JPH0341069Y2 - - Google Patents

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JPH0341069Y2
JPH0341069Y2 JP15128185U JP15128185U JPH0341069Y2 JP H0341069 Y2 JPH0341069 Y2 JP H0341069Y2 JP 15128185 U JP15128185 U JP 15128185U JP 15128185 U JP15128185 U JP 15128185U JP H0341069 Y2 JPH0341069 Y2 JP H0341069Y2
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oxygen
exhaust gas
intake
passage
air
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、吸気低温時に吸気温度の上昇を図る
ようにしたエンジンの吸気装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an engine air intake device designed to increase the intake air temperature when the intake air temperature is low.

(従来技術) 一般に、エンジンに供給される吸入空気の温度
が低い場合には、燃料の気化、霧化が悪く、未燃
焼成分の排出が増加するなどの問題があることか
ら、吸気温度を上昇する技術が種々提案されてい
る。一方、酸素含有比率を増大した酸素リツチ空
気をエンジンに供給する技術が提案(特開昭56−
50253号公報参照)されている。
(Prior art) In general, when the temperature of the intake air supplied to the engine is low, there are problems such as poor vaporization and atomization of the fuel and increased emissions of unburned components, so the intake air temperature is increased. Various techniques have been proposed. On the other hand, a technology was proposed to supply oxygen-rich air with an increased oxygen content ratio to the engine (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1999-
(Refer to Publication No. 50253).

本考案では、上記吸気温度を上昇するために排
気ガスの一部を吸気系に還流せんとするものであ
るが、吸気系への排気ガスの還流は吸気温度が上
昇して気化、霧化が促進されても、不活性ガスの
増大により酸素濃度が低下して燃焼性が悪化する
ことになるものである。
In the present invention, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system in order to increase the intake air temperature, but the recirculation of exhaust gas to the intake system increases the intake air temperature and prevents vaporization and atomization. Even if this is promoted, the oxygen concentration will decrease due to the increase in inert gas, resulting in deterioration of combustibility.

(考案の目的) 本考案は上記事情に鑑み、吸気低温時に吸気系
への排気ガスの還流によつて吸気温度を上昇する
について、燃焼性の低下を改善するようにしたエ
ンジンの吸気装置を提供することを目的とするも
のである。
(Purpose of the invention) In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides an engine intake system that improves the reduction in combustibility when the intake air temperature is increased by recirculating exhaust gas to the intake system when the intake air temperature is low. The purpose is to

(考案の構成) 本考案の吸気装置は、排気ガスを吸気系に還流
する排気ガス還流通路に第1制御手段を設けると
ともに、空気中の酸素含有比率を増大させる酸素
濃度富化装置によつて富化された酸素リツチ空気
を吸気系に供給する酸素リツチ空気供給通路に第
2制御手段を設け、温度検出手段によつて検出し
た吸気低温時に、上記第1制御手段および第2制
御手段によつて、吸気系に排気ガス還流通路から
排気ガスを還流するとともに酸素リツチ空気供給
通路から酸素リツチ空気を供給するようにしたこ
とを特徴とするものである。
(Structure of the invention) The intake system of the invention includes a first control means in the exhaust gas recirculation passage that recirculates the exhaust gas to the intake system, and an oxygen concentration enrichment device that increases the oxygen content ratio in the air. A second control means is provided in the oxygen-rich air supply passage that supplies enriched oxygen-rich air to the intake system, and when the intake air temperature is low as detected by the temperature detection means, the first control means and the second control means Accordingly, the exhaust gas is recirculated to the intake system from the exhaust gas recirculation passage, and oxygen-rich air is supplied from the oxygen-rich air supply passage.

(考案の効果) 本考案によれば、吸気低温時には排気ガスの還
流によつてその熱エネルギで吸気温度を上昇し、
燃料の気化、霧化を促進するとともに、排気ガス
の還流による吸気中の酸素濃度の低下を酸素リツ
チ空気の供給によつて補い、燃焼性の悪化を改善
するようにしたことにより、吸気低温時の燃焼を
良好に行うことができ、エミツシヨン性、運転性
を確保することができるものである。
(Effects of the invention) According to the invention, when the intake air temperature is low, the exhaust gas recirculates and uses its thermal energy to increase the intake air temperature.
In addition to promoting vaporization and atomization of the fuel, the reduction in oxygen concentration in the intake air due to exhaust gas recirculation is compensated for by supplying oxygen-rich air, thereby improving the deterioration of combustibility when the intake air temperature is low. It is possible to perform good combustion of the fuel, and ensure emission performance and drivability.

(実施例) 以下、図面により本考案の実施例を説明する。
第1図は本考案吸気装置の全体構成図である。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the intake device of the present invention.

エンジン1の吸気系2は、燃焼室3に吸気を供
給する吸気通路4に上流側からエアクリーナ5、
気化器6、スロツトル弁7がそれぞれ介装されて
なり、負荷に応じたスロツトル弁7の開度に対応
した吸気量に対し、気化器6のメインノズル6a
から調量された燃料が供給されるものである。
The intake system 2 of the engine 1 includes an air cleaner 5, an air cleaner 5,
A carburetor 6 and a throttle valve 7 are respectively installed, and the main nozzle 6a of the carburetor 6 is adjusted to the amount of intake air corresponding to the opening degree of the throttle valve 7 according to the load.
The metered amount of fuel is supplied from the

上記吸気系2のスロツトル弁7下流の吸気通路
4には、排気ガス還流通路11の下流端11aが
接続開口されている。該排気ガス還流通路11の
上流端11bは、エンジン1の燃料室3から排気
ガスを導出する排気系8の排気通路9に接続さ
れ、この排気通路9を流れる排気ガスの一部を吸
気通路4に還流するものである。
A downstream end 11a of an exhaust gas recirculation passage 11 is connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7 of the intake system 2. The upstream end 11b of the exhaust gas recirculation passage 11 is connected to the exhaust passage 9 of the exhaust system 8 that leads out exhaust gas from the fuel chamber 3 of the engine 1, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 9 is transferred to the intake passage 4. It is refluxed to.

上記排気ガス還流通路11の途中には、第1制
御手段12として該排気ガス還流通路11を開閉
する還流制御弁13が介装されている。この還流
制御弁13はダイヤフラム式アクチユエータ14
に支持され、該アクチユエータ14に負圧導入通
路15を介してスロツトル弁7下流の吸気負圧が
導入された時に、還流制御弁13を開作動するよ
うに構成されている。そして、上記負圧導入通路
15にアクチユエータ14に負圧を導入するかも
しくは大気に開放するように切換え作動する電磁
弁16が介装されている。
A recirculation control valve 13 that opens and closes the exhaust gas recirculation passage 11 is interposed as a first control means 12 in the middle of the exhaust gas recirculation passage 11 . This reflux control valve 13 is operated by a diaphragm actuator 14.
The recirculation control valve 13 is opened when intake negative pressure downstream of the throttle valve 7 is introduced into the actuator 14 through the negative pressure introduction passage 15. A solenoid valve 16 is interposed in the negative pressure introducing passage 15 and is operated to switch to introduce negative pressure to the actuator 14 or release it to the atmosphere.

なお、上記排気ガス還流通路11に対し、還流
制御弁13と並列にEGR通路17が設けられ、
このEGR通路17に運転状態に応じてNOx低減
用に排気ガス還流量を調整する公知のEGRバル
ブ18が配設され、負荷等に対応したNOxの排
出量に応じて排気ガスを還流するように構成され
ている。
Note that an EGR passage 17 is provided in parallel with the recirculation control valve 13 with respect to the exhaust gas recirculation passage 11,
A known EGR valve 18 is disposed in this EGR passage 17 to adjust the amount of exhaust gas recirculation for NOx reduction according to the operating condition, and the exhaust gas is recirculated according to the amount of NOx discharged corresponding to the load, etc. It is configured.

また、前記吸気系2のスロツトル弁7下流の吸
気通路4には酸素リツチ空気供給通路20の下流
端20aが接続開口され、この酸素リツチ空気供
給通路20の上流端20bは酸素濃度富化装置2
1に接続され、この酸素濃度富化装置21で富化
された酸素リツチ空気をスロツトル弁7下流の吸
気通路4に供給するものである。上記酸素濃度富
化装置21は空気中の酸素含有比率を増大させる
ものであり、この酸素リツチ空気を得る酸素濃度
富化装置21としては、公知の如きシリコン系ゴ
ム膜を多層重ねた酸素透過膜22を用い、この酸
素透過膜22をケース23内に収容し、その一方
側に空気導入通路24からエアポンプ25によつ
て空気を送り、他方側の空気排出通路26から排
気脈動もしくは吸引ポンプで吸引して、その圧力
差による酸素と窒素との溶解および拡散速度の差
により、酸素を多く透過した酸素リツチ空気を前
記酸素リツチ空気供給通路20によつて導出し、
透過しない窒素リツチ空気を空気排出通路26に
よつて排出するものである。
Further, a downstream end 20a of an oxygen-rich air supply passage 20 is connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7 of the intake system 2, and an upstream end 20b of the oxygen-rich air supply passage 20 is connected to the oxygen concentration enrichment device 2.
1, and supplies oxygen-rich air enriched by this oxygen concentration enrichment device 21 to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7. The oxygen concentration enrichment device 21 is for increasing the oxygen content ratio in the air, and the oxygen concentration enrichment device 21 for obtaining this oxygen-rich air is a known oxygen permeable membrane made of multiple layers of silicone rubber membranes. 22, this oxygen permeable membrane 22 is housed in a case 23, air is sent to one side by an air pump 25 from an air introduction passage 24, and suction is carried out by an exhaust pulsation or a suction pump from an air discharge passage 26 on the other side. Then, due to the difference in dissolution and diffusion rate between oxygen and nitrogen due to the pressure difference, oxygen-rich air that has passed through a large amount of oxygen is led out through the oxygen-rich air supply passage 20,
The nitrogen-rich air that does not permeate is discharged through an air discharge passage 26.

なお、酸素濃度富化装置21としては、上記の
ような酸素透過膜方式の他に、ペレツト状の合成
ゼオライトを充填した容器に空気を加圧して送
り、窒素をゼオライトに多く吸着させ、浮遊した
酸素を取り出して酸素リツチ空気を得るいわゆる
窒素吸着方式とが主に知られている。
In addition to the above-mentioned oxygen permeable membrane system, the oxygen concentration enrichment device 21 can also be used to pressurize and feed air into a container filled with pellet-shaped synthetic zeolite, so that a large amount of nitrogen is adsorbed by the zeolite, and the nitrogen is suspended. The so-called nitrogen adsorption method, in which oxygen is extracted to obtain oxygen-rich air, is mainly known.

そして、上記酸素リツチ空気供給通路20の途
中には、第2制御手段27として該酸素リツチ空
気供給通路20を開閉作動する開閉制御弁28が
介装されている。
An opening/closing control valve 28 is interposed in the middle of the oxygen-rich air supply passage 20 as a second control means 27 for opening and closing the oxygen-rich air supply passage 20.

排気ガスの還流を制御する第1制御手段12の
電磁弁16、および酸素リツチ空気の供給を制御
する第2制御手段27の開閉制御弁28の作動
は、コントロールユニツト29からの制御信号に
よつて制御される。該コントロールユニツト29
には、前記吸気系2のエアクリーナ5内に配設さ
れ、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサに
よる温度検出手段30からの温度信号が入力され
るとともに、スロツトル弁7の開度からエンジン
の負荷状態を検出する負荷センサ31からの負荷
信号が入力される。そして、このコントロールユ
ニツト29は、吸気温度が設定温度以下の吸気低
温時でかつ軽負荷時に、スロツトル弁7下流の吸
気通路4に排気ガスを還流するとともに酸素リツ
チ空気を供給するように、第1制御手段12の電
磁弁16および第2制御手段27の開閉制御弁2
8に制御信号を出力するものである。
The solenoid valve 16 of the first control means 12 that controls the recirculation of exhaust gas and the opening/closing control valve 28 of the second control means 27 that controls the supply of oxygen-rich air are operated by control signals from the control unit 29. controlled. The control unit 29
A temperature signal is input from a temperature detection means 30 which is an intake air temperature sensor disposed in the air cleaner 5 of the intake system 2 and detects the temperature of the intake air, and the engine temperature is determined from the opening degree of the throttle valve 7. A load signal from a load sensor 31 that detects the load state is input. The control unit 29 controls the first control unit 29 so as to recirculate exhaust gas and supply oxygen-rich air to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7 when the intake air temperature is lower than the set temperature and when the load is light. Solenoid valve 16 of control means 12 and opening/closing control valve 2 of second control means 27
8 to output a control signal.

上記第1制御手段12の電磁弁16の作動によ
り負圧導入通路15を開きアクチユエータ14に
吸気負圧を導入することによつて還流制御弁13
を開作動し、排気ガス還流通路11を通して排気
ガスをスロツトル弁7下流の吸気通路4に還流す
るものである。この排気ガスの還流によつて、排
気ガスの熱で吸気温度を上昇し、気化、霧化を促
進する。一方、第2制御手段27の開閉制御弁2
8の開作動により、酸素リツチ空気供給通路20
が開かれて酸素濃度富化装置21からの酸素リツ
チ空気を吸気通路4に供給し、排気ガスの還流に
よつて低下した酸素濃度を向上し、燃焼性を改善
するものである。
By operating the solenoid valve 16 of the first control means 12, the negative pressure introducing passage 15 is opened and intake negative pressure is introduced into the actuator 14, thereby controlling the recirculation control valve 13.
The exhaust gas recirculation passage 11 is opened to recirculate the exhaust gas to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7. Due to this reflux of exhaust gas, the heat of the exhaust gas increases the temperature of the intake air, promoting vaporization and atomization. On the other hand, the opening/closing control valve 2 of the second control means 27
8 opens the oxygen-rich air supply passage 20.
is opened to supply oxygen-rich air from the oxygen concentration enrichment device 21 to the intake passage 4, thereby increasing the oxygen concentration that has decreased due to the recirculation of exhaust gas and improving combustibility.

上記実施例においては、スロツトル弁7下流の
吸気通路4に排気ガス還流通路11および酸素リ
ツチ空気供給通路20が接続され、この吸気通路
4の吸気負圧によつて排気ガスおよび酸素リツチ
空気が吸引供給される。そして、酸素濃度富化装
置21の効率は酸素透過膜22にかかる差圧によ
つて決まり、吸気負圧の大きい軽負荷時ほど多量
の酸素濃度の富化が行われ、酸素供給量が増大す
る。また、排気ガスの還流量も吸気負圧の大きい
軽負荷時ほど増大し、吸気加熱効果が大きくな
る。そして、燃料の気化、霧化の効果は、軽負荷
時ほど重要であり、酸素発生効率の上昇と相俟つ
て効果的である。なお、排気ガスの還流と酸素リ
ツチ空気との供給による酸素濃度が、大気と同等
の濃度にするためには、排気ガス還流量は酸素リ
ツチ空気の流量の約4倍に設定すればよく、この
流量比となるように還流制御弁13等の設定を行
うものである。
In the above embodiment, the exhaust gas recirculation passage 11 and the oxygen-rich air supply passage 20 are connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7, and the exhaust gas and oxygen-rich air are sucked in by the intake negative pressure in the intake passage 4. Supplied. The efficiency of the oxygen concentration enrichment device 21 is determined by the differential pressure applied to the oxygen permeable membrane 22, and the greater the intake negative pressure is at light loads, the more oxygen concentration is enriched and the amount of oxygen supplied increases. . Furthermore, the amount of recirculation of exhaust gas also increases as the intake air negative pressure increases at light loads, and the intake air heating effect increases. The effect of fuel vaporization and atomization is more important when the load is light, and is effective in conjunction with an increase in oxygen generation efficiency. In addition, in order to make the oxygen concentration by recirculating exhaust gas and supplying oxygen-rich air to the same concentration as the atmosphere, the exhaust gas recirculation amount should be set to about four times the flow rate of oxygen-rich air. The reflux control valve 13 and the like are set so as to achieve the flow rate ratio.

なお、酸素濃度富化装置21による酸素リツチ
空気の供給量が十分な場合には、吸気低温時には
常に吸気温度の上昇のために排気ガスの還流と酸
素リツチ空気の供給を行うようにすればよい。し
かし、特に、燃料の気化、霧化は、吸気流速の低
い軽負荷時、低回転時に低下することから、上記
吸気流速に関連する負荷および回転数に応じて供
給条件を設定するようにしてもよい。
Note that if the amount of oxygen-rich air supplied by the oxygen concentration enrichment device 21 is sufficient, exhaust gas recirculation and oxygen-rich air supply may be performed to raise the intake air temperature whenever the intake air temperature is low. . However, since the vaporization and atomization of fuel particularly decreases at light loads and low rotation speeds where the intake flow rate is low, even if the supply conditions are set according to the load and rotation speed related to the intake flow rate. good.

また、上記実施例では排気ガス還流通路11お
よび酸素リツチ空気供給通路20をスロツトル弁
7下流の吸気通路4に接続し、吸気負圧を利用し
て排気ガスおよび酸素リツチ空気を供給するよう
にしているが、ポンプ等を使用してスロツトル弁
7上流側に供給するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the exhaust gas recirculation passage 11 and the oxygen-rich air supply passage 20 are connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 7, and exhaust gas and oxygen-rich air are supplied using the intake negative pressure. However, it may be supplied to the upstream side of the throttle valve 7 using a pump or the like.

さらに、エンジン1に燃料を供給する機構とし
ては、気化器6に限らず燃料噴射弁を使用しても
よく、また、通常のEGRバルブ18をコントロ
ールユニツト29からの制御信号によつて制御す
るようにしてもよいのは勿論である。
Furthermore, the mechanism for supplying fuel to the engine 1 is not limited to the carburetor 6, but a fuel injection valve may also be used. Of course, it is also possible to do so.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例における吸気装置を
備えたエンジンの概略構成図である。 1……エンジン、2……吸気系、4……吸気通
路、8……排気系、11……排気ガス還流通路、
12……第1制御手段、13……還流制御弁、1
4……アクチユエータ、16……電磁弁、20…
…酸素リツチ空気供給通路、21……酸素濃度富
化装置、27……第2制御手段、28……開閉制
御弁、29……コントロールユニツト、30……
温度検出手段。
FIG. 1 is a schematic diagram of an engine equipped with an intake system according to an embodiment of the present invention. 1... Engine, 2... Intake system, 4... Intake passage, 8... Exhaust system, 11... Exhaust gas recirculation passage,
12...First control means, 13...Recirculation control valve, 1
4... Actuator, 16... Solenoid valve, 20...
...Oxygen-rich air supply passage, 21...Oxygen concentration enrichment device, 27...Second control means, 28...Opening/closing control valve, 29...Control unit, 30...
Temperature detection means.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] エンジンの排気ガスを吸気系に還流する排気ガ
ス還流通路と、空気中の酸素含有比率を増大させ
る酸素濃度富化装置と、該酸素濃度富化装置によ
つて富化された酸素リツチ空気を吸気系に供給す
る酸素リツチ空気供給通路と、吸気温度を検出す
る温度検出手段と、前記排気ガス還流通路に設け
られ上記温度検出手段の出力信号を受けて吸気低
温時に吸気系に排気ガスを還流させる第1制御手
段と、前記酸素リツチ空気供給通路に設けられ吸
気低温時に第1制御手段によつて排気ガスが還流
されている時に吸気系に酸素リツチ空気を供給す
る第2制御手段とを備えたことを特徴とするエン
ジンの吸気装置。
An exhaust gas recirculation passage that recirculates engine exhaust gas to the intake system; an oxygen concentration enrichment device that increases the oxygen content ratio in the air; an oxygen-rich air supply passage for supplying to the system, a temperature detection means for detecting intake air temperature, and an exhaust gas recirculation passage provided in the exhaust gas recirculation passage to receive an output signal from the temperature detection means and recirculate exhaust gas to the intake system when the intake air is low temperature. a first control means; and a second control means provided in the oxygen-rich air supply passage and supplying oxygen-rich air to the intake system when the exhaust gas is being recirculated by the first control means when the intake air temperature is low. An engine intake device characterized by:
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