JP6414412B2 - Exhaust system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust system for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6414412B2
JP6414412B2 JP2014161783A JP2014161783A JP6414412B2 JP 6414412 B2 JP6414412 B2 JP 6414412B2 JP 2014161783 A JP2014161783 A JP 2014161783A JP 2014161783 A JP2014161783 A JP 2014161783A JP 6414412 B2 JP6414412 B2 JP 6414412B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
exhaust
valve
passage
internal combustion
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.)
Active
Application number
JP2014161783A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016037909A5 (en
JP2016037909A (en
Inventor
幸司 秦
幸司 秦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2014161783A priority Critical patent/JP6414412B2/en
Publication of JP2016037909A publication Critical patent/JP2016037909A/en
Publication of JP2016037909A5 publication Critical patent/JP2016037909A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6414412B2 publication Critical patent/JP6414412B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

本発明は、過給機(ターボチャージャ)を備える内燃機関の排気システムに関する。   The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine including a supercharger (turbocharger).

ターボチャージャを備えた内燃機関(以下、「エンジン」ともいう)の排気通路には、一般的に、ターボチャージャの過給圧を調整するためのウエストゲートバルブを備えたウエストゲート通路(排気迂回通路)が備えられている。このウエストゲートバルブによってウエストゲート通路を開閉することで、例えば、過給圧の過度の上昇を抑制し、過給圧の安定性を図ると共に、エンジンやターボチャージャ自体の破損を抑制している(例えば、特許文献1参照)。   Generally, an exhaust passage of an internal combustion engine equipped with a turbocharger (hereinafter also referred to as an “engine”) has a wastegate passage (exhaust bypass passage) equipped with a wastegate valve for adjusting a supercharging pressure of the turbocharger. ) Is provided. By opening and closing the wastegate passage by this wastegate valve, for example, an excessive increase in the supercharging pressure is suppressed, the stability of the supercharging pressure is improved, and damage to the engine and the turbocharger itself is suppressed ( For example, see Patent Document 1).

特開2004−44509号公報JP 2004-44509 A

ところで、エンジンの排気通路には、排ガスを浄化するための排気浄化触媒が設けられている。ターボチャージャを備えるエンジンでは、排気浄化触媒は一般的に排気通路のターボチャージャ(タービン)よりも下流側に設けられている。また近年は、排ガス浄化性能を向上するために、排気浄化触媒をターボチャージャに近接して配置するようになってきている。   Incidentally, an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage of the engine. In an engine equipped with a turbocharger, the exhaust purification catalyst is generally provided downstream of the turbocharger (turbine) in the exhaust passage. In recent years, in order to improve the exhaust gas purification performance, an exhaust gas purification catalyst has been arranged close to the turbocharger.

このようなエンジンの排気システムにおけるターボチャージャの仕事量は、排気通路のターボチャージャよりも上流側の第1領域と、排気通路のターボチャージャよりも下流側で排気浄化触媒よりも上流側の第2領域との圧力比(差圧)によって決まる。したがって、この第1領域の圧力が第2領域の圧力よりも大きいほど、ターボチャージャの仕事量は大きくなる。つまり排気通路の第1領域と第2領域との圧力差が大きくなれば、エンジンの出力を向上し易くなる。   The amount of work of the turbocharger in such an engine exhaust system is such that the first region upstream of the turbocharger in the exhaust passage, and the second region upstream of the exhaust purification catalyst downstream of the turbocharger of the exhaust passage. Determined by the pressure ratio (differential pressure) with the area. Therefore, the greater the pressure in the first region, the greater the work of the turbocharger. That is, if the pressure difference between the first region and the second region of the exhaust passage increases, the engine output is easily improved.

しかしながら、上述のようにターボチャージャの下流側に排気浄化触媒を備えるエンジンの排気システムにおいては、排気浄化触媒の排気抵抗により排気通路の第2領域の圧力が上昇してしまう虞がある。特に、排気浄化触媒がターボチャージャに近接して配置されている場合、第2領域の圧力が上昇し易い。そしてこの圧力上昇に伴い、第1領域の圧力に拘わらず排気通路の第1領域と第2領域との圧力比が小さくなり、ターボチャージャの仕事量が小さくなってしまう虞がある。すなわちエンジンの出力を十分に高めることができない虞がある。   However, as described above, in an exhaust system of an engine including an exhaust purification catalyst on the downstream side of the turbocharger, the pressure in the second region of the exhaust passage may increase due to the exhaust resistance of the exhaust purification catalyst. In particular, when the exhaust purification catalyst is disposed close to the turbocharger, the pressure in the second region tends to increase. As the pressure rises, the pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage is reduced regardless of the pressure in the first region, and the work of the turbocharger may be reduced. That is, there is a possibility that the output of the engine cannot be sufficiently increased.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気通路の第1領域と第2領域との圧力比を調整して内燃機関の出力を適切に高めることができる内燃機関の排気システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the exhaust of the internal combustion engine that can appropriately increase the output of the internal combustion engine by adjusting the pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage. The purpose is to provide a system.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、内燃機関の吸気を過給する過給機と、前記過給機の下流側の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気通路の前記過給機よりも上流側の第1領域と前記排気通路の前記過給機よりも下流側で前記排気浄化触媒よりも上流側の第2領域とを接続すると共に第1の開閉バルブによって開閉可能に構成されるウエストゲート通路と、下流側の端部が前記排気通路の前記排気浄化触媒よりも下流側の第3領域に接続されると共に、第2の開閉バルブによって開閉可能に構成され、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比を調整するための触媒バイパス通路と、を備え、前記触媒バイパス通路の上流側の端部が前記排気通路の前記第2領域に接続された内燃機関の排気システムであって、前記排気通路の圧力状態に応じて前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブの動作を制御するバルブ制御手段を備え、前記バルブ制御手段は、前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブを閉弁させている状態で、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比が所定閾値よりも小さくなると、まずは前記第2の開閉バルブを開弁させることを特徴とする内燃機関の排気システムにある。 A first aspect of the present invention that solves the above-described problems includes a supercharger that supercharges intake air of an internal combustion engine, an exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage on the downstream side of the supercharger, and the exhaust passage. A first region upstream of the supercharger is connected to a second region downstream of the supercharger in the exhaust passage and upstream of the exhaust purification catalyst, and can be opened and closed by a first opening / closing valve. And a downstream end of the exhaust passage is connected to a third region downstream of the exhaust purification catalyst of the exhaust passage, and can be opened and closed by a second opening / closing valve. A catalyst bypass passage for adjusting a pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage, and an upstream end portion of the catalyst bypass passage is connected to the second region of the exhaust passage. An exhaust system for an internal combustion engine Valve control means for controlling the operation of the first on-off valve and the second on-off valve according to the pressure state of the exhaust passage, wherein the valve control means includes the first on-off valve and the second on-off valve When the pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage is smaller than a predetermined threshold value with the on-off valve closed, the second on-off valve is first opened. It is in the exhaust system of the internal combustion engine.

本発明の第の態様は、第の態様の内燃機関の排気システムであって、前記排気通路の前記排気浄化触媒の下流側に設けられる下流側排気浄化触媒をさらに備え、前記バルブ制御手段は、前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブを閉弁させている状態で、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比が所定閾値よりも小さくなった場合でも、前記下流側排気浄化触媒が所定温度を越えるまでは、前記第2の開閉バルブの閉弁状態を維持することを特徴とする内燃機関の排気システムにある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust system for an internal combustion engine according to the first aspect, further comprising a downstream side exhaust purification catalyst provided downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage, and the valve control means. When the pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage becomes smaller than a predetermined threshold value with the first on-off valve and the second on-off valve closed. However, the exhaust system of the internal combustion engine is characterized in that the closed state of the second on-off valve is maintained until the downstream side exhaust purification catalyst exceeds a predetermined temperature.

かかる本発明では、排気通路の第1領域と第2領域との圧力比を調整して、ターボチャージャの過給特性を改善することができる。したがって、内燃機関の出力を、例えば、車両の走行状態に応じて適切に高めることができる。   In the present invention, the supercharging characteristic of the turbocharger can be improved by adjusting the pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage. Therefore, the output of the internal combustion engine can be appropriately increased according to the traveling state of the vehicle, for example.

本発明の実施形態1に係る排気システムを含むエンジンの概略図である。1 is a schematic view of an engine including an exhaust system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る排気システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the exhaust system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る排気システムの要部を示す概略図である。It is the schematic which shows the principal part of the exhaust system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る排気システムの要部を示す概略図である。It is the schematic which shows the principal part of the exhaust system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る排気システムの要部を示す概略図である。It is the schematic which shows the principal part of the exhaust system which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
まずは本発明の実施形態1に係る排気システムを含むエンジン10の全体構成について説明する。図1に示すように、エンジン10を構成するエンジン本体11は、シリンダヘッド12とシリンダブロック13とを有し、シリンダブロック13内には、ピストン14が収容されている。ピストン14は、コンロッド15を介してクランクシャフト16に接続されている。このピストン14とシリンダヘッド12及びシリンダブロック13とで燃焼室17が形成されている。
(Embodiment 1)
First, the overall configuration of the engine 10 including the exhaust system according to Embodiment 1 of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the engine body 11 constituting the engine 10 includes a cylinder head 12 and a cylinder block 13, and a piston 14 is accommodated in the cylinder block 13. The piston 14 is connected to the crankshaft 16 via a connecting rod 15. The piston 14, the cylinder head 12, and the cylinder block 13 form a combustion chamber 17.

シリンダヘッド12には吸気ポート18が形成され、吸気ポート18には吸気マニホールド19を含む吸気管(吸気路)20が接続されている。吸気マニホールド19には、吸気圧を検出する吸気圧センサ(MAPセンサ)21及び吸気の温度を検出する吸気温センサ22が設けられている。また吸気ポート18内には吸気弁23が設けられ、この吸気弁23によって吸気ポート18が開閉されるようになっている。さらにシリンダヘッド12には排気ポート24が形成され、排気ポート24には、排気マニホールド25を含む排気管(排気通路)26が接続されている。排気ポート24内には排気弁27が設けられており、吸気ポート18と同様に、排気ポート24はこの排気弁27によって開閉されるようになっている。   An intake port 18 is formed in the cylinder head 12, and an intake pipe (intake passage) 20 including an intake manifold 19 is connected to the intake port 18. The intake manifold 19 is provided with an intake pressure sensor (MAP sensor) 21 that detects intake pressure and an intake temperature sensor 22 that detects the temperature of intake air. An intake valve 23 is provided in the intake port 18, and the intake port 18 is opened and closed by the intake valve 23. Further, an exhaust port 24 is formed in the cylinder head 12, and an exhaust pipe (exhaust passage) 26 including an exhaust manifold 25 is connected to the exhaust port 24. An exhaust valve 27 is provided in the exhaust port 24. Like the intake port 18, the exhaust port 24 is opened and closed by the exhaust valve 27.

またエンジン本体11には、例えば、各気筒の燃焼室17内に燃料を噴射する燃料噴射弁28が設けられている。なお図示は省略するが、この燃料噴射弁28には、サプライポンプ等によって燃料タンク内の燃料が供給されるようになっている。さらにシリンダヘッド12には気筒毎に点火プラグ30が取り付けられている。   The engine body 11 is provided with, for example, a fuel injection valve 28 that injects fuel into the combustion chamber 17 of each cylinder. Although not shown, the fuel in the fuel tank is supplied to the fuel injection valve 28 by a supply pump or the like. Furthermore, a spark plug 30 is attached to the cylinder head 12 for each cylinder.

また吸気管20及び排気管26の途中には、ターボチャージャ(過給機)31が設けられている。ターボチャージャ31は、タービン31aと、コンプレッサ31bとを有し、これらタービン31aとコンプレッサ31bとはタービン軸31cによって連結されている。ターボチャージャ31内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービン31aが回転し、このタービン31aの回転に伴ってコンプレッサ31bが回転する。コンプレッサ31bの回転によって加圧された空気(吸気)が、吸気管20に送り出されて、各吸気ポート18に供給される。   A turbocharger (supercharger) 31 is provided in the middle of the intake pipe 20 and the exhaust pipe 26. The turbocharger 31 includes a turbine 31a and a compressor 31b. The turbine 31a and the compressor 31b are connected by a turbine shaft 31c. When the exhaust gas flows into the turbocharger 31, the turbine 31a is rotated by the flow of the exhaust gas, and the compressor 31b is rotated along with the rotation of the turbine 31a. Air (intake air) pressurized by the rotation of the compressor 31 b is sent to the intake pipe 20 and supplied to each intake port 18.

ターボチャージャ31の下流側の排気管26には、例えば、三元触媒である上流側排気浄化用触媒(FCC)32及び下流側排気浄化触媒(UCC)33が介装されている。またコンプレッサ31bの下流側の吸気管20には、インタークーラ34が設けられ、インタークーラ34の下流側にはスロットルバルブ35が設けられている。   For example, an upstream side exhaust purification catalyst (FCC) 32 and a downstream side exhaust purification catalyst (UCC) 33 which are three-way catalysts are interposed in the exhaust pipe 26 on the downstream side of the turbocharger 31. An intercooler 34 is provided on the intake pipe 20 on the downstream side of the compressor 31b, and a throttle valve 35 is provided on the downstream side of the intercooler 34.

また排気管26のターボチャージャ31(タービン31a)よりも上流側の第1領域26aと、排気管26のターボチャージャ31よりも下流側で上流側排気浄化触媒32よりも上流側の第2領域26bとは、ウエストゲート通路36によって接続されている。ウエストゲート通路36には、ウエストゲートバルブ(第1の開閉弁)37が設けられている。ウエストゲートバルブ37は、例えば、弁体と弁体を駆動させる電動のアクチュエータ(電動モータ)とを備えており、弁体の開度によってウエストゲート通路36を流れる排ガス量を調整できるようになっている。つまりウエストゲートバルブ37は、その開度を調整することで、ターボチャージャ31の過給圧を制御できるように構成されている。   Further, the first region 26a upstream of the turbocharger 31 (turbine 31a) of the exhaust pipe 26 and the second region 26b downstream of the turbocharger 31 of the exhaust pipe 26 and upstream of the upstream exhaust purification catalyst 32. Are connected by a wastegate passage 36. The wastegate passage 36 is provided with a wastegate valve (first on-off valve) 37. The wastegate valve 37 includes, for example, a valve body and an electric actuator (electric motor) that drives the valve body, and the amount of exhaust gas flowing through the wastegate passage 36 can be adjusted by the opening degree of the valve body. Yes. That is, the wastegate valve 37 is configured to control the supercharging pressure of the turbocharger 31 by adjusting the opening degree.

さらに本実施形態では、排気管26の第1領域26aと、排気管26の上流排気浄化触媒よりも下流側の第3領域26cとは触媒バイパス通路38によって接続されている。触媒バイパス通路38には、触媒バイパスバルブ(第2の開閉弁)39が設けられている。触媒バイパス通路38は、この触媒バイパスバルブ39によって開閉可能に構成されている。   Further, in the present embodiment, the first region 26 a of the exhaust pipe 26 and the third region 26 c on the downstream side of the upstream exhaust purification catalyst of the exhaust pipe 26 are connected by the catalyst bypass passage 38. A catalyst bypass valve (second on-off valve) 39 is provided in the catalyst bypass passage 38. The catalyst bypass passage 38 is configured to be opened and closed by the catalyst bypass valve 39.

そして、触媒バイパスバルブ39の開閉状態を適宜制御することで、触媒バイパス通路38によって接続されている排気管26の第1領域26aと第2領域26bとの圧力比が調整されるようになっている。なお排気管26の第1領域26aには、第1領域26aの圧力(排気圧)を検出する第1の圧力センサ(第1の圧力検出手段)40が設けられ、排気管26の第2領域26bには、第2領域26bの圧力を検出する第2の圧力センサ(第2の圧力検出手段)41が設けられている。また第1の圧力センサ40及び第2の圧力センサ41を設けずに、運転状態から各領域の圧力を推定するようにしてもよい。すなわち第1の圧力検出手段及び第2の圧力検出手段が、エンジンの運転状態を取得し、例えば、エンジンの運転条件と各領域の圧力との関係を規定したマップ等を参照して、各領域の圧力を推定するようにしてもよい。   Then, by appropriately controlling the open / close state of the catalyst bypass valve 39, the pressure ratio between the first region 26a and the second region 26b of the exhaust pipe 26 connected by the catalyst bypass passage 38 is adjusted. Yes. The first region 26 a of the exhaust pipe 26 is provided with a first pressure sensor (first pressure detection means) 40 that detects the pressure (exhaust pressure) of the first region 26 a, and the second region of the exhaust pipe 26. 26b is provided with a second pressure sensor (second pressure detecting means) 41 for detecting the pressure in the second region 26b. Moreover, you may make it estimate the pressure of each area | region from an operating state, without providing the 1st pressure sensor 40 and the 2nd pressure sensor 41. FIG. That is, the first pressure detection means and the second pressure detection means acquire the operating state of the engine, for example, refer to a map or the like that defines the relationship between the engine operating conditions and the pressure of each area. The pressure may be estimated.

このように、本発明に係る内燃機関の排気システムでは、排気管26にウエストゲートバルブ37を備えるウエストゲート通路36と共に、触媒バイパスバルブ39を備える触媒バイパス通路38が設けられているため、排気管26の第1領域26aと第2領域26bとの圧力比を調整し、ターボチャージャ31の過給特性を改善することができる。したがって、本発明に係る排気システムを採用することで、エンジン10の出力を、例えば、車両の走行状態に応じて適切に高めることができる。   Thus, in the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust pipe 26 is provided with the catalyst bypass passage 38 including the catalyst bypass valve 39 together with the waste gate passage 36 including the waste gate valve 37. The supercharging characteristic of the turbocharger 31 can be improved by adjusting the pressure ratio between the first region 26a and the second region 26b. Therefore, by adopting the exhaust system according to the present invention, the output of the engine 10 can be appropriately increased according to, for example, the traveling state of the vehicle.

ところでエンジン10は、図2のブロック図に示すように、電子制御ユニット(ECU)50を備えており、ECU50には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このECU50が、上述した吸気圧センサ21や吸気温センサ22、第1の圧力センサ40や第2の圧力センサ41の他、エンジン10の回転数を検出するクランク角センサ(回転数検出手段)42等、各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン10の総合的な制御を行っている。ECU50は、例えば、上述したウエストゲートバルブ37や触媒バイパスバルブ39の作動状態も適宜制御する。すなわちECU50は、エンジンの排気システムの一部としても機能する。   As shown in the block diagram of FIG. 2, the engine 10 includes an electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 includes an input / output device, a storage device that stores a control program, a control map, and the like, and a central processing unit. Devices, timers and counters are provided. In addition to the intake pressure sensor 21, the intake air temperature sensor 22, the first pressure sensor 40, and the second pressure sensor 41, the ECU 50 detects a rotation speed of the engine 10 (a rotation speed detection means). ) Etc., etc., based on information from various sensors, etc., comprehensive control of the engine 10 is performed. For example, the ECU 50 controls the operating states of the above-described waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 as appropriate. That is, the ECU 50 also functions as a part of the engine exhaust system.

以下、本実施形態に係る内燃機関の排気システムにおけるウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39の開閉動作の制御について説明する。   Hereinafter, control of the opening / closing operation of the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 in the exhaust system of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described.

ECU50は、排気システムにおいてウエストゲートバルブ37や触媒バイパスバルブ39の開閉動作を制御するバルブ制御手段51を備えている。本実施形態では、このバルブ制御手段51は、エンジン10の運転状態に応じて、ウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39の開度を適宜制御する。具体的には、バルブ制御手段51は、第1の圧力センサ40や第2の圧力センサ41の検出結果に応じて、ウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39の開閉状態を制御する。   The ECU 50 includes valve control means 51 that controls opening and closing operations of the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 in the exhaust system. In the present embodiment, the valve control means 51 appropriately controls the opening degrees of the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 according to the operating state of the engine 10. Specifically, the valve control means 51 controls the open / closed states of the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 according to the detection results of the first pressure sensor 40 and the second pressure sensor 41.

例えば、第1領域26aの圧力が比較的低いエンジン10の運転状態では、図3(a)に示すように、ウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39を何れも閉弁させている。この状態で、例えば、高速高負荷運転となり排ガス流量が増加し、第1の圧力センサ40によって第1領域26aの圧力が所定の閾値を超えたことが検出されると、エンジン強度に余裕があるか否かを判断する。例えば、体積効率が所定値よりも低ければ、エンジン強度に余裕があると判断し、図3(b)に示すように、ウエストゲートバルブ37の閉弁状態は維持したまま、触媒バイパスバルブ39を開弁させる。これにより、第1領域26aの圧力を、所定閾値を超えない程度に高く維持することができる。つまり第1領域26aと第2領域26bとの圧力比を比較的高い状態に維持することができる。したがって、ウエストゲートバルブ37を開く場合に比べてターボチャージャ31の過給特性(仕事量)を改善することができ、エンジン本体11に送り込む空気量が増大し、エンジン10の性能(出力)を向上することができる。   For example, in the operation state of the engine 10 in which the pressure in the first region 26a is relatively low, both the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 are closed as shown in FIG. In this state, for example, when high-speed and high-load operation is performed, the exhaust gas flow rate increases, and when the first pressure sensor 40 detects that the pressure in the first region 26a exceeds a predetermined threshold value, there is a margin in engine strength. Determine whether or not. For example, if the volumetric efficiency is lower than a predetermined value, it is determined that there is a surplus in engine strength, and the catalyst bypass valve 39 is maintained while the closed state of the waste gate valve 37 is maintained as shown in FIG. Open the valve. Thereby, the pressure of the 1st field 26a can be maintained high to such an extent that it does not exceed a predetermined threshold. That is, the pressure ratio between the first region 26a and the second region 26b can be kept relatively high. Therefore, the supercharging characteristic (work volume) of the turbocharger 31 can be improved as compared with the case where the wastegate valve 37 is opened, the amount of air fed into the engine body 11 is increased, and the performance (output) of the engine 10 is improved. can do.

一方、例えば、体積効率が所定値以上である場合には、エンジン強度に余裕が無いと判断し、図3(c)に示すように、ウエストゲートバルブ37を所定開度で開弁させて、ターボチャージャ31の仕事量を低下させる。また上述のように触媒バイパスバルブ39を開弁させている状態で、第1領域26aの圧力が所定閾値を越えた場合にも、ウエストゲートバルブ37を開弁させて、ターボチャージャ31の仕事量を低下させる。これにより、過給圧の過度の上昇を防止することができる。   On the other hand, for example, when the volumetric efficiency is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that there is no margin in engine strength, and the waste gate valve 37 is opened at a predetermined opening as shown in FIG. The workload of the turbocharger 31 is reduced. Further, when the pressure of the first region 26a exceeds a predetermined threshold value with the catalyst bypass valve 39 opened as described above, the waste gate valve 37 is opened and the work amount of the turbocharger 31 is increased. Reduce. Thereby, the excessive raise of a supercharging pressure can be prevented.

(実施形態2)
図4は、実施形態2に係る内燃機関の排気システムの要部を示す図である。なお同一部材に同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the exhaust system of the internal combustion engine according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図4に示すように、本実施形態では、触媒バイパス通路38の上流側の端部が排気管26の第2領域26bに接続されている。すなわち、触媒バイパス通路38によって排気管26の第2領域26bと第3領域26cとが接続されている。その他の構成は、実施形態1と同様である。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the upstream end portion of the catalyst bypass passage 38 is connected to the second region 26 b of the exhaust pipe 26. That is, the second region 26 b and the third region 26 c of the exhaust pipe 26 are connected by the catalyst bypass passage 38. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このような本実施形態の構成では、バルブ制御手段51は、ウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39を閉弁させている状態で(図4(a))、排気管26の第1領域26aと第2領域26bとの圧力比が所定閾値よりも小さくなると、触媒バイパスバルブ39を開弁させる(図4(b))。これにより、図4(b)中に矢印で示すように、第2領域26bの排気は、その一部が上流側排気浄化触媒32を通過して第3領域26cに流れ込むと共に、触媒バイパス通路38を介して第3領域26cに流れ込む。したがって、第2領域26bの圧力が低下し、相対的に第1領域26aと第2領域26bとの圧力比が高まる。結果的に、ターボチャージャ31の仕事量を増加させることができる。   In such a configuration of the present embodiment, the valve control means 51 is in a state in which the wastegate valve 37 and the catalyst bypass valve 39 are closed (FIG. 4A) and the first region 26a of the exhaust pipe 26. When the pressure ratio with the second region 26b becomes smaller than a predetermined threshold, the catalyst bypass valve 39 is opened (FIG. 4B). As a result, as indicated by an arrow in FIG. 4B, a part of the exhaust in the second region 26 b flows into the third region 26 c through the upstream side exhaust purification catalyst 32, and the catalyst bypass passage 38. Into the third region 26c. Accordingly, the pressure in the second region 26b decreases, and the pressure ratio between the first region 26a and the second region 26b increases relatively. As a result, the workload of the turbocharger 31 can be increased.

ただし、エンジン10の冷態始動時等のように、下流側排気浄化触媒33が、活性状態となる所定温度よりも低い状態では、バルブ制御手段51は、排気管26の第1領域26aと第2領域26bとの圧力比が所定閾値よりも小さくなった場合でも、下流側排気浄化触媒33が所定温度を越えるまでは、触媒バイパスバルブ39の閉弁状態を維持することが好ましい。   However, when the downstream side exhaust purification catalyst 33 is lower than a predetermined temperature at which the engine 10 is activated, such as when the engine 10 is cold-started, the valve control means 51 is connected to the first region 26a of the exhaust pipe 26 and the first region 26a. Even when the pressure ratio with respect to the second region 26b becomes smaller than a predetermined threshold value, it is preferable to maintain the closed state of the catalyst bypass valve 39 until the downstream side exhaust purification catalyst 33 exceeds a predetermined temperature.

これにより、排気を浄化しつつ、エンジン10の性能(出力)を向上することができる。 Thereby, the performance (output) of the engine 10 can be improved while purifying the exhaust gas .

(実施形態3)
図5は、実施形態3に係る内燃機関の排気システムの要部を示す図である。なお同一部材に同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a diagram illustrating a main part of the exhaust system of the internal combustion engine according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施形態は、図5に示すように、ウエストゲート通路36が触媒バイパス通路38の一部を兼ねるようにした例である。具体的には、触媒バイパス通路38の上流側の端部が、ウエストゲート通路36に接続され、触媒バイパス通路38とウエストゲート通路36との接続部に、三方弁からなる触媒バイパスバルブ39Aが設けられている。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the waste gate passage 36 also serves as a part of the catalyst bypass passage 38. Specifically, the upstream end of the catalyst bypass passage 38 is connected to the waste gate passage 36, and a catalyst bypass valve 39 </ b> A composed of a three-way valve is provided at the connection portion between the catalyst bypass passage 38 and the waste gate passage 36. It has been. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

このような本実施形態の構成では、ウエストゲートバルブ37及び触媒バイパスバルブ39Aの開閉状態を適宜制御することで、排気管26の第1領域26aと第2領域26b、第1領域26aと第3領域26c、第2領域26bと第3領域26c、をそれぞれ接続させることができる。したがって、排気システムをエンジン10の小型化を図りつつ、上述の実施形態と同様にエンジン10の性能を向上することができる。なお本実施形態では、ウエストゲートバルブ37によってウエストゲート通路36の流量を調整するようにしているが、ウエストゲートバルブ37を設けずに、触媒バイパスバルブ39Aによってウエストゲート通路36の流量を調整するように構成することもできる。   In such a configuration of the present embodiment, the first region 26a and the second region 26b, the first region 26a and the third region 26 of the exhaust pipe 26 are controlled by appropriately controlling the open / closed states of the waste gate valve 37 and the catalyst bypass valve 39A. The region 26c, the second region 26b, and the third region 26c can be connected to each other. Therefore, it is possible to improve the performance of the engine 10 as in the above-described embodiment while reducing the size of the engine 10 in the exhaust system. In this embodiment, the flow rate of the waste gate passage 36 is adjusted by the waste gate valve 37, but the waste gate valve 37 is not provided and the flow rate of the waste gate passage 36 is adjusted by the catalyst bypass valve 39A. It can also be configured.

以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は、これら実施形態1から3の構成に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、エンジンの構成のみを例示しているが、本願発明は、例えば、電気モータを備えるハイブリッド車両のエンジン等にも、勿論、適用することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to the structure of these Embodiment 1-3. For example, in the above-described embodiment, only the configuration of the engine is illustrated, but the present invention can of course be applied to, for example, an engine of a hybrid vehicle including an electric motor.

10 エンジン(内燃機関)
11 エンジン本体
12 シリンダヘッド
13 シリンダブロック
14 ピストン
15 コンロッド
16 クランクシャフト
17 燃焼室
18 吸気ポート
19 吸気マニホールド
20 吸気管
21 吸気圧センサ
22 吸気温センサ
23 吸気弁
24 排気ポート
25 排気マニホールド
26 排気管
26a 第1領域
26b 第2領域
26c 第3領域
27 排気弁
28 燃料噴射弁
30 点火プラグ
31 ターボチャージャ
31a タービン
31b コンプレッサ
31c タービン軸
32 上流側排気浄化触媒
33 下流側排気浄化触媒
34 インタークーラ
35 スロットルバルブ
36 ウエストゲート通路
37 ウエストゲートバルブ
38 触媒バイパス通路
39 触媒バイパスバルブ
40 第1の圧力センサ
41 第2の圧力センサ
42 クランク角センサ
50 ECU
10 Engine (Internal combustion engine)
11 Engine Body 12 Cylinder Head 13 Cylinder Block 14 Piston 15 Connecting Rod 16 Crankshaft 17 Combustion Chamber 18 Intake Port 19 Intake Manifold 20 Intake Pipe 21 Intake Pressure Sensor 22 Intake Temperature Sensor 23 Intake Valve 24 Exhaust Port 25 Exhaust Manifold 26 Exhaust Pipe 26a First 1 region 26b 2nd region 26c 3rd region 27 Exhaust valve 28 Fuel injection valve 30 Spark plug 31 Turbocharger 31a Turbine 31b Compressor 31c Turbine shaft 32 Upstream exhaust purification catalyst 33 Downstream exhaust purification catalyst 34 Intercooler 35 Throttle valve 36 West Gate passage 37 Waste gate valve 38 Catalyst bypass passage 39 Catalyst bypass valve 40 First pressure sensor 41 Second pressure sensor 42 Crank angle sensor 50 ECU

Claims (2)

内燃機関の吸気を過給する過給機と、
前記過給機の下流側の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気通路の前記過給機よりも上流側の第1領域と前記排気通路の前記過給機よりも下流側で前記排気浄化触媒よりも上流側の第2領域とを接続すると共に第1の開閉バルブによって開閉可能に構成されるウエストゲート通路と、
下流側の端部が前記排気通路の前記排気浄化触媒よりも下流側の第3領域に接続されると共に、第2の開閉バルブによって開閉可能に構成され、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比を調整するための触媒バイパス通路と、を備え、
前記触媒バイパス通路の上流側の端部が前記排気通路の前記第2領域に接続された内燃機関の排気システムであって、
前記排気通路の圧力状態に応じて前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブの動作を制御するバルブ制御手段を備え、
前記バルブ制御手段は、前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブを閉弁させている状態で、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比が所定閾値よりも小さくなると、まずは前記第2の開閉バルブを開弁させることを特徴とする内燃機関の排気システム。
A supercharger for supercharging the intake air of the internal combustion engine;
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage downstream of the supercharger;
The first region of the exhaust passage upstream of the supercharger is connected to the second region of the exhaust passage downstream of the supercharger and upstream of the exhaust purification catalyst, and the first region A wastegate passage configured to be opened and closed by an opening and closing valve;
A downstream end is connected to a third region downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage, and is configured to be opened and closed by a second opening / closing valve, and the first region of the exhaust passage and the first region A catalyst bypass passage for adjusting a pressure ratio with the second region,
An exhaust system of an internal combustion engine in which an upstream end portion of the catalyst bypass passage is connected to the second region of the exhaust passage,
Valve control means for controlling the operation of the first on-off valve and the second on-off valve according to the pressure state of the exhaust passage;
The valve control means is configured such that a pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage is lower than a predetermined threshold value in a state where the first on-off valve and the second on-off valve are closed. An exhaust system for an internal combustion engine characterized in that, when it becomes smaller, the second on-off valve is first opened.
請求項1に記載の内燃機関の排気システムであって、
前記排気通路の前記排気浄化触媒の下流側に設けられる下流側排気浄化触媒をさらに備え、
前記バルブ制御手段は、前記第1の開閉バルブ及び前記第2の開閉バルブを閉弁させている状態で、前記排気通路の前記第1領域と前記第2領域との圧力比が所定閾値よりも小さくなった場合でも、前記下流側排気浄化触媒が所定温度を越えるまでは、前記第2の開閉バルブの閉弁状態を維持することを特徴とする内燃機関の排気システム。
An exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1,
Further comprising a downstream side exhaust purification catalyst provided downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage,
The valve control means is configured such that a pressure ratio between the first region and the second region of the exhaust passage is lower than a predetermined threshold value in a state where the first on-off valve and the second on-off valve are closed. An exhaust system for an internal combustion engine, characterized in that the closed state of the second on-off valve is maintained until the downstream side exhaust purification catalyst exceeds a predetermined temperature even when it becomes smaller.
JP2014161783A 2014-08-07 2014-08-07 Exhaust system for internal combustion engine Active JP6414412B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014161783A JP6414412B2 (en) 2014-08-07 2014-08-07 Exhaust system for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014161783A JP6414412B2 (en) 2014-08-07 2014-08-07 Exhaust system for internal combustion engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016037909A JP2016037909A (en) 2016-03-22
JP2016037909A5 JP2016037909A5 (en) 2017-09-14
JP6414412B2 true JP6414412B2 (en) 2018-10-31

Family

ID=55529197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014161783A Active JP6414412B2 (en) 2014-08-07 2014-08-07 Exhaust system for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6414412B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6540595B2 (en) * 2016-05-13 2019-07-10 株式会社デンソー Vehicle engine system
JP6675346B2 (en) * 2017-03-24 2020-04-01 ヤンマー株式会社 Engine equipment
DE102018205769A1 (en) * 2018-04-17 2019-10-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Internal combustion engine with an exhaust system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55104724U (en) * 1979-01-16 1980-07-22
JP3090536B2 (en) * 1992-05-26 2000-09-25 マツダ株式会社 Exhaust system for turbocharged engine
JPH11173138A (en) * 1997-12-11 1999-06-29 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2002276346A (en) * 2001-03-23 2002-09-25 Hitachi Ltd Spark ignition cylinder injection engine with turbocharger and control method thereof
JP3628277B2 (en) * 2001-05-25 2005-03-09 日野自動車株式会社 Engine exhaust gas purification device
JP2003129852A (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Hitachi Ltd Engine supercharging system
JP2005320937A (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Toyota Motor Corp Supercharging pressure controller of internal combustion engine
EP2372122B1 (en) * 2008-12-26 2014-12-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying device for internal combustion engine with supercharger

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016037909A (en) 2016-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5136701B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
JP5170339B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
JP6028925B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6163914B2 (en) Diesel engine and control method thereof
US9074549B1 (en) Aftertreatment thermal management strategies for internal combustion engines having multiple cylinder banks
JP6414412B2 (en) Exhaust system for internal combustion engine
CN102782288B (en) The control device of electromotor
JP2012154292A (en) Device for control of internal combustion engine with supercharger
JP6520887B2 (en) Exhaust system warm-up system
JP5446960B2 (en) Internal combustion engine
JP6939272B2 (en) Control system and control method
JP5930288B2 (en) Internal combustion engine
JP6201439B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
US10563599B2 (en) Control system for turbocharged internal combustion engine
JP2015203309A (en) Control system for internal combustion engine
JP2008115792A (en) Supercharging control device
JP5730056B2 (en) Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines
JP6141795B2 (en) Internal combustion engine
JP5791960B2 (en) Internal combustion engine with a supercharger
JP5684041B2 (en) Internal combustion engine with a supercharger
JP2010190150A (en) Egr device
WO2014208360A1 (en) Engine control device
JP2016188627A (en) Egr device of engine
JP6332210B2 (en) Engine supercharger
JP2013170457A (en) Exhaust gas recirculation device of engine

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170801

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180509

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180706

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180918

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6414412

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350