JP2004340048A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents
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- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
Abstract
【課題】ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対する煤の付着を防止し得るようにしたＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】排気マニホールド９（排気通路）から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４（吸気通路）へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）に、排気ガス８中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置１７を設け、排気ガス８中での未燃燃料の酸化反応を排気ガス励起成分により促進し、未燃燃料をＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理する。
【選択図】 図１
【解決手段】排気マニホールド９（排気通路）から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４（吸気通路）へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）に、排気ガス８中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置１７を設け、排気ガス８中での未燃燃料の酸化反応を排気ガス励起成分により促進し、未燃燃料をＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気側から吸気側へ排気ガスを再循環してＮＯｘの低減化を図るためのＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯｘの発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。
【０００５】
図３は前述した排気ガス再循環を行う為のＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７（図３では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。
【０００６】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００７】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。
【０００８】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、排気ガス８を複数本のチューブ１４に分配して流しながら、該各チューブ１４を包囲しているシェル１５の内部に冷却水１６を給排し、該冷却水１６と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようにしてある。
【０００９】
尚、以上に述べた如きエンジン１の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するＥＧＲ装置については、例えば、下記の特許文献１等にもとりあげられている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２１６２５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来構造においては、排気ガス８中に含まれる未燃燃料がＥＧＲクーラ１３のチューブ１４内で冷却されて結露し、これによりウェットな粘着面が形成されて排気ガス８中の煤が付着し易くなる結果、該煤の付着により排気ガス８と冷却水１６との熱交換効率が低下してＥＧＲクーラ１３の冷却性能が落ちるという問題があった。
【００１２】
また、耐久性を考慮して温度条件の緩いＥＧＲクーラ１３の下流側に配置されることの多いＥＧＲバルブ１２においても、温度低下した排気ガス８中の未燃燃料が付着し易い環境であるため、ここに煤が付着して作動不良を起こすことが懸念された。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対する煤の付着を防止し得るようにしたＥＧＲ装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気通路から排気ガスの一部を抜き出して吸気通路へ再循環するＥＧＲ環路に、排気ガス中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置、に係るものである。
【００１５】
而して、排気ガス中にプラズマ発生装置で放電を行うと、排気ガスが励起して、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、これらの排気ガス励起成分が活性化状態となっていることから、排気ガス中での未燃燃料の酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、未燃燃料がＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理される。
【００１６】
この結果、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対し、未燃燃料が付着してウェットな粘着面が形成されてしまう虞れがなくなり、前記付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合が未然に回避されることになる。
【００１７】
また、プラズマ発生装置による放電でＮＯがＮＯ２になるにあたり、２ＮＯとＯ２とが結びついて反応するので、３分子が２分子となって、再循環される排気ガスの密度が上がり、各気筒に対する排気ガスの充填効率が高められ、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、例えば、ＥＧＲ環路の途中にＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブを装備し、これらＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブより上流側にプラズマ発生装置を設けるようにすれば良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２１】
図１に示す如く、本形態例の特徴とするところは、先に図３で説明したエンジン１、即ち、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）の最上流側に、排気ガス８中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置１７を設けた点にあり、このプラズマ発生装置１７は、前記ＥＧＲパイプ１１の付帯装備であるＥＧＲクーラ１３及びＥＧＲバルブ１２より上流側に位置している。
【００２２】
ここで、図２に詳細を示す通り、前記プラズマ発生装置１７は、電極１８（陽極）をロッド状に形成して排気ガス８の流路の軸心位置に配置すると共に、この電極１８の外周側にセラミックス等から成る誘電体１９を内張りした円筒状の電極２０（陰極）を同心配置して相互間に放電を行い得るようにしてあるが、この電極１８，２０の相互間距離がほぼ一様に設定できるものであれば、板型、ロッド型、円筒型等の様々な形状を適宜に採用することが可能である。
【００２３】
また、各電極１８，２０に対しては、放電制御ユニット２１を介し電源２２を接続した構造となっており、特に本形態例では、電源２２として車両搭載のバッテリを想定しているので、放電制御ユニット２１により電源２２の電圧を放電可能な適切な電圧まで高めて各電極１８，２０へ給電するようにしてある。
【００２４】
尚、図２中における２３は絶縁カバー、２４は接触防止支柱を示す。
【００２５】
而して、必要時に放電制御ユニット２１により各電極１８，２０に電圧を印加して排気ガス８中に放電を行い、これにより排気ガス８を励起させると、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、これらの排気ガス励起成分が活性化状態となっていることから、排気ガス８中での未燃燃料の酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、未燃燃料がＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理される。
【００２６】
この結果、ＥＧＲクーラ１３のチューブ１４内で排気ガス８が冷却されても未燃燃料の結露が起こらなくなり、これによりウェットな粘着面が形成されなくなるので、チューブ１４内に煤が付着することで排気ガス８と冷却水１６との熱交換効率が低下してＥＧＲクーラ１３の冷却性能が落ちる虞れが未然に回避されることになる。
【００２７】
また、ＥＧＲバルブ１２においても、ＥＧＲクーラ１３を経て温度低下した排気ガス８中の未燃燃料が内部に付着してウェットな粘着面が形成されてしまう虞れがなくなるので、煤の付着で作動不良を起こす虞れが未然に回避されることになる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、ＥＧＲパイプ１１の付帯装備を成すＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２に対する煤の付着を防止することができるので、これらＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２に関し、その内部に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができる。
【００２９】
更に、プラズマ発生装置１７による放電でＮＯがＮＯ２になるにあたり、２ＮＯとＯ２とが結びついて反応するので、３分子が２分子となって、再循環される排気ガス８の密度が上がり、エンジン１の各気筒７に対する排気ガス８の充填効率が高められ、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることができる。
【００３０】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ＥＧＲ環路はＥＧＲパイプ以外の部材で形成されていても良いこと、また、ＥＧＲ環路の付帯設備はＥＧＲクーラやＥＧＲバルブに限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対する煤の付着を防止することができるので、該付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができ、しかも、再循環される排気ガスの密度を上げてエンジンの各気筒に対する排気ガスの充填効率を高めることができるので、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のプラズマ発生装置の詳細を示す斜視図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 吸気管（吸気通路）
６ 吸気マニホールド（吸気通路）
７ 気筒
８ 排気ガス
９ 排気マニホールド（排気通路）
１０ 排気管（排気通路）
１１ ＥＧＲパイプ（ＥＧＲ環路）
１２ ＥＧＲバルブ（付帯装備）
１３ ＥＧＲクーラ（付帯装備）
１７ プラズマ発生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気側から吸気側へ排気ガスを再循環してＮＯｘの低減化を図るためのＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯｘの発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。
【０００５】
図３は前述した排気ガス再循環を行う為のＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７（図３では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。
【０００６】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００７】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。
【０００８】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、排気ガス８を複数本のチューブ１４に分配して流しながら、該各チューブ１４を包囲しているシェル１５の内部に冷却水１６を給排し、該冷却水１６と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようにしてある。
【０００９】
尚、以上に述べた如きエンジン１の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するＥＧＲ装置については、例えば、下記の特許文献１等にもとりあげられている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２１６２５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来構造においては、排気ガス８中に含まれる未燃燃料がＥＧＲクーラ１３のチューブ１４内で冷却されて結露し、これによりウェットな粘着面が形成されて排気ガス８中の煤が付着し易くなる結果、該煤の付着により排気ガス８と冷却水１６との熱交換効率が低下してＥＧＲクーラ１３の冷却性能が落ちるという問題があった。
【００１２】
また、耐久性を考慮して温度条件の緩いＥＧＲクーラ１３の下流側に配置されることの多いＥＧＲバルブ１２においても、温度低下した排気ガス８中の未燃燃料が付着し易い環境であるため、ここに煤が付着して作動不良を起こすことが懸念された。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対する煤の付着を防止し得るようにしたＥＧＲ装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気通路から排気ガスの一部を抜き出して吸気通路へ再循環するＥＧＲ環路に、排気ガス中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置、に係るものである。
【００１５】
而して、排気ガス中にプラズマ発生装置で放電を行うと、排気ガスが励起して、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、これらの排気ガス励起成分が活性化状態となっていることから、排気ガス中での未燃燃料の酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、未燃燃料がＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理される。
【００１６】
この結果、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対し、未燃燃料が付着してウェットな粘着面が形成されてしまう虞れがなくなり、前記付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合が未然に回避されることになる。
【００１７】
また、プラズマ発生装置による放電でＮＯがＮＯ２になるにあたり、２ＮＯとＯ２とが結びついて反応するので、３分子が２分子となって、再循環される排気ガスの密度が上がり、各気筒に対する排気ガスの充填効率が高められ、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、例えば、ＥＧＲ環路の途中にＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブを装備し、これらＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブより上流側にプラズマ発生装置を設けるようにすれば良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２１】
図１に示す如く、本形態例の特徴とするところは、先に図３で説明したエンジン１、即ち、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ環路）の最上流側に、排気ガス８中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置１７を設けた点にあり、このプラズマ発生装置１７は、前記ＥＧＲパイプ１１の付帯装備であるＥＧＲクーラ１３及びＥＧＲバルブ１２より上流側に位置している。
【００２２】
ここで、図２に詳細を示す通り、前記プラズマ発生装置１７は、電極１８（陽極）をロッド状に形成して排気ガス８の流路の軸心位置に配置すると共に、この電極１８の外周側にセラミックス等から成る誘電体１９を内張りした円筒状の電極２０（陰極）を同心配置して相互間に放電を行い得るようにしてあるが、この電極１８，２０の相互間距離がほぼ一様に設定できるものであれば、板型、ロッド型、円筒型等の様々な形状を適宜に採用することが可能である。
【００２３】
また、各電極１８，２０に対しては、放電制御ユニット２１を介し電源２２を接続した構造となっており、特に本形態例では、電源２２として車両搭載のバッテリを想定しているので、放電制御ユニット２１により電源２２の電圧を放電可能な適切な電圧まで高めて各電極１８，２０へ給電するようにしてある。
【００２４】
尚、図２中における２３は絶縁カバー、２４は接触防止支柱を示す。
【００２５】
而して、必要時に放電制御ユニット２１により各電極１８，２０に電圧を印加して排気ガス８中に放電を行い、これにより排気ガス８を励起させると、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、これらの排気ガス励起成分が活性化状態となっていることから、排気ガス８中での未燃燃料の酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、未燃燃料がＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化処理される。
【００２６】
この結果、ＥＧＲクーラ１３のチューブ１４内で排気ガス８が冷却されても未燃燃料の結露が起こらなくなり、これによりウェットな粘着面が形成されなくなるので、チューブ１４内に煤が付着することで排気ガス８と冷却水１６との熱交換効率が低下してＥＧＲクーラ１３の冷却性能が落ちる虞れが未然に回避されることになる。
【００２７】
また、ＥＧＲバルブ１２においても、ＥＧＲクーラ１３を経て温度低下した排気ガス８中の未燃燃料が内部に付着してウェットな粘着面が形成されてしまう虞れがなくなるので、煤の付着で作動不良を起こす虞れが未然に回避されることになる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、ＥＧＲパイプ１１の付帯装備を成すＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２に対する煤の付着を防止することができるので、これらＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２に関し、その内部に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができる。
【００２９】
更に、プラズマ発生装置１７による放電でＮＯがＮＯ２になるにあたり、２ＮＯとＯ２とが結びついて反応するので、３分子が２分子となって、再循環される排気ガス８の密度が上がり、エンジン１の各気筒７に対する排気ガス８の充填効率が高められ、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることができる。
【００３０】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ＥＧＲ環路はＥＧＲパイプ以外の部材で形成されていても良いこと、また、ＥＧＲ環路の付帯設備はＥＧＲクーラやＥＧＲバルブに限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ環路の付帯装備に対する煤の付着を防止することができるので、該付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができ、しかも、再循環される排気ガスの密度を上げてエンジンの各気筒に対する排気ガスの充填効率を高めることができるので、従来より効果的に燃焼温度を低下してＮＯｘの発生を低減させることができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のプラズマ発生装置の詳細を示す斜視図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 吸気管（吸気通路）
６ 吸気マニホールド（吸気通路）
７ 気筒
８ 排気ガス
９ 排気マニホールド（排気通路）
１０ 排気管（排気通路）
１１ ＥＧＲパイプ（ＥＧＲ環路）
１２ ＥＧＲバルブ（付帯装備）
１３ ＥＧＲクーラ（付帯装備）
１７ プラズマ発生装置
Claims (2)
- 排気通路から排気ガスの一部を抜き出して吸気通路へ再循環するＥＧＲ環路に、排気ガス中に放電してプラズマを発生させるプラズマ発生装置を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置。
- ＥＧＲ環路の途中にＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブが装備され、これらＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブより上流側にプラズマ発生装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003138286A JP2004340048A (ja) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | Ｅｇｒ装置 |
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