JP6443400B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
最初に図1〜図8を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略図である。本実施形態では、内燃機関1は火花点火式内燃機関である。内燃機関1は例えば車両に搭載される。
本実施形態では、排気ガス中の特定の成分を検出する排気センサとして、内燃機関1の排気通路に空燃比センサ10が配置されている。空燃比センサ10は、排気ガス中の酸素濃度を検出することで、排気ガスの空燃比をリニアに検出する。
ところで、排気管22の温度が水の露点温度以下である場合、排気ガス中の水蒸気が凝縮し、凝縮水が発生する。排気通路に凝縮水が存在していると、凝縮水の水滴が排気ガスと共に空燃比センサ10の保護層60に衝突する。保護層60が撥水性を有しない場合、保護層60に衝突した水滴は保護層60内に浸透する。ヒータ55による加熱によって保護層60の温度が高温である場合には、保護層60内に浸透した水滴は保護層60内で蒸発する。この結果、保護層60及び素子本体50に熱衝撃が加えられ、センサ素子12の素子割れが発生する場合がある。
以下、本実施形態に係る内燃機関1の制御装置について説明する。図5は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関1の制御装置等の構成を概略的に示すブロック図である。内燃機関1の制御装置はヒータ制御部80aを備える。本実施形態では、ヒータ制御部80aはECU80の一部である。
以下、図7のタイムチャートを参照して、内燃機関1の制御について具体的に説明する。図7は、内燃機関1の始動後の機関負荷、内燃機関1の水温、バルブオーバーラップの有無、水噴射の要求の有無、水噴射量及びセンサセル51の目標温度の概略的なタイムチャートである。なお、内燃機関1の水温は、内燃機関1の冷却水路に配置された水温センサによって検出される。
以下、図8のフローチャートを参照して、センサセル51の目標温度を設定するための制御について説明する。図8は、本発明の第一実施形態における目標温度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関1の始動後、ECU80によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
第二実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図11は、本発明の第二実施形態における目標温度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関1の始動後、ECU80によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。図11におけるステップS201〜ステップS205は、図8におけるステップS101〜ステップS105と同様であることから説明を省略する。
第三実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
以下、図13のタイムチャートを参照して、第三実施形態における内燃機関1の制御について具体的に説明する。図13は、内燃機関1の始動後の機関負荷、内燃機関1の水温、バルブオーバーラップの有無、水噴射の要求の有無、水噴射量及びセンサセル51の目標温度の概略的なタイムチャートである。
図14は、本発明の第三実施形態における目標温度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関1の始動後、ECU80によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。図14におけるステップS301及びステップS302は、図8におけるステップS101及びステップS102と同様であることから説明を省略する。
第四実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第四実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
以下、図16のタイムチャートを参照して、第四実施形態における内燃機関1の制御について具体的に説明する。図16は、内燃機関1の始動後の機関負荷、内燃機関1の水温、バルブオーバーラップの有無、水噴射の要求の有無、水噴射量、センサセル51の温度及びセンサセル51の目標温度の概略的なタイムチャートである。なお、センサセル51の温度はセンサセル51のインピーダンスから算出される。
図17は、本発明の第四実施形態における目標温度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関1の始動後、ECU80によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。図17におけるステップS401〜ステップS404は、図8におけるステップS101〜ステップS104と同様であることから説明を省略する。
以下、図18のフローチャートを参照して、水噴射装置25による水噴射の制御について説明する。図18は、本発明の第四実施形態における水噴射処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関1の始動後、ECU80によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
10 空燃比センサ
12 センサ素子
50 素子本体
51 センサセル
55 ヒータ
60 保護層
80 電子制御ユニット(ECU)
80a ヒータ制御部
80b 水量推定部
80c 水噴射装置制御部
Claims (6)
- 排気通路に配置されると共に排気ガス中の特定の成分を検出する排気センサと、吸気通路内又は燃焼室内に水を噴射する水噴射装置とを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記排気センサは、電気化学セルが設けられた素子本体と、該素子本体の外面上に形成されると共に多孔質セラミックから構成された保護層と、前記素子本体及び前記保護層を加熱するヒータとを備え、
当該制御装置は、前記電気化学セルの目標温度を設定すると共に前記電気化学セルの温度が前記目標温度になるように前記ヒータを制御するヒータ制御部を備え、
前記ヒータ制御部は、前記内燃機関の始動から所定時間が経過した後、前記水噴射装置による水噴射が要求されていないときには前記目標温度を第一温度に設定し、前記内燃機関の運転状態が、前記水噴射装置によって噴射された水が前記燃焼室において混合気の燃焼を経ることなく前記排気通路に到達する水流出状態にあるときには、前記目標温度を第二温度に設定し、該第二温度は前記第一温度よりも高い、内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップの量を変更可能な可変バルブタイミング機構を備え、
前記水噴射装置は前記吸気通路内に水を噴射し、
前記内燃機関の運転状態が前記水流出状態にあるときとは、前記水噴射装置によって水が噴射され且つ前記バルブオーバーラップの量がゼロ以上の所定値よりも大きいときである、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記水噴射装置は前記燃焼室内に水を噴射し、
前記内燃機関の運転状態が前記水流出状態にあるときとは、排気弁の開弁中に前記水噴射装置によって水が噴射されているときである、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記水噴射装置によって噴射され且つ前記燃焼室において混合気の燃焼を経ることなく前記排気通路に到達する水の量を推定する水量推定部を更に備え、
前記ヒータ制御部は、前記水量推定部によって推定された水の量が相対的に多い場合に、該水量推定部によって推定された水の量が相対的に少ない場合に比べて前記第二温度を高く設定する、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記ヒータ制御部は、前記水噴射装置によって水が噴射されているときには、前記目標温度を前記第二温度に設定する、請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記水噴射装置を制御する水噴射装置制御部を更に備え、
前記ヒータ制御部は、前記水噴射装置による水の噴射が要求されたときに前記目標温度を前記第二温度に設定し、
前記水噴射装置制御部は、前記電気化学セルの推定温度が前記第二温度に達した後、前記水噴射装置による水の噴射を開始する、請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
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