WO2022014407A1 - 内燃機関 - Google Patents

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WO2022014407A1
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egr
exhaust gas
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敦 岡崎
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine.
  • Some internal combustion engines have a supercharger that compresses the intake air sucked into the internal combustion engine body by using the flow of exhaust gas.
  • the turbocharger has, for example, a turbine provided in the exhaust passage.
  • the turbine tends to become hot due to the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. Therefore, from the viewpoint of preventing damage to the turbine, it is conceivable to take measures to suppress the injection of fuel into the internal combustion engine main body in order to suppress the temperature of the exhaust gas from becoming high. On the other hand, it was difficult to accurately detect the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine. Therefore, if the fuel injection is suppressed in a state where the temperature cannot be detected accurately, the output of the internal combustion engine may decrease.
  • the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to suppress an adverse effect on a turbine due to heat of exhaust gas and to realize a high output of an internal combustion engine.
  • a turbine of a supercharger provided in an exhaust passage through which exhaust gas generated from the internal combustion engine main body flows, and an EGR device for returning a part of the exhaust gas to the internal combustion engine main body.
  • the EGR device is operated by a temperature sensor provided in the EGR device to detect the temperature of the exhaust gas recirculating, an operation determination unit for determining the presence or absence of operation of the EGR device, and the operation determination unit. If it is determined that the EGR device is not operating, the fuel injection to the internal combustion engine main body is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor, and if it is determined that the EGR device is not operating, the turbine is controlled.
  • an internal combustion engine including an injection control unit that controls fuel injection so that the temperature of the exhaust gas toward the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold value.
  • the injection control unit controls the fuel injection so that the temperature detected by the temperature sensor does not exceed a predetermined upper limit temperature, and the EGR device is used. If it is determined that the device is not operating, the fuel injection may be controlled so as not to exceed the threshold value, which is a temperature lower than the upper limit temperature. Further, a temperature acquisition unit that estimates and acquires the temperature detected by the temperature sensor as the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine in the exhaust passage is further provided, and the injection control unit operates the EGR device. If it is determined that the temperature is present, the fuel injection may be controlled so that the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine estimated by the temperature acquisition unit does not exceed the upper limit temperature.
  • the EGR device has an EGR passage connecting an intake passage through which intake air directed to the internal combustion engine main body flows and the exhaust passage, and the temperature sensor has the exhaust passage rather than the intake passage in the EGR passage. It may be located on the side. Further, the distance of the temperature sensor from the internal combustion engine main body may be the same as the distance of the turbine from the internal combustion engine main body.
  • the internal combustion engine is provided in the exhaust passage and further includes an aftertreatment device for purifying the exhaust gas
  • the turbine is located in the exhaust passage on the side of the internal combustion engine main body with respect to the aftertreatment device. It may be.
  • the EGR device has an EGR valve that can be opened and closed for adjusting the flow rate of the exhaust gas that recirculates, and the operation determination unit operates the EGR device when the EGR valve is in the open state. It may be determined that the EGR device is not operating when the EGR valve is in the closed state.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of the internal combustion engine 1 according to the embodiment.
  • the internal combustion engine 1 is, for example, a multi-cylinder engine mounted on a vehicle such as a truck.
  • the internal combustion engine 1 is a diesel engine, but is not limited to this, and may be, for example, a gasoline engine.
  • the internal combustion engine 1 includes an engine main body 10, a fuel injection device 15, an intake passage 20, an exhaust passage 30, a turbocharger 40, an EGR device 50, and a control device 100.
  • the engine body 10 has four cylinders 12 here, but is not limited thereto. Movable parts such as pistons and crankshafts are provided in each cylinder 12.
  • the fuel injection device 15 is an injection device that injects fuel into the combustion chamber in the engine body 10.
  • the fuel injection device 15 is a common rail type fuel injection device here, and has an injector 16 and a common rail 17.
  • the injector 16 injects fuel into the combustion chamber in each cylinder 12.
  • the common rail 17 stores the fuel injected from the injector 16 in a high pressure state.
  • the intake passage 20 is a passage through which intake air to be sucked into the engine body 10 flows.
  • the intake passage 20 has an intake manifold 22 connected to the engine body 10 and an intake pipe 23 connected to the upstream end of the intake manifold 22.
  • the intake manifold 22 distributes and supplies the intake air sent from the intake pipe 23 to the intake ports of each cylinder.
  • the intake pipe 23 is provided with an air cleaner 24, an air flow meter 25, a compressor 42C of a turbocharger 40, an intercooler 27, and an intake throttle valve 28.
  • the air flow meter 25 detects the amount of intake air per unit time of the internal combustion engine 1, that is, the intake flow rate.
  • the exhaust passage 30 is a passage through which the exhaust gas generated from the engine body 10 flows.
  • the exhaust passage 30 has an exhaust manifold 32 connected to the engine body 10 and an exhaust pipe 33 connected to the downstream end of the exhaust manifold 32.
  • the exhaust manifold 32 collects the exhaust gas sent from the exhaust port of each cylinder.
  • the exhaust pipe 33 is provided with a turbine 42T of the turbocharger 40 and an aftertreatment device 35.
  • the aftertreatment device 35 is a device for purifying the exhaust gas, and includes, for example, an oxidation catalyst, a DPF, an SCR, and an ammonia oxidation catalyst.
  • the turbocharger 40 is a supercharger that compresses the intake air flowing through the intake passage 20 by utilizing the flow of exhaust gas flowing through the exhaust passage 30.
  • the turbocharger 40 has a turbine 42T provided in the exhaust passage 30 and a compressor 42C provided in the intake passage 20.
  • the turbine 42T is located on the engine body 10 side of the aftertreatment device 35 in the exhaust passage 30.
  • the EGR device 50 recirculates a part of the exhaust gas to the engine body 10. Specifically, the EGR device 50 uses a part of the exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) in the exhaust passage 30 (here, the exhaust manifold 32) in the intake passage 20 (here, the intake manifold 22). (Inside).
  • EGR gas a part of the exhaust gas
  • the EGR device 50 includes an EGR passage 52, an EGR cooler 53, an EGR valve 54, and a temperature sensor 55.
  • the EGR passage 52 is a flow path through which EGR gas flows.
  • the EGR passage 52 connects the intake passage 20 (here, the intake manifold 22) and the exhaust passage 30 (here, the exhaust manifold 32).
  • the EGR cooler 53 is provided in the EGR passage 52 and cools the EGR gas.
  • the EGR valve 54 is a valve that can be opened and closed provided on the downstream side of the EGR cooler 53, and regulates the flow rate of the EGR gas. When the EGR valve 54 is closed, EGR gas does not flow through the EGR passage 52.
  • the temperature sensor 55 is a sensor that detects the temperature of the EGR gas flowing through the EGR passage 52.
  • the temperature sensor 55 is provided on the upstream side of the EGR cooler 53, and is located on the exhaust passage 30 side of the intake passage 20 in the EGR passage 52.
  • the control device 100 controls the operation of the entire internal combustion engine 1.
  • the control device 100 controls the fuel injection by the fuel injection device 15 according to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 30, although the details will be described later. As a result, it is possible to suppress the adverse effect of the heat of the exhaust gas on the turbine 42T and to realize a high output of the internal combustion engine 1.
  • control device 100 The detailed configuration of the control device 100 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the detailed configuration of the control device 100.
  • the control device 100 has a storage unit 110 and a control unit 120.
  • the storage unit 110 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the storage unit 110 stores programs and various data for execution by the control unit 120.
  • the control unit 120 is, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 120 controls the operation of the internal combustion engine 1 by executing the program stored in the storage unit 110.
  • the control unit 120 functions as a valve control unit 122, an operation determination unit 123, a temperature acquisition unit 124, and an injection control unit 125.
  • the valve control unit 122 controls the opening and closing of the EGR valve 54.
  • the valve control unit 122 opens the EGR valve 54, a part of the exhaust gas flows in the EGR passage 52 as EGR gas.
  • the valve control unit 122 closes the EGR valve 54 so that the EGR gas does not flow in the EGR passage 52.
  • the valve control unit 122 outputs information indicating the open / closed state of the EGR valve 54 to the operation determination unit 123.
  • the operation determination unit 123 determines whether or not the EGR device 50 is in operation. For example, the operation determination unit 123 determines whether or not the EGR device 50 is operating based on the open / closed state of the EGR valve 54 controlled by the valve control unit 122. Specifically, the operation determination unit 123 determines that the EGR device 50 is operating when the EGR valve 54 is in the open state, and the EGR device 50 is operating when the EGR valve 54 is in the closed state. It is determined that there is no such thing.
  • the temperature acquisition unit 124 acquires the temperature of the EGR gas detected by the temperature sensor 55 of the EGR device 50.
  • the temperature acquisition unit 124 estimates and acquires the temperature detected by the temperature sensor 55 as the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine 42T in the exhaust passage 30 (hereinafter referred to as the turbine upstream temperature).
  • the temperature acquisition unit 124 acquires the temperature detected by the temperature sensor 55 of the EGR device 50 by estimating it as the turbine upstream temperature when the EGR device 50 is operating.
  • the temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas is not provided between the exhaust manifold 32 and the turbine 42T in the exhaust passage 30. Therefore, the temperature sensor 55 provided in the EGR passage 52 is the temperature sensor closest to the upstream of the turbine 42T. Further, the distance of the temperature sensor 55 from the engine body 10 is close to the distance of the turbine 42T from the engine body 10. As an example, in FIG. 1, the distance of the temperature sensor 55 from the engine body 10 is the same as the distance of the turbine 42T from the engine body 10. Therefore, the temperature of the EGR gas detected by the temperature sensor 55 is substantially the same as the turbine upstream temperature.
  • the injection control unit 125 controls fuel injection to the engine body 10 by the fuel injection device 15. For example, the injection control unit 125 sets the injection amount of the fuel and injects the fuel at the injection timing according to the set injection amount.
  • the injection control unit 125 controls fuel injection based on the presence or absence of operation of the EGR device 50. For example, when the operation determination unit 123 determines that the EGR device 50 is operating, the injection control unit 125 controls fuel injection to the engine body 10 based on the temperature detected by the temperature sensor 55. That is, the injection control unit 125 controls fuel injection to the engine body 10 based on the turbine upstream temperature. For example, the injection control unit 125 controls fuel injection to the engine body 10 so that the temperature detected by the temperature sensor 55 does not exceed the upper limit temperature.
  • the upper limit temperature is a temperature at which the turbine 42T is not likely to be damaged by the heat of the exhaust gas, and is, for example, 150 ° C.
  • the injection control unit 125 controls the fuel injection so that the temperature of the exhaust gas toward the turbine does not exceed a predetermined threshold value. That is, the injection control unit 125 limits the fuel injection amount so that the temperature of the exhaust gas does not exceed the threshold value.
  • the temperature of the exhaust gas can be detected by, for example, a temperature sensor provided in the aftertreatment device 35.
  • the threshold value is a temperature lower than the above-mentioned upper limit temperature, for example, 140 ° C. As a result, it is possible to prevent the temperature of the exhaust gas from becoming high, and thus it is possible to prevent the turbine 42T from being damaged by the heat of the exhaust gas.
  • the upper limit temperature and the threshold value are stored in, for example, the storage unit 110.
  • the detection result of the temperature sensor 55 is used to accurately estimate the upstream turbine temperature and inject fuel so as not to exceed the upper limit temperature. Since it is possible to suppress excessively limiting the fuel injection amount, it is possible to realize a high output of the internal combustion engine 1. Further, when the EGR device 50 is not operating, the EGR gas does not flow in the EGR passage 52, so that the temperature detected by the temperature sensor 55 may deviate from the actual turbine upstream temperature. Therefore, when the EGR device 50 is not operating, it is possible to prevent erroneous control of the injection amount by not using the detection result of the temperature sensor 55.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation example of the internal combustion engine 1. This flowchart starts from the place where the internal combustion engine 1 is operating. Along with this, the exhaust gas generated from the engine body 10 is flowing through the exhaust passage 30.
  • the operation determination unit 123 of the control device 100 determines whether or not the EGR valve 54 is in the open state (step S102). For example, the operation determination unit 123 determines whether or not the EGR valve 54 is in the open state from the control state of the EGR valve 54 by the valve control unit 122.
  • step S104 determines that the EGR device 50 is operating (step S104). That is, the operation determination unit 123 determines that the EGR gas is flowing in the EGR passage 52.
  • the temperature acquisition unit 124 acquires the temperature of the EGR gas flowing in the EGR passage 52 as the turbine upstream temperature, which is the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine 42T (step S106). For example, the temperature acquisition unit 124 acquires the turbine upstream temperature at predetermined intervals.
  • the injection control unit 125 injects fuel into the fuel injection device 15 so that the turbine upstream temperature acquired by the temperature acquisition unit 124 does not exceed the upper limit temperature (step S108). That is, when the EGR device 50 is operating, the injection control unit 125 injects fuel into the fuel injection device 15 so as not to exceed the upper limit temperature at which the turbine 42T is not likely to be damaged.
  • step S102 when it is determined in step S102 that the EGR valve 54 is in the closed state (No), the operation determination unit 123 determines that the EGR device 50 is not operating (step S110). That is, the operation determination unit 123 determines that the EGR gas is not flowing in the EGR passage 52.
  • the injection control unit 125 injects fuel into the fuel injection device 15 so that the temperature of the exhaust gas does not exceed the threshold value (step S112). That is, when the EGR device 50 is not operating, the injection control unit 125 causes the fuel injection device 15 to inject fuel so that the temperature of the exhaust gas does not exceed a threshold value lower than the upper limit temperature.
  • the internal combustion engine 1 can have a high output while suppressing damage to the turbine 42T.
  • the temperature detected by the temperature sensor 55 is not used, and the fuel is injected so that the temperature of the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold, thereby increasing the upstream temperature of the turbine. It is possible to prevent erroneous control of fuel injection due to erroneous estimation.

Abstract

内燃機関は、内燃機関本体から発生する排気ガスが流れる排気通路に設けられた過給機のタービンと、排気ガスの一部を内燃機関本体へ還流させるためのＥＧＲ装置と、ＥＧＲ装置に設けられ、還流する排気ガスの温度を検出する温度センサ５５と、ＥＧＲ装置の動作の有無を判定する動作判定部１２３と、ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、温度センサ５５が検出した温度に基づいて内燃機関本体への燃料噴射を制御し、ＥＧＲ装置が動作していないと判定された場合には、タービンへ向かう排気ガスの温度が予め定まった閾値を超えないように燃料噴射を制御する噴射制御部１２５とを備える。

Description

内燃機関
　本発明は、内燃機関に関する。
　内燃機関には、排気ガスの流れを利用して内燃機関本体へ吸入される吸気を圧縮する過給機を有するものがある。過給機は、例えば、排気通路に設けられたタービンを有する。
特開２０１７－３１９３０号公報
　ところで、タービンは、排気通路を流れる排気ガスの熱によって高温になりやすい。このため、タービンの損傷を防ぐ観点から排気ガスが高温になることを抑制するために、内燃機関本体への燃料の噴射を抑制する方策が考えうる。
　一方で、タービンの上流の排気ガスの温度を精度良く検出することが困難であった。このため、温度を精度良く検出できない状態で燃料噴射を抑制してしまうと、内燃機関の出力を低下させるおそれがある。
　そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気ガスの熱によるタービンへの悪影響を抑制すると共に、内燃機関の高出力を実現することを目的とする。
　本発明の一の態様においては、内燃機関本体から発生する排気ガスが流れる排気通路に設けられた過給機のタービンと、前記排気ガスの一部を前記内燃機関本体へ還流させるためのＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置に設けられ、還流する前記排気ガスの温度を検出する温度センサと、前記ＥＧＲ装置の動作の有無を判定する動作判定部と、前記動作判定部によって前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記内燃機関本体への燃料噴射を制御し、前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定された場合には、前記タービンへ向かう前記排気ガスの温度が予め定まった閾値を超えないように前記燃料噴射を制御する噴射制御部と、を備える、内燃機関を提供する。
　また、前記噴射制御部は、前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度センサが検出した温度が所定の上限温度を超えないように前記燃料噴射を制御し、前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定された場合には、前記上限温度よりも低い温度である前記閾値を超えないように前記燃料噴射を制御することとしてもよい。
　また、前記温度センサが検出した温度を、前記排気通路において前記タービンの上流の排気ガスの温度と推定して取得する温度取得部を更に備え、前記噴射制御部は、前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度取得部によって推定された前記タービンの上流の排気ガスの温度が前記上限温度を超えないように前記燃料噴射を制御することとしてもよい。
　また、前記ＥＧＲ装置は、前記内燃機関本体へ向かう吸気が流れる吸気通路と前記排気通路とを繋いでいるＥＧＲ通路を有し、前記温度センサは、前記ＥＧＲ通路において前記吸気通路よりも前記排気通路側に位置していることとしてもよい。
　また、前記温度センサの前記内燃機関本体からの距離は、前記タービンの前記内燃機関本体からの距離と同じであることとしてもよい。
　また、前記内燃機関は、前記排気通路に設けられ、前記排気ガスを浄化する後処理装置を更に備え、前記タービンは、前記排気通路において前記後処理装置よりも前記内燃機関本体側に位置していることとしてもよい。
　また、前記ＥＧＲ装置は、還流する前記排気ガスの流量を調整するための開閉可能なＥＧＲ弁を有し、前記動作判定部は、前記ＥＧＲ弁が開状態である場合に前記ＥＧＲ装置が動作していると判定し、前記ＥＧＲ弁が閉状態である場合に前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定することとしてもよい。
　本発明によれば、排気ガスの熱によるタービンへの悪影響を抑制すると共に、内燃機関の高出力を実現できるという効果を奏する。
一の実施形態に係る内燃機関１の構成を説明するための模式図である。 制御装置１００の詳細構成を説明するための模式図である。 内燃機関１の動作例を説明するためのフローチャートである。
　＜内燃機関の構成＞
　本発明の一の実施形態に係る内燃機関の構成について、図１を参照しながら説明する。
　図１は、一の実施形態に係る内燃機関１の構成を説明するための模式図である。内燃機関１は、例えば、トラック等の車両に搭載された多気筒エンジンである。内燃機関１は、ディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。内燃機関１は、図１に示すように、エンジン本体１０と、燃料噴射装置１５と、吸気通路２０と、排気通路３０と、ターボチャージャ４０と、ＥＧＲ装置５０と、制御装置１００とを有する。
　エンジン本体１０は、ここでは４つのシリンダ１２を有するが、これに限定されない。各シリンダ１２内には、ピストン、クランクシャフト等の可動部品が設けられている。
　燃料噴射装置１５は、エンジン本体１０内の燃焼室に燃料を噴射する噴射装置である。燃料噴射装置１５は、ここではコモンレール式燃料噴射装置であり、インジェクタ１６とコモンレール１７を有する。インジェクタ１６は、各シリンダ１２内の燃焼室に燃料を噴射する。コモンレール１７は、インジェクタ１６から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
　吸気通路２０は、エンジン本体１０に吸入する吸気が流れる通路である。吸気通路２０は、エンジン本体１０に接続された吸気マニホールド２２と、吸気マニホールド２２の上流端に接続された吸気管２３とを有する。吸気マニホールド２２は、吸気管２３から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管２３には、エアクリーナ２４、エアフローメータ２５、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４２Ｃ、インタークーラ２７、吸気絞り弁２８が設けられている。エアフローメータ２５は、内燃機関１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出する。
　排気通路３０は、エンジン本体１０から発生する排気ガスが流れる通路である。排気通路３０は、エンジン本体１０に接続された排気マニホールド３２と、排気マニホールド３２の下流端に接続された排気管３３とを有する。排気マニホールド３２は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管３３には、ターボチャージャ４０のタービン４２Ｔ、後処理装置３５が設けられている。後処理装置３５は、排気ガスを浄化するための装置であり、例えば、酸化触媒、ＤＰＦ、ＳＣＲ、アンモニア酸化触媒を含む。
　ターボチャージャ４０は、排気通路３０を流れる排気ガスの流れを利用して、吸気通路２０を流れる吸気を圧縮する過給機である。ターボチャージャ４０は、排気通路３０に設けられたタービン４２Ｔと、吸気通路２０に設けられたコンプレッサ４２Ｃとを有する。タービン４２Ｔは、排気通路３０において後処理装置３５よりもエンジン本体１０側に位置している。
　ＥＧＲ装置５０は、排気ガスの一部をエンジン本体１０へ還流させる。具体的には、ＥＧＲ装置５０は、排気通路３０内（ここでは、排気マニホールド３２内）の排気ガスの一部（以下、ＥＧＲガスと呼ぶ）を、吸気通路２０内（ここでは、吸気マニホールド２２内）に還流させる。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ通路５２と、ＥＧＲクーラ５３と、ＥＧＲ弁５４と、温度センサ５５とを有する。
　ＥＧＲ通路５２は、ＥＧＲガスが流れる流路である。ＥＧＲ通路５２は、吸気通路２０（ここでは、吸気マニホールド２２）と排気通路３０（ここでは、排気マニホールド３２）とを繋いでいる。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ通路５２に設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。
　ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲクーラ５３の下流側に設けられた開閉可能な弁であり、ＥＧＲガスの流量を調整する。なお、ＥＧＲ弁５４が閉じている場合には、ＥＧＲ通路５２をＥＧＲガスが流れない。
　温度センサ５５は、ＥＧＲ通路５２を流れるＥＧＲガスの温度を検出するセンサである。温度センサ５５は、ＥＧＲクーラ５３の上流側に設けられており、ＥＧＲ通路５２において吸気通路２０よりも排気通路３０側に位置している。
　制御装置１００は、内燃機関１全体の動作を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、詳細は後述するが、排気通路３０を流れる排気ガスの温度に応じて、燃料噴射装置１５による燃料噴射を制御する。これにより、排気ガスの熱によるタービン４２Ｔへの悪影響を抑制すると共に、内燃機関１の高出力を実現できる。
　＜制御装置の詳細構成＞
　制御装置１００の詳細構成について、図２を参照しながら説明する。
　図２は、制御装置１００の詳細構成を説明するための模式図である。制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。
　記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。
　制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、内燃機関１の動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、弁制御部１２２、動作判定部１２３、温度取得部１２４及び噴射制御部１２５として機能する。
　弁制御部１２２は、ＥＧＲ弁５４の開閉を制御する。弁制御部１２２がＥＧＲ弁５４を開状態にすることで、排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路５２内を流れる。一方で、弁制御部１２２がＥＧＲ弁５４を閉状態にすることで、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路５２内を流れない。弁制御部１２２は、ＥＧＲ弁５４の開閉状態を示す情報を、動作判定部１２３に出力する。
　動作判定部１２３は、ＥＧＲ装置５０の動作の有無を判定する。例えば、動作判定部１２３は、弁制御部１２２が制御したＥＧＲ弁５４の開閉状態に基づいて、ＥＧＲ装置５０の動作の有無を判定する。具体的には、動作判定部１２３は、ＥＧＲ弁５４が開状態である場合にＥＧＲ装置５０が動作していると判定し、ＥＧＲ弁５４が閉状態である場合にＥＧＲ装置５０が動作していないと判定する。
　温度取得部１２４は、ＥＧＲ装置５０の温度センサ５５が検出したＥＧＲガスの温度を取得する。ここで、温度取得部１２４は、温度センサ５５が検出した温度を、排気通路３０においてタービン４２Ｔの上流の排気ガスの温度（以下、タービン上流温度と呼ぶ）と推定して取得する。具体的には、温度取得部１２４は、ＥＧＲ装置５０が動作している場合に、ＥＧＲ装置５０の温度センサ５５が検出した温度を、タービン上流温度と推定して取得する。
　本実施形態では、排気通路３０において排気マニホールド３２とタービン４２Ｔの間に、排気ガスの温度を検出する温度センサは設けられていない。このため、ＥＧＲ通路５２に設けられた温度センサ５５が、タービン４２Ｔの上流に最も近くに配置された温度センサである。また、温度センサ５５のエンジン本体１０からの距離は、タービン４２Ｔのエンジン本体１０からの距離に近い大きさである。一例として、図１では、温度センサ５５のエンジン本体１０からの距離が、タービン４２Ｔのエンジン本体１０からの距離と同じである。このため、温度センサ５５が検出するＥＧＲガスの温度は、タービン上流温度とほぼ同じである。
　噴射制御部１２５は、燃料噴射装置１５によるエンジン本体１０への燃料噴射を制御する。例えば、噴射制御部１２５は、燃料の噴射量を設定し、設定した噴射量に応じた噴射タイミングで燃料を噴射させる。
　噴射制御部１２５は、ＥＧＲ装置５０の動作の有無に基づいて、燃料噴射を制御する。例えば、噴射制御部１２５は、動作判定部１２３によってＥＧＲ装置５０が動作していると判定された場合には、温度センサ５５が検出した温度に基づいてエンジン本体１０への燃料噴射を制御する。すなわち、噴射制御部１２５は、タービン上流温度に基づいて、エンジン本体１０への燃料噴射を制御する。例えば、噴射制御部１２５は、温度センサ５５が検出した温度が上限温度を超えないように、エンジン本体１０への燃料噴射を制御する。ここで、上限温度は、排気ガスの熱によってタービン４２Ｔが損傷するおそれが無い温度であり、例えば１５０℃である。
　一方で、噴射制御部１２５は、ＥＧＲ装置５０が動作していないと判定された場合には、タービンへ向かう排気ガスの温度が予め定まった閾値を超えないように燃料噴射を制御する。すなわち、噴射制御部１２５は、排気ガスの温度が閾値を超えないように、燃料の噴射量を制限する。排気ガスの温度は、例えば、後処理装置３５に設けられた温度センサで検出しうる。閾値は、上述した上限温度よりも低い温度であり、例えば１４０℃である。これにより、排気ガスの温度が高温になることを抑制できるので、排気ガスの熱によってタービン４２Ｔが損傷することを防止できる。なお、上限温度及び閾値は、例えば記憶部１１０に記憶されている。
　本実施形態では、ＥＧＲ装置５０が動作している場合には、温度センサ５５の検出結果を利用してタービン上流温度を精度良く推定して上限温度を超えないように燃料を噴射することで、過度に燃料の噴射量を制限することを抑制できるので、内燃機関１の高出力を実現できる。また、ＥＧＲ装置５０が動作していない場合には、ＥＧＲ通路５２内をＥＧＲガスが流れないので、温度センサ５５が検出した温度が、実際のタービン上流温度と乖離しているおそれがある。このため、ＥＧＲ装置５０が動作していない場合には、温度センサ５５の検出結果を利用しないことで、噴射量を誤って制御することを防止できる。
　＜内燃機関の動作例＞
　内燃機関１の動作例について、図３を参照しながら説明する。
　図３は、内燃機関１の動作例を説明するためのフローチャートである。本フローチャートは、内燃機関１が動作を行っているところから開始される。これに伴い、エンジン本体１０から発生した排気ガスが、排気通路３０を流れている。
　まず、制御装置１００の動作判定部１２３は、ＥＧＲ弁５４が開状態か否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、動作判定部１２３は、弁制御部１２２によるＥＧＲ弁５４の制御状態から、ＥＧＲ弁５４が開状態か否かを判定する。
　ステップＳ１０２でＥＧＲ弁５４が開状態であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、動作判定部１２３は、ＥＧＲ装置５０が動作していると判定する（ステップＳ１０４）。すなわち、動作判定部１２３は、ＥＧＲ通路５２内をＥＧＲガスが流れていると判定する。
　次に、温度取得部１２４は、ＥＧＲ通路５２内を流れるＥＧＲガスの温度を、タービン４２Ｔの上流の排気ガスの温度であるタービン上流温度として取得する（ステップＳ１０６）。例えば、温度取得部１２４は、所定間隔で、タービン上流温度を取得する。
　次に、噴射制御部１２５は、温度取得部１２４が取得したタービン上流温度が上限温度を超えないように、燃料噴射装置１５に燃料を噴射させる（ステップＳ１０８）。すなわち、噴射制御部１２５は、ＥＧＲ装置５０が動作している場合には、タービン４２Ｔが損傷するおそれがない上限温度を超えないように、燃料噴射装置１５に燃料を噴射させる。
　一方で、ステップＳ１０２でＥＧＲ弁５４が閉状態であると判定した場合には（Ｎｏ）、動作判定部１２３は、ＥＧＲ装置５０が動作していないと判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、動作判定部１２３は、ＥＧＲ通路５２内をＥＧＲガスが流れていないと判定する。
　次に、噴射制御部１２５は、排気ガスの温度が閾値を超えないように、燃料噴射装置１５に燃料を噴射させる（ステップＳ１１２）。すなわち、噴射制御部１２５は、ＥＧＲ装置５０が動作していない場合には、排気ガスの温度が上限温度よりも低い閾値を超えないように、燃料噴射装置１５に燃料を噴射させる。
　＜本実施形態における効果＞
　上述した実施形態の内燃機関１の制御装置１００は、ＥＧＲ装置５０が動作していると判定された場合には、ＥＧＲ装置５０に設けられた温度センサ５５が検出した温度に基づいてエンジン本体１０への燃料噴射を制御する。一方で、内燃機関１は、ＥＧＲ装置５０が動作していないと判定された場合には、タービン４２Ｔへ向かう排気ガスの温度が予め定まった閾値を超えないように燃料噴射を制御する。
　これにより、ＥＧＲ装置５０が動作している場合には、ＥＧＲ装置５０の温度センサ５５が検出したＥＧＲガスの温度によってタービン４２Ｔの上流の排気ガスの温度（タービン上流温度）を精度良く推定できるので、タービン４２Ｔを損傷させることを抑制しつつ、内燃機関１を高出力にできる。一方で、ＥＧＲ装置５０が動作していない場合には、温度センサ５５が検出した温度を用いずに、排気ガスの温度が所定の閾値を超えないように燃料噴射させることで、タービン上流温度を誤って推定することに起因する燃料噴射の誤制御を防止できる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
　１　　内燃機関
　１０　　エンジン本体
　１５　　燃料噴射装置
　２０　　吸気通路
　３０　　排気通路
　３５　　後処理装置
　４２Ｔ　　タービン
　５０　　ＥＧＲ装置
　５２　　ＥＧＲ通路
　５４　　ＥＧＲ弁
　５５　　温度センサ
　１２３　　動作判定部
　１２５　　噴射制御部
 
 

Claims (7)

  1. 　内燃機関本体から発生する排気ガスが流れる排気通路に設けられた過給機のタービンと、
    　前記排気ガスの一部を前記内燃機関本体へ還流させるためのＥＧＲ装置と、
    　前記ＥＧＲ装置に設けられ、還流する前記排気ガスの温度を検出する温度センサと、
    　前記ＥＧＲ装置の動作の有無を判定する動作判定部と、
    　前記動作判定部によって前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記内燃機関本体への燃料噴射を制御し、前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定された場合には、前記タービンへ向かう前記排気ガスの温度が予め定まった閾値を超えないように前記燃料噴射を制御する噴射制御部と、
    　を備える、内燃機関。
  2. 　前記噴射制御部は、
    　前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度センサが検出した温度が所定の上限温度を超えないように前記燃料噴射を制御し、
    　前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定された場合には、前記上限温度よりも低い温度である前記閾値を超えないように前記燃料噴射を制御する、
    　請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記温度センサが検出した温度を、前記排気通路において前記タービンの上流の排気ガスの温度と推定して取得する温度取得部を更に備え、
    　前記噴射制御部は、前記ＥＧＲ装置が動作していると判定された場合には、前記温度取得部によって推定された前記タービンの上流の排気ガスの温度が前記上限温度を超えないように前記燃料噴射を制御する、
    　請求項２に記載の内燃機関。
  4. 　前記ＥＧＲ装置は、前記内燃機関本体へ向かう吸気が流れる吸気通路と前記排気通路とを繋いでいるＥＧＲ通路を有し、
    　前記温度センサは、前記ＥＧＲ通路において前記吸気通路よりも前記排気通路側に位置している、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
  5. 　前記温度センサの前記内燃機関本体からの距離は、前記タービンの前記内燃機関本体からの距離と同じである、
    　請求項４に記載の内燃機関。
  6. 　前記排気通路に設けられ、前記排気ガスを浄化する後処理装置を更に備え、
    　前記タービンは、前記排気通路において前記後処理装置よりも前記内燃機関本体側に位置している、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
  7. 　前記ＥＧＲ装置は、還流する前記排気ガスの流量を調整するための開閉可能なＥＧＲ弁を有し、
    　前記動作判定部は、前記ＥＧＲ弁が開状態である場合に前記ＥＧＲ装置が動作していると判定し、前記ＥＧＲ弁が閉状態である場合に前記ＥＧＲ装置が動作していないと判定する、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関。
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