JP2004339942A - Exhaust gas passage switching device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に係わり、特に、排気を過給機用排気タービン装置に導入する主排気通路と過給機用排気タービン装置を介さないで触媒装置に導入する副排気通路との分岐部に設けた内燃機関の排気通路切替え装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば自動車用エンジン等の内燃機関では、より大量の空気を内燃機関の気筒内に吸入するために排気タービン過給機(ターボチャージャ)が用いられる場合がある。この排気タービン過給機は、一般に、内燃機関の排気通路に設けられ、排気を導入する渦状流路を内部に設けたタービンハウジング及びこのタービンハウジングの径方向中心部に設けた排気タービンとを配置した排気タービン装置と、内燃機関の吸気通路に吸気タービンを配置した吸気タービン装置と、これら排気タービン及び吸気タービンを連結するシャフトとを備えている。そして、内燃機関の排気により排気タービンが回転駆動されると、シャフトを介して吸気タービンが回転駆動されて吸気通路内の空気が圧縮されるので、より大量の空気を内燃機関の気筒内に導入するようになっている。
【0003】
従来、上記内燃機関の排気系において、上記排気タービン装置の下流側に排気浄化処理用の触媒装置を設けた構造が知られている。この触媒装置は、触媒担体に担持した触媒をエンジンからの排気熱により活性化温度以上に加熱して触媒作用を起こし、排気中の有害成分を浄化処理するようになっている。
【0004】
ここで、上記排気タービンの回転駆動は排気の圧力及び熱エネルギーによって行われるため、排気タービン装置を通過した排気の温度は約100℃程度低下することが知られている。また、近年排気中の有害成分の排出規制が厳しくなるに従い、アイドリング運転等のエンジン低速域(低回転域)からの排気浄化処理(触媒活性化)が要求されている。ところが、エンジン低速域においては、排気温度の絶対値が低く、さらに排気熱が触媒装置までの排気通路(例えば圧肉構造で鋳鉄製のタービンハウジング等)の昇温に費やされてしまうため、触媒装置に導入された排気温度が触媒活性化に十分な温度に達しない場合がある。
【0005】
これに対応し、例えば、排気通路のうち排気タービンより上流側で分岐されるとともに排気タービンの下流側で合流する排気バイパス通路と、この排気バイパス通路に設けた開閉弁とを備えた構造が提唱されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術では、内燃機関の低速域において、開閉弁を開いて排気バイパス通路を開通し、排気のほとんどが排気バイパス通路を介し触媒装置に導入されるようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特許2002−195046号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、以下の課題が存在する。
【0008】
すなわち、上記従来技術では、排気バイパス通路のみに開閉弁を設けた構造であるため、排気タービン側の排気通路は常に開通した状態となっている。これにより、排気バイパス通路の開閉弁を開いた状態でも内燃機関からの排気の一部が排気タービン装置に導入され、その排気熱の多くが一般的に圧肉構造で鋳鉄製のタービングハウジング等の昇温に費やされてしまうため、触媒装置の活性化温度を確保することが困難となる。
【0009】
本発明の目的は、排気熱の損失を低減し、触媒装置の活性化温度を十分に確保することができる内燃機関の排気通路切替え装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気が導入される主排気通路に設けた過給機用排気タービン装置と、主排気通路のうち前記過給機用排気タービン装置の下流側に設けた触媒装置と、前記主排気通路のうち前記過給機用排気タービン装置より上流側から分岐されるとともに前記過給機用排気タービン装置を介すことなく前記触媒装置より上流側で合流する副排気通路とを有する内燃機関の排気系の前記主排気通路と前記副排気通路との分岐部に設けた内燃機関の排気通路切替え装置において、前記主排気通路及び前記副排気通路のうち一方を閉塞可能な弁体と、前記内燃機関の運転状態に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、この状態量検出手段で検出した前記状態量に応じて前記弁体の切替え動作を制御する切替え制御手段とを備える。
【0011】
本発明においては、状態量検出手段で検出した状態量により内燃機関の高速域と判断されたときには、切替え制御手段により弁体を動作させて主排気通路を開通するとともに副排気通路を閉塞し、状態量検出手段で検出した状態量により内燃機関の低速域と判断されたときには、切替え制御手段により弁体を動作させて主排気通路を閉塞するとともに副排気通路を開通する。これにより、内燃機関の低速域において、排気全量が排気タービン装置を介さず触媒装置に導入されるので、排気タービン装置を構成するタービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減し、触媒装置の活性化温度を十分に確保することができる。
【0012】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記状態量検出手段は、前記内燃機関に空気を導入する吸気通路に設けられ、前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段を備える。
【0013】
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記切替え制御手段は、電動機の回転駆動力若しくは磁気力により前記弁体の切替え動作を制御する電気・磁気的制御手段である。
【0014】
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記主排気通路は、前記分岐部の前記排気タービン装置側に設けられ前記弁体が当接して前記主排気通路を閉塞するタービン側弁座部を備え、かつこのタービン側弁座部に前記弁体が当接するときに前記主排気通路のうち前記タービン側弁座部の上流側と下流側とを連通し、少量の排気を排気タービン装置に導入する漏れ通路をさらに設ける。
【0015】
これにより、内燃機関の低速域において弁体をタービン側弁座部に当接した状態でも、漏れ通路により少量の排気が排気タービン装置に導入されるので、排気タービン装置を効率よく暖めておくことができる。したがって、その後内燃機関が高速域となり、排気全量が主排気通路を介し排気タービン装置に導入されるときに、タービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減することができる。
【0016】
(5)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、また好ましくは、前記状態量検出手段は、前記内燃機関の駆動による自走式車輌の速度を検出する速度検出手段をさらに備え、前記切替え制御手段は、前記速度検出手段で検出した速度を含む状態量に応じて前記弁体を制御する。
【0017】
本発明においては、内燃機関の低速域において、速度検出手段が車輌の停止状態(車輌速度=0)を検出したときには、上記(1)で説明したように排気全部が副排気通路を介し触媒装置に導入されるので、触媒装置の活性化温度を十分に確保することができる。
【0018】
また、内燃機関の低速域において、速度検出手段が車輌の走行状態(予め設定した所定の速度以上)を検出したときには、例えば弁体をタービン側弁座部に対し小さな開口となるように制御する。これにより、少量の排気が排気タービン装置に導入されるので、排気タービン装置を効率よく暖めておくことができる。したがって、その後内燃機関が高速域となり、排気全量が主排気通路を介し排気タービン装置に導入されるときに、タービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の内燃機関の排気通路切替え装置が適用された過給機付き内燃機関の概略構成を表す図である。
【0020】
この図1において、内燃機関のエンジン1と、このエンジン1に空気を吸入する吸気系2と、エンジン1からの排気を排出する排気系3と、これら吸気系2及び排気系3に設けた排気タービン過給機4(ターボチャージャ)とが備えられている。
【0021】
吸気系2は、エアクリーナ5を介し空気を導入する吸気通路6と、この吸気通路6のうちエンジン1の各気筒(図示せず)に空気を導入する吸気マニホールド7と、吸気通路6に吸気タービン(図示せず)を配置した過給機用吸気タービン装置(コンプレッサ)8とを備えている。
【0022】
排気系3は、エンジン1の排気が導入される主排気通路9と、この主排気通路9のうちエンジン1の各気筒からの排気を集合する排気マニホールド10と、主排気通路9に排気タービン(図示せず)を配置した過給機用排気タービン装置11と、主排気通路9のうち排気タービン装置11より下流側に設けた触媒装置12と、主排気通路9のうち排気タービン装置11より上流側から分岐されるとともに排気タービン装置11を介すことなく触媒装置12より上流側で合流する副排気通路13と、主排気通路9と副排気通路13との分岐部に設けた排気通路切替え装置14と、この排気通路切替え装置14を切替え制御する(詳細は後述)ための切替え制御装置15とを備えている。
【0023】
排気タービン過給機4は、上記吸気タービン装置8と、上記排気タービン装置11と、上記吸気タービンと排気タービンとを連結するシャフト16とを備えている。そして、エンジン1からの排気が排気タービン装置11に導入され排気タービンが回転駆動されると、シャフト16を介して吸気タービンが回転駆動されて吸気通路6内の空気が圧縮されて、より大量の空気をエンジン1の各気筒内に導入するようになっている。
【0024】
触媒装置12は、触媒担体(図示せず)に担持した触媒をエンジン1からの排気熱により活性化温度以上に加熱して触媒作用を起こし、排気中の有害成分を浄化処理するようになっている。そして、触媒装置12を通過した排気が、消音器等(図示せず)を介し大気へと放出されるようになっている。
【0025】
排気通路切替え装置14は、主排気通路9のうち副排気通路13との分岐部の排気タービン装置11側に設けたタービン側弁座部(図示せず)と、分岐部の触媒装置12側(詳細には副排気通路13の入口側)に設けた触媒側弁座部(図示せず)と、これらタービン側弁座部及び触媒側弁座部のうち一方に当接するために回動可能な弁体14Aとを備えている。
【0026】
切替え制御装置15は、エンジン1の運転状態に係わる状態量として例えばエンジン1の回転数及び負荷等を検出する状態量検出器17からの検出信号を入力し、この検出信号に対し所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号を電動機(図示せず)に出力するようになっている。そして、この電動機の回転駆動力(又は例えば電磁力等でもよい)により、上記排気通路切替え装置14の弁体14Aが回動されタービン側弁座部及び触媒側弁座部のうち一方を当接するようになっている。
【0027】
図2は、上記切替え制御装置15の制御手順を表すフローチャートである。
【0028】
この図2において、まずステップ100では、状態量検出器17で検出した検出信号(例えばエンジン1の回転数及び負荷等)を入力する。そして、ステップ110で、エンジン1が低速域にあるかどうかを、エンジン1の回転数及び負荷が所定値(例えば、その運転状態におけるエンジン1の排気温度が触媒装置12の活性化に不十分となる場合の数値等)未満であるかどうかで判定する。
【0029】
エンジン1が低速域にある(言い換えれば、エンジン1の回転数及び負荷が所定値未満である)場合は、ステップ110の判定が満たされ、ステップ120に移る。ステップ120では、弁体14Aがタービン側弁座部に当接するように回動されて、主排気通路9を閉塞し副排気通路13を開通する。ステップ120が終了すると、ステップ100に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【0030】
一方、エンジン1が高速域にある(言い換えれば、エンジン1の回転数及び負荷が所定値以上である)場合には、ステップ110の判定が満たされず、ステップ130に移る。ステップ130では、弁体14Aが触媒側弁座部に当接するように回動されて、主排気通路9を開通し副排気通路13を閉塞する。そして、ステップ130が終了すると、ステップ100に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【0031】
なお、上記において、状態量検出器17は、各請求項記載の内燃機関の運転状態に係わる状態量を検出する状態量検出手段を構成し、切替え制御装置15は、各請求項記載の状態量検出手段で検出した状態量に応じて弁体の切替え動作を制御する切替え制御手段を構成し、かつ電動機の回転駆動力若しくは磁気力により弁体の切替え動作を制御する電気・磁気的制御手段を構成する。
【0032】
次に、本実施形態の動作及び作用・効果を説明する。
【0033】
例えばエンジン1搭載の自動車を走行させる場合、まず運転者がエンジン1を始動しアイドリング運転すると、ステップ100及び110において切替え制御装置15は状態量検出器17からの検出信号(エンジン1の回転数エンジン)によりエンジン1の低速域と判定し、ステップ120において弁体14Aをタービン側弁座部に当接するように回動させて主排気通路9を閉塞するとともに副排気通路13を開通する。これにより、エンジン1の排気全量が排気タービン装置11を介さず副排気通路13を介して触媒装置12に導入される。
【0034】
そして、運転者がアクセルを踏み込み自動車を走行させて、エンジン1の回転数が上昇すると、ステップ100及び110において切替え制御装置15は状態量検出器17からの検出信号によりエンジン1の高速域と判定し、ステップ130において弁体14Aを触媒側弁座部に当接するように回動させて主排気通路9を開通するとともに副排気通路13を閉塞する。これにより、エンジン1の排気全量が主排気通路9を介し排気タービン装置11に導入され、排気タービン及び吸気タービンが回転駆動するとともに、排気タービン装置11からの排気が触媒装置12に導入される。
【0035】
このように本実施形態においては、エンジン1の低速域において、排気全量が排気タービン装置11を介さず触媒装置12に導入されるので、排気タービン装置11を構成するタービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減し、触媒装置12の活性化温度を十分に確保することができる。
【0036】
なお、上記一実施形態では、エンジン1の運転状態に係わる状態量としてエンジン1の回転数及び負荷を検出し、この検出結果に応じて切替え制御装置15が弁体14Aを切替え制御する構成を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、例えばエンジン1の運転状態に係わる状態量として、エンジン1の回転数及び負荷に代えて、これらに対応する吸気通路6内の圧力を検出する圧力検出手段を設け、この圧力検出手段で検出した圧力に応じて切替え制御装置15が弁体14Aを切替え制御するような構成でもよい。また、この変形例において、切替え制御装置15は、ダイアフラム等の圧力応答薄膜等を用いた空圧制御手段としてもよい。これらの場合も上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0037】
また、上記一実施形態では、弁体14Aがタービン側弁座部及び触媒側弁座部のいずれかに当接して、主排気通路9及び副排気通路13のうち一方を必ず閉塞する構造について説明したが、これに限らない。すなわち、例えば主排気通路9のうちタービン側弁座部の上流側と下流側とを連通した漏れ通路(例えば弁体14Aに設けた貫通孔又は主排気通路9に設けたバイパス通路等)を設け、エンジン1の低速域において弁体14Aがタービン側弁座部に当接した状態でも前記漏れ通路により少量の排気が排気タービン装置11に導入される構造としてもよい。このような変形例においては、エンジン1の低速域において少量の排気が導入され排気タービン装置11を効率よく暖めておくことができるので、その後エンジン1が高速域となり、排気全量が主排気通路9を介し排気タービン装置11に導入されたときに、タービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減することができる。
【0038】
また、例えばエンジン1の運転状態に係わる状態量としてエンジン1の駆動による自走式車輌の速度を検出する速度検出手段をさらに設け、この速度検出手段で検出した車輌速度に応じて切替え制御装置15が弁体14Aを微小開閉制御してもよい。このような変形例を図3により説明する。
【0039】
図3は本変形例による切替え制御装置15の制御手順を表すフローチャートである。
【0040】
本変形例においては、まずステップ200では、状態量検出器17で検出した検出信号(例えばエンジン1の回転数及び負荷等)を入力する。そして、ステップ210で、エンジン1が低速域にあるかどうかを、エンジン1の回転数及び負荷が所定値未満であるかどうかで判定する。エンジン1が低速域にある場合は、ステップ210の判定が満たされ、ステップ220に移る。ステップ220では、上記速度検出手段で検出した車輌速度を検出信号として入力する。そして、ステップ230で、自動車が走行状態であるかどうかを、車輌速度がしきい値以上であるかどうかで判定する。
【0041】
自動車が停止状態である(言い換えれば、車輌速度がしきい値未満である)場合は、ステップ230の判定が満たされず、ステップ240に移る。ステップ240では、弁体14Aがタービン側弁座部に当接するように回動されて、主排気通路9を閉塞し副排気通路13を開通する。ステップ240が終了すると、ステップ200に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【0042】
一方、自動車が走行状態である(言い換えれば、車輌速度がしきい値以上である)場合は、ステップ230の判定が満たされて、ステップ250に移る。ステップ250では、弁体14Aがタービン側弁座部に対し小さな開口となるように回動される。ステップ250が終了すると、ステップ200に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【0043】
ステップ210で、エンジン1が高速域にある場合は、その判定が満たされず、ステップ260に移る。ステップ260では、弁体14Aが触媒側弁座部に当接するように回動されて、主排気通路9を開通し副排気通路13を閉塞する。ステップ260が終了すると、ステップ200に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【0044】
このように本変形例においては、エンジン1の低速域において速度検出手段が例えば自動車の停止状態(車輌速度=0)を検出したときには、上記一実施形態同様、排気全量が排気タービン装置11を介さず副排気通路13を介し触媒装置12に導入されるので、排気熱の損失を低減し、触媒装置12の活性化温度を十分に確保することができる。また、エンジン1の低速域において速度検出手段が車輌の走行状態を検出したときには、少量の排気が排気タービン装置11に導入されるので、排気タービン装置11を効率よく暖めておくことができる。したがって、その後エンジン1が高速域となり、排気全量が主排気通路9を介し排気タービン装置11に導入されるときに、タービンハウジング等の昇温による排気熱の損失を低減することができる。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、排気熱の損失を低減し、触媒装置の活性化温度を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関の排気通路切替え装置の一実施形態が適用された過給機付き内燃機関の概略構成を表す図である。
【図2】本発明の内燃機関の排気通路切替え装置の一実施形態を構成する切替え制御装置の制御手順を表すフローチャートである。
【図3】本発明の内燃機関の排気通路切替え装置の変形例を構成する切替え制御装置の制御手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
9 主排気通路
11 排気タービン装置
12 触媒装置
13 副排気通路
14 排気通路切替え装置
14A 弁体
15 切替え制御装置(切替え制御手段、電気・磁気的制御手段)
17 状態量検出器(状態量検出器)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine, and in particular, a main exhaust passage for introducing exhaust gas to a turbocharger exhaust turbine device and a sub exhaust passage for introducing exhaust gas to a catalyst device without passing through a turbocharger exhaust turbine device. The present invention relates to an exhaust passage switching device for an internal combustion engine, which is provided at a branch portion of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
For example, in an internal combustion engine such as an automobile engine, an exhaust turbine supercharger (turbocharger) may be used to draw a larger amount of air into a cylinder of the internal combustion engine. This exhaust turbine supercharger generally includes a turbine housing provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and having a spiral flow path for introducing exhaust therein, and an exhaust turbine provided at a radial center of the turbine housing. Exhaust turbine device, an intake turbine device having an intake turbine disposed in an intake passage of an internal combustion engine, and a shaft connecting the exhaust turbine and the intake turbine. When the exhaust turbine is driven to rotate by the exhaust of the internal combustion engine, the intake turbine is driven to rotate via the shaft and the air in the intake passage is compressed, so that a larger amount of air is introduced into the cylinder of the internal combustion engine. It is supposed to.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an exhaust system of an internal combustion engine, a structure is known in which a catalyst device for exhaust purification processing is provided downstream of the exhaust turbine device. In this catalyst device, a catalyst carried on a catalyst carrier is heated to an activation temperature or higher by exhaust heat from an engine to cause a catalytic action, thereby purifying harmful components in exhaust gas.
[0004]
Here, since the rotation of the exhaust turbine is performed by the pressure and heat energy of the exhaust gas, it is known that the temperature of the exhaust gas that has passed through the exhaust turbine device decreases by about 100 ° C. Further, in recent years, as emission regulations for harmful components in exhaust gas become stricter, exhaust purification processing (catalyst activation) from an engine low-speed range (low-speed range) such as idling operation is required. However, in the low-speed engine region, the absolute value of the exhaust gas temperature is low, and the exhaust heat is consumed for raising the temperature of the exhaust passage to the catalyst device (for example, a turbine housing made of cast iron with a thick wall structure). In some cases, the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst device does not reach a temperature sufficient for activating the catalyst.
[0005]
In response to this, for example, a structure including an exhaust bypass passage that is branched upstream of the exhaust turbine in the exhaust passage and joins downstream of the exhaust turbine, and an on-off valve provided in the exhaust bypass passage is proposed. (For example, see Patent Document 1). In this prior art, in a low-speed region of the internal combustion engine, an on-off valve is opened to open an exhaust bypass passage, and most of the exhaust gas is introduced into the catalyst device via the exhaust bypass passage.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-195046 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems.
[0008]
That is, in the above-described related art, since the on-off valve is provided only in the exhaust bypass passage, the exhaust passage on the exhaust turbine side is always open. As a result, even when the on-off valve of the exhaust bypass passage is opened, a part of the exhaust gas from the internal combustion engine is introduced into the exhaust turbine device. It is difficult to secure the activation temperature of the catalyst device because the temperature is increased.
[0009]
An object of the present invention is to provide an exhaust passage switching device for an internal combustion engine that can reduce the loss of exhaust heat and sufficiently secure the activation temperature of a catalyst device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a supercharger exhaust turbine device provided in a main exhaust passage into which exhaust gas of an internal combustion engine is introduced, and the supercharger exhaust turbine in the main exhaust passage. A catalyst device provided on the downstream side of the device, and the catalyst device which is branched from an upstream side of the supercharger exhaust turbine device in the main exhaust passage and does not pass through the supercharger exhaust turbine device. An exhaust passage switching device for an internal combustion engine, which is provided at a branch between the main exhaust passage and the sub-exhaust passage in an exhaust system of an internal combustion engine having a sub-exhaust passage that merges upstream, the main exhaust passage and the sub-exhaust A valve element capable of closing one of the passages, state quantity detecting means for detecting a state quantity related to an operation state of the internal combustion engine, and switching of the valve element according to the state quantity detected by the state quantity detecting means Control behavior And a place of control means.
[0011]
In the present invention, when it is determined that the internal combustion engine is in the high speed range based on the state quantity detected by the state quantity detecting means, the valve body is operated by the switching control means to open the main exhaust passage and close the sub exhaust passage, When it is determined from the state quantity detected by the state quantity detection means that the internal combustion engine is in the low speed range, the switching control means operates the valve body to close the main exhaust passage and open the sub exhaust passage. As a result, in the low-speed region of the internal combustion engine, the entire amount of exhaust gas is introduced into the catalyst device without passing through the exhaust turbine device, so that loss of exhaust heat due to temperature rise of a turbine housing and the like constituting the exhaust turbine device is reduced, and the catalyst device is reduced. Can sufficiently secure the activation temperature.
[0012]
(2) In the above (1), preferably, the state quantity detecting means is provided in an intake passage for introducing air into the internal combustion engine, and includes a pressure detecting means for detecting a pressure in the intake passage.
[0013]
(3) In the above (1) or (2), preferably, the switching control means is an electric / magnetic control means for controlling a switching operation of the valve element by a rotational driving force or a magnetic force of an electric motor.
[0014]
(4) In any one of the above (1) to (3), preferably, the main exhaust passage is provided on the exhaust turbine device side of the branch portion, and the valve body comes into contact with the main exhaust passage. A turbine-side valve seat that closes off, and communicates upstream and downstream of the turbine-side valve seat in the main exhaust passage when the valve body contacts the turbine-side valve seat, A leak path for introducing a small amount of exhaust gas into the exhaust turbine device is further provided.
[0015]
Thus, even in a state where the valve body is in contact with the turbine-side valve seat in the low-speed range of the internal combustion engine, a small amount of exhaust gas is introduced into the exhaust turbine device through the leak passage, so that the exhaust turbine device is efficiently warmed. Can be. Therefore, when the internal combustion engine subsequently enters the high-speed region and the entire amount of exhaust gas is introduced into the exhaust turbine device via the main exhaust passage, it is possible to reduce the loss of exhaust heat due to the temperature rise of the turbine housing and the like.
[0016]
(5) In any one of the above (1) to (3), preferably, the state quantity detecting means further includes a speed detecting means for detecting a speed of a self-propelled vehicle driven by the internal combustion engine. The switching control means controls the valve element according to a state quantity including the speed detected by the speed detecting means.
[0017]
In the present invention, when the speed detecting means detects the stop state of the vehicle (vehicle speed = 0) in the low speed region of the internal combustion engine, as described in (1) above, all of the exhaust gas passes through the auxiliary exhaust passage and the catalytic device. Therefore, the activation temperature of the catalyst device can be sufficiently ensured.
[0018]
Further, when the speed detecting means detects the running state of the vehicle (a predetermined speed or more) in the low speed region of the internal combustion engine, for example, the valve body is controlled to have a small opening with respect to the turbine-side valve seat. . Thus, a small amount of exhaust gas is introduced into the exhaust turbine device, so that the exhaust turbine device can be efficiently warmed. Therefore, when the internal combustion engine subsequently enters the high-speed region and the entire amount of exhaust gas is introduced into the exhaust turbine device via the main exhaust passage, it is possible to reduce the loss of exhaust heat due to the temperature rise of the turbine housing and the like.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a supercharged internal combustion engine to which an exhaust passage switching device for an internal combustion engine according to the present invention is applied.
[0020]
In FIG. 1, an engine 1 of an internal combustion engine, an
[0021]
The
[0022]
The exhaust system 3 includes a
[0023]
The exhaust turbine supercharger 4 includes the intake turbine device 8, the
[0024]
The
[0025]
The exhaust
[0026]
The switching control device 15 receives a detection signal from a state quantity detector 17 for detecting, for example, the rotation speed and load of the engine 1 as a state quantity related to the operating state of the engine 1, and performs predetermined arithmetic processing on the detection signal. Is performed, and the generated drive signal is output to an electric motor (not shown). Then, by the rotational driving force (or, for example, an electromagnetic force) of the electric motor, the
[0027]
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the switching control device 15.
[0028]
In FIG. 2, first, in step 100, a detection signal (for example, the rotation speed and load of the engine 1) detected by the state quantity detector 17 is input. Then, in
[0029]
If the engine 1 is in the low speed range (in other words, the rotation speed and the load of the engine 1 are less than the predetermined values), the determination at
[0030]
On the other hand, when the engine 1 is in the high speed range (in other words, when the rotation speed and the load of the engine 1 are equal to or more than the predetermined values), the determination at
[0031]
In the above description, the state quantity detector 17 constitutes a state quantity detecting means for detecting a state quantity relating to the operating state of the internal combustion engine described in each claim, and the switching control device 15 performs the state quantity detection in each claim. An electric / magnetic control unit which constitutes switching control means for controlling the switching operation of the valve element in accordance with the state quantity detected by the detecting means, and which controls the switching operation of the valve element by the rotational driving force or magnetic force of the electric motor; Constitute.
[0032]
Next, the operation, operation, and effect of the present embodiment will be described.
[0033]
For example, when driving a vehicle equipped with the engine 1, first, when the driver starts the engine 1 and performs an idling operation, in
[0034]
Then, when the driver steps on the accelerator and runs the automobile to increase the rotation speed of the engine 1, the switching control device 15 determines that the engine 1 is in the high speed range based on the detection signal from the state quantity detector 17 in
[0035]
As described above, in the present embodiment, in the low-speed region of the engine 1, the entire amount of exhaust gas is introduced into the
[0036]
In the above-described embodiment, an example of a configuration in which the rotation speed and the load of the engine 1 are detected as state quantities related to the operating state of the engine 1 and the switching control device 15 switches and controls the
[0037]
Further, in the above-described embodiment, a description will be given of a structure in which the
[0038]
Further, for example, there is further provided speed detecting means for detecting the speed of the self-propelled vehicle driven by the engine 1 as a state quantity relating to the operating state of the engine 1, and the switching control device 15 according to the vehicle speed detected by the speed detecting means. May control the minute opening and closing of the
[0039]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of the switching control device 15 according to the present modification.
[0040]
In this modified example, first, in
[0041]
If the vehicle is stopped (in other words, the vehicle speed is lower than the threshold value), the determination in
[0042]
On the other hand, if the vehicle is in the running state (in other words, the vehicle speed is equal to or higher than the threshold), the determination at
[0043]
If it is determined in
[0044]
As described above, in the present modified example, when the speed detection means detects, for example, the stopped state of the vehicle (vehicle speed = 0) in the low speed region of the engine 1, the entire amount of exhaust gas is transmitted through the
[0045]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the loss of exhaust heat can be reduced and the activation temperature of a catalyst device can be sufficiently ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine with a supercharger to which an embodiment of an exhaust passage switching device for an internal combustion engine of the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of a switching control device constituting one embodiment of an exhaust passage switching device for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of a switching control device that constitutes a modified example of the exhaust passage switching device for an internal combustion engine of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17 State quantity detector (State quantity detector)
Claims (5)
前記主排気通路及び前記副排気通路のうち一方を閉塞可能な弁体と、
前記内燃機関の運転状態に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、
この状態量検出手段で検出した前記状態量に応じて前記弁体の切替え動作を制御する切替え制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気通路切替え装置。An exhaust turbine device for a supercharger provided in a main exhaust passage into which exhaust gas of an internal combustion engine is introduced; a catalyst device provided in the main exhaust passage on a downstream side of the exhaust turbine device for a supercharger; And an auxiliary exhaust passage that is branched from an upstream side of the supercharger exhaust turbine device and that merges upstream of the catalyst device without passing through the supercharger exhaust turbine device. In an exhaust passage switching device for an internal combustion engine provided at a branch of the main exhaust passage and the sub exhaust passage in an exhaust system,
A valve body capable of closing one of the main exhaust passage and the sub exhaust passage,
State quantity detection means for detecting a state quantity related to an operation state of the internal combustion engine,
An exhaust passage switching device for an internal combustion engine, comprising: switching control means for controlling a switching operation of the valve element according to the state quantity detected by the state quantity detecting means.
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JP2003134113A JP2004339942A (en) | 2003-05-13 | 2003-05-13 | Exhaust gas passage switching device of internal combustion engine |
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WO2012081062A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust heating device for internal combustion engine and control method therefor |
-
2003
- 2003-05-13 JP JP2003134113A patent/JP2004339942A/en active Pending
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