帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備渦輪增壓器的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述渦輪增壓器包含利用通過(guò)排氣通道的排氣的能量被驅(qū)動(dòng)的渦輪以及由渦輪驅(qū)動(dòng)并對(duì)進(jìn)氣通道內(nèi)的空氣加壓的壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓器利用從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的能量實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高輸出，從以往就廣泛采用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0003]采用上述渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到某種程度時(shí)增壓壓力達(dá)到極限壓，之后需要實(shí)施增壓壓力控制以避免增壓壓力超過(guò)極限壓。
[0004]例如，下述專利文獻(xiàn)I所示的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)具備旁通渦輪增壓器的渦輪的旁通通道和設(shè)置在旁通通道的廢氣旁通閥，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到截止轉(zhuǎn)速(interceptspeed,在全負(fù)荷條件下增壓壓力達(dá)到極限壓時(shí)的轉(zhuǎn)速)以上時(shí)，上述廢氣旁通閥打開，排氣的一部分流到旁通通道。據(jù)此，流入渦輪的排氣量減少，增壓壓力的上升得到抑制。
[0005]此外，專利文獻(xiàn)I的發(fā)動(dòng)機(jī)具備將發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道和進(jìn)氣通道相連接的EGR通道和設(shè)置在EGR通道的EGR閥。在上述截止轉(zhuǎn)速以上的高速區(qū)域，上述廢氣旁通閥打開而EGR閥關(guān)閉。據(jù)此，通過(guò)上述EGR通道的排氣流動(dòng)被遮斷，將排氣從排氣通道送回進(jìn)氣通道的操作(廢氣再循環(huán))停止。
[0006]即使如專利文獻(xiàn)I那樣在截止轉(zhuǎn)速時(shí)廢氣旁通閥打開(且EGR閥關(guān)閉)，據(jù)此抑制流入渦輪的排氣流量，但是如果從該狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升等而排氣流量增大，渦輪上游的排氣壓力(排氣壓)也逐漸增大。另一方面，增壓壓力、即壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣通道的壓力維持恒定，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越上升，相對(duì)于增壓壓力的排氣壓的增大量就越大。這會(huì)導(dǎo)致泵浦損失增大，會(huì)使耗油性能惡化。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報(bào)特開2007-315173號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明鑒于上述情況而作出，其目的在于提供一種能夠根據(jù)需要適當(dāng)?shù)貓?zhí)行抑制增壓壓力的增壓壓力控制，并且能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油性能的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0011]用于解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:發(fā)動(dòng)機(jī)主體，包含至少一個(gè)氣缸；進(jìn)氣通道，用于將空氣導(dǎo)入氣缸；排氣通道，用于排出在氣缸生成的排氣；渦輪增壓器，包含利用通過(guò)排氣通道的排氣的能量被驅(qū)動(dòng)的渦輪和由該渦輪驅(qū)動(dòng)而加壓進(jìn)氣通道內(nèi)的空氣的壓縮機(jī)；EGR通道，將與所述渦輪相比位于上游側(cè)的所述排氣通道和與所述壓縮機(jī)相比位于下游側(cè)的所述進(jìn)氣通道連通；EGR閥，設(shè)置于所述EGR通道且能夠開閉；旁通通道，以旁通所述渦輪的方式設(shè)置在所述排氣通道；廢氣旁通閥，設(shè)置在所述旁通通道且能夠開閉；以及控制單元，控制所述EGR閥以及廢氣旁通閥，使得在設(shè)定于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成為預(yù)先規(guī)定的第一轉(zhuǎn)速以上的速度區(qū)域的至少一部分的特定運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，所述壓縮機(jī)供應(yīng)的增壓壓力不超過(guò)預(yù)先規(guī)定的極限壓。所述控制單元，在增壓壓力上升至所述極限壓時(shí)，執(zhí)行使所述EGR閥打開且使所述廢氣旁通閥關(guān)閉的第一增壓壓力控制，在該第一增壓壓力控制開始后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至比所述第一轉(zhuǎn)速高的第二轉(zhuǎn)速時(shí)，執(zhí)行不僅使所述EGR閥打開而且使廢氣旁通閥打開的第二增壓壓力控制。
[0012]此外，在“使EGR閥打開且使廢氣旁通閥關(guān)閉的第一增壓壓力控制”的結(jié)構(gòu)中，“關(guān)閉廢氣旁通閥”是指廢氣旁通閥只要以使流入旁通通道的排氣充分少的方式實(shí)質(zhì)上關(guān)閉即可，并不一定要全閉(開度0% )。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠根據(jù)需要適當(dāng)?shù)貓?zhí)行抑制增壓壓力的增壓壓力控制，并且能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油性能。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖2是上述發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分的側(cè)視圖。
[0016]圖3是表示上述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的框圖。
[0017]圖4是根據(jù)是否需要抑制增壓壓力的增壓壓力控制來(lái)劃分發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的說(shuō)明圖。
[0018]圖5是表示在發(fā)動(dòng)機(jī)的全負(fù)荷條件下轉(zhuǎn)速變化時(shí)的各種狀態(tài)量的變化的圖。
[0019]圖6是用于說(shuō)明進(jìn)行增壓壓力控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的燃料噴射的狀態(tài)的圖。
[0020]圖7是表示通過(guò)上述燃料噴射而在氣缸內(nèi)形成的混合氣的分布的圖。
[0021 ]圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的變形例的圖。
[0022]圖9是用于說(shuō)明本發(fā)明的其他變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023](I)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)
[0024]圖1及圖2表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)。該圖中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)是作為行駛用的動(dòng)力源而搭載于車輛的四沖程的火花點(diǎn)火式多缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。具體而言，本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)包括:具有以列狀排列的四個(gè)氣缸2的串聯(lián)四缸型的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I ;用于向發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各氣缸2導(dǎo)入空氣的進(jìn)氣通道10 ;用于排出在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各氣缸2生成的排氣的排氣通道30 ;以及利用排氣的能量被驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器20。
[0025]在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各氣缸2分別插入有活塞3，這些活塞3能夠往復(fù)滑動(dòng)，在各活塞3的上方區(qū)劃形成有燃燒室2a。在燃燒室2a，從后述的噴射器9噴射的燃料和空氣的混合氣燃燒，基于該燃燒的膨脹能量使活塞3往復(fù)運(yùn)動(dòng)。并且，該活塞3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)圖外的曲軸機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為曲軸(輸出軸)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在曲軸的一端側(cè)設(shè)置有用于檢測(cè)曲軸的轉(zhuǎn)速(即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器SNl。
[0026]在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的上部(氣缸蓋)設(shè)置有:用于將從進(jìn)氣通道10供應(yīng)的空氣導(dǎo)入各氣缸2的燃燒室的進(jìn)氣口 4 ;開閉進(jìn)氣口 4的進(jìn)氣門6 ;用于將在各氣缸2的燃燒室2a生成的排氣導(dǎo)出到排氣通道30的排氣口 5 ;以及開閉排氣口 5的排氣門7。進(jìn)氣門6以及排氣門7分別由具有凸輪軸和凸輪等的閥動(dòng)機(jī)構(gòu)(省略圖示)驅(qū)動(dòng)，從而與發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的曲軸的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)而開閉。
[0027]在發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的上部(氣缸蓋)，在各氣缸2分別設(shè)置有一組噴射器9和點(diǎn)火塞8 (點(diǎn)火裝置)，噴射器9向各氣缸2的燃燒室2a噴射燃料(在此為以汽油為主成分的燃料)，點(diǎn)火塞8向從噴射器9噴射的燃料和空氣的混合氣供應(yīng)點(diǎn)火能量。
[0028]點(diǎn)火塞8具有從各氣缸2的頂部中央向燃燒室2a突出的電極部，從該電極部釋放出的火花作為點(diǎn)火能量被供應(yīng)至混合氣。噴射器9被設(shè)置成從各氣缸2的進(jìn)氣側(cè)的側(cè)方指向燃燒室2a的中心，并朝向點(diǎn)火塞8的電極部的下方噴射燃料。
[0029]進(jìn)氣通道10具有:與各氣缸2的進(jìn)氣口 4連通的4個(gè)獨(dú)立進(jìn)氣通道11 ;共同設(shè)置在各獨(dú)立進(jìn)氣通道11的上游側(cè)(吸入空氣的流動(dòng)方向的上游側(cè))的平衡箱12 ;以及設(shè)置在平衡箱12的上游側(cè)的單管狀的進(jìn)氣管13。
[0030]在進(jìn)氣管13設(shè)置有用于調(diào)節(jié)吸入空氣量的能夠開閉的節(jié)流閥14和用于冷卻由渦輪增壓器20壓縮的空氣的中間冷卻器15。此外，在平衡箱12設(shè)置有用于檢測(cè)吸入空氣量的氣流傳感器SN2和用于檢測(cè)吸入空氣的壓力的進(jìn)氣壓傳感器SN3。
[0031]排氣通道30具有:與各氣缸2的排氣口 5連通的4個(gè)獨(dú)立排氣通道31 ;各獨(dú)立排氣通道31的下游端部(排氣的流動(dòng)方向下游側(cè)的端部)匯合的排氣匯合部32;以及設(shè)置在排氣匯合部32的下游側(cè)的單管狀的排氣管33。
[0032]在排氣管33設(shè)置有內(nèi)置三元催化劑等催化劑的催化轉(zhuǎn)換器35以及消聲器等(省略圖示)。此外，在排氣匯合部32設(shè)置有用于檢測(cè)排氣的壓力(排氣壓)的排氣壓傳感器SN4。
[0033]渦輪增壓器20具有:設(shè)置在排氣通道30的排氣匯合部32的正下游(排氣匯合部32與排氣管33之間)的渦輪室21 ;設(shè)置在渦輪室21內(nèi)的渦輪22 ;設(shè)置在進(jìn)氣管13內(nèi)的壓縮機(jī)23 ;以及將這些渦輪22以及壓縮機(jī)23互相連接的連接軸24。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果從發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各氣缸2排出排氣，該排氣通過(guò)獨(dú)立排氣通道31等而流入渦輪增壓器20的渦輪室21，從而渦輪22接收排氣能量而高速旋轉(zhuǎn)。此外，通過(guò)連接軸24與渦輪22連接的壓縮機(jī)23以與渦輪22相同的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)，由此通過(guò)進(jìn)氣管13的吸入空氣被加壓，被壓送至發(fā)動(dòng)機(jī)主體I的各氣缸2。
[0034]在排氣通道30設(shè)置有用于旁通渦輪增壓器20的渦輪22的旁通通道42，該旁通通道42將渦輪室21和其下游側(cè)的排氣管33相連接，且在該旁通通道42的中途部設(shè)置有能夠開閉的廢氣旁通閥43。如果廢氣旁通閥43打開，從發(fā)動(dòng)機(jī)主體I排出的排氣的至少一部分通過(guò)旁通通道42，因此，流入渦輪22的排氣的量減少，渦輪22的驅(qū)動(dòng)力得到抑制。
[0035]排氣通道3