JPS58158340A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPS58158340A
JPS58158340A JP3998882A JP3998882A JPS58158340A JP S58158340 A JPS58158340 A JP S58158340A JP 3998882 A JP3998882 A JP 3998882A JP 3998882 A JP3998882 A JP 3998882A JP S58158340 A JPS58158340 A JP S58158340A
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JP
Japan
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oxygen
air
engine
knocking
valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP3998882A
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English (en)
Inventor
Takashige Tokushima
徳島 孝成
Yasuyuki Morita
泰之 森田
Haruhiko Sato
佐藤 東彦
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Toyo Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp, Toyo Kogyo Co Ltd filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP3998882A priority Critical patent/JPS58158340A/ja
Publication of JPS58158340A publication Critical patent/JPS58158340A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02D41/1497With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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する。
従来、エンジンの燃費改善や高出力化を目的としてエン
ジンの燃焼室形状や吸排気ポートを改良したり、燃料供
給系統の改善あるいは過給機等の付設など種々行なわれ
ていたが、最近、この種の技術は急速な進歩をとげ、こ
れらの物理的手法だけではもはや大幅なエンジンの改良
は望めな(なりつつある。
他方、空気の組成は酸素が約21%、窒素が約78%で
はy一定であるが、この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り、通常の空気よりも酸素濃
度の高い酸素リッチ空気を燃焼用空気としてエンジンに
供給し、高温で燃焼させることが、例えば、特開昭56
−50253号公報により提案されている。この方法は
過給機のように物理的に燃焼用空気を増大させて燃焼室
内の酸素量を増大させる手法と異なり、燃焼用空気の組
成そのものを変え化学的に燃焼室内の酸素量を増加させ
ることにより燃焼性を向上させるものではあるが、前記
の如き高温で燃焼させると燃焼末端ガス温度が高くなっ
て自己着火するようになり、ノッキングが発生するなど
してエンジンの耐久性などにおいて問題を生じ、化学的
手法をエンジンに適用する端緒を開いたばかりであるの
が現状である。
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたもので、エン
ジンの燃費改善ならびに高出力化を計ると共に、酸素リ
ッチ空気を燃焼用空気として利用した場合に生じる問題
、特に、ノッキングを防止できるエンジンの吸気装置を
提供することを目的とする。
本発明に係るエンジンの吸気装置は、 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って富化された酸素リッチ空
気をエンジンに供給する酸素リッチ空気供給装置と、エ
ンジンのノッキングを検出するノッキング検出器と、該
ノッキング検出器の出力を受け、ノッキング発生時、エ
ンジンに供給される前記酸素リッチ空気中の酸素濃度を
減少させる制御装置とから成ることを特徴とするもので
ある。
以下、本発明の実施例を示す図面を参照して具体的に説
明する。
本発明に係るエンジンの吸気装置の一実施例を示す第1
図において、1はエンジン、2は点火プラグ、3は吸気
ポート、4は燃料噴射ノズル、7は空気量検出器として
のエアフローメータ、10はエアクリーナ、13は空気
中の酸素濃度を増大させる酸素1度富化装置で、エアク
リーナ1oとエンジン1の吸気ポート3を結ぶ吸気路1
1に並列接続された分岐路12a 、12bに配設され
ている。この酸素濃度富化装置13は、空気中の酸素の
み若しくは窒素よりも酸素の方を多く透過させる材料、
例えば、シリコンゴムからなる酸素透過膜14を内蔵し
、ノーマル空気導入口15と、酸素リッチ空気取出口1
6と、窒素リッチ空気排出口17を有している。酸素濃
度富化装置13の上流側の分岐路12aと下流側の分岐
路12bには、それぞれポンプP□、P 2が配設され
、酸素リッチ空気取出口16と窒素リッチ空気排出口1
7とはリリーフ弁18を備えたバイパス流路19により
連結されている。
吸気路11と分岐路12bには、ノーマル空気または酸
素リッチ空気の通過面積を増減するバルブ20.21が
それぞれ配設され、両バルブ20゜21は相互に開閉動
作が逆の関係にあって連動し、駆動用モータを含む酸素
濃度コントローラ22により駆動される。コントローラ
22は制御装置23からの出力により駆動され、バルブ
20.21を開閉し、それらの開角度に応じてエアクリ
ーナ1゜からのノーマル空気と酸素濃度富化装置13か
らの酸素リッチ空気とを混合させ、ノーマル空気よりも
酸素濃度の高い酸素リッチ空気を燃焼用空気としてエン
ジン1に供給する。この燃焼用空気中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出器24がエア70−メータ7の上流側
に配設され、この酸素濃度検出器24の出力端子は制御
装置23に接続されている。
制御装置23は酸素濃度コントローラ22を制御し、少
な(とも高負荷時、酸素リッチ空気をエンジン1に供給
させるが、この制御装置23は、第2図に示すように、
エンジン1に供給される燃焼用空気の量に応じた燃料の
基本噴射量をエア70−メータ7からの出力信号に応じ
て演算決定する基本噴射量決定回路25と、該基本噴射
量決定回路25の出力により燃料噴射ノズル4の電磁弁
を開閉する電磁弁駆動回路26と、負荷を検出する負荷
センサ、例えば、スロットルバルブ8の開度を検出する
スロットル開度検出器5からの出力信号により負荷状態
を判別する負荷状態判別回路27と、該判別回路27の
出力信号に応じてエンジン1に供給する燃焼用空気中の
酸素濃度を演算決定する基本濃度決定回路28と、該基
本濃度決定回路28からの出力信号によりバルブ20.
21を開閉するコントローラ22を駆動する駆動回路3
0と、負荷状態判別回路27からの出力信号に応して酸
素濃度の基準値を設定する基準値設定回路32と、該基
準値設定回路32からの出力信号と前記酸素濃度検出器
24からの出力信号とを比較し、燃焼用空気中の酸素濃
度が基準値に等しくなるように基本濃度決定回路28か
らの出力信号を補正する第1補正回路29へ信号を出力
する比較器33とを備えている。
他方、エンジン1に酸素リッチ空気を供給した場合、燃
料への着火から燃焼完了までの時間は短縮されるが、燃
焼端末ガス温度が高(なって自己着火するようになるた
めノッキングが発生し易くなることから、本発明(こお
いてはノッキングが発生した場合に、これを抑制するた
めの制御装置を設けている。この制御装置は、エンジン
lの振動等を検出するノッキング検出器6と、エンジン
1の運転状帳によって変動するエンジンl自体の振動、
いわゆるバックノイズを設定するバンクノイズ設定回路
34と、該バックノイズ設定回路34からの出力信号と
7ツキング検出′a6からの出力信号を比較し、ノッキ
ングの有無の信号を出力する比較器35と、該比較器3
5からの信号によりノッキング発生時、酸素濃度コント
ローラ22の作動量を調整し、燃焼用空気中の酸素濃度
が減少するように駆動回路30の出力を補正する第2補
正回路31とから構成され、比較器35と第2補正回路
31は制御装置23に包含されている。
前記構成の吸気装置を備えたエンジンを運転する場合に
おいて、酸素リッチ空気を所定の負荷域以上で供給し始
め、負荷の増大と共に酸素濃度を減少させるように制御
するものとすると、エンジン1の始動と同時lこポンプ
P l−P 2が作動し、エアクリーナ10から吸入さ
れたノーマル空気の一部は、ポンプP1によって酸素濃
度富化装置13に供給され、該装置13によって酸素リ
ッチ空気と窒素リッチ空気とに二分される。低負荷域で
は、制御装置23からの出力ζこよってバルブ21は全
閉で、リリーフ弁18が開となっているため、ポンプP
2の作用により送出される酸素リッチ空気はリリーフ弁
18を通って窒素リッチ空気と混合され、ノーマル空気
となって大気へ放出される。
従って、エンジン1には全開のバルブ20を通ってノー
マル空気のみが供給される一方、そのノーマル空気量に
応じた燃料の噴射量がエアフローメータ7からの信号に
より基本噴射量決定回路25で決定され、ノズル4から
噴射される。
負荷が増加し、ある設定値を超えると、例えば、スロッ
トルバルブ8の開度が所定開度以上になったことがスロ
ットル開度検出器5によって検出されると、その出力信
号に応じてエンジン1に供給すべき燃焼用空気中の酸素
濃度が決定回路28で決定され、該決定回路28からの
出力信号Iこ応じて駆動回路30が酸素濃度コントロー
ラ22を駆動し、バルブ20.21が所定の開角度Iこ
まで開閉されると同時に、リリーフ弁18が閉じられる
この結果、バルブ21の開角度に応じた酸素リッチ空気
と、バルブ2oの開角度に応じたノーマル空気とが混合
され、所定濃度の酸素を含む酸素リッチ空気がエンジン
1に供給される。酸素リッチ空気を供給する際、酸素濃
度が設定値であれば、第1補正回路29に関係なく前記
動作を行なうが。
設定値から外れている場合、例えば、濃すぎる場合、負
荷状態判別回路27からの出力信号に応じた酸素濃度を
設定する設定回路32がらの出方信号と酸素濃度検出器
24からの出力信号を受けて比較器33から両者の違い
に応じた出力信号が出すレ、第1補正回路29によって
コントローラ22の作動量が修正され、従って、バルブ
2o・21の開角度が調整され、酸素濃度が減少させら
れる。
このように酸素リッチ空気をエンジンに供給すると、燃
焼が促進され完全燃焼するようになるため同じ燃料消費
量でもノーマル空気の場合よりも出力が増大し、燃費を
低減させることができるが、酸素リッチ空気供給時、ノ
ッキングが発生した場合、ノッキング検出器6からの出
方によって比較器35から酸素リッチ空気中の酸素濃度
を減少させる信号が出力され、第2補正回路31がその
出力信号に応じてコントローラ22の作動量を修正L、
/(A/721の開角度を小さく、バルブ2oの開角度
を大きくシ、燃焼用空気中の酸素濃度を減少させる。こ
のため必然的に吸熱作用を持つ窒素の濃度が増大し、燃
焼室内の温度を低下させるため、燃焼端末ガス温度が下
がり、ノッキングの発生が抑制され、エンジンの耐久性
が損なわれることがない。
なお、前記実施例では、所定負荷以上で酸素リッチ空気
を供給し、軽負荷時の燃焼性を向上させて燃費の改善を
計ると共に、高負荷になるにつれて酸素リッチ空気中の
酸素a度を減少させて燃焼温度の異常上昇を防止し、エ
ンジンの耐久性に害を及ぼさないようにしているが、高
負荷時のみ酸累リッチ空気を供給し、出力の増大を計る
ようにすることもできる。また、低負荷から高負荷まで
一定の酸素濃度を有する酸素リッチ空気を供給するよう
にしてもよい。また、ノッキング発生時。
エンジンに供給される吸気中の酸素濃度の制御としては
、基準値設定回路により出力される酸素濃度の値を、ノ
ッキングが停止する値まで低下させるように、上記回路
に信号を出すよう構成してもよい。
また、前記実施例では、本発明をガソリンエンジンに適
用した場合について説明したが、ディーゼルエンジンに
適用してもよい。さらに、酸素濃度富化装置としては、
酸素透過膜を利用した装置の代りに、窒素ガスを吸着し
て空気中の酸素濃度を増大させる窒素吸着材料、例えば
、天然又は合成ゼオライトを利用した装置を使用しても
よい。
以上の説明から明らかなように、本発明は、少なくとも
高負荷時、酸素リッチ空気をエンジンをこ供給し、燃料
の燃焼を促進させると共に、酸素リッチ空気供給時、ノ
ッキングが発生した場合、酸素リッチ空気中の酸素a反
を減少させ、ノッキングを抑制し、ノッキングに起因す
る部品の焼損、機械的破損を防止するようにしたので、
燃費の改善および高出力化を図ると同時に、エンジンの
耐久性を向上させることができるなど優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエンジンの吸気装置の一実施例を示す
説明図、第2図はその制御装置のブロック図である。 1・・・エンジン、 2・・・点火プラグ% 4・・・
燃料噴射ノズル、 5・・・スロットル開度検出器、 
6・・・ノッキング検出器、   7・・・エアフロー
メータ、10・・・エアクリーナ、 13・・・酸素濃
度富化装置、18・・・リリーフ弁%  20.21・
・・バルブ、22・・・酸素濃度コントローラ、  2
3・・・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度富化装置と
    、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酸素リッチ空気供給装置と、エ
    ンジンの7ツキングを検出するノッキング検出器と、該
    ノッキング検出器の出力を受け、ノッキング発生時、エ
    ンジンに供給される前記酸素リッチ空気中の酸素濃度を
    減少させる制御装置とから成ることを特徴とするエンジ
    ンの吸気装置。
JP3998882A 1982-03-13 1982-03-13 エンジンの吸気装置 Pending JPS58158340A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090975A (ja) * 1983-10-24 1985-05-22 Isuzu Motors Ltd 断熱エンジン

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090975A (ja) * 1983-10-24 1985-05-22 Isuzu Motors Ltd 断熱エンジン
JPH0585747B2 (ja) * 1983-10-24 1993-12-08 Isuzu Motors Ltd

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