JP5975174B2 - 内燃機関の凝縮水処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、EGRクーラで生成された凝縮水を処理する内燃機関の凝縮水処理装置に関する。
内燃機関の凝縮水処理装置として、EGRクーラで生成された凝縮水を凝縮水タンクに貯留し、凝縮水タンクの貯水量が所定量に達した時に凝縮水を吸気通路に噴射するものが知られている(特許文献1)。吸気通路に供給された凝縮水が吸気とともに気筒内に導かれて気化することによって燃焼温度が抑制される結果、燃焼に伴うNOxの生成量が抑制される。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2〜4が存在する。
凝縮水タンクに貯留された凝縮水を燃焼温度の抑制等に活用するには凝縮水タンクの貯水量を確保する必要がある。
そこで、本発明は、凝縮水タンクの貯水量を確保できる内燃機関の凝縮水処理装置を提供することを目的とする。
本発明の内燃機関の凝縮水処理装置は、排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR通路と、前記EGRガスを冷却するEGRクーラとを有するEGR装置と、排気に含まれるPMを捕捉するフィルタと、前記EGRガスの前記吸気系への導入量であるEGR量を運転状態に基づいて算出するEGR量算出手段と、前記フィルタに捕捉された前記PMを除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御手段と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の凝縮水処理装置であって、前記EGRクーラで生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、前記フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が基準水量よりも少ない場合に、前記EGR量算出手段が算出する前記EGR量である基準ガス量よりも前記EGR量を増加させるEGR量増加手段と、を備えるものである。
EGR量が増加するとEGRクーラで生成される凝縮水の生成量が増加する。また、EGR量の増加によってPM(Particulate Matter)の生成量も増加する。フィルタ再生制御はフィルタに捕捉されたPMの堆積量が上限値に達した場合にPMを除去するものである。そのため、フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内においてはフィルタに捕捉されたPMの堆積量に余裕がある。本発明の凝縮水処理装置は、凝縮水タンクの貯水量が基準水量より少ない場合、PMの堆積量に余裕がある特定期間にEGR量を基準ガス量よりも増加させる。これにより、フィルタに捕捉されるPMの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンクの貯水量を増やすことができる。
本発明の凝縮水処理装置の一態様において、前記EGR量増加手段は、前記特定期間外において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が前記基準水量よりも少ない場合に、前記基準ガス量よりも前記EGR量を増加させ、前記EGR量増加手段が前記特定期間内に増加させる前記EGR量の増加量は、前記EGR量増加手段が前記特定期間外に増加させる前記EGR量の増加量に比べて大きくてもよい。この態様においては、特定期間外においてもEGR量の増加によって凝縮水タンクの貯水量が増えるので、特定期間内だけでEGR量を増加させるよりも短期間に凝縮水タンクの貯水量を増やすことができる。また、特定期間外にEGR量を増加させても、その増加量は特定期間内におけるEGR量の増加量に比べて小さいのでPMの堆積量が過剰になることを抑制できる。
この態様においては、前記特定期間内の前記基準水量の大きさが前記特定期間外の前記基準水量の大きさよりも大きく設定されてもよい。この場合には、基準水量の大きさを特定期間内と特定期間外とで同じにした場合と比較して、特定期間内にEGR量を増加させる操作の実施頻度が相対的に増える。これにより、より短期間に凝縮水タンクの貯水量を増やすことができるため貯水量の確保が容易になる。
本発明の凝縮水処理装置の一態様において、前記EGR量増加手段が増加させる前記EGR量の増加量は前記フィルタに捕捉されたPMの堆積量に基づいて算出されてもよい。この態様によれば、PMの堆積量の余裕に合わせてEGR量を増加させることができる。これにより、PMの堆積量が過剰になることを抑制できる限度までEGR量を増加できるので、凝縮水タンクの貯水量をより短期間に増加できる。
(第1の形態)
図1に示すように、内燃機関1は、4つの気筒2が一方向に配置された直列4気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関1は、例えば自動車の走行用動力源として搭載される。内燃機関1には、各気筒2内に燃料を供給するため燃料噴射弁3が気筒2毎に設けられている。各燃料噴射弁3は燃料が圧送されるコモンレール5に接続されており、コモンレール5を介して各燃料噴射弁3に燃料が供給される。各気筒2には吸気通路10及び排気通路11がそれぞれ接続されている。吸気通路10に導かれた空気は吸気行程で各気筒2に充填される。燃料噴射弁3から気筒2内に噴射された燃料は圧縮行程で自着火して燃焼する。燃焼後の排気は排気通路11に導かれる。排気通路11に導かれた排気は、フィルタとしてのDPF(Diesel particulate filter)12にてPMが捕捉され、NOx吸蔵還元型の排気浄化装置13にてNOxが浄化されてから大気に放出される。DPF12の上流にはターボチャージャ15のタービン15aが設けられている。吸気通路10にはターボチャージャ15のコンプレッサ15bと、コンプレッサ15bで加圧された空気を冷却するインタークーラ16と、吸気の流量を調整するスロットルバルブ17とが設けられている。
図1に示すように、内燃機関1は、4つの気筒2が一方向に配置された直列4気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関1は、例えば自動車の走行用動力源として搭載される。内燃機関1には、各気筒2内に燃料を供給するため燃料噴射弁3が気筒2毎に設けられている。各燃料噴射弁3は燃料が圧送されるコモンレール5に接続されており、コモンレール5を介して各燃料噴射弁3に燃料が供給される。各気筒2には吸気通路10及び排気通路11がそれぞれ接続されている。吸気通路10に導かれた空気は吸気行程で各気筒2に充填される。燃料噴射弁3から気筒2内に噴射された燃料は圧縮行程で自着火して燃焼する。燃焼後の排気は排気通路11に導かれる。排気通路11に導かれた排気は、フィルタとしてのDPF(Diesel particulate filter)12にてPMが捕捉され、NOx吸蔵還元型の排気浄化装置13にてNOxが浄化されてから大気に放出される。DPF12の上流にはターボチャージャ15のタービン15aが設けられている。吸気通路10にはターボチャージャ15のコンプレッサ15bと、コンプレッサ15bで加圧された空気を冷却するインタークーラ16と、吸気の流量を調整するスロットルバルブ17とが設けられている。
内燃機関1にはNOxの低減や燃費向上のため排気の一部を吸気系に還流するEGR(Exhaust Gas Recirculation)を実施するEGR装置20が設けられている。EGR装置20は排気通路11と吸気通路10とを結ぶEGR通路21と、EGR通路21内の排気を冷却するEGRクーラ22と、吸気通路10に導く排気(EGRガス)の流量を調整するためのEGR弁23とを備えている。EGR通路21は、排気側の端部が排気浄化装置13の下流側に開口し、吸気側の端部がコンプレッサ15bの上流側に開口する。周知のように、EGRクーラ22は、エンジン1の冷却水を冷媒として利用し、その冷媒と暖かい排気との間で熱交換を行うことによりEGRガスの温度を下げるものである。EGRガスの温度が下がることによりEGRガスに含まれる水分が凝縮するためEGRクーラ22内に凝縮水が生成される。
EGRクーラ22で生成された凝縮水を回収して処理するため、内燃機関1には凝縮水処理装置30が設けられている。凝縮水処理装置30は、凝縮水CWを貯留する凝縮水タンク31と、凝縮水タンク31に貯留された凝縮水CWを内燃機関1の吸気系に供給する凝縮水供給機構32とを備えている。凝縮水タンク31には貯留された凝縮水CWの貯水量(水面レベル)に応じた信号を出力する水位センサ34が設けられている。凝縮水供給機構32は凝縮水タンク31と吸気通路10とを接続する凝縮水通路35を有する。凝縮水通路35には電動式のポンプ36と、ポンプ36で加圧された凝縮水を吸気通路10内に噴射して供給する噴射弁37とが設けられている。噴射弁37の開弁期間を制御することによって凝縮水の供給量を制御することができる。
内燃機関1には、その各部を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット(ECU)40が設けられている。ECU40は内燃機関1の燃料噴射量や噴射時期を燃料噴射弁3の操作によって制御する主要な動作制御を行う他に、EGR装置20や凝縮水処理装置30の制御にも利用される。さらに、ECU40はDPF12に捕捉されたPMの堆積量が上限値に達した場合にPMを除去するフィルタ再生制御を実施する。詳細は後述するが、フィルタ再生制御は排気行程で燃料噴射を行うことによって排気温度を上昇させてDPF12に捕捉されたPMを燃焼させて除去するものである。
ECU40には内燃機関1の運転状態を把握するため種々の物理量を検出する多数のセンサからの信号が入力される。例えば、本発明に関連するセンサとしては、エンジン1のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ41、内燃機関1に設けられたアクセルペダル38の踏み込み量(アクセル開度)に応じた信号を出力するアクセル開度センサ42等が内燃機関1に設けられていて、これらのセンサの出力信号はECU40に入力される。また、上述した水位センサ34の出力信号もECU40に入力される。
ECU40は図2の制御ルーチンに従ってフィルタ再生制御を実施する。図2の制御ルーチンのプログラムはECU40に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップS1において、ECU40はDPF12に捕捉されたPMの堆積量Dを推定する。ECU40は、DPF12の上流及び下流の圧力差を不図示の圧力センサにて検出し、その圧力差に基づいて堆積量Dを推定する。ステップS2において、ECU40はPMの堆積量Dが上限値Dt以上か否かを判定する。この上限値Dtはフィルタ再生制御の実行の要否を決める堆積量Dの基準値である。したがって、堆積量Dが上限値Dt以上の場合はフィルタ再生制御の実施が必要となる。堆積量Dが上限値Dt以上の場合はステップS3に進み、堆積量Dが上限値Dt未満の場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
ステップS3において、ECU40はフィルタ再生制御の実施を管理する再生実行フラグF1をセットする。再生実行フラグF1がセットされているか否かを確認することによってフィルタ再生制御が実行中であるか否かを判別できる。ステップS4において、ECU40は排気行程で燃料噴射を実施して排気温度を上昇させる。これによりDPF12に捕捉されたPMは燃焼して除去される。ステップS5において、ECU40はフィルタ再生制御の終了を判断するための終了条件が成立しているか否かを判定し、この終了条件が成立するまでステップS4のフィルタ再生制御の実施が続行される。この終了条件としてはフィルタ再生制御の実施によりPMの堆積量Dが終了判定値以下となることが設定されている。なお、フィルタ再生制御の実施を開始してから所定時間経過したことを終了条件とすることもできる。終了条件が成立した場合はステップS6に進み、ECU40は再生実行フラグF1をクリアして今回のルーチンを終了する。ECU40は図2の制御ルーチンを実行することにより本発明に係るフィルタ再生制御手段として機能する。
ECU40は、図2の制御ルーチンと並行して図3の制御ルーチンを実行して凝縮水の回収を行う。図3の制御ルーチンのプログラムはECU40に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップS11において、ECU40は内燃機関1の運転状態を取得する。ECU40はその運転状態として内燃機関1のエンジン回転数及び負荷を取得する。ステップS12において、ECU40は内燃機関1のエンジン回転数及び負荷に基づいてEGR量Qeを算出する。EGR量Qeは内燃機関1で生成され得るNOx量を勘案して設定され、エンジン回転数及び負荷を変数とするマップ(不図示)に基づいて算出される。このように算出されたEGR量Qeは本発明に係る基準ガス量に相当する。なお、ステップS12で算出されるEGR量Qeは凝縮水の吸気系への供給を行わないことを条件として定められている。そのため、凝縮水を吸気系へ供給する場合には凝縮水の供給量に応じてEGR量Qeが補正される。
ステップS13において、ECU40は特定期間内か否かを判定する。この特定期間はフィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの期間のことである。所定時間は適宜設定される。例えば30secが所定時間として設定される。ECU40は、再生実行フラグF1を確認し、当該フラグF1がセットされている場合は所定期間内と判断する。また、ECU40は、再生実行フラグF1がクリアされている場合、当該フラグF1がクリアされてからの経過時間を計測し、その経過時間が所定時間内であれば特定期間内と判断する。フィルタ再生制御の開始によってPMの堆積量は低下する。そして、図2に示したように、PMの堆積量Dが終了判定値まで低下して終了条件が成立することによってフィルタ再生制御が終了する。つまり、特定期間は、PMの堆積量Dが上限値Dtを下回り、上限値Dtに対して余裕がある期間ということができる。このような特定期間であればPMの生成量の増加を許容できる。特定期間内であればステップS14に進み、特定期間外であればステップS18に進む。
ステップS14において、ECU40は水位センサ34の出力信号を参照して、凝縮水タンク31の貯水量Qwを取得する。なお、水位センサ34を使用する代りに、内燃機関1の運転状態と、外気温や冷却水温等の温度情報とに基づいて凝縮水の生成量を推定し、その推定結果に基づいて凝縮水タンク31の貯水量Qwを推定により取得することも可能である。ステップS15において、ECU40は貯水量Qwが基準水量Qwtよりも少ないか否かを判定する。ここでの基準水量Qwtは所定の定数であり、凝縮水の使用量を勘案した場合に凝縮水が不足すると判断すべき貯水量Qwの下限値として設定されている。貯水量Qwが基準水量Qwtよりも少ない場合はステップS16に進む。貯水量Qwが基準水量Qwt以上の場合はステップS18に進む。
ステップS16において、ECU40はEGR量の増加量ΔQeを算出する。増加量ΔQeは、ステップS12で算出したEGR量Qeに所定の増加率αを乗じることによって算出される。ステップS17において、ECU40は、増加後のEGR量Qe+ΔQeに対応する開度となるようにEGR弁23を制御する。これにより、EGRガスの吸気系への導入量を増量することができる。その結果、EGRクーラ22での凝縮水の生成量が増加し、凝縮水タンク31の貯水量Qwが増加する。ステップS17で増加したEGR弁23の開度はステップS19で開度減少条件の成立が判定されるまで維持される。この開度減少条件としては基準水量Qwtよりも大きい値に設定された閾値qtまで貯水量Qwが回復したことが設定される。なお、EGR弁23の開度を増加してから所定時間以上経過したことを開度減少条件として設定することも可能である。開度減少条件が成立した場合はステップS20に進む。ステップS20において、ECU40はEGR弁23の開度を増加前の開度つまりEGR量Qeに対応する開度まで徐々に減少させる。これにより、EGRガスの導入量の急減が回避されるので、その急減に伴うスモーク生成量等の増加を抑制できる。
一方、特定期間外の場合又は貯水量Qwが基準水量Qwt以上の場合はEGR量の増量を行わないため、ステップS18において、ECU40はステップS12で算出したEGR量Qeに対応する開度となるようにEGR弁23を制御する。
ECU40は、図3のステップS12を実行することにより本発明に係るEGR量算出手段として機能し、図3のステップS16及びステップS17を実行することにより本発明に係るEGR量増加手段として機能する。
図3の制御ルーチンをECU40が実行した制御結果の一例を、図4を参照しながら説明する。なお、図4及びその他の図に示したEGR量は、ECU40がEGR弁23に与える開度の指令値に相当し、実際に吸気系に導入されたEGR量を示すものではない。図4に示すように、凝縮水タンク31の貯水量Qwが時刻t1で基準水量Qwtよりも少なくなるとEGR量はQeからΔQeだけ増量される。この増量によって、内燃機関1の運転状態やNOxの生成量等を勘案して算出された値よりもEGR量が大きくなるので、NOx生成量、スモーク生成量及び燃料消費率は時刻t1において増加する。その後、EGR量の増量により燃焼温度が低下するので、一時的に増加したNOx生成量は減少に転じてEGR量の増量前とほぼ同じ状態に戻る。時刻t1にEGR量が増量され、かつその状態が維持されることにより凝縮水の生成量が増加するので凝縮水タンク31の貯水量Qwが増える。
時刻t2において、貯水量Qwが閾値qtまで回復するとEGR弁23の開度が徐々に減少されることによってEGR量が徐々に減少する。これにより、スモーク生成量及び燃料消費率は徐々に低下する。このため、EGR量の急減に伴うスモーク生成量及び燃料消費率の悪化を抑制できる。時刻t3において、EGR弁23の開度がEGR量の増量前の開度に戻ると、スモーク生成量及び燃料消費率のそれぞれもEGR量の増量前の状態に戻る。このとき、貯水量Qwはほぼ一定である。つまり、凝縮水タンク31に回収される凝縮水の回収量と凝縮水タンク31から取り出される凝縮水の使用量とが平衡状態にある。
第1の形態によれば、凝縮水タンク31の貯水量Qwが基準水量Qwtより少ない場合であって、PMの堆積量に余裕がある特定期間に内燃機関1の運転状態に基づいて算出したEGR量(基準ガス量)よりもEGR量が増加する。これにより、DPF12に捕捉されるPMの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンク31の貯水量を増やすことができる。
(第2の形態)
次に、図5及び図6を参照しながら本発明の第2の形態を説明する。第2の形態は図5及び図6に示した内容を除き第1の形態と同一である。第2の形態の物理的構成については図1が、第2の形態のフィルタ再生制御については図2がそれぞれ参照される。第2の形態は、凝縮水タンク31の貯水量を増やすためのEGR量の増加を特定期間の内外を問わずに実施し、かつ特定期間の内外によってEGR量の増加量を変更することに特徴がある。
次に、図5及び図6を参照しながら本発明の第2の形態を説明する。第2の形態は図5及び図6に示した内容を除き第1の形態と同一である。第2の形態の物理的構成については図1が、第2の形態のフィルタ再生制御については図2がそれぞれ参照される。第2の形態は、凝縮水タンク31の貯水量を増やすためのEGR量の増加を特定期間の内外を問わずに実施し、かつ特定期間の内外によってEGR量の増加量を変更することに特徴がある。
図5の制御ルーチンのプログラムはECU40に記憶されており、適時に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。ステップS21において、ECU40は内燃機関1の運転状態を取得し、ステップS22において、ECU40はEGR量Qeを算出する。ステップS21及びステップS22は、第1の形態の図3のステップS11及びステップS12と同じである。ステップS23において、ECU40は水位センサ34の出力信号を参照して、凝縮水タンク31の貯水量Qwを取得する。ステップS24において、ECU40は貯水量Qwが基準水量Qwtよりも少ないか否かを判定する。ここでの基準水量Qwtも第1の形態と同じ所定の定数である。貯水量Qwが基準水量Qwtよりも少ない場合はステップS25に進む。貯水量Qwが基準水量Qwt以上の場合はEGR量の増量を行わないため、ステップS29に進み、ECU40はステップS22で算出したEGR量Qeに対応する開度となるようにEGR弁23を制御する。
ステップS25において、ECU40は特定期間内か否かを判定する。特定期間の意義及び特定期間内か否かの判定方法は上述した通りである。特定期間内であればステップS26に進み、特定期間外であればステップS27に進む。ステップS26において、ECU40は特定期間内の制御で使用するEGR量の増加量ΔQeを算出する。この増加量ΔQeの算出は第1の形態に係る図3のステップS16と同じ方法で行われる。すなわち、ステップS22で算出したEGR量Qeに所定の増加率αを乗じることによって増加量ΔQeが算出される。一方、ステップS27において、ECU40は特定期間外の制御で使用するEGR量の増加量ΔQeを算出する。この増加量ΔQeは、ステップS22で算出したEGR量Qeに、上記の増加率αよりも小さい増加率βを乗じることによって算出される。これにより、基準ガス量であるEGR量Qeが同じ場合、特定期間内の制御で用いる増加量ΔQeは特定期間外の制御で用いる増加量ΔQeよりも大きくなる。
ステップS28において、ECU40は、増加後のEGR量Qe+ΔQeに対応する開度となるようにEGR弁23を制御する。ステップS28で増加したEGR弁23の開度はステップS30で開度減少条件の成立が判定されるまで維持される。開度減少条件の意義は上述した通りである。
ECU40は、図5のステップS22を実行することにより本発明に係るEGR量算出手段として機能し、図5のステップS25〜ステップS28を実行することにより本発明に係るEGR量増加手段として機能する。
図5の制御ルーチンをECU40が実行した制御結果の一例を、図6を参照しながら説明する。凝縮水タンク31の貯水量Qwが時刻t1で基準水量Qwtよりも小さくなるとEGR量はQeから増量される。特定期間内の場合の増加量はQe*αであり、特定期間外の場合の増加量はQe*βである。図6の例では、特定期間内の場合の増加量は特定期間外の場合の増加量よりも大きい。図4に示した第1の形態と同様に、EGR量の増量によって、内燃機関1の運転状態やNOxの生成量等を勘案して算出された値よりもEGR量が大きくなるので、特定期間内及び特定期間外のいずれの場合においてもNOx生成量、スモーク生成量及び燃料消費率は時刻t1において増加する。その後、EGR量の増量により燃焼温度が低下するので、一時的に増加したNOx生成量は減少に転じてEGR量の増量前とほぼ同じ状態に戻る。時刻t1にEGR量が増量され、かつその状態が維持されることにより凝縮水の生成量が増加するので凝縮水タンク31の貯水量Qwが増える。
特定期間内の場合と特定期間外の場合との間で増加後のEGR量に差があるので、貯水量Qwが閾値qtに到達するまでの時間は特定期間内の場合の方が特定期間外の場合よりも早くなる。したがって、特定期間内の場合は時刻t2aからEGR弁23の開度が徐々に減少し、特定期間外の場合は時刻t2aよりも遅い時刻t2bからEGR弁23の開度が徐々に減少する。これにより、いずれの場合においてもEGR量が徐々に減少するので、EGR量の変化に伴うスモーク生成量及び燃料消費率の悪化を抑制できる。特定期間内の場合は時刻t3aにおいて、特定期間外の場合は時刻t3bにおいて、EGR弁23の開度がEGR量の増量前の開度に戻る。これにより、スモーク生成量及び燃料消費率のそれぞれもEGR量の増量前の状態に戻り、凝縮水の回収量と凝縮水の使用量とが平衡状態となる。
第2の形態によれば、第1の形態と同様に、DPF12に捕捉されるPMの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンク31の貯水量を増やすことができる。さらに、特定期間外においてもEGR量の増加によって凝縮水タンク31の貯水量Qwが増えるので、第1の形態よりも短期間で凝縮水タンク31の貯水量Qwを増やすことができる。また、特定期間外にEGR量を増加させても、その増加量は特定期間内におけるEGR量の増加量に比べて小さいのでPMの堆積量が過剰になることを抑制できる。
(第3の形態)
次に、図7及び図8を参照しながら第3の形態を説明する。第3の形態は第2の形態の一部を変更したものに相当する。第3の形態は、特定期間内の基準水量の大きさが特定期間外の基準水量の大きさよりも大きく設定されていることを特徴とする。ECU40は図7の制御ルーチンを実行する。
次に、図7及び図8を参照しながら第3の形態を説明する。第3の形態は第2の形態の一部を変更したものに相当する。第3の形態は、特定期間内の基準水量の大きさが特定期間外の基準水量の大きさよりも大きく設定されていることを特徴とする。ECU40は図7の制御ルーチンを実行する。
図7の制御ルーチンは、図5の制御ルーチンのステップS25とステップS27の間にステップS40を追加したものに相当する。ステップS40以外の処理は第3の形態と同じであるから共通の処理についての説明を省略する。ステップS40は、基準水量Qwtよりも小さな基準水量Qwt′よりも貯水量Qwが少ないか否かを判定する処理である。換言すれば、ECU40は、EGR量を増量させて凝縮水を回収する制御の可否を判断する貯水量Qwの判定値として、特定期間内の場合は大きい基準水量Qwtを用い、特定期間外の場合は小さい基準水量Qwt′を用いる。
これにより、図8に示したように、第2の形態と比較して特定期間内にEGR量を増加させる操作の実施頻度が相対的に増える。つまり、特定期間内の場合は、特定期間外の場合に比べて、早期にEGR量の増量が開始され、かつ凝縮水を回収する期間Taも期間Tbよりも短くなる。そのため、より短期間に凝縮水タンク31の貯水量Qwを増やすことができるので貯水量Qwの確保が容易になる。
(第4の形態)
次に、図9を参照しながら本発明の第4の形態の形態を説明する。第4の形態は上述した第1〜第3の形態のいずれにも適用することができる。第4の形態はEGR量の増加量をPMの堆積量に基づいて算出するものである。具体的には、PMの堆積量が少ないほどEGR量の増加量を大きくする。図9に示したように、堆積量Dが少なく上限値までの余裕が大きい場合は、堆積量Dが多く上限値までの余裕が小さい場合に比べて、EGR量の増加量ΔQeを大きくする。さらに、EGR量を増加してから貯水量Qwが閾値qtに達するまでにEGR量を一定に維持せずEGR量を堆積量Dに応じて変化させる。そして、貯水量Qwが閾値qtに達した後にEGR弁23の開度が減少する減少率も堆積量Dに応じて設定される。この減少率は堆積量Dが少ないほど減少率が大きくなるようにする。
次に、図9を参照しながら本発明の第4の形態の形態を説明する。第4の形態は上述した第1〜第3の形態のいずれにも適用することができる。第4の形態はEGR量の増加量をPMの堆積量に基づいて算出するものである。具体的には、PMの堆積量が少ないほどEGR量の増加量を大きくする。図9に示したように、堆積量Dが少なく上限値までの余裕が大きい場合は、堆積量Dが多く上限値までの余裕が小さい場合に比べて、EGR量の増加量ΔQeを大きくする。さらに、EGR量を増加してから貯水量Qwが閾値qtに達するまでにEGR量を一定に維持せずEGR量を堆積量Dに応じて変化させる。そして、貯水量Qwが閾値qtに達した後にEGR弁23の開度が減少する減少率も堆積量Dに応じて設定される。この減少率は堆積量Dが少ないほど減少率が大きくなるようにする。
これにより、堆積量Dが少ない場合における凝縮水の回収期間T1は堆積量Dが多い場合における凝縮水の回収期間T2に比べて短くなる。このように、貯水量Qwが基準水量Qwtよりも少ない場合に堆積量Dが過剰になることを抑制できる限度までEGR量を増加できる。そのため、凝縮水タンク31の貯水量Qwをより短期間に増加できる。
本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態は、凝縮水を内燃機関1の吸気通路10に供給しているが、凝縮水の供給先は内燃機関の吸気系に限らない。例えば、凝縮水を排気系に供給し、いわゆる内部EGRと同様の手法で、バルブオーバーラップの期間内に凝縮水を気筒内に導くようにすることも可能である。また、ターボチャージャにて加圧された空気を冷却するインタークーラや内燃機関の潤滑油や吸気を加熱するために用いられる蓄熱装置等の各種装置に凝縮水を供給することもできる。さらに、内燃機関の出力トルクが伝達される駆動装置や内燃機関で発生する熱を利用した空調装置等の各種装置に凝縮水を供給することもできる。
上記各形態の内燃機関1はディーゼルエンジンとして構成されているが、本発明の適用対象となるエンジンはディーゼルエンジンに限らない。したがって、火花点火型の内燃機関に本発明を適用することもできる。また、ターボチャージャの有無によって本発明の適用が左右されるものではない。したがって、自然吸気型の内燃機関にも本発明を適用できる。自然吸気型の内燃機関に本発明を適用した場合、吸気通路の負圧を利用して凝縮水を吸気系に供給できるので、上記各形態のように凝縮水を加圧するポンプを省略できる。
Claims (4)
- 排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR通路と、前記EGRガスを冷却するEGRクーラとを有するEGR装置と、
排気に含まれるPMを捕捉するフィルタと、
前記EGRガスの前記吸気系への導入量であるEGR量を運転状態に基づいて算出するEGR量算出手段と、
前記フィルタに捕捉された前記PMを除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の凝縮水処理装置であって、
前記EGRクーラで生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、
前記フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が基準水量よりも少ない場合に、前記EGR量算出手段が算出する前記EGR量である基準ガス量よりも前記EGR量を増加させるEGR量増加手段と、
を備える内燃機関の凝縮水処理装置。 - 前記EGR量増加手段は、前記特定期間外において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が前記基準水量よりも少ない場合に、前記基準ガス量よりも前記EGR量を増加させ、
前記EGR量増加手段が前記特定期間内に増加させる前記EGR量の増加量は、前記EGR量増加手段が前記特定期間外に増加させる前記EGR量の増加量に比べて大きい、請求項1の凝縮水処理装置。 - 前記特定期間内の前記基準水量の大きさが前記特定期間外の前記基準水量の大きさよりも大きく設定されている請求項2の凝縮水処理装置。
- 前記EGR量増加手段が増加させる前記EGR量の増加量は前記フィルタに捕捉されたPMの堆積量に基づいて算出されている請求項1〜3のいずれか一項の凝縮水処理装置。
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