JPH051616Y2 - - Google Patents

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JPH051616Y2
JPH051616Y2 JP18203686U JP18203686U JPH051616Y2 JP H051616 Y2 JPH051616 Y2 JP H051616Y2 JP 18203686 U JP18203686 U JP 18203686U JP 18203686 U JP18203686 U JP 18203686U JP H051616 Y2 JPH051616 Y2 JP H051616Y2
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pipe
catalyst
pump
exhaust
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は触媒を用いる内燃機関の排気浄化装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine using a catalyst.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

触媒を用いる内燃機関の排気浄化装置におい
て、エンジンの冷間時の触媒浄化性能を高めるた
め、排気マニホルドおよび触媒上流側の排気管を
保温して触媒への導入排気の温度低下を防止し、
触媒の活性化を早めるようにした技術はよく知ら
れている。
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that uses a catalyst, in order to improve the catalyst purification performance when the engine is cold, the exhaust manifold and the exhaust pipe upstream of the catalyst are kept warm to prevent the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst from decreasing.
Techniques for accelerating catalyst activation are well known.

一方、触媒の耐久性を確保するため、排気マニ
ホルドおよび触媒上流側の排気管を水や空気等で
冷却して触媒に導入する排気の温度を低下させ、
触媒が過度に高温になるのを防止する技術もよく
知られている(実開昭57−87114号公報参照)。
On the other hand, in order to ensure the durability of the catalyst, the exhaust manifold and the exhaust pipe upstream of the catalyst are cooled with water or air to lower the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst.
A technique for preventing the catalyst from becoming excessively high temperature is also well known (see Japanese Utility Model Application Publication No. 87114/1983).

しかし、これら従来の排気浄化装置において
は、排気温度の保持又は排気温度の低下のいずれ
か一方のみを意図する構造であるため、エンジン
冷間時と暖機時との双方に適合し得るものではな
く、本出願人はこのような問題点を解決すべく、
エンジンの冷間時および暖機時の双方の要求に適
合し得る排気浄化装置を提供した(実願昭61−
147674号参照)。
However, these conventional exhaust purification devices are designed to maintain only the exhaust temperature or reduce the exhaust temperature, so they are not suitable for both when the engine is cold and when the engine is warmed up. In order to solve these problems, the applicant has
Provided an exhaust purification device that could meet the requirements of both cold and warm-up engines (Utility Application 1986-
(See No. 147674).

上記実願昭61−147674号の排気浄化装置は第2
図に示すように、エンジンの排気通路中に触媒3
を設けて排気を浄化させるようにした排気浄化装
置において、触媒3の上流側のフロントパイプ2
を外管11、内管12からなり密閉された2重管
構造となし、この外管11を2つの3方向切換弁
61,62を介してポンプ5に接続し、この切換
弁61,62をエンジンの冷間時と暖機時とに応
じて切換え、冷間時には外管11と内管12との
間の空間13の空気をポンプ5により大気中に排
出し、暖機時には空間13にポンプ5により大気
を供給して内管12を通る排気を冷却するように
したものである。
The exhaust purification device of the above-mentioned Utility Application No. 147674/1986 is the second
As shown in the figure, there is a catalyst 3 in the exhaust passage of the engine.
In an exhaust purification device that purifies exhaust gas by providing a front pipe 2 on the upstream side of the catalyst 3,
has a sealed double pipe structure consisting of an outer pipe 11 and an inner pipe 12, and this outer pipe 11 is connected to the pump 5 via two three-way switching valves 61 and 62. Switching is performed depending on whether the engine is cold or warmed up. When the engine is cold, the air in the space 13 between the outer pipe 11 and the inner pipe 12 is discharged into the atmosphere by the pump 5, and when the engine is warmed up, the air is pumped into the space 13. 5 to supply atmospheric air to cool the exhaust gas passing through the inner pipe 12.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

上記実願昭61−147674号の排気浄化装置におい
ては、その構成上、エンジン冷間時において排気
の保温を行う場合には、内管12の周りの熱い空
気がポンプ5を通過するため、ポンプ5内の部品
が熱を受けてひずみ等が発生し、その機能が低下
したり、あるいはポンプ5の耐久性が低下するお
それがある。
In the exhaust purification device of Utility Model Application No. 147674/1980, due to its configuration, when the exhaust gas is kept warm when the engine is cold, the hot air around the inner pipe 12 passes through the pump 5. Components inside the pump 5 may receive heat, causing distortion, etc., and there is a possibility that the function of the pump 5 may deteriorate or the durability of the pump 5 may deteriorate.

さらに同上装置では外管11の出口14側と入
口15側に共に切換弁61,62を設けてこれら
2つの切換弁61,62を連動させているが、こ
の切換弁61,62の作動にバラツキがあつて同
時に切換えることができなくなつた場合には、そ
の効果が低減するという問題もある。
Furthermore, in the above device, switching valves 61 and 62 are provided on both the outlet 14 side and the inlet 15 side of the outer tube 11, and these two switching valves 61 and 62 are linked, but the operation of these switching valves 61 and 62 varies. There is also the problem that the effect is reduced if it becomes impossible to switch at the same time.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の問題点を解決するため、本考案はエンジ
ンの排気通路中に触媒を設けて排気を浄化させる
ようにした排気浄化装置において、前記触媒上流
側の排気通路を内管および外管からなり密閉され
た2重管構造となし、前記外管に出口と入口とを
それぞれ設け、この出口と入口とを冷却器、ポン
プ及び3方向切換弁を配設した排気循環回路にて
接続し、前記3方向切換弁をエンジンの冷間時と
暖機時とに応じて切換え、冷間時には前記外管と
内管との間の空間の空気を前記ポンプにより排出
し、暖機時には前記空間に前記ポンプにより冷却
空気を循環供給するよう構成する。
In order to solve the above problems, the present invention provides an exhaust purification device in which a catalyst is provided in the exhaust passage of an engine to purify the exhaust gas. The outer tube has an outlet and an inlet, and the outlet and inlet are connected by an exhaust circulation circuit equipped with a cooler, a pump, and a three-way switching valve. The directional control valve is switched depending on whether the engine is cold or warmed up, and when the engine is cold, the air in the space between the outer pipe and the inner pipe is discharged by the pump, and when the engine is warmed up, the air in the space between the outer pipe and the inner pipe is discharged by the pump, and when the engine is warmed up, the air in the space between the outer pipe and the inner pipe is discharged by the pump. It is configured to circulate and supply cooling air.

〔作用〕[Effect]

上記の構成からなる本考案において、エンジン
の冷間時には、3方向切換弁を、ポンプと大気側
とに連通させ、2重管の間の空間の入口側を遮断
し、ポンプにより内管と外管との間の空間の空気
を大気中に排出する。この際排出空気は先ず冷却
器を通りここで冷却されてポンプに吸入されるの
でポンプは熱気にさらされることなくその損傷が
防止される。内管と外管との間の空間の空気が排
気されることによりこの空間部の熱伝導率が低下
し、触媒に導入される排気の温度低下を防止す
る。
In the present invention having the above configuration, when the engine is cold, the three-way switching valve communicates between the pump and the atmosphere side, blocks the inlet side of the space between the double pipes, and allows the pump to communicate between the inner pipe and the outer pipe. The air in the space between the pipes is exhausted to the atmosphere. At this time, the discharged air first passes through a cooler, where it is cooled and then sucked into the pump, so that the pump is not exposed to hot air and damage to it is prevented. By exhausting the air in the space between the inner tube and the outer tube, the thermal conductivity of this space decreases, thereby preventing a drop in the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst.

エンジンの暖機後には3方向切換弁を切換え
て、大気側を遮断し、ポンプ側と前記空間の入口
側とを連通させ、この空間内の空気をポンプによ
り、冷却器を経て循環させる。このため内管の外
周には冷却された空気が流れるため内管を通る排
気は冷却されて触媒に導入される。このようにし
て暖機時には過度に熱せられた排気が触媒に入る
のが阻止され触媒の耐久性の低下が回避される。
After warming up the engine, the three-way switching valve is switched to shut off the atmosphere side, communicate the pump side with the inlet side of the space, and circulate the air in this space by the pump via the cooler. For this reason, since cooled air flows around the outer circumference of the inner tube, the exhaust gas passing through the inner tube is cooled and introduced into the catalyst. In this way, excessively heated exhaust gas is prevented from entering the catalyst during warm-up, thereby avoiding a decrease in the durability of the catalyst.

〔実施例〕〔Example〕

本考案の実施例につき図面を参照して以下に説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、1は排気マニホルドであつて
その下流側のフロントパイプ2を経て触媒3に接
続され、触媒3の下流側はセンターパイプ4に接
続されている。フロントパイプ2はフランジ21
およびフランジ22により排気マニホルド1に連
結され、また触媒3はフランジ23およびフラン
ジ24によりフロントパイプ2に連結され、さら
にセンターパイプ4はフランジ25およびフラン
ジ26により触媒3に連結されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an exhaust manifold, which is connected to a catalyst 3 via a front pipe 2 on the downstream side thereof, and a center pipe 4 on the downstream side of the catalyst 3. Front pipe 2 has flange 21
The catalyst 3 is connected to the front pipe 2 by flanges 23 and 24, and the center pipe 4 is connected to the catalyst 3 by flanges 25 and 26.

フロントパイプ2は外管11と内管12とから
なる密閉構造の2重管となし、内管12がその上
流側で排気マニホルド1と、下流側で触媒3と、
それぞれ連通するようになつている。外管11と
内管12との間の空間13は、外管11に設けた
出口ポート14および入口ポート15を介し、空
気排出パイプ31および空気導入パイプ32に接
続されている。さらに空気排出パイプ31は冷却
器6に接続され、また空気導入パイプ32は3方
向切換弁7の第1のポート71に、それぞれ接続
されている。冷却器6はポンプ5の吸入ポートに
接続用パイプ61を介して接続され、ポンプ5の
排出ポートは3方向切換弁7の第2のポート72
に接続用パイプ62を介して接続されている。3
方向切換弁7の第3のポート73は大気に連通す
るようになつている。
The front pipe 2 is a double pipe with a sealed structure consisting of an outer pipe 11 and an inner pipe 12, and the inner pipe 12 is connected to the exhaust manifold 1 on the upstream side, and the catalyst 3 on the downstream side.
They are connected to each other. A space 13 between the outer tube 11 and the inner tube 12 is connected to an air exhaust pipe 31 and an air introduction pipe 32 via an outlet port 14 and an inlet port 15 provided in the outer tube 11. Further, the air discharge pipe 31 is connected to the cooler 6, and the air introduction pipe 32 is connected to the first port 71 of the three-way switching valve 7, respectively. The cooler 6 is connected to the suction port of the pump 5 via a connecting pipe 61, and the discharge port of the pump 5 is connected to the second port 72 of the three-way switching valve 7.
It is connected to via a connecting pipe 62. 3
A third port 73 of the directional control valve 7 is adapted to communicate with the atmosphere.

なお冷却器6の作動機構は水冷でも空冷でもよ
く、またはその他の媒質を利用した熱交換器でも
よい。
Note that the operating mechanism of the cooler 6 may be water cooling or air cooling, or may be a heat exchanger using another medium.

3方向切換弁7の切換え機構は、入力信号Sに
よつて切換えられる構造となつており、この入力
信号としては、エンジンの冷却水温を検知しバイ
メタルにより切換えてもよく、また排気温により
コントローラを介して電磁弁により切換えるよう
にしてもよい。
The switching mechanism of the three-way switching valve 7 is configured to be switched by an input signal S. This input signal may be a bimetal switch based on the detection of the engine cooling water temperature, or a controller may be switched based on the exhaust temperature. Alternatively, the switching may be performed using a solenoid valve via a solenoid valve.

上記のように構成された本実施例の作動につい
て説明する。
The operation of this embodiment configured as described above will be explained.

エンジンの始動時のような冷間時には、3方向
切換弁7は、ポンプ接続用パイプ62と大気開放
通路73とが連通され、空気導入パイプ32側が
閉じられる。したがつてフロントパイプ2中の、
外管11と内管12との間の空間13に存在する
空気は冷却器6を経てポンプ5により吸い出され
大気開放通路73から大気中に放出される。その
ため空間13内の空気は稀薄となり熱伝導率は低
下し、内管12内を流れる排気は管壁から熱伝導
による温度の低下が防止され保温状態で触媒3に
導入される。したがつて、触媒3の活性化は早め
られ、その浄化性能が向上するものとなる。
When the engine is cold, such as when the engine is started, the three-way switching valve 7 allows the pump connection pipe 62 and the atmosphere release passage 73 to communicate with each other, and closes the air introduction pipe 32 side. Therefore, in front pipe 2,
The air existing in the space 13 between the outer tube 11 and the inner tube 12 passes through the cooler 6, is sucked out by the pump 5, and is discharged into the atmosphere from the atmosphere opening passage 73. Therefore, the air in the space 13 becomes thinner and its thermal conductivity decreases, and the exhaust gas flowing inside the inner tube 12 is introduced into the catalyst 3 in a heat-retained state, with the temperature of the exhaust gas flowing inside the inner tube 12 being prevented from decreasing due to heat conduction from the tube wall. Therefore, activation of the catalyst 3 is accelerated and its purification performance is improved.

この際、ポンプ5には、空間13内の空気が冷
却器6で冷却された後に吸入されるのでポンプ5
の各部品に熱気によつてひずみ等が生じることが
なく、ポンプの耐久性の低下が防止される。
At this time, since the air in the space 13 is sucked into the pump 5 after being cooled by the cooler 6, the pump 5
The parts of the pump are not strained by hot air, and the durability of the pump is prevented from deteriorating.

エンジンの暖機後の高負荷時には、エンジン冷
却水温又は排気温度の検知信号Sにより、3方向
切換弁7を切換え、そのポンプ接続用パイプ62
と空気導入パイプ32とを連通し、大気開放通路
73を閉じる。したがつて外管11と内管12と
の間の空間13内の空気は冷却器6で冷却されて
ポンプ5に吸入され、ポンプ5によりこの冷却さ
れた空気が再び空気導入パイプ32を経て空間1
3内に戻る。このようにして冷却された空気が空
間13内を循環するので、内管12内の排気は冷
却されて触媒3に導入される。そのため触媒3の
過度の温度上昇が避けられ、その耐久性が確保さ
れるものとなる。
When the engine is under high load after warming up, the three-way switching valve 7 is switched in response to the engine cooling water temperature or exhaust temperature detection signal S, and the pump connecting pipe 62 is switched.
and the air introduction pipe 32, and the atmosphere opening passage 73 is closed. Therefore, the air in the space 13 between the outer tube 11 and the inner tube 12 is cooled by the cooler 6 and sucked into the pump 5, and the cooled air is returned to the space by the pump 5 via the air introduction pipe 32. 1
Return within 3. Since the air thus cooled circulates within the space 13, the exhaust gas within the inner pipe 12 is cooled and introduced into the catalyst 3. Therefore, excessive temperature rise of the catalyst 3 is avoided, and its durability is ensured.

このようにして、エンジンの冷間時には触媒3
の暖機性が向上し、エミツシヨン性能が良好とな
り、一方、暖機後の高負荷時には触媒に過度の熱
排気が導入されることがなく、触媒の耐久性が確
保される。
In this way, when the engine is cold, the catalyst 3
The warm-up performance of the catalyst is improved, and the emission performance is improved. On the other hand, when the catalyst is under high load after warm-up, excessive hot exhaust gas is not introduced to the catalyst, and the durability of the catalyst is ensured.

また、ポンプ5に吸入される空気は何時も低温
であるため、ポンプ5の耐久性を損うことがな
い。
Furthermore, since the air sucked into the pump 5 is always at a low temperature, the durability of the pump 5 is not impaired.

そして、上記の装置は従来例のような、連動す
る3方向切換弁や、リリーフ弁を要しないため簡
単な構造で精度の良好なものとなる。
The above-mentioned device does not require an interlocking three-way switching valve or a relief valve as in the conventional example, so it has a simple structure and high accuracy.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

本考案は以上のような構成、作用を有するもの
であるから、エンジン冷間時には排気を保温する
ことにより触媒の浄化性能が向上し、エミツシヨ
ンが良好となる。
Since the present invention has the above-described structure and operation, the purification performance of the catalyst is improved by keeping the exhaust gas warm when the engine is cold, and the emission is improved.

またエンジンの暖機高負荷時においては、排気
が冷却されるので触媒の過度の温度上昇が避けら
れ、その溶損、破損が防止され、触媒の耐久性が
向上される。
Furthermore, when the engine is warmed up and under high load, the exhaust gas is cooled, thereby avoiding an excessive temperature rise in the catalyst, preventing its melting and damage, and improving the durability of the catalyst.

そして本考案装置に用いるポンプには常に冷却
された空気が吸入されるので熱によるポンプの損
傷及び耐久性の低下が防止される。
Since cooled air is always sucked into the pump used in the device of the present invention, damage to the pump and reduction in durability due to heat can be prevented.

また従来装置に比べて部品点数が少なくコスト
が低廉となるとともに、信頼性のある排気浄化装
置が得られる。
Furthermore, compared to conventional devices, the number of parts is small, the cost is low, and a reliable exhaust gas purification device can be obtained.

さらに、暖機高負荷時には排気の温度低下分だ
け排気容量が減少するため排気騒音の低減および
排気背圧の低減が可能となり、まは排気騒音が低
減されることに伴い排気消音器を小型化すること
ができる。
Furthermore, during high load during warm-up, the exhaust capacity is reduced by the drop in exhaust temperature, making it possible to reduce exhaust noise and exhaust backpressure. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の実施例の概略構成図、第2図
は従来の排気浄化装置の概略構成図である。 1……排気マニホルド、2……フロントパイ
プ、3……触媒、5……ポンプ、6……冷却器、
7……3方向切換弁、11……外管、12……内
管、13……空間、14……出口ポート、15…
…入口ポート、31……空気排出パイプ、32…
…空気導入パイプ、61,62……接続用パイ
プ、71,72,73……3方向切換弁ポート。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional exhaust gas purification device. 1... Exhaust manifold, 2... Front pipe, 3... Catalyst, 5... Pump, 6... Cooler,
7... Three-way switching valve, 11... Outer pipe, 12... Inner pipe, 13... Space, 14... Outlet port, 15...
...Inlet port, 31...Air exhaust pipe, 32...
... Air introduction pipe, 61, 62 ... Connection pipe, 71, 72, 73 ... 3-way switching valve port.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] エンジンの排気通路中に触媒を設けて排気を浄
化させるようにした排気浄化装置において、前記
触媒上流側の範囲通路を内管および外管からなり
密閉された2重管構造となし、前記外管に出口と
入口とをそれぞれ設け、この出口と入口とを冷却
器、ポンプ及び3方向切換弁を配設した排気循環
回路にて接続し、前記3方向切換弁をエンジンの
冷間時と暖機時とに応じて切換え、冷間時には前
記外管と内管との間の空間の空気を前記ポンプに
より排出し、暖機時には前記空間に前記ポンプに
より冷却空気を循環供給するよう構成したことを
特徴とする排気浄化装置。
In an exhaust purification device in which a catalyst is provided in an exhaust passage of an engine to purify exhaust gas, the range passage on the upstream side of the catalyst has a sealed double-pipe structure consisting of an inner pipe and an outer pipe, and the outer pipe An outlet and an inlet are respectively provided in the engine, and the outlet and inlet are connected by an exhaust circulation circuit equipped with a cooler, a pump, and a three-way switching valve, and the three-way switching valve is connected to the engine when the engine is cold and when the engine is warmed up. the air in the space between the outer tube and the inner tube is discharged by the pump when it is cold, and the pump circulates and supplies cooling air to the space when it is warmed up. Characteristic exhaust purification device.
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