JPH05321643A - 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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- JPH05321643A JPH05321643A JP4133703A JP13370392A JPH05321643A JP H05321643 A JPH05321643 A JP H05321643A JP 4133703 A JP4133703 A JP 4133703A JP 13370392 A JP13370392 A JP 13370392A JP H05321643 A JPH05321643 A JP H05321643A
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- 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
- F01N3/18—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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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たエンジンにおいて、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。 【構成】 排気通路４の主触媒１６より上流においてタ
ーボ過給機６のタービン７をバイパスするバイパス通路
１９に補助触媒１７を設けるとともに、タービン側の排
気通路１８およびバイパス通路１９にそれぞれ設けた開
閉バルブ２１，２２とこれらを制御するＥＣＵ２４によ
り、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１９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１８を開通させる。
および補助触媒が配設されたエンジンにおいて、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。 【構成】 排気通路４の主触媒１６より上流においてタ
ーボ過給機６のタービン７をバイパスするバイパス通路
１９に補助触媒１７を設けるとともに、タービン側の排
気通路１８およびバイパス通路１９にそれぞれ設けた開
閉バルブ２１，２２とこれらを制御するＥＣＵ２４によ
り、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１９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１８を開通させる。
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、か
つ、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を設けると
ともに、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、か
つ、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を設けると
ともに、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、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。
明において、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。
【００１０】第３の発明（請求項３記載）は、第２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。
【００１１】第４の発明（請求項４記載）は、第２また
は第３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３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。
【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、上記制御手段が、主触
媒の温度を活性化温度に相当する設定温度と比較し、設
定温度より高いときにタービン側の排気通路を開通させ
設定温度以下のときにバイパス通路を開通させるように
バルブ手段を制御するようにしたものである。
第４の発明のいずれかにおいて、上記制御手段が、主触
媒の温度を活性化温度に相当する設定温度と比較し、設
定温度より高いときにタービン側の排気通路を開通させ
設定温度以下のときにバイパス通路を開通させるように
バルブ手段を制御するようにしたものである。
【００１３】第６の発明（請求項６記載）は、第５の発
明において、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替る制御を低負荷側
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。
明において、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替る制御を低負荷側
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。
【００１４】第７の発明（請求項７記載）は、第１乃至
第６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６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。
【００１５】第８の発明（請求項８記載）は、第１乃至
第７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７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。
【００１６】
【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。
【００１７】上記第２の発明によると、第１の発明によ
る作用に加え、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。
る作用に加え、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。
【００１８】さらに第３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。
【００１９】第４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。
【００２０】第５の発明によると、主触媒の温度と設定
温度との比較に基づき、排気流通状態変更の制御が適切
に行なわれる。
温度との比較に基づき、排気流通状態変更の制御が適切
に行なわれる。
【００２１】第６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。
【００２２】第７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。
【００２３】第８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。
【００２４】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
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。
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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】
【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。
【００４６】上記構成において、バイパス通路とタービ
ン側の排気通路とに開閉バルブを設け、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すると
（請求項２）、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。
ン側の排気通路とに開閉バルブを設け、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すると
（請求項２）、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。
【００４７】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３）、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３）、タービンの暖機促進等の効果を高めることが
できる。
【００４８】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
４）、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
４）、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。
【００４９】上記制御手段が、主触媒の温度を活性化温
度に相当する設定温度と比較し、この比較に応じてター
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
通させる状態とに変更するようにバルブ手段を制御する
ものであると（請求項５）、浄化性能および過給性能を
良好に発揮させるように排気流通状態の制御を適切に行
なうことができる。
度に相当する設定温度と比較し、この比較に応じてター
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
通させる状態とに変更するようにバルブ手段を制御する
ものであると（請求項５）、浄化性能および過給性能を
良好に発揮させるように排気流通状態の制御を適切に行
なうことができる。
【００５０】さらに上記制御手段が、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６）、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６）、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。
【００５１】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７）、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７）、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。
【００５２】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８）、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８）、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.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１ Ｅ 9332−3Ｇ Ｆ 9332−3Ｇ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｈ
Claims (8)
- 【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、かつ、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を設けるとともに、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】 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】 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２記載のターボ過給機付
エンジンの排気装置。 - 【請求項４】 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２または３記載のターボ過給機付エンジンの排
気装置。 - 【請求項５】 上記制御手段が、主触媒の温度を活性化
温度に相当する設定温度と比較し、設定温度より高いと
きにタービン側の排気通路を開通させ設定温度以下のと
きにバイパス通路を開通させるようにバルブ手段を制御
するものである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】 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
になっている請求項５記載のターボ過給機付エンジンの
排気装置。 - 【請求項７】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６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８】 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７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。
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