JP3918553B2 - Heat engine start assist device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱機関の吸気を加熱する熱機関の始動補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流体加熱装置として、例えば特開平８−３４３２０号公報に記載の発明では、エアポンプから吹き出す空気をノズルで絞って空気の温度を上昇させている。
【０００３】
しかし、発明者の検討によると、上記公報に記載の発明では、十分に高い温度まで流体を昇温させることが難しいことが解った。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、十分に高い温度まで流体を昇温させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、熱機関（１０）に吸入される燃焼用の空気を加熱する流体加熱装置（２０）を備え、流体加熱装置（２０）は、空気を循環させるポンプ（２１）と、ポンプ（２１）から吐出された空気をポンプ（２１）の吸入側に戻す再循環管（２３）と、再循環管（２３）内に設けられ、空気流れを絞って空気温度を上昇させる絞り手段（２４）とを有し、再循環管（２３）のうち、ポンプ（２１）の吐出側に接続された部分は、熱機関（１０）の排気を熱機関（１０）の吸気側に戻す排気再循環管（５１）に連結されており、さらに、絞り手段（２４）は、再循環管（２３）のうちポンプ（２１）の吐出側に接続された部分に設けられている熱機関の始動補助装置を特徴とする。
【０００６】
これにより、ポンプ（２１）から吐出される空気は、絞り手段（２４）とポンプ（２１）との間を再循環するので、ポンプ（２１）から供給される空気の温度は、ポンプ（２１）の稼動時間の比例するように上昇していく。したがって、燃焼用の空気の温度を十分に高い温度まで上昇させて、熱機関（１０）の始動性を向上させることが可能となる。
さらに、排気再循環管（５１）を利用して、ポンプ（２１）から供給された空気を熱機関（１０）の各気筒に分配することができるので、流体加熱装置を利用した吸気加熱装置にて加熱された空気を各気筒に確実に分配することができるとともに、加熱された空気を分配するための分配器を廃止することができ、吸気加熱装置の製造原価低減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、少なくとも熱機関（１０）の始動時には、ポンプ（２１）は、熱機関（１０）と異なる駆動源（２２）にて駆動されることを特徴とする。
【００１２】
これにより、熱機関（１０）の始動時であっても、確実、かつ、安定的に加熱された空気を熱機関に供給できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ポンプ（２１）から吐出された空気を熱機関（１０）の排気側に供給する二次空気供給手段（３１、３２）を備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、例えば熱機関（１０）の排気側に設けられた触媒や燃焼機等にポンプ（２１）の空気を供給することができるので、触媒や燃焼機等に空気を供給するエアポンプを廃止することができる。したがって、部品点数を低減することができ、製造原価低減を図りつつ、搭載スペースを改善することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、再循環管（２３）のうちポンプ（２１）の吐出側に接続された部分には、熱機関（１０）の吸気側とポンプ（２１）の吐出側との圧力差が所定圧力差以上となったときに開く差圧弁（２５）が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、ポンプ（２１）から吐出された空気を熱機関（１０）の排気側に供給する場合と、熱機関（１０）の吸気側に供給する場合とを確実に切り換えることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、差圧弁（２５）と絞り手段（２４）とが一体化されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、流体加熱装置を利用した吸気加熱装置の組み付け工数を低減することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、ポンプ（２１）から熱機関（１０）の排気側に供給された空気が、ポンプ（２１）側に逆流することを防止する逆止弁（３３）を備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、熱機関（１０）の排気圧によりポンプ（２１）から送風された空気が逆流してしまうことを防止できる。
【００２７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る車両用熱機関の始動補助装置の模式図である。
【００２９】
ディーゼル式のエンジン１０は、空気を吸入圧縮してその圧縮した空気中で燃料を爆発させることにより機械的動力を発生させる熱機関であり、吸気管１１はエンジン１０に燃焼用の空気、すなわち吸気を供給するものであり、排気管１２はエンジン１０から排出される排気を大気中に放出するためのものである。
【００３０】
なお、排気管１２には、排気を酸化還元することにより排気を浄化する三元触媒１２ａや排気を低減するマフラー等が設けられている。
【００３１】
ウエスコ式のエアポンプ２１は、エンジン１０と異なる駆動源である電動式のモータ２２により駆動されて空気を循環させるものであり、吐出管２３ａはエアポンプ２１の吐出側２１ａと吸気管１１とを繋ぐ空気通路を構成するものであり、吸入管２３ｂはエアポンプ２１の吸入側２１ｂと吸気管１１とを繋ぐ空気通路を構成するものである。
【００３２】
そして、本実施形態では、吐出管２３ａ、吸入管２３ｂ及び吸気管１１のうち吐出管２３ａと吸入管２３ｂとを繋ぐ部分により、エアポンプ２１から吐出された空気をエアポンプ２１の吸入側２１ｂに戻す再循環管２３が構成され、この再循環管２３、エアポンプ２１、モータ２２及び後述する絞り２４にて本実施形態に係る流体加熱装置、すなわち吸気加熱装置２０が構成されている。
【００３３】
なお、吐出管２３ａは、吸気管１１のうちインテークマニホールドの分岐部分より吸気流れ上流側の部位に接続され、吸入管２３ｂは吸気管１１のうち吐出管２３ａとの接続部位より吸気流れ上流側の部位に接続されている。
【００３４】
また、絞り２４は、再循環管２３のうち吐出管２３ａ内に設けられて空気流れを絞って空気を圧縮する、開度が固定された固定絞り型の絞り手段であり、この絞り２４の空気流れ下流側には、エンジン１０の吸気側とエアポンプ２１の吐出側との圧力差が所定圧力差以上となったときに開く差圧弁２５が設けられている。
【００３５】
二次空気供給管３１は、エアポンプ２１から吐出された空気を排気管１２のうち三元触媒１２ａより排気流れ上流側に供給する管であり、二次空気弁３２は、二次空気供給管３１の連通状態を制御する電磁弁であり、この二次空気弁３２及び二次空気供給管３１によりエアポンプ２１から吐出された空気をエンジン１０の排気側に供給する二次空気供給手段が構成されている。
【００３６】
なお、二次空気弁３２及びモータ２２は、エンジン１０を制御する制御装置により制御される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る始動補助装置の特徴的作動及びその効果を述べる。
【００３８】
エンジン１０の始動スイッチが投入され、クランキングを行うべくスタータモータが駆動されると同時に、二次空気弁３２を閉じた状態でモータ２２を稼動させる。
【００３９】
これにより、エアポンプ２１が稼動して差圧弁２５前後の圧力差が所定圧力差以上となると、差圧弁２５が開いてエアポンプ２１から吐出された空気が吸気管１１に向けて流れるので、エアポンプ２１から吹き出す空気は、絞り２４にて圧縮されるように絞られて温度が上昇する。
【００４０】
このとき、吸気管１１には、絞り２４にて絞られて温度が上昇した空気が流入し、その流入した空気の一部はエンジン１０に吸入されるが、その他の空気は吸入管２３ｂからエアポンプ２１に吸入されるため、エアポンプ２１から吐出される空気の一部は、絞り２４とエアポンプ２１との間を再循環する。
【００４１】
したがって、エアポンプ２１、つまり空気加熱装置から吸気管１１に供給される空気の温度は、エアポンプ２１の稼動時間の比例するように上昇していくので、吸気の温度を十分に高い温度まで上昇させることができ、エンジン１０の始動性を向上させることができる。
【００４２】
因みに、エアポンプ２１から吸気管１１に供給される空気の流量がエンジン１０に吸入される空気の流量より多いことに加えて、エンジン１０の吸気バルブは、吸気行程以外のタイミングでは閉じて間欠的に空気を吸入するのに対して、エアポンプ２１は、エンジン１０の吸入作動に比べると連続的に空気を供給するので、エアポンプ２１から吸気管１１に供給された空気の少なくとも一部は、エアポンプ２１に再吸入される。したがって、エアポンプ２１から吐出される空気の一部は、通常、必ず絞り２４とエアポンプ２１との間を再循環する。
【００４３】
なお、図２はクランキングと吸気の温度との関係を示すグラフであり、吸気を燃焼器又はセラミックヒータで加熱した場合には、クランキングが停止すると、吸気に熱を与えることができないので、吸気温度が大きく低下するのに対して、本実施形態では、空気を再循環させるので、クランキングが停止しても吸気温度が大きく低下することがない。したがって、確実に吸気温度を上昇させることができるので、エンジン１０の始動性を確実に向上させることができる。
【００４４】
また、エンジン１０が完全に始動した後において、三元触媒１２ａに酸化用の二次空気を供給するときには、二次空気弁３２を開いた状態でエアポンプ２１を稼動させる。
【００４５】
これにより、三元触媒１２ａに酸化用の二次空気を供給する送風手段と吸気加熱用の送風手段とを兼用することができるので、部品点数を低減することができ、製造原価低減を図りつつ、搭載スペースを改善することができる。
【００４６】
因みに、図３はエアポンプ２１、絞り２４及び二次空気弁３２の流量特性を示す一例であり、図３から明らかなように、差圧弁２５の開弁圧力以下で二次空気弁３２を開けば、エアポンプ２１から吐出された空気が吸気管１１に流れ込むことなく、排気管１２側に流れ込むことが分かる。
【００４７】
なお、特開昭６３−７１４１０号公報に記載の発明では、燃焼器の排気をエンジンの吸気側に供給することにより吸気加熱を行っているが、この発明では、吸気中の酸素濃度は低いため、却って、始動性が悪化するおそれがあるのに対して、本実施形態は、空気を加熱してエンジン１０に供給するので、燃焼に必要な酸素が足りないといった問題は発生しない。したがって、圧縮比が低く、始動性の低いエンジンであっても、確実に着火始動させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、モータ２２にてエアポンプ２１を稼動させるので、エンジン１０の状態、すなわちクランキング状態によらず、安定して空気をエンジン１０に供給することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、クランキングを開始する前に吸気加熱装置、すなわちエアポンプ２１を作動させるものである。
【００５０】
これにより、クランキングを開始すると同時に高温の空気をエンジン１０に供給することができるので、エンジン１０の始動性を一層向上させることができる。
【００５１】
（第３実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、排気管１２内に燃焼器４０を搭載した車両に第１実施形態又は第２実施形態を適用したものである。
【００５２】
なお、燃焼器４０はエンジン１０の排気中の酸素、又は二次空気供給管３１から供給された空気中の酸素を使用して燃焼するもので、燃焼器２１内には、酸化触媒、パティキュレートフィルタ及び窒素吸蔵型触媒、並びに廃熱を回収する熱交換器が搭載されている。
【００５３】
したがって、本実施形態では、燃焼器４０用のエアポンプと吸気加熱用のエアポンプ２１とを兼用することができるので、部品点数を低減することができ、製造原価低減を図りつつ、搭載スペースを改善することができる。
【００５４】
（第４実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、エンジン１０の排気を吸気管１１に戻す排気再循環装置用の排気再循環管５１と吐出管２３ａ、すなわち再循環管２３のうちエアポンプ２１の吐出側に接続された部分とを兼用するとともに、エアポンプ２１から排気管１２に供給された空気が、エアポンプ２１側に逆流することを防止する逆止弁３３を二次空気供給管３１に設けたものである。なお、吸気絞り弁５３は排気再循環装置用のバルブである。
【００５５】
これにより、排気再循環管５１に設けられた各気筒にＥＧＲ用排気を分配供給する分配管５１ａを利用して、エアポンプ２１から供給された空気を各気筒に分配することができるので、吸気加熱装置にて加熱された空気を各気筒に確実に分配することができるとともに、加熱された空気を分配するための分配器を廃止することができ、吸気加熱装置の製造原価低減を図ることができる。
【００５６】
なお、分配管５１ａにて各気筒に分配供給された空気は、エンジン１０の吸気バルブが閉じているときに、吸気管１１を逆流して吸入管２３ｂに至る。
【００５７】
また、逆止弁３３が設けられているので、エンジン１０の排気圧によりエアポンプ２１から送風された空気が逆流してしまうことを防止できる。
【００５８】
（第５実施形態）
本実施形態は、図７に示すように、差圧弁２５と絞り２４とを一体化したものである。具体的には、差圧弁２５をバネ等の弾性手段２５ａと弁座２５ｂに接触して弁口２５ｃを開閉する弁体２５ｄとからなる機械式のバルブとするとともに、弁口２５ｃの上流側に設けた絞り２４と弁口２５ｃとの間に空間２５ｅを設けたものである。
【００５９】
そして、本実施形態では、差圧弁２５と絞り２４とを一体化したので、吸気加熱装置の組み付け工数を低減することができる。
【００６０】
また、絞り２４と弁口２５ｃとの間に空間２５ｅが設けられているので、空間２５ｅが空気バネ、つまり緩衝機として機能して、弁体２５ｄが弁座２５ｂに衝突する際の衝突力を緩和する。したがって、差圧弁２５の作動音、つまり弁体２５ｄが弁座２５ｂに衝突する際の衝突音を緩和することができる。
【００６１】
（第６実施形態）
本実施形態は、本発明に係る流体加熱装置を車両用空調装置に適用したものである。具体的には、図８に示すように、エンジン１０の動力をサーモカップリング２６を介してエアポンプ２１に伝達するとともに、絞り２４にて加熱された空気を、空調ケーシング６０のうちヒータ６１より空気流れ上流側に供給するようにしたものである。
【００６２】
ここで、サーモカップリング２６は、自身の温度が上昇すると伝達する動力が低下する温度式継ぎ手であり、本実施形態では、粘性流体を利用したビスカスカップリングの一種を採用している。なお、自身の温度は、サーモカップリング２６の雰囲気温度に影響されるので、外気温度や空調ケーシング６０に導入される空気温度に応じて変化する。
【００６３】
また、ヒータ６１はエンジン冷却水を熱源とする加熱手段であり、蒸発器６２は蒸気圧縮式冷凍機の低圧熱交換器で室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する空気冷却手段である。エアミックスドア６３はヒータ６１を迂回して流れる冷風とヒータ６１を通過する温風との風量割合を長得る調節する温度調節手段である。そして、絞り２４より空気流れ下流側の空気通路内には、グラスウール等の吸音材６４が貼り付けられている。
【００６４】
次に、本実施形態の特徴的作動及びその効果を述べる。
【００６５】
外気温度や空調ケーシング６０に導入される空気温度が低下してサーモカップリング２６自身の温度が低下すると、伝達することができる動力が増大するので、エアポンプ２１が稼動し、上述したように絞り２４に絞られて温度が上昇した空気が空調ケーシング６０内に流入し室内に吹き出される。
【００６６】
したがって、外気温度や空調ケーシング６０に導入される空気温度が低く、ヒータ６１の熱源が不足する可能性が高いときに、流体加熱装置にて加熱された空気を暖房用として室内に供給することができる。
【００６７】
また、外気温度や空調ケーシング６０に導入される空気温度が上昇してサーモカップリング２６自身の温度が上昇すると、伝達することができる動力が減少するので、エアポンプ２１の回転数が低下して吐出風量及び吐出圧が低下し、流体加熱装置から供給される温風の温度及び風量が低下していく。
【００６８】
したがって、外気温度や空調ケーシング６０に導入される空気温度が高く、ヒータ６１の熱源が十分にあるとき、又は暖房の必要性が低いときには、自動的にエアポンプ２１の稼働率が低下するので、効率よく暖房補助を行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態では、エアポンプ２１のポンプ仕事量に相当する熱量を直接空気に与えるので、効率よく補助暖房を行うことができる。
【００７０】
また、絞り２４より空気流れ下流側の空気通路に吸音材６４が設けられているので、絞り２４にて発生した騒音を効率よく吸収することができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、エアポンプ２１としてウエスコ式のポンプを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他形式のポンプであってもよい。
【００７２】
なお、第１実施形態のごとく、エアポンプ２１を直接駆動する場合には、体積型ポンプではなく、渦流型のように流体摩擦を用いたポンプを使用することが望ましく、一方、第６実施形態のごとく、ビスカスカップリングを介してポンプを駆動する場合には、体積型ポンプを用いてもよい。
【００７３】
また、本発明に係る流体加熱装置の適用は、上述の実施形態に示されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体加熱装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるクランキングと加熱温度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエアポンプの流量特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態におけるクランキングと加熱温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第３実施形態に係る流体加熱装置の模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る流体加熱装置の模式図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る流体加熱装置に適用される差圧弁の模式図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る流体加熱装置の模式図である。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…吸気管、１２…排気管、１２ａ…三元触媒、
２０…流体（吸気）加熱装置、２１…エアポンプ、２２…モータ、
２３…再循環管、２４…絞り、２５…差圧弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the starting aid of the heat engine for heating the intake air of the heat engine.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As a fluid heating device, for example, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-34320, air blown out from an air pump is squeezed by a nozzle to raise the temperature of the air.
[0003]
However, according to the study by the inventors, it has been found that it is difficult to raise the temperature of the fluid to a sufficiently high temperature in the invention described in the above publication.
[0004]
In view of the above points, an object of the present invention is to raise the temperature of a fluid to a sufficiently high temperature.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a fluid heating device (20) for heating combustion air sucked into the heat engine (10) is provided. 20) are provided in the recirculation pipe (23), a recirculation pipe (23) for returning the air discharged from the pump (21) to the suction side of the pump (21), and a pump (21) for circulating air. are, squeezing air flow and a throttle means (24) to raise the air temperature, among recirculation pipe (23), a portion connected to the discharge side of the pump (21), the heat engine (10) Is connected to an exhaust gas recirculation pipe (51) for returning the exhaust gas to the intake side of the heat engine (10), and the throttle means (24) is a discharge side of the pump (21) in the recirculation pipe (23). A heat engine start assisting device provided in a portion connected to the heat engine .
[0006]
As a result, the air discharged from the pump (21) recirculates between the throttle means (24) and the pump (21), so that the temperature of the air supplied from the pump (21) is the pump (21). It rises in proportion to the operation time of the. Therefore, it is possible to improve the startability of the heat engine (10) by raising the temperature of the combustion air to a sufficiently high temperature .
Furthermore, since the air supplied from the pump (21) can be distributed to each cylinder of the heat engine (10) using the exhaust gas recirculation pipe (51), the intake air heating device using the fluid heating device can be used. Thus, the heated air can be reliably distributed to each cylinder, and the distributor for distributing the heated air can be eliminated, and the manufacturing cost of the intake air heating device can be reduced.
[0011]
The invention according to claim 2 is characterized in that at least when the heat engine (10) is started, the pump (21) is driven by a drive source (22) different from the heat engine (10).
[0012]
Thus, even at the start of the heat engine (10), reliable, and the heated stably air kills with paper subjected to the heat engine.
[0013]
The invention according to claim 3 is characterized by comprising secondary air supply means (31, 32) for supplying the air discharged from the pump (21) to the exhaust side of the heat engine (10).
[0014]
Thereby, for example, the air of the pump (21) can be supplied to the catalyst, the combustor, and the like provided on the exhaust side of the heat engine (10), and therefore the air pump that supplies air to the catalyst, the combustor, etc. is eliminated. be able to. Therefore, the number of parts can be reduced, and the mounting space can be improved while reducing the manufacturing cost.
[0015]
In the invention according to claim 4 , the portion of the recirculation pipe (23) connected to the discharge side of the pump (21) is connected to the intake side of the heat engine (10) and the discharge side of the pump (21). A differential pressure valve (25) is provided that opens when the pressure difference is equal to or greater than a predetermined pressure difference.
[0016]
Thereby, the case where the air discharged from the pump (21) is supplied to the exhaust side of the heat engine (10) and the case where the air is supplied to the intake side of the heat engine (10) can be switched reliably.
[0017]
The invention according to claim 5 is characterized in that the differential pressure valve (25) and the throttle means (24) are integrated.
[0018]
Thereby, the assembly man-hour of the intake air heating device using the fluid heating device can be reduced.
[0019]
According to the sixth aspect of the present invention, a check valve (33) is provided for preventing air supplied from the pump (21) to the exhaust side of the heat engine (10) from flowing back to the pump (21) side. It is characterized by.
[0020]
Thereby, it can prevent that the air ventilated from the pump (21) flows backward by the exhaust pressure of the heat engine (10).
[0027]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a start assisting device for a vehicle heat engine according to the present embodiment.
[0029]
The diesel engine 10 is a heat engine that generates mechanical power by sucking and compressing air and exploding fuel in the compressed air, and an intake pipe 11 is air for combustion in the engine 10, that is, intake air. The exhaust pipe 12 is for releasing the exhaust discharged from the engine 10 into the atmosphere.
[0030]
The exhaust pipe 12 is provided with a three-way catalyst 12a that purifies the exhaust by oxidizing and reducing the exhaust, a muffler that reduces the exhaust, and the like.
[0031]
The Wesco type air pump 21 is driven by an electric motor 22 which is a driving source different from the engine 10 to circulate the air. The discharge pipe 23 a is an air connecting the discharge side 21 a of the air pump 21 and the intake pipe 11. The suction pipe 23b constitutes an air passage that connects the suction side 21b of the air pump 21 and the suction pipe 11.
[0032]
In this embodiment, the air discharged from the air pump 21 is returned to the suction side 21b of the air pump 21 by the portion of the discharge pipe 23a, the suction pipe 23b, and the intake pipe 11 that connects the discharge pipe 23a and the suction pipe 23b. A circulation pipe 23 is configured, and the recirculation pipe 23, the air pump 21, the motor 22, and a throttle 24 described later configure the fluid heating apparatus according to the present embodiment, that is, the intake air heating apparatus 20.
[0033]
The discharge pipe 23a is connected to a portion of the intake pipe 11 on the upstream side of the intake manifold from the branch portion of the intake manifold, and the suction pipe 23b is connected to the discharge pipe 23a of the intake pipe 11 on the upstream side of the intake flow. Connected to the site.
[0034]
The throttle 24 is a fixed throttle type throttle means having a fixed opening degree, which is provided in the discharge pipe 23 a of the recirculation pipe 23 and compresses the air by narrowing the air flow. A differential pressure valve 25 that opens when the pressure difference between the intake side of the engine 10 and the discharge side of the air pump 21 becomes equal to or greater than a predetermined pressure difference is provided on the downstream side of the flow.
[0035]
The secondary air supply pipe 31 is a pipe that supplies the air discharged from the air pump 21 to the upstream side of the three-way catalyst 12 a in the exhaust pipe 12. The secondary air valve 32 is a secondary air supply pipe 31. The secondary air supply means is configured to supply the air discharged from the air pump 21 to the exhaust side of the engine 10 by the secondary air valve 32 and the secondary air supply pipe 31. Yes.
[0036]
The secondary air valve 32 and the motor 22 are controlled by a control device that controls the engine 10.
[0037]
Next, the characteristic operation and effect of the start assist device according to the present embodiment will be described.
[0038]
The start switch of the engine 10 is turned on and the starter motor is driven to perform cranking. At the same time, the motor 22 is operated with the secondary air valve 32 closed.
[0039]
As a result, when the air pump 21 is operated and the pressure difference across the differential pressure valve 25 becomes equal to or greater than the predetermined pressure difference, the differential pressure valve 25 opens and the air discharged from the air pump 21 flows toward the intake pipe 11. The blown-out air is squeezed so as to be compressed by the throttle 24, and the temperature rises.
[0040]
At this time, air that has been throttled by the throttle 24 and raised in temperature flows into the intake pipe 11, and part of the inflowed air is sucked into the engine 10, while other air is pumped from the suction pipe 23 b to the air pump. Therefore, a part of the air discharged from the air pump 21 is recirculated between the throttle 24 and the air pump 21.
[0041]
Accordingly, the temperature of the air supplied from the air pump 21, that is, the air heating device, to the intake pipe 11 increases so as to be proportional to the operation time of the air pump 21, so that the temperature of the intake air is increased to a sufficiently high temperature. Thus, the startability of the engine 10 can be improved.
[0042]
Incidentally, in addition to the flow rate of air supplied from the air pump 21 to the intake pipe 11 being larger than the flow rate of air sucked into the engine 10, the intake valve of the engine 10 is closed and intermittently at timings other than the intake stroke. In contrast to the intake of air, the air pump 21 continuously supplies air as compared with the intake operation of the engine 10, so that at least part of the air supplied from the air pump 21 to the intake pipe 11 is supplied to the air pump 21. Re-inhaled. Therefore, part of the air discharged from the air pump 21 normally always recirculates between the throttle 24 and the air pump 21.
[0043]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between cranking and intake air temperature. When the intake air is heated by a combustor or a ceramic heater, when cranking stops, heat cannot be given to the intake air. While the intake air temperature is greatly reduced, in the present embodiment, air is recirculated, so that the intake air temperature is not greatly reduced even when the cranking is stopped. Therefore, since the intake air temperature can be reliably increased, the startability of the engine 10 can be reliably improved.
[0044]
When the secondary air for oxidation is supplied to the three-way catalyst 12a after the engine 10 is completely started, the air pump 21 is operated with the secondary air valve 32 opened.
[0045]
As a result, since the blowing means for supplying the secondary air for oxidation to the three-way catalyst 12a and the blowing means for intake air heating can be used together, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. , Mounting space can be improved.
[0046]
Incidentally, FIG. 3 is an air pump 21 is an example showing the flow characteristics of the diaphragm 24 and the secondary air valve 32, as is clear from FIG. 3, opening the secondary air valve 32 with the following valve-opening pressure of the differential pressure valve 25 It can be seen that the air discharged from the air pump 21 flows into the exhaust pipe 12 without flowing into the intake pipe 11.
[0047]
In the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-71410, the intake air is heated by supplying the exhaust of the combustor to the intake side of the engine. However, in this invention, the oxygen concentration in the intake air is low. On the other hand, the startability may be deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, since air is heated and supplied to the engine 10, there is no problem that oxygen necessary for combustion is insufficient. Therefore, even if the engine has a low compression ratio and low startability, ignition can be reliably started.
[0048]
In the present embodiment, since the air pump 21 is operated by the motor 22, air can be stably supplied to the engine 10 regardless of the state of the engine 10, that is, the cranking state.
[0049]
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the intake air heating device, that is, the air pump 21 is operated before cranking is started.
[0050]
Thereby, since the high-temperature air can be supplied to the engine 10 simultaneously with the start of cranking, the startability of the engine 10 can be further improved.
[0051]
(Third embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first embodiment or the second embodiment is applied to a vehicle in which a combustor 40 is mounted in an exhaust pipe 12.
[0052]
The combustor 40 burns using oxygen in the exhaust gas of the engine 10 or oxygen in the air supplied from the secondary air supply pipe 31. The combustor 21 has an oxidation catalyst and particulates in the combustor 21. A filter, a nitrogen storage catalyst, and a heat exchanger that recovers waste heat are mounted.
[0053]
Therefore, in this embodiment, since the air pump for the combustor 40 and the air pump 21 for intake air heating can be used together, the number of parts can be reduced, and the mounting space can be improved while reducing the manufacturing cost. be able to.
[0054]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the exhaust gas recirculation pipe 51 and the discharge pipe 23 a for the exhaust gas recirculation device that returns the exhaust gas of the engine 10 to the intake pipe 11, that is, the discharge side of the air pump 21 of the recirculation pipe 23. The secondary air supply pipe 31 is provided with a check valve 33 that also serves as a portion connected to the air pump 21 and prevents the air supplied from the air pump 21 to the exhaust pipe 12 from flowing back to the air pump 21 side. is there. The intake throttle valve 53 is a valve for an exhaust gas recirculation device.
[0055]
Thus, the air supplied from the air pump 21 can be distributed to each cylinder by using the distribution pipe 51a that distributes and supplies the EGR exhaust gas to each cylinder provided in the exhaust gas recirculation pipe 51. The air heated by the apparatus can be reliably distributed to each cylinder, the distributor for distributing the heated air can be eliminated, and the manufacturing cost of the intake air heating apparatus can be reduced. .
[0056]
The air distributed and supplied to each cylinder by the distribution pipe 51a flows backward through the intake pipe 11 and reaches the intake pipe 23b when the intake valve of the engine 10 is closed.
[0057]
Moreover, since the check valve 33 is provided, it is possible to prevent the air blown from the air pump 21 from flowing backward due to the exhaust pressure of the engine 10.
[0058]
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the differential pressure valve 25 and the throttle 24 are integrated. Specifically, the differential pressure valve 25 is a mechanical valve that includes an elastic means 25a such as a spring and a valve body 25d that opens and closes the valve port 25c by contacting the valve seat 25b, and on the upstream side of the valve port 25c. A space 25e is provided between the provided throttle 24 and the valve port 25c.
[0059]
In the present embodiment, since the differential pressure valve 25 and the throttle 24 are integrated, the number of assembling steps of the intake air heating device can be reduced.
[0060]
In addition, since the space 25e is provided between the throttle 24 and the valve port 25c, the space 25e functions as an air spring, that is, a shock absorber, and the collision force when the valve body 25d collides with the valve seat 25b. ease. Therefore, the operation sound of the differential pressure valve 25, that is, the collision sound when the valve body 25d collides with the valve seat 25b can be reduced.
[0061]
(Sixth embodiment)
In this embodiment, the fluid heating apparatus according to the present invention is applied to a vehicle air conditioner. Specifically, as shown in FIG. 8, the power of the engine 10 is transmitted to the air pump 21 via the thermo coupling 26, and the air heated by the throttle 24 is sent from the heater 61 of the air conditioning casing 60 to the air. It is designed to be supplied to the upstream side of the flow.
[0062]
Here, the thermo coupling 26 is a temperature type joint in which the power to be transmitted decreases when its own temperature rises. In this embodiment, a kind of viscous coupling using a viscous fluid is employed. In addition, since the temperature of itself is influenced by the atmospheric temperature of the thermo coupling 26, it changes according to the outside air temperature or the air temperature introduced into the air conditioning casing 60.
[0063]
The heater 61 is a heating unit that uses engine cooling water as a heat source, and the evaporator 62 is an air cooling unit that absorbs heat from the air blown into the room by a low-pressure heat exchanger of the vapor compression refrigerator and evaporates. The air mix door 63 is a temperature adjusting unit that adjusts the air volume ratio between the cold air that flows around the heater 61 and the hot air that passes through the heater 61 to increase the air volume ratio. A sound absorbing material 64 such as glass wool is attached in the air passage on the downstream side of the air flow from the throttle 24.
[0064]
Next, the characteristic operation of this embodiment and its effect will be described.
[0065]
If the temperature of the outside air or the temperature of the air introduced into the air conditioning casing 60 decreases and the temperature of the thermocoupling 26 itself decreases, the power that can be transmitted increases, so that the air pump 21 is operated and the throttle 24 as described above. The air that has been squeezed to rise in temperature flows into the air conditioning casing 60 and is blown out into the room.
[0066]
Therefore, air temperature to be introduced to the outside air temperature and the air conditioning casing 60 is rather low, when the heat source of the heater 61 is likely to be insufficient, to be supplied to the room air heated by the fluid heating device for the heating Can do.
[0067]
Further, when the temperature of the outside air or the temperature of the air introduced into the air conditioning casing 60 rises and the temperature of the thermocoupling 26 itself rises, the power that can be transmitted decreases, so the rotational speed of the air pump 21 decreases and the discharge is performed. The air volume and the discharge pressure are lowered, and the temperature and the air volume of the hot air supplied from the fluid heating device are lowered.
[0068]
Therefore, when the outside air temperature or the temperature of the air introduced into the air conditioning casing 60 is high and there is a sufficient heat source for the heater 61 or when the necessity for heating is low, the operating rate of the air pump 21 is automatically reduced. Can often assist with heating.
[0069]
Moreover, in this embodiment, since the heat corresponding to the pump work of the air pump 21 is directly given to the air, auxiliary heating can be performed efficiently.
[0070]
Further, since the sound absorbing material 64 is provided in the air passage on the downstream side of the air flow from the restrictor 24, the noise generated at the restrictor 24 can be efficiently absorbed.
[0071]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, a Wesco type pump is used as the air pump 21. However, the present invention is not limited to this, and other types of pumps may be used.
[0072]
When the air pump 21 is directly driven as in the first embodiment, it is desirable to use a pump using fluid friction such as a vortex type instead of a volumetric pump. As described above, when the pump is driven through the viscous coupling, a positive displacement pump may be used.
[0073]
The application of the fluid heating device according to the present invention is not limited to the one shown in the above-described embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a fluid heating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between cranking and heating temperature in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a flow rate characteristic of the air pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between cranking and heating temperature in the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a fluid heating apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a fluid heating apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view of a differential pressure valve applied to a fluid heating apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram of a fluid heating apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Engine, 11 ... Intake pipe, 12 ... Exhaust pipe, 12a ... Three-way catalyst,
20 ... Fluid (intake) heating device, 21 ... Air pump, 22 ... Motor,
23 ... Recirculation pipe, 24 ... Throttle, 25 ... Differential pressure valve.

Claims (6)

熱機関（１０）に吸入される燃焼用の空気を加熱する流体加熱装置（２０）を備え、
前記流体加熱装置（２０）は、前記空気を循環させるポンプ（２１）と、前記ポンプ（２１）から吐出された空気を前記ポンプ（２１）の吸入側に戻す再循環管（２３）と、前記再循環管（２３）内に設けられ、空気流れを絞って空気温度を上昇させる絞り手段（２４）とを有し、
前記再循環管（２３）のうち、前記ポンプ（２１）の吐出側に接続された部分は、前記熱機関（１０）の排気を前記熱機関（１０）の吸気側に戻す排気再循環管（５１）に連結されており、
さらに、前記絞り手段（２４）は、前記再循環管（２３）のうち前記ポンプ（２１）の吐出側に接続された部分に設けられていることを特徴とする熱機関の始動補助装置。 A fluid heating device (20) for heating combustion air sucked into the heat engine (10);
The fluid heating device (20) includes a pump (21) for circulating the air , a recirculation pipe (23) for returning the air discharged from the pump (21) to the suction side of the pump (21), A throttle means (24) provided in the recirculation pipe (23) and throttles the air flow to raise the air temperature ;
A portion of the recirculation pipe (23) connected to the discharge side of the pump (21) is an exhaust recirculation pipe (for returning exhaust of the heat engine (10) to the intake side of the heat engine (10)). 51)
Further, the throttle means (24) is provided in a portion of the recirculation pipe (23) connected to the discharge side of the pump (21), and a start assist device for a heat engine. 少なくとも前記熱機関（１０）の始動時には、前記ポンプ（２１）は、前記熱機関（１０）と異なる駆動源（２２）にて駆動されることを特徴とする請求項１に記載の熱機関の始動補助装置。2. The heat engine according to claim 1 , wherein at least when the heat engine is started, the pump is driven by a drive source different from the heat engine. Start assist device. 前記ポンプ（２１）から吐出された空気を前記熱機関（１０）の排気側に供給する二次空気供給手段（３１、３２）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱機関の始動補助装置。The heat engine according to claim 1 or 2 , further comprising secondary air supply means (31, 32) for supplying air discharged from the pump (21) to an exhaust side of the heat engine (10). Starting aids. 前記再循環管（２３）のうち前記ポンプ（２１）の吐出側に接続された部分には、前記熱機関（１０）の吸気側と前記ポンプ（２１）の吐出側との圧力差が所定圧力差以上となったときに開く差圧弁（２５）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱機関の始動補助装置。In the portion of the recirculation pipe (23) connected to the discharge side of the pump (21), a pressure difference between the intake side of the heat engine (10) and the discharge side of the pump (21) is a predetermined pressure. The start assist device for a heat engine according to claim 3 , further comprising a differential pressure valve (25) that opens when the difference becomes greater than or equal to the difference. 前記差圧弁（２５）と前記絞り手段（２４）とが一体化されていることを特徴とする請求項４に記載の熱機関の始動補助装置。The start assisting device for a heat engine according to claim 4 , wherein the differential pressure valve (25) and the throttle means (24) are integrated. 前記ポンプ（２１）から前記熱機関（１０）の排気側に供給された空気が、前記ポンプ（２１）側に逆流することを防止する逆止弁（３３）を備えることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。A check valve (33) for preventing air supplied from the pump (21) to the exhaust side of the heat engine (10) from flowing back to the pump (21) side is provided. The heat engine start assist device according to any one of 3 to 5 .

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