JPS58176460A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

従来よシ気化器スロットル弁上流の吸気通路内に常時開
口する補助空気供給口、或いは気化器スロットル弁下流
の吸気通路内に常時開口する補助空気供給口を具備し、
この補助空気供給口に補助空気供給通路を連結し、機関
排気通路に取付けた酸素濃度検出器の出力信号に応動す
る電磁制御弁を補助空気供給通路内に設けて電磁制御弁
により補助空気量を制御することによって空燃比を理論
空燃比に近づけるようにした空燃比制御装置が知られて
いる。しかしながら気化器スロットル弁上流の吸気通路
内の負圧は小さなために補助空気供給口をスロットル弁
上流の吸気通路内に開口するようにした場合には補助空
気供給通路径を大きくしなければならず、斯くして空燃
比制御装置が大型化してし甘うという問題がある。これ
に対して補助空気供給口をスロットル弁下流の吸気通路
内に開口するようにした場合にはスロットル弁開度が小
さくなるにつれて補助空気供給口に作用する負圧が犬き
くなる。従って例えばアイドリンク運転時には補助空気
供給口に大きな負圧が作用するために補助空気供給口か
ら供給される空気量は多く、斯くしてアイドリンク運転
時に電磁制御弁の開閉弁動作を速くすると補助空気供給
量の増減中が大きくなるために空燃比が大巾に変動して
しまう。従って電磁制御弁の開閉弁動作を遅くする必要
があるが電磁制御弁の開閉弁動作を遅くすると高負荷運
転時のように補助空気供給口に加わる負圧が小さなとき
には吸入空気量に対する供給補助空気の増減量が少なく
なり、斯くして応答性よく空燃比を制御することができ
ないために空燃比が理論空燃比から大巾にずれてし捷う
という問題を生ずる。また、電磁制御弁の開閉弁動作を
遅くすると例えばアイドリング運転から高負荷運転に移
行する場合において空燃比が急激に変化する場合に追従
性が悪化してリーン状態、或いはリッチ状態が継続し、
排気エミッションが悪化するばかりでなく車両運転性が
悪化するという問題を生じる。

本発明は補助空気供給口の位置を適切に選定するだけで
機関の運転状態に拘らずに空燃比が変動することなく、
シかも追従性よ〈空燃比を理論空燃比に一致させること
のできる空燃比制御装置を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図を参照すると、１は気化器本体、２は垂直方向に
延びる吸気通路、３は吸気通路２内を横方向に移動する
サクションピストン、４はザクシ目ンピストン３の先端
面に取付けられたニードル、５はサクションピストン３
の先端面に対向して吸気通路２の内壁面上に固定された
スに一す、６はサクションピストン３下流の吸気通路２
内に設けられたスロットル弁、７は気化器フロート室を
夫夫水シ、サクションピストン３の先端面とスペーサ５
の間にはベンチュリ部８が形成される。気化器本体１に
は中空円筒状のケーシング９が固定され、このケーシン
グ９にはケーシング９の内部でケーシング９の軸線方向
に延びる案内スリーブ１０が取付けられる。案内スリー
ブ１０内には多数のボール１１を具えた軸受１２が挿入
され、オた案内スリーブ１０の外端部は盲蓋１３によっ
て閉鎖される。一方、サクションピストン３には案内ロ
ッド１４が固定され、この案内ロッド１４は軸受１２内
に案内ロッド１４の軸線方向に移動可能に挿入される。

このようにサクションピストン３は軸受１２を介してケ
ーシング９により支持されるのでサクションピストン３
はその軸線方向に滑らかに移動することができる。ケー
シング９の内部はサクションピスト・ン３によって負圧
室１５と大気圧室１６とに分割され、負圧室１５内には
サクションピストン３を常時ベンチュリ部８に向けて押
圧する圧縮ばね１７が挿入される。負圧室１５はサクシ
ョンピストン３に形成されたサクシロン孔１８を介して
ベンチュリ部８に連結され、大気圧室１６は気化器本体
１に形成された空気孔１９を介してサクションピストン
３上流の吸気通路２内に連結される。

一方、気化器本体１内にはニードル４が侵入可能なよう
にニードル４の軸線方向に延びる燃料通路２０が形成さ
れ、この燃料通路２０内には計量ジェット２１が設けら
れる。計量ジェット２１上流の燃料通路２０は下方に延
びる燃料パイプ２２を介してフロート室７に連結され、
フロート室７内の燃料はこの燃料・やイブ２２を介１−
て燃料通路２０内に送り込まれる。更に、スペーサ５に
は燃料通路２０と共軸的に配置された中空円筒状のノズ
ル２３が固定される。このノズル２３はスペーサ５の内
壁面からベンチュリ部８内に突出し、しかもノズル２３
の先端部の上半分は上半分から更にサクションピストン
３に向けて突出している。

ニードル４はノズル２３並びに計量ジェット２１内を貫
通して延び、燃料はニードル４と計量ジェット２１間に
形成される環状間隙により計量された後にノズル２３か
ら吸気通路２内に供給される。

第１図に示すようにスペーサ５の上端部には吸気通路２
内に向けて水平方向に突出する隆起壁２４が形成され、
この隆起壁２４とサクションピストン３の先端部間にお
いて流量制御が行なわれる。機関運転が開始されると空
気は吸気通路２内を下方に向けて流れる。このとき空気
流はサクシ四ンピストン３と隆起壁２４間において絞ら
れるためにペンチーリ部８には負圧が発生し、との負圧
がサクション孔１８を介して負圧室１５内に導びかれる
。サクションピストン３は負圧室１５と大気圧室１６と
の圧力差が圧縮ばね１７のばね力により定まるほぼ一定
圧となるように、即ちベンチュリ部８内の負圧がほぼ一
定となるように移動する。

第１図に示されるように気化器本体１は吸気マニホルド
２５上に取付けられ、また吸気マニホルド２５の下側に
は排気マニホルド２６が配置される。気化器本体１およ
び吸気マニホルド２５内にはそれらを貫通して延びる補
助空気供給通路２７が形成され、この補助空気供給通路
２７の補助空気供給口２７ａはスロットル弁６の周辺部
に対面する吸気通路２の内壁面上に形成される。この補
助空気供給口２７ｍは第５図に示すようにスリット状を
なし、更にこの補助空気供給口２７ａは第１図に示すよ
うにスロットル弁６がアイドリング位置にあるときには
スロットル弁６上流の吸気通路２内に開口し、スロット
ル弁６が開弁するとスロットル弁６下流の吸気通路２内
に開口する。第１図に示されるように補助空気供給通路
２７ａの入口部には電磁制御弁２８が取付けられる。こ
の電磁制御弁２８は空気供給導管２９を介してエアクリ
ーナ（図示せず）に連結された弁室３０と、補助空気供
給口２７ａに連通ずる弁ポート３１と、弁ｓ”−ト３１
の開閉制御をする弁体３２と、弁体３２に連結されたシ
ランツヤ３３と、シランツヤ３３を吸引するためのソレ
ノイド３４とを具備し、ソレノイド３４は電子制御ユニ
ット４０の出力端子に接続される。一方、排気マニホル
ド２６には酸素濃度検出器３５が取付けられ、この酸素
濃度検出器３５の出力信号は電子制御ユニット４０の入
力端子に接続される。

第２図に電子制御ユニッ）４０の回路図を示す。

なお、第２図においてＶＢは電源電圧を示す。第２図を
参照すると第１図に示した酸素濃度検出器３５が示され
る。この酸素濃度検出器３５は第３図に示されるように
排気ガスが酸化雰囲気のとき、即ち機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きなとき
０．１ホルト程度の出力を発し、一方排気ガスが還元雰
囲気のとき、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比が理論空燃比よりも小さなとき０，９ｙ］？ルト
程度の出力を発する。第３図において縦軸Ｖは酸素濃度
検出器３５の出力電圧を示し、横軸は機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を示す。なお、この横軸にお
いてＳは理論空燃比、Ｌは稀薄側、Ｒは過濃側を夫々示
す。

再び第２図を参照すると、電子制御ユニット４０は？ル
テージホロワ４１と、ＡＧＣ回路４２と、第１のコン・
ぐレータ４３と、積分回路４４と、反転増幅器からなる
比例回路４５と、加算回路４６と、鋸波発生回路４７と
、第２のコン・卆レータ４８と、トランジスタ４９とを
具備する。酸素濃度検出器３５の出力端子はゲルテ〜ゾ
ホロヮ４１の非反転入力端子に接続され、このがルテー
ジホロヮ４１の出力端子はＡＧＣ回路４２の入力端子に
接続される。一方、ＡＧＣ回路４２の出力端子は抵抗５
０を介して第１コンノ９レータ４３の非反転入力端子に
接続され、第１コンパレータ４３の反転入力端子には抵
抗５１を介して０．４＆ルト程度の基準電圧が印加され
る。第１コンパレータ４３の出力端子は一方では積分回
路４４の入力端子に接続され、他方では比例回路４５の
入力端子に接続される。また、積分回路４４の出力端子
は加算回路４６の第１の入力端子に接続され、比例回路
４５の出力端子は加算回路４６の第２の入力端子に接続
される。加算回路４６の出力端子は抵抗５３を介して第
２コンパレータ４８の非反転入力端子に接続され、一方
第２コン・９レータ４８の反転入力端子は抵抗５４を介
して鋸波発生回路４７に接続される。また、第２コン・
ぐレータ４８の出力端子は抵抗５５を介してトランジス
タ４９のペースに接続される。トランジスタ４９のエミ
ッタは接地され、一方トランジスタ４９のコレクタは電
磁制御弁２８のソレノイド３４に接続される。なお、ソ
レノイド３４にはサージ電流吸収用ダイオード５６が並
列接続される。

酸素濃度検出器３５の出力信号は？ルテージホロワ４１
を介してＡＧＣ回路４２に供給される。

ＡＧＣ回路４２は酸素濃度検出器３５の出力信号の平均
値が低下したとき姉利得が大きくなるように構成された
増巾器であり、従ってＡＧＣ回路４２の出力端子には酸
素濃度検出器３５の出力電圧に比例して変化しかつその
平均値が一定レベルに維持された出力電圧が発生する。

第４図０はこのＡＧＣ回路４２の出力電圧を示す。なお
、第４図（ａ）において電圧ｖｒは第１コン・セレータ
４３の反転入力端子に印加される基準電圧を示す。第１
コン・母レータ４３の出力電圧はＡＧＣ回路４２の出力
電圧が基準電圧Ｖ、よシも大きくなったときに高レベル
となす、斯くシて第１コンパレータ４３の出力電圧は第
４図（ｂ）のようになる。第１コン・千レータ４３の出
力電圧は積分回路４４において積分され、その結集積分
回路４４の出力端子には第４図（Ｃ）に示すような出力
電圧が発生する。一方、第１コン・９レータ４３の出力
電圧は比例回路４５において反転増巾され、その結果比
例回路４５の出力端子には第４図（ｄ）に示すような出
力電圧が発生する。積分回路４４の出力電圧並びに比例
、回路４５の出力電圧は加算回路４６において加算され
、その結果加算回路４６の出力端子には第４図（、）に
示すような出力電圧が発生する。一方、鋸波発生回路４
７は第４図（ｆ）に示されるような一定周波数の出力電
圧を発生している。この鋸波発生回路４７の出力電圧と
加算回路４６の出力電圧とは第４図（ｇ）に示すように
第２コンパレータ４８において比較され、第２コンノ９
レータ４８の出力電圧は加算回路４６の出力電圧が鋸波
発生回路４７の出力電圧よりも高くなったときに高レベ
ルとなる。従って第２コン・ぐレータ４８の出力端子に
は第４図（ｈ）に示すような連続パルスが発生し、この
パルス巾は加算回路４６の出力電圧に比例する。この連
続パルスによってソレノイド３４の付勢制御が行なわれ
、こノ連続ハルスの・９ルス巾が広くなるほど、即ちデ
ユーティ−比が大きくなるほどソレノイド３４の付勢時
間が増大する。第１図に示す電磁制御弁２８の弁体３２
はソレノイド３４が付勢されると弁ポート３１を開口し
、ソレノイド３４が消勢されると弁ポート３１を閉鎖す
る。従って第４図かられかるようにＡＧＣ回路４２の出
力電圧が高レベルとなったとき、即ち機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりも小さくな
ったとき第２コン・千レータ４８の出力端子に発生する
連続パルスの・ぐルス巾が広くなり、その結果電磁制御
弁２８の開弁時間が長くなる。電磁制御弁２８の開弁時
間が長くなると補助空気供給０２７ａから吸気マニホル
ド２５内に供給される補助空気量が増大するために機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比が犬きくなる。

一方、機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が理
論空燃比よりも大きくなるとＡＧＣ回路４２の出力電圧
は低レベルとなり、その結果第２コンパレータ４８の出
力端子に発生する連続・９ルスのパルス巾が狭くなって
電磁制御弁２８の開弁時間が短かくなる。斯くして補助
空気供給口２７ａから吸気マニホルド２５内に供給され
る補助空気量が減少し、機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比は小さくなる。このようにして機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比はほぼ理論空燃比に一
致せしめられる。

第１図に示されるようにスロットル弁６がアイドリング
位置にあるときには補助空気供給口２７ａに作用する負
圧は小さい。従ってこのとき補助空気供給口２７ａから
供給される空気量は少なく、斯くして電磁制御弁２８の
開閉弁速度を速くしても、即ち積分回路４４の積分定数
を大きくしても空燃比が大きく変動することはない。従
って第１図に示す実施例ではアイドリング運転時におけ
る空燃比の変動を抑制しつつ電磁制御弁２８の開閉弁速
度を速くすることができる。このように電磁制御弁２８
の開閉弁速度を速くすることができるので高負荷運転時
であっても応答性よ〈空燃比を制御することができ、更
に加速運転時のように空燃比が急速に変化する場合であ
っても追従性よ〈空燃比を理論空燃比に一致させること
ができる。

第６図から第８図は補助空気供給口２７ａの種種の変形
例を示したものである。第６図から第８図に示すように
補助空気供給口２７ａの形状は気化器自体の空燃比特性
に応じて必要な補助空気量が供給できるように任意に設
定することができる。

また、メインノズル２３下方に補助空気供給口２７ａを
設けることによってメインノズル２３から流出した後に
吸気通路２の内壁面上を下降する液状燃料を補助空気供
給口２７ａから流出する補助空気によって吹き飛ばすこ
とができ、斯くして燃料の気化を促進することができる
。なお、これまで可変ベンチュリ型気化器を参照して本
発明を説明してきたが、本発明を固定ベンチュリ型気化
器に適用できることは云う寸でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関吸排気系の側面断面図、第２図は電子制御
ユニットの回路図、第３図は酸素濃度検出器の出力電圧
を示す図、第４図は電子制御ユニットの作動を説明する
ためのタイムチャート、第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿
ってみた補助空気供給口の正面図、第６図は第５図の別
の実施例の正面図、第７図は第５図の更に別の実施例の
正面図、第８図は第５図の更に別の実施例の正面図であ
る。 ３・、・サクションピストン、４・・・ニーＰル、６・
・・スロットル弁、２１胃計量ノエ、）、２７・・・補
助空気供給通路、２７ａ・・・補助空気供給口、２８・
・・電磁制御弁、３５・・・酸素濃度検出器。 （１５） 第１図 第３図 Ｒ＋　　　Ｓ　　　　＋Ｌ 第４図 第５図第６ ２７ａ　　　　　　　　２７ａ ３３２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気化器の吸気通路内に開口する補助空気供給口と、該補
   助空気供給口に連結された補助空気供給通路とを具備し
   、機関排気通路に取付けた酸素濃度検出器の出力信号に
   応動する電磁制御弁を該補助空気供給通路内に設けて該
   電磁制御弁により補助空気量を制御することによって空
   燃比を理論空燃比に一致せしめるようにした空燃比制御
   装置において、上記補助空気供給口を気化器スロットル
   弁の周辺部に対面配置した内燃機関の空燃比制御装置。