JP2016098680A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】湿度の影響を考慮して凝縮水の発生を防止することができる内燃機関の排気還流装置を提供する。
【解決手段】吸気通路に設けられるコンプレッサを含む過給機と、過給圧を調節するアクチュエータと、コンプレッサより下流の吸気通路内における吸気湿度を検出する吸気湿度検出センサと、コンプレッサより下流の吸気通路内における吸気温度を検出する吸気温度検出センサと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、吸気露点温度が吸気温度よりも低くなる過給圧を吸気湿度に基づいて算出し、算出した過給圧を目標過給圧としてアクチュエータを制御する手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図3
【解決手段】吸気通路に設けられるコンプレッサを含む過給機と、過給圧を調節するアクチュエータと、コンプレッサより下流の吸気通路内における吸気湿度を検出する吸気湿度検出センサと、コンプレッサより下流の吸気通路内における吸気温度を検出する吸気温度検出センサと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、吸気露点温度が吸気温度よりも低くなる過給圧を吸気湿度に基づいて算出し、算出した過給圧を目標過給圧としてアクチュエータを制御する手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
この発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。
従来、内燃機関の吸気通路において凝縮水が発生することが知られている。凝縮水は、吸気温度が吸気露点温度より低くなると発生する。特許文献1には、排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置を備えた内燃機関において、吸気通路とEGR通路との接続部分における凝縮水の発生を防止する制御が開示されている。この制御は、上記接続部分におけるEGRガス温度が予め設定される所定値より低い場合、コンプレッサ下流側の吸気を上記接続部分に導入する制御である。この制御が実行されることで、コンプレッサによって圧縮加熱された吸気を上記接続部分に導入することができる。このため、上記接続部分における吸気温度を上昇させて、吸気温度を吸気露点温度より高くすることができる。この結果、上記接続部分における凝縮水の発生を防止することができる。
ところで、内燃機関の吸気通路において、吸気湿度が高くなると吸気露点温度が高くなることが知られている。このため、吸気湿度が高い場合、吸気露点温度が吸気温度より高くなりやすくなり、凝縮水が発生しやすくなる。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、湿度の影響を考慮して凝縮水の発生を防止することができる内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、
吸気通路に設けられるコンプレッサを含む過給機と、
過給圧を調節するアクチュエータと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気湿度を検出する吸気湿度センサと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気温度を検出する吸気温度センサと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
吸気露点温度が前記吸気温度よりも低くなる過給圧を前記吸気湿度に基づいて算出し、算出した過給圧を目標過給圧として前記アクチュエータを制御する手段を備えることを特徴とする。
吸気通路に設けられるコンプレッサを含む過給機と、
過給圧を調節するアクチュエータと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気湿度を検出する吸気湿度センサと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気温度を検出する吸気温度センサと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
吸気露点温度が前記吸気温度よりも低くなる過給圧を前記吸気湿度に基づいて算出し、算出した過給圧を目標過給圧として前記アクチュエータを制御する手段を備えることを特徴とする。
第1の発明によれば、吸気露点温度が吸気温度よりも低くなるように過給圧を制御することができる。この結果、吸気通路における凝縮水の発生を防止できる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1のシステムの構成を表した図である。実施の形態1のシステムは、エンジン10を備える。エンジン10は、過給機付きエンジンである。
図1は、実施の形態1のシステムの構成を表した図である。実施の形態1のシステムは、エンジン10を備える。エンジン10は、過給機付きエンジンである。
実施の形態1では過給機として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。ターボチャージャは、吸気通路21に設けられるコンプレッサ30と排気通路に設けられるタービン32とが軸を介在して連結される構造をとっている。
また、タービン32をバイパスするウエイストゲートバルブ35が備えられている。また、コンプレッサ30をバイパスするエアバイパスバルブ46が備えられている。ウエイストゲートバルブ35、そしてエアバイパスバルブ46は、過給圧を調節する目的で備えられている。
エンジン本体18には、吸気通路21が接続されている。吸気通路21において、コンプレッサ30の下流には、水冷式のインタークーラ14が設けられている。
インタークーラ14には、冷却水を冷却するラジエータ12が接続されている。ラジエータ12には、冷却水を流すための電動ウォーターポンプ16が設けられている。
また、エンジン10には、排気の一部をEGRガスとして吸気通路21に還流するEGR装置が2つ設けられている。以下にこれらのEGR装置について説明する。
1つ目のEGR装置として、HPL(High Pressure Loop)EGR装置が設けられている。図1において、HPLEGR通路40、HPLEGRバルブ(不図示)がHPLEGR装置を構成している。HPLEGR通路40は、エンジン本体18とタービン32との間の排気通路と、インタークーラ14とエンジン本体18との間の吸気通路21とを接続している。
2つ目のEGR装置として、LPL(Low Pressure Loop)EGR装置が設けられている。図1において、LPLEGR通路45、EGRクーラ(不図示)、そしてLPLEGRバルブ(不図示)がLPLEGR装置を構成している。LPLEGR通路45は、触媒より下流の排気通路と、コンプレッサ30より上流の吸気通路21とを接続している。
エンジン10には、各種センサが取り付けられている。コンプレッサ30とインタークーラ14との間の吸気通路21には、吸気温度を検出する吸気温度センサ20が取り付けられている。コンプレッサ30とインタークーラ14との間の吸気通路21には、吸気湿度を検出する吸気湿度センサ24が取り付けられている。インタークーラ14とエンジン本体18との間の吸気通路21には、過給圧を検出する過給圧センサ22が取り付けられている。
実施の形態1のエンジンは、ECU100(Electronic Control Unit)を備えている。ECU100の入力側には、吸気温度センサ20、過給圧センサ22、吸気湿度センサ24等の各種センサが接続されている。ECU100の出力側には、電動ウォーターポンプ16、HPLEGRバルブ、LPLEGRバルブ、ウエイストゲートバルブ35、エアバイパスバルブ46等の各種アクチュエータが接続されている。
ところで、吸気通路21において、吸気温度が吸気露点温度より低くなると、凝縮水が発生する。例えば、エンジン10の冷間始動時は、エンジン水温が通常運転時に比べて低下しており、吸気通路21を暖機することができない。このため、エンジン10の冷間始動時には、吸気温度が吸気露点温度より低くなり、凝縮水が発生しやすい。
また、吸気露点温度は、吸気湿度によって変化する。これは、吸気湿度が上がると吸気中に含まれる水蒸気量が上昇し、これに応じて吸気露点温度も上昇するためである。さらに、吸気露点温度は、過給圧によっても変化する。
そこで、実施の形態1では、吸気露点温度と吸気湿度と過給圧との関係をマップ化して、このマップをECU100に記憶させる。そして、このマップに吸気湿度と仮過給圧が代入されて、吸気温度よりも低くなる吸気露点温度が探索される。そして、探索された吸気露点温度に対応する過給圧が目標過給圧となる。そして、現在の過給圧をこの目標過給圧に近づけるように各アクチュエータが制御される。以下、吸気露点温度と吸気湿度と過給圧との関係のマップについて、図2を参照して説明する。
図2は、吸気露点温度と吸気湿度と過給圧との関係を示した図である。図2には、90%、70%、50%、30%の4種類の湿度における吸気露点温度と過給圧との関係が示されている。図2に示すように、吸気湿度が高くなるほど吸気露点温度も高くなる。この吸気露点温度と過給圧の関係を示すデータをマップ化したものがECU100に記憶されている。なお、図2のデータは、外気温度が25℃かつEGRガスの導入がカットされている場合における吸気露点温度と過給圧のデータである。このため、外気温度が変化することで、図2に示す吸気露点温度と過給圧との関係を示す数値が変化する。ECU100には、予め実験で求められた、様々な外気温度における吸気露点温度と過給圧との関係を示すデータがマップ化されて記憶されている。
以下、実施の形態1において、上記マップを用いて行われる凝縮水発生防止制御について、図3を参照して説明する。
[凝縮水発生防止ルーチン]
図3は、実施の形態1のECU100で実行される凝縮水発生防止ルーチンを表した図である。ECU100は、本ルーチンを記憶するためのメモリーを有している。ECU100は、記憶した本ルーチンを実行するためのプロセッサを有している。
図3は、実施の形態1のECU100で実行される凝縮水発生防止ルーチンを表した図である。ECU100は、本ルーチンを記憶するためのメモリーを有している。ECU100は、記憶した本ルーチンを実行するためのプロセッサを有している。
まず、ECU100は、冷間始動時かつEGRガスの導入がカットされているか否かを判定する(S100)。冷間始動時かつEGRガスの導入がカットされていないと判定された場合、本ルーチンは繰り返される。
一方、ECU100は、冷間始動時かつEGRガスの導入がカットされていると判定した場合、吸気温度及び吸気湿度を検出する(S102)。
次に、ECU100は、目標過給圧を算出する(S104)。ECU100には、図2で説明したマップが予め記憶されており、このマップに外気温度、吸気湿度、仮過給圧を代入して吸気露点温度を算出する。そして、仮過給圧を変化させて、吸気温度よりも低くなる吸気露点温度が得られる仮過給圧を探索する。そして、探索された仮過給圧を目標過給圧に設定する。
次に、ECU100は、現在の過給圧が目標過給圧より高いか否かが判定する(S106)。現在の過給圧が目標過給圧以下の場合、本ルーチンは繰り返される。
一方、現在の過給圧が目標過給圧より高いと判定された場合、ウエイストゲートバルブ35(WGV)が全開であるか否かが判定される(S108)。ウエイストゲートバルブ35(WGV)が全開ではないと判定された場合、ウエイストゲートバルブ35(WGV)の開度が大きく設定される(S114)。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、ECU100は、ウエイストゲートバルブ35(WGV)が全開であると判定した場合、エアバイパスバルブ46が全開か否かを判定する(S110)。エアバイパスバルブ46が全開ではないと判定された場合、エアバイパスバルブ46の開度が大きく設定される(S116)。次に、ウエイストゲートバルブ35(WGV)の開度がベース値に戻される(S112)。これによって、過給遅れを抑制することができる。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、エアバイパスバルブ46が全開であると判定された場合、ウエイストゲートバルブ35(WGV)の開度がベース値に戻される(S112)。その後、本ルーチンは繰り返される。
実施の形態1の凝縮水発生防止ルーチンが繰り返されることにより、まず、ウエイストゲートバルブ35の開度を大きくしていき現在の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。そして、ウエイストゲートバルブ35が全開になったときには、エアバイパスバルブ46の開度を大きくすることで現在の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。このように、各アクチュエータを段階的に制御して現在の過給圧を目標過給圧に近づける制御が行われる。
凝縮水発生防止制御を行うことで、吸気露点温度と過給圧の関係を設定したマップに基づいて算出された過給圧になるように各アクチュエータが制御される。過給圧を制御することで、吸気露点温度が吸気温度以下にならないように制御することができる。この結果、吸気通路21における凝縮水の発生を防止できる。
なお、実施の形態1では、ウエイストゲートバルブ35によって過給圧が制御されているがこれに限るものではない。例えば、ウエイストゲートバルブ35の代わりに、タービン32に設けられる可変ノズル(VN)を用いて過給圧を制御してもよい。
実施の形態2.
実施の形態2は、実施の形態1とターボチャージャの構成が異なる。具体的には、実施の形態2のシステムには、ターボチャージャを2つ備えた2ステージターボチャージャが採用されている。実施の形態2における2ステージターボチャージャについて、図4を参照して説明する。
実施の形態2は、実施の形態1とターボチャージャの構成が異なる。具体的には、実施の形態2のシステムには、ターボチャージャを2つ備えた2ステージターボチャージャが採用されている。実施の形態2における2ステージターボチャージャについて、図4を参照して説明する。
図4は、実施の形態2の2ステージターボチャージャについて説明する図である。図4に示すように、実施の形態2のシステムには、低圧ターボチャージャ102と高圧ターボチャージャ200とが設けられる。低圧ターボチャージャ102は、低圧コンプレッサ60と低圧タービン62とが軸を介在して連結される構造をとっている。高圧ターボチャージャ200は、高圧コンプレッサ70と高圧タービン72とが軸を介在して連結される構造をとっている。高圧ターボチャージャ200は、低圧ターボチャージャ102と比べて、エンジン本体18に近い位置に設置されている。
また、図4に示すように、実施の形態2のシステムには、過給圧を調節する各種バルブが設けられる。高圧コンプレッサ70をバイパスする通路には、吸気切換弁50(ACV:Air Control Valve)が設けられる。高圧タービン72をバイパスする通路には、排気切換弁54(ECV:Exhaust Control Valve)が設けられる。低圧タービン62をバイパスする通路には、排気バイパス弁52(EBV:Exhaust Bypass Valve)が設けられる。
以下、実施の形態2における凝縮水発生防止ルーチンについて、図5を参照して説明する。
図5は、実施の形態2のECU100で実行される凝縮水発生防止ルーチンを表した図である。なお、S200、S202、S204、S206は、図3で説明したS100、S102、S104、S106と同様の処理であるため、説明を省略する。
ECU100は、S206において現在の過給圧が目標過給圧より高いと判定した場合、排気切換弁54(ECV)が全開か否かを判定する(S208)。ECU100は、排気切換弁54が全開ではないと判定した場合、排気切換弁54の開度を大きくする(S218)。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、ECU100は、排気切換弁54(ECV)が全開であると判定した場合、排気バイパス弁52(EBV)が全開か否かを判定する(S210)。ECU100は、排気バイパス弁52が全開ではないと判定した場合、排気バイパス弁52の開度を大きくする(S220)。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、ECU100は、排気バイパス弁52(EBV)が全開であると判定した場合、吸気切換弁50(ACV)が全開か否かを判定する(S212)。ECU100は、吸気切換弁50が全開ではないと判定した場合、吸気切換弁50の開度を大きくする(S222)。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、ECU100は、吸気切換弁50(ACV)が全開であると判定した場合、エアバイパスバルブ46が全開か否かを判定する(S214)。エアバイパスバルブ46が全開ではないと判定された場合、エアバイパスバルブ46の開度が大きく設定される(S224)。次に、排気切換弁54(ECV)、排気バイパス弁52(EBV)、吸気切換弁50(ACV)の開度がベース値に戻される(S216)。その後、本ルーチンは繰り返される。
一方、エアバイパスバルブ46が全開であると判定された場合、排気切換弁54(ECV)、排気バイパス弁52(EBV)、吸気切換弁50(ACV)の開度がベース値に戻される(S216)。その後、本ルーチンは繰り返される。
実施の形態2の凝縮水発生防止ルーチンが繰り返されることにより、まず、排気切換弁54(ECV)の開度を大きくしていき現在の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。そして、排気切換弁54(ECV)が全開になったときには、排気バイパス弁52(EBV)の開度を大きくすることで現在の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。そして、排気バイパス弁52(EBV)が全開になったときには、吸気切換弁50(ACV)の開度を大きくすることで現在の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。このように、各アクチュエータを段階的に制御して現在の過給圧を目標過給圧に近づける制御が行われる。
実施の形態2の変形例について、図6を参照して説明する。
図6は、実施の形態2のECU100で実行される凝縮水発生防止ルーチンを表した図である。以下、図5のルーチンとの相違点についてのみ説明する。
図6に示すルーチンと図5のルーチンの相違点は、排気バイパス弁52(EBV)の全開判定(S312)と、吸気切換弁50(ACV)の全開判定(S314)とが入れ替わっている点である。
10 エンジン
18 エンジン本体
20 吸気温度センサ
22 過給圧センサ
24 吸気湿度センサ
30 コンプレッサ
32 タービン
35 ウエイストゲートバルブ
46 エアバイパスバルブ
100 ECU
18 エンジン本体
20 吸気温度センサ
22 過給圧センサ
24 吸気湿度センサ
30 コンプレッサ
32 タービン
35 ウエイストゲートバルブ
46 エアバイパスバルブ
100 ECU
Claims (1)
- 吸気通路に設けられるコンプレッサを含む過給機と、
過給圧を調節するアクチュエータと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気湿度を検出する吸気湿度センサと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路内における吸気温度を検出する吸気温度センサと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
吸気露点温度が前記吸気温度よりも低くなる過給圧を前記吸気湿度に基づいて算出し、算出した過給圧を目標過給圧として前記アクチュエータを制御する手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014234612A JP2016098680A (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 内燃機関の排気還流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014234612A JP2016098680A (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 内燃機関の排気還流装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016098680A true JP2016098680A (ja) | 2016-05-30 |
Family
ID=56077289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014234612A Pending JP2016098680A (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 内燃機関の排気還流装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016098680A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108626000A (zh) * | 2017-03-17 | 2018-10-09 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的控制装置 |
US11008934B2 (en) | 2018-08-24 | 2021-05-18 | Subaru Corporation | Engine control device |
JP2022029353A (ja) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン装置 |
-
2014
- 2014-11-19 JP JP2014234612A patent/JP2016098680A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108626000A (zh) * | 2017-03-17 | 2018-10-09 | 本田技研工业株式会社 | 内燃机的控制装置 |
US11008934B2 (en) | 2018-08-24 | 2021-05-18 | Subaru Corporation | Engine control device |
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