吸気組成可変内燃機関及びその制御装置
【課題】エンジン運転状態に応じて吸気の組成を適正化する。
【解決手段】排気管２１のうちの触媒２２の下流側にガス分離装置２４を設け、触媒２２で浄化した排出ガスをガス分離装置２４に流して、排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離する。更に、ガス分離装置２４で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量（吸気系導入量）をエンジン運転状態に応じて変化させてエンジン１１の吸気通路に導入する。これにより、エンジン運転状態に応じて吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【解決手段】排気管２１のうちの触媒２２の下流側にガス分離装置２４を設け、触媒２２で浄化した排出ガスをガス分離装置２４に流して、排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離する。更に、ガス分離装置２４で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量（吸気系導入量）をエンジン運転状態に応じて変化させてエンジン１１の吸気通路に導入する。これにより、エンジン運転状態に応じて吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気中の二酸化炭素と窒素の割合（組成比）を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関及びその制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の吸気組成可変内燃機関としては、特許文献１（特開平３−２１７６４９号公報）に記載されているように、パティキュレートの排出量を増加させることなくＮＯｘ排出量を低減することを課題として、排気管から吸気側に還流させるＥＧＲガス中の二酸化炭素ガスを分離するＣＯ2 分離装置を設け、このＣＯ2 分離装置で分離した二酸化炭素ガスを内燃機関の吸気に添加するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２１７６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、高負荷時に、二酸化炭素ガスの添加により混合気の燃焼温度（圧力）を低下させてＮＯｘ排出量を低減する効果を期待できるが、二酸化炭素は比熱比κが空気よりも小さいため、低負荷時に多くの二酸化炭素を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下して燃費が低下する。
【０００５】
ここで、オットーサイクルにおける理論熱効率は、次式で表され、理論熱効率を高めるには、比熱比κを大きくすれば良いことが分かる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
一般に、図３に示すように、ガソリンを燃料とする車両の排出ガスには、７０％の窒素と１２．５％の二酸化炭素が含まれる。図４に示すように、二酸化炭素は、空気や窒素と比べて定容モル比熱が大きいため、混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減する場合は、二酸化炭素を吸気に添加すれば良いが、図５に示すように、二酸化炭素は、空気や窒素と比べて比熱比κが小さいため、二酸化炭素を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下する。
【０００８】
吸気の比熱比κを大きくするには、窒素を吸気に添加して吸気中の窒素の割合を増加させれば良いが、一方、比熱比κが大きいと、オットーサイクル上は圧縮上死点温度が高くなるため、高負荷時のようにノックが発生しやすい条件においては、点火時期を遅角する必要があり、実効率が低下する。圧縮上死点温度は、燃焼ガスの定容モル比熱（熱容量）が大きいほど低下する。図４に示すように、定容モル比熱を大きするには、二酸化炭素を吸気に添加して、吸気中の二酸化炭素の割合を増加させれば良く、これにより、二酸化炭素の割合の増加により、圧縮上死点温度を低下させてノックの発生を抑制することが可能である。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の運転状態に応じて吸気の組成を適正化して、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる吸気組成可変内燃機関及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、内燃機関の排出ガスの少なくとも一部から窒素と二酸化炭素を分離するガス分離手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記ガス分離手段で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて内燃機関の吸気通路に導入する制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１１】
この構成では、内燃機関の運転状態に応じて、排出ガスから分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気に添加することで、吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）を内燃機関の運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００１２】
具体的には、請求項２のように、低負荷域では窒素の混合割合を多くし、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くしたガスを吸気通路に導入するようにすると良い。低負荷域では、高負荷域に比べて圧縮上死点温度が低く、ノックが発生しにくいため、低負荷域では、窒素の混合割合を多くして、吸気の比熱比κを大きくすることで、理論熱効率を高めることができる。そして、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くすることで、高負荷になるほど圧縮上死点温度の上昇を抑えることで、高負荷域でもノックの発生を抑制できる。これにより、ノックの発生を抑制できる範囲内で窒素の混合割合を多くして理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００１３】
また、請求項３のように、内燃機関の冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるようにすると良い。要するに、内燃機関の温度が低いほど、ノックが発生しにくいため、内燃機関の温度に相関する冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるようにすれば、内燃機関の温度に応じて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を適正に変化させることができる。
【００１４】
具体的には、請求項４のように、内燃機関の冷却水温又は油温が低いほど窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させるようにすると良い。内燃機関の温度が低いほど、ノックが発生しにくくなるため、低温領域で、窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させて理論熱効率を高めるという制御が可能となる。
【００１５】
また、請求項５のように、内燃機関の回転速度が低いほど二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させるようにしても良い。内燃機関の回転速度が低いほど、ノックが発生しやすくなるため、内燃機関の回転速度が低いほど、二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させれば、低回転領域でのノックの発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明は、排出ガスの一部（例えばＥＧＲガス）から窒素と二酸化炭素を分離するようにしても良いが、排出ガス中の二酸化炭素の割合が少ないことを考慮して、請求項６のように、内燃機関の排気通路に、該排気通路を流れる排出ガスを全て通過させてその通過中に該排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離して窒素と二酸化炭素の混合ガスを該内燃機関の吸気通路に導入するガス分離装置を設けた構成としても良い。この構成によれば、排気通路を流れる排出ガスを全てガス分離装置に流して、二酸化炭素量を確保することができる。
【００１７】
この場合、請求項７のように、ガス分離装置には、分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気通路に導入する混合調整手段を設けた構成とすると良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態に応じて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるという制御が可能となる。
【００１８】
また、排出ガス中にパティキュレート（粒子状物質ＰＭ）が含まれることを考慮して、請求項８のように、排気通路のうちの触媒よりも下流側にガス分離装置を設けるようにすると良い。このようにすれば、排出ガスが触媒を通過する過程で、排出ガス中のパティキュレートが取り除かれてから、該排出ガスがガス分離装置に流れ込むようになるため、ガス分離装置の内部の微細な通気孔がパティキュレートで目詰りする等の不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２はガス分離装置の構成例を説明する図である。
【図３】図３は空気（大気）と排出ガスの組成を説明する図である。
【図４】図４はＣＯ2 、空気、Ｎ2 、Ｏ2 、Ａｒの温度と定容モル比熱との関係を説明する図である。
【図５】図５はＣＯ2 、空気、Ｎ2 、Ｏ2 、Ａｒの温度と比熱比との関係を説明する図である。
【図６】図６は吸気組成可変制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、混合割合ベース値マップの一例を概念的に示す図、同図（ｂ）はＮ2 割合乗算係数マップの一例を概念的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は導入量ベース値マップの一例を概念的に示す図、同図（ｂ）は導入量補正係数マップの一例を概念的に示す図である。
【図９】図９は吸気組成可変制御の実行例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３と、このスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１４とが設けられている。スロットルバルブ１３の下流側には、サージタンク１５（吸気通路）が設けられ、このサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６（吸気通路）が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２２が設けられ、この触媒２２の上流側には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサ２３（空燃比センサ又は酸素センサ等）が設けられている。
【００２２】
更に、排気管２１のうちの触媒２２の下流側には、ガス分離装置２４が設けられている。このガス分離装置２４は、図２に示すように、ケーシング２５内に例えばポリイミド樹脂製の中空糸膜により形成した筒状のガス分離膜２６（ガス分離手段）を設け、排気管２１内を流れる排出ガスが全て筒状のガス分離膜２６に流れ込むようになっている。このガス分離膜２６は、排出ガス中のＮ2 （窒素）よりもＣＯ2 （二酸化炭素）の方が透過しやすいように構成されている。
【００２３】
ガス分離装置２４のケーシング２５には、ガス分離膜２６を透過したＣＯ2 を取り出す二酸化炭素通路２７と、ガス分離膜２６を透過せずに流れるＮ2 を取り出す窒素通路２８とが設けられている。二酸化炭素通路２７と窒素通路２８は、下流側で合流排気管２９に合流すると共に、二酸化炭素通路２７と窒素通路２８との間には、ＣＯ2 とＮ2 とを混合させる混合通路３０が設けられ、この混合通路３０には、ＣＯ2 とＮ2 の混合割合を調整する混合割合調整バルブ３１が設けられている。この混合割合調整バルブ３１の開度調整によりＣＯ2 とＮ2 の混合割合が調整された混合ガスは、ＥＧＲ通路３２を通してエンジン１１のスロットルバルブ１３の下流側の吸気通路（サージタンク１５、排気管２１、吸気マニホールド１６のいずれか）に導入される。合流排気管２９には、導入量調整バルブ３３が設けられ、この導入量調整バルブ３３の開度調整により排気圧力を調整することで、ＥＧＲ通路３２を通してエンジン１１の吸気側に導入する混合ガス量を調整するように構成されている。この場合、混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３は、特許請求の範囲でいう混合調整手段として機能する。
【００２４】
尚、図２の構成例では、合流排気管２９に導入量調整バルブ３３を設けたが、ＥＧＲ通路３２に導入量調整バルブを設け、この導入量調整バルブの開度調整によりエンジン１１の吸気側に導入する混合ガス量を調整するようにしても良い。
【００２５】
また、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４や、クランク角センサ３５が設けられ、このクランク角センサ３５の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度Ｎe が検出される。
【００２６】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６に入力される。このＥＣＵ３６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１７の燃料噴射量や点火プラグ１８の点火時期を制御する。更に、ＥＣＵ３６は、後述する図６の吸気組成可変制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３の開度を調整することで、ガス分離膜２６で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させてエンジン１１の吸気通路に導入して、吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させる。
【００２７】
オットーサイクルにおける理論熱効率は、次式で表され、理論熱効率を高めるには、比熱比κを大きくすれば良いことが分かる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
一般に、図３に示すように、ガソリンを燃料とする車両の排出ガスには、７０％のＮ2 と１２．５％のＣＯ2 が含まれる。図４に示すように、ＣＯ2 は空気やＮ2 と比べて定容モル比熱が大きいため、混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減する場合は、ＣＯ2 を吸気に添加すれば良いが、図５に示すように、ＣＯ2 は空気やＮ2 と比べて比熱比κが小さいため、ＣＯ2 を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下する。
【００３０】
吸気の比熱比κを大きくするには、Ｎ2 を吸気に添加して吸気中のＮ2 の割合を増加させれば良いが、一方、比熱比κが大きいと、オットーサイクル上は圧縮上死点温度が高くなるため、高負荷時のようにノックが発生しやすい条件においては、点火時期を遅角する必要があり、実効率が低下する。圧縮上死点温度は、燃焼ガスの定容モル比熱（熱容量）が大きいほど低下する。図４に示すように、定容モル比熱を大きするには、ＣＯ2 を吸気に添加して、吸気中のＣＯ2 の割合を増加させれば良く、これにより、ＣＯ2 の割合の増加により、圧縮上死点温度を低下させてノックの発生を抑制することが可能である。
【００３１】
このような特性を考慮して、本実施例では、低負荷域ではＮ2 の混合割合を多くし、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くしたガスをエンジン１１の吸気系に導入するようにしている。低負荷域では、高負荷域に比べて圧縮上死点温度が低く、ノックが発生しにくいため、低負荷域では、Ｎ2 の混合割合を多くして、吸気の比熱比κを大きくすることで、理論熱効率を高めるようにすれば良い。そして、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くすることで、高負荷になるほど圧縮上死点温度の上昇を抑えることで、高負荷域でもノックの発生を抑制できる。これにより、ノックの発生を抑制できる範囲内でＮ2 の混合割合や混合量を多くして理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００３２】
また、エンジン１１の温度が低いほど、ノックが発生しにくいため、エンジン１１の温度に相関する冷却水温（又は油温）に基づいてＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を変化させるようにすれば、エンジン１１の温度に応じてＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を適正に変化させることができる。
【００３３】
具体的には、エンジン１１の冷却水温（又は油温）が低いほどＮ2 の混合割合と混合量を増加させるようにしている。エンジン１１の温度が低いほど、ノックが発生しにくくなるため、低温領域で、Ｎ2 の混合割合と混合量を増加させて理論熱効率を高めるという制御が可能となる。
【００３４】
また、エンジン回転速度Ｎe が低いほどＣＯ2 の混合割合と混合量を増加させるようにしている。エンジン回転速度Ｎe が低いほど、ノックが発生しやすくなるため、エンジン回転速度Ｎe が低いほど、ＣＯ2 の混合割合と混合量を増加させれば、低回転領域でのノックの発生を抑制することができる。
【００３５】
以上説明した本実施例の吸気組成可変制御は、ＥＣＵ３６によって図６の吸気組成可変制御プログラムに従って次のようにして実行される。
図６の吸気組成可変制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、エンジン回転速度Ｎe 、負荷、冷却水温を読み込み、次のステップ１０２で、図７（ａ）の混合割合ベース値マップを参照して現在のエンジン回転速度Ｎe と負荷に応じてＮ2 とＣＯ2 の混合割合ベース値を算出すると共に、図７（ｂ）のＮ2 割合乗算係数マップを参照して、現在の冷却水温に応じたＮ2 割合乗算係数を算出し、このＮ2 割合乗算係数を混合割合ベース値に乗算することで、Ｎ2 とＣＯ2 の混合割合を求める。
【００３６】
ここで、図７（ａ）の混合割合ベース値マップは、低負荷域では、Ｎ2 の混合割合を多くし、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くするように設定されている。また、図７（ｂ）のＮ2 割合乗算係数マップは、冷却水温（又は油温）が低いほど、Ｎ2 割合乗算係数を大きくしてＮ2 の混合割合を増加させるように設定されている。
【００３７】
この後、ステップ１０３に進み、上記ステップ１０２で算出したＮ2 とＣＯ2 の混合割合に基づいて、当該混合割合を実現する混合割合調整バルブ３１の開度をマップ等により算出する。
【００３８】
この後、ステップ１０４に進み、図８（ａ）の導入量ベース値マップを参照して現在のエンジン回転速度Ｎe と負荷に応じた導入量ベース値を算出すると共に、図８（ｂ）の導入量補正係数マップを参照して、現在の冷却水温に応じた導入量補正係数を算出し、この導入量補正係数を導入量ベース値に乗算することで、吸気系導入量を求める。
【００３９】
ここで、図８（ａ）の導入量ベース値マップは、低負荷域では、導入量を少なくし、高負荷になるほど導入量を多くするように設定されている。また、図８（ｂ）の導入量補正係数マップは、冷却水温（又は油温）が低いほど、導入量補正係数を小さくして吸気系導入量を減少させるように設定されている。
【００４０】
この後、ステップ１０５に進み、上記ステップ１０４で算出した吸気系導入量に基づいて、当該吸気系導入量を実現する導入量調整バルブ３３の開度をマップ等により算出する。そして、次のステップ１０６で、混合割合調整バルブ３１の開度と導入量調整バルブ３３の開度を、それぞれ上記ステップ１０３、１０５で算出した開度に駆動することで、上記ステップ１０２、１０４で算出したＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を実現する。
【００４１】
以上説明した本実施例の吸気組成可変制御の実行例を図９を用いて説明する。図９の例では、エンジン回転速度Ｎe が上昇すると、それから少し遅れて負荷が上昇し、エンジン回転速度Ｎe が低下すると、それから少し遅れて負荷が低下する。低温時と高温時とを比較すると、全ての運転条件で、Ｎ2 の混合割合は、低温時の方が高温時よりも多く、一方、ＣＯ2 の混合割合は、高温時の方が低温時よりも多くなる。また、吸気系導入量は、高温時の方が低温時よりも多くなる。
【００４２】
低温時と高温時のいずれの場合も、負荷が上昇すると、Ｎ2 の混合割合が減少して、ＣＯ2 の混合割合が増加し、吸気系導入量が増加する。反対に、負荷が低下すると、Ｎ2 の混合割合が増加して、ＣＯ2 の混合割合が減少し、吸気系導入量が減少する。
【００４３】
また、低温時と高温時のいずれの場合も、エンジン回転速度Ｎe が上昇すると、吸気系導入量が少しだけ増加し、エンジン回転速度Ｎe が低下すると、Ｎ2 の混合割合が減少して、ＣＯ2 の混合割合が増加し、吸気系導入量が増加する。
【００４４】
以上説明した本実施例によれば、エンジン運転状態に応じて混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３の開度を調整することで、ガス分離膜２６で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させてエンジン１１の吸気通路に導入するようにしたので、エンジン運転状態に応じて吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を抑制しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００４５】
しかも、本実施例では、排出ガス中のＣＯ2 の割合が少ないことを考慮して、排気管２１にガス分離装置２４を設けて、排気管２１内を流れる排出ガスを全てガス分離装置２４に流すようにしたので、ＣＯ2 量を確保しやすい利点がある。但し、本発明は、排出ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ通路にガス分離装置を設けた構成としても良い。
【００４６】
更に、本実施例では、排気管２１のうちの触媒２２の下流側にガス分離装置２４を設けたので、排出ガスが触媒２２を通過する過程で、排出ガス中のパティキュレートが取り除かれてから、該排出ガスがガス分離装置２４に流れ込むようになり、ガス分離装置２４の内部のガス分離膜２６の微細孔がパティキュレートで目詰りする等の不具合の発生を防止することができる。
【００４７】
尚、本発明は、ガス分離装置２４の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１５…サージタンク（吸気通路）、１６…吸気マニホールド（吸気通路）、２１…排気管（排気通路）、２２…触媒、２４…ガス分離装置、２６…ガス分離膜（ガス分離手段）、２７…二酸化炭素通路、２８…窒素通路、２９…合流排気管、３０…混合通路、３１…混合割合調整バルブ（混合調整手段）、３２…ＥＧＲ通路、３３…導入量調整バルブ（混合調整手段）、３４…冷却水温センサ、３５…クランク角センサ、３６…ＥＣＵ（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気中の二酸化炭素と窒素の割合（組成比）を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関及びその制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の吸気組成可変内燃機関としては、特許文献１（特開平３−２１７６４９号公報）に記載されているように、パティキュレートの排出量を増加させることなくＮＯｘ排出量を低減することを課題として、排気管から吸気側に還流させるＥＧＲガス中の二酸化炭素ガスを分離するＣＯ2 分離装置を設け、このＣＯ2 分離装置で分離した二酸化炭素ガスを内燃機関の吸気に添加するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２１７６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、高負荷時に、二酸化炭素ガスの添加により混合気の燃焼温度（圧力）を低下させてＮＯｘ排出量を低減する効果を期待できるが、二酸化炭素は比熱比κが空気よりも小さいため、低負荷時に多くの二酸化炭素を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下して燃費が低下する。
【０００５】
ここで、オットーサイクルにおける理論熱効率は、次式で表され、理論熱効率を高めるには、比熱比κを大きくすれば良いことが分かる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
一般に、図３に示すように、ガソリンを燃料とする車両の排出ガスには、７０％の窒素と１２．５％の二酸化炭素が含まれる。図４に示すように、二酸化炭素は、空気や窒素と比べて定容モル比熱が大きいため、混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減する場合は、二酸化炭素を吸気に添加すれば良いが、図５に示すように、二酸化炭素は、空気や窒素と比べて比熱比κが小さいため、二酸化炭素を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下する。
【０００８】
吸気の比熱比κを大きくするには、窒素を吸気に添加して吸気中の窒素の割合を増加させれば良いが、一方、比熱比κが大きいと、オットーサイクル上は圧縮上死点温度が高くなるため、高負荷時のようにノックが発生しやすい条件においては、点火時期を遅角する必要があり、実効率が低下する。圧縮上死点温度は、燃焼ガスの定容モル比熱（熱容量）が大きいほど低下する。図４に示すように、定容モル比熱を大きするには、二酸化炭素を吸気に添加して、吸気中の二酸化炭素の割合を増加させれば良く、これにより、二酸化炭素の割合の増加により、圧縮上死点温度を低下させてノックの発生を抑制することが可能である。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の運転状態に応じて吸気の組成を適正化して、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる吸気組成可変内燃機関及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、内燃機関の排出ガスの少なくとも一部から窒素と二酸化炭素を分離するガス分離手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記ガス分離手段で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて内燃機関の吸気通路に導入する制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１１】
この構成では、内燃機関の運転状態に応じて、排出ガスから分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気に添加することで、吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）を内燃機関の運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を低減しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００１２】
具体的には、請求項２のように、低負荷域では窒素の混合割合を多くし、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くしたガスを吸気通路に導入するようにすると良い。低負荷域では、高負荷域に比べて圧縮上死点温度が低く、ノックが発生しにくいため、低負荷域では、窒素の混合割合を多くして、吸気の比熱比κを大きくすることで、理論熱効率を高めることができる。そして、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くすることで、高負荷になるほど圧縮上死点温度の上昇を抑えることで、高負荷域でもノックの発生を抑制できる。これにより、ノックの発生を抑制できる範囲内で窒素の混合割合を多くして理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００１３】
また、請求項３のように、内燃機関の冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるようにすると良い。要するに、内燃機関の温度が低いほど、ノックが発生しにくいため、内燃機関の温度に相関する冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるようにすれば、内燃機関の温度に応じて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を適正に変化させることができる。
【００１４】
具体的には、請求項４のように、内燃機関の冷却水温又は油温が低いほど窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させるようにすると良い。内燃機関の温度が低いほど、ノックが発生しにくくなるため、低温領域で、窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させて理論熱効率を高めるという制御が可能となる。
【００１５】
また、請求項５のように、内燃機関の回転速度が低いほど二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させるようにしても良い。内燃機関の回転速度が低いほど、ノックが発生しやすくなるため、内燃機関の回転速度が低いほど、二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させれば、低回転領域でのノックの発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明は、排出ガスの一部（例えばＥＧＲガス）から窒素と二酸化炭素を分離するようにしても良いが、排出ガス中の二酸化炭素の割合が少ないことを考慮して、請求項６のように、内燃機関の排気通路に、該排気通路を流れる排出ガスを全て通過させてその通過中に該排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離して窒素と二酸化炭素の混合ガスを該内燃機関の吸気通路に導入するガス分離装置を設けた構成としても良い。この構成によれば、排気通路を流れる排出ガスを全てガス分離装置に流して、二酸化炭素量を確保することができる。
【００１７】
この場合、請求項７のように、ガス分離装置には、分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気通路に導入する混合調整手段を設けた構成とすると良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態に応じて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させるという制御が可能となる。
【００１８】
また、排出ガス中にパティキュレート（粒子状物質ＰＭ）が含まれることを考慮して、請求項８のように、排気通路のうちの触媒よりも下流側にガス分離装置を設けるようにすると良い。このようにすれば、排出ガスが触媒を通過する過程で、排出ガス中のパティキュレートが取り除かれてから、該排出ガスがガス分離装置に流れ込むようになるため、ガス分離装置の内部の微細な通気孔がパティキュレートで目詰りする等の不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２はガス分離装置の構成例を説明する図である。
【図３】図３は空気（大気）と排出ガスの組成を説明する図である。
【図４】図４はＣＯ2 、空気、Ｎ2 、Ｏ2 、Ａｒの温度と定容モル比熱との関係を説明する図である。
【図５】図５はＣＯ2 、空気、Ｎ2 、Ｏ2 、Ａｒの温度と比熱比との関係を説明する図である。
【図６】図６は吸気組成可変制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、混合割合ベース値マップの一例を概念的に示す図、同図（ｂ）はＮ2 割合乗算係数マップの一例を概念的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は導入量ベース値マップの一例を概念的に示す図、同図（ｂ）は導入量補正係数マップの一例を概念的に示す図である。
【図９】図９は吸気組成可変制御の実行例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３と、このスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１４とが設けられている。スロットルバルブ１３の下流側には、サージタンク１５（吸気通路）が設けられ、このサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６（吸気通路）が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２２が設けられ、この触媒２２の上流側には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサ２３（空燃比センサ又は酸素センサ等）が設けられている。
【００２２】
更に、排気管２１のうちの触媒２２の下流側には、ガス分離装置２４が設けられている。このガス分離装置２４は、図２に示すように、ケーシング２５内に例えばポリイミド樹脂製の中空糸膜により形成した筒状のガス分離膜２６（ガス分離手段）を設け、排気管２１内を流れる排出ガスが全て筒状のガス分離膜２６に流れ込むようになっている。このガス分離膜２６は、排出ガス中のＮ2 （窒素）よりもＣＯ2 （二酸化炭素）の方が透過しやすいように構成されている。
【００２３】
ガス分離装置２４のケーシング２５には、ガス分離膜２６を透過したＣＯ2 を取り出す二酸化炭素通路２７と、ガス分離膜２６を透過せずに流れるＮ2 を取り出す窒素通路２８とが設けられている。二酸化炭素通路２７と窒素通路２８は、下流側で合流排気管２９に合流すると共に、二酸化炭素通路２７と窒素通路２８との間には、ＣＯ2 とＮ2 とを混合させる混合通路３０が設けられ、この混合通路３０には、ＣＯ2 とＮ2 の混合割合を調整する混合割合調整バルブ３１が設けられている。この混合割合調整バルブ３１の開度調整によりＣＯ2 とＮ2 の混合割合が調整された混合ガスは、ＥＧＲ通路３２を通してエンジン１１のスロットルバルブ１３の下流側の吸気通路（サージタンク１５、排気管２１、吸気マニホールド１６のいずれか）に導入される。合流排気管２９には、導入量調整バルブ３３が設けられ、この導入量調整バルブ３３の開度調整により排気圧力を調整することで、ＥＧＲ通路３２を通してエンジン１１の吸気側に導入する混合ガス量を調整するように構成されている。この場合、混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３は、特許請求の範囲でいう混合調整手段として機能する。
【００２４】
尚、図２の構成例では、合流排気管２９に導入量調整バルブ３３を設けたが、ＥＧＲ通路３２に導入量調整バルブを設け、この導入量調整バルブの開度調整によりエンジン１１の吸気側に導入する混合ガス量を調整するようにしても良い。
【００２５】
また、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４や、クランク角センサ３５が設けられ、このクランク角センサ３５の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度Ｎe が検出される。
【００２６】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６に入力される。このＥＣＵ３６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１７の燃料噴射量や点火プラグ１８の点火時期を制御する。更に、ＥＣＵ３６は、後述する図６の吸気組成可変制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３の開度を調整することで、ガス分離膜２６で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させてエンジン１１の吸気通路に導入して、吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させる。
【００２７】
オットーサイクルにおける理論熱効率は、次式で表され、理論熱効率を高めるには、比熱比κを大きくすれば良いことが分かる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
一般に、図３に示すように、ガソリンを燃料とする車両の排出ガスには、７０％のＮ2 と１２．５％のＣＯ2 が含まれる。図４に示すように、ＣＯ2 は空気やＮ2 と比べて定容モル比熱が大きいため、混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減する場合は、ＣＯ2 を吸気に添加すれば良いが、図５に示すように、ＣＯ2 は空気やＮ2 と比べて比熱比κが小さいため、ＣＯ2 を吸気に添加すると、吸気の比熱比κが低下して理論熱効率が低下する。
【００３０】
吸気の比熱比κを大きくするには、Ｎ2 を吸気に添加して吸気中のＮ2 の割合を増加させれば良いが、一方、比熱比κが大きいと、オットーサイクル上は圧縮上死点温度が高くなるため、高負荷時のようにノックが発生しやすい条件においては、点火時期を遅角する必要があり、実効率が低下する。圧縮上死点温度は、燃焼ガスの定容モル比熱（熱容量）が大きいほど低下する。図４に示すように、定容モル比熱を大きするには、ＣＯ2 を吸気に添加して、吸気中のＣＯ2 の割合を増加させれば良く、これにより、ＣＯ2 の割合の増加により、圧縮上死点温度を低下させてノックの発生を抑制することが可能である。
【００３１】
このような特性を考慮して、本実施例では、低負荷域ではＮ2 の混合割合を多くし、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くしたガスをエンジン１１の吸気系に導入するようにしている。低負荷域では、高負荷域に比べて圧縮上死点温度が低く、ノックが発生しにくいため、低負荷域では、Ｎ2 の混合割合を多くして、吸気の比熱比κを大きくすることで、理論熱効率を高めるようにすれば良い。そして、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くすることで、高負荷になるほど圧縮上死点温度の上昇を抑えることで、高負荷域でもノックの発生を抑制できる。これにより、ノックの発生を抑制できる範囲内でＮ2 の混合割合や混合量を多くして理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００３２】
また、エンジン１１の温度が低いほど、ノックが発生しにくいため、エンジン１１の温度に相関する冷却水温（又は油温）に基づいてＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を変化させるようにすれば、エンジン１１の温度に応じてＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を適正に変化させることができる。
【００３３】
具体的には、エンジン１１の冷却水温（又は油温）が低いほどＮ2 の混合割合と混合量を増加させるようにしている。エンジン１１の温度が低いほど、ノックが発生しにくくなるため、低温領域で、Ｎ2 の混合割合と混合量を増加させて理論熱効率を高めるという制御が可能となる。
【００３４】
また、エンジン回転速度Ｎe が低いほどＣＯ2 の混合割合と混合量を増加させるようにしている。エンジン回転速度Ｎe が低いほど、ノックが発生しやすくなるため、エンジン回転速度Ｎe が低いほど、ＣＯ2 の混合割合と混合量を増加させれば、低回転領域でのノックの発生を抑制することができる。
【００３５】
以上説明した本実施例の吸気組成可変制御は、ＥＣＵ３６によって図６の吸気組成可変制御プログラムに従って次のようにして実行される。
図６の吸気組成可変制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、エンジン回転速度Ｎe 、負荷、冷却水温を読み込み、次のステップ１０２で、図７（ａ）の混合割合ベース値マップを参照して現在のエンジン回転速度Ｎe と負荷に応じてＮ2 とＣＯ2 の混合割合ベース値を算出すると共に、図７（ｂ）のＮ2 割合乗算係数マップを参照して、現在の冷却水温に応じたＮ2 割合乗算係数を算出し、このＮ2 割合乗算係数を混合割合ベース値に乗算することで、Ｎ2 とＣＯ2 の混合割合を求める。
【００３６】
ここで、図７（ａ）の混合割合ベース値マップは、低負荷域では、Ｎ2 の混合割合を多くし、高負荷になるほどＣＯ2 の混合割合を多くするように設定されている。また、図７（ｂ）のＮ2 割合乗算係数マップは、冷却水温（又は油温）が低いほど、Ｎ2 割合乗算係数を大きくしてＮ2 の混合割合を増加させるように設定されている。
【００３７】
この後、ステップ１０３に進み、上記ステップ１０２で算出したＮ2 とＣＯ2 の混合割合に基づいて、当該混合割合を実現する混合割合調整バルブ３１の開度をマップ等により算出する。
【００３８】
この後、ステップ１０４に進み、図８（ａ）の導入量ベース値マップを参照して現在のエンジン回転速度Ｎe と負荷に応じた導入量ベース値を算出すると共に、図８（ｂ）の導入量補正係数マップを参照して、現在の冷却水温に応じた導入量補正係数を算出し、この導入量補正係数を導入量ベース値に乗算することで、吸気系導入量を求める。
【００３９】
ここで、図８（ａ）の導入量ベース値マップは、低負荷域では、導入量を少なくし、高負荷になるほど導入量を多くするように設定されている。また、図８（ｂ）の導入量補正係数マップは、冷却水温（又は油温）が低いほど、導入量補正係数を小さくして吸気系導入量を減少させるように設定されている。
【００４０】
この後、ステップ１０５に進み、上記ステップ１０４で算出した吸気系導入量に基づいて、当該吸気系導入量を実現する導入量調整バルブ３３の開度をマップ等により算出する。そして、次のステップ１０６で、混合割合調整バルブ３１の開度と導入量調整バルブ３３の開度を、それぞれ上記ステップ１０３、１０５で算出した開度に駆動することで、上記ステップ１０２、１０４で算出したＮ2 とＣＯ2 の混合割合と吸気系導入量を実現する。
【００４１】
以上説明した本実施例の吸気組成可変制御の実行例を図９を用いて説明する。図９の例では、エンジン回転速度Ｎe が上昇すると、それから少し遅れて負荷が上昇し、エンジン回転速度Ｎe が低下すると、それから少し遅れて負荷が低下する。低温時と高温時とを比較すると、全ての運転条件で、Ｎ2 の混合割合は、低温時の方が高温時よりも多く、一方、ＣＯ2 の混合割合は、高温時の方が低温時よりも多くなる。また、吸気系導入量は、高温時の方が低温時よりも多くなる。
【００４２】
低温時と高温時のいずれの場合も、負荷が上昇すると、Ｎ2 の混合割合が減少して、ＣＯ2 の混合割合が増加し、吸気系導入量が増加する。反対に、負荷が低下すると、Ｎ2 の混合割合が増加して、ＣＯ2 の混合割合が減少し、吸気系導入量が減少する。
【００４３】
また、低温時と高温時のいずれの場合も、エンジン回転速度Ｎe が上昇すると、吸気系導入量が少しだけ増加し、エンジン回転速度Ｎe が低下すると、Ｎ2 の混合割合が減少して、ＣＯ2 の混合割合が増加し、吸気系導入量が増加する。
【００４４】
以上説明した本実施例によれば、エンジン運転状態に応じて混合割合調整バルブ３１と導入量調整バルブ３３の開度を調整することで、ガス分離膜２６で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させてエンジン１１の吸気通路に導入するようにしたので、エンジン運転状態に応じて吸気の組成（窒素と二酸化炭素の濃度）をエンジン運転状態に適した組成に変化させることが可能となり、ノックの発生やＮＯｘの発生を抑制しながら理論熱効率や実効率を高めることができる。
【００４５】
しかも、本実施例では、排出ガス中のＣＯ2 の割合が少ないことを考慮して、排気管２１にガス分離装置２４を設けて、排気管２１内を流れる排出ガスを全てガス分離装置２４に流すようにしたので、ＣＯ2 量を確保しやすい利点がある。但し、本発明は、排出ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ通路にガス分離装置を設けた構成としても良い。
【００４６】
更に、本実施例では、排気管２１のうちの触媒２２の下流側にガス分離装置２４を設けたので、排出ガスが触媒２２を通過する過程で、排出ガス中のパティキュレートが取り除かれてから、該排出ガスがガス分離装置２４に流れ込むようになり、ガス分離装置２４の内部のガス分離膜２６の微細孔がパティキュレートで目詰りする等の不具合の発生を防止することができる。
【００４７】
尚、本発明は、ガス分離装置２４の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１５…サージタンク（吸気通路）、１６…吸気マニホールド（吸気通路）、２１…排気管（排気通路）、２２…触媒、２４…ガス分離装置、２６…ガス分離膜（ガス分離手段）、２７…二酸化炭素通路、２８…窒素通路、２９…合流排気管、３０…混合通路、３１…混合割合調整バルブ（混合調整手段）、３２…ＥＧＲ通路、３３…導入量調整バルブ（混合調整手段）、３４…冷却水温センサ、３５…クランク角センサ、３６…ＥＣＵ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、
内燃機関の排出ガスの少なくとも一部から窒素と二酸化炭素を分離するガス分離手段と、
内燃機関の運転状態に応じて前記ガス分離手段で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて内燃機関の吸気通路に導入する制御手段と
を備えていることを特徴とする吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、低負荷域では窒素の混合割合を多くし、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くしたガスを吸気通路に導入することを特徴とする請求項１に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、内燃機関の冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、内燃機関の冷却水温又は油温が低いほど窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させることを特徴とする請求項３に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、内燃機関の回転速度が低いほど二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、
内燃機関の排気通路に、該排気通路を流れる排出ガスを全て通過させてその通過中に該排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離して窒素と二酸化炭素の混合ガスを該内燃機関の吸気通路に導入するガス分離装置を設けたことを特徴とする吸気組成可変内燃機関。
【請求項７】
前記ガス分離装置は、分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気通路に導入する混合調整手段を有することを特徴とする請求項６に記載の吸気組成可変内燃機関。
【請求項８】
前記排気通路には、排出ガス浄化用の触媒が設けられ、
前記ガス分離装置は、前記排気通路のうちの前記触媒よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の吸気組成可変内燃機関。
【請求項１】
吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、
内燃機関の排出ガスの少なくとも一部から窒素と二酸化炭素を分離するガス分離手段と、
内燃機関の運転状態に応じて前記ガス分離手段で分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて内燃機関の吸気通路に導入する制御手段と
を備えていることを特徴とする吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、低負荷域では窒素の混合割合を多くし、高負荷になるほど二酸化炭素の混合割合を多くしたガスを吸気通路に導入することを特徴とする請求項１に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、内燃機関の冷却水温又は油温に基づいて窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、内燃機関の冷却水温又は油温が低いほど窒素の混合割合及び／又は混合量を増加させることを特徴とする請求項３に記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、内燃機関の回転速度が低いほど二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を増加させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の吸気組成可変内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気中の二酸化炭素と窒素の割合を変化させる機能を備えた吸気組成可変内燃機関において、
内燃機関の排気通路に、該排気通路を流れる排出ガスを全て通過させてその通過中に該排出ガスから窒素と二酸化炭素を分離して窒素と二酸化炭素の混合ガスを該内燃機関の吸気通路に導入するガス分離装置を設けたことを特徴とする吸気組成可変内燃機関。
【請求項７】
前記ガス分離装置は、分離した窒素と二酸化炭素の混合割合及び／又は混合量を変化させて吸気通路に導入する混合調整手段を有することを特徴とする請求項６に記載の吸気組成可変内燃機関。
【請求項８】
前記排気通路には、排出ガス浄化用の触媒が設けられ、
前記ガス分離装置は、前記排気通路のうちの前記触媒よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の吸気組成可変内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２５５５００（Ｐ２０１０−２５５５００Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５７２６（Ｐ２００９−１０５７２６）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]