JP5794045B2 - Multi-cylinder engine - Google Patents

Multi-cylinder engine Download PDF

Info

Publication number
JP5794045B2
JP5794045B2 JP2011192855A JP2011192855A JP5794045B2 JP 5794045 B2 JP5794045 B2 JP 5794045B2 JP 2011192855 A JP2011192855 A JP 2011192855A JP 2011192855 A JP2011192855 A JP 2011192855A JP 5794045 B2 JP5794045 B2 JP 5794045B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
passage
state
valve
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011192855A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013053573A (en
Inventor
周平 辻田
周平 辻田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2011192855A priority Critical patent/JP5794045B2/en
Publication of JP2013053573A publication Critical patent/JP2013053573A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5794045B2 publication Critical patent/JP5794045B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

本発明は、複数の気筒を有する多気筒エンジンに関する。   The present invention relates to a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders.

従来、ガソリンエンジンにおける低負荷領域での圧縮自己着火燃焼の実現のため、また、冷間始動時における触媒の早期昇温、早期活性化等のために、低負荷領域において気筒内に高温の排気を逆流(還流)させて気筒内に残留する高温の排気量を増大させ、これにより温度を高める技術(EGR技術)の開発が行われている。   Conventionally, in order to realize compression self-ignition combustion in a low load region in a gasoline engine, and to quickly raise and activate the catalyst at the time of cold start, high-temperature exhaust in the cylinder in a low load region The technology (EGR technology) has been developed to reverse the flow (reflux) of the engine to increase the amount of high-temperature exhaust gas remaining in the cylinder, thereby increasing the temperature.

圧縮自己着火燃焼は、燃焼室に生成された混合気をピストンで圧縮し、高温・高圧の環境下で、火花点火によらず混合気を自着火させるというものである。この圧縮自己着火燃焼では、燃焼室の各所で同時多発的に自着火するため、火花点火による燃焼に比べて、高い熱効率が得られると言われている。しかしながら、圧縮自己着火燃焼を実現するためには、混合気を自着火可能な温度にまで高める必要がある。そこで、この混合気の温度上昇を実現するために、高温の排気を気筒内に戻すEGR技術が用いられる。   In compression self-ignition combustion, the air-fuel mixture generated in the combustion chamber is compressed by a piston, and the air-fuel mixture is self-ignited in a high-temperature and high-pressure environment regardless of spark ignition. In this compression self-ignition combustion, it is said that high thermal efficiency can be obtained as compared with combustion by spark ignition because self-ignition occurs simultaneously and frequently in various places in the combustion chamber. However, in order to realize compression self-ignition combustion, it is necessary to raise the mixture to a temperature at which self-ignition is possible. Therefore, in order to realize the temperature rise of the air-fuel mixture, an EGR technique for returning high-temperature exhaust gas into the cylinder is used.

例えば、下記特許文献1に開示されたエンジンでは、排気弁が排気行程中に加えて吸気行程中にも開弁可能なように構成されており、気筒内の温度が低い低負荷領域において、排気弁を排気行程および吸気行程にも開弁させる排気二度開き制御を行うことで、高温の排気を気筒内に逆流させている。   For example, the engine disclosed in Patent Document 1 below is configured so that the exhaust valve can be opened not only during the exhaust stroke but also during the intake stroke, and in the low load region where the temperature in the cylinder is low, By performing exhaust double opening control that opens the valve in the exhaust stroke and the intake stroke, high-temperature exhaust is caused to flow back into the cylinder.

特開2007−85241号公報JP 2007-85241 A

前記のように、低速低負荷領域において、高温の排気を多量に気筒内に残留させて混合気の温度を高めることが望まれている。しかしながら、負荷の高い領域では、高温の排気が気筒内に多量に存在すると、混合気の温度が過剰に高くなり異常燃焼が生じる、あるいは、新気の導入量が少なくなりエンジントルクが低下するという問題がある。   As described above, in the low-speed and low-load region, it is desired to increase the temperature of the air-fuel mixture by leaving a large amount of high-temperature exhaust gas in the cylinder. However, if there is a large amount of high-temperature exhaust in the cylinder in a high-load region, the temperature of the mixture will become excessively high and abnormal combustion will occur, or the amount of fresh air introduced will decrease and the engine torque will decrease. There's a problem.

本発明は、このような事情に鑑み、低速低負荷領域において多量の高温の排気を気筒内に残留させつつ、低速高負荷領域において、気筒内の高温排気の残留量を少なく抑えることのできる多気筒エンジンの提供を目的とする。   In view of such circumstances, the present invention allows a large amount of high-temperature exhaust to remain in a cylinder in a low-speed and low-load region, while reducing the residual amount of high-temperature exhaust in the cylinder in a low-speed and high-load region. The purpose is to provide a cylinder engine.

前記課題を解決するために、本発明は、燃焼室および吸気ポートと排気ポートとがそれぞれ形成されるとともに、前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と、前記排気ポートを開閉可能な排気弁と、を有する複数の気筒を備えた多気筒エンジンであって、1つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続された独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて前記各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する共通排気通路とを含む排気マニホールドと、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を、前記各独立排気通路内の排気が前記共通排気通路に流入するのに伴いエゼクタ効果によって他の独立排気通路内に負圧が生成されるように、前記各独立排気通路内の排気が、互いに近接しかつ流路面積が下流側ほど小さくなる通路をそれぞれ個別に通って前記共通排気通路に流入する第1状態と、前記各独立排気通路内の排気が前記第1状態よりも流路面積の大きい通路を通過して前記共通排気通路に流入する第2状態とに変更可能な通路状態変更手段と、前記吸気弁と前記排気弁とを駆動可能なバルブ駆動手段と、前記吸気弁と前記排気弁の動作、前記通路状態変更手段の動作、および前記バルブ駆動手段の動作を制御可能な制御手段とを備え、前記バルブ駆動手段は、前記排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作の実行、停止が可能であり、前記制御手段は、エンジンの負荷が予め設定された所定の基準負荷よりも高い第1運転領域において、前記バルブ駆動手段によって前記再開弁動作を停止させ、前記通路状態変更手段によって前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させる一方、エンジンの負荷が前記基準負荷よりも低い第2運転領域において、前記バルブ駆動手段によって前記再開弁動作を実行させるとともに、前記通路状態変更手段によって前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にさせることを特徴とする多気筒エンジンを提供する(請求項1)。 In order to solve the above problems, the present invention includes a combustion chamber, an intake port and an exhaust port, an intake valve capable of opening and closing the intake port, an exhaust valve capable of opening and closing the exhaust port, A multi-cylinder engine having a plurality of cylinders having independent exhaust passages connected to exhaust ports of one cylinder or a plurality of cylinders whose exhaust order is not continuous with each other, and downstream of the independent exhaust passages And an exhaust manifold including a common exhaust passage that collects exhaust gas that has passed through each of the independent exhaust passages inside, and a flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold. The exhaust gases in the independent exhaust passages are close to each other so that negative pressure is generated in the other independent exhaust passages due to the ejector effect as they flow into the exhaust passages. A first state in which the passage area becomes smaller toward the downstream side and flows individually into the common exhaust passage, and a passage in which the exhaust in each independent exhaust passage has a larger passage area than in the first state Passage state changing means that can be changed to a second state that passes through the common exhaust passage, valve drive means that can drive the intake valve and the exhaust valve, and the intake valve and the exhaust valve Control means capable of controlling the operation, the operation of the passage state changing means, and the operation of the valve driving means, wherein the valve driving means opens the exhaust valve in the intake stroke in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke. execution resume valve operation for opening again, it is possible to stop, wherein, in the high have first operating region than a predetermined reference load load of engine is set in advance, the by the valve drive means Resume valve action And the passage state changing means sets the exhaust flow state in the exhaust manifold to the first state, and the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve of each cylinder are over a predetermined amount. The valve driving means causes the overlap period of one cylinder to overlap with the timing when the exhaust valve of the other cylinder is opened between cylinders that overlap in the lap period and the exhaust order continues. while driving the intake and exhaust valves of the cylinders, in the second operating region have lower than the previous SL reference load is the load of the engine, along with executing the resume valve operated by said valve drive means, said passage state changing means The multi-cylinder engine is characterized in that the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold is changed to the second state.

本発明によれば、低負荷側の第2運転領域において気筒内に高温の排気を多量に逆流させて気筒内に残留する高温の排気量すなわち残留ガス量を多く確保し、これにより気筒内の混合気の温度を高めつつ、高負荷側の第1運転領域において高い掃気性能を実現して気筒内の残留ガス量を少なく抑えて混合気の温度の過剰上昇を抑制し、これにより異常燃焼の抑制やエンジントルクの向上を実現することができる。 According to the present invention, in the second operating region on the low load side, a large amount of hot exhaust gas flows back into the cylinder to ensure a large amount of hot exhaust gas remaining in the cylinder, that is, a residual gas amount. While increasing the temperature of the air-fuel mixture, high scavenging performance is realized in the first operating region on the high load side, and the residual gas amount in the cylinder is reduced to suppress an excessive increase in the temperature of the air-fuel mixture. Suppression and improvement of engine torque can be realized.

具体的には、本発明では、第1運転領域において、排気弁は排気行程のみに開弁され、排気マニホールド内の排気の流通状態は、第1状態、すなわち、各独立排気通路内の排気が共通排気通路に流入するのに伴いエゼクタ効果によって他の独立排気通路内に負圧が生成されるように、各独立排気通路内の排気が、互いに近接しかつ流路面積が下流側ほど小さくなる通路をそれぞれ個別に通って前記共通排気通路に流入する状態にされるとともに、各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒(吸気行程気筒)の前記オーバーラップ期間が他方の気筒(排気行程気筒)の排気弁が開弁している時期に重複するように、各気筒の吸気弁および排気弁が駆動される。そのため、エゼクタ効果によりオーバーラップ期間中の吸気行程気筒の排気ポート内に高い負圧を作用させて、吸気行程気筒の掃気を促進することができる。   Specifically, in the present invention, in the first operating region, the exhaust valve is opened only in the exhaust stroke, and the exhaust flow state in the exhaust manifold is the first state, that is, the exhaust in each independent exhaust passage is The exhaust in each independent exhaust passage is close to each other and the flow area becomes smaller toward the downstream side so that negative pressure is generated in the other independent exhaust passage due to the ejector effect as it flows into the common exhaust passage. Each passage individually enters the common exhaust passage and the intake valve opening period and the exhaust valve opening period of each cylinder overlap with each other by a predetermined overlap period, and the exhaust order In each cylinder, the overlap period of one cylinder (intake stroke cylinder) overlaps with the time when the exhaust valve of the other cylinder (exhaust stroke cylinder) is opened. Exhaust valve It is dynamic. Therefore, scavenging of the intake stroke cylinder can be promoted by applying a high negative pressure in the exhaust port of the intake stroke cylinder during the overlap period due to the ejector effect.

一方、本発明では、第2運転領域において、気筒内に残留する高温排気量を確保するべく、排気弁が排気行程に加えて吸気行程でも開弁されて、排気行程で気筒からいったん排気ポートに排出された排気が吸気行程で気筒内に逆流するよう制御されている。ここで、所定の気筒の吸気行程と他の気筒の排気行程とは一致する。そのため、この第2運転領域において、前記第1運転領域のように排気行程気筒から排気が高速で共通排気通路に流入し、これにより高いエゼクタ効果が発揮されて吸気行程気筒に高い負圧が生成されると、この負圧によって吸気行程気筒内および吸気行程気筒の排気ポート内の排気が下流側に吸い出されてしまい、吸気行程気筒に逆流する排気の量を確保できなくなるおそれがある。これに対して、本発明では、第2運転領域において、排気マニホールド内の排気の流通状態が、第2状態、すなわち、各独立排気通路内の排気が前記第1状態よりも流路面積の大きい通路を通過して共通排気通路に流入する状態とされ、共通排気通路に流入するまでに排気の膨張すなわち排気の速度低下が促進される。その結果、この第2運転領域において、エゼクタ効果による気筒内および排気ポート内の排気の吸出しが抑制され、高温の排気の気筒への逆流量が確保される。   On the other hand, in the present invention, in the second operation region, the exhaust valve is opened in the intake stroke in addition to the exhaust stroke in order to ensure the high-temperature exhaust amount remaining in the cylinder, and from the cylinder to the exhaust port once in the exhaust stroke. The discharged exhaust gas is controlled to flow back into the cylinder during the intake stroke. Here, the intake stroke of a predetermined cylinder and the exhaust stroke of other cylinders coincide. Therefore, in this second operation region, exhaust flows from the exhaust stroke cylinder into the common exhaust passage at a high speed as in the first operation region, thereby exerting a high ejector effect and generating a high negative pressure in the intake stroke cylinder. If so, the exhaust pressure in the intake stroke cylinder and the exhaust port of the intake stroke cylinder is sucked downstream by this negative pressure, and there is a possibility that the amount of exhaust gas flowing back to the intake stroke cylinder cannot be secured. On the other hand, in the present invention, in the second operation region, the exhaust flow state in the exhaust manifold is in the second state, that is, the exhaust in each independent exhaust passage has a larger flow area than the first state. The state of passing through the passage and flowing into the common exhaust passage is promoted, and the expansion of the exhaust, that is, the reduction in the exhaust speed is promoted before the passage into the common exhaust passage. As a result, in the second operating region, exhaust of the exhaust gas in the cylinder and in the exhaust port due to the ejector effect is suppressed, and a reverse flow rate to the exhaust gas cylinder is ensured.

前記第2運転領域で実施される燃焼形態としては、例えば、自着火燃焼が挙げられる。すなわち、本発明の一実施形態として、少なくとも一部がガソリンからなる燃料を前記燃焼室に噴射するインジェクタを備え、前記第2運転領域において、前記燃焼室内の混合気が自着火により燃焼する自着火燃焼モードが実行されるものが挙げられる(請求項2)。   Examples of the combustion mode implemented in the second operation region include self-ignition combustion. That is, as one embodiment of the present invention, an auto-ignition is provided that includes an injector that injects fuel, at least part of which is made of gasoline, into the combustion chamber, and in the second operation region, the air-fuel mixture in the combustion chamber burns by auto-ignition A combustion mode is executed (Claim 2).

また、前記排気マニホールドおよび前記通路状態変更手段の具体的構成としては、前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在して、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部を有し、前記通路状態変更手段は、前記各ガス通路の流路面積を変更可能であり、当該流路面積を変更することで、前記各独立排気通路内の排気が前記共通排気通路に流入するまでに通過する通路の流路面積を変更して、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を第1状態と第2状態とに変更するものが挙げられる(請求項3)。   As a specific configuration of the exhaust manifold and the passage state changing means, the exhaust manifold is interposed between a downstream end of each independent exhaust passage and the common exhaust passage, A plurality of gas passages into which exhaust gases discharged from the downstream end independently flow in each have a throttle portion formed inside, and the passage state changing means can change the flow passage area of each gas passage. By changing the flow passage area, the flow passage area of the passage through which the exhaust gas in each independent exhaust passage passes before flowing into the common exhaust passage is changed, and the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold is changed. Is changed to the first state and the second state (claim 3).

この構成において、前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記共通排気通路まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通する第1通路と、当該各第1通路と前記共通排気通路とに連通する第2通路とを含み、前記通路状態変更手段は、前記第1通路と第2通路との連通量を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更するのが好ましい(請求項4)。   In this configuration, each gas passage includes a first passage extending from a downstream end of each independent exhaust passage to the common exhaust passage and individually communicating with each independent exhaust passage, and the first passage and the common passage. A second passage communicating with the exhaust passage, and the passage state changing means changes a flow area of each gas passage by changing a communication amount between the first passage and the second passage. (Claim 4).

この構成によれば、絞り部内に第1通路と第2通路とを形成し、これら第1通路と第2通路との連通量を変更するという簡単な構成で、各ガス通路の流路面積ひいては排気マニホールド内の排気の流通状態を変更することができる。   According to this configuration, the first passage and the second passage are formed in the throttle portion, and the flow area of each gas passage is changed by simply changing the communication amount between the first passage and the second passage. As a result, the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold can be changed.

また、前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記共通排気通路まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通する第1通路と、当該各第1通路と前記共通排気通路とに連通す第2通路とを含み、前記通路状態変更手段は、前記第2通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更するものを用いてもよい(請求項5)。   Each gas passage includes a first passage extending from a downstream end of each independent exhaust passage to the common exhaust passage and individually communicating with each independent exhaust passage, and each first passage and the common exhaust passage. A second passage communicating with the second passage, and the passage state changing means may change the passage area of each gas passage by changing the passage area of the second passage. Item 5).

この構成によれば、絞り部内に第1通路と第2通路とを形成し、第2通路の流路面積を変更するという簡単な構成で、各ガス通路の流路面積ひいては排気マニホールド内の排気の流通状態を変更することができる。   According to this configuration, the first passage and the second passage are formed in the throttle portion and the flow passage area of the second passage is changed. The distribution state of can be changed.

また、前記排気マニホールドおよび前記通路状態変更手段の具体的構成としては、前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在する絞り部と、前記各独立排気通路の途中に設けられて複数の前記独立排気通路どうしを連通する連通通路と、当該連通通路を介した前記独立排気通路どうしの連通状態を変更可能な連通状態変更手段とを備え、前記絞り部の内側には、下流ほど流路面積が縮小する形状を有するとともに、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入するように配置された複数のガス通路が形成されており、前記通路状態変更手段は、前記連通状態変更手段によって前記独立排気通路どうしを互いに連通させず、前記各独立排気通路内の排気がそれぞれ個別に前記絞り部内のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にし、前記連通状態変更手段によって独立排気通路どうしを連通させて、前記各独立排気通路内の排気が前記絞り部内の複数のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にするものが挙げられる(請求項6)。   As a specific configuration of the exhaust manifold and the passage state change means, the exhaust manifold includes a throttle portion interposed between a downstream end of each independent exhaust passage and the common exhaust passage, and each independent exhaust. A communication passage that is provided in the middle of the passage and communicates with the plurality of independent exhaust passages, and a communication state changing means that can change the communication state of the independent exhaust passages via the communication passage, A plurality of gas passages having a shape in which the flow passage area decreases toward the downstream and arranged so that exhaust discharged from the downstream ends of the independent exhaust passages flows independently are formed inside. The passage state changing means does not cause the independent exhaust passages to communicate with each other by the communication state changing means, and the exhaust in each independent exhaust passage is individually By making the gas passage in the throttle part pass, the exhaust gas distribution state in the exhaust manifold is changed to the first state, and the independent exhaust passages are communicated with each other by the communication state changing means. An example is one in which the exhaust state in the exhaust manifold is changed to the second state by setting the exhaust in the passage to pass through the plurality of gas passages in the throttle portion (claim 6).

また、前記排気マニホールドおよび前記通路状態変更手段の具体的構成としては、前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在する絞り部と、前記各独立排気通路と前記共通排気通路とを接続して前記絞り部をバイパスさせるバイパス通路と、当該バイパス通路を開閉可能なバイパス通路開閉手段とを備え、前記絞り部の内側には、下流ほど流路面積が縮小する形状を有するとともに、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入するように配置された複数のガス通路が形成されており、前記通路状態変更手段は、前記バイパス通路開閉手段によって前記バイパス通路を閉鎖して、前記各独立排気通路内の排気がそれぞれ個別に前記絞り部内のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にする一方、前記バイパス通路開閉手段によって前記バイパス通路を開放して、前記各独立排気通路内の排気が前記絞り部内のガス通路に加えて前記バイパス通路を通過する状態とすることで前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にするものが挙げられる(請求項7)。   As a specific configuration of the exhaust manifold and the passage state change means, the exhaust manifold includes a throttle portion interposed between a downstream end of each independent exhaust passage and the common exhaust passage, and each independent exhaust. A bypass passage for connecting the passage and the common exhaust passage to bypass the throttle portion, and a bypass passage opening / closing means capable of opening and closing the bypass passage. A plurality of gas passages having a shape to be reduced and arranged so that exhaust discharged from the downstream ends of the independent exhaust passages flows independently from each other are formed, and the passage state changing means includes The bypass passage is closed by a bypass passage opening / closing means, and the exhaust gas in each independent exhaust passage individually passes through the gas passage in the throttle portion. As a result, the exhaust flow state in the exhaust manifold is changed to the first state, while the bypass passage is opened by the bypass passage opening / closing means, so that the exhaust in each independent exhaust passage becomes the gas in the throttle portion. In addition to the passage, there is one that changes the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold to the second state by passing the bypass passage (Claim 7).

以上説明したように、本発明によれば、低速低負荷領域において多量の高温排気の気筒への逆流を実現しつつ、低速高負荷領域において掃気性能を高めて高温排気の気筒内の残留量を少なく抑えて、異常燃焼の回避やエンジントルクの向上を実現することができる。   As described above, according to the present invention, while realizing a back flow to a cylinder of a large amount of high-temperature exhaust in a low-speed and low-load region, scavenging performance is improved in a low-speed and high-load region, and the residual amount in the cylinder of high-temperature exhaust is reduced. By suppressing the amount to a small extent, it is possible to avoid abnormal combustion and improve engine torque.

本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention. 図1に示すエンジンの排気系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust system of the engine shown in FIG. 吸気弁および排気弁のバルブタイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the valve timing of an intake valve and an exhaust valve. 本発明の第1実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の制御系を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control system of the intake / exhaust apparatus of the multicylinder engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図2のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 外管が流路面積最小位置にある状態における絞り部周辺の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the periphery of the throttle portion in a state where the outer tube is at the position where the flow path area is minimum. (a)図6をVII−VII線で切断した切断面の図である。(b)(a)の図のうち内管のみを示した図である。(c)(a)の図のうち外管のみを示した図である。(A) It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 6 by the VII-VII line. (B) It is the figure which showed only the inner pipe | tube among the figures of (a). (C) It is the figure which showed only the outer tube | pipe among the figures of (a). (a)図6をVIII−VIII線で切断した切断面の図である。(b)(a)の図のうち内管のみを示した図である。(c)(a)の図のうち外管のみを示した図である。(A) It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 6 by the VIII-VIII line. (B) It is the figure which showed only the inner pipe | tube among the figures of (a). (C) It is the figure which showed only the outer tube | pipe among the figures of (a). 図6をIX−IX線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 6 by the IX-IX line. 外管が流路面積最大位置にある状態における絞り部周辺の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the periphery of the throttle portion in a state where the outer tube is at the maximum position of the flow path area. 図10をXI−XI線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 10 by the XI-XI line. 外管の一部を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a part of outer tube | pipe. 本発明の第1実施形態に係る多気筒エンジンで用いられる制御マップを示した図である。It is the figure which showed the control map used with the multicylinder engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. リーンHCCI燃焼モードの制御内容を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the control content of lean HCCI combustion mode. 吸気弁および排気弁の開弁時期および閉弁時期を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the valve opening time and valve closing time of an intake valve and an exhaust valve. 急速SIリタード燃焼モードの制御内容を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the control content of rapid SI retarded combustion mode. 本発明の第1実施形態に係る多気筒エンジンで用いられる制御マップを示した図である。It is the figure which showed the control map used with the multicylinder engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 発明の第3実施形態に係る多気筒エンジンの絞り部を上流から見た図である。It is the figure which looked at the throttle part of the multicylinder engine concerning a 3rd embodiment of the invention from the upper stream. (a)発明の第3実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置において、蓋が全閉位置にある状態の内管の概略斜視図である。(b)発明の第3実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置において、蓋が全開位置にある状態の内管の概略斜視図である。(A) In the intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to the third embodiment of the present invention, it is a schematic perspective view of an inner tube in a state where a lid is in a fully closed position. (B) In the intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to the third embodiment of the present invention, it is a schematic perspective view of an inner pipe in a state where a lid is in a fully open position. (a)図19の(a)に対応する絞り部の断面図である。(b)図19の(b)に対応する絞り部の断面図である。(A) It is sectional drawing of the aperture | diaphragm | squeeze part corresponding to (a) of FIG. (B) It is sectional drawing of the aperture | diaphragm | squeeze part corresponding to (b) of FIG. 発明の第4実施形態に係る多気筒エンジンの排気マニホールドの概略図である。It is the schematic of the exhaust manifold of the multicylinder engine which concerns on 4th Embodiment of invention. 発明の第4実施形態に係る多気筒エンジンの排気マニホールドの概略図である。It is the schematic of the exhaust manifold of the multicylinder engine which concerns on 4th Embodiment of invention. 発明の第5実施形態に係る多気筒エンジンの排気マニホールド周辺の概略側面図である。It is a schematic side view of the exhaust manifold periphery of a multi-cylinder engine according to a fifth embodiment of the invention.

(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる多気筒エンジンの全体構成を示す図である。図2は、このエンジンの一部(主に排気マニホールド)を示す図である。図1に示されるエンジンは、走行駆動用の動力源として車両に搭載される往復ピストン型の多気筒エンジンである。このエンジンのエンジン本体1は、所定の方向並ぶ4つの気筒2(図2参照)を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、各気筒2に往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。具体的には、図2の右から順に第1気筒2a、第2気筒2b、第3気筒2c、第4気筒2dが形成されている。本実施形態では、前記エンジンはガソリンエンジンであり、エンジン本体1に供給される燃料は、ガソリンを主成分とする。なお、この燃料は、その中身が、全てガソリンであってもよいし、ガソリンにエタノール(エチルアルコール)等を含有させたものでもよい。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a part of this engine (mainly an exhaust manifold). The engine shown in FIG. 1 is a reciprocating piston type multi-cylinder engine mounted on a vehicle as a power source for driving driving. The engine body 1 of this engine can reciprocately slide in each cylinder 2 with a cylinder block 3 having four cylinders 2 (see FIG. 2) arranged in a predetermined direction, a cylinder head 4 provided on the upper surface of the cylinder block 3 And the piston 5 inserted into the. Specifically, a first cylinder 2a, a second cylinder 2b, a third cylinder 2c, and a fourth cylinder 2d are formed in order from the right in FIG. In the present embodiment, the engine is a gasoline engine, and the fuel supplied to the engine body 1 is mainly composed of gasoline. In addition, the fuel may be all gasoline, or gasoline containing ethanol (ethyl alcohol) or the like.

エンジン本体1は4サイクルエンジンであって、各気筒2a〜2dにおいて、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程がそれぞれ180℃Aずつずれるように構成されている(図3参照)。本実施形態では、第1気筒2a→第3気筒2c→第4気筒2d→第2気筒2bの順に点火が行われてこの順に排気行程等が実施される。   The engine body 1 is a four-cycle engine, and is configured such that the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke are shifted by 180 ° C. in each of the cylinders 2a to 2d (see FIG. 3). In this embodiment, ignition is performed in the order of the first cylinder 2a → the third cylinder 2c → the fourth cylinder 2d → the second cylinder 2b, and the exhaust stroke and the like are performed in this order.

ピストン5はコネクティングロッド8を介してクランク軸7と連結されており、ピストン5の往復運動に応じてクランク軸7が中心軸回りに回転する。ピストン5の冠面中央部には、凹状のキャビティ40が設けられている。キャビティ40は、後述するインジェクタ21と対向する上向きの開口部を上端に有しており、この開口部の面積(開口面積)は、キャビティ40の内部の最大断面積(キャビティ40の各高さ位置における水平方向断面積の最大値)よりも小さく設定されている。すなわち、キャビティ40は、その開口部から所定深さまでの範囲において、上方に至るほど内径が狭くなるように上窄まり状に形成されている。   The piston 5 is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8, and the crankshaft 7 rotates around the central axis in accordance with the reciprocating motion of the piston 5. A concave cavity 40 is provided at the center of the crown surface of the piston 5. The cavity 40 has an upward opening facing the later-described injector 21 at the upper end, and the area (opening area) of this opening is the maximum cross-sectional area inside the cavity 40 (each height position of the cavity 40). Is set smaller than the maximum horizontal cross-sectional area). That is, the cavity 40 is formed in a constricted shape so that the inner diameter becomes narrower in the range from the opening to a predetermined depth.

ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6には吸気ポート9および排気ポート10が開口し、各ポート9,10を開閉する吸気弁11および排気弁12が、シリンダヘッド4にそれぞれ設けられている。なお、図例のエンジンはいわゆるダブルオーバーヘッドカムシャフト式(DOHC)エンジンであり、各気筒につき吸気ポート9および排気ポート10が2つずつ設けられるとともに、吸気弁11および排気弁12も2つずつ設けられている。   A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. An intake port 9 and an exhaust port 10 are opened in the combustion chamber 6, and an intake valve 11 and an exhaust valve 12 that open and close the ports 9 and 10 are provided in the cylinder head 4. The illustrated engine is a so-called double overhead camshaft (DOHC) engine, and two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are provided for each cylinder, and two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are also provided. It has been.

ここで、当実施形態のエンジン本体1は、理論熱効率の向上や、後述する圧縮自己着火燃焼の安定化等を目的として、14以上という比較的高い幾何学的圧縮比を有するように設定されている。なお、幾何学的圧縮比の上限値は、実用上の観点等から30程度であると考えられるため、エンジン本体1の幾何学的圧縮比は、14以上30以下の範囲の適宜の値に設定される。   Here, the engine body 1 of the present embodiment is set so as to have a relatively high geometric compression ratio of 14 or more for the purpose of improving the theoretical thermal efficiency, stabilizing the compression auto-ignition combustion described later, and the like. Yes. Since the upper limit value of the geometric compression ratio is considered to be about 30 from a practical viewpoint, the geometric compression ratio of the engine body 1 is set to an appropriate value in the range of 14 to 30. Is done.

エンジンには、各種センサが取り付けられている。例えば、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサSW1、クランク軸7の回転角度(クランク角)ひいてはエンジンの回転数を検出するためのクランク角センサSW2、カムシャフトの角度を検出して気筒判別(各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかの判別)用の信号を出力するカム角センサSW3、燃焼室に流入する新気の温度を検出するための外気温センサSW4が、エンジン本体1に取り付けられている。   Various sensors are attached to the engine. For example, a water temperature sensor SW1 for detecting the temperature of engine cooling water, a rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7, and a crank angle sensor SW2 for detecting the rotation speed of the engine, and a camshaft angle are detected to detect the cylinder temperature. Cam angle sensor SW3 that outputs a signal for determination (determination of whether each cylinder is in intake, compression, expansion, or exhaust), an outside air temperature sensor for detecting the temperature of fresh air flowing into the combustion chamber The SW 4 is attached to the engine body 1.

吸気弁11および排気弁12は、それぞれ、シリンダヘッド4に配設された一対のカムシャフト(図示省略)等を含む動弁機構13,14によりクランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。   The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 7 by valve mechanisms 13 and 14 including a pair of camshafts (not shown) disposed in the cylinder head 4. .

吸気弁11用の動弁機構13には、CVVL15およびVVT(バルブ駆動手段)16がそれぞれ組み込まれている。CVVL15は、連続可変バルブリフト機構(Continuous Variable Valve Lift Mechanism)と呼ばれるものであり、吸気弁11のリフト量を連続的に(無段階で)変更するものである。また、吸気VVT16は、可変バルブタイミング機構(Variable Valve Timing Mechanism)と呼ばれるものであり、吸気弁11の開閉タイミング(位相角度)を可変的に設定するものである。これら吸気CVVL15および吸気VVT16は、エンジンの全ての吸気弁11のリフト量および開閉タイミングを変更できるように設けられており、吸気CVVL15および吸気VVT16の両方が駆動されると、各気筒2において一対の吸気弁11のリフト量および開閉タイミングが同時に変更されるようになっている。   A CVVL 15 and a VVT (valve driving means) 16 are respectively incorporated in the valve mechanism 13 for the intake valve 11. The CVVL 15 is called a continuously variable valve lift mechanism and continuously (steplessly) changes the lift amount of the intake valve 11. The intake VVT 16 is called a variable valve timing mechanism and variably sets the opening / closing timing (phase angle) of the intake valve 11. The intake CVVL15 and the intake VVT16 are provided so that the lift amount and the opening / closing timing of all the intake valves 11 of the engine can be changed. When both the intake CVVL15 and the intake VVT16 are driven, The lift amount and opening / closing timing of the intake valve 11 are changed simultaneously.

前記のような構成の吸気CVVL15は既に公知であり、その具体例として、吸気弁11駆動用のカムをカムシャフトの回転と連動して往復揺動運動させるリンク機構と、リンク機構の配置(レバー比)を可変的に設定するコントロールアームと、コントロールアームを電気的に駆動することによって前記カムの揺動量(吸気弁11を押し下げる量)を変更するステッピングモータとを備えたものを挙げることができる(例えば特開2007−85241号公報参照)。また、吸気VVT16についても、液圧式、電磁式、機械式など、種々のタイプのものが既に公知であり、その中から適宜のものを採用し得る。   The intake CVVL 15 having the above-described configuration is already known. As a specific example, a link mechanism that reciprocally swings the cam for driving the intake valve 11 in conjunction with the rotation of the camshaft, and the arrangement of the link mechanism (lever A control arm that variably sets the ratio), and a stepping motor that changes the cam swing amount (the amount by which the intake valve 11 is pushed down) by electrically driving the control arm. (For example, refer to JP 2007-85241 A). Also, various types of intake VVT 16 such as a hydraulic type, an electromagnetic type, and a mechanical type are already known, and an appropriate one can be adopted.

排気弁12用の動弁機構14には、吸気行程中に排気弁12を押し下げる機能を有効または無効にするON/OFFタイプの可変バルブリフト機構(Variable Valve Lift Mechanism)であるVVL(バルブ駆動手段)17が組み込まれている。排気VVL17は、排気弁12を排気行程だけでなく吸気行程でも開弁可能にするとともに、吸気行程中の排気弁12の開弁動作を実行するか停止するかを切り替える機能を有している。排気VVL17は、エンジンの全ての排気弁12に対応して設けられており、かつ、各気筒2の一対の排気弁12に対し、それぞれ個別に、吸気行程中の開弁動作を実行または停止できる。   The valve mechanism 14 for the exhaust valve 12 includes a VVL (valve drive means) which is an ON / OFF type variable valve lift mechanism (variable valve lift mechanism) that enables or disables the function of pushing down the exhaust valve 12 during the intake stroke. ) 17 is incorporated. The exhaust VVL 17 allows the exhaust valve 12 to be opened not only in the exhaust stroke but also in the intake stroke, and has a function of switching between performing and stopping the valve opening operation of the exhaust valve 12 during the intake stroke. The exhaust VVL 17 is provided corresponding to all the exhaust valves 12 of the engine, and can individually perform or stop the valve opening operation during the intake stroke with respect to the pair of exhaust valves 12 of each cylinder 2. .

このような構成の排気VVL17は既に公知であり、その具体例として、排気弁12駆動用の通常のカム(排気行程中に排気弁12を押し下げるカム)とは別に吸気行程中に排気弁12を押し下げるサブカムと、このサブカムの駆動力が排気弁12に伝達されるのを有効または無効にするいわゆるロストモーション機構とを備えたものを挙げることができる(例えば特開2007−85241号公報参照)。   The exhaust VVL 17 having such a configuration is already known, and as a specific example thereof, the exhaust valve 12 is arranged during the intake stroke separately from a normal cam for driving the exhaust valve 12 (a cam that pushes down the exhaust valve 12 during the exhaust stroke). Examples include a sub cam that is pushed down and a so-called lost motion mechanism that enables or disables transmission of the driving force of the sub cam to the exhaust valve 12 (see, for example, JP-A-2007-85241).

排気VVL17の作用により排気弁12が吸気行程中に開弁することで、排気行程で燃焼室6内からいったん排気ポート10に排出された高温の排気が気筒2すなわち燃焼室6内に逆流し、燃焼室6の高温化が図られるとともに、燃焼室6に導入される空気(新気)の量が低減される。以下では、このような排気弁12の再開弁(吸気行程中の開弁)による高温排気の逆流操作を、後述する外部EGR装置30による排気の還流操作(外部EGR制御)と区別して、排気二度開き制御と称する。また、適宜、排気二度開き制御により逆流した排気を含む燃焼室6内に残留する高温排気を内部EGRガスと称し、外部EGR制御により燃焼室6内に還流した排気(低温排気)を外部EGRガスと称する。   When the exhaust valve 12 is opened during the intake stroke by the action of the exhaust VVL 17, the high-temperature exhaust once discharged from the combustion chamber 6 to the exhaust port 10 in the exhaust stroke flows back into the cylinder 2, that is, the combustion chamber 6. While the temperature of the combustion chamber 6 is increased, the amount of air (fresh air) introduced into the combustion chamber 6 is reduced. In the following description, the backflow operation of the high-temperature exhaust gas by the resumption valve of the exhaust valve 12 (opening during the intake stroke) is distinguished from the exhaust gas recirculation operation (external EGR control) by the external EGR device 30 described later. This is called degree opening control. Further, the high temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber 6 including the exhaust gas that has flowed back by the exhaust double opening control is referred to as internal EGR gas, and the exhaust gas (refrigerant exhaust gas) recirculated into the combustion chamber 6 by the external EGR control This is called gas.

エンジン本体1のシリンダヘッド4には、点火プラグ20およびインジェクタ21が、各気筒2につき1組ずつ設けられている。   The cylinder head 4 of the engine body 1 is provided with one set of spark plugs 20 and injectors 21 for each cylinder 2.

インジェクタ21は、燃焼室6をその天井面(燃焼室6を覆うシリンダヘッド4の下面)から臨むように設けられている。各気筒2のインジェクタ21にはそれぞれ燃料供給管23が接続されており、各燃料供給管23を通じて供給される燃料(ガソリンを主成分とする燃料)が前記インジェクタ21の先端部から噴射される。   The injector 21 is provided so as to face the combustion chamber 6 from the ceiling surface (the lower surface of the cylinder head 4 covering the combustion chamber 6). A fuel supply pipe 23 is connected to the injector 21 of each cylinder 2, and fuel (fuel mainly composed of gasoline) supplied through each fuel supply pipe 23 is injected from the tip of the injector 21.

より具体的に、前記燃料供給管23の上流側には、クランク軸7と連動連結されたプランジャー式のポンプ等からなる高圧燃料ポンプが接続されているとともに、この高圧燃料ポンプと前記燃料供給管23との間には、全気筒に共通の蓄圧用のコモンレールが設けられている。そして、このコモンレール内で蓄圧された燃料が各気筒2のインジェクタ21に供給されることにより、各インジェクタ21から、30MPa以上の高い圧力の燃料が噴射される。なお、燃料噴射圧力の上限値は、実用上の観点等から120MPa程度であると考えられるため、前記インジェクタ21からの噴射圧力は、30MPa以上120MPa以下の範囲の適宜の値に設定される。   More specifically, on the upstream side of the fuel supply pipe 23, a high pressure fuel pump comprising a plunger type pump or the like linked to the crankshaft 7 is connected, and the high pressure fuel pump and the fuel supply are connected. A common rail for pressure accumulation common to all the cylinders is provided between the pipe 23. Then, the fuel accumulated in the common rail is supplied to the injectors 21 of the respective cylinders 2, whereby high pressure fuel of 30 MPa or more is injected from the injectors 21. Since the upper limit value of the fuel injection pressure is considered to be about 120 MPa from a practical viewpoint, the injection pressure from the injector 21 is set to an appropriate value in the range of 30 MPa to 120 MPa.

また、前記インジェクタ21は、いわゆる多噴口型のインジェクタであり、その先端部に12個の噴口を有している。これらの噴口の設置部(インジェクタ21の先端部)は、燃焼室6天井の中央部に位置しており、各噴口は、その開口方向がボア径方向外側の斜め下方を向くように穿孔されている。このため、燃料は、前記インジェクタ21の各噴口から、ピストン5の冠面(上面)に近づくほどボア径方向外側に拡がるように放射状に噴射される。   The injector 21 is a so-called multi-hole injector, and has twelve nozzle holes at the tip. The installation portions of these injection holes (tip portions of the injectors 21) are located in the center of the ceiling of the combustion chamber 6, and each injection hole is perforated so that the opening direction faces obliquely downward on the outer side in the bore radial direction. Yes. For this reason, the fuel is injected radially from each nozzle hole of the injector 21 so as to expand outward in the bore radial direction as it approaches the crown surface (upper surface) of the piston 5.

点火プラグ20は、各気筒2の燃焼室6を上方から臨むように前記インジェクタ21と隣接して配置されている。この点火プラグ20は、燃焼室6に露出する電極を先端部に有し、図外の点火回路からの給電に応じて前記電極から火花を放電する。   The spark plug 20 is disposed adjacent to the injector 21 so as to face the combustion chamber 6 of each cylinder 2 from above. This spark plug 20 has an electrode exposed to the combustion chamber 6 at the tip, and discharges a spark from the electrode in response to power supply from an ignition circuit (not shown).

エンジン本体1の吸気ポート9および排気ポート10には、吸気通路28および排気マニホールド50がそれぞれ接続されている。外部からの吸入空気(新気)は、吸気通路28を通じて燃焼室6に供給されるとともに、燃焼室6で生成された排気(既燃ガス)は、排気マニホールド50を通じて外部に排出される。排気マニホールド50の詳細構造については後述する。   An intake passage 28 and an exhaust manifold 50 are connected to the intake port 9 and the exhaust port 10 of the engine body 1, respectively. Intake air (fresh air) from the outside is supplied to the combustion chamber 6 through the intake passage 28, and exhaust gas (burned gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside through the exhaust manifold 50. The detailed structure of the exhaust manifold 50 will be described later.

吸気通路28は、単一の通路からなる共通通路部28cと、共通通路部28cの下流側端部に設けられたサージタンク28bと、気筒2ごとに分岐して設けられて前記サージタンク28bと各気筒2の吸気ポート9とを接続する分岐通路部28aとを有している。   The intake passage 28 includes a common passage portion 28c formed of a single passage, a surge tank 28b provided at a downstream end portion of the common passage portion 28c, and a branch formed for each cylinder 2, and the surge tank 28b. A branch passage portion 28a that connects the intake port 9 of each cylinder 2 is provided.

吸気通路28と排気マニホールド50との間には、この排気マニホールド50を通過する排気の一部を吸気通路28に還流させる外部EGR装置30が設けられている。具体的に、外部EGR装置30は、吸気通路28の各共通通路部28cと触媒装置60の後述するケーシング62の上流端61とを連通させるEGR通路31と、EGR通路31の途中部に設けられ、その内部を通過する排気の流量を制御するEGRバルブ32と、EGR通路31を通過する排気の温度を冷却する水冷式のEGRクーラ33とを有している。   An external EGR device 30 is provided between the intake passage 28 and the exhaust manifold 50 to recirculate part of the exhaust gas passing through the exhaust manifold 50 to the intake passage 28. Specifically, the external EGR device 30 is provided in an EGR passage 31 that connects each common passage portion 28 c of the intake passage 28 and an upstream end 61 of a casing 62 described later of the catalyst device 60, and in the middle of the EGR passage 31. The EGR valve 32 controls the flow rate of the exhaust gas passing through the interior, and the water-cooled EGR cooler 33 that cools the temperature of the exhaust gas passing through the EGR passage 31.

吸気通路28の共通通路部28cには、スロットルバルブ25が開閉可能に設けられている。ただし、当実施形態では、CVVL15により吸気弁11のリフト量が調整され、また、排気VVL17により燃焼室6に残留・逆流する排気の量が調整され、さらには、外部EGR装置30により吸気通路28に還流される排気の量が調整される。したがって、これらの操作に基づいて、スロットルバルブ25を操作することなく、燃焼室6に導入される空気(新気)の量を調整することが可能である。このため、スロットルバルブ25は、エンジンの停止時等を除いて、全開もしくはそれに近い値に維持される。   In the common passage portion 28c of the intake passage 28, a throttle valve 25 is provided so as to be openable and closable. However, in the present embodiment, the lift amount of the intake valve 11 is adjusted by the CVVL 15, the amount of exhaust gas remaining and flowing back into the combustion chamber 6 is adjusted by the exhaust VVL 17, and the intake passage 28 is further adjusted by the external EGR device 30. The amount of exhaust gas recirculated is adjusted. Therefore, based on these operations, the amount of air (fresh air) introduced into the combustion chamber 6 can be adjusted without operating the throttle valve 25. For this reason, the throttle valve 25 is fully opened or maintained at a value close to it except when the engine is stopped.

(2)排気マニホールドの構成
排気マニホールド50の詳細について次に説明する。排気マニホールド50は、上流側から順に、3つの独立排気通路52と、可動部51と、触媒装置60とを備えている。ここで、排気マニホールド50のうち可動部51の後述する絞り部53よりも下流の部分が、共通排気通路50a(図2参照)を構成する。具体的には、この実施形態では、可動部51のうちの集合部58と、触媒装置60とが、共通排気通路50aを構成する。
(2) Configuration of Exhaust Manifold Details of the exhaust manifold 50 will be described next. The exhaust manifold 50 includes three independent exhaust passages 52, a movable portion 51, and a catalyst device 60 in order from the upstream side. Here, a portion of the exhaust manifold 50 downstream of the throttle portion 53 described later of the movable portion 51 constitutes a common exhaust passage 50a (see FIG. 2). Specifically, in this embodiment, the collective portion 58 of the movable portion 51 and the catalyst device 60 constitute a common exhaust passage 50a.

(2−1)独立排気通路52の構成
図2に示すように、各独立排気通路52は、シリンダヘッド4に形成された各気筒2の排気ポート10に接続されている。具体的には、気筒2のうち第1気筒2aの排気ポート10と第4気筒2dの排気ポート10とは、それぞれ個別に独立排気通路52,52に接続されている。一方、排気行程が隣り合わず排気順序が連続しない第2気筒2bと第3気筒2cの排気ポート10は、これら各気筒2b,2cから同時に排気が排出されることがないため、構造を簡素化する観点から、二股状に形成された1つの独立排気通路52に接続されている。詳細には、この第2気筒2bと第3気筒2cの排気ポート10に接続されている独立排気通路52は、その上流側において2つの通路に分離しており、その一方に第2気筒2bの排気ポート10が接続され、他方に第3気筒2cの排気ポート10が接続されている。
(2-1) Configuration of Independent Exhaust Passage 52 As shown in FIG. 2, each independent exhaust passage 52 is connected to the exhaust port 10 of each cylinder 2 formed in the cylinder head 4. Specifically, in the cylinder 2, the exhaust port 10 of the first cylinder 2a and the exhaust port 10 of the fourth cylinder 2d are individually connected to the independent exhaust passages 52 and 52, respectively. On the other hand, the exhaust ports 10 of the second cylinder 3b and the third cylinder 2c, whose exhaust strokes are not adjacent to each other and the exhaust order is not continuous, are not exhausted from these cylinders 2b, 2c at the same time, so the structure is simplified. From this point of view, it is connected to one independent exhaust passage 52 formed in a bifurcated shape. Specifically, the independent exhaust passage 52 connected to the exhaust ports 10 of the second cylinder 2b and the third cylinder 2c is separated into two passages on the upstream side thereof, and one of the second cylinders 2b is connected to one of them. The exhaust port 10 is connected, and the exhaust port 10 of the third cylinder 2c is connected to the other.

本実施形態では、第2気筒2bおよび第3気筒2cの排気ポート10に対応する独立排気通路52は、これら気筒2b,2cの中間位置すなわちエンジン本体1の略中央部分と対向して直線的に延びており、他の気筒2a,2dの排気ポート10に対応する独立排気通路52は、対応する各排気ポート10と対向する位置から第2気筒2bおよび第3気筒2cに対応する独立排気通路52に向かって湾曲して延びている。   In the present embodiment, the independent exhaust passage 52 corresponding to the exhaust port 10 of the second cylinder 2b and the third cylinder 2c is linearly opposed to the intermediate position between these cylinders 2b and 2c, that is, the substantially central portion of the engine body 1. The independent exhaust passages 52 that extend and correspond to the exhaust ports 10 of the other cylinders 2a and 2d are independent exhaust passages 52 that correspond to the second cylinder 2b and the third cylinder 2c from positions corresponding to the corresponding exhaust ports 10. It curves and extends toward.

図5は、図2のV−V線断面図である。この図5に示されるように、独立排気通路52の下流端52aの断面形状、すなわち、この下流端52aの開口形状は円形であり、これら円形の下流端52aは、車両後方に向かって斜め下方に延びる軸線L(図2参照)上の点O1を中心とする円の円周上に互いに等間隔に配列されている。   5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. As shown in FIG. 5, the sectional shape of the downstream end 52a of the independent exhaust passage 52, that is, the opening shape of the downstream end 52a is circular, and the circular downstream end 52a is obliquely downward toward the rear of the vehicle. Are arranged at equal intervals on the circumference of a circle centered on a point O1 on an axis L (see FIG. 2) extending in the direction of.

(2−2)可動部51の構成
図2等に示すように、可動部51は、二重管構造であって、円筒状の収容管51aの内側に絞り部53と集合部58とが収容された構造を有している。絞り部53と集合部58とは、上流からこの順序で収容されている。収容管51aは、車両後方に向かって斜め下方に延びる軸線Lを中心軸として後ろ斜め下方に延びている。以下、この収容管51aの軸線Lを単に軸線Lと呼ぶ場合がある。
(2-2) Configuration of Movable Part 51 As shown in FIG. 2 and the like, the movable part 51 has a double-pipe structure, and the throttle part 53 and the collecting part 58 are accommodated inside a cylindrical accommodating pipe 51a. Has a structured. The throttle part 53 and the collecting part 58 are accommodated in this order from the upstream. The housing pipe 51a extends rearward and obliquely downward with an axis L extending obliquely downward toward the rear of the vehicle as a central axis. Hereinafter, the axis L of the accommodating tube 51a may be simply referred to as the axis L.

(2−2−1)絞り部53の構成
図6は、絞り部53の後述する外管55が最も上流側の位置にある状態(以下、この位置を流路面積最小位置という)における可動部51付近を拡大して示した断面図である。図7(a)は、図6のVII−VII線断面図のうち絞り部53のみを示した図である。図7(b)は、図7(a)のうち絞り部53の後述する内管54のみを示した図である。図7(c)は、図7(b)のうち外管55のみを示した図である。図8(a)は、図6のVIII−VIII線断面図のうち絞り部53のみを示した図である。図8(b)は、図8(a)のうち内管54のみを示した図である。図8(c)は、図8(b)のうち外管55のみを示した図である。図9は、図6のIX−IX線断面図のうち絞り部53のみを示した図である。
(2-2-1) Configuration of Restriction Part 53 FIG. 6 shows a movable part in a state where an outer tube 55 (to be described later) of the restriction part 53 is at the most upstream position (hereinafter, this position is referred to as a minimum flow channel area position). It is sectional drawing which expanded and showed 51 vicinity. FIG. 7A is a diagram showing only the throttle portion 53 in the cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. FIG. 7B is a diagram showing only an inner tube 54 described later of the throttle portion 53 in FIG. FIG.7 (c) is a figure which showed only the outer tube | pipe 55 among FIG.7 (b). FIG. 8A is a diagram showing only the narrowed portion 53 in the sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. FIG. 8B shows only the inner pipe 54 in FIG. 8A. FIG. 8C shows only the outer tube 55 in FIG. 8B. FIG. 9 is a diagram showing only the diaphragm 53 in the cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.

図10は、図6に対応する図であって、外管55が前記流路面積最小位置よりも下流側に設定された流路面積最大位置にスライドした状態における可動部51付近を拡大して示した断面図である。図11は、図9に対応する図であって、図10のIX−IX線断面図のうち絞り部53のみを示した図である。   FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 6, and shows an enlarged view of the vicinity of the movable portion 51 in a state where the outer tube 55 is slid to the maximum flow path area position set downstream of the minimum flow path area position. It is sectional drawing shown. FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 9 and showing only the aperture 53 in the cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.

絞り部53は、内管54と外管55とを有する。   The throttle unit 53 includes an inner tube 54 and an outer tube 55.

内管54は、上下流方向に延びる管状部材である。内管54の内側には、上下流方向に延びる3つの第1通路54aが形成されている。内管54の外形は、その上流側部分が収容管51aの軸線Lを中心軸とする円筒形をなし、その下流側部分が前記軸線Lを中心として下流に向かうに従って縮径する略円錐台形状をなすように構成されている。すなわち、内管54の外周面54gは、その上流側部分に設けられて軸線Lと平行に延びる円筒面54g_1と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って軸線L側に傾斜する内管側傾斜面54g_2(内管側傾斜部)とからなる。内管54の下流端の外周面54gの径は、例えば、内管54の上流端の外周面54gの径の約半分に設定されている。   The inner tube 54 is a tubular member extending in the upstream / downstream direction. Three first passages 54 a extending in the upstream and downstream directions are formed inside the inner tube 54. The outer shape of the inner tube 54 has a substantially frustoconical shape whose upstream portion has a cylindrical shape with the axis L of the containing tube 51a as the central axis, and whose downstream portion has a diameter decreasing toward the downstream with the axis L as the center. It is comprised so that it may make. That is, the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 includes a cylindrical surface 54g_1 provided in the upstream portion thereof and extending in parallel with the axis L, and an inner tube provided in the downstream portion thereof and inclined toward the axis L as going downstream. It consists of a side inclined surface 54g_2 (inner tube side inclined portion). The diameter of the outer peripheral surface 54g at the downstream end of the inner tube 54 is set to, for example, about half of the diameter of the outer peripheral surface 54g at the upstream end of the inner tube 54.

各第1通路54aは、軸線Lを中心軸とする円筒の円筒面上に互いに等間隔に並んでいる。各第1通路54aは、その内周面のうち軸線L側の部分がこの軸線Lに沿って延びる一方、その内周面のうち軸線Lから径方向に離間した側の部分が、内管54の外周面54gに沿って延びる形状を有している。この形状に伴い、各第1通路54aの流路面積は、下流側ほど小さくなっている。   The first passages 54a are arranged at equal intervals on a cylindrical surface of a cylinder having the axis L as a central axis. Each first passage 54a has a portion on the axis L side of the inner peripheral surface thereof extending along the axis L, while a portion of the inner peripheral surface on the side radially spaced from the axis L is an inner tube 54. It has a shape extending along the outer peripheral surface 54g. With this shape, the flow path area of each first passage 54a becomes smaller toward the downstream side.

具体的には、各第1通路54aの上流端54bは、図7(a)、(b)に示すように、それぞれ円形をなしている。一方、各第1通路54aの下流端54cは、図8(a)、(b)に示すように、1つの円を三分割した略扇形状をなしており、その面積は、前記円形の上流端54bの面積よりも小さい面積に設定されている。そして、各第1通路54aは、その円形の上流端54bから下流側に、所定量、同一流路面積で延びた後、この上流端54bよりも流路面積の小さい下流端54cに向かって徐々に縮径しつつ延びている。本実施形態では、第1通路54aの下流端54c全体で構成される円の径と、各第1通路54aの上流端54bの円の径とはほぼ同じ寸法に設定されている。   Specifically, the upstream end 54b of each first passage 54a is circular as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). On the other hand, as shown in FIGS. 8A and 8B, the downstream end 54c of each first passage 54a has a substantially fan shape obtained by dividing one circle into three parts, and the area thereof is upstream of the circular shape. The area is set smaller than the area of the end 54b. Each first passage 54a extends from the circular upstream end 54b to the downstream side by a predetermined amount with the same flow path area, and then gradually toward the downstream end 54c having a flow path area smaller than the upstream end 54b. It extends while being reduced in diameter. In the present embodiment, the diameter of the circle formed by the entire downstream end 54c of the first passage 54a and the diameter of the circle of the upstream end 54b of each first passage 54a are set to be approximately the same size.

内管54は、各第1通路54aの円形の上流端54bが、それぞれ前記各独立排気通路52の下流端52aと一致するように配置されている。そのため、各独立排気通路52の下流端52aから排出された排気は、対応する各第1通路54a内に個別に(独立して)流入する。   The inner pipe 54 is disposed such that the circular upstream end 54 b of each first passage 54 a coincides with the downstream end 52 a of each independent exhaust passage 52. Therefore, the exhaust discharged from the downstream end 52a of each independent exhaust passage 52 individually (independently) flows into the corresponding first passage 54a.

内管54の管壁のうち各第1通路54aに対応する部分には、これら第1通路54aと内管54の外側とを連通する連通口54dが形成されている。各連通口54dは、内管54の外周面54gのうち内管側傾斜面54g_2に開口しており、下流に向かって開口している。本実施形態では、各連通口54dは、略円形である。   A portion of the tube wall of the inner tube 54 corresponding to each first passage 54 a is formed with a communication port 54 d that communicates the first passage 54 a with the outside of the inner tube 54. Each communication port 54d opens to the inner tube side inclined surface 54g_2 of the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54, and opens toward the downstream. In the present embodiment, each communication port 54d is substantially circular.

内管54の管壁には、各第1通路54a間に対応する部分に、それぞれ内管54の外周面54gから軸線Lに向かって延びるとともに、上下流方向に延びる溝54eが形成されている。   On the tube wall of the inner tube 54, grooves 54e extending from the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 toward the axis L and extending in the upstream / downstream direction are formed at portions corresponding to the spaces between the first passages 54a. .

外管55は、上下流方向に延びる管状部材である。この外管55の内側には1つの通路が形成されており、この通路内に内管54が収容されている。外管55の内周面55gは、外管55が図6に示す流路面積最小位置にある状態において、内管54の外周面54gに沿って延びている。すなわち、外管55の内周面55gは、その上流側部分に設けられて前記軸Lと平行に延びる円筒面55g_1と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って軸L側に傾斜する外管側傾斜面55g_2(外管側傾斜部)とからなる。外管55の外管側傾斜面55g_2は、外管55が流路面積最小位置にある状態において、内管54の内管側傾斜面54g_2に接触するように延び、この状態において、前記各連通口54dを塞ぐように構成されている。   The outer tube 55 is a tubular member extending in the upstream / downstream direction. One passage is formed inside the outer tube 55, and the inner tube 54 is accommodated in the passage. The inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 extends along the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 in a state where the outer tube 55 is at the minimum flow path area position shown in FIG. That is, the inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 is provided on the upstream side portion thereof and extends in parallel with the axis L, and is provided on the downstream side portion thereof and is inclined toward the axis L side toward the downstream side. The outer tube side inclined surface 55g_2 (outer tube side inclined portion). The outer tube-side inclined surface 55g_2 of the outer tube 55 extends so as to contact the inner tube-side inclined surface 54g_2 of the inner tube 54 in a state where the outer tube 55 is at the minimum flow path area position. The mouth 54d is configured to be closed.

図12に、外管55の一部の斜視図を示す。この図12および図7(a)等に示すように、外管55には、内管54の各溝54eに対応して、その内周面55gから軸線Lに向かって延びるとともに上下流方向に延びる区画壁55eが形成されている。これら区画壁55eは、各溝54e内に挿入されている。   FIG. 12 shows a perspective view of a part of the outer tube 55. As shown in FIG. 12 and FIG. 7 (a), the outer tube 55 extends from the inner peripheral surface 55g toward the axis L in the upstream and downstream direction corresponding to each groove 54e of the inner tube 54. An extending partition wall 55e is formed. These partition walls 55e are inserted into the respective grooves 54e.

外管55は、内管54に対して下流側に相対移動可能である。本実施形態では、内管54は動かず、外管55が軸線Lと平行に上下流方向にスライドする。なお、本実施形態では、外管55は、前記集合部58と一体に形成されており、集合部58とともに上下流方向にスライドする。   The outer tube 55 is movable relative to the inner tube 54 on the downstream side. In the present embodiment, the inner tube 54 does not move, and the outer tube 55 slides in the upstream / downstream direction in parallel with the axis L. In the present embodiment, the outer tube 55 is formed integrally with the collective portion 58 and slides in the upstream and downstream direction together with the collective portion 58.

具体的には、図2に示すように、外管55の外周面には、スライドアクチュエータ(通路状態変更手段)55fが取り付けられている。スライドアクチュエータ55fは、後述するECU100の指令を受けて、外管55を軸線Lと平行に、図6に示す流路面積最小位置と、この流路面積最小位置よりも下流側の位置である図10に示す流路面積最大位置との間でスライドさせる。このとき、外管55の各区画壁55eは、内管54の各溝54e内をスライドする。   Specifically, as shown in FIG. 2, a slide actuator (passage state changing means) 55 f is attached to the outer peripheral surface of the outer tube 55. The slide actuator 55f receives a command from the ECU 100, which will be described later, and is a diagram in which the outer pipe 55 is parallel to the axis L, and is a position on the downstream side of the flow path area minimum position shown in FIG. Slide between the maximum position of the channel area shown in FIG. At this time, each partition wall 55e of the outer tube 55 slides in each groove 54e of the inner tube 54.

図6に示す流路面積最小位置において、外管55は、内管54の上流端から下流端まで延びる。前述のように、この状態において、外管55の内周面55gは、内管54の外周面54gと接触して、連通口54dを塞ぐ。連通口54dが塞がれると、各独立排気通路52から排出された排気は、絞り部53のうち第1通路54aのみを通過して流下する。このように、外管55が流路面積最小位置にある状態(第1状態)では、絞り部53内に形成されて各独立排気通路52から排出された排気が通過可能なガス通路は、第1通路54aのみで構成され、ガス通路の流路面積は最小面積となる。   6, the outer pipe 55 extends from the upstream end to the downstream end of the inner pipe 54. As described above, in this state, the inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 is in contact with the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 to block the communication port 54d. When the communication port 54d is closed, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 flows through only the first passage 54a in the throttle portion 53. As described above, in the state where the outer pipe 55 is at the position where the flow path area is the minimum (first state), the gas passage formed in the throttle portion 53 and through which the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 can pass is It consists of only one passage 54a, and the flow passage area of the gas passage is the minimum area.

一方、外管55が前記流路面積最小位置から図10に示す流路面積最大位置にスライド移動した状態(第2状態)では、外管55の内周面55gは内管54の外周面54gから下流側および径方向外側(軸線Lから離れる方向)に離間する。この離間に伴い、前記各連通口54dは開口され、外管55の内周面55gと内管54の外周面54gとの間には第2通路55aが出現する。   On the other hand, when the outer tube 55 is slid from the minimum position of the flow path area to the maximum position of the flow path area shown in FIG. 10 (second state), the inner peripheral surface 55g of the outer pipe 55 is the outer peripheral surface 54g of the inner pipe 54. To the downstream side and radially outward (in the direction away from the axis L). Along with this separation, each communication port 54d is opened, and a second passage 55a appears between the inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 and the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54.

図11に示されるように、外管55の各区画壁55eが内管54の各溝54e内に挿入されていることで、外管55の内周面55gと内管54の外周面54gとの間には、区画壁55eによって、3つの第2通路55aが区画される。各第2通路55aは、各第1通路54aの径方向外側にそれぞれ位置して、各連通口54dを介して第1通路54aと連通する。   As shown in FIG. 11, each partition wall 55e of the outer tube 55 is inserted into each groove 54e of the inner tube 54, so that the inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 and the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 Between the two, three second passages 55a are partitioned by the partition wall 55e. Each second passage 55a is located on the radially outer side of each first passage 54a and communicates with the first passage 54a through each communication port 54d.

このように外管55が図10に示す流路面積最大位置にスライドした状態において、絞り部53内に形成されるガス通路は、第1通路54aと第2通路55aとによって構成される。そして、各独立排気通路52から排出された排気は、第1通路54aに流入した後、その一部が連通口54dを介して第2通路55a内にも流入するようになる。このように、外管55が流路面積最大位置にある状態では、各ガス通路の流路面積は最小面積よりも大きくなる。   Thus, in a state where the outer tube 55 is slid to the maximum position of the flow path area shown in FIG. 10, the gas passage formed in the throttle portion 53 is constituted by the first passage 54a and the second passage 55a. Then, after the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 flows into the first passage 54a, a part thereof also flows into the second passage 55a through the communication port 54d. Thus, in a state where the outer tube 55 is at the maximum position of the flow path area, the flow path area of each gas passage is larger than the minimum area.

第2通路55aの流路面積ひいては絞り部53内のガス通路の流路面積は、外管55の下流側へのスライド量が大きくなるほど大きくなる。具体的には、外管55が下流側へスライドするほど、外管55の内周面55gと内管54の外周面54gとの離間量は大きくなり、それに応じて第2通路55aおよびガス通路の流路面積は大きくなる。   The flow passage area of the second passage 55a, and hence the flow passage area of the gas passage in the throttle 53, increases as the sliding amount of the outer pipe 55 to the downstream side increases. Specifically, as the outer tube 55 slides downstream, the distance between the inner peripheral surface 55g of the outer tube 55 and the outer peripheral surface 54g of the inner tube 54 increases, and the second passage 55a and the gas passage are accordingly increased. The flow path area becomes larger.

ここで、図10に示す流路面積最大位置にある状態において、外筒55は最も下流側に位置しており、第2通路55aおよびガス通路の流路面積は最大面積となる。この状態において、外管55の上流端は、内管54のうち円筒状を有する上流側部分の下流端に位置し、外管55は、この位置から下流側に延びている。   Here, in the state where the flow path area is at the maximum position shown in FIG. 10, the outer cylinder 55 is located on the most downstream side, and the flow path areas of the second passage 55a and the gas passage are the maximum areas. In this state, the upstream end of the outer tube 55 is positioned at the downstream end of the cylindrical upstream portion of the inner tube 54, and the outer tube 55 extends downstream from this position.

本実施形態では、前記スライドアクチュエータ55fは、外管55の位置を、流路面積最小位置と、流路面積最大位置とのいずれかに切り替える。これにより、ガス通路の流路面積は、最小面積と最大面積とに切り替えられる。   In the present embodiment, the slide actuator 55f switches the position of the outer tube 55 to either the minimum flow path area position or the maximum flow path area position. Thereby, the flow path area of the gas passage is switched between the minimum area and the maximum area.

(2―2−2)集合部58の構成
集合部58は、各独立排気通路52から排出されて絞り部53を通過した排気が合流する部分である。外管55の位置に関わらず、各独立排気通路52から排出されて絞り部53の各ガス通路に流入した排気は、この集合部58内に流入する。
(2-2-2) Configuration of Collecting Portion 58 The collecting portion 58 is a portion where the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 and passing through the throttle portion 53 joins. Regardless of the position of the outer tube 55, the exhaust gas discharged from each independent exhaust passage 52 and flowing into each gas passage of the throttle portion 53 flows into the collecting portion 58.

なお、図10に示すように、外管55が流路面積最大位置にある状態では、外管55は内管54よりも下流側に延びており、第1通路54aを通過した排気は、外管55の内側に流入して第2通路55aを通過した排気と合流した後、集合部58内に流入する。   As shown in FIG. 10, in a state where the outer pipe 55 is at the maximum flow path area position, the outer pipe 55 extends downstream from the inner pipe 54, and the exhaust gas that has passed through the first passage 54a After flowing into the inside of the pipe 55 and joining the exhaust gas that has passed through the second passage 55 a, it flows into the collecting portion 58.

集合部58は、図6等に示すように、上流側から順に、ノズル部58a、混合部58b、ディフューザー部58cを備えている。本実施形態では、前述のように、集合部58は外管55と一体にスライド可能に連結されており、ノズル部58aは、外管55の下流端に一体に連結されてこの下流端から下流に延びている。   As shown in FIG. 6 and the like, the collecting portion 58 includes a nozzle portion 58a, a mixing portion 58b, and a diffuser portion 58c in order from the upstream side. In the present embodiment, as described above, the collecting portion 58 is slidably connected to the outer tube 55 so that the nozzle portion 58a is integrally connected to the downstream end of the outer tube 55, and is downstream from the downstream end. It extends to.

後述するように、本ガソリンエンジンでは、所定の運転領域(第1運転領域A1)において、絞り部53からノズル部58a内に高速で排気を排出させてエゼクタ効果を発揮させるよう構成されている。そのため、ノズル部58aの形状は、絞り部53から排出された排気が高い速度を維持したまま流下するように、下流側ほどその流路面積が小さくなる形状に設定されている。本実施形態では、ノズル部58aは、下流に向かうに従って縮径する略円錐台形状を有している。また、ノズル部58aの内周面は、絞り部53から流出した排気がこの内周面に沿って円滑に流下するように、外管55の下流側部分の内周面すなわち外管側傾斜面55g_2に連続して、下流に向かうに従って軸線Lに近づく方向に傾斜している。このノズル部58aの軸線Lに対する傾斜角度は、前記外管55の外管側傾斜面55g_2の傾斜角度とほぼ同じに設定されている。   As will be described later, the gasoline engine is configured to exhaust the exhaust gas from the throttle portion 53 into the nozzle portion 58a at a high speed in a predetermined operation region (first operation region A1) to exert an ejector effect. Therefore, the shape of the nozzle portion 58a is set to a shape in which the flow path area becomes smaller toward the downstream side so that the exhaust discharged from the throttle portion 53 flows down while maintaining a high speed. In the present embodiment, the nozzle portion 58a has a substantially truncated cone shape that decreases in diameter toward the downstream. Further, the inner peripheral surface of the nozzle portion 58a is formed on the inner peripheral surface of the downstream portion of the outer tube 55, that is, the outer tube-side inclined surface, so that the exhaust gas flowing out from the throttle portion 53 smoothly flows along the inner peripheral surface. Continuing from 55g_2, it is inclined in a direction approaching the axis L as it goes downstream. The inclination angle of the nozzle portion 58a with respect to the axis L is set to be substantially the same as the inclination angle of the outer tube side inclined surface 55g_2 of the outer tube 55.

混合部58bは、ノズル部58aの下流端から下流側に延びる円筒形状を有しており、ノズル部58aの下流端の開口と同じ流路面積を有している。ディフューザー部58cは、この混合部58bの下流端から下流に向かうに従って流路面積が拡大する略円錐台形状を有している。   The mixing portion 58b has a cylindrical shape extending from the downstream end of the nozzle portion 58a to the downstream side, and has the same flow area as the opening at the downstream end of the nozzle portion 58a. The diffuser portion 58c has a substantially frustoconical shape in which the flow path area increases as it goes downstream from the downstream end of the mixing portion 58b.

このようにノズル部58aと混合部58bとで構成される部分では、上流側の流路面積の方が下流側よりも大きい。そのため、排気はこのノズル部58aと混合部58bとを高速で通過する。この通過時に、排気の圧力・温度は低下する。従って、ノズル部58aおよび混合部58bにおいて、排気の外部への放熱量は少なく抑えられる。そして、混合部58bを通過した排気は、下流に向かうに従って流路面積が拡大するディフューザー部58cに流入することで、その圧力・温度が回復され、高い温度を維持したまま下流側に排出される。   Thus, in the part comprised by the nozzle part 58a and the mixing part 58b, the flow path area of an upstream is larger than the downstream. Therefore, the exhaust gas passes through the nozzle part 58a and the mixing part 58b at high speed. During this passage, the pressure and temperature of the exhaust gas decrease. Accordingly, in the nozzle part 58a and the mixing part 58b, the amount of heat released to the outside of the exhaust gas can be reduced. The exhaust gas that has passed through the mixing portion 58b flows into the diffuser portion 58c whose flow path area increases as it goes downstream, so that its pressure and temperature are recovered and discharged to the downstream side while maintaining a high temperature. .

また、前述のように、本実施形態では、集合部58および絞り部53は、中空の収容管51a内に挿入されている。そのため、これら集合部58および絞り部53の通過時における排気の外部への放熱はより一層抑制され、集合部58からは高い温度の排気が下流側に排出される。   Further, as described above, in the present embodiment, the collecting portion 58 and the throttle portion 53 are inserted into the hollow housing tube 51a. Therefore, heat radiation to the outside of the exhaust when passing through the collecting portion 58 and the throttle portion 53 is further suppressed, and high temperature exhaust is discharged from the collecting portion 58 to the downstream side.

(2−3)触媒装置60の構成
図1に示すように、触媒装置60は、エンジン本体1から排出された排気を浄化するための装置である。この触媒装置60は、触媒本体(触媒)64とこの触媒本体64を収容するケーシング62とを備えている。ケーシング62は排気の流れ方向と平行に延びる略円筒状を有している。触媒本体64は、排気中の有害成分を浄化するためのものであり、理論空燃比の雰囲気下で三元触媒機能を有する。この触媒本体64は、例えば、三元触媒を含有する。
(2-3) Configuration of Catalyst Device 60 As shown in FIG. 1, the catalyst device 60 is a device for purifying the exhaust discharged from the engine body 1. The catalyst device 60 includes a catalyst body (catalyst) 64 and a casing 62 that houses the catalyst body 64. The casing 62 has a substantially cylindrical shape extending in parallel with the exhaust flow direction. The catalyst body 64 is for purifying harmful components in the exhaust gas, and has a three-way catalyst function in an atmosphere having a theoretical air-fuel ratio. The catalyst body 64 contains, for example, a three-way catalyst.

触媒本体64は、ケーシング62の上下流方向の中央部分に収容されており、このケーシング62の上流端61には所定の空間が形成されている。集合部58の下流端、詳細には、ディフューザー部58cの下流端はこのケーシング62の上流端61に接続されており、ディフューザー部58cから排出された排気はこのケーシング62の上流端61に流入した後、触媒本体64側へ進行する。   The catalyst main body 64 is accommodated in a central portion in the upstream / downstream direction of the casing 62, and a predetermined space is formed at the upstream end 61 of the casing 62. The downstream end of the collecting portion 58, specifically, the downstream end of the diffuser portion 58 c is connected to the upstream end 61 of the casing 62, and the exhaust discharged from the diffuser portion 58 c flows into the upstream end 61 of the casing 62. Then, the process proceeds to the catalyst body 64 side.

前述のように、集合部58からは、高い温度の排気が下流側に排出される。そのため、このように集合部58に直接触媒装置60が接続されていることで、触媒装置60内には高温の排気が流入し、これにより、触媒本体64は早期活性化される、また、触媒本体64の活性状態が確実に維持される。   As described above, the exhaust gas having a high temperature is discharged from the collecting portion 58 to the downstream side. Therefore, the catalyst device 60 is directly connected to the gathering portion 58 in this manner, so that high-temperature exhaust gas flows into the catalyst device 60, whereby the catalyst body 64 is activated early. The active state of the main body 64 is reliably maintained.

(3)排気マニホールド50の作用
外管55が流路面積最小位置にある第1状態では、前述のように、絞り部53内のガス通路は、下流ほど流路面積が小さくなる形状を有する第1通路54aのみで構成され、その流路面積は最小とされる。そのため、この第1状態では、各独立排気通路52から各第1通路54aに流入した排気は、第1通路54aの通過途中でその速度が高められ、高速でノズル部58a内に流入する。特に、本実施形態では、ノズル部58aも、下流ほど流路面積が小さくなる形状を有している。そのため、各独立排気通路52から排出された排気は、ノズル部58aにおいてもその速度を高く維持したまま流下する。この第1状態では、このようにノズル部58a内を所定の第1通路54aから排出された排気が高速で通過する結果、エゼクタ効果によって、隣接する他の第1通路54a内およびこれと連通する独立排気通路52および排気ポート10内に比較的高い負圧量の負圧が生成される。
(3) Action of Exhaust Manifold 50 In the first state in which the outer pipe 55 is at the position where the flow path area is minimum, as described above, the gas passage in the throttle 53 has a shape in which the flow path area decreases toward the downstream. It consists of only one passage 54a, and its flow path area is minimized. Therefore, in this first state, the exhaust gas flowing into each first passage 54a from each independent exhaust passage 52 is increased in speed while passing through the first passage 54a, and flows into the nozzle portion 58a at a high speed. In particular, in the present embodiment, the nozzle portion 58a also has a shape in which the channel area becomes smaller toward the downstream. Therefore, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 flows down while maintaining a high speed also in the nozzle portion 58a. In this first state, the exhaust gas discharged from the predetermined first passage 54a passes through the nozzle portion 58a in this way at a high speed. As a result, the adjacent first passage 54a and the adjacent first passage 54a communicate with each other by the ejector effect. A relatively high negative pressure amount is generated in the independent exhaust passage 52 and the exhaust port 10.

一方、外管55が流路面積最大位置にある第2状態では、絞り部53内のガス通路は、第1通路54aと第2通路55aとで構成されて、その流路面積が最小面積よりも大きくされる。そのため、この第2状態では、各独立排気通路52から各第1通路54aに流入した排気は、ガス通路内で膨張し、その速度が低く抑えられた状態でノズル部58a内に流入する。この結果、この第2状態では、絞り部53内のガス通路での抵抗が抑えられ、また、前記エゼクタ効果による負圧量は少なく抑えられる。   On the other hand, in the second state in which the outer tube 55 is at the maximum position of the flow path area, the gas passage in the throttle portion 53 is composed of the first passage 54a and the second passage 55a, and the flow passage area is smaller than the minimum area. Is also enlarged. Therefore, in this second state, the exhaust gas flowing into each first passage 54a from each independent exhaust passage 52 expands in the gas passage and flows into the nozzle portion 58a in a state where its speed is kept low. As a result, in this second state, resistance in the gas passage in the throttle portion 53 is suppressed, and the amount of negative pressure due to the ejector effect is reduced.

このように、本実施形態では、外管55の位置が変更されることによって、排気マニホールド50内の排気の流通状態が、エゼクタ効果によって他の独立排気通路52内に負圧が生成されるように、各独立排気通路52内の排気が、互いに近接し、かつ、流路面積が下流側ほど小さくなる通路をそれぞれ個別に通って共通排気通路50a(本実施形態では、共通排気通路のうちの集合部58)に流入する第1状態と、各独立排気通路52内の排気が第1状態よりも流路面積の大きい通路を通過して共通排気通路に流入する第2状態とに変更され、これにより、各状態におけるエゼクタ効果によって所定の独立排気通路52内に生成される負圧量が変更される。   As described above, in the present embodiment, the position of the outer pipe 55 is changed, so that the exhaust gas distribution state in the exhaust manifold 50 is generated in the other independent exhaust passage 52 by the ejector effect. In addition, the exhaust in each independent exhaust passage 52 passes through a passage that is close to each other and has a smaller flow path area toward the downstream side, and individually passes through the common exhaust passage 50a (in this embodiment, of the common exhaust passages). The first state flowing into the collecting portion 58) and the second state where the exhaust in each independent exhaust passage 52 passes through a passage having a larger flow area than the first state and flows into the common exhaust passage, Thereby, the amount of negative pressure generated in the predetermined independent exhaust passage 52 by the ejector effect in each state is changed.

(4)制御系
図4は、エンジンの制御系を示すブロック図である。この図4に示されるECU(制御手段)100は、エンジンの各部を統括的に制御するための装置であり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(4) Control System FIG. 4 is a block diagram showing an engine control system. The ECU (control means) 100 shown in FIG. 4 is a device for comprehensively controlling each part of the engine, and includes a well-known CPU, ROM, RAM, and the like.

ECU100には、エンジンに設けられた各種センサから種々の情報が入力される。ECU100は、エンジンに設けられた水温センサSW1、クランク角センサSW2、カム角センサSW3、および外気温センサSW4等と電気的に接続されており、これら各センサSW1〜SW4からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、エンジン回転数、気筒判別情報、および新気の温度といった種々の情報を取得する。   Various information is input to the ECU 100 from various sensors provided in the engine. The ECU 100 is electrically connected to a water temperature sensor SW1, a crank angle sensor SW2, a cam angle sensor SW3, an outside air temperature sensor SW4, and the like provided in the engine, and based on input signals from these sensors SW1 to SW4. Various information such as engine coolant temperature, crank angle, engine speed, cylinder discrimination information, and fresh air temperature are acquired.

また、ECU100には、車両に設けられた各種センサからの情報も入力される。例えば、車両には、運転者により踏み込み操作される図外のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサSW5が設けられており、このアクセル開度センサSW5により検出されたアクセル開度が、ECU100に入力される。   In addition, information from various sensors provided in the vehicle is also input to the ECU 100. For example, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SW5 that detects an opening degree of an accelerator pedal (accelerator opening degree) that is not shown in the figure that is depressed by the driver, and the accelerator opening degree sensor SW5 detects the accelerator opening degree sensor SW5. The accelerator opening is input to the ECU 100.

ECU100が有するより具体的な機能について説明する。ECU100は、その主な機能的要素として、判定手段101、インジェクタ制御手段102、吸気制御手段103、排気二度開き制御手段104、外部EGR制御手段105、および、点火制御手段106、アクチュエータ制御手段107、を有している。   More specific functions of the ECU 100 will be described. The ECU 100 includes, as main functional elements, a determination unit 101, an injector control unit 102, an intake control unit 103, an exhaust double opening control unit 104, an external EGR control unit 105, an ignition control unit 106, and an actuator control unit 107. ,have.

判定手段101は、クランク角センサSW2の検出値から特定されるエンジン回転数と、アクセル開度センサSW4の検出値から特定されるエンジン負荷(目標トルク)とに基づいて、エンジンをどのような態様で制御すべきかを都度判定するものである。なお、以下では、エンジン回転数をNe、エンジン負荷をTとする。   The determination means 101 determines the engine based on the engine speed specified from the detected value of the crank angle sensor SW2 and the engine load (target torque) specified from the detected value of the accelerator opening sensor SW4. It is determined each time whether or not to control. In the following, it is assumed that the engine speed is Ne and the engine load is T.

図13は、エンジン回転数Neおよび負荷Tに基づき決定される制御の種類を区分けして示す設定図(制御マップ)である。エンジンの運転中、判定手段101は、この図13の制御マップに従うようにエンジンの制御内容を決定する。   FIG. 13 is a setting diagram (control map) showing the types of control determined based on the engine speed Ne and the load T. During engine operation, the determination unit 101 determines the control content of the engine so as to follow the control map of FIG.

図13の制御マップにおいて、負荷Tが基準負荷T1よりも低い領域(低負荷域)には、低速域(エンジン回転数が所定の回転数よりも低い領域)を含む全エンジン回転数域にわたって第2運転領域A2が設定されている。第2運転領域A2よりも負荷Tが高い中高負荷域には、第1運転領域A1と、第3運転領域A3とが設定されている。第3運転領域A3は、中高負荷領域のうちエンジン回転数Neが基準回転数N1以上であり、かつ、負荷Tが全負荷付近の高速高負荷領域からなる。第1運転領域A1は、中高負荷領域のうち第3運転領域A3を除く領域からなり、低速高負荷領域A1_1と中負荷領域A1_2とを含む。   In the control map of FIG. 13, the region where the load T is lower than the reference load T1 (low load region) includes the low engine speed range (region where the engine rotational speed is lower than the predetermined rotational speed) over the entire engine rotational speed range. Two operation areas A2 are set. A first operation region A1 and a third operation region A3 are set in the middle and high load region where the load T is higher than that in the second operation region A2. The third operation region A3 is a high-speed and high-load region in which the engine speed Ne is equal to or higher than the reference rotation number N1 in the medium and high load region, and the load T is near the full load. The first operation region A1 is a region excluding the third operation region A3 in the medium and high load region, and includes a low speed and high load region A1_1 and a medium load region A1_2.

再び図4に戻って、インジェクタ制御手段102は、インジェクタ21に内蔵された図外のニードル弁(インジェクタ21の先端部の噴口を開閉する弁)を電磁的に開閉することにより、インジェクタ21から燃焼室6に噴射される燃料の噴射量や噴射時期を制御する。   Referring back to FIG. 4 again, the injector control means 102 combusts from the injector 21 by electromagnetically opening and closing a needle valve (not shown) built in the injector 21 (a valve for opening and closing the nozzle at the tip of the injector 21). The injection amount and injection timing of the fuel injected into the chamber 6 are controlled.

吸排気制御手段103は、吸気CVVL15および吸気VVT16を駆動することにより、吸気弁11のリフト量(開弁量)および開閉タイミングを変更するとともに、排気VVL17を駆動することにより排気弁12の開閉タイミングを変更する制御を行う。   The intake / exhaust control means 103 drives the intake CVVL15 and the intake VVT16 to change the lift amount (opening amount) and the open / close timing of the intake valve 11, and drives the exhaust VVL17 to open / close the exhaust valve 12. Control to change.

排気二度開き制御手段104は、排気VVL17を駆動して排気弁12の吸気行程中の開弁を実行または停止することにより、燃焼室6内に高温の排気を逆流させる操作(排気二度開き制御)の実施/停止を切り替える。なお、当実施形態において、排気弁12は1気筒あたり2つ設けられているので、吸気行程中に開弁する排気弁12の数を0,1,2の間で切り替えることにより、燃焼室6に逆流する排気の量を段階的に変化させることが可能である。   The exhaust double opening control means 104 operates to reverse the high temperature exhaust gas into the combustion chamber 6 by driving the exhaust VVL 17 and executing or stopping the opening of the exhaust valve 12 during the intake stroke (opening twice the exhaust). Control) execution / stop. In the present embodiment, since two exhaust valves 12 are provided per cylinder, the combustion chamber 6 is switched by switching the number of exhaust valves 12 that are opened during the intake stroke between 0, 1, and 2. It is possible to change the amount of exhaust gas flowing back to the exhaust gas stepwise.

外部EGR制御手段105は、EGR通路31に設けられたEGRバルブ32の開度を調節することにより、排気通路29から吸気通路28に排気を還流する操作(外部EGR制御)の実施/停止を切り替える。   The external EGR control means 105 switches execution / stop of an operation (external EGR control) for returning the exhaust gas from the exhaust passage 29 to the intake passage 28 by adjusting the opening degree of the EGR valve 32 provided in the EGR passage 31. .

点火制御手段106は、点火プラグ20による火花点火のタイミング(点火時期)等を制御する。   The ignition control means 106 controls the timing of spark ignition (ignition timing) by the spark plug 20 and the like.

(5)各運転領域での制御内容
次に、以上のような機能を有するECU100の制御に基づき、図13に示した各運転領域(A1,A2,A3)で、それぞれどのような制御が実施されるのかを説明する。ECU100は、クランク角センサSW2およびアクセル開度センサSW4の各検出値に基づいて、エンジンの運転点(負荷Tおよび回転数Ne)が図13の制御マップにおけるどの運転領域に該当するかを逐次判定する。そして、判定された運転領域が、図13中の第1運転領域A1と第2運転領域A2と第3運転領域A3のいずれであるかに応じて、それぞれ以下のような制御を実行する。
(5) Control contents in each operation region Next, based on the control of the ECU 100 having the above functions, what control is performed in each operation region (A1, A2, A3) shown in FIG. Explain what will be done. ECU 100 sequentially determines to which operating region the engine operating point (load T and rotational speed Ne) corresponds in the control map of FIG. 13 based on the detected values of crank angle sensor SW2 and accelerator opening sensor SW4. To do. Then, depending on whether the determined operation region is one of the first operation region A1, the second operation region A2, and the third operation region A3 in FIG.

(5−1)第2運転領域A2
低負荷領域からなる第2運転領域A2では、点火プラグ20による混合気の点火は停止されて、十分に混合された燃料と空気の混合気をピストン5の圧縮作用によって自着火させる、リーンHCCI燃焼(Homogeneous−Charge Compression Ignition Combustion、予混合圧縮自己着火燃焼)モードが実行される。
(5-1) Second operation region A2
In the second operating region A2 composed of the low load region, the ignition of the air-fuel mixture by the spark plug 20 is stopped, and the lean HCCI combustion is performed in which the sufficiently mixed fuel and air mixture is self-ignited by the compression action of the piston 5. (Homogeneous-Charge Compression Ignition Combustion, premixed compression self-ignition combustion) mode is executed.

図14は、リーンHCCI燃焼モードが実行された際の、燃料噴射時期と吸排気弁12,12のリフト特性、およびそれに基づく燃焼により生じる熱発生率(J/deg)を示す図である。この図14に示すように、このリーンHCCI燃焼モードでは、圧縮上死点(圧縮行程と膨張行程の間のTDC)よりも十分に早いタイミングで燃料が噴射され、燃料と空気の混合が十分に混合された圧縮上死点付近においてこの混合気をピストン5の圧縮作用によって自着火させる。   FIG. 14 is a diagram showing the fuel injection timing, the lift characteristics of the intake and exhaust valves 12 and 12, and the heat generation rate (J / deg) generated by combustion based on the fuel injection timing when the lean HCCI combustion mode is executed. As shown in FIG. 14, in this lean HCCI combustion mode, fuel is injected at a timing sufficiently earlier than the compression top dead center (TDC between the compression stroke and the expansion stroke), and the fuel and air are sufficiently mixed. The air-fuel mixture is ignited by the compression action of the piston 5 in the vicinity of the mixed compression top dead center.

具体的に、当実施形態において、このリーンHCCI燃焼モードで運転されているときには、吸気行程中の所定時期にインジェクタ21から燃焼室6に対し比較的少量の燃料が噴射(P)され、この1回の燃料噴射Pにより一括噴射された少量の燃料と、吸気通路28から燃焼室6に導入される空気(新気)とに基づき形成される均質でかつリーンな混合気が、ピストン5の圧縮作用により高温、高圧化し、圧縮上死点付近で自着火する。すると、このような自着火に基づき、波形Qaに示すような熱発生を伴う燃焼が生じることになる。   Specifically, in this embodiment, when operating in this lean HCCI combustion mode, a relatively small amount of fuel is injected (P) from the injector 21 into the combustion chamber 6 at a predetermined time during the intake stroke. The homogeneous and lean air-fuel mixture formed based on a small amount of fuel collectively injected by the fuel injection P and air (new air) introduced from the intake passage 28 into the combustion chamber 6 is compressed by the piston 5. Due to the action, the temperature and pressure are increased, and self-ignition occurs near the compression top dead center. Then, based on such self-ignition, combustion accompanied by heat generation as shown by the waveform Qa occurs.

リーンHCCI燃焼モードでは、燃焼室6内に噴射される燃料重量Fに対する燃焼室6内の全ガスの重量Gの割合であるG/Fが、30以上(例えば35)となるように設定される。ただし、このように大幅にリーンでかつ均質な空燃比下では、燃焼室内の温度を意図的に上昇させないと、失火が起きるおそれがある。前述のように、本ガソリンエンジンでは、エンジン本体1の幾何学的圧縮比が14以上と高い値に設定されており、ピストン5の圧縮作用により燃焼室6内の温度をある程度まで高めることができるが、本エンジンでは、燃焼室6内の温度が低い低負荷領域においてより安定した燃焼を実現するために、燃焼室6(気筒2)内に残留する高温の排気すなわち高温の内部EGRガス量を多く確保する制御が実施される。   In the lean HCCI combustion mode, G / F, which is the ratio of the weight G of the total gas in the combustion chamber 6 to the fuel weight F injected into the combustion chamber 6, is set to be 30 or more (for example, 35). . However, under such a lean and homogeneous air-fuel ratio, misfire may occur unless the temperature in the combustion chamber is intentionally increased. As described above, in this gasoline engine, the geometric compression ratio of the engine body 1 is set to a high value of 14 or more, and the temperature in the combustion chamber 6 can be raised to a certain extent by the compression action of the piston 5. However, in this engine, in order to realize more stable combustion in the low load region where the temperature in the combustion chamber 6 is low, the high-temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber 6 (cylinder 2), that is, the high-temperature internal EGR gas amount is reduced. A large amount of control is performed.

具体的には、第2運転領域A2では、排気二度開き制御が実施されて、排気ポート10側に流出した高温の排気が燃焼室6内に逆流させられる。すなわち、排気VVL17が駆動されて、排気弁12が、排気行程に開弁するとともに(図14のリフトカーブEX)、吸気行程でも開弁する(図14のリフトカーブEX’)。   Specifically, in the second operation region A2, the exhaust double opening control is performed, and the high-temperature exhaust gas flowing out to the exhaust port 10 side is caused to flow back into the combustion chamber 6. That is, the exhaust VVL 17 is driven, and the exhaust valve 12 opens during the exhaust stroke (lift curve EX in FIG. 14) and also opens during the intake stroke (lift curve EX ′ in FIG. 14).

このように、高温の排気が燃焼室6に逆流することで、燃焼室6内に残留する高温の排気すなわち高温の内部EGRガスが多く確保される。そして、これにより燃焼室6内の混合気の温度が高温化される結果、混合気の自着火が促進される。なお、内部EGRガス量は、低負荷側ほど多く、高負荷側ほど少なく設定される。そのための制御として、例えば、第2運転領域A2における低負荷域(無負荷に近い領域)では、吸気行程中に開弁する排気弁12の数が2つとされ、それよりも負荷が高くなると、開弁数が1つに減らされる。   As described above, the high-temperature exhaust gas flows back into the combustion chamber 6, so that a large amount of high-temperature exhaust gas remaining in the combustion chamber 6, that is, high-temperature internal EGR gas is secured. As a result, the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is increased, and as a result, self-ignition of the air-fuel mixture is promoted. The amount of internal EGR gas is set to be larger on the low load side and smaller on the high load side. As a control for that, for example, in the low load region (region close to no load) in the second operation region A2, the number of the exhaust valves 12 opened during the intake stroke is two, and the load becomes higher than that, The number of valve openings is reduced to one.

また、第2運転領域A2では、絞り部53の外管55の位置が流路面積最大位置とされて、排気マニホールド50内の排気の流通状態が第2状態、すなわち、絞り部53内の各ガス通路の流路面積が最大面積になる状態とされる。このような制御を実施するのは、次の理由に基づく。   Further, in the second operation region A2, the position of the outer pipe 55 of the throttle portion 53 is set to the maximum flow path area position, and the exhaust gas distribution state in the exhaust manifold 50 is in the second state, that is, each of the throttle portions 53 in the throttle portion 53. The flow passage area of the gas passage is in the maximum area. Such control is performed for the following reason.

前述のように、第2運転領域A2では、内部EGRガス量をより多く確保するために吸気行程中に排気弁12が再開弁される。図3に示すように、所定の気筒(吸気行程気筒)2の吸気行程と、この吸気行程気筒2よりも排気行程が1つ後の気筒(排気行程気筒)2の排気行程とは一致する。従って、吸気行程気筒2において吸気弁11に加えて排気弁12が再開弁されている期間中、排気行程気筒2内の排気は、絞り部53を通ってノズル部58aへと排出される。   As described above, in the second operation region A2, the exhaust valve 12 is restarted during the intake stroke in order to secure a larger amount of internal EGR gas. As shown in FIG. 3, the intake stroke of a predetermined cylinder (intake stroke cylinder) 2 and the exhaust stroke of a cylinder (exhaust stroke cylinder) 2 that has one exhaust stroke after this intake stroke cylinder 2 coincide with each other. Accordingly, during the period when the exhaust valve 12 is restarted in addition to the intake valve 11 in the intake stroke cylinder 2, the exhaust in the exhaust stroke cylinder 2 is discharged to the nozzle portion 58a through the throttle portion 53.

前述のように、絞り部53の外管55の位置が流路面積最小位置であって排気マニホールド50内の排気の流通状態が第1状態にある場合は、所定の気筒2から排出された排気が第1通路54aを通過する際に、エゼクタ効果によって、他の気筒2の排気ポート10内に高い負圧が生成する。そのため、排気弁12の再開弁制御の実施時に、このように絞り部53の外管55の位置が流路面積最小位置とされて排気マニホールド50の排気の流通状態が第1状態とされていると、排気弁12が再開弁している気筒(吸気行程気筒)2の排気ポート10に、排気行程気筒2の排気により生成された高い負圧が作用して、吸気行程気筒2の排気ポート10内の排気が下流側に吸い出されてしまい、吸気行程気筒2内に逆流する排気の量すなわち内部EGRガス量を十分に確保できなくなる。これに対して、前述のように、絞り部53の外管55の位置を流路面積最大位置とし排気マニホールド50を第2状態とすれば、エゼクタ効果による負圧量は少なく抑えられる。   As described above, when the position of the outer pipe 55 of the throttle portion 53 is the minimum flow path area position and the exhaust flow state in the exhaust manifold 50 is in the first state, the exhaust discharged from the predetermined cylinder 2 When passing through the first passage 54a, a high negative pressure is generated in the exhaust port 10 of the other cylinder 2 due to the ejector effect. Therefore, when the restart valve control of the exhaust valve 12 is performed, the position of the outer pipe 55 of the throttle portion 53 is set to the minimum flow path area position, and the exhaust gas circulation state of the exhaust manifold 50 is set to the first state. Then, a high negative pressure generated by the exhaust of the exhaust stroke cylinder 2 acts on the exhaust port 10 of the cylinder (intake stroke cylinder) 2 in which the exhaust valve 12 is restarted, and the exhaust port 10 of the intake stroke cylinder 2 The exhaust in the engine is sucked downstream, and the amount of exhaust flowing back into the intake stroke cylinder 2, that is, the amount of internal EGR gas cannot be secured sufficiently. On the other hand, as described above, if the position of the outer pipe 55 of the throttle 53 is the maximum flow path area position and the exhaust manifold 50 is in the second state, the amount of negative pressure due to the ejector effect can be reduced.

そこで、本エンジンでは、第2運転領域A2では、内部EGRガス量を多く確保するために、エゼクタ効果により生じる負圧による気筒2および排気ポート10内の排気の下流側への吸出しを抑制するべく、絞り部53の外管55の位置を流路面積最大位置として排気マニホールド50内の排気の流通状態を第2状態とする。   Therefore, in this engine, in the second operation region A2, in order to secure a large amount of internal EGR gas, in order to suppress the suction of the exhaust in the cylinder 2 and the exhaust port 10 to the downstream side due to the negative pressure generated by the ejector effect. The position of the outer tube 55 of the throttle 53 is the maximum flow path area position, and the exhaust flow state in the exhaust manifold 50 is the second state.

また、第2運転領域A2では、低温の外部EGRガスの燃焼室6内への多量の還流により燃焼室6内の温度が低下するのを回避するべく、第1運転領域A1との境界付近すなわち第2運転領域A2のうちの高負荷側の領域を除き外部EGR制御は停止される。具体的には、第2運転領域A2のうちの高負荷側の領域では、EGR通路31に設けられたEGRバルブ32が開弁されて、排気通路29から吸気通路28への比較的低温の外部EGRガスの還流が行われ、第2運転領域A2のその他の領域ではEGRバルブ32の開度は全閉とされて、外部EGRガスの還流は停止される。   Further, in the second operation region A2, in order to avoid a decrease in the temperature in the combustion chamber 6 due to a large amount of recirculation of the low-temperature external EGR gas into the combustion chamber 6, near the boundary with the first operation region A1, that is, The external EGR control is stopped except for the high load side region in the second operation region A2. Specifically, in the high load side region of the second operation region A2, the EGR valve 32 provided in the EGR passage 31 is opened, and a relatively low temperature external portion from the exhaust passage 29 to the intake passage 28 is opened. The recirculation of the EGR gas is performed, and the opening degree of the EGR valve 32 is fully closed in the other region of the second operation region A2, and the recirculation of the external EGR gas is stopped.

以上のようにして、第2運転領域A2では、内部EGRガス量が多く確保され、G/Fが30以上という大幅にリーンの混合気が確実に自着火可能な温度にまで高められる。そして、この混合気の自着火燃焼により、NOxの発生が抑制されつつ、燃焼温度ひいては冷却損失の低減に伴う高い熱効率(燃費)が実現される。   As described above, in the second operation region A2, a large amount of internal EGR gas is secured, and the G / F is increased to a temperature at which the lean air-fuel mixture can be surely self-ignited with certainty. And by this self-ignition combustion of the air-fuel mixture, the generation of NOx is suppressed, and the high thermal efficiency (fuel consumption) accompanying the reduction of the combustion temperature and thus the cooling loss is realized.

(5−2)第1運転領域A1および第3運転領域A3
高負荷域に設定された第1運転領域A1および第3運転領域A3では、多量の燃料が噴射されて燃焼室6内の温度が高温となるため、圧縮自己着火燃焼を行わせようとすると、燃焼騒音が著しく増大する、また、ノッキングが生じるという問題がある。そこで、この第1運転領域A1および第3運転領域A3では、圧縮自己着火燃焼に代わり、混合気に点火して火炎伝播させる火花点火燃焼(SI燃焼)を実施する。
(5-2) First operation region A1 and third operation region A3
In the first operation region A1 and the third operation region A3 set in the high load region, a large amount of fuel is injected and the temperature in the combustion chamber 6 becomes high, so when trying to perform compression self-ignition combustion, There is a problem that combustion noise is remarkably increased and knocking occurs. Therefore, in the first operation region A1 and the third operation region A3, spark ignition combustion (SI combustion) is performed in which the air-fuel mixture is ignited and flame is propagated instead of compression self-ignition combustion.

ここで、SI燃焼においても、燃焼室6内の温度が過度に高い場合には、ノッキングが生じる。特に、本ガソリンエンジンでは圧縮比が非常に高い値に設定されている。そのため、燃焼室6内の温度は高くなりやすく、燃焼騒音およびノッキングの問題が顕著になる。   Here, also in SI combustion, when the temperature in the combustion chamber 6 is excessively high, knocking occurs. In particular, in this gasoline engine, the compression ratio is set to a very high value. Therefore, the temperature in the combustion chamber 6 tends to be high, and the problem of combustion noise and knocking becomes significant.

そこで、本エンジンでは、第1運転領域A1および第3運転領域A3において、燃焼室6内の温度の高温化を抑制するべく、燃焼室6内に残留する高温の内部EGRガス量を少なく抑える制御が実施される。   Therefore, in this engine, in the first operation region A1 and the third operation region A3, control is performed to reduce the amount of high-temperature internal EGR gas remaining in the combustion chamber 6 in order to suppress the temperature increase in the combustion chamber 6. Is implemented.

具体的には、第1運転領域A1および第3運転領域A3では、排気二度開き制御が停止されて、排気ポート10側に流出した高温の排気の燃焼室6内への逆流が停止される。具体的には、排気弁12が排気行程中のみに開弁するよう、排気VVL17が調整される。また、吸気弁11、排気弁12および排気マニホールド50内の排気の流通状態が、以下に示す通り、第1運転領域A1と第3運転領域A3とにおいて、それぞれ、内部EGRガス量を少なく抑えることのできる適切な状態に調整される。   Specifically, in the first operation region A1 and the third operation region A3, the exhaust double opening control is stopped, and the backflow of the high-temperature exhaust gas flowing out to the exhaust port 10 side into the combustion chamber 6 is stopped. . Specifically, the exhaust VVL 17 is adjusted so that the exhaust valve 12 opens only during the exhaust stroke. In addition, as shown below, the flow state of the exhaust gas in the intake valve 11, the exhaust valve 12, and the exhaust manifold 50 is to reduce the internal EGR gas amount in the first operation region A1 and the third operation region A3, respectively. Is adjusted to an appropriate condition.

(i)第1運転領域A1における吸気弁11等の制御方法
第1運転領域A1では、外管55の位置が流路面積最小位置とされて、排気マニホールド50内の排気の流通状態が第1状態に、すなわち、絞り部53内の各ガス通路の流路面積が最小面積となる状態とされるとともに、図3に示すように、排気弁12の開弁期間と吸気弁11の開弁期間とが、吸気上死点(TDC)を挟んでオーバーラップし、かつ、排気弁12が他の気筒2のオーバーラップ期間T_O/L中に開弁を開始するように調整される。詳細には、第1気筒2aの吸気弁11と排気弁12とがオーバーラップしている期間中に第3気筒2cの排気弁12が開弁し、第3気筒2cの吸気弁11と排気弁12とがオーバーラップしている期間中に第4気筒2dの排気弁12が開弁し、第4気筒2dの吸気弁11と排気弁12とがオーバーラップしている期間中に第2気筒2bの排気弁12が開弁し、第2気筒2bの吸気弁11と排気弁12とがオーバーラップしている期間中に第1気筒2aの排気弁12が開弁するよう調整される。なお、本エンジンにおいて、前記吸気弁11および排気弁12の開弁時期、閉弁時期とは、それぞれ、図15に示すように、各弁11,12のリフトカーブにおいてリフトが急峻に立ち上がるあるいは立ち下がる時期であり、例えば0.4mmリフトの時期をいう。このような制御を実施するのは、次の理由に基づく。
(I) Control method of intake valve 11 and the like in first operation region A1 In the first operation region A1, the position of the outer pipe 55 is set to the minimum flow path area position, and the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is the first. In other words, the flow passage area of each gas passage in the throttle 53 is minimized, and as shown in FIG. 3, the valve opening period of the exhaust valve 12 and the valve opening period of the intake valve 11. And the exhaust valve 12 are adjusted so as to start opening during the overlap period T_O / L of the other cylinders 2 with the intake top dead center (TDC) interposed therebetween. Specifically, the exhaust valve 12 of the third cylinder 2c is opened during the period in which the intake valve 11 and the exhaust valve 12 of the first cylinder 2a overlap, and the intake valve 11 and the exhaust valve of the third cylinder 2c are opened. The exhaust valve 12 of the fourth cylinder 2d is opened during the period in which the second cylinder 2d overlaps with the second cylinder 2b during the period in which the intake valve 11 and the exhaust valve 12 of the fourth cylinder 2d overlap. The exhaust valve 12 of the first cylinder 2a is opened, and the exhaust valve 12 of the first cylinder 2a is adjusted to open during the period in which the intake valve 11 and the exhaust valve 12 of the second cylinder 2b overlap. In the present engine, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 12, respectively, are as follows. As shown in FIG. This is the time of lowering, for example, the time of 0.4 mm lift. Such control is performed for the following reason.

前述のように、絞り部53の外管55の位置が流路面積最小位置であって排気マニホールド50が第1状態にある場合、所定の気筒2から排出された排気が第1通路54aを通過する際に、エゼクタ効果によって、他の気筒2の排気ポート10内に高い負圧が生成する。そのため、排気弁12の開弁期間と吸気弁11の開弁期間とが、吸気上死点(TDC)を挟んでオーバーラップし、かつ、排気弁12が他の気筒2のオーバーラップ期間T_O/L中に開弁を開始するように調整されていれば、所定の気筒(排気行程気筒)12の排気弁12が開弁してこの排気行程気筒2から排気が高速で排出されるのに伴い、オーバーラップ期間中にある吸気行程中の気筒(吸気行程気筒)の排気ポート10内に高い負圧を生成することができる。そして、この負圧によって吸気行程気筒2内の残留ガスを排気ポート10側へ吸い出すことができる。特に、排気弁12の開弁開始直後は気筒2から非常に高速で排気(いわゆるブローダウンガス)が排出されるため、このブローダウンガスが排出された直後には、吸気行程気筒2内の残留ガスの多くを排気ポート10側に吸い出すことができる。   As described above, when the position of the outer pipe 55 of the throttle portion 53 is the minimum flow path area position and the exhaust manifold 50 is in the first state, the exhaust discharged from the predetermined cylinder 2 passes through the first passage 54a. In doing so, a high negative pressure is generated in the exhaust port 10 of the other cylinder 2 due to the ejector effect. Therefore, the valve opening period of the exhaust valve 12 and the valve opening period of the intake valve 11 overlap with each other with the intake top dead center (TDC) interposed therebetween, and the exhaust valve 12 overlaps the other cylinder 2 with an overlap period T_O /. If the valve is adjusted so as to start opening during L, the exhaust valve 12 of the predetermined cylinder (exhaust stroke cylinder) 12 is opened and the exhaust gas is discharged from the exhaust stroke cylinder 2 at high speed. A high negative pressure can be generated in the exhaust port 10 of the cylinder during the intake stroke (intake stroke cylinder) during the overlap period. Then, the residual pressure in the intake stroke cylinder 2 can be sucked out to the exhaust port 10 side by this negative pressure. In particular, immediately after the exhaust valve 12 starts to open, exhaust (so-called blowdown gas) is discharged from the cylinder 2 at a very high speed. Therefore, immediately after the blowdown gas is discharged, the exhaust gas remaining in the intake stroke cylinder 2 remains. Most of the gas can be sucked out to the exhaust port 10 side.

そこで、本エンジンでは、第1運転領域A1において、内部EGRガス量を少なく抑えるためにエゼクタ効果により生じる負圧によって気筒2および排気ポート10内の排気の排気ポート10側への吸出しを促進するべく、前述のように、絞り部53の外管55の位置を流路面積最大位置として排気マニホールド50内の排気の流通状態を第2状態とするとともに、排気弁12と吸気弁11とをオーバーラップさせ、かつ、排気弁12を他の気筒2のオーバーラップ期間T_O/L中に開弁させる。   Therefore, in the present engine, in the first operation region A1, in order to suppress the amount of internal EGR gas, the suction of the exhaust gas in the cylinder 2 and the exhaust port 10 to the exhaust port 10 side is promoted by the negative pressure generated by the ejector effect. As described above, the position of the outer pipe 55 of the throttle portion 53 is set to the maximum flow path area position, the exhaust flow state in the exhaust manifold 50 is set to the second state, and the exhaust valve 12 and the intake valve 11 are overlapped. The exhaust valve 12 is opened during the overlap period T_O / L of the other cylinders 2.

以上のようにして、本エンジンでは、第1運転領域A1において、排気二度開き制御の停止およびエゼクタ効果により生じる負圧の利用によって内部EGRガス量が少なく抑えられて燃焼室6内の混合気の過度の高温化が回避される。そして、第1運転領域A1において、異常燃焼および燃焼騒音の悪化が確実に回避され、適正な燃焼が実現される。   As described above, in the present engine, in the first operation region A1, the internal EGR gas amount is suppressed to a low level by stopping the exhaust double opening control and using the negative pressure generated by the ejector effect, and thus the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is reduced. Overheating is avoided. And in 1st driving | operation area | region A1, abnormal combustion and the deterioration of a combustion noise are avoided reliably, and appropriate combustion is implement | achieved.

ここで、第1運転領域A1のうち低速高負荷領域A1_1では、高いエンジントルクを得るために新気量を多く確保する必要がある。そこで、低速高負荷領域A1_1では、外部EGR制御は停止される。具体的には、EGRバルブ32が閉弁されて低温の外部EGRガスの吸気通路28内への流入が停止される。前述のように、第1運転領域A1において、エゼクタ効果等により内部EGRガス量は少なく抑えられている。そのため、低速高負荷領域A1_1では、外部EGRガスを含まない吸気すなわち新気が多量に燃焼室6内に流入し、異常燃焼および燃焼騒音の悪化を回避しつつ、高いエンジントルクが実現される。なお、本実施形態では、前述のように異常燃焼(ノッキング)が抑制されるのに伴って点火時期の進角化が可能となり、この進角化によっても高いエンジントルクを得ることが可能となる。   Here, in the low speed and high load region A1_1 in the first operation region A1, it is necessary to secure a large amount of fresh air in order to obtain a high engine torque. Therefore, the external EGR control is stopped in the low speed and high load region A1_1. Specifically, the EGR valve 32 is closed and the flow of the low-temperature external EGR gas into the intake passage 28 is stopped. As described above, in the first operation region A1, the internal EGR gas amount is suppressed to a low level due to the ejector effect or the like. Therefore, in the low-speed and high-load region A1_1, a large amount of intake air that does not contain external EGR gas, that is, fresh air, flows into the combustion chamber 6, and high engine torque is realized while avoiding abnormal combustion and deterioration of combustion noise. In the present embodiment, the ignition timing can be advanced as the abnormal combustion (knocking) is suppressed as described above, and a high engine torque can also be obtained by this advancement. .

一方、第1運転領域A1のうち中負荷領域A1_2では、要求される新気量は少ない。そのため、この中負荷領域A1_2では、吸気のポンピングロスの低減、および、冷却損失の低減により、高い熱効率すなわち良好な燃費性能を得るべく、また、NOxを低減するべく、外部EGR制御が実施される。具体的には、EGRバルブ32が開弁されて、EGRクーラ33によって冷却された排気(外部EGRガス)が燃焼室6内へ還流される。なお、中負荷領域A1_2において、吸気弁11の開弁期間と排気弁12の開弁期間とのオーバーラップ量は、低速側の方が高速側よりも少なくなるように調整される。   On the other hand, in the medium load region A1_2 in the first operation region A1, the required amount of fresh air is small. Therefore, in this medium load region A1_2, external EGR control is performed in order to obtain high thermal efficiency, that is, good fuel consumption performance, and to reduce NOx by reducing intake pumping loss and cooling loss. . Specifically, the EGR valve 32 is opened, and the exhaust gas (external EGR gas) cooled by the EGR cooler 33 is recirculated into the combustion chamber 6. In the middle load region A1_2, the overlap amount between the valve opening period of the intake valve 11 and the valve opening period of the exhaust valve 12 is adjusted so that the low speed side is smaller than the high speed side.

(ii)第3運転領域A3における吸気弁11等の制御方法
高速高負荷領域からなる第3運転領域A3では、吸気弁11の開弁期間と排気弁12の開弁期間とのオーバーラップ量が、第1運転領域A1よりも少なくなるように調整される。また、第3運転領域A3では、外管55の位置が流路面積最大位置とされて、絞り部53内の各ガス通路の流路面積が最大面積とされ、排気マニホールド50内の排気の流通状態が第2状態とされる。
(Ii) Control method of the intake valve 11 and the like in the third operation region A3 In the third operation region A3 composed of the high speed and high load region, the overlap amount between the valve opening period of the intake valve 11 and the valve opening period of the exhaust valve 12 is The adjustment is made to be less than the first operation region A1. Further, in the third operation region A3, the position of the outer pipe 55 is set to the maximum flow area, the flow area of each gas passage in the throttle 53 is set to the maximum area, and the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is circulated. The state is the second state.

第3運転領域A3では、エンジン回転数Neおよびエンジン負荷Tが高いことに伴い排気流量が大きい。そのため、第1運転領域A1のように、吸気弁11と排気弁12とをオーバーラップさせ、外管55の位置を流路面積最小位置として絞り部53内の各ガス通路の流路面積を小さい面積としたのでは、エゼクタ効果による掃気性能向上効果よりも背圧が高くなることによる掃気性能の悪化が大きくなり、内部EGRガス量を十分に少なく抑えることが困難となる。そこで、本ガソリンエンジンでは、第3運転領域A3において、前記のような制御を実施する。   In the third operation region A3, the exhaust flow rate is large as the engine speed Ne and the engine load T are high. Therefore, as in the first operation region A1, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are overlapped, and the flow passage area of each gas passage in the throttle portion 53 is small with the position of the outer tube 55 as the minimum flow passage area position. If the area is set, the scavenging performance deteriorates due to the back pressure becoming higher than the scavenging performance improvement effect by the ejector effect, and it becomes difficult to sufficiently reduce the internal EGR gas amount. Therefore, in the gasoline engine, the control as described above is performed in the third operation region A3.

このように制御されることで、第3運転領域A3において、各独立排気通路52から排出された排気は、流路面積が最大のガス通路を排気抵抗が小さく抑えられた状態で流下する。そのため、エンジンの背圧は小さく抑えられる。この背圧の低減に伴い掃気は促進され、内部EGRガス量が少なく抑えられる。また、排気のポンピングロスが小さく抑えられるとともに吸気効率が高められて、高いエンジントルクが実現される。   By being controlled in this manner, in the third operation region A3, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 flows down in a state where the exhaust resistance is kept small in the gas passage having the largest flow path area. Therefore, the back pressure of the engine can be kept small. As the back pressure is reduced, scavenging is promoted, and the amount of internal EGR gas is reduced. In addition, the pumping loss of the exhaust is suppressed to a small level, and the intake efficiency is increased, thereby realizing a high engine torque.

なお、第3運転領域A3では、第1運転領域A1の低速高負荷領域A1_1と同様に、高いエンジントルクを得るためにより多量の新気を確保するべく、外部EGR制御は停止される。   In the third operation region A3, the external EGR control is stopped in order to secure a larger amount of fresh air in order to obtain a high engine torque, as in the low speed and high load region A1_1 of the first operation region A1.

(iii)第1運転領域A1および第3運転領域A3の燃焼モード
ここで、本実施形態では、ノッキング等の異常燃焼をより確実に回避するべく、第1運転領域A1および第3運転領域A3において、圧縮上死点よりもかなり前(例えば吸気行程中)に燃料を噴射して圧縮上死点付近で火花点火を行わせる通常のSI燃焼ではなく、図16に示すように、圧縮行程中にインジェクタ21から燃料を噴射させ(P1,P2)、この燃料噴射P1,P2の後に点火プラグ20に火花点火を行わせて、圧縮上死点を過ぎたタイミング(膨張行程の初期)から短時間で火炎伝播により混合気を燃焼させる急速リタードSI燃焼モードを実行する。
(Iii) Combustion modes in the first operation region A1 and the third operation region A3 Here, in the present embodiment, in the first operation region A1 and the third operation region A3 in order to more reliably avoid abnormal combustion such as knocking. , Rather than normal SI combustion in which fuel is injected substantially before the compression top dead center (for example, during the intake stroke) and spark ignition is performed near the compression top dead center, as shown in FIG. 16, during the compression stroke Fuel is injected from the injector 21 (P1, P2), and after this fuel injection P1, P2, the spark plug 20 is ignited, and a short time from the timing when the compression top dead center is passed (the initial stage of the expansion stroke). A rapid retarded SI combustion mode is performed in which the air-fuel mixture is burned by flame propagation.

図16は、前記急速リタードSI燃焼モードが実行された際の、燃料噴射時期と吸排気弁11,12のリフト特性、およびそれに基づく燃焼により生じる熱発生率(J/deg)を示す図である。なお、当明細書において、ある行程の「後期」とか「初期」とかいう場合は、その行程を初期、中期、後期に3分割したときの後期あるいは初期を指すものとする。例えば、圧縮行程の後期であれば、圧縮上死点前(BTDC)60〜0°CAの範囲を指し、膨張行程の初期であれば、圧縮上死点後(ATDC)0〜60°CAの範囲を指すことになる。   FIG. 16 is a diagram showing the fuel injection timing, the lift characteristics of the intake / exhaust valves 11 and 12, and the heat generation rate (J / deg) generated by combustion based on the fuel injection timing when the rapid retarded SI combustion mode is executed. . In this specification, the term “late stage” or “initial stage” of a certain process refers to the latter period or the initial stage when the process is divided into three stages: initial, middle, and late. For example, in the later stage of the compression stroke, it refers to the range of 60 to 0 ° CA before compression top dead center (BTDC), and in the early stage of the expansion stroke, it is from 0 to 60 ° CA after compression top dead center (ATDC). Will point to the range.

具体的には、図16に示すように、急速リタードSI燃焼モードでは、圧縮行程の後期に設定された2回の噴射時期(P1,P2)に分けてインジェクタ21から、30MPa以上の高圧で燃料が噴射される。各燃料噴射P1,P2のタイミングとしては、例えば、1回目の噴射P1の開始時期から、2回目の噴射P2の完了時期までの期間が、概ね圧縮上死点前(BTDC)20°〜0°CA程度の期間内に収まるように設定される。   Specifically, as shown in FIG. 16, in the rapid retarded SI combustion mode, fuel is injected at a high pressure of 30 MPa or more from the injector 21 in two injection timings (P1, P2) set in the latter half of the compression stroke. Is injected. As the timing of each fuel injection P1, P2, for example, the period from the start timing of the first injection P1 to the completion timing of the second injection P2 is approximately 20 ° to 0 ° before compression top dead center (BTDC). It is set to be within a period of about CA.

このような噴射制御が実施されるこの急速リタードSI燃焼モードでは、前記のように30MPa以上(例えば40MPa)という非常に高い噴射圧力で燃料が噴射されることで、噴射期間を短くすることができるとともに燃料噴霧を微粒化することができ、短時間で多量の燃料を十分に気化霧化させて比較的均質な(もしくは弱成層化した)混合気を形成することができる。また、噴射圧力が高いために、燃焼室6が最も高温・高圧化する圧縮上死点をある程度過ぎるまで大きな乱流エネルギーを維持することができる。特に、燃料が2回に分けて噴射されて2回目の燃料噴射の後に点火が行われており、1回目の燃料噴射P1によって燃料を霧化させつつ、2回目の燃料噴射により点火時点での乱流エネルギーを大きくすることができる。また、本実施形態では、多噴口型のインジェクタ21が用いられて燃料が多数の噴口から噴射されていることによっても、乱流エネルギーを大きくすることができる。また、本実施形態では、ピストン5にキャビティ40が形成されていることで圧縮行程後期の燃料噴射P1,P2により噴射された燃料の噴霧を、その乱流エネルギーにより、主にキャビティ40内で迅速に拡散させることができ、これによっても燃焼期間を短縮することができる。   In the rapid retarded SI combustion mode in which such injection control is performed, the injection period can be shortened by injecting fuel at a very high injection pressure of 30 MPa or more (for example, 40 MPa) as described above. At the same time, the fuel spray can be atomized, and a large amount of fuel can be sufficiently vaporized and atomized in a short time to form a relatively homogeneous (or weakly stratified) mixture. In addition, since the injection pressure is high, large turbulent energy can be maintained until the combustion chamber 6 passes a certain amount of compression top dead center at which the temperature and pressure of the combustion chamber 6 are the highest. In particular, the fuel is injected in two portions, and ignition is performed after the second fuel injection. The fuel is atomized by the first fuel injection P1, and the second fuel injection is performed at the time of ignition. Turbulent energy can be increased. Further, in the present embodiment, the turbulent energy can be increased also by using the multi-hole injector 21 and injecting fuel from a number of nozzles. Further, in the present embodiment, the cavity 40 is formed in the piston 5 so that the fuel spray injected by the fuel injections P1 and P2 in the latter stage of the compression stroke can be quickly performed mainly in the cavity 40 by the turbulent energy. This can also reduce the combustion period.

従って、この急速リタードSI燃焼モードでは、燃料が噴射されてから短時間、ひいては、燃料噴射に伴う乱流エネルギーの減衰が小さい期間内(乱流エネルギーが大きい期間内)に火花点火による燃焼を開始させることができ、この比較的大きな乱流エネルギーによって燃焼期間を短くすることができる。そして、この燃焼期間の短縮化に伴って、火花点火後、適正な火炎伝播によって混合気を燃焼し切ることができる。すなわち、ノッキング等の異常燃焼を回避しつつ、熱効率およびエンジントルクを高く維持することができる。また、急速リタードSI燃焼モードでは、圧縮上死点を過ぎたタイミングで燃焼が開始されるため燃焼温度が過度に上昇せず、燃料の気化霧化が不十分なまま燃焼が開始されることもないため、NOxやスートの増大が回避され、エミッション性についても良好に維持される。   Therefore, in this rapid retarded SI combustion mode, combustion by spark ignition is started for a short time after fuel injection, and within a period when the attenuation of turbulent energy accompanying fuel injection is small (in a period when turbulent energy is large). The combustion period can be shortened by this relatively large turbulent energy. As the combustion period is shortened, the air-fuel mixture can be burned out by proper flame propagation after spark ignition. That is, high thermal efficiency and engine torque can be maintained while avoiding abnormal combustion such as knocking. Further, in the rapid retarded SI combustion mode, combustion is started at the timing when the compression top dead center is passed, so that the combustion temperature does not rise excessively, and combustion may be started with insufficient vaporization and atomization of fuel. Therefore, the increase in NOx and soot is avoided, and the emission property is also maintained well.

なお、急速リタードSI燃焼モードでは、前記燃料噴射P1,P2によるトータルの噴射量に対して燃焼室6全体の平均の空燃比が理論空燃比(空気過剰率λ=1)となるように新気量が制御される。また、点火時期は、熱効率および出力トルク向上の観点から、ノッキングが起きない範囲での最進角時期(例えば、圧縮上死点後(ATDC)0°〜20°CA程度)に設定されている。   In the rapid retarded SI combustion mode, fresh air is set so that the average air-fuel ratio of the entire combustion chamber 6 becomes the stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio λ = 1) with respect to the total injection amount by the fuel injections P1 and P2. The amount is controlled. Further, the ignition timing is set to the most advanced angle timing (for example, about 0 ° to 20 ° CA after compression top dead center (ATDC)) from the viewpoint of improving thermal efficiency and output torque. .

(6)作用効果
以上説明したように、本エンジンでは、低速高負荷領域A1_1において、排気マニホールド50内の排気の流通状態を第1状態として絞り部53内のガス通路の流路面積を最小面積とし、エゼクタ効果を効果的に発揮させ、これにより、高い掃気性能、ひいては異常燃焼や燃焼騒音の悪化の回避および高いエンジントルクを実現しつつ、低負荷領域A2において、排気マニホールド50内の排気の流通状態を第2状態として絞り部53内のガス通路の流路面積を最大面積として、エゼクタ効果による掃気性能を抑制し、これにより、排気弁12の再開弁中の排気の逆流量を確保して、適正な圧縮自己着火燃焼の実現ひいては高い熱効率を得ることができる。また、エゼクタ効果を適正に利用することで、中負荷領域A1_2における異常燃焼や燃焼騒音の悪化の回避、高速高負荷領域A3における高いエンジントルクの実現を可能とする。
(6) Operational Effects As described above, in this engine, in the low speed and high load region A1_1, the flow state of the gas passage in the throttle 53 is set to the minimum area with the exhaust flow in the exhaust manifold 50 being the first state. Thus, the ejector effect is effectively exerted, thereby achieving high scavenging performance, in turn avoiding abnormal combustion and deterioration of combustion noise, and high engine torque, and in the low load region A2, the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is exhausted. The flow state is set to the second state, the flow area of the gas passage in the throttle 53 is set to the maximum area, and the scavenging performance due to the ejector effect is suppressed, thereby ensuring the reverse flow rate of the exhaust gas in the restart valve of the exhaust valve 12. Thus, it is possible to achieve proper compression self-ignition combustion and thus high thermal efficiency. In addition, by properly utilizing the ejector effect, it is possible to avoid abnormal combustion and deterioration of combustion noise in the middle load region A1_2 and to realize high engine torque in the high speed and high load region A3.

特に、本実施形態では、絞り部53を内側に第1通路54aが形成された内管54とこの内管54を収容する外管55とで構成し、これら外管55と内管54との間に第2通路55aを区画するとともに、この第2通路55aの流路面積を変更するという簡単な構成で、絞り部53内の各ガス通路の流路面積を変更しており、絞り部53の構造ひいては装置全体の構造を簡素化することができる。また、外管55を上下流方向にスライドさせるだけでよく、外管55の駆動構造を簡素化することができる。   In particular, in the present embodiment, the throttle portion 53 is constituted by an inner tube 54 having a first passage 54 a formed inside and an outer tube 55 that accommodates the inner tube 54, and the outer tube 55 and the inner tube 54 are separated from each other. The flow passage area of each gas passage in the restricting portion 53 is changed with a simple configuration in which the second passage 55a is defined in between and the flow passage area of the second passage 55a is changed. Thus, the structure of the entire apparatus can be simplified. Moreover, it is only necessary to slide the outer tube 55 in the upstream and downstream directions, and the drive structure of the outer tube 55 can be simplified.

(7)他の実施形態
(7−1)第2実施形態
第1実施形態では、排気二度開き制御を実施する低負荷の第2運転領域A2においてHCCI燃焼を実施する一方、排気二度開き制御を実施しない中高負荷の第1運転領域A1および第3運転領域A3においてSI燃焼を実施する場合について示したが、各領域の燃焼形態はこれに限らない。
(7) Other Embodiments (7-1) Second Embodiment In the first embodiment, HCCI combustion is performed in the low-load second operation region A2 in which the exhaust double opening control is performed, while the exhaust double opening is performed. Although the case where the SI combustion is performed in the first operation region A1 and the third operation region A3 of medium and high load where the control is not performed has been shown, the combustion mode of each region is not limited thereto.

例えば、図17に示すように、全運転領域においてHCCI燃焼を実施してもよい。ただし、前述のように、中高負荷領域(第1実施形態と同様の領域に設定された第1運転領域A1と第3運転領域A3とからなる領域)では、多量の燃料が噴射されるのに伴う燃焼室6内の高温化により燃焼騒音が増大する、あるいは、ノッキングが生じやすくなるという問題がある。そのため、全運転領域においてHCCI燃焼を実施するこの第2実施形態においても、前記第1実施形態と同様に、これら第1運転領域A1と第3運転領域A3とでは、燃焼室6内の高温化を回避するべく、燃焼室6内の内部EGRガス量を少なく抑える制御を実施する。   For example, as shown in FIG. 17, HCCI combustion may be performed in the entire operation region. However, as described above, a large amount of fuel is injected in the medium and high load region (region including the first operation region A1 and the third operation region A3 set in the same region as the first embodiment). There is a problem that combustion noise increases due to the high temperature inside the combustion chamber 6 or knocking easily occurs. Therefore, also in the second embodiment in which HCCI combustion is performed in the entire operation region, similarly to the first embodiment, in the first operation region A1 and the third operation region A3, the temperature in the combustion chamber 6 is increased. In order to avoid this, control is performed to reduce the amount of internal EGR gas in the combustion chamber 6 to a low level.

具体的には、第1運転領域A1と第3運転領域A3とにおいて、第1実施形態と同様に、排気二度開き制御を停止させて高温の内部EGRガス量の気筒2への逆流を停止する。また、排気流量の比較的少ない第1運転領域A1では、エゼクタ効果による掃気性能を発揮させるように吸気弁11等を調整する。すなわち、排気弁12の開弁期間と吸気弁11の開弁期間とが吸気上死点(TDC)を挟んでオーバーラップし、かつ、排気弁12が他の気筒2のオーバーラップ期間T_O/L中に開弁を開始するように、吸気弁11および排気弁12を制御するとともに、外管55の位置を前記流路面積最小位置として絞り部53内の各ガス通路の流路面積を最小面積とし、排気マニホールド50内の排気の流通状態を第1状態に制御する。一方、排気流量が多くエゼクタ効果による掃気性能向上効果よりも背圧が高くなることによる掃気性能の悪化が大きくなる第3運転領域A3では、排圧を小さく抑えるように吸気弁11等を調整する。すなわち、外管55の位置を流路面積最大位置付近として絞り部53内の各ガス通路の流路面積を最大面積付近とし、排気マニホールド50内の排気の流通状態を第2状態に制御する。   Specifically, in the first operation region A1 and the third operation region A3, as in the first embodiment, the exhaust double opening control is stopped to stop the reverse flow of the high-temperature internal EGR gas amount to the cylinder 2. To do. Further, in the first operation region A1 where the exhaust flow rate is relatively small, the intake valve 11 and the like are adjusted so that the scavenging performance by the ejector effect is exhibited. That is, the valve opening period of the exhaust valve 12 and the valve opening period of the intake valve 11 overlap with each other with the intake top dead center (TDC) interposed therebetween, and the exhaust valve 12 overlaps the other cylinder 2 with an overlap period T_O / L. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are controlled so that the valve opening is started, and the position of the outer pipe 55 is set to the minimum position of the flow path area, and the flow area of each gas passage in the throttle 53 is set to the minimum area. And the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is controlled to the first state. On the other hand, in the third operation region A3 in which the deterioration of the scavenging performance increases due to the large exhaust flow rate and the back pressure higher than the scavenging performance improvement effect by the ejector effect, the intake valve 11 and the like are adjusted so as to keep the exhaust pressure small . That is, the position of the outer pipe 55 is set near the maximum flow area, the flow area of each gas passage in the throttle 53 is set near the maximum area, and the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is controlled to the second state.

(7−2)第3実施形態
第1実施形態では、ガス通路の流路面積を変更するための構成として、第2通路55aの流路面積を変更するものを挙げたが、ガス通路の流路面積を変更する構成はこれに限らない。
(7-2) Third Embodiment In the first embodiment, the configuration for changing the flow passage area of the gas passage has been described as the configuration for changing the flow passage area of the gas passage. The configuration for changing the road area is not limited to this.

例えば、絞り部内に形成された第1通路と第2通路との連通量を変更することでガス通路の流路面積を変更するようにしてもよい。この連通量を変更することでガス通路の流路面積を変更する構成の一例を、図18、図19(a)(b)、図29(a)(b)に示す。図18は、第1実施形態の図7(a)に対応する図である。図19(a)、(b)は、外管155を省略した状態の絞り部153の斜視図であり、(a)が連通口154dを全閉とした状態、(b)が連通口154dを全開とした状態である。図20(a)、(b)は、絞り部153の断面図であり、(a)が図19(a)と対応する図、(b)が図19(b)と対応する図である。   For example, the flow passage area of the gas passage may be changed by changing the amount of communication between the first passage and the second passage formed in the throttle portion. An example of a configuration in which the flow passage area of the gas passage is changed by changing the communication amount is shown in FIGS. 18, 19A, 19B, and 29A, 29B. FIG. 18 is a diagram corresponding to FIG. 7A of the first embodiment. 19A and 19B are perspective views of the throttle portion 153 in a state where the outer tube 155 is omitted. FIG. 19A shows a state in which the communication port 154d is fully closed, and FIG. 19B shows a state in which the communication port 154d is closed. It is in a fully open state. 20A and 20B are cross-sectional views of the narrowed portion 153, in which FIG. 20A corresponds to FIG. 19A, and FIG. 20B corresponds to FIG. 19B.

図18〜図20に示す第3実施形態は、第1実施形態と同様に、内管154と外管155とを有する絞り部153を有している。内管154の外周面154gは、第1実施形態と同様に、その上流側部分に設けられて中心軸Lと平行に延びる円筒面154g_1と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って絞り部153の中心軸L側に傾斜する内管側傾斜面154g_2とで構成されている。内管154の内側には、第1実施形態と同様に、下流側ほど流路面積が縮小する複数の第1通路154aが形成されている。   The third embodiment shown in FIG. 18 to FIG. 20 has a throttle portion 153 having an inner tube 154 and an outer tube 155, as in the first embodiment. As in the first embodiment, the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154 is provided with a cylindrical surface 154g_1 provided in the upstream portion thereof and extending in parallel with the central axis L, and provided in the downstream portion thereof and being throttled toward the downstream. The inner tube side inclined surface 154g_2 is inclined to the central axis L side of the portion 153. As in the first embodiment, a plurality of first passages 154a whose flow area decreases toward the downstream side are formed inside the inner tube 154.

一方、第3実施形態に係る外管155は、内管154に対して相対移動不能に固定されている。外管155は、その内周面155gが、内管154の外周面154gから径方向外側に離間して、これら内周面155gと外周面154gとの間に第2通路155aが区画された状態で固定されている。外管155の内周面155gは、内管154の外周面154gと平行に延びている。内管154の外周面154gのうち第1通路155a間に対応する位置には、径方向外側に向かって突出して外管155の内周面155gと当接する位置まで延びる区画壁154eが設けられており、外管155の内周面155gと内管154の外周面154gとの間には、第1通路155aと対応する位置にそれぞれ第2通路155aが形成されている。この第3実施形態では、3つの第1通路155aに対応して3つの第2通路155aが形成されている。内管154の管壁には、第1通路154aと第2通路155aとをそれぞれ連通する連通口154dが形成されている。各連通口154dは、内管154の外周面154gのうちの円筒面154g_1に開口している。   On the other hand, the outer tube 155 according to the third embodiment is fixed so as not to move relative to the inner tube 154. The outer tube 155 has an inner peripheral surface 155g spaced radially outward from the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154, and the second passage 155a is defined between the inner peripheral surface 155g and the outer peripheral surface 154g. It is fixed with. The inner peripheral surface 155g of the outer tube 155 extends in parallel with the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154. A partition wall 154e that protrudes radially outward and extends to a position that contacts the inner peripheral surface 155g of the outer tube 155 is provided at a position corresponding to the space between the first passages 155a in the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154. A second passage 155a is formed between the inner peripheral surface 155g of the outer tube 155 and the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154 at a position corresponding to the first passage 155a. In the third embodiment, three second passages 155a are formed corresponding to the three first passages 155a. In the tube wall of the inner tube 154, a communication port 154d that connects the first passage 154a and the second passage 155a is formed. Each communication port 154d is open to the cylindrical surface 154g_1 of the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154.

また、この第3実施形態に係る絞り部153には、各連通口154dをそれぞれ開閉可能な蓋159と、これら蓋159を駆動可能な回動アクチュエータ(通路状態変更手段、図示省略)が設けられている。   In addition, the throttle unit 153 according to the third embodiment is provided with a lid 159 that can open and close each communication port 154d and a rotation actuator (passage state changing means, not shown) that can drive the lid 159. ing.

各蓋159は、内管154の外周面154gに沿って延びている。回動アクチュエータは、各蓋159を、内管154の外周面154gに沿って周方向に移動させる。すなわち、回動アクチュエータは、各蓋159を、絞り部153の中心軸Lを中心として回動させる。そして、この回動アクチュエータは、図19(a)および図20(a)に示す各連通口154dを全閉にする位置と、図19(b)および図20(b)に示す各連通口154dを全開にする位置との間で移動させる。この移動により連通口154dの開口量は変化し、この開口量の変化に伴って、第1通路154aと第2通路155aとの連通量は変化する。そして、絞り部153のうち排気が通過するガス通路の流路面積は変化する。ここで、第1通路154aに流入した排気は、この連通量に応じた量だけ第2通路155a内に流入する。そのため、絞り部153のうち排気が通過するガス通路の流路面積は、この連通量と第1通路154aの流路面積により規定される。すなわち、第1通路154aの流路面積と前記連通口154dの開口面積との合計面積が、ガス通路の流路面積となる。   Each lid 159 extends along the outer peripheral surface 154 g of the inner tube 154. The rotating actuator moves each lid 159 in the circumferential direction along the outer peripheral surface 154g of the inner tube 154. That is, the rotation actuator rotates each lid 159 about the central axis L of the aperture 153. The rotating actuator includes a position where each communication port 154d shown in FIGS. 19 (a) and 20 (a) is fully closed, and each communication port 154d shown in FIGS. 19 (b) and 20 (b). Is moved to a position where is fully opened. By this movement, the opening amount of the communication port 154d changes, and the communication amount between the first passage 154a and the second passage 155a changes with the change in the opening amount. The flow passage area of the gas passage through which the exhaust passes in the throttle 153 changes. Here, the exhaust gas flowing into the first passage 154a flows into the second passage 155a by an amount corresponding to the communication amount. Therefore, the flow passage area of the gas passage through which the exhaust passes in the throttle portion 153 is defined by the communication amount and the flow passage area of the first passage 154a. That is, the total area of the flow passage area of the first passage 154a and the opening area of the communication port 154d is the flow passage area of the gas passage.

このようにして、この第3実施形態では、第1通路154aと第2通路155aとの連通量が変更されることで、絞り部153内のガス通路の流路面積が変更される。そして、この変更により、排気マニホールド内の排気の流通状態が、第1状態と第2状態とに変更される。   Thus, in the third embodiment, the flow area of the gas passage in the throttle portion 153 is changed by changing the communication amount between the first passage 154a and the second passage 155a. And by this change, the distribution | circulation state of the exhaust gas in an exhaust manifold is changed into a 1st state and a 2nd state.

(7−3)第4実施形態
第1実施形態および第3実施形態では、絞り部内に形成されたガス通路の流路面積を変更することで、排気マニホールド内の排気の流通状態を、第1状態と、第2状態とに変更した場合について示したが、排気マニホールド内の排気の流通状態を変更する具体的構成はこれに限らない。
(7-3) Fourth Embodiment In the first and third embodiments, the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold is changed to the first by changing the flow passage area of the gas passage formed in the throttle portion. Although the case where the state is changed to the state and the second state is shown, the specific configuration for changing the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold is not limited to this.

例えば、図21および図22に示すような構成としてもよい。これらの図に示す第4実施形態に係るエンジンでは、第1実施形態と同様に、排気マニホールド450に、独立排気通路452と絞り部453とが設けられている。なお、これらの図は、排気マニホールド450のうち絞り部453よりも下流側の部分を省略した図である。一方、このエンジンでは、第1実施形態と異なり、気筒2毎に独立した独立排気通路452が設けられている。また、絞り部453内に形成されたガス通路の流路面積が変更不能とされている。また、独立排気通路452がその途中において互いに連通通路455により連通されている。また、この連通通路455に、この通路を開閉して連通通路455を介した独立排気通路452どうしの連通状態を変更可能なバルブ(連通状態変更手段、不図示)が設けられている。   For example, it is good also as a structure as shown to FIG. 21 and FIG. In the engine according to the fourth embodiment shown in these drawings, as in the first embodiment, the exhaust manifold 450 is provided with an independent exhaust passage 452 and a throttle portion 453. These drawings are views in which a portion of the exhaust manifold 450 on the downstream side of the throttle portion 453 is omitted. On the other hand, in this engine, unlike the first embodiment, an independent exhaust passage 452 is provided for each cylinder 2 independently. Further, the flow passage area of the gas passage formed in the throttle portion 453 cannot be changed. In addition, the independent exhaust passage 452 is communicated with each other by a communication passage 455 in the middle thereof. The communication passage 455 is provided with a valve (communication state changing means, not shown) capable of changing the communication state of the independent exhaust passages 452 via the communication passage 455 by opening and closing the passage.

具体的には、絞り部453は、内側に下流側に向かって流路面積が縮小する複数のガス通路453aが形成された筒状部材のみからなる。各ガス通路453aは、各独立排気通路452に接続されており、各気筒2から排出された排気は各ガス通路453aに個別に流入する。図21および図22に示す例では、4つの気筒2に対して、4つの独立排気通路452および4つのガス通路453aが設けられている。そして、これら4つのガス通路453aは、図22に示すように、各ガス通路453aが隣接するように円周上に配列されている。   Specifically, the throttle portion 453 is composed only of a cylindrical member in which a plurality of gas passages 453a whose flow area decreases toward the downstream side are formed inside. Each gas passage 453a is connected to each independent exhaust passage 452, and the exhaust discharged from each cylinder 2 individually flows into each gas passage 453a. In the example shown in FIGS. 21 and 22, four independent exhaust passages 452 and four gas passages 453 a are provided for four cylinders 2. Then, as shown in FIG. 22, these four gas passages 453a are arranged on the circumference so that the gas passages 453a are adjacent to each other.

また、前記連通通路455は、排気行程が連続しない気筒2に対応した独立排気通路452どうしを連通しており、前記バルブが全開とされて連通通路455を介して独立排気通路52どうしが連通された状態においても、各気筒2から排出された排気が干渉しないように構成されている。具体的には、第1気筒2aと第4気筒2dに対応する独立排気通路452どうしが連通され、第2気筒2bと第3気筒2cに対応する独立排気通路452どうしが連通されている。   The communication passage 455 communicates the independent exhaust passages 452 corresponding to the cylinders 2 where the exhaust stroke is not continuous. The valve is fully opened and the independent exhaust passages 52 communicate with each other through the communication passage 455. Even in this state, the exhaust discharged from each cylinder 2 is configured not to interfere. Specifically, the independent exhaust passages 452 corresponding to the first cylinder 2a and the fourth cylinder 2d communicate with each other, and the independent exhaust passages 452 corresponding to the second cylinder 2b and the third cylinder 2c communicate with each other.

この第4実施形態では、前記バルブが全閉とされることで、排気マニホールド450内の排気の流通状態は第1状態とされる。すなわち、前記バルブが全閉とされることで、各気筒2から排出された排気は、それぞれ1本の独立排気通路52および下流ほど流路面積が小さく設定された1本のガス通路453aのみを通過する状態とされる。そして、この状態とされることで、各独立排気通路452から排出された排気の速度はガス通路453aの通過時に高められて、高いエゼクタ効果が発揮されることになる。   In the fourth embodiment, the exhaust state in the exhaust manifold 450 is set to the first state by fully closing the valve. That is, when the valve is fully closed, the exhaust discharged from each cylinder 2 passes through only one independent exhaust passage 52 and only one gas passage 453a whose flow area is set smaller toward the downstream. It is assumed to pass through. And by setting it as this state, the speed | rate of the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from each independent exhaust passage 452 is raised at the time of passage of the gas passage 453a, and the high ejector effect is exhibited.

一方、この第4実施形態では、前記バルブが全開とされることで、排気マニホールド450内の排気の流通状態は第2状態とされる。すなわち、前記バルブが全開とされることで、各気筒2から排出された排気は、対応する独立排気通路452に流入した後、連通通路455を介して他の独立排気通路452に分流し、前記排気は、2本の独立排気通路452に対応した2本のガス通路453aを含み、第1状態よりも流路面積の大きい通路を通過してノズル部58aに流入することになる。そして、この状態とされることで、各独立排気通路452から排出された排気の速度は弱められ、エゼクタ効果が弱められることになる。   On the other hand, in the fourth embodiment, when the valve is fully opened, the exhaust flow state in the exhaust manifold 450 is set to the second state. That is, when the valve is fully opened, the exhaust discharged from each cylinder 2 flows into the corresponding independent exhaust passage 452, and then is branched to the other independent exhaust passage 452 via the communication passage 455. The exhaust gas includes two gas passages 453a corresponding to the two independent exhaust passages 452, passes through a passage having a larger flow path area than the first state, and flows into the nozzle portion 58a. And by setting it as this state, the speed of the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from each independent exhaust passage 452 is weakened, and the ejector effect is weakened.

このように、第4実施形態では、前記バルブが開閉されて、複数の独立排気通路452の連通状態が変更されることで、排気マニホールド450の状態が第1状態と第2状態とに変更される。   Thus, in the fourth embodiment, the state of the exhaust manifold 450 is changed between the first state and the second state by opening and closing the valve and changing the communication state of the plurality of independent exhaust passages 452. The

(7−4)第5実施形態
また、排気マニホールド内の排気の流通状態を変更する構成として、図23に示すものを用いてもよい。
(7-4) Fifth Embodiment Further, the configuration shown in FIG. 23 may be used as a configuration for changing the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold.

この図23に示す第5実施形態に係るエンジンでは、第1実施形態と同様に、排気マニホールド550に、独立排気通路52と絞り部553とノズル部558aと混合部558bとディフューザー部558cとが設けられている。一方、このエンジンでは、第1実施形態と異なり、絞り部553内に形成された各ガス通路553aの流路面積が変更不能とされている。また、独立排気通路52の途中からそれぞれ絞り部553よりも下流側の部分である共通排気通路550aに延びて各独立排気通路52と共通排気通路550aとを接続し、排気を絞り部553をバイパスさせるバイパス通路555が設けられている。また、各バイパス通路555に、これらバイパス通路555を開閉するバイパスバルブ(バイパス通路開閉手段)555aが設けられている。ここで、第5実施形態では、各バイパス通路555は、共通排気通路550aのうち触媒装置60のケーシング61の上流端に接続されている。   In the engine according to the fifth embodiment shown in FIG. 23, as in the first embodiment, the exhaust manifold 550 is provided with the independent exhaust passage 52, the throttle portion 553, the nozzle portion 558a, the mixing portion 558b, and the diffuser portion 558c. It has been. On the other hand, in this engine, unlike the first embodiment, the flow passage area of each gas passage 553a formed in the throttle portion 553 cannot be changed. Further, each of the independent exhaust passages 52 extends from the middle of the independent exhaust passage 52 to the common exhaust passage 550a, which is a portion downstream of the throttle portion 553, connects the independent exhaust passage 52 and the common exhaust passage 550a, and bypasses the throttle portion 553. A bypass passage 555 is provided. Each bypass passage 555 is provided with a bypass valve (bypass passage opening / closing means) 555a for opening and closing these bypass passages 555. Here, in the fifth embodiment, each bypass passage 555 is connected to the upstream end of the casing 61 of the catalyst device 60 in the common exhaust passage 550a.

具体的には、絞り部553は、内側に下流側に向かって流路面積が縮小する複数のガス通路553aが形成された筒状部材のみからなる。各ガス通路553aは、各独立排気通路52に個別に接続されている。本実施形態では、第1実施形態と同様に、3つの独立排気通路52が設けられており、これらに対応して絞り部内には3つのガス通路553aが設けられている。これら3つのガス通路553aは、第1実施形態の第1ガス通路と同様に円周上に配列されている。   Specifically, the throttle portion 553 is composed only of a cylindrical member in which a plurality of gas passages 553a whose flow area decreases toward the downstream side are formed inside. Each gas passage 553a is individually connected to each independent exhaust passage 52. In the present embodiment, as in the first embodiment, three independent exhaust passages 52 are provided, and three gas passages 553a are provided in the throttle portion corresponding to these. These three gas passages 553a are arranged on the circumference like the first gas passages of the first embodiment.

この第5実施形態では、バイパスバルブ555aが全閉とされることで、排気マニホールド550内の排気の流通状態は第1状態とされる。すなわち、バイパスバルブ555aが全閉とされることで、各気筒2から排出された排気は、バイパス通路555側に分流することなくすべて、下流ほど流路面積が小さく設定されたガス通路553aに流入することになる。そして、この第5実施形態では、この状態とされることで、各独立排気通路52から排出された排気の速度はガス通路553aの通過時に高められて、高いエゼクタ効果が発揮されることになる。   In the fifth embodiment, the bypass valve 555a is fully closed, so that the exhaust circulation state in the exhaust manifold 550 is set to the first state. That is, when the bypass valve 555a is fully closed, all the exhaust discharged from each cylinder 2 flows into the gas passage 553a whose flow area is set smaller toward the downstream without being diverted to the bypass passage 555 side. Will do. And in this 5th Embodiment, by setting it as this state, the speed of the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from each independent exhaust passage 52 is raised at the time of passage of the gas passage 553a, and a high ejector effect is exhibited. .

一方、この第5実施形態では、バイパスバルブ555aが全開とされることで、排気マニホールド550内の排気の流通状態は第2状態とされる。具体的には、バイパスバルブ555aが全開とされることで、各気筒2から排出された排気は、対応する独立排気通路52に流入後、絞り部553内のガス通路553aとバイパス通路555とに分かれて流入し、その後触媒装置60のケーシング61の上流端で合流する。そのため、各独立排気通路52内の排気全体が共通排気通路550a、すなわち、ノズル部558aとケーシング61とに流入するまでに通過する通路の流路面積は絞り部553内のガス通路553aの流路面積とバイパス通路555の流路面積との合計面積となり、この通過通路の流路面積は第1状態よりも大きい面積とされる。   On the other hand, in the fifth embodiment, the bypass valve 555a is fully opened, so that the exhaust circulation state in the exhaust manifold 550 is set to the second state. Specifically, when the bypass valve 555a is fully opened, the exhaust discharged from each cylinder 2 flows into the corresponding independent exhaust passage 52 and then into the gas passage 553a and the bypass passage 555 in the throttle portion 553. It flows separately and then merges at the upstream end of the casing 61 of the catalyst device 60. Therefore, the flow passage area of the passage through which the entire exhaust in each independent exhaust passage 52 flows into the common exhaust passage 550a, that is, the nozzle portion 558a and the casing 61, is the flow passage of the gas passage 553a in the throttle portion 553. The total area of the area and the flow passage area of the bypass passage 555, and the flow passage area of the passage passage is larger than that in the first state.

このようにして、第5実施形態では、バイパスバルブ555aが開閉されて、バイパス通路555の閉鎖と開放とが切替えられることで、排気マニホールド50内の排気の流通状態が第1状態と第2状態とに変更される。   In this way, in the fifth embodiment, the bypass valve 555a is opened and closed, and the bypass passage 555 is switched between closed and open, so that the exhaust circulation state in the exhaust manifold 50 is in the first state and the second state. And changed.

(7−5)その他の実施形態
また、前記実施形態では、第1運転領域A1の全域においてHCCI燃焼モードを実施する場合について示したが、エンジンの回転数が高い領域では、燃料の吸熱時間が少なくなるため適正な圧縮自己着火燃焼が困難になるおそれがある。そのため、このような場合には、第1運転領域A1のうち低速域のみでHCCI燃焼モードを実施し、高速域では他の燃焼モード(例えば、SI燃焼や、火花点火により混合気の自着火が促進されるよう構成された燃焼)が実施されてもよい。
(7-5) Other Embodiments In the above embodiment, the case where the HCCI combustion mode is implemented in the entire first operation region A1 has been described. However, in the region where the engine speed is high, the endothermic time of the fuel is obtained. Therefore, proper compression self-ignition combustion may be difficult. Therefore, in such a case, the HCCI combustion mode is performed only in the low speed region of the first operation region A1, and other combustion modes (for example, SI combustion or self-ignition of the air-fuel mixture by spark ignition are performed in the high speed region. Combustion configured to be facilitated) may be performed.

また、第2運転領域A2において火花点火燃焼を行ってもよい。ここで、冷間始動時に、燃焼温度を高めて暖房性能を改善するとともに触媒を早期活性化させるためには、第2運転領域A2において火花点火燃焼を行う場合であっても、この第2運転領域A2において燃焼室6内の内部EGRガス量を多く確保する制御を実施するのが好ましい。そのため、第2運転領域A2において火花点火燃焼を行う場合においても、第1実施形態と同様に、第2運転領域A2では、排気二度開き制御を実行するとともに、排気マニホールド50内の排気の流通状態を第2状態とする。これにより、第2運転領域A2において燃焼室6内の内部EGRガス量を多く確保することができ、燃焼温度を高めることができる。   Further, spark ignition combustion may be performed in the second operation region A2. Here, at the time of cold start, in order to increase the combustion temperature to improve the heating performance and to activate the catalyst early, this second operation is performed even when spark ignition combustion is performed in the second operation region A2. It is preferable to perform control to ensure a large amount of internal EGR gas in the combustion chamber 6 in the region A2. Therefore, even when spark ignition combustion is performed in the second operation region A2, as in the first embodiment, in the second operation region A2, the exhaust double opening control is executed and the exhaust gas in the exhaust manifold 50 is circulated. Let the state be the second state. Thereby, a large amount of internal EGR gas in the combustion chamber 6 can be secured in the second operation region A2, and the combustion temperature can be increased.

また、前記実施形態では、図14および図16を用いて、各運転領域での燃料の噴射時期や点火時期について例示したが、これらはあくまで一例に過ぎず、燃料噴射時期や点火時期はエンジンの特性等によって適宜変更し得るものである。   Further, in the above embodiment, the fuel injection timing and ignition timing in each operation region are illustrated using FIGS. 14 and 16, but these are only examples, and the fuel injection timing and ignition timing are those of the engine. It can be appropriately changed depending on the characteristics and the like.

また、前記実施形態では、リーンHCCI燃焼モードにおいて、G/Fを30以上に制御する場合について例示したが、G/Fではなく理論空燃比λを制御し、この理論空燃比をλ=2以上とする制御を実施してもよい。   In the above embodiment, the G / F is controlled to 30 or more in the lean HCCI combustion mode. However, the theoretical air-fuel ratio λ is controlled instead of G / F, and this theoretical air-fuel ratio is set to λ = 2 or more. You may implement control to.

2 気筒
10 排気ポート
11 吸気弁
12 排気弁
16 VVT(バルブ駆動手段)
17 VVL(バルブ駆動手段)
50 排気マニホールド
50a 共通排気通路
52 独立排気通路
53 絞り部
55f スライドアクチュエータ(通路状態変更手段)
100 ECU(制御手段)
2 cylinders 10 exhaust ports 11 intake valves 12 exhaust valves 16 VVT (valve drive means)
17 VVL (Valve drive means)
50 Exhaust manifold 50a Common exhaust passage 52 Independent exhaust passage 53 Throttle portion 55f Slide actuator (passage state changing means)
100 ECU (control means)

Claims (7)

燃焼室および吸気ポートと排気ポートとがそれぞれ形成されるとともに、前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と、前記排気ポートを開閉可能な排気弁と、を有する複数の気筒を備えた多気筒エンジンであって、
1つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続された独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて前記各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する共通排気通路とを含む排気マニホールドと、
前記排気マニホールド内の排気の流通状態を、前記各独立排気通路内の排気が前記共通排気通路に流入するのに伴いエゼクタ効果によって他の独立排気通路内に負圧が生成されるように、前記各独立排気通路内の排気が、互いに近接しかつ流路面積が下流側ほど小さくなる通路をそれぞれ個別に通って前記共通排気通路に流入する第1状態と、前記各独立排気通路内の排気が前記第1状態よりも流路面積の大きい通路を通過して前記共通排気通路に流入する第2状態とに変更可能な通路状態変更手段と、
前記吸気弁と前記排気弁とを駆動可能なバルブ駆動手段と、
前記吸気弁と前記排気弁の動作、前記通路状態変更手段の動作、および前記バルブ駆動手段の動作を制御可能な制御手段とを備え、
前記バルブ駆動手段は、前記排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作の実行、停止が可能であり、
前記制御手段は、
ンジンの負荷が予め設定された所定の基準負荷よりも高い第1運転領域において、前記バルブ駆動手段によって前記再開弁動作を停止させ、前記通路状態変更手段によって前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させる一方、
ンジンの負荷が前記基準負荷よりも低い第2運転領域において、前記バルブ駆動手段によって前記再開弁動作を実行させるとともに、前記通路状態変更手段によって前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にさせることを特徴とする多気筒エンジン。
A multi-cylinder engine having a plurality of cylinders each having a combustion chamber, an intake port, and an exhaust port, each having an intake valve capable of opening and closing the intake port and an exhaust valve capable of opening and closing the exhaust port There,
Independent exhaust passages respectively connected to exhaust ports of one cylinder or a plurality of cylinders whose exhaust sequences are not continuous with each other, and exhaust gas that is provided downstream of each independent exhaust passage and passes through each independent exhaust passage is inside An exhaust manifold including a common exhaust passage gathering at
The exhaust gas in the exhaust manifold is circulated so that negative pressure is generated in the other independent exhaust passages due to the ejector effect as the exhaust gas in each independent exhaust passage flows into the common exhaust passage. A first state in which the exhaust in each independent exhaust passage flows into the common exhaust passage individually through passages that are close to each other and whose flow path area decreases toward the downstream side; and the exhaust in each independent exhaust passage Passage state changing means capable of changing to a second state that passes through a passage having a larger flow area than the first state and flows into the common exhaust passage;
Valve driving means capable of driving the intake valve and the exhaust valve;
Control means capable of controlling the operation of the intake valve and the exhaust valve, the operation of the passage state changing means, and the operation of the valve driving means,
The valve driving means is capable of executing and stopping a restart valve operation for opening the exhaust valve again in the intake stroke in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke.
The control means includes
In the high not the first operation region than the predetermined reference load load engine is set in advance, said stopping the restarting valve operated by valve driving means, the flow of exhaust in the exhaust manifold by the passage state changing means One of the cylinders between the cylinders in which the opening state of the intake valve and the opening period of the exhaust valve of each cylinder overlap with each other with a predetermined overlap period and the exhaust sequence continues is set to the first state. While driving the intake valve and the exhaust valve of each cylinder by the valve driving means so that the overlap period overlaps with the timing when the exhaust valve of the other cylinder is opened,
At low There second operating region than the load of the engine is pre-Symbol reference load, with to execute the resuming valve operated by said valve drive means, the distribution state of the exhaust in the exhaust manifold by the passage state changing means A multi-cylinder engine characterized by being in a second state.
請求項1に記載の多気筒エンジンにおいて、
少なくとも一部がガソリンからなる燃料を前記燃焼室に噴射するインジェクタを備え、
前記第2運転領域において、前記燃焼室内の混合気が自着火により燃焼する自着火燃焼モードが実行されることを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 1,
An injector for injecting at least a portion of gasoline fuel into the combustion chamber;
A multi-cylinder engine in which a self-ignition combustion mode in which the air-fuel mixture in the combustion chamber burns by self-ignition is executed in the second operation region.
請求項1または2に記載の多気筒エンジンにおいて、
前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在して、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部を有し、
前記通路状態変更手段は、前記各ガス通路の流路面積を変更可能であり、当該流路面積を変更することで、前記各独立排気通路内の排気が前記共通排気通路に流入するまでに通過する通路の流路面積を変更して、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を第1状態と第2状態とに変更することを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 1 or 2,
The exhaust manifold is interposed between a downstream end of each independent exhaust passage and the common exhaust passage, and a plurality of gas passages into which exhaust exhausted from the downstream end of each independent exhaust passage flows independently. Has a throttle part formed inside,
The passage state changing means can change the flow passage area of each gas passage, and by changing the flow passage area, the exhaust gas in each independent exhaust passage passes before flowing into the common exhaust passage. The multi-cylinder engine is characterized in that the flow area of the passage to be changed is changed to change the flow state of the exhaust gas in the exhaust manifold between the first state and the second state.
請求項3に記載の多気筒エンジンにおいて、
前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記共通排気通路まで延びて前記
各独立排気通路とそれぞれ個別に連通する第1通路と、当該各第1通路と前記共通排気通路とに連通する第2通路とを含み、
前記通路状態変更手段は、前記第1通路と第2通路との連通量を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更することを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 3,
Each gas passage includes a first passage extending from a downstream end of each independent exhaust passage to the common exhaust passage and individually communicating with each independent exhaust passage, and each first passage and the common exhaust passage. A second passage that communicates,
The multi-cylinder engine characterized in that the passage state changing means changes the flow area of each gas passage by changing a communication amount between the first passage and the second passage.
請求項3に記載の多気筒エンジンにおいて、
前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記共通排気通路まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通する第1通路と、当該各第1通路と前記共通排気通路とに連通する第2通路とを含み、
前記通路状態変更手段は、前記第2通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更することを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 3,
Each gas passage includes a first passage extending from a downstream end of each independent exhaust passage to the common exhaust passage and individually communicating with each independent exhaust passage, and each first passage and the common exhaust passage. A second passage that communicates,
The passage state changing means changes the flow passage area of each gas passage by changing the flow passage area of the second passage.
請求項1または2に記載の多気筒エンジンにおいて、
前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在する絞り部と、前記各独立排気通路の途中に設けられて複数の前記独立排気通路どうしを連通する連通通路と、当該連通通路を介した前記独立排気通路どうしの連通状態を変更可能な連通状態変更手段とを備え、
前記絞り部の内側には、下流ほど流路面積が縮小する形状を有するとともに、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入するように配置された複数のガス通路が形成されており、
前記通路状態変更手段は、前記連通状態変更手段によって前記独立排気通路どうしを互いに連通させず、前記各独立排気通路内の排気がそれぞれ個別に前記絞り部内のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にし、前記連通状態変更手段によって独立排気通路どうしを連通させて、前記各独立排気通路内の排気が前記絞り部内の複数のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にすることを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 1 or 2,
The exhaust manifold is provided in the middle of each of the independent exhaust passages so as to communicate the plurality of independent exhaust passages with a throttle portion interposed between the downstream end of each of the independent exhaust passages and the common exhaust passage. A communication state changing means capable of changing a communication state between the independent exhaust passages through the passage and the communication passage;
A plurality of gas passages having a shape in which the flow passage area decreases toward the downstream side inside the throttle portion and exhaust gas discharged from the downstream ends of the independent exhaust passages flows independently. Is formed,
The passage state changing means does not cause the independent exhaust passages to communicate with each other by the communication state changing means, and the exhaust in each of the independent exhaust passages individually passes through the gas passage in the throttle portion. The exhaust gas distribution state in the exhaust manifold is changed to the first state, the independent exhaust passages are communicated with each other by the communication state changing means, and the exhaust in each independent exhaust passage passes through the plurality of gas passages in the throttle portion. The multi-cylinder engine is characterized in that the passage state of the exhaust gas in the exhaust manifold is changed to the second state by setting the passage state.
請求項1または2に記載の多気筒エンジンにおいて、
前記排気マニホールドは、前記各独立排気通路の下流端と前記共通排気通路との間に介在する絞り部と、前記各独立排気通路と前記共通排気通路とを接続して前記絞り部をバイパスさせるバイパス通路と、当該バイパス通路を開閉可能なバイパス通路開閉手段とを備え、
前記絞り部の内側には、下流ほど流路面積が縮小する形状を有するとともに、前記各独立排気通路の下流端から排出された排気がそれぞれ独立して流入するように配置された複数のガス通路が形成されており、
前記通路状態変更手段は、前記バイパス通路開閉手段によって前記バイパス通路を閉鎖して、前記各独立排気通路内の排気がそれぞれ個別に前記絞り部内のガス通路を通過する状態とすることで、前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第1状態にする一方、前記バイパス通路開閉手段によって前記バイパス通路を開放して、前記各独立排気通路内の排気が前記絞り部内のガス通路に加えて前記バイパス通路を通過する状態とすることで前記排気マニホールド内の排気の流通状態を前記第2状態にすることを特徴とする多気筒エンジン。
The multi-cylinder engine according to claim 1 or 2,
The exhaust manifold includes a throttle portion interposed between a downstream end of each independent exhaust passage and the common exhaust passage, and a bypass that bypasses the throttle portion by connecting each independent exhaust passage and the common exhaust passage. A passage and a bypass passage opening and closing means capable of opening and closing the bypass passage,
A plurality of gas passages having a shape in which the flow passage area decreases toward the downstream side inside the throttle portion and exhaust gas discharged from the downstream ends of the independent exhaust passages flows independently. Is formed,
The passage state changing means closes the bypass passage by the bypass passage opening / closing means so that the exhaust in each independent exhaust passage individually passes through the gas passage in the throttle portion, thereby While the exhaust state in the manifold is changed to the first state, the bypass passage is opened by the bypass passage opening / closing means, and the exhaust in each independent exhaust passage is added to the gas passage in the throttle portion and the bypass. A multi-cylinder engine characterized in that the exhaust gas in the exhaust manifold is brought into the second state by passing through the passage.
JP2011192855A 2011-09-05 2011-09-05 Multi-cylinder engine Expired - Fee Related JP5794045B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011192855A JP5794045B2 (en) 2011-09-05 2011-09-05 Multi-cylinder engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011192855A JP5794045B2 (en) 2011-09-05 2011-09-05 Multi-cylinder engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013053573A JP2013053573A (en) 2013-03-21
JP5794045B2 true JP5794045B2 (en) 2015-10-14

Family

ID=48130790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011192855A Expired - Fee Related JP5794045B2 (en) 2011-09-05 2011-09-05 Multi-cylinder engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5794045B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015187423A (en) * 2014-03-27 2015-10-29 マツダ株式会社 Compression ignition engine starting system
JP6191836B2 (en) * 2015-02-04 2017-09-06 マツダ株式会社 Engine control device
JP7223271B2 (en) * 2019-04-19 2023-02-16 マツダ株式会社 Homogeneous mixture compression ignition engine controller

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2703994B2 (en) * 1989-06-05 1998-01-26 本田技研工業株式会社 Exhaust system for internal combustion engine
JP4631635B2 (en) * 2005-09-21 2011-02-16 マツダ株式会社 Spark ignition engine
JP4124224B2 (en) * 2005-11-14 2008-07-23 トヨタ自動車株式会社 Control device for four-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine
JP4807343B2 (en) * 2007-10-12 2011-11-02 マツダ株式会社 Engine supercharger
JP2010025052A (en) * 2008-07-23 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device of multicylinder engine
JP5375151B2 (en) * 2009-02-13 2013-12-25 マツダ株式会社 Exhaust passage structure of multi-cylinder engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013053573A (en) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5835497B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP5915472B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP6011161B2 (en) Spark ignition engine
JP5494568B2 (en) gasoline engine
US9470174B2 (en) Control system and control method of spark ignition gasoline engine
JP5494545B2 (en) Spark ignition gasoline engine
JP5907014B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP6268965B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP5585533B2 (en) gasoline engine
JP6131840B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP5794046B2 (en) Multi-cylinder engine
JP2012207627A (en) Gasoline engine
JP5794045B2 (en) Multi-cylinder engine
JP6019936B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP6245114B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP6019935B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP5440540B2 (en) gasoline engine
JP6244882B2 (en) Control unit for direct injection engine
JP5910423B2 (en) Spark ignition engine
JP6090352B2 (en) Compression self-ignition gasoline engine
JP6090352B6 (en) Compression self-ignition gasoline engine
JP6131839B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP5998752B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP5907012B2 (en) Spark ignition direct injection engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150331

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150714

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5794045

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees