JP2024076657A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】機関停止後にクランクケース内に残存する水素濃度を低く抑えることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ECU150のプロセッサ152は、水素を燃焼させる内燃機関10を停止する際に、機関停止前のクランクケース19内の水素濃度を推定する水素濃度推定部152bと、推定した水素濃度に応じた換気条件で機関停止前にクランクケース19内を換気し、該換気によりクランクケース19と吸気通路とを接続する換気通路を介してクランクケース19内の水素を含むガスを吸気系のガス中に排出させる換気制御部152cと、クランクケース19内の換気後に内燃機関10を停止する機関停止部152dと、を備える。【選択図】図3[Problem] To provide a control device for an internal combustion engine capable of suppressing the hydrogen concentration remaining in the crankcase after the engine is stopped. [Solution] A processor 152 of an ECU 150 includes a hydrogen concentration estimation unit 152b that estimates the hydrogen concentration in the crankcase 19 before the engine is stopped when stopping an internal combustion engine 10 that burns hydrogen, a ventilation control unit 152c that ventilates the crankcase 19 before the engine is stopped under ventilation conditions corresponding to the estimated hydrogen concentration, and exhausts hydrogen-containing gas in the crankcase 19 into the gas in the intake system through a ventilation passage connecting the crankcase 19 and the intake passage, and an engine stop unit 152d that stops the internal combustion engine 10 after ventilation of the crankcase 19. [Selected Figure] Figure 3
Description
本発明は、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.
従来、水素濃度センサの検出値に応じてクランクケース内に不活性ガスを供給することにより、燃焼室からクランクケース内に漏洩した水素ガスをパージし、水素ガスの蓄積による潤滑油の劣化や部品の水素脆化等を抑制することが公知である(特許文献1)。 It is known that hydrogen gas leaking from the combustion chamber into the crankcase is purged by supplying an inert gas into the crankcase in response to the detection value of a hydrogen concentration sensor, thereby suppressing deterioration of lubricating oil and hydrogen embrittlement of parts due to accumulation of hydrogen gas (Patent Document 1).
しかし、上記特許文献に記載された技術では、エンジンの停止と共にパージも停止するため、エンジンを停止した際にクランクケース内に水素が残存してしまう問題がある。そして、エンジン停止時に水素がクランクケース内に残存していると、エンジン停止後にオイル補充などのためにオイルフィラーキャップを開けた際に水素が外部に出る可能性がある。この場合、エンジンルームに設けられた水素センサが水素を検出すると、内燃機関から水素が漏れ出すような異常が生じていないにも関わらず、異常が誤検知されてしまう可能性がある。 However, with the technology described in the above patent document, the purge stops when the engine is stopped, so there is a problem that hydrogen remains in the crankcase when the engine is stopped. If hydrogen remains in the crankcase when the engine is stopped, there is a possibility that the hydrogen will escape to the outside when the oil filler cap is opened after the engine is stopped to refill the oil, for example. In this case, if a hydrogen sensor installed in the engine compartment detects hydrogen, it may erroneously detect an abnormality even though no abnormality that would cause hydrogen to leak from the internal combustion engine has occurred.
上記課題に鑑みて、本開示の目的は、機関停止後にクランクケース内に残存する水素濃度を低く抑え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。 In view of the above problems, the objective of this disclosure is to provide a control device for an internal combustion engine that can keep the hydrogen concentration remaining in the crankcase low after the engine is stopped.
本開示の要旨は以下のとおりである。 The gist of this disclosure is as follows:
(1) 水素を燃焼させる内燃機関を停止する際に、機関停止前のクランクケース内の水素濃度を推定する水素濃度推定部と、
推定した水素濃度に応じた換気条件で機関停止前に前記クランクケース内を換気し、該換気により前記クランクケースと吸気通路とを接続する換気通路を介して前記クランクケース内の水素を含むガスを吸気系のガス中に排出させる換気制御部と、
前記クランクケース内の換気後に内燃機関を停止する機関停止部と、
を備える、内燃機関の制御装置。
(1) a hydrogen concentration estimation unit that estimates a hydrogen concentration in a crankcase before an internal combustion engine that burns hydrogen is stopped;
a ventilation control unit that ventilates the crankcase before the engine is stopped under ventilation conditions corresponding to the estimated hydrogen concentration, and exhausts the hydrogen-containing gas in the crankcase into the gas in the intake system through a ventilation passage that connects the crankcase and an intake passage;
an engine stopping unit that stops the internal combustion engine after ventilating the crankcase;
A control device for an internal combustion engine comprising:
(2) 前記換気制御部は、機関停止要求が出された後、機関停止前に前記クランクケース内を換気する、上記(1)に記載の内燃機関の制御装置。 (2) The control device for an internal combustion engine described in (1) above, in which the ventilation control unit ventilates the crankcase before the engine is stopped after an engine stop request is issued.
(3) 前記換気制御部は、推定した水素濃度に応じた時間の間だけ前記クランクケース内を換気する、上記(1)又は(2)に記載の内燃機関の制御装置。 (3) The control device for an internal combustion engine described in (1) or (2) above, in which the ventilation control unit ventilates the crankcase for a period of time corresponding to the estimated hydrogen concentration.
(4) 前記換気制御部は、推定した水素濃度に応じた吸気マニホールドの負圧で前記クランクケース内を換気する、上記(1)~(3)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 (4) A control device for an internal combustion engine described in any one of (1) to (3) above, in which the ventilation control unit ventilates the crankcase with a negative pressure in the intake manifold according to the estimated hydrogen concentration.
(5) 前記換気制御部は、内燃機関の通常運転中に比べて高い換気効率で機関停止前に前記クランクケース内を換気する、上記(1)~(4)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 (5) A control device for an internal combustion engine described in any one of (1) to (4) above, in which the ventilation control unit ventilates the crankcase before the engine is stopped with a higher ventilation efficiency than during normal operation of the internal combustion engine.
(6) 前記機関停止部は、前記クランクケース内の換気により推定した前記クランクケース内の水素濃度が所定値未満になると内燃機関を停止する、上記(1)~(5)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 (6) A control device for an internal combustion engine described in any one of (1) to (5) above, in which the engine stop unit stops the internal combustion engine when the hydrogen concentration in the crankcase estimated by ventilation in the crankcase falls below a predetermined value.
本開示によれば、機関停止後にクランクケース内に残存する水素濃度を低く抑えることが可能な内燃機関の制御装置が提供される。 This disclosure provides a control device for an internal combustion engine that can keep the hydrogen concentration remaining in the crankcase low after the engine is stopped.
以下、本発明に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, these descriptions are intended to merely exemplify preferred embodiments of the present invention, and are not intended to limit the present invention to such specific embodiments. In the following description, similar components will be given the same reference numbers.
図1は、内燃機関システム100の構成を示す模式図である。内燃機関システム100は、水素を燃料とする内燃機関10を備える。内燃機関システム100は、車両に搭載される。例えば、内燃機関システム100は、内燃機関10の駆動力のみで駆動される自動車、内燃機関10とモータジェネレータ(MG)を備えるハイブリッド自動車などに搭載される。
Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an internal
車両がハイブリッド自動車の場合、車両は、内燃機関10及びMG(又はモータ)を備える車両であれば如何なる態様の車両であってもよい。したがって、例えば、車両は、内燃機関が発電のみに用いられてモータのみが車両の駆動を行うように構成されていてもよい。また、例えば、車両は、主に車両の駆動用に用いられるMGと、主に発電用に用いられるMGとの二つのMGを有するように構成されてもよい。
When the vehicle is a hybrid vehicle, the vehicle may be any type of vehicle equipped with an
図1に示すように、内燃機関10は、シリンダブロック11、シリンダヘッド12、ヘッドカバー13、及びオイルパン14を備えている。シリンダブロック11のシリンダ16内には、ピストン15が往復動可能に設けられている。シリンダ16の壁面、ピストン15の冠面、及びシリンダヘッド12で囲まれる空間によって燃焼室17が形成されている。ヘッドカバーには、オイルを注入するためのフィラーキャップ等が設けられている。
As shown in FIG. 1, an
シリンダヘッド12には、吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフト(不図示)や、排気バルブを開閉駆動する排気カムシャフト(不図示)が回転可能に設けられている。また、シリンダヘッド12には、燃料噴射弁(不図示)も設けられている。
The
シリンダブロック11の下部には、クランクシャフト18を回転可能に支持するクランクケース19が設けられている。このクランクケース19の下方には、潤滑油を貯留する上記オイルパン14が組み付けられている。
A
シリンダヘッド12には、サージタンク60を備える吸気マニホールド29が接続されており、サージタンク60の上流には各種機器が設置された吸気管20が接続されている。吸気管20、サージタンク60及び吸気マニホールド29は内燃機関10の吸気通路を構成している。
An
吸気管20には、その上流から順に、エアクリーナ21、エアフロメータ91、燃焼室17から出された排気を利用して駆動される過給機24のコンプレッサ24C、インタークーラ27、圧力センサ93、及び電動式のスロットルバルブ28が設置されている。
In the
エアクリーナ21では、吸気管20に取り込まれる吸気の濾過が行われ、過給機24では、吸気管20に取り込まれた空気の圧送(過給)が行われる。また、インタークーラ27では、コンプレッサ24Cを通過した後の空気の冷却が行われ、スロットルバルブ28の開度が調整されることによって吸入空気量の調整が行われる。
The
内燃機関10には、燃焼室17からクランクケース19内に漏れた燃焼ガス、いわゆるブローバイガスを処理するためのブローバイガス処理装置が設けられている。このブローバイガス処理装置は、クランクケース19内のブローバイガスを、ヘッドカバー13に設けられたオイル分離器であるメインセパレータ31に導くための吸引路32を備えている。吸引路32は、シリンダブロック11及びシリンダヘッド12の内部を通って延伸され、その途中には、オイル分離であるプリセパレータ33が設けられている。
The
メインセパレータ31は、差圧弁であるPCV(positive crankcase ventilation)バルブ34及びPCV通路35を介してサージタンク60に接続されている。PCVバルブ34は、サージタンク60内の圧力がメインセパレータ31内の圧力よりも低くなったときに開弁して、メインセパレータ31からサージタンク60へのブローバイガスの流入を許容する。
The
内燃機関10が非過給状態(自然吸気状態)で運転されているときには、サージタンク60内の圧力がメインセパレータ31内の圧力よりも低くなるため、クランクケース19内のブローバイガスは、吸引路32、メインセパレータ31、PCVバルブ34、及びPCV通路35を介してサージタンク60内に吸引される。吸引されたブローバイガスは、吸気と共に燃焼室17に送られて燃焼される。
When the
また、メインセパレータ31には、接続通路41を介してエゼクタ40が接続されている。エゼクタ40は、コンプレッサ24Cよりも上流側の吸気管20とコンプレッサ24Cよりも下流側の吸気管20とを接続するバイパス通路42の途中に設けられている。エゼクタ40は、負圧の発生する絞り部を1つのみ備える単段式のエゼクタであり、その内部には、バイパス通路42を流れる空気の流量が所定量以上になると閉弁する流量制御弁(図示略)が設けられている。
The
接続通路41には、接続通路41を流れるブローバイガスの流量を調整する電磁バルブ43が設けられている。この電磁バルブ43は、開度指令値Vsが「0%」のときには閉弁状態(全閉状態)になるように制御される。そして、開度指令値Vsが「0%」から「100%」に向かって増大していくにつれて電磁バルブ43の開度は大きくなっていき、接続通路41を流れるブローバイガスの流量は増加していく。そして、開度指令値Vsが「100%」のときには、電磁バルブ43は全開状態になるように制御される。
The
また、ブローバイガス処理装置は、空気をクランクケース19に導入するための大気導入路37を備えている。大気導入路37は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサ24Cの間の部位からヘッドカバー13を貫通してシリンダヘッド12及びシリンダブロック11の内部を通り、クランクケース19に繋がっている。大気導入路37の途中には、ヘッドカバー13内に設置されたオイル分離器である大気側セパレータ38が設けられている。
The blow-by gas treatment device also has an
内燃機関10が過給状態で運転されているときには、コンプレッサ24Cの下流側から上流側に向かってバイパス通路42内を空気が流れることにより、吸気管20とバイパス通路42を空気(エゼクタガス)が循環し、エゼクタ40の内部空間には負圧が生じる。そして、エゼクタ40の内部空間に発生した負圧を利用することにより、クランクケース19内のブローバイガスは、吸引路32、プリセパレータ33、メインセパレータ31及び接続通路41で構成されるブローバイガス通路を介してエゼクタ40の内部に吸引される。エゼクタ40に吸引されたブローバイガスは、空気とともにバイパス通路42を介してコンプレッサ24Cよりも上流側の吸気管20に導入される。吸気管20に導入されたブローバイガスは、吸気と共に燃焼室17に送られて燃焼される。
When the
ECU150は、内燃機関システム100の全体を制御する構成要素であり、内燃機関10を制御対象とし、スロットルバルブ28、燃料噴射弁、電磁バルブ43等の各種操作対象機器を操作することによって、内燃機関10の各種制御を実施する。ECU150は、内燃機関の制御装置の一態様であり、プロセッサ152と、メモリ154と、通信インターフェース156とを有する。プロセッサ152は、1個または複数個のCPU(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ152は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。メモリ154は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有し、本実施形態に係る処理に関連するデータを必要に応じて記憶する。通信インターフェース156は、ECU150を車内ネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。
The
ECU150は、各種制御を実施する際に、エアフロメータ91によって検出される吸入空気量GAや、クランク角センサ92の出力信号から算出される機関回転速度を参照する。また、ECU150は、圧力センサ93によって検出される吸気圧を参照する。また、ECU150は、各種制御を実施する際に、車両の運転者によって操作されるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ94の出力信号や、車速センサ95によって検出される車両の車速を参照する。
When carrying out various controls, the
また、ECU150には、内燃機関10が配置されたエンジンルーム内の水素濃度を検出する水素センサ96に接続されている。内燃機関10から水素が漏れ出し、水素センサ96が検出したエンジンルーム内の水素濃度が所定値以上になると、ECU150は内燃機関システム1000の異常を検知する。この場合、ECU150は内燃機関システムの動作を停止(シャットダウン)させたり、車両のドライバに車両停止を促すための警告を発するなどの必要な処置を行う。これにより、水素が漏れ出した状態で内燃機関10が運転されることが抑制される。
The
スロットルバルブ28、電磁バルブ43または燃料噴射弁などの各種機器、および内燃機関システム100が備える上記の各種センサ類と、ECU150とは、コントローラエリアネットワーク(Controller Area Network (CAN))といった規格に準拠した車内ネットワークを介して接続される。
The
なお、ここでは内燃機関10が過給機24を備えている例を示したが、内燃機関10は過給機24を備えていなくてもよい。内燃機関10が過給機24を備えていない場合、エゼクタ40、バイパス通路42などの構成要素も不要である。
Note that, although an example in which the
以上のように構成された内燃機関システム100において、クランクケース19の内部に水素が滞留した状態で内燃機関10が停止すると、オイル補充等のために内燃機関10のフィラーキャップを開けた際に、クランクケース19の内部に滞留した水素がエンジンルーム内に排出される。この場合、水素センサ96が所定値以上の水素濃度を検出すると、ECU150は、内燃機関10から水素が漏れ出すような異常が生じていないにも関わらず、異常を誤検知する可能性がある。
In the internal
なお、通常運転中には、上述したような方法でブローバイガスがクランクケース19内から排出されるが、通常運転時のブローバイガスの排出では、基本的には、ピストン15が下降してクランクケース19内から押し出された分のブローバイガスが排出される。このため、内燃機関10が停止した際にクランクケース19の内部に水素が滞留しまう場合がある。
During normal operation, blow-by gas is discharged from the
このため、本実施形態では、ドライバが車両を停車させる際などに、内燃機関10の停止要求(機関停止要求)が出されると、内燃機関10を停止する前にクランクケース19の内部を換気し、換気後に内燃機関10を停止させる。なお、機関停止要求は、例えばイグニッションスイッチがオフとされた場合に出される。
For this reason, in this embodiment, when a request to stop the internal combustion engine 10 (engine stop request) is issued, for example, when the driver stops the vehicle, the inside of the
図2は、内燃機関10の停止前の換気時のガスの流れを示す模式図である。内燃機関10の停止要求が出されると、内燃機関10を停止前にスロットルバルブ28を閉じて吸気マニホールド29内の圧力が負圧とされる。これにより、クランクケース19の内部のガスが、図2中に示す黒矢印A1の方向に流れ、PCVバルブ34を通って吸気マニホールド29に流れる。また、クランクケース19内から吸気マニホールド29へガスが流れることで、エアクリーナ21の下流の新気が図2中に示す白矢印A2の方向に流れ、大気導入路37からクランクケース19内へ大量の新気が流入する。これにより、クランクケース19内が換気される。
Figure 2 is a schematic diagram showing the gas flow during ventilation before the
吸気マニホールド29に流れたクランクケース19内のガスは、燃焼室17内に吸入される。これにより、クランクケース19内に滞留していた水素が燃焼し、燃焼後の排気ガスは排気マニホールドに排出される。
The gas in the
なお、換気は、停止要求が出された後、内燃機関10がアイドリング状態で運転される際に実施される。この際、電磁バルブ43は閉弁状態とされる
Ventilation is performed when the
また、ハイブリッド自動車の場合、換気は、停止要求が出された後、内燃機関10をモータで駆動している際に実施される。この場合、内燃機関10では水素が燃焼しておらず、モータリングによってクランクシャフト18が回転するため、クランクケース19内の換気をより効率良く行うことができる。
In the case of a hybrid vehicle, ventilation is performed when the
以上のようにしてクランクケース19内が換気された後、内燃機関10が停止される。これにより、オイル補充のためにフィラーキャップを開けた際に、クランクケース19内から水素が排出されることが抑制され、水素漏れの誤検知が抑制される。
After the
クランクケース19内の水素濃度は、内燃機関10の運転状態(機関回転数、負荷)に応じて異なり、内燃機関10が高回転、高負荷で運転されているほど、クランクケース19内の水素濃度は高くなる。このため、停止要求が出される前の内燃機関10の運転状態に応じてクランクケース19内の水素濃度が予測され、水素濃度に応じて換気が制御される。なお、負荷はアクセル開度または燃料噴射量から求まる。
The hydrogen concentration in the
換気時には、スロットルバルブ28の開度をより絞ることで、吸気マニホールド29の負圧がより高くなり、クランクケース19内からより多量のガスが吸気マニホールド29に流れる。これにより、換気時間を短縮することができる。
During ventilation, the
したがって、予測されたクランクケース19内の水素濃度に応じて、換気時の吸気マニホールド29の負圧、換気時間などの条件を決定することで、必要最小限の時間で確実に換気を行うことができる。
Therefore, by determining conditions such as the negative pressure in the
図3は、以上のような処理を実現するためのECU150のプロセッサ152の機能ブロックを示す模式図である。ECU150のプロセッサ152は、運転状態取得部152aと、水素濃度推定部152bと、換気制御部152cと、機関停止部152dと、を有している。プロセッサ152が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ152上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ152の機能ブロックは、プロセッサ152とこれを機能させるためのプログラム(ソフトウェア)から構成される。また、そのプログラムは、ECU150が備えるメモリ154または外部から接続される記録媒体に記録されていてもよい。あるいは、プロセッサ152が有するこれらの各部は、プロセッサ152に設けられる専用の演算回路であってもよい。
Figure 3 is a schematic diagram showing the functional blocks of the
プロセッサ152の運転状態取得部152aは、内燃機関10の停止要求が出された場合に、その直前の内燃機関10の運転状態を取得する。運転状態取得部152aは、機関停止要求が出された時点から遡って過去の所定期間の運転状態を取得する。
When a request to stop the
プロセッサ152の水素濃度推定部152bは、内燃機関10を停止する際に、機関停止前のクランクケース19内の水素濃度を推定する。具体的には、水素濃度推定部152bは、運転状態取得部152aが取得した内燃機関10の運転状態に基づいて、内燃機関10の停止要求が出された時点のクランクケース19内の水素濃度を推定する。図4は、水素濃度推定部152bがクランクケース19内の水素濃度を推定する際に用いるマップを示す特性図である。図4では、内燃機関10が停止直前に高回転、高負荷で運転された場合に水素濃度を推定するための特性C1と、内燃機関10が停止直前に低回転、低負荷で運転された場合に水素濃度を推定するための特性C2が示されている。
When the
内燃機関10の停止前に内燃機関10が高回転、高負荷で運転していた場合、水素濃度推定部152bは、図4の特性C1に内燃機関10が高回転、高負荷で運転していた運転時間を当てはめることで、クランクケース19内の水素濃度を推定する。例えば、機関停止要求が出された時点より前の所定期間(時刻0~t1)において、内燃機関10が特性C1のように高回転、高負荷で運転していた場合、水素濃度推定部152bは、クランクケース19内の水素濃度がd1であると推定する。
If the
また、内燃機関10の停止前に内燃機関10が低回転、低負荷で運転していた場合、水素濃度推定部152bは、図4の特性C2に内燃機関10が低回転、低負荷で運転していた運転時間を当てはめることで、クランクケース19内の水素濃度を推定する。例えば、機関停止要求が出された時点より前の所定期間(時刻0~t1)において、内燃機関10が特性C2のように低回転、低負荷で運転していた場合、水素濃度推定部152bは、クランクケース19内の水素濃度がd2であると推定する。
In addition, if the
なお、図4に示したマップは一例であり、クランクケース19内の水素濃度を推定する際に用いるマップは更に様々な特性を含んでいてもよい。例えば、クランクケース19内の水素濃度を推定する際に用いるマップは、内燃機関10が停止直前に中回転、中負荷で運転された場合に水素濃度を推定するための特性を含んでいてもよい。
Note that the map shown in FIG. 4 is just one example, and the map used to estimate the hydrogen concentration in the
プロセッサ152の換気制御部152cは、水素濃度推定部152bが推定した水素濃度に応じた換気条件で機関停止前にクランクケース19内を換気し、換気によりクランクケース19と吸気通路とを接続する換気通路(吸引路32、PCV通路35、接続通路41、バイパス通路42)を介してクランクケース19内の水素を含むガスを吸気系のガス中に排出させる。換気制御部152cは、推定した水素濃度に応じた時間の間だけクランクケース19内を換気してもよい。また、換気制御部152cは、推定した水素濃度に応じた吸気マニホールド29の負圧でクランクケース19内を換気してもよい。
The
より詳細には、換気制御部152cは、水素濃度推定部152bが推定した水素濃度が所定値以上(例えば、4%以上)の場合、吸気マニホールド29内の負圧、換気時間などの換気条件を決定し、換気条件に従ってクランクケース19内の換気を行う。換気制御部152cは、水素濃度推定部152bが推定した水素濃度が所定値範囲(例えば、4%以上75%以下)の場合に、クランクケース19内の換気を行ってもよい。図5は、換気制御部152cが行う換気制御を説明するための特性図である。
More specifically, when the hydrogen concentration estimated by the hydrogen
図4に示した例において、水素濃度推定部152bが推定したクランクケース19内の水素濃度がd1の場合、換気制御部152cは、スロットルバルブ28の開度を調節することで、図5に示す特性C3またはC4のように換気制御を行うことができる。特性C3は、スロットルバルブ28の開度を大きくして、吸気マニホールド29内の負圧を低くして換気制御を行う場合を示している。吸気マニホールド29内の負圧が低いと、クランクケース19内のガスを吸気マニホールド29に排出するために比較的長時間を要するため、特性C3の制御を行う場合、クランクケース19内の水素濃度は時刻t11で0に達し、時刻t11で換気が完了する。
In the example shown in FIG. 4, when the hydrogen concentration in the
一方、特性C4は、スロットルバルブ28の開度を小さくして、吸気マニホールド29内の負圧を高くして換気制御を行う場合を示している。吸気マニホールド29内の負圧が高いと、クランクケース19内のガスを吸気マニホールド29に排出するのは比較的短時間で済むため、特性C4の制御を行う場合、クランクケース19内の水素濃度は時刻t11より早い時刻t12で0に達し、時刻t12で換気が完了する。
On the other hand, characteristic C4 shows a case where ventilation control is performed by reducing the opening of the
以上のように、吸気マニホールド29内の負圧を高くして換気を行った場合(特性C4)は、吸気マニホールド29内の負圧を低くして換気を行った場合(特性C3)に比べて、時間Tだけ換気時間が短縮される。換気制御部152cは、スロットルバルブの開度を調節することで、換気時間を制御することができる。したがって、必要最小限の時間で確実に換気が実施される。
As described above, when ventilation is performed by increasing the negative pressure in the intake manifold 29 (characteristic C4), the ventilation time is shortened by time T compared to when ventilation is performed by decreasing the negative pressure in the intake manifold 29 (characteristic C3). The
また、図4に示した例において、水素濃度推定部152bが推定した水素濃度がd2の場合、換気制御部152cは、図5に示す特性C5のように換気制御を行うことができる。特性C5は、スロットルバルブ28の開度を小さくして、吸気マニホールド29内の負圧を高くして換気制御を行う場合を示しており、この場合、クランクケース19内の水素濃度は時刻t13で0に達し、時刻t13換気が完了する。このように、水素濃度が比較的低いd2の場合、水素濃度が比較的高いd1の場合に比べて換気時間が短縮される。なお、水素濃度がd2の場合においても、スロットルバルブ28の開度を大きくすることで、換気時間をより長くすることも可能である。
In the example shown in FIG. 4, when the hydrogen concentration estimated by the hydrogen
以上のように、換気制御部152cは、クランクケース19内の水素濃度に応じて、吸気マニホールド29内の負圧、換気時間などの換気条件を決定することができ、決定した換気条件に基づいてクランクケース19内の換気を制御することができる。換気制御部152cは、スロットルバルブ28の開度を制御することで、吸気マニホールド29内の負圧を制御する。一方、換気制御部152cは、吸気マニホールド29に設けられたスロットルバルブ28以外のバルブを制御することで、吸気マニホールド29内の負圧を制御してもよい。また、換気制御部152cは、内燃機関10の吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングを制御することで吸気マニホールド29内の負圧を制御してもよい。
As described above, the
また、換気制御部152cは、内燃機関10の通常運転中に比べて高い換気効率で機関停止前にクランクケース19内を換気してもよい。なお、換気効率とは、単位時間当たりのクランクケース19内の水素濃度の低下量をいうものとする。例えば、換気制御部152cは、機関停止前には、通常運転中よりも吸気マニホールド29内の負圧を高くしてクランクケース19内を換気してもよい。また、換気制御部152cは、機関停止前には、通常運転中よりも換気時間をより長くしてクランクケース19内を換気してもよい。
The
プロセッサ152の機関停止部152dは、機関停止要求が出されると、内燃機関10を停止させる。機関停止部152dは、換気制御部152cにより内燃機関10の停止前にクランクケース19内の換気が行われる場合は、換気後に内燃機関10を停止させる。より具体的には、機関停止部152dは、換気により推定したクランクケース19内の水素濃度が所定値未満になると内燃機関10を停止させる。
When an engine stop request is issued, the
図6は、換気制御部152cによる換気制御の具体例を示す模式図である。図6では、内燃機関10の停止要求前の運転状態と、クランクケース19内の水素濃度と、換気時の吸気マニホールド29の負圧(インマニ負圧)と、換気時間との関係を示す模式図である。図6に示す停止要求前の運転状態は運転状態取得部152aにより取得され、クランクケース19内の水素濃度は水素濃度推定部152bにより推定される。また、図6に示すインマニ負圧と換気時間は換気制御部152cによって制御される。
Figure 6 is a schematic diagram showing a specific example of ventilation control by the
図6に示すように、内燃機関10の停止要求前の運転状態において、機関回転数が高回転であり、負荷が高負荷であり、その状態での運転時間が長時間である場合、水素濃度推定部152bにより、クランクケース19内の水素濃度が「高」と推定される。この場合、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「中」に制御し、換気時間を比較的長い「長」に制御する。また、図6中の括弧内に示すように、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「大」に制御し、換気時間をより短縮した「中」に制御してもよい。
As shown in FIG. 6, in the operating state before a stop request is made for the
また、図6に示すように、内燃機関10の停止要求前の運転状態において、機関回転数が高回転であり、負荷が低負荷であり、その状態での運転時間が短時間である場合、水素濃度推定部152bにより、クランクケース19内の水素濃度が「中」と推定される。この場合、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「中」に制御し、換気時間を「中」に制御する。また、図6中の括弧内に示すように、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「大」に制御し、換気時間をより短縮した「短」に制御してもよい。
Also, as shown in FIG. 6, in the operating state before a stop request for the
また、図6に示すように、内燃機関10の停止要求前の運転状態において、機関回転数が低回転であり、負荷が高負荷であり、その状態での運転時間が長時間である場合、水素濃度推定部152bにより、クランクケース19内の水素濃度が「中」と推定される。この場合においても、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「中」に制御し、換気時間を「中」に制御する。また、図6中の括弧内に示すように、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「大」に制御し、換気時間をより短縮した「短」に制御してもよい。
Also, as shown in FIG. 6, in the operating state before a stop request for the
また、図6に示すように、内燃機関10の停止要求前の運転状態において、機関回転数が低回転であり、負荷が低負荷であり、その状態での運転時間が短時間である場合、水素濃度推定部152bにより、クランクケース19内の水素濃度が「小」と推定される。この場合、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「小」に制御し、換気時間を「短」に制御する。また、図6中の括弧内に示すように、換気制御部152cは、換気時の吸気マニホールド29内の負圧を「中」に制御し、換気時間をより短縮した「極短」に制御してもよい。
Also, as shown in FIG. 6, in the operating state before a stop request for the
以上のように、内燃機関10の運転状態に応じてクランクケース19内の水素濃度が異なるが、水素濃度を考慮することなく換気を確実に実施するためには最も濃度が高い条件に合わせて長時間換気を実施しなければならず、機関停止要求が出されてから内燃機関10の停止までに過大な時間を要してしまう場合がある。本実施形態によれば、図6に示したように、クランクケース19内の水素濃度に応じて換気時の吸気マニホールド29内の負圧と換気時間を制御することで、内燃機関10が停止するまでの時間を必要最小限の時間に短縮可能である。
As described above, the hydrogen concentration in the
なお、換気時に内燃機関10の機関回転数を高くするほど吸気マニホールド29内の負圧は高くなるため、機関回転数を高くするほど換気時間は短縮される。
Note that the higher the engine speed of the
次に、ECU150のプロセッサ152が行う処理について説明する。図7は、ECU150のプロセッサ152が所定の制御周期毎に行う処理を示すフローチャートである。先ず、運転状態取得部152aが、内燃機関10の運転状態を取得する(ステップS10)。なお、制御周期毎に取得された内燃機関10の運転状態は、メモリ154に記憶される。
Next, the processing performed by the
次に、プロセッサ152は、内燃機関10の停止要求が出されたか否かを判定する(ステップS12)。内燃機関10の停止要求が出された場合、運転状態取得部152aは、制御周期毎にステップS10で取得した運転状態の中から、機関停止要求が出された現在の時刻から遡って過去の所定期間の運転状態を取得する。また、内燃機関10の停止要求が出された場合、水素濃度推定部152bが、現在の時刻から遡った過去の所定期間の運転状態に基づいて、クランクケース19内の水素濃度を推定する(ステップS14)。一方、ステップS12で内燃機関10の停止要求が出されていない場合、本制御周期における処理は終了する。なお、ステップS14において、前回の制御周期でクランクケース19内の換気を行っている場合、水素濃度推定部152bは、前回のステップS14の水素濃度から前回のステップS21で算出された水素換気量を減算してクランクケース19内の水素濃度を推定する。
Next, the
ステップS14の後、プロセッサ152は、ステップS14で推定した水素濃度が所定値以上であるか否かを判定し(ステップS16)、水素濃度が所定値以上の場合、この時点では内燃機関10を停止させずに内燃機関10の運転を継続する(ステップS18)。
After step S14, the
次に、プロセッサ152の換気制御部152cが、ステップS14で推定されたクランクケース19内の水素濃度に基づいて、吸気マニホールド29内の負圧、換気時間などの換気条件を決定する(ステップS20)。次に、換気制御部152cは、前回の制御周期でクランクケース19内の換気を行っている場合は、前回の制御周期から今回の制御周期までの水素の換気量を算出する。水素の換気量は、例えば図4のマップに機関停止要求が出された時点で推定された水素濃度、換気時の吸気マニホールド29内の負圧、前回の制御周期から今回の制御周期までの経過時間を当てはめることによって求まる水素濃度の変化量である。また、水素の換気量(水素濃度の変化量)は、換気時の吸気マニホールド29内の負圧、機関回転数等との関係に応じて実験的に求められた値であってもよい。次に、換気制御部152cは、ステップS20で決定された換気条件にしたがってクランクケース19内の換気を実施する(ステップS22)。
Next, the
ステップS16で水素濃度が所定値未満の場合、プロセッサ152の換気制御部152cが、前の制御周期でクランクケース19内の換気を行っている場合は、換気を停止する(ステップS24)。なお、前の制御周期でクランクケース19内の換気を行っていない場合は、換気を停止した状態が維持される。次に、プロセッサ152の機関停止部152dが、内燃機関10を停止させる(ステップS26)。
If the hydrogen concentration is less than the predetermined value in step S16, the
以上説明したように本実施形態によれば、機関停止後のクランクケース19内の水素濃度が低減される。したがって、機関停止後にオイルフィラーキャップを開けた際に水素が外部に出ることが抑制され、内燃機関10から水素が漏れ出すような異常が生じていないにも関わらず異常が誤検知されてしまうことが抑制される。
As described above, according to this embodiment, the hydrogen concentration in the
10 内燃機関
19 クランクケース
20 吸気管
32 吸引路
35 PCV通路
41 接続通路
42 バイパス通路
100 内燃機関システム
ECU 150
152 プロセッサ
152a 運転状態取得部
152b 水素濃度推定部
152c 換気制御部
152d 機関停止部
REFERENCE SIGNS LIST 10
152
Claims (6)
推定した水素濃度に応じた換気条件で機関停止前に前記クランクケース内を換気し、該換気により前記クランクケースと吸気通路とを接続する換気通路を介して前記クランクケース内の水素を含むガスを吸気系のガス中に排出させる換気制御部と、
前記クランクケース内の換気後に内燃機関を停止する機関停止部と、
を備える、内燃機関の制御装置。 a hydrogen concentration estimation unit that estimates a hydrogen concentration in a crankcase before an internal combustion engine that burns hydrogen is stopped when the engine is stopped;
a ventilation control unit that ventilates the crankcase before the engine is stopped under ventilation conditions corresponding to the estimated hydrogen concentration, and exhausts the hydrogen-containing gas in the crankcase into the gas in the intake system through a ventilation passage that connects the crankcase and an intake passage;
an engine stopping unit that stops the internal combustion engine after ventilating the crankcase;
A control device for an internal combustion engine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022188330A JP2024076657A (en) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022188330A JP2024076657A (en) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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2022
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