JP2019116837A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】EGRクーラ等の腐食を抑制しつつ、内燃機関の自動停止の機会を確保する。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に配置された触媒と、触媒より排気下流側の排気通路と、内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路の途中に配置され、冷媒との熱交換によりEGRガスを冷却するEGRクーラと、を備える内燃機関を制御する。この制御装置は、EGRガス中のSOx濃度が基準以上であり、かつ、冷媒の温度がEGRガスの露点以下であり、かつ、EGRの実行中である場合、内燃機関を自動停止する条件が成立する場合であっても、内燃機関の自動停止を実行しないように構成されている。【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、排気ガスの一部を吸気通路へ還流させるEGR装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
EGR装置を備える内燃機関では、低温のEGR通路を排気が流通することにより、あるいはEGRクーラによって排気が冷却されることにより、排気中の水分が凝縮して酸性の凝縮水が発生する場合がある。特に、所定の停止条件が成立する場合に内燃機関を自動停止させる自動停止制御が採用されている車両では、EGR通路やEGRクーラ内に凝縮水が発生している内燃機関の暖機完了前の状態で、内燃機関の停止が行われる機会が増加する。従って、EGR通路及びEGRクーラに凝縮水が滞留しやすくなり、これによりEGRクーラ等での腐食が発生しやすくなる。これに対し特許文献1には、EGR通路やEGRクーラに凝縮水が滞留しやすい条件であると判定された場合に、内燃機関の自動停止を禁止する制御が記載されている。
EGRクーラ等の腐食を加速させるのは、強酸性の凝縮水が同じ箇所に付着し続けるような場合であり、凝縮水が発生していても、酸性濃度が比較的低い場合など腐食には至りにくい場合もある。しかし特許文献1の制御では、EGR通路に凝縮水が存在すると推定される場合、無条件で自動停止が禁止されることになる。このため自動停止を実行する機会は少なくなる。しかし、燃費改善の観点からは、自動停止の実行機会を多く確保することが望ましく、この点、特許文献1の制御には改善の余地が残る。
本発明は上記課題を解決することを目的として、EGRクーラ等の腐食を抑制しつつ、内燃機関の自動停止の機会を多く確保できるよう改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。
本発明が適用される内燃機関は、内燃機関の排気通路に配置された触媒と、触媒より排気下流側の排気通路と、内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路の途中に配置され、冷媒との熱交換によりEGRガスを冷却するEGRクーラと、を備える。本発明の内燃機関の制御装置は、EGRガス中のSOx濃度が基準以上であり、かつ、冷媒の温度がEGRガスの露点以下であり、かつ、EGRの実行中である場合、内燃機関を自動停止する条件が成立する場合であっても、内燃機関の自動停止を実行しないように構成されている。
本発明によれば、内燃機関の自動停止条件が成立する場合であっても、EGRガス中のSOx濃度が基準以上であり、かつ、EGRクーラの冷媒温度がEGRガスの露点以下であり、かつ、EGRの実行中である場合には、内燃機関の自動停止が禁止される。これにより、SOx濃度が高い強酸性の凝縮水が発生しやすい条件下で、内燃機関が自動停止されるのを禁止することができる。従って、EGRクーラ等に強酸性の凝縮水が滞留するのを抑制することができる。その一方、EGRガスがEGRクーラ等に流入しない場合、凝縮水が発生しない場合や、EGRガス中のSOx濃度が低いため、凝縮水が発生してもその酸性濃度が比較的低いと推定される場合には、自動停止が禁止されない。従って、自動停止の機会を不必要に減らすことがなく、自動停止実行による燃費の改善効果を高く確保することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1の制御装置が適用される内燃機関2の構成を示す図である。本実施の形態に係る内燃機関2は、ハイブリッド車両に搭載され、動力源として用いられる。本実施の形態に係る内燃機関2は、エンジン本体に複数の気筒4が備えられた火花点火式の4ストロークレシプロエンジンである。気筒4の数に制限はない。
吸気通路6は吸気マニホールド8により分岐して各気筒4の吸気ポートに接続している。吸気通路6の入口にはエアクリーナ10が設けられ、その吸気下流側には、気筒4内に供給される空気量を調整するためのスロットルバルブ12が配置されている。
排気通路20は排気マニホールド22により分岐して各気筒4の排気ポートに接続している。排気通路20には、排気上流側から順に、スタート触媒(以下、「S/C」と称する)24およびアンダーフロア触媒(以下、「U/F」と称する)26が設置されている。S/C24及びU/F26は所謂三元触媒であって、理論空燃比近傍において排気ガスに含まれるHC,CO,NOxの3成分を効率的に浄化する。
また、本実施の形態に係る内燃機関2は、排気ガスの一部をEGRガスとして筒内へ還流させるEGR装置を備えている。EGR装置は、EGR通路30を備えている。EGR通路30は、その一端がS/C24とU/F26との間の排気通路20に接続され、他端が吸気通路6の吸気マニホールド8に接続されている。EGR通路30の途中には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ32が設けられている。EGRクーラ32は、水冷式のクーラであり、冷媒としての冷却水が流通可能な内部流路を備えている。本実施の形態ではEGRクーラ32の冷媒はエンジン冷却水であるが、他の冷媒が用いられるものであってもよい。EGRクーラ32よりも下流側のEGR通路30には、EGR通路30を開閉することで筒内に流入させるEGRガス量を調節するためのEGR弁34が設けられている。
図示を省略するが、本実施の形態に係るシステムはECU(Electronic Control Unit)を備えている。ECUは、内燃機関2全体を総合制御する制御装置である。本発明に係る制御装置はECUの一つの機能として具現化されている。
ECUは、内燃機関の各所に設置されたセンサの信号を取り込み処理する。センサには、例えば、排気通路20のS/C24上流側に設置されたA/Fセンサ36のほか、S/C24の床温を検出するための温度センサ、冷却水の温度T_wを検出するための温度センサ等が含まれる。ECUは、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ECUによって操作されるアクチュエータには、上述したEGR弁34、スロットルバルブ12などが含まれている。なお、ECUに接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
ECUは、内燃機関2の間欠運転制御を行う。即ち、内燃機関2の運転中に、例えば、内燃機関2に要求されるパワーが所定のパワーを下回る等の所定の停止条件が成立した場合、内燃機関2を自動停止(即ち、間欠停止)させる。また、内燃機関2を間欠停止して走行しているときに、内燃機関2に要求されるパワーが所定のパワーを超える等の所定の始動条件が成立した場合に、内燃機関2を再始動させる。
ところで、上述したように、S/C24は理論空燃比近傍において排気ガスに含まれるHC,CO,NOxの3成分を効率的に浄化する機能を有する触媒である。しかし排気ガス中に硫黄成分が含まれる場合にはS/C24は硫黄成分を吸着する。S/C24に吸着された硫黄成分は、所定の条件で脱離し、SOxの形態でS/C24下流に排出される。このとき、S/C24下流の排気ガスのSOx濃度は高くなる。SOx濃度が高い排気ガスがEGR通路30に取り込まれ、EGRクーラ32等で凝縮水が発生した場合、その凝縮水の酸性濃度も高くなる。
EGRクーラ32等で高酸性濃度の凝縮水が発生している状態で、内燃機関2が間欠停止されると、EGRガスの流通も停止するため高酸性濃度の凝縮水が同じ箇所に滞留し続けることとなる。この場合EGRクーラ32等の腐食を招く虞がある。
このためECUは、EGR実行中であって、EGRクーラ32に供給される冷却水の温度T_wがEGRガスの露点以下であり、かつ、排気ガス中のSOx濃度が基準より高い場合に、内燃機関2の間欠停止を禁止する。以下、この制御について詳細に説明する。
図2は、本実施の形態においてECUが実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図2のルーチンは、一定の制御間隔で繰り返し実行されるルーチンである。図2のルーチンでは、まず、ステップS102においてS/C24の床温(以下「S/C床温」)が検出される。S/C床温は、温度センサにより検出される。
次に、ステップS104に進み、S/C24の硫黄成分の飽和吸着量(以下「S飽和蓄積量」)が算出される。図3は、S/C床温と硫黄成分の吸着量(以下「S蓄積量」)との関係を示す図であり、破線AはS飽和蓄積量を表している。図3に示されるように、S/C床温とS飽和蓄積量とには相関関係がある。ステップS104では、このような関係に基づいて、ステップS102で検出されたS/C床温に応じたS飽和蓄積量が算出される。なお、図3の破線Aより上側の領域は硫黄成分の過飽和領域(以下「S過飽和領域」)であり、この領域ではS/C24からの硫黄成分の脱離が起きる。また、ステップS102及びS104の処理と並行して、ステップS106では、S/C24への硫黄成分の吸着量であるS蓄積量が算出される。
次に、ステップS108に進み、S飽和蓄積量がS蓄積量以下であるか否かが判別される。ステップS108においてS飽和蓄積量がS蓄積量より大きいと判別された場合、S/C24における硫黄成分の脱離は起こらないか、あるいは脱離量はごく少量であり、S/C下流の排ガス中のSOx濃度はごく小さいものと判別される。従って、EGR実行中であっても循環されるEGRガスのSOx濃度もごく小さく、仮にEGRクーラ32において凝縮水が発生してもその酸性の濃度は低いものと考えられる。従って、ステップS120に進み、通常の制御モードが選択される。このモードでは間欠運転制御による自動停止も許容される。
一方、ステップS108においてS飽和蓄積量がS蓄積量以下であると判別された場合、次に、ステップS110に進み、S/C床温、S過飽和量、及び当量比に基づいて、単位時間当たりのS/C24からの硫黄成分の脱離量であるS脱離速度が算出される。ここでS過飽和量は、そのS/C床温におけるS蓄積量とS飽和蓄積量との差である。
図4は、S/C床温とS過飽和量とS脱離速度との関係を示す図である。図4に示されるように、S脱離速度は、S/C床温が高く、S過飽和量が大きいほど大きくなり、S/C床温とS過飽和量とS脱離速度との間には、図4に示すような相関関係がある。この図4に示すような関係に基づいて、S/C床温とS過飽和量に応じたS脱離速度が算出される。
更に、算出されたS脱離速度は当量比に応じて補正される。図5は、排気ガスの当量比とS脱離速度に対する補正係数との関係を示す図である。排気ガス空燃比A/Fがリッチである場合ほど、S脱離速度は早くなる。従って、図5に示されるように、S脱離速度の補正係数は、当量比が1の場合に1であり、当量比が1より大きい領域において、当量比が大きくなるほど、補正係数も大きくなるように設定されている。このように算出されたS脱離補正係数を、算出されたS脱離速度に掛けることで、補正後のS脱離速度が算出される。ステップS110では、補正後のS脱離速度が、S脱離速度の算出値とされる。
次に、ステップS112に進み、S脱離速度と、排ガス流量に応じて、S/C24下流の排気ガスの推定SOx濃度が算出される。図6は、排気ガス流量とS脱離速度と、排気ガス中のSOx濃度との関係を示す図である。図6に示されるように、S脱離速度が大きく、排ガス流量が小さい場合ほど、排気ガス中のSOx濃度は高くなり、S脱離速度と、排ガス流量と、SOx濃度との間には相関関係がある。この図6に示されるような関係に基づいて、S脱離速度と排ガス流量とに応じて、S/C24出口側、即ちEGR通路30入口における排ガスの推定SOx濃度SOx_realが算出される。
次に、ステップS114に進み、ステップS112において算出された推定SOx濃度SOx_realが、限界濃度SOx_lim以上であるか否かが判別される。限界濃度SOx_limは、EGRクーラ32等の腐食が進行すると考えられるpHである上限pHに基づいて設定される値である。排気ガスのSOx濃度と凝縮水が発生した場合の凝縮水のpHとには、図7に示すような関係がある。限界濃度SOx_limは、このような関係に基づいて算出された上限pHに応じたSOx濃度である。
ステップS114において、推定SOx濃度SOx_realが、限界濃度SOx_lim以上であると判別された場合、次に、ステップS116に進み、EGR弁34が開弁しているか否かが判別される。即ち、現在、EGR実行中であるか否かが判別される。
ステップS116において、EGR弁34が開弁していると判別された場合、次に、ステップS118に進み、冷却水の温度T_wが、EGRガスの露点温度T_dpより低温である場合の間欠停止が禁止されるモードに設定される。その後、今回の処理が終了する。
一方、ステップS114において、推定SOx濃度SOx_realが限界濃度SOx_limよりも小さいと判別された場合、あるいはステップS116において、EGR弁34が閉弁していると判別された場合、ステップS120に進み、通常運転モードとされ、間欠運転制御による間欠停止が許可される。その後今回の処理が終了する。
図8は、間欠運転制御による間欠停止が禁止される場合と間欠停止が許可される場合それぞれの制御について説明するためのタイミングチャートである。図8の(a)は間欠停止が禁止される場合の制御の例を示し、図8(b)は間欠停止が許可される場合の制御の例を示している。
ステップS118の処理により、間欠停止禁止モードとされた場合、図8の(a)に示されるように、冷却水の水温T_wが露点温度T_pdより高い間は、間欠停止が実行される。しかし、例えば、間欠停止中に冷却水の水温T_wが露点温度T_pdまで低下すると、間欠停止が禁止され、冷却水の水温T_wが露点温度T_pd以下となる前に、内燃機関2は再始動される。
一方、ステップS120の処理により、間欠停止が許可される場合、即ち、推定SOx濃度SOx_realが、限界濃度SOx_limより小さい場合、あるいは、EGR実行中ではない場合(即ち、EGR弁34が閉弁中の場合)、図8(b)に示されるように、間欠停止は禁止されず、水温T_wが露点温度T_pdを超えて低下しても、限界水温T_w_minに達するまでの間は、間欠停止が許容される。なおここで、限界水温T_w_minは、触媒の排ガス浄化性能を確保できる限界の水温であり、この水温より低下する場合には、別ルーチンによって間欠運転制御が禁止される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、EGRクーラ32に流入するEGRガスのSOx濃度が高い場合にのみ、自動停止が禁止される。従って、EGRクーラ32に高酸性の凝縮水が滞留する虞がある場合の自動停止が禁止されることで、EGRクーラ等の腐食を抑制することができる。一方、本実施の形態の制御によれば、凝縮水が発生しない場合や凝縮水が発生しても酸性濃度が低い場合には、自動停止が許容される。これにより自動停止の実行機会を増やすことができ、燃費の改善を図ることができる。
なお、本実施の形態では内燃機関2がハイブリッド車両の動力源として用いられる場合の、間欠運転制御における間欠停止を禁止する制御について説明した。しかし、本実施の形態の制御は、これに限られず、例えば、アイドルストップ制御における自動停止等、他の自動停止を禁止する場合にも適用することができる。
また、本実施の形態では、図2のステップS102〜S112の処理により、EGR通路30入口側の排ガスの推定SOx濃度を算出する場合について説明した。しかし、排ガスのSOx濃度の推定値の算出方法はこれに限られるものではなく、他の方法により推定してもよい。また、S/C24の出口付近にSOx濃度を検出できるセンサを設置して、排ガスのSOx濃度を検出し、この検出値を排ガスのSOx濃度SOx_realとして用いる構成としてもよい。
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
2 内燃機関
4 気筒
6 吸気通路
8 吸気マニホールド
10 エアクリーナ
12 スロットルバルブ
20 排気通路
22 排気マニホールド
30 EGR通路
32 EGRクーラ
34 EGR弁
36 A/Fセンサ
4 気筒
6 吸気通路
8 吸気マニホールド
10 エアクリーナ
12 スロットルバルブ
20 排気通路
22 排気マニホールド
30 EGR通路
32 EGRクーラ
34 EGR弁
36 A/Fセンサ
Claims (1)
- 内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
前記触媒より排気下流側の前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路の途中に配置され、冷媒との熱交換によりEGRガスを冷却するEGRクーラと、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
EGRガス中のSOx濃度が基準以上であり、かつ、前記冷媒の温度がEGRガスの露点以下であり、かつ、EGRの実行中である場合、前記内燃機関を自動停止する条件が成立する場合であっても、前記内燃機関の自動停止を実行しないように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017249644A JP2019116837A (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017249644A JP2019116837A (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019116837A true JP2019116837A (ja) | 2019-07-18 |
Family
ID=67304150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017249644A Pending JP2019116837A (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019116837A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111927639A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-13 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机尾气的检测方法、装置及系统 |
-
2017
- 2017-12-26 JP JP2017249644A patent/JP2019116837A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111927639A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-13 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机尾气的检测方法、装置及系统 |
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