JP2010163937A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine, capable of extending, in an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device, the period for recirculating exhaust gas through an exhaust gas recirculation passage while suppressing freezing of condensed water in an intake passage and deterioration of burning state in a combustion chamber. <P>SOLUTION: Cooling time control is executed in cooling of an engine. In the cooling time control, a tumble control valve (TCV) 30 is controlled, when recirculating EGR gas through an EGR passage 21, so that the passage sectional area (Scold) of an intake passage 13 is smaller than the passage sectional area (Swarm) of the intake passage 13 in engine warming time (Scold<Swarm). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、排気の一部を吸気通路に再循環させる排気再循環装置と、燃焼室内に渦流を生成する気流制御弁とを備える内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device that includes an exhaust gas recirculation device that recirculates part of exhaust gas to an intake passage and an airflow control valve that generates a vortex flow in a combustion chamber.

従来、内燃機関において、排気通路と吸気通路とを連通する排気再循環通路(EGR通路)を通じて排気の一部を吸気通路に再循環させるようにした排気再循環装置(EGR装置)を備えるものが知られている。こうしたEGR装置では、EGR通路を流通する排気の量を調整するEGRバルブが同EGR通路に設けられており、このEGRバルブの開度が機関運転状態に応じて制御されることにより、吸気通路に再循環される排気の量が機関運転状態に適合した量に調整される。こうして機関運転状態に適合した量の排気が燃焼室に再循環されることにより、燃焼室における燃焼温度が低下するため、冷却損失を低減させることができ、燃費を向上させることができる。また、吸気量を調整する吸気量調整弁(スロットルバルブ)が吸気通路に設けられる内燃機関にあっては、EGR通路を通じて排気を再循環させることによりポンピングロスを低減させることができるため、これにより燃費の向上を図ることもできる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine includes an exhaust gas recirculation device (EGR device) that recirculates a part of exhaust gas to an intake passage through an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) that connects the exhaust passage and the intake passage. Are known. In such an EGR device, an EGR valve for adjusting the amount of exhaust gas flowing through the EGR passage is provided in the EGR passage, and the opening degree of the EGR valve is controlled according to the engine operating state, so that the intake passage The amount of exhaust gas recirculated is adjusted to an amount suitable for the engine operating condition. In this way, an amount of exhaust gas suitable for the engine operating state is recirculated to the combustion chamber, so that the combustion temperature in the combustion chamber is lowered, so that cooling loss can be reduced and fuel efficiency can be improved. Further, in an internal combustion engine in which an intake air amount adjustment valve (throttle valve) for adjusting the intake air amount is provided in the intake passage, the pumping loss can be reduced by recirculating the exhaust gas through the EGR passage. It is also possible to improve fuel efficiency.

また従来、タンブル流(縦渦)やスワール流(横渦)といった渦流を燃焼室内に生成する気流制御弁が吸気通路に設けられた内燃機関が知られている。このような渦流が生成されることにより、燃焼室内において吸気と燃料とが良好に混合するとともにこれらの混合気の燃焼速度が上昇するため、燃焼状態が安定するようになる。例えば、特許文献1に記載の内燃機関では、上述した排気再循環装置に加えて、スワール流を生成する気流制御弁が吸気通路に設けられている。   Conventionally, an internal combustion engine in which an airflow control valve for generating a vortex flow such as a tumble flow (vertical vortex) or a swirl flow (lateral vortex) in a combustion chamber is provided in an intake passage is known. By generating such a vortex, the intake air and the fuel are mixed well in the combustion chamber and the combustion speed of the air-fuel mixture is increased, so that the combustion state is stabilized. For example, in the internal combustion engine described in Patent Document 1, in addition to the exhaust gas recirculation device described above, an airflow control valve that generates a swirl flow is provided in the intake passage.

特開2006−266159号公報JP 2006-266159 A

ところで、上述したEGR通路を通じて吸気通路に再循環される排気には、混合気の燃焼によって生じた水分が含まれている。そのため、内燃機関の冷間時に排気が再循環されると、この排気が吸気通路において冷却されることにより凝縮水が発生し、この発生した凝縮水が凍結することが懸念される。さらに、そうした凝縮水の発生が進行すると、吸気通路の閉塞を招くおそれがある。また、内燃機関の冷間時には、燃焼室における燃焼状態が不安定であるため、こうした状態において排気が再循環されると、さらに燃焼状態が悪化することが懸念される。   By the way, the exhaust gas recirculated to the intake passage through the EGR passage described above contains moisture generated by the combustion of the air-fuel mixture. Therefore, if the exhaust gas is recirculated when the internal combustion engine is cold, condensed water is generated by cooling the exhaust gas in the intake passage, and there is a concern that the generated condensed water may freeze. Furthermore, if the generation of such condensed water proceeds, the intake passage may be blocked. Further, since the combustion state in the combustion chamber is unstable when the internal combustion engine is cold, there is a concern that if the exhaust gas is recirculated in such a state, the combustion state is further deteriorated.

そのため、従来、内燃機関の冷間時にあっては、EGR通路を通じた排気の再循環を行わず、内燃機関の暖機が進行した段階で排気の再循環を開始するようにしている。よって、内燃機関の冷間時にあっては、上述したようにEGR通路を通じて排気を再循環させることができないといった点において改善すべき課題がある。   Therefore, conventionally, when the internal combustion engine is cold, the exhaust gas is not recirculated through the EGR passage, and the exhaust gas recirculation is started when the internal combustion engine is warmed up. Therefore, there is a problem to be improved in that the exhaust gas cannot be recirculated through the EGR passage as described above when the internal combustion engine is cold.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気再循環装置を備える内燃機関において、吸気通路における凝縮水の凍結を抑制し且つ燃焼室における燃焼状態の悪化を抑制しつつ、排気再循環通路を通じて排気を再循環させる期間を拡大することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to suppress freezing of condensed water in an intake passage and deterioration of a combustion state in a combustion chamber in an internal combustion engine including an exhaust gas recirculation device. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of extending the period of recirculation of exhaust gas through an exhaust gas recirculation passage.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通する排気再循環通路を通じて排気の一部を前記吸気通路に再循環させる排気再循環装置と、前記吸気通路に設けられて同吸気通路の通路断面積を調整することにより前記機関の燃焼室内に渦流を生成する気流制御弁とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の冷間時には、前記排気再循環通路を通じて排気を再循環させるに際して前記吸気通路の通路断面積が同機関の温間時における前記吸気通路の通路断面積よりも小さくなるように前記気流制御弁を制御する冷間時制御を実行することを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to a first aspect of the present invention, an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas to the intake passage through an exhaust gas recirculation passage that communicates an intake passage and an exhaust passage of an internal combustion engine, and the intake passage is provided. And an airflow control valve that generates a vortex flow in the combustion chamber of the engine by adjusting a passage cross-sectional area of the intake passage, and when the engine is cold, the exhaust gas is exhausted through the exhaust gas recirculation passage. When the engine is recirculated, a cold time control is performed to control the air flow control valve so that a passage sectional area of the intake passage is smaller than a passage sectional area of the intake passage when the engine is warm. And

上記構成では、機関冷間時には、排気再循環通路を通じた排気の再循環を実行に際して、吸気通路の通路断面積を機関温間時における吸気通路の通路断面積よりも小さくなるように気流制御弁を制御する。これにより、機関冷間時には、機関温間時と比較して吸気通路を流通する吸気の流速が速くなるため、吸気通路において発生する凝縮水を、強い気流で吹き飛ばすことができ、同吸気通路における凝縮水の凍結を抑えることができる。   In the above configuration, when the engine is cold, the air flow control valve is set so that the passage cross-sectional area of the intake passage is smaller than the cross-sectional area of the intake passage when the engine is warm when the exhaust gas is recirculated through the exhaust recirculation passage. To control. As a result, when the engine is cold, the flow speed of the intake air flowing through the intake passage is faster than when the engine is warm, so that the condensed water generated in the intake passage can be blown off with a strong air flow, Freezing of condensed water can be suppressed.

また、上述したように気流制御弁が制御されることにより、燃焼室内において機関温間時よりも強い渦流が生成される。そのため、燃焼状態が機関温間時よりも不安定になる傾向にある機関冷間時に排気を再循環させる場合であっても、吸気と燃料との混合気を良好に混合させるとともに燃焼速度を上昇させることができ、燃焼状態を安定させることができる。   Further, by controlling the airflow control valve as described above, a stronger vortex flow is generated in the combustion chamber than when the engine is warm. Therefore, even when the exhaust gas is recirculated when the engine is cold, which tends to be more unstable than when the engine is warm, the mixture of intake air and fuel is mixed well and the combustion speed is increased. The combustion state can be stabilized.

したがって、同構成によれば、吸気通路における凝縮水の凍結や燃焼室における燃焼状態の悪化を抑制しつつ排気再循環通路を通じて排気を再循環させることのできる期間を機関冷間時にまで拡大することができるようになる。これにより、燃費の向上を目的として、排気を再循環させる期間を好適に設定することができるようになる。   Therefore, according to this configuration, the period during which the exhaust gas can be recirculated through the exhaust gas recirculation passage while suppressing the freezing of the condensed water in the intake passage and the deterioration of the combustion state in the combustion chamber is extended to the time when the engine is cold. Will be able to. Thereby, for the purpose of improving fuel consumption, it is possible to suitably set a period during which the exhaust gas is recirculated.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気通路における前記排気再循環通路の開口部周辺の壁面温度を推定する壁面温度推定手段を備え、前記壁面温度推定手段に基づいて推定される壁面温度が零度より高い所定温度以上であるときに冷間時制御を停止することを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the wall surface temperature estimation means for estimating a wall surface temperature around the opening of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage is provided, The gist is to stop the cold control when the wall surface temperature estimated based on the temperature estimation means is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero degrees.

ここで、零度以下といった低い温度の吸気が吸気通路を流通すると、同吸気通路の壁面が冷却されることにより壁面温度が零度以下に下がる場合がある。そして、このように吸気通路の壁面温度が零度以下であるときに、上述したような排気再循環通路を通じた排気の再循環が実行されると、吸気通路において排気に含まれる凝縮水が凍結することが懸念される。特に、こうした凝縮水は、吸気通路に排気が最初に導入される部分である排気再循環通路の開口部周辺において発生しやすい傾向にある。   Here, when intake air having a low temperature of zero degrees or less flows through the intake passage, the wall surface temperature of the intake passage may drop to zero degrees or less due to cooling of the wall surface of the intake passage. Then, when the exhaust gas recirculation is performed through the exhaust gas recirculation passage as described above when the wall surface temperature of the intake passage is equal to or lower than 0 ° C., the condensed water contained in the exhaust gas is frozen in the intake passage. There is concern. In particular, such condensed water tends to be generated around the opening of the exhaust gas recirculation passage, which is a portion where exhaust gas is first introduced into the intake passage.

一方、たとえ吸気温度が零度以下である場合であっても、内燃機関の暖機の進行に伴い、吸気通路の壁面温度については零度よりも高くなる場合があり、そうした場合には、吸気通路における凝縮水の凍結は抑えられるようになる。   On the other hand, even when the intake air temperature is less than or equal to zero degrees, the wall temperature of the intake passage may become higher than zero degrees as the internal combustion engine warms up. Freezing of condensed water will be suppressed.

そこで、上記構成では、壁面温度推定手段に基づいて推定される上記開口部周辺の壁面温度が零度より高い所定温度以上であるときに冷間時制御を停止するようにしている。このように、凝縮水の凍結が懸念される期間であるか否かを壁面温度に基づいて判定することにより、凝縮水の凍結抑制を目的とした冷間時制御の実行期間が必要以上に長くなることを抑えることができる。   Therefore, in the above configuration, the cold control is stopped when the wall surface temperature around the opening estimated based on the wall surface temperature estimating means is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero degrees. As described above, by determining whether or not the condensate water is likely to be frozen based on the wall surface temperature, the execution period of the cold control for the purpose of suppressing the condensate water freezing is longer than necessary. Can be suppressed.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の冷却水温度を検知する水温検知手段を更に備え、前記壁面温度推定手段に基づいて推定される壁面温度が零度より高い所定温度以上であり且つ前記水温検知手段によって検知される冷却水温度が前記燃焼室内における燃焼状態が安定すると判断される第2所定温度以上であるときに前記冷間時制御を停止することを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, the apparatus further comprises a water temperature detecting means for detecting a cooling water temperature of the engine, and is estimated based on the wall surface temperature estimating means. The cold time control is performed when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero and the cooling water temperature detected by the water temperature detecting means is equal to or higher than a second predetermined temperature at which the combustion state in the combustion chamber is determined to be stable. The gist is to stop.

内燃機関の暖機の進行に伴い冷却水温度が上昇していくと、燃焼室内において燃焼状態が安定するようになる。
そこで、上記構成では、推定される上記開口部周辺の壁面温度が零度より高い所定温度以上であり、且つ検知される冷却水温度が燃焼室内における燃焼状態が安定すると判断される第2所定温度以上であるときに、冷間時制御を停止するようにしている。したがって、吸気通路における凝縮水の凍結の抑制や燃焼室における燃焼状態の悪化の抑制を目的とした冷間時制御の実行期間が必要以上に長くなることを抑えることができる。
As the coolant temperature rises as the internal combustion engine warms up, the combustion state becomes stable in the combustion chamber.
Therefore, in the above configuration, the estimated wall surface temperature around the opening is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero, and the detected coolant temperature is equal to or higher than a second predetermined temperature at which the combustion state in the combustion chamber is determined to be stable. In such a case, the cold control is stopped. Therefore, it is possible to suppress the execution period of the cold time control for suppressing the freezing of the condensed water in the intake passage and the deterioration of the combustion state in the combustion chamber from being unnecessarily long.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気通路において前記気流制御弁の上流側に、同吸気通路を流通する吸気の量を調整する吸気量調整弁が配設されており、前記機関の冷間時において、前記冷間時制御の実行に伴い同冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態であることを判定する判定手段を備え、前記判定手段によってポンピングロスが低減する機関運転状態である旨判定されるときに前記冷間時制御を実行することを要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the intake air flowing through the intake passage is upstream of the airflow control valve in the intake passage. An engine operation in which an intake air amount adjusting valve for adjusting the amount is arranged, and when the engine is cold, the pumping loss is reduced with the execution of the cold time control compared to the non-execution of the cold time control. The gist of the present invention is to provide a judging means for judging that the engine is in a state, and to execute the cold control when the judging means judges that the engine operating state reduces the pumping loss.

上述した吸気量調整弁が吸気通路に設けられている場合には、排気再循環通路を通じた排気の再循環に伴って、こうした再循環の非実行時と比較して同吸気量調整弁の開度が大きくなるため、ポンピングロスが低減される。   When the intake air amount adjusting valve described above is provided in the intake passage, the intake air amount adjusting valve is opened as the exhaust gas recirculates through the exhaust gas recirculation passage as compared to when the recirculation is not executed. Since the degree increases, the pumping loss is reduced.

一方、上述した冷間時制御が実行されるときには、上記気流制御弁によって吸気通路の通路断面積が小さくなるように調整されるため、吸気通路の通路断面積が小さくされる分だけ、ポンピングロスが増大するようになる。   On the other hand, when the above-described cold control is executed, the airflow control valve is adjusted so that the passage cross-sectional area of the intake passage is reduced. Therefore, the pumping loss is reduced by the amount that the passage cross-sectional area of the intake passage is reduced. Will increase.

したがって、燃費の向上を図る上では、吸気量調整弁が開弁されることに伴うポンピングロスの低減と、気流制御弁によって通路断面積が小さくされることに伴うポンピングロスの増大とを比較することにより、ポンピングロスをより低減することのできる機関運転状態において冷間時制御を実行することが望ましい。   Therefore, in order to improve fuel efficiency, the reduction in pumping loss due to the opening of the intake air amount adjustment valve is compared with the increase in pumping loss due to the passage cross-sectional area being reduced by the airflow control valve. Therefore, it is desirable to execute the cold control in the engine operation state in which the pumping loss can be further reduced.

そこで、上記構成では、機関の冷間時において、冷間時制御の実行に伴い同冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態であることを判定する判定手段を備え、この判定手段によってポンピングロスが低減する機関運転状態である旨判定されるときに冷間時制御を実行するようにしている。このように、冷間時制御を実行する好適な期間において同冷間時制御を実行することにより、燃費の向上を効果的に図ることができるようになる。   In view of this, in the above configuration, when the engine is cold, there is provided a determination unit that determines that the engine operating state is such that the pumping loss is reduced as compared with the non-execution of the cold time control when the cold time control is executed. When the determination means determines that the engine operating state reduces the pumping loss, the cold control is executed. As described above, by executing the cold time control in a suitable period for executing the cold time control, it is possible to effectively improve the fuel consumption.

また、上記判定手段によってポンピングロスが低減する機関運転状態ではない旨判定されるときには、請求項5に記載の発明によるように、気流制御弁による吸気通路の通路断面積を全開状態に設定するとともに、排気再循環通路を通じた排気の再循環を停止するようにすることができる。   When it is determined by the determination means that the engine operating state does not reduce the pumping loss, the cross-sectional area of the intake passage by the airflow control valve is set to a fully open state, as in the fifth aspect of the invention. The exhaust gas recirculation through the exhaust gas recirculation passage can be stopped.

上記気流制御弁としては、請求項6に記載の発明によるように、燃焼室にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブであるといった構成を採用することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気通路には、同吸気通路の内部空間を同吸気通路の軸線に沿って複数の分割吸気通路に分割する隔壁が配設されることを要旨とする。
As the airflow control valve, as in the sixth aspect of the invention, it is possible to adopt a configuration such as a tumble control valve that generates a tumble flow in the combustion chamber.
According to a seventh aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the sixth aspect, in the intake passage, an internal space of the intake passage is divided into a plurality of divided intake passages along the axis of the intake passage. The gist is that a partition wall is disposed.

上述したように隔壁が吸気通路に配設される場合には、気流制御弁であるタンブルコントロールバルブによって吸気通路の通路断面積が調整されることにより吸気が偏流されるとともに、こうして偏流された吸気を隔壁に沿って燃焼室側に送ることができる。   As described above, when the partition wall is disposed in the intake passage, the intake air is drifted by adjusting the passage cross-sectional area of the intake passage by the tumble control valve which is an airflow control valve, and thus the drifted intake air Can be sent to the combustion chamber side along the partition wall.

したがって、これら気流制御弁と隔壁とによって燃焼室に良好なタンブル流を生成することができるようになり、燃焼室において、より効果的に燃焼状態を安定させることができるようになる。   Therefore, a favorable tumble flow can be generated in the combustion chamber by the air flow control valve and the partition wall, and the combustion state can be stabilized more effectively in the combustion chamber.

上述した気流制御弁により調整される吸気通路の通路断面積としては、請求項8に記載されるように、機関の温間時において気流制御弁により調整される吸気通路の通路断面積は、複数の分割吸気通路のうち吸気通路における排気再循環通路の開口部側に形成される分割吸気通路の断面積と略同一に設定されており、冷間時制御の実行中には、吸気通路の通路断面積が分割吸気通路の断面積よりも小さくなるように気流制御弁によって調整されるといった態様を採用することができる。   As the passage cross-sectional area of the intake passage adjusted by the airflow control valve described above, the cross-sectional area of the intake passage adjusted by the airflow control valve when the engine is warm may be plural. Among the divided intake passages, the sectional area of the divided intake passage formed on the opening side of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage is set to be substantially the same. A mode in which the cross-sectional area is adjusted by the airflow control valve so that the cross-sectional area becomes smaller than the cross-sectional area of the divided intake passage can be employed.

請求項9に記載の発明は、請求項7又は8に記載の内燃機関の制御装置において、前記隔壁は、前記吸気通路における前記排気再循環通路の開口部に対向するように配設されることを要旨とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the seventh or eighth aspect, the partition is disposed so as to face an opening of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage. Is the gist.

上記構成によれば、吸気通路における排気再循環通路の開口部に対向するように隔壁が配設されるため、気流制御弁によって偏流されて流速を速められる吸気が、隔壁に沿って上記開口部周辺を通過するようになる。そのため、凝集水が発生しやすい傾向にある上記開口部周辺における凝縮水の発生を抑制したり、発生する凝縮水を除去したりすることができるようになる。したがって、凝縮水の凍結をより効果的に抑制することができるようになる。   According to the above configuration, since the partition wall is disposed so as to face the opening of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage, the intake air that is drifted by the airflow control valve to increase the flow velocity is formed along the partition wall. Pass through the surroundings. Therefore, it is possible to suppress the generation of condensed water around the opening, which tends to generate condensed water, or to remove the generated condensed water. Therefore, it becomes possible to more effectively suppress the freezing of condensed water.

本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第1の実施形態について、これが適用される内燃機関とその周辺構成を示す模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine to which the control device for an internal combustion engine according to the present invention is embodied and a peripheral configuration thereof; 図1の一点鎖線A内構造の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a structure within a dashed line A in FIG. 機関回転速度及び機関負荷と、通常制御及び冷間時制御の実行領域との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an engine speed and an engine load, and the execution area | region of normal control and cold time control. 冷却水温及び壁面温度と、冷間時制御及び通常制御の実行領域との関係を示す図。The figure which shows the relationship between cooling water temperature and wall surface temperature, and the execution area | region of cold control and normal control. 同実施形態において実行される処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process performed in the same embodiment. 同実施形態における冷間時制御及び通常制御の実行を通じて制御されるEGRバルブ及びタンブルコントロールバルブの状態を示すタイムチャート。The time chart which shows the state of the EGR valve and tumble control valve which are controlled through execution of cold time control and normal control in the same embodiment. 第2の実施形態にかかる制御装置が適用される内燃機関とその周辺構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the internal combustion engine to which the control apparatus concerning 2nd Embodiment is applied, and its periphery structure. 同実施形態において実行される処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process performed in the same embodiment. 第1の実施形態の変形例であって、図2に示す部分に対応する部分の構成を示す模式図。It is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The schematic diagram which shows the structure of the part corresponding to the part shown in FIG. 第1の実施形態の他の変形例であって、図2に示す部分に対応する部分の構成を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a portion corresponding to the portion shown in FIG. 2, which is another modification of the first embodiment. 第1の実施形態の他の変形例における内燃機関とその周辺構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the internal combustion engine in the other modification of 1st Embodiment, and its periphery structure.

(第1の実施形態)
以下、図1〜図6を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which a control device for an internal combustion engine according to the present invention is embodied will be described below with reference to FIGS.

図1に、本実施形態にかかる制御装置が適用された内燃機関10とその周辺構成を示す。内燃機関10は車両用筒内噴射式のガソリンエンジンであり、同図1に示すように、内燃機関10の気筒内には、ピストン11が摺動可能に収容されている。また、このピストン11の頂面と気筒内の内周面とによって燃焼室12が区画形成されており、この燃焼室12には吸気通路13及び排気通路14がそれぞれ接続されている。   FIG. 1 shows an internal combustion engine 10 to which the control device according to the present embodiment is applied and its peripheral configuration. The internal combustion engine 10 is a vehicular in-cylinder injection gasoline engine. As shown in FIG. 1, a piston 11 is slidably accommodated in a cylinder of the internal combustion engine 10. A combustion chamber 12 is defined by the top surface of the piston 11 and the inner peripheral surface of the cylinder, and an intake passage 13 and an exhaust passage 14 are connected to the combustion chamber 12, respectively.

燃焼室12には、同燃焼室12内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁15と、同燃焼室12内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。また、上記ピストン11には、同ピストン11の往復動により回転するクランクシャフト17がコネクティングロッド17aを介して接続されている。   The combustion chamber 12 is provided with a fuel injection valve 15 that injects fuel into the combustion chamber 12 and an ignition plug 16 that ignites a mixture of fuel and air in the combustion chamber 12. In addition, a crankshaft 17 that is rotated by reciprocating movement of the piston 11 is connected to the piston 11 via a connecting rod 17a.

吸気通路13には、同吸気通路13を流通する吸気の量を調整するスロットルバルブ18と、同スロットルバルブ18の開度を調整するスロットルモータ19とが設けられている。   The intake passage 13 is provided with a throttle valve 18 for adjusting the amount of intake air flowing through the intake passage 13 and a throttle motor 19 for adjusting the opening of the throttle valve 18.

また、吸気通路13においてスロットルバルブ18の下流側には、同吸気通路13の通路断面積を調整することにより上記燃焼室12内にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブ(以下、「TCV」と略す)30と、同TCV30を開閉駆動するアクチュエータ32とが設けられている。このTCV30は、図2に併せて示すように、吸気を偏流させる板状の弁体30aと、この弁体30aにおける吸気上流側の端部30bを吸気通路13に対して回動自在に軸支する回動軸31とにより構成される。   Further, a tumble control valve (hereinafter abbreviated as “TCV”) that generates a tumble flow in the combustion chamber 12 by adjusting the cross-sectional area of the intake passage 13 downstream of the throttle valve 18 in the intake passage 13. ) 30 and an actuator 32 that opens and closes the TCV 30. As shown in FIG. 2, the TCV 30 has a plate-like valve body 30 a that drifts intake air and an end portion 30 b on the intake upstream side of the valve body 30 a that is pivotally supported with respect to the intake passage 13. It is comprised with the rotating shaft 31 which does.

さらに、吸気通路13においてTCV30の下流側には、同吸気通路13の内部空間をその軸線Cに沿って複数の分割吸気通路13a、13bに分割する隔壁33が配設されている。具体的には、この隔壁33は、分割吸気通路13a、13bの通路断面積Sa、Sbが略同一となる位置に配置されている。   Further, a partition wall 33 that divides the internal space of the intake passage 13 into a plurality of divided intake passages 13 a and 13 b along the axis C is disposed downstream of the TCV 30 in the intake passage 13. Specifically, the partition wall 33 is disposed at a position where the passage sectional areas Sa and Sb of the divided intake passages 13a and 13b are substantially the same.

そして、TCV30がアクチュエータ32により駆動されて、上記弁体30aにより吸気が分割吸気通路13a側に偏流されると、吸気通路13の通路断面積が小さくなり、吸気通路13を流通する吸気の流速が速くなる。こうして偏流された吸気が上記隔壁33に沿って燃焼室12側に送られて、同燃焼室12内にタンブル流が生成される。なお、吸気の流速、タンブル流の強さについては、TCV30の弁体30aの開閉位置の制御を通じて通路断面積が調整されることにより調整される。   When the TCV 30 is driven by the actuator 32 and the intake air is drifted to the divided intake passage 13a side by the valve body 30a, the passage cross-sectional area of the intake passage 13 is reduced, and the flow velocity of the intake air flowing through the intake passage 13 is increased. Get faster. The intake air thus drifted is sent to the combustion chamber 12 side along the partition wall 33, and a tumble flow is generated in the combustion chamber 12. Note that the flow velocity of the intake air and the strength of the tumble flow are adjusted by adjusting the cross-sectional area of the passage through the control of the opening / closing position of the valve body 30a of the TCV 30.

内燃機関10には、排気通路14を流通する排気の一部をEGRガスとして吸気通路13に再循環させるEGR装置20が設けられている。このEGR装置20は、吸気通路13と排気通路14とを連通するEGR通路21と、同EGR通路21に設けられて同通路21を流通するEGRガスの量(EGR量)を調整するEGRバルブ22と、同EGRバルブ22の開度を調整するEGRモータ23とを備えている。なお、吸気通路13におけるEGR通路21の開口部21Aは、上記隔壁33と対向する位置に形成されている。これにより、EGRモータ23の駆動を通じてEGRバルブ22が開弁されると、吸気通路13におけるTCV30の下流側であって、上記隔壁33により形成される分割吸気通路13aにEGRガスが導入される。   The internal combustion engine 10 is provided with an EGR device 20 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14 to the intake passage 13 as EGR gas. The EGR device 20 includes an EGR passage 21 that connects the intake passage 13 and the exhaust passage 14, and an EGR valve 22 that is provided in the EGR passage 21 and adjusts the amount of EGR gas (EGR amount) that flows through the passage 21. And an EGR motor 23 that adjusts the opening degree of the EGR valve 22. Note that the opening 21 </ b> A of the EGR passage 21 in the intake passage 13 is formed at a position facing the partition wall 33. Thus, when the EGR valve 22 is opened through the drive of the EGR motor 23, EGR gas is introduced into the divided intake passage 13 a formed by the partition wall 33 on the downstream side of the TCV 30 in the intake passage 13.

こうした内燃機関10の各種制御は、電子制御装置40によって行われる。電子制御装置40は、内燃機関10の制御にかかる演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたROM、CPUの演算結果が一時的に記憶されるRAM、外部との間で信号を入出力するための入力ポート及び出力ポート等を備えて構成されている(いずれも図示略)。   Various controls of the internal combustion engine 10 are performed by the electronic control unit 40. The electronic control unit 40 includes a CPU that executes arithmetic processing related to control of the internal combustion engine 10, a ROM that stores programs and data necessary for the control, a RAM that temporarily stores arithmetic results of the CPU, An input port and an output port for inputting and outputting signals between them are provided (both not shown).

電子制御装置40の入力ポートには、内燃機関10の運転状態を検出するために次のような各種センサが接続されている。
例えば、吸気通路13においてスロットルバルブ18の上流側に設けられる吸気温センサ41は、吸気温度Taを検出し、その下流側に設けられるエアフロメータ42は、吸気量Gaを検出する。また、吸気通路13においてスロットルバルブ18の近傍に設けられるスロットルセンサ43は、スロットルバルブ18の開度を検出する。さらに、EGR通路21においてEGRバルブ22の近傍に設けられるEGRセンサ44は、EGRバルブ22の開度を検出する。また、これらセンサの他、上記入力ポートには、クランクシャフト17の近傍に設けられて機関回転速度NEを検出する回転速度センサ45、内燃機関10の冷却水温度Twを検出する水温センサ46、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ47等が接続されている。
The following various sensors are connected to the input port of the electronic control unit 40 in order to detect the operating state of the internal combustion engine 10.
For example, the intake air temperature sensor 41 provided on the upstream side of the throttle valve 18 in the intake passage 13 detects the intake air temperature Ta, and the air flow meter 42 provided on the downstream side thereof detects the intake air amount Ga. A throttle sensor 43 provided in the vicinity of the throttle valve 18 in the intake passage 13 detects the opening degree of the throttle valve 18. Further, an EGR sensor 44 provided in the vicinity of the EGR valve 22 in the EGR passage 21 detects the opening degree of the EGR valve 22. In addition to these sensors, a rotation speed sensor 45 provided near the crankshaft 17 for detecting the engine rotation speed NE, a water temperature sensor 46 for detecting the cooling water temperature Tw of the internal combustion engine 10, and the operation are provided at the input port. An accelerator position sensor 47 or the like for detecting the amount of depression of an accelerator pedal (not shown) by the person is connected.

電子制御装置40の出力ポートには、上述した燃料噴射弁15、点火プラグ16、スロットルモータ19、EGRモータ23、アクチュエータ32等の駆動回路が接続されている。そして、電子制御装置40は、上記各種センサから入力した検出信号に基づいて内燃機関10の運転状態を把握し、その把握した運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。これにより、燃料噴射弁15により噴射供給される燃料の噴射量や時期を調整する燃料噴射制御、点火プラグ16の点火時期制御、スロットルバルブ18の開度制御、EGRバルブ22の開度を調整するEGR制御、TCV30の開閉制御等が行われる。   The output port of the electronic control unit 40 is connected to drive circuits such as the fuel injection valve 15, the spark plug 16, the throttle motor 19, the EGR motor 23, and the actuator 32 described above. Then, the electronic control unit 40 grasps the operating state of the internal combustion engine 10 based on the detection signals input from the various sensors, and sends command signals to various driving circuits connected to the output port according to the grasped operating state. Is output. Thereby, fuel injection control for adjusting the injection amount and timing of the fuel supplied by the fuel injection valve 15, ignition timing control of the ignition plug 16, opening control of the throttle valve 18, and adjustment of the opening of the EGR valve 22 are adjusted. EGR control, opening / closing control of the TCV 30 and the like are performed.

上記EGR制御として、具体的には、機関運転状態に適合するEGR量が設定されるととともに、このEGR量を再循環させることのできるEGRバルブ22の開度が目標開度として設定され、この目標開度になるようにEGRバルブ22の開度が調整される。こうして機関運転状態に適合する量のEGRガスが吸気通路13に再循環されることにより、EGRガスが再循環されないときと比較してスロットルバルブ18の開度が大きくされるため、ポンピングロスの低減を図ることができ、これにより燃費の向上を図ることができる。   Specifically, as the EGR control, an EGR amount suitable for the engine operation state is set, and an opening degree of the EGR valve 22 that can recirculate the EGR amount is set as a target opening degree. The opening degree of the EGR valve 22 is adjusted so as to reach the target opening degree. Since the amount of EGR gas suitable for the engine operating state is recirculated to the intake passage 13, the opening of the throttle valve 18 is increased as compared with the case where the EGR gas is not recirculated, thereby reducing the pumping loss. As a result, fuel consumption can be improved.

ここで、EGR通路21を通じて吸気通路13に再循環されるEGRガスには、燃焼室12での混合気の燃焼によって生じた水分が含まれている。そのため、機関冷間時においてEGRガスが再循環されると、このEGRガスが吸気通路13において冷却されることにより凝縮水が発生する場合がある。さらに、機関冷間時にあって吸気温度Taが0℃以下であるときにこの吸気が吸気通路13内を流通すると、同吸気通路13の壁面が冷却されることにより壁面温度Tpが0℃以下に下がる場合がある。このように吸気通路13の壁面温度Tpが0℃以下であるときにEGRガスが再循環されると、吸気通路13において発生した凝縮水が凍結することが懸念される。こうした凝縮水は、特に、吸気通路13にEGRガスが最初に導入される部分であるEGR通路21の開口部21A周辺において発生しやすい傾向にある。さらに、そうした凝縮水の発生が進行すると、吸気通路13における開口部21A周辺の開口面積が減少したりその閉塞を招いたりするおそれがある。   Here, the EGR gas recirculated to the intake passage 13 through the EGR passage 21 contains moisture generated by the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12. Therefore, when the EGR gas is recirculated when the engine is cold, condensed water may be generated by cooling the EGR gas in the intake passage 13. Further, when the intake air flows through the intake passage 13 when the engine is cold and the intake air temperature Ta is 0 ° C. or less, the wall surface Tp is reduced to 0 ° C. or less by cooling the wall surface of the intake passage 13. May go down. Thus, if the EGR gas is recirculated when the wall surface temperature Tp of the intake passage 13 is 0 ° C. or less, the condensed water generated in the intake passage 13 may be frozen. Such condensed water tends to be generated particularly in the vicinity of the opening 21A of the EGR passage 21, which is a portion where EGR gas is first introduced into the intake passage 13. Furthermore, when the generation of such condensed water proceeds, the opening area around the opening 21A in the intake passage 13 may decrease or the blockage may occur.

また、燃焼室12にEGRガスが導入されることにより、混合気の燃焼状態が不安定になる場合がある。特に、機関冷間時には、燃焼室12における燃焼状態が不安定であるため、こうした状態においてEGRガスが吸気通路13に再循環されると、このEGRガスが燃焼室12に導入されることによりさらに燃焼状態が悪化することが懸念される。   In addition, when the EGR gas is introduced into the combustion chamber 12, the combustion state of the air-fuel mixture may become unstable. In particular, when the engine is cold, the combustion state in the combustion chamber 12 is unstable. Therefore, when the EGR gas is recirculated into the intake passage 13 in such a state, the EGR gas is further introduced into the combustion chamber 12 due to the introduction of the EGR gas. There is concern about the deterioration of the combustion state.

そこで、本実施形態では、上記EGR制御と併せて、TCV30の開閉制御を実行し、吸気通路13を流通する吸気の流速を調整するとともに、燃焼室12内に生成するタンブル流の強度を調整するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, in conjunction with the EGR control, the opening / closing control of the TCV 30 is executed to adjust the flow velocity of the intake air flowing through the intake passage 13 and adjust the strength of the tumble flow generated in the combustion chamber 12. I am doing so.

具体的には、図3に示すように、機関温間時においては、機関運転状態に応じて設定される量のEGRガスが燃焼室12に導入される領域として、図3(a)に示す「EGRガス導入領域」が設定されている。この領域では、EGRガスを燃焼室12に導入すべく上記EGR制御が実行される。   Specifically, as shown in FIG. 3, when the engine is warm, an area where an amount of EGR gas set according to the engine operating state is introduced into the combustion chamber 12 is shown in FIG. An “EGR gas introduction area” is set. In this region, the EGR control is executed to introduce EGR gas into the combustion chamber 12.

そして、こうしたEGRガスの導入に伴い燃焼室12において燃焼状態が不安定になることが懸念される領域として、図3(b)に示す「TCV閉領域」が設定されている。この領域では、上述したEGRバルブ22の開度調整に加えて、TCV30の位置が図2(b)の実線で示す「温間時閉位置」に制御されて、これにより燃焼室12内にタンブル流が生成される。   As a region in which the combustion state in the combustion chamber 12 is likely to become unstable with the introduction of such EGR gas, a “TCV closed region” shown in FIG. 3B is set. In this region, in addition to the adjustment of the opening degree of the EGR valve 22 described above, the position of the TCV 30 is controlled to the “warm closed position” indicated by the solid line in FIG. A stream is generated.

なお、「EGRガス導入領域」内にあって、「TCV閉領域」から外れる領域では、吸気量が比較的多いため、たとえ燃焼室12内にタンブル流が生成されない場合でも、燃料と空気とが良好に混合されて、燃焼状態が良好に保たれる。そこで、TCV30の位置が図2(a)の一点鎖線で示す「全開位置」に制御されるとともに、EGRガスを燃焼室12に導入すべく上記EGR制御が実行される。   It should be noted that the intake air amount is relatively large in the “EGR gas introduction region” and outside the “TCV closed region”, so even if no tumble flow is generated in the combustion chamber 12, the fuel and the air are mixed. It is well mixed and the combustion state is kept good. Therefore, the position of the TCV 30 is controlled to the “fully open position” indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2A, and the EGR control is executed to introduce EGR gas into the combustion chamber 12.

一方、上述したように、機関冷間時においては、特に燃焼室12における燃焼状態の悪化や吸気通路13における凝縮水の凍結が懸念される。そこで、本実施形態では、図3(c)に示す「冷間時制御適応領域」が設定されている。この領域では、以下に説明する冷間時制御が実行されて、EGRガスを燃焼室12に導入すべく上記EGR制御が実行されるとともに、TCV30の位置が図2(c)の鎖線で示す「冷間時閉位置」に制御される。   On the other hand, as described above, particularly when the engine is cold, there is a concern about deterioration of the combustion state in the combustion chamber 12 and freezing of condensed water in the intake passage 13. Therefore, in the present embodiment, a “cold control adaptive region” shown in FIG. 3C is set. In this region, the cold control described below is executed, the EGR control is executed to introduce EGR gas into the combustion chamber 12, and the position of the TCV 30 is indicated by a chain line in FIG. Controlled to “cold position”.

図2に示すように、冷間時制御に伴いTCV30が「冷間時閉位置」に制御されるときの吸気通路13の通路断面積Scoldは、機関温間時においてTCV30が「温間時閉位置」に制御されるときの吸気通路13の通路断面積Swarmよりも小さくなるように制御される(Scold<Swarm)。なお、TCV30が「温間時閉位置」に制御されるときの吸気通路13の通路断面積Swarmは、吸気通路13におけるEGR通路21の開口部21A側に形成される分割吸気通路13aの通路断面積Saと略同一に設定されている。したがって、冷間時制御が実行されるときの吸気通路13の通路断面積Scoldは、分割吸気通路13aの通路断面積Saよりも小さくなるように制御される(Scold<Sa)。   As shown in FIG. 2, the passage cross-sectional area Scold of the intake passage 13 when the TCV 30 is controlled to the “cold position during cold control” indicates that the TCV 30 is “closed when warm” when the engine is warm. It is controlled to be smaller than the passage sectional area Swarm of the intake passage 13 when it is controlled to “position” (Scold <Swarm). The passage sectional area Swarm of the intake passage 13 when the TCV 30 is controlled to the “warm closed position” is the passage breakage of the divided intake passage 13a formed on the opening 21A side of the EGR passage 21 in the intake passage 13. It is set to be substantially the same as the area Sa. Therefore, the passage cross-sectional area Scold of the intake passage 13 when the cold control is executed is controlled to be smaller than the passage cross-sectional area Sa of the divided intake passage 13a (Scol <Sa).

このようにTCV30が「冷間時閉位置」に制御されて通路断面積が小さくされると(Scold)、機関温間時においてTCV30が「温間時閉位置」に制御されるときと比較して、吸気通路13において矢印Aで示す開口部21A近傍を流れる流速が速くなる。したがって、たとえ開口部21A周辺に凝縮水が発生したとしても、これを強い気流で吹き飛ばすことができ、吸気通路13における凝縮水の凍結を抑えることができる。また、機関温間時よりも強いタンブル流が燃焼室12内に生成されることにより、燃焼室12内において吸気と燃料とが良好に混合するとともにこれらの混合気の燃焼速度が上昇するため、燃焼状態が安定するようになる。   Thus, when the TCV 30 is controlled to the “cold position when cold” and the passage cross-sectional area is reduced (Scold), the TCV 30 is controlled to the “close position when warm” when the engine is warm. Thus, the flow velocity in the vicinity of the opening 21A indicated by the arrow A in the intake passage 13 is increased. Therefore, even if condensed water is generated around the opening 21 </ b> A, it can be blown away with a strong air flow, and freezing of condensed water in the intake passage 13 can be suppressed. Further, since a stronger tumble flow is generated in the combustion chamber 12 than when the engine is warm, the intake air and the fuel are mixed well in the combustion chamber 12 and the combustion speed of these air-fuel mixtures increases. The combustion state becomes stable.

ところで、上記「冷間時制御適応領域」は、以下のようにして設定される。
本実施形態では、上述したように、EGR通路21を通じてEGRガスが再循環されると、EGRガスが再循環されていないときに比較してスロットルバルブ18の開度が大きくされるため、ポンピングロスが低減される。
By the way, the “cold control adaptive region” is set as follows.
In the present embodiment, as described above, when the EGR gas is recirculated through the EGR passage 21, the opening degree of the throttle valve 18 is increased as compared with the case where the EGR gas is not recirculated. Is reduced.

一方、上記冷間時制御が実行されるときには、TCV30によって吸気通路13の通路断面積が小さくなるように調整されるため、吸気通路13の通路断面積が小さくされる分だけ、ポンピングロスが増大するようになる。   On the other hand, when the cold control is executed, the TCV 30 adjusts the passage cross-sectional area of the intake passage 13 to be small, so that the pumping loss is increased by the amount by which the cross-sectional area of the intake passage 13 is reduced. To come.

したがって、燃費の向上を図る上では、スロットルバルブ18が開弁されることに伴うポンピングロスの低減と、TCV30によって通路断面積が小さくされることに伴うポンピングロスの増大とを比較することにより、ポンピングロスをより低減することのできる機関運転状態において冷間時制御を実行することが望ましい。   Therefore, in order to improve fuel consumption, by comparing the reduction in pumping loss due to the opening of the throttle valve 18 and the increase in pumping loss due to the passage cross-sectional area being reduced by the TCV 30, It is desirable to execute the cold control in an engine operation state in which the pumping loss can be further reduced.

そこで、本実施形態では、冷間時制御の実行に伴い同冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態である領域について、上記「冷間時制御適応領域」として予め設定されており、この領域と機関運転状態との関係がマップとして電子制御装置40のメモリに記憶されている。このマップは、図3に示すように機関回転速度NEと機関負荷とに対応して設定されている。   Therefore, in the present embodiment, the region that is in the engine operating state in which the pumping loss is reduced with respect to the non-execution of the cold time control with the execution of the cold time control is preliminarily set as the “cold time control adaptive region”. The relationship between this area and the engine operating state is stored in the memory of the electronic control unit 40 as a map. As shown in FIG. 3, this map is set corresponding to the engine speed NE and the engine load.

これにより、機関冷間時において「冷間時制御適応領域」に該当する場合には、EGRバルブ22を開弁してEGR制御を実行する際に、併せてTCV30が「冷間時閉位置」に制御される。これに対し、機関冷間時であっても、「冷間時制御適応領域」に該当しない場合には、EGRバルブ22が閉弁されてEGR制御が停止されるとともに、併せてTCV30が「全開位置」に制御される。   As a result, when the engine is cold and falls under the “cold control adaptive range”, when the EGR valve 22 is opened and the EGR control is executed, the TCV 30 is also in the “cold cold position”. Controlled. On the other hand, even when the engine is cold, if it does not fall within the “cold control adaptive range”, the EGR valve 22 is closed and EGR control is stopped, and the TCV 30 is also set to “fully open”. "Position" is controlled.

図4には、冷却水温度Tw及び壁面温度Tpと、冷間時制御及び通常制御の実行領域との関係を示す。
同図4に示すように、冷却水温度Twが第1所定温度α以上であり(Tw≧α)、且つ壁面温度Tpが第2所定温度β以上である(Tp≧β)領域は、内燃機関10の暖機が完了した機関温間時に該当するため、通常制御が実行される。
FIG. 4 shows the relationship between the cooling water temperature Tw and the wall surface temperature Tp and the execution region of the cold time control and the normal control.
As shown in FIG. 4, the region where the coolant temperature Tw is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tw ≧ α) and the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tp ≧ β) Since this corresponds to the time when the engine warm-up of 10 is completed, normal control is executed.

なお、第1所定温度αとしては、「0℃」よりも高く、EGR通路21の開口部21Aにおいて凝縮水の凍結が抑えられることを判断することのできる程度の温度(例えば「5℃」)が設定されている。   Note that the first predetermined temperature α is higher than “0 ° C.” and is a temperature at which it can be determined that freezing of condensed water is suppressed in the opening 21A of the EGR passage 21 (eg, “5 ° C.”). Is set.

また、第2所定温度βとしては、燃焼室12における混合気の燃焼状態が安定すると判断することのできる程度の温度(例えば「40℃」)が設定されている。
また、同図の斜線で示す領域であって、冷却水温度Twが第1所定温度αよりも低い領域(Tw<α)や、壁面温度Tpが第2所定温度βよりも低い領域(Tp<β)は、内燃機関10の暖機が完了していない機関冷間時に該当する。これらの領域では、機関運転状態が上記「冷間時制御適応領域」に該当するときに、冷間時制御が実行される。
Further, the second predetermined temperature β is set to a temperature (for example, “40 ° C.”) that can be determined that the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 is stable.
Moreover, it is the area | region shown with the oblique line of the figure, Comprising: The area | region (Tw <(alpha)) where the cooling water temperature Tw is lower than 1st predetermined temperature (alpha), and the area | region (Tp <<) where wall surface temperature Tp is lower than 2nd predetermined temperature (beta). β) corresponds to a time when the engine is not warmed up and the engine is cold. In these regions, the cold control is executed when the engine operating state corresponds to the “cold control adaptive region”.

このように、本実施形態では、冷間時制御を実行することにより、吸気通路13における凝縮水の凍結を抑制し且つ燃焼室12における燃焼状態の悪化を抑制しつつ、EGRガスの再循環により燃費向上を図ることのできる期間を拡大するようにしている。   As described above, in the present embodiment, by performing the cold time control, the freezing of the condensed water in the intake passage 13 and the deterioration of the combustion state in the combustion chamber 12 are suppressed, and the EGR gas is recirculated. The period during which fuel efficiency can be improved is expanded.

次に、図5を参照して、電子制御装置40により実行される処理の手順について説明する。
本処理が開始されると、まず、壁面温度Tpが第1所定温度α以上であるか(Tp≧α)否かが判定される(ステップS100)。この壁面温度Tpは、吸気通路13におけるEGR通路21の開口部21A周辺の壁面温度Tpであって、電子制御装置40において実行される壁面温度推定処理により推定される。この壁面温度推定処理では、吸気温センサ41の出力信号により検知される吸気温度Taと、水温センサ46の出力信号により検知される冷却水温度Twと、内燃機関10の始動後の経過時間T等に基づいて、上記壁面温度Tpが推定される。この壁面温度推定処理が壁面温度推定手段に相当する。なお、上述したように、凝縮水は、吸気通路13にEGRガスが最初に導入される部分であるEGR通路21の開口部21A周辺において発生しやすい傾向にあるため、この開口部21A周辺の壁面温度Tpが推定される。
Next, with reference to FIG. 5, a procedure of processing executed by the electronic control device 40 will be described.
When this process is started, first, it is determined whether or not the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) (step S100). This wall surface temperature Tp is the wall surface temperature Tp around the opening 21A of the EGR passage 21 in the intake passage 13, and is estimated by the wall surface temperature estimation process executed in the electronic control unit 40. In this wall surface temperature estimation process, the intake air temperature Ta detected by the output signal of the intake air temperature sensor 41, the coolant temperature Tw detected by the output signal of the water temperature sensor 46, the elapsed time T after the start of the internal combustion engine 10, etc. Based on the above, the wall surface temperature Tp is estimated. This wall surface temperature estimation process corresponds to wall surface temperature estimation means. As described above, the condensed water tends to be generated around the opening 21A of the EGR passage 21, which is a portion where the EGR gas is first introduced into the intake passage 13, and therefore the wall surface around the opening 21A. The temperature Tp is estimated.

そして、上記ステップS100において、壁面温度Tpが第1所定温度α以上である旨(Tp≧α)判定される場合には(ステップS100:YES)、内燃機関10の暖機の進行に伴い、吸気通路13において開口部21A周辺の壁面温度Tpが高くなったと判断することができる。この場合には、たとえ吸気通路13を流通する吸気温度Taが0℃以下である場合(Ta≦0)であっても、内燃機関10の暖機の進行に伴い、壁面温度Tpについては上記第1所定温度α以上に上昇したと判断することができる。そして、そうした場合には、吸気通路13における凝縮水の凍結は抑えられるようになる。   If it is determined in step S100 that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) (step S100: YES), the intake air is taken into account as the internal combustion engine 10 warms up. It can be determined that the wall surface temperature Tp around the opening 21A in the passage 13 has increased. In this case, even if the intake air temperature Ta flowing through the intake passage 13 is 0 ° C. or lower (Ta ≦ 0), the wall surface temperature Tp is increased as the wall surface temperature Tp increases as the internal combustion engine 10 warms up. 1 It can be determined that the temperature has risen to a predetermined temperature α or higher. In such a case, freezing of the condensed water in the intake passage 13 is suppressed.

そこで、こうして壁面温度Tpが第1所定温度α以上である旨(Tp≧α)判定される場合には(ステップS100:YES)、続いて、冷却水温度Twが第2所定温度β以上であるか(Tw≧β)否かが判定される(ステップS110)。この冷却水温度Twについては、水温センサ46の出力信号に基づき検知される。   Therefore, when it is determined that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) (step S100: YES), the cooling water temperature Tw is subsequently equal to or higher than the second predetermined temperature β. (Tw ≧ β) is determined (step S110). The cooling water temperature Tw is detected based on the output signal of the water temperature sensor 46.

そして、上記ステップS110において、冷却水温度Twが第2所定温度β以上である旨(Tw≧β)判定される場合には(ステップS110:YES)、内燃機関10の暖機の進行に伴い冷却水温度Twが上昇し、燃焼室12内において燃焼状態が安定するようになったと判断することができる。   In step S110, when it is determined that the coolant temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tw ≧ β) (step S110: YES), the cooling is performed as the internal combustion engine 10 is warmed up. It can be determined that the water temperature Tw has risen and the combustion state has stabilized in the combustion chamber 12.

こうして冷却水温度Twが第2所定温度β以上である(Tw≧β)旨(ステップS110:YES)判定される場合には、壁面温度Tpが第1所定温度α以上(Tp≧α)であり(ステップS100:YES)且つ冷却水温度Twが第2所定温度β以上である(Tw≧β)(ステップS110:YES)ため、内燃機関10の暖機が完了したと判断される。そこで、通常制御が実行されて(ステップS120)、本処理は終了される。この通常制御が実行される場合には、先の図3に示す「EGRガス導入領域」と「TCV閉領域」とのいずれかに機関運転状態が該当する旨判定されると、この領域に対応したEGRバルブ22及びTCV30の制御が実行される。なお、上記ステップS110において肯定判定がなされるときに冷間時制御が既に実行されていた場合には、上記通常制御の実行により冷間時制御が停止される。   Thus, when it is determined that the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tw ≧ β) (step S110: YES), the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α). (Step S100: YES) Since the coolant temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tw ≧ β) (Step S110: YES), it is determined that the internal combustion engine 10 has been warmed up. Therefore, normal control is executed (step S120), and this process is terminated. When this normal control is executed, if it is determined that the engine operating state corresponds to either the “EGR gas introduction region” or the “TCV closed region” shown in FIG. The EGR valve 22 and the TCV 30 are controlled. Note that if the cold control has already been executed when an affirmative determination is made in step S110, the cold control is stopped by executing the normal control.

一方、上記ステップS100において、壁面温度Tpが第1所定温度αよりも低い旨(Tp<α)判定される場合には(ステップS100:NO)、上述したように吸気通路13において凝縮水が凍結することが懸念される。   On the other hand, when it is determined in step S100 that the wall surface temperature Tp is lower than the first predetermined temperature α (Tp <α) (step S100: NO), the condensed water is frozen in the intake passage 13 as described above. There is a concern to do.

また、上記ステップS110において、冷却水温度Twが第2所定温度βよりも低い旨(Tw<β)判定される場合には(ステップS110:NO)、上述したようにEGRガスの導入に伴い燃焼室12において混合気の燃焼状態が悪化することが懸念される。   Further, when it is determined in step S110 that the coolant temperature Tw is lower than the second predetermined temperature β (Tw <β) (step S110: NO), as described above, combustion occurs with the introduction of the EGR gas. There is a concern that the combustion state of the air-fuel mixture deteriorates in the chamber 12.

そこで、これらステップS100、S110のいずれかにおいて否定判定がされる場合には、内燃機関10の暖機が完了しておらず、機関冷間時であると判断される。そこで、続いて「冷間時制御適応領域」であるか否かが判定される(ステップS130)。   Therefore, if a negative determination is made in any of these steps S100 and S110, it is determined that the internal combustion engine 10 has not been warmed up and that the engine is cold. Accordingly, it is subsequently determined whether or not it is the “cold control adaptive region” (step S130).

この判定処理については、電子制御装置40に記憶された先の図3に示すマップを参照することにより機関回転速度NE及び機関負荷に基づいて判定される。本ステップの処理が、機関冷間時において冷間時制御の実行に伴い冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態であることを判定する「判定手段」に相当する。   This determination process is determined based on the engine speed NE and the engine load by referring to the map shown in FIG. 3 stored in the electronic control unit 40. The processing in this step corresponds to “determination means” for determining that the engine operating state is such that the pumping loss is reduced when the cold control is not performed when the cold control is performed when the engine is cold. .

これにより、「冷間時制御適応領域」である旨判定される場合には(ステップS130:YES)、冷間時制御が実行される。
すなわち、TCV30の位置が「冷間時閉位置」に制御される(ステップS140)。これにより、機関温間時において「温間時閉位置」に制御されるときよりも強いタンブル流が燃焼室12内に生成されるとともに、吸気通路13に強い気流が生成される。
As a result, when it is determined that it is the “cold control adaptive region” (step S130: YES), the cold control is executed.
That is, the position of the TCV 30 is controlled to the “cold closed position” (step S140). As a result, a stronger tumble flow is generated in the combustion chamber 12 and a stronger air flow is generated in the intake passage 13 than when the engine is warmed to the “warm closed position”.

そして、EGRバルブ22が開弁されて(ステップS150)、EGR制御が実行される。これにより、EGRガスが燃焼室12に導入される。これにより本処理は終了される。   Then, the EGR valve 22 is opened (step S150), and EGR control is executed. Thereby, EGR gas is introduced into the combustion chamber 12. As a result, this process is terminated.

一方、「冷間時制御適応領域」ではない旨判定される場合には(ステップS130:NO)、たとえEGRガスを吸気通路13に再循環させることによりスロットルバルブ18の開度が大きくされたとしても、TCV30が「冷間時閉位置」に制御されることにより、むしろポンピングロスが増大すると判断される。   On the other hand, when it is determined that it is not the “cold control adaptive region” (step S130: NO), it is assumed that the opening degree of the throttle valve 18 is increased by recirculating the EGR gas to the intake passage 13. However, it is determined that the pumping loss is increased by controlling the TCV 30 to the “cold closed position”.

そこで、この場合には、冷間時制御が実行されず、TCV30の位置が「全開位置」に制御される(ステップS160)とともに、EGRバルブ22が閉弁される(ステップS170)。これにより、EGRガスの再循環が停止されるため、EGRガスが燃焼室12に導入されることによる燃焼状態の悪化を抑えることができる。こうして本処理は終了される。   Therefore, in this case, the cold control is not executed, the position of the TCV 30 is controlled to the “fully open position” (step S160), and the EGR valve 22 is closed (step S170). Thereby, since the recirculation of EGR gas is stopped, the deterioration of the combustion state due to the introduction of EGR gas into the combustion chamber 12 can be suppressed. This process is thus completed.

なお、上記ステップS130において「冷間時制御適応領域」である旨判定されて冷間時制御が実行された場合には、再び実行される本処理におけるステップS100及びS110においてともに肯定判定がなされるときに、内燃機関10の暖機が完了した旨判断される。そして、このときに通常制御が実行されて(ステップS120)、これにより冷間時制御が停止される。   If it is determined in step S130 that it is the “cold control adaptive region” and the cold control is executed, an affirmative determination is made in steps S100 and S110 in this process that is executed again. Sometimes, it is determined that the internal combustion engine 10 has been warmed up. And normal control is performed at this time (step S120), and cold time control is stopped by this.

次に、図6を参照して、本実施形態における冷間時制御及び通常制御の実行を通じて設定されるEGRバルブ22及びTCV30の状態について説明する。
同図6には、時刻t1において内燃機関10が始動し、時刻t3において内燃機関10の暖機が完了する例を示している。
Next, the states of the EGR valve 22 and the TCV 30 set through the execution of the cold time control and the normal control in the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows an example in which the internal combustion engine 10 is started at time t1 and the warm-up of the internal combustion engine 10 is completed at time t3.

まず、時刻t1において内燃機関10が始動した後、機関冷間時であって且つ機関運転状態が「冷間時制御適応領域」に該当しない(「否」)期間には(時刻t1から時刻t2まで)、冷間時制御は実行されない。この場合には、EGRバルブ22が閉弁されるとともに、TCV30が「全開位置」に制御される。   First, after the internal combustion engine 10 is started at time t1, the engine is cold and the engine operation state does not correspond to the “cold control adaptive region” (“No”) (from time t1 to time t2). Until cold), the cold control is not executed. In this case, the EGR valve 22 is closed and the TCV 30 is controlled to the “fully open position”.

次に、時刻t2において、機関運転状態が「冷間時制御適応領域」に該当する(「肯」)ようになると、冷間時制御が実行される。この場合には、EGRバルブ22が開弁されるとともに、TCV30が「冷間時閉位置」に制御される。   Next, at the time t2, when the engine operation state corresponds to the “cold control adaptive region” (“positive”), the cold control is executed. In this case, the EGR valve 22 is opened and the TCV 30 is controlled to the “cold closed position”.

次に、時刻t3において、内燃機関10の暖機が完了すると、通常制御が実行される。そして、この時刻t3から時刻t4までは、機関運転状態が上記「TCV閉領域」に該当するため、EGRバルブ22が開弁されるとともに、TCV30が「温間時閉位置」に制御される。また、時刻t4以降については、機関運転状態が上記「EGRガス導入領域」内であって「TCV閉領域」から外れた領域に該当するため、EGRバルブ22が開弁されるとともに、TCV30が「全開位置」に制御される。   Next, when the warm-up of the internal combustion engine 10 is completed at time t3, normal control is executed. From time t3 to time t4, since the engine operating state corresponds to the “TCV closed region”, the EGR valve 22 is opened and the TCV 30 is controlled to the “warm closed position”. Further, after the time t4, the engine operating state falls within the “EGR gas introduction region” and falls outside the “TCV closed region”, so the EGR valve 22 is opened and the TCV 30 is “ It is controlled to the “fully open position”.

以上説明した第1の実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)機関冷間時には、EGR通路21を通じたEGRガスの再循環の実行に際して、吸気通路13の通路断面積Scoldを機関温間時における吸気通路13の通路断面積Swarmよりも小さくなるように(Scold<Swarm)、TCV30が制御される。これにより、機関冷間時には、機関温間時と比較して吸気通路13を流通する吸気の流速が速くなるため、吸気通路13において発生する凝縮水を、強い気流で吹き飛ばすことができ、同吸気通路13における凝縮水の凍結を抑えることができる。また、上述したようにTCV30が制御されることにより、燃焼室12内において機関温間時よりも強い渦流(タンブル流)が生成される。そのため、燃焼状態が機関温間時よりも不安定になる傾向にある機関冷間時にEGRガスを再循環させる場合であっても、吸気と燃料との混合気を良好に混合させるとともに燃焼速度を上昇させることができ、燃焼状態を安定させることができる。したがって、本実施形態によれば、吸気通路13における凝縮水の凍結や燃焼室12における燃焼状態の悪化を抑制しつつEGR通路21を通じてEGRガスを再循環させることのできる期間を機関冷間時にまで拡大することができるようになる(図4)。これにより、燃費の向上を目的として、EGRガスを再循環させる期間を好適に設定することができるようになる。
According to 1st Embodiment described above, there can exist the following effects.
(1) When the EGR gas is recirculated through the EGR passage 21 when the engine is cold, the passage sectional area Scold of the intake passage 13 is made smaller than the passage sectional area Swarm of the intake passage 13 when the engine is warm. (Scold <Swarm), the TCV 30 is controlled. As a result, when the engine is cold, the flow velocity of the intake air flowing through the intake passage 13 is faster than when the engine is warm, so that the condensed water generated in the intake passage 13 can be blown off with a strong air flow. Freezing of condensed water in the passage 13 can be suppressed. Further, by controlling the TCV 30 as described above, a stronger vortex flow (tumble flow) is generated in the combustion chamber 12 than when the engine is warm. Therefore, even when the EGR gas is recirculated when the engine is cold, where the combustion state tends to be more unstable than when the engine is warm, the mixture of intake air and fuel is mixed well and the combustion speed is reduced. It can be raised and the combustion state can be stabilized. Therefore, according to the present embodiment, the period during which the EGR gas can be recirculated through the EGR passage 21 while suppressing the freezing of the condensed water in the intake passage 13 and the deterioration of the combustion state in the combustion chamber 12 is extended until the engine is cold. It becomes possible to enlarge (FIG. 4). Accordingly, it is possible to suitably set a period for recirculating the EGR gas for the purpose of improving fuel consumption.

(2)壁面温度Tpが第1所定温度α以上であり(Tp≧α)、且つ冷却水温度Twが第2所定温度β以上である(Tp≧β)旨判定されると、冷間時制御が停止される(ステップS120)。したがって、吸気通路13における凝縮水の凍結の抑制や燃焼室12における燃焼状態の悪化の抑制を目的とした冷間時制御の実行期間が必要以上に長くなることを抑えることができる。   (2) When it is determined that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) and the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tp ≧ β), the cold time control is performed. Is stopped (step S120). Accordingly, it is possible to suppress the execution period of the cold time control for suppressing the freezing of the condensed water in the intake passage 13 and the deterioration of the combustion state in the combustion chamber 12 from becoming unnecessarily long.

(3)機関冷間時であって、冷間時制御の実行に伴い同冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態(冷間時制御適応領域)である旨判定されるときに(ステップS130:YES)、冷間時制御が実行される(ステップS140、S150)。すなわち、冷間時制御を実行する好適な期間において同冷間時制御が実行される。そのため、燃費の向上を効果的に図ることができるようになる。   (3) It is determined that the engine operating state (cold control adaptive region) is reduced when the engine is cold and the pumping loss is reduced when the cold control is not executed. When this is done (step S130: YES), cold time control is executed (steps S140, S150). That is, the cold time control is executed in a suitable period for executing the cold time control. Therefore, fuel efficiency can be effectively improved.

(4)機関冷間時であっても、機関運転状態が上記冷間時制御適応領域に該当しないときには(ステップS130:NO)、冷間時制御を実行せず、EGR通路21を通じた排気の再循環を停止するようにしている(ステップS160、S170)。すなわち、機関冷間時において上述した冷間時制御を実行したとしてもポンピングロスが低減されない機関運転状態であると判定されるときには、TCV30が「冷間時閉位置」に制御されることによるポンピングロスの増大を回避するようにしている。これにより、機関冷間時において、内燃機関10の運転状態に応じて好適にポンピングロスの低減を図ることができ、燃費の向上をより効果的に図ることができるようになる。   (4) Even when the engine is cold, if the engine operating state does not correspond to the cold control adaptive region (step S130: NO), the cold control is not executed, and the exhaust through the EGR passage 21 is not performed. The recirculation is stopped (steps S160 and S170). That is, when it is determined that the engine operating state is such that the pumping loss is not reduced even if the above-described cold control is executed when the engine is cold, pumping is performed by controlling the TCV 30 to the “cold closed position”. The increase in loss is avoided. As a result, when the engine is cold, the pumping loss can be suitably reduced according to the operating state of the internal combustion engine 10, and the fuel consumption can be improved more effectively.

(5)吸気通路13に隔壁33が配設されているため、TCV30により吸気通路13の通路断面積が調整されることによって吸気が偏流されるとともに、こうして偏流された吸気を隔壁33に沿って燃焼室12側に送ることができる。したがって、これらTCV30と隔壁33とによって燃焼室12に良好なタンブル流を生成することができるようになり、燃焼室12において、より効果的に燃焼状態を安定させることができるようになる。   (5) Since the partition wall 33 is disposed in the intake passage 13, the intake air is drifted by adjusting the passage cross-sectional area of the intake passage 13 by the TCV 30, and the drifted intake air flows along the partition wall 33. It can be sent to the combustion chamber 12 side. Therefore, a good tumble flow can be generated in the combustion chamber 12 by the TCV 30 and the partition wall 33, and the combustion state can be stabilized more effectively in the combustion chamber 12.

(6)吸気通路13におけるEGR通路21の開口部21Aに対向するように隔壁33が配設されているため、TCV30によって偏流されて流速を速められる吸気が、隔壁33に沿って上記開口部21A周辺を通過するようになる。そのため、凝集水が発生しやすい傾向にある開口部21A周辺における凝縮水の発生を抑制したり、発生する凝縮水を除去したりすることができるようになる。したがって、凝縮水の凍結をより効果的に抑制することができるようになる。   (6) Since the partition wall 33 is disposed so as to oppose the opening portion 21A of the EGR passage 21 in the intake passage 13, the intake air that is drifted by the TCV 30 to increase the flow velocity is formed along the partition wall 33 with the opening portion 21A. Pass through the surroundings. Therefore, it is possible to suppress the generation of condensed water around the opening 21A that tends to generate condensed water, or to remove the generated condensed water. Therefore, it becomes possible to more effectively suppress the freezing of condensed water.

(第2の実施形態)
次に、図7及び図8を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した第2の実施形態について、上記第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment that embodies the control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8, focusing on the differences from the first embodiment.

上記第1の実施形態では吸気通路13に隔壁33が配設されていたが、本実施形態では、図7に示すように、吸気通路13に隔壁が配設されていない。
また、上記第1の実施形態では、壁面温度Tpが第1所定温度α以上であり(Tp≧α)且つ冷却水温度Twが第2所定温度β以上である(Tw≧β)旨判定されるときに内燃機関10の暖機が完了した旨判断して冷間時制御を停止するようにしていた。これに対し、本実施形態では、壁面温度Tpが第1所定温度α以上である旨(Tp≧α)判定されるときに、冷間時制御を停止するようにする。
In the first embodiment, the partition wall 33 is disposed in the intake passage 13. However, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 7, the partition wall is not disposed in the intake passage 13.
In the first embodiment, it is determined that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) and the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tw ≧ β). Sometimes, it is determined that the warm-up of the internal combustion engine 10 has been completed, and the cold control is stopped. In contrast, in the present embodiment, when it is determined that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α), the cold control is stopped.

次に、図8を参照して、本実施形態において電子制御装置40により実行される処理の手順について説明する。
内燃機関10が始動されて本処理が開始されると、まず、機関冷間時であるか否かが判定される(ステップS200)。具体的には、吸気温センサ41により検知される吸気温度Taと、水温センサ46により検知される冷却水温度Twとに基づいて機関冷間時か否か判定される。例えば、吸気温度Taが0℃以下であって(Ta≦0)吸気通路13においてEGRガス中の水分が凍結することが懸念されるとともに、冷却水温度Twが上記第2所定温度β未満であって(Tw<β)燃焼室12における燃焼状態が不安定になることが懸念されるときに機関冷間時であると判定される。
Next, with reference to FIG. 8, a procedure of processing executed by the electronic control device 40 in the present embodiment will be described.
When the internal combustion engine 10 is started and this process is started, it is first determined whether or not the engine is cold (step S200). Specifically, whether or not the engine is cold is determined based on the intake air temperature Ta detected by the intake air temperature sensor 41 and the coolant temperature Tw detected by the water temperature sensor 46. For example, the intake air temperature Ta is 0 ° C. or less (Ta ≦ 0), and there is a concern that the water in the EGR gas freezes in the intake passage 13, and the cooling water temperature Tw is less than the second predetermined temperature β. (Tw <β) When it is feared that the combustion state in the combustion chamber 12 becomes unstable, it is determined that the engine is cold.

そして、機関冷間時ではない旨判定される場合には(ステップS200:NO)、通常制御が実行されて(ステップS250)、本処理は終了される。
一方、機関冷間時である旨判定される場合には(ステップS200:YES)、続いて「冷間時制御適応領域」であるか否かが判定される(ステップS210)。本ステップでの判定処理は、上記ステップS130での判定処理と同一である。
If it is determined that the engine is not cold (step S200: NO), normal control is executed (step S250), and the process is terminated.
On the other hand, when it is determined that the engine is cold (step S200: YES), it is subsequently determined whether the engine is in the “cold control adaptive region” (step S210). The determination process in this step is the same as the determination process in step S130.

そして、「冷間時制御適応領域」である旨判定される場合には(ステップS210:YES)、冷間時制御が実行される。すなわち、TCV30が「冷間時閉位置」に制御されるとともに(ステップS220)、EGRバルブ22が開弁される(ステップS230)。   And when it determines with it being "a cold control adaptation area | region" (step S210: YES), the cold control is performed. That is, the TCV 30 is controlled to the “cold closed position” (step S220), and the EGR valve 22 is opened (step S230).

次いで、壁面温度Tpが第1所定温度α以上であるか(Tp≧α)否かが判定される(ステップS240)。この判定処理は、上記ステップS100での判定処理と同一である。   Next, it is determined whether or not the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) (step S240). This determination process is the same as the determination process in step S100.

この判定処理により、壁面温度Tpが第1所定温度α以上である旨(Tp≧α)判定される場合には(ステップS240:YES)、通常制御が実行されて(ステップS250)、本処理は終了される。   When it is determined by this determination process that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) (step S240: YES), normal control is executed (step S250), and this process is performed. Is terminated.

一方、「冷間時制御適応領域」ではない旨判定される場合には(ステップS210:NO)、冷間時制御が実行されず、TCV30が「全開位置」に制御されるとともに(ステップS260)、EGRバルブ22が閉弁されて(ステップS270)、ステップS210からの各処理が再び実行される。   On the other hand, when it is determined that it is not the “cold control adaptive region” (step S210: NO), the cold control is not executed and the TCV 30 is controlled to the “fully open position” (step S260). The EGR valve 22 is closed (step S270), and the processes from step S210 are executed again.

また、上記ステップS240において壁面温度Tpが第1所定温度αよりも低い旨(Tp<α)判定される場合についても(ステップS240:NO)、ステップS210からの処理が再び実行される。   Even when it is determined in step S240 that the wall surface temperature Tp is lower than the first predetermined temperature α (Tp <α) (step S240: NO), the processing from step S210 is executed again.

こうした判定処理を通じて、ステップS240において肯定判定(ステップS240:YES)がなされると、通常制御が実行される(ステップS250)。これにより、冷間時制御が停止されて、本処理は終了される。   If an affirmative determination is made in step S240 through such determination processing (step S240: YES), normal control is executed (step S250). As a result, the cold control is stopped and the present process is terminated.

以上説明した第2の実施形態によれば、上記(1)、(3)、(4)に示した各作用効果に加え、下記に示す作用効果を奏することができる。
(7)凝縮水の凍結が懸念される期間であるか否かを壁面温度Tpに基づいて判定し、開口部21A周辺の壁面温度Tpが第1所定温度α以上であるときに(Tp≧α)、冷間時制御が停止される。したがって、凝縮水の凍結抑制を目的とした冷間時制御の実行期間が必要以上に長くなることを抑えることができる。
According to the second embodiment described above, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects described in (1), (3), and (4) above.
(7) It is determined based on the wall surface temperature Tp whether or not the condensate is frozen, and when the wall surface temperature Tp around the opening 21A is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α). ), Cold control is stopped. Therefore, it is possible to suppress the execution period of the cold control for the purpose of suppressing the freezing of the condensed water from becoming longer than necessary.

(その他の実施形態)
なお、この発明にかかる内燃機関の制御装置は、上記各実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、それら実施形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
(Other embodiments)
Note that the control device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in each of the above-described embodiments, and may be implemented as, for example, the following forms in which those embodiments are appropriately changed.

・上記第1の実施形態では、壁面温度Tpに関する判定処理(ステップS100)について肯定判定がなされた後に、冷却水温度Twに関する判定処理(ステップS110)を実行する例を示したが、これらの順序については適宜変更してもよい。   In the first embodiment, the example in which the determination process (step S110) related to the cooling water temperature Tw is executed after the determination regarding the determination process (step S100) related to the wall surface temperature Tp is made is shown. You may change suitably about.

・上記第1の実施形態では、壁面温度Tp及び冷却水温度Twに基づいて機関冷間時である旨を判定する例(ステップS100、S110)を示した。しかし、第2の実施形態における上記ステップS200における判定処理と同様に、吸気温度Ta及び冷却水温度Twに基づいて機関冷間時である旨を判定し、これにより冷間時制御を開始するようにしてもよい。そして、その後に壁面温度Tpが第1所定温度α以上であり(Tp≧α)且つ冷却水温度Twが第2所定温度β以上である旨(Tw≧β)判定されるときに冷間時制御を停止することにより、上記(1)〜(6)に示した作用効果を奏することができる。   In the first embodiment, an example (steps S100 and S110) in which it is determined that the engine is cold is shown based on the wall surface temperature Tp and the cooling water temperature Tw. However, as in the determination process in step S200 in the second embodiment, it is determined that the engine is cold based on the intake air temperature Ta and the cooling water temperature Tw, and thereby the cold time control is started. It may be. Then, when it is determined that the wall surface temperature Tp is equal to or higher than the first predetermined temperature α (Tp ≧ α) and the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the second predetermined temperature β (Tw ≧ β), the cold time control is performed. By stopping the operation, the effects shown in the above (1) to (6) can be achieved.

・上記第1の実施形態では、隔壁33が、EGR通路21の開口部21Aに対向するように配設されている例を示したが、開口部21Aに対向せずに隔壁が配設されるようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)〜(5)に示した作用効果を奏することができる。   In the first embodiment, the example in which the partition wall 33 is disposed so as to face the opening portion 21A of the EGR passage 21 has been described. However, the partition wall is disposed without facing the opening portion 21A. You may do it. Even in this case, the effects shown in the above (1) to (5) can be achieved.

・上記第1の実施形態では、機関温間時においてTCV30が「温間時閉位置」に制御されるときの吸気通路13の通路断面積Swarmが、隔壁33により形成される分割吸気通路13aの通路断面積Saと略同一である例(Swarm=Sa)を示した。しかし、こうしたTCV30の「温間時閉位置」については一例であって、燃焼室12におけるタンブル流の生成状態を考慮して適宜変更してもよい。要するに、TCV30が制御されるときの通路断面積Swarmを、燃焼室12においてタンブル流が良好に生成されるような大きさになるように設定するようにすることにより、上記(1)〜(6)に示した作用効果を奏することができる。   In the first embodiment, the passage cross-sectional area Swarm of the intake passage 13 when the TCV 30 is controlled to the “closed position during warm” when the engine is warm is equal to the divided intake passage 13a formed by the partition wall 33. An example (Swarm = Sa) that is substantially the same as the passage cross-sectional area Sa is shown. However, the “warm closed position” of the TCV 30 is an example, and may be appropriately changed in consideration of the generation state of the tumble flow in the combustion chamber 12. In short, the passage cross-sectional area Swarm when the TCV 30 is controlled is set to have such a size that a tumble flow is satisfactorily generated in the combustion chamber 12, thereby the above (1) to (6 The effects shown in FIG.

・上記各実施形態では、TCV30が、「全開位置」、「温間時閉位置」、「冷間時閉位置」の3段階で制御される例を示した。しかし、こうしたタンブルコントロールについて、その位置を無段階に変化することのできる構成のものを採用してもよい。この場合であっても、機関冷間時における吸気通路13の通路断面積が、機関温間時における吸気通路13の通路断面積よりも小さくなるように制御されることにより、上記(1)〜(7)に示した作用効果を奏することができる。   In each of the above embodiments, the TCV 30 is controlled in three stages of “fully open position”, “warm closed position”, and “cold closed position”. However, such a tumble control may be configured so that its position can be changed steplessly. Even in this case, the passage sectional area of the intake passage 13 when the engine is cold is controlled so as to be smaller than the passage sectional area of the intake passage 13 when the engine is warm. The effect shown to (7) can be show | played.

・上記各実施形態では、タンブルコントロールバルブを単一のTCV30で構成するとともに、TCV30の回動軸31が隔壁33から離間した位置において吸気通路13に固定される例を示した。しかし、こうしたタンブルコントロールバルブの構成や、その固定される位置については、適宜変更することができる。例えば、図9に示すように、回動軸61により吸気通路13に軸支される弁体60と、回動軸71により吸気通路13に軸支される弁体70といった複数の弁体によってタンブルコントロールバルブを構成するようにしてもよい。すなわち、弁体60の回動軸61については、上記各実施形態と同様の位置に配設されるが、弁体70の回動軸71については、隔壁33近傍に配設される。この場合であっても、弁体60及び弁体70が次のように制御されることにより、上記と同様の作用効果を奏することができる。機関温間時には、弁体60及び弁体70がそれぞれ図9(b)の実線で示す「温間時閉位置」に制御される。また、機関冷間時には、弁体60は同図(b)の実線で示す位置(「温間時閉位置」と同位置)に制御され、弁体70は、同図(c)の鎖線で示す「冷間時閉位置」に制御される。さらに、タンブルコントロールバルブが「全開位置」に制御されるときには、弁体60は同図(a)の一点鎖線で示す「全開位置」に制御され、弁体70は同図(b)の実線で示す位置(「温間時閉位置」と同位置)に制御される。   In each of the above embodiments, the tumble control valve is configured by a single TCV 30 and the rotation shaft 31 of the TCV 30 is fixed to the intake passage 13 at a position separated from the partition wall 33. However, the configuration of such a tumble control valve and its fixed position can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 9, a plurality of valve bodies, such as a valve body 60 pivotally supported on the intake passage 13 by a rotation shaft 61 and a valve body 70 pivotally supported on the intake passage 13 by a rotation shaft 71, are tumbled. A control valve may be configured. That is, the rotation shaft 61 of the valve body 60 is disposed at the same position as in the above embodiments, but the rotation shaft 71 of the valve body 70 is disposed in the vicinity of the partition wall 33. Even in this case, the same effect as described above can be obtained by controlling the valve body 60 and the valve body 70 as follows. When the engine is warm, the valve body 60 and the valve body 70 are respectively controlled to the “warm closed position” indicated by the solid line in FIG. When the engine is cold, the valve body 60 is controlled to the position indicated by the solid line in FIG. 5B (the same position as the “closed position during warm”), and the valve body 70 is indicated by the chain line in FIG. It is controlled to the “cold closing position” shown. Further, when the tumble control valve is controlled to the “fully opened position”, the valve body 60 is controlled to the “fully opened position” indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 9A, and the valve body 70 is indicated by the solid line in FIG. It is controlled to the position shown (the same position as the “warm closed position”).

・さらに、タンブルコントロールバルブについて、図9に示す弁体60及び回動軸61に変えて、図10に示す弁体80及び回動軸81のように構成してもよい。この場合であっても、弁体70及び弁体80が、それぞれ上述したような図9と同様の位置に制御されることにより、上記と同様の作用効果を奏することができる。   Further, the tumble control valve may be configured as a valve body 80 and a rotation shaft 81 shown in FIG. 10 instead of the valve body 60 and the rotation shaft 61 shown in FIG. Even in this case, the valve body 70 and the valve body 80 are each controlled to the same position as in FIG.

・上記各実施形態では、気流制御弁として、燃焼室12内にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブ(TCV)30が設けられる例を示した。これに対し、燃焼室12内にスワール流を生成するスワールコントロールバルブを気流制御弁として設けるようにしてもよい。この場合であっても、機関冷間時においてEGRガスを再循環する際に、そのときの吸気通路の通路断面積が、機関温間時における吸気通路の通路断面積よりも小さくなるようにスワールコントロールバルブが制御されることにより、少なくとも上述した(1)に示した作用効果を奏することができる。   In each of the above embodiments, an example in which a tumble control valve (TCV) 30 that generates a tumble flow in the combustion chamber 12 is provided as an airflow control valve has been described. On the other hand, a swirl control valve that generates a swirl flow in the combustion chamber 12 may be provided as an air flow control valve. Even in this case, when the EGR gas is recirculated when the engine is cold, the swirl so that the passage cross-sectional area of the intake passage at that time becomes smaller than the cross-sectional area of the intake passage when the engine is warm. By controlling the control valve, at least the above-described operational effect (1) can be achieved.

・上記各実施形態では、電子制御装置40において壁面温度推定処理を実行することにより、壁面温度Tpを推定する例を示した。しかし、図11に示すように、壁面温度推定手段として吸気通路13の壁面温度Tpに応じた信号を出力する壁面温度センサ48を設けることにより、壁面温度Tpを直接検知するようにしてもよい。さらに、壁面温度センサの出力信号に基づいて、上記開口部21A周辺の壁面温度Tpを推定するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the example in which the wall surface temperature Tp is estimated by executing the wall surface temperature estimation process in the electronic control unit 40 has been described. However, as shown in FIG. 11, the wall surface temperature Tp may be directly detected by providing a wall surface temperature sensor 48 that outputs a signal corresponding to the wall surface temperature Tp of the intake passage 13 as the wall surface temperature estimating means. Furthermore, the wall surface temperature Tp around the opening 21A may be estimated based on the output signal of the wall surface temperature sensor.

・上記各実施形態では、内燃機関10の燃焼室12内に燃料を噴射供給する筒内噴射型の燃料噴射弁15が設けられる例を示した。しかし、図11に示すように、吸気通路13内に燃料を噴射供給するポート噴射型の燃料噴射弁56が設けられるようにしてもよい。   In each of the above-described embodiments, the example in which the in-cylinder injection type fuel injection valve 15 that supplies the fuel into the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10 is shown. However, as shown in FIG. 11, a port injection type fuel injection valve 56 that supplies fuel into the intake passage 13 may be provided.

・上記各実施形態では、内燃機関10をガソリンエンジンとしたが、ディーゼルエンジンに本発明を適用するようにしてもよい。こうしたディーゼルエンジンにあっては、上述したようなスロットルバルブ18が設けられない構成もあるが、この場合であっても、上記(1)、(2)、(7)に示した作用効果を奏することができる。   In each of the above embodiments, the internal combustion engine 10 is a gasoline engine, but the present invention may be applied to a diesel engine. In such a diesel engine, there is a configuration in which the throttle valve 18 as described above is not provided, but even in this case, the operational effects shown in the above (1), (2), and (7) are achieved. be able to.

10…内燃機関、11…ピストン、12…燃焼室、13…吸気通路、13a,13b…分割吸気通路、14…排気通路、15,56…燃料噴射弁、16…点火プラグ、17…クランクシャフト、17a…コネクティングロッド、18…スロットルバルブ(吸気量調整弁)、20…EGR装置(排気再循環装置)、21…EGR通路(排気再循環通路)、21A…開口部、22…EGRバルブ、23…EGRモータ、30…タンブルコントロールバルブ(気流制御弁)、31,61,71,81…回動軸、32…アクチュエータ、33…隔壁、40…電子制御装置、41…吸気温センサ、42…エアフロメータ、43…スロットルセンサ、44…EGRセンサ、45…回転速度センサ、46…水温センサ(水温検知手段)、47…アクセルポジションセンサ、48…壁面温度センサ(壁面温度推定手段)60,70,80…弁体。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Piston, 12 ... Combustion chamber, 13 ... Intake passage, 13a, 13b ... Split intake passage, 14 ... Exhaust passage, 15, 56 ... Fuel injection valve, 16 ... Spark plug, 17 ... Crankshaft, 17a ... connecting rod, 18 ... throttle valve (intake air amount adjustment valve), 20 ... EGR device (exhaust gas recirculation device), 21 ... EGR passage (exhaust gas recirculation passage), 21A ... opening, 22 ... EGR valve, 23 ... EGR motor, 30 ... Tumble control valve (airflow control valve), 31, 61, 71, 81 ... Rotating shaft, 32 ... Actuator, 33 ... Bulkhead, 40 ... Electronic control device, 41 ... Intake temperature sensor, 42 ... Air flow meter 43 ... Throttle sensor, 44 ... EGR sensor, 45 ... Rotational speed sensor, 46 ... Water temperature sensor (water temperature detection means), 47 ... Accelerator positive Yonsensa, 48 ... wall temperature sensor (wall temperature estimating means) 60, 70, 80 ... valve body.

Claims (9)

内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通する排気再循環通路を通じて排気の一部を前記吸気通路に再循環させる排気再循環装置と、前記吸気通路に設けられて同吸気通路の通路断面積を調整することにより前記機関の燃焼室内に渦流を生成する気流制御弁とを備える内燃機関の制御装置において、
前記機関の冷間時には、前記排気再循環通路を通じて排気を再循環させるに際して前記吸気通路の通路断面積が同機関の温間時における前記吸気通路の通路断面積よりも小さくなるように前記気流制御弁を制御する冷間時制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
An exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas to the intake passage through an exhaust gas recirculation passage that connects the intake passage and the exhaust passage of the internal combustion engine, and a cross-sectional area of the intake passage provided in the intake passage. In a control device for an internal combustion engine comprising an airflow control valve that generates a vortex flow in the combustion chamber of the engine by adjusting,
When the engine is cold, when the exhaust gas is recirculated through the exhaust gas recirculation passage, the air flow control is performed so that the passage sectional area of the intake passage is smaller than the passage sectional area of the intake passage when the engine is warm. A control apparatus for an internal combustion engine, characterized by executing cold control for controlling a valve.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気通路における前記排気再循環通路の開口部周辺の壁面温度を推定する壁面温度推定手段を備え、
前記壁面温度推定手段に基づいて推定される壁面温度が零度より高い所定温度以上であるときに冷間時制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
Wall surface temperature estimating means for estimating the wall surface temperature around the opening of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the cold-time control is stopped when the wall surface temperature estimated based on the wall surface temperature estimating means is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero degrees.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記機関の冷却水温度を検知する水温検知手段を更に備え、
前記壁面温度推定手段に基づいて推定される壁面温度が零度より高い所定温度以上であり且つ前記水温検知手段によって検知される冷却水温度が前記燃焼室内における燃焼状態が安定すると判断される第2所定温度以上であるときに前記冷間時制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
A water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature of the engine;
A second predetermined value in which the wall surface temperature estimated based on the wall surface temperature estimating means is equal to or higher than a predetermined temperature higher than zero degrees and the cooling water temperature detected by the water temperature detecting means is determined to stabilize the combustion state in the combustion chamber. The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the cold control is stopped when the temperature is equal to or higher than a temperature.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気通路において前記気流制御弁の上流側に、同吸気通路を流通する吸気の量を調整する吸気量調整弁が配設されており、
前記機関の冷間時において、前記冷間時制御の実行に伴い同冷間時制御の非実行時に対してポンピングロスが低減する機関運転状態であることを判定する判定手段を備え、
前記判定手段によってポンピングロスが低減する機関運転状態である旨判定されるときに前記冷間時制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An intake air amount adjustment valve for adjusting the amount of intake air flowing through the intake passage is disposed upstream of the airflow control valve in the intake passage,
A determination means for determining that the engine is in an engine operating state in which a pumping loss is reduced with respect to a non-execution of the cold time control when the cold time control is executed when the engine is cold;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the cold time control is executed when it is determined by the determination means that the engine operating state is such that a pumping loss is reduced.
請求項4に記載の内燃機関の制御装置において、
前記判定手段によってポンピングロスが低減する機関運転状態ではない旨判定されるときには、前記気流制御弁による前記吸気通路の通路断面積を全開状態に設定するとともに、前記排気再循環通路を通じた排気の再循環を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
When it is determined by the determination means that the engine operating state does not reduce the pumping loss, the cross-sectional area of the intake passage by the airflow control valve is set to a fully open state, and the exhaust gas recirculation through the exhaust recirculation passage is set. A control device for an internal combustion engine, characterized by stopping circulation.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記気流制御弁は、前記燃焼室にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The control device for an internal combustion engine, wherein the airflow control valve is a tumble control valve that generates a tumble flow in the combustion chamber.
請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気通路には、同吸気通路の内部空間を同吸気通路の軸線に沿って複数の分割吸気通路に分割する隔壁が配設される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
A control device for an internal combustion engine, wherein a partition that divides the internal space of the intake passage into a plurality of divided intake passages along an axis of the intake passage is disposed in the intake passage.
請求項7に記載の内燃機関の制御装置において、
前記機関の温間時において前記気流制御弁により調整される前記吸気通路の通路断面積は、前記複数の分割吸気通路のうち前記吸気通路における前記排気再循環通路の開口部側に形成される分割吸気通路の断面積と略同一に設定されており、
前記冷間時制御の実行中には、前記吸気通路の通路断面積が前記分割吸気通路の断面積よりも小さくなるように前記気流制御弁によって調整される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7,
The passage cross-sectional area of the intake passage adjusted by the airflow control valve when the engine is warm is a division formed on the opening side of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage among the plurality of divided intake passages. It is set to be approximately the same as the cross-sectional area of the intake passage,
The control device for an internal combustion engine, wherein the airflow control valve is adjusted so that a passage sectional area of the intake passage is smaller than a sectional area of the divided intake passage during execution of the cold time control. .
請求項7又は8に記載の内燃機関の制御装置において、
前記隔壁は、前記吸気通路における前記排気再循環通路の開口部に対向するように配設される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7 or 8,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the partition wall is disposed so as to face an opening portion of the exhaust gas recirculation passage in the intake passage.
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