JP2004225570A - ENGINE REDUCING NOx, HC, AND PM CONCENTRATION IN EXHAUST GAS - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のNOx、HCおよびPM(particle matter)濃度を低減させるエンジンに係わり、特に、燃焼室内でNOx、HCおよびPMを低減させるエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等では燃焼室で燃料が燃焼するときにNOx、HCおよびPMが発生する。このNOx、HCおよびPMは人体に悪影響を及ぼすためエンジンの排気ガス中から除去することが要請されている。このため、エンジン燃焼室から排出された排気ガスを触媒に接触させてNOx等を分解することが行われていたが、エンジンの燃焼室内でNOx等を効果的に除去する方法はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的はエンジン燃焼室内で発生する、NOxHCおよびPMを燃焼室内で効果的に除去できるエンジンを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、シリンダ内面、シリンダヘッド内面およびピストン上面およびインジェクター吐出部内側よりなる燃焼室壁面の少なくとも一部にニッケル膜を付設したものである。ニッケル膜はコーティングまたはメッキにより付設できる。
【0005】
さらに、本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、シリンダ内面、シリンダヘッド内面およびピストン上面およびインジェクター吐出部内側よりなる燃焼室壁面の少なくとも一部にニッケル合金膜を付設したものである。ニッケル合金膜としては例えばニッケルコバルト合金、ニッケル銅合金、ニッケルチタニューム合金等が好適に使用でき、コーティングまたはメッキにより付設できる。
【0006】
さらに、本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、シリンダ内面、シリンダヘッド内面およびピストン上面およびインジェクター吐出部内側よりなる燃焼室壁面の少なくとも一部にニッケル酸化物膜を付設したものである。ニッケル酸化物膜としては例えば一酸化ニッケル等が好適に使用でき、コーティングまたはメッキにより付設できる。
【0007】
さらに、本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、シリンダ内面、シリンダヘッド内面およびピストン上面およびインジェクター吐出部内側よりなる燃焼室壁面の少なくとも一部にニッケル複合酸化物膜を付設したものである。ニッケル複合酸化物膜としては例えば硫酸ニッケル等が好適に使用でき、、コーティングまたはメッキにより付設できる。
【0008】
さらに、本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、シリンダ内面、シリンダヘッド内面およびピストン上面およびインジェクター吐出部内側よりなる燃焼室壁面の少なくとも一部に硫化ニッケル膜を付設したものである。硫化ニッケル膜はコーティングまたはメッキにより付設できる。
【0009】
さらに、本発明の排気ガス中のNOx、HCおよびPM濃度を低減させるエンジンは、前記前記各エンジンの前記各膜またはその表面に硫酸イオンを印加したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施例であるディーゼルエンジンの燃焼室部分を示す断面図である。図1において、1はシリンダ、2はピストン、3はシリンダヘッド、4はコンロッド、5は吸気弁、6は排気弁、7は燃料噴射ノズル(インジェクター)である。
【0011】
シリンダへッド3の燃焼室壁面3a、ピストン2の燃焼室壁面2aおよび燃料噴射ノズル7の吐出部内面には、ニッケル膜がコーティングされている。ニッケル膜の代わりにニッケルコバルト合金、ニッケル銅合金、ニッケルチタニューム合金、一酸化ニッケルまたは硫酸ニッケル硫化または硫化ニッケルの膜をコーティングしてもよい。さらに、これらの膜またはその表面に硫酸イオンを印加してもよい。これらの膜は触媒として作用し、燃焼室内でNOx、HCおよびPMを高温で分解する。
【0012】
上記のように燃焼室部分が形成されたディーゼルエンジンにおいて、吸入行程で吸気弁5から吸入された空気は吸気弁5および排気弁6が閉じられた圧縮行程でピストン2が上死点に近付くと100気圧程度まで加圧され温度も数百℃程度まで上昇する。このとき燃料噴射ノズル7より燃料が噴射され、自然着火により爆発燃焼する。このときの燃焼ガス中には数百ppm程度のNOxが発生することが知られている。
【0013】
燃焼室内で爆発燃焼が起きると燃焼ガスは高温となり、前記各膜の触媒作用により活性化され強力な酸化または還元作用を発揮し、これと接触した燃焼ガス中のNOxは窒素と酸素に分解される。また、HCは酸化されて水および炭酸ガスとなる。また、PMは燃焼して炭酸ガスとなる。このようにしてNOx、HCおよびPMが燃焼室内で効率よく除去される。また、燃焼ガスは燃焼室内で極めて激しく流動しており、コーティングされた膜と良好な接触状態が保たれ、いっそう強く酸化または酸化・還元作用を発揮する。
【0014】
図2に従来のディーゼルエンジン(エンジン変速機4速使用)を回転数2000rpmで運転したときのデータを示し、図3に同形のエンジンのシリンダへッドの燃焼室壁面、ピストンの燃焼室壁面および燃料噴射ノズルの吐出部内面にニッケル膜をコーティングした実施例のディーゼルエンジンを同じ条件で運転したときのデータを示す。
【0015】
図2および図3から従来のエンジンと実施例のエンジンを比較すると、実施例のものはNOx、HCは全負荷率で低減され、PMは従来のエンジンで急速に増大する72%以上の負荷率で低減されていることが明らかである。
【0016】
上記各実施例ではディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、ガソリンエンジンに本発明を適用することもできる。なお、各膜に硫酸イオンを添加すると、触媒作用が高められ本発明の効果を増大させることができる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンジンによれば燃焼室内でNOx、HCおよびPMを除去できるため、排気ガス中のNOx濃度を大幅に低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるエンジンの部分を示す断面図である。
【図2】従来のディーゼルエンジンの運転データを示す表である。
【図3】本発明の実施例であるディーゼルエンジンの運転データを示す表である。
【符号の説明】
1 シリンダ
2 ピストン、2a 燃焼室壁面
3 シリンダヘッド、3a 燃焼室壁面
4 コンロッド
5 吸気弁
6 排気弁
7 燃料噴射ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine that reduces NOx, HC, and particulate matter (PM) concentrations in exhaust gas, and more particularly to an engine that reduces NOx, HC, and PM in a combustion chamber.
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine, a gasoline engine, or the like, NOx, HC, and PM are generated when fuel is burned in a combustion chamber. Since NOx, HC and PM adversely affect the human body, it is required to remove them from the exhaust gas of the engine. For this reason, exhaust gas discharged from the engine combustion chamber is brought into contact with a catalyst to decompose NOx and the like, but there has been no method for effectively removing NOx and the like in the engine combustion chamber.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine capable of effectively removing NOxHC and PM generated in an engine combustion chamber in the combustion chamber.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The engine for reducing the concentration of NOx, HC and PM in exhaust gas according to the present invention has a nickel film provided on at least a part of a combustion chamber wall including an inner surface of a cylinder, an inner surface of a cylinder head, an upper surface of a piston, and an inner side of an injector discharge portion. is there. The nickel film can be provided by coating or plating.
[0005]
Further, in the engine for reducing the concentration of NOx, HC and PM in exhaust gas according to the present invention, a nickel alloy film is provided on at least a part of a combustion chamber wall including an inner surface of a cylinder, an inner surface of a cylinder head, an upper surface of a piston, and an inner side of an injector discharge portion. It was done. As the nickel alloy film, for example, a nickel-cobalt alloy, a nickel-copper alloy, a nickel-titanium alloy or the like can be suitably used, and can be provided by coating or plating.
[0006]
Further, the engine of the present invention for reducing the concentration of NOx, HC and PM in the exhaust gas comprises a nickel oxide film on at least a part of a combustion chamber wall surface including a cylinder inner surface, a cylinder head inner surface, a piston upper surface, and an injector discharge portion. It is attached. As the nickel oxide film, for example, nickel monoxide or the like can be suitably used, and can be provided by coating or plating.
[0007]
Further, the engine for reducing the concentration of NOx, HC and PM in the exhaust gas according to the present invention is characterized in that a nickel composite oxide film is formed on at least a part of a combustion chamber wall formed by a cylinder inner surface, a cylinder head inner surface, a piston upper surface, and an injector discharge portion. Is attached. For example, nickel sulfate or the like can be suitably used as the nickel composite oxide film, and can be provided by coating or plating.
[0008]
Further, in the engine of the present invention for reducing the concentration of NOx, HC and PM in exhaust gas, a nickel sulfide film is provided on at least a part of a combustion chamber wall including an inner surface of a cylinder, an inner surface of a cylinder head, an upper surface of a piston, and an inner side of an injector discharge portion. It was done. The nickel sulfide film can be provided by coating or plating.
[0009]
Further, the engine for reducing the concentration of NOx, HC and PM in the exhaust gas according to the present invention is one in which sulfate ions are applied to each of the films or the surface of each of the engines.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a combustion chamber portion of a diesel engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a cylinder, 2 is a piston, 3 is a cylinder head, 4 is a connecting rod, 5 is an intake valve, 6 is an exhaust valve, and 7 is a fuel injection nozzle (injector).
[0011]
A nickel film is coated on the combustion chamber wall surface 3a of the
[0012]
In the diesel engine in which the combustion chamber portion is formed as described above, the air sucked from the
[0013]
When explosive combustion occurs in the combustion chamber, the combustion gas becomes high temperature and is activated by the catalytic action of each of the above-mentioned films to exert a strong oxidizing or reducing action, and NOx in the combustion gas in contact with this is decomposed into nitrogen and oxygen. You. In addition, HC is oxidized into water and carbon dioxide gas. In addition, the PM burns and becomes carbon dioxide gas. In this way, NOx, HC and PM are efficiently removed in the combustion chamber. Further, the combustion gas flows extremely violently in the combustion chamber, maintains good contact with the coated film, and exerts an oxidizing or oxidizing / reducing action more strongly.
[0014]
FIG. 2 shows data obtained when a conventional diesel engine (using a 4-speed engine transmission) was operated at a rotation speed of 2000 rpm. FIG. 3 shows the combustion chamber wall of the cylinder head, the combustion chamber wall of the piston and The data at the time of operating the diesel engine of the Example which coated the inner surface of the discharge part of the fuel injection nozzle with the nickel film under the same conditions are shown.
[0015]
2 and 3, a comparison between the conventional engine and the engine of the embodiment shows that in the embodiment, NOx and HC are reduced at the full load factor, and PM is rapidly increased with the conventional engine. It is evident that it has been reduced by
[0016]
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a diesel engine has been described. However, the present invention can also be applied to a gasoline engine. When sulfate ions are added to each membrane, the catalytic action is enhanced and the effect of the present invention can be increased.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the engine of the present invention, NOx, HC and PM can be removed in the combustion chamber, so that the NOx concentration in the exhaust gas can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a part of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table showing operation data of a conventional diesel engine.
FIG. 3 is a table showing operation data of a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Claims (6)
Priority Applications (1)
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JP2003011872A JP2004225570A (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | ENGINE REDUCING NOx, HC, AND PM CONCENTRATION IN EXHAUST GAS |
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2003
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