JPH10252584A - 内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための方法及び装置 - Google Patents

内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための方法及び装置

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JPH10252584A
JPH10252584A JP10065568A JP6556898A JPH10252584A JP H10252584 A JPH10252584 A JP H10252584A JP 10065568 A JP10065568 A JP 10065568A JP 6556898 A JP6556898 A JP 6556898A JP H10252584 A JPH10252584 A JP H10252584A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮する
ための方法及び装置において、内燃機関の有害物質の放
出量の減少と同時に、内燃機関の出力増大を達成する。 【解決手段】 内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮
するための方法及び装置において、吸気路に通じる濃縮
路に配置された主に酸素分子に対して透過性の膜を通し
て空気が導かれ、且つ吸気路における酸素濃度が少なく
とも一つのセンサ手段によって連続的に検出される。検
出された酸素濃度に依存して少なくとも一つの制御可能
な調整手段によって吸引された空気及び酸素濃縮された
空気の濃度を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、まず第一に、吸
気路に通じる濃縮路に配置された、酸素分子に対してだ
け透過性の膜を通して空気を導くことによって酸素濃度
の濃縮が行われ、且つ吸気路における酸素濃度が少なく
とも一つのセンサ手段によって連続的に検出されるよう
になっている、内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮
するための方法に関する。
【０００２】この発明は更に、内燃機関の吸気路に通じ
る、周囲空気と接触する濃縮路を含んでいて、この濃縮
路には少なくとも一つの、酸素分子に対してだけ透過性
の膜が配置されており、且つ吸気路における酸素濃度を
検出するための少なくとも一つのセンサ手段を含んでい
る、内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための
装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】酸素分子に対してだけ透過性である、チ
ャンバに配置された膜を通して空気を導くことによって
得られる、高められた酸素濃度を有する空気が吸気とし
て供給されるようになっている、燃焼排気ガスにおける
有害物質を減少させるための方法及び装置は、例えばＤ
Ｅ ４４ ０４ ６８１ Ｃ１に開示されている。
【０００４】機関に供給される吸気のこのような酸素濃
縮によって一つには排気ガス温度が高められ、これによ
って触媒反応開始時間、すなわち、触媒がその動作温度
に達してその完全な作用を発揮するまでに経過する時間
が短縮される。同時に機関における燃料変換が改善さ
れ、従って一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の
総放出量が低減される。更に、燃焼時の窒素濃度が低減
され、これによって、環境負荷の減少のために触媒処理
されなければならない酸化窒素の発生が低減される。
【０００５】しかし、この方法及び装置において問題で
あるのは、吸気として供給される酸素濃縮化気体の酸素
濃度が正確に決定され得ず、従って例えばそれ自体周知
の機関制御によって燃焼過程の正確な調整が不可能であ
ることである。むしろ、この調整はいわば間接的に、す
なわち周知のセンサ手段及び機関制御によって、行われ
なければならないが、これは機関制御の調整アルゴリズ
ムへの少なからぬ介入を必要とする。
【０００６】米国特許第４ ９０５ ５６４号から、循環
排気ガスの制御を排気ガス循環弁を通して可能にする、
排気ガス循環を制御するための装置が知られている。こ
の装置においては、吸気路における酸素濃度を検出する
酸素センサが準備されている。検出されたセンサ信号に
依存して内燃機関が制御される。このような装置によっ
て酸素濃度を調整することはできない。そのうえ、この
装置は、循環排気ガスが通常の吸気より少ない酸素を含
有しているので、酸素濃縮化を達成できない。そのよう
な排気ガスの循環は、それ自体周知の酸化窒素（ＮＯ）
の減少に本質的に役立つが、これは循環排気ガス、すな
わち不活性気体が吸気に混合され、これにより燃焼温度
を低下させ、このために酸化窒素の発生が低減され得
る。内燃機関の出力増大時における有害物質放出量の減
少はこのような装置によっては不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の課
題は、この種類の内燃機関の吸気における酸素濃度を濃
縮するための方法を、一つには内燃機関の有害物質放出
量の減少が可能であるように、もう一つには内燃機関の
出力増大が可能であるように形成することである。
【０００８】この発明の課題はまた、この種類の内燃機
関の吸気における酸素濃度を濃縮するための装置を、吸
気の調整された酸素濃縮が簡単な方法で可能であるよう
に形成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、前述された
種類の内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するため
の方法において、検出された酸素濃度に依存して少なく
とも一つの駆動可能な調整手段により、吸引された空気
及び酸素濃縮された空気の濃度を変化させることによっ
て解決される。
【００１０】また、この課題は、前述の種類の内燃機関
の吸気の酸素濃度を濃縮するための装置において、少な
くとも一つのセンサ手段により検出された酸素濃度に依
存して、吸気に混合されるべき酸素濃縮された空気を配
分するための少なくとも一つの調整的に制御可能な調整
手段が準備されることによって解決される。
【００１１】原理的には、酸素濃度を検出するために種
種のセンサ手段が組み込まれる。有利な実施態様におい
ては、少なくとも一つの調整手段の後段に配置された少
なくとも一つの酸素センサによって酸素濃度が検出され
る。これによって格別簡単な方法で機関に供給される吸
気の酸素濃度が検出され得る。この酸素センサは吸引空
気の酸素濃度の精密な決定を可能にする。
【００１２】特に酸素センサにより検出された酸素濃度
の補正に関しては、付加的に圧力センサを準備して、こ
れにより吸気路において少なくとも一つの調整手段の後
段で優勢である圧力を検出することができる。
【００１３】特に吸気に存在する酸素の分圧を決定する
ために、更なる有利な方法で、少なくとも一つのセンサ
手段が少なくとも一つの調整手段の後段に配置された付
加的に圧力センサを含むことが準備され得る。そのよう
な圧力センサは同時にまた内燃機関の負荷信号の決定の
ために使用されることができる。
【００１４】少なくとも一つの調整手段の形成に関して
は極めて多種類の実施形態が考えられ得る。一つの実施
形態においては、調整手段が濃縮路の合流点を閉鎖する
弁である。
【００１５】酸素濃縮された空気及び吸気の分離した配
分を可能にする、特に有利な実施形態においては、少な
くとも一つの調整手段が吸気路に配置された絞り弁及び
濃縮路に配置された絞り弁を含む。
【００１６】少なくとも一つのセンサ手段及び少なくと
も一つの調整手段は制御装置に電気的導体により接続さ
れている。この場合制御装置は、例えば内燃機関の、い
ずれにしても存在するモータ制御の一部分であり得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】内燃機関の吸気における酸素濃度
を濃縮するための方法は、この方法の実施を可能にする
装置との関連において最もよく説明される。
【００１８】内燃機関１０の吸気における酸素濃度を濃
縮するための装置は吸気路２０及び濃縮路３０を含んで
いる。
【００１９】吸気路２０は、塵埃などが内燃機関１０に
到達し得ることを阻止するために入口側でそれ自体周知
の空気清浄器２２によって閉鎖されている。吸気路２０
には制御装置４０により駆動可能な絞り弁２４が配置さ
れており、これによって吸気路２０は完全に又は部分的
に開閉可能である。
【００２０】濃縮路３０は吸気路２０に通じている。こ
れにおいても制御装置４０により駆動可能な絞り弁３４
が準備されており、これによって濃縮路３０は完全に又
は部分的に開閉可能である。
【００２１】濃縮路３０には、特に酸素分子に対して透
過性である膜３２が配置されている。吸気路２０におい
て支配的である負圧によってこの膜３２を通して空気が
引かれて、空気は出口側においては、すなわち濃縮路３
０においては酸素で濃縮されている。効率を増大するた
めに、濃縮路３０においても膜３２の前に送風機又は圧
縮機（図示されていない）が準備されてもよく、これは
酸素により濃縮された空気を膜３２の前で交換する。
【００２２】吸気路２０には濃縮路３０の合流点の後段
に酸素センサ５０及び圧力センサ５２が準備されてお
り、これによって吸気路２０における酸素濃度又は吸気
路２０において支配的な圧力が検出されて、制御装置４
０へ送られる。
【００２３】例えばそれ自体周知のモータ制御であり得
る制御装置４０においては、これで内燃機関１０に供給
されるべき吸気の酸素濃度が決定され、そして絞り弁２
４及び３４の駆動によって精密に調整される。この酸素
の増加によって、一つには有害物質放出量が減少され、
もう一つには内燃機関１０の出力の増大が可能にされ
る。
【００２４】
【発明の効果】検出された酸素濃度に依存しての少なく
とも一つの駆動可能な調整手段による吸引空気及び酸素
濃縮化空気の濃度の変化は、内燃機関に供給される吸気
の酸素濃度の連続的な調整が可能であり、従って、一方
では有害物質放出の減少を、他方では最適の出力利得を
可能にする運転状態で、内燃機関は常に運転されること
ができるという特に大きい利点を有している。内燃機関
に供給される吸気の酸素濃度の調整された増大によっ
て、一つには一酸化炭素及び炭化水素の放出量の減少が
可能であり、もう一つには酸素が燃焼過程に供給される
ことによって出力密度が増大される。すなわち、増大さ
れた酸素濃度によって、各内燃機関において支配的であ
る限られた排気量において、より多くの燃料が噴射さ
れ、これによって出力利得が増大する。
【００２５】また、特に有利なのは、自動車両内での酸
素が濃縮路において濃縮された酸素によって取得され得
ることである。
【００２６】センサ手段により検出された酸素濃度に依
存しての少なくとも一つの調整的に駆動可能な調整手段
による酸素濃縮された空気の配分は、比較的少ない技術
的経費で酸素濃縮された空気の供給の的確な調整が可能
であるという特に大きい利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を概略的に示している。
【符号の説明】
１０ 内燃機関 ２０ 吸気路 ２２ 空気清浄器 ２４ 絞り弁 ３０ 濃縮路 ３２ 膜 ３４ 絞り弁 ４０ 制御装置 ５０ 酸素センサ ５２ 圧力センサ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気路（２０）に通じる濃縮路（３０）
    に配置された、主に酸素分子に対して透過性の膜（３
    ２）を通して空気を導くことによって酸素濃度の濃縮が
    行われ、且つ吸気路（２０）における酸素濃度が少なく
    とも一つのセンサ手段（５０，５２）によって連続的に
    検出されるように構成された、内燃機関（１０）の吸気
    における酸素濃度を濃縮するための方法において、検出
    された酸素濃度に依存して少なくとも一つの制御可能な
    調整手段（２４，３４）により吸引された空気及び酸素
    濃縮された空気の濃度が変化させられることを特徴とす
    る、内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための
    方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも一つの調整手段（２４，３
    ４）の後段に配置されている少なくとも一つの酸素セン
    サ（５０）により酸素濃度が検出されることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 付加的に圧力センサが準備されており、
    これにより吸気路（２０）において少なくとも一つの調
    整手段（２４，３４）の後段で支配的な圧力が検出され
    ることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 内燃機関（１０）の吸気路（２０）に通
    じる、周囲空気に接触する濃縮路（３０）を含んでい
    て、これには少なくとも一つの主に酸素分子に対して透
    過性の膜（３２）が配置されており、且つ吸気路（２
    ０）における酸素濃度を測定するための少なくとも一つ
    のセンサ手段（５０，５２）を含んでいる、内燃機関
    （１０）の吸気における酸素濃度を濃縮するための装置
    において、少なくとも一つのセンサ手段（５０，５２）
    により検出された酸素濃度に依存して吸気に混合される
    べき酸素濃縮された空気を配分するための少なくとも一
    つの調整的に制御可能な調整手段（２４，３４）が準備
    されていることを特徴とする内燃機関の吸気における酸
    素濃度を濃縮するための装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも一つのセンサ手段（５０，５
    ２）及び少なくとも一つの調整手段（２４，３４）が制
    御装置（４０）に電気的導体により接続されていること
    を特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 少なくとも一つのセンサ手段（５０，５
    ２）が酸素センサ（５０）を含んでいて、これが少なく
    とも一つの調整手段（２４，３４）の後段に配置されて
    いることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも一つのセンサ手段（５０，５
    ２）が付加的な圧力センサを含んでいて、これが少なく
    とも一つの調整手段（２４，３４）の後段に配置されて
    いることを特徴とする請求項４ないし６の一つに記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 少なくとも一つの調整手段（２４，３
    ４）が濃縮路（３０）の合流点を閉鎖する弁であること
    を特徴とする請求項４ないし７の一つに記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも一つの調整手段（２４，３
    ４）が吸気路（２０）に配置された絞り弁（２４）及び
    濃縮路（３０）に配置された絞り弁（３４）を含んでい
    ることを特徴とする請求項４ないし７の一つに記載の装
    置。
JP10065568A 1997-03-15 1998-03-16 内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための方法及び装置 Withdrawn JPH10252584A (ja)

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