JPH04103817A - 自動車用過給機の排気供給方法及びその装置 - 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］ 本発明は、自動車用過給機の排気供給方法及びその装置
に関するものである。

［従来の技術］ 機関の排気ガスエネルギを有効に利用するものとして、
自動車用過給機（ターボチャージャ）が知られている。

従来この種の過給機は、エンジンの排気下流側に設けら
れて、排気ガスにより駆動されるタービンと、このター
ビンと同軸上に連結されたブロワとを有して構成されて
いる。そして、ブロワで形成された密度の高い空気を、
エンジンに吸気として供給することで、無過給エンジン
よりも高出力を得ることができるようになっている。

またこの過給機には、過給圧をコントロールするための
ウェイストゲートバルブが錫えられており、ブロワによ
る圧力が所定の圧力以上になると、タービンに備えられ
たバイパスポートのバルブが開放されて、排気の一部が
タービンに供給されないことで、高負荷時の過度な過給
圧上昇を防ぐようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 一方近来にあっては、自動車の排気ガス規制が強化され
、排気中のＣｏ、ＨＣ，ＮＯ，の量は出来るだけ少なく
することが望まれている。このためエンジン自体の改良
と並行して、排気系の途中に触媒（三元触媒など）を用
いた排気浄化装置を設け、Ｃｏ、ＨＣ，Ｎｏ、を酸化或
いは還元させて、無害のＣｏ２やＨ２Ｏなどに変えて排
出するようにしている。

ところでこのような触媒には、ある程度の高温にならな
いと作用しない（活性化しない）ものがあるため、排気
ガス温度が低い始動時（コールドスタート時）において
は、充分な排気ガス処理ができなかった。

特に過給機を備えたエンジンにおいては、マニホールド
やタービン翼車なとの熱容蓋が大きいなめ、これらを経
由した後の排気温度が下がってしまい、無過給エンジン
に比べて、活性化温度に達するまでに長い時間が掛かっ
てしまうという問題があった。従って現行の機関常用運
転時の排気ガス規制に加えて、始動時を対象とした排気
ガス規制が強化された場合、これをクリアできなくなる
おそれがある。

この対策として、排気浄化装置をヒータなどで暖める、
或いは排気浄化装置を出来るかぎり排気上流側に配置す
る、さらにはマニホールドなどを薄肉に成形して質量を
小さくする、などが考えられるが、いずれも大幅な設計
変更となり、強度の低下や製造費の増加を招いてしまう
。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、触媒の活性化温度ま
での時間を早めることができ、しかも大幅な設計変更の
ない自動車用過給機の排気供給方法及びその装置を捷供
すべく創案されたものである。

［ｉ１１！ａを解決するための手段及び作用〕本発明は
、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置を排
気下流側に配置した自動車用過給機に排気を供給するに
際して、ｍ間始動時に、過給機へ供給される上流側の排
気の一部又は全部を、排気浄化装！に直接導くものであ
る６また本発明は、上記方法を実施するための装置であ
って、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装！
を排気下流側に配置した自動車用過給機に、その上流側
の排気通路と排気浄化装置までの下流側排気通路とを結
ぶバイパス路を設け、排気浄化装置側の温度が所定温度
より低い時にバイパス路を開放し、所定温度に達しな時
に閉成するバイパス路開閉手段を設けたものである。

この構成によって、排気温度が低い機関始動時には、バ
イパス路開閉手段がバイパス路を開放し、機関からの排
気の一部又は全部が、バイパス路を通って過給機を経由
せずに直接排気浄化装置に導かれ、その触媒は迷やかに
活性化温度に達する。

そしてその後は、バイパス路開閉手段がバイパス路を閉
成して、排気の全部を過給機に供給できるようにして、
通常の過給を行わせる。

［５ｉ！施例〕 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

まず第１図によって、本発明に係る自動車用過給機の排
気供給装置の一実施例を説明する。

この排気供給装置が備えられる自動車用過給機１は、従
来と同様に構成されたものであり、排気ガスエネルギに
よって回転駆動されるタービン２と、タービン２と同軸
上に連結されたブロワ３とを有し、そのハウジングとな
るタービン車室４及びブロワ車室５がそれぞれ所定の形
状を以て形成されている。またタービン２のガス人口６
及び出ロアには、排気通路８，９を区画する排気管１ｏ
。

１１が接続されており、下流側排気管１１には、所定温
度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置１２が接続さ
れている。

さらに過給Ｉ１１には、ウェストゲートバルブ１３が備
えられている。このウェストゲートバルブ１３は、ター
ビン車室４のタービン翼車１４上流側の位１及びガス出
ロアを短絡するバイパスボ−ト１５と、バイパスポート
１５を開閉する弁体１６と、弁体１６を適宜作動させる
ためのアクチュエータ１７とで構成されている。

アクチュエータ１７は、ブロワ車室５にブラケット１８
を介して支持されたケース１９と、ケース１９内を正圧
室２０及び負圧室２１に仕切るダイヤフラム２２と、負
圧室２１内に設けられた圧縮スプリング２３と、一端が
ダイヤフラム２２に取り付けられ他端がタービン車室４
近傍まで延長されたロッド２４とで構成されている。そ
してロッド２４の他端に弁体１６が連結され、ロッド２
４が延長方向に移動した時に、弁体１６が開閉動作され
るようになっている。

また正圧室２０にはブロワ車室５内と連通するパイプ２
５が接続され、ブロワ圧力が所定の圧力に達したときに
、ダイヤフラム２２が圧縮スプリング２３に抗してター
ビン２側に膨らみ、ロッド２４が押されて弁体１６を開
放側に作動させるようになっている。

そし゛て本発明の排気供給装置は、タービン２の上流側
の排気通路８と排気浄化装置１２までの下流側排気通路
９とを結ぶバイパス路及び、バイパス路を適宜開閉させ
るバイパス路開閉手ｆｉ２６によって構成されている１
本実施例にあっては、上記したウェイストゲートバルブ
１３が利用されており、バイパス路としてバイパスポー
ト１５が適用されていると共に、バイパス路開閉手段２
６としては弁体１６及びアクチュエータ１７が利用され
ている。

そしてバイパス路開閉手段２６は、さらに、排気浄化装
置１２の上流側の排気温度を検出するための温度センサ
２７と、アクチュエータ１７に連結された負圧導入パイ
プ２８と、温度センサ２７からの情報により負圧導入パ
イプ２８を開閉させるためのコントローラ２９とが備え
られて構成されている。

温度センサ２７は、タービン２の下流側の排気管１１内
に装入されており、検出値を入力させるべくコントロー
ラ２９に結線されている。負圧導入パイプ２８は、エン
ジンの吸気ボート（図示せず）の上流側とケース１９の
負圧室２１とを連通させるべく形成されており、その途
中にはコントローラ２９により開閉作動される電磁弁３
０が設けられている。即ちエンジンの始動時など、アイ
ドリング運転時に発生する公知の負圧を利用し、電磁弁
３０が開になったときに、二〇負圧でアクチュエータ１
７を弁体１６開放側に作動させるようになっている。

そしてコントローラ２９には、排気浄化装置１２内の触
媒が活性化する所定温度Ｔｏが設定されており、温度セ
ンサ２７から入力した検出温度Ｔと比較し、これが所定
温度Ｔ０よりも低いときは電磁弁３０を開に、また高い
ときは閉にするようになっている。即ち、排気浄化装置
１２側の温度が、所定温度Ｔ０より低い時にはウェイス
トゲートバルブ１３を強制的に開とし、所定温度Ｔ０に
達した時に閉とするようになっている。

次に、本発明に係わる自動車用過給機の排気供給方法の
一実施例を、上記構成の作用として説明する。

エンジンが始動されると、過給ａｌｌへの排気供給の制
御が開始される（第３５！Ｊ参照）。

まず温度センサ２７が、タービン２の下流側且つ排気浄
化装置１２の上流側である排気管１１内の排気温度を検
出しくＳＴ　１）　、この情報をコントローラ２９に入
力させる。

コントローラ２９は、この検出温度Ｔと設定温度Ｔｏと
を比較する（ＳＴ　２）　、始動時にあっては、排気の
温度は低いために、検出温度Ｔが設定温度Ｔ、を下回る
こととなり、コントローラ２９が電磁弁３０を開にして
（ＳＴ３）、アクチュエータ１７の負圧室２１にエンジ
ンの負圧を導入し、弁体１６を作動させてバイパスポー
ト１５を開く。

これで排気の一部、例えば全体の３０〜４０％が、ター
ビン翼車１４及びタービン車室４（タービンスクロール
）を経由せずに、直接ガス出ロアに向かい、排気管１１
を通って排気浄化装置１２に到達する。

機関運転の継続に伴って排気温度が次第に上昇してくる
と、第４図に示すように、排気浄化装置１２の温度も速
やかに上昇する。即ち従来のように、排気が過給機経由
で排気浄化装置に至る場合は、タービン２自身の加熱或
いは回転仕事に熱エネルギを吸収されて、所定温度Ｔｏ
に到達するまで長い時間（ｔｌ）が掛かっていたが、本
発明の排気供給装置では、無過給エンジンと同等の、短
い時間（ｔ２）で所定温度Ｔ、に達するものである。

所定温度Ｔ０に達すると、排気浄化装ｙｔ１２の触媒が
活性化し、排気中のＣｏ、ＨＣ，ＮＯｘを酸化或いは還
元させて、無害のＣＯ２や８２０などに変える。この時
点で、温度センサ２７が所定温度Ｔ０に達したことを検
知し、コントローラ２９がウェイストゲートバルブ１３
を閉じる（ＳＴ　４）　、これで過給機１のタービン２
には排気の全部が供給できる状態となり、ウェイストゲ
ートバルブによる過給制御を含めた通常の過給を行う。

このように、下流側に排気浄化装置１２を備えた過給機
工に、その上流側と下流側とを結ぶバイパス路であるバ
イパスポート１５を、排気汁化装！１．２側の温度が低
い時に、バイパスｌｉ’３開閉手段２６によって排気を
排気浄化装置１２に直接導くようにしたので、過給機が
排気温度に与える影響をなくして、コールドスタート時
にあっても、排気浄化装置１２を触媒か活性化する所定
温度Ｔ０に速やかに到達させることができる。即ち、始
動時の排気ガス処理が可能になった。

そして本発明は極めて簡単な構成であり、特に本実施例
で示したようにウェイストゲートバルブ１３を利用する
ことで、大幅な設計変更を必要とぜず、構造上の強度低
下や製造費の増大化を招くことがない。

なお本実施例ではウェイストゲートバルブ１３をそのま
ま利用したことで、排気の一部のみが排気浄化装置１２
に直接導入されるものであるが、第２図に示すようにバ
イパスポート１５の下流側に排気通路９を開閉するバタ
フライバルブ３１を設けて、ウェイストゲートバルブ１
３が開くと同時にタービン１例を閉鎖することで、排気
の全部を排気浄化装ｊｆｆ　１２に直接導入させるよう
にしてもよい。

さらに以上の実施例では、バイパス路及びバイパス路開
閉手段をウェイストゲートバルブ１３を利用して構成し
たが、これとは別個に形成しても当然構わない９例えば
第２図中に示したように、タービン１の入口側排気管８
から分岐するようにバイパス管３２を接続させて、ｑれ
をバイパス路開閉手段（図示時）により適宜開閉させる
ようにしてもよい。

そして、排気浄化装置！１２ｒＭの温度情報を得るため
には、上記した温度センサ２７で排気温度を検出するほ
か、エンジン始動からの時間によって排気の温度を間接
的に把握して、排気の制御を行うようにしてもよい、こ
のような検出には、過給機１の制御装置として備えられ
ているコントローラのタイマ機能を利用することも考え
られる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）請求項１の方法によれば、過給機が排気温度に与
える影響をなくして、排気浄化装置が触媒の活性化温度
に達するまでの時間を短縮させることが簡単にでき、始
動時における排気ガス処理が実現される。

（２）請求項２の装置によれば、大幅な設計変更なく、
確実に活性化温度に達するまでの時間を短縮させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用過給機の排気供給装置の
一実施例を示した部分破断側面図、第２図は他の実施例
を示した断面図、第３図は本発明に係る自動車用過給機
の排気供給方法の一実施例を示したフローチャート、第
４図はその効果を説明するための経過時間と排気浄化装
置の温度との関係図である。 図中、１は自動車用過給機、８．９は排気通路、１２は
排気浄化装置、１５はバイパス路なるバイパスポート、
２６はバイパス路開閉手段である。 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置を
   排気下流側に配置した自動車用過給機に排気を供給する
   に際して、機関始動時に、上記過給機へ供給される上流
   側の排気の一部又は全部を、上記排気浄化装置に直接導
   くことを特徴とする自動車用過給機の排気供給方法。 ２、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置を
   排気下流側に配置した自動車用過給機に、その上流側の
   排気通路と上記排気浄化装置までの下流側排気通路とを
   結ぶバイパス路を設け、上記排気浄化装置側の温度が上
   記所定温度より低い時に上記バイパス路を開放し、所定
   温度に達した時に閉成するバイパス路開閉手段を設けた
   ことを特徴とする自動車用過給機の排気供給装置。