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JP2012225297A - Engine exhaust device - Google Patents

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JP2012225297A
JP2012225297A JP2011094874A JP2011094874A JP2012225297A JP 2012225297 A JP2012225297 A JP 2012225297A JP 2011094874 A JP2011094874 A JP 2011094874A JP 2011094874 A JP2011094874 A JP 2011094874A JP 2012225297 A JP2012225297 A JP 2012225297A
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JP
Japan
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exhaust
exhaust gas
catalyst
passage
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011094874A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Nagayama
司 長山
Hitoshi Uda
等 宇田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】エンジン1の排気通路(3,5)の途中に過給機20のタービンハウジング24と触媒9とが排気ガス流れ方向に直列に設置されかつ過給機20のタービンホイール21をバイパスするバイパス通路31の排出口がウェイストゲートバルブ32で開閉される構成の排気装置において、バイパス通路31から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒9に導入可能とする。
【解決手段】排気通路(3,5)においてタービンハウジング24と触媒9との間の領域で排気通路(3,5)の周壁部の内側に、バイパス通路31から排出される排気ガスが直接衝突する受け部35が設けられている。
【選択図】図2
A turbine housing 24 and a catalyst 9 of a supercharger 20 are installed in series in an exhaust gas flow direction in the middle of an exhaust passage (3, 5) of an engine 1 and bypass a turbine wheel 21 of the supercharger 20. In the exhaust device configured such that the exhaust port of the bypass passage 31 is opened and closed by the waste gate valve 32, the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 can be introduced into the catalyst 9 while being kept at a high temperature.
SOLUTION: Exhaust gas discharged from a bypass passage 31 directly collides with the inside of a peripheral wall portion of the exhaust passage (3, 5) in a region between the turbine housing 24 and a catalyst 9 in the exhaust passage (3, 5). A receiving portion 35 is provided.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設置されかつ前記過給機のタービンホイールをバイパスするバイパス通路の排出口がウェイストゲートバルブで開閉される構成のエンジンの排気装置に関する。   In the present invention, a turbocharger turbine housing and a catalyst are installed in series in the exhaust gas flow direction in the middle of the exhaust passage, and the exhaust port of the bypass passage that bypasses the turbine wheel of the supercharger is opened and closed by a waste gate valve. The present invention relates to an exhaust system for an engine having the above structure.

従来からエンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とを排気ガス流れ方向に直列に設置し、前記排気通路に前記過給機のタービンホイールをバイパスするためのバイパス通路を設置し、このバイパス通路の排出口に排気ガスのバイパス量を調整するためのウェイストゲートバルブを設ける構成が知られている(例えば特許文献1参照)。なお、特許文献1には前記触媒が記載されていないが、一般に、前記触媒はタービンハウジングよりも排気ガス流れ方向の下流側に設置されている。   Conventionally, a turbocharger turbine housing and a catalyst are installed in series in the exhaust gas flow direction in the middle of the engine exhaust passage, and a bypass passage for bypassing the turbocharger turbine wheel is installed in the exhaust passage. A configuration is known in which a waste gate valve for adjusting the bypass amount of exhaust gas is provided at the discharge port of the bypass passage (see, for example, Patent Document 1). In addition, although the said catalyst is not described in patent document 1, generally the said catalyst is installed in the downstream of the exhaust gas flow direction rather than the turbine housing.

特開2003−293780号公報JP 2003-293780 A

上記特許文献1には記載されていないが、例えば前記排気通路において前記タービンハウジングと前記触媒との間の領域が、横方向に延びてからほぼ90度屈曲して鉛直方向下向きに延びるようなほぼ逆さL字形状に形成されることがある。   Although not described in Patent Document 1, for example, in the exhaust passage, the region between the turbine housing and the catalyst extends in the horizontal direction and then bends approximately 90 degrees and extends downward in the vertical direction. It may be formed in an inverted L shape.

このような排気通路の場合には、前記バイパス通路から排出される排気ガスが触媒に直接衝突せずに排気通路の周壁部に直接衝突しやすくなる。そのような場合には、前記周壁部に排気ガスの熱の一部が伝達されることになって、この周壁部に伝達された熱が大気に放出されやすくなるので、バイパス通路から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒に導入させることができなくなる。   In the case of such an exhaust passage, the exhaust gas discharged from the bypass passage does not directly collide with the catalyst but easily collides directly with the peripheral wall portion of the exhaust passage. In such a case, a part of the heat of the exhaust gas is transmitted to the peripheral wall portion, and the heat transmitted to the peripheral wall portion is easily released to the atmosphere, so that it is discharged from the bypass passage. The exhaust gas cannot be introduced into the catalyst while being kept at a high temperature.

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設置されかつ前記過給機のタービンホイールをバイパスするバイパス通路の排出口がウェイストゲートバルブで開閉される構成のエンジンの排気装置において、前記バイパス通路から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒に導入可能とすることを目的としている。   In view of such circumstances, the present invention provides a bypass passage in which a turbine housing and a catalyst of a supercharger are installed in series in the exhaust gas flow direction in the middle of an exhaust passage of an engine and bypass the turbine wheel of the supercharger In an engine exhaust system configured to open and close by a waste gate valve, the exhaust gas discharged from the bypass passage can be introduced into the catalyst while being kept at a high temperature.

本発明に係るエンジンの排気装置は、エンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設けられ、前記排気通路に前記過給機のタービンホイールをバイパスするためのバイパス通路が設けられ、このバイパス通路の排出口に排気ガスのバイパス量を調整するためのウェイストゲートバルブが設けられ、前記排気通路において前記タービンハウジングと前記触媒との間の領域で当該排気通路の周壁部の内側に、前記バイパス通路から排出される排気ガスが直接衝突する受け部が設けられている、ことを特徴としている。   In the engine exhaust system according to the present invention, a turbocharger turbine housing and a catalyst are provided in series in the exhaust gas flow direction in the middle of an engine exhaust passage, and the turbocharger turbine wheel is bypassed in the exhaust passage. And a waste gate valve for adjusting a bypass amount of the exhaust gas is provided at an exhaust port of the bypass passage, and the exhaust passage includes a waste gate valve in a region between the turbine housing and the catalyst. A receiving portion is provided inside the peripheral wall portion of the exhaust passage where the exhaust gas discharged from the bypass passage directly collides.

この構成では、バイパス通路から排出される排気ガスが受け部に直接衝突することになって、この排気ガスの熱の一部が受け部に伝達、蓄積されることになるので、前記バイパス通路から排出された排気ガスの熱が排気通路の周壁部から大気に放出されにくくなる。   In this configuration, the exhaust gas discharged from the bypass passage directly collides with the receiving portion, and a part of the heat of the exhaust gas is transmitted to and accumulated in the receiving portion. The heat of the exhaust gas that has been discharged becomes difficult to be released to the atmosphere from the peripheral wall portion of the exhaust passage.

これにより、バイパス通路から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒に導入させることが可能になる。なお、前記排気ガスの衝突によって受け部に伝達、蓄積される熱は後から次々と排出される排気ガスと共に触媒へと導かれるようになる。そのため、例えばエンジンを冷間始動してから触媒を比較的速やかに昇温させて活性化させることが可能になる。   As a result, the exhaust gas discharged from the bypass passage can be introduced into the catalyst while maintaining a high temperature. The heat transferred to and accumulated in the receiving portion due to the collision of the exhaust gas is led to the catalyst together with the exhaust gas discharged one after another. Therefore, for example, after the engine is cold started, the catalyst can be heated up relatively quickly to be activated.

好ましくは、前記受け部は、それに衝突する排気ガスを前記触媒の入口側へ向けて流すようにガイドする、ものとすることができる。   Preferably, the receiving portion may guide the exhaust gas colliding with the receiving portion to flow toward the inlet side of the catalyst.

この構成では、排気ガスの熱が排気通路の周壁部に奪われにくくなるので、前記排気ガスを高温に保ったまま触媒に導入させるうえでさらに有利になる。   In this configuration, the heat of the exhaust gas is less likely to be taken away by the peripheral wall portion of the exhaust passage, which is further advantageous in introducing the exhaust gas into the catalyst while maintaining the high temperature.

好ましくは、前記排気通路の周壁部で前記受け部の外側に位置する領域には断熱部材が設けられる。   Preferably, a heat insulating member is provided in a region located outside the receiving portion in the peripheral wall portion of the exhaust passage.

この場合、排気通路の周壁部に断熱部材を設けているから、受け部が受けた熱が排気通路の周壁部を介して大気に放出されることが防止される。これにより、排気ガスの熱を効率良く触媒に導入させることが可能になる。   In this case, since the heat insulating member is provided on the peripheral wall portion of the exhaust passage, the heat received by the receiving portion is prevented from being released to the atmosphere through the peripheral wall portion of the exhaust passage. As a result, the heat of the exhaust gas can be efficiently introduced into the catalyst.

好ましくは、前記排気通路において前記タービンハウジングと前記触媒との間の領域は、前記タービンハウジングから排出される排気ガスの排出方向に直進して、その後90度屈曲するような形状とされ、この下向き部分は前記触媒へ向けて徐々に拡径するコーン形状とされ、前記バイパス通路からの排気ガスの排出方向が前記コーン部に向けられ、このコーン部に前記受け部が設けられる。   Preferably, a region between the turbine housing and the catalyst in the exhaust passage is shaped so as to go straight in the discharge direction of the exhaust gas discharged from the turbine housing and then bend 90 degrees. The portion has a cone shape that gradually expands toward the catalyst, the exhaust gas discharge direction from the bypass passage is directed to the cone portion, and the receiving portion is provided in the cone portion.

本発明に係るエンジンの排気装置は、エンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設置されかつ前記過給機のタービンホイールをバイパスするバイパス通路の排出口がウェイストゲートバルブで開閉される構成において、前記バイパス通路から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒に導入させることが可能になる。   An exhaust system for an engine according to the present invention includes a bypass passage in which a turbine housing and a catalyst of a supercharger are installed in series in an exhaust gas flow direction in the middle of an exhaust passage of the engine and bypass the turbine wheel of the supercharger. In the configuration in which the discharge port is opened and closed by the waste gate valve, the exhaust gas discharged from the bypass passage can be introduced into the catalyst while being kept at a high temperature.

本発明に係るエンジンの排気装置の一実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of one embodiment of the exhaust system of the engine concerning the present invention. 図1においてタービンハウジングと触媒との間の領域を拡大して示す図であって、ウェイストゲートバルブを開いた状態を示している。FIG. 2 is an enlarged view of a region between a turbine housing and a catalyst in FIG. 1, showing a state where a waste gate valve is opened. 図2のタービンハウジングを図2のA方向から見た図である。It is the figure which looked at the turbine housing of FIG. 2 from the A direction of FIG. 図2においてウェイストゲートバルブを閉じた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which closed the waste gate valve | bulb in FIG. 本発明に係るエンジンの排気装置の他実施形態で、図4に対応する図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 in another embodiment of the engine exhaust device according to the present invention.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1から図4に本発明の一実施形態を示している。この実施形態で例示するエンジン1は例えば直列4気筒になっている。このエンジン1の図示していないシリンダヘッドには、各気筒に吸入空気を分配して供給するためのインテークマニホールド2と、各気筒から排出される排気ガスを集合させるためのエキゾーストマニホールド3とが取り付けられている。   1 to 4 show an embodiment of the present invention. The engine 1 exemplified in this embodiment is, for example, an in-line four cylinder. An intake manifold 2 for distributing and supplying intake air to each cylinder, and an exhaust manifold 3 for collecting exhaust gas discharged from each cylinder are attached to a cylinder head (not shown) of the engine 1. It has been.

インテークマニホールド2には、大気中から空気を取り込むための吸気管4が接続されている。この吸気管4の入口にはエアクリーナ6が取り付けられている。このインテークマニホールド2と吸気管4とが吸気通路を構成している。   An intake pipe 4 for taking in air from the atmosphere is connected to the intake manifold 2. An air cleaner 6 is attached to the inlet of the intake pipe 4. The intake manifold 2 and the intake pipe 4 constitute an intake passage.

なお、インテークマニホールド2において吸気流れ方向の上流側には、エンジン1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ7が設けられている。このスロットルバルブ7は、図示していないが、スロットルモータおよびエレクトロニックコントロールユニット(ECU)によって作動される。   A throttle valve 7 for adjusting the intake air amount of the engine 1 is provided upstream of the intake manifold 2 in the intake flow direction. Although not shown, the throttle valve 7 is operated by a throttle motor and an electronic control unit (ECU).

一方、エキゾーストマニホールド3には、排気ガスを大気に放出するための排気管5が接続されている。これらエキゾーストマニホールド3と排気管5とが排気通路の一部を構成している。この排気管5は、「エルボ」と呼ばれる部品であって、下記タービンハウジング24の排出口26から排出される排気ガスの排出方向から直進して、その後ほぼ90度屈曲して鉛直方向ほぼ下向きに延びるような逆さL字形状に形成されている。   On the other hand, an exhaust pipe 5 for discharging exhaust gas to the atmosphere is connected to the exhaust manifold 3. The exhaust manifold 3 and the exhaust pipe 5 constitute a part of the exhaust passage. The exhaust pipe 5 is a part called an “elbow”, and goes straight from the exhaust direction of the exhaust gas exhausted from the exhaust port 26 of the turbine housing 24 described below, and then bends approximately 90 degrees to substantially downward in the vertical direction. It is formed in an inverted L shape that extends.

この排気管5の下向き部分には、排気ガスを浄化するための触媒9が設けられている。この触媒9の直径は排気管5の前記下向き部分の直径よりも大きく設定される関係より、この排気管5の下向き部分は触媒9へ向けて徐々に拡径するコーン形状とされている。このコーン部に符号51(図2参照)を付している。   A catalyst 9 for purifying exhaust gas is provided on the downward portion of the exhaust pipe 5. Since the diameter of the catalyst 9 is set to be larger than the diameter of the downward portion of the exhaust pipe 5, the downward portion of the exhaust pipe 5 has a cone shape that gradually expands toward the catalyst 9. Reference numeral 51 (see FIG. 2) is attached to the cone portion.

この実施形態のエンジン1には、過給機としてターボチャージャ20が装備されている。このターボチャージャ20は、排気圧を利用して吸入空気を過給してエンジン1に供給するものであって、タービンホイール21、コンプレッサインペラ22などを備えている。   The engine 1 of this embodiment is equipped with a turbocharger 20 as a supercharger. The turbocharger 20 supercharges intake air using exhaust pressure and supplies it to the engine 1, and includes a turbine wheel 21, a compressor impeller 22, and the like.

タービンホイール21は、エキゾーストマニホールド3と排気管5との間(排気通路の途中)に設置されるタービンハウジング24内に設けられている。コンプレッサインペラ22は、吸気管4の途中に設置されるコンプレッサハウジング25内に設けられている。このコンプレッサインペラ22はタービンホイール21と一体のタービンシャフト23に取り付けられている。これにより、タービンホイール21とコンプレッサインペラ22とは一体に回転するようになっている。   The turbine wheel 21 is provided in a turbine housing 24 installed between the exhaust manifold 3 and the exhaust pipe 5 (in the middle of the exhaust passage). The compressor impeller 22 is provided in a compressor housing 25 installed in the middle of the intake pipe 4. The compressor impeller 22 is attached to a turbine shaft 23 that is integral with the turbine wheel 21. Thereby, the turbine wheel 21 and the compressor impeller 22 rotate integrally.

このターボチャージャ20の動作としては、エンジン1から排出される排気ガスのエネルギーによってタービンホイール21が回転され、これと一体にコンプレッサインペラ22が回転されることにより、吸気管4に吸入される空気が過給されて、エンジン1の各気筒の燃焼室に強制的に送り込まれるようになる。このコンプレッサインペラ22によって過給された空気はインタークーラ8によって冷却されるようになっている。インタークーラ8は、吸気管4においてコンプレッサインペラ22よりも吸気流れ方向の下流側に設置されている。   As an operation of the turbocharger 20, the turbine wheel 21 is rotated by the energy of the exhaust gas discharged from the engine 1, and the compressor impeller 22 is rotated integrally with the turbine wheel 21, so that the air sucked into the intake pipe 4 is The engine is supercharged and is forcibly sent to the combustion chamber of each cylinder of the engine 1. The air supercharged by the compressor impeller 22 is cooled by the intercooler 8. The intercooler 8 is installed in the intake pipe 4 on the downstream side of the compressor impeller 22 in the intake flow direction.

この実施形態のターボチャージャ20には、バイパス通路31、ウェイストゲートバルブ(WGV)32などが設けられている。   The turbocharger 20 of this embodiment is provided with a bypass passage 31, a waste gate valve (WGV) 32, and the like.

バイパス通路31は、エンジン1から排出される排気ガスをタービンホイール21をバイパスして触媒9に導くように、タービンハウジング24に設けられている。つまり、このバイパス通路31はタービンハウジング24においてその入口側と出口側とを短絡するように設置されている。このバイパス通路31の排出口は、図2および図3に示すように、タービンハウジング24においてタービンホイール21を回転駆動した排気ガスの排出口26の隣に設けられている。   The bypass passage 31 is provided in the turbine housing 24 so that the exhaust gas discharged from the engine 1 is guided to the catalyst 9 by bypassing the turbine wheel 21. That is, the bypass passage 31 is installed so as to short-circuit the inlet side and the outlet side of the turbine housing 24. As shown in FIGS. 2 and 3, the exhaust port of the bypass passage 31 is provided next to the exhaust gas exhaust port 26 that rotationally drives the turbine wheel 21 in the turbine housing 24.

ウェイストゲートバルブ32は、バイパス通路31の排出口側に開閉可能に設置されており、このバイパス通路31の開度を調整して排気ガスのバイパス量を調整するものである。この排気ガスのバイパス量を調整することにより、例えば過給圧を制御することが可能になる他、エンジン1の冷間始動時に速やかに触媒9を活性化することが可能になる。   The waste gate valve 32 is installed on the discharge port side of the bypass passage 31 so as to be openable and closable, and adjusts the opening degree of the bypass passage 31 to adjust the exhaust gas bypass amount. By adjusting the exhaust gas bypass amount, for example, the supercharging pressure can be controlled, and the catalyst 9 can be quickly activated when the engine 1 is cold-started.

このウェイストゲートバルブ32は、例えば円形に形成されていて、その外周所定位置が支軸33に回転一体に取り付けられている。この支軸33には図示していないが駆動源が動力伝達機構を介して連結されており、前記駆動源で発生する駆動力を動力伝達機構で支軸33を回転させるための回転動力に変換し、当該回転動力を支軸33に伝達することにより当該支軸33と回転一体のウェイストゲートバルブ32を開閉動作させるようになっている。   The waste gate valve 32 is formed, for example, in a circular shape, and a predetermined outer peripheral position thereof is attached to the support shaft 33 so as to rotate together. Although not shown in the figure, a drive source is connected to the support shaft 33 via a power transmission mechanism, and the drive force generated by the drive source is converted into rotational power for rotating the support shaft 33 by the power transmission mechanism. Then, by transmitting the rotational power to the support shaft 33, the waste gate valve 32 integrally rotated with the support shaft 33 is opened and closed.

このウェイストゲートバルブ32、支軸33、前記動力伝達機構ならびに前記駆動源がウェイストゲートバルブユニットを構成している。なお、前記駆動源は例えばモータやバキューム・レギュレーティング・バルブなどとすることが可能である。また、前記動力伝達機構は例えばリンク機構、あるいは歯車機構などすることが可能である。   The waste gate valve 32, the support shaft 33, the power transmission mechanism, and the drive source constitute a waste gate valve unit. The drive source can be, for example, a motor, a vacuum regulating valve, or the like. The power transmission mechanism can be, for example, a link mechanism or a gear mechanism.

そして、図2から図4に示すように、排気管5においてタービンハウジング24と触媒9との間の領域には、バイパス通路31から排出される排気ガスの受け部35が設けられている。   As shown in FIGS. 2 to 4, a receiving portion 35 for exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is provided in a region between the turbine housing 24 and the catalyst 9 in the exhaust pipe 5.

この受け部35は、特にバイパス通路31から排出される排気ガスが直接衝突するような位置に配置されている。具体的に、この受け部35は、バイパス通路27から排出される排気ガスの排出方向の延長線上に配置されている。この実施形態では、バイパス通路27から排出される排気ガスが図2の太線で示すように前記排出方向に直進して流れるように設定されているので、前記受け部35が前記直線的な排気ガスの流れに当たる位置に配置されている。さらに、この受け部35は、当該受け部35に衝突する排気ガスを触媒9の入口側へ向けて流すようにガイドするような状態で設置されている。   The receiving portion 35 is disposed at a position where exhaust gas discharged from the bypass passage 31 directly collides. Specifically, the receiving portion 35 is disposed on an extension line in the discharge direction of the exhaust gas discharged from the bypass passage 27. In this embodiment, the exhaust gas discharged from the bypass passage 27 is set so as to flow straight in the discharge direction as indicated by the thick line in FIG. 2, so that the receiving portion 35 has the linear exhaust gas. It is arranged at the position that hits the flow of. Further, the receiving portion 35 is installed in a state in which exhaust gas colliding with the receiving portion 35 is guided so as to flow toward the inlet side of the catalyst 9.

なお、図2および図4に示すように、受け部35よりも排気ガス流れ方向の下流側には、A/Fセンサ10が設けられている。このA/Fセンサ10は、その先端部分(素子配置部分)に前記受け部35に衝突した排気ガスが当たるように設置されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, an A / F sensor 10 is provided downstream of the receiving portion 35 in the exhaust gas flow direction. The A / F sensor 10 is installed such that the exhaust gas colliding with the receiving portion 35 hits the tip portion (element arrangement portion).

具体的に、バイパス通路31から排出される排気ガスは排気管5のコーン部51の最小径部分の外側角部に向けられている。受け部35は、この実施形態において排気管5と別体で板状に形成されており、排気管5においてコーン部51の最小径部分の外側角部に触媒9側へ向けて突出するように取り付けられている。この受け部35の素材は、一般に知られている適宜の耐熱性金属、あるいはセラミックスなどとすることが可能である。   Specifically, the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is directed to the outer corner portion of the minimum diameter portion of the cone portion 51 of the exhaust pipe 5. In this embodiment, the receiving portion 35 is formed in a plate shape separately from the exhaust pipe 5, and protrudes toward the catalyst 9 at the outer corner of the minimum diameter portion of the cone portion 51 in the exhaust pipe 5. It is attached. The material of the receiving portion 35 can be a generally known appropriate heat resistant metal or ceramic.

さらに、排気管5の周壁部において受け部35の外側に位置する領域(この実施形態では排気管5の外側へ向けて出っ張る湾曲部分の外面)には、断熱部材36が設けられている。この断熱部材36は、例えばシート状とされ、前記領域に貼り付けられている。この断熱部材36の素材は、一般に知られている適宜の断熱材料とすることが可能である。   Further, a heat insulating member 36 is provided in a region located outside the receiving portion 35 in the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5 (in this embodiment, the outer surface of the curved portion protruding toward the outside of the exhaust pipe 5). The heat insulating member 36 is formed in a sheet shape, for example, and is attached to the region. The material of the heat insulating member 36 can be a generally known appropriate heat insulating material.

このような構成を備える実施形態では、次のような作用、効果が得られる。   In the embodiment having such a configuration, the following operations and effects can be obtained.

まず、ウェイストゲートバルブ32を開いた場合には、例えば図2に示すように、バイパス通路31から排出される排気ガスが受け部35に直接衝突することになって、この排気ガスの熱の一部が受け部35に伝達、蓄積されることになるので、バイパス通路31から排出された排気ガスの熱が排気管5の周壁部から大気に放出されにくくなる。これにより、バイパス通路31から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒9に導入させることが可能になる。しかも、前記排気ガスの衝突によって受け部35に伝達、蓄積される熱は後から次々と排出される排気ガスと共に触媒9へと導かれるようになる。そのため、例えばエンジン1を冷間始動してから触媒9を比較的速やかに昇温させて活性化させることが可能になる。   First, when the waste gate valve 32 is opened, as shown in FIG. 2, for example, the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 directly collides with the receiving portion 35, and the heat of the exhaust gas is reduced. Since the portion is transmitted and accumulated in the receiving portion 35, the heat of the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is not easily released from the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5 to the atmosphere. As a result, the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 can be introduced into the catalyst 9 while being kept at a high temperature. In addition, the heat transferred to and accumulated in the receiving portion 35 due to the collision of the exhaust gas is led to the catalyst 9 together with the exhaust gas discharged one after another. Therefore, for example, after the engine 1 is cold-started, the catalyst 9 can be heated up and activated relatively quickly.

特に、この実施形態の受け部35は、それに衝突する排気ガスを触媒9の入口側へ向けて流すようにガイドする状態で設置されているから、例えば受け部35を備えていないことによってバイパス通路31から排出される排気ガスが排気管5の周壁部に直接衝突するようになっている場合に比べて、バイパス通路31から排出される排気ガスの熱が排気管5の周壁部に奪われにくくなるので、バイパス通路31から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒9に導入させるうえでさらに有利になる。   In particular, the receiving portion 35 of this embodiment is installed in a state in which exhaust gas colliding with it is guided so as to flow toward the inlet side of the catalyst 9, so that the bypass passage is provided by not including the receiving portion 35, for example. Compared with the case where the exhaust gas discharged from 31 directly collides with the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5, the heat of the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is less likely to be taken by the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5. As a result, the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is further advantageous in introducing it into the catalyst 9 while maintaining a high temperature.

また、この実施形態では、排気管5の周壁部で受け部35の外側に位置する領域に設置している断熱部材36でもって、受け部35に蓄積した熱が排気管5の周壁部から大気に放出されることを防止することが可能になる。そのため、排気ガスを高温に保ったまま触媒9に導入させるうえでさらに有利になる。   Further, in this embodiment, the heat accumulated in the receiving portion 35 is transferred from the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5 to the atmosphere by the heat insulating member 36 installed in the region located outside the receiving portion 35 in the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5. It can be prevented from being released into the water. Therefore, it is more advantageous when introducing the exhaust gas into the catalyst 9 while keeping the exhaust gas at a high temperature.

そして、ウェイストゲートバルブ32を閉めている場合には、例えば図4に示すように、エンジン1から排出される排気ガスのすべてがタービンホイール21に向けて導入されることになり、このタービンホイール21を回転駆動した排気ガスがタービンハウジング24の排出口26から排気管5に排出されることになる。このとき、排気ガスは排気管5の内面や受け部35により案内されて触媒9に導入されるようになる。   When the waste gate valve 32 is closed, for example, as shown in FIG. 4, all exhaust gas discharged from the engine 1 is introduced toward the turbine wheel 21. Is exhausted from the exhaust port 26 of the turbine housing 24 to the exhaust pipe 5. At this time, the exhaust gas is guided by the inner surface of the exhaust pipe 5 and the receiving portion 35 and introduced into the catalyst 9.

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、バイパス通路31から排出される排気ガスの温度低下を防止して、可及的に高温に保ったまま触媒9に導入させることが可能になるから、触媒9の早期活性化を図ることが可能になる。しかも、受け部35と断熱部材36とを設けるだけの比較的簡易な構成で事足りるから、設備コストを可及的に低く抑えることが可能になる。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, it is possible to prevent the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 from being lowered in temperature and introduce it into the catalyst 9 while keeping it as high as possible. Therefore, the catalyst 9 can be activated early. In addition, since a relatively simple configuration that only provides the receiving portion 35 and the heat insulating member 36 is sufficient, the facility cost can be kept as low as possible.

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.

(1)上記実施形態で説明した排気装置の適用対象となるエンジン1は、ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジンのどちらでもよい。ディーゼルエンジンとする場合だと触媒9は例えばディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)などとされ、また、ガソリンエンジンとする場合だと触媒9は例えば三元触媒とされる。   (1) The engine 1 to which the exhaust device described in the above embodiment is applied may be either a diesel engine or a gasoline engine. In the case of a diesel engine, the catalyst 9 is, for example, a diesel particulate filter (DPF), and in the case of a gasoline engine, the catalyst 9 is, for example, a three-way catalyst.

(2)上記実施形態では排気管5に断熱部材36を設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記断熱部材36を省略した構成も本発明に含まれる。   (2) In the above embodiment, an example in which the heat insulating member 36 is provided in the exhaust pipe 5 is given. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which the heat insulating member 36 is omitted is also included in the present invention. included.

(3)図5には本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、バイパス通路31から排出される排気ガスが排気管5のコーン部51において最小径部分の内角部に衝突するようになる場合に好適となるように、受け部35の設置位置を設定している。   (3) FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the installation position of the receiving portion 35 is set so that the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 collides with the inner corner portion of the minimum diameter portion in the cone portion 51 of the exhaust pipe 5. It is set.

具体的に、受け部35は、前記バイパス通路31から排出される排気ガスが衝突する位置、つまり排気管5のコーン部51において最小径部分の内角部に取り付けられていて、その自由端が、コーン部51において最小径部分の外角部側に向けて横方向斜め下向きに突出されている。   Specifically, the receiving portion 35 is attached to the position where the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 collides, that is, the inner corner portion of the minimum diameter portion in the cone portion 51 of the exhaust pipe 5, and the free end thereof is The cone portion 51 protrudes obliquely downward in the lateral direction toward the outer corner portion of the smallest diameter portion.

この場合には、バイパス通路31から排出される排気ガスが受け部35に直接衝突することになって、この排気ガスの熱の一部が受け部35に伝達、蓄積されることになるので、バイパス通路31から排出された排気ガスの熱は排気管5の周壁部から大気に放出されにくくなる。この受け部35に伝達された熱は次々と排出される排気ガスと共に触媒9へと導かれるようになる。これにより、例えばエンジン1を冷間始動してから触媒9を比較的速やかに昇温させて活性化させることが可能になる。   In this case, since the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 directly collides with the receiving portion 35, a part of the heat of the exhaust gas is transmitted to and accumulated in the receiving portion 35. The heat of the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 becomes difficult to be released from the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5 to the atmosphere. The heat transmitted to the receiving portion 35 is guided to the catalyst 9 together with exhaust gas exhausted one after another. As a result, for example, after the engine 1 is cold started, the catalyst 9 can be heated up and activated relatively quickly.

しかも、この受け部35は、それに衝突する排気ガスをコーン部51の中央側から触媒9の入口側へ向けて流すようにガイドするようになる。そのため、バイパス通路31から排出される排気ガスの熱が排気管5の周壁部に奪われにくくなるので、バイパス通路31から排出される排気ガスを高温に保ったまま触媒9に導入させるうえでさらに有利になる。   Moreover, the receiving portion 35 guides the exhaust gas colliding with the receiving portion 35 so as to flow from the center side of the cone portion 51 toward the inlet side of the catalyst 9. For this reason, the heat of the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is less likely to be taken away by the peripheral wall portion of the exhaust pipe 5, so that the exhaust gas discharged from the bypass passage 31 is further introduced into the catalyst 9 while being kept at a high temperature. Become advantageous.

本発明は、エンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設置されかつ前記タービンハウジングをバイパスするバイパス通路の排出口がウェイストゲートバルブで開閉される構成の排気装置に好適に利用することが可能である。   According to the present invention, a turbocharger turbine housing and a catalyst are installed in series in the exhaust gas flow direction in the middle of an exhaust passage of an engine, and a discharge port of a bypass passage that bypasses the turbine housing is opened and closed by a waste gate valve. It can be suitably used for the exhaust device having the configuration.

1 エンジン
2 インテークマニホールド
3 エキゾーストマニホールド(排気通路の一部)
4 吸気管
5 排気管(排気通路の一部)
51 コーン部
20 ターボチャージャ
21 タービンホイール
22 コンプレッサインペラ
24 タービンハウジング
26 排出口
31 バイパス通路
32 ウェイストゲートバルブ
33 支軸
35 受け部
36 断熱部材
1 engine
2 Intake manifold
3 Exhaust manifold (part of exhaust passage)
4 Intake pipe
5 Exhaust pipe (part of exhaust passage)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 Cone part 20 Turbocharger 21 Turbine wheel 22 Compressor impeller 24 Turbine housing 26 Discharge port 31 Bypass passage 32 Wastegate valve 33 Support shaft 35 Receiving part 36 Thermal insulation member

Claims (4)

エンジンの排気通路の途中に過給機のタービンハウジングと触媒とが排気ガス流れ方向に直列に設けられ、
前記排気通路に前記過給機のタービンホイールをバイパスするためのバイパス通路が設けられ、このバイパス通路の排出口に排気ガスのバイパス量を調整するためのウェイストゲートバルブが設けられ、
前記排気通路において前記タービンハウジングと前記触媒との間の領域で当該排気通路の周壁部の内側に、前記バイパス通路から排出される排気ガスが直接衝突する受け部が設けられている、ことを特徴とするエンジンの排気装置。
A turbocharger turbine housing and a catalyst are provided in series in the exhaust gas flow direction in the middle of the exhaust passage of the engine.
A bypass passage for bypassing the turbine wheel of the supercharger is provided in the exhaust passage, and a waste gate valve for adjusting a bypass amount of the exhaust gas is provided at an exhaust port of the bypass passage,
In the exhaust passage, in a region between the turbine housing and the catalyst, a receiving portion is provided inside the peripheral wall portion of the exhaust passage so that exhaust gas discharged from the bypass passage directly collides with the exhaust passage. The engine exhaust system.
請求項1に記載のエンジンの排気装置において、
前記受け部は、それに衝突する排気ガスを前記触媒の入口側へ向けて流すようにガイドする、ことを特徴とするエンジンの排気装置。
The engine exhaust system according to claim 1,
The engine exhaust device according to claim 1, wherein the receiving portion guides exhaust gas colliding with the receiving portion to flow toward an inlet side of the catalyst.
請求項1または2に記載のエンジンの排気装置において、
前記排気通路の周壁部で前記受け部の外側に位置する領域には断熱部材が設けられる、ことを特徴とするエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine according to claim 1 or 2,
An exhaust system for an engine, characterized in that a heat insulating member is provided in a region located outside the receiving portion in the peripheral wall portion of the exhaust passage.
請求項1から3のいずれか1項に記載のエンジンの排気装置において、
前記排気通路において前記タービンハウジングと前記触媒との間の領域は、前記タービンハウジングから排出される排気ガスの排出方向に直進して、その後90度屈曲するような形状とされ、この下向き部分は前記触媒へ向けて徐々に拡径するコーン形状とされ、前記バイパス通路からの排気ガスの排出方向が前記コーン部に向けられ、このコーン部に前記受け部が設けられる、ことを特徴とするエンジンの排気装置。
The engine exhaust system according to any one of claims 1 to 3,
The region between the turbine housing and the catalyst in the exhaust passage is shaped so as to go straight in the exhaust direction of the exhaust gas exhausted from the turbine housing and then bend 90 degrees. The engine has a cone shape that gradually expands toward the catalyst, the exhaust gas discharge direction from the bypass passage is directed to the cone portion, and the receiving portion is provided in the cone portion. Exhaust system.
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