JP2007285265A - Exhaust structure for exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気タービン駆動過給機(ターボチャージャ)を備えた車両に搭載される排気構造に関する。特に、触媒の早期活性化を図り排気ガスの浄化を促進する技術に関する。 The present invention relates to an exhaust structure mounted on a vehicle provided with an exhaust turbine drive supercharger (turbocharger). In particular, the present invention relates to a technology that promotes early activation of a catalyst and promotes purification of exhaust gas.
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にウエイストゲートバルブを開いて、排気ガスの圧力をタービン下流側に逃がすことにより、過給圧の過度の上昇を防止している。 An engine equipped with a turbocharger obtains a high output by driving a turbine of the turbocharger using the pressure of exhaust gas and supercharging intake air by a compressor connected to the turbine. In general, the turbocharger is provided with an exhaust bypass device, and when the supercharging pressure reaches a predetermined pressure, the waste gate valve is opened to release the exhaust gas pressure downstream of the turbine. Prevents excessive increase of supercharging pressure.
近年、環境への配慮から、エンジンの始動直後に触媒コンバータを活性化させて、有害な汚染物質を大気中に放出しないような取り組みがなされている。触媒コンバータによる汚染物質の変換は、一般に400℃以上の十分高い温度に達したときにのみ行なわれる。このため、特に内燃機関の冷間起動の際には、触媒温度が所定温度にまで到達していないので、内燃機関から放出される汚染物質が処理されないまま、あるいは不十分に処理された状態で排出される時間がある程度継続することになる。 In recent years, due to environmental considerations, efforts have been made to activate the catalytic converter immediately after the engine is started so as not to release harmful pollutants into the atmosphere. The conversion of pollutants by the catalytic converter is generally performed only when a sufficiently high temperature of 400 ° C. or higher is reached. For this reason, especially when the internal combustion engine is cold-started, the catalyst temperature does not reach a predetermined temperature, so that the pollutants released from the internal combustion engine remain untreated or are treated insufficiently. The discharged time will continue to some extent.
タービンよりも下流側の配管構成として、特許文献1に示す構成が一般的に採られている(図1参照)。図1に示す配管構造は、過給圧調整用のバイパス通路100に、タービンを通過した排気ガス101を導き、1本の配管で触媒コンバータに排気ガスを導入している。エンジン始動時には、バイパス通路100のガス導入口102を大きく開きことで、排気ガスのほとんどがバイパス通路100から触媒コンバータに流入するため、触媒を早期に活性化できるとしている。
As a piping configuration on the downstream side of the turbine, a configuration shown in Patent Document 1 is generally employed (see FIG. 1). The piping structure shown in FIG. 1 introduces
また、特許文献2では、タービンホイールを収容するタービンハウジングにおいて、排気ガスの流入口と流出口とを、互いに近接させ、望ましくは互いに延長線上に配置することにより、排気ガスの流入口と流出口とをつなぐバイパス導管の長さを非常に短くし、タービンを通過する排気ガスの大部分をバイパス導管を通過させ、下流側にある触媒コンバータに案内する構成を開示している。
In
しかしながら、タービンを通過した排気ガスと、過給圧調整用のバイパスを通過した排気ガスとが同じ配管に流れる構成では、配管を太くせざるを得ず、配管の熱容量が大きくなって触媒コンバータに到達するまでに排ガスのもつ熱が奪われ温度が低下してしまうという問題が生じる。 However, in a configuration in which the exhaust gas that has passed through the turbine and the exhaust gas that has passed through the bypass for adjusting the boost pressure flow in the same pipe, the pipe must be made thicker, and the heat capacity of the pipe becomes larger, resulting in a catalytic converter. There is a problem that the temperature of the exhaust gas is deprived before reaching the temperature and the temperature is lowered.
また、特許文献2に開示のバイパス導管は、エンジン始動時以外の通常時にはモータ、ソレノイドなどの高価なアクチュエータを設けて、バイパス導管に通じる弁を開け閉めする制御を行わなければならず、費用が高くなるという課題がある。
In addition, the bypass conduit disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、触媒コンバータを効率的に活性化させることができる排気系の排気構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust structure of an exhaust system capable of efficiently activating a catalytic converter.
かかる目的を達成するために本発明の排気系の排気構造は、過給機のタービンから排出された排気ガスを排気浄化触媒装置へと案内する第1排気管と、内燃機関から排出された排気ガスを前記過給機のタービンを迂回して前記排気浄化触媒装置へと案内する第2排気管とを備える構成とする。
このように本発明は、タービンから排出された排気ガスを排気浄化触媒装置へと案内する排気管と、排気ガスをタービンを通さずに排気浄化触媒装置へと案内する排気管とを分けたことで、第2排気管の径を小さくして表面積を小さくし、第2排気管を通る排気ガスの温度低下を低減することができる。このため、排気浄化触媒装置を早急に暖め、活性化状態にして排気ガスの浄化を促進することができる。
In order to achieve such an object, the exhaust structure of the exhaust system of the present invention includes a first exhaust pipe that guides exhaust gas discharged from a turbine of a supercharger to an exhaust purification catalytic device, and exhaust gas discharged from an internal combustion engine. And a second exhaust pipe that guides gas to the exhaust purification catalyst device by bypassing the turbine of the supercharger.
As described above, the present invention has divided the exhaust pipe for guiding the exhaust gas discharged from the turbine to the exhaust purification catalytic device and the exhaust pipe for guiding the exhaust gas to the exhaust purification catalytic device without passing through the turbine. Thus, the diameter of the second exhaust pipe can be reduced to reduce the surface area, and the temperature drop of the exhaust gas passing through the second exhaust pipe can be reduced. For this reason, the exhaust purification catalyst device can be quickly warmed and activated to promote the purification of exhaust gas.
上記排気系の排気構造において、前記第2排気管は、前記排気ガスを前記排気浄化触媒装置の略中心に案内するように取り付けられているとよい。
排気ガスが排気浄化触媒装置の略中心に導かれるので、排気浄化触媒装置の触媒の温度分布を小さくして、排気浄化触媒装置の割れを防止することができる。
In the exhaust structure of the exhaust system, the second exhaust pipe may be attached so as to guide the exhaust gas to substantially the center of the exhaust purification catalyst device.
Since the exhaust gas is led to substantially the center of the exhaust purification catalyst device, it is possible to reduce the temperature distribution of the catalyst of the exhaust purification catalyst device and prevent the exhaust purification catalyst device from cracking.
上記排気系の排気構造において、前記第2排気管は、前記第1排気管内を通って、前記排気浄化触媒装置の略中心に前記排気ガスを案内するとよい。
従って、第1排気管からの排気ガスと第2排気管からの排気ガスとで、排気浄化触媒装置の全体に均一に排気ガスを送り込むことができる。さらに、タービンを通らない高温の排気ガスを排気浄化触媒装置の略中心に案内することができるので、排気浄化触媒装置の触媒の温度分布を小さくして、排気浄化触媒装置の割れを防止することができる。
In the exhaust structure of the exhaust system, the second exhaust pipe may guide the exhaust gas through the first exhaust pipe to the substantial center of the exhaust purification catalyst device.
Therefore, the exhaust gas from the first exhaust pipe and the exhaust gas from the second exhaust pipe can be uniformly fed into the entire exhaust purification catalyst device. Furthermore, since high-temperature exhaust gas that does not pass through the turbine can be guided to the substantial center of the exhaust purification catalyst device, the temperature distribution of the catalyst of the exhaust purification catalyst device can be reduced to prevent cracking of the exhaust purification catalyst device. Can do.
上記排気系の排気構造において、前記第1排気管と前記排気浄化触媒装置との接合口の中心と、前記第2排気管と前記排気浄化触媒装置との接合口の中心とを一致させるとよい。
従って、排気浄化触媒装置の全体に均一に排気ガスを送り込むことができる。
In the exhaust structure of the exhaust system, the center of the joint between the first exhaust pipe and the exhaust purification catalyst device may coincide with the center of the joint between the second exhaust pipe and the exhaust purification catalyst device. .
Therefore, the exhaust gas can be uniformly fed into the entire exhaust purification catalyst device.
上記排気系の排気構造において、前記第1排気管と前記第2排気管との前記排気浄化触媒装置側の端部を、前記排気浄化触媒装置との接合面で揃えるとよい。
従って、排気浄化触媒装置内に流れ込む排気ガスの流速を一定にして、触媒内での温度差をできるだけ少なくすることができる。
In the exhaust structure of the exhaust system, end portions of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe on the exhaust purification catalyst device side may be aligned with a joint surface with the exhaust purification catalyst device.
Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst device can be made constant, and the temperature difference in the catalyst can be reduced as much as possible.
上記排気系の排気構造において、前記第2排気管は、前記第1排気管との接合面で切断されているとよい。
従って、第2排気管を流れる排気ガスが途中から表面積の広い第1排気管を流れるので、第2排気管を流れてきた排気ガスの流速を遅くすることができる。このため、排気浄化触媒装置の触媒の温度分布を小さくして、排気浄化触媒装置の割れを防止することができる。
In the exhaust structure of the exhaust system, the second exhaust pipe may be cut at a joint surface with the first exhaust pipe.
Therefore, since the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe flows through the first exhaust pipe having a large surface area from the middle, the flow rate of the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the temperature distribution of the catalyst of the exhaust purification catalyst device and prevent the exhaust purification catalyst device from cracking.
本発明によれば、触媒コンバータを効率的に活性化させることができる。 According to the present invention, the catalytic converter can be activated efficiently.
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図2を参照しながら本実施例の構成を説明する。図2には、エンジン1と、その周辺部の構成が示されている。
エンジン1の吸気通路2と排気通路3との間には過給機としてのターボチャージャ4が設けられており、同ターボチャージャ4によって、エンジン1の各気筒へ吸入空気が過給される。また、排気通路3のターボチャージャ4の下流側には、排気ガス中のNOxを浄化するための触媒コンバータ5が設けられている。
First, the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the configuration of the engine 1 and its peripheral part.
A turbocharger 4 as a supercharger is provided between the
図3には、ターボチャージャ4の外観形状を示す。ターボチャージャ4は、センタハウジング41、タービンハウジング42、コンプレッサハウジング43を備えている。
タービンハウジング42内には、排気通路3の一部を構成するエキゾーストマニホールド31から送り込まれる排気によって回転するタービンホイール45が備えられている。また、コンプレッサハウジング43内には、吸気通路2内の空気を強制的にエンジン1の燃焼室へ送り込むコンプレッサホイール46が備えられている。これらのタービンホイール45とコンプレッサホイール46とは、ロータシャフト47を介して一体回転可能に連結されている。そして、タービンホイール45に排気ガスが吹き付けられて同タービンホイール45が回転するとコンプレッサホイール46も回転し、吸気通路2内の空気が強制的にエンジン1の燃焼室に送り込まれる。
FIG. 3 shows the external shape of the turbocharger 4. The turbocharger 4 includes a
In the
また、触媒コンバータ5は、NOx吸蔵還元型触媒が担持された担体であり、排気の空燃比がリーンの場合には排気中のNOxを吸蔵し、同空燃比がリッチの場合には吸蔵したNOxを還元・放出する。
Further, the
本実施例は、図2に示すようにターボチャージャ4のタービンホイール45から排出された排気ガスを触媒コンバータ5へと導く第1排気管6と、エンジン1から排出された排気ガスをターボチャージャ4のタービンホイール45を迂回して触媒コンバータ5へと導く第2排気管7とを設けている。タービンホイール45から排出された排気ガスを触媒コンバータ5へと導く排気管と、排気ガスをタービンホイール45を通さずに触媒コンバータ5へと導く排気管とを分けたことで、第2排気管7の径を小さくして表面積を小さくし、第2排気管7を通る排気ガスの温度低下を低減することができる。第2排気管7を通る排気ガスは、タービンホイール45を通過しないガスなので、タービンホイール45で仕事を行った排気ガスよりも高温の状態を維持している。この高温ガスの温度低下を最小限にして触媒コンバータ5に導くことで、触媒コンバータ5を早急に暖めて活性化状態にし、排気ガスの浄化を促進することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
図4(A)には、第1排気管6と第2排気管7とを排気ガス取入口側から見た構成を示す。図4(A)に示すように第1排気管6と第2排気管7とはそれぞれ独立した排気ガス取入口を有しており、第1排気管6の排気ガス取入口61は、図3に示すようにターボチャージャ4の排気口に接続されている。また第2排気管7の排気ガス取入口71は、ターボチャージャ4のタービンホイール45よりも上流側の排気通路3に接続されている。また、第1排気管6と第2排気管7の排気ガス取入口61、71には、排気フランジ60が設けられている。排気フランジ60にはボルト穴が設けられている。このボルト穴を通したボルトによって、第1排気管6とターボチャージャとを固定し、第2排気管7と排気通路3とを固定する。
FIG. 4A shows a configuration in which the
図4(B)には、第1排気管6、第2排気管7、触媒コンバータ5を、図4(A)に示すXY線で切断した断面の形状を示す。図4(B)に示すように第2排気管7の排気ガス取入口71付近には、バルブ70が設けられている。本実施例では、エンジン1の始動とともにこのバルブ70を開けて、排気ガスが第2排気管7に流れるようにするため、電気的な制御によってモータを駆動させ、このモータの駆動力を利用してバルブ70を開閉させる。これ以外に、バルブ70を開くバネを設けて、バネ力を利用してバルブ70を開いてもよい。
FIG. 4B shows a cross-sectional shape of the
図5を参照しながら第1排気管6と第2排気管7との詳細な構成について説明する。図5(A)に示すように第2排気管7は、第1排気管6内を通って、触媒コンバータ5との境界面8まで延びている。また、第1排気管6と第2排気管7とを鉛直方向に対して垂直に切断すると、それぞれの切断面の中心が略一致するように第2排気管7を第1排気管6内に通している。従って、第1排気管6からの排気ガスと第2排気管7からの排気ガスとを、触媒コンバータ5の全体に均一に送り込むことができる。さらに、タービンホイール45を通らない高温の排気ガスを触媒コンバータ5の略中心に案内することができるので、触媒コンバータ5の触媒の温度分布を小さくして、触媒コンバータ5の割れを防止することができる。
また、触媒コンバータ5に接する第1排気管6と第2排気管7との端部を、触媒コンバータ5との境界面8で揃えたことで、触媒コンバータ5内に流れ込む排気ガスの流速を一定にして、触媒内での温度差をできるだけ少なくすることができる。
A detailed configuration of the
Further, by aligning the end portions of the
また、第2排気管7の端部は、図5(B)に示すように境界面8まで延ばさずに、第1排気管6内の中間部分でカットしてもよい。また、図5(C)に示すように第1排気管6の排気管面で第2排気管7をカットすることもできる。このような構造とすることで、第2排気管7内を流れてきた排気ガスが途中から表面積の広い第1排気管6を流れるので、第2排気管7を流れてきた排気ガスの流速を遅くすることができる。このため、触媒コンバータ5の触媒の温度分布を小さくして、触媒コンバータ5の割れを防止することができる。
Moreover, you may cut the edge part of the
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 エンジン
2 吸気経路
3 排気経路
4 ターボチャージャ
5 触媒コンバータ
6 第1排気管
7 第2排気管
8 境界面
41 センタハウジング
42 タービンハウジング
43 コンプレッサハウジング
45 タービンホイール
46 コンプレッサホイール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
内燃機関から排出された排気ガスを前記過給機のタービンを迂回して前記排気浄化触媒装置へと案内する第2排気管と、を有することを特徴とする排気系の排気構造。 A first exhaust pipe for guiding exhaust gas discharged from a turbocharger turbine to an exhaust purification catalyst device;
An exhaust structure of an exhaust system, comprising: a second exhaust pipe that guides exhaust gas discharged from an internal combustion engine to the exhaust purification catalyst device by bypassing a turbine of the supercharger.
The exhaust structure of the exhaust system according to claim 1, wherein the second exhaust pipe is cut at a joint surface with the first exhaust pipe.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006116119A JP2007285265A (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Exhaust structure for exhaust system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006116119A JP2007285265A (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Exhaust structure for exhaust system |
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JP2007285265A true JP2007285265A (en) | 2007-11-01 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011231730A (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Isuzu Motors Ltd | Turbo supercharger |
WO2012086059A1 (en) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
JP2020002783A (en) * | 2018-06-25 | 2020-01-09 | 株式会社Subaru | engine |
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