JP2012002101A - Internal combustion engine - Google Patents

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修 堀越
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崇 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine that can prevent the variation of an EGR rate between cylinders regarding the internal combustion engine.SOLUTION: The internal combustion engine having a plurality of cylinders includes an intake passage that is connected with a plurality of cylinders and an external EGR passage that connects an exhaust passage with the intake passage. Moreover, a capacity of each path from a connection position of the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is predetermined to be a capacity that can introduce a gas in the connection position in the cylinders in intake process of each cylinder.

Description

この発明は、内燃機関に係り、特に、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine provided with an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device.

従来、例えば特許文献3に開示されるように、排気通路と吸気通路とを接続し、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導入する外部EGR通路を備えた内燃機関が知られている。また、特許文献1には、吸気脈動と排気脈動との位相をずらす制御が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 3, an internal combustion engine having an external EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage and introduces part of the exhaust gas into the intake passage as EGR gas is known. . Patent Document 1 discloses control for shifting the phases of intake pulsation and exhaust pulsation.

特開2008−267198号公報JP 2008-267198 A 特開平11−44228号公報JP 11-44228 A 特開2009−41488号公報JP 2009-41488 A 特開平8−210203号公報JP-A-8-210203 特開2009−185617号公報JP 2009-185617 A 特開2001−227348号公報JP 2001-227348 A

図8は、上記特許文献3の構成において、各気筒の吸気行程中に吸入されるガスの吸入イメージを表す図である。図8の構成では、外部EGR通路と吸気通路とが、第4気筒(#4)付近で接続され、この接続位置から吸気通路にEGRガスが導入される。第4気筒には、この接続位置付近のガス(領域a)が吸入される。これに対して、第1気筒(#1)には、上記接続位置よりも下流域のガス(領域b)が吸入される。ここで、領域a、bにおけるガスのEGR率は、過渡において異なり、また搭載性の点から新気とEGRガスとの混合距離を十分に確保できないため異なる。そのため、気筒間でEGR率にばらつきが生じ、エミッションの悪化が懸念される。   FIG. 8 is a diagram showing an intake image of gas sucked during the intake stroke of each cylinder in the configuration of Patent Document 3. In the configuration of FIG. 8, the external EGR passage and the intake passage are connected in the vicinity of the fourth cylinder (# 4), and EGR gas is introduced into the intake passage from this connection position. The gas (region a) near this connection position is sucked into the fourth cylinder. On the other hand, the gas (region b) in the downstream region from the connection position is sucked into the first cylinder (# 1). Here, the EGR rate of the gas in the regions a and b is different in the transition, and is different because the mixing distance between the fresh air and the EGR gas cannot be sufficiently secured from the viewpoint of the mountability. Therefore, the EGR rate varies among the cylinders, and there is a concern that the emission may deteriorate.

また、エンジン回転数によって、吸気脈動や排気脈動は変化する。加えて、吸気脈動と排気脈動との位相差によって、気筒へのガスの入りやすさは変化する。そのため、上記特許文献1の制御では、エンジン回転数によって、気筒間のEGR率にばらつきが生じる。EGR率にばらつきが生じれば、ある気筒では目標値よりも多くのEGRガスが導入されることとなりエミッション悪化が懸念される。そのため、EGR量を制限する必要性が生じてしまう。   Further, the intake pulsation and the exhaust pulsation change depending on the engine speed. In addition, the ease of gas entry into the cylinder varies depending on the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation. For this reason, in the control of Patent Document 1, the EGR rate between the cylinders varies depending on the engine speed. If the EGR rate varies, a certain cylinder introduces more EGR gas than the target value, and there is a concern about emission deterioration. Therefore, it becomes necessary to limit the amount of EGR.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することのできる内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suppress variations in the EGR rate between cylinders.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
複数の気筒に接続する吸気通路と、
排気通路と前記吸気通路とを接続する外部EGR通路と、を備え、
前記吸気通路と前記外部EGR通路との接続位置から前記複数の気筒までの各経路の容積は、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積であること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an internal combustion engine,
An intake passage connected to a plurality of cylinders;
An external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage,
The volume of each path from the connection position of the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is a volume capable of introducing the gas at the connection position into the cylinder during the intake stroke of each cylinder. Features.

また、第2の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
複数の気筒に接続する吸気通路と、
排気通路と前記吸気通路とを接続し、EGRガスを当該吸気通路に導入する外部EGR通路と、
エンジン回転数を含む機関パラメータと排気脈動の位相との関係を定めたモデルから、EGRガスを導入するときの排気脈動の位相を算出する排気脈動算出手段と、
前記排気脈動算出手段により算出された排気脈動と吸気脈動との位相差が規定値以上であるか否かを判定する位相差判定手段と、
前記位相差が前記規定値以上である場合に、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを、前記位相差を小さくするように、制御する脈動制御手段と、を備えることを特徴とする。
A second invention is an internal combustion engine for achieving the above object,
An intake passage connected to a plurality of cylinders;
An external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage and introducing EGR gas into the intake passage;
Exhaust pulsation calculating means for calculating the phase of exhaust pulsation when introducing EGR gas from a model that defines the relationship between engine parameters including engine speed and the phase of exhaust pulsation;
Phase difference determination means for determining whether or not the phase difference between the exhaust pulsation calculated by the exhaust pulsation calculation means and the intake pulsation is equal to or greater than a specified value;
Pulsation control means for controlling the valve timing of the exhaust valves of the plurality of cylinders so as to reduce the phase difference in accordance with the engine speed when the phase difference is equal to or greater than the specified value. It is characterized by.

また、第3の発明は、第2の発明において、
前記吸気通路と前記外部EGR通路との接続位置から前記複数の気筒までの各経路の容積は、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積であること、を特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The volume of each path from the connection position of the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is a volume capable of introducing the gas at the connection position into the cylinder during the intake stroke of each cylinder. Features.

また、第4の発明は、第2又は第3の発明において、
運転状態が軽負荷であるか否かを判定する軽負荷判定手段、を更に備え、
前記脈動制御手段は、前記運転状態が軽負荷である場合、かつ前記位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御すること、を特徴とする。
Moreover, 4th invention is 2nd or 3rd invention,
A light load determination means for determining whether or not the operating state is a light load;
The pulsation control means is configured to reduce the phase difference when the operation state is a light load and the phase difference is equal to or greater than the specified value. The valve timing of the exhaust valve is controlled.

また、第5の発明は、第2又は第3の発明において、
運転状態が高負荷高回転であるか否かを判定する高負荷高回転判定手段、を更に備え、
前記脈動制御手段は、前記運転状態が高負荷高回転である場合、かつ前記位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御すること、を特徴とする。
The fifth invention is the second or third invention, wherein
A high load high rotation determination means for determining whether or not the operation state is high load high rotation,
The pulsation control means is configured to reduce the phase difference when the operation state is a high load and high rotation and the phase difference is equal to or greater than the specified value. The valve timing of the exhaust valve of the cylinder is controlled.

第1の発明によれば、吸気通路と外部EGR通路との接続位置から複数の気筒までの各経路の容積を、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積とする。このため、本発明によれば、各気筒の吸気行程において、少なくとも接続位置にあるガスを筒内に導入することができ、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。   According to the first invention, the volume of each path from the connection position between the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is determined, and the volume at which the gas at the connection position can be introduced into the cylinder in the intake stroke of each cylinder. And For this reason, according to the present invention, in the intake stroke of each cylinder, at least the gas at the connection position can be introduced into the cylinder, and variations in the EGR rate between the cylinders can be suppressed.

第2の発明によれば、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御することができる。このため、本発明によれば、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができ、EGR率の目標値を十分に高めることが可能となる。その結果、NOxや燃費の悪化を抑制することができる。   According to the second invention, the valve timings of the exhaust valves of a plurality of cylinders can be controlled according to the engine speed so as to reduce the phase difference. For this reason, according to the present invention, variation in the EGR rate among the cylinders can be suppressed, and the target value of the EGR rate can be sufficiently increased. As a result, deterioration of NOx and fuel consumption can be suppressed.

第3の発明によれば、吸気通路と外部EGR通路との接続位置から複数の気筒までの各経路の容積を、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積とする。加えて、前記位相差を小さくする。このため、本発明によれば、より好適に気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。   According to the third invention, the volume of each path from the connection position between the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is determined, and the volume at which the gas at the connection position can be introduced into the cylinder in the intake stroke of each cylinder. And In addition, the phase difference is reduced. For this reason, according to this invention, the dispersion | variation in the EGR rate between cylinders can be suppressed more suitably.

第4の発明によれば、運転状態が軽負荷である場合、かつ排気脈動と吸気脈動との位相差が規定値以上である場合に、前記位相差を小さくすることができる。軽負荷においては、スロットルバルブ等による補正制御が入り適合が困難であるところ、本発明によれば、このような補正制御に左右されることなく、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。その結果、EGR率の目標値を十分に高めることができ、軽負荷においてもNOxの悪化を好適に抑制することが可能となる。   According to the fourth aspect of the invention, the phase difference can be reduced when the operating state is a light load and the phase difference between the exhaust pulsation and the intake pulsation is equal to or greater than a specified value. In light loads, correction control by a throttle valve or the like is included and adaptation is difficult. According to the present invention, variation in EGR rate between cylinders is suppressed without being affected by such correction control. Can do. As a result, the target value of the EGR rate can be sufficiently increased, and the deterioration of NOx can be suitably suppressed even at a light load.

第5の発明によれば、運転状態が高負荷高回転である場合、かつ排気脈動と吸気脈動との位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくすることができる。このため、本発明によれば、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。EGR率のばらつきを抑制することで、スモークの悪化を抑制することができる。その結果、高負荷高回転で要求される多量のEGRガスを好適に導入し、NOxの悪化を好適に抑制することが可能となる。   According to the fifth aspect of the invention, the phase difference can be reduced when the operating state is high load and high rotation and when the phase difference between the exhaust pulsation and the intake pulsation is equal to or greater than the specified value. For this reason, according to this invention, the dispersion | variation in the EGR rate between cylinders can be suppressed. By suppressing the variation in the EGR rate, it is possible to suppress the deterioration of smoke. As a result, it is possible to suitably introduce a large amount of EGR gas required at high load and high rotation, and to suitably suppress the deterioration of NOx.

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概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における吸気通路下流部Aの構成について説明するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for demonstrating the structure of the intake passage downstream part A in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の概要について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2においてECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine which ECU50 performs in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3においてECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine which ECU50 performs in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4のシステムにおける運転モードを表す図である。It is a figure showing the operation mode in the system of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4においてECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine which ECU50 performs in Embodiment 4 of this invention. 従来構成において各気筒の吸気行程中に吸入されるガスの吸入イメージを表す図である。It is a figure showing the inhalation image of the gas inhaled during the intake stroke of each cylinder in the conventional structure.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail 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.
[実施の形態1のシステム構成]
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概略構成図である。図1に示すシステムは、特徴的な吸気通路下流部Aを有するディーゼルエンジンシステムである。最初に、吸気通路下流部A以外の構成について説明する。図1に示すシステムは、内燃機関(以下、単にエンジンという。)10を備えている。図1に示すエンジン10は、直列4気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。エンジン10の各気筒には、高圧の燃料を気筒内に噴射するインジェクタ(図示省略)が取り付けられている。また、各気筒には、吸気通路12および排気通路14が接続されている。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 is a diesel engine system having a characteristic intake passage downstream portion A. First, configurations other than the intake passage downstream portion A will be described. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10. The engine 10 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, but in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto. Each cylinder of the engine 10 is provided with an injector (not shown) that injects high-pressure fuel into the cylinder. Further, an intake passage 12 and an exhaust passage 14 are connected to each cylinder.

吸気通路12の入口付近には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16の下流近傍には、吸気通路12に吸入される新気の流量に応じた信号GAを出力するエアフローメータ18が取り付けられている。   An air cleaner 16 is attached near the inlet of the intake passage 12. An air flow meter 18 that outputs a signal GA corresponding to the flow rate of fresh air sucked into the intake passage 12 is attached in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 16.

エアフローメータ18の下流には、過給機20が設けられている。過給機20は、コンプレッサ20aとタービン20bを備えている。コンプレッサ20aとタービン20bとは連結軸によって一体に連結されている。コンプレッサ20aは、タービン20bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。   A supercharger 20 is provided downstream of the air flow meter 18. The supercharger 20 includes a compressor 20a and a turbine 20b. The compressor 20a and the turbine 20b are integrally connected by a connecting shaft. The compressor 20a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 20b.

コンプレッサ20aの下流には、コンプレッサ20aで圧縮された新気を冷却するためのインタークーラ22が設けられている。インタークーラ22の下流には、後述する吸気通路下流部Aが設けられている。そして、吸気通路12の下流端には、気筒内と吸気通路12との間を開閉する吸気バルブ24が気筒毎に設けられている。   An intercooler 22 for cooling the fresh air compressed by the compressor 20a is provided downstream of the compressor 20a. An intake passage downstream portion A described later is provided downstream of the intercooler 22. An intake valve 24 that opens and closes the inside of the cylinder and the intake passage 12 is provided for each cylinder at the downstream end of the intake passage 12.

また、排気通路14の上流端には、気筒内と排気通路14との間を開閉する排気バルブ26が設けられている。排気バルブ26下流の排気通路14には、排気マニホールド28が設けられている。排気通路14は、排気マニホールド28の下流で合流する。合流後の排気通路14には、タービン20bが設けられている。また、タービン20bの下流には、排気ガスを浄化するための触媒(図示省略)が配置されている。触媒として、例えばNOx吸蔵還元触媒が用いられる。   An exhaust valve 26 that opens and closes between the cylinder and the exhaust passage 14 is provided at the upstream end of the exhaust passage 14. An exhaust manifold 28 is provided in the exhaust passage 14 downstream of the exhaust valve 26. The exhaust passage 14 joins downstream of the exhaust manifold 28. A turbine 20b is provided in the exhaust passage 14 after merging. Further, a catalyst (not shown) for purifying exhaust gas is disposed downstream of the turbine 20b. As the catalyst, for example, a NOx storage reduction catalyst is used.

排気マニホールド28には、吸気通路12に向かう外部EGR通路30の一端が接続されている。外部EGR通路30の途中には、EGRクーラ32が設けられている。EGRクーラ32下流の外部EGR通路30は、吸気通路下流部Aに接続されている。   One end of an external EGR passage 30 toward the intake passage 12 is connected to the exhaust manifold 28. An EGR cooler 32 is provided in the middle of the external EGR passage 30. The external EGR passage 30 downstream of the EGR cooler 32 is connected to the intake passage downstream portion A.

また、本実施形態のシステムには、各気筒における排気バルブ26の開き時期や閉じ時期を変更可能とする可変動弁機構34が設けられている。   Further, the system of the present embodiment is provided with a variable valve mechanism 34 that can change the opening timing and closing timing of the exhaust valve 26 in each cylinder.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力部には、上述したエアフローメータ18の他、クランク軸の回転角に応じて信号CAを出力するクランク角センサ36、後述する過給圧センサ40等の各種センサが接続されている。また、ECU50の出力部には、上述したインジェクタ、可変動弁機構34の他、後述するスロットルバルブ38、EGRバルブ44等の各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the air flow meter 18 described above, various sensors such as a crank angle sensor 36 that outputs a signal CA according to the rotation angle of the crankshaft and a supercharging pressure sensor 40 described later are connected to the input portion of the ECU 50. In addition to the injector and the variable valve mechanism 34 described above, various actuators such as a throttle valve 38 and an EGR valve 44 described later are connected to the output unit of the ECU 50. The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating various actuators according to a predetermined program based on the outputs of the various sensors.

例えば、ECU50は、アクセル開度等に応じて目標トルクを設定し、好適なドライバビリティやエミッション性能を考慮し、燃料噴射量やEGR率の目標値を設定する。そして、ECU50は、燃料噴射量の目標値に応じてインジェクタに燃料を噴射させる。また、ECU50は、EGR率の目標値に応じてEGRバルブ44の開度を制御する(運転状態に応じてスロットルバルブ38を併用する。)。   For example, the ECU 50 sets a target torque according to the accelerator opening, etc., and sets a target value for the fuel injection amount and the EGR rate in consideration of suitable drivability and emission performance. Then, the ECU 50 causes the injector to inject fuel according to the target value of the fuel injection amount. Further, the ECU 50 controls the opening degree of the EGR valve 44 according to the target value of the EGR rate (the throttle valve 38 is used together according to the operating state).

[実施の形態1における特徴的構成]
次に、特徴的な吸気通路下流部Aの構成について図2を用いて説明する。図2は、本発明の実施の形態1における吸気通路下流部Aの構成について説明するための概略構成図である。
[Characteristic Configuration in Embodiment 1]
Next, a characteristic configuration of the intake passage downstream portion A will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram for illustrating the configuration of the intake passage downstream portion A in the first embodiment of the present invention.

吸気通路下流部Aは、インタークーラ22下流に設けられている。インタークーラ22下流の吸気通路12には、電子制御式のスロットルバルブ38が設けられている。スロットルバルブ38の近傍には、コンプレッサ20aによって過給された空気の圧力を測定するための過給圧センサ40が取り付けられている。スロットルバルブ38下流の吸気通路12には、サージタンクとマニホールド(以下、これらを単に吸気マニホールド42という。)が設けられている。吸気マニホールド42は、分岐して各気筒に接続されている。   The intake passage downstream portion A is provided downstream of the intercooler 22. An electronically controlled throttle valve 38 is provided in the intake passage 12 downstream of the intercooler 22. In the vicinity of the throttle valve 38, a supercharging pressure sensor 40 for measuring the pressure of air supercharged by the compressor 20a is attached. The intake passage 12 downstream of the throttle valve 38 is provided with a surge tank and a manifold (hereinafter simply referred to as an intake manifold 42). The intake manifold 42 is branched and connected to each cylinder.

また、EGRクーラ32下流の外部EGR通路30には、外部EGRガスの流量を制御するEGRバルブ44が設けられている。そして、外部EGR通路30の下流端は、吸気マニホールド42の上流(各気筒に分岐する前の集合部)に接続されている。この吸気マニホールド42と外部EGR通路30との接続位置において、新気とEGRガスとが合流する。以下、この接続位置を「新気‐EGRガス合流位置60」という。   Further, an EGR valve 44 that controls the flow rate of the external EGR gas is provided in the external EGR passage 30 downstream of the EGR cooler 32. The downstream end of the external EGR passage 30 is connected to the upstream side of the intake manifold 42 (the collecting portion before branching to each cylinder). At the connection position of the intake manifold 42 and the external EGR passage 30, fresh air and EGR gas merge. Hereinafter, this connection position is referred to as “fresh air-EGR gas merge position 60”.

本実施形態では、新気‐EGRガス合流位置60から各気筒(#1〜#4)までのそれぞれの配管経路の容積は、各気筒の吸気行程において、新気‐EGRガス合流位置60にあるガスが筒内に導入されるように、筒内の容積等に基づいて設計されている。   In the present embodiment, the volume of each piping path from the fresh air-EGR gas merge position 60 to each cylinder (# 1 to # 4) is at the fresh air-EGR gas merge position 60 in the intake stroke of each cylinder. It is designed based on the volume in the cylinder so that the gas is introduced into the cylinder.

以上説明したように、図1及び図2に示す本実施形態の構成によれば、各気筒の吸気行程において、新気‐EGRガス合流位置60にあるガスを筒内に導入することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。   As described above, according to the configuration of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the gas at the fresh air-EGR gas merging position 60 can be introduced into the cylinder during the intake stroke of each cylinder. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to suppress variations in EGR rate between cylinders.

ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、さらに、新気‐EGRガス合流位置60から各気筒の吸気ポートまでの経路長を等長とすることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。このような構成によれば、さらに気筒間のEGR率のばらつきを抑制することができる。   By the way, in the system of the first embodiment described above, the path length from the fresh air-EGR gas merging position 60 to the intake port of each cylinder may be made equal. This point is the same in the following embodiments. According to such a configuration, variation in the EGR rate between the cylinders can be further suppressed.

尚、上述した実施の形態1においては、吸気通路12が前記第1の発明における「吸気通路」に、外部EGR通路30が前記第1の発明における「外部EGR通路」に、新気‐EGRガス合流位置60が、前記第1の発明における「接続位置」に、それぞれ相当している。   In the first embodiment described above, the intake air passage 12 is the “intake air passage” in the first invention, the external EGR passage 30 is the “external EGR passage” in the first invention, and the fresh air-EGR gas. The merge position 60 corresponds to the “connection position” in the first invention.

実施の形態2.
次に、図3〜図4を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1及び図2に示す構成において、ECU50に後述する図4のルーチンを実施させることで実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG. 4 described later in the configuration shown in FIGS. 1 and 2.

[実施の形態2における特徴的制御]
図3は、本発明の実施の形態2の概要について説明するための図である。上述したシステム構成においては、排気バルブ26の開閉動作により、排気通路14を流れる排気ガスに排気脈動が生じる。そのため、排気通路14から吸気通路12に還流されるEGRガスにも排気脈動が生じる。同様に、吸気バルブ24の開閉動作により吸気通路を流れる空気にも吸気脈動が生じる。エンジン回転数が変化すれば、バルブ開閉動作が変化し、吸気脈動及び排気脈動の位相・周期も変化することとなる。
[Characteristic Control in Embodiment 2]
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the second embodiment of the present invention. In the system configuration described above, exhaust pulsation occurs in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14 due to the opening / closing operation of the exhaust valve 26. Therefore, exhaust pulsation also occurs in the EGR gas recirculated from the exhaust passage 14 to the intake passage 12. Similarly, intake pulsation also occurs in the air flowing through the intake passage due to the opening / closing operation of the intake valve 24. When the engine speed changes, the valve opening / closing operation changes, and the phase and cycle of intake pulsation and exhaust pulsation also change.

よって、図3(B)の破線70に示すように、吸気脈動と排気脈動との位相差はエンジン回転数によって変化する。位相差が変化すれば、気筒へのガスの入り易さも変化する。その結果、図3(A)の破線72に示すように、エンジン回転数によって、気筒間のEGR率に大きなばらつきが生じることとなる。   Therefore, as indicated by a broken line 70 in FIG. 3B, the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation changes depending on the engine speed. If the phase difference changes, the ease of gas entering the cylinder also changes. As a result, as shown by a broken line 72 in FIG. 3A, the EGR rate between the cylinders varies greatly depending on the engine speed.

気筒間のEGR率にばらつきが生じれば、ある気筒では、目標値よりも多くのEGRガスが導入されることとなりエミッション悪化が懸念される。そのため、EGR率の目標値を十分に高められないという問題がある。   If there is a variation in the EGR rate between the cylinders, more EGR gas than the target value is introduced in a certain cylinder, and there is a concern about emission deterioration. Therefore, there is a problem that the target value of the EGR rate cannot be sufficiently increased.

そこで、本実施形態のシステムでは、図3(B)の実線74に示すように、吸気脈動と排気脈動とを同期させるように、エンジン回転数に応じて、排気バルブ26のバルブタイミングを進角・遅角させる補正をすることとした(図3(C))。これにより、図3(A)の実線76に示すように、気筒間のEGR率のばらつきを抑制することとした。   Therefore, in the system of this embodiment, as indicated by a solid line 74 in FIG. 3B, the valve timing of the exhaust valve 26 is advanced according to the engine speed so that the intake pulsation and the exhaust pulsation are synchronized. -It was decided to correct the retarded angle (FIG. 3C). As a result, as shown by the solid line 76 in FIG. 3A, the variation in the EGR rate between the cylinders is suppressed.

(制御ルーチン)
図4は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図4に示すルーチンでは、まず、エンジン回転数NE及び排気バルブ26のバルブタイミングが取得される(ステップ100)。具体的には、エンジン回転数NEは、クランク角センサ36の信号CAから計算される。また、ECU50には、運転状態に応じた排気バルブ26のバルブタイミングの基準データが予め記憶されており、運転状態に応じたバルブタイミングが取得される。
(Control routine)
FIG. 4 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. In the routine shown in FIG. 4, first, the engine speed NE and the valve timing of the exhaust valve 26 are acquired (step 100). Specifically, the engine speed NE is calculated from the signal CA of the crank angle sensor 36. Further, the ECU 50 stores valve timing reference data of the exhaust valve 26 corresponding to the operating state in advance, and the valve timing corresponding to the operating state is acquired.

次に、外部EGRの経路長が取得される(ステップ110)。具体的には、ECU50には、排気バルブ26から新気‐EGRガス合流位置60までの経路長が予め記憶されており、この経路長が取得される。   Next, the path length of the external EGR is acquired (step 110). Specifically, the ECU 50 stores a path length from the exhaust valve 26 to the fresh air-EGR gas merge position 60 in advance, and acquires this path length.

さらに、外部EGR通路30内のEGRガスの温度と圧力とが算出される(ステップ120)。具体的には、EGRガス温度は、公知のモデルから算出される。EGRガス圧力は、EGRガス量をパラメータとする公知のモデルから算出される。このEGRガス量は、EGR率と吸入空気量に基づいて算出される。この吸入空気量は、エアフローメータ18の信号GAから算出される。なお、外部EGR通路30にセンサを取り付けて、EGRガス温度とEGRガス圧力を検出することとしてもよい。   Further, the temperature and pressure of the EGR gas in the external EGR passage 30 are calculated (step 120). Specifically, the EGR gas temperature is calculated from a known model. The EGR gas pressure is calculated from a known model using the EGR gas amount as a parameter. This EGR gas amount is calculated based on the EGR rate and the intake air amount. This intake air amount is calculated from the signal GA of the air flow meter 18. Note that a sensor may be attached to the external EGR passage 30 to detect the EGR gas temperature and the EGR gas pressure.

続いて、排気脈動の位相・周期が算出される(ステップ130)。ECU50には、ステップ100〜120において取得された、エンジン回転数NE、排気バルブタイミング、外部EGR経路長、EGRガス温度、EGRガス圧力を入力パラメータとし、EGRガスを導入するときの排気脈動の位相・周期を出力とするモデルが記憶されている。このモデルに基づいて、新気‐EGRガス合流位置60における排気脈動の位相が算出される。   Subsequently, the phase / cycle of the exhaust pulsation is calculated (step 130). The ECU 50 uses the engine speed NE, exhaust valve timing, external EGR path length, EGR gas temperature, and EGR gas pressure acquired in Steps 100 to 120 as input parameters, and the phase of exhaust pulsation when EGR gas is introduced. -A model whose output is a cycle is stored. Based on this model, the phase of the exhaust pulsation at the fresh air-EGR gas merge position 60 is calculated.

そして、吸気脈動と排気脈動との位相差が算出される(ステップ140)。この吸気脈動は、気筒に空気が流入されるタイミングや周期と相関している。ECU50には、エンジン回転数NEや吸気バルブ24のバルブタイミング等に基づいて新気‐EGRガス合流位置60における吸気脈動の位相を定めたマップが、予め記憶されている。このマップを用いて、新気‐EGRガス合流位置60における吸気脈動と排気脈動との位相差を算出することができる。   Then, the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation is calculated (step 140). This intake pulsation correlates with the timing and cycle of air flowing into the cylinder. The ECU 50 stores in advance a map in which the phase of the intake pulsation at the fresh air-EGR gas merge position 60 is determined based on the engine speed NE, the valve timing of the intake valve 24, and the like. Using this map, the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation at the fresh air-EGR gas merge position 60 can be calculated.

次に、吸気脈動と排気脈動との位相差が目標範囲内であるか否かが判定される(ステップ150)。位相差が目標範囲内であると判定される場合には、本ルーチンの処理は終了される。   Next, it is determined whether or not the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation is within the target range (step 150). If it is determined that the phase difference is within the target range, the routine is terminated.

一方、位相差が目標範囲外であると判定される場合には、次に、排気バルブ26のバルブタイミングの補正量が算出される(ステップ160)。具体的には、ECU50には、新気‐EGRガス合流位置60における排気脈動を吸気脈動に同期させるように、エンジン回転数NEと排気バルブ26の進角補正量・遅角補正量との関係を定めた、上記図3(C)に示すような関係マップが記憶されている。進角補正量・遅角補正量は、例えば排気バルブの開き時期に対する補正量である。この関係マップから、エンジン回転数NEに応じた排気バルブタイミング補正量が算出される。   On the other hand, if it is determined that the phase difference is outside the target range, the correction amount of the valve timing of the exhaust valve 26 is then calculated (step 160). Specifically, the ECU 50 determines the relationship between the engine speed NE and the advance angle correction amount / retard angle correction amount of the exhaust valve 26 so that the exhaust air pulsation at the fresh air-EGR gas merge position 60 is synchronized with the intake air pulsation. A relationship map as shown in FIG. 3C is stored. The advance angle correction amount / retard angle correction amount are, for example, correction amounts for the opening timing of the exhaust valve. From this relationship map, the exhaust valve timing correction amount corresponding to the engine speed NE is calculated.

続いて、ステップ160において算出された排気バルブタイミング補正量に基づいて、可変動弁機構34により排気バルブ26のバルブタイミングが補正される(ステップ170)。   Subsequently, the valve timing of the exhaust valve 26 is corrected by the variable valve mechanism 34 based on the exhaust valve timing correction amount calculated in step 160 (step 170).

以上説明したように、図4に示すルーチンによれば、エンジン回転数NEに応じて排気バルブ26のバルブタイミングを補正することができる。この補正により、吸気脈動と排気脈動とを同期させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、どのエンジン回転数であっても、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。そのため、EGR率の目標値を十分に高めることができ、NOxや燃費の悪化を抑制することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 4, the valve timing of the exhaust valve 26 can be corrected according to the engine speed NE. By this correction, the intake pulsation and the exhaust pulsation can be synchronized. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to suppress variations in the EGR rate between the cylinders at any engine speed. Therefore, the target value of the EGR rate can be sufficiently increased, and deterioration of NOx and fuel consumption can be suppressed.

また、本実施形態のシステムでは、図2に示すように、吸気マニホールド42の容積を、各気筒の吸気行程において、新気‐EGRガス合流位置60にあるガスが筒内に導入されるように小さく構成している。加えて、吸気脈動と排気脈動の位相を同期させることとしている。そのため、本実施形態のシステムによれば、新気‐EGRガス合流位置60にあるガスを、気筒間のEGR率のばらつきなく好適に筒内に導入させることができる。   Further, in the system of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the volume of the intake manifold 42 is set so that the gas at the fresh air-EGR gas merging position 60 is introduced into the cylinder in the intake stroke of each cylinder. It is small. In addition, the phases of intake pulsation and exhaust pulsation are synchronized. Therefore, according to the system of the present embodiment, the gas at the fresh air-EGR gas merging position 60 can be suitably introduced into the cylinder without variation in the EGR rate between the cylinders.

ところで、上述した実施の形態2のシステムにおいては、吸気マニホールド42として、図2に示す構成を用いることとしている。好適には図2に示す構成が望ましいが、図8の構成を用いることとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。   Incidentally, in the system of the second embodiment described above, the configuration shown in FIG. 2 is used as the intake manifold 42. The configuration shown in FIG. 2 is preferable, but the configuration shown in FIG. 8 may be used. This point is the same in the following embodiments.

尚、上述した実施の形態2においては、吸気通路12が前記第2の発明における「吸気通路」に、外部EGR通路30が前記第2の発明における「外部EGR通路」に、新気‐EGRガス合流位置60が、前記第3の発明における「接続位置」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップ130の処理を実行することにより前記第2の発明における「排気脈動算出手段」が、上記ステップ150の処理を実行することにより前記第2の発明における「位相差判定手段」が、上記ステップ160〜170の処理を実行することにより前記第2の発明における「脈動制御手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the intake air passage 12 is the “intake passage” in the second invention, and the external EGR passage 30 is the “external EGR passage” in the second invention. The merge position 60 corresponds to the “connection position” in the third aspect of the invention.
In addition, here, the ECU 50 executes the process of step 130, so that the “exhaust pulsation calculating means” in the second aspect of the invention executes the process of step 150, so that “ The “phase difference determining means” executes the processing of steps 160 to 170 described above, thereby realizing the “pulsation control means” in the second invention.

実施の形態3.
次に、図5を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは図1及び図2に示す構成において、ECU50に後述する図5のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、ECU50の入力部には、排気マニホールド28内の排気温度T4を検出するための排気温度センサ(図示省略)が接続されているものとする。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG. 5 described later in the configuration shown in FIGS. 1 and 2. It is assumed that an exhaust temperature sensor (not shown) for detecting the exhaust temperature T4 in the exhaust manifold 28 is connected to the input portion of the ECU 50.

[実施の形態3における特徴的制御] [Characteristic Control in Embodiment 3]

上述した実施の形態2のシステムにおいては、排気バルブ26のバルブタイミングを補正して、吸気脈動と排気脈動とを同期させることとした。しかしながら、バルブタイミングを補正することが必ずしも望ましくない、次のような場合も考えられる。   In the system of the second embodiment described above, the valve timing of the exhaust valve 26 is corrected to synchronize the intake pulsation and the exhaust pulsation. However, the following cases may be considered in which it is not always desirable to correct the valve timing.

第1の場合として、排気バルブ26を開いたときの排気マニホールド28と吸気マニホールド42との圧力差が、ある閾値よりも大きい場合には、ポンプ損失の悪化が懸念される。第2の場合として、排気マニホールド28の温度がある閾値よりも高い場合には、EGRクーラ32の効率が低下し、スモークの悪化が懸念される。第3の場合として、排気マニホールド28の温度がある閾値よりも低下する場合には、触媒の床温が低下して排気ガスの浄化率が低下する。そのため、HCやCO等の排気エミッションの悪化が懸念される。   In the first case, when the pressure difference between the exhaust manifold 28 and the intake manifold 42 when the exhaust valve 26 is opened is larger than a certain threshold value, there is a concern about deterioration of pump loss. As a second case, when the temperature of the exhaust manifold 28 is higher than a certain threshold value, the efficiency of the EGR cooler 32 is lowered, and there is a concern about the deterioration of smoke. As a third case, when the temperature of the exhaust manifold 28 falls below a certain threshold, the bed temperature of the catalyst is lowered and the exhaust gas purification rate is lowered. Therefore, there is a concern about deterioration of exhaust emissions such as HC and CO.

そこで、本実施形態のシステムでは、第1の処理として、排気バルブ26を開いたときの排気マニホールド28と吸気マニホールド42との圧力差が閾値α以上の場合には、排気バルブ26の開き時期を進角させる補正量(進角補正量)を制限することとした。また、第2の処理として、排気マニホールド28の温度が閾値β以上の場合には、進角補正量を制限することとした。さらに、第3の処理として、排気マニホールド28の温度が閾値γ以下の場合には、排気バルブ26の開き時期を遅角させる補正量(遅角補正量)を制限することとした。   Therefore, in the system of the present embodiment, as a first process, when the pressure difference between the exhaust manifold 28 and the intake manifold 42 when the exhaust valve 26 is opened is equal to or greater than the threshold value α, the opening timing of the exhaust valve 26 is set. The amount of correction to be advanced (advance angle correction amount) was limited. Further, as the second processing, when the temperature of the exhaust manifold 28 is equal to or higher than the threshold value β, the advance correction amount is limited. Further, as a third process, when the temperature of the exhaust manifold 28 is equal to or lower than the threshold γ, the correction amount (retarding correction amount) for retarding the opening timing of the exhaust valve 26 is limited.

(制御ルーチン)
図5は、上述の第1〜第3の処理を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ200〜260の処理がステップ160とステップ170との間に加えられている点を除き、図4に示すルーチンと同様である。以下、図5において、図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
(Control routine)
FIG. 5 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the first to third processes described above. This routine is the same as the routine shown in FIG. 4 except that the processing of steps 200 to 260 is added between step 160 and step 170. In FIG. 5, the same steps as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図5に示すルーチンでは、ステップ160の処理後に、排気バルブ26を開いたときの排気マニホールド28内の排気圧P4と、吸気マニホールド42内の過給圧Pbとの圧力差が、閾値α以上であるか否かが判定される(ステップ200)。具体的には、排気圧P4は、公知のモデルから算出される。過給圧Pbは、過給圧センサ40から検出される。また、閾値αは、許容されるポンプ損失の上限値を実験等により定めた値である。圧力差が閾値α以上であると判定される場合には、進角補正量を制限する進角制限フラグをONにする(ステップ210)。   In the routine shown in FIG. 5, the pressure difference between the exhaust pressure P4 in the exhaust manifold 28 and the supercharging pressure Pb in the intake manifold 42 when the exhaust valve 26 is opened after the processing of step 160 is greater than or equal to the threshold value α. It is determined whether or not there is (step 200). Specifically, the exhaust pressure P4 is calculated from a known model. The supercharging pressure Pb is detected from the supercharging pressure sensor 40. Further, the threshold value α is a value obtained by experimentally determining the upper limit value of the allowable pump loss. If it is determined that the pressure difference is greater than or equal to the threshold value α, an advance angle limit flag that limits the advance angle correction amount is set to ON (step 210).

その後、ステップ260において、排気バルブタイミング補正量が決定される。具体的には、進角制限フラグがON、かつ、ステップ160で算出された排気バルブタイミング補正量が進角補正量である場合には、排気バルブ開き時期の進角補正が制限される。詳細には、進角補正量が規定の上限値以上である場合には、進角補正量にこの上限値が設定される。なお、上限値は0であってよく、この場合には進角補正が禁止される。   Thereafter, in step 260, the exhaust valve timing correction amount is determined. Specifically, when the advance angle limit flag is ON and the exhaust valve timing correction amount calculated in step 160 is the advance angle correction amount, the advance correction of the exhaust valve opening timing is limited. Specifically, when the advance angle correction amount is equal to or greater than a predetermined upper limit value, this upper limit value is set as the advance angle correction amount. The upper limit value may be 0, and in this case, advance angle correction is prohibited.

一方、ステップ200において、圧力差が閾値αよりも小さいと判定される場合には、次に、排気バルブ26を開いたときの排気マニホールド28内の排気温度T4が、閾値β以上であるか否が判定される(ステップ220)。排気温度T4は、排気マニホールド28に取り付けられた排気温度センサから検出される。また、閾値βは、スモーク悪化が生じない温度の上限値を実験等により定めた値である。排気温度T4が、閾値β以上であると判定される場合には、進角補正量を制限する進角制限フラグをONにする(ステップ230)。   On the other hand, if it is determined in step 200 that the pressure difference is smaller than the threshold value α, whether or not the exhaust temperature T4 in the exhaust manifold 28 when the exhaust valve 26 is opened is equal to or higher than the threshold value β. Is determined (step 220). The exhaust temperature T4 is detected from an exhaust temperature sensor attached to the exhaust manifold 28. Further, the threshold value β is a value obtained by experiment or the like, which defines an upper limit value of the temperature at which smoke deterioration does not occur. If it is determined that the exhaust gas temperature T4 is equal to or higher than the threshold value β, an advance angle limit flag that limits the advance angle correction amount is set to ON (step 230).

その後、ステップ260において、排気バルブタイミング補正量が決定される。具体的には、上述の通り、進角制限フラグがON、かつ、ステップ160で算出された排気バルブタイミング補正量が進角補正量である場合には、排気バルブ開き時期の進角補正が制限される。   Thereafter, in step 260, the exhaust valve timing correction amount is determined. Specifically, as described above, when the advance angle limit flag is ON and the exhaust valve timing correction amount calculated in step 160 is the advance angle correction amount, the advance angle correction of the exhaust valve opening timing is limited. Is done.

一方、ステップ220において、排気温度T4が、閾値βよりも小さいと判定される場合には、次に、排気温度T4が閾値γ以下であるか否かが判定される(ステップ240)。閾値γは、触媒が好適な浄化性能を維持するために必要な排気ガス温度の下限値を実験等により定めた値である。排気温度T4が、閾値γ以下であると判定される場合には、遅角補正量を制限する遅角制限フラグをONにする(ステップ250)。   On the other hand, if it is determined in step 220 that the exhaust gas temperature T4 is lower than the threshold value β, it is next determined whether or not the exhaust gas temperature T4 is less than or equal to the threshold value γ (step 240). The threshold value γ is a value determined by experiment or the like as the lower limit value of the exhaust gas temperature necessary for the catalyst to maintain a suitable purification performance. When it is determined that the exhaust gas temperature T4 is equal to or lower than the threshold value γ, a retard limit flag that limits the retard correction amount is turned on (step 250).

その後、ステップ260において、排気バルブタイミング補正量が決定される。具体的には、遅角制限フラグがON、かつ、ステップ160で算出された排気バルブタイミング補正量が遅角補正量である場合には、排気バルブ開き時期の遅角補正が制限される。詳細には、遅角補正量が規定の上限値以上である場合には、進角補正量にこの上限値が設定される。なお、上限値は0であってよく、この場合には遅角補正が禁止される。   Thereafter, in step 260, the exhaust valve timing correction amount is determined. Specifically, when the retard limit flag is ON and the exhaust valve timing correction amount calculated in step 160 is the retard correction amount, the retard correction of the exhaust valve opening timing is limited. Specifically, when the retardation correction amount is equal to or greater than a prescribed upper limit value, this upper limit value is set as the advance correction amount. Note that the upper limit value may be 0, and in this case, retardation correction is prohibited.

一方、ステップ240において、排気温度T4が閾値γよりも高いと判定される場合には、進角制限フラグ、遅角制限フラグを共にOFFにする。その後、ステップ260において、排気バルブタイミング補正量が決定される。具体的には、進角制限フラグ、遅角制限フラグが共にOFFの場合には、ステップ160で算出された排気バルブタイミング補正量が、最終的な補正量として決定される。   On the other hand, if it is determined in step 240 that the exhaust gas temperature T4 is higher than the threshold value γ, both the advance angle limit flag and the retard angle limit flag are turned OFF. Thereafter, in step 260, the exhaust valve timing correction amount is determined. Specifically, when both the advance angle limit flag and the retard angle limit flag are OFF, the exhaust valve timing correction amount calculated in step 160 is determined as the final correction amount.

続いて、ステップ260において決定された排気バルブタイミング補正量に基づいて、可変動弁機構34により排気バルブ26のバルブタイミングが補正される(ステップ170)。   Subsequently, the valve timing of the exhaust valve 26 is corrected by the variable valve mechanism 34 based on the exhaust valve timing correction amount determined in step 260 (step 170).

以上説明したように、図5に示すルーチンによれば、吸気脈動と排気脈動との位相差が目標範囲外の場合であっても、運転状態に応じて排気バルブタイミング補正量を制限することができる。排気バルブタイミング補正量を制限することで、ポンプ損失の悪化、スモーク悪化、触媒の浄化率低下を抑制することができる。そのため、燃費や排気エミッションの悪化を抑制することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 5, even when the phase difference between the intake pulsation and the exhaust pulsation is outside the target range, the exhaust valve timing correction amount can be limited according to the operating state. it can. By limiting the exhaust valve timing correction amount, deterioration of pump loss, deterioration of smoke, and reduction of the purification rate of the catalyst can be suppressed. Therefore, deterioration of fuel consumption and exhaust emission can be suppressed.

加えて、図5に示すルーチンによれば、ポンプ損失やエキマニ温度が許容範囲内である場合には、吸気脈動と排気脈動とを同期させることができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、運転状況に応じて燃費や排気エミッションの悪化を抑制しつつ、適切に気筒間のEGR量のばらつきを抑制することができる。   In addition, according to the routine shown in FIG. 5, when the pump loss and the exhaust manifold temperature are within the allowable ranges, the intake pulsation and the exhaust pulsation can be synchronized. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to appropriately suppress the variation in the EGR amount between the cylinders while suppressing the deterioration of the fuel consumption and the exhaust emission according to the driving situation.

ところで、上述した実施の形態3のシステムにおいては、第1の処理(ステップ200〜210)、第2の処理(ステップ220〜230)、第3の処理(ステップ240〜250)を併用することとしているが、これに限定されるものではない。例えば、第1〜第3のいずれかの処理、又は複数の処理を組み合せで用いることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。   By the way, in the system of the third embodiment described above, the first process (steps 200 to 210), the second process (steps 220 to 230), and the third process (steps 240 to 250) are used in combination. However, it is not limited to this. For example, any one of the first to third processes or a plurality of processes may be used in combination. This point is the same in the following embodiments.

尚、上述した実施の形態3においては、吸気通路12が前記第1又は第2の発明における「吸気通路」に、外部EGR通路30が前記第1又は第2の発明における「外部EGR通路」に、新気‐EGRガス合流位置60が、前記第1又は第3の発明における「接続位置」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップ130の処理を実行することにより前記第2の発明における「排気脈動算出手段」が、上記ステップ150の処理を実行することにより前記第2の発明における「位相差判定手段」が、上記ステップ160〜170の処理を実行することにより前記第2の発明における「脈動制御手段」が、それぞれ実現されている。
In the third embodiment described above, the intake passage 12 is the “intake passage” in the first or second invention, and the external EGR passage 30 is the “external EGR passage” in the first or second invention. The fresh air-EGR gas merge position 60 corresponds to the “connection position” in the first or third aspect of the invention.
In addition, here, the ECU 50 executes the process of step 130, so that the “exhaust pulsation calculating means” in the second aspect of the invention executes the process of step 150, so that “ The “phase difference determining means” executes the processing of steps 160 to 170 described above, thereby realizing the “pulsation control means” in the second invention.

実施の形態4.
次に、図6〜図7を参照して本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態のシステムは図1及び図2に示す構成において、ECU50に後述する図7のルーチンを実施させることで実現することができる。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute the routine of FIG. 7 described later in the configuration shown in FIGS. 1 and 2.

[実施の形態3における特徴的制御] [Characteristic Control in Embodiment 3]

軽負荷の運転状態においては、筒内温度が低いため排気ガス中のHCが多くなりやすい。そのため、軽負荷でのEGR量は、HCの制約により制限される。そこで、軽負荷において、NOx低減を図るためには、気筒間に分配されるEGR量、即ち気筒間のEGR率のばらつきを改善することが必要となる。ところで、軽負荷の運転状態では、UDC(アーバンサイクル)で主に使用され、冷間条件となるため、EGR量、電子制御式のスロットルバルブ38の補正が入る。そして、気筒間のEGR率のばらつきは、この補正に応じて異なることとなるため、この補正に適合させることは困難である。   In the light load operation state, the in-cylinder temperature is low, so that HC in the exhaust gas tends to increase. For this reason, the amount of EGR at a light load is limited by HC restrictions. Therefore, in order to reduce NOx at light loads, it is necessary to improve the EGR amount distributed between the cylinders, that is, the variation in the EGR rate between the cylinders. By the way, in a light load operation state, it is mainly used in UDC (Urban Cycle) and is in a cold condition, so that the EGR amount and the electronically controlled throttle valve 38 are corrected. And since the dispersion | variation in the EGR rate between cylinders changes with this correction | amendment, it is difficult to adapt to this correction | amendment.

また、高負荷の運転状態においては、空燃比が通常時よりもリッチ寄りとなり燃料と新気との混合が不足し、スモーク悪化が懸念される。さらに、燃焼温度も高くNOx発生量が多くなるため、NOxを低減するために多量のEGR量が要求される。しかしながら、気筒間のEGR率がばらついていればスモーク悪化が生じるため、EGR量を制限する必要が生じてしまう。   Further, in a high-load operation state, the air-fuel ratio becomes closer to that in the normal state, so that mixing of fuel and fresh air is insufficient, and there is a concern that smoke may deteriorate. Furthermore, since the combustion temperature is high and the amount of NOx generated increases, a large amount of EGR is required to reduce NOx. However, if the EGR rate between the cylinders varies, smoke deterioration occurs, so that it becomes necessary to limit the EGR amount.

そこで、本実施形態のシステムでは、運転状態が軽負荷又は高負荷の場合に、吸気脈動と排気脈動とを同期させて、スロットルバルブ38等の補正に左右されることなく、気筒間のEGR率のばらつきを抑制することとした。   Therefore, in the system of the present embodiment, when the operation state is light load or high load, the intake pulsation and the exhaust pulsation are synchronized, and the EGR rate between the cylinders is not affected by the correction of the throttle valve 38 or the like. It was decided to suppress the variation of.

(制御ルーチン)
図7は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ300〜310の処理がステップ100の前処理として加えられている点を除き、図4に示すルーチンと同様である。以下、図7において、図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
(Control routine)
FIG. 7 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. This routine is the same as the routine shown in FIG. 4 except that the processing of steps 300 to 310 is added as the preprocessing of step 100. In FIG. 7, the same steps as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図7に示すルーチンでは、まず、軽負荷の運転モードであるか否かが判定される(ステップ300)。図6は、本システムの運転モードを表す図である。冷間条件(例えば、水温80℃以下)であって、図6の領域(A)に示すような負荷である場合には、軽負荷モードであると判定される。軽負荷モードであると判定される場合には、ステップ100以降の処理が開始される。   In the routine shown in FIG. 7, it is first determined whether or not the operation mode is a light load (step 300). FIG. 6 is a diagram illustrating an operation mode of the present system. When it is a cold condition (for example, a water temperature of 80 ° C. or less) and the load is as shown in the region (A) of FIG. 6, it is determined that the light load mode is set. When it is determined that the light load mode is set, the processing after step 100 is started.

一方、軽負荷モードでないと判定される場合には、次に、高負荷の運転モードであるか否かが判定される(ステップ310)。例えば、図6の領域Bに示すような高負荷かつ高回転である場合には高負荷モードであると判定される。高負荷モードであると判定される場合には、ステップ100以降の処理が開始される。一方、軽負荷モードでも高負荷モードでもないと判定される場合には、本ルーチンの処理が終了される。   On the other hand, if it is determined that the mode is not the light load mode, it is next determined whether or not the mode is a high load operation mode (step 310). For example, when the load is high and the rotation is high as shown in the region B of FIG. 6, it is determined that the mode is the high load mode. If it is determined that the mode is the high load mode, the processing after step 100 is started. On the other hand, when it is determined that neither the light load mode nor the high load mode is set, the processing of this routine is terminated.

以上説明したように、図7に示すルーチンによれば、軽負荷モードにおいて、吸気脈動と排気脈動の位相を同期させることができる。そのため、冷間条件においてEGR量、スロットルバルブ38が補正制御される場合であっても、この補正制御に左右されることなく、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。EGR率のばらつきを抑制することで、EGR率の目標値を十分に高めることができ、軽負荷においてもNOxの悪化を好適に抑制することが可能となる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 7, the phases of the intake pulsation and the exhaust pulsation can be synchronized in the light load mode. Therefore, even when the EGR amount and the throttle valve 38 are corrected and controlled under the cold condition, the variation in the EGR rate between the cylinders can be suppressed without being influenced by the correction control. By suppressing the variation in the EGR rate, the target value of the EGR rate can be sufficiently increased, and the deterioration of NOx can be suitably suppressed even at a light load.

また、図7に示すルーチンによれば、高負荷モードにおいて、吸気脈動と排気脈動の位相を同期させて、気筒間でのEGR率のばらつきを抑制することができる。EGR率のばらつきを抑制することで、スモークの悪化を抑制することができる。そのため、高負荷高回転で要求される多量のEGRガスを好適に導入し、NOxの悪化を好適に抑制することが可能となる。   Further, according to the routine shown in FIG. 7, in the high load mode, it is possible to synchronize the phases of the intake pulsation and the exhaust pulsation to suppress the variation in the EGR rate between the cylinders. By suppressing the variation in the EGR rate, it is possible to suppress the deterioration of smoke. Therefore, it is possible to suitably introduce a large amount of EGR gas required at a high load and high rotation, and to appropriately suppress the deterioration of NOx.

ところで、上述した実施の形態4のシステムにおいては、軽負荷モードの判定(ステップ300)と、高負荷モードの判定(ステップ310)とを併用することとしているが、これに限定されるものではない。いずれか一方のモード判定処理のみを用いることとしても良い。   By the way, in the system of the above-described fourth embodiment, the determination of the light load mode (step 300) and the determination of the high load mode (step 310) are used together, but the present invention is not limited to this. . Only one of the mode determination processes may be used.

また、上述した実施の形態4のシステムにおいては、さらに、ステップ160とステップ170の処理の間に、上述したステップ200〜260の処理を加えることとしても良い。   Further, in the system of the fourth embodiment described above, the processes of steps 200 to 260 described above may be added between the processes of step 160 and step 170.

尚、上述した実施の形態4においては、ECU50が、上記ステップ300の処理を実行することにより前記第4の発明における「軽負荷判定手段」が、上記ステップ310の処理を実行することにより前記第5の発明における「高負荷高回転判定手段」が、上記ステップ160〜170の処理を実行することにより前記第4又は第5の発明における「脈動制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the above-described fourth embodiment, the ECU 50 executes the process of step 300, so that the “light load determination means” in the fourth invention executes the process of step 310. The “high-load high-rotation determination means” according to the fifth aspect of the invention implements the “pulsation control means” according to the fourth or fifth aspect of the invention by executing the processing of steps 160 to 170 described above.

A 吸気通路下流部
NE エンジン回転数
P4 排気圧
Pb 過給圧
T4 排気温度
10 エンジン
12 吸気通路
14 排気通路
18 エアフローメータ
20、20a、20b 過給機、コンプレッサ、タービン
22 インタークーラ
24 吸気バルブ
26 排気バルブ
28 排気マニホールド
30 外部EGR通路
32 EGRクーラ
34 可変動弁機構
36 クランク角センサ
38 スロットルバルブ
40 過給圧センサ
42 吸気マニホールド
44 EGRバルブ
50 ECU
60 新気‐EGRガス合流位置
A Intake passage downstream portion NE Engine speed P4 Exhaust pressure Pb Supercharging pressure T4 Exhaust temperature 10 Engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 18 Air flow meters 20, 20a, 20b Supercharger, compressor, turbine 22 Intercooler 24 Intake valve 26 Exhaust Valve 28 Exhaust manifold 30 External EGR passage 32 EGR cooler 34 Variable valve mechanism 36 Crank angle sensor 38 Throttle valve 40 Supercharging pressure sensor 42 Intake manifold 44 EGR valve 50 ECU
60 Shin-EGR gas merge position

Claims (5)

複数の気筒に接続する吸気通路と、
排気通路と前記吸気通路とを接続する外部EGR通路と、を備え、
前記吸気通路と前記外部EGR通路との接続位置から前記複数の気筒までの各経路の容積は、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積であること、
を特徴とする内燃機関。
An intake passage connected to a plurality of cylinders;
An external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage,
The volume of each path from the connection position of the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is a volume capable of introducing the gas at the connection position into the cylinder in the intake stroke of each cylinder;
An internal combustion engine characterized by the above.
複数の気筒に接続する吸気通路と、
排気通路と前記吸気通路とを接続し、EGRガスを当該吸気通路に導入する外部EGR通路と、
エンジン回転数を含む機関パラメータと排気脈動の位相との関係を定めたモデルから、EGRガスを導入するときの排気脈動の位相を算出する排気脈動算出手段と、
前記排気脈動算出手段により算出された排気脈動と吸気脈動との位相差が規定値以上であるか否かを判定する位相差判定手段と、
前記位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御する脈動制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
An intake passage connected to a plurality of cylinders;
An external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage and introducing EGR gas into the intake passage;
Exhaust pulsation calculating means for calculating the phase of exhaust pulsation when introducing EGR gas from a model that defines the relationship between engine parameters including engine speed and the phase of exhaust pulsation;
Phase difference determination means for determining whether or not the phase difference between the exhaust pulsation calculated by the exhaust pulsation calculation means and the intake pulsation is equal to or greater than a specified value;
Pulsation control means for controlling the valve timings of the exhaust valves of the plurality of cylinders according to the engine speed so as to reduce the phase difference when the phase difference is equal to or greater than the specified value;
An internal combustion engine comprising:
前記吸気通路と前記外部EGR通路との接続位置から前記複数の気筒までの各経路の容積は、各気筒の吸気行程において当該接続位置にあるガスを筒内に導入可能な容積であること、を特徴とする請求項2記載の内燃機関。   The volume of each path from the connection position of the intake passage and the external EGR passage to the plurality of cylinders is a volume capable of introducing the gas at the connection position into the cylinder during the intake stroke of each cylinder. 3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein 運転状態が軽負荷であるか否かを判定する軽負荷判定手段、を更に備え、
前記脈動制御手段は、前記運転状態が軽負荷である場合、かつ前記位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御すること、
を特徴とする請求項2又は3記載の内燃機関。
A light load determination means for determining whether or not the operating state is a light load;
The pulsation control means is configured to reduce the phase difference when the operation state is a light load and the phase difference is equal to or greater than the specified value. Controlling the valve timing of the exhaust valve,
The internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized in that.
運転状態が高負荷高回転であるか否かを判定する高負荷高回転判定手段、を更に備え、
前記脈動制御手段は、前記運転状態が高負荷高回転である場合、かつ前記位相差が前記規定値以上である場合に、前記位相差を小さくするように、エンジン回転数に応じて前記複数の気筒の排気バルブのバルブタイミングを制御すること、
を特徴とする請求項2又は3記載の内燃機関。
A high load high rotation determination means for determining whether or not the operation state is high load high rotation,
The pulsation control means is configured to reduce the phase difference when the operation state is a high load and high rotation and the phase difference is equal to or greater than the specified value. Controlling the valve timing of the exhaust valve of the cylinder,
The internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016125404A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 マツダ株式会社 Exhaust gas recirculation device for engine

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