JP2009024619A - Exhaust control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気通路及び排気通路に直列に配置された2つの過給機を備える内燃機関の排気制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust control device for an internal combustion engine including two superchargers arranged in series in an intake passage and an exhaust passage.
従来より、排気再循環装置(EGR装置)、NOx触媒、NOx触媒に還元剤を供給する還元剤添加装置などを用いて、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化する内燃機関の排気浄化装置の一例が特許文献1及び2に開示されている。
Conventionally, exhaust gas from an internal combustion engine that purifies nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas using an exhaust gas recirculation device (EGR device), a NOx catalyst, a reducing agent addition device that supplies a reducing agent to the NOx catalyst, and the like. An example of the purification device is disclosed in
特許文献1に記載の内燃機関の排気浄化装置では、NOx触媒を含む触媒コンバータが1つの過給機のタービンの下流に配置されている。また、この内燃機関の排気浄化装置では、エキゾーストマニホールドにおいて、還元剤添加装置と排気再循環装置とが相互に離れた位置に配置されている。これにより、還元剤添加装置から吐出された還元剤が排気再循環装置を介して吸気系に回り込むことを防止でき、内燃機関のトルク変動等の発生を防止できるとされている。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in
一方、特許文献2に記載の内燃機関の排気浄化装置では、NOx触媒を含む触媒コンバータが2つの過給機のタービンの下流に配置されている。また、この内燃機関の排気浄化装置では、分割型排気マニホールドと、各分割排気型マニホールドの排気集合部の下流に配置されたNOx触媒と、FGR装置が設けられ、還元剤添加手段は一方の排気マニホールド側に設けられ、EGR取出口は他方の排気マニホールド側に設けられている。これにより、大量EGR運転時に還元剤が添加されたとしても、添加された還元剤が排気脈動によりEGR管を通って吸気系へ回り込むことを最小限に抑えることができ、内燃機関のトルク変動等の発生を防止できるとされている。
On the other hand, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in
なお、特許文献3乃至5には、吸気系及び排気系に2つのターボを直列に配置して構成される2段ターボシステムの例が記載されている。このような2段ターボシステムでは、エンジンの回転数等に応じて2つの低圧ターボ及び高圧ターボを使い分ける。これにより、内燃機関の全負荷領域に亘って適切な過給を得られるといった効果がある。特に、特許文献3乃至5に記載の2段ターボシステムでは、2つの低圧ターボ及び高圧ターボの使い分けを実現するために、吸気通路や排気通路に対して、低圧ターボや高圧ターボをバイパスするためのバイパス路及びそのバイパス路の開閉を制御する開閉弁が設けられる。
上記の特許文献1及び2に記載の内燃機関の排気浄化装置では、それぞれ、NOx触媒を含む触媒コンバータが1つ又は2つの過給機のタービンの下流に配置されているが、そのNOx触媒の容量について記載されていない。ここで、上記の特許文献1及び2のように過給機付きエンジンを搭載した車両では、過給機の熱容量が大きいため、過給機が排気の温度を吸収してしまい、排気によりNOx触媒を十分に暖めることは難しい。このような観点から、このような構成の下、エンジン始動直後の低温状態にあるNOx触媒の早期暖機を図るためにNOx触媒の容量を小さくしたような場合には、これによりNOx触媒において圧力損失が大きくなってしまうといった課題がある。また、NOx触媒における圧力損失の増大により、過給機のタービンによる過給が低下してしまうと共に、燃費が悪化してしまうといった課題がある。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in
また、上記の特許文献1及び2に記載の内燃機関の排気浄化装置では、還元剤添加弁が所定の気筒の排気ポートに設けられているので、還元剤が排気再循環装置へ回り込むことをある程度防止できるものの、その防止効果は十分とはいえない。即ち、これらの内燃機関の排気浄化装置では、上記のような構成により還元剤添加弁がEGR管よりも上流に位置することになるため、EGRガスに還元剤が混入されてしまい、これによって還元剤の一部が排気再循環装置へ回り込み易くなってしまうといった課題がある。
Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in
また、この構成によれば、還元剤添加弁が所定の気筒の排気ポート(又は排気バルブの近傍)に設けられるので、還元剤添加弁は常時排気に曝されて温度が上昇し、その排気の熱により還元剤添加弁の先端又は噴射孔内に残留した還元剤が炭化して、還元剤添加弁の詰まりが生じてしまうといった課題もある。 Further, according to this configuration, since the reducing agent addition valve is provided in the exhaust port of the predetermined cylinder (or in the vicinity of the exhaust valve), the reducing agent addition valve is constantly exposed to the exhaust gas, and the temperature rises. There is also a problem that the reducing agent remaining in the tip or the injection hole of the reducing agent addition valve is carbonized due to heat and the reducing agent addition valve is clogged.
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、吸気通路及び排気通路に直列に配置された2つの過給機を備える内燃機関の排気制御装置において、圧力損失を発生させることなく触媒の早期暖機を図ること、排気再循環装置への還元剤の回り込みを防止すること、還元剤添加弁に対する還元剤の詰まりを防止すること、などを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in an exhaust control device for an internal combustion engine including two superchargers arranged in series in an intake passage and an exhaust passage, a catalyst without causing pressure loss is provided. The purpose of this is to prevent the reductant from flowing into the exhaust gas recirculation device, prevent the reductant from clogging with the reductant, and the like.
本発明の1つの観点では、内燃機関の排気制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1の過給機と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置されると共に、前記第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、前記排気通路において、前記第1の過給機の第1のタービンの上流側と、前記第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、前記第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、前記第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、前記排気通路において、前記第2の過給機の第2のタービンの上流側と、前記第2のタービンの下流側とを連結している第2のバイパス通路と、前記第2のバイパス通路に設けられた第2のバイパス弁と、前記第2のバイパス弁の開閉状態を制御する第2のバイパス弁制御手段と、前記第2のバイパス通路に設けられた第1の触媒と、を備える。 In one aspect of the present invention, an exhaust control device for an internal combustion engine includes a first supercharger disposed in an intake passage and an exhaust passage, and disposed in the intake passage and the exhaust passage. A second turbocharger arranged in series with the supercharger, and an upstream side of the first turbine of the first supercharger and a downstream side of the first turbine are connected in the exhaust passage. A first bypass passage, a first bypass valve provided in the first bypass passage, first bypass valve control means for controlling an open / closed state of the first bypass valve, and the exhaust A second bypass passage connecting the upstream side of the second turbine of the second turbocharger and the downstream side of the second turbine, and the second bypass passage. The second bypass valve and the open / closed state of the second bypass valve. Comprising a second bypass valve control means for, and a first catalyst provided in the second bypass passage.
上記の内燃機関の排気制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1の過給機と、吸気通路及び排気通路に配置されると共に、第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、を備える。好適な例では、第1の過給機が低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、第2の過給機が中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成される、いわゆる2段過給方式であることが好ましい。この場合、低中速域では、主に第1の過給機により過給が行われると共に、中高速域では、主に第2の過給機により過給が行われる。また、この内燃機関の排気制御装置は、排気通路において、第1の過給機の第1のタービンの上流側と、第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、排気通路において、第2の過給機の第2のタービンの上流側と、第2のタービンの下流側とを連結している第2のバイパス通路と、第2のバイパス通路に設けられた第2のバイパス弁と、第2のバイパス弁の開閉状態を制御する第2のバイパス弁制御手段と、第2のバイパス通路に設けられた第1の触媒と、を備える。第1の触媒は、容積の小さい小型の触媒であることが好ましく、また、窒素酸化物(NOx)を吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。 The exhaust control device for an internal combustion engine described above is arranged in a first supercharger arranged in the intake passage and the exhaust passage, and arranged in series with the first supercharger while being arranged in the intake passage and the exhaust passage. A second supercharger. In a preferred example, the first supercharger is configured as a low-capacity low-speed supercharger having a large supercharging capability in the low and medium speed range, and the second supercharger is configured to have a supercharging capability in the medium and high speed range. A so-called two-stage supercharging system configured as a large-capacity, high-speed supercharger is preferable. In this case, supercharging is performed mainly by the first supercharger in the low / medium speed region, and supercharging is performed mainly by the second supercharger in the medium / high speed region. The exhaust control device for an internal combustion engine includes: a first bypass passage connecting an upstream side of the first turbine of the first supercharger and a downstream side of the first turbine in the exhaust passage; The first bypass valve provided in the first bypass passage, the first bypass valve control means for controlling the open / closed state of the first bypass valve, and the second supercharger second in the exhaust passage. A second bypass passage connecting the upstream side of the turbine and the downstream side of the second turbine, a second bypass valve provided in the second bypass passage, and opening and closing of the second bypass valve 2nd bypass valve control means which controls a state, and the 1st catalyst provided in the 2nd bypass passage. The first catalyst is preferably a small catalyst having a small volume, and is preferably a NOx occlusion reduction catalyst that occludes and purifies nitrogen oxides (NOx).
この構成によれば、第1のバイパス弁制御手段及び第2のバイパス弁制御手段が、内燃機関の負荷状態等に応じて、第1のバイパス弁及び第2のバイパス弁の開閉状態を制御することにより、内燃機関から排気通路へ排出される排気ガスを、排気通路、第1のバイパス通路、第2のバイパス通路のうち所望の通路へ流動させることができる。よって、所望の通路を通じて前記排気ガスを第1の過給機の第1のタービン又は第2の過給機の第2のタービンへ流動させることにより、第1の過給機と第2の過給機の使い分けを行うことが可能になる。また、所望の通路を通じて前記排気ガスを第2のバイパス通路へ流動させることにより、前記排気ガスを第1の触媒へ導入することができ、第1の触媒の早期暖機を促進することができる。 According to this configuration, the first bypass valve control means and the second bypass valve control means control the open / close state of the first bypass valve and the second bypass valve in accordance with the load state of the internal combustion engine. Thus, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage can be flowed to a desired passage among the exhaust passage, the first bypass passage, and the second bypass passage. Therefore, the first supercharger and the second supercharger are flowed through the desired passage by flowing the exhaust gas to the first turbine of the first supercharger or the second turbine of the second supercharger. It is possible to properly use the feeder. Further, by flowing the exhaust gas to the second bypass passage through a desired passage, the exhaust gas can be introduced into the first catalyst, and early warm-up of the first catalyst can be promoted. .
上記の内燃機関の排気制御装置の一つの態様では、前記排気通路において、前記第2のタービンの下流側の前記排気通路に対して合流する前記第2のバイパス通路の合流部より下流には、前記第1の触媒より容量の大きい第2の触媒が設けられ、前記内燃機関の始動直後において、前記内燃機関の排気温度が低い場合、及び/又は前記第2の触媒の温度が低い場合には、前記第1のバイパス弁制御手段は、前記第1のバイパス弁を閉状態に維持すると共に、前記第2のバイパス弁制御手段は、前記第2のバイパス弁を開く。ここで、第2の触媒は、窒素酸化物(NOx)を吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。 In one aspect of the exhaust control device for an internal combustion engine, in the exhaust passage, downstream of the joining portion of the second bypass passage that joins the exhaust passage on the downstream side of the second turbine, When a second catalyst having a larger capacity than the first catalyst is provided, and immediately after starting the internal combustion engine, when the exhaust temperature of the internal combustion engine is low and / or when the temperature of the second catalyst is low The first bypass valve control means keeps the first bypass valve in a closed state, and the second bypass valve control means opens the second bypass valve. Here, the second catalyst is preferably a NOx occlusion reduction catalyst that occludes and purifies nitrogen oxides (NOx).
この態様では、内燃機関から排気通路へ排出された排気ガスは、主に、第1の過給機の第1のタービン、第2のバイパス弁の分岐部、第1の触媒、第2のバイパス弁の合流部、第2の触媒と流れる。これにより、前記排気ガスの一部が第2のバイパス弁を経由して第1の触媒に流れることになるので、第1の触媒の温度を早く上昇させることができる。その結果、第1の触媒及び第2の触媒により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化を行うことができる。また、かかる状態から内燃機関が高負荷になったような場合でも、第2のバイパス弁が開状態にあることにより、多くの量の排ガスが第1の触媒へ流れるので、第1の触媒の暖機がより促進される。 In this aspect, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage mainly includes the first turbine of the first supercharger, the branch portion of the second bypass valve, the first catalyst, and the second bypass. It flows with the junction of the valve, the second catalyst. As a result, part of the exhaust gas flows to the first catalyst via the second bypass valve, so that the temperature of the first catalyst can be raised quickly. As a result, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas can be purified by the first catalyst and the second catalyst. Further, even when the internal combustion engine becomes a heavy load from such a state, a large amount of exhaust gas flows to the first catalyst because the second bypass valve is open, so that the first catalyst Warm-up is further promoted.
好適な例では、前記第2のバイパス弁制御手段は、前記内燃機関の暖機後に前記第2のバイパス弁を閉じる。これにより、前記排気ガスは、小容量の第1の触媒を通過しなくなる。よって、第1の触媒を通過することによって発生する排気圧力の上昇、及び第1の触媒において圧力損失が生じることを回避することができる。さらに、第1の触媒にて圧力損失が生じることを回避できるので、これに伴って第1の過給機の第1のタービンによる過給が低下すること、また、燃費が悪化すること、などを防止できる。また、この内燃機関の暖機後における排気制御によれば、第1の触媒が高温の排気ガスに曝されなくなるので、前記高温の排気ガスの熱による第1の触媒の劣化を防ぐことができる。 In a preferred example, the second bypass valve control means closes the second bypass valve after the internal combustion engine is warmed up. As a result, the exhaust gas does not pass through the first catalyst having a small volume. Therefore, it is possible to avoid an increase in the exhaust pressure generated by passing through the first catalyst and a pressure loss in the first catalyst. Furthermore, since it is possible to avoid the occurrence of pressure loss in the first catalyst, the supercharging by the first turbine of the first supercharger is reduced accordingly, and the fuel consumption is deteriorated. Can be prevented. Further, according to the exhaust control after warming up the internal combustion engine, the first catalyst is not exposed to the high-temperature exhaust gas, so that the deterioration of the first catalyst due to the heat of the high-temperature exhaust gas can be prevented. .
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記内燃機関の暖機後であって、前記内燃機関が低負荷である場合には、前記第1のバイパス弁制御手段は前記第1のバイパス弁を閉状態に維持すると共に、前記第2のバイパス弁制御手段は前記第2のバイパス弁を閉状態に維持する。 In another aspect of the exhaust control device for an internal combustion engine, when the internal combustion engine is at a low load after the warm-up of the internal combustion engine, the first bypass valve control means is configured to control the first bypass valve control means. While maintaining the bypass valve in the closed state, the second bypass valve control means maintains the second bypass valve in the closed state.
この態様では、内燃機関から排気通路へ排出された排気ガスは、第1の過給機の第1のタービン、第2の過給機の第2のタービン、第2の触媒等と流れる。これにより、第1のタービン及び第2のタービンが回転し、その回転によるトルクが第1の過給機の第1のコンプレッサ及び第2の過給機の第2のコンプレッサに夫々伝達されて過給が行われる。この運転状態では、前記排気ガスの量は少ないので、過給は主に第1のタービンにより得られる。また、この場合、第2の触媒により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化が行われる。 In this aspect, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage flows through the first turbine of the first supercharger, the second turbine of the second supercharger, the second catalyst, and the like. As a result, the first turbine and the second turbine rotate, and the torque generated by the rotation is transmitted to the first compressor of the first supercharger and the second compressor of the second supercharger, respectively. Pay is done. In this operating state, the amount of exhaust gas is small, so that supercharging is mainly obtained by the first turbine. In this case, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is purified by the second catalyst.
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記第1のバイパス弁制御手段は、前記内燃機関が高負荷になった場合に、前記第1のバイパス弁を開く。これは、内燃機関の暖機後であって、内燃機関が低負荷から高負荷になった場合には、前記排気ガスの量が増えるため、低中速域用の小容量の第1のタービンが抵抗となって前記排気ガスが第1のタービンを通過し難くなるためである。これにより、内燃機関から排気通路へ排出された大量の排気ガスは、主に、第1のバイパス通路、第2の過給機の第2のタービン、第2の触媒と流れる。そのため、大量の排気ガスにより第2のタービンが回転し、その回転によるトルクが第2の過給機の第2のコンプレッサに伝達されて過給が行われる。これにより、中高速域において必要な過給量、過給圧が得られる。また、この場合、第2の触媒により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化が行われる。 In another aspect of the exhaust control apparatus for an internal combustion engine, the first bypass valve control means opens the first bypass valve when the internal combustion engine becomes a high load. This is after the warm-up of the internal combustion engine, and when the internal combustion engine is changed from a low load to a high load, the amount of the exhaust gas increases, so the first turbine with a small capacity for the low and medium speed range. This is because resistance becomes difficult and the exhaust gas hardly passes through the first turbine. As a result, a large amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage flows mainly through the first bypass passage, the second turbine of the second supercharger, and the second catalyst. Therefore, the second turbine is rotated by a large amount of exhaust gas, and the torque generated by the rotation is transmitted to the second compressor of the second supercharger to perform supercharging. As a result, the required supercharging amount and supercharging pressure can be obtained in the medium to high speed range. In this case, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is purified by the second catalyst.
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気通路に対し還元剤を供給する還元剤添加弁を更に備え、前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第1のタービンと前記第2のタービンの間に設けられている。 In another aspect of the exhaust gas control apparatus for an internal combustion engine, the internal combustion engine further includes a reducing agent addition valve that supplies a reducing agent to the exhaust passage, and the reducing agent addition valve is connected to the first turbine in the exhaust passage. It is provided between the second turbines.
これにより、還元剤添加弁は、第1の過給機の第1のタービンの下流の排気通路に配置されることになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて噴射(添加)された還元剤が、第1の過給機の上流に位置するEGR通路へ回り込むことを防止できる。また、還元剤添加弁は、第2の過給機の第2のタービンの上流の排気通路に配置されることになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて噴射された還元剤が第2のタービンを通過することにより、第2のタービンにより排気ガスと還元剤の混合/攪拌が促進される。さらに、この態様によれば、還元剤添加弁は、第1のタービンと第2のタービンの間の排気通路に比べて温度の高くなる排気マニホールド付近には配置されなくなるので、還元剤添加弁の加熱温度を下げることができ、排気ガスの熱によって還元剤添加弁の先端又は噴射孔内に残留した還元剤が炭化して、還元剤添加弁の詰まりが生じてしまうこと、或いは排気ガスの熱によって還元剤添加弁の破損が生じてしまうこと、などを防止できる。 As a result, the reducing agent addition valve is disposed in the exhaust passage downstream of the first turbine of the first supercharger, and is injected (added) from the reducing agent addition valve toward the exhaust passage. It is possible to prevent the reducing agent from entering the EGR passage located upstream of the first supercharger. Further, since the reducing agent addition valve is disposed in the exhaust passage upstream of the second turbine of the second supercharger, the reducing agent injected from the reducing agent addition valve toward the exhaust passage is the first. By passing through the second turbine, mixing / stirring of the exhaust gas and the reducing agent is promoted by the second turbine. Furthermore, according to this aspect, the reducing agent addition valve is not disposed near the exhaust manifold where the temperature is higher than that of the exhaust passage between the first turbine and the second turbine. The heating temperature can be lowered, and the reducing agent remaining in the tip of the reducing agent addition valve or the injection hole may be carbonized due to the heat of the exhaust gas, resulting in clogging of the reducing agent addition valve, or the heat of the exhaust gas. This can prevent the reducing agent addition valve from being damaged.
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記第1の触媒は、前記第2のタービンの上流側の前記排気通路から分岐する前記第2のバイパス通路の分岐部に配置され、前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第2のバイパス通路の前記分岐部及び前記第1の触媒に対して同軸上に配置されている。この態様によれば、還元剤添加弁から噴射された還元剤が排気通路の内壁に衝突するまでの距離を大きくすることができる、言い換えれば、第2のバイパス通路等において還元剤の噴霧するための空間を大きくとることができる。これにより、噴射された還元剤が排気通路の内壁に対して付着してしまうことを低減できると共に、還元剤の気化の促進、及び排気ガスと還元剤の混合の促進を夫々図ることができる。 In another aspect of the exhaust control device for an internal combustion engine, the first catalyst is disposed in a branch portion of the second bypass passage that branches from the exhaust passage on the upstream side of the second turbine, The reducing agent addition valve is arranged coaxially with respect to the branch portion of the second bypass passage and the first catalyst in the exhaust passage. According to this aspect, the distance until the reducing agent injected from the reducing agent addition valve collides with the inner wall of the exhaust passage can be increased. In other words, the reducing agent is sprayed in the second bypass passage or the like. Can take a large space. As a result, it is possible to reduce the adhesion of the injected reducing agent to the inner wall of the exhaust passage, and it is possible to promote the vaporization of the reducing agent and promote the mixing of the exhaust gas and the reducing agent.
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記第2のバイパス弁制御手段は、前記還元剤添加弁が前記第2のバイパス通路の前記分岐部に向けて前記還元剤を添加する際に、閉状態にある前記第2のバイパス弁を開き側に制御する。ここで、第2のバイパス弁を開き側に制御することには、第2のバイパス弁を一部開いた状態に制御すること、又は半分だけ開いた状態に制御すること、などが含まれる。また、第2のバイパス弁の開度の割合は、エンジン回転数やトルクなど車両の諸元や各種の条件に基づいて調整されることが好ましい。 In another aspect of the exhaust gas control apparatus for an internal combustion engine, the second bypass valve control means may be configured such that the reducing agent addition valve adds the reducing agent toward the branch portion of the second bypass passage. Then, the second bypass valve in the closed state is controlled to the open side. Here, controlling the second bypass valve to the open side includes controlling the second bypass valve in a partially opened state, or controlling the second bypass valve in a half opened state, and the like. Moreover, it is preferable that the ratio of the opening degree of the second bypass valve is adjusted based on vehicle specifications such as engine speed and torque and various conditions.
この態様によれば、還元剤添加弁を通じて第2のバイパス通路に導入された還元剤は、第1の触媒によってクラッキング(化学分解反応)され、或いは一部酸化する。これにより、内燃機関の低負荷又は中負荷状態において、還元に際し適切量のクラッキングされた還元剤を第2の触媒へ供給することが可能となり、第2の触媒による、排気中の未燃燃料成分(CO、HC)に対する窒素酸化物(NOx)の還元効率を向上させることができると共に、噴射された還元剤の一部を第2の過給機の第2のタービン側へ導入させることができ、第2のタービンによる排気ガスと還元剤の混合/攪拌の効果の促進を図ることができる。 According to this aspect, the reducing agent introduced into the second bypass passage through the reducing agent addition valve is cracked (chemical decomposition reaction) by the first catalyst or partially oxidized. This makes it possible to supply an appropriate amount of cracked reducing agent to the second catalyst during the reduction in the low load or medium load state of the internal combustion engine, and the unburned fuel component in the exhaust gas by the second catalyst. It is possible to improve the reduction efficiency of nitrogen oxide (NOx) with respect to (CO, HC) and to introduce a part of the injected reducing agent into the second turbine side of the second supercharger. The effect of mixing / stirring the exhaust gas and the reducing agent by the second turbine can be promoted.
本発明の他の観点では、内燃機関の排気制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1の過給機と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置されると共に、前記第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、前記排気通路において、前記第1の過給機の第1のタービンの上流側と、前記第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、前記第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、前記第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、第1の触媒と、を備え、前記第1の触媒は、前記第1のタービンの上流側の前記排気通路から分岐する前記第1のバイパス通路の分岐部と、前記第1のタービンとの間に位置する前記排気通路、又は前記第1のタービンの下流側の前記排気通路に対して合流する前記第1のバイパス通路の合流部と、前記第1のタービンとの間に位置する前記排気通路に設けられている。 In another aspect of the present invention, an exhaust control device for an internal combustion engine includes a first supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage, the first supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage, and the first supercharger. A second turbocharger arranged in series with the supercharger, and an upstream side of the first turbine of the first supercharger and a downstream side of the first turbine are connected in the exhaust passage. A first bypass passage, a first bypass valve provided in the first bypass passage, a first bypass valve control means for controlling an open / closed state of the first bypass valve, The first catalyst is located between the branch portion of the first bypass passage that branches from the exhaust passage on the upstream side of the first turbine and the first turbine. To the exhaust passage, or to the exhaust passage downstream of the first turbine. A merging portion of the first bypass passage merging with, is provided in the exhaust passage located between the first turbine.
上記の内燃機関の排気制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第1の過給機と、吸気通路及び排気通路に配置されると共に、第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、を備える。好適な例では、第1の過給機が低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、第2の過給機が中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成される、いわゆる2段過給方式であることが好ましい。この場合、低中速域では、主に第1の過給機により過給が行われると共に、中高速域では、主に第2の過給機により過給が行われる。また、この内燃機関の排気制御装置は、排気通路において、第1の過給機の第1のタービンの上流側と、第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、第1の触媒と、を備える。ここで、第1の触媒は、容積の小さい小型の触媒であることが好ましく、また、窒素酸化物(NOx)を吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。 The exhaust control device for an internal combustion engine described above is arranged in a first supercharger arranged in the intake passage and the exhaust passage, and arranged in series with the first supercharger while being arranged in the intake passage and the exhaust passage. A second supercharger. In a preferred example, the first supercharger is configured as a low-capacity low-speed supercharger having a large supercharging capability in the low and medium speed range, and the second supercharger is configured to have a supercharging capability in the medium and high speed range. A so-called two-stage supercharging system configured as a large-capacity, high-speed supercharger is preferable. In this case, supercharging is performed mainly by the first supercharger in the low / medium speed region, and supercharging is performed mainly by the second supercharger in the medium / high speed region. The exhaust control device for an internal combustion engine includes: a first bypass passage connecting an upstream side of the first turbine of the first supercharger and a downstream side of the first turbine in the exhaust passage; And a first bypass valve provided in the first bypass passage, a first bypass valve control means for controlling an open / closed state of the first bypass valve, and a first catalyst. Here, the first catalyst is preferably a small catalyst having a small volume, and is preferably a NOx occlusion reduction catalyst that occludes and purifies nitrogen oxides (NOx).
特に、第1の触媒は、第1のタービンの上流側の排気通路から分岐する第1のバイパス通路の分岐部と、第1のタービンとの間に位置する排気通路、又は第1のタービンの下流側の排気通路に対して合流する第1のバイパス通路の合流部と、第1のタービンとの間に位置する排気通路に設けられている。 In particular, the first catalyst is an exhaust passage located between the branch portion of the first bypass passage branched from the exhaust passage on the upstream side of the first turbine and the first turbine, or of the first turbine. It is provided in the exhaust passage located between the joining portion of the first bypass passage that joins the downstream exhaust passage and the first turbine.
この構成によれば、第1のバイパス弁制御手段が、内燃機関の負荷状態等に応じて、第1のバイパス弁の開閉状態を制御することにより、内燃機関から排気通路へ排出された排気ガスを、排気通路、第1のバイパス通路のうち所望の通路へ流動させることができる。
よって、所望の通路を通じて前記排気ガスを第1の過給機の第1のタービン又は第2の過給機の第2のタービンへ流動させることにより、第1の過給機と第2の過給機の使い分けを行うことが可能になる。また、所望の通路を通じて前記排気ガスを第1の触媒へ導入することにより、第1の触媒の早期暖機を促進することができる。
According to this configuration, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage by the first bypass valve control means controlling the open / close state of the first bypass valve in accordance with the load state of the internal combustion engine or the like. Can flow into a desired passage of the exhaust passage and the first bypass passage.
Therefore, the first supercharger and the second supercharger are flowed through the desired passage by flowing the exhaust gas to the first turbine of the first supercharger or the second turbine of the second supercharger. It is possible to properly use the feeder. In addition, by introducing the exhaust gas into the first catalyst through a desired passage, early warm-up of the first catalyst can be promoted.
上記の内燃機関の排気制御装置の一つの態様では、内燃機関の暖機後であって、内燃機関が低負荷である場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁を閉状態に維持する。 In one aspect of the exhaust control device for an internal combustion engine described above, when the internal combustion engine is at a low load after the warm-up of the internal combustion engine, the first bypass valve control means includes the first bypass valve. Keep closed.
この態様によれば、内燃機関から排気通路へ排出された排気ガスは、第1の過給機の第1のタービン、第1の触媒、第2の過給機の第1のタービンと流れる。これにより、第1のタービン及び第2のタービンが回転し、その回転によるトルクが第1の過給機の第1のコンプレッサ及び第2の過給機の第2のコンプレッサに夫々伝達されて過給が行われる。この運転状態では、前記排気ガスの量は少ないので、過給は主に第1のタービンにより得られる。また、内燃機関が低負荷のときは排気ガスの温度が低いときであるため、排気ガスの殆どを第1の触媒を通過させることによって、第1の触媒の温度を早く上昇させることができる。その結果、第1の触媒により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化を行うことができる。 According to this aspect, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage flows through the first turbine of the first supercharger, the first catalyst, and the first turbine of the second supercharger. As a result, the first turbine and the second turbine rotate, and the torque generated by the rotation is transmitted to the first compressor of the first supercharger and the second compressor of the second supercharger, respectively. Pay is done. In this operating state, the amount of exhaust gas is small, so that supercharging is mainly obtained by the first turbine. Further, since the temperature of the exhaust gas is low when the internal combustion engine is at a low load, the temperature of the first catalyst can be quickly raised by passing most of the exhaust gas through the first catalyst. As a result, the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas can be purified by the first catalyst.
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、第1のバイパス弁制御手段は、内燃機関が高負荷になった場合に第1のバイパス弁を開く。これは、内燃機関が低負荷から高負荷になった場合には、前記排気ガスの量が増えてくるため、低中速域用の小容量の第1のタービンが抵抗となって前記排気ガスが第1のタービンを通過し難くなるためである。これにより、内燃機関から排気通路へ排出された大量の排気ガスは、主に、第1のバイパス通路、第2の過給機の第2のタービンと流れる。そのため、大量の排気ガスにより第2のタービンが回転し、その回転によるトルクが第2の過給機の第2のコンプレッサに伝達されて過給が行われる。これにより、中高速域において必要な過給量、過給圧が得られる。また、この場合、前記排気ガスは、第1の触媒を通過せずに、第1のバイパス通路側へ流動することになるので、第1の触媒を通過することによって発生する排気圧力の上昇、及び第1の触媒において圧力損失が生じることを回避することができる。さらに、第1の触媒にて圧力損失が生じることを回避できるので、これに伴って第1の過給機の第1のタービンによる過給が低下すること、また、燃費が悪化すること、などを防止できる。また、この内燃機関の暖機後における排気制御によれば、第1の触媒が高温の排気ガスに曝されなくなるので、前記高温の排気ガスの熱による第1の触媒の劣化を防ぐことができる。 In another aspect of the exhaust control device for the internal combustion engine, the first bypass valve control means opens the first bypass valve when the internal combustion engine becomes a high load. This is because when the internal combustion engine is changed from a low load to a high load, the amount of the exhaust gas increases. Therefore, the first turbine with a small capacity for the low and medium speed range becomes a resistance and the exhaust gas This is because it becomes difficult to pass through the first turbine. As a result, a large amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the exhaust passage flows mainly through the first bypass passage and the second turbine of the second supercharger. Therefore, the second turbine is rotated by a large amount of exhaust gas, and the torque generated by the rotation is transmitted to the second compressor of the second supercharger to perform supercharging. As a result, the required supercharging amount and supercharging pressure can be obtained in the medium to high speed range. Further, in this case, the exhaust gas flows to the first bypass passage side without passing through the first catalyst, so that an increase in exhaust pressure generated by passing through the first catalyst, And it is possible to avoid the occurrence of pressure loss in the first catalyst. Furthermore, since it is possible to avoid the occurrence of pressure loss in the first catalyst, the supercharging by the first turbine of the first supercharger is reduced accordingly, and the fuel consumption is deteriorated. Can be prevented. Further, according to the exhaust control after warming up the internal combustion engine, the first catalyst is not exposed to the high-temperature exhaust gas, so that the deterioration of the first catalyst due to the heat of the high-temperature exhaust gas can be prevented. .
上記の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気通路に対し還元剤を供給する還元剤添加弁を更に備え、前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第1のバイパス通路の前記分岐部と前記第1のバイパス通路の前記合流部との間に設けられている。 これにより、還元剤添加弁は、第1の過給機の第1のタービンの下流の排気通路に配置されることになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて噴射された還元剤が、第1の過給機の上流に位置するEGR通路へ回り込むことを防止できる。また、この態様によれば、還元剤添加弁は、第1のタービンと第2のタービンの間の排気通路に比べて温度の高くなる排気マニホールド付近には配置されなくなるので、還元剤添加弁の加熱温度を下げることができ、排気ガスの熱によって還元剤添加弁の先端又は噴射孔内に残留した還元剤が炭化して、還元剤添加弁の詰まりが生じてしまうこと、或いは排気ガスの熱によって還元剤添加弁の破損が生じてしまうこと、などを防止できる。 In another aspect of the exhaust gas control apparatus for an internal combustion engine, the exhaust gas control apparatus further includes a reducing agent addition valve that supplies a reducing agent to the exhaust passage, and the reducing agent addition valve includes the first bypass passage in the exhaust passage. Between the branch portion and the junction portion of the first bypass passage. As a result, the reducing agent addition valve is disposed in the exhaust passage downstream of the first turbine of the first supercharger, so that the reducing agent injected toward the exhaust passage from the reducing agent addition valve is reduced. Therefore, it is possible to prevent the EGR passage located upstream of the first supercharger. Further, according to this aspect, the reducing agent addition valve is not disposed near the exhaust manifold where the temperature is higher than that of the exhaust passage between the first turbine and the second turbine. The heating temperature can be lowered, and the reducing agent remaining in the tip of the reducing agent addition valve or the injection hole may be carbonized due to the heat of the exhaust gas, resulting in clogging of the reducing agent addition valve, or the heat of the exhaust gas. This can prevent the reducing agent addition valve from being damaged.
好適な例では、還元剤添加弁は、第1のバイパス通路の分岐部と第1の過給機の第1のタービンとの間に設けられていることが好ましい。これにより、還元剤添加弁は、第2の過給機の第2のタービンの上流の排気通路に配置されることになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて噴射された還元剤が第2のタービンを通過することにより、第2のタービンにより排気ガスと還元剤の混合/攪拌が促進される。 In a preferred example, the reducing agent addition valve is preferably provided between the branch portion of the first bypass passage and the first turbine of the first supercharger. As a result, the reducing agent addition valve is disposed in the exhaust passage upstream of the second turbine of the second supercharger, so that the reducing agent injected toward the exhaust passage from the reducing agent addition valve is reduced. By passing through the second turbine, mixing / stirring of the exhaust gas and the reducing agent is promoted by the second turbine.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
まず、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気制御装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
[overall structure]
First, the overall configuration of a system to which an exhaust control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied will be described.
図1は、本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。図1では、実線矢印が空気やガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle to which an exhaust control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of air or gas, and broken arrows indicate input / output of signals.
車両は、主に、エアクリーナ1と、吸気通路2と、第1のターボ過給機3と、第2のターボ過給機4と、インタークーラ5と、吸気マニホールド6と、内燃機関7と、排気マニホールド8と、排気通路9と、EGR通路10と、EGR弁11と、第1のバイパス通路12と、第1のバイパス弁13と、第1の触媒14と、第2のバイパス通路15と、第2のバイパス弁16と、第2の触媒17と、ECU(Engine Control Unit)50と、を備える。
The vehicle mainly includes an
エアクリーナ1は、吸気通路2の最上流側に接続され、外部から導入された空気(吸気)を浄化して、吸気通路2へ供給する。吸気通路2の途中には、それぞれ、第2のターボ過給機4の第2のコンプレッサ4a、第1のターボ過給機3の第1のコンプレッサ3a、インタークーラ5が接続されている。
The
本実施形態の過給方式は、第1のターボ過給機3が低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型の過給機として構成され、第2のターボ過給機4が中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型の過給機として構成される、いわゆる2段過給方式であることが好ましい。この場合、低中速域では、主に第1のターボ過給機3により過給が行われると共に、中高速域では、主に第2のターボ過給機4により過給が行われる。
In the supercharging system of the present embodiment, the
第1のターボ過給機3は、吸気通路2を通過する吸気を圧縮するコンプレッサ3aを有すると共に、第2のターボ過給機4は、吸気通路2を通過する吸気を圧縮するコンプレッサ4aを有する。第1のターボ過給機3のコンプレッサ3a(以下、「第1のコンプレッサ3a」と呼ぶ。)は、吸気通路2上で第2のターボ過給機4のコンプレッサ4a(以下、「第2のコンプレッサ4a」と呼ぶ。)の下流側に配置されている。これにより、第2のコンプレッサ4aにて圧縮された吸気は、第1のコンプレッサ3aにて更に圧縮される。インタークーラ5は、吸気通路2上で第1のコンプレッサ3aの下流側に配置され、第1のコンプレッサ3aにて圧縮された吸気を冷却する。吸気通路2の最下流側は、吸気マニホールド6に接続されている。吸気マニホールド6は、内燃機関7の気筒毎に設けられる吸気ポート(図示略)に接続されている。
The
内燃機関7は、吸気マニホールド6を介して吸気通路2より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。内燃機関7は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。
The internal combustion engine 7 is a device that generates power by burning an air-fuel mixture of intake air and fuel supplied from the
排気通路9の最上流側は、排気マニホールド8に接続されている。排気マニホールド8は、内燃機関7の気筒毎に設けられる排気ポート(図示略)に接続されている。このため、内燃機関7内における燃焼により発生した排気ガスは、排気マニホールド8を通じて排気通路9へ排出される。
The most upstream side of the exhaust passage 9 is connected to the
EGR通路10は、一端が排気マニホールド8に接続されており、他端が吸気マニホールド6に接続されている。EGR通路10は、排気ガス(EGRガス)を吸気系に還流するための通路である。EGR通路10には、EGR通路10を開閉状態にするためのEGR弁11が設けられている。EGR弁11は、EGR通路10を通過するEGRガスの流量を調節する弁、言い換えると吸気系に還流させるEGRガスの量を調節する弁である。EGR弁11は、ECU50から供給される制御信号S1によって開度が制御される。
The
排気通路9の途中には、第1のターボ過給機3のタービン3b(以下、「第1のタービン3b」と呼ぶ。)、第2のターボ過給機4のタービン4b(以下、「第2のタービン4b」と呼ぶ。)、第2の触媒17、第1のバイパス通路12及び第2のバイパス通路15が設けられている。第1のタービン3bは、排気通路9上で第2のタービン4bの上流側に配置されている。第1のタービン3b及び第2のタービン4bは、それぞれ、排気通路9を通過する排気ガスによって回転する。このような、第1のタービン3b及び第2のタービン4bの回転によるトルクが、それぞれ、第1のターボ過給機3内の第1のコンプレッサ3a及び第2のターボ過給機4内の第2のコンプレッサ4aに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される(即ち過給される)。
In the middle of the exhaust passage 9, the
第1のバイパス通路12は、排気通路9において、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの上流側と、第1のタービン3bの下流側とを連結している。第1のバイパス通路12は、排気マニホールド8側から排気通路9へ排出された排気ガスを、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bを迂回して、第1のタービン3bの下流側の排気通路9へ流すための通路である。第1のバイパス通路12には、第1のバイパス弁13が設けられている。第1のバイパス弁13は、第1のバイパス通路12を通過する排気ガスの流量を調節する弁である。第1のバイパス弁13は、第1のバイパス弁13の開閉状態を制御する、ECU50の第1のバイパス弁制御手段(図示略)から供給される制御信号S2によって開度が調整される。
The
第2のバイパス通路15は、排気通路9において、第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの上流側と、第2のタービン4bの下流側とを連結している。第2のバイパス通路15は、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの下流側の排気通路9へ排出された排気ガスを、第2のターボ過給機4の第2のタービン4bを迂回して、第2のタービン4bの下流側の排気通路9へ流すための通路である。第2のバイパス通路15には、第2のバイパス弁16、及び第1の触媒14が設けられている。第2のバイパス弁16は、第2のバイパス通路15を通過する排気ガスの流量を調節する弁である。第2のバイパス弁16は、第2のバイパス弁16の開閉状態を制御する、ECU50の第2のバイパス弁制御手段(図示略)から供給される制御信号S3によって開度が調整される。
The
第1の触媒14は、容積の小さい小型の触媒であり、第2のバイパス通路15上で第2のバイパス弁16の上流側に配置されている。より具体的には第1の触媒14は、第2のタービン4bの上流側の排気通路9から分岐する第2のバイパス通路15の分岐部15aに配置されている。但し、本発明では、第1の触媒14は、第2のバイパス通路15上の第2のバイパス弁16の下流側に設けられていても構わない。好適な例では、第1の触媒14としては、NOxを吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。
The
第2の触媒17は、第1の触媒14よりも容積の大きい大型の触媒であり、排気通路9において、排気通路9と第2のバイパス通路15との合流部15bより下流に設けられている。好適な例では、第2の触媒17としては、第1の触媒14と同様に、NOxを吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。
The
ECU50は、図示しないCPU、ROM、RAM、及びA/D変換器などを含んで構成される。ECU50は、車両内の各種センサから供給される出力等に基づいて、車両内の制御を行うと共に、本発明における第1のバイパス弁制御手段、第2のバイパス弁制御手段及び還元剤添加弁制御手段として機能する。
The
[内燃機関の排気制御装置]
本実施形態の内燃機関の排気制御装置は、吸気通路2及び排気通路9に配置された第1のターボ過給機3と、吸気通路2及び排気通路9に配置されると共に、第1のターボ過給機3と直列に配置された第2のターボ過給機4と、排気通路9において、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの上流側と、第1のタービン3bの下流側とを連結している第1のバイパス通路12と、第1のバイパス通路12に設けられた第1のバイパス弁13と、第1のバイパス弁13の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段(図示略)と、排気通路9において、第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの上流側と、第2のタービン4bの下流側とを連結している第2のバイパス通路15と、第2のバイパス通路15に設けられた第2のバイパス弁16と、第2のバイパス弁16の開閉状態を制御する第2のバイパス弁制御手段(図示略)と、第2のバイパス弁16に設けられた第1の触媒14と、排気通路9において、第2のタービン4bの下流側の排気通路9に対して合流する第2のバイパス通路15の合流部15bより下流に設けられ、第1の触媒14より容量の大きい第2の触媒17と、を備えて構成される。
[Exhaust control device for internal combustion engine]
The exhaust control device for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a
この構成によれば、第1のバイパス弁制御手段及び第2のバイパス弁制御手段が、内燃機関7の負荷状態等に応じて、第1のバイパス弁13及び第2のバイパス弁16の開閉状態を制御することにより、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出される排気ガスを、排気通路9、第1のバイパス通路12、第2のバイパス通路15のうち所望の通路へ流動させることができる。よって、所望の通路を通じて排気ガスを第1のターボ過給機3の第1のタービン3b又は第2のターボ過給機4の第2のタービン4bへ流動させることにより、第1のターボ過給機3と第2のターボ過給機4の使い分けを行うことが可能になる。また、所望の通路を通じて排気ガスを第2のバイパス通路15へ流動させることにより、排気ガスを第1の触媒14へ導入することができ、第1の触媒14の早期暖機を促進することができる。
According to this configuration, the first bypass valve control means and the second bypass valve control means are configured to open and close the
[内燃機関の排気制御装置による排気制御の一例]
(内燃機関の始動直後等である場合)
内燃機関7の始動直後において、内燃機関7の排気温度が低い場合、及び/又は第2の触媒17の温度が低い場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁13に制御信号S2を出力して、第1のバイパス弁13を閉状態に維持すると共に、第2のバイパス弁制御手段は、第2のバイパス弁16に制御信号S3を出力して、第2のバイパス弁16を開く(即ち、閉状態から開状態とする)。
[Example of exhaust control by exhaust control system of internal combustion engine]
(For example, immediately after starting the internal combustion engine)
Immediately after starting the internal combustion engine 7, when the exhaust temperature of the internal combustion engine 7 is low and / or when the temperature of the
この排気制御の例によれば、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された排気ガスは、主に、第1のターボ過給機3の第1のタービン3b、第2のバイパス弁16の分岐部15a、第1の触媒14、第2のバイパス弁16の合流部15b、第2の触媒17と流れる。これにより、排気ガスの一部が第2のバイパス弁16の分岐部15aを経由して第1の触媒14に流れることになるので、第1の触媒14の温度を早く上昇させることができる。その結果、第1の触媒14及び第2の触媒17により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化を行うことができる。
According to this example of exhaust control, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 through the
また、内燃機関7が高負荷になったような場合でも、第2のバイパス弁16が開状態にあることにより、多くの量の排ガスが第1の触媒14へと流れるので、第1の触媒14の暖機がより促進される。なお、内燃機関7の暖機後には、排気ガスの量が増えるため、第2のバイパス弁制御手段は、第2のバイパス弁16に制御信号S3を出力して、開状態にある第2のバイパス弁16を閉じる(即ち、閉状態とする)。これにより、排気ガスは、小容量の第1の触媒14を通過しなくなる。よって、第1の触媒14を通過することによって発生する排気圧力の上昇、及び第1の触媒14において圧力損失が生じることを回避することができる。さらに、第1の触媒14にて圧力損失が生じることを回避できるので、これに伴って第1のターボ過給機3の第1のタービン3bによる過給が低下すること、また、燃費が悪化すること、などを防止できる。また、この内燃機関7の暖機後における排気制御によれば、第1の触媒14が高温の排気ガスに曝されなくなるので、高温の排気ガスの熱による第1の触媒14の劣化を防ぐことができる。
Even when the internal combustion engine 7 is at a high load, since the
(内燃機関の暖機後、内燃機関が低負荷である場合)
内燃機関7の暖機後であって、内燃機関7が低負荷である場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁13に制御信号S2を出力して、第1のバイパス弁13を閉状態に維持すると共に、第2のバイパス弁制御手段は、第2のバイパス弁16に制御信号S3を出力して、第2のバイパス弁16を閉状態に維持する。
(When the internal combustion engine has a low load after the internal combustion engine is warmed up)
When the internal combustion engine 7 has been warmed up and the internal combustion engine 7 has a low load, the first bypass valve control means outputs a control signal S2 to the
この排気制御の例によれば、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された排気ガスは、第1のターボ過給機3の第1のタービン3b、第2のターボ過給機4の第2のタービン4b、第2の触媒17と流れる。これにより、第1のタービン3b及び第2のタービン4bが回転し、その回転によるトルクが第1のコンプレッサ3a及び第2のコンプレッサ4aに夫々伝達されて過給が行われる。この場合、排気ガスの量は少ないので、過給は主に第1のタービン3bにより得られる。また、この場合、第2の触媒17により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化が行われる。
According to this example of exhaust control, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 through the
(内燃機関の暖機後、内燃機関が高負荷である場合)
内燃機関7の暖機後であって、内燃機関7が低負荷から高負荷になった場合には、排気ガスの量が増えるため、低中速域用の小容量の第1のタービン3bが抵抗となって排気ガスが第1のタービン3bを通過し難くなる。そこで、かかる場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁13に制御信号S2を出力して、第1のバイパス弁13を開く(即ち、閉状態から開状態とする)。
(When the internal combustion engine is heavily loaded after the internal combustion engine is warmed up)
When the internal combustion engine 7 is warmed up and the internal combustion engine 7 changes from a low load to a high load, the amount of exhaust gas increases, so the
これにより、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された大量の排気ガスは、主に、第1のバイパス通路12、第2のターボ過給機4の第2のタービン4b、第2の触媒17と流れる。そのため、大量の排気ガスにより第2のタービン4bが回転し、その回転によるトルクが第2のコンプレッサ4aに伝達されて過給が行われる。これにより、中高速域において必要な過給量、過給圧が得られる。また、この場合、第2の触媒17により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化が行われる。
As a result, a large amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 via the
[変形例1]
本発明の変形例1では、上記の内燃機関7の排気制御装置において、排気通路9に対し還元剤を供給する還元剤添加弁(排気燃料添加弁)を更に設けても良い。以下、この構成について、図2を参照して説明する。なお、以下では、上記の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図2は、本発明の変形例1に係る内燃機関7の排気制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。
[Modification 1]
In
ここで、還元剤添加弁が、過給機の上流に位置する排気マニホールド付近に配置された構成を想定すると、この構成の下では、還元剤添加弁がEGR通路の上流側に位置することになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて還元剤が噴射(添加)されると、EGR通路を経由して吸気通路側に還元剤が混入されてしまうといった欠点がある反面、還元剤添加弁から噴射された還元剤が過給機のタービン側にも通過することになるので、タービンにより排気ガスと還元剤の混合/攪拌が促進されるといった利点がある。一方、還元剤添加弁を過給機の下流に配置した構成の下では、還元剤添加弁はEGR通路の下流側に位置することになるので、還元剤添加弁から排気通路に向けて還元剤が噴射された場合でも、還元剤がEGR通路へ回り込むことを防止できるといった利点がある反面、還元剤がタービンを通過しなくなるので、タービンによる排気ガスと還元剤の混合/攪拌の効果がなくなるといった欠点がある。 Here, assuming a configuration in which the reducing agent addition valve is disposed in the vicinity of the exhaust manifold located upstream of the supercharger, the reducing agent addition valve is positioned upstream of the EGR passage under this configuration. Therefore, when the reducing agent is injected (added) from the reducing agent addition valve toward the exhaust passage, there is a disadvantage that the reducing agent is mixed into the intake passage side via the EGR passage, but the addition of the reducing agent. Since the reducing agent injected from the valve also passes to the turbine side of the supercharger, there is an advantage that mixing / stirring of the exhaust gas and the reducing agent is promoted by the turbine. On the other hand, under the configuration in which the reducing agent addition valve is disposed downstream of the supercharger, the reducing agent addition valve is located downstream of the EGR passage, and therefore the reducing agent is directed from the reducing agent addition valve toward the exhaust passage. However, since the reducing agent does not pass through the turbine, the mixing / stirring effect of the exhaust gas and the reducing agent by the turbine is lost. There are drawbacks.
そこで、本発明の変形例1では、このような二律背反となる課題を一挙に解決するため、還元剤添加弁(排気燃料添加弁)18を、排気通路9において、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bと第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの間に設ける。なお、還元剤添加弁18の還元剤の噴射量、噴射時間及び噴射間隔等は、還元剤添加弁制御手段として機能するECU50から供給される制御信号S4に基づいて調整される。
Therefore, in the first modification of the present invention, in order to solve such a contradictory problem all at once, the reducing agent addition valve (exhaust fuel addition valve) 18 is connected to the
これにより、還元剤添加弁18は、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの下流の排気通路9に配置されることになるので、還元剤添加弁18から排気通路9に向けて噴射された還元剤が、EGR通路10へ回り込むことを防止できる。また、還元剤添加弁18は、排気通路9上において第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの上流に配置されることになるので、還元剤添加弁18から排気通路9に向けて噴射された還元剤が第2のタービン4bを通過することにより、第2のタービン4bにより排気ガスと還元剤の混合/攪拌が促進される。さらに、この構成によれば、還元剤添加弁18は、第1のタービン3bと第2のタービン4bの間の排気通路9に比べて温度の高くなる排気マニホールド付近には配置されなくなるので、還元剤添加弁18の加熱温度を下げることができ、排気ガスの熱によって還元剤添加弁18の先端又は噴射孔内に残留した還元剤が炭化して、還元剤添加弁18の詰まりが生じてしまうこと、或いは排気ガスの熱によって還元剤添加弁18の破損が生じてしまうこと、などを防止できる。
As a result, the reducing
変形例1の好適な例では、第1の触媒14は、図2及び図3(b)に示すように、第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの上流側の排気通路9から分岐する第2のバイパス通路15の分岐部15aに配置され、還元剤添加弁18は、排気通路9において、第2のバイパス通路15の分岐部15a及び第1の触媒14に対して同軸上に配置されていることが好ましい。この理由について図3を参照して説明する。
In a preferred example of the first modification, the
図3(a)は、還元剤添加弁18を、第1のタービン3bと第2のタービン4bの間の排気通路9の一部に対して所定の角度を以って取り付けた状態の要部断面図を示す。図3(b)は、図2の破線領域E1を拡大した要部断面図であり、還元剤添加弁18を、排気通路9において第2のバイパス通路15の分岐部15a及び第1の触媒14と同軸上に取り付け状態を示す。なお、図3(a)及び(b)において、還元剤添加弁18から放射状に延びる細い実線は噴射された還元剤を示している。
FIG. 3A shows a main part in a state in which the reducing
ここで、第2の触媒17の暖機時や、内燃機関7が低負荷であるときに、第2のバイパス弁16を開状態とした場合、その条件の下では内燃機関7から排出される排気ガスの温度が未だ低いので、このときに還元剤添加弁18から排気通路9に向けて還元剤を噴射しても還元剤は気化し難く、それ故に噴射された還元剤が排気通路9の内壁に付着し易くなってしまう。特に、そのような条件下において、図3(a)に示す構成を採用した場合には、還元剤添加弁18の噴射口(図示略)とそれに対向する排気通路9の内面との距離が近いので、還元剤添加弁18から噴射された還元剤が排気通路9の内壁に衝突するまでの距離d1が小さくなり、これにより還元剤が排気通路9の内壁により付着し易くなってしまう。
Here, if the
これに対して、図3(b)に示す変形例1の好適な例のように、還元剤添加弁18を、排気通路9において、第2のバイパス通路15の分岐部15a及び第1の触媒14に対して同軸上に配置してやれば、還元剤添加弁18から噴射された還元剤が排気通路9の内壁に衝突するまでの距離d2(>d1)を大きくすることができる、言い換えれば、第2のバイパス通路15等において還元剤の噴霧するための空間を大きくとることができる。これにより、噴射された還元剤が排気通路9の内壁に対して付着してしまうことを低減できると共に、還元剤の気化の促進、及び排気ガスと還元剤の混合の促進を夫々図ることができる。
On the other hand, as in the preferred example of
また、本発明の変形例1及びその好適な例では、内燃機関7が低負荷又は中負荷状態である場合において、還元剤添加弁18から第2のバイパス通路15の分岐部15aに向けて還元剤を添加する際、第1の触媒14の早期暖機などを図る目的で第2のバイパス弁16の開度の割合を調整することが考えられる。
Further, in the first modification of the present invention and its preferred example, when the internal combustion engine 7 is in a low load or medium load state, the reduction is performed from the reducing
もし、このような目的で閉状態にある第2のバイパス弁16を全開状態とした場合には、還元剤は、その殆どが第2のバイパス弁16側へ流動してしまい、第2のターボ過給機4の第2のタービン4b側へは流動しなくなってしまい、第2のタービン4bによる排気ガスと還元剤の混合/攪拌の効果が得られなくなってしまう。
If the
そこで、本発明の変形例1及びその好適な例では、第2のバイパス弁制御手段は、還元剤添加弁18が第2のバイパス通路15の分岐部15aに向けて還元剤を添加する際に、閉状態にある第2のバイパス弁16を開き側に制御することが好ましい。なお、第2のバイパス弁16を開き側に制御することには、第2のバイパス弁16を一部開いた状態に制御すること、又は半分だけ開いた状態に制御すること、などが含まれる。また、第2のバイパス弁16の開度の割合は、エンジン回転数やトルクなど車両の諸元や各種の条件に基づいて調整されることが好ましい。
Therefore, in the first modification of the present invention and its preferred example, the second bypass valve control means is configured so that the reducing
この構成によれば、還元剤添加弁18を通じて第2のバイパス通路15に導入された還元剤は、第1の触媒14によってクラッキング(化学分解反応)され、或いは一部酸化する。これにより、内燃機関7の低負荷又は中負荷状態において、還元に際し適切量のクラッキングされた還元剤を第2の触媒17へ供給することが可能となり、第2の触媒17による、排気中の未燃燃料成分(CO、HC)に対する窒素酸化物(NOx)の還元効率を向上させることができると共に、噴射された還元剤の一部を第2のターボ過給機4の第2のタービン4b側へ導入させることができ、第2のタービン4bによる排気ガスと還元剤の混合/攪拌の効果の促進を図ることができる。
According to this configuration, the reducing agent introduced into the
[内燃機関の排気制御装置の他の構成例]
次に、図4を参照して、本発明の内燃機関の排気制御装置の他の構成例について説明する。なお、以下では、上記の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図4は、本発明の内燃機関の排気制御装置の他の構成例が適用された車両の構成を示す概略図である。
[Another configuration example of an exhaust control device for an internal combustion engine]
Next, another configuration example of the exhaust control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following, the same elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle to which another configuration example of the exhaust control device for an internal combustion engine of the present invention is applied.
本発明の内燃機関7の排気制御装置の他の構成例は、吸気通路3及び排気通路9に配置された第1のターボ過給機3と、吸気通路3及び排気通路9に配置されると共に、第1のターボ過給機3の下流に直列に配置された第2のターボ過給機4と、排気通路9において、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの上流側と、第1のタービン3bの下流側とを連結している第1のバイパス通路12と、第1のバイパス通路12に設けられた第1のバイパス弁13と、第1のバイパス弁13の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段(図示略)と、第1の触媒14と、を備えて構成され、第2のバイパス通路15及び第2のバイパス弁16などを有しない。特に、第1の触媒14は、第1のタービン3bの下流側の排気通路9に対して合流する第1のバイパス通路12の合流部12bと、第1のタービン3bとの間に位置する排気通路9に設けられている。但し、本発明では、第1の触媒14は、第1のタービン3bの上流側の排気通路9から分岐する第1のバイパス通路12の分岐部12aと、第1のタービン3bとの間に位置する排気通路9に設けられていても構わない。
Another configuration example of the exhaust control device for the internal combustion engine 7 of the present invention is arranged in the
この構成によれば、第1のバイパス弁制御手段が、内燃機関7の負荷状態等に応じて、第1のバイパス弁13の開閉状態を制御することにより、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された排気ガスを、排気通路9、第1のバイパス通路12のうち所望の通路へと流動させることが可能となる。よって、所望の通路を通じて排気ガスを第1のターボ過給機3の第1のタービン3b又は第2のターボ過給機4の第2のタービン4bへ流動させることにより、第1のターボ過給機3と第2のターボ過給機4の使い分けを行うことが可能になる。また、所望の通路を通じて排気ガスを第1の触媒14へ導入することにより、第1の触媒14の早期暖機を促進することができる。
According to this configuration, the first bypass valve control means controls the open / close state of the
[内燃機関の排気制御装置の他の構成例による排気制御の一例]
(内燃機関の暖機後、内燃機関が低負荷である場合)
内燃機関7の暖機後であって、内燃機関7が低負荷である場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁13に制御信号S2を出力して、第1のバイパス弁13を閉状態に維持する。
[Example of exhaust control by another configuration example of an exhaust control device of an internal combustion engine]
(When the internal combustion engine has a low load after the internal combustion engine is warmed up)
When the internal combustion engine 7 has been warmed up and the internal combustion engine 7 has a low load, the first bypass valve control means outputs a control signal S2 to the
この排気制御の例によれば、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された排気ガスは、第1のターボ過給機3の第1のタービン3b、第1の触媒14、第2のターボ過給機4の第1のタービン4b、第2の触媒17と流れる。これにより、第1のタービン3b及び第2のタービン4bが回転し、その回転によるトルクが第1のコンプレッサ3a及び第2のコンプレッサ4aに夫々伝達されて過給が行われる。かかる状態では排気ガスの量は少ないので、過給は主に第1のタービン3bにより得られる。また、内燃機関が低負荷のときは排気ガスの温度が低いときであるため、排気ガスの殆どを第1の触媒14を通過させることによって、第1の触媒14の温度を早く上昇させることができる。その結果、第1の触媒14及び第2の触媒17により排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化を行うことができる。
According to the example of the exhaust control, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 through the
(内燃機関の暖機後、内燃機関が高負荷である場合)
内燃機関7の暖機後であって、内燃機関7が低負荷から高負荷になった場合には、排気ガスの量が増えてくるため、低中速域用の小容量の第1のタービン3bが抵抗となって排気ガスが第1のタービン3bを通過し難くなる。そこで、かかる場合には、第1のバイパス弁制御手段は、第1のバイパス弁13に制御信号S2を出力して、第1のバイパス弁13を開く(即ち、閉状態から開状態とする)。
(When the internal combustion engine is heavily loaded after the internal combustion engine is warmed up)
When the internal combustion engine 7 is warmed up and the internal combustion engine 7 changes from a low load to a high load, the amount of exhaust gas increases, so the first turbine with a small capacity for the low and medium speed range. 3b becomes resistance and it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the
これにより、内燃機関7から排気マニホールド8を経由して排気通路9へ排出された大量の排気ガスは、主に、第1のバイパス通路12、第2のターボ過給機4の第2のタービン4b、第2の触媒17と流れる。そのため、大量の排気ガスにより第2のタービン4bが回転し、その回転によるトルクが第2のコンプレッサ4aに伝達されて過給が行われる。これにより、中高速域において必要な過給量、過給圧が得られる。また、この場合、排気ガスは、第1の触媒14を通過せずに、第1のバイパス通路12側へ流動することになるので、第1の触媒14を通過することによって発生する排気圧力の上昇、及び第1の触媒14において圧力損失が生じることを回避することができる。さらに、第1の触媒14にて圧力損失が生じることを回避できるので、これに伴って第1のターボ過給機3の第1のタービン3bによる過給が低下すること、また、燃費が悪化すること、などを防止できる。また、この内燃機関7の暖機後における排気制御によれば、第1の触媒14が高温の排気ガスに曝されなくなるので、前記高温の排気ガスの熱による第1の触媒14の劣化を防ぐことができる。
As a result, a large amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 7 via the
[変形例2]
本発明の変形例2では、上記の内燃機関7の排気制御装置の他の構成例において、排気通路9に対し還元剤を供給する還元剤添加弁(排気燃料添加弁)を更に備えて構成されていてもよい。以下、この構成について、図5を参照して説明する。なお、以下では、上記の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図5は、本発明の変形例2に係る内燃機関7の排気制御装置の他の構成例が適用された車両の構成を示す概略図である。
[Modification 2]
In the second modification of the present invention, in the other configuration example of the exhaust control device for the internal combustion engine 7 described above, a reduction agent addition valve (exhaust fuel addition valve) for supplying a reduction agent to the exhaust passage 9 is further provided. It may be. Hereinafter, this configuration will be described with reference to FIG. In the following, the same elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle to which another configuration example of the exhaust control device for the internal combustion engine 7 according to the second modification of the present invention is applied.
本発明の変形例2では、上記の変形例1において述べた課題を踏まえ、還元剤添加弁(排気燃料添加弁)18は、排気通路9において、第1のバイパス通路12の分岐部12aと第1のバイパス通路12の合流部12bとの間に設けられている。この変形例2の一例では、還元剤添加弁18は、第1のバイパス通路12の分岐部12aと第1のターボ過給機3の第1のタービン3bとの間に設けられている。これにより、還元剤添加弁18は、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bの下流の排気通路9に配置されることになるので、還元剤添加弁18から排気通路9に向けて噴射された還元剤が、EGR通路10へ回り込むことを防止できる。また、還元剤添加弁18は、第2のターボ過給機4の第2のタービン4bの上流の排気通路9に配置されることになるので、還元剤添加弁18から排気通路9に向けて噴射された還元剤が第2のタービン4bを通過することにより、第2のタービン4bにより排気ガスと還元剤の混合/攪拌が促進される。さらに、この構成によれば、還元剤添加弁18は、第1のタービン3bと第2のタービン4bの間の排気通路9に比べて温度の高くなる排気マニホールド付近には配置されなくなるので、還元剤添加弁18の加熱温度を下げることができ、排気ガスの熱によって還元剤添加弁18の先端又は噴射孔内に残留した還元剤が炭化して、還元剤添加弁18の詰まりが生じてしまうこと、或いは排気ガスの熱によって還元剤添加弁18の破損が生じてしまうこと、などを防止できる。
In the second modification of the present invention, based on the problem described in the first modification, the reducing agent addition valve (exhaust fuel addition valve) 18 is connected to the
なお、本発明では、還元剤添加弁18は、第1のターボ過給機3の第1のタービン3bと第1の触媒14との間に設けられても構わない。また、本発明において、第1の触媒14を第1のバイパス通路12の分岐部12aと、第1のタービン3bとの間に位置する排気通路9に設けた場合には、還元剤添加弁18は、第1のバイパス通路12の分岐部12aと第1の触媒14の間に位置する排気通路9に設けられていることが好ましい。これにより、上記した変形例2に係る作用効果を得ることができる。
In the present invention, the reducing
2 吸気通路
3 第1のターボ過給機
3b 第1のタービン
4 第2のターボ過給機
4b 第2のタービン
7 内燃機関
8 排気マニホールド
9 排気通路
10 EGR通路
11 EGR弁
12 第1のバイパス通路
13 第1のバイパス弁
14 第1の触媒
15 第2のバイパス通路
16 第2のバイパス弁
17 第2の触媒
18 還元剤添加弁
50 ECU
2
Claims (12)
前記吸気通路及び前記排気通路に配置されると共に、前記第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、
前記排気通路において、前記第1の過給機の第1のタービンの上流側と、前記第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、
前記第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、
前記第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、
前記排気通路において、前記第2の過給機の第2のタービンの上流側と、前記第2のタービンの下流側とを連結している第2のバイパス通路と、
前記第2のバイパス通路に設けられた第2のバイパス弁と、
前記第2のバイパス弁の開閉状態を制御する第2のバイパス弁制御手段と、
前記第2のバイパス通路に設けられた第1の触媒と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 A first supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage;
A second supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage and disposed in series with the first supercharger;
A first bypass passage connecting the upstream side of the first turbine of the first supercharger and the downstream side of the first turbine in the exhaust passage;
A first bypass valve provided in the first bypass passage;
First bypass valve control means for controlling the open / closed state of the first bypass valve;
A second bypass passage connecting the upstream side of the second turbine of the second supercharger and the downstream side of the second turbine in the exhaust passage;
A second bypass valve provided in the second bypass passage;
Second bypass valve control means for controlling the open / closed state of the second bypass valve;
An exhaust control device for an internal combustion engine, comprising: a first catalyst provided in the second bypass passage.
前記内燃機関の始動直後において、前記内燃機関の排気温度が低い場合、及び/又は前記第2の触媒の温度が低い場合には、前記第1のバイパス弁制御手段は、前記第1のバイパス弁を閉状態に維持すると共に、前記第2のバイパス弁制御手段は、前記第2のバイパス弁を開くことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気制御装置。 In the exhaust passage, a second catalyst having a capacity larger than that of the first catalyst is downstream of the joining portion of the second bypass passage that joins the exhaust passage on the downstream side of the second turbine. Provided,
Immediately after starting the internal combustion engine, when the exhaust temperature of the internal combustion engine is low and / or when the temperature of the second catalyst is low, the first bypass valve control means includes the first bypass valve. 2. The exhaust control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second bypass valve control means opens the second bypass valve while maintaining the valve in a closed state.
前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第1のタービンと前記第2のタービンの間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。 A reductant addition valve for supplying a reductant to the exhaust passage;
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the reducing agent addition valve is provided between the first turbine and the second turbine in the exhaust passage. Exhaust control device.
前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第2のバイパス通路の前記分岐部及び前記第1の触媒に対して同軸上に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の排気制御装置。 The first catalyst is disposed in a branch portion of the second bypass passage that branches from the exhaust passage on the upstream side of the second turbine,
The internal combustion engine according to claim 6, wherein the reducing agent addition valve is arranged coaxially with respect to the branch portion of the second bypass passage and the first catalyst in the exhaust passage. Engine exhaust control device.
前記吸気通路及び前記排気通路に配置されると共に、前記第1の過給機と直列に配置された第2の過給機と、
前記排気通路において、前記第1の過給機の第1のタービンの上流側と、前記第1のタービンの下流側とを連結している第1のバイパス通路と、
前記第1のバイパス通路に設けられた第1のバイパス弁と、
前記第1のバイパス弁の開閉状態を制御する第1のバイパス弁制御手段と、
第1の触媒と、を備え、
前記第1の触媒は、前記第1のタービンの上流側の前記排気通路から分岐する前記第1のバイパス通路の分岐部と、前記第1のタービンとの間に位置する前記排気通路、又は前記第1のタービンの下流側の前記排気通路に対して合流する前記第1のバイパス通路の合流部と、前記第1のタービンとの間に位置する前記排気通路に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 A first supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage;
A second supercharger disposed in the intake passage and the exhaust passage and disposed in series with the first supercharger;
A first bypass passage connecting the upstream side of the first turbine of the first supercharger and the downstream side of the first turbine in the exhaust passage;
A first bypass valve provided in the first bypass passage;
First bypass valve control means for controlling the open / closed state of the first bypass valve;
A first catalyst,
The first catalyst includes the exhaust passage located between the branch portion of the first bypass passage branched from the exhaust passage on the upstream side of the first turbine and the first turbine, or the It is provided in the exhaust passage located between the joining portion of the first bypass passage that joins the exhaust passage on the downstream side of the first turbine and the first turbine. An exhaust control device for an internal combustion engine.
前記還元剤添加弁は、前記排気通路において、前記第1のバイパス通路の前記分岐部と前記第1のバイパス通路の前記合流部との間に設けられていることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。 A reductant addition valve for supplying a reductant to the exhaust passage;
The reductant addition valve is provided in the exhaust passage between the branch portion of the first bypass passage and the junction portion of the first bypass passage. The exhaust control device for an internal combustion engine according to claim 11.
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