JP6815284B2 - エンジンシステム - Google Patents
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Description
そこで、従来のエンジンシステムでは、コンプレッサの出口温度を吸気量やエンジン回転速度やアクセル開度等により推定し、その推定した出口温度に基づいてコンプレッサの出口付近にてオイルコーキングが発生するか否かを判定し、オイルコーキングが発生すると判定した場合には、過給圧や出力トルクの上限値を低下させるなどして、オイルコーキングの発生を抑制するものが知られている(特許文献1を参照。)。
前記ブローバイガス中のオイルミストの含有量を算出するミスト含有量算出部と、
前記コンプレッサの出口温度を実出口温度として検出する出口温度検出部とを備え、
前記オイルミストの含有量と前記コンプレッサの実出口温度とに基づいて、前記コンプレッサでのオイルコーキングの発生リスクを判定するコーキングリスク判定部とを備えた点にある。
即ち、上記コンプレッサの実出口温度が比較的高く、オイルコーキングが発生する可能性が高い場合であっても、上記オイルミストの含有量が比較的少なく、オイルコーキングの発生程度が早期に過給機の性能低下や作動不良を引き起こすものではない程度に小さい場合には、オイルコーキングの発生リスクが低いと判定することができる。一方、上記コンプレッサの実出口温度が比較的低く、オイルコーキングが発生する可能性が比較的低い場合であっても、上記オイルミストの含有量が比較的多く、オイルコーキングの発生程度が早期に過給機の性能低下や作動不良を引き起こす程度に大きい場合には、オイルコーキングの発生リスクが高いと判定することができる。
従って、本発明により、吸気路におけるコンプレッサの上流側にブローバイガスを還元するにあたり、コンプレッサの出口付近におけるオイルコーキングの発生リスクを正確に判定して、無用なエンジン効率の悪化やエンジン出力の低下を回避しながら、過給機の性能や作動に影響のあるオイルコーキングの発生リスクを適切に抑制可能なエンジンシステムを提供することができる。
オイルミストの含有量に基づいて、前記オイルコーキングの発生リスクが低くなる前記コンプレッサの出口温度の上限値を出口温度閾値として設定する閾値設定部と、
前記コンプレッサの実出口温度と前記出口温度閾値とを比較して、前記オイルコーキングの発生リスクを判定する比較部とを有して構成されている点にある。
即ち、上記オイルミストの含有量が多い場合には、コンプレッサの出口温度がある程度低めでも、オイルコーキングの発生程度が大きくなることから、上記出口温度閾値を低めに設定することができる。逆に、上記オイルミストの含有量が少ない場合には、コンプレッサの出口温度がある程度高めでも、オイルコーキングの発生程度が小さくなることから、上記出口温度閾値を高めに設定することができる。
よって、上記コーキングリスク判定部において、上記オイルミストの含有量に基づいて適切に設定された出口温度閾値に対して、上記コンプレッサの実出口温度を比較するという処理だけで、上記オイルコーキングの発生リスクを正確に判定することができる。
更に、エンジン本体が暖態状態である場合には、エンジンオイルの温度、シリンダとピストンとのクリアランス等の影響を受けて、オイルミストが発生しやすくなることから、冷態状態である場合よりも、上記オイルミストの含有量を多めに推定し、当該含有量の推定精度を向上することができる。
前記コーキングリスク判定部の判定結果に基づいて、前記ブローバイガス経路切替部を制御して、前記オイルコーキングの発生を抑制する制御部とを備えた点にある。
更に、上記コーキングリスク判定部では、実際に過給機の性能や作動状態の悪化が懸念される場合のみ、オイルコーキングの発生リスクが高いと判定されるので、ブローバイガスを外部に排出する頻度をできるだけ少ないものに制限することができ、結果、ブローバイガスの排出による問題を抑制することができる。
よって、吸気路2を通流する新気SAは、低圧段側のコンプレッサC1に続いて高圧段側のコンプレッサC2により圧縮されることで、高温高圧状態になる。その高温高圧状態になった新気SAが、インタークーラ4により適宜冷却された上で、エンジン本体1に吸気されることになる。尚、この高圧段側のコンプレッサC2の出口には、当該コンプレッサC2の出口温度を検出する温度センサ6(出口温度検出部の一例)が設けられている。
一方、エンジン本体1から排気路3に排出された排ガスEGは、高圧段側のタービンT2及び低圧段側のタービンT1を順に通流することで、その運動エネルギによりこれらタービンT1,T2を回転させた後に、適宜排ガス処理が施された上で、大気に放出されることになる。
このブローバイガス取出路10の他端側は、後述する三方切替弁15の供給ポートに接続されており、更に、当該三方切替弁15の一対の排出ポートの一方側は、吸気路2における低圧段側のコンプレッサC1の上流側に通じるブローバイガス還元路12が接続されている。即ち、エンジン本体1からブローバイガス取出路10に取り出されたブローバイガスBGを、三方切替弁15及びブローバイガス還元路12を通じて、吸気路2における低圧段側のコンプレッサC1の上流側に還元することができる。
そして、このように吸気路2に還元されたブローバイガスBGは、新気SAと共にエンジン本体1に再度吸気されることで、それに含まれる未燃成分等が適切に処理されることになる。
そこで、本実施形態のエンジンシステムでは、実際に過給機5の性能や作動に影響を与えるオイルコーキングの発生リスクを正確に判定して、無用なエンジン効率の悪化やエンジン出力の低下を回避しながら、オイルコーキングの発生による過給機5の性能や作動状態の悪化を適切に抑制するための構成を採用している。以下、その構成の詳細について説明を加える。
よって、三方切替弁15の切り替え操作によりブローバイガス取出路10とブローバイガス還元路12とを接続すれば、ブローバイガスBGの通流状態は上記吸気還元状態となり、三方切替弁15の切り替え操作によりブローバイガス取出路10とブローバイガス排出路13とを接続すれば、ブローバイガスBGの通流状態は上記外部排出状態となる。
以下、このECU50の詳細構成並びにそれにより実行される制御フローの詳細について説明する。
そして、これら冷却水温度Tw、排ガス温度Tg、エンジン回転速度N、燃料噴射量Q、実出口温度Tcは、適宜センサ等により検出されて、ECU50は、その検出値を取得する(図3のステップ#01)。
詳しくは、図2に示すように、機関状態判定モジュール20は、入力された冷却水温度Twや排ガス温度Tgを指標にしてエンジン本体1の暖機状態を示す指標値Hを求める機関状態判定マップM1と、当該求められた指標値Hに基づいてエンジン本体1が暖態状態であるか冷態状態であるかを判定する機関状態判定部21とを有して構成されている。
詳しくは、図2に示すように、ミスト含有量推定モジュール25は、入力されたエンジン回転速度Nと燃料噴射量Qを指標にして暖態状態及び冷態状態の夫々におけるオイルミストの含有量Bfw,Bfcを求める暖態時ミスト含有量判定マップM2及び冷態時ミスト含有量判定マップM3と、当該求められた夫々のオイルミストの含有量Bfw,Bfcから機関状態判定モジュール20で判定されたエンジン本体1の暖機状態に対応するオイルミストの含有量を選択する選択部26と、当該選択されたオイルミストの含有量の移動平均を上記含有量Bfとして算出するフィルタ処理部27とを有して構成されている。
詳しくは、図2に示すように、コーキングリスク判定モジュール30は、ミスト含有量推定モジュール25にて推定されたオイルミストの含有量Bfに基づいて、オイルコーキングの発生リスクが低くなるコンプレッサC2の出口温度の上限値を出口温度閾値TcLとして設定(図3のステップ#04)する閾値設定部31と、入力されたコンプレッサC2の実出口温度Tcと出口温度閾値TcLとを比較して、オイルコーキングの発生リスクを判定(図3のステップ#05)する比較部32とを有して構成されている。
そして、ECU50は、このコーキングリスク判定モジュール30の判定結果に基づいて、三方切替弁15を自動的に制御して、オイルコーキングの発生を抑制する制御部として機能する。
(1)上記実施形態では、ミスト含有量推定モジュール25において、エンジン回転速度Nと燃料噴射量Qとを用いて、吸気路2に還元されるブローバイガス中のオイルミストの含有量Bfを推定するように構成したが、エンジン回転速度Nと燃料噴射量Q以外のエンジン本体1の作動状態を用いてオイルミストの含有量を推定するように構成しても構わない。また、エンジン本体1の作動状態を用いるのではなく、ブローバイガス中のオイルミストの含有量を粉塵測定器等により直接計測して求めても構わない。
2 吸気路
3 排気路(外部)
5 過給機
6 温度センサ(出口温度検出部)
15 三方切替弁(ブローバイガス経路切替部)
25 ミスト含有量推定モジュール(ミスト含有量算出部)
30 コーキングリスク判定モジュール(コーキングリスク判定部)
31 閾値設定部
32 比較部
50 ECU(制御部)
BG ブローバイガス
Bf オイルミストの含有量
C1,C2 コンプレッサ
SA 新気
Tc 実出口温度
TcL 出口温度閾値
Claims (5)
- 吸気路においてエンジン本体に吸気される新気を圧縮するコンプレッサを有する過給機を備え、エンジン本体から取り出されたブローバイガスを前記吸気路における前記コンプレッサの上流側に還元するエンジンシステムであって、
前記ブローバイガス中のオイルミストの含有量を算出するミスト含有量算出部と、
前記コンプレッサの出口温度を実出口温度として検出する出口温度検出部とを備え、
前記オイルミストの含有量と前記コンプレッサの実出口温度とに基づいて、前記コンプレッサでのオイルコーキングの発生リスクを判定するコーキングリスク判定部とを備えたエンジンシステム。 - 前記コーキングリスク判定部が、
オイルミストの含有量に基づいて、前記オイルコーキングの発生リスクが低くなる前記コンプレッサの出口温度の上限値を出口温度閾値として設定する閾値設定部と、
前記コンプレッサの実出口温度と前記出口温度閾値とを比較して、前記オイルコーキングの発生リスクを判定する比較部とを有して構成されている請求項1に記載のエンジンシステム。 - 前記ミスト含有量算出部が、エンジン本体の作動状態に基づいて前記オイルミストの含有量を推定するように構成されている請求項1又は2に記載のエンジンシステム。
- 前記エンジン本体から取り出されたブローバイガスの通流状態を、前記吸気路における前記コンプレッサの上流側に還元する吸気還元状態と、外部に排出する外部排出状態との間で切り替え可能なブローバイガス経路切替部と、
前記コーキングリスク判定部の判定結果に基づいて、前記ブローバイガス経路切替部を制御して、前記オイルコーキングの発生を抑制する制御部とを備えた請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンシステム。 - 前記過給機が、前記吸気路に2以上のコンプレッサを直列状に配置してなる多段式過給機である請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジンシステム。
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