JPS59180021A - 内燃機関の排ガスからの固体成分を除去する装置 - Google Patents

内燃機関の排ガスからの固体成分を除去する装置

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JPS59180021A
JPS59180021A JP59054604A JP5460484A JPS59180021A JP S59180021 A JPS59180021 A JP S59180021A JP 59054604 A JP59054604 A JP 59054604A JP 5460484 A JP5460484 A JP 5460484A JP S59180021 A JPS59180021 A JP S59180021A
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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】 本発明は、固体成分を、排ガス中に含量れる固体成分を
分離しかつこの固体成分を抜取りのために内燃機関の吸
気側に返送￥ろことができる、排ガスン貫流させろ分離
装置を有する内燃機関の排ガスから除去する装置から出
発する。
このような装置は、西ドイツ国特許公開公報第３０４１
０７０号によって公知である。この場合、この特許公開
公報の目的は、内燃機関の排ガスが２つの部分流に分割
され、それによって（５） 一方の部分流が固体成分又はカーボンブラックの含Ｎを
増大し、他方の部分流が固体成分及びカーがンブラック
を十分に含んでいないという原理から出発する。カーボ
ンブラック含量が増大した排ガス部分流は、内燃機関の
排ガス返送の範囲内で燃焼に再び供給される。この場合
、２つの排がスの流れに分割するための分離装置として
は、西ドイツ国特許第２１／）０４１５号明細書によっ
て公知の構造の渦動分離器が使用されろ。しかし、この
特許明細書に開示された装置は、全負荷の際に排がスの
返送が全く不可能であるという欠点を有する。この目的
のために、そこで、全負荷運転の際にカーボンブラック
含量が増大した排ガス部分流を清浄化のために固体フィ
ルターによる代りに内燃機関の吸気側に送ることが提案
される。
同様の構造の装置は、西ドイツ国特許第２８５３４８１
号明細書によって公知であるが、この場合には、排ガス
はサイクロン中に導入さｎ、このサイクロン中で排ガス
の固体成分又はカ（４） 一ポンブラックは分離されるはずである。サイクロンの
漏斗端部は、この公知の装置の場合に配量装置を有し、
かつ排ガス返送管に接続されている。排ガスの濁り度に
相当して公知の装置によって配量弁は、分離し１こカー
ボンブラックを運搬する排ガス返送量が全負荷の際の２
％と、部分的負荷の際の最大５０チとの間にある程度に
制御される。しかし、このようなサイクロンを使用する
場合、その機能は、全負荷運転の際に内燃機関が排ガス
返送を完全に中断しなければならない場合にはもはや保
証されない。更に、このような装置の場合、カーボンブ
ラックは、排ガスと一緒に戸外に達する。
それとは異なり、分離装置が分離した固体成分を収容す
るための貯蔵容器を有し、内燃機関の運転パラメーター
に応じて貯蔵容器の排出口を内燃機関の吸気側に案内さ
れかつ付加的にキャリヤー媒体を導く導管と結合するこ
とができる装置が制御装置乞有することを特徴とする、
本発明による装置は、長い全負荷運転の場合でも排がス
の清浄化を行なうことができかつ環境中へのカーボンブ
ラックの放出ケ減少させるという利点？有する。好１し
くに、カーボンブラックは、この運転時間中に中間貯蔵
され、その後に部分的負荷運転の際に中間貯蔵容器を抜
き取るために排がスと一緒に排ガス返送量として後燃焼
のために内燃機関に再び供給される。
更に、特に好捷しくけ、本発明の１つの形成によれば、
分離し１こカーぜンブラック又は分離し１こ固体成分は
、キャリヤー媒体としての新しい空気と一緒に内燃機関
に供給される。この場合、内燃機関の使用混合物の負荷
は、排ガスによって著しく僅かに維持され、したがって
全負荷運転の際にも好ましくカーボンブラックは、内燃
機関の燃焼特性に対して著しい欠点を有することなしに
後燃焼のために内燃機関に再び供給される。
分離装置として特許請求の範囲第６項記載の分離装置ケ
使用しかつ排がス中のカーボンブラック含量を特許請求
の範囲第７項記載の装置中で凝集させることによって大
きい粒子に形成させる場合、前記装置は特に有効である
。
前記した解決法の好ましい他の形成は、特許請求の範囲
第２項〜第５項又は第８項〜第１１項のいずれか１項に
示した手段によって与えられる。
本発明の３つの実施例は、図面に図示されており、次の
記載で詳説される。
第１図には、吸気管２及び排気管３を有する内燃機関が
略示されている。排気管３中ては、次になお詳記される
構造及び機能の凝集器５が配置されている。史に、この
凝集器には、排気管中で分離装置６が後接されており、
この分離装置から排気管は、場合によっては消音器を介
して戸外に開口している。分離装置の実施態様は、１つ
の実施例で第２図及び第６図で示されており、次に詳記
さｆＬ７；）。第１図如略示した分離装置６は、排ガス
の分離した固体成分を沈積させるために貯蔵容器８を有
する。この貯蔵容器の１つの適当な個所、殊に最も低い
個所には（７） 、排出口９が設けられており、この排出口にはｉｊｆ　
Ｍ　ｒｃ弁１０が後接されている。この弁１０は、電気
制御装置１２によって特に電気的に制御することができ
る。この弁には、排ガス返送管１４が接続され、この排
ガス返送管は、内燃機関の吸気管２に案内されている。
第１図による形成の場合、殊に内燃機関が自然発火型内
燃機関である場合には、例えばカーボンブラック粒子の
ような固体の不純物を有する排ガスは、内燃機関１によ
って放出される。このカーボンブラック粒子は、通常排
がス中で著しく微細に分布して存在しており、このこと
は、カーボンブラック粒子を分離するために著しく微細
なフィルターを必要とするであろう。この場合、このよ
うなフィルターは、著しく迅速に閉塞され、排ガス系中
での流れ抵抗、ひいては内部排ガス返送の割合を上昇さ
せ、かつ著しく迅速に使用不可能になる。殊に、このよ
うなフィルターは、著しく屡々整備しなげればならず、
それに応じて費用がかかり、そ扛ヲ怠れば故障し易い〇
（８） しかし、なお記載すべき凝集器５により、徽細なカーボ
ンブラック成分は、大きいカーボンブラック凝集塊に集
合させろことができ、したがってこのカーボンブラック
凝集塊は、簡単に分離することができる。第１図による
形成の場合には、本発明によれば、フィルターの代りに
一般に遠心分離機として作業する分離装置が使用される
。この分離装置において、大きいカーボンブラック凝集
塊は、貯蔵容器８中で捕集され、次いで排ガス返送管１
４を介して内燃機関の吸気側に再び供給することができ
る。このカーボンブラック粒子は、内燃機関の燃焼室中
で燃焼されろ。しかし、排ガスの返送は、内燃機関の全
作業範囲内では不可能であるので、排ガス返送管１４中
には、弁１０が設けられており、この弁によって排ガス
返送管は遮断することができるが、この弁によって内燃
機関の全吸気容量に対して返送される排ガスの割合を制
御することもできろ。殊に、全負荷運転の場合、内燃機
関は、完全な効率をもたらさなければならす、この目的
のためには、屡々既に燃料含量が増大しｊこ使用混合物
が供給されろ。従って、この作業範囲内での排ガスの返
送は、阻止されなければならない。しかし、寸さにこの
作業範囲内で拡大されたカーボンブラック形成の危険は
、特に自然発火型内燃機関の場合に大きく、したがって
固体成分又はカーボンブラックは、分離装置によって強
化されて分離される。この分離した量は、本発明によれ
ば、貯蔵容器８中で中間貯蔵され、部分的負荷運転への
内燃機関の作業交換の際に排ガス返送量を介して再び導
出することができる。
弁１０は、制御装置によって一面で負荷に応じて開閉さ
れ、付加的に別の作業パラメーターに応じて返送される
排ガスを配量する。弁の開閉のためには、例えば内燃機
関の運転温度又は内燃機関の無負荷運転のようななお他
のパラメーターを加えることができ、この場合高過ぎろ
排ガス返送速度は、同様に不利に作用しつる。
第２図及び第６図は、分離装置６の横断面及び縦断面を
示し、この場合こｆＬらの図面は、同様に略示されてい
る。ケーシング１６中には、ケーシングよりも小さい長
さの拡がりを有王ろ円筒体１７が配置されている（第６
図）。浸漬管１８及び１９は、円筒体１７の軸と同軸で
対称的に両側から円筒体中に突入し、これらの浸漬管は
、円筒体を去った後にケーシング１６の壁体を貫通し、
場合によっては一緒に導かれた後に排気管として戸外に
開口するか又は排ガス消音器中で開口する。この円筒体
の前面の代りにこの平面には、それぞ扛閉鎖円板２０及
び２１が設けられており、これらの閉鎖円板は、浸漬管
１８又は１９によって支持され、かつ円形で円筒体１７
と同心的に配置されて円筒体の外被面に向ってそれぞれ
環状スリン１−２３．２４を空けており、この環状スリ
ットを介して円筒体１７の内部は、ケーシング１６の内
部と結合している。更に、ケーシング１６に横断面で矩
形の通路２５は、開口し、この通路は、凝集器５の下流
で排気管と結合している。矩形の通路（１１） は、円筒体１７の全長上に拡がり、この円筒体の全長に
わたって接線方向で開口している。通路２５０円筒体へ
の入口で半径方向に内在する入口縁部は、入口リップ２
６として形成さｎており、この入口リップは、矩形の通
路２５の横断面を円筒体１７の入口で僅かに減少させろ
。
円筒体１７の下方のケーシング１６の底面２８は、漏斗
形に形成されており、かつ最も低い位置で排出口９を有
し、この排出口は、弁１０を後接している。このような
分離装置は、既に西ドイツ国特許公開公報第２８３２０
に）７号の記載によって公知である。
分離装置は、次のように作業する二大きい凝集塊のカー
ボンブラック成分含量が増大した排ガスは、矩形の通路
２５を介して円筒体１７中に入り、この円筒体中で渦動
を発生させ、この場合この渦動け、入口リップ２６によ
って促進される。従って、円筒体１７中の排ガスは、高
速回転にもたらされ、その結果遠心力の作用下でカーボ
ンブラック成分は、外へ向って円筒体（１２） １７の半径方向の壁体へ運搬されろ。渦動が低下した場
合、純粋な排ガスは、浸漬管１８及び１９を介して外へ
向って導出されろ。円筒体１７の半径方向の壁体に治っ
て渦動する固体成分、大きい凝集塊のカーボンブラック
成分、は、スリブ）２３．２４Ｙ介して円筒体１７から
出ることができ、静められたがス媒体中でケーシングの
漏斗形底面２８に沈降する。この捕集室は、第１図で８
で示された貯蔵容器である。
この装置は、排出口９を介してカーボンブラックが搬出
されるか搬出されないかとは無関係にその機能の点で好
ましい。円筒体１７の半径方向の壁体に隣接して存在す
るカーボンブラック成分は、常に新しく流扛ろカーボン
ブラック成分によってケーシング１６の内部圧力とは無
関係に絶えず軸線方向に外へ向って押しやられる。
分離は、作用が完全であればあるほど、排ガスから運搬
される固体成分は、［１丁大きくなる。固体成分を拡大
するための凝集器は、第４図によろ実７Ａ態様ケ有する
ことができろ。この第４図に略示した凝集器は、導電性
材料からの第１の中空シリンダ２９と、第１の中空シリ
ンダ２９と同軸でこの中空シリンダ中に配置され１こ、
同様に導電性材料からの小直径の第２の中空シリンダ３
０とからなる。第１の中空シリンダの前面は、絶縁材料
からの円板３１及び３２によって閉鎖されており、同時
に第２の中空シリンダ３０ｘ支持する１こめに使用され
ろ。排ガス管３は、第１の中空シリンダ２９の１端で開
口し、この排ガス管は、第１の中空シリンダ２９の対向
せろ端部で再び出て、分離装置６に案内さ扛ろ。第１の
中空シリンダ２９は、第１電極として使用されかつアー
スと結合しており、第２の中空シリンダ３０は、第２電
極として使用されかつ高電圧源の陽極と結合している。
従って、２つの中空シリンダの間に電界が発生するが、
この電界は、両電極間にコロナ放電を起こ丁か又は両電
極間の環状空間中で流れる排ガスをイオン化する程度の
強さではない。しかし、高い電界強度によって導電性粒
子に静電誘導によって電荷移動が生じ、それによってカ
ーボンブラック粒子を誘電性にするか又は電気双極子３
３に変換する。史に、電界によって今や誘電性のカーボ
ンブラック成分は、電界曲線に沿って配列し、単一に分
極化し、個々のカーボンブラック粒子は、その電気的引
力の作用下で付着することができ、かつ大きいカーボン
ブラック凝集塊を形成することができる。カーボンブラ
ック粒子３３の静電誘導−又は分極化現象が強ければ強
いほど、誘電率は大きくなるか又はカーボンブラック粒
子の導電性は改善されかつ印加した電界強度Ｅは′！、
丁１す高くなる。このような凝集器は、電極間に良好に
電流が全（涜れず、したがって装置が殆んど電流の使用
なしに作業するという利点ン有する。
付加的に電界は、音波発生器３４により発生させること
ができろ音場をなお重畳させろことができろ。この音場
は、カーボンブラック粒子を付加的に振動運動にも１こ
らし、それによって（ＩＤ〕 膜集過程の範囲を強化させろことができる。更に、凝集
器５の作用の強化は、凝集器ケ去る排ガス量の一部を返
送管３５ケ介して再び中空シリンダ２９の排ガス管３の
入口に導（ことによって行なうことができる。流れを生
じさせるために、返送管３５の入口の排ガス管は、ベン
チュリ管３６として形成するのが好ましい。
第５図による形成は、第１図による形成に比して変換さ
れた実施態様？略示する。第１図による実施態様の場合
にキャリヤー媒体の沈積したカーボンブラックは、排ガ
ス返送量の形で内燃機関１の吸気側に運搬され、この場
合好ブしくけ、排ガス返送量は分離装置から取り除かれ
た。ところで、第５図による実施態様によれば、分離装
置６の貯蔵容器８は、新しい空気に貫流し、カーボンブ
ラックは、新しい空気の量によって吸気側に供給されろ
。この目的のために、新しい空気の導管３８から空気バ
イパス管３９は分岐し、このバイパス管は、貯蔵容器８
の片側で開口し、かつこの貯蔵容器を排出口９に（１６
） より再び退く。貯蔵容器８からの退去後、バイパス管３
９には、同様に弁１０が配置されており、この弁は、電
気制御装置１２′によって制御される。バイパス管３９
中で流れを生じさせろために、新しい空気の導管３８は
、特にバイパス管３９の開口の範囲内でベンチュリ管４
０として形成されている。弁１０は、負荷に応じて電気
制御装置１２′によって制御することができ、この場合
排ガス返送？有する第１図による形成とは異なり全負荷
運転の場合にもカーボンブラックを負荷する新しい空気
？内燃機関に供給することができる。そおというのも、
カーボンプラックケ付加的に燃焼させろことによって酸
素の重要でない量のみを必要とし、し１こがって燃焼特
性を損なわないからである。
もう１つの実施例は、部分的に第６図で略示されている
。この場合、貯蔵容器８の排出口９′は、直接に新しい
空気の導管４１に開口し、この導管は、第５図による実
施例の場合と同様に内燃機関１の吸気側に案内されてい
る。新しい空気の導管４１には、弁４２が配置されてお
り、この弁は、第５図による実施例の場合と比較可能な
方法で電気開閉装置１２“によって制御される。排出口
９′は、第６図による実施例の場合、この排出１］で流
過する空気量によってカーボンブラックを貯蔵容器８か
ら搬出するようにインゼクタデートとじて形成されてい
る。この場合、カーボンブラックは、貯蔵容器８の最も
低い位置で捕集されかつ排出口９′を、新しい空気の導
管４１中への排ガスの流出欠十分に阻止する程度に閉鎖
する。貯蔵容器８と、新しい空気の導管４１との間の結
合は、例えば羽根車ｒ−１・のような別の他のケゝ−ト
によって行なうこともできる。
更に、分離した固体成分ケ新しい空気又はキャリヤー媒
体としての返送される排ガス中に搬出することによって
貯蔵容器を保護することの代りに、キャリヤー媒体とし
て内燃機関の燃焼室中での燃焼に関与する液体又はガス
状媒体を便用Ｔろこともできる。この媒体は、例えば液
体又はガス状燃料であることができ、この場合カーボン
ブラック成分は、この燃料中に溶がして運搬され、この
燃料は、内燃機関の作業要件に応じて配量されろ。
【図面の簡単な説明】
第１図は、貯蔵容器を排がス返送管により保護する第１
の実施例を示す略図、第２図は、第１図による実施例で
使用されろ種類の分離装置を示す横断面図、第６図は、
第２図による分離装置を示す縦断面図、第４図は、第１
図による分離装置に対して提案された、カーボンブラッ
ク成分を凝集させる装置の１つの実施態様を示す略図、
第５図は、分離装置の貯蔵容器を貫流する新しい空気に
よって保護する第２の実施例を示テ略図、かつ第６図は
、排出口がキャリヤー媒体としての空気を導く導管中に
開口し、その際搬出すべき、分離し１こ固体成分それ自
体によってギヤリヤー媒体を導く導管と、分離装置との
間のガス結合を阻止する第６の実施例を示す略図である
。 （１９） ２・・内燃機関の吸気側、５・・・凝集器、６・・分離
装置、８・・貯蔵容器、９，２３．２４・・排出口、１
０．１２・・制御装置、１４．　３８．　３９゜４１・
・・導管、１７・・−円筒体、１８．１９・・・浸漬管
、２９．３０・排気管装置、３４・・音波発生器、３５
・・返送管、３９・・新しい空気の導管（２０） ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　固体成分を、排ガス中に含１れろ固４４分を分離
    しかつこの固体成分？抜取りのゲこめに内燃機関の吸気
    側に返送することができる、排ガスを貫流させる分離装
    置を有する内燃機関の排ガスから除去する装置において
    、分離装置（６）が分離した固体成分を収容するだめの
    貯蔵容器（８）な有し、内燃機関の運転パラメーターに
    応じて貯蔵容器（８）の排出口（９）を内燃機関の吸気
    側（２）に案内されかつ付加的にキャリヤー媒体を導く
    導管（１４，３９，３８，４１）と結合Ｔることができ
    る装置が制御装置（１２，１０）２有することを特徴と
    する、内燃機関の排ガスからの固体成分を除去する装置
    。 ２、貯蔵容器（８）が新しい空気の導管（３９）中に配
    置されており、この導管の出口が貯蔵容器で排出口（９
    ）として形成されており、この導管が制御装置（１２）
    によって制御される弁（１０）によって遮断可能であり
    かつ内燃機関の吸気側に案内されている、特許請求の範
    囲第１項記載の装置。 ６、　貯蔵容器（８）が排出口として使用されるケ８−
    トにより排出可能であり、この場合貯蔵容器と導管（４
    １）との間のガス結合が搬出丁べき、貯蔵容器（８）中
    に捕集された固体成分の量によって阻止可能であり、導
    管がキャリヤー媒体として新しい空気化内燃機関の吸気
    側に導（、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、　４管（１４）によってキャリヤー媒体として排ガ
    スを内燃機関の吸気側に送入することができる、特許請
    求の範囲第１項記載の装置５、導管によって内燃機関の
    燃焼室中で燃焼過程に関与する液体を導くことができる
    、特許請求の範囲第１積記載の装置。 ６　分離装置（６）として遠心分離の原理により作業￥
    る自体公知の装置が使用される、特許請求の範囲第１項
    〜第５項のいす扛か１項に記載の装置。 ７　分離装置が接線方向に排ガスの流れが流れ込む円筒
    体（１７）Ｙ有し、この円筒体の前面で同軸で円筒体中
    に浸漬管（１８，１９）が清浄化し１こ排ガスの出口の
    １こめに設けられており、この円筒体の円周半径の範囲
    内で出口（２３，２４）が貯蔵容器（８）中のカーボン
    ブラック成分ケ導出するために設けられている、特許請
    求の範囲第６項記載の装置。 ８、　分離装置（６）に排ガス中で導かれろ固体成分を
    拡大させるための装置（５）（凝集器）が前接されてい
    る、特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記
    載の装置。 ９　凝集器が電界を有する排気管装置（２９゜３０）か
    らなり、この電界の電界強度がイオン化電界強度よりも
    低（、電界によって排気管装置に通される固体成分が静
    電騎導によって電気双極子に分極化可能である、特許請
    求の範囲＄８項記載の装置。 １０　　排気管装置（２９，３０）の出［１からその入
    口に１で返送管（３５）が配置きれている、特許請求の
    範囲第９項記載の装置。 １１、電界に音波発生器（３４）が共属しており、この
    音波発生器によって排気管装置中で作用する音場が発生
    可能である、特許請求の範囲第９項又は第１０項に記載
    の装置。
JP59054604A 1983-03-25 1984-03-23 内燃機関の排ガスからの固体成分を除去する装置 Pending JPS59180021A (ja)

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FR2543216A1 (fr) 1984-09-28
FR2543216B1 (fr) 1988-08-26
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