JPH0452863B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の吸気系に酸素富化装置を介
設した内燃機関の吸気方法に係り、特に酸素富化
空気の供給量を改善できる方法に関する。

［従来の技術］ 従来の酸素富化装置を備えた吸気装置は第４図
に示すように、吸気管１の途中に送風フアン２に
より新気を供給される酸素富化装置３を合流接続
させ、これより上流側の吸気管１に取り付けた吸
気絞り弁４の弁開度調整によつて酸素富化装置３
にエンジン吸気負圧を加え、これにより発生した
酸素富化空気をエアクリーナ５を通つて来た一般
の空気と共にエンジン６に供給する構成となつて
いる（例えば、特開昭58−138239号公報）。

ところで、酸素富化装置３から発生する酸素富
化空気の流量及び酸素濃度を増加するためには、
酸素富化装置３が、これに加える吸気負圧を増大
するとその流量及び濃度が増加するという特性が
あることから、吸気絞り弁４による吸気絞りによ
つてエンジン吸気負圧の増大が必要となる。

しかし、吸気絞りにはエンジンが運転を続ける
ための限界があり、また、過度の吸気絞り開弁は
吸気仕事の増大によるエンジン性能の悪化を招く
ことになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したように吸気絞りによつてエンジン吸気
負圧を増大すれば、酸素富化装置から発生する酸
素富化空気の流量及び酸素濃度を増加させること
はできるが、吸気絞りにはエンジン運転を維持さ
せるための限界があり、エンジン性能の悪化を招
くという問題点があつた。

したがつて本発明の目的は、機関運転の維持を
確保しつつ、且つ、機関性能の悪化を招くことな
く、酸素富化装置に強い吸気負圧を加えることが
可能な内燃機関の吸気装置を提供することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、内燃機関
に吸気系と独立した酸素富化空気供給系を介して
機関の吸気負圧で酸素富化空気を発生する酸素富
化装置を連結すると共に、その空気供給系に富化
弁を取り付け、吸気系を開閉制御する吸気弁の開
弁時期を遅らせて吸気弁の開弁に先だち富化弁を
単独で開弁するようにした方法である。

［作 用］ 機関内圧が大きな負圧になつたとき、吸気弁は
まだ閉じているから、単独で開弁している富化弁
から酸素富化空気供給系を通して酸素富化装置
に、その大きな吸気負圧のすべてが加わる。大き
な吸気負圧が加わると酸素富化装置からその吸気
負圧に応じた高い酸素濃度及び多量の酸素富化空
気が発生し、酸素富化空気供給系を通して機関に
供給される。

やがて閉じていた吸気弁が開弁し、絞り制御の
行なわれていない吸気系を通して多量の一般空気
が、酸素富化空気に引き続き機関に供給される。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第２図は本発明の内燃機関の吸気装置例を示す
エンジンの平面図である。エンジン１６のシリン
ダには吸気弁２０、排気弁２１の他に新たに第３
の富化弁２２を設けてある。これら３つの弁リフ
ト時期は第３図に示してある。上死点TDCの前
後で開弁する排気弁２１及び吸気弁２０のうちの
吸気弁２０の開弁時期を今まで決められていた位
置（実線）よりも遅らせ（点線）、吸気弁２０の
開弁に先立つて吸気工程初期富化弁２２のみが単
独で開弁する時期を富化弁２２に設定確保してあ
る。

これら各弁２０，２１，２２は、それぞれ別個
独立にシリンダヘツドに形成されてシリンダ内に
連通する３つのポート２３，２４，２５を各々開
閉制御するもので、そのうちの吸気弁２０に連な
る吸気ポート２３は第１図に示す如く、吸気マニ
ホールド１１に連結されている。この吸気マニホ
ールド１１には、これより吸入される吸気量を絞
る吸気絞り弁を必要としないが、これを設けるよ
うにしてもよい。

また、富化弁２２に連なる富化ポート２５は、
吸気マニホールド１１とは別個独立に設けてこれ
とは合流しない酸素富化空気供給管２６に連結さ
れている。この酸素富化空気供給管２６は酸素富
化装置１３、例えばポリマー酸素富化膜２７を使
用したものに接続され、これにシリング内に生じ
る吸気負圧を加えて送風フアン１２により供給さ
れる新気から酸素富化空気を発生させ、発生した
酸素富化空気をシリンダ内に供給する。なお、こ
こには１本の酸素富化空気供給管２６しか示して
いないが、多気筒では各気筒から分岐した酸素富
化空気供給管をまとめて１本にしたうえで酸素富
化装置１３に接続する。

次に、上記のような構成における作動を説明す
る。

吸気行程初期、ピストンの下降によりエンジン
１６のシリンダ内圧が大きな負圧となる。この負
圧は、吸気弁２０が閉じており、且つ吸気マニホ
ールド１１と酸素富化空気供給管２６とは全く別
系統になつているため、開弁している富化弁２２
より酸素富化空気供給管２６を通つて酸素富化装
置１３にそのすべてが加わる。酸素富化装置１３
には送風フアン１２により新気が供給されている
ものの、この新気はポリマー酸素富化膜２７によ
り阻まれ差圧力によつて始めて透過するようにな
つているため、酸素富化空気供給管２６は恰度過
度の吸気絞りを行なつているのと同じ状態にな
る。したがつて、酸素富化装置１３のポリマー酸
素富化膜２７には非常に大きな機関の吸気負圧が
加わり、酸素富化装置１３から酸素濃度の高い多
量の酸素富化空気Ｏが酸素富化空気供給管２６を
通つてエンジン１６のシリンダ内へ供給される。

吸気行程初期後、富化弁２２に遅れて吸気弁２
０から新気が導入される。

すなわち、富化弁２２がこのまま開き放しで吸
気弁２０が閉じたままだと、大きな吸気絞り状態
が継続するためエンジン運転を維持することが不
可能となり、吸気仕事が増大してエンジン性能が
悪化するので、これらを回避するためには大きな
吸気絞り状態を解除する必要がある。

そこで、本実施例では、第３図に示すように富
化弁２２に遅れて吸気弁２０を開弁させる。吸気
マニホールド１１の途中には吸気負圧を調整する
吸気絞り弁を設けていないため（絞り弁を設けて
いる場合は過度な絞り量とならないようにする）、
吸気抵抗は酸素富化装置の１３を有する酸素富化
空気供給管２６に比して吸気マニホールド１１の
方が圧倒的に小さい。したがつて、吸気弁２０の
開弁により過度な絞り状態にある酸素富化空気供
給管２６から吸入が解除され、吸気絞りのない吸
気マニホールド１１を通つて既に酸素富化空気が
吸引されているエンジン１６のシリンダ内に多量
の一般空気が重ねて供給され、爆発行程時には必
要な酸素濃度と空気量が確保される。

このように、富化弁２２の開弁により一時的に
エンジンが運転を維持することが不可能な吸気絞
りを行なつても、吸気行程が進み、吸気弁２０が
開弁することによつて過度な吸気絞りを解除する
ので、高濃度の酸素富化空気を多量にエンジン１
６に供給できるにも関わらず、エンジン運転を維
持することが不可能となつたり、吸気仕事の増大
によつてエンジン性能の悪化が生じたりすること
がなく、高濃度の酸素富化空気の導入によつてエ
ンジンの出力向上及びスモークの低減を図ること
ができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、酸素富化装置に
連なる富化弁を新設し、これと吸気弁に連なる吸
気弁との開弁時期をずらし、富化弁に単独で開弁
する時期を先行して確保させるよう構成したこと
により、富化弁の単独開弁により機関内で発生す
る負圧のすべてを酸素富化装置に一時的に加える
ことができるので、機関運転の維持を損なつた
り、機関性能を悪化させたりすることなく、非常
に大きな吸気負圧を酸素富化装置に与えることが
できる、という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関の吸
気方法を実施する装置の構成図、第２図は第１図
に示す各弁及びそのポートの配置平面図、第３図
は各弁のリフトタイング図、第４図は従来例を示
す構成図である。 図中、１１及び２３は吸気系を構成する吸気マ
ニホールド及び吸気ポート、２６及び２５は酸素
富化空気供給系を構成する酸素富化空気供給管及
び富化ポート、１３は酸素富化装置、１６はエン
ジン、２０は吸気弁、２２は富化弁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関に吸気系と独立した酸素富化空気供
   給系を介して機関の吸気負圧で酸素富化空気を発
   生する酸素富化装置を連結すると共に、その空気
   供給系に富化弁を取り付け、吸気系を開閉制御す
   る吸気弁の開弁時期を遅らせて吸気弁の開弁に先
   だち富化弁を単独で開弁するようにしたことを特
   徴とする内燃機関の吸気方法。