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JP5521508B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents

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JP5521508B2
JP5521508B2 JP2009268606A JP2009268606A JP5521508B2 JP 5521508 B2 JP5521508 B2 JP 5521508B2 JP 2009268606 A JP2009268606 A JP 2009268606A JP 2009268606 A JP2009268606 A JP 2009268606A JP 5521508 B2 JP5521508 B2 JP 5521508B2
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Description

この発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

従来、例えば、特開2009−91917号公報に開示されているように、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)システムを備えた内燃機関が知られている。上記従来の内燃機関は、EGRクーラを経由して排気通路と吸気通路とを結ぶEGR通路を備えている。また、上記従来の内燃機関は、EGR通路に、EGRクーラと並列に延びるバイパス通路、および、そのバイパス通路への流路切り換えを選択的に行う切替弁を有している。上記従来の内燃機関は、この切替弁を所定条件で遮断状態とすることによって、EGR通路やEGRクーラを備えた構成において、排気圧力脈動を利用した充填効率向上制御の効果を十分に発揮させることができる。   Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-91917, an internal combustion engine including an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) system is known. The conventional internal combustion engine includes an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage via an EGR cooler. The conventional internal combustion engine has a bypass passage extending in parallel with the EGR cooler and a switching valve for selectively switching the flow path to the bypass passage in the EGR passage. The above-mentioned conventional internal combustion engine sufficiently exhibits the effect of the charging efficiency improvement control using the exhaust pressure pulsation in the configuration provided with the EGR passage and the EGR cooler by setting the switching valve in a shut-off state under a predetermined condition. Can do.

特開2009−91917号公報JP 2009-91917 A 特開2004−332576号公報JP 2004-332576 A

内燃機関の排気触媒の過熱を抑制するために、あるいは、過給器を備える内燃機関においては過給器の温度抑制のために、燃料噴射量の増量を行う手法がある。この燃料増量は「OT増量」とも称される。燃費悪化や排気ガスのエミッション特性悪化を回避するためには、OT増量をなるべく少なくしたい。そこで、EGRシステムを備えた内燃機関において、OT増量を少なくするために、比較的高い出力域でEGRを行うという手法がある。   In order to suppress overheating of the exhaust catalyst of the internal combustion engine, or in an internal combustion engine equipped with a supercharger, there is a method of increasing the fuel injection amount in order to suppress the temperature of the supercharger. This fuel increase is also referred to as “OT increase”. In order to avoid deterioration in fuel consumption and emission characteristics of exhaust gas, it is desirable to reduce the OT increase as much as possible. Therefore, in an internal combustion engine equipped with an EGR system, there is a method of performing EGR in a relatively high output range in order to reduce the OT increase.

しかし、内燃機関の負荷を高くしようとする場合、空気量も増えるため、EGR量は少なくならざるを得ない。このため、排気触媒の過熱防止に十分な量のEGRガスを導入することはできず、排気温度が上昇し、これに応じて排気触媒の過熱を防止すべくOT増量が必要になってしまう。従って、OT増量低減にEGRを用いる上述の手法では、排気触媒の過熱抑制を行うに当たり結局はOT増量に頼らざるを得ず、OT増量を十分に少なく抑えることは困難である。   However, when the load on the internal combustion engine is to be increased, the amount of air also increases, so the EGR amount must be reduced. For this reason, an amount of EGR gas sufficient to prevent overheating of the exhaust catalyst cannot be introduced, the exhaust temperature rises, and accordingly, an increase in OT is required to prevent overheating of the exhaust catalyst. Therefore, in the above-described method using EGR for reducing the OT increase, it is necessary to rely on the OT increase in order to suppress overheating of the exhaust catalyst, and it is difficult to suppress the OT increase to a sufficiently low level.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、OT増量に頼らずに排気温度を低下させることができる内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can lower the exhaust gas temperature without relying on an increase in OT.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気還流装置であって、
内燃機関の排気通路に一端が連通し前記内燃機関の吸気通路に他の一端が連通する外部EGR通路と、
前記外部EGR通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に還流される排気ガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスを、前記内燃機関の前記排気通路に戻す還流手段と、
を備え、
前記還流手段は、
前記外部EGR通路における前記EGRクーラの下流に一端が連通し、前記排気通路に他の一端が連通する、ガス通路と、
前記ガス通路において、前記EGRクーラの下流側から前記排気通路側へ向かう第1の方向に向けて、前記第1の方向と反対の第2の方向に比して、優先的にガスを流すガス方向制御手段と、
を備え、
前記ガス方向制御手段は、入口を前記EGRクーラの下流側に向け且つ出口を前記排気通路側に向けて前記ガス通路に取り付けられた逆止弁を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine,
An external EGR passage having one end communicating with the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end communicating with the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR cooler that cools exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage through the external EGR passage;
Recirculation means for returning the exhaust gas cooled by the EGR cooler to the exhaust passage of the internal combustion engine;
With
The reflux means includes
A gas passage in which one end communicates with the downstream side of the EGR cooler in the external EGR passage, and the other end communicates with the exhaust passage;
A gas that preferentially flows gas in the gas passage in a first direction from the downstream side of the EGR cooler toward the exhaust passage as compared to a second direction opposite to the first direction. Direction control means;
With
The gas direction control means includes a check valve attached to the gas passage with an inlet facing a downstream side of the EGR cooler and an outlet facing the exhaust passage .

また、第の発明は、第1の発明のいずれか1つにおいて、
前記還流手段は、前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスの前記内燃機関の前記排気通路への還流の実行と停止を切替可能な切替手段を含むことを特徴とする。
In addition, the second invention, one of the first invention,
The recirculation means includes switching means capable of switching between execution and stop of recirculation of the exhaust gas cooled by the EGR cooler to the exhaust passage of the internal combustion engine.

また、第の発明は、第1または第2の発明において、
前記還流手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の暖機のときに、前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスの前記内燃機関の前記排気通路への還流を停止または抑制することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention , wherein
The recirculation means stops or suppresses recirculation of the exhaust gas cooled by the EGR cooler to the exhaust passage of the internal combustion engine when the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine is warmed up. It is characterized by.

また、第の発明は、第の発明において、
前記還流手段は、前記外部EGR通路における前記EGRクーラ下流に一端が連通し、前記排気通路に他の一端が連通する、ガス通路を有し、
前記切替手段が、前記外部EGR通路の一部と、前記外部EGR通路と前記ガス通路との合流部と、前記ガス通路とにより形成される循環経路の途中に備えられた、切替弁を含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 2nd invention.
The reflux means has a gas passage in which one end communicates with the downstream side of the EGR cooler in the external EGR passage and the other end communicates with the exhaust passage;
The switching means includes a switching valve provided in the middle of a circulation path formed by a part of the external EGR passage, a joining portion of the external EGR passage and the gas passage, and the gas passage. It is characterized by.

また、第の発明は、第の発明において、
前記外部EGR通路の途中に備えられ、前記吸気通路に還流される排気ガスの量を制御するEGR弁を備え、
前記切替弁は、前記外部EGR通路における前記EGR弁より前記排気通路側の位置に備えられ、
前記EGR弁を開きかつ前記切替弁を閉じる第1状態を形成し、前記第1状態形成後、前記外部EGR通路内が負圧になる程度の所定期間を経過した後に、前記切替弁を開きかつ前記EGR弁を閉じる第2状態を形成する負圧生成開放制御手段を、さらに備えることを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
An EGR valve provided in the middle of the external EGR passage for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage;
The switching valve is provided at a position closer to the exhaust passage than the EGR valve in the external EGR passage,
A first state is formed in which the EGR valve is opened and the switching valve is closed. After the first state is formed, the switching valve is opened after a lapse of a predetermined period of time in which the pressure in the external EGR passage becomes negative. The apparatus further comprises negative pressure generation opening control means for forming a second state for closing the EGR valve.

また、第の発明は、第の発明において、
前記外部EGR通路における前記EGR弁と前記切替弁との間に、前記EGRクーラ、または/および、EGR触媒を備えることを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein
The EGR cooler and / or the EGR catalyst is provided between the EGR valve and the switching valve in the external EGR passage.

また、第の発明は、第または第6の発明において、
前記内燃機関は、前記排気通路に備えられた排気触媒を備えており、
前記排気触媒の温度が所定温度以下である場合に、前記EGR弁を閉じかつ前記切替弁を開いた第1状態を形成し、前記第1状態の形成後、所定期間の経過後に、前記EGR弁および前記切替弁を閉じた第2状態を形成し、前記第2状態の形成後に前記排気触媒の温度が前記所定温度を上回った場合に前記第1状態を形成する排気蓄積制御手段を備えることを特徴とする。
The seventh invention is the fifth or sixth invention, wherein
The internal combustion engine includes an exhaust catalyst provided in the exhaust passage,
When the temperature of the exhaust catalyst is equal to or lower than a predetermined temperature, a first state is formed in which the EGR valve is closed and the switching valve is opened, and after the predetermined state has elapsed after the formation of the first state, the EGR valve And an exhaust accumulation control means for forming a second state in which the switching valve is closed, and forming the first state when the temperature of the exhaust catalyst exceeds the predetermined temperature after the formation of the second state. Features.

第1の発明によれば、EGRクーラで冷やされた排気ガスを排気通路に再び戻すことにより、OT増量によらずに排気温度を低下させることができる。外部EGR通路とガス通路とが循環経路を形成し、この循環経路内で、排気通路からEGRクーラを経由して再び排気通路側へと向かう排気ガス流れを作り出すことができる。さらに、排気通路に排気ガスを還流させる方向に、逆止弁が設けられている。これにより、排気の脈動に応じて、EGRクーラ下流から排気通路に還流する排気ガスの流れを生じさせることができる。 According to the first aspect of the invention, the exhaust gas cooled by the EGR cooler is returned to the exhaust passage again, so that the exhaust temperature can be lowered regardless of the increase in OT. The external EGR passage and the gas passage form a circulation path, and an exhaust gas flow from the exhaust passage toward the exhaust passage again through the EGR cooler can be created in the circulation path. Further, a check valve is provided in a direction in which the exhaust gas is recirculated in the exhaust passage. Thereby, according to the pulsation of exhaust, the flow of the exhaust gas recirculated from the downstream of the EGR cooler to the exhaust passage can be generated.

の発明によれば、排気通路に対する排気ガスの還流を、所望のタイミングで実行、停止することができる。 According to the second invention, the recirculation of the exhaust gas to the exhaust passage can be executed and stopped at a desired timing.

の発明によれば、排気触媒の暖機や温度維持を行う場合に、排気ガスの還流を遮断することができる。 According to the third invention, when the exhaust catalyst is warmed up or maintained in temperature, the exhaust gas recirculation can be blocked.

の発明によれば、循環経路の途中に備えられた弁を閉じることにより、排気通路への排気ガスの還流を確実且つ簡易に停止することができる。 According to the fourth invention, the recirculation of the exhaust gas to the exhaust passage can be stopped reliably and easily by closing the valve provided in the middle of the circulation path.

の発明によれば、外部EGR通路内のクリーニングをすることができる。 According to the fifth aspect , the external EGR passage can be cleaned.

の発明によれば、第7の発明において、EGRクーラやEGR触媒のクリーニングをもあわせて行うことができる。 According to the sixth aspect , in the seventh aspect, the EGR cooler and the EGR catalyst can be cleaned together.

の発明によれば、排気触媒の温度が低いときには排気ガスを蓄積することができる。さらに、触媒の温度が高くなった場合には、その蓄積した排気ガスを排気通路に戻すことができる。 According to the seventh aspect, the exhaust gas can be accumulated when the temperature of the exhaust catalyst is low. Furthermore, when the temperature of the catalyst becomes high, the accumulated exhaust gas can be returned to the exhaust passage.

本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の排気還流装置の構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a configuration of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 4気筒内燃機関の排気圧力脈動の例である。It is an example of the exhaust pressure pulsation of a 4-cylinder internal combustion engine. 実施の形態1における排気ガス流量のイメージを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an image of an exhaust gas flow rate in the first embodiment. 本発明の実施の形態3にかかる内燃機関の排気還流装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるEGR弁31,32の開閉制御を、機関回転数と負荷との間の関係で規定したマップの一例を示す。An example of the map which prescribed | regulated opening / closing control of the EGR valves 31 and 32 in Embodiment 3 of this invention with the relationship between an engine speed and a load is shown. 本発明の実施の形態4にかかる排気還流装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the exhaust gas recirculation apparatus concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態6にかかる排気還流装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the exhaust gas recirculation apparatus concerning Embodiment 6 of this invention.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の排気還流装置の構成を模式的に示す図である。本実施形態では、動力源として車両に搭載された内燃機関に、本実施形態にかかる排気還流装置が設けられているものとする。図において、内燃機関本体10は、直列4気筒の内燃機関である。なお、本発明にかかる内燃機関の具体的構成はこれに限定されるものではなく、内燃機関本体10は、直列4気筒以外の他の気筒数や他の気筒配列方式でもよく、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの種別にも限定はない。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, it is assumed that the exhaust gas recirculation device according to the present embodiment is provided in an internal combustion engine mounted on a vehicle as a power source. In the figure, an internal combustion engine body 10 is an in-line four-cylinder internal combustion engine. The specific configuration of the internal combustion engine according to the present invention is not limited to this, and the internal combustion engine main body 10 may have a different number of cylinders other than the in-line four cylinders or another cylinder arrangement system. There is no limitation on the type of engine.

内燃機関本体10には、サージタンク12を含む吸気系と、排気マニホールド14とを含む排気系とが、それぞれ接続している。排気マニホールド14には、外部EGR通路20が接続されている。外部EGR通路20の途中には、EGRクーラ22が設けられている。なお、図示しないが、排気マニホールド14の下流には、排気管、排気触媒、排気ガスセンサなど排気系の構成が、適宜に連通、接続している。   An intake system including a surge tank 12 and an exhaust system including an exhaust manifold 14 are connected to the internal combustion engine body 10. An external EGR passage 20 is connected to the exhaust manifold 14. An EGR cooler 22 is provided in the middle of the external EGR passage 20. Although not shown, an exhaust system configuration such as an exhaust pipe, an exhaust catalyst, and an exhaust gas sensor is appropriately connected and connected downstream of the exhaust manifold 14.

本実施形態にかかる排気還流装置は、ガス通路24を備えている。ガス通路24の一端は、EGRクーラ22の下流位置に接続し、ガス通路24の他端は、排気マニホールド14に接続している。外部EGR通路20のサージタンク12側には、EGR弁31が設けられている。   The exhaust gas recirculation apparatus according to this embodiment includes a gas passage 24. One end of the gas passage 24 is connected to the downstream position of the EGR cooler 22, and the other end of the gas passage 24 is connected to the exhaust manifold 14. An EGR valve 31 is provided on the external EGR passage 20 on the surge tank 12 side.

外部EGR通路20における、排気マニホールド14との接続部と、EGRクーラ22との間の位置には、逆止弁41が備えられている。逆止弁41は、排気マニホールド14からEGRクーラ22側へ向かう方向にのみ、排気ガスの流通を許容する。ガス通路24には、逆止弁42が備えられている。逆止弁42は、EGRクーラ22から排気マニホールド14へ向かう方向にのみ、つまり逆止弁41と逆の方向にのみ、排気ガスの流通を許容する。実施の形態1によれば、EGR弁31を閉じた場合には、これに応じて、逆止弁41、42の機能により、排気ガスのループを生じさせることができる。このように、逆止弁の存在により、EGRクーラ22を通過して再び排気マニホールド14へと還流するような、排気ガスのループ(循環)経路を形成することができる。   A check valve 41 is provided at a position between the connection portion with the exhaust manifold 14 and the EGR cooler 22 in the external EGR passage 20. The check valve 41 allows the exhaust gas to flow only in the direction from the exhaust manifold 14 toward the EGR cooler 22. The gas passage 24 is provided with a check valve 42. The check valve 42 allows the exhaust gas to flow only in the direction from the EGR cooler 22 toward the exhaust manifold 14, that is, only in the direction opposite to the check valve 41. According to the first embodiment, when the EGR valve 31 is closed, an exhaust gas loop can be generated by the function of the check valves 41 and 42 accordingly. In this way, the presence of the check valve can form an exhaust gas loop (circulation) path that passes through the EGR cooler 22 and returns to the exhaust manifold 14 again.

実施の形態1の内燃機関は、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、内燃機関の各種センサ(例えば、エアフローメータ、エンジン水温センサ、排気ガスセンサその他)および各種アクチュエータ(例えば、過変動弁機構や燃料噴射弁その他)と接続している。内燃機関が搭載するこれらの一般的な構成については、既に各種技術が公知であり新規な事項ではないため、説明を省略する。ECU50の制御信号に基づいて、EGRバルブ31の開閉も行われる。   The internal combustion engine of the first embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is connected to various sensors (for example, an air flow meter, an engine water temperature sensor, an exhaust gas sensor, etc.) and various actuators (for example, an over-variable valve mechanism, a fuel injection valve, etc.) of the internal combustion engine. About these general structures which an internal combustion engine mounts, since various techniques are already well-known and are not a new matter, description is abbreviate | omitted. Based on the control signal of the ECU 50, the EGR valve 31 is also opened and closed.

図2は、4気筒内燃機関の排気圧力脈動の例である。図3は、実施の形態1における排気ガス流量のイメージを示す図である。逆止弁41を流れる排気ガスの流量と、逆止弁42を流れる排気ガスの流量とをそれぞれ示す。   FIG. 2 is an example of exhaust pressure pulsation of a four-cylinder internal combustion engine. FIG. 3 is a diagram showing an image of the exhaust gas flow rate in the first embodiment. The flow rate of the exhaust gas flowing through the check valve 41 and the flow rate of the exhaust gas flowing through the check valve 42 are shown.

高出力域でEGR弁31を閉じることにより、排気ガスを冷却して還流させるループが形成され、排気温度を低下させることができる。これにより、OT増量を少なく抑えても排気温度の低下を達成でき(OT増量に頼らなくとも排気触媒等の温度抑制を達成でき)、出力向上、高速燃費・実用燃費の改善を達成できる。   By closing the EGR valve 31 in the high output region, a loop for cooling and recirculating the exhaust gas is formed, and the exhaust temperature can be lowered. Thereby, even if the OT increase is suppressed to a low level, the exhaust temperature can be lowered (temperature control of the exhaust catalyst or the like can be achieved without relying on the OT increase), and the output can be improved, and high speed fuel consumption and practical fuel consumption can be improved.

実施の形態1では、ガス通路24に逆止弁42を設けた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。逆止弁42に代えて、絞り機構(絞り弁)を設けても良い。これにより、ループの流れに若干の逆流が生じて冷却できるガス量が減少するおそれがあるものの、安価にシステムを構築できるという利点がある。   In the first embodiment, the check valve 42 is provided in the gas passage 24. However, the present invention is not limited to this. Instead of the check valve 42, a throttle mechanism (throttle valve) may be provided. Thereby, although there is a possibility that the amount of gas that can be cooled is reduced due to a slight backflow in the flow of the loop, there is an advantage that the system can be constructed at low cost.

実施の形態1の構成において、逆止弁41とEGRクーラ22の位置を入れ替えてもよい。つまり、逆止弁41を、外部EGR通路20におけるEGRクーラ22下流位置に設けてもよい。これにより、逆止弁41が、高い耐熱性を有さなくとも良くなる。   In the configuration of the first embodiment, the positions of the check valve 41 and the EGR cooler 22 may be interchanged. That is, the check valve 41 may be provided at a position downstream of the EGR cooler 22 in the external EGR passage 20. Thereby, the check valve 41 does not have to have high heat resistance.

実施の形態2.
ツインエントリ式ターボチャージャーを備える内燃機関において、EGRシステムを備える場合がある。この場合、通常、2つの排気流路に対して、圧力に差ができるように設計が行われる。高圧の排気流路にEGRシステムを接続して排気ガスを抜くことにより、吸気圧との差圧を大きくし、EGR導入性の向上を図ることができる。
Embodiment 2. FIG.
An internal combustion engine having a twin entry turbocharger may have an EGR system. In this case, the design is usually performed so that the pressure can be different between the two exhaust passages. By connecting the EGR system to the high-pressure exhaust passage and exhausting the exhaust gas, the differential pressure from the intake pressure can be increased and the EGR introduction property can be improved.

EGRシステムによる排気ガスの取り出し位置が、T/C前のとき、高温・高圧側から抜いたEGRガスを実施の形態1にかかるループによって排気通路に戻す場合には、再び高温・高圧側の排気通路に戻す。これにより、EGRガスの導入性を維持しつつ、圧力(温度)のアンバランスを抑制できる。その結果、圧力(温度)のアンバランスによるOT増量の増大(これに伴う燃費悪化等)を、抑制することができる。   When the exhaust gas extraction position by the EGR system is before T / C, when the EGR gas extracted from the high temperature / high pressure side is returned to the exhaust passage by the loop according to the first embodiment, the exhaust gas on the high temperature / high pressure side is again exhausted. Return to the aisle. Thereby, pressure (temperature) imbalance can be suppressed, maintaining the introduction property of EGR gas. As a result, an increase in OT increase due to pressure (temperature) imbalance (deterioration of fuel consumption associated with this) can be suppressed.

実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3にかかる内燃機関の排気還流装置の構成を模式的に示す図である。図4に示すハードウェア構成は、EGR弁32が備えられている点を除き、図1に示したハードウェア構成と同じであるため、重複説明を避ける。EGR弁32は、EGR弁31と同様に、ECU50と接続しその制御信号により開閉される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention. The hardware configuration illustrated in FIG. 4 is the same as the hardware configuration illustrated in FIG. 1 except that the EGR valve 32 is provided, and thus redundant description is avoided. Similar to the EGR valve 31, the EGR valve 32 is connected to the ECU 50 and is opened and closed by a control signal thereof.

排気触媒の暖機運転時や軽負荷運転時には、EGR弁31を閉じているか或いはその開度が微小であることが普通である。実施の形態1の構成では、そのような場合にも排気ガス冷却ループが形成されてしまう。このため、排気触媒の暖機の遅れや触媒床温の低下によりエミッション特性の悪化を招くおそれがある。   During warm-up operation or light load operation of the exhaust catalyst, it is common that the EGR valve 31 is closed or its opening degree is minute. In the configuration of the first embodiment, an exhaust gas cooling loop is formed even in such a case. For this reason, there is a possibility that emission characteristics may be deteriorated due to a delay in warming up of the exhaust catalyst or a decrease in the catalyst bed temperature.

そこで、実施の形態3では、逆止弁41の上流側にEGR弁32を設け、上記の運転条件下においては、EGR弁32を閉じる。これにより排気ガス冷却ループを遮断でき、エミッション特性の悪化を防止できる。   Therefore, in the third embodiment, an EGR valve 32 is provided upstream of the check valve 41, and the EGR valve 32 is closed under the above operating conditions. As a result, the exhaust gas cooling loop can be cut off, and deterioration of the emission characteristics can be prevented.

図5は、実施の形態3におけるEGR弁31,32の開閉制御を、機関回転数と負荷との間の関係で規定したマップの一例を示す。領域A、B、Cのそれぞれは、下記のように定められている。
領域A:高負荷かつ高回転数の領域であり、排気冷却を行うべき領域である。
領域B:領域Aと領域Cの中間の領域であり、EGRを導入する領域である。
領域C:軽負荷かつ低回転数の領域であり、排気触媒の暖機や温度維持を行う領域である。
FIG. 5 shows an example of a map in which the opening / closing control of the EGR valves 31 and 32 in the third embodiment is defined by the relationship between the engine speed and the load. Each of the areas A, B, and C is defined as follows.
Area A: An area where the load is high and the rotation speed is high, and the area where exhaust cooling should be performed.
Region B: An intermediate region between region A and region C, and is a region where EGR is introduced.
Region C: a region where the load is light and the rotational speed is low, and is a region where the exhaust catalyst is warmed up and temperature is maintained.

実施の形態3では、領域AではEGR弁31を閉じかつEGR弁32を開く。これにより、排気冷却を行うべき場合には排気ガスの冷却ループを活用できる。また、実施の形態3では、領域CではEGR弁31とEGR弁32の双方を閉じる。これにより、排気触媒の暖機や温度維持を行う場合には排気ガス冷却ループを遮断してエミッション特性の悪化を防止できる。領域BではEGR弁31とEGR弁32の双方を開くことにより、EGRを導入する。   In the third embodiment, in the region A, the EGR valve 31 is closed and the EGR valve 32 is opened. Thus, when exhaust cooling is to be performed, an exhaust gas cooling loop can be utilized. In the third embodiment, in the region C, both the EGR valve 31 and the EGR valve 32 are closed. Thereby, when warming up or maintaining the temperature of the exhaust catalyst, the exhaust gas cooling loop can be shut off to prevent the emission characteristics from deteriorating. In region B, EGR is introduced by opening both the EGR valve 31 and the EGR valve 32.

なお、実施の形態3では、EGR弁32が、前記第の発明における「切替手段」に相当するとともに、前記第の発明における「切替弁」に相当している。
なお、EGR弁32は、EGR弁31と同様の流量制御機能を有さなくてもよく、また、連通と遮断を択一的に切替可能な弁でEGR弁32を代用してもよい。
また、実施の形態3では、図5のマップに従って上述したEGR弁31、32の開閉状態の切替制御を行うことにより、前記第の発明における「還流手段」が実現されている。
In the third embodiment, the EGR valve 32 corresponds to the “switching means” in the second invention and to the “switching valve” in the fourth invention.
The EGR valve 32 may not have the same flow rate control function as the EGR valve 31, and the EGR valve 32 may be replaced with a valve that can be selectively switched between communication and blocking.
In the third embodiment, the “refluxing means” according to the third aspect of the present invention is realized by controlling the switching of the open / closed states of the EGR valves 31 and 32 according to the map of FIG.

実施の形態4.
実施の形態4は、EGRシステムのクリーニングを行うことのできる制御手法を提供する。図6は、本発明の実施の形態4にかかる排気還流装置の動作を説明するための図である。実施の形態4のハードウェア構成は、図4で示した構成と基本的に同様とする。ただし、実施の形態4では、外部EGR通路20にEGR触媒(図示せず)が備えられるものとする。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment provides a control method capable of cleaning the EGR system. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the exhaust gas recirculation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The hardware configuration of the fourth embodiment is basically the same as the configuration shown in FIG. However, in the fourth embodiment, the EGR catalyst (not shown) is provided in the external EGR passage 20.

軽負荷域(スロットル下流の負圧が大)の運転条件では、EGR弁31を開き、EGR弁32を閉じるように、ECU50による制御が行われる。これにより、外部EGR通路20の内部(配管の内部)を低圧状態にすることができる。その後、EGR弁32を急激に開くことで、排気ガスが、外部EGR通路20内部を高速で通過する。その結果、この高速流により、外部EGR通路20の配管内壁、EGRクーラ22、EGR触媒(図示せず)などに付着したデポジットを剥がすことができる。   Under an operating condition in a light load range (a large negative pressure downstream of the throttle), the ECU 50 performs control so that the EGR valve 31 is opened and the EGR valve 32 is closed. Thereby, the inside of the external EGR passage 20 (inside the pipe) can be brought into a low pressure state. Thereafter, the EGR valve 32 is rapidly opened, so that the exhaust gas passes through the external EGR passage 20 at a high speed. As a result, deposits adhering to the pipe inner wall of the external EGR passage 20, the EGR cooler 22, the EGR catalyst (not shown), and the like can be peeled off by this high-speed flow.

一方、過大なEGRは、燃焼悪化を引き起こしてしまう。そこで、実施の形態4では、EGR弁32を開くと同時に或いは開く直前にEGR弁31が閉じられるように、ECU50がEGR弁31を制御する。外部EGR通路20の配管内部を低圧にすべくEGR弁31を開き、EGR弁32を閉じる際には、EGR弁32を即座に閉じ、EGR弁31は外部EGR通路20の排気内部の残留排気ガスによる燃焼悪化が起きないように小リフト状態で開弁する。さらに、低圧と高速流入のサイクルを、連続あるいは断続的に、複数回繰り返すことにより、デポジットを剥がす効果を高めても良い。   On the other hand, excessive EGR causes deterioration of combustion. Therefore, in the fourth embodiment, the ECU 50 controls the EGR valve 31 so that the EGR valve 31 is closed simultaneously with or just before the EGR valve 32 is opened. When the EGR valve 31 is opened to close the piping inside the external EGR passage 20 and the EGR valve 32 is closed, the EGR valve 32 is immediately closed. The EGR valve 31 is a residual exhaust gas inside the exhaust of the external EGR passage 20. The valve is opened in a small lift state so that the combustion does not deteriorate due to. Furthermore, the effect of peeling off the deposit may be enhanced by repeating the cycle of low pressure and high speed inflow continuously or intermittently a plurality of times.

実施の形態5.
実施の形態4にかかるクリーニング制御は、所定時期(定期的なものとする)であって、所定のエンジン水温以上のアイドル時に、行うことが好ましい。高エンジン水温により燃焼耐性に余裕があり、スロットル下流の圧力が低い状態だからである。EGRシステムの圧損増加を検知できる構成を持つ場合には、所定の圧損以上になった際に、上記の運転条件で行うことが好ましい。そこで、実施の形態5では、ECU50が、前回のクリーニング制御の実行後に予め定めた一定の期間が経過したら、エンジン水温が所定温度以上であり且つアイドル運転である場合に、実施の形態4にかかるクリーニングを実行する。
Embodiment 5 FIG.
The cleaning control according to the fourth embodiment is preferably performed at a predetermined time (periodic) and at an idle time that is equal to or higher than a predetermined engine water temperature. This is because combustion resistance is afforded by the high engine water temperature and the pressure downstream of the throttle is low. In the case of having a configuration capable of detecting an increase in pressure loss of the EGR system, it is preferable that the operation is performed under the above operating conditions when the pressure loss exceeds a predetermined pressure loss. Therefore, in the fifth embodiment, the ECU 50 according to the fourth embodiment is performed when the engine water temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and in the idling operation after a predetermined period after the previous cleaning control is executed. Perform cleaning.

実施の形態6.
図7は、本発明の実施の形態6にかかる排気還流装置の動作を説明するための図である。実施の形態6のハードウェア構成は、図4で示した構成と同じであるものとする。低温始動時には、始動直後の高HCかつ低温の排気ガスを、ループ経路の容量分(つまり、排気ガスのループ経路を形成する、外部EGR通路20の一部およびガス通路24の容積)、保持する。その後、排気触媒の暖機完了後に、保持した排気ガスを排気マニホールド14内に放出する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the exhaust gas recirculation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The hardware configuration of the sixth embodiment is the same as the configuration shown in FIG. At the time of low temperature start, the high HC and low temperature exhaust gas immediately after the start is held for the capacity of the loop path (that is, a part of the external EGR passage 20 and the volume of the gas passage 24 that form the exhaust gas loop path). . Thereafter, after the exhaust catalyst is warmed up, the held exhaust gas is discharged into the exhaust manifold 14.

具体的には、図7に示すように、排気触媒暖機完了前に、EGR弁31が閉じられ、かつ、EGR弁32が開かれている期間を設ける。この期間に、ループ経路に排気ガスが満たされる。排気触媒の暖機が完了したことの判定は、例えば触媒床温センサによる直接測定や、排気温度センサ等や始動経過時間による間接的測定によって、適宜に、所定条件が満たされた場合に成立する判定処理をECU50上で実行させればよい。その後、EGR弁32を閉じ、排気触媒の暖機が完了した後、EGR弁32を開放する。これにより、エミッション特性の向上を図ることができる。   Specifically, as shown in FIG. 7, a period in which the EGR valve 31 is closed and the EGR valve 32 is opened is provided before the exhaust catalyst warm-up is completed. During this period, the exhaust gas fills the loop path. The determination that the exhaust catalyst has been warmed up is established when a predetermined condition is appropriately satisfied by, for example, direct measurement using a catalyst bed temperature sensor or indirect measurement using an exhaust temperature sensor or the like, or an elapsed start time. The determination process may be executed on the ECU 50. Thereafter, the EGR valve 32 is closed, and after the warm-up of the exhaust catalyst is completed, the EGR valve 32 is opened. Thereby, the emission characteristics can be improved.

10 内燃機関本体
12 サージタンク
14 排気マニホールド
20 外部EGR通路
22 EGRクーラ
24 ガス通路
31,32 EGR弁
41、42 逆止弁
10 Internal combustion engine body 12 Surge tank 14 Exhaust manifold 20 External EGR passage 22 EGR cooler 24 Gas passages 31, 32 EGR valves 41, 42 Check valves

Claims (7)

内燃機関の排気通路に一端が連通し前記内燃機関の吸気通路に他の一端が連通する外部EGR通路と、
前記外部EGR通路を介して前記排気通路から前記吸気通路に還流される排気ガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスを、前記内燃機関の前記排気通路に戻す還流手段と、
を備え、
前記還流手段は、
前記外部EGR通路における前記EGRクーラの下流に一端が連通し、前記排気通路に他の一端が連通する、ガス通路と、
前記ガス通路において、前記EGRクーラの下流側から前記排気通路側へ向かう第1の方向に向けて、前記第1の方向と反対の第2の方向に比して、優先的にガスを流すガス方向制御手段と、
を備え、
前記ガス方向制御手段は、入口を前記EGRクーラの下流側に向け且つ出口を前記排気通路側に向けて前記ガス通路に取り付けられた逆止弁を含むことを特徴とする内燃機関の排気還流装置
An external EGR passage having one end communicating with the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end communicating with the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR cooler that cools exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage through the external EGR passage;
Recirculation means for returning the exhaust gas cooled by the EGR cooler to the exhaust passage of the internal combustion engine;
With
The reflux means includes
A gas passage in which one end communicates with the downstream side of the EGR cooler in the external EGR passage, and the other end communicates with the exhaust passage;
In the gas passage, a gas that preferentially flows a gas in a first direction from the downstream side of the EGR cooler toward the exhaust passage side as compared with a second direction opposite to the first direction. Direction control means;
With
The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, wherein the gas direction control means includes a check valve attached to the gas passage with an inlet facing a downstream side of the EGR cooler and an outlet facing the exhaust passage. .
記還流手段は、前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスの前記内燃機関の前記排気通路への還流の実行と停止を切替可能な切替手段を含むことを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気還流装置。 Before SL reflux means, according to claim 1, characterized in that it comprises a switchable switching means to execute and stop reflux to the exhaust passage of the internal combustion engine of the exhaust gas cooled by the EGR cooler An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine. 前記還流手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の暖機のときに、前記EGRクーラにより冷却された前記排気ガスの前記内燃機関の前記排気通路への還流を停止または抑制することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気還流装置。 The recirculation means stops or suppresses recirculation of the exhaust gas cooled by the EGR cooler to the exhaust passage of the internal combustion engine when the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine is warmed up. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 . 前記還流手段は、前記外部EGR通路における前記EGRクーラ下流に一端が連通し、前記排気通路に他の一端が連通する、ガス通路を有し、
前記切替手段が、前記外部EGR通路の一部と、前記外部EGR通路と前記ガス通路との合流部と、前記ガス通路とにより形成される循環経路の途中に備えられた、切替弁を含むことを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気還流装置。
The reflux means has a gas passage in which one end communicates with the downstream side of the EGR cooler in the external EGR passage and the other end communicates with the exhaust passage;
The switching means includes a switching valve provided in the middle of a circulation path formed by a part of the external EGR passage, a joining portion of the external EGR passage and the gas passage, and the gas passage. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 .
前記外部EGR通路の途中に備えられ、前記吸気通路に還流される排気ガスの量を制御するEGR弁を備え、
前記切替弁は、前記外部EGR通路における前記EGR弁より前記排気通路側の位置に備えられ、
前記EGR弁を開きかつ前記切替弁を閉じる第1状態を形成し、前記第1状態形成後、前記外部EGR通路内が負圧になる程度の所定期間を経過した後に、前記切替弁を開きかつ前記EGR弁を閉じる第2状態を形成する負圧生成開放制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気還流装置。
An EGR valve provided in the middle of the external EGR passage for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage;
The switching valve is provided at a position closer to the exhaust passage than the EGR valve in the external EGR passage,
Forming a first state to close the opening and the switching valve the EGR valve, after the formation of the first state, after a lapse of a predetermined time enough to the external EGR passage becomes a negative pressure, opens the switching valve 5. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 , further comprising negative pressure generation opening control means for forming a second state in which the EGR valve is closed.
前記外部EGR通路における前記EGR弁と前記切替弁との間に、前記EGRクーラ、または/および、EGR触媒を備えることを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気還流装置。 The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 5 , wherein the EGR cooler and / or the EGR catalyst is provided between the EGR valve and the switching valve in the external EGR passage. 前記内燃機関は、前記排気通路に備えられた排気触媒を備えており、
前記排気触媒の温度が所定温度以下である場合に、前記EGR弁を閉じかつ前記切替弁を開いた第1状態を形成し、前記第1状態の形成後、所定期間の経過後に、前記EGR弁および前記切替弁を閉じた第2状態を形成し、前記第2状態の形成後に前記排気触媒の温度が前記所定温度を上回った場合に前記第1状態を形成する排気蓄積制御手段を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の内燃機関の排気還流装置。
The internal combustion engine includes an exhaust catalyst provided in the exhaust passage,
When the temperature of the exhaust catalyst is equal to or lower than a predetermined temperature, a first state is formed in which the EGR valve is closed and the switching valve is opened, and after the predetermined state has elapsed after the formation of the first state, the EGR valve And an exhaust accumulation control means for forming a second state in which the switching valve is closed, and forming the first state when the temperature of the exhaust catalyst exceeds the predetermined temperature after the formation of the second state. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 5 or 6 , characterized by the above.
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