(57)【要約】【課題】構造を複雑にすることなく触媒担体の温度を速やかに活性温度まで上昇させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気タービン式の過給機（ターボチャージャ）４を備える内燃機関１の排気通路９には、ターボチャージャ４のタービンホイール４ｂが設けられ、且つ、そのタービンホイール４ｂを迂回するように排気を流すバイパス通路１０が接続される。そして、バイパス通路１０は、ウエストゲートバルブ１１によって開閉されるものとされる。排気通路９におけるバイパス通路１０の出口１０ａよりも下流側には、排気浄化用の触媒貴金属が担持された触媒担体１２が設けられている。更に、排気通路９におけるバイパス通路１０の出口１０ａよりも下流側、且つ、触媒担体１２よりも上流側の部分には、同排気通路９の内壁面が触媒貴金属でコーティングされているコート部が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービン式の過給機を備える内燃機関に適用されるものであって、
同機関の排気通路には、前記過給機のタービンホイールが設けられ、且つ、そのタービンホイールを迂回するように排気を流すバイパス通路が接続されており、
前記バイパス通路は、ウエストゲートバルブによって開閉されるものであり、
前記排気通路における前記バイパス通路の出口が繋がる部分よりも下流側には、排気浄化用の触媒貴金属が担持された触媒担体が設けられている内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路における前記バイパス通路の出口が繋がる部分よりも下流側、且つ、前記触媒担体よりも上流側の部分には、同排気通路の内壁面が触媒貴金属でコーティングされているコート部が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される内燃機関として、排気通路を流れる排気のエネルギを利用して吸気通路内の空気の過給を行う排気タービン式の過給機を備えたものが知られている。
【０００３】
こうした内燃機関お排気通路には、過給機のタービンホイールが設けられているとともに、そのタービンホイールを迂回するように排気を流すバイパス通路が接続されている。そして、バイパス通路はウエストゲートバルブによって開閉されるようになっており、そうしたウエストゲートバルブの開閉を通じてタービンホイールを通過する排気の流量を調整するようにしている。
【０００４】
また、内燃機関の排気通路において、上記バイパス通路の出口よりも下流側には、排気浄化用の触媒貴金属が担持された触媒担体が設けられている。そして、排気通路を流れる排気が触媒担体を通過するとき、排気中の成分が触媒貴金属と反応することによって排気の浄化が行われるようになる。
【０００５】
ところで、触媒担体での排気の浄化を効率良く行うためには、同触媒担体の温度を排気の浄化が効果的に行われる活性温度とする必要がある。このため、内燃機関の暖機中など触媒担体の温度が低下しているときには、同温度を速やかに活性温度まで上昇させることが望まれている。
【０００６】
ちなみに、排気がタービンホイールを通過して同排気の持つエネルギが奪われると、同排気の温度が低下して触媒担体の温度を上昇させるうえで不利となる。このため、内燃機関の暖機中など触媒担体の温度を上昇させる必要があるときには、ウエストゲートバルブを開くことにより排気をバイパス通路に流してタービンホイールを迂回させるようにしている。
【０００７】
また、特許文献１には、触媒担体に電気ヒータを設けることが記載されている。この構成によれば、内燃機関の暖機中など触媒担体の温度が低く活性温度に満たないとき、触媒担体を上記電気ヒータで加熱することによって触媒担体の温度を速やかに活性温度まで上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１０１６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１のように触媒担体に電気ヒータを設ける場合、その電気ヒータのヒータ素子や配線に耐熱性を持たせなければならず、それに伴う構造の複雑化やコストアップが問題となる。また、触媒担体での結露等に起因して電気ヒータのヒータ素子に水がかかると、それに伴う急冷によってヒータ素子にクラックが生じるおそれがあるため、そうしたことの対策も講じなければならなくなって構造が一層複雑になる。
【００１０】
本発明の目的は、構造を複雑にすることなく触媒担体の温度を速やかに活性温度まで上昇させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する排気浄化装置は、排気タービン式の過給機を備える内燃機関に適用される。同機関の排気通路には、過給機のタービンホイールが設けられ、且つ、そのタービンホイールを迂回するように排気を流すバイパス通路が接続される。そして、バイパス通路は、ウエストゲートバルブによって開閉されるものとされる。上記排気浄化装置において、内燃機関の排気通路におけるバイパス通路の出口よりも下流側には、排気浄化用の触媒貴金属が担持された触媒担体が設けられている。更に、排気通路におけるバイパス通路の出口よりも下流側、且つ、触媒担体よりも上流側の部分には、同排気通路の内壁面が触媒貴金属でコーティングされているコート部が設けられている。
【００１２】
上記構成によれば、内燃機関の暖機中などウエストゲートバルブが開かれているときには、内燃機関の排気がバイパス通路に流れてタービンホイールを迂回するようになる。このときには、バイパス通路の出口から排気通路に戻る排気中の成分が、同排気通路のコート部における触媒貴金属と反応する。そして、排気中の成分との反応を通じて上記触媒貴金属が発熱することによってコート部を通過する排気の温度が上昇し、その温度上昇した排気が触媒担体を通過するため、同触媒担体が上記排気からの熱を受けて温度上昇しやすくなる。従って、内燃機関の暖機中など触媒担体の温度が低いとき、同触媒担体の温度を速やかに活性温度まで上昇させることができる。また、このように触媒担体の温度を速やかに活性温度まで上昇させることは、上記コート部において排気通路の内壁面に触媒貴金属をコーティングするだけで実現できるため、触媒浄化装置の構造が複雑化することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】排気タービン式の過給機を備える内燃機関、及び、その排気浄化装置を示す略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１の燃焼室２に繋がる吸気通路３は排気タービン式の過給機（ターボチャージャ）４のコンプレッサハウジング５と連通しており、そのコンプレッサハウジング５内にはターボチャージャ４のコンプレッサホイール４ａが設けられている。そして、内燃機関１の燃焼室２には吸気通路３を介して空気が供給されるとともに同空気の量に対応した量の燃料が供給され、同燃料を燃焼室２内で燃焼させることによって内燃機関１が駆動される。なお、燃焼室２内で燃料が燃焼した後の排気は、同燃焼室２に接続された排気通路９に送り出される。
【００１５】
排気通路９は上記ターボチャージャ４のタービンハウジング６内を通過しており、そのタービンハウジング６内にはターボチャージャ４のタービンホイール４ｂが設けられている。そして、排気通路９を流れる排気がタービンホイール４ｂを通過することにより、同タービンホイール４ｂが回転するとともにコンプレッサホイール４ａも併せて回転し、そのコンプレッサホイール４ａの回転を通じて燃焼室２に対する吸気通路３内の空気の過給が行われる。
【００１６】
ターボチャージャ４には、排気通路９におけるタービンホイール４ｂの上流側の部分と下流側の部分とを繋いで同タービンホイール４ｂを迂回するよう排気を流すためのバイパス通路１０と、そのバイパス通路１０を開閉するためのウエストゲートバルブ１１と、が設けられている。そして、ウエストゲートバルブ１１が閉じているときには、排気通路９を流れる排気がタービンホイール４ｂを通過する。一方、ウエストゲートバルブ１１が開くと、上記排気の一部がバイパス通路１０を通過してタービンホイール４ｂを迂回するため、タービンホイール４ｂの通過する排気の流量が少なくなる。これにより、ターボチャージャ４（コンプレッサホイール４ａ）の回転速度が低く抑えられるため、内燃機関１の過給圧を低下させることができる。
【００１７】
また、排気通路９は、ターボチャージャ４におけるタービンハウジング６の下流側に接続された触媒コンバータ７のハウジング８内を通過している。触媒コンバータ７のハウジング８内には、排気浄化用の触媒貴金属（例えば白金）が担持された触媒担体１２が設けられている。この触媒担体１２は、排気通路９における上記バイパス通路１０の出口１０ａが繋がる部分よりも下流側に位置している。なお、上記触媒貴金属としては、上記白金に加えて、あるいは上記白金に代えて、金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、及びオスミニウムといったもののうちの少なくとも一つを用いることが可能である。そして、触媒コンバータ７のハウジング８内を通過する排気は、その成分が触媒担体１２に担持された貴金属と反応することによって浄化される。
【００１８】
上記触媒担体１２での排気の浄化を効率良く行うためには、排気の持つ熱や、同排気中の成分と上記貴金属との反応によって生じる熱により、同触媒担体１２の温度を排気の浄化が効果的に行われる活性温度まで上昇させ、その活性温度に保持しておく必要がある。しかし、上記排気がタービンホイール４ｂを通過することによって、同排気の持つエネルギが奪われると、排気の温度が低下して触媒担体１２の温度を上昇させるうえで不利となる。このため、内燃機関１においては、暖機中など触媒担体１２の温度を活性温度まで上昇させる必要があるときには、ウエストゲートバルブ１１を開くことにより排気をバイパス通路１０に流してタービンホイール４ｂを迂回させるようにしている。
【００１９】
ところで、内燃機関１の暖機中など触媒担体１２の温度が低いとき、より速やかに触媒担体１２の温度を活性温度まで上昇させることが望まれている。こうした要望に対応するため、触媒コンバータ７のハウジング８の内壁８ａであって、触媒担体１２よりも上流に位置しており、且つ、少なくともバイパス通路１０の出口１０ａから流出した排気（二点鎖線の矢印で図示）が直接的に当たる部分に、触媒貴金属によるコーティングが施されている。ちなみに、上記触媒貴金属としては、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、及びオスミニウムといったもののうちの少なくとも一つを用いることが可能である。なお、触媒コンバータ７のハウジング８における上記触媒貴金属のコーティングが施された部分は、排気通路９におけるバイパス通路１０の出口１０ａが繋がる部分よりも下流側、且つ、触媒担体１２よりも上流側の部分に対応して位置しており、排気通路９の内壁面を触媒貴金属でコーティングしたコート部としての役割を担う。
【００２０】
次に、本実施形態における内燃機関の排気浄化装置の作用について説明する。
内燃機関１の暖機中などウエストゲートバルブ１１が開かれているときには、内燃機関１の排気がバイパス通路１０に流れてターボチャージャ４のタービンホイール４ｂを迂回するようになる。このときには、バイパス通路１０の出口１０ａから排気通路９に戻る排気中の成分が、触媒コンバータ７のハウジング８の内壁８ａにおける触媒貴金属と反応する。そして、排気中の成分との反応を通じて上記触媒貴金属が発熱することによって排気通路９の上記貴金属に対応する部分を通過する排気の温度が上昇し、その温度上昇した排気が触媒担体１２を通過するため、同触媒担体１２が上記排気からの熱を受けて温度上昇しやすくなる。従って、内燃機関１の暖機中など触媒担体１２の温度が低いとき、同触媒担体１２の温度を速やかに活性温度まで上昇させることができる。また、このように触媒担体１２の温度を速やかに活性温度まで上昇させることは、触媒コンバータ７のハウジング８の内壁８ａ（排気通路９の内壁面）に、触媒貴金属をコーティングするだけで実現できるため、触媒浄化装置の構造が複雑化することもない。
【００２１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１の暖機中など触媒担体１２の温度が低いとき、同触媒担体１２の温度を速やかに活性温度まで上昇させることを、触媒浄化装置の構造を複雑にすることなく実現できる。
【００２２】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・内燃機関１においては、ターボチャージャ４のタービンハウジング６に対し直接的に触媒コンバータ７のハウジング８が接続される構造を採用したが、タービンハウジング６に対し排気管を介して触媒コンバータ７のハウジング８が接続される構造とし、上記排気管の内部を排気通路９が通過するようにしてもよい。この場合、排気管の内壁に触媒貴金属をコーティングすることにより、そのコーティングされた部分を、排気通路９の内壁面を触媒貴金属でコーティングしたコート部とすることも可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、４…ターボチャージャ、４ａ…コンプレッサホイール、４ｂ…タービンホイール、５…コンプレッサハウジング、６…タービンハウジング、７…触媒コンバータ、８…ハウジング、８ａ…内壁、９…排気通路、１０…バイパス通路、１０ａ…出口、１１…ウエストゲートバルブ、１２…触媒担体。
【図１】
2019157687.tif 000003