JP6295996B2 - 過給機付き内燃機関 - Google Patents

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Description

この発明は、過給機付き内燃機関に係り、特に、吸入空気を過給するコンプレッサよりも上流側の吸気通路にEGRガスを導入可能な過給機付き内燃機関に関する。
従来、例えば特許文献1には、ターボ過給機付きの内燃機関が開示されている。この内燃機関は、過給された吸入空気を冷却するインタークーラーと、コンプレッサよりも上流側の吸気通路に導入されるEGRガスを冷却するEGRクーラーとを備えている。そして、インタークーラーおよびEGRクーラーにて凝縮水が発生しないようにEGRガス量が制御されるようになっている。
特開2012−087779号公報
冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、EGRガスの導入を行うと凝縮水が発生し易くなる。このため、暖機初期にはEGRバルブは通常閉じられる。しかしながら、EGRバルブが閉じられていても、EGRバルブよりもEGRガス流れの上流側のEGR通路には排気ガスが存在している。このため、冷えているEGRバルブに排気ガス中の水分が触れることで、当該排気ガスに晒されている側のEGRバルブの表面に結露が生じ、凝縮水が発生することがある。
上記態様での凝縮水の発生を抑制するために、コンプレッサよりも上流側のEGRガスの流通経路の壁面を温めるという対策も考えられる。しかしながら、閉弁中のEGRバルブは低温の新気と排気ガスとの間に挟まれている状態にあるので、EGRバルブ自体を直接加熱したり、保温したりすることは困難である。このため、冷間始動後にエンジン冷却水温度が上昇してEGRガスの導入を許可する条件が成立した時には、排気ガスに接している側のEGRバルブ表面に凝縮水が付着している状態となる。また、暖機時以外であっても、運転中に閉弁状態にあるEGRバルブが低温の吸気によって冷やされた場合にも、EGRバルブの表面に凝縮水が付着することがある。
上記のようなEGRバルブでの凝縮水の発生に対して特別な配慮なしにEGRバルブを開いてEGRガスの導入を行うと、EGRバルブに付着していた凝縮水が吸気通路に流入してしまう。吸気通路に流入した凝縮水がコンプレッサに吸い込まれると、凝縮水の水滴がコンプレッサのインペラに衝突することによってインペラにてエロージョン現象が生じることが懸念される。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、特別なハードウェア構成の追加や変更を必要とせずに、EGRバルブの表面に発生する凝縮水がEGRバルブの開放時にコンプレッサに流入することに起因するエロージョン現象の発生を抑制できるようにした過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
第1の発明は、過給機付き内燃機関であって、
吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの量を調整するEGRバルブと、
エンジン回転速度とエンジン負荷パラメータとに基づいて定められる基本要求コンプレッサ回転速度に従ってコンプレッサ回転速度を制御するコンプレッサ制御手段と、
を備え、
前記コンプレッサ制御手段は、前記EGRバルブの温度が当該EGRバルブの閉弁中に前記EGR通路に存在する排気ガスの露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であって、前記基本要求コンプレッサ回転速度が所定回転速度よりも高い場合には、前記所定回転速度以下のコンプレッサ回転速度となるように、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を制限することを特徴とする。
また、第の発明は、第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、前記EGRバルブの開弁時点から水滴が前記EGRバルブから離れ始める時点までの時間と、水滴が前記EGRバルブから離れ始める前記時点から水滴が前記コンプレッサの入口に到達し終える時点までの時間との和となる時間が経過するまで、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を制限することを特徴とする。
また、第の発明は、第または第の発明において、
前記過給機付き内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、
エンジン運転条件に応じた基本要求EGRバルブ開度に従ってEGRバルブ開度を制御するEGRバルブ制御手段をさらに備え、
前記基本要求コンプレッサ回転速度は、エンジン回転速度およびエンジン負荷パラメータに加えて前記基本要求EGRバルブ開度に基づいて定められており、
前記EGRバルブ制御手段は、EGRガスの導入開始後に前記コンプレッサ制御手段によるコンプレッサ回転速度の制限が行われるときのEGRバルブ開度を、前記基本要求EGRバルブ開度よりも小さい第1要求EGRバルブ開度に従って制御し、
前記第1要求EGRバルブ開度は、前記EGRバルブの開弁の前後で吸入空気量の変化を抑えながら導入可能なEGRガス量であって、コンプレッサ回転速度を前記所定回転速度以下のコンプレッサ回転速度に設定した状況下で得られる過給圧の下で導入可能なEGRガス量に対応するEGRバルブ開度であることを特徴とする。
また、第の発明は、第または第の発明において、
前記過給機付き内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、
エンジン運転条件に応じた基本要求EGRバルブ開度に従ってEGRバルブ開度を制御するEGRバルブ制御手段をさらに備え、
前記基本要求コンプレッサ回転速度は、エンジン回転速度およびエンジン負荷パラメータに加えて前記基本要求EGRバルブ開度に基づいて定められており、
前記EGRバルブ制御手段は、EGRガスの導入開始後に前記コンプレッサ制御手段によるコンプレッサ回転速度の制限が行われるときのEGRバルブ開度を、コンプレッサ回転速度を前記所定回転速度に設定した状況下で得られる過給圧の下で導入可能なEGRガス量に対応するEGRバルブ開度よりも小さな第2要求EGRバルブ開度に従って制御し、
前記コンプレッサ制御手段は、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を、前記第2要求EGRバルブ開度の使用時に前記EGRバルブの開弁の前後で吸入空気量の変化を抑えられる第1要求コンプレッサ回転速度に従って制限することを特徴とする。
また、第の発明は、第または第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である場合に、前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下にあると判断することを特徴とする。
また、第の発明は、第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される第1の場合であっても、エンジン運転中に前記EGRバルブが閉じられてからの経過時間が、前記EGRバルブが閉じられてから当該EGRバルブの表面に水滴が付着するまでの時間に達していない第2の場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御し、
前記EGRバルブ制御手段は、前記第1の場合であっても前記第2の場合には、EGRガスの導入開始後のEGRバルブ開度を前記基本要求EGRバルブ開度に従って制御することを特徴とする。
また、第の発明は、第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される第1の場合であっても、エンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度に基づいて推定されるエンジン始動時の前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度よりも高い第3の場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御し、
前記EGRバルブ制御手段は、前記第1の場合であっても前記第3の場合には、EGRガスの導入開始後のEGRバルブ開度を前記基本要求EGRバルブ開度に従って制御することを特徴とする。
また、第の発明は、第または第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である場合に、前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下にあると判断することを特徴とする。
また、第の発明は、第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても、エンジン運転中に前記EGRバルブが閉じられてからの経過時間が、前記EGRバルブが閉じられてから当該EGRバルブの表面に水滴が付着するまでの時間に達していない場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御することを特徴とする。
また、第10の発明は、第の発明において、
前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても、エンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度に基づいて推定されるエンジン始動時の前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度よりも高い場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御することを特徴とする。
第1の発明によれば、閉弁中のEGRバルブにて凝縮水が発生するもしくはその可能性のある状況下においてEGRガスの導入が開始される場合には、所定回転速度を超えないようにコンプレッサ回転速度が制限される。上述のように、EGRガスの導入を開始するときにEGRバルブが冷えていると、EGRバルブの表面に凝縮水が付着している可能性がある。バルブ表面に凝縮水が付着していると、EGRバルブが開かれたときに凝縮水がEGRバルブから離脱してコンプレッサに流入する可能性がある。コンプレッサでのエロージョン現象の発生は、水滴とコンプレッサとの相対速度が大きいことと、水滴の慣性(質量)が大きいことに起因する。本発明によれば、閉弁中のEGRバルブにて凝縮水が発生するもしくはその可能性のある状況下においてEGRガスの導入が開始される場合には、コンプレッサ回転速度を制限することによって上記相対速度を下げることができる。したがって、上記所定回転速度を適切に設定することにより、特別なハードウェア構成の追加や変更を必要とせずに、EGRバルブからの凝縮水に起因するコンプレッサのエロージョン現象の発生を抑制することができる。
の発明によれば、コンプレッサの保護のためにコンプレッサ回転速度の制限を行うべき時間を適切に設定することができる。
火花点火式内燃機関では、吸入空気量を調整してエンジントルクが制御される。EGRガスの導入前後でコンプレッサ回転速度が同じであると、導入されるEGRガスの量に応じて吸入空気量が減少してしまう。第の発明によれば、基本要求EGRバルブ開度(すなわち、要求EGRガス量)を加味して定められる基本要求コンプレッサ回転速度に従ってコンプレッサ回転速度が制御される前提構成の下で、上記凝縮水への対策のためにEGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度が所定回転速度を超えないように制限される。そして、コンプレッサ回転速度の制限に伴って、EGRガスの導入開始後のEGRバルブ開度が上記第1要求EGRバルブ開度に縮小される。これにより、コンプレッサ回転速度の制限およびEGRガスの導入に伴うエンジントルクの変化を抑えつつ、コンプレッサ回転速度の制御によってエロージョン現象の発生を抑制することができる。
の発明によれば、上記所定回転速度そのものを利用してコンプレッサ回転速度を制限しつつEGRガスを導入する場合の基本要求EGRバルブ開度よりも小さな第2要求EGRバルブ開度が使用される。これにより、EGRガスの導入開始後にEGRバルブを通過するEGRガスの流速を高めることができる。その結果、EGRバルブからの水滴の離脱を促進することができるので、EGRガスの導入開始後にコンプレッサ回転速度を制限すべき時間を短縮することができる。これにより、上記基本要求EGRバルブ開度を利用する場合と比べてEGRガスの導入直後のEGRガス量は少なくなるが、EGRバルブからの水滴の離脱促進によって結果的には本来要求された量でのEGRガスの導入を早期に行えるようになる。
または第の発明によれば、内燃機関に実装されることが多い温度センサを利用して計測可能な吸気温度を利用して、EGRバルブにて凝縮水が発生する状況にあるか否かを判断することができる。
EGRバルブには熱容量がある。このため、EGRガスの導入後に閉弁した後のEGRバルブの温度は、低温の吸気に晒されることによって吸気温度に近づいていく。第または第の発明によれば、吸気温度を指標として用いてEGRバルブでの凝縮水の発生の有無を判断している場合において、EGRバルブの閉弁時点からあまり時間が経過していないために吸気温度は低いけれどもEGRバルブにて凝縮水が発生しない状況下において、EGRガスの導入開始時に不必要なコンプレッサ回転速度の制限を回避することができる。さらに、第の発明によれば、不必要なEGRガスの減少も回避することができる。
EGRバルブには熱容量がある。このため、EGRガスの導入後に閉弁した後のEGRバルブの温度は、内燃機関が停止されると、時間経過とともに外気温度に近づいていく。第または第10の発明によれば、吸気温度を指標として用いてEGRバルブでの凝縮水の発生の有無を判断している場合において、EGRバルブの閉弁時点からあまり時間が経過していないために吸気温度は低いけれどもEGRバルブにて凝縮水が発生しない状況下において、EGRガスの導入開始時に不必要なコンプレッサ回転速度の制限を回避することができる。さらに、第10の発明によれば、不必要なEGRガスの減少も回避することができる。
本発明の実施の形態1の内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 図1に示すEGRバルブの具体的な構成例および配置環境を説明するための図である。 本発明の実施の形態1で用いられるエンジン負荷率に対するスロットル開度およびWGV開度の設定を表すとともに、当該設定の下で凝縮水の発生が問題となるエンジン負荷領域をインペラ回転速度の観点で表した図である。 図3中に示す領域Bを対象として行われるインペラ回転速度制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。 同一排気ガス流量下でのタービン回転速度NtとWGV開度との関係を表した図である。 コンプレッサに流入する水滴の粒径に応じて定まる水滴許容限界回転速度Ntmaxと、インペラ回転速度NtがNtmaxを超えない範囲内でのWGV開度とEGRバルブ開度との組み合わせについて説明するための図である。 本発明の実施の形態2においてインペラ回転速度制御が実行される際の動作を表したタイムチャートである。 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態3の変形例において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態4において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態5において実行されるルーチンのフローチャートである。
実施の形態1.
[内燃機関のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関(一例として火花点火式ガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14が連通している。
吸気通路12の入口近傍には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18、および、吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ20がそれぞれ設けられている。エアクリーナ16の下流には、ターボ過給機22のコンプレッサ22aが設置されている。コンプレッサ22aは、排気通路14に配置されたタービン22bと連結軸を介して一体的に連結されている。ここでは、コンプレッサ22aは、一例として遠心式のインペラを有するものであるとするが、本発明の対象となるコンプレッサは、後述の課題(インペラへの水滴の衝突に起因するインペラのエロージョン現象)が生ずる方式のものであれば遠心式に限られない。
コンプレッサ22aの下流には、コンプレッサ22aにより圧縮された空気を冷却するための水冷式のインタークーラー24が設けられている。インタークーラー24の下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。
タービン22bよりも下流側の排気通路14には、排気浄化触媒(一例として、三元触媒)28が配置されている。また、排気通路14には、タービン22bをバイパスしてタービン22bの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路30が接続されている。排気バイパス通路30には、排気バイパス通路30を開閉するためのウェイストゲートバルブ(WGV)32が設置されている。WGV32は、一例として電動式であるものとする。
さらに、図1に示す内燃機関10は、低圧ループ(LPL)式のEGR装置34を備えている。EGR装置34は、排気浄化触媒28よりも下流側の排気通路14とコンプレッサ22aよりも上流側の吸気通路12とを接続するEGR通路36を備えている。EGR通路36には、吸気通路12に導入される際のEGRガス流れの上流側から順に、EGRクーラー38およびEGRバルブ40がそれぞれ設けられている。EGRクーラー38は、EGR通路36を流れるEGRガスを冷却するために備えられており、EGRバルブ40は、EGR通路36を通って吸気通路12に還流されるEGRガスの量を調整するために備えられている。
さらに、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、演算処理装置(CPU)、ROMおよびRAM等からなる記憶回路、並びに入出力ポート等を備えている。ECU50の入力ポートには、上述したエアフローメータ18および吸気温度センサ20に加え、エンジン回転速度を検知するためのクランク角センサ52、エンジン冷却水温度を検知するための水温センサ54、および、エンジン潤滑油温度を検知するための油温センサ55等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが電気的に接続されている。また、ECU50の出力ポートには、上述したスロットルバルブ26、WGV32およびEGRバルブ40に加え、内燃機関10に燃料を供給するための燃料噴射弁56、および、筒内の混合気に点火するための点火装置58等の内燃機関10の運転を制御するための各種アクチュエータが電気的に接続されている。さらに、ECU50の入力ポートには、内燃機関10を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検知するためのアクセル開度センサ60が接続されている。ECU50は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転を制御する。
図2は、図1に示すEGRバルブ40の具体的な構成例および配置環境を説明するための図である。本実施形態のEGRバルブ40としては、例えば、図2(A)〜図2(C)に示すポペット式のEGRバルブ40a、フラップ式のEGRバルブ40bまたはバタフライ式のEGRバルブ40cを用いることができる。これらの構成では、EGRバルブ40が閉弁状態にある時に吸気通路12側の弁体および弁軸の表面が低温の吸気(新気)に晒される。なお、内燃機関10では、EGRバルブ40周りのEGR通路36および吸気通路12の壁面は、エンジン冷却水によって温められるようになっている。
[EGRバルブ表面での凝縮水発生に伴う課題]
冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、EGRガスの導入を行うと凝縮水が発生し易くなる。このため、暖機初期にはEGRバルブは通常閉じられる。しかしながら、EGRバルブが閉じられていても、EGRバルブよりもEGRガス流れの上流側のEGR通路には高湿度の排気ガスが存在している。このため、冷えているEGRバルブに排気ガス中の水分が触れることで、排気ガスに晒されている側のEGRバルブの表面に結露が生じ、凝縮水が発生することがある。このことは、図2に示す構成のようにEGRバルブ周りの通路の壁面が冷却水によって温められるようになっているものであっても、暖機初期には冷却水温度が低いために同様である。
また、図2(A)に示す構成がそうであるように吸気通路12側のEGRバルブの表面が閉弁中に吸気に直接的に晒され易いものであれば、EGRバルブ周りの通路の壁面は温まっていても、EGRバルブ自体は温まりにくく、また、EGRバルブを保温することは困難である。このため、暖機完了後であっても、閉弁中のEGRバルブが低温の吸気によって排気ガス(より具体的には、EGRバルブよりも上流側のEGR通路内に存在する排気ガス)の露点温度以下にまで冷やされることがあると、EGRバルブの表面に凝縮水が発生する。また、図2に示す構成とは異なり、EGRバルブが吸気通路側のEGR通路の端部から離れたEGR通路の途中の部位に配置されている場合であっても、EGRバルブが閉じられると吸気の脈動によってEGRバルブよりも下流側のEGR通路は新気によって満たされていく。したがって、EGRバルブが吸気通路側のEGR通路の端部に配置されている場合よりはEGRバルブは吸気に晒されにくいといえるが、このような配置が採用されている場合であっても、閉弁中のEGRバルブは低温の吸気によって冷やされることになる。
上記のようなEGRバルブでの凝縮水の発生に対して特別な配慮なしにEGRバルブを開いてEGRガスの導入を行うと、EGRバルブに付着していた凝縮水が一斉に吸気通路に流入してしまう。より具体的には、EGRバルブに付着していた水滴が開弁時にEGRバルブから離脱し、粒径の大きな水滴がコンプレッサに流入する可能性がある。吸気通路に流入した水滴がコンプレッサに吸い込まれると、水滴がコンプレッサのインペラに衝突することによってインペラにてエロージョン現象が生じることが懸念される。
インペラでのエロージョン現象の発生は、水滴とインペラとの相対速度が大きいことと、水滴の慣性(質量)が大きいことに起因する。すなわち、上記現象の発生は、インペラが水滴から受ける力積が大きいことに起因する。したがって、コンプレッサに流入する水滴を小さくするか、または、インペラの回転速度を下げることにより、エロージョン現象の発生を防止することができるといえる。
[実施の形態1の特徴的なインペラ回転速度制御]
図3は、本発明の実施の形態1で用いられるエンジン負荷率に対するスロットル開度およびWGV開度の設定を表すとともに、当該設定の下で凝縮水の発生が問題となるエンジン負荷領域をインペラ回転速度の観点で表した図である。
(インペラ回転速度制御の前提としてのスロットルバルブおよびWGVの制御手法)
まず、EGRガスを導入しない場合(実線)について説明する。図3(A)および図3(B)に示すように、低負荷側の領域では、WGV32が全開とされた状態でスロットル開度の調整によってエンジン負荷率(吸入空気量)が調整される。すなわち、この領域では、要求エンジン負荷率の増大に合わせてスロットルバルブ26が開かれていく。この領域では、WGV開度が一定であるので、インペラ回転速度は、エンジン負荷率の上昇に対して僅かに増加するのみである。
スロットル開度が全開開度となるエンジン負荷率よりも高負荷側の領域では、スロットル開度は一定のままで、要求エンジン負荷率の増大に合わせてWGV32が閉じられていく。このようにWGV32が全開開度に対して閉じられることによって、排気エネルギーによりタービン22bが回され、実質的な過給が開始される。その結果、WGV開度の減少に伴ってインペラ回転速度が上昇していく。
次に、EGRガスが導入される場合(破線)について説明する。EGRガスの導入は、WGV32が全開とされている自然吸気領域だけでなく、WGV32が全開開度よりも閉じられている過給領域の一部においても実施される。EGRガスが導入される場合についても、スロットルバルブ26およびWGV32の基本的な制御手法は、EGRガスを導入しない場合と同様である。ただし、EGRガスの導入下においては、EGRガスを導入しない場合と同等のトルクを内燃機関10が発揮できるようにするために、スロットル開度は、同一エンジン負荷率下でEGRガスを導入しない場合の値と比べて大きく開かれる。したがって、エンジン負荷率がEGRガスを導入しない場合の値と比べて低い値であるときにスロットル開度が全開開度となる。これに伴い、WGV32は、EGRガスを導入しない場合の値よりも低いエンジン負荷率にて閉じ始めるようになっている。なお、図3(A)および図3(B)中に示すスロットル開度およびWGV開度のそれぞれの実線に対する破線の乖離度合いは、あるEGR率でのものであり、この乖離度合いは、使用されるEGR率が高いほど大きくなる。
以上のことから、EGRガスの導入時のインペラ回転速度は、EGRガスの導入を伴って達成可能なエンジン負荷領域内において、EGRガスを導入しない場合と比べて全体的に高くなる。具体的には、EGRガス導入時のインペラ回転速度は、低負荷側の非過給領域(自然吸気領域)では、同一エンジン負荷率でのスロットル開度が相対的に大きく開かれることに伴ってEGRガスの非導入時と比べて高くなる。また、EGRガス導入時には、過給の開始によってインペラ回転速度の有意な増加を示し始めるエンジン負荷率の値がEGRガスの非導入時と比べて低負荷側に変化する。
(インペラ回転速度制御の対象となるエンジン負荷領域)
本実施形態の制御では、インペラ回転速度に対して水滴許容限界回転速度(以下、単に「限界回転速度」とも称する)Ntmaxが設定されている。水滴許容限界回転速度Ntmaxとは、閉弁中にEGRバルブ40に付着した凝縮水が開弁時にコンプレッサ22aに流入したとしてもエロージョン現象の発生の心配のないインペラ回転速度として、所定の余裕代を含めて事前に設定された値である。換言すると、水滴許容限界回転速度Ntmaxとは、閉弁中にEGRバルブ40に付着していた凝縮水の水滴が開弁時にコンプレッサ22aに流入することを想定した場合に許容されるコンプレッサ回転速度である。より具体的には、コンプレッサ22aに流入する水滴の粒径は、内燃機関10のハードウェア条件(例えば、EGR通路36の合流部からコンプレッサ入口までの吸気通路12の長さ)に応じて決まるものである。そして、水滴の粒径とインペラ回転速度との間には、後述の図7(A)に示すような関係があり、想定される水滴の粒径の下での限界回転速度Ntmaxがこのような関係を考慮して決定される。なお、ターボ過給機22では、コンプレッサ22aのインペラの回転速度(すなわち、コンプレッサ回転速度)はタービン回転速度Ntと等しいので、以下の説明では特に両者を区別することなく、インペラ回転速度Ntもしくはタービン回転速度Ntと称している。
図3(C)に示す領域Aは、EGRガス導入状態でインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxに到達するエンジン負荷率を上限とするエンジン負荷領域である。すなわち、この領域Aは、EGRガスの導入のためにインペラ回転速度Ntを高めてもインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxを超えない領域である。したがって、領域Aでは、上述した凝縮水のコンプレッサ22aへの流入に対して特別な対策を行う必要はないといえる。
次に、領域Bは、領域Aよりも高負荷側の領域であって領域Aに続くエンジン負荷領域である。領域Bの上限は、EGRガスを導入しない状態でインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxに到達するエンジン負荷率である。したがって、領域Bでは、EGRガスが導入されていなければインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxを超えないが、EGRガスの導入に伴ってインペラ回転速度Ntが高められるとインペラ回転速度が限界回転速度Ntmaxを超えてしまう。
そこで、本実施形態では、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であって、EGRガス導入開始時に要求されるインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxよりも高い場合には、EGRガスの導入開始後のインペラ回転速度Ntを、限界回転速度Ntmaxを超えないように制限することとした。具体的には、この場合には、EGRガスの導入開始後の保護時間T3に渡って限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntを制限することとした。そして、このようなインペラ回転速度制御は、図3(A)および図3(B)に示す制御手法でスロットルバルブ26およびWGV32が制御される前提の下では、「エンジン負荷領域が領域Bにある状況下においてEGRバルブ40を開いてEGRガスの導入を開始する場合であって、EGRバルブ40にて凝縮水が発生する場合には、EGRガスの導入開始後の保護時間T3に渡ってインペラ回転速度Ntを限界回転速度Ntmaxよりも下げること」に相当する。本インペラ回転速度制御は、本実施形態の特徴的な制御であるため、その詳細については後に詳述する。なお、領域Aと領域Bとの境界となるエンジン負荷率は、EGR率が変わると変化する。したがって、EGR率が変わると、本インペラ回転速度制御の対象となる領域Bが変化することになる。
なお、領域Cは、領域Bよりも高負荷側の領域であって領域Bに続くエンジン負荷領域である。領域Cでは、EGRガスを導入しない状態でインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxを超えることとなる。したがって、エンジン負荷領域が領域Cにある状況下では、EGRガスの導入開始時にEGRバルブ40にて凝縮水が発生する場合であっても、インペラ回転速度Ntを限界回転速度Ntmax以下に下げることはできない。このため、この場合には、EGRバルブ40に付着していた凝縮水が除去(乾燥)される温度にEGRバルブ40の温度が高まるまで、または、領域Cよりも低負荷側の領域Bもしくは領域Aにエンジン負荷領域が移行するまで、EGRガスの導入(EGRバルブ40の開放)が禁止される。
(インペラ回転速度制御の概要)
図4は、図3中に示す領域Bを対象として行われるインペラ回転速度制御の概要を説明するためのタイムチャートである。なお、図4は、一例として、アクセル開度が一定とされた状態(すなわち、運転者が内燃機関10に要求するトルクが一定である状態)での暖機走行中にEGRガスの導入が開始される状況を表している。
図4(B)に示すように、エンジン暖機時には、エンジン冷却水温度が徐々に上昇していき、一方、吸気温度(外気温度)は低いままである。エンジン冷却水温度がEGRガスの導入を許可するEGR許可水温にまで上昇すると、図4(C)に示すようにEGR許可フラグがONとされる。その結果、EGRガスの導入が開始されることとなる。
図4(D)〜(F)中に破線で示す波形は、通常時(より具体的には、閉弁中のEGRバルブ40の表面にて凝縮水が発生しない高吸気温度時)の動作を示している。何らの配慮もなしにEGRバルブ40が開かれると、EGRガスが吸気通路12に導入されることに伴って吸入空気量が減少し、それに伴い、エンジントルクが減少してしまう。領域Bは、上述したようにWGV開度の調整によってエンジン負荷率(吸入空気量)が制御される領域である。このため、上記の吸入空気量の減少を回避するために、図4(D)中に破線で示すようにEGRバルブ40が開かれることに伴って、図4(E)中に破線で示すようにWGV開度が閉じ側の開度に制御される。このようなWGV開度の制御によって図4(F)中に破線で示すようにインペラ回転速度Ntが高められることで、EGRガスの導入に伴って吸入空気量が減少しないように過給圧を高めることができる。なお、吸気通路12に導入されるEGRガスの量は、エンジン冷却水温度に応じて変更されるようになっている。このため、暖機時を想定した図4に示す制御例では、EGRガスの導入開始後には、時間経過とともにエンジン冷却水温度が上昇することに伴い、EGRガス量を増やすためにEGRバルブ開度が高められている。そして、このEGRバルブ開度の変化に伴い、WGV開度が閉じられている。
一方、吸気温度(外気温度)が低いためにEGRバルブ40にて凝縮水が発生する場合(より具体的には、EGRバルブ40の温度がEGRガスの露点以下となる場合)には、現在の排気ガス流量の下で限界回転速度Ntmaxに対応するWGV開度であるWGVminとなるようにWGV開度が設定される(図4(E)中の実線参照)。すなわち、通常時のWGV開度よりも開き側の開度WGVminが使用される。これにより、図4(F)中に実線で示すようにインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxにて制限されるので、EGRバルブ40の開弁に伴ってコンプレッサ22aに水滴が流入する際の水滴とインペラとの衝突速度を下げる(すなわち、インペラが水滴から受ける力積を小さくする)ことができる。このため、エロージョン現象の発生を防止することができる。
(EGRガスの導入前後のトルク調整)
ここで、凝縮水対策のためにWGV開度を上記のように開き側の開度WGVminに設定した際にEGRバルブ40のリフト量(開度)が通常時の値のままであると、通常時とは異なり、EGRガスの導入前後で吸入空気量(エンジントルク)を一定に保持することができない。より具体的には、インペラ回転速度Ntを下げると過給圧が低下する。過給圧が低下すると、吸入空気量もEGRガス量も減少する(すなわち、筒内に吸入されるガス量の全体が減少する)。このような状況下で吸入空気量を一定に保持するためには、EGRガス量を減らす必要がある。したがって、図4(D)中に実線で示すように、通常時と比べてEGRバルブ開度が小さく設定される。この場合のEGRバルブ開度EGR1は、EGRバルブ40の開弁の前後で吸入空気量を変化させることなく、WGV開度を開度WGVminに制御した状況下で得られる過給圧の下で導入可能なEGRガス量(後述のGegr1)に対応する開度である。
(インペラ回転速度制御を行う保護時間T3)
上述したインペラ回転速度制御のためのWGV開度およびEGRバルブ開度の制御は、図4に示すように、EGRガスの導入開始後の所定の保護時間T3に渡って実行される。この保護時間T3は、EGRバルブ40に付着していた水滴がEGRバルブ40の開弁後にコンプレッサ22aに流入する可能性のある期間であり、例えば、以下に説明するような手法によって設定されることが好適である。
本手法では、インペラ保護のための保護時間T3は、弁離脱時間T1と吸気管通過時間T2との和として表されている。弁離脱時間T1は、EGRバルブ40の開弁時点から、閉弁中にEGRバルブ40の表面に付着していた水滴がEGRガスの流動に引きずられることによってEGRバルブ40から離れ始める時点までの時間である。吸気管通過時間T2は、水滴がEGRバルブ40から離脱し始める時点から、水滴がコンプレッサ22aの入口に到達し終える時点までの時間である。
吸気管通過時間T2に関し、EGRバルブ40から離脱して吸気通路12に流入した後の水滴の形態としては、次の形態(a)〜(c)の3つが想定される。形態(a)は、水滴が吸気通路12の壁面に付着して壁面を伝ってコンプレッサ22aの入口に到達する形態である。形態(b)は、水滴が吸気通路12の壁面に付着して壁面を伝って流れていくけれども、コンプレッサ22aの入口に到達する前に水滴が気化する形態である。形態(c)は、水滴が吸気通路12内の空間を飛行して吸気通路12の壁面に付着することなくコンプレッサ22aに到達する形態である。現実には、吸気通路12に流入した水滴の一部が形態(c)をとり、残りの水滴が形態(a)および(b)の何れか一方もしくは双方をとると考えられる。
吸気通路の壁面に付着した水滴がコンプレッサの入口まで到達するか或いは途中で気化するかは、基本的には内燃機関のハードウェア条件(具体的には、EGRガス導入部からコンプレッサまでの吸気通路長さ)に依存するといえる。また、内燃機関10がそうであるようにコンプレッサの上流側の吸気通路をエンジン冷却水によって加熱する構成を採用している場合には、エンジン冷却水温度次第で、水滴が壁面を伝ってコンプレッサの入口に到達するか気化するかが変化することも考えられる。一方、形態(c)での水滴の飛行の完了に要する時間(以下、「飛行時間T22」と称する)は、形態(a)での壁面を経由したコンプレッサ入口への水滴の到達の完了に要する時間(以下、「滑走時間T21」と称する)に対して十分に短いといえる。
以上のことから、(1)上記ハードウェア条件に基づく判断によって吸気通路の壁面に付着した水滴がコンプレッサ入口まで到達することはないといえる内燃機関であれば、上記飛行時間T22を吸気管通過時間T2として扱えばよいといえる。一方、(2)上記ハードウェア条件に基づく判断によって吸気通路の壁面に付着した水滴がコンプレッサ入口まで到達することがあるといえる内燃機関であれば、上記滑走時間T21を吸気管通過時間T2として扱えばよいといえる。ただし、(2)の場合であってもエンジン冷却水温度次第で水滴が壁面を伝ってコンプレッサ入口に到達するか或いは気化するかが変化する内燃機関の場合には、エンジン冷却水温度によって吸気管通過時間T2として用いる時間を変更するのがよい。具体的には、エンジン冷却水温度が高いために水滴が気化するといえる水温条件下では、上記飛行時間T22を吸気管通過時間T2として扱えばよく、エンジン冷却水温度が低いために水滴がコンプレッサ入口に到達するといえる水温条件下では、上記滑走時間T21を吸気管通過時間T2として扱えばよい。
(実施の形態1の具体的処理)
図5は、本発明の実施の形態1においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
図5に示すルーチンでは、ECU50は、まず、所定のEGR導入条件が成立するか否かを判定する(ステップ100)。具体的には、EGR導入条件は、エンジン冷却水温度が所定範囲内にあり、かつ所定のEGR禁止条件が成立しない時に成立し、それに伴い、EGRガスの導入が開始される。
ステップ100にてEGR導入条件ではないと判定した場合には、ECU50は、通常WGV制御を実行する(ステップ102)。通常WGV制御は、現在のエンジン負荷率およびエンジン回転速度に応じた要求WGV開度となるようにWGV開度を制御するものである。次いで、ECU50は、ステップ103に進み、要求EGRバルブ開度をゼロとする。すなわち、この場合には、EGRガスの導入は行われない(禁止される)。
一方、ステップ100にてEGR導入条件であると判定した場合には、ECU50は、次いで、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かを判定する(ステップ104)。ここでいう所定値X1とは、EGRバルブ40にて結露が発生し始める温度(すなわち、閉弁中のEGRバルブ40付近に存在する排気ガスの露点温度)である。本ステップ104の処理により、EGRバルブ40にて凝縮水が発生する状況にあるか否かが判断される。なお、本ステップ104の判定成立の有無は、本実施形態のインペラ回転速度制御の実行の要否に直接的に関係するものである。本インペラ回転速度制御の実行は、EGRバルブ温度が排気ガスの露点温度以下であることでEGRバルブ40の表面に現実に凝縮水が発生しているであろうと判断される場合に限られない。すなわち、本制御は、露点温度よりは高いけれどもEGRバルブ温度が露点温度に近い温度であることでEGRバルブ40の表面にて凝縮水が発生する可能性がある状況下において余裕を持って実行されるものであってもよい。したがって、上記所定値X1としては、上記排気ガスの露点温度に対して所定の余裕代だけ高い温度が用いられていてもよい。また、所定値X1に用いられる排気ガスの露点温度としては、例えば、事前に求めた一定値を用いることができる。ただし、EGRバルブ40付近に存在する排気ガスの温度の推定もしくは検出が可能な場合であれば、露点温度は排気ガスの温度に基づく変動値として算出されるものであってもよい。また、ここで算出する露点温度は、EGRバルブ40付近のEGR通路36に滞留する排気ガス(すなわち、一定割合の水分を含むガス)の露点温度であるため、上記のように一定値等を用いて差し支えない。しかしながら、露点温度は、ガスの湿度に応じて変化するものである。このため、滞留する排気ガスの湿度を検出または推定し、湿度を考慮して露点温度を算出してもよい。
ステップ104におけるEGRバルブ40の温度の取得手法は特に限定されないが、EGRバルブ温度は、例えば、吸気温度、エンジン冷却水温度および時間の関数によって算出される値として推定することができる。具体的には、ECU50に、吸気温度とエンジン冷却水温度との関係でEGRバルブ40の温度のベース値Teoを定めたマップ(図示省略)を記憶させておく。ここでいうベース値Teoとは、吸気温度およびエンジン冷却水温度がそれぞれ任意の温度であるときの定常的なEGRバルブ40の温度のことである。この手法によれば、吸気温度センサ20により検出される吸気温度と水温センサ54により検出されるエンジン冷却水温度とに対応する値Teoがマップを参照して取得される。そして、この値Teoを基礎として、(1)式に従って、吸気温度およびエンジン冷却水温度の変化の影響を受けて時間的な遅れを伴って変化するEGRバルブ40の現在の温度Tが算出される。なお、(1)式において、Tn−1はEGRバルブ40の温度の前回値であり、kは事前に設定されたなまし係数(0<k<1)である。また、水温センサ54は、EGRバルブ40のハウジングでのエンジン冷却水温度と相関のある位置にてエンジン冷却水温度を計測しているものとする。
Figure 0006295996
また、ステップ104にて用いられるEGRバルブ温度は、可能であればセンサによって検出されるものであってもよい。或いは、例えば、後述の実施の形態3で説明するように吸気温度が所定値X1以下である時に、EGRバルブ温度が所定値X1以下になる状況にあると判断してもよい。ここでいう吸気温度としては、EGRバルブ40の配置部位に近い位置(すなわち、コンプレッサ入口近傍)の温度が好ましい。しかしながら、コンプレッサ入口吸気温度と相関のとれた値であれば、当該吸気温度は吸気温度センサ20によって検出される吸気通路12の入口での吸気温度(≒外気温度)にて代用してもよく、外気温度そのものであってもよく、さらには、コンプレッサ下流の温度であってもよい。
ステップ104にてEGRバルブ温度が所定値X1以下ではないと判定した場合には、ECU50はステップ118に進む。一方、EGRバルブ温度が所定値X1以下であると判定した場合には、ECU50は、今回の処理サイクルが、EGRバルブ温度が所定値X1を下回った後の初回であるか否かを判定する(ステップ106)。その結果、本判定が成立する場合には、ECU50は、ステップ108〜114の一連の処理を実行し、本判定が不成立となる場合には、ECU50は、ステップ116に進む。
ステップ108では、ECU50は、弁離脱時間T1を算出する。弁離脱時間T1については、EGRバルブ40を通過するEGRガスの流速が支配的となる。このため、ECU50は、ここでは、EGRバルブ開度の関数となるように弁離脱時間T1を予め定めたマップ(図示省略)に従って弁離脱時間T1を算出する。このマップでは、EGRバルブ開度が小さいほど(すなわち、EGRガスの流速が高いほど)、弁離脱時間T1が短くなるように設定されている。
ステップ110では、ECU50は、滑走時間T21または飛行時間T22を吸気管通過時間T2として算出する。本ステップ110にて滑走時間T21または飛行時間T22のどちらを算出するかについては、例えば、既述した手法を用いることができる。滑走時間T21には、吸入空気量(質量流量)の寄与が大きい。このため、ECU50は、ここでは、吸入空気量の関数となるように滑走時間T21を予め定めたマップ(図示省略)に従って滑走時間T21を算出する。このマップでは、吸入空気量が多いほど、滑走時間T21が短くなるように設定されている。また、飛行時間T22は、吸気の流速の寄与が大きい。そして、吸気の流速は、吸入空気量と比例関係にある。このため、ECU50は、ここでは、吸入空気量の関数となるように飛行時間T22を予め定めたマップ(図示省略)に従って飛行時間T22を算出する。このマップでは、吸入空気量が多いほど、飛行時間T22が短くなるように設定されている。
ステップ112では、ECU50は、保護時間T3を、弁離脱時間T1と滑走時間T21との和、もしくは、弁離脱時間T1と飛行時間T22との和として算出する。次いで、ECU50は、現在の排気ガス流量の下で限界回転速度Ntmaxに対応するWGV開度の下限値WGVminを算出する(ステップ114)。
図6は、同一排気ガス流量下でのタービン回転速度NtとWGV開度との関係を表した図である。排気ガス流量が一定であれば、タービン回転速度Ntは図6に示すようにWGV開度が小さいほど高くなる。限界回転速度Ntmaxは、ここでは、運転状態(エンジン回転速度とエンジン負荷率)に依らずに一定の値として事前に設定された値が用いられているものとする。なお、限界回転速度Ntmaxは、上述した力積の大きさを考慮して設定されるものであるため、EGRバルブ40にて発生する凝縮水の量に応じて変更してもよい。具体的には、推定等によるEGRバルブ40の温度が低いほど、凝縮水の発生量が多くなるので、それに伴い限界回転速度Ntmaxを下げるようにしてもよい。
ECU50は、図6に示すようなタービン回転速度NtとWGV開度との関係(マップなど)を所定排気ガス流量毎に備えており、本ステップ114では、現在の排気ガス流量での上記関係を利用して限界回転速度Ntmaxに対応する下限値WGVminが算出される。なお、排気ガス流量は、定常下では全筒内吸入ガス量Gcylと燃料噴射量の和と同量であり、エアフローメータ18により計測される吸入空気量GaとEGRガス量Gegrと燃料噴射量との和として算出することができる。EGRガス量Gegrは、吸排気の差圧とEGRバルブ開度とに基づいて算出することができる。
次に、ECU50は、要求WGV開度が下限値WGVminよりも小さいか否かを判定する(ステップ116)。WGV開度によってエンジン負荷率が制御される領域B以上のエンジン負荷領域においてEGRガスが導入される状況下では、ECU50は、アクセル開度に応じた要求エンジン負荷率が得られるようにするために、本ルーチンとは別の処理を用いて、エンジン負荷パラメータとエンジン回転速度と基本要求EGRバルブ開度とに基づく値として要求WGV開度を逐次算出している。ここでいうエンジン負荷パラメータには、エンジン負荷率(筒内空気充填率)もしくは吸入空気量Gaなどが該当する。そして、算出された要求WGV開度となるようにWGV開度が制御されるようになっている。基本要求EGRバルブ開度についても、本ルーチンとは別の処理によって逐次算出されている。具体的には、基本要求EGRバルブ開度は、エンジン負荷パラメータとエンジン回転速度とエンジン冷却水温度とに基づく値として算出される。
ステップ116において要求WGV開度が下限値WGVmin以上であると判定した場合には、ECU50は、ステップ118に進み、通常の指示通りの値を用いて要求WGV開度を設定する(すなわち、要求WGV開度の修正は行われない)。次いで、ECU50は、ステップ120に進み、通常の指示通りの値(すなわち、基本要求EGRバルブ開度)を用いて要求EGRバルブ開度を設定する(すなわち、要求EGRバルブ開度の修正も行われない)。
一方、ステップ116において要求WGV開度が下限値WGVminよりも小さい(閉じ側の開度である)と判定した場合には、ECU50は、今回のEGRガスの導入直前でのWGV開度(要求WGV開度または実WGV開度)が下限値WGVminよりも小さいか否かを判定する(ステップ122)。その結果、本判定が成立する場合、つまり、今回のEGRガスの導入直前での(すなわち、EGRガスを導入していない状態での)インペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxよりも既に高い場合には、ECU50は、ステップ102に進む。このような処理によれば、エンジン負荷領域が既述の領域Cにあるためにインペラ回転速度制御を行うことができない場合に、EGRガスの導入が禁止されることになる(ステップ103)。
一方、ステップ122の判定が不成立となる場合には、ECU50は、EGR導入開始からの継続時間が既述した保護時間T3よりも短いか否かを判定する(ステップ124)。その結果、保護時間T3が未経過である場合には、ECU50は、要求WGV開度を下限値WGVminに変更する(ステップ126)とともに、基本要求EGRバルブ開度を下限値WGVminに応じたEGRバルブ開度EGR1(図4(D)参照)に変更する(ステップ128)。また、保護時間T3が経過した場合であれば、ステップ118および120の処理が実行される。
EGRバルブ40の温度が所定値X1以下となる状況でEGR導入条件が成立してEGRガスの導入が開始される場合とは、閉弁中にEGRバルブ40に付着している凝縮水がEGRバルブ40の開放に伴ってコンプレッサ22aに流入する可能性がある場合のことである。以上説明した図5に示すルーチンによれば、この場合であって、EGRガス導入開始時の要求WGV開度が下限値WGVminよりも低い(閉じ側である)場合には、要求WGV開度が下限値WGVminに制限される。そして、この要求WGV開度の制限は、EGRガスの導入開始時点からの保護時間T3に渡って継続される。保護時間T3は、コンプレッサ22aに対してEGRバルブ40からの凝縮水の水滴が流入する可能性がある時間である。このようなインペラ回転速度制御によれば、水滴がコンプレッサ22aに流入する可能性のある状況下においてインペラ回転速度Ntが水滴許容限界回転速度Ntmaxよりも高い状態となることが回避される。これにより、特別なハードウェア構成の追加や変更を必要とするのではなく、水滴へのインペラの衝突速度を下げる(力積を小さくする)ことによって、インペラでのエロージョン現象の発生を防止することができる。また、本制御は、閉弁中にEGRバルブ40に付着していた水滴が開弁時にEGRガスとともに吸気通路12に流入すること自体は許容した対策であるといえる。このため、エロージョン現象の抑制のために単にEGRガスの導入制限を行う構成と比べ、EGRガスの導入機会をできるだけ確保しつつ(例えば、暖機時であればEGRガスの早期導入を図りつつ)エロージョン現象の発生を抑制できることに繋がるものであるといえる。
また、上記ルーチンによれば、弁離脱時間T1と吸気管通過時間T2(滑走時間T21または飛行時間T22)とに基づいて保護時間T3が決定される。これにより、EGRバルブ40を離脱して吸気通路12に流入する水滴の挙動に主に影響を与えるパラメータ(上記の例ではEGRバルブ開度および吸入空気量)と、吸気通路12に流入した後の水滴の形態とを考慮して、インペラ回転速度Ntを制限する保護時間T3を必要最小限に設定することができる。これにより、インペラ回転速度Ntの制限に伴うトルク変化抑制のためのEGRガス量の制限についても必要最小限に抑制することができるので、本制御がNOx排出に与える悪影響を最小限に抑制することができる。
なお、上述した実施の形態1においては、ステップ116の処理において算出される要求WGV開度となるように当該要求WGV開度の算出時の排気ガス流量下でWGV開度が制御された状態で得られるコンプレッサ回転速度が前記第1の発明における「基本要求コンプレッサ回転速度」に、水滴許容限界回転速度Ntmaxが前記第1の発明における「所定回転速度」に、それぞれ相当している。また、ECU50が下限値WGVminとなるようにWGV32を制御することにより前記第1の発明における「コンプレッサ制御手段」が実現されている。
また、エンジン負荷パラメータとエンジン回転速度とエンジン冷却水温度とに基づく値としてECU50によって算出される基本要求EGRバルブ開度が前記第の発明における「基本要求EGRバルブ開度」に相当し、EGRバルブ開度EGR1が前記第の発明における「第1要求EGRバルブ開度」に相当している。また、ECU50がEGRバルブ開度EGR1となるようにEGRバルブ開度を制御することにより前記第の発明における「EGRバルブ制御手段」が実現されている。
実施の形態2.
次に、図7〜図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図5に示すルーチンに代えて後述の図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
[実施の形態2の特徴的な制御(インペラ回転速度制御に付随するEGR制御)]
図7は、コンプレッサ22aに流入する水滴の粒径に応じて定まる水滴許容限界回転速度Ntmaxと、インペラ回転速度NtがNtmaxを超えない範囲内でのWGV開度とEGRバルブ開度との組み合わせについて説明するための図である。
図7(A)中に表した「NG領域」および「OK領域」は、インペラのエロージョン現象が問題となる領域およびそれが問題とならない領域をそれぞれ示している。このように、エロージョン現象の観点で許容される水滴の粒径とインペラ回転速度Ntとの間には、粒径が大きいほど、限界回転速度Ntmaxが低くなるという関係がある。また、内燃機関10にて現実に発生し得る水滴の粒径は、既述したように内燃機関10のハードウェア条件に応じて決まるので、事前に実験等によって把握することができる。したがって、限界回転速度Ntmaxは、NG領域とOK領域との境界線と内燃機関10にて現実に発生し得る水滴の粒径とに基づいて、図7(A)に示すように求めることができる。これにより、内燃機関10のハードウェア条件に応じた限界回転速度Ntmaxが定まる。
インペラ回転速度Ntと過給圧Pimと筒内に吸入される全筒内吸入ガス量Gcyl(=Ga+Gegr)とは、互いに比例関係にある。実施の形態1にて既述したように、EGRガスの導入時には、吸入空気量Ga(エンジントルク)を変化させないためにインペラ回転速度Ntが高められる。そのために、実施の形態1の例では、インペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxを超えないように配慮しつつ、EGRガスの導入直前のWGV開度に対して小さな下限値WGVminとなるようにWGV開度が制御される。図7(B)中に示すEGRガス量Gegr1は、EGRバルブ40の開弁の前後で吸入空気量Gaを変化させることなく、WGV開度を下限値WGVminに設定した状況下で得られる過給圧Pimの下で導入可能なEGRガス量である。
限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntを制限した条件下でのWGV開度とEGRバルブ開度との組み合わせは、WGV開度を下限値WGVminよりも大きくする(開き側にする)ものであれば、実施の形態1で用いる下限値WGVminとEGRバルブ開度EGR1との組み合わせ(設定例1)に限られない。図7(B)に示す設定例2は、WGV開度WGV2とEGRバルブ開度EGR2との組み合わせを用いるものである。EGRバルブ開度EGR2は、EGRバルブ開度EGR1よりも小さなEGRバルブ開度であり、WGV開度WGV2は、EGRバルブ開度EGR2の使用時にEGRバルブ40の開弁の前後で吸入空気量Gaを変化させることのないWGV開度である。設定例2によれば、設定例1のEGRガス量Gegr1よりも少ないEGRガス量Gegr2が、下限値WGVminよりも開き側のWGV開度WGV2の下で得られることになる。同様に、EGRバルブ開度をEGRバルブ開度EGR2よりも更に閉じつつWGV開度WGV2よりも更にWGV開度を開くことにより、吸入空気量Gaを変化させずにEGRガス量をGegr2よりも少なくした設定を得ることもできる。
設定例1によれば、限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntを制限した状況下で最大のEGRガス量Gegr1を確保できるといえる。その一方で、EGRバルブ開度を下げることで、EGRバルブ40を通過するEGRガスの流速を高める効果を期待することができる。EGRバルブ40を通過するEGRガスの流速が高くなると、閉弁中にEGRバルブ40に付着していた凝縮水をより短い時間で吹き飛ばすことが可能となる。すなわち、弁離脱時間T1が短縮されることになる。
そこで、本実施形態では、インペラ回転速度制御の実行時のEGRバルブ開度を、実施の形態1で用いたEGRバルブ開度EGR1よりも小さいEGRバルブ開度EGR2に設定することとした。このようなEGRバルブ開度の設定が用いられる際の内燃機関10の動作について、暖機時を例に挙げて図8を参照して説明する。
図8に示す制御例では、EGRバルブ開度EGR2が用いられることに伴って、下限値WGVminよりも開き側のWGV開度WGV2が用いられる。その結果、インペラ回転速度Ntは、限界回転速度Ntmaxよりも低いインペラ回転速度Nt2に制御される。EGRバルブ開度EGR2が使用されることで、実施の形態1の制御と比べて弁離脱時間T1が短縮するので、インペラの保護時間T3が短縮される。つまり、インペラ回転速度制御の実行時間を短縮し、より早いタイミングで通常のWGV開度およびEGRバルブ開度制御に戻すことが可能となる。
(実施の形態2の具体的処理)
図9は、本発明の実施の形態2においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、図9において、実施の形態1における図5に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図9に示すルーチンでは、ECU50は、ステップ124にて保護時間T3が未経過であると判定した場合には、ステップ200および202の処理を順に実行する。
ステップ200では、ECU50は、EGRガス導入開始時の基本要求EGRバルブ開度をEGRバルブ開度EGR2(図8(D)参照)に変更する。EGRバルブ開度EGR2は、実施の形態1で用いたEGRバルブ開度EGR1(すなわち、WGV開度を下限値WGVminよりも閉じない条件下でEGRガス量を最大にできるEGRバルブ開度)よりも小さなEGRバルブ開度範囲内の適切な値として設定されたものである。より具体的には、このEGRバルブ開度範囲内でEGRバルブ開度を小さくしていくとEGRバルブ開度は最終的には全閉開度に到達する。EGRバルブ開度が全閉開度近くになると、EGRガスの流れがなくなっていき、その結果、水滴がEGRバルブ40から離脱しにくくなっていく。したがって、ECU50には、EGRバルブ開度EGR1に設定した場合よりもEGRバルブ通過ガスの流速を適切に高められる値として実験等の結果に基づいて予め設定されたEGRバルブ開度EGR2が記憶されている。
ステップ202では、ECU50は、EGRガス導入開始時の要求WGV開度をWGV開度WGV2に変更する。既述したように、WGV開度WGV2は、EGRバルブ開度EGR2の使用時にEGRバルブ40の開弁の前後で吸入空気量Gaを変化させることのないWGV開度として事前に設定された値である。
以上説明した図9に示すルーチンによっても、上述した実施の形態1のインペラ回転速度制御と同様に、インペラでのエロージョン現象の発生を防止することができる。そのうえで、本制御によれば、実施の形態1の制御と比べ、EGRガスの導入直後のEGRガス量は少なくなるが、EGRバルブ40からの水滴の離脱促進によって結果的には本来要求された量でのEGRガスの導入を早期に行えるようになる。
なお、上述した実施の形態2においては、EGRバルブ開度EGR2が前記第の発明における「第2要求EGRバルブ開度」に相当し、WGV開度WGV2となるように当該WGV開度WGV2の算出時の排気ガス流量下でWGV開度が制御された状態で得られるコンプレッサ回転速度が前記第の発明における「第1要求コンプレッサ回転速度」に相当している。
実施の形態3.
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に実施の形態1の図5に示すルーチンに代えて後述の図10に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。なお、本実施形態の制御は、実施の形態2の制御(図9に示すルーチン)と組み合わせたものであってもよい。
[実施の形態3の特徴的な制御]
本実施形態では、前提として、EGRバルブ温度が所定値X1以下になる状況にあるか否かを、吸気温度が所定値X1以下であるか否かに基づいて判定しているものとする(後述のステップ301参照)。
EGRバルブ40には熱容量がある。このため、EGRバルブ温度が所定値X1以下になっている状態からの冷間始動時は別として、EGRバルブ40の開弁中に高温のEGRガスによってEGRバルブ40が温められた状態でEGRバルブ40が閉じられた場合には、吸気温度が所定値X1以下であっても、EGRバルブ温度が直ちに所定値X1以下になるわけではない。ここで、エンジン運転中にEGRガスの導入を休止してEGRバルブ40を閉じた後に当該エンジン運転の継続中にEGRガスの導入が再開されるケースを対象として、水滴付着時間T4を想定する。水滴付着時間T4とは、開弁中に高温のEGRガスによって温められたEGRバルブ40が閉じられた時点から、閉弁中のEGRバルブ40が低温の吸気に晒されることによってバルブ表面に水滴が付着し始める時点までの時間のことである。
水滴付着時間T4が未経過であれば、EGRバルブ40の閉弁中に吸気温度が所定値X1以下となる状況であってもバルブ表面に水滴は付着しない。そうであるのに、このような状況下でEGRガスの導入が再開される際に既述のインペラ回転速度制御が実行されると、不必要にEGRガスが減らされてしまうことになる。そこで、本実施形態では、吸気温度が所定値X1以下であって、EGR導入の休止時間が水滴付着時間T4以上継続したときに、EGRバルブ40にて凝縮水が発生する状況にあると判定することとした。そして、当該水滴付着時間T4が経過した時点以降にEGRガスの導入が開始される場合であれば、上述したインペラ回転速度制御を実行することとした。
(実施の形態3の具体的処理)
図10は、本発明の実施の形態3においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、図10において、実施の形態1における図5に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図10に示すルーチンでは、ECU50は、ステップ100にてEGR導入条件が成立したと判定した場合には、吸気温度が所定値X1以下であるか否かに基づいてEGRバルブ温度が所定値X1以下になる状況にあるか否かを判定する(ステップ301)。一方、ECU50は、ステップ100にてEGR導入条件ではないと判定した場合には、EGR導入の休止時間(EGRカット継続時間)が水滴付着時間T4以上であるか否かを判定する(ステップ300)。ある温度にあるEGRバルブ40への水滴の付着は、低温の吸気によってEGRバルブ40が冷やされる時間により定まる。このため、ECU50は、ここでは、吸気温度および吸入空気量の関数となるように水滴付着時間T4を予め定めたマップ(図示省略)に従って水滴付着時間T4を算出する。このマップでは、吸気温度が低いほど、また、吸入空気量が多いほど、水滴付着時間T4が短くなるように設定されている。なお、水滴付着時間T4は、EGRバルブ40が閉じられた時点のEGRバルブ温度を加味して決定されるものであってもよい。
ECU50は、本判定が不成立の場合にはステップ102に進み、一方、本判定が成立する場合にはステップ302に進む。ステップ302では、ECU50は、EGRバルブ40にて凝縮水が発生する状況にあるので、結露フラグをONにセットする。
また、本ルーチンでは、ECU50は、ステップ116の処理に先立って、結露フラグがONであるか否かを判定する(ステップ304)。その結果、ECU50は、結露フラグがOFFである場合にはステップ118に進む。すなわち、この場合には、EGR導入条件の成立後に水滴付着時間T4が未経過であるため、インペラ回転速度制御の実行が禁止される。一方、結露フラグがONである場合にはステップ116に進む。結露フラグは、ステップ120の処理が実行された後にOFFとされる(ステップ306)。
以上説明した図10に示すルーチンによれば、吸気温度が所定値X1以下となる状況下においてEGR導入条件が成立してEGRガスの導入が開始される場合であっても、水滴付着時間T4が未経過である場合にはインペラ回転速度制御は実行されない。これにより、簡易的なEGRバルブ温度の推定手法として吸気温度が所定値X1以下であるか否かの判定を利用している場合において、EGRガスの導入開始時に不必要なコンプレッサ回転速度の制限およびEGRガスの減少を回避することができる。
ところで、上述した実施の形態3においては、EGRガスの導入休止のためにEGRバルブ40を閉じた後の当該エンジン運転の継続中にEGRガスの導入が再開されるケースを対象として、EGRガスの導入休止後の吸気温度とEGRバルブ温度との過渡的な相違を考慮した制御について説明を行った。しかしながら、このような制御は、EGRガスの導入停止のためにEGRバルブ40が閉じられた後に内燃機関10の運転が停止され、運転停止中にEGRバルブ温度が所定値X1以下に下がるまでの期間中にエンジン再始動が行われるケースにも適用することができる。すなわち、エンジン停止中には、EGRバルブ40が低温の吸気の流れに晒されることはないが、時間経過とともにEGRバルブ温度が外気温度に向けて低下していく。そして、エンジン停止中のEGRバルブ温度は、EGRバルブ温度とエンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度との関係を事前に把握しておくことで、エンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度に基づいて推定することができる。そして、このような推定手法を用いることで、エンジン始動の開始時点におけるEGRバルブ温度を推定することができる。そこで、以下に図11を参照して説明するように、エンジン始動時のEGRバルブ温度の推定値が所定値X1よりも高い場合には、吸気温度が所定値X1以下となる状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても、上述したインペラ回転速度制御を行わないようにしてもよい。
図11は、本発明の実施の形態3の変形例においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、図11において、実施の形態3における図10に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図11に示すルーチンでは、ECU50は、ステップ100にてEGR導入条件ではないと判定した場合には、エンジン始動時のEGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かを判定する(ステップ400)。上述のように、エンジン始動時のEGRバルブ40の温度は、水温センサ54により検知されるエンジン冷却水温度もしくは油温センサ55により検知されるエンジン潤滑油温度に基づいて推定することができる。
ステップ400の判定を行った結果として、エンジン始動時のEGRバルブ40の温度が所定値X1以下である場合には結露フラグがONとされ(ステップ302)、一方、エンジン始動時のEGRバルブ40の温度が所定値X1よりも高い場合には結露フラグはONとされない。このため、エンジン始動時のEGRバルブ40の温度が所定値X1よりも高い場合には、ステップ100および301の判定が順に成立した場合であっても(すなわち、吸気温度が所定値X1(露点温度)以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても)、結露フラグがONとされていないためステップ304の判定が不成立となり、ステップ126の処理によるインペラ回転速度Ntの制限は行われなくなる。また、この場合には、ステップ304の判定が不成立となることで、ステップ128の処理によるEGRバルブ開度の減少も行われなくなる。
上記の制御には、次のような点がさらに配慮されていることが好ましい。すなわち、エンジン始動時のエンジン冷却水温度がEGR許可水温よりも低い場合には、エンジン冷却水温度がEGR許可水温まで上昇するのに要する時間分だけ、エンジン始動の開始時点とEGR導入条件の成立時点との間に時間差が生じる。エンジン始動後のEGRバルブ40は吸気の流れに晒されるため、上記の時間差が生じた場合には、エンジン冷却水温度等に基づいて推定したEGRバルブ温度と、EGR導入条件の成立時点のEGRバルブ温度との間に差が生じる。その結果、始動開始時点のEGRバルブ温度は所定値X1よりも高いけれども、その後のEGR導入条件の成立時のEGRバルブ温度は所定値X1以下となってしまう状況が生じ得る。その一方で、始動開始後のEGRバルブ温度の変化は、吸気温度と吸入空気量と始動開始時点からの経過時間との関係に基づいて把握することができる。したがって、EGR導入条件の成立時のEGRバルブ温度を精度良く推定するためには、エンジン冷却水温度等に基づいて推定したエンジン始動時のEGRバルブ温度に対して、吸気温度と吸入空気量と始動開始時点からの経過時間とに基づくEGR温度補正量を加味することが好ましい。
実施の形態4.
次に、図12を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に実施の形態1の図5に示すルーチンに代えて後述の図12に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
[実施の形態4の特徴的な制御]
上述した実施の形態1〜3においては、EGR導入条件が成立してEGRガスの導入を開始するときにEGRバルブ40の温度が所定値X1(閉弁中のEGRバルブ40付近に存在する排気ガスの露点温度)以下である場合に、要求WGV開度を下限値WGVmin以下に制限することによって、インペラ回転速度Ntが水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないように制限されるようになっている。
本発明におけるコンプレッサ回転速度(インペラ回転速度Nt)の制御は、EGRバルブ40の表面に発生する凝縮水がEGRバルブ40の開放時にコンプレッサ22aに流入することに起因するエロージョン現象の発生を抑制することを目的として実施されるものであり、必ずしも上述した態様で実施されるものに限られない。具体的には、本制御は、以下に図12を参照して説明するように、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かの判定を伴わずに、EGRガスの導入が開始されるときには、水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntを制限するという態様で簡易的に実施されるものであってもよい。このような態様での実施であっても、EGRバルブ40にて凝縮水が現実に発生している状況下では上記目的が達成されるためである。
(実施の形態4の具体的処理)
図12は、本発明の実施の形態4においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かを判定するステップ104を有しない点、および、ステップ106に代えてステップ500を有する点を除き、実施の形態1における図5に示すルーチンと同じである。
ステップ500の処理は、今回の処理サイクルがEGR導入条件の成立後の初回であるか否かを判定するものである。なお、本ルーチンにおけるステップ126および128の処理に代えて、上記図9に示すルーチンにおけるステップ200および202の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、実施の形態2の制御をベースとして、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かの判定を伴わずにインペラ回転速度Ntの制御が行われるようになっていてもよい。
図12に示すルーチンの処理によれば、ステップ100にてEGR導入条件が成立した状況下において、ステップ116にて要求WGV開度が下限値WGVmin未満であると判定された場合には、今回のEGRガスの導入直前でのインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxよりも既に高い場合(ステップ122の判定が成立する場合)を除き、水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntが制限されるようになる(ステップ126)。
実施の形態5.
次に、図13を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に実施の形態1の図5に示すルーチンに代えて後述の図13に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
[実施の形態5の特徴的な制御]
本発明におけるコンプレッサ回転速度(インペラ回転速度Nt)の制御は、上述した実施の形態1〜4の態様での実施に代え、以下に図13を参照して説明する態様で実施されるものであってもよい。具体的には、本実施形態のコンプレッサ回転速度の制御も、実施の形態4と同様に、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かの判定を伴わないものである。そのうえで、本実施形態の制御は、内燃機関10の冷間始動後に最初にEGRガスの導入が開始されるときにのみ、水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntを制限するものであるという点において、実施の形態4の制御と相違している。
冷間始動時には、EGRバルブ40の温度が低いためにバルブ表面に凝縮水が付着している可能性が高い。このため、冷間始動後に最初にEGRガスの導入が開始されるときのみを対象として、インペラ回転速度Ntの制限を行うようにすることで、当該制限の実施機会をできるだけ減らしつつ、インペラでのエロージョン現象の発生を効果的に抑制することができる。
(実施の形態5の具体的処理)
図13は、本発明の実施の形態5においてECU50によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かを判定するステップ104を有しない点、および、ステップ106に代えてステップ600および602を有する点を除き、実施の形態1における図5に示すルーチンと同じである。
ステップ600の処理は、ステップ100におけるEGR導入条件の成立が内燃機関10の冷間始動後の初回の成立であるか否かを判定するものである。内燃機関10の始動が冷間始動であるか否かは、始動時のエンジン冷却水温度に基づいて(例えば、始動時のエンジン冷却水温度が外気温度相当の温度であるか否かに基づいて)判断することができる。ステップ602の処理は、今回の処理サイクルがステップ600の判定成立後の初回であるか否かを判定するものである。なお、本ルーチンにおけるステップ126および128の処理に代えて、上記図9に示すルーチンにおけるステップ200および202の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、実施の形態2の制御をベースとして、EGRバルブ40の温度が所定値X1以下であるか否かの判定を伴わずに冷間始動後にEGRガスの導入が最初に行われるときにインペラ回転速度Ntの制御が行われるようになっていてもよい。
図13に示すルーチンの処理によれば、ステップ100および600の処理によって冷間始動後に最初にEGR導入条件が成立した状況下において、ステップ116にて要求WGV開度が下限値WGVmin未満であると判定された場合には、今回のEGRガスの導入直前でのインペラ回転速度Ntが限界回転速度Ntmaxよりも既に高い場合(ステップ122の判定が成立する場合)を除き、水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntが制限されるようになる(ステップ126)。
その他の変形例.
ところで、上述した実施の形態1〜3においては、WGV開度の調整によってインペラ回転速度(コンプレッサ回転速度)Ntを調整可能な内燃機関10を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における「コンプレッサ制御手段」によるコンプレッサ回転速度の制御は、WGV32を利用するものに限定されない。すなわち、例えば、タービンに流入する排気ガスの流速を可変とする可変ノズルを備えるターボ過給機を備える内燃機関であれば、WGV開度の制御に代えて同様の思想に基づく可変ノズルの制御を利用して、本発明のコンプレッサ回転速度の制御を行うようにしてもよい。また、例えば、電動式のコンプレッサ(ターボ過給機のコンプレッサを電動機によってアシストする構成も含む)を備える内燃機関であれば、電動機によってコンプレッサを直接的に駆動して、本発明のコンプレッサ回転速度の制御を行うようにしてもよい。
また、実施の形態2の制御は、吸入空気量Gaの調整によってエンジントルクを制御する火花点火式の内燃機関に向けたものであるが、実施の形態1および3の制御の対象となる内燃機関は、火花点火式に限らず、圧縮着火式であってもよい。
さらに付け加えると、実施の形態1では、EGRガスの導入時に吸入空気量Gaの変化を抑制するために、コンプレッサ回転速度(インペラ回転速度Nt)を高める制御を前提として行うこととしている。しかしながら、本発明でのコンプレッサ回転速度の制御(特に圧縮着火式の内燃機関に適用した場合)は、EGRガスの導入に伴ってコンプレッサ回転速度を高めることを前提として行うことは必須ではない。すなわち、例えば、圧縮着火式の内燃機関においてEGRガスの導入時に燃料噴射の増量等によってエンジントルクの変化を抑えられる状況下では、エンジントルク調整のためにコンプレッサ回転速度を調整することなく、純粋に凝縮水対策のためにコンプレッサ回転速度を必要に応じて制限するものであってもよい。また、火花点火式の内燃機関に関しても、図3(A)および図3(B)中に示すスロットル開度およびWGV開度の制御手法以外の手法を前提として用いて吸入空気量Ga(エンジントルク)を制御している場合においてコンプレッサ回転速度の調整以外の手法(例えば、スロットル開度、点火時期または吸排気バルブタイミングの調整)でEGRガスの導入前後での吸入空気量Gaの調整が可能な場合には、エンジントルク調整のためにコンプレッサ回転速度を調整することは必ずしも必要とされない。このことは、EGRガスの導入開始時に予定されているEGRガス量が少ない等の理由により、EGRガスの導入を伴うコンプレッサ回転速度の制限に起因するエンジントルクの変化の少なくとも一部が許容される状況下においても同様である。したがって、本発明の対象となるコンプレッサ回転速度の制御態様には、図4(F)に示すように、EGRガスの導入に伴ってエンジントルク調整のために本来であればインペラ回転速度Ntを破線のように高めるべきところを、水滴許容限界回転速度Ntmaxを超えないようにインペラ回転速度Ntの上昇量を制限するものに限られない。すなわち、例えば、EGRガスの導入直前のコンプレッサ回転速度が水滴許容限界回転速度Ntmaxよりも高く制御されている状況下において、EGRガスの導入開始時に水滴許容限界回転速度Ntmax以下となるようにコンプレッサ回転速度を制限するものであってもよい。
さらに、特に圧縮着火式の内燃機関では、本来予定していたEGRガス量にてEGRガスを導入してもエンジントルク調整が可能であれば、EGRバルブ開度の減少を伴わずに、凝縮水対策のためのコンプレッサ回転速度の制限が必要に応じて行われるようになっていてもよい。
また、上述した実施の形態1〜3においては、WGV開度を下限値WGVminまたはWGV開度WGV2で一定に制御することによって、保護時間T3中のインペラ回転速度Ntを一定に制御している。しかしながら、EGRガスの導入開始後の制限中のコンプレッサ回転速度は、水滴許容限界回転速度を超えないように制御されていれば、必ずしも一定に制御されるものに限られない。
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 吸気温度センサ
22 ターボ過給機
22a コンプレッサ
22b タービン
24 インタークーラー
26 スロットルバルブ
28 排気浄化触媒
30 排気バイパス通路
32 ウェイストゲートバルブ(WGV)
34 EGR装置
36 EGR通路
38 EGRクーラー
40(40a〜40c) EGRバルブ
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 クランク角センサ
54 水温センサ
56 燃料噴射弁
58 点火装置
60 アクセル開度センサ

Claims (10)

  1. 吸入空気を過給するコンプレッサと、
    前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、
    前記EGR通路に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの量を調整するEGRバルブと、
    エンジン回転速度とエンジン負荷パラメータとに基づいて定められる基本要求コンプレッサ回転速度に従ってコンプレッサ回転速度を制御するコンプレッサ制御手段と、
    を備え、
    前記コンプレッサ制御手段は、前記EGRバルブの温度が当該EGRバルブの閉弁中に前記EGR通路に存在する排気ガスの露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であって、前記基本要求コンプレッサ回転速度が所定回転速度よりも高い場合には、前記所定回転速度以下のコンプレッサ回転速度となるように、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を制限することを特徴とする過給機付き内燃機関。
  2. 前記コンプレッサ制御手段は、前記EGRバルブの開弁時点から水滴が前記EGRバルブから離れ始める時点までの時間と、水滴が前記EGRバルブから離れ始める前記時点から水滴が前記コンプレッサの入口に到達し終える時点までの時間との和となる時間が経過するまで、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を制限することを特徴とする請求項に記載の過給機付き内燃機関。
  3. 前記過給機付き内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、
    エンジン運転条件に応じた基本要求EGRバルブ開度に従ってEGRバルブ開度を制御するEGRバルブ制御手段をさらに備え、
    前記基本要求コンプレッサ回転速度は、エンジン回転速度およびエンジン負荷パラメータに加えて前記基本要求EGRバルブ開度に基づいて定められており、
    前記EGRバルブ制御手段は、EGRガスの導入開始後に前記コンプレッサ制御手段によるコンプレッサ回転速度の制限が行われるときのEGRバルブ開度を、前記基本要求EGRバルブ開度よりも小さい第1要求EGRバルブ開度に従って制御し、
    前記第1要求EGRバルブ開度は、前記EGRバルブの開弁の前後で吸入空気量の変化を抑えながら導入可能なEGRガス量であって、コンプレッサ回転速度を前記所定回転速度以下のコンプレッサ回転速度に設定した状況下で得られる過給圧の下で導入可能なEGRガス量に対応するEGRバルブ開度であることを特徴とする請求項またはに記載の過給機付き内燃機関。
  4. 前記過給機付き内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、
    エンジン運転条件に応じた基本要求EGRバルブ開度に従ってEGRバルブ開度を制御するEGRバルブ制御手段をさらに備え、
    前記基本要求コンプレッサ回転速度は、エンジン回転速度およびエンジン負荷パラメータに加えて前記基本要求EGRバルブ開度に基づいて定められており、
    前記EGRバルブ制御手段は、EGRガスの導入開始後に前記コンプレッサ制御手段によるコンプレッサ回転速度の制限が行われるときのEGRバルブ開度を、コンプレッサ回転速度を前記所定回転速度に設定した状況下で得られる過給圧の下で導入可能なEGRガス量に対応するEGRバルブ開度よりも小さな第2要求EGRバルブ開度に従って制御し、
    前記コンプレッサ制御手段は、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を、前記第2要求EGRバルブ開度の使用時に前記EGRバルブの開弁の前後で吸入空気量の変化を抑えられる第1要求コンプレッサ回転速度に従って制限することを特徴とする請求項またはに記載の過給機付き内燃機関。
  5. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である場合に、前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下にあると判断することを特徴とする請求項またはに記載の過給機付き内燃機関。
  6. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される第1の場合であっても、エンジン運転中に前記EGRバルブが閉じられてからの経過時間が、前記EGRバルブが閉じられてから当該EGRバルブの表面に水滴が付着するまでの時間に達していない第2の場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御し、
    前記EGRバルブ制御手段は、前記第1の場合であっても前記第2の場合には、EGRガスの導入開始後のEGRバルブ開度を前記基本要求EGRバルブ開度に従って制御することを特徴とする請求項に記載の過給機付き内燃機関。
  7. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される第1の場合であっても、エンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度に基づいて推定されるエンジン始動時の前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度よりも高い第3の場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御し、
    前記EGRバルブ制御手段は、前記第1の場合であっても前記第3の場合には、EGRガスの導入開始後のEGRバルブ開度を前記基本要求EGRバルブ開度に従って制御することを特徴とする請求項に記載の過給機付き内燃機関。
  8. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である場合に、前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下にあると判断することを特徴とする請求項またはに記載の過給機付き内燃機関。
  9. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても、エンジン運転中に前記EGRバルブが閉じられてからの経過時間が、前記EGRバルブが閉じられてから当該EGRバルブの表面に水滴が付着するまでの時間に達していない場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御することを特徴とする請求項に記載の過給機付き内燃機関。
  10. 前記コンプレッサ制御手段は、吸気温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度以下である状況下においてEGRガスの導入が開始される場合であっても、エンジン冷却水温度もしくはエンジン潤滑油温度に基づいて推定されるエンジン始動時の前記EGRバルブの温度が前記露点温度もしくは当該露点温度よりも所定の余裕代だけ高い温度よりも高い場合には、EGRガスの導入開始後のコンプレッサ回転速度を前記基本要求コンプレッサ回転速度に従って制御することを特徴とする請求項に記載の過給機付き内燃機関。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6183294B2 (ja) * 2014-05-30 2017-08-23 トヨタ自動車株式会社 過給機付き内燃機関
DE102016200104B4 (de) * 2016-01-07 2019-04-18 Ford Global Technologies, Llc Reduktion von Kondensat in einem Abgasrückführungssystem
JP6399023B2 (ja) * 2016-03-22 2018-10-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US10683796B2 (en) * 2016-03-30 2020-06-16 General Electric Company Systems and methods for reduced oil carryover
JP6245318B1 (ja) 2016-06-28 2017-12-13 株式会社豊田自動織機 エンジンの制御装置
US10934945B2 (en) * 2016-08-24 2021-03-02 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with compressor, exhaust-gas recirculation arrangement and pivotable flap
US20180156164A1 (en) * 2016-12-02 2018-06-07 GM Global Technology Operations LLC Turbine housings and turbine housing manifolds having integrated bypass valves for dedicated exhaust gas recirculation engines
JP6487981B1 (ja) * 2017-09-26 2019-03-20 株式会社Subaru Egr制御装置
CN108278160B (zh) * 2018-01-29 2020-06-16 中国第一汽车股份有限公司 内燃机排气露点检测系统
JP7058565B2 (ja) * 2018-06-26 2022-04-22 三菱化工機株式会社 固形成分分離装置の制御装置、固形成分分離装置、舶用排気ガススクラバーシステム、および舶用ディーゼルエンジン
US11280275B2 (en) * 2018-07-27 2022-03-22 Aisin Corporation Internal combustion engine
JP7152915B2 (ja) * 2018-09-18 2022-10-13 日立Astemo株式会社 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法
KR20200070816A (ko) * 2018-12-10 2020-06-18 현대자동차주식회사 응축수 발생을 방지하는 흡배기 시스템 및 그 작동 방법
JP7243648B2 (ja) * 2020-01-24 2023-03-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関制御システム
CN111502872B (zh) * 2020-04-24 2021-05-14 北京汽车集团越野车有限公司 进气管路防结冰系统和方法
CN113137310B (zh) * 2021-04-29 2023-03-24 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机冷机排放控制策略
CN113153547B (zh) * 2021-05-07 2023-08-18 潍柴动力股份有限公司 气体机扫气方法、装置、设备、车辆及存储介质

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3203445B2 (ja) * 1993-03-09 2001-08-27 マツダ株式会社 ターボ過給機付エンジンの排気還流装置
JP3471744B2 (ja) * 2000-11-17 2003-12-02 日野自動車株式会社 排気タービン過給機の制御方法及び装置
US6480782B2 (en) * 2001-01-31 2002-11-12 Cummins, Inc. System for managing charge flow and EGR fraction in an internal combustion engine
JP3929712B2 (ja) * 2001-02-28 2007-06-13 日野自動車株式会社 Egrバルブの制御方法及び装置
US6698203B2 (en) * 2002-03-19 2004-03-02 Cummins, Inc. System for estimating absolute boost pressure in a turbocharged internal combustion engine
US7281378B2 (en) * 2003-08-08 2007-10-16 Honeywell International, Inc. Surge control system for a compressor
JP4209305B2 (ja) * 2003-10-24 2009-01-14 三菱重工業株式会社 排気ガス再循環装置付き内燃機関
US8630787B2 (en) * 2005-12-20 2014-01-14 Borgwarner Inc. Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged engine system
US7415825B2 (en) * 2006-06-13 2008-08-26 International Engine Intellectual Property Company, Llc Variable geometry turbocharger control method and apparatus
JP4818944B2 (ja) * 2007-01-26 2011-11-16 日野自動車株式会社 タービン保護装置
US8904814B2 (en) * 2008-06-29 2014-12-09 Bristol Compressors, International Inc. System and method for detecting a fault condition in a compressor
AT508010B1 (de) 2008-09-26 2010-10-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Brennkraftmaschine
US8522756B2 (en) * 2009-10-28 2013-09-03 Deere & Company Interstage exhaust gas recirculation system for a dual turbocharged engine having a turbogenerator system
DE102009046370B4 (de) * 2009-11-04 2017-03-16 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Anordnung zur Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor
KR101324821B1 (ko) * 2010-02-09 2013-11-01 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 터보 과급기가 구비된 엔진의 제어 장치
US8069663B2 (en) * 2010-09-09 2011-12-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for turbocharging an engine
KR101628095B1 (ko) 2010-10-18 2016-06-08 현대자동차 주식회사 저압 egr시스템 제어장치 및 방법
JP5304952B2 (ja) * 2011-03-24 2013-10-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気循環装置
JP5617721B2 (ja) * 2011-03-25 2014-11-05 トヨタ自動車株式会社 Egr装置付き過給エンジンの制御装置
US8161746B2 (en) * 2011-03-29 2012-04-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for providing air to an engine
JP5853403B2 (ja) * 2011-04-25 2016-02-09 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR101283144B1 (ko) * 2011-05-04 2013-07-05 기아자동차주식회사 배기가스 응축수 제어방법 및 이를 적용한 배기가스재순환시스템
US9051901B2 (en) * 2011-06-07 2015-06-09 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas recirculation (EGR) system
JP5708507B2 (ja) * 2012-01-18 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のコンプレッサデポジット洗浄装置
US9359940B2 (en) * 2013-04-15 2016-06-07 Ford Global Technologies, Llc Direct manifold boost assist device with throttle body manifold volume isolation
JP6056748B2 (ja) * 2013-12-20 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 過給エンジンのegrシステム
DE102014200698A1 (de) * 2014-01-16 2015-07-16 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-EGR-Ventil
JP6364843B2 (ja) * 2014-03-17 2018-08-01 株式会社デンソー Egr制御装置
EP3217002A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-13 Ford Global Technologies, LLC Method and system for providing torque-assist

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