JP3090536B2 - ターボ過給機付エンジンの排気装置 - Google Patents
ターボ過給機付エンジンの排気装置Info
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- F02B37/12—Control of the pumps
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- 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
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- 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
- F01N3/18—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 methods of operation; Control
- F01N3/20—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 methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気通路にターボ過給
機のタービンと主触媒および補助触媒が配設されている
ターボ過給機付エンジンの排気装置に関するものであ
る。
機のタービンと主触媒および補助触媒が配設されている
ターボ過給機付エンジンの排気装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にターボ過給機付エンジンは、排気
通路にターボ過給機のタービンを備えている。このター
ビンと排気ガス浄化用の触媒とを排気通路に配設し、例
えばタービンの下流に触媒を配置したものは従来から知
られている（特開昭６０−２３７１５３号公報参照）。
通路にターボ過給機のタービンを備えている。このター
ビンと排気ガス浄化用の触媒とを排気通路に配設し、例
えばタービンの下流に触媒を配置したものは従来から知
られている（特開昭６０−２３７１５３号公報参照）。
【０００３】上記触媒は所定温度以下では活性化せず、
冷間始動時等に触媒が温度上昇して活性化するまでの時
間が長くかかると、その間に浄化の不十分な排気ガスが
相当量排出されてしまう。従って、触媒の温度上昇を早
めることが要求されるが、上記のようにターボ過給機の
タービンの下流に触媒が配置されると、タービンで熱が
奪われて、触媒の温度上昇が遅れる。
冷間始動時等に触媒が温度上昇して活性化するまでの時
間が長くかかると、その間に浄化の不十分な排気ガスが
相当量排出されてしまう。従って、触媒の温度上昇を早
めることが要求されるが、上記のようにターボ過給機の
タービンの下流に触媒が配置されると、タービンで熱が
奪われて、触媒の温度上昇が遅れる。
【０００４】ところで、エンジン始動直後等における触
媒の浄化性能向上を図るため、排気通路における主触媒
よりも上流に、小型のウォームアップ用の補助触媒を設
け、主触媒が活性化する前に補助触媒が速やかに温度上
昇して浄化性能が発揮されるようにした排気装置があ
る。また、この種の装置において、単に主触媒より上流
の排気通路に補助触媒を設けておくだけではエンジン高
負荷、高回転時に補助触媒が過度に温度上昇し易くなる
ことから、例えば実開平３−２７８２２号公報に示され
るように、補助触媒をバイパスする通路と、形状記憶合
金により駆動される弁とを設け、排気温度が高い高負
荷、高回転時に排気ガスが補助触媒をバイパスして流れ
るようにしたものもある。
媒の浄化性能向上を図るため、排気通路における主触媒
よりも上流に、小型のウォームアップ用の補助触媒を設
け、主触媒が活性化する前に補助触媒が速やかに温度上
昇して浄化性能が発揮されるようにした排気装置があ
る。また、この種の装置において、単に主触媒より上流
の排気通路に補助触媒を設けておくだけではエンジン高
負荷、高回転時に補助触媒が過度に温度上昇し易くなる
ことから、例えば実開平３−２７８２２号公報に示され
るように、補助触媒をバイパスする通路と、形状記憶合
金により駆動される弁とを設け、排気温度が高い高負
荷、高回転時に排気ガスが補助触媒をバイパスして流れ
るようにしたものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の実開平３−２７
８２２号公報に示された装置ではターボ過給機を具備し
ていないが、ターボ過給機付エンジンに適用しようとし
た場合に、次のような問題が残される。
８２２号公報に示された装置ではターボ過給機を具備し
ていないが、ターボ過給機付エンジンに適用しようとし
た場合に、次のような問題が残される。
【０００６】すなわち、例えばターボ過給機のタービン
よりも下流に補助触媒およびこれをバイパスする通路を
設けるとすると、補助触媒の温度上昇が遅れてウォーム
アップ用としての機能が損なわれ、一方、補助触媒およ
びこれをバイパスする通路よりも下流の排気通路にター
ビンを設けるとするとターボ過給機の過給応答性等が損
なわれる。また、補助触媒が劣化し易くなる程度に排気
温度が上昇する高負荷、高回転時にのみ排気ガスが補助
触媒をバイパスする通路に流れるようにした構造におい
て、その通路にタービンを設けるとすると、タービンへ
の排気ガスの流通によるターボ過給機の駆動が行なわれ
る領域が狭くなり、過給機能に問題が生じる。
よりも下流に補助触媒およびこれをバイパスする通路を
設けるとすると、補助触媒の温度上昇が遅れてウォーム
アップ用としての機能が損なわれ、一方、補助触媒およ
びこれをバイパスする通路よりも下流の排気通路にター
ビンを設けるとするとターボ過給機の過給応答性等が損
なわれる。また、補助触媒が劣化し易くなる程度に排気
温度が上昇する高負荷、高回転時にのみ排気ガスが補助
触媒をバイパスする通路に流れるようにした構造におい
て、その通路にタービンを設けるとすると、タービンへ
の排気ガスの流通によるターボ過給機の駆動が行なわれ
る領域が狭くなり、過給機能に問題が生じる。
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、冷機時に補
助触媒を速やかに温度上昇させて排気浄化機能を良好に
発揮させるようにしつつ、ターボ過給機による過給機能
および過給応答性を十分に確保することができるターボ
過給機付エンジンの排気装置を提供することを目的とす
る。
助触媒を速やかに温度上昇させて排気浄化機能を良好に
発揮させるようにしつつ、ターボ過給機による過給機能
および過給応答性を十分に確保することができるターボ
過給機付エンジンの排気装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明（請求項１記載）は、排気通路にターボ
過給機のタービンと排気ガス浄化用の触媒を配設したタ
ーボ過給機付エンジンの排気装置であって、上記タービ
ンより下流の排気通路に主触媒を設ける一方、主触媒よ
り上流において上記タービンをバイパスするバイパス通
路を形成し、このバイパス通路に補助触媒を設けるとと
もに、排気ガスがこのバイパス通路を通って主触媒に導
かれる状態と上記タービンを通って主触媒に導かれる状
態とに排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段と、上記
主触媒の温度状態を検出する検出手段と、この検出手段
の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活性化温度に達
するまでは上記バイパス通路を開通させ上記触媒活性化
温度に達したときには上記タービン側の排気通路を開通
させるように上記バルブ手段を制御する制御手段とを備
え、上記バルブ手段を、上記バイパス通路に設けた開閉
バルブとタービン側の排気通路に設けた開閉バルブとで
構成し、タービン側の排気通路の開閉バルブを、タービ
ンよりも下流で上記バイパス通路との合流部より上流に
配置したもの である。
に、第１の発明（請求項１記載）は、排気通路にターボ
過給機のタービンと排気ガス浄化用の触媒を配設したタ
ーボ過給機付エンジンの排気装置であって、上記タービ
ンより下流の排気通路に主触媒を設ける一方、主触媒よ
り上流において上記タービンをバイパスするバイパス通
路を形成し、このバイパス通路に補助触媒を設けるとと
もに、排気ガスがこのバイパス通路を通って主触媒に導
かれる状態と上記タービンを通って主触媒に導かれる状
態とに排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段と、上記
主触媒の温度状態を検出する検出手段と、この検出手段
の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活性化温度に達
するまでは上記バイパス通路を開通させ上記触媒活性化
温度に達したときには上記タービン側の排気通路を開通
させるように上記バルブ手段を制御する制御手段とを備
え、上記バルブ手段を、上記バイパス通路に設けた開閉
バルブとタービン側の排気通路に設けた開閉バルブとで
構成し、タービン側の排気通路の開閉バルブを、タービ
ンよりも下流で上記バイパス通路との合流部より上流に
配置したもの である。
【０００９】第２の発明（請求項２記載）は、第１の発
明において、バルブ手段を構成する各開閉バルブを、閉
状態でも微小量の排気ガスの流通を許容するように設定
したものである。
明において、バルブ手段を構成する各開閉バルブを、閉
状態でも微小量の排気ガスの流通を許容するように設定
したものである。
【００１０】第３の発明（請求項３記載）は、第１また
は第２の発明において、ターボ過給機のタービン上流と
タービン下流とを連通するウエストゲート通路と、この
ウエストゲート通路を開閉するウエストゲートバルブと
を設けるとともに、タービン側の排気通路の開閉バルブ
を上記ウエストゲート通路よりも下流に配置したもので
ある。
は第２の発明において、ターボ過給機のタービン上流と
タービン下流とを連通するウエストゲート通路と、この
ウエストゲート通路を開閉するウエストゲートバルブと
を設けるとともに、タービン側の排気通路の開閉バルブ
を上記ウエストゲート通路よりも下流に配置したもので
ある。
【００１１】第４の発明（請求項４記載）は、排気通路
にターボ過給機のタービンと排気ガス浄化用の触媒を配
設したターボ過給機付エンジンの排気装置であって、上
記タービンより下流の排気通路に主触媒を設ける一方、
主触媒より上流において上記タービンをバイパスするバ
イパス通路を形成し、このバイパス通路に補助触媒を設
けるとともに、排気ガスがこのバイパス通路を通って主
触媒に導かれる状態と上記タービンを通って主触媒に導
かれる状態とに排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段
と、上記主触媒の温度状態を検出する検出手段と、この
検出手段の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活性化
温度に達するまでは上記バイパス通路を開通させ上記触
媒活性化温度に達したときには上記タービン側の排気通
路を開通させるように上記バルブ手段を制御する制御手
段とを備え、上記制御手段が、主触媒の温度に応じてタ
ービン側の排気通路を開通させる状態とバイパス通路を
開通させる状態とにバルブ手段を切換える制御を低負荷
側の所定運転領域で行ない、高負荷側の運転領域ではタ
ービン側の排気通路を開通させる状態を保持するように
なっているものである。
にターボ過給機のタービンと排気ガス浄化用の触媒を配
設したターボ過給機付エンジンの排気装置であって、上
記タービンより下流の排気通路に主触媒を設ける一方、
主触媒より上流において上記タービンをバイパスするバ
イパス通路を形成し、このバイパス通路に補助触媒を設
けるとともに、排気ガスがこのバイパス通路を通って主
触媒に導かれる状態と上記タービンを通って主触媒に導
かれる状態とに排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段
と、上記主触媒の温度状態を検出する検出手段と、この
検出手段の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活性化
温度に達するまでは上記バイパス通路を開通させ上記触
媒活性化温度に達したときには上記タービン側の排気通
路を開通させるように上記バルブ手段を制御する制御手
段とを備え、上記制御手段が、主触媒の温度に応じてタ
ービン側の排気通路を開通させる状態とバイパス通路を
開通させる状態とにバルブ手段を切換える制御を低負荷
側の所定運転領域で行ない、高負荷側の運転領域ではタ
ービン側の排気通路を開通させる状態を保持するように
なっているものである。
【００１２】第５の発明（請求項５記載）は、第１乃至
第４の発明のいずれかにおいて、主触媒の温度が低くて
バイパス通路を開通させる状態にバルブ手段が制御され
ているときにエンジンの点火時期を遅角させる点火時期
制御手段を設けたものである。
第４の発明のいずれかにおいて、主触媒の温度が低くて
バイパス通路を開通させる状態にバルブ手段が制御され
ているときにエンジンの点火時期を遅角させる点火時期
制御手段を設けたものである。
【００１３】第６の発明（請求項６記載）は、第１乃至
第５の発明のいずれかにおいて、バイパス通路とタービ
ン側の排気通路との排気流通割合を複数段階に変更可能
にするようにバルブ手段を構成し、制御手段によるバル
ブ手段の制御により主触媒の温度状態に応じて上記流通
割合をコントロールするように構成したものである。
第５の発明のいずれかにおいて、バイパス通路とタービ
ン側の排気通路との排気流通割合を複数段階に変更可能
にするようにバルブ手段を構成し、制御手段によるバル
ブ手段の制御により主触媒の温度状態に応じて上記流通
割合をコントロールするように構成したものである。
【００１４】
【作用】上記第１の発明によると、主触媒が活性化する
までは排気ガスが補助触媒を通って主触媒に導かれ、補
助触媒が速やかに温度上昇して浄化作用を発揮する。そ
して、主触媒が活性化する状態になれば、直ぐに、排気
ガスが上記タービンを通るように排気流通状態が換えら
れることにより、主触媒による浄化作用とターボ過給機
による過給作用が得られる。
までは排気ガスが補助触媒を通って主触媒に導かれ、補
助触媒が速やかに温度上昇して浄化作用を発揮する。そ
して、主触媒が活性化する状態になれば、直ぐに、排気
ガスが上記タービンを通るように排気流通状態が換えら
れることにより、主触媒による浄化作用とターボ過給機
による過給作用が得られる。
【００１５】また、排気ガスが主に補助触媒側を通る状
態にされているとき、上記タービンの下流に位置する開
閉バルブによりタービン側の排気流通が制限されつつ、
排気熱はタービンにまで及んで、タービンを暖機する作
用が得られる。
態にされているとき、上記タービンの下流に位置する開
閉バルブによりタービン側の排気流通が制限されつつ、
排気熱はタービンにまで及んで、タービンを暖機する作
用が得られる。
【００１６】さらに第２の発明によると、上記タービン
の暖機を促進する作用と、補助触媒側への排気の流通が
制限される状態となったときの補助触媒の温度低下を防
止する作用が得られる。
の暖機を促進する作用と、補助触媒側への排気の流通が
制限される状態となったときの補助触媒の温度低下を防
止する作用が得られる。
【００１７】第３の発明によると、排気ガスが主に補助
触媒側を通る状態にされてタービン側の排気流通が制限
されているとき、ウエストゲート通路を利用したリサー
キュレーションによりタービンの暖機促進等の作用が得
られる。
触媒側を通る状態にされてタービン側の排気流通が制限
されているとき、ウエストゲート通路を利用したリサー
キュレーションによりタービンの暖機促進等の作用が得
られる。
【００１８】第４の発明によると、加速による高負荷側
への移行時などに、確実に過給作用が得られる。
への移行時などに、確実に過給作用が得られる。
【００１９】第５の発明によると、主触媒の温度が低い
ときに、点火時期リタードにより排気温度の上昇が促進
される。
ときに、点火時期リタードにより排気温度の上昇が促進
される。
【００２０】第６の発明によると、補助触媒による浄化
作用およびターボ過給機の作動が段階的に調整される。
作用およびターボ過給機の作動が段階的に調整される。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２２】図１はターボ過給機付エンジン全体を概略
的に示している。この図において、エンジン本体１に
は、吸気通路２の下流側部分を構成する吸気マニホール
ド３および排気通路４の上流側部分を構成する排気マニ
ホールド５が接続されている。エンジンには、ターボ過
給機６が具備されている。
的に示している。この図において、エンジン本体１に
は、吸気通路２の下流側部分を構成する吸気マニホール
ド３および排気通路４の上流側部分を構成する排気マニ
ホールド５が接続されている。エンジンには、ターボ過
給機６が具備されている。
【００２３】このターボ過給機６は、排気マニホールド
５の下流の排気通路４に介設されたタービン７と、吸気
マニホールド３の上流の吸気通路２に介設されたコンプ
レッサ８と、これらを連結するシャフト９とを有し、排
気ガス流で駆動されるタービン７の回転に伴ってコンプ
レッサ８が回転することにより、吸気を過給するもので
ある。また、このターボ過給機６に対し、その最高過給
圧を調整するため、タービン７の上流側と下流側とを連
通するウエストゲート通路１０と、この通路を開閉する
ウエストゲートバルブ１１が設けられている。
５の下流の排気通路４に介設されたタービン７と、吸気
マニホールド３の上流の吸気通路２に介設されたコンプ
レッサ８と、これらを連結するシャフト９とを有し、排
気ガス流で駆動されるタービン７の回転に伴ってコンプ
レッサ８が回転することにより、吸気を過給するもので
ある。また、このターボ過給機６に対し、その最高過給
圧を調整するため、タービン７の上流側と下流側とを連
通するウエストゲート通路１０と、この通路を開閉する
ウエストゲートバルブ１１が設けられている。
【００２４】エンジンの吸気通路２には、上記コンプレ
ッサ８の下流側に過給気を冷却するインタクーラ１２が
設けられるとともに、上流側にエアクリーナ１３および
エアフローメータ１４が設けられている。
ッサ８の下流側に過給気を冷却するインタクーラ１２が
設けられるとともに、上流側にエアクリーナ１３および
エアフローメータ１４が設けられている。
【００２５】エンジンの排気通路４には、排気浄化のた
めの触媒として、主触媒１６と、補助触媒１７とが配設
されている。上記主触媒１６は、比較的大きな容量を有
し、ターボ過給機６のタービン７より下流の排気通路４
に設けられている。また、上記補助触媒１７は、エンジ
ン始動後に主触媒１６よりも早く活性化し、排気浄化性
能発揮状態に達するまでの時間を短縮するもので、でき
るだけ速やかに温度上昇するように、比較的容量が小さ
く、かつエンジン本体１に近い排気通路上流寄り位置
し、とくに、上記タービン７をバイパスするバイパス通
路１９に設けられている。
めの触媒として、主触媒１６と、補助触媒１７とが配設
されている。上記主触媒１６は、比較的大きな容量を有
し、ターボ過給機６のタービン７より下流の排気通路４
に設けられている。また、上記補助触媒１７は、エンジ
ン始動後に主触媒１６よりも早く活性化し、排気浄化性
能発揮状態に達するまでの時間を短縮するもので、でき
るだけ速やかに温度上昇するように、比較的容量が小さ
く、かつエンジン本体１に近い排気通路上流寄り位置
し、とくに、上記タービン７をバイパスするバイパス通
路１９に設けられている。
【００２６】すなわち、排気通路４には、排気マニホー
ルド５から上記タービン７を通って主触媒１６に達する
メイン通路１８に加え、上流端側が排気マニホールド５
の集合部に接続されるとともに下流端側がタービン７の
下流のメイン通路１８に合流するバイパス通路１９が形
成され、このバイパス通路１９に補助触媒１７が設けら
れている。
ルド５から上記タービン７を通って主触媒１６に達する
メイン通路１８に加え、上流端側が排気マニホールド５
の集合部に接続されるとともに下流端側がタービン７の
下流のメイン通路１８に合流するバイパス通路１９が形
成され、このバイパス通路１９に補助触媒１７が設けら
れている。
【００２７】また、排気ガスがバイパス通路１９を通っ
て主触媒１６に導かれる状態と上記タービン７を通って
主触媒１６に導かれる状態とに排気ガス流通状態を切換
えるバルブ手段として、開閉バルブ２１，２２がメイン
通路１８およびバイパス通路１９に設けられている。上
記メイン通路側開閉バルブ２１は、バイパス通路合流部
分よりは上流であるがタービン７よりも下流に設けるこ
とが望ましい。当実施例では、メイン通路１８における
ウエストゲート通路１０の下流端合流部よりも下流にバ
イパス通路１９の下流端が合流し、そのウエストゲート
通路１０の下流端合流部とバイパス通路１９の下流端合
流部との間の位置にメイン通路側開閉バルブ２１が配置
されている。一方、バイパス通路側開閉バルブ２２は、
補助触媒１７よりも上流に配置されている。
て主触媒１６に導かれる状態と上記タービン７を通って
主触媒１６に導かれる状態とに排気ガス流通状態を切換
えるバルブ手段として、開閉バルブ２１，２２がメイン
通路１８およびバイパス通路１９に設けられている。上
記メイン通路側開閉バルブ２１は、バイパス通路合流部
分よりは上流であるがタービン７よりも下流に設けるこ
とが望ましい。当実施例では、メイン通路１８における
ウエストゲート通路１０の下流端合流部よりも下流にバ
イパス通路１９の下流端が合流し、そのウエストゲート
通路１０の下流端合流部とバイパス通路１９の下流端合
流部との間の位置にメイン通路側開閉バルブ２１が配置
されている。一方、バイパス通路側開閉バルブ２２は、
補助触媒１７よりも上流に配置されている。
【００２８】上記両開閉バルブ２１，２２は、閉状態の
ときでも通路壁との間に隙間を有して微小量の排気ガス
を流通させるように設定されている。なお、上記ウエス
トゲートバルブ１１は過給圧が所定値以上に上昇したと
きに開くように過給圧に応じて作動するが、このほか
に、例えば後記ＥＣＵ２４からの制御信号により、メイ
ン通路側開閉バルブ２１が閉状態のときにウエストゲー
トバルブ１１が開かれるようにしておいてもよい。
ときでも通路壁との間に隙間を有して微小量の排気ガス
を流通させるように設定されている。なお、上記ウエス
トゲートバルブ１１は過給圧が所定値以上に上昇したと
きに開くように過給圧に応じて作動するが、このほか
に、例えば後記ＥＣＵ２４からの制御信号により、メイ
ン通路側開閉バルブ２１が閉状態のときにウエストゲー
トバルブ１１が開かれるようにしておいてもよい。
【００２９】上記両開閉バルブ２１，２２に対する制御
手段として、マイクロコンピュータ等からなるコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）２４が設けられている。また、
主触媒１６の温度状態を検出する検出手段として、温度
センサ２５が主触媒１６に取付けられている。そして、
この温度センサ２５による検出信号、上記エアフローメ
ータ１４による吸入空気量の検出信号、エンジン回転数
センサ２６によるエンジン回転数の検出信号、スロット
ル開度センサ２７によるスロットル開度の検出信号等が
ＥＣＵ２４に入力される一方、ＥＣＵ２４から上記両開
閉バルブ２１，２２に制御信号が出力されている。
手段として、マイクロコンピュータ等からなるコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）２４が設けられている。また、
主触媒１６の温度状態を検出する検出手段として、温度
センサ２５が主触媒１６に取付けられている。そして、
この温度センサ２５による検出信号、上記エアフローメ
ータ１４による吸入空気量の検出信号、エンジン回転数
センサ２６によるエンジン回転数の検出信号、スロット
ル開度センサ２７によるスロットル開度の検出信号等が
ＥＣＵ２４に入力される一方、ＥＣＵ２４から上記両開
閉バルブ２１，２２に制御信号が出力されている。
【００３０】上記ＥＣＵ２４による開閉バルブ２１，２
２の制御は、主触媒１６の温度状態に応じ、メイン通路
側開閉バルブ２１を閉じてバイパス通路側開閉バルブ２
２を開くバイパス通路開通状態と、メイン通路側開閉バ
ルブ２１を開いてバイパス通路側開閉バルブ２２を閉じ
るメイン通路開通状態とに切換えるもので、エンジン始
動後に主触媒１６が触媒活性化温度に達するまではバイ
パス通路開通状態とし、上記触媒活性化温度に達したと
きには上記メイン通路開通状態とするようになってい
る。後記フローチャートに示す具体例では、図２に示す
ような領域設定に基づき、運転状態が所定の低回転低負
荷の領域Ａにある場合に、上記温度センサにより検出さ
れる主触媒の温度が設定値（触媒活性温度）より低いと
上記バイパス通路開通状態、主触媒の温度が設定値より
高いと上記メイン通路開通状態とする排気流通切換制御
を行ない、また高負荷側および高回転側の領域Ｂでは出
力性能確保のため上記排気流通切換制御を停止して無条
件にメイン通路開通状態とするようになっている。
２の制御は、主触媒１６の温度状態に応じ、メイン通路
側開閉バルブ２１を閉じてバイパス通路側開閉バルブ２
２を開くバイパス通路開通状態と、メイン通路側開閉バ
ルブ２１を開いてバイパス通路側開閉バルブ２２を閉じ
るメイン通路開通状態とに切換えるもので、エンジン始
動後に主触媒１６が触媒活性化温度に達するまではバイ
パス通路開通状態とし、上記触媒活性化温度に達したと
きには上記メイン通路開通状態とするようになってい
る。後記フローチャートに示す具体例では、図２に示す
ような領域設定に基づき、運転状態が所定の低回転低負
荷の領域Ａにある場合に、上記温度センサにより検出さ
れる主触媒の温度が設定値（触媒活性温度）より低いと
上記バイパス通路開通状態、主触媒の温度が設定値より
高いと上記メイン通路開通状態とする排気流通切換制御
を行ない、また高負荷側および高回転側の領域Ｂでは出
力性能確保のため上記排気流通切換制御を停止して無条
件にメイン通路開通状態とするようになっている。
【００３１】さらに、当実施例において上記ＥＣＵ２４
は、エンジン本体１の各気筒に具備された点火プラグ２
８に対する点火時期調整用のコントローラ２９に制御信
号を出力し、主触媒１６の温度が低くて開閉バルブ２
１，２２が上記バイパス通路開通状態とされているとき
に点火時期を遅角させる点火時期制御手段としての機能
を果たすようになっている。
は、エンジン本体１の各気筒に具備された点火プラグ２
８に対する点火時期調整用のコントローラ２９に制御信
号を出力し、主触媒１６の温度が低くて開閉バルブ２
１，２２が上記バイパス通路開通状態とされているとき
に点火時期を遅角させる点火時期制御手段としての機能
を果たすようになっている。
【００３２】図３は、上記ＥＣＵ２４による制御の具体
例をフローチャートで示している。このフローチャート
の処理がスタートすると、ＥＣＵ２４は先ずステップＳ
１で吸入空気量、エンジン回転数、スロットル開度、主
触媒の温度Ｔｃ等の検出信号を読み込み、ステップＳ２
で、単位回転数当りの吸入空気量もしくはスロットル開
度等のエンジン負荷相当量とエンジン回転数とで調べら
れる運転状態が図２中の領域Ａ内にあるか否かを調べ
る。
例をフローチャートで示している。このフローチャート
の処理がスタートすると、ＥＣＵ２４は先ずステップＳ
１で吸入空気量、エンジン回転数、スロットル開度、主
触媒の温度Ｔｃ等の検出信号を読み込み、ステップＳ２
で、単位回転数当りの吸入空気量もしくはスロットル開
度等のエンジン負荷相当量とエンジン回転数とで調べら
れる運転状態が図２中の領域Ａ内にあるか否かを調べ
る。
【００３３】ステップＳ２の判定がＮＯのときは、ステ
ップＳ３で、メイン通路側開閉バルブ２１を開、バイパ
ス通路側開閉バルブ２２を閉とする制御信号を出力して
リターンする。
ップＳ３で、メイン通路側開閉バルブ２１を開、バイパ
ス通路側開閉バルブ２２を閉とする制御信号を出力して
リターンする。
【００３４】ステップＳ２の判定がＹＥＳのときは、ス
テップＳ４で、温度センサ２５により検出される主触媒
温度Ｔｃが触媒活性温度に相当する設定値Ｔｏよりも低
いか否かを調べる。そして、主触媒温度Ｔｃが設定値Ｔ
ｏよりも低いときは、ステップＳ５で、メイン通路側開
閉バルブ２１を閉、バイパス通路側開閉バルブ２２を開
とする制御信号を出力するとともに、ステップＳ６で点
火時期を運転状態に応じた基本点火時期よりも所定量だ
けリタードする点火時期補正を行なってから、リターン
する。また、主触媒の温度Ｔｃが設定値Ｔｏ以上のとき
は、上記ステップＳ３に移り、メイン通路側開閉バルブ
２１を開、バイパス通路側開閉バルブ２２を閉とする制
御信号を出力してリターンする。
テップＳ４で、温度センサ２５により検出される主触媒
温度Ｔｃが触媒活性温度に相当する設定値Ｔｏよりも低
いか否かを調べる。そして、主触媒温度Ｔｃが設定値Ｔ
ｏよりも低いときは、ステップＳ５で、メイン通路側開
閉バルブ２１を閉、バイパス通路側開閉バルブ２２を開
とする制御信号を出力するとともに、ステップＳ６で点
火時期を運転状態に応じた基本点火時期よりも所定量だ
けリタードする点火時期補正を行なってから、リターン
する。また、主触媒の温度Ｔｃが設定値Ｔｏ以上のとき
は、上記ステップＳ３に移り、メイン通路側開閉バルブ
２１を開、バイパス通路側開閉バルブ２２を閉とする制
御信号を出力してリターンする。
【００３５】このような当実施例の装置によると、エン
ジン始動直後等に、主触媒温度Ｔｃが触媒活性温度に相
当する設定値Ｔｏに達するまでは、バルブ２１が閉、バ
ルブ２２が開のバイパス通路開通状態とされることによ
り、排気ガスが上記バイパス通路１９の補助触媒１７を
通過する。この状態では、小型で、かつエンジン本体１
に近い補助触媒１７が速やかに温度上昇し、触媒性能が
確保されるとともに、補助触媒１７を通って主触媒１６
に導かれる排気ガスにより、主触媒１６が加熱されて次
第に温度上昇する。
ジン始動直後等に、主触媒温度Ｔｃが触媒活性温度に相
当する設定値Ｔｏに達するまでは、バルブ２１が閉、バ
ルブ２２が開のバイパス通路開通状態とされることによ
り、排気ガスが上記バイパス通路１９の補助触媒１７を
通過する。この状態では、小型で、かつエンジン本体１
に近い補助触媒１７が速やかに温度上昇し、触媒性能が
確保されるとともに、補助触媒１７を通って主触媒１６
に導かれる排気ガスにより、主触媒１６が加熱されて次
第に温度上昇する。
【００３６】この場合に、点火時期をリタードさせると
エンジン本体１から排出されるガス温度が高くなり、上
記補助触媒１７および主触媒１６の温度上昇が早められ
る。
エンジン本体１から排出されるガス温度が高くなり、上
記補助触媒１７および主触媒１６の温度上昇が早められ
る。
【００３７】またこのバイパス通路開通状態において、
エンジン本体１から流出する排気ガスの殆どは補助触媒
１７を通るが、メイン通路側開閉バルブ２１がターボ過
給機６のタービン７よりも下流に位置し、かつ閉状態で
も少量の排気ガスを流通させるようになっていると、バ
イパス通路開通状態にある間に上記タービン７も暖機さ
れる。さらに、ウエストゲート通路１０よりも下流にメ
イン通路側開閉バルブ２１が位置し、かつこのバルブ２
１が閉状態のときにウエストゲートバルブ１１が開かれ
ると、吸入等に伴いターボ過給機６が予回転するときに
タービン下流の排気ガスがウエストゲート通路１０を通
ってリサーキュレートされ、タービン下流の圧力上昇防
止およびターボ過給機６の暖機促進に有利となる。
エンジン本体１から流出する排気ガスの殆どは補助触媒
１７を通るが、メイン通路側開閉バルブ２１がターボ過
給機６のタービン７よりも下流に位置し、かつ閉状態で
も少量の排気ガスを流通させるようになっていると、バ
イパス通路開通状態にある間に上記タービン７も暖機さ
れる。さらに、ウエストゲート通路１０よりも下流にメ
イン通路側開閉バルブ２１が位置し、かつこのバルブ２
１が閉状態のときにウエストゲートバルブ１１が開かれ
ると、吸入等に伴いターボ過給機６が予回転するときに
タービン下流の排気ガスがウエストゲート通路１０を通
ってリサーキュレートされ、タービン下流の圧力上昇防
止およびターボ過給機６の暖機促進に有利となる。
【００３８】主触媒温度Ｔｃが設定温度Ｔｏ以上となる
と、バルブ２１が開、バルブ２２が閉のメイン通路開通
状態とされることにより、排気ガスの殆どがタービン７
を経て主触媒１６に導かれる。上記設定温度Ｔｏは主触
媒１６の活性化温度に相当し、従って主触媒１６が活性
化する状態になれば直ぐにタービン７に排気ガス送られ
てターボ過給機が駆動される。また、加速によるエンジ
ン負荷上昇等で運転状態が図２中の領域Ｂに移行した場
合は、主触媒温度Ｔｃに関係なくメイン通路開通状態と
され、ターボ過給機が駆動される。こうして広範囲にタ
ーボ過給機が駆動され、加速時等の過給性能が確保され
る。
と、バルブ２１が開、バルブ２２が閉のメイン通路開通
状態とされることにより、排気ガスの殆どがタービン７
を経て主触媒１６に導かれる。上記設定温度Ｔｏは主触
媒１６の活性化温度に相当し、従って主触媒１６が活性
化する状態になれば直ぐにタービン７に排気ガス送られ
てターボ過給機が駆動される。また、加速によるエンジ
ン負荷上昇等で運転状態が図２中の領域Ｂに移行した場
合は、主触媒温度Ｔｃに関係なくメイン通路開通状態と
され、ターボ過給機が駆動される。こうして広範囲にタ
ーボ過給機が駆動され、加速時等の過給性能が確保され
る。
【００３９】また、メイン通路開通状態へ切換わった時
に、タービン７の温度が低いと排気ガスの熱がタービン
の温度上昇のために消費され、主触媒の温度が低下して
活性化状態が維持されなくなるという事態が生じる可能
性があるが、上記のようにバイパス通路開通状態にある
間にタービン７が暖機されることにより、上記事態が防
止されて主触媒１６の活性化状態が確保されるととも
に、メイン通路開通状態への切換わり直後のタービン効
率が高められ、応答性良くターボ過給機６の作動が行な
われる。
に、タービン７の温度が低いと排気ガスの熱がタービン
の温度上昇のために消費され、主触媒の温度が低下して
活性化状態が維持されなくなるという事態が生じる可能
性があるが、上記のようにバイパス通路開通状態にある
間にタービン７が暖機されることにより、上記事態が防
止されて主触媒１６の活性化状態が確保されるととも
に、メイン通路開通状態への切換わり直後のタービン効
率が高められ、応答性良くターボ過給機６の作動が行な
われる。
【００４０】メイン通路開通状態へ切換わった後も、低
負荷側の領域Ａでは主触媒温度Ｔｃと設定温度Ｔｏとの
比較に基づく制御が引き続き行なわれることにより、い
ったん上昇した主触媒温度Ｔｃが長時間のアイドル運転
持続等によって設定温度Ｔｏより低くなると、再びバイ
パス通路開通状態に切換えられ、主触媒１６の浄化性能
の悪化が補助触媒１７によって補われる。もっとも、主
触媒活性後は触媒自体が反応熱で温度低下を抑制する作
用を有するので、頻繁に排気流通状態が切換わることは
ない。
負荷側の領域Ａでは主触媒温度Ｔｃと設定温度Ｔｏとの
比較に基づく制御が引き続き行なわれることにより、い
ったん上昇した主触媒温度Ｔｃが長時間のアイドル運転
持続等によって設定温度Ｔｏより低くなると、再びバイ
パス通路開通状態に切換えられ、主触媒１６の浄化性能
の悪化が補助触媒１７によって補われる。もっとも、主
触媒活性後は触媒自体が反応熱で温度低下を抑制する作
用を有するので、頻繁に排気流通状態が切換わることは
ない。
【００４１】なお、上記実施例では、開閉バルブ２１，
２２の開閉の切換えによりバイパス通路開通状態とメイ
ン通路開通状態とに切換えるようにしているが、バイパ
ス通路１９とメイン通路１８との排気流通割合を複数段
階に変更可能にし、この流通割合を主触媒１６の温度状
態に応じてコントロールしてもよい。例えば、開閉バル
ブ２１，２２を閉状態と全開状態と所定の中間開度状態
とに変更可能とし、主触媒温度が設定温度を超えたとき
にその温度上昇につれ、または運転状態が高負荷、高回
転側となるにつれ、開閉バルブ２１，２２を所定中間開
度として両通路に所定割合で排気ガスを流す状態から、
メイン通路開通状態へと、段階的に変化させるようにし
もよい。
２２の開閉の切換えによりバイパス通路開通状態とメイ
ン通路開通状態とに切換えるようにしているが、バイパ
ス通路１９とメイン通路１８との排気流通割合を複数段
階に変更可能にし、この流通割合を主触媒１６の温度状
態に応じてコントロールしてもよい。例えば、開閉バル
ブ２１，２２を閉状態と全開状態と所定の中間開度状態
とに変更可能とし、主触媒温度が設定温度を超えたとき
にその温度上昇につれ、または運転状態が高負荷、高回
転側となるにつれ、開閉バルブ２１，２２を所定中間開
度として両通路に所定割合で排気ガスを流す状態から、
メイン通路開通状態へと、段階的に変化させるようにし
もよい。
【００４２】また、主触媒１６の温度状態を検出する検
出手段は、主触媒温度を直接検出する温度センサ２５に
限らず、主触媒温度に関連するパラメータを検出するも
のであればよい。このほかにも各部の具体的構造、制御
は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して差し支え
ない。
出手段は、主触媒温度を直接検出する温度センサ２５に
限らず、主触媒温度に関連するパラメータを検出するも
のであればよい。このほかにも各部の具体的構造、制御
は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して差し支え
ない。
【００４３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、排気通路
の主触媒より上流においてターボ過給機のタービンをバ
イパスするバイパス通路に補助触媒を設けるとともに、
バルブ手段および制御手段により、主触媒が触媒活性化
温度に達するまではバイパス通路を開通させ触媒活性化
温度に達したときにはタービン側の排気通路を開通させ
るようにしているため、主触媒が活性化するまでの排気
ガス浄化作用が上記補助触媒によって得られつつ、主触
媒が活性化すると速やかにターボ過給機が働く状態とさ
れて過給を良好に行なわせることができる。
の主触媒より上流においてターボ過給機のタービンをバ
イパスするバイパス通路に補助触媒を設けるとともに、
バルブ手段および制御手段により、主触媒が触媒活性化
温度に達するまではバイパス通路を開通させ触媒活性化
温度に達したときにはタービン側の排気通路を開通させ
るようにしているため、主触媒が活性化するまでの排気
ガス浄化作用が上記補助触媒によって得られつつ、主触
媒が活性化すると速やかにターボ過給機が働く状態とさ
れて過給を良好に行なわせることができる。
【００４４】また、上記バルブ手段を、バイパス通路に
設けた開閉バルブとタービン側の排気通路に設けた開閉
バルブとで構成し、タービン側の排気通路の開閉バルブ
をタービンよりも下流に配置しているため、上記の効果
に加え、補助触媒側に排気ガスが送られタービン側の排
気流通が制限されているときにも、排気熱よるタービン
の暖機作用が得られることにより、排気ガスがタービン
側を通る状態に切換わったとき、排気温度の低下を防止
するとともに、速やかに過給効率を高めることができ
る。
設けた開閉バルブとタービン側の排気通路に設けた開閉
バルブとで構成し、タービン側の排気通路の開閉バルブ
をタービンよりも下流に配置しているため、上記の効果
に加え、補助触媒側に排気ガスが送られタービン側の排
気流通が制限されているときにも、排気熱よるタービン
の暖機作用が得られることにより、排気ガスがタービン
側を通る状態に切換わったとき、排気温度の低下を防止
するとともに、速やかに過給効率を高めることができ
る。
【００４５】さらに上記各開閉バルブを、閉状態でも微
小量の排気ガスの流通を許容するように設定すると（請
求項２）、タービンの暖機促進等の効果を高めることが
できる。
小量の排気ガスの流通を許容するように設定すると（請
求項２）、タービンの暖機促進等の効果を高めることが
できる。
【００４６】また、タービン側の排気通路の開閉バルブ
をウエストゲート通路よりも下流に配置すると（請求項
３）、ウエストゲート通路を利用したリサーキュレーシ
ョンによりタービンの暖機促進等の効果をより一層高め
ることができる。
をウエストゲート通路よりも下流に配置すると（請求項
３）、ウエストゲート通路を利用したリサーキュレーシ
ョンによりタービンの暖機促進等の効果をより一層高め
ることができる。
【００４７】また、上記制御手段が、高負荷側の運転領
域ではタービン側の排気通路を開通させる状態を保持す
るようになっていると（請求項４）、高負荷側の運転領
域で確実に過給作用を発揮させ、出力性能を高めること
できる。
域ではタービン側の排気通路を開通させる状態を保持す
るようになっていると（請求項４）、高負荷側の運転領
域で確実に過給作用を発揮させ、出力性能を高めること
できる。
【００４８】バイパス通路を開通させる状態にバルブ手
段が制御されているときにエンジンの点火時期を遅角さ
せるようになっていると（請求項５）、点火時期の遅角
によって排気温度の上昇が促進されることにより、速や
かに補助触媒の温度を上昇させて浄化性能を発揮させる
とともに、主触媒の活性化も早めることができる。
段が制御されているときにエンジンの点火時期を遅角さ
せるようになっていると（請求項５）、点火時期の遅角
によって排気温度の上昇が促進されることにより、速や
かに補助触媒の温度を上昇させて浄化性能を発揮させる
とともに、主触媒の活性化も早めることができる。
【００４９】また、バイパス通路とタービン側の排気通
路との排気流通割合を複数段階に変更可能にして、その
排気流通割合を主触媒の温度状態に応じてコントロール
するようにしておくと（請求項６）、補助触媒による浄
化作用およびターボ過給機の作動を段階的にコントロー
ルすることができる。
路との排気流通割合を複数段階に変更可能にして、その
排気流通割合を主触媒の温度状態に応じてコントロール
するようにしておくと（請求項６）、補助触媒による浄
化作用およびターボ過給機の作動を段階的にコントロー
ルすることができる。
【図１】本発明の一実施例によるターボ過給機付エンジ
ンの排気装置の概略図である。
ンの排気装置の概略図である。
【図２】運転状態に応じた制御の領域設定を示す説明図
である。
である。
【図３】制御手段による制御の具体例を示すフローチャ
ートである。
ートである。
１ エンジン本体 ４ 排気通路 ６ ターボ過給機 ７ タービン １０ ウエストゲート通路 １６ 主触媒 １７ 補助触媒 １８ メイン通路 １９ バイパス通路 ２１，２２ 開閉バルブ ２４ 制御手段を構成するＥＣＵ ２５ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 37/18 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｅ Ｆ０２Ｐ 5/15 ３０１Ｆ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｈ (56)参考文献 特開 昭60−19910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−49321（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208519（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−122730（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02B 37/18 F02P 5/15
Claims (6)
- 【請求項１】 排気通路にターボ過給機のタービンと排
気ガス浄化用の触媒を配設したターボ過給機付エンジン
の排気装置であって、 上記タービンより下流の排気通路に主触媒を設ける一
方、主触媒より上流において上記タービンをバイパスす
るバイパス通路を形成し、このバイパス通路に補助触媒
を設けるとともに、 排気ガスがこのバイパス通路を通って主触媒に導かれる
状態と上記タービンを通って主触媒に導かれる状態とに
排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段と、 上記主触媒の温度状態を検出する検出手段と、 この検出手段の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活
性化温度に達するまでは上記バイパス通路を開通させ上
記触媒活性化温度に達したときには上記タービン側の排
気通路を開通させるように上記バルブ手段を制御する制
御手段とを備え、 上記バルブ手段を、上記バイパス通路に設けた開閉バル
ブとタービン側の排気通路に設けた開閉バルブとで構成
し、タービン側の排気通路の開閉バルブを、タービンよ
りも下流で上記バイパス通路との合流部より上流に配置
したことを特徴とする ターボ過給機付エンジンの排気装
置。 - 【請求項２】 バルブ手段を構成する各開閉バルブを、
閉状態でも微小量の排気ガスの流通を許容するように設
定したことを特徴とする請求項１記載のターボ過給機付
エンジンの排気装置。 - 【請求項３】 ターボ過給機のタービン上流とタービン
下流とを連通するウエストゲート通路と、このウエスト
ゲート通路を開閉するウエストゲートバルブとを設ける
とともに、タービン側の排気通路の開閉バルブを上記ウ
エストゲート通路よりも下流に配置したことを特徴とす
る請求項１または２記載のターボ過給機付エンジンの排
気装置。 - 【請求項４】 排気通路にターボ過給機のタービンと排
気ガス浄化用の触媒 を配設したターボ過給機付エンジン
の排気装置であって、 上記タービンより下流の排気通路に主触媒を設ける一
方、主触媒より上流において上記タービンをバイパスす
るバイパス通路を形成し、このバイパス通路に補助触媒
を設けるとともに、 排気ガスがこのバイパス通路を通って主触媒に導かれる
状態と上記タービンを通って主触媒に導かれる状態とに
排気ガス流通状態を切換えるバルブ手段と、 上記主触媒の温度状態を検出する検出手段と、 この検出手段の出力に応じ、上記主触媒が所定の触媒活
性化温度に達するまでは上記バイパス通路を開通させ上
記触媒活性化温度に達したときには上記タービン側の排
気通路を開通させるように上記バルブ手段を制御する制
御手段とを備え、 上記制御手段が、主触媒の温度に応じてタービン側の排
気通路を開通させる状態とバイパス通路を開通させる状
態とにバルブ手段を切換える制御を低負荷側の所定運転
領域で行ない、高負荷側の運転領域ではタービン側の排
気通路を開通させる状態を保持するようになっているこ
とを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。 - 【請求項５】主触媒の温度が低くてバイパス通路を開通
させる状態にバルブ手段が制御されているときにエンジ
ンの点火時期を遅角させる点火時期制御手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のター
ボ過給機付エンジンの排気装置。 - 【請求項６】 バイパス通路とタービン側の排気通路と
の排気流通割合を複数段階に変更可能にするようにバル
ブ手段を構成し、制御手段によるバルブ手段の制御によ
り主触媒の温度状態に応じて上記流通割合をコントロー
ルするように構成した請求項１乃至５のいずれかに記載
のターボ過給機付エンジンの排気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04133703A JP3090536B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | ターボ過給機付エンジンの排気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04133703A JP3090536B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | ターボ過給機付エンジンの排気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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