JP2015165095A - Exhaust device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015165095A JP2015165095A JP2012132716A JP2012132716A JP2015165095A JP 2015165095 A JP2015165095 A JP 2015165095A JP 2012132716 A JP2012132716 A JP 2012132716A JP 2012132716 A JP2012132716 A JP 2012132716A JP 2015165095 A JP2015165095 A JP 2015165095A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- internal combustion
- combustion engine
- engine
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/0205—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
- F01N2330/48—Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the number of flow passages, e.g. cell density
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
本発明は内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine.
従来の内燃機関の排気装置は、排気ポートから排出された排気を、排気マニホールド内に設けられた触媒を通過させた後に、冷却装置によって冷却していた。これにより、エンジン始動時の排気性能を向上させていた。 In a conventional exhaust device for an internal combustion engine, exhaust gas discharged from an exhaust port is cooled by a cooling device after passing a catalyst provided in an exhaust manifold. Thereby, the exhaust performance at the time of engine start was improved.
しかしながら、前述した従来の内燃機関の排気装置では、排気が高温となるエンジン高負荷時に、触媒温度が過度に上昇して触媒が劣化するおそれがあるという問題点があった。 However, the above-described conventional exhaust system for an internal combustion engine has a problem that the catalyst temperature may be excessively increased and the catalyst may be deteriorated at a high engine load when the exhaust gas becomes high temperature.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、エンジン始動時の排気性能を向上させつつ、エンジン高負荷時における触媒の劣化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to suppress the deterioration of the catalyst at the time of high engine load while improving the exhaust performance when starting the engine.
本発明は、内燃機関から排出された排気を浄化する第1触媒と、第1触媒を冷却する冷却器と、第1触媒に近接して設けられ、第1触媒から排出された排気を浄化する第2触媒と、を備える内燃機関の排気装置である。そして、その内燃機関の排気装置において、第1触媒の熱容量が第2触媒の熱容量よりも小さくする。 The present invention provides a first catalyst for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine, a cooler for cooling the first catalyst, and an exhaust gas exhausted from the first catalyst provided in the vicinity of the first catalyst. An exhaust device for an internal combustion engine comprising a second catalyst. In the exhaust device for the internal combustion engine, the heat capacity of the first catalyst is made smaller than the heat capacity of the second catalyst.
本発明によれば、熱容量の小さい第1触媒を早期に昇温させることができるので、エンジン始動時における排気性能を向上させることができる。また、冷却器によって第1触媒を冷却することができるので、エンジン高負荷時における触媒の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, the temperature of the first catalyst having a small heat capacity can be raised quickly, so that the exhaust performance at the time of starting the engine can be improved. Moreover, since a 1st catalyst can be cooled with a cooler, deterioration of a catalyst at the time of engine high load can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるエンジン1の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 according to an embodiment of the present invention.
エンジン1は、シリンダブロック11と、シリンダヘッド12と、を備え、車両のエンジンルーム内に搭載される。
The engine 1 includes a
シリンダブロック11は、シリンダ部11aとクランクケース部11bとを備える。
The
シリンダ部11aには、複数のシリンダ110が形成される。シリンダ110の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ110の内部を往復運動するピストン111が収められる。
A plurality of
クランクケース部11bは、シリンダ部11aの下方に形成される。クランクケース部11bは、クランクシャフト112を回転自在に支持する。クランクシャフト112は、ピストン111の往復運動をコンロッド113を介して回転運動に変換する。
The
シリンダヘッド12は、シリンダブロック11の上面に取り付けられ、シリンダ110及びピストン111とともに燃焼室13の一部を形成する。
The
シリンダヘッド12には、吸気マニホールド24に接続されて燃焼室13の頂壁に開口する吸気ポート120と、排気マニホールド31に接続されて燃焼室13の頂壁に開口する排気ポート121と、が形成され、燃焼室13の頂壁中央に臨むように点火栓122が設けられる。また、シリンダヘッド12には、燃焼室13と吸気ポート120との開口を開閉する吸気弁123と、燃焼室13と排気ポート121との開口を開閉する排気弁124と、が設けられる。さらに、シリンダヘッド12には、吸気弁123を開閉駆動する吸気カムシャフト125と、排気弁124を開閉駆動する排気カムシャフト126と、が設けられる。
The
シリンダブロック11のシリンダ部11a及びシリンダヘッド12には、シリンダ110及び燃焼室13の周りを冷却するための冷却水が循環するウォータジャケット114,127が設けられる。
エンジン1の吸気装置2は、必要量の吸気をエンジン1に導入する装置であって、エアクリーナ21と、エアフローメータ22と、電子制御式のスロットル弁23と、吸気マニホールド24と、燃料噴射弁25と、を備える。
The
エアクリーナ21は、吸気中に含まれる砂などの異物を除去する。
The
エアフローメータ22は、吸気量を検出する。
The
スロットル弁23は、吸気通路20の通路段面積を連続的又は段階的に変化させることで、各シリンダ110に吸入される吸気量を調整する。スロットル弁23は、スロットルアクチュエータ26によって開閉駆動され、スロットルセンサ27によってその開度(以下「スロットル開度」という。)が検出される。
The
吸気マニホールド24は、エンジン1の吸気ポート120に接続され、スロットル弁23を介して流入してきた吸気を各シリンダ110へ均等に分配して導入する。
The
燃料噴射弁25は、エンジン1の運転状態に応じて吸気ポート120に向けて燃料を噴射する。
The
エンジン1の排気装置3は、エンジン1から排出される排気中の有害物質を無害な物質に転換した上で外気に排出する装置であって、排気マニホールド31と、第1マニホールド触媒32と、冷却器33と、第2マニホールド触媒34と、床下触媒35と、を備える。
The
排気マニホールド31は、エンジン1の排気ポート121に接続され、各シリンダ110から排出された排気をまとめた上で、第1マニホールド触媒32に導入する。
The
第1マニホールド触媒32は、排気マニホールド31に接続されて、車両のエンジンルーム内に配置される。第1マニホールド触媒32は、格子状の担体の表面に三元触媒を担持させたもので、排気中の炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素などの有害物質を、三元触媒によって無害な物質に転換して排出する。
The
冷却器33は、第1マニホールド触媒32の外周を覆うように設けられ、内部に形成されたウォータジャケット331を流れる冷却水によって第1マニホールド触媒32を冷却する。
The cooler 33 is provided so as to cover the outer periphery of the
ウォータジャケット331は、冷却水導入配管332によって、冷却水の入口側となるシリンダブロック11のウォータジャケット114と連通している。これにより、ウォータジャケット331には、ウォータポンプ(図示せず)によって圧送されてシリンダブロック11のウォータジャケット114に導入された冷却水の一部が導入される。
The
また、ウォータジャケット331は、冷却水排出配管333によって、冷却水の出口側となるシリンダヘッド12のウォータジャケット127と連通している。これにより、冷却水導入配管332からウォータジャケット331に導入された冷却水は、冷却水排出配管333を介してシリンダヘッド12のウォータジャケット127に戻される。
Further, the
第2マニホールド触媒34は、第1マニホールド触媒32に近接させて設けられ、車両のエンジンルーム内に配置される。第2マニホールド触媒34は、格子状の担体の表面に三元触媒を担持させたもので、排気中の炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素などの有害物質を、三元触媒によって無害な物質に転換して排出する。第1マニホールド触媒32及び第2マニホールド触媒34の相違点については、図2を参照して後述する。
The
床下触媒35は、車両の床下に設けられる。床下触媒35は、格子状の担体の表面に三元触媒を担持させたもので、排気中の炭化水素や窒素酸化物、一酸化炭素などの有害物質を、三元触媒によって無害な物質に転換して排出する。床下触媒35から排出された排気は、排気騒音を低減させるマフラ(図示せず)を介して外気に排出される。
The
コントローラ4は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。 The controller 4 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
コントローラ4には、前述したエアフローメータ22やスロットルセンサ27からの検出信号のほか、ウォータジャケット114を流れる冷却水の温度(以下「エンジン水温」という。)を検出する水温センサ41、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ42、アクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル操作量」という。)を検出するアクセルストロークセンサ43などのエンジン1の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。
In addition to the detection signals from the
コントローラ4は、検出したエンジン1の運転状態に基づいて、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期などを最適に制御する。例えば車両減速時などの所定の運転状態になると、各シリンダ110への燃料噴射を停止する燃料カット制御を実施して燃費の向上を図っている。
The controller 4 optimally controls the throttle opening, fuel injection amount, ignition timing, and the like based on the detected operating state of the engine 1. For example, when a predetermined operating state such as when the vehicle is decelerated, fuel cut control for stopping fuel injection to each
また、コントローラ4は、例えば信号待ちによって車両が停止したときなどに、所定のエンジン停止条件が成立していればエンジン1を自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立すればエンジン1を再始動させるアイドルストップ制御を実施する。 Further, the controller 4 automatically stops the engine 1 if a predetermined engine stop condition is satisfied, for example, when the vehicle stops due to a signal wait, and the engine 1 if a predetermined engine restart condition is satisfied thereafter. Implement idle stop control to restart
エンジン停止条件としては、アクセル操作量が所定量より小さいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていること、車速が所定値よりも小さいことなどがある。エンジン再始動条件としては、アクセル操作量が所定量より大きいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていないことなどがある。 The engine stop condition includes an accelerator operation amount being smaller than a predetermined amount, a brake pedal being depressed, and a vehicle speed being smaller than a predetermined value. The engine restart condition includes that the accelerator operation amount is larger than a predetermined amount and that the brake pedal is not depressed.
図2は、第1マニホールド触媒32と第2マニホールド触媒34の相違点について説明する図である。図2(A)は、第1マニホールド触媒32の要部断面図である。図2(B)は、第2マニホールド触媒34の要部断面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the difference between the
図2(A)及び図2(B)に示すように、第1マニホールド触媒32は、三元触媒を担持している担体の実開口面積が、第2マニホールド触媒34の実開口面積よりも大きくなるように形成される。つまり、目の粗い担体を第1マニホールド触媒32に使用し、目の細かい担体を第2マニホールド触媒34に使用する。なお、本実施形態における実開口面積とは、三元触媒を担持している担体の格子数をn、格子の縦方向長さをH、格子の横方向長さをWとしたときに、以下の(1)式によって定義される値である。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
実開口面積=H×W×n …(1) Actual opening area = H × W × n (1)
また、第1マニホールド触媒32は、三元触媒を担持している担体の表面積が、第2マニホールド触媒34の表面積よりも小さくように形成される。つまり、第1マニホールド触媒32の熱容量を、第2マニホールド触媒34の熱容量よりも小さくする。なお、本実施形態における表面積とは、三元触媒を担持している担体の格子数をn、格子の縦方向長さをH、格子の横方向長さをW、格子の奥行き(担体の長さ)をDとしたときに、以下の(2)式によって定義される値である。
The
表面積=2(H+W)×D×n …(2) Surface area = 2 (H + W) × D × n (2)
第1マニホールド触媒32の実開口面積を第2マニホールド触媒34の実開口面積よりも大きくすることで、第1マニホールド触媒32の排気抵抗を抑えて第1マニホールド触媒32内の排気抜けを良くすることができる。そして、第2マニホールド触媒34の排気抵抗が第1マニホールド触媒32の排気抵抗よりも大きくなるので、第1マニホールド触媒32から排出された排気が第2マニホールド触媒34の入口で反射して、排気反射波が生じる。そのため、第1マニホールド触媒32の下流域で排気の滞留が生じる。
By making the actual opening area of the
このように、第1マニホールド触媒32の排気抜けを良くしつつ、第1マニホールド触媒32の下流域で排気の滞留を生じさせることで、エンジン始動時時などの比較的エンジン回転速度が低く、排気流量が少ない運転領域においても、早期に第1マニホールド触媒32の活性化を図ることができる。
As described above, exhaust gas stays in the downstream area of the
また、第1マニホールド触媒32の熱容量を、第2マニホールド触媒34の熱容量よりも小さくすることで、第1マニホールド触媒32の早期活性化をさらに促進させることができる。なお、第1マニホールド触媒32の担体の表面積を小さくすることで第1マニホールド触媒32の熱容量を小さくしているが、初期の触媒活性化に要する時間は短時間(数秒程度)であり、表面積が小さいことによる総受熱量の低下は大きな問題ではなく、触媒表面の活性化は十分になされる。
Further, by making the heat capacity of the
図3は、本実施形態によるエンジン1の排気装置3の作用及び効果について説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation and effect of the
時刻t1でエンジン1が始動されると、時間の経過と共に第1マニホールド触媒32、第2マニホールド触媒34及び床下触媒35の温度が上昇していく。
When the engine 1 is started at time t1, the temperatures of the
このとき、本実施形態では、第1マニホールド触媒32の熱容量を第2マニホールド触媒34の熱容量よりも小さくしたので、第2マニホールド触媒34と比較して第1マニホールド触媒32の温度を速やかに昇温させることができる。そしてさらに、本実施形態では、第1マニホールド触媒32の実開口面積を第2マニホールド触媒34の実開口面積よりも大きくしたので、第1マニホールド触媒32の排気抜けを良くしつつ、第1マニホールド触媒32の下流域で排気の滞留を生じさせることができる。そのため、エンジン始動時などの比較的エンジン回転速度が低く、排気流量が少ない運転領域においても、第1マニホールド触媒32の温度を速やかに昇温させることができる。
At this time, in this embodiment, since the heat capacity of the
その結果、エンジン始動後、非常に速やかに第1マニホールド触媒32の温度を活性化温度(300℃〜400℃程度)まで上昇させることができるので、エンジン始動時における排気性能を向上させることができる。また、第2マニホールド触媒34も、排気装置3の上流に位置する第1マニホールド触媒32に近接して設けられ、高温環境下にあるエンジンルーム内に配置されているので、第1マニホールド触媒32に続いて速やかに昇温させることができる。
As a result, since the temperature of the
一方、エンジン始動後、車両の走行が開始されると、排気装置3の上流に位置する第1マニホールド触媒32は、エンジン高負荷時に特に高温の排気に晒されることになる。そのため、前述のようにエンジン始動時における排気性能を向上させるために第1マニホールド触媒32の熱容量を小さくすると、エンジン高負荷時に第1マニホールド触媒32の温度が過度に上昇して劣化するおそれがある。
On the other hand, when the vehicle starts running after the engine is started, the
これに対して、本実施形態では、第1マニホールド触媒32の外周部に冷却器33を設けたので、エンジン高負荷時に第1マニホールド触媒32の温度が過度に上昇するのを抑制できる。したがって、時刻t2以降に示すように、車両走行時においても第1マニホールド触媒32の温度を定常温度(700℃程度)に維持することができ、第1マニホールド触媒32の劣化を抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, since the cooler 33 is provided on the outer peripheral portion of the
また、冷却器33は第1マニホールド触媒32の外周部に設けられているので、排気の流れを阻害せず、第1マニホールド触媒32の排気効率を低下させることもない。
Further, since the cooler 33 is provided on the outer peripheral portion of the
時刻t3で、アイドルストップ制御や燃料カット制御などの、車両の停車中や走行中に一時的に混合気の燃焼を停止させる制御が実施されると、エンジンから燃焼ガスが排出されなくなるので、時間の経過と共に第1マニホールド触媒32、第2マニホールド触媒34及び床下触媒35の温度が低下していく。
At time t3, if control for temporarily stopping combustion of the air-fuel mixture, such as idle stop control or fuel cut control, is performed while the vehicle is stopped or running, the combustion gas is not discharged from the engine. As the time elapses, the temperatures of the
このとき、第1マニホールド触媒32は、第2マニホールド触媒34よりも熱容量が小さく、また、冷却器33によって冷却されるので、比較的短時間で活性化温度を下回ってしまう。
At this time, the
これに対して、第2マニホールド触媒34は、第1マニホールド触媒32よりも熱容量が大きく、また高温環境下にあるエンジンルーム内に設けられているので、第1マニホールド触媒32と比較して降温速度が遅い。そのため、アイドルストップ制御や燃料カット制御が実施された場合でも、比較的長時間、第2マニホールド触媒34の温度を活性化温度以上に維持することができる。
On the other hand, the
そのため、第2マニホールド触媒34の温度が活性化温度を下回るまでは、アイドルストップ制御や燃料カット制御を継続して実施することができるので、燃費を向上させることができる。また、ハイブリッド車両のようにエンジンを停止してモータの駆動力によって走行可能な車両の場合は、エンジン停止後も第2マニホールド触媒34の温度を長時間活性化温度以上に維持することができるので、再始動時における排気性能の悪化を抑制することができる。
Therefore, until the temperature of the
ここで、燃料カット中は、エンジン1のクランクシャフト112が車両の駆動輪によって連れ回されているので、ベルト等を介してクランクシャフト112によって駆動されるウォータポンプによって冷却水を循環させることができる。
Here, during the fuel cut, the
しかしながら、アイドルストップ中(ハイブリッド車両においてはエンジン停止中)は、エンジン1のクランクシャフト112の回転が停止するのでウォータポンプを駆動することができず、冷却水を循環させることができない。そのため、冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水も循環させることができなくなる。
However, during idling stop (when the engine is stopped in the hybrid vehicle), the rotation of the
アイドルストップ中や燃料カット中は、第1マニホールド触媒32の熱が冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水へと伝達されることになる。そうすると、冷却水の循環が行われないアイドルストップ中は、第1マニホールド触媒32からの受熱によって冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水の温度が上昇し続け、沸点温度を超えてしまうおそれがある。
During idle stop or fuel cut, the heat of the
ここで、冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水を沸点温度まで上昇させるために必要な熱量Q1は、冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水の熱容量をC1、冷却水の沸点温度をT1とすると、以下の(3)式で表される。
Here, the amount of heat Q1 required to raise the cooling water in the
Q1=C1×(T1−定常時の冷却水温度(80℃近傍)) …(3) Q1 = C1 × (T1—cooling water temperature at steady state (around 80 ° C.)) (3)
一方、アイドルストップ時に第1マニホールド触媒32が持つと推定される熱量Q2は、第1マニホールド触媒32の熱容量をC2、アイドルストップ時における第1マニホールド触媒32の予想温度(定常温度700℃を想定)に所定のマージンを加えた余裕温度(700℃+α)をT2とすると、以下の(4)式で表される。
On the other hand, the heat quantity Q2 estimated to be possessed by the
Q2=C2×(T2−定常時の冷却水温度(80℃近傍)) …(4) Q2 = C2 × (T2—cooling water temperature at steady state (around 80 ° C.)) (4)
そこで、本実施形態では、冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水を沸点温度まで上昇させるために必要な熱量Q1が、アイドルストップ時に第1マニホールド触媒32が持つと推定される熱量Q2よりも大きくなるように、冷却器33のウォータジャケット331の容量(冷却器33のウォータジャケット内の冷却水の熱容量C1)及び冷却水の種類(冷却水の沸点温度T1)を設定する。
Therefore, in the present embodiment, the amount of heat Q1 required to raise the cooling water in the
これにより、第1マニホールド触媒32の熱量が全て冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水に移ったとしても、冷却水の温度が沸点温度を超えることがない。よって、アイドルストップ中に冷却器33のウォータジャケット331内の冷却水が沸騰するのを防止できる。
Thereby, even if all the heat quantity of the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、図4に示すように、冷却水排出配管333に流量調整弁334を設け、冷却器33を循環する冷却水の流量を調整できるようにしても良い。エンジン始動時において、冷却水の温度が所定温度以上になるまで流量調整弁334を閉じておくことで、エンジン始動時における冷却器33の冷却効果を低減させることができる。よって、エンジン始動時における第1マニホールド触媒32の昇温速度をより一層向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 4, a flow
また、上記の実施形態では、シリンダブロック11のウォータジャケット114に導入された冷却水の一部が冷却器33のウォータジャケット331に導入されるように冷却水導入配管332を構成し、冷却器33のウォータジャケット331に導入された冷却水がシリンダヘッド12のウォータジャケット127に戻されるように冷却水排出配管333を構成したが、これに限られるものではない。両配管332,333は、それぞれの配管長が可能な限り短くなるように、エンジン1を循環する冷却水のうち相対的に低温な冷却水が冷却器33のウォータジャケット331に導入されるように、また、相対的に高温な冷却水が循環しているエンジン1のウォータジャケットに冷却水が戻るように構成されれば良いものである。
In the above embodiment, the cooling
また、上記の実施形態では、エンジン1の冷却水の一部を冷却器33のウォータジャケット331に導入していたが、冷却器33のウォータジャケット331に冷媒(冷却水や冷却ガス)を循環させる冷却装置を別途に設けても良い。その際、エンジンの冷却水を冷却するラジエータやウォータポンプ等を共用しても良い。
In the above embodiment, a part of the cooling water of the engine 1 is introduced into the
また、上記の実施形態では、ガソリンエンジンを例に説明したが、ディーゼルエンジンであっても良い。 In the above embodiment, a gasoline engine has been described as an example, but a diesel engine may be used.
1 エンジン(内燃機関)
3 排気装置
32 第1マニホールド触媒(第1触媒)
33 冷却器
331 ウォータジャケット(冷媒通路)
334 流量調整弁(流量調整器)
34 第2マニホールド触媒(第2触媒)
1 engine (internal combustion engine)
3
33
334 Flow control valve (flow controller)
34 Second manifold catalyst (second catalyst)
Claims (7)
前記内燃機関から排出された排気を浄化する第1触媒と、
前記第1触媒を冷却する冷却器と、
前記第1触媒に近接して設けられ、前記第1触媒から排出された排気を浄化する第2触媒と、
を備え、
前記第1触媒の熱容量が、前記第2触媒の熱容量よりも小さい、
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。 An exhaust system for an internal combustion engine,
A first catalyst for purifying exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A cooler for cooling the first catalyst;
A second catalyst provided in the vicinity of the first catalyst and purifying exhaust gas discharged from the first catalyst;
With
The heat capacity of the first catalyst is smaller than the heat capacity of the second catalyst;
An exhaust system for an internal combustion engine.
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気装置。 An actual opening area of the carrier of the first catalyst is larger than an actual opening area of the carrier of the second catalyst;
The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 The cooler is provided on an outer periphery of the first catalyst;
The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置。 The internal combustion engine temporarily stops combustion in the cylinder according to the operating state of the vehicle.
The exhaust system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記冷媒通路に存在する冷媒を沸点温度まで上昇させるために必要な熱量が、前記内燃機関の気筒内での燃焼を一時的に停止させたときに前記第1触媒が持つ熱量よりも大きくなるように、前記冷媒通路の容量及び冷媒の種類を設定する、
ことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気装置。 The cooler includes therein a refrigerant passage through which a refrigerant circulates,
The amount of heat required to raise the refrigerant present in the refrigerant passage to the boiling point temperature is greater than the amount of heat of the first catalyst when combustion in the cylinder of the internal combustion engine is temporarily stopped. To set the capacity of the refrigerant passage and the type of refrigerant,
The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 4, wherein
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置。 The cooler includes therein a refrigerant passage through which the refrigerant circulates.
The exhaust device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust device is an internal combustion engine.
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の内燃機関の排気装置。 A flow regulator for adjusting the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigerant passage;
An exhaust system for an internal combustion engine according to claim 5 or 6,
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012132716A JP2015165095A (en) | 2012-06-12 | 2012-06-12 | Exhaust device for internal combustion engine |
PCT/JP2013/065499 WO2013187285A1 (en) | 2012-06-12 | 2013-06-04 | Exhaust device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012132716A JP2015165095A (en) | 2012-06-12 | 2012-06-12 | Exhaust device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015165095A true JP2015165095A (en) | 2015-09-17 |
Family
ID=49758111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012132716A Pending JP2015165095A (en) | 2012-06-12 | 2012-06-12 | Exhaust device for internal combustion engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015165095A (en) |
WO (1) | WO2013187285A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10087800B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-10-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine exhaust apparatus |
JP2019019817A (en) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device |
US10280822B2 (en) | 2017-07-11 | 2019-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015224797A (en) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | カルソニックカンセイ株式会社 | Exhaust heat recovery device and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6318123A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Fuji Heavy Ind Ltd | Catalytic converter |
JP3774910B2 (en) * | 1995-04-21 | 2006-05-17 | 株式会社デンソー | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2008190437A (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | Exhaust heat recovery device of internal combustion engine |
-
2012
- 2012-06-12 JP JP2012132716A patent/JP2015165095A/en active Pending
-
2013
- 2013-06-04 WO PCT/JP2013/065499 patent/WO2013187285A1/en active Application Filing
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10087800B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-10-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine exhaust apparatus |
JP2019019817A (en) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device |
US10280822B2 (en) | 2017-07-11 | 2019-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013187285A1 (en) | 2013-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3699035B2 (en) | Non-cylinder control device for multi-cylinder engine | |
US8955473B2 (en) | Strategy for engine cold start emission reduction | |
JP2008267237A (en) | Secondary air supply device for internal combustion engine | |
EP2275657A1 (en) | Engine | |
KR20160006195A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2004316544A (en) | Fuel cut control device for compression ignition type internal combustion engine | |
WO2013187285A1 (en) | Exhaust device for internal combustion engine | |
US9771858B2 (en) | Engine system control apparatus and vehicle | |
JP2010144801A (en) | Oil heating device for automatic transmission | |
JP6565993B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
JP5692235B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2012246797A (en) | Internal combustion engine control apparatus | |
JP2010174818A (en) | Control device of internal combustion engine | |
CN111550319A (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP6365179B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2015121156A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2021025492A (en) | Engine system | |
WO2013183643A1 (en) | Exhaust device for internal combustion engine | |
JP2015140707A (en) | Exhaust emission control device | |
JP7243613B2 (en) | engine device | |
JP5884621B2 (en) | Waste gate valve controller | |
JP2019060264A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP7310624B2 (en) | Oxidation catalyst diagnostic device | |
JP6964111B2 (en) | engine | |
JP6569711B2 (en) | Engine exhaust purification system |