CN108884775B - 发动机的排气装置 - Google Patents

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Abstract

排气通路(53)包括第一通路(高速用通路(24b、25b、26b))和第二通路(低速用通路(24c、25c、26c))，并且涡轮壳体(560)连接在排气通路(53)的集合部(54)的下游侧。发动机的排气装置(100)包括构成为将第一通路打开、关闭的阀(可变排气门(3))。在发动机(1)的转速小于规定转速时，控制部(发动机控制部(7))关闭阀，在发动机(1)的转速在规定转速以上时，控制部(发动机控制部(7))打开阀。即使发动机的转速小于规定转速，在正在执行断油控制时，控制部也会打开阀。

Description

发动机的排气装置
技术领域
这里所公开的技术涉及一种发动机的排气装置。
背景技术
在专利文献1中，记载了如下所述的方案：在带涡轮增压器的发动机中，将排气门装置夹设在与各气缸相通的独立排气通路与涡轮之间。排气门装置根据发动机的转速改变从发动机排出的尾气的流通面积，由此改变引入至涡轮的尾气的流速。
对在专利文献1中记载的排气装置进行进一步详细的说明。该发动机是具有一号～四号四个气缸的直列四气缸发动机。独立排气通路包括与一号气缸相通的第一排气通路、与二号及三号气缸相通的第二排气通路、以及与四号气缸相通的第三排气通路。排气门装置包括与独立排气通路连接的上游侧排气通路。涡轮增压器包括将上游侧排气通路和涡轮壳体相连的下游侧排气通路。
上游侧排气通路由分别与第一～第三排气通路连通的独立的三条通路构成。三条通路分别分支成两条通路，即低速用通路和高速用通路。下游侧排气通路具有分别与上游侧排气通路的低速用通路及高速用通路连通的独立的低速用通路及高速用通路。在下游侧排气通路的低速用通路及高速用通路上分别汇合有在上游侧排气通路中处于独立状态的三条通路。下游侧排气通路的下游端是以低速用通路和高速用通路汇合的状态与涡轮的入口连接的。
在上游侧排气通路中的高速用通路上设置有蝶阀。利用执行元件(actuator)使与蝶阀连结的驱动轴旋转，由此蝶阀在打开和关闭之间进行切换。
在发动机的转速在规定转速以下的低旋转区域中，关闭蝶阀。由此，尾气的流通面积被缩小，因此尾气的流速升高，从而在发动机的低旋转区域中涡轮的驱动力升高。此外，由于尾气的流速升高，因此在低速用通路的独立的三条通路所集合的集合部位能够得到喷射器效果，在低旋转区域，还能够得到抽吸气缸内的已燃气体的效果。另一方面，在发动机的高旋转区域，能够通过低速用通路和高速用通路双方向涡轮引入尾气，降低排气阻力来升高涡轮的驱动力。
在专利文献2中记载了如下方案：为了提高耗油性能，在汽车减速期间规定的断油条件成立时，进行断油。
专利文献1：日本公开专利公报特开2014-80900号公报
专利文献2：日本公开专利公报特开平10-30477号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
然而，如果在包括如专利文献1所记载的排气装置的发动机上结合如专利文献2所记载的断油控制，则在断油期间发动机转速达到了规定转速以下时，蝶阀被关闭，从而封闭高速用通路。
在此，断油期间，节气门的开度小且在燃烧室内不进行燃烧，因此，不伴随着燃烧的膨胀冲程结束时的气缸内的压力低于进气通路及排气通路。因此，若在排气冲程的初期打开排气门，则排气通路内的气体向气缸内逆流，而另一方面，排气冲程进展下去而活塞上升，随之气缸内的气体被挤出至排气通路。排气通路内的气体向气缸内逆流时的流体压力和气缸内的气体被挤出至排气通路时的流体压力交替地作用于处于封闭高速用通路的状态下的蝶阀。其结果是，蝶阀沿以驱动轴为中心的转动方向晃动，从而可能会产生异常声音、蝶阀的耐久性可能会下降。
这里所公开的技术是鉴于所述问题而完成的，其目的在于：在阀设置于排气通路内的发动机的排气装置中，防止阀在断油期间晃动。
-用以解决技术问题的技术方案-
这里所公开的技术涉及一种包括板状的阀和阀控制部的发动机的排气装置，其中，板状的阀设置在排气通路内并且构成为能够以通过使驱动轴转动来改变该排气通路的通路截面积的方式转动，所述排气通路连接设置在所述发动机的内部的燃烧室的排气道与设置在所述发动机的外部的催化装置，所述阀控制部构成为控制所述阀的开度。
所述发动机具有：燃料喷射阀，构成为向所述燃烧室供给燃料；以及燃料喷射阀控制部，构成为在车辆行驶期间规定条件成立时执行禁止从所述燃料喷射阀喷射燃料的断油控制，所述排气通路包括：共用通路，与所述排气道连接；第一通路及第二通路，所述第一通路及所述第二通路在该共用通路的下游部分支并且互相排列着设置；以及集合部，在所述第一通路及所述第二通路的下游部将所述第一通路及所述第二通路集合起来，所述第一通路及第二通路的集合部连接在包括涡轮的涡轮增压器的涡轮壳体上，所述阀设置在所述第一通路上并且构成为改变所述第一通路的通路截面积，在所述发动机的转速小于规定转速时，所述阀控制部关闭所述阀来封闭所述第一通路，在所述发动机的转速在所述规定转速以上时，所述阀控制部打开所述阀来打开所述第一通路，所述阀控制部构成为，在所述燃料喷射阀控制部正在执行所述断油控制时，即使所述发动机的转速小于所述规定转速，也打开所述阀。
根据该结构，在发动机的转速小于规定转速时，设置在排气通路的第一通路上的阀被关闭，从而第一通路被封闭。由于尾气的流通面积被缩小，因而尾气的流速升高，从而在发动机的低旋转区域中涡轮的驱动力升高。此外，在发动机的转速在规定转速以上时，所述阀被打开，从而打开第一通路。阀可以是全开的，也可以将阀调节成中间开度。能够通过第一通路和第二通路双方将尾气引入涡轮，降低排气阻力来提高涡轮的驱动力。
这样，在燃料喷射阀控制部正在执行断油控制时，即使发动机的转速小于规定转速，阀控制部也会打开阀来打开第一通路。此时，阀可以是全开的，也可以将阀调节为中间开度。在断油期间，即使伴随着排气门的打开、关闭而排气通路内的气体向气缸内逆流或气缸内的气体被挤出至排气通路，也能够抑制流体压力作用于阀。其结果是，能够防止阀在断油期间晃动。
也可以为：所述装置包括：油门踏板开度检测部，构成为检测油门踏板开度；以及扭矩推算部，构成为推算所述发动机的实际扭矩，在所述油门踏板开度检测部检测出油门踏板开度为0且所述扭矩推算部推算出所述发动机的实际扭矩在规定值以下的情况下，即使所述发动机的转速小于所述规定转速，所述阀控制部也打开所述阀。
即，阀控制部不是在开始了断油处理后打开阀，而是与开始断油的同时打开阀。因此，在检测出油门踏板开度为0且检测出发动机的实际扭矩在规定值以下时，打开阀。这样一来，能够在阀被关闭的状态下，与开始断油处理的同时迅速地打开阀。其结果是，能够可靠地防止阀晃动，从而能够避免异常声音的产生。
也可以为：在所述油门踏板开度检测部检测出所述油门踏板开度为0的状态持续了规定时间的情况下，所述阀控制部打开所述阀。
在油门踏板开度暂时变为0时，不是马上打开阀，而是在油门踏板开度为0的状态持续时，阀控制部打开阀。由此，能够避免：如驾驶员短暂地离开油门踏板后马上重新踩踏油门踏板的情况下，设置在排气通路上的阀被打开。这样一来，就能够防止对驾驶性能带来影响。
-发明的效果-
如以上说明，根据所述发动机的排气装置，就在发动机的转速比规定转速小时关闭的阀而言，在执行断油控制时，在发动机的转速比规定转速低时也打开所述阀，并打开第一通路，由此，抑制在断油期间流体压力伴随排气门的打开、关闭而作用于阀，从而能够防止阀在断油期间晃动。
附图说明
图1是示出发动机系统的示意图，上述发动机系统中应用了发动机的排气装置。
图2是一部分截面的简图，其示出发动机的排气装置的结构。
图3是示出发动机的排气装置的结构的剖视图。
图4是从涡轮侧看到的示出排气门装置的结构的立体图。
图5是图3的V-V剖视图。
图6是负压式执行元件的剖视图。
图7是示出发动机系统的结构的框图。
图8是示例性地示出可变排气门的打开、关闭所涉及的控制图的图。
图9是示出可变排气门的打开、关所涉及的控制的流程图。
图10是时序图，其示例性地示出从可变排气门处于打开状态的行驶状态到断油控制为止的油门踏板开度、节气门开度、发动机转速、发动机扭矩、燃料喷射量以及可变排气门的打开、关闭状态的变化。
具体实施方式
下面，根据附图对这里所公开的发动机的排气装置进行详细说明。需要说明的是，下面的说明是示例。图1示出应用所述排气装置100的发动机系统。
(发动机系统的整体结构)
发动机系统包括构成为火花点火式内燃机的发动机1。发动机1是带涡轮增压器的发动机。发动机1是所谓的横置式发动机，其安装在汽车前部的发动机室内，在此省略图示。发动机1也可以是纵置式发动机。发动机1的输出轴即曲轴29经由省略图示的变速器与驱动轮连结。通过将发动机1的输出传递给驱动轮，由此汽车进行行驶。
发动机1包括缸体11和安装在缸体11上的气缸盖10。在缸体11的内部，设置有多个气缸2。在该例中，如后所述，发动机1具有四个气缸，即第一气缸2A～第四气缸2D。四个气缸2在图1中垂直于纸面的方向上排列设置。需要说明的是，发动机1所具有的气缸2的数量和气缸2的排列方式并不限于特定的数量和排列方式。
曲轴29经由将一部分省略图示的连杆271与活塞27连结。发动机1具有对曲轴29的转速、即发动机1的转速进行检测的曲轴转角传感器211。
活塞27内插于各气缸2内且能够进行往返移动。由活塞27、气缸盖10和气缸2隔开形成了燃烧室200。
在气缸盖10的与每个气缸2对应的位置上形成有进气道12。进气道12与燃烧室200连通。在进气道12设置有进气门301，进气门301能够堵塞设置在燃烧室200的进气道。进气门301被进气气门传动机构310驱动。进气门301在规定的时刻将进气道12打开、关闭。
在气缸盖10的与每个气缸2对应的位置上还形成有排气道13。排气道13与燃烧室200连通。在排气道13设置有排气门303，排气门303能够堵塞设置在燃烧室200的排气道。排气门303被排气气门传动机构330驱动。排气门303在规定的时刻将排气道13打开、关闭。
进气气门传动机构310构成为，能够改变进气门301的升程量和进气门301的开阀期间。进气气门传动机构310能够采样公知的各种结构。如图7所示，进气气门传动机构310接收来自发动机控制部7的信号，改变进气门301的升程量和进气门301的开阀期间。
排气气门传动机构330也构成为能够改变排气门303的升程量及排气门303的开阀期间。排气气门传动机构330能够采样公知的各种结构。如图7所示，排气气门传动机构330接收来自发动机控制部7的信号，改变排气门303的升程量及排气门303的开阀期间。
进气道1 2与进气通路52连接。进气通路52将吸入空气引向气缸2。节气门511夹设在进气通路52内。节气门511是电气控制式阀。接收了发动机控制部7所输出的控制信号的节气门执行元件512调节节气门511的开度。
进气通路52的比节气门511更靠近上游侧的位置上设置有涡轮增压器50的压缩机55。压缩机55进行工作，由此进行吸入空气的过度供给。在节气门511与压缩机55之间设置有中间冷却器513，中间冷却器513冷却由压缩机55压缩后的空气。
进气通路52的比节气门511更靠下游侧的位置上设置有缓冲罐521和在缓冲罐521的下游侧分别分支到四个气缸2的独立通路522。
在进气通路52上的比压缩机55更靠下游侧的位置上设置有气流传感器520，气流传感器520检测引入至气缸2的吸入空气量和吸入空气的温度。
排气道13与排气通路53连接。在排气通路53上设置有排气装置100。关于排气装置100的详细内容后述。
在排气通路53上设置有涡轮增压器50的涡轮56。涡轮增压器50构成排气装置100的一部分。涡轮56在尾气流的作用下进行旋转，通过涡轮56的旋转，经由连结轴57与涡轮56连结的压缩机55进行工作。
在排气通路53上设置有用于使尾气迂回涡轮56流动的排气旁通路531。在排气旁通路531上设置有溢流门阀93。溢流门阀93调节在排气旁通路531流动的尾气的流量。溢流门阀93的开度越大，在排气旁通路531流动的尾气的流量越多，在涡轮56流动的流量越少。
在排气通路53上的比涡轮56更靠下游侧的位置上设置有第一催化装置81和第二催化装置82，第一催化装置81和第二催化装置82构成为净化尾气。在排气通路53上还设置有用于检测尾气中的氧浓度的两个氧(O2)传感器83、84。如图7所示，各个氧传感器83、84分别向发动机控制部7输出检测信号。
在发动机1的每个气缸2上安装有燃料喷射阀41。燃料喷射阀4l构成为直接向气缸2内喷射燃料(在此是汽油或者含汽油的燃料)。燃料喷射阀41还可以构成为向进气道12喷射燃料。燃料喷射阀41的结构可以是任意结构，例如其可以是多喷口型燃料喷射阀。如图7所示，燃料喷射阀41按照来自发动机控制部7的燃料喷射脉冲(pulse)，在规定的时刻向气缸2内喷射规定量的燃料。需要说明的是，在图1的例中，将燃料喷射阀41安装在气缸2的吸气侧的侧部。燃料喷射阀41在气缸2内的安装位置并不限于图示例的位置。
在发动机1的每个气缸2上还安装有火花塞42。火花塞42以电极位于气缸2的轴心上的方式安装在气缸盖10的顶面上。火花塞42通过在燃烧室200内生成火花，对燃烧室200内的混合气体进行点火。如图7所示，火花塞42根据来自发动机控制部7的点火信号，在期望的点火时刻生成火花。
(发动机的排气装置的结构)
图2和图3示出发动机的排气装置100。如上所述，发动机是包括涡轮增压器50的4循环发动机，在本实施方式中构成为，按照一号气缸、三号气缸、四号气缸、二号气缸的顺序进行燃烧。该发动机1的四个气缸2A～2D(一号气缸2A、二号气缸2B、三号气缸2C、四号气缸2D)是线状排列的。排气装置100包括用于将在发动机1生成的尾气排出的排气歧管、详细内容将会后述的排气门装置20和涡轮增压器50。
该发动机不包括独立的部件作为排气歧管，发动机1(气缸盖10)的独立排气通路14、15、16、排气门装置20的上游侧排气通路24、25、26以及涡轮增压器50的排气引入通路部51及集合部54合作而构成排气歧管，详细内容将会后述。
发动机1构成为，利用通过排气歧管排出的尾气使涡轮增压器50工作，由此对被引入各气缸2A～2D的吸气进行压缩以使吸气压力上升。而且，构成为，由夹设在发动机1与涡轮增压器50之间的所述排气门装置20根据汽车的运转状态对被引入至涡轮增压器50的尾气的流速进行控制，由此，能够在从发动机转速范围的低旋转区域到高旋转区域的较广范围内得到由该涡轮增压器50带来的发动机扭矩上升效果。
需要说明的是，在下面的说明中，为了明确方向关系，以图2为基准，将发动机1的气缸2A～2D的排列方向称为“左右方向”，与该左右方向正交的方向(图2中的上下方向)称为“前后方向”，将涡轮增压器50的那一侧称为发动机的“前侧”。
在发动机1的气缸盖10上，对于四个气缸2A～2D形成有三条独立排气通路。具体而言，形成有：与一号气缸2A的排气道13连接且在一号气缸2A排气时所使用的第一独立排气通路14；与排气顺序并不连续的二号气缸2B及三号气缸2C各自的排气道13连接且在二号气缸2B及三号气缸2C排气时所共用的第二独立排气通路15；以及与四号气缸2D的排气道13连接且在四号气缸2D排气时所使用的第三独立排气通路16。第二独立排气通路15的形状是上游侧分支成“Y”字状的形状，以便二号气缸2B及三号气缸2C能够共用。
上述的独立排气通路14、15、16形成为它们的下游侧端部汇集在气缸盖10的左右方向上的大致中央处，以彼此近接地在左右方向上排成一排的状态在气缸盖10的前表面上开口。
此外，在气缸盖10上形成有EGR下游侧通路18。如图2所示，该EGR下游侧通路18形成为在前后方向上横切气缸盖10的、一号气缸2A的左侧。该EGR下游侧通路18的上游侧端部在气缸盖10的前表面并且是所述独立排气通路14的左侧位置上开口。另一方面，EGR下游侧通路18的下游侧端部在气缸盖10的后表面上开口。需要说明的是，所述EGR下游侧通路18的下游侧端部在一号气缸2A的进气道12的左侧位置上开口。
图4示出从涡轮侧看到的排气门装置20。所述排气门装置20用于通过改变从发动机1排出的尾气的流通面积，来改变引入至涡轮增压器50的尾气的流速，所述排气门装置20通过螺栓固定在发动机1的前表面上。
该排气门装置20包括：分别与气缸盖10侧的所述独立排气通路14、15、16连通的三条独立的上游侧排气通路24、25、26(第一上游侧排气通路24、第二上游侧排气通路25、第三上游侧排气通路26)；形成有EGR中间通路28的装置主体21，其中，EGR中间通路28与气缸盖10侧的所述EGR下游侧通路18连通；以及用于改变上游侧排气通路24、25、26内的尾气的流通面积的可变排气门3。需要说明的是，装置主体21由金属铸造体构成。
各上游侧排气通路24、25、26的形状分别是下游侧分支成“Y”字状的形状。即，如图3和图4所示，第一上游侧排气通路24具有与气缸盖10侧的第一独立排气通路14连通的共用通路24a、以及从该共用通路24a分支成上下两条状的高速用通路24b及低速用通路24c。同样，第二上游侧排气通路25及第三上游侧排气通路26也具有分别与气缸盖10侧的独立排气通路15、16连通的共用通路25a、26a(省略图示)、以及从该共用通路25a、26a分支成上下两条状的高速用通路25b、26b及低速用通路25c、26c。需要说明的是，在该实施方式中，各上游侧排气通路24、25、26中的高速用通路24b、25b、26b相当于第一通路，低速用通路24c、25c、26c相当于第二通路。低速用通路24c、25c、26c形成为流路截面积比高速用通路24b、25b、26b小。此外，共用通路24a、25a、26a及独立排气通路14、15、16相当于与排气道连接的共用通路。
各高速用通路24b、25b、26b的截面形状呈近似矩形，如图4所示，各高速用通路24b、25b、26b形成为在左右方向上排成一列。同样，各低速用通路24c、25c、26c的截面形状也呈近似矩形，各低速用通路24c、25c、26c也形成为在所述各高速用通路24b、25b、26b的上方位置处在左右方向上排成一例。
另一方面，如图2及图4所示，所述EGR中间通路28形成在装置主体21的左端。该EGR中间通路28的截面形状呈近似矩形，位于第一上游侧排气通路24中的高速用通路24b的左下侧。
所述可变排气门3用于改变所述上游侧排气通路24、25、26中的各高速用通路24b、25b、26b内的尾气的流通面积。该可变排气门3包括：阀主体31，其包括分别设置于各高速用通路24b、25b、26b内的总共三个蝶阀30；与阀主体31连结的驱动轴32；以及使该驱动轴32旋转的负压式执行元件4。可变排气门3利用负压式执行元件4经由驱动轴32驱动各蝶阀30以使各蝶阀30旋转，由此将各高速用通路24b、25b、26b同时打开、关闭。
在此，对可变排气门3的结构进行具体说明。如图4所示，阀主体31构成为将在左右方向上排列的三个蝶阀30互相连结起来。在左右方向上排列的高速用通路24b、25b、26b的横截面的中心部分在左右方向上互相连通，阀主体31以将互相连通的高速用通路24b、25b、26b的横截面的中心部分予以横切的方式在左右方向上延伸设置。在阀主体31的左右两个端部上，与阀主体31一体地设置有支承部311。各支承部311支承为能够相对于装置主体21绕轴心X1(参照图5)旋转。由于阀主体31被暴露在高温尾气中，因此阀主体31由具有耐热性的材料形成。
如图4及图5所示，各蝶阀30形成为与各高速用通路24b、25b、26b的截面形状相对应的矩形板状。如后所述，在负压式执行元件4的止动卡合部47与挡块46抵接时(参照图6)，各蝶阀30使高速用通路24b、25b、26b如图5中的实线所示那样处于关闭的状态。在该状态下，若负压式执行元件4进行驱动，从而止动卡合部47离开挡块46，则阀主体31向图5中的顺时针方向旋转，从而如双点划线所示，各蝶阀30使高速用通路24b、25b、26b处于打开的状态。
驱动轴32与阀主体31的左端部连结，省略对此的详细图示。如图4所示，驱动轴32贯通装置主体21延伸至上游侧排气通路24、25、26的左侧外部。驱动轴32的前端部分被与装置主体21一体地设置的辅助轴承部22支承而能够绕轴心X1旋转。辅助轴承部22被设置成与上游侧排气通路24、25、26分开规定的距离。
在驱动轴32的前端部，详细而言是比辅助轴承部22更向左侧突出的驱动轴32的前端部安装有杆部件33。负压式执行元件4的输出轴44的前端与杆部件33连结。
如图4及图6所示，负压式执行元件4经由支架45固定在装置主体21上。负压式执行元件4构成为，通过与底部连接的负压管411接收负压或排出负压，伴随于此，输出轴44进行进退。伴随着输出轴44的进退，杆部件33以驱动轴32的轴心X1为中心摆动，驱动轴32以轴心X1为中心进行旋转。
在负压式执行元件4的支架45上安装有挡块46。需要说明的是，在本实施方式中，由于将支架45安装在输出轴44进行进退的轨迹上，因此将挡块46安装在支架45上，然而挡块46只要安装在输出轴44的进退轨迹上即可，因此，例如，在将支架45安装在所述轨迹上以外的位置上的情况下，还可以直接将挡块46安装在负压式执行元件4的主体上。
与挡块46卡合的止动卡合部47固定在输出轴44上。在输出轴44向退避方向移动了的情况下，挡块46与止动卡合部47互相卡合，由此阻止输出轴44向退避方向进一步移动。
挡块46是帽型部件，在其中心位置上形成有供输出轴44通过的通过孔461。该通过孔461的直径足够大于输出轴44的直径。挡块46在包括通过孔461的中心位置上，还具有鼓成凸状的第一抵接面462。
止动卡合部47固定在输出轴44的中间位置上。止动卡合部47具有与挡块46的第一抵接面462抵接的第二抵接面471。第二抵接面471是凹球面状的面。
在向负压式执行元件4供给了负压时(即，将负压式执行元件设为开启(ON)时)，输出轴44向退避方向移动，从而如图6所示，挡块46与止动卡合部47互相卡合。由此，如图5中的实线所示，各蝶阀30关闭各高速用通路24b、25b、26b。另一方面，若从负压式执行元件4排出负压(即，将负压式执行元件设为关闭(OFF))，则输出轴44向前进方向移动。由此，如图5中的双点划线所示，各蝶阀30打开各高速用通路24b、25b、26b。可变排气门3由常开阀构成。
如图2及图3所示，所述涡轮增压器50通过螺栓固定在排气门装置20的装置主体21上。涡轮增压器50包括：固定在装置主体21的安装面21a(参照图4)上的排气引入通路部51；与排气引入通路部51连续的涡轮壳体560；设置在该涡轮壳体560内的涡轮56；以及设置在进气通路52内的压缩机55，其中，在图2中没有示出进气通路52。
排气引入通路部51具有独立的高速用通路51b和低速用通路51c，高速用通路51b与排气门装置20的高速用通路24b、25b、26b连通，低速用通路51c与低速用通路24c、25c、26c连通。虽然省略详细的图示，然而排气门装置20的独立的三条高速用通路24b、25b、26b汇合到排气引入通路部51的高速用通路51b。同样，排气门装置20的独立的三条低速用通路24c、25c、26c汇合到排气引入通路部51的低速用通路51c。
排气引入通路部51在其下游端部包括将高速用通路51b和低速用通路51c集合的集合部54。来自下游侧排气通路部的高速用通路51b及低速用通路51c的尾气在该集合部54汇合后被送往涡轮56。
如上所述，该发动机不包括作为排气歧管的独立部件，由发动机1(气缸盖10)的独立排气通路14、15、16、排气门装置20的上游侧排气通路24、25、26、以及、涡轮增压器50的排气引入通路部51及集合部54组合起来构成排气歧管。
此外，在涡轮壳体560的排气引入通路部51的左侧部形成有与排气门装置20的所述EGR中间通路28连通的EGR上游侧通路58。流入涡轮增压器50的尾气的一部分作为EGR气体，通过EGR上游侧通路58、所述EGR中间通路28以及EGR下游侧通路18，被引入进气通路。即，在该发动机中，由EGR下游侧通路18、EGR中间通路28以及EGR上游侧通路58构成EGR通路。
在按照如上所述的方式构成的发动机中，在发动机1生成的尾气从独立排气通路14、15、16经由排气门装置20的上游侧排气通路24、25、26被引入涡轮增压器50。此时，在汽车的运转状态下，由发动机控制部7改变在排气门装置20的各高速用通路24b、25b、26b中流通的尾气的流通面积。
具体而言，如图8所示，在发动机1的转速小于规定转速(例如1600rpm)的低旋转区域中，将排气门装置20控制成关闭高速用通路24b、25b、26b。即，关闭可变排气门3，使得各蝶阀30如图5的实线所示那样关闭各高速用通路24b、25b、26b。由此，通过使少量的尾气集中在低速用通路24c、25c、26c来提高尾气的流速，由此提高涡轮增压器50的涡轮56的驱动力来提高吸气压力。此外，在低旋转区域中，能够在上游侧的低速用通路24c、25c、26c所集合的、下游侧的低速用通路51c得到喷射器效果，还能够得到通过将各气缸2A～2D内的已燃气体抽吸所带来的扫气效果。
另一方面，在发动机1的转速在规定转速以上的高旋转区域中，如果只使用低速用通路24c、25c、26c使尾气通过，则通路阻力可能会导致扫气性能下降，因此，将排气门装置20控制成打开高速用通路24b、25b、26b。即，打开可变排气门3，使得各蝶阀30如图5的双点划线所示那样打开各高速用通路24b、25b、26b。通过高速用通路24b、25b、26b及低速用通路24c、25c、26c双方将尾气引入涡轮增压器50，由此边抑制由排气通路阻力引发的扫气性能的下降情况边驱动涡轮增压器50来提高吸气压力。可变排气门3以规定的转速为分界，在全开和全关之间进行切换。因此，要求可变排气门3的打开、关闭动作具有较高的响应性。
(发动机的控制)
图7是示出发动机系统的结构的框图。发动机系统具有发动机控制部7。在发动机控制部7上连接有上述的气流传感器520、氧传感器83、84、以及曲轴转角传感器211。在发动机控制部7上还连接有安装在发动机1的冷却水通路上且检测冷却水温度的水温传感器210、检测油门踏板开度的油门踏板开度传感器212、检测变速器的排档的排档检测单元215、以及检测车速的车速传感器214。发动机控制部7根据基于上述传感器等的检测结果设定的汽车的目标加速度，设定发动机1的目标扭矩。为了实现所设定的发动机1的目标扭矩，发动机控制部7向燃料喷射阀41、火花塞42、进气气门传动机构310、排气气门传动机构330、节气门511以及可变排气门3输出控制信号。发动机控制部7构成控制蝶阀30的开度的阀控制部。
发动机控制部7还构成为：在汽车减速时，当预先设定的断油条件成立的情况下，进行终止对发动机1供给燃料的断油控制。发动机控制部7构成燃料喷射阀控制部，其中，燃料喷射阀控制部执行在规定条件成立时禁止从燃料喷射阀41喷射燃料的断油控制。断油条件包括：因不踩踏油门踏板而油门踏板开度为0的情况，发动机1的转速在规定转速以上的情况，以及发动机1的扭矩降低至规定扭矩的情况。
在此，规定转速相当于为了不导致发动机失速而从断油控制恢复时(即重新开始燃料的供给时)的转速。规定转速是比怠速稍大的转速，例如怠速为750rpm的情况下，规定转速可以为1000rpm。能够适当地设定规定转速。此外，规定扭矩相当于开始进行断油控制的扭矩，是即使开始断油控制也不发生扭矩冲击的扭矩。规定扭矩也能够适当地设定。
进行断油控制的区域包括如图8中以F/C示出的、可变排气门3被关闭的区域。
即使处于关闭了蝶阀30的状态，在只有因排气通路内的气体从排气道流向涡轮壳体560侧而产生的流体压力作用于蝶阀30上时，通过止动卡合部47与挡块46的抵接，也能够抑制蝶阀30晃动，然而在断油控制期间，由于节气门511的开度小且在燃烧室200内不进行燃烧，因此，不伴随着燃烧的膨胀冲程结束时，气缸2内的压力处于低于进气通路52及排气通路53的状态。因此，若在排气冲程初期打开排气门303，则排气通路53内的气体通过排气道向气缸2内逆流，而另一方面，活塞27根据排气冲程的进行而上升，伴随于此，气缸2内的气体被挤出至排气通路53。此时，若蝶阀30封闭高速用通路24b、25b、26b，则下述的两种流体压力交替地作用于蝶阀30上，一种是在排气通路53内的气体向气缸2内逆流时的流体压力，另一种是气缸2内的气体被挤出至排气通路53时的流体压力。其结果是，增强止动卡合部47与挡块46的抵接状态的方向上的力和拉开抵接的方向上的力交替地起到作用，从而蝶阀30(即阀主体31)在以驱动轴32为中心的转动方向上晃动，由此可能会导致异常声音的产生、蝶阀30的耐久性下降的问题。
于是，该发动机系统构成为，在断油控制期间，打开可变排气门3。下面，根据图9所示的流程图，对该可变排气门3的开闭控制进行具体说明。图9所示的流程图相当于汽车正在进行减速时的流程。此外，发动机控制部7并行于该流程图进行与断油处理的开始和恢复相关的控制。
首先，在开始后的步骤S1中，读入发动机1的运转状态。具体而言，读入发动机转速和发动机1的实际扭矩。发动机转速是根据曲轴转角传感器211的检测信号检测的。在该例中，发动机的实际扭矩是根据引入气缸2内的空气质量和火花塞42的点火时期推算的，其中，上述的空气质量是根据由气流传感器520检测的吸入空气量及吸气温度计算的。此外，还可以根据燃料喷射量和点火时期推算发动机扭矩，以代替空气质量。
在接下来的步骤S2中，判断发动机的转速Ne是否在1600rpm以上。如图8所示，1600rpm是成为将可变排气门3打开、关闭的分界的转速。在发动机的转速在1600rpm以上时，判断为发动机1的转速在高旋转区域，从而进入步骤S6，打开可变排气门3。
另一方面，在发动机转速小于1600rpm时，进入步骤S3。在步骤S3中，判断未踩踏(OFF)油门踏板的状态是否持续了规定时间。在为否的情况下，进入步骤S7。在步骤S7中，由于发动机1的转速在低旋转区域，因此关闭可变排气门3。
在步骤S4中，判断发动机1的转速Ne是否小于1000rpm。1000rpm相当于从断油控制恢复时的转速。在为是的情况下，不进行断油，因此，进入步骤S7，关闭可变排气门3。另一方面，在为否的情况下，进入步骤S5。
在步骤S5中，判断发动机1的实际扭矩是否降低至即使开始了断油控制也不会发生扭矩冲击的可断油(F/C)扭矩。可F/C扭矩是根据油门踏板开度传感器212、车速传感器214、变速器的排档检测单元215的检测值决定的。在为否的情况下，不开始断油控制，因此进入步骤S7，关闭可变排气门3。另一方面，在为是的情况下，开始进行断油控制，从而进入步骤S6，打开可变排气门3。如上所述，发动机控制部7独立于该流程，判断断油的开始。对断油的开始情况的判断实质上与图9的流程中的步骤S2～S5相同。由此，与使燃料喷射阀41停止喷射燃料相关的断油的开始和可变排气门3的打开实质上是同时进行的。
图10是时序图，其示出汽车减速时的油门踏板开度、节气门开度、发动机转速、发动机扭矩、燃料喷射量以及可变排气门3的开闭变化。首先，在时刻t0，假设在打开可变排气门3的状态下，逐渐地解除对油门踏板的踩踏，汽车开始减速。伴随着油门踏板开度的减小，节气门开度减小。与之相对应地，燃料喷射量也减少。由此，发动机转速及发动机扭矩均减小。
假设在时刻t1，发动机转速达到了关闭可变排气门3的转速(在此为如上所述的1600rpm)。由此，可变排气门3从打开状态变为关闭状态。
假设在时刻t2，油门踏板开度变为0，之后继续保持该状态。节气门开度维持怠速运转开度。发动机转速和发动机扭矩逐渐地减小。
假设在时刻t3，发动机扭矩达到了可转移至断油处理的扭矩。在此基础上，停止供给燃料。此外，根据图9所示的流程图，再次打开已被关闭的可变排气门3。
假设在时刻t4，在断油期间逐渐地减小的发动机转速达到了规定转速(即，怠速+α)。在此基础上，重新开始燃料喷射，并且可变排气门3从打开状态变为关闭状态。
如以上的说明，在具有该结构的发动机1的排气装置100中，在发动机1进行断油控制时，即使发动机1的转速小于规定转速，也会打开可变排气门3来打开高速用通路24b、25b、26b。由此，在断油期间，即使伴随着排气门303的打开、关闭而排气通路53内的气体向气缸2内逆流或气缸2内的气体被挤出至排气通路53，也能够抑制流体压力作用于蝶阀30。其结果是，能够防止在断油期间阀主体31晃动。
此外，发动机控制部7不是在断油处理开始后打开可变排气门3，而是开始断油处理的同时打开可变排气门3，因此，能够迅速地打开可变排气门3。其结果是，能够可靠地防止阀主体31晃动，从而能够避免异常声音的产生。
而且，由于发动机控制部7是在检测出油门踏板开度为0的状态持续了规定时间的情况下打开可变排气门3的，因此，在油门踏板开度暂时变为0的情况下，不打开可变排气门3。从而避免如驾驶员暂时离开油门踏板后马上重新踩踏油门踏板的情况下打开可变排气门3的情况。其结果是，能够防止对驾驶性能带来影响。
需要说明的是，以上说明的所述实施方式的发动机是发动机1的排气装置100的优选实施方式的示例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够适当地改变该发动机、组合在该发动机上的排气门装置20的具体结构。
此外，在所述实施方式中，对将排气装置100应用于直列四气缸4循环发动机的例子进行了说明，当然，这里所公开的排气装置还能够应用于所述实施方式以外的发动机中。
-符号说明-
1 发动机
100 排气装置
212 油门踏板开度传感器(油门踏板开度检测部)
24a 共用通路
24b、25b、26b 高速用通路(第一通路)
24c、25c、26c 低速用通路(第二通路)
3 可变排气门
30 蝶阀(阀)
31 阀主体
32 驱动轴
41 燃料喷射阀
50 涡轮增压器
53 排气通路
54 集合部
56 涡轮
560 涡轮壳体
7 发动机控制部(阀控制部、燃料喷射阀控制部、扭矩推算部)

Claims (3)

1.一种发动机的排气装置，所述发动机包括：板状的阀，设置在排气通路内并且构成为能够以通过使驱动轴转动来改变该排气通路的通路截面积的方式转动，所述排气通路连接设置在所述发动机的内部的燃烧室的排气道与设置在所述发动机的外部的催化装置；以及
阀控制部，构成为控制所述阀的开度，
所述发动机的排气装置的特征在于：
所述发动机具有：
燃料喷射阀，构成为向所述燃烧室供给燃料；以及
燃料喷射阀控制部，构成为在车辆行驶期间规定条件成立时执行禁止从所述燃料喷射阀喷射燃料的断油控制，
所述排气通路包括：共用通路，与所述排气道连接；第一通路及第二通路，所述第一通路及所述第二通路在该共用通路的下游部分支并且互相排列着设置；以及集合部，在所述第一通路及所述第二通路的下游部将所述第一通路及所述第二通路集合起来，
所述第一通路及第二通路的集合部连接在包括涡轮的涡轮增压器的涡轮壳体上，
所述阀设置在所述第一通路上并且构成为改变所述第一通路的通路截面积，
在所述发动机的转速小于规定转速时，所述阀控制部关闭所述阀来封闭所述第一通路，在所述发动机的转速在所述规定转速以上时，所述阀控制部打开所述阀来打开所述第一通路，
所述阀控制部构成为，在所述燃料喷射阀控制部正在执行所述断油控制时，即使所述发动机的转速小于所述规定转速，也打开所述阀。
2.根据权利要求1所述的发动机的排气装置，其特征在于：包括：
油门踏板开度检测部，构成为检测油门踏板开度；以及
扭矩推算部，构成为推算所述发动机的实际扭矩，
在所述油门踏板开度检测部检测出油门踏板开度为0且所述扭矩推算部推算出所述发动机的实际扭矩在规定值以下的情况下，即使所述发动机的转速小于所述规定转速，所述阀控制部也打开所述阀。
3.根据权利要求2所述的发动机的排气装置，其特征在于：
在所述油门踏板开度检测部检测出所述油门踏板开度为0的状态持续了规定时间的情况下，所述阀控制部打开所述阀。
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