JP2007085178A - Method and device for increasing air-fuel ratio of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に発電機の電圧でコントローラーの風量を制御し、強制方式により燃料が必要とする空気量を適時に供給し、エンジンの空燃比の増加を図ることを特徴とするエンジンの空燃比を向上する方法とその装置を提供するものである。 The present invention mainly controls the air flow of the controller by the voltage of the generator, supplies the air amount required by the fuel in a timely manner by a forced method, and increases the air-fuel ratio of the engine. A method and apparatus for improving the fuel ratio are provided.
自動車の動力はエンジンであり、エンジンの動力はシリンダー内の燃料ガスの燃焼で生じる爆発の力によりピストンが押し出される。従って、よいエンジン性能を得ることが必要であり、まずエンジンの燃焼効率を向上させることから取り掛かる。シリンダー内の燃料の燃焼理論から、エンジンの燃焼効率と熱効率を向上させる方法を見つけ出すことにより、エンジン性能を高めることができる。エンジンの燃焼サイクルはシリンダー内で行われ、その上温度、圧力、熱伝導、残留排気ガスなどの要因があるので、一般的な燃焼に比べてかなり複雑である。エンジンの燃焼に有利な方法を見つけ出すために、空燃比と空気過剰率の主な要素について詳細に研究をする必要がある。空燃比A/Fはエンジンに燃焼反応を行わせる際の必要となる空気重量と燃料重量の割合であり、空燃比が小さい時燃料ガスが濃いということを示し、反対に空燃比が大きい時燃料ガスが薄いということを示す。ガソリン燃焼の化学反応式に基づいて、ガソリンの完全燃焼の理論空燃比は15.1:1と計算される、しかし実際の燃焼状態の下で、もし完全燃焼を行いたいならば、必要な空気量は往々にして理論上必要とする量よりも多くなる。実際に必要となる空気量と理論上の空気量の比率を空気過剰率λといい、λが大きくなるにつれエンジンに供給する空気量も増すことを意味する。燃焼速度は混合ガスの組成、圧力、温度によって変化し、影響が最も顕著なのは空燃比である。理想空燃比(15.1:1)よりもわずかに濃い場合、最大の燃焼速度を得ることができ、もしも空燃比が低かったり高かったりして、ある限界以上に達した場合、火炎はこれ以上発達することなく、この限界が燃焼限界となる。ガソリンの燃焼限界は空燃比22:1〜8:1であり、安定に運転することができる極限は18:1である。従って、「希薄燃焼方式」技術(Lean
Burn Combustion System)というのは、エンジンを出来る限り燃焼限界の下限に近づけ、且つノッキングが生じない状態で運転させるということである。
The power of the automobile is an engine, and the piston is pushed out by the force of the explosion generated by the combustion of the fuel gas in the cylinder. Therefore, it is necessary to obtain good engine performance, and it begins with improving the combustion efficiency of the engine. The engine performance can be improved by finding out how to improve the combustion efficiency and thermal efficiency of the engine from the combustion theory of the fuel in the cylinder. The combustion cycle of the engine is performed in a cylinder, and due to factors such as temperature, pressure, heat conduction, and residual exhaust gas, it is considerably more complicated than general combustion. In order to find an advantageous method for combustion of the engine, it is necessary to study in detail the main factors of air-fuel ratio and excess air ratio. The air / fuel ratio A / F is the ratio of the air weight and fuel weight required for the engine to perform a combustion reaction. Indicates that the gas is thin. Based on the chemical reaction equation for gasoline combustion, the theoretical air-fuel ratio for complete combustion of gasoline is calculated to be 15.1: 1, but if you want to perform complete combustion under actual combustion conditions, the required air The amount is often higher than theoretically required. The ratio of the actually required air amount to the theoretical air amount is called the excess air ratio λ, which means that the amount of air supplied to the engine increases as λ increases. The burning rate varies depending on the composition, pressure, and temperature of the mixed gas, and the air / fuel ratio is the most significant effect. If it is slightly richer than the ideal air / fuel ratio (15.1: 1), the maximum combustion rate can be obtained, and if the air / fuel ratio is low or high and reaches a certain limit, the flame is no more This limit becomes the combustion limit without developing. The combustion limit of gasoline is 22: 1 to 8: 1, and the limit of stable operation is 18: 1. Therefore, the “lean combustion method” technology (Lean
Burn Combustion System) means that the engine is operated as close to the lower limit of the combustion limit as possible and without knocking.
従来の噴射式エンジン、その空気と燃料の供給システムは、図1に示すように、シリンダー1の前に燃料噴射装置2が設置され、連接パイプ3により空気フィルター装置4に接続され、吸気パイプ5により空気フィルター装置4に接続され、この燃料供給システムにおいて、かいつまんでいうと、燃料噴射装置2に吸気バルブ21が設置され、その前方の連接パイプ3に吸気センサー31が設けられ、エンジンが発動された後、アクセルペダルが踏まれる際、吸気バルブ21はペダルの圧力のかけられ方に従って、それに相対する形で開く。図2に示すように、つまり、アクセル量が多くなるにつれ、吸気バルブは大きく開き、多くの空気を吸入し、噴射の燃料と混合するために、圧縮された後シリンダー内で点火爆発され、エンジンの動力を生じさせる。吸気バルブが開かれ、吸入される空気が多い場合、吸気センサー31が吸気量を検出測定することにより、燃料噴射制御装置に伝達され、相対する量の燃料を噴出させ、最適な空燃比となり、最適なエンジン効率を得ることができる。しかしながら、吸気センサー31の設計上、電子式制御が採用される、従って、測定から検出までタイムラグがあり、並びに測定値も5%の公差が生じる。測定の公差比率は受け入れられる法定公差内であるけれども、検出時間のずれが、吸気バルブで吸入される空気量を、燃料に混合するための吸入されるべき空気量よりも少なくさせる。また時間軸でもずれがあるため、燃料ガスとの混合のための圧縮が前記の水準よりも低下し、不完全燃焼を引き起こす。このような状態は自動車が停止状態から動き出す時、及び低速からしだいに高速にシフトする時、特に明らかで、ドライバーがアクセルを踏むと、自動車はしだいに加速しその時、車が振動し速度が上がらなくなる状況が起き、その後順序を追って加速前進が可能となる。もしハイスピードを維持したままで運転を続けると、あまり車が振動し速度が上がらなくなる状況は起こらない。
As shown in FIG. 1, a conventional injection type engine and its air and fuel supply system include a
また、車が海抜の高い地域を走る場合、高地の空気は希薄なため吸気バルブで吸入される空気量が不足し、空燃比を低下させる。従って、シリンダー内の燃料の燃焼が不完全になり、ノッキングが起こることで、エンジンの馬力は低下し、車の坂を上がる力を不足させる、これがすなわち車の高山病であり、このような状態は車の排気量によらず同じように発生する。このためにターボエンジンが出現した。その原理はエンジンが排出した排気ガスによりタービンの羽根を回転させ、タービンの回転軸の空気圧縮機はエンジンに取り込まれた新鮮な空気を圧縮し、その後エンジンでの燃焼に用いさせるために供給する。タービンは同じようにエンジンの動力を消耗するにちがいない、なぜなら熱力学の理論によれば、エンジンの排気ガスの気圧が非常に高い場合タービンの羽根を回転させることができ、これはエンジンの馬力出力を減少させる。さらに、ターボエンジンが使用する空気は、エンジンで排出された排気ガスが空気となる。しかし、排気ガスの温度が高温でシリンダーに吸入された後、高い圧縮比での利用は不可能で、また高温の排気ガスに含まれる酸素は少ないので、通常ターボエンジンの空燃比は9:1の状態に維持せざるを得ない、でないと、エンジンのシリンダーはノッキングに耐えられない、従って、いかに空燃比を効果的に向上させるかが、エンジン動力の向上及び車の高山病を克服するための主要なポイントである。 In addition, when a vehicle runs in a high altitude region, the air in the highland is lean, so the amount of air taken in by the intake valve is insufficient, and the air-fuel ratio is lowered. Therefore, combustion of the fuel in the cylinder becomes incomplete and knocking occurs, so that the horsepower of the engine is reduced and the power to climb the car is insufficient, that is, the altitude sickness of the car, such a state The same occurs regardless of the displacement of the car. For this reason, turbo engines have appeared. The principle is that the exhaust blades of the engine rotate the blades of the turbine, and the air compressor on the rotating shaft of the turbine compresses the fresh air taken into the engine and then supplies it for combustion in the engine. . The turbine must drain the engine power as well, because, according to the theory of thermodynamics, the turbine blades can be rotated if the engine exhaust gas pressure is very high, which means that the engine horsepower Reduce output. Further, the air used by the turbo engine is the exhaust gas discharged from the engine. However, after the exhaust gas is sucked into the cylinder at a high temperature, it cannot be used at a high compression ratio, and since the oxygen contained in the high-temperature exhaust gas is small, the air-fuel ratio of a normal turbo engine is usually 9: 1. Otherwise, the engine cylinder cannot withstand knocking, so how to effectively improve the air-fuel ratio is to overcome engine altitude and car altitude sickness. Is the main point.
本発明の第一の目的は、エンジンの空燃比を向上させる方法を提供することであり、主に車の発電機から生じる電圧値を駆動ファンの回転速度のよりどころとし、酸素濃度が高い空気を強制的に吸気バルブに送り込み、アクセル時に必要な空気量と一致させ、エンジンの空燃比を向上させる目的を達成させることである。 The first object of the present invention is to provide a method for improving the air-fuel ratio of an engine. The voltage value mainly generated from a generator of a car is used as a basis for the rotational speed of a drive fan, and air having a high oxygen concentration is used. Is forcibly sent to the intake valve to make it coincide with the amount of air required at the time of acceleration to achieve the purpose of improving the air-fuel ratio of the engine.
本発明の第二の目的は、エンジンの空燃比を向上させる方法を提供することであり、主に車の発電機から生じる電圧値を駆動ファンの回転速度のよりどころとし、車外から取り入れた低圧の空気により、シリンダーに吸入された後酸素濃度と圧縮比を高めることができ、エンジンから発生する動力を向上させることである。 A second object of the present invention is to provide a method for improving the air-fuel ratio of an engine. A voltage value generated mainly from a vehicle generator is used as a basis for the rotational speed of a drive fan, and a low pressure taken from outside the vehicle. This is to improve the power generated from the engine by increasing the oxygen concentration and compression ratio after being sucked into the cylinder.
本発明の第三の目的は、エンジンの空燃比を向上させる装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは車の発電機を用いてその空気の供給量を制御し、エンジンの回転速度に基づいて相対する空燃比に必要な空気量を提供することにより、空燃比とエンジン動力を向上させる目的を達成させることである。 A third object of the present invention is to provide a device for improving the air-fuel ratio of an engine, and a controller having a fan is mainly installed in front of a fuel injection device, and the controller uses a car generator. The purpose of improving the air-fuel ratio and engine power is achieved by controlling the air supply amount and providing the air amount necessary for the opposing air-fuel ratio based on the rotational speed of the engine.
本発明の第四の目的は、エンジンの空燃比を向上させる装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは空気フィルター装置を設置することで、吸気バルブに送入された空気が浄化されることで、エンジンの燃焼効率を高め、シリンダー内のカーボン・デポジットを減少できることである。 A fourth object of the present invention is to provide an apparatus for improving the air-fuel ratio of an engine, and a controller having a fan is installed mainly in front of a fuel injection device, and the controller installs an air filter device. By purifying the air sent to the intake valve, the combustion efficiency of the engine can be increased and the carbon deposit in the cylinder can be reduced.
本発明の第四の目的は、エンジンの空燃比を向上する装置を提供することであり、主に燃料噴射装置の前に、ファンを有するコントローラーが設置され、上記コントローラーは適時アクセルを踏む際、適量の空気をシリンダー内に供給でき、得られた最大のエンジン動力を利用することで、燃費向上の目的を達成することである。 A fourth object of the present invention is to provide an apparatus for improving the air-fuel ratio of an engine, and a controller having a fan is installed mainly in front of a fuel injection device, and when the controller steps on the accelerator in a timely manner, The objective is to improve fuel efficiency by supplying the right amount of air into the cylinder and using the maximum engine power obtained.
請求項1に記載した発明は、エンジンの燃料噴射装置の前にファンで吸入された空気を強制的に噴射装置内部に供給させ、上記ファンの回転は車に設置される発電装置から生じる電圧によりファンの回転速度を調整し、ファンにアクセル量に基づいた相対的な空気量を提供させることによりエンジンの空燃比を高め、エンジンに最適な効率を生じさせることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる方法であり、 According to the first aspect of the present invention, the air sucked in by the fan is forcibly supplied to the inside of the injection device before the fuel injection device of the engine, and the rotation of the fan is caused by the voltage generated from the power generation device installed in the vehicle. The engine air-fuel ratio is characterized by increasing the engine air-fuel ratio by adjusting the rotational speed of the fan and providing the fan with a relative amount of air based on the accelerator amount, resulting in optimal efficiency for the engine. Is a way to improve,
請求項2に記載した発明は、エンジンの燃料噴射装置前のコントローラーに接続され、上記コントローラーは中空のケース先端側に中空の収納筒が設けられ、ケース中空のチャンネルにファンが設けられ、上記ファンは制御装置を利用しエンジンの回転速度によりファンの回転速度を調整し、収納筒にフィルターが設置されることを特徴とするエンジンの空燃比を向上させる装置であり、
The invention described in
請求項3に記載した発明は、コントローラー内のファンがシリンダーの大きさにより1個か1個以上設けられることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置であり、
The invention described in
請求項4に記載した発明は、コントローラーがファンのみを有するケースでも可能であり、車に設置されている空気フィルター装置により空気中に含まれる塵や埃などの様々な異物を除去することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの空燃比を向上させる装置である。
The invention described in claim 4 is also possible in a case where the controller has only a fan, and various foreign matters such as dust and dust contained in the air are removed by an air filter device installed in the vehicle. The apparatus for improving the air-fuel ratio of the engine according to
まず図3に示すように、本発明は燃料噴射装置2の前にコントローラー6が接続され、上記コントローラー6は主にケース61、収納筒62、ファン63、フィルター64によって構成され、ケース61上に制御装置7が固定され、ケース61の先端に燃料噴射装置の端部の連接パイプ3が連接され、もう一端は自動車の空気インレットパイプ8に連接される。そのうち、フィルター64は取り外して洗浄することができ、何度も使用できる。ファン63はシリンダーの容量に基づいて設置数が決まり、またファン63の回転は制御装置7によりその回転速度を調整し、制御装置7のコントロールの原則は、自動車の発電機により車のエンジンがかかった後、発電機から発生するの電圧値に基づいて決定される。エンジンの回転速度が速くなるにつれ発電機から発生する電圧も大きくなり、つまり発電量が多くなり、ファン63の回転速度を相対的に加速させることにより、さらに多くの風量を提供できる。
First, as shown in FIG. 3, in the present invention, a controller 6 is connected in front of the
本発明の図3に示す実施例において、上記コントローラー6の主な構造は、ケース61に連接された燃料噴射装置2の前方に収納筒62が設置され、図4に示すように、ケースの後ろ端及び収納筒にそれぞれ継ぎ手台65が接続される。そのうちケース61は両端がともに口の開いた中空の筒で、その筒内の空間611に間隔をおいて3個のファン63が固定され、上記ファン63はシリンダーの大きさにより設置数が決められ、1個か1個以上設けられる。収納筒62も 中空の筒でその筒内にはフィルター64が嵌め込まれ、板622により筒の上側の穴621が塞がれ、フィルター64は取り出せ、洗浄、交換することができ、その後方の孔623はケースの前端に設けられ、前方の孔624は継ぎ手台65と接合され、2つの継ぎ手台はリング板651の中央に延出され中空の継ぎ手652を有し、また上記継ぎ手の空間にメッシュフィルター66が設けられ、設計上、メッシュフィルターの孔661を外側が大きく内側が小さくなる構造にすることにより、空気の吸入時の風圧をあげることができ、また異物の侵入を防ぐことができる。制御装置7はケース61の上方に設置され、ケース61の後方は吸気パイプ5により車の空気吸入パイプ8に連接されている。
In the embodiment shown in FIG. 3 of the present invention, the main structure of the controller 6 is that a storage cylinder 62 is installed in front of the
本発明を使用する際、図3に示すように、車のエンジンがかけられた後、自動オイル供給システムの制御により、通常一分以内にエンジンは停滞状態を維持し、さらに、車の発電機はエンジンが回転し始めて20秒以内に発電の能力を持つことができ、エンジンの回転に車のバッテリーの電気エネルギーを使用させる必要はない。従って、発電機も最低限の低速回転をするのみで、発電機の電圧によりファン63の制御をし、ファンも最低限の回転速度で回転することで、生じる風圧は小さくなり、燃料噴射装置2内の吸気バルブ21に入ることは不可能であり、この時ファン63の回転で吸入した空気は密閉された収納筒62内の収納室625に貯蔵され、ドライバーがアクセルペダルを踏んだ時、図5に示すように、吸気バルブ21の開き具合は、アクセルペダルの踏み込み程度により決まる。吸気バルブ21が開かれると、収納室625に貯蔵されていた空気は、吸気バルブ21によりシリンダーに送り込まれ、同時に発電機はエンジンの迅速な動きにより回転した後、生じる電圧が高くなっていき、制御装置7によりファン63の回転速度を引き上げることができる。ファンの回転速度が上昇していく時、連接されている空気の吸入パイプ8により空気を吸入することができ、開かれている吸気バルブ21に強制的に送り込まれ、燃料とシリンダー内に入る。空気吸入パイプ8から吸入された空気は外部の冷たい空気であるため、その酸素濃度は高く、収納筒内のフィルター64を通過した後、酸素濃度が高くクリーンな酸素を供給し燃料と混合させることができ、得られた燃料ガスがシリンダー内で圧縮される際、測定して得られた空燃比は従来式の場合の空燃比よりも高い。つまり燃料ガスを点火爆発するとき、エンジンはさらに大きな動力を発生させることができる。また、燃料ガスの空燃比が高いので、点火爆発の際、燃焼が不完全状態になることはなく、シリンダーにカーボンが蓄積することを防止でき、シリンダーの故障やノッキングの発生を減少させられ、さらに噴射される燃料ガスが完全燃焼するため、燃料を有効的に動力に変換することができ、燃費の向上が可能である。
When the present invention is used, as shown in FIG. 3, after the car engine is started, the engine is usually kept in a stagnation state within one minute by the control of the automatic oil supply system. Can have power generation capability within 20 seconds of the engine starting to rotate, and it is not necessary to use the car battery's electrical energy to rotate the engine. Therefore, the
そのうえ、エンジンの回転速度に従って、発電機の電圧でファン63の回転速度が制御されるので、アクセル量に基づいて、適時ファンにより適量の空気を供給することができ、従って十分な量の空気が供給されるとき、燃料噴射の時間とタイムラグがなく、車が動き出す時、燃料ガスがエンジン内で動力を生み出し、アクセル量に基づいてそれに相対する動力を提供することができ、車の加速動作をスムーズに行わせ、自動変速装置により楽にギアチェンジができ、車は安定して加速前進することが可能である。従って、車の変速機のギアは空回りすることがなく、変速機に障害が発生しないようにすることができる。また、車が海抜の高い地域を走る場合、高地の空気中の酸素量は希薄であるが、本発明におけるエンジンの回転速度が引き上げられているため、発電機の電圧が上昇する際、制御装置7でファン63を制御することで強制的に適量の空気を供給し、車のエンジンに馬力を発生させることで、車は高山病を起こさなくなり、坂の上り下りに関わらず、車が走行する際アクセルの状態によって、十分な馬力を得ることができ、加速時ドライバーに失速する感覚を持たせず、車を安定して加速前進させることができる。
Moreover, since the rotation speed of the
また、現在の車の空気フィルター装置を変えない場合、図6に示すように、固定されているファンのケース61を空気フィルター装置4と燃料噴射装置2の間に取り付けるだけでよく、中空の連接パイプ3を収納室とし、アクセル時に、直ちに空気と料を供給し混合させ、エンジンに最適な動力を発生させることができる。
Further, if the current air filter device of the vehicle is not changed, it is only necessary to attach a fixed
1 シリンダー
2 燃料噴射装置
3 連接パイプ
4 空気フィルター装置
5 吸気パイプ
6 コントローラー
7 制御装置
8 空気インレットパイプ
21 吸気バルブ
31 吸気センサー
61 ケース
62 収納筒
63 ファン
64 フィルター
65 継ぎ手台
66 メッシュフィルター
611 筒内の空間
621 穴
622 板
623 後方の孔
624 前方の孔
625 収納室
651 リング板
652 継ぎ手
661 メッシュフィルターの孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2005271290A JP2007085178A (en) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | Method and device for increasing air-fuel ratio of engine |
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KR102100202B1 (en) * | 2018-11-16 | 2020-04-24 | 주식회사 하나티이씨 | Water injection injector for internal combustion engine equipped with heater |
-
2005
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WO2020101459A1 (en) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 주식회사 하나티이씨 | Water injector for internal combustion engine equipped with heater |
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A02 | Decision of refusal |
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