JPH10246109A - 過給式内燃機関用の排気装置 - Google Patents
過給式内燃機関用の排気装置Info
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- JPH10246109A JPH10246109A JP9351777A JP35177797A JPH10246109A JP H10246109 A JPH10246109 A JP H10246109A JP 9351777 A JP9351777 A JP 9351777A JP 35177797 A JP35177797 A JP 35177797A JP H10246109 A JPH10246109 A JP H10246109A
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- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- 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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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
- F01N2340/06—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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- F05B2220/40—Application in turbochargers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部分負荷範囲において触媒を迅速に暖める。
【解決手段】 過給式内燃機関用の排気装置は、排気タ
ーボ過給器２を備えている。この排気ターボ過給器の排
気タービン３の後に、触媒７，８が配置されている。排
気装置は切換え可能なバイパス管９を備え、このバイパ
ス管によって排気は排気タービンを迂回して排気管に案
内される。排気タービン３を流通する排気ガス流は、排
気ターボ過給器の排気タービンの後に配置された触媒７
の横断面積の一部２０だけを負荷する。
ーボ過給器２を備えている。この排気ターボ過給器の排
気タービン３の後に、触媒７，８が配置されている。排
気装置は切換え可能なバイパス管９を備え、このバイパ
ス管によって排気は排気タービンを迂回して排気管に案
内される。排気タービン３を流通する排気ガス流は、排
気ターボ過給器の排気タービンの後に配置された触媒７
の横断面積の一部２０だけを負荷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気管と排気ター
ボ過給器を備え、この排気ターボ過給器の排気タービン
の後に、排気管に挿入された触媒が配置され、更に切換
え可能なバイパス管を備え、このバイパス管によって排
気の少なくとも一部が排気タービンを迂回して排気管に
案内される、過給式内燃機関用の排気装置に関する。
ボ過給器を備え、この排気ターボ過給器の排気タービン
の後に、排気管に挿入された触媒が配置され、更に切換
え可能なバイパス管を備え、このバイパス管によって排
気の少なくとも一部が排気タービンを迂回して排気管に
案内される、過給式内燃機関用の排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の排気装置がドイツ連邦共和国特
許出願公開第１９５０３７４８号公報に記載されてい
る。この排気装置の排気ターボ過給器のタービン出口の
後にディフューザが配置されている。このディフューザ
によって、排気ターボ過給器のタービンを流通する排気
ガスが後続配置の触媒の横断面全体を負荷する。その
際、このディフューザによって、タービンと触媒の間の
離隔距離を非常に短くすることができるので、熱損失が
小さい。このディフューザはその外周面にわたって多数
の貫通穴を備えている。バイパスを経て排気ターボ過給
器を迂回して排気管に案内される排気は、この貫通穴を
通って後続配置の触媒に供給される。そのために、バイ
パス管はディフューザの範囲においてその外側で排気管
に開口している。
許出願公開第１９５０３７４８号公報に記載されてい
る。この排気装置の排気ターボ過給器のタービン出口の
後にディフューザが配置されている。このディフューザ
によって、排気ターボ過給器のタービンを流通する排気
ガスが後続配置の触媒の横断面全体を負荷する。その
際、このディフューザによって、タービンと触媒の間の
離隔距離を非常に短くすることができるので、熱損失が
小さい。このディフューザはその外周面にわたって多数
の貫通穴を備えている。バイパスを経て排気ターボ過給
器を迂回して排気管に案内される排気は、この貫通穴を
通って後続配置の触媒に供給される。そのために、バイ
パス管はディフューザの範囲においてその外側で排気管
に開口している。
【０００３】過給式内燃機関のための他の排気装置がド
イツ連邦共和国特許出願公開第３１１５７３９号公報に
よって知られている。この排気装置の場合には、排気タ
ーボ過給器の後に２個の触媒が配置されている。その
際、第１のスタート触媒は排気ターボ過給器またはその
タービンの後に比較的に短い間隔をおいて配置されてい
る。このスタート触媒は出口側が主触媒に接続されてい
る。排気ターボ過給器は開閉制御されるバイパス管を介
して架橋することができる。このバイパス管は排気ター
ボ過給器の上流側で排気管に接続されている。このバイ
パス管がスタート触媒と主触媒の間で排気管に開口して
いるので、バイパス弁の開放時に、スタート触媒を迂回
する。
イツ連邦共和国特許出願公開第３１１５７３９号公報に
よって知られている。この排気装置の場合には、排気タ
ーボ過給器の後に２個の触媒が配置されている。その
際、第１のスタート触媒は排気ターボ過給器またはその
タービンの後に比較的に短い間隔をおいて配置されてい
る。このスタート触媒は出口側が主触媒に接続されてい
る。排気ターボ過給器は開閉制御されるバイパス管を介
して架橋することができる。このバイパス管は排気ター
ボ過給器の上流側で排気管に接続されている。このバイ
パス管がスタート触媒と主触媒の間で排気管に開口して
いるので、バイパス弁の開放時に、スタート触媒を迂回
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、内燃機関の低温スタート後または内燃機関の暖機
運転中に触媒を暖める時間を短縮し、いわゆる触媒の作
用開始温度を迅速に達成し、それによって排気ガスの迅
速な転換を可能するように、冒頭に述べた過給式内燃機
関用の排気装置を改良することである。
題は、内燃機関の低温スタート後または内燃機関の暖機
運転中に触媒を暖める時間を短縮し、いわゆる触媒の作
用開始温度を迅速に達成し、それによって排気ガスの迅
速な転換を可能するように、冒頭に述べた過給式内燃機
関用の排気装置を改良することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、排気タービ
ンを流通する排気ガス流が、触媒の横断面積の一部だけ
を負荷することによって解決される。排気ターボ過給器
または排気タービンのすぐ後に配置された触媒の流通横
断面の一部だけ、タービンの排気ガスが流通すると、負
荷される容積が小さいので、迅速な加熱が可能である。
一般的にその容積と横断面積を最大排気ガス流量までの
流量に合わせて設計されている、すぐ後に配置された触
媒は、その面積の一部またはその容積の一部だけが負荷
されるので、小さな負荷および部分負荷の場合に、供さ
れる触媒の全容積が利用されない。
ンを流通する排気ガス流が、触媒の横断面積の一部だけ
を負荷することによって解決される。排気ターボ過給器
または排気タービンのすぐ後に配置された触媒の流通横
断面の一部だけ、タービンの排気ガスが流通すると、負
荷される容積が小さいので、迅速な加熱が可能である。
一般的にその容積と横断面積を最大排気ガス流量までの
流量に合わせて設計されている、すぐ後に配置された触
媒は、その面積の一部またはその容積の一部だけが負荷
されるので、小さな負荷および部分負荷の場合に、供さ
れる触媒の全容積が利用されない。
【０００６】後続配置の触媒の部分負荷は、排気ターボ
過給器の排気タービンの後に、流出する排気の膨張に影
響を与える案内要素が設けられていることによって特に
有利に達成可能である。この案内要素はタービンの出口
に配置されると特に有利である。この案内要素によっ
て、流出するガスの膨張に影響を与え、案内することが
できる。それによって特に、流れ方向に対して横方向へ
の排気ガスの拡散を充分に阻止または制限することがで
きる。
過給器の排気タービンの後に、流出する排気の膨張に影
響を与える案内要素が設けられていることによって特に
有利に達成可能である。この案内要素はタービンの出口
に配置されると特に有利である。この案内要素によっ
て、流出するガスの膨張に影響を与え、案内することが
できる。それによって特に、流れ方向に対して横方向へ
の排気ガスの拡散を充分に阻止または制限することがで
きる。
【０００７】排気タービンの出口側のこのような案内要
素は、排気ガスを流通させる管からなり、この管の出口
横断面が後続配置の触媒の入口横断面よりも小さいと、
特に効果的である。このような排気装置は、排気ターボ
過給器を架橋するバイパス管が案内要素の範囲で排気管
に開口していると、非常にコンパクトに形成可能であ
り、かつ触媒と排気ターボ過給器の間の間隔を小さくす
ることができる。その際、案内要素を管状に形成する
と、排気管と案内要素の間に中間室を形成することがで
きる。この中間室にはバイパス管が開口している。それ
によって、バイパス管を経て流れる排気ガスは、この排
気ガス流部分がタービンを通る主排気ガス流部分によっ
て負荷されない触媒の部分を流通するように案内され
る。従って、バイパス弁の開放時に、後続配置の触媒は
２つの横断面部分からなる全体の横断面にわたって負荷
される。その際、排気ガスの一部は排気タービンを流通
し、後続配置の触媒の第１の横断面部分を負荷する。バ
イパス管を経て流れる排気ガス流部分は触媒の第２の横
断面部分を流通する。バイパス管が比較的に大きなエン
ジン負荷の場合に初めて開放するように、排気ターボ過
給器の公知の制御装置が形成されているので、この出力
範囲または負荷範囲では、後続配置の触媒の横断面全体
を利用することができる。
素は、排気ガスを流通させる管からなり、この管の出口
横断面が後続配置の触媒の入口横断面よりも小さいと、
特に効果的である。このような排気装置は、排気ターボ
過給器を架橋するバイパス管が案内要素の範囲で排気管
に開口していると、非常にコンパクトに形成可能であ
り、かつ触媒と排気ターボ過給器の間の間隔を小さくす
ることができる。その際、案内要素を管状に形成する
と、排気管と案内要素の間に中間室を形成することがで
きる。この中間室にはバイパス管が開口している。それ
によって、バイパス管を経て流れる排気ガスは、この排
気ガス流部分がタービンを通る主排気ガス流部分によっ
て負荷されない触媒の部分を流通するように案内され
る。従って、バイパス弁の開放時に、後続配置の触媒は
２つの横断面部分からなる全体の横断面にわたって負荷
される。その際、排気ガスの一部は排気タービンを流通
し、後続配置の触媒の第１の横断面部分を負荷する。バ
イパス管を経て流れる排気ガス流部分は触媒の第２の横
断面部分を流通する。バイパス管が比較的に大きなエン
ジン負荷の場合に初めて開放するように、排気ターボ過
給器の公知の制御装置が形成されているので、この出力
範囲または負荷範囲では、後続配置の触媒の横断面全体
を利用することができる。
【０００８】排気タービンを流通する排気ガスと、バイ
パス管を経て流れる排気ガスがすぐ後に配置した触媒を
流通することにより、内燃機関の運転範囲全体にわたっ
て、すべての排気ガス流が排気タービンのすぐ後に比較
的に短い間隔をおいて配置した触媒を流通するという利
点がある。排気タービンの後に比較的に近接して配置さ
れた触媒の後に、第１の触媒（主触媒）を配置すると有
利である。これは、排気ターボ過給器の後に比較的に近
接して配置された第１の触媒を、いわゆるスタート触媒
として形成可能であるという利点がある。このスタート
触媒の横断面積と容積は、迅速な加熱ひいては作用開始
温度の迅速な達成を保証するために、比較的に小さくな
っている。この第１のスタート触媒は低温スタート後お
よび暖機運転中に、一般的に少量の排気ガス量で負荷さ
れるように設計することができる。後続配置の主触媒は
はるかに大きな容積を有するので、全負荷時にはるかに
多い排気ガス容積を転換することができる。
パス管を経て流れる排気ガスがすぐ後に配置した触媒を
流通することにより、内燃機関の運転範囲全体にわたっ
て、すべての排気ガス流が排気タービンのすぐ後に比較
的に短い間隔をおいて配置した触媒を流通するという利
点がある。排気タービンの後に比較的に近接して配置さ
れた触媒の後に、第１の触媒（主触媒）を配置すると有
利である。これは、排気ターボ過給器の後に比較的に近
接して配置された第１の触媒を、いわゆるスタート触媒
として形成可能であるという利点がある。このスタート
触媒の横断面積と容積は、迅速な加熱ひいては作用開始
温度の迅速な達成を保証するために、比較的に小さくな
っている。この第１のスタート触媒は低温スタート後お
よび暖機運転中に、一般的に少量の排気ガス量で負荷さ
れるように設計することができる。後続配置の主触媒は
はるかに大きな容積を有するので、全負荷時にはるかに
多い排気ガス容積を転換することができる。
【０００９】第１の触媒を暖める時間は、触媒内に分離
層を形成することによって短縮可能である。この分離層
はタービンを通る排気ガスの部分と、バイパス管を流れ
る排気ガスの部分の間での熱の伝達を防止する。その
際、触媒の材料を適切に選択すると、この分離層によ
り、触媒マトリックス内での熱の伝達に影響を与えるか
または防止することが可能である。
層を形成することによって短縮可能である。この分離層
はタービンを通る排気ガスの部分と、バイパス管を流れ
る排気ガスの部分の間での熱の伝達を防止する。その
際、触媒の材料を適切に選択すると、この分離層によ
り、触媒マトリックス内での熱の伝達に影響を与えるか
または防止することが可能である。
【００１０】本発明の他の効果および有利な実施形は従
属請求項および以下の記載から明らかである。
属請求項および以下の記載から明らかである。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、図を参照して、本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１に一部だけ示した排気
管１内には、排気ターボ過給器２が設けられている。こ
の排気タービン３は図示していない方法で、内燃機関の
１つまたは複数の燃焼室に接続されている。排気ターボ
過給器または排気タービンのケーシング４には、排気管
１の第１の区間５が接続している。この排気管１の第１
の区間５は第２の区間６に接続している。この第２の区
間には、第１の触媒７が配置されている。この第１の触
媒７の後には、短い区間をおいて、第２の触媒８が排気
管内に配置されている。この第２の触媒の容積は第１の
触媒の容積よりも大きい。
施の形態を詳しく説明する。図１に一部だけ示した排気
管１内には、排気ターボ過給器２が設けられている。こ
の排気タービン３は図示していない方法で、内燃機関の
１つまたは複数の燃焼室に接続されている。排気ターボ
過給器または排気タービンのケーシング４には、排気管
１の第１の区間５が接続している。この排気管１の第１
の区間５は第２の区間６に接続している。この第２の区
間には、第１の触媒７が配置されている。この第１の触
媒７の後には、短い区間をおいて、第２の触媒８が排気
管内に配置されている。この第２の触媒の容積は第１の
触媒の容積よりも大きい。
【００１２】更に、排気ターボ過給器２はケーシング４
に部分的に一体化されたバイパス管９を備えている。こ
のバイパス管は開閉制御されるバイパス弁１０を備えて
いる。このバイパス弁は図示していない方法で、内燃機
関の１つまたは複数の燃焼室に接続されている。このバ
イパス管はバイパス弁１０の下流で排気管１の第１の区
間５に開口している。バイパス管とバイパス弁を備えた
排気ターボ過給器の基本的ば構造はそれ自体公知であ
り、このでは詳しく説明しない。
に部分的に一体化されたバイパス管９を備えている。こ
のバイパス管は開閉制御されるバイパス弁１０を備えて
いる。このバイパス弁は図示していない方法で、内燃機
関の１つまたは複数の燃焼室に接続されている。このバ
イパス管はバイパス弁１０の下流で排気管１の第１の区
間５に開口している。バイパス管とバイパス弁を備えた
排気ターボ過給器の基本的ば構造はそれ自体公知であ
り、このでは詳しく説明しない。
【００１３】排気ターボ過給器２の排気タービン３の後
には、管１１として形成された案内要素が接続配置され
ている。この案内要素は排気タービン３の出口１２のと
ころでケーシング４に挿入されている。その際、管１１
の内径は排気タービンの出口側の流出直径にほぼ一致し
ている。管１１は排気タービン３側のその端部１３が排
気タービンの出口１２を取り囲むケーシング４の円筒状
の凹部１４に挿入されている。管１１は更に、この管を
取り囲むフランジ付き板１５によって保持されている。
このフランジ付き板はタービン側の端部１３に対して離
して配置され、管１１に対して外周側で離してケーシン
グ４と排気管１の第１の区間５に固定されている。それ
によって、管１１と排気管の第１の区間５の間には、周
方向に延びる環状室１６が形成されている。この環状室
１６は排気ターボ過給器等よりのフランジ付き板１５の
側で、排気タービンのケーシング４にケーシング環状室
１７として接続している。このケーシング環状室１７に
はバイパス管９が開口している。ケーシング環状室１７
は管１１によって排気タービンの出口１２から分離され
ている。フランジ付き板１５はケーシング環状室１７ま
たは環状室１６の範囲において、多数の開口２２を備え
ている。排気ガスがケーシング環状室からこの開口を通
って環状室または排気管１に流れることができる。ター
ビンから離れた管１１の端部１８は、第１の触媒７に対
して少し離して配置されている。排気管１と第１の触媒
７と管１１は本実施の形態ではそれぞれ円筒状の横断面
を有する。しかし、これらの構成要素の１つまたはすべ
てを異なる横断面形状とすることができる。例えば排気
管と第１の触媒は楕円形の横断面に形成することができ
る。同様に、管１１は異なる横断面に形成可能であり、
また案内要素として形成可能である。この案内要素は平
面内を延び、後続配置された排気管１を、平面によって
分離された２つの区間に分割することができる。この案
内要素の２つの変形が図２のａとｂに示してある。管１
１として形成された案内要素は分離要素２３または２４
によって縦方向に分割されている。その際、分離要素２
３は管１１を２つの半円状円筒区間に分割し、十字状の
２つの面の形に形成された分離要素２４は管１１を、縦
方向に延びるほぼ同じ大きさの４つの区間に分割する。
この付加的な分離要素２３，２４は同様に、排気ガス流
の適切な案内のために役立つ。この場合、分離要素は排
気ガス流の排出運動量モーメントによって生じる排気ガ
ス流の拡がりを防止し、横断面にわたって排気ガスを均
一に分配する。
には、管１１として形成された案内要素が接続配置され
ている。この案内要素は排気タービン３の出口１２のと
ころでケーシング４に挿入されている。その際、管１１
の内径は排気タービンの出口側の流出直径にほぼ一致し
ている。管１１は排気タービン３側のその端部１３が排
気タービンの出口１２を取り囲むケーシング４の円筒状
の凹部１４に挿入されている。管１１は更に、この管を
取り囲むフランジ付き板１５によって保持されている。
このフランジ付き板はタービン側の端部１３に対して離
して配置され、管１１に対して外周側で離してケーシン
グ４と排気管１の第１の区間５に固定されている。それ
によって、管１１と排気管の第１の区間５の間には、周
方向に延びる環状室１６が形成されている。この環状室
１６は排気ターボ過給器等よりのフランジ付き板１５の
側で、排気タービンのケーシング４にケーシング環状室
１７として接続している。このケーシング環状室１７に
はバイパス管９が開口している。ケーシング環状室１７
は管１１によって排気タービンの出口１２から分離され
ている。フランジ付き板１５はケーシング環状室１７ま
たは環状室１６の範囲において、多数の開口２２を備え
ている。排気ガスがケーシング環状室からこの開口を通
って環状室または排気管１に流れることができる。ター
ビンから離れた管１１の端部１８は、第１の触媒７に対
して少し離して配置されている。排気管１と第１の触媒
７と管１１は本実施の形態ではそれぞれ円筒状の横断面
を有する。しかし、これらの構成要素の１つまたはすべ
てを異なる横断面形状とすることができる。例えば排気
管と第１の触媒は楕円形の横断面に形成することができ
る。同様に、管１１は異なる横断面に形成可能であり、
また案内要素として形成可能である。この案内要素は平
面内を延び、後続配置された排気管１を、平面によって
分離された２つの区間に分割することができる。この案
内要素の２つの変形が図２のａとｂに示してある。管１
１として形成された案内要素は分離要素２３または２４
によって縦方向に分割されている。その際、分離要素２
３は管１１を２つの半円状円筒区間に分割し、十字状の
２つの面の形に形成された分離要素２４は管１１を、縦
方向に延びるほぼ同じ大きさの４つの区間に分割する。
この付加的な分離要素２３，２４は同様に、排気ガス流
の適切な案内のために役立つ。この場合、分離要素は排
気ガス流の排出運動量モーメントによって生じる排気ガ
ス流の拡がりを防止し、横断面にわたって排気ガスを均
一に分配する。
【００１４】第１の触媒７と排気管１の第１の区間５と
管１１は、前述のように、円筒形に形成されている。こ
の場合、シリンダ軸線または管軸線はほぼ一致してい
る。更に、第１の触媒７は環状の分離層１９を備えてい
る。この分離層は第１の触媒の第１の内側区間２０を、
環状の第２の区間２１から熱的に分離する。この分離層
１９は、その熱伝導性が周囲の触媒材料の熱伝導性より
も小さくなるように形成されている。本実施の形態では
分離層は円筒状または環状に形成され、その直径は管１
１の直径にほぼ一致している。この分離層は本実施の形
態では第１の触媒の全長にわたって形成されている。触
媒の長さの一部にわたってのみこの分離層を形成しても
よい。この場合、分離層は排気タービン寄りの触媒の範
囲に設けられる。触媒内の分離層は図示した実施の形態
と異なり、排気流や案内要素に適合させて、異なる形状
を有していてもよい。例えば、案内要素を平らに形成し
たときには、分離層は平らに形成可能であり、触媒をそ
の長さの一部にわたって分割する。
管１１は、前述のように、円筒形に形成されている。こ
の場合、シリンダ軸線または管軸線はほぼ一致してい
る。更に、第１の触媒７は環状の分離層１９を備えてい
る。この分離層は第１の触媒の第１の内側区間２０を、
環状の第２の区間２１から熱的に分離する。この分離層
１９は、その熱伝導性が周囲の触媒材料の熱伝導性より
も小さくなるように形成されている。本実施の形態では
分離層は円筒状または環状に形成され、その直径は管１
１の直径にほぼ一致している。この分離層は本実施の形
態では第１の触媒の全長にわたって形成されている。触
媒の長さの一部にわたってのみこの分離層を形成しても
よい。この場合、分離層は排気タービン寄りの触媒の範
囲に設けられる。触媒内の分離層は図示した実施の形態
と異なり、排気流や案内要素に適合させて、異なる形状
を有していてもよい。例えば、案内要素を平らに形成し
たときには、分離層は平らに形成可能であり、触媒をそ
の長さの一部にわたって分割する。
【００１５】このような過給式内燃機関の運転中、排気
ガスは小さな負荷および部分負荷の範囲において排気タ
ービンを完全に流通する。高い負荷または全負荷の場合
には、バイパス弁１０が開放するので、排気の一部が排
気タービンを迂回してケーシング環状室１７に流入する
ことができる。特に内燃機関の低温始動後、または暖機
運転中に、内燃機関が一般的に部分負荷範囲でのみ運転
されるので、バイパス弁は少なくとも内燃機関の運転温
度に達するまで開放されないかあるいは短時間だけしか
開放されない。それによって、実質的に排気ガス流全部
が排気タービン３と管１１を流通する。後に接続配置さ
れたこの管１１により、排気タービンを流通する膨張排
気が案内され、流れ方向に対して横方向の広がりが充分
に防止される。それによって、後続配置された第１の触
媒７はその横断面の一部にわたってのみ負荷され、この
一部は第１の触媒の内側の第１の区間２０に一致する。
触媒のこの部分負荷によって、低温始動後加熱すべき触
媒容積は全容積に対して減少するので、迅速な加熱が可
能である。この迅速な加熱により、触媒の作用開始温度
が迅速に達成されるので、過給式内燃機関用の今まで知
られている排気装置よりも迅速に排気ガスを転換するこ
とができる。内燃機関が暖機運転中または暖機運転後、
全負荷で運転されると、バイパス弁１０が図示していな
いエンジン電子装置を介して制御されて開放するので、
排気ガスの一部がバイパス管９を経てケーシング内室１
７に流れる。このケーシング環状室はフランジ付き板１
５の開口２２を経て、排気管の第１の区間の環状室１６
に接続されている。この環状室を流通する排気は実質的
に、第１の触媒の外側の第２の区間２１の範囲を負荷す
る。第１の触媒の外側の第２の区間は、運転時間に依存
して内側の区間の熱排出によって既にその作用開始温度
に加熱されていないときには、流通する排気ガスによっ
て比較的に迅速に加熱される。
ガスは小さな負荷および部分負荷の範囲において排気タ
ービンを完全に流通する。高い負荷または全負荷の場合
には、バイパス弁１０が開放するので、排気の一部が排
気タービンを迂回してケーシング環状室１７に流入する
ことができる。特に内燃機関の低温始動後、または暖機
運転中に、内燃機関が一般的に部分負荷範囲でのみ運転
されるので、バイパス弁は少なくとも内燃機関の運転温
度に達するまで開放されないかあるいは短時間だけしか
開放されない。それによって、実質的に排気ガス流全部
が排気タービン３と管１１を流通する。後に接続配置さ
れたこの管１１により、排気タービンを流通する膨張排
気が案内され、流れ方向に対して横方向の広がりが充分
に防止される。それによって、後続配置された第１の触
媒７はその横断面の一部にわたってのみ負荷され、この
一部は第１の触媒の内側の第１の区間２０に一致する。
触媒のこの部分負荷によって、低温始動後加熱すべき触
媒容積は全容積に対して減少するので、迅速な加熱が可
能である。この迅速な加熱により、触媒の作用開始温度
が迅速に達成されるので、過給式内燃機関用の今まで知
られている排気装置よりも迅速に排気ガスを転換するこ
とができる。内燃機関が暖機運転中または暖機運転後、
全負荷で運転されると、バイパス弁１０が図示していな
いエンジン電子装置を介して制御されて開放するので、
排気ガスの一部がバイパス管９を経てケーシング内室１
７に流れる。このケーシング環状室はフランジ付き板１
５の開口２２を経て、排気管の第１の区間の環状室１６
に接続されている。この環状室を流通する排気は実質的
に、第１の触媒の外側の第２の区間２１の範囲を負荷す
る。第１の触媒の外側の第２の区間は、運転時間に依存
して内側の区間の熱排出によって既にその作用開始温度
に加熱されていないときには、流通する排気ガスによっ
て比較的に迅速に加熱される。
【００１６】上述のように、第１の触媒７の後に大きな
第２の主触媒８が接続配置されている。この主触媒は同
様に、流通する排気によって加熱される。第１の触媒に
対する第２の触媒の間隔に依存して、および第１の触媒
内で分離層が使用されているかどうかに応じて、この後
続配置の触媒は少なくともタービン側の範囲で同様に区
間毎に排気ガスを流通させることができるので、この内
側の範囲は迅速に暖められる。
第２の主触媒８が接続配置されている。この主触媒は同
様に、流通する排気によって加熱される。第１の触媒に
対する第２の触媒の間隔に依存して、および第１の触媒
内で分離層が使用されているかどうかに応じて、この後
続配置の触媒は少なくともタービン側の範囲で同様に区
間毎に排気ガスを流通させることができるので、この内
側の範囲は迅速に暖められる。
【００１７】案内要素として役立つ管１１は、後続配置
の第１の触媒の端面から少しだけ離して配置されてい
る。それによって、第１に、管１１と触媒７の熱膨張の
違いを補償することができる。更に、特に触媒内に分離
層を形成する際に、発生する乱流によって少量の排気ガ
ス流が触媒の外側区間に達し、それによって最低加熱が
保証され、従って不均一な老化および応力腐食割れが防
止される。
の第１の触媒の端面から少しだけ離して配置されてい
る。それによって、第１に、管１１と触媒７の熱膨張の
違いを補償することができる。更に、特に触媒内に分離
層を形成する際に、発生する乱流によって少量の排気ガ
ス流が触媒の外側区間に達し、それによって最低加熱が
保証され、従って不均一な老化および応力腐食割れが防
止される。
【００１８】第１の触媒と場合によっては第２の触媒の
このような部分負荷により、エンジンの部分負荷範囲に
おいて迅速な加熱を達成することができる。図示し説明
した実施の形態と異なり、排気ターボ過給器または排気
タービンのケーシングと関係なく、バイパス管を案内
し、排気ガスタービンの後に接続配置されかつ触媒の前
に接続配置された排気管の区間に開口させることができ
る。この範囲では、後続配置の触媒を分離して負荷する
ことができるようにするために、適合した案内要素によ
って排気管の区間を分割可能である。
このような部分負荷により、エンジンの部分負荷範囲に
おいて迅速な加熱を達成することができる。図示し説明
した実施の形態と異なり、排気ターボ過給器または排気
タービンのケーシングと関係なく、バイパス管を案内
し、排気ガスタービンの後に接続配置されかつ触媒の前
に接続配置された排気管の区間に開口させることができ
る。この範囲では、後続配置の触媒を分離して負荷する
ことができるようにするために、適合した案内要素によ
って排気管の区間を分割可能である。
【図１】本発明による排気装置の一部の縦断面図であ
る。
る。
【図２】ａとｂは案内要素の変形の横断面図である。
１ 排気管 ２ 排気ターボ過給器 ３ 排気タービン ５ 排気管 ７，８ 触媒 ９ バイパス管 １１ 案内要素 １６，１７ 中間室 １９ 分離層 ２０ 内側区間 ２１ 外側区間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト・ヘムメルリーン ドイツ連邦共和国、75181 プフオルツハ イム、ハイドンストラーセ、62
Claims (10)
- 【請求項１】 排気管（１）と排気ターボ過給器（２）
を備え、この排気ターボ過給器の排気タービン（３）の
後に、排気管に挿入された触媒（７，８）が配置され、
更に切換え可能なバイパス管（９）を備え、このバイパ
ス管によって排気の少なくとも一部が排気タービンを迂
回して排気管に案内される、過給式内燃機関用の排気装
置において、排気タービン（３）を流通する排気ガス流
が、触媒（７）の横断面積の一部（２０）だけに供給さ
れることを特徴とする排気装置。 - 【請求項２】 排気タービン（３）の出口（１２）に、
流出する排気の膨張に影響を与える案内要素（１１）が
設けられていることを特徴とする請求項１記載の排気装
置。 - 【請求項３】 案内要素が排気ガスを流通させる管（１
１）であり、この管の出口横断面が後続配置の触媒
（７）の入口横断面よりも小さいことを特徴とする請求
項２記載の排気装置。 - 【請求項４】 案内要素（１１）と排気管（１，５）の
間に中間室（１６，１７）が形成され、この中間室にバ
イパス管（９）が開口していることを特徴とする請求項
３記載の排気装置。 - 【請求項５】 中間室が環状室（１６，１７）として形
成されていることを特徴とする請求項４記載の排気装
置。 - 【請求項６】 案内要素（１１）と後続配置の触媒
（７）が互いに間隔をおいて排気管（１，５）内に配置
され、この間隔が案内要素の長さよりも短いことを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の排気装置。 - 【請求項７】 案内要素（１１）と後続配置の触媒
（７）がほぼ円筒状に形成され、円筒の中心軸線がほぼ
一致していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
一つに記載の排気装置。 - 【請求項８】 触媒がスタート触媒（７）として形成さ
れ、このスタート触媒の後に、大きな容量を有する主触
媒（８）が配置されていることを特徴とする請求項１〜
７のいずれか一つに記載の排気装置。 - 【請求項９】 触媒（７）がその長さの少なくとも一部
にわたって分離層（１９）によって分割されていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の排気
装置。 - 【請求項１０】 分離層（１９）が触媒を内側区間（２
０）と外側区間（２１）に分割し、排気タービン（３）
を流通する排気が内側区間に供給されることを特徴とす
る請求項９記載の排気装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19654026A DE19654026A1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine |
| DE19654026:7 | 1996-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10246109A true JPH10246109A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=7816018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9351777A Withdrawn JPH10246109A (ja) | 1996-12-21 | 1997-12-19 | 過給式内燃機関用の排気装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10246109A (ja) |
| DE (1) | DE19654026A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112222A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Nissan Motor Co Ltd | 過給式エンジンの排気通路構造 |
| US20150052890A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an internal combustion engine |
| US20160237883A1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Bypass mechanism for an exhaust system |
| US10247079B2 (en) | 2014-03-25 | 2019-04-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system of internal combustion engine having turbocharger |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10021421A1 (de) | 2000-05-03 | 2002-02-28 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
| JP2002195046A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Hitachi Ltd | 内燃機関用排気タービン及び排気タービン式過給機 |
| DE10328168A1 (de) | 2003-06-24 | 2005-01-13 | Daimlerchrysler Ag | Katalysatorbauteil und Abgasanlage |
| DE602004013133T2 (de) * | 2004-06-29 | 2009-07-02 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Kompakter Entwurf einer Turbine und eines Abblaseventils |
| SE1150155A1 (sv) * | 2010-05-04 | 2011-11-05 | Alpraaz Ab | Avgassystem för en förbränningsmotor |
| US8539767B2 (en) | 2011-03-16 | 2013-09-24 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust treatment system for an internal combustion engine |
| US8528327B2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-09-10 | GM Global Technology Operations LLC | Forced induction and exhaust system |
| DE202015008909U1 (de) * | 2015-12-17 | 2017-03-20 | Borgwarner Inc. | Wastegateanordnung für Turbine eines Abgasturboladers |
-
1996
- 1996-12-21 DE DE19654026A patent/DE19654026A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-12-19 JP JP9351777A patent/JPH10246109A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112222A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Nissan Motor Co Ltd | 過給式エンジンの排気通路構造 |
| US20150052890A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an internal combustion engine |
| US9435256B2 (en) * | 2013-08-22 | 2016-09-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an internal combustion engine |
| US10247079B2 (en) | 2014-03-25 | 2019-04-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system of internal combustion engine having turbocharger |
| US20160237883A1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Bypass mechanism for an exhaust system |
| US9638098B2 (en) * | 2015-02-17 | 2017-05-02 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Bypass mechanism for an exhaust system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19654026A1 (de) | 1998-06-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |