JP2016050481A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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一康 岩田
Kazuyasu Iwata
一康 岩田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably suppress condensed water induced by an EGR, and to enhance the service life or reliability of a component.SOLUTION: An engine 10 includes a turbosupercharger 30, an LPL-EGR mechanism 40, an HPL-EGR mechanism 50 and an auxiliary supercharging mechanism 60. An ECU 70 includes first control means for driving the auxiliary supercharging mechanism 60 when it is determined that condensed water is generated in an intake passage 12 and generation of the condensed water can be suppressed by the auxiliary supercharging mechanism 60. The ECU 70 further includes second control means for opening a high pressure EGR valve 54 of the HPL-EGR mechanism 50 so that an intake pressure is released to an exhaust passage 22 through a high pressure EGR passage 52 when the intake pressure of an intake manifold 20 is larger than an exhaust pressure of an exhaust manifold 24 after driving of the auxiliary supercharging mechanism 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ターボ過給機、EGR機構及び電動コンプレッサを備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a turbocharger, an EGR mechanism, and an electric compressor.

従来技術として、例えば特許文献1(特開2005−226505号公報)に開示されているように、ターボ過給機、LPL−EGR機構及び電動コンプレッサを備えた内燃機関が知られている。従来技術では、スロットル弁、電動コンプレッサ及びターボコンプレッサを吸気通路の上流側から下流側に向けて順次配置している。そして、LPL−EGR機構は、スロットル弁と電動コンプレッサとの間にEGRガスを還流する構成としている。   As a conventional technique, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-226505, an internal combustion engine including a turbocharger, an LPL-EGR mechanism, and an electric compressor is known. In the prior art, a throttle valve, an electric compressor, and a turbo compressor are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the intake passage. The LPL-EGR mechanism is configured to recirculate EGR gas between the throttle valve and the electric compressor.

特開2005−226505号公報JP 2005-226505 A 特開2008−280923号公報JP 2008-280923 A 特開2013−167218号公報JP 2013-167218 A 特開2009−002286号公報JP 2009-002286 A

上述した従来技術では、EGRガスが増量された場合等に、吸気通路内に凝縮水が発生することがある。この凝縮水は、燃料噴射弁の噴射孔を腐食させたり、ターボコンプレッサを損傷させたりする虞れがあり、従来技術では、凝縮水により部品の寿命や信頼性が低下するという問題がある。   In the conventional technology described above, condensed water may be generated in the intake passage when the amount of EGR gas is increased. This condensed water may corrode the injection hole of the fuel injection valve or damage the turbo compressor. In the prior art, there is a problem that the life and reliability of the parts are reduced by the condensed water.

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、EGRにより誘発される凝縮水を安定的に抑制することができ、部品の寿命や信頼性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にある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to stably suppress condensate water induced by EGR and improve the life and reliability of parts. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be made to operate.

第1の発明は、吸気通路に設けられたターボコンプレッサと排気通路に設けられたタービンとを有し、前記タービンが排気圧を受けて前記ターボコンプレッサを駆動することにより吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記タービンの下流側から取出したEGRガスを前記ターボコンプレッサの上流側で前記吸気通路に還流させるLPL−EGR機構と、
前記タービンの上流側から取出したEGRガスを前記ターボコンプレッサの下流側で前記吸気通路に還流させるEGR通路と当該EGR通路を流れるEGRガスの量を調整可能なEGR弁とを有するHPL−EGR機構と、
吸入空気を過給することが可能な補助過給手段と、
前記吸気通路に凝縮水が発生すると判定し、かつ、前記補助過給手段により凝縮水の発生を抑制可能であると判定した場合に、前記補助過給手段を駆動する第1の制御手段と、
前記補助過給手段を駆動した後に、吸気マニホールドの吸気圧が排気マニホールドの排気圧よりも大きい場合に、前記HPL−EGR機構の前記EGR弁を開弁し、前記EGR通路を経由して吸気圧を前記排気通路に逃がす第2の制御手段と、
を備えている。
A first invention includes a turbo compressor provided in an intake passage and a turbine provided in an exhaust passage, wherein the turbine receives exhaust pressure and drives the turbo compressor to supercharge intake air. A turbocharger,
An LPL-EGR mechanism that recirculates EGR gas taken from the downstream side of the turbine to the intake passage upstream of the turbo compressor;
An HPL-EGR mechanism having an EGR passage for returning EGR gas taken from the upstream side of the turbine to the intake passage on the downstream side of the turbo compressor, and an EGR valve capable of adjusting the amount of EGR gas flowing through the EGR passage; ,
Auxiliary supercharging means capable of supercharging intake air;
A first control means for driving the auxiliary supercharging means when it is determined that condensed water is generated in the intake passage and the auxiliary supercharging means can suppress the generation of condensed water;
After the auxiliary supercharging means is driven, when the intake pressure of the intake manifold is larger than the exhaust pressure of the exhaust manifold, the EGR valve of the HPL-EGR mechanism is opened and the intake pressure is passed through the EGR passage. Second control means for allowing the exhaust passage to escape;
It has.

第1の発明によれば、吸気通路内に凝縮水が発生すると判定し、かつ、補助過給手段により凝縮水の発生を抑制可能であると判定した場合には、補助過給手段を駆動する。これにより、吸気温度を上昇させると共に、A/Fをリーン化し、凝縮水の発生を抑制することができる。従って、部品の寿命や信頼性を向上させることができる。また、補助過給手段により凝縮水の発生を抑制可能な場合には、EGRガスを減量しなくてもよいので、NOxの排出を抑止し、排気エミッションを低減することができる。また、補助過給手段の駆動後において、吸気マニホールドの吸気圧が排気マニホールドの排気圧よりも大きい場合には、吸気通路内のガスを高圧EGR通路から排気マニホールドに逃がす。これにより、凝縮水の発生を更に抑制することができる。   According to the first invention, when it is determined that condensed water is generated in the intake passage and it is determined that the generation of condensed water can be suppressed by the auxiliary supercharging means, the auxiliary supercharging means is driven. . Thereby, while raising intake air temperature, A / F can be made lean and generation | occurrence | production of condensed water can be suppressed. Accordingly, it is possible to improve the life and reliability of the component. Further, when the generation of condensed water can be suppressed by the auxiliary supercharging means, it is not necessary to reduce the amount of EGR gas, so that NOx emission can be suppressed and exhaust emission can be reduced. Further, after the auxiliary supercharging means is driven, when the intake pressure of the intake manifold is larger than the exhaust pressure of the exhaust manifold, the gas in the intake passage is released from the high pressure EGR passage to the exhaust manifold. Thereby, generation | occurrence | production of condensed water can further be suppressed.

本発明の実施の形態1によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the system configuration | structure of the engine by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による凝縮水抑制制御の概要を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the outline | summary of the condensed water suppression control by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される凝縮水抑制制御の一例を示すフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart which shows an example of the condensed water suppression control performed by ECU. 補助過給機構により得られる効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect acquired by an auxiliary | assistant supercharging mechanism. 吸気通路内のガスにより高圧EGR通路を掃気する状態を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the state which scavenges a high voltage | pressure EGR channel | path with the gas in an intake passage.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図5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によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1では4気筒エンジンを例示したが、本発明は、任意の気筒数の内燃機関に適用可能である。エンジン10は、各気筒の燃焼室(筒内)に空気を吸込む吸気通路12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 a configuration diagram for explaining a system configuration of an engine according to Embodiment 1 of the present invention. The system according to the present embodiment includes an engine 10 as an internal combustion engine. Although FIG. 1 illustrates a four-cylinder engine, the present invention can be applied to an internal combustion engine having an arbitrary number of cylinders. The engine 10 includes an intake passage 12 that sucks air into a combustion chamber (cylinder) of each cylinder.

吸気通路12には、エアクリーナ14、スロットル弁16、後述の補助過給機構60、ターボコンプレッサ34、インタークーラ36、第2スロットル弁18が上流から順に設けられている。スロットル弁16及び第2スロットル弁18は、エンジン10の吸入空気量を調整するものである。吸気通路12の最下流部は、各気筒の燃焼室に接続された吸気マニホールド20により構成されている。また、エンジン10は、各気筒から排気ガスを排出する排気通路22を備えている。排気通路22の最上流部は、各気筒の燃焼室に接続された排気マニホールド24により構成されている。排気通路22には、後述するタービン32の下流側で排気ガスを浄化する触媒26が設けられている。   In the intake passage 12, an air cleaner 14, a throttle valve 16, an auxiliary supercharging mechanism 60, which will be described later, a turbo compressor 34, an intercooler 36, and a second throttle valve 18 are provided in this order from the upstream. The throttle valve 16 and the second throttle valve 18 adjust the intake air amount of the engine 10. The most downstream portion of the intake passage 12 is constituted by an intake manifold 20 connected to the combustion chamber of each cylinder. The engine 10 also includes an exhaust passage 22 that exhausts exhaust gas from each cylinder. The most upstream part of the exhaust passage 22 is constituted by an exhaust manifold 24 connected to the combustion chamber of each cylinder. The exhaust passage 22 is provided with a catalyst 26 that purifies exhaust gas downstream of a turbine 32 described later.

エンジン10は、ターボ過給機30、LPL−EGR機構40、HPL−EGR機構50及び補助過給機構60を備えている。ターボ過給機30は、例えば可変容量型の過給機により構成されている。即ち、ターボ過給機30は、排気通路22に設けられたタービン32と、吸気通路12に設けられたターボコンプレッサ34と、タービン32に付設された可変ノズル(図示せず)とを備えている。ターボ過給機30は、タービン32が排気圧を受けてターボコンプレッサ34を駆動することにより吸入空気を過給する。また、タービン32の開口面積は、可変ノズル(VN)の開度が大きいほど増加するように構成されている。これにより、ターボ過給機30は、例えば低回転領域で可変ノズルを閉じ側に駆動し、過給効率を向上させることができる。また、高回転領域では、可変ノズルを開き側に駆動し、排気圧を低下させることができる。   The engine 10 includes a turbocharger 30, an LPL-EGR mechanism 40, an HPL-EGR mechanism 50, and an auxiliary supercharging mechanism 60. The turbocharger 30 is composed of, for example, a variable capacity supercharger. That is, the turbocharger 30 includes a turbine 32 provided in the exhaust passage 22, a turbo compressor 34 provided in the intake passage 12, and a variable nozzle (not shown) attached to the turbine 32. . The turbocharger 30 supercharges intake air when the turbine 32 receives exhaust pressure and drives the turbo compressor 34. Further, the opening area of the turbine 32 is configured to increase as the opening of the variable nozzle (VN) increases. Thereby, the turbocharger 30 can drive the variable nozzle to the closed side in, for example, a low rotation region, and improve the supercharging efficiency. In the high rotation region, the variable nozzle can be driven to the open side to reduce the exhaust pressure.

LPL(Low Pressure Loop)−EGR機構40は、タービン32の下流側から排気ガスを取出し、取出した排気ガスを低圧EGRガスとしてターボコンプレッサ34の上流側で吸気通路12に還流させるものである。LPL−EGR機構40は、低圧EGR通路42、低圧EGR弁44及び低圧EGRクーラ46を備えている。低圧EGR通路42の一端側は、タービン32及び触媒26の下流側で排気通路22に接続されている。低圧EGR通路42の他端側は、ターボコンプレッサ34及び補助過給機構60の上流側で吸気通路12に接続されている。低圧EGR弁44は、低圧EGR通路42を流れる低圧EGRガスの量を調整するものである。   An LPL (Low Pressure Loop) -EGR mechanism 40 takes out the exhaust gas from the downstream side of the turbine 32 and recirculates the extracted exhaust gas to the intake passage 12 on the upstream side of the turbo compressor 34 as low-pressure EGR gas. The LPL-EGR mechanism 40 includes a low pressure EGR passage 42, a low pressure EGR valve 44, and a low pressure EGR cooler 46. One end side of the low pressure EGR passage 42 is connected to the exhaust passage 22 on the downstream side of the turbine 32 and the catalyst 26. The other end of the low pressure EGR passage 42 is connected to the intake passage 12 on the upstream side of the turbo compressor 34 and the auxiliary supercharging mechanism 60. The low pressure EGR valve 44 adjusts the amount of low pressure EGR gas flowing through the low pressure EGR passage 42.

HPL(High Pressure Loop)−EGR機構50は、タービン32の上流側から排気ガスを取出し、取出した排気ガスを高圧EGRガスとしてターボコンプレッサ34の下流側で吸気通路12に還流させるものである。HPL−EGR機構50は、高圧EGR通路52及び高圧EGR弁54を備えている。高圧EGR通路52の一端側は、タービン32の上流側で排気通路22(例えば、排気マニホールド24)に接続されている。高圧EGR通路52の他端側は、ターボコンプレッサ34、インタークーラ36及び第2スロットル弁18の下流側で吸気通路12に接続されている。高圧EGR弁54は、高圧EGR通路52を流れる高圧EGRガスの量を調整するものである。   The HPL (High Pressure Loop) -EGR mechanism 50 takes out the exhaust gas from the upstream side of the turbine 32 and recirculates the extracted exhaust gas as high-pressure EGR gas to the intake passage 12 on the downstream side of the turbo compressor 34. The HPL-EGR mechanism 50 includes a high pressure EGR passage 52 and a high pressure EGR valve 54. One end side of the high pressure EGR passage 52 is connected to the exhaust passage 22 (for example, the exhaust manifold 24) on the upstream side of the turbine 32. The other end side of the high pressure EGR passage 52 is connected to the intake passage 12 on the downstream side of the turbo compressor 34, the intercooler 36 and the second throttle valve 18. The high pressure EGR valve 54 adjusts the amount of high pressure EGR gas flowing through the high pressure EGR passage 52.

補助過給機構60は、ターボコンプレッサ34と別個に吸入空気を過給する補助過給手段の具体例を構成している。補助過給機構60は、吸気通路12において、低圧EGR通路42が吸気通路12に接続された接続部よりも下流側で、かつ、第2スロットル弁18よりも上流側に配置されている。補助過給機構60は、バイパス弁62、バイパス通路64及び電動コンプレッサ66を備えている。バイパス弁62は、吸気通路12に設けられ、低圧EGR通路42が吸気通路12に接続された接続部と、ターボコンプレッサ34との間に配置されている。バイパス通路64は、バイパス弁62の上流側で吸気通路12から分岐し、バイパス弁62の下流側で吸気通路12に合流している。電動コンプレッサ66は、バイパス通路64に設けられている。   The auxiliary supercharging mechanism 60 constitutes a specific example of auxiliary supercharging means that supercharges intake air separately from the turbo compressor 34. The auxiliary supercharging mechanism 60 is disposed in the intake passage 12 downstream of the connection portion where the low pressure EGR passage 42 is connected to the intake passage 12 and upstream of the second throttle valve 18. The auxiliary supercharging mechanism 60 includes a bypass valve 62, a bypass passage 64, and an electric compressor 66. The bypass valve 62 is provided in the intake passage 12, and is disposed between the turbo compressor 34 and a connection portion where the low pressure EGR passage 42 is connected to the intake passage 12. The bypass passage 64 branches from the intake passage 12 on the upstream side of the bypass valve 62 and merges with the intake passage 12 on the downstream side of the bypass valve 62. The electric compressor 66 is provided in the bypass passage 64.

また、本実施の形態のシステムは、エンジン10の運転状態を検出するセンサ系統と、センサ系統の出力に基いてエンジン10を制御するECU(Electronic Control Unit)70とを備えている。センサ系統には、クランク軸の回転速度(機関回転速度)及びクランク角を検出するためのクランク角センサと、吸入空気量を検出するエアフローセンサと、他の各種センサとが含まれている。センサ系統は、ECU70の入力側に接続されている。ECU70の出力側には、各気筒の燃料噴射弁及び点火プラグに加えて、スロットル弁16、第2スロットル弁18、低圧EGR弁44、高圧EGR弁54、バイパス弁62、電動コンプレッサ66等のアクチュエータが接続されている。ECU70は、エンジン10の運転制御を行うと共に、必要に応じて凝縮水抑制制御を実行する。   The system of the present embodiment also includes a sensor system that detects the operating state of the engine 10 and an ECU (Electronic Control Unit) 70 that controls the engine 10 based on the output of the sensor system. The sensor system includes a crank angle sensor for detecting the rotation speed of the crankshaft (engine rotation speed) and the crank angle, an air flow sensor for detecting the intake air amount, and various other sensors. The sensor system is connected to the input side of the ECU 70. On the output side of the ECU 70, in addition to the fuel injection valve and spark plug of each cylinder, actuators such as a throttle valve 16, a second throttle valve 18, a low pressure EGR valve 44, a high pressure EGR valve 54, a bypass valve 62, an electric compressor 66, and the like. Is connected. The ECU 70 performs operation control of the engine 10 and executes condensed water suppression control as necessary.

(凝縮水抑制制御)
一般に、EGRガスを増量すれば、排気ガス中のNOxを低減することができる。しかしながら、EGR率が高いほど、A/Fがリッチ化して露点が上昇するので、EGRガス中の水蒸気が吸気通路12内で冷却されたときに凝縮水が発生し易くなり、腐食等の問題が生じる。特に、過給時には、過給圧が高いほど露点が上昇するので、凝縮水の発生が顕著となる。
(Condensate suppression control)
In general, if the amount of EGR gas is increased, NOx in the exhaust gas can be reduced. However, the higher the EGR rate, the richer the A / F and the higher the dew point. Therefore, when the water vapor in the EGR gas is cooled in the intake passage 12, condensed water is more likely to be generated, causing problems such as corrosion. Arise. In particular, at the time of supercharging, since the dew point increases as the supercharging pressure increases, the generation of condensed water becomes significant.

このため、本実施の形態では、吸気通路12内に凝縮水が発生し易い状況において、凝縮水抑制制御を実行する。図2は、本発明の実施の形態1による凝縮水抑制制御の概要を示すタイミングチャートである。この図では、EGRガスを増量するときに、凝縮水抑制制御を実行する場合を例示している。図2に示す凝縮水抑制制御では、EGRガスを増量するときに、補助過給機構60(図中には、e−boostと表記)を駆動する。具体的には、バイパス弁62により吸気通路12の途中を閉弁し、電動コンプレッサ66を作動させる。この結果、電動コンプレッサ66により吸入空気が過給される。   For this reason, in the present embodiment, the condensed water suppression control is executed in a situation where condensed water is likely to be generated in the intake passage 12. FIG. 2 is a timing chart showing an outline of the condensed water suppression control according to the first embodiment of the present invention. This figure illustrates the case where the condensed water suppression control is executed when increasing the EGR gas. In the condensed water suppression control shown in FIG. 2, the auxiliary supercharging mechanism 60 (denoted as e-boost in the drawing) is driven when increasing the EGR gas. Specifically, the middle of the intake passage 12 is closed by the bypass valve 62 and the electric compressor 66 is operated. As a result, the intake air is supercharged by the electric compressor 66.

また、凝縮水抑制制御では、電動コンプレッサ66を駆動したときに、ターボ過給機30の可変ノズルを通常よりも開き側に駆動する。なお、本明細書において、「通常」とは、凝縮水抑制制御の非実行時(補助過給機構60の非作動時)を意味している。   Further, in the condensed water suppression control, when the electric compressor 66 is driven, the variable nozzle of the turbocharger 30 is driven more open than usual. In the present specification, “normal” means when the condensed water suppression control is not executed (when the auxiliary supercharging mechanism 60 is not operated).

電動コンプレッサ66の駆動後には、吸気マニホールド20の吸気圧と排気マニホールド24の排気圧の大小関係に応じて、HPL−EGR機構50の高圧EGR弁54を制御する。具体的に述べると、吸気圧が排気圧よりも大きい場合には、高圧EGR弁54を開弁側に駆動し、高圧EGR弁54の開度を通常よりも大きくする。これにより、高圧EGR通路52を経由して吸気圧を排気マニホールド24に逃し、吸気ガスの露点を低下させることができる。一方、吸気圧が排気圧よりも小さい場合には、高圧EGR弁54を閉弁側に駆動し、高圧EGR弁54の開度を通常よりも小さくする。   After the electric compressor 66 is driven, the high pressure EGR valve 54 of the HPL-EGR mechanism 50 is controlled according to the magnitude relationship between the intake pressure of the intake manifold 20 and the exhaust pressure of the exhaust manifold 24. Specifically, when the intake pressure is larger than the exhaust pressure, the high pressure EGR valve 54 is driven to the valve opening side, and the opening degree of the high pressure EGR valve 54 is made larger than usual. Thereby, the intake pressure is released to the exhaust manifold 24 via the high pressure EGR passage 52, and the dew point of the intake gas can be lowered. On the other hand, when the intake pressure is smaller than the exhaust pressure, the high pressure EGR valve 54 is driven to the closed side, and the opening degree of the high pressure EGR valve 54 is made smaller than usual.

[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図3を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図3は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される凝縮水抑制制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジン運転中に繰り返し実行されるものとする。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the condensed water suppression control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during engine operation.

図3に示すルーチンでは、まず、ステップS0において、LPL−EGR機構40によるEGRの実行中であるか否かを判定する。ステップS0の判定が不成立の場合には、凝縮水が発生しない状況であると判定し、そのまま本ルーチンを終了する。ステップS0の判定が成立した場合には、例えば高負荷運転または中間負荷運転時においてEGRが実行され、凝縮水が発生し得る状態なので、ステップS1に移行する。   In the routine shown in FIG. 3, first, in step S0, it is determined whether or not EGR is being executed by the LPL-EGR mechanism 40. If the determination in step S0 is not established, it is determined that no condensed water is generated, and this routine is terminated as it is. If the determination in step S0 is established, for example, EGR is executed during high load operation or intermediate load operation, and condensed water can be generated, so the process proceeds to step S1.

ステップS1では、吸気通路12に還流されたEGRガスの現状の露点(EGRガス中の水分が凝結し始める温度)が吸気通路12内のガス温度よりも高いか否かを判定する。なお、ECU70には、補助過給機構60の作動時と非作動時のそれぞれにおいて、露点を算出するためのデータが予め記憶されている。また、吸気通路12内のガス温度は、温度センサ等により検出される。ステップS1の判定が不成立の場合には、凝縮水が発生しない状況であると判定し、そのまま本ルーチンを終了する。   In step S <b> 1, it is determined whether or not the current dew point (temperature at which moisture in the EGR gas begins to condense) of the EGR gas returned to the intake passage 12 is higher than the gas temperature in the intake passage 12. The ECU 70 stores data for calculating the dew point in advance when the auxiliary supercharging mechanism 60 is in operation and when it is not in operation. The gas temperature in the intake passage 12 is detected by a temperature sensor or the like. If the determination in step S1 is not established, it is determined that no condensed water is generated, and this routine is immediately terminated.

一方、ステップS1の判定が成立した場合には、吸気通路12内に凝縮水が発生すると判定し、ステップS2に移行する。ステップS2では、補助過給機構60が作動したときの露点が吸気通路12内のガス温度よりも高いか否かを判定する。補助過給機構60が作動したときの吸気通路12内のガス温度tは、下記数1の式により算出することができる。なお、吸気通路内温度は高いが吸気温度が著しく低い場合には、補助過給機構60を作動させないのが好ましい。   On the other hand, when the determination in step S1 is established, it is determined that condensed water is generated in the intake passage 12, and the process proceeds to step S2. In step S <b> 2, it is determined whether or not the dew point when the auxiliary supercharging mechanism 60 is activated is higher than the gas temperature in the intake passage 12. The gas temperature t in the intake passage 12 when the auxiliary supercharging mechanism 60 is operated can be calculated by the following equation (1). When the intake passage temperature is high but the intake air temperature is extremely low, it is preferable not to operate the auxiliary supercharging mechanism 60.

[数1]
t=(想定新気量×外気温度+吸気通路内ガス量×吸気通路内温度)/想定総ガス量
[Equation 1]
t = (assumed fresh air amount × outside air temperature + intake passage gas amount × intake passage temperature) / assumed total gas amount

ステップS2の判定が不成立の場合には、補助過給機構60を駆動しても凝縮水の発生を抑制できないので、ステップS3に移行してEGR減量制御を実行する。ステップS3では、LPL−EGR弁(低圧EGR弁44)を閉じ側に駆動し、LPL−EGR機構40によるEGRガスの量を減少させる。   If the determination in step S2 is not established, the generation of condensed water cannot be suppressed even if the auxiliary supercharging mechanism 60 is driven, so the process proceeds to step S3 and EGR reduction control is executed. In step S3, the LPL-EGR valve (low pressure EGR valve 44) is driven to the closed side, and the amount of EGR gas by the LPL-EGR mechanism 40 is decreased.

一方、ステップS2の判定が成立した場合には、補助過給機構60により凝縮水の発生を抑制可能であると判定し、ステップS4により補助過給機構60を駆動する。この結果、図4に示すように、補助過給機構60の過給により露点を低下させ、凝縮水の発生を抑制することができる。なお、図4は、補助過給機構60により得られる効果を示す説明図である。   On the other hand, when the determination in step S2 is established, it is determined that the generation of condensed water can be suppressed by the auxiliary supercharging mechanism 60, and the auxiliary supercharging mechanism 60 is driven in step S4. As a result, as shown in FIG. 4, the dew point can be lowered by the supercharging of the auxiliary supercharging mechanism 60 and the generation of condensed water can be suppressed. FIG. 4 is an explanatory view showing the effect obtained by the auxiliary supercharging mechanism 60.

次に、図3中のステップS5では、例えばアクセル開度センサにより検出したアクセル開度に基いて、加速要求が生じているか否かを判定する。ステップS5の判定が不成立の場合には、ステップS6によりターボ過給機30の可変ノズルを開き側に駆動してから、ステップS7に移行する。これにより、過給圧を低下させることができ、凝縮水の発生を抑制することができる。   Next, in step S5 in FIG. 3, it is determined whether an acceleration request is generated based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor, for example. If the determination in step S5 is not established, the variable nozzle of the turbocharger 30 is driven to the open side in step S6, and then the process proceeds to step S7. Thereby, a supercharging pressure can be reduced and generation | occurrence | production of condensed water can be suppressed.

ステップS5の判定が成立した場合には、ステップS6を実行せずに、ステップS7に移行する。これにより、加速時には、可変ノズルを開くことにより過給圧が低下するのを回避し、運転性を確保することができる。   If the determination in step S5 is established, step S6 is not executed, and the process proceeds to step S7. Thereby, at the time of acceleration, it can avoid that a supercharging pressure falls by opening a variable nozzle, and can ensure operativity.

次に、ステップS7では、吸気マニホールド20の吸気圧が排気マニホールド24の排気圧よりも大きいか否かを判定する。なお、吸気圧及び排気圧は、それぞれ圧力センサにより検出してもよいし、運転状態に基いて推定してもよい。ステップS7の判定が不成立の場合には、例えば中間負荷運転時において、HPL−EGR機構50によるEGRが実行されている。この場合には、ステップS8に移行し、HPL−EGR弁(高圧EGR弁54)を通常よりも閉じ側に駆動する。   Next, in step S <b> 7, it is determined whether or not the intake pressure of the intake manifold 20 is larger than the exhaust pressure of the exhaust manifold 24. The intake pressure and the exhaust pressure may be detected by a pressure sensor, respectively, or may be estimated based on the operating state. If the determination in step S7 is not established, EGR by the HPL-EGR mechanism 50 is executed, for example, during intermediate load operation. In this case, the process proceeds to step S8, and the HPL-EGR valve (high pressure EGR valve 54) is driven closer to the closing side than usual.

一方、ステップS7の判定が成立した場合には、ステップS9に移行し、高圧EGR弁54を全開する。これにより、ステップS10では、図5中の矢印に示すように、吸気通路12内のガスをHPL−EGR通路(高圧EGR通路52)から排気マニホールド24に逆流させることができる。この結果、高圧EGR通路52内に滞留したリッチガスを掃気し、凝縮水の発生を抑制することができる。なお、図5は、吸気通路12内のガスにより高圧EGR通路52を掃気する状態を示す動作説明図である。   On the other hand, when the determination in step S7 is established, the process proceeds to step S9, and the high pressure EGR valve 54 is fully opened. Thereby, in step S10, the gas in the intake passage 12 can be caused to flow backward from the HPL-EGR passage (the high pressure EGR passage 52) to the exhaust manifold 24 as indicated by the arrow in FIG. As a result, the rich gas staying in the high pressure EGR passage 52 can be scavenged and the generation of condensed water can be suppressed. FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing a state in which the high-pressure EGR passage 52 is scavenged by the gas in the intake passage 12.

次に、図3中のステップS11では、ステップS9,S10の処理が開始されてから、設定された制御時間が経過したか否かを判定する。この制御時間は、例えば高圧EGR通路52の掃気を完了することが可能な時間等に基いて設定してもよい。ステップS11の判定が不成立の場合には、当該判定が成立するまでステップS9,S10の処理を継続する。また、ステップS11の判定が成立した場合には、本ルーチンを終了する。   Next, in step S11 in FIG. 3, it is determined whether or not the set control time has elapsed since the processing in steps S9 and S10 was started. This control time may be set based on, for example, the time during which scavenging of the high-pressure EGR passage 52 can be completed. If the determination in step S11 is not established, the processes in steps S9 and S10 are continued until the determination is established. Further, when the determination in step S11 is established, this routine ends.

なお、図3に示すルーチンによれば、凝縮水抑制制御が繰返し実行される場合も考えられる。しかし、この場合には、凝縮水抑制制御の実行前にLPL−EGR機構30によるEGRが停止され、ステップS0の判定が不成立となるので、凝縮水抑制制御が繰返し実行されることはない。   In addition, according to the routine shown in FIG. 3, the case where condensed water suppression control is repeatedly performed is also considered. However, in this case, since the EGR by the LPL-EGR mechanism 30 is stopped before the execution of the condensed water suppression control and the determination in step S0 is not established, the condensed water suppression control is not repeatedly executed.

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、吸気通路12内に凝縮水が発生すると判定し、かつ、補助過給機構60により凝縮水の発生を抑制可能であると判定した場合には、凝縮水抑制制御を実行することができる。そして、凝縮水抑制制御では、補助過給機構60を駆動し、吸気温度を上昇させることができる。また、補助過給機構60は、加速時等によりA/Fがリッチ化して露点が上昇した場合に、A/Fをリーン化することができる。従って、凝縮水抑制制御によれば、補助過給機構60を用いて凝縮水の発生を抑制し、部品の寿命や信頼性を向上させることができる。また、補助過給機構60により凝縮水の発生を抑制可能な場合には、EGRガスを減量しなくてもよいので、NOxの排出を抑止し、排気エミッションを低減することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, when it is determined that condensed water is generated in the intake passage 12, and the auxiliary supercharging mechanism 60 determines that the generation of condensed water can be suppressed. The condensed water suppression control can be executed. In the condensed water suppression control, the auxiliary supercharging mechanism 60 can be driven to increase the intake air temperature. Further, the auxiliary supercharging mechanism 60 can make the A / F lean when the A / F becomes rich and the dew point increases due to acceleration or the like. Therefore, according to the condensed water suppression control, generation of condensed water can be suppressed using the auxiliary supercharging mechanism 60, and the life and reliability of the parts can be improved. Further, when the auxiliary supercharging mechanism 60 can suppress the generation of condensed water, the EGR gas does not have to be reduced, so that NOx emission can be suppressed and exhaust emission can be reduced.

また、補助過給機構60の駆動後において、吸気マニホールド20の吸気圧が排気マニホールド24の排気圧よりも大きい場合には、吸気通路12内のガスを高圧EGR通路52から排気マニホールド24に逃がすことができる。これにより、凝縮水の発生を更に抑制することができる。   Further, after the auxiliary supercharging mechanism 60 is driven, when the intake pressure of the intake manifold 20 is larger than the exhaust pressure of the exhaust manifold 24, the gas in the intake passage 12 is released from the high pressure EGR passage 52 to the exhaust manifold 24. Can do. Thereby, generation | occurrence | production of condensed water can further be suppressed.

また、凝縮水抑制制御では、補助過給機構60を駆動すると共に、ターボ過給機30の可変ノズルと、高圧EGR弁54とを協調制御する。従って、これらの相乗効果により、凝縮水の発生を安定的に抑制することができる。また、本実施の形態では、吸気通路12内の状態量から露点を逐次算出し、当該算出結果を温度センサ等の出力値と比較することにより、凝縮水が発生し易い状況であるか否かを精度よく判定することができる。   In the condensed water suppression control, the auxiliary supercharging mechanism 60 is driven, and the variable nozzle of the turbocharger 30 and the high pressure EGR valve 54 are cooperatively controlled. Therefore, the generation of condensed water can be stably suppressed by these synergistic effects. Further, in the present embodiment, whether or not the condensed water is likely to be generated by sequentially calculating the dew point from the state quantity in the intake passage 12 and comparing the calculation result with the output value of the temperature sensor or the like. Can be accurately determined.

なお、前記実施の形態1では、図3中のステップS0,S1,S2,S4が第1の制御手段の具体例を示し、ステップS7,S9,S10が第2の制御手段の具体例を示している。また、実施の形態1では、電動コンプレッサ66を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限らず、例えばMATを搭載している場合には、電動コンプレッサ66を用いない構成としてもよい。なお、MAT(Motor Assist Turbo)とは、従来のターボ過給機を電動モータにより強制的に駆動して過給を行うシステムである。MATを搭載している場合には、電動コンプレッサ66に代えてMATを作動させることにより、実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができるので、電動コンプレッサ66を不要とすることができる。   In the first embodiment, steps S0, S1, S2, and S4 in FIG. 3 show specific examples of the first control means, and steps S7, S9, and S10 show specific examples of the second control means. ing. In the first embodiment, the case where the electric compressor 66 is used has been exemplified. However, the present invention is not limited to this. For example, when the MAT is mounted, the electric compressor 66 may not be used. Note that MAT (Motor Assist Turbo) is a system that performs supercharging by forcibly driving a conventional turbocharger with an electric motor. When the MAT is mounted, by operating the MAT instead of the electric compressor 66, it is possible to obtain substantially the same effect as in the first embodiment, so that the electric compressor 66 can be omitted.

10 エンジン(内燃機関)
12 吸気通路
14 エアクリーナ
16 スロットル弁
18 第2スロットル弁
20 吸気マニホールド
22 排気通路
24 排気マニホールド
26 触媒
30 ターボ過給機
32 タービン
34 ターボコンプレッサ
36 インタークーラ
40 LPL−EGR機構
42 低圧EGR通路
44 低圧EGR弁
46 低圧EGRクーラ
50 HPL−EGR機構
52 高圧EGR通路
54 高圧EGR弁
60 補助過給機構(補助過給手段)
62 バイパス弁
64 バイパス通路
66 電動コンプレッサ
70 ECU
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Intake passage 14 Air cleaner 16 Throttle valve 18 Second throttle valve 20 Intake manifold 22 Exhaust passage 24 Exhaust manifold 26 Catalyst 30 Turbocharger 32 Turbine 34 Turbo compressor 36 Intercooler 40 LPL-EGR mechanism 42 Low pressure EGR passage 44 Low pressure EGR valve 46 Low pressure EGR cooler 50 HPL-EGR mechanism 52 High pressure EGR passage 54 High pressure EGR valve 60 Auxiliary supercharging mechanism (auxiliary supercharging means)
62 Bypass valve 64 Bypass passage 66 Electric compressor 70 ECU

Claims (1)

吸気通路に設けられたターボコンプレッサと排気通路に設けられたタービンとを有し、前記タービンが排気圧を受けて前記ターボコンプレッサを駆動することにより吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記タービンの下流側から取出したEGRガスを前記ターボコンプレッサの上流側で前記吸気通路に還流させるLPL−EGR機構と、
前記タービンの上流側から取出したEGRガスを前記ターボコンプレッサの下流側で前記吸気通路に還流させるEGR通路と当該EGR通路を流れるEGRガスの量を調整可能なEGR弁とを有するHPL−EGR機構と、
吸入空気を過給することが可能な補助過給手段と、
前記吸気通路に凝縮水が発生すると判定し、かつ、前記補助過給手段により凝縮水の発生を抑制可能であると判定した場合に、前記補助過給手段を駆動する第1の制御手段と、
前記補助過給手段を駆動した後に、吸気マニホールドの吸気圧が排気マニホールドの排気圧よりも大きい場合に、前記HPL−EGR機構の前記EGR弁を開弁し、前記EGR通路を経由して吸気圧を前記排気通路に逃がす第2の制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
A turbocharger having a turbo compressor provided in an intake passage and a turbine provided in an exhaust passage, wherein the turbine receives exhaust pressure and drives the turbo compressor to supercharge intake air;
An LPL-EGR mechanism that recirculates EGR gas taken from the downstream side of the turbine to the intake passage upstream of the turbo compressor;
An HPL-EGR mechanism having an EGR passage for returning EGR gas taken from the upstream side of the turbine to the intake passage on the downstream side of the turbo compressor, and an EGR valve capable of adjusting the amount of EGR gas flowing through the EGR passage; ,
Auxiliary supercharging means capable of supercharging intake air;
A first control means for driving the auxiliary supercharging means when it is determined that condensed water is generated in the intake passage and the auxiliary supercharging means can suppress the generation of condensed water;
After the auxiliary supercharging means is driven, when the intake pressure of the intake manifold is larger than the exhaust pressure of the exhaust manifold, the EGR valve of the HPL-EGR mechanism is opened and the intake pressure is passed through the EGR passage. Second control means for allowing the exhaust passage to escape;
The control apparatus of the internal combustion engine provided with.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020050291A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 いすゞ自動車株式会社 Compressor protection device
CN114320677A (en) * 2022-01-14 2022-04-12 安徽江淮汽车集团股份有限公司 Low pressure EGR water heating structure

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