JP2012167546A - Exhaust gas recirculation apparatus, and control method for operation of internal combustion engine incorporating the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in conventional exhaust gas recirculation apparatuses that a desired amount of exhaust is not allowed to recirculate into an intake passage at a restart of an internal combustion engine being temporarily stopped.SOLUTION: An exhaust gas recirculation apparatus 36 of the internal combustion engine includes: an EGR passage 39a of which one end communicates to the intake passage 26a and the other end communicates to an exhaust passage 35a; an EGR control valve 40 arranged on the one end side of the EGR passage; an on-off valve 41 arranged on the other end side of the EGR passage and opening and closing the passage; and an EGR amount setting part that sets a recirculation amount of the exhaust according to an operation state of an engine 10. The apparatus further includes: an obtaining device for closing the EGR control valve and the on-off valve and thereby obtaining information on exhaust which is temporarily enclosed in the EGR passage therebetween; an EGR valve opening setting part that sets opening of the EGR control valve on the basis of the obtained exhaust information so that set exhaust recirculation amount is achieved; and an EGR valve driving part that drives the EGR control valve so as to be at the set opening.

Description

本発明は、排気の一部を吸気に加えることによってエミッション、つまり窒素酸化物の発生量を抑制できるようにした排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device that can suppress emission, that is, generation amount of nitrogen oxides, by adding a part of exhaust gas to intake air, and an operation control method for an internal combustion engine incorporating the exhaust gas recirculation device.

排気通路内を流れる排気ガスの一部を吸気通路から燃焼室内に戻し、燃焼室内における混合気の燃焼温度を低下させることにより、排気ガス中に占める窒素酸化物の割合を低減させるようにしたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）装置が知られている。このＥＧＲ装置においては、両端が吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路の途中にこのＥＧＲ通路を開閉し得るＥＧＲ制御弁を介装し、所定の運転領域にて排気ガスを吸気通路側へ還流させている。 EGR in which a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage is returned from the intake passage to the combustion chamber, and the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber is lowered, thereby reducing the ratio of nitrogen oxide in the exhaust gas. it is known: (E xhaust G as R ecirculation exhaust gas recirculation) system. In this EGR device, an EGR control valve capable of opening and closing the EGR passage is provided in the middle of the EGR passage where both ends communicate with the intake passage and the exhaust passage, and exhaust gas is sent to the intake passage side in a predetermined operation region. Reflux.

近年、排気の浄化に対する社会的要求が著しく高まっており、このような観点から車両が停止中の場合には内燃機関の作動を停止させ、燃料の無駄な消費を抑制すると同時に二酸化炭素の無駄な排出を防止する、いわゆるアイドルストップ制御も推進されている。しかしながら、このようなアイドルストップ制御における内燃機関の再始動時には、ＥＧＲ通路には有効となる排気が介在していないため、特に始動の最初に燃料と共に燃焼室に供給される吸気に対し、排気を含ませることが困難である。   In recent years, the social demand for exhaust purification has increased remarkably. From this point of view, when the vehicle is stopped, the operation of the internal combustion engine is stopped to suppress wasteful consumption of fuel and at the same time wasteful of carbon dioxide. So-called idle stop control that prevents discharge is also promoted. However, when the internal combustion engine is restarted in such an idle stop control, since no effective exhaust is present in the EGR passage, the exhaust is particularly reduced with respect to the intake air supplied to the combustion chamber together with the fuel at the start of the start. It is difficult to include.

このような問題を改善し得る技術が特許文献１にて提案されている。すなわち、アイドルストップ制御において、内燃機関の停止時にＥＧＲ通路にＥＧＲガスを一時的に貯留しておき、内燃機関の再始動時、特に最初に供給される燃料が燃焼する初爆気筒に対し、ＥＧＲガスを吸気に加えて供給できるようにしている。   Patent Document 1 proposes a technique that can improve such a problem. That is, in the idle stop control, EGR gas is temporarily stored in the EGR passage when the internal combustion engine is stopped, and when the internal combustion engine is restarted, particularly for the first explosion cylinder in which the first supplied fuel burns. Gas can be supplied in addition to intake air.

特開２００７−２６２９０２号公報JP 2007-262902 A

特許文献１において、ＥＧＲ通路に一時的に貯留されるＥＧＲガスは、内燃機関の停止直前の排気通路を流れていた排気の一部であるが、どの程度の量および圧力のＥＧＲガスがＥＧＲ通路に閉じ込められていのるかを認識することができない。このため、内燃機関の再始動時に還流すべきＥＧＲの量に対してＥＧＲ制御弁の開度をどの程度設定すればよいのかが不明となっている。結果として、再始動時における特に初爆以降の燃焼気筒において、狙い通りの正確なＥＧＲ制御を行うことが本質的にできない不具合がある。   In Patent Document 1, the EGR gas temporarily stored in the EGR passage is a part of the exhaust flowing through the exhaust passage immediately before the stop of the internal combustion engine, but the amount and pressure of the EGR gas is the EGR passage. I can't recognize if I'm trapped in For this reason, it is unclear how much the opening degree of the EGR control valve should be set with respect to the amount of EGR to be recirculated when the internal combustion engine is restarted. As a result, there is a problem that essentially accurate EGR control as intended cannot be performed at the time of restart, particularly in the combustion cylinder after the first explosion.

本発明の目的は、内燃機関を一時的に停止してからこれを再始動させる際に、初爆気筒に対しても正確なＥＧＲ制御を行い得る排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to incorporate an exhaust gas recirculation device and an exhaust gas recirculation device that can perform accurate EGR control even for the first explosion cylinder when the internal combustion engine is temporarily stopped and then restarted. An object of the present invention is to provide an operation control method for an internal combustion engine.

本発明の第１の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部とを具えた内燃機関の排気還流装置であって、前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、 前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部とを具えたことを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, an EGR passage for one end communicating with an intake passage and the other end communicating with an exhaust passage for returning a part of exhaust discharged from an internal combustion engine to the intake passage, and the EGR An EGR control valve arranged on one end side of the passage for controlling the recirculation amount of exhaust gas from the EGR passage to the intake passage, and arranged on the other end side of the EGR passage for opening and closing the EGR passage An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising: an on-off valve; and an EGR amount setting unit that sets an exhaust gas recirculation amount from the EGR passage to the intake passage according to an operating state of the internal combustion engine, the EGR control valve And an exhaust gas recirculation amount set by the EGR amount setting unit and an acquisition means for acquiring information on the exhaust gas temporarily trapped in the EGR passage between them by closing the on-off valve. As described above, the EGR valve opening setting unit for setting the opening of the EGR control valve based on the exhaust information acquired by the acquisition unit, and the opening set by the EGR valve opening setting unit Thus, an EGR valve drive unit that drives the EGR control valve is provided.

本発明において、内燃機関に対する停止要求があった場合、まずＥＧＲ制御弁によってＥＧＲ通路を閉止する。次いで開閉弁を閉止し、吸気通路側の圧力と排気通路側の圧力との差圧に応じた排気をＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた後、内燃機関を停止する。取得手段は、ＥＧＲ制御弁および開閉弁を閉止することによってこれらの間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する。この状態で内燃機関に対する始動要求があった場合、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲ通路から吸気通路への排気の還流量がＥＧＲ量設定部にて設定される。また、これに対応するＥＧＲ制御弁の開度が取得手段により取得される排気の情報に基づいてＥＧＲ弁開度設定部にて設定される。そして、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、ＥＧＲ弁駆動部がＥＧＲ制御弁を駆動し、ＥＧＲ通路に閉じ込められていた排気が吸気通路に還流され、ここを流れる吸気と混合される。開閉弁はＥＧＲ制御弁の開弁後、一時的に貯留されていた排気の消費、つまり吸気通路への流出に伴って開弁状態へと切り替えられ、内燃機関に対する停止要求のあった以前の状態に戻る。   In the present invention, when there is a stop request for the internal combustion engine, first, the EGR passage is closed by the EGR control valve. Next, the on-off valve is closed, and after the exhaust gas according to the pressure difference between the pressure on the intake passage side and the pressure on the exhaust passage side is temporarily confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve, the internal combustion engine is Stop. The acquisition means acquires information related to the exhaust gas temporarily confined in the EGR passage between them by closing the EGR control valve and the on-off valve. When there is a start request for the internal combustion engine in this state, the recirculation amount of the exhaust gas from the EGR passage to the intake passage is set by the EGR amount setting unit according to the operating state of the internal combustion engine. Further, the opening degree of the EGR control valve corresponding to this is set by the EGR valve opening degree setting unit based on the exhaust information acquired by the acquisition means. Then, the EGR valve drive unit drives the EGR control valve so that the opening set by the EGR valve opening setting unit is reached, and the exhaust gas confined in the EGR passage is recirculated to the intake passage. Mixed with flowing inspiration. After the EGR control valve is opened, the on-off valve is switched to the valve open state with the consumption of the temporarily stored exhaust gas, that is, the outflow to the intake passage, and the state before the stop request for the internal combustion engine is made. Return to.

本発明の第１の形態による内燃機関の排気還流装置において、取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であってよい。この場合、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、ＥＧＲ弁開度設定部がＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するものであってよい。   In the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the information on the exhaust gas acquired by the acquiring means is information on the pressure of the exhaust gas confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve. Good. In this case, an intake pressure sensor for detecting the pressure of the intake passage communicating with one end of the EGR passage is further provided, and the exhaust gas recirculation amount set in the EGR amount setting portion by the EGR valve opening setting portion and the intake pressure sensor The opening degree of the EGR control valve may be set based on the detected intake pressure and information on the exhaust pressure acquired by the acquisition means.

ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えることができる。   An exhaust pressure increasing means for increasing the pressure of the exhaust gas led to the EGR passage can be further provided.

本発明の第２の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップとを具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法にある。   According to a second aspect of the present invention, an EGR passage for one end communicating with an intake passage and the other end communicating with an exhaust passage for returning a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine to the intake passage, and the EGR An EGR control valve arranged on one end side of the passage for controlling the recirculation amount of exhaust gas from the EGR passage to the intake passage, and arranged on the other end side of the EGR passage for opening and closing the EGR passage An internal combustion engine operation control method incorporating an exhaust gas recirculation device having an on-off valve, wherein after closing the EGR control valve in accordance with a request to stop the internal combustion engine, the on-off valve is closed and discharged from the internal combustion engine A step of stopping the internal combustion engine in a state where a part of the exhaust gas to be discharged is temporarily confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve; and the EGR control valve and the on-off valve Between the above A step of acquiring information on exhaust gas held in the GR passage, a step of motoring the internal combustion engine when there is a request to start the internal combustion engine after a request to stop the internal combustion engine, and the EGR according to the operating state of the internal combustion engine A step of setting a recirculation amount of the exhaust gas from the passage to the intake passage, and a step of setting the opening degree of the EGR control valve based on the acquired information on the exhaust gas so that the set recirculation amount of the exhaust gas is achieved. And setting the opening degree of the EGR control valve based on the information about the exhaust gas held in the EGR passage, and opening the EGR control valve to the set opening degree and temporarily storing it in the EGR passage. Supplying the exhausted air to the intake passage and supplying it to the motoring internal combustion engine, and the motoring internal combustion engine to which the intake air including the exhaust is guided. An internal combustion engine comprising: supplying fuel to the chamber to start the internal combustion engine; and ending motoring of the internal combustion engine after the internal combustion engine is started and switching the open / close valve to an open state It is in the operation control method.

本発明の第２の形態による内燃機関の運転制御方法において、内燃機関を停止させるステップが、内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことができる。   In the internal combustion engine operation control method according to the second aspect of the present invention, the step of stopping the internal combustion engine includes the step of increasing the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage when there is a request to stop the internal combustion engine, and the pressure of the exhaust gas And closing the EGR control valve after raising.

本発明の内燃機関の排気還流装置によると、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込めた排気に関する情報を取得する取得手段を具えているので、設定された排気の還流量が達成されるようにＥＧＲ制御弁の開度を正確に設定することができる。   According to the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine of the present invention, since the acquisition means for acquiring information related to the exhaust gas confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve is provided, the set exhaust gas recirculation amount is achieved. Thus, the opening degree of the EGR control valve can be set accurately.

取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報の場合、ＥＧＲ制御弁の開度を容易に設定することができる。特に、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具えた場合、これによって検出される吸気圧に応じてＥＧＲ制御弁の開度をより正確に設定することができる。   When the information on the exhaust gas acquired by the acquiring means is information on the pressure of the exhaust gas confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve, the opening degree of the EGR control valve can be easily set. In particular, when an intake pressure sensor for detecting the pressure of the intake passage communicating with one end of the EGR passage is further provided, the opening degree of the EGR control valve can be set more accurately according to the intake pressure detected thereby. .

ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えた場合、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路により多量の排気を高圧で一時的に閉じ込めることができる。   In the case where an exhaust pressure increasing means for increasing the pressure of the exhaust gas guided to the EGR passage is further provided, a large amount of exhaust gas can be temporarily confined at a high pressure by the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve.

本発明の内燃機関の運転制御方法によると、ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するようにしたので、内燃機関を再始動させる際に初爆気筒から正確なＥＧＲ制御を行うことができる。   According to the operation control method for an internal combustion engine of the present invention, the opening degree of the EGR control valve is set based on the information on the exhaust gas temporarily confined in the EGR passage. Accurate EGR control can be performed from the explosion cylinder.

内燃機関を停止させるステップが内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップを含む場合、より高圧の排気をＥＧＲ通路に閉じ込めておくことができる。   When the step of stopping the internal combustion engine includes the step of closing the EGR control valve after increasing the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage when there is a request to stop the internal combustion engine, the higher pressure exhaust gas is confined in the EGR passage. I can leave.

本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。1 is a conceptual diagram of an embodiment in which an exhaust gas recirculation device according to the present invention is applied to a compression ignition internal combustion engine. 図１に示した実施形態における制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram in the embodiment shown in FIG. 1. 大気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ通路からの排気の漏洩率との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between the pressure ratio of the exhaust gas confined in the EGR passage relative to the atmospheric pressure and the leakage rate of the exhaust gas from the EGR passage. 時間と外気温とＥＧＲ通路からの放熱量との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between time, external temperature, and the heat dissipation from an EGR passage. エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between an engine speed, fuel injection amount, and EGR amount. 吸気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁の開度との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between the pressure ratio of the exhaust gas confined in the EGR passage with respect to the intake pressure, the EGR amount, and the opening degree of the EGR control valve. 図１に示した実施形態における排気還流装置の制御の流れを模式的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows typically the flow of control of the exhaust gas recirculation apparatus in embodiment shown in FIG. 図７に示した実施形態におけるＥＧＲガス状態量取得のサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the subroutine of EGR gas state quantity acquisition in embodiment shown in FIG.

本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。   An embodiment in which an exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention is applied to a compression ignition internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the configuration thereof can be freely changed according to the characteristics required for the application target of the present invention. For example, the present invention is also effective for a spark ignition type internal combustion engine in which gasoline, alcohol, LNG (liquefied natural gas) or the like is used as fuel and is ignited by a spark plug.

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。すなわち、本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。   The concept of the engine system in this embodiment is shown in FIG. 1, and the control block in this engine system is shown in FIG. That is, the engine 10 in the present embodiment is a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine that spontaneously ignites by directly injecting light oil as fuel into the combustion chamber 12 in a compressed state from the fuel injection valve 11. However, it goes without saying that the present invention can be applied even to a single-cylinder internal combustion engine.

燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダーヘッド１５には、可変動弁機構１６（図２参照）と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。   A variable valve mechanism 16 (see FIG. 2) and the above-described fuel injection valve 11 are incorporated in a cylinder head 15 in which an intake port 13 and an exhaust port 14 respectively facing the combustion chamber 12 are formed.

本実施形態における可変動弁機構１６は、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１７および排気ポート１４を開閉する排気弁１８を含み、エンジン１０の運転状態に応じて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングを変更し得るものである。この可変動弁機構１６は、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて吸排気弁１７，１８の開閉時期を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。本発明の排気昇圧手段として利用することも可能な可変動弁機構１６は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１９の吸排気弁開閉時期変更部２０にてその開閉時期を早めたり、逆に遅めたりすることができるようになっている。この吸排気弁開閉時期変更部２０は、ＥＣＵ１９の運転状態判定部２１にて判定される車両の運転状態に基づき、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定される吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。なお、このような可変動弁機構１６に代えて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングが固定された動弁機構を採用することも可能である。 The variable valve mechanism 16 in the present embodiment includes an intake valve 17 that opens and closes the intake port 13 and an exhaust valve 18 that opens and closes the exhaust port 14, and opens and closes the intake valve 17 and the exhaust valve 18 according to the operating state of the engine 10. The timing can be changed. The variable valve mechanism 16 may be any mechanism that can change the opening and closing timings of the intake and exhaust valves 17 and 18 using hydraulic pressure, actuators, or the like during operation of the engine 10, and can employ a known one. is there. Also variable valve mechanism 16 can be utilized as the exhaust pressure increasing means of the present invention, or accelerate the opening and closing timing at ECU (E lectronic C ontrol U nit ) 19 of the intake and exhaust valves opening and closing timing changing unit 20, the reverse It can be delayed. The intake / exhaust valve opening / closing timing changing unit 20 is based on the operation state of the vehicle determined by the operation state determining unit 21 of the ECU 19 and the intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22 sets the intake / exhaust valve 17, 18. The variable valve mechanism 16 is driven so that the opening / closing timing is reached. Instead of such a variable valve mechanism 16, a valve mechanism in which the opening / closing timings of the intake valve 17 and the exhaust valve 18 are fixed may be employed.

燃料噴射弁１１は、これら吸気弁１７および排気弁１８に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨んで配されている。本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン２３の圧縮上死点直前にのみ燃焼室１２内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１３内に噴射するポート噴射形式のものなどを採用することも可能である。   The fuel injection valve 11 is disposed facing the center of the upper end of the combustion chamber 12 so as to be sandwiched between the intake valve 17 and the exhaust valve 18. The fuel injection valve 11 in this embodiment is a direct injection single injection type in which light oil, which is fuel, is directly injected into the combustion chamber 12 just before the end of the compression stroke, that is, immediately before the compression top dead center of the piston 23. However, in addition to the fuel injection in the compression stroke, a multi-injection type that injects in the middle of the intake stroke in order to form a more uniform mixture, or a port injection type that injects into the intake port 13 It is also possible to adopt.

燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル２４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ１９により制御される。アクセルペダル２４の踏み込み量は、アクセル開度センサー２５により検出され、その検出情報がＥＣＵ１９に出力される。   The amount of fuel supplied from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 12 and the injection timing are controlled by the ECU 19 based on the driving state of the vehicle including the amount of depression of the accelerator pedal 24 by the driver. The depression amount of the accelerator pedal 24 is detected by an accelerator opening sensor 25, and the detection information is output to the ECU 19.

吸気ポート１３に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結されて吸気ポート１３と共に吸気通路２６ａを画成する吸気管２６の途中には、吸気通路２６ａの開度を調整するためのスロットル弁２７が組み込まれている。このスロットル弁２７の開度は、アクセルペダル２４の踏み込み量などを含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりスロットルアクチュエーター２８を介して制御される。   A throttle valve 27 for adjusting the opening degree of the intake passage 26a is incorporated in the middle of the intake pipe 26 that is connected to the cylinder head 15 so as to communicate with the intake port 13 and defines the intake passage 26a together with the intake port 13. It is. The opening degree of the throttle valve 27 is controlled by the ECU 19 via the throttle actuator 28 based on the driving state of the vehicle including the depression amount of the accelerator pedal 24 and the like.

ピストン２３が往復動するシリンダーブロック２９には、水温センサー３０と、クランク角センサー３１とが取り付けられている。水温センサー３０は、燃焼室１２を囲むようにシリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２内を流れる冷却水の温度を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。クランク角センサー３１は、連接棒３３を介してピストン２３が連結されるクランク軸３４の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。ＥＣＵ１９は、水温センサー３０からの情報に基づいて暖機運転の必要性の有無などを把握する一方、クランク角センサー３１からの情報に基づいてクランク軸３４の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。   A water temperature sensor 30 and a crank angle sensor 31 are attached to a cylinder block 29 in which the piston 23 reciprocates. The water temperature sensor 30 detects the temperature of the cooling water flowing in the water jacket 32 formed in the cylinder block 29 so as to surround the combustion chamber 12, and outputs this to the ECU 19. The crank angle sensor 31 detects the rotational phase of the crankshaft 34 to which the piston 23 is connected via the connecting rod 33, that is, the crank angle, and outputs this to the ECU 19. The ECU 19 ascertains whether or not the warm-up operation is necessary based on information from the water temperature sensor 30, while determining the rotational phase of the crankshaft 34 and the engine speed in real time based on information from the crank angle sensor 31. To grasp.

エンジン１０には、排気通路３５ａ内を流れる排気の一部を吸気通路２６ａに導くＥＧＲ装置３６と、排気タービン式過給機３７と、排気浄化装置３８とが組み込まれている。   The engine 10 incorporates an EGR device 36 that guides part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 35a to the intake passage 26a, an exhaust turbine supercharger 37, and an exhaust purification device 38.

排気中の窒素酸化物の低減や燃費の向上を企図したＥＧＲ装置３６は、ＥＧＲ通路３９ａを画成するＥＧＲ管３９と、このＥＧＲ管３９に相隔てて設けられるＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１と、熱交換器４２とを具えている。ＥＧＲ管３９は、排気ポート１４と共に排気通路３５ａを画成する排気管３５に一端が連通すると共に他端が上述したスロットル弁２７とこのスロットル弁２７よりも下流側に配されたサージタンク４３との間の吸気管２６内に連通している。吸気管２６とＥＧＲ管３９との接続部分に近接してＥＧＲ管３９の一端側に配され、ＥＣＵ１９によりその作動が制御されるＥＧＲ制御弁４０は、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａへと還流される排気の流量を制御する。排気管３５とＥＧＲ管３９との接続部分側に配される開閉弁４１は、ＥＧＲ通路３９ａを単純に開閉するためのものであり、ＥＣＵ１９によってその開閉動作が制御される。本実施形態では、閉止したＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１とで仕切られるＥＧＲ通路３９ａの容積がエンジン１０の排気量とほぼ同じになるように、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間隔およびこれらの間のＥＧＲ通路３９ａの内径が適切に設定されている。ＥＧＲ通路３９ａに流入する排気の温度を低減させるための熱交換器４２は、ＥＧＲ管３９の他端側、つまり排気管３５およびＥＧＲ管３９の接続部分と開閉弁４１との間に位置するＥＧＲ管３９の途中に配されている。この熱交換器４２には、シリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２を流れる冷却水が導かれ、高温の排気を効率よく冷却することによって、ＥＧＲ通路３９ａに導かれるＥＧＲガスの充填効率を高める。   An EGR device 36 intended to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas and improve fuel efficiency, an EGR pipe 39 that defines an EGR passage 39a, and an EGR control valve 40 and an on-off valve 41 that are provided separately from the EGR pipe 39. And a heat exchanger 42. The EGR pipe 39 has one end communicating with the exhaust pipe 35 that defines the exhaust passage 35 a together with the exhaust port 14, and the other end with the above-described throttle valve 27 and the surge tank 43 disposed on the downstream side of the throttle valve 27. In the intake pipe 26 between the two. An EGR control valve 40, which is disposed near one end of the EGR pipe 39 in the vicinity of the connection portion between the intake pipe 26 and the EGR pipe 39 and whose operation is controlled by the ECU 19, is based on the driving state of the vehicle, from the EGR passage 39a. The flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 26a is controlled. The on-off valve 41 disposed on the connection portion side of the exhaust pipe 35 and the EGR pipe 39 is for simply opening and closing the EGR passage 39a, and its opening / closing operation is controlled by the ECU 19. In the present embodiment, the interval between the EGR control valve 40 and the on-off valve 41 is set so that the volume of the EGR passage 39a partitioned by the closed EGR control valve 40 and the on-off valve 41 is substantially the same as the displacement of the engine 10. The inner diameter of the EGR passage 39a between them is set appropriately. The heat exchanger 42 for reducing the temperature of the exhaust gas flowing into the EGR passage 39a is an EGR located between the other end side of the EGR pipe 39, that is, between the connection part of the exhaust pipe 35 and the EGR pipe 39 and the on-off valve 41. It is arranged in the middle of the tube 39. The cooling water flowing through the water jacket 32 formed in the cylinder block 29 is guided to the heat exchanger 42, and the high-temperature exhaust gas is efficiently cooled, thereby increasing the charging efficiency of the EGR gas guided to the EGR passage 39a. .

排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）３３は、排気通路３５ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。この過給機３７は、コンプレッサー３７ａとこのコンプレッサー３７ａと一体に回転するタービン３７ｂとで主要部が構成された可変ノズルベーン式ターボ過給機である。コンプレッサー３７ａは、スロットル弁２７よりも上流側に位置する吸気管２６の途中に組み込まれている。タービン３７ｂは、排気ポート１４に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結された排気管３５の途中に組み込まれている。本実施形態におけるタービン３７ｂは、車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりベーンアクチュエーター４４（図２参照）を介して開度が制御される図示しない可変ノズルベーン（以下、単に可変ベーンと記述する）を具えている。つまり、ベーンアクチュエーター４４を作動して可変ベーンの開度を変更することにより、排気の運動エネルギーの利用効率を変え、結果として吸気の充填効率を変更することができる。本実施形態では、この過給機３７のタービン３７ｂの可変ベーンおよびベーンアクチュエーター４４を本発明における排気昇圧手段として利用することができる。このような過給機３７としては、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて可変ベーンの開度を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。   An exhaust turbine supercharger (hereinafter simply referred to as a supercharger) 33 supercharges the combustion chamber 12 using the kinetic energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 35a to increase the charging efficiency of the intake air. belongs to. The supercharger 37 is a variable nozzle vane turbocharger whose main part is composed of a compressor 37a and a turbine 37b that rotates integrally with the compressor 37a. The compressor 37 a is incorporated in the intake pipe 26 located upstream of the throttle valve 27. The turbine 37 b is incorporated in the middle of the exhaust pipe 35 connected to the cylinder head 15 so as to communicate with the exhaust port 14. The turbine 37b in the present embodiment includes a variable nozzle vane (not shown) whose opening is controlled by the ECU 19 via a vane actuator 44 (see FIG. 2) based on the driving state of the vehicle. It is. That is, by operating the vane actuator 44 and changing the opening degree of the variable vane, the utilization efficiency of exhaust kinetic energy can be changed, and as a result, the intake charging efficiency can be changed. In the present embodiment, the variable vane and vane actuator 44 of the turbine 37b of the supercharger 37 can be used as the exhaust pressure increasing means in the present invention. Such a supercharger 37 may be any one that can change the opening degree of the variable vane using hydraulic pressure, an actuator, or the like during operation of the engine 10, and a known one can be adopted.

なお、高温の排気にさらされるタービン３７ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー３７ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、コンプレッサー３７ａとサージタンク４３との間の吸気通路２６ａの途中には、インタークーラー４５が組み込まれている。また、過給器のコンプレッサー３７ａよりも上流側の吸気管２６には、ここの吸気通路２６ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１９に出力するエアーフローメーター４６が設けられている。   In order to lower the intake air temperature heated via the compressor 37a by heat transfer from the turbine 37b exposed to the high temperature exhaust, an intercooler is provided in the middle of the intake passage 26a between the compressor 37a and the surge tank 43. 45 is incorporated. An air flow meter 46 that detects the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 26a and outputs it to the ECU 19 is provided in the intake pipe 26 upstream of the compressor 37a of the supercharger.

燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置３８は、過給機３７のタービン３７ｂよりも下流側の排気通路３５ａを画成する排気管３５の途中に配されている。本実施形態における排気浄化装置３８は、少なくとも酸化触媒コンバーター３８ａを有するが、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)や、ＮＯX触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。 The exhaust gas purification device 38 for detoxifying harmful substances generated by the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 includes an exhaust pipe 35 that defines an exhaust passage 35a downstream of the turbine 37b of the supercharger 37. It is arranged on the way. Exhaust purification apparatus 38 of this embodiment has at least oxidative catalytic converter 38a, DPF (D iesel P articulate F ilter) and, it is also possible to add other catalytic converter, such as NO X catalyst.

従って、ＥＧＲ通路３９ａを介して吸気通路２６ａ内に還流される排気ガスと共に燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン２３の圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが排気浄化装置３８を通って排気管３５から大気中に排出される。この場合、吸気中に含まれるＣＯ2によって混合気の燃焼温度が低下するため、混合気の燃焼に伴って生成する窒素酸化物の量が抑制されることとなる。 Therefore, the intake air supplied into the combustion chamber 12 together with the exhaust gas recirculated into the intake passage 26a via the EGR passage 39a forms a mixture with the fuel injected from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 12. . The piston 23 spontaneously ignites and burns immediately before the compression top dead center of the piston 23, and the exhaust gas generated thereby is discharged from the exhaust pipe 35 into the atmosphere through the exhaust purification device 38. In this case, since the combustion temperature of the air-fuel mixture decreases due to CO 2 contained in the intake air, the amount of nitrogen oxides generated with the combustion of the air-fuel mixture is suppressed.

ここで、車両の運転中にエンジン停止要求があった場合、ＥＧＲ通路３９ａに高圧のＥＧＲガスを一時的に蓄えておき、燃料噴射弁１１からの燃料の供給を停止し、その後、エンジン始動要求があるまでエンジン１０を停止する。エンジン始動要求があった場合、再び燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に燃料を供給するが、この時、ＥＧＲ制御弁４０を開弁してＥＧＲ通路３９ａに蓄えられていたＥＧＲガスを吸気通路２６ａの吸気に加える。これにより、エンジン再始動の初爆時からＥＧＲ制御が行われるようにする。なお、本発明における「エンジン停止要求」とは、車両のアイドリング運転状態のように、エンジン１０の運転中にアクセルペダル２４の踏み込み量が０かつ車速が０となった場合を言う。また、本発明における「エンジン始動要求」とは、「エンジン停止要求」によってエンジン１０を停止した状態から、運転者が車両の発進のためにアクセルペダル２４が踏み込まれた場合を言う。   Here, if there is an engine stop request during operation of the vehicle, high-pressure EGR gas is temporarily stored in the EGR passage 39a, the supply of fuel from the fuel injection valve 11 is stopped, and then an engine start request is issued. The engine 10 is stopped until there is. When there is an engine start request, fuel is again supplied from the fuel injection valve 11 to the combustion chamber 12 of the engine 10. At this time, the EGR control valve 40 is opened and the EGR gas stored in the EGR passage 39 a is removed. It adds to the intake air of the intake passage 26a. Thereby, EGR control is performed from the time of the first explosion at engine restart. The “engine stop request” in the present invention refers to a case where the depression amount of the accelerator pedal 24 is 0 and the vehicle speed is 0 during the operation of the engine 10 as in the idling operation state of the vehicle. In addition, the “engine start request” in the present invention refers to a case where the driver depresses the accelerator pedal 24 for starting the vehicle from a state where the engine 10 is stopped by the “engine stop request”.

ＥＣＵ１９は、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，可変動弁機構１６，スロットル弁２７，ＥＧＲ制御弁４０，可変ベーン，開閉弁４１などの作動を制御する。このため、上述したセンサー２５，３０，３１およびエアーフローメーター４６の他に、大気圧センサー４７，外気温センサー４８，吸気圧センサー４９，排気圧センサー５０、排気温センサー５１などからの検出情報がＥＣＵ１９に入力される。本実施形態における吸気圧センサー４９は、ＥＧＲ通路３９ａの一端部との接続部分よりも下流側の吸気通路２６ａを流れる吸気の圧力ＰIを検出する。また排気圧センサー５０および排気温センサー５１は、ＥＧＲ通路３９ａの他端部との接続部分よりも上流側の排気通路３５ａを流れる排気の圧力ＰEおよび温度ＴEをそれぞれ検出する。ＥＣＵ１９は、これらの検出情報に基づき、エンジン１０およびこのエンジン１０が搭載される車両の運転状態を把握する。本実施形態におけるＥＣＵ１９は、運転状態判定部２１と、吸排気弁開閉時期変更部２０と、吸排気弁開閉時期設定部２２と、始動モーター駆動部５２と、スロットル開度設定部５３と、スロットル弁駆動部５４と、燃料噴射設定部５５と、燃料噴射弁駆動部５６と、ベーン開度設定部５７と、ベーン駆動部５８と、ＥＧＲガス状態量取得部５９と、ＥＧＲ量設定部６０と、ＥＧＲ弁開度設定部６１と、ＥＧＲ弁駆動部６２と、開閉弁駆動部６３とを具えている。 The ECU 19 operates the fuel injection valve 11, the variable valve mechanism 16, the throttle valve 27, the EGR control valve 40, the variable vane, the on-off valve 41, and the like so that the engine 10 can be smoothly operated according to a preset program. To control. Therefore, detection information from the atmospheric pressure sensor 47, the outside air temperature sensor 48, the intake air pressure sensor 49, the exhaust air pressure sensor 50, the exhaust air temperature sensor 51, etc., in addition to the sensors 25, 30, 31 and the air flow meter 46 described above. Input to the ECU 19. Intake air pressure sensor 49 in this embodiment detects the pressure P I of the intake air than the connection portion between the one end portion of the EGR passage 39a flows through the intake passage 26a on the downstream side. Further, the exhaust pressure sensor 50 and the exhaust temperature sensor 51 detect the pressure P E and the temperature T E of the exhaust flowing through the exhaust passage 35a upstream of the connection portion with the other end of the EGR passage 39a. ECU19 grasps | ascertains the driving | running state of the engine 10 and the vehicle by which this engine 10 is mounted based on these detection information. The ECU 19 in this embodiment includes an operating state determination unit 21, an intake / exhaust valve opening / closing timing changing unit 20, an intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22, a starter motor driving unit 52, a throttle opening setting unit 53, and a throttle. A valve drive unit 54, a fuel injection setting unit 55, a fuel injection valve drive unit 56, a vane opening setting unit 57, a vane drive unit 58, an EGR gas state quantity acquisition unit 59, and an EGR amount setting unit 60; The EGR valve opening setting unit 61, the EGR valve driving unit 62, and the opening / closing valve driving unit 63 are provided.

運転状態判定部２１は、上述したセンサー２５，３０，３１，４７〜５１，エアーフローメーター４６などからの検出情報に基づいて車両およびエンジン１０の運転状態を把握する。つまり、この運転状態判定部２１ではエンジン停止要求やエンジン始動要求の有無なども併せて判定される。   The driving state determination unit 21 grasps the driving state of the vehicle and the engine 10 based on the detection information from the sensors 25, 30, 31, 47 to 51, the air flow meter 46, and the like. That is, the operating state determination unit 21 also determines whether or not there is an engine stop request or an engine start request.

吸排気弁開閉時期設定部２２は、先の運転状態判定部２１による車両およびエンジン１０の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適な吸排気弁１７，１８の開閉時期を設定し、この情報を吸排気弁開閉時期変更部２０に出力する。吸排気弁開閉時期変更部２０は、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。   The intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22 sets the optimal opening / closing timings of the intake / exhaust valves 17 and 18 set in advance based on the operation state of the vehicle and the engine 10 by the previous operation state determination unit 21, and stores this information. Output to intake / exhaust valve opening / closing timing changing unit 20. The intake / exhaust valve opening / closing timing changing unit 20 drives the variable valve mechanism 16 so as to be the opening / closing timings of the intake / exhaust valves 17, 18 set by the intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22.

始動モーター駆動部５２は、図示しないイグニッションキースイッチのオン信号や先のエンジン始動要求に基づき、クランク軸３４に図示しない継手を介して接続するエンジン始動モーター６４（図２参照）の作動を制御する。エンジン始動モーター６４は、エンジン１０のモータリングを行う。   The starter motor drive unit 52 controls the operation of an engine starter motor 64 (see FIG. 2) connected to the crankshaft 34 via a joint (not shown) based on an ON signal of an ignition key switch (not shown) or a previous engine start request. . The engine start motor 64 performs motoring of the engine 10.

スロットル開度設定部５３は、アクセル開度センサー２５によって検出されるアクセルペダル２４の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適なスロットル開度を設定する。スロットル弁駆動部５４は、スロットルアクチュエーター２８を介してこのスロットル開度設定部５３にて設定された開度にスロットル弁２７を制御する。なお、本実施形態においてエンジン停止要求があった場合、吸気通路２６ａを流れる吸気圧と排気通路３５ａを流れる排気圧との差圧をできるだけ大きくし、より高圧の排気がＥＧＲ通路３９ａに流入するように、スロットル弁２７が閉じられるようになっている。   The throttle opening setting unit 53 sets an optimal throttle opening that is set in advance based on the depression amount of the accelerator pedal 24 detected by the accelerator opening sensor 25 and the driving state of the vehicle. The throttle valve driving unit 54 controls the throttle valve 27 to the opening set by the throttle opening setting unit 53 via the throttle actuator 28. In the present embodiment, when an engine stop request is made, the differential pressure between the intake pressure flowing through the intake passage 26a and the exhaust pressure flowing through the exhaust passage 35a is made as large as possible so that the higher-pressure exhaust flows into the EGR passage 39a. In addition, the throttle valve 27 is closed.

燃料噴射設定部５５は、アクセル開度センサー２５からの検出信号に基づいてエンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量とその噴射時期とを設定する。燃料噴射弁駆動部５６は、この燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に対応した燃料が設定された噴射時期に噴射されるように燃料噴射弁１１を駆動する。   The fuel injection setting unit 55 sets the driving torque of the engine 10, that is, the fuel injection amount from the fuel injection valve 11 and the injection timing based on the detection signal from the accelerator opening sensor 25. The fuel injection valve drive unit 56 drives the fuel injection valve 11 so that fuel corresponding to the fuel injection amount set by the fuel injection setting unit 55 is injected at the set injection timing.

エンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にあることをＥＣＵ１９の運転状態判定部２１が判定した場合、ＥＧＲ量設定部６０は、この時の車両の運転状態に応じて燃焼室１２内に還流すべきＥＧＲ量を設定する。このＥＧＲ量設定部６０には、エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係をあらかじめ規定した図５に示すようなマップが記憶されており、従ってＥＧＲ量設定部６０には燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に関する情報が入力される。このＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁開度設定部６１に出力される。   When the driving state determination unit 21 of the ECU 19 determines that the vehicle on which the engine 10 is mounted is in a preset EGR driving region, the EGR amount setting unit 60 sets the combustion chamber 12 according to the driving state of the vehicle at this time. The amount of EGR to be refluxed is set. The EGR amount setting unit 60 stores a map as shown in FIG. 5 in which the relationship among the engine rotation speed, the fuel injection amount, and the EGR amount is defined in advance. Accordingly, the EGR amount setting unit 60 stores the fuel injection setting. Information relating to the fuel injection amount set by the unit 55 is input. The EGR amount set by the EGR amount setting unit 60 is output to the EGR valve opening setting unit 61.

ＥＧＲ弁開度設定部６１には、吸気圧ＰIに対するＥＧＲ通路３９ａの排気圧Ｐeg（通常は排気通路３５ａを流れる排気圧ＰE）の割合、つまりＰeg/ＰIと、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁４０の開度との関係を規定した図６に示すようなマップが記憶されている。ＥＧＲ弁開度設定部６１は、吸気圧ＰIに対するＥＧＲガスの圧力Ｐeg（または排気圧ＰE）の割合と、ＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量とに基づき、ＥＧＲ制御弁４０の開度を設定し、これをＥＧＲ弁駆動部６２に出力する。ＥＧＲ弁駆動部６２は、ＥＧＲ弁開度設定部６１にて設定された開度にＥＧＲ制御弁４０を制御してＥＧＲ量設定部６０にて設定された排気の還流量を達成する。また、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路３９ａを塞ぐように閉じた状態に保持する。エンジン停止要求があった場合にもＥＧＲ制御弁４０は閉止状態に保持される。 In the EGR valve opening setting unit 61, the ratio of the exhaust pressure P eg (usually the exhaust pressure P E flowing through the exhaust passage 35a) of the EGR passage 39a to the intake pressure P I , that is, P eg / P I, and the EGR amount A map as shown in FIG. 6 defining the relationship with the opening degree of the EGR control valve 40 is stored. The EGR valve opening setting unit 61 is based on the ratio of the EGR gas pressure P eg (or the exhaust pressure P E ) to the intake pressure P I and the EGR amount set by the EGR amount setting unit 60. An opening degree of 40 is set, and this is output to the EGR valve drive unit 62. The EGR valve drive unit 62 controls the EGR control valve 40 to the opening set by the EGR valve opening setting unit 61 to achieve the exhaust gas recirculation amount set by the EGR amount setting unit 60. In other cases, the EGR passage 39a is basically kept closed so as to close the EGR passage 39a. Even when the engine stop request is made, the EGR control valve 40 is kept closed.

ＥＧＲガス状態量取得部５９は、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態、本実施形態ではＥＧＲガスの圧力Ｐegを取得し、これをＥＧＲ弁開度設定部６１に出力する。より具体的には、開閉弁４１を閉止した時点の排気圧ＰEおよび排気温ＴEを排気圧センサー５０および排気温センサー５１からの情報により取得する。開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が短い場合、この検出情報をそのまま利用する。しかしながら、ＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が比較的長い場合、ＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１からのＥＧＲガスの漏洩およびＥＧＲ管３９からの放熱により、ＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegが時間の経過と共に低下する。このため、ＥＧＲガス状態取得部５９においては、開閉弁４１を閉止してからの時間をカウントしてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegの変化を予測して連続的に更新するようにしている。本実施形態におけるＥＧＲガス状態取得部５９は、大気圧Ｐaに対するＥＧＲガスの圧力Ｐegの割合と、ＥＧＲ通路３９ａからのＥＧＲガスの漏洩率との関係を規定した図３に示すようなマップを記憶している。また、開閉弁４１を閉止してからの時間と、ＥＧＲ管３９からの放熱量と、外気温Ｔaとの関係を規定した図４に示すようなマップも記憶している。ＥＧＲガス状態取得部５９は、これらのマップとＥＧＲ管３９の比熱や気体の状態方程式などを利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを更新する。 The EGR gas state quantity obtaining unit 59 obtains the exhaust gas confined in the EGR passage 39a between the EGR control valve 40 and the on-off valve 41, that is, the state of the EGR gas, in this embodiment, the pressure P eg of the EGR gas, This is output to the EGR valve opening setting unit 61. More specifically, to obtain the information of the exhaust pressure P E and the exhaust gas temperature T E at the time of closing the on-off valve 41 from the exhaust pressure sensor 50 and the exhaust temperature sensor 51. When the time from closing the on-off valve 41 to opening the EGR control valve 40 is short, this detection information is used as it is. However, when the time until the EGR control valve 40 is opened is relatively long, the pressure P eg and the temperature of the EGR gas due to the leakage of the EGR gas from the EGR control valve 40 and the on-off valve 41 and the heat radiation from the EGR pipe 39. T eg decreases with time. For this reason, the EGR gas state acquisition unit 59 continuously counts the time since the on-off valve 41 is closed and predicts changes in the pressure P eg and temperature T eg of the EGR gas confined in the EGR passage 39a. I am trying to update it. EGR gas state acquisition unit 59 in the present embodiment, the ratio of the pressure P eg of EGR gas to the atmospheric pressure P a, the map shown in FIG. 3 that defines the relationship between the leak rate of the EGR gas from the EGR passage 39a Is remembered. Further, time from closes the on-off valve 41, a heat radiation amount from the EGR pipe 39, the map shown in FIG. 4 which defines the relationship between the air temperature T a is also stored. The EGR gas state acquisition unit 59 updates the pressure P eg of the EGR gas using these maps, the specific heat of the EGR pipe 39, the gas state equation, and the like.

ベーン開度設定部５７は、エンジン回転速度や車両の運転状態に基づいて過給機３７のタービン３７ｂのベーン開度を設定する。ベーン駆動部５８は、このベーン開度設定部５７にて設定されたベーン開度となるように、ベーンアクチュエーター４４を介して可変ベーンを駆動する。なお、エンジン停止要求があった場合には可変ベーンの開度が最少に絞られ、過給機３７のタービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧が高められ、これにより高圧の排気をＥＧＲ通路３９ａへ導くことができる。   The vane opening degree setting unit 57 sets the vane opening degree of the turbine 37b of the supercharger 37 based on the engine rotation speed and the driving state of the vehicle. The vane drive unit 58 drives the variable vane via the vane actuator 44 so that the vane opening set by the vane opening setting unit 57 is obtained. When there is a request for stopping the engine, the opening of the variable vane is reduced to the minimum, and the exhaust pressure in the exhaust passage 35a upstream of the turbine 37b of the supercharger 37 is increased. It can be led to the EGR passage 39a.

開閉弁駆動部６３は、先のエンジン停止要求やエンジン始動要求に基づき、あらかじめ設定されたプログラムに従って開閉弁４１の開閉を制御する。より具体的には、ＥＧＲ制御弁４０を閉弁してから一定時間後に開閉弁４１を閉止するが、この閉止時期はエンジン１０からの排気流量がＥＧＲ制御弁４０を閉弁してからエンジン１０の排気量に達した時点を想定している。また、エンジン始動要求に基づいてＥＧＲ制御弁４０に対するＥＧＲ制御を開始してから一定時間後に開閉弁４１を全開状態に切り換えるが、この切り換え時期も全気筒での燃料の燃焼が完了した時点を想定している。   The on-off valve drive unit 63 controls the opening / closing of the on-off valve 41 in accordance with a preset program based on the previous engine stop request or engine start request. More specifically, the on-off valve 41 is closed after a certain period of time after the EGR control valve 40 is closed. This closing timing is the engine 10 after the exhaust flow rate from the engine 10 closes the EGR control valve 40. It is assumed that the amount of displacement is reached. In addition, the opening / closing valve 41 is switched to a fully open state after a predetermined time from the start of the EGR control for the EGR control valve 40 based on the engine start request, and this switching timing is also assumed to be when fuel combustion in all cylinders is completed. is doing.

このような本実施形態におけるエンジン１０の運転制御、特にＥＧＲ制御に関する手順は、図７および図８に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、まずＳ１０のステップにて水温センサー３０によって検出されるエンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上であるか否かを判定し、エンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上となるまでこのＳ１０のステップが繰り返される。エンジン１０が燃焼の安定しない暖機状態にある場合、ＥＧＲ制御に移行することは望ましくないので、この閾値ＴRはＥＧＲ制御を円滑に行うことができる冷却水温の最低値であり、一般的には８０℃前後に設定される。 The procedure related to the operation control of the engine 10 in this embodiment, particularly the EGR control, is performed according to the flowcharts shown in FIGS. That is, cooling water temperature T W of the engine 10 detected by the water temperature sensor 30 is equal to or the threshold value T R or first at step S10, cooling water temperature T W of the engine 10 is equal to or more than a threshold T R Until this step of S10 is repeated. If the engine 10 is in a stable non warm-up state of combustion, so it is not desirable to transition to the EGR control, the threshold value T R is the minimum value of the cooling water temperature can be performed EGR control smoothly, in general Is set to around 80 ° C.

Ｓ１０のステップにて冷却水温ＴWが閾値ＴR以上である、すなわちＥＧＲ制御を円滑に行うことができると判断した場合には、Ｓ１１のステップに移行してエンジン停止要求があるか否かを判定する。ここで、エンジン停止要求がないと判断した場合には、Ｓ１０のステップに戻って上述の判断が繰り返される。 S10 is the step in a cooling water temperature T W is the threshold T R above, that is, when it is determined that it is possible to perform the EGR control smoothly is whether the engine stop request proceeds to step S11 judge. If it is determined that there is no engine stop request, the process returns to step S10 and the above determination is repeated.

Ｓ１１のステップにてエンジン停止要求があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して可変ベーンおよびスロットル弁２７の開度を最少に絞る。これにより、タービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧を一時的に上昇させ、高圧となった排気をＥＧＲ通路３９ａに流入させる。また、エンジン１０の燃焼室に１２に導かれる吸気圧とエンジン１０の燃焼室１２から排出される排気圧との差圧をできるだけ大きくすることにより、さらに大量の排気が効率よくＥＧＲ通路３９ａに送り込まれるようにする。   If it is determined in step S11 that there is an engine stop request, the process proceeds to step S12 and the opening of the variable vane and the throttle valve 27 is minimized. As a result, the exhaust pressure in the exhaust passage 35a on the upstream side of the turbine 37b is temporarily increased, and the high-pressure exhaust gas flows into the EGR passage 39a. Further, by increasing the differential pressure between the intake pressure introduced to the combustion chamber 12 of the engine 10 and the exhaust pressure discharged from the combustion chamber 12 of the engine 10 as much as possible, a larger amount of exhaust is efficiently fed into the EGR passage 39a. To be.

次いで、Ｓ１３のステップにてＥＧＲ制御弁４０を閉止すると共に第１タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1があらかじめ設定された閾値ＣR1に達したか否かを判定する。そして、このＳ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達するまで、Ｓ１２，Ｓ１３のステップが繰り返される。この閾値ＣR1は、ＥＧＲ制御弁４０を閉止してからＥＧＲ通路３９ａにエンジン１０の排気量に相当するＥＧＲガスが送り込まれるような時間間隔に対応するものである。従って、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達した、すなわちエンジン１０の排気量に相当する量の排気がＥＧＲ通路３９ａに導かれたと判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行する。ここでは、開閉弁４１を閉止すると共に燃料噴射弁１１からの燃料噴射を停止してエンジン１０を一時的に停止させ、さらに第１タイマーのカウント値Ｃn1を０にリセットする。 Then, the count-up of the first timer starts with closing the EGR control valve 40 at S13 in step, whether the count value C n1 of the first timer has reached the threshold C R1 which is set in advance in step S14 Determine whether or not. The steps S12 and S13 are repeated until the count value C n1 of the first timer reaches the threshold value C R1 in the step S14. This threshold value C R1 corresponds to a time interval at which EGR gas corresponding to the displacement of the engine 10 is sent to the EGR passage 39a after the EGR control valve 40 is closed. Accordingly, if it is determined in step S14 that the count value C n1 of the first timer has reached the threshold value C R1 , that is, an amount of exhaust corresponding to the exhaust amount of the engine 10 has been led to the EGR passage 39a, S15 Move on to the step. Here, the on-off valve 41 is closed, the fuel injection from the fuel injection valve 11 is stopped, the engine 10 is temporarily stopped, and the count value C n1 of the first timer is reset to zero.

上述した操作により、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに貯留されるＥＧＲガスは、熱交換器４２から隔離された状態となる。このため、本実施形態ではＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに蓄えられたＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮してＥＧＲ管３９の内壁に水滴となって付着するような不具合を防止することができる。   By the operation described above, the EGR gas stored in the EGR passage 39a between the EGR control valve 40 and the on-off valve 41 is in a state of being isolated from the heat exchanger 42. For this reason, in the present embodiment, moisture contained in the EGR gas stored in the EGR passage 39a between the EGR control valve 40 and the on-off valve 41 is condensed and adhered to the inner wall of the EGR pipe 39 as water droplets. Problems can be prevented.

しかる後、Ｓ１６のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態変化を推定するために第２タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量の取得を行う。   Thereafter, the process proceeds to step S16 and the second timer starts counting up in order to estimate the state of the exhaust gas confined in the EGR passage 39a, that is, the EGR gas. In step S17, the EGR gas state quantity is increased. Acquire.

このＳ１７のサブルーチンの詳細が図８に示されている。すなわち、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2があらかじめ設定された閾値ＣR2以上であるか否かが判定される。この閾値ＣR2は、開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの温度や圧力がほとんど変化を生じないような時間間隔に対応するものである。従って、開閉弁４１を閉止した直後、すなわちＳ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2未満であると判断した場合には、排気温センサー５１により検出される排気温ＴEをＳ１７１のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegとして取得する。また、排気圧センサー５０により検出される排気圧ＰEをＳ１７２のステップにてＥＧＲガスの圧力Ｐegとして取得する。 Details of the subroutine of S17 are shown in FIG. That is, in step S170, it is determined whether or not the count value C n2 of the second timer is equal to or greater than a preset threshold value C R2 . The threshold C R2 are those temperature and pressure of the EGR gas trapped after closing the on-off valve 41 in the EGR passage 39a corresponds to a time interval that substantially no change. Therefore, immediately after the on-off valve 41 is closed, that is, when it is determined in step S170 that the count value C n2 of the second timer is less than the threshold value C R2 , the exhaust gas temperature T E detected by the exhaust gas temperature sensor 51. Is acquired as the temperature T eg of the EGR gas in step S171. Further, to obtain a pressure P eg the EGR gas exhaust pressure P E, which is detected by the exhaust pressure sensor 50 at S172 of the step.

一方、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2以上であると判断した場合には、Ｓ１７３のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの漏洩率を図３のマップから取得する。また、Ｓ１７４のステップにてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの放熱量を図４のマップから取得する。そして、Ｓ１７５のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegを取得された放熱量に基づいて算出する。さらにＳ１７６のステップにて気体の状態方程式を利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを算出する。 On the other hand, when the count value C n2 of the second timer is determined to be the threshold value C R2 or at S170 step, FIG leakage rate of EGR gas trapped in the EGR passage 39a proceeds to step S173 Obtain from 3 maps. Further, the heat release amount of the EGR gas confined in the EGR passage 39a in step S174 is acquired from the map of FIG. In step S175, the temperature T eg of the EGR gas is calculated based on the acquired heat dissipation amount. Further, in step S176, the pressure P eg of the EGR gas is calculated using the gas state equation.

このようにして、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量を取得した後、Ｓ１８のステップに移行してエンジン始動フラグがセットされているか否かを判定する。最初はエンジン始動フラグがセットされていないので、Ｓ１９のステップに移行してエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求があるまでＳ１７およびＳ１８のステップが繰り返される。なお、Ｓ１７のステップにて取得されるＥＧＲガスの圧力Ｐegは、後述するように開閉弁４１が全開状態に戻されるまで繰り返し更新されることとなる。 In this way, after the EGR gas state quantity is acquired in step S17, the process proceeds to step S18 to determine whether or not the engine start flag is set. Initially, since the engine start flag is not set, the routine proceeds to step S19, where it is determined whether there is an engine start request, and steps S17 and S18 are repeated until an engine start request is made. Note that the pressure P eg of the EGR gas acquired in step S17 is repeatedly updated until the on-off valve 41 is returned to the fully open state as will be described later.

Ｓ１９のステップにてエンジン始動要求があると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行してエンジン始動フラグをセットした後、Ｓ２１のステップにて目標とするＥＧＲ量を図５のマップから取得する。次いで、Ｓ２２のステップにてＥＧＲ制御弁開度を図６のマップから取得し、ＥＧＲ制御弁の開度を取得したＥＧＲ制御弁開度となるように、Ｓ２３のステップにてＥＧＲ弁駆動部６２がＥＧＲ制御弁４０を駆動する。そして、Ｓ２４のステップにてモーター駆動フラグがセットされているか否かを判定するが、最初はセットされていないので、Ｓ２５のステップに移行してエンジン始動モーター６４を駆動してモータリングを行う。また、同時にモーター駆動フラグをセットし、Ｓ２６のステップにて第３タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ２７のステップにてこれがあらかじめ設定した閾値Ｃn3以上であるか否かが判定される。この閾値Ｃn3は、ＥＧＲ制御弁４０を開弁し、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａに還流した排気がここを流れる吸気と共にエンジン１０の燃焼室１２に流入するまでの時間に対応するものである。従って、ＥＧＲ制御弁４０を開始してからタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3に達するまで、タイマーのカウントアップを行うＳ２７のステップが繰り返される。 If it is determined in step S19 that there is an engine start request, the process proceeds to step S20 to set the engine start flag, and then the target EGR amount is acquired from the map in FIG. 5 in step S21. . Next, the EGR control valve opening is obtained from the map of FIG. 6 in step S22, and the EGR valve drive unit 62 is obtained in step S23 so that the opening of the EGR control valve becomes the acquired EGR control valve opening. Drives the EGR control valve 40. Then, it is determined in step S24 whether or not the motor drive flag is set. However, since it is not initially set, the process proceeds to step S25 to drive the engine starter motor 64 to perform motoring. At the same time, the motor drive flag is set, and the count-up of the third timer is started in step S26, and it is determined in step S27 whether or not this is equal to or greater than a preset threshold value Cn3 . This threshold value C n3 corresponds to the time until the exhaust gas recirculated from the EGR passage 39a to the intake passage 26a flows into the combustion chamber 12 of the engine 10 together with the intake air flowing through the EGR control valve 40. . Thus, from the start of the EGR control valve 40 until the count value C n of the timer reaches a threshold value C R3, step S27 that counts up the timer is repeated.

このようにして、Ｓ２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3以上である、すなわち排気を含む吸気がエンジン１０の燃焼室１２に達したと判断した場合には、Ｓ２８のステップに移行して燃料の噴射が行われる。これにより、モータリング中のエンジン１０の再始動が始まるので、このＳ２５のステップではエンジン始動モーター６４の作動を停止させ、第３タイマーのカウント値Ｃn3を０にリセットする。 Thus, if it is determined in step S27 that the timer count value Cn is equal to or greater than the threshold value CR3 , that is, intake air including exhaust gas has reached the combustion chamber 12 of the engine 10, the process proceeds to step S28. It shifts and fuel injection is performed. As a result, the restart of the engine 10 during motoring starts, and therefore, in step S25, the operation of the engine start motor 64 is stopped and the count value C n3 of the third timer is reset to zero.

そして、Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上であるか否かを判定する。ここで、排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg未満であると判断した場合、Ｓ１７のステップに移行して再びＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められている残りのＥＧＲガスの状態量を更新し、Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ２８のステップを繰り返す。Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上である、すなわち開閉弁４１を開弁した場合に新たな排気がＥＧＲ通路３９ａに導くことができると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行する。このＳ３０のステップでは、開閉弁４１を開放状態に切り換えて新たな排気をＥＧＲ通路３９ａに導くと共に第２タイマーのカウント値Ｃn2を０にリセットし、さらにエンジン始動フラグおよびモーター駆動フラグをそれぞれリセットする。これにより、車両の運転状態に応じた通常のＥＧＲ制御をＥＧＲ制御弁４０によって行い、また、タービン３７ｂの可変ベーンの開度を全閉状態から車両の運転状態に応じた通常の制御へと移行させる。 Then, it is determined whether the exhaust pressure P E in the exhaust passage 35a is equal to or higher than the pressure P eg EGR passage 39a at step S29. Here, the state quantity of the exhaust gas when the exhaust pressure P E of the passage 35a is determined to be smaller than the pressure P eg of the EGR passage 39a, the remaining EGR gas are trapped in the migrated again EGR passage 39a in step S17 Is updated, and steps S18, S21 to S24, and S28 are repeated. Exhaust pressure P E in the exhaust passage 35a at step S29 is equal to or greater than the pressure P eg of the EGR passage 39a, i.e. new exhaust when opening the opening and closing valve 41 has determined that it is possible to direct the EGR passage 39a If so, the process proceeds to step S30. In step S30, the on-off valve 41 is switched to the open state to introduce new exhaust gas to the EGR passage 39a, the count value C n2 of the second timer is reset to 0, and the engine start flag and the motor drive flag are reset. To do. Thereby, normal EGR control according to the driving state of the vehicle is performed by the EGR control valve 40, and the opening degree of the variable vane of the turbine 37b is shifted from the fully closed state to normal control according to the driving state of the vehicle. Let

このように、エンジン１０の再始動要求に基づき、エンジン１０を再び運転状態に移行させる際に、ＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの状態を把握することにより、要求されるＥＧＲ量に応じた適正なＥＧＲ制御弁４０の開度を正確に設定することができる。この結果、初爆の気筒から確実にＥＧＲ制御が可能となり、窒素酸化物の量をさらに少なくすることができる。   Thus, based on the restart request of the engine 10, when the engine 10 is again shifted to the operating state, by grasping the state of the EGR gas confined in the EGR passage 39 a, the appropriateness corresponding to the required EGR amount is obtained. The opening degree of the EGR control valve 40 can be set accurately. As a result, EGR control can be reliably performed from the first explosion cylinder, and the amount of nitrogen oxides can be further reduced.

上述した可変ベーンを具えた過給機３７に代えて可変動弁機構１６を本発明における排気昇圧手段として利用したり、これらを同時に本発明における排気昇圧手段として併用することも可能である。この場合、吸排気弁開閉時期設定部２２は、エンジン停止要求に基づいてエンジン１０から排出される排気圧が上昇するように、排気弁１８の開弁時期が早まるような設定を行う。吸排気弁開閉時期変更部２０は、排気弁１８の開弁時期が吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。   The variable valve mechanism 16 can be used as the exhaust pressure boosting means in the present invention instead of the supercharger 37 having the variable vanes described above, or these can be used simultaneously as the exhaust pressure boosting means in the present invention. In this case, the intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22 performs setting so that the opening timing of the exhaust valve 18 is advanced so that the exhaust pressure discharged from the engine 10 increases based on the engine stop request. The intake / exhaust valve opening / closing timing changing unit 20 drives the variable valve mechanism 16 so that the opening timing of the exhaust valve 18 becomes the timing set by the intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 22.

なお、エンジン停止要求があるような車両の運転状態において排気弁１８の開弁時期を進角すると、トルク変動が発生して乗員に違和感を与える可能性がある。このような不具合が危惧される場合には、排気弁１８の進角処理と同時にスロットル弁２７の開度を僅かに増大および／または燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を僅かに増大させることが有効である。また、可変動弁機構１６や可変ベーンを具えた過給機３７以外の排気昇圧手段として、次のようなものも採用することができよう。すなわち、排気通路３５ａとＥＧＲ通路３９ａの他端との連通部分よりも下流側の排気通路３５ａの通路断面積を一時的に絞ることが可能な絞り弁と、これを駆動するためのアクチュエーターとを具えたものを提示することができる。その一例として、特開２０１０−２４２６１７号公報に開示されたものが知られている。また、これと同様な機構が組み込まれた排気ブレーキ装置を流用することもできる。   Note that if the valve opening timing of the exhaust valve 18 is advanced while the vehicle is in a driving state where there is an engine stop request, there is a possibility that torque fluctuation will occur and give the passenger a sense of discomfort. When such a problem is concerned, it is effective to slightly increase the opening degree of the throttle valve 27 and / or slightly increase the fuel injection amount from the fuel injection valve 11 simultaneously with the advance processing of the exhaust valve 18. It is. Further, as the exhaust pressure boosting means other than the supercharger 37 having the variable valve mechanism 16 and the variable vane, the following can be adopted. That is, a throttle valve capable of temporarily reducing the passage cross-sectional area of the exhaust passage 35a downstream of the communicating portion between the exhaust passage 35a and the other end of the EGR passage 39a, and an actuator for driving the throttle valve You can present what you have. As an example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-242617 is known. Also, an exhaust brake device incorporating a similar mechanism can be used.

エンジン停止要求が出力される運転状態においては、エンジン１０が常にほぼ一定の運転状態となっていることから、上述した実施形態では開閉弁４１の閉弁タイミングをＥＧＲ制御弁４０の閉弁時期から一定時間後となるように、タイマー制御を行っている。しかしながら、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させた後、排気通路３５ａからＥＧＲ通路３９ａに流入する排気流量を推定し、開閉弁４１の閉弁タイミングを制御するようにしてもよい。より具体的には、エンジン停止要求があった場合、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させてＥＧＲ制御弁４０がＥＧＲ通路３９ａを閉止した後、エンジン１０から排出されてＥＧＲ通路３９ａに蓄えられるＥＧＲガスの量、つまり排気流量を連続的に算出する。そして、この排気流量の積算値がエンジン１０の排気量に達した時点で開閉弁４１を閉弁する。   In the operating state in which the engine stop request is output, the engine 10 is always in a substantially constant operating state. Therefore, in the above-described embodiment, the closing timing of the on-off valve 41 is changed from the closing timing of the EGR control valve 40. Timer control is performed so as to be after a certain time. However, it is also possible to estimate the exhaust flow rate flowing into the EGR passage 39a from the exhaust passage 35a after raising the exhaust pressure by the exhaust pressure raising means, and to control the closing timing of the on-off valve 41. More specifically, when there is a request for stopping the engine, the exhaust pressure is raised by the exhaust pressure increasing means, the EGR control valve 40 closes the EGR passage 39a, and then is discharged from the engine 10 and stored in the EGR passage 39a. The amount of gas, that is, the exhaust flow rate is continuously calculated. When the integrated value of the exhaust flow rate reaches the exhaust amount of the engine 10, the on-off valve 41 is closed.

上述した実施形態においては、ＥＧＲガス状態量取得部５９にて一時的にＥＧＲ通路に閉じ込められる排気の圧力および温度を推定するようにしたが、この部分に圧力センサーおよび温度センサーを組み付けるようにしてもよい。この場合、図３および図４に示すようなマップを用いずともＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気の圧力Ｐegおよび温度Ｔegを正確に把握することができる。 In the embodiment described above, the EGR gas state quantity acquisition unit 59 estimates the pressure and temperature of the exhaust gas temporarily confined in the EGR passage. However, the pressure sensor and the temperature sensor are assembled in this portion. Also good. In this case, the pressure P eg and the temperature T eg of the exhaust gas confined in the EGR passage 39a can be accurately grasped without using the maps as shown in FIGS.

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。   It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.

１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ シリンダーヘッド
１６ 可変動弁機構
１７ 吸気弁
１８ 排気弁
１９ ＥＣＵ
２０ 吸排気弁開閉時期変更部
２１ 運転状態判定部
２２ 吸排気弁開閉時期設定部
２３ ピストン
２４ アクセルペダル
２５ アクセル開度センサー
２６ 吸気管
２６ａ 吸気通路
２７ スロットル弁
２８ スロットルアクチュエーター
２９ シリンダーブロック
３０ 水温センサー
３１ クランク角センサー
３２ 水ジャケット
３３ 連接棒
３４ クランク軸
３５ 排気管
３５ａ 排気通路
３６ ＥＧＲ装置
３７ 排気タービン式過給機
３７ａ コンプレッサー
３７ｂ タービン
３８ 排気浄化装置
３８ａ 酸化触媒コンバーター
３９ ＥＧＲ管
３９ａ ＥＧＲ通路
４０ ＥＧＲ制御弁
４１ 開閉弁
４２ 熱交換器
４３ サージタンク
４４ ベーンアクチュエーター
４５ インタークーラー
４６ エアーフローメーター
４７ 大気圧センサー
４８ 外気温センサー
４９ 吸気圧センサー
５０ 排気圧センサー
５１ 排気温センサー
５２ 始動モーター駆動部
５３ スロットル開度設定部
５４ スロットル弁駆動部
５５ 燃料噴射設定部
５６ 燃料噴射弁駆動部
５７ ベーン開度設定部
５８ ベーン駆動部
５９ ＥＧＲガス状態量取得部
６０ ＥＧＲ量設定部
６１ ＥＧＲ弁開度設定部
６２ ＥＧＲ弁駆動部
６３ 開閉弁駆動部
６４ エンジン始動モーター DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11 Fuel injection valve 12 Combustion chamber 13 Intake port 14 Exhaust port 15 Cylinder head 16 Variable valve mechanism 17 Intake valve 18 Exhaust valve 19 ECU
20 Intake / exhaust valve opening / closing timing change unit 21 Operating state determination unit 22 Intake / exhaust valve opening / closing timing setting unit 23 Piston 24 Accelerator pedal 25 Accelerator opening sensor 26 Intake pipe 26a Intake passage 27 Throttle valve 28 Throttle actuator 29 Cylinder block 30 Water temperature sensor 31 Crank angle sensor 32 Water jacket 33 Connecting rod 34 Crankshaft 35 Exhaust pipe 35a Exhaust passage 36 EGR device 37 Exhaust turbine supercharger 37a Compressor 37b Turbine 38 Exhaust gas purification device 38a Oxidation catalytic converter 39 EGR pipe 39a EGR passage 40 EGR control valve 41 On-off valve 42 Heat exchanger 43 Surge tank 44 Vane actuator 45 Intercooler 46 Air flow meter 47 Atmospheric pressure sensor 48 Outside air temperature sensor 49 Intake Pressure Sensor 50 Exhaust Pressure Sensor 51 Exhaust Temperature Sensor 52 Start Motor Driving Unit 53 Throttle Opening Setting Unit 54 Throttle Valve Driving Unit 55 Fuel Injection Setting Unit 56 Fuel Injection Valve Driving Unit 57 Vane Opening Setting Unit 58 Vane Driving Unit 59 EGR gas state quantity acquisition unit 60 EGR amount setting unit 61 EGR valve opening setting unit 62 EGR valve driving unit 63 On-off valve driving unit 64 Engine start motor

Claims (6)

一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、
前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部と
を具えた内燃機関の排気還流装置であって、
前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、
前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、
このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部と
を具えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 One end communicates with the intake passage and the other end communicates with the exhaust passage, and an EGR passage for returning a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine to the intake passage;
An EGR control valve arranged on one end side of the EGR passage for controlling the recirculation amount of exhaust gas from the EGR passage to the intake passage;
An on-off valve disposed on the other end side of the EGR passage for opening and closing the EGR passage;
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine comprising an EGR amount setting unit that sets an exhaust gas recirculation amount from the EGR passage to the intake passage according to an operating state of the internal combustion engine,
Obtaining means for obtaining information on the exhaust gas temporarily confined in the EGR passage between them by closing the EGR control valve and the on-off valve;
An EGR valve opening degree setting unit that sets the opening degree of the EGR control valve based on the information of the exhaust gas acquired by the acquisition means so that the exhaust gas recirculation amount set by the EGR amount setting unit is achieved. When,
An exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, comprising: an EGR valve drive unit that drives the EGR control valve so as to have an opening set by the EGR valve opening setting unit. 前記取得手段によって取得される排気の情報が前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the information on the exhaust gas acquired by the acquiring unit is information on the pressure of the exhaust gas confined in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve. Exhaust gas recirculation device. 前記ＥＧＲ通路の一端に連通する前記吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、前記ＥＧＲ弁開度設定部は、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、前記吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、前記取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。   An intake pressure sensor for detecting the pressure of the intake passage communicating with one end of the EGR passage is further provided, and the EGR valve opening degree setting unit includes the exhaust gas recirculation amount set by the EGR amount setting unit, and the intake air amount. 3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the opening degree of the EGR control valve is set based on an intake pressure detected by an atmospheric pressure sensor and information on an exhaust pressure acquired by the acquisition unit. Exhaust gas recirculation device. 前記ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。   The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising an exhaust pressure increasing means for increasing the pressure of the exhaust gas guided to the EGR passage. 一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、
前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、
前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、
内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、
設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、
排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、
内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップと
を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法。 One end communicates with the intake passage and the other end communicates with the exhaust passage, and an EGR passage for returning a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine to the intake passage is disposed on one end side of the EGR passage. An exhaust gas recirculation device having an EGR control valve for controlling an exhaust gas recirculation amount from an EGR passage to the intake passage, and an open / close valve disposed on the other end side of the EGR passage for opening and closing the EGR passage. An operation control method for an internal combustion engine,
After closing the EGR control valve according to the stop request of the internal combustion engine, the EGR passage between the EGR control valve and the open / close valve is configured to close a part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by closing the open / close valve. Stopping the internal combustion engine in a state of being temporarily confined to
Obtaining information about exhaust gas held in the EGR passage between the EGR control valve and the on-off valve;
If there is a request to start the internal combustion engine after a request to stop the internal combustion engine, motoring the internal combustion engine; and
Setting a recirculation amount of exhaust gas from the EGR passage to the intake passage according to an operating state of the internal combustion engine;
Setting the opening of the EGR control valve based on the acquired information on the exhaust gas so that the set exhaust gas recirculation amount is achieved;
Setting the opening of the EGR control valve based on the information about the exhaust gas held in the EGR passage;
Opening the EGR control valve to a set opening degree to recirculate exhaust gas temporarily stored in the EGR passage to the intake passage and supplying the exhausted internal combustion engine to the motoring engine;
Supplying fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine during motoring to which intake air including exhaust is guided, and starting the internal combustion engine;
An operation control method for an internal combustion engine, comprising: ending motoring of the internal combustion engine after starting the internal combustion engine and switching the open / close valve to an open state. 前記内燃機関を停止させるステップは、前記内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後に前記ＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の運転制御方法。   The step of stopping the internal combustion engine includes a step of increasing the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust passage when there is a request to stop the internal combustion engine, and a step of closing the EGR control valve after increasing the pressure of the exhaust gas. The operation control method for an internal combustion engine according to claim 5, further comprising:
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