JP2019190435A - Oil removal device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、特にコーキング異常を発生させるオイルであって、ターボチャージャのコンプレッサに堆積するオイルを除去するための内燃機関のオイル除去装置に関する。 The present disclosure particularly relates to an oil removal apparatus for an internal combustion engine that removes oil that causes a coking abnormality and accumulates in a compressor of a turbocharger.
ピストンとシリンダの隙間からクランクケース内に漏出したブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置が公知である。また、過給器たるターボチャージャのコンプレッサを吸気通路に備えたターボ過給式内燃機関も公知である。 A blow-by gas recirculation device for recirculating blow-by gas leaked into a crankcase from a gap between a piston and a cylinder to an intake passage is known. A turbocharged internal combustion engine having a turbocharger compressor as a supercharger in an intake passage is also known.
吸気通路におけるコンプレッサの上流側の位置に、ブローバイガスを環流させるブローバイガス通路が接続されることがある。この場合、ブローバイガスに混入したオイルも吸気通路に環流される。このオイルは、ブローバイガスに含まれる水分と共に高温、高圧の雰囲気に晒されることで比較的高粘度に変質し、コンプレッサのインペラ等に付着し、堆積する。このオイルに起因してコンプレッサにコーキング異常が発生することがある。 A blow-by gas passage for circulating the blow-by gas may be connected to a position upstream of the compressor in the intake passage. In this case, the oil mixed in the blow-by gas is also circulated to the intake passage. When this oil is exposed to high-temperature and high-pressure atmosphere together with moisture contained in the blow-by gas, the oil changes to a relatively high viscosity and adheres to and accumulates on the impeller of the compressor. This oil may cause coking abnormalities in the compressor.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、コーキング異常の原因となるオイルを除去することができる内燃機関のオイル除去装置を提供することにある。 Therefore, the present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an oil removal device for an internal combustion engine that can remove oil that causes coking abnormality.
本開示の一の態様によれば、内燃機関のオイル除去装置であって、
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられたターボチャージャのコンプレッサと、
前記コンプレッサの上流側の位置において前記吸気通路に接続されたブローバイガス通路と、
を備え、
前記オイル除去装置は、前記コンプレッサを加熱するヒータを備えた
ことを特徴とする内燃機関のオイル除去装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, an oil removal device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine
A turbocharger compressor installed in the intake passage;
A blow-by gas passage connected to the intake passage at a position upstream of the compressor;
With
The oil removing apparatus includes an oil removing apparatus for an internal combustion engine, comprising a heater for heating the compressor.
好ましくは、前記ヒータを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記コンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを判定し、
コーキング異常が発生したと判定したとき、前記ヒータを作動させるように構成されている。
Preferably, a controller for controlling the heater is provided,
The controller is
Determine whether a coking abnormality has occurred in the compressor,
When it is determined that a coking abnormality has occurred, the heater is operated.
好ましくは、前記ヒータは、電熱線で構成され、
前記コントローラは、前記ヒータを作動させるとき前記電熱線に通電する。
Preferably, the heater is composed of a heating wire,
The controller energizes the heating wire when operating the heater.
また、前記ヒータは、
前記コンプレッサのインペラに近接して設けられたガス回路と、
前記ガス回路に高温の排ガスを引き込むための引き込み流路と、
前記引き込み流路に設けられ前記引き込み流路を開閉するバルブとを備え、
前記コントローラは、前記ヒータを作動させるとき前記バルブを開くものであってもよい。
The heater is
A gas circuit provided close to the impeller of the compressor;
A lead-in flow path for drawing hot exhaust gas into the gas circuit;
A valve provided in the drawing channel and opening and closing the drawing channel;
The controller may open the valve when operating the heater.
好ましくは、前記内燃機関は、前記コンプレッサからの吸気を冷却するインタークーラを備え、
前記コントローラは、
前記インタークーラの冷媒温度に基づいて前記コンプレッサの目標出口温度を設定し、
前記コンプレッサの出口温度が前記目標出口温度になるようにヒータを作動させる。
Preferably, the internal combustion engine includes an intercooler that cools intake air from the compressor,
The controller is
Setting a target outlet temperature of the compressor based on the refrigerant temperature of the intercooler;
The heater is operated so that the outlet temperature of the compressor becomes the target outlet temperature.
好ましくは、前記コントローラは、
前記目標出口温度と、加熱時間との関係を定めた加熱マップを予め記憶しており、
前記目標出口温度に基づき前記加熱マップを用いて加熱時間を決定する。
Preferably, the controller is
A heating map that defines the relationship between the target outlet temperature and the heating time is stored in advance,
A heating time is determined using the heating map based on the target outlet temperature.
好ましくは、前記コントローラは、
前記ヒータを作動させて前記コンプレッサを加熱するとき、前記コンプレッサの出口温度が前記目標出口温度に達したときから加熱時間の計測を開始し、
計測された前記加熱時間が、前記加熱マップから決定された加熱時間を経過したとき前記ヒータを停止させる。
Preferably, the controller is
When heating the compressor by operating the heater, measurement of the heating time is started from the time when the outlet temperature of the compressor reaches the target outlet temperature,
The heater is stopped when the measured heating time has passed the heating time determined from the heating map.
好ましくは、前記コントローラは、
前記ヒータを作動させている最中に車両が走行されたとき、前記ヒータを停止させる。
Preferably, the controller is
When the vehicle travels while the heater is operating, the heater is stopped.
好ましくは、前記コーキング診断部は、
前記内燃機関の運転時間またはその相関値と、前記コンプレッサのコンプレッサ効率との関係を表すエイジングマップを予め記憶しており、前記エイジングマップを用いて前記コーキング異常が発生したか否かを判定する。
Preferably, the coking diagnosis unit
An aging map representing the relationship between the operation time of the internal combustion engine or its correlation value and the compressor efficiency of the compressor is stored in advance, and it is determined whether or not the coking abnormality has occurred using the aging map.
本開示によれば、コーキング異常の原因となるオイルを除去することができる。 According to the present disclosure, it is possible to remove oil causing caulking abnormality.
以下、添付図面を参照して本開示の第1実施形態及び第2実施形態を説明する。ブローバイガスに含まれる水分と共に高温、高圧の雰囲気に晒されることで比較的高粘度に変質したブローバイガスに混入したオイルを、以下高粘度オイルとして説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The oil mixed in the blow-by gas that has been changed to a relatively high viscosity by being exposed to a high-temperature and high-pressure atmosphere together with moisture contained in the blow-by gas will be described below as a high-viscosity oil. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments.
図1は、本開示の第1実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関(エンジン)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンである。車両はトラック等の大型車両である。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンは火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよい。図示例は直列4気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等も任意である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the first embodiment of the present disclosure. The internal combustion engine (engine) 1 is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine, that is, a diesel engine mounted on a vehicle (not shown). The vehicle is a large vehicle such as a truck. However, there are no particular limitations on the types, types, applications, and the like of the vehicle and the internal combustion engine. For example, the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine may be a spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. Although the illustrated example shows an in-line four-cylinder engine, the cylinder arrangement type, the number of cylinders, and the like of the engine are arbitrary.
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置であり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される高圧燃料を貯留する。
The
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量(吸気流量)を検出するためのセンサである。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に接続された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気管21には排気浄化用の後処理部材(図示せず)が設けられる。後処理部材は、上流側から順に、酸化触媒、パティキュレートフィルタ(DPF)、選択還元型NOx触媒(SCR)およびアンモニア酸化触媒の計四つが設けられる。なお後処理部材の数、配置、種類等は変更可能である。
The exhaust passage 4 is mainly defined by an
ターボチャージャ14は、可変容量型ターボチャージャからなる。タービン入口におけるノズル開度を可変とするノズル開度可変機構28が設けられ、このノズル開度可変機構28がノズルアクチュエータ29により作動される。ノズル開度可変機構28は、ノズルを開閉する複数の可動ノズルベーンを有し、この可動ノズルベーンが同時に開閉されることでノズル開度が増減される。
The
また、図2に示すように、ターボチャージャ14には、ヒータ34が設けられる。ヒータ34は、コンプレッサ14Cに付着した高粘度オイルを加熱して焼却し、あるいは焼き切る。特にインペラ35及びインペラ35近傍のコンプレッサハウジング36に付着した高粘度オイルは、インペラ35の回転を阻害してコンプレッサ効率を低下させる。このため、ヒータ34は、インペラ35の回転軌跡における外周部分を加熱できるようにコンプレッサ14Cに設けられる。具体的には、ターボチャージャ14Cは、コンプレッサハウジング36と、タービンハウジング37と、タービンハウジング37及びコンプレッサハウジング36間に配置されるシャフトハウジング38とを備える。シャフトハウジング38は、タービンハウジング37及びコンプレッサハウジング36に、インペラ35の軸方向に延びるボルトBで締結される。ヒータ34は、電熱線で構成される。ヒータ34は、コンプレッサハウジング36とシャフトハウジング38との間に設けられると共に、インペラ35の回転軌跡における外周に沿うように環状に配置される。なお、ヒータ34の設置構造はこれに限るものではない。例えば、ヒータ34たる電熱線は、コンプレッサハウジング36に設けられたヒータ34用の穴(図示せず)に挿入して設けられてもよい。
As shown in FIG. 2, the
また図1に示すように、エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(「EGRガス」という)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。
As shown in FIG. 1, the
またエンジン1はブローバイガス環流装置23をも備える。ブローバイガス環流装置23は、エンジン本体2内(特にクランクケース内)のブローバイガスを導入すると共にそのブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ24と、入口端がオイルセパレータ24に接続され、出口端が吸気通路3に接続されたブローバイガス通路25とを備える。ブローバイガス通路25は、オイルセパレータ24でオイルが分離された後のブローバイガスを吸気通路3に環流させる。ブローバイガス通路25の出口端は、コンプレッサ14Cの上流側の位置において吸気通路3に連通接続されている。これによりブローバイガスはコンプレッサ14Cの上流側に環流される。なおブローバイガス通路25の出口端は、コンプレッサ14Cに比較的近い位置に接続されている。ブローバイガス環流装置23は、ブローバイガス通路25の出口端付近の吸気圧力に応じて開閉する周知のPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブを備えてもよい。
The
また本実施形態においては、制御ユニット、回路要素(circuitry)もしくはコントローラをなす電子制御ユニット(以下「ECU」と称す)100が設けられる。 Further, in the present embodiment, an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100 that forms a control unit, a circuit element, or a controller is provided.
ECU100及び前述のヒータ34は、特許請求の範囲にいう高粘度オイル除去装置を構成する。
The
ECU100は、エンジン全体の制御を司るもので、CPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、EGR弁33、ノズルアクチュエータ29、ヒータ34を制御するように構成され、プログラムされている。
The
また、ECU100には種々のセンサ類及びスイッチ類が接続されている。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度(rpm)を検出するための回転速度センサ40、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41が設けられる。
The
また、コンプレッサ14Cの入口部における吸気の温度および圧力(以下、コンプレッサ入口温度およびコンプレッサ入口圧力という)を検出するための入口温センサ47および入口圧センサ48と、コンプレッサ14Cの出口部における吸気の温度および圧力(以下、コンプレッサ出口温度およびコンプレッサ出口圧力という)を検出するための出口温センサ49および出口圧センサ50と、大気圧を検出するための大気圧センサ51と、車両の走行距離を検出するための走行距離計52とが設けられる。入口温センサ47および入口圧センサ48は、吸気通路3におけるブローバイガス通路接続位置の下流側の位置に設けられる。他方、当該接続位置の上流側の位置にエアフローメータ13が設けられる。
Further, the
本実施形態では、それぞれ別体の入口温センサ47および入口圧センサ48を設けているが、共通かつ単一のセンサボディに両センサを設けてもよい。出口温センサ49および出口圧センサ50についても同様である。
In the present embodiment, separate
また、吸気スロットルバルブ16の下流側の位置における吸気圧すなわちブースト圧を検出するためのブースト圧センサ53が設けられる。ブースト圧は、実際にシリンダ9内に吸入される吸気の圧力である。
In addition, a
また、水冷式インタークーラ15の冷媒である冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ54が設けられる。なお、インタークーラ15は、空冷式であってもよい。この場合、冷却水温センサ54に替えてインタークーラ15の冷媒である空気の温度を検出するための冷却空気温センサ(図示せず)が設けられるとよい。
A cooling water temperature sensor 54 for detecting the temperature of the cooling water that is the refrigerant of the water-cooled
また、ECU100に接続されるスイッチ類には、車両のユーザが高粘度オイル除去装置の作動を許可するための許可スイッチ39も含まれる。許可スイッチ39は、図示しないインストルメントパネルに設けられる。なお、許可スイッチ39の設置位置はこれに限るものではない。許可スイッチ39は、ユーザが操作し易い位置であれば、運転室内のいずれの位置に設けられてもよい。
The switches connected to the
さて、このエンジン1においては、吸気通路3におけるコンプレッサ14Cの上流側の位置に、ブローバイガス通路25の出口端が接続されている。こうすると、ブローバイガスに混入されオイルセパレータ24で分離しきれなかったミスト状のオイルが、ブローバイガスと共に吸気通路3内に環流される。
In the
この環流されたオイルに起因して、コンプレッサ14Cにコーキング異常が発生することがある。すなわち、コンプレッサ14Cの上流側ではオイルがまだ常温程度の低温であり、比較的低粘度の液体である。しかしながら、このオイルが混入した吸気がコンプレッサ14Cで圧縮され、昇温、昇圧されると、その吸気に含まれていたオイルも高温(160〜170℃程度)に加熱され、比較的高粘度で粘着性の液体に変性する。すると、この高粘度で粘着性のオイルがコンプレッサホイールとコンプレッサハウジングの摺動部に付着し、摺動抵抗を増大させる。また高粘度オイルが、コンプレッサホイールの下流側のコンプレッサ出口通路に付着し、これを部分的に閉塞する。このように、高粘度オイルが様々な箇所に付着することをコーキングといい、コーキングによって引き起こされるコンプレッサ14Cの異常をコーキング異常という。
Due to this recirculated oil, a coking abnormality may occur in the
コーキング異常が発生すると、コンプレッサ14Cの本来の性能が発揮できなくなるため、コーキング異常は可能な限り速やかに検出して対処することが望まれる。
When the coking abnormality occurs, the original performance of the
そこで本実施形態では、以下に述べるように、コーキング異常を速やかに検出し、高粘度オイルを除去できるようにした。特に本実施形態では、エンジン1の運転時間とコンプレッサ効率の低下度合いとの関係に基づいてコーキング異常を検出し、高熱で高粘度オイルを焼き切って除去する。
Therefore, in the present embodiment, as described below, the coking abnormality is quickly detected and the high-viscosity oil can be removed. In particular, in this embodiment, a coking abnormality is detected based on the relationship between the operating time of the
コンプレッサ14Cの効率すなわちコンプレッサ効率は、エンジン1の新品時からの累積的な運転時間が長期化するほど、自然劣化により低下する。従ってエンジン1の運転時間とコンプレッサ効率との間には一定の相関性がある。
The efficiency of the
一方、コーキング異常が発生すると、エンジン1の運転時間に見合ったコンプレッサ効率の値よりも、実際のコンプレッサ効率の値が低下する。そこで、ECU100は、エンジン1の運転時間とコンプレッサ効率とに基づいて、コーキング異常が発生したか否かを判定するように構成されている。
On the other hand, when the coking abnormality occurs, the actual compressor efficiency value is lower than the compressor efficiency value commensurate with the operation time of the
この場合、エンジン1の運転時間の代わりに、その相関値を用いることが可能であるし、そうする方が便利な場合もある。本実施形態では、運転時間の代わりに、その相関値である車両の走行距離を用いる。こうすることで、運転時間を別途計測しなくて済むし、車両に通常装備されている走行距離計52の検出値を利用できるので、装置の簡素化等に有利である。なお相関値としては他にも、インジェクタ7の燃料噴射量の積算値である積算燃料噴射量、またはエアフローメータ13で検出された吸入空気量の積算値である積算吸入空気量等を用いることが可能である。
In this case, it is possible to use the correlation value instead of the operation time of the
ECU100は、次式に従ってコンプレッサ14Cの実際のコンプレッサ効率ηa(%)を計算する。
ここで、T1cは入口温センサ47により検出されたコンプレッサ入口温度、P1cは入口圧センサ48により検出されたコンプレッサ入口圧力、T2cは出口温センサ49により検出されたコンプレッサ出口温度、P2cは出口圧センサ50により検出されたコンプレッサ出口圧力、P0は大気圧センサ51により検出された大気圧である。
Here, T 1c is the compressor inlet temperature detected by the
他方、ECU100は、走行距離Lとコンプレッサ効率ηmとの関係を予め記憶し、この関係を用いてコーキング異常が発生したか否かを判定する。ここでのコンプレッサ効率ηmは、コーキング異常が発生していない健全な状態でのコンプレッサ効率であり、予め実機試験等を通じて得られた値である。
On the other hand,
具体的にはECU100は、図5に実線で示すような、走行距離Lとコンプレッサ効率ηmとの関係を定めたエイジングマップを予め記憶しており、このエイジングマップを用いてコーキング異常が発生したか否かを判定する。以下便宜上、関係もしくはエイジングマップ上のコンプレッサ効率ηmを推定コンプレッサ効率という。図示するように、推定コンプレッサ効率ηmは、走行距離Lが長くなる程、自然劣化により低下する傾向にある。
Specifically, the
ECU100は、図5に示すように、走行距離計52により検出された実際の走行距離L(例えばL1)に対応した推定コンプレッサ効率ηm(例えばηm1)をエイジングマップから取得する。また、実際のコンプレッサ効率ηa(破線で示す。例えばηa1)を前式から算出する。そしてECU100は、推定コンプレッサ効率ηmと実際のコンプレッサ効率ηaとの差Δη(=ηm−ηa)を算出し、差Δηを所定のしきい値Δηsと比較する。
As shown in FIG. 5, the
ECU100は、差Δηがしきい値Δηs以下の場合(Δη≦Δηs)には、コーキング異常が発生してないと判定する。他方、ECU100は、差Δηがしきい値Δηsより大きい場合(Δη>Δηs)には、コーキング異常が発生したと判定する。これにより、コーキング異常が発生した場合にこれを速やかに検出することが可能である。しきい値Δηsは上述の通り、コーキング異常が発生した場合と発生していない場合との境界を規定する差Δηの値として設定される。より詳細には、しきい値Δηsは、同一の走行距離Lにおいて実際のコンプレッサ効率ηaが推定コンプレッサ効率ηmより低下した際の低下量の最大許容値として設定されている。
ECU100は、コーキング異常が発生したと判定した場合、図示しない警告装置(警告灯、音声合成報知器等)を起動させ、ユーザに対して警告及び音声アナウンスを行う。具体的には、音声合成報知器は、車両を安全な場所で停め、許可スイッチ39をONにするようにアナウンスする。これによりユーザに、高粘度オイル除去装置の使用を促すことができると共に、高粘度オイル除去装置の使用方法を知らせることができ、コーキング異常を早期かつ容易に解消できる。なおコーキング異常の原因としては、オイルセパレータ24やPCVバルブの故障等も考えられる。このような故障が発生している場合、高粘度オイル除去装置では、故障箇所の修理まですることはできない。しかし、高粘度オイル除去装置を短期間で複数回作動させなくてはならない状況になることにより、ユーザに故障の発生を予想させることができる。このため、故障が悪化する前に車両を修理に出すきっかけを作ることができる。
When the
また、ヒータ34を用いてコンプレッサ14Cに付着した高粘度オイルを加熱するにあたり、まずはエンジンを傷めないことが重要であり、次にエネルギー効率が良い(電気を無駄に消費しない)ことが重要である。仮にヒータ34の出力を上げすぎると、エンジン1の吸気が過度に高温となり、エンジン1がオーバーヒート等によってダメージを受ける可能性がある。そしてさらに、エネルギー効率が低下する。このため、ECU100は、ヒータ34を用いてコンプレッサ14Cに付着した高粘度オイルを加熱する際、コンプレッサ14Cの出口温度が、インタークーラ15の冷却能力を超えないように、かつ、エネルギー効率が最も良いときのコンプレッサ14Cの出口温度(以下、好適温度ts)にできるだけ維持されるようにヒータ34を制御する。高粘度オイルは、概ね180℃を超えたあたりから焼き切られ始める。また、ヒータ34の効率を考慮した場合、高粘度オイルの温度は、最高でも250℃程度に抑えておくことが好ましい。高粘度オイルを焼き切る温度は、概ね200℃程度が効率的である。このため、好適温度tsは、高粘度オイルが200℃になるときのコンプレッサ出口温度に設定される。好適温度tsは、ECU100に定数として予め記憶される。
Further, in heating the high-viscosity oil adhering to the
また、本実施の形態では、インタークーラ15の冷却能力を示す値として冷却水温度を用いる。ECU100は、冷却水温度と、インタークーラ15の冷却能力を超えない上限値としてのコンプレッサ14Cの上限出口温度t1との関係を予め記憶しており、この関係を用いて上限出口温度t1を算出する。冷却水温度と上限出口温度t1との関係は、実験、シミュレーション等により予め調べられる。
In the present embodiment, the cooling water temperature is used as a value indicating the cooling capacity of the
具体的には、ECU100は、図7に実線で示すような、冷却水温度と上限出口温度との関係を定めた制限温度マップを予め記憶しており、この制限温度マップを用いて上限出口温度を算出する。図示するように、冷却水温度が低いときには、インタークーラ15の冷却能力が高くなるため上限出口温度は高くなり、冷却水温度が高いときには、インタークーラ15の冷却能力が低くなるため上限出口温度は低くなる。なお、冷却水温度と上限出口温度との関係は、近似式等の形式でECU100に記憶されていてもよい。
Specifically, the
ECU100は、上限出口温度t1及び好適温度tsのうち、いずれか低い方を目標出口温度として決定し、コンプレッサの出口温度を目標出口温度にするようにヒータ34を制御する。これにより、エンジンに過度な負荷がかかるのを防ぎつつ、高粘度オイルを高効率で焼き切ることができる。
The
また、高粘度オイルを除去するためには、ある程度の時間加熱し続ける必要がある。この時間(以下、加熱時間)は、高粘度オイルの温度が高いほど短くなり、温度が低いほど長くなる。このため、ECU100は、目標出口温度と加熱時間との関係を予め記憶しており、この関係を用いて加熱時間を算出する。目標出口温度と加熱時間との関係は、実験、シミュレーション等により予め調べられる。
Moreover, in order to remove high viscosity oil, it is necessary to continue heating for a certain period of time. This time (hereinafter referred to as heating time) becomes shorter as the temperature of the high-viscosity oil is higher, and becomes longer as the temperature is lower. For this reason, the
具体的にはECU100は、図8に実線で示すような、目標出口温度と加熱時間との関係を定めた加熱マップを予め記憶しており、この加熱マップを用いて加熱時間を求める。図示するように、目標出口温度が低いときには、加熱時間は長くなり、目標出口温度が高いときには、加熱時間は短くなる。なお、目標出口温度と加熱時間との関係は、近似式等の形式でECU100に記憶されていてもよい。
Specifically, the
ECU100は、コンプレッサ14Cの出口温度が目標出口温度に達したときから加熱時間の計測を開始し、この計測された時間が、加熱マップから算出された加熱時間を経過するまでヒータ34を作動させ続ける。これにより、高粘度オイルを焼き切ることができる。
The
因みにECU100は、ブースト圧センサ53により検出された実際のブースト圧が、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度と目標燃料噴射量)に応じて定まる目標ブースト圧に近づくよう、ノズルアクチュエータ29をフィードバック制御する。これによりノズル開度可変機構28、ノズル開度ひいてはブースト圧がフィードバック制御され、実際のブースト圧が目標ブースト圧に近づけられる。
Incidentally, the
コーキング異常が発生した場合、それが発生していない場合よりも、コンプレッサ効率が低下し、同一のノズル開度に制御したとしても実際のブースト圧が低下する。そのため、実際のブースト圧を目標ブースト圧に接近させるべく、ノズル開度はより少ない値に制御され、これによりエンジン背圧が上昇する。するとポンプ損失が増加し、燃費が悪化する。 When the coking abnormality occurs, the compressor efficiency is lower than when the coking abnormality does not occur, and the actual boost pressure decreases even if the same nozzle opening is controlled. For this reason, in order to make the actual boost pressure approach the target boost pressure, the nozzle opening degree is controlled to a smaller value, thereby increasing the engine back pressure. Then, pump loss increases and fuel consumption deteriorates.
本実施形態によれば、コーキング異常が発生した場合、これを早期に検出して解消できるので、コーキング異常により燃費が悪化した状態で車両が走行され続けるのを抑制できる。 According to the present embodiment, when a coking abnormality occurs, it can be detected and resolved early, so that it is possible to suppress the vehicle from continuing to travel in a state where fuel consumption has deteriorated due to the coking abnormality.
次に、図3、図4及び図6を参照して、本実施形態における高粘度オイル除去処理のルーチンを説明する。図3は、高粘度オイル除去処理のメインルーチンを示す。図4及び図6は、メインルーチンから呼び出されるサブルーチンを示す。なお、サブルーチンはメインルーチンに組み込まれていてもよいのは勿論である。 Next, with reference to FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 6, the routine of the high-viscosity oil removal process in this embodiment will be described. FIG. 3 shows the main routine of the high viscosity oil removal process. 4 and 6 show a subroutine called from the main routine. Of course, the subroutine may be incorporated in the main routine.
メインルーチンはECU100により所定の演算周期τ毎に繰り返し実行される。
The main routine is repeatedly executed by the
演算周期τは、時間単位で設定することもできるが、本実施形態では図5のエイジングマップと整合させて、走行距離単位で設定している。演算周期τは例えば1kmであり、ECU100は実際の走行距離Lがτ=1km増加する度にメインルーチンを実行する。
The calculation cycle τ can be set in units of time, but in the present embodiment, it is set in units of travel distance in alignment with the aging map of FIG. The calculation cycle τ is, for example, 1 km, and the
ステップS101において、ECU100は、コーキング診断処理のサブルーチンを呼び出す。図4に示すように、サブルーチンのステップS201において、ECU100は、対応する各センサにより検出された実際のコンプレッサ入口温度T1c、コンプレッサ入口圧力P1c、コンプレッサ出口温度T2c、コンプレッサ出口圧力P2c、大気圧P0、走行距離Lの値を取得する。
In step S101, the
次にステップS202において、ECU100は、前式から実際のコンプレッサ効率ηaを算出する。
Next, in step S202, the
ステップS203において、ECU100は、図5のエイジングマップから、走行距離Lの値に対応した推定コンプレッサ効率ηmの値を算出する。
In step S203, the
ステップS204において、ECU100は、推定コンプレッサ効率ηmと実際のコンプレッサ効率ηaとの差Δη(=ηm−ηa)を算出する。
In step S204, the
ステップS205において、ECU100は、差Δηを所定のしきい値Δηsと比較する。具体的にはECU100は、差Δηがしきい値Δηsより大きいか否かを判断する。
In step S205, the
差Δηがしきい値Δηsより大きい場合(Δη>Δηs)、ECU100は、ステップS206に進み、フラグを立て、メインルーチンに戻る。ここでフラグを立てるとは、フラグ変数にコーキング異常の発生を意味する数値(例えば1)を代入することである。
If the difference Δη is greater than the threshold value Δηs (Δη> Δηs), the
他方、差Δηがしきい値Δηs以下の場合(Δη≦Δηs)、ECU100はステップS207に進み、フラグを降ろし、メインルーチンに戻る。ここでフラグを降ろすとは、フラグ変数に正常(コーキング異常は発生してない)を意味する数値(例えば0)を代入することである。
On the other hand, if the difference Δη is equal to or smaller than the threshold value Δηs (Δη ≦ Δηs), the
メインルーチンに戻った処理は、ステップS102に進む。ステップS102において、ECU100は、フラグが立っているか否か(異常を表す数値であるか否か)を判断することでコーキング異常が発生しているか否かを判断する。
After returning to the main routine, the process proceeds to step S102. In step S102, the
フラグが立っていない場合(正常の場合)、ECU100は直ちにメインルーチンを終了する。これにより、ECU100は、コーキング異常が発生していないと実質的に判定することとなる。
If the flag is not set (normal), the
フラグが立っている場合(コーキング異常の場合)、処理はステップS103に進む。ステップS103において、ECU100は、警告装置を起動させる。起動された警告装置は、ユーザに対して車両を安全な場所で停め、許可スイッチ39をONにするようにアナウンスする。
When the flag is set (when coking is abnormal), the process proceeds to step S103. In step S103, the
ステップS104において、ECU100は、許可スイッチ39がONであるか否かを判断する。許可スイッチ39がONでない場合、処理はステップ103に戻る。この場合、ECU100は、警告装置の起動状態を維持する。また、許可スイッチ39がONである場合、処理はステップS105に進む。ステップS105において、ECU100は、警告装置による警告を止める。
In step S104, the
ステップS106において、ECU100は、ヒータ34たる熱電線に通電してヒータ34を作動(オン)させる。このとき、ヒータ34は、最大出力で作動される。
In step S106, the
ステップS107において、ECU100は、目標出口温度決定処理のサブルーチンを呼び出し、現在のエンジン状態に応じた目標出口温度を設定する。目標出口温度決定処理では、まずはコンプレッサ14Cの出口温度がインタークーラ15の冷却能力を超えた温度とならないように、つぎにエネルギー効率が良好となるようにコンプレッサ14Cの目標出口温度を決定する。
In step S107, the
図6に示すように、サブルーチンのステップS301において、ECU100は、冷却水温センサ54から冷却水温度を取得する。
As shown in FIG. 6, in step S <b> 301 of the subroutine, the
ステップS302において、ECU100は、冷却水温度に基づいてインタークーラ15の冷却能力を超えない上限値としてのコンプレッサ14Cの上限出口温度t1を算出する。このとき、ECU100は、冷却水温度と上限出口温度t1との関係を定めた制限温度マップ(図7参照)を用いる。
In step S302, the
ステップ303において、ECU100は、上限出口温度t1が、好適温度tsより低いか否かを判断する。前述したように、好適温度tsとは、高粘度オイルを最もエネルギー効率が良い状態で焼き切ることができるときのコンプレッサ14Cの出口温度であり、一定値である。
In
好適温度tsが上限出口温度t1より高い場合(t1<ts)、処理はステップS304に進んだのち、メインルーチンに戻る。ステップ304において、ECU100は、目標出口温度を上限出口温度t1とする。これにより、エンジン1が吸気の熱で傷むのを防ぐことができると共に、可能な限りエネルギー効率を良好にすることができる。すなわち、エネルギー効率の観点からはコンプレッサ14Cの出口温度を好適温度tsに設定することが好ましい。しかし、好適温度tsが上限出口温度t1より高い場合(t1<ts)、インタークーラ15の冷却能力が不足する。よって、目標出口温度を上限出口温度t1とすることで、コンプレッサ14Cの出口温度を、インタークーラ15の冷却能力を超えない最大値にすることができ、コンプレッサ14Cの出口温度をエンジンが傷まない最も高い温度にすることができる。
When the preferable temperature ts is higher than the upper limit outlet temperature t1 (t1 <ts), the process proceeds to step S304 and then returns to the main routine. In step 304, the
他方、好適値tsが上限出口温度t1と同じかそれより低い場合(t1≧ts)、処理はステップS305に進んだのち、メインルーチンに戻る。ステップ305において、ECU100は、目標出口温度を好適温度tsとする。これにより、エネルギー効率が最も良好な状態で高粘度オイルを焼き切ることができる。
On the other hand, when the preferable value ts is equal to or lower than the upper limit outlet temperature t1 (t1 ≧ ts), the process proceeds to step S305 and then returns to the main routine. In
ステップS107において、ECU100は、加熱時間を算出する。このとき、ECU100は、目標出口温度と加熱時間との関係を定めた加熱マップ(図8参照)を用いる。
In step S107, the
ステップS109において、ECU100は、車両がアイドル停車中であるか否かを判断する。この判断は、アクセル開度センサ41からアクセル開度を取得し、アクセルが閉じられているか否かをもって判断する。コンプレッサ14Cがヒータ34で加熱されている最中、車両が走行を始めた場合、コンプレッサ効率が落ちるのみならず、コンプレッサ出口温度T2cがインタークーラ15の冷却能力を超えることも考えられる。この場合、エンジンを傷める可能性もある。このため、車両がアイドル停車中であるか否かを判断する。車両が走行中である場合、ステップS115にジャンプする。ステップS115において、ECU100は、ヒータ34をオフにし、メインルーチンを終了する。他方、車両がアイドル停車中である場合、処理はステップS110に進む。
In step S109, the
なお、ECU100は、車両がアイドル停車中であるか否かをアクセル開度に基づいて判断するものとしたが、これに限るものではない。例えばECU100は、車両がアイドル停車中であるか否かを車速、エンジン回転数、冷却水温度等にも基づいて判断するものとしてもよい。
The
ステップS110において、ECU100は、出口温センサ49からコンプレッサ出口温度T2cを検出し、コンプレッサ出口温度T2cが目標出口温度に到達したか否かを判断する。
In step S110, the
コンプレッサ出口温度T2cが目標出口温度に到達しない場合、処理はステップS109に戻る。コンプレッサ出口温度T2cが目標出口温度に到達した場合、処理はステップS111に進む。 If the compressor outlet temperature T 2c does not reach the target outlet temperature, the process returns to step S109. If the compressor outlet temperature T 2c has reached the target outlet temperature, the process proceeds to step S111.
ステップS111において、ECU100は、加熱時間のカウントを開始する。
In step S111, the
ステップS112において、ECU100は、コンプレッサ出口温度T2cが目標出口温度となるようにヒータ34を制御する。このとき、ヒータ34の制御をオンオフ制御にて行う。なお、ヒータの制御をフィードバック制御にて行ってもよい。これにより、外気温等に変化があった場合でもコンプレッサ出口温度T2cを目標出口温度の近辺で概ね一定に保つことができる。
In step S112, the
ステップS113において、ECU100は、車両がアイドル停車中であるか否かを判断する。車両が走行中である場合、ステップS115にジャンプする。ステップS115において、ECU100は、ヒータ34をオフにし、メインルーチンを終了する。他方、車両がアイドル停車中である場合、処理はステップS114に進む。
In step S113,
ステップS114において、ECU100は、カウント中の加熱時間がステップS108で算出した加熱時間を経過したか否かを判断する。すなわち、ECU100は、カウント開始から加熱時間を経過したか否かをもって高粘度オイルが焼き切れたか否かを判断する。カウント開始から加熱時間を経過していない場合、処理はステップS112に戻り、処理を継続する。すなわち、ステップS112からステップS114までの処理を繰り返す。他方、カウント開始から加熱時間を経過した場合、処理はステップS115に進む。
In step S114, the
ステップS115において、ECU100は、高粘度オイルは焼き切れたものとしてヒータ34たる電熱線への通電を停止してヒータ34をオフにする。
In step S115, the
前述したように、メインルーチンはECU100により所定の演算周期τ毎に繰り返し実行される。このため、所定の演算周期τ毎にコーキング診断が行われ、コーキング異常の発生が確認される度にコンプレッサ14Cから高粘度オイルを除去することができる。
As described above, the main routine is repeatedly executed by the
なお、ヒータ34は電熱線に限るものではない。ヒータ34は、コンプレッサ14Cに付着した高粘度オイルを焼き切るものであれば、他のものであってもよい。
The
ヒータ34に変更を加えた他の実施の形態(第2実施形態)について述べる。第1実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。
Another embodiment (second embodiment) in which the
図9に示すように、ヒータ60は、コンプレッサハウジング36に形成されたガス回路61と、ガス回路61に排ガスを引き込むための引き込み流路62と、引き込み流路62に設けられ引き込み流路62を開閉するバルブ63とを備える。
As shown in FIG. 9, the
ガス回路61は、インペラ35の回転軌跡における外周に沿うように環状に形成される。
The gas circuit 61 is formed in an annular shape along the outer periphery of the rotation locus of the
引き込み流路62は、タービンハウジング37の入口に一端を接続され、他端をガス回路61に接続される。なお、引き込み流路62は、高温の排ガスをガス回路61に引き込むことができるものであればタービンハウジング37に接続されるものに限られない。例えば、引き込み流路62は、一端を図示しないエキゾーストマニホールドに接続されてもよい。
The drawing flow path 62 has one end connected to the inlet of the
バルブ63は、ポペットバルブで構成され、タービンハウジング37に一体に設けられる。バルブ63は、全開または全閉可能に形成される。バルブ63は、ECU100により、開閉制御される。なお、バルブ63は、ポペットバルブに限るものではない。ポペットバルブは、他のタイプのものであってもよく、開度調節可能なものであってもよい。
The
ECU100は、ヒータ60をオンさせるときバルブ63を開き(全開し)、ヒータ60をオフさせるときバルブ63を閉じる(全閉する)ように構成される。
The
このように、ヒータ60が、ガス回路61と、引き込み流路62と、バルブ63とを備えて構成されるものとしても、第1実施形態と同様の処理手順(図3参照)で高粘度オイルを除去することができる。
As described above, even when the
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。 As mentioned above, although embodiment of this indication was described in detail, this indication can also be applied to other embodiments as follows.
(1)例えばしきい値Δηsの値を、エンジン運転時間またはその相関値、例えば走行距離Lに応じて変えることが可能である。図5に示すように、推定コンプレッサ効率ηmは、走行距離Lの増加に応じて自然劣化により低下する。よって、走行距離Lの増加に応じてしきい値Δηsの値を減少させることにより、推定コンプレッサ効率ηmに対するしきい値Δηsの割合を、推定コンプレッサ効率ηmの低下に合わせて一定に保つことができる。これにより、自然劣化による効率低下をより一層加味してコーキング異常発生有無をより適切に判断できる。 (1) For example, the value of the threshold value Δηs can be changed according to the engine operation time or a correlation value thereof, for example, the travel distance L. As shown in FIG. 5, the estimated compressor efficiency ηm decreases due to natural degradation as the travel distance L increases. Therefore, by reducing the value of the threshold value Δηs as the travel distance L increases, the ratio of the threshold value Δηs to the estimated compressor efficiency ηm can be kept constant in accordance with the decrease in the estimated compressor efficiency ηm. . As a result, it is possible to more appropriately determine whether or not the coking abnormality has occurred by further taking into account the decrease in efficiency due to natural degradation.
(2)実際のコンプレッサ効率ηaは、必ずしも前式から算出する必要はなく、公知方法を含めた任意の方法で算出可能である。 (2) The actual compressor efficiency ηa is not necessarily calculated from the previous equation, and can be calculated by any method including a known method.
(3)推定コンプレッサ効率ηmと実際のコンプレッサ効率ηaとの比を所定のしきい値と比較してコーキング異常が発生したか否かを判定してもよい。 (3) The ratio of the estimated compressor efficiency ηm and the actual compressor efficiency ηa may be compared with a predetermined threshold value to determine whether or not a coking abnormality has occurred.
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present disclosure defined by the claims. Therefore, the present disclosure should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present disclosure.
1 内燃機関(エンジン)
3 吸気通路
14 ターボチャージャ
14C コンプレッサ
25 ブローバイガス通路
34 ヒータ
1 Internal combustion engine
3
Claims (8)
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられたターボチャージャのコンプレッサと、
前記コンプレッサの上流側の位置において前記吸気通路に接続されたブローバイガス通路と、
を備え、
前記オイル除去装置は、前記コンプレッサを加熱するヒータを備えた
ことを特徴とする内燃機関のオイル除去装置。 An oil removal device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine
A turbocharger compressor installed in the intake passage;
A blow-by gas passage connected to the intake passage at a position upstream of the compressor;
With
The oil removing apparatus includes a heater that heats the compressor. An oil removing apparatus for an internal combustion engine, wherein:
前記コントローラは、
前記コンプレッサにコーキング異常が発生したか否かを判定し、
コーキング異常が発生したと判定したとき、前記ヒータを作動させるように構成されている請求項1に記載の内燃機関のオイル除去装置。 A controller for controlling the heater;
The controller is
Determine whether a coking abnormality has occurred in the compressor,
The oil removal apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the heater is operated when it is determined that a coking abnormality has occurred.
前記コンプレッサのインペラに近接して設けられたガス回路と、
前記ガス回路に高温の排ガスを引き込むための引き込み流路と、
前記引き込み流路に設けられ前記引き込み流路を開閉するバルブとを備え、
前記コントローラは、前記ヒータを作動させるとき前記バルブを開く
請求項2に記載の内燃機関のオイル除去装置。 The heater is
A gas circuit provided close to the impeller of the compressor;
A lead-in flow path for drawing hot exhaust gas into the gas circuit;
A valve provided in the drawing channel and opening and closing the drawing channel;
The oil removal device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the controller opens the valve when the heater is operated.
前記コントローラは、
前記インタークーラの冷媒温度に基づいて前記コンプレッサの目標出口温度を設定し、
前記コンプレッサの出口温度が前記目標出口温度になるようにヒータを作動させる請求項2又は3に記載の内燃機関のオイル除去装置。 The internal combustion engine includes an intercooler that cools intake air from the compressor,
The controller is
Setting a target outlet temperature of the compressor based on the refrigerant temperature of the intercooler;
The oil removal apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the heater is operated so that an outlet temperature of the compressor becomes the target outlet temperature.
前記目標出口温度と加熱時間との関係を定めた加熱マップを予め記憶しており、
前記目標出口温度に基づき前記加熱マップを用いて加熱時間を決定する
請求項4に記載の内燃機関のオイル除去装置。 The controller is
A heating map that defines the relationship between the target outlet temperature and the heating time is stored in advance,
The oil removal apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein a heating time is determined using the heating map based on the target outlet temperature.
前記ヒータを作動させて前記コンプレッサを加熱するとき、前記コンプレッサの出口温度が前記目標出口温度に達したときから加熱時間の計測を開始し、
計測された前記加熱時間が、前記加熱マップから決定された加熱時間を経過したとき前記ヒータを停止させる
請求項5に記載の内燃機関のオイル除去装置。 The controller is
When heating the compressor by operating the heater, measurement of the heating time is started from the time when the outlet temperature of the compressor reaches the target outlet temperature,
The oil removal device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the heater is stopped when the measured heating time has passed the heating time determined from the heating map.
前記ヒータを作動させている最中に車両が走行されたとき、前記ヒータを停止させる
請求項2から6のいずれか一項に記載のオイル除去装置。 The controller is
The oil removal device according to any one of claims 2 to 6, wherein the heater is stopped when a vehicle travels while the heater is being operated.
前記内燃機関の運転時間またはその相関値と、前記コンプレッサのコンプレッサ効率との関係を表すエイジングマップを予め記憶しており、前記エイジングマップを用いて前記コーキング異常が発生したか否かを判定する
請求項2から7のいずれか一項に記載の内燃機関のオイル除去装置。 The coking diagnosis unit
An aging map representing a relationship between an operation time of the internal combustion engine or a correlation value thereof and a compressor efficiency of the compressor is stored in advance, and it is determined whether or not the coking abnormality has occurred using the aging map. Item 8. The oil removing device for an internal combustion engine according to any one of Items 2 to 7.
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