JP2004092413A - 排気後処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】可変容量ターボチャージャを用いて燃費の向上を図りつつ、酸化触媒コンバータによる排気の後処理性能を高くする。
【解決手段】可変容量ターボチャージャ３の排気出口に酸化触媒コンバータ５を接続した排気後処理システムにおいて、可変容量ターボチャージャ３の排気入口より上流の排気通路（排気マニホールド２）から分岐して該ターボチャージャ３の排気出口より下流で酸化触媒コンバータ５より上流の排気通路４に合流するバイパス通路７を設ける。バイパス通路７の開度を可変制御するバルブ６および酸化触媒タイプのマニバータ８をバイパス通路７に設けたことにより、マニバータ８による酸化作用で温度上昇したバイパス排気で酸化触媒コンバータ５に供給される排気の温度を触媒の活性温度範囲内に保持させるようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】可変容量ターボチャージャ３の排気出口に酸化触媒コンバータ５を接続した排気後処理システムにおいて、可変容量ターボチャージャ３の排気入口より上流の排気通路（排気マニホールド２）から分岐して該ターボチャージャ３の排気出口より下流で酸化触媒コンバータ５より上流の排気通路４に合流するバイパス通路７を設ける。バイパス通路７の開度を可変制御するバルブ６および酸化触媒タイプのマニバータ８をバイパス通路７に設けたことにより、マニバータ８による酸化作用で温度上昇したバイパス排気で酸化触媒コンバータ５に供給される排気の温度を触媒の活性温度範囲内に保持させるようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変容量ターボチャージャの排気出口に酸化触媒コンバータを接続した排気後処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量ターボチャージャを用いた場合は、エンジンの運転状態に応答してターボチャージャによる過給率を最適制御して燃費を改善することができる利点があるが、ターボチャージャでの仕事によって排気の温度が数十度〜百数十度も低下することはよく知られている。一方、酸化触媒コンバータの活性温度は幅が狭いために、エンジンの運転状態によっては酸化触媒コンバータに供給される排気の温度が活性温度よりも低くなって浄化機能が低下することが懸念される。
【０００３】
かかる事態を回避して排気の後処理効率を高くするために、従来のディーゼルエンジンではポストインジェクションなどを行って排気中に含まれるＨＣ濃度を増加させていたが、この場合は燃費が悪化するために可変容量ターボチャージャを設けたことによる燃費の改善効果が低下するという不具合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、可変容量ターボチャージャを用いて燃費の向上を図りつつ、酸化触媒コンバータによる排気の後処理性能を高くすることを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、可変容量ターボチャージャの排気出口に酸化触媒コンバータを接続した排気後処理システムにおいて、前記可変容量ターボチャージャの排気入口より上流の排気通路から分岐して該ターボチャージャの排気出口より下流で酸化触媒コンバータより上流の排気通路に合流するバイパス通路を設けるとともに、該バイパス通路の開度を可変制御するバルブおよび酸化触媒タイプのマニバータを前記バイパス通路に設けたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る排気後処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【０００７】
図１において、ディーゼルエンジン１の排気マニホールド２の集合部に可変容量ターボチャージャ３の排気入口を接続するとともに、該ターボチャージャ３の排気出口に排気通路４を介して酸化触媒コンバータ５を接続することにより、エンジン１から排出されて可変容量ターボチャージャ３を駆動した後の排気を酸化触媒コンバータ５で後処理するようにしている。
【０００８】
なお、酸化触媒コンバータ５の内部には従来公知の酸化触媒を担持させた触媒担体５ａの他に、排気中の微粒子を捕集・処理するフィルタ５ｂを装着しているが、必ずしもフィルタ５ｂを設ける必要性はない。
【０００９】
前記可変容量ターボチャージャ３の排気入口より上流の排気通路を構成する排気マニホールド２にウェストゲートバルブ６を介してバイパス通路７の上流端を接続するとともに、このバイパス通路７の下流端を可変容量ターボチャージャ３の排気出口から酸化触媒コンバータ５に至る排気通路４のと中部分に接続することにより、エンジン１の運転状態に応じてウェストゲートバルブ６の開度を変更することにより、可変容量ターボチャージャ３をバイパスする排気の流量を制御するようにしている。
【００１０】
なお、可変容量ターボチャージャ３から吐出されて燃焼室に送り込まれる空気の流量は、可変容量ターボチャージャ３に供給される排気の流量によって変化することは勿論であるが、一定量の排気が排気が供給されている場合は、該ターボチャージャ３に内蔵したタービンノズルの角度（開度）によっても変化する。従って、エンジン１の運転状態に応答してウェストゲートバルブ６およびタービンノズルを図示しないコントロールユニットで制御することにより、過給率に影響を及ぼすことなくウェストゲートバルブ６の開度を変化させてバイパス排気流量を変化させることが可能となる。
【００１１】
また、上記のように可変容量ターボチャージャ３のタービンの上下流間をバイパス接続するバイパス通路７の途中に、酸化触媒タイプのマニバータ８を取り付けている。このマニバータ８は、例えば白金、ロジウムあるいはパラジウムなどを主成分とする従来公知の酸化触媒によるものであり、バイパス通路７を流れる排気の全量を酸化処理するものであり、このマニバータ８における酸化作用で温度上昇した排気が可変容量ターボチャージャ３のタービンから流出した排気に合流して酸化触媒コンバータ５に供給される。
【００１２】
上記の構成になる排気後処理システムにおいて、エンジン１の運転にともなって排出された排気は、温度が充分に高い状態にあっては、排気マニホールド２から可変容量ターボチャージャ３に供給されてタービンを駆動し、温度低下してターボチャージャ３から酸化触媒コンバータ５に送り込まれて浄化された後に大気中に排出される。
【００１３】
可変容量ターボチャージャ３から排出される排気の温度が酸化触媒コンバータ５の活性温度より低い場合は、ウェストゲートバルブ６が開かれる。すると、ウェストゲートバルブ６の開度に応じた量の排気が排気マニホールド２からバイパス通路７に流れ込んでマニバータ８に供給される。マニバータ８においては酸化作用による排気の浄化が行われた後に、可変容量ターボチャージャ３のタービンから流出した排気と合流して酸化触媒コンバータ５に供給される。また、マニバータ８における酸化作用でバイパス排気が浄化されると同時に温度が上昇する。
【００１４】
従って、可変容量ターボチャージャ３から流出する排気の温度が酸化触媒の活性温度よりも低い例えば軽負荷領域での運転時においても、マニバータ８による酸化作用で温度上昇したバイパス排気との合流で酸化触媒コンバータ５に供給される排気の温度を酸化触媒の活性温度の範囲内まで上昇させて高い後処理性能を発揮させることができる。
【００１５】
なお、ウェストゲートバルブ６の開度を調整してバイパス排気流量を変化させることで可変容量ターボチャージャ３から流出した排気に対する温度上昇の割合を最適制御することができるものであり、マニバータ８による温度の上昇効果をより高くするためには、マニバータ８の直上流部分に微量の燃料（ＨＣ成分）を供給し、あるいは、排気温度が低下したときにポストインジェクションを行って排気中に残留するＨＣ濃度を高くすることが有効である。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、エンジンの運転状態に応じてバルブの開度を可変制御してマニバータに供給されるバイパス排気の流量を変化させれば、酸化触媒に供給される排気の温度を触媒の活性温度範囲内に最適制御することができるために、可変容量ターボチャージャによる燃費の改善効果を損なうことなく、従来では処理性能が低下していた軽負荷領域などにおいても排気を的確に後処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る排気後処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 排気マニホールド
３ 可変容量ターボチャージャ
４ 排気通路
５ 酸化触媒コンバータ
５ａ 酸化触媒
５ｂ フィルタ
６ ウェストゲートバルブ
７ バイパス通路
８ マニバータ
【発明の属する技術分野】
本発明は可変容量ターボチャージャの排気出口に酸化触媒コンバータを接続した排気後処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量ターボチャージャを用いた場合は、エンジンの運転状態に応答してターボチャージャによる過給率を最適制御して燃費を改善することができる利点があるが、ターボチャージャでの仕事によって排気の温度が数十度〜百数十度も低下することはよく知られている。一方、酸化触媒コンバータの活性温度は幅が狭いために、エンジンの運転状態によっては酸化触媒コンバータに供給される排気の温度が活性温度よりも低くなって浄化機能が低下することが懸念される。
【０００３】
かかる事態を回避して排気の後処理効率を高くするために、従来のディーゼルエンジンではポストインジェクションなどを行って排気中に含まれるＨＣ濃度を増加させていたが、この場合は燃費が悪化するために可変容量ターボチャージャを設けたことによる燃費の改善効果が低下するという不具合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、可変容量ターボチャージャを用いて燃費の向上を図りつつ、酸化触媒コンバータによる排気の後処理性能を高くすることを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、可変容量ターボチャージャの排気出口に酸化触媒コンバータを接続した排気後処理システムにおいて、前記可変容量ターボチャージャの排気入口より上流の排気通路から分岐して該ターボチャージャの排気出口より下流で酸化触媒コンバータより上流の排気通路に合流するバイパス通路を設けるとともに、該バイパス通路の開度を可変制御するバルブおよび酸化触媒タイプのマニバータを前記バイパス通路に設けたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る排気後処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【０００７】
図１において、ディーゼルエンジン１の排気マニホールド２の集合部に可変容量ターボチャージャ３の排気入口を接続するとともに、該ターボチャージャ３の排気出口に排気通路４を介して酸化触媒コンバータ５を接続することにより、エンジン１から排出されて可変容量ターボチャージャ３を駆動した後の排気を酸化触媒コンバータ５で後処理するようにしている。
【０００８】
なお、酸化触媒コンバータ５の内部には従来公知の酸化触媒を担持させた触媒担体５ａの他に、排気中の微粒子を捕集・処理するフィルタ５ｂを装着しているが、必ずしもフィルタ５ｂを設ける必要性はない。
【０００９】
前記可変容量ターボチャージャ３の排気入口より上流の排気通路を構成する排気マニホールド２にウェストゲートバルブ６を介してバイパス通路７の上流端を接続するとともに、このバイパス通路７の下流端を可変容量ターボチャージャ３の排気出口から酸化触媒コンバータ５に至る排気通路４のと中部分に接続することにより、エンジン１の運転状態に応じてウェストゲートバルブ６の開度を変更することにより、可変容量ターボチャージャ３をバイパスする排気の流量を制御するようにしている。
【００１０】
なお、可変容量ターボチャージャ３から吐出されて燃焼室に送り込まれる空気の流量は、可変容量ターボチャージャ３に供給される排気の流量によって変化することは勿論であるが、一定量の排気が排気が供給されている場合は、該ターボチャージャ３に内蔵したタービンノズルの角度（開度）によっても変化する。従って、エンジン１の運転状態に応答してウェストゲートバルブ６およびタービンノズルを図示しないコントロールユニットで制御することにより、過給率に影響を及ぼすことなくウェストゲートバルブ６の開度を変化させてバイパス排気流量を変化させることが可能となる。
【００１１】
また、上記のように可変容量ターボチャージャ３のタービンの上下流間をバイパス接続するバイパス通路７の途中に、酸化触媒タイプのマニバータ８を取り付けている。このマニバータ８は、例えば白金、ロジウムあるいはパラジウムなどを主成分とする従来公知の酸化触媒によるものであり、バイパス通路７を流れる排気の全量を酸化処理するものであり、このマニバータ８における酸化作用で温度上昇した排気が可変容量ターボチャージャ３のタービンから流出した排気に合流して酸化触媒コンバータ５に供給される。
【００１２】
上記の構成になる排気後処理システムにおいて、エンジン１の運転にともなって排出された排気は、温度が充分に高い状態にあっては、排気マニホールド２から可変容量ターボチャージャ３に供給されてタービンを駆動し、温度低下してターボチャージャ３から酸化触媒コンバータ５に送り込まれて浄化された後に大気中に排出される。
【００１３】
可変容量ターボチャージャ３から排出される排気の温度が酸化触媒コンバータ５の活性温度より低い場合は、ウェストゲートバルブ６が開かれる。すると、ウェストゲートバルブ６の開度に応じた量の排気が排気マニホールド２からバイパス通路７に流れ込んでマニバータ８に供給される。マニバータ８においては酸化作用による排気の浄化が行われた後に、可変容量ターボチャージャ３のタービンから流出した排気と合流して酸化触媒コンバータ５に供給される。また、マニバータ８における酸化作用でバイパス排気が浄化されると同時に温度が上昇する。
【００１４】
従って、可変容量ターボチャージャ３から流出する排気の温度が酸化触媒の活性温度よりも低い例えば軽負荷領域での運転時においても、マニバータ８による酸化作用で温度上昇したバイパス排気との合流で酸化触媒コンバータ５に供給される排気の温度を酸化触媒の活性温度の範囲内まで上昇させて高い後処理性能を発揮させることができる。
【００１５】
なお、ウェストゲートバルブ６の開度を調整してバイパス排気流量を変化させることで可変容量ターボチャージャ３から流出した排気に対する温度上昇の割合を最適制御することができるものであり、マニバータ８による温度の上昇効果をより高くするためには、マニバータ８の直上流部分に微量の燃料（ＨＣ成分）を供給し、あるいは、排気温度が低下したときにポストインジェクションを行って排気中に残留するＨＣ濃度を高くすることが有効である。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、エンジンの運転状態に応じてバルブの開度を可変制御してマニバータに供給されるバイパス排気の流量を変化させれば、酸化触媒に供給される排気の温度を触媒の活性温度範囲内に最適制御することができるために、可変容量ターボチャージャによる燃費の改善効果を損なうことなく、従来では処理性能が低下していた軽負荷領域などにおいても排気を的確に後処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る排気後処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 排気マニホールド
３ 可変容量ターボチャージャ
４ 排気通路
５ 酸化触媒コンバータ
５ａ 酸化触媒
５ｂ フィルタ
６ ウェストゲートバルブ
７ バイパス通路
８ マニバータ
Claims (1)
- 可変容量ターボチャージャの排気出口に酸化触媒コンバータを接続した排気後処理システムにおいて、前記可変容量ターボチャージャの排気入口より上流の排気通路から分岐して該ターボチャージャの排気出口より下流で酸化触媒コンバータより上流の排気通路に合流するバイパス通路を設けるとともに、該バイパス通路の開度を可変制御するバルブおよび酸化触媒タイプのマニバータを前記バイパス通路に設けたことを特徴とする排気後処理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002251225A JP2004092413A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 排気後処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002251225A JP2004092413A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 排気後処理システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004092413A true JP2004092413A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32057866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002251225A Pending JP2004092413A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 排気後処理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004092413A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291061A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 触媒装置及びこれを備えた排気ガス浄化装置 |
| US20110011082A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Southwest Research Institute | Emissions Control System Having External Turbocharger Wastegate and Integrated Oxidation Catalyst |
| CN102187068A (zh) * | 2008-12-26 | 2011-09-14 | 丰田自动车株式会社 | 带增压器的内燃机的排气净化装置 |
| CN106968779A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-07-21 | 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 | 具有阀设备的大型二冲程发动机 |
| US10823031B2 (en) | 2018-09-20 | 2020-11-03 | Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc | Method and apparatus for turbo bypass valve operation strategy for close coupled SCR |
-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002251225A patent/JP2004092413A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291061A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 触媒装置及びこれを備えた排気ガス浄化装置 |
| CN102187068A (zh) * | 2008-12-26 | 2011-09-14 | 丰田自动车株式会社 | 带增压器的内燃机的排气净化装置 |
| US8516814B2 (en) | 2008-12-26 | 2013-08-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged internal combustion engine |
| US20110011082A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Southwest Research Institute | Emissions Control System Having External Turbocharger Wastegate and Integrated Oxidation Catalyst |
| CN106968779A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-07-21 | 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 | 具有阀设备的大型二冲程发动机 |
| US10823031B2 (en) | 2018-09-20 | 2020-11-03 | Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc | Method and apparatus for turbo bypass valve operation strategy for close coupled SCR |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041004 |
|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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