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JP4298972B2 - Engine exhaust system and control method of engine exhaust system - Google Patents
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JP4298972B2 - Engine exhaust system and control method of engine exhaust system - Google Patents

Engine exhaust system and control method of engine exhaust system Download PDF

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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  • Supercharger (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気側に過給機が配されるエンジン排気システム及びその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車のエンジン排気システムとして、例えば、特開平10−47053号公報に記載されているものが知られている。このエンジン排気システムによれば、エンジンの排気側に過給機を備え、この過給機のタービンを排気ガスにより回転させ、エンジンの吸気を過給している。
【0003】
この過給機は、いわゆるツインスクロール式過給機と呼ばれるものであって、エンジンの別個の燃焼室に独立的に接続され、互いに独立した第1排気通路及び第2排気通路がそれぞれ接続される。過給機は、第1排気通路に対応する第1スクロール室と、第2排気通路に対応する第2スクロール室とを独立して有し、各排気通路を流通する排気ガスが独立的に一のタービンを回転させるようになっている。
【0004】
ここで、各排気通路内の排気ガスの圧力脈動(圧力の疎密波)が大きくなるように、点火タイミングが隣接する燃焼室は、互いに別の排気通路に接続される。例えば、4気筒エンジンにおいて、点火タイミングが1番気筒、3番気筒、2番気筒、4番気筒の順である場合は、1番気筒及び2番気筒が第1排気通路に接続され、3番気筒及び4番気筒が第2排気通路に接続される。
【0005】
これにより、過給機の各スクロール室には、それぞれ圧力脈動が大きな排気ガスが流入する。従って、ツインスクロール式過給機を備えたエンジン排気システムにおいては、エンジンの低回転時においても、圧力脈動のピークを利用して、タービンを効率よく回転させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記エンジン排気システムでは、高回転時においても、ツインスクロール式過給機のタービンが、排気ガスの圧力脈動の影響を大きく受けることとなる。これにより、圧力脈動のピーク時には、スクロール室に流入する排気ガスがタービンの容量を超えてしまい、エンジンの過給効率が低下するという問題点があった。ここで、圧力脈動のピーク時に対応する大容量のタービンとすることが考えられるが、これでは、低回転時における応答性等が悪化してしまう。
【0007】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ツインスクロール式過給機による過給を利用しながらも、高回転時において、排気通路における排気ガスの圧力脈動を低減し、過給効率を向上させるとともに、エンジンを良好な燃焼状態とすることができるエンジン排気システム及びその制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、複数の燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンの排気側に配された過給機とを有するエンジン排気システムであって、前記エンジンにおける少なくとも1つの燃焼室の排気ガスがそれぞれ流通し、互いに独立した第1排気通路及び第2排気通路を有し、前記過給機は、前記第1排気通路に対応する第1スクロール室と、前記第2排気通路に対応する第2スクロール室とを独立して有し、前記各排気通路を流通する排気ガスが独立的に一のタービンを回転させるツインスクロール式過給機であって、前記第1排気通路と前記第2排気通路とを連通する接続通路と、前記接続通路に設けられた開閉自在の連通制御弁と、前記エンジンの高回転時に前記連通制御弁を開き、前記エンジンの低回転時に前記連通制御弁を閉じる連通弁制御手段とを備えると共に、前記過給機の下流側に配された触媒と、前記触媒が、活性状態か未活性状態かを判定する活性判定手段と、前記第1排気通路における前記接続通路の接続部の下流側に設けられた開閉自在の排気制御弁と、前記活性判定手段により前記触媒が未活性状態であると判定された場合に前記排気制御弁を閉じるとともに前記連通制御弁を開き、前記触媒が活性状態であると判定された場合に前記排気制御弁を開く排気弁制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項1記載の発明によれば、エンジンの高回転時には、連通制御弁が開かれることから、第1排気通路と第2排気通路とが連通した状態となり、第1排気通路における排気ガスの圧力脈動と、第2排気通路における排気ガスの圧力脈動とが均一化される。これにより、圧力脈動の振幅が小さくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が小さくなる。
また、エンジンの低回転時には、連通制御弁が閉じられることから、第1排気通路と第2排気通路とは独立した状態となり、各排気通路の圧力脈動の振幅が大きくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が大きくなる。
【0010】
従って、エンジンの高回転時には、排気ガスの圧力脈動の影響を減じて、過給機のタービンの容量を超えた過度の排気ガスが各スクロール室に流入せず、エンジンの過給効率を向上させ、エンジンの燃焼状態を良好にすることができる。また、エンジンの低回転時には、圧力脈動を利用して、タービンを効率良く回転させることができ、エンジンの過給効率を向上させることができる。
すなわち、エンジンの高回転時においては、圧力脈動を低減してツインスクロール式過給機の欠点を解消し、低回転時においては、圧力脈動を利用してツインスクロール式過給機に特有の作用効果を得ることができる。
【0012】
また、請求項記載の発明では、触媒が未活性状態である場合は、排気制御弁を閉じて連通制御弁が開かれるので、第1排気通路に排出された排気ガスは、排気制御弁により過給機側への流通が阻止され、接続通路を通じて第2排気通路から過給機側へと流通する。
また、触媒が活性状態である場合は、排気制御弁が開かれるので、第1排気通路の下流側にも排気ガスが流通する。
【0013】
従って、触媒が未活性状態である場合は、排気ガスが流通する排気通路の表面積を減じて排気ガスの温度低下が抑制され、比較的高温の排気ガスにより触媒が早期に活性化される。また、触媒が活性状態である場合は、第1・第2の両排気通路を通じて過給機のタービンを回転させ、過給機に所期の性能を発揮させることができる。
【0014】
請求項記載の発明では、請求項に記載のエンジン排気システムにおいて、前記エンジンは、可変バルブタイミング機構を有する多気筒エンジンであって、前記活性判定手段により前記触媒が未活性状態であると判定された場合に、前記エンジンにおける吸気バルブ及び排気バルブの各開放タイミングのオーバーラップ量を減少させるバルブタイミング制御手段を備えたことを特徴とする。
【0015】
請求項記載の発明によれば、請求項記載の作用に加え、触媒が未活性状態である場合に、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量が減少し、排気管内の圧力変動の影響を受け難い状態となる。これにより、接続通路を開放したことに起因するオーバーラップ中の排圧上昇による残留ガスの増加を抑制し、正常な燃焼状態を維持することが可能となる。
【0016】
請求項記載の発明では、請求項1又は請求項2記載のエンジン排気システムにおいて、前記エンジンの吸気通路には、吸入空気量を検出する空気量検出部が設けられたものであって、前記活性判定手段は、前記空気量検出部により検出された吸入空気量に基づいて、前記触媒が活性状態が未活性状態かを判定することを特徴とする。
【0017】
請求項記載の発明によれば、請求項1又は2の作用に加え、エンジン制御のために吸気通路等に設けられた空気量検出部を利用して、触媒の活性状態を判定することができる。また、エンジンに吸入された空気量を検知することにより、触媒の状態を的確に把握することができる。
【0018】
従って、触媒の活性・未活性を検出するセンサ等を設けることなく、既存の空気量検出部を用いて精度良く触媒の状態を判定することができ、実用に際して極めて有利である。
【0019】
請求項4記載の発明では、複数の燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンの別個の燃焼室の排気ガスが流通する少なくとも2つの排気通路を有し、前記各排気通路を流通する排気ガスが独立的に過給機の一のタービンを回転させるよう構成され、少なくとも2つの前記各排気通路を連通する接続通路と、前記接続通路に設けられた開閉自在の連通制御弁と、前記過給機の下流側に配された触媒と、少なくとも1つの前記排気通路における前記接続通路の接続部の下流側に開閉自在の排気制御弁とを備えたエンジン排気システムの制御方法であって、前記エンジンの高回転時に前記連通制御弁を開き、前記エンジンの低回転時に前記連通制御弁を閉じると共に、前記触媒が、活性状態か未活性状態かを判定し、前記触媒が未活性状態であると判定した場合には、前記排気制御弁を閉じるとともに前記連通制御弁を開き、前記触媒が活性状態であると判定した場合には、前記排気制御弁を開くことを特徴とする。
【0020】
請求項記載の発明によれば、エンジンの高回転時には、連通制御弁が開かれることから、接続通路が接続される各排気通路が連通した状態となり、当該各排気通路における排気ガス圧力脈動が均一化される。これにより、圧力脈動の振幅が小さくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が小さくなる。
また、エンジンの低回転時には、連通制御弁が閉じられることから、各排気通路は独立した状態となり、各排気通路の圧力脈動の振幅が大きくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が大きくなる。
【0021】
従って、エンジンの高回転時には、排気ガスの圧力脈動の影響を減じて、過給機のタービンの容量を超えた過度の排気ガスが過給機のスクロール室に流入せず、エンジンの過給効率を向上させ、エンジンの燃焼状態を良好にすることができる。また、エンジンの低回転時には、圧力脈動を利用して、タービンを効率良く回転させることができ、エンジンの過給効率を向上させることができる。
【0023】
請求項記載の発明によれば、触媒が未活性状態である場合は、排気制御弁を閉じて連通制御弁が開かれるので、排気制御弁が設けられた排気通路に排出された排気ガスは、排気制御弁により過給機側への流通が阻止され、接続通路を通じて他の排気通路から過給機側へと流通する。
また、触媒が活性状態である場合は、排気制御弁が開かれるので、排気制御弁が設けられた排気通路の下流側にも排気ガスが流通する。
【0024】
従って、触媒が未活性状態である場合は、排気ガスが流通する排気通路の表面積を減じて排気ガスの温度低下が抑制され、比較的高温の排気ガスにより触媒が早期に活性化される。また、触媒が活性状態である場合は、全排気通路を通じて過給機のタービンを回転させ、過給機に所期の性能を発揮させることができる。
【0025】
請求項記載の発明では、請求項記載のエンジン排気システムの制御方法において、前記エンジンは可変バルブタイミング機構を有する多気筒エンジンであって、前記触媒が未活性状態であると判定した場合には、前記エンジンにおける吸気バルブ及び排気バルブの各開放タイミングのオーバーラップ量を減少させることを特徴とする。
【0026】
請求項記載の発明によれば、請求項の作用に加え、触媒が未活性状態である場合に、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ量が減少し、排気管内の圧力変動の影響を受け難い状態となる。これにより、接続通路を開放したことに起因するオーバーラップ中の排圧上昇による残留ガスの増加を抑制し、正常な燃焼状態を維持することが可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1から図5は本発明の一実施形態を示すもので、図1はエンジン排気システムの概略構成図、図2はエンジン排気システムの概略構成ブロック図、図3はエンジンの吸気バルブと排気バルブの開放状態を示すタイミングチャート、図4はエンジンの回転数に応じた連通制御弁等の制御動作を示すフローチャート、図5は触媒の活性状態に応じた排気制御弁等の制御動作を示すフローチャートである。
【0028】
図1に示すように、エンジン排気システム1は、複数の燃焼室を有する多気筒エンジン2と、エンジン2の排気側に配された過給機3とを備えている。
【0029】
本実施形態においては、エンジン2は、1番気筒4、2番気筒5、3番気筒6、4番気筒7を有する、いわゆる4気筒のエンジンである。また、本実施形態においては、エンジン2は水平対向型であり、1番気筒4の後方に3番気筒6が位置し、1番気筒4及び3番気筒6と対向して、2番気筒5及び4番気筒7が配置される。燃焼室としての各気筒4〜7は、側面視にて、互い違いとなるよう配される。尚、各気筒4〜7の配置は、従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。また、図1においては、説明のため、各気筒4〜7を横一列に並べて図示している。
【0030】
また、エンジン2は可変バルブタイミング機構2aを有し、図3に示すように、各気筒4〜7の、吸気バルブ4a,5a,6a,7aの開閉タイミングを変更できるよう構成されている。図3には、各吸気バルブ4a,5a,6a,7aと、各排気バルブ4b,5b,6b,7bとが開放されるタイミングがオーバーラップしていない状態を実線にて示し、オーバーラップした状態を破線にて示している。すなわち、各吸気バルブ4a,5a,6a,7aの開閉タイミングを進角することにより、開放タイミングがオーバーラップするようになっている。各吸気バルブ4a,5a,6a,7aの開放タイミングは、エンジン2の駆動状態等に応じて可変制御される。
【0031】
本実施形態においては、各気筒4〜7の点火順序は、1番気筒4から順に、3番気筒6、2番気筒5、4番気筒7となっている。各気筒4〜7には、それぞれ排気ガスが流通する排気通路が接続される。本実施形態では、互いに独立した第1排気通路8と、第2排気通路9とがエンジン2に接続される。図1に示すように、第1排気通路8は、1番気筒4と2番気筒5とに接続し、各気筒4,5の排気ガスを集合して、過給機3側へと導く。また、第2排気通路9は、3番気筒6と4番気筒7とに接続し、各気筒6,7の排気ガスを集合して、過給機3側へと導く。
【0032】
ここで、図1に示すように、第1排気通路8と、第2排気通路9とは、接続通路10により連通している。この接続通路10には、開閉自在の連通制御弁11が設けられる。すなわち、連通制御弁11が開いた状態では、第1排気通路8と第2排気通路9とは接続された状態となり、連通制御弁11が閉じた状態では、第1排気通路8と第2排気通路9とは独立した状態となる。
【0033】
また、第1排気通路8の接続通路10との接続部分の下流側には、開閉自在の排気制御弁13が設けられる。すなわち、排気制御弁13が閉じた状態で、第1排気通路8の過給機3側への流通が阻止される。
【0034】
図1に示すように、過給機3は、いわゆるツインスクロール式過給機であって、第1排気通路8に対応する第1スクロール室14と、第2排気通路9に対応する第2スクロール室15とを別個独立に有している。各スクロール室14,15を流通する排気ガスは、それぞれ独立的に一のタービン16を回転させ、エンジン2の吸気通路17に空気を過給するようになっている。過給機3から流出した排気ガスは、一の下流側排気通路18から流出する。
【0035】
また、図1に示すように、下流側排気通路18には、排気ガスを浄化する触媒19が配置される。この触媒19は、所定の温度域にて、浄化作用を奏する従来公知のものである。触媒19にて浄化された排気ガスは、車両外部へと放出される。
【0036】
また、図2に示すように、このエンジン排気システム1は、制御部100を有している。制御部100は、エンジン2の可変バルブタイミング機構2aと、エンジン2の回転数を検出するクランク角センサ2bと、吸気通路17の上流側に設けられたエアフロセンサ20と、接続通路10に配された連通制御弁11と、第1排気通路8に配された排気制御弁13とに接続される。
【0037】
また、制御部100には、エンジン2の回転数に応じて連通制御弁11を開閉する連通弁制御プログラム101と、空気吸入量により触媒19が活性状態か未活性状態かを判定する活性判定プログラム102と、触媒19の状態に応じて排気制御弁13等を開閉する排気弁制御プログラム103と、触媒19の状態に応じてエンジン2のバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御プログラム104とが記憶されている。本実施形態においては、制御部100が、連通弁制御手段、活性判定手段、排気弁制御手段、バルブタイミング制御手段をなしている。
【0038】
連通弁制御プログラム101は、エンジン2の高回転時に連通制御弁11を開き、エンジン2の低回転時に連通制御弁11を閉じるよう制御するプログラムである。本実施形態においては、エンジン2のクランク角センサ2aにて検出されたエンジン2の回転数が、予め設定された設定回転数を超えたときにエンジン2が高回転であると判断し、この設定回転数以下のときにエンジン2が低回転であると判断する。
【0039】
活性判定プログラム102は、触媒19が活性状態から未活性状態かを判定するプログラムである。本実施形態においては、エアフロセンサ20により取得したエンジン始動時からの空気吸入量の積算により、触媒19の状態を判定する。
【0040】
排気弁制御プログラム103は、活性判定プログラム102により触媒19が未活性状態であると判定された場合に排気制御弁13を閉じるとともに連通制御弁11を開き、触媒19が活性状態であると判定された場合に排気制御弁13を開くプログラムである。
【0041】
バルブタイミング制御プログラム104は、活性判定プログラム102により触媒19が未活性状態であると判定された場合に、エンジン2における吸気バルブ4a,5a,6a,7aと、排気バルブ4b,5b,6b,7bとの開放タイミングのオーバーラップ量を、通常状態に比べて減少させるプログラムである。
【0042】
以上のように構成されたエンジン排気システム1の制御部100の連通弁制御プログラム101に基づく動作を、図4に示すフローチャートを参照して説明する。
【0043】
まず、車両の各センサ等から、車両の運転状態を取得する(ステップS1)。このとき、クランク角センサ2aにより、エンジン2の回転数が取得される。次いで、エンジン2の回転数が、設定回転数より低いか否か、すなわち、エンジン2が低回転か高回転かを判定する(ステップS2)。エンジン2が低回転の場合、連通制御弁11を閉じ(ステップS3)、排気制御弁13を開く(ステップS4)。また、エンジン2が高回転の場合、連通制御弁11を開き(ステップS5)、排気制御弁13を閉じる(ステップS6)。
【0044】
このように、エンジン2の高回転時には、連通制御弁11が開かれることから、第1排気通路8と第2排気通路9とが連通した状態となり、第1排気通路8における排気ガスの圧力脈動と、第2排気通路9における排気ガスの圧力脈動とが均一化される。これにより、圧力脈動の振幅が小さくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が小さくなる。
【0045】
また、エンジン2の低回転時には、連通制御弁11が閉じられることから、第1排気通路8と第2排気通路9とは独立した状態となり、各排気通路8,9の圧力脈動の振幅が大きくなり、タービンにおける圧力脈動の影響が大きくなる。
【0046】
次に、エンジン排気システム1の制御部100における活性判定プログラム102、排気弁制御プログラム103、バルブタイミング制御プログラム104に基づく動作を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図5は、エンジン2が低回転の場合の動作を示している。
【0047】
まず、車両の各センサ等から、車両の運転状態を取得する(ステップS11)。このとき、エアフロセンサ20により空気吸入量が連続的に取得されており、制御部100にて、エンジン2の始動時からの空気吸入量を積算する。
【0048】
次いで、空気吸入量の積算に基づいて、活性判定プログラム102により触媒19が活性状態か未活性状態かを判定する(ステップS12)。触媒19が活性状態、すなわち活性済みであると判定すると、連通制御弁11を閉じ(ステップS13)、排気制御弁13を開く(ステップS14)。さらに、エンジン2の各吸気バルブ4a,5a,6a,7a及び各排気バルブ4b,5b,6b,7bの開放タイミングを、通常の状態で制御する(ステップS15)。
【0049】
また、触媒19が未活性状態であると判定すると、連通制御弁11を開き(ステップS16)、排気制御弁13を閉じる(ステップS17)。さらに、エンジン2の各吸気バルブ4a,5a,6a,7a及び各排気バルブ4b,5b,6b,7bの開放タイミングを、通常状態に比して、オーバーラップ量が減少するよう制御する(ステップS18)。
【0050】
このように、触媒19が未活性状態である場合は、排気制御弁13を閉じて連通制御弁11が開かれるので、第1排気通路8に排出された排気ガスは、排気制御弁13により過給機3側への流通が阻止され、接続通路10を通じて第2排気通路9から過給機3側へと流通する。また、各吸気バルブ4a,5a,6a,7a及び各排気バルブ4b,5b,6b,7bの開放タイミングのオーバーラップ量が減少し、エンジン2の燃焼時における熱量が比較的大きくなり、第1排気通路8のエンジン2側と、第2排気通路9には、通常状態に比して高温の排気ガスが流通する。
【0051】
また、触媒19が活性状態である場合は、排気制御弁13が開かれるので、第1排気通路8の下流側にも排気ガスが流通する。尚、このとき、必ずしも連通制御弁11が閉じられる必要はなく、エンジン2が高回転である場合は、連通制御弁11を開いたままであってもよい。また、各吸気バルブ4a,5a,6a,7a及び各排気バルブ4b,5b,6b,7bの開放タイミングのオーバーラップ量は、通常通り、エンジン2の駆動状態に適したものとなる。
【0052】
このように、本実施形態のエンジン排気システム1及びその制御方法によれば、エンジン2の高回転時には、排気ガスの圧力脈動の影響を減じて、過給機3のタービンの容量を超えた過度の排気ガスが各スクロール室14,15に流入せず、エンジン2の過給効率を向上させ、エンジン2の燃焼状態を良好にすることができる。また、エンジン2の低回転時には、圧力脈動を利用して、タービンを効率良く回転させることができ、エンジン2の過給効率を向上させることができる。
すなわち、エンジン2の高回転時においては、圧力脈動を低減してツインスクロール式過給機3の欠点を解消し、低回転時においては、圧力脈動を利用してツインスクロール式過給機3に特有の作用効果を得ることができる。
【0053】
また、本実施形態のエンジン排気システム1及びその制御方法によれば、触媒19が未活性状態である場合は、排気ガスが流通する各排気通路8,9の表面積を減じて排気ガスの温度低下を抑制し、比較的高温の排気ガスにより触媒19が早期に活性化される。特に、本実施形態においては、エンジン2は水平対向型であり、エンジン2のレイアウト上、各排気通路8,9が比較的長くなるので、排気ガスの温度が低下し易く、触媒19の早期活性化に極めて有効である。また、触媒19が活性状態である場合は、第1・第2の両排気通路8,9を通じて過給機3のタービンを回転させ、過給機3に所期の性能を発揮させることができる。
【0054】
また、本実施形態のエンジン排気システム1及びその制御方法によれば、エンジン制御のために吸気通路17に設けられたエアフロセンサ20を利用して、触媒19の活性状態を判定することができる。また、エンジン2に吸入された空気量を検知することにより、触媒19の状態を的確に把握することができる。従って、触媒19の活性・未活性を検出するセンサ等を新たに設けることなく、既存のエアフロセンサ20を用いて精度良く触媒19の状態を判定することができ、実用に際して極めて有利である。
【0055】
尚、前記実施形態においては、エンジン2が水平対向型のものを示したが、複数の燃焼室を有するものであれば、直列型、V型等、他の型式のものであってもよいことは勿論である。さらに、エンジンは、複数のロータを有するロータリーエンジンであってもよい。ロータリーエンジンの場合、第1排気通路及び第2排気通路は、各ロータのハウジングの燃焼室に別個に接続されることとなる。
【0056】
また、前記実施形態においては、エンジン2が4気筒のものを示したが、6気筒、8気筒等、他の気筒数のエンジンであってもよいことはいうまでもない。
【0057】
また、前記実施形態においては、過給機3としてツインスクロール式過給機を用いたものを示したが、少なくとも2つの排気通路を独立して有するものであれば、排気通路の数は2つに限定されず、例えば3つの排気通路がエンジンの別個の燃焼室に独立的に接続される過給機であってもよい。
【0058】
また、前記実施形態においては、エンジン2が可変バルブタイミング機構2aを有するものを示したが、可変バルブタイミング機構を具備しないエンジンであっても、連通制御弁及び排気制御弁の制御により、高回転時の過給効率を向上させ、触媒の早期活性化を図ることができる。この場合のフローチャートを、図6に示す。図6のフローチャートは、図5のフローチャートにおけるステップS15及びステップS18が省略されたものとなっている。
【0059】
また、前記実施形態においては、各吸気バルブ4a,5a,6a,7aの開放タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構2aを示したが、各排気バルブの開放タイミングを変更するものであってもよいし、両方のバルブの開放タイミングを変更するものであってもよい。
【0060】
また、前記実施形態においては、エアフロセンサ20により空気吸入量を検出するものを示したが、空気量検出部は、圧力センサ等、他の検出手段であってもよいことは勿論である。
【0061】
また、前記実施形態においては、触媒19の活性状態の判定に、吸入空気量の積算を用いたものを示したが、例えば、エンジン2の水温センサ等により判定するものであってもよいし、さらには、触媒19の温度を直接的に検出する温度センサを設け、これにより判定するものであってもよい。
【0062】
また、前記実施形態においては、排気制御弁13を設けたものを示したが、排気制御弁13を省略した構成であっても、接続通路10及び連通制御弁11を備えていれば、エンジン2の高回転時の過給効率の向上を図ることができるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【0063】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、エンジンの高回転時には、排気ガスの圧力脈動の影響が減じるので、過給機のタービンの容量を超えた過度の排気ガスが各スクロール室に流入せず、エンジンの過給効率を向上させ、エンジンの燃焼状態を良好にすることができる。また、エンジンの低回転時には、圧力脈動を利用して、タービンを効率良く回転させることができ、エンジンの過給効率を向上させることができる。
すなわち、エンジンの高回転時においては、圧力脈動を低減してツインスクロール式過給機の欠点を解消し、低回転時においては、圧力脈動を利用してツインスクロール式過給機に特有の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、エンジン排気システムの概略構成図である。
【図2】エンジン排気システムの概略構成ブロック図である。
【図3】エンジンの吸気バルブと排気バルブの開放状態を示すタイミングチャートである。
【図4】エンジンの回転数に応じた連通制御弁等の制御動作を示すフローチャートである。
【図5】触媒の活性状態に応じた排気制御弁等の制御動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の他の実施形態を示したものであって、触媒の活性状態に応じた排気制御弁等の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン排気システム
2 エンジン
3 過給機
4 1番気筒
4a 吸気バルブ
4b 排気バルブ
5 2番気筒
5a 吸気バルブ
5b 排気バルブ
6 3番気筒
6a 吸気バルブ
6b 排気バルブ
7 4番気筒
7a 吸気バルブ
7b 排気バルブ
8 第1排気通路
9 第2排気通路
10 接続通路
11 連通制御弁
13 排気制御弁
14 第1スクロール室
15 第2スクロール室
16 タービン
17 吸気通路
18 下流側排気通路
19 触媒
100 制御部
101 連通弁制御プログラム
102 活性判定プログラム
103 排気弁制御プログラム
104 バルブタイミング制御プログラム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine exhaust system in which a supercharger is arranged on the exhaust side, and a control method therefor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an engine exhaust system for an automobile, for example, what is described in JP-A-10-47053 is known. According to this engine exhaust system, a supercharger is provided on the exhaust side of the engine, and a turbine of the supercharger is rotated by exhaust gas to supercharge engine intake.
[0003]
This supercharger is called a so-called twin scroll type supercharger, and is independently connected to a separate combustion chamber of the engine, and is connected to a first exhaust passage and a second exhaust passage that are independent from each other. . The supercharger has a first scroll chamber corresponding to the first exhaust passage and a second scroll chamber corresponding to the second exhaust passage independently, and the exhaust gas flowing through each exhaust passage is independent. The turbine is rotated.
[0004]
Here, the combustion chambers whose ignition timings are adjacent to each other are connected to different exhaust passages so that the pressure pulsation (pressure density wave) of the exhaust gas in each exhaust passage increases. For example, in a 4-cylinder engine, when the ignition timing is in the order of the first cylinder, the third cylinder, the second cylinder, and the fourth cylinder, the first cylinder and the second cylinder are connected to the first exhaust passage, and the third cylinder The cylinder and the fourth cylinder are connected to the second exhaust passage.
[0005]
As a result, exhaust gas having a large pressure pulsation flows into each scroll chamber of the supercharger. Therefore, in the engine exhaust system including the twin scroll supercharger, the turbine can be efficiently rotated using the peak of pressure pulsation even when the engine is running at a low speed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the engine exhaust system, the turbine of the twin scroll turbocharger is greatly affected by the pressure pulsation of the exhaust gas even at high speed. As a result, at the time of peak pressure pulsation, the exhaust gas flowing into the scroll chamber exceeds the capacity of the turbine, causing a problem that the supercharging efficiency of the engine is reduced. Here, it is conceivable to use a large-capacity turbine corresponding to the peak of pressure pulsation, but this deteriorates the responsiveness at the time of low rotation.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use pressure pulsation of exhaust gas in an exhaust passage at a high speed while using supercharging by a twin scroll supercharger. It is an object to provide an engine exhaust system and a control method therefor that can reduce the amount of fuel, improve the supercharging efficiency, and make the engine in a good combustion state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an engine exhaust system having an engine having a plurality of combustion chambers and a supercharger disposed on the exhaust side of the engine, The exhaust gas of one combustion chamber circulates and has a first exhaust passage and a second exhaust passage that are independent of each other. The supercharger includes a first scroll chamber corresponding to the first exhaust passage, A twin scroll supercharger that independently includes a second scroll chamber corresponding to two exhaust passages, and the exhaust gas flowing through each of the exhaust passages independently rotates one turbine. A connection passage communicating the exhaust passage and the second exhaust passage; an openable / closable communication control valve provided in the connection passage; and opening the communication control valve when the engine is rotating at high speed. Sometimes and a communication valve control means for closing the communication control valve And a downstream side of the connection portion of the connection passage in the first exhaust passage, a catalyst disposed downstream of the supercharger, an activity determination means for determining whether the catalyst is in an active state or an inactive state, and And an openable / closable exhaust control valve provided in the engine, and when the activity determination means determines that the catalyst is in an inactive state, the exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened, so that the catalyst is in an active state. An exhaust valve control means for opening the exhaust control valve when it is determined that It is characterized by that.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, since the communication control valve is opened during high engine rotation, the first exhaust passage and the second exhaust passage are in communication with each other, and the pressure of the exhaust gas in the first exhaust passage. The pulsation and the pressure pulsation of the exhaust gas in the second exhaust passage are made uniform. Thereby, the amplitude of the pressure pulsation is reduced, and the influence of the pressure pulsation in the turbine is reduced.
Further, since the communication control valve is closed when the engine is running at a low speed, the first exhaust passage and the second exhaust passage become independent, the amplitude of the pressure pulsation in each exhaust passage increases, and the pressure pulsation in the turbine increases. The impact will increase.
[0010]
Therefore, at the time of high engine rotation, the effect of exhaust gas pressure pulsation is reduced, and excessive exhaust gas exceeding the capacity of the turbocharger turbine does not flow into each scroll chamber, improving engine supercharging efficiency. The combustion state of the engine can be improved. Further, at the time of low engine rotation, the pressure pulsation can be used to efficiently rotate the turbine, and the supercharging efficiency of the engine can be improved.
In other words, the pressure pulsation is reduced at high engine speeds to eliminate the drawbacks of the twin scroll turbocharger. At low engine speeds, the pressure pulsation is used to provide a unique action for the twin scroll turbocharger. An effect can be obtained.
[0012]
Claims 1 In the described invention , Touch When the medium is in an inactive state, the exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened, so that the exhaust gas discharged to the first exhaust passage is prevented from flowing to the supercharger side by the exhaust control valve. Then, it circulates from the second exhaust passage to the supercharger side through the connection passage.
In addition, when the catalyst is in an active state, the exhaust control valve is opened, so that the exhaust gas also flows downstream of the first exhaust passage.
[0013]
Therefore, when the catalyst is in an inactive state, the surface area of the exhaust passage through which the exhaust gas flows is reduced to suppress the temperature drop of the exhaust gas, and the catalyst is activated early by the relatively high temperature exhaust gas. In addition, when the catalyst is in an active state, the turbocharger turbine can be rotated through both the first and second exhaust passages so that the turbocharger can exhibit its desired performance.
[0014]
Claim 2 In the described invention, the claims 1 The engine exhaust system according to claim 1, wherein the engine is a multi-cylinder engine having a variable valve timing mechanism, and the intake valve in the engine is determined when the activation determination unit determines that the catalyst is in an inactive state. And valve timing control means for reducing the overlap amount of each opening timing of the exhaust valve.
[0015]
Claim 2 According to the described invention, the claims 1 In addition to the operation described above, when the catalyst is in an inactive state, the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve is reduced, and the catalyst becomes less susceptible to the pressure fluctuation in the exhaust pipe. As a result, an increase in residual gas due to an increase in exhaust pressure during overlap caused by opening the connection passage can be suppressed, and a normal combustion state can be maintained.
[0016]
Claim 3 In the described invention, claim 1 is provided. Or claim 2 In the engine exhaust system described above, an air amount detection unit that detects an intake air amount is provided in the intake passage of the engine, and the activity determination means is the intake air detected by the air amount detection unit. Based on the amount of air, it is determined whether the catalyst is in an inactive state or not.
[0017]
Claim 3 According to the described invention, claim 1 Or 2 In addition to the operation, the active state of the catalyst can be determined using an air amount detection unit provided in an intake passage or the like for engine control. Further, the state of the catalyst can be accurately grasped by detecting the amount of air taken into the engine.
[0018]
Therefore, it is possible to accurately determine the state of the catalyst using the existing air amount detection unit without providing a sensor or the like for detecting the activity / inactivity of the catalyst, which is extremely advantageous in practical use.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an engine having a plurality of combustion chambers and at least two exhaust passages through which exhaust gases from separate combustion chambers of the engine flow, and the exhaust gases flowing through the exhaust passages are independent. A turbocharger, and a connecting passage that communicates at least two of the exhaust passages, and an openable / closable communication control valve provided in the connecting passage; A catalyst disposed on the downstream side of the supercharger, and an exhaust control valve that is openable and closable downstream of a connection portion of the connection passage in at least one of the exhaust passages. An engine exhaust system control method comprising: opening the communication control valve when the engine rotates at a high speed, and closing the communication control valve when the engine is at a low speed At the same time, it is determined whether the catalyst is in an active state or an inactive state, and when it is determined that the catalyst is in an inactive state, the exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened so that the catalyst is activated. If it is determined that the engine is in a state, the exhaust control valve is opened. It is characterized by that.
[0020]
Claim 4 According to the described invention, the communication control valve is opened during high engine rotation, so that the exhaust passages connected to the connection passages are in communication with each other, and the exhaust gas pressure pulsations in the exhaust passages are made uniform. The Thereby, the amplitude of the pressure pulsation is reduced, and the influence of the pressure pulsation in the turbine is reduced.
Further, since the communication control valve is closed when the engine is running at a low speed, each exhaust passage is in an independent state, the amplitude of the pressure pulsation in each exhaust passage is increased, and the influence of the pressure pulsation in the turbine is increased.
[0021]
Therefore, at the time of high engine rotation, the effect of exhaust gas pressure pulsation is reduced, and excessive exhaust gas exceeding the turbocharger turbine capacity does not flow into the scroll chamber of the turbocharger. The combustion state of the engine can be improved. Further, at the time of low engine rotation, the pressure pulsation can be used to efficiently rotate the turbine, and the supercharging efficiency of the engine can be improved.
[0023]
Claim 4 According to the described invention , Touch When the medium is in an inactive state, the exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened, so the exhaust gas discharged to the exhaust passage provided with the exhaust control valve is sent to the supercharger side by the exhaust control valve. Is prevented from flowing, and flows from the other exhaust passage to the supercharger through the connection passage.
Further, when the catalyst is in the active state, the exhaust control valve is opened, so that the exhaust gas also flows downstream of the exhaust passage provided with the exhaust control valve.
[0024]
Therefore, when the catalyst is in an inactive state, the surface area of the exhaust passage through which the exhaust gas flows is reduced to suppress the temperature drop of the exhaust gas, and the catalyst is activated early by the relatively high temperature exhaust gas. In addition, when the catalyst is in an active state, the turbocharger turbine can be rotated through the entire exhaust passage so that the turbocharger can exhibit its desired performance.
[0025]
Claim 5 In the described invention, the claims 4 In the engine exhaust system control method described above, when the engine is a multi-cylinder engine having a variable valve timing mechanism and it is determined that the catalyst is in an inactive state, the intake valve and the exhaust valve of the engine The overlap amount at each opening timing is reduced.
[0026]
Claim 5 According to the described invention, the claims 4 In addition to the above action, when the catalyst is in an inactive state, the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve is reduced, and it becomes difficult to be affected by pressure fluctuations in the exhaust pipe. As a result, an increase in residual gas due to an increase in exhaust pressure during overlap caused by opening the connection passage can be suppressed, and a normal combustion state can be maintained.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine exhaust system, FIG. 2 is a schematic configuration block diagram of the engine exhaust system, and FIG. 3 is an intake valve and an exhaust valve of the engine. FIG. 4 is a flowchart showing the control operation of the communication control valve and the like according to the engine speed, and FIG. 5 is a flowchart showing the control operation of the exhaust control valve and the like according to the active state of the catalyst. is there.
[0028]
As shown in FIG. 1, the engine exhaust system 1 includes a multi-cylinder engine 2 having a plurality of combustion chambers, and a supercharger 3 disposed on the exhaust side of the engine 2.
[0029]
In the present embodiment, the engine 2 is a so-called four-cylinder engine having a first cylinder 4, a second cylinder 5, a third cylinder 6, and a fourth cylinder 7. Further, in the present embodiment, the engine 2 is a horizontally opposed type, the third cylinder 6 is located behind the first cylinder 4, the second cylinder 5 is opposed to the first cylinder 4 and the third cylinder 6. And the 4th cylinder 7 is arranged. The cylinders 4 to 7 as combustion chambers are arranged to be staggered in a side view. The arrangement of the cylinders 4 to 7 is the same as that of conventionally known cylinders, and will not be described in detail here. Further, in FIG. 1, the cylinders 4 to 7 are shown in a horizontal row for explanation.
[0030]
Further, the engine 2 has a variable valve timing mechanism 2a, and is configured to change the opening / closing timings of the intake valves 4a, 5a, 6a, 7a of the respective cylinders 4-7 as shown in FIG. FIG. 3 shows a state in which the timings at which the intake valves 4a, 5a, 6a, and 7a and the exhaust valves 4b, 5b, 6b, and 7b are opened do not overlap with each other by solid lines. Is indicated by a broken line. In other words, the opening timing overlaps by advancing the opening / closing timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a. The opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a is variably controlled according to the driving state of the engine 2 and the like.
[0031]
In the present embodiment, the firing order of the cylinders 4 to 7 is the third cylinder 6, the second cylinder 5, and the fourth cylinder 7 in order from the first cylinder 4. Each cylinder 4-7 is connected to an exhaust passage through which exhaust gas flows. In the present embodiment, the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 that are independent from each other are connected to the engine 2. As shown in FIG. 1, the first exhaust passage 8 is connected to the first cylinder 4 and the second cylinder 5, collects the exhaust gas of each cylinder 4, 5 and guides it to the supercharger 3 side. Further, the second exhaust passage 9 is connected to the third cylinder 6 and the fourth cylinder 7 to collect the exhaust gases of the cylinders 6 and 7 and guide them to the supercharger 3 side.
[0032]
Here, as shown in FIG. 1, the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 communicate with each other through a connection passage 10. The connection passage 10 is provided with a communication control valve 11 that can be freely opened and closed. That is, when the communication control valve 11 is open, the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 are connected, and when the communication control valve 11 is closed, the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 are connected. It becomes a state independent of the passage 9.
[0033]
An openable and closable exhaust control valve 13 is provided on the downstream side of the connection portion of the first exhaust passage 8 with the connection passage 10. That is, in the state where the exhaust control valve 13 is closed, the flow of the first exhaust passage 8 to the supercharger 3 side is blocked.
[0034]
As shown in FIG. 1, the supercharger 3 is a so-called twin scroll supercharger, and includes a first scroll chamber 14 corresponding to the first exhaust passage 8 and a second scroll corresponding to the second exhaust passage 9. It has the chamber 15 separately and independently. The exhaust gas flowing through the scroll chambers 14 and 15 rotates one turbine 16 independently to supercharge air into the intake passage 17 of the engine 2. The exhaust gas flowing out from the supercharger 3 flows out from the one downstream exhaust passage 18.
[0035]
Further, as shown in FIG. 1, a catalyst 19 for purifying exhaust gas is disposed in the downstream exhaust passage 18. The catalyst 19 is a conventionally known catalyst that exhibits a purification action in a predetermined temperature range. The exhaust gas purified by the catalyst 19 is released to the outside of the vehicle.
[0036]
Further, as shown in FIG. 2, the engine exhaust system 1 has a control unit 100. The control unit 100 is disposed in the variable valve timing mechanism 2 a of the engine 2, the crank angle sensor 2 b that detects the rotational speed of the engine 2, the airflow sensor 20 provided on the upstream side of the intake passage 17, and the connection passage 10. The communication control valve 11 and the exhaust control valve 13 disposed in the first exhaust passage 8 are connected.
[0037]
The control unit 100 also includes a communication valve control program 101 that opens and closes the communication control valve 11 according to the number of revolutions of the engine 2 and an activity determination program that determines whether the catalyst 19 is in an active state or an inactive state based on the air intake amount. 102, an exhaust valve control program 103 that opens and closes the exhaust control valve 13 and the like according to the state of the catalyst 19, and a valve timing control program 104 that changes the valve timing of the engine 2 according to the state of the catalyst 19 are stored. Yes. In the present embodiment, the control unit 100 constitutes a communication valve control means, an activity determination means, an exhaust valve control means, and a valve timing control means.
[0038]
The communication valve control program 101 is a program that controls to open the communication control valve 11 when the engine 2 is rotating at high speed and to close the communication control valve 11 when the engine 2 is rotating at low speed. In the present embodiment, when the rotational speed of the engine 2 detected by the crank angle sensor 2a of the engine 2 exceeds a preset rotational speed, it is determined that the engine 2 is at a high speed, and this setting is made. When the engine speed is equal to or lower than the engine speed, it is determined that the engine 2 is rotating at a low speed.
[0039]
The activity determination program 102 is a program for determining whether the catalyst 19 is in an inactive state from an active state. In the present embodiment, the state of the catalyst 19 is determined by integrating the air intake amount obtained from the start of the engine acquired by the airflow sensor 20.
[0040]
The exhaust valve control program 103 closes the exhaust control valve 13 and opens the communication control valve 11 when the activation determination program 102 determines that the catalyst 19 is in an inactive state, and determines that the catalyst 19 is in an active state. In this case, the exhaust control valve 13 is opened.
[0041]
The valve timing control program 104, when it is determined by the activation determination program 102 that the catalyst 19 is inactive, the intake valves 4a, 5a, 6a, 7a and the exhaust valves 4b, 5b, 6b, 7b in the engine 2. Is a program for reducing the overlap amount of the release timing compared to the normal state.
[0042]
The operation based on the communication valve control program 101 of the control unit 100 of the engine exhaust system 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0043]
First, the driving state of the vehicle is acquired from each sensor of the vehicle (step S1). At this time, the rotation speed of the engine 2 is acquired by the crank angle sensor 2a. Next, it is determined whether or not the rotational speed of the engine 2 is lower than the set rotational speed, that is, whether the engine 2 is at a low speed or a high speed (step S2). When the engine 2 is running at a low speed, the communication control valve 11 is closed (step S3), and the exhaust control valve 13 is opened (step S4). When the engine 2 is rotating at a high speed, the communication control valve 11 is opened (step S5), and the exhaust control valve 13 is closed (step S6).
[0044]
Thus, when the engine 2 is rotating at high speed, the communication control valve 11 is opened, so that the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 are in communication with each other, and the exhaust gas pressure pulsation in the first exhaust passage 8 is established. And the pressure pulsation of the exhaust gas in the second exhaust passage 9 is made uniform. Thereby, the amplitude of the pressure pulsation is reduced, and the influence of the pressure pulsation in the turbine is reduced.
[0045]
Further, since the communication control valve 11 is closed when the engine 2 is rotating at a low speed, the first exhaust passage 8 and the second exhaust passage 9 become independent, and the amplitude of the pressure pulsations in the exhaust passages 8 and 9 is large. Thus, the influence of pressure pulsation in the turbine is increased.
[0046]
Next, operations based on the activity determination program 102, the exhaust valve control program 103, and the valve timing control program 104 in the control unit 100 of the engine exhaust system 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 5 shows the operation when the engine 2 is running at a low speed.
[0047]
First, the driving state of the vehicle is acquired from each sensor of the vehicle (step S11). At this time, the air intake amount is continuously acquired by the airflow sensor 20, and the air intake amount from the start of the engine 2 is integrated by the control unit 100.
[0048]
Next, based on the integration of the air intake amount, the activity determination program 102 determines whether the catalyst 19 is in an active state or an inactive state (step S12). When it is determined that the catalyst 19 is in an active state, that is, activated, the communication control valve 11 is closed (step S13), and the exhaust control valve 13 is opened (step S14). Further, the opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a and each exhaust valve 4b, 5b, 6b, 7b of the engine 2 is controlled in a normal state (step S15).
[0049]
If it is determined that the catalyst 19 is in an inactive state, the communication control valve 11 is opened (step S16), and the exhaust control valve 13 is closed (step S17). Further, the opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a and each exhaust valve 4b, 5b, 6b, 7b of the engine 2 is controlled so as to reduce the overlap amount compared to the normal state (step S18). ).
[0050]
Thus, when the catalyst 19 is in an inactive state, the exhaust control valve 13 is closed and the communication control valve 11 is opened, so that the exhaust gas discharged to the first exhaust passage 8 is excessively discharged by the exhaust control valve 13. The distribution to the turbocharger 3 side is blocked, and the second exhaust path 9 flows from the second exhaust path 9 to the supercharger 3 side through the connection path 10. Further, the overlap amount of the opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a and each exhaust valve 4b, 5b, 6b, 7b is reduced, the amount of heat at the time of combustion of the engine 2 becomes relatively large, and the first exhaust Exhaust gas having a temperature higher than that in the normal state flows through the engine 2 side of the passage 8 and the second exhaust passage 9.
[0051]
Further, when the catalyst 19 is in an active state, the exhaust control valve 13 is opened, so that the exhaust gas also flows downstream of the first exhaust passage 8. At this time, the communication control valve 11 does not necessarily need to be closed. If the engine 2 is rotating at a high speed, the communication control valve 11 may remain open. Further, the overlap amount of the opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a and each exhaust valve 4b, 5b, 6b, 7b is suitable for the driving state of the engine 2 as usual.
[0052]
As described above, according to the engine exhaust system 1 and the control method thereof of the present embodiment, when the engine 2 is rotating at a high speed, the influence of the exhaust gas pressure pulsation is reduced, and the excess of the turbine capacity of the turbocharger 3 is exceeded. The exhaust gas does not flow into the scroll chambers 14 and 15, the supercharging efficiency of the engine 2 can be improved, and the combustion state of the engine 2 can be improved. Further, when the engine 2 is rotating at a low speed, the turbine can be efficiently rotated using pressure pulsation, and the supercharging efficiency of the engine 2 can be improved.
In other words, the pressure pulsation is reduced when the engine 2 is rotating at high speed to eliminate the disadvantages of the twin scroll turbocharger 3, and the pressure pulsation is used when the engine 2 is rotating at a low speed. A specific effect can be obtained.
[0053]
Further, according to the engine exhaust system 1 and its control method of the present embodiment, when the catalyst 19 is in an inactive state, the surface area of the exhaust passages 8 and 9 through which the exhaust gas flows is reduced to reduce the temperature of the exhaust gas. And the catalyst 19 is activated early by the relatively high temperature exhaust gas. In particular, in the present embodiment, the engine 2 is a horizontally opposed type, and the exhaust passages 8 and 9 are relatively long in view of the layout of the engine 2. It is extremely effective for conversion. Further, when the catalyst 19 is in an active state, the turbine of the supercharger 3 can be rotated through both the first and second exhaust passages 8 and 9 so that the supercharger 3 can exhibit the desired performance. .
[0054]
Further, according to the engine exhaust system 1 and its control method of the present embodiment, the active state of the catalyst 19 can be determined using the airflow sensor 20 provided in the intake passage 17 for engine control. Further, the state of the catalyst 19 can be accurately grasped by detecting the amount of air taken into the engine 2. Therefore, it is possible to accurately determine the state of the catalyst 19 using the existing airflow sensor 20 without newly providing a sensor or the like for detecting whether the catalyst 19 is active or inactive, which is extremely advantageous in practical use.
[0055]
In the above-described embodiment, the engine 2 is of the horizontally opposed type. However, as long as it has a plurality of combustion chambers, it may be of another type such as a series type or a V type. Of course. Further, the engine may be a rotary engine having a plurality of rotors. In the case of a rotary engine, the first exhaust passage and the second exhaust passage are separately connected to the combustion chamber of the housing of each rotor.
[0056]
In the above-described embodiment, the engine 2 is shown as having four cylinders, but it is needless to say that the engine may be of other cylinders such as six cylinders and eight cylinders.
[0057]
Moreover, in the said embodiment, although the thing using the twin scroll type supercharger was shown as the supercharger 3, if it has at least two exhaust passages independently, the number of exhaust passages is two. For example, a supercharger in which three exhaust passages are independently connected to separate combustion chambers of the engine may be used.
[0058]
In the above-described embodiment, the engine 2 has the variable valve timing mechanism 2a. However, even in an engine that does not have the variable valve timing mechanism, the engine 2 can be operated at a high speed by controlling the communication control valve and the exhaust control valve. The supercharging efficiency at the time can be improved, and the catalyst can be activated early. A flowchart in this case is shown in FIG. In the flowchart of FIG. 6, steps S15 and S18 in the flowchart of FIG. 5 are omitted.
[0059]
Moreover, in the said embodiment, although the variable valve timing mechanism 2a which can change the opening timing of each intake valve 4a, 5a, 6a, 7a was shown, you may change the opening timing of each exhaust valve. In addition, the opening timing of both valves may be changed.
[0060]
In the above embodiment, the air flow sensor 20 detects the air intake amount. However, the air amount detection unit may of course be other detection means such as a pressure sensor.
[0061]
Further, in the above-described embodiment, the determination of the active state of the catalyst 19 is performed using the integration of the intake air amount. However, for example, it may be determined by a water temperature sensor of the engine 2, Further, a temperature sensor that directly detects the temperature of the catalyst 19 may be provided, and the determination may be made by this.
[0062]
In the above embodiment, the exhaust control valve 13 is provided. However, even if the exhaust control valve 13 is omitted, the engine 2 may be provided as long as the connection passage 10 and the communication control valve 11 are provided. Of course, it is possible to improve the supercharging efficiency at the time of high rotation, and it is of course possible to appropriately change the specific detailed structure and the like.
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the influence of exhaust gas pressure pulsation is reduced at the time of high engine rotation, so that excessive exhaust gas exceeding the capacity of the turbocharger turbine flows into each scroll chamber. Without improving the supercharging efficiency of the engine, the combustion state of the engine can be improved. Further, at the time of low engine rotation, the pressure pulsation can be used to efficiently rotate the turbine, and the supercharging efficiency of the engine can be improved.
In other words, the pressure pulsation is reduced at high engine speeds to eliminate the drawbacks of the twin scroll turbocharger. At low engine speeds, the pressure pulsation is used to provide a unique action for the twin scroll turbocharger. An effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine exhaust system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram of an engine exhaust system.
FIG. 3 is a timing chart showing an open state of an intake valve and an exhaust valve of the engine.
FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of a communication control valve or the like according to the engine speed.
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation of an exhaust control valve or the like in accordance with an active state of a catalyst.
FIG. 6 is a flowchart showing another embodiment of the present invention and showing a control operation of an exhaust control valve or the like according to an active state of a catalyst.
[Explanation of symbols]
1 Engine exhaust system
2 Engine
3 turbochargers
4 Cylinder 1
4a Intake valve
4b Exhaust valve
5 Cylinder 2
5a Intake valve
5b Exhaust valve
6 3rd cylinder
6a Intake valve
6b Exhaust valve
7 4th cylinder
7a Intake valve
7b Exhaust valve
8 First exhaust passage
9 Second exhaust passage
10 Connection passage
11 Communication control valve
13 Exhaust control valve
14 First scroll chamber
15 Second scroll chamber
16 Turbine
17 Air intake passage
18 Downstream exhaust passage
19 Catalyst
100 Control unit
101 Communication valve control program
102 Activity determination program
103 Exhaust valve control program
104 Valve timing control program

Claims (5)

複数の燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンの排気側に配された過給機とを有するエンジン排気システムであって、
前記エンジンにおける少なくとも1つの燃焼室の排気ガスがそれぞれ流通し、互いに独立した第1排気通路及び第2排気通路を有し、
前記過給機は、前記第1排気通路に対応する第1スクロール室と、前記第2排気通路に対応する第2スクロール室とを独立して有し、前記各排気通路を流通する排気ガスが独立的に一のタービンを回転させるツインスクロール式過給機であって、
前記第1排気通路と前記第2排気通路とを連通する接続通路と、
前記接続通路に設けられた開閉自在の連通制御弁と、
前記エンジンの高回転時に前記連通制御弁を開き、前記エンジンの低回転時に前記連通制御弁を閉じる連通弁制御手段とを備えると共に、
前記過給機の下流側に配された触媒と、
前記触媒が、活性状態か未活性状態かを判定する活性判定手段と、
前記第1排気通路における前記接続通路の接続部の下流側に設けられた開閉自在の排気制御弁と、
前記活性判定手段により前記触媒が未活性状態であると判定された場合に前記排気制御弁を閉じるとともに前記連通制御弁を開き、前記触媒が活性状態であると判定された場合に前記排気制御弁を開く排気弁制御手段とを備えたことを特徴とするエンジン排気システム。
An engine exhaust system having an engine having a plurality of combustion chambers and a supercharger disposed on the exhaust side of the engine,
The exhaust gas of at least one combustion chamber in the engine circulates, and has a first exhaust passage and a second exhaust passage independent of each other
The supercharger has a first scroll chamber corresponding to the first exhaust passage and a second scroll chamber corresponding to the second exhaust passage independently, and the exhaust gas flowing through each exhaust passage is A twin scroll supercharger that independently rotates one turbine,
A connection passage communicating the first exhaust passage and the second exhaust passage;
An open / close communication control valve provided in the connection passage;
A communication valve control means for opening the communication control valve when the engine is rotating at high speed and closing the communication control valve when the engine is rotating at a low speed;
A catalyst disposed downstream of the supercharger;
Activity determination means for determining whether the catalyst is in an active state or an inactive state;
An openable and closable exhaust control valve provided on the downstream side of the connection portion of the connection passage in the first exhaust passage;
The exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened when the activation determination means determines that the catalyst is in an inactive state, and the exhaust control valve is determined when the catalyst is determined to be in an active state. And an exhaust valve control means for opening the engine.
前記エンジンは、可変バルブタイミング機構を有する多気筒エンジンであって、
前記活性判定手段により前記触媒が未活性状態であると判定された場合に、前記エンジンにおける吸気バルブ及び排気バルブの各開放タイミングのオーバーラップ量を減少させるバルブタイミング制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のエンジン排気システム。
The engine is a multi-cylinder engine having a variable valve timing mechanism,
Characterized by comprising valve timing control means for reducing an overlap amount of each opening timing of the intake valve and the exhaust valve in the engine when the activation determination means determines that the catalyst is in an inactive state. The engine exhaust system according to claim 1.
前記エンジンの吸気通路には、吸入空気量を検出する空気量検出部が設けられたものであって、
前記活性判定手段は、前記空気量検出部により検出された吸入空気量に基づいて、前記触媒が活性状態が未活性状態かを判定することを特徴とする請求項1又は2記載のエンジン排気システム。
The intake passage of the engine is provided with an air amount detection unit for detecting the intake air amount,
3. The engine exhaust system according to claim 1, wherein the activity determination unit determines whether the catalyst is in an inactive state based on an intake air amount detected by the air amount detection unit. .
複数の燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンの別個の燃焼室の排気ガスが流通する少なくとも2つの排気通路を有し、前記各排気通路を流通する排気ガスが独立的に過給機の一のタービンを回転させるよう構成され、少なくとも2つの前記各排気通路を連通する接続通路と、前記接続通路に設けられた開閉自在の連通制御弁と、前記過給機の下流側に配された触媒と、少なくとも1つの前記排気通路における前記接続通路の接続部の下流側に開閉自在の排気制御弁とを備えたエンジン排気システムの制御方法であって、
前記エンジンの高回転時に前記連通制御弁を開き、前記エンジンの低回転時に前記連通制御弁を閉じると共に、
前記触媒が、活性状態か未活性状態かを判定し、前記触媒が未活性状態であると判定した場合には、前記排気制御弁を閉じるとともに前記連通制御弁を開き、前記触媒が活性状態であると判定した場合には、前記排気制御弁を開くことを特徴とするエンジン排気システムの制御方法。
An engine having a plurality of combustion chambers and at least two exhaust passages through which exhaust gases from separate combustion chambers of the engine circulate; A connection passage configured to rotate the turbine and communicating at least two of the exhaust passages; an openable / closable communication control valve provided in the connection passage; and a catalyst disposed downstream of the supercharger; A control method for an engine exhaust system comprising an exhaust control valve that is openable and closable downstream of a connection portion of the connection passage in at least one of the exhaust passages ,
Opening the communication control valve at the time of high engine rotation, closing the communication control valve at the time of low engine rotation ;
It is determined whether the catalyst is in an active state or an inactive state. When it is determined that the catalyst is in an inactive state, the exhaust control valve is closed and the communication control valve is opened, and the catalyst is in an active state. An engine exhaust system control method comprising: opening the exhaust control valve when it is determined that the exhaust control valve is present .
前記エンジンは可変バルブタイミング機構を有する多気筒エンジンであって、前記触媒が未活性状態であると判定した場合には、前記エンジンにおける吸気バルブ及び排気バルブの各開放タイミングのオーバーラップ量を減少させることを特徴とする請求項記載のエンジン排気システムの制御方法。The engine is a multi-cylinder engine having a variable valve timing mechanism, and when it is determined that the catalyst is in an inactive state, the overlap amount of each opening timing of the intake valve and the exhaust valve in the engine is decreased. The method of controlling an engine exhaust system according to claim 4 .
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