JPS62157271A - 内燃機関の酸素富化装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の酸素富化装置に関するものである。

〔従来の技術］ 燃焼室の壁面にセラミックスを利用した断熱内燃機関は
圧縮行程と熱発生期間に機関のシリンダの内部の熱を外
部に放出しないことが原則とされる。しかし、このよう
な断熱）１関では熱が燃焼室の壁面に移動して壁面温度
が高くなり、内燃機関の性能に重大な影響を及ぼすこと
になる。すなわち、壁温が＾くなると、吸入空気がシリ
ンダで加熱されて膨張するために、シリンダへ導入され
る空気′Ｒ量が減少するとともに、封入された空気の熱
量が壁面から枚数されないので、圧縮ｉテ程終期に空気
が高温となり、機関の熱発生時に燃料の予混合気が蓄積
されず、高温状態にある壁面で発火しやすくなり、短時
間に燃焼し始めるので、等容燃焼の割合が減じられ、機
関の出力が低下する。

したがって、圧縮比を低くすればよいが、圧縮比を低く
すると、理論熱効率が悪くなり、断熱機関としての意味
がなくなる。

断熱ディーゼル機関の熱効率は圧縮比を高くすることが
最も重要な課題である。そのために（よ、噴射された燃
料が短時間で燃焼されることであり、燃焼速度を速める
方法としては酸素濃度を高めることが有効である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、燃焼室の型温を低下させて吸入空気≠
を増加させ、出ツノの向上を図るとともに、外部への熱
放出を少なくし、型温の低下（冷却）に奪われた熱を有
効に回収することにより、全体としての熱効率を向上し
得る内燃１５１関の酸素富化ＩＩを提供することにある
。

１問題を解決づるための手段］ 上記目的を）構成づ−るために、本発明の構成は吸気管
の途中に８９けた開閉弁の下流側をバイパス管を介して
酸素富化器の出口に連通ずるとともに、前記開閉弁の上
流側をバイパス管および調圧装置を介して前記酸素富化
器の入口に連通したものである。

［作用１ 運転状態に応じて開閉弁４を閉じると、送５ｉ１３が駆
動される。そして、空気取入口１０からエアクリーナ１
２ａを経てハウジンク２２へ吸入された空気は、酸素富
化体１１を経て富酸素化されされるととらに、酸素成分
の少ない残りの空気は送Ｉ！１機１３により外部へ排出
される。また、エアクリーナ１２から吸気管３・＼吸入
された空気は、バイパス管２１、調圧装置８を経て入ロ
アから直接酸素富化体１１へ入り、ここで富酸素化され
た空気と混合し、出口６からバイパス管１５を経て吸気
管３へ入り、さらに吸気マニホールド２から内燃機関１
のシリンダへ供給される。開閉弁４が閉じられた状態で
、調圧装置８は酸素富化体１１の内側空部の吸気負圧を
ゐり御する。

こうして、ｌｌＯ木；９度の高い空気が内燃機関１へ供
給されるので、！ＩＩの燃焼に供される実７１的な空気
量が増大され、燃焼室の５１温の上昇が抑えられる。し
たかつて、例えば機関の低速・高口荷運転など燃焼状態
が悪化しやすい運転域での燃焼状態が大幅に改善される
。

し究明の実施例１ 本発明を実施例に基づいて説明する。第１図は中肉に搭
載された内燃機関１に対する酸素富化装置の戦略構成図
である。燃焼室がセラミックスを用いて断熱化された内
燃機関１には、この側壁に吸気マニホールド２が設けら
れ、これに接続する吸気管３の端部にエアクリーナ１２
が設けられる。

そして、吸気管３の途中に開閉弁４が設けられ、この間
開弁４よりも吸気管３の下流側にバイパス管１５を介し
て酸素富化器９の出口６と接続される。一方、吸気管３
の開閉弁４よりも上流側にバイパス管２１および調圧装
置８を介して酸素富化器９の入ロアが接続される。

酸素富化器９はハウジング２２の内部に酸素富化体１１
を収容して構成される。空気取入口１０からエアクリー
ナ１２ａを経てハウジング２２の内部へ導入された空気
は、酸素冨化摸を通過して富ａｔ化された空気が空部１
８へ入り、残りの空気は送１’Ｊｌ１１１３により外部
へ排出される。

第２図に示すように、ｌ？Ｉ素富素体化体１１腹状に折
り曲げた多孔質のファイバ紙１４の内面に、公知のポリ
マーからなる分離膜１７を局部的に接６して構成される
。したがって、微細な粉塵などが除去されるとともに、
ｌｌ！ｌ累富化体１１の内部と外部の圧力変動に対して
強い性質を（軸えている。

分１模１７で囲まれる空部１８に入ロアど出口６ｈ尋シ
けられろう 次に、本発明による内燃機関の酸素富化装置の作動につ
いて説明する。機関の所定の運転状態で開閉弁４が閉じ
られると、送風機１３が駆動される。まだ、酸素富化体
１１の空部１８は負圧となる。塩ｆｆ１機１３により空
気取入口１０からエアクリーナ１２ａを経てハウジング
２２へ吸引された空気は酸素富化体１１のファイバ紙１
４の外面に供給される。そして、酸素富化体１１の空部
に開閉弁４の下流側の負圧が作用しているため、この空
気は分子ｌｌ摸１７を経て富酸素化される。

この冨ｕｉ化された空気はエアクリーナ１２からバイパ
ス管２１および調圧装＠８を経てＭ素体化体１１の空部
１８へ吸引された空気と混合され、出口６から吸気管３
の開閉弁４の１：流側へ導入され、内燃機関１のシリン
ダへ供給されろうこのようにして、通常の空気と富酸素
化された空気とが混合され、所定の酸素、１ｉ１１度の
空気が内燃機関１へ供給される。

調圧装置８は機関の冷却水温度、機関回転数、間開の角
筒などの信号を入力とする電子制郭Ｓ！装置によりυＩ
ｔｉｌされ、Ｍｌ富化体１゛１の空部１８の負１を制御
する。すなわち、酸素富化体１１の内部圧力が高くなれ
ば、外部圧力と差がなくなり、酸素富化体１１で富ｒｌ
Ｉ累化される空気量が減じられる。したが′〕て、調圧
装Ｍ８により機関の低速高角ＶＪ運転で酸素富化体１１
の内部圧力を減じれば、（層間へ供給される空気の酸素
成分」が増加し、酸素の増加分だｃ）燃焼室の壁部の熱
が吸収され、外部への熱敢散が抑えられるとともに、燃
焼速度が速くなる結果、燃焼状態が大幅に改善される。

通常の運転では、開閉弁４が開き、エアクリーナ１２か
ら空気が吸気管３および吸気マニホールド２を経て内燃
機関１へ供給される。

なお、機関の負荷、回転数など種々の運転条件に応じて
開閉弁を閉じれば、燃費、出力、騒音、始動性などにつ
いての性能を向上することができる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、酸素富化器を通して酸素１１１
度の高い空気を断熱ｌｉ閏へ導入することにＪ、す、空
気の吸入効率の実質的な向上を図ることができ、燃焼状
態が改善され、ＩＩ′ｌＪｌの出力増加が１りられ、燃
費が向上されるととらに、１非）ｆス中のＨＣ，ＣＯを
誠じることがでさる。そして、吸入空気により燃焼空の
壁部の熱が吸収されるので、排ガスの熱エネルギが増加
し、過給１溝のタービン出力が増大し、エルネギ回収効
率が向上されるっ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の酸素富化に１百の概略
構成図、第２図は同内燃Ｉ洩関の酸素富化装置の要部を
示す側面図である。 １：内燃機関　２：吸気マニホールド　３：吸気管　４
：開閉弁　８：調圧装置　９：酸素富化器１０：空気取
入口　１１：酸素富化体　１２：エアクリーナ　１３：
送風機　１５．２１：バイパス管　２２：ハウジング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管の途中に設けた開閉弁の下流側をバイパス
   管を介して酸素富化器の出口に連通するとともに、前記
   開閉弁の上流側をバイパス管および調圧装置を介して前
   記酸素富化器の入口に連通したことを特徴とする内燃機
   関の酸素富化装置。
2. （２）酸素富化器が取入空気と接触する多孔質ファイバ
   紙の内面に分離膜を接着して蛇腹状とされる特許請求の
   範囲（１）に記載の内燃機関の酸素富化装置。