TW201833430A - 內燃機的排氣通路結構 - Google Patents

Abstract

一種用於引擎的排氣通路結構包含排氣觸媒、旁繞通路、廢料閘閥。該排氣觸媒係設置在渦輪增壓器之渦輪下游處的排氣通路中。該廢料閘閥被設置在該旁繞通路之入口中。該旁繞通路包含直線埠口部分，其被設置成使得包含該旁繞通路之出口之至少一連續部分的軸線被定位在該相同直線上，且直線埠口部分之該軸線之延伸線與該排氣觸媒之上游側端部表面相交。

Description

內燃機的排氣通路結構

[0001]本發明係關於一種應用於包含用於使用排氣能量來驅動離心式壓縮器之排氣渦輪增壓器(渦輪增壓器)之內燃機的排氣通路結構，且詳言之係關於包含提供給渦輪增壓器之旁繞通路及廢料閘閥之排氣通路結構。

[0002]作為用於內燃機之排氣通路，已存在下述之習知結構，其中有渦輪增壓器之渦輪、用於在旁繞渦輪的同時允許排氣以流動的旁繞通路以及包含配置有打開及關閉旁繞通路之出口之閥本體的廢料閘閥。 　　[0003]日本專利申請公開案第2010-180781( JP2010-180781 A)係揭示一種內燃機，其中排氣觸媒被配置在定位於比渦輪增壓器之渦輪更下游的排氣通路中，且在內燃機之此配置中，當廢料閘閥之閥本體之閥開口度不小於預定閥開口度時，則從旁繞通路之出口流出的大部分的排氣(在下文中，被稱之為「旁繞排氣」)係對著排氣觸媒之上游側端部表面直接地碰撞；而當廢料閘閥之閥本體之閥開口度係小於預定閥開口度時，則大部分的旁繞排氣係對著定位於比排氣觸媒之上游側端部表面更上游之排氣通路之端部壁表面直接地碰撞。JP2010-180781 A係揭示此種方法，即，若需要預熱排氣觸媒，則與內燃機被冷起動的情況相同，廢料閘閥之閥本體之閥開口度係被控制為不小於預定閥開口度，以便於允許處於高溫下之旁繞排氣對著排氣觸媒直接地碰撞。JP2010-180781 A亦揭示此種方法，即，若排氣觸媒之溫度可能被過度地升高，則與內燃機進入高負載驅動的情況相同，廢料閘閥之閥本體之閥開口度係被控制為小於預定閥開口度，以便於防止處於高溫下之旁繞排氣對著排氣觸媒直接地碰撞。

[0004]同時，當在排氣觸媒之預熱期間產生增壓要求時，廢料閘閥之閥開口度可能被改變為小於預定的閥開口度，以便於增加排氣流動經過渦輪之流動比率。在此種情況下，旁繞排氣係干擾廢料閘閥，使得其方向性偏離排氣觸媒之上游側端部表面；且因此，其變得難以促使處於高溫下之旁繞排氣對著排氣觸媒直接地碰撞。 　　[0005]本發明提供了一種技術，該技術能夠藉由最小化廢料閘閥之閥開口度對旁繞排氣之方向性的影響來最大化能夠促使其對著排氣觸媒直接地碰撞之旁繞排氣的量。 　　[0006]本發明係形成旁繞通路，以便於允許從旁繞通路之出口所流出的排氣(旁繞排氣)沿著朝向排氣觸媒之上游側端部表面之方向流動，且將廢料閘閥配置至旁繞通路之入口，以便於抑制由於廢料閘閥之閥開口度之影響所引起的在旁繞排氣之方向性上的變化，藉此促使旁繞排氣的量盡可能多地對著排氣觸媒之上游側端部表面直接地碰撞。 　　[0007]本發明之一個態樣係提供一種用於內燃機的排氣通路結構。該排氣通路結構係包含渦輪增壓器、排氣觸媒、旁繞通路及廢料閘閥。該渦輪增壓器係包含設置在該內燃機之排氣通路中之渦輪，及設置該內燃機之進氣通路中之壓縮器。該排氣觸媒係被設置在被定位於比該渦輪增壓器之該渦輪更下游之位置處的該排氣通路中。該旁繞通路係被組構成用以促使排氣從被定位在比該渦輪增壓器之該渦輪更上游之位置處的該排氣通路流動、旁繞該渦輪、且流動至被定位在比該渦輪更下游且比該排氣觸媒更上游之位置處的該排氣通路。該廢料閘閥係被組構成用以調整流動通過該旁繞通路之氣體量。該廢料閘閥係被設置在該旁繞通路之入口中。該旁繞通路係包含直線埠口部分，其被設置成使得包含該旁繞通路之該出口之該直線埠口部分之至少一連續部分的軸線被定位在該相同直線上。該旁繞通路被配置成使得該直線埠口部分之該軸線之延伸線與該排氣觸媒之上游側端部表面相交。 　　[0008]在上述組構的用於內燃機之排氣通路結構中，與其中該內燃機被冷起動的情況相同，在需要預熱該排氣觸媒的情況下，當該廢料閘閥被打開時，從該內燃機排放之處於高溫下的至少一部分之該排氣係經由該旁繞通路而流動至該排氣觸媒中。流動經過該旁繞通路之該排氣的熱量係難以被轉移至該渦輪，且因此該排氣係具有比流動經過該渦輪之該排氣之溫度更高的溫度。在此種情況下，該旁繞通路係被配置成使得包含該旁繞通路之該出口之該直線埠口部分之該軸線之該延伸線與該排氣觸媒之該上游側端部表面相交；因此，流動經過該旁繞通路之該排氣(旁繞排氣)趨向於沿著朝向該排氣觸媒之該上游側端部表面(在下文中，亦被稱之為「上游側觸媒端部表面」)之該方向流動。由於該旁繞排氣，對著該上游側觸媒端部表面直接地碰撞而不會對著被定位於比該上游側觸媒端部表面更上游之該排氣通路之該壁表面等碰撞之該排氣的量係變得增加。在此，在該旁繞排氣到達該上游側端部表面之前，若該旁繞排氣對著該排氣通路壁表面等碰撞，則該旁繞排氣之熱量係被轉移至該通路壁表面等；因此，從該旁繞排氣被轉移至該排氣觸媒的熱量係可能會減少。因此，由於該旁繞排氣，在該排氣到達該上游側端部表面之前，對著該壁表面等碰撞之該排氣的量係變得增加，因此其變得難以將該旁繞排氣之熱量有效率地轉移至該排氣觸媒。相反地，由於該旁繞排氣，若對著該上游側觸媒端部表面直接地碰撞之排氣之量變得增加而不會對著該壁表面等碰撞，則其可有效率地將該旁繞排氣之該熱量轉移至該排氣觸媒。因此，其可促進該排氣觸媒之該預熱。此外，依照用於本發明之該內燃機之該排氣通路結構，由於被設置在該旁繞通路之該入口中之該廢料閘閥，所以該旁繞排氣之該方向性係由於該廢料閘閥之該閥開口度之影響而變得難以改變。因此，其能夠在該排氣觸媒之該預熱期間抑制該廢料閘閥之該閥開口度之影響的同時有效率地進行該排氣觸媒之該預熱。 　　[0009]該旁繞通路可被配置成使得該直線埠口部分之該軸線之該延伸線與該排氣觸媒之該上游側端部表面之中心相交。在此情況下，當該旁繞排氣接近該上游側觸媒端部表面時，該旁繞排氣可能沿著該徑向方向擴散。此時，若該旁繞通路被配置成使得該直線埠口部分之該軸線之該延伸線與該上游側觸媒端部表面之該中心相交，則大部分之該排氣係更可能地對著該上游側觸媒端部表面直接地碰撞，即使在該旁繞排氣到達該上游側觸媒端部表面之前，該旁繞排氣係沿著該徑向方向擴散。結果，其變得可更有效率地將該旁繞排氣之該熱量轉移至該排氣觸媒。當該旁繞通路被配置成使得該直線埠口部分之該軸線之該延伸線與該上游側觸媒端部表面之該中心相交時，該旁繞通路可被設置成使得該直線埠口部分之該軸線及該排氣觸媒之一軸線被定位在同軸上。在此種情況下，其可更可靠地增加在該旁繞排氣中的對著該上游側觸媒端部表面直接地碰撞之該排氣的量。 　　[0010]鑑於將流動通過該旁繞通路之該排氣之該溫度維持在較高溫度，因此期望縮短該旁繞通路之該總長度。然而，若該旁繞通路之該總長度過短，則隨著該縮短的長度，該直線埠口部分之該長度亦變短，而因此從該旁繞通路之該出口所流出之該旁繞排氣之該方向性係可能會惡化。若該旁繞排氣之該方向性變得惡化，則當該旁繞排氣對著經由該渦輪流動之該排氣(在下文中，亦被稱之為「渦輪排氣」)碰撞時，可能改變該旁繞排氣之該方向性，或沿著朝向該上游側端部表面之該方向而從該旁繞排氣之該流動分離之該排氣的量變得增加；而因此，對著該上游側端部表面直接地碰撞之該旁繞排氣的量係可能減少。 　　[0011]在該排氣通路結構中，該直線埠口部分可具有的長度係當對於該渦輪增壓器之要求的增壓壓力不大於比最大增壓壓力還小之預定增壓壓力時可允許從該旁繞通路之該出口流出之該排氣被引導至該排氣觸媒之該上游側端部表面。意即，依照本發明之該旁繞通路可被形成為使得在該直線埠口部分之該長度不小於預定距離的條件下將該旁繞通路之該總長度設定為盡可能地短。在本文中之該「預定距離」係指，與其中促使該內燃機進入中級加速度驅動的情況相同，若對於該渦輪增壓器之要求的增壓壓力係不大於比最大增壓壓力還小之預定增壓壓力，則即使當該旁繞排氣對著該渦輪排氣碰撞時，其中該旁繞排氣仍具有允許大部分之旁繞排氣對著上游側端部表面直接地碰撞之方向性的距離；且基於預先所進行之實驗及模擬的結果來找到該距離。依照該構造，即使當在該排氣觸媒之預熱期間促使該內燃機進入中級加速度驅動時，其亦可允許大部分之旁繞排氣對著上游側端部表面直接地碰撞，且因此其可有效率地進行該排氣觸媒之預熱。當對於該渦輪增壓器之要求的增壓壓力比預定增壓壓力更大時，則與其中促使該內燃機進入急加速度驅動的情況相同，該渦輪排氣之流動比率及流速係變得更大；因此其變得難以允許該旁繞排氣對著該上游側端部表面直接地碰撞。然而，當促使該內燃機進入急加速度驅動時，處於高溫下之大量的排氣係從該內燃機被排出，且根據此，該渦輪排氣之溫度及量亦變得更高及更大；因此其可在不使用該旁繞排氣的情況下快速地增加該排氣觸媒之該溫度。因此，當對於該渦輪增壓器之要求的增壓壓力係比該預定增壓壓力更大的情況下，其不需要將該上述預定距離設定成足夠長以確保該旁繞排氣之方向性。應注意，在本文中之該「預定增壓壓力」係指，例如，當對於該渦輪增壓器之要求的增壓壓力變的大於該預定增壓壓力時，被認為用以確保該排氣觸媒之有效率預熱而不允許該旁繞排氣對著該上游側觸媒端部表面直接地碰撞之增壓壓力的最小值。 　　[0012]在此，該直線埠口部分可延伸橫越整個該旁繞通路。意即，該旁繞通路可被形成為使得該旁繞通路之軸線從該入口至其出口之軸線係被定位於相同直線上。在此種情況下，該旁繞通路可被形成在其中該旁繞通路之總長度不小於該預定距離的範圍內，且因此其變得更容易縮短該旁繞通路之總長度。 　　[0013]在此，本發明人積極地進行實驗及模擬；且結果，本發明人已發現，在提供有延伸橫越整個該旁繞通路之直線埠口部分之構造中，若上述預定距離被設定為在設置有該旁繞通路之入口的位置處之排氣通路之通路直徑的兩倍，則即使當促使該內燃機進入中級加速度驅動(加速度驅動狀態，其中要求的增壓壓力係不大於預定增壓壓力)時，大部分之旁繞排氣係對著上游側端部表面直接地碰撞。因此，在其中整個旁繞通路係由該直線埠口部分所組構的情況下，該旁繞通路可具有不小於在設置有該旁繞通路之入口之位置處之該排氣通路之通路直徑的兩倍之總長度。 　　[0014]在該排氣通路結構中，該旁繞通路之出口可被連接至該排氣通路，使得該出口之端部表面變成垂直於該直線埠口部分之軸線之表面。在此，若該旁繞通路之出口係被連接至該排氣通路，使得該旁繞通路之出口側端部表面變成相對於該直線埠口部分之該軸線傾斜之表面，則在該旁繞通路之該出口側端部表面與該壁表面之間所界定之角度係鈍角的情況下，從該出口側端部表面之區域及其附近流動之該排氣係可能會沿著朝向該上游側端部表面之該中心之方向而從該流分離。因此，對著該上游側端部表面直接地碰撞之該旁繞排氣之量可能會變小。相反地，若該旁繞通路之出口被連接至該排氣通路，使得該旁繞通路之出口側端部表面變成垂直於該直線埠口部分之軸線之表面，則由於該旁繞排氣，沿著朝向該上游側端部表面之該方向而從該旁繞排氣分離之該排氣之量係盡可能多地減少。結果，其可盡可能多地增加對著該出口側端部表面直接地碰撞之該旁繞排氣的量。 　　[0015]在該排氣通路結構中，該直線埠口部分可具有通路直徑，在該旁繞通路之該出口附近的通路直徑係變成比在該旁繞通路之該入口附近的通路直徑更小。在此種情況下，該直線埠口部分可形成為錐形形狀，使得該直線埠口部分之該通路直徑從該旁繞通路之該入口側朝向該出口側逐漸地變小，或該直線埠口部分可被形成為具有經過位於該直線埠口部分之中間之階部而變得更小的通路直徑。藉由將該直線埠口部分之通路直徑設定為從該旁繞通路之該入口側至該出口側連續地或階段性地變小，其可增加該旁繞排氣之密度及流速，以因此提高該旁繞排氣之方向性。結果，其能可靠地增加對著該上游側端部表面直接地碰撞之該旁繞排氣之排氣量。 　　[0016]依照本發明，其可減少該廢料閘閥之該閥開口度對該旁繞排氣之該方向性的影響，以藉此盡可能多地增加被促使對著該排氣觸媒直接地碰撞之該旁繞排氣的量。

[0018]在下文中，將參照附圖來描述本發明之具體實施例。除非特別地說明，否則將在本實施例中描述之組件之尺寸、材料、形狀及相對配置等等係非旨在將本發明之技術範圍僅限制於其等中。 　　[0019]圖1係展示實施本發明之內燃機之概略構造的視圖。在圖1中所展示之內燃機1係壓縮點火型內燃機(柴油引擎)或火星塞點火型內燃機(汽油引擎)。 　　[0020]內燃機1係經由進氣歧管2而被連接至進氣管3。在進氣管3的中間設置有調整在進氣管3之內部中之通路截面積的節流閥30。渦輪增壓器5之壓縮器外殼51係被設置在定位於節流閥30之上游的進氣管3中。中間冷卻器31係被設置在壓縮器外殼51與節流閥30之間之進氣管3中。 　　[0021]內燃機1係經由排氣歧管4而被連接至渦輪增壓器5之渦輪外殼50。渦輪外殼50係經由觸媒罩殼6而被連接至排氣管7。觸媒罩殼6係容納排氣觸媒(例如，諸如三效觸媒及氧化觸媒)60，以用於移除包含在排氣中之碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOx)中之至少一個。 　　[0022]在此，渦輪增壓器5係被組構成用以將可旋轉地容納在渦輪外殼50中之渦輪50a及可旋轉地容納在壓縮器外殼51中之壓縮器51a整合地耦接。以此種方式被組構之渦輪增壓器5係藉由使用可旋轉地由排氣能量所驅動之渦輪50a之旋轉力來壓縮進氣氣體以旋轉壓縮器51a。被壓縮器51a壓縮且被加熱至高溫之進氣氣體係透過與外部空氣或位於中間冷卻器31中之冷卻劑來進行熱交換而被冷卻。 　　[0023]如在圖2中所展示的，渦輪外殼50係包含： 渦輪入口500，其用於將從排氣歧管4所流出之排氣引導至渦輪50a；渦輪出口501，其用於在經過渦輪50a而朝向觸媒罩殼6流動之後來排放排氣。渦輪外殼50係設置有旁繞通路502，旁繞通路502允許從排氣歧管4所流出之排氣旁繞渦輪入口500、渦輪50a及渦輪出口501，且接著朝向觸媒罩殼6被排放。旁繞通路502係形成為使得其軸線被定位於從旁繞通路502之入口至出口的相同直線上。意即，本實施例之旁繞通路係形成為使得直線埠口部分延伸橫越整個旁繞通路。此外，其被組構為，旁繞通路502係被配置成使得旁繞通路502之軸線之延伸線(在圖2中之單點劃線L1)與排氣觸媒60之上游側端部表面60a(在下文中，被稱之為「上游側觸媒端部表面60a」)相交。 　　[0024]渦輪外殼50係包含：廢料閘閥503(在下文中，被稱之為「WGV 503」)，其被附接至旁繞通路502之入口以便於改變入口之開口面積；及渦輪旁繞閥504(在下文中，被稱之為「TBV 504」)，其被附接至渦輪入口500以便於在渦輪入口500之電力之傳導與切斷之間進行切換。WGV 503及TBV 504係由之後所描述的ECU 8來進行電控制。 　　[0025]當WGV503係處於全閥關閉狀態中且TBV 504係處於閥打開狀態中時，從排氣歧管4所排放之大致上總量之排氣係流動至渦輪入口500中，且接著流動經過渦輪50a，且之後從渦輪出口501被排放。當WGV503與TBV504兩者皆處於閥打開狀態中時，從排氣歧管4所排放之一部分之排氣係流動經過渦輪入口500、渦輪50a及渦輪出口501，而其餘之排氣係流動經過旁繞通路502。意即，從排氣歧管4所排放之一部分之排氣係旁繞渦輪50a，且接著流動至觸媒罩殼6中。此時，藉由改變WGV 503之閥開口度來調整流動經過旁繞通路502之排氣之流動比率。當WGV 503係處於閥打開狀態中且TBV 504係處於閥關閉狀態中時，從排氣歧管4所排放之大致上總量之排氣係流動經過旁繞通路502而進入觸媒罩殼6中。意即，從排氣歧管所排放之大致上總量之排氣係旁繞渦輪50a而流動至觸媒罩殼6中。 　　[0026]再次參照圖1，ECU(電子控制單元)8係連同上述組構的內燃機1來設置。ECU 8係由CPU、ROM、RAM、備用RAM等所組成。ECU 8係被電連接至加速器位置感測器9、曲柄位置感測器10、進氣壓力感測器11、空氣流量計32及排氣溫度感測器70等之各別的感測器。加速器位置感測器9係輸出與加速器操作量(加速器操作量)相關聯的電信號。曲柄位置感測器10係輸出與未繪示曲柄軸之旋轉位置相關聯的電信號。進氣壓力感測器11係被固定至進氣歧管2，且輸出與在進氣歧管2中之進氣壓力(增壓壓力)相關聯的電信號。空氣流量計32係被固定至定位於比壓縮器外殼51更上游之進氣管3，且輸出與流動通過進氣管3之內部之進氣氣體之質量相關聯的電信號。排氣溫度感測器70係被固定至位於排氣管7中之觸媒罩殼6的附近，且輸出與從觸媒罩殼6所流出之排氣之溫度相關聯的電信號。 　　[0027]除了上述節流閥30、WGV 503及TBV 504之外，ECU 8亦被電連接至各種裝置，諸如內燃機1之燃料噴射閥等；且ECU 8係基於上述各種感測器之輸出信號來控制各種裝置。例如，在內燃機1之操作期間，當不需要預熱排氣觸媒60等時，ECU 8係維持TBV 504處於閥打開狀態中。接著，ECU 8係使用基於曲柄位置感測器10之輸出信號及加速器位置感測器9之輸出信號(加速器操作量)所計算出之引擎旋轉速度作為參數來計算目標增壓壓力。隨後，若由進氣壓力感測器11所偵測到之增壓壓力係小於目標增壓壓力，則ECU 8將WGV 503之閥開口度改變為小於當前之閥開口度，且若由進氣壓力感測器11所偵測到之增壓壓力係大於目標增壓壓力，則ECU 8將WGV 503之閥開口度改變為大於當前之閥開口度。詳言之，若由進氣壓力感測器11所偵測到之增壓壓力係小於目標增壓壓力，則隨著偵測到之增壓壓力與目標增壓壓力之間之差異變得越大，ECU 8係將WGV 503之閥開口度改變為越小，以藉此增加流動至渦輪50a中之排氣的量。另一方面，若由進氣壓力感測器11所偵測到之增壓壓力係大於目標增壓壓力，則隨著偵測到之增壓壓力與目標增壓壓力之間之差異變得越大，ECU 8係將WGV 503之閥開口度改變為越大，以藉此減少流動至渦輪50a中之排氣的量。 　　[0028]在內燃機1剛剛被冷起動之後的空轉驅動期間，ECU 8係控制TBV 504關閉，且亦控制WGV 503完全地打開，以藉此促進排氣觸媒60之預熱。當TBV 504關閉而WGV 503完全地打開時，從排氣歧管4所排放之大致上總量之排氣係流動經過旁繞通路502而進入觸媒罩殼6中。在此條件下，當渦輪50a之溫度係低的時，與內燃機1剛剛被冷起動之後的情況相同，之後從排氣歧管4所排放之排氣係流動經過渦輪50a，從排氣轉移至渦輪50a之熱量係變得增加。因此，當流動經過渦輪50a之排氣(渦輪排氣)流動至觸媒罩殼6中時，渦輪排氣之溫度係變得更低。因此，其可能難以有效率地進行排氣觸媒60之預熱。相反地，如上所述，若從排氣歧管4所排放之大致上總量之排氣係流動經過旁繞通路502而進入排氣觸媒60中，排氣之熱量係變得難以被轉移至渦輪50a，且因此具有高溫之排氣係流動至觸媒罩殼6中。 　　[0029]如在圖2之描述中所描述的，在本實施例中之旁繞通路502係被組構成用以沿著直線來延伸使得旁繞通路502之軸線之延伸線與排氣觸媒60之上游側觸媒端部表面60a相交；因此，從旁繞通路502之出口所流出之排氣(旁繞排氣)係沿著朝向上游側觸媒端部表面60a之方向流動。因此，由於旁繞排氣，可增加對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之排氣的量。在此，在旁繞排氣到達上游側觸媒端部表面60a之前，當旁繞排氣對著通路壁表面(例如，諸如觸媒罩殼6之圓錐部分之壁表面)碰撞時，旁繞排氣之熱量係被轉移至通路壁表面。因此，若在旁繞排氣到達上游側觸媒端部表面60a之前，對著通路壁表面直接地碰撞之旁繞排氣之排氣的量變得增加，則其變得難以將旁繞排氣之熱量有效率地轉移至排氣觸媒60。另一方面，若對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之旁繞排氣之排氣之量變得增加，則從旁繞排氣轉移至排氣觸媒60之熱量係變得增加，以藉此有效率地進行排氣觸媒60之預熱。 　　[0030]如在圖3中所展示的，當旁繞排氣接近上游側觸媒端部表面60a時，旁繞排氣(在圖3中之Eb)可能沿著徑向方向來擴散。考慮到此種可能性，期望以其軸線之延伸線與上游側觸媒端部表面60a之中心相交的此種方式來配置旁繞通路502。藉由此種配置，即使若旁繞排氣隨著旁繞排氣接近上游側觸媒端部表面60a而沿著徑向方向來擴散，則大部分之旁繞排氣係更可能地對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞。如在上述圖2中所展示的，旁繞通路502可被配置成使得旁繞通路502之軸線與排氣觸媒60之軸線係被配置在相同直線上(換言之，彼此同軸地配置)。在此種情況下，由於旁繞排氣，可可靠地增加對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之排氣之量。 　　[0031]此外，期望將旁繞通路502組構成使得位於旁繞通路502之出口側(由在圖2中之雙點劃線所指示之表面P1)上之端部表面成為垂直於旁繞通路502之軸線之表面。在此，作為依照本實施例之旁繞通路502的比較實例，圖4係展示將旁繞通路之出口側端部表面組構成相對於旁繞通路之軸線傾斜之表面之實例的視圖。意即，在圖4中所展示之比較實例中，旁繞通路502’係被組構成使得旁繞通路502’之出口側端部表面P1’成為相對於旁繞通路502’之軸線L1’傾斜之表面。藉由此種構造，在出口側端部表面P1’與旁繞通路502’之壁表面之間所界定之角度係鈍角的情況下，從出口側端部表面P1’之區域及其附近(由在圖4中之S所指示之區域)流動之排氣係可能會在圖4中向下分離，如由在圖4中之箭頭所指示的。因此，對著排氣觸媒60之上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之旁繞排氣之量係可能會更小。相反地，如在圖2中所展示的，旁繞通路502係被組構成使得旁繞通路502之出口側端部表面P1變成垂直於旁繞通路502之軸線之表面；由於旁繞排氣，可可靠地減少沿著朝向上游側觸媒端部表面60a之方向而從旁繞排氣之流動所分離之排氣之量。結果，其可可靠地增加對著上游側端部表面直接地碰撞之旁繞排氣之量。 　　[0032]順便提及，在排氣觸媒60之預熱期間，當內燃機1之狀態係從空轉驅動狀態轉換至加速度驅動狀態時，而因此對渦輪增壓器5產生增壓要求，則TBV 504係由ECU 8打開，且WGV 503之閥開口度亦減小。此時，若WGV係被配置在旁繞通路之出口處，則旁繞排氣干擾WGV；因此，旁繞通路之方向性可能會改變。相反地，由於本實施例之WGV 503係被配置在旁繞通路502之入口處，因此可抑制由於WGV 503之閥開口度之改變所引起的在方向性上的改變。此表示WGV 503之閥開口度對旁繞排氣之方向性的影響可盡可能地小。 　　[0033]如上所述，當TBV 504在排氣觸媒60被預熱的同時被打開時，從排氣歧管4所排放之一部分之排氣係經由渦輪50a而流動。因此，在旁繞排氣到達上游側觸媒端部表面60a之前，旁繞排氣可能對著渦輪排氣碰撞。若旁繞排氣以此種方式對著渦輪排氣碰撞，則旁繞排氣之方向性可能偏離上游側觸媒端部表面60a，或更多量之排氣可能沿著朝向上游側觸媒端部表面60a之方向而從旁繞排氣之流動分離；因此，對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之旁繞排氣之量可能變得減少。 　　[0034]為了應對上述之可能性，其可考慮將旁繞通路502之長度設定為盡可能地長，以藉此提高旁繞排氣之方向性。然而，若旁繞通路502之長度變得過長，則在排氣流動通過旁繞通路502的同時，從排氣所輻射之熱量係可能更大。因此，考慮到將流動經過旁繞通路502之排氣之溫度維持為高溫，期望將旁繞通路502之長度設定為盡可能地短。 　　[0035]因此，在本實施例中，當目標增壓壓力係相對地較小的情況下，在其中可確保旁繞排氣之方向性的範圍內，與其中內燃機1之狀態係從空轉驅動狀態轉換至中加速度驅動狀態的情況相同，其被組構成用以將旁繞通路502之長度設定為盡可能地短。此係因為以下的兩個原因。當目標增壓壓力係相對地較大時，與其中內燃機1之狀態係從空轉驅動狀態轉換至急加速度驅動狀態的情況相同，渦輪排氣之流動比率及流速係變得更大；因此，其變得難以允許旁繞排氣對著上游側觸媒端部表面60a碰撞。除此之外，處於高溫下之大量之排氣係從內燃機1排放，使得渦輪排氣之量及溫度亦變得更大；因此，其可在不使用旁繞排氣的情況下快速地增加排氣觸媒60之溫度。意即，當對於渦輪增壓器5之要求的增壓壓力變得相對地較高時，其不需要將旁繞通路502之長度設定為足夠長以確保旁繞排氣之方向性。因此，在本實施例中，設定旁繞通路502之長度使得旁繞排氣具有足夠的方向性，以用於當目標增壓壓力係不大於預定增壓壓力時，允許大部分之旁繞排氣對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞。在本文中之「預定增壓壓力」係指，若目標增壓壓力變得大於預定增壓壓力，確保排氣觸媒60之有效率預熱而不允許旁繞排氣對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之增壓壓力的最小值。若旁繞通路502之長度以此方式來設定，當對於渦輪增壓器5之增壓要求係在其中目標增壓壓力變得不大於預定增壓壓力之範圍內產生時，與其中在排氣觸媒60之預熱期間，內燃機1之狀態係從空轉驅動狀態轉換至中級加速度驅動狀態的情況相同，即使若旁繞排氣對著渦輪排氣碰撞，大部分之旁繞排氣係被允許對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞。滿足上述條件之旁繞通路502之長度的下限值可被例示為長達位在設置旁繞通路502之入口之位置處之排氣歧管4之通路直徑D的兩倍長度之長度1，如在圖5中所展示的。 　　[0036]依照上述實施例，即使當WGV 503之閥開口度改變時，與其中在排氣觸媒60之預熱期間，內燃機1之狀態從空轉驅動狀態轉換至中級加速度驅動狀態的情況相同，其可允許處於高溫下之旁繞排氣對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞。結果，當內燃機1不僅處於中級加速度狀態，且亦處於空轉驅動狀態時，其可有效率地進行排氣觸媒60之預熱。 　　[0037]＜其他實施例＞在上述實施例中，已經描述了旁繞通路502之通路直徑從旁繞通路502之入口至出口係恆定之旁繞通路502之實例，但是旁繞通路502可被如此形成以具有在其出口附近比在其入口附近變得更小之通路直徑。在此種情況下，例如，如在圖6中所展示的，旁繞通路502可被形成為使得旁繞通路502之通路直徑從入口側朝向出口側逐漸地變小之錐形形狀。在圖6中之箭頭係指示排氣之流動方向。如在圖7中所展示的，旁繞通路502可被形成為使得旁繞通路502之通路直徑經由位於旁繞通路502之入口與出口之間之中間中的階部而變得更小。以此種方式，藉由將旁繞通路502之通路直徑設定為從入口側至出口側連續地或階段性地變小，其可增加旁繞排氣之密度及流速，以藉此提高旁繞排氣之方向性。結果，其能可靠地增加對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞之旁繞排氣之排氣的量。 　　[0038]在上述實施例中，已經描述了旁繞通路502係形成為使得從旁繞通路502之入口至出口之軸線係被配置在相同直線上之實例(意即，形成旁繞通路502使得直線埠口部分延伸跨越整個旁繞通路之實例)。然而，旁繞通路502可被形成為使得包含旁繞通路502之出口的連續部分係由直線埠口部分所構成。例如，如在圖8中所展示的，旁繞通路502可被形成為在旁繞通路502的中間係彎曲的。在此種情況下，從旁繞通路502的中間延伸至出口的部分502a係形成為直線埠口部分，直線埠口部分之軸線係被定位於相同直線上，且部分502a之軸線之延伸線L1係與排氣觸媒60之上游側觸媒端部表面60a之中心相交。此外，設定部分502a之長度使得旁繞排氣具有足夠的方向性，以用於當目標增壓壓力係不大於預定增壓壓力時，允許大部分之旁繞排氣對著上游側觸媒端部表面60a直接地碰撞。

[0039]

1‧‧‧內燃機

2‧‧‧進氣歧管

3‧‧‧進氣管

4‧‧‧排氣歧管

5‧‧‧渦輪增壓器

6‧‧‧觸媒罩殼

7‧‧‧排氣管

8‧‧‧電子控制單元(ECU)

9‧‧‧加速器位置感測器

10‧‧‧曲柄位置感測器

11‧‧‧進氣壓力感測器

30‧‧‧節流閥

31‧‧‧中間冷卻器

32‧‧‧空氣流量計

50‧‧‧渦輪外殼

50a‧‧‧渦輪

51‧‧‧壓縮器外殼

51a‧‧‧壓縮器

60‧‧‧排氣觸媒

60a‧‧‧上游側觸媒端部表面

70‧‧‧排氣溫度感測器

500‧‧‧渦輪入口

501‧‧‧渦輪出口

502‧‧‧旁繞通路

503‧‧‧廢料閘閥

504‧‧‧渦輪旁繞閥

P1‧‧‧出口側端部表面

P1’‧‧‧出口側端部表面

Eb‧‧‧旁繞排氣

D‧‧‧通路直徑

L1‧‧‧延伸線

[0017]以下將參照附圖來描述本發明之例示性實施例的特徵、優點以及技術上及產業上的重要性，其中相同的符號係表示相同的元件，且其中： 　　圖1係展示實施本發明之內燃機之概略構造的視圖； 　　圖2係渦輪外殼之截面視圖； 　　圖3係展示旁繞排氣之流動之實例的視圖； 　　圖4係展示作為依照本實施之旁繞通路之比較性實例，將旁繞通路之出口側端部表面組構為相對於旁繞通路之軸線傾斜之表面之實例的視圖； 　　圖5係展示設定旁繞通路之長度之方法的一個實例的視圖； 　　圖6係展示旁繞通路之另一實施例的第一視圖； 　　圖7係展示旁繞通路之另一實施例的第二視圖；及 　　圖8係展示旁繞通路之另一實施例的第三視圖。

Claims (8)

1. 一種內燃機的排氣通路結構，該排氣通路結構包括： 　　渦輪增壓器，包含設置在該內燃機之排氣通路中之渦輪，及設置在該內燃機之進氣通路中的壓縮器； 　　排氣觸媒，設置在被定位於比該渦輪增壓器之該渦輪更下游之位置處的該排氣通路中； 　　旁繞通路，被組構成用以促使排氣從被定位在比該渦輪增壓器之該渦輪更上游之位置處的該排氣通路流動、旁繞該渦輪、且流動至被定位在比該渦輪更下游且比該排氣觸媒更上游之位置處的該排氣通路；及 　　廢料閘閥，被組構成用以調整流動通過該旁繞通路之氣體量， 　　其中，該廢料閘閥被設置在該旁繞通路之入口中，且 　　該旁繞通路包含直線埠口部分，其被設置成使得包含該旁繞通路之出口之該直線埠口部分之至少一連續部分的軸線被定位在該相同直線上，且 　　該旁繞通路被配置成使得該直線埠口部分之該軸線之延伸線與該排氣觸媒之上游側端部表面相交。
2. 如申請專利範圍第1項之內燃機的排氣通路結構，其中 　　該旁繞通路被設置成使得該直線埠口部分之該軸線之該延伸線與該排氣觸媒之該上游側端部表面之中心相交。
3. 如申請專利範圍第2項之內燃機的排氣通路結構，其中 　　該旁繞通路被設置成使得該直線埠口部分之該軸線與該排氣觸媒之一軸線被定位在同軸上。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之內燃機的排氣通路結構，其中 　　該直線埠口部分具有的長度係當該渦輪增壓器之要求的增壓壓力不大於比最大增壓壓力還小之預定增壓壓力時可使從該旁繞通路之該出口流出之該排氣被引導至該排氣觸媒之該上游側端部表面。
5. 如申請專利範圍第4項之內燃機的排氣通路結構，其中，該直線埠口部分延伸橫越整個該旁繞通路。
6. 如申請專利範圍第5項之內燃機的排氣通路結構，其中，該旁繞通路具有不小於在提供該旁繞通路之該入口的位置處之該排氣通路之通路直徑兩倍大的總長度。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之內燃機的排氣通路結構，其中，該旁繞通路之該出口係連接至該排氣通路，使得該出口之端部表面變成垂直於該直線埠口部分之該軸線的表面。
8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之內燃機的排氣通路結構，其中，該直線埠口部分具有的通路直徑在該旁繞通路之該出口附近變得比在該旁繞通路之該入口附近還小。