JP2010014060A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の運転状態を制御するのに好適に用いられる制御装置に関し、特に、バイオ燃料に適応可能な内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device suitably used for controlling the operating state of an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that can be applied to biofuel.
従来技術として、例えば特許文献1(特開2006−144736号公報)に開示されているように、内燃機関の燃料としてバイオ燃料を使用しつつ、排気ガスの浄化にもバイオ燃料を利用する構成としたシステムが知られている。従来技術のシステムは、エタノールを含有するバイオ燃料を改質し、その改質ガスを燃料として利用する。また、従来技術では、バイオ燃料を排気ガス中にも供給し、エタノールの浄化能力を利用して排気ガス中のNOxを浄化するようにしている。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-144736), the biofuel is used as a fuel for an internal combustion engine, and the biofuel is used for exhaust gas purification. System is known. Prior art systems reform bioethanol containing ethanol and use the reformed gas as fuel. In the prior art, biofuel is also supplied into the exhaust gas, and NOx in the exhaust gas is purified by using the purification ability of ethanol.
ところで、上述した従来技術では、内燃機関の筒内でバイオ燃料と改質ガスとを燃焼させたり、排気ガス中にバイオ燃料を供給する構成としている。この場合、バイオ燃料は、例えば燃料噴射弁や排気添加弁等のインジェクタから噴射されることが多い。しかしながら、バイオ燃料は、不飽和有機化合物などを含んでいるため、特に内燃機関のように高温に晒される環境下において、酸化劣化が生じ易い。バイオ燃料が酸化劣化した場合には、重合物などが生成されることで燃料の密度や粘度が高くなる。 By the way, in the above-described conventional technology, the biofuel and the reformed gas are combusted in the cylinder of the internal combustion engine, or the biofuel is supplied into the exhaust gas. In this case, biofuel is often injected from an injector such as a fuel injection valve or an exhaust addition valve. However, since biofuel contains unsaturated organic compounds and the like, oxidation degradation is likely to occur particularly in an environment exposed to high temperatures such as an internal combustion engine. When biofuel is oxidatively deteriorated, the density and viscosity of the fuel increase due to the formation of polymer and the like.
この結果、内燃機関で使用されるバイオ燃料が酸化劣化した場合には、燃料噴射弁や排気添加弁等の目詰まりが生じる虞れがある。このため、従来技術では、バイオ燃料の劣化レベルに応じて燃料の噴射量が不安定となったり、排気エミッションが悪化するという問題がある。 As a result, when the biofuel used in the internal combustion engine is oxidized and deteriorated, the fuel injection valve, the exhaust addition valve, or the like may be clogged. For this reason, in the prior art, there is a problem that the fuel injection amount becomes unstable or the exhaust emission deteriorates according to the deterioration level of the biofuel.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、バイオ燃料中に劣化燃料が含まれていたとしても、燃料噴射を安定的に行うことができ、排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to stably perform fuel injection even when degraded fuel is contained in biofuel, An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of improving exhaust emission.
第1の発明は、内燃機関の燃料として使用されるバイオ燃料から劣化した燃料を分離する劣化燃料分離手段と、
内燃機関の排気ガス中に含まれる未浄化成分を浄化する触媒と、
前記バイオ燃料から分離された劣化燃料を前記触媒の上流側に供給する劣化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする。
The first invention comprises a deteriorated fuel separating means for separating deteriorated fuel from biofuel used as fuel for an internal combustion engine,
A catalyst for purifying unpurified components contained in the exhaust gas of the internal combustion engine;
A deteriorated fuel supply means for supplying deteriorated fuel separated from the biofuel to the upstream side of the catalyst;
It is characterized by providing.
第2の発明は、前記第1の発明において、
前記触媒の上流側に供給された前記劣化燃料を燃焼させる劣化燃料燃焼手段を備える構成としている。
According to a second invention, in the first invention,
It is configured to include deteriorated fuel combustion means for burning the deteriorated fuel supplied to the upstream side of the catalyst.
第3の発明は、前記第2の発明において、
前記触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記触媒の温度が燃焼用判定値よりも低いときに、前記劣化燃料燃焼手段により前記劣化燃料を燃焼させる燃焼制御手段と、
を備える構成としている。
According to a third invention, in the second invention,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
Combustion control means for burning the deteriorated fuel by the deteriorated fuel combustion means when the temperature of the catalyst is lower than a judgment value for combustion;
It is set as the structure provided with.
第4の発明は、前記第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記触媒の上流側に供給される前記劣化燃料を加熱する劣化燃料加熱手段を備える構成としている。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
A deteriorated fuel heating means for heating the deteriorated fuel supplied to the upstream side of the catalyst is provided.
第5の発明によると、前記第4の発明において、
前記劣化燃料加熱手段は、排気ガスの熱を利用して前記劣化燃料を加熱する構成としている。
According to a fifth invention, in the fourth invention,
The deteriorated fuel heating means is configured to heat the deteriorated fuel using heat of exhaust gas.
第6の発明によると、前記第4または第5の発明において、
前記劣化燃料加熱手段は、
内燃機関の排気ポートと前記触媒の上流側とを通常の排気経路よりも短い距離で接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開,閉するバイパス開閉弁と、
を備える構成としている。
According to a sixth invention, in the fourth or fifth invention,
The deteriorated fuel heating means includes
A bypass passage connecting the exhaust port of the internal combustion engine and the upstream side of the catalyst at a shorter distance than the normal exhaust passage;
A bypass on-off valve for opening and closing the bypass passage;
It is set as the structure provided with.
第7の発明は、前記第4乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記触媒の温度が加熱用判定値よりも低いときに、前記劣化燃料加熱手段により前記劣化燃料を加熱する加熱制御手段と、
を備える構成としている。
According to a seventh invention, in any of the fourth to sixth inventions,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
Heating control means for heating the deteriorated fuel by the deteriorated fuel heating means when the temperature of the catalyst is lower than a heating judgment value;
It is set as the structure provided with.
第8の発明は、前記第1乃至第7の発明の何れかにおいて、
前記バイオ燃料から分離した前記劣化燃料を貯留する劣化燃料タンクを備える構成としている。
An eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
A deteriorated fuel tank is provided for storing the deteriorated fuel separated from the biofuel.
第1の発明によれば、内燃機関に使用するバイオ燃料中に劣化燃料が含まれていたとしても、劣化燃料分離手段により劣化燃料を正常な燃料から分離することができる。これにより、燃料の噴射系統に劣化燃料が供給されるのを防止することができ、燃料噴射を安定的に行うことができる。しかも、劣化燃料供給手段によれば、分離した劣化燃料を触媒の上流側に供給することができる。この燃料を、例えば触媒の内部または上流側で燃焼させることにより、触媒温度を効率よく上昇させることができる。このため、冷間始動時等の低温状態でも、不要な分離生成物である劣化燃料を利用して触媒の暖機を速やかに行うことができる。従って、触媒を早期に活性化させることができ、特に始動時の排気エミッションを確実に向上させることができる。 According to the first invention, even if the biofuel used in the internal combustion engine contains the deteriorated fuel, the deteriorated fuel can be separated from the normal fuel by the deteriorated fuel separating means. Accordingly, it is possible to prevent the deteriorated fuel from being supplied to the fuel injection system, and to perform fuel injection stably. Moreover, according to the deteriorated fuel supply means, the separated deteriorated fuel can be supplied to the upstream side of the catalyst. By burning this fuel, for example, inside or upstream of the catalyst, the catalyst temperature can be increased efficiently. For this reason, even in a low temperature state such as during a cold start, the catalyst can be quickly warmed up using the deteriorated fuel that is an unnecessary separation product. Therefore, the catalyst can be activated at an early stage, and the exhaust emission at the start can be improved with certainty.
第2の発明によれば、劣化燃料燃焼手段は、分離した劣化燃料を触媒の上流側で燃焼させることができる。この場合、例えば専用のバーナ等を用いることにより、揮発性が低下した劣化燃料を確実に燃焼させることができる。また、高温の燃焼ガスを得ることができるので、触媒の加熱効率を高めることができる。 According to the second aspect of the invention, the deteriorated fuel combustion means can burn the separated deteriorated fuel upstream of the catalyst. In this case, for example, by using a dedicated burner or the like, the deteriorated fuel having reduced volatility can be reliably burned. Moreover, since a high temperature combustion gas can be obtained, the heating efficiency of a catalyst can be improved.
第3の発明によれば、燃焼制御手段は、触媒温度と燃焼用判定値との大小関係に応じて劣化燃料燃焼手段を制御することができる。これにより、触媒活性が許容限度よりも低下する低温状態のときにだけ、触媒の上流側で劣化燃料を燃焼させることができる。それ以外の場合には、劣化燃料を燃焼させずに済むので、無駄な燃焼を防止することができ、劣化燃料の燃焼が排気エミッションに与える影響を最低限に抑えることができる。 According to the third invention, the combustion control means can control the deteriorated fuel combustion means in accordance with the magnitude relationship between the catalyst temperature and the combustion determination value. Thereby, the deteriorated fuel can be burned on the upstream side of the catalyst only in a low temperature state where the catalyst activity is lower than the allowable limit. In other cases, it is not necessary to burn the deteriorated fuel, so that useless combustion can be prevented, and the influence of the deterioration fuel combustion on the exhaust emission can be minimized.
第4の発明によれば、低温始動時等のように、劣化燃料が気化し難い状態でこれを燃焼させると、燃焼状態が悪いために比較的多量のHCが発生し易い。これに対し、劣化燃料加熱手段は、高温の排気ガスを利用して、劣化燃料燃焼手段に供給される劣化燃料を効率よく加熱することができる。これにより、劣化燃料の気化を促進し、これを良好な状態で燃焼させることができる。従って、劣化燃料の燃焼時に発生するHCを最低限に抑えることができ、始動時等の排気エミッションを改善することができる。 According to the fourth invention, when the deteriorated fuel is burned in a state where it is difficult to vaporize, such as at a low temperature start, a relatively large amount of HC is likely to be generated because the combustion state is bad. On the other hand, the deteriorated fuel heating means can efficiently heat the deteriorated fuel supplied to the deteriorated fuel combustion means by using high-temperature exhaust gas. Thereby, vaporization of a deteriorated fuel can be accelerated | stimulated and this can be burned in a favorable state. Therefore, HC generated during combustion of the deteriorated fuel can be suppressed to a minimum, and exhaust emission at the time of starting can be improved.
第5の発明によれば、特別な加熱装置や加熱用のネエルギ等を用いなくても、排気ガスの熱を利用して劣化燃料を容易に加熱することができる。このため、システムに搭載する加熱用の構造を簡略化することができ、またシステムの運転効率を高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the deteriorated fuel can be easily heated using the heat of the exhaust gas without using a special heating device or heating neelgi. For this reason, the heating structure mounted on the system can be simplified, and the operating efficiency of the system can be increased.
第6の発明によれば、通常の排気経路によって排気ガスを劣化燃料燃焼手段に供給すると、排気ガスが比較的長い排気経路を流通したり、ターボチャージャ等の機器を通過することになるので、その分だけ排気ガスの温度が低下する。これに対し、バイパス通路は、内燃機関から排出された高い温度の排気ガスを、劣化燃料燃焼手段の位置へと速やかに供給することができる。 According to the sixth invention, when the exhaust gas is supplied to the deteriorated fuel combustion means through the normal exhaust path, the exhaust gas passes through a relatively long exhaust path or passes through a device such as a turbocharger. The temperature of the exhaust gas decreases accordingly. In contrast, the bypass passage can quickly supply the exhaust gas having a high temperature discharged from the internal combustion engine to the position of the deteriorated fuel combustion means.
第7の発明によれば、加熱制御手段は、触媒温度と加熱用判定値との大小関係に応じて劣化燃料加熱手段を制御することができる。これにより、劣化燃料が気化し難くなる低温時にのみ、燃料を的確に加熱することができる。それ以外の場合には、加熱制御を実施せずに済むので、システムを通常の状態で作動させることができる。 According to the seventh aspect, the heating control means can control the deteriorated fuel heating means in accordance with the magnitude relationship between the catalyst temperature and the heating determination value. As a result, the fuel can be heated accurately only at low temperatures when the deteriorated fuel is difficult to vaporize. In other cases, it is not necessary to carry out the heating control, so that the system can be operated in a normal state.
第8の発明によれば、内燃機関の運転中に分離された劣化燃料を、劣化燃料タンクに一時的に貯留しておくことができる。そして、劣化燃料燃焼手段で劣化燃料が必要となったときには、タンク内に貯留された劣化燃料を速やかに供給することができる。 According to the eighth aspect, the deteriorated fuel separated during the operation of the internal combustion engine can be temporarily stored in the deteriorated fuel tank. When the deteriorated fuel is required by the deteriorated fuel combustion means, the deteriorated fuel stored in the tank can be supplied quickly.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる多気筒型の内燃機関10を備えている。内燃機関10は、吸入空気が流通する吸気通路12と、排気ガスが流通する排気通路14とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the system of the present embodiment includes a multi-cylinder
吸気通路12は、吸気マニホールド16を介して各気筒の吸気ポートに接続されている。そして、吸気通路12には、吸入空気量を検出するエアフロメータ18、吸入空気量を調整する電動式のスロットルバルブ20等が設けられている。一方、排気通路14は、排気マニホールド22を介して各気筒の排気ポートに接続されている。
The
そして、排気通路14には、排気ガス中の未浄化成分を浄化する触媒24が設けられている。触媒24としては、例えば三元触媒、NOx吸蔵還元触媒等の一般的なものが用いられる。また、排気マニホールド22には、電磁弁等からなる排気添加弁26が設けられている。排気添加弁26は、排気ガス中に燃料を添加することにより、触媒24の昇温、再生等を行うものである。さらに、吸気通路12と排気通路14には、内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ28が設けられている。
The
次に、本実施の形態の燃料供給系統について説明する。この燃料供給系統は、バイオ燃料を貯留するための燃料タンク30を備えている。バイオ燃料とは、例えば各種の植物油、植物性材料等を原料として生成されたアルコール類を含む燃料である。燃料タンク30には、燃料配管32を介してコモンレール34が接続されており、コモンレール34には、各気筒の燃料噴射弁36がそれぞれ接続されている。
Next, the fuel supply system of this embodiment will be described. The fuel supply system includes a
内燃機関の運転中には、燃料タンク30内に配置された燃料ポンプが作動することにより、タンク内のバイオ燃料がコモンレール34に供給される。この燃料は、燃料噴射弁36から各気筒内に噴射され、吸気通路12から筒内に吸込まれた吸入空気と共に燃焼する。また、燃焼後の排気ガスは排気通路14を流通しつつ、排気ガス中の未浄化成分が触媒24により浄化され、その後に外部に放出される。
During the operation of the internal combustion engine, the fuel pump disposed in the
ここで、バイオ燃料は、酸素原子や不飽和有機化合物などを含んでいるため、特に内燃機関のように高温に晒される環境では、酸化劣化が生じ易い。バイオ燃料が酸化劣化した場合には、重合物などが生成されることで燃料の密度や粘度が高くなる。そして、劣化燃料が燃料噴射弁36に供給されると、噴射弁の目詰まり等が生じる虞れがある。
Here, since biofuel contains oxygen atoms, unsaturated organic compounds, and the like, oxidation degradation is likely to occur particularly in an environment exposed to high temperatures such as an internal combustion engine. When biofuel is oxidatively deteriorated, the density and viscosity of the fuel increase due to the formation of polymer and the like. If the deteriorated fuel is supplied to the
このような問題に対処するために、本実施の形態のシステムは、燃料劣化センサ38、劣化燃料分離装置40、劣化燃料タンク44及び燃焼装置46を搭載している。燃料劣化センサ38は、バイオ燃料の劣化レベルを検出するものである。具体的に述べると、燃料劣化センサ38は、バイオ燃料中に含まれる劣化成分(重合物など)の濃度、または燃料の密度、粘度等を検出し、その検出結果に基いてバイオ燃料の劣化レベルに応じた検出信号を出力する。
In order to cope with such a problem, the system of the present embodiment is equipped with a
劣化燃料分離装置40は、バイオ燃料中に含まれる劣化燃料を正常な燃料(劣化していない燃料)から分離し、この劣化燃料を分岐燃料配管42に送出するものである。劣化燃料分離装置40の具体的な構造について例を挙げると、この装置40は、電磁式の切換弁(三方弁)等を備えている。この切換弁は、燃料タンク30の接続先をコモンレール34と劣化燃料タンク44の何れかに切換える構成となっている。
The deteriorated
なお、本実施の形態では、劣化燃料分離手段として、切換弁を備えた劣化燃料分離装置40を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば燃料を分離する分離膜等を用いて、劣化燃料分離装置40を実現してもよい。この場合、分離膜とは、例えば正常な燃料と劣化燃料のうち何れか一方の燃料のみに対して選択的な透過性を有するフィルタなどである。
In the present embodiment, the deteriorated
分岐燃料配管42は、劣化燃料分離装置40と燃焼装置46との間に接続されており、本実施の形態の劣化燃料供給手段を構成している。即ち、分岐燃料配管42は、バイオ燃料から分離された劣化燃料を触媒24の上流側に供給するものである。また、劣化燃料タンク44は、分離された劣化燃料を一時的に貯留するためのタンクであり、分岐燃料配管42の途中に設けられている。劣化燃料タンク44内には、図示しない燃料ポンプ等が配置されており、この燃料ポンプは、タンク44内に貯留された劣化燃料を必要に応じて燃焼装置46に供給する。
The
本実施の形態では、劣化燃料タンク44を設置しているので、機関の運転中に分離された劣化燃料を劣化燃料タンク44に一時的に貯留しておくことができる。そして、燃焼装置46で劣化燃料が必要となったときには、タンク44内に貯留された劣化燃料を速やかに供給することができる。
In this embodiment, since the deteriorated
燃焼装置46は、劣化燃料タンク44から供給される劣化燃料を触媒24の上流側で燃焼させるものであり、本実施の形態の劣化燃料燃焼手段を構成している。燃焼装置46は、排気通路14内に設置された着火用のバーナ等を備えている。バーナの作動時には、劣化燃料が燃焼することにより高温の燃焼ガスが生じ、この燃焼ガスは下流側の触媒24を加熱する構成となっている。
The
さらに、本実施の形態のシステムは、エアフロメータ18、燃料劣化センサ38、触媒温度センサ48等を含むセンサ系統と、内燃機関10を運転制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。ここで、触媒温度センサ48は、触媒24の温度(床温)を検出するものであり、本実施の形態の温度検出手段を構成している。また、上記センサ系統には、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気ガスの空燃比を検出するA/Fセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等が含まれている。そして、これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。
Further, the system of the present embodiment includes a sensor system including an
一方、内燃機関10は、スロットルバルブ20、排気添加弁26、燃料噴射弁36、劣化燃料分離装置40の切換弁、タンク30,44内の燃料ポンプ、燃焼装置46等を含む各種のアクチュエータを備えている。これらのアクチュエータはECU50の出力側に接続されている。そして、ECU50は、センサ系統により検出した各種のパラメータに基づいて、各アクチュエータを駆動し、これにより内燃機関の運転状態を制御する。この運転制御には、以下に述べる燃料分離制御と、劣化燃料の燃焼制御が含まれている。
On the other hand, the
(燃料分離制御)
燃料分離制御は、バイオ燃料中に含まれる劣化燃料を分離し、これを劣化燃料タンク44に貯留するものである。具体的に述べると、燃料分離制御では、まず、燃料タンク30内のバイオ燃料をコモンレール34に供給するときに、燃料劣化センサ38によりバイオ燃料の劣化レベルVfuelを検出する。そして、劣化レベルVfuelと後述の劣化判定値Vdとを比較し、バイオ燃料の劣化度合いが正常な範囲内であるか否かを判定する。燃料が正常な場合には、これをそのままコモンレール34に供給する。また、燃料が劣化している場合には、劣化燃料分離装置40により燃料を劣化燃料タンク44に貯留する。
(Fuel separation control)
In the fuel separation control, the deteriorated fuel contained in the biofuel is separated and stored in the deteriorated
この構成によれば、バイオ燃料中に劣化燃料が含まれていたとしても、劣化燃料分離装置40により劣化燃料を正常な燃料から分離することができる。これにより、燃料噴射弁36に劣化燃料が供給されるのを防止することができ、燃料噴射を安定的に行うことができる。この場合、劣化燃料の分離処理では、劣化レベルVfuelと劣化判定値Vdとの大小関係に応じて劣化燃料かどうかを判定するようにしたので、バイオ燃料のうち劣化燃料だけを確実かつ容易に分離することができる。
According to this configuration, even if the biofuel contains degraded fuel, the degraded fuel can be separated from normal fuel by the
しかも、本実施の形態によれば、分離した劣化燃料を触媒24の上流側で燃焼させることができ、その燃焼ガスにより触媒温度を効率よく上昇させることができる。特に、専用の燃焼装置46を用いたので、揮発性が低下した劣化燃料をバーナ等により確実に燃焼させることができ、また高温の燃焼ガスを得ることができる。従って、冷間始動時等の低温状態でも、不要な分離生成物である劣化燃料を利用して触媒24の暖機を速やかに行うことができる。これにより、触媒24を早期に活性化させることができ、特に始動時の排気エミッションを確実に向上させることができる。
Moreover, according to the present embodiment, the separated deteriorated fuel can be combusted on the upstream side of the
(劣化燃料の燃焼制御)
この燃焼制御は、触媒活性が十分に発揮されないような低温状態において、劣化燃料を利用して触媒24の暖機を実施することを特徴としている。図2は、触媒24のNOx吸蔵量と触媒温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、触媒24のNOx吸蔵能は、活性化温度(300℃程度)よりも低温領域において極端に低下する。このため、本実施の形態では、触媒温度センサ48により検出した温度Tcが後述の燃焼用判定値Tdよりも低いときに、劣化燃料タンク44内の劣化燃料を燃焼装置46に供給し、この燃料を触媒24の上流側で燃焼させる。
(Deterioration fuel combustion control)
This combustion control is characterized in that the
図3は、劣化燃料を燃焼させた場合と燃焼させない場合のそれぞれについて、始動後の経過時間と触媒温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、劣化燃料を燃焼させた場合には、燃焼させない場合と比較して触媒温度が速やかに上昇し、触媒24が早期に活性化されることが判る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the elapsed time after starting and the catalyst temperature for each of the case where the deteriorated fuel is burned and the case where it is not burned. As shown in this figure, it can be seen that when the deteriorated fuel is burned, the catalyst temperature rises more quickly than when the deteriorated fuel is not burned, and the
上記構成によれば、触媒温度Tcと燃焼用判定値Tdとの大小関係に応じて燃焼装置46を制御することができる。これにより、触媒活性が許容限度よりも低下する低温状態のときにだけ、触媒24の上流側で劣化燃料を燃焼させることができる。それ以外の場合には、燃焼制御を実施せずに済むので、無駄な燃焼を防止することができ、排気エミッションに与える燃焼制御の影響を最低限に抑えることができる。
According to the above configuration, the
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
図4は、本発明の実施の形態1において、ECU50により実行される制御のフロチャートである。なお、図4のルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものである。このルーチンでは、まず、燃料劣化センサ38によりバイオ燃料の劣化レベルVfuelを検出する(ステップ100)。そして、劣化レベルVfuelが劣化判定値Vd以上であるか否かを判定する(ステップ102)。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of control executed by the
ここで、劣化判定値Vdとは、燃料噴射弁36等が悪影響を受ける劣化レベルの最低値であり、ECU50に予め記憶されている。つまり、燃料の劣化レベルVfuelが劣化判定値Vd以上となったときには、この燃料をコモンレール34に供給すると、噴射弁の目詰まり等が発生する虞れがある。
Here, the deterioration determination value Vd is the minimum value of the deterioration level at which the
そこで、ステップ102の判定成立時には、劣化燃料分離装置40を切換えることにより、燃料タンク30から供給されてくる劣化燃料を劣化燃料タンク44に貯留する(ステップ104)。また、ステップ102の判定が不成立のときには、バイオ燃料の劣化レベルが比較的軽度であるから、劣化燃料分離装置40により燃料をコモンレール34に供給する(ステップ106)。
Therefore, when the determination in
次に、触媒温度センサ48により触媒24の温度Tcを検出し(ステップ108)、触媒温度Tcが燃焼用判定値Td以上であるか否かを判定する(ステップ110)。燃焼用判定値Tdとは、例えば触媒24の活性化温度に対応して設定される温度であり、ECU50に予め記憶されている。つまり、触媒温度Tcが燃焼用判定値Td以上であるときには、触媒24を暖機しなくても、十分な触媒性能を得ることができる。そこで、ステップ110の判定成立時には、前述した劣化燃料の燃焼制御を実施せず、そのまま終了する。
Next, the temperature Tc of the
一方、ステップ110の判定が不成立のときには、触媒24の浄化能力が十分に発揮されない低温状態であるから、燃焼装置46を作動させることにより、劣化燃料の燃焼制御を開始する(ステップ112)。この燃焼制御は、ステップ110の判定が成立するまで続行され、当該判定が成立した時点で終了される。これにより、触媒24を速やかに暖機することができる。
On the other hand, when the determination in
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。図5は、本発明の実施の形態2のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様のシステム構成を採用している。しかし、本実施の形態は、排気通路14と排気マニホールド22との間に、劣化燃料加熱手段となるバイパス通路60とバイパス開閉弁62とを設けており、この点で実施の形態1と異なる構成を有している。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the second embodiment of the present invention. As shown in this figure, the present embodiment employs a system configuration substantially similar to that of the first embodiment. However, in this embodiment, a
[実施の形態2の特徴]
内燃機関10は、排気マニホールド22からターボチャージャ28を経由して排気通路14に至る通常の排気経路を備えている。バイパス通路60は、この排気経路に対してターボチャージャ28を経由せずに、排気マニホールド22と排気通路14とを短絡している。つまり、バイパス通路60は、内燃機関の排気ポートと触媒24の上流側とを通常の排気経路よりも短い距離で接続している。
[Features of Embodiment 2]
The
また、バイパス通路60が排気通路14と合流する位置には、前述した燃焼装置46が設けられている。これにより、バイパス通路60を流れる排気ガスは、燃焼装置46のバーナやこれに供給される劣化燃料を加熱することができる。さらに、バイパス通路60には、電磁弁等からなるバイパス開閉弁62が設けられている。このバイパス開閉弁62は、ECU50から入力される制御信号に応じてバイパス通路60を開,閉する。
The
(劣化燃料の加熱制御)
この加熱制御は、劣化燃料が気化し難いような低温状態において、燃焼装置46に供給される劣化燃料を排気ガスの熱により加熱するものである。具体的に述べると、加熱制御では、燃焼装置46が作動しているとき(即ち、低温により触媒活性が十分に発揮されないとき)に、バイパス開閉弁62を開弁させる。そして、加熱制御は、触媒24の温度Tcが後述の加熱用判定値Td′以上となるまで継続される。
(Heating control of deteriorated fuel)
This heating control is to heat the deteriorated fuel supplied to the
これにより、排気マニホールド22に排出された高温の排気ガスは、ターボチャージャ28を通過することなく、バイパス通路60を通じて燃焼装置46の位置に直接到達することになる。このように、バイパス通路60によれば、高温の排気ガスを利用して、燃焼装置46のバーナやバーナに供給される劣化燃料を効率よく加熱することができる。
As a result, the high-temperature exhaust gas discharged to the
図6は、始動後の経過時間と、触媒に流入する排気ガス中の炭化水素(HC)との関係を示す特性線図である。図6中において、始動直後の点線は、前記加熱制御を実施した場合のHC濃度を示している。一方、実線は、加熱制御を実施しない場合のHC濃度を示している。この図に示すように、劣化燃料の加熱制御によれば、以下に述べる理由により始動直後のHC濃度を低減させることができる。 FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the elapsed time after startup and the hydrocarbon (HC) in the exhaust gas flowing into the catalyst. In FIG. 6, the dotted line immediately after the start indicates the HC concentration when the heating control is performed. On the other hand, the solid line indicates the HC concentration when heating control is not performed. As shown in this figure, according to the heating control of the deteriorated fuel, the HC concentration immediately after start-up can be reduced for the reason described below.
即ち、低温始動時等のように、劣化燃料が気化し難い状態でこれを燃焼させると、燃焼状態が悪いために比較的多量のHCが発生し易い。これに対し、本実施の形態では、高温の排気ガスにより劣化燃料の気化を促進することができ、劣化燃料を良好な状態で燃焼させることができる。この場合、通常の排気経路によって排気ガスを燃焼装置46に供給すると、排気ガスが比較的長い排気経路を流通したり、ターボチャージャ28を通過することになるので、その分だけ排気ガスの温度が低下する。
That is, when the deteriorated fuel is burned in a state where it is difficult to vaporize, such as at a low temperature start, a relatively large amount of HC is likely to be generated because the combustion state is poor. On the other hand, in the present embodiment, vaporization of the deteriorated fuel can be promoted by the high-temperature exhaust gas, and the deteriorated fuel can be burned in a good state. In this case, if the exhaust gas is supplied to the
しかし、本実施の形態では、バイパス通路60を設けているので、上記のような排気ガスの温度低下を回避することができる。そして、内燃機関から排気マニホールド22に排出された高い温度の排気ガスを、バイパス通路60により燃焼装置46の位置へと速やかに供給することができる。このため、例えば始動直後であっても、高い温度の排気ガスを用いて劣化燃料を効率よく気化させることができる。
However, in the present embodiment, since the
従って、本実施の形態によれば、実施の形態1の作用効果に加えて、劣化燃料の燃焼時に発生するHCを最低限に抑えることができる。これにより、始動時等の排気エミッションを改善することができる。また、バイパス通路60を用いることにより、特別な加熱装置や加熱用のネエルギ等を用いなくても、排気ガスの熱を利用して劣化燃料を容易に加熱することができる。このため、システムに搭載する加熱用の構造を簡略化することができ、またシステムの運転効率を高めることができる。
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to minimize HC generated during combustion of deteriorated fuel. Thereby, exhaust emission at the time of starting etc. can be improved. Further, by using the
また、劣化燃料の加熱制御では、触媒温度Tcと加熱用判定値Td′との大小関係に応じてバイパス開閉弁62を制御することができる。これにより、劣化燃料が気化し難くなる低温時にのみ、燃料を的確に加熱することができる。それ以外の場合には、加熱制御を実施せずに済むので、通常の排気経路により排気を行うことができ、ターボチャージャ28の過給動作等に与える影響を最低限に抑えることができる。
In the heating control of the deteriorated fuel, the bypass opening / closing
[実施の形態2を実現するための具体的な処理]
図7及び図8は、本発明の実施の形態2において、ECU50により実行される制御のフロチャートである。なお、これらの図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものである。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 2]
7 and 8 are flowcharts of control executed by the
まず、図7に示すルーチンでは、ステップ200〜206において、実施の形態1のステップ100〜106と同様の処理を実施する。即ち、バイオ燃料の劣化レベルVfuelと劣化判定値Vdとの大小関係に応じて、バイオ燃料をコモンレール34と劣化燃料タンク44の何れかに振分ける。
First, in the routine shown in FIG. 7, in
次に、触媒温度センサ48により触媒24の温度Tcを検出し(ステップ208)、触媒温度Tcが前述の燃焼用判定値Td以上であるか否かを判定する(ステップ210)。そして、ステップ210の判定成立時には、実施の形態1の場合と同様に、そのまま終了する。また、ステップ210の判定が不成立のときには、触媒24の浄化能力が十分に発揮されない低温状態であるから、図8に示す触媒昇温処理を実行する。この場合、ステップ208〜212の処理は、触媒温度Tcが燃焼用判定値Td以上となるまで繰返される。
Next, the temperature Tc of the
次に、図8に示す触媒昇温処理では、まず、実施の形態1と同様に、燃焼装置46を作動させ、劣化燃料の燃焼制御を開始する(ステップ300)。そして、触媒温度Tcを検出する(ステップ302)。また、バイパス開閉弁(排気ガスバルブ)62を開弁させ、劣化燃料の加熱制御を開始する(ステップ304)。これにより、燃焼装置46に供給される劣化燃料は、バイパス通路60から流入する高温の排気ガスにより加熱され、気化した状態で燃焼装置46により燃焼される。この結果、触媒24は、実施の形態1と同様に、高温の燃焼ガスにより加熱される。
Next, in the catalyst temperature raising process shown in FIG. 8, first, as in the first embodiment, the
そこで、ステップ306では、触媒温度Tcが加熱用判定値Td′以上に上昇したか否かを判定する。加熱用判定値Td′とは、例えば劣化燃料の気化し易さの温度特性、触媒24の活性化温度等に応じて設定される温度であり、ECU50に予め記憶されている。つまり、触媒温度Tcが加熱用判定値Td′以上であるときには、劣化燃料を加熱しなくても、十分な触媒性能を得ることができる。
Therefore, in
このため、ステップ306の判定が成立したときには、バイパス開閉弁62を閉弁し、劣化燃料の加熱制御を終了する(ステップ308)。この場合には、劣化燃料の燃焼制御も終了する。一方、ステップ306の判定が不成立のときには、ステップ302〜306の処理を繰返すことにより、当該判定が不成立となるまで劣化燃料の燃焼制御と加熱制御を続行する。これにより、冷間始動時等であっても、HCの排出を抑制しつつ、触媒24を早期に活性化させることができる。
For this reason, when the determination in
なお、前記実施の形態1,2において、図4中のステップ110,112、図7中の210,212は、燃焼制御手段の具体例を示している。また、図8中のステップ304〜308は、加熱制御手段の具体例を示している。
In the first and second embodiments,
また、実施の形態1,2では、燃焼装置46を用いることにより、触媒24の上流側で劣化燃料を燃焼させるものとした。しかし、本発明は、必ずしも燃焼装置46を用いる必要はなく、例えば劣化燃料を触媒の熱により燃焼させ、これにより触媒を暖機する構成としてもよい。この構成では、例えば燃焼装置46に代えて燃料噴射弁を触媒24の上流側に配置する。そして、燃料噴射弁は、分岐燃料配管42により供給される劣化燃料を触媒24の上流側で排気通路14内に噴射する。噴射された劣化燃料は、排気ガスの流れにより触媒24に流入し、触媒24の熱により燃焼する。これにより、燃焼装置46を使用しなくても、触媒温度を早期に上昇させることができる。
In the first and second embodiments, the deteriorated fuel is burned on the upstream side of the
また、実施の形態2では、バイパス通路60により排気ガスを燃焼装置46の位置に供給し、劣化燃料を加熱する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、バイパス通路60に代えて、例えば電気式のヒータ等により劣化燃料を加熱する構成としてもよい。
In the second embodiment, exhaust gas is supplied to the position of the
さらに、実施の形態2では、制御を切換えるための判定値として、燃焼用判定値Tdと加熱用判定値Td′とを用いる構成とした。この場合、本発明では、これら2つの判定値Td,Td′を必要に応じて同じ値に設定してもよく、また異なる値に設定してもよい。 Further, in the second embodiment, the combustion determination value Td and the heating determination value Td ′ are used as the determination values for switching the control. In this case, in the present invention, these two determination values Td and Td ′ may be set to the same value or different values as necessary.
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 吸気マニホールド
18 エアフロメータ
20 スロットルバルブ
22 排気マニホールド
24 触媒
26 排気添加弁
28 ターボチャージャ
30 燃料タンク
32 燃料配管
34 コモンレール
36 燃料噴射弁
38 燃料劣化センサ
40 劣化燃料分離装置(劣化燃料分離手段)
42 分岐燃料配管(劣化燃料供給手段)
44 劣化燃料タンク
46 燃焼装置(劣化燃料燃焼手段)
48 触媒温度センサ(温度検出手段)
50 ECU
60 バイパス通路(劣化燃料加熱手段)
62 バイパス開閉弁(劣化燃料加熱手段)
DESCRIPTION OF
42 Branch fuel piping (deteriorated fuel supply means)
44
48 Catalyst temperature sensor (temperature detection means)
50 ECU
60 Bypass passage (degraded fuel heating means)
62 Bypass on-off valve (degraded fuel heating means)
Claims (8)
内燃機関の排気ガス中に含まれる未浄化成分を浄化する触媒と、
前記バイオ燃料から分離された劣化燃料を前記触媒の上流側に供給する劣化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A deteriorated fuel separation means for separating deteriorated fuel from biofuel used as fuel for an internal combustion engine;
A catalyst for purifying unpurified components contained in the exhaust gas of the internal combustion engine;
A deteriorated fuel supply means for supplying deteriorated fuel separated from the biofuel to the upstream side of the catalyst;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記触媒の温度が燃焼用判定値よりも低いときに、前記劣化燃料燃焼手段により前記劣化燃料を燃焼させる燃焼制御手段と、
を備えてなる請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
Combustion control means for burning the deteriorated fuel by the deteriorated fuel combustion means when the temperature of the catalyst is lower than a judgment value for combustion;
The control device for an internal combustion engine according to claim 2, comprising:
内燃機関の排気ポートと前記触媒の上流側とを通常の排気経路よりも短い距離で接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開,閉するバイパス開閉弁と、
を備えてなる請求項4または5に記載の内燃機関の制御装置。 The deteriorated fuel heating means includes
A bypass passage connecting the exhaust port of the internal combustion engine and the upstream side of the catalyst at a shorter distance than the normal exhaust passage;
A bypass on-off valve for opening and closing the bypass passage;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 or 5, further comprising:
前記触媒の温度が加熱用判定値よりも低いときに、前記劣化燃料加熱手段により前記劣化燃料を加熱する加熱制御手段と、
を備えてなる請求項4乃至6のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
Heating control means for heating the deteriorated fuel by the deteriorated fuel heating means when the temperature of the catalyst is lower than a heating judgment value;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008175964A JP2010014060A (en) | 2008-07-04 | 2008-07-04 | Control device for internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011231706A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Toyota Motor Corp | Fuel supply apparatus for internal combustion engine |
-
2008
- 2008-07-04 JP JP2008175964A patent/JP2010014060A/en active Pending
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