JPH02233821A - エンジンの排気温度制御装置 - Google Patents

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〕 本発明はエンジンの排気温度制御装置に関し、特に高排
気温度領域において排気温度を低下させるものに関する
。

〔従来技術〕

一般に、自動車のエンジンでは、高速回転時に燃焼室内
で完全には燃焼せずに所謂後燃えが起こり、排気ガス温
度が高くなる。特に、高速・高負荷時に燃費の観点から
混合気をリーンにすると、後燃えが顕著になり排気ガス
温度が異常に高くなるので、触・媒コンバータの触媒が
溶損することがある。特に、ロータリピストンエンジン
の場合、燃焼室容積に対する壁面面積の割合が大きいた
めに、高速時の後燃えが著しく、排気ガス温度の上昇が
著しい。

このため、高速・高負荷時に混合気をリッチにして、着
火後の燃焼速度を高めることにより後燃えを少なくし且
つ燃料の気化熱を活用することにより排気ガス温度の異
常な上昇を防止している。

ところが、上記のようにして排気ガスの温度を低くする
場合には、高速・高負荷時における燃費の大幅な悪化を
免れず、従来からエンジン性能を低下させることなく排
気ガスの温度を低くする技術が強く望まれていた。

そこで、例えば実開昭６０−１４１４１６号公報には、
排気マニホールドに高速・高負荷時における排気ガスが
流通する冷却用通路を形成し、冷却装置でこの冷却用通
路内を流通する排気ガスを冷却することにより排気ガス
の温度を低くする排気ガス冷却装置が記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記排気ガス冷却装置では、高速・高負荷時におけるエ
ンジン性能を向上出来るが、主排気通路とは別個に冷却
用通路を必要とすること、排気ガスを冷却用通路へ導入
するための弁機構を必要とすること、冷却用通路を冷却
するための冷却装置を必要とすることなどにより、エン
ジンが大型化するとともにその構造が複雑化するという
問題がある。

本発明の目的は、エンジン性能を低下させることなく排
気温度を低くし得るエンジンの排気温度制御装置を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るエンジンの排気温度制御装置は、エンジン
の排気通路の途中部に設けられた磁界発生手段と、上記
磁界発生手段により発生した磁界と直交する方向に対向
して配設された１対の電極と、電気負荷を有し上記１対
の電極を接続する電気回路と、高排気温度令頁域で上記
磁界発生手段を作動させる制御手段とを備え、排気通路
内の磁界を横切る排気ガスにより発生した電流を電極及
び回路へ流して排気温度を低下させるものである。

〔作用〕

本発明に係るエンジンの排気温度制御装置においては、
エンジンの排気通路の途中部に磁界発生手段及び１対の
電極が設けられ、高排気温度領域において制御手段によ
り磁界発生手段が作動され、排気通路内の磁界を横切る
排気ガスにより発生した電流が電極及び電気負荷を有す
る電気回路へ流れて排気温度が低下する。つまり、排気
ガスの熱エネルギーの一部が電気エネルギーに変換され
、排気ガスの温度が低くなる。

〔発明の効果］ 本発明に係るエンジンの排気温度制御装置によれば、〔
作用〕の項で説明したように、排気ガスの熱エネルギー
を電気エネルギーに変換することにより排気ガスの温度
を低下出来るので、エンジン性能を低下させることなく
排気ガスの温度を低くルで排気系の触媒コンバータ等の
部品の耐久性を向上出来る。しかも、磁界発生手段及び
１対の電極などの構成は、余り複雑な構造ではなく、コ
ンパクトに構成し得るので、この排気温度制御装置は全
体として簡単かつコンパクトに構成するこことが出来る
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、直列４気筒エンジンの排気温度制御装置に
本発明を適用した場合のものである。

エンジンＥの４つの気筒１の各燃焼室２には夫々１対の
吸気ボート３ａ・３ｂ及び排気ボート４ａ・４ｂが開口
され、吸気ポー｝３ａ・３ｂが夫々合流した４本の分岐
吸気通路５は吸気マニホ−ルド６内で合流し、吸気マニ
ホールド６はサージタンク７に接続され、サージタンク
７から延びる吸気通路８には上流側から順にエアクリー
ナ９、エアフローメータ１０、スロットルバルプ１１が
介設されている。排気ボー｝３ａ・３ｂが夫々合流した
４本の分岐排気通路１２は排気マユホールド１３内で合
流し、排気マニホールド１３は排気通路１４に接続され
、排気通路１４には図示外の触媒コンバータ、プリマフ
ラ、メインマフラ等が介設されている。

排気温度制御装置は、排気ガスの熱エネルギの一部を電
気エネルギに変換することにより、高速・高負荷時にお
ける排気ガス温度を低くするためのもので、各分岐排気
通路１２の途中部に夫ｈ設けられ発電装置１５と、発電
ｍＷｔｓで発生した電力を外部へ取出す電気回路と、後
述の高排気温度領域において発電装置１５を作動させる
コントロールユニット１６とから構成されている。

上記発電装置１５及び電気回路について説明する。

第２図に示すように、分岐排気通路１２を形成する分岐
排気管の途中部には絶縁材からなる筒部材１７が介設さ
れ、筒部材１７内には排気ガスが第２図において紙面前
方へ流れる分岐排気通路１２が形成され、筒部材１７に
は例えば非磁性体のアルミナを焼成してなる筒状の保持
スリーブエ９が外嵌固着され、保持スリーブ１９の上部
及び下部には電磁石２０・２１が設けられ、各電磁石２
０・２１の外周部には磁界を整えるためのケイ素鋼板製
の磁界調整部材２２が夫々設けられ、電磁石２０・２１
及び各磁界禰整部材２２は保持スリーブ１９にボルト２
３で固着されたカバ一部材２４を介して保持スリーブ１
９に夫々固定保持され、保持スリーブ１９には電磁石２
０・２１の直列接続されたコイルの始端に電圧を印加す
るための端子２５が設けられ、上記コイルの終端は接地
され、上記電磁石２０・２１のコイルに電流を供給した
ときには、電磁石２０・２１においては夫々下面側がＮ
極で上面側がＳ極となるので、分岐排気通路１２内には
電磁石２０のＮ極から電磁石２１のＳ極に向かう磁界が
発生するようになっている。

筒部材１７の中段部の内側には、電磁石２０・２１によ
り発生した磁界と直交する方向に対向して分岐排気通路
１２に臨む左右１対の電極プレート２６・２７が設けら
れ、各電極プレート２６・２７はそのボルト部２６ａ・
２７ａにナット２６ｂ・２７ｂを締結して筒部材ｌ７及
び保持スリーブ１９に固着され、ボルト部２６ａ及び２
７ａの外端部には夫々負極端子２９及び正極端子３０が
形成され、電極プレート２６は負極としてまた電極プレ
ート２７は正極として設けられている。

上記各電磁石２０・２１に接続された端子２５は、コン
トロールユニット１６からの信号に基いてＯ　Ｎ／Ｏ　
Ｆ　Ｆ切換えられる電源スイッチ３１を介してバッテリ
３２に接続され、正極端子３０は後述の電圧１１ｆｉｆ
ｆ回路３３を介してバッテリ３２のプラス極に接続され
、負極端子２９は接地されている．電源スイッチ３１が
閉成されて電磁石２０・２ｌのコイルに通電されると、
電磁石２００Ｎ掻から電磁石２１のＳ極へ向かう磁界が
筒部材１７内に発生し、筒部材１７内を第２図の紙面垂
直方向手前の方へ流れる排気ガス中に含まれる排気ガス
イオン及び遊離電子がローレンッ力により負極としての
電極プレート２６の方へ移動するので電極プレート２６
と電極プレート２７間に電圧が発生し、電極プレート２
７から電圧調節回路３３へ電流が流れ、排気ガスの熱エ
ネルギーの一部が電気エネルギーに変換される． 上記２位置切換スイッチ３４について説明する．このス
イッチ３４はソレイド３５ａで駆動される可動片３５ｂ
を有し、スイッチ３４の端子ａ・Ｃは正極端子３０に接
続され、端子ｂは所定の導通電圧（例えば、１２Ｖ）で
導通する逆流防止用ダイオード３６を介してバッテリ３
２のプラス極に接続され、端子ｄは電圧降下用抵抗３７
を介してダイオード３６に接続されている。

正極端子３０に上記導通電圧未満の電圧が発生したとき
には、端子ａ−ｂ間が閉成されるがダイオード３６が導
通しないのでバッテリ３２へ充電されず、また正極端子
３０に導通電圧以上且つ設定電圧（例えば、１５■）未
満の電圧が発生したときには、端子ａ−ｂ間が閉成され
、ダイオード３６が導通してバッテリ３２が充電され、
また正極端子３０に設定電圧以上の電圧が発生したとき
には、端子ｃ−ｄ間が閉成され、抵抗３７により導通電
圧以上且つ設定電圧未満に電圧降下され、バッテリ３２
が充電される。

上記コントロールユニット１６は、スロットルバルブ１
１に設けられたスロットル開度センサ３８からのスロッ
トル開度信号ＴＶＯと、ディストリビュータ（図示略）
からの回転数信号ＮＳとを受けて、第３図に示すように
、スロットルバルブ１１の開度が３／４以上でエンジン
回転数が４００Ｏｒｐｍ以上の高排気温度領域において
、電源スイッチ３１を閉成して発電装置１５を作動させ
る． 次に、上記排気温度制御装置の作動について説明する。

先ず、高排気温度領域以外の領域では電源スイッチ３Ｉ
が開成され、電磁石２０・２１へ通電されず、筒部材１
７内の排気通路ｌ８に磁界が発生しない。つまり、排気
温度が比較的低い場合には発電装置１５で発電されず、
排気ガスは冷却されないので、触媒コンバータによる排
気ガスの浄化が促進される。

次に、高速・高負荷時に高排気温度領域になると、コン
トロールユニット１６によりスイッチ３工が閉成されて
電磁石２０・２１に通電され、筒部材１７内の分岐排気
通路１２に磁界が発生して発電が行われ、この発電電圧
がダイオード３６の導通電圧以上になると電圧調節回路
３３を経てバッテリ３２が充電され、排気ガスの熱エネ
ルギーの一部が電気エネルギーに変換されてその分排気
温度が低くなる。つまり、高速・高負荷運転により排気
ガス温度が高くなると、発電装ｉＷ　ｔ　５における発
電により冷却された排気ガスが排気系へ供給され、排気
系の温度上昇が抑制される。

上記のように、簡単な構成の排気温度制御装置によって
、晶排気温度領域においてエンジン効率を低下させるこ
となく排気温度の異常上昇を抑制出来るので、排気系に
介設された触媒コンバータやマフラ等の耐久性を向上出
来る。しかも、発電装置１５は電磁石２０・２１及び電
極プレート２６・２７を主体にしてコンパクトに構成し
、各分岐管の途中部に設けることが出来るので、エンジ
ンＥが大型化することもない。

このように、発電装置ｌ５によって発電することにより
、排気ガス温度の異常上昇を防止し得るので、混合気を
リッチにして排気ガス温度を抑制する必要がなく、混合
気をリーンに設定して著しい燃費改善を図ることが出来
る。

また、発電装置ｌ５を作動させるためバッテリ３２から
電磁石２０・２１へ電力を供給する必要があるが、この
電力に略相当する電力が正極端子３０からバッテリ３２
へ供給されてバッテリ３２に充電されるので、発電装置
１５の作動によるバッテリ３２の負担は無視し得る程度
である。

尚、表１に示す条件でエンジン性能を試算した結果、８
％の燃費改善が可能であることが分かった． 表１ 尚、上記実施例では、発電装置１５を排気マニホールド
１３の各分岐管に介設したが、排気マニホールド１３よ
り下流の排気管に１組の発電装置を介設してもよい。

更に、本発明に係る排気温度制御装置はレシプロ式点火
エンジンに限らず、レシブロ式ディーゼルエンジンはも
とよりロークリピストンエンシンにも同様に適用し得る
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
の概略構成図、第２図は排気温度制御装置の全体構成図
、第３図は高排気温度領域を示す説明図である。 Ｅ・・エンジン、　　１２・・分岐排気通路、１６・・
コントロールユニット、 ２０・２１・・電磁石、　２６・２７・・電極プレート
、　２９・・負極端子、　３０・・正極端子、　３２・
・バッテリ、　３３・・電圧調節回路、　３８・・スロ
ットル開度センサ。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第 図 Ｊ８：スロフ１ノＩ／ｌｎＩＩ）Ｌで／７第３図 エンジン回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの排気通路の途中部に設けられた磁界発
   生手段と、 上記磁界発生手段により発生した磁界と直交する方向に
   対向して配設された１対の電極と、電気負荷を有し上記
   １対の電極を接続する電気回路と、 高排気温度領域で上記磁界発生手段を作動させる制御手
   段とを備え、 排気通路内の磁界を横切る排気ガスにより発生した電流
   を電極及び回路へ流して排気温度を低下させることを特
   徴とするエンジンの排気温度制御装置。