JP2011208596A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Masatomo Yoshinaga
雅智 吉永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To flexibly adjust an EGR rate, boost pressure, an exhaust gas supply amount to a turbine, and the like depending on the state of an internal combustion engine capable of circulating the full amount of exhaust gas of a specific cylinder to an intake system in a control device of the internal combustion engine.SOLUTION: The control device of the internal combustion engine includes: a turbine upstream passage (exhaust manifold 22) connecting exhaust gas ports of turbine drive cylinder groups (#1-#3) and an inlet of the turbine 18 of a turbocharger 16; an exhaust gas circulation passage 34 connecting an exhaust gas port of a circulation gas generation cylinder (#4) and an intake manifold 12; an exhaust gas circulation valve 36; an upstream communication passage 38 interconnecting the exhaust gas circulation passage 34 and the turbine upstream passage; an upstream communication passage open/close valve 40; a downstream communication passage 42 interconnecting the exhaust gas circulation passage 34 and a downstream-side exhaust gas passage 24 of the turbine 18; a downstream communication passage open/close valve 44; and a control means for controlling open/close of each of the exhaust gas circulation valve 36, the upstream communication passage open/close valve 40 and the downstream communication passage open/close valve 44.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

特表2003−506619号公報には、特定の気筒から排出される排気ガスの全量を全気筒の吸気に還流させ、上記特定気筒以外の他の気筒の排気ガスをターボチャージャのタービンに流入させるように構成された多気筒内燃機関が開示されている。このような内燃機関では、各気筒の排気ガス量が同じであるとした場合には、還流排気ガスを生成する気筒の数と全気筒数との比によって、還流する排気ガスの割合(EGR率)が決定されるので、機関運転状態にかかわらず、その所定のEGR率を正確に実現することができる。   Japanese Patent Publication No. 2003-506619 discloses that the entire amount of exhaust gas discharged from a specific cylinder is recirculated to the intake air of all cylinders, and the exhaust gas of other cylinders other than the specific cylinder flows into the turbine of the turbocharger. A multi-cylinder internal combustion engine configured as described above is disclosed. In such an internal combustion engine, assuming that the amount of exhaust gas in each cylinder is the same, the ratio of the exhaust gas that recirculates (EGR rate) depending on the ratio of the number of cylinders that generate the recirculated exhaust gas and the total number of cylinders. Therefore, the predetermined EGR rate can be accurately realized regardless of the engine operating state.

上記のような内燃機関においても、EGR率を、上記所定のEGR率とは異なる値に制御すべき状況がある。上記公報に開示された技術では、そのような場合、還流排気ガス生成気筒の燃料噴射量を他の気筒とは異なる値にすることにより、還流排気ガス生成気筒の排気ガス量を調整し、もってEGR率を可変とするようにしている。   Even in the internal combustion engine as described above, there is a situation where the EGR rate should be controlled to a value different from the predetermined EGR rate. In such a case, the technique disclosed in the above publication adjusts the exhaust gas amount of the recirculated exhaust gas generating cylinder by setting the fuel injection amount of the recirculated exhaust gas generating cylinder to a value different from that of the other cylinders. The EGR rate is made variable.

特表2003−506619号公報JP-T-2003-506619 特許3462445号公報Japanese Patent No. 3462445

しかしながら、燃料噴射量の調節のみで排気ガス量を変化させることのできる範囲は限られている。このため、上記従来の技術では、EGR率を調節可能な範囲が狭い。よって、機関運転状態から要求されるような値にEGR率を制御することが困難な場合がある。また、還流排気ガス生成気筒と他の気筒とで燃料噴射量を異ならせると、還流排気ガス生成気筒の発生トルクが他の気筒の発生トルクと同じにならないため、大きなトルク変動が出易い。   However, the range in which the exhaust gas amount can be changed only by adjusting the fuel injection amount is limited. For this reason, in the above conventional technique, the range in which the EGR rate can be adjusted is narrow. Therefore, it may be difficult to control the EGR rate to a value required from the engine operating state. Also, if the fuel injection amount is made different between the recirculated exhaust gas generating cylinder and the other cylinders, the generated torque of the recirculated exhaust gas generating cylinder does not become the same as the generated torque of the other cylinders, so that a large torque fluctuation is likely to occur.

更に、上記従来の技術では、ターボチャージャのタービンに流入する排気ガスの量が、常に、一気筒分だけ少なくなる。このため、加速時のターボチャージャの回転上昇が遅くなり、加速レスポンスが劣る。   Furthermore, in the above conventional technique, the amount of exhaust gas flowing into the turbine of the turbocharger is always reduced by one cylinder. For this reason, the rotation increase of the turbocharger at the time of acceleration becomes slow, and the acceleration response is inferior.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、特定気筒の排気ガスの全量を吸気系に還流させることのできる内燃機関において、EGR率、過給圧、タービンへの排気ガス供給量などを機関状態に応じて柔軟に調節することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in an internal combustion engine that can recirculate the entire amount of exhaust gas of a specific cylinder to the intake system, the EGR rate, the supercharging pressure, and the exhaust gas supply amount to the turbine It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be flexibly adjusted according to the engine state.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ターボチャージャを有する多気筒内燃機関を制御する装置であって、
前記内燃機関は、排気ガスの全量を吸気系に還流させることのできる還流ガス生成気筒と、排気ガスの全量を前記ターボチャージャのタービンに供給することのできるタービン駆動気筒群とを含み、
前記タービン駆動気筒群の排気ポートと前記タービンの入口とを接続するタービン上流通路と、
前記還流ガス生成気筒および前記タービン駆動気筒群に吸入空気を分配する吸気マニホールドと、
前記還流ガス生成気筒の排気ポートと、前記吸気マニホールドまたはその上流側の吸気通路との間を接続し、排気ガスを前記還流ガス生成気筒および前記タービン駆動気筒群の吸気側に送る排気還流通路と、
前記排気還流通路の排気ガスを前記吸気側に流入させる全開状態と、前記排気還流通路の排気ガスを前記吸気側に流入させない全閉状態とに切り替え可能な排気還流弁と、
前記排気還流通路と、前記タービン上流通路との間を連通する上流連通路と、
前記上流連通路に排気ガスを流す全開状態と、前記上流連通路に排気ガスを流さない全閉状態とに切り替え可能な上流連通路開閉弁と、
前記排気還流通路と、前記タービンの下流側の排気通路との間を連通する下流連通路と、
前記下流連通路に排気ガスを流す全開状態と、前記下流連通路に排気ガスを流さない全閉状態とに切り替え可能な下流連通路開閉弁と、
前記排気還流弁、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁の各々の開閉を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an apparatus for controlling a multi-cylinder internal combustion engine having a turbocharger,
The internal combustion engine includes a recirculation gas generating cylinder capable of recirculating the entire amount of exhaust gas to the intake system, and a turbine drive cylinder group capable of supplying the entire amount of exhaust gas to the turbine of the turbocharger.
A turbine upstream passage connecting an exhaust port of the turbine-driven cylinder group and an inlet of the turbine;
An intake manifold that distributes intake air to the reflux gas generation cylinder and the turbine-driven cylinder group;
An exhaust recirculation passage for connecting the exhaust port of the recirculation gas generation cylinder and the intake manifold or an intake passage on the upstream side thereof to send exhaust gas to the intake side of the recirculation gas generation cylinder and the turbine drive cylinder group; ,
An exhaust recirculation valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas in the exhaust recirculation passage flows into the intake side and a fully closed state in which exhaust gas in the exhaust recirculation passage does not flow into the intake side;
An upstream communication passage communicating between the exhaust gas recirculation passage and the turbine upstream passage;
An upstream communication passage opening / closing valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas flows through the upstream communication passage and a fully closed state in which exhaust gas does not flow through the upstream communication passage;
A downstream communication passage communicating between the exhaust gas recirculation passage and an exhaust passage downstream of the turbine;
A downstream communication passage opening / closing valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas flows through the downstream communication passage and a fully closed state in which exhaust gas does not flow through the downstream communication passage;
Control means for controlling opening and closing of each of the exhaust gas recirculation valve, the upstream communication path on-off valve and the downstream communication path on-off valve;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第1モードを実行する手段を含み、
前記第1モードの実行中は、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記吸気側に流入するとともに、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの全量が前記タービンに供給されることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The control means includes means for executing a first mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are fully closed.
During execution of the first mode, the total amount of exhaust gas from the recirculation gas generation cylinder flows into the intake side, and the total amount of exhaust gas from the turbine-driven cylinder group is supplied to the turbine. .

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第2モードを実行する手段を含み、
前記第2モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの一部が前記上流連通路を通って前記排気還流通路に流入するとともに、前記排気還流通路の排気ガスの一部が前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The control means includes means for executing a second mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are set to an intermediate opening degree,
During execution of the second mode, a part of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group flows into the exhaust gas recirculation path through the upstream communication path, and a part of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation path flows to the downstream side. The exhaust gas flows into the exhaust passage on the downstream side of the turbine through the communication passage.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態または中間開度とし、前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第3モードを実行する手段を含み、
前記第3モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの一部が前記上流連通路を通って前記排気還流通路に流入することにより、該流入した排気ガスと、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量とを合わせた量の排気ガスが前記吸気側に流入することを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The control means includes means for executing a third mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve is fully opened or an intermediate opening, and the downstream communication passage opening / closing valve is fully closed. ,
During execution of the third mode, a part of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group flows into the exhaust gas recirculation passage through the upstream communication passage, so that the inflowing exhaust gas and the recirculation gas generation cylinder An amount of exhaust gas that is the sum of all the exhaust gases flows into the intake side.

また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁を全閉状態とし、前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第4モードを実行する手段を含み、
前記第4モードの実行中は、前記排気還流通路に流入した前記還流ガス生成気筒の排気ガスのうち、一部は前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入し、残部は前記上流連通路および前記タービン上流通路を通って前記タービンに供給されることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The control means includes means for executing a fourth mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve is fully closed, and the downstream communication passage opening / closing valve is at an intermediate opening degree,
During execution of the fourth mode, a part of the exhaust gas of the recirculation gas generating cylinder that has flowed into the exhaust gas recirculation passage flows into the exhaust gas passage on the downstream side of the turbine through the downstream communication passage, and the remaining portion Is supplied to the turbine through the upstream communication passage and the turbine upstream passage.

また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態とし、前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第5モードを実行する手段を含み、
前記第5モードの実行中は、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記排気還流通路から前記上流連通路を通って前記タービン上流通路に流入することにより、前記タービン駆動気筒群および前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記タービンに供給されることを特徴とする。
In a sixth aspect based on any one of the first to fifth aspects, the control means sets the exhaust gas recirculation valve to a fully closed state, sets the upstream communication passage opening / closing valve to a full open state, and sets the downstream communication passage to the downstream communication passage. Means for executing a fifth mode in which the on-off valve is fully closed;
During execution of the fifth mode, the entire amount of exhaust gas in the recirculation gas generation cylinder flows from the exhaust recirculation passage through the upstream communication passage into the turbine upstream passage, thereby the turbine drive cylinder group and the A total amount of exhaust gas in the recirculation gas generation cylinder is supplied to the turbine.

また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態とし、前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第6モードを実行する手段を含み、
前記第6モードの実行中は、前記排気還流通路の排気ガスの一部が前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することにより、前記タービン駆動気筒群および前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量から、前記下流連通路を通過した排気ガスの分を差し引いた量の排気ガスが前記タービンに供給されることを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
The control means includes means for executing a sixth mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully closed, the upstream communication passage opening / closing valve is fully opened, and the downstream communication passage opening / closing valve is at an intermediate opening degree,
During execution of the sixth mode, a part of the exhaust gas in the exhaust recirculation passage flows into the exhaust passage on the downstream side of the turbine through the downstream communication passage, so that the turbine driven cylinder group and the recirculation gas An amount of exhaust gas obtained by subtracting the amount of exhaust gas that has passed through the downstream communication path from the total amount of exhaust gas in the generating cylinder is supplied to the turbine.

また、第8の発明は、第1乃至第7の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を全開状態とする第7モードを実行する手段を含み、
前記第7モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの大部分が、前記タービンを通過することなく、前記上流連通路、前記排気還流通路および前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することを特徴とする。
Further, an eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
The control means includes means for executing a seventh mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully closed, and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are fully open,
During execution of the seventh mode, most of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group does not pass through the turbine, and passes through the upstream communication path, the exhaust gas recirculation path, and the downstream communication path. It flows into the exhaust passage on the downstream side.

第1の発明によれば、特定気筒(還流ガス生成気筒)の排気ガスの全量を吸気系に還流させることのできる内燃機関において、EGR率、過給圧、タービンへの排気ガス供給量などを機関状態に応じて柔軟に調節することができる。このため、EGR率を所定割合にする場合だけでなく、あらゆる機関状態に対して最適な制御が可能となる。また、簡単な構造で、上記効果を達成することができる。   According to the first invention, in an internal combustion engine that can recirculate the entire amount of exhaust gas in a specific cylinder (recirculation gas generation cylinder) to the intake system, the EGR rate, the supercharging pressure, the exhaust gas supply amount to the turbine, etc. It can be flexibly adjusted according to the engine condition. For this reason, not only when the EGR rate is set to a predetermined ratio, it is possible to perform optimal control for all engine states. In addition, the above effects can be achieved with a simple structure.

第2の発明によれば、還流ガス生成気筒の排気ガスの全量を吸気側に流入させることができるので、還流する排気ガスの割合を一定に保つことができる。すなわち、エンジン回転数やエンジン負荷にかかわらず、EGR率を所定割合に正確且つ確実に維持することができる。   According to the second aspect of the invention, the entire amount of exhaust gas in the recirculation gas generating cylinder can be caused to flow into the intake side, so that the ratio of the recirculated exhaust gas can be kept constant. That is, the EGR rate can be accurately and reliably maintained at a predetermined ratio regardless of the engine speed and the engine load.

第3の発明によれば、EGRを実行しつつ、必要に応じて、過給圧や背圧を低減することが可能となる。   According to the third aspect, it is possible to reduce the supercharging pressure and the back pressure as necessary while executing EGR.

第4の発明によれば、上記所定割合を超えるEGR率での運転が可能となる。   According to the fourth invention, it is possible to operate at an EGR rate exceeding the predetermined ratio.

第5の発明によれば、上記所定割合未満のEGR率での運転が可能となる。   According to the fifth aspect of the invention, it is possible to operate at an EGR rate less than the predetermined ratio.

第6の発明によれば、タービンに流入する排気ガス量を増大させることができるので、加速時のレスポンスの向上、出力の向上が図れる。   According to the sixth aspect of the invention, the amount of exhaust gas flowing into the turbine can be increased, so that the response during acceleration and the output can be improved.

第7の発明によれば、タービンに大量の排気ガス量を流入させつつ、必要に応じて、過給圧や背圧を低減することが可能となる。   According to the seventh aspect, it is possible to reduce the supercharging pressure and the back pressure as necessary while allowing a large amount of exhaust gas to flow into the turbine.

第8の発明によれば、タービンの下流側の排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度を最大限に高くすることができる。このため、排気浄化触媒を早期に暖機することができる。   According to the eighth aspect, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst on the downstream side of the turbine can be maximized. For this reason, the exhaust purification catalyst can be warmed up early.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 第1モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a 1st mode. 第2モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a 2nd mode. 第3モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd mode. 第4モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating 4th mode. 第5モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating 5th mode. 第6モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating 6th mode. 第7モードを説明するための図である。It is a figure for demonstrating 7th mode.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、車両等に搭載される内燃機関10(以下、単に「エンジン10」と称する)を備えている。本実施形態のエンジン10は、#1〜#4の四つの気筒を有する直列4気筒型のものである。エンジン10の各気筒には、燃料インジェクタ、点火プラグ、吸気弁、排気弁等がそれぞれ設けられている。各気筒の吸気ポートは、吸気マニホールド12に接続されている。吸気マニホールド12には、吸気通路14が接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10 (hereinafter simply referred to as “engine 10”) mounted on a vehicle or the like. The engine 10 of this embodiment is an in-line four-cylinder type having four cylinders # 1 to # 4. Each cylinder of the engine 10 is provided with a fuel injector, a spark plug, an intake valve, an exhaust valve, and the like. The intake port of each cylinder is connected to the intake manifold 12. An intake passage 14 is connected to the intake manifold 12.

エンジン10は、ターボチャージャ16を備えている。ターボチャージャ16は、排気ガスのエネルギによって回転するタービン18と、このタービン18によって駆動されるコンプレッサ20とを有している。#1、#2および#3気筒の排気ポートは、排気マニホールド22に接続されている。排気マニホールド22は、タービン18の入口に接続されている。タービン18の下流側の排気通路24には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒26が設置されている。コンプレッサ20は、吸気通路14の途中に配置されている。吸気通路14の入口には、エアクリーナ28が設置されている。コンプレッサ20と、吸気マニホールド12との間の吸気通路14には、コンプレッサ20で圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ30と、吸入空気量を制御するためのスロットル弁32とが設置されている。スロットル弁32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド12により分配されて、#1〜#4の各気筒に流入する。   The engine 10 includes a turbocharger 16. The turbocharger 16 includes a turbine 18 that is rotated by the energy of exhaust gas, and a compressor 20 that is driven by the turbine 18. The exhaust ports of # 1, # 2, and # 3 cylinders are connected to the exhaust manifold 22. The exhaust manifold 22 is connected to the inlet of the turbine 18. An exhaust purification catalyst 26 for purifying exhaust gas is installed in the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18. The compressor 20 is disposed in the intake passage 14. An air cleaner 28 is installed at the inlet of the intake passage 14. An intake air passage 14 between the compressor 20 and the intake manifold 12 is provided with an intercooler 30 for cooling intake air compressed by the compressor 20 and a throttle valve 32 for controlling the intake air amount. . The intake air that has passed through the throttle valve 32 is distributed by the intake manifold 12 and flows into the cylinders # 1 to # 4.

#4気筒の排気ポートは、排気還流通路34の一端と接続されている。排気還流通路34の他端は、吸気マニホールド12に接続されている。排気還流通路34と吸気マニホールド12との接続部には、排気還流弁36が設置されている。排気還流通路34と排気マニホールド22との間には、両者を連通する上流連通路38が設けられている。上流連通路38の途中または端部には、上流連通路開閉弁40が設置されている。また、排気還流通路34と、タービン18の下流側の排気通路24との間には、両者を連通する下流連通路42が設けられている。下流連通路42の途中または端部には、下流連通路開閉弁44が設置されている。なお、排気還流通路34の上記他端は、排気マニホールド22とスロットル弁32との間の吸気通路14に接続されていてもよい。   The exhaust port of the # 4 cylinder is connected to one end of the exhaust gas recirculation passage 34. The other end of the exhaust gas recirculation passage 34 is connected to the intake manifold 12. An exhaust gas recirculation valve 36 is installed at a connection portion between the exhaust gas recirculation passage 34 and the intake manifold 12. Between the exhaust gas recirculation passage 34 and the exhaust manifold 22, an upstream communication passage 38 that communicates both is provided. An upstream communication passage opening / closing valve 40 is installed in the middle or end of the upstream communication passage 38. Further, a downstream communication passage 42 is provided between the exhaust gas recirculation passage 34 and the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18. A downstream communication passage opening / closing valve 44 is installed in the middle or at the end of the downstream communication passage 42. The other end of the exhaust gas recirculation passage 34 may be connected to the intake passage 14 between the exhaust manifold 22 and the throttle valve 32.

本実施形態のシステムは、更に、以下に述べる各センサを含むセンサ系統と、エンジン10に対して設けられた各アクチュエータの作動を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。空燃比センサ46は、排気浄化触媒26に流入する排気ガスの空燃比を検出する。クランク角センサ52は、エンジン10のクランク軸の回転に同期した信号を出力する。ECU50は、クランク角センサ52の出力に基いてエンジン回転数およびクランク角を検出することができる。エアフローメータ54は、吸気通路14に吸入される新気量を検出する。吸気温センサ56は、吸入空気の温度を検出する。過給圧センサ58は、コンプレッサ20の出口側の圧力(過給圧)を検出する。アクセル開度センサ60は、車両の運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出する。車速センサ62は、車両の速度を検出する。   The system of the present embodiment further includes a sensor system including each sensor described below, and an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operation of each actuator provided for the engine 10. The air / fuel ratio sensor 46 detects the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 26. The crank angle sensor 52 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft of the engine 10. The ECU 50 can detect the engine speed and the crank angle based on the output of the crank angle sensor 52. The air flow meter 54 detects the amount of fresh air drawn into the intake passage 14. The intake air temperature sensor 56 detects the temperature of intake air. The supercharging pressure sensor 58 detects the pressure (supercharging pressure) on the outlet side of the compressor 20. The accelerator opening sensor 60 detects the amount of operation of the accelerator pedal (accelerator opening) by the driver of the vehicle. The vehicle speed sensor 62 detects the speed of the vehicle.

また、センサ系統には、上記の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ(例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ等)が含まれており、これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。また、ECU50の出力側には、上述したスロットル弁32、排気還流弁36、上流連通路開閉弁40、下流連通路開閉弁44のほか、燃料インジェクタ、点火プラグ等を含む各種のアクチュエータが接続されている。   In addition to the above, the sensor system includes various sensors necessary for controlling the vehicle and the engine (for example, a water temperature sensor that detects the temperature of engine cooling water). Connected to the input side. In addition to the throttle valve 32, the exhaust gas recirculation valve 36, the upstream communication passage opening / closing valve 40, and the downstream communication passage opening / closing valve 44, various actuators including a fuel injector, a spark plug, and the like are connected to the output side of the ECU 50. ing.

ECU50は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ52の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローメータ54により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料インジェクタおよび点火プラグを駆動する。   The ECU 50 detects the operation information of the engine by the sensor system, and controls the operation by driving each actuator based on the detection result. Specifically, the engine speed and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 52, and the intake air amount is detected by the air flow meter 54. Further, the fuel injection amount is calculated based on the intake air amount, the engine speed, etc., and after determining the fuel injection timing, ignition timing, etc. based on the crank angle, the fuel injector and spark plug are driven.

更に、ECU50は、センサ系統により検出されたエンジン運転情報と、所定のEGR率マップとに基づいて、目標EGR率を算出し、その目標EGR率が実現されるように、排気還流弁36、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44の各々の開閉や開度を制御する。その際、ECU50は、排気還流弁36、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44の制御モードとして、後述する第1〜第7モードを選択的に実行可能になっている。以下、図2乃至図8を参照して、各制御モードについて、順次説明する。なお、図2乃至図8の中では、排気還流弁36、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44の開閉状態を次のようにして表す。白地は、全開状態を表す。黒い塗り潰しは、全閉状態を表す。網掛けは、全開状態と全閉状態との間にある開度(以下、「中間開度」と称する)を表す。全開状態では、排気ガスの流通が許容される。全閉状態では、排気ガスの流通が遮断される。中間開度においては、その開度に応じて、排気ガスの通過量が制限される。   Further, the ECU 50 calculates a target EGR rate based on the engine operation information detected by the sensor system and a predetermined EGR rate map, and the exhaust recirculation valve 36, the upper valve so as to realize the target EGR rate. The opening and closing of each of the flow communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44 are controlled. At this time, the ECU 50 can selectively execute first to seventh modes, which will be described later, as control modes for the exhaust gas recirculation valve 36, the upstream communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44. Hereinafter, each control mode will be sequentially described with reference to FIGS. 2 to 8, the open / close states of the exhaust gas recirculation valve 36, the upstream communication passage opening / closing valve 40, and the downstream communication passage opening / closing valve 44 are represented as follows. A white background represents a fully open state. Black fill represents a fully closed state. The shaded area represents an opening between the fully open state and the fully closed state (hereinafter referred to as “intermediate opening”). In the fully open state, the exhaust gas is allowed to flow. In the fully closed state, the flow of exhaust gas is blocked. At the intermediate opening, the passage amount of the exhaust gas is limited according to the opening.

(第1モード)
図2は、第1モードを説明するための図である。図2に示すように、第1モードでは、排気還流弁36を全開状態とし、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44を全閉状態とする。この第1モードの実行中は、#4気筒の排気ガスの全量が、排気還流通路34を通って吸気マニホールド12に送られ、#1〜#4気筒の吸気側に還流する。一方、#1〜#3気筒の排気ガスは、その全量がタービン18に供給される。このような第1モードでは、全4気筒のうち、一つの気筒(#4気筒)の排気ガスの全量が排気還流ガスとなる。このため、各気筒の排気ガス量が等しいとした場合、EGR率は、正確に25%(1/4)となる。従って、第1モードによれば、エンジン回転数やエンジン負荷にかかわらず、EGR率を所定割合(本実施形態では25%)に正確且つ確実に維持することができる。
(First mode)
FIG. 2 is a diagram for explaining the first mode. As shown in FIG. 2, in the first mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully opened, and the upstream communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44 are fully closed. During the execution of the first mode, the entire amount of exhaust gas of the # 4 cylinder is sent to the intake manifold 12 through the exhaust recirculation passage 34 and is recirculated to the intake side of the # 1 to # 4 cylinders. On the other hand, the entire exhaust gas of cylinders # 1 to # 3 is supplied to the turbine 18. In such a first mode, the total amount of exhaust gas of one cylinder (# 4 cylinder) among all four cylinders becomes the exhaust gas recirculation gas. For this reason, when the exhaust gas amount of each cylinder is equal, the EGR rate is accurately 25% (1/4). Therefore, according to the first mode, the EGR rate can be accurately and reliably maintained at a predetermined ratio (25% in this embodiment) regardless of the engine speed and the engine load.

(第2モード)
図3は、第2モードを説明するための図である。図3に示すように、第2モードでは、排気還流弁36を全開状態とし、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44を中間開度とする。この第2モードの実行中は、排気マニホールド22内にある#1〜#3気筒の排気ガスの一部が、上流連通路38を通って排気還流通路34に流入する。また、排気還流通路34の排気ガスの一部が、下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。この場合、排気マニホールド22内にある#1〜#3気筒の排気ガスの一部が、タービン18を通過することなく、上流連通路38、排気還流通路34および下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。従って、過給圧を低下させる必要のある場合(例えば、ノッキングを防止する場合)や、#1〜#3気筒の背圧(以下、単に「背圧」と称する)を低下させる必要のある場合(例えば、燃費を改善する場合)には、この第2モードとすることにより、過給圧や背圧を低下させることができる。
(Second mode)
FIG. 3 is a diagram for explaining the second mode. As shown in FIG. 3, in the second mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully opened, and the upstream communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44 are set to intermediate openings. During execution of the second mode, a part of the exhaust gases of the # 1 to # 3 cylinders in the exhaust manifold 22 flows into the exhaust gas recirculation passage 34 through the upstream communication passage 38. A part of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation passage 34 flows into the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18 through the downstream communication passage 42. In this case, a part of the exhaust gas of the # 1 to # 3 cylinders in the exhaust manifold 22 does not pass through the turbine 18, and passes through the upstream communication path 38, the exhaust gas recirculation path 34, and the downstream communication path 42. Into the exhaust passage 24 on the downstream side. Accordingly, when it is necessary to reduce the supercharging pressure (for example, when knocking is to be prevented), or when it is necessary to reduce the back pressure of the # 1 to # 3 cylinders (hereinafter simply referred to as “back pressure”). In the case of improving the fuel consumption (for example, when the fuel economy is improved), the supercharging pressure and the back pressure can be reduced by setting the second mode.

また、第2モードでは、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44の開度を制御することにより、上流連通路38を通る排気ガス量と下流連通路42を通る排気ガス量との比率を制御することができる。上流連通路38を通る排気ガス量と下流連通路42を通る排気ガス量とが等しくなるように制御した場合には、EGR率を25%に維持することができる。一方、EGR率を25%未満に制御する必要のある場合には、下流連通路42を通る排気ガス量が上流連通路38を通る排気ガス量がより少なくなるように制御することにより、25%未満のEGR率を実現することができる。また、25%を超えるEGR率に制御する必要のある場合には、下流連通路42を通る排気ガス量が上流連通路38を通る排気ガス量がより少なくなるように制御することにより、25%を超えるEGR率を実現することができる。   In the second mode, by controlling the opening degree of the upstream communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44, the exhaust gas amount passing through the upstream communication passage 38 and the exhaust gas amount passing through the downstream communication passage 42 are controlled. The ratio can be controlled. When the exhaust gas amount passing through the upstream communication passage 38 and the exhaust gas amount passing through the downstream communication passage 42 are controlled to be equal, the EGR rate can be maintained at 25%. On the other hand, when it is necessary to control the EGR rate to be less than 25%, the exhaust gas amount passing through the downstream communication passage 42 is controlled to be less than 25% by controlling the exhaust gas amount passing through the upstream communication passage 38 to be smaller. An EGR rate of less than can be realized. Further, when it is necessary to control the EGR rate to exceed 25%, the exhaust gas amount passing through the downstream communication passage 42 is controlled so that the exhaust gas amount passing through the upstream communication passage 38 becomes smaller, so that 25% An EGR rate exceeding 1 can be realized.

(第3モード)
図4は、第3モードを説明するための図である。図4に示すように、第3モードでは、排気還流弁36を全開状態とし、上流連通路開閉弁40を全開状態または中間開度とし、下流連通路開閉弁44を全閉状態とする。この第3モードの実行中は、排気マニホールド22内にある#1〜#3気筒の排気ガスの一部が上流連通路38を通って排気還流通路34に流入する。従って、排気還流量は、#4気筒の排気ガスの全量と、排気マニホールド22から上流連通路38を通って排気還流通路34に流入した排気ガス量との合計になる。このため、25%を超えるEGR率となる。目標EGR率が25%を超える場合には、この第3モードとし、上流連通路開閉弁40の開度を制御することにより、目標EGR率を実現することができる。
(Third mode)
FIG. 4 is a diagram for explaining the third mode. As shown in FIG. 4, in the third mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve 40 is fully opened or an intermediate opening degree, and the downstream communication passage opening / closing valve 44 is fully closed. During execution of the third mode, a part of the exhaust gases of the # 1 to # 3 cylinders in the exhaust manifold 22 flows into the exhaust gas recirculation passage 34 through the upstream communication passage 38. Therefore, the exhaust gas recirculation amount is the sum of the total amount of exhaust gas of the # 4 cylinder and the exhaust gas amount that flows from the exhaust manifold 22 through the upstream communication passage 38 into the exhaust gas recirculation passage 34. For this reason, the EGR rate exceeds 25%. When the target EGR rate exceeds 25%, the target EGR rate can be realized by setting the third mode and controlling the opening degree of the upstream communication passage opening / closing valve 40.

(第4モード)
図5は、第4モードを説明するための図である。図5に示すように、第4モードでは、排気還流弁36を全開状態とし、上流連通路開閉弁40を全閉状態とし、下流連通路開閉弁44を中間開度とする。この第4モードの実行中は、排気還流通路34の排気ガスの一部が下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。このため、排気還流量は、#4気筒の排気ガスの全量から、下流連通路42を通過した排気ガス量を差し引いた量となる。従って、この場合は、25%を下回るEGR率となる。目標EGR率が25%を下回る場合には、この第4モードとし、下流連通路開閉弁44の開度を制御することにより、目標EGR率を実現することができる。
(4th mode)
FIG. 5 is a diagram for explaining the fourth mode. As shown in FIG. 5, in the fourth mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve 40 is fully closed, and the downstream communication passage opening / closing valve 44 is set to an intermediate opening. During execution of the fourth mode, part of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation passage 34 flows into the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18 through the downstream communication passage 42. Therefore, the exhaust gas recirculation amount is an amount obtained by subtracting the exhaust gas amount that has passed through the downstream communication passage 42 from the total amount of exhaust gas of the # 4 cylinder. Therefore, in this case, the EGR rate is less than 25%. When the target EGR rate is less than 25%, the target EGR rate can be realized by setting the fourth mode and controlling the opening degree of the downstream communication passage opening / closing valve 44.

(第5モード)
図6は、第5モードを説明するための図である。図6に示すように、第5モードでは、排気還流弁36を全閉状態とし、上流連通路開閉弁40を全開状態とし、下流連通路開閉弁44を全閉状態とする。この第5モードの実行中は、#4気筒の排気ガスの全量が、排気還流通路34から上流連通路38を通って排気マニホールド22に流入する。従って、EGR率は0%となり、#1〜#4の全気筒の排気ガスの全量がタービン18に供給される。このため、ターボチャージャ16の回転数を迅速に上昇させることができる。加速時など、大出力の要求される場合には、この第5モードに制御される。これにより、加速時のレスポンスの向上、出力の向上が図れる。
(5th mode)
FIG. 6 is a diagram for explaining the fifth mode. As shown in FIG. 6, in the fifth mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully closed, the upstream communication passage opening / closing valve 40 is fully opened, and the downstream communication passage opening / closing valve 44 is fully closed. During the execution of the fifth mode, the entire amount of exhaust gas of the # 4 cylinder flows into the exhaust manifold 22 from the exhaust gas recirculation passage 34 through the upstream communication passage 38. Therefore, the EGR rate is 0%, and the entire amount of exhaust gas of all cylinders # 1 to # 4 is supplied to the turbine 18. For this reason, the rotation speed of the turbocharger 16 can be raised rapidly. When a high output is required, such as during acceleration, the fifth mode is controlled. Thereby, the response at the time of acceleration can be improved and the output can be improved.

(第6モード)
図7は、第6モードを説明するための図である。図7に示すように、第6モードでは、排気還流弁36を全閉状態とし、上流連通路開閉弁40を全開状態とし、下流連通路開閉弁44を中間開度とする。この第6モードの実行中は、排気還流通路34の排気ガス、つまり#4気筒の排気ガスのうち、一部は、下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。そして、#4気筒の排気ガスのうち、上記一部を除いた残部は、上流連通路38を通って排気マニホールド22に流入し、#1〜#3の気筒の排気ガスと合流して、タービン18に供給される。この場合、タービン18に供給される排気ガスの量は、#1〜#4の全気筒の排気ガスの全量から、下流連通路開閉弁44を通過した排気ガスの分を差し引いた量になる。この第6モードでは、下流連通路開閉弁44は、一般的なターボチャージャのウェイストゲート弁と同様の機能を果たす。すなわち、下流連通路開閉弁44の開度を制御することにより、タービン18を通らずにタービン18の下流側の排気通路24に流れる排気ガスの量を制御することができる。過給圧を低減する必要のある場合には、この第6モードとし、下流連通路開閉弁44の開度を制御することにより、過給圧が目標値となるように制御することができる。
(Sixth mode)
FIG. 7 is a diagram for explaining the sixth mode. As shown in FIG. 7, in the sixth mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully closed, the upstream communication passage opening / closing valve 40 is fully opened, and the downstream communication passage opening / closing valve 44 is set to an intermediate opening. During execution of the sixth mode, a part of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation passage 34, that is, the exhaust gas of the # 4 cylinder flows into the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18 through the downstream communication passage 42. . The remaining part of the exhaust gas of the # 4 cylinder, excluding the above part, flows into the exhaust manifold 22 through the upstream communication passage 38, and merges with the exhaust gas of the cylinders # 1 to # 3, and the turbine. 18 is supplied. In this case, the amount of exhaust gas supplied to the turbine 18 is an amount obtained by subtracting the amount of exhaust gas that has passed through the downstream communication passage opening / closing valve 44 from the total amount of exhaust gas of all cylinders # 1 to # 4. In the sixth mode, the downstream communication passage opening / closing valve 44 functions in the same manner as a wastegate valve of a general turbocharger. That is, by controlling the opening degree of the downstream communication passage opening / closing valve 44, the amount of exhaust gas flowing through the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18 without passing through the turbine 18 can be controlled. When it is necessary to reduce the supercharging pressure, it is possible to control the supercharging pressure to the target value by setting the sixth mode and controlling the opening degree of the downstream communication passage opening / closing valve 44.

(第7モード)
図8は、第7モードを説明するための図である。図8に示すように、第7モードでは、排気還流弁36を全閉状態とし、上流連通路開閉弁40および下流連通路開閉弁44を全開状態とする。この第7モードの実行中は、#4気筒の排気ガスの全量が、下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。また、排気マニホールド22から上流連通路38、排気還流通路34および下流連通路42を通ってタービン18をバイパスする経路を通過する抵抗は、タービン18を通過する抵抗よりも小さい。このため、#1〜#3気筒の排気ガスの大部分は、タービン18を通過することなく、上流連通路38、排気還流通路34および下流連通路42を通ってタービン18の下流側の排気通路24に流入する。従って、この第7モードでは、#1〜#4の全気筒の排気ガスの大部分を、タービン18を通すことなく、直接に排気浄化触媒26に流入させることができる。冷間始動時など、排気浄化触媒26の暖機が必要な場合には、この第7モードとすることにより、排気ガスがタービン18に対して行う仕事量が最小限となるので、排気浄化触媒26に流入する排気ガスの温度を最大限に高くすることができる。このため、排気浄化触媒26を早期に暖機することができる。
(Seventh mode)
FIG. 8 is a diagram for explaining the seventh mode. As shown in FIG. 8, in the seventh mode, the exhaust gas recirculation valve 36 is fully closed, and the upstream communication passage opening / closing valve 40 and the downstream communication passage opening / closing valve 44 are fully opened. During the execution of the seventh mode, the entire amount of exhaust gas of the # 4 cylinder flows into the exhaust passage 24 on the downstream side of the turbine 18 through the downstream communication passage 42. Further, the resistance passing from the exhaust manifold 22 through the upstream communication path 38, the exhaust gas recirculation path 34 and the downstream communication path 42 to bypass the turbine 18 is smaller than the resistance passing through the turbine 18. For this reason, most of the exhaust gases of the # 1 to # 3 cylinders do not pass through the turbine 18, pass through the upstream communication passage 38, the exhaust gas recirculation passage 34, and the downstream communication passage 42, so 24. Therefore, in the seventh mode, most of the exhaust gases of all cylinders # 1 to # 4 can be directly flowed into the exhaust purification catalyst 26 without passing through the turbine 18. When the exhaust purification catalyst 26 needs to be warmed up, such as during a cold start, the amount of work that the exhaust gas performs on the turbine 18 is minimized by setting the seventh mode. The temperature of the exhaust gas flowing into 26 can be maximized. For this reason, the exhaust purification catalyst 26 can be warmed up early.

以上のように、本実施形態によれば、エンジン10の状態に応じて第1〜第7モードを選択的に実行することにより、EGR率、過給圧、背圧、タービン18へ供給される排気ガス量、触媒暖機状態などを柔軟に調節することが可能となる。このため、EGR率を所定割合にする場合(第1モード)だけでなく、あらゆるエンジン状態に対して最適な制御が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the EGR rate, the supercharging pressure, the back pressure, and the turbine 18 are supplied by selectively executing the first to seventh modes according to the state of the engine 10. The amount of exhaust gas, the catalyst warm-up state, etc. can be adjusted flexibly. For this reason, not only when the EGR rate is set to a predetermined ratio (first mode), it is possible to optimally control all engine states.

上述した実施の形態1においては、#4気筒が前記第1の発明における「還流ガス生成気筒」に、#1〜#3気筒が前記第1の発明における「タービン駆動気筒群」に、排気マニホールド22が前記第1の発明における「タービン上流通路」に、それぞれ相当している。   In the first embodiment described above, the # 4 cylinder is the “recirculation gas generation cylinder” in the first invention, and the # 1 to # 3 cylinders are the “turbine drive cylinder group” in the first invention. 22 respectively correspond to the “turbine upstream passage” in the first invention.

なお、本発明は、直列4気筒エンジンに限らず、例えば、直列3気筒、直列6気筒、V型6気筒、V型8気筒など、各種の多気筒エンジンに適用可能である。また、還流ガス生成気筒の数が一つである構成に限らず、二つ以上としてもよい。   The present invention is not limited to an in-line 4-cylinder engine, and can be applied to various multi-cylinder engines such as an in-line 3-cylinder, in-line 6-cylinder, V-type 6-cylinder, and V-type 8-cylinder. The number of recirculation gas generation cylinders is not limited to one, and may be two or more.

10 内燃機関
12 吸気マニホールド
14 吸気通路
16 ターボチャージャ
18 タービン
20 コンプレッサ
22 排気マニホールド
24 排気通路
26 排気浄化触媒
34 排気還流通路
36 排気還流弁
38 上流連通路
40 上流連通路開閉弁
42 下流連通路
44 下流連通路開閉弁
10 internal combustion engine 12 intake manifold 14 intake passage 16 turbocharger 18 turbine 20 compressor 22 exhaust manifold 24 exhaust passage 26 exhaust purification catalyst 34 exhaust recirculation passage 36 exhaust recirculation valve 38 upstream communication passage 40 upstream communication passage on-off valve 42 downstream communication passage 44 downstream Communication passage opening / closing valve

Claims (8)

ターボチャージャを有する多気筒内燃機関を制御する装置であって、
前記内燃機関は、排気ガスの全量を吸気系に還流させることのできる還流ガス生成気筒と、排気ガスの全量を前記ターボチャージャのタービンに供給することのできるタービン駆動気筒群とを含み、
前記タービン駆動気筒群の排気ポートと前記タービンの入口とを接続するタービン上流通路と、
前記還流ガス生成気筒および前記タービン駆動気筒群に吸入空気を分配する吸気マニホールドと、
前記還流ガス生成気筒の排気ポートと、前記吸気マニホールドまたはその上流側の吸気通路との間を接続し、排気ガスを前記還流ガス生成気筒および前記タービン駆動気筒群の吸気側に送る排気還流通路と、
前記排気還流通路の排気ガスを前記吸気側に流入させる全開状態と、前記排気還流通路の排気ガスを前記吸気側に流入させない全閉状態とに切り替え可能な排気還流弁と、
前記排気還流通路と、前記タービン上流通路との間を連通する上流連通路と、
前記上流連通路に排気ガスを流す全開状態と、前記上流連通路に排気ガスを流さない全閉状態とに切り替え可能な上流連通路開閉弁と、
前記排気還流通路と、前記タービンの下流側の排気通路との間を連通する下流連通路と、
前記下流連通路に排気ガスを流す全開状態と、前記下流連通路に排気ガスを流さない全閉状態とに切り替え可能な下流連通路開閉弁と、
前記排気還流弁、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁の各々の開閉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制御装置。
An apparatus for controlling a multi-cylinder internal combustion engine having a turbocharger,
The internal combustion engine includes a recirculation gas generating cylinder capable of recirculating the entire amount of exhaust gas to the intake system, and a turbine drive cylinder group capable of supplying the entire amount of exhaust gas to the turbine of the turbocharger.
A turbine upstream passage connecting an exhaust port of the turbine-driven cylinder group and an inlet of the turbine;
An intake manifold that distributes intake air to the reflux gas generation cylinder and the turbine-driven cylinder group;
An exhaust recirculation passage for connecting the exhaust port of the recirculation gas generation cylinder and the intake manifold or an intake passage on the upstream side thereof to send exhaust gas to the intake side of the recirculation gas generation cylinder and the turbine drive cylinder group; ,
An exhaust recirculation valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas in the exhaust recirculation passage flows into the intake side and a fully closed state in which exhaust gas in the exhaust recirculation passage does not flow into the intake side;
An upstream communication passage communicating between the exhaust gas recirculation passage and the turbine upstream passage;
An upstream communication passage opening / closing valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas flows through the upstream communication passage and a fully closed state in which exhaust gas does not flow through the upstream communication passage;
A downstream communication passage communicating between the exhaust gas recirculation passage and an exhaust passage downstream of the turbine;
A downstream communication passage opening / closing valve that can be switched between a fully open state in which exhaust gas flows through the downstream communication passage and a fully closed state in which exhaust gas does not flow through the downstream communication passage;
Control means for controlling opening and closing of each of the exhaust gas recirculation valve, the upstream communication path on-off valve and the downstream communication path on-off valve;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第1モードを実行する手段を含み、
前記第1モードの実行中は、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記吸気側に流入するとともに、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの全量が前記タービンに供給されることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a first mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are fully closed.
During execution of the first mode, the total amount of exhaust gas from the recirculation gas generation cylinder flows into the intake side, and the total amount of exhaust gas from the turbine-driven cylinder group is supplied to the turbine. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第2モードを実行する手段を含み、
前記第2モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの一部が前記上流連通路を通って前記排気還流通路に流入するとともに、前記排気還流通路の排気ガスの一部が前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a second mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are set to an intermediate opening degree,
During execution of the second mode, a part of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group flows into the exhaust gas recirculation path through the upstream communication path, and a part of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation path flows to the downstream side. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device flows into the exhaust passage on the downstream side of the turbine through the communication passage.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態または中間開度とし、前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第3モードを実行する手段を含み、
前記第3モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの一部が前記上流連通路を通って前記排気還流通路に流入することにより、該流入した排気ガスと、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量とを合わせた量の排気ガスが前記吸気側に流入することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a third mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve is fully opened or an intermediate opening, and the downstream communication passage opening / closing valve is fully closed. ,
During execution of the third mode, a part of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group flows into the exhaust gas recirculation passage through the upstream communication passage, so that the inflowing exhaust gas and the recirculation gas generation cylinder 4. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an amount of exhaust gas that is the sum of all the exhaust gases flows into the intake side. 5.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全開状態とし、前記上流連通路開閉弁を全閉状態とし、前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第4モードを実行する手段を含み、
前記第4モードの実行中は、前記排気還流通路に流入した前記還流ガス生成気筒の排気ガスのうち、一部は前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入し、残部は前記上流連通路および前記タービン上流通路を通って前記タービンに供給されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a fourth mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully opened, the upstream communication passage opening / closing valve is fully closed, and the downstream communication passage opening / closing valve is at an intermediate opening degree,
During execution of the fourth mode, a part of the exhaust gas of the recirculation gas generating cylinder that has flowed into the exhaust gas recirculation passage flows into the exhaust gas passage on the downstream side of the turbine through the downstream communication passage, and the remaining portion 5. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the engine is supplied to the turbine through the upstream communication passage and the turbine upstream passage. 6.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態とし、前記下流連通路開閉弁を全閉状態とする第5モードを実行する手段を含み、
前記第5モードの実行中は、前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記排気還流通路から前記上流連通路を通って前記タービン上流通路に流入することにより、前記タービン駆動気筒群および前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量が前記タービンに供給されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a fifth mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully closed, the upstream communication passage opening / closing valve is fully opened, and the downstream communication passage opening / closing valve is fully closed,
During execution of the fifth mode, the entire amount of exhaust gas in the recirculation gas generation cylinder flows from the exhaust recirculation passage through the upstream communication passage into the turbine upstream passage, thereby the turbine drive cylinder group and the The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the entire amount of exhaust gas in the recirculation gas generation cylinder is supplied to the turbine.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁を全開状態とし、前記下流連通路開閉弁を中間開度とする第6モードを実行する手段を含み、
前記第6モードの実行中は、前記排気還流通路の排気ガスの一部が前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することにより、前記タービン駆動気筒群および前記還流ガス生成気筒の排気ガスの全量から、前記下流連通路を通過した排気ガスの分を差し引いた量の排気ガスが前記タービンに供給されることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a sixth mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully closed, the upstream communication passage opening / closing valve is fully opened, and the downstream communication passage opening / closing valve is at an intermediate opening degree,
During execution of the sixth mode, a part of the exhaust gas in the exhaust recirculation passage flows into the exhaust passage on the downstream side of the turbine through the downstream communication passage, so that the turbine driven cylinder group and the recirculation gas The exhaust gas in an amount obtained by subtracting the amount of exhaust gas that has passed through the downstream communication path from the total amount of exhaust gas in the generating cylinder is supplied to the turbine. Control device for internal combustion engine.
前記制御手段は、前記排気還流弁を全閉状態とし、前記上流連通路開閉弁および前記下流連通路開閉弁を全開状態とする第7モードを実行する手段を含み、
前記第7モードの実行中は、前記タービン駆動気筒群の排気ガスの大部分が、前記タービンを通過することなく、前記上流連通路、前記排気還流通路および前記下流連通路を通って前記タービンの下流側の排気通路に流入することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The control means includes means for executing a seventh mode in which the exhaust gas recirculation valve is fully closed, and the upstream communication passage on-off valve and the downstream communication passage on-off valve are fully open,
During execution of the seventh mode, most of the exhaust gas of the turbine-driven cylinder group does not pass through the turbine, and passes through the upstream communication path, the exhaust gas recirculation path, and the downstream communication path. 8. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device flows into an exhaust passage on the downstream side.
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