JPS58187573A - 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向上
させるものとして、例えば特開昭５乙−６０２、！；３
号公報に示されるように、酸素含有比率を同上した酸素
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
。

上記酸素リッ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空気を送り
他方側から吸引して、その圧が差に′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（吸着させ、浮遊した酸素を取り
出して酸素リッチ空気を得るいわゆる窒素吸着方式とが
王に知られている。

しかして、上記酸素濃度富化装置は、使用に伴い酸素透
過膜もしくは合成ゼオライトの劣化等により、酸素濃度
富化機能が低下して、供給する酸素リッチ空気の酸素濃
度が変化し、所望の酸素すッチ空気供給効果が得られな
い問題が発生する。

そこで、本発明は、排気ガス中の空燃比を検出する空燃
比センサーと、該空燃比センサーの出力を受は空燃比を
補正する空燃比補正装置とを備えたエンジンにおいて、
この空燃比補正装置の補正出力を利用し、特定運転状態
における上記空燃比補正装置の補正出力を初期状態の補
正出力と比較し、その偏差に応じて上記酸素リッチ空気
の酸素濃度を補正するように酸素リッチ空気供給装置を
補正制御する酸素濃度補正装置を設けたエンジンの燃焼
促進装置を提供し、簡単なシステムで酸素濃度富化装置
の劣化を検出しこれを補正して良好な燃焼促進効果を維
持せ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。

第１図におい−で、１はエン２ン、２はエアクリーナ３
を経た空気をエンジン１に供給する吸気通路、４は排気
追路である。

吸気通路２において、５は吸入空気量を検出するエアフ
ローメータ、６はエアクリーナ〜り５の下流に配設され
アクセル操作に応じて開閉するス噴射する燃料噴射ノズ
ルである。なお、８は吸気弁、９は排気弁、１０は点火
プラグである。

一方、１１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１３によって富化された酸素リッチ空気を
エンジン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１３は酸素リッチ空気供給通路１２
の途中に介装され、この酸素リッチ空気供給通路１２は
エアクリーナ６下流の＠気油路２がら空気を取入れ酸素
濃度富化装置１３を経てエアフローメータ５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１３はケース１４内に酸素
透過膜１５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１６で酸素透過膜１５の外方部に空
気を圧送し、下流側の吸引ポンプ１７で酸素透過膜１５
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５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１６および吸引ポンプ１７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１３で富化さｎた酸素リッチ空気
は、酸素濃度調整装置１８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１８は酸素リッチ空気
供給通路１２の合流部より上流の吸気通＠２に介設され
た第１制御弁１９と、吸引ポンプ１７より下流の酸素リ
ッチ空気供給通路１２に介装された第２制御弁２０とを
備え、この第１制御弁１９と第２制御弁２０とをリンク
機構２１で連係し、モータ等のアクチュエータ２２の作
動により第１制御弁１９と第２制御弁２０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１９を閉じて第２制御弁２０を
開く一方、酸素濃度を薄くするときには第１制御弁１９
を開いて第２制御弁２０を閉じるものである。

なお、２３は酸素透過膜１５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、
２４は吸引ポンプ１７下流の酸素リッチ空気供給通路１
２と窒素リッチ空気排出通路２３とを連通ずるリリーフ
通路、２５は酸素リッチ空気供給時にＩＪ　ＩＪ−フ通
路２４を閉じ非供給時にＩＪ　ＩＪ−フ通路２４を開＜
リリーフ弁である。

一方、排気通路４において、２６は排気浄化用の三元触
媒、２７は該三元触媒２６の上流側に配設された空燃比
センサーで、該空燃比センサー２７は排気ガス中の酸素
濃度を検出することによりエンジン１に供給された吸気
の空燃比を検出する。

また、２Ｂはスロットル弁６の開度を検出する開度セン
サー、２９はエンジン回転数を検出する回転数センサー
であって、この開度センサー２８および回転数センサー
２９の検出信号は、上記空燃比センサー２７およびエア
フローメータ５の検出信号とともに、制御装置６０に入
力される。

上記制御装置６０は、燃料噴射ノズル７からの燃料噴射
眼、およびＩＪ　ＩＪ−フ弁２５の開閉作動、並びに第
１制御弁１９、第２制御弁２０の開度を調整するアクチ
ュエータ２２の作動を制御するものである。この制御装
置３０は、基本的には吸入空気量に応じて燃料噴射ノズ
ル７からの燃料噴射量を制御するとともに、エンジン１
の負荷状態に応じ軽負荷時に酸素リッチ空気供給通路１
２より酸素リッチ空気を供給するものであり、また、空
燃比センサー２７の出力を受けて燃料噴射ノズル７から
の燃料噴射量を補正してエンジン１に供給する混合気の
空燃比が所定空燃比（理論空燃比）となるように空燃比
を補正する空燃比補正装置３１（第２図参照）と、アイ
ドリング運転時のような特定運転状態における上記空燃
比補正装置３１の補正出力を初期状態の補正出力と比較
し、その偏差に応じて上記酸素リッチ空気の酸素濃度を
補正するように酸素リッチ空気供給装置１１を補正制御
する酸素濃度補正装置３２（ＷＪ図参照）とを備えてい
る。

第２図は上記制御装置３Ｄの一例を示すものであって、
３３はエアフローメータ５で検出した吸入空気量に対す
る燃料噴射量を演算する基本噴射量決定回路であり、そ
の出力信号は第１補正回路３４、燃料噴射ノズル駆動回
路３５を経て燃料噴射ノズル７に出力される。

一方、空燃比補正装置３１は、空燃比センサー２７の検
出信号を比較器３６で設定レベルと比較し、検出空燃比
が設定空燃比（理論空燃比）よりリッチかリーンかを判
断し、この比較器６６の出力信号は積分回路３７を経て
上記第１補正回路６４に入力され、この第１補正回路６
４で空燃比センサー２７の検出空燃比が設定空燃比とな
るように基本噴射量決定回路３３からの制御信号を補正
して燃料噴射ノズル７からの燃料噴射量を増減し、エン
ジン１に供給する空燃比を理論空燃比として三元融媒２
６での浄化性能を同上するものである。

なお、積分回路３７は空燃比の急激な補正を防止するた
めのものである。

また、６８は開度センサー２８の検出信号を基準端と比
較しエンジン負荷が軽負荷状態にあるかどうかを判別す
る負荷判別回路で、軽負荷時には負荷判別回路６８の出
力信号は、第２補正回路６９および駆動回路４０を経て
ＩＪ　ＩＪ−フ弁２５およびアクチュエータ２２に出力
され、リリーフ弁２５を閉作動するとともにアクチュエ
ータ２２を駆動し、第１制御弁１９を閉じて第２制御弁
２０を開くものである。

さらに、酸素濃度補正装置３２において、４１は回転数
センサー２９の検出信号と開度センサー２８の検出信号
とからエンジン１がアイドル運転状態にあるかどうかを
判別するアイドル判別回路で、このアイドル判別回路４
１の出力は第１および第２アナログスイツチ４２．４３
に入力される。

第１アナログスイツチ４２は、アイドル判別回路４１か
らの信号が入力されると、前記空燃比補正装置３１すな
わち積分回路３７からの第１補正回路３４に対する補正
出力を、平均化回路４４に入力するように動作するもの
であり、第２アナログスイツチ４３は、アイドル判別回
路４１から最初の信号が出力されたときにこの信号をフ
リップフロップ４５に入力し、該フリップフロップ４５
の出力によって非作動状態とされるものであって、最初
の７回たけ作動するように設けられている。

上記フリップフロップ４５の出力はタイマー回路４６に
入力され、タイマー回路４６の信号はメモリー回路４７
に入力され、このメモリー回路４７ではタイマー回路４
６で設定された時間だけ、前記平均化回路４４で平均化
された補正出力を記憶するもの−である。このメモリー
回路４７に記憶される補正出力はエンジン１の初期状態
におけるものである。

アイドル判別回路４１でアイドル状態が検出される度に
第１アナログスイツチ４２を介して平均化回路４４に補
正信号が入力され、この平均化回路４４で平均化された
ものが差動増幅回路４８に入力されてメモリー回路４７
に記憶された初期状態の補正出力と比較され、その偏差
信号が劣化判別回路４９に出力される。

劣化判別回路４９では差動増幅回路４８の偏差信号が設
定端以上となったときを劣化時と判断して、前記第２補
正回路６９に補正信号を出力する。

第２補正回路３９ではこの補正信号により、酸素リッチ
空気の酸素濃度が低下しているときには、供給する酸素
濃度を増大するべく酸素リッチ空気−−−１、＼ 供給装置１１の作動すなわちアクチユエータ２２の作動
を補正制御するものである。第２補正回路３９での補正
は、劣化判別回路４９から次の補正信号が入力されるま
で維持するような定常的補正を行う。

次に、上記実施例の作用を説明すれば、エンジン１の運
転に伴い酸素濃度富化装置１３が劣化してその酸素リッ
チ空気の酸素濃度が低下すると、これに応じて空燃比補
正装置３１の補正出力もその平均値が変化する。酸素濃
度補正装置３２は、この補正出力を差動増幅回路４８で
初期値と比較し、その偏差が所定値より太き（なったと
きに第２補正回路３９に補正信号を出力して、酸素リッ
チ空気の酸素濃度を増大するように補正するものである
。この結果、エンジン１に供給される酸素濃度が増大し
て初期状態に戻るのに応じて、酸素濃度補正装置３２の
補正出力の平均値も初期状態に戻ることになり、さらに
酸素濃度富化装置１３の劣化が進行すると、再び同様の
補正制御を繰り返すものである。

なお、上記実施例における酸素濃度補正装置３２では空
燃比補正装置３１の補正出力の初期値をメモリー回路４
７に記憶し、これとの偏差により劣化を検出するように
して、各エンジン１での初期状態の差についても考慮し
、正確な制御を行うようにしているが、この初期値につ
いては予め求めたある値に設定しておくようにしてもよ
い。また、制御装置３０としては上記アナログ方式のほ
か、コンピュータを利用したディジタル方式に構成して
もよい。

また、上記実施例において、酸素濃度富化装置１３とし
ては酸素透過膜１５による酸素透過膜方式の他に窒素吸
着方式も採用できる。

以上説明したように、本発明によれば、空燃比センサー
を有する空燃比補正装置の補正出力を利用して酸素リッ
チ空気供給装置の酸素濃度富化装置の劣化を検出し、エ
ンジンに供給する酸素リッチ空気の酸素ａ度を補正する
ようにしたことにより、酸素リッチ空気の供給による燃
焼促進効果を安定して維持することができ、またその劣
化検出機能が簡単な構成により得ることができる利点を
有する。

【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図は概略構成図
、第２図は制御装置の一例を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ａ　排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサーと
   、該空燃比センサーの出力を受は空燃比を補正する空燃
   比補正装置とを備えたエンジンにおいて、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、特定運転状態に
   おける上記空燃比補正装置の補正出力を初期状態の補正
   出力と比較し、その偏差に応じて上記酸素リッチ空気の
   酸素濃度を補正するように酸素リッチ空気供給装置を補
   正制御する酸素濃度補正装置とを設けたことを特徴とす
   るエンジンの燃焼促進装置。