JP6497378B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態の制御装置が適用される内燃機関1の概略構成を示す模式的な図である。本実施の形態に係る内燃機関1は、ディーゼルエンジンとして構成されたエンジン本体2を備える。エンジン本体2には複数(図では4つ)のシリンダ3が設けられている。エンジン本体2には、外部から新気を吸入する吸気通路14と、排気を外部に排出する排気通路15とが接続されている。詳しくは、吸気通路14には、各シリンダ3に空気を分配するための吸気マニホールド14aが設けられていて、吸気マニホールド14aがエンジン本体2に接続されている。また、排気通路15には、各シリンダ3から排出された排気を集合させるための排気マニホールド15aが設けられていて、排気マニホールド15aがエンジン本体2に接続されている。吸気通路14には、その上流側から下流側に向けてエアクリーナ16、ターボ過給機20のコンプレッサ20a、インタークーラ17及び吸気絞り弁18がこの順で設けられている。排気通路15には、ターボ過給機20のタービン20bが設けられている。
2−1.吸気弁の2回開き操作
制御装置100により行われる内燃機関1の操作は、吸気ポート6に堆積したデポジットを除去するデポジット除去操作を含む。デポジット除去操作は、可変動弁機構11を操作して膨張行程或いは排気行程において吸気弁8を開くことで、燃焼室5内の高温の燃焼ガスを吸気弁8から吸気ポート6に吹き戻させ、燃焼ガスが有する熱によってデポジットを焼失させて除去する操作である。デポジット除去操作は常に行われる操作ではなく、吸気ポート6にある程度の量のデポジットが堆積したことが予測されるタイミングで実行される。例えば、デポジット除去操作は、車両の走行距離が所定距離に達する毎に行われるか、或いは、内燃機関1の運転時間が所定時間に達する毎に行われる。
燃焼ガスによってデポジットを焼失させる効果は、吸気ポート6に吹き戻される燃焼ガスの量が大きいほど大きくなる。ただし、吸気ポート6に吹き戻された燃焼ガスは、次回の吸気行程において再び吸気弁8から燃焼室5に吸入されて内部EGRガスとなる。このため、吸気ポート6に吹き戻される燃焼ガスの量を単に大きくしただけでは、燃焼室5内を高温の内部EGRガスが占めることになって筒内温度が上昇してしまう。筒内温度を過度に上昇させることは、燃費性能や排気ガス性能を低下させることになるため好ましくない。
デポジット除去操作では、図9(a)に概要を示すマップを用いて、外部EGRガス温度から外部EGRガス量が決定される。このマップは、図8において曲線Cで示される外部EGRガス温度と外部EGRガス量との関係をマップ化したものである。外部EGRガス温度は、温度センサ56により測定された排気マニホールド温度(T4)に基づいて計算される。外部EGRガス温度は、詳しくは、EGR弁32の出口における外部EGRガスの温度である。ただし、EGR弁32を通過したときの温度の変化は無視し、EGR弁32の入口における外部EGRガスの温度を外部EGRガス温度として用いてもよい。EGR弁32の入口における外部EGRガスの温度は、EGRクーラ33の物理モデルを用いて、排気マニホールド温度及び排気マニホールド圧力に基づき計算することができる。EGR弁32の入口に温度センサを配置し、その温度センサによって外部EGRガスの温度を測定してもよい。
デポジット除去操作では、図9(a)に示すマップを用いて得られた外部EGRガス量に基づいて、導入する内部EGRガス量が決定される。内部EGRガス量の決定には、図12に概要を示すマップが用いられる。このマップは、図8において曲線Cで示される外部EGRガス量と内部EGRガス量との関係をマップ化したものである。ゆえに、このマップにより決定される内部EGRガス量は、現在の外部EGRガス温度において導入可能な最大の内部EGRガス量である。図12に示すように、外部EGRガス量がゼロのとき、内部EGRガス量は最小量であるベース量とされる。ベース量は、内部EGRガスのみの導入で筒内ガスの空燃比がスモーク限界空燃比となる量である。図12に示すマップによれば、導入する外部EGRガス量が大きいほど、導入する内部EGRガス量も大きくなる。
図14は、制御装置100により実行されるデポジット除去操作の手順を示す図である。制御装置100のROMには、図14に示す手順に基づき作成されたプログラムが記憶されている。このプログラムがRAMにロードされてCPUで実行されることにより、デポジット除去操作のための機能が制御装置100に付与される。
上述の実施の形態に係る内燃機関はディーゼルエンジンであったが、本発明を適用可能な内燃機関はディーゼルエンジンには限定されない。例えば、本発明はガソリンエンジンにも適用可能である。
5 燃焼室
6 吸気ポート
8 吸気弁
10 燃料噴射弁
11 可変動弁機構
14 吸気通路
14a 吸気マニホールド
15 排気通路
30 外部EGR装置
32 EGR弁
52,54,58 圧力センサ
56 温度センサ
100 ECU
Claims (6)
- 膨張行程又は排気行程で吸気弁を開弁し、さらに、前記吸気弁のリフト量を変更できる可変動弁機構と、排気通路から吸気通路へEGRガスを再循環させる外部EGR装置と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関の吸気ポートに堆積したデポジットを除去するデポジット除去操作を実行するように構成され、
前記デポジット除去操作は、
前記吸気通路に再循環されるEGRガスの温度を測定或いは推定すること、
膨張行程又は排気行程で前記吸気弁を開弁し、且つ、測定或いは推定されたEGRガスの温度が低いほど前記吸気弁のリフト量を大きくするよう前記可変動弁機構を操作すること、及び
測定或いは推定されたEGRガスの温度が低いほど前記吸気通路に再循環されるEGRガスの量を大きくするように前記外部EGR装置を操作することを含む
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、前記デポジット除去操作を実行する場合、筒内ガスの空燃比がリッチ限界を超えてリッチにならないための新気量が確保されるように、測定或いは推定されたEGRガスの温度に応じて、前記可変動弁機構の操作量と前記外部EGR装置の操作量とを決定するように構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、前記デポジット除去操作を実行する場合、前記吸気弁から前記吸気ポートに吹き戻される燃焼ガスの量が最大になるように、前記可変動弁機構の操作量と前記外部EGR装置の操作量とを決定するように構成される
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、燃焼終了時の筒内温度がデポジットを焼失させて除去できる所定温度以上であることが推定された場合、前記デポジット除去操作を実行するように構成される
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。 - 前記制御装置は、前記デポジット除去操作を実行する場合、前記吸気弁の開弁時期が燃焼終了時期になるように前記可変動弁機構を操作するように構成される
ことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、ディーゼル型内燃機関である
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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