JPH03189361A - デイーゼルエンジンの排ガス浄化システム - Google Patents

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） この発明は、ディーゼルエンジンの排ガス（本明細書に
おいて排気ガスのことをいう。）浄化システム（物の発
明）に関する。

（従来技術） オイルショックの燃料の高騰をきっかけにそれ以来、燃
費の安さから、ディーゼルエンジンは、トラック、バス
以外にも、自家用の乗用車にも、かなりの割合で搭載さ
れるようになった。

しかし、ディーゼルエンジンは、燃費が安い反面、排ガ
スが極めて悪く、特に大型車に搭載されているディーゼ
ルエンジンの一つの形式である直接噴射型ディーゼルエ
ンジンの場合には燃料と空気との混合状態（燃料の燃焼
状態）がよくないことに起因して黒煙発生の主因ともな
っている。

このため、目下、各自動車メーカーは、ディーゼルエン
ジンの排ガス浄化技術の確立に努力している。

このディーゼルエンジンの排ガス浄化技術に関しては、
従来より種々の研究がなされ、例えば、ディーゼルエン
ジンの主燃料に副燃料を加えて排ガスの浄化をおこなお
うとする手法が基礎研究的に多数試みられている。

その一つとして、ディーゼルエンジンのシリンダ内へ吸
入される空気にその圧力より高い圧力を有する液化石油
ガス（ＬＰＧ）を所定量混入させ、この混合気体を高圧
に圧縮し、圧縮した混合気体に軽油を噴射して燃焼させ
る等の排ガス浄化技術が提供されていた（特開昭５６−
１８０３１号）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の排ガス浄化技術（特開昭５６−１
８０３１号）の場合、シリンダ内で、液化石油ガスが混
入した可燃性の気体（混合気体）をさらに高圧に圧縮し
、その中に軽油を噴射するため、軽油噴射時に爆発的に
燃焼して、円滑な運転状態を得ることが難しかった。特
に、アイドリングから高速回転にわたって、安定した運
転状態を得ることはできなかった。

また、構造的に、分配型燃料噴射ポンプ搭載のディーゼ
ルエンジンに比べて副型燃料噴射ポンプ搭載のディーゼ
ルエンジンでは難しく、とても、実際の自動車に搭載す
るディーゼルエンジンに採用できるレベルのものではな
い。

また、排ガス浄化技術において、シリンダ内の圧縮空気
に軽油とともに液化石油ガスを圧縮して噴射することも
考えられるが、この場合には噴射装置がこの分余分に必
要となり、構造が複雑になる。

本発明は上述のような現況のもとにおこなわれたもので
、排ガスのきれいなディーゼルエンジンを提供すること
が可能な、ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムを
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明にかかるディーゼルエンジンの排ガス浄化システ
ムは、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに供給する
前の工程に、 液化石油ガス（ＬＰＧ）が所定の割合で混入された軽油
をベーパロックしない程度に加圧して、上記燃料噴射ポ
ンプに燃料を供給する燃圧調整器と、この燃圧調整器に
液化石油ガスを所定の割合で混入した軽油を供給する、
液体混合弁付サージタンクと、軽油タンク側からの軽油
を液化石油ガスタンク内のガス圧に等しく加圧して、開
閉弁を介して上記液体混合弁付サージタンクに軽油を供
給する可変燃圧ポンプと、この可変燃圧ポンプに軽油を
供給する軽油タンクと、開閉弁を介して上記液体混合弁
付サージタンクに液化石油ガスを供給する上記液化石油
ガスタンクとを設けたことを特徴とする。

（作用） しかして、上述のように構成されたディーゼルエンジン
の排ガス浄化システムにより、軽油タンクからの軽油は
、可変燃圧ポンプで、雰囲気により変化する液化石油ガ
スのガス圧と同じ圧力に加圧されて、開閉弁によって所
定量液体混合弁付サージタンクへ供給され、また、液化
石油ガスタンクからは開閉弁によって所定量液化石油ガ
スが上記液体混合弁付サージタンクへ供給され、この液
体混合弁付サージタンクで上記軽油と液化石油ガスが所
望の割合で混合され、その後、燃圧調整器で、この混合
された燃料が燃料噴射ポンプにおいてベーパロックを起
こすことのないよう加圧される。そして、燃料噴射ポン
プによって、最適な時期（軽油だけの場合よりやや早い
時期；各ディーゼルエンジンによって異なるが例えば上
死点前側に５°〜１８゜程度早くする）に上記液化石油
ガスを混入した軽油がエンジンのシリンダ内に噴射され
る。

このため、ディーゼルエンジンのシリンダ内には、水素
分子を多く含む分子間の結合の強い液化石油ガスが均等
に分布し、常に、燃焼し易く且つ安定して燃焼する状態
の、燃料（軽油と液化石油ガスの混合体）が供給される
。従って、シリンダ内での燃焼は極めて良好な状態でお
こなわれ、排ガス中に含まれる分離カーボン等が、極端
に減少する。

しかも、上記混入する液化石油ガス中には、イオウ（Ｓ
）が含有されていないため、液化石油ガスを混入させた
割合分だけ、排ガス中のイオウ（Ｓ）は減少する。

また、本発明においては、液化石油ガスを軽油とともに
、そのディーゼルエンジンにとって又その回転数に合わ
せて最適な時期に噴射できるため、爆発的に燃焼するこ
となく、アイドリング時から高速時にわたって、常に良
好な燃焼状態で運転することが可能になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例にかかるディーゼルエンジンの排
ガス浄化システムを添付図面を参照しながら説明する。

第１図は本実施例にかかるディーゼルエンジンの排ガス
浄化システムの全体の構成を示す構成図で、第１図にお
いて、１は軽油タンク、２は液化石油ガスタンクである
。上記軽油タンク１は管路２０によってフィルター３を
経て可変燃圧ポンプ４に接続されている。この可変燃圧
ポンプ４は、軽油タンク１側からの軽油を、液化石油ガ
スタンク２内の液化石油ガスと同じ圧力に昇圧（調圧）
して、後流の液体混合弁付サージタンク７側に送ること
ができるよう、該可変燃圧ポンプ４の吐出部には調圧弁
機構４Ａが設けられ、この調圧弁機構４へのパイロット
圧室４ａは、上記液化石油ガスタンク２の上部の気相部
２ａと管路２１で接続されている。そして、この可変燃
圧ポンプ４の吐出部（調圧弁機構４Ａ）は、管路２２に
よって電磁弁５を介して、液体混合弁付サージタンク７
に接続されている。

一方、上記液化石油ガスタンク２は、管路２３によって
電磁弁６を介して、液体混合弁付サージタンク７に接続
されている。

そして、上記液体混合弁付サージタンク７は、上記軽油
タンクｌからの軽油と、液化石油ガスタンク２からの液
化石油ガスとを、内部で渦流にして均一に混合させるこ
とができる構成となっている。

そして、この液体混合弁付サージタンク７の吐出ロアＡ
は、管路２４によって、燃圧調整器８に接続されている
。

この燃圧調整器８は、この後流のディーゼルエンジン本
体１０の燃料噴射ポンプ１０ａで、供給された燃料がベ
ーパロックを生じさせることがないよう、その程度の圧
力（一般に、２　ｋｇ／ｃｍ２程度）に昇圧する。

そして、この燃圧調整器８は、管路２５によりディーゼ
ルエンジン本体１０の燃料噴射ポンプ１０ａに接続され
ている。また、この燃料噴射ポンプ１０ａは、逆止弁９
を介して管路２６で上述の液体混合弁付サージタンク７
に接続され、燃料戻り流路を形成している。

また、上記液化石油ガスタンク２からの管路２１２３に
は、開閉自在な気相弁１２と液相弁１３が設けられてい
る。

そして、上記電磁弁５．６内の流路の開口面積は、軽油
と液化石油ガスが概ね４対ｌの割合で流入してくるよう
構成されている。

また、軽油タンク１は、該タンク１の軽油中から蒸発す
る揮発性の成分の大気中への拡散を防止するため、管路
２７を介して蒸圧ガス拡散防止装置１１に接続されてい
る。

さらに、上記可変燃圧ポンプ４．電磁弁５．６、燃圧調
整器８は、燃料噴射ポンプ１０ａとともに作動するよう
、該燃料噴射ポンプ１０ａを作動させるための電気ター
ミナル１４に接続されている。

尚、第１図において、１５は運転席に設けられた軽油の
液面計、１６は同じく運転席に設けられた液化石油ガス
の液面計である。

しかして、上述のように構成されている本システムは、
以下のように作用する。

即ち、ディーゼルエンジンへの燃料の供給に際し、上記
軽油タンク１から、軽油が、管路２０と途中に配設され
たフィルター３を介して、可変燃圧ポンプ４に供給され
る。ここで、この可変燃圧ポンプ４に設けられた調圧弁
機構４Ａにより、液化石油ガスタンク２内の気相の圧力
に調圧（昇圧）される。この調圧は、上記調圧弁機構４
への調圧弁４ｂが、その背面から、液化石油ガスタンク
２の気相部２ａの圧力と等しくなっているパイロット圧
室４ａの圧力によって押圧され、この圧力と略等しく　
（正確にはやや高く）昇圧された状態のときのみ、上記
調圧弁４ｂをパイロット圧室４ａ側へ移動させて、軽油
を管路２２側に送る。従って、この可変燃圧ポンプ４で
調圧された軽油は、雰囲気温度等により変化する、液化
石油ガスタンク２内の液化石油ガスの圧力に、常に等し
くなる。

そして、このようにそのときの液化石油ガスの圧力に等
しく調圧された軽油は、電磁弁５を介して、液体混合弁
付サージタンク７に送られる。

一方、液化石油ガスタンク２内の液化石油ガスは、管路
２３を通り、電磁弁６を介して、上記液体混合弁付サー
ジタンク７に送られる。

上記液体混合弁付サージタンク７内に送らた軽油と液化
石油ガスは、この中で、渦流状になって均一に混合され
、吐出ロアＡから管路２４を経て上記燃圧調整器８に送
られる。

この燃圧調整器８内では、液化石油ガスが約２０重量％
混入（溶解）された軽油（以下、混合軽油という）が、
概ね２ｋｇ／ｃｍ２（燃料噴射ポンプでベーパロックを
おこない圧力）に昇圧される。

そして、このように昇圧された上記混合軽油は、燃圧調
整器８からディーゼルエンジン本体１０の燃料噴射ポン
プ１０ａに送られ、ここで所望の高圧（空気が高圧に圧
縮されたシリンダ内に噴射される圧力）に昇圧されて、
シリンダ内に適宜噴射される。この噴射の時期は、通常
の軽油だけ噴射する場合に比べて、幾分早めに調整して
おく。これは、軽油に液化石油ガスを混入することによ
り、この混合された燃料の化学的オクタン価が高くなる
ためである。

また、上記液化石油ガスが混入された軽油は、上記燃料
噴射ポンプ１０ａで昇圧される際、上記燃圧調整器８で
上述のように概ね２ｋｇ／ｃｍ２に昇圧されているため
、ベーパロックを起こすことはない。

そして、上記液化石油ガスが混入された軽油は、ディー
ゼルエンジンのシリンダ内において、水素原子の量が増
加しているため、燃焼状態が良好になり、且つ液化石油
ガスの混入により噴射時より上死点までの間で安定した
燃焼がおこなわれるため、良好な燃焼状態が得られる。

このため、排出される排ガスは、極めて良好な状態のも
のとなる。

本発明者は、本排ガス浄化システムの作用効果を確認す
るため、ディーゼルエンジンを使用してテストした結果
、第２図に図示するような結果が得られた。

即ち、従来の軽油１００％使用したものに比べてＬＰＧ
を２０％混入した軽油を使用したものは、前者がテスト
結果において分離カーボンが２７％存在したのに対して
、後者の場合１３％に激減した。（分離カーボンの量は
２以下になった。）また、液化石油ガス中には、イオウ
（Ｓ）分は殆ど含まれることがないため、混合軽油に含
まれる液化石油ガス分だけイオウ（Ｓ）分が減少し、結
果的に、従来のディーゼルエンジンに比べて、イオウ（
Ｓ）分も２０重量％（液化石油ガス混入量に相当）だけ
減少させることができる。

また、上述のように、シリンダ内での燃焼状態がよいこ
とより、排ガスの改善は勿論のこと、シリンダ内への炭
化物の付着等がなくなるため、シリンダとピストン部分
の摩耗が著しく減少するとともに、潤滑油の劣化も著し
く低下させることができ、結果的にエンジンの寿命も延
びる。

（発明の効果） 本発明にかかるディーゼルエンジンの排ガス浄化システ
ムは、上述のように構成され且つ作用するため、ディー
ゼルエンジンからの排ガス中の、分離炭素、及びイオウ
（Ｓ）分を著しく減少させることができ、自動車排ガス
公害の改善に大いに寄与する。

しかも、ディーゼルエンジンの形式にかかわらず、即ち
、直接噴射型あるいは間接噴射型のディーゼルエンジン
であっても、また列壁あるいは分配型の燃料噴射ポンプ
を有するディーゼルエンジンであっても、いずれも同様
の作用効果を得ることができる。

従って、熱効率の高い直接噴射型のディーゼルエンジン
に、本排ガス浄化システムを採用すれば、非常に燃費の
よい且つクリーンな排ガスの内燃機関を提供することが
できる。

しかも、上記のように、大きな技術的効果を有するにも
かかわらず、これに必要な機器は公知のものが使用でき
、しかも価格的も安価に実施することができるとう、極
めて画期的な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例にかかるディーゼルエンジンの排ガス
浄化システムの全体の構成を示す構成図、第２図はテス
ト結果を示す要因である。 ンブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに供給する前の工
   程に、 液化石油ガスが所定の割合で混入された軽油をベーパロ
   ックしない程度に加圧して、上記燃料噴射ポンプに燃料
   を供給する燃圧調整器と、この燃圧調整器に液化石油ガ
   スを所定の割合で混入した軽油を供給する、液体混合弁
   付サージタンクと、軽油タンク側からの軽油を液化石油
   ガスタンク内のガス圧に等しく加圧して、開閉弁を介し
   て上記液体混合弁付サージタンクに軽油を供給する可変
   燃圧ポンプと、この可変燃圧ポンプに軽油を供給する軽
   油タンクと、開閉弁を介して上記液体混合弁付サージタ
   ンクに液化石油ガスを供給する上記液化石油ガスタンク
   とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排ガ
   ス浄化システム。