JPH0396615A

JPH0396615A - 内燃機関の作動方法及び装置

Info

Publication number: JPH0396615A
Application number: JP14896090A
Authority: JP
Inventors: Oskar Schatz; オスカー．シャッツ
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1991-04-22
Also published as: DE3918597C2; DE3918597A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関の作動方法及び装置に係り、特に内燃
機関からの排気ガスを熱転換して汚染放出を減少させる
内燃機関の作動方法及び装置に関する。

（従来の技術）自動車エンジン触媒コンバータからの汚染放出を減らす
ため、特に三用途触媒コンバータが有効な装置として使
われ出しているが、この装置では、燃料の量と空気の量
との間の比率を正しく制御する必要があり、製造コスト
も上昇する。

また、触媒酸化を起すよう設計されたコンバータは、価
格が安いがＣＯ、燃えない炭化水素、すす、又は粒子の
放出を減らすだけである。

一方で内燃機関からの汚染の放出を減少させるために熱
転換装置が使用されている。この熱転換装置は排気ガス
内のＣＯ、炭化水素、すす又は粒子を酸化するのに十分
な高温状態に維持され、触媒材料を使用しなくても汚染
物質を減少させる。この場合必要な加熱効果を得てエン
ジン作動段階で、転換温度に達するために転換装置には
燃料バーナが設けられる。

（発明が解決しようとする課題〉触媒コンバータを使用すると内燃機関の排気ガスからの
汚染物質の放出を低減させ、合法的な放出量の近傍で車
両を走行させることができるが、触媒コンバータの製造
コストが高いために車両の価格が高くなる。また転換装
置を備えた車両は、燃料バーナ部分が大型化するために
、エンジン室を広くする必要がある。

本発明は前述したような排気ガス処理の現状に鑑みてな
されたものであり、その目的は低処理コストで排気ガス
を処理し車両の価格を上昇させないような内燃機関の作
動方法及び装置を提供することにある。また、本発明の
他の目的は車両に組み込んだ時に占有空間が小さく、小
型車にも組み込み可能な内燃機関の作動方法及び装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段〉前記目的を達或するために、方法の本発明では内燃機関
からの排気ガスを熱転換し、汚染物質の放出を減少させ
る内燃機関の作動方法において、内燃機関の作動が前記
熱転換に必要な温度以下で行われている時は、前記熱転
換に必要な温度は加熱手段により維持され、前記加熱手
段内で前記熱交換が行われるように構成されている。

また、前記目的を達或するために、装置の本発明では、
内燃機関と、この内燃機関からの排気ガスが導かれる排
気ガスダクトと、この排気ガスダクト内に配設され、排
気ガスの熱転換が行われる加熱手段とを有する構或とな
っている。

（作用）本発明では、内燃機関の作動が排気ガスの熱転換に必要
な温度以下で行われると、加熱手段によって熱転換に必
要な温度が維持され、この加熱手段内て′排気ガスの熱
転換が行われる。

本明細書、請求項、図面から明らかな本発明の目的を達
成するために、エンジン排気ガスが熱転換装置を通して
送られ、エンジンの作動状態で転換温度に達しない低い
温度では加熱手段によりこの転換温度が維持され、転換
はこの加熱装置内で行われる。

このために冷間からの始動時と、低速度又は低負荷での
エンジンの作動との両段階では、安い熱エネルギ源が利
用される。高い排気ガス温度を持つエンジン作動時に蓄
熱装置が必要な熱量をすでに貯えていて、冷間始動時や
低速度又は低負荷作動時では、この蓄熱装置の熱量で排
気ガス温度が転換温度に上昇させられる。このようにし
て低い汚染物放出率を持つ走行を小型車両に作動費用を
低減して行わせることが出来る。この場合転換が加熱装
置内で行われるから、方法を行うのに必要な装置に必要
な占有空間も小さく、小型車両にも取り付けられて使用
される。その上、商業用車両からすす又は粒子を減らす
ための通常の装置は、高価なので、本発明による装置は
これに対して製造コストを低減させた状態で使用される
。

本発明の方法の第■実施例では、エンジン排気ガスは蓄
熱装置を通って送られ、排気ガスの転換はその中で行わ
れる。本発明の別の好ましい態様によれば、エンジン排
気ガスは、排気ガス温度が蓄熱装置又は送熱流体に対す
る熱的公差を与える許容限度値より下である限り送熱流
体（熱をエンジン排気ガスと交換するため蓄熱装置を経
て供給される）により覆われる熱交換器を通って送られ
排気ガスの熱転換は熱交換器の中で行われる。

本発明による方法を行うための装置では、加熱装置が内
燃機関の排気ガス通路内に置かれて、熱転換装置が組立
てられ、エンジンの排気ガスを熱転換する。この装置の
好都合な実施例では、加熱装置が蓄熱装置であり、装置
は作動時に蓄熱装置によって期待される最大排気ガス温
度に設定される。

この場合例えば動作を比較的長く中断したあとでも必要
な温度に迅速に達成することが出来るためには、作動時
に予期される最大排気ガス温度にさらすことの出来ない
型の蓄熱装置を使うのが好都合である。排気ガス温度が
極めて高い時、蓄熱装置の過熱を防ぐため、本発明の有
利な態様では、加熱手段として熱交換器を使用し、熱交
換器を含む熱移送回路内に蓄熱装置が置かれ、且つ熱移
送回路内に置かれる送熱流体が熱移送回路から選択的に
抽出できるようになっている。

この事に関し、本発明の一つの態様では、熱交換器は送
熱流体用の熱移送回路内に配置され、ポンプは、補正容
器の中立高さよりも低い位置に配され、且つ補正容器と
熱交換器との間の流れの方向に置かれて、送熱流体の選
択的な抽出により熱交換器を分離する。本発明の他の態
様では、熱交換器が送熱流体用の熱移送回路内に置かれ
て補正容器より低い位置に配設れ、補正容器と熱交換器
との間の熱移送回路に流れの方向に遮断弁が設けられて
いる。そして熱交換器と補正容器との間に順にポンプ、
逆止弁及び蓄熱装置が配設され、ポンプによって送熱流
体が選択的に抽出され熱交換器が分離される。

（実施例〉第ｌ図乃至第３図に示すように、内燃機関１０内で作ら
れる排気ガスは排気ガスダクト１２から送り出され、こ
の排気ガスダクト１２は加熱装置と結合していて、排気
ガスダクト１２は排気ガスにより連続して覆われるが、
装置はあとで説明するように熱転換を行うように作られ
ている。第１図に示す装置の場合、加熱装置は蓄熱装置
１４で構或され、その入口室１８は排気ダクト１２の部
分２０を経てエンジン１０に結合され、その出口室２２
は排気ガスダクト１２の部分２４により排気ガス装置に
結合されている。

入口室１８は排気ガスが流される第工蓄熱室１９に連な
っている。この第工蓄熱室１９と平行に、第２蓄熱室２
３が配置され、この第２蓄熱室２３は出口室２２と結合
されている。第■蓄熱室１９から出る排気ガスは方向変
更室２１に流入され、この方向変更室２１は二つの蓄熱
室１９．　２３をまたぐようにして配置されていて、方
向変更室２１の中で排気ガスは出口室２２に流れる。入
口室１８、第１蓄熱室１９、方向変更室２１．出口室２
２及び第２蓄熱室２３は絶縁包体の中に置かれる。転換
に必要な空気は、転換装置から上流方向で即ち排気ガス
が蓄熱室１９に入る点からすぐ上流の空気結合体４０を
経て蓄熱装置１４の所で排気ガス内に供給される。或い
は方向変更室２１に近い点４０ａ、又は４０ｂの所で排
気ガスに供給され、これら空気は第１蓄熱室１９内で貯
えられた熱であり、すでに追加して加熱されており．、
これら三つの空気結合体は簡単のため一つの図面に示さ
れている。

この装置は、蓄熱装置１４が作動時に起る最大温度の排
気ガスにさらされていると言う仮定で設計される。もし
蓄熱装置１４がこれら温度で排気ガスにさらされないで
使われ、又は過度な圧力抵抗を発生する重いエンジン負
荷で使われれば熱転換装置は第２図、第３図に示すよう
熱交換器５０の型で設計される。また符号５４で示す蓄
熱装置は、熱交換器を含む熱移送回路５２を使って排気
ガスにより間接的に加熱される。

第２図又は第３図に示す本発明の実施例では、熱交換器
５０は排気ガスダクト１２の上に配設され、この熱交換
器５０は熱移送回路５２の中に含まれている。熱移送回
路５２はポンプ５６と熱移送回路内で循環する送熱流体
のための通風装置５７が設けられた貯蔵容器５８とを具
備している。熱移送回路内の液体の送熱流体で作動が行
われる場合、絶縁包体を通して延びる分岐ダクト２０．
　２４の垂直長さは、蓄熱装置５４内の高温の送熱流体
と、ポンプ５６が作動しない時に冷却され、且つ絶縁包
体の外側にある送熱流体との間に熱絶縁された境界層が
形或されるような長さに設定される。

第２図に示す実施例の場合、熱交換器５０は補正容器５
８より高い位置にあり、ポンプ５６が作動しない時、液
体の送熱流体は熱交換器５０がらその自重で排出され、
補正容器内の送熱流体の高さは作動時の高さ６４から休
止又は中立高さ６６に上昇する。

このようにして送熱流体が然交換器５０から排出される
ので、蓄熱装置５４が破損の危険を生ずるような温度ま
で加熱されることはない。熱移送回路５２が再び作動す
るようになると直ちに、ポンプ５６は作動を開始し、送
熱流体は補正容器５８から熱交換器５０を経て蓄熱装置
５４に流入し、熱交換器５０内に貯えられた熱を排気ガ
スに与えるか又は排気ガスからの熱を蓄熱装置５４に充
填するために移送する。

第３図に示す実施例では、補正容器５８は熱交換器５０
より高い位置に配設され、熱交換器５０と蓄熱装置５４
との間に、ポンプ方向に、ポンブ５６、逆止弁６８、及
び蓄熱装置５４がこの順序で配設される。

蓄熱装置５４の後段においてポンプ方向に、蓄熱装置５
４と熱交換器５０との間の熱移送回路に遮断弁７０が設
けられる。

この実施例では、熱交換器５０はポンプにより空にされ
、ポンプは遮断弁が閉じたあとで送熱流体を補正容器５
８内に送り込む。このため蓄熱装置５４とポンブ５６と
の間に逆止弁６８が設けられ、この逆止弁６８により逆
流が防止される。遮断弁７０を開いてから、送熱流体は
その自重で熱交換器５０内に流れ込む。熱交換器５０と
補正容器５８とは、釣合いのため空気ダクト７２により
互に結合されている。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明では内燃機関の作動
が排気ガスの熱転換に必要な温度以下で行われている時
には、加熱手段により熱転換に必要な温度が維持され、
加熱手段内で熱転換が行われるので、コストを向上させ
る触媒コンバータを使用せずに装置としては小型化の条
件を保って排気ガスの熱交換を行って汚染物質の放出を
低減した内燃機関の作動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、それぞれ本発明の第１の実施例乃
至第３の実施例の要部の構戒を示す説明図である。１０・・・エンジン、１２・・・排気ダクト、１４・・
・蓄熱装置、１８・・・入口室、１９・・・第１蓄熱室
、２０・・・部分、２２・・・出口室、２３・・・第２
蓄熱室、２４・・・部分、４０・・・空気結合体、５０
・・・熱交換器、５２・・・熱移送回路、５４・・・蓄
熱装置、５６・・・ポンプ、５７・・・通風装置、５８
・・・貯蔵容器、６４．　６６・・・高さ、６８・・・
逆止弁、７０・・・遮断弁、７２・・・空気ダクト。

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃機関からの排気ガスを熱転換し、汚染物質の放
出を減少させる内燃機関の作動方法において、内燃機関
の作動が前記熱転換に必要な温度以下で行われている時
は、前記熱転換に必要な温度は加熱手段により維持され
、前記加熱手段内で前記熱転換が行われることを特徴と
する内燃機関の作動方法。２、加熱手段が蓄熱装置であることを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の作動方法。３、請求項１に記載の内燃機関の作動方法において、加
熱手段が熱交換器と蓄熱装置とを具備し、熱転換が熱交
換器で行われることを特徴とする内燃機関の作動方法。４、内燃機関と、この内燃機関からの排気ガスが導かれ
る排気ガスダクトと、この排気ガスダクト内に配設され
、排気ガスの熱転換が行われる加熱手段とを有すること
を特徴とする内燃機関の作動方法。５、加熱手段が蓄熱装置であることを特徴とする請求項
４に記載の内燃機関の作動装置。６、請求項４に記載の内燃機関の作動装置において、加
熱手段が熱交換器で、この熱交換器に熱的に結合する熱
移送回路が設けられ、この熱移送回路に蓄熱装置が設け
られ、前記熱移送回路には送熱流体が流動自在に充填さ
れ、この送熱流体を前記熱移送回路から選択的に抽出す
る抽出手段とを有することを特徴とする内燃機関の作動
装置。７、請求項６に記載の内燃機関の作動装置において、熱
移送回路には補正容器とポンプが配設され、前記補正容
器は熱交換器よりも低い位置に配され、ポンプが前記補
正容器の中立高さより低い位置に配されていることを特
徴とする内燃機関の作動装置。８、請求項６に記載の内燃機関の作動装置において、加
熱手段が熱交換器で、この熱交換器に熱的に結合する熱
移送回路が設けられ、前記熱移送回路には送熱流体が流
動自在に充填され、前記熱移送回路には、前記熱交換器
よりも高い位置に補正容器が配設され、前記補正容器と
前記熱交換器間において、前記熱移送回路にポンプ方向
に遮断弁が設けられ、前記熱交換器と前記補正容器間に
おいて前記熱移送回路にポンプ方向にポンプ、逆止弁及
び蓄熱装置がこの順に配設されていることを特徴とする
内燃機関の作動装置。