JP2013092084A

JP2013092084A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2013092084A
Application number: JP2011233917A
Authority: JP
Inventors: Shiro Tanno; 史朗丹野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-05-16

Abstract

【課題】水分離器により水分を除去した排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関において、失火の連続発生を抑制するための制御装置を提供する。
【解決手段】排気ガス再循環通路１５を備えて、水分離器１７により水分を除去した低水分濃度の排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関の制御装置であって、点火プラグ２の火花放電が連続して失敗すると判断されるときには、気筒内へ再循環させる排気ガスの水分濃度を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス再循環通路を備える内燃機関の制御装置に関する。

排気ガス再循環通路によって排気ガスの一部を気筒内へ再循環させることにより、排気ガスの大きな熱容量を利用して燃焼温度を低下させ、ＮＯ_Xの発生量を抑制することが公知である。

しかしながら、排気ガスに含まれる水蒸気（Ｈ₂Ｏ）は三原子物質であるために、排気ガスに含まれる二原子物質である窒素（Ｎ₂）等に比較して比熱比が小さく、内燃機関の熱効率を低下させる要因となる。

それにより、水分離器により排気ガスから水蒸気を除去して気筒内へ再循環させることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−０７１１３５特開２００７−２２４８４６

こうして、気筒内へ再循環させる排気ガスから水蒸気が除去されると、気筒内の水分濃度が低下し、点火プラグの点火ギャップにおいて放電させ難くなって失火が連続して発生することがある。

従って、本発明の目的は、排気ガス再循環通路を備えて、水分離器により水分を除去した排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関において、失火の連続発生を抑制するための制御装置を提供することである。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、排気ガス再循環通路を備えて、水分離器により水分を除去した低水分濃度の排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関の制御装置であって、点火プラグの火花放電が連続して失敗すると判断されるときには、気筒内へ再循環させる排気ガスの水分濃度を高めることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置によれば、水分離器により水分を除去した低水分濃度の排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関の制御装置であって、点火プラグの火花放電が連続して失敗すると判断されるときには、気筒内の水分濃度が低過ぎるとして、気筒内へ再循環させる排気ガスの水分濃度を高めるようになっており、それにより、点火プラグの点火ギャップにおいて放電させ易くなって確実に火花を発生させることができ、失火の連続発生を抑制することが可能となる。

本発明による制御装置により制御される内燃機関を示す概略図である。本発明による制御装置により実施される制御を示すフローチャートである。

図１は本発明による制御装置により制御される内燃機関を示す概略図である。同図において、１は機関本体であり、２は各気筒に配置された点火プラグである。３は各気筒に配置された燃料噴射弁であり、各気筒共通の蓄圧室４に接続され、蓄圧室４内の高圧の燃料を各気筒内へ噴射する。燃料噴射弁３は、各気筒の吸気ポートへ燃料を噴射するものでも良い。

５はインテークマニホルドであり、６はインテークマニホルド５の上流側の吸気通路である。吸気通路６には吸気を冷却するためのインタークーラ７が配置され、また、吸気通路６のインタークーラ７の下流側には、スロットル弁８が配置されている。吸気通路６のインタークーラ７の上流側には、ターボチャージャ９のコンプレッサ９ａが配置されており、その上流側には、吸気量の測定するためのエアフローメータ１０が配置されており、その上流側はエアクリーナ（図示せず）を介して大気へ通じている。

１１はエキゾーストマニホルドであり、１２はエキゾーストマニホルド１１の下流側の排気通路である。排気通路１２には、ターボチャージャ９のタービン９ｂが配置されており、その下流側には、排気浄化装置１３が配置されており、その下流側はマフラー（図示せず）を介して大気へ通じている。内燃機関が理論空燃比での運転を実施するものである場合には、排気浄化装置１３は、三元触媒装置とされる。１４は排気浄化装置１３へ流入する排気ガスの空燃比を検出するための酸素センサ又は空燃比センサである。また、内燃機関が理論空燃比よりリーンな空燃比での運転を実施する場合には、排気浄化装置１３はＮＯ_X吸蔵還元触媒装置としても良い。

１５は、排気ガスの一部を気筒内へ再循環させるための排気ガス再循環通路であり、エキゾーストマニホルド１１とインテークマニホルド５とを連通している。排気ガス再循環通路１５には、再循環排気ガス量を制御するための制御弁１６が配置され、排気ガス再循環通路１５の制御弁１６の上流側には、再循環排気ガスから水分を除去するための水分離器１７が配置されている。また、水分離器１７をバイパスするバイパス通路１８が設けられ、バイパス通路１８の下流側は、切換弁１９を介して排気ガス再循環通路１５に接続されている。

このような構成によって、切換弁１９を切り換えることにより、排気ガス再循環通路１５を介して水分離器１７を通過させた排気ガスを気筒内へ再循環させることも、バイパス通路１８を介して水分離器１７を通過させない排気ガスを気筒内へ再循環させることも可能となっている。水分離器１７は、凝縮器であり、例えば、機関冷却水を循環させる水冷により、又は、空冷により、通過する排気ガスの温度を低下させて排気ガス中の水蒸気を液化させ、排気ガスから水分を除去するものである。

図２は、制御弁１９の制御を示すフローチャートであり、電子制御装置（図示せず）によって実施される。先ず、ステップ１０１において、点火時期に予め定めた電圧を印加したときに、点火プラグ２の火花放電が連続して失敗するか否かが判断される。例えば、点火時期における点火プラグの通電状態を監視して火花放電の失敗が検出されたときに、又は、点火時期直後の筒内圧力又は筒内温度などに基づき失火が検出されたときに、このままでは点火プラグ２の火花放電が連続して失敗すると判断することができる。

点火プラグ２の火花放電が正常に実施されたときには、ステップ１０１の判断が否定され、ステップ１０２において、切換弁１９は第一位置とされ、排気ガス再循環通路１５を介して水分離器１７を通過させた排気ガスを気筒内へ再循環させる。それにより、再循環排気ガスに含まれて熱効率を低下させる水蒸気の大部分は水分離器１７により除去されるために、低水分濃度の再循環排気ガスによって、ＮＯ_Xの発生量を抑制すると共に熱効率の高い運転を実現することができる。

一方、点火プラグ２の火花放電が連続して失敗すると判断されるときには、吸気の湿度が低くなるなどして気筒内の水分濃度が非常に低くなって点火プラグ２の点火ギャップにおいて放電させ難くなっていると考えることができる。このときには、ステップ１０１の判断が肯定され、ステップ１０３において、切換弁１９は第二位置とされ、バイパス通路１８を介して水分離器１７を通過させない排気ガスを気筒内へ再循環させる。それにより、水分離器１７を通過させた場合に比較して、再循環排気ガスの水分濃度は高くなり、気筒内の水分濃度を高めることができるために、点火プラグ２の点火ギャップにおいて放電させ易くなって確実に火花を発生させることができ、点火プラグ２の火花放電が連続して失敗することはなく、失火の連続発生を抑制することが可能となる。

前述のフローチャートのステップ１０１の判断は、特定気筒に対してだけ行われるようにしても良いが、全気筒に対して行われて、いずれかの気筒において点火プラグ２の火花放電が連続して失敗すると判断されるときに肯定されるようにしても良い。

また、ステップ１０１の判断は、一回の火花放電の失敗により肯定されるようにしても良いが、所定の頻度（例えば３回に一回以上）以上で火花放電に失敗するときに肯定されるようにしても良い。また、火花放電の失敗により火花が発生するまで点火プラグ２の印加電圧を高める場合には、印加電圧が設定値以上となったときに肯定されるようにしても良い。この場合には、切換弁１９が第二位置に切り換えられれば、印加電圧は前述の予め定められた電圧に戻される。このように、ステップ１０１の判断は、気筒内の水分濃度の低下により点火プラグ２の点火ギャップにおいて放電により正常に火花発生ができなくなるときに肯定されるようになっている。

また、前述のフローチャートのステップ１０３において、切換弁１９を第二位置として水分離器１７を通過しない排気ガスを気筒内へ再循環させるようにしたが、例えば、排気ガス再循環通路がバイパス通路１８及び切換弁１９を有していない場合には、水分離器１７の作動を停止させたり、作動効率を低下させたりして、再循環排気ガスの水分濃度を高めるようにしても良い。例えば、水分離器１７が機関冷却水により冷却されるものである場合には、機関冷却水の流入を停止させれば水分離器１７の作動を停止させることができ、また、機関冷却水の流入量を低下させれば水分離器１７の作動効率を低下させることができる。

１機関本体
２点火プラグ
１５排気ガス再循環通路
１７水分離器
１８バイパス通路
１９切換弁

Claims

排気ガス再循環通路を備えて、水分離器により水分を除去した低水分濃度の排気ガスを気筒内へ再循環させる内燃機関の制御装置であって、点火プラグの火花放電が連続して失敗すると判断されるときには、気筒内へ再循環させる排気ガスの水分濃度を高めることを特徴とする内燃機関の制御装置。