專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，特別是涉及在排氣通路內(nèi)的排氣處理裝置的上游側(cè)設(shè)置有用 于使排氣溫度升溫的燃燒器裝置的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
過去存在如下情況在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中，在排氣處理裝置(催化劑等)的上游 側(cè)設(shè)置燃燒器裝置，利用由燃燒器裝置生成的加熱氣體使排氣溫度升溫，對排氣處理裝置 進(jìn)行加熱，由此來促進(jìn)排氣處理裝置的暖機(jī)。對于燃燒器裝置，典型地是利用適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火單 元對被添加至排氣通路內(nèi)的燃料點(diǎn)火而使之燃燒。
專利文獻(xiàn)I中公開了如下的DPF的再生裝置在DPF的排氣入口通路設(shè)置有向廢 氣添加燃料的燃料添加噴射器和對從該燃料添加噴射器供給的燃料的點(diǎn)火進(jìn)行輔助的陶 瓷電熱塞，在陶瓷電熱塞的升溫結(jié)束后供給來自燃料添加噴射器的燃料以及點(diǎn)火用空氣。
然而，燃燒器裝置的點(diǎn)火性能以及燃燒性能具有當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量增大時(shí)降低的 趨勢。其理由如下。
當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)，向燃燒器裝置供給的廢氣的流量以及流速增大。這樣一來，存在 添加燃料未來得及滯留于點(diǎn)火單元的周圍便流向下游側(cè)，不能良好地進(jìn)行點(diǎn)火本身(陷入 失火狀態(tài))的情況。或者存在即便進(jìn)行了點(diǎn)火，在該點(diǎn)火后不久火焰即被廢氣吹滅而無法使 火焰充分地成長的情況。當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)，向燃燒器裝置供給的廢氣的溫度降低，因此添加 燃料的氣化惡化，這會(huì)助長上述問題。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2009 - 167950號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一在于提供即便在進(jìn)氣量增大時(shí)也能夠確保燃燒器裝置的 充分的點(diǎn)火性能以及燃燒性能的內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)具備排氣處理 裝置，該排氣處理裝置被設(shè)置于排氣通路；燃燒器裝置，該燃燒器裝置被設(shè)置在上述排氣處 理裝置的上游側(cè)，用于使排氣溫度升溫，上述燃燒器裝置至少包括燃料添加閥和點(diǎn)火單元， 上述燃料添加閥向排氣中添加燃料，上述點(diǎn)火單元對從上述燃料添加閥添加的燃料進(jìn)行點(diǎn) 火；檢測單元，該檢測單元對上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量進(jìn)行檢測；以及控制單元，在從上述燃料 添加閥添加燃料時(shí)，該控制單元驅(qū)動(dòng)上述燃料添加閥開閥，當(dāng)由上述檢測單元檢測出的進(jìn) 氣量超過了規(guī)定的閾值時(shí)，上述控制單元使從上述燃料添加閥每單位時(shí)間添加的燃料的量 相比規(guī)定的基準(zhǔn)量增大。
當(dāng)從燃料添加閥每單位時(shí)間添加的燃料的量增大時(shí)，能夠使添加燃料更長時(shí)間地 滯留在點(diǎn)火單元的周圍，提高點(diǎn)火的概率，使點(diǎn)火本身能夠良好地進(jìn)行(能夠防止或抑制失 火)?；蛘撸?dāng)進(jìn)行了點(diǎn)火的情況下，能夠通過追加的燃料防止或抑制點(diǎn)火后不久的火焰的 吹滅，能夠使火焰充分地成長。這樣，點(diǎn)火性能以及燃燒性能提高，因此，即便廢氣溫度降低，也能夠大幅地減輕廢氣溫度降低的影響。這樣，即便在進(jìn)氣量增大時(shí)也能夠確保燃燒器 裝置的充分的點(diǎn)火性能以及燃燒性能。
優(yōu)選形成為，上述控制單元間歇性地驅(qū)動(dòng)上述燃料添加閥開閥而從上述燃料添加 閥間歇性地添加燃料，并且，當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述閾值時(shí)，上述控制單元進(jìn)行以多次開 閥驅(qū)動(dòng)作為一組的成組驅(qū)動(dòng)，并且使一組中的第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比規(guī)定的基準(zhǔn)時(shí) 間長，其中，N為I以上的整數(shù)。
優(yōu)選形成為，上述閾值包括階梯性地變大的多個(gè)閾值，每當(dāng)上述進(jìn)氣量增大而超 過上述多個(gè)閾值中的各閾值時(shí)，上述控制單元逐步延長一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
優(yōu)選形成為，當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述多個(gè)閾值中的至少一個(gè)時(shí)，上述控制單元 延長上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
優(yōu)選形成為，當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述多個(gè)閾值中的至少一個(gè)時(shí)，上述控制單元 除了使一組中的上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比上述基準(zhǔn)時(shí)間長以外，還使不同于上述 第N次的第M次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比上述基準(zhǔn)時(shí)間長，其中，M為I以上的整數(shù)。
優(yōu)選形成為，上述控制單元使上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間與上述第M次開閥 驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間不同。
優(yōu)選形成為，上述燃燒器裝置還包括前處理催化轉(zhuǎn)化器，該前處理催化轉(zhuǎn)化器使 從上述燃料添加閥添加的燃料氧化。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的概略圖。
圖2是示出燃燒器裝置的縱剖側(cè)視圖。
圖3是從上游側(cè)觀察燃燒器裝置時(shí)的縱剖主視圖。
圖4是示出與燃料添加閥的控制相關(guān)的第一例的時(shí)序圖。
圖5是示出與燃料添加閥的控制相關(guān)的第二例的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
以下，對于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。其中，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明的實(shí)施 方式并不僅局限于下述的各個(gè)方式，本發(fā)明包括由權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明的思想中所包 含的所有變形例、應(yīng)用例。對于實(shí)施方式中記載的構(gòu)成要素的尺寸、材質(zhì)、形狀及相對配置 等，只要并未特意做出特定的記載，則發(fā)明的技術(shù)的范圍不應(yīng)受上述內(nèi)容限定。
圖1示出實(shí)施方式中的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I及其進(jìn)排氣系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)主體I 是車載的四沖程柴油機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I連接有進(jìn)氣管2 (進(jìn)氣通路)以及排氣管3 (排氣 通路)。在進(jìn)氣管2的中途設(shè)置有輸出與在進(jìn)氣管2內(nèi)流通的進(jìn)氣的流量相應(yīng)的信號的空 氣流量計(jì)4。利用該空氣流量計(jì)4檢測每單位時(shí)間流入發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的進(jìn)氣量(即進(jìn)氣流 量)。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)主體I具有多個(gè)氣缸，在各氣缸設(shè)置有缸內(nèi)燃料噴射閥9，但圖1中僅示 出單個(gè)的缸內(nèi)燃料噴射閥9。
排氣管3的終端連接于未圖示的消音器，且在消音器的出口與大氣連通。在排氣 管3的中途，從上游側(cè)起依次串聯(lián)配置有氧化催化轉(zhuǎn)換器6以及NOx催化轉(zhuǎn)化器26。
氧化催化轉(zhuǎn)化器6使HC、CO等未燃成分與O2反應(yīng)而形成CO、CO2, H2O等。作為催化劑物質(zhì)，例如能夠使用 Pt / Ce02、Mn / Ce02、Fe / Ce02、Ni / Ce02、Cu / CeO2 等。
NOx催化轉(zhuǎn)化器26優(yōu)選由吸留還原型NOx催化轉(zhuǎn)化器(NSR N0x Storage Reduction)構(gòu)成。NOx催化轉(zhuǎn)化器26具有當(dāng)流入的排氣的氧濃度高時(shí)吸留排氣中的NOx、 當(dāng)流入的排氣的氧濃度低且存在還原成分(例如燃料等)時(shí)還原所吸留的NOx的功能。NOx 催化轉(zhuǎn)化器26是通過在由氧化鋁Al2O3等氧化物構(gòu)成的基材表面擔(dān)載作為催化劑成分的 鉬Pt之類的貴金屬、NOx吸收成分而構(gòu)成的。NOx吸收成分由從例如鉀K、鈉Na、鋰L1、銫 Cs之類的堿金屬、鋇Ba、鈣Ca之類的堿土類、鑭La、釔Y之類的稀土類中選出的至少一個(gè)構(gòu) 成。另外，NOx催化轉(zhuǎn)化器26亦可是選擇還原型NOx催化轉(zhuǎn)化器(SCR SelectiveCatalytic Reduction)。
除了上述氧化催化轉(zhuǎn)化器6以及NOx催化轉(zhuǎn)化器26之外，亦可設(shè)置有捕集排氣中 的炭煙等微粒(PM、顆粒)的顆粒過濾器(DPF)。優(yōu)選形成為，DPF是擔(dān)載有貴金屬構(gòu)成的催 化劑、并使所捕集到的微粒連續(xù)地氧化燃燒的連續(xù)再生式的過濾器。優(yōu)選形成為，DPF至少 被配置在氧化催化轉(zhuǎn)化器6的下游側(cè)，且配置在NOx催化轉(zhuǎn)化器26的上游側(cè)或下游側(cè)。另 外，在為火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的情況下，優(yōu)選在排氣通路設(shè)置有三元催化劑。上述氧化催化轉(zhuǎn) 化器6、NOx催化轉(zhuǎn)化器26、DPF以及三元催化劑相當(dāng)于本發(fā)明的排氣處理裝置。
在排氣管3的氧化催化轉(zhuǎn)化器6的上游側(cè)配置有燃燒器裝置30。燃燒器裝置30 包括燃料添加閥7、作為點(diǎn)火單元或點(diǎn)火裝置的電熱塞21。并且，本實(shí)施方式的燃燒器裝置 30還包括前處理催化轉(zhuǎn)化器8。燃燒器裝置30被配置在比與發(fā)動(dòng)機(jī)主體I連接的排氣歧 管(未圖示)的匯合部靠下游側(cè)的位置。
如圖2以及圖3中詳細(xì)示出的那樣，燃料添加閥7能夠向排氣中添加或噴射液態(tài) 的燃料(輕油)。燃料添加閥7具有單個(gè)的噴孔7a。噴孔7a的中心軸包括橫截排氣管3的 方向的分量，且朝向排氣管3的下游而向斜下方傾斜。另外，噴孔也可以為多個(gè)。
在排氣管3的燃料添加閥7與氧化催化轉(zhuǎn)化器6之間的部分設(shè)置有對從燃料添加 閥7噴射的燃料進(jìn)行改性的前處理催化轉(zhuǎn)化器8。該前處理催化轉(zhuǎn)化器8例如能夠構(gòu)成為 在沸石制的擔(dān)載體擔(dān)載銠等而成的氧化催化轉(zhuǎn)化器。
當(dāng)燃料被向前處理催化轉(zhuǎn)化器8供給時(shí)，如果此時(shí)前處理催化轉(zhuǎn)化器8已活性化， 則在前處理催化轉(zhuǎn)化器8內(nèi)使燃料氧化，并且，借助此時(shí)產(chǎn)生的氧化反應(yīng)熱，前處理催化轉(zhuǎn) 化器8升溫。由此能夠使通過前處理催化轉(zhuǎn)化器8的廢氣升溫。
并且，當(dāng)前處理催化轉(zhuǎn)化器8的溫度變高時(shí)，燃料中的碳數(shù)多的烴分解，生成碳數(shù) 少且反應(yīng)性高的烴，由此燃料被改性成反應(yīng)性高的燃料。
換言之，前處理催化轉(zhuǎn)化器8 一方面構(gòu)成迅速發(fā)熱的迅速發(fā)熱器，另一方面構(gòu)成 排出被改性后的燃料的改性燃料排出器。并且，從燃料添加閥7添加的燃料的一部分或者 全部通過電熱塞21被點(diǎn)火，由此也促進(jìn)了廢氣的升溫。
前處理催化轉(zhuǎn)化器8的外徑小于排氣管3的內(nèi)徑，當(dāng)前處理催化轉(zhuǎn)化器8被收容 于排氣管3時(shí)，排氣能夠通過前處理催化轉(zhuǎn)化器8的外周面與排氣管3的內(nèi)周面之間的縫 隙亦即催化劑迂回路3a。前處理催化轉(zhuǎn)化器8是各個(gè)單元從上游連通至下游的所謂直流 型。前處理催化轉(zhuǎn)化器8被配置于近似圓筒狀的外框8a內(nèi)，該外框8a由大致呈放射狀地 配置的多個(gè)支柱8b支承于排氣管3內(nèi)。前處理催化轉(zhuǎn)化器8除了支柱Sb的安裝部以外， 實(shí)際上整周均被催化劑迂回路3a包圍。
排氣管3形成為近似圓筒形狀。前處理催化轉(zhuǎn)化器8的排氣流動(dòng)方向的軸心相比 排氣管3的排氣流動(dòng)方向的軸心偏向圖中下方。因此，對于上述的催化劑迂回路3a，圖中上 側(cè)成為較寬的寬大側(cè)迂回路3b，并且下側(cè)成為較窄的窄小側(cè)迂回路3c。
電熱塞21設(shè)置成其發(fā)熱部21a位于相比燃料添加閥7靠下游側(cè)且相比前處理催 化轉(zhuǎn)化器8靠上游側(cè)的位置。電熱塞21經(jīng)由未圖示的升壓電路與車載直流電源連接，當(dāng)對 該電熱塞21通電時(shí)，發(fā)熱部21a發(fā)熱。能夠利用在發(fā)熱部21a產(chǎn)生的熱對從燃料添加閥7 添加的燃料進(jìn)行點(diǎn)火而使之產(chǎn)生火焰F。電熱塞21的軸心向排氣管3的上游傾斜，但亦可 以其軸心與流動(dòng)方向正交、或者與后述的碰撞板20的長邊方向平行的方式配置等，能夠以 任意姿態(tài)配置。另外，作為點(diǎn)火單元，能夠使用陶瓷加熱器、火花塞等其他裝置，尤其是能夠 使用電熱式或者火花點(diǎn)火式的裝置。
收容前處理催化轉(zhuǎn)化器8的外框8a的前端部的下部形成為朝上游側(cè)突出的檐狀 的突出部Sc。在突出部Sc的前端部(上游端部)、且是在上端部固定有由平板構(gòu)成的碰撞板 20。碰撞板20位于相比排氣管3的軸心靠下側(cè)的位置，且以下游端位于比上游端靠下側(cè)的 位置的方式略微傾斜。
碰撞板20能夠由SUS等耐熱性以及耐沖擊性優(yōu)異的材料形成。燃料添加閥7沿 斜后下方朝碰撞板20噴射燃料。燃料添加閥7的噴孔7a的中心軸朝向碰撞板20的上表 面的中心20a。從燃料添加閥7供給的燃料的軌道包括橫截排氣管3的方向的分量。碰撞 板20與燃料碰撞，由此來促進(jìn)燃料的微?；?、霧化，從而使其分散性、擴(kuò)散性提高。與碰撞 板20碰撞后的燃料因排氣流而偏轉(zhuǎn)向下游側(cè)。與碰撞板20碰撞后的燃料被朝前處理催化 轉(zhuǎn)化器8以及電熱塞21的發(fā)熱部21a供給。
電熱塞21的發(fā)熱部21a被配置于前處理催化轉(zhuǎn)化器8的附近，并且配置在相對于 前處理催化轉(zhuǎn)化器8的前端面略靠上游側(cè)且位于上方的位置，由此能夠與前處理催化轉(zhuǎn)化 器8進(jìn)行熱交換。即，電熱塞21被配置在如下位置當(dāng)前處理催化轉(zhuǎn)化器8升溫時(shí)，電熱塞 21的發(fā)熱部21a的附近因熱輻射以及對流而升溫，從而促進(jìn)從燃料添加閥7供給的燃料的 點(diǎn)火。其中，電熱塞21的發(fā)熱部21a在流動(dòng)方向上的位置也可以與前處理催化轉(zhuǎn)化器8的 前端面相同，也可以較之靠下游側(cè)。
如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I 一并設(shè)置有用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、駕駛 員的要求等來控制各種器件的電子控制單元(以下稱作ECU)10。該ECU 10構(gòu)成為具備執(zhí) 行與發(fā)動(dòng)機(jī)控制相關(guān)的各種運(yùn)算處理的CPU、存儲(chǔ)該控制所需的程序或數(shù)據(jù)的ROM、臨時(shí)存 儲(chǔ)CPU的運(yùn)算結(jié)果等的RAM、用于與外部之間進(jìn)行信號的輸入輸出的輸入輸出端口等。
在E⑶10除了連接有上述的空氣流量計(jì)4以外，還經(jīng)由電氣配線連接有包括檢測 發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器24、輸出與加速器開度相應(yīng)的電信號的加速器 開度傳感器25在內(nèi)的各種傳感器類，且它們的輸出信號被輸入至E⑶10。并且，在E⑶10 經(jīng)由電氣配線連接有包括缸內(nèi)燃料噴射閥9、燃料添加閥7以及電熱塞21在內(nèi)的各種器件， 且這些器件受E⑶10控制。E⑶10能夠基于空氣流量計(jì)4的輸出值檢測進(jìn)氣量，基于曲軸 轉(zhuǎn)角傳感器24的輸出值檢測內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速,基于加速器開度傳感器25的輸出值檢測發(fā)動(dòng)機(jī) 主體I的要求負(fù)載。
在本實(shí)施方式中，當(dāng)實(shí)施使用了燃燒器裝置30的升溫控制時(shí)，E⑶10控制燃料添 加閥7以及電熱塞21。即，E⑶10驅(qū)動(dòng)燃料添加閥7適當(dāng)?shù)亻_閥(打開)，從燃料添加閥7適當(dāng)?shù)貒娚淙剂?。并且，ECU 10適當(dāng)?shù)貙﹄姛崛?1通電而使之成為充分的高溫。噴射燃 料借助電熱塞21被點(diǎn)火并燃燒，由此生成火焰F，生成高溫的加熱氣體。該加熱氣體被供給 至氧化催化轉(zhuǎn)化器6以及NOx催化轉(zhuǎn)化器26。并且，能夠利用火焰F或加熱氣體使從前處 理催化轉(zhuǎn)化器8的出口排出的改性燃料燃燒。
在本實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，例如在低/中速旋轉(zhuǎn)區(qū)域(例如最大 轉(zhuǎn)速的40%以下的區(qū)域)且是低/中速負(fù)載區(qū)域(例如最大要求負(fù)載的40%以下的區(qū)域)， 實(shí)施使用了燃燒器裝置30的升溫控制(或使燃燒器裝置30工作)。對于發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際的運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于該規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，通過將使用曲軸轉(zhuǎn)角傳感器24檢測出的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和 使用加速器開度傳感器25檢測出的要求負(fù)載與針對它們分別設(shè)定的規(guī)定的閾值進(jìn)行比較 來確定。
如上所述，燃燒器裝置30的點(diǎn)火性能以及燃燒性能存在當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)降低的 傾向。其理由如下所述。
當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)，向燃燒器裝置30供給的廢氣的流量以及流速增大。這樣，存在 添加燃料未來得及滯留于電熱塞21的發(fā)熱部21a的周圍便流向下游側(cè)，導(dǎo)致無法點(diǎn)火本身 無法良好地進(jìn)行(陷入失火狀態(tài))的情況?；蛘?，存在即便進(jìn)行了點(diǎn)火，在該點(diǎn)火后不久火焰 F即被廢氣吹滅而無法使火焰充分地成長的情況。當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)，向燃燒器裝置30供給 的廢氣的溫度降低，因此，添加燃料的氣化惡化，這會(huì)助長上述問題。
特別是在本實(shí)施方式的情況下，在實(shí)施升溫控制的上述規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之中的高旋 轉(zhuǎn)/低負(fù)載側(cè)，存在產(chǎn)生上述問題的傾向。
因此，在本實(shí)施方式中，采用如下對策當(dāng)由作為檢測單元的空氣流量計(jì)4以及 ECU 10檢測出的進(jìn)氣量超過了規(guī)定的閾值時(shí)，使從燃料添加閥7每單位時(shí)間添加的燃料的 量(以下稱作每單位時(shí)間的添加燃料量)相比規(guī)定的基準(zhǔn)量增大。
當(dāng)每單位時(shí)間的添加燃料量增大時(shí)，能夠使添加燃料更長時(shí)間地滯留在電熱塞21 的發(fā)熱部21a的周圍，能夠提高點(diǎn)火的概率、使點(diǎn)火本身良好地進(jìn)行(能夠防止或抑制失 火)?；蛘?，當(dāng)進(jìn)行了點(diǎn)火的情況下，能夠利用追加的燃料防止或抑制點(diǎn)火后不久的火焰F 的吹滅，能夠使火焰F充分地成長。這樣，點(diǎn)火性能以及燃燒性能提高，因此，即便廢氣溫度 降低，也能夠大幅地減輕廢氣溫度降低的影響。這樣，即便在進(jìn)氣量增大時(shí)也能夠確保燃燒 器裝置30的充分的點(diǎn)火性能以及燃燒性能。
在本實(shí)施方式中，E⑶10間歇性地驅(qū)動(dòng)燃料添加閥7開閥而從燃料添加閥7間歇 性地添加燃料。進(jìn)而，當(dāng)進(jìn)氣量超過了規(guī)定的閾值時(shí)，ECU 10進(jìn)行以多次的開閥驅(qū)動(dòng)為一組 的成組驅(qū)動(dòng)，并且使一組中的第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比規(guī)定的基準(zhǔn)時(shí)間長，其中，N為I 以上的整數(shù)。
以下，對此進(jìn)行說明。圖4中示出與燃料添加閥的控制相關(guān)的第一例。(A)示出燃 料添加閥7的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，(B)示出進(jìn)氣量的轉(zhuǎn)變。
如(A)所示，E⑶10向燃料添加閥7發(fā)送周期性的脈沖信號而間歇性地驅(qū)動(dòng)燃料 添加閥7開閥。當(dāng)ECU 10使燃料添加閥7打開時(shí)，燃料添加閥7被驅(qū)動(dòng)而開閥，執(zhí)行燃料 添加，當(dāng)ECU 10使燃料添加閥7關(guān)閉時(shí)，燃料添加閥7閉閥，停止燃料添加。
如(B)所示，在圖示例中，進(jìn)氣量Ga從Ga I起增大而超過單個(gè)的閾值X并成為Ga 2，隨后又下降而低于閾值X成為Ga 3(Ga 3 < Gal < X < Ga 2)。在超過該閾值X的期間tl t2，如(A)所示，進(jìn)行以三次開閥驅(qū)動(dòng)為一組的成組驅(qū)動(dòng)，且一組中的第三次(即N = 3)開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T2比規(guī)定的基準(zhǔn)時(shí)間Tl長。
更詳細(xì)地說，在進(jìn)氣量Ga超過閾值X之前(11之前)、以及進(jìn)氣量Ga變成閾值X以 下之后(t2之后)，采用交替地反復(fù)進(jìn)行基準(zhǔn)時(shí)間Tl的開閥與規(guī)定時(shí)間TO的閉閥的驅(qū)動(dòng)方 式(以下稱作基準(zhǔn)方式)。開閥時(shí)的燃料噴射率q (mm3 / s)恒定為q0，閉閥時(shí)間也恒定為 T0。通過進(jìn)行基準(zhǔn)時(shí)間Tl的開閥，每一次的開閥會(huì)添加Ql = qOXTl的燃料。并且，連閉 閥時(shí)間TO也考慮在內(nèi)的每一個(gè)周期(=Tl + T0)所添加的燃料量也為Q1。因此，每單位時(shí) 間所添加的燃料的量為 Rl = Ql / (Tl + TO)= 3XQ1 / {3X (Tl + TO)} (mm3 / s)，稱 此為基準(zhǔn)量。在此，應(yīng)當(dāng)留意，雖然燃料噴射率q的單位與每單位時(shí)間添加的燃料的量的單 位相同，但二者是不同種類的值。
與此相對，在進(jìn)氣量Ga超過了閾值X的期間(tl t2)，執(zhí)行上述的成組驅(qū)動(dòng)。在 該成組驅(qū)動(dòng)中，在基準(zhǔn)時(shí)間Tl的開閥與時(shí)間TO的閉閥交替地分別被執(zhí)行兩次后，在第三次 開閥時(shí)，進(jìn)行比基準(zhǔn)時(shí)間Tl長的時(shí)間T2的開閥。進(jìn)而，在該時(shí)間T2的開閥后，進(jìn)行時(shí)間TO 的閉閥，一組結(jié)束。開閥時(shí)的燃料噴射率q與基準(zhǔn)方式相同是恒定的q0。在第三次開閥中 所添加的燃料量Q2為Q2 = qOXT2。
在圖示例中，在時(shí)刻tl以后，進(jìn)行第一組與第二組的成組驅(qū)動(dòng)。進(jìn)而，在第三組的 中途，在第一次的閉閥中的時(shí)刻t2，Ga > X的條件不再滿足，因此，成組驅(qū)動(dòng)結(jié)束，返回基準(zhǔn) 方式。
一組期間為2XT1 + T2 + 3XT0。并且，在該一組期間中所添加的燃料的量為 2XQ1 + Q2。因此，每單位時(shí)間所添加的燃料的量R2為R2 =(2XQ1 + Q2) / (2XT1 + T2 + 3XT0) (mm3 / S)。由于Ql < Q2，因此能夠理解，該每單位時(shí)間的添加燃料量R2比 進(jìn)氣量Ga未超過閾值X時(shí)的每單位時(shí)間的添加燃料量Rl多。
其次，圖5中示出與燃料添加閥7的控制相關(guān)的第二例。與前文相同，(A)示出燃 料添加閥7的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，(B)示出進(jìn)氣量的轉(zhuǎn)變。
如(B)所示，在此，預(yù)先設(shè)定與進(jìn)氣量Ga相關(guān)的多個(gè)閾值，具體地說預(yù)先設(shè)定三個(gè) 閾值X1、X2、X3。這三個(gè)閾值X1、X2、X3階梯性地變大，Xl < X2 < X3。
在圖示例中，進(jìn)氣量Ga從Gal增大而依次超過三個(gè)閾值X1、X2、X3，變成Ga2，隨后 又下降而低于三個(gè)閾值X1、X2、X3，變成Ga3 (Ga3 < Gal < Xl < X2 < X3 < Ga2)。
進(jìn)而，如(A)所示，每當(dāng)進(jìn)氣量Ga增大而超過三個(gè)閾值X1、X2、X3中的各閾值時(shí)， 一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間逐步延長。
更詳細(xì)地說，進(jìn)氣量Ga在時(shí)刻tl超過最小的第一閾值XI，與此對應(yīng)，驅(qū)動(dòng)方式從 基準(zhǔn)方式切換至以三次開閥驅(qū)動(dòng)為一組的成組驅(qū)動(dòng)。在第一組中，與上述基準(zhǔn)方式相同，第 三次(即N = 3)開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T2比基準(zhǔn)時(shí)間Tl長。在圖示例中，在基準(zhǔn)方式的基 準(zhǔn)時(shí)間Tl的開閥中變成Ga > XI，在該開閥結(jié)束后，在經(jīng)過閉閥時(shí)間TO后，開始第一組的成 組驅(qū)動(dòng)。
該第一組的成組驅(qū)動(dòng)中，在與第三次開閥開始的時(shí)間幾乎相同的時(shí)刻t2，進(jìn)氣量 Ga超過第二小的第二閾值X2。這樣，與之對應(yīng)地，在第一組結(jié)束的同時(shí)，第二組開始。在該 第二組，第三次(即N = 3)開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T3比之前的已延長化的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T2長(T2<T3)。在該第二組的第三次開閥中添加的燃料量Q3為Q3 = qOXT3。
這樣，當(dāng)進(jìn)氣量Ga超過了第二閾值X2時(shí)，第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間從T2延長至T3。
在該第二組的成組驅(qū)動(dòng)中，在第三次開閥即將開始的時(shí)刻t3，進(jìn)氣量Ga超過第三小第三閾值X3。這樣，與之對應(yīng)地，在第二組結(jié)束的同時(shí)，第三組開始。在該第三組中，除了第三次外，不同于第三次的第M次(在本實(shí)施方式中M = 2)開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T2也比基準(zhǔn)時(shí)間Tl長。
第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間與第二組同樣均為T3。另一方面，第二次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間與第一組的第三次開閥驅(qū)動(dòng)時(shí)間相等均為T2。
這樣，第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T3與第二次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間T2不同。并且其中的一方比另一方長，在本實(shí)施方式中T3比T2長。
在該第三組的成組驅(qū)動(dòng)中，在第二次開閥中的時(shí)刻t4，進(jìn)氣量Ga變成最小的第一閾值Xl以下。這樣，與之對應(yīng)地，在第三組結(jié)束的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)方式返回基準(zhǔn)方式。
在進(jìn)氣量Ga超過第一閾值Xl前、以及進(jìn)氣量Ga在第一閾值Xl以下的時(shí)候進(jìn)行的基準(zhǔn)方式中，每單位時(shí)間所添加的燃料的量為基準(zhǔn)量Rl = Ql / (Tl + TO) = 3XQ1 / {3X (Tl + TO)} (mm3 / S)。
與此相對，在與進(jìn)氣量Ga超過了第一閾值Xl的情況對應(yīng)而進(jìn)行的第一組中，每單位時(shí)間所添加的燃料的量 R2 為 R2 =(2XQ1 + Q2) / (2XT1 + T2 + 3XT0) (mm3 / S)。 由于Ql < Q2，因此能夠理解，該每單位時(shí)間的添加燃料量R2比基準(zhǔn)的每單位時(shí)間的添加燃料量Rl多。并且，第一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間ΣΤ2為ΣΤ2 = 2XT1 + T2。
在與進(jìn)氣量Ga超過了第二閾值X2的情況對應(yīng)而進(jìn)行的第二組中，每單位時(shí)間所添加的燃料的量 R3 為 R3 =(2XQ1 + Q3) / (2XT1 + T3 + 3XT0) (mm3 / S)。由于 Q2<Q3，因此能夠理解，該每單位時(shí)間的添加燃料量R3比第一組的每單位時(shí)間的添加燃料量 R2多。并且，第二組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間ΣΤ3為ΣΤ3 = 2XT1 + T3，比第一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間ΣΤ2長。
在與進(jìn)氣量Ga超過了第三閾值X3的情況對應(yīng)而進(jìn)行的第三組中，每單位時(shí)間所添加的燃料的量 R4 為 R4 = (Q1 + Q2 + Q3) / (Tl + T2 + T3 + 3XT0) (mm3 / s)，能夠理解，該每單位時(shí)間的添加燃料量R4比第二組的每單位時(shí)間的添加燃料量R3多。并且，第三組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間ΣΤ4為ΣΤ4 = Tl + T2 + T3，比第二組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間ΣΤ3長。
這樣，每當(dāng)進(jìn)氣量Ga增大而超過多個(gè)閾值Xl、X2、X3中的各閾值時(shí)，每單位時(shí)間所添加的燃料的量逐步增大，并且，一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間也逐步延長。隨著進(jìn)氣量Ga的增大， 燃燒器裝置30的點(diǎn)火性能以及燃燒性能逐步降低，但通過以上述方式進(jìn)行控制，能夠穩(wěn)定地確保充分的點(diǎn)火性能以及燃燒性能。并且，能夠相對于進(jìn)氣量Ga的值而添加合適的量、 即不多不少的量的燃料，能夠防止因燃料過多而造成煙的產(chǎn)生或燃料利用率惡化。
特別是，若像本實(shí)施方式那樣采用間歇性地添加燃料的方法，存在燃料添加閥7 閉閥時(shí)燃料供給中斷，在此期間無法成功地進(jìn)行點(diǎn)火以及燃燒的情況。但是，通過采用上述的驅(qū)動(dòng)方式，點(diǎn)火以及燃燒不成功的概率大幅降低，能夠改進(jìn)點(diǎn)火性能以及燃燒性能。
另外，圖5中示出了進(jìn)氣量Ga從Ga2—下子降低至Ga3的例子。然而，在進(jìn)行更為緩慢的降低的情況下，每當(dāng)進(jìn)氣量Ga變成多個(gè)閾值X1、X2、X3中的各閾值以下時(shí)，每單位時(shí)間所添加的燃料的量逐步減少，并且一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間逐步縮短。例如，當(dāng)在第三組的執(zhí)行中進(jìn)氣量Ga變?yōu)榈谌撝礨3以下、但被維持在第三閾值X3與第二閾值X2之間的情 況下，在第三組之后的第四組(以及隨后的組)中，進(jìn)行與第二組同樣的開閥驅(qū)動(dòng)控制。
以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)敘述，但本發(fā)明的實(shí)施方式除此之外 亦可考慮采用各種方式。例如內(nèi)燃機(jī)的用途、形式等是任意的，并不限定于車載用等。上述 的各數(shù)值也只是一例，能夠適當(dāng)變更。
關(guān)于成組驅(qū)動(dòng)，亦可在一組中進(jìn)行兩次或四次等不同次數(shù)的開閥驅(qū)動(dòng)。并且，在一 組中，可以使第一次或第二次的開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長，且N的值并不限定于3。同樣，除 了第N次外，當(dāng)?shù)贛次也被延長的情況下，M的值也不限定于2。
當(dāng)設(shè)定有多個(gè)閾值的情況下，閾值的數(shù)量并不限定于3。也可以形成為每當(dāng)超過 閾值時(shí)、或針對各組而每組的驅(qū)動(dòng)次數(shù)。在圖5所示的例子中，在第一組與第二組中均使第 三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長，但亦可針對每組而使延長的開閥驅(qū)動(dòng)不同，例如在第一組 中使第二次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長，在第二組中使第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長。
在圖5所示的例子中，在第二組中僅使第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長，在第三 組中使第二次以及第三次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長。然而，并不局限于此，例如亦可在第二 組與第三組雙方均僅使第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長，或者在第二組與第三組雙方均使 第N次以及第M次雙方的開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長。
這樣，關(guān)于成組驅(qū)動(dòng)，存在各種變形例、應(yīng)用例、組合。并且，也可以通過成組驅(qū)動(dòng) 以外的方法增大每單位時(shí)間添加的燃料的量。例如，也可以形成為即便在進(jìn)氣量超過了閾 值時(shí)也采用基準(zhǔn)方式，并使每次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間延長。
關(guān)于燃燒器裝置，前處理催化轉(zhuǎn)化器以及排氣管中的至少一方也可以形成為截面 橢圓形或長圓形等非圓形。存在于相比前處理催化轉(zhuǎn)化器靠下游側(cè)的位置的排氣處理裝置 的種類及排列順序是任意的。
以上對本發(fā)明進(jìn)行了一定程度的具體說明，但必須理解，在不脫離要求保護(hù)的發(fā) 明的精神或范圍的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)行各種改變或變更。本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于上述 的各個(gè)方式，本發(fā)明還包括由權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明的思想所包括的所有變形例及應(yīng)用 例。因而，不應(yīng)對本發(fā)明進(jìn)行限定性的解釋，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于歸屬于本發(fā)明的思想范圍 內(nèi)的其他的任意的技術(shù)。本發(fā)明中的用于解決課題的手段能夠在可能的范圍內(nèi)組合使用。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)具備 排氣處理裝置，該排氣處理裝置被設(shè)置于排氣通路； 燃燒器裝置，該燃燒器裝置被設(shè)置在上述排氣處理裝置的上游側(cè)，用于使排氣溫度升溫，上述燃燒器裝置至少包括燃料添加閥和點(diǎn)火單元，上述燃料添加閥向排氣中添加燃料，上述點(diǎn)火單元對從上述燃料添加閥添加的燃料進(jìn)行點(diǎn)火； 檢測單元，該檢測單元對上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量進(jìn)行檢測；以及 控制單元，在從上述燃料添加閥添加燃料時(shí)，該控制單元驅(qū)動(dòng)上述燃料添加閥開閥，當(dāng)由上述檢測單元檢測出的進(jìn)氣量超過了規(guī)定的閾值時(shí)，上述控制單元使從上述燃料添加閥每單位時(shí)間添加的燃料的量相比規(guī)定的基準(zhǔn)量增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 上述控制單元間歇性地驅(qū)動(dòng)上述燃料添加閥開閥而從上述燃料添加閥間歇性地添加燃料，并且，當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述閾值時(shí)，上述控制單元進(jìn)行以多次開閥驅(qū)動(dòng)作為一組的成組驅(qū)動(dòng)，并且使一組中的第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比規(guī)定的基準(zhǔn)時(shí)間長，其中，N為I以上的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 上述閾值包括階梯性地變大的多個(gè)閾值， 每當(dāng)上述進(jìn)氣量增大而超過上述多個(gè)閾值中的各閾值時(shí)，上述控制單元逐步延長一組的合計(jì)驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述多個(gè)閾值中的至少一個(gè)時(shí)，上述控制單元延長上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 當(dāng)上述進(jìn)氣量超過了上述多個(gè)閾值中的至少一個(gè)時(shí)，上述控制單元除了使一組中的上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比上述基準(zhǔn)時(shí)間長以外，還使不同于上述第N次的第M次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間比上述基準(zhǔn)時(shí)間長，其中，M為I以上的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 上述控制單元使上述第N次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間與上述第M次開閥驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 上述燃燒器裝置還包括前處理催化轉(zhuǎn)化器，該前處理催化轉(zhuǎn)化器使從上述燃料添加閥添加的燃料氧化。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)具備設(shè)置于排氣通路的排氣處理裝置和設(shè)置于處理裝置的上游側(cè)的用于使排氣溫度升溫的燃燒器裝置。燃燒器裝置至少包括向排氣中添加燃料的燃料添加閥和對從燃料添加閥添加的燃料進(jìn)行點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置。在從燃料添加閥添加燃料時(shí)，驅(qū)動(dòng)燃料添加閥開閥。當(dāng)檢測出的進(jìn)氣量超過了規(guī)定的閾值時(shí)，使從燃料添加閥每單位時(shí)間添加的燃料的量相比規(guī)定的基準(zhǔn)量增大。能夠在提高點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火概率的同時(shí)防止火焰的吹滅，從而能夠確保燃燒器裝置的充分的點(diǎn)火性能和燃燒性能。
文檔編號F01N3/36GK103003541SQ20108006775
公開日2013年3月27日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者森泰一, 橋本英次, 宇野幸樹, 神庭千佳, 藤原成啟, 花田俊一 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社