JPH08338317A - 内燃機関の吸入空気への噴霧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストの改良で、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。 【解決手段】 噴霧装置７は、エンジンの吸入空気内に
霧状の水（燃焼温度低減液）を噴射する。水供給源から
パイプ２１を介して導入された水は、筒状の多孔質体２
３の外面に均一に滲出される。多孔質体２３から滲出さ
れた水は、多孔質体２３と内筒２４との間の通路２５を
通って、吐出孔２７から吐出される。空気供給源からパ
イプ３５を介して内部に導入された空気は、内筒２４と
外筒２９との間の通路３９を通って吐出口４３から吐出
される。これにより、水圧と空気による負圧現象とで吐
出孔２７から霧状の水が噴霧される。水の吐出量は、水
圧と空気圧とによってコントロールできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】

【発明の実施の形態】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。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。

【００１４】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１
０〜２０μｍ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。

【００１５】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。

【００１６】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２
４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。

【００１７】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。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２
６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。

【００１８】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３
８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。

【００１９】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。

【００２０】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３
３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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】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。

【００２６】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５
０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５
７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。

【００２７】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。

【００２８】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７
２，７３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７
７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。

【００２９】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２
７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 ＝０．３ｍ
ｍ，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。

【００３０】また、通路７２に導入される水の圧力をＰ
₀ 、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。

【００３１】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。

【００３２】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。図６（ａ）は、インバータ１２（１
３）を同一ケースに内蔵したダイアフラム式のポンプ１
０（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，８４
ｂ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，８
６ｂが突設されており、このアーム支持体８６ａ，８６
ｂ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８
８ａ，８８ｂは、その中央部がダイアフラム８５ａ，８
５ｂ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。

【００３３】プレート８１には、空気導入室８４ａ，８
４ｂ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９
２ａ，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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】このように構成されたポンプによれば、 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。 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。 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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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ＮＡ
ＮＤゲート１０８の一方の入力端に入力される。ＮＡＮ
Ｄ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。

【００４０】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１
２３，１２４，１２５，１２６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１２４，１２
５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１２３，１２
４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１２９，１３
０，１３１，１３２は、逆電圧防止のために設けられて
いる。

【００４１】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１
１１による発振周波数の調整、又はフルブリッジ回路１
２２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。

【００４２】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。

【００４３】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１３
１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１
３４で３〜５分程度遅延させた後、リレースイッチ１３
５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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】

【発明の効果】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 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。

【図２】 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。

【図３】 図２におけるノズル部分の拡大断面図であ
る。

【図４】 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。

【図５】 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。

【図６】 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。

【図７】 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。

【図８】 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。

【図９】 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。

【符号の説明】

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、２２，５
２，７１…支持筒、２３…多孔質体、２４…内筒、２
５，３９，４１，５３，７２，７３…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、５
６，５７…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。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記噴霧装置本体は、 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内燃機
   関の吸入空気への噴霧装置。
2. 【請求項２】 前記緩衝部材は、前記燃焼温度低減液を
   その外面に均一に滲出させる筒状の多孔質体であること
   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。
3. 【請求項３】 前記緩衝部材は、先端に吐出孔が形成さ
   れたものであり、この吐出孔から前記燃焼温度低減液を
   吐出すると共に前記緩衝部材と前記内筒との間の空間に
   空気を導入し、前記吐出孔から吐出された燃焼温度低減
   液と前記導入された空気との混合気を前記内筒との間の
   通路に吐出するものである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。
4. 【請求項４】 前記緩衝部材に形成された吐出孔の孔径
   は、前記内筒に形成された吐出孔の孔径以下に設定さ
   れ、前記燃焼温度低減液の導入圧をＰ₀ 、前記緩衝部材
   と前記内筒との間の空間に導入される空気の導入圧をＰ
   ₁ 、前記内筒と前記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
   ていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸入
   空気への噴霧装置。
5. 【請求項５】 前記緩衝部材は、前記燃焼温度低減液の
   導入圧力が所定圧を超えたときに前記燃焼温度低減液を
   外部に導出させるための弁を備えたものであることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関の
   吸入空気への噴霧装置。
6. 【請求項６】 前記燃焼温度低減液は、メタノールを含
   むものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   一項記載の内燃機関の吸入空気への噴霧装置。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 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７記
   載の内燃機関の吸入空気への噴霧装置。
9. 【請求項９】 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乃至８の
   いずれか１項記載の内燃機関の吸入空気への噴霧装置。