JP2009264328A - Intake control device of internal combustion engine - Google Patents

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Hideyuki Nishida
秀之 西田
Yasushi Ito
泰志 伊藤
Masaji Katsumata
正司 勝間田
Keiji Yotsueda
啓二 四重田
Shiro Tanno
史朗 丹野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control a decrease in efficiency of filling a cylinder with fresh air due to mixture of EGR gas during inertia supercharging by an intake control valve. <P>SOLUTION: An intake control device includes: a tank opening/closing valve (224) for communicating between a tank (223) and an intake passage (204) when the valve is opened and for blocking the communication between the tank and the intake passage when the valve is closed; and a control unit (100) for controlling an EGR valve (242), the tank opening/closing valve, and the intake control valve, when the EGR gas is refluxed by opening the EGR valve, if the intake control valve (226) is controlled so as to start inertia supercharging, such that the tank opening/closing valve is switched from a closed state to an opened state at a delayed timing (T2) which is delayed by a prescribed delay time (DT) from a valve-closing start timing (T1) at which the EGR valve is switched from the opened state to the closed state and such that the inertia supercharging is started after the delayed timing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばインパルスチャージ等の慣性過給が可能な内燃機関の吸気制御装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of an intake control device for an internal combustion engine capable of inertia supercharging such as impulse charge.

この種の吸気制御装置として、サージタンク下流の吸気通路に吸気制御弁を設けたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された吸気制御装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、吸気制御弁を吸気ポート下流の吸気弁の開弁後に開くことにより慣性過給効果を得ることが可能であるとされている。   As this type of intake control device, an intake control valve provided in an intake passage downstream of a surge tank has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the intake control device disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional technology”), an inertia supercharging effect can be obtained by opening the intake control valve after the intake valve downstream of the intake port is opened. It is supposed to be possible.

他方で、例えば特許文献2では、ターボ過給機付きのエンジンにおいて、エンジンの運転領域が排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流(EGR:Exhaust Gas Recirculation)領域から加速により高負荷側へ移行するとき、ターボ過給機の可変翼の閉動作を遅延させるように制御することにより、排気還流量が過剰になることを防止する技術が提案されている。また、例えば特許文献3では、吸気マニホールド内に設けられ、エンジンの筒内のスワール流を制御するための空気流制御弁を、吸気遅れ相当分だけ遅れ補正して制御する技術が提案されている。また、例えば特許文献4では、サージタンクと吸気ポートとの間に、制御弁を備えた連通部を介してサブタンクを設け、エンジンが高負荷状態から低負荷状態へ移行して制御弁が開から閉に切り替わる場合に、EGR弁の開度を所定の作動遅延時間、切り替え前の開度に維持することによって、適切な点火時期を実現する技術が提案されている。   On the other hand, in Patent Document 2, for example, in an engine with a turbocharger, the operating region of the engine shifts from an exhaust gas recirculation (EGR) region in which exhaust gas is recirculated to the intake passage to a high load side by acceleration. In some cases, a technique for preventing the exhaust gas recirculation amount from becoming excessive by controlling the closing operation of the variable blades of the turbocharger to be delayed is proposed. Further, for example, Patent Document 3 proposes a technique for controlling an air flow control valve provided in an intake manifold for controlling a swirl flow in a cylinder of an engine with a delay correction corresponding to an intake delay. . Further, for example, in Patent Document 4, a sub tank is provided between a surge tank and an intake port via a communication portion provided with a control valve, so that the engine shifts from a high load state to a low load state and the control valve is opened. There has been proposed a technique for realizing an appropriate ignition timing by maintaining the opening of the EGR valve at a predetermined operation delay time and the opening before switching when switching to the closed state.

特開平5−187238号公報JP-A-5-187238 特開2000−205055号公報JP 2000-205055 A 特開2002−332884号公報JP 2002-332884 A 特開2004−245062号公報JP 2004-245062 A

しかしながら、従来の技術によれば、排気ガスの一部がEGRガスとして吸気通路に還流される場合には、吸気通路の途中に設けられたサージタンク内にEGRガスが充満してしまうため、EGRガス導入後の吸気制御弁による慣性過給時において、過剰なEGRガスが気筒内に混入してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。よって、気筒内への外部からの新しい空気(即ち、新気)の充填効率が低下してしまうおそれがある。この結果、内燃機関の出力トルクが低下してしまうおそれがある。   However, according to the conventional technique, when a part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage as EGR gas, the surge tank provided in the middle of the intake passage is filled with the EGR gas. There is a technical problem that excessive EGR gas may be mixed into the cylinder during inertial supercharging by the intake control valve after gas introduction. Therefore, there is a possibility that the charging efficiency of new air (that is, fresh air) from the outside into the cylinder is lowered. As a result, the output torque of the internal combustion engine may be reduced.

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、吸気制御弁による慣性過給時における、EGRガスの混入による気筒内への新気の充填効率の低下を抑制可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, for example, and is an internal combustion engine capable of suppressing a decrease in the efficiency of charging fresh air into a cylinder due to mixing of EGR gas during inertia supercharging by an intake control valve. It is an object to provide an intake control device.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は上記課題を解決するために、気筒内部に連通する吸気通路と、該吸気通路に設置され、所定の開閉制御に従って開閉状態が制御されることにより吸気の脈動を利用した慣性過給を実現可能な吸気制御弁と、少なくとも一つの開口部を有し、前記吸気制御弁の上流側において該開口部を介して前記吸気通路と連通可能に並列設置されるタンクと、前記気筒から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして前記気筒の排気側から前記吸気通路に還流させるEGR通路と、該EGR通路に設けられ、前記EGRガスの流量を調節可能なEGR弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置であって、開弁時に前記タンクと前記吸気通路とを連通させると共に閉弁時に前記タンクと前記吸気通路との連通を遮断するタンク開閉弁と、前記EGR弁を開弁状態とすることにより前記EGRガスを前記還流させている場合において前記慣性過給が開始されるように前記吸気制御弁を制御する際には、前記EGR弁が開弁状態から閉弁状態へと向かう閉弁開始タイミングから所定の遅れ時間だけ遅れたタイミングに、前記タンク開閉弁が閉弁状態から開弁状態になると共に、該遅れたタイミング以降に前記慣性過給が開始されるように、前記EGR弁、前記タンク開閉弁及び前記吸気制御弁を制御する制御手段とを備える。   In order to solve the above problems, an intake control device for an internal combustion engine according to the present invention is provided with an intake passage communicating with the inside of a cylinder and an intake passage by being controlled in an open / close state according to a predetermined open / close control. An intake control valve capable of realizing inertial supercharging utilizing pulsation, and at least one opening, are arranged in parallel on the upstream side of the intake control valve so as to communicate with the intake passage via the opening A tank, an EGR passage that recirculates a part of the exhaust gas discharged from the cylinder as EGR gas from the exhaust side of the cylinder to the intake passage, and the EGR passage, the flow rate of the EGR gas being adjustable An intake control apparatus for an internal combustion engine comprising an EGR valve, wherein the tank and the intake passage are communicated when the valve is opened, and the communication between the tank and the intake passage is blocked when the valve is closed. When the intake control valve is controlled so that the inertia supercharging is started when the EGR gas is recirculated by opening the valve opening and closing valve and the EGR valve, the EGR valve The tank opening / closing valve changes from the closed state to the open state at a timing delayed by a predetermined delay time from the valve closing start timing from the valve opening state to the valve closing state. Control means for controlling the EGR valve, the tank on-off valve, and the intake control valve so as to start inertia supercharging.

本発明では、内燃機関の気筒内部に連通する吸気通路に吸気制御弁が設けられる。吸気制御弁は、例えば二値的に、段階的に或いは連続的に制御され得る開閉状態に応じて、吸気の量たる吸気量を調整可能な、例えば弁体、或いは当該弁体に加え更に当該弁体を駆動する駆動装置等を適宜に含んでなる動弁機構又は動弁装置等の各種形態を採り得る手段であり、内燃機関にスロットルバルブ等の所謂吸気絞り弁が備わる場合には、好適な一形態として、この吸気絞り弁の下流側に設置される。吸気制御弁の設置態様は、例えば吸気通路の物理的な構成等に応じて多種多様な形態を採り得る。即ち、吸気通路は、吸気制御弁の下流側において気筒各々に分岐してもよいし(即ち、所謂一弁式の吸気系に類する態様である)、各々に吸気制御弁を備える、気筒各々に対応する連通管又は吸気枝管(それに類するものを含む)を備えていてもよい。   In the present invention, the intake control valve is provided in the intake passage communicating with the inside of the cylinder of the internal combustion engine. The intake control valve can adjust the intake amount as the amount of intake air, for example, in accordance with the open / closed state that can be controlled in a binary, stepwise or continuous manner, for example, in addition to the valve body or the valve body. It is a means that can take various forms such as a valve operating mechanism or a valve operating apparatus that appropriately includes a drive device that drives the valve body, etc., and is suitable when the internal combustion engine is equipped with a so-called intake throttle valve such as a throttle valve. As one form, it is installed downstream of the intake throttle valve. The installation mode of the intake control valve may take various forms depending on, for example, the physical configuration of the intake passage. That is, the intake passage may be branched to each cylinder on the downstream side of the intake control valve (that is, a mode similar to a so-called one-valve intake system), or each cylinder provided with an intake control valve. Corresponding communication pipes or intake branch pipes (including the like) may be provided.

内燃機関は、開口部を介して吸気通路に連通可能に併設される、例えばサージタンク等のタンクを備える。ここで、「並列配置」とは、少なくとも開口部を介した連通が遮断された場合であっても吸気通路における吸気の流れが遮断されない位置関係の下で配置されることを包括する概念であって、好適な一形態として、当該開口部と吸気通路とが、吸気通路から分岐する所定の管路(好適な一形態として、吸気通路と略等しい管径であってもよい)等により連結された構成等を含む趣旨である。   The internal combustion engine includes a tank such as a surge tank, for example, which is provided so as to communicate with the intake passage through the opening. Here, the “parallel arrangement” is a concept comprehensively arranged in a positional relationship where the flow of the intake air in the intake passage is not blocked even when communication through at least the opening is blocked. As a preferred form, the opening and the intake passage are connected by a predetermined pipe branching from the intake passage (preferably, the pipe diameter may be substantially the same as the intake passage). This includes the configuration and the like.

ここで、本発明に係る吸気制御弁は、単一であれ複数であれ、その開閉状態が所定の開閉制御に従って制御されることにより吸気の脈動を生成可能に構成されており、当該タンクを脈動波の位相を反転させる手段として利用することにより、吸気の脈動を利用した慣性過給(或いはパルス過給又はインパルスチャージ等とも称される)を実現可能に構成される。ここで、「所定の開閉制御」とは、この種の慣性過給を実現させるべくなされる、例えば吸気制御弁の開閉時期、開弁期間又は開度(即ち、開弁の度合いであり、一義的に開閉状態を規定する)の制御等を包括する概念であって、例えば吸気弁(即ち、好適な一形態として燃焼室と吸気通路との連通状態を制御する弁)の閉弁時期と、吸気の脈動波(正圧波)のピークが吸気弁に到達する時期とを同期させる(必ずしも一致させることのみを表すものではない)旨の制御等を含む趣旨である。より具体的には、開閉制御とは、例えば吸気弁の開弁後、然るべき時間経過(クランク角等により角度概念として規定されてもよい)を経て吸気制御弁を開弁させる(即ち、吸気制御弁の下流側が負圧であり、且つ吸気制御弁の上流側が大気圧以上である状態で開弁させる)こと等によって正圧波を生成し、この正圧波を開放端とみなし得る各気筒の燃焼室入り口近傍で負圧波として反射させると共に、この負圧波が当該タンクの開口部で再び開放端反射されて生じる言わば二次的な正圧波を利用して、例えば自然吸気がなされる場合(好適な一形態として、吸気は吸気制御弁の有無にかかわらず基本的に脈動波として気筒内に取り込まれ得るが、吸気制御弁に施される開閉制御により生じる脈動とは、好適な一形態として、この種の脈動よりも強い脈動である)と比較して多量の吸気を吸気行程で気筒内に取り込むべくなされる制御等を含む趣旨である。   Here, the intake control valve according to the present invention, whether single or plural, is configured to be able to generate intake air pulsation by controlling its open / closed state according to predetermined open / close control, and pulsates the tank. By using it as means for inverting the phase of the wave, it is possible to realize inertia supercharging (or also called pulse supercharging or impulse charge) using the pulsation of intake air. Here, the “predetermined opening / closing control” is, for example, the opening / closing timing, opening period or opening degree of the intake control valve (that is, the degree of opening of the intake control valve) to achieve this kind of inertia supercharging. For example, a valve closing timing of an intake valve (that is, a valve for controlling the communication state between the combustion chamber and the intake passage as a preferred embodiment), and the like. This is intended to include control to synchronize the time when the peak of the pulsation wave (positive pressure wave) of intake reaches the intake valve (not necessarily representing only coincidence). More specifically, the open / close control is, for example, that the intake control valve is opened after an appropriate time elapse (may be defined as an angle concept by a crank angle or the like) after the intake valve is opened (that is, the intake control). Combustion chamber of each cylinder that generates a positive pressure wave by opening the valve in a state where the downstream side of the valve is negative pressure and the upstream side of the intake control valve is at or above atmospheric pressure, etc. When a negative pressure wave is reflected in the vicinity of the entrance and this negative pressure wave is reflected at the open end of the tank again at the open end, so-called secondary positive pressure wave is used, for example, when natural intake is performed (a suitable one) As a form, the intake air can be basically taken into the cylinder as a pulsation wave regardless of the presence or absence of the intake control valve, but the pulsation caused by the opening / closing control applied to the intake control valve is a suitable form. The pulsation of Also meant to comprise control, etc. to be made to incorporate a strong pulsation in a) compared to the cylinder in the intake stroke a large amount of intake air.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、例えば上述した開口部と吸気通路とを繋ぐ管路(無論、そのような管路が存在せずとも成立し得る)に設けられ、開弁時にタンクと吸気通路とを連通させると共に閉弁時にタンクと吸気通路との連通を遮断する、その開閉状態を二値的、段階的又は連続的に可変に制御可能なタンク開閉弁を備える。   An intake control device for an internal combustion engine according to the present invention is provided, for example, in a pipe line connecting the above-described opening and an intake passage (of course, it can be established even if such a pipe does not exist), and a tank is opened when the valve is opened. And a tank open / close valve that can control the open / close state of the tank and the intake passage in a binary, stepwise, or continuously variable manner.

本発明では特に、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る制御手段は、EGR弁を開弁状態とすることによりEGRガスを還流させている場合において、吸気の脈動を利用した慣性過給(即ち、パルス過給)が開始されるように、吸気制御弁を制御する際には、EGR弁が開弁状態から閉弁状態へと向かう閉弁開始タイミングから所定の遅れ時間だけ遅れたタイミングに、タンク開閉弁が閉弁状態から開弁状態になると共に、該遅れたタイミング以降に吸気制御弁による慣性過給が開始されるように、EGR弁、タンク開閉弁及び吸気制御弁を制御する。即ち、制御手段は、EGRガスが吸気通路に導入されている状態で例えば低回転且つ軽負荷状態にある内燃機関の加速時に、パルス過給を行う場合には、EGR弁の閉弁開始タイミングから所定の遅れ時間後に、タンク開閉弁を開弁すると共にパルス過給を開始するように、EGR弁、タンク開閉弁及び吸気制御弁の各々の開閉タイミングを制御する。言い換えれば、制御手段は、EGR弁を開弁状態とすることで吸気通路にEGRガスを還流させる期間、及びEGR弁の閉弁開始タイミングから所定の遅れ時間だけ遅れたタイミングまでの期間には、タンク開閉弁を閉弁状態とし、該遅れたタイミング以降にタンク開閉弁を開弁状態とすると共に吸気制御弁によるパルス過給を開始するように、EGR弁、タンク開閉弁及び吸気制御弁を制御する。   In the present invention, in particular, control means that can be configured as various processing units such as an ECU (Electronic Control Unit), various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, etc., by opening the EGR valve. When the EGR gas is recirculated, when the intake control valve is controlled so that inertia supercharging (that is, pulse supercharging) using intake air pulsation is started, the EGR valve is At a timing delayed by a predetermined delay time from the valve closing start timing toward the valve closing state, the tank opening / closing valve is changed from the valve closing state to the valve opening state, and after the delay timing, inertia supercharging by the intake control valve is performed. The EGR valve, the tank opening / closing valve and the intake control valve are controlled so as to be started. In other words, the control means starts from the valve closing start timing of the EGR valve when performing pulse supercharging during acceleration of an internal combustion engine that is in a low rotation and light load state with EGR gas being introduced into the intake passage. After a predetermined delay time, the opening / closing timings of the EGR valve, the tank opening / closing valve, and the intake control valve are controlled so that the tank opening / closing valve is opened and the pulse supercharging is started. In other words, the control means is configured to return the EGR gas to the intake passage by opening the EGR valve, and to the period delayed by a predetermined delay time from the EGR valve closing start timing. Control the EGR valve, tank open / close valve and intake control valve so that the tank open / close valve is closed and the tank open / close valve is opened after the delayed timing and the pulse supercharging by the intake control valve is started. To do.

よって、吸気通路からEGRガスが開口部を介してタンク内に侵入し、タンク内がEGRガスで充満してしまうのを抑制或いは防止でき、吸気制御弁によるパルス過給によって気筒内に多量のEGRガスが流入してしまうのを抑制或いは防止できる。従って、EGRガスの混入による気筒内への新気の充填効率の低下を抑制或いは防止できる。この結果、内燃機関の出力トルクが低下してしまうことを抑制或いは防止できる。更に、多量のEGRガスの流入に伴って内燃機関の燃焼状態が悪化することによりスモークが発生して排気エミッションが悪化してしまうことを防止できる。   Therefore, it is possible to suppress or prevent EGR gas from entering the tank from the intake passage through the opening and filling the tank with EGR gas, and a large amount of EGR in the cylinder by pulse supercharging by the intake control valve. The inflow of gas can be suppressed or prevented. Therefore, it is possible to suppress or prevent a decrease in the efficiency of charging fresh air into the cylinder due to the mixing of EGR gas. As a result, it is possible to suppress or prevent the output torque of the internal combustion engine from decreasing. Furthermore, it is possible to prevent the exhaust emission from deteriorating due to the occurrence of smoke due to the deterioration of the combustion state of the internal combustion engine with the inflow of a large amount of EGR gas.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記タンク開閉弁が開弁状態となるタイミングが、前記EGR弁が閉弁状態となるタイミングよりも後になるように、前記EGR弁及び前記タンク開閉弁を制御する。   In one aspect of the intake control device for an internal combustion engine according to the present invention, the control means is configured so that the timing at which the tank on-off valve is opened is after the timing at which the EGR valve is closed. The EGR valve and the tank opening / closing valve are controlled.

この態様によれば、EGR弁が閉弁状態となった後に、タンク開閉弁が開弁状態となるので、タンク内がEGRガスで充満してしまうのをより一層確実に抑制或いは防止できる。   According to this aspect, since the tank opening / closing valve is opened after the EGR valve is closed, it is possible to more reliably suppress or prevent the tank from being filled with EGR gas.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記慣性過給が開始されるタイミングが、前記タンク開閉弁が開弁状態となるタイミングよりも後になるように、前記タンク開閉弁及び前記吸気制御弁を制御する。   In another aspect of the intake control device for an internal combustion engine according to the present invention, the control means is configured so that the timing at which the inertia supercharging is started is later than the timing at which the tank on-off valve is opened. The tank opening / closing valve and the intake control valve are controlled.

この態様によれば、タンク開閉弁が開弁状態となった後に、吸気制御弁による慣性過給が行われるので、スモークの発生をより一層確実に抑制でき、好適に慣性過給を行うことができる。   According to this aspect, since the inertial supercharging by the intake control valve is performed after the tank opening / closing valve is opened, the generation of smoke can be further reliably suppressed, and the inertial supercharging can be suitably performed. it can.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記所定の遅れ時間は、前記内燃機関の回転数が大きいほど、短くなるように規定される。   In another aspect of the intake control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the predetermined delay time is defined to be shorter as the rotational speed of the internal combustion engine is larger.

この態様によれば、内燃機関の回転数に応じて、スモークの発生を抑制しつつ早期に、吸気制御弁による慣性過給を行うことが可能である。よって、内燃機関の加速性を向上させることが可能である。   According to this aspect, it is possible to perform inertia supercharging by the intake control valve at an early stage while suppressing the generation of smoke according to the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, the acceleration performance of the internal combustion engine can be improved.

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記所定の遅れ時間は、前記EGRガスを前記還流させた状態における、前記EGRガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記EGRガスの流量の割合であるEGR率が小さいほど、短くなるように規定される。   In another aspect of the intake control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the predetermined delay time is determined by the flow rate of the EGR gas and the amount of air sucked into the internal combustion engine when the EGR gas is recirculated. The smaller the EGR rate, which is the ratio of the flow rate of the EGR gas to the total amount with respect to the inhaled amount, is defined to be shorter.

この態様によれば、EGR率に応じて、スモークの発生を抑制しつつ早期に、吸気制御弁による慣性過給を行うことが可能である。よって、内燃機関の加速性を向上させることが可能である。   According to this aspect, it is possible to perform inertia supercharging by the intake control valve at an early stage while suppressing the generation of smoke according to the EGR rate. Therefore, the acceleration performance of the internal combustion engine can be improved.

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。   The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、本実施形態に係るエンジンシステムの構成について、図1を参照して説明する。   First, the configuration of the engine system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、本実施形態に係る吸気制御装置を備えたエンジンシステムの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an engine system including an intake air control device according to the present embodiment.

図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100及びエンジン200を備えている。   In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an ECU 100 and an engine 200.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジン200の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「制御手段」の一例である。   The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is configured to be able to control the entire operation of the engine 200. It is an example of the "control means" concerning.

エンジン200は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ディーゼルエンジンである。エンジン200は、シリンダブロック201に4本の気筒202が並列して配置された構成を有している。各気筒202は、圧縮行程において、当該圧縮行程或いは吸気行程に気筒内に直接噴射される燃料と吸入空気との混合気が圧縮され、自発的に着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフトの回転は、エンジンシステム10を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。   The engine 200 is an in-line four-cylinder diesel engine that is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention that uses light oil as fuel. The engine 200 has a configuration in which four cylinders 202 are arranged in parallel on a cylinder block 201. In each cylinder 202, in the compression stroke, a mixture of fuel and intake air directly injected into the cylinder during the compression stroke or the intake stroke is compressed, and the force generated when the cylinder spontaneously ignites is not shown. It is configured to be converted into a rotational motion of the crankshaft via a piston and a connecting rod. The rotation of the crankshaft is transmitted to drive wheels of a vehicle on which the engine system 10 is mounted, and the vehicle can travel.

図1において、外界から導かれる空気たる吸入空気は、本発明に係る「吸気通路」の一例たる吸気管204に導かれる構成となっている。この吸気管204には、吸気管204に導かれる吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ205が配設されている。このスロットルバルブ205は、ECU100と電気的に接続され且つECU100により上位に制御されるスロットルバルブモータ(不図示)から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、スロットルバルブ205を境にした吸気管204の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。このように、エンジン200では、スロットルバルブ205及びスロットルバルブモータにより、一種の電子制御式スロットル装置が構成されている。   In FIG. 1, the intake air, which is air guided from the outside, is guided to an intake pipe 204 which is an example of an “intake passage” according to the present invention. The intake pipe 204 is provided with a throttle valve 205 capable of adjusting the amount of intake air guided to the intake pipe 204. The throttle valve 205 is a rotary valve that is configured to be rotatable by a driving force supplied from a throttle valve motor (not shown) that is electrically connected to the ECU 100 and controlled by the ECU 100 at the upper level. The rotational position is continuously controlled from a fully closed position where the upstream and downstream portions of the intake pipe 204 at the boundary are substantially blocked to a fully open position where the intake pipe 204 communicates almost entirely. As described above, in the engine 200, the throttle valve 205 and the throttle valve motor constitute a kind of electronically controlled throttle device.

尚、エンジン200は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御(吸気量を基準とした燃料噴射制御)と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、スロットルバルブ205を介して吸入される吸入空気の量には、少なくともその上限側に実質的な制限はなく、スロットルバルブ205は、エンジン200の動作期間の大部分の領域において、基本的に全開位置に制御される。   Engine 200 is a diesel engine, and its output is controlled through injection amount increase / decrease control, unlike air-fuel ratio control (fuel injection control based on intake air amount) in an engine using gasoline or the like as fuel. The Therefore, the amount of intake air sucked through the throttle valve 205 is not substantially limited at least on the upper limit side, and the throttle valve 205 is basically in the most part of the operation period of the engine 200. It is controlled to the fully open position.

吸気管204は、スロットルバルブ205の下流側において連通管206に接続され、その内部において連通管206と連通する構成となっている。連通管206は、各気筒202の吸気ポート(不図示)の各々に連通しており、吸気管204に導かれた吸入空気は、連通管206を介して、各気筒に対応する吸気ポートに導かれる構成となっている。吸気ポートは、気筒202内部に連通可能に構成されている。尚、吸気管204及び連通管206により、本発明に係る「吸気通路」の一例が構成されている。   The intake pipe 204 is connected to the communication pipe 206 on the downstream side of the throttle valve 205 and is configured to communicate with the communication pipe 206 therein. The communication pipe 206 communicates with each intake port (not shown) of each cylinder 202, and the intake air guided to the intake pipe 204 is guided to the intake port corresponding to each cylinder via the communication pipe 206. It is configured to be written. The intake port is configured to communicate with the inside of the cylinder 202. The intake pipe 204 and the communication pipe 206 constitute an example of the “intake passage” according to the present invention.

吸気ポートと気筒202内部との連通状態は、各吸気ポートに設けられた吸気バルブにより制御される。吸気バルブは、クランクシャフトに連動して回転する吸気カムシャフトに固定された、吸気カムシャフトの伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす吸気カムのカムプロフィールに応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に吸気ポートと気筒202内部とを連通させることが可能に構成されている。このように、エンジン200では、連通管206が、個々の気筒202(より具体的には吸気ポート)に対応する部分の上流側において集約され、所謂一弁式のインマニレス吸気系が実現されている。   The communication state between the intake port and the cylinder 202 is controlled by an intake valve provided in each intake port. The intake valve is fixed to the intake camshaft that rotates in conjunction with the crankshaft, and its open / close characteristics are defined according to the cam profile of the intake cam, whose section perpendicular to the extension direction of the intake camshaft is elliptical. Thus, the intake port and the cylinder 202 can communicate with each other when the valve is opened. As described above, in the engine 200, the communication pipe 206 is concentrated on the upstream side of the portion corresponding to each cylinder 202 (more specifically, the intake port), so that a so-called single valve type intake manifoldless intake system is realized. Yes.

気筒202の内部には、筒内噴射型のインジェクタの一部としての燃料噴射弁が露出しており、高温高圧の気筒内部に燃料たる軽油を直接噴射することが可能に構成されている。   A fuel injection valve as a part of an in-cylinder injector is exposed inside the cylinder 202, and is configured so that light oil as fuel can be directly injected into a high-temperature and high-pressure cylinder.

気筒202内部で形成される混合気は、圧縮行程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブの開弁時に、不図示の排気ポートを介して排気として排気マニホールド213に導かれる構成となっている。   The air-fuel mixture formed in the cylinder 202 is self-ignited and burned in the compression stroke, and is opened as an exhaust valve that opens and closes in conjunction with the opening and closing of the intake valve as a burned gas or a partially unburned air-fuel mixture. At the time of valve operation, exhaust gas is guided to the exhaust manifold 213 through an exhaust port (not shown).

エンジン200は、ターボ過給機218を備えている。ダーボ過給機218は、タービン218a及びコンプレッサ218bを有している。タービン218aは、排気管214に配置され、コンプレッサ218bは、吸気通路204に配置されている。ターボ過給機218は、排気が通過されるタービン218aの回転エネルギーにより、コンプレッサ218bを作動させる。コンプレッサ218bは、エアクリーナ219を介して外界から吸気管204に吸入される吸入空気を、その回転に伴う圧力により下流側へ圧送供給することが可能に構成されており、このコンプレッサ218による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される。   The engine 200 includes a turbocharger 218. The darbo supercharger 218 includes a turbine 218a and a compressor 218b. The turbine 218 a is disposed in the exhaust pipe 214, and the compressor 218 b is disposed in the intake passage 204. The turbocharger 218 operates the compressor 218b by the rotational energy of the turbine 218a through which the exhaust gas passes. The compressor 218b is configured to be able to pump and supply the intake air sucked into the intake pipe 204 from the outside via the air cleaner 219 to the downstream side by the pressure accompanying the rotation. The so-called supercharging is realized by the pumping effect.

吸気管204において、コンプレッサ218bの下流側、且つスロットルバルブ205の上流側には、インタークーラ221が設置されている。インタークーラ221は、その内部に熱交換壁を有しており、過給された吸入空気が(コンプレッサ218bが実質的にみて有意に作用しない低回転領域においても同様である)通過する際に、係る熱交換壁を介した熱交換により吸入空気を冷却することが可能に構成されている。エンジン200は、このインタークーラ221による冷却によって吸入空気の密度を増大させることが可能となるため、コンプレッサ218bを介した過給がより効率的になされ得る構成となっている。   In the intake pipe 204, an intercooler 221 is installed on the downstream side of the compressor 218b and the upstream side of the throttle valve 205. The intercooler 221 has a heat exchange wall inside thereof, and when the supercharged intake air passes (similarly in a low rotation region where the compressor 218b does not act substantially), The intake air can be cooled by heat exchange via the heat exchange wall. The engine 200 can increase the density of the intake air by the cooling by the intercooler 221, so that the supercharging via the compressor 218b can be performed more efficiently.

エンジン200には、排気マニホールド213と吸気管204(より具体的には、吸気管204におけるスロットルバルブ205の下流側)とを連通させるEGR通路240が設けられている。排気マニホールド213からEGR通路240に導かれた排気は、EGRガスとして、吸気管204に還流される。EGR通路240の途中には、EGRクーラ241が設置されている。EGRクーラ241は、EGRガスを冷却する冷却装置である。EGR通路240におけるEGRクーラ241より下流側には、EGRバルブ242が設けられている。EGRバルブ242は、開閉可能な弁体と当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。EGRバルブ242の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、EGR通路240を流れるEGRガスの流量(即ち、EGRガス流量)を制御することが可能に構成されている。EGRバルブ242の駆動装置は、ECU100と電気的に接続されており、EGRバルブ242の弁体の開閉状態は、ECU100により上位に制御される構成となっている。即ち、EGRバルブ242の弁体の開度(即ち、EGR弁開度)は、ECU100により上位に制御される構成となっている。   The engine 200 is provided with an EGR passage 240 that communicates the exhaust manifold 213 and the intake pipe 204 (more specifically, the downstream side of the throttle valve 205 in the intake pipe 204). Exhaust gas guided from the exhaust manifold 213 to the EGR passage 240 is recirculated to the intake pipe 204 as EGR gas. An EGR cooler 241 is installed in the middle of the EGR passage 240. The EGR cooler 241 is a cooling device that cools the EGR gas. An EGR valve 242 is provided downstream of the EGR cooler 241 in the EGR passage 240. The EGR valve 242 is a valve mechanism including a valve body that can be opened and closed and a drive device that drives the valve body. The valve body of the EGR valve 242 is configured so that the open / close state is continuously changed by the driving device, and the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 240 according to the open / close state (that is, the EGR gas flow rate). It is possible to control. The drive device of the EGR valve 242 is electrically connected to the ECU 100, and the open / close state of the valve body of the EGR valve 242 is controlled by the ECU 100 to the upper level. That is, the opening degree of the valve body of the EGR valve 242 (that is, the EGR valve opening degree) is configured to be controlled higher by the ECU 100.

吸気管204におけるスロットルバルブ205の下流側では、吸気管204との連通が維持された状態で、吸気管204と同径の分岐管222が分岐している。この分岐管222は更に、その内部が連通孔(即ち、本発明に係る「開口部」の一例である)を介して分岐管222と連通してなるサージタンク223へ接続されている。即ち、サージタンク223は、連通孔及び分岐管222を介して吸気管204と連通する構成となっている。   On the downstream side of the throttle valve 205 in the intake pipe 204, a branch pipe 222 having the same diameter as that of the intake pipe 204 is branched while maintaining communication with the intake pipe 204. The inside of the branch pipe 222 is further connected to a surge tank 223 that communicates with the branch pipe 222 through a communication hole (that is, an example of the “opening” according to the present invention). That is, the surge tank 223 is configured to communicate with the intake pipe 204 through the communication hole and the branch pipe 222.

サージタンク223は、上述したターボ過給機218の過給作用を適宜受けつつ供給される吸入空気の不規則な脈動を抑制し、且つ下流側(即ち、気筒202側)に安定して吸入空気を供給すると共に、後述するインパルスチャージの実行時において、負圧波の位相を反転させることが可能に構成された貯留手段である。但し、吸入空気は基本的に大なり小なり脈動しつつ気筒202側へ供給されるため、サージタンク223を通過する吸入空気もまた、一種の脈動波である。   The surge tank 223 suppresses irregular pulsation of the intake air supplied while appropriately receiving the supercharging action of the turbocharger 218 described above, and stably intake air on the downstream side (that is, the cylinder 202 side). And a storage means configured to be able to invert the phase of the negative pressure wave at the time of execution of impulse charge described later. However, since the intake air is basically supplied to the cylinder 202 while pulsating to a greater or lesser extent, the intake air passing through the surge tank 223 is also a kind of pulsating wave.

一方、分岐管222には、サージタンク223と吸気管204との連通状態を制御可能なサージタンク弁224が設置されている。サージタンク弁224は、本発明に係る「タンク開閉弁」の一例であり、アクチュエータ225から供給される駆動力に応じてその開閉状態が制御される。このアクチュエータ225は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によりその駆動状態が制御される構成となっている。即ち、サージタンク弁224の開閉状態は、ECU100により制御される構成となっている。   On the other hand, the branch pipe 222 is provided with a surge tank valve 224 capable of controlling the communication state between the surge tank 223 and the intake pipe 204. The surge tank valve 224 is an example of the “tank opening / closing valve” according to the present invention, and its opening / closing state is controlled according to the driving force supplied from the actuator 225. The actuator 225 is electrically connected to the ECU 100, and the driving state is controlled by the ECU 100. That is, the open / close state of the surge tank valve 224 is controlled by the ECU 100.

尚、サージタンク弁224は、その開閉状態を規定するサージタンク弁開度が連続的に可変に構成されているが、ここでは、説明の簡略化のため、サージタンク弁開度が、分岐管222を介した吸気管204とサージタンク223との連通を遮断する全閉開度と、分岐管222を介して吸気管204とサージタンク223とを最大限に連通させる全開開度との間で二値的に切り替わるものとする。   The surge tank valve 224 is configured so that the surge tank valve opening degree that regulates the open / closed state is continuously variable, but here, for the sake of simplicity of explanation, the surge tank valve opening degree is set to the branch pipe. Between a fully closed opening that blocks communication between the intake pipe 204 and the surge tank 223 via 222 and a fully opened opening that allows the intake pipe 204 and surge tank 223 to communicate through the branch pipe 222 to the maximum extent. It shall be switched in binary.

吸気管204における、分岐管222との分岐位置と連通管206との接続位置との区間204aには、単一のインパルス弁226が設けられている。インパルス弁226は、本発明に係る「吸気制御弁」の一例であり、弁体の位置により規定される開度が、吸気管204と連通管206との連通を遮断する全閉開度と、吸気管204と連通管206とをほぼ全面的に連通させる全開開度との間で連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。インパルス弁226は、アクチュエータ227から供給される駆動力によりその開度が制御される構成となっている。このアクチュエータ227は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によりその駆動状態が制御される構成となっている。即ち、インパルス弁226の開度は、ECU100により制御される構成となっている。   A single impulse valve 226 is provided in a section 204 a of the intake pipe 204 between the branch position with the branch pipe 222 and the connection position with the communication pipe 206. The impulse valve 226 is an example of the “intake control valve” according to the present invention, and the opening degree defined by the position of the valve body is a fully closed opening degree that blocks communication between the intake pipe 204 and the communication pipe 206. This is an electromagnetic control valve configured to continuously change between a fully open opening degree that allows the intake pipe 204 and the communication pipe 206 to communicate almost entirely. The impulse valve 226 is configured such that its opening degree is controlled by the driving force supplied from the actuator 227. The actuator 227 is electrically connected to the ECU 100, and the driving state of the actuator 227 is controlled by the ECU 100. That is, the opening degree of the impulse valve 226 is controlled by the ECU 100.

排気管214には、DPNR(Diesel Particulate NOx Reduction system)228が設置されている。DPNR228は、排気浄化装置であり、DPF228aを有している。より具体的には、DPNR228は、不図示のCCO(酸化触媒)、DPF228a及びNSR触媒(不図示)を排気流れ方向に並列配置してなる。   A DPNR (Diesel Particulate NOx Reduction system) 228 is installed in the exhaust pipe 214. The DPNR 228 is an exhaust purification device and has a DPF 228a. More specifically, the DPNR 228 includes a CCO (oxidation catalyst) (not shown), a DPF 228a, and an NSR catalyst (not shown) arranged in parallel in the exhaust flow direction.

CCOは、アルミナ等の多孔質塩基性担体に白金等の貴金属を担持してなり、排気中のCO、HC(主としてSOF)及びNO等を酸化することが可能に構成された触媒である。   CCO is a catalyst that is configured to carry a noble metal such as platinum on a porous basic carrier such as alumina, and is capable of oxidizing CO, HC (mainly SOF), NO and the like in exhaust gas.

DPF228aは、排気中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕捉可能に構成されたフィルタである。DPF228aは、金属製の筐体にコージェライトやSiC等のセラミック担体によって構成されたフィルタが収容された構造を有する。このフィルタは、排気の流れる方向に伸長し且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の排気通路を形成している。この排気通路は、排気の入口側と出口側とのうち一方が、相互に隣接しないように互い違いに目封じされており、DPF228aは、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタ構造を有している。   The DPF 228a is a filter configured to be able to capture PM (Particulate Matter: particulate matter) in the exhaust gas. The DPF 228a has a structure in which a filter made of a ceramic carrier such as cordierite or SiC is accommodated in a metal casing. This filter has a plurality of exhaust passages extending in the direction of exhaust flow and having a cross section perpendicular to the direction of exhaust flow forming a honeycomb shape. The exhaust passages are alternately sealed so that one of the inlet side and the outlet side of the exhaust is not adjacent to each other, and the DPF 228a has a so-called ceramic wall flow type filter structure.

NSR触媒は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属等のNOx吸蔵材と貴金属をアルミナ等の多孔質担体に担持してなるNOx吸蔵還元型触媒である。NSR触媒は、リーン雰囲気中で排気中のNOを貴金属上でNOxに酸化し、塩基性物質であるNOx吸蔵材がNOxと中和反応して硝酸塩や亜硝酸塩を形成することによりNOxを吸蔵することが可能に構成されており、また燃料リッチ雰囲気中で、吸蔵されていた硝酸塩や亜硝酸塩が分解しNOxが放出されると共に、貴金属の触媒作用によりHCやCO等の還元剤と反応してN2に浄化される構成となっている。   The NSR catalyst is a NOx occlusion reduction catalyst in which a NOx occlusion material such as alkali metal or alkaline earth metal and a noble metal are supported on a porous carrier such as alumina. The NSR catalyst oxidizes NO in exhaust gas to NOx on a noble metal in a lean atmosphere, and the NOx occlusion material, which is a basic substance, neutralizes and reacts with NOx to form nitrates and nitrites to occlude NOx. In the fuel-rich atmosphere, the stored nitrates and nitrites are decomposed and NOx is released, and it reacts with reducing agents such as HC and CO by the catalytic action of precious metals. The structure is purified to N2.

エンジン200の要求負荷は、不図示のアクセルペダルの操作量(即ち、ドライバによる操作量)たるアクセル開度Taに応じて決定される。アクセル開度Taは、アクセル開度センサ11により検出され、アクセル開度センサ11と電気的に接続されたECU100により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。総体的には、アクセル開度が小さい程要求負荷は小さく、アクセル開度が大きい程要求負荷は大きくなる。要求負荷の大小とは、要求出力の大小と相関するから、エンジンシステム10において、エンジン要求出力は、アクセル開度Taに応じて変化する。   The required load of the engine 200 is determined according to an accelerator opening degree Ta which is an operation amount (that is, an operation amount by a driver) of an unillustrated accelerator pedal. The accelerator opening degree Ta is detected by the accelerator opening degree sensor 11 and is grasped at a constant or indefinite period by the ECU 100 electrically connected to the accelerator opening degree sensor 11. In general, the smaller the accelerator opening, the smaller the required load, and the larger the accelerator opening, the larger the required load. Since the magnitude of the required load correlates with the magnitude of the required output, in the engine system 10, the engine required output changes according to the accelerator opening degree Ta.

尚、本実施形態に係るエンジンシステム10では、本発明に係る「内燃機関」の一例として、ディーゼルエンジンたるエンジン200が採用されているが、本発明に係る内燃機関とはディーゼルエンジンのみを指すものではなく、無論ガソリンエンジンや、アルコール混合燃料を使用するエンジン等であってもよい。また、本実施形態に係るエンジン200は、インパルス弁226の下流側において連通管206が各気筒に対し分岐する、所謂一弁式のインマニレス吸気系を有している。但し、インパルス弁226は、このように各気筒202に共有され且つ共用される構成を採らずともよく、連通管206における各気筒に対応する部位に、気筒202毎に複数備わっていてもよい。   In the engine system 10 according to the present embodiment, the engine 200 as a diesel engine is employed as an example of the “internal combustion engine” according to the present invention. However, the internal combustion engine according to the present invention refers only to a diesel engine. Of course, a gasoline engine, an engine using alcohol mixed fuel, or the like may be used. Further, the engine 200 according to the present embodiment has a so-called single valve type intake manifold intake system in which the communication pipe 206 branches to each cylinder on the downstream side of the impulse valve 226. However, the impulse valve 226 may not be configured to be shared and shared by the respective cylinders 202 as described above, and a plurality of impulse valves 226 may be provided for each cylinder 202 in a portion corresponding to each cylinder in the communication pipe 206.

ここで、本実施形態に係るエンジンシステムにおけるインパルスチャージについて、図1を参照して説明する。   Here, the impulse charge in the engine system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1において、エンジンシステム10では、ECU100が、インパルス弁226に対し所定の開閉制御を実行することにより、インパルスチャージが実行される。ここで、インパルスチャージとは、インパルス弁226の開閉により生じる吸気の脈動を利用した慣性過給を指す。より具体的に説明すると、インパルス弁226が閉弁した状態で一の気筒202が吸気行程を迎えると、当該気筒202の吸気バルブが開弁され、当該気筒202のピストンが下降し始める。この際、インパルス弁226が閉弁しているため、連通管206の管内圧は負圧となり、大気圧又は過給により大気圧以上に維持される吸気管204の管内圧との圧力差が拡大する。   In FIG. 1, in the engine system 10, the impulse charge is executed by the ECU 100 performing predetermined opening / closing control on the impulse valve 226. Here, the impulse charge refers to inertial supercharging utilizing intake air pulsation caused by opening and closing of the impulse valve 226. More specifically, when one cylinder 202 reaches the intake stroke with the impulse valve 226 closed, the intake valve of the cylinder 202 is opened and the piston of the cylinder 202 starts to descend. At this time, since the impulse valve 226 is closed, the internal pressure of the communication pipe 206 becomes negative, and the pressure difference from the internal pressure of the intake pipe 204 maintained at atmospheric pressure or higher due to supercharging is increased. To do.

このような状態においてインパルス弁226を開弁する(即ち、吸気バルブの開弁タイミング以降の開弁期間において開弁する)と、吸気管204と該当する気筒202(即ち、その時点で吸気行程にある気筒)の内部とが連通し、インパルス弁226を介して吸入空気が吸気として一気に気筒202内部の燃焼室に流入することとなる。   In such a state, when the impulse valve 226 is opened (that is, opened during a valve opening period after the intake valve opening timing), the intake pipe 204 and the corresponding cylinder 202 (that is, the intake stroke at that time). The inside of a cylinder) communicates with the interior of the cylinder 202, and the intake air flows into the combustion chamber inside the cylinder 202 at once as the intake air via the impulse valve 226.

一方、燃焼室との連通部位において連通管206は所謂開放端となっており、燃焼室への吸入空気の流入に惹起された正圧波は、燃焼室で反射することによって、位相が反転した負圧波となる。この負圧波は、連通管206、インパルス弁226及び分岐管222を順次介してサージタンク223に到達し、開放端となる連通孔において開放端反射して位相が反転した正圧波として再び燃焼室に到達する。この正圧波のピークが燃焼室に(或いは吸気バルブに)到達した時点で(必ずしも、当該時点のみに限定されるものではなく、吸気の充填効率を幾らかなり向上させ得る限りにおいて当該時点を含む一定又は不定の期間であってよい)吸気バルブを閉弁することにより、或いは、吸気バルブが閉弁するタイミングで、この正圧波が燃焼室に到達するようにインパルス弁226の開弁時期を制御することにより(本実施形態はこちらが採用される)燃焼室内の圧力は上昇し、吸気の充填効率が向上する。インパルス弁226を利用したインパルスチャージはこのように実行される。   On the other hand, the communication pipe 206 is a so-called open end at the communication part with the combustion chamber, and the positive pressure wave caused by the inflow of the intake air into the combustion chamber is reflected by the combustion chamber, so that the phase is inverted. It becomes a pressure wave. The negative pressure wave reaches the surge tank 223 via the communication pipe 206, the impulse valve 226, and the branch pipe 222 in this order, and is reflected back to the combustion chamber as a positive pressure wave whose phase is inverted by reflection at the open end. To reach. When the peak of this positive pressure wave reaches the combustion chamber (or the intake valve) (not necessarily limited to that point in time, it is constant including that point as long as the charging efficiency of the intake can be improved to some extent) (It may be an indefinite period.) The valve opening timing of the impulse valve 226 is controlled so that the positive pressure wave reaches the combustion chamber by closing the intake valve or when the intake valve closes. As a result (this embodiment is adopted here), the pressure in the combustion chamber rises, and the intake charging efficiency is improved. Impulse charging using the impulse valve 226 is executed in this way.

本実施形態に係るエンジンシステム10では特に、EGRガスが吸気管202に導入されている状態で低回転且つ軽負荷状態にあるエンジン200の加速時に、インパルスチャージが実行される場合には、EGRバルブ242、サージタンク弁224及びインパルス弁226の各々がECU100によって以下のように制御される。   In the engine system 10 according to the present embodiment, in particular, when impulse charging is executed during acceleration of the engine 200 in a low rotation and light load state with the EGR gas being introduced into the intake pipe 202, the EGR valve Each of 242, surge tank valve 224 and impulse valve 226 is controlled by ECU 100 as follows.

図2は、本実施形態における、EGRガスが吸気管に導入されている状態で低回転且つ軽負荷状態にあるエンジンの加速時に、インパルスチャージが実行される場合における、アクセル開度、EGR弁開度、サージタンク弁開度及びインパルスチャージ実行フラグの経時的な変化を示すタイミングチャートである。   FIG. 2 shows the accelerator opening and EGR valve opening when the engine is accelerated at low speed and light load with EGR gas being introduced into the intake pipe in this embodiment. 5 is a timing chart showing changes over time in the degree, the surge tank valve opening degree, and the impulse charge execution flag.

図1及び図2において、排気の一部がEGRガスとしてEGR通路240から吸気管204に導入されている状態(即ち、EGRバルブ242が開弁状態)で、アクセル開度TaがタイミングT1において所定の基準値よりも増大すると、ECU100は、このタイミングT1と殆ど或いは完全に同時に、EGRバルブ242が開弁状態から閉弁状態へ向かうように、EGRバルブ242を制御する(言い換えれば、EGR弁開度が開弁状態から閉弁状態へ向かうように制御する)。ここで、アクセル開度Taは、エンジン200の要求負荷に対応する指標値であり、所定の基準値とは、要求負荷の点から慣性過給が必要である旨の判断を下し得る値である。言い換えれば、所定の基準値以下の低負荷領域においては、元より吸気の充填量を増大させる必要がないため、インパルスチャージの実行が必要とされない。このため、ECU100は、インパルスチャージの実行可否を規定するインパルスチャージ実行フラグを、少なくともタイミングT1より前には、オフ状態(OFF)に設定する。また、EGRガスが吸気管204に導入されている状態(言い換えれば、図2の時間軸におけるタイミングT1より前)では、ECU100は、サージタンク弁224が閉弁状態となるように、サージタンク弁224を制御する(言い換えれば、サージタンク弁開度が閉弁状態となるように制御する)。これにより、EGRバルブ242が開弁状態とされることにより還流されているEGRガスがサージタンク223内に流入するのを防止することができる。尚、後述するように、本実施形態では特に、ECU100は、EGRバルブ242を閉弁状態とした後のタイミングT2に、サージタンク弁224を開弁状態とすると共に、インパルスチャージ実行フラグをオン状態(ON)に設定する。   1 and 2, in a state where a part of the exhaust gas is introduced as EGR gas from the EGR passage 240 into the intake pipe 204 (that is, the EGR valve 242 is opened), the accelerator opening degree Ta is predetermined at the timing T1. The ECU 100 controls the EGR valve 242 so that the EGR valve 242 moves from the open state to the closed state almost or completely simultaneously with the timing T1 (in other words, the EGR valve is opened). The degree is controlled from the open state to the closed state). Here, the accelerator opening degree Ta is an index value corresponding to the required load of the engine 200, and the predetermined reference value is a value that can make a determination that inertia supercharging is necessary in terms of the required load. is there. In other words, in the low load region below the predetermined reference value, since it is not necessary to increase the intake charge amount from the beginning, it is not necessary to execute the impulse charge. Therefore, the ECU 100 sets the impulse charge execution flag that defines whether or not to execute the impulse charge to an off state (OFF) at least before the timing T1. Further, in a state where the EGR gas is introduced into the intake pipe 204 (in other words, before the timing T1 on the time axis in FIG. 2), the ECU 100 sets the surge tank valve so that the surge tank valve 224 is closed. 224 is controlled (in other words, the surge tank valve opening is controlled so as to be closed). Thereby, it is possible to prevent the EGR gas being refluxed from flowing into the surge tank 223 when the EGR valve 242 is opened. As will be described later, particularly in the present embodiment, the ECU 100 opens the surge tank valve 224 and turns on the impulse charge execution flag at the timing T2 after the EGR valve 242 is closed. Set to (ON).

本実施形態では特に、ECU100は、アクセル開度TaがタイミングT1において所定の基準値よりも増大するのに応じてインパルスチャージを実行する際には、タイミングT1から所定の遅れ時間DTだけ遅れたタイミングT2に、サージタンク弁224が閉弁状態から開弁状態になると共に、このタイミングT2以降にインパルスチャージの実行が開始されるように、EGRバルブ242、サージタンク弁224及びインパルス弁226を制御する。言い換えれば、ECU100は、EGRバルブ224を開弁状態とすることで吸気管204にEGRガスを還流させる期間、及びEGRバルブ224の閉弁開始タイミング(本実施形態ではタイミングT1と殆ど或いは完全に一致するタイミング)から所定の遅れ時間DTだけ遅れたタイミングT2までの期間には、サージタンク弁224を閉弁状態とし、このタイミングT2以降にサージタンク弁242を開弁状態とすると共にインパルスチャージ実行フラグをオン状態に設定する。   Particularly in the present embodiment, when the ECU 100 executes the impulse charge in response to the accelerator opening degree Ta increasing from the predetermined reference value at the timing T1, the timing delayed by the predetermined delay time DT from the timing T1. At T2, the EGR valve 242, the surge tank valve 224, and the impulse valve 226 are controlled so that the surge tank valve 224 is changed from the closed state to the opened state, and the execution of the impulse charge is started after the timing T2. . In other words, the ECU 100 makes the EGR valve 224 open to return the EGR gas to the intake pipe 204, and the valve closing start timing of the EGR valve 224 (in the present embodiment, almost or completely coincides with the timing T1). The surge tank valve 224 is closed during a period from the timing to the timing T2 delayed by a predetermined delay time DT, and the surge tank valve 242 is opened after the timing T2 and the impulse charge execution flag is set. Set to on.

よって、タイミングT1に応じてEGRバルブ242が閉じられた後に吸気管204に残留するEGRガスが、吸気管204から分岐管222及びその連通孔を介してサージタンク223内に侵入し、サージタンク223内がEGRガスで充満してしまうのを抑制でき、インパルス弁226によるインパルスチャージによって気筒202内に多量のEGRガスが流入してしまうのを防止できる。従って、EGRガスの混入による気筒202内への新気の充填効率の低下を抑制できる。この結果、エンジン200の出力トルクが低下してしまうことを抑制できる。更に、多量のEGRガスの流入に伴って気筒202において燃焼状態が悪化することによりスモークが発生して排気エミッションが悪化してしまうことを防止できる。よって、DPNR228におけるDPF228aが、排気中の多量のPM(粒子状物質)によって詰まってしまう事態を回避することができる。   Therefore, EGR gas remaining in the intake pipe 204 after the EGR valve 242 is closed in accordance with the timing T1 enters the surge tank 223 from the intake pipe 204 via the branch pipe 222 and its communication hole, and the surge tank 223 It is possible to suppress the inside from being filled with EGR gas, and it is possible to prevent a large amount of EGR gas from flowing into the cylinder 202 due to the impulse charge by the impulse valve 226. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of charging fresh air into the cylinder 202 due to the mixing of EGR gas. As a result, it can suppress that the output torque of the engine 200 falls. Further, it is possible to prevent smoke from being generated and exhaust emission from being deteriorated due to deterioration of the combustion state in the cylinder 202 due to inflow of a large amount of EGR gas. Therefore, it is possible to avoid a situation where the DPF 228a in the DPNR 228 is clogged with a large amount of PM (particulate matter) in the exhaust gas.

尚、所定の遅れ時間DTは、エンジン200の回転数が大きいほど、短くなるように規定されてもよい。この場合には、エンジン200の回転数に応じて、スモークの発生を抑制しつつ早期に、インパルスチャージを実行することができる。よって、エンジン200の加速性を向上させることが可能となる。或いは、所定の遅れ時間DTは、EGRガスが還流された状態(言い換えれば、EGRバルブが開弁状態である期間)におけるEGR率(即ち、EGRガスの流量と空気の吸入量との合計量に対する、EGRガスの流量の割合、言い換えれば、吸気のCO2濃度)が小さいほど、短くなるように規定されてもよい。この場合には、EGR率に応じて、スモークの発生を抑制しつつ早期に、インパルスチャージを実行することができる。   It should be noted that the predetermined delay time DT may be defined such that it decreases as the rotational speed of the engine 200 increases. In this case, the impulse charge can be executed at an early stage while suppressing the generation of smoke according to the rotational speed of the engine 200. Therefore, the acceleration performance of engine 200 can be improved. Alternatively, the predetermined delay time DT is based on the EGR rate (that is, the total amount of the EGR gas flow rate and the air intake amount) in a state where the EGR gas is recirculated (in other words, a period in which the EGR valve is open). The ratio of the flow rate of the EGR gas, in other words, the CO2 concentration of the intake air) may be defined to be shorter. In this case, according to the EGR rate, impulse charge can be executed early while suppressing the occurrence of smoke.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の吸気制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The control device is also included in the technical scope of the present invention.

本実施形態に係る吸気制御装置を備えたエンジンシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the engine system provided with the intake control device which concerns on this embodiment. 本実施形態における、EGRガスが吸気管に導入されている状態で低回転且つ軽負荷状態にあるエンジンの加速時に、インパルスチャージが実行される場合における、アクセル開度、EGR弁開度、サージタンク弁開度及びインパルスチャージ実行フラグの経時的な変化を示すタイミングチャートである。In this embodiment, the accelerator opening, the EGR valve opening, and the surge tank when the impulse charge is executed at the time of acceleration of the engine that is in the low rotation and light load state with the EGR gas being introduced into the intake pipe. It is a timing chart which shows a time-dependent change of a valve opening degree and an impulse charge execution flag.

符号の説明Explanation of symbols

100…ECU、200…エンジン、202…気筒、204…吸気管、206…連通管、222…分岐管、223…サージタンク、224…サージタンク弁、225…アクチュエータ、226…インパルス弁、227…アクチュエータ、228…DPNR、228a…DPF、240…EGR通路、241…EGRクーラ、242…EGRバルブ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... ECU, 200 ... Engine, 202 ... Cylinder, 204 ... Intake pipe, 206 ... Communication pipe, 222 ... Branch pipe, 223 ... Surge tank, 224 ... Surge tank valve, 225 ... Actuator, 226 ... Impulse valve, 227 ... Actuator 228 ... DPNR, 228a ... DPF, 240 ... EGR passage, 241 ... EGR cooler, 242 ... EGR valve

Claims (5)

気筒内部に連通する吸気通路と、該吸気通路に設置され、所定の開閉制御に従って開閉状態が制御されることにより吸気の脈動を利用した慣性過給を実現可能な吸気制御弁と、少なくとも一つの開口部を有し、前記吸気制御弁の上流側において該開口部を介して前記吸気通路と連通可能に並列設置されるタンクと、前記気筒から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして前記気筒の排気側から前記吸気通路に還流させるEGR通路と、該EGR通路に設けられ、前記EGRガスの流量を調節可能なEGR弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置であって、
開弁時に前記タンクと前記吸気通路とを連通させると共に閉弁時に前記タンクと前記吸気通路との連通を遮断するタンク開閉弁と、
前記EGR弁を開弁状態とすることにより前記EGRガスを前記還流させている場合において前記慣性過給が開始されるように前記吸気制御弁を制御する際には、前記EGR弁が開弁状態から閉弁状態へと向かう閉弁開始タイミングから所定の遅れ時間だけ遅れたタイミングに、前記タンク開閉弁が閉弁状態から開弁状態になると共に、該遅れたタイミング以降に前記慣性過給が開始されるように、前記EGR弁、前記タンク開閉弁及び前記吸気制御弁を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
An intake passage that communicates with the inside of the cylinder, an intake control valve that is installed in the intake passage and that is capable of realizing inertial supercharging utilizing intake air pulsation by controlling the open / close state according to predetermined open / close control, and at least one A tank that has an opening, and is arranged in parallel so as to communicate with the intake passage through the opening on the upstream side of the intake control valve; and a part of the exhaust gas discharged from the cylinder as EGR gas An intake air control apparatus for an internal combustion engine, comprising: an EGR passage that recirculates from an exhaust side of a cylinder to the intake passage; and an EGR valve that is provided in the EGR passage and is capable of adjusting a flow rate of the EGR gas,
A tank opening / closing valve that allows the tank and the intake passage to communicate with each other when the valve is opened, and shuts off the communication between the tank and the intake passage when the valve is closed;
When the intake control valve is controlled so that the inertia supercharging is started when the EGR gas is recirculated by opening the EGR valve, the EGR valve is opened. The tank opening / closing valve is changed from the closed state to the opened state at a timing delayed by a predetermined delay time from the valve closing start timing toward the valve closing state, and the inertia supercharging is started after the delayed timing. An intake air control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a control means for controlling the EGR valve, the tank opening / closing valve, and the intake control valve.
前記制御手段は、前記タンク開閉弁が開弁状態となるタイミングが、前記EGR弁が閉弁状態となるタイミングよりも後になるように、前記EGR弁及び前記タンク開閉弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気制御装置。   The control means controls the EGR valve and the tank opening / closing valve so that the timing at which the tank opening / closing valve is opened is after the timing at which the EGR valve is closed. An intake control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記制御手段は、前記慣性過給が開始されるタイミングが、前記タンク開閉弁が開弁状態となるタイミングよりも後になるように、前記タンク開閉弁及び前記吸気制御弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気制御装置。   The control means controls the tank on / off valve and the intake control valve so that the timing at which the inertia supercharging is started is after the timing at which the tank on / off valve is opened. An intake control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記所定の遅れ時間は、前記内燃機関の回転数が大きいほど、短くなるように規定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。   The intake control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined delay time is defined to be shorter as the rotational speed of the internal combustion engine is larger. 前記所定の遅れ時間は、前記EGRガスを前記還流させた状態における、前記EGRガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記EGRガスの流量の割合であるEGR率が小さいほど、短くなるように規定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。   The predetermined delay time is a ratio of the flow rate of the EGR gas to the total amount of the flow rate of the EGR gas and the intake amount of air sucked into the internal combustion engine in the state where the EGR gas is recirculated. The intake control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the intake air control apparatus is defined so as to be shorter as a certain EGR rate is smaller.
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