JPH02112620A - 断熱エンジン - Google Patents

断熱エンジン

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JPH02112620A
JPH02112620A JP63264830A JP26483088A JPH02112620A JP H02112620 A JPH02112620 A JP H02112620A JP 63264830 A JP63264830 A JP 63264830A JP 26483088 A JP26483088 A JP 26483088A JP H02112620 A JPH02112620 A JP H02112620A
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electric motor
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃焼室の主要部分に断熱素材を使用した断熱エ
ンジンに関する。
（従来の技術） 近年、エンジンのシリンダヘッド、シリンダヘッド、ピ
ストンヘッド、ピストンリング、バルブ、吸・排気口な
どエンジンの燃焼室を中心とした部分に断熱素材となる
セラミックスを採用した断熱エンジンが開発されている
。
この種の断熱エンジンは、シリンダヘッドやシリンダヘ
ッドの冷却を必要としないため、ラジェータシステムが
不要となるばかりか、エンジンの構造が簡単となり、エ
ンジン重量が従来のエンジンに比して大幅に軽くなり、
その容積も小さくなる。
（発明が解決しようとする課題） 上述のような断熱エンジンではシリンダライナや、シリ
ンダヘッドを冷却しないため、燃焼室の内壁面が高温度
に保持されて断熱圧縮される空気は圧縮端にて高温高圧
となり、通常のラジェータを有するエンジンに比して燃
料の燃焼時に窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生しやすく、ま
た、燃料が濃いとスートが生成されるという問題を有し
ている。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は断熱エンジンにおいて排気ガス中のＮＯｘや
スートの生成を減少させようとする断熱エンジンを提供
することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの燃焼室に断熱素材を用いる
とともに、エンジンの排気エネルギーにより駆動される
タービンにコンプレッサを取付けてエンジンに過給する
ターボチャージャを備えた断熱エンジンにおいて、高分
子薄膜を用いた高圧気室の酸素を透過させて酸素の富化
空気を得る酸素富化機構と、前記タービンの回転軸に設
けた電動機と、前記タービンの回転軸に取付けるととも
に前記酸素富化機構からの酸素の富化空気をエンジンに
送気する第１のコンプレッサと、該第１のコンプレッサ
と同軸上に配置し前記酸素富化機構への空気の供給源と
なる第２のコンプレッサと、該第２のコンプレッサの作
動によりエンジンの吸気を冷却する冷却器と、前記エン
ジンの運転状態を検出する運転検出手段により前記電動
機を力行せしめ第１および第２のコンプレッサの作動を
助勢し酸素富化空気量を制御する制御手段とを備えた断
熱エンジンが提供される。
（作用） 本発明では、酸素富化機構と第１、第２のコンプレッサ
と電動機などを備え、エンジンの加速時にはエンジンの
回転センサや負荷センサからの信号により加速を検知し
て電動機を力行せしめ、同軸、上のこれらのコンプレッ
サの作動を付勢して、酸素濃度の上昇した空気をエンジ
ンに送気する作用がある。
（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であり
、同図において、１は断熱型のエンジンでシリンダライ
ナ、シリンダヘッド、ピストンヘッド、ピストンリング
、バルブ、吸・排気口などの燃焼室の部分に耐火性のあ
る断熱材のセラミックスを用いたディーゼル型のエンジ
ンである。そして、燃料供給機構として燃料の噴射ポン
プ１２を備え、エンジン１の回転数が検知できる回転セ
ンサ１３と、燃料供給量からエンジン負荷が検知できる
負荷センサ１４とが取付けられて、それぞれ検知信号を
後述するコントローラに送信するものである。
２はターボチャージャで、エンジン１の排気管１１に接
続されて排出される排気ガスエネルギーによりタービン
２１が回転駆動されるもので、タービン２１の回転軸２
２には電動機３、第１のコンプレッサ２３および第２の
コンプレッサ２４がそれぞれ同軸上に配置すれている。
そして、電動機３には８導電動機が用いられ、例えばエ
ンジン１の加速時に、バッテリ４を電力源としてコント
ローラ５から所定の交流周波数に変換された交流電力が
電動機３に供給されると力行して、第１および第２のコ
ンプレッサを増速せしめるものである。
第１のコンプレッサ２３は大型の遠心式の圧縮比の大き
なものが使用されて、その上流には酸素富化機構６を有
し、導管２５と冷却器７とを介して吸気管１５からエン
ジン１に酸素の多い燃焼用空気を供給するよう構成され
ている。
酸素富化機構６は第２図にその一例の概要を示すように
、例えばジメチルシロキサンとポリカーボネートとの共
重合体からなる０、１μｍ程度の薄膜を用いた高分子薄
膜６１を隔てて高圧室Ｈと低圧室りとが配置されている
。そして、送気ポンプｐｈにより圧送される高圧室Ｈの
空気のうちから、酸素分子のみが高分子薄膜６１を透過
して低圧室りに至り、窒素分子と分離されるものであり
、酸素成分の多い低圧室りの空気は送気ポンプｐｊ２（
第１のコンプレッサに相当）によってエンジンに送気さ
れるよう構成されている。
第２のコンプレッサ２４は大容量の遠心式を用い酸素富
化機構６への空気供給源となるもので、酸素富化機構６
からの一部の酸素が除かれた空気は導管２６を介して冷
却器７に送気され、酸素に富んだ第１のコンプレッサ２
３からのエンジン吸入器の温度を、冷却器７により低下
させるものである。
なお、１６は圧力センサで、エンジン１の吸気管１５に
配置されて酸素に富んだ吸気の圧力を計測するもの、２
７は空気調整弁で、第１のコンプレッサ２３から冷却器
７に導く導管２５に配置されて空気流を調節するバルブ
であり、２８は空気圧制御装置で空気調整弁２７を制御
するもの、６２は酸素量センサで酸素富化機構６の出力
側の酸素量を検出するものである。
コントローラ５はマイクロコンピュータ構成のもので、
演算処理を行う中央処理装置、演算処理手段や演算手段
などを格納する各種メモリ、人／出力ボートなどの他、
直流電力を所定周波数の交流電力に変換する強電用イン
バータを備えている。そして、前記の各種のセンサから
の信号が人力されると所定の演算処理や格納された制御
手段に基づく処理が行われ、バッテリ４からの電力を所
定の交流電力に変換し、電動機３に送電して力行せしめ
て第１のコンプレッサ２３、第２のコンプレッサ２４の
送風作動を付勢せしめるよう構成されている。
つぎに、このように構成された本実施例の作動について
説明すると、エンジン１が運転されて排気管１１からの
排気ガスエネルギーによりターボチャージャ２のタービ
ン２１が回転駆動される。
そして、タービン２１の回転軸２２に取付けられた第１
のコンプレッサ２３、第２のコンプレッサ２４がともに
駆動され、第２のコンプレッサ２４の作動による酸素富
化機構６への供給空気から、高分子薄膜６１を透過した
酸素に富んだ酸素富化空気を第１のコンプレッサ２３に
より、導管２５および冷却器７を介してエンジン１の吸
気管１５に送気することになる。なお、ここで冷却器７
を通過する酸素富化空気は第２のコンプレッサ２４の排
出する窒素分の多い空気により十分に冷却されるため、
吸入気温度が低下してエンジン１に供給されることにな
る。つぎに、エンジン１の加速時には噴射ポンプ１２に
配置された回転センサ１３、負荷センサ１４からの信号
がコントローラ５に入力される。そして、コントローラ
５は人力されたこれらの信号に応じてバッテリ４からの
直流電力を所定周波数の交流電力に変換して電動機３に
給電する。
この給電により第１のコンプレッサ２３および第２のコ
ンプレッサ２４の回転が増速され、酸素富化機構６を用
いる酸素富化作動が促進されて、エンジン１の加速に必
要な酸素濃度の濃い空気量がエンジン１に供給され、さ
らにこの吸入器は冷却器７により冷却されて、その温度
が低下することになる。
なお、上述の酸素富化作動の促進状態は酸素富化機構６
の酸素量センサ６２や、吸気管１５に設けた圧力センサ
１６の検出信号により検知されることになる。
以上、本発明を上述の一実施例によって説明したが、本
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
の変形を本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 本発明によれば、空気中の酸素のみ通過させる高分子薄
膜を有・する酸素富化機構と、富化空気をエンジンに送
気する第１のコンプレッサと、酸素富化機構の空気、の
供給源となる第２のコンプレッサなどを備えてエンジン
の運転状態により電動機を駆動して富化空気量を制御し
、エンジンの加速時には酸素濃度を上昇させるとともに
吸入空気温度（低下させるので、過給断熱エンジンの場
合でも圧縮端の空気の温度や圧力がＮＡエンジン並まで
低減された状態で多くの燃料を燃焼するが酸素濃度が濃
いため、ＮＯｘやスートの生成が抑制されるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は本実施例に用いる酸素富化機構の一例を示す概要図
である。 １・・・断熱エンジン、２・・・ターボチャージャ、３
・・・電動機、５・・・コントローラ、６・・・酸素富
化機構、７・・・冷却器、１２・・・噴射ポンプ、１３
・・・回転センサ、１４・・・負荷センサ、２１・・・
タービン、２２・・・第１のコンプレッサ、２４・・・
第２のコンプレッサ。 特許出願人　株式会社いすｙセラミックス研究所代　　
理　　人　　弁理士　　　辻　　　　　　　　實第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）エンジンの燃焼室に断熱素材を用いるとともに、
    エンジンの排気エネルギーにより駆動されるタービンに
    コンプレッサを取付けてエンジンに過給するターボチャ
    ージャを備えた断熱エンジンにおいて、高分子薄膜を用
    いた高圧気室の酸素を透過させて酸素の富化空気を得る
    酸素富化機構と、前記タービンの回転軸に設けた電動機
    と、前記タービンの回転軸に取付けるとともに前記酸素
    富化機構からの酸素の富化空気をエンジンに送気する第
    １のコンプレッサと、該第１のコンプレッサと同軸上に
    配置し前記酸素富化機構への空気の供給源となる第２の
    コンプレッサと、該第２のコンプレッサの作動によりエ
    ンジンの吸気を冷却する冷却器と、前記エンジンの運転
    状態を検出する運転検出手段により前記電動機を力行せ
    しめ第１および第２のコンプレッサの作動を助勢し酸素
    富化空気量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
    する断熱エンジン。
  2. （２）前記の運転検出手段として、エンジンの回転数を
    検出する回転センサと、エンジンへの燃料供給量を検出
    する負荷センサとを用いたことを特徴とする請求項（１
    ）記載の断熱エンジン。
JP63264830A 1988-10-20 1988-10-20 断熱エンジン Pending JPH02112620A (ja)

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