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JPH0791336A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

内燃機関の吸気装置

Info

Publication number
JPH0791336A
JPH0791336A JP5238470A JP23847093A JPH0791336A JP H0791336 A JPH0791336 A JP H0791336A JP 5238470 A JP5238470 A JP 5238470A JP 23847093 A JP23847093 A JP 23847093A JP H0791336 A JPH0791336 A JP H0791336A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
air
downstream side
zeolite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5238470A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiko Tsubaki
邦彦 椿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority to JP5238470A priority Critical patent/JPH0791336A/ja
Publication of JPH0791336A publication Critical patent/JPH0791336A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡易な構造の内燃機関の吸気装置により、高い
酸素富化度合いを実現する。 【構成・作用】エアクリーナ内のエレメント10にゼオ
ライト10bを担持する。エンジンが運転されて下流側
Bが負圧にされれば、ゼオライト10bは、個々の粉末
が空気中の窒素分子を吸着し、浄化空気中の酸素濃度を
高くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気装置に関
し、詳しくは酸素濃度の高い浄化空気を燃焼室に導入す
ることのできる内燃機関の吸気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般の内燃機関の吸気装置では、内燃機
関の燃焼室にエアクリーナが接続されている。この吸気
装置では、エアクリーナに内蔵されたエレメントが大気
中の空気を浄化し、浄化空気を燃焼室に導入することが
できる。しかし、かかる吸気装置では、大気中の酸素濃
度が20%程度であり、浄化空気として酸素を80%程
度の窒素と同時に燃焼室に導入しているため、内燃機関
の出力向上や燃料消費量の削減に限界があるとともに、
COx、NOx等を排気ガス中に多量に含みやすいとい
う欠点がある。
【0003】かかる欠点を改善すべく、特開昭56−1
07949号公報、実開昭61−43950号公報、実
開昭61−57159号公報及び実開昭61−1510
68号公報では、酸素分子を選択的に透過させる酸素透
過膜を採用することが提案されている。また、実開昭5
9−166820号公報では、空気中の窒素分子を吸着
するペレット状の吸着剤を採用することが提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現状の酸素透
過膜は、上記公報に記載されているように、ポリカーボ
ネート、セルロース、ナイロン、テフロン、ポリプロピ
レン等の合成高分子素材又はポリビニルアルコール系繊
維からなり、これらは圧力損失が大きいものである。こ
のため、内燃機関の吸気装置として採用する場合には、
強制的に浄化空気を燃焼室に導入させるブロア装置等と
組み合わされることが必要であり、構造が複雑かつ大型
化し、コストの高騰や大幅な設置スペースが生じてしま
う。また、この酸素透過膜では、圧力損失を低減すべく
薄膜化された酸素透過膜を採用すれば、酸素富化度合い
が低下してしまう。
【0005】一方、吸着剤を採用した吸着式酸素分離装
置においても、吸着剤を備えた吸着筒を圧縮空気供給装
置、酸素富化空気排出装置、真空引き装置とともに内燃
機関の吸気装置として用いており、やはり内燃機関の吸
気装置として構造が複雑かつ大型化し、コストの高騰や
大幅な設置スペースが生じてしまう。また、ペレット状
の吸着剤では、少量の場合に窒素分子を吸着する面積が
さほど大きくなく、やはり高い酸素富化度合いを期待で
きない。
【0006】本発明は、簡易な構造の内燃機関の吸気装
置により、高い酸素富化度合いを実現することを解決す
べき課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の内燃機関の吸気装置は、上記課題を解決
するため、内燃機関の燃焼室と接続され、エレメントに
より大気中の空気を浄化して浄化空気を該燃焼室に導入
するエアクリーナを備えた内燃機関の吸気装置におい
て、前記エレメントには、前記内燃機関による下流側の
負圧で前記空気中の窒素分子を吸着し、前記浄化空気中
の酸素濃度を高くする吸着粉末が担持されているという
新規な構成を採用している。
【0008】(2)本発明の吸気装置では、吸着粉末に
吸着した窒素分子をエレメントの下流側と内燃機関の燃
焼室との間の圧力調整により離脱させる過給装置を下流
側と燃焼室との間に設けることが好ましい。 (3)本発明の吸気装置では、吸着粉末に吸着した窒素
分子をエレメントの加熱により離脱させる加熱手段をエ
レメントに設けることが好ましい。
【0009】(4)本発明の吸気装置では、吸着粉末と
してゼオライトを採用することができる。
【0010】
【作用】
(1)本発明の内燃機関の吸気装置では、内燃機関が運
転されて下流側が負圧にされれば、エアクリーナに担持
された吸着粉末は、個々の粉末が空気中の窒素分子を吸
着し、浄化空気中の酸素濃度を高くする。かかる作用は
酸素分子と窒素分子との分子の違いで行われる訳ではな
く、窒素分子が四重結合を有することから選択的に空洞
内に吸着されることで行われと考えられている。このと
き、この吸着粉末は、ペレット状のものよりも表面積を
大きく確保し、各粉末が酸素濃度を高くして各粉末間で
は空気をほとんど制限なく透過させるため、担持量を大
きくすれば酸素富化度合いが向上し、こうして酸素富化
度合いを向上させたとしても圧力損失がほとんど上がる
ことはない。このため、酸素濃度の高い浄化空気を燃焼
室に導入させる際、必ずしも過給装置等を採用する必要
なく、酸素富化度合いを向上させることができる。
【0011】そして、内燃機関を停止させた場合、下流
側に負圧が作用しないため、吸着粉末に吸着した窒素分
子は離脱する。なお、離脱した窒素分子はある程度の時
間の経過によりエアクリーナ外へ排出される。このた
め、再び内燃機関を運転する場合、再生された吸着粉末
によって酸素富化度合いが向上する。 (2)本発明の吸気装置において、エレメントの下流側
と内燃機関の燃焼室との間に過給装置を設けた場合に
は、吸着粉末に吸着した窒素分子を下流側と燃焼室との
間の圧力調整により一層容易に離脱させることができ
る。
【0012】(3)本発明の吸気装置において、エレメ
ントに加熱手段を設けた場合には、吸着粉末に吸着した
窒素分子をエレメントの加熱により一層容易に離脱させ
ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例1、2を図
面を参照しつつ説明する。 (実施例1)この吸気装置では、図1に示すように、吸
気ボックス1にダクト1aを経てエアクリーナ2が接続
され、エアクリーナ2の下流側にはダクト1bを経て過
給装置としてのターボチャージャ3の吸気側が接続され
ている。ターボチャージャ3の吸気側はスロットル4を
経てインテークマニホールド5に接続され、インテーク
マニホールド5がエンジン6の燃焼室(図示せず)に連
通されている。また、燃焼室はエキゾーストマニホール
ド7と連通され、エキゾーストマニホールド7はターボ
チャージャ3の排気側と接続されている。
【0014】エアクリーナ2では、図2に示すように、
ケース8にダクト1aが接続される導入口8aが形成さ
れ、ケース8を覆うカバー9にダクト1bが接続される
導出口9aが形成されている。ケース8とカバー9との
間には内部を上流側Aと下流側Bとに2分すべくエレメ
ント10がシールを介して挟持されている。エレメント
10は、図3に示すように、通常の紙等からなる濾材1
0a、10a間に吸着粉末としてのゼオライト10bが
数mm〜数十mmの幅で挟持されることにより担持され
たものである。ゼオライト10bは100〜300me
shアンダーのものであり、ポーラスなPTFEを接着
剤として担持されている。なお、接着剤としては、ブチ
ルゴム等のゴム、CMC、ベントナイト等を採用するこ
ともできる。
【0015】以上のように構成された吸気装置では、エ
ンジン6の始動により、吸気ボックス1からダクト1a
を経てエアクリーナ2に大気中の空気が導入される。導
入口8aから導入された空気は、エレメント10により
ゴミ等の不純物が浄化され、導出口9aからダクト1b
を経てターボチャージャ3の吸気側に浄化空気として導
出される。このとき、ゼオライト10bは、濾材10
a、10a間に挟持されているため、吸入した空気中の
不純物によって汚染されることはない。
【0016】このとき、エンジン6及びターボチャージ
ャ3により下流側Bが大きく負圧にされるため、エレメ
ント10において濾材10a間に担持されたゼオライト
10bは、個々の粉末が空気中の窒素分子を吸着する。
このため、浄化空気中の酸素が富化され、酸素濃度が高
くされた浄化空気がスロットル4、インテークマニホー
ルドを経て燃焼室に導入される。
【0017】ここで、ゼオライト10bは、従来のペレ
ット状のものよりも表面積を大きく確保し、各粉末が酸
素濃度を高くして各粉末間では空気をほとんど制限なく
透過させるため、担持量を大きくすれば酸素富化度合い
が向上し、こうして酸素富化度合いを向上させたとして
も圧力損失がほとんど上がることはない。そして、この
実施例ではターボチャージャ3を搭載して浄化空気を燃
焼室に過給させているが、酸素濃度の高い浄化空気の導
入に際しては、必ずしもターボチャージャ3を採用する
必要がない。ターボチャージャ3を搭載する意義は次の
作用にある。つまり、この吸気装置において、ターボチ
ャージャ3が稼働されていない場合、下流側Bの負圧が
小さくなるため、ゼオライト10bに吸着した窒素分子
が離脱を始める。離脱した窒素分子はこの状態の維持に
よりエアクリーナ2外へ自然に排出される。このため、
エンジン6を停止させていない場合であっても、ゼオラ
イト10bが再生され、再びターボチャージャ3が稼働
された場合、再生されたゼオライト10bによって酸素
富化度合いが向上する。
【0018】また、エンジン6を停止させた場合、下流
側Bの負圧がなくなるため、ゼオライト10bに吸着し
た窒素分子がさらに離脱し、ゼオライト10bが再生さ
れる。離脱した窒素分子はこの状態の維持によりエアク
リーナ2外へ自然に排出される。このため、再びエンジ
ン6を運転させた場合、再生されたゼオライト10bに
よって酸素富化度合いが向上する。このとき、ゼオライ
ト10bは、濾材10a、10a間に挟持されているた
め、燃焼室側から逆流する空気中の不純物によって汚染
されることはない。
【0019】したがって、この吸気装置では、ゼオライ
ト10bの再生のためにターボチャージャ3を採用して
いる点を除いて簡易な構造であり、これにより高い酸素
富化度合いを実現することができるため、低いコスト
で、エンジン6の出力向上や燃料消費量の削減を実現し
かつ排気ガス中のCOx、NOx等を低減することがで
きる。
【0020】また、この吸気装置では、ターボチャージ
ャ3の採用により、ゼオライト10bから窒素分子の離
脱をより短時間で行うことができるため、ゼオライト1
0bの再生を確実に行い、次期運転時においても、エン
ジン6の高出力及び低公害性を得ることができる。 (実施例2)この吸気装置は、図4に示すように、エレ
メント10として、濾材10a、10a間に吸着粉末と
してのゼオライト10bが挟持されているとともに、ゼ
オライト10b間に加熱手段としてのヒータ線10cが
介在されたものを採用している。また、この吸気装置で
は、ダクト1bとスロットル4との間のターボチャージ
ャ3を排除している。他の構成は実施例1と同一であ
り、同一の構成については同一符号を付し、詳説を省略
する。
【0021】この吸気装置では、エンジン6を始動させ
ることにより、エンジン6により下流側Bが負圧にされ
るため、ゼオライト10bが空気中の窒素分子を吸着
し、酸素濃度が高くされた浄化空気が燃焼室に導入され
る。そして、この吸気装置において、エンジン6の運転
中、ヒータ線10cに通電すれば、ゼオライト10bに
吸着した窒素分子はヒータ線10cの加熱により離脱さ
れる。このため、この吸気装置においても、エンジン6
を停止させていない場合であっても、ゼオライト10b
を再生することができる。
【0022】また、エンジン6を停止させてヒータ線1
0cに通電すれば、ゼオライト10bに吸着した窒素分
子は容易に離脱し、ゼオライト10bが再生される。し
たがって、この吸気装置では、ゼオライト10bの再生
のためにヒータ線10cを採用している点を除いて簡易
な構造であり、これにより高い酸素富化度合いを実現す
ることができるため、実施例1と同様の効果を奏するこ
とができる。
【0023】また、この吸気装置では、ヒータ線10c
の採用により、ゼオライト10bから窒素分子の離脱を
より短時間で行うことができるため、やはり実施例1と
同様の効果を奏することができる。そして、この吸気装
置では、エンジン6の運転中ばかりでなく、停止時にお
いても、ゼオライト10bの再生が可能であり、きわめ
て高い実用性を発揮することができる。
【0024】なお、上記実施例1、2では、ゼオライト
10bの再生のためにターボチャージャ3又はヒータ線
10cを採用したが、これらがない場合であっても、時
間の経過により窒素分子を自然にゼオライト10bから
離脱させることもできる。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の吸気装置では、特許請求の範囲記載の構成を採用して
いるため、次のような優れた効果を発揮することができ
る。 (1)簡易な構造の内燃機関の吸気装置により、高い酸
素富化度合いを実現することができる。
【0026】したがって、低いコストで、内燃機関の出
力向上や燃料消費量の削減を実現しかつ排気ガス中のC
Ox、NOx等を低減することができる。 (2)エレメントの下流側と内燃機関の燃焼室との間に
過給装置を設けた場合には、窒素分子の離脱を確実に行
うことができるため、吸着粉末の再生を確実に行い、次
期運転時においても、内燃機関の高出力及び低公害性を
得ることができる。
【0027】(3)エレメントに加熱手段を設けた場合
にも、窒素分子の離脱を確実に行うことができるため、
吸着粉末の再生を確実に行い、次期運転時においても、
内燃機関の高出力及び低公害性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の吸気装置を示す模式構成図である。
【図2】実施例1の吸気装置に係り、エアクリーナの断
面図である。
【図3】実施例1の吸気装置に係り、エレメントの断面
図である。
【図4】実施例2の吸気装置に係り、エレメントの断面
図である。
【符号の説明】
6…エンジン(内燃機関) 10…エレメント 2…エアクリーナ B…下流側 10b…ゼオライト(吸着粉末) 3…ターボチャージャ(過給装置)10c…ヒータ線
(加熱手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 35/024 521 Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の燃焼室と接続され、エレメント
    により大気中の空気を浄化して浄化空気を該燃焼室に導
    入するエアクリーナを備えた内燃機関の吸気装置におい
    て、 前記エレメントには、前記内燃機関による下流側の負圧
    で前記空気中の窒素分子を吸着し、前記浄化空気中の酸
    素濃度を高くする吸着粉末が担持されていることを特徴
    とする内燃機関の吸気装置。
  2. 【請求項2】エレメントの下流側と内燃機関の燃焼室と
    の間には、吸着粉末に吸着した窒素分子を該下流側と該
    燃焼室との間の圧力調整により離脱させる過給装置が設
    けられていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関
    の吸気装置。
  3. 【請求項3】エレメントには、吸着粉末に吸着した窒素
    分子を該エレメントの加熱により離脱させる加熱手段が
    設けられていることを特徴とする請求項1記載の内燃機
    関の吸気装置。
  4. 【請求項4】吸着粉末はゼオライトであることを特徴と
    する請求項1、2又は3記載の内燃機関の吸気装置。
JP5238470A 1993-09-24 1993-09-24 内燃機関の吸気装置 Pending JPH0791336A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5238470A JPH0791336A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 内燃機関の吸気装置

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JP5238470A JPH0791336A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 内燃機関の吸気装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0791336A true JPH0791336A (ja) 1995-04-04

Family

ID=17030718

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5238470A Pending JPH0791336A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 内燃機関の吸気装置

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JP (1) JPH0791336A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2955621A1 (fr) * 2010-01-26 2011-07-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Boitier de filtrage d'air de suralimentation, systeme de refroidissement d'air de suralimentation comportant un tel boitier et vehicule equipe de ce systeme
JP2013521114A (ja) * 2010-03-05 2013-06-10 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 酸素分離膜
JP2015533978A (ja) * 2012-08-30 2015-11-26 エンハンスト エネルギー グループ エルエルシーEnhanced Energy Group LLC サイクルピストンエンジン動力システム
US9593183B2 (en) 2012-11-23 2017-03-14 Lotte Chemical Corporation Preparation method of catalyst for polymerization of polyolefin and process for polymerization of polyolefin using the same

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FR2955621A1 (fr) * 2010-01-26 2011-07-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Boitier de filtrage d'air de suralimentation, systeme de refroidissement d'air de suralimentation comportant un tel boitier et vehicule equipe de ce systeme
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