JPS58144659A - 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
JPS58144659A
JPS58144659A JP2783682A JP2783682A JPS58144659A JP S58144659 A JPS58144659 A JP S58144659A JP 2783682 A JP2783682 A JP 2783682A JP 2783682 A JP2783682 A JP 2783682A JP S58144659 A JPS58144659 A JP S58144659A
Authority
JP
Japan
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oxygen
air
engine
switching
valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP2783682A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Motoiden
本井伝 義則
Yasuyuki Morita
泰之 森田
Haruhiko Sato
佐藤 東彦
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 JP2783682A priority Critical patent/JPS58144659A/ja
Publication of JPS58144659A publication Critical patent/JPS58144659A/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
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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一度冨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化で供給
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チを占め、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、吸入空気へ酸素含有比率をで
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
に多く吸着させ、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、上記のような酸素濃度富化装置を備えたエ
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エンジンの特定+$S状態例えば燃
焼性の比較的悪い低負荷運転状態で燃焼室に供給するよ
うにした場合、エンジンが低負荷運転状態から高負荷運
転状態へ、または高負荷運転状態から低負荷運転状態へ
移行するとき、エンジンに供給される吸入空気としての
酸素リッチ空気と通常の空気とが切換り、その結果、吸
入空気の酸素濃度が急激に変化して出力ショックが生じ
、運転上好ましくないという問題がある。
そこで、本発明は斯かる点に鑑み、上記の如くエンジノ
の運転状態に応じて酸素リツー空気と通常の空気とが切
、換るときにはその作動速度を緩慢にすることにより、
)記切換時の出力ショックを低減することを目的とする
ものである。
このため、本発明の構成は、上記の如き酸素濃度富化装
置を備え、該酸素濃度富化装置によって富化された酸素
リッチ空気をエンジンの特定運転状態で燃焼室に供給す
るようにしたエンジンにおいて、エンジンの運゛転状態
に応じて酸素リッチ空気と通常の空気とが切換るときの
作動速度を緩慢に制御する作動制御装置を設けることに
より、上記切換時の吸入空気の酸素濃度の急激な変化を
防止するようにしたものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図および第2図は本発明の第1実施例を示す。第1
図において、1はエンジン、2は一端がエアクリーナ3
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aするスロッ
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、上記吸入空気量検出器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、上記主吸気通路2の吸入空気量検出器5上流には
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上流の主吸気通路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15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15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15
が、その外周部を酸素リッチ空気供給通路15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15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15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15には、該酸素リッチ空気供給通路15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20が連通されてい
るとともに、一端が上記酸素リッチ空気供給通路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
IJ IJ−フ通路21が設けられておシ、該す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。
以上により、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
シ、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の開作動時でかつリ
リーフ弁22の閉作動時に酸素リッチ空気供給通路16
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25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の回転
数をエンジン1のクランク軸1bの回転数により検出す
る回転数検出器、25はスロットルバルブ6の開度を検
出するスロットル開度検出器であって、これら各検出器
24.25は上記制御回路8に入力接続されている。ま
た、26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を作動制御するサーボモータ
よシなる酸素濃度制御装置であって、該酸素濃度制御装
置26および上記リリーフ弁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および回転数検出器24からの検出信号に基づい
て燃料噴射量信号をパルス信号として出力する燃料噴射
量決定回路27と、該燃料噴射量決定・回路27からの
燃料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28とを備え、吸入空気量およびエン
ジン回転数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、回転数検出器24およびス
ロットル開度検出器25からの検出信号に基づいてエン
ジンの負荷−Mに相当する負荷状態信号を出力する負荷
状態検出回路29と、該負荷状態検出回路29からの負
荷状態信号を基準レベルと比較して特定運転状態として
の低負荷運転時に低負荷時信号を出力する比較器60と
、該比較器′50からの低負荷時信号を後述の積分回路
62を介して受けて酸素濃度制御装置26およびリリー
フ弁22を駆動制御する駆動回路61とが具備されてい
・る。よって、エンジンの特定運転状態としての低負荷
運転時には、酸素濃度制御装置26を作動制御して開閉
弁12を閉作動させ酸素濃度制御弁18を開作動させる
とともにリリーフ弁22を閉作動させることによシ、酸
素リッチ空気供給通路15からの酸素リッチ空気のみを
エンジン1に供給する一方、エンジンの高負荷運転時に
は、酸素濃度制御装置26の不作動によシ開閉弁12を
開作動させ酸素濃度制御弁18を閉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シ、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15がらの酸素リッチ空気をリリーフ通
路21を介してリリーフするように構成されている。
さらに、上記制御回路8には、比較器6oと駆動回路5
1との間に、該比較器!1oがらの出力および出力停止
を緩慢にする積分回路52が介設されておシ、エンジン
の低負荷運転状態から高負荷運転状態への移行時および
高負荷運転状態から低負荷運転状態への移行時、つまり
エンジンの運転状態に応じてエンジン1へ吸入される吸
入空気としての酸素リッチ空気と通常の空気とが切換る
時、その切換シの作動速度を緩慢に制御するようにした
作動制御装置55を構成している。
したがって、上記第1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運転時には、酸素リッチ空気が
エンジン1に供給されることによシ、この酸素リッチ空
気によって燃料が良好に着火し、かつ良好に燃焼するの
で、・エンジン低負荷時の燃焼性を向上させることがで
きる。
一方、エンジンの高負荷運転時には、酸素リッチ空気の
供給は停止されて通常の空気がエンジン1に供給される
ことにより、通常のエンジンと同様の良好なエンジン性
能が確保され、また酸素リッチ空気の供給によるオーバ
ヒートや過給作用がないので、エンジンの耐久性の向上
を図ることができる。
そして、上記エンジンの低負荷運転状態から高負荷運転
状態へ、または高負荷運転状態から低負荷運転状態へ移
行する時には、それに応じてエンジン1に供給される吸
入空気として酸素リッチ空気と通常の空気とが切換るが
、その時には作動制御装置56の作動により上記切換9
の作動速度が緩慢になるように制御されるため、吸入空
気のf浚素禰度の急激な変化は生ぜず、酸素濃度が徐々
に変化するので、切換り時の出力7ヨツクを低減させる
ことができ、運転性の向上を図ることができる。
第3図および第4図は本発明の第2実施例を示し、上記
第1実施例ではエンジンの運転状態(低負荷運転状態と
高負荷運転状態)に応じて酸素リッチ空気と通常の空気
とを切換える手段および切換る時の作動速度を緩慢に制
御する作動制御装置55を電気方式によって構成したの
に代えて、機械方式によって構成するようにしたもので
ある。
尚、第1実施例(第1図)と同一の部分については同一
の符号を付してその説明は省略する。
すなわち、54は開閉弁12と酸素濃度制御弁18とを
相反する方向に作動制御するダイヤフラム装置よりなる
酸素濃度制御装置であって、該酸素濃度制御装置34は
、リンケージ19にロッド54aを介して連結されたダ
イヤフラム54bと、該ダイヤフラム541)によって
区画された負王室54Cおよび大気圧室54(lと、該
負圧室540内に縮装されたスプリング54eとを備え
、上記負圧室54Cは負圧導入通路65を介して主吸気
通路2のスロットルバルブ6下流に連通されており、エ
ンジンの低負荷運転時には主吸気通路2のスロットルバ
ルブ6下流の吸気負圧を負圧室54Cに導入することに
より、ダイヤフラム54bをスプリング54f3のばね
力に抗して偏倚させ、このダイヤプラム541)の偏倚
によりリンケージ19を図で左方へ移動させて開閉弁1
2を閉作動させ酸素濃度制御弁18を開作動させ、よっ
て酸素リッチ空気をエンジン1に供給する一方、エンジ
ンの高負荷運転時には、主吸気通路2のスロットルバル
ブ6下流の圧力がほぼ大気圧となるに伴って負圧室54
Cが大気圧となることにより、スプリング546’のば
ね力によシダイヤフラム54bを元の位置に復帰させ、
それに伴ってリンケージ19が図で右方へ移動して開閉
弁12を開作動させ酸素濃度制御弁18を閉作動させ、
よって通常の空気をエンジン1に供給するように構成さ
れている。
さらに、上記負圧導入通路55の途中には絞り56が設
けられており、負圧導入通路55を介する負圧室54Q
への負圧の導入および該負圧室64Cの負圧の大気圧に
よる希釈を徐々に行うことにより、エンジンの低負荷運
転状態から高負荷運転状態への移行時および高負荷運転
状態から低負荷運転状態への移行時、つまジエンジンの
運転状態に応じて酸素リッチ空気と通常の空気とが切換
る時における上記酸素濃度制御装置54の作動速度を緩
慢に制御するようにした作動制御装置57を構成してい
る。
したがって、本実施例においても、エンジンの運転状態
(低負荷運転状態と高負荷運転状態)に応じて酸素リッ
チ空気と通常の空気とが切換る時の作動速度が緩慢にな
るので、切換る時の出力ショックを低減させることがで
きる。
尚、本発明は上記各実施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25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、以上の説明では、酸素リッチ空気をエンジン1に
供給する特定運転状態として低負荷運転状態の場合につ
いて述べたが、高負荷運転状態、アイドル運転状態、エ
ンジン冷機状態等、種々の運転状態に設定してもよく、
要はこのようなエンジンの運転状態に応じて酸素リッチ
空気と通常の空気とが切換る時、その切換る時の作動速
度を緩慢にするようにすればよい。
以上説明したように、本発明によれば、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
リッチ空気をエンジンの特定運転状態で燃焼室に供給す
るようにしたエンジンにおいて、エンジンの運転状態に
応じて酸素リッチ空気と通常の空気とが切換る時の作動
速度を緩慢にするようにしたので、上記切換る時の出力
ショックを低減することができ、運転性の向上を図るこ
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図および第2図は第
1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、第空図および第4図は第2実施例
を示し、第3図は全体概略構成図、第4図は要部構成図
である。 1・・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、1′5・・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、2
1・・リリーフ通路、22・・リリーフ弁、26・・酸
素濃度富化装置、24・・回転数検出器、25・・スロ
ットル開度検出器、26・・酸素濃度制御装置、29・
・負荷状態検出回路、50・・比較器、61・・駆動回
路、52・・積分回路、55・・作動制御装置、54・
・酸素濃度制御装置、55・・負圧導入通路、56・・
絞シ、57・・作動制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. [+、  空気中の酸素含有比率を増大させる酸素濃I
    F、1化装置全装置、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の特定運転状態で燃焼
    室に供給するようにしたエンジンにおいて、エンジンの
    運転状態に応じて酸素リッチ空気と通常の空気とが切換
    るときの作動速度を緩慢に制御する作動制御装置を設け
    たことを特徴とするエンジンの吸気装置。
JP2783682A 1982-02-22 1982-02-22 エンジンの吸気装置 Pending JPS58144659A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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WO1998036166A1 (en) * 1997-02-14 1998-08-20 Natalino Chesini Device for enriching the oxygen rate of combustion mixtures

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