内燃机的制作方法

专利名称：内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，尤其涉及将用于使排气温度升温的燃烧器装置设置在排气通路的内燃机。
背景技术：
在内燃机的排气通路中，有时在排气处理装置(催化剂等)的上游侧设置燃烧器装置，利用在燃烧器装置生成的加热气体使排气温度升温，对排气处理装置进行加热，促进排气处理装置的暖机。作为燃烧器装置，典型的是通过适当的点火单元对朝排气通路内添加的燃料进行点火从而使之燃烧的装置。专利文献I中公开了一种催化剂升温装置，该催化剂升温装置具备喷射燃料的添加阀和具有用于对喷射燃料进行点火的发热部的点火单元。添加阀与点火单元配设在使得从添加阀喷射的燃料与发热部直接接触的位置。然而，燃烧器装置的点火性能存在当朝燃烧器装置供给的废气的流量增大时下降的趋势。这是由于当废气流量大时，点火单元的环境气体温度下降，并且气体流速快即便点火火种也会熄灭。专利文献1:日本特开2006 - 112401号公报

发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种即便朝燃烧器装置供给的废气流量增大时仍能确保充分的点火性能的内燃机。根据本发明的一个实施方式，提供一种内燃机，其特征在于，具备涡轮增压器，该涡轮增压器设置于排气通路；EGR通路，该EGR通路从上述涡轮增压器的涡轮的下游侧的排气通路分支并与进气通路连接；燃烧器装置，该燃烧器装置设置在上述涡轮与上述EGR通路的分支位置之间的排气通路，用于使排气温度升温；旁通通路，该旁通通路从上述涡轮与上述燃烧器装置之间的排气通路分支并与上述EGR通路连接；以及旁通阀，该旁通阀用于调节在上述旁通通路流过的废气的流量。据此，当从涡轮排出且被朝燃烧器装置供给的废气的流量增大时，通过使旁通阀开阀，能够使废气的一部分旁通至旁通通路，使朝燃烧器装置供给的废气的流量降低。进而能够确保燃烧器装置的充分的点火性能。优选形成为，上述内燃机还具备取得单元，该取得单元取得从上述涡轮排出的废气的流量；以及旁通阀控制单元，该旁通阀控制单元根据由上述取得单元取得的废气流量对上述旁通阀进行控制。优选形成为，当由上述取得单元取得的废气流量大于规定值时，上述旁通阀控制单元使上述旁通阀开阀，并且，当由上述取得单元取得的废气流量在上述规定值以下时，上述旁通阀控制单元使上述旁通阀闭阀。优选形成为，上述内燃机还具备切换阀，该切换阀对上述EGR通路以及上述旁通通路的连通状态进行切换，并且对上述EGR通路的开闭状态进行切换；以及切换阀控制单元，该切换阀控制单元对上述切换阀进行控制，当上述旁通阀闭阀时，上述切换阀控制单元以使上述EGR通路以及上述旁通通路不连通并打开上述EGR通路的方式对上述切换阀进行控制，当上述旁通阀开阀时，上述切换阀控制单元以使上述EGR通路以及上述旁通通路连通并关闭上述EGR通路的方式对上述切换阀进行控制。优选形成为，上述内燃机还具备EGR阀，该EGR阀设置在上述旁通通路的连接位置与上述进气通路之间的上述EGR通路；第二 EGR通路，该第二 EGR通路从上述涡轮增压器的涡轮的上游侧的排气通路分支并与进气通路连接；第二EGR阀，该第二 EGR阀设置在上述第二 EGR通路；以及EGR控制单元，该EGR控制单元对上述EGR阀以及上述第二 EGR阀进行控制，当上述内燃机处于低负载侧的规定的第一运转区域时，上述EGR控制单元使上述EGR阀闭阀并且使上述第二 EGR阀开阀，当上述内燃机处于比上述第一运转区域靠高负载侧的规定的第二运转区域时，上述EGR控制单元使上述EGR阀开阀并且使上述第二 EGR阀闭阀，并且，当上述旁通阀开阀时，即便在上述内燃机处于上述第一运转区域时，上述EGR控制单元也使上述EGR阀开阀。优选形成为，上述内燃机还具备EGR冷却器，该EGR冷却器设置在上述旁通通路的连接位置与上述进气通路之间的上述EGR通路；冷却器旁通通路，该冷却器旁通通路绕过上述EGR冷却器的冷却用通路；冷却器切换阀，该冷却器切换阀将通路切换成上述冷却用通路以及上述冷却器旁通通路中的任意一方；以及冷却器控制单元，该冷却器控制单元对上述冷却器切换阀进行控制，上述冷却器控制单元对上述冷却器切换阀进行控制，以便当上述旁通阀闭阀时打开上述冷却用通路并关闭上述冷却器旁通通路，且当上述旁通阀开阀时关闭上述冷却用通路并打开上述冷却器旁通通路。优选形成为，上述EGR通路与上述涡轮增压器的压缩机的上游侧的进气通路连接。优选形成为，上述取得单元包括设置在上述涡轮与上述旁通通路的分支位置之间的排气通路的排气流量传感器。优选形成为，上述燃烧器装置包括向上述排气通路内添加燃料的燃料添加阀和对从上述燃料添加阀添加的燃料进行点火的点火单元。优选形成为，上述燃烧器装置包括使上述添加燃料氧化的燃烧器催化剂和用于使上述添加燃料碰撞的碰撞板中的至少一方。优选形成为，上述内燃机还具备排气处理装置，该排气处理装置设置在上述燃烧器装置的下游侧的排气通路。优选形成为，上述排气处理装置设置在上述燃烧器装置与上述EGR通路的分支位置之间的排气通路。根据本发明，能够发挥即便在朝燃烧器装置供给的废气流量增大时也能够确保燃烧器装置的充分的点火性能的优异效果。


图1是本发明的实施方式所涉及的内燃机的概要图。图2是示出燃烧器装置的纵剖侧视图。
图3是从上游侧观察燃烧器装置时的纵剖主视图。图4是当执行排气旁通时的内燃机的概要图。图5示出EGR映射。图6是与EGR控制相关的流程图。图7是与燃烧器控制相关的流程图。
具体实施例方式以下对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中，应当注意，本发明的实施方式并不仅限于下述的各方式，本发明包括由权利要求书规定的本发明的思想所包含的所有变形例及应用例。关于实施方式所记载的构成要素的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特定的记载，则发明的技术范围并不仅限于此。图1示出本实施方式所涉及的内燃机(发动机)。本实施方式的发动机是车载的直列四缸四冲程柴油机。在发动机主体I的各气缸设置有缸内燃料喷射阀9，朝各缸内燃料喷射阀9供给储存在共轨装置9A的高压的燃料。在发动机主体I连接有构成进气通路的进气管2以及进气歧管2A、和构成排气通路的排气歧管3A以及排气管3。图中用空白箭头示出进气的流向，用黑箭头示出废气的流向。将上游侧称为“前”，下游侧称为“后”。在排气歧管3A的下游侧设置有涡轮增压器5。涡轮增压器5具有设置在紧挨排气歧管3A的后边的位置的涡轮5T ;以及夹设在进气管2的压缩机5C。另外，优选在涡轮增压器5设置可变叶片等容量可变机构。在压缩机5C的上游侧的进气管2设置有输出与在进气管2内流通的进气的流量相应的信号的空气流量计4。利用该空气流量计4检测单位时间内流入发动机主体I的进气量(即进气流量)。在空气流量计4的上游侧设置有未图示的空气滤清器。在压缩机5C的下游侧的进气管2设置有内部冷却器25和电子控制式的节气门18。排气管3的终端连接于未图示的消音器，在消音器的出口与大气连通。在排气管3的中途，从上游侧依次串联地配置有氧化催化剂6以及NOx催化剂(未图示)。氧化催化剂6使HC、CO等未燃成分与O2反应而生成CO、CO2, H2O等。作为催化剂物质例如可使用 Pt / Ce02、Mn / Ce02、Fe / Ce02、Ni / Ce02、Cu / CeO2 等。NOx催化剂优选吸留还原型NOx催化剂(NSR:NOx Storage Reduction)构成。NOx催化剂具有当流入的排气的氧浓度高时吸留排气中的NOx、当流入的排气的氧浓度下降且存在还原成分(例如燃料等)时使所吸留的NOx还原的功能。NOx催化剂构成为在由氧化铝Al2O3等氧化物构成的基材表面担载有作为催化剂成分的钼Pt之类的贵金属和NOx吸收成分。NOx吸收成分例如由选自钾K、钠Na、锂L1、铯Cs之类的碱金属、钡Ba、钙Ca之类的碱土类、镧La、钇Y之类的稀土类中的至少一种构成。另外，NOx催化剂亦可是选择还原型NOx催化剂(SCR: Selective Catalytic Reduction)。除了上述氧化催化剂6以及NOx催化剂之外，还可设置捕集排气中的炭烟等颗粒(PM、微粒)的微粒过滤器(DPF)。优选DPF是担载有由贵金属构成的催化剂并连续地使捕集到的颗粒氧化燃烧的连续再生式的过滤器。优选DPF至少配置在氧化催化剂6的下游侧、且在NOx催化剂的上游侧或下游侧。另外，当为火花点火式内燃机(汽油机)的情况下，优选在排气通路设置有三元催化剂。上述氧化催化剂6、NOx催化剂、DPF以及三元催化剂相当于本发明的排气处理装置。在涡轮5T与氧化催化剂6之间的排气管3，从上游侧起依次设置有用于检测从涡轮5T排出的废气的流量的空气流量计即排气流量传感器26和用于使排气温度升温的燃烧器装置30。特别是排气流量传感器26设置在涡轮5T的附近，燃烧器装置30设置在氧化催化剂6的附近。如图2以及图3详细所示，燃烧器装置30包括燃料添加阀7和作为点火单元或点火装置的电热塞21。并且燃烧器装置30还包括燃烧器催化剂8与碰撞板20。参照图1，在发动机设置有根据其运转状态和驾驶员的要求等控制各种设备的电子控制单元(以下称作ECU) 10。该ECUlO具备执行发动机控制所涉及的各种运算处理的CPU、存储该控制所需的程序或数据的ROM、临时存储CPU的运算结果等的RAM、与外部之间进行信号的输入输出的输入输出端口等。除了上述的空气流量计4以及排气流量传感器26之外，在E⑶10经由电气配线连接有包括输出与发动机主体I的曲轴转角相应的电气信号的曲轴转角传感器24、输出与加速器开度相应的电气信号的加速器开度传感器25、输出与氧化催化剂6的温度(床温)相应的电气信号的催化剂温度传感器27的各种传感器类，上述各传感器的输出信号被输入至E⑶10。并且，在E⑶10经由电气配线连接有包括缸内燃料喷射阀9、节气门18、燃料添加阀7、电热塞21的各种设备，这些设备由E⑶10控制。E⑶10能够基于空气流量计4的输出值检测进气量，基于曲轴转角传感器24的输出值检测发动机转速,基于加速器开度传感器25的输出值检测针对发动机的要求负载。在本实施方式中，当实施利用燃烧器装置30使废气加热升温的升温控制时，E⑶10使燃料添加阀7以及电热塞21适当工作。即，E⑶10适当驱动燃料添加阀7开阀(开启)，使燃料添加阀7适当喷射燃料。并且E⑶10适当对电热塞21通电(开通)使之变得充分高温。参照图2以及图3对燃烧器装置30进行详细说明。如图所示，燃料添加阀7能够朝排气管3内添加或喷射液体的燃料(轻油)F，并经由配管与未图示的燃料箱以及燃料泵连接。燃料添加阀7具有单个的喷孔7a。另外，喷孔亦可是多个。燃料添加阀7与排气管3的轴向垂直地朝下插入并固定于安装在排气管3的最上外表面部的阀安装凸台U。在阀安装凸台11的内部形成有冷却水通路12，冷却水通路12供用于对燃料添加阀7的内部的燃料进行冷却的冷却水流通。在排气管3设置有阀孔13，该阀孔13使从燃料添加阀7喷射的燃料F通过。电热塞21设置成其前端部的发热部21a位于比燃料添加阀7稍靠下游侧的位置。电热塞21经由未图示的升压回路连接于车载直流电源，当被通电时发热部21a发热。利用在发热部21a产生的热对从燃料添加阀7添加的燃料F进行点火而产生火焰。添加燃料F的一部分与发热部21a直接接触从而被点火，添加燃料F的其余部分直接通过发热部21a。另外，作为点火装置，可使用陶瓷加热器或火花塞等其他装置，尤其可使用电热式或火花点火式的装置。电热塞21与排气管3的轴向以及燃料添加阀7的轴向垂直地从排气管3的侧方沿横向插入并固定于安装在排气管3的侧方外表面部的塞安装凸台14，并穿过排气管3的孔而突出至排气管3内。燃料添加阀7从上方朝向发热部21a以稍稍朝向下游侧的方式朝斜下方喷射燃料F。所喷射的燃料F形成具有规定的喷雾角的燃料路径。发热部21a配置在该燃料路径的中途。当添加燃料F被点火时，生成含有火焰的高温的加热气体。该加热气体与周围的废气混合而使排气温度升温。升温后的废气被朝氧化催化剂6以及NOx催化剂供给，促进它们的暖机以及活性化。燃烧器催化剂8用于对从燃料添加阀7添加的燃料进行氧化而对其进行改性，且被设置在燃料添加阀7以及电热塞21的下游侧。燃烧器催化剂8例如能够构成为在沸石制的载体上担载有铑等的氧化催化剂。当朝燃烧器催化剂8供给燃料F时，如果此时燃烧器催化剂8已活性化，则在燃烧器催化剂8内使燃料氧化。利用此时产生的氧化反应热使燃烧器催化剂8升温。因此，能够使通过燃烧器催化剂8的废气升温。并且，当燃烧器催化剂8的温度变高时，燃料中的含碳数多的烃分解，生成含碳数少且反应性高的烃，由此燃料被改性成反应性高的燃料。换言之,燃烧器催化剂8 —方面构成急速发热的急速发热器,另一方面构成排出被改性后的燃料的改性燃料排出器。碰撞板20插入并固定于安装凸台14，且穿过排气管3的孔突出至排气管3内。碰撞板20能够由SUS等耐热性及耐冲击性优异的材料形成。本实施方式的碰撞板20形成为长方形。燃烧器催化剂8构成为占据排气通路的一部分的截面积。在本实施方式的情况下，如图3所示，排气管3及燃烧器催化剂8均为截面圆形，且彼此同轴配置。进而，燃烧器催化剂8的外径小于排气管3的内径。燃烧器催化剂8是具有从上游端朝下游端直线延伸的多个独立单元的所谓直流型。燃烧器催化剂8配置在圆筒状的壳体8a内，该壳体8a由呈放射状地配置的多个支柱8b支承于排气管3内。在燃烧器催化剂8的内部形成催化剂内通路Sc，在壳体8a的外周侧形成圆环状的催化剂迂回路3a。燃烧器催化剂8还包括朝上游侧突出的导入板15。导入板15安装在壳体8a的前端的下半部，从壳体8a朝上游侧突出，形成为截面半圆形的檐沟状。导入板15与壳体8a同样由呈放射状地配置的多个支柱8b支承在排气管3内。导入板15接受添加燃料F，并利用废气的流动将添加燃料F导入、引导至燃烧器催化剂8。如图2及图3所示，以添加燃料F从燃料添加阀7朝向燃烧器催化剂8的方式配置燃料添加阀7与燃烧器催化剂8。详细而言，燃料添加阀7从上方朝燃烧器催化剂8的导入板15的底面上以稍稍朝向下游侧的方式朝斜下方喷射燃料F。所喷射的燃料F形成具有规定的喷雾角的燃料路径。在该燃料路径的中途，配置有电热塞21的发热部21a与碰撞板20。碰撞板20配置在接近发热部21a且稍靠下方的位置。进而，电热塞21与碰撞板20从排气管3的上部侧方插入到排气管3内，相互平行且沿水平方向呈直线状地延伸。添加燃料F与发热部21a直接碰撞。并且，关于碰撞板20，如图2所示，在前后方向上添加燃料F全部与碰撞板20碰撞，但如图3所示，在左右方向上仅添加燃料F的一部分(尤其是右侧)与碰撞板20碰撞。因而，碰撞板20在中途遮挡添加燃料F的一部分，按照规定比例将添加燃料F朝电热塞21的发热部21a反射供给。另一方面，碰撞板20对添加燃料F的其余部分不进行遮挡而使其直接通过进而朝燃烧器催化剂8供给。当燃料F与碰撞板20碰撞时，燃料F的微粒化、雾化被促进，分散性、扩散性提高。因而，促进了利用电热塞21进行的点火。电热塞21位于与燃烧器催化剂8上方的催化剂迂回路3a大致相同的高度。因此，通过点火产生的火焰主要朝其上方的催化剂迂回路3a中延伸。 另一方面，直接通过碰撞板20而被朝燃烧器催化剂8供给的燃料如上所述在燃烧器催化剂8内被氧化、改性，并从燃烧器催化剂8被排出。该改性后的燃料随后在下游侧的氧化催化剂6内被正式氧化、燃烧，用于排气温度的进一步的升温等。另外，能够利用因电热塞21的点火而生成的火焰、加热气体使从燃烧器催化剂8的出口排出的改性燃料燃烧。当这样在燃烧器装置30设置燃烧器催化剂8与碰撞板20时，能够进一步提高燃烧器装置30的性能。然而，参照图1，在发动机设置有两个EGR (排气回流)装置、即高压EGR装置40与低压EGR装置60。高压EGR装置40是用于执行从涡轮5T的上游侧取出压力比较高的废气并使其朝进气侧回流的高压EGR的装置。低压EGR装置60是用于执行从涡轮5T的下游侧取出压力比较低的废气并使其朝进气侧回流的低压EGR的装置。`高压EGR装置40具有从涡轮5T的上游侧的排气通路分支并与进气通路连接的高压EGR通路41 (相当于本发明的第二 EGR通路)、和设置于高压EGR通路41的高压EGR阀42 (相当于本发明的第二 EGR阀)。高压EGR通路41从排气歧管3A分支并与进气歧管2A连接。高压EGR阀42的开度能够从全闭到全开连续地变化，调节在高压EGR通路41流过的废气即高压EGR气体的流量。另外，还可在高压EGR装置40设置用于对高压EGR气体进行冷却的高压EGR冷却器。另一方面，低压EGR装置60具有从涡轮5T的下游侧的排气通路分支并与进气通路连接的低压EGR通路61 (相当于本发明的EGR通路)、和设置于低压EGR通路61的低压EGR阀62 (相当于本发明的EGR阀)。低压EGR通路61从氧化催化剂6下游侧的排气管3分支并连接于空气流量计4与压缩机5C之间的进气管2(即压缩机5C上游侧的进气管2)。低压EGR阀62的开度能够从全闭到全开连续地变化，调节在低压EGR通路61流过的废气即低压EGR气体的流量。并且，低压EGR装置60具有异物捕集器63、EGR过滤器64以及EGR冷却器65 0 当于本发明的EGR冷却器)。上述器件按记载顺序从上游侧起依次设置在低压EGR通路61。并且，上述器件设置在低压EGR通路61的分支位置乃至上游端到低压EGR阀62的位置之间。当从氧化催化剂6的下游侧取出废气且意欲使其返回进气系统时，存在因氧化催化剂6的年久老化而从氧化催化剂6排出的异物(包括焊渣、载体沉淀物)损伤各部件、尤其是压缩机5C的可能性。因此，为了捕集并除去这种异物，在最上游部设置异物捕集器63。异物捕集器63包括用于捕集异物的过滤器(例如网)。EGR过滤器64与上述DPF同样是用于捕集低压EGR气体中的炭烟等颗粒的过滤器，是比异物捕集器63微细的过滤器。该EGR过滤器64也优选是担载有由贵金属构成的催化剂的连续再生式过滤器。在本实施方式的情况下，EGR过滤器64与EGR冷却器65 —体化，EGR过滤器64紧挨EGR冷却器65的前方设置。EGR冷却器65是用于对低压EGR气体进行冷却的冷却器，具有供低压EGR气体流通的作为冷却用通路的主通路66。其中，在本实施方式的EGR冷却器65 —体地设置有绕过主通路66的冷却器旁通通路67和将通路切换成主通路66以及冷却器旁通通路67中的任一方的冷却器切换阀68。冷却器切换阀68能够切换至图1所示的打开主通路66而关闭冷却器旁通通路67的冷却器位置、和图4所示的关闭主通路66而打开冷却器旁通通路67的冷却器旁通位置中的任一方。 高压EGR装置40与一直以来普遍使用的EGR装置种类相同。此外，设置低压EGR装置60的原因之一是为了即便是在凭借高压EGR装置40无法恰当地进行EGR的发动机运转区域也恰当地进行EGR，从而扩大可进行EGR的发动机运转区域。例如，与高压EGR气体相比，低压EGR气体低温、高密度。因此，在以相同体积或流量进行比较的情况下，能够实现更大量的EGR。另一个原因是由于高压EGR装置40在涡轮5T的近前侧取出废气，因此可能会使涡轮增压器5的做功量减少或导致发动机输出下降，而低压EGR装置60不存在上述情况。因此，低压EGR装置60适于在高负载运转区域使用。然而，在本实施方式中，设置有从涡轮5T与燃烧器装置30之间的排气管3分支并与低压EGR通路61连接的旁通通路70 (相当于本发明的旁通通路)、和用于调节在旁通通路70中流过的废气即旁通气体的流量的旁通阀71 (相当于本发明的旁通阀)。旁通通路70在排气流量传感器26与燃烧器装置30之间的位置从排气管3分支，并在异物捕集器63与EGR过滤器64之间的位置与低压EGR通路61连接。旁通阀71的开度能够从全闭到全开连续地变化，调节在旁通通路70中流过的旁通气体的流量。此外，设置有对低压EGR通路61以及旁通通路70的连通状态进行切换、且对低压EGR通路61的开闭状态进行切换的切换阀72(相当于本发明的切换阀)。切换阀72设置在低压EGR通路61与旁通通路70的连接位置，例如由蝶阀构成，亦可由闸阀或滑阀等其他形式的阀构成。切换阀72能够切换至如图1所示的使低压EGR通路61以及旁通通路70不连通且打开低压EGR通路61的旁通关闭位置、和如图4所示的使低压EGR通路61以及旁通通路70连通且关闭低压EGR通路61的旁通打开位置中的任一方。上述高压EGR阀42 JgSEGR阀62、冷却器切换阀68、旁通阀71以及切换阀72全部与E⑶10连接，并由E⑶10控制。如上所述，燃烧器装置30的点火性能存在当朝燃烧器装置30供给的废气流量增大时降低的倾向。其原因在于当废气流量大时作为点火单元的电热塞21的环境气体温度降低，和气体流速变快从而即便进行点火火种也会被吹熄。例如，当废气流量增大至大于14g / s时，燃烧器装置30的点火性能存在下降的倾向。为了在这样的高流量时得到良好的点火燃烧，作为处于电热塞21的环境气氛的废气的温度需要达到150°C以上。但实际上在这样的废气流量的条件下难以得到这样的废气温度。
并且，例如当氧化催化剂6的温度在规定值以下时、典型的是在氧化催化剂6处于暖机过程时，燃烧器装置30工作以促进氧化催化剂6的暖机。进而，优选的是，当氧化催化剂6的温度处于下降过程中时，燃烧器装置30工作以便实现防止氧化催化剂6的温度降低的目的。氧化催化剂6的温度降低的原因主要是由于处于发动机减速过程中。这是因为此时以较高的流量朝氧化催化剂6供给温度较低的废气或新气体(处于执行停止供油的过程中的情况)。但是，在这样的排气温度低且排气流量高的条件下，如上所述存在燃烧器装置30的点火性能不充分而无法使燃烧器装置30工作的情况。因而存在燃烧器装置30的使用范围受限，无法实现其有效活用的问题。在使燃烧器装置30工作而使氧化催化剂6的温度暂时上升后，当因发动机减速等而排气温度低且排气流量高的条件齐备、氧化催化剂6的温度下降时，同样存在无法使燃烧器装置30工作的情况。当像这样无法使燃烧器装置30工作时，还存在无法促进氧化催化剂6的升温以及暖机、作为排放的CO排出量增加的问题。 因此，在本实施方式中，为了解决上述问题，采用上述结构。即，设置在燃烧器装置30的近前方从排气管3分支并与低压EGR通路61连接的旁通通路70，并在该旁通通路70设置用于调节旁通气体流量的旁通阀71。如此，当从涡轮5T排出并朝燃烧器装置30供给的废气的流量增大时，通过使旁通阀71开阀，能够使废气的一部分旁通至旁通通路70，使朝燃烧器装置30供给的废气的流量降低。进而能够确保燃烧器装置30的充分的点火性能。尤其是在本实施方式中，ECUlO根据由排气流量传感器26检测出的废气流量对旁通阀71进行控制。当检测出的废气流量大于规定值(例如14g / s)时E⑶10使旁通阀71开阀，当检测出的废气流量在上述规定值以下时ECUlO使旁通阀71闭阀。由此，当排气流量增大时能够可靠地执行排气旁通，能够可靠地确保燃烧器装置30的充分的点火性能。另一方面，在排气流量增大时以外的情况下不执行排气旁通，能够维持通常状态。并且，当旁通阀71闭阀时E⑶10将切换阀72控制在旁通关闭位置，当旁通阀71开阀时E⑶10将切换阀72控制在旁通打开位置。由此，在执行排气旁通时以外的情况下关闭旁通通路70，打开低压EGR通路61，能够维持通常状态，且在执行排气旁通时能够将旁通气体导入至低压EGR通路61。其次，对本实施方式的EGR控制和燃烧器装置的控制(燃烧器控制)进行说明。图5示出在EGR控制中使用的EGR映射。在该EGR映射中，由转速与转矩(发动机输出转矩或目标转矩)规定的发动机的整个运转区域从低负载侧起被依次分为第一区域1、第二区域II以及第三区域III。最靠低负载侧的第一区域I是仅执行高压EGR的区域(相当于本发明的第一运转区域)。最靠高负载侧的第三区域III是仅执行低压EGR的区域(相当于本发明的第二运转区域)。第一区域I以及第三区域III之间的相当于中负载的第二区域II是兼用高压EGR与低压EGR的区域。在第一区域I，只有高压EGR阀42能够开阀，低压EGR阀62不开阀。在第三区域III，只有低压EGR阀62能够开阀，高压EGR阀42不开阀。在第二区域IIJSSEGR阀62与高压EGR阀42双方均能够开阀。针对每个区域确定与转速和转矩对应的EGR阀42、62的目标开度，并对EGR阀42、62进行控制以使实际的开度与该目标开度一致。即，ECUlO基于从曲轴转角传感器24的输出检测出的发动机转速、和与从加速器开度传感器25的输出检测出的要求负载对应的目标转矩，按照预先存储的EGR映射决定EGR阀42、62的目标开度，并控制EGR阀42、62使实际的开度与该目标开度一致。目标开度设定成使得能够实现作为目标的EGR率。图6中示出与EGR控制相关的程序的流程图。该程序由E⑶10按照规定的运算周期(例如16msec)反复执行。在步骤SlOl中，判断发动机的运转状态是否处于第一区域I。当判断为处于第一区域I的情况下，进入步骤S102，仅高压EGR阀42适当开阀，低压EGR阀62闭阀。由此，仅执行高压EGR。另一方面，当判断为发动机的运转状态不在第一区域I的情况下，进入步骤S103，判断发动机的运转状态是否处于第二区域II。当判断为处于第二区域II的情况下，进入步骤S104，高压EGR阀42与低压EGR阀62适当开阀。由此，执行高压EGR与低压EGR两者。另一方面，当判断为发动机的运转状态不在第二区域II的情况下，进入步骤S105，仅低压EGR阀62适当开阀，高压EGR阀42闭阀。由此，仅执行低压EGR。图7示出与燃烧器控制相关的程序的流程图。该程序也由E⑶10按照规定的运算周期(例如16msec)反复执行。首先，在步骤S201中，判断由催化剂温度传感器27检测出的氧化催化剂6的温度Tc是否处于下降中。当不在下降中时，进入步骤S212，使燃烧器装置30成为非工作状态，即关闭燃料添加阀7，不执行燃料添加，并且关闭电热塞21。这是因为，当未发生伴随着减速等的催化剂温度下降时、即催化剂温度得以维持或处于上升中时，无需强行使燃烧器装置30工作，不使燃烧器装置30工作在燃料利用率的方面更加有利。另一方面，当判断为催化剂温度Tc处于下降中的情况下，进入步骤S202，判断催化剂温度Tc是否在规定值Tcl (例如200°C )以下。当判断为催化剂温度Tc在规定值Tcl以下的情况下，视为氧化催化剂6处于暖机中，在步骤S203中，判断由排气流量传感器26检测出的排气流量Ge是否在规定值Gel (例如14g / s)以下。当判断为排气流量Ge在规定值Gel以下的情况下，进入步骤S204，旁通阀71闭阀乃至全闭，在步骤S205中，切换阀72被控制到旁通关闭位置(参照图1)，在步骤S206中，冷却器切换阀68被控制到冷却器位置。即，在这样的低排气流量时，不执行燃烧器装置30的上游侧的排气旁通，形成通常状态，形成能够根据发动机运转状态适当执行低压EGR的状态。进而，在步骤S207中，使燃烧器装置30成为工作状态，即打开燃料添加阀7，执行燃料添加，并且打开电热塞21。另一方面，当在步骤S203中判断为排气流量Ge大于规定值Gel的情况下，进入步骤S208，旁通阀71开阀，在步骤S209中，将切换阀72控制到旁通打开位置(参照图4)，在步骤S210中，将冷却器切换阀68控制到冷却器旁通位置，在步骤S211中，低压EGR阀62开阀。进而，在步骤S207中，使燃烧器装置30成为工作状态。S卩，当为上述的高排气流量时，在燃烧器装置30的上游侧执行排气旁通，朝燃烧器装置30供给的废气流量降低。并且，由于低压EGR通路61被切换阀72在中途关闭，因此不执行基于从氧化催化剂6的下游侧取出的废气的低压EGR。但是，旁通气体经过旁通通路70以及低压EGR通路61返回至进气通路。这也是低压EGR的一种。此时，旁通气体不经过EGR冷却器65的主通路66而经过冷却器旁通通路67。因此，旁通气体不会被EGR冷却器65冷却，旁通气体以温度较高的状态返回至进气通路。如此一来,与利用EGR冷却器65进行冷却的情况相比,进气温度上升,排气温度也上升，尤其是朝燃烧器装置30供给的废气的温度上升。这对燃烧器装置30的点火性能的提闻极为有利。在步骤S208中，优选旁通阀71的开度根据检测出的排气流量Ge变更。S卩，检测出的排气流量Ge越多，越增大旁通阀71的开度。由此，排气流量Ge越多则越增大排气旁通流量，能够持续朝燃烧器装置30供给规定值Gel以下的流量的废气。在此，关于步骤S211，假定遵从上述EGR控制，则在发动机运转状态处于第一区域I时低压EGR阀62不开阀。然而，在此，不遵从上述EGR控制，即便当发动机运转状态处于第一区域I时，低压EGR阀62仍开阀。燃烧器控制优先于EGR控制。因此，在发动机运转状态处于第一区域I且处于减速中的、所谓的排气温度低且排气流量高的条件易于成立的状况下，执行使用旁通气体的低压EGR，能够使朝燃烧器装置30供给的废气的温度升温。这对燃烧器装置30的点火性能的提高极为有利。另外，若在发动机运转状态处于第一区域I时执行使用旁通气体的低压EGR，由于对高压EGR追加了本来不会进行的低压EGR，因此认为总计的EGR气体量过剩。因此，作为对策，优选减少高压EGR阀42的开度，以抵消EGR气体量的增加量。并且，包括该情况在内，优选形成为，当执行使用旁通气体的低压EGR时，另外准备映射等，以能够得到期望的EGR气体量的方式控制高压EGR阀42、低压EGR阀62以及旁通阀71的开度。以上对本发明的优选实施方式进行了详述描述，但认为本发明的实施方式亦可采用除此之外的其他各种方式。例如可从燃烧器装置30省略燃烧器催化剂8以及碰撞板20中的至少一方。在本实施方式中，利用排气流量传感器26直接检测从涡轮5T排出的废气的流量，但也可以推定该排气流量。作为此时的推定方法，可考虑基于由空气流量计4检测出的进气量和EGR阀42、62以及旁通阀71的开度进行推定等。包括检测和推定在内统称为取得。对于在燃烧器装置的控制中使用的排气处理装置的温度，如本实施方式那样，优选为位于最上游侧的排气处理装置(氧化催化剂6)的温度，但亦可是位于从上游侧起的第二个或第三个等的排气处理装置的温度。燃烧器催化剂以及排气管中的至少一方的截面亦可是椭圆形或长圆形等非圆形。存在于燃烧器催化剂的下游侧的排气处理装置的种类或排列顺序是任意的。内燃机的用途、形式等也是任意的，不限定于车载用等。以上，带有某种程度的具体性地对本发明进行了说明，但应该理解，能够在不脱离要求保护的发明的精神、范围的基础上进行各种改变或变更。本发明的实施方式不仅限于上述的各方式，本发明还包括包含于由权利要求书规定的本发明的思想的所有变形例或应用例。因而，不应对本发明进行限定性解释，能够将本发明应用于归属于本发明的思想范围内的其他任意技术。用于解决本发明的课题的手段能够在可能范围内组合使用。
权利要求
1.一种内燃机，其特征在于，具备: 涡轮增压器，该涡轮增压器设置于排气通路； EGR通路，该EGR通路从上述涡轮增压器的涡轮的下游侧的排气通路分支并与进气通路连接； 燃烧器装置，该燃烧器装置设置在上述涡轮与上述EGR通路的分支位置之间的排气通路，用于使排气温度升温； 旁通通路，该旁通通路从上述涡轮与上述燃烧器装置之间的排气通路分支并与上述EGR通路连接；以及 旁通阀，该旁通阀用于调节在上述旁通通路流过的废气的流量。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，还具备: 取得单元，该取 得单元取得从上述涡轮排出的废气的流量；以及旁通阀控制单元，该旁通阀控制单元根据由上述取得单元取得的废气流量对上述旁通阀进行控制。
3.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于， 当由上述取得单元取得的废气流量大于规定值时，上述旁通阀控制单元使上述旁通阀开阀，并且，当由上述取得单元取得的废气流量在上述规定值以下时，上述旁通阀控制单元使上述旁通阀闭阀。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的内燃机，其特征在于， 上述内燃机还具备: 切换阀，该切换阀对上述EGR通路以及上述旁通通路的连通状态进行切换，并且对上述EGR通路的开闭状态进行切换；以及 切换阀控制单元，该切换阀控制单元对上述切换阀进行控制， 当上述旁通阀闭阀时，上述切换阀控制单元以使上述EGR通路以及上述旁通通路不连通并打开上述EGR通路的方式对上述切换阀进行控制，当上述旁通阀开阀时，上述切换阀控制单元以使上述EGR通路以及上述旁通通路连通并关闭上述EGR通路的方式对上述切换阀进行控制。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的内燃机，其特征在于， 上述内燃机还具备: EGR阀，该EGR阀设置在上述旁通通路的连接位置与上述进气通路之间的上述EGR通路； 第二 EGR通路，该第二 EGR通路从上述涡轮增压器的涡轮的上游侧的排气通路分支并与进气通路连接； 第二 EGR阀，该第二 EGR阀设置在上述第二 EGR通路；以及 EGR控制单元，该EGR控制单元对上述EGR阀以及上述第二 EGR阀进行控制， 当上述内燃机处于低负载侧的规定的第一运转区域时，上述EGR控制单元使上述EGR阀闭阀并且使上述第二 EGR阀开阀，当上述内燃机处于比上述第一运转区域靠高负载侧的规定的第二运转区域时，上述EGR控制单元使上述EGR阀开阀并且使上述第二 EGR阀闭阀，并且，当上述旁通阀开阀时，即便在上述内燃机处于上述第一运转区域时，上述EGR控制单元也使上述EGR阀开阀。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的内燃机,其特征在于， 上述内燃机还具备: EGR冷却器，该EGR冷却器设置在上述旁通通路的连接位置与上述进气通路之间的上述EGR通路； 冷却器旁通通路，该冷却器旁通通路绕过上述EGR冷却器的冷却用通路； 冷却器切换阀，该冷却器切换阀将通路切换成上述冷却用通路以及上述冷却器旁通通路中的任意一方；以及 冷却器控制单元，该冷却器控制单元对上述冷却器切换阀进行控制， 上述冷却器控制单元对上述冷却器切换阀进行控制，以便当上述旁通阀闭阀时打开上述冷却用通路并关闭上述冷却器旁通通路，且当上述旁通阀开阀时关闭上述冷却用通路并打开上述冷却器旁通通路。
7.根据权利要求1 6中任意一项所述的内燃机，其特征在于， 上述EGR通路与上述涡轮增压器的压缩机的上游侧的进气通路连接。
8.根据权利要求2或 3所述的内燃机，其特征在于， 上述取得单元包括设置在上述涡轮与上述旁通通路的分支位置之间的排气通路的排气流量传感器。
9.根据权利要求1 8中任意一项所述的内燃机，其特征在于， 上述燃烧器装置包括:向上述排气通路内添加燃料的燃料添加阀和对从上述燃料添加阀添加的燃料进行点火的点火单元。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其特征在于， 上述燃烧器装置包括使上述添加燃料氧化的燃烧器催化剂和用于使上述添加燃料碰撞的碰撞板中的至少一方。
11.根据权利要求1 10中任意一项所述的内燃机，其特征在于， 还具备排气处理装置，该排气处理装置设置在上述燃烧器装置的下游侧的排气通路。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其特征在于， 上述排气处理装置设置在上述燃烧器装置与上述EGR通路的分支位置之间的排气通路。
全文摘要
本发明的内燃机具备涡轮增压器，该涡轮增压器设置于排气通路；EGR通路，该EGR通路从涡轮增压器的涡轮的下游侧的排气通路分支并与进气通路连接；燃烧器装置，该燃烧器装置设置在涡轮与EGR通路的分支位置之间的排气通路，用于使排气温度升温；旁通通路，该旁通通路从涡轮与燃烧器装置之间的排气通路分支并与EGR通路连接；以及旁通阀，该旁通阀用于调节在旁通通路流过的废气的流量。当废气的流量增大时旁通阀开阀，使废气的一部分旁通至旁通通路。使朝燃烧器装置供给的废气的流量降低，确保燃烧器装置的点火性能。
文档编号F01N3/36GK103080493SQ20108006899
公开日2013年5月1日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者神庭千佳, 桥本英次, 森泰一, 宇野幸树, 藤原成启, 花田俊一 申请人:丰田自动车株式会社