JPS6299664A - 内燃機関 - 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１ 本発明は吸気充填効率のよい内燃機関に関するものであ
る。

［従来の技術］ セラミックスなどの耐熱材を用いて燃焼室の壁面を構成
した断熱区間では、圧縮行程と熱発生期間に発生したシ
リンダ内部の熱が外部に放出されないようにして熱効率
の向上を図るとともに、高温の排気をターボ過給機へ供
給するなどして熱エネルギの回収を図ることができる。

しかし、この」−うな断熱機関では、熱が燃焼室の壁面
に移動し、壁面温度か上背すると、吸気がシリンダ内部
で加熱膨張するために吸気密度が減じられ、吸気充填効
率が低下するとともに、熱発生時に燃料の予混合気が蓄
積されず、高温の壁面で発火しやすくなり、等容燃焼度
合が減じ、機関の性能が低下することが知られている。

このような問題を解決するためには、吸気充填効率を向
上させ、燃料の燃焼速度を上昇させることが要求される
。燃焼速度を高めるためには、一般には燃料噴射ポンプ
の燃料噴射率を高め、高温圧縮空気中で燃焼させること
が有効とされる。しかし、微視的には燃料噴霧を取り囲
む空気の酸素濃度により燃焼反応には限界がある。した
がって、燃焼室の温度が制限されない（従来の機関に比
べて高温に耐えるので）！ｌｉ熱磯関では、空気の酸素
濃度を高くすれば、反応が活発となり、燃焼速度を上昇
させることができる。

ところで、例えば特開昭６０−１１６６７号公報に開示
されるように、エアクリープと絞り弁との間に酸素濃度
富化装置を接続し、機関の低負ｖｉ域で絞り弁の下流側
の負圧を′Ｍ卓濃度冨化装置に作用させて、酸素′ａ度
富化装置から富酸素空気を機関へ供給するようにしたも
のが開示されている。この従来技術によれば、酸素ｉ１
度富化装置とエアクリ−犬を一体として小型に形成する
ことができるとともに、富酸素空気を供給することによ
り、燃料の６火性を向上し、燃焼速度を向上させ、排気
中のｚｃ、ｃｏなどの有害成分を低減させることができ
る。ざらに、アイドル運転では燃焼が安定するので、回
転数および空燃比を下げることができ、燃費が大幅に改
善される。

ところで、酸素ａｒｘ富化装置は温度によりその反応効
率が変化する。上記従来の技術のようにエアクリーナと
一体に′Ｐ３ｙＡ′ａ度富化装置を構成した場合には、
強制的に吸気温度を高くするには他に熱源を必要とし、
構成上も複雑となる。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は加熱手段として機関のＡｌ滑油
冷却器くオイルクーラ）を用いて酸素濃度富化装置の富
化器を活性化し、小型で分離効率の浸れた経済的な内燃
機関を提供することにある。

［問題を解決するための手段１ 上記目的を達成グるために、本発明の構成は酸素ｉ１度
富化器の入口側に潤滑油冷却用熱交換器を、出口側に吸
引ファンをそれぞれ結合してなる酸素溌富化化ユニット
を吸気管に接続したものである。

［作用］ そして、酸素濃度富化器２７で酸素濃度が高められた富
酸素空気は接続管２４がら吸気管１日へ入り、吸気ポー
１〜からシリンダすなわちヘッドライナ１４とピストン
冠部１３とで囲まれる燃ｔＡｌへ吸引される。燃焼至で
は吸気の酸素ａ度が高いために、燃料の着火性が向上さ
れ、良好な燃焼状態が得られる。また、実質的な吸気量
の増加により、予ｉＩＰ合気の生成が促進され、燃焼速
度が高められるので、機関の出力増大が可能となり、熱
効率が向上されるとともに、高温の排気がターボ過給機
などへ供給されるので、熱エネルギの回収効率が向上さ
れる。

［発明の実施例］ 本発明を実施例に基づいて説明する。第１図に示すよう
に、内燃機関は金属製のシリンダヘッド１５の下面に円
筒部を設け、該円筒部に逆カップ形のセラミックス類の
へラドライナ１４を嵌合支持する一方、金属製のシリン
ダボディ８にはセラミックス類のシリンダライナ７を嵌
合し、ヘッドライナ１４とシリンダライナ７とを両者が
連続したシリンダを形成するように突き合せるとともに
、シリンダボディ８にシリンダヘッド１５をボルト２に
より結合して構成される。シリンダボディ８の下端部は
オイルパン２により閉鎖され、またシリンダヘッド１５
には吸気弁１６および排気弁（図示せず）が支持され、
カム軸１７により代表される動弁機構により吸・排気弁
が開閉されるようになっている。この動弁機構はシリン
ダヘッド１５の上側に結合したカバー３０により覆われ
る。

一方、ビス１−ン１０はＩＬ属製のピストン本体１２の
上面にセラミックス類のピストン冠部１３を像ね合せ、
かつポルｌ−により結合して構成される。

ビスｌ〜ン本体１０にピストンピン９によりコネクティ
ングロッド６が連結され、かつ公知のようにクランク軸
３のアーム４のピン５に連結される。

逆カップ形のへラドライナ１４とピストン冠部１３によ
り燃焼至が断熱化され、好ましくは吸・排気弁の表面お
よび吸・ＩＪ￥気ボー１−の表面に６セラミツクスかコ
ーディングされる。

吸気ボートに接続する吸気管１８の端部にエアクリーナ
１３が接続される一方、途中にスロットル升２２が配設
され、この弁軸２２ａに結合したレバー２１がアクナコ
ーエータ１つのロッド２０と連結される。アクチＪエー
タ１９はスロットル弁２２の下流側の負圧、機関の回転
数、冷却水温度などの信号に腫づくマイクロコンピータ
の出力信号に基づいて作動され、同時に燃料噴ｌ１４ｍ
が制御される。特に、スロットル弁２２は機関の９８動
時および低負荷域で絞り状態とされる。

本発明によれば、吸気管１８のスロットル弁２２よりも
下流側に接続管２４を介して酸素濃度富化１ニツトＡが
接続される。Ｍ素淵度富化ユニットＡ　ＩＪ円筒形のハ
ウジング２６の内部にポリ！−などで膜状またはパイプ
状に構成される酸素１１良富化器２７を中央に、片側に
潤滑油冷却用の熱交換器２８を、他側に吸引ファン２５
をそれぞれ配置して一体的に構成される。

次に、本発明による酸素ａ度富化ユニットを備えた内燃
機関の作動について説明する。機関の始動時および低負
荷域で、アクチュエータ１９好ましくは電磁アクチュエ
ータが励磁され゛Ｃロッド２０が吸引されると、図示の
ようにスロットル弁２２が閉じられる。同時に、吸引フ
ァン２５が駆動され、潤滑油冷却用の熱交換器２８を通
過して加熱された空気の一部は酸素ｙＡ戊冨化器２７を
加熱して吸引ファン２５により左側出口へ排出されると
ともに、空気の残部の酸素および窒素が酸素濃Ｙｇ、富
化器２７の分ｌ１１ｇ！に溶解する。公知のように酸素
および窒素は富化膜の内外面の圧力差に基づいて富化膜
の内部を拡散移動し、この内側におい−Ｃ離脱し、窒素
よりも酸素ａ度が２．３倍以上高い富ａ素空気が生成さ
れる。そして、酸素濃度富化器２７で酸素濃度が高めら
れたＭ酸素空気は接続管２４から吸気管１８へ入り、吸
気ボートからシリンダすなわらハ、ツドライノ−１４と
ビス１−ン冠部１３とで囲まれる燃焼室へ吸引される。

燃焼室では吸気の酸素′ａ度が高いために、燃料の着火
性が向上され、良好な燃焼状態が得られる。

本発明は上述のように、燃焼温度が制限されない断熱機
関において酸素濃度富化ユニットから富酸素空気を導入
することにより、機関の始動に必要とする燃料噴射量を
増大しても、吸気の酸素濃度が高いために通常の吸気量
で４火が容易に得られるとともに、良好な燃焼状態が得
られ、始動性を向上することができる。

また、実質的な吸気量の増加により、予湿合気の生成が
促進され、燃焼速度が高められるので、機関の出力増大
が可能となり、熱効率が向上されるとともに、高温の排
気がターボ過給機などへ供給されるので、熱エネルギの
回収効率が向上される。

また、吸気中の窒素成分も少なくなるので、燃焼温醜が
高くなっても有害成分であるＮＯＸの発生量が抑えられ
る。

なお、本発明に普通の内燃機関にも適用して同様の作用
効果を（τすることかできる。

し発明の効果］ 本発明によれば、従来から機関に備えられている機関を
潤滑する潤滑油を冷却する熱交換器（オーイルクーラ）
を酸素濃度富化ユニットの片側に結合し、かつ他側に吸
引ファンを結合した一体型として構成されるので、コス
１−の増加を最少限に抑えることができ、外部からの熱
エネルギを必要とせずに吸気温度が高められるので、Ｖ
ｘＳ度富化ユニットの分離効率が向上され、従来例に比
べて小型で高酸素１度の空気を機関へ供給することがで
き、特に内燃機関で問題とされる吸気充填効率の低下を
解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本光明に係る内燃機関の概略構成を示ｆ正面断
面図である。 △：酸素濃度富化ユニット　１８：吸気管　１９：アク
チュエータ　２２：スロットル弁　２３：エアクリーナ
　２５：吸引ファン　２７：酸素１１身富化器　１６：
吸気弁　２８：潤滑油冷ｕｌ用の熱交換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸素濃度富化器の入口側に潤滑油冷却用熱交換器を、出
   口側に吸引ファンをそれぞれ結合してなる酸素濃度富化
   ユニットを吸気管に接続したことを特徴とする内燃機関
   。