JPH08254161A - 過給式内燃機関 - Google Patents
過給式内燃機関Info
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- JPH08254161A JPH08254161A JP7057443A JP5744395A JPH08254161A JP H08254161 A JPH08254161 A JP H08254161A JP 7057443 A JP7057443 A JP 7057443A JP 5744395 A JP5744395 A JP 5744395A JP H08254161 A JPH08254161 A JP H08254161A
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- JP
- Japan
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- passage
- oxygen
- intake
- internal combustion
- combustion engine
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 過給式内燃機関において、排気圧力が低い運
転領域でＥＧＲを可能とするとともに、高負荷の運転領
域においてスモークの増加なくＮＯｘを低減させる。 【構成】 過給機７と過給機７から吸気ポート１６に至
る吸気通路１とを備えた内燃機関において、外気を分離
膜１１により窒素と酸素富化空気とに分離させるための
ガス分離装置３と、吸気通路１から分岐されてガス分離
装置３の入口１３に接続しその窒素出口１４から吸気ポ
ート１６に至る分岐路２と、分岐路２に導く吸気を機関
の運転状態に応じて制御するバタフライバルブ１８と、
分岐路２の窒素出口１４よりも下流側に接続された排気
還流路５とを設け、さらに、ガス分離装置３で分離され
た酸素富化空気をシリンダ１５に供給する酸素供給路２
３を設ける。
転領域でＥＧＲを可能とするとともに、高負荷の運転領
域においてスモークの増加なくＮＯｘを低減させる。 【構成】 過給機７と過給機７から吸気ポート１６に至
る吸気通路１とを備えた内燃機関において、外気を分離
膜１１により窒素と酸素富化空気とに分離させるための
ガス分離装置３と、吸気通路１から分岐されてガス分離
装置３の入口１３に接続しその窒素出口１４から吸気ポ
ート１６に至る分岐路２と、分岐路２に導く吸気を機関
の運転状態に応じて制御するバタフライバルブ１８と、
分岐路２の窒素出口１４よりも下流側に接続された排気
還流路５とを設け、さらに、ガス分離装置３で分離され
た酸素富化空気をシリンダ１５に供給する酸素供給路２
３を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
の過給式内燃機関に関するものである。
の過給式内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、例えばディーゼルエンジンの
ＮＯｘ低減策として、排気の一部を排気系から取り出し
て再びエンジンの吸気系に戻す排気再循環（ＥＧＲ）が
広く知られている。このＥＧＲにより、吸気における不
活性ガス（Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，ＣＯ2 等）の割合が増し、燃
焼温度が下がってＮＯｘの発生が抑えられるものであ
る。
ＮＯｘ低減策として、排気の一部を排気系から取り出し
て再びエンジンの吸気系に戻す排気再循環（ＥＧＲ）が
広く知られている。このＥＧＲにより、吸気における不
活性ガス（Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，ＣＯ2 等）の割合が増し、燃
焼温度が下がってＮＯｘの発生が抑えられるものであ
る。
【０００３】しかし、ＥＧＲを実施した場合、排気ガス
の混入に伴い酸素量が減少し、排気中の未燃焼成分が増
加する傾向がある。ディーゼルエンジンでは、特に、燃
料噴射量の多い高負荷時に、酸素量不足に伴なってスモ
ークが甚だしく増加し、ＮＯｘ低減のためのＥＧＲをカ
ットせざるを得ない場合もある。
の混入に伴い酸素量が減少し、排気中の未燃焼成分が増
加する傾向がある。ディーゼルエンジンでは、特に、燃
料噴射量の多い高負荷時に、酸素量不足に伴なってスモ
ークが甚だしく増加し、ＮＯｘ低減のためのＥＧＲをカ
ットせざるを得ない場合もある。
【０００４】ＮＯｘ低減手段としてのＥＧＲにおける上
記のような問題に対処するため、ガス分離膜による酸素
富化装置を用い、スモークが増加する高負荷時には酸素
富化空気を吸入するようにしたエンジンが、例えば実開
昭６４−４１６４１号公報に示されている。
記のような問題に対処するため、ガス分離膜による酸素
富化装置を用い、スモークが増加する高負荷時には酸素
富化空気を吸入するようにしたエンジンが、例えば実開
昭６４−４１６４１号公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この公報に
開示されたエンジンでは、吸気を酸素富化空気に切換え
るよう構成されているので、シリンダ内の酸素濃度及び
酸素量をきめ細かく制御することが困難である。吸気を
切換える方式では、シリンダに達するまでに時間的な遅
れを生じ、負荷の変化に迅速に対応できない、という問
題もある。
開示されたエンジンでは、吸気を酸素富化空気に切換え
るよう構成されているので、シリンダ内の酸素濃度及び
酸素量をきめ細かく制御することが困難である。吸気を
切換える方式では、シリンダに達するまでに時間的な遅
れを生じ、負荷の変化に迅速に対応できない、という問
題もある。
【０００６】また過給ディーゼルエンジンにおいてＥＧ
Ｒを実施しようとした場合、図５（ａ）に示すように、
高速高負荷領域を除いた領域（図中斜線部）ではブース
ト圧力より排気圧力の方が低くなり、排気還流を充分に
行うことが出来ないという問題があった。このため、強
制的に排気の下流側を絞って排気圧力を高めるか、吸気
側を絞ってブースト圧力を低くする必要があり、多大な
性能ロスとなってしまう。また図５（ｂ）の斜線部に示
した高負荷の領域では、ＥＧＲの実施により大幅なスモ
ーク、燃費の悪化を伴うため、ＮＯｘの低減を図ること
ができないという問題があった。
Ｒを実施しようとした場合、図５（ａ）に示すように、
高速高負荷領域を除いた領域（図中斜線部）ではブース
ト圧力より排気圧力の方が低くなり、排気還流を充分に
行うことが出来ないという問題があった。このため、強
制的に排気の下流側を絞って排気圧力を高めるか、吸気
側を絞ってブースト圧力を低くする必要があり、多大な
性能ロスとなってしまう。また図５（ｂ）の斜線部に示
した高負荷の領域では、ＥＧＲの実施により大幅なスモ
ーク、燃費の悪化を伴うため、ＮＯｘの低減を図ること
ができないという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、シリンダ内の酸素濃度及
び酸素量を適切に制御して、スモークの増加なくＮＯｘ
の低減が図れる内燃機関を、さらには排気圧力が低い運
転領域でもＮＯｘの低減が図れる内燃機関を提供すべく
創案されたものである。
び酸素量を適切に制御して、スモークの増加なくＮＯｘ
の低減が図れる内燃機関を、さらには排気圧力が低い運
転領域でもＮＯｘの低減が図れる内燃機関を提供すべく
創案されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、過給機と過給
機から吸気ポートに至る吸気通路とを備えた内燃機関に
おいて、外気を分離膜により窒素と酸素富化空気とに分
離させるためのガス分離装置と、吸気通路から分岐され
てガス分離装置の入口に接続しその窒素出口から吸気ポ
ートに至る分岐路と、この分岐路に導く吸気を機関の運
転状態に応じて制御する制御弁と、分岐路の窒素出口よ
りも下流側に接続された排気還流路とを設け、さらに、
ガス分離装置で分離された酸素富化空気をシリンダに供
給する酸素供給路を設けたものである。また機関の負荷
及び回転数に応じて酸素供給路から供給される酸素富化
空気を制御することが好ましい。内燃機関はディーゼル
エンジンであってよい。
機から吸気ポートに至る吸気通路とを備えた内燃機関に
おいて、外気を分離膜により窒素と酸素富化空気とに分
離させるためのガス分離装置と、吸気通路から分岐され
てガス分離装置の入口に接続しその窒素出口から吸気ポ
ートに至る分岐路と、この分岐路に導く吸気を機関の運
転状態に応じて制御する制御弁と、分岐路の窒素出口よ
りも下流側に接続された排気還流路とを設け、さらに、
ガス分離装置で分離された酸素富化空気をシリンダに供
給する酸素供給路を設けたものである。また機関の負荷
及び回転数に応じて酸素供給路から供給される酸素富化
空気を制御することが好ましい。内燃機関はディーゼル
エンジンであってよい。
【０００９】
【作用】上記構成において、低速時低負荷時等の排気圧
力が低い運転領域には、制御弁は吸気の一部を分岐路に
導く。ガス分離装置は、導かれた吸気から窒素を分離さ
せ、この窒素を分岐路によりシリンダに供給すると共
に、分離膜によって生ずる圧力損失で分岐路内の圧力を
低減させて、排気還流路によるＥＧＲが可能な状態にす
る。ガス分離装置によって分離された酸素富化空気は、
機関の高負荷時等スモークの発生量が増大する運転領域
において、酸素供給路を介してシリンダに供給される。
これによって、シリンダ内の酸素濃度及び酸素量を適切
に、また、負荷に応じて迅速に制御することが可能とな
り、スモークを増大させることなくＮＯｘの低減ができ
る。もちろん、必要であれば、中負荷，低負荷時にもシ
リンダ内に酸素富化空気を供給することができ、車両の
発進時，加速時に供給すれば、ブースト不足による、い
わゆるターボラグの発生を防止できる。
力が低い運転領域には、制御弁は吸気の一部を分岐路に
導く。ガス分離装置は、導かれた吸気から窒素を分離さ
せ、この窒素を分岐路によりシリンダに供給すると共
に、分離膜によって生ずる圧力損失で分岐路内の圧力を
低減させて、排気還流路によるＥＧＲが可能な状態にす
る。ガス分離装置によって分離された酸素富化空気は、
機関の高負荷時等スモークの発生量が増大する運転領域
において、酸素供給路を介してシリンダに供給される。
これによって、シリンダ内の酸素濃度及び酸素量を適切
に、また、負荷に応じて迅速に制御することが可能とな
り、スモークを増大させることなくＮＯｘの低減ができ
る。もちろん、必要であれば、中負荷，低負荷時にもシ
リンダ内に酸素富化空気を供給することができ、車両の
発進時，加速時に供給すれば、ブースト不足による、い
わゆるターボラグの発生を防止できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
明する。
【００１１】図１は、本発明に係る内燃機関の一実施例
を示したものである。この内燃機関は、吸気通路１から
分岐された分岐路２の途中にガス分離装置３が設けら
れ、排気通路４に設けられた排気還流路５が分岐路２の
ガス分離装置３の下流側に接続されて構成されている。
吸気通路１の分岐路２との分岐点６よりも上流側にはタ
ーボチャージャ７のコンプレッサ８が設けられ、排気通
路４に設けられたタービン９によって回転駆動されるよ
うになっている。
を示したものである。この内燃機関は、吸気通路１から
分岐された分岐路２の途中にガス分離装置３が設けら
れ、排気通路４に設けられた排気還流路５が分岐路２の
ガス分離装置３の下流側に接続されて構成されている。
吸気通路１の分岐路２との分岐点６よりも上流側にはタ
ーボチャージャ７のコンプレッサ８が設けられ、排気通
路４に設けられたタービン９によって回転駆動されるよ
うになっている。
【００１２】ガス分離装置３は、所定の長さを有したハ
ウジング１０内に分離膜（中空糸膜）１１が内蔵されて
成り、ハウジング１０の側部に酸素富化空気の出口１２
が、入口１３と反対側の端部に窒素の出口１４がそれぞ
れ形成されている。すなわち空気中の分子が分離膜１１
を透過する速度の違いにより、ハウジング１０内に導入
された自然の空気（外気）を窒素と酸素富化空気とに分
離させるようになっている。
ウジング１０内に分離膜（中空糸膜）１１が内蔵されて
成り、ハウジング１０の側部に酸素富化空気の出口１２
が、入口１３と反対側の端部に窒素の出口１４がそれぞ
れ形成されている。すなわち空気中の分子が分離膜１１
を透過する速度の違いにより、ハウジング１０内に導入
された自然の空気（外気）を窒素と酸素富化空気とに分
離させるようになっている。
【００１３】分岐路２は、上流側の部分２ａがガス分離
装置３の入口１３に接続していると共に、下流側の部分
２ｂは窒素出口１４から延長され、吸気ポート１６の手
前で吸気通路１に合流している。分岐点６近傍には制御
弁たるバタフライバルブ１８が設けられ、機関１９の運
転状態に応じて開閉及び開度調節が行われるようになっ
ている。排気還流路５は、タービン９よりも上流側で排
気通路４から分岐され、分岐路２と吸気通路１との合流
点２０よりも上流位置２１で分岐路２に接続されてい
る。また排気還流路５の途中には、機関１９の運転状態
によって制御されて、適量のＥＧＲガスを還流させるＥ
ＧＲバルブ２２が設けられている。
装置３の入口１３に接続していると共に、下流側の部分
２ｂは窒素出口１４から延長され、吸気ポート１６の手
前で吸気通路１に合流している。分岐点６近傍には制御
弁たるバタフライバルブ１８が設けられ、機関１９の運
転状態に応じて開閉及び開度調節が行われるようになっ
ている。排気還流路５は、タービン９よりも上流側で排
気通路４から分岐され、分岐路２と吸気通路１との合流
点２０よりも上流位置２１で分岐路２に接続されてい
る。また排気還流路５の途中には、機関１９の運転状態
によって制御されて、適量のＥＧＲガスを還流させるＥ
ＧＲバルブ２２が設けられている。
【００１４】また、ガス分離装置３の酸素富化空気出口
１２に、シリンダ１５まで延びる酸素供給路２３が接続
されている。酸素供給路２３には酸素貯蔵タンク２４が
介設され、ガス分離装置３によって製造された酸素富化
空気を一旦貯蔵するようになっている。酸素貯蔵タンク
２４の上流側にはチェックバルブ２５が設けられてい
る。そして図２にも示すように、酸素供給路２３の末端
にはシリンダヘッド２６に設けられたガス噴射弁２７が
接続され、運転状態に応じて所定のタイミングで酸素富
化空気をシリンダ１５に噴射するようになっている。こ
のガス噴射弁２７は、図２に示したように、吸気弁２８
及び排気弁２９に干渉しない適宜位置に配置するものと
する。
１２に、シリンダ１５まで延びる酸素供給路２３が接続
されている。酸素供給路２３には酸素貯蔵タンク２４が
介設され、ガス分離装置３によって製造された酸素富化
空気を一旦貯蔵するようになっている。酸素貯蔵タンク
２４の上流側にはチェックバルブ２５が設けられてい
る。そして図２にも示すように、酸素供給路２３の末端
にはシリンダヘッド２６に設けられたガス噴射弁２７が
接続され、運転状態に応じて所定のタイミングで酸素富
化空気をシリンダ１５に噴射するようになっている。こ
のガス噴射弁２７は、図２に示したように、吸気弁２８
及び排気弁２９に干渉しない適宜位置に配置するものと
する。
【００１５】次に本実施例の作動を説明する。
【００１６】まず図３に示す低負荷の全回転域、及び中
負荷の低速〜中速回転域（領域）においては、バタフ
ライバルブ１８の開度を適宜調整して、吸気の一部をガ
ス分離装置３に導入する。ガス分離装置３の分離膜１１
によって分離された酸素富化空気は、チェックバルブ２
５を通って酸素貯蔵タンク２４に貯蔵される。一方窒素
は、分岐路２を通ってガス分離装置３から出て、吸気通
路１を通った外気と合流してシリンダ１５に供給され
る。この分岐路２においては、分離膜１１によって生じ
る圧力損失でブースト圧が低減されており、ＥＧＲバル
ブ２２の制御によって、適量のＥＧＲガスが支障なく還
流される。吸気通路１及び分岐路２によって供給される
吸気は、外気よりも酸素含有率が少なくなっているの
で、実質的にＥＧＲの機能を有しており、排気還流量は
その分少ないものでよい。
負荷の低速〜中速回転域（領域）においては、バタフ
ライバルブ１８の開度を適宜調整して、吸気の一部をガ
ス分離装置３に導入する。ガス分離装置３の分離膜１１
によって分離された酸素富化空気は、チェックバルブ２
５を通って酸素貯蔵タンク２４に貯蔵される。一方窒素
は、分岐路２を通ってガス分離装置３から出て、吸気通
路１を通った外気と合流してシリンダ１５に供給され
る。この分岐路２においては、分離膜１１によって生じ
る圧力損失でブースト圧が低減されており、ＥＧＲバル
ブ２２の制御によって、適量のＥＧＲガスが支障なく還
流される。吸気通路１及び分岐路２によって供給される
吸気は、外気よりも酸素含有率が少なくなっているの
で、実質的にＥＧＲの機能を有しており、排気還流量は
その分少ないものでよい。
【００１７】次に高負荷の中〜高速回転域（領域）に
おいては、排気圧力は高いため、ＥＧＲバルブ２２の制
御により所望のＥＧＲガス量を還流できる。ただし吸入
空気量（酸素量）不足によってスモークの悪化が生じる
ので、バタフライバルブ１８を全開として外気をガス分
離装置３に導入させることなく吸気ポート１６に導くと
共に、ガス噴射弁２７を作動させて、酸素貯蔵タンク２
４に貯蔵されていた酸素富化空気をシリンダ１５内に噴
射させる。このときの噴射タイミングとしては、例えば
吸入行程の終わりとする。
おいては、排気圧力は高いため、ＥＧＲバルブ２２の制
御により所望のＥＧＲガス量を還流できる。ただし吸入
空気量（酸素量）不足によってスモークの悪化が生じる
ので、バタフライバルブ１８を全開として外気をガス分
離装置３に導入させることなく吸気ポート１６に導くと
共に、ガス噴射弁２７を作動させて、酸素貯蔵タンク２
４に貯蔵されていた酸素富化空気をシリンダ１５内に噴
射させる。このときの噴射タイミングとしては、例えば
吸入行程の終わりとする。
【００１８】また高負荷の低〜中速回転域（領域）で
は、通常ＮＯｘよりもスモークの発生の方が問題となる
ため、ＥＧＲを実施しない。すなわちバタフライバルブ
１８を全開、ＥＧＲバルブ２２を全閉とする。ガス噴射
弁２７については、通常の運転では酸素供給は必要ない
が、例えばスモークが極端に悪化する場合、又は発進加
速時など一時的にブースト不足となるような場合には作
動させるようにしてもよい。さらに中負荷の高速回転域
（領域）では、通常のＥＧＲが可能であり、吸入空気
量の不足も生じないので、バタフライバルブ１８は全
開、ＥＧＲバルブ２２は通常の制御とし、ガス噴射弁２
７は作動させないものとする。
は、通常ＮＯｘよりもスモークの発生の方が問題となる
ため、ＥＧＲを実施しない。すなわちバタフライバルブ
１８を全開、ＥＧＲバルブ２２を全閉とする。ガス噴射
弁２７については、通常の運転では酸素供給は必要ない
が、例えばスモークが極端に悪化する場合、又は発進加
速時など一時的にブースト不足となるような場合には作
動させるようにしてもよい。さらに中負荷の高速回転域
（領域）では、通常のＥＧＲが可能であり、吸入空気
量の不足も生じないので、バタフライバルブ１８は全
開、ＥＧＲバルブ２２は通常の制御とし、ガス噴射弁２
７は作動させないものとする。
【００１９】なお本実施例にあっては、分岐路２の下流
側は吸気通路１に合流させるものとしたが、シリンダに
二個の吸気ポートを設けて、吸気通路１と分岐路２とを
並設させてもよい。また制御弁としてバタフライバルブ
１８を示したが、例えば分岐点６に三方弁を設けるよう
にしてもよい。
側は吸気通路１に合流させるものとしたが、シリンダに
二個の吸気ポートを設けて、吸気通路１と分岐路２とを
並設させてもよい。また制御弁としてバタフライバルブ
１８を示したが、例えば分岐点６に三方弁を設けるよう
にしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、分離膜１１により窒素と酸
素富化空気とに分離させるガス分離装置３を分岐路２に
設けて、バタフライバルブ１８により吸気の一部をこれ
に導くようにしたので、排気圧力が低い運転領域でＥ
ＧＲを実施する際に、排気還流路５が接続する分岐路２
の圧力を下げることができ、ターボチャージャ７を備え
た機関において、排気の一部を性能ロスなく吸気系に還
流させることができる。そしてシリンダ１５に供給され
る新気（外気）はガス分離装置３によって酸素の含有率
が減ぜられているので、実質的にＥＧＲ効果が得られ
る。またガス分離装置に酸素供給路２３を設けて、低負
荷の運転領域で製造していた酸素富化空気を、吸入空
気量が不足する高負荷の運転領域でシリンダ１５へ噴
射させるようにしたので、ＥＧＲの実施により吸気中の
酸素量が不足してもこれを補うことができ、スモークの
増加を防止できる。すなわち全運転領域において、スモ
ークの悪化なくＮＯｘの低減が達成される。
素富化空気とに分離させるガス分離装置３を分岐路２に
設けて、バタフライバルブ１８により吸気の一部をこれ
に導くようにしたので、排気圧力が低い運転領域でＥ
ＧＲを実施する際に、排気還流路５が接続する分岐路２
の圧力を下げることができ、ターボチャージャ７を備え
た機関において、排気の一部を性能ロスなく吸気系に還
流させることができる。そしてシリンダ１５に供給され
る新気（外気）はガス分離装置３によって酸素の含有率
が減ぜられているので、実質的にＥＧＲ効果が得られ
る。またガス分離装置に酸素供給路２３を設けて、低負
荷の運転領域で製造していた酸素富化空気を、吸入空
気量が不足する高負荷の運転領域でシリンダ１５へ噴
射させるようにしたので、ＥＧＲの実施により吸気中の
酸素量が不足してもこれを補うことができ、スモークの
増加を防止できる。すなわち全運転領域において、スモ
ークの悪化なくＮＯｘの低減が達成される。
【００２１】なお、前述した実開昭６４−４１６４１号
公報に示されるように、ガス分離装置を用いて酸素富化
空気をエンジンに吸入させることは既に知られている。
ただしこの技術は、吸入空気に対して、ガス分離装置で
窒素を除去して酸素リッチとすることを前提としたシス
テムである。このシステムでは、吸気中の酸素を富化し
て窒素に対する酸素の比率を増加させたとしても、シリ
ンダ内でその比率を変えることはできない。すなわち、
図４（ｃ）に示すように、例えばＥＧＲを行わないとき
の酸素量（図４（ａ））を確保しようとすると、排気ガ
スを還流させても酸素の濃度はシリンダ内に通常の空気
を吸入した状態と変わらず、スモークの悪化はないが、
ＮＯｘの低減は達成できないこととなる。ＮＯｘの低減
を図ってＥＧＲ率を高くすると（図４（ｄ））、酸素量
が減少しスモークの悪化を招く。
公報に示されるように、ガス分離装置を用いて酸素富化
空気をエンジンに吸入させることは既に知られている。
ただしこの技術は、吸入空気に対して、ガス分離装置で
窒素を除去して酸素リッチとすることを前提としたシス
テムである。このシステムでは、吸気中の酸素を富化し
て窒素に対する酸素の比率を増加させたとしても、シリ
ンダ内でその比率を変えることはできない。すなわち、
図４（ｃ）に示すように、例えばＥＧＲを行わないとき
の酸素量（図４（ａ））を確保しようとすると、排気ガ
スを還流させても酸素の濃度はシリンダ内に通常の空気
を吸入した状態と変わらず、スモークの悪化はないが、
ＮＯｘの低減は達成できないこととなる。ＮＯｘの低減
を図ってＥＧＲ率を高くすると（図４（ｄ））、酸素量
が減少しスモークの悪化を招く。
【００２２】これに対して本発明では、シリンダ内に酸
素を噴射して供給するものであるから、図４（ｅ）に示
すとおり、ＥＧＲの制御によってシリンダ内に吸入され
る不活性ガスの割合を増すことができるとともに、酸素
噴射によって、消費燃料に対してある一定量以上の酸素
量を確保でき、スモーク増加を防止しながらＥＧＲによ
るＮＯｘの低減の効果を達成できる。また、シリンダ内
に直接酸素を供給するので、負荷の変化に迅速に追従さ
せることができ、良好なエミッション制御が可能とな
る。
素を噴射して供給するものであるから、図４（ｅ）に示
すとおり、ＥＧＲの制御によってシリンダ内に吸入され
る不活性ガスの割合を増すことができるとともに、酸素
噴射によって、消費燃料に対してある一定量以上の酸素
量を確保でき、スモーク増加を防止しながらＥＧＲによ
るＮＯｘの低減の効果を達成できる。また、シリンダ内
に直接酸素を供給するので、負荷の変化に迅速に追従さ
せることができ、良好なエミッション制御が可能とな
る。
【図１】本発明に係る過給式内燃機関の一実施例を示し
た構成図である。
た構成図である。
【図２】図１のシリンダを示した平面図である。
【図３】本発明の作用を説明するための運転領域の区分
図である。
図である。
【図４】本発明の効果を説明するための吸気中の成分対
比図である。
比図である。
【図５】従来技術の課題を説明するための運転領域の区
分図である。
分図である。
１ 吸気通路 ２ 分岐路 ３ ガス分離装置 ４ 排気通路 ５ 排気還流路 ７ ターボチャージャ（過給機） １１ 分離膜 １２ 酸素富化空気出口 １３ 入口 １４ 窒素出口 １５ シリンダ １６ 吸気ポート １８ バタフライバルブ（制御弁） ２３ 酸素供給路
Claims (3)
- 【請求項１】 過給機と該過給機から吸気ポートに至る
吸気通路とを備えた内燃機関において、外気を分離膜に
より窒素と酸素富化空気とに分離させるためのガス分離
装置と、上記吸気通路から分岐されて上記ガス分離装置
の入口に接続しその窒素出口から上記吸気ポートに至る
分岐路と、該分岐路に導く吸気を機関の運転状態に応じ
て制御する制御弁と、上記分岐路の窒素出口よりも下流
側に接続された排気還流路とを設け、さらに、上記ガス
分離装置で分離された酸素富化空気をシリンダに供給す
る酸素供給路を設けた過給式内燃機関。 - 【請求項２】 機関の負荷及び回転数に応じて上記酸素
供給路から供給される酸素富化空気を制御する請求項１
記載の過給式内燃機関。 - 【請求項３】 内燃機関はディーゼルエンジンである請
求項１又は２に記載の過給式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7057443A JPH08254161A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 過給式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7057443A JPH08254161A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 過給式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254161A true JPH08254161A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13055810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7057443A Pending JPH08254161A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 過給式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08254161A (ja) |
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1995
- 1995-03-16 JP JP7057443A patent/JPH08254161A/ja active Pending
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