JP2006037931A - Intake air heating device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake air heating device of an internal combustion engine capable of efficiently heating an intake air by a simple structure. <P>SOLUTION: This intake air heating device 1A comprises an exhaust passage 22 for heat exchange installed in an intake manifold 20 for supplying an intake air TA to the internal combustion engine 10, an exhaust pipe 9 connected to the downstream side of a catalyst 8 purifying an exhaust gas EG flowing out of the internal combustion engine, an exhaust selector valve 42 installed in the exhaust pipe, and a pipe 40 for heating the intake air connected from the exhaust selector valve or the exhaust pipe between the catalyst and the exhaust selector valve to the exhaust pipe 9 on the downstream side of the exhaust selector valve 42 through the exhaust passage 22 for heat exchange. By the intake air heating device 1A, the intake air can be efficiently heated by switching the exhaust selector valve 42 to introduce the exhaust gas EG holding heat to the exhaust passage 22 for heat exchange installed in the intake manifold 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は内燃機関の吸気加熱装置に関する。より詳細には、内燃機関から流出する排気ガスが保有する熱を利用して吸気加熱を行う吸気加熱装置に関する。   The present invention relates to an intake air heating device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an intake air heating device that performs intake air heating using heat held by exhaust gas flowing out from an internal combustion engine.

ディーゼルエンジンなどの内燃機関を安定に駆動させるためには吸気を適度に暖めて供給することが重要である。その一方で内燃機関から流出する燃焼後の排気ガスは高温であり、多量の熱を保持している。そこで、排気ガス熱を利用して吸気加熱を行う技術が従来から多く提案されている。例えば特許文献１は、内燃機関の負荷状態により吸気加熱を変更する吸気加熱装置を開示している。この装置は、内燃機関からの排気ガスを流す排気路とバイパス路とを有している。排気路側に熱交換器を配置して排気ガスが保有する熱により吸気加熱を行う。そして、高負荷時等において吸気加熱を抑制したいときに排気ガスをバイパス路に迂回させるようにしている。また、この装置は排気ガス浄化用の触媒よりも下流に熱交換器を配設することにより触媒温度を維持するように構成されている。   In order to stably drive an internal combustion engine such as a diesel engine, it is important to supply the intake air after warming it appropriately. On the other hand, the exhaust gas after combustion flowing out from the internal combustion engine is hot and retains a large amount of heat. Thus, many techniques for performing intake air heating using exhaust gas heat have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses an intake air heating device that changes intake air heating according to a load state of an internal combustion engine. This apparatus has an exhaust path for flowing exhaust gas from the internal combustion engine and a bypass path. A heat exchanger is arranged on the exhaust path side, and the intake air is heated by the heat of the exhaust gas. The exhaust gas is bypassed to the bypass when it is desired to suppress the intake air heating at a high load or the like. In addition, this apparatus is configured to maintain the catalyst temperature by disposing a heat exchanger downstream of the exhaust gas purifying catalyst.

実開平１−１１４９６２号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-114962

しかしながら、特許文献１の装置は熱交換器が内燃機関から離れて配置されているため、排気ガスとの熱交換で暖められた吸気ガスが内燃機関に入るまでの途中で冷却されてしまうので加熱効率が悪い。また、内燃機関の周部に熱交換器用のスペースを確保することが必要になるので省スペース化の要請に反することにもなる。   However, since the heat exchanger is arranged away from the internal combustion engine in the apparatus of Patent Document 1, the intake gas heated by heat exchange with the exhaust gas is cooled in the middle of entering the internal combustion engine, so that the heating is performed. ineffective. In addition, it is necessary to secure a space for the heat exchanger in the peripheral portion of the internal combustion engine, which is against the demand for space saving.

したがって、本発明の目的は、簡易な構造で効率良く吸気加熱を行える内燃機関の吸気加熱装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an intake air heating device for an internal combustion engine that can efficiently perform intake air heating with a simple structure.

上記目的は、内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管とを備えている内燃機関の吸気加熱装置によって達成できる。   The object is to provide a heat exchange exhaust passage provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine, an exhaust pipe connected to a downstream side of a catalyst for purifying exhaust gas flowing out from the internal combustion engine, The exhaust switching valve provided in the middle, the exhaust switching valve or the exhaust pipe between the catalyst and the exhaust switching valve, the exhaust pipe downstream of the exhaust switching valve via the heat exchange exhaust passage This can be achieved by an intake air heating device for an internal combustion engine provided with an intake air heating pipe connected to the internal combustion engine.

本発明によると、排気切替バルブを切替えることにより熱を保持した排気ガスを吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路へ導入して効率の良い吸気加熱を行える。また、熱交換用排気通路を吸気マニホルドに設けるのでコンパクトな吸気加熱装置とすることができる。   According to the present invention, by switching the exhaust gas switching valve, the exhaust gas retaining heat is introduced into the heat exchange exhaust passage provided in the intake manifold so that efficient intake air heating can be performed. Further, since the exhaust passage for heat exchange is provided in the intake manifold, a compact intake air heating device can be obtained.

また、前記排気切替バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気切替バルブの開度を調整できるように形成しておくことが好ましい。そして、前記制御手段は、スロットルバルブより下流の吸気温度及び前記触媒の出口温度に基づいて、前記排気切替バルブの開度を調整を行うことができる。また、前記制御手段は、前記内燃機関の冷却水温度に基づいて、前記排気切替バルブの開度を調整することができる。   It is preferable that control means for controlling the exhaust gas switching valve is further provided so that the opening degree of the exhaust gas switching valve can be adjusted according to the operating state of the internal combustion engine. The control means can adjust the opening degree of the exhaust gas switching valve based on the intake air temperature downstream from the throttle valve and the outlet temperature of the catalyst. Further, the control means can adjust the opening degree of the exhaust gas switching valve based on the coolant temperature of the internal combustion engine.

また、前記吸気マニホルドへ供給する吸気流の向きと逆向きの排気流が生じるように前記吸気加熱用配管が設置されている構造を採用すると、より効率良く熱交換を行える吸気加熱装置となる。また、前記熱交換用排気通路は、前記吸気と混合しないように隔壁で分離されて前記吸気マニホルド内に形成することができる。   Further, when the structure in which the intake heating pipe is installed so as to generate an exhaust flow in a direction opposite to the direction of the intake flow supplied to the intake manifold, an intake heating apparatus capable of performing heat exchange more efficiently is obtained. The heat exchange exhaust passage may be formed in the intake manifold by being separated by a partition so as not to be mixed with the intake air.

また、上記目的は、内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管と、スロットルバルブより上流側の吸気通路と前記熱交換用排気通路とを接続する掃気用通路と、前記掃気用通路を開閉する吸気導入バルブとを備えている内燃機関の吸気加熱装置によっても達成できる。   Further, the object is to provide an exhaust passage for heat exchange provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine, an exhaust pipe connected to a downstream side of a catalyst for purifying exhaust gas flowing out from the internal combustion engine, and the exhaust gas An exhaust switching valve provided in the middle of the pipe, the exhaust switching valve or the exhaust pipe between the catalyst and the exhaust switching valve, the heat exchange exhaust passage, and the downstream of the exhaust switching valve. An intake heating pipe connected to the exhaust pipe, a scavenging passage connecting the intake passage upstream of the throttle valve and the heat exchange exhaust passage, and an intake introduction valve for opening and closing the scavenging passage are provided. This can also be achieved by an intake air heating device of an internal combustion engine.

そして、前記吸気導入バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は前記内燃機関の燃料カット時に前記掃気用通路へ前記吸気を導入することが好ましい。また、前記制御手段は、アクセルが所定時間以上オフであるときに制御を実行することができる。前記制御手段は、前記熱交換用排気通路に滞留した排気ガスを押し出すことができる量で吸気供給を行うことが望ましい。   It is preferable that control means for controlling the intake intake valve is further provided, and the control means introduces the intake air into the scavenging passage when the fuel of the internal combustion engine is cut. Further, the control means can execute the control when the accelerator is off for a predetermined time or more. It is desirable that the control means supply the intake air in such an amount that the exhaust gas staying in the heat exchange exhaust passage can be pushed out.

また、上記目的は、内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管とを有すると共に、排気ガス再循環装置を更に備え、該排ガス再循環装置が前記吸気加熱用配管の途中と、スロットルバルブより下流の吸気通路とを接続する排気ガス循環通路と、前記排気ガス循環通路と前記熱交換用排気通路との合流部に設けた排気ガス循環通路切替バルブとを備えた内燃機関の吸気加熱装置によっても達成できる。   Further, the object is to provide an exhaust passage for heat exchange provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine, an exhaust pipe connected to a downstream side of a catalyst for purifying exhaust gas flowing out from the internal combustion engine, and the exhaust gas An exhaust switching valve provided in the middle of the pipe, the exhaust switching valve or the exhaust pipe between the catalyst and the exhaust switching valve, the heat exchange exhaust passage, and the downstream of the exhaust switching valve. And an exhaust gas recirculation device further connected to the exhaust pipe, the exhaust gas recirculation device connecting the midway of the intake air heating piping and an intake passage downstream of the throttle valve. It can also be achieved by an intake air heating device for an internal combustion engine comprising a gas circulation passage and an exhaust gas circulation passage switching valve provided at a junction of the exhaust gas circulation passage and the heat exchange exhaust passage. .

そして、前記排気ガス循環通路切替バルブ及び前記排気切替バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は吸気加熱の必要がないときに前記排気ガスを前記吸気通路へ還流させることが好ましい。   The exhaust gas circulation path switching valve and the exhaust gas switching valve may be further controlled, and the control means may recirculate the exhaust gas to the intake path when the intake air heating is not required.

本発明によれば、省スペースで効率の良い吸気加熱を行える内燃機関の吸気加熱装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intake air heating apparatus of the internal combustion engine which can perform efficient intake air heating with space saving can be provided.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気加熱装置を説明する。   Hereinafter, an intake air heating apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、内燃機関に適用した実施例１の吸気加熱装置１Ａについて示した図である。図１を参照して内燃機関及び吸気加熱装置１Ａの大略構成を説明する。図１では、内燃機関として４ストローク圧縮着火式のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０と称す）を例示している。吸気マニホルド（インテークマニホルド）２０で分岐された吸気ＴＡは、吸気ポート１２を介してエンジン１０の各燃焼室１１に供給されるようになっている。吸気マニホルド２０は、吸気ＴＡの流れる方向で見て上流側が吸気通路２に接続されている。吸気通路２に導入された吸気ＴＡは、エアーフィルタ３、過給機４のコンプレッサ４ａ、インタークーラ５を介して吸気マニホルド２０に供給されている。インタークーラ５より下流の吸気通路２内にはスロットルバルブ６が配置されている。   FIG. 1 is a diagram showing an intake air heating apparatus 1A according to a first embodiment applied to an internal combustion engine. A schematic configuration of the internal combustion engine and the intake air heating device 1A will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a four-stroke compression ignition type diesel engine 10 (hereinafter simply referred to as the engine 10) is illustrated as an internal combustion engine. The intake air TA branched by the intake manifold (intake manifold) 20 is supplied to each combustion chamber 11 of the engine 10 via the intake port 12. The intake manifold 20 is connected to the intake passage 2 on the upstream side when viewed in the direction in which the intake air TA flows. The intake air TA introduced into the intake passage 2 is supplied to the intake manifold 20 via the air filter 3, the compressor 4 a of the supercharger 4, and the intercooler 5. A throttle valve 6 is disposed in the intake passage 2 downstream of the intercooler 5.

また、エンジン１０の吸気マニホルド２０と対向する側には燃焼後の排気ガスＥＧを集合する排気マニホルド（エキゾーストマニホルド）１５が配置されている。この排気マニホルド１５には排気ガスを機外に放出するための排気通路７が接続されている。排気通路７は過給機４のタービン４ｂ側を介して、排気ガス浄化用の触媒８に接続されている。触媒８の下流側には浄化された排気ガスＥＧを排出するための排気管９が接続されている。また、上記排気マニホルド１５には、排気ガスの一部を吸気側に還流して窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気ガス再循環装置３０（以下、単にＥＧＲ装置３０という）の排気ガス循環通路３１（以下、ＥＧＲ通路３１という）が接続されている。ＥＧＲ通路３１は、排気マニホルド１５とスロットルバルブ６より下流の吸気通路２とを接続している。ＥＧＲ通路３１には、排気マニホルド１５を出たＥＧＲガス（排気ガス）を冷却するＥＧＲ用クーラ３２及び吸気通路２へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲ用バルブ３３が配置されている。上記ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ用クーラ３２及びＥＧＲ用バルブ３３を含んでＥＧＲ装置３０が形成されている。   An exhaust manifold (exhaust manifold) 15 that collects the exhaust gas EG after combustion is disposed on the side of the engine 10 that faces the intake manifold 20. The exhaust manifold 15 is connected to an exhaust passage 7 for releasing exhaust gas to the outside of the machine. The exhaust passage 7 is connected to the exhaust gas purification catalyst 8 via the turbine 4 b side of the supercharger 4. An exhaust pipe 9 for discharging the purified exhaust gas EG is connected to the downstream side of the catalyst 8. The exhaust manifold 15 includes an exhaust gas circulation passage of an exhaust gas recirculation device 30 (hereinafter simply referred to as an EGR device 30) that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side to reduce nitrogen oxides (NOx). 31 (hereinafter referred to as EGR passage 31) is connected. The EGR passage 31 connects the exhaust manifold 15 and the intake passage 2 downstream from the throttle valve 6. The EGR passage 31 is provided with an EGR cooler 32 that cools the EGR gas (exhaust gas) exiting the exhaust manifold 15 and an EGR valve 33 that adjusts the recirculation amount of the EGR gas to the intake passage 2. An EGR device 30 is formed including the EGR passage 31, the EGR cooler 32, and the EGR valve 33.

以下、更に吸気加熱装置１Ａに係る各部の構成をより詳細に説明する。吸気マニホルド２０には、吸気ＴＡをエンジン１０の各ポート１２に接続する吸気供給通路２１と略平行に熱交換用排気通路２２が形成されている。この熱交換用排気通路２２は、隔壁２３により吸気供給通路２１と分離し、吸気マニホルド２０内に形成されている。吸気マニホルド２０は、例えばアルミ合金等の熱伝導性の金属材によって形成されている。よって、吸気マニホルド２０は、吸気供給通路２１に導入される吸気と熱交換用排気通路２２側を通る排気ガスとが隔壁２３によって分離され混合しない構造となる。その一方で、隔壁２３は熱伝導性であるので吸気供給通路２１側の吸気と熱交換用排気通路２２側の排気ガスとの間でスムーズに熱交換を行える構造となっている。上記のように吸気加熱装置１Ａの熱交換用排気通路２２は、既存の吸気マニホルド２０の形状を一部変更することで容易に形成できる。よって、従来のように熱交換器を別に配置する場合と比較して、部品点数を抑制できると共に省スペース化を図ることができる。また、吸気マニホルド２０内で熱交換が行なわれ、加熱された吸気は直ぐに吸気ポート１２に入るので熱を効率よく利用できる。吸気マニホルド２０はエンジン１０のシリンダヘッド内に形成する形態でもよいし、別体で形成してシリンダヘッドに固定するという形態でもよい。   Hereinafter, the structure of each part which concerns on 1 A of intake air heating apparatuses is demonstrated in detail. In the intake manifold 20, a heat exchange exhaust passage 22 is formed substantially parallel to the intake supply passage 21 that connects the intake air TA to each port 12 of the engine 10. The heat exchange exhaust passage 22 is separated from the intake air supply passage 21 by a partition wall 23, and is formed in the intake manifold 20. The intake manifold 20 is formed of a heat conductive metal material such as an aluminum alloy. Therefore, the intake manifold 20 has a structure in which the intake air introduced into the intake air supply passage 21 and the exhaust gas passing through the heat exchange exhaust passage 22 are separated by the partition wall 23 and are not mixed. On the other hand, since the partition wall 23 is thermally conductive, heat exchange can be smoothly performed between the intake air on the intake supply passage 21 side and the exhaust gas on the heat exchange exhaust passage 22 side. As described above, the heat exchange exhaust passage 22 of the intake air heating device 1A can be easily formed by partially changing the shape of the existing intake manifold 20. Therefore, compared with the case where a heat exchanger is arrange | positioned separately like before, the number of parts can be suppressed and space saving can be achieved. Further, heat exchange is performed in the intake manifold 20, and the heated intake air immediately enters the intake port 12, so that heat can be used efficiently. The intake manifold 20 may be formed in the cylinder head of the engine 10 or may be formed separately and fixed to the cylinder head.

吸気加熱装置１Ａは、触媒８の下流に接続されている排気管（第１の排気経路）９から分岐し、迂回させた吸気加熱用配管（第２の排気経路）４０を有している。この吸気加熱用配管４０は、排気管９の途中から出て前記熱交換用排気通路２２を経て分岐部分よりも下流の排気管９に再び接続されている。吸気加熱用配管４０の分岐部分には排気切替バルブ４２が設けられている。よって、この排気切替バルブ４２を切替えることにより、触媒８を通過した排気ガスＥＧをそのまま排気管９へ向けて流出させることもできるし、吸気加熱用配管４０へバイパスさせることもできる。排気ガスＥＧを吸気加熱用配管４０側へバイパスさせたときには熱交換用排気通路２２を通過する。このときに排気ガスが保持している熱を吸気マニホルド２０の隔壁２３を介して吸気供給通路２１内の吸気ＴＡに伝達できる。なお、図１では、吸気加熱用配管４０側へバイパスされた排気ガスは符号ＳＧで示している。   The intake air heating device 1 </ b> A has an intake air heating pipe (second exhaust path) 40 branched from the exhaust pipe (first exhaust path) 9 connected downstream of the catalyst 8 and detoured. The intake heating pipe 40 exits from the middle of the exhaust pipe 9 and is connected again to the exhaust pipe 9 downstream of the branch portion through the heat exchange exhaust passage 22. An exhaust switching valve 42 is provided at a branch portion of the intake heating pipe 40. Therefore, by switching the exhaust gas switching valve 42, the exhaust gas EG that has passed through the catalyst 8 can flow out to the exhaust pipe 9 as it is, or can be bypassed to the intake air heating pipe 40. When the exhaust gas EG is bypassed to the intake heating pipe 40 side, it passes through the heat exchange exhaust passage 22. At this time, the heat held by the exhaust gas can be transmitted to the intake air TA in the intake air supply passage 21 via the partition wall 23 of the intake manifold 20. In FIG. 1, the exhaust gas bypassed to the intake heating pipe 40 side is denoted by reference numeral SG.

上記排気切替バルブ４２はアクチュエータ４３によって駆動され開度が調整される。なお、図１で示す例では排気管９の途中に排気切替バルブ４２として３方弁を設け、この排気切替バルブ４２に吸気加熱用配管４０を接続した場合を例示している。しかし、このような構造に限らず排気切替バルブ４２として２方弁を用いることもできる。２方弁を用いる場合には触媒８と排気切替バルブ４２との間の排気管９から吸気加熱用配管４０を分岐すればよい。   The exhaust gas switching valve 42 is driven by an actuator 43 to adjust the opening degree. In the example shown in FIG. 1, a case where a three-way valve is provided in the middle of the exhaust pipe 9 as the exhaust switching valve 42 and the intake heating pipe 40 is connected to the exhaust switching valve 42 is illustrated. However, not only such a structure but also a two-way valve can be used as the exhaust gas switching valve 42. When a two-way valve is used, the intake heating pipe 40 may be branched from the exhaust pipe 9 between the catalyst 8 and the exhaust switching valve 42.

上記のように形成した吸気加熱装置１Ａでは、吸気加熱を行うときに、触媒８を通過した排気ガスＥＧを吸気加熱用配管４０を介して吸気マニホルド２０の熱交換用排気通路２２に導入する。このように吸気加熱装置１Ａは触媒８を暖機した後の排気ガスを吸気加熱に利用するので、触媒活性と両立しながら吸気加熱による燃焼改善を行える。   In the intake air heating apparatus 1A formed as described above, when performing intake air heating, the exhaust gas EG that has passed through the catalyst 8 is introduced into the heat exchange exhaust passage 22 of the intake manifold 20 via the intake air heating pipe 40. As described above, the intake air heating device 1A uses the exhaust gas after warming up the catalyst 8 for intake air heating, so that combustion improvement by intake air heating can be achieved while maintaining the catalyst activity.

そして、吸気加熱装置１Ａでは、図１に示すように、吸気供給通路２１内を右向きに流れる吸気ＴＡに対して熱交換用排気通路２２へ流す暖気用排気ガスＳＧの向きが逆向き（左向き）となるように吸気加熱用配管４０が熱交換用排気通路２２に接続されている。このように暖気用にバイパスさせた排気ガスＳＧを逆向きに流すと吸気ＴＡとの熱交換をより効率よく行なえる。   In the intake air heating device 1A, as shown in FIG. 1, the direction of the warm air exhaust gas SG flowing to the heat exchange exhaust passage 22 is opposite (leftward) with respect to the intake air TA flowing rightward in the intake air supply passage 21. The intake heating pipe 40 is connected to the heat exchange exhaust passage 22 so that In this way, when the exhaust gas SG bypassed for warm air flows in the reverse direction, heat exchange with the intake air TA can be performed more efficiently.

吸気加熱装置１Ａによる上記のような吸気加熱はエンジン１０の状態に応じて行うことが好ましい。そこで、吸気加熱装置１Ａは各種センサの出力信号を用いて、排気切替バルブ４２の開度を調整する。つぎにこの点について説明する。   The intake air heating as described above by the intake air heating device 1 </ b> A is preferably performed according to the state of the engine 10. Therefore, the intake air heating device 1A adjusts the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 using output signals of various sensors. Next, this point will be described.

図１に示す吸気加熱装置１Ａは、複数のセンサからの出力信号を参照して排気切替バルブ４２の開度を調整して、吸気加熱用配管４０側へ流す（バイパスさせる）排気ガスＳＧの量を制御する。本実施例の吸気加熱装置１Ａでは、エンジン１０のクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ５１、スロットルバルブ６の開度を検出するスロットル開度センサ５２、アクセル５７の開度を検出するアクセル開度センサ５３、スロットルバルブ６より下流の吸気温度を検出する吸気温度センサ５４、エンジン１０の冷却水の水温を検出する水温センサ５５及び触媒８を出た直後の排気ガス温度を検出する触媒温度センサ５６が配置されている。制御手段となる後述の電子制御ユニット（以下、単にＥＣＵと称する）が、上記複数のセンサからの出力信号を確認して排気切替バルブ４２の開度を調整する。   The intake air heating apparatus 1A shown in FIG. 1 adjusts the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 with reference to output signals from a plurality of sensors, and flows (bypasses) the exhaust gas SG to the intake air heating pipe 40 side. To control. In the intake air heating apparatus 1A of the present embodiment, a crank angle sensor 51 that detects the rotation angle of the crankshaft of the engine 10, a throttle opening sensor 52 that detects the opening of the throttle valve 6, and an accelerator that detects the opening of the accelerator 57. An opening sensor 53, an intake air temperature sensor 54 for detecting the intake air temperature downstream from the throttle valve 6, a water temperature sensor 55 for detecting the coolant temperature of the engine 10, and a catalyst temperature for detecting the exhaust gas temperature immediately after leaving the catalyst 8. A sensor 56 is arranged. An electronic control unit (hereinafter simply referred to as “ECU”) serving as a control means checks output signals from the plurality of sensors and adjusts the opening degree of the exhaust gas switching valve 42.

図２は、吸気加熱装置１Ａが備えている排気切替バルブ４２の制御系を示すブロック図である。吸気加熱装置１ＡのＥＣＵ６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス６２によって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６４、入力インターフェース部６５および出力インターフェース部６６を含んでいる。前述したクランク角センサ５１、スロットル開度センサ５２、アクセル開度センサ５３、吸気温度センサ５４、水温センサ５５及び触媒温度センサ５６からの出力信号は入力インターフェース部６５を介してＣＰＵ６１に入力される。一方、出力インターフェース部６６は排気切替バルブ４２を駆動するアクチュエータ４３に接続されており、ＣＰＵ６１によって排気切替バルブ４２の開度が制御される。   FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the exhaust gas switching valve 42 provided in the intake air heating apparatus 1A. The ECU 60 of the intake air heating apparatus 1A comprises a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 62, a CPU (microprocessor) 61, a RAM (random access memory) 63, a ROM (read only memory) 64, an input interface unit 65, and An output interface unit 66 is included. Output signals from the crank angle sensor 51, throttle opening sensor 52, accelerator opening sensor 53, intake air temperature sensor 54, water temperature sensor 55, and catalyst temperature sensor 56 are input to the CPU 61 via the input interface unit 65. On the other hand, the output interface unit 66 is connected to an actuator 43 that drives the exhaust gas switching valve 42, and the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 is controlled by the CPU 61.

ＣＰＵ６１は、所定の吸気加熱用のプログラム及びこのプログラム処理に用いるデータをＲＯＭ６４から読出して排気切替バルブ４２の開度を調整する。図３は、ＣＰＵ６１が排気切替バルブ４２の駆動制御を実行するときのルーチン例を示したフローチャートである。ＣＰＵ６１は、例えばイグニッションキーがオンされたときに本ルーチンを起動する。ＣＰＵ６１はクランク角センサ５１から求めたエンジン回転数ＮＥ（rpm）、アクセル開度センサ５３からアクセル開度Ａccp（％）、エンジン回転数ＮＥ（rpm）とアクセル開度Ａccp（％）から算出された燃料噴射量Ｑfin(mm３/st)を読み込む。また、ＣＰＵ６１は水温センサ５５からエンジン水温thw（℃）、吸気温度センサ５４から吸気温度thia（℃）、触媒温度センサ５６から触媒出口温度thcat（℃）を読み込んでエンジン１０の状態を確認する（Ｓ１０１）。 The CPU 61 reads a predetermined intake air heating program and data used for the program processing from the ROM 64 and adjusts the opening degree of the exhaust gas switching valve 42. FIG. 3 is a flowchart showing a routine example when the CPU 61 executes drive control of the exhaust gas switching valve 42. The CPU 61 activates this routine when, for example, the ignition key is turned on. The CPU 61 is calculated from the engine speed NE (rpm) obtained from the crank angle sensor 51, the accelerator opening degree Accp (%), the engine speed NE (rpm) and the accelerator opening degree Accp (%) from the accelerator opening degree sensor 53. Read the fuel injection amount Qfin (mm 3 / st). Further, the CPU 61 reads the engine water temperature thw (° C.) from the water temperature sensor 55, the intake air temperature thia (° C.) from the intake air temperature sensor 54, and the catalyst outlet temperature thcat (° C.) from the catalyst temperature sensor 56 to confirm the state of the engine 10 ( S101).

次に、ＣＰＵ６１は触媒出口温度thcatが吸気温度thiaよりも高くなっており排気ガスＥＧにより吸気加熱を行える状況になっていることを確認して（Ｓ１０２）、熱交換用排気通路２２側に排気ガスＥＧをバイパスさせるための準備状態に入る。そして、ＣＰＵ６１は以下のステップ１０３から１０７で示すように、上記センサ５１〜５６の出力信号からエンジン１０の運転状態を確認して排気切替バルブ４２の最適な開度値を決定して排気切替バルブ４２を駆動する。なお、説明の便宜から全ての排気ガスＥＧが熱交換用排気通路２２側へ流れる（バイパスされる）状態となっているとき、すなわち第２の排気経路へ全排気ガスを流すときの排気切替バルブ４２の開度を１００（％）として説明する。また、このときには第１の排気経路（本来の排気経路）へは排気ガスが流れないので全閉状態とも称する。すなわち、排気切替バルブ４２の開度が１００（％）のときに本来の排気経路が全閉状態となる。   Next, the CPU 61 confirms that the catalyst outlet temperature thcat is higher than the intake air temperature thia so that the intake air can be heated by the exhaust gas EG (S102), and the exhaust gas is exhausted to the heat exchange exhaust passage 22 side. A preparation state for bypassing the gas EG is entered. Then, as shown in the following steps 103 to 107, the CPU 61 confirms the operating state of the engine 10 from the output signals of the sensors 51 to 56, determines the optimum opening value of the exhaust switching valve 42, and determines the exhaust switching valve 42. 42 is driven. For convenience of explanation, an exhaust gas switching valve when all exhaust gas EG flows (bypassed) to the heat exchanging exhaust passage 22 side, that is, when all exhaust gas flows through the second exhaust path. Description will be made assuming that the opening degree of 42 is 100 (%). Further, at this time, exhaust gas does not flow to the first exhaust path (original exhaust path), so it is also referred to as a fully closed state. That is, when the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 is 100 (%), the original exhaust path is fully closed.

ＣＰＵ６１は、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑfinからエンジン１０の負荷状況に対応した排気切替バルブ４２のベース開度exbase（％）を設定する（Ｓ１０３）。高速回転時及び高負荷時等においては、熱交換用排気通路２２側に過剰な排気ガスを送り込むと吸気が過加熱の状態となり吸気充填効率の低下やスモーク発生の原因となる。スモーク発生を抑制するためにステップ１０３ではエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑfinに基づいて、排気切替バルブ４２のベース開度を設定している。ＣＰＵ６１は、図４に例示する排気切替バルブベース開度を定める２次元マップをＲＯＭ６４から読み出す。そして、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑfinから、対応する排気切替バルブ４２のベース開度exbase（％）を読み込む。図４の排気切替バルブベース開度マップは、エンジン回転及び燃料噴射量が小さいときには開度を大きく、これとは逆にエンジン回転及び燃料噴射量が大きいときには開度を小さくするように設定されている。よって、吸気加熱装置１Ａでは高速回転時及び高負荷時等での過剰な吸気加熱を抑制できる。   The CPU 61 sets the base opening degree exbase (%) of the exhaust gas switching valve 42 corresponding to the load condition of the engine 10 from the engine speed NE and the fuel injection amount Qfin (S103). During high-speed rotation, high load, etc., if excessive exhaust gas is sent to the heat exchange exhaust passage 22 side, the intake air is overheated, resulting in reduced intake charge efficiency and smoke generation. In order to suppress the generation of smoke, in step 103, the base opening degree of the exhaust gas switching valve 42 is set based on the engine speed NE and the fuel injection amount Qfin. The CPU 61 reads from the ROM 64 a two-dimensional map that defines the exhaust gas switching valve base opening illustrated in FIG. Then, the base opening degree exbase (%) of the corresponding exhaust gas switching valve 42 is read from the engine speed NE and the fuel injection amount Qfin. The exhaust switching valve base opening map in FIG. 4 is set so that the opening is increased when the engine rotation and the fuel injection amount are small, and conversely, the opening is decreased when the engine rotation and the fuel injection amount are large. Yes. Therefore, the intake air heating device 1A can suppress excessive intake air heating during high-speed rotation and high load.

次のステップ１０４（Ｓ１０４）では、水温センサ５５で検出しているエンジン水温thwに対応して排気切替バルブ４２の開度を補正するための水温補正係数exthwを設定する。冷却水の水温はエンジン１０の状態をよく反映する。冷却水の水温も確認することでより好ましい吸気加熱制御を行える。このステップ１０４を含むことで、低水温側では排気切替バルブ４２の開度を大きくして積極的に吸気温度を上昇させ、これとは逆にエンジン水温が上昇した場合にはスモーク発生を防止するため排気切替バルブ４２の開度を小さくするように制御内容が補正される。例えば、エンジン１０の始動直後から高負荷状態に入ったときなどの様に、一般には吸気加熱が制限されてしまう運転条件でも本ステップ１０４を含むことで必要な暖気が行えるようになる。   In the next step 104 (S104), a water temperature correction coefficient exthw for correcting the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 corresponding to the engine water temperature thw detected by the water temperature sensor 55 is set. The coolant temperature reflects the state of the engine 10 well. More preferable intake air heating control can be performed by checking the coolant temperature. By including this step 104, on the low water temperature side, the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 is increased to positively increase the intake air temperature. On the contrary, when the engine water temperature rises, the occurrence of smoke is prevented. Therefore, the control content is corrected so as to reduce the opening degree of the exhaust gas switching valve 42. For example, the required warm-up can be performed by including this step 104 even in an operating condition in which intake air heating is generally limited, such as when a high load state is entered immediately after the engine 10 is started.

ＣＰＵ６１は、図５に例示する排気切替バルブ水温補正係数マップをＲＯＭ６４から読み出して、エンジン水温thwに対応する補正係数exthwを読み込む。図５の補正係数マップは、エンジン水温thwが低いときには開度を大きくする方向へ補正し、逆にエンジン水温が高いときには開度を小さくする方向へ補正するように補正係数exthwが設定されている。   The CPU 61 reads the exhaust gas switching valve water temperature correction coefficient map illustrated in FIG. 5 from the ROM 64, and reads the correction coefficient exthw corresponding to the engine water temperature thw. In the correction coefficient map of FIG. 5, the correction coefficient exthw is set so that when the engine water temperature thw is low, the opening degree is corrected to increase, and conversely, when the engine water temperature is high, the opening degree is corrected to decrease. .

さらに、ＣＰＵ６１は次のステップ１０５（Ｓ１０５）でエンジン回転数ＮＥ及びエンジン水温thwから吸気上限温度α℃を設定する。吸気加熱装置１Ａは、所定のエンジン水温毎に吸気温度の上限基準（クライテリア）を設定することでスモーク排出を抑制する。このように吸気加熱装置１Ａは、吸気温度thiaが吸気上限温度α℃以下であることを条件に吸気加熱を行うという条件も付加することで、スモーク発生を確実に抑止しながら吸気加熱を行うように設計されている。ＣＰＵ６１は、図６に例示する吸気温度の上限を定めた２次元マップをＲＯＭ６４から読み出し、エンジン回転数ＮＥ及び水温thwに基づいて吸気上限温度α℃を読み込む。図６で示す吸気温度上限設定マップによって、所定のエンジン回転数及びエンジン温度に対応する具体的な吸気上限温度α℃が求められる。   Further, the CPU 61 sets the intake upper limit temperature α ° C. from the engine speed NE and the engine water temperature thw in the next step 105 (S105). The intake air heating device 1A suppresses smoke discharge by setting an upper limit reference (criteria) of intake air temperature for each predetermined engine water temperature. As described above, the intake air heating device 1A adds intake air heating conditions under the condition that the intake air temperature thia is equal to or lower than the intake air upper limit temperature α ° C., so that the intake air heating is performed while reliably suppressing the generation of smoke. Designed to. The CPU 61 reads a two-dimensional map that defines the upper limit of the intake air temperature illustrated in FIG. 6 from the ROM 64, and reads the intake upper limit temperature α ° C. based on the engine speed NE and the water temperature thw. A specific intake upper limit temperature α ° C. corresponding to a predetermined engine speed and engine temperature is obtained from the intake temperature upper limit setting map shown in FIG.

よって、ＣＰＵ６１は吸気温度thiaが吸気上限温度α℃より低いことを確認してから（Ｓ１０６）、排気切替バルブ４２を実際に開閉駆動する制御に入る。すなわち、前記ステップ１０３で得たベース開度exbase（％）と、ステップ１０４で得た水温補正係数exthwとの積から最終的なバルブ開度値exfinを演算し（Ｓ１０７）、アクチュエータ４３を駆動して排気切替バルブ４２を最適な開度に調整する（Ｓ１０８）。以上のルーチンをエンジン１０が停止されるまで繰り返すように設定しておくことで（Ｓ１０９）、エンジン１０の状態に応じた最適な吸気加熱を継続して行える。   Therefore, after confirming that the intake air temperature thia is lower than the intake upper limit temperature α ° C. (S106), the CPU 61 enters control for actually opening and closing the exhaust gas switching valve. That is, the final valve opening value exfin is calculated from the product of the base opening exbase (%) obtained in step 103 and the water temperature correction coefficient exthw obtained in step 104 (S107), and the actuator 43 is driven. Then, the exhaust gas switching valve 42 is adjusted to an optimum opening degree (S108). By setting the above routine to be repeated until the engine 10 is stopped (S109), the optimum intake air heating according to the state of the engine 10 can be continued.

以上説明した吸気加熱装置１Ａでは、吸気マニホルド２０に形成した熱交換用排気通路２２が隔壁２３を介して吸気供給通路２１と直に接している。そのため排気ガスＳＧが保持する熱を吸気ＴＡ側に効率良く伝達できるので、短時間に吸気温を上昇させて燃焼改善を図ることができる。よって、吸気温度が低い場合に速やかに吸気を暖めることで冷間時の燃焼を安定化できる。また、吸気加熱装置１Ａは触媒８を通過した後の排気ガスＥＧが吸気加熱に利用されるので触媒活性の維持と両立させることができる。   In the intake air heating apparatus 1A described above, the heat exchange exhaust passage 22 formed in the intake manifold 20 is in direct contact with the intake air supply passage 21 via the partition wall 23. Therefore, the heat held by the exhaust gas SG can be efficiently transmitted to the intake TA side, so that the intake temperature can be raised in a short time to improve combustion. Therefore, when the intake air temperature is low, the combustion in the cold state can be stabilized by quickly warming the intake air. Moreover, since the exhaust gas EG after passing through the catalyst 8 is used for intake air heating, the intake air heating device 1A can be compatible with maintenance of catalyst activity.

さらに、吸気加熱装置１ＡはＣＰＵ６１によってエンジン１０の状態に応じて排気切替バルブ４２の開度を調整する。例えば、触媒８の活性温度が確保された運転条件やスモーク発生が懸念される運転条件等のように、吸気加熱を抑制する或いは停止するのが好ましい場合には、排気切替バルブ４２の開度を絞り、或いは開度ゼロとする制御が実行される。このように吸気加熱装置１Ａは、効率的な吸気加熱を行える構造を備えると共に、過不足の無い吸気加熱を行うように排気切替バルブ４２を制御するので、ＨＣ排出の抑制及び燃費の改善と共にスモーク排出の抑制を図ることができる。   Further, the intake air heating device 1 </ b> A adjusts the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 according to the state of the engine 10 by the CPU 61. For example, when it is preferable to suppress or stop the intake air heating, such as an operating condition in which the activation temperature of the catalyst 8 is ensured or an operating condition in which the occurrence of smoke is a concern, the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 is increased. Control for reducing the aperture or opening is performed. As described above, the intake air heating device 1A has a structure capable of performing efficient intake air heating, and controls the exhaust gas switching valve 42 so as to perform intake air heating without excess or deficiency. Emissions can be suppressed.

次に、図７に示した実施例２に係る吸気加熱装置１Ｂについて説明する。なお、実施例１の吸気加熱装置１Ａと同一の部分については同じ符号を付すことで重複する説明を省略する。この吸気加熱装置１Ｂも、実施例１の吸気加熱装置１Ａと同様に、吸気加熱のために吸気加熱用配管４０及び熱交換用排気通路２２を有している。ところで、吸気加熱のために吸気加熱用配管４０側へ排気ガスＥＧが供給されていた後に、吸気加熱を必要とないエンジン運転状態となる場合がある。ＣＰＵ６１は過剰な吸気への加熱を防止するため、排気切替バルブ４２の開度をゼロとする制御を実行する。しかし、排気切替バルブ４２の切替により、排気ガスＳＧが吸気加熱用配管４０や熱交換用排気通路２２内に滞留する。熱交換用排気通路２２内に滞留した排気ガスＳＧは、吸気加熱を必要としないときに不必要な熱を吸気側へ供給することになる。また、排気ガスＳＧが滞留することで断熱空間が形成されるので、吸気温度を低下させることが困難となる。そこで、吸気加熱を行う必要が無いときに排気ガスＳＧを熱交換用排気通路２２内から掃気できる構造を追加したのが実施例２の吸気加熱装置１Ｂである。   Next, the intake air heating device 1B according to the second embodiment shown in FIG. 7 will be described. In addition, about the same part as 1 A of intake air heating apparatuses of Example 1, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. Similarly to the intake air heating apparatus 1A of the first embodiment, the intake air heating apparatus 1B also includes an intake air heating pipe 40 and a heat exchange exhaust passage 22 for intake air heating. By the way, after the exhaust gas EG is supplied to the intake heating pipe 40 side for intake air heating, there may be an engine operating state in which intake air heating is not required. The CPU 61 executes control to make the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 zero in order to prevent heating to excessive intake air. However, the exhaust gas SG stays in the intake heating pipe 40 and the heat exchange exhaust passage 22 by switching the exhaust switching valve 42. The exhaust gas SG staying in the heat exchange exhaust passage 22 supplies unnecessary heat to the intake side when intake air heating is not required. Moreover, since the heat insulation space is formed by the exhaust gas SG staying, it is difficult to lower the intake air temperature. Therefore, an intake air heating apparatus 1B of the second embodiment is added with a structure capable of scavenging the exhaust gas SG from the heat exchange exhaust passage 22 when there is no need to perform intake air heating.

図７を参照して実施例２に係る吸気加熱装置１Ｂについて説明する。ここでは、前述した吸気加熱装置１Ａに付加された構成について説明する。吸気加熱装置１Ｂは、スロットルバルブ６よりも上流の吸気通路２と熱交換用排気通路２２とを接続する掃気用通路７０を備えている。そして、この掃気用通路７０と熱交換用排気通路２２との接続位置に、掃気用通路７０を開閉する吸気導入バルブ７５が設置されている。この吸気導入バルブ７５はアクチュエータ７６によって駆動され、掃気用通路７０と熱交換用排気通路２２とが連通した状態と掃気用通路７０を閉じた状態とを形成する。なお、吸気導入バルブ７５の設置位置は掃気用通路７０と熱交換用排気通路２２との接続位置が好ましいが、吸気通路２と掃気用通路７０との接続位置や掃気用通路７０内でもよい。   An intake air heating apparatus 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, a configuration added to the above-described intake air heating device 1A will be described. The intake air heating device 1 </ b> B includes a scavenging passage 70 that connects the intake passage 2 upstream of the throttle valve 6 and the heat exchange exhaust passage 22. An intake intake valve 75 for opening and closing the scavenging passage 70 is installed at a connection position between the scavenging passage 70 and the heat exchange exhaust passage 22. The intake intake valve 75 is driven by an actuator 76 to form a state in which the scavenging passage 70 and the heat exchange exhaust passage 22 communicate with each other and a state in which the scavenging passage 70 is closed. Note that the installation position of the intake intake valve 75 is preferably a connection position between the scavenging passage 70 and the heat exchange exhaust passage 22, but may be in a connection position between the intake passage 2 and the scavenging passage 70 or in the scavenging passage 70.

熱交換用排気通路２２内に不必要な排気ガスＳＧが滞留したときに、吸気導入バルブ７５を開として吸気ＴＡを熱交換用排気通路２２内に導入すると共に排気切替バルブ４２を開とすることで滞留していた排気ガスＳＧを送り側の吸気加熱用配管４０を逆流させて排気管９へ押し戻すようにして排出できる。   When unnecessary exhaust gas SG stays in the heat exchange exhaust passage 22, the intake introduction valve 75 is opened to introduce the intake air TA into the heat exchange exhaust passage 22 and the exhaust switching valve 42 is opened. The exhaust gas SG staying in step 1 can be discharged by causing the intake side heating heating pipe 40 to flow backward and push it back to the exhaust pipe 9.

ところで、通常運転時において吸気を掃気用通路７０に導入して滞留した排気ガスＳＧの掃気を行うと、過給圧が低下して排気エミッションのスモーク悪化を招くことが想定される。そこで、上記の掃気操作はエンジン１０の燃焼に影響を与えない条件で実施することが好ましい。例えば、減速時などでアクセル５７がオフとされた燃料カット時に掃気操作を行うことが好ましい。吸気加熱装置１Ｂでは、アクセル開度センサ５３の出力からアクセル５７の開度（踏み込み量）を確認する。なお、スロットルバルブ６はアクチュエータ７９によって駆動される。   By the way, it is assumed that, during normal operation, when intake air is introduced into the scavenging passage 70 and the accumulated exhaust gas SG is scavenged, the supercharging pressure is reduced and the exhaust emission smoke is worsened. Therefore, the scavenging operation is preferably performed under conditions that do not affect the combustion of the engine 10. For example, it is preferable to perform the scavenging operation at the time of fuel cut when the accelerator 57 is turned off during deceleration or the like. In the intake air heating device 1 </ b> B, the opening degree (depression amount) of the accelerator 57 is confirmed from the output of the accelerator opening degree sensor 53. The throttle valve 6 is driven by an actuator 79.

図８は、吸気加熱装置１Ｂの制御系を示したブロック図である。この図８でも実施例１の吸気加熱装置１Ａと同一の部分には同じ符号を付している。吸気加熱装置１Ｂの出力インターフェース部６６には排気切替バルブ４２を駆動するアクチュエータ４３、吸気導入バルブ７５を駆動するアクチュエータ７６及びスロットルバルブ６を駆動するアクチュエータ７９が接続されている。ＣＰＵ６１はアクセル開度センサ５３の出力信号に基づいて、排気切替バルブ４２の開度、吸気導入バルブ７５及びスロットルバルブ６の開閉制御を行う。   FIG. 8 is a block diagram showing a control system of the intake air heating device 1B. In FIG. 8 as well, the same parts as those in the intake air heating apparatus 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. An actuator 43 that drives the exhaust gas switching valve 42, an actuator 76 that drives the intake air introduction valve 75, and an actuator 79 that drives the throttle valve 6 are connected to the output interface section 66 of the intake air heating device 1B. Based on the output signal of the accelerator opening sensor 53, the CPU 61 controls the opening of the exhaust gas switching valve 42 and the opening / closing of the intake intake valve 75 and the throttle valve 6.

図９は、ＣＰＵ６１が排気ガスを掃気するときに実行するルーチン例を示したフローチャートである。ＣＰＵ６１は、例えば排気切替バルブ４２が駆動されたときに本ルーチンを起動する。そして、排気切替バルブ４２が駆動後に開度ゼロとなり（Ｓ２０１）、更に所定時間が経過したかを確認する（Ｓ２０２）。ＣＰＵ６１は、この２つのステップから吸気加熱を行った後に、吸気加熱が不要な状態に入ったと推定する。このステップ２０２の所定時間は滞留した排気ガスＳＧが保持している熱が吸気側に影響を及ぼさない時間の範囲で任意に定めればよい。   FIG. 9 is a flowchart showing an example of a routine executed when the CPU 61 scavenges exhaust gas. The CPU 61 starts this routine when, for example, the exhaust gas switching valve 42 is driven. Then, after the exhaust gas switching valve 42 is driven, the opening degree becomes zero (S201), and it is further confirmed whether a predetermined time has passed (S202). The CPU 61 estimates that the intake air heating is not required after the intake air heating is performed from these two steps. The predetermined time in step 202 may be arbitrarily determined within a time range in which the heat retained by the accumulated exhaust gas SG does not affect the intake side.

次にＣＰＵ６１は、次のステップでアクセル開度センサ５３の出力信号からアクセル５７が所定時間以上閉じているか、否かを確認する（Ｓ２０３）。所定時間以上アクセルの踏み込みが無いときには燃料カット状態にあるとして掃気操作を実行する（Ｓ２０４）。このステップ２０４でＣＰＵ６１は、スロットルバルブ６を強制的に閉じると共に、吸気導入バルブ７５と排気切替バルブ４２とを開くという制御を所定時間実行し、各バルブへの制御を解除して本ルーチンを終了する。ここでの所定時間は、熱交換用排気通路２２内に滞留した排気ガスＳＧを押し出す量の吸気を供給できる程度の短時間でよい。吸気加熱装置１Ｂは、燃料カット時に限ることでエンジン１０の燃料に悪影響を与えないときに掃気操作を行なう。なお、ここではアクセル開度を用いて燃料カット時を判断しているが、スロットル開度センサ５２等他のセンサからの検出信号を使用して燃料カットを判断するようにしてもよい。   Next, in the next step, the CPU 61 confirms whether or not the accelerator 57 is closed for a predetermined time or more from the output signal of the accelerator opening sensor 53 (S203). When the accelerator is not depressed for a predetermined time or longer, the scavenging operation is executed assuming that the fuel is cut (S204). In this step 204, the CPU 61 forcibly closes the throttle valve 6 and executes control for opening the intake intake valve 75 and the exhaust switching valve 42 for a predetermined time, cancels control of each valve, and ends this routine. To do. The predetermined time here may be a short time that can supply the amount of intake air that pushes out the exhaust gas SG retained in the heat exchange exhaust passage 22. The intake air heating device 1B performs the scavenging operation when it does not adversely affect the fuel of the engine 10 only when the fuel is cut. Here, the fuel cut time is determined using the accelerator opening, but the fuel cut may be determined using a detection signal from another sensor such as the throttle opening sensor 52.

以上説明した実施例２の吸気加熱装置１Ｂは、熱交換用排気通路２２内に滞留した排気ガスＳＧを掃気する構造を更に備えている。よって、吸気加熱装置１Ｂはエンジン１０の状態に応じ吸気加熱の不必要時には、加熱を抑制できるより好ましい吸気加熱装置となる。また、吸気加熱装置１Ｂは燃料カット時に掃気操作を行うので過給圧低下による排気エミッションへの影響が少なく、また滞留した排気ガスを単時間に掃気することで吸気が不必要に加熱されることもない。さらに、減速時等の燃料カット時に掃気操作を行うようにすることで、触媒８を単に通過してしまう吸気の量を低減させて燃料カット時における触媒の温度低下を抑制することもできる。   The intake air heating device 1B according to the second embodiment described above further includes a structure for scavenging the exhaust gas SG retained in the heat exchange exhaust passage 22. Therefore, the intake air heating device 1B is a more preferable intake air heating device that can suppress the heating when the intake air heating is unnecessary according to the state of the engine 10. In addition, since the intake air heating device 1B performs a scavenging operation when the fuel is cut, there is little influence on the exhaust emission due to a decrease in the supercharging pressure, and the intake air is unnecessarily heated by scavenging the accumulated exhaust gas for a single hour. Nor. Further, by performing the scavenging operation at the time of fuel cut such as at the time of deceleration, the amount of intake air that simply passes through the catalyst 8 can be reduced, and the temperature drop of the catalyst at the time of fuel cut can also be suppressed.

次に、図１０に示した実施例３に係る吸気加熱装置１Ｃについて説明する。実施例１の吸気加熱装置１Ａと同一の部分については同じ符号を付している。この吸気加熱装置１Ｃも、実施例１、２の吸気加熱装置１Ａ、１Ｂと同様に、吸気加熱のために吸気加熱用配管４０及び熱交換用排気通路２２を有している。ところで、実施例１及び実施例２の吸気加熱装置１Ａ，１Ｂでは、ＥＧＲガスを再循環させるため排気マニホルド１５とスロットルバルブ６より下流の吸気通路２とを接続するようにＥＧＲ通路３１を設置する例を示している。このようにＥＧＲ通路３１を設けてもエンジン１０の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を抑制できる。   Next, an intake air heating device 1C according to the third embodiment shown in FIG. 10 will be described. The same parts as those in the intake air heating apparatus 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Similarly to the intake air heating devices 1A and 1B of the first and second embodiments, the intake air heating device 1C also includes an intake air heating pipe 40 and a heat exchange exhaust passage 22 for intake air heating. By the way, in the intake air heating apparatuses 1A and 1B of the first and second embodiments, the EGR passage 31 is installed so as to connect the exhaust manifold 15 and the intake passage 2 downstream from the throttle valve 6 in order to recirculate the EGR gas. An example is shown. Thus, even if the EGR passage 31 is provided, the combustion temperature of the engine 10 can be lowered and the amount of NOx generated can be suppressed.

しかし、排気マニホルド１５から排出される排気ガスＥＧをＥＧＲガスとして利用すると、排気ガスが多量の熱を保持しているのでＥＧＲ用クーラ３２で十分に冷却することが必要である。また、ＥＧＲ用クーラ３２がＥＧＲガスによって汚され、また詰まりを生じ易くなる。   However, if the exhaust gas EG discharged from the exhaust manifold 15 is used as the EGR gas, the exhaust gas retains a large amount of heat, so that it must be sufficiently cooled by the EGR cooler 32. In addition, the EGR cooler 32 is contaminated by the EGR gas and is likely to be clogged.

また、触媒８より下流にある排気管９と過給機４のコンプレッサ４ａ上流の吸気通路２とを接続するようにＥＧＲ通路３１を設置することも考えられる。しかし、このようにＥＧＲ通路３１を設置すると、インタークーラ５や吸気通路２に滞留するＥＧＲガスのボリュームが大きくなる。大量のＥＧＲガスを還流している状態から急加速時にその要求トルクに応じて燃料噴射量を直ちに増加するとスモークが発生し易くなるため、燃料噴射量を増量できず加速応答性が劣ることになる。   It is also conceivable to install the EGR passage 31 so as to connect the exhaust pipe 9 downstream of the catalyst 8 and the intake passage 2 upstream of the compressor 4 a of the supercharger 4. However, when the EGR passage 31 is installed in this way, the volume of the EGR gas staying in the intercooler 5 or the intake passage 2 is increased. Immediately increasing the fuel injection amount according to the required torque at the time of rapid acceleration from a state where a large amount of EGR gas is recirculated, smoke is likely to be generated, so the fuel injection amount cannot be increased and acceleration response is poor. .

そこで、実施例２で示した吸気加熱装置１Ｂを更に改善し、上記ＥＧＲガスの循環系についても改善したのが実施例３の吸気加熱装置１Ｃである。この吸気加熱装置１Ｃは吸気加熱が不要であるときに吸気加熱用配管４０からＥＧＲガス（排気ガス）をＥＧＲ通路へ還流するように形成している。特に触媒８を通過した排気ガスを吸気加熱用配管４０からＥＧＲ通路を介してスロットルバルブ６より下流の吸気通路へ還流することで上記したＥＧＲに関する不都合も解消できるように形成されている。   In view of this, the intake air heating device 1C of the third embodiment is further improved by improving the intake air heating device 1B shown in the second embodiment and improving the EGR gas circulation system. The intake air heating device 1C is configured to return EGR gas (exhaust gas) from the intake air heating pipe 40 to the EGR passage when intake air heating is unnecessary. In particular, the exhaust gas passing through the catalyst 8 is recirculated from the intake heating pipe 40 to the intake passage downstream of the throttle valve 6 through the EGR passage, so that the above-mentioned disadvantages related to EGR can be solved.

図１０を参照して実施例３に係る吸気加熱装置１Ｃを説明する。吸気加熱装置１Ｃは、熱交換用排気通路２２より上流にある吸気加熱用配管４０の途中と、前記スロットルバルブ６よりも下流の吸気通路２とを接続するように新たにＥＧＲ通路３５を設置している。そして、吸気加熱用配管４０のＥＧＲ通路３５を分岐した部分には、ＥＧＲ通路３５を開閉する排気ガス循環通路切替バルブ８０（以下、ＥＧＲ通路切替バルブ８０と称す）が設置されている。このＥＧＲ通路切替バルブ８０はアクチュエータ８１によって駆動される。ＥＧＲ通路切替バルブ８０によって、吸気加熱用配管４０へ導入されている排気ガスＳＧが、吸気マニホルド２０の熱交換用排気通路２２側又はＥＧＲ通路３５側へ切替えて流される。   An intake air heating device 1C according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The intake air heating apparatus 1C newly installs an EGR passage 35 so as to connect the intake heating pipe 40 upstream of the heat exchange exhaust passage 22 and the intake passage 2 downstream of the throttle valve 6 to each other. ing. An exhaust gas circulation passage switching valve 80 (hereinafter referred to as an EGR passage switching valve 80) that opens and closes the EGR passage 35 is installed at a portion where the EGR passage 35 of the intake heating pipe 40 is branched. The EGR passage switching valve 80 is driven by an actuator 81. The exhaust gas SG introduced into the intake heating pipe 40 is switched to the heat exchange exhaust passage 22 side or the EGR passage 35 side of the intake manifold 20 by the EGR passage switching valve 80.

なお、ＥＧＲ通路３５へ排気ガスＳＧを流す場合には、ＥＧＲ通路切替バルブ８０を切替えると共に排気切替バルブ４２を開くことになる。その際に、排気切替バルブ４２の開度を絞ることで差圧を発生させて、排気ガスＳＧを吸気通路２側へスムーズに導入できる。   When the exhaust gas SG is allowed to flow into the EGR passage 35, the EGR passage switching valve 80 is switched and the exhaust switching valve 42 is opened. At that time, the exhaust gas SG can be smoothly introduced into the intake passage 2 by generating a differential pressure by reducing the opening of the exhaust gas switching valve 42.

吸気加熱装置１Ｃでは、吸気加熱の必要がないエンジン運転状態のときにＥＧＲ通路切替バルブ８０を切替えて、排気ガスをＥＧＲ通路３５側へ流して還流させる。先に説明した実施例１、２で示すＥＧＲ通路３１の場合と比較して、触媒８より下流の低温の排気ガスを用いるので大量のＥＧＲガスを必要とする場合に有利であり、ＥＧＲ用クーラ３２への負荷を軽減できる。また、触媒８より下流側の排気管９とコンプレッサ４ａより上流の吸気通路２とを接続するＥＧＲ通路を設置する場合と比較して、吸気加熱装置１ＣはＥＧＲガスが滞留するボリュームが少ないので大量にＥＧＲガスを供給している状態から急加速する際の加速応答性に優れる。また、吸気加熱装置１Ｃは触媒８を通過した後の排気ガスを用いるので、過給機４のコンプレッサ４ａ、インタークーラ５及びスロットルバルブ６を通過しないので汚れや詰まりについても改善される。   In the intake air heating device 1C, the EGR passage switching valve 80 is switched when the engine is in an operation state where no intake air heating is required, and the exhaust gas flows to the EGR passage 35 side to be recirculated. Compared to the case of the EGR passage 31 shown in the first and second embodiments, the low-temperature exhaust gas downstream from the catalyst 8 is used, which is advantageous when a large amount of EGR gas is required. The load on 32 can be reduced. Compared with the case where an EGR passage connecting the exhaust pipe 9 downstream of the catalyst 8 and the intake passage 2 upstream of the compressor 4a is installed, the intake air heating device 1C has a small volume in which EGR gas stays. It has excellent acceleration responsiveness when suddenly accelerating from the state where EGR gas is being supplied to the. Further, since the intake air heating device 1C uses the exhaust gas after passing through the catalyst 8, it does not pass through the compressor 4a, the intercooler 5 and the throttle valve 6 of the supercharger 4, so that dirt and clogging are also improved.

図１１は、吸気加熱装置１Ｃの制御系を示したブロック図である。この吸気加熱装置１Ｃの出力インターフェース部６６には、排気切替バルブ４２を駆動するアクチュエータ４３、吸気導入バルブ７５を駆動するアクチュエータ７６、スロットルバルブ６を駆動するアクチュエータ７９に加えて更にＥＧＲ通路切替バルブ８０を駆動するアクチュエータ８１が接続されている。ＥＧＲガスの切替に関して、ＣＰＵ６１が排気切替バルブ４２の開度制御及びＥＧＲ通路切替バルブ８０の開閉制御を行う。   FIG. 11 is a block diagram showing a control system of the intake air heating device 1C. In addition to the actuator 43 that drives the exhaust gas switching valve 42, the actuator 76 that drives the intake air introduction valve 75, and the actuator 79 that drives the throttle valve 6, the output interface unit 66 of the intake air heating device 1 </ b> C further includes an EGR passage switching valve 80. Is connected to the actuator 81. Regarding the switching of the EGR gas, the CPU 61 controls the opening degree of the exhaust gas switching valve 42 and the opening / closing control of the EGR passage switching valve 80.

図１２は、ＣＰＵ６１が吸気加熱用配管４０に導入された排気ガスＳＧをＥＧＲガスとして使用するときに実行するルーチン例を示したフローチャートである。ＣＰＵ６１は、例えばイグニッションキーがオンされたときに本ルーチンを起動する。ＣＰＵ６１は、吸気温度センサ５４、水温センサ５５及び触媒温度センサ５６それぞれの出力信号から、エンジン水温thw（℃）、吸気温度thia（℃）及び触媒出口温度thcat（℃）を読み込で、エンジン１０が吸気加熱を必要としない運転状態となっていることを確認する（Ｓ３０１）。   FIG. 12 is a flowchart showing an example of a routine executed when the CPU 61 uses the exhaust gas SG introduced into the intake heating pipe 40 as the EGR gas. The CPU 61 activates this routine when, for example, the ignition key is turned on. The CPU 61 reads the engine water temperature thw (° C.), the intake air temperature thia (° C.), and the catalyst outlet temperature thcat (° C.) from the output signals of the intake air temperature sensor 54, the water temperature sensor 55, and the catalyst temperature sensor 56, respectively. Is confirmed to be in an operation state that does not require intake air heating (S301).

ＣＰＵ６１は吸気加熱の必要がないと判断すると、ＥＧＲ通路切替バルブ８０を開とすると共に（Ｓ３０２）、排気切替バルブ４２の開度を絞って開く（Ｓ３０３）。このような操作により吸気加熱用配管４０内の排気ガスＳＧがＥＧＲガスとして利用される。以上のルーチンはエンジンが停止されるまで繰り返される（Ｓ３０４）。   When the CPU 61 determines that there is no need for intake air heating, the CPU 61 opens the EGR passage switching valve 80 (S302) and narrows the opening of the exhaust switching valve 42 (S303). By such an operation, the exhaust gas SG in the intake air heating pipe 40 is used as EGR gas. The above routine is repeated until the engine is stopped (S304).

以上説明した実施例３の吸気加熱装置１Ｃは、エンジン１０が吸気加熱を必要としない運転状態にあるときに、吸気加熱用配管４０の途中から排気ガスＳＧをＥＧＲ通路３５側へ流して活用する。吸気加熱装置１Ｃは、吸気加熱用配管４０内の排気ガスを加熱用及びＥＧＲ用として切替使用できるので、さらに効率のよい吸気加熱装置となる。なお、図１０の吸気加熱装置１Ｃは、実施例２の吸気加熱装置１Ｂを更に多機能化した装置として例示したものである。図１に示す実施例１の吸気加熱装置１Ａに本実施例３で説明したＥＧＲ通路３５及びＥＧＲ通路切替バルブ８０を配置してもよい。   The intake air heating device 1C of the third embodiment described above is used by flowing the exhaust gas SG from the middle of the intake air heating pipe 40 to the EGR passage 35 side when the engine 10 is in an operation state that does not require intake air heating. . The intake air heating device 1C can be used by switching the exhaust gas in the intake air heating pipe 40 for heating and for EGR, so that the intake air heating device becomes more efficient. Note that the intake air heating device 1C of FIG. 10 is an example of a device in which the intake air heating device 1B of the second embodiment is further multifunctional. The EGR passage 35 and the EGR passage switching valve 80 described in the third embodiment may be arranged in the intake air heating apparatus 1A of the first embodiment shown in FIG.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

内燃機関に適用した実施例１の吸気加熱装置について示した図である。It is the figure shown about the intake-air heating apparatus of Example 1 applied to the internal combustion engine. 実施例１の吸気加熱装置が備えているバルブ制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the valve control system with which the intake-air heating apparatus of Example 1 is provided. ＣＰＵが排気切替バルブの駆動制御を実行するときのルーチン例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the example of a routine when CPU performs drive control of an exhaust gas switching valve. 排気切替バルブベース開度を示したマップ例を示す図である。It is a figure which shows the example of a map which showed the exhaust gas switching valve base opening. 排気切替バルブ水温補正係数を示したマップ例を示す図である。It is a figure which shows the example of a map which showed the exhaust gas switching valve water temperature correction coefficient. 吸気温度の上限設定を示したマップ例を示す図である。It is a figure which shows the example of a map which showed the upper limit setting of intake air temperature. 実施例２の吸気加熱装置について示した図である。It is the figure shown about the intake air heating apparatus of Example 2. FIG. 実施例２の吸気加熱装置が備えているバルブ制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the valve control system with which the intake-air heating apparatus of Example 2 is provided. ＣＰＵが排気ガスを掃気するときに実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine performed when CPU scavenges exhaust gas. 実施例３の吸気加熱装置について示した図である。It is the figure shown about the intake-air heating apparatus of Example 3. FIG. 実施例３の吸気加熱装置が備えているバルブ制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the valve control system with which the intake-air heating apparatus of Example 3 is provided. ＣＰＵが吸気加熱用配管に導入された排気ガスをＥＧＲガスとして使用するとき実行するルーチン例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the example of a routine performed when CPU uses the exhaust gas introduce | transduced into piping for intake-air heating as EGR gas.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 吸気加熱装置
２ 吸気通路
６ スロットルバルブ
８ 触媒
９ 排気管
１０ ディーゼルエンジン
１５ 排気マニホルド
２０ 吸気マニホルド
２２ 熱交換用排気通路
２３ 隔壁
３０ ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）
３１ ＥＧＲ通路（排気ガス循環通路）
３５ 吸気加熱用配管から分岐したＥＧＲ通路
４０ 吸気加熱用配管
４２ 排気切替バルブ
５４ 吸気温度センサ
５５ 水温センサ
５６ 触媒温度センサ
６０ ＥＣＵ
６１ ＣＰＵ
７０ 掃気用通路
７５ 吸気導入バルブ
８０ ＥＧＲ通路切替バルブ
ＴＡ 吸気
ＥＧ 排気ガス
ＳＧ 吸気加熱用配管へ入った排気ガス
1A, 1B, 1C Intake heating device 2 Intake passage 6 Throttle valve 8 Catalyst 9 Exhaust pipe 10 Diesel engine 15 Exhaust manifold 20 Intake manifold 22 Heat exchange exhaust passage 23 Bulkhead 30 EGR device (exhaust gas recirculation device)
31 EGR passage (exhaust gas circulation passage)
35 EGR passage branched from intake heating pipe 40 Intake heating pipe 42 Exhaust gas switching valve 54 Intake temperature sensor 55 Water temperature sensor 56 Catalyst temperature sensor 60 ECU
61 CPU
70 Passage for scavenging 75 Inlet intake valve 80 EGR passage switching valve TA Intake EG Exhaust gas SG Exhaust gas entering the intake heating pipe

Claims (12)

内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、
前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、
前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、
前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管とを備えていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。 An exhaust passage for heat exchange provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine;
An exhaust pipe connected to the downstream side of the catalyst for purifying the exhaust gas flowing out from the internal combustion engine;
An exhaust switching valve provided in the middle of the exhaust pipe;
An intake heating pipe connected from the exhaust pipe between the exhaust switching valve or the catalyst and the exhaust switching valve to the exhaust pipe downstream from the exhaust switching valve via the heat exchange exhaust passage; An intake air heating apparatus for an internal combustion engine, comprising: 前記排気切替バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気切替バルブの開度を調整することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a control unit that controls the exhaust gas switching valve, wherein the control unit adjusts an opening of the exhaust gas switching valve in accordance with an operating state of the internal combustion engine. Intake heating device. 前記制御手段は、スロットルバルブより下流の吸気温度及び前記触媒の出口温度に基づいて、前記排気切替バルブの開度を調整することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 3. The intake air heating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control unit adjusts an opening of the exhaust gas switching valve based on an intake air temperature downstream of the throttle valve and an outlet temperature of the catalyst. 前記制御手段は、前記内燃機関の冷却水温度に基づいて、前記排気切替バルブの開度を調整することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 The intake air heating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control means adjusts an opening of the exhaust gas switching valve based on a coolant temperature of the internal combustion engine. 前記吸気マニホルドへ供給する吸気流の向きと逆向きの排気流が生じるように前記吸気加熱用配管が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 2. The intake air heating device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake heating pipe is installed so that an exhaust flow in a direction opposite to a direction of an intake air flow supplied to the intake manifold is generated. 前記熱交換用排気通路は、前記吸気と混合しないように隔壁で分離されて前記吸気マニホルド内に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust passage for heat exchange is formed in the intake manifold by being separated by a partition so as not to be mixed with the intake air. Intake heating device. 内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、
前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、
前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、
前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管と、
スロットルバルブより上流側の吸気通路と前記熱交換用排気通路とを接続する掃気用通路と、
前記掃気用通路を開閉する吸気導入バルブとを備えていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。 An exhaust passage for heat exchange provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine;
An exhaust pipe connected to the downstream side of the catalyst for purifying the exhaust gas flowing out from the internal combustion engine;
An exhaust switching valve provided in the middle of the exhaust pipe;
An intake heating pipe connected from the exhaust pipe between the exhaust switching valve or the catalyst and the exhaust switching valve to the exhaust pipe downstream of the exhaust switching valve via the heat exchange exhaust passage;
A scavenging passage connecting the intake passage upstream of the throttle valve and the heat exchange exhaust passage;
An intake air heating apparatus for an internal combustion engine, comprising an intake air introduction valve for opening and closing the scavenging passage. 前記吸気導入バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は前記内燃機関の燃料カット時に前記掃気用通路へ前記吸気を導入することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 8. The intake air heating of the internal combustion engine according to claim 7, further comprising control means for controlling the intake air introduction valve, wherein the control means introduces the intake air into the scavenging passage when fuel of the internal combustion engine is cut. apparatus. 前記制御手段は、アクセルが所定時間以上オフであるときに制御を実行することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 The intake air heating apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the control means executes the control when the accelerator is off for a predetermined time or more. 前記制御手段は、前記熱交換用排気通路に滞留した排気ガスを押し出すだけの吸気が供給されるように前記吸気導入バルブを開閉することを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気加熱装置。 10. The control device according to claim 7, wherein the control means opens and closes the intake air introduction valve so as to supply intake air for pushing out exhaust gas staying in the heat exchange exhaust passage. An intake air heating apparatus for an internal combustion engine as described. 内燃機関へ吸気を供給する吸気マニホルドに設けた熱交換用排気通路と、
前記内燃機関から流出する排気ガスを浄化する触媒の下流側に接続された排気管と、
前記排気管の途中に設けた排気切替バルブと、
前記排気切替バルブ又は前記触媒と前記排気切替バルブとの間の前記排気管から、前記熱交換用排気通路を経て、前記排気切替バルブよりも下流の前記排気管に接続した吸気加熱用配管とを有すると共に、
排気ガス再循環装置を更に備え、該排ガス再循環装置が前記吸気加熱用配管の途中と、スロットルバルブより下流の吸気通路とを接続する排気ガス循環通路と、
前記排気ガス循環通路と前記熱交換用排気通路との合流部に設けた排気ガス循環通路切替バルブとを備えたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。 An exhaust passage for heat exchange provided in an intake manifold for supplying intake air to the internal combustion engine;
An exhaust pipe connected to the downstream side of the catalyst for purifying the exhaust gas flowing out from the internal combustion engine;
An exhaust switching valve provided in the middle of the exhaust pipe;
An intake heating pipe connected from the exhaust pipe between the exhaust switching valve or the catalyst and the exhaust switching valve to the exhaust pipe downstream from the exhaust switching valve via the heat exchange exhaust passage; And having
An exhaust gas recirculation device, wherein the exhaust gas recirculation device connects the midway of the intake heating pipe and an intake passage downstream of the throttle valve;
An intake air heating apparatus for an internal combustion engine, comprising: an exhaust gas circulation passage switching valve provided at a junction of the exhaust gas circulation passage and the heat exchange exhaust passage. 前記排気ガス循環通路切替バルブ及び前記排気切替バルブを制御する制御手段を更に備え、該制御手段は吸気加熱の必要がないときに前記排気ガスを前記吸気通路へ還流させることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の吸気加熱装置。
The exhaust gas circulation passage switching valve and a control means for controlling the exhaust gas switching valve are further provided, and the control means recirculates the exhaust gas to the intake passage when there is no need for intake air heating. The intake air heating apparatus for an internal combustion engine according to claim 11.
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