JP2005054708A

JP2005054708A - Method for circulating exhaust gas of internal combustion engine

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Publication number: JP2005054708A
Application number: JP2003287453A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Fujimoto; 哲也藤本; Yasuaki Okazaki; 安昭岡▲崎▼
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that when an engine speed is increased, exhaust gas temperature is raised and a NOx discharge amount is increased, in an internal combustion engine in which an air-fuel mixture is produced by mixing fresh air with exhaust gas. <P>SOLUTION: This internal combustion engine in which intake air is produced by mixing fresh air with exhaust gas is designed so that when at least the engine speed is detected and the detected engine speed exceeds a predetermined engine speed, fresh air is mixed with exhaust gas in a further upstream position of a mixing position in the case that the engine speed is below the predetermined engine speed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の排気還流方法に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation method for an internal combustion engine.

従来、内燃機関つまりエンジンでは、排気ガスの一部を還流して新気に混合しして吸入空気を生成し、燃費を向上させるとともに、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）などのエミッションの増加を防ぐように構成している。このようなエンジンにおける排気還流装置としては、例えば特許公報１のもののように、ディーゼルエンジンにおいて、エンジンが低負荷運転状態では、排気ガスの温度を高温に維持して排気ガスを還流するいわゆるホットＥＧＲ制御を行うとともに、高負荷運転状態では、還流する排気ガスの温度を低くして還流するいわゆるコールドＥＧＲ制御を行うものが知られている。 Conventionally, in an internal combustion engine, that is, an engine, a part of exhaust gas is recirculated and mixed with fresh air to generate intake air, improving fuel efficiency and preventing an increase in emissions such as NOx (nitrogen oxide), for example. It is configured as follows. As an exhaust gas recirculation device in such an engine, for example, as in Patent Document 1, in a diesel engine, when the engine is in a low load operation state, a so-called hot EGR that recirculates the exhaust gas while maintaining the temperature of the exhaust gas at a high temperature. In addition to performing control, in a high-load operation state, what performs so-called cold EGR control in which the temperature of the recirculated exhaust gas is lowered to recirculate is known.

また、ガソリンエンジンでは、例えば特許公報２のもののように、低負荷運転状態では、シリンダから排出された排気ガスとシリンダ内部に残留する排気ガスとを後者の量を多くして混合して還流するとともに、高負荷運転状態では、低負荷運転状態の場合とは逆に、シリンダ内部に残留する排気ガスの比率を少なくして還流し、新気に混合して吸入空気とするものが知られている。
特開平２−２４５４６０号公報特開平６−３２３２０１号公報 Further, in a gasoline engine, for example, as in Patent Document 2, in a low load operation state, the exhaust gas discharged from the cylinder and the exhaust gas remaining inside the cylinder are mixed and recirculated by increasing the latter amount. At the same time, in the high load operation state, contrary to the low load operation state, it is known that the ratio of exhaust gas remaining in the cylinder is reduced to recirculate and mix with fresh air to obtain intake air. Yes.
JP-A-2-245460 JP-A-6-323201

しかしながら、上記特許文献のものでは、シリンダ内部に残留する排気ガスによるいわゆる内部ＥＧＲと、シリンダから排出された排気ガスによるいわゆる外部ＥＧＲとをエンジンの負荷の状態に応じて切り替えているが、負荷の変化による切替の場合、場合によっては混合気の温度が高くなりすぎることがあった。すなわち、排気ガスの温度は、エンジンの回転数が高い場合には回転数が低い場合に比べて高温に維持される。つまり、高回転運転の場合は、燃焼間隔が短くなり、排気ガスが環境により冷却されて温度低下する割合が小さいためである。 However, in the above-mentioned patent document, so-called internal EGR caused by exhaust gas remaining inside the cylinder and so-called external EGR caused by exhaust gas discharged from the cylinder are switched according to the state of the engine load. In the case of switching by change, the temperature of the air-fuel mixture may become too high in some cases. That is, the temperature of the exhaust gas is maintained at a higher temperature when the engine speed is high than when the engine speed is low. That is, in the case of high-speed operation, the combustion interval is shortened, and the rate at which the exhaust gas is cooled by the environment and the temperature decreases is small.

このため、上記したように、低負荷運転状態において内部ＥＧＲを行っている場合で、かつエンジン回転数が高い運転状態となると、排気ガスの温度が高くなり、そのために混合気の温度が高くなる。この結果、霧化はより促進されるものの、燃焼温度も高くなるため、ＮＯｘの排出量が増加する傾向となった。このように、上記特許文献のものでは、新気と排気ガスとの混合状態による更なる燃費向上については考慮されていないものである。 Therefore, as described above, when the internal EGR is performed in the low load operation state and the operation state is high, the temperature of the exhaust gas becomes high, and thus the temperature of the air-fuel mixture becomes high. . As a result, although atomization was further promoted, the combustion temperature also increased, and thus the NOx emission amount tended to increase. As described above, in the above-mentioned patent document, further improvement in fuel consumption due to the mixed state of fresh air and exhaust gas is not considered.

本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。 The object of the present invention is to eliminate such problems.

すなわち、本発明の内燃機関の排気還流方法は、新気に排気ガスを混合して吸入空気とする内燃機関において、少なくとも機関回転数を検出し、検出した機関回転数が所定の回転数を上回っている場合には、機関回転数が所定の回転数を下回っている場合の混合位置より上流の位置において新気に排気ガスを混合する構成である。 That is, the exhaust gas recirculation method for an internal combustion engine according to the present invention detects at least the engine speed in an internal combustion engine in which exhaust gas is mixed with fresh air to produce intake air, and the detected engine speed exceeds a predetermined speed. In this case, the exhaust gas is mixed with fresh air at a position upstream of the mixing position when the engine speed is lower than the predetermined speed.

本発明における排気ガスとは、混合気の燃焼後に気筒内に残留している既燃焼ガス、及び気筒から排出された既燃焼ガスの両方を包含するものである。 The exhaust gas in the present invention includes both the burned gas remaining in the cylinder after the combustion of the air-fuel mixture and the burned gas discharged from the cylinder.

このような構成によれば、内燃機関の運転状態を示す少なくとも機関回転数を検出して、検出した機関回転数が所定の回転数を上回っている高回転運転状態の場合には、それ以外の低回転運転状態におけるより上流の位置で新気に排気ガスを混合する。このように、新気と排気ガスとを上流において混合することで、混合する排気ガスの温度を低くすることが可能になり、混合気が過度に高温とならないために燃費を向上させることが可能である。また、新気と排気ガスの混合状態が良好となるため、燃焼安定性が高まり燃費を更に向上させることが可能となる。 According to such a configuration, at least the engine speed indicating the operating state of the internal combustion engine is detected, and when the detected engine speed is higher than the predetermined speed, Exhaust gas is mixed with fresh air at a position upstream of the low rotation operation state. Thus, by mixing fresh air and exhaust gas upstream, it becomes possible to lower the temperature of the exhaust gas to be mixed, and it is possible to improve fuel efficiency because the air-fuel mixture does not become excessively hot. It is. In addition, since the mixed state of the fresh air and the exhaust gas becomes good, the combustion stability is improved and the fuel consumption can be further improved.

燃料の霧化を促進するためには、低負荷で、かつ機関回転数が所定の回転数を下回っている運転状態では排気ガスを気筒内又は気筒内部近傍にて新気と混合するものが好ましい。 In order to promote the atomization of the fuel, it is preferable to mix the exhaust gas with fresh air in the cylinder or in the vicinity of the inside of the cylinder in an operating state where the load is low and the engine speed is lower than the predetermined speed. .

本発明は、以上説明したように、内燃機関の運転状態を示す少なくとも機関回転数を検出して、検出した機関回転数が所定の回転数を上回っている高回転運転状態の場合には、それ以外の低回転運転状態におけるより上流の位置で新気に排気ガスを混合するので、混合する排気ガスの温度を低くすることができる。そしてこのように、排気ガスの温度を低温に維持することにより、混合気が過度に高温とならないために燃費を向上させることができる。また、新気と排気ガスの混合状態が良好となるため、燃焼安定性が高まり燃費を更に向上させることができる。 As described above, the present invention detects at least the engine speed indicating the operating state of the internal combustion engine, and when the detected engine speed exceeds a predetermined speed, Since the exhaust gas is mixed with fresh air at a position upstream of the low rotation operation state other than the above, the temperature of the exhaust gas to be mixed can be lowered. Thus, by maintaining the temperature of the exhaust gas at a low temperature, the fuel-air mixture can be improved so that the air-fuel mixture does not become excessively high. Moreover, since the mixed state of fresh air and exhaust gas becomes good, combustion stability can be improved and fuel consumption can be further improved.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に１気筒の構成を概略的に示したエンジン１００は、自動車用の３気筒のもので、エンジン１００の吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ１１が配設され、その下流側にはサージタンク１２が設けられ、サージタンク１２からの吸入空気は吸気弁２１を介してシリンダ２内に吸入される。サージタンク１２に連通する吸気系１の吸気マニホルド１３のシリンダヘッド２２側の端部近傍には、さらに燃料噴射弁３が設けてあり、この燃料噴射弁３を電子制御装置４により制御するようにしている。また、排気系５には、燃焼室２３から排気弁２４を介して排出された排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂センサ５１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒５２の上流の位置に取り付けられている。 An engine 100 schematically showing the configuration of one cylinder in FIG. 1 is an automotive three-cylinder engine, and an intake system 1 of the engine 100 is provided with a throttle valve 11 that opens and closes in response to an accelerator pedal (not shown). A surge tank 12 is provided on the downstream side, and intake air from the surge tank 12 is sucked into the cylinder 2 via the intake valve 21. A fuel injection valve 3 is further provided near the end of the intake manifold 13 of the intake system 1 communicating with the surge tank 12 on the cylinder head 22 side, and this fuel injection valve 3 is controlled by the electronic control unit 4. ing. Further, in the exhaust system 5, an O ₂ sensor 51 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 23 through the exhaust valve 24 is disposed in a pipe line leading to a muffler (not shown). The three-way catalyst 52 is attached at a position upstream.

吸気系１と排気系５とを選択的に連通して排気ガスを、スロットルバルブ１１を介して吸気マニホルド１３に流入する新気に混合するための排気ガス還流装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）６が、吸気系１と排気系５との間に設けてある。すなわち、ＥＧＲ装置６は、一端がＯ₂センサ５１と排気ポート５３との間の位置において連通する還流基礎管路６１と、この還流基礎管路６１の他端に接続されるＥＧＲバルブ装置６２と、ＥＧＲバルブ装置６２に一端が接続され吸気系１に他端が接続される第一還流管路６３とを備えて構成される。具体的には、第一還流管路６３の吸気系１との接続は、例えばサージタンク１２の上流側において接続してある。 An exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device) for selectively communicating the intake system 1 and the exhaust system 5 to mix exhaust gas with fresh air flowing into the intake manifold 13 via the throttle valve 11 6 is provided between the intake system 1 and the exhaust system 5. That is, the EGR device 6 includes a reflux basic pipeline 61 having one end communicating at a position between the O ₂ sensor 51 and the exhaust port 53, and an EGR valve device 62 connected to the other end of the reflux basic pipeline 61. The EGR valve device 62 includes a first reflux line 63 having one end connected to the intake system 1 and the other end connected to the intake system 1. Specifically, the connection of the first reflux pipe 63 with the intake system 1 is connected, for example, on the upstream side of the surge tank 12.

ＥＧＲバルブ装置６２は、電子制御装置４により制御されて、還流基礎管路６１から流出する排気ガスを、選択的に第一還流管路６３に導出するものである。したがって、電子制御装置４も、ＥＧＲ装置６の一部を構成するものである。 The EGR valve device 62 is controlled by the electronic control device 4 to selectively lead the exhaust gas flowing out from the reflux basic pipeline 61 to the first reflux pipeline 63. Therefore, the electronic control device 4 also constitutes a part of the EGR device 6.

また、このエンジン１００は、連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴと称する）７を具備するものである。ＶＶＴ７は、いわゆる揺動シリンダ機構を利用したもので、排気カムシャフト２５に固定されたロータ（図示しない）と、ロータに外嵌するハウジング（図示しない）と、ロータに対してハウジングを回動させるための電磁式４方向切換制御弁たるオイルコントロールバルブ７１と、互いに噛み合うように一方をハウジングに固着し他方を吸気カムシャフト２７に固定した一対のギア７２、７３とを備えている。 The engine 100 includes a continuously variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as VVT) 7. The VVT 7 uses a so-called oscillating cylinder mechanism, and a rotor (not shown) fixed to the exhaust camshaft 25, a housing (not shown) fitted to the rotor, and a housing that rotates relative to the rotor. An oil control valve 71 serving as an electromagnetic four-way switching control valve and a pair of gears 72 and 73, one of which is fixed to the housing and the other is fixed to the intake camshaft 27 so as to mesh with each other.

そして、ハウジングに流出入する作動油の方向及び量をオイルコントロールバルブ２６により制御して、ロータに対するハウジングの相対角度を変化させ、排気カムシャフト２５と吸気カムシャフト２７との間に任意の回転位相差を生じさせて、バルブタイミングを可変制御するものである。つまり、クランクシャフト（図示しない）の回転に対して排気弁２４を常に一定の開閉タイミングで開閉させつつ、吸気弁２１の開閉タイミングを変化させて、排気弁２４の開閉タイミングと吸気弁２１の開閉タイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができる。具体的には、吸気弁２１の開閉タイミングを例えばアイドリング時には遅角側に移動させて、排気弁２４と吸気弁２１との両方が開成している期間であるオーバーラップを最小にするとともに、高負荷時にはこのアイドリング時の開閉タイミングを後述する目標進角量により進角側へ移動させてオーバーラップを大きくし、エンジンの燃費や出力、あるいはドライバビリティの向上などに寄与させている。また、排気カムシャフト２５の一方の端部には、クランク角度信号ｍ及び気筒判別用のＮ信号を出力するクランクセンサ８１が取り付けてあり、吸気カムシャフト２７の一方の端部には、２４０°ＣＡ（クランク角度）回転する毎に吸気カム信号ｎを出力するタイミングセンサ８２が、それぞれ取り付けてある。 The direction and amount of hydraulic oil flowing into and out of the housing is controlled by the oil control valve 26 to change the relative angle of the housing with respect to the rotor, so that any rotational position between the exhaust camshaft 25 and the intake camshaft 27 can be obtained. The valve timing is variably controlled by generating a phase difference. That is, the opening / closing timing of the exhaust valve 24 and the opening / closing of the intake valve 21 are changed by changing the opening / closing timing of the intake valve 21 while the exhaust valve 24 is always opened / closed at a constant opening / closing timing with respect to the rotation of the crankshaft (not shown). The relative phase difference from the timing can be freely changed within a predetermined angle range. Specifically, the opening / closing timing of the intake valve 21 is moved to the retard side during idling, for example, to minimize overlap during the period in which both the exhaust valve 24 and the intake valve 21 are open, At the time of load, the opening / closing timing at idling is moved to the advance side by a target advance amount, which will be described later, to increase the overlap, thereby contributing to improvements in engine fuel consumption, output, or drivability. A crank sensor 81 that outputs a crank angle signal m and an N signal for cylinder discrimination is attached to one end of the exhaust camshaft 25, and 240 ° is provided to one end of the intake camshaft 27. A timing sensor 82 that outputs an intake cam signal n every rotation of CA (crank angle) is attached.

電子制御装置４は、中央演算処理装置４１と、記憶装置４２と、入力インターフェース４３と、出力インターフェース４４とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。中央演算処理装置４１は、記憶装置４２に格納された後述のプログラムを実行して、エンジン１００の運転制御を行うものである。そしてエンジン１００の運転制御を行うために必要な情報が入力インターフェース４３を介して中央演算処理装置４１に入力されるとともに、中央演算処理装置４１は出力インターフェース４４を介して制御のための信号が燃料噴射弁３やオイルコントロールバルブ２７などに出力する。具体的には、入力インターフェース４３には、サージタンク１２内の圧力（吸気管圧力ＰＭ）を検出するための吸気圧センサ８３から出力させる吸気圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数センサ８４から出力される回転数信号ｂ、クランクセンサ８１から出力されるクランク角度信号ｍ、タイミングセンサ８２から出力される吸気カム信号ｎ、スロットルバルブ１１の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ８５から出力されＩＤＬ信号ｄ、スロットルバルブ１１の開度すなわちスロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ８６から出力される開度信号ｅ、エンジンの冷却水温を検出するための水温センサ８７から出力される水温信号ｆ、上記したＯ₂センサ５１から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース４４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｇが、またスパークプラグ９に対して点火信号ｈが、さらにオイルコントロールバルブ７１に対して目標制御量に対応する制御信号ｋが、それぞれ出力されるようになっている。 The electronic control device 4 is mainly configured by a microcomputer system including a central processing unit 41, a storage device 42, an input interface 43, and an output interface 44. The central processing unit 41 controls the operation of the engine 100 by executing a later-described program stored in the storage device 42. Information necessary for controlling the operation of the engine 100 is input to the central processing unit 41 via the input interface 43, and the central processing unit 41 receives a control signal via the output interface 44 as a fuel. Output to the injection valve 3 and the oil control valve 27. Specifically, the input interface 43 has a rotation for detecting the intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 83 for detecting the pressure in the surge tank 12 (intake pipe pressure PM) and the engine speed NE. The engine speed signal b output from the number sensor 84, the crank angle signal m output from the crank sensor 81, the intake cam signal n output from the timing sensor 82, and an idle switch 85 for detecting the open / closed state of the throttle valve 11 Is output from the IDL signal d, the opening signal e output from the throttle opening sensor 86 for detecting the opening of the throttle valve 11, that is, the throttle opening, and the output from the water temperature sensor 87 for detecting the cooling water temperature of the engine. It is the water temperature signal f, such as a voltage signal h output from the O ₂ sensor 51 as described above is input On the other hand, from the output interface 44, a fuel injection signal g for the fuel injection valve 3, an ignition signal h for the spark plug 9, and a control signal k corresponding to the target control amount for the oil control valve 71. Are output.

電子制御装置４には、吸気圧センサ８３から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ８４から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁３を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁３から吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、記憶装置４２には、少なくともエンジン回転数を検出し、検出したエンジン回転数が所定の回転数を上回っている場合には、エンジン回転数が所定の回転数を下回っている場合の混合位置より上流の位置において新気に排気ガスを混合するようにＥＧＲ装置６を制御するためのプログラムが記憶されている。 The electronic control unit 4 uses the intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 83 and the rotation speed signal b output from the rotation speed sensor 84 as main information, and various kinds of information determined according to the operating state of the engine 100. The basic injection time is corrected by the correction coefficient to determine the fuel injection valve opening time, that is, the final energization time of the injector, and the fuel injection valve 3 is controlled by the determined energization time so that the fuel corresponding to the engine load is injected. A program for injecting from the valve 3 to the intake system 1 is incorporated. Further, the storage device 42 detects at least the engine speed, and if the detected engine speed is higher than the predetermined speed, the mixing position when the engine speed is lower than the predetermined speed. A program for controlling the EGR device 6 so as to mix exhaust gas with fresh air at a position upstream is stored.

この実施の形態における排気ガス還流制御は、エンジン１００の運転状態に応じて排気ガスの吸気系１への還流管路を切り替えること、及び二系統の還流管路を併用することにより、新気に混合する排気ガスの温度を制御して、燃費を向上させるものである。以下に、この排気ガス還流制御の概略手順を、図２に示すフローチャートにより説明する。 In this embodiment, the exhaust gas recirculation control is performed by switching the recirculation pipe for the exhaust gas to the intake system 1 according to the operating state of the engine 100 and using the two recirculation pipes in combination. By controlling the temperature of the exhaust gas to be mixed, the fuel consumption is improved. Hereinafter, a schematic procedure of the exhaust gas recirculation control will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

まず、ステップＳ１において、低負荷運転状態か否かを判定する。エンジン１００の負荷の判定は、吸気圧センサ８３から出力される吸気圧信号ａに基づいて検出する吸気管圧力により判定するものである。具体的には、低負荷運転状態における最も高い吸気管圧力に対応して判定のための基準圧力を設定しておき、検出した吸気管圧力がその基準圧力を下回る場合に低負荷運転と判定するものである。 First, in step S1, it is determined whether or not the vehicle is in a low load operation state. The determination of the load of the engine 100 is made based on the intake pipe pressure detected based on the intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 83. Specifically, a reference pressure for determination is set corresponding to the highest intake pipe pressure in the low load operation state, and it is determined that the load is low when the detected intake pipe pressure is lower than the reference pressure. Is.

ステップＳ２では、低回転運転状態であるか否かを、カムポジションセンサＳＮ２から出力されるエンジン回転数信号ｂに基づいて判定する。具体的には、低エンジン回転数とみなせるエンジン回転数の最高値を所定の回転数として設定し、エンジン回転数信号ｂに基づいて検出したエンジン回転数と所定の回転数とを比較して、検出したエンジン回転数が所定の回転数を下回っている場合に低回転運転状態であると判定する。 In step S2, it is determined based on the engine speed signal b output from the cam position sensor SN2 whether or not it is in a low speed operation state. Specifically, the maximum value of the engine speed that can be regarded as the low engine speed is set as the predetermined speed, and the engine speed detected based on the engine speed signal b is compared with the predetermined speed, When the detected engine speed is lower than the predetermined engine speed, it is determined that the engine is operating at a low speed.

ステップＳ３では、ＶＶＴ７を制御して、排気弁２４が閉弁する前に吸気弁２７を進角させて開弁して燃焼室２３内において排気ガスに新気を混合する第一排気還流（以下、第一ＥＧＲと称する）を実行する。この第一ＥＧＲは、排気ガスをシリンダ２の外部に出すことなく、つまり排気ガスをその温度が下がる前に新気と混合させる排気還流動作である。この場合、ＥＧＲバルブ装置６２は、制御されず、排気ガスが還流基礎管路６１に流入することはない。 In step S 3, the first exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “mixing fresh air” in the combustion chamber 23) is performed by controlling the VVT 7 to advance and open the intake valve 27 before the exhaust valve 24 is closed. , Referred to as first EGR). This first EGR is an exhaust gas recirculation operation in which the exhaust gas is not mixed outside the cylinder 2, that is, the exhaust gas is mixed with fresh air before the temperature decreases. In this case, the EGR valve device 62 is not controlled, and the exhaust gas does not flow into the reflux basic pipeline 61.

ステップＳ４では、ステップＳ３とは異なり、ＥＧＲバルブ装置６２を制御して、還流基礎管路６１を通ってきた排気ガスを第一還流管路６３に流入させる第二排気還流（以下、第二ＥＧＲと称する）を実行する。すなわちこの第二ＥＧＲは、還流基礎管路６１よりＥＧＲバルブ６２を介して第一還流管路６３から流出する排気ガスを、吸気系１に流入する新気と混合する排気還流動作である。この第二ＥＧＲは、第一ＥＧＲよりも上流において排気ガスを新気に混合する動作となる。この動作では、第一還流管路６３がサージタンク１２の上流において吸気系１と連通するので、新気に混合する排気ガスは、第一還流管路６３を通過することにより冷却されるものである。なお、この第二ＥＧＲの実行中は、ＶＶＴ７による吸気弁２１の開弁タイミングは、排気弁２４の閉弁タイミングと重なり合う期間、つまりオーバーラップ量をその時の運転状態に応じて最少量にしておく。 In step S4, unlike step S3, the second exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as the second EGR) (hereinafter referred to as the second EGR) is configured to control the EGR valve device 62 to flow the exhaust gas that has passed through the reflux basic pipeline 61 into the first reflux pipeline 63. Is called). In other words, the second EGR is an exhaust gas recirculation operation in which the exhaust gas flowing out from the first recirculation line 63 through the recirculation basic line 61 through the EGR valve 62 is mixed with fresh air flowing into the intake system 1. The second EGR is an operation of mixing the exhaust gas with fresh air upstream from the first EGR. In this operation, since the first recirculation pipe 63 communicates with the intake system 1 upstream of the surge tank 12, the exhaust gas mixed with fresh air is cooled by passing through the first recirculation pipe 63. is there. During the execution of the second EGR, the valve opening timing of the intake valve 21 by the VVT 7 is a period overlapping with the valve closing timing of the exhaust valve 24, that is, the overlap amount is set to the minimum amount according to the operation state at that time. .

ステップＳ５では、第一ＥＧＲと第二ＥＧＲとを同時に行う。この場合に、第一ＥＧＲにおける排気ガスの還流量と第二ＥＧＲにおける還流量との混合割合は運転状態に対応させてあらかじめ設定してあり、その設定に基づいてＶＶＴ７による吸気弁２１の開弁タイミング及びＥＧＲバルブ装置６２を制御するものである。以上に説明した第一ＥＧＲ、第二ＥＧＲ及び第一ＥＧＲと第二ＥＧＲとを併用する制御と、エンジンの運転状態との関係を、図３に示す。 In step S5, the first EGR and the second EGR are performed simultaneously. In this case, the mixing ratio of the recirculation amount of the exhaust gas in the first EGR and the recirculation amount in the second EGR is set in advance corresponding to the operating state, and based on the setting, the opening of the intake valve 21 by the VVT 7 The timing and the EGR valve device 62 are controlled. FIG. 3 shows the relationship between the first EGR, the second EGR, and the control in which the first EGR and the second EGR are used together and the engine operating state described above.

このような構成において、例えば高速道路などを定速で走行しているような、アクセルペダルの操作量が少なくしたがってスロットルバルブ１１の開度が小さい低負荷で、かつエンジン回転数が低い運転（低負荷低回転運転）状態では、ステップＳ１及びステップＳ２を実行した後、ステップＳ３を実行して、第一ＥＧＲを実施する。このようにエンジンを低負荷低回転で運転している状態で第一ＥＧＲを実施すると、温度が高い排気ガスを新気に混合することになる。その結果、図４に示すように、燃焼室２３に流入する吸入空気の温度は高くなり、燃料の霧化を促進する。したがって、燃焼が極めて良好なものになり、図５に示すように、燃費を向上させることができる。 In such a configuration, for example, when driving on a highway at a constant speed, the operation amount of the accelerator pedal is small, the opening of the throttle valve 11 is small, the load is small, and the engine speed is low (low In the low load rotation operation state, after executing Step S1 and Step S2, Step S3 is executed to perform the first EGR. If the first EGR is performed in such a state that the engine is operated at a low load and a low rotation, exhaust gas having a high temperature is mixed with fresh air. As a result, as shown in FIG. 4, the temperature of the intake air flowing into the combustion chamber 23 increases, and fuel atomization is promoted. Therefore, the combustion becomes extremely good, and the fuel consumption can be improved as shown in FIG.

また、上記のような定速走行状態つまり負荷の低い運転状態において徐々にアクセルペダルが踏み込まれて加速し、エンジン回転数が所定の回転数より高くなった運転状態では、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ４を実行し、第二ＥＧＲを実施する。このようにエンジン回転数が所定の回転数より高くなった低負荷の運転状態で第二ＥＧＲを実施すると、エンジン回転数が高いために排気ガスの温度の低下が遅れるものとなる。したがって、第一ＥＧＲにおける排気ガスの新気への混合位置よりも上流側において新気に排気ガスを混合しても、吸入空気の温度を霧化を促進し得る温度に維持することができる。この結果、低負荷低回転運転状態の場合とほぼ同様に、燃焼が極めて良好なものになり、燃費を向上させることができる。 Further, in the above-described constant speed running state, that is, in a driving state with a low load, the accelerator pedal is gradually depressed to accelerate, and in the driving state in which the engine speed becomes higher than a predetermined speed, step S1, step S2 and Step S4 is performed and 2nd EGR is implemented. When the second EGR is performed in such a low-load operation state where the engine speed is higher than the predetermined speed in this way, the engine speed is high, so that the decrease in the exhaust gas temperature is delayed. Therefore, even if the exhaust gas is mixed with fresh air upstream of the mixing position of the exhaust gas with fresh air in the first EGR, the temperature of the intake air can be maintained at a temperature that can promote atomization. As a result, the combustion becomes extremely good and the fuel consumption can be improved in substantially the same manner as in the low-load low-rotation operation state.

さらに、アクセルペダルが大きく踏み込まれて加速が行われた場合には、中負荷あるいは高負荷運転状態になるので、ステップＳ１及びステップＳ５を実行し、第一ＥＧＲと第二ＥＧＲとを同時に実施する。このように、低負荷運転状態に比較して負荷が高い運転状態において、第一ＥＧＲと第二ＥＧＲとを同時に実施するつまり両者を併用することにより、第一ＥＧＲにおける排気ガスの温度を第二ＥＧＲにおける排気ガスの温度により低減し、かつ適切な温度になすことができる。したがって、新気に混合して生成される排気ガスが混合された吸入空気の温度は燃料を霧化するのに十分なものとなり、燃焼を良好なものに維持することができるとともに、ノックの発生を防止することができる。 Further, when acceleration is performed by depressing the accelerator pedal greatly, it becomes a medium load or high load operation state, so step S1 and step S5 are executed, and the first EGR and the second EGR are performed simultaneously. . As described above, the first EGR and the second EGR are simultaneously performed in an operation state where the load is higher than that in the low load operation state, that is, by using both in combination, the temperature of the exhaust gas in the first EGR is set to the second EGR. It can be reduced by the temperature of the exhaust gas in the EGR and can be set to an appropriate temperature. Therefore, the temperature of the intake air mixed with the exhaust gas generated by mixing with fresh air is sufficient to atomize the fuel, can maintain good combustion, and generate knock Can be prevented.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.

上記実施の形態では、第一ＥＧＲを、シリンダ内に残留する排気ガスによって実施されるいわゆる内部ＥＧＲと呼ばれるものにより実行したが、この第一ＥＧＲを、還流基礎管路６１とＥＧＲバルブ装置６２と第二還流管路６４（図１に想像線で示す）とからなる管路を介して、排気ガスを新気に混合するものであってもよい。 In the above embodiment, the first EGR is executed by what is called internal EGR performed by the exhaust gas remaining in the cylinder. However, the first EGR is performed by the recirculation basic pipeline 61 and the EGR valve device 62. The exhaust gas may be mixed with fresh air via a pipe line including the second reflux pipe line 64 (indicated by an imaginary line in FIG. 1).

第二還流管路６４は、ＥＧＲバルブ装置６２に一端が接続されるとともにサージタンク１２より下流側の吸気系１に他端が接続される。この第二還流管路６４の一端は、第一還流管路６３の吸気系１接続位置よりも下流側に設定し、吸気マニホルド１３における吸気ポート１４に近い位置であるほど好ましい。これは、内部ＥＧＲと同様に、排気ガスがほとんど冷却されない状態で新気に混合されるようにするためである。 The second reflux pipe 64 has one end connected to the EGR valve device 62 and the other end connected to the intake system 1 on the downstream side of the surge tank 12. One end of the second reflux pipe 64 is set on the downstream side of the connection position of the intake system 1 of the first reflux pipe 63, and the closer to the intake port 14 in the intake manifold 13, the better. This is because, like the internal EGR, the exhaust gas is mixed with fresh air while being hardly cooled.

この実施形態におけるＥＧＲバルブ装置６２は、第二還流管路６４に対してのみ排気ガスを導出する場合と、第一還流管路６３に対してのみ排気ガスを導出する場合と、第二還流管路６４と第一還流管路６３との両方に排気ガスを導出する場合とを切り替えることができるもので、例えば複数の電磁弁などで構成されるものである。 The EGR valve device 62 in this embodiment includes a case where exhaust gas is led out only to the second reflux pipe line 64, a case where exhaust gas is led out only to the first reflux pipe line 63, and a second reflux pipe. It is possible to switch between the case where exhaust gas is led out to both the passage 64 and the first reflux pipe 63, and it is constituted by, for example, a plurality of electromagnetic valves.

そして、第一ＥＧＲは、ＥＧＲバルブ装置６２を制御することにより、還流基礎管路６１と第二還流管路６４とを連通させ、排気ガスを外部でほとんど冷却させることなく吸気系１に導入して実行するものである。この場合に、基本的には第二ＥＧＲと同様に、ＶＶＴ７による吸気バルブ２１と排気バルブ２４とのオーバーラップ量は、その時の運転状態に応じて最少量に制御するものであってよい。また、このような構成にあっては、第一ＥＧＲを、吸気弁２１の開弁タイミングを制御して行う内部ＥＧＲと、還流基礎管路６１とＥＧＲバルブ装置６２と第二還流管路６４とからなる管路を介して行うものとにより実施するものであってもよい。 Then, the first EGR controls the EGR valve device 62 to connect the reflux basic pipeline 61 and the second reflux pipeline 64, and introduces the exhaust gas into the intake system 1 with almost no external cooling. To execute. In this case, basically, similarly to the second EGR, the overlap amount between the intake valve 21 and the exhaust valve 24 by the VVT 7 may be controlled to the minimum amount according to the operation state at that time. Further, in such a configuration, the first EGR is performed by controlling the opening timing of the intake valve 21, the internal EGR, the reflux basic pipeline 61, the EGR valve device 62, and the second reflux pipeline 64. It may be implemented by what is performed via a pipe line consisting of

その他、各部の具体的構成についても上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明の一実施の形態の概略構成を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure explanatory drawing which shows schematic structure of one embodiment of this invention. 同実施の形態の制御手順の概略を示すフローチャート。The flowchart which shows the outline of the control procedure of the embodiment. 同実施の形態の第一ＥＧＲと第二ＥＧＲとエンジンの運転状態との関係を示す作用説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the 1st EGR of the same embodiment, 2nd EGR, and the driving | running state of an engine. 同実施の形態の作用説明図。Action explanatory drawing of the same embodiment. 同実施の形態の作用説明図。Action explanatory drawing of the same embodiment.

Explanation of symbols

６…排気ガス還流装置
６１…還流基礎管路
６２…ＥＧＲバルブ装置
６３…第一還流管路
６４…第二還流管路
４…電子制御装置
４１…中央演算処理装置
４２…記憶装置
４３…入力インターフェース
４４…出力インターフェース 6 ... Exhaust gas recirculation device 61 ... Recirculation basic pipeline 62 ... EGR valve device 63 ... First reflux pipeline 64 ... Second reflux pipeline 4 ... Electronic control unit 41 ... Central processing unit 42 ... Storage device 43 ... Input interface 44 ... Output interface

Claims

In an internal combustion engine in which exhaust gas is mixed with fresh air and used as intake air, at least the engine speed is detected,
When the detected engine speed is higher than the predetermined engine speed, an internal combustion engine that mixes exhaust gas with fresh air at a position upstream of the mixing position when the engine speed is lower than the predetermined engine speed. Exhaust gas recirculation method.

2. The exhaust gas recirculation method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas is mixed with fresh air in the cylinder or in the vicinity of the inside of the cylinder in an operating state with a low load and an engine speed lower than a predetermined speed.