JP4911090B2 - EGR control device - Google Patents
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Description
本発明は、EGR制御装置に関する。 The present invention relates to an EGR control device.
昨今、NOX、エミッションの低減、燃費の改善等に効果的な手段としてEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置が用いられている。また、アルコールが混入した燃料が用いられる車両(FFV;Flexible Fuel Vehicle)が開発されており、このようなFFVにEGR装置が組み込まれることもある。このようにFFVにEGR装置を装着した場合のEGR制御につき、特許文献1に開示されている。具体的には、燃料中のアルコール濃度が高いほど、EGR量を減少させる制御を行っている。 Recently, an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device is used as an effective means for reducing NOX, reducing emissions, improving fuel consumption, and the like. In addition, a vehicle (FFV: Flexible Fuel Vehicle) using a fuel mixed with alcohol has been developed, and an EGR device may be incorporated in such an FFV. Patent Document 1 discloses the EGR control when the EGR device is mounted on the FFV as described above. Specifically, control is performed to decrease the EGR amount as the alcohol concentration in the fuel is higher.
ところで、EGR装置では、排気ガス(EGRガス)中の水分含有量が多いとEGR配管中で水分の凝縮が起こる。EGR配管中で発生した凝縮水はEGRガス中の未燃成分を捉え、デポジット形成の一因となることがある。このように、凝縮水の発生は、凝縮水に起因したEGR配管の詰まりを誘発し、EGR装置の効率低下等、EGR装置の使用に支障をきたすことが想定される。特に、FFVに用いられるアルコール燃料は、ガソリンと比較して水分発生量が多いことから水分発生のおそれがある。例えば、エタノール燃料の場合、以下のガソリンの反応式を示した式(1)、エタノール燃料の反応式を示した式(2)から明らかなように、同量の空気を消費し、ほぼ同等の反応熱を発生させる際に、アルコール燃料の水分(H2O)発生量がガソリンの水分(H2O)発生量と比較して多い。
式(1)
C7H11.9+9.975(O2+3.785N2)
→7CO2+5.95H2O+37.76N2+4.07MJ
式(2)
3.325C2H5OH+9.975(O2+3.785N2)
→6.65CO2+9.975H2O+37.76N2+4.04MJ
By the way, in the EGR device, when the moisture content in the exhaust gas (EGR gas) is large, condensation of moisture occurs in the EGR pipe. Condensed water generated in the EGR pipe may catch unburned components in the EGR gas and contribute to deposit formation. As described above, it is assumed that the generation of condensed water induces clogging of the EGR pipe due to the condensed water, and hinders the use of the EGR device, such as a reduction in efficiency of the EGR device. In particular, the alcohol fuel used for FFV has a high water generation amount compared to gasoline, and thus may generate water. For example, in the case of ethanol fuel, the same amount of air is consumed and almost equal, as is apparent from the following equation (1) showing the reaction equation of gasoline and equation (2) showing the reaction equation of ethanol fuel. when generating the reaction heat, the alcohol fuel moisture (H 2 O) generated a large amount as compared to moisture (H 2 O) generated amount of gasoline.
Formula (1)
C 7 H 11.9 +9.975 (O 2 + 3.785N 2 )
→ 7CO 2 + 5.95H 2 O + 37.76N 2 + 4.07MJ
Formula (2)
3.325C 2 H 5 OH + 9.975 (O 2 + 3.785N 2 )
→ 6.65CO 2 + 9.975H 2 O + 37.76N 2 + 4.04MJ
さらに、アルコール燃料は、ガソリンを使用したときと比較して理論空燃比が高く、これに起因して燃料噴射量が多くなり、気化熱も大きくなることから排気温度が低い傾向にある。排気温度が低いと、水分の凝縮が進行しやすい。 Furthermore, alcohol fuel has a higher theoretical air-fuel ratio than when gasoline is used, and as a result, the amount of fuel injection increases and the heat of vaporization also increases, so the exhaust temperature tends to be low. If the exhaust temperature is low, condensation of moisture tends to proceed.
このように、FFVでは、EGRガス中に水分自体が多く含まれ、また、その温度が低くなりやすいことから水分が凝縮しやすく、EGR配管中での凝縮水に起因する詰まりが発生しやすい。 As described above, in the FFV, the EGR gas contains a lot of moisture itself, and the temperature tends to be low, so that the moisture is easily condensed, and clogging due to the condensed water in the EGR pipe is likely to occur.
特許文献1では、FFVにおけるこのような傾向に対し、特段の対策は採られていない。EGR装置には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラーを備えたものがあるが、特許文献1で開示されたように燃料中のアルコール濃度が高いほど、EGR量を減少させる、すなわち、導入するEGRガスの量を減少させる制御を行うと、EGRクーラーにおいて過度の冷却が行われ、凝縮水の発生を促してしまうことにもなりかねない。すなわち、一定の冷却性能を発揮するEGRクーラーに対し、導入されるEGRガスの量が減少すれば、導入されたEGRガスの温度はさらに低下し、凝縮水が発生しやすくなる。この結果、EGR装置の機能低下のおそれが強まる。 In Patent Document 1, no special measures are taken against such a tendency in FFV. Some EGR devices include an EGR cooler for cooling EGR gas, but as disclosed in Patent Document 1, the higher the alcohol concentration in the fuel, the lower the EGR amount, that is, the more the EGR device is introduced. When the control for reducing the amount of EGR gas is performed, excessive cooling is performed in the EGR cooler, which may promote the generation of condensed water. That is, if the amount of introduced EGR gas decreases with respect to an EGR cooler that exhibits a certain cooling performance, the temperature of the introduced EGR gas further decreases, and condensed water is likely to be generated. As a result, there is an increased risk of the EGR device having a reduced function.
そこで、本発明は、EGR配管における凝縮水に起因する詰まりを抑制することのできるEGR制御装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the EGR control apparatus which can suppress the clogging resulting from the condensed water in EGR piping.
かかる課題を解決するための、本発明のEGR制御装置は、冷却水経路が引き込まれるEGRクーラーと、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、当該アルコール濃度検出手段による検出結果に基づいて前記冷却水経路を流通する冷却水量を制御する冷却水量制御手段と、を、備えたことを特徴とする。このような構成とすることにより、アルコール濃度が高いときにはEGRクーラーの冷却性能を低下させてEGRガスの過度の冷却を回避し、水分凝縮を抑制することができる。この結果、EGR装置の機能維持を図ることができる。 An EGR control device according to the present invention for solving such a problem is based on an EGR cooler into which a cooling water path is drawn, an alcohol concentration detection means for detecting an alcohol concentration in fuel, and a detection result by the alcohol concentration detection means. Cooling water amount control means for controlling the amount of cooling water flowing through the cooling water path. By adopting such a configuration, when the alcohol concentration is high, the cooling performance of the EGR cooler can be reduced to avoid excessive cooling of the EGR gas, and moisture condensation can be suppressed. As a result, it is possible to maintain the function of the EGR device.
このようなEGR制御装置では、前記アルコール濃度検出手段による検出結果に基づいてEGR率を制御するEGR率制御手段を備えた構成とすることができる。アルコール燃料の濃度が高いと、それだけEGRガス中の水分生成量が多くなる。そこで、アルコール濃度が高いときには、EGR率を制御してEGRガスの導入量を減少させる。水分を含むEGRガス量を減らすことにより、凝縮水発生を抑制することができる。また、これと併せて、冷却水経路に流通する冷却水量を減少させる。EGRガス量を減少させた場合に、EGRクーラーの冷却性能が一定であると、EGRガスの冷却が促進され、凝縮水の生成を促進するおそれがある。そこで、冷却水経路に流通する冷却水量を減少させ、EGRクーラーの冷却性能を低下させることにより凝縮水の生成を抑制することができる。 Such an EGR control device can be configured to include an EGR rate control means for controlling the EGR rate based on the detection result of the alcohol concentration detection means. The higher the concentration of the alcohol fuel, the more the amount of water generated in the EGR gas. Therefore, when the alcohol concentration is high, the EGR rate is controlled to reduce the amount of EGR gas introduced. By reducing the amount of EGR gas containing moisture, generation of condensed water can be suppressed. At the same time, the amount of cooling water flowing through the cooling water path is reduced. When the amount of EGR gas is reduced, if the cooling performance of the EGR cooler is constant, cooling of the EGR gas is promoted, and there is a risk of promoting the generation of condensed water. Then, the production | generation of condensed water can be suppressed by reducing the cooling water quantity which distribute | circulates a cooling water path | route, and reducing the cooling performance of an EGR cooler.
さらに、このようなEGR制御装置では、燃料に含まれる水分を検出する水分検出手段を備え、前記冷却水量制御手段は、前記水分検出手段による検出結果に基づいて前記冷却水経路を流通する冷却水量を制御する構成とすることができる。エンジンに用いられる燃料には、燃焼反応により水分が生成されるのではなく、当初より水分が混入した、いわゆる粗悪燃料が用いられることがある。このように燃料に混入した水分もEGR配管における詰まりの原因となり得る。そこで、燃料に混入した水分を検知し、水分含有量が高いときには、EGRクーラーの冷却性能を落とし、EGR配管中の凝縮水生成を抑制することができる。なお、このような粗悪燃料が使用される場合にも、EGR率を制御してEGRガスの導入量を減少させる制御を行うことができる。水分を含むEGRガス量を減らすことにより、凝縮水発生量を抑制することができる。また、これと併せて、冷却水経路に流通する冷却水量を減少させる。EGRガス量を減少させた場合に、EGRクーラーの冷却性能が一定であると、EGRガスの冷却が促進され、凝縮水の生成を促進するおそれがある。そこで、冷却水経路に流通する冷却水量を減少させ、EGRクーラーの冷却性能を低下させることにより凝縮水の生成を抑制することができる。 Further, such an EGR control device includes a moisture detection unit that detects moisture contained in the fuel, and the cooling water amount control unit uses the amount of cooling water flowing through the cooling water path based on a detection result by the moisture detection unit. It can be set as the structure which controls. As fuel used for the engine, water is not generated by a combustion reaction, but so-called poor fuel in which water is mixed from the beginning may be used. In this way, moisture mixed into the fuel can also cause clogging in the EGR pipe. Therefore, when the moisture mixed in the fuel is detected and the moisture content is high, the cooling performance of the EGR cooler can be lowered and the generation of condensed water in the EGR pipe can be suppressed. Even when such poor fuel is used, the EGR rate can be controlled to reduce the amount of EGR gas introduced. By reducing the amount of EGR gas containing moisture, the amount of condensed water generated can be suppressed. At the same time, the amount of cooling water flowing through the cooling water path is reduced. When the amount of EGR gas is reduced, if the cooling performance of the EGR cooler is constant, cooling of the EGR gas is promoted, and there is a risk of promoting the generation of condensed water. Then, the production | generation of condensed water can be suppressed by reducing the cooling water quantity which distribute | circulates a cooling water path | route, and reducing the cooling performance of an EGR cooler.
このようなEGR制御装置における前記水分検出手段は、燃料中の水分含有割合に応じた燃焼速度の相違に基づいて水分検出を行うものとすることができる。 The moisture detection means in such an EGR control device can detect moisture based on a difference in combustion speed according to a moisture content ratio in the fuel.
本発明によれば、燃料におけるアルコール濃度に基づいてEGRクーラーの冷却性能を制御するようにしたのでEGR配管中における凝縮水に起因する詰まりを抑制することができる。 According to the present invention, since the cooling performance of the EGR cooler is controlled based on the alcohol concentration in the fuel, clogging caused by condensed water in the EGR pipe can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1にかかるEGR制御装置を備えた火花点火式多気筒(4気筒)エンジン10の概略構成を示した説明図である。エンジン10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、このシリングブロック部20の上側に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20に燃料混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。また、排気系統50と吸気系統40との間にEGR装置80が装着されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a spark ignition type multi-cylinder (4-cylinder)
エンジン10は、燃料として、ガソリンのみ(エタノール濃度Re=0%)、エタノールを含むガソリン、及びエタノールのみ(エタノール濃度Re=100%)を使用可能となっている。ここで、エタノール濃度Reは、Vgを燃料に含まれるガソリンの体積とし、また、Veを燃料に含まれるエタノールの体積として、「Ve/(Vg十Ve)」で定義されるパーセント濃度である。
The
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含む。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達される。これによりこのクランク軸24が回転する。シリンダ21とピストン22のヘッド部分は、シリンダヘッド部30と共に燃焼室25を形成している。シリンダブロック21にはウォータージャケット21aが形成されている。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、この吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともにこのインテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、この可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33aを備えている。また、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、この点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、燃料を吸気ポート31内に噴射する燃料噴射弁39を備えている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し、この吸気ポート31と共に吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、この吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、及びスロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aを備えている。
The
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、このエキゾーストマニホールド51に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された三元触媒53を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
EGR装置80は、エキゾーストマニホールド51とインテークマニホールド41との間を接続するEGR配管81と、このEGR配管81に配設されたEGRバルブ82を備えている。EGRバルブ82にはステップモータが組み込まれており、このステップモータを制御することによってEGRバルブ82の開度が調節され、EGR率が変更される。また、EGR配管81には、EGRクーラー83が配設されており、このEGRクーラー83には、ウォータージャケット21aに接続された冷却水パイプ84が引き込まれている。この冷却水パイプ84は、本発明における冷却水経路を形成している。冷却水パイプ84には、ECU70と協働して本発明における冷却水量制御手段の機能を果たすEGR冷却水量制御弁85が装着されている。
The
また、エンジン10は、エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、空燃比センサ66、燃焼室圧力センサ67を備えている。
The
エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量(吸入空気流量)Gaを表す信号を出力する。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の関度を検出し、スロットル弁関度を表す信号を出力する。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生する。この信号は、吸気弁32の開閉タイミングを表す。
The
クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにこのクランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力する。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ65は、エンジン10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力する。
The crank
空燃比センサ66は、排気通路上の三元触媒53よりも上流側に配設されている。空燃比センサ66は、三元触媒53に流入する排ガスの空燃比を検出し、排ガスの空燃比に応じた電圧を出力する。
The air-
燃焼室圧力センサ67は、燃焼室25内におけるガスの圧力を検出し、ガス圧力を表す信号を出力する。
The combustion
ECU(Electronic control unit)70は、エンジン10が備える種々のセンサ類、弁類等の構成要素と協働して本発明における、アルコール濃度検出手段、水分検出手段、冷却水量制御手段、EGR率制御手段の機能を果たすものであり、互いにパスで接続されたCPU71、このCPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(マップ)、及び定数等を予め記憶したROM72、また、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。
An ECU (Electronic control unit) 70 cooperates with various sensors, valves, and other components included in the
インターフェース75は、上記センサ61〜67に接続され、CPU71にセンサ61〜67からの信号を供給するとともに、このCPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、燃料噴射弁39、及びスロットル弁アクチュエータ43a、EGRバルブ82、EGR冷却水量制御弁85等へ駆動信号を発する。
The
次に、以上のように構成されるエンジン10において、ECU70が行う制御の概要について説明する。ECU70は、基本的に、空燃比センサ66の出力値に基づいて混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を決定する。また、冷却水パイプ84を流通してEGRクーラーへ導入される冷却水量を制御する。さらに、ポンプ損失、冷却損失の低減、比熱比の増大により燃料消費率の低減効果を狙ってEGR率の制御を行う。
Next, an outline of control performed by the ECU 70 in the
ECU70が行う具体的な制御につき、図1に示したフロー図を参照しつつ説明する。まず、ステップS1において、燃料の性状を取得する。ここで、燃料の性状とは、燃料中にエタノール(アルコール)が含まれているか否か、また、含まれるエタノールの濃度はどの程度であるか等の燃料の性質が含まれる。エタノール濃度(Ret)は、以下の方針で算出する。
ガソリンの理論空燃比(既知)をAFg、エタノールの理論空燃比(既知)をAFeとし、燃料噴射量をGf、空気量をGaとすると、エタノール濃度Reは、
Ga=AFg×(1−Re/100)×Gf+AFe×Re/100×Gf
従って、
Re=100(Ga/Gf−AFg)/(AFe−AFg)
となる。
Specific control performed by the ECU 70 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, in step S1, the properties of the fuel are acquired. Here, the properties of the fuel include the properties of the fuel such as whether or not ethanol (alcohol) is contained in the fuel and the concentration of the contained ethanol. The ethanol concentration (Ret) is calculated according to the following policy.
If the theoretical air-fuel ratio (known) of gasoline is AFg, the theoretical air-fuel ratio (known) of ethanol is AFe, the fuel injection amount is Gf, and the air amount is Ga, the ethanol concentration Re is
Ga = AFg * (1-Re / 100) * Gf + AFe * Re / 100 * Gf
Therefore,
Re = 100 (Ga / Gf-AFg) / (AFe-AFg)
It becomes.
なお、燃料配管にアルコール濃度センサを装着してアルコール濃度を把握する構成とすることもできる。アルコール濃度センサは、例えば、燃料中のアルコール濃度を誘電率の変化等に基づいて検出する静電容量型のセンサを用いることができる。 In addition, it can also be set as the structure which attaches an alcohol concentration sensor to fuel piping, and grasps | ascertains alcohol concentration. As the alcohol concentration sensor, for example, a capacitive sensor that detects the alcohol concentration in the fuel based on a change in dielectric constant or the like can be used.
ECU70は、ステップS1で以上のような燃料性状を取得した後、ステップS2へ進む。ステップS2では、ステップS1で取得した燃料性状より、燃料にエタノールが混入していたか否かの判断を行う。この判断においてNoと判断したとき、すなわち、燃料中にエタノールの混入が認められないときは、処理はリターンとなる。一方、燃料中のエタノール混入が認められたときはステップS3へ進む。 The ECU 70 proceeds to step S2 after acquiring the fuel properties as described above in step S1. In step S2, it is determined whether or not ethanol is mixed in the fuel from the fuel property acquired in step S1. When it is determined No in this determination, that is, when mixing of ethanol is not recognized in the fuel, the process returns. On the other hand, when mixing of ethanol in the fuel is recognized, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、EGRクーラー83へ導入する冷却水量を制御するためのマップ参照を行う。まず、図3に示したEGRクーラー導入冷却水量決定マップを参照する。これは、ステップS1で取得したエタノール濃度に応じて、冷却水配管84を通じてEGRクーラー83へ導入する冷却水量を決定するためのマップである。EGRクーラー導入冷却水量は、エタノール濃度が高いほど少量となる。すなわち、エタノール濃度が高いほどEGRガス中の水成分が多いため、EGRクーラー83におけるEGRガスの冷却を抑制し、これにより凝縮水生成を抑える。
In step S3, a map reference for controlling the amount of cooling water introduced into the
ECU70は、これに引き続き、図3に示したEGRクーラー導入冷却水量決定マップに基づいて決定したEGRクーラー導入冷却水量を実現するためのEGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定する。具体的には、図4に示したEGR冷却水量制御弁絞り量決定マップを参照する。ECU70は、導入すべき冷却水量が多いときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を少なくし、導入すべき冷却水量が少ないときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を多くする。
Subsequently, the ECU 70 determines the throttle amount of the EGR cooling water
ステップS3でEGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定した後は、ステップS4へ進み、ステップS3で決定した絞り量となるようにEGR冷却水量制御弁85へ指令を発する。
After the throttle amount of the EGR cooling water
以上のような制御を行うことにより、燃料中のエタノール濃度の応じたEGRガスの冷却を行うことができ、凝縮水生成を抑制することができる。これにより、EGR配管84の詰まりを抑制することができる。 By performing the control as described above, it is possible to cool the EGR gas according to the ethanol concentration in the fuel, and to suppress the generation of condensed water. Thereby, clogging of the EGR pipe 84 can be suppressed.
なお、ステップS2でNoと判断したときは、EGR冷却水量制御弁85は全開状態となる。
When it is determined No in step S2, the EGR cooling water
次に本発明の実施例2につき、図面を参照しつつ説明する。EGR制御装置を備えたエンジン10自体の構成は実施例1のものと共通するため、その詳細な説明は省略する。実施例2が実施例1と異なるのは、実施例1では、燃料中のエタノール濃度に応じてEGRクーラー83に導入する冷却水量を制御していたのみであるのに対し、実施例2では、エタノール濃度に応じてEGR率も制御している点である。以下、具体的な制御について図5に示したフロー図を参照しつつ説明する。
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the configuration of the
まず、ステップS11において、燃料の性状を取得し、これに引き続きステップS12において燃料中にエタノールが混合していたか否かの判断を行う。このステップS11、ステップS12における処理は、実施例1におけるステップS1、ステップS12の処理と同一であるので、その詳細な説明は省略する。 First, in step S11, the property of the fuel is acquired, and subsequently, in step S12, it is determined whether or not ethanol is mixed in the fuel. Since the processes in steps S11 and S12 are the same as the processes in steps S1 and S12 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
ステップS12の処理を終えたECU70は、ステップS13において、図6に示すEGR率及びEGRクーラー導入冷却水量決定マップを参照する。EGR率は、エタノール濃度が高いほど、低下させる。すなわち、エタノール濃度が高いほどEGRガスの導入量を低下させる。このようにEGRガスの導入量を減少させることに伴ってEGRクーラーに導入する冷却水量も減少させる。EGRガスの導入量を減少させ、EGR率を低下させることは、凝縮水の元となる水成分自体を減少させることになる。このようにEGRガスの導入量を減少させたときに冷却水の量が一定であると、EGRガスの量に対するEGRクーラー83の冷却能力が過多となり、凝縮水生成を促進してしまう。そこで、EGR率の低下とともに冷却水量の導入量を減少させる。
ECU70 which finished the process of step S12 refers to the EGR rate and EGR cooler introduction cooling water amount determination map shown in FIG. 6 in step S13. The EGR rate decreases as the ethanol concentration increases. That is, the higher the ethanol concentration, the lower the amount of EGR gas introduced. As described above, the amount of cooling water introduced into the EGR cooler is also reduced as the amount of EGR gas introduced is reduced. Decreasing the amount of EGR gas introduced and lowering the EGR rate will reduce the water component itself that is the source of condensed water. Thus, if the amount of cooling water is constant when the amount of EGR gas introduced is reduced, the cooling capacity of the
ステップS13では、決定したEGRクーラー導入冷却水量を実現するためのEGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定するために図4に示したEGR冷却水量制御弁絞り量決定マップを参照する。この点は、実施例1の場合と同様である。すなわち、ECU70は、導入すべき冷却水量が多いときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を少なくし、導入すべき冷却水量が少ないときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を多くする。
In step S13, the EGR cooling water amount control valve throttle amount determination map shown in FIG. 4 is referred to in order to determine the throttle amount of the EGR cooling water
ステップS13でEGR率、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定した後は、ステップS14でEGRバルブ82へ指令を発してEGR率を変更し、ステップS15でEGR冷却水量制御弁85へ指令を発する。なお、ステップS14の処理、ステップS15の処理はその順序が入れ代わってもよいし、同時に行ってもよい。
After the EGR rate and the throttle amount of the EGR cooling water
以上のような制御を行うことにより、燃料中のエタノール濃度の応じたEGRガスの冷却を行うことができ、凝縮水生成を抑制することができる。これにより、EGR配管84の詰まりを抑制することができる。 By performing the control as described above, it is possible to cool the EGR gas according to the ethanol concentration in the fuel, and to suppress the generation of condensed water. Thereby, clogging of the EGR pipe 84 can be suppressed.
次に、本発明の実施例3について、図面を参照しつつ説明する。EGR制御装置を備えたエンジン10自体の構成は実施例1のものと共通するため、その詳細な説明は省略する。実施例3が実施例1と異なるのは、実施例3では、燃料に当初より水分が混入した、いわゆる粗悪燃料が用いられた場合の措置が講じられる点である。以下、具体的な制御について図7に示したフロー図を参照しつつ説明する。
Next,
まず、ステップS21において、燃料の性状を取得する。ここで、燃料の性状に、燃料中にエタノールが含まれているか否か、また、含まれるエタノールの濃度はどの程度であるか等の燃料の性質が含まれるのは実施例1の場合と同様である。実施例3では、これらに加え、燃料に含まれる水分量も対象となる。水分検出は、燃料中の水分含有割合に応じた燃焼速度の相違に着目して行う。 First, in step S21, the property of the fuel is acquired. Here, the properties of the fuel, such as whether or not ethanol is contained in the fuel and the concentration of the contained ethanol, are included in the fuel properties as in the first embodiment. It is. In Example 3, in addition to these, the amount of water contained in the fuel is also a target. Moisture detection is performed by paying attention to the difference in combustion speed according to the moisture content in the fuel.
以下、燃料中の水分含有量の検出につき説明する。この水分含有量の検出には、燃焼室圧力センサ67により取得される燃焼室内の圧力変化が参照される。この水分含有量の検出について説明する。図8は、点火時期CAigにて点火が行われた場合における、クランク角度と燃焼室内のガスの圧力との関係を示したグラフである。燃料に混入した水分は、燃焼室内での燃焼反応に寄与しない。また、可燃成分の燃焼熱の一部を奪う。このため、空燃比が一定であれば、水分含有量(割合)が大きいほど燃焼室内のガスの温度が低くなる。この結果、水分含有量が大きいほど混合気の燃焼速度が遅くなる。
Hereinafter, detection of the water content in the fuel will be described. In detecting the moisture content, the pressure change in the combustion chamber acquired by the combustion
ECU70は、水分含有量がゼロである場合の燃焼室内の圧力変化を示す基準曲線データを予め記憶している。この基準曲線データは、図8中、実線で示されている。基準曲線データにおいて、燃焼室内のガスの圧力が最大値となるクランク角度が値CAlとなっている。このときの出力トルクが値TQlで最大値となる。これに対し、燃料に水分が混入している場合、基準曲線データにおける点火時期CAigと同じタイミングで点火を行うと最大圧力が現れるクランク角度は値CA1よりも遅角側の値CA2となる。この値CA1からの値CA2の遅角側への変移の程度は、混合気の燃焼速度が遅いほど大きくなる。燃焼速度は、水分含有量が多いほど遅くなるため、値CA1からの値CA2の遅角側への変移の程度が大きくなる。ECU70は、この値CA1からの値CA2の遅角側への変移量に基づいて燃料中の水分含有量を推定し、検出値として出力する。 The ECU 70 stores in advance reference curve data indicating a pressure change in the combustion chamber when the water content is zero. This reference curve data is indicated by a solid line in FIG. In the reference curve data, the crank angle at which the gas pressure in the combustion chamber reaches the maximum value is the value CAl. The output torque at this time becomes the maximum value at the value TQl. On the other hand, when water is mixed in the fuel, the crank angle at which the maximum pressure appears when the ignition is performed at the same timing as the ignition timing CAig in the reference curve data becomes the value CA2 on the retard side of the value CA1. The degree of shift of the value CA2 from the value CA1 to the retard side increases as the combustion speed of the air-fuel mixture decreases. Since the combustion rate becomes slower as the water content increases, the degree of shift of the value CA2 from the value CA1 to the retard side becomes larger. The ECU 70 estimates the moisture content in the fuel based on the shift amount of the value CA2 from the value CA1 to the retard side, and outputs it as a detected value.
なお、燃料中に水分が混入している場合、例えば、クランク角度CA1で観測されるトルクの値が基準曲線データと比較して落ち込んでいる。このトルクの落ち込み量から燃料中の水分含有量を推定することもできる。 Note that when water is mixed in the fuel, for example, the torque value observed at the crank angle CA1 falls compared to the reference curve data. The moisture content in the fuel can also be estimated from the torque drop amount.
ステップS21で燃料性状を取得したECU70は、ステップS22では、ステップS21で取得した燃料性状より、燃料にエタノールが混入していたか否かの判断を行う。この判断においてNoと判断したとき、すなわち、燃料中にエタノールの混入が認められないときは、処理はリターンとなる。一方、燃料中のエタノール混入が認められたときはステップS23へ進む。 In step S22, the ECU 70 that has acquired the fuel property in step S21 determines whether or not ethanol has been mixed into the fuel based on the fuel property acquired in step S21. When it is determined No in this determination, that is, when mixing of ethanol is not recognized in the fuel, the process returns. On the other hand, when mixing of ethanol in the fuel is recognized, the process proceeds to step S23.
ステップS23では、EGRクーラー83へ導入する冷却水量を制御するためのマップ参照を行う。まず、図9に示したEGRクーラー導入冷却水量決定マップを参照する。ただし、この段階では、基準マップとなる線分Aで示したマップを選択する。
In step S23, a map reference for controlling the amount of cooling water introduced into the
ECU70は、これに引き続き、ステップS24の処理を行う。ステップS24では、ステップS21で取得した燃料性状より、燃料に水分が混入していたか否かの判断を行う。ステップS24において、Noと判断したとき、すなわち、燃料から水分が検知されなかったときはステップS25の処理を行うことなくステップS26の処理を行う。 Subsequently to this, the ECU 70 performs the process of step S24. In step S24, it is determined whether or not moisture has been mixed into the fuel from the fuel properties acquired in step S21. When it is determined No in step S24, that is, when moisture is not detected from the fuel, the process of step S26 is performed without performing the process of step S25.
一方、ステップS24でYesと判断したとき、すなわち、燃料から水分が検知されたときは、ステップS25へへ進む。ステップS25では、EGRクーラー導入冷却水量の補正を行う。具体的には、ステップS23で選択した線分Aで示されたマップから線分Bで示されたマップへ移行する。このように燃料から水分が検知されたときは導入冷却水量をより減少させる措置を採る。すなわち、燃料から水分が検知されたときは、EGRクーラー83の冷却性能をさらに低下させ、凝縮水生成を抑制する。なお、水分含有量が多くなるとそれに伴って導入される冷却水量は減少させる。すなわち、水分含有量が多くなるとそれに伴って選択されるマップは燃料に水分が含まれていないときの線分Aで表されたマップから下方へ移行したものとなる。
On the other hand, when it is determined Yes in step S24, that is, when moisture is detected from the fuel, the process proceeds to step S25. In step S25, the amount of cooling water introduced into the EGR cooler is corrected. Specifically, the map indicated by the line segment A selected in step S23 is shifted to the map indicated by the line segment B. Thus, when moisture is detected from the fuel, measures are taken to further reduce the amount of introduced cooling water. That is, when moisture is detected from the fuel, the cooling performance of the
ECU70は、ステップS26では、ステップS23又はステップS25で決定したEGRクーラー導入冷却水量を実現するためのEGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定するために図4に示したEGR冷却水量制御弁絞り量決定マップを参照する。この点は実施例1の場合と同様である。すなわち、ECU70は、導入すべき冷却水量が多いときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を少なくし、導入すべき冷却水量が少ないときには、EGR冷却水量制御弁85の絞り量を多くする。
In step S26, the ECU 70 determines the throttle amount of the EGR cooling water
ステップS26でEGR冷却水量制御弁85の絞り量を決定した後は、ステップS27へ進み、ステップS26で決定した絞り量となるようにEGR冷却水量制御弁85へ指令を発する。
After the throttle amount of the EGR cooling water
以上のような制御を行うことにより、燃料中のエタノール濃度の応じたEGRガスの冷却を行うことができ、凝縮水生成を抑制することができる。これにより、EGR配管84の詰まりを抑制することができる。 By performing the control as described above, it is possible to cool the EGR gas according to the ethanol concentration in the fuel, and to suppress the generation of condensed water. Thereby, clogging of the EGR pipe 84 can be suppressed.
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、いわゆる粗悪燃料に含まれる水分が限度量を越えている場合の措置として、エンジン10を、図10に示すような構成とすることができる。すなわち、EGRクーラー83の上流側のEGR配管84に切替弁86を装着し、EGR配管84の水分トラップ経路87を接続する。この水分トラップ経路87には、EGRガス中の水分を捕捉する水分トラップ87が設置されている。水分トラップ87は、ポット状のものであってもよいし、フィルタ状のものであってもよい。このように予めEGRガスから水分を除去しておくことによりEGRクーラー83でEGRガスが冷却された際に凝縮水生成を抑制することができる。図11は、切替弁86の制御の一例を示すフロー図である。まず、ステップS31では、燃料性状を取得し、燃料中の水分含有量を把握する。ステップS32では、この水分含有量が予め定めた限界値を越えているか否かの判断を行う。このステップS32でYesと判断したときは、ステップS33で切替弁86を切り替え、水分トラップ経路87を選択する。このような処理を経ることにより凝縮水生成を抑制することができる。
The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. For example, the
10 エンジン
40 吸気系統
50 排気系統
67 筒内圧センサ
70 ECU
80 EGR装置
82 EGRバルブ
83 EGRクーラー
84 冷却水パイプ
85 EGR冷却水量制御弁
10
80
Claims (4)
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
当該アルコール濃度検出手段による検出結果に基づいて前記冷却水経路を流通する冷却水量を制御する冷却水量制御手段と、
を、備えたことを特徴とするEGR制御装置。 An EGR cooler into which the cooling water path is drawn,
Alcohol concentration detection means for detecting the alcohol concentration in the fuel;
Cooling water amount control means for controlling the amount of cooling water flowing through the cooling water path based on the detection result by the alcohol concentration detection means;
An EGR control device comprising:
前記アルコール濃度検出手段による検出結果に基づいてEGR率を制御するEGR率制御手段を備えたことを特徴とするEGR制御装置。 The EGR control device according to claim 1,
An EGR control device comprising an EGR rate control means for controlling an EGR rate based on a detection result by the alcohol concentration detection means.
燃料に含まれる水分を検出する水分検出手段を備え、前記冷却水量制御手段は、前記水分検出手段による検出結果に基づいて前記冷却水経路を流通する冷却水量を制御することを特徴とするEGR制御装置。 The EGR control device according to claim 1,
EGR control characterized by comprising water detection means for detecting water contained in the fuel, wherein the cooling water amount control means controls the amount of cooling water flowing through the cooling water path based on a detection result by the water detection means. apparatus.
前記水分検出手段は、燃料中の水分含有割合に応じた燃焼速度の相違に基づいて水分検出を行うことを特徴としたEGR制御装置。 The EGR control device according to claim 3,
The EGR control device characterized in that the moisture detection means detects moisture based on a difference in combustion speed according to a moisture content ratio in the fuel.
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