JPH01125555A - 火花点火機関の駆動方法 - 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、火花点火エンジンの駆動方法に関し、詳しく
は火花点火エンジンから排出される排気ガス中の有害成
分を減少させる火花点火機関の駆動方法に関する。

〔発、明の背景〕

火花点火エンジンは、内燃機関として小型軽量で高い出
力が得られること、ディーゼルエンジンに比較するとエ
ンジンからの排ガスがきれいである等の理由から、自動
車その他の駆動用内燃機関として広く利用されている。

しかし、大気中に放出する排気ガス中の炭化水素（以下
ＨＣと記す）、−酸化炭素（以下ＣＯと記す）、窒素酸
化物（以下ＮｏＸと記す）等有害成分の濃度はまだ十分
低くなっているとは言い難く、環境汚染防止上、これら
有害成分を尚−層低減させることが社会的に要請されて
いる。

従来実用化されている有害成分を低減させる方法として
、エンジンの排ガスの一部はリサイクルして大気と共に
エンジンへ供給し、残りの排ガスはその中のＩＣ，Ｃｏ
、及びＮＯＸの濃度を触媒を用いて低減させて大気中に
放出する方法がある。この方法は、排ガスをリサイクル
せずに駆動する方法と同様、排出するガス中の有害成分
の濃度を抑えるために、供給酸素量と燃料の完全燃焼に
必要な化学量論的酸素量との比λ が１あるいはそれに近い値に制限され、したがってエン
ジンにリサイクルされる排ガス量には限界があり、その
リサイクル量と大気に放出される排ガス量との比が１５
〜２５％程度に制限される。

最近になって、エンジンの熱効率を高めると共に有害成
分の低減を狙った過薄混合気、即ち、λを１．２〜１．
７にした燃料濃度の薄い混合気をエンジンに供給し、燃
焼させる方法が提案されている。

しかし、この方法は、排ガス中の過剰の残余酸素のため
、触媒がＮＯＸの低下に対して有効に働かなくなり、有
害成分の除去が困難となる。

このほか、酸素濃度を高めた空気をエンジンに給気して
火花点火エンジンを駆動する方法が提案された。しかし
、この方法は、ＩＣやＣＯの濃度は低減するが、ＮＯＸ
の濃度は反って増加することが明らかとなり、実用に供
し得るものとなっていない。

本発明者は、上述の従来の問題点の解消について研究を
重ねた結果、ＮＯｘの生成がエンジンへの燃料混合気の
酸素モル分率〔０，〕と窒素モル分率〔Ｎ８〕との積〔
Ｏｔ〕　　・　〔Ｎ８〕に深く関係し、〔０，〕　　・
　（Ｎｚ）を低く保つようにすればＮＯＸを低く抑える
ことが出来ること、それはエンジンに給気する空気中の
酸素濃度を低く抑える方法によって達成されることを見
出した。なお、前述の排ガスをリサイクルする方法も〔
０，〕　　・　（Ｎｇ）の値を小さくする方法ではある
が排ガス中の微粒子等がエンジンのシリンダー内面を損
傷してエンジンの寿命を短くするという欠点があり、こ
の点からも改良が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の知見に基いてなされたものであり、大
気中に放出する排ガスのＨＣ，ＣｏおよびＮＯ，量を著
しく低減して、エンジンを効率よく円滑に駆動すること
が容易にできる火花点火機関の駆動方法の提供を目的と
する。

〔発明の構成〕

本発明は、窒素濃度が大気中の濃度より高い窒素富化空
気をエンジンに給気することを特徴とする火花点火機関
の駆動方法にあり、この構成によって前記目的を達成す
る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する。

本発明の駆動方法において、エンジンに給気する窒素富
化空気中の酸素濃度が１２〜１８％の空気を用いて、λ
を１．００または１．２０の一定になるようにした場合
、エンジンに給気する窒素富化空気と燃料との重量比Ｍ
Ｒ 給気ガス量（重Ｎ） および〔Ｏ１〕　　・　〔Ｎ２〕の関係は第１表に示し
たようになるｉ第１表において第１欄の酸素濃度はエン
ジンに給気する窒素富化空気中の酸素濃度を示す。なお
、比較のため第１表の下欄に大気のみを給気してλを１
．００の一定になるようにした場合を示したが、両者を
較べると、本発明の方法によった場合は〔Ｏ１〕　・〔
Ｎ！〕の値を小さくすることができることがわかる。そ
して、これにより排ガス中のＮＯＸ濃度を低く保つこと
ができる。この〔Ｏ２〕　　・　〔Ｎｔ〕値の好ましい
範囲は０．１０〜０．１４であり、特に好ましい範囲は
０．１１〜０．１３である。

第１表の例に限らず、窒素富化空気中の酸素濃度が１０
％〜２０％の範囲にあるものが好ましく用いられ、酸素
濃度がこの範囲よりも高くなると上述の効果が低下する
よう′になるし、この範囲より低くなると、燃焼が不安
定になりエンジンの駆動が困難となる。このような窒素
富化空気を用いた場合は、λが０．９０〜１．２０の範
囲でエンジンを円滑に駆動することができる。さらに効
率よく、しかも排ガス中のＩＣ，ＣＯおよびＮＯＸ濃度
を低く抑えた駆動をなし得る上で、λを０．９５〜１，
１０の範囲でほぼ一定に保つようにすることが好ましい
。

本発明のような駆動方法において、種々の酸素濃度の窒
素富化空気を用い、λを１．００に保つようにした場合
、少なくとも酸素濃度２０％以下の窒素富化空気を用い
てエンジンを駆動すれば、排ガス中のＨＣ，Ｇｏの濃度
を低く抑えることができ、しかも酸素と窒素の反応が抑
制されＮＯ，の生成も少なくなる。

以上述べたような本発明の駆動方法は第１図に示したよ
うな装置により実施できる。

第１図において、■は火花点火エンジン、２はエンジン
の排ガス路、３は排ガス、４は給気マニホールド、５は
窒素富化空気の発生装置、６は窒素富化空気の流量調節
弁、７は大気の流量調節弁、８は大気である。

窒素富化空気の発生装置５は、窒素濃度が８０％以上の
窒素富化空気を供給できるものであればどのような装置
であってもよい。例えば、窒素ガスまたは或いは液化窒
素を収容した容器からの窒素乏大気に混合する装置、吸
着剤を用いて大気から窒素富化空気を得る装置、または
膜によって大気から窒素富化空気を得る膜装置等が用い
られ、特に選択吸着や膜によるものが好ましい。そして
選択吸着による窒素富化空気発生装置では、小型軽量の
プレッシャースイング方式の採用が好ましく、膜による
窒素富化空気発生装置では、発生装置・（大気の供給や
発生装置からの窒素富化空気の取り出しに機械式やエン
ジンの排気を利用した過給器や真空ブロワ−を用いるこ
とが好ましい。

エンジンの回転数あるいはエンジンの出力に応じて排ガ
ス中の有害成分の濃度が変化するので、有害成分の濃度
をできるだけ低い範囲にコントロールすることが望まし
い。この目的を達成するため、第１図の駆動装置では、
流量調節弁６，７とマニホールド４の間の図示を省略し
た気化器に窒素富化空気を給気する直前で酸素濃度ある
いは窒素濃度を検出し、その検出情報に基いて流！調節
弁６，７と気化器への燃料供給を制御して、駆動条件を
満足するようにしている。

〔発明の効果〕

本発明の火花点火機関の駆動法によれば、容易に排ガス
中の有害成分を低く抑えたエンジンの効率よい円滑な運
転ができるという優れた効果をえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する駆動装置の一例を示す
概要構成図である。 １・・・火花点火エンジン、 ２・・・排ガス路、 ３・・・排ガス、 ４・・・給気マニホールド、 ５・・・窒素富化空気発生装置、 ６・・・窒素富化空気の流量調節弁、 ７・・・大気の流量調節弁、 ８・・・大気。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）火花点火機関において、窒素濃度が大気中の窒素
   濃度より高い窒素富化空気をエンジンに給気することを
   特徴とする火花点火機関の駆動方法。
2. （２）前記給気における酸素の量と燃料が化学量論的に
   完全燃焼するに必要な酸素量との比λを０．９〜１．２
   の範囲に維持するようにした特許請求の範囲第１項記載
   の火花点火機関の駆動方法。
3. （３）前記窒素富化空気中の窒素濃度が体積百分率で８
   ０％乃至９２％の範囲にあり、且つ、前記給気における
   酸素の量が、窒素富化空気発生装置からの空気と大気と
   を混合して制御される特許請求の範囲第２項記載の火花
   点火機関の駆動方法。
4. （４）前記制御がエンジンに給気する流路中に設けた流
   量制御弁によって、エンジンに供給される燃料の量に対
   応して行われる特許請求の範囲第３項記載の火花点火機
   関の駆動方法。