JP2882736B2 - Air introduction device in exhaust pipe of internal combustion engine - Google Patents

Air introduction device in exhaust pipe of internal combustion engine

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JP2882736B2
JP2882736B2 JP5216214A JP21621493A JP2882736B2 JP 2882736 B2 JP2882736 B2 JP 2882736B2 JP 5216214 A JP5216214 A JP 5216214A JP 21621493 A JP21621493 A JP 21621493A JP 2882736 B2 JP2882736 B2 JP 2882736B2
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air
pipe
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気管内
に導入する空気を加熱して触媒の活性化を促進し、排気
ガスの浄化効率を向上させる内燃機関の排気管内空気導
入装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for introducing air into an exhaust pipe of an internal combustion engine, which heats air introduced into the exhaust pipe of the internal combustion engine to promote the activation of a catalyst and improve the efficiency of purifying exhaust gas. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の排気管内空気導入装置と
しては、例えば特開昭51−62220号公報及び特開
昭52−110320号公報等に示されたものが知られ
ている。従来の排気管内空気導入装置では、内燃機関
(エンジン)の始動直後に触媒を極力早く昇温させて浄
化効率を向上させるために、触媒への導入空気を、機関
の発生熱や排気ガスの熱によって予熱、又は加熱器によ
って加熱している。即ち、内燃機関の始動直後は、触媒
温度が低く、排気ガスの浄化効率が低いため、触媒の上
流側に接続された空気導入管から排気管内に加熱空気を
導入し、触媒の活性化を促進している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of air introduction device in an exhaust pipe, for example, those disclosed in JP-A-51-62220 and JP-A-52-132020 are known. In the conventional exhaust pipe air introduction device, in order to improve the purification efficiency by the catalyst was warmed as much as possible quickly immediately after the start of the internal combustion engine, the air introduced into the catalytic, engine
Preheated by the heat of
Is heated. That is, immediately after the start of the internal combustion engine, since the catalyst temperature is low and the exhaust gas purification efficiency is low, heated air is introduced into the exhaust pipe from the air introduction pipe connected upstream of the catalyst to promote activation of the catalyst. doing.

【0003】排気管内に空気が導入されると、排気ガス
中のHC(炭化水素),CO(一酸化炭素)等が酸化さ
れ浄化されるが、上記のように導入空気を加熱すると、
その導入空気の熱と反応によって発生した熱とを受けて
触媒の温度が速やかに上昇し、触媒の活性化が促進され
る。この結果、活性化した触媒により上記の反応が促進
され、排気ガスの浄化効率が向上することになる。
When air is introduced into the exhaust pipe, HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide) and the like in the exhaust gas are oxidized and purified, but when the introduced air is heated as described above,
In response to the heat of the introduced air and the heat generated by the reaction, the temperature of the catalyst quickly rises, and the activation of the catalyst is promoted. As a result, the above reaction is promoted by the activated catalyst, and the purification efficiency of the exhaust gas is improved.

【0004】図8は従来の内燃機関の排気管内空気導入
装置の一例を示す構成図である。図において、内燃機関
1には、空気を導入するための吸気管2と、燃焼によっ
て生じた有害な排気ガスを大気へ排出するための排気管
3とが接続されている。吸気管2の上流部分には、大気
中の塵埃を除去するエアクリーナ4が設けられている。
エアクリーナ4の下流には、内燃機関1に吸入される空
気量を測定するためのエアフローセンサ5が設けられて
いる。さらに、エアフローセンサ5の下流には、吸気管
2の通路面積を変化させて内燃機関1に吸入される空気
量を調整するためのスロットル弁6が設けられている。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a conventional air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine. In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is connected to an intake pipe 2 for introducing air and an exhaust pipe 3 for discharging harmful exhaust gas generated by combustion to the atmosphere. An air cleaner 4 for removing dust in the atmosphere is provided at an upstream portion of the intake pipe 2.
Downstream of the air cleaner 4, an airflow sensor 5 for measuring the amount of air taken into the internal combustion engine 1 is provided. Further, a throttle valve 6 for changing the passage area of the intake pipe 2 to adjust the amount of air taken into the internal combustion engine 1 is provided downstream of the air flow sensor 5.

【0005】排気管3の途中には、化学反応によって排
気ガスを浄化する触媒を有する触媒コンバータ7が設け
られている。吸気管2のエアクリーナ4下流と排気管3
の触媒コンバータ7上流との間には、空気導入管8が接
続されている。この空気導入管8の途中には、排気管3
に空気を強制的に送り込むためのエアポンプ9が設けら
れている。このエアポンプ9としては、内燃機関1によ
り駆動される機械式のものが使用されている。
In the middle of the exhaust pipe 3, there is provided a catalytic converter 7 having a catalyst for purifying exhaust gas by a chemical reaction. Downstream of the air cleaner 4 of the intake pipe 2 and the exhaust pipe 3
An air introduction pipe 8 is connected between the upstream side of the catalytic converter 7 and the upstream side. In the middle of this air introduction pipe 8, the exhaust pipe 3
An air pump 9 is provided for forcibly sending air into the air pump. As the air pump 9, a mechanical pump driven by the internal combustion engine 1 is used.

【0006】空気導入管8のエアポンプ9の下流には、
導入空気量を調整するための空気調整弁10、導入空気
を加熱する加熱手段としての加熱器11、及び排気ガス
が空気導入管8に逆流するのを防止する逆止弁12が設
けられている。空気調整弁10及び加熱器11には、こ
れらを制御する制御器13が接続されている。
Downstream of the air pump 9 of the air introduction pipe 8,
An air regulating valve 10 for adjusting the amount of introduced air, a heater 11 as heating means for heating the introduced air, and a check valve 12 for preventing exhaust gas from flowing back to the air introducing pipe 8 are provided. . A controller 13 for controlling the air regulating valve 10 and the heater 11 is connected thereto.

【0007】内燃機関1には、その回転に応じて周期の
異なる矩形波を出力するクランク角センサ14が設けら
れている。排気管3には、排気ガス中に含まれる酸素濃
度に応じた電圧を出力する排気ガスセンサ15が設けら
れている。これらのクランク角センサ14,排気ガスセ
ンサ15及び上記したエアフローセンサ5,スロットル
弁6は制御器13に接続されており、制御器13は、こ
れら各種センサからの出力に応じて、空気調整弁10及
び加熱器11を制御する。なお、ここでは、内燃機関1
に燃料を供給するインジェクタ及びその制御系等の図示
は省略する。
[0007] The internal combustion engine 1 is provided with a crank angle sensor 14 that outputs rectangular waves having different periods in accordance with the rotation thereof. The exhaust pipe 3 is provided with an exhaust gas sensor 15 that outputs a voltage corresponding to the concentration of oxygen contained in the exhaust gas. The crank angle sensor 14, the exhaust gas sensor 15, the above-described air flow sensor 5, and the throttle valve 6 are connected to a controller 13, which controls the air regulating valve 10 and the The heater 11 is controlled. Note that here, the internal combustion engine 1
The illustration of the injector for supplying fuel to the fuel cell and its control system is omitted.

【0008】次に、動作について説明する。エアクリー
ナ4を通過した清浄な空気は、スロットル弁6の開度に
応じた量で吸気管2から内燃機関1へ送られる。内燃機
関1には、インジェクタから噴射される燃料も供給さ
れ、これらの空気と燃料との混合気が内燃機関1内で燃
焼される。そして、燃焼により発生した有害な排気ガス
は、排気管3に排出される。
Next, the operation will be described. The clean air that has passed through the air cleaner 4 is sent from the intake pipe 2 to the internal combustion engine 1 in an amount corresponding to the opening of the throttle valve 6. Fuel injected from an injector is also supplied to the internal combustion engine 1, and a mixture of the air and the fuel is burned in the internal combustion engine 1. The harmful exhaust gas generated by the combustion is discharged to the exhaust pipe 3.

【0009】一方、エアポンプ9が内燃機関1の回転に
伴って回転することにより、エアクリーナ4を通過した
空気の一部が空気導入管8に強制的に取り込まれ、空気
調整弁10に送られる。この空気調整弁10では、制御
器13で決定された最適導入空気量となるように空気量
が調整される。空気調整弁10を経た空気は、加熱器1
1で加熱された後、逆止弁12を介して排気管3の触媒
コンバータ7上流に導入される。
On the other hand, when the air pump 9 rotates with the rotation of the internal combustion engine 1, a part of the air passing through the air cleaner 4 is forcibly taken into the air introduction pipe 8 and sent to the air regulating valve 10. In the air adjustment valve 10, the air amount is adjusted so as to be the optimum introduced air amount determined by the controller 13. The air that has passed through the air regulating valve 10 is supplied to the heater 1
After being heated at 1, it is introduced into the exhaust pipe 3 upstream of the catalytic converter 7 via the check valve 12.

【0010】このようにして排気管3に導入された空気
は、内燃機関1から排出された排気ガスと混合され、触
媒コンバータ7へ導入される。触媒コンバータ7内で
は、空気が排気ガス中の有害成分であるHC,COと反
応、即ち導入空気中の酸素によりHC,COが酸化され
てH2OやCO2等に変えられ、これにより排気ガスが浄
化される。また、内燃機関1の始動直後には、触媒が活
性化されておらず、上記の反応が十分には起こらないの
で、導入空気を加熱器11で加熱することにより、触媒
の昇温を早めて活性化を促進する。
The air thus introduced into the exhaust pipe 3 is mixed with the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 and is introduced into the catalytic converter 7. In the catalytic converter 7, air reacts with HC and CO, which are harmful components in the exhaust gas, that is, HC and CO are oxidized by oxygen in the introduced air to be converted into H 2 O, CO 2, and the like. The gas is purified. Immediately after the start of the internal combustion engine 1, the catalyst is not activated, and the above reaction does not occur sufficiently. Therefore, heating the introduced air with the heater 11 accelerates the temperature rise of the catalyst. Promotes activation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の内燃機関の排気管内空気導入装置においては、
内燃機関1が車両に搭載されている場合、空気導入管8
や加熱器11に車両の走行風が当たるため、これら空気
導入管8及び加熱器11が空冷されるかたちとなり、導
入空気の温度が低くなってしまう。このため、触媒コン
バータ7に送られる排気ガスと空気との混合ガスの温度
も低くなり、触媒の昇温が阻害され、排気ガスの浄化効
率が低下してしまうという問題点があった。
In the conventional air introduction device in the exhaust pipe of an internal combustion engine configured as described above,
When the internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle, the air introduction pipe 8
Since the running air of the vehicle hits the heater 11 and the heater 11, the air introduction pipe 8 and the heater 11 are cooled by air, and the temperature of the introduced air is lowered. For this reason, there has been a problem that the temperature of the mixed gas of the exhaust gas and the air sent to the catalytic converter 7 also becomes low, the temperature rise of the catalyst is hindered, and the purification efficiency of the exhaust gas decreases.

【0012】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、排気管内に導
入される空気の温度が低下するのを防止することがで
き、これにより排気ガスの浄化効率を向上させることが
できる内燃機関の排気管内空気導入装置を得ることを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to prevent the temperature of air introduced into an exhaust pipe from decreasing, thereby reducing exhaust gas. It is an object of the present invention to obtain an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine that can improve the purification efficiency of the exhaust gas.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る内
燃機関の排気管内空気導入装置は、空気導入管の加熱手
段よりも下流側の部分と加熱手段との少なくとも一部の
外周部に、排気ガスのバイパス通路を形成するバイパス
通路形成部材を設けたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein a portion of the air introduction tube downstream of the heating means and at least a part of an outer peripheral portion of the heating means are provided. And a bypass passage forming member for forming an exhaust gas bypass passage.

【0014】請求項2の発明に係る内燃機関の排気管内
空気導入装置は、バイパス通路に排気ガスを導入するた
めに排気ガスの通路を切り替えるガス通路切替手段を設
けたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust pipe air introduction device for an internal combustion engine, wherein a gas passage switching means for switching an exhaust gas passage for introducing exhaust gas into a bypass passage is provided.

【0015】[0015]

【作用】この発明においては、空気導入管及び加熱手段
の少なくとも一部の外周部に排気ガスのバイパス通路を
形成し、そのバイパス通路に高温の排気ガスを通すこと
により、加熱手段で加熱された導入空気が車両の走行風
で冷却されるのを防止する。
In the present invention, an exhaust gas bypass passage is formed in at least a part of the outer periphery of the air introduction pipe and the heating means, and high-temperature exhaust gas is passed through the bypass passage to be heated by the heating means. This prevents the introduced air from being cooled by the traveling wind of the vehicle.

【0016】[0016]

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1はこの発明の実施例1による内燃機関の
排気管内空気導入装置を示す構成図、図2は図1の要部
を拡大して示す構成図であり、図8と同一又は相当部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an enlarged main part of FIG. 1. The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0017】図において、空気導入管8の加熱器11よ
り下流側の部分には、その外周を覆うようにバイパス通
路形成部材である外筒21が設けられている。外筒21
の加熱器11側端部近傍と排気管3との間は、排気ガス
流入管22により連通されている。また、外筒21の反
対側の端部近傍と排気管3との間は、排気ガス流出管2
3により連通されている。従って、排気管3内を流れる
排気ガスの一部は、空気導入管8と外筒21との間にバ
イパスして流れるようになっている。即ち、外筒21の
内側には、排気ガスのバイパス通路が形成されている。
In the figure, an outer cylinder 21 as a bypass passage forming member is provided at a portion of the air introduction pipe 8 downstream of the heater 11 so as to cover the outer periphery thereof. Outer cylinder 21
An exhaust gas inflow pipe 22 communicates between the vicinity of the heater 11 side end and the exhaust pipe 3. Further, between the vicinity of the end on the opposite side of the outer cylinder 21 and the exhaust pipe 3, an exhaust gas outflow pipe 2 is provided.
3 communicates. Therefore, part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 3 flows between the air inlet pipe 8 and the outer cylinder 21 by bypass. That is, an exhaust gas bypass passage is formed inside the outer cylinder 21.

【0018】また、エアポンプ9は、内燃機関1によっ
て駆動される従来同様の機械式のものでもよいが、この
実施例1では、DC電源によって駆動される電気モータ
式のものが使用され、制御器13によりその駆動が制御
されるようになっている。さらに、空気調整弁10とし
ては、負圧によってダイヤフラムを作動させて開度を変
化させる機械式のものや、電磁式のソレノイド弁や、ス
テッピングモータ弁等が使用される。
The air pump 9 may be of a mechanical type similar to the conventional type driven by the internal combustion engine 1, but in the first embodiment, an air pump of an electric motor type driven by a DC power supply is used. 13 controls the driving. Further, as the air adjusting valve 10, a mechanical type in which a diaphragm is operated by a negative pressure to change an opening degree, an electromagnetic solenoid valve, a stepping motor valve, or the like is used.

【0019】次に、動作について説明する。エアポンプ
9は、制御器13からの制御信号を受けて、内燃機関1
の回転に応じて回転する。これにより、エアクリーナ4
を通過した清浄な空気の一部が空気導入管8に取り込ま
れ、空気調整弁10に送られる。この空気調整弁10で
は、制御器13で決定された最適導入空気量となるよう
に空気量が調整される。最適量に調整された空気は、加
熱器11で加熱された後、逆止弁12を介して排気管3
内の触媒コンバータ7上流に導入される。
Next, the operation will be described. The air pump 9 receives a control signal from the controller 13 and
It rotates according to the rotation of. Thereby, the air cleaner 4
A part of the clean air that has passed through is taken into the air introduction pipe 8 and sent to the air regulating valve 10. In the air adjustment valve 10, the air amount is adjusted so as to be the optimum introduced air amount determined by the controller 13. After the air adjusted to the optimum amount is heated by the heater 11, the air is exhausted into the exhaust pipe 3 through the check valve 12.
Is introduced upstream of the catalytic converter 7.

【0020】このとき、この実施例1の装置では、空気
導入管8の加熱器11より下流側の部分及び逆止弁12
が外筒21で覆われて二重構造となっており、外筒21
の内側に高温の排気ガスが流れている。即ち、排気ガス
流入管22から外筒21内に流入した排気ガスは、図2
に示すように、空気導入管8や逆止弁12の周りを沿う
状態で外筒21内を流れ、排気ガス流出管23から排気
管3へ戻される。
At this time, in the apparatus of the first embodiment, the portion of the air inlet pipe 8 downstream of the heater 11 and the check valve 12
Is covered with an outer cylinder 21 to form a double structure.
High temperature exhaust gas flows inside. That is, the exhaust gas flowing into the outer cylinder 21 from the exhaust gas inflow pipe 22
As shown in the figure, the air flows in the outer cylinder 21 along the air introduction pipe 8 and the check valve 12 and returns from the exhaust gas outflow pipe 23 to the exhaust pipe 3.

【0021】従って、車両の走行風により空気導入管8
が直接冷却されることがなく、冷却された空気導入管8
により導入空気が冷却されることもない。このため、加
熱器11で加熱された導入空気を、高温状態に保温して
排気管3に導入することができる。また、外筒21内の
排気ガスが導入空気により温められ、この温められた排
気ガスが排気ガス流出管23から排気管3内に戻される
ため、排気管3を流れる排気ガスが一層高温となる。
Therefore, the air introduction pipe 8 is generated by the wind of the vehicle.
Is not directly cooled, and the cooled air introduction pipe 8 is cooled.
Therefore, the introduced air is not cooled. Therefore, the introduced air heated by the heater 11 can be kept at a high temperature and introduced into the exhaust pipe 3. Further, the exhaust gas in the outer cylinder 21 is heated by the introduced air, and the heated exhaust gas is returned from the exhaust gas outflow pipe 23 into the exhaust pipe 3, so that the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 has a higher temperature. .

【0022】このようにして保温され排気管3に導入さ
れた空気は、内燃機関1から排出された高温の排気ガス
と混合され、触媒コンバータ7に導入される。この触媒
コンバータ7内では、空気が排気ガス中の有害成分であ
るHC,COと反応して、排気ガスが浄化される。即
ち、HC,COが酸化されてH2OやCO2等に転化され
る。
The air thus kept warm and introduced into the exhaust pipe 3 is mixed with the high-temperature exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 and introduced into the catalytic converter 7. In the catalytic converter 7, air reacts with HC and CO, which are harmful components in the exhaust gas, to purify the exhaust gas. That is, HC and CO are oxidized and converted into H 2 O, CO 2 and the like.

【0023】このような触媒コンバータ7での浄化効率
の一例として、図3は触媒入口ガス温と転化率との関係
を示す関係図である。図のように、触媒温度が400℃
に上昇した場合、排気ガス中のCOは100%無害化成
分に転化される。従って、この実施例1のように、走行
風による導入空気の冷却を防止することにより、触媒温
度をより高温にすることができ、排気ガスの浄化効率を
向上させることができる。
FIG. 3 is a relationship diagram showing the relationship between the catalyst inlet gas temperature and the conversion rate as an example of such purification efficiency in the catalytic converter 7. As shown in the figure, the catalyst temperature is 400 ° C.
, The CO in the exhaust gas is converted to a 100% detoxifying component. Therefore, as in the first embodiment, by preventing cooling of the introduced air due to the traveling wind, the catalyst temperature can be made higher, and the purification efficiency of the exhaust gas can be improved.

【0024】実施例2.次に、図4はこの発明の実施例
2による内燃機関の排気管内空気導入装置の要部を示す
構成図である。上記実施例1では、空気導入管8の加熱
器11より下流側の部分に外筒21を設けたが、この実
施例2では、実施例1の外筒21に加えて、バイパス通
路形成部材である外筒24を加熱器11の外周にも設
け、排気ガス流入管22、外筒24、接続管25、外筒
21、排気ガス流出管23の順で流れる排気ガスのバイ
パス通路を形成している。
Embodiment 2 FIG. Next, FIG. 4 is a configuration diagram showing a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the outer cylinder 21 is provided at a portion downstream of the heater 11 of the air introduction pipe 8, but in the second embodiment, in addition to the outer cylinder 21 of the first embodiment, a bypass passage forming member is used. A certain outer cylinder 24 is also provided on the outer periphery of the heater 11 to form a bypass passage for the exhaust gas flowing in the order of the exhaust gas inflow pipe 22, the outer cylinder 24, the connection pipe 25, the outer cylinder 21, and the exhaust gas outflow pipe 23. I have.

【0025】図5は加熱器11の昇温特性を示す通電時
間と加熱空気温度との関係図であり、破線は走行風によ
る冷却がある場合、実線は走行風のない場合をそれぞれ
示している。この実施例2のような装置では、空気導入
管8だけでなく加熱器11の周りにも高温の排気ガスが
流れるため、走行風による加熱器11の冷却が防止され
る。従って、加熱器の加熱効率が図5の破線から実線の
ように向上する。即ち、導入空気の温度を短時間でより
高温まで上げることができるようになる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the energizing time and the temperature of the heated air indicating the temperature rise characteristics of the heater 11, wherein the broken line indicates the case where cooling by the traveling wind is present, and the solid line indicates the case where there is no traveling wind. . In the apparatus according to the second embodiment, since the high-temperature exhaust gas flows not only around the air introduction pipe 8 but also around the heater 11, cooling of the heater 11 by traveling wind is prevented. Therefore, the heating efficiency of the heater is improved from the broken line to the solid line in FIG. That is, the temperature of the introduced air can be raised to a higher temperature in a short time.

【0026】実施例3.次に、図6はこの発明の実施例
3による内燃機関の排気管内空気導入装置の要部を示す
構成図である。図において、空気導入管8の加熱器11
より下流側の外周部には、バイパス通路形成部材である
保温管26が螺旋状に巻き付けられている。この保温管
26の両端部には、排気ガス流入管22及び排気ガス流
出管23が接続されており、これらにより排気ガスのバ
イパス通路が形成されている。
Embodiment 3 FIG. Next, FIG. 6 is a configuration diagram showing a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, a heater 11 of an air introduction pipe 8 is shown.
A heat retaining tube 26, which is a bypass passage forming member, is spirally wound around the outer peripheral portion on the downstream side. An exhaust gas inflow pipe 22 and an exhaust gas outflow pipe 23 are connected to both ends of the heat retaining pipe 26, and these form an exhaust gas bypass passage.

【0027】このような保温管26を用いた装置では、
保温管26内に高温の排気ガスが流れるため、空気導入
管8が走行風により冷却されるのが防止され、加熱器1
1で加熱された空気が高温状態に保温されて排気管3内
に導入される。また、保温管26内を流れる排気ガスを
温めることができ、温められた排気ガスを排気管3内に
戻すことにより、排気管3を流れる排気ガス温度が一層
高温となり、排気ガスの浄化が促進される。
In an apparatus using such a heat retaining tube 26,
Since the high-temperature exhaust gas flows into the heat retaining pipe 26, the air introduction pipe 8 is prevented from being cooled by the traveling wind, and the heater 1
The air heated in 1 is kept at a high temperature and introduced into the exhaust pipe 3. Further, the exhaust gas flowing through the heat retaining pipe 26 can be warmed, and the heated exhaust gas is returned into the exhaust pipe 3 so that the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 becomes even higher, and the purification of the exhaust gas is promoted. Is done.

【0028】実施例4.次に、図7はこの発明の実施例
7による内燃機関の排気管内空気導入装置の要部を示す
構成図である。図において、排気管3の排気ガス流入管
22の接続部下流には、ガス通路切替手段である通路開
閉弁31が設けられている。この通路開閉弁31は、排
気管3の通路面積を小さくすることによって、排気ガス
を排気ガス流入管22側に強制的に流入させる。また、
通路開閉弁31の開度は、制御器13からの制御信号に
より、内燃機関1の運転状態や経過時間に応じて調整さ
れる。なお、他の構成は、上記実施例1と同様である。
Embodiment 4 FIG. Next, FIG. 7 is a configuration diagram showing a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, a passage opening / closing valve 31 as a gas passage switching means is provided downstream of a connection portion of the exhaust pipe 3 with the exhaust gas inflow pipe 22. The passage opening / closing valve 31 forcibly causes exhaust gas to flow into the exhaust gas inflow pipe 22 by reducing the passage area of the exhaust pipe 3. Also,
The opening degree of the passage opening / closing valve 31 is adjusted according to the operation state and the elapsed time of the internal combustion engine 1 by a control signal from the controller 13. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

【0029】次に、動作について説明する。内燃機関1
から排出された排気ガスは、排気管3を通って触媒コン
バータ7に送られるが、エアポンプ9,空気調整弁10
及び加熱器11等が制御器13からの制御信号により動
作しているときには、通路開閉弁31の開度は、内燃機
関1の運転状態が悪化しない程度まで極力小さくされ、
排気ガス流入管22に送られる排気ガス量が多くされ
る。また、排気管内空気導入制御が行われていないとき
には、通路開閉弁31の開度が全開にされ、排気管3の
圧力損失が少なくされる。
Next, the operation will be described. Internal combustion engine 1
The exhaust gas exhausted from the exhaust gas is sent to the catalytic converter 7 through the exhaust pipe 3, where the air pump 9 and the air regulating valve 10
When the heater 11 and the like are operating according to the control signal from the controller 13, the opening of the passage opening / closing valve 31 is reduced as much as possible so that the operating state of the internal combustion engine 1 does not deteriorate,
The amount of exhaust gas sent to the exhaust gas inflow pipe 22 is increased. When the air introduction control in the exhaust pipe is not performed, the opening of the passage opening / closing valve 31 is fully opened, and the pressure loss in the exhaust pipe 3 is reduced.

【0030】従って、導入空気の保温が必要なときに
は、外筒21内のバイパス通路に排気ガスを強制的に送
ることができ、十分な保温効果が得られる。また、排気
管3内に空気を導入しないときには、排気管3の通路面
積を拡大することにより、排気ガス流入管22に排気ガ
スが殆ど流入しないようにして、高負荷走行時の排気圧
力損失を少なくすることができる。
Therefore, when it is necessary to keep the temperature of the introduced air, the exhaust gas can be forcibly sent to the bypass passage in the outer cylinder 21, and a sufficient heat retaining effect can be obtained. When air is not introduced into the exhaust pipe 3, the passage area of the exhaust pipe 3 is increased so that the exhaust gas hardly flows into the exhaust gas inflow pipe 22, and the exhaust pressure loss during high load traveling is reduced. Can be reduced.

【0031】なお、上記各実施例では逆止弁12を加熱
器11の下流に設置しているが、排気管3を流れる排気
ガスの逆流を阻止することができれば、空気導入管8の
他の部分に設けてよい。
Although the check valve 12 is provided downstream of the heater 11 in each of the above embodiments, if the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 can be prevented from flowing backward, another check valve can be provided. It may be provided in a part.

【0032】また、上記実施例4では制御器13からの
制御信号により開度が変化する通路開閉弁31を用いて
排気ガスを排気ガス流入管22に流入させるようにした
が、排気ガスを排気ガス流入管22側に強制的に送るこ
とができれば、例えば通路を完全に切り替える3方弁や
バキューム式のカットバルブなどを用いてもよい。
Further, in the fourth embodiment, the exhaust gas is caused to flow into the exhaust gas inflow pipe 22 by using the passage opening / closing valve 31 whose opening degree changes according to the control signal from the controller 13. As long as it can be forcibly sent to the gas inflow pipe 22 side, for example, a three-way valve for completely switching the passage or a vacuum cut valve may be used.

【0033】さらに、上記各実施例では内燃機関1の運
転状態を検出する各種センサからの信号を受けて制御器
13がエアポンプ9,空気調整弁10及び加熱器11等
を制御する構成となっているが、内燃機関1の各種温度
やバッテリ電圧、大気圧等により補正した制御信号を出
力するようにしてもよい。また、制御器13は、内燃機
関1の燃料制御等を行うエンジン制御器(図示せず)と
一体構成としてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the controller 13 controls the air pump 9, the air regulating valve 10, the heater 11 and the like in response to signals from various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 1. However, a control signal corrected based on various temperatures, battery voltage, atmospheric pressure, and the like of the internal combustion engine 1 may be output. Further, the controller 13 may be integrated with an engine controller (not shown) for performing fuel control and the like of the internal combustion engine 1.

【0034】さらにまた、外筒21,24,排気ガス流
入管22,排気ガス流出管23,接続管25及び保温管
26等の外周を、断熱材や保温効果のある材料で覆って
もよく、導入空気の冷却をより確実に防止することがで
きる。また、排気ガス流入管22は極力短くするのが好
ましいのは言うまでもない。
Further, the outer circumferences of the outer cylinders 21, 24, the exhaust gas inflow pipe 22, the exhaust gas outflow pipe 23, the connection pipe 25, the heat insulation pipe 26 and the like may be covered with a heat insulating material or a material having a heat insulation effect. Cooling of the introduced air can be more reliably prevented. Needless to say, it is preferable to make the exhaust gas inflow pipe 22 as short as possible.

【0035】また、吐出する空気量を調整できる電気モ
ータ式のエアポンプ9を使用する場合には、空気調整弁
10を省略してもよい。
When an electric motor type air pump 9 capable of adjusting the amount of air to be discharged is used, the air adjusting valve 10 may be omitted.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
内燃機関の排気管内空気導入装置は、空気導入管の加熱
手段よりも下流側の部分と加熱手段との少なくとも一部
の外周部に、排気ガスのバイパス通路を形成するバイパ
ス通路形成部材を設け、そのバイパス通路に高温の排気
ガスを導入するようにしたので、排気管内に導入される
空気の温度が車両の走行風により低下するのを防止する
ことができるとともに、排気ガスを温めることができ、
これにより加熱手段の加熱効率の低下を抑えることがで
きるとともに、排気ガスの浄化効率を向上させることが
できるなどの効果を奏する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the apparatus for introducing air into an exhaust pipe of an internal combustion engine has a portion downstream of the heating means of the air introduction pipe and an outer peripheral portion of at least a part of the heating means. Is provided with a bypass passage forming member for forming an exhaust gas bypass passage, and a high-temperature exhaust gas is introduced into the bypass passage, so that the temperature of the air introduced into the exhaust pipe is reduced by the traveling wind of the vehicle. Can be prevented and the exhaust gas can be warmed,
As a result, it is possible to suppress a decrease in the heating efficiency of the heating means and to improve the exhaust gas purification efficiency.

【0037】また、請求項2の発明の内燃機関の排気管
内空気導入装置は、バイパス通路に排気ガスを導入する
ために排気ガスの通路を切り替えるガス通路切替手段を
設けたので、上記請求項1の発明と同様の効果に加え
て、導入空気の保温が必要なときには、排気ガスをバイ
パス通路に強制的に流入させて十分に保温することがで
き、また排気管内に空気を導入しないときには、排気管
通路面積を拡大して高負荷走行時の排気圧力損失を少な
くすることができるなどの効果を奏する。
Further, the exhaust pipe air introduction device for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention is provided with the gas passage switching means for switching the exhaust gas passage for introducing the exhaust gas into the bypass passage. In addition to the same effects as those of the invention, when it is necessary to keep the introduced air warm, the exhaust gas can be forcibly flown into the bypass passage to keep the temperature sufficiently, and when the air is not introduced into the exhaust pipe, the exhaust gas can be exhausted. This has the effect of increasing the pipe passage area and reducing the exhaust pressure loss during high-load running.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1による内燃機関の排気管内
空気導入装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部を拡大して示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an enlarged main part of FIG. 1;

【図3】図1の装置の触媒入口ガス温と転化率との関係
の一例を示す関係図である。
FIG. 3 is a relationship diagram showing an example of a relationship between a catalyst inlet gas temperature and a conversion rate of the apparatus of FIG.

【図4】この発明の実施例2による内燃機関の排気管内
空気導入装置の要部を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention;

【図5】走行風による冷却がある場合とない場合との加
熱器の昇温特性の違いを示す通電時間と加熱空気温度と
の関係図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the energizing time and the temperature of the heated air, showing the difference in the temperature rise characteristics of the heater between when there is cooling by running wind and when there is no cooling.

【図6】この発明の実施例3による内燃機関の排気管内
空気導入装置の要部を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention;

【図7】この発明の実施例4による内燃機関の排気管内
空気導入装置の要部を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a main part of an air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine according to Embodiment 4 of the present invention;

【図8】従来の内燃機関の排気管内空気導入装置の一例
を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a conventional air introduction device in an exhaust pipe of an internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃機関 3 排気管 7 触媒コンバータ 8 空気導入管 11 加熱器(加熱手段) 21 外筒(バイパス通路形成部材) 24 外筒(バイパス通路形成部材) 26 保温管(バイパス通路形成部材) 31 通路開閉弁(ガス通路切替手段) Reference Signs List 1 internal combustion engine 3 exhaust pipe 7 catalytic converter 8 air introduction pipe 11 heater (heating means) 21 outer cylinder (bypass passage forming member) 24 outer cylinder (bypass passage forming member) 26 heat retaining pipe (bypass passage forming member) 31 passage opening and closing Valve (gas passage switching means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/30 F01N 3/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F01N 3/30 F01N 3/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気管内の触媒よりも上流に
空気を導入する空気導入管と、この空気導入管に設けら
れ、導入する空気を加熱する加熱手段と、上記空気導入
管の上記加熱手段よりも下流側の部分と上記加熱手段と
の少なくとも一部の外周部に設けられ、上記外周部に排
気ガスのバイパス通路を形成するバイパス通路形成部材
とを備えていることを特徴とする内燃機関の排気管内空
気導入装置。
1. An air introduction pipe for introducing air upstream of a catalyst in an exhaust pipe of an internal combustion engine, heating means provided in the air introduction pipe for heating the introduced air, and heating of the air introduction pipe. An internal combustion engine provided with a bypass passage forming member provided on at least a part of an outer peripheral portion of a portion downstream of the unit and the heating unit and forming a bypass passage for exhaust gas on the outer peripheral unit. Air introduction device in the exhaust pipe of the engine.
【請求項2】 内燃機関の排気管内の触媒よりも上流に
空気を導入する空気導入管と、この空気導入管に設けら
れ、導入する空気を加熱する加熱手段と、上記空気導入
管の上記加熱手段よりも下流側の部分と上記加熱手段と
の少なくとも一部を覆うように設けられ、上記外周部に
排気ガスのバイパス通路を形成するバイパス通路形成部
材と、上記バイパス通路に上記排気ガスを導入するため
に上記排気ガスの通路を切り替えるガス通路切替手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の排気管内空気
導入装置。
2. An air introduction pipe for introducing air upstream of a catalyst in an exhaust pipe of an internal combustion engine, heating means provided on the air introduction pipe for heating the introduced air, and heating of the air introduction pipe. A bypass passage forming member that is provided so as to cover at least a part of the heating unit and a portion downstream of the unit and that forms an exhaust gas bypass passage in the outer peripheral portion; and that the exhaust gas is introduced into the bypass passage. And a gas passage switching means for switching the passage of the exhaust gas to perform the exhaust gas in the exhaust pipe of the internal combustion engine.
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