JP2006125407A - Device for misting intake air with water in internal combustion engine - Google Patents

Device for misting intake air with water in internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2006125407A
JP2006125407A JP2005365230A JP2005365230A JP2006125407A JP 2006125407 A JP2006125407 A JP 2006125407A JP 2005365230 A JP2005365230 A JP 2005365230A JP 2005365230 A JP2005365230 A JP 2005365230A JP 2006125407 A JP2006125407 A JP 2006125407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
air
engine
passage
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005365230A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kudo
泰士 工藤
Yasuhide Takamatsu
泰秀 高松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LEAD KOGYO KK
Original Assignee
LEAD KOGYO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LEAD KOGYO KK filed Critical LEAD KOGYO KK
Priority to JP2005365230A priority Critical patent/JP2006125407A/en
Publication of JP2006125407A publication Critical patent/JP2006125407A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make exhaust gas pollution-free without deteriorating engine performance by achieving improvement at low cost. <P>SOLUTION: This misting device 7 injects mist of water (combustion temperature reducing liquid) into intake air in an engine. Water introduced from a water supply source through a pipe 21 is uniformly effused in an outer surface of a cylindrical porous member 23. Water effused from the porous member 23 is sent through a passage 25 between the porous member 23 and an inner cylinder 24 to be discharged from a discharge hole 27. Air introduced from an air supply source through a pipe 35 inward is sent through a passage 39 between the inner cylinder 24 and an outer cylinder 29 to be discharged from a discharge port 43. Mist of water is thus injected from the discharge hole 27 by water pressure and negative pressure phenomenon by air. Discharge quantity of water can be controlled by water pressure and air pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、内燃機関の排気ガスに含まれるNOx 等の有害物質を除去するために内燃機関の吸入空気へ霧状の燃焼温度低減液を噴射する噴霧装置に関する。   The present invention relates to a spray device for injecting a mist-like combustion temperature reducing liquid into intake air of an internal combustion engine in order to remove harmful substances such as NOx contained in exhaust gas of the internal combustion engine.

エンジンから排出される排気ガスには、NOx、HC、黒煙等の有害物質が含まれ、現在、法律でそれらの量が規制されている。従って、現在流通している自動車は、全て排気ガス規制をクリアするための対策が講じられている。しかし、昨今、地球規模での環境保護の必要性が叫ばれており、今後の自動車、船舶等の増加に鑑みると、現在の基準をも上回る更なる規制が必要であると考えられる。ところが、現在の法制に手を加えるのは容易ではなく、また、排ガス規制のために車両等のコストアップにつながることもあり、メーカーでの自主的な対策も遅れがちである。また、特に消防車、ダンプカー、コンクリートミキサー車等いわゆる特装車と呼ばれるものでは、車体自体が特注品で高価であるために、数十年同一のものが使用されることがある。このため、この種の特装車のエンジンは、現在の排ガス規制に適合させるために、頻繁にエンジンを整備する必要があり、車両の維持にコストがかかるという問題があった。   Exhaust gas discharged from the engine contains harmful substances such as NOx, HC and black smoke, and the amount thereof is currently regulated by law. Therefore, all automobiles currently in circulation are taking measures to clear exhaust gas regulations. However, recently, the necessity of environmental protection on a global scale has been screamed, and in view of the future increase in automobiles, ships, etc., it is considered that further regulations exceeding the current standards are necessary. However, it is not easy to modify the current legal system, and it may lead to an increase in the cost of vehicles and the like due to exhaust gas regulations, and voluntary countermeasures by manufacturers tend to be delayed. In particular, the so-called specially-equipped vehicles such as fire trucks, dump trucks, and concrete mixer trucks are custom-made and expensive, and the same ones may be used for several decades. For this reason, the engine of this kind of specially equipped vehicle has a problem that it is necessary to maintain the engine frequently in order to conform to the current exhaust gas regulations, and it is costly to maintain the vehicle.

この発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、低コストの改良で、しかもエンジン性能を損なうことなく、排気ガスの無公害化を図ることができる内燃機関の吸入空気への噴霧装置を提供することを目的とする。この発明は、また、現在使用されている車両や船舶などの内燃機関に整備工場などで簡単に取り付けられる排ガスの無公害化のための噴霧装置を提供することを他の目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is an improvement in low-cost, and can eliminate the pollution of exhaust gas without impairing engine performance. An object is to provide a spraying device. Another object of the present invention is to provide a spray device for making pollution-free of exhaust gas that can be easily attached to an internal combustion engine such as a vehicle or ship currently used at a maintenance shop or the like.

本発明は、排気ガスを触媒等で処理して無公害化を図る従来の排ガス対策とは異なり、燃焼の段階で処置を加えることにより、排気ガスに有害物質が含まれないようにしたものである。即ち、本発明に係る噴霧装置は、水を主成分とする燃焼温度低減液を供給する液供給源と、空気を供給する空気供給源と、内燃機関の吸気側マニホールド内に装着され前記液供給源及び前記空気供給源から燃焼温度低減液及び空気をそれぞれ導入し、前記内燃機関の吸入空気内に霧状の燃焼温度低減液を噴霧する噴霧装置本体とを備え、前記噴霧装置本体が、前記液供給源から導入された燃焼温度低減液を均一に外部に導出させる緩衝部材と、この緩衝部材を取り囲むように配置され前記緩衝部材との間に燃焼温度低減液の通路を形成すると共に、先端に燃焼温度低減液の吐出孔を形成してなる内筒と、前記内筒を取り囲むように配置され前記内筒との間に前記空気供給源から導入された空気の通路を形成すると共に、先端に前記内筒の吐出孔から前記燃焼温度低減液を吐出させる向きの気流を発生させる空気の吐出口を形成する外筒とを備えたものであることを特徴とする。   The present invention is different from the conventional exhaust gas countermeasures in which the exhaust gas is treated with a catalyst or the like to make it pollution-free, so that the exhaust gas does not contain harmful substances by adding measures at the stage of combustion. is there. That is, the spray device according to the present invention is mounted in a liquid supply source for supplying a combustion temperature reducing liquid mainly composed of water, an air supply source for supplying air, and an intake-side manifold of an internal combustion engine. A spray device main body for introducing a combustion temperature reducing liquid and air from the air source and the air supply source, respectively, and spraying the mist-like combustion temperature reducing liquid into the intake air of the internal combustion engine, A buffer member for uniformly leading the combustion temperature reducing liquid introduced from the liquid supply source to the outside, and a passage for the combustion temperature reducing liquid disposed between the buffer member and surrounding the buffer member, and the tip A passage for the air introduced from the air supply source is formed between the inner cylinder formed with the discharge hole for the combustion temperature reducing liquid and the inner cylinder disposed so as to surround the inner cylinder; The inner cylinder discharge And characterized in that comprising an outer tube which forms a discharge port of the air for generating the direction of air flow for discharging the combustion temperature reduces liquid from.

内燃機関の吸入空気に水蒸気を含ませると、排気ガス中の有害物質、特にNOxが低減する。これは、水蒸気の噴霧によって内燃機関の燃焼温度が低減し、これにより燃焼時間が長くなるからである。また、水蒸気に含まれる酸素によって燃焼効率が上がり、それによりCOが低減し、ディーゼルノックの低減を図ることができる。本発明者の実験によると、内燃機関の燃焼効率を落とさずに、排気ガス中の有害物質を効果的に除去するためには、均一な所定粒径の霧状の水を内燃機関の排気量に応じた所定の単位時間当たりの吐出量で吸入空気中に供給する必要があることが確認されている。   If water vapor is included in the intake air of the internal combustion engine, harmful substances in the exhaust gas, particularly NOx, is reduced. This is because the combustion temperature of the internal combustion engine is reduced by the spraying of water vapor, thereby increasing the combustion time. Further, combustion efficiency is increased by oxygen contained in the water vapor, thereby reducing CO and reducing diesel knock. According to the experiments of the present inventor, in order to effectively remove harmful substances in the exhaust gas without reducing the combustion efficiency of the internal combustion engine, mist-like water having a uniform predetermined particle diameter is removed from the exhaust amount of the internal combustion engine. It has been confirmed that it is necessary to supply the air into the intake air at a predetermined discharge amount per unit time according to the above.

本発明の噴霧装置によれば、水供給源から導入された水を主成分とする燃焼温度低減液が緩衝部材の外部に均一に導出され、液の通路を通って内筒の吐出孔から吐出される。このとき緩衝部材は、液圧を吐出孔に集中させないように作用する。このため、吐出孔からは、吐出孔の孔径で決まる所定径の均一で連続的な液流が吐出されることになる。一方、内筒と外筒との間に導入された空気は、内筒の吐出孔から液を吐出させる向きの気流を発生させる。   According to the spray device of the present invention, the combustion temperature reducing liquid mainly composed of water introduced from the water supply source is uniformly led out of the buffer member and discharged from the discharge hole of the inner cylinder through the liquid passage. Is done. At this time, the buffer member acts so as not to concentrate the hydraulic pressure on the discharge hole. For this reason, a uniform and continuous liquid flow having a predetermined diameter determined by the diameter of the discharge hole is discharged from the discharge hole. On the other hand, the air introduced between the inner cylinder and the outer cylinder generates an air flow in a direction in which the liquid is discharged from the discharge hole of the inner cylinder.

これにより、吐出孔の液は液圧と、空気流による吐出口近傍の負圧現象とによって吐出口から先端に霧状になって吐出される。このとき吐出される液滴の径は、吐出孔の径によって制御され、吐出量は、液圧と空気圧等によって制御される。従って、これらの値を適切に設定することによって、排気量に応じた適切な噴霧吐出量を得ることができる。この結果、エンジンの燃焼効率を低下させずに適切な排気ガス対策を講じることができる。なお、ここで、燃焼温度低減液としては、水や水にメタノールを含有させたもの等を用いることができる。この発明によれば、エンジンの吸入空気の供給経路に吐出口が臨むように噴霧装置の主要部を配置するだけであるから、低コストの改良で済む。   Thereby, the liquid in the discharge hole is discharged in the form of a mist from the discharge port to the tip due to the liquid pressure and the negative pressure phenomenon near the discharge port due to the air flow. The diameter of the droplets discharged at this time is controlled by the diameter of the discharge holes, and the discharge amount is controlled by the hydraulic pressure, the air pressure, and the like. Therefore, by appropriately setting these values, it is possible to obtain an appropriate spray discharge amount corresponding to the exhaust amount. As a result, it is possible to take an appropriate exhaust gas countermeasure without reducing the combustion efficiency of the engine. Here, as the combustion temperature reducing liquid, water, water containing methanol, or the like can be used. According to the present invention, only the main part of the spraying device is disposed so that the discharge port faces the intake air supply path of the engine, so that the cost can be improved.

本発明における緩衝部材としては、例えば燃焼温度低減液をその外面に均一に滲出させる筒状の多孔質体等を用いることができる。また、前記緩衝部材は、先端に吐出孔が形成され、この吐出孔から燃焼温度低減液を吐出すると共に緩衝部材と内筒との間の空間に空気を導入し、吐出孔から吐出された燃焼温度低減液と導入された空気との混合気を内筒との間の通路に吐出するものでもよい。この場合、緩衝部材に形成された吐出孔の孔径は、内筒に形成された吐出孔の孔径以下に設定され、燃焼温度低減液の導入圧をP0 、緩衝部材と内筒との間の空間に導入される空気の導入圧をP1 、内筒と外筒との間の空間に導入される空気の導入圧をP2 とすると、P1 <P0 <P2 に設定されていることが望ましい。このように設定することにより、更に細かい粒径の霧状の燃焼温度低減液を吐出させることができる。 As the buffer member in the present invention, for example, a cylindrical porous body that allows the combustion temperature reducing liquid to ooze out uniformly on its outer surface can be used. The buffer member has a discharge hole formed at the tip thereof, discharges the combustion temperature reducing liquid from the discharge hole, introduces air into the space between the buffer member and the inner cylinder, and discharges from the discharge hole. An air-fuel mixture of the temperature reducing liquid and the introduced air may be discharged into a passage between the inner cylinder. In this case, the hole diameter of the discharge hole formed in the buffer member is set to be equal to or smaller than the hole diameter of the discharge hole formed in the inner cylinder, and the introduction pressure of the combustion temperature reducing liquid is set to P 0 , between the buffer member and the inner cylinder. When P 1 the introduction pressure of the air introduced into the space, the introduction pressure of the air introduced into the space between the inner cylinder and the outer cylinder and P 2, is set to P 1 <P 0 <P 2 It is desirable. By setting in this way, a mist-like combustion temperature reducing liquid having a finer particle size can be discharged.

なお、燃焼温度低減液を収容するタンクがこの噴霧装置よりも高い位置に設置されている場合、噴霧装置の停止時に吐出孔から燃焼温度低減液が流れ出ることが考えられる。   In addition, when the tank which accommodates combustion temperature reduction liquid is installed in the position higher than this spraying apparatus, it is possible that combustion temperature reduction liquid flows out from a discharge hole at the time of a stop of a spraying apparatus.

そこで、緩衝部材に、燃焼温度低減液の導入圧力が所定圧を超えたときに燃焼温度低減液を外部に導出させるための弁を備えるようにすると、停止時には弁を閉じておくことができるので、このような不具合を防止することができる。この装置を自動車に搭載する場合には、噴霧装置本体への燃焼温度低減液及び圧縮空気の供給源として小型・軽量のダイアフラム式の第1及び第2のポンプを使用することが望ましい。この場合、自動車バッテリーからの直流電力を交流電力に変換するインバータを使用し、このインバータから出力される交流電力によつてダイアフラム式のポンプを駆動すればよい。   Therefore, if the buffer member is provided with a valve for leading the combustion temperature reducing liquid to the outside when the introduction pressure of the combustion temperature reducing liquid exceeds a predetermined pressure, the valve can be closed at the time of stoppage. Such problems can be prevented. When this apparatus is mounted on an automobile, it is desirable to use small and light diaphragm-type first and second pumps as the supply source of the combustion temperature reducing liquid and compressed air to the spraying device body. In this case, an inverter that converts direct-current power from the automobile battery into alternating-current power may be used, and the diaphragm pump may be driven by the alternating-current power output from the inverter.

第1のポンプからの圧縮空気でタンクから燃焼温度低減液を噴霧装置本体に供給するように構成すると、タンクの圧縮空気導入部付近の圧力が高まり、装置の停止直後にこの圧力の影響で噴霧装置本体内にタンクからの液が漏れることも考えられるが、この場合には、第1のポンプと第2のポンプの出力側をバイパス経路によって接続し、装置の停止時に第1のポンプの出力側の圧力を第2のポンプの出力側に逃がしてやれば良い。   When the compressed air from the first pump is configured to supply the combustion temperature reducing liquid from the tank to the spraying device main body, the pressure near the compressed air introduction part of the tank increases, and the spraying is effected immediately after the device is stopped due to this pressure. Although it is conceivable that the liquid from the tank leaks into the apparatus main body, in this case, the output side of the first pump and the second pump are connected by a bypass path, and the output of the first pump is stopped when the apparatus is stopped. The pressure on the side may be released to the output side of the second pump.

また、特に寒冷地又は寒冷時にエンジンの始動を行うに際し、エンジンが暖まるまでは燃焼温度低減液をマニホールド内へ導入しない方が望ましい。この場合には、エンジンの始動により開始されるべき噴霧装置への電源供給を3〜5分程度遅らせる手段を設け、エンジンの始動開始からエンジンが暖まる所定時間が経過してから噴霧動作を開始させるようにすれば良い。   In particular, when starting the engine in a cold region or cold, it is desirable not to introduce the combustion temperature reducing liquid into the manifold until the engine is warmed up. In this case, a means for delaying the power supply to the spraying device to be started by starting the engine for about 3 to 5 minutes is provided, and the spraying operation is started after a predetermined time for the engine to warm up from the start of starting the engine. You can do that.

以上述べたように、この発明によれば、排気量に応じた適切な噴霧吐出量を得ることができ、エンジンの燃焼効率を低下させずに適切な排気ガス対策を講じることができる。また、この発明によれば、エンジンの吸入空気の供給経路に吐出口が臨むように噴霧装置の主要部を配置するだけであるから、低コストの改良で済むという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, an appropriate spray discharge amount corresponding to the exhaust amount can be obtained, and an appropriate exhaust gas countermeasure can be taken without reducing the combustion efficiency of the engine. Further, according to the present invention, since the main part of the spraying device is merely disposed so that the discharge port faces the intake air supply path of the engine, there is an effect that the cost can be improved.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の噴霧装置をディーゼルエンジンに適用した実施例を示す図である。エアークリーナ1及び蛇腹式の連結ホース2を介して吸気側マニホールド3に導入された空気は、エンジン本体4の各シリンダ5に図示しない吸入弁を介して分配され、シリンダ5内に噴射された燃料と共に燃焼に供される。各シリンダ5からの排気ガスは、図示しない排気弁から排気側マニホールド6を介して外部に排出される。吸気側マニホールド3の内部の例えば連結ホース2との連結部の近傍には、マニホールド内の空気に霧状の燃焼温度低減液としての水を噴射するための噴霧装置本体7が装着されている。噴霧装置本体7には、タンク8に収容された水9がポンプ10によって供給されると共に、ポンプ11から空気が供給されるようになっている。これらのポンプ10,11は、図示しない自動車バッテリーから供給される直流12V又は24Vの電源電圧を交流電力に変換するインバータ12,13の出力によって駆動される。そして、この噴霧装置本体7、水を収容したタンク8、ポンプ10,11及びインバータ12,13によって本発明の噴霧装置が構成されている。   FIG. 1 is a view showing an embodiment in which the spray device of the present invention is applied to a diesel engine. The air introduced into the intake side manifold 3 via the air cleaner 1 and the bellows type connecting hose 2 is distributed to each cylinder 5 of the engine body 4 via an intake valve (not shown) and injected into the cylinder 5. It is used for combustion. Exhaust gas from each cylinder 5 is discharged to the outside through an exhaust side manifold 6 from an exhaust valve (not shown). A spray device main body 7 for injecting water as a mist-like combustion temperature reducing liquid into the air in the manifold is mounted in the vicinity of the connection portion with, for example, the connection hose 2 inside the intake side manifold 3. The spraying device body 7 is supplied with water 9 contained in a tank 8 by a pump 10 and air from a pump 11. These pumps 10 and 11 are driven by the outputs of inverters 12 and 13 that convert a DC 12V or 24V power supply voltage supplied from a vehicle battery (not shown) into AC power. The spray device main body 7, the tank 8 containing water, the pumps 10 and 11, and the inverters 12 and 13 constitute the spray device of the present invention.

図2は、噴霧装置本体7の要部を示す縦断面図である。パイプ21は、内部に水を導入するためのもので、支持筒22に圧入等の方法で支持されている。パイプ21の先端は、先端が閉じた筒状の多孔質体23の基端部と連結されている。多孔質体23は、例えば10〜20μmの孔径の多数の孔が形成されたもので、支持筒22の内部に接着などの方法で固定されている。そして、これらパイプ21、支持筒22及び多孔質体23で緩衝部材20が構成されている。多孔質体23の外側には、多孔質体23を取り囲むように内筒24が配置されている。内筒24の内周面と多孔質体23の外周面との間には、筒状の水の通路25が形成される。内筒24の先端部には、先端が円錐状に突出したノズル部26が形成されている。ノズル部26の中心位置には、例えば0.4〜0.6mmの水の吐出孔27が形成されている。また、内筒24の基端側は、支持筒23の外周面にOリング28を介して液密に支持されている。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a main part of the spraying device main body 7. The pipe 21 is used to introduce water into the inside, and is supported on the support cylinder 22 by a method such as press fitting. The distal end of the pipe 21 is connected to a proximal end portion of a cylindrical porous body 23 whose distal end is closed. The porous body 23 is formed with a large number of holes having a diameter of 10 to 20 μm, for example, and is fixed to the inside of the support cylinder 22 by a method such as adhesion. The buffer member 20 is configured by the pipe 21, the support cylinder 22, and the porous body 23. An inner cylinder 24 is disposed outside the porous body 23 so as to surround the porous body 23. A cylindrical water passage 25 is formed between the inner peripheral surface of the inner cylinder 24 and the outer peripheral surface of the porous body 23. A nozzle portion 26 having a tip protruding in a conical shape is formed at the tip of the inner cylinder 24. A water discharge hole 27 of 0.4 to 0.6 mm, for example, is formed at the center position of the nozzle portion 26. Further, the proximal end side of the inner cylinder 24 is liquid-tightly supported on the outer peripheral surface of the support cylinder 23 via an O-ring 28.

内筒24の更に外側には、内筒24を取り囲むように外筒29が配置されている。この外筒29は、筒状部材30と、その基端に圧入された基端キャップ31と、筒状部材30の先端側にねじ32によって結合された先端キャップ33とから構成されている。筒状部材30の基端と基端キャップ31との間には、環状の空気導入室34が形成され、この空気導入室34に先端が臨むように、空気を導入するためのパイプ35が基端キャップ31に圧入等の方法で固定されている。この基端キャップ31は、ねじ36によって支持筒22の基端部に結合されている。基端キャップ31と支持筒22との間には、空気導入室34を気密に保つためのOリング37が装着されている。   An outer cylinder 29 is disposed on the outer side of the inner cylinder 24 so as to surround the inner cylinder 24. The outer cylinder 29 includes a tubular member 30, a proximal cap 31 that is press-fitted into the proximal end thereof, and a distal end cap 33 that is coupled to the distal end side of the tubular member 30 with a screw 32. An annular air introduction chamber 34 is formed between the proximal end of the cylindrical member 30 and the proximal end cap 31, and a pipe 35 for introducing air is provided so that the distal end faces the air introduction chamber 34. It is fixed to the end cap 31 by a method such as press fitting. The base end cap 31 is coupled to the base end portion of the support tube 22 by a screw 36. An O-ring 37 for keeping the air introduction chamber 34 airtight is mounted between the base end cap 31 and the support tube 22.

内筒24の基端外周面には、螺旋溝38が形成され、この螺旋溝38を介して、空気導入室34と、筒状部材30の内周面及び内筒24の外周面で形成される筒状の空気の通路39とを連通している。内筒24の先端外周面にも同様の螺旋溝40が形成され、この螺旋溝40を介して通路39と、外筒29の先端内側の空気の通路41とを連通している。先端キャップ33の内側中央部は、円錐状のノズル26に沿った円錐状に形成され、両者の間に0.4〜0.6mmの円錐状ギャップ42を形成している。この円錐状ギャップ42の頂点に当たる先端キャップ33の中央部には、霧状の水の吐出口43が形成されている。先端キャップ33と筒状部材30との間にも、通路41を気密に保つためのOリング44が装着されている。   A spiral groove 38 is formed on the outer peripheral surface of the proximal end of the inner cylinder 24, and is formed by the air introduction chamber 34, the inner peripheral surface of the cylindrical member 30, and the outer peripheral surface of the inner cylinder 24 via the spiral groove 38. A cylindrical air passage 39 is communicated. A similar spiral groove 40 is formed on the outer peripheral surface of the tip of the inner cylinder 24, and the passage 39 and the air passage 41 inside the tip of the outer cylinder 29 communicate with each other through the spiral groove 40. The inner center portion of the tip cap 33 is formed in a conical shape along the conical nozzle 26, and a conical gap 42 of 0.4 to 0.6 mm is formed therebetween. A mist-like water discharge port 43 is formed at the central portion of the tip cap 33 which corresponds to the apex of the conical gap 42. An O-ring 44 for keeping the passage 41 airtight is also mounted between the tip cap 33 and the cylindrical member 30.

次に、このように構成された噴霧装置の動作について説明する。   Next, operation | movement of the spraying apparatus comprised in this way is demonstrated.

ポンプ10,11を作動して、パイプ21,35にそれぞれ水及び空気を導入すると、パイプ21から多孔質体23の内部に水が導入され、図中実線矢印で示すように、多孔質体23の表面全体に水が均一に滲出する。この水は通路25を介してノズル部26の吐出孔27から吐出口43に向かって吐出される。このとき、多孔質体23は、水圧を吐出孔27に集中させないための緩衝材として作用する。このため、吐出孔27からは、0.4〜0.6mmの径の均一で連続的な水流が吐出されることになる。   When the pumps 10 and 11 are operated to introduce water and air into the pipes 21 and 35, respectively, water is introduced into the porous body 23 from the pipe 21, and the porous body 23 is shown by solid line arrows in the figure. Water exudes evenly across the surface of the surface. This water is discharged from the discharge hole 27 of the nozzle portion 26 toward the discharge port 43 through the passage 25. At this time, the porous body 23 acts as a buffer material for preventing the water pressure from being concentrated on the discharge holes 27. For this reason, a uniform and continuous water flow having a diameter of 0.4 to 0.6 mm is discharged from the discharge hole 27.

一方、パイプ35から空気導入室34に導入された空気は、図中点線矢印で示すように、螺旋溝38を介して通路39に導入され、更に螺旋溝40を介して通路41に導入される。通路41に導入された空気は、円錐状ギャップ42を介して吐出口43から吐出される。このとき、螺旋溝38,40は、空気圧の変動を吸収する緩衝材として機能する。   On the other hand, the air introduced from the pipe 35 into the air introduction chamber 34 is introduced into the passage 39 via the spiral groove 38 and further introduced into the passage 41 via the spiral groove 40 as indicated by a dotted arrow in the figure. . The air introduced into the passage 41 is discharged from the discharge port 43 through the conical gap 42. At this time, the spiral grooves 38 and 40 function as cushioning materials that absorb fluctuations in air pressure.

図3は、吐出口43の近傍を拡大して示す図である。吐出孔27の水は水圧と、空気流による吐出口43近傍の負圧現象とによって吐出口43から先端に勢い良く突出される。このとき突出される水滴44の径は、吐出孔27の径によって制御され、約0.05mm以下になる。従って、吐出口43からは、水滴の径が均一にコントロールされた霧状の水が噴霧されることになる。   FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the discharge port 43. The water in the discharge hole 27 protrudes vigorously from the discharge port 43 to the tip due to the water pressure and the negative pressure phenomenon in the vicinity of the discharge port 43 due to the air flow. The diameter of the water droplet 44 protruding at this time is controlled by the diameter of the discharge hole 27 and is about 0.05 mm or less. Accordingly, mist-like water in which the diameter of the water droplet is uniformly controlled is sprayed from the discharge port 43.

この噴霧装置7によれば、水圧と空気圧とをコントロールすることにより、霧状の水の吐出量を任意の値に設定することができる。また、先端キャップ33は、筒状部材30にねじ32によって結合されているので、先端キャップ33の位置を前後に調整することにより、円錐状ギャップ42の大きさも調整することができる。これにより、吐出口43の空気の流速をコントロールすることができ、これによっても水の吐出量を調整することができる。   According to this spraying device 7, the discharge amount of mist-like water can be set to an arbitrary value by controlling the water pressure and the air pressure. Further, since the tip cap 33 is coupled to the cylindrical member 30 by the screw 32, the size of the conical gap 42 can be adjusted by adjusting the position of the tip cap 33 back and forth. Thereby, the flow rate of the air of the discharge port 43 can be controlled, and the discharge amount of water can also be adjusted by this.

いま、エンジンの単位時間当たりの燃料消費量に対する、単位時間当たりの水の消費量を水燃比と呼ぶことにすると、本発明者の実験によれば、この水燃比は5〜10%程度が好ましいことが確認されている。例えば排気量3リットルのエンジンの単位時間当たりの燃料消費量が1リットル(アイドリング時)とすれば、単位時間に消費すべき水の消費量は50〜100ccということになる。従って、ポンプ10,11の能力をエンジンの排気量に応じて切り替え可能にしておき、排気量に応じた適切な水の消費量が得られるようにすることにより、最も適切な吐出量を得ることができる。また、燃料消費量は、エンジンの回転数によって変化するので、エンジンの回転数に応じてポンプ10,11の能力を段階的又は連続的に切り替えることにより、エンジンの回転数に拘わらず、水燃比を常に一定に制御するようにしてもよい。   Now, if the consumption of water per unit time with respect to the fuel consumption per unit time of the engine is called a water-fuel ratio, according to the experiments of the present inventors, this water-fuel ratio is preferably about 5 to 10%. It has been confirmed. For example, if the fuel consumption per unit time of an engine with a displacement of 3 liters is 1 liter (during idling), the water consumption to be consumed per unit time is 50 to 100 cc. Therefore, the most suitable discharge amount can be obtained by making it possible to switch the capacities of the pumps 10 and 11 according to the displacement of the engine and obtaining an appropriate amount of water consumption according to the displacement. Can do. Further, since the fuel consumption varies depending on the engine speed, the water / fuel ratio can be changed regardless of the engine speed by switching the capacities of the pumps 10 and 11 stepwise or continuously according to the engine speed. May be always controlled to be constant.

総排気量2.771リットルのディーゼルエンジンに本実施例の噴霧装置を取り付け、単位時間当たりの水の消費量を1500ccに設定して動作させ、6つのモードについてNOx、CO、HCをそれぞれ測定した。その結果を表1に示す。なお、比較のために、本噴霧装置を作動させない状態(比較例)での測定結果も表2に示す。   The spray device of this example was attached to a diesel engine having a total displacement of 2.771 liters, and the operation was performed with the water consumption per unit time set to 1500 cc, and NOx, CO, and HC were measured for each of the six modes. . The results are shown in Table 1. For comparison, Table 2 also shows the measurement results in a state where the spraying apparatus is not operated (comparative example).

Figure 2006125407
Figure 2006125407

Figure 2006125407
Figure 2006125407

以上の測定結果から明らかな通り、本実施例によれば、排気ガスとして最も低減が望まれるNOxの低減効果は、アイドリング時で約20%、走行時でも14〜28%と極めて高く、エンジン負荷率が高いモード4,6では、COの低減効果も認められた。また、未燃焼ガスであるHC(ハイドロカーボン)についても高負荷時のモード4での低減効果が認められた。   As is apparent from the above measurement results, according to the present embodiment, the NOx reduction effect that is most desired to be reduced as exhaust gas is extremely high at about 20% during idling and 14-28% during running, and the engine load. In modes 4 and 6 where the rate is high, a CO reduction effect was also observed. In addition, HC (hydrocarbon), which is an unburned gas, was also found to have a reduction effect in mode 4 under high load.

図4は、噴霧装置本体7の他の構成例を示す図である。この実施例が図2に示した実施例と異なる点は、緩衝部材の構成である。この実施例の緩衝部材50は、次のように構成されている。パイプ51が基端に圧入された支持筒52は、内部に水の通路53が形成され、先端に筒状部材54をねじ55によって支持している。筒状部材54は、内部両端に筒状空間56,57を形成するための仕切58を有し、先端側の筒状空間56は、ねじ59が形成されたキャップ60によって閉塞されている。筒状部材54の仕切58には、孔61が形成され、この孔61にリベット状の弁62がスライド自在に装着されている。弁62の円錐状の先端は筒状空間57に臨み、突出時に支持筒52の先端の水の通路53を閉塞する。弁62の大径の基端は筒状空間56に装着されたバネ63によって弁62が常時突出する向き付勢されている。また、筒状部材54の基端側には、外周面と筒状空間57とを連通する複数の吐出孔64が放射状に穿設されている。   FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the spraying device main body 7. The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 2 is the configuration of the buffer member. The buffer member 50 of this embodiment is configured as follows. The support cylinder 52 into which the pipe 51 is press-fitted at the base end has a water passage 53 formed therein, and a cylindrical member 54 is supported at the tip by a screw 55. The cylindrical member 54 has a partition 58 for forming cylindrical spaces 56 and 57 at both inner ends, and the cylindrical space 56 on the distal end side is closed by a cap 60 in which a screw 59 is formed. A hole 61 is formed in the partition 58 of the cylindrical member 54, and a rivet-shaped valve 62 is slidably mounted in the hole 61. The conical tip of the valve 62 faces the cylindrical space 57 and closes the water passage 53 at the tip of the support tube 52 when protruding. The base end of the large diameter of the valve 62 is biased in a direction in which the valve 62 always projects by a spring 63 mounted in the cylindrical space 56. In addition, a plurality of discharge holes 64 that communicate the outer peripheral surface and the cylindrical space 57 are formed radially on the proximal end side of the cylindrical member 54.

この実施例では、ポンプ10が作動することによりパイプ51を介して支持筒52の通路53に導入された水の水圧がある程度以上であれば、バネ63のバネ圧に打ち勝って弁62が開くので、筒状空間57に水が導入され、吐出孔64を介して通路25に水が導出される。このとき、筒状空間57と吐出孔64とにより、水の導出圧力を均一に保つ緩衝部材としての機能を奏する。一方、ポンプ10が作動していない状態では、タンク8が噴霧装置本体7によりも高い位置に設置されていても、通路53に導入された水の圧力がバネ63のバネ圧よりも小さいため、弁62は閉じたままとなり、通路25に水が流入するのが防止される。   In this embodiment, if the water pressure of the water introduced into the passage 53 of the support cylinder 52 through the pipe 51 by operating the pump 10 exceeds a certain level, the valve 62 opens by overcoming the spring pressure of the spring 63. Then, water is introduced into the cylindrical space 57, and water is led out to the passage 25 through the discharge hole 64. At this time, the cylindrical space 57 and the discharge hole 64 function as a buffer member that keeps the water outlet pressure uniform. On the other hand, in the state where the pump 10 is not operating, even if the tank 8 is installed at a higher position than the spraying device body 7, the pressure of water introduced into the passage 53 is smaller than the spring pressure of the spring 63. The valve 62 remains closed and water is prevented from flowing into the passage 25.

図5は、噴霧装置本体7の緩衝部材の更に他の実施例を示す図である。この実施例の緩衝部材70は、通路25に水と空気の混合気を導入するようにしたものである。即ち、支持筒71には、水の通路72と空気の通路73とが形成され、基端側には、これら通路72,73にそれぞれ連絡するようにパイプ74,75が圧入等の方法で結合されている。支持筒71の先端には、水の通路72と連絡するようにノズル76がねじ77によって結合されている。ノズル76の先端は、円錐状に形成され、その中心に吐出孔78が形成されている。また、支持筒71の空気の通路73から吐出される空気流は、ノズル76の先端に向かうようになっている。
この実施例によれば、パイプ74から通路72に導入された水は、ノズル76の先端の吐出孔78から内筒24の内側の空間79に吐出され、パイプ75及び通路73を介して空間79に吐出された空気と混合されて混合気となる。この混合気が内筒24の吐出孔27から吐出されることになる。いま、ノズル76の吐出孔78の孔径をd1、ノズル部26の吐出孔27の孔径をd2 とすると、d1 ≦d2 (例えばd1=0.3mm,d2 =0.5mm)に設定するのが望ましい。このように設定すると、ノズル76で生成される混合気の粒径がノズル部26の吐出孔27の孔径よりも小さくなるため、混合気が吐出孔27をスムーズに通過することになり、非常に細かい霧が形成されるからである。
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the buffer member of the spraying device body 7. The buffer member 70 of this embodiment is configured to introduce a mixture of water and air into the passage 25. That is, a water passage 72 and an air passage 73 are formed in the support cylinder 71, and pipes 74 and 75 are coupled to the proximal end side by a method such as press fitting so as to communicate with these passages 72 and 73, respectively. Has been. A nozzle 76 is coupled to the tip of the support cylinder 71 by a screw 77 so as to communicate with the water passage 72. The tip of the nozzle 76 is formed in a conical shape, and a discharge hole 78 is formed at the center thereof. The air flow discharged from the air passage 73 of the support cylinder 71 is directed toward the tip of the nozzle 76.
According to this embodiment, the water introduced from the pipe 74 into the passage 72 is discharged into the space 79 inside the inner cylinder 24 from the discharge hole 78 at the tip of the nozzle 76, and the space 79 via the pipe 75 and the passage 73. The air is mixed with the air discharged to form an air-fuel mixture. This air-fuel mixture is discharged from the discharge hole 27 of the inner cylinder 24. Now, assuming that the hole diameter of the discharge hole 78 of the nozzle 76 is d 1 and the hole diameter of the discharge hole 27 of the nozzle portion 26 is d 2 , d 1 ≦ d 2 (for example, d 1 = 0.3 mm, d 2 = 0.5 mm). It is desirable to set to. With this setting, since the particle size of the air-fuel mixture generated by the nozzle 76 is smaller than the hole diameter of the discharge hole 27 of the nozzle portion 26, the air-fuel mixture passes through the discharge hole 27 smoothly, which is very This is because a fine mist is formed.

また、通路72に導入される水の圧力をP0 、通路73に導入される空気の圧力をP1 、通路39に導入される空気の圧力をP2とすると、P1 <P0 <P2となるように各圧力を調整する。これにより、空間79内の混合気は、十分な水分を含み、且つ空間79内の圧力がその外側の通路39よりも高くなりすぎないため、吐出口43の負圧作用が十分に働いて、粒径がコントロールされた非常に細かい霧状の水が噴霧されることになる。 Further, if the pressure of water introduced into the passage 72 is P 0 , the pressure of air introduced into the passage 73 is P 1 , and the pressure of air introduced into the passage 39 is P 2 , then P 1 <P 0 <P Adjust each pressure to be 2 . Thereby, since the air-fuel mixture in the space 79 contains sufficient moisture and the pressure in the space 79 does not become higher than the passage 39 on the outer side, the negative pressure action of the discharge port 43 works sufficiently, A very fine mist of water with a controlled particle size will be sprayed.

なお、以上の各実施例では、吸入空気に噴霧する燃焼温度低減液として水を使用したが、水に5〜10%程度のメタノール(CH3OH)を含有させると、更に燃焼効率が上がり、燃焼時間が長くなることで瞬間燃焼温度が低減し、これにより黒煙が減少するので、NOxの低減効果は、更に増す。また、以上は、ディーゼルエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、ガソリンエンジンにも適用可能である。ガソリンエンジンの場合、加速時の排気ガスが最も問題になると考えられるので、水燃比は、加速時の燃料消費量に基づいて設定すればよい。 In each of the above examples, water was used as the combustion temperature reducing liquid sprayed on the intake air. However, when about 5 to 10% methanol (CH 3 OH) is contained in the water, the combustion efficiency is further increased. By increasing the combustion time, the instantaneous combustion temperature is reduced, thereby reducing black smoke, and the NOx reduction effect is further increased. Further, the example in which the present invention is applied to a diesel engine has been described above, but the present invention can also be applied to a gasoline engine. In the case of a gasoline engine, the exhaust gas at the time of acceleration is considered to be the most problematic, so the water / fuel ratio may be set based on the fuel consumption at the time of acceleration.

次に、この装置に適したポンプ10,11及びインバータ12,13の具体例を図6及び図7を参照して説明する。   Next, specific examples of the pumps 10 and 11 and the inverters 12 and 13 suitable for this apparatus will be described with reference to FIGS.

図6(a)は、インバータ12(13)を同一ケースに内蔵したダイアフラム式のポンプ10(11)の上面図、同図(b)は同じく側面図である。長方形のプレート81の一端側には、上面から見るとT字状の支持部材82が固定されている。この支持部材82は、中央部が仕切壁83によって仕切られ、この仕切壁83を介して2つの空気導入室84a,84bを内部に形成している。支持部材82のプレート81の長手方向に延びる部分には、ゴム等の可撓性部材からなるダイアフラム85a,85bが空気導入室84a,84bをそれぞれ塞ぐように対向配置されている。支持部材82の一端側側面には、鍵型のアーム支持体86a,86bが突設されており、このアーム支持体86a,86bに可撓性部材であるラバー87a,87bを介してアーム88a,88bの一端が保持されている。アーム88a,88bは、その中央部がダイアフラム85a,85bの中央突起と連結され、他端部にフェライト等の高磁性体89a,89bが固着されたものとなっている。   6A is a top view of the diaphragm pump 10 (11) in which the inverter 12 (13) is built in the same case, and FIG. 6B is a side view of the same. A T-shaped support member 82 is fixed to one end side of the rectangular plate 81 when viewed from above. The support member 82 is partitioned at the center by a partition wall 83, and two air introduction chambers 84 a and 84 b are formed through the partition wall 83. Diaphragms 85a and 85b made of a flexible member such as rubber are disposed to face each other at portions extending in the longitudinal direction of the plate 81 of the support member 82 so as to block the air introduction chambers 84a and 84b, respectively. Key-type arm supports 86a and 86b project from one side surface of the support member 82, and the arms 88a and 86b are provided with arms 88a and 86b via rubbers 87a and 87b, which are flexible members. One end of 88b is held. The arms 88a and 88b are connected to the central protrusions of the diaphragms 85a and 85b at the center, and high magnetic bodies 89a and 89b such as ferrite are fixed to the other ends.

プレート81には、空気導入室84a,84bに連通する孔90が設けられ、この孔90と空気導入室84a,84b側に配置された弁91とを介して空気導入室84a,84bに空気を導入可能になっている。一方、支持部材82の一端側の前面には、各空気導入室84a,84bから圧縮空気を取り出す空気取り出し口92a,92bが設けられ、この空気取り出し口92a,92bからパイプ93及び管94を介して空気が外部に取り出されるようになっている。   The plate 81 is provided with a hole 90 communicating with the air introduction chambers 84a and 84b. Air is introduced into the air introduction chambers 84a and 84b through the hole 90 and a valve 91 disposed on the air introduction chambers 84a and 84b side. It can be introduced. On the other hand, air extraction ports 92a and 92b for extracting compressed air from the air introduction chambers 84a and 84b are provided on the front surface on one end side of the support member 82. From the air extraction ports 92a and 92b, pipes 93 and tubes 94 are provided. The air is taken out to the outside.

一方、プレート81の他端側には、トランス95が配置されている。トランス95は、E型のコア96とこれに巻回されたコイル97とからなり、E型コア96の開放端側が前述したアーム88a,88bの先端に固着された高磁性体89a,89bと近接して対向配置されるように図示しない手段によってプレート81に固定されている。トランス95のポンプ10と反対側には、シールド板98を介してインバータ12の回路基板が配置されている。   On the other hand, a transformer 95 is disposed on the other end side of the plate 81. The transformer 95 includes an E-type core 96 and a coil 97 wound around the E-type core 96. The open end side of the E-type core 96 is close to the high magnetic bodies 89a and 89b fixed to the tips of the arms 88a and 88b described above. Thus, the plate 81 is fixed to the plate 81 by means (not shown) so as to face each other. On the opposite side of the transformer 95 from the pump 10, a circuit board of the inverter 12 is disposed via a shield plate 98.

この構成によれば、インバータ12から図示しないリード線を介してトランス95に交流電力が供給されると、E型コア96及び高磁性体89a,89bで構成される磁気ループ内の磁束が周期的に変化して高磁性体89a,89bがE形コア96の外側突設端から周期的に引き寄せられるので、アーム88a,88bが交流電力の周期に同期して対称的に揺動する。これにより、ダイアフラム85a,85bが周期的に往復駆動されるので、プレート81の孔90及び弁91を介して空気導入室84a,84bに空気が導入されると共に、空気導入室84a,84bに導入された空気が空気取り出し口92a,92bを介して外部に取り出され、パイプ93及び管94を介して噴霧装置本体又はタンクに供給されることになる。   According to this configuration, when AC power is supplied from the inverter 12 to the transformer 95 via a lead wire (not shown), the magnetic flux in the magnetic loop composed of the E-type core 96 and the high magnetic bodies 89a and 89b is periodically generated. Since the high magnetic bodies 89a and 89b are periodically pulled from the outer projecting end of the E-shaped core 96, the arms 88a and 88b swing symmetrically in synchronization with the AC power cycle. Accordingly, the diaphragms 85a and 85b are periodically reciprocated, so that air is introduced into the air introduction chambers 84a and 84b through the holes 90 and the valves 91 of the plate 81 and is introduced into the air introduction chambers 84a and 84b. The air thus taken out is taken out through the air outlets 92a and 92b and supplied to the spraying device main body or tank through the pipe 93 and the pipe 94.

このように構成されたポンプによれば、
(1)ダイアフラム式であるからシリンダ式に比べて小型・軽量であり、自動車等に搭載し易い。
According to the pump configured in this way,
(1) Since it is a diaphragm type, it is smaller and lighter than a cylinder type, and is easy to mount in an automobile or the like.

(2)インバータとトランスとを一体化された構造であるから、直流電源で駆動することができ、自動車用に適している。   (2) Since the inverter and the transformer are integrated, they can be driven by a DC power source and are suitable for automobiles.

(3)空気導入室を上述のように2つに分離すると、万一、ゴミなどによって一方のポンプが機能しなくなった場合でも、他方のポンプにより作動させることができる。
という効果がある。なお、ゴミの導入防止対策については、上述した機構を収容するケースの空気導入口にフィルタを装着する等の方法が有効である。
(3) If the air introduction chamber is separated into two as described above, even if one pump stops functioning due to dust or the like, it can be operated by the other pump.
There is an effect. As a measure for preventing the introduction of dust, a method such as attaching a filter to the air inlet of the case housing the above-described mechanism is effective.

以上のように、このポンプは、直流電力を交流電力に変換するインバータ(12)と、このインバータ(12)によって駆動されるトランス(95)と、このトランス(95)の励磁動作に応動して揺動する揺動部材(88a,88b)と、この揺動部材(88a,88b)に連動して駆動されて圧縮空気を発生させるダイアフラム(85a,85b)とを備えたものであり、本発明の噴霧装置への用途のみならず、バッテリー駆動式として携帯して野外で使用するのにも有効である。   As described above, this pump is responsive to the inverter (12) for converting DC power to AC power, the transformer (95) driven by the inverter (12), and the excitation operation of the transformer (95). The present invention includes a swinging member (88a, 88b) that swings and a diaphragm (85a, 85b) that is driven in conjunction with the swinging member (88a, 88b) to generate compressed air. It is effective not only for use in spraying devices, but also for portable use as a battery-powered device.

図7は、インバータ12(13)の一例を示す回路図である。このインバータは、バイポーラトランジスタによるデバイス転流形のフルブリッジ形インバータである。即ち、自動車バッテリー等の直流電源から供給される12V又は24Vの直流電圧は、電源スイッチ101及び抵抗102を介して、入出力端に安定化用のコンデンサ103,104が接続された3端子レギュレータ104に供給され、例えばDC5Vに安定化される。   FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the inverter 12 (13). This inverter is a device commutation type full-bridge inverter using bipolar transistors. That is, a 12V or 24V DC voltage supplied from a DC power source such as an automobile battery is a three-terminal regulator 104 having stabilizing capacitors 103 and 104 connected to the input / output terminals via a power switch 101 and a resistor 102. For example, it is stabilized at DC5V.

3端子レギュレータ105で安定化された直流電圧は、以下に述べる発振回路106に供給される。即ち、安定化直流電圧は、抵抗107を介してNANDゲート108の一方の入力端に入力される。NANDゲート108の出力側には2段のインバータ109,110が接続され、インバータ110の出力は可変抵抗111及び抵抗112を介してNANDゲート108の他方の入力端に帰還されている。抵抗111,112の接続点とインバータ109,110の接続点との間には、コンデンサ113が接続されている。NANDゲート108の他方の入力端の電位は、可変抵抗111及びコンデンサ113の時定数によって決まる周期で変動するので、NANDゲート108の出力端からは交流電圧が出力される。その周波数は、可変抵抗111によって調整することができる。なお、この発振回路106の入力端に接続されたダイオード114,115の直列回路は、逆流阻止用のものである。   The DC voltage stabilized by the three-terminal regulator 105 is supplied to the oscillation circuit 106 described below. That is, the stabilized DC voltage is input to one input terminal of the NAND gate 108 via the resistor 107. Two-stage inverters 109 and 110 are connected to the output side of the NAND gate 108, and the output of the inverter 110 is fed back to the other input terminal of the NAND gate 108 via the variable resistor 111 and the resistor 112. A capacitor 113 is connected between the connection point of the resistors 111 and 112 and the connection point of the inverters 109 and 110. Since the potential at the other input terminal of the NAND gate 108 varies in a cycle determined by the time constant of the variable resistor 111 and the capacitor 113, an AC voltage is output from the output terminal of the NAND gate 108. The frequency can be adjusted by the variable resistor 111. The series circuit of diodes 114 and 115 connected to the input terminal of the oscillation circuit 106 is for backflow prevention.

一方、電源スイッチ101を介して導入されたバッテリー電圧は、コンデンサ121で安定化され、フルブリッジ回路122を構成するトランジスタ123,124,125,126に電源として供給されている。フルブリッジ回路122の接地側には、電流制限用の可変抵抗127が接続されている。4つのトランジスタ123〜126のうち、トランジスタ124,125の各ベースには、発振回路106からの出力が入力され、トランジスタ123,126の各ベースには、発振回路106の出力をインバータ128で反転させた出力が入力されている。そして、トランジスタ123,124の接続点と、トランジスタ125,126の接続点との間に前述したトランス95のコイル97が接続される。なお、各トランジスタ123〜126のコレクタ・エミッタ間に逆方向接続されたダイオード129,130,131,132は、逆電圧防止のために設けられている。   On the other hand, the battery voltage introduced through the power switch 101 is stabilized by the capacitor 121 and supplied as power to the transistors 123, 124, 125, and 126 constituting the full bridge circuit 122. A variable resistor 127 for current limitation is connected to the ground side of the full bridge circuit 122. The output from the oscillation circuit 106 is input to the bases of the transistors 124 and 125 among the four transistors 123 to 126, and the output of the oscillation circuit 106 is inverted by the inverter 128 to the bases of the transistors 123 and 126. Output is being input. The coil 97 of the transformer 95 described above is connected between the connection point of the transistors 123 and 124 and the connection point of the transistors 125 and 126. The diodes 129, 130, 131, and 132 connected in the reverse direction between the collectors and emitters of the transistors 123 to 126 are provided to prevent reverse voltage.

この回路によれば、発振回路106からの発振出力によってトランジスタ123,126とトランジスタ124,125とが交互にオンオフするので、トランス95のコイル97に交番電流が流れ、これによりダイアフラム85a,85bを往復駆動させることができる。そして、ダイアフラム85a,85bによって発生される圧縮空気の量は、発振回路106の可変抵抗111による発振周波数の調整、又はフルブリッジ回路122の可変抵抗127によるコイル97に流れる電流値の調整によって最適値に設定することができる。特に、適正水量は、排気量の大きなエンジンでは大、排気量の小さなエンジンでは小に設定するのが好ましい。上述したシステムでは、空気量を増すと水量が減少し、空気量を減らすと水量が増加するという関係にあるので、空気量の調整だけで適正水量を調整することができる。従って、このシステムによれば、電気的な調整だけで適正水量の調整が可能になる。   According to this circuit, the transistors 123 and 126 and the transistors 124 and 125 are alternately turned on and off by the oscillation output from the oscillation circuit 106, so that an alternating current flows through the coil 97 of the transformer 95, thereby reciprocating the diaphragms 85a and 85b. It can be driven. The amount of compressed air generated by the diaphragms 85a and 85b is an optimum value by adjusting the oscillation frequency by the variable resistor 111 of the oscillation circuit 106 or by adjusting the value of the current flowing in the coil 97 by the variable resistor 127 of the full bridge circuit 122. Can be set to In particular, the appropriate water amount is preferably set to be large for an engine with a large displacement and small for an engine with a small displacement. In the system described above, the amount of water decreases when the amount of air increases, and the amount of water increases when the amount of air decreases. Therefore, the appropriate amount of water can be adjusted only by adjusting the amount of air. Therefore, according to this system, it is possible to adjust the appropriate water amount only by electrical adjustment.

なお、以上の実施例では、インバータとポンプとを一体化させたが、インバータとポンプとは別体とするようにしても良い。この場合、2つのポンプで1つのインバータを共用する事もできる。また、図1に示した構成のうち、第1のポンプ10の出射端側とタンク8との間の圧力は、装置の運転時には十分に高くなることが予想される。このため、運転停止直後に、その部分の圧力によってタンク8から噴霧装置本体7に水が供給され、マニホールド3内に水が漏れてしまうことが予想される。このような現象が起きる場合には、図中点線で示すように、ポンプ10,11の出力側をバイパス経路14で接続することが望ましい。このように構成することにより、運転停止直後のポンプ10とタンク8との間の圧縮空気がバイパス経路14を通って噴霧装置本体7からマニホールド3内に排気されるので、無用な液の流出を防ぐことができる。   In the above embodiment, the inverter and the pump are integrated, but the inverter and the pump may be separated. In this case, one inverter can be shared by two pumps. In the configuration shown in FIG. 1, the pressure between the emission end side of the first pump 10 and the tank 8 is expected to be sufficiently high during operation of the apparatus. For this reason, it is expected that immediately after the operation is stopped, water is supplied from the tank 8 to the spraying device main body 7 due to the pressure of the portion, and the water leaks into the manifold 3. When such a phenomenon occurs, it is desirable to connect the output side of the pumps 10 and 11 by a bypass path 14 as indicated by a dotted line in the figure. By configuring in this way, the compressed air between the pump 10 and the tank 8 immediately after the operation is stopped is exhausted from the spraying device body 7 into the manifold 3 through the bypass path 14. Can be prevented.

なお、特に寒冷地や寒冷時などでは、エンジンの始動時にエンジンが暖まるまでの時間、水蒸気をマニホールド内に供給しない方が望ましい。この場合には、例えば、図8に示すように、スタートスイッチ131を介してバッテリー132から供給される直流電圧を電圧検出部133で検出し、この検出信号を遅延回路134で3〜5分程度遅延させた後、リレースイッチ135をオン状態にすることにより、噴霧装置136に電源供給されるタイミングを遅らせるようにすればよい。スイッチ131のオフ時には、ANDゲート137の出力が直ちに立ち下がり、リレースイッチ135がオフ状態となるので、噴霧装置136の動作は直ちに停止する。   It should be noted that it is desirable not to supply water vapor into the manifold until the engine warms up at the start of the engine, particularly in cold districts and in cold weather. In this case, for example, as shown in FIG. 8, the DC voltage supplied from the battery 132 via the start switch 131 is detected by the voltage detector 133, and this detection signal is detected by the delay circuit 134 for about 3 to 5 minutes. After the delay, the relay switch 135 is turned on to delay the timing at which power is supplied to the spray device 136. When the switch 131 is turned off, the output of the AND gate 137 immediately falls and the relay switch 135 is turned off, so that the operation of the spray device 136 is immediately stopped.

また、図1に示した実施例では、噴霧装置本体7を吸気側マニホールド3内に配置したが、例えば図9に示すように、吸気側マニホールド3と並列にバイパス管141を設け、このバイパス管141内に噴霧装置本体7を設置することにより、吸気側マニホールド3への取り付けを更に容易にすることができる。
なお、上記実施例では、車載用のエンジンについて説明したが、本発明は船舶その他、各種の産業機械等、あらゆる用途の内燃機関に適用可能であることは言うまでもない。

In the embodiment shown in FIG. 1, the spray device main body 7 is arranged in the intake side manifold 3. However, as shown in FIG. 9, for example, a bypass pipe 141 is provided in parallel with the intake side manifold 3, and this bypass pipe is provided. By installing the spray device main body 7 in 141, the attachment to the intake side manifold 3 can be further facilitated.
In the above-described embodiment, the vehicle-mounted engine has been described. However, it goes without saying that the present invention can be applied to internal combustion engines of various uses such as ships and various industrial machines.

本発明の一実施例に係るディーゼルエンジンを概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the diesel engine concerning one example of the present invention. 図1における噴霧装置本体の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the spraying apparatus main body in FIG. 図2におけるノズル部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the nozzle part in FIG. 本発明の他の実施例に係る噴霧装置本体の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the spraying apparatus main body which concerns on the other Example of this invention. 本発明の更に他の実施例に係る噴霧装置本体の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the spraying apparatus main body which concerns on the further another Example of this invention. 本発明に適用されるポンプの構成を示す上面図と側面図である。It is the upper side figure and side view which show the structure of the pump applied to this invention. 同ポンプを駆動するのに適したインバータの回路図である。It is a circuit diagram of the inverter suitable for driving the pump. 本発明の更に他の実施例に係る噴霧装置とその駆動回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the spraying apparatus which concerns on the further another Example of this invention, and its drive circuit. 本発明の更に他の実施例に係る噴霧装置を取り付けたディーゼルエンジンの要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the diesel engine which attached the spraying apparatus which concerns on the further another Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…エアーフィルタ、2…連結ホース、3…吸気側マニホールド、4…エンジン本体、5…シリンダ、6…排気側マニホールド、7…噴霧装置本体、8…タンク、9…水、10,11…ポンプ、20,50,70…緩衝部材、21,35,51,74,75…パイプ、22,52,71…支持筒、23…多孔質体、24…内筒、25,39,41,53,72,73…通路、26…ノズル部、27,78…吐出孔、28,37,44…Oリング、29…外筒、30,54…筒状部材、31…基端キャップ、32,36,55,59,77…ねじ、33…先端キャップ、34…空気導入室、38,40…螺旋溝、42…円錐状ギャップ、43,64…吐出口、56,57…筒状空間、60…キャップ、62…弁、63…バネ、76…ノズル、85a,85b…ダイアフラム、88a,88b…アーム、89a,89b…高磁性体、95…トランス、106…発振回路、122…フルブリッジ回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air filter, 2 ... Connection hose, 3 ... Intake side manifold, 4 ... Engine main body, 5 ... Cylinder, 6 ... Exhaust side manifold, 8 ... Spraying device main body, 8 ... Tank, 9 ... Water, 10, 11 ... Pump , 20, 50, 70 ... buffer member, 21, 35, 51, 74, 75 ... pipe, 22, 52, 71 ... support cylinder, 23 ... porous body, 24 ... inner cylinder, 25, 39, 41, 53, 72, 73 ... passage, 26 ... nozzle part, 27, 78 ... discharge hole, 28, 37, 44 ... O-ring, 29 ... outer cylinder, 30, 54 ... cylindrical member, 31 ... proximal cap, 32, 36, 55, 59, 77 ... screw, 33 ... tip cap, 34 ... air introduction chamber, 38, 40 ... spiral groove, 42 ... conical gap, 43, 64 ... discharge port, 56, 57 ... cylindrical space, 60 ... cap 62 ... Valve, 63 ... Spring, 76 ... Nozzle, 8 a, 85b ... diaphragm, 88a, 88b ... arm, 89a, 89b ... high magnetic body 95 ... transformer, 106 ... oscillation circuit, 122 ... full bridge circuit.

Claims (3)

直流電源から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
このインバータから出力される交流電力によって駆動されるダイアフラム式の第1及び第2のポンプと、
前記第1のポンプからの圧縮空気を導入して水を主成分とする燃焼温度低減液を排出するタンクと、
このタンク及び前記第2のポンプから燃焼温度低減液及び空気をそれぞれ導入し、内燃機関の吸入空気内に霧状の燃焼温度低減液を噴霧する噴霧装置本体と
を備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気への噴霧装置。
An inverter that converts DC power supplied from a DC power source into AC power;
Diaphragm type first and second pumps driven by AC power output from the inverter;
A tank that introduces compressed air from the first pump and discharges a combustion temperature reducing liquid mainly composed of water;
An internal combustion engine comprising: a spraying device main body for introducing a combustion temperature reducing liquid and air from the tank and the second pump, respectively, and spraying the atomized combustion temperature reducing liquid into the intake air of the internal combustion engine. A spraying device for engine intake air.
前記第1及び第2のポンプの出力側をパイパス経路により接続したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の吸入空気への噴霧装置。   2. An apparatus for spraying intake air of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the output sides of the first and second pumps are connected by a bypass path. エンジンの始動開始からエンジンが暖まる所定時間が経過するまで噴霧動作を開始させないための手段を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の吸入空気への噴霧装置。   The spray device for intake air of an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising means for preventing the spraying operation from starting until a predetermined time when the engine warms up after the start of the engine starts.
JP2005365230A 1995-04-11 2005-12-19 Device for misting intake air with water in internal combustion engine Pending JP2006125407A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005365230A JP2006125407A (en) 1995-04-11 2005-12-19 Device for misting intake air with water in internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11006795 1995-04-11
JP2005365230A JP2006125407A (en) 1995-04-11 2005-12-19 Device for misting intake air with water in internal combustion engine

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06130396A Division JP3784100B2 (en) 1995-04-11 1996-03-18 Spraying device for intake air of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006125407A true JP2006125407A (en) 2006-05-18

Family

ID=36720348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005365230A Pending JP2006125407A (en) 1995-04-11 2005-12-19 Device for misting intake air with water in internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006125407A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096133A (en) * 2008-10-18 2010-04-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd Nox decreasing method in diesel engine and diesel engine
WO2010127378A1 (en) * 2009-05-08 2010-11-11 Steirische Gas-Wärme Gmbh Method for injecting water into a space and apparatus using said method
WO2011052416A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 リード工業株式会社 Gas-liquid mixing nozzle, and emulsion fuel combustion system and environment purification material spray system that use same
JP2016113871A (en) * 2014-12-18 2016-06-23 植村 誠 Jack control method for open shield machine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096133A (en) * 2008-10-18 2010-04-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd Nox decreasing method in diesel engine and diesel engine
WO2010127378A1 (en) * 2009-05-08 2010-11-11 Steirische Gas-Wärme Gmbh Method for injecting water into a space and apparatus using said method
WO2011052416A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 リード工業株式会社 Gas-liquid mixing nozzle, and emulsion fuel combustion system and environment purification material spray system that use same
JP2011092889A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Lead Kogyo Kk Gas-liquid mixing nozzle, emulsion fuel combustion system and environment cleaning liquid spraying system using the same gas-liquid mixing nozzle
US8955470B2 (en) 2009-10-30 2015-02-17 Lead Industry Company Ltd. Gas-liquid mixing nozzle, and emulsion fuel combustion system and environment purification liquid spray system that use the same
JP2016113871A (en) * 2014-12-18 2016-06-23 植村 誠 Jack control method for open shield machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2125169C1 (en) Internal combustion engine system and water supply auxiliary system for internal combustion engine
JP2006125407A (en) Device for misting intake air with water in internal combustion engine
US4406255A (en) Fuel detonation-responsive fluid injection system for an internal combustion engine
EP0461347A1 (en) Device for inserting a small amount of a rare earth containing mixture or composition into a combustion chamber
JP3784100B2 (en) Spraying device for intake air of internal combustion engine
US4240380A (en) Water injection system
US4300485A (en) Electronically controlled fluid injection system for an internal combustion engine
US4300484A (en) Electronically controlled fluid injection system for an internal combustion engine
CN210178498U (en) Energy-saving emission-reducing synergistic system for automobile
KR100692132B1 (en) Structure of cut-off solenoid injector
KR960012376B1 (en) Fuel ejecting apparatus
KR100333218B1 (en) liquid fuel feeding apparatus for LPG vehicles
KR200169740Y1 (en) Mixer of lpg fuel system for automobile
KR100264277B1 (en) Intake manifold for autombile
CN2300731Y (en) Circular air pressure booster for carburetor
SU1325181A1 (en) I.c.engine fuel system
KR200227777Y1 (en) High efficiency fuel suppling system using an ultrasonic vibrator
SU1746023A1 (en) Internal combustion engine fuel feed device
KR900008303Y1 (en) Device for mixing alcohol and gasoline for automobile
KR200309650Y1 (en) Air filter apparatus for supplying auxiliary fuel system of internal-combustion engine
KR200323426Y1 (en) Fuel saving apparatus for gasoline and LPG cars
KR19980087682A (en) Flame retardant feeder for internal combustion engines
SU1430576A1 (en) Fuel-feed system of internal combustion engine
KR960007906Y1 (en) Fuel ejecting apparatus
KR100379952B1 (en) Injection system of automobile using a air shroud tube

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080319

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080715