JPS58183817A - エンジンの燃焼促進装置 - Google Patents

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、酸素リッチ空気を供給するエンジンの燃焼促
進装置に関するものである。

従来より、エンジンの燃焼性能を改善して燃費性を同上
させるものとして、例えば特開昭ｊ乙−６０２６，３号
公報に示されるように、酸素含有比率を向上した酸素リ
ッチ空気をエンジンに供給する技術が提案されている。

上記酸素リンチ空気を得る酸素濃度富化装置としては、
先行例に記載の如きシリコン系ゴム膜を多層重ねた酸素
透過膜を用い、この酸素透過膜の一方側から金気を送り
他方側から吸引して、そ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膜方式と、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、浮遊した酸素を取り出
して酸素リンチ空気を得るいわゆる窒素吸着方式とが主
に知られている〇 また、エンジンの燃焼室においては、この燃焼室の周辺
部の燃焼ガスはシリンダ内壁面もしくはピストンによっ
て冷却されるために温度が低下して燃焼性が悪く、特に
、ピストン頂部外周とンリンダ内壁とで囲まれた部分が
いわゆるクエンチエリアとなって最も燃焼性が悪く、こ
れらの燃焼性の悪化部分において未燃焼有害成分Ｃｏ　
、ＨＣか発生し、排気浄化性能に悪影響を与えている。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、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って富化された酸
素リッチ空気をエンジンの吸気通路に供給する酸素リン
チ空気供給装置を設ける一方、該吸気通路を構成する吸
気ボートを燃焼室に対しその接線方向に向けて開口させ
たエンジノの燃焼促進装置を提供し、吸気スワールによ
って酸素リッチ空気を燃焼室の外周部に偏在させてクエ
ンチエリアにおける燃焼性を同上し、Ｃｏ、ＨＣの発生
を低減して排気浄化性能を改善しつつ燃費性の向上を図
らんとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。

〈実施例／〉 第１図において、１はエンジン、２はエアクリーナ６を
経た空気をエンジン１に供給する吸気通路である。

吸気通路２において、４は吸入′Ｊ？、気量を検出する
エア７０−メータ、５はエアフローメータ４の下流に配
設されアクセル操作に応して開閉するスロットル弁、６
はスロットル弁５の下流（こ燃料を噴射する燃料噴射ノ
ズルである。

一方、７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８によって富化された酸素リンチ空気をエンジ
ノ１に供給する酸素リッチ空気供給装置であって、酸素
濃度富化装置８は酸素リッチ空気供給通路９の途中に介
装され、この酸素リッチ空気供給通路９はエアクリーナ
６下尚の吸気通路２がら空気を取入れ酸素濃度富化装置
８を経てエアフローメータ４の上流の吸気通路２に酸素
リッチ空気を供給するよう吸気通路２に接続されている
。

また、上記酸素濃度富化装置８はケース１０１’ｊに酸
素透過膜１１を収容してなる酸素透過膜方式に形成され
、上流側の送給ポンプ１２で酸素透過膜１１の外方部に
空気を圧送し、下流側の吸引ポンプ１６で酸素透過膜１
１を内方部に透過した酸素リッチ空気を吸引し、エアフ
ローメータ４上流の吸気通路２に供給するように設けら
れている。

なお、送給ポンプ１２および吸引ポンプ１６はエンジン
１の回転に伴って常時駆動されるように構成されている
。

上記酸素濃度富化装置８で富化された酸素リッチ空気は
酸素濃度調整装置１４により所定濃度でエンジン１に供
給され、該酸素濃度調整装置１４は酸素リッチ空気供給
通路９の合流部よりに、＃Ｌの吸気通路２に介設された
第１制御弁１５と、吸引ポンプ１３より下流の酸素リッ
チ空気供給通路９に介装された第２制御弁１６とを備え
、この第１制御弁１５と第２制御弁１６とをリック機構
１７でＡｎし、モータ等のアクテュエータ１８の作動に
より第１制御弁１５と第２制御弁１６とを相反方向に連
動開閉して、エンジン１に供給する吸入空気の酸素濃度
を調整するものである。すなわち、酸素濃度を濃くする
ときには第１制御弁１５を閉じて第２制御弁１６を開く
一方、酸素濃度を薄くするときには第１制御弁１５を開
いて第２制御井１６を閉じるものである。

また、１９は酸素透過膜１１外周部の窒素リッチ空気（
酸素リーン空気）を排出する窒素リッチ空気排出通路、
２０は吸引ポンプ１３下流の酸素リッチ空気供給通路９
と窒素リッチ空気排出通路１９とを連通ずるリリーフ通
路、２１は酸素リッチ空気供給時にＩＪ　ＩＪ−フ通路
２０を閉じ非供給時にリリーフ通路２０を開くリリーフ
弁である。

一方、エンジン１のシリンダへノド２２内において、上
記吸気通路２の下流端部分を構成する吸気ポー）２ａは
屈曲して形成され、燃焼室２６に対しその接線方向に向
けて開口し、吸気にスワールを生成させて酸素リッチ空
気を燃焼室２６の周辺部に偏在させるよう構成されてい
る。

なお、２４は吸気弁、２５は排気ポート、２６は排気弁
、２７は点火プラグ装着孔である。

さらに、２９は、上記燃料噴射ノズル６からの燃料噴射
量、およびＩＪ　ＩＪ−フ弁２１の開閉作動、並びに第
１制御弁１５、第２制御弁１６の開度を調整するアクチ
ュエータ１８の作動を制御する制御装置である。さらに
、３０はスロットル弁５の開度より負荷を検出する負荷
センサー、３１はエアフローメータ４上流の吸気通路２
に配設されて吸気中の酸素濃度を検出する酸素濃度セン
サーであって、上記両センサー３０．３１の検出信号は
エア７０−メータ４の検出信号とともに制御装置２９に
入力される。

上記制御装置２９は、エアフローメータ４の検出信号に
よる吸入空気量に応じて燃料噴射ノズル６から燃料噴射
量を制御するとともに、負荷センサー３０の検出信号に
よるエンジン１の負荷状態に応じて低負荷時に酸素リッ
チ金気供給通路９よりエンジン１に酸素リッチ空気を供
給して燃焼を促進し、さらに、酸素濃度センサー３１の
検出信号によりエンジン１に供給する酸素リッチ空気の
酸素濃度が設定値を越えて濃くなったときに酸素濃度を
減少させるように制御して燃焼温度を抑制するものであ
る。

よって、燃焼室２３周辺部のクエンチエリアに酸素リッ
チ空気を偏在させて燃焼性を改善することにより、燃焼
温度を向上して未燃焼成分の発生を抑制することができ
、特に、酸素リッチ空気を低負荷時に供給することは、
この低負荷時には燃焼温度が低く未燃焼成分の排出量が
増大するので、この要求と合致させている０ 〈実施例ノ〉 第一２図および第３図に示すように、本例のエンジン６
２における吸気通路６３は、吸気マニホールド３４から
シリンダヘッド２２内に形成された下流端部分の吸気ポ
ート６３ｄが、隔壁６６によって低負荷用吸気通路５３
ｂと高負荷用ｇ＆気連通路３Ｃとに分割形成され、高負
荷用吸気通路３３Ｃへの入口部には負荷が低負荷域を越
えて上昇したときに開く開閉弁６７が介設されているＯ
上記低負荷用吸気通路３３ｂはその通路断面積が狭く形
成されるとともに、燃焼室２６に対し、より接線方向に
向けて形成され、低負荷時において大きなスワールを発
生させて燃焼室２６の周辺部全域に酸素１７ノチ空気を
より一層偏在させるものである。

また、本例においては、気化器３８によって燃料を供給
するようにし、この気化器３８の上流の吸気通路６３に
前例と同様の酸素リッチ空気供給装置７により酸素リッ
チ空気を供給するものであって、この酸素リッチ空気は
低負荷時に供給し、負荷が増大して開閉弁６７が開くの
に伴って供給を停止するように制御する０ なお、６９はシリンダブロック、４０はピストン、４１
は動弁機構であり、その他前例と同一構造には同一符号
を付して示す。

よって、本例によれば、低負荷時における低負荷用吸気
通路３３ｂから吸気流速がより大きく、しかも流入方向
がより接線方向に向いて吸気か流入することから、より
強力なスワールの生成により、酸素リッチ空気を燃焼室
２６の周辺部の全域に偏在させることができて、ピスト
ン４０頂部周辺とシリンダブロック６９内壁との間のク
エンチエリアにおける燃焼性をも良好に改善してより一
層未燃焼成分の排出抑制を行うことができる。

また、未燃焼成分の排出抑制の点からは、この未燃焼成
分が多くなる低負荷時に上記低負荷用吸気通路３３ｂか
ら酸素リッチ空気を供給すれば十分にその効果は得られ
るか、開閉弁６７が開き始めのときには、低負荷用吸気
通路６６ｂカ・らのスワールが急激に弱まって全体の燃
焼性が低下すること力・ら、この開閉弁３７か開き始め
る過渡時においても酸素リッチ空気を供給しておくのか
、上記燃焼性の低下を改善するので好ましい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種
々の変形例を包含している。すなわち、酸素濃度富化装
置８としては、酸素透過膜１１による酸素透過膜方式の
ほかに、窒素吸着力式も使用でき、さらに、酸素リッチ
空気の供給制御および濃度制御については、上記実施例
の他に、供給時期、濃度特性、もしくは酸素濃度調整装
置、ポンプ駆動方式等の変更に応じて適宜設計変更可能
である○ 以上説明したように、本発明によれば、酸素リッチ突気
をエンジンに供給する吸気通路を構成する吸気ポートを
燃焼室に対しその接線方向に向けて開口させたことによ
り、燃焼室の周辺部に酸素リッチ空気を偏在させて、燃
焼室の周辺部の燃焼性を改善してその燃焼温度を向上し
、未燃焼成分の発生を抑制して排気浄化性能を向上する
とともに、酸素ＩＪ　、チ空気の供給による燃焼促進に
伴う燃費性改善効果を十分に発揮させることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図は実施例／の
概略構成図、第２図および第３図は実施例２を示し、第
２図はエンジンの要部断面図、第３図はシリンダヘッド
の要部断面平面図である。 １．３２・・・・・・エンジン、２．３３・・・・・・
吸気通路、２ａ　、３３ａ・・・・・・吸気ボート、７
・・・・・・酸素リッチ空気供給装置、８・・・・・・
酸素濃度富化装置、９・・・・・・酸素リッチ空気供給
通路、１４・・・・・・酸素濃度調整装置、２３・・・
・・燃焼室、２９・・・・・・制御装置、３６ｂ・・・
・・・低負荷用吸気通路、３３Ｃ・・・・・・高負荷用
吸気通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１空気中の酸素含有比率を増大させる酸素濃度富化
   装置によって富化された酸素リッチ突気をエンジンの吸
   気通路に供給する酸素リンチ空気供給装置を設ける一方
   、該吸気通路を構成する吸気ポートを燃焼室に対しその
   接線方向に向けて開口させたことを特徴とするエンジン
   の燃焼促進装置〇 （２）　　上記吸気通路は低負荷用吸気通路と高負荷用
   吸気通路とで構成されており、酸素リッチ空気供給装置
   から供給される酸素リッチ突気か少なくとも低負荷用吸
   気通路に供給されるように構成されている特許請求の範
   囲第１項記載のエンジンの燃焼促進装置。