JPS59115459A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPS59115459A
JPS59115459A JP57229153A JP22915382A JPS59115459A JP S59115459 A JPS59115459 A JP S59115459A JP 57229153 A JP57229153 A JP 57229153A JP 22915382 A JP22915382 A JP 22915382A JP S59115459 A JPS59115459 A JP S59115459A
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oxygen
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detector
air
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豊 大泉
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    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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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−1− 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lli!案されている。尚、上記酸素濃度富
化装置−2− の原理手法どしては、(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1!するいわゆる酸素
透過方法、おにび〈口)ペレッ1〜状の合成ぜオライド
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、エンジンの温間始動時には、エンジンの温度
が高いために点火装置による正規の着火以前に自己着火
し逆トルクを発生して始動が困難になるいわゆる、温間
ロックが生じやすい。特に、上記のにうな酸素濃度富化
装置を備えたエンジンにおいては、酸素濃度富化装置に
よって富化された酸素リッチ空気がエンジンに供給され
るため、一層自己着火し易く、温間ロックの発生が顕著
であるという問題があった。
−3− そこで、本発明はllJ’iかる点に鑑み、上記の如く
II’l素淵庶富化装置をυ11えたエンジンにおいて
、その温間始動時にはエンジンに供給される酸素リッチ
空気中の酸素11iI麿を低下させることににす、温間
始動時の自己着火を抑制して温間ロックを有効に防止す
ることを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の構成は、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燃焼室
に供給づる酸素リッチ空気供給装置どを備えたエンジン
において、エンジンの温度状態を検出でるエンジン温度
検出器と、エンジンの始動状態を検出でるエンジン始動
検出器と、上記エンジン温度検出器およびエンジン始動
検出器の各出力を受け、エンジンの温度が所定(1「1
以上でかつ該エンジンの始動時にはエンジンに供給され
る酸素リッチ空気中の酸素濃度を低下させる酸素濃度制
御装置とを備え、エンジンの温間始動時には吸入空気と
しての酸素リッチ空気中の酸素濃度を低くするようにし
たものである。
−4= 以下、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は燃焼室1aを有するエンジン、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の燃焼室1a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の燃焼室1aに供給する主吸
気通路、4は一端が大気に間口し他端がエンジン1の燃
焼室1a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。F記事吸気通路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
制御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上流の主吸気通路2に
開口し下流端が開閉弁12− 5 − 下流で吸入空気量検出器5ト流の主吸気通路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13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17I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13の上流側に、内周部を酸素リッチ
空気供給通路13の下流側に連通ゼ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13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1
7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13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」−記聞閉弁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2〇−6− 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13の吸込ポンプ17とFl12素m度制御弁
1Bどの間に間口し他端が」−記窒素リッチ空気排出通
路20の途中に開口覆るリリーフ通路21がNQ I−
iられており、該リリーフ通路21の途中にはリリーフ
通路21を開閉制御するりリーフ弁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Xに
にす、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るように
した酸素m変電化装置23が構成されているとともに、
該酸素濃度富化装置23によって富化された酸素リッチ
空気を、酸素温度制御か18の閉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リ
ッチ空気供給駅間2/Iが構成されている。
そして、本発明の特徴として、25はエンジン=  7
 − 冷却水温によりエンジンの瀉同状態を検出ηるエンジン
温度検出器、26はエンジン1のクランクシャフト1b
の起動によりエンジンの始動状態を検出するエンジン始
動検出器、27はスロワ1−ルバルブ6の開度によりエ
ンジンの負荷状態を検出する負荷検出器、28は主吸気
通路2の吸入空気量検出器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)を検出づ−る酸素潤度検
出器であって、これら各検出器25〜28は上記制御回
路8に入力接続されている。また、該制御回路8には、
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温度制御装置29と
上記リリーフ弁22とが接続されている。
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30と、該基
本噴射量決定回路30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部Cj回路31と
を備え、吸入空−8− 気量に応じて燃料噴射弁7からの燃料噴!)1mを制御
するようにしている。
さらに、上記制御回路8には、上記負荷検出器27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32と、該負荷
状態検出回路32からの負荷状態信号に応じて酸素濃度
制m装置2つおよびリリーフ弁22を駆動制御する駆動
信号を出力する駆動回路33と、上記負荷状態検出回路
32からの負荷状態信号に基づいて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34と、該基準値設定回路34からの基準値信号と
酸素潤度検出器28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に相当する偏差信号を
出力する第1比較器35と、該第1比較器35からの偏
差信号を受けて上記駆動回路33の駆動信号を補正する
第1補正回路36と、エンジン温度検出器25からの検
出信号を基準値と比較してエンジン温度が所定値以上の
ときにエンジン温間時信号を出力する第2比−9− 較器37と、該第2比較器37からのエンジン温間時信
号および」−記エンジン始動検出器26からの検出信号
(エンジン始動時信号)を受(プて1ンジン温間始動時
信号を出力するAND回路38と、該AND回路3Bか
らのエンジン温間始動時信号を受(′Jて上記第1補正
回路36で補正された駆動信号をさらに補正して上記酸
素温度制御装置29およびリリーフ弁22に出力する第
2補正回路39とが具備され、上記Mrp値段定回路3
4での目標酸素濃度は、第3図に示すようにエンジン負
荷が増大するに従って減少するように設定されている。
よって、エンジン低角荷時には第1補正回路36で補正
された駆動信号にj:り酸素温度制御装置29を作動制
御して開閉弁12を全問に閉作動させ酸素濃度制御弁1
8を仝聞に閉作動さ1するとともにリリーフ弁22を閉
作動させることにより、酸素リッチ空気供給通路13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開閉弁12を全開から閉作動
させ酸素m度制御弁18を全開から閉作動させること−
10− により、酸素リッチ空気供給通路13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させその酸
素濃度を低下させてエンジン1に供給し、エンジン高負
荷時には開閉弁12を全開に閉作動させh1素濃磨制御
弁18を全開に閉作動させるとともにリリーフ弁22を
閉作動させることにより、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1
3の酸素リッチ空気をリリーフ通路21を介してリリー
フする一方、さらにはエンジン1の温度が所定値以上で
かつ該エンジン1の始動時は、上記第1補正回路36で
補正された駆動信号をさらに第2補正回路39で補正し
た信号により酸素濃度制御装置29を作Vh制御して開
閉弁12を閉作動させ酸素潤度制御弁18を閉作動させ
ることにより、酸素リッチ空気供給通路13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させ
その酸素濃度を低下させてエンジン1に供給するJ:う
にした酸素濃度制御装置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−11= 比較的悪いエンジン1の低負荷運転時には、1lII素
濃度制御装置1140により、酸素&1度変電装向23
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、この酸素リッチ空気によって燃料が
良好に着火し、かつ良好に燃焼して完全燃焼することに
なり、エンジン低負荷運転時の燃焼性9着火性を改善す
ることができる。
一方、エンジン1の負荷が増大するに伴い、上記酸素濃
度制御装置40により、酸素リッチ空気は通常の空気に
J:って希釈され、その酸素1Ii1度が低下してエン
ジン1に供給され、さらにエンジン1が高負荷運転状態
になると、酸素リッチ空気の供給は停止されて通常の空
気のみがエンジン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1の耐久性の向」−を図ることができ
る。
加えて、エンジン1の湿度が所定値以上でのエンジン温
間始動時には、酸素濃度制御装置40に−12− より、上記と同様、酸素リッチ空気は通常の空気によっ
て希釈され、その酸素濃度が低下してエンジン1に供給
されることにより、この′vi素濃度の低下によってエ
ンジン温間始動時の自己着火が抑制されることになり、
温間ロックを有効に防止することができる。
尚、上記実施例では、酸素温度富化装置23として酸素
透過法によるものについて述べたが、窒素吸着法ににる
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、エンジン負荷の増大に伴って酸
素siを線形的に減少変化させるようにしたが、それら
を0ff−OFF的に減少変化させるようにしてもよい
のは言うまでもない。
さらに、上記実施例では、エンジンの温間始動時、エン
ジン1に供給される酸素リッチ空気中の酸素濃度を通常
の空気との希釈により低下させるようにしたが、その低
下度は最大、通常の空気の酸素潤度値までであって、こ
の場合には、希釈によらずに、酸素リッチ空気の供給を
停止し通常の−13− 空気のみをエンジンに供給するようにすればよい。
以−F説明したように、本発明によれば、酸素濃度制御
装置を備えたエンジンにおいて、エンジンの温間始動時
にはエンジンに供給される酸素リッチ空気中の酸素濃度
を低下させるようにしたので、エンジン温間始動時の自
己着火を抑制して温間ロックを効果的に防止することが
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例示し、第1図は全体概略構成
図、第2図は酸素m度制御装置のブロック図、第3図は
基準値設定回路でのエンジン負荷に対する目標酸素濃度
特性を示すグラフである。 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、13・
・・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inn副制御弁23・・・酸素濃度富化装置、
24・・・酸素リッチ空気供給装置、25・・・エンジ
ン温度検出器、26・・・エンジン始動検出器、27・
・・負荷検出器、28・・・酸−14− 素瀧度検出器、29・・・酸素潤度制御装置、32・・
・負荷状態検出回路、33・・・駆動回路、34・・・
基準値設定回路、35・・・第1比較器、36・・・第
1補正回路、37・・・第2比較器、38・・・AND
回路、39・・・第2補拝回路、40・・・酸素1度制
御装置。 −15−

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
    ッチ空気を燃焼室に供給する酸素リッチ空気供給装置と
    を備えたエンジンにおいて、エンジンの温度状態を検出
    するエンジン温度検出器と、エンジンの始動状態を検出
    するエンジン始動検出器と、上記エンジン温度検出器お
    よびエンジン始動検出器の各出力を受け、エンジンの温
    度が所定値以上でかつ該エンジンの始動時にはエンジン
    に供給される酸素リッチ空気中の酸素濃度を低下させる
    酸素濃度富化装置とを備えたことを特徴とするエンジン
    の吸気装置。
JP57229153A 1982-12-23 1982-12-23 エンジンの吸気装置 Granted JPS59115459A (ja)

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