JP6136783B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関する。

特許文献１に記載された内燃機関の排気装置は、水冷式過給機および連通排気管を有している。特許文献１は、触媒装置を明示していないが、水冷式過給機の下流側に触媒装置を有していると考えられる。

水冷式過給機は、過給機内上流通路、過給機内下流通路、バイパス通路、および、冷却通路を有している。過給機内下流通路は、過給機内上流通路と連通し、タービンホイールから吐出された排気を連通排気管に流す。バイパス通路は、過給機内上流通路から分岐している。冷却通路は、バイパス通路の周囲を通過している。連通排気管は、過給機内下流通路およびバイパス通路と触媒装置とを互いに接続している。バイパス通路を流れる排気は、冷却通路を流れる冷却水により冷却される。

実開平１−９５５３３号公報

バイパス通路から連通排気管に流れ込んだ排気、および、過給機内下流通路から連通排気管に流れ込んだ排気は、連通排気管において混合する。連通排気管において混合した排気は、触媒装置に流れ込む。連通排気管を流れる排気の温度は、バイパス通路を通過した排気、および、過給機内下流通路を通過した排気が混合することにより、過給機内下流通路を流れる排気の温度よりも低くなる。このため、機関本体から流れ出た排気の温度が低いとき、触媒装置の温度が上昇しにくい。このため、特許文献１の排気装置は、触媒装置の触媒の活性化を促進する側面において、改善の余地が存在している。

本発明は、触媒の活性化が促進されやすくなる内燃機関の排気装置を提供することを目的としている。

本内燃機関の排気装置の独立した一形態は、次の事項を有している。前記排気装置は、水冷式過給機、連通排気管、および、ヒートインシュレータを有し、前記水冷式過給機は、過給機内上流通路、過給機内下流通路、バイパス通路、および、過給機内冷却通路を有し、前記過給機内上流通路は、機関本体から流れ出た排気をタービンホイールに流し、前記過給機内下流通路は、前記過給機内上流通路と連通し、前記タービンホイールから吐出された排気を前記連通排気管に流し、前記バイパス通路は、前記過給機内上流通路から分岐し、前記過給機内冷却通路は、前記過給機内下流通路の周囲を通過し、前記連通排気管の内部の通路である連通排気通路は、前記過給機内下流通路および前記バイパス通路と触媒装置の内部の通路である触媒排気通路とを互いに連通し、前記ヒートインシュレータは、前記連通排気通路に配置され、前記連通排気通路の入口から出口までにわたり前記連通排気通路を第１区画通路および第２区画通路に区画し、前記第１区画通路は、前記過給機内下流通路と前記触媒排気通路とを互いに連通し、前記第２区画通路は、前記バイパス通路と前記触媒排気通路とを互いに連通している。

過給機内冷却通路が過給機内下流通路の周囲を通過している。このため、過給機内下流通路を流れる排気の温度が低下しやすい。このため、過給機内下流通路から第１区画通路に流れ込む排気の温度は、バイパス通路から第２区画通路に流れ込む排気の温度よりも低い。第１区画通路および第２区画通路がヒートインシュレータにより区画されているため、第２区画通路を流れる排気の熱が第１区画通路を流れる排気に移動しにくい。このため、バイパス通路から第２区画通路に流れ込んだ排気は、温度を保ちながら触媒排気通路に流れ込む。このため、機関本体から流れ出た排気の温度が低い場合でも、触媒の活性化が促進されやすくなる。

実施形態の排気装置の斜視図。

図１を参照して、内燃機関の排気装置１の構成について説明する。
排気装置１は、機関本体（図示略）から流れ出た排気により過給する機能、および、機関本体から流れ出た排気を浄化する機能を有している。排気装置１は、水冷式過給機１０、触媒装置３０、連通排気管４０、および、ヒートインシュレータ６０を有している。なお、図１に記載された連通排気管４０およびヒートインシュレータ６０は、断面構造を示している。

触媒装置３０は、触媒排気管３１、触媒排気通路３２、および、触媒３３を有している。触媒排気通路３２は、触媒排気管３１の内部に形成されている排気通路である。触媒３３は、触媒排気通路３２に配置されている。

水冷式過給機１０は、タービンハウジング２０、タービンホイール（図示略）、ウェイストゲートバルブ（図示略）、過給機内上流通路（図示略）、過給機内下流通路２１、バイパス通路２２、および、過給機内冷却通路（図示略）を有している。

タービンハウジング２０は、本体部２０Ａ、出口部２０Ｂ、および、区画部２０Ｃを有している。本体部２０Ａ、出口部２０Ｂ、および、区画部２０Ｃは、一体化している。出口部２０Ｂは、本体部２０Ａのスクロール部と連続している。区画部２０Ｃは、出口部２０Ｂの内部に形成されている。区画部２０Ｃは、出口部２０Ｂの内部の空間を、過給機内下流通路２１およびバイパス通路２２の出口部分に区画している。

過給機内上流通路は、本体部２０Ａの内部に形成された排気通路である。過給機内上流通路は、スクロール通路（図示略）を含む。過給機内下流通路２１は、過給機内上流通路と連通している。過給機内下流通路２１は、タービンホイールから吐出された排気を連通排気管４０に流す。

バイパス通路２２は、過給機内上流通路を流れる排気の少なくとも一部を、タービンホイールをバイパスさせて連通排気管４０に流す。バイパス通路２２を流れる排気の流量は、ウェイストゲートバルブにより変更される。

過給機内冷却通路は、タービンハウジング２０の内部において、過給機内上流通路および過給機内下流通路２１の周囲に形成されている。過給機内冷却通路は、機関本体の冷却通路と接続されている。冷却水は、機関本体の冷却通路および過給機内冷却通路を循環する。過給機内冷却通路を流れる冷却水は、タービンハウジング２０を冷却する。

連通排気管４０は、タービンハウジング２０の出口部２０Ｂと触媒排気管３１とを互いに接続している。連通排気管４０の内部の排気通路である連通排気通路５０は、過給機内下流通路２１およびバイパス通路２２と触媒排気通路３２とを互いに連通している。

ヒートインシュレータ６０は、管形状を有している。ヒートインシュレータ６０は、連通排気通路５０に配置されている。ヒートインシュレータ６０の上流端部６０Ａは、バイパス通路２２の出口部分に嵌め込まれている。ヒートインシュレータ６０の下流端部６０Ｂは、触媒排気通路３２の入口直前の部分に存在している。ヒートインシュレータ６０は、連通排気通路５０の入口から出口までにわたり連通排気通路５０を第１区画通路５１および第２区画通路５２に区画している。第１区画通路５１は、過給機内下流通路２１と触媒排気通路３２とを互いに接続している。第２区画通路５２は、バイパス通路２２の出口部分と触媒排気通路３２とを互いに接続している。

排気装置１の作用について説明する。
過給機内冷却通路が過給機内下流通路２１の周囲を通過している。このため、過給機内下流通路２１を流れる排気の温度が低下しやすい。このため、過給機内下流通路２１から第１区画通路５１に流れ込む排気の温度は、バイパス通路２２の出口部分から第２区画通路５２に流れ込む排気の温度よりも低い。

第１区画通路５１および第２区画通路５２がヒートインシュレータ６０により区画されているため、第２区画通路５２を流れる排気の熱が、第１区画通路５１を流れる排気に移動しにくい。このため、バイパス通路２２の出口部分から第２区画通路５２に流れ込んだ排気は、温度を保ちながら触媒排気通路３２に流れ込む。このため、機関本体から流れ出た排気の温度が低い場合でも、触媒３３の活性化が促進されやすくなる。

ヒートインシュレータ６０の上流端部６０Ａがバイパス通路２２の出口部分に嵌め込まれているため、バイパス通路２２の出口部分を流れる排気の温度が低下しにくい。このため、触媒排気通路３２に流れ込む排気の温度がより高くなる。

本排気装置は、以下の変形例を取り得る。
（ａ）排気装置１が、管形状とは異なる形状のヒートインシュレータを有する。
（ｂ）断熱被膜が、ヒートインシュレータ６０の内周面に形成される。この変形例によれば、第２区画通路５２を流れる排気の断熱効果がより高くなる。

（ｃ）ヒートインシュレータ６０が、エアギャップを有する。この変形例によれば、第２区画通路５２を流れる排気の断熱効果がより高くなる。

１…排気装置、１０…水冷式過給機、２１…過給機内下流通路、２２…バイパス通路、３０…触媒装置、３２…触媒排気通路、４０…連通排気管、５０…連通排気通路、５１…第１区画通路、５２…第２区画通路、６０…ヒートインシュレータ。

Claims (1)

1. 内燃機関の排気装置であって、
   前記排気装置は、水冷式過給機、連通排気管、および、ヒートインシュレータを有し、
   前記水冷式過給機は、過給機内上流通路、過給機内下流通路、バイパス通路、および、過給機内冷却通路を有し、
   前記過給機内上流通路は、機関本体から流れ出た排気をタービンホイールに流し、
   前記過給機内下流通路は、前記過給機内上流通路と連通し、前記タービンホイールから吐出された排気を前記連通排気管に流し、
   前記バイパス通路は、前記過給機内上流通路から分岐し、
   前記過給機内冷却通路は、前記過給機内下流通路の周囲を通過し、
   前記連通排気管の内部の通路である連通排気通路は、前記過給機内下流通路および前記バイパス通路と触媒装置の内部の通路である触媒排気通路とを互いに連通し、
   前記ヒートインシュレータは、前記連通排気通路に配置され、前記連通排気通路の入口から出口までにわたり前記連通排気通路を第１区画通路および第２区画通路に区画し、
   前記第１区画通路は、前記過給機内下流通路と前記触媒排気通路とを互いに連通し、
   前記第２区画通路は、前記バイパス通路と前記触媒排気通路とを互いに連通している
   内燃機関の排気装置。