JPS6095150A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPS6095150A
JPS6095150A JP20330683A JP20330683A JPS6095150A JP S6095150 A JPS6095150 A JP S6095150A JP 20330683 A JP20330683 A JP 20330683A JP 20330683 A JP20330683 A JP 20330683A JP S6095150 A JPS6095150 A JP S6095150A
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JP
Japan
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air
oxygen
combustion engine
engine
fuel
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JP20330683A
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English (en)
Inventor
Seishi Wataya
綿谷 晴司
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/0015Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
    • F02D35/0023Controlling air supply
    • 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
    • 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
    • F02M33/00Other apparatus for treating combustion-air, fuel or fuel-air mixture

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  • 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、内燃機関に吸入される空気中の酸素成分の
割合を増加させる酸素富化装置を用いた空燃比制御装置
に関するものである。
〔従来技術〕
従来の内燃機関においてれ、大気をそのまま吸入して燃
料と混合させ、シリンダ内に導いて燃焼させている。す
なわち、通常の混合気供給装置においては、吸気経路を
構成する吸気管内の圧力を圧力センナによって検知し、
この検知した圧力値に応じて制御装置が燃料噴射弁に印
加すべき信号のパルス幅を演算し、(長門の回転検出器
から得られる信号に同期して燃料噴射弁の駆動パル2幅
をIIIIIIIIシている。そして、制御装置1′1
″において演豹さ第1る燃料噴射弁の駆動パルス幅つま
り燃料供給Ii:は、機関に吸入される空り中の酸素成
分が重量比で約22チ、体積比で約20%に対応して決
められており、したがって空気対燃料の重量比である理
論空燃比扛約14.7となっている。これは、燃焼に必
要な酸素成分は空気中に体積比で約20%しか存在せず
、残り約80%は窒素や炭酸ガスのいわゆる不活性ガス
で占められているので、機関に吸入される空気のうち燃
焼に寄与するl、は約20%だけとなやからである。
したがって、内燃機関のシリンダ容積に見合った出力を
得ることは難しく、また吸入した窒素成分N2は燃焼時
の高温によって有害成分である窒素酸化物NOXとなる
ので、このNo)cを低減する手段たとえばEGRや触
媒装置などの清浄化装置を必要とした0 〔発明の概1要〕 この発明L1従来の内燃#1j、関が有する不都合を取
り除くため、機関へ吸入される空気中の酸素成分を吸気
経路中に設けた酸素富化膜によって増大させ、この増大
した酸素量に応じて燃料を供給することに↓シ、内燃機
関の出力を増加させるとともに窒素酸化物を低減させる
ようにしたもので岐以下、この発明の一実施例につき、
図面を参照して説明するが、同一要素tたは相当部分に
は同一符号を付す。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図である。1は
内燃機関、2は吸気管、3社吸気管2の吸気経路中に設
けら扛、吸入空気中の酸素成分以外のN2を主とする気
体成分の透過率を減少させて酸素成分の割合を増大させ
る酸素富化膜、4は内燃機関1に吸入される空気量を調
IA)する絞り弁、5はエアクリーナ、6は吸入した空
気の圧力を検出する圧力センサ、7は内燃機関1に装着
さむて内燃機関1の回転数を検出する回転検出器、8は
圧力センサ6の検出信号および回転検出器の検出信号を
入力して噴ujずべき燃料H’+: ’c tjf算し
、燃料噴射弁9の開弁時間幅ケ制呻する制餌1装置i’
j、10は吸入した空気の酸素C!厩を検出する酸素f
i’t lλ(七ンサである。なお、吸気管2において
、酸素富化膜3とエアクリーナ5との間、酸素富化膜3
と絞シ弁4との問お、↓び内燃機関1と絞り弁4との間
をそれぞれ吸気管2a l 2bl 2Cとし、圧力セ
ンツ6は吸気管2C内に、また酸素濃度センサ10は吸
気管2b内にそ扛ぞオを設けられているものとする0 さて、第1図からも明らかな通り、この実施例において
は、吸気経路中に酸素富化膜3を配設しているので、吸
気管2a内の空気中に占める酸素tl1度よシも吸気管
2b内の空気中に占める酸素製置の方が大となる0すな
わち、酸素富化膜3は高分子膜で構成され、酸素分子の
平均径2.92Aと窒素分子の平均径3.20にとの相
違を利用し、酸素分子の通過量を増大させ、窒素分子の
通過量を低減させ、結果として空気中の酸素濃度を高め
る役割を果たすのでろる。したがって、酸素富化膜3に
よって酸素濃度が高められた吸気112C内のを気に見
θつた燃料セ1.を燃料噴射弁9カ・ら供給することに
より空燃比を最適化することになる。すなわち、燃料供
給量は、酸素富化膜3の富化特性を予め制御装置80図
示せぬメモリに記憶させておき、このメモリに記憶され
たデータに従い、燃料噴射弁9に印加するパルス幅を酸
素富化膜3が無い場合に比して増量側に補正すればよい
。そして、酸素富化膜3の下流側に酸素濃度センサ10
を設けて吸気中の酸素濃度を検出し、制御装置8に入力
することによシ、仁の検出値に基いて機関への燃料供給
量を演算し制御す扛ば、精度を向上させることができる
なお、酸素富化の程度は、酸素富化膜の面積や材質によ
って決まるが、空気中の酸素濃度を重量比で約22チか
ら30チまで高めたとすると、単位空気中に含まれる酸
素ftti36%増加するので、この増加に見合った燃
料を供給すれば、同一の空気量で爆発力が36%増大し
て出力トルクを増大させることができる。
さらに、機関の同一出力に対して吸気中に3唸れる窒素
量が従来装置よシも大幅に少なくなるので、排気カス中
の有害成分である輩メー酸化物NOxを減少させること
ができる。
また、機関のアイドリング時のような軽負荷時において
、従来装置では燃焼法の残留不活t1ガスによシ燃焼が
不安定となシ易いのであるが、酸素富化膜により燃焼に
寄与する酸素成分が多くなるので、燃焼が安定化さ2t
、機関の回転変動を減少させることもできる。
第2図はこの発明の他の実施例を示す構成図でるる。1
1は吸気経路中に配設したエアポンプであり、このエア
ポンプ11はエアクリーナ5に接して設けた酸素富化膜
3によって生ずる通気抵抗が機関への吸入空気量の減少
を招くので、こnを補償するものであシ、内燃機関1ま
たは図示せぬ電動機によシ鹿動される。
したがって、このエアポンプ11を用いることによシ、
酸素富化膜3を通過する空気量を増大させることができ
るので、酸素富化膜3の通気面積を小さく抑えることが
可能となシ、酸素富化膜3を小形化することができる。
なお、酸素富化膜3をエアクリ−f5の位置に配設しエ
アクリーナ七しての機能を兼用させるようにすれば、取
付スペース、交換作業の短縮その他コストの低減に有利
となる。
第3図はこの発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。12は吸気管2の側路を形成するバイパス路、13
はこのバイパス路12を通過する空気流量を制御する流
量制御弁、14はこのか1.量。
制御弁13の開度を制御するアクチェータ、15はこの
アクチェータ14を駆動する酸素量制御装置である。
さて、酸素富化膜3は圧力損失が比較的大きく、その通
過面積が小さい場合には、機関に対して空気を充分に吸
入させることが困911Fである。このような問題をf
fN消するため、この実施例ではバイパス路12を設け
、機関の高出力領域において吸入空気量が不足しないよ
うにしている。すなわち、吸気管2c内の圧力を圧力セ
ンサ6によって検知しミ機関が中負荷領域以下で運転さ
れていると同断さnるときは、流+11制御弁13 C
1i11イyを小さくし、高負荷領域と判断されるとき
には、流檜制机弁13を全開状態として機関への吸入空
気量を増大させる。これによって、低・中負荷領域時に
は吸入空気中の酸素成分の割合が高いので、仕〉門の燃
焼が安定化され、また窒素成分が少ないので、排気ガス
中に含まれる有害成分のHC、CO、NOxを低減する
ことができる。一方、高出力が要求される運転状態にお
いては、バイパス路12からも外気が吸入されるので、
機関の吸入空気量が不足することもなく、所望の出力を
得ることができる。
そして、カシ証制御弁13は、機関の負荷つまり吸気管
2cの圧力の他に機関の回転数を検出する回転検出器7
の検出信号をも酸素量制御装置15に入力し、機関の回
転数と吸気管の圧力という2つの111報によって流量
制御弁13′f:制御するようにすitば、さらに制御
の自由度が増大し、排気カスの浄化と運転性能の協調が
取り高くなる。
なお、機関の負荷状態の検出手段として、圧力センサ6
の他に、エアフローセンサやアクセルペダルに連動する
絞シ弁4の開既を利用しても、同4>’Iの効果が得ら
nることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
この発り」によれば、酸素富化膜を用いて機関へ吸入さ
れる空気中の酸素涯度を高めたので、混合気の燃焼を安
定化させることが可能となシ、打負荷時における機関の
回転数の変動を抑制することができるとともに機関の出
力増大を図ることができ、さらに排気カス中の有害成分
をも低減することができるという侵オtた効果を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
M3J1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図
はこの発明の他の実施例を示す4°1・〔成図、第3図
はこの発明のさらに他の実加j例を示す+7’+成12
;である。 1・・・・内燃(関門、2・・・・吸気管、3・・・−
酸素富化膜、6・・・・圧力センサ、I・・―一回転検
出器、8・φ・・制1tll 4/i Ii’+“、9
・・・・燃料噴射弁、10@・・・酸系rl、“: I
IQH士ンッ−111・―@φエアポンプ、12ψ・・
・バイパス路、13・・・・流部11i1J III弁
、14・・・・ツクチェ〜り、15−−・・tlip 
奮i 1+!11j’l 1jll 4f1i’i: 
0代理人 大 岩 増 14[

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)空気を吸入して燃料と混合した混合気により作動
    する内燃機関において、該機関の吸気経路中の一部また
    は全体に酸素富化膜を配設するとともに、該酸素富化膜
    によって増加した吸入空気中の酸素成分の割合に応じて
    機関へ供給する燃料量また紘空気量を制御する制御手段
    を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置0
    (2)酸素富化膜扛下流側に酸素濃度センサを有し、該
    酸素濃度センナの出力信号を制御手段に入力する特許請
    求の範囲第1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。 (3) 機関の吸気経路中には空気を吸入して機関に供
    給するポンプが設けられた特許請求の範囲第1項記載の
    内燃機関の空燃比制御装置。 (4)吸気経路中には吸入空気を清浄化するエアクリー
    ナが配設されておシ、そのクリーナエレメントが酸素富
    化膜で構成された特許請求の範囲第1項記載の内燃機関
    の空燃比制御装置。
JP20330683A 1983-10-28 1983-10-28 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPS6095150A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62294758A (ja) * 1986-06-16 1987-12-22 Isuzu Motors Ltd 内燃機関の吸気装置
US5908023A (en) * 1997-03-15 1999-06-01 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for enriching the oxygen content in the intake air of an internal combustion engine
WO2001055580A1 (de) * 2000-01-27 2001-08-02 Filterwerk Mann+Hummel Gmbh Ansaugsystem für eine brennkraftmaschine mit einer vornehmlich für sauerstoffmoleküle durchlässigen membran
JP2007218173A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Yamaha Motor Co Ltd エンジン

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WO2001055580A1 (de) * 2000-01-27 2001-08-02 Filterwerk Mann+Hummel Gmbh Ansaugsystem für eine brennkraftmaschine mit einer vornehmlich für sauerstoffmoleküle durchlässigen membran
US6640794B2 (en) 2000-01-27 2003-11-04 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Intake system for an internal combustion engine with a membrane preferentially permeable to oxygen molecules
JP2007218173A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Yamaha Motor Co Ltd エンジン

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