JP2003003836A - Exhaust bypass device for turbocharger - Google Patents
Exhaust bypass device for turbochargerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ターボチャージャを装
着したエンジンにおいて、タービンを通る排気通路をバ
イパスするためのターボチャージャの排気バイパス装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger exhaust bypass device for bypassing an exhaust passage passing through a turbine in an engine equipped with a turbocharger.
【0002】[0002]
【従来の技術】ターボチャージャを装着したエンジン
は、排気ガスの圧力を利用してターボチャージャのター
ビンを駆動し、タービンに連結されたコンプレッサによ
って吸入空気を過給することによって高出力を得てい
る。また、一般的に、ターボチャージャには、排気バイ
パス装置が設けられており、過給圧が所定圧力に達した
ときウエストゲートバルブを開いて、排気ガスの圧力を
タービンの下流側へ逃がすことにより、過給圧の過度の
上昇を防止している。2. Description of the Related Art An engine equipped with a turbocharger obtains a high output by using a pressure of exhaust gas to drive a turbine of the turbocharger and supercharging intake air by a compressor connected to the turbine. . Further, in general, the turbocharger is provided with an exhaust bypass device, which opens the wastegate valve when the supercharging pressure reaches a predetermined pressure to release the exhaust gas pressure to the downstream side of the turbine. , It prevents the boost pressure from rising excessively.
【0003】従来のターボチャージャの排気バイパス装
置について、図11ないし図17を参照して説明する。図11
に、排気バイパス装置を有するターボチャージャを備え
たエンジンを示す。図11に示すように、エンジン1は、
自動車用の直列3気筒エンジンであって、排気マニホー
ルド2の集合部に、ターボチャージャ3のタービン側が接
続され、その下流側に触媒コンバータ4が接続されてい
る。また、ターボチャージャ3のコンプレッサ側の入口
には、エアダクト5を介してエアクリーナ6が接続されて
おり、コンプレッサ側の出口には、インタクーラ7を介
してスロットルバルブ(図示せず)が接続されている。な
お、図11中、符号8はクランク軸に連結されたフライホ
イール、9はオイルパン、10はオイルフィルタ、11はウ
ォータポンプを示す。An exhaust bypass device for a conventional turbocharger will be described with reference to FIGS. 11 to 17. Figure 11
FIG. 1 shows an engine equipped with a turbocharger having an exhaust bypass device. As shown in FIG. 11, the engine 1 is
In an in-line three-cylinder engine for an automobile, a turbine side of a turbocharger 3 is connected to a collecting portion of an exhaust manifold 2, and a catalytic converter 4 is connected to a downstream side thereof. An air cleaner 6 is connected to the compressor-side inlet of the turbocharger 3 via an air duct 5, and a throttle valve (not shown) is connected to the compressor-side outlet via an intercooler 7. . In FIG. 11, reference numeral 8 is a flywheel connected to the crankshaft, 9 is an oil pan, 10 is an oil filter, and 11 is a water pump.
【0004】図12ないし図15に示すように、ターボチャ
ージャ3は、同軸上に取付けられたタービンインペラ(図
示せず)およびコンプレッサインペラ(図示せず)を有す
るタービンユニット12およびコンプレッサユニット13を
備えている。タービンユニット12のハウジングには、そ
の略接線方向に向かって開口するタービン入口14から、
タービンインペラを通り、その略軸方向に向かって開口
するタービン出口15へ延びる排気通路16(図12中の斜線
部分参照)が形成されている。コンプレッサユニット13
のハウジングには、その略軸方向に向かって開口するコ
ンプレッサ入口17から、コンプレッサインペラを通り、
その略接線方向に向かって開口するコンプレッサ出口18
へ延びる吸気通路(図示せず)が設けられている。As shown in FIGS. 12 to 15, the turbocharger 3 includes a turbine unit 12 and a compressor unit 13 each having a turbine impeller (not shown) and a compressor impeller (not shown) coaxially mounted. ing. In the housing of the turbine unit 12, from the turbine inlet 14 that opens in a substantially tangential direction,
An exhaust passage 16 (see the hatched portion in FIG. 12) that extends through the turbine impeller to the turbine outlet 15 that opens in the substantially axial direction is formed. Compressor unit 13
In the housing of, from the compressor inlet 17 opening in the substantially axial direction, through the compressor impeller,
Compressor outlet 18 that opens in a substantially tangential direction
An intake passage (not shown) extending to is provided.
【0005】また、タービンユニット12のハウジングに
は、排気通路16の途中から分岐し、タービンインペラを
バイパスして、ハウジングの軸方向に、タービン出口15
と共通のフランジ19内に開口する排気バイパス通路20
(図12中の斜線部参照)が設けられている。排気バイパス
通路20には、これを開閉するウエストゲートバルブ21
(図13参照)が設けられており、ウエストゲートバルブ21
は、リンク22を介してダイヤフラム式のアクチュエータ
23の作動ロッド24に連結されている。Further, the housing of the turbine unit 12 branches off from the middle of the exhaust passage 16 and bypasses the turbine impeller, and the turbine outlet 15 is provided in the axial direction of the housing.
An exhaust bypass passage 20 that opens into a flange 19 that is common to
(See the shaded area in FIG. 12). The exhaust bypass passage 20 has a wastegate valve 21 that opens and closes it.
(See Fig. 13) is provided and wastegate valve 21
Diaphragm actuator via link 22
It is connected to 23 actuating rods 24.
【0006】アクチュエータ23は、その入力部25が管路
26を介して吸気通路のコンプレッサインペラの下流側に
接続されており、通常は、ウエストゲートバルブ21を閉
じ、吸気通路内の吸気圧力(過給圧)が所定圧力に達した
とき、その圧力を受けてウエストゲートバルブ21を開く
ようになっている。なお、図14に示すように、排気バイ
パス通路20の直径d1は、排気通路16(タービン出口15)の
直径D1よりも相当に小さくなっている。In the actuator 23, the input section 25 is a pipe line.
It is connected to the downstream side of the compressor impeller of the intake passage via 26, and normally, when the waste gate valve 21 is closed and the intake pressure (supercharging pressure) in the intake passage reaches a predetermined pressure, that pressure is reduced. It receives and opens the waste gate valve 21. Note that, as shown in FIG. 14, the diameter d 1 of the exhaust bypass passage 20 is considerably smaller than the diameter D 1 of the exhaust passage 16 (turbine outlet 15).
【0007】図16および図17に示すように、排気マニホ
ールド2には、1番ポート27、2番ポート28および3番ポー
ト29を有する3つの枝管と1つの集合部30とからなり、2
番ポート28と3番ポート29との間付近に集合部30が配置
されており、集合部30の端部に形成されたフランジ部31
に、ターボチャージャ3のタービン入口14に形成された
フランジ部32が結合される。As shown in FIGS. 16 and 17, the exhaust manifold 2 is composed of three branch pipes having a first port 27, a second port 28, and a third port 29, and one collecting portion 30.
The collecting portion 30 is arranged near between the port 28 and the port 3 and the flange portion 31 formed at the end of the collecting portion 30.
The flange portion 32 formed at the turbine inlet 14 of the turbocharger 3 is coupled to the.
【0008】この構成により、エンジン1の燃焼室から
排出された排気ガスは、排気マニホールド2を通り、タ
ーボチャージャ3のタービン入口14から排気通路16に流
入し、タービンインペラを駆動した後、タービン出口15
を通り、触媒コンバータ4を通って浄化処理された後、
排気管および消音器(図示せず)を通って外部へ排出され
る。これにより、タービンインペラに連結されたコンプ
レッサインペラが回転して吸入空気を過給する。With this configuration, the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 1 passes through the exhaust manifold 2, flows from the turbine inlet 14 of the turbocharger 3 into the exhaust passage 16, drives the turbine impeller, and then the turbine outlet. 15
After being purified through the catalytic converter 4,
It is discharged to the outside through an exhaust pipe and a silencer (not shown). As a result, the compressor impeller connected to the turbine impeller rotates and supercharges the intake air.
【0009】このとき、吸気通路の過給圧が設定以上に
なると、その圧力を受けてアクチュエータ23が作動し
て、ウエストゲートバルブ21を開く。これにより、排気
通路16を通る排気ガスが、排気バイパス通路20を介して
タービンインペラの下流側へバイパスされるので、過給
圧の過度の上昇を防止することができる。At this time, when the supercharging pressure in the intake passage exceeds the set pressure, the actuator 23 operates in response to the pressure to open the waste gate valve 21. As a result, the exhaust gas passing through the exhaust passage 16 is bypassed to the downstream side of the turbine impeller through the exhaust bypass passage 20, so that it is possible to prevent the boost pressure from rising excessively.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のターボチャージャのバイパス装置では、次のような
問題がある。排気バイパス通路の流路面積が小さいの
で、排気ガスのバイパス流量が小さい。排気バイパス通
路16がタービンハウジング内の排気通路16(スクロール)
の途中から分岐されているので、ウエストゲートバルブ
21が開いたとき、排気ガスの流れ方向が大きく変化する
ため、脈動が発生しやすく、騒音、振動の発生の原因と
なる。また、ウエストゲートバルブ21は、コンプレッサ
側の吸気通路の圧力のみによって制御されており、過給
圧の過度の上昇を防止するためのみに使用されるもので
ある。However, the conventional turbocharger bypass device described above has the following problems. Since the flow passage area of the exhaust bypass passage is small, the bypass flow rate of exhaust gas is small. Exhaust bypass passage 16 is the exhaust passage 16 inside the turbine housing (scroll)
Since it is branched from the middle of the,
When the valve 21 is opened, the flow direction of the exhaust gas changes greatly, so that pulsation easily occurs, which causes noise and vibration. The waste gate valve 21 is controlled only by the pressure in the intake passage on the compressor side, and is used only to prevent the boost pressure from rising excessively.
【0011】一方、ターボチャージャを装着したエンジ
ン全般において、次のような問題がある。一般的に、エ
ンジンの冷間始動直後には、触媒コンバータを活性化さ
せるため、触媒温度をできるだけ迅速に上昇させる必要
がある。しかしながら、排気ガスがターボチャージャを
通過する際、タービンハウジング、インペラ等の熱容量
の大きな部品によって吸熱され、また、タービンを駆動
するための仕事によって排気温度が低下するので、ター
ボチャージャの下流側に配置された触媒コンバータの触
媒温度が活性化温度まで上昇するには相当に時間がかか
る。On the other hand, there are the following problems in general engines equipped with a turbocharger. Generally, immediately after a cold start of the engine, it is necessary to raise the catalyst temperature as quickly as possible in order to activate the catalytic converter. However, when the exhaust gas passes through the turbocharger, it is absorbed by parts with large heat capacity such as the turbine housing and impeller, and the exhaust temperature decreases due to the work to drive the turbine. It takes a considerable time for the catalyst temperature of the catalytic converter to rise to the activation temperature.
【0012】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、排気ガスのバイパス流量を増大させ、また、冷
間始動時の触媒コンバータの早期活性化を達成すること
ができるターボチャージャの排気バイパス装置を提供す
ることを目的とする。[0012] The present invention has been made in view of the above points, and provides a turbocharger capable of increasing the bypass flow rate of exhaust gas and achieving early activation of a catalytic converter during cold start. An object is to provide an exhaust bypass device.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、タービンユニットと、コ
ンプレッサユニットとを備え、前記タービンユニットの
ハウジングに、スクロールと該スクロールをバイパスす
る排気バイパス通路とを設け、該排気バイパス通路を開
閉する開閉弁を設け、該開閉弁を制御して前記排気バイ
パス通路内の流量を制御する流量制御手段を備えたター
ボチャージャの排気バイパス装置において、前記排気バ
イパス通路の流路面積を前記排気通路の流路面積とほぼ
等しくしたことを特徴とする。このように構成したこと
により、流量制御手段によって開閉弁を開弁したとき、
排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量が充分大きく
なる。請求項2に係る発明は、上記請求項1の構成におい
て、前記流量制御手段は、前記ターボチャージャの下流
側に接続された触媒コンバータの触媒温度が、所定の活
性化温度より低い時に、開放することを特徴とする。こ
のように構成したことにより、触媒温度が活性化温度に
達する前は、開閉弁が開いて、排気ガスが排気バイパス
通路を通ってタービンをバイパスして、直接、触媒コン
バータへ流れる。請求項3に係る発明は、上記請求項1ま
たは2の構成において、前記排気バイパス通路は、前記
タービンユニットのハウジングにおいて、入口から出口
まで前記排気通路とは独立していることを特徴とする。
このように構成したことにより、タービンユニットのハ
ウジングにおいて、排気ガスが排気通路から排気バイパ
ス通路に分岐しないので、排気の脈動が発生しにくくな
る。請求項4に係る発明は、上記請求項3の構成におい
て、前記排気バイパス通路の入口と出口とは、互いに略
直交する方向に向けられていることを特徴とする。この
ように構成したことにより、排気バイパス通路の入口お
よび出口をタービンのハウジングの排気通路の入口およ
び出口と略同じ方向に向けることができる。請求項5に
係る発明は、上記請求項3の構成において、前記排気バ
イパス通路の入口と出口とは、略一直線上に配置されて
互いに反対方向に向けられていることを特徴とする。こ
のように構成したことにより、排気バイパス通路の排気
ガスの流れを円滑にすることができる。請求項6に係る
発明は、上記請求項3ないし5の構成において、ターボチ
ャージャの上流側に複数の枝管と一つの集合部とから成
る排気マニホールドが接続され、前記集合部が任意の位
置で二つの通路に分岐され、該分岐された通路が前記排
気通路および前記排気バイパス通路にそれぞれ接続され
ることを特徴とする。このように構成したことにより、
排気ガスが排気マニホールドの集合部から排気通路また
は排気バイパス通路に分岐されるので、排気ガスの脈動
が生じにくくなる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 comprises a turbine unit and a compressor unit, wherein a scroll and a scroll are bypassed in a housing of the turbine unit. An exhaust bypass device for a turbocharger, which is provided with an exhaust bypass passage, is provided with an on-off valve for opening and closing the exhaust bypass passage, and has a flow rate control means for controlling the on-off valve to control the flow rate in the exhaust bypass passage, The flow passage area of the exhaust bypass passage is substantially equal to the flow passage area of the exhaust passage. With this configuration, when the on-off valve is opened by the flow rate control means,
The flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust bypass passage becomes sufficiently large. According to a second aspect of the invention, in the configuration of the first aspect, the flow rate control means opens when the catalyst temperature of the catalytic converter connected to the downstream side of the turbocharger is lower than a predetermined activation temperature. It is characterized by With this configuration, before the catalyst temperature reaches the activation temperature, the open / close valve is opened, and the exhaust gas bypasses the turbine through the exhaust bypass passage and directly flows to the catalytic converter. The invention according to claim 3 is characterized in that, in the structure according to claim 1 or 2, the exhaust bypass passage is independent of the exhaust passage from an inlet to an outlet in a housing of the turbine unit.
With this configuration, in the housing of the turbine unit, the exhaust gas does not branch from the exhaust passage to the exhaust bypass passage, so that pulsation of exhaust gas is less likely to occur. The invention according to claim 4 is characterized in that, in the structure according to claim 3, the inlet and the outlet of the exhaust bypass passage are oriented in directions substantially orthogonal to each other. With this configuration, the inlet and outlet of the exhaust bypass passage can be oriented in substantially the same direction as the inlet and outlet of the exhaust passage of the turbine housing. According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the inlet and the outlet of the exhaust bypass passage are arranged substantially in a straight line and are directed in opposite directions to each other. With this configuration, the flow of exhaust gas in the exhaust bypass passage can be made smooth. According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the above third to fifth, the exhaust manifold consisting of a plurality of branch pipes and one collecting portion is connected to the upstream side of the turbocharger, and the collecting portion is located at any position. It is characterized in that it is branched into two passages, and the branched passages are respectively connected to the exhaust passage and the exhaust bypass passage. With this configuration,
Since the exhaust gas is branched from the collecting portion of the exhaust manifold to the exhaust passage or the exhaust bypass passage, the pulsation of the exhaust gas is less likely to occur.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態のターボチ
ャージャの排気バイパス装置は、上記図11に示すエンジ
ンと同様のエンジンに適用されるものであり、以下の説
明において、上記従来例のものと同様の部分には同一の
符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The exhaust bypass device for the turbocharger of the present embodiment is applied to the same engine as the engine shown in FIG. 11, and in the following description, the same parts as those of the conventional example are the same. Only the different parts will be described in detail with reference numerals.
【0015】本発明の第1実施形態について、図1ないし
図7を参照して説明する。図1ないし図5に示すように、
本実施形態に係るターボチャージャ33では、タービンユ
ニット12のハウジングには、排気通路16と独立して排気
バイパス通路34が一体に形成されている。排気バイパス
通路34の入口35とタービン入口14(排気通路16の入口)と
は、独立して形成されているが共通のフランジ部36を有
しており、また、バイパス通路34の出口37とタービン出
口15(排気通路16の出口)とは、独立して形成されている
が共通のフランジ部19の内側に配置されている。排気バ
イパス通路34は、入口35および出口37がタービン入口14
およびタービン出口15と同じ方向に向かって開口され
て、略直角(θ=90°)に屈曲されている。また、排気バ
イパス通路34は、排気通路16と略同じ流路面積を有して
おり、入口35の直径d2はタービン入口14の直径D2と略同
じになっている。なお、排気バイパス通路34の出口37の
直径d3は、タービン出口15の直径D3よりもやや小さくな
っている。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. As shown in FIGS. 1 to 5,
In the turbocharger 33 according to this embodiment, the exhaust bypass passage 34 is integrally formed in the housing of the turbine unit 12 independently of the exhaust passage 16. The inlet 35 of the exhaust bypass passage 34 and the turbine inlet 14 (the inlet of the exhaust passage 16) are formed independently but have a common flange portion 36, and the outlet 37 of the bypass passage 34 and the turbine. The outlet 15 (the outlet of the exhaust passage 16) is formed independently, but is arranged inside the common flange portion 19. In the exhaust bypass passage 34, an inlet 35 and an outlet 37 are provided at the turbine inlet 14
The turbine outlet 15 is opened in the same direction as the turbine outlet 15, and is bent at a substantially right angle (θ = 90 °). Further, the exhaust bypass passage 34 has substantially the same flow passage area as the exhaust passage 16, and the diameter d 2 of the inlet 35 is substantially the same as the diameter D 2 of the turbine inlet 14. The diameter d 3 of the outlet 37 of the exhaust bypass passage 34 is slightly smaller than the diameter D 3 of the turbine outlet 15.
【0016】排気バイパス通路34の出口37の開口部に
は、この出口37を開閉するバイパス制御バルブ38(開閉
弁)が設けられている。バイパス制御弁38は、コンプレ
ッサユニット13側に取付けられたソレノイド式のアクチ
ュエータ39に、リンク40および作動ロッド41を介して連
結されている。アクチュエータ39は、エンジンECU(図示
せず)に接続されている。エンジンECUは、バイパス制御
弁38を制御して排気バイパス通路34の流量を制御する流
量制御手段であり、指令信号によってアクチュエータ39
を作動させ、通常はバイパス制御バルブ38を閉じ、過給
圧が所定の設定値を超えたとき、バイパス制御バルブ38
を開く。このほか、エンジン1の冷間始動時に、触媒コ
ンバータ4が所定の活性化温度に達するまで、バイパス
制御バルブ38を開くようになっている。なお、アクチュ
エータ39は、他の部位に配置することもできるが、本実
施形態では、排気ガスによって高温になるタービン側を
避けて、比較的高温になりにくいコンプレッサ側に配置
している。A bypass control valve 38 (open / close valve) for opening / closing the outlet 37 is provided at the opening of the outlet 37 of the exhaust bypass passage 34. The bypass control valve 38 is connected to a solenoid-type actuator 39 mounted on the compressor unit 13 side via a link 40 and an operating rod 41. The actuator 39 is connected to the engine ECU (not shown). The engine ECU is a flow rate control means that controls the bypass control valve 38 to control the flow rate of the exhaust bypass passage 34, and the actuator 39 is controlled by a command signal.
To close the bypass control valve 38, and when the boost pressure exceeds the preset value, the bypass control valve 38
open. In addition, when the engine 1 is cold started, the bypass control valve 38 is opened until the catalytic converter 4 reaches a predetermined activation temperature. It should be noted that the actuator 39 may be arranged at other parts, but in the present embodiment, it is arranged on the compressor side, which is relatively hard to reach a high temperature, avoiding the turbine side which becomes a high temperature due to the exhaust gas.
【0017】さらに、本実施形態では、図6および図7に
示すように、排気マニホールド39は、第2ポート28と第3
ポート29との間に配置された集合部30から、ターボチャ
ージャ33のタービン入口14および排気バイパス通路34の
入口35にそれぞれ接続される通路40,41が分岐されてい
る。これら2つの通路40,41は、略同じ通路面積を有し、
また、略同じ長さに形成されている。2つの通路40,41の
先端部には、タービン入口14および排気バイパス通路34
の入口35側のフランジ部36に結合されるフランジ部42が
一体に形成されている。なお、排気マニホールド39にお
いて、集合部30は、任意の位置で通路40,41に分岐させ
ることができる。Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the exhaust manifold 39 includes a second port 28 and a third port 28.
Passages 40 and 41 respectively connected to the turbine inlet 14 of the turbocharger 33 and the inlet 35 of the exhaust bypass passage 34 are branched from the collecting portion 30 arranged between the port 29 and the port 29. These two passages 40, 41 have substantially the same passage area,
Further, they are formed to have substantially the same length. At the tip of the two passages 40 and 41, the turbine inlet 14 and the exhaust bypass passage 34
The flange portion 42 connected to the flange portion 36 on the inlet 35 side is integrally formed. In the exhaust manifold 39, the collecting portion 30 can be branched into the passages 40 and 41 at any position.
【0018】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。過給圧が所定の設定値を超えたと
き、エンジンECUからの指令信号によって、バイパス制
御バルブ38が開き、排気ガスが排気バイパス通路34を通
ってタービンインペラ(タービン)をバイパスすることに
より、過給圧の過度の上昇を防止する。このとき、排気
ガスは、排気マニホールド39の集合部30から分岐されて
通路41および排気バイパス通路34を流れるため、その流
れ方向が大きく変化することがなく、脈動が生じにくい
ので、騒音、振動の発生を抑制することができる。The operation of the present embodiment configured as described above will be described below. When the boost pressure exceeds a predetermined set value, a command signal from the engine ECU opens the bypass control valve 38, and exhaust gas bypasses the turbine impeller (turbine) through the exhaust bypass passage 34. Prevents an excessive rise in supply pressure. At this time, since the exhaust gas is branched from the collecting portion 30 of the exhaust manifold 39 and flows through the passage 41 and the exhaust bypass passage 34, its flow direction does not change significantly, and pulsation does not easily occur, so that noise and vibration Occurrence can be suppressed.
【0019】また、エンジン1の冷間始動時には、エン
ジンECUからの指令信号によってバイパス制御バルブ38
が開かれるので、排気ガスは、排気マニホールド39の通
路41および排気バイパス通路34を通って、直接、触媒コ
ンバータへ流れる。このとき、排気バイパス通路34の流
路面積が排気通路16の流路面積とほぼ同じであるので、
充分な排気ガス流量を確保することができる。これによ
り、タービンハウジング、インペラ等の熱容量の大きな
部品による吸熱およびタービンを駆動するための仕事に
よって排気温度が低下することがなく、高温の排気ガス
が、直接、触媒コンバータ4に供給されるので、触媒コ
ンバータ4の温度を迅速に上昇させることができ、触媒
コンバータの早期活性化により、排出ガス浄化能力を向
上させることができる。When the engine 1 is cold started, a command signal from the engine ECU is used to bypass the bypass control valve 38.
, The exhaust gas flows through the passage 41 of the exhaust manifold 39 and the exhaust bypass passage 34 directly to the catalytic converter. At this time, since the flow passage area of the exhaust bypass passage 34 is almost the same as the flow passage area of the exhaust passage 16,
A sufficient exhaust gas flow rate can be secured. As a result, the exhaust temperature does not decrease due to heat absorption by the turbine housing, a component having a large heat capacity such as an impeller, and work for driving the turbine, and high-temperature exhaust gas is directly supplied to the catalytic converter 4. The temperature of the catalytic converter 4 can be raised quickly, and the exhaust gas purification capacity can be improved by early activation of the catalytic converter.
【0020】その後、触媒コンバータ4の温度が所定の
活性化温度に達すると、エンジンECUの指令信号によっ
てバイパス制御バルブ38が閉じて、排気バイパス通路34
によるバイパスを停止し、排気ガスを排気通路16に流通
させ、タービンを駆動して過給を開始する。なお、本実
施形態は、触媒温度をパラメーターとして、バイパス制
御バルブ38の開閉制御を行なったが、その他、エンジン
制御に一般的に用いられるパラメーター(エンジン水
温、吸気温、油温、スロットル開度、車速、変速信号
等)を利用して開閉制御することも可能である。After that, when the temperature of the catalytic converter 4 reaches a predetermined activation temperature, the bypass control valve 38 is closed by the command signal of the engine ECU, and the exhaust bypass passage 34
Bypass is stopped, exhaust gas is circulated through the exhaust passage 16, and the turbine is driven to start supercharging. In this embodiment, the catalyst temperature is used as a parameter to control the opening / closing of the bypass control valve 38, but other parameters generally used for engine control (engine water temperature, intake air temperature, oil temperature, throttle opening, It is also possible to control the opening / closing by using the vehicle speed, the shift signal, etc.).
【0021】次に、本発明の第2実施形態について図8な
いし図10を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て、上記第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付
して異なる部分についてのみ詳細に説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same parts as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, and only different parts will be described in detail.
【0022】図8ないし図10に示すように、第2実施形態
に係る排気バイパス装置では、排気バイパス通路43は、
入口35から略一直線上に延ばされている。タービン出口
には、略L字形の通路を有する管路部材44が取付けられ
て、排気バイパス通路43の出口45と管路部材44の出口46
とが略平行に同じ方向(排気バイパス通路43の入口35お
よびタービン入口14とは反対方向)に向かって開口され
ている。そして、これらの出口45,46には、そのフラン
ジ部47の形状に合わせた形状のフランジ部(図示せず)を
有する触媒コンバータ4が接続される。As shown in FIGS. 8 to 10, in the exhaust bypass device according to the second embodiment, the exhaust bypass passage 43 is
It extends from the entrance 35 in a substantially straight line. A conduit member 44 having a substantially L-shaped passage is attached to the turbine outlet, and an outlet 45 of the exhaust bypass passage 43 and an outlet 46 of the conduit member 44 are attached.
And are opened substantially in parallel in the same direction (opposite to the inlet 35 of the exhaust bypass passage 43 and the turbine inlet 14). Then, to these outlets 45, 46, the catalytic converter 4 having a flange portion (not shown) having a shape matching the shape of the flange portion 47 is connected.
【0023】このように構成したことにより、冷間始動
時には、排気ガスは、入口35および出口45が略一直線上
に配置された排気バイパス通路43を通って、直接、触媒
コンバータ4へ流れるので、排気ガスの温度低下を小さ
くすることができ、より迅速な触媒の活性化を達成する
ことができる。さらに、略一直線上に形成されたので、
タービンユニットのハウジングの製作が容易であり、か
つ製作工数の削減も可能である。With this configuration, at the time of cold start, the exhaust gas flows directly to the catalytic converter 4 through the exhaust bypass passage 43 in which the inlet 35 and the outlet 45 are arranged in a straight line. The temperature drop of the exhaust gas can be reduced, and more rapid activation of the catalyst can be achieved. Furthermore, since it was formed on a substantially straight line,
The turbine unit housing can be easily manufactured, and the number of manufacturing steps can be reduced.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に係るタ
ーボチャージャの排気バイパス装置によれば、排気バイ
パス通路の流路面積を排気通路の流路面積とほぼ等しく
したことにより、弁手段が開弁したとき、排気バイパス
通路を流れる排気ガスの流量を充分大きくすることがで
きる。請求項2に係るターボチャージャの排気バイパス
装置によれば、エンジンの冷間始動時には、弁手段が開
いて、排気ガスが排気バイパス通路を通ってタービンを
バイパスして、直接、触媒コンバータへ流れるので、排
気ガスの温度の低下を小さくして、迅速に触媒温度を上
昇させることができ、触媒コンバータの早期活性化によ
り、排出ガス浄化能力を向上させることができる。請求
項3に係るターボチャージャの排気バイパス装置によれ
ば、タービンのハウジングにおいて、排気ガスが排気通
路から排気バイパス通路に分岐しないので、排気の脈動
が発生しにくくなり、振動、騒音の発生を抑制すること
ができる。請求項4に係るターボチャージャの排気バイ
パス装置によれば、排気バイパス通路の入口および出口
をタービンのハウジングの排気通路の入口および出口と
略同じ方向に向けることができ、構造を簡単にすること
ができる。請求項5に係るターボチャージャの排気バイ
パス装置によれば、排気バイパス通路の排気ガスの流れ
を円滑にすることができ、触媒の早期活性化を促進等を
図ることができる。また、請求項6に係るターボチャー
ジャの排気バイパス装置によれば、排気ガスが排気マニ
ホールドの集合部から排気通路または排気バイパス通路
に分岐されるので、排気ガスの脈動が生じにくくなり、
振動、騒音の発生を抑制することができる。As described in detail above, according to the exhaust bypass device for a turbocharger of claim 1, the flow passage area of the exhaust bypass passage is made substantially equal to the flow passage area of the exhaust passage, so that the valve means is provided. When the valve is opened, the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust bypass passage can be sufficiently increased. According to the exhaust bypass device of the turbocharger according to claim 2, at the time of cold start of the engine, the valve means is opened and the exhaust gas bypasses the turbine through the exhaust bypass passage and directly flows to the catalytic converter. The decrease in the temperature of the exhaust gas can be reduced, the catalyst temperature can be raised quickly, and the exhaust gas purification capacity can be improved by the early activation of the catalytic converter. According to the exhaust bypass device for a turbocharger of claim 3, since exhaust gas does not branch from the exhaust passage to the exhaust bypass passage in the housing of the turbine, exhaust pulsation is less likely to occur, and vibration and noise are suppressed. can do. According to the exhaust bypass device for the turbocharger of claim 4, the inlet and outlet of the exhaust bypass passage can be directed in substantially the same direction as the inlet and outlet of the exhaust passage of the housing of the turbine, and the structure can be simplified. it can. According to the exhaust bypass device for the turbocharger of claim 5, the flow of exhaust gas in the exhaust bypass passage can be made smooth, and early activation of the catalyst can be promoted. According to the exhaust bypass device for the turbocharger of claim 6, since the exhaust gas is branched from the collecting portion of the exhaust manifold to the exhaust passage or the exhaust bypass passage, pulsation of the exhaust gas is less likely to occur,
Generation of vibration and noise can be suppressed.
【図1】本発明の第1実施形態に係る排気バイパス装置
を備えたターボチャージャの正面図である。FIG. 1 is a front view of a turbocharger including an exhaust bypass device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の装置の側面図である。2 is a side view of the device of FIG. 1. FIG.
【図3】図1の装置の排気通路および排気バイパス通路
の出口部の正面図である。FIG. 3 is a front view of outlet portions of an exhaust passage and an exhaust bypass passage of the device of FIG.
【図4】図1の装置の排気通路および排気バイパス通路
の入口部の正面図である。4 is a front view of an inlet portion of an exhaust passage and an exhaust bypass passage of the device shown in FIG.
【図5】図1の装置の排気通路および排気バイパス通路
の配置を示すタービンユニットの概略斜視図である。5 is a schematic perspective view of a turbine unit showing an arrangement of an exhaust passage and an exhaust bypass passage of the apparatus shown in FIG.
【図6】図1の装置に接続される排気マニホールドの平
面図である。6 is a plan view of an exhaust manifold connected to the apparatus of FIG.
【図7】図6の排気マニホールドの側面図である。7 is a side view of the exhaust manifold of FIG.
【図8】本発明の第2実施形態に係る排気バイパス装置
を備えたターボチャージャのタービン部の正面図であ
る。FIG. 8 is a front view of a turbine portion of a turbocharger including an exhaust bypass device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】図8のターボチャージャのタービン部の側面図
である。9 is a side view of the turbine portion of the turbocharger of FIG.
【図10】図8の装置の排気通路および排気バイパス通
路の入口部の正面図である。10 is a front view of an inlet portion of an exhaust passage and an exhaust bypass passage of the device shown in FIG.
【図11】排気バイパス装置を備えたターボチャージャ
を装着したエンジンの側面図である。FIG. 11 is a side view of an engine equipped with a turbocharger having an exhaust bypass device.
【図12】従来の排気バイパス装置を備えたターボチャ
ージャの正面図である。FIG. 12 is a front view of a turbocharger including a conventional exhaust bypass device.
【図13】図12の装置の側面図である。13 is a side view of the device of FIG.
【図14】図12の装置の排気通路および排気バイパス通
路の出口部の正面図である。FIG. 14 is a front view of the outlet portions of the exhaust passage and the exhaust bypass passage of the device of FIG.
【図15】図12の装置の排気通路の入口部の正面図であ
る。15 is a front view of an inlet portion of an exhaust passage of the apparatus shown in FIG.
【図16】図12の装置に接続される排気マニホールドの
平面図である。16 is a plan view of an exhaust manifold connected to the apparatus of FIG.
【図17】図12の排気マニホールド側面図である。FIG. 17 is a side view of the exhaust manifold of FIG.
4 触媒コンバータ 12 タービンユニット 13 コンプレッサユニット 16 排気通路(スクロール) 30 集合部 33 ターボチャージャ 34 排気バイパス通路 35 入口 37 出口 38 バイパス制御バルブ(開閉弁) 39 排気マニホールド 40,41 通路 4 catalytic converter 12 turbine unit 13 Compressor unit 16 Exhaust passage (scroll) 30 Assembly Department 33 Turbocharger 34 Exhaust bypass passage 35 entrance 37 exit 38 Bypass control valve (open / close valve) 39 Exhaust manifold 40,41 aisle
───────────────────────────────────────────────────── 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 39/16 F02B 37/12 301E Fターム(参考) 3G005 EA16 FA35 FA45 GB22 GB28 GB86 GD09 HA18 JA12 JA16 JA17 3G091 AA02 AA10 AB01 BA03 CA13 CB08 DA01 DA02 DB10 EA07 EA15 EA16 EA18 EA39 EA40 FA02 FA04 FB02 FC07 HB03 HB06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02B 39/16 F02B 37/12 301E F term (reference) 3G005 EA16 FA35 FA45 GB22 GB28 GB86 GD09 HA18 JA12 JA16 JA17 3G091 AA02 AA10 AB01 BA03 CA13 CB08 DA01 DA02 DB10 EA07 EA15 EA16 EA18 EA39 EA40 FA02 FA04 FB02 FC07 HB03 HB06
Claims (6)
ットとを備え、前記タービンユニットのハウジングに、
スクロールと該スクロールをバイパスする排気バイパス
通路とを設け、該排気バイパス通路を開閉する開閉弁を
設け、該開閉弁を制御して前記排気バイパス通路内の流
量を制御する流量制御手段を備えたターボチャージャの
排気バイパス装置において、前記排気バイパス通路の流
路面積を前記排気通路の流路面積とほぼ等しくしたこと
を特徴とするターボチャージャの排気バイパス装置。1. A turbine unit and a compressor unit are provided, and a housing of the turbine unit is provided.
A turbo equipped with a scroll and an exhaust bypass passage that bypasses the scroll, an opening / closing valve that opens and closes the exhaust bypass passage, and a flow rate control unit that controls the opening / closing valve to control the flow rate in the exhaust bypass passage. In the exhaust bypass device of the charger, the exhaust bypass device of the turbocharger is characterized in that the flow passage area of the exhaust bypass passage is substantially equal to the flow passage area of the exhaust passage.
ジャの下流側に接続された触媒コンバータの触媒温度
が、所定の活性化温度より低い時に、前記開閉弁を開放
することを特徴とする請求項1に記載のターボチャージ
ャの排気バイパス装置。2. The flow rate control means opens the on-off valve when the catalyst temperature of a catalytic converter connected to the downstream side of the turbocharger is lower than a predetermined activation temperature. Exhaust bypass device for turbocharger as described in 1.
ユニットのハウジングにおいて、入口から出口まで前記
排気通路とは独立していることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載のターボチャージャの排気バイパス通路。3. The exhaust bypass passage for a turbocharger according to claim 1, wherein the exhaust bypass passage is independent of the exhaust passage from an inlet to an outlet in the housing of the turbine unit. .
は、互いに略直交する方向に向けられていることを特徴
とする請求項3に記載のターボチャージャの排気バイパ
ス装置。4. The exhaust bypass device for a turbocharger according to claim 3, wherein an inlet and an outlet of the exhaust bypass passage are oriented in directions substantially orthogonal to each other.
は、略一直線上に配置されて互いに反対方向に向けられ
ていることを特徴とする請求項3に記載のターボチャー
ジャの排気バイパス装置。5. The exhaust bypass device for a turbocharger according to claim 3, wherein an inlet and an outlet of the exhaust bypass passage are arranged in a substantially straight line and are directed in opposite directions.
と一つの集合部とから成る排気マニホールドが接続さ
れ、前記集合部が任意の位置で二つの通路に分岐され、
該分岐された通路が前記排気通路および前記排気バイパ
ス通路にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項3
ないし5のいずれかに記載のターボチャージャの排気バ
イパス装置。6. An exhaust manifold comprising a plurality of branch pipes and one collecting portion is connected to an upstream side of the turbocharger, and the collecting portion is branched into two passages at arbitrary positions,
4. The branched passage is connected to the exhaust passage and the exhaust bypass passage, respectively.
6. An exhaust bypass device for a turbocharger according to any one of 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001191273A JP2003003836A (en) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | Exhaust bypass device for turbocharger |
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---|---|---|---|---|
US20130098032A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for reducing turbocharger noise during cold start |
JP2018087555A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | ダイハツ工業株式会社 | Internal combustion engine |
US11499471B2 (en) | 2021-01-25 | 2022-11-15 | Ford Global Technologies, Llc | Method and systems for reducing heat loss to a turbocharger during cold engine starting |
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- 2001-06-25 JP JP2001191273A patent/JP2003003836A/en active Pending
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