JP2002161738A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
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- F02M26/07—Mixed pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is either taken out upstream of the turbine and reintroduced upstream of the compressor, or is taken out downstream of the turbine and reintroduced downstream of the compressor
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- F02M26/12—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems characterised by means for attaching parts of an EGR system to each other or to engine parts
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気浄化触媒を早期に活性化温度に昇温させ
ると共に、EGRガスによる燃焼温度の低温化を行い、排
気ガスのクリーン化を行うことができる内燃機関の排気
浄化装置を提供する。 【解決手段】 本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内
燃機関１の排気通路４の一部を形成する排気管１２と、
排気通路４上に配設された排気浄化触媒１４と、排気通
路４内の排気ガスを吸気通路３に還流させる還流路１５
とを備えているもので、排気浄化触媒１４の上流側に位
置する排気管１２の少なくとも一部が内管１２ａ及び外
管１２ｂからなる二重管構造とされ、内管１２ａの下流
側は、排気浄化触媒１４に連通され、外管１２ｂには、
内管１２ａと外管１２ｂとの間の空間を流れる排気ガス
を吸気通路３に還流させる還流路１５の一端が結合され
ていることを特徴とする。
ると共に、EGRガスによる燃焼温度の低温化を行い、排
気ガスのクリーン化を行うことができる内燃機関の排気
浄化装置を提供する。 【解決手段】 本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内
燃機関１の排気通路４の一部を形成する排気管１２と、
排気通路４上に配設された排気浄化触媒１４と、排気通
路４内の排気ガスを吸気通路３に還流させる還流路１５
とを備えているもので、排気浄化触媒１４の上流側に位
置する排気管１２の少なくとも一部が内管１２ａ及び外
管１２ｂからなる二重管構造とされ、内管１２ａの下流
側は、排気浄化触媒１４に連通され、外管１２ｂには、
内管１２ａと外管１２ｂとの間の空間を流れる排気ガス
を吸気通路３に還流させる還流路１５の一端が結合され
ていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化触媒の早
期暖機と燃焼温度の低温化を両立させて排気ガスのクリ
ーン化を行うことができる内燃機関の排気浄化装置に関
する。
期暖機と燃焼温度の低温化を両立させて排気ガスのクリ
ーン化を行うことができる内燃機関の排気浄化装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年の自然環境の悪化防止についての関
心が高まる中、車輌などに搭載された内燃機関（エンジ
ン）が排出する排気ガスの浄化率向上が重要な技術的課
題となっている。排気ガスの浄化は、一般に、三元触媒
などの排気浄化触媒によって浄化される。また、排気ガ
スの一部を吸気側に還流させることによって、窒素酸化
物NOxを低減する排気ガス還流装置、いわゆるEGR(Exhau
st Gas Recirculation)装置も積極的に採用されるよう
になってきている。なお、EGRは、燃焼温度の低減など
による燃費向上効果もあり、リーン空燃比での運転が多
用されるリーンバーンエンジンなどでは特に有効であ
る。
心が高まる中、車輌などに搭載された内燃機関（エンジ
ン）が排出する排気ガスの浄化率向上が重要な技術的課
題となっている。排気ガスの浄化は、一般に、三元触媒
などの排気浄化触媒によって浄化される。また、排気ガ
スの一部を吸気側に還流させることによって、窒素酸化
物NOxを低減する排気ガス還流装置、いわゆるEGR(Exhau
st Gas Recirculation)装置も積極的に採用されるよう
になってきている。なお、EGRは、燃焼温度の低減など
による燃費向上効果もあり、リーン空燃比での運転が多
用されるリーンバーンエンジンなどでは特に有効であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に三元触媒（排気
浄化触媒）は、排気ガスによって昇温され、所定の活性
化温度となってはじめて十分な浄化性能を発揮する。そ
こで、三元触媒を早期に活性化温度にまで昇温させるこ
とができれば、三元触媒による浄化率を向上させて排気
ガスのクリーン化を行うことができる。このとき、三元
触媒を早期に活性化温度にまで昇温させるには、排気ガ
スの温度は高い方が好ましい。
浄化触媒）は、排気ガスによって昇温され、所定の活性
化温度となってはじめて十分な浄化性能を発揮する。そ
こで、三元触媒を早期に活性化温度にまで昇温させるこ
とができれば、三元触媒による浄化率を向上させて排気
ガスのクリーン化を行うことができる。このとき、三元
触媒を早期に活性化温度にまで昇温させるには、排気ガ
スの温度は高い方が好ましい。
【０００４】また、EGR装置によって排気ガスを吸気側
に還流させると、排気ガスに含まれる不活性ガスである
二酸化炭素が還流され、燃焼温度低下によって窒素酸化
物NOxの生成を抑制して排気ガスのクリーン化を行うこ
とができる。このとき、還流される排気ガスはできるだ
け低温である方が、排気ガスの充填率も向上するし、燃
焼温度の低下にも寄与する。
に還流させると、排気ガスに含まれる不活性ガスである
二酸化炭素が還流され、燃焼温度低下によって窒素酸化
物NOxの生成を抑制して排気ガスのクリーン化を行うこ
とができる。このとき、還流される排気ガスはできるだ
け低温である方が、排気ガスの充填率も向上するし、燃
焼温度の低下にも寄与する。
【０００５】即ち、排気ガスの還流という観点からは、
排気ガスの温度は低い方が好ましい。このように、三元
触媒の暖機という観点からは排気ガス温度は高い方が好
ましく、EGRに関しては排気ガス温度は低い方が好まし
いという相反する要求がある。本発明は、この相反する
要求をバランス良く両立させて排気ガスのクリーン化を
行うものである
排気ガスの温度は低い方が好ましい。このように、三元
触媒の暖機という観点からは排気ガス温度は高い方が好
ましく、EGRに関しては排気ガス温度は低い方が好まし
いという相反する要求がある。本発明は、この相反する
要求をバランス良く両立させて排気ガスのクリーン化を
行うものである
【０００６】本発明の目的は、排気浄化触媒を早期に活
性化温度に昇温させると共に、EGRガスによる燃焼温度
の低温化を行い、排気ガスのクリーン化を行うことがで
きる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
性化温度に昇温させると共に、EGRガスによる燃焼温度
の低温化を行い、排気ガスのクリーン化を行うことがで
きる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路の一部を形成
する排気管と、排気通路上に配設された排気浄化触媒
と、排気通路内の排気ガスを吸気通路に還流させる還流
路とを備えているもので、排気浄化触媒の上流側に位置
する排気管の少なくとも一部が内管及び外管からなる二
重管構造とされ、内管の下流側は、排気浄化触媒に連通
され、外管には、内管と外管との間の空間を流れる排気
ガスを吸気通路に還流させる還流路の一端が結合されて
いることを特徴としている。
関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路の一部を形成
する排気管と、排気通路上に配設された排気浄化触媒
と、排気通路内の排気ガスを吸気通路に還流させる還流
路とを備えているもので、排気浄化触媒の上流側に位置
する排気管の少なくとも一部が内管及び外管からなる二
重管構造とされ、内管の下流側は、排気浄化触媒に連通
され、外管には、内管と外管との間の空間を流れる排気
ガスを吸気通路に還流させる還流路の一端が結合されて
いることを特徴としている。
【０００８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１に記載の発明において、還流路の途中に、
還流させる排気ガスを冷却する冷却器が配設されている
ことを特徴としている。
は、請求項１に記載の発明において、還流路の途中に、
還流させる排気ガスを冷却する冷却器が配設されている
ことを特徴としている。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、排気管の二重管構造部の途中
に、ターボチャージャーの排気側タービンホイールが配
設されており、排気側タービンホイールが、そのホイー
ル軸方向に二段に形成された第一インペラーと第二イン
ペラーとからなる二重インペラー構造とされており、第
一インペラーには、内管の内部を通過する排気ガスが導
入され、第二インペラーには、内管と外管との間の空間
を通過する排気ガスが導入されることを特徴としてい
る。
に記載の発明において、排気管の二重管構造部の途中
に、ターボチャージャーの排気側タービンホイールが配
設されており、排気側タービンホイールが、そのホイー
ル軸方向に二段に形成された第一インペラーと第二イン
ペラーとからなる二重インペラー構造とされており、第
一インペラーには、内管の内部を通過する排気ガスが導
入され、第二インペラーには、内管と外管との間の空間
を通過する排気ガスが導入されることを特徴としてい
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の排気浄化装置の実施形態
について、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施
形態の排気浄化装置を有する内燃機関の概略構成図を示
す。
について、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施
形態の排気浄化装置を有する内燃機関の概略構成図を示
す。
【００１１】エンジン１の各燃焼室２には、吸気通路３
及び排気通路４が連通されている。吸気通路３は、吸気
管５やインテークマニホールド６などの部品から形成さ
れている。吸気管５上には、吸入空気を冷却して充填効
率を向上させるインタークーラー７や、ターボユニット
８、吸入空気量を調節するためのスロットルバルブ９な
どが配設されている。ターボユニット８の内部には、一
端に吸気側タービンホイール（図示せず）が形成され、
他端に排気側タービンホイール１０（図２参照）が形成
されているタービンシャフト１１が回転自在に配設され
ており、吸気管５上には吸気側タービンホイールが配置
されている。
及び排気通路４が連通されている。吸気通路３は、吸気
管５やインテークマニホールド６などの部品から形成さ
れている。吸気管５上には、吸入空気を冷却して充填効
率を向上させるインタークーラー７や、ターボユニット
８、吸入空気量を調節するためのスロットルバルブ９な
どが配設されている。ターボユニット８の内部には、一
端に吸気側タービンホイール（図示せず）が形成され、
他端に排気側タービンホイール１０（図２参照）が形成
されているタービンシャフト１１が回転自在に配設され
ており、吸気管５上には吸気側タービンホイールが配置
されている。
【００１２】一方、排気通路４は、排気管１２やエグゾ
ーストマニホールド１３などの部品から形成されてい
る。排気管１２上には、上述したターボユニット８や排
気浄化触媒１４などが配設されている。上述したよう
に、ターボユニット８の内部にはタービンシャフト１１
が回転自在に配設されており、吸気管５上には、図２に
示されるように、タービンシャフト１１の排気側タービ
ンホイール１０が配置されている。
ーストマニホールド１３などの部品から形成されてい
る。排気管１２上には、上述したターボユニット８や排
気浄化触媒１４などが配設されている。上述したよう
に、ターボユニット８の内部にはタービンシャフト１１
が回転自在に配設されており、吸気管５上には、図２に
示されるように、タービンシャフト１１の排気側タービ
ンホイール１０が配置されている。
【００１３】排気浄化触媒１４の内部には、ハニカム状
の断面を持つモノリス型コンバータが収納されており、
コンバータの表面にはプラチナやロジウムなどの触媒金
属が担持されている。排気浄化触媒１４は、三元触媒で
あり、排気ガス中の炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸
化物NOxを浄化する。排気浄化触媒１４は、その温度が
活性化温度とならなければ、十分な浄化性能を発揮しな
い。
の断面を持つモノリス型コンバータが収納されており、
コンバータの表面にはプラチナやロジウムなどの触媒金
属が担持されている。排気浄化触媒１４は、三元触媒で
あり、排気ガス中の炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸
化物NOxを浄化する。排気浄化触媒１４は、その温度が
活性化温度とならなければ、十分な浄化性能を発揮しな
い。
【００１４】排気浄化触媒１４の上流側の排気管１２
は、内管１２ａと外管１２ｂとからなる二重管構造とさ
れている。内管１２ａには、図２に示されるように、そ
の内部空間と、内管１２ａ及び外管１２ｂとの間の空間
とを連通させる多数の連通孔１２ｃが穿孔されている。
内管１２ａの下流側は、排気浄化触媒１４にそのまま連
通されている。二重管構造の下流側端部においては、外
管１２ｂが内管１２ａの外表面に結合されており、内管
１２ａと外管１２ｂとの間の空間が閉塞されている。二
重管構造の上流側端部においては、内管１２ａ内部の空
間と内管１２ａ及び外管１２ｂの間の空間とは、双方と
もエグゾーストマニホールド１３側に開放されている。
は、内管１２ａと外管１２ｂとからなる二重管構造とさ
れている。内管１２ａには、図２に示されるように、そ
の内部空間と、内管１２ａ及び外管１２ｂとの間の空間
とを連通させる多数の連通孔１２ｃが穿孔されている。
内管１２ａの下流側は、排気浄化触媒１４にそのまま連
通されている。二重管構造の下流側端部においては、外
管１２ｂが内管１２ａの外表面に結合されており、内管
１２ａと外管１２ｂとの間の空間が閉塞されている。二
重管構造の上流側端部においては、内管１２ａ内部の空
間と内管１２ａ及び外管１２ｂの間の空間とは、双方と
もエグゾーストマニホールド１３側に開放されている。
【００１５】上述したターボユニット８は、排気管１２
の二重構造の途中に配置されている。上述した排気側タ
ービンホイール１０と、内管１２ａ及び外管１２ｂとの
関係を図２に示す。本実施形態における排気側タービン
ホイール１０は、そのホイール軸方向に二段に形成され
ている。タービンシャフト１１の中央側に第一インペラ
ー１０ａが形成され、この第一インペラー１０ａに近接
するようにして先端側に第二インペラー１０ｂが形成さ
れている。第一インペラー１０ａは、通常のターボイン
ペラーと同様の形態を有している。第二インペラー１０
ｂは、第一インペラー１０ａ上に固定された徐々に縮径
する筒状部とこの筒状部の外周面上に立設された複数枚
の羽根部とからなる。
の二重構造の途中に配置されている。上述した排気側タ
ービンホイール１０と、内管１２ａ及び外管１２ｂとの
関係を図２に示す。本実施形態における排気側タービン
ホイール１０は、そのホイール軸方向に二段に形成され
ている。タービンシャフト１１の中央側に第一インペラ
ー１０ａが形成され、この第一インペラー１０ａに近接
するようにして先端側に第二インペラー１０ｂが形成さ
れている。第一インペラー１０ａは、通常のターボイン
ペラーと同様の形態を有している。第二インペラー１０
ｂは、第一インペラー１０ａ上に固定された徐々に縮径
する筒状部とこの筒状部の外周面上に立設された複数枚
の羽根部とからなる。
【００１６】ターボユニット８近傍の排気管１２の端面
図（X-X,Y-Y,Z-Z線端面図）を図３に示す。図２及び図
３から分かるように、内管１２ａの内部空間を流れる排
気ガスは、第一インペラー１０ａに対してのみ流入す
る。このとき、第一インペラー１０ａに流入する排気ガ
スは、第一インペラー１０ａの周方向から流入し、第二
インペラー１０ｂの筒状部の内側からタービンシャフト
１１の軸方向に向けて流出する。
図（X-X,Y-Y,Z-Z線端面図）を図３に示す。図２及び図
３から分かるように、内管１２ａの内部空間を流れる排
気ガスは、第一インペラー１０ａに対してのみ流入す
る。このとき、第一インペラー１０ａに流入する排気ガ
スは、第一インペラー１０ａの周方向から流入し、第二
インペラー１０ｂの筒状部の内側からタービンシャフト
１１の軸方向に向けて流出する。
【００１７】一方、内管１２ａと外管１２ｂとの間の空
間を流れる排気ガスは、第二インペラー１０ｂに対して
のみ流入する。このとき、第二インペラー１０ｂに流入
する排気ガスは、第二インペラー１０ｂの周方向から流
入し、第二インペラー１０ｂの筒状部の外側に沿って流
れてタービンシャフト１１の軸方向に向けて流出する。
ここで、第一インペラー１０ａと第二インペラー１０ｂ
との間には、上述した筒状部で仕切られているため、そ
れぞれのインペラーに流入する排気ガス同士は排気側タ
ービンホイール１０において混ざり合うことはない。
間を流れる排気ガスは、第二インペラー１０ｂに対して
のみ流入する。このとき、第二インペラー１０ｂに流入
する排気ガスは、第二インペラー１０ｂの周方向から流
入し、第二インペラー１０ｂの筒状部の外側に沿って流
れてタービンシャフト１１の軸方向に向けて流出する。
ここで、第一インペラー１０ａと第二インペラー１０ｂ
との間には、上述した筒状部で仕切られているため、そ
れぞれのインペラーに流入する排気ガス同士は排気側タ
ービンホイール１０において混ざり合うことはない。
【００１８】排気側タービンホイール１０が排気ガスに
よって回転されることによって、タービンシャフト１１
を介して排気側タービンホイール１０と結合されている
吸気側タービンホイールが回転される。吸気側タービン
ホイールの回転によって、吸入空気が過給される。この
動作自体は通常のターボユニット８と同様である。
よって回転されることによって、タービンシャフト１１
を介して排気側タービンホイール１０と結合されている
吸気側タービンホイールが回転される。吸気側タービン
ホイールの回転によって、吸入空気が過給される。この
動作自体は通常のターボユニット８と同様である。
【００１９】さらに、外管１２ｂの下流側端部近傍に
は、排気ガスを吸気通路３に還流させる還流路１５の一
端が結合されている。還流路１５の他端は、吸気通路３
上のインテークマニホールド６とスロットルバルブ９と
の間に結合されている。また、還流路１５上には、還流
させる排気ガスを冷却する冷却器１６や排気ガスの還流
量を調節するためのバルブ１７が配設されている。これ
らは、いわゆるEGR機構を構築している。
は、排気ガスを吸気通路３に還流させる還流路１５の一
端が結合されている。還流路１５の他端は、吸気通路３
上のインテークマニホールド６とスロットルバルブ９と
の間に結合されている。また、還流路１５上には、還流
させる排気ガスを冷却する冷却器１６や排気ガスの還流
量を調節するためのバルブ１７が配設されている。これ
らは、いわゆるEGR機構を構築している。
【００２０】冷却器１６は、インタークーラーなどと同
様の熱交換機で、空冷機構や水冷機構によって還流され
る排気ガスを冷却する。バルブ１７は、図示されないＥ
ＣＵに接続されており、ＥＣＵからの信号に基づいて排
気ガスの還流量を調節している。上述した構成によっ
て、排気通路４上の内管１２ａと外管１２ｂとの間を流
れる排気ガスの一部は、吸気通路３上に発生する吸気管
負圧によって、この還流路１５を介して吸気通路３側に
還流される。
様の熱交換機で、空冷機構や水冷機構によって還流され
る排気ガスを冷却する。バルブ１７は、図示されないＥ
ＣＵに接続されており、ＥＣＵからの信号に基づいて排
気ガスの還流量を調節している。上述した構成によっ
て、排気通路４上の内管１２ａと外管１２ｂとの間を流
れる排気ガスの一部は、吸気通路３上に発生する吸気管
負圧によって、この還流路１５を介して吸気通路３側に
還流される。
【００２１】次に、上述した構成の本実施形態の排気浄
化装置における排気ガスの流れについて、本実施形態の
利点と共に説明する。
化装置における排気ガスの流れについて、本実施形態の
利点と共に説明する。
【００２２】燃焼室２から排出された排気ガスは、エグ
ゾーストマニホールド１３を通過した後、排気管１２の
二重管部分に流入する。二重管部分に流入した排気ガス
のうち、内管１２ａと外管１２ｂとの間を流れる排気ガ
スは、排気管１２の外表面に近い位置を流れるため、外
気温よって冷却されやすく、温度が低くなる。一方、内
管１２ａの内部を流れる排気ガスは、その外側に内管１
２ａと外管１２ｂとの間に形成された空間があるため、
その熱が大気に放出されにくくなり、温度の低下が抑止
される。
ゾーストマニホールド１３を通過した後、排気管１２の
二重管部分に流入する。二重管部分に流入した排気ガス
のうち、内管１２ａと外管１２ｂとの間を流れる排気ガ
スは、排気管１２の外表面に近い位置を流れるため、外
気温よって冷却されやすく、温度が低くなる。一方、内
管１２ａの内部を流れる排気ガスは、その外側に内管１
２ａと外管１２ｂとの間に形成された空間があるため、
その熱が大気に放出されにくくなり、温度の低下が抑止
される。
【００２３】本実施形態では、内管１２ａが多数の連通
孔１２ｃを有しているため、内管１２ａの内部空間と、
内管１２ａ及び外管１２ｂの間の空間との間で排気ガス
のやり取りが可能となっている。しかし、その間には内
管１２ａが介在しているので両空間内の排気ガスは分流
されることになる。この結果、外側の空間を流れる排気
ガスの温度は比較的低くなり、内側の空間を流れる排気
ガスの温度は比較的高くなる。本実施形態では、二重管
構造の途中に、上述したターボユニット８が存在する
が、上述したように、ターボユニット８において二つの
空間の排気ガスは混ざり合わないため、各空間の排気ガ
スの温度は、一方は比較的低く、他方は比較的高いまま
である。
孔１２ｃを有しているため、内管１２ａの内部空間と、
内管１２ａ及び外管１２ｂの間の空間との間で排気ガス
のやり取りが可能となっている。しかし、その間には内
管１２ａが介在しているので両空間内の排気ガスは分流
されることになる。この結果、外側の空間を流れる排気
ガスの温度は比較的低くなり、内側の空間を流れる排気
ガスの温度は比較的高くなる。本実施形態では、二重管
構造の途中に、上述したターボユニット８が存在する
が、上述したように、ターボユニット８において二つの
空間の排気ガスは混ざり合わないため、各空間の排気ガ
スの温度は、一方は比較的低く、他方は比較的高いまま
である。
【００２４】なお、内管１２ａの内部空間を流れる排気
ガスがターボユニット８の直前で内管１２ａの内壁にぶ
つかる部位には、連通孔１２ｃは形成されていない（図
３(b)参照）。この部分で、内管１２ａの内部の比較的
温度の高い排気ガスが、内管１２ａと外管１２ｂとの間
の空間に多量に漏れ出てしまうことを防止するためであ
る。
ガスがターボユニット８の直前で内管１２ａの内壁にぶ
つかる部位には、連通孔１２ｃは形成されていない（図
３(b)参照）。この部分で、内管１２ａの内部の比較的
温度の高い排気ガスが、内管１２ａと外管１２ｂとの間
の空間に多量に漏れ出てしまうことを防止するためであ
る。
【００２５】内管１２ａの内部空間を通過した排気ガス
は、その温度が比較的高く維持されたまま排気浄化触媒
１４に流入する。この結果、排気浄化触媒１４は、より
早期に活性化温度に達して排気ガスのクリーン化を行
う。一方、内管１２ａと外管１２ｂとの間の空間を通過
した排気ガスの温度は、上述したように比較的低くなっ
てから還流路１５を介して吸気通路３に還流される。ま
た、還流路１５を介して還流される途中で、冷却器１６
によってさらに冷却される。
は、その温度が比較的高く維持されたまま排気浄化触媒
１４に流入する。この結果、排気浄化触媒１４は、より
早期に活性化温度に達して排気ガスのクリーン化を行
う。一方、内管１２ａと外管１２ｂとの間の空間を通過
した排気ガスの温度は、上述したように比較的低くなっ
てから還流路１５を介して吸気通路３に還流される。ま
た、還流路１５を介して還流される途中で、冷却器１６
によってさらに冷却される。
【００２６】この結果、吸気通路３への排気ガスの充填
効率が向上するので、還流される不活性ガス（二酸化炭
素）の量が増え、燃焼温度低下によって窒素酸化物NOx
の生成が抑制される。なお、還流される排気ガス自体の
温度が低下するので燃焼室２に充填される気体の温度自
体が下がることによる燃焼温度低下という効果もある。
さらに、排気ガスを還流させることによる燃費向上効果
もある。このように、燃焼温度低下による窒素酸化物NO
xの生成抑制によって排気ガスのクリーン化を行うこと
ができる。
効率が向上するので、還流される不活性ガス（二酸化炭
素）の量が増え、燃焼温度低下によって窒素酸化物NOx
の生成が抑制される。なお、還流される排気ガス自体の
温度が低下するので燃焼室２に充填される気体の温度自
体が下がることによる燃焼温度低下という効果もある。
さらに、排気ガスを還流させることによる燃費向上効果
もある。このように、燃焼温度低下による窒素酸化物NO
xの生成抑制によって排気ガスのクリーン化を行うこと
ができる。
【００２７】なお、二重管構造部分が長いほど、外側の
空間内を流れる排気ガスから大気に放出される熱量が増
えるので、二つの空間を流れる排気ガスの温度差は大き
くなる。本実施形態では、二重管構造をできるだけ長く
とるために、ターボユニット８の上流側まで二重管構造
とすることができるような構造が採用されている。これ
によって、内側の空間を流れる排気ガスの温度低下を抑
制しつつ、外側の空間を流れる排気ガスの温度をより一
層低下させることができる。
空間内を流れる排気ガスから大気に放出される熱量が増
えるので、二つの空間を流れる排気ガスの温度差は大き
くなる。本実施形態では、二重管構造をできるだけ長く
とるために、ターボユニット８の上流側まで二重管構造
とすることができるような構造が採用されている。これ
によって、内側の空間を流れる排気ガスの温度低下を抑
制しつつ、外側の空間を流れる排気ガスの温度をより一
層低下させることができる。
【００２８】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、上述
した実施形態に限定されるものではない。例えば、連通
孔１２ｃは必ずしも設けられなくても良い。また、内管
１２ａと外管１２ｂとの間の空間の上流側端部は、連通
孔１２ｃが設けられるのであれば開放されずに閉塞され
ても良い。
した実施形態に限定されるものではない。例えば、連通
孔１２ｃは必ずしも設けられなくても良い。また、内管
１２ａと外管１２ｂとの間の空間の上流側端部は、連通
孔１２ｃが設けられるのであれば開放されずに閉塞され
ても良い。
【００２９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内管の
内部を通過する排気ガスの温度低下を抑制し、この比較
的の温度の高い排気ガスをそのまま排気浄化触媒に流入
させることによって、排気浄化触媒早期に活性化温度に
まで昇温させることができる。また、内管と外管との間
の空間を通過する排気ガスは外気に近いため冷却されや
すく、この比較的温度の低い排気ガスは還流路を介して
吸気通路側に還流される。このとき、内管と外管との間
の空間を通過する排気ガスは内側の空間を流れる排気ガ
スと分流されることによって、それ自身は冷却されやす
くなると共に、内側の空間を流れる排気ガスの温度低下
を抑制することとなる。
内部を通過する排気ガスの温度低下を抑制し、この比較
的の温度の高い排気ガスをそのまま排気浄化触媒に流入
させることによって、排気浄化触媒早期に活性化温度に
まで昇温させることができる。また、内管と外管との間
の空間を通過する排気ガスは外気に近いため冷却されや
すく、この比較的温度の低い排気ガスは還流路を介して
吸気通路側に還流される。このとき、内管と外管との間
の空間を通過する排気ガスは内側の空間を流れる排気ガ
スと分流されることによって、それ自身は冷却されやす
くなると共に、内側の空間を流れる排気ガスの温度低下
を抑制することとなる。
【００３０】このように、排気浄化触媒はより早期に暖
機されることによって、排気ガスの浄化性能が向上し、
排気ガスのクリーン化が実現される。一方、吸気側に還
流される排気ガスの温度が低温化され、燃焼温度低下に
よる窒素酸化物NOxの生成が抑止され、排気ガスのクリ
ーン化が実現される。さらに、より低温の排気ガスを吸
気通路に還流させることによって燃費向上効果も得られ
る。
機されることによって、排気ガスの浄化性能が向上し、
排気ガスのクリーン化が実現される。一方、吸気側に還
流される排気ガスの温度が低温化され、燃焼温度低下に
よる窒素酸化物NOxの生成が抑止され、排気ガスのクリ
ーン化が実現される。さらに、より低温の排気ガスを吸
気通路に還流させることによって燃費向上効果も得られ
る。
【００３１】請求項２に記載の発明によれば、冷却器を
設けることによって、吸気通路に還流される排気ガスの
温度をより一層低温化することができる。これにより、
上述した燃焼温度低下による窒素酸化物NOxの生成抑止
効果や、燃費向上効果をより効果的に得ることができる
設けることによって、吸気通路に還流される排気ガスの
温度をより一層低温化することができる。これにより、
上述した燃焼温度低下による窒素酸化物NOxの生成抑止
効果や、燃費向上効果をより効果的に得ることができる
【００３２】請求項３に記載の発明によれば、ターボチ
ャージャーの存在によらずに排気管を二重管構造とする
ことができるので、二重管構造部の設置長さを長くとる
ことができる。二重管構造部分の長さが長くなれば、内
管と外管との間の空間を流れる排気ガスの温度をより低
温化することができ、還流排気ガスの低温下による効果
をより効果的に得ることができる。
ャージャーの存在によらずに排気管を二重管構造とする
ことができるので、二重管構造部の設置長さを長くとる
ことができる。二重管構造部分の長さが長くなれば、内
管と外管との間の空間を流れる排気ガスの温度をより低
温化することができ、還流排気ガスの低温下による効果
をより効果的に得ることができる。
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態を有する内
燃機関を示す構成図である。
燃機関を示す構成図である。
【図２】図１におけるターボユニット周辺の断面図であ
る。
る。
【図３】(a)は図２におけるX-X線端面図、(b)は図２に
おけるY-Y線端面図、(c)は図２におけるZ-Z線端面図で
ある。
おけるY-Y線端面図、(c)は図２におけるZ-Z線端面図で
ある。
１…エンジン、２…燃焼室、３…吸気通路、４…排気通
路、５…吸気管、６…吸気マニホールド、８…ターボユ
ニット、１０…排気側タービンホイール、１０ａ…第一
インペラー、１０ｂ…第二インペラー、１１…タービン
シャフト、１２…排気管、１２ａ…内管、１２ｂ…外
管、１２ｃ…連通孔、１３…排気マニホールド、１４…
排気浄化触媒、１５…還流路、１６…冷却器。
路、５…吸気管、６…吸気マニホールド、８…ターボユ
ニット、１０…排気側タービンホイール、１０ａ…第一
インペラー、１０ｂ…第二インペラー、１１…タービン
シャフト、１２…排気管、１２ａ…内管、１２ｂ…外
管、１２ｃ…連通孔、１３…排気マニホールド、１４…
排気浄化触媒、１５…還流路、１６…冷却器。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２Ａ 39/00 39/00 Ｑ Ｅ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｃ ５８０ ５８０Ｅ ５８０Ａ Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA35 GB24 GB26 GD09 HA12 HA18 JA16 JA35 3G062 AA05 CA02 ED01 ED08 GA09 GA10 3G091 AA10 AA11 AB01 BA02 BA04 BA14 CA07 FA01 FA04 FB02 HB01 HB05 HB06
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路の一部を形成する排
気管と、前記排気通路上に配設された排気浄化触媒と、
前記排気通路内の排気ガスを吸気通路に還流させる還流
路とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記排気浄化触媒の上流側に位置する前記排気管の少な
くとも一部が内管及び外管からなる二重管構造とされ、 前記内管の下流側は、前記排気浄化触媒に連通され、 前記外管には、前記内管と前記外管との間の空間を流れ
る排気ガスを前記吸気通路に還流させる前記還流路の一
端が結合されていることを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項２】 前記還流路の途中に、還流させる排気ガ
スを冷却する冷却器が配設されていることを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記排気管の二重管構造部の途中に、タ
ーボチャージャーの排気側タービンホイールが配設され
ており、前記排気側タービンホイールが、そのホイール
軸方向に二段に形成された第一インペラーと第二インペ
ラーとからなる二重インペラー構造とされており、前記
第一インペラーには、前記内管の内部を通過する排気ガ
スが導入され、前記第二インペラーには、前記内管と前
記外管との間の空間を通過する排気ガスが導入されるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気
浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000363244A JP2002161738A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000363244A JP2002161738A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002161738A true JP2002161738A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=18834381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000363244A Pending JP2002161738A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002161738A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612385A1 (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Ford Global Technologies, LLC | Compact turbine and waste-gate design |
| JP2008505272A (ja) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | 内燃機関排気システム |
| JP2015055207A (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関の排気ガス浄化装置昇温システム及び排気ガス浄化装置の昇温方法 |
| CN105065109A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种宽流量范围涡轮增压器 |
| WO2019111370A1 (ja) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | ディフューザ及びターボチャージャー |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000363244A patent/JP2002161738A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612385A1 (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Ford Global Technologies, LLC | Compact turbine and waste-gate design |
| JP2008505272A (ja) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | 内燃機関排気システム |
| JP2015055207A (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関の排気ガス浄化装置昇温システム及び排気ガス浄化装置の昇温方法 |
| CN105065109A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种宽流量范围涡轮增压器 |
| WO2019111370A1 (ja) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | ディフューザ及びターボチャージャー |
| US11187144B2 (en) | 2017-12-07 | 2021-11-30 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Diffuser and turbocharger |
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