專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，特別是涉及在排氣通路中的排氣處理裝置的上游側(cè)設(shè)置有用于使排氣溫度上升的燃燒器裝置的內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
存在如下情況在內(nèi)燃機的排氣通路中，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上升，對排氣處理裝置進行加熱，促進排氣處理裝置的暖機。對于燃燒器裝置，典型來說，利用適當(dāng)?shù)狞c火單元對添加到排氣通路內(nèi)的燃料進行點火而使該燃料燃燒。并且，在燃燒器裝置中，存在如下裝置在點火單元的下游側(cè)具備用于使添加燃料氧化的燃燒器催化劑。 專利文獻I公開了如下技術(shù)在排氣凈化催化劑的上游側(cè)配置小型氧化催化劑和燃料供給閥，當(dāng)從燃料供給閥朝小型氧化催化劑供給燃料時，使供給燃料的一部分通過小型氧化催化劑的側(cè)方流入排氣凈化催化劑。然而，在燃燒器裝置中，存在如下情況例如由于添加燃料和廢氣(特別是包含于其中的氧)的混合不良，產(chǎn)生不完全燃燒、失火，產(chǎn)生比較大量的炭黑。若針對這樣的炭黑不采取任何措施，則存在引起下游側(cè)的排氣處理裝置的堵塞等、各種不良情況的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一在于提供具備能夠抑制炭黑的排出量的燃燒器裝置的內(nèi)燃機。專利文獻I :日本特開2009 - 156164號公報根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具備設(shè)置于排氣通路的排氣處理裝置；以及燃燒器裝置，該燃燒器裝置設(shè)置于上述排氣處理裝置的上游側(cè)，用于使排氣溫度上升，上述內(nèi)燃機的特征在于，上述燃燒器裝置包括燃料添加閥，該燃料添加閥朝上述排氣通路內(nèi)添加燃料；第一點火單元，該第一點火單元對從上述燃料添加閥添加的燃料進行點火；燃燒器催化劑，該燃燒器催化劑設(shè)置于上述第一點火單元的下游側(cè)；以及第二點火單元，該第二點火單元設(shè)置于上述燃燒器催化劑的下游側(cè)，上述燃燒器催化劑形成為占據(jù)上述排氣通路的截面的一部分，由此，將上述排氣通路分隔成形成于上述燃燒器催化劑的內(nèi)部的催化劑內(nèi)通路和形成于上述燃燒器催化劑的外部的催化劑外通路，上述第二點火單元位于上述排氣通路的軸向上的上述催化劑外通路和上述排氣處理裝置之間。由此，即便因第一點火單元的點火不充分而產(chǎn)生炭黑，也能夠利用第二點火單元對包含該炭黑的廢氣進行再點火而使其再燃燒。因此，能夠抑制從燃燒器裝置排出的炭黑的排出量。優(yōu)選上述第二點火單元位于上述催化劑外通路的出口附近。優(yōu)選上述第二點火單元位于當(dāng)使上述催化劑外通路沿著上述排氣通路的軸向朝下游側(cè)延長時的該延長區(qū)域內(nèi)。
優(yōu)選上述燃燒器催化劑形成為與上述排氣通路的內(nèi)周面接觸，并且，上述燃燒器催化劑具有沿上述排氣通路的軸向貫通的至少一個貫通孔，利用該貫通孔形成上述催化劑外通路。優(yōu)選一個上述貫通孔形成于上述燃燒器催化劑的中心部，由此，上述燃燒器催化劑形成為環(huán)狀。優(yōu)選多個上述貫通孔分別形成于上述燃燒器催化劑的規(guī)定位置。優(yōu)選上述燃燒器催化劑位于與上述排氣通路的內(nèi)周面分離的位置，在上述燃燒器催化劑的半徑方向外側(cè)形成有環(huán)狀的上述催化劑外通路。優(yōu)選上述內(nèi)燃機具備取得單元，該取得單元取得上述排氣處理裝置的溫度；以及控制單元，該控制單元基于由上述取得單元取得的溫度對上述燃料添加閥、上述第一點 火單元以及上述第二點火單元進行控制，當(dāng)上述取得溫度處于規(guī)定的第一溫度范圍時，上述控制單元使上述燃料添加閥、上述第一點火單元以及上述第二點火單元成為工作狀態(tài)，當(dāng)上述取得溫度處于比上述第一溫度范圍高的規(guī)定的第二溫度范圍時，上述控制單元使上述燃料添加閥以及上述第二點火單元成為工作狀態(tài)、并使上述第一點火單元成為非工作狀態(tài)。優(yōu)選上述排氣處理裝置包含氧化催化劑。根據(jù)本發(fā)明，能夠發(fā)揮能夠抑制從燃燒器裝置排出的炭黑的排出量這樣的優(yōu)異效
果O


圖I是本發(fā)明的實施方式所涉及的內(nèi)燃機的概略側(cè)視圖。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)觀察燃燒器裝置時的縱剖主視圖。圖4是示出冷起動時以后的氧化催化劑的溫度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化的時序圖。圖5是與燃燒器裝置的控制相關(guān)的流程圖。圖6是第一變形例的縱剖側(cè)視圖。圖7是第一變形例的縱剖主視圖。圖8是第二變形例的縱剖側(cè)視圖。圖9是第二變形例的縱剖主視圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。但是，本發(fā)明的實施方式并不限定于下述的各方式，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明包括由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的思想所包含的所有的變形例和應(yīng)用例。對于實施方式所記載的構(gòu)成要素的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對配置等，只有沒有特意地確定記載，則并非意圖將發(fā)明的技術(shù)范圍僅限于此。圖I示出實施方式的發(fā)動機主體I及其進排氣系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)。發(fā)動機主體I是車載的直列四缸四沖程柴油機。在發(fā)動機主體I連接有進氣管2以及排氣管3。利用上述進氣管2以及排氣管3分別形成進氣通路以及排氣通路。在進氣管2的中途設(shè)置有輸出與在進氣管2內(nèi)流通的進氣的流量相應(yīng)的信號的空氣流量計4。利用該空氣流量計4來檢測每單位時間流入發(fā)動機主體I的進氣量(即進氣流量)。另外，發(fā)動機主體I具有多個氣缸，在各氣缸設(shè)置有缸內(nèi)燃料噴射閥9，但在圖I中僅示出單一的缸內(nèi)燃料噴射閥9。排氣管3的末端與未圖示的消音器連接，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)配置有氧化催化劑6以及顆粒過濾器(DPF) 26。氧化催化劑6使HC、CO等未燃燒成分與O2反應(yīng)而成為CO、CO2, H2O等。作為催化物質(zhì)例如能夠使用Pt/Ce02、Mn/Ce02、Fe/Ce02、Ni/Ce02、Cu/Ce02等。DPF 26捕集排氣中的炭黑等微粒(PM、顆粒)。本實施方式的DPF 26擔(dān)載有由貴金屬形成的催化劑，是能夠使所捕集到的微粒連續(xù)地氧化燃燒的連續(xù)再生式的顆粒過濾器。除了上述氧化催化劑6以及DPF 26之外，優(yōu)選還設(shè)置有對排氣中的NOx (氮氧化物)進行凈化的NOx催化劑。優(yōu)選NOx催化劑配置于DPF 26的下游側(cè)。另外，在火花點火式內(nèi)燃機(汽油發(fā)動機)的情況下，優(yōu)選在排氣通路設(shè)置有三元催化劑。上述氧化催化劑6、DPF 26, NOx催化劑以及三元催化劑分別相當(dāng)于本發(fā)明的排氣處理裝置。
另外,NOx催化劑能夠是吸留還原型NOx催化劑(NSR N0xStorage Reduction)。在該情況下，NOx催化劑具有當(dāng)流入的排氣的氧濃度高時吸留排氣中的NOx、當(dāng)流入的排氣的氧濃度低且存在還原成分(例如HC等)時對所吸留的NOx進行還原的功能。NOx催化劑構(gòu)成為在由氧化鋁Al2O3等氧化物形成的基體表面擔(dān)載有作為催化劑成分的鉬Pt這樣的貴金屬以及NOx吸收成分。NOx吸收成分例如包含選自鉀K、鈉Na、鋰Li、銫Cs這樣的堿金屬；鋇Ba、鈣Ca這樣的堿土類金屬；鑭La、釔Y這樣的稀土類中的至少一個。取而代之，NOx催化劑也可以是選擇還原型NOx催化劑(SCR !Selective Catalytic Reduction)。在排氣管3的位于氧化催化劑6的上游側(cè)的位置配置有燃燒器裝置30。燃燒器裝置30包括燃料添加閥7、以及作為第一點火單元或者第一點火裝置的第一電熱塞21。并且，燃燒器裝置30還包括燃燒器催化劑8和碰撞板20。燃燒器裝置30還包括作為第二點火單元或者第二點火裝置的第二電熱塞22。燃燒器裝置30配置在相比與發(fā)動機主體I連接的排氣歧管(未圖示)的集合部靠下游側(cè)的位置。也可以在排氣歧管的集合部的下游側(cè)設(shè)置有渦輪增壓器，在該情況下，燃燒器裝置30設(shè)置于渦輪增壓器的下游側(cè)、且設(shè)置于氧化催化劑6的上游側(cè)。圖2以及圖3中詳細地示出燃燒器裝置30的結(jié)構(gòu)。另外，圖2中用黑箭頭表示廢氣流動方向，將上游側(cè)稱作“前”、將下游側(cè)稱作“后”。如圖所示，燃料添加閥7能夠朝排氣管3內(nèi)添加或者噴射液體的燃料(輕油)F。燃料添加閥7具有單一的噴孔7a。另外，噴孔也可以為多個。燃料添加閥7以與排氣管3的軸向垂直的方式插入并固定于安裝在排氣管3的外表面部的閥安裝凸臺U。在閥安裝凸臺11的內(nèi)部劃分形成有供用于對燃料添加閥7的內(nèi)部的燃料進行冷卻的冷卻水流通的冷卻水通路12。在排氣管3設(shè)置有供從燃料添加閥7噴射的燃料通過的閥孔13。第一電熱塞21設(shè)置成，使得其末端部的第一發(fā)熱部21a位于相比燃料添加閥7稍靠下游側(cè)、且相比燃燒器催化劑8靠上游側(cè)的位置。第一電熱塞21經(jīng)未圖示的升壓回路與車載直流電源連接，當(dāng)該第一電熱塞21被通電時，第一發(fā)熱部21a發(fā)熱。利用在第一發(fā)熱部21a產(chǎn)生的熱對從燃料添加閥7添加的燃料F進行點火而產(chǎn)生火焰。添加燃料F的一部分直接與第一發(fā)熱部21a接觸而被點火。另外，作為點火單元，能夠使用陶瓷加熱器、火花塞等其他裝置，特別是能夠使用電熱式或者火花點火式的裝置。第一電熱塞21以與排氣管3的軸向以及燃料添加閥7的軸向垂直的方式從排氣管3的側(cè)方插入并固定于安裝在排氣管3的外表面部的第一電熱塞安裝凸臺14，并通過排氣管3的孔突出至排氣管3內(nèi)。燃燒器催化劑8設(shè)置于第一電熱塞21的下游側(cè)，對從燃料添加閥7添加的燃料進行氧化、重整。燃燒器催化劑8例如能夠構(gòu)成為在沸石制的載體擔(dān)載銠等而形成的氧化催化劑。當(dāng)朝燃燒器催化劑8供給燃料F時，若此時燃燒器催化劑8活性化，則燃料在燃燒器催化劑8內(nèi)被氧化。利用此時產(chǎn)生的氧化反應(yīng)熱使燃燒器催化劑8升溫。由此能夠使通過燃燒器催化劑8的廢氣升溫。 并且，當(dāng)燃燒器催化劑8的溫度變高時，燃料中的碳數(shù)多的烴分解而生成碳數(shù)少且反應(yīng)性高的烴，由此將燃料重整成反應(yīng)性高的燃料。換言之,燃燒器催化劑8 —方面構(gòu)成急速發(fā)熱的急速發(fā)熱器,另一方面構(gòu)成排出重整后的燃料的重整燃料排出器。碰撞板20插入并固定于上述火花塞安裝凸臺14，且通過排氣管3的孔突出至排氣管3內(nèi)。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。本實施方式的碰撞板20形成為長方形。碰撞板20配置于接近第一發(fā)熱部21a的稍下方的位置。進而，第一電熱塞21和碰撞板20從排氣管3的上部側(cè)方插入到排氣管3內(nèi)，相互平行且沿水平方向呈直線狀地延伸。如圖2以及圖3所示，燃料添加閥7從上方朝第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20以稍稍朝向下游側(cè)的方式向斜下方噴射燃料F。所噴射的燃料F具有規(guī)定的噴霧角，形成圓錐形狀的燃料路徑。第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20配置在該燃料路徑的中途。添加燃料F的一部分與第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20碰撞，且余下的部分不與第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20碰撞而從第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20旁通過。特別是碰撞板20與燃料F碰撞而促進其微粒化、霧化并將其朝第一發(fā)熱部21a反射供給。由此，促進第一電熱塞21處的點火。另一方面,不與第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20碰撞而從第一發(fā)熱部21a以及碰撞板20旁通過的燃料借助通過點火而產(chǎn)生的火焰燃燒、或者未燃燒而被導(dǎo)入燃燒器催化劑8從而被氧化、重整。這樣，燃燒器裝置30生成包含火焰的高溫的加熱氣體。該加熱氣體與所供給的廢氣混合而使排氣溫度上升。升溫后的廢氣被朝氧化催化劑6以及DPF 26供給，促進氧化催化劑6以及DPF 26的暖機以及活性化。然而，在本實施方式的燃燒器裝置30中，在燃燒器催化劑8的下游側(cè)還設(shè)置有第二電熱塞22。第二電熱塞22以與第一電熱塞21同樣的方式構(gòu)成，在其末端部具有第二發(fā)熱部22a。第二電熱塞22也以與排氣管3的軸向以及燃料添加閥7的軸向垂直的方式從排氣管3的側(cè)方插入并固定于安裝在排氣管3的外表面部的第二電熱塞安裝凸臺15，且該第二電熱塞22通過排氣管3的孔突出至排氣管3內(nèi)。此處，對燃燒器催化劑8進行更詳細的敘述。燃燒器催化劑8形成為占據(jù)排氣通路的截面的一部分。更具體地說，燃燒器催化劑8形成為與排氣管3的內(nèi)周面3a的整體接觸，并且，在中心部具有沿排氣管3的軸向貫通的一個貫通孔、即中心孔8a。由此，燃燒器催化劑8形成為環(huán)狀，并且將排氣管3內(nèi)的排氣通路分隔成形成于燃燒器催化劑8的內(nèi)部的催化劑內(nèi)通路16和形成于燃燒器催化劑8的外部的催化劑外通路17。中心孔8a由固定于燃燒器催化劑8的內(nèi)周面部的內(nèi)管Sb形成，從而形成催化劑外通路17。如圖3所示，排氣管3的截面呈圓形，燃燒器催化劑8的截面呈圓環(huán)狀或者環(huán)狀，且兩者相互同軸地配置。燃燒器催化劑8是具有從上游端朝下游端直線延伸的多個獨立單元的所謂直流(straight flow)型,各個單元形成催化劑內(nèi)通路16。另一方面，從圖I以及圖2可知，第二電熱塞22 (特別是其第二發(fā)熱部22a)位于排氣管3的軸向上的催化劑外通路17和氧化催化劑6之間。特別是，第二電熱塞22位于催化劑外通路17的出口附近，并且，位于當(dāng)使催化劑外通路17沿著排氣管3的軸向朝下游側(cè)延長時的該延長區(qū)域18內(nèi)。由此，在如圖3那樣的從上游側(cè)觀察的情況下，第二發(fā)熱部22a位于催化劑外通路17的正后方。 如圖2以及圖3所示，第一電熱塞21位于與燃燒器催化劑8的最高部大致相同的高度的位置。另一方面，第二電熱塞22位于與中心孔8a的最低部大致相同的高度的位置。如圖I所示，在發(fā)動機主體I還一并設(shè)置有電子控制單元(以下稱作E⑶)10，該電子控制單元10用于根據(jù)發(fā)動機主體I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、駕駛員的要求等對各種器件進行控制。該ECU 10構(gòu)成為具備執(zhí)行與發(fā)動機控制相關(guān)的各種運算處理的CPU、存儲該控制所需要的程序和數(shù)據(jù)的ROM、暫時存儲CPU的運算結(jié)果等的RAM、用于與外部之間進行信號的輸入/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4之外，還經(jīng)由電氣配線連接有包括檢測發(fā)動機主體I的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器24、輸出與油門開度對應(yīng)的電信號的油門開度傳感器25、檢測氧化催化劑6的溫度的溫度傳感器27在內(nèi)的各種傳感器類，上述各傳感器的輸出信號被輸入到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、第一電熱塞21以及第二電熱塞在內(nèi)的各種器件，這些器件由ECU 10控制。ECU 10能夠基于空氣流量計4的輸出值檢測進氣量，基于曲軸轉(zhuǎn)角傳感器24的輸出值檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速，基于油門開度傳感器25的輸出值檢測發(fā)動機主體I的要求負載。在本實施方式中，在實施使用燃燒裝置30進行的升溫控制時，ECUlO使燃料添加閥7、第一電熱塞21以及第二電熱塞22適當(dāng)?shù)毓ぷ鳌＜?，E⑶10驅(qū)動燃料添加閥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，E⑶10對第一電熱塞21以及第二電熱塞22適當(dāng)?shù)赝?接通)而使其成為充分的高溫。進而，如上所述，在燃燒器裝置中，存在例如因添加燃料和廢氣(特別是其中所含的氧)的混合不良的原因而產(chǎn)生不完全燃燒、失火，產(chǎn)生比較大量的炭黑的情況。若針對這樣的炭黑不采取任何措施，則存在引起下游側(cè)的排氣處理裝置的堵塞等、各種不良情況的可能性。特別地，所產(chǎn)生的炭黑附著于排氣管3的內(nèi)周面而使排氣通路面積縮小。并且，炭黑在早期堆積于DPF 26，結(jié)果導(dǎo)致頻繁地執(zhí)行用于使DPF 26回復(fù)的回復(fù)處理(例如通過從缸內(nèi)燃料噴射閥9或者燃料添加閥7噴射燃料而進行的排氣濃空燃比化)，燃料利用率惡化。此外，炭黑使氧化催化劑6以及DPF 26堵塞，使背壓上升，從而使發(fā)動機扭矩減少。因此，在本實施方式中，為了抑制從燃燒器裝置30排出的炭黑的排出量，采用如上所述的結(jié)構(gòu)。首先，當(dāng)接通第一電熱塞21、并從燃料添加閥7添加燃料時，添加燃料由第一電熱塞21點火而生成火焰。該火焰除了沿廢氣流動方向行進而通過燃燒器催化劑8(催化劑內(nèi)通路16)的最高部之外，還在燃燒器催化劑8的跟前在排氣管3內(nèi)燃燒擴散，沿廢氣流動方向通過中心孔8a (催化劑外通路17)和燃燒器催化劑8的內(nèi)部整體。此時，由于催化劑內(nèi)通路16的壓力損失(阻力)大于催化劑外通路17的壓力損失(阻力)，因此通過中心孔8a的火焰的速度比通過燃燒器催化劑8的內(nèi)部的火焰的速度快，前者相比后者迅速地通過燃燒器催化劑8。借助該速度差，在剛剛通過燃燒器催化劑8后的位置處，產(chǎn)生火焰和廢氣的攪拌、混合。但是，當(dāng)例如由于第一電熱塞21的位置處的添加燃料和廢氣(特別是其中所含的氧)的混合不良的原因，第一電熱塞21處的點火以及火焰生成不充分，產(chǎn)生所謂的不完全燃 燒時，與其說是火焰還不如說是炭黑和未燃燃料混合而成的廢氣以比較高的速度、比較高的流量通過中心孔8a。因此，通過接通第二電熱塞22，能夠?qū)υ撎亢诤臀慈既剂匣旌隙傻膹U氣進行再點火而使其燃燒。進而，借助由該燃燒而產(chǎn)生的火焰、以及基于上述速度差而產(chǎn)生的混合，能夠?qū)νㄟ^燃燒器催化劑8的內(nèi)部后的廢氣進行再點火而同樣使其燃燒。由此，即便由第一電熱塞21進行的點火以及火焰生成不充分，也能夠利用第二電熱塞22進行再次的點火以及燃燒，能夠抑制從燃燒器裝置30排出的炭黑的排出量。并且，也能夠避免炭黑對其下游側(cè)的氧化催化劑6等造成的不良影響。此外，由于能夠使添加燃料在比氧化催化劑6靠上游側(cè)的位置充分燃燒，因此能夠提高燃燒器裝置30的性能、促進氧化催化劑6等的暖機性能，并且，也能夠抑制HC、CO的朝大氣的排出量。從上述觀點出發(fā)，優(yōu)選使第二電熱塞22位于催化劑外通路17的出口附近。這是因為，能夠立即對從催化劑外通路17排出的廢氣進行點火。并且，也優(yōu)選使第二電熱塞22位于上述延長區(qū)域18內(nèi)。這是因為，從催化劑外通路17排出的廢氣存在在該延長區(qū)域18內(nèi)流動的傾向。在本實施方式中，在排氣管3的直徑方向上、且以排氣管3的中心作為邊界，將第二電熱塞22配置在與第一電熱塞21相反側(cè)的位置。由此，將第二電熱塞22配置在難以引起燃燒而易于產(chǎn)生炭黑的部位，能夠適當(dāng)?shù)貙μ亢谶M行再點火而使其燃燒。另一方面，在本實施方式中也具有如下的作用效果。即，當(dāng)炭黑和未燃燃料混合而成的廢氣以比在燃燒器催化劑內(nèi)部流動的流量高的流量在中心孔8a流動時，與燃燒器催化劑內(nèi)部相比，炭黑大量滯留于該中心孔8a的內(nèi)壁(即內(nèi)管Sb的內(nèi)周面)。但是，當(dāng)燃燒器催化劑8變得高溫時，該滯留的炭黑能夠借助燃燒器催化劑8的熱而燃燒。當(dāng)燃燒器裝置30工作時，燃燒器催化劑8成為例如800°C以上的高溫。由此，當(dāng)成為這樣的高溫時，能夠?qū)粲谥行目?a的內(nèi)壁的炭黑進行加熱而使其燃燒，在這點也能夠抑制從燃燒器裝置30排出的炭黑的排出量。另外，在燃燒器催化劑8成為這樣的高溫的情況下，也能夠利用燃燒器催化劑8自身的熱使滯留于燃燒器催化劑8的內(nèi)部的炭黑燃燒。其次，對燃燒器裝置30的控制進行說明。圖4中示出自搭載有發(fā)動機的車輛冷起動時(cold start)起的氧化催化劑6的溫度(床溫)Tc和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的變化。
如圖所示，隨著自發(fā)動機起動時tO起的經(jīng)過時間流逝，車輛以及發(fā)動機反復(fù)地加速和減速，催化劑溫度Tc大體上是上升的。此時，在氧化催化劑6活性化之前、即達到活性溫度之前，使燃燒器裝置30工作。用于使燃燒器裝置30工作的基本的前提條件是指如下的各條件(I)以及(2)成立。(I)氧化催化劑6的溫度Tc在規(guī)定的最小活性溫度Tc3以下。例如Tc3 = 200°C。(2)發(fā)動機處于減速停止供油(F / C)中、或者處于怠速運轉(zhuǎn)中。對于(2)，以處于減速停止供油中作為條件的原因在于朝燃燒器裝置30供給的廢氣為容易燃燒的氧濃度高(僅為空氣)的廢氣，并且，此時排氣溫度低、且氧化催化劑6的溫度Tc降低。此外，廢氣流量比較少，比較容易進行點火。另一方面，以處于怠速運轉(zhuǎn)中作為條件的原因在于此時朝燃燒器裝置30供給的·廢氣也為氧濃度高的廢氣，并且，排氣溫度低、且氧化催化劑6的溫度Tc降低。此外，廢氣的流量低，且容易進行點火。一方面，當(dāng)催化劑溫度Tc在最小活性溫度Tc3以下時，若催化劑溫度Tc低則存在炭黑產(chǎn)生量變多的傾向，若催化劑溫度Tc高則存在炭黑產(chǎn)生量變少的傾向。因此，鑒于該傾向，當(dāng)催化劑溫度Tc處于低溫側(cè)的規(guī)定的第一溫度范圍Tcl< Tc ^ Tc2時，使燃料添加閥7、第一電熱塞21以及第二電熱塞22接通即成為工作狀態(tài)。由此，利用第一電熱塞21對添加燃料積極地進行點火而使其燃燒，并且利用第二電熱塞22使所產(chǎn)生的炭黑燃燒。例如Tcl = 100°C、Tc2 = 150°C。另一方面，當(dāng)催化劑溫度Tc處于高溫側(cè)的規(guī)定的第二溫度范圍Tc2 < Tc ^ Tc3時，使燃料添加閥7以及第二電熱塞22接通即處于工作狀態(tài)，并使第一電熱塞21斷開即處于非工作狀態(tài)。由此，莫如將添加燃料利用于在燃燒器催化劑8進行的重整，然后，利用容量大于燃燒器催化劑8的容量的氧化催化劑6使添加燃料真正地氧化、燃燒。并且，僅利用第二電熱塞22進行添加燃料的點火。另外，當(dāng)催化劑溫度Tc低于第一溫度范圍Tcl < Tc彡Tc2時，使燃料添加閥7、第一電熱塞21以及第二電熱塞22均斷開。這是因為此時，即便使燃燒器裝置30工作也無法得到滿意的結(jié)果。圖5中示出與燃燒器裝置30的控制相關(guān)的程序的流程圖。利用ECUlO每隔規(guī)定的運算周期(例如16msec)反復(fù)執(zhí)行該程序。首先，在步驟SlOl中，判斷發(fā)動機是否處于減速停止供油(F / C)中。例如，當(dāng)I)由油門開度傳感器25檢測出的油門開度Ac大致全閉、并且2)基于曲軸轉(zhuǎn)角傳感器24的輸出計算出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne在比規(guī)定的目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速稍高的規(guī)定轉(zhuǎn)速以上時，判斷為發(fā)動機處于減速停止供油中。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，朝步驟S103前進。另一方面，在判斷結(jié)果為否定的情況下，朝步驟S102前進，判斷發(fā)動機是否處于怠速運轉(zhuǎn)中。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，朝步驟S103前進，在判斷結(jié)果為否定的情況下，朝步驟S107前進。在步驟S103中，判斷由溫度傳感器27檢測出的氧化催化劑6的溫度Tc是否處于低溫側(cè)的第一溫度范圍Tcl < Tc ^ Tc2。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，朝步驟S104前進，使燃料添加閥7、第一電熱塞21以及第二電熱塞22均接通。由此，結(jié)束程序。
另一方面，在判斷結(jié)果為否定的情況下，朝步驟S105前進，判斷檢測出的催化劑溫度Tc是否處于高溫側(cè)的第二溫度范圍Tc2 < Tc < Tc3。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，朝步驟S106前進，使燃料添加閥7以及第二電熱塞22接通，并使第一電熱塞21斷開。由此，結(jié)束程序。另一方面，在判斷結(jié)果為否定的情況下，朝步驟S107前進。在步驟S107中，使燃料添加閥7、第一電熱塞21以及第二電熱塞22均斷開，即、使燃燒器裝置30成為非工作狀態(tài)。由此,結(jié)束程序。其次，對其他的實施方式進行說明。另外，對與上述實施方式(稱作基本實施方式)相同的構(gòu)成要素在圖中標(biāo)注相同的標(biāo)號并省略說明。以下以不同點為中心進行敘述。在圖6以及圖7中示出第一變形例。該第一變形例與基本實施方式相比較，僅燃燒器催化劑的結(jié)構(gòu)和第二電熱塞的配置不同。
燃燒器催化劑8A形成為占據(jù)排氣通路的截面的一部分。更具體而言，燃燒器催化 劑8A形成為與排氣管3的內(nèi)周面3a的整體接觸，并且在多個規(guī)定位置具有沿排氣管3的軸向貫通的多個貫通孔、即外周孔8aA。由此，燃燒器催化劑8A將排氣管3內(nèi)的排氣通路分隔成形成于燃燒器催化劑8A的內(nèi)部的催化劑內(nèi)通路16和形成于燃燒器催化劑8A的外部的催化劑外通路17。外周孔SaA在燃燒器催化劑8A的外周側(cè)沿周方向隔開相等間隔設(shè)置有四個。當(dāng)從圖7所示的正面觀察時，上述外周孔SaA位于上下左右。各外周孔SaA由固定于燃燒器催化劑8A的內(nèi)管SbA形成，分別形成催化劑外通路17。如圖7所示，位于上部的外周孔SaA位于第一電熱塞21的發(fā)熱部21a的正后方。另一方面，第二電熱塞22配置成其第二發(fā)熱部22a坐落于位于下部的外周孔SaA的正后方。這樣，第二電熱塞22 (特別是其第二發(fā)熱部22a)位于排氣管3的軸向上的催化劑外通路17和氧化催化劑6之間，且位于由下部外周孔SaA形成的催化劑外通路17的出口附近，并且，位于當(dāng)使該催化劑外通路17沿著排氣管3的軸向朝下游側(cè)延長時的該延長區(qū)域18內(nèi)。并且，第二電熱塞22在排氣管3的直徑方向上、且以排氣管3的中心作為邊界，配置在與第一電熱塞21相反側(cè)的位置。該第一變形例的作用效果以及控制方法與基本實施方式同樣。因而，能夠適當(dāng)?shù)匾种茝娜紵餮b置30排出的炭黑的排出量。在圖8以及圖9中示出第二變形例。該第二變形例與基本實施方式相比較，也僅燃燒器催化劑的結(jié)構(gòu)和第二電熱塞的配置不同。燃燒器催化劑SB構(gòu)成為與排氣管3形成雙重管，該燃燒器催化劑SB的直徑小于排氣管3的內(nèi)徑，且以與排氣管3同軸的方式配置于排氣管3內(nèi)。這樣，燃燒器催化劑SB位于從排氣管3的內(nèi)周面3a分離的位置，在燃燒器催化劑SB的半徑方向外側(cè)形成有圓環(huán)狀的催化劑外通路17。在燃燒器催化劑SB的外周面部固定有圓筒狀的殼體Sc，該殼體Sc由呈放射狀地配置的多個支柱19支承于排氣管3內(nèi)。燃燒器催化劑8B包括朝上游側(cè)突出的導(dǎo)入板23。導(dǎo)入板23安裝于殼體8c的前端、且安裝于下半部，從殼體8c朝上游側(cè)突出，形成為截面為半圓的槽狀。導(dǎo)入板23與殼體8c同樣，由呈放射狀地配置的多個支柱19支承于排氣管3內(nèi)。導(dǎo)入板23承接不與第一電熱塞21以及碰撞板20碰撞而從第一電熱塞21以及碰撞半20旁通過的添加燃料F,利用廢氣的流動將添加燃料F朝燃燒器催化劑SB導(dǎo)入、引導(dǎo)。第一電熱塞21的第一發(fā)熱部21a坐落于位于燃燒器催化劑8B的最上部的上方的催化劑外通路17 (稱作最上部催化劑外通路17a)的前方。另一方面，第二電熱塞22的第二發(fā)熱部22a位于燃燒器催化劑8B的上半部的正后方。也就是說，第二電熱塞22的第二發(fā)熱部22a在排氣管3的直徑方向上、且以排氣管3的中心作為邊界，配置在與第一電熱塞21相同側(cè)的位置。這樣，第二電熱塞22 (特別是其第二發(fā)熱部22a)位于排氣管3的軸向上的催化劑外通路17和氧化催化劑6之間，且位于最上部催化劑外通路17a的出口附近。該第二變形例的作用效果以及控制方法也與基本實施方式同樣。特別是根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第一電熱塞21的點火而生成的火焰在最上部催化劑外通路17a中最為積極地流動。進而，不完全燃燒時的炭黑也在該最上部催化劑外通路17a中最為積極地流動。另一方面，第二電熱塞22的第二發(fā)熱部22a位于該最上部催化劑外通路17a的出口附近，并且，第二電熱塞22的第二發(fā)熱部22a位于燃燒器催化劑SB的正后方。因此，能夠利用從燃燒器催化劑8B流出的重整燃料、并借助第二電熱塞22使從最上部催化劑外通路17a流出的 炭黑積極地燃燒。這樣，能夠適當(dāng)?shù)匾种茝娜紵餮b置30排出的炭黑的排出量。在該第二變形例中，也能夠?qū)⒌诙姛崛?2的位置變更到更高的位置，并使第二發(fā)熱部22a位于最上部催化劑外通路17a的正后方。包括該情況在內(nèi)，能夠使第二電熱塞22的第二發(fā)熱部22a位于當(dāng)使催化劑外通路17沿著排氣管3的軸向朝下游側(cè)延長時的該延長區(qū)域18內(nèi)。以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了詳細敘述，但對于本發(fā)明的實施方式也可以考慮其他各種實施方式。例如，在上述實施方式中，利用溫度傳感器27直接檢測作為排氣處理裝置的氧化催化劑6的溫度，但也可以利用ECU 10基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)推定氧化催化劑6的溫度。包括上述檢測以及推定在內(nèi)而稱作“取得”。上述的數(shù)值、形狀僅是一例，能夠任意地變更。例如，燃燒器催化劑以及排氣管中的至少一方的截面也可以是橢圓形、長圓形等非圓形。存在于相比燃燒器催化劑靠下游側(cè)的位置的排氣處理裝置的種類、排列順序是任意的。內(nèi)燃機的用途、形式等也是任意的，并不限定于車載用等。以上，帶有某種程度的具體性地對本發(fā)明進行了說明，但必須理解，能夠在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范圍的前提下進行各種改變、變更。本發(fā)明的實施方式并不僅限于上述的各方式，本發(fā)明包括由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的思想所包含的所有的變形例、應(yīng)用例。因而，本發(fā)明不應(yīng)限定性地解釋，能夠在隸屬于本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)的其他任意的技術(shù)中加以應(yīng)用。用于解決本發(fā)明的課題的方法能夠在可能的情況下組合使用。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具備設(shè)置于排氣通路的排氣處理裝置；以及燃燒器裝置，該燃燒器裝置設(shè)置于所述排氣處理裝置的上游側(cè)，用于使排氣溫度上升， 所述內(nèi)燃機的特征在于， 所述燃燒器裝置包括燃料添加閥，該燃料添加閥朝所述排氣通路內(nèi)添加燃料； 第一點火單元，該第一點火單元對從所述燃料添加閥添加的燃料進行點火； 燃燒器催化劑，該燃燒器催化劑設(shè)置于所述第一點火單元的下游側(cè)；以及 第二點火單元，該第二點火單元設(shè)置于所述燃燒器催化劑的下游側(cè)， 所述燃燒器催化劑形成為占據(jù)所述排氣通路的截面的一部分，由此，將所述排氣通路分隔成形成于所述燃燒器催化劑的內(nèi)部的催化劑內(nèi)通路和形成于所述燃燒器催化劑的外部的催化劑外通路， 所述第二點火單元位于所述排氣通路的軸向上的所述催化劑外通路和所述排氣處理裝置之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述第二點火單元位于所述催化劑外通路的出口附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述第二點火單元位于當(dāng)使所述催化劑外通路沿著所述排氣通路的軸向朝下游側(cè)延長時的該延長區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述燃燒器催化劑形成為與所述排氣通路的內(nèi)周面接觸，并且，所述燃燒器催化劑具有沿所述排氣通路的軸向貫通的至少一個貫通孔，利用該貫通孔形成所述催化劑外通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 一個所述貫通孔形成于所述燃燒器催化劑的中心部，由此，所述燃燒器催化劑形成為環(huán)狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 多個所述貫通孔分別形成于所述燃燒器催化劑的規(guī)定位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述燃燒器催化劑位于與所述排氣通路的內(nèi)周面分離的位置，在所述燃燒器催化劑的半徑方向外側(cè)形成有環(huán)狀的所述催化劑外通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述內(nèi)燃機具備 取得單元，該取得單元取得所述排氣處理裝置的溫度；以及 控制單元，該控制單元基于由所述取得單元取得的溫度對所述燃料添加閥、所述第一點火單元以及所述第二點火單元進行控制， 當(dāng)所述取得溫度處于規(guī)定的第一溫度范圍時，所述控制單元使所述燃料添加閥、所述第一點火單元以及所述第二點火單元成為工作狀態(tài)，當(dāng)所述取得溫度處于比所述第一溫度范圍高的規(guī)定的第二溫度范圍時，所述控制單元使所述燃料添加閥以及所述第二點火單元成為工作狀態(tài)、并使所述第一點火單元成為非工作狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 所述排氣處理裝置包含氧化催化劑。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機具備設(shè)置于排氣通路的排氣處理裝置；以及設(shè)置于排氣處理裝置的上游側(cè)，用于使排氣溫度上升的燃燒器裝置。燃燒器裝置包括朝排氣通路內(nèi)添加燃料的燃料添加閥；對所添加的燃料進行點火的第一點火裝置；設(shè)置于第一點火裝置的下游側(cè)的燃燒器催化劑；以及設(shè)置于燃燒器催化劑的下游側(cè)的第二點火裝置。燃燒器催化劑將排氣通路分隔成形成于燃燒器催化劑的內(nèi)部的催化劑內(nèi)通路和形成于燃燒器催化劑的外部的催化劑外通路。第二點火裝置位于催化劑外通路和排氣處理裝置之間。能夠利用第二點火裝置使所產(chǎn)生的炭黑燃燒。
文檔編號F01N3/36GK102892990SQ20108006689
公開日2013年1月23日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者筱田匡史 申請人:豐田自動車株式會社