JPH11210449A - Engine with turbo supercharger - Google Patents

Engine with turbo supercharger

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JPH11210449A
JPH11210449A JP10017468A JP1746898A JPH11210449A JP H11210449 A JPH11210449 A JP H11210449A JP 10017468 A JP10017468 A JP 10017468A JP 1746898 A JP1746898 A JP 1746898A JP H11210449 A JPH11210449 A JP H11210449A
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浩康 内田
直之 山形
俊治 益田
啓二 荒木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To warm up a catalyst converter very quickly even at the time of engine start when an engine is cold so as to improve exhaust emission when the engine is cold by setting valve opening time to early time and arranging the catalyst converter in a first exhaust passage in which a flow rate of exhaust gas is large in a low rotation region of the engine.
SOLUTION: In a series 4 cylinder diesel engine A, valve opening time of a first exhaust valve 7 opening and closing a first exhaust passage 15 in which a turbine 16 is arranged for a combustion chamber is set to earlier time than valve opening time of a second exhaust valve 8 opening and closing a second exhaust passage 18 in which the turbine 16 is not arranged for the combustion chamber. Lean NOx catalyst 17 capable of reducing and purifying NOx in exhaust air even when an air-fuel ratio is in a lean state is arranged in the first exhaust passage 1, and an upstream end of an exhaust air reflux passage 22 refluxing a part of exhaust gas on an air suction side is branched and connected with the first exhaust passage 15. Consequently, it is possible to increase torque in a low rotation region, improve the scavenging property in a high rotation region, and increase the exhaust air purifying property when the engine is cold.
COPYRIGHT: (C)1999,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスにより回転されるタービンでブロワを駆動して、エンジンへの過給を行うターボ過給機を装備したエンジンに関する。 The present invention relates drives the blower turbine which is rotated by the exhaust gas, an engine equipped with a turbocharger for performing a supercharging the engine.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、この種のターボ過給機付エンジンとして、例えば特開昭59−128920号公報に開示されるように、ターボ過給機のタービンに排気を導く第1排気通路と、タービンを迂回して下流側に排気を導く第2排気通路とを備え、上記第1排気通路を燃焼室に対して開閉する第1排気弁の開弁期間を、第2排気通路側の第2排気弁よりも早い時期に設定したものが知られている。 Conventionally, as this kind of engine turbocharged, as disclosed in JP Sho 59-128920, a first exhaust passage for guiding the exhaust to the turbine of the turbocharger , and a second exhaust passage for guiding exhaust downstream by bypassing the turbine, the opening period of the first exhaust valve for opening and closing with respect to the combustion chamber the first exhaust passage, the second exhaust passage side first It has been known that was set in earlier than 2 exhaust valve.

【0003】上記のものでは、第1排気弁の開弁期間が、各気筒毎に膨張行程から排気行程に移行する下死点近傍から排気行程の半ば過ぎまでに設定され、開弁と同時に第1排気通路に噴出する高圧の排気ガス(ブローダウンガス)により、エンジンの排気エネルギを極めて有効にタービンに与えることができる。 [0003] than those described above, the valve opening period of the first exhaust valve is set to the vicinity of the bottom dead center to move to the exhaust stroke from the expansion stroke for each cylinder until the middle past the exhaust stroke, at the same time the valve-opening the high pressure of the exhaust gas ejected into first exhaust passage (blowdown gas), it is possible to provide an exhaust energy of the engine to very effectively turbine. 一方、第2排気弁の開弁期間は、各気筒毎に排気行程の半ば過ぎから吸気行程に移行する上死点近傍までに設定されており、上記第1排気弁から排出しきれなかった排気ガスが第2排気通路によりタービンを迂回して排出される。 On the other hand, the valve opening period of the second exhaust valve is set to the mid past the exhaust stroke of each cylinder to the vicinity of top dead center shifts to the intake stroke, it has not been discharged from the first exhaust valve exhaust gas is discharged to bypass the turbine by the second exhaust passage.

【0004】したがって、低容量の小型タービンを用いてエンジンの低回転域での過給効果を高めるようにして、低回転域でのトルク増強を図ることができるとともに、高回転域での排圧上昇による出力低下を回避することができる。 [0004] Therefore, so as to increase the supercharging effect in the low rotation region of the engine using a small turbine low volume, it is possible to torque enhancement at low revs, at high rpm exhaust pressure it is possible to avoid reduction in the output due to an increase.

【0005】また、上記従来のターボ過給機付エンジンでは、第2排気通路に触媒コンバータが設けられていて、ガソリンエンジンにおいて排気行程の後半に比較的低圧になった燃焼室内から排出される未燃炭化水素(H [0005] Not in the above conventional turbocharged engine, have a catalytic converter is provided in the second exhaust passage, and is discharged from a relatively combustion chamber becomes low in the latter half of the exhaust stroke in a gasoline engine燃炭 hydrogen (H
C)を有効に浄化できるようになっている。 And to be able to effectively purify C).

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、上記従来のターボ過給機付エンジンのように第1排気弁の開弁期間を第2排気弁よりも早い時期に設定した場合、 Meanwhile [0008], In general, when the valve opening period of the first exhaust valve as described above conventional engine turbocharged set earlier than the second exhaust valves,
エンジンの低回転域では、排気ガスの殆どが早期に開弁する第1排気通路から排出される(図3及び図4参照)。 In the low rotation region of the engine, most of the exhaust gas is discharged from the first exhaust passage which is opened early (see FIGS. 3 and 4). つまり、エンジンが例えばアイドル運転状態になっているときには、各気筒からの排気ガスは殆ど第1排気通路に流れていて、第2排気通路の流量は極く僅かである。 That is, when it is in the engine, for example, an idle operation state, the exhaust gas from each cylinder almost flowing into the first exhaust passage, the flow rate of the second exhaust passage is very small.

【0007】しかし、上記従来のターボ過給機付エンジンでは、触媒コンバータを第2排気通路に配設している。 However, in the above conventional turbocharged engine, it is arranged a catalytic converter in the second exhaust passage. このため、例えば未暖機状態でのエンジン始動時に、排気ガスによる触媒コンバータの暖機効果が極めて低く、該触媒コンバータが本来の浄化能力を発揮する暖機状態になるまでにかなり時間がかかるので、エンジン冷間時の排気エミッションを向上させる余地がある。 Thus, for example, when the engine starts in not warmed up yet, the warm-up effect of the catalytic converter by the exhaust gas is extremely low, since considerable time until the warm-up state in which the catalytic converter to exhibit the inherent cleaning ability according , there is room to improve the exhaust emissions of the engine is cold.

【0008】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、開弁時期が早期に設定された第1排気通路にタービンを配設して、低回転域でのトルク増強と高回転域での掃気性の向上とを図るようにしたターボ過給機付エンジンにおいて、触媒コンバータの配置に工夫を凝らして、エンジン冷間時の排気エミッションを向上させるることにある。 [0008] The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object by disposing the turbine in the first exhaust passage opening timing is set earlier, in the low speed region of the engine with a turbocharger which is adapted achieve and improve scavenging of torque enhancement and the high speed region, and ingenuity to placement of the catalytic converter, Ruru improve exhaust emission during cold engine is there.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の解決手段では、開弁時期が早期に設定され、エンジンの低回転域での排気ガス流量が大きい第1 To achieve the above object, according to the solution to ## with the solution of the invention, the opening timing is set earlier, the first exhaust gas flow rate in the low rotation region of the engine is large
排気通路に触媒コンバータを配置することで、触媒の暖機性を向上させるようにした。 By disposing the catalytic converter in the exhaust passage, and to improve the warm-up of the catalyst.

【0010】具体的には、請求項1記載の発明では、エンジンの気筒内燃焼室に、互いに独立する排気通路に連通する複数の排気ポートが開口されていて、該各排気ポートに互いに開弁時期が異なる複数の排気弁が配設され、そのうちの早期に開弁する排気弁に連通する第1排気通路にターボ過給機のタービンが配設されたターボ過給機付エンジンを前提とする。 [0010] Specifically, in the first aspect of the present invention, in-cylinder combustion chamber of the engine, have been opened a plurality of exhaust ports communicating with the exhaust passage independently from each other, opening to each other in the respective exhaust port timing is arranged is different exhaust valves, and early assumption turbocharged engine turbocharger turbine in the first exhaust passage is disposed which communicates with an exhaust valve to be opened for them . そして、上記早期に開弁する排気弁以外の排気弁に連通する第2排気通路は、排気ガスを蒸気タービンを迂回して排出するように設けられ、上記第1排気通路のタービン下流側に触媒コンバータが配設されている構成とする。 The second exhaust passage communicating with the exhaust valve other than an exhaust valve which is opened to the early, provided the exhaust gas to discharge bypassing the steam turbine, the catalyst to the turbine downstream of the first exhaust passage a structure in which the converter is disposed.

【0011】この構成によれば、触媒コンバータが第1 According to this arrangement, the catalytic converter is first
排気通路に配設されているので、例えばアイドル運転状態等のエンジン低回転域において、殆どの排気ガスが触媒コンバータを流通することになり、このことで、エンジンの冷間始動時にも触媒コンバータを極めて早期に暖機状態にすることができる。 Because it is disposed in an exhaust passage, for example in the low engine speed range idling, etc., will be most of the exhaust gas flowing through the catalytic converter, in this, the catalytic converter even during the cold start of the engine it can be in the warm-up state in the very early. よって、エンジン冷間時の排気エミッションを向上させるることができる。 Therefore, it is possible Ruru improve the exhaust emission of the engine is cold. また、 Also,
触媒コンバータはタービン下流側に配設されているので、信頼性も高い。 Since the catalytic converter is disposed in the turbine downstream side, high reliability.

【0012】また、エンジン高回転域では排気ガスが第2排気通路から排出されるようになるので、上記第1排気通路における排気ガスの最大流量は余り大きくならない。 Further, since the engine high rotation region so exhaust gas is discharged from the second exhaust passage, the maximum flow rate of the exhaust gas in the first exhaust passage does not become too large. このため、上記触媒コンバータとして比較的小容量のものを用いることができ、これに伴い、触媒のコスト低減、通気抵抗の低下及び早期暖機性のさらなる向上が図られる。 Thus, the catalytic converter as it is possible to use a relatively small capacity, Accordingly, the catalyst cost reduction, further improvement of the reduction and early warm-up of the flow resistance can be reduced.

【0013】さらに、第2排気通路には触媒コンバータを配設しないことで、通気抵抗を低減させてエンジン高回転域における掃気性の向上が図られる。 Furthermore, the second exhaust passage by not arranging the catalytic converter, the improvement of scavenging property in high engine speed region to reduce the airflow resistance can be reduced.

【0014】請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明におけるタービン下流側触媒コンバータは、少なくとも、空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状態で排気中の窒素酸化物を浄化する機能を有するものとする。 [0014] In a second aspect of the present invention, the turbine downstream catalytic converter in the first aspect of the present invention, at least, a function of air-fuel ratio to purify the nitrogen oxides in the exhaust at large lean than the stoichiometric air-fuel ratio It shall have.
このことで、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域で排気ガスの殆どがタービン下流側触媒コンバータを通過することになり、本発明を例えばディーゼルエンジンに適用すれば、低負荷低回転領域で発生し易い排気中の窒素酸化物(NOx)を極めて有効に浄化することができる。 In this, will be most of the exhaust gas at low load and low rotational speed range of the engine which is customary during operation of the vehicle passes through a turbine downstream catalytic converter, by applying the present invention, for example, in a diesel engine, low load nitrogen oxides in the prone exhaust generated in the low speed region (NOx) can be very effectively purify.

【0015】請求項3記載の発明では、請求項1又は2 [0015] In the invention of claim 3, claim 1 or 2
記載の発明における第1排気通路と第2排気通路とは下流側で集合されていて、該集合部には排気中の未燃炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(N The first exhaust passage and the second exhaust passage is set at the downstream side in the invention described, unburned hydrocarbons in the exhaust gas in the collecting portion (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides ( N
Ox)を浄化する機能を有する集合部側触媒コンバータを設けるものとする。 It shall provide a set side catalytic converter that functions to purify ox). このことで、排気下流側に別途集合部側触媒コンバータを設けることで、第1排気通路に設けるタービン下流側触媒コンバータの容量をその分小さくして、早期暖機性を一層高めることができる。 By this, by providing an additional set side catalytic converter in the exhaust downstream side, the capacity of the turbine downstream catalytic converter provided in the first exhaust passage correspondingly made small, it is possible to improve early warm-up of the more.

【0016】請求項4記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発明において、タービン下流側触媒コンバータの上流側の第1排気通路内から排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気還流通路を設けるものとする。 [0016] In the present invention of claim 4, wherein, in the invention described in any one of claims 1 to 3, the intake system part of the exhaust gas from the first exhaust passage upstream of the turbine downstream catalytic converter It shall provide an exhaust gas recirculation passage for recirculating to.

【0017】このことで、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域において、排気ガスの殆どが第1排気通路を流通し、タービン下流側触媒コンバータが空気絞りの働きをして、その上流の排圧が高まる。 [0017] In this, in a low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle, most of the exhaust gas flows through the first exhaust passage, the turbine downstream catalytic converter and acts as a diaphragm air , exhaust pressure upstream thereof increases. このため、吸気側との圧力差によって吸引される排気還流量を十分に確保することができる。 Therefore, it is possible to secure a sufficient exhaust gas recirculation amount to be sucked by a pressure difference between the intake side. 特に、ディーゼルエンジンに適用した場合には、排気還流量を確保することで、低負荷低回転領域におけるNOx発生量の低減が図られる。 In particular, when applied to a diesel engine, by securing the exhaust gas recirculation amount, the reduction of NOx emissions for the low-load low-rotation range can be achieved.

【0018】請求項5記載の発明では、請求項4記載の発明における排気還流通路の上流端は、タービンとタービン下流側触媒コンバータとの間の第1排気通路に接続されるものとする。 [0018] In the invention of claim 5, wherein the upstream end of the exhaust gas recirculation passage in the invention according to claim 4, shall be connected to the first exhaust passage between the turbine and the turbine downstream catalytic converter.

【0019】このことで、タービンの下流側から排気還流ガスを取り出すことで、タービンの上流側から取り出す場合と比べて排気還流ガスの温度が低くなるので、エンジンの燃焼温度を相対的に低下させることができ、N [0019] By this, by extracting the exhaust recirculation gas from the downstream side of the turbine, the temperature of the exhaust recirculation gas as compared with the case of taking from the upstream side of the turbine is lowered, thereby relatively lowering the combustion temperature of the engine it can, N
Ox発生量をさらに低減させることができる。 It is possible to further reduce the Ox generation amount. また、排気脈動の影響による排気還流量の変動も抑制される上、 Further, upper is also suppressed fluctuation of the exhaust gas recirculation amount due to the influence of exhaust pulsation,
タービンの上流側から取り出す場合のように排気ガスが排気還流通路に逃げることもないので、このことによる過給効率の低下を回避することができる。 Since the exhaust gas can no escaping the exhaust gas recirculation passage as in the case of taking out from the upstream side of the turbine, it is possible to avoid a decrease in the supercharging efficiency by this.

【0020】請求項6記載の発明では、請求項5記載の発明における、早期に開弁する排気弁の開弁時期は、下死点前60度〜下死点前70度のクランク角範囲に設定されている。 [0020] In the present invention of claim 6, wherein, in the invention of claim 5, wherein the opening timing of the exhaust valve to open early, the crank angle range of the bottom dead center 60 ° to the bottom dead center 70 ° It has been set. このことで、膨張行程の終期の燃焼ガスが第1排気通路を流通してタービンに供給されるので、燃焼エネルギの一部を直接的にタービンに与えることができるようになり、過給効率が極めて高いものになる。 In this, the combustion gases of the end of the expansion stroke is supplied to the turbine flows in the first exhaust passage, it will be able to give directly to the turbine part of the combustion energy, supercharging efficiency It becomes extremely high.

【0021】請求項7記載の発明では、請求項4記載の発明における排気還流通路の上流端は、タービン上流側の第1排気通路に接続されるものとする。 [0021] In the invention of claim 7, wherein the upstream end of the exhaust gas recirculation passage in the invention according to claim 4, shall be connected to the first exhaust passage of the turbine upstream. このことで、 In this fact,
タービンの上流側では下流側に比べて排圧が高いので、 Due to the high exhaust pressure than the downstream side in the upstream side of the turbine,
吸気側に吸引される排気還流量をその分増大させることができる。 The exhaust gas recirculation amount to be sucked into the intake side can be correspondingly increased.

【0022】請求項8記載の発明では、エンジンの気筒内燃焼室に、互いに独立する排気通路に連通する複数の排気ポートが開口されていて、該各排気ポートに互いに開弁時期が異なる複数の排気弁が配設され、そのうちの早期に開弁する排気弁に連通する排気通路にターボ過給機のタービンが配設されたターボ過給機付エンジンを前提とする。 [0022] In the invention of claim 8, to the in-cylinder combustion chamber of the engine, it has been opened a plurality of exhaust ports communicating with the exhaust passage independently from each other, opening timing different from each other in the respective exhaust port exhaust valve is disposed, and early assumption turbocharged engine turbocharger turbine in the exhaust passage is disposed which communicates with an exhaust valve to be opened for them. そして、上記タービンの上流側の排気通路から排気ガスの一部をエンジンの吸気系に還流させる排気還流通路を設ける構成とする。 Then, the configuration of providing the exhaust gas recirculation passage for recirculating part of exhaust gases to an intake system of the engine from the upstream side of the exhaust passage of the turbine.

【0023】この構成によれば、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域において、排気ガスの殆どが早期に開弁する排気弁を介して排気通路に流通して、タービン上流の排圧が十分に高まるので、大量の排気還流ガスをエンジンの吸気系に還流することができる。 According to this arrangement, in the low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle, and distributed in the exhaust passage through the exhaust valve which most of the exhaust gas is opened prematurely, the turbine upstream since discharge pressure is increased sufficiently, it is possible to refluxing a large amount of exhaust recirculation gas to the intake system of the engine. このことで、例えばディーゼルエンジンに適用した場合には、低負荷低回転領域におけるNOx発生量を大幅に低減することができる。 In this fact, for example, when applied to a diesel engine, it is possible to significantly reduce the NOx generation amount in the low-load low-rotation range.

【0024】請求項9記載の発明では、請求項8記載の発明において、排気還流通路の上流端をタービンの上流側又は下流側の排気通路のいずれか一方に切替えて接続する還流元切替手段を設けるものとする。 [0024] In the present invention of claim 9, wherein, in the invention of claim 8, the reflux original switching means for connecting the upstream end of the exhaust gas recirculation passage is switched to either the upstream side or downstream side of the exhaust passage of the turbine It shall be provided. このことで、 In this fact,
排気還流通路の上流端を還流元切替手段によりタービンの下流側に切替えて接続すれば、請求項5記載の発明と同様の作用効果が得られる。 By connecting the upstream end of the exhaust gas recirculation passage is switched to the downstream side of the turbine at reflux original switching means, the same effect as the fifth aspect of the present invention is obtained.

【0025】請求項10記載の発明では、請求項9記載の発明におけるエンジンの吸気通路には、タービンにより駆動されて吸気を加圧するブロワが配設され、該ブロワの下流側の吸気通路に排気還流通路の下流端が接続されており、該排気還流通路の上流端を、エンジンの低負荷低回転領域でタービン下流側の排気通路に接続させる一方、エンジンの高回転域でタービン上流側の排気通路に接続させるように還流元切替手段を制御する制御手段が設けられている構成とする。 [0025] In the present invention of claim 10, wherein, in the intake passage of the engine in the invention of claim 9 is disposed is a blower that pressurizes the intake air is driven by the turbine, an exhaust to the intake passage downstream of the blower and the downstream end of the recirculation passage is connected, the upstream end of the exhaust recirculation passage, whereas for connecting the exhaust passage downstream of the turbine side of low load and low rotational speed range of the engine, the exhaust turbine upstream in the high engine speed range a structure in which control means for controlling the reflux original switching means so as to connect the passage.

【0026】このことで、エンジンの低負荷低回転領域ではターボ過給が行われず、吸気通路のブロワ下流における吸気圧が低いので、タービンの下流側の排気通路からでも十分な流量の排気還流ガスを吸引することができる。 [0026] In this, in a low-load low-rotation range of the engine is not performed turbocharged, since the lower intake air pressure in the blower downstream of the intake passage, a sufficient flow exhaust recirculation gas even from the downstream side of the exhaust passage of the turbine it can be sucked. 一方、高回転域ではターボ過給によりブロワ下流の吸気圧が高くなるので、より排圧の高いタービン上流側から排気還流ガスを取り出すようにして、ターボ過給領域であっても、排気還流量を確保することができる。 On the other hand, high Since rotation range becomes higher intake pressure of the blower downstream by the turbo supercharger, so as to take out the exhaust recirculation gas from a higher turbine upstream of the exhaust pressure, even turbocharged region, exhaust gas recirculation amount it can be ensured.

【0027】請求項11記載の発明では、請求項9記載の発明における排気還流通路の上流端を、エンジンの低負荷域でタービン上流側の排気通路に接続させる一方、 [0027] In the present invention of claim 11, wherein, while the upstream end of the exhaust recirculation passage in the invention of claim 9, wherein, to connect to an exhaust passage of the turbine upstream in the low load range of the engine,
エンジンの高負荷域でタービン下流側の排気通路に接続させるように還流元切替手段を制御する制御手段が設けられているこのことで、エンジンの低負荷域では排気脈動の影響が比較的小さいので、タービン上流側の排気通路から排気還流ガスを大量に取り出すことができる。 Control means for controlling the reflux original switching means so as to connect the exhaust passage downstream of the turbine side by this that is provided in the high load region of the engine, since the influence of the exhaust pulsation in the low-load region of the engine is relatively small , it can be taken out from the exhaust passage of the turbine upstream a large amount of exhaust recirculation gas. 一方、エンジンの高負荷域では相対的に排気脈動の影響が大きくなり、このことで排気還流量が変動して制御性が悪化する虞れがある。 On the other hand, in the high load region of the engine relatively exhaust influence of the pulsation is increased, controllability exhaust gas recirculation amount in this fluctuates there is a possibility to deteriorate. そこで、本発明では、タービン下流側の排気通路から排気還流ガスを取り出すようにして、上記排気脈動の影響による制御性の悪化を防止することができる。 Therefore, in the present invention, and from the exhaust passage downstream of the turbine side to take out the exhaust recirculation gas, it is possible to prevent deterioration of controllability due to the influence of the exhaust pulsation.

【0028】請求項12記載の発明では、請求項11記載の発明におけるエンジンの吸気通路には、タービンにより駆動されて吸気を加圧するブロワが配設されており、排気還流通路の下流端を上記ブロワの上流側又は下流側の吸気通路のいずれか一方に切替えて接続する還流先切替手段が設けられており、制御手段は、エンジンの高負荷高回転領域では、上記排気還流通路の下流端をブロワ上流側の吸気通路に接続させるように上記還流先制御手段を制御するものとする。 [0028] In the present invention of claim 12, wherein, in the intake passage of the engine in the invention of claim 11, wherein is disposed the blower pressurize the intake air is driven by the turbine, the downstream end of the exhaust gas recirculation passage and reflux destination switching means are provided to connect to switch to either the upstream side or downstream side of the intake passage of the blower, control means, in a high-load high-rotation range of the engine, the downstream end of the exhaust gas recirculation passage and it controls the reflux destination control means so as to connect the intake passage of the blower upstream.

【0029】このことで、エンジンの高負荷高回転領域では、ターボ過給によりブロワ下流側の吸気圧が高くなり、タービン下流側の排気通路からでは十分に排気還流ガスを吸引できないので、排気還流通路の下流端を上記ブロワ上流側の吸気通路に切替えて接続することで、排気脈動の影響による制御性の悪化を解消しつつ排気還流量を確保することができる。 [0029] In this, in the high-load high-rotation range of the engine, the higher the intake pressure of the blower downstream by turbocharging, it can not suck the sufficiently EGR gas from the exhaust passage downstream of the turbine side, exhaust gas recirculation the downstream end of the passage by connecting switching to an intake passage of the blower upstream, it is possible to secure the exhaust gas recirculation amount while eliminating deterioration of controllability due to the influence of exhaust pulsation.

【0030】請求項13記載の発明では、請求項4又は8記載の発明における、早期に開弁する排気弁は、他の排気弁よりも小径のものとする。 [0030] In the invention of claim 13, wherein the in the invention of claim 4 or 8, wherein the exhaust valve to open prematurely, and that of smaller diameter than the other exhaust valve. このことで、他の排気弁の直径を相対的に大きくして、相対的に遅く開弁される他の排気弁の開弁時点から閉弁時点までの全開弁期間に亘る総流路断面積を十分に大きくすることができ、これにより、エンジンの掃気性の向上を図ることができる。 This is, by relatively large diameter of the other of the exhaust valve, the total flow path cross-sectional area ranging from opening time of the other of the exhaust valves to be relatively slow opening fully open valve period until closing time it can be sufficiently large, which makes it possible to improve the scavenging of the engine.

【0031】請求項14記載の発明では、請求項4又は8記載の発明における、早期に開弁する排気弁のリフト量は、他の排気弁よりも小さいものとする。 [0031] In the invention of claim 14, wherein the in the invention of claim 4 or 8, wherein the lift amount of the exhaust valve to open prematurely, and smaller than the other exhaust valve. このことで、他の排気弁のリフト量を相対的に大きくして、請求項12記載の発明と同様にエンジンの掃気性の向上を図ることができる。 In this, the relatively large lift amount of the other exhaust valves, it is possible to in the same manner as the invention of claim 12, wherein the improvement of scavenging of the engine.

【0032】請求項15記載の発明では、請求項4又は8記載の発明における、早期に開弁する排気弁の開弁期間は、他の排気弁よりも短く設定されている。 [0032] In the invention of claim 15, wherein the in the invention of claim 4 or 8, wherein the opening period of the exhaust valve to open prematurely, is set to be shorter than the other exhaust valve. このことで、他の排気弁の開弁期間を相対的に長く設定して、請求項12記載の発明と同様にエンジンの掃気性の向上を図ることができる。 In this, by setting a relatively long valve opening period of the other exhaust valves, it is possible to in the same manner as the invention of claim 12, wherein the improvement of scavenging of the engine.

【0033】請求項16記載の発明では、請求項5又は8記載の発明における排気還流通路に、流通する排気還流ガスを冷却する冷却手段を設けるものとする。 [0033] In the present invention of claim 16, wherein, in the exhaust gas recirculation passage in the invention of claim 5 or 8, wherein it is assumed that a cooling means for cooling the exhaust gas recirculation gas flowing through. このことで、排気還流ガスの温度を低くさせてエンジンの燃焼温度を低下させることができるので、NOx発生量をより一層低減させることができる。 In this, since by lowering the temperature of the exhaust recirculation gas can reduce the combustion temperature of the engine, it is possible to further reduce the NOx generation amount.

【0034】 [0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

【0035】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態1に係るターボ過給機付エンジンAの全体構成を示す。 [0035] (Embodiment 1) FIG. 1 shows the overall configuration of an engine with a turbocharger A according to Embodiment 1 of the present invention.
このエンジンAは直列4気筒ディーゼルエンジンであって、エンジン回転数が約4000回転程度で最高出力を発生するものである。 The engine A a in-line four-cylinder diesel engine, in which the engine rotational speed to generate a maximum output at about 4000 rotation about.

【0036】同図において、1は4つの気筒2,2, [0036] In the figure, 1 is four cylinders 2, 2,
2,2が形成されたエンジン本体であり、図示しないが、各気筒2内にはピストンが往復動可能に嵌装されていて、このピストンにより各気筒2内に燃焼室が区画形成されている。 2,2 is an engine body is formed, although not shown, into each cylinder 2 by the piston is reciprocally fitted, a combustion chamber is defined and formed in each cylinder 2 by the piston . 上記エンジン本体1のシリンダヘッドの一方(図の右側)には、気筒2毎に上記燃焼室上面に開口する2つの吸気ポート3,3と、該吸気ポート3,3 The one (right side of figure) of the engine body 1 of the cylinder head, and two intake ports 3, 3 which opens into the combustion chamber top face for each cylinder 2, the intake port 3, 3
をそれぞれ開閉する2つの吸気弁4,4が設けられており、また他方(図の左側)には同様に第1及び第2のつの排気ポート5,6と第1及び第2の2つの排気弁7, The are two intake valves 4, 4 for opening and closing respectively provided, and the other (Figure left) to likewise the first and second One exhaust ports 5 and 6 and the first and second two exhaust valve 7,
8とが設けられている。 8 and are provided. この第2排気弁8は第1排気弁7よりも大径のものとされていて、第2排気ポート6の開弁時の流路断面積は第1排気ポート5よりも大きくなっている。 The second exhaust valve 8 have been assumed a larger diameter than the first exhaust valve 7, flow path cross-sectional area at the valve opening of the second exhaust port 6 is larger than the first exhaust port 5. 上記燃焼室上面の略中央部には、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁9が設けられている。 A substantially central portion of the combustion chamber top face, the fuel injection valve 9 is provided which injects fuel directly into the combustion chamber.

【0037】また、10は上記各気筒2に吸気を供給する吸気通路である。 Further, 10 is an intake passage for supplying intake air to each cylinder 2. この吸気通路10の下流端は4つに分岐していて、各気筒2毎に上記吸気ポート3,3により燃焼室に連通される一方、上流端は図示しないエアクリーナに接続され、その下流には後述のタービン16により駆動されて吸気を加圧するブロワ11と、このブロワ11により加圧した吸気を冷却するインタークーラ1 The downstream end of the intake passage 10 branched into four, while in communication with the combustion chamber by the intake ports 3,3 for each cylinder 2, the upstream end being connected to an air cleaner, not shown, in the downstream a blower 11 for pressurizing the intake air is driven by a turbine 16 described later, intercooler 1 for cooling the pressurized air by the blower 11
2と、サージタンク13とが上流側から順に設けられている。 2, and the surge tank 13 are provided in this order from the upstream side.

【0038】一方、15及び18はそれぞれ各気筒から排気ガスを排出する排気通路であり、第1排気通路15 On the other hand, 15 and 18 is an exhaust passage for discharging exhaust gas from the cylinders, respectively, the first exhaust passage 15
の上流端は4つに分岐していて、各気筒2毎に第1排気ポート5を介して燃焼室に連通されている。 The upstream end of be branched into four, communicates with the combustion chamber through the first exhaust port 5 for each cylinder 2. この第1排気通路1には、ケーシング16a内に流入する排気ガスにより回転されるタービン16と、空燃比リーン状態でも排気中のNOxを還元浄化するリーンNOx触媒(タービン下流側触媒コンバータ)17とが配設されている。 The first exhaust passage 1, a turbine 16 which is rotated by the exhaust gas flowing into the casing 16a, a lean NOx catalyst (turbine downstream catalytic converter) 17 which reduces and purifies NOx in the exhaust gas even at lean air-fuel ratio state There has been arranged. 上記タービン16及びブロワ11からなるターボ過給機は、排気流速が低いときの過給性能が高くなるように、タービン16の直径又は厚さ若しくはその両方が小さく設計された低速用の小型のものである。 Turbocharger consisting of the turbine 16 and the blower 11, so that the exhaust flow rate supercharging performance is higher when low, a small size for the diameter or thickness or both of the turbine 16 is designed smaller slow it is.

【0039】また、上記リーンNOx触媒17は、例えばハニカム状のコージェライト担体の壁表面の触媒層をゼオライトで構成し、そのゼオライトに鉄Fe、コバルトCo、銅Cu、ニッケルNi等の遷移金属とイリジウムIr又は白金Pt等の貴金属とを担持したものが用いられ、空燃比リーン状態でも排気中のHCとNOxとを反応させてNOxを還元分解するものである。 Further, the lean NOx catalyst 17, for example, the catalyst layer of the honeycomb cordierite carrier wall surface constituted by a zeolite, iron Fe on the zeolite, cobalt Co, copper Cu, and transition metals such as nickel Ni that carries a noble metal such as iridium Ir and platinum Pt is used, but also by the air-fuel ratio lean state by reacting HC and NOx in the exhaust gas by reduction decomposition of NOx. このリーンNOx触媒17は、後述の如く昇容量のものとされている。 The lean NOx catalyst 17 is to that of the temperature volume as described later.

【0040】上記第2排気通路18の上流端は、第1排気通路15と同様に4つに分岐して各気筒2毎に第2排気ポート6を介して燃焼室に連通される一方、下流端は上記第1排気通路15におけるリーンNOx触媒17よりも下流側の部位に合流している。 [0040] While the upstream end of the second exhaust passage 18, which communicates with the combustion chamber via the second exhaust port 6 branches to each cylinder 2 to 4 as well as the first exhaust passage 15, downstream end is joined at a site downstream from the lean NOx catalyst 17 in the first exhaust passage 15. この合流部(集合部)よりも下流側の排気通路19には、排気ガス中のH The exhaust passage 19 downstream from the merging portion (collection unit), H in the exhaust gas
C、CO及びNOx並びにパティキュレートを浄化する主触媒(集合部側触媒コンバータ)20が配設され、上記第1及び第2排気通路15,18からの排気ガスを浄化した後に大気中に放出するようになっている。 C, the main catalyst (collecting portion side catalytic converter) 20 that purifies CO and NOx as well as particulates are disposed to emit into the atmosphere after purifying exhaust gas from the first and second exhaust passages 15 and 18 It has become way.

【0041】さらに、上記第1排気通路15は、タービン16とリーンNOx触媒17との間で、排気ガスの一部を吸気側に還流させる排気還流通路22の上流端に分岐接続されている。 [0041] Further, the first exhaust passage 15, between the turbine 16 and the lean NOx catalyst 17, is branched and connected to the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 for recirculating part of exhaust gases to the intake side. この排気還流通路22の下流端は吸気通路10におけるインタークーラ12の下流側に接続され、その途中には、流通する還流排気ガスを外気と熱交換して冷却するクーラ23と、開度調整可能な電気式の排気還流制御弁24とが配置されていて、第1排気通路15の排気ガスの一部をクーラ23により冷却しつつ排気還流制御弁24により流量調整しながら、吸気通路10に還流させるようになっている。 Downstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 is connected to the downstream side of the intercooler 12 in the intake passage 10, the midway, a cooler 23 for cooling the recirculated exhaust gas flowing to the outside air and the heat exchanger, the opening degree adjustable such by the electric exhaust gas recirculation control valve 24 is arranged, recirculating a part of exhaust gas in the first exhaust passage 15 with flow controlled by exhaust gas recirculation control valve 24 while cooled by cooler 23, an intake passage 10 and it is adapted to. 尚、上記排気還流通路22の下流端を図1に点線で示すようにブロワ11 As shown by the dotted line a downstream end of said exhaust gas recirculation passage 22 in FIG. 1 the blower 11
の上流に接続してもよい。 It may be connected to the upstream.

【0042】そして、このように構成された本発明のターボ過給機付エンジンAでは、タービン16の配設された第1排気通路15を燃焼室に対して開閉する第1排気弁7,7,…の開弁期間が第2排気弁8,8,…よりも早期に設定されている。 [0042] Then, the turbocharged engine A of the present invention configured as described above, the first exhaust valve for opening and closing with respect to the combustion chamber of the first exhaust passage 15 arranged in the turbine 16 7,7 , the valve opening period of ... second exhaust valves 8, 8, ... is set earlier than.

【0043】具体的に、各気筒2における吸気弁3, [0043] Specifically, the intake valve 3 in each cylinder 2,
3、第1排気弁7及び第2排気弁8の開閉期間は、図2 3, the opening and closing period of the first exhaust valve 7 and the second exhaust valve 8, FIG. 2
に示すように第1排気弁7の開弁時期EO1が下死点(BDC)前60度で、閉弁時期EC1が上死点(TD Opening timing EO1 of the first exhaust valve 7 is bottom dead center as shown in (BDC) in the previous 60 °, the closing timing EC1 is the top dead center (TD
C)前70度に、また第2排気弁8の開弁時期EO2が下死点(BDC)後30度で、閉弁時期EC2が上死点(TDC)後10度にそれぞれ設定されている。 C) before 70 degrees, and in the opening timing EO2 is bottom dead center (BDC) after 30 ° of the second exhaust valve 8, closing timing EC2 is set to the 10 degrees after top-dead-center (TDC) . 一方、 on the other hand,
2つの吸気弁3,3の開弁時期IOは両方ともに上死点(TDC)前5度に、同じく閉弁時期ICは下死点(B Two top dead center both the opening timing IO is the intake valve 3,3 (TDC) before 5 degrees, also the closing timing IC is bottom dead center (B
DC)後45度に設定されている。 Is set to 45 degrees after the DC). すなわち、排気行程における最初の1/3程度の期間は下死点前に開弁した第1排気弁7のみが開弁していて、この間に高圧の排気ガス(ブローダウンガス)が燃焼室から第1排気通路1 That is, first about one-third of the period in the exhaust stroke is not opened is only the first exhaust valve 7 is opened under dead center, high pressure exhaust gas (blow down gas) from the combustion chamber during this time the first exhaust passage 1
5に流通してタービン16に送られる。 5 and distributed to be sent to the turbine 16. 続く排気行程中期には、第1排気弁7及び第2排気弁8がオーバーラップして開弁する期間があり、第1排気弁7が閉弁してから後は第2排気弁8のみが開弁していて、比較的低圧になった燃焼室内の排気ガスは第2排気通路18に流通し、タービン16を迂回して下流側の排気通路19に排出される。 The subsequent exhaust stroke metaphase, there is a period in which the first exhaust valve 7 and the second exhaust valve 8 is opened to overlap, after from the first exhaust valve 7 is closed is only the second exhaust valve 8 have opened, it is relatively combustion exhaust gas chamber became low pressure flows into the second exhaust passage 18, discharged into the exhaust passage 19 on the downstream side by bypassing the turbine 16.

【0044】このように、エネルギの蓄まっているブローダウンガスを全てタービン16に送ってエンジンの排気エネルギを有効に回収することができる。 [0044] Thus, it is possible that all blowdown gas is waiting 蓄 energy sent to the turbine 16 to effectively recover the exhaust energy of the engine. また、第2 In addition, the second
排気弁8が大径のものとされていて、開弁時点から閉弁時点までの全開弁期間に亘る総流路断面積が十分に大きくなっており、しかも、第2排気通路18内の排気ガスの流通抵抗が小さいので、排気行程後半の比較的低圧の排気ガスを第2排気通路18から十分に排出することができ、エンジンの掃気性は極めて良い。 Exhaust valve 8 have been those of the large diameter, total flow path cross-sectional area over a fully open valve period from the opening time to closing time has become sufficiently large and the exhaust in the second exhaust passage 18 since flow resistance of the gas is small, it is possible to sufficiently discharge the relatively low pressure exhaust gas in the second half of the exhaust stroke from the second exhaust passage 18, scavenging of the engine is extremely good. さらに、この実施形態では、第1排気弁7の開弁時期IO1が下死点前のかなり早い時期に設定されているので、膨張行程の終期の燃焼エネルギをタービン16に与えることができ、 Further, in this embodiment, since the opening timing IO1 of the first exhaust valve 7 is set much earlier in before bottom dead center, it can give combustion energy of the end of the expansion stroke to the turbine 16,
過給効率が極めて高いものになる。 Supercharging efficiency is extremely high.

【0045】ここで、上記第1及び第2排気通路15, [0045] Here, the first and second exhaust passage 15,
18における排気流量の変化を更に詳しく説明すると、 With further detail the change in the exhaust flow rate in 18,
図3に示すように排気ガス総流量はエンジン回転数の上昇とともに増大するが、第1排気通路15の排気ガス流量の増大は同図に一点鎖線で示すように途中から頭打ちになり、これに伴い第2排気通路18の流量が増大する。 Although the exhaust gas total flow rate as shown in FIG. 3 increases with increase in the engine speed, the increase in the exhaust gas flow rate of the first exhaust passage 15 is leveled off in the middle as indicated by the chain line in the drawing, in which the flow rate of the second exhaust passage 18 is increased with. これは、エンジン回転数の上昇とともに第1及び第2の各排気弁7,8の1サイクルあたりの開弁時間が短くなるためで、開弁時間が相対的に長くなるエンジンの低回転域では、排気ガスの殆どが早期に開弁する第1排気通路から排出される一方、エンジン回転数が高まり開弁時間が相対的に短くなると、第1排気通路15から排出しきれなかった排気ガスが第2排気通路18から排出されるようにり、その排気ガス流量が増大するのである。 This is because the valve opening time per cycle of the first and second exhaust valves 7 and 8 together with increase in the engine speed is reduced, the engine valve opening time is relatively long at low engine speed region while most of the exhaust gas is discharged from the first exhaust passage which is opened at an early stage, when the time valve opening increases the engine speed becomes relatively short, exhaust gas that has not been discharged from the first exhaust passage 15 is Nisato to be discharged from the second exhaust passage 18 is of the exhaust gas flow rate increases.

【0046】つまり、上記第1及び第2の各排気通路1 [0046] That is, the first and second respective exhaust passages 1
5,18における排気ガス流量割合は、図4に示すようにエンジン回転数に応じて変化し、低回転ほど第1排気通路15における流量割合が高くなる一方、高回転ほど第2排気通路18における流量割合が高くなる。 Exhaust gas flow rate at 5 and 18 will vary according to the engine speed as shown in FIG. 4, while the flow rate in the first exhaust passage 15 as the low rotation increases, in the second exhaust passage 18 as a high rotational flow rate is increased. 従って、エンジン低回転域では、排気ガスの殆どが第1排気通路15を通ってタービン16に供給されるようになり、小型ターボ過給機の特性を生かして低回転域でも良好なエンジンレスポンスが得られる。 Thus, in the low engine speed region, most of the exhaust gas through the first exhaust passage 15 will be supplied to the turbine 16, a good engine response at low rotational speed range by taking advantage of the characteristics of the small turbocharger can get. また、エンジン高回転域では、排気ガスの半分以上が第2排気通路18を通りタービン16を迂回して排出されるので、タービン16上流での排圧の過度の上昇を抑制して、ポンピングロスの低減により出力向上が図られる。 Further, in the high engine speed region, since more than half of the exhaust gas is discharged by bypassing the street turbine 16 and the second exhaust passage 18, to suppress an excessive increase in the exhaust pressure at the turbine 16 upstream pumping loss output improvement is achieved by reducing the.

【0047】さらに、第1及び第2の各排気通路15, [0047] Further, each of the first and second exhaust passages 15,
18における排気ガス総流量は、エンジン負荷に応じて例えば図5に示すように変化するものであり、低負荷域では排気ガスの殆どが第1排気通路15から排出される。 The total exhaust gas flow rate in 18, which changes as shown in FIG. 5, for example in accordance with the engine load, in the low load range most of the exhaust gas is discharged from the first exhaust passage 15.

【0048】したがって、本発明の第1の特徴は、上述の如き排気ガス流量の変化特性を考慮して、排気系におけるリーンNOx触媒17等の配置を決定したことにある。 [0048] Accordingly, a first aspect of the present invention, taking into account the changes in properties of such above exhaust gas flow, lies in determining the placement of such a lean NOx catalyst 17 in the exhaust system. すなわち、リーンNOx触媒17を第1排気通路1 That is, the first exhaust passage lean NOx catalyst 17 1
5に配設したことで、エンジン始動直後のアイドル運転状態等において、排気ガスの略全量をリーンNOx触媒17に流通させることができ、このことで、エンジンの冷間始動時にもリーンNOx触媒17を極めて早期に暖機状態にすることができるので、エンジン冷間時の排気エミッションの向上が図られる。 5 that is disposed, in idle operation state or the like immediately after the engine start, can be circulated almost entire amount of exhaust gas to the lean NOx catalyst 17, in this, the lean NOx catalyst also during the cold start of the engine 17 since it is very early to the warm-up state to the improvement of the exhaust emission during cold engine operation is achieved.

【0049】また、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域でも排気ガスの殆どがリーンNOx [0049] In addition, most of the lean NOx in the exhaust gas at low load and low rotational speed range of the engine which is customary during operation of the vehicle
触媒17を通過することになり、低負荷低回転領域で発生し易い排気中のNOxを十分に浄化することができる。 Will pass through the catalyst 17, NOx in the low-load low-rotation range occurred in an easy exhaust can be sufficiently purified. 尚、リーンNOx触媒17におけるNOxの還元浄化を促進するために、各気筒2毎に、第1排気弁7が開弁している排気行程前半において微量の燃料を噴射して、排気中のHC濃度を高めるようにしている。 In order to promote the reduction purification of NOx in the lean NOx catalyst 17, for each cylinder 2, a first exhaust valve 7 injects fuel traces in the exhaust stroke first half being open, HC in the exhaust gas and so as to increase the concentration.

【0050】一方、エンジンの高回転域では、排気ガスの半分以上が第2排気通路18を流通するので、第1排気通路15における排気ガス流量はあまり増大しない(図3参照)。 On the other hand, in the high rotation region of the engine, since more than half of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage 18, the exhaust gas flow rate in the first exhaust passage 15 is not significantly increased (see FIG. 3). すなわち、リーンNOx触媒17を流通する排気ガスの最大流量はそれほど大きくならないので、比較的小型の触媒を用いることができ、これに伴い、触媒のコスト低減、通気抵抗の低下及び早期暖機性のさらなる向上が図られる。 That is, since the maximum flow rate of the exhaust gas flowing through the lean NOx catalyst 17 is not so large, a relatively small catalyst can be used, along with this, the cost reduction of the catalyst, reduction and early warm-up of the airflow resistance further improvement is achieved. しかも、エンジン高回転時の排気ガス流量があまり大きくならないことから触媒温度の過度の上昇が抑制されて耐久性が向上する。 Moreover, excessive increase of the catalyst temperature from the exhaust gas flow rate at high engine rotation is not so large is suppressed thereby improving durability. さらに、タービン16の下流に設けられていることで、上記リーンNOx触媒17の耐久性は一層向上する。 Furthermore, it is provided downstream of the turbine 16, the durability of the lean NOx catalyst 17 is further improved. つまり、ディーゼルエンジンにおいて、車両の運転中に常用される低負荷低回転領域で発生し易い排気中のNOxを有効に浄化することができる。 That is, it is possible in a diesel engine, effectively purify NOx in the low-load low-rotation range occurred in an easy exhaust gas that is commonly used during operation of the vehicle.

【0051】次に、本発明の第2の特徴は、早期開弁により低回転域でも排圧が高まる第1排気通路15から排気ガスの一部を吸気側に還流させるようにすることで、 Next, a second feature of the present invention, by the first exhaust passage 15 exhaust pressure is increased even in the low speed region by early opening to recirculating part of exhaust gases to the intake side,
排気還流量を十分に確保してNOxの排出を抑制したことである。 The exhaust gas recirculation amount is sufficiently ensured is that the suppressed discharge of NOx.

【0052】すなわち、この実施形態では、排気還流通路22の上流端が第1排気通路15におけるリーンNO [0052] That is, in this embodiment, the lean upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 in the first exhaust passage 15 NO
x触媒17の上流側に接続されており、上述の如く車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域では、排気ガスの殆どが上記第1排気通路15に流れる上、リーンNOx触媒17が空気絞りの働きをすることから、該リーンNOx触媒17の上流側の排圧が高まり、このことで、吸気側との圧力差により吸引される排気還流量を十分に確保することができる。 It is connected to the upstream side of the x catalyst 17, in the low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle as described above, on most of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage 15, a lean NOx catalyst since 17 to act as a diaphragm air increases the exhaust pressure upstream of the lean NOx catalyst 17, in this way, it is possible to secure a sufficient exhaust gas recirculation amount to be sucked by the pressure difference between the intake side .

【0053】その際、上述の如くエンジンの掃気性が高められていることから、燃焼室内の高温の残留ガスは極めて少なくなっていて、燃焼室内の温度が相対的に低下している。 [0053] At this time, since the scavenging of the engine as described above is enhanced, high-temperature residual gas in the combustion chamber have become very small, the temperature of the combustion chamber is relatively lowered. また、残留ガスが極めて少ないことからその分燃焼室への排気還流量が増大するので、燃焼室中の吸気の熱容量を高めて圧縮上死点近傍における燃焼温度を低下させることができる。 Further, since the exhaust gas recirculation amount to that amount the combustion chamber from the residual gas is very small increases, it is possible to lower the combustion temperature at the compression top dead center vicinity to increase the heat capacity of the intake air in the combustion chamber. よって、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域において、排気還流量を十分に確保してNOxの発生を抑制することができる。 Therefore, it is possible in a low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle, to suppress the generation of NOx and sufficiently ensure the exhaust gas recirculation amount.

【0054】ここで、一般に、排気還流ガス量を増大させ過ぎると、NOx発生量は低減できるものの、酸素濃度の低下によりエンジン出力の低下を招く上、スモークの発生量が増大することが知られている。 [0054] Here, in general, too increase the exhaust gas recirculation gas amount, although NOx emissions may be reduced, on the decrease in the oxygen concentration leads to a decrease of the engine output, is known that the generation amount of smoke increases ing. 従って、スモークの発生を確実に回避しつつNOx低減のために排気還流量を最大限に大きくしようとすれば、排気還流量の調整を極めて高精度に行う必要がある。 Therefore, if an attempt maximized the exhaust gas recirculation amount for reliably avoiding while reducing NOx generation of smoke, it is necessary to adjust the exhaust gas recirculation amount extremely high accuracy.

【0055】しかし、通常、ターボ過給機付エンジンにおいては、タービン上流の排圧の上昇が排気の妨げになり、エンジンの容積効率が図6に特性aとして示すように排圧の上昇とともに低下して、これに伴い排気還流量も低下する。 [0055] However, reduction usually in the engine turbocharged, increase of the turbine upstream exhaust pressure is in the way of the exhaust, the volumetric efficiency of the engine with increasing back pressure, as shown in FIG. 6 as characteristic a and also decreases the exhaust gas recirculation amount accordingly. つまり、タービン上流の排圧の変動により排気還流量が変動するので、この変動の分だけ余裕を持たせて、排気還流量を少なめに設定する必要があった。 That is, since the amount of exhaust gas recirculation by changes in exhaust pressure of the turbine upstream varies, and to have a amount corresponding margin of this variation, it is necessary to set the exhaust gas recirculation amount fewer in.

【0056】これに対し、この実施形態では、タービン16の上流で排圧が上昇しても燃焼室内の排気ガスは第2排気通路18から排出されるので、上記図6に特性b [0056] In contrast, in this embodiment, since the exhaust gas in the combustion chamber even when the discharge pressure is increased upstream of the turbine 16 is discharged through the second exhaust passage 18, characteristic in FIG 6 b
として示すように、エンジンの容積効率は殆ど低下せず、排圧の変化によらない略一定の値になる。 As shown as a, the volumetric efficiency of the engine is not reduced almost becomes substantially constant value that does not depend on changes in the exhaust pressure. 従って、 Therefore,
排圧の変化に伴う排気還流量の変動が殆どなく、スモークが発生しない範囲で排気還流量を最大限に大きく設定することができる。 Exhaust gas recirculation amount of variation due to changes in the exhaust pressure is little, smoke exhaust gas recirculation amount in a range that does not occur can be set maximized. このことで、排気還流によるNOx In this fact, NOx by the exhaust gas recirculation
発生量の低減効果を最大限に高めることができる。 It is possible to enhance the effect of reducing emissions to the maximum.

【0057】さらに、排気還流通路22の上流端はタービン16の下流に接続されていて、高温高圧のブローダウンガスが直接還流されることがないので、排気還流ガスの温度はタービン16の上流から還流させる場合と比べて相対的に低くなり、しかも、クーラ23により冷却されて、エンジンの燃焼温度を相対的に低下させるので、NOxの発生量をさらに低減させることができる。 [0057] Further, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 is be connected to the downstream of the turbine 16, the blowdown gas at high temperature and high pressure is prevented from being directly flows, the temperature of the exhaust recirculation gas from upstream of turbine 16 relatively low as compared with the case of reflux, moreover, is cooled by the cooler 23, since the relatively lower the combustion temperature of the engine, it is possible to further reduce the generation amount of NOx.
また、排気脈動の影響による排気還流量の変動も抑制される上、タービン16の上流側から還流させる場合のようにブローダウンガスが排気還流通路22に逃げてしまうこともないので、このことによる過給効率の低下を回避することができる。 Further, upper is also suppressed fluctuation of the exhaust gas recirculation amount due to the influence of exhaust pulsation, since blowdown gas never escaping the exhaust gas recirculation passage 22 as in the case of reflux from the upstream side of the turbine 16, due to the fact it is possible to avoid a decrease in the supercharging efficiency.

【0058】尚、この実施形態では、上述の如く排気還流通路22の上流端を第1排気通路15のタービン16 [0058] In this embodiment, the turbine 16 of the first exhaust passage 15 to the upstream end of the as described above exhaust gas recirculation passage 22
の下流側に接続しているが、図7に示すように、タービン16の上流側に接続してもよい。 Of it is connected to the downstream side, as shown in FIG. 7, it may be connected to the upstream side of the turbine 16. このようにすれば、 In this way,
タービン16の上流側は下流側に比べて排圧が高くなるので、上記実施形態1に比べて、より大量の排気還流を実現することができる。 Since the upstream side of the turbine 16 exhaust pressure is higher than the downstream side, as compared with the first embodiment, to achieve a greater amount of exhaust gas recirculation.

【0059】(実施形態2)図8は、本発明の実施形態2に係るターボ過給機付エンジンAを示す(この実施形態2のエンジンAは実施形態1のものと略同様に構成されているので、以下、同一の部分には同一の符号を付し異なる部分だけを詳細に説明する)。 [0059] (Embodiment 2) FIG. 8 is an engine A of Embodiment 2 showing the engine A turbocharged according to (the second embodiment of the present invention is substantially the same configuration as that of Embodiment 1 because there, hereinafter, only be described in detail the different parts the same reference numerals are given to the same parts). この実施形態2 Embodiment 2
は、実施形態1のものに加えて、排気還流通路22の上流端を第1排気通路15におけるタービン16の上流側又は下流側のいずれか一方に切替えて接続する還流元切替弁30を設け、エンジンの運転状態に応じて制御手段としてのECU(Electronic Control Unit)31により上記還流元切替弁30を切替作動させるようにしたものである。 In addition to those of the first embodiment, it is provided upstream or reflux original switching valve 30 connected by switching to one of the downstream side of the turbine 16 in the upstream end first exhaust passage 15 of the exhaust gas recirculation passage 22, the ECU (Electronic control unit) 31 as a control means in accordance with the operating condition of the engine is obtained so as to switch operating the reflux original switching valve 30.

【0060】すなわち、上記排気還流通路22の上流端は2つに分岐されていて、一方の分岐路22aが第1排気通路15におけるタービン16の上流側に接続され、 [0060] That is, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 is branched into two, one branch passage 22a is connected to the upstream side of the turbine 16 in the first exhaust passage 15,
また他方の分岐路22bがタービン16の下流に接続されており、上記分岐部に配設された還流元切替弁30の切替作動により、上記第1排気通路15におけるタービン16の上流側又は下流側のいずれか一方に選択的に連通されるようになっている。 The are other branch passage 22b is connected to the downstream of the turbine 16, the switching operation of the reflux original switching valve 30 disposed in the branch portion, the upstream side or downstream side of the turbine 16 in the first exhaust passage 15 It is adapted to be selectively communicating to one of.

【0061】また、上記ECU31は、マイクロコンピュータ等により構成され、エンジン回転数を検出する回転数センサ32、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ33等からの各出力信号が入力される一方、上記還流元切替弁30に対して制御信号を出力するものである。 [0061] Further, the ECU31 is constituted by a microcomputer or the like, the rotational speed sensor 32 for detecting an engine speed, while the output signal from the accelerator sensor 33 that detects an accelerator operation amount of the driver is inputted , and it outputs a control signal to the reflux original switching valve 30.

【0062】上記ECU31による具体的な制御を図9 [0062] Figure specific control by the ECU 31 9
に基づいて説明すると、まずステップSA1では、エンジンが排気還流領域にあるか否かを判定する。 To explain on the basis of, first, in step SA1, it determines whether or not the engine is in the exhaust gas recirculation region. この排気還流量域は、図10に示すように、回転数センサ32により検出されるエンジン回転数、及びアクセルセンサ3 The exhaust gas recirculation amount region, as shown in FIG. 10, the engine speed detected by the engine speed sensor 32, and an accelerator sensor 3
3により検出されるアクセル操作量に基づいて予め設定されたもので、ターボ過給が行われないエンジンの低負荷低回転領域(非過給領域)、及びターボ過給が行われるもののその過給度合が極めて低い領域である。 3 based on the accelerator operation amount detected by the one that is set in advance, the low-load low-rotation range (non-supercharging region) of an engine turbocharger is not performed, and the supercharging Although turbocharging is performed degree is very low area. この排気還流量域では、過給によるNOx発生量の低減があまり期待できないので、排気還流によってNOx発生量の低減を図るようにしている。 In this exhaust gas recirculation amount range, the reduction of NOx emissions due to supercharging can not be expected, so that reduced NOx emissions by exhaust gas recirculation.

【0063】そして、排気還流量域でないNOと判定されればリターンする一方、排気還流量域であるYESと判定されればステップSA2に進み、今度は非過給領域であるか否かを上記ステップSA1と同様にして判定する。 [0063] Then, while the process returns if it is judged that the NO is not the exhaust gas recirculation amount range, if it is determined that YES is exhaust gas recirculation amount region advances to step SA2, the whether now is a non-supercharging region It determines as in step SA1. そして、非過給領域であるYESと判定されればステップSA3に進んで、還流元切替弁30の作動により排気還流通路22の上流端を第1排気通路15におけるタービン16の下流側に接続する一方、非過給領域でないNOと判定されればステップSA4に進んで、還流元切替弁30の作動により排気還流通路22の上流端を第1排気通路15におけるタービン16の上流側に接続するようになっている。 Then, the process proceeds to step SA3 if YES determination is non-supercharging region, connecting the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 by the operation of the reflux original switching valve 30 on the downstream side of the turbine 16 in the first exhaust passage 15 on the other hand, the process proceeds to step SA4 when it is determined as nO is not the non-supercharging region, so as to connect the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 on the upstream side of the turbine 16 in the first exhaust passage 15 by the operation of the reflux original switching valve 30 It has become.

【0064】したがって、上記実施形態2によれば、非過給領域において、還流元切替弁30の作動によりタービン16下流側の第1排気通路15内から排気還流ガスを取り出して、吸気通路10のブロワ11下流側に還流させるようにしており、ブロワ11下流側の吸気通路1 [0064] Thus, according to the second embodiment, the non in supercharging region, take out the exhaust recirculation gas from the turbine 16 downstream the first exhaust passage 15 within the actuation of reflux original switching valve 30, the intake passage 10 blower 11 and so as to reflux the downstream side, the intake of the blower 11 downstream passage 1
0内の吸気圧が低いので、タービン16の下流側からでも十分な流量の排気還流ガスを吸引することができる。 Since the intake air pressure in the 0 is low, it is possible to suck a sufficient flow exhaust recirculation gas from the downstream side of the turbine 16 even.
また、上記実施形態1と同様、排気還流ガスの温度が相対的に低くなるので、エンジンの燃焼温度の低下によるNOx発生量の低減が図られ、排気脈動の影響による排気還流量の変動も抑制され、さらに、過給効率の低下が回避される。 Further, like Embodiment 1, since the temperature of the exhaust recirculation gas is relatively low, a reduction in NOx generation amount due to a decrease in the combustion temperature of the engine is achieved, fluctuation of the exhaust gas recirculation amount due to the influence of exhaust pulsation suppression is further reduced in the supercharging efficiency is avoided.

【0065】一方、ターボ過給領域では、ブロワ11下流側吸気通路10の吸気圧が高くなるので、第1排気通路15において、下流側に比べて排圧の高いタービン1 [0065] On the other hand, in the turbocharger region, the blower 11 because the intake pressure of the downstream side intake passage 10 is increased, in the first exhaust passage 15, a high turbine 1 with exhaust pressure than the downstream side
6上流側から排気還流ガスを取り出して還流させることで、ターボ過給領域であっても排気還流量を確保することができ、よって、排気還流によるNOx発生量の低減が図られる。 By recirculates from 6 upstream removed exhaust recirculation gas, even turbocharged region can be secured exhaust gas recirculation amount, thus reducing the NOx generation amount can be achieved by the exhaust gas recirculation.

【0066】(実施形態3)図11は、本発明の実施形態3に係るターボ過給機付エンジンAを示す(この実施形態3のエンジンAは実施形態1又は2のものと略同様に構成されているので、以下、同一の部分には同一の符号を付し異なる部分だけを詳細に説明する)。 [0066] (Embodiment 3) Figure 11 embodiment showing the engine A turbocharged according to 3 (one engine A in the third embodiment of the first or second embodiment is substantially the same structure of the present invention because it is, hereinafter, only it is described in detail the different parts the same reference numerals are given to the same parts). この実施形態3は、実施形態2のものに加えて、排気還流通路2 The third embodiment, in addition to those of the second embodiment, exhaust gas recirculation passage 2
2の下流端を吸気通路10におけるブロワ11の上流側又は下流側のいずれか一方に切替えて接続する還流先切替手段を設け、エンジンの運転状態に応じてECU(El The reflux destination switching means for connecting two of the downstream end is switched to either the upstream side or downstream side of the blower 11 in the intake passage 10 is provided, ECU according to the operating state of the engine (El
ectronic Control Unit)31により切替作動させるようにしたものである。 The ectronic Control Unit) 31 is obtained so as to switch operation.

【0067】すなわち、上記排気還流通路22は、排気還流制御弁24の下流側で2つに分岐されていて、一方の分岐路22cが吸気通路10におけるブロワ11の上流側に接続され、また他方の分岐路22dがブロワ11 [0067] That is, the exhaust gas recirculation passage 22 is not branched into two on the downstream side of the exhaust gas recirculation control valve 24, one of the branch path 22c is connected to the upstream side of the blower 11 in the intake passage 10, and the other branch passage 22d of the blower 11
の下流に接続されており、加えて、上記排気還流制御弁24が、排気還流ガスの流量を調整するとともに、その流通する先を上記分岐路22c,22dのいずれか一方に切替える還流先切替手段としての構成を有している。 Of which is connected downstream, in addition, the exhaust gas recirculation control valve 24, thereby adjusting the flow rate of the exhaust recirculation gas, reflux destination switching means for switching the destination of its distribution to one of the branch passages 22c, 22 d It has a configuration as.
さらに、上記ECU31は、還流元切替弁30と同様に上記排気還流制御弁24に対しても制御信号を出力するものである。 Further, the ECU31 is one that also outputs a control signal in the same manner as reflux based switching valve 30 with respect to the exhaust gas recirculation control valve 24.

【0068】上記ECU31による具体的な制御を図1 [0068] Figure 1 a specific control by the ECU31
2に基づいて説明すると、同図におけるステップSB1 To explain on the basis of 2, the steps in FIG SB1
及びステップSB2は、実施形態2におけるステップS And step SB2, the step S in the second embodiment
A1及びステップSA2と同様であり、上記ステップS Are similar to A1 and step SA2, the step S
B2で非過給領域であるYESと判定されて進んだステップSB3では、還流元切替弁30の作動により排気還流通路22の上流端を第1排気通路15におけるタービン16の下流側に接続し、続くステップSB4で、排気還流制御弁24により排気還流ガスを吸気通路10におけるブロワ11の下流側に還流させるようにする。 In B2 the non-supercharging region YES determined to be advanced by a step which is SB3, connect the upstream end of the exhaust gas recirculation passage 22 downstream of the turbine 16 in the first exhaust passage 15 by the operation of the reflux original switching valve 30, in step SB4, so as to reflux the downstream side of the blower 11 in the intake passage 10 of the exhaust reflux gas by the exhaust gas recirculation control valve 24.

【0069】つまり、非過給領域はエンジンの低負荷域に相当していて、タービン16の上流側であっても排気脈動の影響が比較的小さいので、第1排気通路15におけるタービン16上流側から排気還流ガスを大量に取り出すことができる。 [0069] That is, the non-supercharging region is corresponded to a low engine load range, so even upstream of the turbine 16 is relatively small influence of exhaust pulsation, the turbine 16 upstream of the first exhaust passage 15 exhaust gas recirculation gas from can be taken out in large quantities. このことで、ターボ過給によるNO In this, NO by turbocharging
x発生量の低減が期待できないエンジンの低負荷低回転領域において、排気還流によるNOx低減効果が高められる。 In the low-load low-rotation range of the engine reducing the x generation amount can not be expected, the NOx reduction effect by the exhaust gas recirculation is increased.

【0070】一方、上記ステップSB2で非過給領域でないNOと判定されて進んだステップSB5では、還流元切替弁30の作動により排気還流通路22の上流端を第1排気通路15におけるタービン16の上流側に接続し、続くステップSB6で、排気還流制御弁24により排気還流ガスを吸気通路10におけるブロワ11の上流側に還流させるようにする。 [0070] On the other hand, in step SB2 is not a non-supercharging region in advanced step SB5 is determined NO, and reflux by the operation of the source selector valve 30 of the exhaust gas recirculation passage 22 upstream end of the turbine 16 in the first exhaust passage 15 It was connected to the upstream side, in the subsequent step SB6, so as to reflux the upstream side of the blower 11 in the intake passage 10 of the exhaust reflux gas by the exhaust gas recirculation control valve 24.

【0071】つまり、相対的に排気脈動の影響が大きくなるエンジンの高負荷域では、排気還流ガスをタービン16の上流側から取り出した場合、吸気側へ還流させる排気還流ガス量の変動幅が大きくなり、制御性が悪化する虞れがある。 [0071] That is, relatively in the high load region of influence of the exhaust pulsation is large engine, the exhaust recirculation gas when taken out from the upstream side of the turbine 16, large variation range of the exhaust gas recirculation gas amount for recirculating to the intake side now, there is a possibility that control is deteriorated. そこで、この実施形態では、ターボ過給領域ではタービン16の下流側から排気還流ガスを取り出すことで、上記排気脈動の影響による排気還流量の変動を防止するようにしている。 Therefore, in this embodiment, the turbocharger region by extracting the exhaust recirculation gas from the downstream side of the turbine 16, so as to prevent fluctuations in the exhaust gas recirculation amount due to the influence of the exhaust pulsation.

【0072】その際、ターボ過給によりブロワ11下流側の吸気通路10内の吸気圧が高くなり、タービン16 [0072] At this time, the intake pressure in the intake passage 10 of the blower 11 downstream increases by the turbo supercharger, the turbine 16
の下流側からでは十分に排気還流ガスを吸引できないので、排気還流制御弁24により排気還流ガスを上記ブロワ11の上流側に還流させるようにして、排気還流量を確保するようにしている。 Because of from the downstream side can not be sucked sufficiently exhaust recirculation gas, the exhaust reflux gas so as to reflux the upstream side of the blower 11 by the exhaust recirculation control valve 24, thereby ensuring the exhaust gas recirculation amount.

【0073】したがって、上記実施形態3によれば、非過給領域において排気脈動の影響による排気還流量の制御性の悪化を防止しつつ、過給領域において排気還流量を確保することができる。 [0073] Thus, according to the embodiment 3, while preventing the deterioration of the controllability of the exhaust gas recirculation amount due to the influence of the exhaust pulsation in the non-supercharging region, it is possible to ensure the exhaust gas recirculation amount in the supercharging region.

【0074】尚、本発明は上記各実施形態限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。 [0074] The present invention is not limited by the above-mentioned respective embodiments, it is intended to cover other various embodiments. すなわち、上記各実施形態では、ターボ過給機付エンジンとしてディーゼルエンジンを用いているが、これに限らず、例えばガソリンエンジン等を用いてもよい。 In other words, in each of the above embodiment uses a diesel engine as an engine turbocharged, not limited thereto, may be used as gasoline engine or the like.

【0075】また、上記各実施形態では、排気還流通路22により排気ガスの一部を吸気側に還流させるようにしているが、これを行わないようにしてもよい。 [0075] In the above embodiments, although as recirculating part of exhaust gases to the intake side by the exhaust gas recirculation passage 22, may not do this.

【0076】さらに、上記各実施形態では、第2排気弁8,8,…を第1排気弁7,7,…よりも大径のものとしてエンジン1の掃気性の向上を図っているが、これに限らず、両排気弁7,8の弁径を同一として排気弁の共通化を図るとともに、例えばカム形状の変更により、第2排気弁8の開弁期間ないし開弁リフト量の少なくとも一方を第1排気弁7よりも大きく設定することで、第2 [0076] Further, in the above embodiments, the second exhaust valves 8, 8, ... of the first exhaust valve 7,7, although ... thereby improving the engine 1 scavenging property as having a diameter larger than, not limited thereto, while achieving commonality of the exhaust valve valve diameter of both the exhaust valves 7 and 8 as the same, for example by changing the cam profile, at least one of the valve opening period or opening lift of the second exhaust valve 8 the by setting larger than the first exhaust valve 7, second
排気弁8の開弁時点から閉弁時点までの全開弁期間に亘る総流路断面積を十分に大きくして、エンジン1の掃気性の向上を図るようにしてもよい。 The total flow path cross-sectional area ranging from opening time of the exhaust valve 8 is fully opened valve period until closing time sufficiently large, may be improved engine 1 scavenging properties.

【0077】 [0077]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発明におけるターボ過給機付エンジンによれば、触媒コンバータを第1排気通路に配設することで、エンジンの冷間始動時にも触媒コンバータを極めて早期に暖機状態にすることができるので、エンジン冷間時の排気エミッションを向上させるることができる。 As described in the foregoing, according to the engine turbocharged in the invention of claim 1, wherein, by disposing the catalytic converter in the first exhaust passage, the catalyst also during the cold start of the engine it is possible to warm up state converter for very early, it is possible Ruru improve the exhaust emission of the engine is cold. また、上記触媒コンバータとして比較的小容量のものを用いることができるので、触媒のコスト低減、通気抵抗の低下及び早期暖機性のさらなる向上が図られる。 Further, it is possible to use a relatively small capacity as the catalytic converter, the catalyst cost reduction, further improvement of the reduction and early warm-up of the flow resistance can be reduced. さらに、第2排気通路には触媒コンバータが配設されず、このことで、エンジン高回転域における掃気性の向上が図られる。 Furthermore, the catalytic converter is not provided in the second exhaust passage, by this, enhance the scavenging of the engine high speed region can be improved.

【0078】請求項2記載の発明によれば、例えばディーゼルエンジンの低負荷低回転領域で発生し易い排気中の窒素酸化物を極めて有効に浄化することができる。 [0078] According to the second aspect of the present invention, it can be very effectively purify such as low-load low-rotation range of nitrogen oxides in the easily occurs evacuated diesel engines.

【0079】請求項3記載の発明によれば、タービン下流側触媒コンバータの容量を一層小さくして、早期暖機性をさらに高めることができる。 [0079] According to the third aspect of the present invention, the capacity of the turbine downstream catalytic converter to further reduce, it is possible to further enhance the early warm-up.

【0080】請求項4記載の発明によれば、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域において、 [0080] According to a fourth aspect of the present invention, in the low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle,
排気還流量を十分に確保することができ、特にディーゼルエンジンに適用した場合に有効な効果が得られる。 The exhaust gas recirculation amount sufficient can be ensured, beneficial effects can be obtained especially when applied to a diesel engine.

【0081】請求項5記載の発明によれば、排気還流ガスの温度を相対的に低くして、排気還流によるNOx低減効果を高めることができ、また排気脈動の影響による排気還流量の変動を抑制することができ、さらに過給効率の低下を回避することができる。 [0081] According to the fifth aspect of the invention, and the temperature of the exhaust recirculation gas relatively low, it is possible to enhance the NOx reducing effect by the exhaust gas recirculation, also a variation of the exhaust gas recirculation amount due to the influence of exhaust pulsation can be suppressed, it is possible to further avoid a decrease in the supercharging efficiency.

【0082】請求項6記載の発明によれば、燃焼エネルギの一部を直接的にタービンに与えることができるので、過給効率が極めて高いものになる。 [0082] According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to provide directly to the turbine part of the combustion energy, supercharging efficiency is extremely high.

【0083】請求項7記載の発明によれば、排気還流ガスをタービンの下流側から取り出す場合に比べて排気還流量を増大させることができる。 [0083] According to the invention of claim 7, wherein the exhaust recirculation gas can be increased exhaust gas recirculation amount as compared with the case of taking out from the downstream side of the turbine.

【0084】請求項8記載の発明によれば、車両の運転中に常用されるエンジンの低負荷低回転領域において、 [0084] According to the invention of claim 8, in the low-load low-rotation range of the engine which is customary during operation of the vehicle,
排圧が十分に高くなる第1排気通路のタービン上流から大量の排気還流ガスを吸気系に還流することができるので、例えばディーゼルエンジンに適用した場合、低負荷低回転領域におけるNOx低減固化を大幅に高めることができる。 Since the exhaust pressure can be recirculated to the intake system a large amount of exhaust recirculation gas from the turbine upstream of the first exhaust passage becomes sufficiently high, for example when applied to a diesel engine, significantly reduce NOx solidified in the low-load low-rotation range it can be increased to.

【0085】請求項9記載の発明によれば、排気還流通路の上流端をタービンの上流側又は下流側に切替えて接続することで、請求項5記載の発明による効果と請求項8記載の発明による効果とが得られる。 [0085] According to the invention of claim 9, wherein the upstream end of the exhaust gas recirculation passage that connects switch upstream or downstream of the turbine, the invention effects the claim 8, wherein according to the invention of claim 5, wherein and the effect of can be obtained.

【0086】請求項10記載の発明によれば、ターボ過給領域においても排気還流量を確保することができる。 [0086] According to the invention described in claim 10, it is possible to secure the exhaust gas recirculation amount in the turbo supercharging region.

【0087】請求項11記載の発明によれば、エンジンの高負荷域において、排気脈動の影響による制御性の悪化を防止することができる。 [0087] According to the invention of claim 11, wherein it is possible in the high load range of the engine, to prevent deterioration of controllability due to the influence of exhaust pulsation.

【0088】請求項12記載の発明によれば、エンジンの高負荷高回転領域において、排気脈動の影響による制御性の悪化を解消しつつ排気還流量を確保することができる。 [0088] According to the invention of claim 12, wherein it is possible in the high-load high-rotation range of the engine, to ensure the exhaust gas recirculation amount while eliminating deterioration of controllability due to the influence of exhaust pulsation.

【0089】請求項13記載の発明によれば、他の排気弁の直径を相対的に大きくすることで、また請求項14 [0089] According to the invention of claim 13, wherein, by relatively increasing the diameter of the other of the exhaust valve, also claim 14
記載の発明によれば、上記他の排気弁のリフト量を相対的に大きくすることで、さらに請求項15記載の発明によれば、上記他の排気弁の開弁期間を相対的に長く設定することで、それぞれエンジンの掃気性の向上を図ることができる。 According to the invention described, by relatively increasing the lift amount of the other exhaust valves, according further to the invention of claim 15 wherein, the opening period of the other exhaust valve relatively long setting doing, it is possible to respectively improve the scavenging of the engine.

【0090】請求項16記載の発明によれば、排気還流ガスを冷却することでエンジンの燃焼温度を低下させて、NOx発生量をより一層低減させることができる。 [0090] According to the invention of claim 16, wherein, by lowering the combustion temperature of the engine by cooling the exhaust recirculation gas, it is possible to further reduce the NOx generation amount.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施形態1の全体構成を示す模式図である。 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an embodiment 1 of the present invention.

【図2】吸気弁、第1排気弁及び第2排気弁の開弁期間を示す説明図である。 [2] the intake valve is an explanatory diagram showing the valve opening period of the first exhaust valve and the second exhaust valve.

【図3】エンジン回転数の変化に対する第1排気通路及び第2排気通路の排気ガス流量の変化特性を示す説明図である。 3 is an explanatory diagram showing a change characteristic of the exhaust gas flow rate of the first exhaust passage and the second exhaust passage with respect to a change in engine speed.

【図4】エンジン回転数の変化に対する第1排気通路及び第2排気通路の排気ガス流量割合の変化を示す説明図である。 4 is an explanatory diagram showing a change in the exhaust gas flow rate ratio of the first exhaust passage and the second exhaust passage with respect to a change in engine speed.

【図5】エンジン負荷の変化に対する第1排気通路及び第2排気通路の排気ガス流量の変化特性を示す説明図である。 5 is an explanatory diagram showing a change characteristic of the exhaust gas flow rate of the first exhaust passage and the second exhaust passage to changes in engine load.

【図6】ターボ過給機付エンジンにおける、排圧及び容積効率の変化を対応づけて示す説明図である。 [6] in the engine turbocharged is an explanatory view showing correspondence of the change of the exhaust pressure and volumetric efficiency.

【図7】実施形態1の変形例に係る図1相当図である。 7 is a diagram 1 corresponding view according to a modification of the first embodiment.

【図8】実施形態2に係る図1相当図である。 8 is a diagram 1 equivalent diagram according to the second embodiment.

【図9】排気還流通路の上流端の第1排気通路への接続部位を切り換える手順を示すフローチャート図である。 9 is a flowchart showing a procedure for switching the connection portion to the first exhaust passage upstream end of the exhaust gas recirculation passage.

【図10】排気還流領域及び非過給領域をそれぞれ示す説明図である。 [10] The exhaust gas recirculation regions and the non-supercharging region is an explanatory view showing, respectively.

【図11】実施形態3に係る図1相当図である。 11 is a diagram 1 equivalent diagram according to the third embodiment.

【図12】実施形態3に係る図9相当図である。 12 is a diagram 9 corresponds diagram according to the third embodiment.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

A ターボ過給機付エンジン 5,6 排気ポート 7 第1排気弁(早期に開弁する排気弁) 8 第2排気弁(他の排気弁) 10 吸気通路 11 ブロワ 15 第1排気通路 16 タービン 17 リーンNOx触媒(タービン側触媒コンバータ) 18 第2排気通路 19 下流側の排気通路(集合部) 20 主触媒(集合部側触媒コンバータ) 22 排気還流通路 23 クーラ(冷却手段) 24 排気還流制御弁(還流先切替手段) 30 還流元切替手段 31 ECU(制御手段) With A turbocharger engine 5,6 exhaust port 7 the first exhaust valve (exhaust valve opens earlier) 8 second exhaust valves (other exhaust valve) 10 intake passage 11 blower 15 first exhaust passage 16 turbine 17 lean NOx catalyst (the turbine side catalytic converter) 18 exhaust passage (collecting portion) of the second exhaust passage 19 downstream 20 main catalyst (collecting portion side catalytic converter) 22 exhaust gas recirculation passage 23 cooler (cooling means) 24 exhaust gas recirculation control valve ( reflux destination switching means) 30 reflux original switching means 31 ECU (control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 FI F02D 13/02 F02D 13/02 G B 23/00 23/00 K J P 43/00 301 43/00 301R 301Z F02M 25/07 570 F02M 25/07 570P (72)発明者 荒木 啓二 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page continued (51) Int.Cl. 6 identifications FI F02D 13/02 F02D 13/02 G B 23/00 23/00 K J P 43/00 301 43/00 301R 301Z F02M 25/07 570 F02M 25/07 570P (72) inventor Keiji Araki Hiroshima Prefecture, Fuchu-cho, Aki-gun Shinchi third No. 1 Mazda Motor Corporation in

Claims (16)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 エンジンの気筒内燃焼室に、互いに独立する排気通路に連通する複数の排気ポートが開口されていて、該各排気ポートに互いに開弁時期が異なる複数の排気弁が配設され、そのうちの早期に開弁する排気弁に連通する第1排気通路にターボ過給機のタービンが配設されたターボ過給機付エンジンにおいて、 上記早期に開弁する排気弁以外の排気弁に連通する第2 To the in-cylinder combustion chamber of claim 1 engine, a plurality of exhaust ports communicating is being opened, the opening timing from each other to respective exhaust ports are disposed are different exhaust valves to the exhaust passage independently from each other in early turbocharged engine turbocharger turbine in the first exhaust passage is disposed which communicates with an exhaust valve for opening of which, the exhaust valve other than the exhaust valve to be opened in the early the communicating 2
    排気通路は、排気ガスを上記タービンを迂回して排出するように設けられ、 上記第1排気通路のタービン下流側に触媒コンバータが配設されていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 Exhaust passage is provided with an exhaust gas to discharge bypassing the turbine, the engine with turbocharger catalytic converter turbine downstream of the first exhaust passage, characterized in that it is arranged.
  2. 【請求項2】 請求項1において、 タービン下流側触媒コンバータは、少なくとも、空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状態で排気中の窒素酸化物を浄化する機能を有するものであることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 2. The method of claim 1, the turbine downstream catalytic converter, and wherein at least has a function of air-fuel ratio to purify the nitrogen oxides in the exhaust at large lean than the stoichiometric air-fuel ratio engine with a turbocharger to.
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 第1排気通路と第2排気通路とは下流側で集合されていて、該集合部には、排気中の未燃炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を浄化する機能を有する集合部側触媒コンバータが設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 3. The method of claim 1 or 2, the first exhaust passage and the second exhaust passage is set at the downstream side, to the collection portion, unburnt hydrocarbons in the exhaust gas, carbon monoxide and nitrogen engine turbocharged, characterized in that the collecting portion side catalytic converter that functions to purify oxide is provided.
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つにおいて、 タービン下流側触媒コンバータの上流側の第1排気通路内から排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気還流通路が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 4. In any one of claims 1 to 3, and exhaust gas recirculation passage for recirculating part of exhaust gas into the intake system from the first exhaust passage upstream of the turbine downstream catalytic converter provided engine turbocharged, characterized in that there.
  5. 【請求項5】 請求項4において、 排気還流通路の上流端は、タービンとタービン下流側触媒コンバータとの間の第1排気通路に接続されていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 5. The method of claim 4, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage, the turbine and a turbine downstream first engine with a turbocharger, characterized in that it is connected to the exhaust passage between the catalytic converter.
  6. 【請求項6】 請求項5において、 早期に開弁する排気弁の開弁時期は、下死点前60度〜 6. The method of claim 5, the opening timing of the exhaust valve to open prematurely, the bottom dead center 60 ° to
    下死点前70度のクランク角範囲に設定されていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 Engine turbocharged, characterized in that it is set to a crank angle range of the bottom dead center 70 °.
  7. 【請求項7】 請求項4において、排気還流通路の上流端は、タービン上流側の第1排気通路に接続されていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 7. The method of claim 4, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage, engine turbocharged, characterized in that connected to the first exhaust passage of the turbine upstream.
  8. 【請求項8】 エンジンの気筒内燃焼室に、互いに独立する排気通路に連通する複数の排気ポートが開口されていて、該各排気ポートに互いに開弁時期が異なる複数の排気弁が配設され、そのうちの早期に開弁する排気弁に連通する排気通路にターボ過給機のタービンが配設されたターボ過給機付エンジンにおいて、 タービン上流側の排気通路内から排気ガスの一部をエンジンの吸気系に還流させる排気還流通路が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 To the in-cylinder combustion chamber of claim 8 engine, a plurality of exhaust ports communicating is being opened, the opening timing from each other to respective exhaust ports are disposed are different exhaust valves to the exhaust passage independently from each other the engine in turbocharged engines the turbocharger turbine in the exhaust passage is disposed which communicates with an exhaust valve to be opened early in them, a part of the exhaust gas from the exhaust passage of the turbine upstream engine turbocharged, characterized in that the exhaust gas recirculation passage for recirculating to the intake system is provided.
  9. 【請求項9】 請求項8において、 排気還流通路の上流端をタービンの上流側又は下流側の排気通路のいずれか一方に切替えて接続する還流元切替手段が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 9. The method of claim 8, wherein the refluxing source switching means for connecting the upstream end of the exhaust gas recirculation passage is switched to either the upstream side or downstream side of the exhaust passage of the turbine is provided engine with a turbocharger.
  10. 【請求項10】 請求項9において、 エンジンの吸気通路には、タービンにより駆動されて吸気を加圧するブロワが配設され、該ブロワの下流側の吸気通路に排気還流通路の下流端が接続されており、 上記排気還流通路の上流端を、エンジンの低負荷低回転領域でタービン下流側の排気通路に接続させる一方、エンジンの高回転域でタービン上流側の排気通路に接続させるように還流元切替手段を制御する制御手段が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 10. The method of claim 9, in the intake passage of the engine is disposed is a blower that pressurizes the intake air is driven by the turbine, the downstream end of the exhaust gas recirculation passage is connected to the intake passage downstream of the blower by which, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage, whereas for connecting the exhaust passage downstream of the turbine side of low load and low rotational speed range of the engine, reflux source so as to be connected to an exhaust passage of the turbine upstream in the high engine speed range engine turbocharged, wherein a control means for controlling the switching means.
  11. 【請求項11】 請求項9において、 排気還流通路の上流端を、エンジンの低負荷域でタービン上流側の排気通路に接続させる一方、エンジンの高負荷域でタービン下流側の排気通路に接続させるように還流元切替手段を制御する制御手段が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 11. The method of claim 9, the upstream end of the exhaust gas recirculation passage, whereas for connecting the exhaust passage of the turbine upstream in the low load region of the engine, is connected to the exhaust passage downstream of the turbine side in the high load region of the engine engine turbocharged, wherein a control means for controlling the reflux original switching means as provided.
  12. 【請求項12】 請求項11において、 エンジンの吸気通路には、タービンにより駆動されて吸気を加圧するブロワが配設されており、 排気還流通路の下流端を上記ブロワの上流側又は下流側の吸気通路のいずれか一方に切替えて接続する還流先切替手段が設けられ、 制御手段は、エンジンの高負荷高回転領域では、上記排気還流通路の下流端をブロワ上流側の吸気通路に接続させるように上記還流先制御手段を制御するものであることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 12. The method of claim 11, the intake passage of the engine, the blower pressurize the intake air is driven by the turbine is disposed, the downstream end of the exhaust gas recirculation passage upstream or downstream side of the blower is refluxed destination switching means for connecting by switching to one of the provided intake passage, control means, in a high-load high-rotation range of the engine, so as to connect the downstream end of the exhaust gas recirculation passage to the intake passage of the blower upstream engine turbocharged, characterized in that the is configured to control the reflux destination control unit.
  13. 【請求項13】 請求項4又は8において、 早期に開弁する排気弁は他の排気弁よりも小径であることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 13. The method of Claim 4 or 8, the engine turbocharged, wherein the exhaust valve to open early a smaller diameter than the other exhaust valve.
  14. 【請求項14】 請求項4又は8において、 早期に開弁する排気弁のリフト量は他の排気弁よりも小さいことを特徴とするターボ過給機付エンジン。 14. The method of claim 4 or 8, the lift amount of the exhaust valve to open prematurely engine turbocharged, characterized in that less than the other exhaust valve.
  15. 【請求項15】 請求項4又は8において、 早期に開弁する排気弁の開弁期間は他の排気弁よりも短く設定されていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 15. The method of claim 4 or 8, the engine with a turbocharger, characterized in that the opening period of the exhaust valve to open prematurely is set shorter than the other exhaust valve.
  16. 【請求項16】 請求項5又は8において、 排気還流通路には、流通する排気還流ガスを冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 16. The method of claim 5 or 8, the exhaust gas recirculation passage, engine turbocharged, wherein a cooling means is provided for cooling the exhaust gas recirculation gas flowing through.
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