JP2012122411A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒の破損を防止する内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサとタービンとを有する過給機と、タービンに連通した排気通路と、タービンをバイパスして排気通路に連結したバイパス通路と、バイパス通路に設けられた触媒と、バイパス通路を開閉可能な開閉弁と、開閉弁を制御する制御部と、触媒に流入する前後での排気の温度を検出する温度検出手段と、触媒に燃料を供給する前後の温度検出手段の検出結果に基づいて触媒の劣化を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備え、前記制御部は、判定処理によって触媒に残存した未燃燃料の量を推定し、推定された未燃燃料の量が閾値を超えている場合には前記判定処理終了後も所定期間前記開閉弁を開状態にする。
【選択図】図2
【解決手段】コンプレッサとタービンとを有する過給機と、タービンに連通した排気通路と、タービンをバイパスして排気通路に連結したバイパス通路と、バイパス通路に設けられた触媒と、バイパス通路を開閉可能な開閉弁と、開閉弁を制御する制御部と、触媒に流入する前後での排気の温度を検出する温度検出手段と、触媒に燃料を供給する前後の温度検出手段の検出結果に基づいて触媒の劣化を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備え、前記制御部は、判定処理によって触媒に残存した未燃燃料の量を推定し、推定された未燃燃料の量が閾値を超えている場合には前記判定処理終了後も所定期間前記開閉弁を開状態にする。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
特許文献1には、排気通路上に設けられた過給気のタービンをバイパスして前記排気通路に連結されたバイパス通路と、バイパス通路に設けられた触媒とを備えた装置が開示されている。また、このような触媒に燃料を供給して、触媒に流入する前後の排気の温度に基づいて触媒の劣化を判定する技術がある。
バイパス通路には開閉弁が設けられている。触媒の劣化判定時に触媒に燃料を供給するために開閉弁が開かれる。この際に触媒に未燃燃料が残存する場合がある。この状態で触媒の劣化判定処理が終了し開閉弁が閉じられ再度開閉弁が開かれると、運転条件によっては触媒に残存した未燃燃料が燃焼して触媒の温度が急上昇し、触媒が破損する恐れがある。
そこで、触媒の破損を防止する内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
上記課題は、コンプレッサとタービンとを有する過給機と、前記タービンに連通した排気通路と、前記タービンをバイパスして前記排気通路に連結したバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた触媒と、前記バイパス通路を開閉可能な開閉弁と、前記開閉弁を制御する制御部と、前記触媒に流入する前後での排気の温度を検出する温度検出手段と、前記触媒に燃料を供給する前後の前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記触媒の劣化を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備え、前記制御部は、前記判定処理によって前記触媒に残存した未燃燃料の量を推定し、推定された未燃燃料の量が閾値を超えている場合には前記判定処理終了後も所定期間前記開閉弁を開状態にする、内燃機関の制御装置によって達成できる。
触媒の劣化判定処理後も所定期間開閉弁が開いていることにより、劣化判定処理後も所定期間触媒に排気ガス中の酸素が供給され、触媒に残存した未燃燃料の燃焼を促進させることができる。これにより、触媒の劣化判定処理の終了後開閉弁が閉じられて再び開いた際に、触媒に残存した未燃燃料が燃焼して触媒が高温化して触媒が破損することを防止できる。
触媒の破損を防止する内燃機関の制御装置を提供できる。
図1は、本実施例の内燃機関の制御装置を示す図である。内燃機関1には、排気通路3と吸気通路4が接続されている。排気通路3の途中には、過給機5のタービンハウジング50が配置されている。排気通路3においてタービンハウジング50より上流の部位と下流の部位は、バイパス通路30によって連通している。排気通路3において、バイパス通路30の接続部よりも下流側にはメイン触媒20が設けられている。メイン触媒20の前後には排気の温度を検出するための温度センサ13、14が設けられている。
バイパス通路30には、開閉弁31、触媒32、温度センサ17、18が配置されている。温度センサ17、18は、触媒32の前後に配置されている。温度センサ17、18は、触媒32に流入する前後での排気の温度を検出する。触媒32は、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化して浄化する酸化触媒である。触媒32は酸化触媒に限定されず、燃料が供給された場合に燃料が酸化反応して温度が上昇する触媒であればよい。触媒32は、例えば三元触媒やNOx触媒であってもよい。
排気通路3には燃料添加弁40が設けられている。燃料添加弁40は、排気通路3とバイパス通路30とが連通した部分よりも上流側に設けられている。開閉弁31がバイパス通路30を開いている場合、燃料添加弁40から噴射された燃料の一部は、バイパス通路30を通過して触媒32に供給される。燃料添加弁40による燃料噴射はECU8からに指令に基づいて実行される。尚、燃料添加弁40は、エキゾーストマニホールドに設けてもよい。
吸気通路4の途中には、過給機5のコンプレッサハウジング51が配置されている。吸気通路4においてコンプレッサハウジング51より下流には、インタークーラ6が配置されている。インタークーラ6より下流の吸気通路4には、スロットル弁7が配置されている。スロットル弁7より下流の吸気通路4には、吸気圧センサ11が取り付けられている。
過給機5においては、タービンハウジング50とその内部に配設されたタービン500により遠心式タービンが構成され、コンプレッサハウジング51とその内部に配設されたコンプレッサ501により遠心式コンプレッサが構成される。タービン500及びコンプレッサ501はタービンシャフトにより同軸に連結され、排気ガスによってタービン500が回転駆動されたとき、コンプレッサ501も回転駆動され、吸気通路4内の吸気を過給するようになっている。
内燃機関1には、電子制御ユニット即ちECU8が併設されている。ECU8は、クランクポジションセンサ9、吸気圧センサ11、エアフローメータ12、温度センサ13、14、17、18等の各種センサの出力信号に基づいて、スロットル弁7、開閉弁31、燃料添加弁40等を制御する。アクセル開度センサ10は、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度を検出する。
次に、ECU8が実行する制御について説明する。図2は、ECU8が実行する制御の一例を示したフローチャートである。ECU8は、触媒32の劣化判定処理が終了したか否かを判定する(ステップS1)。尚、この際には開閉弁31は開いた状態にある。否定判定の場合には再度ステップS1の処理が実行される。
肯定判定の場合、触媒32上の残存する未燃燃料を算出する(ステップS2)。触媒32上に残存する未燃燃料の多くは、触媒32の劣化判定処理時に40から触媒32に供給された燃料である。具体的には、40にから噴射された燃料量から触媒32で燃焼に供された燃料量を減算することにより、触媒32上に残存する未燃燃料を算出する。触媒32で燃焼に供された燃料量は、劣化判定処理時に触媒32を通過した排気ガスの量と触媒32の温度上昇量とにより推定する。触媒32の温度上昇量は、温度センサ17、18からの出力値に基づいて推定する。触媒32を通過する排気ガスの量は、排気通路3内又はエキゾーストマニホールド内の圧力と、内燃機関1から排出される排気ガス全体の量と、触媒32を通過する排気ガスの量との関係が規定されたマップに基づいて算出する。このマップは、予め実験により求められたものでありECU8のROMに記憶されている。ここで、排気ガス全体の量を、内燃機関1に供給される吸入空気量で代用する。排気通路3内又はエキゾーストマニホールド内の圧力は、不図示の圧力センサにより検出する。
次に、ECU8は、推定した未燃燃料の量が、閾値を超えたか否かを判定する(ステップS3)。閾値は、ECU8のROMに記憶されている。推定した未燃燃料の量が閾値を超えた場合には、触媒32が一端閉じて再び開いた再に触媒32上の未燃燃料が急激に燃焼して触媒32が破損する恐れがあるとして、所定期間開閉弁31を開いた状態に維持する(ステップS4)。推定した未燃燃料の量が閾値以下の場合には、触媒32が破損するおそれはないとして、直ちに開閉弁31を閉じた状態にする(ステップS5)。尚、推定した未燃燃料が閾値を超えている場合には、ECU8は、開閉弁31を開いた状態に維持しつつ再度ステップS2、S3の処理を実行する。これにより、推定した未燃燃料が閾値以下となるまで、開閉弁31は開いた状態に維持される。即ち、開閉弁31は所定期間開いた状態となる。
このように、触媒32の劣化判定処理が終了した後の触媒32に残存した未燃燃料の量に基づいて、触媒32が破損するおそれがあるか否かを判定し、開閉弁31の状態を制御する。これにより、触媒32に残存した未燃燃料の量が多い場合には、開閉弁31を所定期間開いた状態に維持することにより、未燃燃料の燃焼を促進することができる。これにより、触媒32の破損を防止できる。
また、触媒32に残存した未燃燃料の量が少ない場合には、開閉弁31を直ちに閉じることにより、排気を500に供給することができ、内燃機関1の出力効率の低下を抑制できる。
次に、閾値について説明する。閾値は、以下のような複数の観点に基づいてそれぞれ設定することができる。例えば、閾値は、内燃機関1が取り得る運転状態の中で吸入空気量が最低値の場合に開閉弁31が開いた場合であっても、触媒32が溶解して破損しないような未燃燃料量の値に設定される。このような閾値は、実験により算出される。吸入空気量が最低値となる場合を基準として開閉弁31の開閉の可否を決定する理由は、通過するガスの比熱が最小の状態でも、即ち通過するガスにより触媒32から持ち去られる熱量が最小の場合であっても、触媒32の破損を防止することができるからである。
また、例えば閾値は、排気ガスの流量及び温度に応じて、触媒32が破損する恐れがある触媒32に残存した未燃燃料の量を閾値として設定してもよい。具体的には、排気ガスの流量及び温度に応じて触媒32が破損する恐れがある未燃燃料の量をマップ化して、このマップに基づいて閾値を設定してもよい。
また、例えば閾値は、触媒32が未燃燃料(HC)により被毒して性能が低下しない閾値に設定してもよい。これにより、触媒32が被毒する恐れがある場合には、開閉弁31を開いて触媒32上の未燃燃料の燃焼が促進される。尚、この際の閾値は固定値でもよい。
また、触媒32が未燃燃料(HC)により被毒して性能が低下しない閾値に設定する場合、閾値を、触媒32を通過する排気ガスの量と触媒32の熱劣化時間とのマップにより算出されるHC被毒量に基づいて設定してもよい。図3Aは、触媒32が未燃燃料により被毒しても性能が低下しない閾値に設定する場合のマップである。このマップは、熱劣化時間により補正されている。熱劣化時間とは、触媒32が高温の排気ガスに晒された時間であり、運転期間を示す。図3Bのように、熱劣化時間に応じて、触媒32の性能の低下が生じない許容される未燃燃料の被毒量は減少する。また、図3Cに示すように、触媒32に通過するガス量が増大するほど、触媒32の温度は上昇するが、熱劣化が生じると触媒32の温度も低下する。図3Aに示したマップは、熱劣化時間や、触媒32を通過するガス量により補正されている。尚、触媒32を通過するガス量は、排気通路3内の圧力と排気ガス量とのマップに基づいて算出する。熱劣化時間は、ECU8が運転期間中にカウントしたカウンタ値に基づいて算出する。
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。
上記実施例においては、燃料添加弁40から触媒32に燃料を供給して触媒32の劣化判定処理を行った。しかしながら、内燃機関1を駆動するために設けられているインジェクタを利用して触媒32の劣化判定処理を実行してもよい。この場合、燃料噴射弁にポスト噴射をさせ、空燃比がリッチ側に制御された排気を触媒32に供給することにより劣化判定処理を実行する。ポスト噴射とは、インジェクタから内燃機関1の燃焼室に膨張行程又は排気行程で燃料を噴射することである。膨張行程又は排気行程で噴射された燃料は燃焼室では燃焼されずに触媒32へと供給することが可能となる。この場合、内燃機関1に燃料を供給可能なインジェクタが、触媒32に燃料を供給可能な供給手段に相当する。この場合、燃料添加弁40は設けなくてもよい。
1 内燃機関
3 排気通路
5 過給機
8 ECU(制御部)
17、18 温度センサ
30 バイパス通路
31 開閉弁
32 触媒
40 燃料添加弁
500 タービン
501 コンプレッサ
3 排気通路
5 過給機
8 ECU(制御部)
17、18 温度センサ
30 バイパス通路
31 開閉弁
32 触媒
40 燃料添加弁
500 タービン
501 コンプレッサ
Claims (3)
- コンプレッサとタービンとを有する過給機と、
前記タービンに連通した排気通路と、
前記タービンをバイパスして前記排気通路に連結したバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられた触媒と、
前記バイパス通路を開閉可能な開閉弁と、
前記開閉弁を制御する制御部と、
前記触媒に流入する前後での排気の温度を検出する温度検出手段と、
前記触媒に燃料を供給する前後の前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記触媒の劣化を判定する判定処理を実行する判定手段と、を備え、
前記制御部は、前記判定処理によって前記触媒に残存した未燃燃料の量を推定し、推定された未燃燃料の量が閾値を超えている場合には前記判定処理終了後も所定期間前記開閉弁を開状態にする、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御部は、前記触媒に残存した未燃燃料の量に応じて、前記判定処理終了後の前記開閉弁が開状態に維持する期間を変更する、請求項1の内燃機関の制御装置。
- 前記閾値は、吸入空気量が最も低い値で内燃機関が運転している場合に前記開閉弁が開いた場合に、前記触媒が破損しない値である、請求項1又は2の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010273844A JP2012122411A (ja) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=46504105
Family Applications (1)
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JP2010273844A Pending JP2012122411A (ja) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 内燃機関の制御装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110271673A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Alpraaz Ab | Exhaust system for a combustion engine |
JP2017031841A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | 富士重工業株式会社 | エンジン制御装置 |
CN107709719A (zh) * | 2015-06-17 | 2018-02-16 | Mtu 腓特烈港有限责任公司 | 用于运行废气后处理系统的方法,废气后处理系统和具有废气后处理系统的内燃机 |
-
2010
- 2010-12-08 JP JP2010273844A patent/JP2012122411A/ja active Pending
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