JP2005248928A - Exhaust emission control device in internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification device in an internal combustion engine provided with cooling means for circulating cooling water to cool the internal combustion engine.
内燃機関で発生する排気ガスに含まれる不浄物質(黒煙粒子、窒素酸化物、排気臭成分等)を除去するための浄化装置が例えば特許文献1,2に開示されている。
特許文献1に開示の装置では、排気通路となる管体内に噴霧ノズルから液体を噴霧するようになっている。噴霧ノズルから噴霧された液体は、液体回収器に回収され、液体回収器に回収された液体は、ポンプによって再び噴霧ノズルから噴霧される。特許文献2に開示の装置では、薬剤注入された洗浄液をスプレーノズルから排気通路となる洗浄塔内に噴霧するようになっている。
For example, Patent Documents 1 and 2 disclose purification devices for removing unclean substances (black smoke particles, nitrogen oxides, exhaust odor components, etc.) contained in exhaust gas generated in an internal combustion engine.
In the apparatus disclosed in Patent Document 1, a liquid is sprayed from a spray nozzle into a pipe body serving as an exhaust passage. The liquid sprayed from the spray nozzle is collected in the liquid collector, and the liquid collected in the liquid collector is sprayed from the spray nozzle again by the pump. In the apparatus disclosed in Patent Document 2, the cleaning liquid into which the chemical has been injected is sprayed from a spray nozzle into a cleaning tower serving as an exhaust passage.
特許文献1,2に開示の装置は、噴霧された液体と排気ガスとの気液接触によって排気ガスから不浄物質を除去して排気ガスを浄化しようとするものである。
しかし、液体を噴霧するための装置としては、専用の液タンク、液循環ポンプ等が新たに必要となる。このような新たな部品の追加は、例えば重量制約や搭載スペースの制約の大きい車両には望ましくない。 However, as a device for spraying the liquid, a dedicated liquid tank, a liquid circulation pump and the like are newly required. Such addition of new parts is not desirable for a vehicle having a large weight constraint or mounting space constraint, for example.
本発明は、新たな部品の追加をできるだけ抑えつつ排気ガスの不浄性を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the uncleanness of exhaust gas while suppressing the addition of new parts as much as possible.
そのために本発明は、ラジエータ及びウォータポンプを有し、前記ウォータポンプの作動により冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項1の発明では、前記ウォータポンプの作動により前記排気ガスの排気経路内に前記冷却水を噴射する水噴射手段と、前記水噴射手段から噴射された冷却水を前記冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段とを備えた排気ガス浄化装置を構成した。 To this end, the present invention is directed to an exhaust gas purifying apparatus in an internal combustion engine having a radiator and a water pump, and provided with a cooling means for circulating cooling water by the operation of the water pump to cool the internal combustion engine. In the invention according to Item 1, water injection means for injecting the cooling water into the exhaust path of the exhaust gas by the operation of the water pump, and cooling water injected from the water injection means are collected in a water circulation path in the cooling means. And an exhaust gas purification device including a recovery means for the purpose.
内燃機関を冷却するための冷却水に気液接触された排気ガスに含まれる不浄物質(排気ガスの臭いの成分であるアルデヒドや黒煙粒子等)の少なくとも一部は、水噴射手段から噴射された冷却水に捕捉される。内燃機関を冷却するための冷却水を排気ガスの浄化に利用するので、新たな部品の追加が従来よりも少なくなる。排気ガスと気液接触させるための冷却水を噴射するためにウォータポンプの吐出圧を利用する構成は、新たなウォータポンプの追加を不要とする。 At least a part of the unclean substances (aldehyde, black smoke particles, etc., which are components of exhaust gas odor) contained in the exhaust gas in gas-liquid contact with the cooling water for cooling the internal combustion engine is injected from the water injection means. Trapped in the cooling water. Since the cooling water for cooling the internal combustion engine is used for purifying the exhaust gas, the addition of new parts is less than before. The configuration using the discharge pressure of the water pump to inject cooling water for bringing the exhaust gas into gas-liquid contact does not require the addition of a new water pump.
請求項2の発明では、請求項1において、前記ウォータポンプの下流かつ前記ラジエータの上流における前記水循環経路に分岐接続された水供給通路と、前記水供給通路に接続された噴射ノズルとを備えた前記水噴射手段を構成し、排気ガス流から水を分離するために前記排気経路上に介在された水分離手段と、前記ウォータポンプの上流かつ前記ラジエータの下流における水循環経路と前記水分離手段とを繋ぐ水回収通路とを備えた前記回収手段を構成した。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the water supply passage according to the first aspect, wherein the water supply passage is branched and connected to the water circulation path downstream of the water pump and upstream of the radiator, and the injection nozzle is connected to the water supply passage. Water separation means that constitutes the water injection means and is interposed on the exhaust path to separate water from the exhaust gas flow; a water circulation path upstream of the water pump and downstream of the radiator; and the water separation means; The recovery means provided with a water recovery passage connecting the two.
水循環経路内の冷却水の一部は、ウォータポンプの吐出圧によって水供給通路へ送られると共に、噴射ノズルから噴射される。排気ガスと気液接触した冷却水は、排気経路上の水分離手段によって排気ガスから分離されてウォータポンプの上流かつラジエータの下流の水循環経路へ回収される。 A part of the cooling water in the water circulation path is sent to the water supply passage by the discharge pressure of the water pump and is jetted from the jet nozzle. The cooling water in gas-liquid contact with the exhaust gas is separated from the exhaust gas by the water separation means on the exhaust path, and recovered to the water circulation path upstream of the water pump and downstream of the radiator.
請求項3の発明では、請求項2において、排気ガス流を遮るように前記排気経路上に介在された分離板と、前記分離板の直下に設けられて前記ウォータポンプの上流の水循環経路に通じる水受け容器とを備えた前記水分離手段を構成した。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, a separation plate interposed on the exhaust path so as to block an exhaust gas flow, and a water circulation path provided immediately below the separation plate and connected to the water circulation path upstream of the water pump. The said water separation means provided with the water receiving container was comprised.
水を含む排気ガス流は、分離板に衝突し、この衝突によって排気ガス流と共に流動する水が排気ガス流から分離される。分離された水は、水受け容器を経由してウォータポンプの上流の水循環経路に還流する。 The exhaust gas stream containing water collides with the separation plate, and the water flowing together with the exhaust gas stream is separated from the exhaust gas stream by the collision. The separated water returns to the water circulation path upstream of the water pump via the water receiving container.
請求項4の発明では、請求項2及び請求項3のいずれか1項において、冷却水を霧状に噴射する噴霧ノズルを前記噴射ノズとした。
噴霧水は、排気ガスとの気液接触効率が良い。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the second and third aspects, the spray nozzle that sprays the cooling water in a mist form is the spray nose.
Spray water has good gas-liquid contact efficiency with exhaust gas.
本発明は、新たな部品の追加をできるだけ抑えつつ排気ガスの不浄性を低減できるという優れた効果を奏する。 The present invention has an excellent effect of reducing the uncleanness of exhaust gas while suppressing the addition of new parts as much as possible.
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1(a),(b)に基づいて説明する。
図1(a)に示すように、内燃機関11から回転駆動力を得るウォータポンプ12には配管13,14が接続されている。配管13は、ラジエータ15の水出口に接続されており、配管14は、内燃機関11内の図示しない水経路の入口に接続されている。内燃機関11内の図示しない水経路の出口には配管16が接続されている。配管16は、ラジエータ15の水入口に接続されている。なお、ラジエータ15内には図示しない冷却水タンクが収容されている。
A first embodiment embodying the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
As shown in FIG. 1A,
ウォータポンプ12、ラジエータ15及び配管13,14,16は、冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を構成する。配管13,14,16は、水循環経路を構成する。
The
内燃機関11で発生する排気ガスは、排気管17を介して大気へ排出される。ウォータポンプ12の下流かつラジエータ15の上流となる配管16の途中には水供給管18が分岐接続されている。水供給通路としての水供給管18の先端には噴霧ノズル19が装着されている。噴霧ノズル19は、排気経路としての排気管17の途中の屈曲部に接続されている。噴射ノズルとしての噴霧ノズル19における噴霧方向は、排気管17内かつ排気ガスの流れ方向を指向している。
Exhaust gas generated in the
図1(b)に示すように、水供給管18と排気管17との接続部よりも下流における排気管17の途中には一対の分離板20,21が配設されている。分離板20,21は、排気管17における排気ガスの流れ方向と直交し、かつ排気ガスの流れ方向に間隔を置いて並設されている。分離板20,21の直下には水受け容器22が配設されている。水受け容器22は、排気管17の周面に連結されており、排気管17内の排気ガスが排気管17と水受け容器22との連結部から外部に洩れることはない。
As shown in FIG. 1B, a pair of
水受け容器22の底壁には水回収管23が接続されている。水回収通路としての水回収管23は、ウォータポンプ12の上流かつラジエータ15の下流となる配管13に接続されている。
A
内燃機関11が作動されると、ウォータポンプ12が配管13内の冷却水Wを吸引して配管14側へ吐出する。配管14へ吐出された冷却水Wは、内燃機関11内の水経路を通過して内燃機関11を冷却し、内燃機関11を冷却した冷却水Wは、配管16へ流出する。配管16へ流出した冷却水Wの一部は、ラジエータ15側へ流れ、残りは水供給管18へ流れる。ラジエータ15側へ流れた冷却水Wは、ラジエータ15内の冷却水タンクを経由して配管13へ還流する。
When the
水供給管18へ流れた冷却水Wは、ウォータポンプ12の吐出作用によって噴霧ノズル19から排気管17内へ噴霧される。排気管17内へ噴霧された霧状の水は、排気管17内を流れる排気ガスと気液接触する。排気ガスと気液接触した水は、分離板20,21に衝突して水受け容器22に滴下する。水受け容器22内の冷却水Wは、ウォータポンプ12の吸引作用によって水回収管23を介して配管13へ回収される。排気ガスは、分離板20,21の下側を通って排気管17外へ排出される。
The cooling water W that has flowed into the
水供給管18及び噴霧ノズル19は、ウォータポンプ12の作動により排気管17内に冷却水Wを噴射する水噴射手段を構成する。分離板20,21及び水回収管23は、排気ガス流から水を分離するための水分離手段を構成する。水分離手段及び水回収管23は、水噴射手段から噴射された冷却水を冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段を構成する。
The
第1の実施形態では以下の効果が得られる。
(1−1)排気管17内で霧状の冷却水に気液接触された排気ガスに含まれる不浄物質(排気ガスの臭いの成分であるアルデヒドや黒煙粒子等)の少なくとも一部は、霧状の冷却水に捕捉される。内燃機関11を冷却するための冷却水Wは、霧状にして排気ガスの浄化に利用される。冷却水Wを霧状にするための噴霧手段は、従来より用いられる内燃機関冷却用の冷却手段に対し、水供給管18及び噴霧ノズル19を新たに追加することによって構成できる。
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) At least a part of the unclean substances (aldehyde, black smoke particles, etc., which are components of exhaust gas odor) contained in the exhaust gas in gas-liquid contact with the mist-like cooling water in the
噴霧ノズル19から噴霧された霧状の冷却水を冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段は、従来より用いられる内燃機関冷却用の冷却手段に対し、分離板20,21,水受け容器22及び水回収管23を新たに追加することによって構成できる。
The recovery means for recovering the mist-like cooling water sprayed from the
内燃機関冷却用の冷却手段における冷却水以外の水を用いて排気浄化を行なう従来装置では、専用の水タンク、専用の水循環ポンプ等が新たに必要となる。本実施形態では、専用の水タンク、専用の水循環ポンプが不要になるので、新たな部品の追加が従来よりも少なくなる。 In the conventional apparatus for purifying exhaust gas using water other than the cooling water in the cooling means for cooling the internal combustion engine, a dedicated water tank, a dedicated water circulation pump and the like are newly required. In this embodiment, since a dedicated water tank and a dedicated water circulation pump are not required, the addition of new parts is less than in the conventional case.
(1−2)排気ガスとの気液接触効率が高い噴霧水を含む排気ガス流は、分離板20,21に衝突し、この衝突によって排気ガス中の噴霧状水が排気ガス流から分離される。分離された水は、分離板20,21の直下の水受け容器22及び水回収管23を経由してウォータポンプ12の上流の水循環経路(配管13)に還流する。噴霧水を含む排気ガス流を分離板20,21に衝突させて排気ガス流から水を分離させる構成は、簡素な構成で効率よく水分離を行なう上で好適である。
(1-2) The exhaust gas flow including the spray water having high gas-liquid contact efficiency with the exhaust gas collides with the
(1−3)噴霧ノズル19からの水噴霧の方向は、排気ガスの流れ方向に沿っている。つまり、噴霧ノズル19からの水噴霧が排気ガスに関する排気抵抗となることはなく、噴霧ノズル19からの水噴霧の方向を排気ガスの流れ方向に合わせた構成は、排気抵抗増を回避する上で好適である。又、噴霧水が排気管17の内壁に付着し難くなり、噴霧水によって排気管17が腐食されるおそれはない。
(1-3) The direction of water spray from the
(1−4)冷却水Wに捕捉された排気ガス中の不浄物質は、冷却水Wの凍結温度を下げる働きをする。
次に、図2の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
(1-4) The unclean substances in the exhaust gas trapped in the cooling water W serve to lower the freezing temperature of the cooling water W.
Next, a second embodiment of FIG. 2 will be described. The same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment.
第2の実施形態では、ラジエータ15外に冷却水タンク24が設けられている。冷却水タンク24内にはラジエータ15とウォータポンプ12との間の配管13A,13Bが接続されており、排気管17A,17Bも冷却水タンク24内に接続されている。冷却水タンク24内には常に一定以上の冷却水Wが貯留されるようになっている。
In the second embodiment, a cooling
冷却水タンク24内の配管13Bは、冷却水タンク24内の冷却水Wの液面よりも常に下にあるようにしてある。内燃機関11が作動すると、冷却水タンク24内の冷却水がウォータポンプ12の吸引作用によって配管13Bを経由して汲み上げられると共に、配管14を介して内燃機関11へ送られる。内燃機関11からラジエータ15へ送られた冷却水Wは、配管13Aを経由して冷却水タンク24内へ送られる。
The
冷却水タンク24内の排気管17A,17Bは、冷却水タンク24内の冷却水Wの液面よりも常に上にあるようにしてある。内燃機関11で発生する排気ガスは、排気管17A、冷却水タンク24内及び排気管17Bを経由して大気へ排出される。
The
排気管17Aの先端側は、下方を向いて冷却水タンク24内に接続されており、噴霧ノズル19が排気管17Aの屈曲部に接続されている。水供給管18の先端に接続された噴霧ノズル19における噴霧方向は、下方を向く排気管17A内かつ下方を指向している。ウォータポンプ12の吐出作用により噴霧ノズル19から排気管17A内へ噴霧された霧状の水は、排気管17A内を流れる排気ガスと気液接触する。排気ガスと気液接触した水は、冷却水タンク24内の貯留水に混じる。
The front end side of the
第2の実施形態では、第1の実施形態における(1−1)項及び(1−3)項と同様の効果が得られる。又、第2の実施形態では、噴霧ノズル19から排気管17A内へ噴霧された噴霧水が冷却水タンク24内の貯留水の液面に向けて吹き付けられるので、第1の実施形態の場合よりも更に効率よく水分離(つまり、冷却水の回収)を行なうことができる。
In the second embodiment, the same effects as the items (1-1) and (1-3) in the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, since the spray water sprayed from the
次に、図3の第3の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第3の実施形態では、水供給管18上に電磁開閉弁25が介在されている。電磁開閉弁25は、制御装置26の励消磁制御を受け、制御装置26は、排気温度検出器27によって得られる温度検出情報に基づいて電磁開閉弁25の励消磁を制御する。排気温度検出器27は、排気管17内の排気ガスの温度を検出する。排気温度検出器27によって検出された温度が予め設定された基準温度よりも低い場合には、制御装置26は、電磁開閉弁25を励磁して弁開状態とする。ウォータポンプ12が作動している場合、電磁開閉弁25が弁開状態では、噴霧ノズル19から冷却水が噴霧される。排気温度検出器27によって検出された温度が予め設定された基準温度以上である場合には、制御装置26は、電磁開閉弁25を消磁して弁閉状態とする。電磁開閉弁25が弁閉状態では、噴霧ノズル19から冷却水が噴霧されることはない。
Next, a third embodiment of FIG. 3 will be described. The same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment.
In the third embodiment, an electromagnetic on-off
アルデヒドや黒煙粒子は、排気温度が低い状態のときに発生し易い。噴霧された冷却水の一部が排気ガスと共に大気に放出されてしまうような場合にも、排気温度が低い状態のときにのみ噴霧ノズル19から冷却水を噴霧してやれば、アルデヒドや黒煙粒子を効率よく冷却水で捕捉しつつ、冷却水の減り方を抑制することができる。
Aldehydes and black smoke particles are likely to be generated when the exhaust temperature is low. Even when a part of the sprayed cooling water is released into the atmosphere together with the exhaust gas, if the cooling water is sprayed from the
本発明では以下のような実施形態も可能である。
(1)第1の実施形態において、水供給管18上にフィルタを介在し、噴霧水によって捕捉された排気ガス中の不浄物質を前記フィルタによって冷却水から除去するようにしてもよい。
In the present invention, the following embodiments are also possible.
(1) In the first embodiment, a filter may be interposed on the
(2)第1の実施形態において、直線状の噴射水を分離板20に衝突させて飛散させ、この飛散水によって排気ガスを浄化するようにしてもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
(2) In the first embodiment, the linear jet water may collide with the
The technical idea that can be grasped from the embodiment described above will be described below.
〔1〕前記水噴射手段における水噴射方向を排気ガスの流れ方向に沿わせた請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。 [1] The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the water injection direction of the water injection means is aligned with the flow direction of the exhaust gas.
11…内燃機関。12…ウォータポンプ。13,14,16…水循環経路を構成する配管。15…冷却手段を構成するラジエータ。17…排気経路となる排気管。18…水噴射手段を構成する水供給通路となる水供給管。19…水噴射手段を構成する噴射ノズルとしての噴霧ノズル。20,21…水分離手段を構成する分離板。22…水分離手段を構成する水受け容器。23…回収手段を構成する水回収通路としての水回収管。W…冷却水。 11: Internal combustion engine. 12 ... Water pump. 13, 14, 16... Pipes constituting the water circulation path. 15 ... Radiator constituting the cooling means. 17: An exhaust pipe serving as an exhaust path. 18: A water supply pipe serving as a water supply passage constituting water injection means. 19: A spray nozzle as a spray nozzle constituting the water spray means. 20, 21... Separation plates constituting water separation means. 22: A water receiving container constituting water separating means. 23: A water recovery pipe as a water recovery passage constituting the recovery means. W: Cooling water.
Claims (4)
前記ウォータポンプの作動により前記排気ガスの排気経路内に前記冷却水を噴射する水噴射手段と、
前記水噴射手段から噴射された冷却水を前記冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段とを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置。 In an exhaust gas purifying apparatus in an internal combustion engine having a radiator and a water pump, and having cooling means for cooling the internal combustion engine by circulating cooling water by the operation of the water pump,
Water injection means for injecting the cooling water into the exhaust path of the exhaust gas by the operation of the water pump;
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: recovery means for recovering cooling water injected from the water injection means to a water circulation path in the cooling means.
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CN103920382A (en) * | 2014-04-14 | 2014-07-16 | 河南师范大学 | Flue gas treatment system |
CN115217676A (en) * | 2019-04-12 | 2022-10-21 | 王明忠 | Technical method of emulsified liquid gas circulation pressure environment-friendly box of engine |
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2004
- 2004-03-08 JP JP2004064200A patent/JP2005248928A/en active Pending
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