JPS58140451A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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Publication number
JPS58140451A
JPS58140451A JP2344382A JP2344382A JPS58140451A JP S58140451 A JPS58140451 A JP S58140451A JP 2344382 A JP2344382 A JP 2344382A JP 2344382 A JP2344382 A JP 2344382A JP S58140451 A JPS58140451 A JP S58140451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
oxygen
oxygen concentration
valve
detector
Prior art date
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Pending
Application number
JP2344382A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Okimoto
沖本 晴男
Shogo Watanabe
渡辺 正五
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Toyo Kogyo Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp, Toyo Kogyo Co Ltd filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2344382A priority Critical patent/JPS58140451A/ja
Publication of JPS58140451A publication Critical patent/JPS58140451A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration

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】 本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に空気中の酸
素含有比率を増大させる酸素濃度富化装置を備えたエン
ジンの吸気装置に関するものである。
一般に、エンジンは、空気に燃料を所定の空燃比で供給
して燃焼させ、この熱エネルギーを軸出力として取出す
ものである。そして、この燃焼に使用される空気は通常
、酸素が約21%、窒素が約78%を占め、残りをアル
ゴン、炭酸ガス、水素等の気体が占めている。そのうち
、酸素のみが実質的に燃焼に寄与するものであり、大き
な比率を占める窒素は、逆に、吸熱作用を有するため。
燃焼速度を遅らせ燃焼安定性を悪化させて燃焼を阻害す
る働きをするものである。
そのため、従来、例えば特開昭56−50253号公報
に開示されているように、空気中の酸素含有比率を増大
させる酸素濃度富化装置をエンジンに備えて、該酸素濃
度富化装置によって富化された酸素リッチ空気をエンジ
ンに供給することにより、吸入空気の酸素含有比率をで
きるだけ高めてエンジンの燃焼性等の改善を図るように
したものが提案されている。尚、上記酸素濃度富化装置
の原理手法としては、(イ)上記公報に記載の如くシリ
コン系ゴム膜を多層重ねた酸素透過膜を用い、該酸素透
過膜の一方側から空気を送り他方側から吸引して、この
圧力差による酸素と窒素との溶解速度の差により酸素を
多く透過させて酸素リッチ空気を得るいわゆる酸素透過
方法、および(ロ)ペレッ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
(吸着させ。
浮遊した酸素を取出して酸素リッチ空気を得るいわゆる
窒素吸着方法が主に知られている。
ところで、エンジンの回転速度の基準となるアイドル回
転速度は、ラッピングによる経時変化、大気圧状態、外
気温状態等によって変動する。例えば、経時変化により
エンジンがなじむとアイドル回転速度はL昇し、また高
地での運転や吸気温か低いことによりアイシングが生じ
ると低下するという問題があった。
このため、従来、このようなアイドル回転速度の変動を
補償する手段として、エンジンのアイドル回転変動に応
じてエンジンに供給される吸入空気−を制御することに
より、アイドル回転速度を一定に保持するようにしたも
のが提案されている。
しかし、この提案のものでは、吸入空気量を制御すると
いう磁的な制御によるため、制御精度が劣り、制御の安
定性に欠けるとともに、吸入空気−の増−制御に伴って
燃費が悪化するという欠点がある。また上記補償装置を
エンジンに付設する関係上、構造が複雑になるという欠
点を有している。
そこで1本発明は斯かる点に鑑み、上記のように酸素濃
度富化装置を備えて燃焼性等を改善するようにしたエン
ジン゛において、該酸素濃度富化装置によって富化され
た酸素リッチ空気を利用し。
この酸素リッチ空気によってエンジンに供給される吸入
空気の酸素濃度をアイドル回転変動に応じて制御するこ
とにより、別個の補償装置を設けることなく簡単な構造
でもって、エンジンのアイドル回転速度の変動を安定性
良(かつ燃費性良く補償することを目的とするものであ
る。
そのため、本発明の構成は、上記の如(酸素濃度富化装
置を備えたエンジンにおいて、エンジンのアイドル回転
変動に応じてエンジンに供給される吸入空気の酸素濃度
を制御する制御装置を備えることにより、吸入空気の酸
素濃度を制御するという質的な制御によってアイドル回
転速度の変動を補償するようにしたものである。
以下1本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、1はエンジン、2は一端がエアクリー
ナ6を介して大気に開口し他端がエンジン1に開口して
通常の大気(空気)を吸入空気としてエンジン1に供給
する主吸気通路、4は一端が大気に開口し他端がエンジ
ン1に開口してエンジン1からの排気を排出する排気通
路である。
上記主吸気通路2には上流から順に、吸入空気量を検出
する吸入空気量検出器5、吸入空気量を制N−jるスロ
ットルバルブ6、および燃料を噴射する燃料噴射弁7が
配設されており、上記吸入空気−検出器5は制御回路8
を介して上記燃料噴射弁7に接続されている。尚、9は
吸気弁、10は排気弁、11は点火栓、1aは燃焼室で
ある。
また、上記吸入空気量検出器5上流の主吸気通路2には
該主吸気通路2を開閉制御する開閉弁12が配設されて
いる一方、上流端が該開閉弁12)−流の主吸気通路2
に開口し下流端が開閉弁12下流で吸入空気量検出器5
上流の主吸気通路2に開口して上記開閉弁12をバイパ
スする酸素リッチ空気供給通路16が主吸気通路2に並
設されている。該酸素リッチ空気供給通路13の途中に
は、ケース14内に収納された円筒形状の酸素透過膜1
5が、その外周部を酸素リッチ空気供給通路16の上流
側に、”内周部を酸素リッチ空気供給通路16の下流側
に連通せしめて配設されているとともに、該酸、素透過
膜15上流の酸素リッチ空気供給通路16には送給ポン
プ16が、また酸素透過膜15下流の酸素リッチ空気供
給通路13には吸込ポンプ17がそれぞれ介設されてい
る。
さらに、上記吸込ポンプ17下流の酸素リッチ空気供給
通路13には、該酸素リッチ空気供給通路16を開閉制
御する酸素濃度制御弁18が配設され、該酸素濃度制御
弁18はリンケージ19を介して上記開閉弁12と相反
する方向に開閉作動するように連動されている。
さらに、上記酸素透過膜15の外周部には、一端が大気
に開口した窒素リッチ空気排出通路2゜が連通されてい
るとともに、一端が上記酸素リッす空気供給通路16の
吸込ポンプ17と酸素濃度制御弁18との間に開口し他
端が上記窒素リッチ空気排出通路20の途中に開口する
リリーフ通路21が設けられており、該IJ IJ−フ
通路21の途中にはリリーフ通路21を開閉制御するリ
リーフ弁22が介設されている。
以」二により、送給ポンプ16および吸込ポンプ17の
作動により生じる酸素透過膜15の内外周部の圧力差に
より、該酸素透過膜15を透過する空気のうち酸素を多
く透過させて空気中の酸素含有比率を増大させ、この酸
素リッチ空気を、酸素濃度制御弁18の開作動時でかつ
IJ IJ−フ弁22の閉作動時に酸素リッチ空気供給
通路13を介してエンジン1の燃焼室1aに供給するよ
うにした酸素濃度富化装置26が構成されている。
そして、本発明の特徴として、24はエンジン1のアイ
ドル回転速度を検出する回転速度検出器。
25はスロットルバルブ乙の開度によりエンジンの負荷
状味を検出する負荷検出器、26は主吸気通路2の吸入
空気l検出器5直上流に配設され吸入空気中の酸素含有
比率(酸素濃度)を検出する酸素濃度検出器であって、
これら各検出器24〜26は上記制御回路8に入力接続
されている。また、27は上記リンケージ19に連結さ
れて開閉弁12および酸素濃度制御弁18を作動制御す
る酸素濃度制御装置であって、該酸素濃度制御装置27
および上記IJ IJ−フ弁22は制御回路8に接続さ
れている。
上記制御回路8は、第2図に示すように、吸入空気量検
出器5からの検出信号に基づいて基本噴射量信号をパル
ス信号として出力する基本噴射量決定回路28と、該基
本噴射量決定回路28からの基本噴射量信号に応じて燃
料噴射弁7を駆動制御する燃料噴射弁駆動回路29とを
備え、吸入空気量に応じて燃料噴射弁7からの燃料噴射
量を制御するようにしている。
また、上記制御回路8には、負荷検出器25からの検出
信号に基づいてエンジンの負荷状態に相当する負荷状態
信号を出力する負荷状態検出回路60と、該負荷状態検
出回路3oからの負荷状態信号に応じて酸素濃度制御装
置27およびリリーフ弁22を駆動制御する第1駆仙信
号を出力する第1駆蛸回路61と、上記負荷状態検出回
路60からの負荷状態信号に基づいてエンジンの負荷状
態に応じた目標酸素濃度に相当する基準値信号を設定す
る基準値設定回路62と、該基準値設定回路32からの
基準値信号と酸素濃度検出器26からのフィー丁バック
信号としての検出信号とを比較して両者の偏差に相当す
る偏差信号を出力する第1比較器66と、該第1比較器
36からの偏差信号を受けて上記第1駆初回路31の第
1駆切信号を補正する補正回路34と、所定アイドル回
転速度に相当する基準値信号を設定する所定アイドル回
転速度設定回路65と、該所定アイドル回転速度設定回
路65からの基準値信号と回転速度検出器24からのフ
ィードバック信号としての検出信号とを比較して両者の
偏差(すなわちアイドル回転変切ンに相当する偏差信号
を出力する第2比較器36と、該第2比較器66からの
偏差信号に応じて酸素濃度制御袋@27およびリリーフ
弁22を駆動制御する第2駆幼信号を出力する第2駆前
回路67と、上記負荷検出器25からの検出信号に基づ
いてアイドル運転状態に相当するアイドル信号を出力す
るアイドル検出回路38と、常時は上記補正回路64か
らの補正された第1駆仙信号を酸素濃度制御装置27お
よびリリーフ弁12に出力し、上記アイドル検出回路6
8からのアイドル信号を受けたときのみ上記第2駆幼回
路37からの第2駆助信号を酸素濃度制御装置27およ
びリリーフ弁22に出力する切替回路69と’)’ 具
!1111 ’ねている。そして、上記基準値設定回路
32での目標酸素濃度はエンジンの低負荷時には大で、
エンジン負荷が増大するに従って減少し。
高負荷時には通常の空気の酸素濃度(約21%)になる
ように設定されている。よって、エンジンの低負荷時に
は、酸素濃度制御装置27を作動制御して開閉弁12を
全開に□閉作動させ酸素濃度制御弁18を全開に開作動
させるとともにリリーフ弁22を開作動させることによ
り、酸素リッチ空気供給通路16からの酸素リッチ空気
のみをエンジン1に供給し、エンジン負荷が増大するに
従って酸素濃度制御装置27によりリンケージ19を図
で右方へ移動させて開閉弁12を全閉から閉作動させ酸
素濃度制御弁18を全開から閉作動させることにより、
酸素リッチ空気供給通路16からの酸素リッチ空気を主
吸気通路2からの通常の空気で希釈してエンジン1に供
給し、エンジン負荷時には、開閉#−12を全開に閉作
動させ酸素濃度制御弁18を全開に閉作動させるととも
にリリーフ弁22を間作13させることにより、主吸気
通路2のみから通常の空気をエンジン1に供給し、酸素
リッチ空気供給通路13の酸素り・ソチ空気をリリーフ
通路21を介してリリーフする一方、エンジンのアイド
ル運転時には、実測アイドル回転速度と所定アイドル回
転速度との偏差つまりアイドル回転変動に応じて酸素濃
度制御装置27およびリリーフ弁22を作動制御して、
エンジン1に供給される吸入空気の酸素濃度を制御する
ことにより、アイドル回転速度を所定値に制御するよう
にした制御装置40が構成されている。
したがって、上記実施例においては、燃焼性の比較的悪
いエンジンの低負荷時には、酸素濃度富化装置26によ
って富化された酸素リッチ空気がエンジン1に供給され
ることにより、エンジン低負荷時の燃焼性が改善される
ことになる。
そして、エンジンのアイドル運転時には、制御装置40
の作fEI]により、エンジンのアイドル回転変動に応
じてエンジン1に供給される吸入空気の酸素濃度が制御
されて、アイドル回転速度が所定値に々るように制御さ
れることにより、経時変化や大気圧状態、外気温状態等
によるアイドル回転速度の変動が補償されることになる
その際、上記アイドル回転変動の補償は、吸入空気の酸
素濃度の制御によるため、従来の吸入空気量の制御によ
る量的制御に較べて、質的な制御であるので、制御を精
度良く行うことができ、制御の安定性を向上させること
ができる。しかも。
吸入空気の酸素濃度のみの制御で吸入空気量は変わらな
いので、従来のものに較べて燃費の向上を図るこさがで
きる。
また、この場合、エンジンの燃焼性を改善するためにエ
ンジン1に備えた酸素濃度富化装置23を利用して、該
酸素濃度富化装置23からの酸素リッチ空気によって吸
入空気の酸素濃度制御を行ってアイドル回転変動の補償
がなされるので、従来の如き別個の補償装置が不要とな
り、構造を簡略なものにすることができる。
尚1本発明はL記実へ例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例をも包含するものである。例えば、上
記実施例では、酸素濃度富化装置26として酸素透過法
によるものについて述べたが、窒素吸着法によるものに
対しても適用できるのは勿論である。
また、上記実施例では、エンジンのアイドル回転変1k
llを、エンジンのアイドル回転速度を検出する回転速
度検出器24の出力と基準値との比較によって検出した
が、高地時を検出する大気圧検出器、エンジンのアイシ
ング状態を検出する吸気温検出器、その他経時変化を検
出する検出器の各出力と基準値との比較によって検出す
るようにしてもよい。
以上説明したように1本発明によれば、酸素濃度富化装
置を備えたエンジンにおいて、エンジンのアイドル回転
変動に応じてエンジンに供給される吸入空気の酸素濃度
を制御することによってアイドル回転速度を所定値に制
御するようにしたので、簡単な構造によって、経時変化
等によるアイ覧\ ドル回転速度の変動を安定性良(補償することができ、
また燃費の向上をも併せ図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は全体概略構成図
、第2図は制御回路のブロック図である。 トエンジン% 1a・・燃焼室、2・・・主吸気通路。 5・吸入空気量検出器、6・・・スロットルバルブ。 8・・・制御回路、12・・開閉弁、16・・酸素リッ
チ空気供給通路、15・酸素透過膜、16・送給ポンプ
、17・・吸込ポンプ、18・・酸素濃度制御弁。 21 リリーフ通路、22 ・リリーフ弁、23・・酸
素濃度富化装置、24・・・回転速度検出器、25負荷
検出器、26 酸素濃度検出器、27・・酸素濃度制御
装置、60 負荷状態検出回路、31第1駆切回路、6
2 基準値設定回路、36 第1比較器、34 補正回
路、35・・・所定アイドル回転速度設定回路、66・
・第2比較器、67・第2駆幼回路、68 アイドル検
出回路、39・切替回路、40 制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空気中の酸素含有比率を増大させる酸素濃度富化
    装置を備え、該酸素濃度富化装置によって富化された酸
    素リッチ空気を燃焼室に供給するようにしたエンジンに
    おいて、エンジンのアイドル回転変[jに応じてエンジ
    ンに供給される吸入空気の酸素濃度を制御する制御装置
    を備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
JP2344382A 1982-02-15 1982-02-15 エンジンの吸気装置 Pending JPS58140451A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6157158U (ja) * 1984-09-21 1986-04-17
JPH0295766A (ja) * 1988-09-30 1990-04-06 Suzuki Motor Co Ltd 酸素富化エンジンの酸素富化空気制御装置
JP2011163348A (ja) * 2011-03-28 2011-08-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

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