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JP2015178777A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2015178777A
JP2015178777A JP2014055394A JP2014055394A JP2015178777A JP 2015178777 A JP2015178777 A JP 2015178777A JP 2014055394 A JP2014055394 A JP 2014055394A JP 2014055394 A JP2014055394 A JP 2014055394A JP 2015178777 A JP2015178777 A JP 2015178777A
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JP
Japan
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egr
passage
valve
exhaust passage
exhaust
Prior art date
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Japanese (ja)
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小林 修
Osamu Kobayashi
修 小林
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to PCT/JP2015/058153 priority patent/WO2015141756A1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To warm up an EGR valve early and thus enables early start of introduction of EGR gas while no condensation water is present around the EGR valve in an internal combustion engine.SOLUTION: An internal combustion engine includes: an EGR passage 34 for interconnecting an intake passage 12 and an exhaust passage 14 upstream of a compressor 22a for supercharging intake air; and an EGR valve 38 arranged at an end on the intake passage 12 side in the EGR passage 34 or in the middle of the EGR passage 34.The internal combustion engine further includes: a communication passage 50 interconnecting the EGR passage 34 and the exhaust passage 14; and an on-off valve 52 for opening/closing the communication passage 50. The communication passage 50 is connected to the EGR passage 34 at a position immediately above the EGR valve 38 in the flowing direction of the EGR gas and is connected to the exhaust passage 14 so that a downstream side catalyst 30 is interposed in a portion between a connection position 34a of the EGR passage 34 and the exhaust passage 14 and a connection position 50a of the communication passage 50.

Description

この発明は、内燃機関に係り、特に、EGRガスを導入可能な内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine capable of introducing EGR gas.

従来、例えば特許文献1には、ターボ過給機付きの内燃機関が開示されている。この内燃機関は、過給された吸入空気を冷却するインタークーラーと、コンプレッサよりも上流側の吸気通路に導入されるEGRガスを冷却するEGRクーラーとを備えている。そして、インタークーラーおよびEGRクーラーにて凝縮水が発生しないようにEGRガス量が制御されるようになっている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an internal combustion engine with a turbocharger. This internal combustion engine includes an intercooler that cools supercharged intake air and an EGR cooler that cools EGR gas introduced into an intake passage upstream of the compressor. The amount of EGR gas is controlled so that condensed water is not generated in the intercooler and the EGR cooler.

特開2012−087779号公報JP 2012-087779 A

ここで、EGR通路を流れるEGRガスの流量を調整するEGRバルブがEGR通路における吸気通路側の端部もしくは当該EGR通路の途中に設けられている構成を想定する。冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、凝縮水が発生し易いのでEGRバルブは閉じられる。しかしながら、EGRバルブが閉じられていても、排気脈動によってEGRバルブよりもEGRガス流れの上流側のEGR通路は排気ガスで満たされており、ここでは絶えずガス交換が生じている。このため、冷えているEGRバルブに排気ガス中の水分が触れることで結露が生じることがある。このように、EGRバルブが閉じている冷間時には、EGRバルブの排気通路側のバルブ表面およびその付近において凝縮水が発生し得る。   Here, a configuration is assumed in which an EGR valve for adjusting the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage is provided at an end portion of the EGR passage on the intake passage side or in the middle of the EGR passage. In the initial warm-up period after starting from the cold state, the EGR valve is closed because condensed water is likely to be generated. However, even if the EGR valve is closed, the EGR passage on the upstream side of the EGR gas flow with respect to the EGR valve is filled with the exhaust gas due to the exhaust pulsation, and gas exchange occurs constantly here. For this reason, dew condensation may occur when moisture in the exhaust gas touches the cold EGR valve. Thus, when the EGR valve is closed and cold, condensed water can be generated on and near the valve surface on the exhaust passage side of the EGR valve.

上記のようなEGRバルブでの凝縮水の発生に対して何らの配慮なしにEGRバルブを開いてEGRガスの導入を行うと、この凝縮水が吸気通路に流入してしまう。一方、内燃機関が完全に暖機することによってEGRバルブでの凝縮水が消滅するまでEGRガスの導入を禁止すると、EGRガスの導入による燃費効果が得られなくなってしまう。   If the EGR valve is opened and EGR gas is introduced without any consideration for the generation of condensed water in the EGR valve as described above, the condensed water flows into the intake passage. On the other hand, if the introduction of EGR gas is prohibited until the condensed water in the EGR valve disappears due to complete warming up of the internal combustion engine, the fuel efficiency effect due to the introduction of EGR gas cannot be obtained.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、EGRバルブを早期に暖めてEGRバルブ周りに凝縮水が存在していない状態でのEGRガスの導入を早期に開始できるようにした内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, so that the introduction of EGR gas can be started early in the state where the EGR valve is warmed up early and condensed water does not exist around the EGR valve. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine.

第1の発明は、内燃機関であって、
吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路における前記吸気通路の側の端部もしくは当該EGR通路の途中に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を調整するEGRバルブと、
前記EGR通路と前記排気通路とを接続する連通路と、
前記連通路を開閉する開閉バルブと、を備え、
前記連通路は、EGRガスの流れ方向における前記EGRバルブの直上の位置において前記EGR通路に接続され、かつ、前記EGR通路と前記排気通路との接続位置での排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置もしくは当該圧力差が所定のアクチュエータの動作に伴って生じる位置において前記排気通路に接続されていることを特徴とする。
The first invention is an internal combustion engine,
A compressor for supercharging intake air;
An EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage upstream of the compressor;
An EGR valve that is provided in an end portion of the EGR passage on the side of the intake passage or in the middle of the EGR passage, and adjusts the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage;
A communication passage connecting the EGR passage and the exhaust passage;
An opening and closing valve for opening and closing the communication path,
The communication passage is connected to the EGR passage at a position immediately above the EGR valve in the EGR gas flow direction, and a pressure difference with respect to the pressure in the exhaust passage occurs at the connection position of the EGR passage and the exhaust passage. It is connected to the exhaust passage at the position where the pressure difference or the pressure difference occurs with the operation of a predetermined actuator.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記EGRバルブが閉じている状態で前記EGRバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、前記開閉バルブを開く制御手段をさらに備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
When the EGR valve is closed, when the condensed water is generated in the EGR valve, or when there is a possibility that it is generated, a control means for opening the open / close valve is further provided.

また、第3の発明は、第2の発明において、
前記EGRバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合とは、前記EGRバルブの温度が所定値以下となる場合であることを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The case where condensed water is generated or possibly generated in the EGR valve is a case where the temperature of the EGR valve becomes a predetermined value or less.

また、第4の発明は、第1〜第3の発明の何れか1つにおいて、
前記排気通路には、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器が少なくとも1つ介在していることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in any one of 1st-3rd invention,
In the exhaust passage, at least one device for lowering the pressure in the exhaust passage is interposed between the connection position of the EGR passage and the exhaust passage and the connection position of the communication passage and the exhaust passage. It is characterized by that.

また、第5の発明は、第1〜第3の発明の何れか1つにおいて、
前記排気通路には、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、前記開閉バルブが開かれる際に前記排気通路を絞る絞り弁が前記所定のアクチュエータとして配置されていることを特徴とする。
Moreover, 5th invention is set in any one of 1st-3rd invention,
In the exhaust passage, the exhaust passage is throttled when the opening / closing valve is opened at a position between the connection position of the EGR passage and the exhaust passage and the connection position of the communication passage and the exhaust passage. A throttle valve is arranged as the predetermined actuator.

また、第6の発明は、第1〜第5の発明の何れか1つにおいて、
前記EGRバルブよりもEGRガス流れの上流側の前記EGR通路に配置され、当該EGR通路を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラーをさらに備え、
前記連通路と前記排気通路との接続位置は、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置よりも前記排気通路内の排気ガスの流れの上流側に設けられていることを特徴とする。
Moreover, 6th invention is set in any one of 1st-5th invention,
An EGR cooler that is arranged in the EGR passage upstream of the EGR gas flow from the EGR valve and cools the EGR gas flowing through the EGR passage;
The connection position between the communication passage and the exhaust passage is provided on the upstream side of the flow of exhaust gas in the exhaust passage from the connection position between the EGR passage and the exhaust passage.

第1の発明によれば、EGRバルブが閉じている冷間時に開閉バルブを開くこととすれば、EGR通路および連通路を利用して、排気通路を流れる排気ガスの一部がEGRバルブに触れながら流れるようにすることができる。その結果、当該排気ガスの熱によってEGRバルブを加熱することができる。これにより、EGRバルブでの凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去(乾燥)を行うことができる。このため、EGRバルブを早期に暖めてEGRバルブ周りに凝縮水が存在していない状態でのEGRガスの導入を早期に開始させられる内燃機関を実現することができる。   According to the first invention, if the open / close valve is opened when the EGR valve is closed when it is cold, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage touches the EGR valve using the EGR passage and the communication passage. It can be made to flow while. As a result, the EGR valve can be heated by the heat of the exhaust gas. Thereby, generation | occurrence | production of the condensed water in an EGR valve | bulb can be suppressed, or the generated condensed water can be removed (dried). Therefore, it is possible to realize an internal combustion engine in which the introduction of EGR gas can be started early when the EGR valve is warmed early and condensed water does not exist around the EGR valve.

第2および第3の発明によれば、EGRバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、EGR通路および連通路を利用して導入した排気ガスの熱によってEGRバルブを加熱することができる。これにより、EGRバルブでの凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去(乾燥)を行うことができる。   According to the second and third inventions, when condensed water is generated or may be generated in the EGR valve, EGR is caused by the heat of the exhaust gas introduced using the EGR passage and the communication passage. The valve can be heated. Thereby, generation | occurrence | production of the condensed water in an EGR valve | bulb can be suppressed, or the generated condensed water can be removed (dried).

第4の発明によれば、排気通路内圧力を降下させる機器を利用して、EGRバルブが閉じている状態で開閉バルブを開いた際にEGRバルブに触れながら流れる排気ガスの流れを生じさせることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the flow of the exhaust gas that flows while touching the EGR valve when the open / close valve is opened while the EGR valve is closed is generated using a device that reduces the pressure in the exhaust passage. Can do.

第5の発明によれば、開閉バルブが開かれる際に排気通路を絞る絞り弁を利用して、EGRバルブが閉じている状態で開閉バルブを開いた際にEGRバルブに触れながら流れる排気ガスの流れを生じさせることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the throttle valve that restricts the exhaust passage when the opening / closing valve is opened is used, and the exhaust gas flowing while touching the EGR valve when the opening / closing valve is opened while the EGR valve is closed is used. A flow can be generated.

第6の発明によれば、開閉バルブが開かれる際に、排気ガスが排気通路から連通路に流入したうえでEGR通路に流れるという流路形態を形成することができる。これにより、EGRバルブよりもEGRガス流れの上流側の排気通路にEGRクーラーが備えられるという一般的な構成が採用されている場合においてEGRバルブを加熱する際に、EGRバルブに到達する前にEGRクーラーによって排気ガスが冷却されるのを回避することができる。これにより、EGRバルブの加熱時にEGRバルブに到達する排気ガスの温度を高く保つことができるようになる。このため、EGRバルブの暖機性を良好に確保することができる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to form a flow path configuration in which when the open / close valve is opened, the exhaust gas flows from the exhaust passage into the communication passage and then flows into the EGR passage. Accordingly, when a general configuration in which an EGR cooler is provided in an exhaust passage upstream of the EGR gas flow with respect to the EGR valve is employed, when the EGR valve is heated, the EGR valve is reached before reaching the EGR valve. It is possible to avoid the exhaust gas from being cooled by the cooler. Thereby, the temperature of the exhaust gas that reaches the EGR valve when the EGR valve is heated can be kept high. For this reason, the warm-up property of the EGR valve can be ensured satisfactorily.

本発明の実施の形態1における内燃機関のシステム構成を概略的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematically the system configuration | structure of the internal combustion engine in Embodiment 1 of this invention. 図1に示すLPL式のEGR装置周りの特徴的な構成を表した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a characteristic configuration around an LPL type EGR device illustrated in FIG. 1. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. EGRバルブの温度推定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the temperature estimation method of an EGR valve | bulb. EGRバルブ暖機動作の効果を表した図である。It is a figure showing the effect of EGR valve warm-up operation. 排気通路に対するEGR通路および連通路の接続位置の他の一例を表した図である。It is a figure showing other examples of the connection position of the EGR passage and the communicating passage to the exhaust passage. 本発明の実施の形態2におけるEGR装置周りの特徴的な構成を表した図である。It is a figure showing the characteristic structure around the EGR apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるEGR装置周りの特徴的な構成を表した図である。It is a figure showing the characteristic structure around the EGR apparatus in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3におけるEGR装置周りの構成の変形例を表した図である。It is a figure showing the modification of the structure around the EGR apparatus in Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
[内燃機関のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1における内燃機関10のシステム構成を概略的に説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関(一例として火花点火式エンジン)10を備えている。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14が連通している。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration of internal combustion engine]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a system configuration of an internal combustion engine 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The system of this embodiment includes an internal combustion engine (a spark ignition engine as an example) 10. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with each cylinder of the internal combustion engine 10.

吸気通路12の入口近傍には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16の下流近傍には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18、および吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ20がそれぞれ設けられている。   An air cleaner 16 is attached in the vicinity of the inlet of the intake passage 12. Near the downstream of the air cleaner 16, an air flow meter 18 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage 12 and an intake air temperature sensor 20 that detects the temperature of the intake air are provided.

エアフローメータ18の下流には、ターボ過給機22のコンプレッサ22aが設置されている。コンプレッサ22aは、排気通路14に配置されたタービン22bと連結軸を介して一体的に連結されている。コンプレッサ22aの下流には、コンプレッサ22aにより圧縮された空気を冷却するためのインタークーラー24が設けられている。インタークーラー24の下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。   A compressor 22 a of the turbocharger 22 is installed downstream of the air flow meter 18. The compressor 22a is integrally connected to a turbine 22b disposed in the exhaust passage 14 via a connecting shaft. An intercooler 24 for cooling the air compressed by the compressor 22a is provided downstream of the compressor 22a. An electronically controlled throttle valve 26 is provided downstream of the intercooler 24.

タービン22bよりも下流側の排気通路14には、排気ガスを浄化するための各種触媒が配置されている。ここでは、一例として、排気ガスの上流側から順に、ともに三元触媒である上流側触媒(S/C)28および下流側触媒(U/F)30が備えられている。   Various catalysts for purifying exhaust gas are disposed in the exhaust passage 14 on the downstream side of the turbine 22b. Here, as an example, an upstream catalyst (S / C) 28 and a downstream catalyst (U / F) 30 that are both three-way catalysts are provided in order from the upstream side of the exhaust gas.

また、図1に示す内燃機関10は、低圧ループ(LPL)式のEGR装置32を備えている。EGR装置32は、タービン22bよりも下流側の排気通路14と、コンプレッサ22aよりも上流側の吸気通路12とを接続するEGR通路34を備えている。このEGR通路34には、吸気通路12に導入される際のEGRガスの流れの上流側から順に、EGRクーラー36およびEGRバルブ38が設けられている。EGRクーラー36は、EGR通路34を流れるEGRガスを冷却するために備えられた水冷式のクーラーである。EGRバルブ38は、EGR通路34を通って吸気通路12に還流されるEGRガスの量を調整するために備えられている。なお、EGRバルブ38のバルブボディ38a(図2参照)はエンジン冷却水によって暖められるようになっている。また、EGRクーラー36に供給されるエンジン冷却水の温度は、EGRクーラー36と通過する排気ガス(EGRガス)の露点温度よりも高い温度に制御されるようになっているものとする。   The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes a low-pressure loop (LPL) type EGR device 32. The EGR device 32 includes an EGR passage 34 that connects the exhaust passage 14 downstream of the turbine 22b and the intake passage 12 upstream of the compressor 22a. The EGR passage 34 is provided with an EGR cooler 36 and an EGR valve 38 in order from the upstream side of the flow of EGR gas when introduced into the intake passage 12. The EGR cooler 36 is a water-cooled cooler provided to cool the EGR gas flowing through the EGR passage 34. The EGR valve 38 is provided for adjusting the amount of EGR gas recirculated to the intake passage 12 through the EGR passage 34. The valve body 38a (see FIG. 2) of the EGR valve 38 is warmed by the engine coolant. The temperature of the engine coolant supplied to the EGR cooler 36 is controlled to be higher than the dew point temperature of the exhaust gas (EGR gas) passing through the EGR cooler 36.

本実施形態のシステムは、EGR装置32周りの構成に特徴を有している。この特徴的な構成については図2を参照して詳述する。さらに、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40の入力部には、上述したエアフローメータ18および吸気温度センサ20に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ42、およびエンジン冷却水温度を検出するための水温センサ44等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。一方、ECU40の出力部には、上述したスロットルバルブ26およびEGRバルブ38に加え、内燃機関10の筒内もしくは吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁46、および、筒内の混合気に点火するための点火装置48等の内燃機関10の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU40は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転を制御するものである。   The system of this embodiment is characterized by the configuration around the EGR device 32. This characteristic configuration will be described in detail with reference to FIG. Further, the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the air flow meter 18 and the intake air temperature sensor 20 described above, an internal combustion engine such as a crank angle sensor 42 for detecting the engine speed and a water temperature sensor 44 for detecting the engine coolant temperature is provided at the input portion of the ECU 40. Various sensors for detecting 10 driving states are connected. On the other hand, in addition to the throttle valve 26 and the EGR valve 38 described above, an output portion of the ECU 40 includes a fuel injection valve 46 for injecting fuel into the cylinder or the intake port of the internal combustion engine 10 and an air-fuel mixture in the cylinder. Various actuators for controlling the operation of the internal combustion engine 10 such as an ignition device 48 for igniting are connected. The ECU 40 controls the operation of the internal combustion engine 10 by operating various actuators in accordance with the outputs of the various sensors described above and a predetermined program.

[実施の形態1におけるEGR装置周りの特徴的な構成]
図2は、図1に示すLPL式のEGR装置32周りの特徴的な構成を表した図である。図2に示す構成では、EGR通路34の排気通路14側の端部は、上流側触媒28と下流側触媒30との間の部位において排気通路14に接続されている。また、この例では、EGRバルブ38は、吸気通路12側のEGR通路34の端部に設けられているが、本発明におけるEGRバルブ38は、EGR通路34の途中の部位に配置されるものであってもよい。
[Characteristic configuration around the EGR apparatus in the first embodiment]
FIG. 2 is a diagram showing a characteristic configuration around the LPL type EGR device 32 shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 2, the end portion of the EGR passage 34 on the exhaust passage 14 side is connected to the exhaust passage 14 at a portion between the upstream catalyst 28 and the downstream catalyst 30. In this example, the EGR valve 38 is provided at the end of the EGR passage 34 on the intake passage 12 side. However, the EGR valve 38 in the present invention is disposed at a position in the middle of the EGR passage 34. There may be.

冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、良好な燃焼を維持するために、また、凝縮水が発生し易いので、EGRバルブ38は通常閉じられる。しかしながら、EGRバルブ38が閉じられていても、排気脈動によってEGRバルブ38よりもEGRガス流れの上流側(排気通路14側)のEGR通路34は排気ガスで満たされており、ここでは絶えずガス交換が生じている。このため、冷えているEGRバルブ38に排気ガス中の水分が触れることで結露が生じることがある。このように、EGRバルブ38が閉じている冷間時には、EGRバルブ38の排気通路14側のバルブ表面およびその付近において凝縮水が発生し得る。   In the initial warm-up period after starting from the cold state, the EGR valve 38 is normally closed to maintain good combustion and condensate is easily generated. However, even if the EGR valve 38 is closed, the EGR passage 34 on the upstream side (exhaust passage 14 side) of the EGR gas flow with respect to the EGR valve 38 is filled with the exhaust gas due to exhaust pulsation. Has occurred. For this reason, dew condensation may occur when moisture in the exhaust gas touches the cold EGR valve 38. In this way, when the EGR valve 38 is closed and cold, condensed water can be generated on the valve surface of the EGR valve 38 on the exhaust passage 14 side and in the vicinity thereof.

上記のようなEGRバルブ38での凝縮水の発生に対して何らの配慮なしにEGRバルブ38を開いてEGRガスの導入を行うと、この凝縮水が吸気通路12に流入してしまう。その結果、吸気系部品の腐食が発生することが懸念される。また、本実施形態の内燃機関10のようにコンプレッサ22aよりも上流側の吸気通路12にEGRガスを導入する場合には、コンプレッサ22aの腐食だけでなく凝縮水の衝突によるコンプレッサ22aの摩耗(エロージョン)が発生することが懸念される。一方、内燃機関10が完全に暖機することによってEGRバルブ38での凝縮水が消滅するまでEGRガスの導入を禁止した場合、完全な暖機による凝縮水の除去(乾燥)には多くの時間を要するため、その時間内はEGRガスの導入による燃費効果を引き出せなくなってしまう。   If the EGR valve 38 is opened and EGR gas is introduced without any consideration for the generation of condensed water in the EGR valve 38 as described above, this condensed water flows into the intake passage 12. As a result, there is a concern that corrosion of intake system parts may occur. Further, when the EGR gas is introduced into the intake passage 12 upstream of the compressor 22a as in the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the wear (erosion) of the compressor 22a due to the collision of condensed water as well as the corrosion of the compressor 22a. ) May occur. On the other hand, when the introduction of EGR gas is prohibited until the condensed water in the EGR valve 38 disappears due to the complete warming up of the internal combustion engine 10, it takes a lot of time to remove (dry) the condensed water by the complete warming up. Therefore, the fuel efficiency effect due to the introduction of EGR gas cannot be brought out during that time.

そこで、本実施形態では、EGRバルブ38を早期に暖めてEGRバルブ38周りに凝縮水が存在していない状態でのEGRガスの導入を早められるようにするために、図2に示す連通路50と開閉バルブ52とを備えることとした。連通路50は、EGRガスの流れ方向におけるEGRバルブ38の直上のEGR通路34と、下流側触媒30よりも下流側の排気通路14とを接続するものである。開閉バルブ52は、連通路50を開閉するために連通路50に設置されている。開閉バルブ52は上述したECU40に電気的に接続されている。   Therefore, in the present embodiment, in order to warm the EGR valve 38 at an early stage so that the introduction of EGR gas in the state where condensed water does not exist around the EGR valve 38 can be accelerated, the communication path 50 shown in FIG. And an opening / closing valve 52. The communication passage 50 connects the EGR passage 34 directly above the EGR valve 38 in the EGR gas flow direction and the exhaust passage 14 on the downstream side of the downstream catalyst 30. The open / close valve 52 is installed in the communication path 50 in order to open and close the communication path 50. The on-off valve 52 is electrically connected to the ECU 40 described above.

連通路50と排気通路14との接続位置50aは、EGR通路34と排気通路14との接続位置34aとの間に下流側触媒30を介している。これにより、連通路50は、下流側触媒30の圧力損失を利用して、EGR通路34の接続位置34aでの排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置(接続位置50a)において排気通路14に接続されているといえる。言い換えると、排気通路14には、EGR通路34の接続位置34aと連通路50の接続位置50aとの間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器としての下流側触媒30が配置されている。   The connection position 50 a between the communication passage 50 and the exhaust passage 14 is interposed between the EGR passage 34 and the connection position 34 a between the exhaust passage 14 and the downstream side catalyst 30. As a result, the communication passage 50 uses the pressure loss of the downstream side catalyst 30 and the exhaust passage 14 at a position where the pressure difference with respect to the pressure in the exhaust passage at the connection position 34a of the EGR passage 34 is generated (connection position 50a). It can be said that it is connected to. In other words, in the exhaust passage 14, the downstream side catalyst 30 as a device for reducing the pressure in the exhaust passage is disposed at a portion between the connection position 34 a of the EGR passage 34 and the connection position 50 a of the communication passage 50. .

以上説明した構成では、EGRバルブ38が閉じている冷間時に開閉バルブ52を開くことにより、排気通路14を流れる排気ガスの一部によって、EGR通路34および連通路50を順に通過して下流側触媒30の下流側の排気通路14に戻される排気ガス流れが形成される。上述したように、連通路50とEGR通路34との接続位置は、(EGRガス導入時の)EGRガスの流れ方向におけるEGRバルブ38の直上の位置とされている。これにより、排気ガスがEGR通路34から連通路50に向けて流れる際に、排気ガスがEGRバルブ38に触れながら流れていくようになる。その結果、当該排気ガスの熱によってEGRバルブ38を加熱することができる。より具体的には、排気脈動によってEGRバルブ38位置に間欠的に到来する排気ガスの熱を利用する場合と比べ、EGRバルブ38に常に触れるように継続的に流れる排気ガスの熱を利用することができるので、EGRバルブ38を早期に暖めることができる。これにより、凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去(乾燥)を行うことができる。   In the configuration described above, by opening the on-off valve 52 when the EGR valve 38 is cold, the EGR passage 34 and the communication passage 50 are sequentially passed by the part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14 to the downstream side. An exhaust gas flow returning to the exhaust passage 14 on the downstream side of the catalyst 30 is formed. As described above, the connection position between the communication passage 50 and the EGR passage 34 is a position immediately above the EGR valve 38 in the EGR gas flow direction (when the EGR gas is introduced). As a result, when the exhaust gas flows from the EGR passage 34 toward the communication passage 50, the exhaust gas flows while touching the EGR valve 38. As a result, the EGR valve 38 can be heated by the heat of the exhaust gas. More specifically, the heat of the exhaust gas continuously flowing so as to always touch the EGR valve 38 is used as compared with the case of using the heat of the exhaust gas that intermittently arrives at the position of the EGR valve 38 due to the exhaust pulsation. Therefore, the EGR valve 38 can be warmed up early. Thereby, generation | occurrence | production of condensed water can be suppressed or the generated condensed water can be removed (dried).

[実施の形態1の特徴的な制御]
以上説明した構成によれば、EGRバルブ38が閉じている状態で開閉バルブ52を開くことにより、冷えているEGRバルブ38を早期に暖めることができる。そこで、本実施形態では、EGRバルブ38が閉じている状態でEGRバルブ38にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に開閉バルブ52を開く制御を行うこととした。より具体的には、EGRバルブ38の温度推定を行い、EGRバルブ38の推定温度が所定値X1以下となる場合には、エンジン冷却水温度THWが所定の条件を満たすことを条件として開閉バルブ52を開く制御(EGRバルブ暖機動作)を行うこととした。
[Characteristic control of the first embodiment]
According to the configuration described above, the open EGR valve 38 can be warmed quickly by opening the on-off valve 52 while the EGR valve 38 is closed. Therefore, in the present embodiment, when the EGR valve 38 is closed, when the EGR valve 38 is or is likely to generate condensed water, the opening / closing valve 52 is controlled to be opened. More specifically, the temperature of the EGR valve 38 is estimated, and when the estimated temperature of the EGR valve 38 is equal to or lower than the predetermined value X1, the opening / closing valve 52 is provided on condition that the engine coolant temperature THW satisfies the predetermined condition. Control (EGR valve warm-up operation) to open.

図3は、本発明の実施の形態1の特徴的な制御を実現するために、ECU40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、冷間始動時に起動され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。また、EGRバルブ38は冷間始動時には閉じられているものとする。   FIG. 3 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 40 in order to realize the characteristic control of the first embodiment of the present invention. This routine is started at the time of cold start and is repeatedly executed every predetermined control cycle. Further, it is assumed that the EGR valve 38 is closed during a cold start.

図3に示すルーチンでは、ECU40は、ステップ100においてEGRバルブ推定温度を算出する。ここでは、EGRバルブ推定温度は、一例として、吸気温度THA、エンジン冷却水温度THWおよび時間の関数によって算出される。図4は、EGRバルブ38の温度推定手法を説明するための図である。ECU40は、図4に示すように吸気温度THAとエンジン冷却水温度THWとの関係でEGRバルブ38の温度のベース値Teoを定めたマップを記憶している。ここでいうベース値Teoとは、吸気温度THAおよびエンジン冷却水温度THWがそれぞれ任意の温度であるときの定常的なEGRバルブ38の温度のことである。 In the routine shown in FIG. 3, the ECU 40 calculates the EGR valve estimated temperature in step 100. Here, as an example, the estimated EGR valve temperature is calculated by a function of intake air temperature THA, engine coolant temperature THW, and time. FIG. 4 is a diagram for explaining a temperature estimation method of the EGR valve 38. As shown in FIG. 4, the ECU 40 stores a map in which the base value Teo of the temperature of the EGR valve 38 is determined based on the relationship between the intake air temperature THA and the engine coolant temperature THW. The base value T eo here is a steady temperature of the EGR valve 38 when the intake air temperature THA and the engine coolant temperature THW are respectively arbitrary temperatures.

本ステップ100では、吸気温度センサ20により検出される吸気温度THAと水温センサ44により検出されるエンジン冷却水温度THWとに対応する値Teoが図4に示すようなマップを参照して取得される。そして、この値Teoを基礎として、(1)式に従って、吸気温度THAおよびエンジン冷却水温度THWの変化の影響を受けて時間的な遅れを伴って変化するEGRバルブ38の現在の温度Tが算出される。なお、(1)式において、Tn−1はEGRバルブ38の温度の前回値であり、kは事前に設定されたなまし係数(0<k<1)である。また、水温センサ44は、バルブボディ38aでのエンジン冷却水温度と相関のある位置にてエンジン冷却水温度THWを計測しているものとする。

Figure 2015178777
In this step 100, a value T eo corresponding to the intake air temperature THA detected by the intake air temperature sensor 20 and the engine coolant temperature THW detected by the water temperature sensor 44 is acquired with reference to a map as shown in FIG. The Based on this value T eo , the current temperature T n of the EGR valve 38 that changes with a time delay under the influence of changes in the intake air temperature THA and the engine coolant temperature THW according to the equation (1). Is calculated. In Equation (1), T n-1 is the previous value of the temperature of the EGR valve 38, and k is a preset annealing coefficient (0 <k <1). It is assumed that the water temperature sensor 44 measures the engine coolant temperature THW at a position correlated with the engine coolant temperature in the valve body 38a.
Figure 2015178777

次に、ECU40は、ステップ102に進み、EGRバルブ推定温度Tが所定値X1以下であるか否かを判定する。所定値X1は、EGRバルブ38にて結露が発生し始める温度(すなわち、EGRバルブ38付近の排気ガスの露点温度)である。本ステップ102の処理により、EGRバルブ38にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合であるか否かが判断される。 Next, the ECU 40 proceeds to step 102 and determines whether or not the EGR valve estimated temperature T n is equal to or less than a predetermined value X1. The predetermined value X1 is a temperature at which condensation starts to occur in the EGR valve 38 (that is, a dew point temperature of exhaust gas in the vicinity of the EGR valve 38). By the processing in step 102, it is determined whether or not condensed water is generated in the EGR valve 38 or there is a possibility that it will be generated.

ステップ102の判定が不成立となる場合には、ECU40は、ステップ104に進み、開閉バルブ52を閉じるもしくは閉じられた状態を維持する。すなわち、この場合には、EGRバルブ暖機動作は不実行とされる。一方、ステップ102の判定が成立する場合には、ECU40は、ステップ106に進み、エンジン冷却水温度THWが所定値X2よりも高いか否かを判定する。水温センサ44は、EGRクーラー36でのエンジン冷却水温度とも相関を有する位置にてエンジン冷却水温度THWを計測しているものとする。所定値X2は、EGRクーラー36でのエンジン冷却水温度がEGRクーラー36付近の排気ガスの露点温度である時に水温センサ44によって検出されるエンジン冷却水温度THWの値に相当するものである。   If the determination in step 102 is not satisfied, the ECU 40 proceeds to step 104 and closes the open / close valve 52 or maintains the closed state. That is, in this case, the EGR valve warm-up operation is not executed. On the other hand, if the determination in step 102 is satisfied, the ECU 40 proceeds to step 106 and determines whether or not the engine coolant temperature THW is higher than a predetermined value X2. It is assumed that the water temperature sensor 44 measures the engine coolant temperature THW at a position that also correlates with the engine coolant temperature in the EGR cooler 36. The predetermined value X2 corresponds to the value of the engine coolant temperature THW detected by the water temperature sensor 44 when the engine coolant temperature in the EGR cooler 36 is the dew point temperature of the exhaust gas near the EGR cooler 36.

ECU40は、ステップ106の判定が不成立となる場合には、ステップ104に進み、EGRバルブ暖機動作を実行しない。一方、ECU40は、ステップ106の判定が成立する場合には、ステップ108に進み、EGRバルブ暖機動作を実行する(すなわち、開閉バルブ52を開くもしくは開かれた状態を維持する)。   If the determination in step 106 is not established, the ECU 40 proceeds to step 104 and does not execute the EGR valve warm-up operation. On the other hand, when the determination in step 106 is established, the ECU 40 proceeds to step 108 and executes an EGR valve warm-up operation (that is, opens or closes the opening / closing valve 52).

以上説明した図3に示すルーチンによれば、EGRバルブ推定温度が所定値X1以下であることでEGRバルブ38にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性があると判断された場合には、ステップ106の判定成立を条件としてEGRバルブ暖機動作が実行される。これにより、EGRバルブ38を早期に暖めてEGRバルブ38の周りに凝縮水が存在していない状態でのEGRガスの導入を早期に開始できるようになる。   According to the routine shown in FIG. 3 described above, when the EGR valve estimated temperature is equal to or lower than the predetermined value X1, it is determined that condensed water is generated or possibly generated in the EGR valve 38. The EGR valve warm-up operation is executed on condition that the determination in step 106 is satisfied. As a result, the EGR valve 38 can be warmed early and introduction of EGR gas can be started early in the state where condensed water does not exist around the EGR valve 38.

また、上記ルーチンによれば、エンジン冷却水温度が所定値X2よりも高いためにEGRクーラー36でのエンジン冷却水温度がEGRガスの露点よりも高くなったと判断されることを条件として、EGRバルブ暖機動作の実行を許可することとしている。これにより、排気ガスがEGRクーラー36を通過する際に凝縮水が発生しないようにしたうえで、EGRバルブ38の加熱のためにEGRバルブ38の周りに排気ガスを導入できるようになる。ただし、本発明におけるEGRバルブ暖機動作の実施は、必ずしも、このエンジン冷却水温度の判定条件を伴っているものに限られない。   Further, according to the above routine, the EGR valve is provided on condition that the engine coolant temperature in the EGR cooler 36 is determined to be higher than the dew point of the EGR gas because the engine coolant temperature is higher than the predetermined value X2. Execution of warm-up operation is permitted. Thus, the exhaust gas can be introduced around the EGR valve 38 for heating the EGR valve 38 while preventing the condensed water from being generated when the exhaust gas passes through the EGR cooler 36. However, the implementation of the EGR valve warm-up operation in the present invention is not necessarily limited to the one accompanied with the determination condition of the engine coolant temperature.

図5は、EGRバルブ暖機動作の効果を表した図である。図5より、EGRバルブ暖機動作のための開閉バルブ52の制御を行うことで、冷間始動時におけるEGRバルブ38の温度(より具体的には、EGRガス流れの上流側の傘部の表面温度)が、当該制御を行わない場合と比べて早期に上昇しているのが分かる。また、本制御によって、EGRバルブ38の温度がEGRガスの露点温度に到達するのに要する時間が短縮されていることも分かる。このように、本制御によれば、EGRバルブ38の暖機性を改善することができる。   FIG. 5 is a diagram showing the effect of the EGR valve warm-up operation. As shown in FIG. 5, the temperature of the EGR valve 38 at the cold start (more specifically, the surface of the umbrella portion upstream of the EGR gas flow) is controlled by controlling the opening / closing valve 52 for the warm-up operation of the EGR valve. It can be seen that the (temperature) rises earlier than when the control is not performed. It can also be seen that this control shortens the time required for the temperature of the EGR valve 38 to reach the dew point temperature of the EGR gas. Thus, according to this control, the warm-up property of the EGR valve 38 can be improved.

ところで、上述した実施の形態1においては、EGR通路34の接続位置34aと連通路50の接続位置50aとの間の排気通路14に下流側触媒30が介在するように、EGR通路34および連通路50が構成されている。しかしながら、EGRバルブ暖機動作時の排気ガス流量を十分に確保するために下流側触媒30などの機器での圧力損失を利用する例は、上記のものに限定されず、例えば、以下の図6に示す構成であってもよい。   By the way, in the first embodiment described above, the EGR passage 34 and the communication passage are arranged such that the downstream catalyst 30 is interposed in the exhaust passage 14 between the connection position 34a of the EGR passage 34 and the connection position 50a of the communication passage 50. 50 is configured. However, the example of using the pressure loss in the equipment such as the downstream side catalyst 30 in order to sufficiently secure the exhaust gas flow rate during the EGR valve warm-up operation is not limited to the above example. For example, FIG. The configuration shown in FIG.

図6は、排気通路に対するEGR通路および連通路の接続位置の他の一例を表した図である。なお、図6において、上記図2に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図6に示すEGR装置60は、EGR通路62がタービン22bよりも上流側の排気通路14に接続されている点において図2に示すEGR装置32と相違している。また、図6に示す構成は、連通路64がタービン22bよりも下流側(かつ、上流側触媒28よりは上流側)の排気通路14に接続されている点において、図2に示す構成と相違している。   FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the connection positions of the EGR passage and the communication passage with respect to the exhaust passage. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The EGR device 60 shown in FIG. 6 is different from the EGR device 32 shown in FIG. 2 in that the EGR passage 62 is connected to the exhaust passage 14 upstream of the turbine 22b. Further, the configuration shown in FIG. 6 is different from the configuration shown in FIG. 2 in that the communication passage 64 is connected to the exhaust passage 14 downstream of the turbine 22b (and upstream of the upstream catalyst 28). doing.

上記のように、図6に示す構成では、EGR通路62の接続位置62aと連通路64の接続位置64aとの間の排気通路14にタービン22bが介在するように、EGR通路62および連通路64が構成されている。すなわち、この例では、タービン22bの圧力損失をEGRバルブ暖機動作のために利用している。このように、本発明の対象となるEGR装置は、上述したEGR装置32等のLPL式のEGR装置に限られるものではなく、高圧ループ(HPL)式であってもよい。また、この例では、連通路64の接続位置64aは上流側触媒28よりも上流側の排気通路14となっているが、連通路64の接続位置64aは、上流側触媒28と下流側触媒30との間の部位であってもよいし、さらには、下流側触媒30よりも下流側の部位であってもよい。このように、これらの接続位置62a、64aの間の排気通路14に介在する機器は複数であってもよい。また、このような機器は、排気通路内圧力を降下させて接続位置62a、64a間で圧力差を適切に発生させられるものであれば、三元触媒およびタービン以外のものであってもよく、例えば、三元触媒以外の排気浄化触媒、あるいは、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであってもよい。   As described above, in the configuration shown in FIG. 6, the EGR passage 62 and the communication passage 64 are arranged such that the turbine 22b is interposed in the exhaust passage 14 between the connection position 62a of the EGR passage 62 and the connection position 64a of the communication passage 64. Is configured. That is, in this example, the pressure loss of the turbine 22b is used for the EGR valve warm-up operation. As described above, the EGR device that is the subject of the present invention is not limited to the LPL type EGR device such as the EGR device 32 described above, and may be a high-pressure loop (HPL) type. In this example, the connection position 64 a of the communication path 64 is the exhaust passage 14 upstream of the upstream catalyst 28, but the connection position 64 a of the communication path 64 is the upstream catalyst 28 and the downstream catalyst 30. It may be a portion between the downstream catalyst 30 and the downstream portion of the downstream catalyst 30. As described above, a plurality of devices may be interposed in the exhaust passage 14 between the connection positions 62a and 64a. In addition, such a device may be other than the three-way catalyst and the turbine as long as the pressure in the exhaust passage can be lowered and a pressure difference can be appropriately generated between the connection positions 62a and 64a. For example, an exhaust purification catalyst other than a three-way catalyst, or a particulate filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas may be used.

なお、上述した実施の形態1においては、ECU40が上記図3に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第2の発明における「制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the “control means” according to the second aspect of the present invention is implemented when the ECU 40 executes a series of processes shown in FIG.

実施の形態2.
次に、図7および図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG.

[実施の形態2におけるEGR装置周りの特徴的な構成]
図7は、本発明の実施の形態2におけるEGR装置32周りの特徴的な構成を表した図である。なお、図7において、上記図2に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図7に示す構成は、連通路70がEGR通路34と同様に上流側触媒28と下流側触媒30との間の部位において排気通路14に接続されており、かつ、排気通路14に絞り弁72が備えられている点において、図2に示す構成と相違している。より具体的には、絞り弁72は、EGR通路34の接続位置34aと連通路70の接続位置70aとの間の部位において排気通路14に設置されている。絞り弁72は、上述したECU40により開度を変更可能に構成されているものとする。
[Characteristic configuration around the EGR apparatus in the second embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a characteristic configuration around the EGR device 32 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. In the configuration shown in FIG. 7, the communication passage 70 is connected to the exhaust passage 14 at a portion between the upstream catalyst 28 and the downstream catalyst 30 similarly to the EGR passage 34, and the throttle valve 72 is connected to the exhaust passage 14. Is different from the configuration shown in FIG. More specifically, the throttle valve 72 is installed in the exhaust passage 14 at a portion between the connection position 34 a of the EGR passage 34 and the connection position 70 a of the communication passage 70. The throttle valve 72 is configured to be able to change the opening degree by the ECU 40 described above.

本構成では、三元触媒などの圧力損失を利用して開閉バルブ52の前後の圧力差を確保するのではなく、2つの接続位置34a、70a間に備えた絞り弁72を用いてEGRバルブ暖機動作時に排気通路14を絞ることによって開閉バルブ52の前後の圧力差(接続位置34a、70a間の圧力差)が確保される。   In this configuration, the pressure difference between the front and rear of the open / close valve 52 is not secured by using pressure loss of a three-way catalyst or the like, but the EGR valve warming is performed using the throttle valve 72 provided between the two connection positions 34a and 70a. By restricting the exhaust passage 14 during machine operation, a pressure difference before and after the opening / closing valve 52 (pressure difference between the connection positions 34a and 70a) is secured.

[実施の形態2の特徴的な制御]
図8は、本発明の実施の形態2の特徴的な制御を実現するために、ECU40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図8において、実施の形態1における図3に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Characteristic control of the second embodiment]
FIG. 8 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 40 in order to realize the characteristic control of the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same steps as those shown in FIG. 3 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図8に示すルーチンでは、ステップ106の判定が成立する場合、つまり、EGRバルブ暖機動作を実行する条件が成立した場合には、ECU40は、ステップ200に進み、EGRバルブ暖機動作を実行する。本ルーチンにおけるEGRバルブ暖機動作には、開閉バルブ52を開く動作だけでなく、絞り弁72によって排気流れを絞る動作も加わる。具体的には、絞り弁72は、EGRバルブ38の加熱のために必要とされる排気ガス流量を得るための開閉バルブ52の前後の圧力差が得られる開度に制御される。   In the routine shown in FIG. 8, when the determination in step 106 is satisfied, that is, when the condition for executing the EGR valve warm-up operation is satisfied, the ECU 40 proceeds to step 200 and executes the EGR valve warm-up operation. . The EGR valve warm-up operation in this routine includes not only an operation of opening the opening / closing valve 52 but also an operation of restricting the exhaust flow by the throttle valve 72. Specifically, the throttle valve 72 is controlled to an opening degree that provides a pressure difference before and after the on-off valve 52 for obtaining an exhaust gas flow rate required for heating the EGR valve 38.

以上説明した図8に示すルーチンによっても、EGRバルブ38を早期に暖めてEGRバルブ38の周りに凝縮水が存在していない状態でのEGRガスの導入を早期に開始できるようになる。   Also by the routine shown in FIG. 8 described above, the introduction of EGR gas can be started early when the EGR valve 38 is warmed early and condensed water does not exist around the EGR valve 38.

なお、上述した実施の形態2においては、絞り弁72が前記第1の発明における「所定のアクチュエータ」に相当している。
また、上述した実施の形態2においては、ECU40が上記図8に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第2の発明における「制御手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the throttle valve 72 corresponds to the “predetermined actuator” in the first invention.
In the second embodiment described above, the “control means” according to the second aspect of the present invention is implemented when the ECU 40 executes a series of processes of the routine shown in FIG.

実施の形態3.
次に、図9および図10を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG.

[実施の形態3におけるEGR装置周りの特徴的な構成]
図9は、本発明の実施の形態3におけるEGR装置32周りの特徴的な構成を表した図である。なお、図9において、上記図7に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図9に示す構成は、以下の点において、図7に示す構成と相違している。すなわち、この構成における連通路80は、連通路80の接続位置80aがEGR通路34の接続位置34aよりも排気通路14内の排気ガスの流れの上流側、かつ、上流側触媒28と下流側触媒30との間の部位において排気通路14に接続されるように構成されている。そして、絞り弁72は、連通路80の接続位置80aとEGR通路34の接続位置34aとの間の部位において排気通路14に設置されている。
[Characteristic configuration around the EGR apparatus in the third embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing a characteristic configuration around the EGR device 32 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The configuration shown in FIG. 9 is different from the configuration shown in FIG. 7 in the following points. That is, the communication path 80 in this configuration is such that the connection position 80a of the communication path 80 is upstream of the flow of exhaust gas in the exhaust passage 14 than the connection position 34a of the EGR path 34, and the upstream catalyst 28 and the downstream catalyst. 30 is configured to be connected to the exhaust passage 14 at a portion between the two. The throttle valve 72 is installed in the exhaust passage 14 at a portion between the connection position 80 a of the communication passage 80 and the connection position 34 a of the EGR passage 34.

図7に示す構成(実施の形態2)の場合には、EGRバルブ38が閉じられ、かつ絞り弁72によって排気流が絞られている状態で開閉バルブ52が開かれた際には、排気ガスの一部が排気通路14からEGR通路34に流入した後に連通路70を通って排気通路14に戻るという流路形態が実現される。図7に示す構成がそうであるようにEGRクーラーはEGRバルブよりもEGRガス流れの上流側の部位においてEGR通路に配置されるのが通常である。このため、図7に示す構成では、EGRバルブ暖機動作時に排気ガスがEGRバルブ38に到達する前にEGRクーラー36によって冷却されてしまい、EGRバルブ38の暖機性が悪化する可能性がある。   In the case of the configuration shown in FIG. 7 (Embodiment 2), when the EGR valve 38 is closed and the open / close valve 52 is opened with the exhaust flow being throttled by the throttle valve 72, the exhaust gas A flow path configuration is realized in which a part of the refrigerant flows into the EGR passage 34 from the exhaust passage 14 and then returns to the exhaust passage 14 through the communication passage 70. As is the case with the configuration shown in FIG. 7, the EGR cooler is usually disposed in the EGR passage at a portion upstream of the EGR gas flow from the EGR valve. Therefore, in the configuration shown in FIG. 7, the exhaust gas is cooled by the EGR cooler 36 before reaching the EGR valve 38 during the EGR valve warm-up operation, and the warm-up performance of the EGR valve 38 may deteriorate. .

これに対し、本構成の場合には、EGRバルブ38が閉じられ、かつ絞り弁72によって排気流れが絞られている状態で開閉バルブ52が開かれた際には、排気ガスの一部が排気通路14から連通路80に流入した後にEGR通路34を通って排気通路14に戻るという上記とは逆回りの流路形態が実現される。その結果、EGRバルブ38を加熱した後の排気ガスがEGRクーラー36を通過するようになる。これにより、EGRクーラー36がEGRバルブ38よりもEGRガス流れの上流側に配置されているという基本構成を変更することなく、EGRバルブ暖機時にEGRバルブ38に到達する排気ガスの温度を高く保つことができるようになる。このため、EGRバルブ38の暖機性を良好に確保することができる。また、EGRバルブ38に到達する排気ガスの温度を高く保つための対策として本構成とは異なり、EGRクーラーを全く介さない流路形態を構成することも考えられる。しかしながら、そのような構成と比べ、本構成によれば、冷間時にEGRバルブ38の加熱を行いつつ、EGRクーラー36によって排熱回収を行えるので、エンジン冷却水の早期暖機効果も得られる。   On the other hand, in the case of this configuration, when the opening / closing valve 52 is opened with the EGR valve 38 closed and the exhaust flow restricted by the throttle valve 72, a part of the exhaust gas is exhausted. A flow path configuration opposite to the above is realized in which the air flows from the passage 14 into the communication passage 80 and then returns to the exhaust passage 14 through the EGR passage 34. As a result, the exhaust gas after heating the EGR valve 38 passes through the EGR cooler 36. Accordingly, the temperature of the exhaust gas reaching the EGR valve 38 is kept high when the EGR valve is warmed up without changing the basic configuration in which the EGR cooler 36 is arranged upstream of the EGR valve 38 from the EGR valve 38. Will be able to. For this reason, the warm-up property of the EGR valve 38 can be ensured satisfactorily. Further, as a measure for keeping the temperature of the exhaust gas reaching the EGR valve 38 at a high level, unlike the present configuration, it is also conceivable to configure a flow path configuration that does not involve any EGR cooler. However, compared to such a configuration, according to the present configuration, exhaust heat recovery can be performed by the EGR cooler 36 while the EGR valve 38 is heated in the cold state, so that an early warm-up effect of the engine coolant can be obtained.

[実施の形態3の特徴的な制御]
図10は、本発明の実施の形態3の特徴的な制御を実現するために、ECU40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図10に示すように、本ルーチンは、ステップ106の処理を備えていないという点を除き、図8に示すルーチンと同じである。これは、上述のように、図9に示す構成が採用されている場合には、EGRバルブ暖機時にEGRバルブ38に到達する前にEGRクーラー36によって排気ガスが冷却されることがないためである。
[Characteristic control of Embodiment 3]
FIG. 10 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 40 in order to realize the characteristic control of the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, this routine is the same as the routine shown in FIG. 8 except that the processing of step 106 is not provided. This is because, as described above, when the configuration shown in FIG. 9 is adopted, the exhaust gas is not cooled by the EGR cooler 36 before reaching the EGR valve 38 when the EGR valve is warmed up. is there.

ところで、上述した実施の形態3においては、連通路80の接続位置80aとEGR通路34の接続位置34aとの間の排気通路14に絞り弁72が備えられている例について説明を行った。しかしながら、連通路の接続位置がEGR通路の接続位置よりも上流側の排気通路14となるように構成される連通路の例は、上記のものに限られず、例えば、以下の図11に示す構成であってもよい。   In the third embodiment described above, an example in which the throttle valve 72 is provided in the exhaust passage 14 between the connection position 80a of the communication passage 80 and the connection position 34a of the EGR passage 34 has been described. However, the example of the communication path configured such that the connection position of the communication path becomes the exhaust passage 14 on the upstream side of the connection position of the EGR path is not limited to the above, and for example, the configuration shown in FIG. It may be.

図11は、本発明の実施の形態3におけるEGR装置32周りの構成の変形例を表した図である。なお、図11において、上記図9に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図11に示す構成は、絞り弁72が備えられておらず、かつ、連通路90の接続位置90aが上流側触媒28よりも上流側の排気通路14とされている点において、図9に示す構成と相違している。図11に示す構成によって例示されるように、連通路の接続位置がEGR通路の接続位置よりも上流側の排気通路14となるように構成する場合においても、絞り弁72に代えて、排気通路内圧力を降下させる少なくとも1つの機器(三元触媒など)を利用するようにしてもよい。   FIG. 11 is a diagram illustrating a modification of the configuration around the EGR device 32 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The configuration shown in FIG. 11 is shown in FIG. 9 in that the throttle valve 72 is not provided and the connection position 90a of the communication passage 90 is the exhaust passage 14 upstream of the upstream catalyst 28. It is different from the configuration. As exemplified by the configuration shown in FIG. 11, even when the connection position of the communication path is configured to be the exhaust path 14 upstream of the connection position of the EGR path, the exhaust path is replaced with the throttle valve 72. You may make it utilize the at least 1 apparatus (three-way catalyst etc.) which drops an internal pressure.

なお、上述した実施の形態3においては、ECU40が上記図10に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第2の発明における「制御手段」が実現されている。   In the third embodiment described above, the “control means” according to the second aspect of the present invention is implemented when the ECU 40 executes a series of processes of the routine shown in FIG.

ところで、上述した実施の形態1〜3およびそれらの変形例においては、EGR通路34または62にEGRクーラー36を備えているEGR装置32または60を例に挙げて説明を行ったが、本発明は、EGR通路にEGRクーラーを備えていない構成に対しても適用することができる。   In the above-described first to third embodiments and their modifications, the EGR device 32 or 60 provided with the EGR cooler 36 in the EGR passage 34 or 62 has been described as an example. The present invention can also be applied to a configuration in which an EGR cooler is not provided in the EGR passage.

また、上述した実施の形態1〜3およびそれらの変形例においては、吸入空気を過給するコンプレッサ22aを有する過給機として、排気エネルギーを駆動力として利用するターボ過給機22を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における過給機は、ターボ過給機に限定されるものではない。すなわち、本発明におけるコンプレッサは、吸入空気を過給するものであれば、例えば、内燃機関のクランク軸からの動力を駆動力として利用するものであってもよく、或いは、電動モータを駆動力として利用するものであってもよい。   Further, in the above-described first to third embodiments and their modifications, a turbocharger 22 that uses exhaust energy as a driving force is taken as an example of a turbocharger having a compressor 22a that supercharges intake air. Explained. However, the supercharger in the present invention is not limited to the turbocharger. That is, the compressor according to the present invention may use, for example, the power from the crankshaft of the internal combustion engine as a driving force as long as the intake air is supercharged, or an electric motor as the driving force. It may be used.

10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 吸気温度センサ
22 ターボ過給機
22a コンプレッサ
22b タービン
24 インタークーラー
26 スロットルバルブ
28 上流側触媒
30 下流側触媒
32、60 EGR装置
34、62 EGR通路
34a、62a EGR通路と排気通路との接続位置
36 EGRクーラー
38 EGRバルブ
38a バルブボディ
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 クランク角センサ
44 水温センサ
46 燃料噴射弁
48 点火装置
50、64、70、80、90 連通路
50a、64a、70a、80a、90a 連通路と排気通路との接続位置
52 開閉バルブ
72 絞り弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Air cleaner 18 Air flow meter 20 Intake temperature sensor 22 Turbocharger 22a Compressor 22b Turbine 24 Intercooler 26 Throttle valve 28 Upstream catalyst 30 Downstream catalyst 32, 60 EGR device 34, 62 EGR passage 34a, 62a Connection position 36 between EGR passage and exhaust passage 36 EGR cooler 38 EGR valve 38a Valve body 40 ECU (Electronic Control Unit)
42 Crank angle sensor 44 Water temperature sensor 46 Fuel injection valve 48 Ignition device 50, 64, 70, 80, 90 Communication path 50a, 64a, 70a, 80a, 90a Connection position 52 between communication path and exhaust path 52 Open / close valve 72 Throttle valve

Claims (6)

吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路における前記吸気通路の側の端部もしくは当該EGR通路の途中に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を調整するEGRバルブと、
前記EGR通路と前記排気通路とを接続する連通路と、
前記連通路を開閉する開閉バルブと、を備え、
前記連通路は、EGRガスの流れ方向における前記EGRバルブの直上の位置において前記EGR通路に接続され、かつ、前記EGR通路と前記排気通路との接続位置での排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置もしくは当該圧力差が所定のアクチュエータの動作に伴って生じる位置において前記排気通路に接続されていることを特徴とする内燃機関。
A compressor for supercharging intake air;
An EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage upstream of the compressor;
An EGR valve that is provided in an end portion of the EGR passage on the side of the intake passage or in the middle of the EGR passage, and adjusts the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage;
A communication passage connecting the EGR passage and the exhaust passage;
An opening and closing valve for opening and closing the communication path,
The communication passage is connected to the EGR passage at a position immediately above the EGR valve in the EGR gas flow direction, and a pressure difference with respect to the pressure in the exhaust passage occurs at the connection position of the EGR passage and the exhaust passage. The internal combustion engine is connected to the exhaust passage at a position where the pressure difference is present or a position where the pressure difference is caused by the operation of a predetermined actuator.
前記EGRバルブが閉じている状態で前記EGRバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、前記開閉バルブを開く制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。   2. The control device according to claim 1, further comprising control means for opening the opening / closing valve when condensed water is generated or is likely to be generated in the EGR valve in a state where the EGR valve is closed. The internal combustion engine described in 1. 前記EGRバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合とは、前記EGRバルブの温度が所定値以下となる場合であることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。   3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the case where condensed water is generated or possibly generated in the EGR valve is a case where the temperature of the EGR valve becomes a predetermined value or less. organ. 前記排気通路には、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器が少なくとも1つ介在していることを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載の内燃機関。   In the exhaust passage, at least one device for lowering the pressure in the exhaust passage is interposed between the connection position of the EGR passage and the exhaust passage and the connection position of the communication passage and the exhaust passage. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine is provided. 前記排気通路には、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、前記開閉バルブが開かれる際に前記排気通路を絞る絞り弁が前記所定のアクチュエータとして配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載の内燃機関。   In the exhaust passage, the exhaust passage is throttled when the opening / closing valve is opened at a position between the connection position of the EGR passage and the exhaust passage and the connection position of the communication passage and the exhaust passage. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a throttle valve is arranged as the predetermined actuator. 前記EGRバルブよりもEGRガス流れの上流側の前記EGR通路に配置され、当該EGR通路を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラーをさらに備え、
前記連通路と前記排気通路との接続位置は、前記EGR通路と前記排気通路との前記接続位置よりも前記排気通路内の排気ガスの流れの上流側に設けられていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の内燃機関。
An EGR cooler that is arranged in the EGR passage upstream of the EGR gas flow from the EGR valve and cools the EGR gas flowing through the EGR passage;
The connection position between the communication passage and the exhaust passage is provided upstream of the flow of exhaust gas in the exhaust passage from the connection position between the EGR passage and the exhaust passage. Item 6. The internal combustion engine according to any one of Items 1 to 5.
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