JPS6090975A - 断熱エンジン - Google Patents

断熱エンジン

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JPS6090975A
JPS6090975A JP58197539A JP19753983A JPS6090975A JP S6090975 A JPS6090975 A JP S6090975A JP 58197539 A JP58197539 A JP 58197539A JP 19753983 A JP19753983 A JP 19753983A JP S6090975 A JPS6090975 A JP S6090975A
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Japan
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air
engine
pipe
suction
oxygen
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M33/00Other apparatus for treating combustion-air, fuel or fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 本発明はセラミクスを利用した断熱構造のエンジンに関
するものである。
シリンダライプニ、ピストン、シリンダヘッドなどの燃
焼室を1g画する壁面にセラミクス材料を用い、従来の
冷却水によって外部へ放出されていた熱エネルギを排気
ガスに集中さじで排気タービンへ送り、その動力をクラ
ンク軸に戻す断熱ti造のエンジンが提案されている。
しかし、12i焼空を断熱WIJ造とすることは燃燗室
の壁部の澗麿が上昇し、噴射ノズルから噴射される燃料
に早期着火が生じ、この結果圧力上昇率が低下し、熱効
率が低下する恐れがある。また、壁部渇廣の上昇により
吸気効率が低下し、平均有効圧が低下する恐れがある。
したがって、断熱エンジンでは却って出力の低下や燃費
の低下を来たすことがある。
この点について詳述すると、理論的には、従来の冷却エ
ンジンの熱サイクルは第1図に示tT−8線図(温度−
エントロピ線図)において、/MB−C=D′で表され
るのに対して、断熱エンジンの熱ザイクルはABCDで
表される。ここで、Δ′B−は燃焼行程、B−C=は膨
張行程、C−D′は吸排気行程、D′A−は圧縮行程を
表す。ABCDで表される断熱エンジンでは、燃焼行程
すなわち熱発生期間での断熱効果により、8点はB′点
よりもかなり高くなり、仕事量は断熱エンジンの方が冷
却エンジンよりも増加するものと考えられる。
しかし、実際の制御エンジンでは理論どおりにはならな
い。つまり、冷却エンジンの燃焼行程は第2図に△−E
′B′で示すように、A−E−で等容度化をし、E’−
8−で等圧変化をし、等容変化A′E−は等圧変化E−
B−よりも勾配が急になる。冷却エンジンのように燃料
の着火遅れの傾向が大きいと、等容度化Δ”E−の割合
が増加し、等圧変化B−E−の割合が減少する。
これに対して、断熱エンジンの熱サイクルは第2図に実
線AEBCDで示すように、燃焼室の温度が高いので、
燃料噴射後の着火遅れが短くなり、等容度化AEの割合
が減少する。その結果、等圧変化EBの割合が大幅に増
加し、最高潤度は従来の冷却エンジンとあまり変らない
。このように、エンジンの発熱1iAEBCDは断熱エ
ンジンの力が増加するが、出力BCはむしろ冷N1エン
ジンの方が大きくなることがある。
以上の運出により、断熱エンジンの熱効率は単に燃焼室
を断熱S造とするだけでは、冷却エンジンに比べてあま
り変らないか、却って低下することがある。断熱エンジ
ンの熱発生率を急激にするためには、燃焼における等容
度化AEの割合を大きくすることが必要であるが、これ
は燃料の特性から通常の方法では実現し得ない。
したがって、本発明の目的は簡単な構成で断熱エンジン
における燃焼の等容度化の割合を大きくし得る断熱エン
ジンを提供することにある。
このため、本発明の構成は吸気管の途中にポリオレフィ
ン膜などのフィルタおよびバイパス弁を備えた酸素富化
器を挿入接続い前記吸気管の前記酸素富化器よりも下流
側に負圧センサを配設し、該負圧セン9の検出負圧が所
定の値よりも低下した時前記バイパス弁を開く制御装置
を備えたものである。
本発明を実施例に基づいて説明すると、第3図に示すよ
うに、エンジンはシリンダブロック1に形成したシリン
ダにピストン4が嵌合され、かつこれにピストンピン1
4をもって連結したコネクティングロッド6がクランク
軸7のアームと連結される。シリンダブロック1の上端
部はシリンダヘッド2によって閉鎖され、燃焼室15が
区画される。この燃焼室15に連なる吸気口10および
排気口13がシリンダヘッド2に設りられ、吸気弁8お
よびこれと同様の図示してない排気弁によって開閉され
るようになっている。
断熱エンジンでは、シリンダブロック1の内壁面にセラ
ミクスからなるシリンダライナ3が嵌合され、またシリ
ンダヘッド2の内壁面にセラミクスからなるヘッドライ
ナ9が結合される。また、ピストン4の頂端面にセラミ
クスからなるピストンライナ5が結合される。好ましく
は吸気弁8および排気弁もセラミクスから一体的に構成
される。
このようにして、燃焼室15を取り囲む壁部は全て耐熱
性と断熱性を存するセラミクスをもって形成され、燃焼
室15での燃焼ガスの熱が外部へ放散されるのを最小限
に抑えるように構成される。
本発明によれば、吸気1」10に連なる吸気管11の途
中に酸素富化器30が接続される。この酸素富化器30
は第4.5図に示プように、内1ri138と外筒31
との間に花弁形に折り曲けられたポリオレフィン膜など
からなるフィルタ32を配設して、内室25と外室26
とが区画される。外筒31はこの両端部を端板39,4
1によって閉鎖される。内室25は内83Bに設けた通
孔36を介して内筒38の内部と連通される。一方、外
室26は外筒31の仕切板40に設けた通孔37を介し
て仕切板40と端板41との間に形成した至28に連通
される。室28は出口ll31aと接続される。この出
口管31aには圧力センサ35が設けられる。
入口管を兼ねる内筒38の端部には電磁パイ/<ス弁3
4が配設され、通常ばね29によって弁座34aに押付
けられ、内向38の内端部を閉鎖づるようになっている
。圧力センサ35の信号番よ制御装置20へ加えられ、
吸気管の負圧が所定の値よりも低くなると、制御装置2
0からの出力信号によって電磁バイパス弁34の電磁コ
イルが励磁され、弁体が弁座34aから引離されるよう
になっている。フィルタ32は多数の通孔を備えた金属
補強板33と重合せ結合される。
上述のように構成した酸素富化器30は内筒38および
出口管31aが吸気1!11の途中に接続される。そし
て、エンジンの運転に伴ってエアクリーナ12から吸気
管11を経て内n38へ導かれた空気は通孔36を経て
内室25に入り、ここからフィルタ32を経て外室26
へ入る。フィルタ32では酸素分子が優先的に通過して
酸素濃度が増加する。そして、外室26から通孔37を
経−C室28へ入り、さらに出口管31aから吸気管1
1を通つ°Cシリンダの燃焼室15へ供給される。
酸素富化器30を経て燃焼室15へ供給される吸気は酸
素濃度が大幅に増加されるから、これによって燃焼速度
が上昇し、燃焼6稈における等容変化の割合が増加Jる
。このことは、ff12図にお昏プるE点およびB点の
温度が高くなり、出力BCが大幅に増加する。
また、燃焼室15では燃焼ガスの熱が燃焼室の壁部から
外部へ伝達されのを最小限に抑えられるので、高温の状
態で排気口13から排気タービンへ供給される。この排
気タービンの動力はクランク軸7に歯車Ia1fIなど
の適当な手段を6って伝達される。このようにして、断
熱エンジンの燃焼室15における燃おlの燃焼と膨張に
よるピストン4の運動エネルギが増大されるとともに、
排気ガスが高温の状態で排出されるので、この熱エネル
ギを排気タービンなどで回収するようにすれば、^い回
収効率を得ることができる。
エンジンの負荷変動によって吸気管11の吸気抵抗が増
大した場合には、圧力セン+135によって出口管31
aの圧力低下が検出され、この信号に基づいて電磁バイ
パス弁34がばね29に抗して弁座34aから引き離さ
れ、内筒38が室28を介して出口管31aと連通され
る。したがって、この場合はフィルタ32の通気抵抗が
なくなり、吸気量を増加させることができる。
なお、排気ガスは排気ターボ過給機に供給し一τ吸気効
率を高めるようにしても、出力の増大と熱効率の向上を
図ることができる。
本発明は上述のように、酸素富化器30を吸気管11の
途中に配設したことによって、燃焼室15へ供給される
吸気の酸素濃度を大幅に増加することができるから、こ
れによって燃焼速度が上昇し、燃焼6稈における等容変
化の割合を増加さセることかでき、エンジンの出力を大
幅に増大することができる。
通常の冷却エンジンでは酸素濃度を人さくすると、燃焼
速度も上昇づ−るが熱負荷が大きくなり、ピストンやシ
リンダライナなどの耐熱限度を超えるために焼付きなど
が発生する。
しかし、本発明では燃焼室が断熱vA造とされ、特に高
温に対して十分な耐久性を備えているので、出力の増大
とひいては燃費の向上に役立つ。また、燃焼室が高温に
維持されるので、低速・高負荷運転での燃焼状態が改善
され、スモークの発生を低減することができる。モして
、機関の急加速や高負荷運転で酸素富化器の通気抵抗が
大きくなると、電磁バイパス弁が問いて吸気管の抵抗が
減じられるので、吸気量を増加させ、円滑な運転性能を
得ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第″1図は一般的な冷却エンジンと断熱エンジンとを比
較して表す理論上のl−s線図、第2図は同実際のT−
3線図、第3図は本発明に係る断熱]−ンジンの概略構
成を示す正面断面図、第4図G;を同断熱エンジンに取
付けられる酸素富化器につ(1ての側面断面図、第5図
は同正面断面図である。 3ニジリンダライナ 4:ピストン 5:ピストンライ
ナ 9:へラドライナ 11:吸気管 12:エアクリ
ーナ 15:燃焼室 30:酸素富化器 32:フィル
タ 34:電磁パイ!<ス弁35:圧力センサ 特許出願人 いプず自動車株式会社 代理人 弁理士 山本俊夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 吸気管の途中にポリオレフィン膜などのフィルタおよび
    バイパス弁を備えた酸素富化器を挿入接続し、前記吸気
    管の前記m素富化器よりも下流側に負圧センサを配設し
    、該負圧センサの検出負圧が所定の値よりも低下した時
    前記バイパス弁を開く制御装置を備えたことを特徴とす
    る断熱エンジン。
JP58197539A 1983-10-24 1983-10-24 断熱エンジン Granted JPS6090975A (ja)

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JP58197539A JPS6090975A (ja) 1983-10-24 1983-10-24 断熱エンジン

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JP58197539A JPS6090975A (ja) 1983-10-24 1983-10-24 断熱エンジン

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JPS6090975A true JPS6090975A (ja) 1985-05-22
JPH0585747B2 JPH0585747B2 (ja) 1993-12-08

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JPH0585747B2 (ja) 1993-12-08

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