(57)【要約】【課題】従来と比較して排気ガス中の窒素酸化物の発生を低減する。【解決手段】エンジン１は、内部で燃料を燃焼させて動力を得る燃焼室２と、気体を遠心分離して、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体を燃焼室２に供給可能な第１遠心分離装置５とを備える。【選択図】図１
2008163809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で燃料を燃焼させて動力を得る燃焼室と、
気体を遠心分離して、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体を前記燃焼室に供給可能な第１遠心分離装置とを備えることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンにおいて、
前記燃焼室から排出される気体を遠心分離して、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体を前記燃焼室に供給する第２遠心分離装置を備えることを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンにおいて、
気体を圧縮して前記第１遠心分離装置に供給する複数の過給器を、多段に接続された状態で備えることを特徴とするエンジン。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンにおいて、
前記第１遠心分離装置は、
内部に空気を供給するための吸気口及び内部の空気を排出するための２つの排気口が設けられた筒状の装置本体と、
前記吸気口から前記排気口に向かって前記装置本体の内部で気体を圧送させる圧送装置とを備え、
前記装置本体は、
当該装置本体の内部を、前記２つの排気口の一方に連通する内側空間と、他方に連通する外側空間とに仕切るとともに、少なくとも１部においてこれら内側空間及び外側空間を連通させる筒状の仕切部材を有し、
前記仕切部材の表面及び当該装置本体の内面の少なくとも一方には、螺旋状のフィンが設けられ、
当該装置本体内部で圧送される空気を前記フィンによって回転させることにより、気体を前記内側空間と前記外側空間とに遠心分離することを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンにおいて、
前記第１遠心分離装置は、
回転子内に中空の内部空間を有する永久磁石式同期電動機を備え、
前記回転子は、前記内部空間に空気を供給するための供給口を下端部中央に、前記内部空間内の空気を排出するための排気口を上端部中央及び側周部に有することを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの動力源として用いられ排ガスを分離する低公害のエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの動力源として用いられるエンジンは、燃焼室の内部で燃料を爆発させて動力を得るようになっている。
【０００３】
近年、このようなエンジンの燃焼室には、低公害化の観点から、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置が接続されている（例えば、特許文献１参照）。このＥＧＲ装置は、燃焼室から排出される排気ガスの一部を再び燃焼室に供給することにより、燃焼室への供給ガスの温度を下げ、窒素酸化物（ＮＯx）の発生を抑制するようになっている。
【特許文献１】特許第３３５２６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献のエンジンでは、燃焼室に供給されるガス中の窒素成分の量を低減することはできないため、依然として窒素酸化物が生じてしまう。
【０００５】
本発明の課題は、従来と比較して排気ガス中の窒素酸化物の発生を低減することができるエンジンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、エンジンにおいて、
内部で燃料を燃焼させて動力を得る燃焼室と、
気体を遠心分離して、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体を前記燃焼室に供給可能な第１遠心分離装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、少なくとも窒素より分子量の大きい酸素などの重成分気体が第１遠心分離装置から燃焼室に供給されるので、燃焼室に窒素が供給されるのを防止することができる。従って、燃焼室の内部での窒素酸化物の生成を防止し、排気ガス中の窒素酸化物の発生を低減することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジンにおいて、
前記燃焼室から排出される気体を遠心分離して、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体（例えば、ＣＯ2など）を前記燃焼室に供給する第２遠心分離装置を備えることを特徴とする。
ここで、窒素酸化物は、ＣＯ2の多くＮ2の少ない高温条件下では酸素が反応しても生成されない。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、燃焼室から排出される気体の一部（ＣＯ2）が第２遠心分離装置を介して再び燃焼室に供給される、つまり、いわゆる排気再循環法が用いられるので、燃焼室内部の温度を下げるとともに、Ｎ2の少ない状態を作ることができる。
また、第２遠心分離装置は少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体（例えば、ＣＯ2など）を燃焼室に多く供給するので、燃焼室からの排気中に窒素が含まれる場合であっても、当該窒素が排気再循環法によって再び燃焼室に供給されるのを防止し、燃焼室の内部での窒素酸化物の生成を防止することができる。
よって、排気ガス中の窒素酸化物の発生をいっそう低減することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のエンジンにおいて、
気体を圧縮して前記第１遠心分離装置に供給する複数の過給器を、多段に接続された状態で備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、気体が圧縮されて第１遠心分離装置に供給されるので、第１遠心分離装置の内圧が高まる結果、当該第１遠心分離装置での遠心分離の効率が高められる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンにおいて、
内部に空気を供給するための吸気口及び内部の空気を排出するための２つの排気口が設けられた筒状の装置本体と、
前記吸気口から前記排気口に向かって前記装置本体の内部で気体を圧送させる圧送装置とを備え、
前記装置本体は、
当該装置本体の内部を、前記２つの排気口の一方に連通する内側空間と、他方に連通する外側空間とに仕切るとともに、少なくとも１部においてこれら内側空間及び外側空間を連通させる筒状の仕切部材を有し、
前記仕切部材の表面及び当該装置本体の内面の少なくとも一方には、螺旋状のフィンが設けられ、
当該装置本体内部で圧送される空気を前記フィンによって回転させることにより、気体を前記内側空間と前記外側空間とに遠心分離することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、空気を回転させることにより遠心分離を行うことができるため、回転等して磨耗を生ずるような機械的機構によって遠心分離を行う場合と比較して、長期間に亘って遠心分離を行うことができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンにおいて、
前記第１遠心分離装置は、
回転子内に中空の内部空間を有する永久磁石式同期電動機を備え、
前記回転子は、前記内部空間に空気を供給するための供給口を下端部中央に、前記内部空間内の空気を排出するための排気口を上端部中央及び側周部に有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、同期電動機の回転子内の内部空間で遠心分離を行い、軽い空気を上端部中央の排気口、重い気体を側周部の排気口から排出することができるため、供給される空気が低圧であっても、遠心分離を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、燃焼室の内部での窒素酸化物の生成を防止し、排気ガス中の窒素酸化物の発生を低減することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、第１遠心分離装置での遠心分離が不十分で燃焼室に窒素が供給される場合であっても、燃焼室の内部での窒素酸化物の生成を防止することができる。また、燃焼室からの排気中に窒素が含まれる場合であっても、当該窒素が排気再循環法によって再び燃焼室に供給されるのを防止し、燃焼室の内部での窒素酸化物の生成を防止することができる。よって、排気ガス中の窒素酸化物の発生をいっそう低減することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、第１遠心分離装置での遠心分離の効率が高められる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、長期間に亘って遠心分離を行うことができる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、供給される空気が低圧であっても、遠心分離を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態について説明する。
まず、本発明に係るエンジンの吸気系統について説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るエンジン１の概略構成を示す模式図である。
この図に示すように、エンジン１は、自動車などの動力源として用いられるものであり、エンジン本体２を備えている。なお、本実施の形態においては、エンジン１をハイブリッド自動車の動力源として説明し、エンジン本体２をディーゼルエンジンとして説明する。
【００２３】
エンジン本体２は、図２に示すように、筒状のシリンダヘッド２ａと柱状のピストン２ｂとの間の内部空間で燃料を燃焼させる燃焼室２０を有している。この燃焼室２０には、図１に示すように、燃焼用の空気を供給するための吸気口２１ａと、燃焼後の空気を排出するための排気口２１ｂとが設けられている。
【００２４】
吸気口２１ａには、気流方向Ｘの下流側から上流側に向かって、冷却装置３０、スーパーチャージャ４ａ，４ｂ、第１遠心分離装置５及びスーパーチャージャ４ｃがこの順で多段に接続されている。
冷却装置３０は、エンジン本体２に供給される気体を冷却するものであり、エンジン本体２のオーバーヒートを防ぐようになっている。
【００２５】
スーパーチャージャ４ａ〜４ｃは、気流方向Ｘの上流側から供給される気体を圧縮して下流側に供給するものであり、エアコンプレッサ４０ａ〜４０ｃを備えている。これらエアコンプレッサ４０ａ〜４０ｃは、圧縮空気を生成するコンプレッサホイールと、当該コンプレッサホイールを回転させるモータとを有している。なお、スーパーチャージャ４ｃには、エアクリーナ３１等によって粉塵などの除去された空気が供給されるようになっている。
【００２６】
第１遠心分離装置５は、供給される気体を、少なくとも窒素より分子量の大きい酸素などの重成分気体と、残りの軽成分気体とに遠心分離するものであり、図３，図４に示すように、軸線Ｌを中心軸とする略円筒状の装置本体５０を備えている。なお、本実施の形態においては、軸線Ｌが上下方向に延在するように装置本体５０は立設されている。
【００２７】
この装置本体５０の側周部の上端には、スーパーチャージャ４ｃから空気が供給される吸気口５１ａが設けられており、上端部の中央，側周部の下端には、装置本体５０の内部から気体を排出する排気口５１ｂ，５１ｃが設けられている。なお、吸気口５１ａに供給される気体と、排気口５１ｂ，５１ｃから排出される気体との間には、スーパーチャージャ４ｃや、図示しない加圧装置、減圧装置などによって気圧差が付けられており、吸気口５１ａから排気口５１ｂに向かって気体を圧送させるようになっている。
【００２８】
また、装置本体５０の内部には、仕切部材５２ａ〜５２ｃによって遠心分離室５３、重成分室５４及び軽成分室５５が形成されている。なお、仕切部材５２ａ〜５２ｃは、例えば支持部材５２ｄ等によってそれぞれ支持されている。また、遠心分離室５３、重成分室５４及び軽成分室５５はそれぞれ軸線Ｌに対して略線対称となっている。
【００２９】
遠心分離室５３は、側周部において吸気口５１ａと連通しており、上下方向において軽成分室５５及び重成分室５４の間に介在している。この遠心分離室５３の内壁面、本実施の形態においては仕切部材５２ａ，５２ｂの遠心分離室５３側の面や、装置本体５０の内周面には、軸線Ｌを中心軸とする螺旋状のフィンＦが設けられている。これにより、吸気口５１ａから遠心分離室５３に供給される気体は軸線Ｌを中心として回転する結果、遠心分離されるようになっている。
【００３０】
重成分室５４は、本発明における外側空間であり、側周部の上端部で遠心分離室５３と連通するとともに、側周部の下端部で排気口５１ｃと連通している。これにより、重成分室５４は、遠心分離室５３から重成分気体の供給を受けて排気口５１ｃに排出するようになっている。この排気口５１ｃから排出される重成分気体は、図１に示すように、スーパーチャージャ４ｂに供給されるようになっている。
【００３１】
軽成分室５５は、本発明における内側空間であり、図３，図４に示すように、内周部の下端部で遠心分離室５３と連通するとともに、内周部の上端部で排気口５１ｂと連通している。これにより、軽成分室５５は、遠心分離室５３から軽成分気体の供給を受けて排気口５１ｂに排出するようになっている。なお、本実施の形態においては、軽成分室５５の内部に重成分気体が混入した場合には、当該重成分気体が仕切部材５２ｂ，５２ｃを介して遠心分離室５３に再度戻されるようになっている。また、排気口５１ｂから排出される軽成分気体は、図１に示すように、大気中に放出されるようになっている。
【００３２】
なお、以上の第１遠心分離装置５における重成分気体としては、例えば、図５に示すように、酸素や一酸化窒素、アルゴンなどがあり、軽成分気体としては窒素や一酸化炭素、各種の炭化水素などがある。また、本実施の形態においては、第１遠心分離装置５は合金鋼やカーボン等によって形成されている。また、第１遠心分離装置５の吸気口５１ａと排気口５１ｃとの間では前記加圧装置または減圧装置によって２Ｐａの気圧差がつけられており、装置本体５０内の気体の流速は約マッハ１となっている。更に、装置本体５０の直径は約０．１ｍとなっており、これにより装置本体５０の内部での遠心力が２４６０００Ｇ、回転数が６６０００回転／分となっている。但し、装置本体５０の直径を約０．２ｍとすることにより、遠心力を１２３０００Ｇ、回転数を３３０００回転／分としても良い。このような第１遠心分離装置５としては、従来より公知の気体遠心分離装置を直列または並列に多段に組合せてカスケード状にしたものを用いることができる。
【００３３】
続いて、エンジン１の排気系統について説明する。
図１に示すように、エンジン本体２の排気口２１ｂには、気流方向Ｘの上流側から下流側に向かって、タービン４５ａ〜４５ｃ、第２遠心分離装置６がこの順に接続されている。
【００３４】
タービン４５ａ〜４５ｃは、対応するエアコンプレッサ４０ａ〜４０ｃと協働することによってターボチャージャとして機能するものである。より詳細には、これらタービン４５ａ〜４５ｃは、エンジン本体２の排気ガスによって回転するタービンホイールを有しており、タービンホイールで生じる回転力をエアコンプレッサ４０ａ〜４０ｃの前記コンプレッサホイールに伝達するようになっている。
【００３５】
第２遠心分離装置６は、タービン４５ｃから排気される排気ガスを、少なくとも窒素より分子量の大きい重成分気体と、その他の軽成分気体とに遠心分離するものである。なお、このような第２遠心分離装置５としては、上記第１遠心分離装置５と同様のものを用いることができる。また、この第２遠心分離装置６における重成分気体としては、例えば図５に示すように、窒素酸化物（ＮＯx）や二酸化炭素などがあり、軽成分気体としては窒素や炭化水素などがある。但し、これらの重成分気体や軽成分気体には、パーティクルマター（ＰＭ）や、スス（ＨＣＮＯ）、潤滑油分（ＳＯＦ）、硫黄酸化物（ＳＯx）、メタルサルフェート（金属粉）等が含まれている。また、この第２遠心分離装置６に供給される気体の成分はエンジン１の動作時間などによって変動するため、この変動に伴って重成分気体や残りの気体の内容も変化することとなる。
【００３６】
この第２遠心分離装置６から排出される軽成分気体は、マフラー（サイレンサー）６１から大気中に放出されるようになっている。これら第２遠心分離装置６とマフラー６１との間には、ＤＰＦ（diesel particlate filter）装置６２が介在しており、排気ガスからメタルサルフェートやＳＯx、ＳＰＭなどの微粒子を除去するようになっている。
【００３７】
また、第２遠心分離装置６から排出される重成分気体は、冷却装置６３及びタービン４５ｄを介してエアコンプレッサ４０ａに供給されるようになっている。つまり、第２遠心分離装置６は、ＥＧＲ装置として機能するようになっている。
【００３８】
ここで、冷却装置６３は、エンジン本体２に供給される気体を冷却するものであり、エンジン本体２のオーバーヒートを防ぐようになっている。この冷却装置６３と第２遠心分離装置６との間には、図示しないフィルターが介在しており、重成分気体からメタルサルフェートやＳＯx、ＳＰＭなどの微粒子を除去するようになっている。また、タービン４５ｄは、タービン４５ｂと同様に、エアコンプレッサ４０ｂと協働することでターボチャージャ（過給機）として機能するものである。
【００３９】
続いて、エンジン１の燃料系統及び駆動系統について説明する。
エンジン本体２の燃焼室２０には、燃料ポンプ２２、コモンレール（高圧共通配管）２３及びインジェクタ２４を介して燃料タンク２５から燃料が供給されるようになっている。また、インジェクタ２４は、電子制御ユニット２６によって制御されるようになっている。
【００４０】
また、エンジン本体２で生じた駆動力は、減速装置１０、電力発電機１１、差動装置／減速装置１２を介して車輪１３に伝達されるようになっている。また、電動発電機１１に伝達された駆動力の一部はインバータ／コンバータ１５を介して電力に変換され、蓄電器１６に充電されるようになっている。
【００４１】
続いて、エンジン１の動作について説明する。
まず、エンジン１の吸気系統において、エアコンプレッサ４０ｃの前記モータが駆動すると、コンプレッサホイールが回転して第１遠心分離装置５に圧縮空気を供給する。
【００４２】
次に、第１遠心分離装置５は、供給された新鮮な気体を遠心分離し窒素等を除いた重成分気体を、エアコンプレッサ４０ｂ，４０ａ及び冷却装置３を介してエンジン本体２の吸気口２１ａに供給する。このように、エアコンプレッサ４０ｃによって第１遠心分離装置５に圧縮空気を供給するので、第１遠心分離装置５の内圧が高まる結果、当該第１遠心分離装置５での遠心分離の効率が高められる。また、窒素より分子量の大きい気体のみをエンジン本体２に供給することにより、エンジン本体２への窒素の供給が防止される。
【００４３】
次に、エンジン１の燃焼系統や駆動系統等において、エンジン本体２が内部で気体を燃料とともに燃焼させ、得られた駆動力を車輪１３等に出力するとともに、排気ガスを排気口２１ｂから排出する。これにより、タービン４５ａ〜４５ｃのタービンホイールが回転してエアコンプレッサ４０ａ〜４０ｃのコンプレッサホイールを回転させる結果、第１遠心分離装置５やエンジン本体２に供給される気体が更に圧縮される。
【００４４】
そして、エンジン１の排気系統等において、第２遠心分離装置６がエンジン本体２の排気ガスを遠心分離し、二酸化炭素や窒素酸化物（ＮＯx）等の重成分気体の一部を、第１遠心分離装置５から排出される酸素などの重成分気体と混合させ、冷却装置６３、タービン４５ｄ、エアコンプレッサ４０ａ及び冷却装置３を介してエンジン本体２の吸気口２１ａに戻す。また、第２遠心分離装置６は、窒素などの軽成分気体を、ＤＰＦ装置６２及びマフラー６１を介して大気中に放出する。このように、第２遠心分離装置６を介して排気ガスのＣＯ2を再びエンジン本体２に供給することにより、エンジン本体２内部の温度が下がり、窒素酸化物が生成され難くなる。また、エンジン本体２からの排気ガス中に窒素が含まれる場合であっても、窒素より分子量の大きい重成分気体をエンジン本体２に供給することにより、この窒素が再びエンジン本体２に供給されるのが防止される。
【００４５】
以上のエンジン１によれば、エンジン本体２に窒素が供給されるのを第１遠心分離装置５によって防止することができるため、エンジン本体２の燃焼室２０内部での窒素酸化物の生成を大幅に防止することができる。
【００４６】
また、第１遠心分離装置５での遠心分離が不十分でエンジン本体２に窒素が供給される場合など、エンジン本体２からの排気ガス中に窒素が含まれる場合であっても、当該窒素が再びエンジン本体２の燃焼室２０に供給されるのを第２遠心分離装置６によって防止することができるため、燃焼室２０の内部での窒素酸化物の生成をより大幅に防止することができる。
【００４７】
また、第２遠心分離装置６をＥＧＲ装置として用いることによって窒素酸化物を生成され難くすることができるため、第１遠心分離装置５での遠心分離が不十分でエンジン本体２に窒素が供給される場合であっても、エンジン本体２の内部で窒素酸化物が生成されるのをより大幅に防止することができる。
よって、排気ガス中の窒素酸化物の発生を低減することができる。
【００４８】
また、例えばＳＰＭ（suspended particulate matter：浮遊粒子状物質）除去フィルターの後段の触媒フィルターによって窒素酸化物を除去する場合と比較して、窒素酸化物による当該ＳＰＭ除去フィルターの目詰まりを防止することができるため、メンテナンスの手間を省くことができる。
【００４９】
また、第１遠心分離装置５及び第２遠心分離装置６は空気を回転させることにより遠心分離を行うことができるため、回転等して磨耗を生ずるような機械的機構によって遠心分離を行う場合と比較して、長期間に亘って遠心分離を行うことができる。
【００５０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図１に示すように、本実施の形態におけるエンジン１Ａは、第１遠心分離装置５，第２遠心分離装置６の代わりに第１遠心分離装置７Ａ，第２遠心分離装置７Ｂを備えている。
これら第１遠心分離装置７Ａ，第２遠心分離装置７Ｂは、図６に示すように、軸線Ｌを中心軸とする略円筒状の装置本体７０を備えている。なお、本実施の形態においては、装置本体７０は永久磁石同期電動機であり、軸線Ｌが上下方向に延在するように立設されている。
【００５２】
この装置本体７０の下端部の中央には、スーパーチャージャ４ｃから圧縮空気が供給される吸気口７１ａが設けられており、上端部の中央，側周部の下端には、装置本体７０の内部から気体を排出する排気口７１ｂ，７１ｃが設けられている。
【００５３】
また、装置本体７０の内部の下端部にはスラスト軸受け７２が、上端部にはラジアル軸受け７４が、それぞれ軸線Ｌを中心としてリング状に設けられている。
【００５４】
これらスラスト軸受け７２及びラジアル軸受け７４には、本発明における回転子としてのフライホイール回転体７６が軸支されている。このフライホイール回転体７６は、軸線Ｌを中心とする略筒状に形成されており、内部に中空の内部空間を有している。
【００５５】
筒状のフライホイール回転体７６の下端部には、永久磁石７９が設けられている。この永久磁石７９は、装置本体７０の下端部に設けられたコイル７３と協働することによってフライホイール回転体７６を回転させるものである。
【００５６】
また、フライホイール回転体７６の下端部の中央には、吸気口７７ａが設けられており、この吸気口７７ａは装置本体７０の吸気口７１ａと連通している。また、フライホイール回転体７６の上端部の中央には、排気口７７ｂが設けられており、この排気口７１ｂは装置本体７０の排気口７１ｂと連通している。更に、フライホイール回転体７６の側周部の上端には、排気口７７ｃが設けられており、この排気口７７ｃはフライホイール回転体７６と装置本体７０との間隙を介して装置本体７０の排気口７１ｃと連通している。
【００５７】
これら吸気口７７ａ及び排気口７７ｂの間には、筒状のフライホイール回転体７６と一体的に回転する軸状の回転部材７８が介在しており、吸気口７７ａからフライホイール回転体７６の内部に供給される気体を側周部に案内するようになっている。なお、この回転部材７８は、図示しない支持部材によってフライホイール回転体７６の上下端部に固定されている。
【００５８】
なお、以上のフライホイール回転体７６は、装置本体７０の上端部に設けられた永久磁石７９によって上方に引きつけられている。そのため、スラスト軸受け７２等に対するフライホイール回転体７６の荷重が軽減されている。
【００５９】
このような第１遠心分離装置７Ａ，第２遠心分離装置７Ｂにおいては、吸気口７１ａから気体が供給された状態で筒状のフライホイール回転体７６が回転することにより、装置本体７０の内部の気体がフライホイール回転体７６につられて回転する結果、遠心分離されるようになっている。そして、吸気口７１ａに供給される気体のうち、軽成分気体は排気口７１ｂから排出され、重成分気体は排気口７１ｃから排出される。
以上のエンジン１Ａによっても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、同期電動機の回転子としてのフライホイール回転体７６の内部空間で遠心分離を行うことができるため、供給される空気が低圧であっても、遠心分離を行うことができる。
【００６０】
なお、上記第１及び第２の実施の形態によれば、エンジン１の動作時には第１遠心分離装置５，７Ａが駆動してエンジン本体２への窒素の供給を防止することとして説明したが、エンジン１の動作開始時などには第１遠心分離装置５，７Ａが駆動しないこととしても良い。この場合には、燃焼室２０の内部で酸素濃度が高くなり過ぎて燃焼温度が過剰に上昇するのを防止することができる。
【００６１】
また、エンジン１はＥＧＲ装置としての第２遠心分離装置６，７Ｂを備えることとして説明したが、備えないこととしても良い。この場合には、燃焼室２０の内部での燃焼温度を上げることができるため、硫黄酸化物などのＳＰＭの発生を防止することができる。
【００６２】
また、エンジン本体２の吸気口２１ａと第１遠心分離装置５，７Ａとの間には、エンジン本体２に供給される気体から窒素を除去する窒素除去フィルターとして、例えばゼオライトを用いた触媒フィルター等が配設されることとしても良い。この場合には、排気ガス中の窒素酸化物の発生をいっそう低減することができる。
【００６３】
また、エンジン１は３つのスーパーチャージャ４ａ〜４ｃを備えることとして説明したが、１つのみ備えることとしても良い。また、スーパーチャージャ４ａ〜４ｃは直列に接続されることとして説明したが、並列に接続されることとしても良い。
また、エンジン本体２をディーゼルエンジンとして説明したが、ガソリンエンジンなど他の種類のエンジンとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。
【図２】燃焼室を説明するための図である。
【図３】遠心分離装置を示す断面図である。
【図４】遠心分離装置を図３の上側から見た場合の概念図である。
【図５】遠心分離される気体の組成を示す模式図である。
【図６】遠心分離装置の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１              エンジン
４ａ〜４ｃ      スーパーチャージャ（過給機）
５              第１遠心分離装置
６              第２遠心分離装置
２０            燃焼室
５０            装置本体
５１ａ          吸気口
５１ｂ          他方の排気口
５１ｃ          一方の排気口
５２ａ〜５２ｃ  仕切り部材
５４            重成分室（外側空間）
５５            軽成分室（内側空間）
７０            装置本体（永久磁石式同期電動機）
７１ａ          吸気口
７１ｂ，７１ｃ  排気口
Ｆ              フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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