱式流量計の構成を示す。熱式流量計の中でガスの流速を検知する発熱抵抗体１及びガス温度を検出する感温抵抗体２は通路ボディ３内部の通路内部に構成される。前記発熱抵抗体１及び感温抵抗体２で検出された信号は駆動回路部を有したモジュール部４内で処理され、コネクタ５を介して流量に相当する電気信号がＥＣＵへ送られる。このような構成によって被測定ガスの流量を高精度に計量を行う。
【００１６】
図２に起動時のアクチュエータ信号及び動作を示す。通常はキーをＡＣＣ，ＯＮ，
ＳＴＡＲＴの順に廻しエンジンを起動させる。この一連の動作の中で特にキーをＯＮすることによりエンジン周辺のアクチュエータに必要な電源をバッテリーから供給するのが一般的である。さらに、次の動作であるキーＳＴＡＲＴにするとエンジンが始動し吸気系や排気系にガスが流れ始まる。このことから現行の制御において、本発明に係る流量計の診断をするにはキーＯＮからＳＴＡＲＴによるエンジン起動開始までの間に実施することが望ましい。この理由は、先に述べたとおりエンジン起動後になると吸気系や排気系にガスの流れが発生し、吸気管内や排気管内でガス流れの脈動が必ず伴うためである。本発明によればガス流れ発生前にガス脈動の影響を受けることない安定して環境下でより確実な流量計の診断を実施することが可能である。さらに診断実施のための時間を十分に確保するには、キーの挿入あるいはＡＣＣがＯＮされた時点で流量計の通電を開始し、エンジン起動までの間に診断を実施してもよい。
【００１７】
また、ガス流れが発生したエンジン起動後であってもエンジンが定常運転のように状態が安定している条件で、好ましくは所定の条件に診断を実施すればガス脈動を含めて状態の再現性を確保できるため高精度に流量計の診断を実施することは可能である。前記定常運転とは、たとえばアイドリング運転状態である。
【００１８】
次に、劣化判定手段に基づき流量計の出力を補正するための制御ルーチンについて、図３に示したフローチャートを用いて簡単に説明する。まず、ステップＳ１０１で、現時点での流量計出力値Ｖｏｕｔを読込む。次いでステップＳ１０２へ進み、流量計の劣化を判定する。先に読込まれたＶｏｕｔと判定基準値との比較により流量計の劣化を判定し、劣化と判定された場合はステップＳ１０３へ分岐し、流量計の出力を補正し、再度ステップＳ１０１へ進む。一方、前記ステップＳ１０２で劣化なしと判定された場合は、本制御ルーチンを抜ける。
【００１９】
また、劣化判定は、ＥＣＵあるいは流量計に内蔵されたメモリーに車両使用開始時の出力値を記憶しておき、先に記載した所定の条件時に得られた出力値とメモリー値を比較することで劣化を判定するものである。
【００２０】
次に劣化判定の具体的方法について図４〜図６を用いて説明する。図４に示したように基本的には流量計の出力電圧の変化から劣化判定方法が有効である。判定基準となる電圧上限値と下限値を設定しておき、図中例として示した劣化パターンＡ，Ｂのように時間経過後の出力電圧を前記設定値と比較し、前記基準電圧範囲内にあるか否かによって劣化を判定する。判定基準の設定としては、請求項４に記載のとおり車両使用開始時の出力値をメモリーに格納する方法や流量計の初期の出力特性から予め設定しておいてもよい。また、流量計や取付けダクトへの汚損など何らかの要因で図５に示したように出力電圧の振幅が初期に対して大きくなる恐れがある。このような不具合に対しても、振幅の上限値を設定しておき、時間経過後の値との比較により劣化を判定するのが望ましく、例えばこれらを二つの判定方法を同時に実行すると、より劣化判定の精度を高めることができる。また、図４と図５を用いて説明した具体的な判定方法以外であっても、流量計の出力電圧に基づいて劣化を判定する手段であれば特に問題はない。
【００２１】
次に前記例として示した電圧値と振幅の二つの劣化判定手段と有する場合の制御フローについて図６を用いて説明する。まず、ステップＳ１０４で、流量計出力値であるＶoutと判定基準となる電圧の上下限値であるＶｍｉｎ及びＶｍａｘを読込む。次いでステップＳ１０５へ進み、第一の判定として出力値による比較を行う。Ｖｏｕｔと判定基準値との比較により、ＶｏｕｔがＶｍｉｎ以下あるいはＶｍａｘ以上など基準値を超えている場合は劣化と判定しステップＳ１０６へ分岐し、流量計の出力を補正し、再度ステップＳ104へ進む。一方、前記ステップＳ１０５で劣化なし、すなわちＶｏｕｔが基準値内と判定された場合は、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、第二の判定基準となる振幅の基準電圧値Ｖｒｅｆを読込む。次いで、ステップＳ１０８へ進み、第二の判定として振幅値による比較を行う。Ｖｏｕｔと判定基準値との比較により、ＶｏｕｔがＶｒｅｆ以上の場合は劣化と判定しステップＳ１０６へ分岐し、流量計の出力を補正し、再度ステップＳ１０４へ進む。一方、前記ステップＳ１０８で劣化なしと判定された場合は、本制御ルーチンを抜ける。
【００２２】
次に、流量計の出力電圧を用いて劣化を判定する別手段として、二つの出力電圧の差に基づいて劣化判定する方法について説明する。
【００２３】
本方法においては、二つの出力電圧を得るために、二つの発熱抵抗体を有する構成とする。図７にその構成について示す。流量計には二つの発熱抵抗体（以下、発熱抵抗体Ａ，Ｂと記載）と少なくとも一つの測温抵抗体を有すると共に二つの制御回路から構成される。
【００２４】
二つの制御回路構成については基本的には同様の構成からなるため、ここでは、上段に示した温度差一定制御回路について説明する。電源により駆動する制御回路は、発熱抵抗体Ａ，測温抵抗体、その他抵抗からなるホイートストンブリッジ回路を備える。発熱抵抗体Ａとその接地側に配置された抵抗との間をブリッジの一方の中点とし、測温抵抗体とその接地側に配置された抵抗との間をブリッジのもう一方の中点とする。ホイートストンブリッジ回路は、前記中点の電位差がゼロになるように差動増幅器及びトランジスタによって発熱抵抗体Ａに流れる電流を調整するように構成されている。このブリッジ回路は、発熱抵抗体Ａの加熱温度と測温抵抗体により感知するガス温度との差が所定の温度差となるように発熱抵抗体Ａに流れる加熱電流を制御する。また下段に示した制御回路は、温度差一定制御回路に対して、測温抵抗体の変わりに固定抵抗を配置することでガス温度の変化に関係なく、常に発熱抵抗体Ｂの絶対温度が一定となるように発熱抵抗体Ｂに流れる加熱電流を制御する。
【００２５】
それぞれの制御回路に設けられた差動増幅器の出力に設けられた出力調整回路にて増幅され、それぞれの出力電圧Ｖｏｕｔ１とＶｏｕｔ２が得られる。さらに、これらＶｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の差を算出し、予め設けられた電圧差の基準値（初期値）との比較により劣化を判定する。この原則としては、例えば初期の劣化前である出力電圧差と時間経過によって伴う劣化後では制御方式の違いから劣化の進行も異なるため電圧差に違いが生じることを利用する。本方式においても流量計の劣化は判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る流量計の構成図。
【図２】本実施形態に係るエンジン起動までの動作。
【図３】流量計の出力電圧補正制御フロー。
【図４】本実施形態に係る劣化診断方法例。
【図５】本実施形態に係る劣化診断方法例。
【図６】流量計の劣化判定制御フロー。
【図７】出力電圧差による劣化診断実施の構成。
【符号の説明】
【００２７】
１…発熱抵抗体、２…感温抵抗体、３…通路ボディ、４…モジュール部、５…コネクタ、６…ターミナル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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