KR19980080270A - Method and apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine - Google Patents

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페르디난트 그롭
하인즈 스투트젠베르거
니콜라우스 벤닌거
스테펜 프란케
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랄프 홀거 베렌스
로베르트 보쉬 게엠베하
위르겐 프리트만
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Abstract

촉매의 시동 시간이 단축되고, 이에 의해 특히 저온 시동 과정에 있어서의 촉매 후 유해 배출 가스의 저감이 가능하도록 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법을 개량하는 것을 목적으로 한다.It is an object to improve the method of reducing the harmful substances in the combustion exhaust gas from an internal combustion engine so that the start-up time of the catalyst is shortened, thereby enabling the reduction of the harmful exhaust gas after the catalyst, particularly in the low temperature startup process.

실 내에 마련된 산소 분자에 대해서만 투과 가능한 적어도 하나의 막에 의해 대기로부터 얻어진 산소 함유량이 높은 가스가 내연 기관에 공급되는 내연 기관 특히 자동차 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법 및 장치를, 촉매의 시동 시간이 단축되고, 이에 의해 특히 저온 시동 과정에 있어서의 촉매 후 유해 배출 가스의 저감이 가능하도록 개량하기 위해, 상기 산소 함유량이 높은 가스를 내연 기관의 운전점의 함수로서 흡입 공기에 혼입하는 것이 제안되어 있다.A method and apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine, in particular an automobile internal combustion engine, in which a gas having a high oxygen content obtained from the atmosphere is supplied to an internal combustion engine by at least one membrane permeable only to oxygen molecules provided in the chamber, In order to shorten the start-up time of the catalyst and thereby improve the reduction of harmful exhaust gas after the catalyst, especially in the low temperature start-up process, the gas having a high oxygen content is incorporated into the intake air as a function of the operating point of the internal combustion engine. It is proposed to do it.

Description

내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법 및 장치Method and apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine

본 발명은 실 내에 마련된 산소 분자에 대해서만 투과 가능한 적어도 하나의 막에 의해 대기로부터 얻어진 산소(O2) 함유량이 높은 가스가 내연 기관에 공급되는 내연 기관 특히 자동차 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hazardous substance in combustion exhaust gas from an internal combustion engine, in particular an automobile internal combustion engine, in which a gas having a high oxygen (O 2 ) content obtained from the atmosphere is supplied to an internal combustion engine by at least one membrane permeable only to oxygen molecules provided in the chamber. It relates to a reduction method.

독일 특허 제4404681호로부터, 바이패스 채널 내에 마련된 실 내에 있어서, 산소 분자에 대해서만 투과 가능한 막에 의해 얻어진 산소(O2)가 연소 배기 가스에 공급 되는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치 및 방법이 이미 공지되었다.Apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine in which oxygen (O 2 ) obtained by a membrane that is permeable only to oxygen molecules is supplied to the combustion exhaust gas, in a chamber provided in a bypass channel from German Patent No. And methods are already known.

기관에 공급되는 신선한 공기의 이와 같은 산소의 농후화에 의해, 한편으로 배기 가스 온도가 상승됨에 따라 촉매 시동 시간, 즉 촉매가 그 작동 온도에 도달하여 그 전체 작용을 발휘하기까지의 경과 시간이 단축된다. 동시에, 기관에 있어서의 연료의 전환이 개선됨에 따라 일산화 탄소(CO) 및 탄화 수소(HC)의 생방출이 저감된다. 그리고, 연소시 질소 함유량이 저감됨에 따라 환경 오염을 저감하기 위해 촉매에 의해 처리되어야 하는 산화 질소의 발생량이 저하한다.By this enrichment of oxygen in the fresh air supplied to the engine, on the one hand, as the exhaust gas temperature rises, the catalyst start-up time, i.e. the elapsed time until the catalyst reaches its operating temperature and exerts its full action, is shortened. do. At the same time, bioemission of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) is reduced as the conversion of fuel in the engine is improved. As the nitrogen content during combustion is reduced, the amount of nitrogen oxides to be treated by the catalyst in order to reduce environmental pollution is reduced.

가솔린 기관의 일산화 탄소(CO) 및 탄화 수소(HC)의 총 배출 가스의 약 80%는 저온 시동 후 최초 120초 사이에 발생한다는 사실을 알고 있다. 이 원인은 아직 작동 온도에 미치지 못하는 촉매에 의한 기관 생방출의 불충분한 전환에 따른 것이다.It is known that about 80% of the total emissions of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in gasoline engines occur between the first 120 seconds after cold start. This cause is due to inadequate conversion of engine bioemissions by catalysts that have not yet reached operating temperature.

따라서, 촉매의 시동 시간이 단축되고, 이에 의해 특히 저온 시동 과정에 있어서의 촉매 후 유해 배출 가스의 저감이 가능하도록 서두에 기재한 형태의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법을 개량하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the start-up time of the catalyst is shortened, thereby improving the method of reducing the harmful substances in the combustion exhaust gas from the internal combustion engine of the type described in the opening so that it is possible to reduce the harmful exhaust gas after the catalyst, especially in the low temperature start-up process. It is a subject of the present invention.

도1은 본 발명의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제1 실시 형태의 개략도.1 is a schematic diagram of a first embodiment of an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the present invention;

도2는 본 발명의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제2 실시 형태의 개략도.Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the present invention.

도3은 본 발명의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제3 실시 형태의 개략도.Figure 3 is a schematic diagram of a third embodiment of an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the present invention.

도4는 본 발명의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제4 실시 형태의 개략도.4 is a schematic view of a fourth embodiment of a device for reducing toxic substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the present invention.

도5는 본 발명의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제5 실시 형태의 개략도.Fig. 5 is a schematic diagram of a fifth embodiment of an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 흡기관10: intake pipe

12 : 교축 밸브12: throttling valve

14, 15, 17 : 공기 필터14, 15, 17: air filter

16 : 아이들링 설정기16: idling setter

20 : 바이패스 채널20: bypass channel

21 : 실21: thread

22, 34 : 역지 밸브22, 34: check valve

23 : 입구23: entrance

24 : 블로어24: blower

25, 32 : 출구25, 32: exit

27 : 여과 가스측27: filtration gas side

30 : 막30: membrane

M : 내연 기관M: Internal combustion engine

S1, S2, S3, S4, S5 : 흡입 공기류S1, S2, S3, S4, S5: Intake air flow

본 과제는 서두에 기재한 형태의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 방법에 있어서, 산소 함유량이 높은 가스가 내연 기관의 운전점의 함수로서 흡입 공기에 혼입됨으로써 해결된다.This problem is solved by incorporating a gas having a high oxygen content into the intake air as a function of an operating point of the internal combustion engine in the method of reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the type described in the opening paragraph.

운전점의 함수로서 산소 함유량이 높은 가스를 혼입함으로써, 운전점에 의거하여 높은 산소 함유량이 필요한 때 항상 연소 가스 내에 높은 산소 함유량이 존재하고 있는 것은 특히 유리하다.By incorporating a gas having a high oxygen content as a function of the operating point, it is particularly advantageous that there is always a high oxygen content in the combustion gas when a high oxygen content is required based on the operating point.

산소 함유량이 높은 가스가 다음 운전 상태, 즉 저온 시동 과정, 아이들링 과정, 워밍 업 과정, 부분 부하 과정의 하나 또는 복수의 과정에 있어서 흡입 공기에 혼입되는 것은 유리하다. 경험에 의하면, 이들 운전 상태에 있어서는 촉매 출구측에 극히 유해한 일산화 탄소(CO) 및 탄화 수소(HC)의 배출 가스가 존재하고 있다. 이들 운전 과정 동안에 산소(O2) 함유량을 농후화함으로써 이 배출 가스를 현저하게 저감하는 것이 가능하다. 그리고, 기관에 공급되는 신선한 공기의 산소의 농후화에 의해 배기 가스 온도가 상승되고, 이에 의해 촉매 시동 시간이 단축됨에 따라 촉매의 조기 작동이 가능해진다.It is advantageous for the gas with a high oxygen content to be incorporated into the intake air in one or more of the following operating states: cold start process, idling process, warm up process, partial load process. Experience has shown that in these operating states, extremely harmful emissions of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) exist on the catalyst outlet side. It is possible to significantly reduce this exhaust gas by enriching the oxygen (O 2 ) content during these operation processes. In addition, the exhaust gas temperature is increased by the enrichment of oxygen of fresh air supplied to the engine, whereby the catalyst can be operated early as the catalyst start-up time is shortened.

산소(O2)의 농후화가 25 내지 35 용적% 범위 내인 것이 바람직하다.It is preferred that the enrichment of oxygen (O 2 ) is in the range of 25 to 35 volume percent.

그리고, 본 발명은 내연 기관에 공급되는 산소(O2) 함유량이 높은 가스를 대기로부터 얻기 위해, 실내에 배치되어 대기를 공급 가능하며 산소 분자에 대해서만 투과 가능한 적어도 하나의 막이 마련되어 있는 내연 기관 특히 자동차 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an internal combustion engine, in particular an automobile, provided with at least one membrane which is arranged indoors and is capable of supplying the atmosphere and is permeable only to oxygen molecules in order to obtain a gas having a high oxygen (O 2 ) content supplied to the internal combustion engine from the atmosphere. A device for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine.

이에 관해서는, 자동차 내에 마련된 그 자체가 이미 공지된 예를 들어 중공 섬유막 모듈에 의해 가변 산소(O2)가 높은 질량 유량을 갖는 공기류를 발생하는 동시에, 그 유해 물질 배출 가스를 저감하기 위해 운전점의 함수로서 내연 기관의 흡입 공기에 이 공기류를 공급하는, 서두에 기재한 형태의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 장치를 제공하는 것이 본 발명의 과제이다.In this regard, an operation in order to generate an air flow having a high mass flow rate of variable oxygen (O 2 ) by, for example, a hollow fiber membrane module which is already provided in an automobile, and to reduce its harmful substance emission gas. It is an object of the present invention to provide an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the type described in the beginning, which supplies this air stream to intake air of an internal combustion engine as a function of point.

본 과제는 서두에 기재한 형태의 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 장치에 있어서, 상기 실은 내연 기관의 흡기관에 평행하게 배치된 바이패스 채널 내에 배치되고, 실은 내연 기관의 운전 상태 즉 저온 시동 과정, 아이들링 과정, 워밍 업 과정, 부분 부하 과정의 하나 또는 복수의 과정에 있어서 개폐 가능함으로써 해결된다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a device for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine of the type described in the beginning, wherein the chamber is disposed in a bypass channel disposed parallel to the intake pipe of the internal combustion engine, and the chamber is in an operating state of the internal combustion engine. That is, it is solved by being able to open and close in one or a plurality of processes of a low temperature start-up process, an idling process, a warm-up process and a partial load process.

실을 내연 기관의 흡기관에 평행하게 배치된 추가 바이패스 채널 내에 배치함으로써, 운전 상태의 함수로서의 흡입 공기의 농후화가 간단하게 가능한 것은 특히 유리하다. 흡입 공기의 산소에 의한 농후화가 희망될 때는 항상 바이패스 채널이 개방되며, 이에 의해 바이패스 채널 내에 마련된 산소 분자에 대해서만 투과 가능한 막의 통과 흐름이 가능해진다.By arranging the seal in an additional bypass channel arranged parallel to the intake pipe of the internal combustion engine, it is particularly advantageous that the enrichment of the intake air as a function of the operating state can be made simple. When the enrichment of the intake air is desired by oxygen, the bypass channel is always opened, thereby enabling the passage flow of the membrane that is permeable only to oxygen molecules provided in the bypass channel.

순수하게 원리적으로 바이패스 채널은 임의의 방법으로 개방하면 된다. 바이패스 채널이 아이들링 설정기를 거쳐 개폐 가능한 것이 유리하다.Purely in principle, the bypass channel can be opened in any way. It is advantageous that the bypass channel can be opened and closed via an idling setter.

실의 입구 및 출구의 배치에 관해서는 다양한 배치를 고려할 수 있다. 유리한 실시 형태는 실의 입구 및 출구가 바이패스 채널 내에 있어서, 막이 평행류 형상으로 즉 흡입 공기의 흐름 방향에 평행하게 투과되도록 배치된 설계로 되어 있다.Various arrangements can be considered with regard to the arrangement of the inlet and outlet of the seal. Advantageous embodiments have a design in which the inlet and outlet of the seal are arranged in a bypass channel such that the membrane is permeable in parallel flow, ie parallel to the flow direction of the intake air.

효율의 상승을 달성하는 특히 유리한 다른 실시 형태는, 실의 입구 및 출구가 바이패스 채널 내에 있어서, 막이 향류(向流) 형상으로 즉 흡입 공기의 흐름 방향에 대해 반대 방향으로 투과되도록 배치된 설계로 되어 있다. 막의 전체 길이에 걸쳐 이와 같이 향류 투과가 행해지므로, 예를 들어 중공 섬유막으로서 형성되어 있는 막의 극히 효율적인 투과에 의해 사전에 최적의 산소 분압 하강이 가능해진다.Another particularly advantageous embodiment which achieves an increase in efficiency is a design in which the inlet and outlet of the seal are arranged in a bypass channel such that the membrane is permeable in a countercurrent shape, ie in the opposite direction to the flow direction of the intake air. It is. Since the countercurrent permeation is thus performed over the entire length of the membrane, an optimum oxygen partial pressure drop can be achieved in advance by extremely efficient permeation of the membrane formed as a hollow fiber membrane, for example.

특히, 흡기관 및 바이패스 채널 내의 오염을 저감하기 위해 흡기관 및 바이패스 채널에 대해 공통의 공기 필터가 설치되어 있는 것은 유리하다.In particular, it is advantageous that a common air filter is provided for the intake pipe and the bypass channel in order to reduce contamination in the intake pipe and the bypass channel.

다른 실시 형태는 흡기관 및 바이패스 채널에 대해 각각 별개의 공기 필터가 설치되도록 설계되어 있다.Another embodiment is designed such that separate air filters are provided for the intake pipe and the bypass channel, respectively.

막을 통과하는 충분한 공기류를 보증하기 위해, 어떤 실시 형태에 있어서 바이패스 채널 내에 필요에 따라 기동 가능한 블로어가 설치되고, 블로어는 막의 여과 가스 측보다 경우에 따라 가변의 높은 산소 분압을 보증하도록 설계되어 있는 것이 바람직하다.In order to ensure sufficient airflow through the membrane, in some embodiments a startable blower is provided in the bypass channel as required, and the blower is designed to ensure a variable high oxygen partial pressure in some cases than the filtration gas side of the membrane. It is desirable to have.

바이패스 채널 내의 공기의 역류를 방지하기 위해 바이패스 채널 내에 적어도 하나의 역지 밸브가 설치되도록 설계되어 있다.At least one check valve is designed to be installed in the bypass channel to prevent backflow of air in the bypass channel.

본 발명의 다른 특징 및 잇점이 본 발명의 몇가지 실시 형태의 이하의 설명 및 도면으로부터 명확해진다.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description and drawings of some embodiments of the present invention.

도1에 도시한 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치의 제1 실시 형태는 그 내부에 교축 밸브(12)가 배치되어 있는 흡기관(10)을 포함한다. 흡기관(10) 내에 공기 필터(14)를 거쳐 (도시되지 않은) 내연 기관에 의해 형성되는 부압에 의해 대기가 유입된다. 흡기관(10)에 평행하게 바이패스 채널(20)이 배치되고, 바이패스 채널(20) 내에 입구(23) 및 출구(25)를 포함하는 실(21)이 배치되어 있다.A first embodiment of an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas shown in FIG. 1 includes an intake pipe 10 in which an throttling valve 12 is disposed. The atmosphere is introduced into the intake pipe 10 by the negative pressure generated by the internal combustion engine (not shown) via the air filter 14. The bypass channel 20 is arranged parallel to the intake pipe 10, and a chamber 21 including the inlet 23 and the outlet 25 is disposed in the bypass channel 20.

실(21) 내에 산소 분자(O2)에 대해서만 투과 가능한 막(30)이 마련되어 있다. 이 막(30)은 실제로는 그 입구측 및 출구측에 있어서 예를 들어 합성 수지 내에 매립되어 있는 1다발의 중공 섬유막이다.The chamber 30 is provided with a membrane 30 that can permeate only oxygen molecules O 2 . This membrane 30 is actually a bundle of hollow fiber membranes embedded in a synthetic resin, for example, on the inlet side and the outlet side thereof.

그리고, 바이패스 채널(20) 내에 바이패스 채널(20) 내의 역류를 방지하는 역지 밸브(22) 및 다소 높은 압력하에서 발생하는 공기류를 막(30)에 공급 가능한 블로어(24)가 설치되어 있다. 실(21)의 (여과 가스) 출구(25)외에 실(21)의 다른 출구(32)가 마련되어, 출구(32)로부터 막(30)의 내측을 빠져나가는 산소가 희박한 잔류 가스가 유출된다.In the bypass channel 20, a check valve 22 for preventing backflow in the bypass channel 20 and a blower 24 capable of supplying the air flow generated under a somewhat high pressure to the membrane 30 are provided. . In addition to the (filtration gas) outlet 25 of the chamber 21, another outlet 32 of the chamber 21 is provided, and residual gas which is lean in oxygen exiting the inside of the membrane 30 from the outlet 32 flows out.

흡기관(10)에 평행하게 배치된 바이패스 채널(10)은 아이들링 설정기(16)를 거쳐 예를 들어 모터 제어에 의해 제어되어 개폐 가능한 것이 유리하다. 이것은 내연 기관에 공급되는 흡입 공기를 운전점의 함수로 하여 산소(O2)로 농후화하는 것을 가능하게 한다.The bypass channel 10 arranged in parallel with the intake pipe 10 is advantageously controlled by, for example, motor control via the idling setter 16 and openable. This makes it possible to enrich the oxygen (O 2 ) with the intake air supplied to the internal combustion engine as a function of the operating point.

도1에 도시한 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치는 이하에 기재된 바와 같은 작용을 갖고 있다.The harmful substance reduction apparatus in the combustion exhaust gas from the internal combustion engine shown in FIG. 1 has the effect as described below.

대기가 공통의 공기 필터(14) 내부를 통과한 후(도면에 있어서 S1, S2, S3, S4, S5의 부호를 갖는 화살표에 의해 도시된 흡입 공기의 흐름 참조) 흡입 공기 류는 분할되어, 화살표(S1)로 도시되는 한 쪽 흡입 공기는 직접 (도시되지 않은) 내연 기관에 유입되고, 화살표(S2)로 도시되는 다른 쪽 흡입 공기는 바이패스 채널(20)을 거쳐 실(21) 내에 유입됨에 따라 1속의 중공 섬유막(30)을 통과하여 흐르고, 1속의 중공 섬유막(30)의 여과 가스측(27)은 아이들링 설정기(16)에 의해 개폐 가능한 흡기관(10)과의 결합을 위해서 실(21)의 입구(23)를 따라 중공 섬유막(30)의 입구에 존재하는 공기류 보다 낮은 가스 압력을 갖고 있다. 특히, 입구측에 존재하는 공기류(S2)는 여과 가스측(27) 보다도 높은 산소(O2) 분압을 갖고 있다. 이로 인해, 예를 들어 독일 특허 제4404681호에 기재된 바와 같은 막(30)의 특수한 성질에 의거하여 여과 가스측(27)에 있어서 산소(O2)의 농후화가 존재하고, 따라서 흡기관(10) 내를 흐르는 공기류(S1)가 실(21)의 출구(25) 후방측에 존재하는 공기류(S3)와 혼합됨으로써 가변의 21 용적% 보다 큰 산소(O2)함유량, 바람직하게는 25 내지 35 용적%의 산소 함유량을 갖는 산소가 농후한 공기류(S4)가 내연 기관에 공급된다.After the atmosphere has passed through the common air filter 14 (see the flow of intake air shown by the arrows with the symbols S1, S2, S3, S4, S5 in the drawing), the intake air stream is divided and the arrow One intake air, shown as S1, directly enters the internal combustion engine (not shown), and the other intake air, shown by arrow S2, is introduced into the seal 21 via the bypass channel 20. The filtration gas side 27 of the hollow fiber membrane 30 of the first flux flows through the hollow fiber membrane 30 of the 1st speed | rate, and is connected with the intake pipe 10 which can be opened and closed by the idling setter 16. It has a gas pressure lower than the air flow which exists in the inlet of the hollow fiber membrane 30 along the inlet 23 of 21). In particular, the air flow S2 existing on the inlet side has a higher oxygen (O 2 ) partial pressure than the filtration gas side 27. Thus, for example, German enriched upset there, and thus the intake pipe 10 of the oxygen (O 2) according to Patent No. 4,404,681 filtered gas side (27) on the basis of the special properties of the film 30 such as described in No. The air flow S1 flowing therein is mixed with the air flow S3 present on the rear side of the outlet 25 of the seal 21 so that an oxygen (O 2 ) content of greater than 21 vol% is variable, preferably 25 to An oxygen-rich air stream S4 having an oxygen content of 35 vol% is supplied to the internal combustion engine.

이 경우, 필요에 따라 기동 가능한 블로어(24)는 상기와 같이 중공 섬유막 모듈로서 형성되어 있는 막(30)의 내부를 통과하는 충분한 공기류를 공급하고, 이에 의해 경우에 따라 가변의 여과 가스측(27) 보다도 높은 산소(O2) 분압이 보증된다.In this case, the blower 24 which can be started as needed supplies a sufficient airflow passing through the inside of the membrane 30 formed as a hollow fiber membrane module as described above, whereby the variable filtration gas side ( The oxygen (O 2 ) partial pressure higher than 27) is assured.

O2가 희박한 잔류 공기는 잔류 가스로서 출구(32)로부터 실(21)을 벗어난다.Residual air lean in O 2 leaves the chamber 21 from the outlet 32 as residual gas.

O2의 농후화가 달성되어야 할 주행 상태에 있어서 아이들링 설정기가 개방된다. 산소의 농후화를 달성할 필요가 없는 주행 상태에 있어서는 바이패스 채널(20)의 출구가 아이들링 설정기(16)에 의해 폐쇄되는 동시에 블로어(24)가 정지된다. 역지 밸브(22)가 폐쇄되고, 이에 의해 바이패스 채널(20) 내의 흐름 방향의 반전이 방지된다. 출구(32) 내의 다른 역지 밸브(34)가 폐쇄되고, 이에 의해 필터링되지 않은 공기가 실(21) 내에 침입함으로써 출구(32) 내의 흐름 방향의 반전에 의한 막(30) 내부로의 침입이 방지된다.The idling setter is opened in the running state in which thickening of O 2 is to be achieved. In the running state where oxygen enrichment is not necessary, the outlet of the bypass channel 20 is closed by the idling setter 16 and the blower 24 is stopped. The check valve 22 is closed, thereby preventing inversion of the flow direction in the bypass channel 20. The other check valve 34 in the outlet 32 is closed, whereby unfiltered air enters the chamber 21 to prevent intrusion into the membrane 30 by inversion of the flow direction in the outlet 32. do.

아이들링 설정기(16)가 폐쇄되어 있을 때도 블로어(24)의 연속 운전에 의해 바이패스 채널(20) 내에 소정의 흐름 방향(화살표 S2)으로의 흐름이 보증되는 경우에는 역지 밸브(24, 34)가 없어도 된다는 것은 명백하다.Even when the idling setter 16 is closed, if the flow in the predetermined flow direction (arrow S2) is guaranteed in the bypass channel 20 by the continuous operation of the blower 24, the check valves 24 and 34. It is obvious that there is no need for.

도2에 도시한 실시 형태는 위에 상세하게 설명한 도1에 도시한 실시 형태와는, 공통의 공기 필터(14) 대신에 흡기관(10)에 대해서 뿐만 아니라 바이패스 채널(20)에 대해서도 각각 흡기관(10)용과 바이패스 채널(20)용의 별개의 공기 필터(15, 17)가 사용되는 것에 있어서만 상이하다.The embodiment shown in Fig. 2 is different from the embodiment shown in Fig. 1 described above in addition to the intake pipe 10 as well as the bypass channel 20 instead of the common air filter 14, respectively. Only different air filters 15, 17 for the engine 10 and for the bypass channel 20 are used.

도3에 도시한 실시 형태에 있어서는 블로어(24) 및 아이들링 설정기(16)가 사용되고 있지 않다. 이 실시 형태에 있어서는 주행 중에 유입된 공기 및 기관의 흡입 압력이 막(30)을 통과하는 공기류를 형성한다.In the embodiment shown in Fig. 3, the blower 24 and the idling setter 16 are not used. In this embodiment, the air flowed in while running and the suction pressure of the engine form an air flow passing through the membrane 30.

「운전점의 함수로서의」공기류의 공급은 이 실시 형태에 있어서는 차량의 속도에 의해 형성된다.The supply of air "as a function of the driving point" is formed by the speed of the vehicle in this embodiment.

도1 내지 도3에 도시한 실시 형태에 있어서는, 실(21)의 입구(23) 및 출구(25)를 따라서 막(30)의 입구 및 출구는 각각 막이 평행류 형상으로, 즉 흡입 공기의 흐름 방향에 평행하게 투과되도록 배치되어 있다.1 to 3, the inlet and outlet of the membrane 30 along the inlet 23 and the outlet 25 of the seal 21 are each in the form of parallel flow, i.e. the flow of intake air, in the membrane. It is arrange | positioned so that it may be transmitted parallel to a direction.

도4 및 도5에 약도로 도시한 실시 형태에 있어서는, 이와는 반대로 실(21)의 입구(23) 및 출구(25)는 막이 향류 형상으로, 즉 흡입 공기의 흐름 방향과는 반대 방향으로 투과되도록 배치되어 있다. 이것이 S5로 도시한 화살표에 의해 개략도로 도시되어 있다. 이 향류 방식에 의해, 막(30)의 전체 길이에 걸쳐 공기류(S2)로부터 산소를 투과시키는 구동력으로서의 최적의 산소(O2) 분압 하강이 보증된다. 그리고, 도4에 도시한 실시 형태는 도1에 도시한 실시 형태(흡기관(10) 및 바이패스 채널(20)에 대한 공통의 공기 필터(14))에 대응하고, 도5에 도시한 실시 형태는 도2에 도시한 실시 형태(흡기관(10) 및 바이패스 채널(20)에 대해 각각 별개의 공기 필터(15, 17))에 대응하고 있다.In the embodiment shown schematically in FIGS. 4 and 5, on the contrary, the inlet 23 and the outlet 25 of the seal 21 allow the membrane to pass through in a countercurrent shape, ie in a direction opposite to the flow direction of the intake air. It is arranged. This is shown in schematic diagram by the arrow shown as S5. By this counterflow system, the optimum oxygen O as a driving force for permeating oxygen from the air stream S2 over the entire length of the membrane 30 is obtained.2) Partial pressure drop is guaranteed. 4 corresponds to the embodiment shown in FIG. 1 (the common air filter 14 for the intake pipe 10 and the bypass channel 20), and the embodiment shown in FIG. The form corresponds to the embodiment shown in FIG. 2 (the air filters 15 and 17 separate for the intake pipe 10 and the bypass channel 20, respectively).

내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법을 개량함으로써 촉매의 시동 시간이 단축되고, 이에 의해 특히 저온 시동 과정에 있어서의 촉매 후의 유해 배출 가스의 저감이 가능해진다.By improving the method of reducing the harmful substances in the combustion exhaust gas from the internal combustion engine, the startup time of the catalyst is shortened, thereby making it possible to reduce the harmful emissions after the catalyst, particularly in the low temperature startup process.

Claims (11)

실(21) 내에 마련된 산소 분자(O2)에 대해서만 투과 가능한 적어도 하나의 막(30)에 의해 대기로부터 얻어진 산소(O2) 함유량이 높은 가스가 내연 기관에 공급되는, 내연 기관 특히 자동차 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질의 저감 방법에 있어서,Internal combustion engines, in particular automotive internal combustion engines, in which a gas having a high oxygen (O 2 ) content obtained from the atmosphere is supplied to the internal combustion engine by at least one membrane 30 permeable only to oxygen molecules (O 2 ) provided in the chamber 21. In the method for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from 상기 산소 함유량이 높은 가스가 내연 기관의 운전점의 함수로서 흡입 공기에 혼입되는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 방법.And the gas having a high oxygen content is incorporated into the intake air as a function of the operating point of the internal combustion engine. 제1항에 있어서, 상기 산소 함유량이 높은 가스가 다음 운전 상태, 즉 저온 시동 과정, 아이들링 과정, 워밍 업 과정, 부분 부하 과정의 하나 또는 복수의 과정에 있어서 흡입 공기에 혼입되는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 방법.The internal combustion gas according to claim 1, wherein the gas having a high oxygen content is incorporated into intake air in one or a plurality of processes of a next operation state, that is, a cold start process, an idling process, a warm up process, and a partial load process. A method for reducing harmful substances in combustion exhaust gases from an engine. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소(O2)의 농후화가 25 내지 35 용적% 범위 내인 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 방법.3. A method according to claim 1 or 2, wherein the enrichment of oxygen (O 2 ) is in the range of 25 to 35 vol%. 내연 기관에 공급되는 산소(O2) 함유량이 높은 가스를 대기로부터 얻기 위해, 실(21) 내에 배치되어 대기를 공급 가능하며 산소 분자(O2)에 대해서만 투과 가능한 적어도 하나의 막(30)이 마련되어 있는 내연 기관 특히 자동차 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치에 있어서,In order to obtain a gas having a high oxygen (O 2 ) content supplied to the internal combustion engine from the atmosphere, at least one membrane (30) disposed in the chamber (21) capable of supplying air and permeable only to oxygen molecules (O 2 ) is provided. In the internal combustion engine provided, especially the harmful substance reduction apparatus in combustion exhaust gas from an automotive internal combustion engine, 상기 실(21)이 내연 기관의 흡기관(10)에 평행하게 배치된 바이패스 채널(20) 내에 배치되고, 실(21)은 내연 기관의 운전 상태 즉 저온 시동 과정, 아이들링 과정, 워밍 업 과정, 부분 부하 과정의 하나 또는 복수의 과정에 있어서 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The chamber 21 is disposed in the bypass channel 20 arranged in parallel with the intake pipe 10 of the internal combustion engine, and the chamber 21 is in an operating state of the internal combustion engine, that is, a cold start process, an idling process, and a warm up process. And an apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine, which can be opened and closed in one or a plurality of processes of a partial load process. 제4항에 있어서, 바이패스 채널(20)이 아이들링 설정기(16)를 거쳐 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.5. The device of claim 4, wherein the bypass channel (20) is capable of opening and closing via an idling setter (16). 제4항 또는 제5항에 있어서, 실(21)의 입구(23) 및 출구(25)가 바이패스 채널(20) 내에 있어서 막(30)이 평행류 형상으로 투과되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The inlet 23 and the outlet 25 of the seal 21 are arranged so that the membrane 30 is permeate | transmitted in parallel flow shape in the bypass channel 20. An apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine. 제4항 또는 제5항에 있어서, 실(21)의 입구(23) 및 출구(25)가 바이패스 채널(20) 내에 있어서 막(30)이 향류 형상으로 투과되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The inlet 23 and the outlet 25 of the seal 21 are arranged in the bypass channel 20 so that the membrane 30 is permeate | transmitted in countercurrent shape. Harmful substance reduction apparatus in combustion exhaust gas from an internal combustion engine. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡기관(10) 및 바이패스 채널(20)에 대해 공통의 공기 필터(14)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The combustion exhaust gas from an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 7, wherein a common air filter (14) is provided for the intake pipe (10) and the bypass channel (20). Hazardous Substance Reduction Device. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡기관(10) 및 바이패스 채널(20)에 대해 각각 별개의 공기 필터(15, 17)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.8. The internal combustion engine according to any one of claims 4 to 7, characterized in that separate air filters (15, 17) are provided for the intake pipe (10) and the bypass channel (20), respectively. Harmful substance reduction apparatus in combustion exhaust gas. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 채널(20) 내에 필요에 따라 기동 가능한 블로어(24)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The apparatus for reducing harmful substances in combustion exhaust gas from an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 9, wherein a bypass blower (24) capable of starting as necessary is provided in the bypass channel (20). . 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 채널(20) 내에 적어도 하나의 역지 밸브(22, 34)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관으로부터의 연소 배기 가스 내의 유해 물질 저감 장치.The hazardous substance reduction according to any one of claims 4 to 10, wherein at least one check valve (22, 34) is provided in the bypass channel (20). Device.
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