带涡轮增压器的发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具备涡轮增压器的带涡轮增压器的发动机，所述涡轮增压器包含利用通过排气通道的排气的能量被驱动的涡轮以及由涡轮驱动并对进气通道内的空气加压的压缩机。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器利用从发动机排出的排气的能量实现发动机的高输出，从以往就广泛采用于各种发动机中。
[0003]采用上述涡轮增压器的发动机中，在发动机的转速上升到某种程度时增压压力达到极限压，之后需要实施增压压力控制以避免增压压力超过极限压。
[0004]例如，下述专利文献I所示的带涡轮增压器的发动机具备旁通涡轮增压器的涡轮的旁通通道和设置在旁通通道的废气旁通阀，当发动机的转速达到截止转速(interceptspeed,在全负荷条件下增压压力达到极限压时的转速)以上时，上述废气旁通阀打开，排气的一部分流到旁通通道。据此，流入涡轮的排气量减少，增压压力的上升得到抑制。
[0005]此外，专利文献I的发动机具备将发动机的排气通道和进气通道相连接的EGR通道和设置在EGR通道的EGR阀。在上述截止转速以上的高速区域，上述废气旁通阀打开而EGR阀关闭。据此，通过上述EGR通道的排气流动被遮断，将排气从排气通道送回进气通道的操作(废气再循环)停止。
[0006]即使如专利文献I那样在截止转速时废气旁通阀打开(且EGR阀关闭)，据此抑制流入涡轮的排气流量，但是如果从该状态发动机转速进一步上升等而排气流量增大，涡轮上游的排气压力(排气压)也逐渐增大。另一方面，增压压力、即压缩机下游的进气通道的压力维持恒定，因此，发动机转速越上升，相对于增压压力的排气压的增大量就越大。这会导致泵浦损失增大，会使耗油性能恶化。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利公开公报特开2007-315173号
【发明内容】
[0010]本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种能够根据需要适当地执行抑制增压压力的增压压力控制，并且能够改善发动机的耗油性能的带涡轮增压器的发动机。
[0011]用于解决上述问题的本发明的带涡轮增压器的发动机，包括:发动机主体，包含至少一个气缸；进气通道，用于将空气导入气缸；排气通道，用于排出在气缸生成的排气；涡轮增压器，包含利用通过排气通道的排气的能量被驱动的涡轮和由该涡轮驱动而加压进气通道内的空气的压缩机；EGR通道，将与所述涡轮相比位于上游侧的所述排气通道和与所述压缩机相比位于下游侧的所述进气通道连通；EGR阀，设置于所述EGR通道且能够开闭；旁通通道，以旁通所述涡轮的方式设置在所述排气通道；废气旁通阀，设置在所述旁通通道且能够开闭；以及控制单元，控制所述EGR阀以及废气旁通阀，使得在设定于发动机转速成为预先规定的第一转速以上的速度区域的至少一部分的特定运转区域，所述压缩机供应的增压压力不超过预先规定的极限压。所述控制单元，在增压压力上升至所述极限压时，执行使所述EGR阀打开且使所述废气旁通阀关闭的第一增压压力控制，在该第一增压压力控制开始后发动机转速上升至比所述第一转速高的第二转速时，执行不仅使所述EGR阀打开而且使废气旁通阀打开的第二增压压力控制。
[0012]此外，在“使EGR阀打开且使废气旁通阀关闭的第一增压压力控制”的结构中，“关闭废气旁通阀”是指废气旁通阀只要以使流入旁通通道的排气充分少的方式实质上关闭即可，并不一定要全闭(开度0% )。
[0013]根据本发明的带涡轮增压器的发动机，能够根据需要适当地执行抑制增压压力的增压压力控制，并且能够改善发动机的耗油性能。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的一实施方式所涉及的带涡轮增压器的发动机的整体结构的图。
[0015]图2是上述发动机的主要部分的侧视图。
[0016]图3是表示上述发动机的控制系统的框图。
[0017]图4是根据是否需要抑制增压压力的增压压力控制来划分发动机的运转区域的说明图。
[0018]图5是表示在发动机的全负荷条件下转速变化时的各种状态量的变化的图。
[0019]图6是用于说明进行增压压力控制的运转区域中的燃料喷射的状态的图。
[0020]图7是表示通过上述燃料喷射而在气缸内形成的混合气的分布的图。
[0021 ]图8是用于说明本发明的变形例的图。
[0022]图9是用于说明本发明的其他变形例的图。
【具体实施方式】
[0023](I)发动机的整体结构
[0024]图1及图2表示本发明的一实施方式所涉及的带涡轮增压器的发动机。该图中所示的发动机是作为行驶用的动力源而搭载于车辆的四冲程的火花点火式多缸汽油发动机。具体而言，本实施方式的发动机包括:具有以列状排列的四个气缸2的串联四缸型的发动机主体I ;用于向发动机主体I的各气缸2导入空气的进气通道10 ;用于排出在发动机主体I的各气缸2生成的排气的排气通道30 ;以及利用排气的能量被驱动的涡轮增压器20。
[0025]在发动机主体I的各气缸2分别插入有活塞3，这些活塞3能够往复滑动，在各活塞3的上方区划形成有燃烧室2a。在燃烧室2a，从后述的喷射器9喷射的燃料和空气的混合气燃烧，基于该燃烧的膨胀能量使活塞3往复运动。并且，该活塞3的往复运动通过图外的曲轴机构转换为曲轴(输出轴)的旋转运动。在曲轴的一端侧设置有用于检测曲轴的转速(即发动机转速)的发动机速度传感器SNl。
[0026]在发动机主体I的上部(气缸盖)设置有:用于将从进气通道10供应的空气导入各气缸2的燃烧室的进气口 4 ;开闭进气口 4的进气门6 ;用于将在各气缸2的燃烧室2a生成的排气导出到排气通道30的排气口 5 ;以及开闭排气口 5的排气门7。进气门6以及排气门7分别由具有凸轮轴和凸轮等的阀动机构(省略图示)驱动，从而与发动机主体I的曲轴的旋转联动而开闭。
[0027]在发动机主体I的上部(气缸盖)，在各气缸2分别设置有一组喷射器9和点火塞8 (点火装置)，喷射器9向各气缸2的燃烧室2a喷射燃料(在此为以汽油为主成分的燃料)，点火塞8向从喷射器9喷射的燃料和空气的混合气供应点火能量。
[0028]点火塞8具有从各气缸2的顶部中央向燃烧室2a突出的电极部，从该电极部释放出的火花作为点火能量被供应至混合气。喷射器9被设置成从各气缸2的进气侧的侧方指向燃烧室2a的中心，并朝向点火塞8的电极部的下方喷射燃料。
[0029]进气通道10具有:与各气缸2的进气口 4连通的4个独立进气通道11 ;共同设置在各独立进气通道11的上游侧(吸入空气的流动方向的上游侧)的平衡箱12 ;以及设置在平衡箱12的上游侧的单管状的进气管13。
[0030]在进气管13设置有用于调节吸入空气量的能够开闭的节流阀14和用于冷却由涡轮增压器20压缩的空气的中间冷却器15。此外，在平衡箱12设置有用于检测吸入空气量的气流传感器SN2和用于检测吸入空气的压力的进气压传感器SN3。
[0031]排气通道30具有:与各气缸2的排气口 5连通的4个独立排气通道31 ;各独立排气通道31的下游端部(排气的流动方向下游侧的端部)汇合的排气汇合部32;以及设置在排气汇合部32的下游侧的单管状的排气管33。
[0032]在排气管33设置有内置三元催化剂等催化剂的催化转换器35以及消声器等(省略图示)。此外，在排气汇合部32设置有用于检测排气的压力(排气压)的排气压传感器SN4。
[0033]涡轮增压器20具有:设置在排气通道30的排气汇合部32的正下游(排气汇合部32与排气管33之间)的涡轮室21 ;设置在涡轮室21内的涡轮22 ;设置在进气管13内的压缩机23 ;以及将这些涡轮22以及压缩机23互相连接的连接轴24。在发动机运转过程中，如果从发动机主体I的各气缸2排出排气，该排气通过独立排气通道31等而流入涡轮增压器20的涡轮室21，从而涡轮22接收排气能量而高速旋转。此外，通过连接轴24与涡轮22连接的压缩机23以与涡轮22相同的转速被驱动，由此通过进气管13的吸入空气被加压，被压送至发动机主体I的各气缸2。
[0034]在排气通道30设置有用于旁通涡轮增压器20的涡轮22的旁通通道42，该旁通通道42将涡轮室21和其下游侧的排气管33相连接，且在该旁通通道42的中途部设置有能够开闭的废气旁通阀43。如果废气旁通阀43打开，从发动机主体I排出的排气的至少一部分通过旁通通道42，因此，流入涡轮22的排气的量减少，涡轮22的驱动力得到抑制。
[0035]排气通道3