JP2013019377A

JP2013019377A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2013019377A
Application number: JP2011154770A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yanagisawa; 直樹柳澤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-13
Also published as: JP5870524B2

Abstract

【課題】ＤＭＥを燃料とするエンジンの制御装置に関し、エンジン再始動時の異常燃焼を抑制する。
【解決手段】ＤＭＥを燃料とするエンジン１０の制御装置１であって、吸気ポート１１に接続される吸気通路１３と、排気ポート１２に接続される排気通路１４と、排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路１５と、ＥＧＲ通路１５との分岐部よりも上流側に位置する吸気通路１３内に設けられたバルブ１６と、バルブ１６の開閉を制御するバルブ制御部２２とを備え、バルブ制御部２２は、エンジン１０の停止中はバルブ１６の開度を全閉に制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特にＤＭＥを燃料とするエンジンの制御装置に関する。

近年、ディーゼルエンジンの環境対策の一環として、軽油燃料の代わりに排気がクリーンなジメチルエーテル（以下、ＤＭＥという）を燃料に用いるものが注目されている。

このＤＭＥは、軽油と同等のセタン価を有し、着火性は軽油よりも良好である。また、ＤＭＥは軽油と比較して沸点温度が低く、大気圧下で軽油が常温時に液体であるのに対して、ＤＭＥは常温時に気体となる性質を有している。

このような性質のＤＭＥを燃料とするエンジンの燃料供給装置として、例えば特許文献１には、エンジン停止時にコモンレール内に残留するＤＭＥを、パージラインを経由してパージタンクに回収すると共に、コンプレッサにより圧縮して再液化させた後に燃料タンクへ戻すシステムが開示されている。

特開２００３−５６４０９号公報

ところで、ＤＭＥを燃料とするエンジンにおいては、エンジン停止時にコモンレール内等に残留する高圧状態のＤＭＥが、エンジン停止から長期間経過した後にインジェクタの噴射ノズルから燃焼室内へと漏れ出る可能性がある。特に、エンジン停止時に吸気弁が開いた状態の気筒においては、燃焼室内に漏れ出たＤＭＥは吸気通路へと流入し、インタークーラ内部等の吸気側に多量に溜まる場合がある。そのため、エンジンの再始動時に、これら吸気側に溜まった多量のＤＭＥが着火することで異常燃焼を引き起こし、異音の発生やピストンリングの破損を招く可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンジン停止中にＤＭＥが燃焼室内や吸気側に残留することを防止して、エンジン再始動時の異常燃焼を効果的に抑制することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のエンジンの制御装置は、ＤＭＥを燃料とするエンジンの制御装置であって、前記エンジンの吸気ポートに接続される吸気通路と、前記エンジンの排気ポートに接続される排気通路と、前記排気通路と前記吸気通路とを連通して、排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路との分岐部よりも上流側に位置する前記吸気通路内に設けられ、閉弁時に吸気の流通を遮断可能なバルブと、前記バルブの開閉を制御するバルブ制御部とを備え、前記バルブ制御部は、前記エンジンの停止中は前記バルブの開度を全閉に制御することを特徴とする。

また、前記ＥＧＲ通路内に設けられ、排気の還流量を調整可能なＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御部とをさらに備え、前記ＥＧＲバルブ制御部は、前記エンジンの停止中は前記ＥＧＲバルブの開度を全開に制御してもよい。

また、前記エンジンの運転状態が排気還流量を大量に必要とする所定の運転領域にある時は、前記ＥＧＲバルブ制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度を全開に制御し、前記バルブ制御部は、前記バルブの開度を吸気流量が絞られる所定開度に制御するようにしてもよい。

本発明のエンジンの制御装置によれば、エンジン停止中にＤＭＥが燃焼室内や吸気側に残留することを防止して、エンジン再始動時の異常燃焼を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の全体構成を示す模式的な部分断面図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の制御フローを示すフローチャートである。

以下、図１、２に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施形態のエンジンの制御装置１は、ＤＥＭを燃料とするエンジン１０と、エンジン１０に吸気（新気）を導入する吸気通路１３と、エンジン１０から排気を導出する排気通路１４と、排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ通路１５と、吸気を遮断可能な吸気遮断弁１６と、排気の還流量（以下、ＥＧＲ量という）を調整可能なＥＧＲバルブ１７と、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０とを備え構成されている。なお、本実施形態の吸気遮断弁１６は、本発明のバルブに相当する。

エンジン１０には、図示しないコモンレールにより加圧された高圧状態のＤＭＥを燃焼室１０ｃ内に噴射するインジェクタ３１が設けられている。また、エンジン１０は、カム３２の回動により開閉駆動する吸気弁１０ａと排気弁１０ｂとを備えている。なお、図示の関係上、図１には複数ある各気筒のうち一つの気筒のみを示している。

吸気通路１３は、エンジン１０の吸気ポート１１に接続されており、吸気流れの上流側から順に、いずれも図示しないエアフィルタとインタークーラとを備えている。また、排気通路１４は、エンジン１０の排気ポート１２に接続されており、排気流れの下流側には図示しない排気浄化装置が設けられている。

ＥＧＲ通路１５は、エンジン１０の排気の一部を吸気側に還流するもので、排気浄化装置（不図示）よりも上流側の排気通路１４と、インタークーラ（不図示）よりも下流側の吸気通路１３とを連通して設けられている。また、ＥＧＲ通路１５には、還流排気を冷却するＥＧＲクーラ３４と、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ１７とが設けられている。

吸気遮断弁１６は、例えば公知のバタフライバルブであって、ＥＧＲ通路１５との分岐部よりも上流側に位置する吸気通路１３内に設けられている。また、吸気遮断弁１６は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されたアクチュエータ１６ａを備えている。すなわち、ＥＣＵ２０からの出力信号に応じてアクチュエータ１６ａが作動することで、吸気遮断弁１６の開度（吸気遮断量）が制御されるように構成されている。

ＥＧＲバルブ１７は、ＥＧＲクーラ３４よりも吸気通路１３側に位置するＥＧＲ通路１５内に設けられている。また、ＥＧＲバルブ１７は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されたアクチュエータ１７ａを備えている。すなわち、ＥＣＵ２０からの出力信号に応じてアクチュエータ１７ａが作動することで、ＥＧＲバルブ１７の開度（ＥＧＲ量）が制御されるように構成されている。

ＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ２０には、図示しない車速センサ、エンジン回転センサ等の出力信号がＡ／Ｄ変換された後に入力される。また、ＥＣＵ２０は、エンジン停止判定部２１と、吸気遮断弁制御部２２と、ＥＧＲバルブ制御部２３とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ２０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

エンジン停止判定部２１は、エンジン１０が停止中であるか否かを判定する。例えば、イグニッションキーがＯＦＦ操作された場合、エンジン１０は停止中と判定される。一方、イグニッションキーがＯＮ操作された場合、エンジン１０は通常運転中と判定される。

吸気遮断弁制御部２２は、本発明のバルブ制御部に相当するもので、エンジン１０の運転状態に応じて吸気遮断弁１６の開度を制御する。具体的には、エンジン停止判定部２１によりエンジン１０が停止中と判定された場合、吸気遮断弁制御部２２は、吸気遮断弁１６を全閉にする作動信号をアクチュエータ１６ａに出力する。すなわち、エンジン１０の停止中は、吸気遮断弁１６が全閉状態に維持される。

一方、エンジン停止判定部２１によりエンジン１０が通常運転中と判定された場合、吸気遮断弁制御部２２は、吸気遮断弁１６をエンジン１０の運転状態に応じた所定開度にする作動信号をアクチュエータ１６ａに出力する。例えば、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ量を大量に必要とする所定の低負荷運転領域にある場合は、ＥＧＲバルブ１７が詳細を後述するＥＧＲバルブ制御部２３により全開に制御されると共に、吸気遮断弁１６が吸気遮断弁制御部２２により吸気量を絞る所定開度に制御されることで、ＥＧＲ量を効果的に増量するように構成されている。

ＥＧＲバルブ制御部２３は、エンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１７の開度を制御する。具体的には、エンジン停止判定部２１によりエンジン１０が停止中と判定された場合、ＥＧＲバルブ制御部２３は、ＥＧＲバルブ１７を全開にする作動信号をアクチュエータ１７ａに出力する。すなわち、エンジン１０の停止中は、ＥＧＲバルブ１７が全開状態に維持される。

一方、エンジン停止判定部２１によりエンジン１０が通常運転中と判定された場合、ＥＧＲバルブ制御部２３は、ＥＧＲバルブ１７をエンジン１０の運転状態に応じた所定開度とする作動信号をアクチュエータ１７ａに出力する。例えば、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ量を大量に必要とする所定の低負荷運転領域においては、ＥＧＲバルブ１７の開度を全開にする作動信号がアクチュエータ１７ａに出力されるように構成されている。

次に、本実施形態に係るエンジンの制御装置１の制御フローを図２に基づいて説明する。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、エンジン停止判定部２１によりエンジン１０が停止中であるか否かが確認される。イグニッションキーがＯＦＦ操作された場合、エンジン１０は停止中と判定されてＳ１１０へと進む。一方、イグニッションキーがＯＮ操作された場合、エンジン１０は通常運転中と判定されてＳ２００へと進む。

Ｓ１１０では、吸気遮断弁制御部２２により吸気遮断弁１６の開度が全閉に制御されると共に、Ｓ１２０では、ＥＧＲバルブ制御部２３によりＥＧＲバルブ１７の開度が全開に制御されて、本制御はリターンされる。すなわち、エンジン１０の停止中においては、インジェクタ３１の噴射ノズル部から燃焼室１０ｃ内に漏出したＤＭＥは、全閉状態の吸気遮断弁１６により吸気上流側への流れ込みを阻止されてＥＧＲ通路１５内に流入し、その後、排気通路１４内を流通して大気へと放出される。

一方、上述のＳ１００において、エンジン１０が通常運転中と判定された場合、Ｓ２００では、ＥＧＲバルブ制御部２３によりＥＧＲバルブ１７の開度がエンジン１０の運転状態に応じて制御される。

また、Ｓ２１０において、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ量を大量に必要とする所定の低負荷運転領域にあると判定された場合、Ｓ２２０では、ＥＧＲバルブ制御部２３によりＥＧＲバルブ１７が全開に制御されると共に、吸気遮断弁制御部２２により吸気遮断弁１６が吸気量を絞る所定開度に制御される。すなわち、ＥＧＲ量が大量に必要な時は、ＥＧＲバルブ１７を全開にして、吸気遮断弁１６の開度を絞りぎみにコントロールすることで、ＥＧＲ量は効果的に増量される。

以上のような構成により、本実施形態に係るエンジンの制御装置１によれば以下のような作用効果を奏する。

エンジン１０が停止中と判定された場合、吸気遮断弁１６は全閉に制御されると共に、ＥＧＲバルブ１７は全開に制御される。すなわち、エンジン１０の各気筒のうち、吸気弁１０ａが開弁した状態で停止した気筒の燃焼室１０ｃ内には、インジェクタ３１の噴射ノズル部から残留したＤＭＥが漏出するが、この漏出したＤＭＥは全閉状態の吸気遮断弁１６により吸気上流側への流入を阻止されつつ、ＥＧＲ通路１５内へと流れ込む。その後、ＥＧＲ通路１５内に流入したＤＭＥは、排気通路１４内を流通して大気へと放出されることになる。

したがって、エンジン１０の停止中に、ＤＭＥが燃焼室１０ｃ内や吸気通路１３内に残留することを確実に防止することができ、エンジン１０の再始動時における異常燃焼や異音の発生を効果的に抑止することができる。

また、エンジン１０が通常運転中と判定された場合、ＥＧＲバルブ１７の開度はエンジン１０の運転状態に応じて制御される。特に、ＥＧＲ量を大量に必要とするようなエンジン１０の低負荷運転領域においては、ＥＧＲバルブ１７は全開に制御されると共に、吸気遮断弁１６は吸気量を絞る所定開度に制御される。すなわち、ＥＧＲバルブ１７の開度を全開にしつつ、吸気遮断弁１６の開度を絞りぎみにコントロールすることで、ＥＧＲ通路１５から吸気系に取り込まれる排気の還流が促進されることになる。

したがって、エンジン１０の通常運転時に、吸気遮断弁１６の開度調整によりＥＧＲ量を必要に応じて効果的に増量することが可能となり、排気中のＮＯｘ濃度を効果的に低減することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態において、エンジン１０が停止中であるか否かはイグニッションキーのＯＮ・ＯＦＦ操作に基づいて判定されるものとして説明したが、エンジン回転センサ（不図示）の検出値に基づいて判定するようにしてもよい。

また、エンジン１０の停止時におけるＥＧＲバルブ１７の開度は、ＤＭＥをＥＧＲ通路１５内に流通し得る開度であれば、必ずしも全開にする必要はない。

また、燃料はＤＭＥに限定されず、液化ガス等を燃料とするエンジンに広く適用することが可能である。

１０エンジン
１１吸気ポート
１２排気ポート
１３吸気通路
１４排気通路
１５ＥＧＲ通路
１６吸気遮断弁（バルブ）
１７ＥＧＲバルブ
２０ＥＣＵ
２２吸気遮断弁制御部（バルブ制御部）
２３ＥＧＲバルブ制御部

Claims

ＤＭＥを燃料とするエンジンの制御装置であって、
前記エンジンの吸気ポートに接続される吸気通路と、
前記エンジンの排気ポートに接続される排気通路と、
前記排気通路と前記吸気通路とを連通して、排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路との分岐部よりも上流側に位置する前記吸気通路内に設けられ、閉弁時に吸気の流通を遮断可能なバルブと、
前記バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、
前記バルブ制御部は、
前記エンジンの停止中は前記バルブの開度を全閉に制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
前記ＥＧＲ通路内に設けられ、排気還流量を調整可能なＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御部と、をさらに備え、
前記ＥＧＲバルブ制御部は、
前記エンジンの停止中は前記ＥＧＲバルブの開度を全開に制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
前記エンジンの運転状態が排気還流量を大量に必要とする所定の運転領域にある時は、
前記ＥＧＲバルブ制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度を全開に制御し、
前記バルブ制御部は、前記バルブの開度を吸気流量が絞られる所定開度に制御する請求項２に記載のエンジンの制御装置。