KR0154179B1 - 내연기관의 2차공기공급장치 및 기체가열장치 - Google Patents

내연기관의 2차공기공급장치 및 기체가열장치

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KR0154179B1
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타카카즈 토치모토
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Abstract

내연기관의 2차공기 공급장치 및 기체가열장치는 특히 저온시동시에도 내연기관의 촉매장치에서 배기가스정화를 성능 높게 할 수 있도록 구성되어 있다.
2차공기 공급장치는 내연기관의 흡기측과 배기매니폴드(exhaust manifold)를 연통하는 2차공기도입 통로를 통하여 촉매장치로 2차공기를 공급한다.
이 장치에서 발열체를 가진 기체가열장치는 2차공기도입통로에 설치된다.

Description

내연기관의 2차공기공급장치 및 그 기체가열장치
제1도는 종래의 2차공기공급장치의 한 실시예를 나타낸 개략도.
제2도는 종래의 2차공기공급장치의 또다른 실시예를 나타낸 개략도.
제3도는 이 발명에 의한 제2공기공급장치의 한 실시예와 제2공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/탈기시스템을 나타낸 개략도.
제4도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 정면도.
제5도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제6도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 정면도.
제7도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제8도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제9도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 정면도.
제10도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제11도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제12도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제13도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 실시예의 작동을 설명한 플로차트.
제14도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 사시도.
제15도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제16도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 정면도.
제17도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 측면도.
제18도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 정면도.
제19도는 이 발명에 의한 가스가열장치의 한 실시예의 사시도.
제20도는 이 발명에 의한 가스가열장치의 한 실시예의 측면도.
제21도는 이 발명에 의한 가스가열장치의 한 실시예의 측면도.
제22도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제23도는 이 발명에 의한 실시예에서 2차공기흐름제어를 설명한 제어패턴을 나타낸 개략도.
제24도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제25도는 이 발명에 의한 유량제어유닛(flow control unit)의 한 실시예를 나타낸 개략도.
제26도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 실시예의 작동을 설명하는 플로차트.
제27도는 이 발명에 의한 유량제어유닛의 또다른 실시예를 나타낸 개략도.
제28도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제29도는 이 발명에 의한 릴리프메카니즘(relief mechanism)의 한 실시예를 나타낸 개략도.
제30도는 이 발명에 의한 릴리프메카니즘의 또다른 실시예를 나타낸 개략도.
제31도는 이 발명에 의한 릴리프메카니즘의 또다른 실시예를 나타낸 개략도.
제32도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제33도는 이 발명에 의한 유량제어-릴리프일체화유닛(flow control-relief integration uint)의 한 예를 나타낸 개략도.
제34도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 내연기관의 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제35도는 이 발명에 의한 2차공기공급장치의 한 실시예와 2차공기공급장치를 부가한 흡기/배기시스템을 나타낸 개략도.
제36도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 한 실시예의 사시도.
제37도는 이 발명에 의한 기체가열장치의 또다른 실시예의 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연기관본체 2 : 공기유통관
3 : 에어클리너(air cleaner) 6 : 서지 탱크(surge tank)
8 : 배기 매니폴드(exhaust manifold) 9 : 촉매장치
11 : 2차공기공급관 또는 2차공기공급통로 12 : 에어펌프(air pump)
13 : 유량제어밸브 213 : 모터 펌프
14 : 제어 유닛(control unit) 214 : 모터구동유닛
15 : 검출장치 215 : 컴퓨터유닛
216 : 검출장치 17 : 기체가열장치
217 : 첵크밸브 18 : 차량배터리
218 : 분산밸브 19 : 온도센서
219 : 펌프 20, 120 : 케이스
220 : 유량제어유닛 220a : 통로개폐밸브
220b : 다이아프램(diaphragm)
220d, 220c, 220f : 니플(Nipple) 220c : 부압실
220g : 코일 220h : 플런저
21, 121 : (+)전극 22, 122 : (-)전극
221 : 릴리프기구(relief mechanism) 221j : 통로
221j : 스프링
222 : 유량제어-릴리프 일체화유닛
23,23c,23d,23e,23f,123 : 발열체
23a : 접속편(connection strip) 23b : 접속편
24 : 플랜지부
124a, 124b : 스페이스(space) 25 : 플랜지부
125,125a,125b,125c,125d:내열절연체
226 : 전기식기체가열장치 226c : 내열절연체
226f : 발열체 226g : 피복재
26 : 공기통로 126 : 삽입홈
227 : 컷밸브(cut valve) 27 : 스페이서(spacer)
127 : 세공(pore) 28 : 전기저항체
128 : 탄성체 29 : 연결부재
129 : 내열절연체 30 : 접속링
31 : 절연부재 32 : 로드(rod)
33 : 홀더(holder) 34 : 창구멍(window hole)
36 : 볼록콘부재(convex cone member) 37 : 릴레이접점
38 : 파스너
이 발명은 내연기관을 시동할 때 배기가스정화, 특히 HC, CO 및 NOx를 감소시키는 배기가스정화촉매에 공기를 도입하는 내연기관의 2차공기공급장치와 그 기체가열장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 2차공기공급장치의 개략도이다.
제1도에서, 부호 1은 내연기관본체로 공기유통관(air flow duct)(2)에 연통되어 있다.
공기유통관(2)에는 흡기측에서 배기측방향으로 시작하는 순서로, 에어클리너(air cleaner)(3), 에어플로센서(air flow sensor)(4), 공기의 흐름을 서서히 방출하는 스로틀보디(throttle body)(5), 흡기매니폴드(intake manifold)(7), 내연기관본체(1)에서 배기된 공기가 유통하는 배기매니폴드(8), 배기가스를 정화하는 촉매를 구비한 촉매장치(9) 및 배기소음장치(exhaust muffler)(10)가 설치되어 있다.
공기유통관(2)의 에어클리너(3)와 배기매니폴드(8)사이에는 촉매장치(9)에 2차공기를 공급하는 2차공기공급관(11)이 구성되어 있다.
그 도시한 예에서는 2차공기공급관(11)의 도중에 공기펌프(12), 유량제어밸브(13) 및 첵크밸브(13a)가 배설되어 있다.
공기펌프(12)와 유량제어밸브(13)는 제어유닛(14)에 접속되어 제어유닛(14)은 여러 가지 상태를 검출하는 검출장치(15)에 접속되어 있다.
다음으로 그 동작에 대해서 구체적으로 설명한다.
에어클리너(3) 등을 거쳐서 즉, 공기유통관(2)을 통하여 유통되는 공기는 내연기관본체(1)에 연료와 함께 흡입된다.
연소후, 배기가스가 배기매니폴드(8)를 통과하여 외부로 배출된다.
배기매니폴드(8)의 배기가스에는 HC, CO 또는 NOx 등의 대기오염물질이 다량으로 포함되어 있어 그 배기가스는 촉매장치(9)에 의해 그 대기오염물질을 감소시키면서 대기중으로 배출시킨다.
그러나, 내연기관을 시동할 때 배기매니폴드(8)에서는 촉매와 용이하게 반응할 수 있는 온도를 가지며 산소가 풍부한 공기는 그 촉매장치(9)에 공급되지 않는다.
그 결과 배기가스의 정화가 불충분하게 된다.
따라서, 2차공기공급관(11)을 통한 외부공기의 공급이 필요하다.
도시한 예에서는 2차공기가 2차공기공급관(11)에 장착된 공기펌프(12)에 의해 배기매니폴드(8)에 강제적으로 공급된다.
제어유닛(14)는 수온, 회전수, 부스트압력(boost) 또는 펌프압력등 검출장치(15)에 의해 검출된 데이터의 조건에 따라 판단한다.
그다음, 제어유닛(14)에서의 지시에 따라 공기펌프(12)의 회전수 등을 제어하여 적정량의 공기를 촉매장치(9)의 상류로 공급한다.
또, 도시한 예에서는 제어유닛(4)에서의 지시에 의해 유량제어밸브(13)의 개도(divergence)를 조절하여 2차공기의 공급량을 적량화한다.
그러나, 2차공기공급장치에서는 저온시동을 할 때 저온의 외기가 촉매장치(9)에 공급되기 때문에 저온으로 인하여 촉매가 원활하게 반응할 수 없다.
그 결과, 촉매장치(9)의 반응을 효과적으로 촉진시킬 수 없다는 문제가 있었다.
이 문제를 해소하기 위하여 일본국 특허공개 소 55-29003 공보에 기재된 예열장치가 제안되었다.
제1도에서와 같이, 예열장치(16)는 배기매니폴드(8)에 부착되는 동시에 2차공기 공급관(11)에 접속되어 있다.
그 예열장치는, 배기매니폴드(8)내의 배기가스에서의 예열이 예열장치에 전달되어 2차공기공급관(11)내의 2차공기를 가열함으로써 촉매장치(9)의 상류에 공급되는 배기가스와 2차공기의 혼합가스의 온도저하를 방지하여 촉매장치(9)의 반응속도를 촉진하도록 한다.
또 다른 예에서는 2차공기공급관(11)의 에어펌프(12)와 그 에어펌프(12)를 제어하는 제어유닛(14)없이 배기매니폴드(8)의 부압(negative pressure)을 이용하여 2차공기를 도입하였다.
제2도는 예로서 일본국 공개실용신안 평3-2663공보에 기재된 종류의 2차공기공급장치의 개략도이다.
제2도에서 부호 11a는 2차공기공급관이고 부호 11b는 2차공기공급관(11a)상류에 설치한 리드밸브(lead valve)이다.
2차공기공급장치는 내연기관본체(1)의 흡기 및 배기공정에서 발생한 배기압력변동을 이용한 것이다.
즉, 배기매니폴드(8)가 부입인 경우, 2차공기공급관(11a)에 설치된 리드밸브(11b)를 열어 2차공기를 도입하여 배기매니폴드(8)가 정압(positive pressure)인 경우 리드밸브(11b)를 닫아 배기가스의 역류(counter-flow)를 방지한다.
종래의 내연기관의 2차공기공급장치는 위에서 설명한 바와 같이 구성되어있어 어느 경우에서나 촉매장치(9)에 바람직한 온도의 2차공기를 안정적으로 공급할 수가 없었다.
따라서, 촉매장치(9)는 배기가스 정화효과를 충분하게 제공할 수 없으며 최근 환경보호면에서 점점 강력하게 요구되는 대기오염방지에 크게 기여할 수가 없었다.
즉, 제1도에서 설명한 장치(일본국 공개특허공보 소55-29003호 공보 등에 기재된 장치)는 배기매니폴드(8)에서의 예열을 이용한 것이므로 배기매니폴드(8)가 아직 고온으로되지 않는 저온시동시에는 2차공기온도를 충분하게 높일 수 없었다. 그 결과 촉매장치(9)에서의 반응을 충분히 촉진할 수 없었다.
또, 제2도에서 설명한 다른장치(일본국 공개실용신용신안 평3-2663호 공보등에서 기재된 장치)에서는 배기매니폴드(8)가 부압인 경우에만 2차공기를 자동적으로 도입할 수 있다.
따라서, HC, Co, NOx등 대기오염물질의 감소에 필요로하는 충분한 공기를 안정적으로 공급할 수 없어 배기가스정화의 효과가 적었다.
또, 촉매장치의 기능을 발휘할 수 없는 저온시동시에는 2차공기의 공급을 필요로 한다. 그러나 저온의 과잉공기가 공급될 때 배기가스온도가 저하되므로 촉매정화효율이 악화되는 문제점이 있었다.
이 발명의 위와같은 기술적인 문제를 해소하기 위한 것이다.
따라서, 이 발명의 목적은 특히 저온시동시에도 높은 성능으로 배기가스 정화를 할 수 있는 2차 공기공급장치와 그 기체가열장치를 제공하는 데 있다.
이 발명에 의해, 내연기관의 흡기측과 촉매를 연통하는 2차공기 도입통로에 발열체(exothermic body)를 갖는 기체가열장치가 설치된 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 제1의 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서는 2차공기가 2차공기도입통로에 설치된 기체 가열장치의 발열체에 의해 가열되고, 가열된 2차공기가 배기가스와 혼합하여 촉매방향으로 유동한다.
이 발명에 의해, 그 발열체에는 전원에 의해 작동되여 열을 발생하는 전기저항체를 포함하는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서와 같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서는 발열체가 전기저항체로 구성되어 전원에 의한 작동으로 열을 발생한다.
이 발명에 의해, 온도센서는 발열체에 설치되고 온도센서에 의해 검출된 발열체의 온도에 따라 제어유닛을 통하여 발열체로 전력공급을 제어하는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서와 같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서는 온도센서에 의해 검출된 발열체의 온도에 따라 제어유닛을 통하여 전력공급이 제어된다.
이 발명에 의해, 중공의 원통형상 케이스와, 그 케이스에 부착된 정부(+, -)전극과 그 전극사이에 연결된 발열체를 가지며, 그 발열체는 전기저항체를 나선상으로 감아 형성하며 그 케이스의 축방향과 동일한 방향으로 공기통로를 형성하도록 케이스에 배치한 기체가열장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서 발열체를 나선상으로 감은 전기저항체로 형성시켜 케이스내에 설치하여 케이스의 축방향과 동일방향으로 공기통로를 형성하도록 한다.
그 결과, 공기는 발열체의 공기통로를 통하여 유통될 때 가열시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 시트형상으로 된 발열체를 포함하는 기체가열장치를 제공하는데 있다.
위에서 설명한바와 같이 이 발명에 의한 기체가열장치에서 발열체가 시트형상으로 되어 있으므로 기체가열장치를 통하여 유통하는 가스가 발열체를 접촉할 수 있는 보다 큰 영역을 제공할 수 있다.
이 발명에 의해, 다수의 발열체가 그 케이스의 축방향에서 일정간격으로 배치되어 연결부재를 통하여 서로 연결되어 있는 기체가열장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에 다수의 발열체를 배치함으로써 비교적 두께가 두터운 형상을 가진 시트형상 전기저항체를 제공한다.
이 발명에 의해, 발열체가 서로 대향하여 배치되어 그 공기통로가 일직선배열로 설치된 기체가열장치를 제공한다.
위 설명에서와 같이, 이 발명에 의한 기체 가열장치에 있어서 대향하는 발열체가 서로 오프셋(offset)되어 그 공기통로가 서로 일직선 배열로 설치되지 않는다.
결과적으로, 공기는 하나의 발열체의 공기통로 중심부를 통하여 유통하여 다음의 발열체의 전기저항체 주위로 흐른다.
그 결과, 기체가열장치를 통하여 유통하는 공기를 균일하게 가열시킬 수 있다. 이 발명에 의해, 연결부재는 발열체의 상호중심부를 연결하는 로드(rod)를 구성하며 그 로드의 양단부는 홀더(holder)에 의해 지지되고 그 홀더를 케이스에 고정시키는 동시에, 창구멍(window hole)을 그 홀더내에 설치하여 공기를 유통하는 기체가열장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서 다수의 발열체는 중심부 상호간을 연결하는 로드에 의해 지지되고 로드는 케이스의 양단부에서 홀더에 의해 지지되고 있다. 따라서, 그 발열체의 조립을 용이하게 할 수 있고 조립상태를 안정화시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 그 케이스의 공기유입측 개구중심부에 그 공기유입측개구로 향하여 블록콘(convex cone)부재를 설치한 기체가열장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서, 기체가열장치의 중간부에서 유동하는 공기는 주변부에서 유동하는 공기보다 흐름속도가 더 빠르다.
따라서, 공기가 기체가열장치의 중간부에 집중되는 경향이 있으나 그 콘부재가 공기를 주변부로 분산시킨다. 따라서, 기체가열장치전체에서 공기의 균일한 유동을 제공할 수 있다.
이 발명에 의해, 중공원통형상 케이스와, 그 케이스에 부착한 정부(+, -)의 전극과, 그 전극사이에 연결된 발열체를 구비하고 그 발열체는 시트형 전기저항체가 꽃잎(petal)형 단면을 갖도록 파형(corrugated)형상 및 환상으로 만곡된 형상으로 구성되며, 케이스내에서 공기통로를 형성하도록 케이스내에서 축방향으로 배치되어 있는 가스가열장치를 제공한다.
위에서와 같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서 전원은 2차공기 도입통로를 구성한 꽃잎형상 발열체의 정부(+, -)의 전극에 접속되어 있다.
따라서, 효과적인 가열을 한 후 2차공기 도입통로를 통하여 유동하는 공기를 촉매로 공급할 수 있다.
이 발명에 의해, 발열체의 양단부가 케이스에 고정되도록 다수의 통공을 가진 내열절연체에 의해 지지되는 기체가열장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 가스가열장치에서 시트형상의 발열체의 양단부는 통공이 많은 내열절연체에 의해 지지된다.
따라서, 예로서 통전시에 단락 또는 진동으로 인한 발열체의 손상을 피하도록 하기 위하여 진동, 충격등으로 인한 케이스와 금속발열체의 접촉을 방지할 수 있다.
이 발명에 의해, 다수의 발열체가 케이스내에서 직렬로 축방향으로 배치되며 각 발열체는 각각 다른 저항치를 가진 기체가열장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서 발열체는 다수의 층으로 분리되어 각층마다 다른 저항치를 가진다.
따라서, 공기의 열전달효율을 향상시킬 수 있으며, 2차 공기온도를 상승시키는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 발열체는 기체가 자유롭게 출입하는 다수의 세공을 구비한 기체가열장치를 제공한다.
이와같이 이 발명에 의한 기체가열장치에서 다수의 통공이 발열체에 형성되어 기체가 발열체의 전후측에서 더욱 자주 출입한다.
그 결과, 열전달의 효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 내열절연체의 최상류측에 위치한 내열절연체와 케이스사이에 탄성체를 개재(介在)시킨 기체가열장치를 제공한다.
이와같이 이 발명에 의한 기체가열장치에서 탄성체는 발열체를 지지하는 내열절연체의 한끝부분에 설치되어 발열체의 열팽창으로 인한 신장을 흡수할 수 있다.
또, 압력이 발열체 적층방향으로 가하여지므로, 발열체의 진동으로 인한 소음발생, 파손등 방지할 수 있다.
이 발명에 의해, 탄성을 가진 내열절연체를 발열체 및 내열절연체의 외주와 케이스의 내주사이에 개재시킨 기체가열장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 기체가열장치에서 탄성을 가진 내열절연체는 발열체 및 내열절연체와 이들의 발열체 및 내열절연체를 격납한 케이스사이에 개재시킨다. 따라서, 그 케이스로의 열전달을 최소화할 수 있고, 진동, 충격등으로 인한 발열체의 열손실을 방지할 수 있다.
이 발명에 의해, 내연기관의 배기측에 공급되는 2차공기를 주기적으로 변동시킬 수 있는 공급장치를 포함하는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서 일정한 주기로 소정의 진폭에서 촉매장치에 공급된 공기의 공급율을 변동시켜 배기관내의 산소과잉상태와 부족상태를 반복한다.
따라서, 촉매장치의 반응효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 2차공기 공급장치에는 내연기관의 흡기측과 촉매를 연통하는 2차공기 도입통로에 설치한 펌프를 구성하고 일정한 진폭으로 주기적인 회전변동을 하도록 하는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서 소정의 진폭에서 일정한 주기동안 촉매장치에 공급된 공기의 공급율을 변동시켜 배기관내의 산소과잉상태와 부족상태를 반복시킨다.
따라서, 그 촉매장치의 반응효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 2차공기 공급장치에는 내연기관의 흡기측과 촉매를 연통하는 2차공기통로에 설치한 펌프와, 일정한 진폭으로 주기적으로 스위칭(switching)할 수 있게 2차공기 도입통로에 설치된 흐름제어유닛을 구비하는 내연기관의 2차공기공급장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서 배기관내의 산소과잉상태와 부족상태를, 소정의 진폭으로 일정한 주기동안 촉매장치에 공급되는 공기의 공급율을 변동시켜 반복한다.
따라서, 촉매장치의 반응효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 2차공기 도입통로의 펌프와 흐름제어유닛사이에 릴리프 메카니즘(relief mechanism)을 설치한 내연기관의 2차공기공급장치를 제공한다.
위에서와 같이 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서 릴리프메카니즘은 펌프에서 내연기관의 흡기측으로 배출되는 공기를 릴리프하여(relief)흐름제어유닛도 폐쇄상태에 있을 때 펌프배출측 압력의 과도한 상승을 방지한다.
이 발명에 의해, 흐름제어유닛이 릴리프메카니즘과 일체적으로 형성된 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서와 같이 이 발명에 의한 내연기관 2차공기공급장치에서 흐름제어유닛은 릴리프메카니즘과 일체로 되게 형성되어 있다. 따라서, 더욱 소형이며 염가인 구조로 이들의 기능을 실현시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 펌프와 가스가열장치는 내연기관의 흡기측가 촉매를 연통하는 2차공기 도입통로가 설치된 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
이와같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기공급장치에서, 기체가열장치와 펌프는 2차공기 도입통로에 설치되어, 뜨거운 2차공기를 강제적으로 공급시킬 수 있다. 따라서, 촉매의 활성화를 크게 촉진시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 촉매에 공급된 2차공기를 주기적으로 변동시킬 수 있는 공급장치와 기체가열장치가 내연기관의 흡기측과 촉매를 연통하는 2차공기도입통로에 설치되는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서와 같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기 공급장치에서 촉매에 공급된 공기의 공급율을 소정의 진폭으로 일정한 주기동안 변동시킴과 동시에 기체가열장치는 2차공기의 온도를 적합한 온도로 공급할 수 있게 증가시킨다. 따라서, 배기가스의 온도를 저하시킴이 없이 촉매정화율을 크게 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 흡기온도, 수온, 회전수 또는 부스트압력(boost)등 내연기관의 작동상태를 나타내는 검출치에 따라 결정되는 컴퓨터유닛을 구비하고 공급장치, 펌프, 흐름제어유닛 또는 기체가열장치를 제어하도록 하는 내연기관의 2차공기 공급장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의한 내연기관의 2차공기공급장치에서, 컴퓨터유닛은 내연기관의 작동상태에 따라 제16내지 제22의 발명에 의한 2차공기 공급장치의 작동을 자동제어한다.
이 발명의 위 목적 및 또다른 목적과 새로운 특징은 첨부도면에 따르는 다음의 구체적 설명에서 알 수 있다.
다음으로 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 설명한다.
[실시예 1]
이 발명에 실시예에 대해서 설명한다.
제3도에서, 부호 17은 2차공기공급통로로 작용하는 2차공기공급관(11)(2차공기 도입통로)에 설치되어 있는 기체가열장치이다.
기체가열장치(17)와 이 장치에 관련된 구성이외의 구성부품을 제1도의 종래예와 동일한다.
따라서, 그 구성부품에 대하여 동일부호를 사용하여 그 구체적 설명은 생략한다.
이 실시예에 의한 2차공기 공급장치에서는, 전원으로 작용하는 차량배터리(18)는 발열하는 기체가열장치(17)에 전력을 공급하며, 그 기체가열장치(17)의 일단은 제어유닛(14)에 접속되어 있다.
종래기술에서 설명한 바와 같이 그 제어유닛(14)은 펌프압력, 수온, 회전수, 부스트(boost)압력, 흡입공기온도 등에 따라 에어펌프(12)또는 유량제어밸브(13)를 제어한다.
이 실시예에서, 제어유닛(14)은 예로서 기체가열장치(17)의 발열시간 또는 온도센서(19)(이 온도센서는 실시예 6에서 설명한 바와 같이 기체가열장치(17)에 설정되어 있어 제5도에서 설명을 생략)에 의해 검출된 기체가열장치(17)의 발열체온도에 따라 기체가열장치(17)에 대한 전력공급을 제어한다.
이 실시예에서, 기체가열장치(17)에 의해 전원에서 공급된 전력으로 발열을 하도록 한다.
그러나, 이 발명은 여기에 한정되어있지 않으며, 예로서 그 기체가열장치 자체의 특성에 의해 발열할 수도 있다.
제4도 및 제5도에서와 같이, 기체가열장치(17)에는 케이스(20)와 전극(21, 22)을 구비하고 있다.
케이스(20)는 중공의 원통형상으로 형성되고, 플랜지부(24)는 그 케이스(20)의 양단에 형성되어 있다.
플랜지부(24)는 2차공기공급관(11)에 형성된 플랜지부(25)에 파스너에 의해 결합되어 있다.
전극(21, 22)은 케이스(20)에 형성된 구멍에 스페이서(spacer)(27)를 통하여 파스너(38)에 의해 고정되어 있다. 이 경우 부호 21은 정(+)의 전극이고 부호 22는 음(-)의 전극이다.
케이스(20)에는 발열체(23)를 구비하고 있다.
발열체(23)는 시트를 나선상으로 감아 형성하고 그 시트는 소정의 표면적이 확보된 상태에서 소정의 저항치를 가진 도체로서 작용하는 전기저항체(28)(예로서 스테인레스)를 포함한다.
감겨진 시트 사이의 일부분은 공기통로(26)로 구성되어있다.
이 실시예에서, 하나의 접속편(connection strip)(23a)은 나선상권선 중심부에서 뻗어 음전극(22)에 접속되고, 다른 접속편(23b)은 나선상권선의 주변단에서 뻗어 정(+)의 전극(21)에 접속되어 있다.
이와같이, 발열체(23)는 케이스(20)내에서 접속편(23a, 23b)를 통하여 지지되며, 배터리(18)에 직렬접속되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 발열체(23)는 시트형상의 전기저항체(28)를 나선상으로 감아 형성하며 감겨진 시트사이의 일부분은 공기통로(26)로 구성된다. 따라서, 유통하는 공기가 충분히 가열될 수 있게 작용하는 발열영역을 확보할 수 있다.
다음에 그 동작에 대해서 설명한다.
제3도에 나타낸 내연기관 시스템에 있어서, 외기가 에어클리너(air cleaner)(3)를 통하여 공기유통관(2)으로 유입될 때 공기는 일부 에어펌프(12)와 유량제어밸브(13)를 통하여 2차공기공급관(11)으로 유입된다.
특히 내연기관본체(1)가 시동할 때 에어펌프(12)는 촉매장치(9)로 다량의 공기를 공급할 수 있도록 고속으로 구동한다.
반면에, 차량의 키스위치의 개방에 따라 연동하는 릴레이접점(37)(제3도에 도시)의 개방에 의해 기체가열장치(17)의 발열체(23)에 열을 발생하도록 전력이 알맞게 공급된다. 또, 2차공기가 발열체(23)의 전기저항체 사이를 유통할 때 공기는 전기저항체와 접촉하여 가열된다. 이 경우, 발열체(23)는 축방향에서 뻗는 길이방향으로 구성되어 있어 2차공기는 발열체(23)를 통과할 때 충분히 가열된다.
기체가열장치(17)를 통과하는 2차공기는 2차공기공급관(11)으로부터 배기매니폴드(8)로 유입되어 내연기관본체(1)의 배기가스와 혼합된다. 그다음, 혼합공기는 촉매장치(9)로 유입되어 HC, CO 또는 NOx 등의 유해물질이 촉매에 의해 혼합공기에서 제거된 다음 외기로 배출된다.
이때에, 유량제어유닛(14)은 온도센서(19)에 의해 검출된 검출치에 따라 기체가열장치(17)를 제어한다.
다음으로 이 경우의 동작을 제13도에 따라 설명한다.
우선, 제어유닛(14)은 차량의 키스위치의 개방과 함께 연동하는 내연기관(1)의 운전상태를 판단한다.
이 상태에서 2차공기가열이 필요하다는 것으로 판단될 때 릴레이접점(37)은 개방되어 발열체(23)에 전기공급을 개시한다.
발열체(23)의 온도가 시간경과에 따라 상승하는 동안 그 온도는 온도센서(19)에 의해 검출된다(스템 A).
한편, 미리 설정된 발열체(23)의 최고온도 Tmax와 최저온도 Tmin에 의해 온도가 최고온도 Tmax에 도달되는 지의 여부를 판단한다(스텝 B).
최고온도 Tmax와 최저온도 Tmin의 값은 배기가스가 촉매와 반응하여 유효하게 유해물질을 용이하게 제거하는 온도를 감안하여 결정할 수 있다.
2차공기의 온도가 지나치게 높으면 기체가열장치(17)에 손상을 주며, 2차 공기의 온도가 너무 낮으면 HC 및 CO와 촉매의 반응이 어려워지는(용이한 반응을 할 수 없음)경향이 있다.
따라서, NOx, HC 및 CO모두를 유효하게 제거할 수 있는 범위의 온도를 가진 2차공기가 공급되도록 한다.
스텝 B에서, 온도가 최고온도 Tmax에 도달되는 것으로 판단되면 릴레이 접점(37)이 개방되고, 온도가 최고온도 Tmax에 도달되지 않는 것으로 판단되면 최저온도 Tmin에 도달되는지의 여부를 판단한다(스텝 C).
온도가 최저온도 Tmin에 도달되는 것으로 판단되는 경우, 배터리(18)로 부터 발열체(23)에 인가한 전압은 상승되어 발열체(23)의 온도를 상승시킨다.
또, 예로서 배터리(18)와 발열체(23)사이의 접점이 저항치 증가방향으로 변동되어 발열체(23)를 형성하는 전기저항체가 가변저항으로 구성되도록하여 그 결과 발열체(23)의 온도를 상승시킨다.
발열체(23)의 온도를 계속하여 검출함으로써 적절한 온도에서 2차공기를 계속해서 가열시킨다.
그 다음, 소정의 통전시간에 도달되는 지의 여부를 판단한다(스텝 D).
유량제어유닛(14)에 설치된 타이머에 의해 소정시간을 판단할 수 있다.
내연기관(1)이 저온시동을 할 경우등 특히 온도가 높은 2차공기가 필요한 시간이 경과된 후에는 발열을 더 이상 필요로 하지 않는다.
따라서, 이와같은 시간을 전기공급필요시간으로 설정함으로써 발열체(23)를 제어한다. 그 시간이 스텝 D에서 그 설정시간에 아직도 도달되지 않을 경우, 그 온도검출을 계속한다. 그렇지 않은 경우 릴레이접점(37)을 개방시켜 발열을 종료시킨다(스텝 E).
발열이 종료된 후에는 내연기관(1)이 정지된 후, 키스위치의 다음 개방시간까지 발열체(23)에는 통전되지 않는다. 발열체(23)의 온도가 스텝 B에서 최고온도 Tmax에 도달되면, 그 릴레이접점(37)이 개방되어도 온도검출은 계속된다.
그다음, 발열체(23)의 온도가 최저온도 Tmin로 저하될 때 릴레이접점(37)은 다시 개방되어 발열체(23)에 통전한다(스텝 F).
위에서 설명한 바와 같이, 기체가열장치 또는 2차공기 공급장치에 의해 2차공기는 2차공기공급관(11)에 설치된 발열체(23)에 의해 필요로 따라 가열되어 적당한 온도를 가진다.
이와같이, 내연기관(1)의 저온시동시라도 HC, CO 또는 NOx등 유해물질이 높은 제거율로 제거되고 대기오염방지에 크게 기여할 수 있다.
이 실시예에서, 2차공기공급관(11)에 설치한 공기펌프(12)와 유량제어밸브(13)대신, 2차공기를 내연기관본체(1)의 정 및 부압에 의해 배기매니폴드(8)에 도입시킬 수 있다.
또, 2차공기공급관(11)을 도중에서 분기시킬 수 있으며 분기관의 한쪽을 배기매니폴드(8)에 접속시킬 수 있고 또다른 한쪽을 직접 그 촉매장치(9)에 접속시킬 수 있다.
[실시예 2]
제6도와 제7도에서 이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 구체적으로 설명한다.
이 실시예의 기체가열장치(17)는, 케이스(20)내에 다수의 발열체(4개가 도시되어있음)가 설치되어 있다.
이들 발열체(23c, 23d, 23e 및 23f)는 실시예 1에서와 같이 동일한 형상을 가지나, 각 발열체를 형성하는 전기저항체(28)는 제4도와 제5도에 나타낸 형상보다 더 두껍게 구성되어 있다.
실시예 2에서는 하나의 발열체(23)만이 구성되어 있으므로, 전기저항체(28)는 소정의 발열량을 확보하도록 하는데는 상당히 얇은 형상으로 구성되어야 한다.
이에 대하여 실시예 2에서는 4개의 발열체를 사용하므로, 전기저항체가 비교적 두꺼운 형상을 갖더라도 전체적으로 소정의 전기저항(약 100m Ω)을 얻을 수 있다. 따라서, 그 장치에서 설계의 자유도가 증가해서 발열체의 제조를 용이하게 하는 효과가 있다.
그 발열체에는 발열체(23c)의 주변단부가 그 접속편(23b)를 통하여 정(+)전극(21)에 접속되어 있으며, 원통형 연결부재(29)(금속관)는 발열체(23c)의 중심부에 용접되어 있다.
이 연결부재(29)의 중공부에도 역시 공기통로(26)가 형성되어 있다. 연결부재(29)의 타단부는 인접한 발열체(23d)의 나선상 중심부에 용접되어 있다.
발열체(23d)는 나선상 주변단부는 접속편(23a)를 통하여 접속링(30)의 내표면에 접속되어 있다.
그 접속링(30)은 절연부재(31)를 통하여 케이스(20)의 내표면에 부착되어 있다.
또, 발열체(23e)는 접속링(30)에 인접하여 설치되고 이 발열체(23e)의 일단부는 접속편(23b)을 통하여 접속링(30)의 외측주변에 부착되어 있다.
발열체(23f)는 발열체(23e)에 인접하여 설치되어있고 발열체(23f, 23e)의 중간부는 발열체(23c), (23d)의 경우와 같이 연결부재(29)에 의해 서로 연결되어있다. 발열체(23f)의 타단부는 접속편(23a)를 통하여 음전극(22)에 접속되어 있다. 연결부재(29)와 접속링(30)은 도체이며, 각 발열체는 배터리(18)에 직렬 접속되어 있다.
[실시예 3]
제8도에서 이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 설명한다. 실시예 3에서 4개의 발열체는 실시예 2에서와 같이 케이스(20)의 축방향에서 접속링(30)과 연결부재(29)에 의해 연결되어 있다.
그러나, 대향하는 발열체, 즉 발열체(23c)와 (23d), 발열체(23d)와 (23e) 및 발열체(23e) 및 (23f)의 전기저항체(28)와 공기통로(26)는 반경방향으로 서로 일직선 배열을 벗어나도록 설치되어 있다.
이 실시예의 배열에서, 하나의 발열체의 전기저항체(28)가 케이스(20)의 축방향으로 뻗는 경우 인접발열체의 공기통로는 그 연장선상에 위치하도록 배치되어있다. 또 이 실시예에서, 그 배열은 연결부재(29)에 용접된 대향발열체의 나선상중심부에 대한 회전위치를 180도 오프셋팅함으로써 실현된다.
각 발열체는 위에서와 같이 위치가 설정되어 있으므로, 그 발열체를 통과하는 공기는 일부가 전기저항체(28)의 주변단부에 의해 유동되어 그 다음 발열체의 공기통로 중간부를 통과한다.
역으로, 발열체의 공기통로 중간부를 통과하는 공기가 발열체의 전기저항체 주변단부를 통하여 유통된다.
따라서, 기체가열장치(17)를 유통하는 공기를 균일하게 가열시킬 수 있다. 이것은 공기가 그 기체가열장치(17)를 직선방향으로 관통할려는 경향이 있기 때문이다. 반면에, 발열체를 통과하는 공기는 공기통로의 중간부를 통과하는 공기보다도 전기저항체 부근을 관통하는 공기가 더 용이하게 가열된다. 따라서, 인접발열체를 서로 오픈셋팅함으로써 전체적으로 공기를 균일하게 가열시킬 수 있다.
[실시예 4]
제9도 및 제10도에서 이 발명에 의한 한 실시예를 설명한다.
이 실시예에서 2이상의 연결된 각각의 발열체 중간부는 로드(32)에 의해 서로 연결되어있고, 그 로드(32)의 양단부는 창구멍(window hole)(34)이 형성된 판상의 홀더(33)에 의해 지지되어 있다.
로드(32)는 강도를 보장하도록 금속으로 구성되어 있다.
로드(32)의 주변은 절연코팅 처리되고, 그 절연코팅처리된 부분은 각 발열체의 중가부와 접촉한다.
홀더(33)는 케이스의 양단부 내부면에 삽입된다.
다음에 설명하는 구성외의 구성은 실시예 2에서와 동일하다. 그 기체가 열장치에서 2이상의 발열체는 그 발열체의 중심부를 서로 연결하는 로드(32)에 의해 지지되며, 그 로드(32)는 케이스(20)의 양단부에서 홀더(33)에 의해 지지된다. 그 결과, 발열체의 조립을 용이하게 되며 조립상태를 안정화시킬 수 있어 내진성을 향상시킨다.
[실시예 5]
제11도에서 이 발명에 의한 한 실시예를 설명한다.
이 실시예에서, 블록콘부재(convex cone member)(36)는 실시예 4에서 설명한 기체가열장치의 공기유입측의 홀더(holder)(33)중심부에서 공기유입측에 설치되어 있다.
그 기체가열장치에서, 유입공기를 블록콘부재(36)의 주변표면에 따라 발열체의 주변단부로 도입시켜 공기가 전체 기체가열장치(17)를 통하여 균일하게 유통됨으로써 고효율의 가열을 할 수 있다.
즉, 공기유통관의 중간부에서 공기관(air pipe)을 유통하는 공기는 공기관의 주변단부에서 보다 유동속도가 더 빠르다.
이와같이, 공기가 기체가열장치로 유입된후에 공기는 발열체의 중간부에 집중되는 경향이 있다.
그러나, 이 경우 그 블록콘부재(36)는 그 중간부에서 단부로 흐르는 공기를 강제로 도입한다. 따라서, 균일한 유동속도 분포를 제공할 수 있으며, 발열영역이 특히 큰 발열체의 주변단부를 통하여 다량의 공기를 유통한다.
이 실시예에서, 블록콘부재(36)는 홀더(33)의 중심부에 고정되어 있다. 그러나 홀더(33)가 없는 기체가열장치의 공기유입측에 있는 개구 중심부에 적당한 수단에 의해 블록콘부재(36)를 설치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 6]
제12도에서 이 발명에 의한 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 온도센서(19)가 하나의 발열체에 부착되어 있다.
온도센서(19)가 부착되어 있는 것 이외의 구성은 실시예 4와 동일한다.
이 온도센서(19)를 사용하여 실시예 1에서와 같은 발열체의 온도검출에 따라 2차공기공급장치에서 적당한 온도로 제어유닛에 의해 제어할 수 있다.
[실시예 7]
다음으로 제14도에서 이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 설명한다.
기체가열장치의 전원 등의 구체적구성 또는 기체가열장치를 부가한 2차공기공급장치의 구성 및 작동은 실시예 1에서와 동일하다.
따라서, 필요에 따라 동일부호를 인용하여 사용하며, 그 도면 및 설명은 생략한다.
실시 예 7의 기체가열장치에는 케이스(120)와 전극(121, 122) 및 발열체(123)를 구성한다.
케이스(120)는 중공의 원통형상으로 구성되며 2차 공기공급관(11)의 도중에 접속되어있다.
플랜지결합, 배관삽입방법등이 대표적인 접속방법으로 사용되나, 그 접속방법은 제14도에서 생략하여 도시하지 않았다.
전극(121, 122)은 실시예 1의 전극(21, 22)과 대응되는 정(+) 및 부(-)전극이며 발열체(123)에 접속되어 있다.
발열체(123)는 케이스(120)에 내장되어 있으며, 발열체(123)는 전기저항체로 형성되어(예로서 스테인레스판)있고, 제14도에 나타낸 소정의 저항치를 가진 꽃잎형상으로 되어있다.
또, 스페이스(space)(124a, 124b)는 거의 꽃잎형상으로 된 발열체(123)의 내측과 외측상에 형성되어 공기통로로 된다.
기체가열장치에서, 실시예 1의 동작에서와 같이 2차공기의 온도를 상승시킴으로써 정화능력을 향상시킬 수 있다.
또, 거의 꽃잎형상의 발열체(123)의 내외양측상에 공기통로가 구성되어 있으므로 유동하는 공기를 충분히 가열하는 발열면적을 용이하게 확보할 수 있는 고유의 효과(inherent effect)가 있다.
[실시예 8]
제15도 및 제16도에서, 이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 설명한다.
이 실시예 8에서, 케이스(120)는 발열체(123)을 내장하고 발열체(123)의 양단부는 대략 허니컴(honeycomb : 벌집)형상의 통공을 갖는 내열절연체(125)에 의해 지지되고 그 절열체사이에 삽입되어있다. 발열체(123)의 형상은 실시예 7에서와 같다.
실시예 8의 기체가열장치에서, 발열체(123)는 내열절연체(125)에 의해 강력하게 고정, 지지되어, 그 발열체(123)를 형성하는 꽃잎형상의 전기저항체는 제14도에 나타낸 실시예 7에서보다 더 얇은 형상을 가질 수 있으며, 동시에 내진성(vibration resisting performance) 등을 유지할 수 있다. 따라서, 발열체(123)를 더 얇은 형상으로 하고 축방향치수를 길게 형성함으로써 동일한 저항이면서 표면적을 증가시킬 수 있다.
그 결과, 공기와의 접촉면적을 증가시켜 열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며 내진성등도 전기저항체의 변형 또는 진동 등의 감소에 의해 향상시킬 수 있다.
[실시예 9]
제17도 및 제18도에서, 이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 설명한다.
실시예 9에서, 각각 폭이 다른(즉, 축길이) 다수의 발열체(123a, 123b, 123c)가 직렬접속되어 있으며, 각 발열체는 내열절연체(125a, 125b, 125c, 125d)에 의해 이들 단면(end surfaccs)에 지지되어 있다.
제18도는 축방향으로 나타낸 실시에의 기체가열장치의 구성도이다.
삽입홈(126)은 발열체를 위치시킨 위치에서 각 내열절연체의 측면에 설치되어 있다.
각층의 각 발열체 양단은 그 내열절연체에 설치된 삽입홈(126)에 삽입되어 지지되어 있다.
기체가열장치의 각 발열체의 형상은 실시예 7에서와 동일하나 각 발열체를 형성하는 전기저항체는 실시예 7에서 보다 두께가 더 두꺼운 형상을 가진다.
즉, 제14도의 기체가열장치에서는 하나의 발열체를 구비하므로, 전기저항체가 소정의 발열량을 확보하도록 상당히 얇은 형상으로 구성되어야 한다.
이에 대하여 3개의 발열체가 이 실시예에서 사용되므로, 각 발열체는 동일한 전체표면적을 가져도 비교적 두꺼운 형상으로 구성할 수 있으며 전체로서 소정의 저항(약 100mΩ)을 얻을 수 있다.
이 실시예 9에서, 각 발열체의 폭이 각각 다르기 때문에 동일한 두께라도 각 발열체의 각 저항치는 발열체(123a) 발열체(123b) 발열체(123c)로 나타낼 수 있다.
따라서, 전력 소비가 동일하더라도(즉 동일한 전체저항) 각 발열체의 각 발열량은 발열체(123a) 발열체(123b) 발열체(123c)로 나타낼 수 있다.
이와같이, 그 발열체(123c)의 온도는 최고온도에 도달되어 2차 공기를 효과적으로 가열시킬 수 있다.
저항이 동일한 발열체가 공기의 흐름방향에 대하여 직렬로 설치될 경우, 기체가열장치의 상류측기체온도(주, 입구측)는 주로 낮다.
이와같이 공기가 발열체를 관통하는 순서대로 가열되어 온도가 상승한다. 이때에, 각 발열체의 입구기체온도와 각 발열체자체의 온도차는 공기가 후단쪽으로 이동함에 따라 더 감소한다. 즉, 온도차가 적을수록 발열체에서 기체로의 열전도가 더 감소되어 열전달효율이 더 저하하므로 하류측발열체는 효과적으로 사용할 수 없다.
그러나, 이 실시예의 기체가열장치에서는 하류측발열체의 발열이 더 높아지므로 열전달효율, 특히 응답특성(즉, 승온속도)를 향상시킬 수 있다.
이 실시예에서, 각 발열체의 저항크기가 발열체(123a) 발열체(123b) 발열체(123c)로 하였으나 이 배열에 한정되는 것은 아니다.
또, 기체가열장치에서는, 각 발열체를 대략 하니컴형상의 내열절연체에 부분삽입하여 고정하였기 때문에 발열체는 그 표면적을 증가하도록 더 얇은 형상으로 구성시켜도 진동 및 충격에 견딜 수 있다.
[실시예 10]
이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 제19도에 구체적으로 설명한다.
실시에 10에서, 세공(pore)(127)이 발열체(123)의 전표면에 관통되어 있다.
기체가열장치의 다른 구성은 실시예 7과 동일하므로 도면 및 구체적 설명을 생략한다.
이 기체가열장치에서, 기체가 거의 난류상태로 세공(127)을 통하여 그 발열체(123)를 통과하므로, 열전달효율이 향상되어 2차 공기의 가열을 더 효과적으로 할 수 있다.
[실시예 11]
이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 제20도에 의해 구체적으로 설명한다.
이 실시예 11에서, 그 기체가열장치는 전기적으로 직렬로 접속된 발열체(123a), (123b), (123c) 및 (123d)를 포함하고, 그 양단은 내열절연체(125a)(125b)(125c) 및 (125d)에 의해 지지되며 내열절연체(125a)는 그 기체가열장치의 한쪽끝 측면에 위치하여 케이스(120)의 돌출부와 접촉하며, 한예로서 콘(cone)스프링상 탄성체(128)가 내열절연체(125a)와 케이스(120)의 돌출부 사이에 개재되어 있다.
그 개채가열장치에서, 각 발열체가 케이스(120)내에서 축방향으로 탄성적으로 고정되어 있으므로, 각 발열체의 열팽창으로 인한 축방향팽창을 흡수하고 축방향채터링(chattering)을 원활하게 제거할 수 있다.
따라서, 그 발열체를 채터링 또는 열응력으로부터 보호할 수 있어 발열체의 수명 등을 향상시킬 수 있다.
탄성체(128)는 기체입구측에, 즉 기체온도가 낮은측에 설치하는 것이 바람직하다.
[실시예 12]
이 발명에 의한 기체가열장치의 한예를 제21도에 따라 구체적으로 설명한다.
실시예 12에서는 무기질섬유상 내열절연체(129)가 발열체 및 내열절연체의 외주연과 케이스(120)의 내주연사이에 개재되어 있다.
이 경우에는 내열절연체(129)가 거의 원통형상으로 케이스(120)내벽에 설치되어 있다.
기체가열장치에서는 내열절연체가 개재되어 발열체로부터의 열전달을 케이스(120)의 내측에서 차단시켜 케이스(120)로의 열전달을 저감시킨다.
그 결과, 2차공기의 열전달효율을 향상시킬 수 있어 가열을 더 효과적으로 할 수 있다.
[실시예 13]
이 발명에 의한 한예를 제22도와 제23도에 따라 설명한다.
제22도에서, 부호 213은 브러시레스 모터(brushless motor)등 구동유닛을 갖는 모터를 포함하는 모터펌프(피더 : feeder)이며, 부호 214는 모터펌프(213)를 제어하기 위한 모터구동유닛이고, 부호 215는 내연기관의 운전상태를 판단하여 모터구동유닛(214)에 명령신호를 출력하는 컴퓨터유닛이다. 부호 216은 운전상태검출장치이고, 부호 217은 배기가스의 역류를 방지하는 첵크 밸브(check valve)이며, 부호 218은 공기를 여러부분으로 유입시키는데 사용되는 분배밸브이다.
그러나, 그 분배밸브는 공기를 일부분에만 공급할 경우 필요로 하지 않는다. 이 장치가 적용되는 내연기관의 흡기/배기시스템은 실시예 1(제 3도)과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 제22도의 구조에서는 동일부호를 사용하여 구체적 설명을 생략한다.
이 경우, 실시예 1과 달리 2개의 촉매장치(9)가 직렬로 설치되어있다.
그 모터펌프(213)를 일정한 진폭으로 일정한 주기동안 구동하는 모터구동유닛(214)의 회전수는 변동할 수 있다.
변동패턴을 제23도에 나타내며 제23도에서는 횡축을 시간으로 하고 종축을 회전수로 하며, 변동주기는 △t(S/∞)이고, 변동진폭은 일정한 제어회전수 N을 중심으로하여 상하로 수직진폭 △N을 가지며 모터 구동유닛(214)에 의해 알맞게 제어되어있다.
제어패턴은 제23도의 파선 또는 실선에 따라 설명할 수 있다.
그 작동에 아래에 설명한다.
2차 공기 공급장치에서, 촉매장치(9)의 기능이 쉽게 저하되는 조건에서도 모터펌프(213)에 의해 2차 공기를 강제로 공급시킬 수 있고 배기가스 중 산소 농도를 증가시켜 정화기능을 크게 발휘할 수 있다.
촉매장치(9)는 통상 배기가스온도가 저하될수록 배기가스정화기능(HC, CO 등의 제거)의 발휘가 더 어렵고, 정화 기능은 배기가스중의 산소농도가 더 감소 될수록 저하한다.
촉매장치(9)는, 충분한 반응을 나태낼 수 없어 고농도의 HC, CO 등의 배출된다.
특히 내연기관본체(1)가 충분한 위밍업(warming up)이 되어있지 않은 상태, 예로서 시동직후의 상태와 내연기관본체(1)가 외기의 저온으로 인하여 위밍업 되지 않은 상태 또는 내연기관본체(1)의 흡입 연료-공기 혼합물이 과잉의 연료(즉 고농도의 연료)를 포함한 상태에서 배출된다.
그러나, 실시예 13의 2차 공기공급 장치에서, 이와같은 운전조건하에서도 모터펌프(213)는 2차공기를 공급하여, 배기가스와 산소를 혼합시켜 촉매반응을 활성화 할 수 있다.
또, 그 모터펌프(213)는 회전수를 적합한 진폭과 일정한 주기가 얻어지도록 모터구동유닛(214)에서 제어하고 있으므로, 배기매니폴드(8)로 유입되는 2차공기가 마찬가지로 적합한 유량범위내에서 일정한 주기동안 변동을 반복한다.
그 결과, 촉매장치(9)는 일정한 주기동안 산소과잉상태와 산소부족상태를 반복하기 때문에 HC, CO 등의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
[실시예 14]
이 발명에 의한 한실시예를 제24도, 제25도 및 제26도에 따라 설명한다.
위 실시예 13에서는 부러시레스 모터(brsshless motor)로 대표되는 구동유닛을 장치한 모터를 사용한 2차공기공급장치에 대하여 설명한바 있으나 이 실시예 14는 그 구동유닛이 없는 모터를 사용한 또 다른 2차공기공급장치에 대하여 설명한다.
그 구성은 제24도에 설명한다.
제24도에서, 부호 219는 2차공기 도입용 바이패스 통로에 설치한 기계식 또는 전기식 펌프이고, 부호 220은 내연기관본체(1)의 운전상태를 검출하는 센서의 신호에 따라 판단하는 컴퓨터유닛(213)에 의해 제어되는 유량제어 유닛이다.
제25도에서, 유량제어유닛(220)의 구체적 실시예를 설명한다.
제25도는 통상의 공압식밸브와 소형 솔레노이드 밸브로 구성된 유량제어유닛(220)를 나타낸다.
제25도에서, 부호 220a는 공압식밸브인 통로개폐밸브이고, 부호 220b는 공압식 밸브의 다이아프램(diaphragm)이며, 부호 220c는 공압식 밸브의 부압실이다.
부호 220d, 220e 및 220f는 고무 배관으로 각각 접속된 니플(nipples)이며, 220g는 소형 솔레노이드밸브의 코일이다.
부호 220h는 소형 솔레노이드 밸브의 플런저이다.
제25도에 나타낸 유량제어유닛(220)은 서지탱크(surge tank)(6)의 부압원에 의해 구동된다.
각 니플(220d∼220f)은 제25도에서와 같이 접속되며, 그 솔레노이드밸브의 플런저(220h)의 개폐동작으로 공압식 밸브의 부압실(220c)의 압력을 변화시킬 수 있다. 따라서, 통로 개폐밸브(220a)의 개도(divevgence)가 부압실(220a)의 용적변화에 따라 제어되어 펌프(219)에서 배출된 공기량이 일정한 주기 및 일정한 진폭으로 되도록 제어되어 그 공기가 배기관으로 2차공기로서 공급된다.
솔레노이드밸브의 개폐동작은 내연기관의 운전상태 조건을 판단하여 컴퓨터 유닛(215)에 의해 제어되어 이것을 제26도의 플로차트로서 나타낸다.
[실시예 15]
이 발명에 의한 또다른 실시예를 제27도에 의해 설명한다.
실시예 15의 유량제어유닛(220)에서는 통로 개폐밸브(220a)가 플런저(220h)의 선단에 설치되어 있다.
부호 220i는 스프링이다. 컴퓨터 유닛(215)은 내연기관(1)의 운전상태조건을 판단하여 코일(220g)로의 통전신호를 제어한다.
예로서, 그 코일(220g)이 통전될 때, 플런저(220h)가 흡인되어 통로개폐밸브(220g)의 개도를 확대시킨다.
통로개폐밸브(220a)의 개도를 주기적으로 변화시키기 때문에 듀티비(duty ratio)(ON 시간과 OFF 시간의 비 %)를 서서히 변화시키는 제어가 실시된다.
제27도에 나타낸 이 실시예에서, 유량제어유닛(220)이 펌프(219)의 하류에 설치되어 있으나 유량제어유닛을 그 상류에 설치하여도 지장이 없다.
[실시예 16]
이 발명에 의한 실시에를 제28도에 따라 설명한다.
제28도에 나타낸바와같이, 실시예 16의 장치는 실시예 14와 동일한 유량제어유닛(220)을 구비하고, 릴리프기구(221)가 유량제어유닛(220)와 펌프(219)사이에 설치되어 있다.
이 릴리프기구(221)는 컴퓨터유닛(215)에 의해 제어되는 것으로 구체적으로 아래에 설명한다.
제29도는 통상의 공압식 밸브와 소형 솔레노이드 밸브에 구성된 릴리프기구(221)를 나타낸다.
제29도에서 부호 221a는 공압식 밸브인 통로개폐밸브이고, 부호 221b는 공압식 밸브의 다이어프램이며, 부호 221c는 공압식 밸브의 부압실이고, 부호 221d, 221e 및 221f는 고무배관을 통하여 각각 접속시킨 니플이다.
부호 221g는 소형솔레노이드 밸브의 코일이고 부호 221h는 소형솔레노이드 밸브의 플런저이다.
제29도에 나타낸 유량제어유닛(221)은 서지탱크(6)의 부압원에 의해 구동된다.
각 니플은 도면에 나타낸 바와같이 접속되어 있다.
솔레노이드밸브의 플런저(221h)의 개폐동작으로 부압실(221c)내의 압력을 변화시킬 수 있다.
따라서 통로개폐밸브(221h)의 개도는 부압실(221c)의 용적 변화에 따라 제어되고 펌프(219)에서 배출된 공기가 에어클리너(3)에 릴리프된다.
따라서, 2차공기공급장치에서, 유량제어유닛(220)의 닫친상태에서 펌프(219)의 배출측에서의 과도한 압력상승을 회피하여 장치의 안전성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 솔레노이드밸브의 개폐동작은 내연기관본체(1)의 운전상태 조건을 판정하여 컴퓨터유닛(215)에 의해 제어된다.
[실시예 17]
이 발명에 의한 또다른 실시예를 다음에 설명한다.
제30도는 릴리프기구(221)의 또다른 실시예를 나타낸다.
릴리프기구(221)에서, 통로개폐밸브(221a)는 플런저(221h)의 선단에 설치되어 있다.
또 부호 221i는 스프링이다.
실시에 17에서, 유량제어유닛(220)이 밸브개방상태에 있을 때 컴퓨터유닛(215)은 코일(221g)로의 통전신호를 제어한다.
예로서, 코일(221g)이 도통될 때 플런저(221h)는 흡입되어 통로개폐밸브(221g)를 개방하여 에어클리너(3)로 릴리프된다.
[실시예 18]
이 발명에 의한 또다른 실시예를 제31도에 따라 설명한다.
실시예 18에서 릴리프기구(221)는 통로(221j)를 갖고, 통로(221j)는 통로개폐밸브(221a)에 의해 개폐되어 외기와 연통되어 있다.
부호 221i는 밸브개방방향으로 통로개폐밸브를 작동시키는 스프링이다.
이 실시예에서, 유량제어유닛(220)이 닫쳐지고 펌프(219)가 운전상태에 있을 때, 유량제어유닛(220)와 펌프(219)사이의 입력이 고압으로 되면 통로개폐밸브(221a)의 밸브개방향방으로 힘이 가하여진다.
그다음 그 힘이 스프링(221i)의 작동력보다 더 클 때 그 밸브는 개방되고 고압의 2차공기가 에어클리너(3)를 통하여 대기로 릴리프된다.
[실시예 19]
이 발명에 의한 한 실시예를 제32도에 의해 설명한다.
실시예 19의 2차공기공급장치는 실시예 14의 유량제어유닛(220)와 실시예 16의 릴리프기구(221)를 일체로 형성시켜 구성할 수 있는 기능을 가진 유량제어-릴리프일체화유닛(flow control-relief integration unit)(222)을 구성한 것이다.
이 유량제어-릴리프일체화 유닛(222)은 컴퓨터유닛(215)에 의헤 제어되며 아래에 구체적으로 설명한다.
제33도는 공압식 밸브와 소형 솔레노이드 밸브에 구성된 유량제어-릴리프 일체화 장치를 나타낸 것이다.
부호 222a는 통로개폐밸브를 나타내며, 부호 222b는 공압식밸브의 다이어프램이며, 부호 222c는 공압식밸브의 부압실이고, 부호 222d, 222e 및 222f는 고무 배관을 통하여 각각 접속시킨 니플이다.
부호 222g는 소형 솔레노이드 밸브의 코일이며, 부호 222h는 소형솔레노이드 밸브의 플러저이고 부호 222i는 공압식 밸브의 스프링이다.
실시예 19의 유량제어-릴리프일체화 장치(222)는 서지탱크(6)의 부압원에 의해 구동된다.
각 니플은 도면에서와 같이 접속되며, 솔레노이드 밸브의 플런저(222h)의 개폐동작으로 부압실(222c)내외 압력을 변화시킬 수 있다.
따라서, 부압실(222c)의 용적 변화에 따라 통로개폐밸브(222a)의 동작을 제어한다.
솔레노이드밸브를 ON으로 할 때, 부압실(222c)의 용적은 감소되고 통로개폐밸브(222a)는 제33도에서의 화살표 A방향으로 이동하여 펌프(219)로부터의 통로는 배기관(배기 매니폴드(8))으로의 또다른 통로와 연통되어 있다.
이와같이 펌프(219)에서 배출된 2차공기가 배기관으로 공급된다.
솔레노이드밸브가 OFF될 때 스프링(222i)의 힘에 의해 통로개폐밸브(222a)는 제33도에 나타낸 위치로 이동하여 펌프(219)로부터의 통로는 에어클리너(3)의 또다른 통로와 연통되어 있다.
그 다음 펌프(219)에서 배출된 공기가 에어클리너(3)로 릴리프된다.
위에서 설명한 바와같이, 2차공기공급장치에서 유량제어유닛의 기능은 릴리프기구의 기능과 일체화 되기 때문에 장치를 소형화할 수 있을 뿐 아니라 코스트를 감소시킬 수 있다.
[실시예 20]
이 발명에 의한 한 실시예를 제34도에 따라 설명한다.
실시예 20의 장치에서, 전기식 기체가열장치(226)는 2차공기공급통로(11)의 말단부에 설치되어 있다.
제34도에서, 부호 227은 컷밸브(cut valve)이고, 컴퓨터유닛(215)은 컷밸브(227)와 기체가열장치(226)의 개폐동작을 제어한다.
실시예 20에 의한 장치에서, 2차공기는 2차공기공급통로(11)의 말단에서 가열되어 승온된 상태에서 배기관으로 공급된다.
그 결과, 배기가스온도를 상승시킬 수 있고 촉매장치에서의 정화효과를 현저하게 향상시킬 수 있다.
[실시예 21]
이 발명에 의한, 한 실시예를 제34도 내지 제37도에 의해 설명한다.
제35도는 실시예 21의 2차공기공급장치를 나타낸다.
이 장치는 실시예 13에서와 같이 구동유닛(214)을 장치한 모터를 사용한 펌프(213)와 실시예 20에서 설명한 기체가열장치(226)를 구비한 것이다.
이 실시예에서는 제36도 또는 제37도에 나타낸 바와같이 전기식 기체가열장치(226)를 사용한다.
제36도에 나타낸 기체가열장치는 세라믹 히터로서 상품화되어 있는 제품이며, 제36도에 부호 226a는 전원단자이고, 부호 226b는 전열핀(fin)이며, 부호 226c는 전극이고, 부호 226d는 세라믹 반도체 저항기이다.
또, 제35도는 라인히터를 나타내고, 제37도에서 부호 226e는 내열절연재이며, 부호 226f는 발열체이고, 부호 226g는 세라믹재와 같은 피복재이다.
위 장치에서, 2차공기의 공급량을 주기적으로 변동시켜 또 2차공기를 강제적으로 공급시킴과 동시에 2차공기를 가열해서 공급할 수 있으므로 촉매장치(9)의 정화성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
위에서와 같이 이 발명에 의해 2차공기는 2차공기공급통로에 설치된 기체가열장치의 발열체에 의해 가열되고, 그 가열된 2차공기는 배기가스와 혼합하여 촉매장치로 유통된다.
특히 기관의 저온 시동시에 배기가스중에 많이 포함되어 있는, HC, CO 등을 효과적으로 제거할 수 있고 대기오염방지에 기여한다.
이 발명에 의해 발열체의 온도는 온도센서에 의해 검출되어 그 검출온도에 의해 제어유닛을 통하여 전력공급을 제어한다.
그 결과 적당한 온도를 가진 2차공기를 계속해서 공급하며, 또 촉매장치의 정화기능을 향상시킨다.
이 발명에 의해, 발열체는 전기저항체를 나선상으로 감아 형성시켜 케이스내에 배치하여 케이스의 축방향과 동일방향으로 뻗는 공기통로를 형성하도록 함으로써 더 큰 발열영역에 의해 2차공기를 효과적으로 가열할 수 있다.
이와같이, 예로서, 가열에 필요한 전력을 절약시킬 수 있는 효과가 있다.
이 발명에 의해, 발열체가 시트형상으로 되어 있으므로 기체 가열장치를 유통하고 2차공기가 발열체에 접촉할 수 있는 면적을 더욱 크게할 수 있으며 또 가열효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 다수의 발열체가 배치되어 있고 개개의 전기저항체를 극단적으로 얇게 하지 않아도 소정의 전기저항치 즉 발열량을 확보할 수 있다.
그 결과, 설계의 자유도를 증가시키며, 발열체의 제조를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
이 발명에 의해, 대향하는 발열체는 서로 오프셋(off set)되어 이들의 공기통로가 서로 일직선상에 위치하지 않도록 설치되어 있어, 그 결과 공기가 한 발열체의 공기통로의 중심부를 통하여 유통된 다음 다음 발열체의 전기저항체 주위를 흐른다.
그 결과, 기체 가열장치내를 유통하는 공기를 균일하게 가열시키며 가열효율을 더 향상시킨다.
이 발명에 의해, 다수의 발열체는 그 서로간의 중심부를 접속하는 로드에 의해 지지되며, 그 로드는 그 케이스의 양단에서 홀더에 의해 지지되어 있으므로, 발열체의 조립을 용이하게 할 수 있고 조립상태를 안정화 시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 그 공기는 기체가열장치내의 중간부에 집중되는 경향이 있으므로 콘부재(cone member)로 그 공기를 주변부에 분산시킨다.
따라서, 기체가열장치전체에 공기의 균일한 유입을 제공할 수 있고, 다량의 공기를 발열영역이 특히 큰 발열체 주변부로 공급할 수 있다.
그 결과, 가열효율이 더 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 기체가열장치는 2차공기 도입통로에 설치되고 기체가열장치의 꽃잎형상의 발열체는 2차공기 도입통로를 유통하는 2차공기를 특히 효과적으로 가열시킨다.
그다음, 가열된 2차공기는 배기가스와 혼합되어 촉매장치로 유입된다.
따라서, 촉매반응을 촉진시킬 수 있고, 특히 내연기관의 저온 시동시에 배기가스중에 과잉상태로 되어있는 HC, CO를 효과적으로 제거할 수 있다.
그 결과, 대기오염 방지의 기여할 수 있다.
또, 그 발열체는 꽃잎형상으로 구성되어 있어, 유입공기를 충분히 가열하기 위한 발열영역이 용이하게 확보될 수 있다는 고유의 효과를 나타낸다.
이 발명에 의해, 시트형상 발열체의 양단부는 통공을 가진 내열 절연체의 의해 지지되어 있다.
따라서, 내진성(resistance to vibration)을 향상시킬 수 있고, 예로서, 도통시의 단락을 회피하거나 또는 진동으로 인하여 발열체의 손상을 주도록 하는 등의 진동, 충격에 의한 케이스와 발열체의 접촉을 방지할 수 있다.
그 결과, 내진성을 향상시킨다.
이 발명에 의해, 발열체는 다수의 층으로 분리되어 있어, 각층마다 다른 저항치를 제공한다.
따라서, 그 발열체의 형상을 더 두껍게 할 수 있고, 공기의 열전달효율을 향상시킬 수 있으며, 또 2차공기온도를 상승시키는데 필요한 시간을 단축시켜 가열효율을 높힐 수 있다.
이 발명에 의해, 발열체에 다수의 통공이 설치되어 있으므로, 발열체의 전후면에 더 자주 기체가 유입한다.
그 결과, 열전달 효율을 더 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 탄성체가 내열절연체 일단에 설치되어 발열체를 지지함으로써, 발열체의 열팽창으로 인한 신장을 흡수한다.
또, 압력이 발열체 적층방향으로 연속적으로 가압되어 있으므로, 발열체의 진동으로 인한 소음발생, 손상 등을 신뢰성 높게 방지할 수 있다.
이 발명에 의해, 탄성을 가진 내열절연체를 발열체 및 내열절연체, 발열체와 내열절연체를 내장하는 케이스사이에 개재시키고 있으므로, 케이스로의 열전달을 최소한으로 하고, 발열체의 열손실을 감소하여 열효율을 향상시키며, 예로서 진동, 충격등으로 인한 발열체의 손상을 방지할 수 있다.
이 발명에 의해, 소정의 진폭과 일정한 주기동안 촉매장치의 상류의 배기관내로 공급하는 공기 공급량을 변동시켜 배기관내의 산소과잉상태와 산소부족 상태를 주기적으로 반복시킬 수 있다.
따라서, 촉매장치의 반흥효율을 향상시켜 정화기능을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 유량제어유닛이 닫혀진 상태에 있을 경우, 펌프배출측압력의 과도한 상승을 방지할 수 있으며, 펌프의 승온을 방지하여 장치의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 유량제어유닛은 릴리프기구와 일체로 형성되어 있다.
그 결과, 장치는 크기가 더 소형화되고 염가의 구조로 구성할 수 있다.
이 발명에 의해, 촉매장치에 2차공기를 강제로 공급시킬 수 있고, 충분한 량의 2차공기를 가열해서 공급시킬 수 있다.
따라서, 촉매장치에서의 온도조건, 산소량을 최적화할 수 있어 내연기관이 시동할 때에도 정화기능을 크게 향상시킬 수 있다.
그 결과 대기오염 방지에 크게 기여한다.
이 발명에 의해, 배기관으로 공급되는 공기 공급량을 소정의 진폭과 일정한 주기동안 변동시키면서, 기체가열장치는 2차공기의 온도를 적당한 온도로 상승시켜 2차공기를 공급하도록 한다.
따라서, 촉매장치의 정화기능을 더 크게 향상시킬 수 있다.
이 발명에 의해, 컴퓨터 유닛은 내연기관의 작동상태에 따라 2차 공기공급장치의 작동을 제동제어한다.
그 결과, 차량의 운전자에 의한 어떤 조작도 필요로함이 없이 장치의 최적작동을 행할 수 있어, 각 장치의 효과를 충분히 발휘한다.
이 발명의 바람직한 실시예를 구체적인 용어를 사용하여 사용한 바 있으나 이와같은 설명은 설명 목적만을 위한 것이다.
첨부된 특허청구범위에서 벗어남이 없이 여러 가지로 변형시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 내연기관으로부터 배기가스를 배기하는 배기통로와, 상기 배기가스를 정화하는 상기 배기통로에 설치된 촉매장치와, 상기 촉매장치의 상류에 2차공기를 공급하는 상기 배기통로에 일단이 접속된 2차공기공급통로와, 상기 2차공기공급통로에 흐르는 상기 2차공기를 가열하는 히터와, 상기 히터의 온도에 따라 상기 히터를 제어하는 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 2차공기공급장치.
  2. 내연기관으로부터 배기가스를 배기하는 배기통로와, 상기 배기가스를 정화하는 상기 배기통로에 설치된 촉매장치와, 상기 촉매장치의 상류에 2차공기를 공급하는 상기 배기통로에 일단이 접속된 2차공기공급통로와, 상기 2차공기공급통로에 흐르는 상기 2차공기를 가열하는 히터와, 상기 히터의 온도를 검출하는 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 검출된 상기 히터의 온도에 따라 상기 히터를 제어하는 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 2차공기공급장치.
  3. 중공의 원통형상 케이스와, 상기 케이스에 부착한 정(+)의 전극과, 상기 케이스에 부착한 부(-)의 전극과, 상기 정 및 부의 전극에 결합된 적어도 하나의 시트형상의 발열체와, 상기 케이스내측에 적어도 하나의 발열체를 지지하는 상기 정 및 부의 전극으로부터 독립된 로드로 구성되는 것을 특징으로 하는 기체가열장치
  4. 중공의 원통형상 케이스와, 상기 케이스에 부착한 정(+)의 전극과, 상기 케이스에 부착한 부(-)의 전극과, 상기 정 및 부의 전극과 직렬로 접속되고 상기 케이스의 축방향으로 간격을 두고 설치되어 시트형상으로 된 다수의 발열체와, 상기 다수의 발열체의 각각의 중심부에 접속하는 로드와, 상기 로드의 양단부를 지지하고 상기 케이스에 고정되어 2차공기를 유통시키는 구멍을 가진 홀더로 구성되는 것을 특징으로 하는 기체가열장치.
  5. 중공의 원통형상 케이스와, 상기 케이스에 부착한 정(+)의 전극과, 상기 케이스에 부착한 부(-)의 전극과, 상기 정 및 부의 전극에 전기적으로 결합된 시트형상의 다수의 발열체로 구성되고, 상기 다수의 발열체는 공기통로가 서로 일직선상에 위치하지 않도록 상기 중공의 원통형상 케이스내에 설치되는 것을 특징으로 하는 기체가열장치.
  6. 중공의 원통형상 케이스와, 상기 케이스에 부착한 정(+)의 전극과, 상기 케이스에 부착한 부(-)의 전극과, 상기 정 및 부의 전극에 결합된 시트형상의 적어도 하나의 발열체와, 상기 케이스의 공기유입측 개구중심부에 설치된 볼록콘부재(convex cone member)로 구성되는 것을 특징으로 하는 기체가열장치.
  7. 촉매장치의 상류의 배기통로에 2차공기를 가열하는 히터를 가지는 2차공기공급통로를 통하여 2차공기를 공급하는 방법은 a) 내연기관의 시동을 검출한다. b) 타이머의 작동을 개시한다. c) 상기 히터의 온도를 검출한다. d) 상기 온도가 제1의 소정치이하일 때 상기 히터의 상기 온도를 증가시킨다. e) 상기 온도가 제2의 소정치이상일 때 상기 히터의 상기 온도를 감소시킨다. f) 상기 내연기관의 시동후 소정시간이 경과된 때 상기 히터를 끈다(turning off)로 구성되는 것을 특징으로 하는 2차공기공급방법.
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