JPS6229759A - エンジンの燃焼制御装置 - 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、エンジンの燃焼制御装置に関し、より詳しく
は、燃焼室に酸素リッチ空気を供給させて、燃焼ガスの
燃焼を促進するようにした燃焼制御装置に関するもので
ある。

（従来技術） 例えば、特願昭５７−３８６５２号に提案されているよ
うに、エンジンの燃焼性能を改良して燃費性の向上を図
るべく、酸素含有比率を増大した酸素リッチ空気をエン
ジンに供給するようにしたエンジンの燃焼制御装置が知
られている。

この種の燃焼制御装置は、一般に、空気中の酸素と窒素
とを分離する酸素濃度富化装置を備え、該で酸素濃度富
化装置で生成された酸素リッチ空気を燃焼室に供給して
、燃焼ガスの燃焼を促進し、これによって、エンジンの
燃焼性能を高めようとするものである。

この酸素濃度富化装置としては、シリコン系ゴム膜を多
層重ねた透過膜を用い、この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、そ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
素リッチ空気を得るいわゆる酸素透過膜方式と、ペレッ
ト状の合成ゼオライトに多く吸着させ、分離した酸素を
取り出して酸素リッチ空気を得るいわゆる窒素吸着方式
とが主に知られている。

このような燃焼制御装置にあっては、分離された窒素を
酸素濃度富化装置からパージさせて、酸素濃度富化装置
の分＃機能を維持することが必要となる。

このことから、ｒＩ１１素濃度富化装置から窒素を吸引
し、酸素濃度富化装置内の窒素をパージさせる手段とし
て、酸素濃度富化装置から窒素を排出する窒素リッチ空
気排出通路をエンジンの排気通路に接続すると共に、窒
素リッチ空気排出通路にリード弁を介装し、排気脈動を
利用して酸素濃度富化装置から窒素を吸引することが提
案されている。上記従来の手法によれば、別途、吸引ポ
ンプを設ける必要がないという利点を有する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、排気脈動によるときには、を分なる吸引
力が得られず、経時的に分ａ機能が低下してしようとい
う問題を有していた。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、その技
術的課題とするところは、酸素濃度富化装置に対する吸
引力を高め、酸素濃度富化装置からの窒素のパージを促
すようにした燃焼制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）Ｌ記技術的課題
を達成すべく、本発明にあっては、前記酸素濃度富化装
置で分離された窒素を該酸素Ｃ度富化装置から排出する
窒素リッチ空気排出通路をエンジンの吸気通路に開口さ
せる構成としたものである。

このような構成とすることにより、酸素濃度富化装置内
の窒素は、吸気通路に生じる吸気負圧により、強い吸引
力のものでパージされることとなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

ｌはエンジン本体で、エンジン本体ｌ内には、シリンダ
ヘッド２と、シリンダブロック４と、シリンダブロック
４内に嵌挿されたピストン６とで燃焼室８が画成されて
、ビスｉ・ン６の往復動により出力軸（図示省略）を回
転駆動する往復動とされている。

シリンダヘッド２の燃焼室８を臨む内壁面には、吸気ボ
ートｌＯと排気ボート１２が開口し、吸気ボー）１０に
は吸気弁１４が配設され、排気ホー　）　１２には排気
弁１６が配設されて、吸気弁１４と排気ｊｔ１６とは前
記出力軸の回転と同期して、周知のタイミングで開閉が
なされる。

また、シリンダへラド２の燃焼室８を臨む内壁面には、
部分的に凹部１７が形成され、ピストン６が上死点にあ
るとき、該凹部１７とピストン６の上面との間にコンパ
クトな主燃焼室が形成されると共に、前記四部以外のシ
リンダヘッド２の内壁面とピストン６のＬ面との間にス
キッシュゾーンが形成されて、圧縮行程終期に生ずるス
キッシュゾーンから主燃焼室内へのスキッシュ流で主燃
焼室内に乱流を生成し、これにより火焔伝幅速度の向上
を図るものとされている。

吸気ボート１０に連なる吸気通路１８には、上流側から
エアクリーナ２０、スロットルバルブ２２等が配設され
、エアクリーナ２０で浄化された吸入空気はスロットル
バルブ２２で流量制御がなされる。

図中、２４は酸素濃度富化装置で、酸素濃度富化装置２
４は、実施例では、ケーシング２６内に内蔵された吸着
材、例えば合成ゼオライト２８で窒素を吸着することに
より、空気中の酸素と窒素とを分離し、酸素リッチ空気
を生成する窒素吸着方式が採用されている。

ケーシング２６は、その一端側に空気を導入する導入管
３０が接続され、他端側に酸素リッチ空気を導出する導
出管３２が接続されている。

前記導入管３０は、その上流端がエアクリーナ２０に接
続され、該導入管３０にはエアポンプ３４と、ケーシン
グ２６との接続部近傍に二方弁３６が介装されている。

この二方弁３６が開のとき、エアクリーナで浄化された
空気は、エアポンプ３４により、導入管３０を通ってケ
ーシング２６内へ圧送され、合成ゼオライト２８に窒素
が吸着されて、空気中の酸素と窒素の分離がなされる。

導出管３２の丁流端は前述の燃焼室８に開口するものと
され、その開口端は、前記スキッシュゾーンに臨むもの
とされている。導出管３２には、ケーシング２６側から
高圧エアポンプ３８、圧力制御弁４０、チー・ンク弁４
２が介装され。

ケーシング２６と高圧エアポンプ３８との間には、導出
管３２から分岐した分岐管４４が接続されている。そし
て、分岐管４４には逆リリーフ弁４６が介装されて、分
岐管４４は大気に開放するものとされている。

上記、高圧エアポンプ３８は常時駆動されており、圧力
制御弁４０は吸気通路１８のスロットル７ヘルブ２２下
流からの吸気負圧により調整され、運転状態に１５じた
圧力で（例えば、軽負荷時には約ＩＫｇ／ｃｍ２Ｇ、中
高負荷時には約２〜４Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）、合成ゼオライ
ト２８により分離生成された酸素リッチ空気が燃焼室８
のスキッシュゾーンに供給されるようになっている。こ
の燃焼室８へ供給される酸素リッチ空気によって、スキ
ッシュゾーンにおける後続えが促進され、末燃焼成分の
完全燃焼がなされる。尚、分岐管４４（逆リリーフ４６
）は、前述の二方弁３６が閉のときの酸素リッチ空気不
足を補償するものである。

合成ゼオライト２８で吸着された窒素を合成ゼオライト
２８から分離するには、ケーシング２６内を負圧にする
程効果的であり、このため吸気負圧を利用すべくケーシ
ング２６に連なる窒素リッチ空気排出通路４８が吸気通
路１８に接続されている。

すなわち、ケーシング２６の一端側（導入管３０が接続
されている側）に排出管５ｏが接続され、排出管５０の
他端は、吸気通路１８におけるスロットルバルブ２２下
流に開口されており、該排出管５０には、ケーシング２
６側から三方弁５２、サージタンク５４、絞り弁５６、
チェック弁５８が配設されている。三方弁５２の切換え
により、排出通路４８の開閉及びケーシング２６と大　
。

気との連通がなされる。

該三方弁５２と前述の二方弁３６の開閉制御は以下のと
おりである。

（１）酸素リッチ空気の生成 三方弁３６が開とされ、三方弁５２が閉とされる。これ
によって、空気は導入管３０を通ってケーシング２６内
に圧送され、空気中の窒素は合成ゼオライト２８で吸着
されて、酸素リッチ空気が燃焼室８内へ供給されること
となる。

（２）窒素リッチ空気の排出 二方弁３６が閉、つまりケーシング２６内への空気の供
給が停止される一方一で、三方弁５２は、先ずケーシン
グ２６と大気とを連通し、ケーシング２６内を大気圧と
した後に排出通路４８を開とする制御がなされる。

このことから、ケーシング２６内の空気は一度大気に放
出され、その後ケーシング２６内は吸気負正により減圧
され、合成ゼオライト２８に吸着されている窒素のパー
ジが促進されると共に窒素リッチ空気は吸気通路１８内
に排出されることとなる。これにより、ＥＧＲと同様の
効果、つまり不活性である窒素を吸気通路１８に供給さ
れるため、燃焼温度を下げ、Ｎｏｘの低減を図ることが
できるという利点をも有する。

上記制御は、ここでは、時間に基づくものとされ、二方
弁３６の開弁時間は約１０秒間、二方弁３６の閉弁時間
、つまり窒素パージ時間は約３秒間で、これを１サイク
ルとして窒素のパージが断続的に行なわれる。

このように、酸素濃度富化装置２４の窒素パージは吸気
負圧により断続的に行なわれるが、ケーシング２６内の
窒素リッチ空気は先ず大気に放出された後に吸気通路１
８内に吸引されるため、吸気通路１８内に吸い込まれる
窒素量を低減することができる。また吸気通路１８内に
吸引される窒素リッチ空気の流量変動は、サージタンク
５４、絞り弁５６により抑えられ、エンジンの運転状態
が不安定化することを防止することができる。更に、排
気管５０にはチェック弁５８が介装されているため、急
加速等、吸気負圧よりサージタンク５４内圧力が低くな
り吸気通路１８からサージタンク５４へ混合気が流入す
る、という現象を防止することができる。

ところで、吸気通路１８に吸引される窒素リッチ空気に
は酸素成分も含まれており、これにより空燃比制御に誤
差を生ずる要因となる。このことから、導入管３０と排
出管５０に圧力センサ６０．６２を配設し、該圧力セン
サ６０．６２からの圧力を測定し、コントロールユニッ
ト６４により窒素リッチ空気中の酸素晴を算出してエン
ジンへの燃料供給量の補止を行なうようにすることが好
ましい。

以上１本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに
限定されることなく以丁の変形例を包含するものである
。

（１）排出管５０奢吸気通路１８のペンチエリ一部に開
口するようにしてもよい。

（２）全閉減速時にのみ窒素のパージ、つまりケーシン
グ２６と吸気通路１８を連通ずるようにし、全閉減速時
の高吸気負圧を利用するようにしてもよい。

（３）導出管３２を点火プラグの近傍に開口されてもよ
い。

（４）酸素透過膜を利用した酸素濃度富化装置にも適用
することができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Ｓ素
濃度富化装置は、吸気負圧を利用した強い吸引力の下で
、窒素のパージがなされるため、酸素濃度富化装置の機
能の低下を防止することができる。また、吸気通路に不
活性ガスである窒素が供給されるためＮｏｘの低減を図
り得るという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例の全体系統図である。 ｌ：エンジン本体 １８：吸気通路 ２２：スロットルバルブ ２４：酸素濃度富化装置 ４８：窒素リッチ空気排出通路 ５０：排出管 ５２二三方弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気中の酸素と窒素とを分離し、酸素リッチ空気
   を生成する酸素濃度富化装置を備え、該酸素濃度富化装
   置で生成された酸素リッチ空気をエンジンの燃焼室に供
   給するようにしたエンジンの燃焼制御装置において、 前記酸素濃度富化装置で分離された窒素を該酸素濃度富
   化装置から排出する窒素リッチ空気排出通路が、エンジ
   ンの吸気通路に開口されている、ことを特徴とするエン
   ジンの燃焼制御装置。