JP6551677B2 - Condensed water discharge device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気還流によって吸気通路に発生する凝縮水を排気通路に排水する凝縮水排出装置に関する。 The present invention relates to a condensed water discharge device for draining condensed water generated in an intake passage by exhaust gas recirculation of an internal combustion engine to an exhaust passage.
内燃機関の排気浄化装置の一つとして、排気還流装置が知られている。過給機を備えた内燃機関に採用される排気還流装置としては、過給機のタービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路に排気の一部を還流させる高圧排気還流装置と、タービン下流側の排気通路からコンプレッサ上流側の吸気通路に排気の一部を還流させる低圧排気還流装置がある。更に、過給機を備えた内燃機関においては、コンプレッサ下流側の吸気通路に吸気を冷却するインタークーラ等の冷却装置を備えたものが多い。しかし、このように吸気通路にインタークーラを備えるとともに低圧排気還流装置を備えた内燃機関においては、低圧排気還流装置によって吸気通路に還流された排気がインタークーラを通過することで排気中の水分が凝縮して凝縮水が発生し、この凝縮水が吸気とともに内燃機関の燃焼室に進入してしまう虞がある。 An exhaust gas recirculation device is known as an exhaust gas purification device for an internal combustion engine. As an exhaust gas recirculation device employed for an internal combustion engine equipped with a turbocharger, there is provided a high pressure exhaust gas recirculation device for recirculating part of the exhaust gas from an exhaust passage on the turbine upstream side of the turbocharger to an intake passage on the compressor downstream side; There is a low pressure exhaust gas recirculation system which recirculates part of the exhaust gas from the downstream exhaust passage to the intake passage upstream of the compressor. Furthermore, many internal combustion engines equipped with a supercharger have a cooling device such as an intercooler for cooling intake air in the intake passage downstream of the compressor. However, in the internal combustion engine thus equipped with the intercooler in the intake passage and the low pressure exhaust gas recirculation device, the exhaust gas recirculated to the intake passage by the low pressure exhaust gas recirculation device passes through the intercooler, so the water content in the exhaust gas There is a possibility that condensed water is generated to condense and this condensed water may enter into the combustion chamber of the internal combustion engine together with the intake air.
そこで、特許文献1では、低圧排気還流装置と吸気通路にインタークーラを備えた内燃機関において、インタークーラの下流側の吸気通路から低圧排気還流装置の排気導入位置よりも下流側の排気通路に凝縮水を排水する排水路を設ける技術が開示されている。更に、特許文献1では、この排水路に開閉弁を設け、排気通路の温度に基づいて開閉弁の開閉制御することで、排水路による凝縮水の排水が終了した際に開閉弁を閉弁し、吸気が排水路を通過して排気通路に流出してしまうことを抑制して、内燃機関の出力低下を抑制することができる。
Therefore, in
しかしながら、上記特許文献1のように開閉弁の開閉制御をしたとしても、例えば車両加速時や排気通路に設けられた触媒の再生処理実行時には開閉弁の開弁によってこれらの機能に影響を与えてしまう虞がある。また、開閉弁の開弁を抑えると、凝縮水の排出性能が確保できなくなる虞がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、内燃機関の運転状況に応じて開閉弁の適切な開閉制御を行ない、凝縮水の効率的な排水が可能な内燃機関の凝縮水排出装置を提供することにある。
However, even if the on / off control of the on / off valve is performed as in
The present invention has been made to solve such problems, and performs appropriate on-off control of the on-off valve according to the operating condition of the internal combustion engine, and condenses the internal combustion engine that can efficiently drain condensed water. It is to provide a water discharge device.
上記の目的を達成するために、請求項1の内燃機関の凝縮水排出装置は、 吸気通路に備えられた吸気冷却部と、排気の一部を前記吸気冷却部の上流側の前記吸気通路に還流する排気環流部と、を有する内燃機関に設けられた凝縮水排出装置であって、前記吸気冷却部を通過した吸気から発生した凝縮水を捕集する凝縮水捕集部と、前記凝縮水捕集部と前記内燃機関の排気通路とを連通し、前記凝縮水捕集部に捕集されている凝縮水を前記排気通路に排出する排水路と、前記排水路を開閉する開閉弁と、前記凝縮水捕集部における凝縮水捕集量を検出する捕集量検出部と、前記凝縮水捕集量に応じて、前記排気通路から凝縮水を排出するか否かの排出許可条件を変更し、前記排出許可条件が成立した際に、前記開閉弁の開弁制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the condensed water discharge device for an internal combustion engine according to
また、好ましくは、前記制御部は、複数設定された前記凝縮水捕集量の閾値に応じて異なる前記排出許可条件を設定するとよい。
また、好ましくは、前記凝縮水排出装置は、外気温度を検出する外気温度検出部と、前記排水路の両端の圧力差を検出する圧力検出部と、を更に備え、前記排出許可条件は、前記圧力差が所定圧以上であることと前記外気温度が前記凝縮水の凍結温度より高いことである第1の許可条件を少なくとも含むとよい。
Preferably, the control unit sets different discharge permission conditions according to a plurality of set threshold values of the condensed water collection amount.
In addition, preferably, the condensed water discharge device further includes an outside air temperature detection unit that detects an outside air temperature, and a pressure detection unit that detects a pressure difference between both ends of the drainage channel, and the discharge permission condition is It is preferable to include at least a first permission condition that the pressure difference is equal to or greater than a predetermined pressure and that the outside air temperature is higher than the freezing temperature of the condensed water.
また、好ましくは、前記内燃機関は、過給機を有し、前記排出許可条件は、前記過給機の実過給圧と目標過給圧との差が所定値以下である第2の許可条件を更に含むとよい。
また、好ましくは、前記内燃機関は、前記排水路による前記凝縮水の排出位置より下流の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度または空燃比を制御して前記排気浄化触媒を再生処理する触媒再生制御部と、を有し、前記排出許可条件は、前記再生処理が実施していない第3の許可条件を更に含むとよい。
Preferably, the internal combustion engine includes a supercharger, and the discharge permission condition is a second permission in which a difference between an actual supercharging pressure of the supercharger and a target supercharging pressure is a predetermined value or less. It is good to further include conditions.
In addition, preferably, the internal combustion engine controls an exhaust gas purification catalyst provided in the exhaust gas passage downstream of a position where the condensed water is discharged by the drainage passage, and a temperature or an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst And a catalyst regeneration control unit that regenerates the exhaust purification catalyst, and the discharge permission condition may further include a third permission condition in which the regeneration process is not performed.
また、好ましくは、前記制御部は、前記外気温度が前記凍結温度より高い所定温度以下では前記第1の許可条件のみを前記排出許可条件とし、前記外気温度が前記所定温度より高い場合には前記第2の許可条件での前記閾値と前記第3の許可条件での前記閾値とを異なる値に設定するとよい。
また、好ましくは、前記制御部は、前記外気温度が前記所定温度より高い場合には、前記第2の許可条件での前記閾値と前記第3の許可条件での前記閾値を、前記外気温度に基づいて連続的に変化させて設定するとよい。
In addition, preferably, the control unit sets only the first permission condition as the discharge permission condition when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature higher than the freezing temperature, and when the outside air temperature is higher than the predetermined temperature. The threshold in the second permission condition and the threshold in the third permission condition may be set to different values.
Also, preferably, when the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the control unit sets the threshold in the second permission condition and the threshold in the third permission condition to the outside air temperature. It is good to change continuously based on this.
本発明の内燃機関の凝縮水排出装置によれば、吸気冷却部を通過した吸気から発生した凝縮水を凝縮水捕集部から排水路によって排気通路に排出して、凝縮水が内燃機関の燃焼室内に流入することを抑制することができる。
そして、凝縮水捕集量に応じて、開閉弁を開弁させる排出許可条件が変更されるので、凝縮水排出の必要度合いに応じた排出許可条件に設定することができる。例えば凝縮水捕集量が大きくなってきた場合に排出許可条件を低くして凝縮水捕集量の許容以上の増加を抑え、凝縮水捕集量が小さい場合には排出許可条件を高くして開閉弁の開弁に伴う内燃機関の運転への影響を抑制することができ、凝縮水捕集量の増加抑制と内燃機関の運転への影響の抑制とを両立できるような、効率的な排水が可能となる。
According to the condensed water discharge device for an internal combustion engine of the present invention, the condensed water generated from the intake air that has passed through the intake air cooling unit is discharged from the condensed water collecting unit to the exhaust passage through the drainage channel, and the condensed water is combusted in the internal combustion engine. Inflow into the room can be suppressed.
Since the discharge permission condition for opening the on-off valve is changed according to the amount of condensed water collected, the discharge permission condition can be set according to the degree of necessity for condensate discharge. For example, when the condensed water collection amount is large, the discharge permission condition is lowered to suppress the increase of the condensed water collection amount more than the allowance, and when the condensed water collection amount is small, the discharge permission condition is increased. It is possible to suppress the influence on the operation of the internal combustion engine accompanying the opening of the on-off valve, and to efficiently suppress the increase in the amount of collected condensed water and the influence on the operation of the internal combustion engine Is possible.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン(以下、エンジン1という)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン1は、走行駆動源として車両に搭載されており、ターボチャージャ2(過給機)を備えた多気筒の筒内直接噴射式エンジン(例えばコモンレール式ディーゼルエンジン)である。詳しくは、エンジン1は、シリンダブロック3の上部にシリンダヘッド4が設けられている。エンジン1の気筒毎にシリンダヘッド4に燃料噴射ノズル5が設けられており、燃料ポンプ6によってコモンレール7に蓄圧された高圧燃料を、当該燃料噴射ノズル5に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル5から各気筒の燃焼室8内に噴射可能な構成を成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake / exhaust system of a diesel engine (hereinafter referred to as an engine 1) to which an exhaust emission control device of the present invention is applied.
The
エンジン1の燃焼室8には、インテークポート10とエキゾーストポート11とが連通されている。
インテークポート10には、燃焼室8と当該インテークポート10との連通と遮断を行うインテークバルブ12が設けられている。また、エキゾーストポート11には、燃焼室8と当該エキゾーストポート11との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ13が設けられている。
An
The
インテークポート10の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド14が連通するように設けられている。そして、エキゾーストポート11の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド15が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド14には、吸気通路である吸気管20が接続され、吸気管20には、上流側からインテークマニフォールド14に向かって順番に、新気中のゴミを取り除くエアークリーナ21と、新気の流量を調整しつつ、後述する低圧排気還流通路45(排気還流部)により導入される低圧の排気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ22と、ターボチャージャ2のコンプレッサ23と、コンプレッサ23により圧縮され高温となった吸気を冷却するインタークーラ24(吸気冷却部)と、インタークーラ24通過後の吸気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ25が介装されている。
Upstream of the
An
エキゾーストマニフォールド15の下流の排気通路である排気管30には、上流側より順番に、ターボチャージャ2のタービン31、排気中の被酸化成分を酸化する酸化触媒32と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ33と、排気中の窒素酸化物(以下、NOx)を捕集、浄化するNOxトラップ触媒34(排気浄化触媒)とが設けられている。なお、酸化触媒32とディーゼルパティキュレートフィルタ33は、同一のケーシング内に収納されている。
In the
また、エンジン1のシリンダヘッド4と、エアークリーナ21と電子制御スロットルバルブ22との間の吸気管20との間には、エンジン1のブローバイガスを吸気管20に戻すブローバイガス通路35が設けられている。
電子制御スロットルバルブ25より下流側の吸気管20と、タービン31より上流側の排気管30との間には、排気の一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧の排気を吸気に導入する高圧排気還流通路40が設けられている。また、高圧排気還流通路40と吸気管20との接続部には、高温・高圧の排気が吸気に戻る量を調整する排気還流バルブ41が設けられている。更に、高圧排気還流通路40には、インテークマニフォールド14に導入する排気を冷却する排気還流クーラ42が設けられている。
Further, a blow-by
A portion of the exhaust gas is returned to the intake air between the
また、電子制御スロットルバルブ22とコンプレッサ23との間の吸気管20と、ディーゼルパティキュレートフィルタ33とNOxトラップ触媒34との間の排気管30とを連通する低圧排気還流通路45が設けられている。低圧排気還流通路45は、タービン31、酸化触媒32及びディーゼルパティキュレートフィルタ33を通過した低温・低圧の排気の一部を吸気に導入する(還流する)機能を有する。
Further, a low pressure exhaust
低圧排気還流通路45には、還流する排気を冷却する排気還流クーラ47が設けられている。また、低圧排気還流通路45と吸気管20との接続部には、低圧排気還流通路45を開閉する排気還流バルブ48が設けられている。
更に、本実施形態では、インタークーラ24より下流の吸気管20から排気管30に凝縮水を排水する凝縮水排出装置を備えている。凝縮水排出装置は、インタークーラ24と電子制御スロットルバルブ25との間の吸気管20と、低圧排気還流通路45との接続部とNOxトラップ触媒34との間の排気管30とを接続し、当該吸気管20から当該排気管30へ凝縮水を排水する排水路50を備えている。排水路50には、電子制御の開閉弁51が設けられている。吸気管20と排水路50との接続部には、凝縮水を貯留可能な凝縮水捕集タンク52(凝縮水捕集部)が設けられている。
The low-pressure exhaust
Furthermore, in the present embodiment, a condensed water discharge device for draining condensed water from the
インテークマニフォールド14には、吸気圧を検出するブーストセンサ55が設けられている。また、インタークーラ24と電子制御スロットルバルブ25との間の吸気管20には、インタークーラ24通過後の吸気の圧力を検出する吸気圧センサ56(圧力検出部)が設けられている。
低圧排気還流通路45との接続部とNOxトラップ触媒34との間の排気管30には、排気圧を検出する排気圧センサ57(圧力検出部)が設けられている。
The
An exhaust pressure sensor 57 (pressure detection unit) for detecting the exhaust pressure is provided in the
更に、排水路50と排気管30との接続部には、排水路50の出口温度を検出する出口温度センサ58が設けられている。
また、エンジン1を搭載した車両には、外気温度Tを検出する外気温度センサ59(外気温度検出部)が備えられている。
そして、ブーストセンサ55、吸気圧センサ56(圧力検出部)、排気圧センサ57、出口温度センサ58、外気温度センサ59や図示しないエンジン回転速度センサ、吸気温度センサ、その他排気温度センサ、空燃比センサ等の各種センサと、燃料噴射ノズル5、電子制御スロットルバルブ22、25、排気還流バルブ41、48及び開閉弁51等の各種機器は、エンジンコントロールユニット70(制御部)に電気的に接続されている。
Further, an
Further, the vehicle equipped with the
The
図2は、排水路50と排気管30との接続部の詳細な構造を示す断面図である。
図2に示すように、出口温度センサ58は、排水路50と排気管30との接続位置よりも排水路50の上流側(吸気管20側)に若干遡った位置に設けられている。出口温度センサ58は、排気管30内を通過する排気を直接検出するのではなく、排気管30を伝う熱伝導、あるいは排水路50を遡った排気の温度を検出する。これにより、出口温度センサ58は、高温側の検出範囲を抑えることができ、部品コストを低減することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the detailed structure of the connecting portion between the
As shown in FIG. 2, the
エンジンコントロールユニット70は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、タイマ及び中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成され、上記各センサからの検出情報及びアクセル操作量等の情報を入力し、当該各種情報に基づいて目標トルクを演算し、燃料噴射量、燃料噴射時期、電子制御スロットルバルブ22、25及び排気還流バルブ41、48の開度を演算して、上記各種機器の作動制御を行うことで、エンジン1の運転制御を行う。
The
エンジンコントロールユニット70は、エンジン1の目標トルクに基づいて、高圧排気還流通路40による排気還流と、低圧排気還流通路45による排気還流とを切換える。
例えば、目標トルクが適宜設定された所定値より低い低負荷では高圧排気還流通路40により排気を還流させ、目標トルクが当該所定値以上の高負荷では低圧排気還流通路45により排気を還流させる。
The
For example, when the target torque is lower than a predetermined value set appropriately, the exhaust is recirculated through the high pressure exhaust
以上のように低圧排気還流通路45による排気還流装置(低圧排気還流装置)を備えたエンジン1では、高負荷時に低圧排気還流装置により吸気管20に排気を還流させた際に、当該吸気管20に還流した排気がインタークーラ24を通過して吸気管20内で凝縮水が発生する可能性がある。この凝縮水は凝縮水捕集タンク52に貯留される。ところで、排水路50の開閉弁51は、通常は吸気が排水路50を介して排気管30に流出しないように閉弁制御されており、高負荷運転が継続されることで凝縮水が凝縮水捕集タンク52から溢れて、インテークマニフォールド14を介してエンジン1の燃焼室8に流入してしまう虞がある。
As described above, in the
そこで、エンジンコントロールユニット70は、凝縮水捕集タンク52における凝縮水捕集量に基づいて、開閉弁51の開閉制御、即ち排水路50による凝縮水の排出制御を行なう。
図3は、エンジンコントロールユニット70において実行する凝縮水の排出制御の制御要領を示すフローチャートである。図4は、排出許可条件設定制御要領を示すフローチャートである。図5は、排出制御の終了判定制御要領を示すフローチャートである。
Therefore, the
FIG. 3 is a flow chart showing a control procedure of discharge control of condensed water executed in the
図3に示す凝縮水の排出制御、図4に示す排出許可条件設定制御、図5に示す排出制御の可否判定制御は、エンジン1の運転中に夫々所定時間(例えば数msec)毎に繰り返し行なわれる。
図3に示すように、始めにステップS10では、凝縮水捕集タンク52における凝縮水捕集量Mを演算する。凝縮水捕集量Mは、例えば外気の飽和水蒸気量からインタークーラ通過水分量を減算して求めればよい。インタークーラ通過水分量は、吸入空気中水分量と排気還流ガス中水分量を加算して求められる。排気還流ガス中水分量は、吸入空気中水分量、燃焼生成水分量、吸入空気量、投入燃料量、排気還流ガス質量に基づいて求められる。吸入空気中水分量は、外気の飽和水蒸気量と相対湿度を用いて求められ、燃焼生成水分量は投入燃料量に基づいて求められる。なお、本ステップにおける凝縮水捕集量Mの演算は、エンジンコントロールユニット70における捕集量推定部71(捕集量検出部)によって演算される。
Discharge control of condensed water shown in FIG. 3, discharge permission condition setting control shown in FIG. 4, and determination control of discharge control shown in FIG. 5 are repeatedly performed at predetermined time intervals (for example, several msec) while the
As shown in FIG. 3, first, in step S10, the condensed water collection amount M in the condensed
なお、このような演算の代わりに、凝縮水捕集タンク52に凝縮水捕集量Mを検出するレベルセンサを設け、このレベルセンサの検出値を用いてもよい。そして、ステップS20に進む。
ステップS20では、ステップS10で算出した凝縮水捕集量Mが排出要求値Mcより大きいか否かを判別する。排出要求値Mcは、凝縮水捕集タンク52における凝縮水の最大可能捕集量Mmaxより小さい値に設定すればよい。凝縮水捕集量Mが排出要求値Mcより大きい場合には、ステップS30に進む。凝縮水捕集量Mが排出要求値Mc以下の場合には、ステップS40に進む。
Note that, instead of such calculation, a level sensor for detecting the amount M of collected condensed water may be provided in the condensed
In step S20, it is determined whether or not the condensed water collection amount M calculated in step S10 is greater than the required discharge value Mc. The discharge request value Mc may be set to a value smaller than the maximum possible collection amount Mmax of the condensed water in the condensed
ステップS30では、排水路50による凝縮水の排出制御の要求フラグをONにする。そして、ステップS40に進む。
ステップS40では、凝縮水の排出許可条件が成立したか否かを判別する。排出許可条件は、後述する図4に示す排出制御の許可判定制御によって設定された排出許可条件である。排出許可条件が成立した場合には、ステップS50に進む。排出許可条件が成立しない場合には、ステップS60に進む。
In step S30, a request flag for drain control of condensed water by the
In step S40, it is determined whether a discharge permission condition for condensed water is satisfied. The discharge permission condition is a discharge permission condition set by permission determination control of discharge control shown in FIG. 4 described later. If the discharge permission condition is satisfied, the process proceeds to step S50. If the discharge permission condition is not satisfied, the process proceeds to step S60.
ステップS50では、排水路50による凝縮水の排出制御の許可フラグをONにする。そして、ステップS60に進む。
ステップS60では、排出制御の要求フラグがONであるか否かを判別する。排出制御の要求フラグがONである場合には、ステップS70に進む。排出制御の要求フラグがOFFである場合には、本ルーチンを終了する。
In step S50, a permission flag of discharge control of condensed water by the
In step S60, it is determined whether a discharge control request flag is ON. If the discharge control request flag is ON, the process proceeds to step S70. If the discharge control request flag is OFF, this routine ends.
ステップS70では、排出制御の許可フラグがONであるか否かを判別する。排出制御の許可フラグがONである場合には、ステップS80に進む。排出制御の許可フラグがOFFである場合には、本ルーチンを終了する。
ステップS80では、排出制御を実施する。具体的には、開閉弁51を開弁制御する。そして、本ルーチンを終了する。
次に、図3に示す凝縮水の排出制御と並行して行なわれる排出許可条件設定制御について、図4を用いて説明する。なお、この排出許可条件設定制御については、図3のステップS40において排出許可条件が成立したか否かを判別する際に、その判別前に都度行なってもよい。
In step S70, it is determined whether the discharge control permission flag is ON. If the discharge control permission flag is ON, the process proceeds to step S80. If the discharge control permission flag is OFF, this routine ends.
In step S80, discharge control is performed. Specifically, the opening / closing
Next, the discharge permission condition setting control performed in parallel with the condensed water discharge control shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. Note that this discharge permission condition setting control may be performed each time before determining whether or not the discharge permission condition is satisfied in step S40 of FIG.
図4に示すように、排出許可条件設定制御は、はじめにステップS100では、ステップS10で演算した直近の凝縮水捕集量Mが閾値Maより大きいか否かを判別する。閾値Maは、排出要求値Mcより大きく、凝縮水捕集タンク52における凝縮水の最大可能捕集量Mmaxより小さい値である。凝縮水捕集量Mが閾値Maより大きい場合には、ステップS120に進む。凝縮水捕集量Mが閾値Ma以下の場合には、ステップS110に進む。
As shown in FIG. 4, first, in step S100, the discharge permission condition setting control determines whether the latest collected amount M of condensed water calculated in step S10 is larger than a threshold value Ma. The threshold value Ma is larger than the discharge requirement value Mc and smaller than the maximum possible collection amount Mmax of condensed water in the condensed
ステップS110では、ステップS10で演算した直近の凝縮水捕集量Mが閾値Mbより大きいか否かを判別する。閾値Mbは、排出要求値Mcより大きく、閾値Maより小さい値である。凝縮水捕集量Mが閾値Mbより大きい場合には、ステップS130に進む。凝縮水捕集量Mが閾値Mb以下の場合には、ステップS140に進む。
なお、閾値Ma、閾値Mb、排出要求値Mcは、本発明の閾値に該当する。
In step S110, it is determined whether or not the latest condensed water collection amount M calculated in step S10 is larger than the threshold value Mb. The threshold value Mb is larger than the emission requirement value Mc and smaller than the threshold value Ma. If the condensed water collection amount M is larger than the threshold value Mb, the process proceeds to step S130. If the condensed water collection amount M is equal to or less than the threshold value Mb, the process proceeds to step S140.
The threshold value Ma, the threshold value Mb, and the discharge requirement value Mc correspond to the threshold values of the present invention.
ステップS120では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件(1)に設定する。
第1の許可条件である許可条件(1)は、下記式(A)に示すように吸気管20と排気管30との間で凝縮水排出に必要な圧力差があることと、下記式(B)に示すように外気温度センサ59により検出した外気温度Tが0℃(凝縮水の凍結温度)より高いことの2つの条件である。凝縮水排出に必要な圧力差があることについては、詳しくは、吸気圧センサ56によりインタークーラ24下流の吸気圧Pinを検出するとともに、排気圧センサ57により排気管30の圧力Poutを検出し、その差圧(Pin−Pout)が排出可能差圧Pa以上である場合に凝縮水排出に必要な圧力差があると判定する。排出可能差圧Paは、排水路50によって凝縮水が吸気管20から排気管30に排出可能な値に適宜設定すればよい。
In step S120, permission condition (1) is set as the discharge permission condition of the condensed water.
The permission condition (1) which is the first permission condition is that there is a pressure difference necessary for discharging condensed water between the
Pin−Pout≧Pa・・・(A)
T>0(℃)・・・(B)
そして、本ルーチンを終了する。
ステップS130では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件(1)+(2)に設定する。
Pin−Pout ≧ Pa (A)
T> 0 (° C.) (B)
Then, this routine ends.
In step S130, permission conditions (1) + (2) are set as discharge permission conditions of condensed water.
第2の許可条件である許可条件(2)は、下記式(C)に示すように、目標過給圧Ptgtとブーストセンサ55により検出したインマニ圧Pimとの差が所定圧Pb以下であることである。所定圧Pbは、開閉弁51の開弁により吸気の一部が排気管30に流出してしまってもトルク立ち上がりやレスポンスの悪化が許容範囲内になるような状況、例えば車両加速時を除く状況が判定できるような値に設定すればよい。
In the permission condition (2) which is the second permission condition, the difference between the target boost pressure Ptgt and the intake manifold pressure Pim detected by the
Ptgt−Pim≦Pb・・・(C)
そして、本ルーチンを終了する。
ステップS140では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件(1)+(2)+(3)に設定する。
第3の許可条件である許可条件(3)は、NOxトラップ触媒34の再生制御をしていないことである。
Ptgt−Pim ≦ Pb (C)
Then, this routine ends.
In step S140, the permission condition (1) + (2) + (3) is set as the condensed water discharge permission condition.
The permission condition (3) that is the third permission condition is that the regeneration control of the
NOxトラップ触媒34の再生制御は、エンジンコントロールユニット70の触媒再生制御部72において実行される。NOxトラップ触媒34の再生制御とは、エンジン1の運転時間経過とともに低下するNOxトラップ触媒34によるNOxの吸着性能を回復させるための制御であって、公知のNOx浄化制御及び硫黄除去制御である。これらのNOx浄化制御及び硫黄除去制御では、NOxトラップ触媒34に流入する排気の空燃比をストイキ以下に制御する。このようなNOxトラップ触媒34の再生制御の実行中に開閉弁51を開弁すると、吸気の一部が排水路50を通過して排気管30に流入し、NOxトラップ触媒34に流入する排気の空燃比が上昇して再生制御を阻害してしまうので、許可条件(3)はこのような再生制御の機能を確保するためのものである。そして、本ルーチンを終了する。
The regeneration control of the
図5に示す排出制御の終了判定制御は、図3に示す凝縮水の排出制御と並行して行なわれる。
始めにステップS200では、開閉弁51が開弁しているか否か、即ち排出制御の実行中であるか否かを判別する。開閉弁51が開弁している場合には、ステップS210に進む。開閉弁51が開弁していない場合には、ステップS200を繰り返して待機する。
5 is performed in parallel with the condensed water discharge control shown in FIG.
First, in step S200, it is determined whether or not the on-off
ステップS210では、出口温度センサ58により検出した温度が高温側へ移行したか否かを判別する。凝縮水の排出が完了して凝縮水が凝縮水捕集タンク52や排水路50からなくなると、出口温度センサ58により検出した凝縮水排出出口温度Toutが上昇するので、ここでは当該凝縮水排出出口温度Toutが所定値(例えば100℃)より高くなった場合に高温側へ推移したとして、ステップS220に進む。出口温度センサ58により検出した凝縮水排出出口温度Toutが当該所定値以下の場合には、高温側へ推移していないとして、ステップ210を繰り返して待機する。
In step S210, it is determined whether or not the temperature detected by the
ステップS220では、開閉弁51を閉弁して排出制御を終了させる。そして、本ルーチンを終了する。
なお、この図5に示す排出制御の終了判定制御を行なわず、排出制御の実行を開始してから所定時間経過したら排出制御を終了させるように制御してもよい。
更に、エンジンコントロールユニット70は、排水制御を実施した際に、出口温度センサ58によって検出される凝縮水排出出口温度Toutに基づいて、排出の可否を判定する機能を有している。
In step S220, the on-off
Note that the discharge control end determination control shown in FIG. 5 may not be performed, and the discharge control may be ended when a predetermined time has elapsed since the start of the discharge control.
Furthermore, the
図6は、凝縮水の排出制御を実行した際の各種フラグ、凝縮水捕集量M、凝縮水排出出口温度Toutの推移の一例を示すグラフである。
図6に示すように、排出制御許可フラグがONになっている状態で、凝縮水捕集量Mが排出要求値Mc以上となると、排出制御要求フラグがONになり、排出制御が実施される。これにより、正常であれば凝縮水が排気管30に排出されて凝縮水排出出口温度Toutが低下する。そして、凝縮水排出出口温度Toutが排出可否判定温度Ta(例えば100℃)以下になれば、排出可否判定がONになり、排出制御が継続される。ここで、凝縮水排出出口温度Toutが排出可否判定温度Ta以下にならなければ、排水路50での閉塞、開閉弁51の故障が考えられるので、排出制御を中止する。なお、このように、排出制御が中止された場合には、排出制御が開始してから排出制御が中止されるまでは、実際には凝縮水が排水されていないとして、凝縮水捕集量Mを演算している場合には、凝縮水捕集量Mの減算はしない。
FIG. 6 is a graph showing an example of changes in various flags, condensed water collection amount M, and condensed water discharge outlet temperature Tout when the condensed water discharge control is executed.
As shown in FIG. 6, in a state where the discharge control permission flag is ON, when the condensed water collection amount M becomes equal to or more than the discharge request value Mc, the discharge control request flag is turned ON, and the discharge control is carried out. . Thereby, if it is normal, condensed water will be discharged | emitted by the
また、排出制御が中止された場合には、再度排出制御を試みて、排出制御の中止が数回繰り返された場合には、開閉弁51の故障等の凝縮水の排出制御システムの故障として、ドライバに異常を警告すればよい。
以上のように、本実施形態では凝縮水捕集量Mが排出要求値Mc以上になれば、排出要求されるが、凝縮水捕集量Mに基づいて設定される排出許可条件を満たさないと、排出制御されない。
When discharge control is stopped, discharge control is tried again, and when discharge control is repeatedly stopped several times, as a failure of the discharge control system of condensed water such as failure of the on-off
As described above, in the present embodiment, if the condensed water collection amount M becomes equal to or more than the discharge request value Mc, the discharge is requested, but the discharge permission condition set based on the condensed water collection amount M is not satisfied. The emission is not controlled.
そして、本発明の第1の実施形態では、凝縮水の排出許可条件としては、凝縮水捕集量Mに基づいて3種類の許可条件が設定される。
図7は、第1の実施形態における凝縮水捕集量Mと排出許可条件との関係を示すマップである。
図7に示すように、凝縮水捕集量Mが閾値Maより大きい場合、即ち凝縮水捕集量Mが最大可能捕集量Mmaxに近く排出要求が高い場合には、許可条件(1)のみとしている。許可条件(1)は、凝縮水排出に必要な圧力差があることと、凝縮水が凍結してないことであるので、排出制御の必須要件である。このように、排出要求が高い場合には、排出制御の必須要件を満たした上で、比較的容易に排出制御が実行される。
Then, in the first embodiment of the present invention, three types of permission conditions are set based on the condensed water collection amount M as the discharge permission conditions of the condensed water.
FIG. 7 is a map showing the relationship between the condensed water collection amount M and the discharge permission condition in the first embodiment.
As shown in FIG. 7, when the condensed water collection amount M is larger than the threshold value Ma, that is, when the condensed water collection amount M is close to the maximum possible collection amount Mmax and the discharge request is high, only the permission condition (1) It is said. The permission condition (1) is that there is a pressure difference necessary for discharging the condensed water and that the condensed water is not frozen. As described above, when the discharge request is high, the discharge control is executed relatively easily after satisfying the essential requirements of the discharge control.
凝縮水捕集量Mが閾値Ma以下、閾値Mbより大きい場合には、即ち排出要求が中程度の場合には、排出許可条件として許可条件(1)と(2)を必要とする。許可条件(2)は、目標過給圧Ptgtとインマニ圧Pimとの差が所定圧Pb以下、即ち車両加速時ではないことを排出許可条件としている。これにより、排出要求が中程度では、車両加速時に排出制御を許可せずに、車両加速性能を確保することができる。 If the condensed water collection amount M is less than or equal to the threshold Ma and greater than the threshold Mb, that is, if the discharge request is medium, permission conditions (1) and (2) are required as discharge permission conditions. The permission condition (2) is a discharge permission condition that the difference between the target boost pressure Ptgt and the intake manifold pressure Pim is equal to or less than a predetermined pressure Pb, that is, not at the time of vehicle acceleration. As a result, when the discharge request is moderate, vehicle acceleration performance can be ensured without permitting discharge control during vehicle acceleration.
凝縮水捕集量Mが閾値Mb以下の場合、即ち排出要求が低い場合には、排出許可条件として許可条件(1)、(2)更に(3)を必要とする。許可条件(3)は、NOxトラップ触媒34の再生制御を実施していないことを条件としている。再生制御の実施時に排水制御を行なうと、排水路50を介して排気管30に流入する吸気によって、NOxトラップ触媒34に流入する排気の空燃比が上昇してしまい、再生制御の効率が低下してしまうので、本実施形態では排出要求が低い場合に再生制御が実行していないことを排出許可条件として加えて、再生制御の効率を確保することができる。
When the condensed water collection amount M is equal to or less than the threshold value Mb, that is, when the discharge request is low, permission conditions (1), (2) and further (3) are required as discharge permission conditions. The permission condition (3) is that the regeneration control of the
このように、排出許可判定される凝縮水捕集量Mの閾値を複数有し、凝縮水捕集量Mに基づいて凝縮水の排出許可条件を変更することで、排出要求(排水必要度合い)に応じた排出許可条件に設定される。したがって、凝縮水捕集量Mが凝縮水捕集タンク52の最大可能捕集量Mmaxを超えることを抑制しつつ、凝縮水捕集量Mに余裕がある場合には、排出制御を段階的に抑制して、車両加速性能及び再生制御の効率を確保することができる。これにより、凝縮水の排出機能と車両の加速や再生制御等の内燃機関の運転への影響の抑制とを両立できるような、効率的な排水が可能となる。
As described above, a plurality of threshold values of the condensed water collection amount M determined to be discharge permitted is determined, and the discharge permission condition of the condensed water is changed based on the condensed water collection amount M, the discharge request (degree of drainage necessity) It is set to the discharge permission condition according to. Therefore, while the condensed water collection amount M is prevented from exceeding the maximum possible collection amount Mmax of the condensed
なお、以上の実施形態では、凝縮水捕集量Mに基づいて排出許可条件を設定しているが、凝縮水捕集量Mと外気温度Tに基づいて排出許可条件を設定するとよい。
図8は、第2の実施形態における凝縮水捕集量M及び外気温度Tと排出許可条件との関係を示すマップである。
図8に示すように、第2の実施形態では、外気温度Tが排出可否判定温度Tb(本発明の所定温度)以上である場合には、上記第1の実施形態と同様に、凝縮水捕集量Mに基づいて排出許可条件を3段階に設定しているが、外気温度Tが排出可否判定温度Tb未満である場合には、排出許可条件を(1)のみとする。なお、排出可否判定温度Tbは、低圧排気還流装置(低圧排気還流通路45)による排気の導入を禁止する温度にすればよい。この低圧排気還流装置による導入を禁止する温度は、0℃よりも高く、かつ0℃に近い低温域に設定されている。
In the above embodiment, although the discharge permission condition is set based on the condensed water collection amount M, the discharge permission condition may be set based on the condensed water collection amount M and the outside air temperature T.
FIG. 8 is a map showing the relationship between the condensed water collection amount M and the outside air temperature T and the discharge permission conditions in the second embodiment.
As shown in FIG. 8, in the second embodiment, when the outside air temperature T is equal to or higher than the discharge determination temperature Tb (the predetermined temperature of the present invention), condensed water is trapped as in the first embodiment. Although the discharge permission conditions are set in three stages based on the collection amount M, when the outside air temperature T is lower than the discharge possibility determination temperature Tb, the discharge permission condition is only (1). The discharge possibility determination temperature Tb may be set to a temperature at which introduction of exhaust gas by the low pressure exhaust gas recirculation device (low pressure exhaust gas recirculation passage 45) is prohibited. The temperature at which introduction by this low-pressure exhaust gas recirculation device is prohibited is set to a low temperature range higher than 0 ° C. and close to 0 ° C.
このように、第2の実施形態では、外気温度Tが排出可否判定温度Tbよりも低下した場合には、排出許可条件を(1)のみとすることで、0℃に近い低温域で排水制御が実行され易くなる。これにより、例えば外気温度Tが0℃以下に向かって徐々に低下していくような場合に、外気温度Tが0℃以下に低下する手前で、排水制御が積極的に行なわれ、排水制御が不能となる外気温度が0℃以下になったときに、凝縮水捕集量Mをあらかじめ少なくしておき、凝縮水の凍結を抑制することができる。 As described above, in the second embodiment, when the outside air temperature T is lower than the discharge determination temperature Tb, drainage control is performed in a low temperature range close to 0 ° C. by setting the discharge permission condition only to (1). Is easier to implement. Thus, for example, when the outside air temperature T gradually decreases toward 0 ° C. or less, drainage control is actively performed before the outside air temperature T falls to 0 ° C. or less, and drainage control is performed. When the outside air temperature at which it becomes impossible becomes 0 ° C. or lower, the condensed water collection amount M can be reduced in advance to suppress freezing of the condensed water.
図9は、第3の実施形態における凝縮水捕集量M及び外気温度Tと排出許可条件との関係を示すマップである。
図9に示すように、第3の実施形態では、第2の実施形態と同様に、外気温度Tが排出可否判定温度Tb未満である場合には、排出許可条件を(1)のみとする。また、外気温度Tが排出可否判定温度Tb以上である場合には、上記第2の実施形態と同様に凝縮水捕集量Mに基づいて排出許可条件を3段階に設定するが、外気温度Tに基づいて排出許可条件を切換える閾値Ma、Mbが変化する。詳しくは、外気温度Tが低下するに伴って排出許可条件を切換える閾値Ma、Mbが低下する。なお、外気温度Tが排出可否判定温度Tbである場合には、排出許可条件を切換える閾値Ma、Mbはいずれも排出要求値Mcと同一であり、排出可否判定温度Tbから外気温度Tが上昇するに伴って、閾値Maの方が閾値Mbよりも大きくなる。
FIG. 9 is a map showing the relationship between the condensed water collection amount M and the outside air temperature T and the discharge permission conditions in the third embodiment.
As shown in FIG. 9, in the third embodiment, as in the second embodiment, when the outside air temperature T is less than the discharge determination temperature Tb, the discharge permission condition is set to only (1). When the outside air temperature T is equal to or higher than the discharge determination temperature Tb, the discharge permission condition is set to three stages based on the condensed water collection amount M as in the second embodiment, but the outside air temperature T is set. The threshold values Ma and Mb for switching the discharge permission condition change based on the above. Specifically, as the outside air temperature T decreases, the thresholds Ma and Mb for switching the discharge permission condition decrease. When the outside air temperature T is the dischargeability determination temperature Tb, the threshold values Ma and Mb for switching the discharge permission conditions are both the same as the discharge request value Mc, and the outside air temperature T rises from the dischargeability determination temperature Tb. Along with this, the threshold value Ma becomes larger than the threshold value Mb.
このように第3の実施形態では、外気温度Tが排出可否判定温度Tb以上である場合でも、外気温度Tが低下するに伴ってより少ない凝縮水捕集量Mで許可条件(1)となる。したがって、第3の実施形態では、第2の実施形態よりも、外気温度が0℃に低下するまでに凝縮水捕集量Mをより少なくしておくことができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。本発明は、低圧排気還流装置と排水路を有する内燃機関に広く適用することができる。
As described above, in the third embodiment, even when the outside air temperature T is equal to or higher than the discharge determination temperature Tb, the permission condition (1) is satisfied with the smaller condensed water collection amount M as the outside air temperature T decreases. . Therefore, in the third embodiment, the condensed water collection amount M can be made smaller until the outside air temperature falls to 0 ° C., as compared with the second embodiment.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be widely applied to an internal combustion engine having a low pressure exhaust gas recirculation system and a drainage channel.
1 エンジン
2 ターボチャージャ(過給機)
20 吸気管(吸気通路)
24 インタークーラ(吸気冷却部)
30 排気管(排気通路)
34 NOxトラップ触媒(排気浄化触媒)
45 低圧排気還流通路(排気還流部)
50 排水路
51 開閉弁
52 凝縮水捕集タンク(凝縮水捕集部)
56 吸気圧センサ(圧力検出部)
57 排気圧センサ(圧力検出部)
59 外気温度センサ(外気温度検出部)
70 エンジンコントロールユニット(制御部)
71 捕集量推定部(捕集量検出部)
72 触媒再生制御部
1
20 Intake pipe (intake passage)
24 Intercooler (intake air cooling unit)
30 Exhaust pipe (exhaust passage)
34 NOx trap catalyst (exhaust gas purification catalyst)
45 Low pressure exhaust recirculation passage (exhaust recirculation section)
50
56 Intake pressure sensor (pressure detector)
57 Exhaust pressure sensor (pressure detector)
59 Outside temperature sensor (outside temperature detector)
70 Engine control unit (control unit)
71 Collection amount estimation unit (collection amount detection unit)
72 Catalyst regeneration control unit
Claims (7)
前記吸気冷却部を通過した吸気から発生した凝縮水を捕集する凝縮水捕集部と、
前記凝縮水捕集部と前記内燃機関の排気通路とを連通し、前記凝縮水捕集部に捕集されている凝縮水を前記排気通路に排出する排水路と、
前記排水路を開閉する開閉弁と、
前記凝縮水捕集部における凝縮水捕集量を検出する捕集量検出部と、
前記凝縮水捕集量に応じて、前記排気通路から凝縮水を排出するか否かの排出許可条件を変更し、前記排出許可条件が成立した際に、前記開閉弁の開弁制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の凝縮水排出装置。 A condensed water discharge device provided in an internal combustion engine comprising: an intake air cooling portion provided in an intake air passage; and an exhaust gas recirculation portion returning an exhaust gas to the intake air passage upstream of the intake air cooling portion ,
A condensate collecting unit that collects condensate generated from the intake air that has passed through the intake cooling unit;
A drainage channel for communicating the condensed water collecting portion and the exhaust passage of the internal combustion engine, and discharging the condensed water collected in the condensed water collecting portion to the exhaust passage;
An on-off valve for opening and closing the drainage channel;
A collection amount detection unit that detects the collection amount of condensed water in the condensed water collection unit;
Control to open the on-off valve when the discharge permission condition is satisfied by changing the discharge permission condition whether to discharge the condensed water from the exhaust passage according to the condensed water collection amount And a condensate drainage device for an internal combustion engine.
外気温度を検出する外気温度検出部と、
前記排水路の両端の圧力差を検出する圧力検出部と、を更に備え、
前記排出許可条件は、前記圧力差が所定圧以上であることと前記外気温度が前記凝縮水の凍結温度より高いことである第1の許可条件を少なくとも含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の凝縮水排出装置。 The condensed water discharge device is:
An outside temperature detector for detecting the outside temperature;
And a pressure detection unit that detects a pressure difference between both ends of the drainage channel,
The discharge permission condition includes at least a first permission condition in which the pressure difference is equal to or higher than a predetermined pressure and the outside air temperature is higher than a freezing temperature of the condensed water. A condensate discharge device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記排出許可条件は、前記過給機の実過給圧と目標過給圧との差が所定値以下である第2の許可条件を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の凝縮水排出装置。 The internal combustion engine has a supercharger,
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the discharge permission condition further includes a second permission condition in which a difference between an actual supercharging pressure of the supercharger and a target supercharging pressure is a predetermined value or less. Condensate drain device.
前記排出許可条件は、前記再生処理が実施していない第3の許可条件を更に含むことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の凝縮水排出装置。 The internal combustion engine controls the exhaust gas purification catalyst provided in the exhaust passage downstream of the condensate discharge position by the drainage channel and the temperature or air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst. A catalyst regeneration control unit that regenerates the catalyst,
The condensed water discharge device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the discharge permission condition further includes a third permission condition in which the regeneration process is not performed.
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