JP2005113796A

JP2005113796A - 二サイクルディーゼル内燃機関における排気ガス還流装置

Info

Publication number: JP2005113796A
Application number: JP2003349288A
Authority: JP
Inventors: Norisumi Hashimoto; 典純橋本; Katsumasa Kurachi; 克昌倉地; Tadao Ogawa; 忠男小川; Naohito Hori; 尚人堀; Yukimare Morinaga; 幸希森永; Ichiro Fujimura; 一郎藤村; Kunio Hasegawa; 国生長谷川
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】シリンダ内への給気（掃気）経路２に、掃気用圧縮機４と、過給用排気ターボ過給機６とを、掃気用圧縮機が下流に過給用排気ターボ過給機が上流に位置するように設けて成る二サイクルディーゼル内燃機関１において、排気ガスを前記給気（掃気）経路に還流する場合に、充填効率の低下を防止し、且つ、排気ガス還流によるＮＯｘ低減を確実に達成する。
【解決手段】前記給気（掃気）経路２のうち前記掃気用圧縮機４と過給用排気ターボ過給機６との間の部分と、前記過給用排気ターボ過給機における排気タービン６ａからの排気ガス出口通路１０との間を、還流制御弁１４を備えた排気ガス還流通路１３を介して接続することにより、温度の低い排気ガスを還流する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二サイクルのディーゼル内燃機関において、その排気経路から排出される排気ガスのクリーン化を図るために、前記排気ガスの一部を給気（掃気）経路に戻すようにした排気ガス還流装置に関するものである。

先行技術としての特許文献１は、前記二サイクルディーゼル内燃機関において、大気空気の取り入れ用のエアクリーナから前記内燃機関に対する掃気用圧縮機に至る給気（掃気）経路と、前記内燃機関からの排気経路との間を、還流制御弁を備えた排気ガス還流通路にて接続し、前記排気経路における排気ガスの一部を前記排気ガス還流通路を介して前記給気（掃気）経路に還流することにより、ＮＯｘの発生を抑制して、排気ガスのクリーン化を図ることを提案している。
特開平１０−３０５０３号公報

しかし、この先行技術における排気ガス還流装置は、内燃機関から排出された直後における可成り高い温度の排気ガスを、排気ガス還流通路を介して給気（掃気）経路に還流するものであることにより、混合気の温度が、これに還流する排気ガスの温度が高い分だけ高くなるから、充填効率が低下して、燃費の悪化を招来するのであり、しかも、燃焼温度が、還流する排気ガスの温度が高い分だけ高くなるから、排気ガス還流によるＮＯｘ抑制の効果も可成り低くなるという問題があった。

また、前記排気ガス還流通路中に、排気ガスを冷却するクーラを設けるにしても、このクーラとして、還流する排気ガスの温度が高い分だけ、冷却性能の高いもの、つまり、大型のものを使用しなければならないことになる。

本発明は、最近の二サイクルディーゼル内燃機関においては、出力等を向上するために、過給用の排気ターボ過給機が適用されている点に着目し、この排気ターボ過給機を利用して、前記問題を解消した排気ガス還流装置を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「シリンダ内への給気（掃気）経路に、掃気用圧縮機と、過給用排気ターボ過給機とを、掃気用圧縮機が下流に過給用排気ターボ過給機が上流に位置するように設けて成る二サイクルディーゼル内燃機関において、
前記給気（掃気）経路のうち前記掃気用圧縮機と過給用排気ターボ過給機との間の部分と、前記過給用排気ターボ過給機における排気タービンからの排気ガス出口通路との間を、還流制御弁を備えた排気ガス還流通路を介して接続する。」
ことを特徴としている。

また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機への給気吸い込み管路に、低乃至中負荷又は低乃至中回転域において閉じるようにした絞り弁を設ける。」
ことを特徴としている。

更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記給気（掃気）経路のうち前記排気ガス還流通路の接続部より下流の部位に、インタークーラを設ける。」
ことを特徴としている。

これに加えて、本発明の請求項４は、
「前記請求項１〜３のいずれかの記載において、前記排気ガス出口通路のうち前記排気ガス還流通路の接続部より上流の部位、又は、前記内燃機関から前記過給用排気ターボ過給機への排気通路に、排気ガスに対する酸化触媒を設ける。」
ことを特徴としている。

排気ターボ過給機における排気タービンから排気ガス出口通路を介して排出される排気ガスは、排気タービンを通過するときにエネルギーを消費することで、その温度が、前記排気タービンに入る前よりも可成り低くなっており、この温度が低くなった排気ガスを、前記排気ガス出口通路に接続した排気ガス還流通路を介して前記掃気用圧縮機に吸い込ませることができる。

すなわち、本発明によると、二サイクルディーゼル内燃機関において、排気ガスの還流を行う場合において、当該二サイクルディーゼル内燃機関に出力等をアップすることのために付設される排気ターボ過給機を利用して、温度の低い排気ガスを還流することができるから、排気ガスの還流に伴う充填効率の低下を少なくできて、燃費の悪化を低減できるのであり、しかも、燃焼温度を、還流する排気ガスの温度が低い分だけ下げることができるから、排気ガス還流によるＮＯｘ抑制の効果を確実に達成できる。

また、前記排気ガス還流通路中に、排気ガスを冷却するクーラを設けるにしても、このクーラとして、還流する排気ガスの温度が低い分だけ、冷却性能の低いもの、つまり、小型のものを使用できる。

この場合において、請求項２に記載した構成にすることにより、低乃至中負荷又は低乃至中回転域において、掃気用圧縮機の吸い込み側における圧力を低くできるから、排気ガスの還流を確実に達成することができる。

また、請求項３に記載した構成にすることにより、還流する排気ガスが、給気（掃気）経路中におけるインタークーラを通過して冷却されることになるから、前記した燃費悪化の低減及びＮＯｘの抑制を促進することができ、また、還流する排気ガスに対するクーラを設ける場合において、このクーラを小型化できる。

更にまた、請求項４に記載した構成することにより、排気ガスが酸化触媒を通過するときにおいて、当該排気ガス中のＳＯＦ成分を分解することができ、ＳＯＦ成分の少ない排気ガスを還流することができるから、掃気用圧縮機及びインタークーラ等に煤の堆積が発生することを大幅に低減できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１の図面について説明する。

この図において、符号１は、二つの気筒を備えた二サイクルのディーゼル内燃機関を示す。

符号２は、前記ディーゼル内燃機関１に対する給気（掃気）経路を示し、この給気（掃気）経路２には、前記ディーゼル内燃機関１からのベルト３による動力伝達によって駆動されるか、或いは、前記ディーゼル内燃機関１にて発電した電気にて駆動される掃気用の圧縮機４と、インタークーラ５とが、掃気用圧縮機４を下流にインタークーラ５を上流側に位置するように設けられている。

符号６は、排気タービン６ａとブロワー圧縮機６ｂとを直結して成る排気ターボ過給機を示し、この排気ターボ過給機６におけるブロワー圧縮機６ｂの吐出側に、前記給気（掃気）経路２を、ブロワー圧縮機６ｂの吸い込み側に、エアクリーナ７からの給気吸い込み管路８を各々接続する一方、前記排気ターボ過給機６における排気タービン６ａの入り口側に、前記ディーゼル内燃機関１からの排気通路９を、排気タービン６ａの出口側に、排気ガス出口通路１０を各々接続する。

前記給気吸い込み管路８には、絞り弁１１を設ける一方、前記排気ガス出口通路１０には、排気ガスに対する酸化触媒１２を設ける。

そして、前記給気（掃気）経路２のうち前記インタークーラ５より上流で前記ブロワー圧縮機６ｂより下流側の部位と、前記排気ガス出口通路１０のうち前記酸化触媒１２より下流側の部位との間を、排気ガス還流通路１３を介して接続して、この排気ガス還流通路１３中に、還流制御弁１４と、クーラ１５とを設ける。

また、前記絞り弁１１及び前記還流制御弁１４は、前記内燃機関１における回転数１７又は負荷１８を入力とする制御回路１６により、低乃至中負荷又は低乃至中回転域において閉じる方向に作動するように構成されている。

この構成において、内燃機関１からの排気ガスは、排気ターボ過給機６における排気タービン６ａを通過するときにおいて、エネルギーを消費して温度が下がって排気ガス出口通路１０から酸化触媒１２を経て大気中に排出される。

一方、前記給気（掃気）経路２のうち掃気用圧縮機４の吸い込み側は、掃気用圧縮機４の作動によって圧力が低くなっているから、前記排気ガス出口通路１０における酸化触媒１２を通過した後の排気ガスは、排気ガス還流通路１３を介して前記掃気用圧縮機４に吸い込まれることにより、排気ガスの給気（掃気）経路２への還流が行われる。

そして、このように給気（掃気）経路２に還流した排気ガスは、前記給気（掃気）経路２中に設けたインタークーラ５を通過することにより、この排気ガスの還流による温度の上昇を回避できる一方、前記給気（掃気）経路２に還流する排気ガスは、前記排気ガス還流通路１３における酸化触媒１２を通過することでＳＯＦ成分が分解されており、換言すと、ＳＯＦ成分の少ない排気ガスを給気（掃気）経路２に還流することができる。なお、前記インタークーラ５は、前記給気（掃気）経路２のうち前記掃気用圧縮機４と内燃機関１との間の部位に設けても良く、また、前記酸化触媒１２は、前記内燃機関１から排気ターボ過給機６への排気通路９に設けても良い。

また、前記給気（掃気）経路２に還流する排気ガスの量は、前記排気ガス還流通路１３に設けた還流制御弁１４により負荷又は回転数に応じて任意に制御される。更にまた、低乃至中負荷又は低乃至中回転域においては、前記絞り弁１１が閉じる方向に作動することにより、掃気用圧縮機の吸い込み側における圧力が低くなるから、排気ガスの還流を低乃至中負荷又は低乃至中回転域において確実に達成することができる。

なお、前記排気ガス出口通路１０のうち酸化触媒１２と排気ガス還流通路１３の接続部との間に、例えば、特開２００１−２９５６２７号公報等に記載されているような、ディーゼルパテキュレートを捕集するディーゼルパテキュレートフィルタを設けるか、前記酸化触媒１２に、前記ディーゼルパテキュレートを捕集する機能を付加することにより、ディーゼルパテキュレートの大気中の放出を低減できるとともに、前記給気（掃気）経路２に、ディーゼルパテキュレートが少ない状態の排気ガスを還流することができる。

本発明の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１二サイクルディーゼル内燃機関
２給気（掃気）経路
４掃気用圧縮機
５インタークーラ
６排気ターボ過給機
６ａ排気タービン
６ｂブロワー圧縮機
７エアクリーナ
８給気吸い込み管路
９排気管路
１０排気ガス出口通路
１１絞り弁
１２酸化触媒
１３排気ガス還流通路
１４還流制御弁
１５クーラ

Claims

シリンダ内への給気（掃気）経路に、掃気用圧縮機と、過給用排気ターボ過給機とを、掃気用圧縮機が下流に過給用排気ターボ過給機が上流に位置するように設けて成る二サイクルディーゼル内燃機関において、
前記給気（掃気）経路のうち前記掃気用圧縮機と過給用排気ターボ過給機との間の部分と、前記過給用排気ターボ過給機における排気タービンからの排気ガス出口通路との間を、還流制御弁を備えた排気ガス還流通路を介して接続することを特徴とする二サイクルディーゼル内燃機関における排気ガス還流装置。
前記請求項１の記載において、前記排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機への給気吸い込み管路に、低乃至中負荷又は低乃至中回転域において閉じるようにした絞り弁を設けることを特徴とする二サイクルディーゼル内燃機関における排気ガス還流装置。
前記請求項１又は２の記載において、前記給気（掃気）経路のうち前記排気ガス還流通路の接続部より下流の部位に、インタークーラを設けることを特徴とする二サイクルディーゼル内燃機関における排気ガス還流装置。
前記請求項１〜３のいずれかの記載において、前記排気ガス出口通路のうち前記排気ガス還流通路の接続部より上流の部位に、又は、前記内燃機関から前記過給用排気ターボ過給機への排気通路に、排気ガスに対する酸化触媒を設けることを特徴とする二サイクルディーゼル内燃機関における排気ガス還流装置。