JP2020176588A - Control device for engine - Google Patents

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繁範 森内
Shigenori Moriuchi
繁範 森内
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Abstract

To improve delay of response to an acceleration request during introduction of exhaust recirculation gas.SOLUTION: A control device for an engine includes: an intake passage 1; an exhaust passage 2; an exhaust gas recirculation device 13 introducing a part of exhaust gas to intake air through an exhaust gas recirculation passage 13a connecting the intake passage 1 and the exhaust passage 2 as exhaust recirculation gas; a rotating body 15 provided in a merged part 13b with the intake passage 1 of the exhaust gas recirculation passage 13a; and a drive source 17 applying driving force to the rotating body 15 to rotate the rotating body 15. The exhaust recirculation gas in a retention space L is introduced into the intake passage 1 due to negative pressure generated around the rotating body 15 through the rotation of the rotating body 15.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device.

一般に、エンジンの排気通路と吸気通路との間に、排気の一部を排気還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置が設けられる場合が多い。例えば、特許文献1のエンジンの排気ガス再循環装置は、排気通路と吸気通路との間を連通する排気還流通路と、その排気還流通路に設けられる排気還流バルブと、吸気通路の排気還流通路との合流部より上流側に設けられるスロットルバルブを備えている。スロットルバルブは、バタフライ弁形式の弁体であり、弁体の開度によって吸気通路の流路の断面積を増減可能になっている。スロットルバルブの開度を小さくして吸気通路内を負圧にし、排気還流バルブを開放することで、適宜必要な量の排気還流ガスが吸気に導入される。この排気還流ガスの吸気への導入により、燃費の向上が図られ、ノッキングの抑制も図られる(例えば、特許文献1参照)。 In general, an exhaust gas recirculation device that introduces a part of the exhaust gas into the intake air as an exhaust return gas is often provided between the exhaust passage and the intake passage of the engine. For example, the exhaust gas recirculation device of the engine of Patent Document 1 includes an exhaust gas recirculation passage that communicates between the exhaust passage and the intake passage, an exhaust recirculation valve provided in the exhaust recirculation passage, and an exhaust recirculation passage of the intake passage. It is equipped with a throttle valve provided on the upstream side of the confluence of. The throttle valve is a butterfly valve type valve body, and the cross-sectional area of the flow path of the intake passage can be increased or decreased depending on the opening degree of the valve body. By reducing the opening degree of the throttle valve to create a negative pressure in the intake passage and opening the exhaust recirculation valve, an appropriate amount of exhaust recirculation gas is introduced into the intake air. By introducing this exhaust recirculation gas into the intake air, fuel efficiency can be improved and knocking can be suppressed (see, for example, Patent Document 1).

ところで、エンジンへの要求負荷は、ドライバによるアクセル開度に基づいて決定される。この要求負荷に応じて、吸気全体に占める排気還流ガスの比率の目標である目標排気還流ガス率が決定される。一般的には、中負荷領域、高負荷領域では、要求負荷が大きいほど排気還流ガス率は低く設定される。決定された目標排気還流ガス率の値に応じて、スロットルバルブ、排気還流バルブ等の開閉を制御し、排気還流ガスの吸気への導入量を調節する。 By the way, the required load on the engine is determined based on the accelerator opening degree by the driver. According to this required load, the target exhaust gas return gas ratio, which is the target of the ratio of the exhaust gas return gas to the entire intake air, is determined. Generally, in the medium load region and the high load region, the larger the required load, the lower the exhaust gas return gas ratio is set. The opening and closing of the throttle valve, the exhaust recirculation valve, etc. is controlled according to the determined value of the target exhaust recirculation gas rate, and the amount of the exhaust recirculation gas introduced into the intake air is adjusted.

運転中に、例えば、全開加速の要求があった場合には、その時点での運転状態に応じた排気還流ガス率から、全開走行に対応した目標排気還流ガス率へと排気還流ガス率の変更が要求される。このため、その要求に応じるべく、スロットルバルブ、排気還流バルブ等を制御して、排気還流ガス率を調整する。 During operation, for example, when there is a request for full-open acceleration, the exhaust gas rate is changed from the exhaust gas rate according to the operating state at that time to the target exhaust gas rate corresponding to full-open driving. Is required. Therefore, the throttle valve, the exhaust recirculation valve, and the like are controlled to adjust the exhaust recirculation gas ratio in order to meet the demand.

特開2012−052481号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-052481

ところで、運転中にドライバから加速の要求があった場合には、エンジンに導入される吸気量の増加が求められる。しかしながら、その前段の運転状態で、排気還流ガスを吸気へ導入するためにスロットルバルブの開度が小さくなっている場合、上流側からの新気の流れが妨げられている状態である。すなわち、加速の要求の時点では、吸気通路内の吸気量は低下している。このような状況でドライバの加速要求に応じて燃焼室から遠いスロットルバルブを開いても、燃焼室に導入される吸気量の増加には時間を要する。したがって、ドライバの加速要求に対して応答遅れ(タイムラグ)が生じやすく、運転上の快適なフィーリングが損なわれるという問題がある。 By the way, when the driver requests acceleration during operation, it is required to increase the amount of intake air introduced into the engine. However, in the operation state in the previous stage, when the opening degree of the throttle valve is small in order to introduce the exhaust recirculation gas into the intake air, the flow of fresh air from the upstream side is hindered. That is, at the time of the request for acceleration, the amount of intake air in the intake passage is decreasing. In such a situation, even if the throttle valve far from the combustion chamber is opened in response to the driver's acceleration request, it takes time to increase the amount of intake air introduced into the combustion chamber. Therefore, there is a problem that a response delay (time lag) is likely to occur in response to the driver's acceleration request, and a comfortable driving feeling is impaired.

そこで、この発明の課題は、排気還流ガス導入中の加速要求に対し、その応答遅れを改善することである。 Therefore, an object of the present invention is to improve the response delay to the acceleration request during the introduction of the exhaust gas.

上記の課題を解決するため、この発明は、燃焼室に吸気を導入する吸気通路と、前記燃焼室から排気を送り出す排気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを結ぶ排気還流通路を通じて排気の一部を排気還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置と、前記排気還流通路の前記吸気通路との合流部に設けられる回転体と、前記回転体を回転させるために前記回転体に駆動力を付与する駆動源と、を備え、前記回転体の回転によって前記回転体周囲に発生する負圧によって前記排気還流通路内の排気還流ガスが前記吸気通路内へ導入される構成を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention presents an exhaust gas through an intake passage for introducing intake gas into a combustion chamber, an exhaust passage for sending exhaust gas from the combustion chamber, and an exhaust return passage connecting the intake passage and the exhaust passage. An exhaust gas recirculation device that partially introduces the exhaust gas into the intake gas, a rotating body provided at the confluence of the exhaust gas recirculation passage with the intake passage, and a rotating body driven by the rotating body to rotate the rotating body. A drive source for applying a force is provided, and an exhaust gas recirculated gas in the exhaust recirculation passage is introduced into the intake passage by a negative pressure generated around the rotating body due to the rotation of the rotating body.

また、前記回転体は周壁部の内側に排気還流ガスの滞留空間を有する筒状部を備え、前記排気還流通路は前記滞留空間に接続され、前記滞留空間と前記吸気通路とは前記周壁部を貫通する誘導孔で連通し、前記回転体は前記筒状部の筒軸周りに回転する構成を採用することができる。 Further, the rotating body is provided with a tubular portion having a retention space for exhaust / return gas inside the peripheral wall portion, the exhaust / return passage is connected to the retention space, and the retention space and the intake passage form the peripheral wall portion. It is possible to adopt a configuration in which the rotating body rotates around the tubular axis of the tubular portion by communicating with the guide hole through which the rotating body is formed.

また、前記回転体は前記筒状部の筒軸方向が前記吸気通路の流れ方向に沿うように配置され、前記排気還流通路は前記筒状部の上流側端部に接続されている構成を採用することができる。 Further, the rotating body adopts a configuration in which the tubular portion is arranged so that the axial direction of the tubular portion is along the flow direction of the intake passage, and the exhaust / reflux passage is connected to the upstream end portion of the tubular portion. can do.

また、前記誘導孔は前記滞留空間から前記吸気通路へ導入される排気還流ガスの流れによって前記駆動源による前記回転体の回転方向と同方向の回転力を付与する位置に設定されている構成を採用することができる。 Further, the guide hole is set at a position where a rotational force in the same direction as the rotation direction of the rotating body by the drive source is applied by the flow of the exhaust gas returning gas introduced from the retention space to the intake passage. Can be adopted.

また、前記吸気に占める前記排気還流ガスの比率である排気還流ガス率の目標となる目標排気還流ガス率をエンジンの負荷に応じて決定する排気還流ガス率決定手段と、前記吸気における実際の排気還流ガス率である実排気還流ガス率をその時点のエンジンの負荷に応じた前記目標排気還流ガス率に近づける制御を行う排気ガス再循環装置制御手段と、を備え、前記駆動源はモータであり、前記排気ガス再循環装置制御手段は、前記実排気還流ガス率と前記目標排気還流ガス率とに基づいて前記モータの回転数の制御を行う構成を採用することができる。 Further, a means for determining the exhaust gas return gas rate, which is a target of the exhaust gas return gas rate, which is the ratio of the exhaust gas return gas to the intake air, according to the load of the engine, and an actual exhaust gas in the intake air. The exhaust gas recirculation device control means for controlling the actual exhaust gas recirculation gas rate, which is the recirculation gas rate, to approach the target exhaust gas recirculation gas rate according to the load of the engine at that time, and the drive source is a motor. The exhaust gas recirculation device control means can adopt a configuration in which the rotation speed of the motor is controlled based on the actual exhaust gas recirculation gas rate and the target exhaust gas recirculation gas rate.

この発明は、排気還流通路の吸気通路との合流部に回転体を設け、回転体の回転によって回転体の周囲に負圧を発生させることで、排気還流通路内の排気還流ガスを円滑に吸気へ導入できる。これにより、排気還流ガス導入中における吸気通路内の吸気の絞り量を抑制できるので、その後の加速要求に対する応答遅れを改善できる。 In the present invention, a rotating body is provided at a confluence with an intake passage of an exhaust recirculation passage, and a negative pressure is generated around the rotating body by the rotation of the rotating body, so that the exhaust recirculation gas in the exhaust recirculation passage is smoothly taken in. Can be introduced to. As a result, the amount of throttle of the intake air in the intake passage during the introduction of the exhaust gas is suppressed, so that the response delay to the subsequent acceleration request can be improved.

この発明の一実施形態を示すエンジンの構成図である。It is a block diagram of the engine which shows one Embodiment of this invention. 図1の要部拡大図である。It is an enlarged view of the main part of FIG. 回転体の詳細を示し、(a)は部分断面図、(b)は正面図である。The details of the rotating body are shown, (a) is a partial cross-sectional view, and (b) is a front view.

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施形態について説明する。図1は、この発明のエンジンEの制御装置を示す全体図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view showing a control device for the engine E of the present invention.

エンジンEは、ピストンPを収容したシリンダの燃焼室10内に通じ吸気を導入する吸気通路1、燃焼室10から引き出され排気を送り出す排気通路2を備えている。吸気通路1の燃焼室10への接続部である吸気ポート11、及び、排気通路2の燃焼室10への接続部である排気ポート12は、それぞれ吸気バルブ1a、排気バルブ2aによって開閉されるようになっている。また、燃焼室10や吸気ポート11には、吸気に燃料を噴射する燃料噴射装置8が備えられている。この実施形態では、燃焼室10に臨む直噴弁形式の燃料噴射装置8を備えている。 The engine E includes an intake passage 1 for introducing intake air through the combustion chamber 10 of a cylinder accommodating a piston P, and an exhaust passage 2 for drawing out exhaust gas from the combustion chamber 10. The intake port 11 which is the connection part of the intake passage 1 to the combustion chamber 10 and the exhaust port 12 which is the connection part of the exhaust passage 2 to the combustion chamber 10 are opened and closed by the intake valve 1a and the exhaust valve 2a, respectively. It has become. Further, the combustion chamber 10 and the intake port 11 are provided with a fuel injection device 8 for injecting fuel into the intake air. In this embodiment, a direct injection valve type fuel injection device 8 facing the combustion chamber 10 is provided.

吸気通路1には、吸気ポート11から上流側に向かって、吸気通路1の流路面積を調節するスロットルバルブ9、吸気通路1を流れる吸気を冷却する吸気冷却装置(インタークーラ)6、ターボチャージャ21のコンプレッサ23、エアクリーナ18等が設けられる。また、吸気通路1には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ31が設けられている。 The intake passage 1 includes a throttle valve 9 that adjusts the flow path area of the intake passage 1 from the intake port 11 to the upstream side, an intake cooling device (intercooler) 6 that cools the intake air flowing through the intake passage 1, and a turbocharger. The compressor 23 of 21 and the air cleaner 18 and the like are provided. Further, the intake passage 1 is provided with an air flow sensor 31 that detects the amount of intake air.

排気通路2には、排気ポート12から下流側に向かって、ターボチャージャ21のタービン22、排気ガス中の有害物質を除去する排気浄化部19、消音器(マフラ)20が設けられる。また、排気通路2には、排気浄化部19の下流側において、排気温度センサや空燃比センサ等が設けられている。 The exhaust passage 2 is provided with a turbine 22 of a turbocharger 21, an exhaust purification unit 19 for removing harmful substances in exhaust gas, and a muffler 20 toward the downstream side from the exhaust port 12. Further, the exhaust passage 2 is provided with an exhaust temperature sensor, an air-fuel ratio sensor, and the like on the downstream side of the exhaust purification unit 19.

吸気通路1と排気通路2との間には、その吸気通路1と排気通路2とを結び排気の一部を排気還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置13が備えられている。 An exhaust gas recirculation device 13 is provided between the intake passage 1 and the exhaust passage 2 to connect the intake passage 1 and the exhaust passage 2 and introduce a part of the exhaust gas into the intake air as an exhaust return gas.

排気ガス再循環装置13は、排気通路2の排気浄化部19と消音器20との間と、吸気通路1のコンプレッサ23の上流側部分との間を結ぶ排気還流通路13aと、その排気還流通路13aの途中に設けられ排気還流ガスを冷却する排気還流ガスクーラと、排気還流通路13aの流路を開閉する排気還流バルブ14とを備えている。 The exhaust gas recirculation device 13 includes an exhaust gas recirculation passage 13a connecting between the exhaust purification unit 19 of the exhaust passage 2 and the silencer 20 and the upstream portion of the compressor 23 of the intake passage 1 and the exhaust recirculation passage thereof. An exhaust gas return gas cooler provided in the middle of the exhaust gas return gas 13a for cooling the exhaust gas return gas, and an exhaust return valve 14 for opening and closing the flow path of the exhaust gas return passage 13a are provided.

図1及び図2に示すように、排気還流通路13aは、吸気通路1の管壁を貫通して吸気通路1に合流している。排気還流通路13aの吸気通路1との合流部13bは、エアクリーナ18の下流側に位置する。その合流部13bに位置する排気還流通路13aの端部は、吸気通路1の流れ方向の下流側を臨むように開口している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust return passage 13a penetrates the pipe wall of the intake passage 1 and joins the intake passage 1. The merging portion 13b of the exhaust return passage 13a with the intake passage 1 is located on the downstream side of the air cleaner 18. The end of the exhaust / return passage 13a located at the confluence 13b is opened so as to face the downstream side in the flow direction of the intake passage 1.

排気還流通路13aの吸気通路1との合流部13bには、回転体15が設けられる。回転体15は、下流側に位置する円形状の底面15aと、底面15aの周縁から上流側に立ち上がった周壁部15bの内側に排気還流ガスの滞留空間Lを有する筒状部16と、を備えた円筒状を成す部材である。底面15aの外周部は、図2に示すように、吸気の流れ方向下流側に向かって縮径するテーパ状を成している。筒状部16は、円筒状の周壁部15bの内側に排気還流ガスの滞留空間Lを有する。周壁部15bには、内外を通じる貫通孔である誘導孔16aが形成されている。この誘導孔16aを介して、滞留空間Lと吸気通路1内の空間とは連通している。 A rotating body 15 is provided at the confluence portion 13b of the exhaust / return passage 13a with the intake passage 1. The rotating body 15 includes a circular bottom surface 15a located on the downstream side, and a cylindrical portion 16 having an exhaust gas return gas retention space L inside a peripheral wall portion 15b rising from the peripheral edge of the bottom surface 15a to the upstream side. It is a member that forms a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the bottom surface 15a has a tapered shape that reduces in diameter toward the downstream side in the intake flow direction. The tubular portion 16 has a retention space L for exhaust gas returning gas inside the cylindrical peripheral wall portion 15b. A guide hole 16a, which is a through hole that passes through the inside and outside, is formed in the peripheral wall portion 15b. The retention space L and the space in the intake passage 1 communicate with each other through the guide hole 16a.

回転体15は、筒状部16の筒軸方向が吸気通路1の吸気の流れ方向に沿って、且つ、筒状部16の開口が上流側を臨むように配置される。その筒状部16の開口に、排気還流通路13aの端部に設けた屈曲部の下流側端が接続されている。排気還流通路13aは、吸気通路1の管壁を貫通した後、吸気通路1内で吸気の流れ方向下流側へ向かって屈曲して、その下流側端部が滞留空間Lに接続されている。すなわち、排気還流通路13aは、滞留空間L及び誘導孔16aを通じて吸気通路1に連通している。 The rotating body 15 is arranged so that the axial direction of the tubular portion 16 is along the flow direction of the intake air of the intake passage 1 and the opening of the tubular portion 16 faces the upstream side. The downstream end of the bent portion provided at the end of the exhaust / return passage 13a is connected to the opening of the tubular portion 16. After penetrating the pipe wall of the intake passage 1, the exhaust return passage 13a bends in the intake passage 1 toward the downstream side in the flow direction of the intake air, and its downstream end is connected to the retention space L. That is, the exhaust / return passage 13a communicates with the intake passage 1 through the retention space L and the guide hole 16a.

この実施形態では、筒状部16の上流側の開口は、排気還流通路13aの端部に滑り接触しており、回転体15は、その筒軸回りに回転可能になっている。なお、回転体15は、筒状部16と排気還流通路13aとの間、あるいは、筒状部16と吸気通路1の内壁との間に設けられた転がり軸受等を介して、回転可能に支持された構成を採用してもよい。 In this embodiment, the opening on the upstream side of the tubular portion 16 is in sliding contact with the end portion of the exhaust / return passage 13a, and the rotating body 15 is rotatable around the tubular axis thereof. The rotating body 15 is rotatably supported by a rolling bearing or the like provided between the tubular portion 16 and the exhaust / return passage 13a or between the tubular portion 16 and the inner wall of the intake passage 1. The configured configuration may be adopted.

回転体15の下流側に、回転体15を回転させるために回転体15に駆動力を付与する駆動源17が設けられる。駆動源17は、吸気通路1の周面から内側に向かって設けられた支柱Sによって、吸気通路1内に支持されている。駆動源17は、駆動力を回転体15に伝達可能なように、ギヤやシャフト等の駆動力伝達経路で回転体15に連結されている。 On the downstream side of the rotating body 15, a driving source 17 for applying a driving force to the rotating body 15 for rotating the rotating body 15 is provided. The drive source 17 is supported in the intake passage 1 by a support column S provided inward from the peripheral surface of the intake passage 1. The drive source 17 is connected to the rotating body 15 by a driving force transmission path such as a gear or a shaft so that the driving force can be transmitted to the rotating body 15.

この実施形態では、駆動源17は電動式のモータである。モータは、駆動力を発生させるモータ本体17aと、モータ本体17aから筒状部16の筒軸に一致するように上流側に突出するモータ軸部17bとを備えている。モータ軸部17bは、筒状部16の底面15aに形成された軸穴15cに挿入されている。モータ軸部17bと筒状部16とは、モータ軸部17bと軸穴15cとの嵌め合い(圧入)によって回り止めされ、モータの回転が回転体15に伝達される。なお、駆動源17は、後述する排気ガス再循環装置制御手段43によって、回転数の制御が可能なものとなっている。駆動源17は、回転体15に対して駆動力を伝達できる限りにおいて、吸気通路1の外側に配置することもできる。 In this embodiment, the drive source 17 is an electric motor. The motor includes a motor main body 17a that generates a driving force, and a motor shaft portion 17b that protrudes upstream from the motor main body 17a so as to coincide with the tubular shaft of the tubular portion 16. The motor shaft portion 17b is inserted into a shaft hole 15c formed in the bottom surface 15a of the tubular portion 16. The motor shaft portion 17b and the tubular portion 16 are stopped by fitting (press fitting) between the motor shaft portion 17b and the shaft hole 15c, and the rotation of the motor is transmitted to the rotating body 15. The rotation speed of the drive source 17 can be controlled by the exhaust gas recirculation device control means 43, which will be described later. The drive source 17 may be arranged outside the intake passage 1 as long as the driving force can be transmitted to the rotating body 15.

図3(a)、(b)に示すように、誘導孔16aは、滞留空間Lから吸気通路1へ導入される排気還流ガスの流れによって、駆動源17による回転体15の回転方向と同方向の回転力(以下、「自己回転力」と称する)を付与する位置に設定されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the guide hole 16a is in the same direction as the rotation direction of the rotating body 15 by the drive source 17 due to the flow of the exhaust gas recirculated gas introduced from the retention space L into the intake passage 1. It is set at a position where the rotational force (hereinafter referred to as "self-rotational force") is applied.

この実施形態では、誘導孔16aは、滞留空間Lを上下に挟むように設けられる一対の第1誘導孔16bと、滞留空間Lを左右に挟むように設けられる一対の第2誘導孔16cと、を備える。第1誘導孔16b及び第2誘導孔16cの中心線は、筒状部16の径方向の中心線C1,C2から、筒軸回り方向の一方(モータが付与する駆動力の方向と同方向)に偏心するようにそれぞれ設けられている。すなわち、滞留空間Lの上側の第1誘導孔16bは、図3(b)中の上下方向の中心線C1に対して左側に偏心し、滞留空間Lの下側の第1誘導孔16bは、中心線C1に対して右側に偏心している。滞留空間Lの右側の第2誘導孔16cは、左右方向の中心線C2に対して上側に偏心し、滞留空間Lの左側の第2誘導孔16cは、中心線C2に対して下側に偏心する。このような誘導孔16aの配置により、排気還流通路13aから誘導孔16aを通じて吸気通路1へと導入される排気還流ガスの、誘導孔16aから噴出する勢いによって、回転体15を図2、3の矢印方向に回転させる自己回転力を、回転体15に付与するものとなっている。 In this embodiment, the guide holes 16a include a pair of first guide holes 16b provided so as to sandwich the retention space L vertically, and a pair of second guide holes 16c provided so as to sandwich the retention space L left and right. To be equipped. The center lines of the first guide hole 16b and the second guide hole 16c are one of the radial center lines C1 and C2 of the tubular portion 16 in the direction around the cylinder axis (the same direction as the direction of the driving force applied by the motor). It is provided so as to be eccentric to. That is, the first guide hole 16b on the upper side of the stay space L is eccentric to the left side with respect to the vertical center line C1 in FIG. 3 (b), and the first guide hole 16b on the lower side of the stay space L is. It is eccentric to the right with respect to the center line C1. The second guide hole 16c on the right side of the retention space L is eccentric upward with respect to the center line C2 in the left-right direction, and the second guide hole 16c on the left side of the retention space L is eccentric downward with respect to the center line C2. To do. With such an arrangement of the guide holes 16a, the rotating body 15 is projected from the guide holes 16a by the momentum of the exhaust return gas introduced from the exhaust return passages 13a into the intake passage 1 through the guide holes 16a. A self-rotating force that rotates in the direction of the arrow is applied to the rotating body 15.

回転体15が回転すると、回転体15の周囲に、回転体15の回転数(単位時間当たりの回転数)に応じた負圧が発生する。排気還流ガスは、排気還流通路13aに設けられた排気還流バルブ14の開度と、回転体15の周囲に生じた負圧とによって調整される吸気通路1内の圧力状態に応じて、排気還流通路13aから誘導孔16aを通じて吸気通路1内に導入される。ここで、例えば、吸気への排気還流ガスの導入を開始する初期段階では、駆動源17の駆動力によって回転体15を回転させ、その回転によって排気還流ガスの導入が増大した後は自己回転力が発生するので、駆動源17からの駆動力を減少させる、あるいは、ゼロにする制御を行ってもよい。 When the rotating body 15 rotates, a negative pressure is generated around the rotating body 15 according to the number of rotations of the rotating body 15 (the number of rotations per unit time). The exhaust gas recirculates according to the pressure state in the intake passage 1 adjusted by the opening degree of the exhaust recirculation valve 14 provided in the exhaust recirculation passage 13a and the negative pressure generated around the rotating body 15. It is introduced into the intake passage 1 from the passage 13a through the guide hole 16a. Here, for example, in the initial stage of starting the introduction of the exhaust gas to the intake air, the rotating body 15 is rotated by the driving force of the drive source 17, and after the introduction of the exhaust gas is increased by the rotation, the self-rotating force Therefore, the driving force from the driving source 17 may be reduced or controlled to be zero.

また、この実施形態では、合流部13bよりも上流部の吸気通路1に、排気還流ガス導入用の圧力調整スロットルバルブ5が配置されているので、その圧力調整スロットルバルブ5の開閉によって、吸気通路1内の圧力状態を調整できる。このため、回転体15の回転によって吸気通路1内に生じる負圧と、圧力調整スロットルバルブ5の開度を小さくすることによって生じる吸気通路1内の負圧とを併用して、排気還流ガスの導入量を調整できる。 Further, in this embodiment, since the pressure adjusting throttle valve 5 for introducing the exhaust recirculation gas is arranged in the intake passage 1 upstream of the confluence portion 13b, the intake passage is opened and closed by opening and closing the pressure adjusting throttle valve 5. The pressure state in 1 can be adjusted. Therefore, the negative pressure generated in the intake passage 1 due to the rotation of the rotating body 15 and the negative pressure in the intake passage 1 generated by reducing the opening degree of the pressure adjusting throttle valve 5 are used in combination to generate the exhaust gas. The amount of introduction can be adjusted.

このエンジンEへの燃料や空気の供給、バルブの開閉、その他の制御は、エンジンEを搭載する車両が備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)40が行っている(図1参照)。電子制御ユニット40は、エンジンEが備える回転センサ32によるクランクシャフトCの回転数の情報の他、エアフローセンサ31による吸入空気量の情報、その他、吸気温度、吸気圧力、排気温度、空燃比等の各種情報を取得し、それらの情報を制御に活用する。 The electronic control unit (Electronic Control Unit) 40 included in the vehicle equipped with the engine E performs the supply of fuel and air to the engine E, the opening and closing of valves, and other controls (see FIG. 1). The electronic control unit 40 includes information on the rotation speed of the crankshaft C by the rotation sensor 32 included in the engine E, information on the intake air amount by the air flow sensor 31, and other information such as intake air temperature, intake pressure, exhaust temperature, and air-fuel ratio. Acquire various information and utilize the information for control.

電子制御ユニット40は、スロットルバルブ9を動作させて、燃焼室10内への吸気の導入量を調整する出力制御手段41を備えている。出力制御手段41は、例えば、運転者が行うアクセルペダルの操作に基づき、加速を指示する入力情報があった場合は、その指示された加速の度合いに応じて、燃焼室10内への吸入空気量を増大させる制御を行う。また、加速の指示の解除があれば、吸入空気量を減少させる制御を行う。この出力制御手段41は、燃料噴射装置8による燃料噴射の圧力、燃料噴射の時期を調整する制御、その他、運転状況に応じて必要な制御を行う。 The electronic control unit 40 includes an output control means 41 that operates the throttle valve 9 to adjust the amount of intake air introduced into the combustion chamber 10. The output control means 41, for example, when there is input information instructing acceleration based on the operation of the accelerator pedal performed by the driver, the intake air into the combustion chamber 10 according to the degree of the instructed acceleration. Control to increase the amount. In addition, if the acceleration instruction is canceled, control is performed to reduce the intake air amount. The output control means 41 performs control for adjusting the pressure of fuel injection by the fuel injection device 8, the timing of fuel injection, and other necessary controls according to the operating conditions.

また、電子制御ユニット40は、吸気に占める排気還流ガスの比率である排気還流ガス率に関し、その排気還流ガス率を制御する際の目標となる目標排気還流ガス率を決定する排気還流ガス率決定手段42を備えている。排気還流ガス率決定手段42は、その時点で実際に生じているエンジンEの負荷である実負荷等の変化に応じて、目標排気還流ガス率を決定する。 Further, the electronic control unit 40 determines the exhaust gas return gas rate, which is a target for controlling the exhaust gas return gas rate, which is the ratio of the exhaust gas return gas to the intake air. The means 42 is provided. The exhaust gas return gas rate determining means 42 determines the target exhaust gas return gas rate according to a change in the actual load, which is the load of the engine E, which is actually occurring at that time.

実負荷の情報は、出力制御手段41によって制御されるエンジンEの回転数や、吸気通路1内のバルブの開度、あるいは、その他各種センサ類からの各種情報に基づいて電子制御ユニット40が取得でき、あるいは、各種情報に基づいて電子制御ユニット40が推定することができる。実負荷は、時間の経過とともに刻々と変化するので、その実負荷の変化に合わせて、決定される目標排気還流ガス率も刻々と変化していくこととなる。また、回転体15の周囲に生じる負圧の大きさは、駆動源17であるモータの回転数、排気還流バルブ14の開度、吸気通路1の圧力、その他各種センサ類からの各種情報に基づいて電子制御ユニット40が取得することができ、あるいは、各種情報に基づいて電子制御ユニット40が推定することができる。 The actual load information is acquired by the electronic control unit 40 based on the rotation speed of the engine E controlled by the output control means 41, the opening degree of the valve in the intake passage 1, and various other information from various sensors. It can be estimated, or the electronic control unit 40 can estimate it based on various information. Since the actual load changes from moment to moment with the passage of time, the target exhaust gas return gas rate to be determined also changes from moment to moment according to the change in the actual load. The magnitude of the negative pressure generated around the rotating body 15 is based on the rotation speed of the motor which is the drive source 17, the opening degree of the exhaust / return valve 14, the pressure of the intake passage 1, and various other information from various sensors. It can be acquired by the electronic control unit 40, or it can be estimated by the electronic control unit 40 based on various information.

また、電子制御ユニット40は、排気ガス再循環装置13を制御する排気ガス再循環装置制御手段43を備えている。排気ガス再循環装置制御手段43は、実排気還流ガス率と目標排気還流ガス率とに基づいて駆動源17のモータの回転数を制御する。排気還流ガスの吸気への導入量は、排気還流バルブ14の開度と、回転体15の周囲に生じた負圧とによって調整される吸気通路1内の圧力状態に応じて変化する。排気ガス再循環装置制御手段43は、その時点での実際の排気還流ガス率である実排気還流ガス率が、排気還流ガス率決定手段42によって決定された目標排気還流ガス率に近づくように、排気還流バルブ14の開閉や、モータの回転数を制御して排気還流ガスの吸気への導入量の調整を行う。 Further, the electronic control unit 40 includes an exhaust gas recirculation device control means 43 that controls the exhaust gas recirculation device 13. The exhaust gas recirculation device control means 43 controls the rotation speed of the motor of the drive source 17 based on the actual exhaust gas return gas rate and the target exhaust gas return gas rate. The amount of the exhaust gas introduced into the intake air changes according to the pressure state in the intake passage 1 adjusted by the opening degree of the exhaust gas return valve 14 and the negative pressure generated around the rotating body 15. The exhaust gas recirculation device control means 43 makes the actual exhaust gas return gas rate, which is the actual exhaust gas return gas rate at that time, close to the target exhaust gas return gas rate determined by the exhaust gas return gas rate determining means 42. The exhaust gas recirculation valve 14 is opened and closed, and the rotation speed of the motor is controlled to adjust the amount of the exhaust gas introduced into the intake air.

実排気還流ガス率の情報は、吸入空気量、吸気通路1内のバルブの開度、吸気圧力、モータの回転数等に基づいて排気ガス再循環装置制御手段43が予測、推定することができる。あるいは、実排気還流ガス率を直接計測する手段を吸気ポート11内に設けてもよい。 The information on the actual exhaust gas return gas rate can be predicted and estimated by the exhaust gas recirculation device control means 43 based on the intake air amount, the opening degree of the valve in the intake passage 1, the intake pressure, the rotation speed of the motor, and the like. .. Alternatively, a means for directly measuring the actual exhaust gas return gas rate may be provided in the intake port 11.

上述のように、滞留空間Lから誘導孔16aを通じて吸気通路1へ導入される排気還流ガスの流れによって、回転体15に自己回転力が作用するものとなっている。排気ガス再循環装置制御手段43は、自己回転力を考慮して、駆動源17の回転数を制御する。自己回転力は、回転体15の周囲に発生する負圧の大きさや、駆動源17の回転数、排気還流バルブ14の開度、吸気通路1の圧力、その他各種センサ類からの各種情報に基づいて電子制御ユニット40が取得することができ、あるいは、各種情報に基づいて電子制御ユニット40が推定することができる。ここで、回転体15の回転数を検出できるセンサを備えて、駆動力と自己回転力による実際の回転体15の回転数の情報を、その制御に活用してもよい。 As described above, the self-rotating force acts on the rotating body 15 by the flow of the exhaust gas returning gas introduced from the residence space L through the guide hole 16a into the intake passage 1. The exhaust gas recirculation device control means 43 controls the rotation speed of the drive source 17 in consideration of the self-rotational force. The self-rotating force is based on the magnitude of the negative pressure generated around the rotating body 15, the number of rotations of the drive source 17, the opening degree of the exhaust / recirculation valve 14, the pressure of the intake passage 1, and various other information from various sensors. Can be acquired by the electronic control unit 40, or can be estimated by the electronic control unit 40 based on various information. Here, a sensor capable of detecting the rotation speed of the rotating body 15 may be provided, and information on the actual rotation speed of the rotating body 15 based on the driving force and the self-rotating force may be utilized for the control thereof.

この発明では、以上のように、排気還流通路13aの吸気通路1との合流部13bに回転体15を設ける構成を採用することで、回転体15の回転によって回転体15の周囲に負圧を発生させて、排気還流通路13a内の排気還流ガスを、誘導孔16aを通じて吸気へ円滑に導入することが可能になる。このため、排気還流ガスの導入にあたり、合流部13bよりも上流側の吸気通路1に配置される圧力調整スロットルバルブ5の開度を絞る必要がない。このため、上流側から導入される新気の流れを妨げることなく、排気還流ガスを吸気へ円滑に導入することが可能になる。これにより、ドライバの加速要求に対して応答遅れ(タイムラグ)が生じにくくなり、運転上の快適なフィーリングが保たれる。なお、回転体15の回転によって、排気還流ガスが円滑に吸気に導入されれば、合流部13bよりも上流側の吸気通路1に配置される圧力調整スロットルバルブ5の設置を省略することも可能である。 In the present invention, as described above, by adopting the configuration in which the rotating body 15 is provided at the confluence portion 13b of the exhaust / return passage 13a with the intake passage 1, a negative pressure is applied around the rotating body 15 by the rotation of the rotating body 15. It is possible to generate the exhaust gas and smoothly introduce the exhaust gas in the exhaust return passage 13a into the intake air through the guide hole 16a. Therefore, when introducing the exhaust gas, it is not necessary to reduce the opening degree of the pressure adjusting throttle valve 5 arranged in the intake passage 1 on the upstream side of the merging portion 13b. Therefore, the exhaust gas is smoothly introduced into the intake air without obstructing the flow of fresh air introduced from the upstream side. As a result, a response delay (time lag) is less likely to occur in response to the driver's acceleration request, and a comfortable driving feeling is maintained. If the exhaust gas is smoothly introduced into the intake air by the rotation of the rotating body 15, it is possible to omit the installation of the pressure adjusting throttle valve 5 arranged in the intake passage 1 on the upstream side of the merging portion 13b. Is.

また、回転体15は、筒状部16の筒軸方向が吸気通路1内の吸気の流れ方向に沿うように配置されているため、吸気通路1内の吸気の流れを妨げにくいものとなっている。このため、吸気量の低下を防ぐことが可能になる。 Further, since the rotating body 15 is arranged so that the axial direction of the tubular portion 16 is along the flow direction of the intake air in the intake passage 1, it is difficult to obstruct the flow of the intake air in the intake passage 1. There is. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the intake air amount.

また、誘導孔16aの配置の設定により、回転体15に自己回転力を付与するものとなっている。このため、回転体15は、駆動源17の駆動力だけに頼ることなく回転することが可能になる。 Further, by setting the arrangement of the guide holes 16a, a self-rotating force is applied to the rotating body 15. Therefore, the rotating body 15 can rotate without relying only on the driving force of the driving source 17.

さらに、排気ガス再循環装置制御手段43は、回転体15の回転を、駆動源17の駆動力と自己回転力とによって調整可能になる。このため、駆動源17の回転数を低下させつつ自己回転力で回転体15の回転を行うことで、駆動源17を効率的に稼働させることが可能になる。 Further, the exhaust gas recirculation device control means 43 can adjust the rotation of the rotating body 15 by the driving force of the driving source 17 and the self-rotating force. Therefore, the drive source 17 can be efficiently operated by rotating the rotating body 15 with its own rotational force while reducing the rotation speed of the drive source 17.

1 吸気通路
2 排気通路
13 排気ガス再循環装置
13a 排気還流通路
13b 合流部
15 回転体
15b 周壁部
16 筒状部
16a 誘導孔
17 駆動源
17a モータ本体
17b モータ軸部
40 電子制御ユニット
41 出力制御手段
42 排気還流ガス率決定手段
43 排気ガス再循環装置制御手段
L 滞留空間
1 Intake passage 2 Exhaust passage 13 Exhaust gas recirculation device 13a Exhaust recirculation passage 13b Confluence part 15 Rotating body 15b Peripheral wall part 16 Cylindrical part 16a Induction hole 17 Drive source 17a Motor body 17b Motor shaft part 40 Electronic control unit 41 Output control means 42 Exhaust gas return gas rate determining means 43 Exhaust gas recirculation device control means L Retention space

Claims (5)

燃焼室に吸気を導入する吸気通路と、
前記燃焼室から排気を送り出す排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路とを結ぶ排気還流通路を通じて排気の一部を排気還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置と、
前記排気還流通路の前記吸気通路との合流部に設けられる回転体と、
前記回転体を回転させるために前記回転体に駆動力を付与する駆動源と、
を備え、
前記回転体の回転によって前記回転体周囲に発生する負圧によって前記排気還流通路内の排気還流ガスが前記吸気通路内へ導入されるエンジンの制御装置。
An intake passage that introduces intake air into the combustion chamber,
The exhaust passage that sends out the exhaust from the combustion chamber and
An exhaust gas recirculation device that introduces a part of the exhaust gas into the intake gas as an exhaust gas return gas through the exhaust gas return passage connecting the intake passage and the exhaust passage.
A rotating body provided at the confluence of the exhaust / return passage with the intake passage,
A drive source that applies a driving force to the rotating body to rotate the rotating body,
With
An engine control device in which an exhaust return gas in the exhaust return passage is introduced into the intake passage by a negative pressure generated around the rotating body due to the rotation of the rotating body.
前記回転体は周壁部の内側に排気還流ガスの滞留空間を有する筒状部を備え、
前記排気還流通路は前記滞留空間に接続され、
前記滞留空間と前記吸気通路とは前記周壁部を貫通する誘導孔で連通し、
前記回転体は前記筒状部の筒軸周りに回転する請求項1に記載のエンジンの制御装置。
The rotating body is provided with a tubular portion having an exhaust return gas retention space inside the peripheral wall portion.
The exhaust return passage is connected to the retention space,
The retention space and the intake passage are communicated with each other by an guide hole penetrating the peripheral wall portion.
The engine control device according to claim 1, wherein the rotating body rotates around a tubular axis of the tubular portion.
前記回転体は前記筒状部の筒軸方向が前記吸気通路の流れ方向に沿うように配置され、
前記排気還流通路は前記筒状部の上流側端部に接続されている請求項2に記載のエンジンの制御装置。
The rotating body is arranged so that the axial direction of the tubular portion is along the flow direction of the intake passage.
The engine control device according to claim 2, wherein the exhaust / reflux passage is connected to an upstream end portion of the tubular portion.
前記誘導孔は前記滞留空間から前記吸気通路へ導入される排気還流ガスの流れによって前記駆動源による前記回転体の回転方向と同方向の回転力を付与する位置に設定されている請求項2又は3に記載のエンジンの制御装置。 The guide hole is set at a position where a rotational force in the same direction as the rotation direction of the rotating body by the drive source is applied by the flow of the exhaust gas returning gas introduced from the retention space to the intake passage. The engine control device according to 3. 前記吸気に占める前記排気還流ガスの比率である排気還流ガス率の目標となる目標排気還流ガス率をエンジンの負荷に応じて決定する排気還流ガス率決定手段と、
前記吸気における実際の排気還流ガス率である実排気還流ガス率をその時点のエンジンの負荷に応じた前記目標排気還流ガス率に近づける制御を行う排気ガス再循環装置制御手段と、
を備え、
前記駆動源はモータであり、
前記排気ガス再循環装置制御手段は、前記実排気還流ガス率と前記目標排気還流ガス率とに基づいて前記モータの回転数の制御を行う請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。
Exhaust gas return gas rate determining means for determining a target exhaust gas return gas rate, which is a ratio of the exhaust gas return gas to the intake air, according to the load of the engine.
An exhaust gas recirculation device control means that controls the actual exhaust gas return gas rate, which is the actual exhaust gas return gas rate in the intake air, to approach the target exhaust gas return gas rate according to the load of the engine at that time.
With
The drive source is a motor
The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas recirculation device control means controls the rotation speed of the motor based on the actual exhaust gas recirculation gas rate and the target exhaust gas recirculation gas rate. Control device.
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