JPH07217502A - High combustion efficiency method for diesel engine - Google Patents

High combustion efficiency method for diesel engine

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JPH07217502A
JPH07217502A JP6025997A JP2599794A JPH07217502A JP H07217502 A JPH07217502 A JP H07217502A JP 6025997 A JP6025997 A JP 6025997A JP 2599794 A JP2599794 A JP 2599794A JP H07217502 A JPH07217502 A JP H07217502A
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Japan
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oxygen
gas
fuel
cylinder
enriched
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JP6025997A
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Koichi Arioka
弘一 有岡
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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

Abstract

PURPOSE:To heighten the combustion efficiency of a diesel engine and reduce the generation of both nitrogen oxides and incompletely burnt material. CONSTITUTION:Exhaust gas or nitrogen enriched gas not having passed an oxygen enriched film, or low oxygeneration gas intermixed with both is sucked from the intake port of a cylinder 9. When a piston in the cylinder ascends to a certain extent to heighten up to immediately before the ignition temperature, the oxygen enriched gas obtained through the oxygen enriched film 4 is jetted toward injected fuel, in the optional direction and with optional pressure. The elapsed time between fuel injection and ignition is thereby short, and the binding possibility of nitrogen and oxygen becomes low so as to reduce the generation of nitrogen oxides. The fuel diffused in the cylinder 9 is mixed with the low oxygenation gas and burnt so as to further reduce the generation of nitrogen oxides. The fuel not gasified being fresh from injection is mixed with the oxygen enriched gas of high oxygen concentration and burnt in the state of being close to almost complete combustion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はディーゼルエンジンに
関するものであり、特に燃焼効率が高まり不完全燃焼物
質(パーティキュレート)と窒素酸化物の双方の発生を
低減することができるディーゼルエンジンの燃焼高効率
化方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel engine, and more particularly to a high combustion efficiency of a diesel engine which can improve combustion efficiency and reduce the generation of both incompletely combusted substances (particulates) and nitrogen oxides. It relates to the method of conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車の排気ガス公害は大きな問
題となっている。特にディーゼルエンジンは、人体に有
害な窒素酸化物(NOX )を多く排出するので、その対
策が大きな課題であった。これは本質的にディーゼルエ
ンジンが空燃比の高いところで運転されているという理
由に基づく。この多過ぎる空気のために窒素と燃焼とは
直接関係のない酸素が高温・高圧時に結び付くことが多
くなるもので、エンジン内での燃焼の時間が長くなれば
なるほど、燃料と化学反応を起さない余分となった酸素
と窒素がより多く結びつくことが原因であった。このた
めに、シリンダ内へ燃料を供給するタイミングを後らせ
て、ピストンが或程度上昇してシリンダの内部圧力が高
まり着火温度直前で燃料を噴射した後直ぐ様着火させ、
窒素と酸素が結び付くのを防止する手段が採られてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, exhaust gas pollution of automobiles has become a serious problem. Diesel engines, in particular, emit a large amount of nitrogen oxides (NO x ) that are harmful to the human body, so countermeasures against them have been a major issue. This is essentially due to the fact that diesel engines are operated at high air / fuel ratios. Due to this too much air, nitrogen, which is not directly related to combustion, is often bound at high temperature and high pressure, and the longer the combustion time in the engine, the more chemical reaction occurs with the fuel. This was due to the fact that more oxygen and nitrogen, which was not extra, were bound together. For this reason, the timing of supplying fuel into the cylinder is delayed, the piston rises to some extent, the internal pressure of the cylinder rises, and fuel is injected immediately before the ignition temperature, and ignition is performed immediately.
Measures are taken to prevent the binding of nitrogen and oxygen.

【0003】[0003]

【この発明が解決しようとする課題】一方で燃料噴射の
タイミングを後らせることによって、燃焼し切れなかっ
た燃料が煤となってしまう不完全燃焼が生じることにな
った。つまり燃料がシリンダ内に供給される時点で、既
にシリンダ内では圧縮された空気の温度が高まってい
る。燃料噴射から着火までの時間は短く、その短い時間
で充分燃料が空気と混ざり合わない時点で燃焼が始まる
ことになる。酸素に充分触れずガス化していない燃料は
燃焼熱で蒸し焼きになるだけで、燃焼には加わらない。
これがパーティキュレート(粒子状物質)となった不完
全燃焼物質(煤)であり、シリンダ内壁やバルブに付着
して燃焼効率の悪化やシリンダの容量変化を生じさせ、
エンジンの寿命にも影響を与えていた。またこれらは外
界の空気を汚染し、喘息やアレルギーという公害問題の
原因となっていた。
On the other hand, by delaying the timing of fuel injection, incomplete combustion occurs in which unburned fuel becomes soot. That is, at the time when the fuel is supplied into the cylinder, the temperature of the compressed air has already risen in the cylinder. The time from fuel injection to ignition is short, and combustion will start when the fuel is not sufficiently mixed with air in that short time. Fuel that does not sufficiently contact oxygen and is not gasified is only steamed by the heat of combustion and does not participate in combustion.
This is an incompletely combusted material (soot) that has become particulates (particulate matter), which adheres to the inner wall of the cylinder and the valve to cause deterioration of combustion efficiency and a change in cylinder capacity.
It also affected the life of the engine. In addition, these pollute the outside air and cause pollution problems such as asthma and allergies.

【0004】これを図18〜図21に示すシリンダa内
の概念図に沿って説明する。まず図18において、シリ
ンダa内に噴射装置bから燃料cを噴射する。シリンダ
a内には吸気口から吸引した空気dが取込まれている。
図19において燃料cがシリンダa内に若干拡散してい
るが、実際はまだ酸素と触れ合わずガス化していない或
る処に固まったような燃料c’も多く存在している。つ
まりシリンダa内での空燃比は均等ではなく、実際は様
々な空燃比の部分が出来ている。図20では既に燃焼が
始まっているが、噴射されたばかりの燃料c’はガス化
しておらず、この部分では酸素不足のために不完全燃焼
が発生する。図21において既に燃焼はほぼ終了してい
るが、燃焼熱によって蒸し焼かれただけの燃料は、ガス
fの中に不完全燃焼物質eとして残っている。この不完
全燃焼物質eの発生を少なくさせるには、燃料噴射を早
めにして燃料と空気とが充分混ざり合うようにすればよ
いのであるが、今度は燃焼時間が長くなるため燃焼に関
係の無い余分な酸素と窒素が結び付き易くなり、窒素酸
化物の量を多くしてしまうという課題へ逆戻りしてしま
う。
This will be described with reference to the conceptual views of the inside of the cylinder a shown in FIGS. First, in FIG. 18, the fuel c is injected into the cylinder a from the injector b. The air d sucked from the intake port is taken into the cylinder a.
In FIG. 19, the fuel c is slightly diffused in the cylinder a, but in reality, there are many fuels c ′ that have solidified at a certain place where they have not been in contact with oxygen and have not been gasified. In other words, the air-fuel ratio in the cylinder a is not uniform, and actually various air-fuel ratio parts are formed. In FIG. 20, combustion has already started, but the fuel c ′ just injected is not gasified, and incomplete combustion occurs in this portion due to lack of oxygen. In FIG. 21, the combustion has almost finished, but the fuel that has just been steamed by the heat of combustion remains in the gas f as the incompletely combusted substance e. In order to reduce the generation of the incompletely burned substance e, it is sufficient to accelerate the fuel injection so that the fuel and the air are sufficiently mixed, but this time, since the combustion time becomes long, it is not related to the combustion. Excess oxygen and nitrogen are likely to bond with each other, and the problem of returning to the problem of increasing the amount of nitrogen oxides is returned.

【0005】このように窒素酸化物と不完全燃焼物質の
発生は、一方を少なくしようとすれば他方が多くなると
いう関係にあり、両者の低下を同時に実現することがで
きなかった。この発明は以上のような課題を解決するた
めになされたもので、窒素酸化物と不完全燃焼物質の双
方の低下を実現することが可能なディーゼルエンジンの
燃焼高効率化方法を提供することを目的とする。
As described above, the generation of nitrogen oxides and incompletely burned substances is related to the fact that if one is reduced, the other is increased, and it is not possible to simultaneously reduce both. The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for improving combustion efficiency of a diesel engine capable of reducing both nitrogen oxides and incompletely combusted substances. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明にかかるディー
ゼルエンジンの燃焼高効率化方法は、ガス化した燃料は
酸素の少ない低酸素化気体によって燃焼させ、ガス化し
ていない燃料又はガス化していても酸素と良く混ざり合
っていない燃料は酸素富化気体によって燃焼させるもの
で、人為的に燃料のガス化状態に応じて燃焼気体の成分
を変えることにより燃焼の高効率化を図るものである。
まず、噴射時期を後らせて噴射された燃料に向って酸素
の多い気体を噴射して燃料が酸素と触れ易くする。噴射
時期を後らせるとは、公知のようにピストンが或程度上
昇して吸気口から吸気した気体が或程度圧縮されて、温
度が高くなり燃料が着火し易い状態に行なうという意味
である。前記酸素量の多い気体を得るには酸素富化膜を
使用する。酸素富化膜としては酸素を選択して通す膜で
あり、ポリブタジエン、エチルセルロース、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリジメチルシロキサン他など様
々な素材が使用できる。この酸素富化膜を通してポンプ
によって外部空気を吸引することにより、酸素が選択的
に吸引され酸素濃度の高い酸素富化気体が得られる。エ
ンジンの燃焼室であるシリンダ内には燃料を噴射する。
この燃料に対して混ざり易い任意の方向と任意の圧力で
適量酸素富化気体を噴射して、酸素と燃料が触れ易くな
るようにする。
According to the method for improving the combustion efficiency of a diesel engine according to the present invention, a gasified fuel is burned by a low oxygenated gas having a small amount of oxygen, and a non-gasified fuel or a gasified fuel is used. Fuel that does not mix well with oxygen is burned by oxygen-enriched gas, and the efficiency of combustion is improved by artificially changing the components of the combustion gas according to the gasification state of the fuel.
First, a gas with a large amount of oxygen is injected toward the injected fuel with a later injection timing to facilitate the contact of the fuel with oxygen. To delay the injection timing, as is well known, means that the piston rises to some extent and the gas sucked from the intake port is compressed to some extent, the temperature rises and the fuel is easily ignited. An oxygen-enriched membrane is used to obtain the oxygen-rich gas. The oxygen-enriched film is a film through which oxygen is selectively passed, and various materials such as polybutadiene, ethyl cellulose, polypropylene, polystyrene, and polydimethylsiloxane can be used. By sucking the external air through the oxygen-enriched film with a pump, oxygen is selectively sucked to obtain an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration. Fuel is injected into the cylinder, which is the combustion chamber of the engine.
An appropriate amount of oxygen-enriched gas is injected in an arbitrary direction and an arbitrary pressure at which it is easy to mix with the fuel so that the oxygen and the fuel can easily come into contact with each other.

【0007】シリンダは燃料噴射前に燃焼のための空気
を予め吸引するが、吸気口から吸引する気体は低酸素化
気体とする。この低酸素化気体として、排気ガス又は酸
素富化膜を通らなかった窒素富化気体、或いはその双方
を使用する。まず排気ガスはシリンダから排気した排気
ガスを循環させ、吸気口へ送る空気と混入する。排気ガ
スは燃焼によって酸素量が少なく、これによって吸気口
からシリンダに取り入れる気体は酸素濃度が低く、低酸
素化気体となっている。また酸素富化膜を通して酸素富
化気体を燃料に向って噴射するが、この酸素富化膜を通
らなかった言わば酸素に対する窒素の比率が大きくなっ
た窒素富化気体を吸気口へ送る空気と混入する。また、
酸素富化膜を通過した酸素富化気体中の水分を吸湿し、
これを酸素富化膜を通過しなかった窒素富化気体中や排
気ガスを混入した低酸素化気体中に放湿することも採用
できる。
The cylinder previously sucks air for combustion before fuel injection, and the gas sucked from the intake port is a low oxygen content gas. As the oxygen-reduced gas, exhaust gas, nitrogen-enriched gas that has not passed through the oxygen-enriched film, or both are used. First, the exhaust gas circulates the exhaust gas exhausted from the cylinder and mixes with the air sent to the intake port. The exhaust gas has a small amount of oxygen due to combustion, so that the gas taken into the cylinder from the intake port has a low oxygen concentration and is a low oxygen content gas. Also, the oxygen-enriched gas is injected toward the fuel through the oxygen-enriched film, but if the oxygen-enriched film did not pass through the oxygen-enriched film, the nitrogen-enriched gas with a large ratio of nitrogen to oxygen was mixed with the air sent to the intake port. To do. Also,
Absorbs moisture in the oxygen-enriched gas that has passed through the oxygen-enriched membrane,
It is also possible to employ a method in which moisture is released into a nitrogen-enriched gas that has not passed through the oxygen-enriched membrane or a low-oxygenated gas mixed with exhaust gas.

【0008】[0008]

【作用】排気ガスを混入した低酸素化気体を吸気口から
吸引する。これはピストンが下降する場合であり、この
時点では燃料も酸化富化気体も供給しない。低酸素化気
体がシリンダ内に充満した時点でピストンは上昇に転ず
る。シリンダが或程度上昇して低酸素化気体を圧縮し
て、シリンダ内の温度が上昇する。この時点で燃料をシ
リンダ内に噴射する。この噴射された燃料に対して混ざ
り易い任意の方向、任意の圧力で適量酸素富化気体を噴
射する。酸素富化気体吹付けの開始は、燃料噴射と同時
か、それに若干前後させる。間も無くシリンダ内の温度
が発火点に到達して、燃料が燃焼する。しかしシリンダ
内の空燃比は一様ではなく、部分部分によって燃料がガ
ス化していたり、或いは未だガス化していない部分があ
る。シリンダ内に既に拡散した燃料は、シリンダ内に充
満していた低酸素化気体と混ざり合って燃焼する。この
とき気体に含まれる酸素濃度が低いため、窒素が酸素と
結び付くことが少なくなる。吹出されて未だ充分燃料の
気化(ガス化)していない燃料近くには酸素富化気体が
存在しており、この気体中の濃度の高い酸素によって燃
焼が促進される。従って燃料は残らず酸素によって燃焼
され、完全燃焼に近い形で燃焼が行なわれる。結果、不
完全燃焼となる燃料が極端に少なくなり、不完全燃焼物
質の発生が押えられる。またシリンダ内に拡散していた
燃料は短い時間で燃焼するため、窒素と酸素が結び付く
ことが少なくなり、窒素酸化物の発生も押えられる。こ
のように本発明ではシリンダ内全体に理想的な空燃比を
人為的に作り出すものであって、シリンダ内全体で燃焼
を短時間で効率的に行なえるようになる。
[Function] The oxygen-depleted gas mixed with the exhaust gas is sucked from the intake port. This is the case when the piston descends, at which point neither fuel nor oxidatively enriched gas is supplied. When the oxygen-depleted gas fills the cylinder, the piston turns upward. The cylinder rises to some extent to compress the oxygen-depleted gas, and the temperature inside the cylinder rises. At this point, fuel is injected into the cylinder. An appropriate amount of oxygen-enriched gas is injected into the injected fuel in an arbitrary direction and at an arbitrary pressure where it is easily mixed. The injection of the oxygen-enriched gas is started at the same time as or slightly before or after the fuel injection. Soon after, the temperature in the cylinder reaches the ignition point, and the fuel burns. However, the air-fuel ratio in the cylinder is not uniform, and the fuel is gasified in some parts, or there is a part that is not yet gasified. The fuel that has already diffused in the cylinder mixes with the oxygen-depleted gas filled in the cylinder and burns. At this time, since the oxygen concentration contained in the gas is low, nitrogen is less likely to be bound to oxygen. An oxygen-enriched gas exists near the fuel that has been blown out and has not sufficiently vaporized (gasified), and combustion is promoted by oxygen having a high concentration in this gas. Therefore, all the fuel is burned by oxygen, and the combustion is performed in a form close to complete combustion. As a result, the amount of incompletely combusted fuel is extremely reduced, and generation of incompletely combusted substances is suppressed. Further, since the fuel diffused in the cylinder burns in a short time, nitrogen and oxygen are less likely to be bound to each other, and generation of nitrogen oxides is suppressed. As described above, according to the present invention, an ideal air-fuel ratio is artificially created in the entire cylinder, and combustion can be efficiently performed in the entire cylinder in a short time.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図に示す一実施例に基づきこの発明を
詳細に説明する。図1において1はエアフィルターであ
り、このエアフィルター1を通して外界の空気を取り入
れる。空気の一部は、給気パイプ2から分岐した分岐パ
イプ3を通して、酸素富化膜4によって内部が仕切られ
た選択室5に取り入れる。選択室5にはヒーター20が
配されている。選択室5の一方側には酸素パイプ6が連
結され、この酸素パイプ6の途中に吸引ポンプ7が配置
されている。この吸引ポンプ7によって酸素富化膜4の
向こう側の空気を吸引し、酸素富化膜4を通過させて酸
素を選択して採集する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on an embodiment shown in the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 is an air filter through which air in the external environment is taken. A part of the air is taken into the selection chamber 5 whose inside is partitioned by the oxygen-enriched film 4 through the branch pipe 3 branched from the air supply pipe 2. A heater 20 is arranged in the selection chamber 5. An oxygen pipe 6 is connected to one side of the selection chamber 5, and a suction pump 7 is arranged in the middle of the oxygen pipe 6. Air on the other side of the oxygen-enriched film 4 is sucked by the suction pump 7, passed through the oxygen-enriched film 4, and oxygen is selectively collected.

【0010】酸素濃度の低くなった残りの気体は、窒素
パイプ8を通してエアクリーナー1からエンジンのシリ
ンダ9に直接送られる給気パイプ2へ合流する。酸素パ
イプ6の途中には、シリンダ9までの間に増圧用のポン
プ10が配されている。酸素パイプ6と窒素パイプ8と
の間には吸湿性の材料、例えばフェルト11が掛け渡さ
れている。この掛け渡し方は図14〜図16に示す通り
であり、一端を酸素パイプ6の中に配し、他端を窒素パ
イプ8の中に配してある。前記増圧用のポンプ10を通
って、酸素パイプ6はシリンダ9の吹付け装置12に連
続している。
The remaining gas, which has a low oxygen concentration, joins the air supply pipe 2 directly sent from the air cleaner 1 to the engine cylinder 9 through the nitrogen pipe 8. A pump 10 for increasing the pressure is arranged between the cylinder 9 and the middle of the oxygen pipe 6. A hygroscopic material, for example, a felt 11 is spanned between the oxygen pipe 6 and the nitrogen pipe 8. This crossover method is as shown in FIGS. 14 to 16, one end is arranged in the oxygen pipe 6 and the other end is arranged in the nitrogen pipe 8. The oxygen pipe 6 is connected to the spraying device 12 of the cylinder 9 through the pressure increasing pump 10.

【0011】図において13は燃料タンクであり、ポン
プ14を通ってシリンダ9の噴射装置15に連続してい
る。排気ガスを送る排気パイプ16は排気ガス循環回路
17に連続しており、排気ガス循環回路17からは排出
パイプ18と循環パイプ19が連続している。循環パイ
プ19は給気パイプ2へ連続している。排気ガス循環回
路17は、排気ガスの触媒処理と始動時等に発生するパ
ーティキュレートを捕集する為のフィルターと排気ガス
の一部を給気パイプ2へ送る機能を行なうものである。
In the figure, 13 is a fuel tank, which is continuous with the injection device 15 of the cylinder 9 through a pump 14. The exhaust pipe 16 for sending the exhaust gas is continuous to the exhaust gas circulation circuit 17, and the exhaust pipe 18 and the circulation pipe 19 are continuous from the exhaust gas circulation circuit 17. The circulation pipe 19 is continuous with the air supply pipe 2. The exhaust gas circulation circuit 17 performs a catalytic treatment of the exhaust gas, a filter for collecting particulates generated at the time of starting, and a function of sending a part of the exhaust gas to the air supply pipe 2.

【0012】次に以上の装置の作動につき説明する。エ
ンジンを始動すると、シリンダ9内のピストン21が上
下運動を開始する。同時に吸引ポンプ7が作動して、酸
素富化気体Oを取り入れ始める。同じく燃料タンク13
からポンプ14が燃料Fを送り始める。増圧ポンプ10
を通して、酸素富化気体を噴射装置12に送る。ピスト
ン21が下降する間、吸気バルブ22が開いて、吸気口
23からエアフィルター1からの空気Aと酸素富化膜4
を通らなかった低酸素化気体Tが混ざり合ってシリンダ
9内に送り込まれる。(図2)ピストン21が或程度上
昇して温度が高くなった時点で、噴射装置15から燃料
Fを、噴射装置12から酸素富化気体Oを噴射する。
(図3・図10)燃料Fのうち、シリンダ9内に拡散し
た燃料Fは、既にシリンダ9内に充満していた空気Aに
より燃焼する。噴射されたばかりの燃料F’は、酸素富
化気体Oにより燃焼する。(図11・図12)これによ
り短い時間であっても、シリンダ9内の燃料は残らず燃
焼することになる。(図13)
Next, the operation of the above apparatus will be described. When the engine is started, the piston 21 in the cylinder 9 starts vertical movement. At the same time, the suction pump 7 operates to start taking in the oxygen-enriched gas O. Similarly fuel tank 13
The pump 14 starts to send the fuel F from. Booster pump 10
Through which oxygen-enriched gas is sent to the injector 12. While the piston 21 descends, the intake valve 22 opens, and the air A from the air filter 1 and the oxygen enriched film 4 from the intake port 23.
The low-oxygenated gas T that did not pass through is mixed and sent into the cylinder 9. (FIG. 2) When the piston 21 rises to some extent and the temperature rises, the fuel F is injected from the injector 15 and the oxygen-enriched gas O is injected from the injector 12.
(FIGS. 3 and 10) Of the fuel F, the fuel F that has diffused in the cylinder 9 is burned by the air A that has already filled the cylinder 9. The fuel F ′ just injected is burned by the oxygen-enriched gas O. (FIGS. 11 and 12) As a result, even in a short period of time, the fuel in the cylinder 9 is completely burned. (Figure 13)

【0013】燃焼時に一端下がったピストン21は、再
び上昇するとき排気バルブ24が開いてガスGが排気口
25から排気される。排気ガス循環回路17はこの排気
ガスGの一部を循環パイプ19を通じて給気パイプ2へ
送り、空気Aを更に低酸素化気体Tにする。酸素パイプ
6と窒素パイプ8との間に掛け渡したフェルト11は、
比較的湿気を含んだ酸素富化気体Oの水分を吸湿し、窒
素パイプ8の中で放出する。これによって窒素パイプ8
を通って送られる低酸素化気体Tは、水分により更に酸
素の占める割合が小さくなり、低酸素化する。これら気
体の混合を吸気口23からシリンダ9に取込んでおけ
ば、窒素が酸素と結び付く可能性がより低くなり、窒素
酸化物の発生が著しく低下する。フェルト11は図に示
すような酸素パイプ6と窒素パイプ8との間に掛け渡す
だけでなく、酸素パイプ6と給気パイプ2のいずれかと
の間に掛け渡し、給気パイプ2の中で放湿してもよい。
When the piston 21, which has been lowered once during combustion, rises again, the exhaust valve 24 opens and the gas G is exhausted from the exhaust port 25. The exhaust gas circulation circuit 17 sends a part of the exhaust gas G to the air supply pipe 2 through the circulation pipe 19 to further convert the air A into the oxygen-depleted gas T. The felt 11 laid between the oxygen pipe 6 and the nitrogen pipe 8
It absorbs the moisture of the oxygen-enriched gas O, which contains a relatively large amount of moisture, and releases it in the nitrogen pipe 8. With this, the nitrogen pipe 8
The oxygen-depleted gas T sent through the oxygen-containing gas is further reduced in the proportion of oxygen due to water content, and is reduced in oxygen content. If the mixture of these gases is taken into the cylinder 9 through the intake port 23, the possibility that nitrogen will be associated with oxygen becomes lower, and the generation of nitrogen oxides is significantly reduced. The felt 11 is not only laid between the oxygen pipe 6 and the nitrogen pipe 8 as shown in the figure, but also laid between the oxygen pipe 6 and the air supply pipe 2 and released in the air supply pipe 2. May be damp.

【0014】図4から図9に示すのは、シリンダ9内に
燃料Fと酸化富化気体Oを噴射する形態をそれぞれ示す
もので、その形態及びそれらの数はこれらに限らず様々
に存在する。特に図7に示すのは噴射装置15が噴射装
置12内に収納されており、燃料Fを包み込むように酸
素富化気体Oを噴射している。また以上の実施例では酸
素パイプ6と窒素パイプ8との間にフェルト11を介在
させたが、本発明の目的を達成するために必ず必要とい
うものではない。また増圧用のポンプ10も必ずしも必
要なものではなく、特にフェルト11を使用しない場合
ではほぼ必要はない。選択室5に配したヒーター20
は、酸化富化膜4が或る程度の温度を保っていた方が酸
素選択効率が高いためで、酸素富化膜4の性能・大きさ
によっては必要としない場合がある。また図17に示す
のは、酸素富化気体O中の酸素濃度を一定に保つ回路2
6を備える実施例を示すもので、酸素富化気体O中の酸
素濃度が高過ぎたとき、窒素富化気体を吸引して酸素パ
イプ6に送り込み、酸素富化気体Oの酸素濃度を一定に
する。なお27は弁であり、シリンダー内に吸引されて
空気の酸素量が多過ぎたとき給気パイプ2を絞り込む。
また循環パイプ19へ送る排気ガスの量をコントロール
して排気ガスの濃度を調整するために、弁28が設けら
れている。排出パイプ18途中には排気ガス浄化装置2
9が設けられている。
FIGS. 4 to 9 show the modes of injecting the fuel F and the oxidation-enriched gas O into the cylinder 9, respectively, and the modes and the numbers thereof are not limited to these but exist in various ways. . In particular, FIG. 7 shows that the injector 15 is housed in the injector 12, and the oxygen-enriched gas O is injected so as to wrap the fuel F therein. Further, although the felt 11 is interposed between the oxygen pipe 6 and the nitrogen pipe 8 in the above embodiments, it is not always necessary to achieve the object of the present invention. Further, the pump 10 for increasing the pressure is not always necessary, and it is almost unnecessary if the felt 11 is not used. Heater 20 placed in selection room 5
Is because the oxygen selection efficiency is higher when the oxidation-enriched film 4 maintains a certain temperature, and may not be necessary depending on the performance and size of the oxygen-enriched film 4. FIG. 17 shows a circuit 2 for keeping the oxygen concentration in the oxygen-enriched gas O constant.
6 shows an embodiment including No. 6, when the oxygen concentration in the oxygen-enriched gas O is too high, the nitrogen-enriched gas is sucked and fed into the oxygen pipe 6 to keep the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas O constant. To do. Reference numeral 27 is a valve, which narrows the air supply pipe 2 when the amount of oxygen in the air sucked into the cylinder is too large.
A valve 28 is provided to control the amount of exhaust gas sent to the circulation pipe 19 and adjust the exhaust gas concentration. In the middle of the exhaust pipe 18, an exhaust gas purification device 2
9 is provided.

【0015】[0015]

【発明の効果】この発明は以上のような構成を有するた
め、以下のような効果を得ることができる。 ピストンが上昇しシリンダ内の圧力が高まって着火温
度に達する直前に、燃料を噴射して燃焼させることが出
来るようになり、窒素と酸素が結び付く時間を短くした
ため、窒素酸化物の発生を低減することができる。 噴射された燃料に向って酸素富化気体を噴射するた
め、噴射されて間も無いガス化していない燃料やガス化
していても酸素と良く混ざり合っていない燃料であって
も、酸素富化気体の酸素によって良好な燃焼が行なわ
れ、燃料のほぼ完全燃焼が実現できる。従ってパーティ
キュレート状態の不完全燃焼物質(煤)の発生の低減を
実現できる。 酸素濃度の低い排気ガスや、酸素富化膜を通過しなか
った窒素富化気体、或いはその双方を燃焼前にシリンダ
内に吸引しておく。これにより更に窒素が酸素と結び付
く可能性が少なくなり、窒素酸化物の発生の低減をより
高く実現できる。 燃料全体がほぼ完全燃焼に近い形で燃焼するため、出
力の向上、省エネルギー化を達成できる。 酸素富化気体中の水分を吸湿して、水分を多く含んだ
低酸素化気体をシリンダ内に吸引して燃焼用気体として
使用する。水分を多く含んだ分、低酸素化気体中の酸素
の量が更に少なくなっており、窒素と酸素とが結び付く
可能性がより少なくなる。
Since the present invention has the above-mentioned structure, the following effects can be obtained. Just before the piston rises and the pressure in the cylinder rises to reach the ignition temperature, fuel can be injected and burned, and the time for nitrogen and oxygen to combine is shortened, so the generation of nitrogen oxides is reduced. be able to. Since the oxygen-enriched gas is injected toward the injected fuel, the oxygen-enriched gas, even if it is a non-gasified fuel that has just been injected or if it is gasified but does not mix well with oxygen Good combustion is performed by the oxygen in the fuel, and almost complete combustion of the fuel can be realized. Therefore, it is possible to reduce the generation of incompletely burned substances (soot) in the particulate state. Exhaust gas with low oxygen concentration, nitrogen-enriched gas that has not passed through the oxygen-enriched film, or both are sucked into the cylinder before combustion. This further reduces the possibility that nitrogen will be bound to oxygen, and can further reduce the generation of nitrogen oxides. Since the entire fuel burns in a form close to complete combustion, it is possible to improve output and save energy. Moisture in the oxygen-enriched gas is absorbed, and the low-oxygenated gas containing a large amount of water is sucked into the cylinder and used as a combustion gas. The amount of oxygen in the oxygen-depleted gas is further reduced due to the high water content, and the possibility that nitrogen and oxygen are bound to each other is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明において使用する燃焼気体供給装置の
概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a combustion gas supply device used in the present invention.

【図2】空気を吸気口からシリンダ内に取り入れた状態
の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which air is taken into the cylinder from an intake port.

【図3】燃料と酸素富化気体を噴射した状態の断面図で
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a state in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図4】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の一実施例
の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図5】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の他の実施
例の断面図でる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図6】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の他の実施
例の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図7】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の他の実施
例の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図8】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の他の実施
例の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of another embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図9】燃料と酸素富化気体を噴射する状態の他の実施
例の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of another embodiment in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図10】燃料と酸素富化気体を噴射した状態の概念図
である。
FIG. 10 is a conceptual diagram of a state in which fuel and oxygen-enriched gas are injected.

【図11】燃料と酸化富化気体が混ざり合った状態の概
念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram of a state in which a fuel and an oxidation-enriched gas are mixed together.

【図12】燃焼が開始した状態の概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram of a state where combustion has started.

【図13】燃焼が終了した状態の概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram of a state in which combustion is completed.

【図14】酸素パイプと窒素パイプとの間にフェルトを
掛け渡した概念図である。
FIG. 14 is a conceptual diagram in which a felt is bridged between an oxygen pipe and a nitrogen pipe.

【図15】酸素パイプと窒素パイプとの間にフェルトを
掛け渡した状態の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a state in which a felt is stretched between an oxygen pipe and a nitrogen pipe.

【図16】酸素パイプと窒素パイプとの間にフェルトを
掛け渡した状態の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state in which a felt is stretched between an oxygen pipe and a nitrogen pipe.

【図17】燃焼気体供給装置の他の実施例の概念図であ
る。
FIG. 17 is a conceptual diagram of another embodiment of the combustion gas supply device.

【図18】従来のシンンダ内への燃料の供給状態の概念
図である。
FIG. 18 is a conceptual diagram of a fuel supply state into a conventional Cinder.

【図19】シリンダ内に燃料が拡散している状態の概念
図である。
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a state where fuel is diffused in a cylinder.

【図20】燃焼状態の概念図である。FIG. 20 is a conceptual diagram of a combustion state.

【図21】燃焼終了後の概念図である。FIG. 21 is a conceptual diagram after the end of combustion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エアフィルター 2 給気パイプ 3 分岐パイプ 4 酸素富化膜 5 選択室 6 酸素パイプ 7 吸引ポンプ 8 窒素パイプ 9 シリンダ 10 ポンプ 11 フェルト 12 噴射装置 13 燃料タンク 14 ポンプ 15 噴射装置 16 排気パイプ 17 排気ガス循環回路 18 排出パイプ 19 循環パイプ 20 ヒーター 21 ピストン 22 吸気バルブ 23 吸気口 24 排気バルブ 25 排気口 26 回路 27 弁 28 弁 29 排気ガス浄化装置 A 空気 O 酸素富化気体 T 低酸素化気体 G ガス F 燃料 1 Air Filter 2 Air Supply Pipe 3 Branch Pipe 4 Oxygen Enrichment Membrane 5 Selection Chamber 6 Oxygen Pipe 7 Suction Pump 8 Nitrogen Pipe 9 Cylinder 10 Pump 11 Felt 12 Injector 13 Fuel Tank 14 Pump 15 Injector 16 Exhaust Pipe 17 Exhaust Gas Circulation circuit 18 Discharge pipe 19 Circulation pipe 20 Heater 21 Piston 22 Intake valve 23 Intake port 24 Exhaust valve 25 Exhaust port 26 Circuit 27 Valve 28 Valve 29 Exhaust gas purifier A Air O Oxygen enriched gas T Hypoxia gas G Gas F fuel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 25/022 33/00 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F02M 25/022 33/00 C

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダの吸気口からは通常空気に排気
ガスと酸素富化膜を通過しなかった窒素富化気体のいず
れか、或いは双方を混入した低酸素化気体を吸引し、そ
の後酸素富化膜を通して得た酸素富化気体を、ピストン
が上昇して内部圧力が高まり着火温度に達する直前に、
シリンダ内の燃料噴射装置から噴射した燃料によく混ざ
る任意の方向かつ任意の圧力で適量噴射、シリンダ内に
拡散した燃料は低酸素化気体によって燃焼させるととも
に、酸素と充分混ざり合っていない燃料は酸素富化気体
によって燃焼させて燃焼効率を高めるとともに窒素酸化
物及びパーティキュレートの発生を低下させるディーゼ
ルエンジンの燃焼高効率化方法。
1. A low oxygen-containing gas in which either or both of exhaust gas and nitrogen-enriched gas that have not passed through an oxygen-enriched film are mixed into normal air is sucked from an intake port of a cylinder, and then oxygen-rich gas is added. Immediately before the piston rises, the internal pressure rises to reach the ignition temperature, the oxygen-enriched gas obtained through the chemical film,
The fuel injected from the fuel injection device in the cylinder is injected in an appropriate amount in an arbitrary direction and at an arbitrary pressure that mixes well with the fuel injected.The fuel diffused in the cylinder is burned by the oxygen-depleted gas, and the fuel not sufficiently mixed with oxygen is oxygen. A method for improving combustion efficiency of a diesel engine, in which combustion is performed by an enriched gas to improve combustion efficiency and to reduce generation of nitrogen oxides and particulates.
【請求項2】 酸素富化膜を通過した酸素富化気体中の
水分を吸湿し、低酸素化気体の中に放湿して、この水分
をより多く含んだ低酸素化気体をシリンダに吸引するこ
とを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの燃
焼高効率化方法。
2. The moisture in the oxygen-enriched gas that has passed through the oxygen-enriched film is absorbed and released into the oxygen-depleted gas, and the oxygen-depleted gas containing more moisture is sucked into the cylinder. The method for improving the combustion efficiency of a diesel engine according to claim 1, wherein
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20061205

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