JP2007315174A - エンジンの排ガス再循環及び触媒後処理式排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒子状物質の少いクリーンな排ガスをエンジンに再循環させることにより従来装置の欠点を解消すると共に、採取した排ガスに外部からの冷却を受けさせて従来装置の経済的不利益を改善する。
【解決手段】 エンジンの燃料吸入側にインテークマニホールドを、排出側にエクゾーストマニホールドをそれぞれ接続すると共に、上記エクゾーストマニホールドに接続されたエクゾーストパイプを延長して先端を大気中に開口し、該エクゾーストパイプの中間部に触媒を充填したケースを接続した構成において、
上記エクゾーストパイプにおける上記触媒よりも排出がわの位置に、外部と熱交換可能の長い排ガス再循環パイプの一端を接続し、他端を上記インテークマニホールドに接続した、
エンジンの排ガス再循環及び触媒後処理式排ガス浄化装置。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン及びガソリンエンジンにおいて、その排ガスに含まれる窒素酸化物及び粒子状物質を除去するため、エンジンからの排ガスをエンジンに再供給する排ガス再循環式、及び排ガスを最終的に触媒に通す触媒後処理式による排ガス浄化装置の改良に関する。

一般に、ディーゼルエンジンの排ガス中に生じる窒素酸化物は、エンジンに供給される空気の酸素過多と、エンジン内の高温燃焼とが、その発生原因とされている。

そこで、従来、排ガス中の窒素酸化物低減策として、エンジンの排出側に接続されたエクゾーストマニホールドと、エンジンの吸入側に接続されたインテークマニホールドとを排気再循環パイプにより接続すると共に、該再循環パイプに冷却装置を装着し、エンジンからエクゾーストマニホールド内に排出される酸素量の少い排ガスを冷却装置により冷却してエンジンに再供給することにより排ガス中の窒素酸化物を低減させる排ガス再循環及び触媒後処理式浄化装置が提案された。

しかし、上記のような従来の再循環式浄化装置では、エンゾーストマニホールド内に排出される排ガスには、多量の粒子状物質（特にカーボン）が含まれており、これがエンジンの燃焼室内に送りこまれると、燃焼の妨げとなり、又上記排ガスが、エクゾーストマニホールドから、触媒を備えるエクゾーストパイプを通って大気中に排出されるとき、触媒に目詰まりを生じさせ、しかも、これらの欠点は、エンジン駆動を継続するにつれ相乗的に増大していき、触媒については早期に機能不全に至る欠点があった。さらにエクゾーストマニホールドから採取する排ガスは高温であるため、再循環パイプに装着される冷却装置は熱交換率の高い高価なものを必要とする経済的不利益もあった。

本願発明は、粒子状物質の少いクリーンな排ガスをエンジンに再循環させることにより従来装置の欠点を解消すると共に、採取した排ガスに可能な限り外部からの冷却を受けさせて従来装置の経済的不利益を改善することを課題とする。

上記課題を解決する手段として、本願発明は、
エンジンの燃料吸入側にインテークマニホールドを、排出側にエクゾーストマニホールドをそれぞれ接続すると共に、上記エクゾーストマニホールドに接続されたエクゾーストパイプを延長して先端を大気中に開口し、該エクゾーストパイプの中間部に触媒を充填したケースを接続した構成において、
上記エクゾーストパイプにおける上記触媒よりも排出がわの位置に、外部と熱交換可能の長い排ガス再循環パイプの一端を接続し、他端を上記インテークマニホールドに接続した、
エンジンの排ガス再循環及び触媒後処理式排ガス浄化装置を提案する。

本願発明のエンジンの排ガス再循環及び触媒後処理式排ガス浄化装置によれば、触媒を通過した後の粒子状物質の少いクリーンな排ガスを再循環パイプを通じてエンジンに再循環させることができ、それにより従来装置におけるエンジンの燃焼に障害を与えたり、触媒の目詰まりや機能不全を来す欠点を解消することができ、しかも排ガスは、エンジンから離れたエクゾーストパイプの触媒より排出がわの位置から採取するから、採取された排ガスの温度は少なからず低下し、ついで排ガスは、外部と熱交換可能の長い排ガス再循環パイプを通じてエンジンに供給されるから、その再循環経路において排ガス温度がさらに低下し、それによりエンジンに温度の相当低下した排ガスを供給し、エンジンの燃焼温度を下げ、窒素酸化物の低減を実現できるのである。

一例として、排ガス中に含まれる粒子状物質は約９０％、窒素酸化物は約７０％低減することができた。

本願発明における上記「外部と熱交換可能の排ガス再循環パイプ」には、ステンレス鋼等でつくられた外周面に多数のフィンを突設されたパイプ、１本の元パイプから該元パイプと周径の複数のパイプを分岐し、該複数本の分岐パイプを再び１本の先パイプに集合接続し、各分岐パイプの外周面に多数のフィンを突設した複数分岐パイプ等が使用される。

以下図面を参照して本願発明の実施例について詳述する。
図１（イ）は大型自動車のディーゼルエンジンに実施した例で、ディーゼルエンジン（１）の燃焼吸入側にインテークマニホールド（２）を、排出側にエクゾーストマニホールド（３）をそれぞれ接続すると共に、上記エクゾーストマニホールド（３）に一端を接続されたエクゾーストパイプ（４）の先端のテールパイプ（５）を自動車の後端まで延長し、該エクゾーストパイプ（４）のエクゾーストマニホールド寄りの位置に、触媒を充填された触媒ケース（６）を接続してある。

上記のような構成において、上記エクゾーストパイプ（４）における上記触媒ケース（６）より排出がわで、テールパイプ（５）寄りの位置に、外周面に多数のフィン（８）…を全長に突設してなる長い排ガス再循環パイプ（７）の一端部を接続し、他端部をエンジン（１）がわへ延長して上記インテークマニホールド（２）に接続してある。

上記再循環パイプ（７）の一端と、エクゾーストパイプ（４）の接続部内には、同図（ロ）に示すように再循環パイプ（７）の吸入口（１２）における排出がわ口縁に、上記触媒ケース（６）がわへ傾斜してエクゾーストパイプ（４）内に突出するダンパー（１３）を突設してある。（９）は燃料吸入パイプ、（１０）はエアクリーナー、（１１）はエンジンを空冷するファンである。

上例の作用は次のようである。ディーゼルエンジン（１）の駆動によりエクゾーストマニホールド（３）に高温の排気ガスが排出され、該高温排ガスをエクゾーストパイプ（４）を経てほとんど高温のまま触媒ケース（６）に送り、そこで触媒の作用により粒子状物質を除き、クリーンな排ガスとして次のエクゾーストパイプ（４）に通過させ、その間外気温により相当冷却してテールパイプ（５）から大気中に放出する。

上記テールパイプ（５）の手前において、排ガス再循環パイプ（７）の一端から温度の相当低下したクリーン排ガスを採取し、これを再循環パイプ（７）内を通過させてインテークマニホールド（２）がわへ送り、その間外周面のフィン（８）…により外気と熱交換を行ってクリーン排ガスをさらに冷却して温度を低下させ、かくして酸素が少く、温度が低く、しかも粒子状物質の少いクリーン排ガスとして燃料とともにエンジンの燃焼室に送りこむ。それにより新たな排気ガス中には、窒素酸化物及び粒子状物質が低減された。

図２の他の実施例は、１本の元パイプ（１４ａ）から、該パイプ（１４ａ）と同径で外周面に多数のフィン（８ａ）…をそれぞれ突設された２本のパイプ（１５ａ）、（１５ａ）を分岐し、両分岐パイプ（１５ａ）、（１５ａ）の先端を、上記元パイプ（１４ａ）と同径の１本の先パイプ（１６a）に集合接続した２分岐パイプからなる排ガス再循環パイプ（７ａ）を使用し、他の構造は図１(イ)、（ロ）と実質的に同一の例である。

本例では、採取した排ガスを２本の分岐パイプ（１５ａ）、（１５ａ）内を低速で流通させ、その間に有効な冷却を行う。

さらに他の実施例として、上記各例における排ガス再循環パイプ（７）、（７ａ）の中間部に、排ガスを冷却するための空冷又は水冷式冷却器を装着した例も提供される。この場合、冷却器は熱交換率の低い廉価なもので足りる。

（イ）本願発明の全体を示す略線図である。（ロ）排ガス再循環パイプとエクゾーストパイプとの接続部分の拡大縦断面図である。 他の実施例の一部省略略線図である。

符号の説明

１、１ａ ディーゼルエンジン
２、２ａ インテークマニホールド
３、３ａ エクゾーストマニホールド
４、４ａ エクゾーストパイプ
６、６ａ 触媒ケース
７、７ａ 排ガス再循環パイプ

Claims (1)

1. エンジンの燃料吸入側にインテークマニホールドを、排出側にエクゾーストマニホールドをそれぞれ接続すると共に、上記エクゾーストマニホールドに接続されたエクゾーストパイプを延長して先端を大気中に開口し、該エクゾーストパイプの中間部に触媒を充填したケースを接続した構成において、
   上記エクゾーストパイプにおける上記触媒よりも排出がわの位置に、外部と熱交換可能の長い排ガス再循環パイプの一端を接続し、他端を上記インテークマニホールドに接続した、
   エンジンの排ガス再循環及び触媒後処理式排ガス浄化装置。
   
   

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