JPS63212758A

JPS63212758A - デイ−ゼル機関駆動法

Info

Publication number: JPS63212758A
Application number: JP62044098A
Authority: JP
Inventors: Kunio Terao; 邦夫寺尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-28
Filing date: 1987-02-28
Publication date: 1988-09-05

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〕本発明はディーゼル機関駆動法に関し、詳しくは、ディ
ーゼルエンジンから排出される排ガス中の有害成分を減
少させるディーゼル機関駆動法に関する。

〔発明の背景〕

ディーゼルエンジンは内燃機関として効率が高いこと、
燃料コストが低いことなどの理由から自動車その他の駆
動用内燃機関として広く利用されている。しかし、排ガ
ス中に煤煙、　ＮＯｘ等の有害成分が含まれるため、環
境汚染防止の立場か、らこれら有害成分を低減させるこ
とが社会的に要請されている。したがって、従来よりを
害成分を低減させる手段が種々研究されている。そのう
ちの手段として、排出される有害成分を除去するセラミ
ックフィルター□を設けて、排ガスを濾過して煤煙を除
去する方法、触媒を担持させた担体を充填筒に詰め、そ
の中に排ガスを通過させて有害成分を分解除去する方法
がある。これらの方法はいずれもエンジンの運転中にフ
ィルターや充填筒が煤煙等で閉塞して、エンジンの運転
が出来なくなると言う問題がある。この問題を解決する
ため、セラミックフィルターや触媒充填筒に閉塞した煤
煙等を電気的に、或いは燃料を添加して燃焼させる方て
熔融すると言う問題がある。そのため、上述の方法は未
だ実用化されていない、他の手段として、過給器等によ
ってディーゼルエンジンへの給気圧力を高くして燃焼さ
せ、煤煙の発生を抑制する方法もある。この方法は、高
温に耐える特殊なエンジンを必要とする以外に、ＮＯＸ
はかえって増加するなどの問題がある。

そこで最近、酸素濃度を高めた空気を給気してディーゼ
ルエンジンを駆動する方法が提案された。

この方法においても煤煙は減少するが、ＮＯＸは増加す
る。したがって、この方法も、排ガス中の有害成分を低
減するという問題を解決しない。また、エンジンから排
出される排ガスを一部リサイクルするディーゼル機関駆
動法も提案された。この方法は、煤煙量があまりにも多
くなるため、機関系の摩耗閉塞等の問題が避けられず、
実用化されて大気中の空気よりも酸素濃度を高めた酸素
富化空気と、エンジンより排出される排気の一部とを用
いることにより、最終的に排出される排気中の煤煙やＮ
ＯＸ等の有害成分を著しく低減せしめ得ることを見出し
た。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の知見に基いてなされたものであり、排
ガス中の有害成分の濃度を低下させ、且つ放出する排ガ
ス量を減少せしめることにより有害成分の排出を効果的
に低減できるディーゼル機関駆動法を提供するものであ
る。

〔発明の構成〕

本発明は、酸素濃度が大気中の濃度より高い酸ることを
特徴とするディーゼル機関駆動法にあり、この構成によ
って前記目的を達成する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示実施例によって説明する。

なお、以下の説明において、酸素過剰率（λ）排ガス循
環率（Ｒ）及び給気（又は空気）燃料比（ＭＲ）はそれ
ぞれ下記式で定義される。

燃料に対する理論酸素量第１図はＭＲと排ガス中の煤煙濃度、　ＮＯＸ　７１度
の関係を示すグラフ、第２図はλを排ガスの煤煙。

ＮＯｘ濃度が低くなる一定に保ち、且つＭＲも一定とし
たときの酸素富化空気の酸素濃度とＲの関係を示すグラ
フ、第３図は本発明の駆動法によりλを第２図と同じ値
に北うにＲを変化させて運転した場合の排ガス中のＮＯ
Ｘ濃度を示すグラフ、第４図は本発明の駆動法を実施す
る駆動装置の例を示す概要構成図である。

第１図において、実線で示した１−Ｎｏ□、１−ＮＯ。

ｔ−ｃは、通常空気すなわち、酸素濃度（体積百分率）
が２０．９％のの空気だけを排ガス循環なしで給気して
、エンジンの回転数１５０Ｏｒｐｍ＋の一定で運転した
場合の排ガス中のそれぞれＮＯ，、ＮＯ，煤煙濃度を示
し、破線で示した２−ＮＯ□、　　２−ＮＯ，２−Ｃは
、酸素濃度２５％の酸素富化空気とエンジン排ガスの２
５％の循環排ガスとを給気して、同じ回転数で運転した
場合のそれぞれＮＯ□、ＮＯ９煤煙濃度を示している。

第１図の結果によれば、酸素富化空気と′ＪｒＪ’ＦＪ
排ガスとを給気した本発明の駆動法においては、回転数
１５００Ｏｒｐｍで運転できるＭＲのすべてに亘って従
来の駆動法よりも煤煙濃度は大幅に低下する。

これに対し、ＮＯは若干増加し、Ｎｏｔは大きな増加を
示している。

しかし、ＮＯはＭＲ２５程度以下で減少傾向を示し、Ｎ
Ｏ，はＭＲ３０以下で急激に減少している。これよりＮ
ＯＸも低減し得る運転領域があることが分かる。

従来の通常空気を給気する駆動法では、空気燃料比すな
わちＭＲを変えることしかで−きなかったが酸素富化空
気と循環排ガスを給気する本発明駆動法ではλをはり一
定に保、った状態で給気の酸素濃度等を変えることがで
き、それによって排ガス中の有害成分１自を低減するこ
とが可能である。これについて説明すると、通常空気で
運転する場合の理論空気燃料比は略１５で、最も高いエ
ンジン出力を得るためにはその１．６倍程度の過剰の空
気を必要とし、そのＭＲは２４前後となる。これに対し
、酸素富化空気と循環排ガスで運転する場合は、理論空
気燃料比の代わりに理論酸素量を基準にするのが適当で
あり、理論酸素量に対する給気酸素量の比すなわちλが
１．２〜１．８、好ましく４’ｊ１．２〜１．５となる
ように排ガス循環率をＲを制御すると、排ガス中の有害
成分を通常空気で運転した場合よりも低減できることが
分かった。このことは、エンジンの回転数とは無関係に
成り立ち、酸素富化空気の酸素濃度が大気の酸素濃度の
２０．９％より高ければ、λが上述の条件を満足するよ
うにＲを制御することで、煤煙、　ＮＯＸを低減すると
言う効果が得られるが、特に大きな効果が期待出来る好
ましい酸素濃度は２２％以上である。酸素濃度が４０％
を超える範囲では、循環排ガスの比率が実質的に変わら
なくなるので、酸素濃度をそれ程高めてもあまり大きな
効果は期待できない。

第２図は、種々の酸素濃度の酸素富化空気を用い、エン
ジンの運転範囲である種々のＭＲについて、λ−１，４
５を鉄めの循環排ガスのエンジン排ガスに対する比率Ｒ
％を示している。ｌの増加あるいは減少と共にＲを増加
あるいは減少させ、λが１．４５の一定となるように給
気コントロールをすれば、常に排気ガスをクリーンな状
態に保つ運転が可能になる。なお、エンジンの通常運転
範囲はＭＲ−２２〜６０である。そして、第２図に見る
ように、本発明駆動法によれば、排ガスの循環比率が３
０乃至８０％までも高い値でエンジンの運転が可能であ
るということは、驚くべきことである。

第３図は、酸素濃度２５％の酸素富化空気を用い、λ−
１，４５が保たれるようにＭＲの変化に対応してＲを２
０〜６０％の範囲で変化させ、エンジンの回転数を１５
００５９　ｒｐｍの一定とした場合の排ガス中のＮｏ。

ＮＯ□濃度を破線の２−ＮＯ，２−Ｎｏｔで示しており
、実線の１−ＮＯ，１−Ｎｏｔは第１図と同じ従来の駆
動法の結果である。この図に見る通り、ＮＯ，ＮＯ意の
濃度も従来の駆動法より下げることができ、さらに、実
際に排出される排ガスの量が従来の１７３以下にもなる
ことから、有害成分の総排出量を極めて少なくすること
ができる。

第３図に示したような運転は、第４図に示したような装
置によって行うことができる。第４図において、１はデ
ィーゼルエンジン、２は排ガス路、３は循環排ガス路、
４は排ガス排出路、５は排出ガス、６は循環排ガスの調
節弁、７は循環排ガス冷却用の放熱フィン、８は酸素富
化空気の発生装置、９は酸素富化空気路、１０は酸素富
化空気の調節弁である。この装置は、酸素富化空気と循
環排ガスを混合してからエンジンｌへ給気するようにし
ており、調節弁１０は一定にして、調節弁６だけをエン
ジン１に供給する燃料の量に応じて制御することでも目
的を達成し得るが、λを一定に制御するのに調節弁１０
もエンジン１への燃料供給量に応じて調節するのが好ま
しい、この装置に限らず、両ガスを別々にエンジンに給
気するようにしてもよい、この場合は、酸素富化空気を
エンジンの副燃焼室に給気して酸素濃度の高い部分を作
り、燃焼を良くする方法も採用できる。

循環排ガスは、ディーゼルエンジンの燃料温度が高くな
り過ぎることを防止するために、図示例のような放熱フ
ィン７等により冷却することが好ましい。

酸素富化空気の発生袋Ｗ、８は、酸素濃度２２％以上を
得ることができるものであれば如何なる装置であっても
良い０例えば、純度の高い酸素ガスまたは空気を圧縮し
て耐圧容器に充填した高圧ガス装置或いはそれらの液化
ガス充填装置、酸素または窒素を選択的に吸着して酸素
濃度を高めた酸素富化空気発生装置、または膜によって
酸素を濃縮する酸素富化空気膜装置等が好ましく用いる
ことが出来る０発生装置からの酸素富化空気は、酸素濃
度がエンジンの運転状態によって大きく変動しないほう
が好ましいが、エンジンに給気する富化空気と循環排ガ
スとの混合気中の酸素濃度を、エンジンに給気する直前
で計測し、当該酸素量をコントロールするシステムを用
いれば特に制約されない。

〔発明の効果〕

本発明のディーゼルエンジン駆動法によれば、排ガス中
の煤煙、　ＮＯｘの濃度を低下させることができ、排出
するガスの絶対量が大幅に減るので、排出される煤煙、
ＮＯｘ量を著しく低減できると言・う優れた効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料に対する給気量の比と排ガス中の煤煙濃度
、　ＮＯＸ濃度の関係を示すグラフ、第２図は酸素過剰
率λを排ガスの煤煙、　ＮＯＸ濃度が低くなる一定に保
ち、且つ燃料に対する給気量の比も一定としたときの酸
素富化空気の酸素濃度と排ガス循環率Ｒの関係を示すグ
ラフ、第３図は本発明の駆動法により酸素過剰率λを第
２図と同じ値にぬうに排ガス循環率Ｒを変化させて運転
した場合の排ガス中のＮｏｘｓ度を示すグラフ、第４図
は本発明の駆動法を実施する駆動装置の例を示す概要構
成図である。１・・・エンジン、　　　　２・・・排カス路、３・・
・循環排ガス路、　　４・・・排ガス排出路、５・・・
排出ガス、　　　　６，１０・・・調節弁、７・・・放
熱フィン、８・・・酸素富化空気発生装置、９・・・酸素富化空気路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素濃度が大気中の濃度より高い酸素富化空気と
、ディーゼルエンジンからの排出ガスの一部（循環排ガ
ス）とを前記エンジンに給気することを特徴とするディ
ーゼル機関駆動法。
（２）前記給気における酸素の量を、燃焼理論酸素量の
１．２乃至１．８倍の範囲になるように設定する特許請
求の範囲第１項記載のディーゼル機関駆動法。
（３）前記酸素富化空気の酸素濃度が体積百分比で２２
〜４０％の範囲にあり、且つ前記給気における酸素の量
が前記循環排ガスの割合を制御することでコントロール
される特許請求の範囲第１項または第２項記載のディー
ゼル機関駆動法。
（４）前記制御が、循環排ガスの流路中に設けられた流
量制御弁により、エンジンに供給される燃料の量に対応
して行われる特許請求の範囲第３項記載のディーゼル機
関駆動法。