CN105745413A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适当控制设于排水路的中途的开闭阀的开闭动作并能够防止转矩降低、输出降低的内燃机的控制装置。其具有：进气通路(4)，一端与内燃机(1)的进气侧连接；排气通路(5)，一端与内燃机(1)的排气侧连接；内冷却器(10)，配置在进气通路(4)；催化装置(18)，设于排气通路(5)；排水路(28)，一端与进气通路(4)中的内冷却器(10)的下游侧连接，另一端与排气通路(5)的催化装置(18)的上游侧连接，使利用内冷却器(10)凝结的冷凝水向排气通路(5)排出；开闭阀(29)，设于排水路(28)的中途；检测单元(20)，设于进气通路(4)或者排气通路(5)的至少一方，检测进气或者排气的至少一方的状态；以及开闭阀控制部(30)，基于检测单元(20)的输出进行开闭阀(29)的开闭控制。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及进行车辆的内燃机的动作控制的控制装置。
背景技术
作为柴油发动机的排气净化方法，公知的是使用NOx捕获催化装置的方式。NOx捕获催化装置在氧化环境中捕获排气中的NOx，并将捕获的NOx在还原环境中释放而还原为N2等，从而降低NOx的排出浓度。另外，搭载有柴油发动机的车辆中，设置有除去排气中的颗粒物的过滤装置，基于NOx捕获催化装置的耐热性、配置空间的观点，通常配置在过滤装置的下游侧。
并且，公知有通过使排气的一部分返回进气侧使燃烧室的燃烧温度降低，来降低排气中的NOx的排气再循环(EGR)方式。在EGR方式中，具有使排气从增压器的涡轮机上游侧排气通路向压缩机下游侧进气通路返回的高压EGR方式，和在涡轮机下游侧使排气从氧化催化装置和过滤装置下游侧的排气通路向压缩机上游侧进气通路返回的低压EGR方式。在具有低压EGR装置和内冷却器等冷却单元的内燃机中，在包含排气的进气通过冷却单元而被冷却时会凝结而产生冷凝水。若该冷凝水与进气一起从进气通路输送到燃烧室，则可能引起水锤现象。
为了解决上述问题，例如“专利文献1”中公开了一种内燃机，其具有储存在内冷却器内产生的冷凝水的储存箱，对冷凝水进行加热而成为水蒸气的加热装置，将储存箱与催化装置上游侧的排气通路连接起来的水蒸气供给路，从而将冷凝水转化为水蒸气并供给到催化装置的上游侧排气通路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-124563号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
在上述技术中，虽然在水蒸气供给路上设置有流量调节阀，但仅公开了该流量调节阀利用控制装置进行开闭动作控制，并未详细说明具体开闭动作。开闭动作难以精度良好地求得储存在储存箱中的水的量，因此不得不将开阀时间设定为较长。另外，若开阀时间过长，则水排出完成后，进气也被排出，会引起内燃机的转矩降低、输出降低的问题。另外，在异物堵塞或者破损而使阀出现故障时，会有不能进行开闭控制的不良情况。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种内燃机的控制装置，其能够适当地控制设于排水路的中途的开闭阀的开闭动作，而能够防止转矩降低或者输出降低，并且判断开闭阀是否发生故障，并在发生故障时向使用者报告该信息。
技术方案1记载的发明为一种内燃机的控制装置，其特征在于，具有：进气通路，该进气通路的一端与内燃机的进气侧连接；排气通路，该排气通路的一端与所述内燃机的排气侧连接；内冷却器，该内冷却器配置在所述进气通路；催化装置，该催化装置设于所述排气通路；排水路，该排水路的一端与所述进气通路中的所述内冷却器的下游侧连接，所述排水路的另一端与所述排气通路的所述催化装置的上游侧连接，使利用所述内冷却器凝结的冷凝水向所述排气通路排出；开闭阀，该开闭阀设于所述排水路的中途；检测单元，该检测单元设于所述进气通路或者所述排气通路的至少一方，检测进气或者排气的至少一方的状态；以及开闭阀控制部，该开闭阀控制部基于所述检测单元的输出进行所述开闭阀的开闭控制。
技术方案2记载的发明以技术方案1所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述内燃机的控制装置具有故障判定控制部，该故障判定控制部基于利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态的变化，来进行所述开闭阀的故障判定，在所述开闭阀的闭阀状态时，若对所述开闭阀进行打开控制时利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态经过规定期间后未发生变化，则所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为闭合粘连。
技术方案3记载的发明以技术方案2所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，在所述开闭阀的开阀状态时，若对所述开闭阀进行关闭控制时利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态未发生变化，则所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为开放粘连。
技术方案4记载的发明以技术方案2或3所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述内燃机的控制装置具有排气再循环装置和排气再循环控制部，该排气再循环装置与所述排气通路和所述进气通路连接并使排气的一部分返回所述进气通路，该排气再循环控制部对所述排气再循环装置的排气流量进行控制，所述排气再循环装置使排气的一部分从所述排气通路和所述排水路的连接位置与设于所述排气通路的排气过滤器之间的所述排气通路向所述进气通路中的所述内冷却器的上游侧返回，并且在所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为闭合粘连时，所述排气再循环控制部使所述排气流量减少。
技术方案5记载的发明以技术方案2至4中任一项所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述内燃机的控制装置具有增压器和增压器控制部，该增压器设于所述进气通路中的所述内冷却器的上游侧，该增压器控制部对所述增压器的进气流量进行控制，在所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为开放粘连时，所述增压器控制部使所述进气流量减少。
技术方案6记载的发明以技术方案1至5中任一项所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述检测单元是氧气浓度传感器，该氧气浓度传感器设于比所述排水路与所述排气通路的连接部更靠下游的所述排气通路上，所述开闭阀控制部在排出所述冷凝水时对所述开闭阀进行打开控制，在利用所述氧气浓度传感器检测的氧气浓度向稀侧变化时，对所述开闭阀进行关闭控制。
技术方案7记载的发明以技术方案6所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，在所述排水路和所述排气通路的连接位置与所述氧气浓度传感器之间设有所述催化装置。
技术方案8记载的发明以技术方案1至5中任一项所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述检测单元是设于催化装置的附近并计测所述排气通路内的温度的温度传感器，在所述开闭阀的开阀状态时，若利用所述温度传感器检测的排气温度向更高的温度值变化，则所述开闭阀控制部对所述开闭阀进行关闭控制。
技术方案9记载的发明以技术方案8所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，
所述温度传感器设于所述催化装置的上游侧且被从所述排水路排出的所述冷凝水沾湿的位置。
技术方案10记载的发明以技术方案1至5中任一项所述的内燃机的控制装置为基础，其特征在于，所述检测单元是配置在所述进气通路的压力检测单元。
发明效果
利用本发明，由于能够在冷却水从排水路内去除的适当的时机对开闭阀进行闭阀控制，因此能够在来自排水路内的冷凝水排出完成后防止进气被排出，由此能够可靠地防止内燃机的转矩降低、输出降低。
附图说明
图1是适用了本发明的第一实施方式的内燃机的排水控制装置的示意图。
图2是用于本发明的第一实施方式的控制部的框图。
图3是说明本发明的第一实施方式的排水控制装置的动作的流程图。
图4是表示本发明的第一实施方式的氧气浓度传感器的检测值的变化的线图。
图5是表示本发明的第二实施方式的开阀控制时的氧气浓度传感器的检测值的变化的线图。
图6是表示本发明的第二实施方式的闭阀控制时的氧气浓度传感器的检测值的变化的线图。
图7是说明本发明的第二实施方式的排水控制装置的动作的流程图。
图8是适用了本发明的第一或者第二实施方式的变形例的内燃机的排水控制装置的示意图。
图9是适用了本发明的第三实施方式的内燃机的排水控制装置的示意图。
图10是用于本发明的第三实施方式的控制部的框图。
图11是说明本发明的第三实施方式的排水控制装置的动作的流程图。
图12是表示本发明的第三实施方式的温度传感器的检测值变化的线图。
图13是表示本发明的第四实施方式的开阀控制时的温度传感器的检测值变化的线图。
图14是表示本发明的第四实施方式的闭阀控制时的温度传感器的检测值变化的线图。
图15是说明本发明的第四实施方式的排水控制装置的动作的流程图。
图16是适用了本发明的第五实施方式的内燃机的控制装置的示意图。
图17是用于本发明的第五实施方式的控制部的框图。
图18是表示本发明的第五实施方式的开阀控制时的增压传感器的检测值变化的线图。
图19是表示本发明的第五实施方式的闭阀控制时的增压传感器的检测值变化的线图。
图20是说明本发明的第五实施方式的控制装置的动作的流程图。
具体实施方式
在表示本发明的第一实施方式的图1中，在作为内燃机的车载用柴油发动机(以下称为发动机)1的缸体2的上部设置有缸盖3。在缸盖3的进气侧连接有构成进气通路的进气管4，而在缸盖3的排气侧连接有构成排气通路的排气管5，并且在缸盖3上经由共轨13与燃料喷射泵14连接。并且，排出泄漏气体的泄漏气体通路21的一端与比空气滤清器6更靠近进气流动方向下游侧的进气管4连接，另一端与缸盖3连接。
在进气管4上从进气流动方向上游侧起设置有空气滤清器6，低压节流阀7，低压EGR阀8，作为增压器的涡轮增压器9的未图示的压缩机，内冷却器10，高压节流阀11，高压EGR阀12等。
在排气管5上从缸体2侧起设置有涡轮增压器9的未图示的涡轮机，氧化催化装置15和作为排气过滤器的过滤装置16。氧化催化装置15承载有例如白金那样的贵金属催化剂，具有将排气中的NO转换为NO2的作用和将排气中的HC、CO等有害成分氧化的作用。NO2的氧化性比NO的氧化性强，利用NO2促进被过滤装置16捕获的颗粒物的氧化反应，并且被后述的NOx捕获催化装置还原。过滤装置16是捕获排气中的颗粒物的过滤装置，被捕获的颗粒物在NO2的强氧化作用下被燃烧除去。
在过滤装置16的排气流动方向下游侧设置有检测排气中的氧气浓度量的氧气浓度传感器(LAFS)17，在氧气浓度传感器(LAFS)17下游侧设有内置有作为催化装置的NOx捕获催化装置18的催化装置转换器19，进一步在催化剂转换器19的下游侧设有作为检测单元的氧气浓度传感器20。NOx捕获催化装置18是在氧化环境中捕获NOx，并将捕获的NOx在包含例如HC、CO等的还原环境中释放而还原为N2等的净化装置。即，捕获在氧化催化装置15中生成的NO2和未被氧化催化装置15氧化而存留于排气中的NO，并还原为N2等而释放。
在高压EGR阀12的下方配设有高压EGR装置22，该高压EGR装置22具有高压EGR管23、高压EGR冷却器24。高压EGR管23的一端连接于高压节流阀11与缸盖3之间的进气管4，其另一端连接于缸盖3与涡轮增压器9的涡轮机之间的排气管5，在其中途设置有高压EGR冷却器24。高压EGR管23的一端利用高压EGR阀12开闭。
在低压EGR阀8的下方配设有作为排气再循环装置的低压EGR装置25，该低压EGR装置25具有低压EGR管26、低压EGR冷却器27。低压EGR管26的一端连接于低压节流阀7与涡轮增压器9的压缩机之间的进气管4，其另一端连接于过滤装置16与NOx捕获催化装置18之间的排气管5。在低压EGR管26的中途设置有低压EGR冷却器27，低压EGR管26的一端利用低压EGR阀8开闭。
在内冷却器10与高压节流阀11之间的进气管4上连接有形成排水路的排水管28的一端，排水管28的另一端与位于NOx捕获催化装置18的上游侧附近的排气管5连接。在排水管28的中途配设有开闭阀29。
图2是作为用于本发明的第一实施方式的发动机1的开闭阀控制部发挥作用的控制单元30的框图。控制单元30利用具有未图示的CPU、ROM、RAM等公知的微型计算机构成。控制单元30基于来自包含氧气浓度传感器20在内的各种传感器的检测信号来控制各节流阀7、11，各EGR用阀8、12和开闭阀29的动作。
在上述结构中，从缸盖3排出的排气使涡轮增压器9的涡轮机旋转，同时使涡轮增压器9的压缩机旋转而将进气吸入进气管4。各传感器的检测值被输入到控制单元30，控制各节流阀7、11，各EGR阀8、12和开闭阀29的动作。在发动机1工作中，从缸盖3排出的排气中的NO被氧化催化装置15转换为NO2，被过滤装置16捕获的颗粒物在NO2的氧化作用下被燃烧除去。在其下游侧的催化装置转换器19中，吸附于NOx捕获催化装置18的NOx被还原而无害化。
并且，通过打开高压EGR阀12，在涡轮增压器9的上游侧的排气管5中流动的排气的一部分被导入高压EGR管23。被导入高压EGR管23的排气被高压EGR冷却器24冷却而被供给到内冷却器10的下游侧的进气管4。另外，通过打开低压EGR阀8，在过滤装置16的下游侧的排气管5中流动的排气的一部分被导入低压EGR管26。被导入低压EGR管26的排气被低压EGR冷却器27冷却而供给到涡轮增压器9的上游侧的进气管4。
通过利用高压EGR装置22和低压EGR装置25使排气的一部分回流为进气，能够使发动机1的燃烧室内的燃烧温度降低而降低NOx的排出量。高压EGR装置22为了使涡轮增压器9的上游侧的排气的一部分进行循环，在需要足够的涡轮增压器9的增压的工作状态(需要确保空气量的工作状态)的情况下，利用低压EGR装置25降低NOx的排出量。即，在负荷(转矩)小、发动机旋转速度低的区域成为使用高压EGR装置22的高压EGR区域。并且，在与高压EGR区域相比负荷大、发动机旋转速度高的区域成为使用低压EGR装置25的低压EGR区域(需要确保空气量的工作区域)。
在发动机1工作中，特别是在使用低压EGR装置25时，会在内冷却器10的出口部产生大量冷凝水。所产生的冷凝水通过排水管28被输送到位于NOx捕获催化装置18的上游侧附近的排气管5，并经由催化装置转换器19排出到车外，但在设于排水管28的中途的开闭阀29关闭时，则被储存在排水管28内。在利用设于排水管28内的未图示的水位传感器检测到所储存的冷凝水的量达到一定量时，或者发动机1的工作时间和行驶距离达到一定值时，开闭阀29被开阀。由此，排水管28内的冷凝水经由催化装置转换器19排出到车外。
在此，在开闭阀29的开阀时间过长时，在来自排水管28内的冷凝水排出完成后，进气也被排出，会引起内燃机的转矩降低、输出降低，因此在本发明的第一实施方式中，进行使开闭阀29适当闭阀的控制。以下说明该闭阀控制。
图3是说明控制单元30的开闭阀29的开闭控制动作的流程图。控制单元30首先如上所述，利用设于排水管28内的未图示的水位传感器判断所储存的冷凝水的量是否达到一定量，或者发动机1的工作时间和行驶距离是否达到一定值。并且，在达到一定量或者一定值的情况下使开闭阀29开阀(ST01)。
当确认开闭阀29已开阀时，接下来控制单元30确认氧气浓度传感器20的输出值(ST02)。在此，在通过排水管28内排出冷凝水期间，氧气浓度传感器20由于冷凝水而不能够检测进气内所含有的氧气。因此，在图4所示的输出值位于气体内的氧气浓度比理论空燃比低，燃料成分多的状态即浓侧。然后，从排水管28除去冷凝水，并且使氧气浓度传感器20检测逐渐通过排水管28而漏出的进气内所含有的氧气，输出值向气体内的氧气浓度比理论空燃比高，燃料成分少的状态即稀侧变化。然后，在冷凝水完全去除并经过规定期间时，输出值稳定在稀侧的规定值。由此，控制单元30判断为冷凝水完全从排水管28去除，而使开闭阀29闭阀(ST03)。此时，氧气浓度传感器20作为检测冷凝水是否已被从排水管28排出的检测单元发挥作用。在此，在冷凝水通过排水管28排出时的氧气浓度与在开闭阀29处于闭阀时的氧气浓度大致为相同的值。与该氧气浓度相比，在从排水管28去除冷凝水时，氧气浓度传感器20检测的值为相对稀侧的值。
利用上述结构，能够在从排水管28内去除冷凝水的适当的时机对开闭阀29进行闭阀控制，因此能够防止在从排水管28内排出冷凝水完成后排出进气。由此，能够可靠地防止发动机1的转矩降低、输出降低。
接下来说明本发明的第二实施方式。在第一实施方式中，示出了利用控制单元30对设于排水管28的开闭阀29进行开闭控制的结构。但是，在异物堵塞或者阀破损而导致开闭阀29发生故障时，会产生控制单元30不能进行开闭控制的不良情况。在此，以下对以判定开闭阀29是否发生故障的故障判定控制作为本发明的第二实施方式进行说明。
在从开闭阀29关闭的状态起利用控制单元30输送开阀指令时，开闭阀29开阀而通过排水管28排出冷凝水。经过规定期间后，在从排水管28去除完冷凝水时，通过检测伴随进气的排气，氧气浓度传感器20表示稀侧的值。然后，在利用控制单元30输送闭阀指令时，伴随闭阀，氧气浓度传感器20检测不伴随进气的排气，因此其检测值向浓侧变化而返回恒定值。但是在开闭阀29因某种理由而从关闭状态成为未开放的闭合粘连的状态时，如图5的实线所示，即便经过规定期间，氧气浓度传感器20的检测值也不从恒定值变化。
另一方面，在从开闭阀29开放的状态利用控制单元30输送闭阀指令时，如图6的虚线所示，伴随闭阀，氧气浓度传感器20由于伴随进气的排气的流出停止而检测不伴随进气的排气。由此，氧气浓度传感器20的检测值向浓侧变化而返回恒定值。但是，在开闭阀29因某种原因而从打开状态成为未闭塞的开放粘连状态时，如图6的实线所示，氧气浓度传感器20的检测值不从规定值返回恒定值。
参照图7所示的流程图说明上述第二实施方式的控制动作。首先，利用控制单元30判定是否进行了开闭阀29的开阀控制(ST11)，在判断为进行了开阀控制时，接下来判断氧气浓度传感器20的检测值是否发生了变化(ST12)。然后，在判断为氧气浓度传感器20的检测值发生了变化时，判定为正常完成控制动作，在判断为检测值未发生变化时，判定为开闭阀29发生故障，使发动机警示灯点亮或者闪烁而向操作人员警报故障(ST13)。
另外，在步骤ST11中，在判断为未进行开阀控制时，接下来利用控制单元30判断是否进行了闭阀控制(ST14)，在判断为进行了闭阀控制时，接下来判断氧气浓度传感器20的检测值是否为恒定值(ST15)。然后，在判断为氧气浓度传感器20的检测值为恒定值时，判断为正常而完成控制动作。然后，在判断为氧气浓度传感器20的检测值未从规定值向恒定值变化时，进入步骤ST13，判定为开闭阀29发生故障而使发动机警示灯点亮或者闪烁而向操作人员警报故障。
在该第二实施方式中，控制单元30作为第一故障判定控制部发挥作用。利用该结构，不增设传感器就能够进行开闭阀29的故障判定，因此不会增加成本就能够准确地进行排水控制装置的故障判定。
在上述实施方式中，在排水管28与排气管5的连接位置与氧气浓度传感器20之间设有NOx捕获催化装置18，因此由于氧气浓度传感器20设置在不会被冷凝水沾湿的位置，因此能够防止传感器发生故障。另外，低压EGR装置25使排气的一部分从过滤装置16与排水路连接位置之间的排气管5返回涡轮增压器9的上游侧的进气管4，因此返回的排气通过过滤装置16而使杂质少。因此，能够防止发动机1的燃烧效率降低。
图8是表示上述第一或者第二实施方式的变形例。该变形例与图1所示的实施方式相比，不同点仅在于取代排水管28和开闭阀29而使用排水路即排水管31和开闭阀32，其他结构相同。
排水管31的两端部连接于与排水管28相同位置，并且使排水管31的中途部弯曲形成。弯曲部配置为与涡轮增压器9和内冷却器10之间的进气管4(区间A)，及过滤装置16和氧气浓度传感器17之间的排气管5接触。另外开闭阀32配设为位于缸体2的附近。在发动机1预热后，区间A的温度为35～170℃的比较高的温度。
利用上述结构，在发动机1预热后，由于排水管31和开闭阀32的设置位置成为温暖的状态，因此排水管31内和开闭阀32和各阀8、12内的冷凝水被加热。由此，能够防止在寒冷地区等由于冷凝水冻结而导致进气管4和排气管5和排水管31的闭塞，并且防止开闭阀32的冻结，能够保持良好的工作状态。
图9表示本发明的第三实施方式。在该图9中，内燃机即发动机33与第一实施方式所示的发动机1相比，不同点仅在于NOx捕获催化装置18的上游侧附近具有作为用于检测排气管5内的温度的检测单元的温度传感器34，其他结构相同。
图10是作为用于本发明的第三实施方式的发动机33的开闭阀控制部发挥作用的控制单元35的框图。控制单元35利用具有未图示的CPU、ROM、RAM等的公知的微型计算机构成。控制单元35基于来自包括温度传感器34在内的各种传感器的检测信号，来控制各节流阀7、11，各EGR阀8、12和开闭阀29的动作。
在发动机33工作中，特别是在使用低压EGR装置25时会在内冷却器10的出口部产生大量的冷凝水。所产生的冷凝水通过排水管28而向位于NOx捕获催化装置18的上游侧附近的排气管5输送，经由催化装置转换器19排出到车外，在设于排水管28的中途的开闭阀29闭合时被储存在排水管28内。在利用设于排水管28内的未图示的水位传感器检测到所储存的冷凝水的量达到一定量时，或者发动机33的工作时间或者行使距离达到一定值时，开闭阀29开阀。由此，排水管28内的冷凝水经由催化装置转换器19排出到车外。
在此，若开闭阀29的开阀时间过长，则在来自排水管28内的冷凝水排出完成后，进气也被排出，会引起内燃机的转矩降低、输出降低，因此在本发明的第三实施方式中，进行使开闭阀29适当闭阀的控制。以下说明该闭阀控制。
图11是说明控制单元35的开闭阀29的开闭控制动作的流程图。控制单元35首先如上所述，利用设于排水管28内的未图示的水位传感器判断所储存的冷凝水的量是否达到一定量，或者发动机33的工作时间、行使距离是否达到一定值。然后，控制单元35在达到上述一定量或者一定值的情况下使开闭阀29开阀(ST21)。
当确认开闭阀29已开阀时，接下来控制单元35确认温度传感器34的输出值(ST22)。在此，在排水管28内残留有冷凝水的情况下，温度传感器34所检测的排气管5内的温度受到在排气管5内蒸发的冷凝水的气化热或者与温度传感器34接触的冷凝水的影响，因此如图12所示位于低温侧。然后，在冷凝水完全去除时，温度传感器34检测通过排水管28而向排气管5漏出的进气和排气而使输出值向高温侧变化。由此，控制单元35判断为冷凝水完全从排水管28去除，而使开闭阀29闭阀(ST23)。此时，温度传感器34作为检测冷凝水是否从排水管28排出的检测单元发挥作用。
在此，开闭阀29闭阀时的温度为T1，开闭阀29开阀且正在通过排水管28排出冷凝水时的温度为T2，开闭阀29开阀且正在通过排水管28使进气向排气管5漏出时的温度为T3。在开闭阀29闭阀时，由于温度传感器34仅检测排气管5内的排气的温度，因此T1的值与排气管5内的排气的温度相等。在开闭阀29开阀而排出冷凝水时，温度传感器34受到直接施加在温度传感器34上的冷凝水，在排气管5内蒸发的冷凝水的气化热的影响，因此T2由于冷凝水而成为温度降低的排气的温度。然后，在冷凝水的排出完成而使进气漏出到排气管5时，温度传感器34检测排气管5内的排气和漏出的进气的温度，因此T3的值由于进气而成为温度降低的排气的温度。即，温度传感器34检测的温度的关系为T1＞T3＞T2。
利用上述结构，由于能够在从排水管28内去除冷凝水的适当时机对开闭阀29进行闭阀控制，因此能够防止在来自排水管28内的冷凝水排出完成后排出进气。由此，能够可靠地防止产生发动机33的转矩降低、输出降低。
接下来说明本发明的第四实施方式。在第三实施方式中，利用控制单元35对设于排水管28上的开闭阀29进行开闭控制。但是，在有异物堵塞或者阀破损而使开闭阀29发生故障时，会产生不能进行控制单元35的开闭控制的不良情况。在此，在本发明的第四实施方式中说明判定开闭阀29是否发生故障的故障判定控制。
在从开闭阀29关闭的状态利用控制单元35输送开阀指令时，如图13的虚线所示，伴随开阀，通过使冷凝水流出来检测水温而使温度传感器34的检测值从恒定值向低温侧变化。并且，温度传感器34的检测值表示经过冷凝水从排水管28去除的规定期间后，伴随进气的排气的温度即规定值。然后，在利用控制单元35输送闭阀指令时，伴随闭阀，温度传感器34的检测值由于不伴随进气来检测排气温度，因此向高温侧变化而返回恒定值。但是在开闭阀29因某种理由而从关闭状态成为未开放的闭合粘连状态时，如图13的实线所示，即便经过规定期间，温度传感器31的检测值也不从恒定值变化。
另一方面，在从开闭阀29开放的状态利用控制单元35输送闭阀指令时，如图14的虚线所示，伴随闭阀，温度传感器34由于伴随进气的排气的流出停止而检测不伴随进气的排气温度。由此，温度传感器34的检测值向高温侧变化而返回恒定值。但是在开闭阀29因某种理由而从开状态成为未闭塞的开放粘连状态时，如图14的实线所示，温度传感器34的检测值不从规定值返回恒定值。
参照图15所示的流程图说明上述第四实施方式的控制动作。首先，利用控制单元35判断是否进行开闭阀29的开阀控制(ST31)，在判断进行开阀控制时，接下来判断温度传感器34的检测值是否发生了变化(ST32)。然后在判断为温度传感器34的检测值发生变化时，判断为正常而完成控制动作，在判断为检测值不发生变化时，判定为开闭阀29发生故障而使发动机警示灯点亮或者闪烁而向操作人员警报故障(ST33)。
另外，在步骤ST31中，在判断为未进行开阀控制时，接下来利用控制单元35判断是否进行了闭阀控制(ST34)，在判断为进行了闭阀控制时，接下来判断温度传感器34的检测值是否为恒定值(ST35)。在判断为温度传感器34的检测值为恒定值时，判定为正常而完成控制动作。然后，在判断为温度传感器34的检测值未从规定值向恒定值变化时，进入步骤ST33，判定为开闭阀29发生故障而使发动机警示灯点亮或者闪烁而向操作人员警报发生故障。
在该第四实施方式中，控制单元35作为第二故障判定控制部发挥作用。利用该结构，由于不增设传感器就能够进行开闭阀29的故障判定，因此能够不增加成本地准确地进行排水控制装置的故障判定。
在上述各实施方式中，通过将温度传感器34设置在NOx捕获催化装置18的上游侧并且被从排水管28排出的冷凝水沾湿的位置，能够可靠地检测排出的冷凝水的水温，能够提高检测精度。另外，由于低压EGR装置25使排气的一部分从DPF过滤装置16与排水路的连接位置之间的排气管5向涡轮增压器9的上游侧的进气管4返回，因此返回的排气通过DPF过滤装置16而杂质少。因此，能够防止发动机1的燃烧效率降低。
图16表示本发明的第五实施方式。在该图16中，作为内燃机的发动机36，与第三实施方式表示的发动机33相比，不同点仅在于设于缸盖3的进气口与进气管4之间的进气歧管37，具有作为检测内部的压力的检测单元的压力检测单元即增压传感器38，其他结构相同。
图17是作为用于本发明的第五实施方式的发动机36的开闭阀控制部发挥作用的控制单元39的框图。控制单元39由具有未图示的CPU、ROM、RAM等的公知的微型计算机构成。控制单元39基于来自包含增压传感器38在内的各种传感器的检测信号，来控制各节流阀7、11，各EGR阀8、12，涡轮增压器9和开闭阀29的动作。
在发动机36的工作中，特别是在使用低压EGR装置25时，会在内冷却器10的出口部产生大量的冷凝水。所产生的冷凝水通过排水管28向位于NOx捕获催化装置18的上游侧附近的排气管5输送，并经由催化装置转换器19排出到车外，在设于排水管28的中途的开闭阀29关闭时，储存在排水管28内。开闭阀29在利用设于排水管28内的未图示的水位传感器检测到所储存的冷凝水的量达到一定量时，或者发动机36的工作时间、行驶距离达到一定值时，基于来自控制单元39的开阀指令开阀。由此，排水管28内的冷凝水经由催化装置转换器19排出到车外。
在此，说明本发明的第五实施方式。在上述说明中，说明了利用控制单元39对设于排水管28的开闭阀29进行开闭控制的结构。但是，在有异物堵塞或者阀破损而使开闭阀29产生故障时，会产生不能进行控制单元39的开闭控制的不良情况。在此，本发明的第五实施方式说明判定开闭阀29是否发生故障的故障判定控制。
在从开闭阀29关闭的状态利用控制单元39输送开阀指令时，如图18的虚线所示，伴随开阀，由于冷凝水流出，增压传感器38的检测值从恒定值逐渐向低压侧变化。然后，在经过冷凝水从排水管28去除的规定期间后，由于进气通过排水管28进一步向排气管5流出，检测值进一步靠近低压侧的值。在由控制单元39输送闭阀指令时，伴随闭阀，增压传感器38的检测值由于进气停止流出而向高压侧，返回恒定值。但是在开闭阀29因某种理由而从关闭状态成为未开放的闭合粘连状态时，如图18实线所示，即便经过规定期间，增压传感器38的检测值也不从恒定值变化。
另一方面，在从开闭阀29开放的状态利用控制单元39输送闭阀指令时，如图19的虚线所示，伴随闭阀，增压传感器38的检测值由于进气停止流出而向高压侧变化而返回恒定值。但是在开闭阀29因某种理由而从开状态成为未闭塞的开放粘连状态时，如图19的实线所示，增压传感器38的检测值不从低压侧返回恒定值。
参照图20所示的流程图说明上述实施方式的控制动作。首先，利用控制单元39判断是否进行了开闭阀29的开阀控制(ST41)，在判断为进行了开阀控制时，接下来判断增压传感器38的检测值是否发生了变化(ST42)。然后，在判断为增压传感器38的检测值发生了变化时，判定为正常而完成控制动作，在判断为检测值未发生变化时，判定为开闭阀29发生故障而使发动机警示灯点亮或者闪烁，向操作人员警报发生故障(ST43)。
另外，在步骤ST41中，在判断为未进行开阀控制时，接下来利用控制单元39判断是否进行了闭阀控制(ST44)，在判断为进行了闭阀控制时，接下来判断增压传感器38的检测值是否为恒定值(ST45)。然后，在判断为增压传感器38的检测值为恒定值时，判定为正常而完成控制动作，在判断为检测值不是恒定值时，进入步骤ST43，判定为开闭阀29发生故障，并使发动机警示灯点亮或者闪烁，而向操作人员警报故障。
在该第五实施方式中，控制单元39作为第三故障判定控制部发挥作用。利用该结构，不增设传感器就能够进行开闭阀29的故障判定，因此不增加成本就能够可靠地进行开闭阀29的故障判定。
在第五实施方式中，利用作为第三故障判定控制部发挥作用的控制单元39判定开闭阀29为闭合粘连的情况下，控制单元39使低压EGR阀8缩小或者闭合，而使低压EGR装置25的排气流量减少。由于开闭阀29的闭合粘连，冷凝水不会从排水管28流出，能够通过减少排气流量减少在内冷却器10生成的冷凝水量。在该情况下，控制单元39作为排气再循环控制部发挥作用。
另外，在第五实施方式中，利用作为第三故障判定控制部发挥作用的控制单元39判定开闭阀29为开放粘连的情况下，控制单元39使涡轮增压器9的进气流量减少。通过开闭阀29的开放粘连而使排气中的空气量增加时，NOx捕获催化装置18难以成为还原环境，因此需要喷出更多的燃料。为了防止这种情况，使涡轮增压器9的进气流量减少。在该情况下，控制单元39作为增压器控制部发挥作用。
符号说明
1、33、36内燃机(发动机)
4进气通路(进气管)
5排气通路(排气管)
9增压器(涡轮增压器)
10内冷却器
16排气过滤器(过滤装置)
18催化装置(NOx捕获催化装置)
20检测单元(氧气浓度传感器)
25排气再循环装置(低压EGR装置)
28、31排水路(排水管)
29、32开闭阀
30开闭阀控制部，第一故障判定控制部(控制单元)
34检测单元(温度传感器)
35开闭阀控制部，第二故障判定控制部(控制单元)
38检测单元，压力检测单元(增压传感器)
39开闭阀控制部、第三故障判定控制部、排气再循环控制部、增压器控制部(控制单元)

Claims (10)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具有：
进气通路，该进气通路的一端与内燃机的进气侧连接；
排气通路，该排气通路的一端与所述内燃机的排气侧连接；
内冷却器，该内冷却器配置在所述进气通路；
催化装置，该催化装置设于所述排气通路；
排水路，该排水路的一端与所述进气通路中的所述内冷却器的下游侧连接，所述排水路的另一端与所述排气通路的所述催化装置的上游侧连接，使利用所述内冷却器凝结的冷凝水向所述排气通路排出；
开闭阀，该开闭阀设于所述排水路的中途；
检测单元，该检测单元设于所述进气通路或者所述排气通路的至少一方，检测进气或者排气的至少一方的状态；以及
开闭阀控制部，该开闭阀控制部基于所述检测单元的输出进行所述开闭阀的开闭控制。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置具有故障判定控制部，该故障判定控制部基于利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态的变化，来进行所述开闭阀的故障判定，在所述开闭阀的闭阀状态时，若对所述开闭阀进行打开控制时利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态经过规定期间后未发生变化，则所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为闭合粘连。
3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在所述开闭阀的开阀状态时，若对所述开闭阀进行关闭控制时利用所述检测单元检测的进气或者排气的状态未发生变化，则所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为开放粘连。
4.如权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置具有排气再循环装置和排气再循环控制部，该排气再循环装置与所述排气通路和所述进气通路连接并使排气的一部分返回所述进气通路，该排气再循环控制部对所述排气再循环装置的排气流量进行控制，所述排气再循环装置使排气的一部分从所述排气通路和所述排水路的连接位置与设于所述排气通路的排气过滤器之间的所述排气通路向所述进气通路中的所述内冷却器的上游侧返回，并且在所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为闭合粘连时，所述排气再循环控制部使所述排气流量减少。
5.如权利要求2至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置具有增压器和增压器控制部，该增压器设于所述进气通路中的所述内冷却器的上游侧，该增压器控制部对所述增压器的进气流量进行控制，在所述故障判定控制部判定为所述开闭阀为开放粘连时，所述增压器控制部使所述进气流量减少。
6.如权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述检测单元是氧气浓度传感器，该氧气浓度传感器设于比所述排水路与所述排气通路的连接部更靠下游的所述排气通路上，所述开闭阀控制部在排出所述冷凝水时对所述开闭阀进行打开控制，在利用所述氧气浓度传感器检测的氧气浓度向稀侧变化时，对所述开闭阀进行关闭控制。
7.如权利要求6所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在所述排水路和所述排气通路的连接位置与所述氧气浓度传感器之间设有所述催化装置。
8.如权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述检测单元是设于催化装置的附近并计测所述排气通路内的温度的温度传感器，在所述开闭阀的开阀状态时，若利用所述温度传感器检测的排气温度向更高的温度值变化，则所述开闭阀控制部对所述开闭阀进行关闭控制。
9.如权利要求8所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述温度传感器设于所述催化装置的上游侧且被从所述排水路排出的所述冷凝水沾湿的位置。
10.如权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述检测单元是配置在所述进气通路的压力检测单元。
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