JP6597570B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、流入する冷媒とガスとの間で熱交換を行うEGRクーラと、
前記EGR通路から前記EGRクーラをバイパスするバイパス通路と、
前記EGRクーラへ流れるガス量と前記バイパス通路へ流れるガス量との流量比を調整する流量比調整弁と、
前記EGR通路を介して前記内燃機関の筒内に排気ガスを還流するEGR動作の実行及び停止を制御するEGR制御弁と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGR制御弁と前記流量比調整弁とを制御する制御装置と、
前記排気通路に配置された触媒の床温を取得するための床温取得手段と、を備え、
前記制御装置は、燃料噴射が停止される燃料カットが行われている場合において、前記床温が許容上限温度よりも低い場合、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整し、前記床温が前記許容上限温度に到達している場合、前記バイパス通路へ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成されていることを特徴としている。
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、流入する冷媒とガスとの間で熱交換を行うEGRクーラと、
前記EGR通路から前記EGRクーラをバイパスするバイパス通路と、
前記EGRクーラへ流れるガス量と前記バイパス通路へ流れるガス量との流量比を調整する流量比調整弁と、
前記EGR通路を介して前記内燃機関の筒内に排気ガスを還流するEGR動作の実行及び停止を制御するEGR制御弁と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGR制御弁と前記流量比調整弁とを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記EGR動作が停止から実行へと移行した時点から、マップから取得した所定期間、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成され、
前記所定期間は、直前の前記EGR動作の停止が行われている期間が長いほど前記所定期間が長くなるように前記マップに定められていることを特徴としている。
前記制御装置は、前記EGR動作が停止してから実行へと移行した後、前記冷媒の温度が前記EGRクーラ又は前記EGR通路において凝縮水が発生しないための温度の閾値よりも低い期間に、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成されていることを特徴としている。
前記流量比調整弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも排気通路側であって前記バイパス通路との接続部に設けられ、
前記EGR制御弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも吸気通路側に設けられていることを特徴としている。
前記流量比調整弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部に設けられ、
前記EGR制御弁は、前記EGR通路における前記流量比調整弁よりも吸気通路側に設けられていることを特徴としている。
前記流量比調整弁は、
前記EGR通路における前記EGRクーラよりも排気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも吸気通路側に設けられた第1流量調整弁と、
前記バイパス通路に設けられた第2流量調整弁と、を含んで構成され、
前記EGR制御弁は、前記第1流量調整弁と前記第2流量調整弁と、を含んで構成されていることを特徴としている。
前記流量比調整弁は、
前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも排気通路側に設けられた第1流量調整弁と、
前記バイパス通路に設けられた第2流量調整弁と、を含んで構成され、
前記EGR制御弁は、前記第1流量調整弁と前記第2流量調整弁と、を含んで構成されていることを特徴としている。
がゼロとなるように流量比が調整され、触媒の床温が所定の過熱温度よりも高い場合に、バイパス通路へ流れるガス量がゼロとなるように流量比が調整される。燃料カット中にEGRガスがEGRクーラへ流れると、EGRクーラでの吸熱によって触媒に流通するガスの温度が低下する。これにより、EGRクーラ及びEGR通路において凝縮水が生成されることを防ぐとともに、触媒の性能低下を抑制することができる。
本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、車両等の移動体に搭載される直列3気筒ディーゼルエンジンとして構成されている。但し、内燃機関10の種別、気筒数および気筒配列はこれに限定されない。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。
(1)EGR制御
ECU30により実行されるエンジン制御にはEGR制御が含まれる。本実施の形態のEGR制御では、EGR率、またはこれと相関を有するEGRガス量等の状態量が、エンジン回転速度及び噴射量等の運転状態から定まる目標値となるように、フィードバック制御等によってEGR弁22への開度指示値が決定される。なお、以下の説明では、目標とするEGR率を0%とするEGR制御、つまりEGR弁22への開度指示値が全閉とされてEGR動作が停止された状態を「EGRカット」と称する。
ECU30により実行されるエンジン制御には水止め制御が含まれる。水止め制御は、内燃機関10の冷間始動時に、暖機促進を目的として冷却水の循環を停止させる制御である。本実施の形態の水止め制御では、温度センサ34によって検出された冷却水の水温が所定の第1温度に到達するまでの間、ウォーターポンプの駆動を停止させることが行なわれる。第1温度は、内燃機関10の暖機が進行したことを判定する温度として、予め設定された温度(例えば60℃)が使用される。これにより、水止め制御の間は、内燃機関10の本体からの冷却水の導出が停止されるとともに、EGRクーラ24への冷却水の流通も停止される。水止め制御によれば、内燃機関10の暖機に要する時間を短縮することができるので、燃費の向上に効果がある。なお、水止め制御は、ウォーターポンプの駆動をその水止め期間中に完全に停止させる制御に限られない。すなわち、水止め制御は、水止め期間中にウォーターポンプを間欠的に駆動させて冷却水の局所的な沸騰を防ぐ制御を含んでいてもよい。
また、ECU30により実行されるエンジン制御には吸気温度制御が含まれる。本実施の形態の吸気温度制御では、EGRガスを筒内に還流している場合において、吸気通路12に導入されるEGRガスの温度を調整することにより、筒内に吸入される吸気の温度をエンジン回転速度及び噴射量等の運転状態から定まる目標吸気温度に近づくように制御するものである。
ここで、排気ガスの温度が露点を下回ると、排気ガスの水分が凝縮して凝縮水が生成されることが知られている。このため、EGR通路20、EGRクーラ24、EGR弁等、EGR経路を構成する部品類の温度がEGRガスの露点(例えば、56〜60℃)以下である期間は、これらの部品に接触したEGRガスが露点以下に冷却されて凝縮水が生成されるおそれがある。このことは、EGR弁22が閉弁されていたとしても、排気の脈動によってEGR通路20内のガスが絶えずガス交換されることによって起こり得る。
(a)水止め制御を実行している期間
(b)燃料カットが行われている期間
(c)EGRカットから復帰した直後の期間
図2における時間t0からt1までの期間は、上記(a)に記載の「水止め制御を実行している期間」に相当する。水止め制御の開始直後は、EGRクーラ24内の冷却水の水温が低い状態にある。このため、水温が排気ガスの露点よりも低い期間にEGRガスがEGRクーラ24へと流入すると、EGRクーラ24内において凝縮水が生成されてしまう。また、上述したように、水止め制御の期間は、EGRクーラ24内への冷却水の流入も停止されている。このため、水止め制御の期間にEGRガスがEGRクーラ24へ流入し続けると、EGRクーラ24内で冷却水が沸騰するおそれがある。なお、EGRクーラ24へのEGRガスの流入は、EGR弁を全閉とするEGRカット中であっても、EGR/C比率がゼロよりも大きな値となるように流量比調整弁28が制御されていれば、排気ガスの脈動によって生じ得る。
図2における時間t3からt4までの期間、及び時間t8からt9までの期間は、上記(b)に記載の「燃料カットが行われている期間」に相当する。車両の減速時には、燃料噴射を停止して燃費の向上を図る燃料カットが行われることがある。燃料カットが行われている期間は、内燃機関10での燃焼が行なわれないため、温度の低いガスが排気通路14へと排気される。このため、燃料カット期間にEGRガスがEGRクーラ24へと流入すると、EGRクーラ24の温度が排気ガスの露点以下に低下してしまうおそれがある。この場合、燃料噴射が再開されて排気ガスが低温のEGRクーラ24へと流入すると、EGRクーラ24内において凝縮水が生成されるおそれがある。
図2における時間t5からt6までの期間は、EGRカットが行われている期間に相当する。このため、時間t6からt7までの期間は、上記(c)に記載の「EGRカットから復帰した直後の期間」に相当する。EGRカットが行われている期間は、EGR弁22が全閉されているため、EGR通路20、EGR弁22、EGRクーラ24等のEGR経路を構成する部品の温度は次第に低下する。このため、EGRカットからの復帰時に高温のEGRガスがEGRクーラ24へと流入すると、EGRクーラ24からEGR通路20を介してEGR弁22へとEGRガスが流通する過程で当該EGRガスの温度が徐々に低下してしまう。この場合、EGRガスの温度が排気ガスの露点以下に低下して凝縮水が発生するおそれがある。
次に、フローチャートを参照して、実施の形態1において実行される吸気温度制御の具体的処理について説明する。図3は、実施の形態1のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図3に示すルーチンは、ECU30によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
12 吸気通路
14 排気通路
16 過給機
16a コンプレッサ
16b タービン
18 インタークーラ
19 触媒
20 EGR通路
22 EGR弁
24 EGRクーラ
26 バイパス通路
28 流量比調整弁
30 ECU(Electronic Control Unit)
32,34 温度センサ
36 流量センサ
40 第1流量調整弁
42 第2流量調整弁
Claims (7)
- 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、流入する冷媒とガスとの間で熱交換を行うEGRクーラと、
前記EGR通路から前記EGRクーラをバイパスするバイパス通路と、
前記EGRクーラへ流れるガス量と前記バイパス通路へ流れるガス量との流量比を調整する流量比調整弁と、
前記EGR通路を介して前記内燃機関の筒内に排気ガスを還流するEGR動作の実行及び停止を制御するEGR制御弁と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGR制御弁と前記流量比調整弁とを制御する制御装置と、
前記排気通路に配置された触媒の床温を取得するための床温取得手段と、を備え、
前記制御装置は、燃料噴射が停止される燃料カットが行われている場合において、前記床温が許容上限温度よりも低い場合、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整し、前記床温が前記許容上限温度に到達している場合、前記バイパス通路へ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、流入する冷媒とガスとの間で熱交換を行うEGRクーラと、
前記EGR通路から前記EGRクーラをバイパスするバイパス通路と、
前記EGRクーラへ流れるガス量と前記バイパス通路へ流れるガス量との流量比を調整する流量比調整弁と、
前記EGR通路を介して前記内燃機関の筒内に排気ガスを還流するEGR動作の実行及び停止を制御するEGR制御弁と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGR制御弁と前記流量比調整弁とを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記EGR動作が停止から実行へと移行した時点から、マップから取得した所定期間、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成され、
前記所定期間は、直前の前記EGR動作の停止が行われている期間が長いほど前記所定期間が長くなるように前記マップに定められていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、前記EGR動作が停止してから実行へと移行した後、前記冷媒の温度が前記EGRクーラ又は前記EGR通路において凝縮水が発生しないための温度の閾値よりも低い期間に、前記EGRクーラへ流れるガス量がゼロとなるように前記流量比を調整するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記流量比調整弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも排気通路側であって前記バイパス通路との接続部に設けられ、
前記EGR制御弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも吸気通路側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記流量比調整弁は、前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部に設けられ、
前記EGR制御弁は、前記EGR通路における前記流量比調整弁よりも吸気通路側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記流量比調整弁は、
前記EGR通路における前記EGRクーラよりも排気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも吸気通路側に設けられた第1流量調整弁と、
前記バイパス通路に設けられた第2流量調整弁と、を含んで構成され、
前記EGR制御弁は、前記第1流量調整弁と前記第2流量調整弁と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記流量比調整弁は、
前記EGR通路における前記EGRクーラよりも吸気通路側であって前記バイパス通路との接続部よりも排気通路側に設けられた第1流量調整弁と、
前記バイパス通路に設けられた第2流量調整弁と、を含んで構成され、
前記EGR制御弁は、前記第1流量調整弁と前記第2流量調整弁と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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