JP6007459B1 - 内燃機関の過給装置 - Google Patents

内燃機関の過給装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6007459B1
JP6007459B1 JP2016036865A JP2016036865A JP6007459B1 JP 6007459 B1 JP6007459 B1 JP 6007459B1 JP 2016036865 A JP2016036865 A JP 2016036865A JP 2016036865 A JP2016036865 A JP 2016036865A JP 6007459 B1 JP6007459 B1 JP 6007459B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow
fluid
supercharging
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016036865A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017155595A (ja
Inventor
正裕 井尻
正裕 井尻
Original Assignee
正裕 井尻
正裕 井尻
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 正裕 井尻, 正裕 井尻 filed Critical 正裕 井尻
Priority to JP2016036865A priority Critical patent/JP6007459B1/ja
Priority to PCT/JP2016/074757 priority patent/WO2017149803A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6007459B1 publication Critical patent/JP6007459B1/ja
Publication of JP2017155595A publication Critical patent/JP2017155595A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/36Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/44Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/02Engines characterised by means for increasing operating efficiency
    • F02B43/06Engines characterised by means for increasing operating efficiency for enlarging charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F04F5/18Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for compressing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/48Control
    • F04F5/50Control of compressing pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

【課題】駆動流にて過給を行う空気流量増幅器を備えた過給手段と、前記過給手段に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段と、前記二つの駆動流の圧力および/または流量を制御する流体制御手段と、から成る内燃機関の過給装置において、前記二つの駆動流を各々の前記流体制御手段にて制御するが、前記二つの駆動流を正確な混合比で混合することが困難であるので、駆動流である燃料等の適正な予混合気の過給が困難で、前記二つの駆動流の圧力差が大きい場合は駆動流同士の逆流等の問題点がある。【解決手段】内燃機関の前記流体制御手段に、前記流体通路の両方に設けた容積型ポンプと前記二台のポンプを連動する回転制御手段で構成されるポンプ式ミキサを設け、各々の駆動流供給圧の制御による混合率と、前記回転制御手段の回転制御による過給圧を正確に制御できる内燃機関の過給装置である。【選択図】図1

Description

本願発明は、空気流量増幅器を用いた内燃機関の過給装置に関するものである。
内燃機関の出力増大等のために、吸気の圧力を大気圧以上にする内燃機関の過給手段として、吸気を直接加圧する機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、空気流量増幅器を用いて駆動流で吸気を加速して流量増幅する過給手段(特許文献1)が従来技術としてある。
この空気流量増幅器には、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ(登録商標)、フロートランスベクタ(市販品の商品名)、エジェクタ等があり、駆動流による流量増幅気流の推力は概ね流量増幅比に反比例する。
前記過給手段である空気流量増幅器は回転部を持たないので、機械式過給機やターボ式過給機より簡素な構造であり、安価で信頼性が高く、高速運転時に吸気流による慣性は発生するが前記回転部による慣性の問題が発生しないのでウエストゲートバルブ等を設ける必要がなく、駆動流の制御により応答性の高い過給制御ができる。
駆動流での吸気流加速による過給手段であるので過給装置が小型であり、更に通路抵抗が小さいので、過給装置の故障時を含む過給停止時に自然吸気内燃機関として運転するための過給装置のバイパス通路を設ける必要が無い等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要である。
前記空気流量増幅器の駆動流は、内燃機関により駆動される圧縮機による圧縮空気を利用する圧縮機方式(特許文献1)、内燃機関の排気ガスを利用するEGR方式、および、貯蔵手段に蓄えられた加圧貯蔵流体の圧力エネルギを利用する流体内圧方式(特許文献2)がある。
前記駆動流の圧縮機方式は、内燃機関により駆動される圧縮機が必要であり、この圧縮機の容量(吐出容積)は、過給圧がかかった状態の吸気の流量を空気流量増幅器の流量増幅比で除した容量であるので、吸気を直接加圧する前記機械式過給機より容量が小さく小型化できるが、圧縮機を駆動する動力損失が発生する問題点がある。
内燃機関において、NOx(窒素酸化物)等の発生抑制等を目的として、燃焼後の排気ガスの一部を取り出して吸気側へ導き再度吸気させる、EGR(排気再循環)が従来技術としてある。
前記駆動流のEGR方式は、前記空気流量増幅器により過給を行うと同時に駆動流である排気再循環ガスを吸気に混合してEGRを行うことができる。
排気の圧力エネルギを回収できる駆動流方式であるが、EGRガスの過熱高温時には駆動流として性状不適となり、低負荷時にはEGRガス圧力が不足となる等の内燃機関の運転状況により過給運転が必要な時に運転制約が発生する問題点がある。
前記駆動流の流体内圧方式は、貯蔵手段に蓄えられた加圧貯蔵流体の圧力エネルギを利用するので圧縮機が不要であるので圧縮機の駆動による動力損失が発生せず、EGR方式のように内燃機関の運転状況による過給運転が必要な時に運転制約が発生せず、駆動流制御による応答性の高い過給運転ができ、前記加圧貯蔵流体が燃料の場合は予混合内燃機関とすることができる。
内燃機関とは異なるが、加圧貯蔵した空気を空気エンジンの動力とする圧縮空気推進の圧縮空気車があり、圧縮空気を貯蔵するタンクは300barの圧縮空気を貯蔵できる。
前記流体内圧方式において、第2の流体通路と第2の流体制御手段を設け、前記第2の流体通路を介して駆動流を供給する圧縮空気供給手段、EGRガス供給手段、または第2の流体供給手段(図19)を設け、複数の気体を混合して駆動流とする従来技術(特許文献2)がある。
内燃機関の燃料として、常温で比較的低い圧力(約7bar)で液化して体積が約1/250になるLPG(液化石油ガス)、高圧(約200bar)の加圧貯蔵により貯蔵容積効率を向上させることができるCNG(圧縮天然ガス)、更に高圧の加圧貯蔵ができる水素、等の加圧貯蔵する流体燃料がある。
排気ガスに、二酸化炭素を発生しない燃料として水素や、水の電気分解で生成できる水素と酸素の混合気体である酸水素ガスがあり、水を振動撹拌しながら電気分解することにより生成される水素と酸素と水クラスタからなる水素−酸素ガス(以下、OHMASAガスという)があり、前記酸水素ガスより安全で、LPGより大幅にコスト低減できるが、体積当たりの発熱量は都市ガスの約1/5の熱量で、エネルギ密度が小さい問題点がある。
このOHMASAガスは、特別な混合手段を使用することなく、燃料タンクにOHMASAガスとLPGを1:1(体積比)で流入することにより、燃料としてLPG内燃機関に供給して効率よく運転できる。
予混合ガスエンジンにおいて、互いに可燃範囲の異なる複数種類の燃料ガス(メタンガスと水素等)を有し、前記複数種類の燃料ガスをミキサにて空気と混合し、運転条件に応じた混合率で吸気管に供給する予混合強制点火式ガスエンジン(特許文献3)が従来技術としてある。
容積型ポンプとして、一組の歯車を用いて流体を輸送する歯車ポンプがあり、内燃機関のオイルポンプ等には内接式歯車ポンプ、油圧ポンプ等には外接式歯車ポンプが使用され、歯車ポンプは気体の輸送には歯面の冷却、摺動部の潤滑および密閉性の問題点がある。
内燃機関の過給装置とは分野が異なり混合対象も気体ではないが、混合可能な材料(医療用セメント等)の二つのカートリッジ内容物を同じ割合(体積流量)で進行(混合)する従来技術(特許文献4)がある。
本願発明の請求項1は、駆動流で過給を行う空気流量増幅器から成る過給手段、前記駆動流を制御する流体制御手段、および、前記流体制御手段に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段から成る内燃機関の過給装置において、前記二つの駆動流供給手段の流体通路の両方に駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプを設け、前記二つの容積型ポンプを機械的あるいは電気的に連動する回転制御手段から成るポンプ式ミキサを設け、前記ポンプ式ミキサにより前記駆動流の混合率を供給圧力調整にて正確に制御し、駆動流圧力を前記回転制御手段の回転数調整にて制御することにより混合率と駆動流圧力を簡素な制御構成で独立制御できる。
本願発明の請求項2は、前記ポンプ式の前記容積型ポンプを、第1の吸入口、第2の吸入口、および吐出口から成る一組の外接式の歯車ポンプとし、簡素な構造で、信頼性の高いポンプ式ミキサができる。
本願発明の請求項3は、前記外接式歯車ポンプの負圧発生部に連通する液体添加手段を設け、ポンプ等の動力装置を必要としないで潤滑油、添加液を歯車表面等に供給できるので、歯車ポンプで気体を輸送する場合に懸念される歯面の冷却、摺動部の潤滑および密閉性の問題点を解消できる。
本願発明の請求項4は、駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である前記ポンプ式ミキサを複数設けた複合ポンプ式ミキサとし、全ての前記容積型ポンプの吐出口を駆動流通路に連通し、全ての前記ポンプ式ミキサを連動することにより、各々のポンプ式ミキサの吸入口に供給される3種類以上の各駆動流の混合率を正確に制御できる。
前記本願発明のポンプ式ミキサ等により、別々の燃料タンクから供給する前記LPGとOHMASAガス、あるいは複数の燃料ガスを運転状況により各燃料の混合率を正確に制御して内燃機関に供給することができ、更に、駆動流に圧縮空気供給手段を設けることにより、燃料濃度の制御をも行うことができる。
実開平03−047431号公報 特願2015−187619号 特開2004−190640号公報 特表2013−544624号公報
内燃機関の燃焼室に吸気を駆動流で加圧して燃焼室に送り込む空気流量増幅器から成る過給手段と、前記過給手段に供給する駆動流を制御する流体制御手段と、前記流体制御手段に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段から成る内燃機関の過給装置において、前記二つの駆動流供給手段から供給される駆動流を各々の流体通路に設けた制御弁にて制御するが、前記制御弁の下流の圧力と流速が変動するので駆動流供給量の把握には駆動流の圧力と流速を高い応答性で正確に計測する必要があるが、流速は速度分布等により正確に測定できない場合があり、内燃機関の運転状況に対応して前記駆動流の混合率と流量(または圧力)を任意の値に正確に制御するのが困難であり、各駆動流の圧力状態によっては、一方の駆動流が他方の駆動流に流入する逆流現象が発生する問題点がある。
本願発明の請求項1は、内燃機関の燃焼室に駆動流で吸気を加圧して送り込む過給手段、前記過給手段に供給する駆動流を制御する流体制御手段、および前記流体制御手段に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段、で構成される内燃機関の過給装置において、前記過給手段は、吸気系統のエアクリーナまたは通路途中に設けた空気流量増幅器と、前記空気流量増幅器と前記流体制御手段のポンプ式ミキサに連通する駆動流通路と、で構成し、前記二つの駆動流供給手段は、前記流体制御手段のポンプ式ミキサに連通する各々の流体通路を有し、一方の駆動流供給手段は、燃料を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、他方の駆動流供給手段は、流体を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、内燃機関により駆動される圧縮機を備えた圧縮空気供給手段、あるいは、EGRガスを還流する排気還流通路を備えた排気還流手段であって、前記流体制御手段は、 前記駆動流通路と前記二つの駆動流供給手段の各々の前記流体通路に連通する前記ポンプ式ミキサと、前記二つの駆動流供給手段の各々の前記流体通路に設けた駆動流の圧力および/または流量を制御する制御手段と、を備え、前記ポンプ式ミキサは、前記各々の流体通路に設けた駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプと、前記二台の容積型ポンプを機械的または電気的に連動する回転制御手段と、で構成され、内燃機関の運転状況に対応した過給予混合運転を行うことを特徴とする内燃機関の過給装置である。
前記ポンプ式ミキサの駆動軸回転による両方のポンプの吐出容積が一定であるので、ボイルの法則により気体である駆動流の標準状態の一方の輸送体積は一方の吸入口の圧力と一方の吐出容積との積となり、他方の輸送体積は他方の吸入口の圧力と他方の吐出容積との積となり、前記吐出容積が一定であるので、各駆動流の標準状態の混合率(体積比)は前記各吸入口の圧力により制御できるので、流速や流量を測定することなく混合率を前記圧力調整で制御できる。
本願発明の請求項2は、前記流体制御手段において、前記ポンプ式ミキサを一台の歯車ポンプから成る歯車ポンプ式ミキサとし、前記歯車ポンプ式ミキサは、一組の外接式歯車ポンプの片方の歯車の回転を制御する回転制御手段と、前記駆動流通路に連通する吐出口と、一方の歯車の歯の谷間空間と一方の前記流体通路のみに連通する第1の吸入口と、他方の歯車の歯の谷間空間と他方の前記流体通路のみに連通する第2の吸入口と、で構成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給装置である。
前記歯車ポンプ式ミキサは、一組の歯車で構成される簡素な構造であり、低コストで高い信頼性が得られ、ボイルの法則を利用することにより正確な混合率が得られる効果がある。
本願発明の請求項3は、前記過給装置の流体制御手段に設けた前記歯車ポンプ式ミキサにおいて、駆動流に液体を添加する液体添加手段を設け、前記液体添加手段は、添加液の貯蔵手段と、前記第1の吸入口、前記第2の吸入口、および前記歯車ポンプの歯車噛合い部との間にできる負圧発生部に連通する添加液通路と、で構成されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の過給装置である。
前記歯車の噛合い部と吸入口の間に生じる負圧により潤滑油等の液体を添加し、前記液体添加手段はポンプを必要としないで液体を供給でき、前記歯車が回転して吸入口に連通すると流入口より駆動流が歯車の歯の谷間空間に前記圧力差により流入するので添加液は歯面に拡散塗布される。
歯車の噛合い部の閉じ込みと同様に、添加液の供給量は制御弁にて調整して前記負圧の圧力に殆んど影響しない。
本願発明の請求項4は、前記内燃機関の過給装置において、前記一方の駆動流供給手段と前記他方の駆動流供給手段を複数設けた三つ以上の前記駆動流供給手段とし、前記流体制御手段の前記ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサとし、前記複合ポンプ式ミキサは、前記三つ以上の駆動流過給手段の各々の流体通路が吸引口に連通する複数の容積型ポンプと、前記複合ポンプ式ミキサの全ての前記容積型ポンプの吐出口と連通する駆動流通路と、前記複合ポンプ式ミキサの全ての前記容積型ポンプを機械的または電気的に連動する回転制御手段と、で構成されることを特徴とする請求項1〜3に記載の内燃機関の過給装置である。
三つ以上の駆動流供給手段であっても、各駆動流の標準状態の体積比は各吸入口の圧力制御により各駆動流の流量比を管理できるので、流速や流量を測定することなく混合率制御を前記圧力制御でできる。
請求項1は、前記ポンプ式ミキサの駆動軸回転による両方のポンプの吐出容積が同じであるので、気体である駆動流の標準状態の輸送体積は、各吸入口の圧力と前記吐出容積との積となるボイルの法則より、前記吐出容積は同じであるので各駆動流の標準状態の体積比は前記各吸入口の圧力制御により各駆動流の流量を管理できるので、流速や流量を測定するセンサを必要としないで、前記圧力制御による簡素な制御にて駆動流の混合率を高い応答性で正確に制御できる。
前記駆動流の混合率の設定と、前記ポンプ式ミキサの駆動軸の回転数の制御により空気流量増幅器に供給する駆動流圧力の調整ができるので、内燃機関の運転状況に対応した前記駆動流の混合率と過給圧の制御が応答性良く正確に行うことができる。
更に、各吸入口の圧力を制御するだけで各駆動流の混合率の広い範囲の調整ができ、供給側である吸引口の圧力が吐出口の圧力より低い場合でも駆動流の逆流が発生しないので流体通路に逆止弁を設ける必要が無いので小さな圧力の駆動流源でも混合ができる効果がある。
請求項2は、一組の外接式の歯車ポンプを改良した簡素な構造で主要な部品が二つの歯車等であるので部品点数が少なく、トップクリアランス、サイドクリアランス等の密封摺動部が簡単な形状で製作が容易であるので、信頼性が高く、安価に製作できる効果がある。
請求項3は、前記歯車の噛合い部と吸入口の間に生じる負圧により潤滑油等の液体を添加するので、前記液体添加手段はポンプを必要としないで液体を供給することができ、前記歯車の歯面に潤滑油、冷却剤、エマルジョン燃料、水と界面活性剤等の液体を前記液体添加手段にて歯車の谷間空間に添加し、前記添加した歯車が回転して吸入口に連通し、前記歯車の谷間空間に駆動流が流入して添加液は歯面に拡散し、前記歯面の潤滑、冷却、密閉性向上等の効果がある。
前記エマルジョン燃料の場合は、予混合吸気として燃焼することにより窒素酸化物や粒子状物質の削減効果がある。
請求項4は前記過給装置に前記複合ポンプ式ミキサを設けることにより、三つ以上の駆動流供給手段にも対応でき、各駆動流の標準状態の体積比は各吸入口の駆動流圧力の制御により各駆動流の混合率を応答性良く正確に制御でき、燃料に圧縮空気を混合することにより予混合気の燃料濃度を低下してインジェクタにより点火装置付近に着火性のよい混合気層を形成して、成層燃焼によるリーンバーンエンジン、駆動流の多様化により過給とEGRができるバイフューエルエンジン等の対応が容易にできる効果がある。
実施例1の空気流量増幅器を備えた過給手段と、ポンプ式ミキサ(請求項1対応)を備えた流体制御手段と、二つの駆動流供給手段と、から成る内燃機関の過給装置の構成概念の説明図である。 実施例2の前記二つの駆動流供給手段が流体内圧方式と圧縮機方式で構成された前記過給装置による火花点火機関の構成図である。 実施例3の前記二つの駆動流供給手段が流体内圧方式とEGR方式で構成された前記過給装置による予混合圧縮着火機関の構成図である。 実施例4の二台の容積型ポンプである歯車ポンプを備えたポンプ式ミキサ(請求項1対応)の構成概念の説明図である。 実施例5の前記ポンプ式ミキサを歯車ポンプ式ミキサ(請求項2対応)とし、駆動流供給手段を二つの流体内圧方式とする前記過給装置の構成説明図である。 実施例6の一組の外接式歯車ポンプで構成する歯車ポンプ式ミキサ(請求項2、3対応)の構成概念の説明図である。 実施例7の一組の歯車ポンプで構成する歯車ポンプ式ミキサ(請求項2、3対応)の断面図と接続回路図である。 前記実施例7の歯車ポンプ式ミキサの鳥瞰図である。 実施例8の2段流量増幅ができる過給手段の過給運転中(2段流量増幅時)の断面図である。 実施例9の過給装置の制御フローチャートで、前記実施例5(図5)において前記二つの流体供給手段の圧縮貯蔵流体がCNGと水素である。 前記実施例9の試算による燃料濃度(CNGと水素)とCNG混合率の概要特性図である。 前記図11において燃料のCNGをLPGに置き換えた場合の、試算による燃料濃度(LPGと水素)とLPG混合率の概要特性図である。 実施例10の、二つの歯車ポンプを備えた複合ポンプ式ミキサ(請求項4対応)と、三つの駆動流供給手段を設けた内燃機関の過給装置4tの構成図である。 前記実施例10の、試算による燃料濃度(LPGと水素)とLPG混合率の概要特性図。 実施例11の、二つの容積型ポンプを電動機にて電気的に連動する複合ポンプ式ミキサと、三つの駆動流過給手段を設けた前記内燃機関の過給装置の構成図である。 実施例12の、二つの歯車ポンプを回転制御する可変ブレーキを備えた複合ポンプ式ミキサと、四つの駆動流供給手段を設けた内燃機関の過給装置の構成図である。 実施例13の、全ての容積型ポンプを機械的に連動した複合ポンプ式ミキサの鳥瞰図である。 実施例14の、全ての容積型ポンプを電気的に連動した複合ポンプ式ミキサの断面図と接続回路図である。 特許文献2の二つの流体供給手段を備えた空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の過給装置の構成例の説明図である。
本願発明の実施例(1〜14)の詳細を、下記に図面番号(1〜18)順に説明する。
図1は、実施例1の空気流量増幅器を備えた過給手段と、ポンプ式ミキサ81(請求項1対応)を備えた流体制御手段8と、二つの駆動流供給手段(7、7-2)と、から成る内燃機関1の過給装置4の構成概念の説明図である。
図1は、内燃機関1の燃焼室に駆動流で吸気を加圧して送り込む過給手段5、前記過給手段5に供給する駆動流を制御する流体制御手段8、および前記流体制御手段8に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段(7、7-2)、で構成される内燃機関1の過給装4置において、前記過給手段5は、吸気系統の通路途中である吸気流入通路22と吸気流出通路23の間に設けた空気流量増幅器6と、前記空気流量増幅器6と前記流体制御手段8のポンプ式ミキサ81に連通する駆動流通路41と、で構成し、前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)は、前記流体制御手段8のポンプ式ミキサ81に連通する各々の流体通路(89、89-2)を有し、一方の駆動流供給手段7は、燃料を加圧貯蔵する流体貯蔵手段であるタンク91を備えた流体供給手段9、他方の駆動流供給手段7-2は、図示しない流体を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、内燃機関1により駆動される圧縮機を備えた圧縮空気供給手段、あるいは、EGRガスを還流する排気還流通路を備えた排気還流手段であって、前記流体制御手段8は、前記駆動流通路41と前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)の各々の流体通路89、89-2)に連通する前記ポンプ式ミキサ81と、前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)の各々の流体通路(89、89-2)に設けた駆動流の流量を制御する制御手段である流体センサ(86,86-2)と、制御弁(85,85-2)と、を備え、前記ポンプ式ミキサ81は、前記各々の流体通路(89、89-2)に設けた駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプ(811,811-2)と、前記二台の容積型ポンプ(811,811-2)を機械的に連動する回転制御手段815と、で構成されることを特徴とする内燃機関1の過給装置4である。
前記流体供給手段9は、加圧貯蔵流体の貯蔵手段であるタンク91と、緊急時の流体の供給停止手段である緊急遮断弁93と、を有し、内燃機関1の過給装置4の吸気流出通路23には過給センサ44、各々の流体通路(89、89-2)の制御弁(85,85-2)とポンプ式ミキサ81の間には流体センサ(86、86-2)を設け、排気通路31には排気センサ3を設ける。
前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)から供給される駆動流は、圧縮貯蔵された燃料と前記燃料と圧縮貯蔵された前記燃料と異なる燃料または空気、圧縮機から供給される圧縮空気、あるいは排気還流流通路から還流されるEGRガスであり、これらの気体の混合気が過給吸気として供給される内燃機関1は、火花点火機関でも圧縮着火機関でもよい。
過給装置4の作用は、前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)から供給される駆動流の前記ポンプ式ミキサ81による前記駆動流の混合率を制御するために、図示しないECU(Engine Control Unit)はアクセルペダルあるいはブレーキペダル操作等によるアクセル開度センサ(図示せず)、ブレーキ開度センサ(図示せず)、車速センサ(図示せず)、過給センサ44、排気センサ34等からの入力情報により運転者の意思や内燃機関1の運転状況を分析、判断、予測し、内燃機関1の運転状況に対応した目標混合率を算出する。
前記目標混合率に調整する制御方法は、前記ポンプミキサ81に供給する前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)から供給される各々の駆動流の圧力を検知するために流体センサ(86、86-2)の入力情報をECUに入力し、前記ECUの出力により前記制御弁(85、85-2)を制御して、後述する数式2(実施例4)を満足するように前記各々の駆動流圧力を調整することにより高い応答性で正確な駆動流の目標混合率に制御できる。
次に、前記ECUは内燃機関1の運転状況に対応した目標過給圧を算出し、前記目標過給圧に調整する方法は、前記過給センサ44の入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により前記ポンプ式ミキサ81の前記回転制御手段815を制御して、後述する数式1(実施例4)を満足するように前記過給センサ44の入力情報をフィードバックして前記過給手段5に供給する駆動流の流量および圧力を調整して目標過給圧に制御する。
前記回転制御手段815は、ECUの出力により回転数を制御できる電動機、あるいは無段変速機であり、前記二台の容積型ポンプ(811、811-2)に供給される駆動流の圧力エネルギにより回転力が発生する場合は回転制御手段には駆動トルクは必要ないので、ブレーキ力により回転数を制御できる可変ブレーキでもよい。
前記駆動流の混合率制御(数式2)、および内燃機関1の過給圧制御(数式1)の制御原理は、実施例4(図4)にて説明する。
前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)の一方である前記流体供給手段9の作用は、流体充填弁98を開弁し、充填口97から加圧充填される流体が逆止弁96を通り、タンク91に充填されて流体が加圧貯蔵され、内燃機関1sの運転時は、取り出し弁92を開き、次に前記ECUにより緊急遮断弁93が開弁して流体通路89sに流体を流出するのは、従来のLPG内燃機関等と同様である。
前記二つの駆動流供給手段(7、7-2)の他方である駆動流供給手段7-2は、流体を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、内燃機関により駆動される圧縮機を備えた圧縮空気供給手段、あるいは、EGRガスを還流する排気還流通路を備えた排気還流手段である。
前記ポンプ式ミキサ81を備えた流体制御手段8を設けた過給装置4により、流速や流量を測定するセンサを必要としないで、前記圧力制御による簡素な制御にて駆動流の混合率を高い応答性で正確に制御できる効果がある。
前記駆動流の混合率の設定と、前記ポンプ式ミキサ81の駆動軸の回転数の制御により空気流量増幅器6に供給する駆動流の圧力調整ができるので、内燃機関1の運転状況に対応した前記駆動流の混合率と過給圧の制御が応答性良く正確に制御できる効果がある。
前記各吸入口の圧力を制御するので各駆動流の混合率の広い範囲の調整ができ、供給側である吸引口の圧力が吐出口の圧力より低い場合でも駆動流の逆流が発生しないので流体通路(89、89-2)に逆止弁を設ける必要が無く、小さな圧力の駆動流源でも混合ができる効果がある。
内燃機関1は、図5に示すような予混合火花点火機関、あるいは図3に示すような予混合圧縮着火機関となり、更に、予混合をリーン側に制御して筒内燃料供給手段を設けることにより点火装置付近に着火性のよい混合気層を形成して成層燃焼とする図2に示すようなリーンバーンエンジンとすることもできる。
図2は、実施例2の前記二つの駆動流供給手段が流体内圧方式である流体供給手段9と圧縮機方式である圧縮空気供給手段45で構成された前記過給装置による火花点火機関の構成図である。
図2は、内燃機関1sの燃焼室に駆動流で吸気を加圧して送り込む過給手段5s、前記過給手段5sに供給する駆動流を制御する流体制御手段8s、および前記流体制御手段8sに駆動流を供給する二つの駆動流供給手段である流体供給手段9と圧縮空気供給手段45、で構成される内燃機関1sの過給装置4sにおいて、前記過給手段5sは、吸気系統の通路途中である吸気流入通路22sと吸気流出通路23sの間に設けた空気流量増幅器であるエジェクタ63と、前記エジェクタ63と前記流体制御手段8sのポンプ式ミキサ81sに連通する駆動流通路41sと、で構成し、前記二つの駆動流供給手段である流体供給手段9と圧縮空気供給手段45は、前記流体制御手段8sのポンプ式ミキサ81sに連通する各々の流体通路(89s、89s2)を有し、流体を加圧貯蔵する流体貯蔵手段であるタンク91を備えた流体供給手段9、および、内燃機関により駆動される圧縮機46を備えた圧縮空気供給手段45、であって、前記流体制御手段8sは、前記駆動流通路41sと前記二つの駆動流供給手段の各々の前記流体通路(89s、89s2)に連通する前記ポンプ式ミキサ81sと、前記二つの駆動流供給手段の各々の流体通路(89s、89s2)に設けた駆動流の圧力および/または流量を制御する制御手段である減圧弁87と制御弁(85s、85s2)と、を備え、前記ポンプ式ミキサ81sは、各々の前記流体通路(89s、89s2)に設けた駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプ(811s、811s2)と、前記二台の容積型ポンプ(811s、811s2)を機械的に連動する回転制御手段である可変ブレーキ816と、で構成されることを特徴とする内燃機関1sの過給装置4sである。
前記流体供給手段9sは、加圧貯蔵流体の貯蔵手段であるタンク91sと、緊急時の流体の供給停止手段である緊急遮断弁93sと、を有し、前記圧縮空気供給手段45は、内燃機関1sによりクラッチ465を介して駆動される圧縮機46と、前記圧縮機46にエアクリーナ212からの吸気を供給する吸気流入通路22と、前記圧縮機46の下流に設けた冷却器45と、前記圧縮機46と並列に設けたリリーフ弁47と、を有する。
内燃機関1sは、前記過給装置4sによる予混合火花点火機関とすることも、前記流体供給手段9の流体通路89sに連通する燃料通路131を通ってタンク91の燃料を高圧燃料ポンプ13に供給し、前記高圧燃料ポンプ13からフュエルレール14を通って供給される高圧燃料をインジェクタ12から適時に燃焼室に噴射することにより筒内噴射予混合機関とすることもできる。
内燃機関1s、過給装置4s、および排気通路31sに設けた各センサは前記実施例1(図1)と同じである。
過給装置4sの作用は、前記二つの駆動流供給手段である前記流体供給手段9と前記圧縮空気供給手段45から供給される駆動流の前記ポンプ式ミキサ81sによる混合率を制御するために、ECU(図示せず)はアクセルペダルあるいはブレーキペダル操作等によるアクセル開度センサ(図示せず)、ブレーキ開度センサ(図示せず)、車速センサ(図示せず)、過給センサ44、排気センサ34s等からの入力情報により運転者の意思や内燃機関1sの運転状況を分析、判断、予測し、内燃機関1sの運転状況に対応した目標混合率を算出する。
前記目標混合率に調整する制御方法は、流体通路89sに流体供給手段9から供給される駆動流の圧力を減圧弁87で減圧していること以外は前記実施例1(図1)と同じであるので説明を省略する。
次に、前記ECUは内燃機関1の運転状況に対応した目標過給圧を算出し、前記目標過給圧に調整する方法は、前記過給センサ44sの入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により前記ポンプ式ミキサ81sの前記回転制御手段である可変ブレーキ816を制御して、前記数式1(実施例4)を満足するように前記過給センサ44sの入力情報をフィードバックして前記過給手段5sの空気流量増幅器であるエジェクタ63に供給する駆動流の流量および圧力を調整して目標過給圧に制御できる。
前記二つの駆動流供給手段は、前記流体供給手段9と前記圧縮空気供給手段45であり、前記流体供給手段9の作用は、流体充填弁98を開弁し、充填口97から加圧充填される流体が逆止弁96を通り、タンク91に充填されて流体が加圧貯蔵され、内燃機関1sの運転時は、取り出し弁92を開き、次に前記ECUにより緊急遮断弁93が開弁して流体通路89sに流体を流出するのは、従来のLPG内燃機関等と同様である。
圧縮空気供給手段45の作用は、前記圧縮機46が前記ECUの出力により制御されたクラッチ465を介して内燃機関1sの回転力により駆動し、前記圧縮機46で発生する圧縮空気は前記リリーフ弁47により圧力が設定値以上になるのを防止し、冷却器38により断熱圧縮により温度上昇した圧縮空気を冷却し前記流体制御手段8sに供給する。
前記圧縮機46の容量(吐出量)は、内燃機関1sの吸気量に過給時の絶対圧を乗じて過給手段5sの流量増幅比で除した容量に、圧縮空気の駆動流に対する占有率を乗じた容量となる。
前記ポンプ式ミキサ81sにて燃料と前記圧縮空気との混合率を制御した駆動流を前記過給手段5sに供給し、前記過給手段5sにて吸気を前駆動流にて加速して過給することにより、前記燃料の駆動流混合率を空気流量増幅器である前記エジェクタ63の空気流量増幅比で除した値が予混合気の燃料濃度となり、前記予混合気である前記圧縮空気と燃料が均一に混合したリーンな予混合を内燃機関1sの燃焼室に供給できる。
前記高圧燃料ポンプ13からフュエルレール14を通って供給される高圧燃料をインジェクタ12から適時に燃焼室に噴射し、点火プラグ11付近に着火性のよい混合気層を形成して成層燃焼によりリーンバーンエンジンとすることもできるので、前記均一な予混合気による大きな空気余剰率を必要としないので燃焼性及び出力効率が向上する効果がある。
前記過給手段5sにて吸気を前駆動流にて加速して過給するので、前記駆動流を駆動流圧力から過給圧(混合気圧力)に減圧(膨張)することにより前記駆動流は断熱膨張するので、前記駆動流が常温の場合は混合気の冷却効果がある。
流体供給手段9の圧縮貯蔵燃料は、水素、CNG等の高圧貯蔵燃料がよい。
図3は、実施例3の前記二つの駆動流供給手段が流体内圧方式である流体供給手段9nとEGR方式であるEGRガス供給手段で構成された前記過給装置による予混合圧縮着火機関の構成図である。
図3の過給手段5nはトランスベクタ61で、前記トランスベクタ61の上流に逆止弁57を設け、内燃機関1nに連通する吸気流出通路23nの途中にインタークーラ25を設け、ポンプ式ミキサ81nの回転制御手段は電動機817であり、駆動流供給手段が前記流体供給手段9nと前記EGRガス供給手段35である。
前記EGRガス供給手段35は、排気通路31nと流体通路89n2に連通する排気還流通路37と、前記流体通路89n2の途中に設けた冷却器38と、前記排気還流通路37の途中に設けたフィルタ37と、で構成される。
内燃機関1nは予混合圧縮着火内燃機関で、軽油等の発火点の低い燃料を燃焼室に供給する筒内噴射装置は、タンク19、サプライポンプ17、コモンレール18、およびインジェクタ16等で構成される。
過給装置4sおよび排気通路31nの各センサは前記実施例2(図2)と同じであり、前記る。
過給装置4nの作用は、前記二つの駆動流供給手段である前記流体供給手段9nと前記EGRガス供給手段35から供給される駆動流の前記ポンプ式ミキサ81nによる混合率を制御するために、ECU(図示せず)は実施例2と同様の方法で目標混合率を算出する。
前記混合率は混合する前記駆動流が燃料とEGRガスであるので、前記混合率を過給手段5nの空気流量増幅比で除した値が燃料濃度となり、同様に算出したEGR還流量も連動して制御するので、内燃機関1nはEGR還流量の裕度が大きい圧縮着火機関に適する。
前記目標混合率に調整する制御方法は、前記実施例2(図2)と同じであるので説明を省略する。
次に、前記ECUは内燃機関1の運転状況に対応した目標過給圧を算出し、前記目標過給圧に調整する方法は、前記過給センサ44nの入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により前記ポンプ式ミキサ81nの前記回転制御手段である電動機817を制御して、前記数式1(実施例4)を満足するように前記過給センサ44nの入力情報をフィードバックして前記過給手段5nの空気流量増幅器であるトランスベクタ61に供給する駆動流の流量および圧力を調整して目標過給圧に制御できる。
前記電動機81は、回転数あるいはトルクを制御できるサーボモータ、ステッピングモータ、あるいはトルクモータ等でよい。
前記二つの駆動流供給手段は、前記流体供給手段9nと前記EGRガス供給手段35であり、前記流体供給手段9nの作用は、前記実施例2の前記流体供給手段9と同じであり、前記EGRガス供給手段35の作用は、排気通路31nに連通する前記排気還流通路37を通って還流されるEGRガスを前記フィルタ36にて濾過、遠心分離等により浄化し、前記冷却器38にて冷却し流体通路89n2より流体制御手段8nに供給する。
前記ポンプ式ミキサ81nにて燃料とEGRガスとの混合率を制御した駆動流を前記過給手段5nに供給し、前記過給手段5nにて吸気を前駆動流にて加速して過給することにより、前記燃料の駆動流混合率を空気流量増幅器である前記トランスベクタ61の空気流量増幅比で除した値が予混合気の燃料濃度となり、同様にEGRガスの前記駆動流混合率を空気流量増幅器である前記トランスベクタ61の空気流量増幅比で除した値が予混合気のEGRガス還流率となり、前記予混合気である前記燃料と前記EGRガスが均一に混合した予混合を内燃機関1nの燃焼室に供給できる。
流体供給手段9nの圧縮貯蔵燃料は、水素、CNG等の高圧貯蔵で理論空気量が小さい燃料がよい。
図4は、実施例4の二台の容積型ポンプである歯車ポンプ(80g、80g2)を備えたポンプ式ミキサ81g(請求項1対応)の構成概念の説明図である。
図4は、過給手段、流体制御手段、および二つの駆動流供給手段、で構成される前記内燃機関の過給装置の、空気流量増幅器(図示せず)と流体制御手段8gのポンプ式ミキサ81gに連通する駆動流通路41gと、前記二つの駆動流供給手段(図示せず)は、前記流体制御手段8gのポンプ式ミキサ81gに連通する各々の流体通路(89g、89g2)を有する、図示しない流体供給手段、圧縮空気供給手段、あるいは、排気還流手段であって、前記流体制御手段8gは、前記駆動流通路41gと前記二つの駆動流供給手段の各々の流体通路(89g、89g2)に連通する前記ポンプ式ミキサ81gと、前記二つの駆動流供給手段の各々の流体通路(89g、89g2)に設けた駆動流の圧力および/または流量を制御する制御手段である上流側に制御弁(85g、85g2)、下流側に流体センサ(86g、86g2)を備え、前記ポンプ式ミキサ81gは、前記各々の流体通路に設けた駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプである歯車ポンプ(80g、80g2)と、前記二台の歯車ポンプ(80g、80g2)を機械的に連動する回転制御手段である電動機817gと、で構成される。
前記二台の歯車ポンプ(80g、80g2)は同じ構造で、一方の歯車ポンプである歯車ポンプ80gは、ハウジング804g内に一組の歯車である駆動歯車807gと従動歯車808gが略密封状態で回動自在に設けられ、前記ハウジング804gには前記一組の歯車(807g、808g)の回転により輸送される流体の吸引口802gと吐出口801gが設けられ、前記駆動歯車807gと他方の歯車ポンプ80g2の駆動歯車807g2を連動する駆動軸805gは、前記回転制御手段である電動機817gで回転制御される。
前記ポンプ式ミキサ81gの作用は、駆動軸805gの角速度当たりの吐出容積が一定である前記歯車ポンプ(80g、80g2)を機械的に連動する電動機817gにて回転制御することにより、前記二台の歯車ポンプ(80g、80g2)の各吸入口(802g、802g2)に各流体通路(89g、89g2)から供給される駆動流を前記駆動流通路41gに連通する各吐出口(801g、801g2)に吐出する。
気体の体積が圧力に逆比例するボイルの法則より、前記ポンプ式ミキサ81gの吐出容積Q(Nm3/min)は下記の数式1で表され、駆動流の混合率Mg(Mg2)は、下記の数式2で表される。
Figure 0006007459
Figure 0006007459
前記ポンプ式ミキサ81gによる駆動流の混合を駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である前記二台の歯車ポンプ(80g、80g2)により行うので、各吐出容積(Qg、Qg2)は、数式2で表されるように各吸入口(802g、802g2)の駆動流内圧を前記制御手段により調整することにより混合率Mgは制御できる。
具体的には、各々の吸入口の圧力(Pg、Pg2)を前記制御手段である前記流体センサ(86g、86g2)からの入力情報をECUに入力し、その情報を基に前記数式2を満足するように前記ECUの出力により前記制御弁(85g、85g2)を制御して各吸入口(802g、802g2)の駆動流内圧(Pg、Pg2)を調整することにより混合率Mgが制御できる。
数式1から分かるように、ポンプ式ミキサ81gの吐出容積Qは、歯車の歯の谷間容積(Vg、Vg2)と駆動歯車の歯数(Zg、Zg2)は前記ポンプ式ミキサ81gの前記二台の歯車ポンプ(80g、80g2)による定数であり、変数は駆動軸回転数Rgと前記吸入口の駆動流内圧(Pg、Pg2)であるので、数式2に従って前記駆動流内圧(Pg、Pg2)を調整して駆動流の前記混合率Mgを制御し、数式1の残りの変数である駆動軸回転数Rgを制御して前記吐出量Qを調整することにより過給圧を制御できる。
具体的には、吸気流出通路23g(図示せず)に設けた過給センサ44g(図示せず)からの過給圧の入力情報を前記ECUに入力し、その情報を基に前記ECUの出力により前記回転制御手段である前記電動機817gを制御して前記電動機の回転数に比例する駆動流流量を調整することにより過給圧をフィードバック制御できる。
前記数式1と数式2の変数(制御因子)より分かるように、前記駆動流内圧(Pg、Pg2)の調整により前記独立制御できる駆動流の混合率Mgの制御を行った後に、前記駆動軸回転数Rgの調整による前記吐出容積Qgの制御を行うことにより、前記ポンプ式ミキサ81gによる駆動流の混合率Mgと過給制御のための前記吐出容積Qを任意の値に調整でき、内燃機関の過給運転における吸気性状および過給圧を簡素な調整にて制御できる効果がある。
また、内燃機関と連動する回転制御手段(図5)とし、前記各々の吸入口の圧力(Pg、Pg2)を数式2を満足させながら増減させることにより、前記駆動流の混合率Mgと前記過給圧を制御することもできる。
前記数式1および数式2は説明のための簡略式であり、歯車の噛合い時の綴じ込みによる駆動流の還流等による誤差は影響が小さいのでの補正式を省略している。
図4の歯車ポンプ(80g、80g2)を同じ断面形状で駆動軸805gの軸方向の長さの調整、あるいは回転制御手段による回転の回転比を機械的あるいは電気的に調整することにより、前記駆動流内圧(Pg、Pg2)が小さい駆動流を大きな混合率の制御範囲にすることもできる。
前記流体が燃料の場合は、内燃機関の運転状況に応じて前記流体混合率を制御することにより、予混合吸気による燃焼特性を適正化できる。
本発明の過給装置は、従来の吸気を直接加圧する機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、空気流量増幅器を用いて圧縮された駆動流で吸気を流量増幅する過給手段であるので、前記歯車ポンプ式ミキサ81gの前記吐出量Qは、過給状態の吸気容積を前記駆動流圧力、および過給手段の流量増幅比で除した容量(吐出量)でよいので、前記歯車ポンプ式ミキサ81gは小型化が容易である。
歯車ポンプにて前記ポンプ式ミキサ81gの説明を行ったが、ポンプ式ミキサは駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプであるので、ルーツ式ポンプ、スクリューポンプ等の容量が固定の容積型ポンプであればよく、前記駆動流内圧の調整による混合率の制御と前記回転制御手段による過給制御方法等の制御方法は同じである。
図5は、実施例5の前記ポンプ式ミキサを歯車ポンプ式ミキサ82(請求項2対応)とし、駆動流供給手段を二つの流体内圧方式(9j、9j2)とする前記過給装置の構成説明図である。
図5は、前記流体制御手段において、前記ポンプ式ミキサ82を一台の歯車ポンプ820から成る歯車ポンプ式ミキサ82とし、前記歯車ポンプ式ミキサ82は、一組の外接式歯車ポンプ820の歯車の回転を制御する回転制御手段である内燃機関1jの回転力を伝達するクラッチ819と無段変速機818と、前記駆動流通路41jに連通する吐出口(図示せず)と、一方の歯車の歯の谷間空間と一方の前記流体通路のみに連通する第1の吸入口(図示せず)と、他方の歯車の歯の谷間空間と他方の前記流体通路のみに連通する第2の吸入口(図示せず)と、で構成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関1jの過給装置4jである。流体制御手段8jの流体通路(89j、89j2)に設けた制御弁(85j、85j2)等の制御手段の構成および作用は前記実施例2(図2)の流体通路89sと同じである。
過給手段5jは、吸気流入通路22jと吸気流出通路23jの間に空気流量増幅器であるトランスベクタ61jを設け、前記過給手段5jの駆動流通路途中である駆動流通路41jと駆動流通路411の間に1次空気流量増幅器601を備え、大気圧の吸気系統である吸気吸入通路22jと前記1次空気流量増幅器601の流入口とに連通する吸気副通路281を設け、更に前記吸気副通路281に流量増幅比を調整する制御弁282と、前記二つの空気流量増幅器のノズルの上流に逆流を防止する逆止弁(57j、58)を設けた過給手段5jである。
駆動流供給手段は前記二つの流体内圧方式(9j、9j2)であり、前記流体内圧方式の構成および作用は前記実施例2(図2)の流体供給手段と同じであり、流体内圧方式9jから供給するCNG等のエネルギ密度の大きい燃料と流体内圧方式9j2から供給する水素、水酸素ガス等の爆発限界が広い燃料を前記歯車ポンプ式ミキサ82にて混合供給する。
内燃機関1jは、点火プラグ11jを設けた過給予混合内燃機関である。
過給装置4jの作用は、前記流体供給手段(9j、9j2)から圧縮貯蔵流体の内圧により供給される駆動流を、流体制御手段8jの前記制御手段にて調整し、前記歯車ポンプ式ミキサ82にて混合して過給手段5jに供給し、流量増幅比を調整できる前記過給手段5jと前記流体制御手段8jの調整制御にて、内燃機関1jの予混合と過給の運転制御を行う。
前記歯車ポンプ式ミキサ82の構成および作用は実施例6、7(図6〜8)にて、過給手段5jは実施例8(図9)にて、過給装置4jの作用である制御フローチャートは実施例9(図10)にて行うので詳細説明は省略する。
前記歯車ポンプ820の歯車の回転は内燃機関1jの回転力を伝達するクラッチ819と無段変速機818により制御されるが、内燃機関1jの回転数に比例した回転力が得られるので、前記無段変速機818の調整範囲は過給圧の増減量と同程度でよく、減圧弁(87j、87j2)の設定により駆動流圧力を高く設定することにより、前記無段変速機818を可変ブレーキ(図示せず)に置き換えることもできる。
前記内燃機関1jは、点火プラグ11jを設けた過給予混合内燃機関であるが、実施例2(図2)のようにインジェクタ12、高圧燃料ポンプ13等を設けて筒内燃料噴射装置を併用してリーンバーンエンジンとすることも、実施例3(図3)のようにインジェクタ16、サプライポンプ17等を設けて過給予混合圧縮着火燃機関とすることもできる。
図6は、実施例6の一組の外接式歯車ポンプで構成する歯車ポンプ式ミキサ82r(請求項2、3対応)の構成概念の説明図である。
図6は、二つの駆動流供給手段(図示せず)の各々の流体通路(89r、89r2)に設けた駆動流の圧力および/または流量を制御する制御手段である流体センサ(86r、86r2)と制御弁(85r、85r2)を備えた前記流体制御手段8rにおいて、前記ポンプ式ミキサを一台の歯車ポンプ820rから成る歯車ポンプ式ミキサ82rとし、前記歯車ポンプ式ミキサ82rは、一組の外接式歯車ポンプ820rの片方の歯車である駆動歯車807rを駆動する回転制御手段である電動機817rと、前記駆動流通路41rに連通する吐出口801rと、一方の歯車である従動歯車808rの歯の谷間空間と一方の前記流体通路89rのみに連通する第1の吸入口821rと、他方の歯車である駆動歯車807rの歯の谷間空間と他方の前記流体通路89r2のみに連通する第2の吸入口821r2と、で構成される。
前記歯車ポンプ式ミキサ82rにおいて、駆動流に液体を添加する液体添加手段84を設け、前記液体添加手段84は、添加液の貯蔵手段である添加液タンク841と、前記第1の吸入口821r、前記第2の吸入口821r2、前記歯車ポンプの歯車噛合い部との間にできる負圧発生部(内圧P4部)に連通する添加液通路849、および前記添加液通路849に設けた制御弁842で構成される。
前記歯車ポンプ式ミキサ82rの作用は、前記二つの駆動流供給手段から供給される行動流が、各々の流体通路(89r、89r2)から第1および第2の吸入口(821r、821r2)に供給され、前記歯車ポンプ820rにて混合して吐出口801rから駆動流通路41rに流出し、前記歯車ポンプ820rは回転制御手段である電動機817rにより回転制御される。
気体の体積が圧力に逆比例するボイルの法則より、前記歯車ポンプ式ミキサ82rの吐出容積Qb(Nm3/min)は下記の数式3で表され、駆動流の混合率Mr(Mr2)は下記の数式4で表される。
Figure 0006007459
Figure 0006007459
前記歯車ポンプ式ミキサ82rの混合率である駆動流の体積比Mrの数式4は、前記実施例4(図4)の歯車ポンプ80gの混合率である駆動流の体積比Mgの数式2と同じであり、前記歯車ポンプ式ミキサ82rの吐出容積Qb(数式3)は、前記実施例4(図4)の前記ポンプ式ミキサ81gの吐出容積Q(数式1)の1/2の値であることが分かり、これは前記ポンプ式ミキサ81gは二台の前記歯車ポンプ(80g、80g2)を備え、前記歯車ポンプ式ミキサ82rは一台の歯車ポンプ820rであることによる。
本発明の過給装置は、従来の吸気を直接加圧する機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、空気流量増幅器を用いて圧縮された駆動流で吸気を流量増幅する過給手段であるので、前記歯車ポンプ式ミキサ82rの前記吐出量Qbは、過給状態の吸気容積を前記駆動流圧力、および過給手段の流量増幅比で除した容量(吐出量)でよいので小型化でき、前記歯車ポンプ式ミキサ82rは一台の歯車ポンプ820rであるので簡素な構成にできる。
前記歯車ポンプ式ミキサ82rの吐出容積Qbを前記ポンプ式ミキサ81gの吐出容積Qと同じ吐出容積にするには、前記歯車ポンプ式ミキサ82rの歯車ポンプ820rの吐出容積または回転制御手段である電動機817rの回転数を2倍にする、または両方の増加率の積を2倍にすることで、吐出容積Qbは同じにできる。
歯車ポンプ式ミキサ82rは、前記前記実施例4(図4)のポンプ式ミキサ81gと同じ方法で混合率MR、および駆動軸回転数Rgを制御できる。
具体的には、数式4に従って前記駆動流内圧(Pr、Pr2)を調整して駆動流の前記混合率Mgを制御し、数式3の残りの変数である駆動軸回転数Rrを制御して前記吐出量Qbを調整することにより過給圧を制御できる。
具体的な制御方法は、前記実施例4(図4)と同じであるので、説明を省略する。
前記歯車ポンプ式ミキサ82rに連通する流体添加手段84の作用は、前記歯車ポンプ820rの駆動歯車807rと従動歯車808rとの歯車の噛合い時の綴じ込みによる駆動流の還流は少なく、前記噛合いから各々の吸入口(821r、821r2)に連通するまでの歯の谷間容積が増大(膨張)することにより真空に近い負圧(P4)となる負圧空間が発生し、前記歯車(807r、808r)の摺動部でないハウジング822の内側面の前記負圧発生空間に連通する前記添加液通路849を通って添加液タンク841に貯蔵する添加液が負圧吸引により輸送されるので添加液供給用のポンプが不要であり、前記添加液通路849に設けた制御弁842により供給量は制御される。
前記歯の谷間の負圧空間に供給される前記添加液は液体であるので体積が小さく、前記負圧(P4)には大きな影響はない。
前記歯の谷間の負圧空間に供給された添加液は、それぞれの吸引口(821r、821r2)に連通することにより、各々の駆動流の内圧(Pr、Pr2)と前記負圧(P4)との圧力差により前記歯の谷間空間に流入し、添加液は前記駆動流により前記歯の谷間空間に拡散、霧化、あるいは気化することにより、歯車ポンプで気体を輸送する場合に懸念される歯面の冷却、摺動部の潤滑、および密閉性の向上等の効果がある。
添加液は、潤滑油、冷却剤、エマルジョン燃料、水、水と界面活性剤等で、前記エマルジョン燃料の場合は、予混合吸気として燃焼することにより窒素酸化物や粒子状物質の削減効果がある。
前記歯車ポンプ式ミキサ82rは、一組の外接式の歯車ポンプを改良した簡素な構造で主要な回転部品が加工が容易な二つの歯車のみであるので信頼性が高く、トップクリアランス、サイドクリアランス等のハウジングの密封摺動部が円柱状の簡単な形状で加工が容易であるので安価に製作できる効果がある。
図7は、実施例7の一組の歯車ポンプで構成する歯車ポンプ式ミキサ(請求項2、3対応)の断面図と接続回路図である。
図7の前記歯車ポンプ式ミキサ82kの歯車ポンプ820kは形状が異なるが構成は前記実施例6(図6)と同じであるので説明を省略する。
前記歯車ポンプ式ミキサ82kは、駆動流に液体を添加する液体添加手段84kを設け、前記液体添加手段84kは、添加液の貯蔵手段である添加液タンク(841k、841k2)と、前記第1の吸入口821k1、前記第2の吸入口821k2、および前記歯車ポンプ820kの歯車噛合い部との間にできる二か所の独立した負圧発生部に連通する添加液通路(849k、849k2)と、前記二か所の独立した負圧発生部からの逆流を防止する逆止弁(84k、84k2)から成る。
前記歯車ポンプ820kの歯車の歯型はインボリュート歯車より、すべりが少ないトロコイド歯車がよく、ケース823は本図に示す断面の押し出し成形材とし、両方の開口端の切欠き部(C1、C2、C3)を切削加工することにより部品点数が少なく加工性に良い構成となる。
図7の前記歯車ポンプ式ミキサ82kの歯車ポンプ820kの作用は前記実施例6(図6)と同じであるので説明を省略する。
液体添加手段84の作用は、前記実施例6と同様に負圧により添加液を負圧空間に供給し、各添加液タンク(841k、841k2)に粘度、沸点、比熱等の異なる添加液を貯蔵し、運転状況に応じて、制御弁(842k、842k2)を切換えて適切な添加液を供給できる。
前記二か所の独立した負圧発生部に連通する添加液通路(849k、849k2)は、駆動歯車807kまたは従動歯車808kの歯先とケース823とのトップクリアランス部に開口しているので歯先が通過すると添加液を閉鎖空間である前記歯車の歯の谷間空間に添加液を流出する。
次に、前記歯の谷間空間が各々の吸入口に連通すると前記両方の開口端の切欠き部(C1、C2)より駆動流が前記歯車の軸方向の中央部に向けて流入するので、前記添加液は歯車の谷間空間に霧化拡散して充満し、摺動面と歯面全体に拡散塗布される。
前記歯車の回転位相により前記開口部に流体通路(89k、89k2)から供給される駆動流の内圧がかかるので前記逆止弁(84k、84k2)にて逆流を防止する。

図8は、前記実施例7の歯車ポンプ式ミキサ82kの鳥瞰図で、前記図7の断面図はケース823を手前開口部から見た断面図である。
図8の歯車ポンプ式ミキサ82kは、一台の歯車ポンプ820kから成る歯車ポンプ式ミキサ82kであり、前記歯車ポンプ式ミキサ82kは、一組の外接式歯車ポンプ820kの片方の歯車である駆動歯車807kの回転を制御する回転制御手段である電動機817kと、前記駆動流通路41kに連通する吐出口801kと、一方の歯車である従動歯車808kの歯の谷間空間と一方の前記流体通路89kのみに連通する第1の吸入口821k1と、他方の歯車である駆動歯車807kの歯の谷間空間と他方の前記流体通路89k2のみに連通する第2の吸入口821k2と、で構成される。
歯車ポンプ式ミキサ82kの前記二か所の独立した負圧発生部に連通する添加液通路(849k、849k2)を通って液体添加手段84k(図示せず)から添加液が供給される。
前記歯車ポンプ式ミキサ82kは、ケース823の内部に一組の前記歯車ポンプ820kを有し、前記ケース823は略円筒状で、一方の開口部は駆動流通路41kと流体通路(89k、89k2)に連通するフランジ824、他方の開口部は回転制御手段である前記電動機817kに連動する駆動軸805kが回動自在に貫通しているブラケット825を固着する。
前記歯車ポンプ式ミキサ82k、液体添加手段84k(図示せず)の作用は、前記実施例6、7と同じである。
図9は、実施例8の2段流量増幅ができる過給手段5mの過給運転中(2段流量増幅時)の断面図である。
前記過給手段5mは、前記実施例5(図5)の過給手段5jと同じ空気圧回路構成で過給手段5jの1次空気流量増幅器601を1次フロートランスベクタ621としたものである。
トランスベクタ61mの駆動流通路途中である駆動流通路41mと駆動流通路411mの間に、吸気を1次流量増幅する前記1次空気流量増幅器である1次フロートランスベクタ621と、前記トランスベクタ61mの上流と前記1次フロートランスベクタ621の流入口に連通する制御弁282mを備えた吸気副通路281mと、を備え、前記トランスベクタ61mのノズルの上流には逆止弁57m、前記1次フロートランスベクタ621のノズルの上流には逆止弁58mを設ける。
前記トランスベクタ61mは、駆動流を流出するノズル615mの吸気通路径を吸気流入通路22mおよび吸気流出通路23mより大きくしており、前記制御弁282mはバタフライバルブで、アクチェータ(図示せず)にて作動する。
前記過給手段5mの作用は、1次空気流量増幅器601である1次フロートランスベクタ621で流量増幅した吸気副通路281mからの吸気を、前記トランスベクタ61mの駆動流として供給して2段流量増幅を行うので、前記1次フロートランスベクタ621の流量増幅を、吸気副通路281mに設けた制御弁282mの開閉切換により、1段流量増幅と2段流量増幅の切換えを行うことができる。
過給手段5mの2段流量増幅時の流量増幅比は、2次空気流量増幅を行うトランスベクタ61mの流量増幅比と、1次空気流量増幅器である1次フロートランスベクタ621の流量増幅比の積であるので、トランスベクタ61mによる1段流量増幅時と、前記2段流量増幅時との中間の流量増幅比に前記制御弁282mの開度調整により制御できる。
過給手段5mは、前記2段流量増幅を行う事により大きな流量増幅比にできるので、過給手段5mに供給する駆動流圧力は上昇する必要があるが、駆動流流量を小さくできる利点があり、駆動流が燃料の場合は流量増幅比の逆数が空燃比(体積比)となるので、後述する爆発限界による燃焼特性からの制御範囲の拡大効果がある。
前記逆止弁57mと逆止弁58mは、内燃機関の急激な減速時のサージング等により発生する空気流量増幅器の逆流流量増幅現象を防止する効果があり、安定した過給運転ができる。
図10は、実施例9の過給装置の制御フローチャートで、前記実施例5(図5)において前記二つの流体供給手段(9j、9j2)の圧縮貯蔵流体がCNGと水素である。
内燃機関1jの燃料はCNGと水素であるので、駆動流における混合率は、理論空気量および発熱量が大きいCNGの混合率が大きいほど内燃機関の出力は増大する。
内燃機関1jの過給装置4jは、ECUにて各入出力情報を制御し、加速あるいは減速等の制御判断は、アクセルペダルあるいはブレーキペダル操作等によるアクセル開度センサ(図示せず)、ブレーキ開度センサ(図示せず)、車速センサ(図示せず)、排気センサ34j等からの入力情報により、運転者の意思や内燃機関1jの運転状況を分析、判断、予測し、各運転制御サブルーチン(S601,S603等)を本制御フローチャートに従い実行する。
まず、前記ECUは、前記アクセル開度センサ、車速センサ、排気センサ34j等の入力情報により内燃機関1jの運転状況を分析、予測し、CNG混合率の目標値を算出して内燃機関の出力が不足であるかを判断する(ステップS600)。
ここで、内燃機関の出力が不足であると判断した場合は。加速サブルーチン(ステップS601)を実行する。
具体的には、前記流体制御手段8jの流体センサ(86j、86j2)の入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により前記制御弁(85j、85j2)を制御して歯車ポンプ式ミキサ82に設けた歯車ポンプ820の各々の吸入口の圧力を前記数式4に従って調整することにより駆動流のCNG混合率を目標値に上昇し、内燃機関の出力を増大する。
一方、内燃機関の出力が不足でないと判断した場合は、次に前記アクセル開度センサ、車速センサ、過給センサ44j、排気センサ34j等の入力情報により内燃機関1jの運転状況を分析、予測し、内燃機関の出力が過剰であるかを判断する(ステップS602)。
ここで、内燃機関の出力が過剰であると判断した場合は、減速サブルーチン(ステップS603)を実行する。
具体的には、前記流体制御手段8jの流体センサ(86j、86j2)の入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により前記制御弁(85j、85j2)を制御して歯車ポンプ式ミキサ82に設けた歯車ポンプ820の各々の吸入口の圧力を前記数式4に従って調整することにより駆動流のCNG混合率を目標値に低下し、出力を減少する。
一方、出力が過剰でないと判断した場合、あるいは前記加速サブルーチン(ステップS601)または前記減速サブルーチン(ステップS603)を実行した場合は、次に、予混合気がリッチであるかを判断する(ステップS604)。
具体的には、流体センサ(86j、86j2)の入力情報により燃料の混合率を判断し、駆動流センサ43j、過給センサ44j、排気センサ34j等の入力情報により、内燃機関1jの運転状況、前記燃料混合率、燃料濃度等を分析し、燃料濃度とCNG混合率の特性図(図11)のマップデータにより予混合気がリッチ過ぎるかを判断する(ステップS604)。
前記燃料濃度は、内燃機関1jの回転数と過給圧の積により吸気容積を求め、前記歯車ポンプ式ミキサ82に設けた歯車ポンプ820の各々の吸入口の圧力と歯車ポンプ820の回転数より駆動流の容積を求めることにより燃料濃度を求めることができる。
ここで、予混合気が運転状況に対してリッチ過ぎると判断した場合は、燃料濃度低下サブルーチン(ステップ605)を実行する。
具体的には、アクセル開度センサ(図示せず)、車速センサ(図示せず)、排気センサ34j等の入力情報を前記ECUに入力して内燃機関1jの運転状況を判断し、前記ECUの出力により前記過給手段5jの制御弁282の開度を大きくし、前記過給手段5jの流量増幅比を大きくすることにより予混合気の燃料濃度を小さくする。
一方、予混合気が運転状況に対してリッチ過ぎると判断しなかった場合は、次に、前記ステップ604と同じ判定方法で予混合気がリーン過ぎるかを判断する(ステップ606)。
ここで、運転状況に対して予混合気がリーン過ぎると判断した場合は、燃料濃度上昇サブルーチン(ステップ607)を実行する。
具体的には、アクセル開度センサ、車速センサ(図示せず)、排気センサ34j等の入力情報を前記ECUに入力して内燃機関1jの運転状況を判断し、前記ECUの出力により前記過給手段5jの制御弁282の開度を小さくし、前記過給手段5jの流量増幅比を小さくすることにより予混合気の燃料濃度を大きくする。
一方、予混合気が運転状況に対してリーン過ぎないと判断した場合、あるいは前記燃料濃度低下サブルーチン(ステップS605)または前記燃料濃度上昇サブルーチン(ステップS607)を実行した場合は、次に、過給センサ44j、駆動流センサ43j、排気センサ34j、前記車速センサ等の入力情報により内燃機関の運転状況、燃焼状況等を判断し過給圧が不足であるかを判断する(ステップ608)。
ここで、過給圧が不足であると判断した場合は、過給圧上昇サブルーチン(ステップ609)を実行する。
具体的には、過給圧センサ44j等の入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により流体制御手段8jの無段変速機818の変速比を調整し、前記歯車ポンプ820の駆動歯車の回転数を増速して過給圧を上昇側に制御する。
一方、過給圧が不足であると判断しなかった場合は、次に、過給圧が過剰であるかを判断する(ステップ610)。
ここで、前記ステップ608と同じ判定方法により過給圧が過剰であると判断した場合は、過給圧低下サブルーチン(ステップ611)を実行する。
具体的には、過給圧センサ44j等の入力情報を前記ECUに入力し、前記ECUの出力により流体制御手段8jの無段変速機818の変速比を調整し、前記歯車ポンプ820の駆動歯車の回転数を減速して過給圧を下降側に制御する。
一方、過給圧が過剰であると判断しなかった場合、あるいは前記過給圧上昇サブルーチン(ステップS609)または前記過給圧低下サブルーチン(ステップS611)を実行した場合は、次に、前記ECUはRETURNを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。
以上の制御フローチャートに従って、過給装置4jによる過給運転制御を各サブルーチンにて実行することにより、前記燃料濃度とCNG混合率の概要特性図(図11)に示すように、内燃機関1jの運転状況に適応する、任意の燃料濃度で、任意のCNG混合率の予混合気を、任意の過給圧で内燃機関1jに供給でき、本制御フローチャートは内燃機関1jの運転中は繰り返し実行される。
尚、流体制御手段8jのクラッチ819は、前記ECUの出力により、過給運転時はON、慣性運転時等の燃料カット時はOFFに制御される。
内燃機関1jの運転状況に対応した制御以外の制御として、両方の燃料の残量に比例した混合率で燃料供給して両燃料を均等消費する等の制御選択もできる。
前記ECUの出力により前記制御弁(85j、85j2)を制御し、歯車ポンプ式ミキサ82に設けた歯車ポンプ820の各々の吸入口の圧力を同じ比率で増減し、CNG混合率を維持しながら過給圧制御を行うことにより過給圧制御域が制御できる場合は、前記無段変速機818を省略できる。
図11は、前記実施例9の過給装置4jの空気流量増幅比(燃料濃度)と予混合燃料におけるCNG混合率(体積%)の試算による概要特性図である。
前記実施例9は、CNGと水素を前記制御フローチャート(図10)に従って、内燃機関1jの運転状況に対応して流体制御手段8jの歯車ポンプ式ミキサ82等にて燃料混合率、無段変速機818等にて駆動流圧力、および過給手段5jの制御弁282にて空気流量増幅比を調整することにより燃料濃度を制御できる。
前記制御にて、CNGと水素は爆発限界が異なるので、燃料におけるCNG燃料混合率により燃料濃度を調節する等により爆発限界の適合性(リーン側、リッチ側等)を制御することができ、本図はその制御を行うための試算によるマップである。
本図の、横軸はCNG混合率(体積%)で、燃料(CNGと水素)に占めるCNGの体積占有率(=CNG/(CNG+H2))であり、縦軸左は前記過給手段5jの空気流量増幅比であり、縦軸右は前記空気流量増幅比から逆算した前記CNGと水素からなる燃料濃度(体積%)であ。
本図に記載の、前記実施例5の前記過給手段5jの制御域(空気流量増幅比)は、制御弁282の全閉時の一段流量増幅から全開時の2段流量増幅まで無段に調整ができるので、前記過給手段5jの制御できる空気流量増幅比(予想値)の範囲を示している。
本図に記載の、爆発限界(リーン側とリッチ側)は、CNGと水素の爆発限界の上限、下限、および理論空気量をCNG混合率の0%(水素)と100%(CNG)の値として記載し、各々の概要特性は体積占有率により変化するものとして前記各々の上限、下限、および理論空気量を直線で結び、理論空気量より上限側を爆発限界のリッチ側、理論空気量より下限側を爆発限界のリーン側とした。
次11の図中上部の四本の矢印(S601等)は、前記過給装置の制御フローチャート(図10)の該当するサブルーチンNo.(S601等)で、前記矢印の方向は前記サブルーチンの作用する方向である。
試算による概要特性図である本図と、後述する図12および図14に示す各々の制御域は、前記実施例5(図5)の過給手段5jの流量増幅比の予想値であり、空気流量増幅器の設計仕様等により流量増幅比の値は変化する。
図12は、前記図11の燃料であるCNGと水素を、LPGと水素に置き換えた場合の試算による概要特性図である。
概要特性図である本図の作図方法は、前記図11と同じであるので説明は省略する。
本図に示す制御域は、前記実施例5(図5)の過給手段5jの流量増幅比の予想値である。
燃料をCNGより理論空気量が大きいLPGに置き換えることにより、過給の制御域がリッチ側にシフトし、実用域である混合率が30〜100%では十分なリーン域が確保できないことが分かる。
この問題を解決するには、後述する実施例10(図13、14)にて、実用域である混合率が30〜100%での十分なリーン域が確保できる。
図13は、実施例10の、二つの歯車ポンプを備えた複合ポンプ式ミキサ83(請求項4対応)と、三つの駆動流供給手段を設けた過給装置4tの構成図である。
図13は、内燃機関1tの過給装置4tにおいて、前記一方の駆動流供給手段と前記他方の駆動流供給手段を二つ設けた三つの前記駆動流供給手段とし、前記三つの駆動流供給手段である二つの流体供給手段(9t1,9t2)と圧縮空気供給手段45tを設け、前記流体制御手段8tの前記歯車ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサ83とし、前記複合ポンプ式ミキサ83は、前記三つの駆動流過給手段の各々の流体通路(89t1、89t2、89t3、89t4)が吸引口に連通する複数の容積型ポンプである二台の歯車ポンプ(820t1、820t2)と、前記複合ポンプ式ミキサ83の全ての容積型ポンプである前記二台の歯車ポンプ(820t1、820t2)の吐出口と連通する駆動流通路41tと、前記複合ポンプ式ミキサ83の全ての容積型ポンプである前記二台の歯車ポンプ(820t1、820t2)を機械的に連動する回転制御手段である電動機817tと、で構成されることを特徴とする内燃機関1tの過給装置4tである。
流体制御手段8tは、前記三つの駆動流供給手段の各々の流体通路(89t1、89t2、89t3、89t4)に設けた駆動流の圧力および流量を制御する制御手段である減圧弁(87t1,87t3)と、制御弁(85t1、85t2、85t3、85t4)と、流体センサ(86t1、86t2、86t3、86t4)と、を備えている。
内燃機関1tは、前記流体供給手段9t1の流体通路89t1に連通する燃料通路131tを通ってタンク91t1のCNG(またはLPG)を高圧燃料ポンプ13tに供給し、前記高圧燃料ポンプ13tからフュエルレール14tを通って供給される高圧燃料をインジェクタ12tから適時に燃焼室に噴射する筒内噴射と予混合によるリーンバーンエンジンであり、燃料をCNG(またはLPG)と水素とするバイフューエルエンジンである。
過給装置4tの作用は、二つの流体内圧方式(9t1)から供給されるCNG(またはLPG)と流体内圧方式(9t2)から供給される水素を、圧縮機方式45tから供給される圧縮空気と体積比で1:1に前記二台の歯車ポンプ(820t1、820t2)から成る前記複合ポンプ式ミキサ83で混合し、前記歯車ポンプ(820t1、820t2)の全ての吐出口と連通する駆動流通路41tを通って前記CNG(またはLPG)と水素と圧縮空気が混合した駆動流を過給手段5tに供給する。前記各々の燃料と圧縮空気とを体積比で1:1に混合するのは、前記実施例6の数式4に従って各々の燃料と圧縮空気の吸入口(図示せず)の駆動流内圧を同じに制御することでできる。
前記二台の歯車ポンプ(820t1、820t2)は、前記実施例5〜7に記載の歯車ポンプと構成、作用は同じであり、流体制御手段8tの制御方法は実施例2、5、9と同じであるので説明を省略する。
前記過給装置4tは、CNG(またはLPG)と水素に圧縮空気を1:1(体積比)の混合比で混合して燃料濃度を低下させて説明しているが、前記混合比は図14に示す空気流量増幅比(燃料濃度)と予混合燃料におけるLPG混合率(体積%)の試算による概要特性図の説明が容易となるように1:1としたもので、前記混合比は任意に変更して制御できる。
前記過給装置4tに前記複合ポンプ式ミキサ820t1を設けることにより、前記三つの駆動流供給手段の駆動流にて過給と予混合を行い、各吸入口の圧力制御により駆動流の混合率を制御し、回転制御手段の電動機817tにより駆動流の流量比を応答性良く正確に制御できるので、理論空気量が大きいLPGと水素燃料の各々に圧縮空気を混合して図14に示すように燃料濃度の制御範囲の拡大によるLPG燃料でのリーンバーンエンジンができる効果がある。
本図において、タンク91t1にLPGを貯蔵する場合は、駆動流内圧が小さいので減圧弁87t1を省略し、ベーパライザを追加することもできる。
図14は、前記実施例10の、燃料がLPGと水素の場合の過給手段の空気流量増幅比と予混合燃料におけるLPG混合率(体積%)の試算による概要特性図である。
概要特性図である本図の作図方法は、前記図11と同じであるので説明は省略する。
本図に示す制御域は、前記実施例5(図5)の過給手段5jの流量増幅比の予想値である。
理論空気量が大きいLPGと燃焼範囲が広い水素を主燃料とするが、実用域であるLPG混合率が30〜100%では十分なリーン域が確保でき、前記リーンバーンエンジンとしてのLPGの筒内噴射量が確保できることが分かる。
LPGの予混合は、前記複合ポンプミキサ83にて一次混合が行われ、前記制御されたLPG混合率の駆動流となり、過給手段5tで過給路同時に二次混合(あるいは三次混合)が行われるので、予混合は吸気と燃料が十分に拡散混合しているので、燃焼性効率がよく過剰空気量が殆んど必要が無い燃焼となるので、燃焼効率が向上し出力が増大する効果がある。
図15は、実施例11の、二つの容積型ポンプを電動機にて電気的に連動する複合ポンプ式ミキサ83uと、三つの駆動流過給手段を設けた前記内燃機関の過給装置の構成図である。
図15は、前記内燃機関1uの過給装置4uにおいて、前記一方の駆動流供給手段と前記他方の駆動流供給手段を二つ設けた三つの前記駆動流供給手段とし、前記三つの駆動流供給手段である流体供給手段9u、圧縮空気供給手段45u、およびEGRガス供給手段35uを設け、前記流体制御手段8uの前記ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサ83uとし、前記複合ポンプ式ミキサ83uは、前記三つの駆動流過給手段の各々の流体通路(89u1、89u2、89u3)が吸引口(図示せず)に連通する複数の容積型ポンプである容積型ポンプ811uと歯車ポンプ820uと、前記複合ポンプ式ミキサ83uの全ての容積型ポンプである前記容積型ポンプ811uと歯車ポンプ820uの吐出口と連通する前記駆動流通路41uと、前記複合ポンプ式ミキサ83uの全ての容積型ポンプである前記容積型ポンプ811uと歯車ポンプ820uを電気的に連動する回転制御手段である電動機(817u、817u2)と、で構成される請求項2に記載の内燃機関1uの過給装置4uである。
前記三つの駆動流供給手段である流体供給手段9u、圧縮空気供給手段45u、およびEGRガス供給手段35uは、前記実施例2、10と構成は同じである。
内燃機関1uは、サプライポンプ17u、コモンレール18u、インジェクタ16u等から成る燃料噴射装置を設けた予混合圧縮着火機関である。
過給装置4uの作用は、前記複合ポンプ式ミキサ83uにより前記三つの駆動流供給手段である流体供給手段9u、圧縮空気供給手段45u、およびEGRガス供給手段35uから供給される各駆動流を内燃機関1uの運転状況に応じて、前記複合ポンプ式ミキサ83uにて混合する混合比と駆動流流量を、制御手段である減圧弁87u1、制御弁(85u1、85u2、85u3)および流体センサ(86u1、86u2、86u3)と、前記複合ポンプ式ミキサ83uの回転制御手段である電動機(817u、817u2)ECUの出力によりお各々の回転数を調整し、予混合気の燃料濃度、EGR還流量、過給圧を制御し、制御方法は前記実施例2、10と同じである。
前記流体供給手段9uの燃料は、前記EGRガス供給手段35uからのEGRガスと混合し、EGRガスの未燃焼物(PM、デポジット等)と燃料が混合し、過給手段を含めて多段混合することにより可燃範囲内に制御された均一な予混合気となり、燃焼性の向上効果がある。
前記流体供給手段9uの燃料は圧縮貯蔵燃料であるCNG、LPG等であり、前記インジェクタ16uから供給する燃料は発火点の低い軽油等である。
図16は、実施例12の、二つの歯車ポンプ(820g、820g2)を回転制御する可変ブレーキ816gを備えた複合ポンプ式ミキサ83gと、四つの駆動流供給手段を設けた内燃機関1gの過給装置4gの構成図である。
図16は前記複合ポンプ式ミキサ83gを備えた内燃機関1gの過給装置4gで、前記実施例10(図13)の過給装置4tの三つの前記駆動流供給手段である二つの流体供給手段(9t1,9t2)と圧縮空気供給手段45tと同じ構成で、更にEGRガス供給手段35gを設けた四つの駆動流供給手段を設けた内燃機関1gの過給装置4gであり、前記複合ポンプ式ミキサ83gの回転制御手段が可変ブレーキ816gであること以外は、前記実施例10と構成は同じである。
本図の内燃機関1gは、前記予混合気とインジェクタ12gから適時に燃焼室に噴射する筒内噴射と予混合によるリーンバーンエンジンであり、燃料をCNG(またはLPG)と水素とするバイフューエルエンジンである。
過給装置4gの作用は、流体制御装置8gに設けた前記複合ポンプ式ミキサ83gの二台の歯車ポンプ(820g、820g2)により、タンク91g1のCNG,LPG等の理論空気量の大きい燃料を圧縮空気供給手段45gから供給される圧縮空気と正確な混合率で混合し、タンク91g2の水素等の燃焼範囲が広い燃料とEGRガス供給手段35gから供給されるEGRガスを正確な混合率で混合し、前記両方の混合気を過給手段5gに供給し、内燃機関1gの運転状況に対応して前記流体制御装置8gを制御するすことにより、混合気の燃料濃度、駆動流の燃料混合率、EGR還流量、および過給圧を制御することができる。
制御方法は、前記可変ブレーキはECUの出力により制御されること以外は、前記実施例10、11と同様である。
本図の前記過給装置4gにより、内燃機関1gの運転状況に対応した最適な燃焼条件を高い応答性で正確に提供できる効果がある。
図17は、実施例13の全ての容積型ポンプを機械的に連動した複合ポンプ式ミキサ83yの鳥瞰図である。
図17は、前記内燃機関の過給装置において、前記一方の駆動流供給手段と前記他方の駆動流供給手段を複数設けた三つ以上の前記駆動流供給手段と、前記流体制御手段の前記ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサ83yとし、前記複合ポンプ式ミキサ83yは、前記三つ以上の駆動流過給手段の各々の流体通路(89y1、89y2、89y3、89y4)が吸引口(821y1、821y2、821y3、821y4)に連通する複数の容積型ポンプである歯車ポンプ(820y、820y2)と、前記複合ポンプ式ミキサ83yの全ての容積型ポンプである二台の歯車ポンプ(820y、820y2)の吐出口801yと連通する駆動流通路41yと、前記複合ポンプ式ミキサ83yの全ての容積型ポンプである二台の歯車ポンプ(820y、820y2)を機械的に連動する回転制御手段である可変ブレーキ816yと、で構成される複合ポンプ式ミキサ83yである。
複合ポンプ式ミキサ83yの、歯車ポンプ820y1の第1の吸入口821y1、第2の吸入口821y2、前記歯車ポンプ820y1の歯車噛合い部との間にできる負圧発生部に連通する添加液通路849y1は液体添加手段84y1(図示せず)に連通し、同様に、歯車ポンプ820y2の第3の吸入口821y3、第4の吸入口821y4、前記歯車ポンプ820y2の歯車噛合い部との間にできる負圧発生部に連通する添加液通路849y2は液体添加手段84y2(図示せず)に連通する。
前記複合ポンプ式ミキサ83yは、ケース823y1とケース823y2の内部に各々一組の前記歯車ポンプ(820y1、820y2)を有し、前記ケース(823y1、823y2)は略円筒状で、一方のケースであるケース823y1の手前側の開口部には駆動流通路41kに連通するフランジ824y、両方のケース(823y1、823y2)の間の開口部には仕切り板8、他方のケースであるケース823y2の奥側の開口部にはブラケット825yを固着し、ケース823y1内を回動する駆動歯車807y1とケース823y2内を回動する駆動歯車807y2を可変ブレーキ816yにより回転する駆動軸805y2が前記仕切り板827及びブラケット825yを回動自在に貫通して設けられている。
前記複合ポンプ式ミキサ83yの二つの歯車ポンプ(820y1、820y2)、および前記液体添加手段(84y1、84y2)の作用は前記実施例6、7と同じであり、歯車ポンプ820y1と歯車ポンプ820y2は前記駆動軸805yの軸方向に重ね合わせた構成であるので、部品点数が少なく簡素な構成のため信頼性が高く、安価に製作できる効果がある。
本図の吸入口(821y1、821y2、821y3、821y4)は、各ケースの前記駆動軸805yの軸方向に移動することも任意の角度に回転することができる。
図18は、全ての容積型ポンプ(820d1、820d2)を電気的に連動した複合ポンプ式ミキサ83dの断面図と接続回路図である。
図18は、前記内燃機関の過給装置において、三つ以上の前記駆動流供給手段(図示せず)を設け、前記流体制御手段の前記ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサ83dとし、前記複合ポンプ式ミキサ83dは、前記三つ以上の駆動流過給手段の各々の流体通路(89d1、89d2、89d3、89d4)が吸引口(821d1、821d2、821d3、821d4)に連通する複数の容積型ポンプ(820d1,820d2)と、前記複合ポンプ式ミキサ83dの全ての前記容積型ポンプ(820d1,820d2)の吐出口801dと連通する駆動流通路41dと、前記複合ポンプ式ミキサ83dの全ての前記容積型ポンプ(820d1,820d2)を電気的に連動する回転制御手段である電動機(817d1、817d2)と、で構成される前記複合ポンプ式ミキサ83dの断面図と接続回路図である。
前記複合ポンプ式ミキサ83dは実施例7(図8)と同様に、本図に示すようにケース823dの内部に左右対称に二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)を設け、
前記ケース823dの一方の開口部には、駆動流通路41d、全ての流体通路(89d1、89d2、89d3、89d4)に連通するフランジ824d(図示せず)、他方の開口部には、前記二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)の各々の回転制御手段である電動機(817d1、817d2)を設けたブラケット825d(図示せず)を固着し、前記二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)の各々の負圧発生部に連通する添加液通路849dを設ける。
前記二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)の作用は、前記実施例6、7と同じであり、前記複合ポンプ式ミキサ83dの作用は実施例12(図16)と同じであるので説明を省略する。
前記複合ポンプ式ミキサ83dは、前記二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)の各々の回転制御手段である電動機(817d1、817d2)をECUの出力で制御することにより、前記二台の歯車ポンプ(820d1,820d2)の各々の駆動流圧力等を調整でき、簡素な構造で、小さな容積の複合ポンプ式ミキサにできる効果がある。
前記実施例1〜14に示す過給装置の構成等は、内燃機関の運転条件等により追加削除ができ、前記実施例1〜14は、本願発明の一例を示すもので本願発明を制約するものではなく、当業者により変更および改良ができる。
本発明の過給装置は前記ポンプ式ミキサにて、複数の駆動流を任意の混合率に制御でき、前記混合率に影響することなく駆動流圧力を前記ポンプ式ミキサの回転制御手段にて独立制御ができ、前記駆動流調整により高い応答性で過給圧制御、予混合気の混合比および燃料濃度制御、EGR制御が正確にできるので、内燃機関の運転状況の変動が大きい自動車等の内燃機関の過給に利用できる。
1 内燃機関
4 過給装置
5 過給手段
6 空気流量増幅器
7 駆動流供給手段
8 流体制御手段
9 流体供給手段(蓄圧式)
10 液体内圧機構
11 点火プラグ
12 インジェクタ
13 高圧燃料ポンプ
14 フュエルレール
16 インジェクタ(ディーゼル)
17 サプライポンプ(ディーゼル)
18 コモンレール(ディーゼル)
19 タンク
20 (吸気)
21 エアクリーナ
22 吸気流入通路
23 吸気流出通路
25 インタークーラ
31 排気通路
32 排気浄化装置
33 消音器
34 排気センサ
35 EGRガス供給手段
36 フィルタ
37 排気還流通路
38 冷却器
40 (駆動流)
41 駆動流通路
43 駆動流センサ
44 過給センサ
45 圧縮空気供給手段
46 圧縮機
47 リリーフ弁
48 冷却器
57 逆止弁
58 逆止弁(1次流量増幅器用)
61 トランスベクタ
62 フロートランスベクタ
63 エジェクタ
80 歯車ポンプ(従来)
81 ポンプ式ミキサ
82 歯車ポンプ式ミキサ
83 複合ポンプ式ミキサ
84 液体添加手段
85 制御弁
86 流体センサ
87 減圧弁
88 逆止弁
89 流体通路
91 タンク
92 取り出し弁
93 緊急遮断弁
96 逆止弁
97 充填口
98 流体充填弁
99 逆止弁付継手
131 燃料通路
212 エアクリーナ
221 吸気副通路
281 給気副通路
282 制御弁
365 ドレン通路
411 駆動流通路
465 クラッチ
570 リードバルブ
571 リード
572 ストッパ
573 フランジ
580 リフトチェック弁
581 ディスク
582 スプリング
601 1次空気流量増幅器
612 フランジ
613 ハウジング
614 環状チャンバ
615 ノズル
621 1次フロートランスベクタ
624 ノズルガイド
625 ノズル本体
626 ノズル管
801 吐出口
802 吸入口
804 ハウジング
805 駆動軸
806 従動軸
807 駆動歯車
808 従動歯車
811 容積型ポンプ
815 回転制御手段
816 可変ブレーキ
817 電動機
818 無段変速機
819 クラッチ
820 歯車ポンプ(請求項2)
821 吸入口
822 ハウジング
823 ケース(C1〜3 切欠き部)
824 フランジ
825 ブラケット
827 仕切板
841 添加液タンク
842 制御弁
843 可変絞り弁
844 逆止弁
849 添加液通路

Claims (4)

  1. 内燃機関の燃焼室に駆動流で吸気を加圧して送り込む過給手段、前記過給手段に供給する駆動流を制御する流体制御手段、および前記流体制御手段に駆動流を供給する二つの駆動流供給手段、で構成される内燃機関の過給装置において、
    前記過給手段は、
    吸気系統のエアクリーナまたは通路途中に設けた空気流量増幅器と、
    前記空気流量増幅器と前記流体制御手段のポンプ式ミキサに連通する駆動流通路と、
    で構成し、
    前記二つの駆動流供給手段は、
    前記流体制御手段のポンプ式ミキサに連通する各々の流体通路を有し、
    一方の駆動流供給手段は、燃料を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、
    他方の駆動流供給手段は、流体を加圧貯蔵する流体貯蔵手段を備えた流体供給手段、
    内燃機関により駆動される圧縮機を備えた圧縮空気供給手段、
    あるいは、EGRガスを還流する排気還流通路を備えた排気還流手段であって、
    前記流体制御手段は、
    前記駆動流通路と前記二つの駆動流供給手段の各々の前記流体通路に連通する前記ポンプ式ミキサと、
    前記二つの駆動流供給手段の各々の前記流体通路に設けた駆動流の圧力および/または流量を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記ポンプ式ミキサは、
    前記各々の流体通路に設けた駆動軸の角速度当たりの吐出容積が一定である二台の容積型ポンプと、
    前記二台の容積型ポンプを機械的または電気的に連動する回転制御手段と、
    で構成され、
    内燃機関の運転状況に対応した過給予混合運転を行うことを特徴とする内燃機関の過給装置。
  2. 前記流体制御手段において、前記ポンプ式ミキサを一台の歯車ポンプから成る歯車ポンプ式ミキサとし、
    前記歯車ポンプ式ミキサは、
    一組の外接式歯車ポンプの片方の歯車の回転を制御する回転制御手段と、
    前記駆動流通路に連通する吐出口と、
    一方の歯車の歯の谷間空間と一方の前記流体通路のみに連通する第1の吸入口と、
    他方の歯車の歯の谷間空間と他方の前記流体通路のみに連通する第2の吸入口と、
    で構成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給装置。
  3. 前記過給装置の流体制御手段に設けた前記歯車ポンプ式ミキサにおいて、駆動流に液体を添加する液体添加手段を設け、
    前記液体添加手段は、
    添加液の貯蔵手段と、
    前記第1の吸入口、前記第2の吸入口、および前記歯車ポンプの歯車噛合い部との間にできる負圧発生部に連通する添加液通路と、
    で構成されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の過給装置。
  4. 前記内燃機関の過給装置において、
    前記一方の駆動流供給手段と前記他方の駆動流供給手段を複数設けた三つ以上の前記駆動流供給手段とし、
    前記流体制御手段の前記ポンプ式ミキサを複合ポンプ式ミキサとし、
    前記複合ポンプ式ミキサは、
    前記三つ以上の駆動流過給手段の各々の流体通路が吸引口に連通する複数の容積型ポンプと、
    前記複合ポンプ式ミキサの全ての前記容積型ポンプの吐出口と連通する駆動流通路と、
    前記複合ポンプ式ミキサの全ての前記容積型ポンプを機械的または電気的に連動する回転制御手段と、
    で構成されることを特徴とする請求項1〜3に記載の内燃機関の過給装置。
JP2016036865A 2016-02-29 2016-02-29 内燃機関の過給装置 Active JP6007459B1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016036865A JP6007459B1 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 内燃機関の過給装置
PCT/JP2016/074757 WO2017149803A1 (ja) 2016-02-29 2016-08-25 内燃機関の過給装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016036865A JP6007459B1 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 内燃機関の過給装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6007459B1 true JP6007459B1 (ja) 2016-10-12
JP2017155595A JP2017155595A (ja) 2017-09-07

Family

ID=57123246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016036865A Active JP6007459B1 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 内燃機関の過給装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6007459B1 (ja)
WO (1) WO2017149803A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017149803A1 (ja) * 2016-02-29 2017-09-08 正裕 井尻 内燃機関の過給装置
WO2018092257A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 正裕 井尻 内燃機関の過給装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5735828U (ja) * 1980-08-05 1982-02-25
JPS5999029A (ja) * 1982-11-27 1984-06-07 Hino Motors Ltd タ−ボ付エンジンのエア過給装置
JPH0347431U (ja) * 1989-09-18 1991-05-02
JP2506381B2 (ja) * 1987-07-28 1996-06-12 日本原子力研究所 ビニ−ルバッグ交換装置
JPH08193520A (ja) * 1995-01-13 1996-07-30 Tokyo Gas Co Ltd ガス燃料エンジン
JP2000230460A (ja) * 1999-02-08 2000-08-22 Hitachi Ltd 過給エンジンの排気ガス再循環システム
JP2004190640A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 予混合強制点火式ガスエンジン
US20060144046A1 (en) * 2005-01-02 2006-07-06 Jan Vetrovec Supercharged internal combustion engine
JP5857293B1 (ja) * 2015-01-05 2016-02-10 正裕 井尻 内燃機関の過給装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2506381Y2 (ja) * 1990-11-29 1996-08-07 旭サナック株式会社 二液混合供給装置
DE102010046054B4 (de) * 2010-09-22 2012-05-31 Heraeus Medical Gmbh Synchronisierte Austragsvorrichtung
JP5938755B1 (ja) * 2015-09-25 2016-06-22 正裕 井尻 内燃機関の過給装置
JP6007459B1 (ja) * 2016-02-29 2016-10-12 正裕 井尻 内燃機関の過給装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5735828U (ja) * 1980-08-05 1982-02-25
JPS5999029A (ja) * 1982-11-27 1984-06-07 Hino Motors Ltd タ−ボ付エンジンのエア過給装置
JP2506381B2 (ja) * 1987-07-28 1996-06-12 日本原子力研究所 ビニ−ルバッグ交換装置
JPH0347431U (ja) * 1989-09-18 1991-05-02
JPH08193520A (ja) * 1995-01-13 1996-07-30 Tokyo Gas Co Ltd ガス燃料エンジン
JP2000230460A (ja) * 1999-02-08 2000-08-22 Hitachi Ltd 過給エンジンの排気ガス再循環システム
JP2004190640A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 予混合強制点火式ガスエンジン
US20060144046A1 (en) * 2005-01-02 2006-07-06 Jan Vetrovec Supercharged internal combustion engine
JP5857293B1 (ja) * 2015-01-05 2016-02-10 正裕 井尻 内燃機関の過給装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017149803A1 (ja) * 2016-02-29 2017-09-08 正裕 井尻 内燃機関の過給装置
WO2018092257A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 正裕 井尻 内燃機関の過給装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017155595A (ja) 2017-09-07
WO2017149803A1 (ja) 2017-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10634099B2 (en) Passive pumping for recirculating exhaust gas
US7628144B2 (en) Supercharged internal combustion engine system
US8141361B2 (en) Natural gas fueled turbocharged internal combustion engine
CN103306858B (zh) Egr空气混合装置及带egr系统的燃油发动机
EP2295780A1 (en) Hybrid intake system for superatmospheric charging of an engine intake manifold using lowpressure EGR/fresh air blending
CN103026024A (zh) 用于对置式活塞发动机的egr结构
JP5938755B1 (ja) 内燃機関の過給装置
US11293382B2 (en) Passive pumping for recirculating exhaust gas
JP6007459B1 (ja) 内燃機関の過給装置
CN106224130A (zh) 一种v型一体化天然气压缩机空燃比控制系统及方法
CN105324564B (zh) 用于运行燃气内燃机的方法和装置
CN202001108U (zh) 船用发动机双燃料供给系统
US10227912B2 (en) Gas engine
CN112424461A (zh) 运行四冲程内燃发动机系统的方法
CN205559086U (zh) 一种双燃料发动机系统
JP6059667B2 (ja) 内燃機関
CN101205844A (zh) 一种改善内燃机进气的装置
JPH04287833A (ja) 過給内燃機関
CN201133283Y (zh) 一种新型改善内燃机进气的装置
US10704458B2 (en) Methods and systems for a turbocharger
CN2367779Y (zh) 摩托车发动机燃料调节器
CN204299724U (zh) 一种船用发动机lng/柴油双燃料混合器
JP5830946B2 (ja) 内燃機関の過給補助方法及び内燃機関
WO2000026527A1 (fr) Systeme de recirculation des gaz d'echappement pour moteur diesel suralimente
WO2017195260A1 (ja) 内燃機関の過給装置

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6007459

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250