CN101978149A - 发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供一种在低温起动时能够使排气净化装置的催化剂活性化的发动机。本发明的发动机(101)包括：具有多个气缸(6a～6f)的发动机本体、向所述各个气缸(6a-6f)喷射燃料的燃料喷射装置(14)、设置在所述发动机本体的排气路径上且配备有催化剂(31)的排气净化装置、调整由所述燃料喷射装置(14)进行的燃料喷射量及燃料喷射时期的控制器(50)，所述控制器(50)在低温起动时，进行对于特定气缸(6a-6c)使燃料的喷射休止的气缸断火运转，在所述发动机(101)中，所述控制器(50)在进行低温起动时的所述气缸断火运转时，对于使所述燃料喷射休止了的特定气缸之外的气缸(6d-6f)，在该运转气缸的一个燃料循环的上止点以后，进行至少喷射一次燃料的后补喷射。

Description

发动机
技术领域
本发明涉及在低温起动时进行气缸断火运转的发动机。
背景技术
过去，进行气缸断火运转的发动机是公知的。所谓气缸断火运转，是在具有多个气缸的多缸发动机中，对特定的气缸使燃料喷射休止的运转。另外，在低温起动时进行气缸断火运转的发动机是公知的。所谓低温起动，是在外部空气温度低等情况下，在燃烧室温度处于低温状态下进行发动机起动。例如，特开2001-059432号公报揭示的发动机，以在低温起动时进行气缸断火运转的方式构成，即使燃烧室温度处于低温，由于每一个气缸的燃料喷射量多，通过使燃烧温度上升，可以有效地降低青白色烟雾。
排气温度通过气缸断火运转而超过200℃。但是，设置在氧化催化剂下游的连续再生式的柴油机排气烟尘过滤器或者NOx还原型催化剂等的活性化温度为250～300℃。即，特开2001-059432号公报揭示的发动机，在低温起动时，存在着几乎不能净化排气的不利之处。
发明内容
本发明的课题是提供一种在低温起动时能够使排气净化装置的催化剂活性化的发动机。
本发明的发动机包括：配备有多个气缸的发动机本体；向所述各个气缸喷射燃料的燃料喷射装置；设置在所述发动机本体的排气路径上、配备有氧化催化剂的排气净化装置；调整所述燃料喷射装置的燃料喷射量及燃料喷射时期的控制机构；所述控制机构，在低温起动时，进行对于特定气缸使燃料喷射休止的气缸断火运转，在所述发动机中，所述控制机构，在进行低温起动时的所述气缸断火运转时，对于将所述燃料喷射休止了的特定气缸之外的气缸，在该运转气缸的一个燃烧循环的上止点之后，进行至少喷射一次燃料的后补喷射。
优选地，在本发明的发动机中，在所述氧化催化剂的上游或下游配备有检测排气温度的排气温度检测机构，所述控制机构基于所述排气温度，调整所述后补喷射的燃料喷射量。
优选地，在本发明的发动机中，所述控制机构，在所述排气温度变成第一规定温度以上时，停止所述后补喷射。
优选地，在本发明的发动机中，所述控制机构，在所述排气温度成为比第一规定温度以上高的第二规定温度以上时，中止所述气缸断火运转。
优选地，在本发明的发动机中，配备有隔断或者抑制所述各个气缸的空气流入的流量控制机构，所述控制机构，借助所述流量控制机构，对于在所述气缸断火运转当中将燃料喷射休止了的特定气缸，隔断或者抑制空气的流入。
优选地，在本发明的发动机中，所述控制机构，基于所述当量比，借助所述流量控制机构，对于在所述气缸断火运转当中将燃料喷射休止了的特定气缸，隔断或者抑制空气的流入。
根据本发明的发动机，在由于低温起动时的气缸断火运转而变成高温的运转气缸中，通过后补喷射使对主燃烧没有贡献的燃料借助于高温气氛被轻质化，可以使未燃烧的碳氢化合物被引导到氧化催化剂中，使氧化催化剂活性化，使氧化催化剂下游的排气温度上升，使排气净化装置的催化剂活性化。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施形式1的发动机的整体结构的结构图。
图2是表示根据本发明的实施形式2的催化剂保护控制的流程图。
图3是表示根据本发明的实施形式3的发动机的整体结构的结构图。
图4是表示根据本发明的实施形式4的发动机的整体结构的结构图。
图5是表示根据本发明的实施形式4的可变气门机构的可变气门升程的限制的时间图。
图6是表示该可动气门机构的可变正时的图表。
具体实施方式
首先，利用图1对于作为实施形式1的发动机101进行说明。发动机101是具有六个气缸6a、6b、6c、6d、6e、6f的直接喷射式六缸柴油发动机。发动机101包括发动机本体、进气管11、排气路径、燃料喷射装置14、以及ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)70。
进气管11从空气滤清器的尾流分支成进气管11w和进气管11x，该进气管11w被分支成进气管11a、11b、11c，进气管11x被分支成进气管11d、11e、11f，它们被连接到进气歧管7上。
由排气管12连接排气净化装置构成排气路径。排气净化装置从排气歧管8侧起依次配备有氧化催化剂31、柴油机排气烟尘过滤器(下面称之为DPF)32、和作为NOx还原型催化剂的尿素SCR装置33。
氧化催化剂31是在低温起动时促进燃料的氧化反应、为了对配置在尾流的DPF32及尿素SCR装置33加热而使排气温度上升的催化剂。所谓低温起动，是在外部气体温度低等状况下，在燃烧室温度处于低温的状态下进行发动机的起动。DPF32是除去排气中的粒子状物质(PM)的装置。尿素SCR装置33是从外部供应尿素并转变成氨、通过使所述氨和排气中的NOx反应，将NOx转变成氮的装置。
连接到排气歧管8上的排气管12a、12b、12c汇集成排气管12w，排气管12d、12e、12f汇集成排气管12x，进而，排气管12w和排气管12x被汇集在一起。排气温度传感器41作为排气温度检测机构，设置在氧化催化剂31与DPF32之间。
发动机本体具有气缸盖4和气缸体5。气缸盖4具有与进气管11连通的进气歧管7和与排气管12连通的排气歧管8。气缸6具有燃烧室9和活塞10。活塞10在形成燃烧室9的气缸的内周面上气密性地滑动，进行往复运动。曲轴2是经由连杆3连接到活塞10上的轴，借助活塞10的往复运动进行旋转运动。
燃料喷射装置14具有：供油泵(图中未示出)、共轨15、喷射器16。共轨15是通过供油泵被驱动而将高压燃料蓄压的高压容器。喷射器16是将被共轨15蓄压的高压燃料向燃烧室9喷射的装置。
ECU70具有作为控制机构的控制器50和存储机构60。另外，在ECU70上连接有喷射器16a、16b、16c、16d、16e、16f的各自的电磁阀以及排气温度传感器41。
控制器50具有借助喷射器16a、16b、16c、16d、16e、16f在最佳的时期以最佳的压力向各个气缸6a、6b、6c、6d、6e、6f喷射燃料的功能。
控制器50具有进行气缸断火后补喷射控制的功能。所谓气缸断火后补喷射控制是在低温起动时对于气缸断火运转当中的运转气缸6d、6e、6f进行后补喷射控制的控制。另外，气缸断火后补喷射控制是基于由排气温度传感器41产生的紧接在氧化催化剂31之后的排气的温度T来进行后补喷射控制的控制。
所谓气缸断火运转，是在低温起动时使由喷射器16a、16b、16c进行的燃料喷射休止，不使气缸6a、6b、6c燃烧的运转。气缸断火运转与通常运转(全部气缸运转)相比，运转气缸6d、6e、6f的燃料喷射量增加。因此，即使燃烧室温度处于低温，也可以使燃烧温度上升。在本实施形式中，下面，所谓气缸断火运转指的是使气缸6a、6b、6c休止的运转。
所谓后补喷射控制是在一个燃烧循环的上止点以后、在对燃烧没有贡献的正时，至少喷射一次燃料的燃料喷射控制。
气缸断火运转时的排气温度超过200℃，但是，设置在氧化催化剂的下游的DPF或NOx还原型催化剂等的活化温度为250～300℃。即，在怠速运转中，排气几乎不被DPF或NOx还原型催化剂等净化。但是，在实施形式1中，通过对气缸断火运转中的运转气缸在上止点之后进行对燃烧没有贡献的燃料喷射的所谓后补喷射，与只进行气缸断火运转时相比，可以进一步提高氧化催化剂31的出口温度。
对于上述作用进行详细说明。即，如上所述，在气缸断火运转中，运转气缸的燃烧室9变成在通常运转中不能实现的高温状态。喷射到这种状态的燃烧室9中的燃料迅速地轻质化，不附着到燃烧室9的壁面上，而与排气混合。所谓轻质化是碳氢化合物未燃烧，而被气化、热分解，借助这种未燃烧的碳氢化合物，氧化催化剂31迅速地引起氧化反应，可以使排气温度上升到300℃以上。
这样，紧接着低温起动之后，使氧化催化剂31活性化，通过使DPF32或尿素SCR装置33活性化，可以在早期使排气净化。另外，由于基于氧化催化剂31的排气温度T进行气缸断火时的后补喷射控制，所以，能够可靠地使氧化催化剂31活性化。
利用图2说明实施形式2。控制器50具有在实施形式1中的上述气缸断火时的后补喷射控制中进行催化剂保护控制的功能。这里，在存储机构60中，存储预先设定的温度T1、T2(T1＜T2)。
控制器50进行气缸断火后补喷射控制(S110)。其次，控制器50判断排气温度T是否在第一规定温度T1以上(S120)。在S120中，如果排气温度T不在第一规定温度T1以上，则继续进行气缸断火后补喷射控制(S110)。
如果排气温度T在第一规定温度T1以上，则控制器50停止后补喷射控制。但是，气缸断火运转继续(S130)。其次，控制器50进行规定时间的待机(S140)。
另外，控制器50判断排气温度T是否在第二规定温度T2以上(S150)。在S150中，如果排气温度T不在第二规定温度T2以上，则待机规定的时间(S140)。
这里，如果排气温度T在第二规定温度T2以上，则控制器50中止气缸断火运转，进行通常的控制(S160)。
这样，可以防止氧化催化剂31由于高温而受到损伤。另外，由于迅速地返回通常控制，所以，可以防止排气温度T的异常上升。
下面，利用图3说明作为实施形式3的发动机102。发动机102是对于实施形式1的发动机101追加作为吸入量调整机构的流量调整阀42w、42x及作为当量比检测机构的O2传感器43的发动机。因此，除了这些机构之外，省略其说明。另外，发动机102和实施形式1一样，进行气缸断火时的后补喷射控制。
流量调整阀42w设置于进气管11w。进气管11w是到进气管11a、11b、11c各自的分支以前的进气管。流量调整阀42x设置在进气管11x上。进气管11x是到进气管11d、11e、11f各自的分支以前的进气管。流量调整阀42w、42x具有调整通过进气管11w、11x的空气量的功能。另外，吸入量调整机构并不局限于流量调整阀42w、42x，也可以是只具有开闭机构的阀。
O2传感器43设置在氧化催化剂31与DPF32之间。O2传感器43具有检测排气中的O2浓度的功能。另外，控制器50具有从O2传感器43检测出来的O2浓度计算出当量比的功能。另外，当量比检测机构并不局限于O2传感器43，也可以是具有同等功能的传感器。
控制器50具有进行气缸断火后补喷射控制的功能。另外，控制器50具有调整流量调整阀42的功能。
在进行气缸断火后补喷射控制的情况下，由于在休止的气缸6a、6b、6c中，外部气体的冷的空气被原样向排气管12a、12b、12c引导，所以，氧化催化剂31入口的排气温度被急剧地冷却。
因此，在实施形式3中，借助流量调整阀42w使流入休止的气缸6a、6b、6c内的吸入空气减少。同时，以在氧化催化剂31中提供反应所必要的足够的空气量的方式，利用流量调整阀42w调整通过休止的气缸6a、6b、6c的空气量。
借助这种结构，与气缸断火时的后补喷射控制相比，可以进一步使排气温度上升。换句话说，气缸断火时的后补喷射控制，相对于通过抑制流入的空气使排气温度上升的量，可以降低后补喷射量。因此，可以降低油耗。另外，由于基于当量比来隔断或者抑制向休止的气缸流入的流入空气，所以，可以将后补喷射量最佳化，降低油耗。
利用图4对于作为实施形式4的发动机103进行说明。发动机103是对实施形式1的发动机101追加可变气门装置65的发动机。因此，省略对于可变气门装置65之外的说明。另外，发动机103和实施形式1同样，进行气缸断火时的后补喷射控制。
可变气门装置65a、65b是变更进气门21或排气门22的升程量或者开闭正时的装置。在实施形式4中，采用公知的可变气门装置。
控制器50具有进行气缸断火后补喷射控制的功能。另外，控制器50具有利用可变气门装置65a、65b进行可变气门控制的功能。下面，对于两个可变气门控制进行说明。
利用图5说明作为可变气门控制的可变气门升程量变更控制。图5(a)是表示为了与本控制进行比较的通常的气门升程量d的图示，图5(b)是表示本控制的气门升程量d的图示。图5(a)及(b)将横轴作为一个燃烧循环中的曲柄角θ，曲线图的右侧的虚线表示进气门21的升程量d，曲线图的左侧的实线表示排气门22的升程量d。如图5所示，在本控制中，对于休止的气缸6a、6b、6c，将各个进气门21的升程量限制为Δd。
利用这种结构，与气缸断火时的后补喷射控制相比，可以进一步使排气温度上升。这时，气缸断火时的后补喷射控制，相对于通过抑制流入空气引起的排气温度上升的量，可以降低后补喷射量。因此，可以降低燃料费。另外，由于基于当量比来隔断或抑制向休止的气缸流入的流入空气，所以，可以使后补喷射量最佳化，降低油耗。另外，代替限制进气门21的升程量，也可以限制排气门22的升程量，在这种情况下，也获得同样的效果。
利用图6说明作为可变气门控制的可变气门正时变更控制。另外，图6(a)是表示为了用于与本控制进行比较的通常的气门正时(进气行程a1、压缩行程a2、燃烧行程a3、排气行程a4)的图示，图6(b)是表示本控制的可变正时(进气行程b1、压缩行程b2、燃烧行程b3、排气行程b4)的图示。如图6所示，在本控制中，对于休止的气缸6a、6b、6c，打开各自的排气门22的正时与通常相比使点火提前角为α。
借助这种结构，休止的气缸6a、6b、6c的空气被压缩，高温空气被排出。这样，与通常的配气正时相比，可以使休止的气缸6a、6b、6c的排气温度上升。
工业上的利用可能性
本发明可以应用于在低温起动时进行气缸断火运转的发动机。

Claims (6)

1.一种发动机，具备：
配备有多个气缸的发动机本体；
向各个所述气缸喷射燃料的燃料喷射装置；
设置在所述发动机本体的排气路径上、配备有氧化催化剂的排气净化装置；
调整由所述燃料喷射装置进行的燃料喷射量及燃料喷射时期的控制机构；
所述控制机构在低温起动时进行对于特定气缸使燃料喷射休止的气缸断火运转，其中，
所述控制机构在进行低温起动时的所述气缸断火运转时，对于使所述燃料喷射休止了的特定气缸之外的气缸，在该运转气缸的一个燃烧循环的上止点之后，进行至少喷射一次燃料的后补喷射。
2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，在所述氧化催化剂的上游或下游具备检测排气温度的排气温度检测机构，
所述控制机构基于所述排气温度来调整所述后补喷射的燃料喷射量。
3.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述控制机构在所述排气温度变成第一规定温度以上时，停止所述后补喷射。
4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述控制机构，在所述排气温度成为比第一规定温度以上高的第二规定温度以上时，中止所述气缸断火运转。
5.如权利要1至4中任何一项所述的发动机，其特征在于，具备隔断或者抑制所述各个气缸的空气流入的流量控制机构，
所述控制机构借助所述流量控制机构，对于在所述气缸断火运转当中的使燃料喷射休止了的特定气缸，隔断或者抑制空气的流入。
6.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，配备有检测所述排气路径的当量比的当量比检测机构，
所述控制机构基于所述当量比，借助所述流量控制机构，对于在所述气缸断火运转当中使燃料喷射休止了的特定气缸，隔断或者抑制空气的流入。
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