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公開番号2021148054
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210927
出願番号2020048211
出願日20200318
発明の名称内燃機関
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F02D 21/04 20060101AFI20210830BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】効率的に燃焼温度を低下させつつ、NOxの排出を防ぐことができる内燃機関を提供する。
【解決手段】エンジン1は、燃焼室7aを有するエンジン本体2と、燃焼室7aに酸素を供給する酸素分離器20と、酸素分離器20と燃焼室7aとを接続し、酸素分離器20からの酸素が流れる吸気管4と、燃焼室7aに接続され、燃焼室7aで発生した排気ガスが流れる排気管6と、排気管6と吸気管4とを接続し、排気ガスの一部がEGRガスとして吸気管4に向けて流れるEGR経路16と、排気管6に配設され、排気ガスから凝縮水を分離する凝縮水分離器27とを備え、凝縮水分離器27により分離された凝縮水は、排気管6内を流れて排出される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
燃焼室を有する機関本体と、
前記燃焼室に酸素を供給する酸素供給部と、
前記酸素供給部と前記燃焼室とを接続し、前記酸素供給部からの酸素が流れる吸気管と、
前記燃焼室に接続され、前記燃焼室で発生した排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管と前記吸気管とを接続し、前記排気ガスの一部が排気再循環ガスとして前記吸気管に向けて流れる排気再循環経路と、
前記排気管または前記排気再循環経路に配設され、前記排気ガスから凝縮水を分離する凝縮水分離部とを備え、
前記凝縮水分離部により分離された凝縮水は、前記排気管内を流れて排出される内燃機関。
続きを表示(約 240 文字)【請求項2】
前記凝縮水分離部は、前記排気管における前記排気再循環経路との分岐部よりも上流側に配設されている請求項1記載の内燃機関。
【請求項3】
前記排気管における前記排気再循環経路との分岐部よりも下流側に配設され、前記排気再循環経路に大気が入らないように遮断する遮断弁を更に備える請求項1または2記載の内燃機関。
【請求項4】
前記排気再循環経路を流れる前記排気再循環ガスを加熱するヒータを更に備える請求項1〜3の何れか一項記載の内燃機関。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関に関する。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来の内燃機関としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の内燃機関は、エンジン本体と、このエンジン本体の吸気ポートに接続された吸気管と、エンジン本体の排気ポートに接続された排気管と、吸気管に配設された酸素分離装置及び混合器と、排気管に配設された希ガス分離装置とを備えている。酸素分離装置は、空気から酸素を分離し、分離した酸素を混合器に供給する。希ガス分離装置は、エンジン本体の燃焼室より排出される排気ガスから希ガスを分離し、分離した希ガスを混合器に供給すると共に、希ガスが分離された排気ガス(二酸化炭素や水蒸気等)を排出する。混合器は、酸素分離装置から供給された酸素と希ガス分離装置から供給された希ガスとを混合し、その混合ガスを燃焼室に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2008−2289号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術においては、酸素分離装置により空気から酸素が分離され、酸素と希ガスとの混合ガスが吸気ガスとして燃焼室に供給される。従って、燃焼室に供給される吸気ガスには窒素が含まれないため、燃焼室において燃焼ガス中にNOxが発生することがなく、燃焼室からNOxが排出されない。しかし、空気から窒素が除去された状態の酸素雰囲気で燃焼を行うと、燃焼ガスが非常に高温となるため、エンジン本体のピストンやシリンダヘッド等の溶損が発生するおそれがある。そのような不具合を防ぐためには、燃焼室での燃焼温度を低下させる必要がある。このとき、酸素と希ガスとの混合ガスにより燃焼温度を下げるには、希ガス分離装置が必要となることに加え、燃焼に必要な酸素量の3倍以上の量の希ガスを与えなければならない。従って、内燃機関のコストアップにつながり、効率的(経済的)ではない。
【0005】
本発明の目的は、効率的に燃焼温度を低下させつつ、NOxの排出を防ぐことができる内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る内燃機関は、燃焼室を有する機関本体と、燃焼室に酸素を供給する酸素供給部と、酸素供給部と燃焼室とを接続し、酸素供給部からの酸素が流れる吸気管と、燃焼室に接続され、燃焼室で発生した排気ガスが流れる排気管と、排気管と吸気管とを接続し、排気ガスの一部が排気再循環ガスとして吸気管に向けて流れる排気再循環経路と、排気管または排気再循環経路に配設され、排気ガスから凝縮水を分離する凝縮水分離部とを備え、凝縮水分離部により分離された凝縮水は、排気管内を流れて排出される。
【0007】
このような内燃機関においては、純酸素供給部からの酸素が吸気管を流れて機関本体の燃焼室に供給され、燃焼室において酸素雰囲気での燃焼が行われるため、燃焼室からNOxが排出されにくい。また、燃焼室で発生した排気ガスの一部が排気再循環ガスとして排気再循環経路を流れて燃焼室に供給されるため、酸素雰囲気での燃焼が行われても、燃焼温度が低下する。このように既存の排気再循環経路を利用して、燃焼温度を低下させることにより、希ガスを使用しなく済む。これにより、効率的に燃焼温度を低下させつつ、NOxの排出を防ぐことができる。また、凝縮水分離部によって排気ガスから凝縮水が分離され、分離された凝縮水が排気管内を流れて排出される。このとき、排気管内を流れる排気ガス中にはNOxが殆ど存在しないため、凝縮水がNOxと混ざって硝酸水となることが防止され、硝酸水が排気管等に悪影響を与えることは殆ど無い。従って、凝縮水をそのまま流して排出することができる。
【0008】
凝縮水分離部は、排気管における排気再循環経路との分岐部よりも上流側に配設されていてもよい。このような構成では、凝縮水分離部により分離された凝縮水は、排気管内を下流側に流れやすくなる。従って、凝縮水が排気再循環経路を流れにくくなるため、燃焼室に凝縮水が供給されにくくなる。これにより、凝縮水による機関本体の構成部品の腐食等を防ぐことができる。
【0009】
内燃機関は、排気管における排気再循環経路との分岐部よりも下流側に配設され、排気再循環経路に大気が入らないように遮断する遮断弁を更に備えてもよい。このような構成では、内燃機関の停止時に遮断弁を閉じることで、排気再循環経路に大気中の窒素が入り込むことが確実に防止される。
【0010】
内燃機関は、排気再循環経路を流れる排気再循環ガスを加熱するヒータを更に備えてもよい。このような構成では、凝縮水分離部により分離された凝縮水が排気再循環経路を多少流れても、ヒータにより凝縮水が加熱されるため、燃焼室に凝縮水が供給されにくくなる。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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