JPH06207560A - 内燃機関の排気ガス再循環装置 - Google Patents
内燃機関の排気ガス再循環装置Info
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- JPH06207560A JPH06207560A JP5002787A JP278793A JPH06207560A JP H06207560 A JPH06207560 A JP H06207560A JP 5002787 A JP5002787 A JP 5002787A JP 278793 A JP278793 A JP 278793A JP H06207560 A JPH06207560 A JP H06207560A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内燃機関の排気ガス中のＮＯX 、炭化水素、
煤塵等を低減させる。 【構成】 エンジン１の排気ガスの一部を炭酸ガス富化
膜を設けた分離部２に送り、ここで水蒸気、炭酸ガス、
酸素等を富化した後、真空ポンプ７によって、エンジン
の吸気ガス中に返送する。
煤塵等を低減させる。 【構成】 エンジン１の排気ガスの一部を炭酸ガス富化
膜を設けた分離部２に送り、ここで水蒸気、炭酸ガス、
酸素等を富化した後、真空ポンプ７によって、エンジン
の吸気ガス中に返送する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気ガスを浄
化するための排気ガス再循環装置に関する。
化するための排気ガス再循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、自動車や固定式の内燃機関から排
出される窒素酸化物（以下、ＮＯX という）、煤塵、炭
化水素等は環境汚染物質として問題になっている。ＮＯ
X を低減させる方法として排気ガスを内燃機関の吸気に
再循環させる（以下、ＥＧＲという）方法はすでに知ら
れている。
出される窒素酸化物（以下、ＮＯX という）、煤塵、炭
化水素等は環境汚染物質として問題になっている。ＮＯ
X を低減させる方法として排気ガスを内燃機関の吸気に
再循環させる（以下、ＥＧＲという）方法はすでに知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＥＧＲ方法はＮＯX を
減少させるために、排気ガスの再循環量を増加させる
が、再循環量を増加させれば煤塵や炭化水素の排出が増
加して、煤塵等による内燃機関の損傷を起こし、潤滑油
の劣化を早める。これを防止するために、循環ラインに
フィルターを設置し、内燃機関を損傷させない方法があ
るが、この方法では完全に内燃機関の摩耗や潤滑油の劣
化を防げない。ＥＧＲ量を増加させれば、これに応じて
吸気ガスの酸素濃度が低下し、排出煤塵や炭化水素量の
増加をもたらす。従って、ＮＯX を低減させることだけ
では環境問題を十分に解決したことにならない。
減少させるために、排気ガスの再循環量を増加させる
が、再循環量を増加させれば煤塵や炭化水素の排出が増
加して、煤塵等による内燃機関の損傷を起こし、潤滑油
の劣化を早める。これを防止するために、循環ラインに
フィルターを設置し、内燃機関を損傷させない方法があ
るが、この方法では完全に内燃機関の摩耗や潤滑油の劣
化を防げない。ＥＧＲ量を増加させれば、これに応じて
吸気ガスの酸素濃度が低下し、排出煤塵や炭化水素量の
増加をもたらす。従って、ＮＯX を低減させることだけ
では環境問題を十分に解決したことにならない。
【０００４】本発明はＮＯX 、煤塵や炭化水素の排出量
を減少させ、かつ煤塵等による内燃機関の損傷および潤
滑油の劣化を防止することを目的とする。
を減少させ、かつ煤塵等による内燃機関の損傷および潤
滑油の劣化を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、特定のガス分離膜
をＥＧＲ管に設けることにより、本発明の目的を達成し
得ることを知得し、本発明を完成するに至ったものであ
る。
を解決するために鋭意研究した結果、特定のガス分離膜
をＥＧＲ管に設けることにより、本発明の目的を達成し
得ることを知得し、本発明を完成するに至ったものであ
る。
【０００６】即ち、本発明は内燃機関の吸気管と排気管
とに連結され内燃機関の排気ガスの一部を吸気管へ還流
する流路を構成するＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管に介装さ
れガス分離膜を備えたガス分離部と、及び前記ＥＧＲ管
に介装された排気ガス還流手段とを少なくとも有する構
成の内燃機関の排気ガス再循環装置であり、ガス分離膜
が、炭酸ガス富化膜、水素富化膜、又は酸素富化膜であ
ることを含む。
とに連結され内燃機関の排気ガスの一部を吸気管へ還流
する流路を構成するＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管に介装さ
れガス分離膜を備えたガス分離部と、及び前記ＥＧＲ管
に介装された排気ガス還流手段とを少なくとも有する構
成の内燃機関の排気ガス再循環装置であり、ガス分離膜
が、炭酸ガス富化膜、水素富化膜、又は酸素富化膜であ
ることを含む。
【０００７】
【作用】本発明においては、排気ガス中の煤塵や炭化水
素量の増加は、吸気ガス中の酸素濃度の低下が主な原因
であることから、ガス分離膜を用い、排気ガス中の水蒸
気・炭酸ガスや酸素等の富化ガスを再循環することによ
り、酸素濃度の低下を最小限度に押さえ、燃料の完全な
燃焼で煤塵や炭化水素の排出を防止し、燃焼による発熱
を富化ガスである比熱の大きい炭酸ガス・水蒸気で吸収
し、燃焼室の低温化でＮＯX の低減をはかるものであ
る。
素量の増加は、吸気ガス中の酸素濃度の低下が主な原因
であることから、ガス分離膜を用い、排気ガス中の水蒸
気・炭酸ガスや酸素等の富化ガスを再循環することによ
り、酸素濃度の低下を最小限度に押さえ、燃料の完全な
燃焼で煤塵や炭化水素の排出を防止し、燃焼による発熱
を富化ガスである比熱の大きい炭酸ガス・水蒸気で吸収
し、燃焼室の低温化でＮＯX の低減をはかるものであ
る。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】本発明は、上述のように、ガス分離部と排
気ガス還流手段とをＥＧＲ管に介装してなるものであ
る。
気ガス還流手段とをＥＧＲ管に介装してなるものであ
る。
【００１０】ガス分離部は内部にガス分離膜を備え、所
定のガスの富化用や分離用として用いられている公知の
ガス分離器が使用できる。
定のガスの富化用や分離用として用いられている公知の
ガス分離器が使用できる。
【００１１】本発明で用いるガス分離膜は炭酸ガスや水
蒸気が優先的に透過し、窒素ガスよりも炭酸ガス、水蒸
気および酸素を選択的に透過させる性能を有する膜であ
れば特に制限なく、例えばシリコーンゴム系（ポリジメ
チルシロキサン等）、ポリ（４−メチル−１−ペンテ
ン）、ポリスルホン系、酢酸セルロースまたはエチルセ
ルロース系、ポリアミド系等の材料で製造した非孔性高
分子膜が利用できる。具体的には炭酸ガス富化膜、水素
富化膜あるいは酸素富化膜等が挙げられる。
蒸気が優先的に透過し、窒素ガスよりも炭酸ガス、水蒸
気および酸素を選択的に透過させる性能を有する膜であ
れば特に制限なく、例えばシリコーンゴム系（ポリジメ
チルシロキサン等）、ポリ（４−メチル−１−ペンテ
ン）、ポリスルホン系、酢酸セルロースまたはエチルセ
ルロース系、ポリアミド系等の材料で製造した非孔性高
分子膜が利用できる。具体的には炭酸ガス富化膜、水素
富化膜あるいは酸素富化膜等が挙げられる。
【００１２】ガス分離膜は平膜型、スパイラル型、管状
等いずれの形状であってもよい。これらの膜は単数で用
いても複数で用いてもよい。
等いずれの形状であってもよい。これらの膜は単数で用
いても複数で用いてもよい。
【００１３】本発明におけるＥＧＲ量は５〜２０ｖｏｌ
％が好ましく、特に７〜１５ｖｏｌ％の範囲が好まし
い。ＥＧＲ量とは吸気ガス量に対するＥＧＲ量の割合
（ｖｏｌ％）である。
％が好ましく、特に７〜１５ｖｏｌ％の範囲が好まし
い。ＥＧＲ量とは吸気ガス量に対するＥＧＲ量の割合
（ｖｏｌ％）である。
【００１４】ＥＧＲ量が２０ｖｏｌ％を越えると、煤塵
が多くなり、またＥＧＲ量が５ｖｏｌ％未満の場合に
は、窒素酸化物（ＮＯX ）が多くなり、好ましくない。
が多くなり、またＥＧＲ量が５ｖｏｌ％未満の場合に
は、窒素酸化物（ＮＯX ）が多くなり、好ましくない。
【００１５】排気ガス還流手段としては、気体を移動さ
せるのに通常用いられる各種のポンプ類を適宜用いるこ
とができ、このようなものとして真空ポンプ、コンプレ
ッサー等が例示できる。
せるのに通常用いられる各種のポンプ類を適宜用いるこ
とができ、このようなものとして真空ポンプ、コンプレ
ッサー等が例示できる。
【００１６】ＥＧＲ管は内燃機関の吸気管と排気管とに
連結され、排気ガスの一部を吸気管へ還流する流路を構
成するもので、通常金属パイプで構成される。
連結され、排気ガスの一部を吸気管へ還流する流路を構
成するもので、通常金属パイプで構成される。
【００１７】更に、本発明を実施する内燃機関は特に制
限がなく、移動式、固定式のいずれのものでも良い。こ
れらのものとしては、例えば自動車用エンジン等があ
る。
限がなく、移動式、固定式のいずれのものでも良い。こ
れらのものとしては、例えば自動車用エンジン等があ
る。
【００１８】以下に、本発明の一実施態様を図面（フロ
ーシート）に基づき説明する。
ーシート）に基づき説明する。
【００１９】図１は減圧方式による内燃機関内の排気ガ
ス再循環装置のフローシートである。１はエンジン、２
はガス分離膜を備えた分離部、３は吸気管、４は排気
管、５はＥＧＲ管、６はガス分離膜を透過しないガスの
非透過ガス出口管であり、排気管４から吸気管３には排
気ガスを還流するＥＧＲ管５が設けられている。このＥ
ＧＲ管５にはガス分離部２が介装されている。
ス再循環装置のフローシートである。１はエンジン、２
はガス分離膜を備えた分離部、３は吸気管、４は排気
管、５はＥＧＲ管、６はガス分離膜を透過しないガスの
非透過ガス出口管であり、排気管４から吸気管３には排
気ガスを還流するＥＧＲ管５が設けられている。このＥ
ＧＲ管５にはガス分離部２が介装されている。
【００２０】このＥＧＲ管５に介装されているガス分離
部２の下流側には排気ガス還流手段としての真空ポンプ
７が設けられている。真空ポンプ７によりガス分離膜を
透過した炭酸ガス、水蒸気、酸素等に富んだ排気ガスを
吸気管３に還流する。ガス分離膜２を透過できなかった
ガスは非透過ガス出口管６を通って排気管４に戻され
る。ＥＧＲ管５にはＥＧＲ量を制御するためにコントロ
ールバルブ（不図示）を設けることができる。また、ガ
ス分離膜２の上流側のＥＧＲ管５には煤塵等を除去する
ためにフィルター（不図示）を設けることができる。
部２の下流側には排気ガス還流手段としての真空ポンプ
７が設けられている。真空ポンプ７によりガス分離膜を
透過した炭酸ガス、水蒸気、酸素等に富んだ排気ガスを
吸気管３に還流する。ガス分離膜２を透過できなかった
ガスは非透過ガス出口管６を通って排気管４に戻され
る。ＥＧＲ管５にはＥＧＲ量を制御するためにコントロ
ールバルブ（不図示）を設けることができる。また、ガ
ス分離膜２の上流側のＥＧＲ管５には煤塵等を除去する
ためにフィルター（不図示）を設けることができる。
【００２１】図２は加圧方式による内燃機関内の排気ガ
ス再循環装置のフローシートである。１１はエンジン、
１２はガス分離膜を備えた分離部、１３は吸気管、１４
は排気管、１５はＥＧＲ管、１６はガス分離膜を透過し
ないガスの非透過ガス出口管であり、排気管１４から吸
気管１３には排気ガスを還流するＥＧＲ管１５が設けら
れている。このＥＧＲ管１５にはガス分離部１２が介装
されている。
ス再循環装置のフローシートである。１１はエンジン、
１２はガス分離膜を備えた分離部、１３は吸気管、１４
は排気管、１５はＥＧＲ管、１６はガス分離膜を透過し
ないガスの非透過ガス出口管であり、排気管１４から吸
気管１３には排気ガスを還流するＥＧＲ管１５が設けら
れている。このＥＧＲ管１５にはガス分離部１２が介装
されている。
【００２２】このＥＧＲ管１５に介装されているガス分
離部１２の上流側には排気ガス還流手段としてのコンプ
レッサー１７が設けられている。コンプレッサー１７に
よりガス分離膜を透過した炭酸ガス、水蒸気、酸素、水
素等に富んだ排気ガスを吸気管１３に還流する。ガス分
離膜１２を透過できなかったガスは非透過ガス出口管１
６を通って排気管１４に戻される。ＥＧＲ管１５にはＥ
ＧＲ量を制御するためにコントロールバルブ（不図示）
を設けることができる。また、ガス分離膜１２の上流側
のＥＧＲ管１５には煤塵等を除去するためにフィルター
（不図示）を設けることができる。
離部１２の上流側には排気ガス還流手段としてのコンプ
レッサー１７が設けられている。コンプレッサー１７に
よりガス分離膜を透過した炭酸ガス、水蒸気、酸素、水
素等に富んだ排気ガスを吸気管１３に還流する。ガス分
離膜１２を透過できなかったガスは非透過ガス出口管１
６を通って排気管１４に戻される。ＥＧＲ管１５にはＥ
ＧＲ量を制御するためにコントロールバルブ（不図示）
を設けることができる。また、ガス分離膜１２の上流側
のＥＧＲ管１５には煤塵等を除去するためにフィルター
（不図示）を設けることができる。
【００２３】本発明は減圧方式あるいは加圧方式のいず
れの方式によっても構成できる。
れの方式によっても構成できる。
【００２４】
実施例１ 減圧方式によりＥＧＲ量を一定にし、ガス分離膜のない
場合（従来技術，比較例）とガス分離膜のある場合（本
発明，実施例）について、ＮＯX と煤塵を測定した。
場合（従来技術，比較例）とガス分離膜のある場合（本
発明，実施例）について、ＮＯX と煤塵を測定した。
【００２５】使用したエンジンは小松製作所（株）製
ＥＧ８５ＣＤＢＳ＃１００５であった。
ＥＧ８５ＣＤＢＳ＃１００５であった。
【００２６】ガス分離膜は松下電機産業（株）製 水素
富化膜を用いた。分離膜の入口温度は１３０℃で、出口
温度は１００℃であった。
富化膜を用いた。分離膜の入口温度は１３０℃で、出口
温度は１００℃であった。
【００２７】その結果を表１に示した。
【００２８】
【表１】 表１から、ＥＧＲ量を一定にした場合、本発明は従来技
術に比べてＮＯX および煤塵の発生量は少なく、ガス分
離膜の効果があることがわかる。またエンジンに用いた
潤滑油の性状試験（粘度、不溶解分、全塩基価）を行っ
た。その結果を図３、図４および図５に示した。図３、
図４および図５から、本発明は従来技術に比べて潤滑油
の性状（粘度、不溶解分、全塩基価）の変化が少なく、
潤滑油の劣化が少ないことがわかる。またエンジンの耐
久試験を行ったところ、本発明は２０００時間でもエン
ジンの磨耗がほとんどなかったが、従来技術ではエンジ
ンの磨耗がかなりあった。実験に用いた排気ガスの組成
とガス分離膜を透過したガスの組成を表２に示す。
術に比べてＮＯX および煤塵の発生量は少なく、ガス分
離膜の効果があることがわかる。またエンジンに用いた
潤滑油の性状試験（粘度、不溶解分、全塩基価）を行っ
た。その結果を図３、図４および図５に示した。図３、
図４および図５から、本発明は従来技術に比べて潤滑油
の性状（粘度、不溶解分、全塩基価）の変化が少なく、
潤滑油の劣化が少ないことがわかる。またエンジンの耐
久試験を行ったところ、本発明は２０００時間でもエン
ジンの磨耗がほとんどなかったが、従来技術ではエンジ
ンの磨耗がかなりあった。実験に用いた排気ガスの組成
とガス分離膜を透過したガスの組成を表２に示す。
【００２９】
【表２】 実施例２ 実施例１の装置を用いて減圧方式によりＮＯX 量を一定
にして、ガス分離膜のない場合（比較例２）とガス分離
膜のある場合（実施例２）について、ＥＧＲ量と煤塵量
とを測定した。その結果を表３に示した。表３から、Ｎ
ＯX 量を一定にした場合、ＥＧＲ量が少なく、煤塵の発
生量も少ないことがわかる。このように、ガス分離膜を
用いた場合にはＥＧＲ量を低減できる。実験に用いた排
気ガスの組成とガス分離膜を透過したガスの組成は表２
に示したものとほぼ同様であった。
にして、ガス分離膜のない場合（比較例２）とガス分離
膜のある場合（実施例２）について、ＥＧＲ量と煤塵量
とを測定した。その結果を表３に示した。表３から、Ｎ
ＯX 量を一定にした場合、ＥＧＲ量が少なく、煤塵の発
生量も少ないことがわかる。このように、ガス分離膜を
用いた場合にはＥＧＲ量を低減できる。実験に用いた排
気ガスの組成とガス分離膜を透過したガスの組成は表２
に示したものとほぼ同様であった。
【００３０】
【表３】
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、排気ガス中のＮＯX お
よび煤塵を低減し、ＥＧＲ量を低減し、さらに内燃機関
の損傷およびエンジンの潤滑油の劣化を防止することが
できる。
よび煤塵を低減し、ＥＧＲ量を低減し、さらに内燃機関
の損傷およびエンジンの潤滑油の劣化を防止することが
できる。
【図１】本発明の一実施態様を示すフローシートであ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施態様を示すフローシートであ
る。
る。
【図３】エンジンに用いた潤滑油の粘度変化を示すグラ
フである。
フである。
【図４】エンジンに用いた潤滑油の不溶解分の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】エンジンに用いた潤滑油の全塩基価の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
１ エンジン ２ 分離部 ３ 吸気管 ４ 排気管 ５ ＥＧＲ管 ６ 出口管 ７ 真空ポンプ １１ エンジン １２ 分離部 １３ 吸気管 １４ 排気管 １５ ＥＧＲ管 １６ 出口管 １７ コンプレッサー
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の吸気管と排気管とに連結され
内燃機関の排気ガスの一部を吸気管へ還流する流路を構
成するＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管に介装されガス分離膜
を備えたガス分離部と、及び前記ＥＧＲ管に介装された
排気ガス還流手段とを少なくとも有することを特徴とす
る内燃機関の排気ガス再循環装置。 - 【請求項２】 ガス分離膜が、炭酸ガス富化膜、水素富
化膜、又は酸素富化膜である請求項１記載の内燃機関の
排気ガス再循環装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5002787A JPH06207560A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 内燃機関の排気ガス再循環装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5002787A JPH06207560A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 内燃機関の排気ガス再循環装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207560A true JPH06207560A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11539071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5002787A Pending JPH06207560A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 内燃機関の排気ガス再循環装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06207560A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998036166A1 (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Natalino Chesini | Device for enriching the oxygen rate of combustion mixtures |
| US7493884B2 (en) * | 2006-10-12 | 2009-02-24 | Caterpillar Inc. | Method and system for reducing pollutant emissions of an engine |
| CN101879852A (zh) * | 2010-07-22 | 2010-11-10 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电动汽车用燃油加热器 |
| JP2017214833A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| US10590872B2 (en) * | 2018-02-13 | 2020-03-17 | Ford Global Technologies, Llc | Cylinder exhaust gas recirculation distribution measurement systems and methods |
-
1993
- 1993-01-11 JP JP5002787A patent/JPH06207560A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998036166A1 (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Natalino Chesini | Device for enriching the oxygen rate of combustion mixtures |
| US7493884B2 (en) * | 2006-10-12 | 2009-02-24 | Caterpillar Inc. | Method and system for reducing pollutant emissions of an engine |
| CN101879852A (zh) * | 2010-07-22 | 2010-11-10 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电动汽车用燃油加热器 |
| JP2017214833A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| US10590872B2 (en) * | 2018-02-13 | 2020-03-17 | Ford Global Technologies, Llc | Cylinder exhaust gas recirculation distribution measurement systems and methods |
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