内燃机的排气系统技术方案

技术编号:20129700 阅读:37 留言:0更新日期:2019-01-16 14:46
本发明专利技术涉及内燃机的排气系统,其目的在于,在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中,抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水。所述排气系统具备:具备透平的增压器;排气净化催化剂;旁通通路;WGV;以及设置于特定排气通路的空燃比传感器,以透平出口部与上游侧端面为预定的接近状态并且透平的旋转中心轴的延长线不与特定排气通路的壁面交叉而是与上游侧端面交叉的方式配置透平以及排气净化催化剂,所述内燃机的排气系统的特征在于,空燃比传感器在特定排气通路的周向上配置于除了因透平回旋流而流动的旁通排气所到达的范围之外的位置。

Exhaust System of Internal Combustion Engine

The present invention relates to the exhaust system of an internal combustion engine. Its purpose is to suppress the contamination of the exhaust sensor caused by condensation water in the exhaust passage between the turbine and the exhaust purification catalyst, which is close to the configuration of the turbine and the exhaust purification catalyst. The exhaust system includes: turbocharger with turbine; exhaust purification catalyst; bypass path; WGV; and air-fuel ratio sensor arranged in a specific exhaust path, which configures the turbine in a way that the extension line of the rotating central axis of the turbine is not intersected with the wall of a specific exhaust path, but with the upstream side face in a predetermined proximity state with the outlet of the turbine and the upstream side face. As well as the exhaust purification catalyst, the exhaust system of the internal combustion engine is characterized by that the air-fuel ratio sensor is arranged in a position in the circumference of a specific exhaust passage beyond the reach of bypass exhaust gas flowing due to the turbine cyclone.

【技术实现步骤摘要】
内燃机的排气系统
本专利技术涉及内燃机的排气系统,所述排气系统具备:利用排气能量来驱动离心式的压缩机的排气透平增压器(排气涡轮增压器);配置于比该增压器的透平靠下游的位置的排气净化催化剂;以及配置于透平与排气净化催化剂之间的排气传感器。
技术介绍
在内燃机的排气通路设置有增压器的透平的构成中,存在设置绕过该透平的旁通通路的情况。并且,在专利文献1中公开了在比透平以及旁通通路靠下游侧的排气通路设置有空燃比传感器的技术。根据该技术,配置为,在从透平向排气通路流出的排气(以下,也存在称为“透平排气”的情况)与从旁通通路向排气通路流出的排气(以下,也存在称为“旁通排气”的情况)混合之前,空燃比传感器与该透平排气接触。另外,在内燃机的排气通路中,通常排气净化催化剂被设置于比增压器的透平和/或旁通通路靠下游侧的位置。并且,在专利文献2中公开了在旁通通路设置废气旁通阀(以下,也存在称为“WGV”的情况),并在内燃机的冷起动时将WGV打开的技术。根据该技术,使用通过了旁通通路的较高温的排气来使设置于比旁通通路靠下游侧的位置的排气净化催化剂升温。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2014-013004号公报专利文献2:日本特开2003-254051号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题从内燃机排出的排气中包含水分,在内燃机处于冷状态时,在排气通路中排气中的水分能够成为冷凝水。并且,当在比透平靠上游侧的排气通路和/或、透平、旁通通路中产生冷凝水时,冷凝水会从透平的出口部和/或旁通通路的出口部向排气通路流出。在此,当设置于排气通路的排气传感器暴露于冷凝水时,该排气传感器有可能产生异常。另一方面,以往以来已知有,在内燃机处于冷状态时,使用温度比透平排气高的旁通排气来使排气净化催化剂升温的情况。在该情况下,为了尽可能快地使排气净化催化剂升温,考虑相对于透平排气使旁通排气尽可能地多。在此,在使旁通排气尽可能地多的情况下,从旁通通路的出口部向排气通路流出的冷凝水变多。因此,排气传感器很可能暴露于从旁通通路与旁通排气一起流出的冷凝水。并且,根据现有文献等记载的技术,已知有将空燃比传感器(排气传感器)配置于与和旁通排气混合前的透平排气接触的位置的情况。在该情况下,也考虑抑制与旁通排气一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。然而,以尽可能快地使排气净化催化剂升温为目的,在透平与排气净化催化剂接近配置的构成中,难以将排气传感器配置于与和旁通排气混合前的透平排气接触的位置。也就是说,在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中,在透平与排气净化催化剂接近配置的情况下,与不这样的情况相比,难以将排气传感器配置于能够抑制与旁通排气一起流通的冷凝水造成的沾水的位置。因此,本专利技术的专利技术人新着眼于从排气通路的周向的观点出发的传感器位置。本专利技术是鉴于上述的问题点而做出的,其目的在于,提供一种能够在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中,抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水的技术。用于解决问题的技术方案在本专利技术的内燃机的排气系统中,排气传感器在透平与排气净化催化剂之间的排气通路的周向上配置于除了内燃机处于冷状态时且因在该排气通路一边沿着该排气通路的壁面回旋一边流通的回旋排气而流动的旁通排气所到达的范围之外的位置。更详细而言,一种内燃机的排气系统,所述排气系统具备:增压器,其具备设置于内燃机的排气通路的透平;排气净化催化剂,其设置于比所述透平靠下游的位置的所述排气通路;旁通通路,其从比所述透平靠上游的位置的所述排气通路分支,并绕过该透平而与比所述排气净化催化剂靠上游的位置的所述排气通路合流;废气旁通阀,其能够变更所述旁通通路中的排气的流路截面积;以及排气传感器,其设置于作为所述透平与所述排气净化催化剂之间的所述排气通路的特定排气通路,以所述透平的出口部与所述排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态、并且所述透平的旋转中心轴的延长线不与所述特定排气通路的壁面交叉而与所述排气净化催化剂的上游侧端面交叉的方式配置所述透平以及所述排气净化催化剂,并且,所述排气系统构成为,在所述内燃机处于冷状态且所述废气旁通阀的开度为预定开度时,从所述旁通通路向所述特定排气通路流出的旁通排气指向所述排气净化催化剂的上游侧端面,所述内燃机的排气系统的特征在于,所述排气传感器在所述特定排气通路的周向上配置于除了第一范围之外的位置,该第一范围是在所述内燃机处于冷状态时的、因从所述透平向所述特定排气通路流出并在该特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的回旋排气而流动了的所述旁通排气所到达的范围。在这样的内燃机中,透平的出口部与排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态,所以在上述的特定排气通路中可抑制从排气向通路壁的散热。在此,预定的接近状态是,以使得从透平的出口部到排气净化催化剂的上游侧端面为止的距离与排气净化催化剂的直径的比率属于1.0附近的预定范围的方式配置透平以及排气净化催化剂的状态。另外,构成为在内燃机处于冷状态且WGV的开度为预定开度时,旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面,所以能够有效地将旁通排气的热向排气净化催化剂传递。也就是说,上述的内燃机构成为能够尽可能快地使排气净化催化剂升温。在此,上述的预定开度换言之是内燃机处于冷状态时的WGV的开度(以下,也存在称为“冷开度”的情况)。并且,该冷开度是能够使用旁通排气使排气净化催化剂尽可能快地升温的开度。冷开度例如为WGV的全开开度。在该情况下,能够相对于透平排气使旁通排气尽可能地多。或者,冷开度例如是使旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面的大致中央部的开度。在该情况下,排气净化催化剂更容易升温。并且,当使WGV的开度成为冷开度时,旁通排气的流量比透平排气的流量多。在此,从旁通通路向特定排气通路流出的冷凝水有随着旁通排气的流动而一起在特定排气通路流通的倾向。因此,在内燃机处于冷状态时,容易发生随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。因此,优选将排气传感器配置于旁通排气不到达的位置。在此,旁通排气因作为在特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的透平排气的回旋排气的流动(以下,也存在称为“透平回旋流”的情况)而流动。因此,本专利技术的专利技术人在考虑了透平回旋流对旁通排气的影响之后,对特定排气通路的周向上的观点的排气传感器的配置进行了锐意研究。这样一来,旁通排气的流动方向向回旋排气的回旋方向弯曲。在此,在本专利技术的内燃机的排气系统中,构成为在内燃机处于冷状态时旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面,但是此时的实际的旁通排气会在向排气净化催化剂的上游侧端面流入之前扩散一定程度。因此,在内燃机处于冷状态时,旁通排气也能够到达特定排气通路的壁面附近。此时,在特定排气通路的壁面附近,旁通排气的流动因透平回旋流而弯曲。并且,在内燃机处于冷状态时,像这样因透平回旋流而弯曲了的旁通排气会到达特定排气通路的周向上的上述的第一范围。于是,当排气传感器在特定排气通路的周向上配置于除了第一范围之外的位置时,可抑制随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。由此,在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的排气系统,所述排气系统具备:增压器,其具备设置于内燃机的排气通路的透平;排气净化催化剂,其设置于比所述透平靠下游的位置的所述排气通路;旁通通路,其从比所述透平靠上游的位置的所述排气通路分支,并绕过该透平而与比所述排气净化催化剂靠上游的位置的所述排气通路合流;废气旁通阀,其能够变更所述旁通通路中的排气的流路截面积;以及排气传感器,其设置于作为所述透平与所述排气净化催化剂之间的所述排气通路的特定排气通路,以所述透平的出口部与所述排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态、并且所述透平的旋转中心轴的延长线不与所述特定排气通路的壁面交叉而与所述排气净化催化剂的上游侧端面交叉的方式配置所述透平以及所述排气净化催化剂,并且,所述排气系统构成为,在所述内燃机处于冷状态且所述废气旁通阀的开度为预定开度时,从所述旁通通路向所述特定排气通路流出的旁通排气指向所述排气净化催化剂的上游侧端面,所述内燃机的排气系统的特征在于,所述排气传感器在所述特定排气通路的周向上配置于除了第一范围之外的位置,该第一范围是在所述内燃机处于冷状态时的、因从所述透平向所述特定排气通路流出并在该特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的回旋排气而流动了的所述旁通排气所到达的范围。...

【技术特征摘要】
2017.07.04 JP 2017-1311271.一种内燃机的排气系统,所述排气系统具备:增压器,其具备设置于内燃机的排气通路的透平;排气净化催化剂,其设置于比所述透平靠下游的位置的所述排气通路;旁通通路,其从比所述透平靠上游的位置的所述排气通路分支,并绕过该透平而与比所述排气净化催化剂靠上游的位置的所述排气通路合流;废气旁通阀,其能够变更所述旁通通路中的排气的流路截面积;以及排气传感器,其设置于作为所述透平与所述排气净化催化剂之间的所述排气通路的特定排气通路,以所述透平的出口部与所述排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态、并且所述透平的旋转中心轴的延长线不与所述特定排气通路的壁面交叉而与所述排气净化催化剂的上游侧端面交叉的方式配置所述透平以及所述排气净化催化剂,并且,所述排气系统构成为,在所述内燃机处于冷状态且所述废气旁通阀的开度为预定开度时,从所述旁通通路向所述特定排气通路流出的旁通排气指向所述排气净化催化剂的上游侧端面,所述内燃机的排...

【专利技术属性】
技术研发人员:木村光壹入泽泰之角冈卓
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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