JPS5844858B2 - Gasoline engine - Google Patents

Gasoline engine

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Publication number
JPS5844858B2
JPS5844858B2 JP46103663A JP10366371A JPS5844858B2 JP S5844858 B2 JPS5844858 B2 JP S5844858B2 JP 46103663 A JP46103663 A JP 46103663A JP 10366371 A JP10366371 A JP 10366371A JP S5844858 B2 JPS5844858 B2 JP S5844858B2
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
recirculation
air
fuel
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JP46103663A
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Japanese (ja)
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照夫 山内
寅三 西宮
宣茂 大山
幸男 宝諸
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 近年自動車の急激な増加に伴い、自動車の排気ガスによ
る大気汚染の問題が国内、国外を問わず大きな社会問題
として取りあげられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION With the rapid increase in the number of automobiles in recent years, the problem of air pollution caused by automobile exhaust gas has been taken up as a major social problem both domestically and internationally.

周知のようにガソリンエンジンの排気ガス中には不完全
燃焼にもとづく一酸化炭素(CO)、炭酸水素(HC)
、および空気中の酸素(02)と窒素(N2)の熱解離
にもとづく窒素酸化物(NOx )が含まれている。
As is well known, exhaust gas from gasoline engines contains carbon monoxide (CO) and hydrogen carbonate (HC) due to incomplete combustion.
, and nitrogen oxides (NOx) derived from the thermal dissociation of oxygen (02) and nitrogen (N2) in the air.

そして、これらの有害成分が大気に放出されると光化学
反応によるスモッグの形成、人間の目に対する刺激など
の感作用をもたらし、社会環境衛生上、上記排気ガス濃
度は厳しく規制されつつある。
When these harmful components are released into the atmosphere, they result in the formation of smog through photochemical reactions and sensitizing effects such as irritation to human eyes, and the concentration of the exhaust gas is being strictly regulated from the viewpoint of social and environmental health.

規制値が厳しくなるに伴い、種々の浄化装置が開発され
ているが、それらを大別すると(1)燃料供給装置の改
良、(2)エンジンの完全燃焼をはかるための点火系お
よび燃焼室の改善、(3)排気後処理による有害ガスの
無害化が上げられる。
As regulatory values become stricter, various purification devices have been developed, but they can be broadly divided into (1) improvements to fuel supply devices, (2) improvements to the ignition system and combustion chamber to ensure complete engine combustion. and (3) detoxification of harmful gases through exhaust post-treatment.

そして、(1)の燃料供給装置の改良に関しては、気化
器の改良、コンピュータ制御のガソリン噴射装置、吸入
空気温度制御装置、複式加熱吸気管などの採用により年
々排気濃度は低減している。
Regarding (1) improvements in fuel supply systems, the exhaust gas concentration has been reduced year by year through improvements in carburetors, computer-controlled gasoline injection systems, intake air temperature control systems, dual heating intake pipes, etc.

また、(2)に関しては、燃焼室のクエンチ域の減少、
点火時期遅延による排気ガス温度の増大、吸気弁制御に
よる混合気孔れの増大、バルブオーバラップの縮小によ
る残留ガスの低減、低圧縮化、排気還流による燃焼温度
の制御などの方策がとられている。
Regarding (2), the reduction of the quench region of the combustion chamber,
Measures taken include increasing exhaust gas temperature by delaying ignition timing, increasing air mixture porosity by controlling intake valves, reducing residual gas by reducing valve overlap, lowering compression, and controlling combustion temperature by exhaust gas recirculation. .

また(3)に関しては空気噴射による再燃焼リアクタ、
点火プラグを具備したアフタバーナ、および各種の酸化
、還元触媒コンバータ、微粒子をとらえるサイクロンな
どが開発されている。
Regarding (3), a re-combustion reactor using air injection,
Afterburners equipped with spark plugs, various oxidation and reduction catalytic converters, and cyclones that trap particulates have been developed.

実際には上記の方策を種々組み合わせなげれば排気濃度
を大巾に低減することは困難である。
In reality, it is difficult to significantly reduce the exhaust gas concentration unless various of the above measures are combined.

ここにCOおよびHCは燃焼温度を高め完全燃焼に近づ
けることによって低減される。
Here, CO and HC are reduced by increasing the combustion temperature to bring it closer to complete combustion.

すなわち混合気の空燃比を理論混合比以上にすると酸素
が過剰になりCOは0.2%以下になる。
That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made to be equal to or higher than the stoichiometric mixture ratio, oxygen becomes excessive and CO becomes 0.2% or less.

またHCも理論混合比以上に混合気を薄めると燃焼室壁
面などのクエンチ域に残留するHCのみとなり、排気行
程および排気管の途中でHCを約1000℃程度に加熱
して再燃焼させればほとんど無害化することができる。
In addition, if the HC mixture is diluted beyond the stoichiometric ratio, only HC will remain in the quench area such as the wall of the combustion chamber. It can be rendered almost harmless.

クエンチ域の少ない燃焼室、点火時期遅延による排気ガ
ス温度の増大、空気噴射による再燃焼リアクタなどを適
宜組み合わせることによってCo、HCの低減はすでに
ある程度まで遠戚されている。
The reduction of Co and HC has already been achieved to some extent by appropriately combining combustion chambers with small quench regions, increased exhaust gas temperature due to ignition timing delay, and reburning reactors using air injection.

CO,HCの低減に関してはさらに燃料供給装置を改良
し、エンジンにおける混合気の分配、加減速時に際する
混合気の正確な制御と動特性を改善すれは実用性を有す
る上記浄化装置の組み合わせでCOlおよびHCの低減
を遠戚することは比較的容易である。
In order to reduce CO and HC, it is possible to further improve the fuel supply system, improve the distribution of the air-fuel mixture in the engine, and improve the accurate control and dynamic characteristics of the air-fuel mixture during acceleration and deceleration by combining the above purification devices with practicality. It is relatively easy to correlate the reduction in COI and HC.

しかるにNOxは02とN2の熱解離によって発生する
ものであり、その発生は燃焼ガスの温度が1600°C
以上から顕著になり、温度が高くなるとNOx濃度は急
激に増大する。
However, NOx is generated by thermal dissociation of 02 and N2, and its generation occurs when the temperature of the combustion gas is 1600°C.
This becomes noticeable from the above, and as the temperature rises, the NOx concentration increases rapidly.

ガソリンエンジンにおいては燃焼ガス温度が約3000
℃に達する時もあり、NOxは4000ppm程度にな
る。
In a gasoline engine, the combustion gas temperature is approximately 3000
℃, and NOx levels reach around 4,000 ppm.

ここにNOxを低減するためには燃焼温度を低下させる
か、混合気を濃くして酸素不足の状態で燃焼させる必要
がある。
In order to reduce NOx, it is necessary to lower the combustion temperature or enrich the air-fuel mixture to cause combustion in an oxygen-deficient state.

単純には点火時期を遅らせて上死点後の膨張行程におい
て燃焼させれば定容燃焼からずれ定圧燃焼に近くなるの
で温度上昇を抑止し、NOxの発生を低減することがで
きる。
Simply, if the ignition timing is delayed and combustion is performed in the expansion stroke after top dead center, the combustion will deviate from constant volume combustion and become closer to constant pressure combustion, thereby suppressing temperature rise and reducing the generation of NOx.

しかしエンジンのシリンダ容積はかぎられているので点
火時期をおくらせるほど膨張行程の終期まで燃焼が継続
し、燃焼エネルギーのうち有効に出力として利用される
エネルギーが低下してしまう。
However, since the cylinder capacity of an engine is limited, the more the ignition timing is delayed, the more combustion will continue until the end of the expansion stroke, and the amount of combustion energy that can be effectively used as output will decrease.

したがってみかげ上NOx濃度は低下するが出力も低下
するので同一車速を維持するためには多量の燃料を必要
とし、大気に放出されるNOxの重量は大差ない結果に
なる。
Therefore, although the NOx concentration apparently decreases, the output also decreases, so a large amount of fuel is required to maintain the same vehicle speed, and the weight of NOx released into the atmosphere does not change much.

また燃焼温度を低下させるため混合気を排気ガスで希釈
することも考えられる。
It is also conceivable to dilute the air-fuel mixture with exhaust gas in order to lower the combustion temperature.

混合気中の単位体積あたりの燃料の量を一定にした場合
、不活性のガスの割合が大きくなるほど酸素が少なくな
り、燃焼にあづかる燃料の量が多くなる結果燃焼温度が
低下する。
When the amount of fuel per unit volume in the air-fuel mixture is constant, the larger the proportion of inert gas, the less oxygen there is, and the larger the amount of fuel participating in combustion, the lower the combustion temperature.

また混合気中の単位体積あたりの空燃比を一定にした場
合は不活性ガスの割合が大きくなるほど熱容量が増大し
燃焼温度が低下する。
Furthermore, when the air-fuel ratio per unit volume in the air-fuel mixture is kept constant, the larger the proportion of inert gas is, the larger the heat capacity is and the lower the combustion temperature is.

したがって排気ガスの還流量を増加すれば燃焼温度が低
下しNOx の発生を低減することができる。
Therefore, by increasing the recirculation amount of exhaust gas, the combustion temperature can be lowered and the generation of NOx can be reduced.

このように排気還流装置はNOxの低減に対して最も有
効な手段の一つであるが、NOx を大巾に低減するた
めには吸気量の30%程度の排気ガスを還流する必要が
あり、このような多量の排気ガスを還流すると混合気の
着火がきわめて困難になる。
As described above, exhaust gas recirculation equipment is one of the most effective means for reducing NOx, but in order to significantly reduce NOx, it is necessary to recirculate approximately 30% of the intake air volume. When such a large amount of exhaust gas is recirculated, it becomes extremely difficult to ignite the air-fuel mixture.

これを補うため点火エネルギの増大をはかり、従来の2
0〜40ミリジユールを100〜500ミリジユールま
で高めて着火の安定をはかることも考えられているが、
点火エネルギの増大のみで燃焼室全域の焼室の安定化を
はかることは困難である。
To compensate for this, the ignition energy was increased and the conventional 2
It is being considered to increase the ignition level from 0 to 40 millijoules to 100 to 500 millijoules to stabilize ignition.
It is difficult to stabilize the entire combustion chamber by simply increasing the ignition energy.

また排気ガスを多量に還流した場合混合気を過濃によれ
ば着火の安定性を増すことは可能であるが、このような
過濃混合気を使用した場合にはCo、HCが急激に増大
し、再燃焼時の温度が1000℃を大巾に越え、リアク
タ、あるいは触媒コンバータの耐久性を著しく阻害する
結果を招く欠点がある。
Furthermore, when a large amount of exhaust gas is recirculated, it is possible to increase the stability of ignition by making the mixture too rich, but if such a rich mixture is used, Co and HC will rapidly increase. However, there is a drawback that the temperature during re-combustion greatly exceeds 1000° C., which significantly impairs the durability of the reactor or catalytic converter.

したがって排気還流装置によるNOxの低減にも限界が
あり、従来のエンジンにおいてはNOxの低減に対して
さらに還元触媒が必要となる。
Therefore, there is a limit to the reduction of NOx by the exhaust gas recirculation device, and in conventional engines, a reduction catalyst is further required to reduce NOx.

還元触媒は通常C01HCなどによってNOxの酸素を
還元するものであるが、還元触媒を有効に作動させるに
は上記還元用のCO,HCまたは触媒によって02濃度
を厳しく制御する必要がある。
The reduction catalyst normally reduces the oxygen of NOx using CO1HC or the like, but in order to effectively operate the reduction catalyst, it is necessary to strictly control the O2 concentration using the reducing CO, HC or the catalyst.

しかるに従来の気化器ではエンジンの過渡運転時におけ
る空燃比を正確に制御することはきわめて困難であり、
化学プラントなどのようによく制御された条件下におけ
る還元触媒と比較して、エンジンのように温度、混合比
、排気量などが時々刻刻変化する状態における還元触媒
の作用はきわめて不確実なものとなる。
However, with conventional carburetors, it is extremely difficult to accurately control the air-fuel ratio during transient engine operation.
Compared to a reduction catalyst under well-controlled conditions such as in a chemical plant, the action of a reduction catalyst is extremely uncertain under conditions such as an engine where temperature, mixture ratio, displacement, etc. change from time to time. becomes.

以上述べたごとく、従来の装置を単に組み合わせただけ
ではCo、HCおよびNOxの濃度を大巾に低減するこ
とは困難であり、実用性のある無公害エンジンは現時点
ではまだ遠戚されていない。
As described above, it is difficult to significantly reduce the concentrations of Co, HC, and NOx by simply combining conventional devices, and a practical pollution-free engine has not yet been developed.

本発明の目的は、燃料の経済性をそこなうことなく、C
O,HCおよびNOx の排出を大巾に少なくしたガソ
リンエンジンの排気ガス浄化装置を提供するにある。
The object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for a gasoline engine that greatly reduces emissions of O, HC, and NOx.

特に希薄混合気で完全燃焼しかつ充分な出力を得られる
ような混合気の供給手段、点火手段、排気還流手段、お
よび再燃焼手段を具備するエンジンの排気ガス浄化装置
を提供するにある。
In particular, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an engine, which is equipped with an air-fuel mixture supply means, an ignition means, an exhaust gas recirculation means, and a re-combustion means, so that a lean air-fuel mixture can be completely combusted and sufficient output can be obtained.

本発明の特徴は、混合気の空燃比が20〜28になるよ
うな混合気を燃料供給装置から供給すると共にこの混合
気を気化装置によって均質、均一化し、更に排気還流通
路から供給される排気ガス量を絞弁の開度および還流制
御弁の上流の圧力に依存して制御し、かつ、各シリンダ
に多数個の点火プラグを装着し、燃焼室の多数個所から
着火することにより着火の安定および燃焼継続時間の短
縮をはかり、希薄混合気での完全燃焼および出力、熱効
率の増大を遠戚して、エンジンから放出されるC01H
CおよびNOxを大巾に低減し、さらにエンジンから放
出される微量のHC,COをリアクタで無害化させ消音
器を介して大気に放出するようにしたものである。
The present invention is characterized by supplying a mixture with an air-fuel ratio of 20 to 28 from a fuel supply device, homogenizing this mixture by a vaporization device, and further supplying exhaust gas from an exhaust gas recirculation passage. Stable ignition is achieved by controlling the amount of gas depending on the opening of the throttle valve and the pressure upstream of the recirculation control valve, and by installing multiple spark plugs in each cylinder and igniting from multiple locations in the combustion chamber. C01H emitted from the engine aims to shorten the combustion duration, achieve complete combustion with a lean mixture, and increase output and thermal efficiency.
In addition to significantly reducing C and NOx, the small amounts of HC and CO emitted from the engine are rendered harmless in a reactor and released into the atmosphere via a muffler.

以下本発明の一実施例を図面によって詳細に説明する。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において、1はエンジン、2は点火プラグ、3は
吸気管、4は排気管、5は気化装置、6はリアクタ、7
は点火装置、8はバッテリ、9は排気還流装置、10は
消音器、11はエアクリーナである。
In Fig. 1, 1 is an engine, 2 is a spark plug, 3 is an intake pipe, 4 is an exhaust pipe, 5 is a carburetor, 6 is a reactor, and 7
8 is an ignition device, 8 is a battery, 9 is an exhaust gas recirculation device, 10 is a muffler, and 11 is an air cleaner.

12は気化器で気化装置5の通路13に接続されている
A vaporizer 12 is connected to a passage 13 of the vaporizer 5.

リアクタ6は排気管4の途中に取り付けられ、またリア
クタ6には加熱用バーナ14が設置されている。
The reactor 6 is attached in the middle of the exhaust pipe 4, and a heating burner 14 is installed in the reactor 6.

気化器12の入口はエアクリーナ11のフィルタエレメ
ントの下流に接続される。
The inlet of the vaporizer 12 is connected downstream of the filter element of the air cleaner 11.

気化器12の出口は気化装置5に連通しており、気化器
12の混合気は吸気管3を通ってエンジン1に供給され
るように構成されている。
The outlet of the carburetor 12 communicates with the carburetor 5, and the air-fuel mixture of the carburetor 12 is configured to be supplied to the engine 1 through the intake pipe 3.

ここで、リアクタ6で発生する熱は気化装置5に伝えら
れ、気化器12より供給された燃料と空気の混合気を加
熱し、混合気を均質、均一化している。
Here, the heat generated in the reactor 6 is transmitted to the vaporizer 5, which heats the mixture of fuel and air supplied from the vaporizer 12, thereby making the mixture homogeneous and uniform.

そして、排気還流装置9は第2図に示す構成となってい
る。
The exhaust gas recirculation device 9 has a configuration shown in FIG.

排気管4内の排気ガスの一部を排気還流管15を通して
サイクロン16に導き排気中のごみを除去してから、排
気ガスを還流量制御弁17に供給し、排気還流管18か
ら気化装置5内に排気ガスの一部を供給する。
A part of the exhaust gas in the exhaust pipe 4 is guided to the cyclone 16 through the exhaust recirculation pipe 15 to remove dust in the exhaust gas, and then the exhaust gas is supplied to the recirculation amount control valve 17 and passed through the exhaust recirculation pipe 18 to the vaporizer 5. A portion of the exhaust gas is supplied to the inside.

排気還流量は第3図に示したように本発明においては負
荷に応じて排気還流率(排気還流量/吸入空気量)が0
曲線のように制御することが望ましい。
As shown in Fig. 3, in the present invention, the exhaust gas recirculation rate (exhaust gas recirculation amount/intake air amount) is 0 depending on the load.
It is desirable to control it like a curve.

この理由は、スロットルバルブ19の開度が比較的小さ
い場合負荷が小さいのでNOxの発生が少なく、またス
ロットルバルブ19の開度が大きいと出力が要求される
からであり、そしてこの間の領域で自動車が最も多く運
転されるので、この領域で排気ガスの還流を多くしてや
ればNOx を合理的に低減できるからである。
The reason for this is that when the opening degree of the throttle valve 19 is relatively small, the load is small, so less NOx is generated, and when the opening degree of the throttle valve 19 is large, output is required. This is because NOx can be reasonably reduced by increasing the recirculation of exhaust gas in this region, since this region is operated the most.

還流量制御弁17は第2図に示したようなポペット弁か
、あるいはバタフライ弁など任意のものでよいが、この
弁のリフトは気化器12のスロットルバルブ19と連動
して変化することができる。
The reflux control valve 17 may be any type such as a poppet valve as shown in FIG. 2 or a butterfly valve, and the lift of this valve can be changed in conjunction with the throttle valve 19 of the carburetor 12. .

スロットルパル7”19のレバー20、ロッド21、レ
バー22、ロッド23の組み合わせにより、気化器12
のスロットルバルブ19が開くと還流量制御弁17のリ
フトが増大するようになっている。
The combination of the lever 20, rod 21, lever 22, and rod 23 of the throttle pal 7''19 allows the carburetor 12
When the throttle valve 19 opens, the lift of the recirculation amount control valve 17 increases.

ここに気化器12のスロットルバルブ19と還流量制御
弁17の関係は高負荷になる程遠流量制御弁17の開度
が小さくなるようにリンク機構が決められている。
The relationship between the throttle valve 19 of the carburetor 12 and the reflux control valve 17 is such that the link mechanism is determined such that the higher the load, the smaller the opening degree of the remote flow control valve 17.

すなわち、スロットルバルブ19が全開になる途中で還
流量制御弁17の開度が大きくなり、スロットルバルブ
19が全開になると還流量制御弁17の開度を小さくす
るリンク機構は例えば第2図において、レバー20、ロ
ッド21およびレバー22の関係をスロットルバルブ1
9が全開になる途中でロッド23を最大リフトまで変化
させ、スロットルバルブ19が全開になるとロッド23
のリフトを小さくするようなリンク機構を採用すれば良
い。
That is, the opening degree of the recirculation amount control valve 17 increases while the throttle valve 19 is fully opened, and the linkage mechanism that reduces the opening degree of the recirculation amount control valve 17 when the throttle valve 19 becomes fully open is, for example, as shown in FIG. The relationship between the lever 20, rod 21 and lever 22 is as follows from the throttle valve 1.
9 is fully open, change the rod 23 to the maximum lift, and when the throttle valve 19 is fully open, the rod 23
It is sufficient to adopt a link mechanism that reduces the lift.

このようなリンク機構はクランク、カム機構として良く
知られているものである。
Such a link mechanism is well known as a crank or cam mechanism.

したがってスロットルバルブ19の開度が大きくなると
、還流量制御弁17のリフトを減するようにリンク機構
を構成してやれば、第3図に示した0曲線のような特性
を得ることができる。
Therefore, if the link mechanism is configured to reduce the lift of the recirculation amount control valve 17 when the opening degree of the throttle valve 19 increases, a characteristic like the zero curve shown in FIG. 3 can be obtained.

また、還流制御弁17のリフトが一定であっても排気ガ
ス還流量は還流量制御弁17上流の排圧によっても変化
するのでこの補償装置が必要である。
Further, even if the lift of the recirculation control valve 17 is constant, the amount of exhaust gas recirculation also changes depending on the exhaust pressure upstream of the recirculation amount control valve 17, so this compensation device is necessary.

このため、還流量制御弁17の入口の圧力の変化による
排気還流率の変動を防止するため、ロッド23の途中に
ベロー24を設置し、たわみ管25によって還流量制御
弁110入口の排気圧力をベロー24に導き、排気圧力
が高くなるに応じてベローが膨張し、還流量制御弁17
のリフトを減じ、還流率の変動を抑止することができる
Therefore, in order to prevent fluctuations in the exhaust gas recirculation rate due to changes in the pressure at the inlet of the recirculation amount control valve 17, a bellows 24 is installed in the middle of the rod 23, and a flexible pipe 25 controls the exhaust pressure at the inlet of the recirculation amount control valve 110. The bellows expands as the exhaust pressure increases, and the return flow control valve 17
It is possible to reduce the lift and suppress fluctuations in the reflux rate.

なぜなら、排気ガス還流量は基本的に還流制御弁17の
開度および還流量制御弁17の上下流の圧力差によって
定めるが、排圧の変化によってこの排気ガス還流量が変
動する場合があるからである。
This is because the amount of exhaust gas recirculation is basically determined by the opening degree of the recirculation control valve 17 and the pressure difference between the upstream and downstream sides of the recirculation amount control valve 17, but the amount of exhaust gas recirculation may fluctuate due to changes in exhaust pressure. It is.

例えば、絞弁19の開度が一定、吸気圧力が一定の場合
、すなわち吸入空気量が一定の運転条件を考えると、還
流量制御弁17の開度も一定で吸気圧力も一定のため排
気ガス還流量は排圧によって決められるが、ベロー24
がない場合排気系の抵抗が大きくなると排圧が上昇し排
気ガス還流量が増大する問題がある。
For example, if the opening degree of the throttle valve 19 is constant and the intake pressure is constant, that is, considering the operating conditions where the amount of intake air is constant, the opening degree of the recirculation amount control valve 17 is also constant and the intake pressure is also constant, so that the exhaust gas The reflux amount is determined by the exhaust pressure, but the bellows 24
Without it, there is a problem in that when the resistance of the exhaust system increases, the exhaust pressure increases and the amount of exhaust gas recirculation increases.

ここで、排気系の抵抗は排気系に設けた消音器10や排
気管路の油煙の付着による経年的な抵抗増加によって発
生する。
Here, the resistance of the exhaust system is caused by an increase in resistance over time due to the adhesion of oil smoke to the muffler 10 provided in the exhaust system and the exhaust pipe.

したがって、この場合空気流量が一定であるので排気ガ
スの還流率が増大し燃焼が不安定になる問題がある。
Therefore, in this case, since the air flow rate is constant, there is a problem that the recirculation rate of exhaust gas increases and combustion becomes unstable.

これに対し本発明の場合、ベロー24によって排圧の変
化の補償を行うようにしているため排気ガスの還流率が
不必要に増大せず燃焼を不安化するということが防止で
きるものである。
On the other hand, in the case of the present invention, since the bellows 24 compensates for changes in exhaust pressure, the recirculation rate of exhaust gas does not increase unnecessarily and combustion becomes unstable.

特に稀薄混合気を用いた場合には排気ガスの還流量の変
動による燃焼の不安定化は致命的であり、この点から排
圧による還流量制御弁17の補償は効果的である。
Particularly when a lean mixture is used, destabilization of combustion due to fluctuations in the amount of recirculation of exhaust gas is fatal, and from this point of view, compensation of the recirculation amount control valve 17 using exhaust pressure is effective.

サラにベロー26によって、ロッド21を駆動し、温度
が低(・ときはベロー26が収縮し、レバー22の支点
を変化することによって、還流量制御弁17のリフトを
小さくし、第3図のび曲線に示したような値に還流率を
設定することができる。
The rod 21 is driven by the bellows 26, and when the temperature is low, the bellows 26 contracts, and by changing the fulcrum of the lever 22, the lift of the reflux control valve 17 is reduced, and the lift of the reflux control valve 17 is reduced. The reflux rate can be set to a value as shown in the curve.

一般にエンジンの温度が低い状態では窒素酸化物の発生
が小さく還流率を小さくすることは問題なL゛。
Generally, when the engine temperature is low, the generation of nitrogen oxides is small and it is problematic to reduce the reflux rate.

以上のような横取において、気化器12から供給された
燃料は気化装置5により加熱され、気化装置5内で空燃
比20〜28付近の混合気が均質、均一化される。
In the above-described interception, the fuel supplied from the carburetor 12 is heated by the vaporizer 5, and the air-fuel mixture at an air-fuel ratio of around 20 to 28 is homogenized within the vaporizer 5.

ここで空燃比20〜28付近の混合気を使用する理由は
次の通りである。
The reason for using an air-fuel mixture with an air-fuel ratio of around 20 to 28 is as follows.

すなわち、NOxの発生量は空燃比16〜17をピーク
にして混合気が濃くなる場合と薄くなる場合で減少する
ものである。
That is, the amount of NOx generated peaks at an air-fuel ratio of 16 to 17 and decreases depending on whether the air-fuel mixture becomes rich or lean.

そして燃料消費量の関係から使用する混合気は薄い方が
有利である。
In terms of fuel consumption, it is advantageous to use a lean mixture.

一方、混合気が薄くても空燃比18〜19付近では依然
として比較的NOxの発生量は大きく、空燃比20以上
でNOx は大きく減少するようになっている。
On the other hand, even if the air-fuel mixture is lean, the amount of NOx generated is still relatively large at air-fuel ratios around 18 to 19, and NOx significantly decreases at air-fuel ratios of 20 or higher.

したがって、空燃比20以上の混合気を安定して燃焼し
てやれば、NOxおよびHC,COを従来に比べ大きく
低減できるものである。
Therefore, if an air-fuel mixture with an air-fuel ratio of 20 or higher is stably combusted, NOx, HC, and CO can be significantly reduced compared to the conventional method.

尚、あまり空燃比を大きくすると燃焼が不安定になる問
題があり、その限界は空燃比28程度である。
Incidentally, if the air-fuel ratio is increased too much, there is a problem that combustion becomes unstable, and the limit thereof is about 28.

そして、このような混合気を使用すれはNOxおよびH
C,COはかなり低減されるが、更にNOxおよびHC
,Coを低減するには排気ガスの還流および排気ガスの
再燃焼を行うことが有利である。
If such a mixture is used, NOx and H
Although C and CO are significantly reduced, NOx and HC
, Co, it is advantageous to recirculate the exhaust gas and reburn the exhaust gas.

このため、本発明では正確な排気ガスの還流を行うよう
に第2図に示すような装置で排気ガスの還流量制御を行
っている。
Therefore, in the present invention, the amount of exhaust gas recirculation is controlled using a device as shown in FIG. 2 so as to accurately recirculate the exhaust gas.

また排気ガスが第3図のような曲線に基づいて供給され
るため、最もNOx が発生しやすい領域で混合気中の
酸素量は減少しているので更にNOxの発生を抑制する
ことができる。
Furthermore, since the exhaust gas is supplied according to the curve shown in FIG. 3, the amount of oxygen in the air-fuel mixture is reduced in the region where NOx is most likely to be generated, making it possible to further suppress the generation of NOx.

次に、混合気はエンジンに供給されるが、混合気は20
〜28程度の薄いものであり、通常の点火プラグで着火
しても充分出力が得られない問題がある。
Next, the mixture is supplied to the engine, but the mixture is 20
The spark plug is thin, with a diameter of about 2.8 mm, and there is a problem in that even if it is ignited with a normal spark plug, sufficient output cannot be obtained.

そこで2個の点火プラグ2を設置して点火エネルギを高
めて着火するため、混合気の燃焼速度は早くなり、希薄
混合気による出力低下を防止している。
Therefore, two spark plugs 2 are installed to increase the ignition energy for ignition, which increases the combustion speed of the air-fuel mixture and prevents a decrease in output due to a lean air-fuel mixture.

このように希薄混合気を用いているためC01HCの発
生量は少なく、かつ排気ガスの還流による不活性ガスの
導入によってNOxを低減し、更に2個の点火プラグに
よって着火することにより、混合気の燃焼速度を早め出
力低下を補償できるものである。
Since a lean mixture is used in this way, the amount of CO1HC generated is small, NOx is reduced by introducing inert gas through exhaust gas recirculation, and the mixture is ignited by two spark plugs. This can accelerate the combustion rate and compensate for the decrease in output.

更に排気管には酸化用のリアクタ6が設けられているた
め、エンジンで燃焼できなかったC01HCを浄化する
ことが可能となるものである。
Furthermore, since the exhaust pipe is provided with an oxidizing reactor 6, it is possible to purify the C01HC that could not be combusted by the engine.

以上述べた通り、本発明はエンジンに供給される混合気
の空燃比を20〜28に制御してNOx、HC,COの
発生量自体を少なくすると共に、更にNOxの発生しや
すい領域で排気ガスの還流量を正確に増大して混合気中
の酸素量を低減することによってHC,CO,NOxを
低減できる最適雰囲気を作り、その結果に基づく出力低
下を複数の点火プラグによって着火することで防止し、
更にリアクタでHC,Coを減少するようにしたので、
排気ガスの有効な低減と出力の低下を防止できるもので
ある。
As described above, the present invention reduces the amount of NOx, HC, and CO generated by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to 20 to 28, and further reduces the amount of exhaust gas generated in the region where NOx is likely to be generated. Creates an optimal atmosphere that can reduce HC, CO, and NOx by accurately increasing the amount of reflux and reducing the amount of oxygen in the mixture, and prevents the resulting drop in output by igniting with multiple spark plugs. death,
Furthermore, we reduced HC and Co in the reactor, so
This makes it possible to effectively reduce exhaust gas and prevent a decrease in output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明になるガソリンエンジンの排気ガス浄化
装置の構成図、第2図は排気還流装置の構成図、第3図
は排気還流特性図である。 1・・・・・・エンジン、2・・・・・・点火プラグ、
5・・・・・・気化装置、6・・・・・・リアクタ、9
・・・・・・排気還流装置、12・・・・・・気化器、
15・・・・・・排気還流管、17・・・・・・還流制
御弁、19・・・・・・スロットルバルブ、24・・・
・・・ベローズ
FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas purification device for a gasoline engine according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an exhaust gas recirculation device, and FIG. 3 is a diagram of exhaust gas recirculation characteristics. 1... Engine, 2... Spark plug,
5... vaporizer, 6... reactor, 9
...Exhaust recirculation device, 12...Carburizer,
15... Exhaust recirculation pipe, 17... Reflux control valve, 19... Throttle valve, 24...
...Bellows

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 通常の運転状態でエンジン燃焼室内の空燃比が空燃
比20〜28付近である混合気を供給する燃料供給装置
と、前記燃料供給装置の後流に接続され吸入混合気を加
熱する気化装置と、各エンジン燃焼室毎に複数個設置さ
れた点火プラグを有する点火装置と、排気管の途中に形
成された酸化反応装置と、前記酸化反応装置下流の前記
排気管に設けた消音器と、前記酸化反応装置と前記消音
器の間の前記排気管と前記燃料供給装置に設けた絞弁の
下流とを連通ずる排気還流装置と、前記排気還流通路の
途中に設げられ前記絞弁の開度に依存して前記排気還流
通路を流れる排気ガスを制御する還流制御弁と、前記還
流制御弁の上流の圧力が高くなる程前記絞弁の開度に依
存して決められた前記還流制御弁の開度を小さくするよ
うに補償する排圧補償手段とよりなるガソリンエンジン
の排気ガス浄化装置。
1. A fuel supply device that supplies a mixture whose air-fuel ratio in the engine combustion chamber is around 20 to 28 under normal operating conditions; and a vaporization device that is connected to the wake of the fuel supply device and heats the intake air-fuel mixture. , an ignition device having a plurality of spark plugs installed in each engine combustion chamber; an oxidation reaction device formed in the middle of an exhaust pipe; a muffler provided in the exhaust pipe downstream of the oxidation reaction device; an exhaust gas recirculation device that communicates the exhaust pipe between the oxidation reaction device and the muffler with a downstream side of a throttle valve provided in the fuel supply device; and an opening degree of the throttle valve provided in the middle of the exhaust gas recirculation passage. a recirculation control valve that controls exhaust gas flowing through the exhaust recirculation passage depending on the flow rate of the recirculation control valve; An exhaust gas purification device for a gasoline engine comprising an exhaust pressure compensating means for compensating to reduce the opening degree.
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