JPH02259224A - ターボチャージャ付内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はターボチャージャ付内燃機関の排気浄化装置
に係り、特に既存の通路や装置と別途に新たな通路や装
置の追加付設を要することなく排気浄化装置を構成し得
て、これにより小型化を図り得てコスト低減を果たし得
るターボチャージャ付内燃機関の排気浄化装置に関する
。

〔従来の技術〕

排気エネルギを利用して吸気を圧送するターボチャージ
ャを備えたターボチャージャ付内燃機関においては、過
給圧が上昇し過ぎると、ターボチャージャや内燃機関の
損傷を招くことになる。そこで、ターボチャージャ付内
燃機関においては、過給圧が設定値に達した際に、ター
ボチャージャのコンプレッサ下流側の吸気の一部をコン
プレッサ上流側にリリーフさせ、過給圧が設定値を越え
ないように制御するものがある。あるいは、過給圧が設
定値に達した際に、ターボチャージャのタービン上流側
の排気の一部をタービン下流側にバイパスさせ、過給圧
が設定値を越えないように制御するものがある。

このようなターボチャージャ付内燃機関にあって、排気
中の有害成分を除去するために、触媒物質の作用により
排気中の有害成分を無害な成分に変換する排気浄化装置
を備えたものがある。排気浄化装置としては、実開昭５
６−１６３７１２号公報や実開昭５７−１６７２１３号
公報等に開示のものがある。

実開昭５６−１６３７１２号公報に開示のものは、ター
ボチャージャのコンプレッサ及び吸気絞り弁間の吸気通
路とタービン及び触媒体間の排気通路とを連通ずる二次
空気通路を設け、この二次空気通路をアイドリング時、
減速時、あるいは低速低負荷時に開放する流量制御装置
を設けたものである。

また、実開昭５７−１６７２１３号公報に開示のものは
、第３図に示す如く、内燃機関１０２の吸気通路１０４
に燃料噴射弁１０６を設けるとともに排気通路１０日に
触媒体１１０を設け、車速センサ１１２からの信号によ
り設定車速に達した際に燃料噴射弁１０６の供給する燃
料を停止して車速を制限する最高速制限装置１１４を設
け、前記触媒体１１０を迂回して排気通路１０８を連通
するバイパス通路１１６を設け、このバイパス通路１１
６を前記最高速制限装置１１４による最高速制限時に開
放する弁装置１１８を設けたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、前記従来の排気浄化装置は、既存の通路と別
途に新たな通路として内燃機関を迂回する二次空気通路
や触媒体を迂回するバイパス通路を設け、また、既存の
装置と別途に新たな装置として流量制御装置や車速セン
サ・弁装置等を設けていることにより、別途に新たな配
管スペースや配置スペースを確保しなければならない問
題がある。このため、通路や装置の追加付設による大形
化を招く不都合があるとともにコストの上昇を招く不都
合があった。

〔発明の目的〕

そこで、この発明の目的は、既存の通路や装置と別途に
新たな通路や装置の追加付設を要することなく排気浄化
装置を構成し得て、これにより小型化を図り得てコスト
低減を果たし得るターボチャージャ付内燃機関の排気浄
化装置を実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、ターボチャージ
ャのタービンを迂回して排気通路を連通ずるバイパス通
路を設けるとともにこのバイパス通路に過給圧を制御す
べく開閉動作されるウェイストゲート弁を設けたターボ
チャージャ付内燃機関において、前記タービンの出口に
始端側を連通ずる第１通路とこの第１通路の終端側に始
端側を連通ずるとともにこの第１通路の外周を通り前記
ウェイストゲート弁下流側のバイパス通路に終端側を連
通ずる断面環筒状の第２通路とからなる排気浄化通路を
設け、この排気浄化通路の前記第２通路に触媒体を設け
たことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、タービンの出口に始端側を連
通ずる第１通路とこの第１通路の終端側に始端側を連通
ずるとともにこの第１通路の外周を通りウェイストゲー
ト弁下流側のバイパス通路に終端側を連通ずる断面環筒
状の第２通路とからなる排気浄化通路の前記第２通路に
触媒体を設けたことによって、既存の通路や装置と別途
に新たな通路や装置の追加付設を要せず、従って、別途
に新たな配管スペースや配置スペースを確保する必要が
ない。

〔実施例〕

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する
。

第１・２図は、この発明の実施例を示すものである。第
１図において、２はターボチャージャ付内燃機関、４は
吸気管、６は排気管、８はターボチャージャである。

ターボチャージャ付内燃機関２の燃焼室１０には、吸気
管４により吸気通路１２が連通されているとともに、排
気管６により排気通路１４が連通されている。前記ター
ボチャージャ８は、吸気通路１２に臨ませて設けたコン
プレフサ１６を排気通路１４に臨ませて設けたタービン
１８により回転させ、吸気を圧送する。なお、符号２０
は点火プラグである。

前記コンプレッサ１６の上流側の吸気通路１２である第
１吸気通路１２−１は、始端側をエアクリーナ２２に連
通ずるとともに終端側をコンプレッサ１６の入口２４に
連通し、途中にエアフローメータ２６を設けている。ま
た、コンプレッサ１６の下流側の吸気通路１２である第
２吸気通路１２−２は、始端側をコンプレッサ１６の出
口２８に連通するとともに終端側をターボチャージャ付
内燃機関２の燃焼室１０に連通し、途中に吸気絞り弁３
０を設けるとともに燃焼室１ｏに指向させて燃料噴射弁
３２を設けている。

前記タービン１８の上流側の排気通路１４である第１排
気通路１４−１は、始端側をターボチャージャ付内燃機
関２の燃焼室１０に連通ずるとともに終端側をタービン
１８の入口３４に連通している。また、タービン１８の
下流側の排気通路１４である第２排気通路１４−２は、
始端側をタービン１８の出口３６に連通ずるとともに終
端側を外気に開放し、途中にマフラ３８を設けている。

前記ターボチャージャ８のタービン１８を迂回して、第
１排気通路１４−１と第２排気通路１４−２とを連通ず
るバイパス通路４０を設ける。バイパス通路４０は、タ
ービン１８の上流側の第１排気通路１４−１に設けた入
口４２に始端側を連通させ、タービン１８の下流側の第
２排気通路１４−２に設けた出口４４に終端側を連通さ
せて設ける。このバイパス通路４０には、過給圧を制御
すべく開閉動作されるウェイストゲート弁４６を設けて
いる。ウェイストゲート弁４６は、第１排気通路１４−
１の入口４２に設けられている。

ウェイストゲート弁４４は、アクチュエータ４８により
開閉動作される。アクチュエータ４８は、本体５０内に
ダイヤフラム５２により圧力室５４を区画形成している
。ダイヤフラム５２は、ロフト５６により前記ウェイス
トゲート弁４６に連絡されている。前記圧力室５４は、
導圧管５８の導圧通路６０によりコンプレッサ１６下流
側の第２吸気通路１．２−２に連通されている。また、
ダイヤフラム５２には、圧力室５４を縮小する方向に付
勢するバネ６２を弾圧して設けている。

これにより、アクチュエータ４８は、圧力室５４に作用
する過給圧とバネ６２の付勢力とによりロフト５６を押
進・引退勤させ、このロッド５６の押進・引退勤により
ウェイストゲート弁４４を開閉動作させて排気の一部を
バイパスさせ、過給圧を設定値に制御する。

このターボチャージャ付内燃機関２には、排気中の有害
成分を除去するために、排気浄化装置６４を設けている
。排気浄化装置６４は、排気浄化通路６６を設けている
。排気浄化通路６６は、前記タービン１８の出口３６に
始端側を連通ずる第１通路６６−１とこの第１通路６６
−１の終端側に始端側を連通ずるとともにこの第１通路
６６−１の外周を通り前記ウェイストゲート弁４６下流
側のバイパス通路４０に終端側を連通ずる断面環筒状の
第２通路６６−２とからなり、この排気浄化通路６６の
前記第２通路６６−２に断面環筒状の触媒体６８を設け
ている。

即ち、排気浄化装置６４は、第２図に示す如く、基体７
０及び蓋体７２と内筒７４及び外筒７６とを有している
。基体７０には、タービン１８の上流側の第１排気通路
１４−１に設けた入口４２に連通ずるとともにタービン
１８の下流側の第２排気通路１４−２に設けた出口４４
に連通ずるバイパス通路４０が形成されている。また、
この基体７０には、第１通路６６−１の一部が形成され
ているとともに、この第１通路６６−１の外周にウェイ
ストゲート弁４６下流側のバイパス通路４０に終端側を
連通ずる断面環筒状の第２通路６６−２の一部が形成さ
れている。

前記内筒７４は、一端側を溶接等により前記基体７０に
固定されて第１通路６６−１の残部を形成するとともに
、他端側を開放端としている。また、前記外筒７６は、
この内筒７４を包囲して一端側を溶接等により前記基体
７０に固定されて第２通路６６−２の残部を形成すると
ともに、他端側を溶接等により前記蓋体７２に固定され
て第２通路６６−２の始端側を第１通路６６−１の終端
側に連通している。この内筒７４の外周と外筒７６の内
周とにより形成される第２通路６６−２には、断面環筒
状の前記触媒体６８を設けている。

この触媒体６８は、例えば、耐熱鋼からなる平板と波板
とを重合して渦巻状に捲装することにより多数の排気流
通孔を形成した担体に触媒を担持させて断面環筒状に構
成した金属触媒体である。あるいは、触媒体６８は、多
数の排気流通孔を形成した耐熱性セラミック担体に触媒
を担持させて断面環筒状に構成したセラミック触媒体と
することもできる。

このように構成された排気浄化装置６４は、タービン１
８の上流側の第１排気通路１４−１に設けた入口４２に
バイパス通路４０の始端側を連通させて基体７０をター
ボチャージャ８の本体７８にボルト等の固定具８０によ
り固定するとともに、タービン１８の下流側の第２排気
通路１４−２に設けた出口４４にバイパス通路４０の終
端側を連通させて基体７０を排気管６にボルト等の固定
具（図示せず）により固定する。即ち、排気浄化装Ｒ６
２は、ターボチャージャ８に対して固定具８０により着
脱可能となっている。

これにより、排気浄化装置６４は、タービン１８の出口
３６に始端側を連通ずる第１通路６６−１とこの第１通
路６６−１の終端側に始端側を連通ずるとともにこの第
１通路６６−１の外周を通り前記ウェイストゲート弁４
６下流側のバイパス通路４０に終端側を連通ずる断面環
筒状の第２通路６６−２とからなる排気浄化通路６６を
設け、この排気浄化通路６６の前記第２通路６６−２に
断面環筒状の触媒体６８を設けている。

次に作用を説明する。

ターボチャージャ付内燃機関２のエアクリーナ２２から
第１吸気通路１２−１に取入れられた空気は、エアフロ
ーメータ２６により空気量を検出され、ターボチャージ
ャ８のコンプレッサ１６の回転により第２吸気通路１２
−２に圧送され、吸気絞り弁３０により調量され、燃料
噴射弁３２から噴射される燃料とともに燃焼室１０に供
給される。燃焼室１０で燃焼生成された排気は、第１排
気通路１４−１に排出され、入口３４から流入してター
ビン１８を回転させる。

タービン１８の出口３６から流出する排気は、基体７０
と内筒７４とにより形成される排気浄化通路６６の第１
通路６６−１を通り、蓋体７６内で反転され、内筒７４
の外周と外筒７６の内周とにより形成される第２通路６
６−２を通る間に触媒体６８により浄化され、基体７０
に形成されるウェイストゲート弁４６下流側のバイパス
通路４４に流出する。バイパス通路４４から第２排気通
路１４−２に流出した排気は、マフラ３８を介して外気
に排出される。

このように、タービン１８の出口３６に始端側を連通ず
る第１通路６６−１とこの第１通路６６−１の終端側に
始端側を連通ずるとともにこの第１通路６６−１の外周
を通りウェイストゲート弁４６下流側のバイパス通路４
４に終端側を連通ずる断面環筒状の第２通路６６−２と
からなる排気浄化通路６６を設け、この排気浄化通路６
６の前記第２通路６６−２に触媒体６８を設けたことに
よって、既存の通路や装置と別途に新たな通路や装置の
追加付設を要せず、従って、別途に新たな配管スペース
や配置スペースを確保する必要がな（なる。

このため、既存の通路や装置と別途に新たな通路や装置
の追加付設を要することなく排気浄化装置６４を構成す
ることができ、これにより小型化を図り得てコスト低減
を果たすことができる。

また、ターボチャージャ付内燃機関２の高回転・高負荷
時に過給圧が設定値に達すると、アクチュエータ４８に
よりウェイストゲート弁４６が開放動作され、タービン
１８上流側の第１排気通路１４−１の排気の一部をバイ
パス通路４０を介して第２排気通路１４−２にバイパス
させ、過給圧が設定値を越えないように制御する。この
とき、バイパスされる排気は、触媒体６８を通ることな
く第２排気通路１４−２に排出され、触媒体６８により
浄化された排気とともにマフラ３８を介して外気に排出
される。

このように、ウェイストゲート弁４６によりバイパスさ
れる排気が触媒体６８を通ることなく排出されるため、
従来の全量を常に触媒体に通す排気浄化装置と比して高
回転・高負荷時の触媒体の温度を低下させることができ
、これにより触媒体の耐久性を向上することができる。

さらに、ウェイストゲート弁４６によりバイパスされる
排気が触媒体６８を通ることなく排出されるため、高回
転・高負荷時の排圧を従来よりも低下させることができ
るので、出力の向上を果たすことができる。

〔発明の効果〕

このようにこの発明によれば、タービンの出口に始端側
を連通ずる第１通路とこの第１通路の終端側に始端側を
連通ずるとともにこの第１通路の外周を通りウェイスト
ゲート弁下流側のバイパス通路に終端側を連通ずる断面
環筒状の第２通路とからなる排気浄化通路の前記第２通
路に触媒体を設けたことによって、既存の通路や装置と
別途に新たな通路や装置の追加付設を要せず、従って、
別途に新たな配管スペースや配置スペースを確保する必
要がない。

これにより、既存の通路や装置と別途に新たな通路や装
置の追加付設を要することなく排気浄化装置を構成し得
るので、小型化を図り得てコスト低減を果たすことがで
きる。また、ウェイストゲート弁によりバイパスされる
排気が触媒体を通ることなく排出されるため、従来の全
量を常に触媒体に通す排気浄化装置と比して高回転・高
負荷時の触媒体の温度を低下させることができ、これに
より触媒体の耐久性を向上することができる。さらに、
ウェイストゲート弁によりバイパスされる排気が触媒体
を通ることなく排出されるため、高回転・高負荷時の排
圧を従来よりも低下させることができるので、出力の向
上を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１・２図はこの発明の実施例を示し、第１図はターボ
チャージャ付内燃機関の排気浄化装置の概略説明図、第
２図は排気浄化装置の要部説明図である。 第３図は従来例を示す排気浄化装置の要部説明図である
。 図において、２はターボチャージャ付内燃機関、４は吸
気管、６は排気管、８はターボチャージャ、１０は燃焼
室、１２は吸気通路、１４は排気通路、１６はコンプレ
ッサ、１Ｂはタービン、２４はコンプレッサ１６の入口
、２８はコンプレフサ１６の出口、３０は吸気絞り弁、
３４はタービン１８の入口、３６はタービン１８の出口
、４ｏはバイパス通路、４６はウェイストゲート弁、４
８はアクチュエータ、６４は排気浄化装置、６６は排気
浄化通路、６６−１は第１通路、６６−２は第２通路、
６８は触媒体、７０は基体、７２は蓋体、７４は内筒、
７６は外筒、７８はターボチャージャ８の本体、８０は
固定具である。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ターボチャージャのタービンを迂回して排気通路を
   連通するバイパス通路を設けるとともにこのバイパス通
   路に過給圧を制御すべく開閉動作されるウェイストゲー
   ト弁を設けたターボチャージャ付内燃機関において、前
   記タービンの出口に始端側を連通する第１通路とこの第
   １通路の終端側に始端側を連通するとともにこの第１通
   路の外周を通り前記ウェイストゲート弁下流側のバイパ
   ス通路に終端側を連通する断面環筒状の第２通路とから
   なる排気浄化通路を設け、この排気浄化通路の前記第２
   通路に触媒体を設けたことを特徴とするターボチャージ
   ャ付内燃機関の排気浄化装置。