[发明专利]内燃机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机及其控制方法，该内燃机具备处理废气的后处理装置和能够自由地改变排气阀的开阀时期的可变阀机构。

背景技术

目前，作为处理发动机(内燃机)的废气的后处理装置，有捕集PM(微粒)的DPF(柴油微粒捕集过滤器)、除NOx催化剂(氮氧化物还原催化剂)、DOC(柴油用氧化催化剂)、以及尿素SCR催化剂(尿素选择还原催化剂)等催化剂装置。实际上，在设于发动机的排气路径的情况下，将它们组合而净化废气(例如参照专利文献1、专利文献2和专利文献3)。

在通过该后处理装置净化废气时，将废气温度升温至200度～250度左右的高温而使催化剂装置的催化剂活性化非常重要。另外，在燃烧由DPF捕集的PM而将DPF再生时，必须供给燃料且使其燃烧而升温。

在此，以使废气成为高温状态并且从排气阀排出未燃燃料的方式，通过喷射器进行刚刚主喷射后的后喷射。

该后喷射在气缸内的废气温度降低的状态下进行的情况下，产生以下问题：燃料附着于气缸衬套，燃料在润滑油中稀释，发动机的耐久性降低。另外，由于向低压、低温状态的气缸内喷射，因而还存在以下问题：供给燃料的热分解不进行，分解不会进行到对催化剂有利的HC成分。

针对该问题，还有向排气管直接添加HC的方法，在该方法中，防止了燃料向润滑油的稀释，但由于是向比筒内更加低温低压下的喷射，因而与后喷射相比，在燃料的热分解上更加耗费时间的问题尚未解决。

在先技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开2003-003831号公报

专利文献2：日本特开2005-083351号公报

专利文献3：日本特开2011-127471号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，提供一种内燃机及其控制方法，仅通过对现有的构成追加少许构造，或者完全不追加，就能够促进处理废气的后处理装置的及早升温，并且将较多地含有未燃燃料成分的废气供给至后处理装置。

用于解决课题的手段

用于解决上述目的的本发明的内燃机，具备废气的后处理装置、以及能够自由地改变排气阀的开阀时期的可变阀机构，该内燃机的特征在于，具备以下的升温机构：在通过所述后处理装置进行废气的处理时，或者在将所述后处理装置再生时，所述可变阀机构将在通常燃烧时在排气冲程中开阀的所述排气阀在后燃烧期间的范围内开阀，将通过向气缸内喷射的燃料的燃烧而成为高温且高压的废气向所述后处理装置供给，从而将所述后处理装置的一部分或全部升温至预先设定的温度以上，并且具备以下的添加机构：将所述后处理装置的一部分或全部升温至预先设定的温度以上之后，与所述升温机构中的所述排气阀的开阀时期相应地，通过气缸内的燃料喷射阀的追加喷射或者设于排气路径的添加阀的喷射的至少某一方，在废气中添加未燃燃料成分。

依照该构成，仅通过对现有的构成追加少许构成，或者完全不追加而仅仅变更排气阀开闭时机，就能够将成为高温的排气供给至后处理装置(DPF，催化剂)，将后处理装置的催化剂的温度急速地上升。另外，此后，通过燃料喷射阀的追加喷射或者添加阀的喷射中的至少任何一种将未燃燃料成分(以下，称为HC成分)添加至排气，从而能够将较多地含有HC成分的排气供给至后处理装置。

因此，能够将热分解进行后的HC成分供给至后处理装置的催化剂，而且能够供给高温状态的DPF再生用燃料。结果，在达到催化剂之前，能够促进HC的分解，因而能够减少催化剂的贵金属量，能够降低成本。此外，由于HC分解的催化剂依赖度变低，因而即使催化剂劣化也能够稳定地进行后处理装置的再生。

另外，在上述内燃机中，如果将所述排气阀的开阀时机设定为在做功冲程的早期且在作为后燃烧期间的范围内的20°ATDC～50°ATDC，并将所述排气阀的闭阀时机设定为比下死点靠前的50°ATDC～90°ATDC，则在后燃烧期间的开始(～ATDC15°左右)之后，在通过主喷射而气缸成为高温且高压的状态的时机，即，在非常早期的做功冲程(ATDC20°～50°)中，将排气阀开阀，从而能够在非常高的温度(800℃～400℃)下，将含有未燃燃料的排气供给至后处理装置，进行催化剂的提早升温和PM再生。

另外，通过在比下死点靠前时闭合，从而能够防止在做功冲程初期打开之后，气缸内成为负压而排气被吸回。此后，排气阀在排气冲程中进行通常的开闭而排出燃烧后的排气。