JPH0754715A - 多気筒内燃機関の有害物質軽減装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の有害物質軽減装置

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JPH0754715A
JPH0754715A JP6168094A JP16809494A JPH0754715A JP H0754715 A JPH0754715 A JP H0754715A JP 6168094 A JP6168094 A JP 6168094A JP 16809494 A JP16809494 A JP 16809494A JP H0754715 A JPH0754715 A JP H0754715A
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JP
Japan
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cylinder
exhaust gas
intake manifold
gas recirculation
cooler
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JP6168094A
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Bernhard Baechle
ベルンハルド・ベッヒレ
Hans Sudmanns
ハンス・ズートマンス
Ralph-Michael Schmidt
ラルフ−ミヒャエル・シュミット
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Rolls Royce Solutions GmbH
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MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、構造が簡単で、排ガス中のＮＯ
と煤煙の含有比を低減することができる多気筒内燃機関
の有害物質軽減装置を提供することを目的としている。 【構成】 燃焼技術上分離された第１シリンダ２−６と
第２のシリンダ７を有する多気筒内燃エンジンの有害物
質を軽減する装置であって、第１シリンダ２−６に第１
吸気マニホルド９が連結され、第２シリンダ７に第２吸
気マニホルド１０が連結され、第２シリンダ７の吐出側
と第１吸気マニホルド９との間に排ガス再循環装置２４
が連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、吸気管と排気系と排
ガス再循環装置とを有する多気筒内燃機関の動作時の有
害物質を軽減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル・エンジンからの有害物質の
放出は、まず第１にＮＯX の含有量によって規定され
る。ＮＯX の含有量を軽減するために、冷却された排ガ
スをディーゼル・エンジンの吸気管内に再循環させる。
２０％の排ガスを再循環させることによってＮＯX 値を
ほぼ半減させることができる。ＮＯX の軽減は、排ガス
の再循環により燃焼用空気中のＣＯ2 の成分比が高まる
ことの結果であると考えられる。しかしながら、排ガス
の再循環率が高まるとともに排ガス中の煤煙の比率も高
まり、煤煙を含んだ再循環排ガスによってディーゼル・
エンジンの損耗が高まり、排ガス冷却器が短期間の動作
で汚損されるという欠点がある。
【０００３】ドイツ特許出願第２４,５４,８２９号に
は、排ガスを取り入れるための特定のシリンダが内燃機
関の他のシリンダよりも圧縮比が高く設定され且つその
排気管が他のシリンダの吸気管と接続されて内燃機関の
始動時にだけ駆動作用を有するような多気筒内燃機関が
開示されている。始動時には排気管内の閉塞弁が閉じら
れるので、特定のシリンダは高い圧縮比で他のシリンダ
から流出するガスを取り入れ、点火する。内燃機関の通
常動作においては、特定のシリンダは高い圧縮比で他の
シリンダからの排ガスの一部を取り入れ、これを配分
し、冷却する。この排ガス再循環装置は、その構造上、
製造コストが高いという問題を有している。
【０００４】ドイツ公開特許公報第３９,３０,２４３号
には、吸気系と排ガス・マニホルド系とを有すると共に
有害物質の排出を低減する排ガス再循環装置を備えた多
気筒内燃機関が開示されている。排気ターボ過給器と過
給冷却器とを有する内燃機関を駆動するために、排ガス
再循環装置は排ガス配分器を備えており、この配分器か
ら内燃機関のシリンダ数と同数の端末管が分岐してい
る。排ガス配分器は一つのシリンダの排ガス管に接続さ
れ、他のシリンダの排ガス管は排ガス・マニホルドに連
結されている。排ガス配分器の端末管はそれぞれシリン
ダの吸気弁の直前のシリンダ吸気管内に接合している。
この公知の排ガス再循環システムの場合にも、再循環さ
れる排ガス中の煤煙濃度が増大し、その結果として内燃
機関とその排気に関する欠点が生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
が簡単で、排ガス中のＮＯと煤煙の含有比を低減するこ
とができる多気筒内燃機関の有害物質軽減装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、第２吸気
マニホルドを第２シリンダに連結し、第１吸気マニホル
ドを第１シリンダに連結し、排ガス再循環装置を第１吸
気マニホルドに連結することによって解決される。
【０００７】
【作用】この発明に係る有害物質軽減装置においては、
多気筒内燃機関は燃焼技術上、第１シリンダと第２シリ
ンダに分離されている。第２シリンダには粒子排出量を
最小限にするために排ガス中へのＮＯ排出に構わずに外
気だけが供給される。この第２シリンダからの排ガスは
排ガス再循環装置を経て、ＮＯ排出量を低くするように
設計された第１シリンダ用の第１吸気マニホルドに供給
される。
【０００８】この発明に係る装置によれば、多気筒ディ
ーゼル・エンジンは全体として僅かなＮＯしか排出せ
ず、再循環された排ガス中の煤煙量は一定の低い値に抑
えられるので、再循環される排ガスによるディーゼル・
エンジンの損耗及び冷却器の汚損は僅かである。
【０００９】好ましくは、排ガス再循環装置は、本発明
の装置の損耗と汚損による負荷を更に軽減するための煤
煙フィルタを備えている。
【００１０】この発明の他の好適な構成に従って、第１
シリンダ用の第１吸気マニホルド内の圧縮器の下流側に
接続される過給冷却器は、第２シリンダから再循環され
た排ガスを冷却するための役割をも果たす。
【００１１】この発明の好適実施例では、再循環された
排ガスは排ガス再循環装置内の冷却器で冷却され、過給
冷却器の下流側において第１シリンダ用の第１吸気マニ
ホルド内に送られる。このようにして過給冷却器は排ガ
ス中の煤煙から免れ、圧縮された外気と加熱した排ガス
による熱負荷は空間的に分離された２つの冷却器に分散
される。
【００１２】この発明に係る好適な過給冷却器は、吸気
側に連結された貴金属製冷却器と排気側に連結されたア
ルミニウム製冷却器とを備えた組合せ冷却器である。吸
気側に連結された貴金属製冷却器は高温に対して特に耐
性があり、アルミニウム製冷却器は特に優れた熱伝達率
を有している。
【００１３】この発明に係る装置の排ガス中における低
減されるべき煤煙含有量と低減されるべきＮＯ含有量と
は、第１シリンダの排ガス系と第２シリンダの排ガス再
循環装置との間の断面積調整自在な連結管によって好適
な比率に調整される。排ガス管中の煤煙含有率をできる
だけ低くするために連結管を広く開き、あるいはＮＯX
含有率をできるだけ低くするために連結管の断面積を狭
め又は閉じることができる。
【００１４】この発明に係る圧縮機の高い圧力と第２シ
リンダの排ガス再循環装置内の低い排ガス負圧との差を
大きくすることによって、排ガス中の煤煙含有率を特に
好適に低減することができる。第２シリンダの手前の圧
縮機圧力、すなわち排ガス再循環装置内の一定の排ガス
負圧との圧力差を大きくするために、第１のＮＯX 用に
最適化されたシリンダに繋がる第１吸気マニホルド内に
スロットルを設けてもよい。
【００１５】圧力差を高めることによる排ガス中の煤煙
含有率の低減は、排ガス再循環装置と第１吸気マニホル
ドとの接合部をインジェクタとして形成することによっ
ても達成することができる。
【００１６】また、この発明の排ガス再循環装置は内燃
機関の全てのシリンダ用の吸気系内に接合され、粒子排
出が最小限になるように設計された第２シリンダにはガ
ス又はベンジン混合物が給送される。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１に示す実施例１において、ディーゼル
・エンジン１はシリンダ２−７を備えている。圧縮器８
を介して空気が取り入れられ、２つの分離された第１吸
気マニホルド９及び第２吸気マニホルド１０内に給送さ
れる。第１吸気マニホルド９は吸気管を介して第１シリ
ンダ２−６に連結され、第２吸気マニホルド１０は一つ
の又は複数の第２シリンダ７に連結されている。
【００１８】排ガス系１６は排気管を経て第１シリンダ
２−６の吐出側に連結されており、煤煙フィルタ２２と
排気タービン２３とを含んでいる。
【００１９】第２シリンダ７の吐出側は排ガス再循環装
置２４に連結されている。排ガス再循環装置２４は煤煙
フィルタ２５を含んでおり、過給冷却器２６の上流側で
吸気マニホルド９内に接続されている。
【００２０】図２に示す実施例２において、図１と同一
の部品には同一の参照番号が付されている。第２シリン
ダ７から排出された排ガス用の補助冷却器２６ａが排ガ
ス再循環装置２４内に備えられている。排ガス再循環装
置２４は過給冷却器２６の下流側で第１シリンダ２−６
用の吸気マニホルド９内に接続されている。圧縮器８か
ら過給冷却器２６への導管２７が延び、過給冷却器２６
から吸気マニホルド９及び１０が出ている。
【００２１】図３に示す実施例３において、図１及び図
２と同一の部品には同一の参照番号は付されている。排
ガス再循環装置２４は過給冷却器２６の上流側で導管２
７に接続されている。第２シリンダ７に接続される第２
の吸気マニホルド１０内に、気化器又は噴射装置２８を
経て、タンク３０からガス又はベンジンがポンプ２９の
圧力で給送される。この実施例３では、排ガス再循環装
置２４内の煤煙フィルタを省略することができる。
【００２２】図１、図２及び図３の各実施例に基づく装
置では、排ガス再循環装置２４内から排気系１６まで、
その断面積を可変的に調整できる連結管（図示せず）で
接続され、この連結管の断面積を変えることにより排ガ
ス再循環装置２４内の再循環率を調整することができ
る。
【００２３】第２シリンダ７内での燃焼段階から既に煤
煙の含有率を低く抑えるこめに、シリンダ７の手前の圧
力と排ガスの負圧との圧力差はできるだけ大きく保たれ
る。第１シリンダ２−６に至る吸気マニホルド９内にス
ロットル（図示せず）を備えることにより、このような
大きい圧力差を達成することができる。あるいは、吸気
マニホルド９と排ガス再循環装置２４との接合部にイン
ジエクタ（図示せず）を配設することによっても、同様
に圧力差を高めることができる。
【００２４】実施例１及び２において、動作時には内燃
機関に圧縮器８から加圧された空気が給送される。圧縮
器８は第１シリンダ２−６からの排ガスにより排気ター
ビン２３を介して駆動される。吸気マニホルド１０を介
して外気だけが供給される第２シリンダ７からの排ガス
は、煤煙フィルタ２５を有する排ガス再循環装置２４を
介して第１シリンダ２−６用の吸気マニホルド９内に給
送される。第２シリンダ７の排ガス中の煤煙含有率は、
シリンダ７に外気だけが給送されるので低い値を超える
ことはなく、一方、第１シリンダの排ガス中のＮＯ含有
率は再循環されることによって低く抑えられる。更に、
燃焼状態を種々に調整することによって（ピストンヘッ
ド、圧縮比、噴射状態の調整等）、ＮＯX と煤煙の含有
率を更に最適化することができる。
【００２５】実施例３においては、第２シリンダ７はガ
ス又はベンジンによって作動され、この燃焼によって発
生するシリンダ７の煤煙を含まない排ガスは、ディーゼ
ルで作動される第１シリンダ２−６と、第２シリンダ７
との双方に給送される。全てのシリンダ２−７のＮＯ排
出量は均一に低く保たれる。
【００２６】図４に示される実施例４では、実施例１に
おいて過給冷却器２６を迂回することができるように排
ガス再循環装置２４内にバイパス弁３４が備えられてい
る。この実施例４では、本発明の目的を達成しつつ、部
分負荷駆動を行うことができるという利点がある。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、第２吸気管を第２シリン
ダと連結し、吸気管を第２シリンダと連結し、排ガス再
循環装置を吸気管と連結することによって、簡単な構造
で排ガス中のＮＯと煤煙の含有比を低減することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１に係る有害物質軽減装置
を備えたディーゼル・エンジンを示す図である。
【図２】 実施例２に係る有害物質軽減装置を備えたデ
ィーゼル・エンジンを示す図である。
【図３】 実施例３に係る有害物質軽減装置を備えた内
燃機関を示す図である。
【図４】 実施例４に係る有害物質軽減装置を備えたデ
ィーゼル・エンジンを示す図である。
【符号の説明】
１ ディーゼル・エンジン、２〜７ シリンダ、８ 圧
縮器、９ 第１吸気マニホルド、１０ 第２吸気マニホ
ルド、２２，２５ 煤煙フィルタ、２３ 排気タービ
ン、２４ 排ガス再循環装置、２６ 過給冷却器、２６
ａ 補助冷却器、２７ 導管、２８ 噴射装置、２９
ポンプ、３０ タンク、３４ バイパス弁。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/02 ＺＡＢ ３０１ Ｋ Ｆ０２Ｂ 75/10 Ｃ 7541−3Ｇ (71)出願人 391013243 エムテーウー・モートレン−ウント・ツル ビネン−ウニオン・フリードリッヒスハー フェン・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュ レンクテル・ハフツング ＭＴＵ ＭＯＴＯＲＥＮ− ＵＮＤ ＴＵ ＲＢＩＮＥＮ−ＵＮＩＯＮ ＦＲＩＥＤＲ ＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨ ＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥ Ｒ ＨＡＦＴＵＮＧ ドイツ連邦共和国、Ｗ−7990 フリードリ ッヒスハーフェン １、オルガシュトラー セ 75、ポストファッホ 20 40 (72)発明者 ベルンハルド・ベッヒレ ドイツ連邦共和国、88045 フリードリッ ヒスハーフェン、ケーニッヒスベルガー・ シュトラーセ ９ (72)発明者 ハンス・ズートマンス ドイツ連邦共和国、88048 フリードリッ ヒスハーフェン、ヴァーゼネシュシュトラ ーセ 43 (72)発明者 ラルフ−ミヒャエル・シュミット ドイツ連邦共和国、88085 ランゲンアル ゲン、テットナンガー・シュトラーセ 16 ／１

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１吸気マニホルドと、第１シリンダに
    連結された排気系と、第２シリンダに連結された排ガス
    再循環装置とを有する多気筒内燃機関の動作時の有害物
    質を軽減する装置において、 第２吸気マニホルドを第２シリンダに連結し、第１吸気
    マニホルドを第１シリンダに連結し、排ガス再循環装置
    を第１吸気マニホルドに連結したことを特徴とする多気
    筒内燃機関の有害物質軽減装置。
  2. 【請求項２】 排ガス再循環装置は煤煙フィルタを備え
    たことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 過給冷却器が第１吸気マニホルド内に含
    まれ、排ガス再循環装置が過給冷却器の上流側で第１吸
    気マニホルド内に接続されたことを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 排ガス再循環装置は排ガス冷却器を備え
    ると共に過給冷却器の下流側で第１吸気マニホルド内に
    接続されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 過給冷却器は、吸気側に連結された貴金
    属製冷却器と排気側に連結されたアルミニウム製冷却器
    とからなる組合せ冷却器であることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
  6. 【請求項６】 断面積を調整自在の連結管により排気系
    と排ガス再循環装置とを連結したことを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 第１吸気マニホルド内にスロットルを含
    んだことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 排ガス再循環装置は第１吸気マニホルド
    との接続部にインジェクタを備えたことを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 第１吸気マニホルドと、第１シリンダに
    連結された排気系と、第２シリンダに連結された排ガス
    再循環装置とを有する多気筒内燃機関の動作時の有害物
    質を軽減する装置において、 第２吸気マニホルドを第２シリンダに連結し、第１吸気
    マニホルドを第１シリンダに連結し、排ガス再循環装置
    を第１及び第２吸気マニホルドへの導管に連結すると共
    に、第２吸気マニホルド内に気化器もしくは噴射装置を
    介してガス又はベンジンを給送することを特徴とする多
    気筒内燃機関の有害物質軽減装置。
  10. 【請求項１０】 第１吸気マニホルドと、第１シリンダ
    に連結された排気系と、第２シリンダに連結された排ガ
    ス再循環装置とを有する多気筒内燃機関の動作時の有害
    物質を軽減する装置において、 第１吸気マニホルド内に過給冷却器を含むと共に、この
    過給冷却器を排ガス再循環装置内に配設された開閉可能
    なバイパス弁を介して迂回可能であることを特徴とする
    多気筒内燃機関の有害物質軽減装置。
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