JPH05500253A - キャブレター計量システム - 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】 キャブレター計量システム 本発明は、キャブレター計量システム、及び空気流中に気化するため液体燃料を 吸収するための、蒸気システム用のウィックに関する。

自動車のエンジンは全開で作動することは希であり、そのため部分負荷状態が非 常に重要である。これは、燃料を非常に広範な流量に亘って正確に制御すること を必要とする。従来のキャブレターが生き残ることができる唯一の理由は、エン ジンが濃厚な混合気について非常に許容性があるためであると言われてきた。か くして、広範な流量に亘って正確な計量を行うことのできない従来のシステムは 、作動時点（例えば低負荷）での理想的な混合気よりも濃厚な混合気を提供する ように設計されており、これは正確でない。こうした方策は、排出物及び燃費に 法的規制が加えられる今日の状況では適切ではない。

部分負荷燃費及び排気汚染の減少に関し、燃料の完全燃焼に必要とされるよりも 空気の過剰な混合気で、即ち燃料の希薄な混合気で火花点火式エンジンを作動さ せることにより大きな利点が得られるであろうことは知られている。混合気を薄 くすると、−酸化炭素の排出量は低いレベルまで急激に落ち、このレベルに止ま る。窒素酸化物は約１７：ｌの空燃比（化学的には１４．７：１が正しい）で最 大であり、その後漸次減少する。未燃焼炭化水素は混合気が希薄になるにつれて 漸次減少し、最小に落ちた後、増加に転じる。この増加は、完全燃焼前に消火に 到るような非常にゆっくりとした燃焼、或いは不時の不点火によって起こる。経 験によれば、点火を改良すれば、全燃焼工程を成る程度早めることができ、同様 に、延長して希薄な混合気を増大することができる。更に、点火を改良すれば、 不点火の危険が少なくされる。

従来のエンジンは、混合気中の過剰な燃料をかなりの程度まで容易に許容する。

しかしながら、希薄混合気作動は、不点火の内信頼性のある作動を確実にするた め、混合比の正確な制御を必要とする。かくして、従来のキャブレターシステム は、希薄な混合比で作動するエンジンに供給するには一般に不適当である。

燃料の希薄な混合気を供給するのに適したキャブレターシステムは英国特許第１ ．５９５．３１５号に開示されている。

このキャブレターは燃料を空気流中に気化するための気化器と、計測された気化 器の前後の温度降下に応じて混合比を所定の値に維持するための閉ループ制御装 置とを有する。このようなキャブレターは希薄燃焼システムで適切に作動するこ とができるが、応答時間が代表的には一秒の１／４程度と非常に遅く、これはエ ンジンの作動不良を引き起こすことがある。従って、正確な混合気とくに希薄混 合気を提供し、広範な空気流に亘る負荷の変化に応じて混合気を迅速に調節する キャブレター計量システムを提供するのが有利である。

更に、本発明は、キャブレター計量システムで使用できる、気化器用改良ウィッ クに関する。抗したウィック気化器の一つは米国特許第４．２９０，４０１号に 本出願人の名前で開示されており、これを参考のため本願に組み込む。

このウィック気化器は、液体燃料リザーバの上方に吊り下げられた不等長の底端 を有する複数の吊り下げられたウィックエレメントを有し、常に濡れているウィ ックの数はリザーバ内の燃料のレベルに左右される。温度計測手段が空気流中に 気化器を通過する空気流の前後の両方で設けられている。気化器の前後で計測さ れた空気流の温度降下量は、液体燃料の潜熱を示し、かくして、気化により空気 流中に導入された液体燃料の量を示す。リザーバ内の燃料のレベル温度降下に応 じて制御された方法で調節される。このウィック気化器装置は良好な閉ループ制 御を提供する。しかしながら、気化速度を改善する改良ウィック構造が望ましい 。

以上から、本発明の目的は、広範な空気流に亘って流れる燃料及び混合比を正確 に制御できるキャブレター計量システムを提供することである。

本発明の他の目的は、気化速度が改善された改良ウィック構造を提供することで ある。

これらの目的は特許請求の範囲に記載した特徴により達成される。

図面の簡単な説明 本発明を更に完全に理解するため、添付図面を例−として参照する。

第１図は、本発明による計量システムの燃料弁の軸線方向断面図であり、 第２図は、本発明による燃料及び空気の計量システムの概略図であり、 第３図は、本発明による燃料及び空気の計量システムの変形態様の概略図であり 、 第４図は、特に高温の希釈空気を加えるための装置を図示する、本発明によるキ ャブレター計量システムの全体構成の概略図であり、 第５図は、第４図のウィック室の拡大断面図であり、第６図は、第５図のウィッ ク室のウィック材料の斜視図であり、 第７図は、第４図の渦室の拡大斜視図であり、第８図は、本発明で使用される点 火プラグの作動端の斜視図であり、 第９図は、第８図の点火プラグの電極の拡大斜視図であり、 第１０図は、第８図の点火プラグの電極の側面図であ実施例 第１図を参照すると、燃料弁１０は、弁座１４に関して変位軸線１３に沿って可 動のニードル弁部材１２を有する。弁１０は円形のオリフィス１５を有し、この ゛オリフィスにより液体燃料が空気流に噴射される。弁部材１２は円筒形の外面 １６及び截頭円錐面１７を構成するテーバ端を有する。弁座１４は円筒形の内面 １８及び弁部材１２の截頭円錐面１７を取り囲む截頭円錐面１９を有する。弁座 １４には燃料入口２０が設けられている。

截頭円錐面１７の円錐角は截頭円錐面１９の円錐角と合っており、これら二つの 面は、燃料の流れのための環状通路をその間に構成するように互いに重なってい る。

面１７及び１９の重なりの長さしは、弁部材１２が弁座１４に関して変位軸線１ ３に沿って移動するにつれて、通路の幅Ｗと比例して大きく変化するということ は理解されよう。かくして、所定の圧力差でオリフィス１５を通って流れる燃料 は幅Ｗの二乗に比例し、これは弁部材１２のリフト量に比例する。

第２図は、液体燃料を弁１０に供給するための従来のフロート２１に連結された 燃料弁１０を示す。燃料オリフィス１５は、スロットル２３に設けられた空気ダ クト２２に開口している。弁部材１２は、弁１０を通って流れる燃料を変化させ るように弁座１４に関して矢印２５の方向に撓むことのできる可動ダイヤフラム ２４に連結されている。ダイヤフラム２４には空気制御弁２７のゲート部材２６ も連結されている。ゲート部材２６は、複数の三角形の切欠き２８が縁部に沿っ て設けられた円筒壁を有する。更に、ゲート部材２６は、空気制御弁２７の弁座 部材２９を構成するダクト２２の円筒形の端部２２内に嵌まっている。

ダイヤフラムが矢印２５の方向に撓むと、三角形の切欠き２８の流通断面を変化 するようにゲート部材２６が弁座部材２９内で移動されるということは理解され よう。

空気制御弁２７の流通断面はダイヤフラム２４の撓みの程度の二乗、従って弁部 材１２の変位の程度に比例する。

燃料弁１０及び空気制御弁２７のオリフィスの形状は、空気制御弁の前後の圧力 差を一定にした状態で混合比が製造誤差のみによって制限される範囲に亘る流れ とは関係がなく、従って圧力差の調節が混合比の調節に使用できるように選択さ れる。この点について、空気制御弁２７の前後の圧力差はゲート部材２６の持ち 上げを行うのに使用される。

この構成では、混合比は圧力差の平方根に比例する。

必要であれば、ゲート部材２６をその自重又は戻しばねに逆らって持ち上げるの に使用される空気制御弁２７の前後の全圧力差の調節可能な部分だけについて構 成することによって、混合比を調節できる。代表的には、圧力差を調節して可変 の混合比をつくりたし、燃料の粘性及び空気の密度の変化を補正することが必要 である。

燃料弁１０の弁部材１２及び弁座１４の特定の形状は、これらの形状により燃料 の粘性と関連した圧力差が燃料の運動量による圧力差よりもかなり大きくなるた め、及び流通断面が変化するときに燃料通路の本質的な形状か維持されるため、 有利である。

上述のキャブレター計量システムは、広範な空気流に亘って流れる燃料及び混合 比を正確に制御でき、従って希薄混合気作動に特に適する。このシステムの応答 時間は、代表的には一部の１７１０程度である。

第３図は、本発明によるキャブレター計量システムの他の実施態様を示す。燃料 計量弁は空気弁に機械的に連結されている。

第３図には、燃料ポンプ（図示せず）からの液体燃料が燃料弁３２の燃料人口３ １に入るようになったキャブレター計量システム３０を示す。燃料弁３２は、燃 料室３４に連結された出口３３ををする。燃料室３４は、以下に説明するように 差圧室として構成されている。燃料弁３２は、出口が空気に露呈されていないこ とを除き、第１図による形状に構成されているのがよい。燃料弁３２は弁部材３ ５を有し、この弁部材は空気弁部材３６に機械的に連結され且つ作動的に繋げら れている。

概略に示す空気弁部材３６は逆様にしたカップのような形状に形成され、三角形 の切欠き３７かその周囲に配置されている。逆様にしたカップは、空気出口４０ に連結された環状室３つを有する弁座３８に受け入れられている。圧力リンク４ １か空気出口４０と弁座３８の上内部領域４２とを連結して領域４２を空気出口 ４０と同じ圧力に維持する。図示し且つ説明した空気弁から明らがなように、弁 部材は、入口空気圧力が空気出口４０及び上領域４２内に存在する圧力を越える と上方に移動する。

空気弁部材３６が垂直方向上方に移動すると三角形領域３７の大部分が環状室３ ９と交差し、かくして空気弁を通って流れる空気を増大する。出口圧力が人口圧 力に対して小さくなると弁部材３６が下がり、かくして空気弁を通って流れる空 気を減少させる。弁部材３６を垂直方向に移動させると、燃料弁部材は機械的連 結装置４３によって同様に移動される。

燃料室３４は、ダイヤフラム４４によって分けられた上側室３４ａ及び下側室３ ４ｂを有する。ダイヤフラム４４は、図示のように、室の垂直中央に固定的に取 付けられている。ダイヤフラム４４には燃料弁４５が取付けられ、この燃料弁４ ５は室３４の燃料出口弁座４６に受け入れられる。ダイヤフラム４４と室３４の 頂部との間にはばね４７も設けられている。

下側室３４ｂは、燃料弁３２の燃料人口３１と燃料出口３３の前後に直列に連結 された二つの調節可能な制流子４８及び４９の接続点に連結されている。副室３ ４ａと３４ｂとの間の圧力差は、燃料弁３２の前後での全圧力降下の一部であり 、この部分は調節可能な制流子４８及び４９を設定することにより決定される。

作動では、燃料弁部材３５の所定の位置（及び空気弁部材３６の所定の位置及び 従って所定の空気流）について燃料弁３２を通って流れる過剰の燃料が、副室３ ４ａ内での副室３４ｂに対する圧力の降下により、燃料弁４５を垂直方向上方に 更に閉鎖した位置に向かって移動させ、及び従って過剰に流れる燃料を補正する 。降下して空気弁部材３６を持ち上げる空気圧が一定であるため、ばね４７から のばね力はほぼ一定である。燃料ドレン５０が漏れた燃料を片づける。漏れた燃 料は、その量が比較的少ないため空気流に加えてもよい。これは、燃料が計量用 燃料弁３５を既に通過してしまっているためである。

制流子４８及び４９が混合気の混合比を制御する。これらの制流子のうちのいず れか一方は固定されていてもよい。これらの制流子の両方は、燃料弁３２と比べ て比較的少量の流れだけを許容する。これらの制流子を通る流れは計量用燃料弁 ３５を迂回し、遷移状態を除いて副室３４ｂに入ったりこれから出たりする流れ はない。

計量及び混合の監視を行うだめの最良の構成は、基本的なシステムを一定の混合 比で作動する構成である。というのは、温度の降下（例えば気化器の前後での温 度の降下）を計測するのに使用される温度計は、変化に十分素早く応答しない。

しかしながら、部分負荷では希薄混合気が必要とされ、全負荷ではより濃厚な混 合気が必要とされる。

部分負荷時には、エンジンが受け入れる装入燃料の重量を減らすのが有利である 。スロットル操作を使用して装入燃料を減らすことは望ましいことではない。こ れは、吸気マニホールドの圧力を下げてしまい、エンジンから更に多くの仕事を 必要とし、排気の逆流を生ぜしめるためである。有利には、混合気装入燃料を廃 熱で加熱し、密度、従って重量を圧力の変化（圧力の大きな変化）なしに減らす のがよい。加熱は、遷移域をカバーするため、迅速に行わなければならない。

第４図は、本発明によるキャブレター計量システムの全体構成を車輌の環境で概 略に示し、特に、高温の希釈空気を加えるための本発明による装置を示す。この 概略のレイアウトは、混合スロットル５７に連結された空気弁５６に空気を供給 するエアクリーナ５５を示す。混合スロットル５７は、ウィック５９を有する燃 料ウィック室５８に連結されている。これを以下に詳細に説明する。

ウィック室５８は液体燃料の気化器として機能する。気化した混合気は、次いで 、以下に詳細に説明する渦室６０に行き、その後、吸気マニホールド６１に行く 。

更に、第４図には空気通路が左側に図示してあり、この空気通路でエアクリーナ ５５がら空気が希釈スロットル６２に与えられる。希釈スロットル６２はカム６ ３によって制御され、混合スロットル５７はカム６４によって制御され、これら のカムは両方とも車輛のアクセルペダルによって回される同じクランクシャフト によって制御される。これらのカムの形状は、エンジンの試験によって決定され る。

希釈スロットル６２からの出力は熱交換器６５に連結され、この熱交換器は、排 気マニホールド又は排気管のような既存の熱源に物理的に隣接して配置されてい る。

熱交換器６５はサーモスタット弁６６に連結され、次いで、以下に説明するよう に渦室に連結されている。

本発明による第４図に示す構成は気化器ウィックシステムの下流に希釈空気を与 える。この構成では、ウィックを出た流れ及び希釈空気が両方ともガスであり、 適正な比率は形成又は維持するのが困難である。本発明は、高温の希釈空気を使 用して、入口温度を上昇させることによって希薄燃焼範囲を広げるという利点を 追加する。

正確な温度を経験的に決定でき且つこれを達成できる。

高温空気のリザーバからの希釈は非常に速い遷移応答を提供する。

第４図では、希釈空気をエアクリーナ５５から取り出して希釈スロットル６２に 通し、熱交換器に通し、最後に渦室６０に到る第２弁６６に通す。希釈スロット ル６２は、流れの均衡を維持するため、主混合スロットル５７と同じ温度を入口 に有する。第２（サーモスタット）弁６６は温度センサによって制御され、空気 が低温の場合に希釈が行われないように、空気が低温の場合には閉じられる。

第４図は、ウィック室５８の上流に混合スロットル５７を図示しているが、下流 でもよい。いずれが好ましい構成であるかは、実験が雄弁に語るであろう。

第５図は、第４図のウィック室を非常に詳細に示す。

ウィック室５８は、例えば米国特許第４．２９０．４０１号に図示された形態を 含む多くの形態を取ることができる。この特許を参考のため本願に組み込む。第 ５図では、円錐形上容器部分７０ａ及び円錐形下容器部分７０ｂを有し、空気入 ロア１及び混合見出ロア２を有する。ウィックを図示のようにピラミッド状に支 持するため、金網又はウィックよりも目の粗いメツシュの形態であるのがよいウ ィック支持グリッド７３が設けられている。液体燃料をウィック室５８内に噴射 された状態で概略に示し、液体燃料は散布手段即ちスプレー手段で噴射されて燃 料をウィック上に亘って広げるのがよい。

ウィック５９は、第６図に示すように、密に織った紡績ファイバでできた布の形 態であるのがよい。布の組織のストランドは、従来の方法で紡績され即ち捩じら れた６本のファイバを含む。ウィック室５８内に噴射された液体燃料は毛管作用 で拡がり、ファイバ間の微細な空間に溜まり、空気流が第６図に示すように通る とき空気中に気化する。ファイバの直径は、好ましくは、材料の強度及び利用可 能性の制限内でてきるだけ小さくなければならない。気化されなかった液体燃料 を流出させるため、ドレン７４が設けられている。ウィック室内に噴射された燃 料は既に計量済であるため、ドレン７４は必要ではなく、液体燃料は混合見出ロ ア２から流出させることができる。ドレン７４をウィック室５８の更に下流に連 結してもよい。

ファイバが小径であるため、滞留燃料即ち構造内に溜まった燃料の所定の重量に ついて最大の表面積を与える。

更に、ファイバが小径であるため、空気路中での所定の圧力降下について最大の 気化効果を与える。より目の粗い一層以上のウィックを使用してもよいが、目の 細かい□単一の層が好ましい。

ウィックのファイバは、線材、ガラス又は天然材料の紡績された長いファイバで できているのがよい。上述のように、一本のストランドを構成する六本のファイ バから成る構成は、表面積、ストランド内のファイバ間の空間に沿って拡がる燃 料、最小残留燃料即ちウィックの表面を濡らすのに必要な燃料の量、及びファイ バ間の微細な空気空間内を流れる空気への露呈に関して好ましい構造である。線 材、ガラス又は天然材料という三つの材料のうち、線材は火炎トラップとして役 立ち、かけらが空気流中に入る危険が最小である。従って、好ましく、金属を通 って拡がる熱の効果は、多分、詰まるところ、利点である。

再び第５図を参照すると、寒冷な状態では、燃料の部分はウィックを通過する低 温の空気内では気化し難い。

これを処理するだめの最も簡単な手段は、小さな追加のウィックを希釈空気流内 で使用することである。流出した燃料はこのウィックに通され、このウィックで 蒸気として主流と一緒になる。

次に、第７図を参照すると、第４図の渦室６０が更に詳細に図示しである。渦室 ６０は、ウィック室から混合気を受入れる入口８０とエンジンの吸気マニホール ドに連結された出口８１とを有する。サーモスタット弁６６からの高温の希釈空 気は側部入口８２で拡大環状渦混合室８３内に与えられる。高温の希釈空気は環 状室に接線方向に且つ混合気流に対して横方向に与えられ、高温の希釈空気は円 形の螺旋路を辿る。全体に垂直方向下方での高温の希釈空気と低温の空気との混 合は、より密度の高い低温の混合気が半径方向外方に移動しようとし、これに対 して高温の密度の低い希釈空気が内方に移動しようとするため、高められる。

本発明の一つの特徴による点火プラグを第８図、第９図、及び第１０図を参照し て以下に詳細に説明する。図示の点火プラグは、以下に説明するように、電極を 除いては全体に従来の構造のプラグである。第８図に示す点火プラグは従来の形 態の本体８５を有し、この本体は、外ねし部分８６及び六角形又は他の部分をを し、この部分によって点火プラグはエンジンのシリンダヘッド又はこれと等価の 部品に嵌め込んだりこれから外したりするため、スパナ又はソケットによって係 合されることができる。

本体８５内にはセラミック絶縁体１２が設けられ、この絶縁体は本体８５のねじ 山付き中空円筒形端部内に配置されている。絶縁体８７の周りには隙間があり、 その形状は、冷却又は他のファクタによって示された周知の方法で決定されるの がよい。

中央電極８８が絶縁体８７の中央を貫通している。この電極は絶縁体を真っ直ぐ に貫通し、リード線を接続できるねじ山部分又は他の部分で終端する。

本体８５の環状端部には側部電極即ちアース電極８９が溶接で固定されている。

これは、一方の脚が本体８５に固定され、他方の脚が中央電極８８上に延びたＬ 字形の電極である。

特に第９図でわかるように、中央電極８８は円筒形形体であるが、その端部は二 つの傾斜面９１．９２を側方に備えた平らな幅狭の矩形レール状表面９０を構成 するように形成されている。

側部電極８９は中央電極に向かう表面を有し、この表面は、中央電極の表面９０ と整合し、且つ全体に同じ比率の幅狭の矩形レール状表面９３を構成するように 形成されている。側部電極８９の表面９３もまた傾斜面９４．９５を側方に備え ている。中央電極の表面９０の部分は中央電極の表面９０と側部が平行で幅及び 長さが同じであるが、図示のように側方電極の表面と合一するように末広がりに なっている。

傾斜面９１．９２．９４．９５は、向き合った表面９０及び９３の領域における よりも大きな隙間を電極間に構成する。

第１０図でわかるように、表面９０及び９３は互いに小さな鋭角をなし、これら の表面間の最も狭い隙間は、側部電極８９が点火プラグの本体８５に固定された 端にある。

使用に当たっては、点火プラグは内燃エンジンの燃焼室に従来の方法で嵌められ 、高電圧電流を二つの電極間の隙間に加えて火花をつくるための手段が設けられ ている。火花は二つの表面９０及び９３が互いに最も近い点、即ち側部電極と点 火プラグ本体との接合部に向かう端で最初に生じる。火花の電流でつくりだされ る磁力及び側部電極によって、火花をレール状表面９０．９３に沿って側部電極 の自由端に向かって移動させる。

レール状表面に沿った電弧の移動は、火花か動かない場合と比べて、熱を供給し 、従って大量の混合気に点火する効果をもたらす。これは、電流を導くガスの糸 を冷却する。これは、その電気抵抗を増大させ、リード線及びコイルによる外部 抵抗又はこれと等価のものが大概において決まっているため、電弧の電気エネル ギを増大させる。

更に、レール状表面９０．９３のいずれかの側での大きな隙間により火花の前面 の面積は火花が前進するに従って大きくなることができ、かくして新鮮な燃焼可 能な混合気の大きな容積に迅速に到る。電極により表される金属製の本体の冷却 効果もまた小さくされる。

電弧の移動、極めて大きな電弧エネルギ、燃焼可能な混合気の良好な露呈、及び 小さくされた冷却の全てが、点火の第１段階の持続時間を減少するのに役立ち、 より希薄な混合気についてのより困難な場合でも大きな減少が起こる。

従来の電極の大きな面積は点火プラグの寿命を延ばす効果があるということが考 えられる。しかしながら、電極の浸蝕は、金属の任意の特定の容積に到る熱の量 により制御される。本明細書中で説明したように、電弧をレール状表面をゆっく りと横方向に移動させる場合には、任意の特定の容積に加わる熱の量が最小にさ れると同時に電極の寿命が延長される。

従って、上述の点火プラグは、効率の高い火花の生成及び良好な燃焼特性を与え る火炎形成パターンを提供し、更に希薄混合気を有効に使用できるようにし、か くしてエンジンの燃費を高める。更に、良好な燃焼特性により混合気か燃焼室内 で最大に燃焼するようにし、その結果排気汚染物が最小にされる。

本発明による点火プラグは種々の種類の電極を備えることかできる。例えば、側 部電極は本体の隣接した壁から本体の端部と同じ高さ又はこの高さよりも上の高 さのいずれかで中央電極の側部に向かって横方向に直接延びてもよい。

補正書の翻訳文提比書（特許法第１８４条の８）１、　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ　９０１０１３５９ ２、発明の名称 キャブレター計量システム ３、特許出願人 住　所　イギリス国チェルトナム、プライアース、ロード、３氏　名　ペダーセ ン、ジョン　レンチル　コンラッド４、代理人 （郵便番号１００） 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 （１）　補正書の翻訳文　１　通 作動では、燃料弁部材３５の所定の位置（及び空気弁部材３６の所定の位置及び 従って所定の空気流）について燃料弁３２を通って流れる過剰の燃料が、副室３ ４ａ内での副室３４ｂに対する圧力の降下により、燃料弁４５を垂直方向上方に 更に閉鎖した位置に向かって移動させ、及び従って過剰に流れる燃料を補正する 。降下して空気弁部材３６を持ち上げる空気圧が一定であるため、ばね４７から のばね力はほぼ一定である。燃料ドレン５０が漏れた燃料を片づける。漏れた燃 料は、その量が比較的少ないため空気流に加えてもよい。これは、燃料が計量用 燃料弁３５を既に通過してしまっているためである。

制流子４８及び４９が混合気の混合比を制御する。これらの制流子のうちのいず れか一方は固定されていてもよい。これらの制流子の両方は、燃料弁３２と比べ て比較的少量の流れだけを許容する。これらの制流子を通る流れは計量用燃料弁 ３５を迂回し、遷移状態を除いて副室３４ｂに入ったりこれから出たりする流れ はない。

計量及び混合の監視を行うための最良の構成は、基本的なシステムを一定の混合 比で作動する構成である。というのは、温度の降下（例えば気化器の前後での温 度の降下）を計測するのに使用される温度計は、変化に十分素早く応答しない。

しかしながら、部分負荷では希薄混合気か必要とされ、全負荷ではより濃厚な混 合気が必要とされる。

部分負荷時には、エンジンが受け入れる装入燃料の重量を減らすのが有利である 。スロットル操作を使用して装入燃料を減らすことは望ましいことではない。こ れは、吸気マニホールドの圧力を下げてしまい、エンジンから更に多くの仕事を 必要とし、排気の逆流を生ぜしめるためである。有利には、混合気装入燃料を廃 熱で加熱し、密度、従って重量を圧力の変化（圧力の大きな変化）なしに減らす のがよい。加熱は、遷移域をカバーするため、迅速に行わなければならない。

第４図は、本発明によるキャブレター計量システムの全体構成を車輌の環境で概 略に示し、特に、高温の希釈空気を加えるための本発明による装置を示す。この 概略のレイアウトは、混合スロットル５７に連結された空気弁５６に空気を供給 するエアクリーナ５５を示す。混合スロットル５７は、ウィック５９を有する燃 料ウィック室５８に連結されている。これを以下に詳細に説明する。

ウィック室５８は液体燃料の気化器として機能する。気化した混合気は、次いで 、以下に詳細に説明する渦室６０に行き、その後、吸気マニホールド６１に行く 。

更に、第４図には空気通路が左側に図示してあり、この空気通路でエアクリーナ ５５から空気が希釈スロツトル６２に与えられる。希釈スロットル６２はカム６ ３によって制御され、混合スロットル５７はカム６４によって制御され、これら のカムは両方とも車輛のアクセルペダルによって回される同じクランクシャフト によって制御される。これによって、希釈空気を用いた希釈により部分負荷時に 直線的な混合気が得られ、また全負荷時に濃厚な混合気が得られる。これらのカ ムの形状は、エンジンの試験によって決定される。

希釈スロットル６２からの出力は熱交換器６５に連結され、この熱交換器は、排 気マニホールド又は排気管のような既存の熱源に物理的に隣接して配置されてい る。

熱交換器６５はサーモスタット弁６６に連結され、次いで、以下に説明するよう に渦室に連結されている。

本発明による第４図に示す構成は気化器ウィックシステムの下流に希釈空気を与 える。この構成では、ウィックを出た流れ及び希釈空気が両方ともガスであり、 適正な比率は形成又は維持するのが困難である。本発明は、高温の希釈空気を使 用して、入口温度を上昇させることによって希薄燃焼範囲を広げるという利点を 追加する。

正確な温度を経験的に決定でき且つこれを達成できる。

高温空気のリザーバからの希釈は非常に速い遷移応答を提供する。図示しない他 の実施例において、希釈空気が蒸気ウィックシステムの上流側に供給される。

部分負荷時において、希釈空気をエアクリーナ５５から取り出して希釈スロット ル６２に通し、熱交換器に通し、最後に渦室６０に至る第２弁６６に通す。この 渦室６０において希釈空気はウィック室５８から排出される燃料／空気の混合気 と混合され、所望の希薄の燃料／空気の混合気を提供する。希釈スロットル６２ は、流れの均衡を維持するため、主混合スロットル５７と同じ温度を入口に有す る。第２（サーモスタット）弁６６は温度センサによって制御され、空気が低温 の場合に希釈が行われないように、空気が低温の場合には閉じられる。

第４図は、ウィック室５８の上流に混合スロットル５７を図示しているが、下流 でもよい。いずれが好ましい構成であるかは、実験が雄弁に語るであろう。

第５図は、第４図のウィック室を非常に詳細に示す。

ウィック室５８は、例えば米国特許第４．２９０．４０１号に図示された形態を 含む多くの形態を取ることができる。この特許を参考のため本願に組み込む。第 ５図では、円錐形上容器部分７０ａ及び円錐形下容器部分７０ｂを有し、空気式 ロア１及び混合見出ロア２を有する。ウィックを図示のようにピラミッド状に支 持するため、金網又はウィックよりも目の粗いメツシュの形態であるのがよいウ ィック支持グリッド７３が設けられている。液体燃料をウィック室５８内に噴射 された状態で概略に示し、液体燃料は散布手段即ちスプレー手段で噴射されて燃 料をウィンク上に亘って広げるのがよい。

ウィック５９は、第６図に示すように、密に織った紡績ファイバでできた布の形 態であるのがよい。布の組織のストランドは、従来の方法で紡績され即ち捩じら れた６本のファイバを含む。ウィック室５８内に噴射された液体燃料は毛管作用 で拡がり、ファイバ間の微細な空間に溜まり、空気流が第６図に示すように通る とき空気中に気化する。ファイバの直径は、好ましくは、材料の強度及び利用可 能性の制限内でできるだけ小さくなければならない。気化されなかった液体燃料 を流出させるため、ドレン７４が設けられている。ウィック室内に噴射された燃 料は既に計量済であるため、ドレン７４は必要ではなく、液体燃料は混合見出ロ ア２から流出させることができる。ドレン７４をウィック室５８の更に下流に連 結してもよい。

ファイバが小径であるため、滞留燃料即ち構造内に溜まった燃料の所定の重量に ついて最大の表面積を与える。

更に、ファイバが小径であるため、空気路中での所定の圧力降下について最大の 気化効果を与える。より目の粗い一層以上のウィックを使用してもよいが、目の 細かい単一の層が好ましい。

ウィックのファイバは、線材、ガラス又は天然材料の紡績された長いファイバで できているのがよい。上述のように、一本のストランドを構成する六本のファイ ノくから成る構成は、表面積、ストランド内のファイノ（間の空間に沿って拡が る燃料、最小残留燃料即ちライ・ンクの表面を濡らすのに必要な燃料の量、及び ファイＩく間の微細な空気空間内を流れる空気への露呈に関して好ましい構造で ある。線材、ガラス又は天然材料という三つの材料のうち、線材は火炎トラップ として役立ち、かけらが空気流中に入る危険が最小である。従って、好ましく、 金再び第５図を参照すると、寒冷な状態では、燃料の部分はウィックを通過する 低温の空気内では気化し難い。

これを処理するための最も簡単な手段は、小さな追加のウィックを希釈空気流内 で使用することである。流出した燃料はこのウィックに通され、このウィックで 蒸気として主流と一緒になる。

次に、第７図を参照すると、第４図の渦室６０が更に詳細に図示しである。渦室 ６０は、ウィック室から混合気を受入れる人口８０とエンジンの吸気マニホール ドに連結された出口８１とを有する。サーモスタット弁６６からの高温の希釈空 気は側部入口８２で拡大環状渦混合室８３内に与えられる。高温の希釈空気は環 状室に接線方向に且つ混合気流に対して横方向に与えられ、高温の希釈空気は円 形の螺旋路を辿る。全体に垂直方向下方での高温の希釈空気と低温の空気との混 合は、より密度の高い低温の混合気か半径方向外方に移動しようとし、これに対 して高温の密度の低い希釈空気が内方に移動しようとするため、高められる。

請求の範囲 １、　燃料燃焼エンジンに部分負荷時には希薄な混合気を供給し、全負荷時には 濃厚な混合気を供給するのに使用する燃料キャブレター計量システムにおいて、 空気流を導くだめのダクトと、 前記空気流の量を制御するための主制御弁（５７）と、液体燃料を前記空気流中 に気化してエンジンを全負荷状態で作動させるのに適したほぼ一定の混合比の混 合気を作り出すための気化手段（５８）と、部分負荷状態で高温の希釈空気を前 記空気流に導入するための希釈手段（６０）と、 所定量の高温の希釈空気を加えることによる前記空気流の希釈により部分負荷状 態では希薄な混合気が供給され、全負荷状態では濃厚な混合気が供給されるよう に、希釈手段（６０）が前記空気流に導入する高温の希釈空気の量をエンジンの 負荷に応じて、即ちエンジンの速度及びトルクに応じて制御するための剛製手段 （６２）と、を有する燃料キャブレター計量システム。

２、　高温の希釈空気を導入するための前記希釈手段（６０）が前記気化手段（ ５８）の下流に配置されている、請求項１に記載の燃料キャブレター計量システ ム。

３、　高温の希釈空気を導入するための前記希釈手段（６０）が前記気化手段（ ５８）の上流に配置されている、請求項１に記載の燃料キャブレター計量システ ム。

４．　高温の希釈空気の温度か所定温度よりも高いことのみに応じて高温の希釈 空気を前記空気流に導入するためのサーモスタット弁手段（６６）を特徴とする 請求項１．２、又は３に記載の燃料キャブレター計量システム。

５、　前記希釈手段が、高温の希釈空気を燃料含有空気流に接線方向に且つ横方 向に導入するための渦室（６０）を有する、請求項１乃至４のうちのいずれか一 項に記載の燃料キャブレター計量システム。

６、　空気を加熱して高温の希釈空気をつくりだすための熱交換器（６５）と、 吸気ポートとを更に有し、前記熱交換器（６５）及び気化手段（５８）の両方が 吸気ボートから空気を受け入れるように連結されている、請求項１乃至５のうち のいずれか一項に記載の燃料キャブレター計量システム。

７、　空気流中に気化するため液体燃料を旧主するためのウィックと、このウィ ックを空気流に掛けるための手段とを有し、前記ウィックは織ったストランドが ら成る少なくとも一つの層から成る布を有し、連続した幅狭の空間を間に構成す る緊密に隣接したファイバーを有し、これらの空間は、液体燃料を布に亘って拡 げるため液体燃料の毛管流をこれらの空間内に前記ファイバーに沿ってつくりだ す、燃料キャブレター計量システム。

８、　前記ファイバーは、金属ワイヤ又はガラス、又は天然材料でできている、 請求項７に記載の燃料キャブレター計量システム。

９、　前記ストランドの各々が複数の捩じった又は編んたファイバーを有する、 請求項７又は８に記載の燃料キャブレター計量システム。

１０、　前記ファイバーの数が６本であり、これらのファイバーは１本の中央フ ァイバーとこの中央ファイバーの周りに捩じった５本のファイバーという構成を 持つ、請求項９に記載の燃料キャブレター計量システム。

１１、　空気入口及び空気出口（４０）を有し、空気入口と空気出口との間の空 気圧の差圧に応じて前記空気入口から空気出口までの空気の流れを計量し、前記 差圧を所定の値に維持するための空気流制御弁手段（３６）と、 入口（３１）及び出口（３３）を有し、前記空気流制御弁手段（３６）が計量し た空気流の流量の増減の応じて燃料流の流量を増減するように前記空気流制御弁 手段（３６）に作動的に連結された、燃料入口（３１）から燃料出口（３３）ま での燃料の流れを計量するための燃料弁手段（３２）と、 燃料弁手段（３２）の前後の差圧をほぼ一定に維持することによって、燃料圧と 空気圧が別々に制御される計量システムを提供するための燃料差圧弁手段（３４ ）と、燃料弁手段（３２）の燃料入口（３１）から燃料出口（３３）の前後に直 列に連結された二つの制流子（４８，４９）と、を有し、 燃料差圧弁手段（３４）は、制流子が燃料差圧弁手段（３４）の前後の差圧の燃 料弁手段（３２）の前後の差圧に対する比を決定するように、制流子のうちの一 方と平行に配置されている、キャブレター計量システム。

１２、　燃料差圧弁手段は、第１及び第２の副室（３４ａ、３４ｂ）を構成する ダイヤフラム（４４）を備えた室（３４）を有し、前記第１副室（３４ａ）は燃 料弁手段の出口（３３）と連通し、第２副室（３４ｂ）は二つの制流子（４８， ４９）の接合域と連通し、このため、ダイヤフラム（４４）の前後の差圧は固定 され且つ燃料弁手段（３２）の前後の全差圧の所定の部分である、請求項１１に 記載のキャブレター計量システム。

１３、　二つの制流子（４８，４９）が調節自在である、請求項１１又は１２に 記載のキャブレター計量システム。

国際調査報告　、、、ＴＩ、、Ｑ　Ｏ，、Ｉｎ、ｊｃＱＰＣＴ／ＧＢ　９０１０ １３５９ 国際調査報告 ＧＢ　９００１３５９

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．部分負荷から全負荷までの負荷を受ける燃料燃焼エンジンで使用する燃料キ ャブレター計量システムにおいて、 液体燃料を空気流中に全負荷状態に適した比較的一定の混合比で気化するための 手段（５８）と、高温の希釈空気を前記空気流に導入するための手段（６０）と 、 前記空気流に導入される希釈空気の量を前記エンジンの負荷状態に応じて制御し て部分負荷時には比較的希薄な混合気、全負荷時には比較的濃厚な混合気を提供 するための手段（６２）と、 を有する燃料キャブレター計量システム。
2. ２．前記高温の希釈空気を導入するための手段（６０）が前記気化手段（５０） の下流に配置されている、請求項１に記載の燃料キャブレター計量システム。
3. ３．前記高温の希釈空気を導入するための手段（６０）が前記気化手段（５０） の上流に配置されている、請求項１に記載の燃料キャブレター計量システム。
4. ４．希釈空気が所定の温度以上であることのみに応じて高温の希釈空気を前記空 気流に導入するためのサーモスタット弁手段（６６）を更に有する、請求項１、 ２、又は３に記載の燃料キャブレター計量システム。
5. ５．高温の希釈空気を導入するための前記手段が、高温の希釈空気を燃料含有空 気流に接線方向に且つ横方向に導入するための渦室（６０）を有する、請求項１ 乃至４のうちのいずれか一項に記載の燃料キャブレター計量システム。
6. ６．空気を加熱して高温の希釈空気をつくりだすための熱交換器（６５）と、吸 気ポートとを更に有し、前記熱交換器（６５）及び液体燃料を気化するための手 段（５８）の両方が吸気ポートから空気を受け入れるように連結されている、請 求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の燃料キャブレター計量システム。
7. ７．織ったストランドでできた布と前記布を空気流中に掛けるための手段とを有 する、液体燃料を空気流中に気化するため吸収するための、キャブレター計量シ ステムで使用するウィック。
8. ８．ストランドの各々が複数の捩じった即ち編んだファイバーから成る、請求項 ７に記載のウィック。
9. ９．前記ファイバーが金属ワイヤ又はガラス、又は天然材料でできている、請求 項８に記載のウィック。
10. １０．前記ファイバーの数が６本であり、これらのファイバーが１本の中央ファ イバーとこの中央ファイバーの周りに捩じった５本のファイバーという構成を持 つ、請求項８又は９に記載のウィック。
11. １１．空気入口及び空気出口（４０）を有し、空気入口と空気出口との間の空気 圧の差圧に応じて前記空気入口から空気出口までの空気の流れを計量し、前記差 圧を所定の値に維持するための空気流制御弁手段（３６）と、 燃料源に連結された入口（３１）及び出口（３３）を有し、前記空気流制御弁手 段（３６）が計量した空気流の流量の増減の応じて燃料流の流量を増減するよう に前記空気流制御弁手段（３６）に作動的に連結された燃料弁手段（３２）と、 燃料弁手段（３２）の前後の差圧をほぼ一定に維持することによって、燃料圧と 空気圧が別々に制御される計量システムを提供するための燃料差圧弁手段（３４ ）とを有する、キャブレター計量システム。
12. １２．二つの制流子（４８、４９）が燃料弁手段（３２）の前後に入口（３１） 及び出口（３２）のところで直列に連結され、燃料差圧弁手段が第１及び第２の 副室（３４ａ、３４ｂ）を構成するダイヤフラム（４４）を有する室（３４）を 有し、前記第１副室（３４ａ）は燃料弁手段の出口（３３）と連通し、第２副室 （３４ｂ）は二つの制流子（４８、４９）の接合域と連通し、このため、ダイヤ フラム（４４）の前後の差圧は固定され且つ燃料弁手段（３２）の前後の全差圧 の所定の部分である、請求項１１に記載のキャブレター計量システム。
13. １３．二つの制流子（４８、４９）が調節自在である、請求項１２に記載のキャ ブレター計量システム。