JPS5824623B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合気の空燃比を制御して内燃機関に供給する
燃料供給装置に関するものである。

一般に混合気の生成手段としてベンチュリ気化器が広く
利用されているが、単一の吸気通路から成る気化器では
次のような問題がある。

即ち、ベンチュリ径が小径であると、機関の低速回転時
の全負荷、部分負荷のいずれもほぼ満足し得る機関性能
が得られる反面、吸気抵抗による損失が大きく機関の最
高出力が低下する。

また、ベンチュリ径が大径であると、最高出力は向上す
るが低速全負荷時のトルクが低くかつ部分負荷時の燃料
経済性も劣る。

このため、従来では部分負荷時には小径のベンチ−りを
、高負荷時には大径のベンチュリをも使用するように吸
気通路を２つ有する２段２連気化器が採用されている。

しかし、この気化器においても低負荷時のメイン燃料の
初期供給特性に問題がある。

特に空気流量が極く僅かのときは１段側の小ベンチユリ
でも燃料の微粒化性能が悪くてスロー系を設ける必要が
あり、スロー系とメイン系とのつながりに問題が生じる
のである。

また、２段側が開きはじめる場合に、１段側とのつなが
りを円滑に行なうことが難しい等の欠点もある。

これらの対策として低負荷時であっても空気流速を大き
くして燃料の微粒化を促進する可変ステージ気化器が提
案されているが、構造が複雑であったり製作に高精度が
要求され高価になったりする欠点があった。

本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的とすると
ころは、機関の低負荷域であっても燃料の微粒化を促進
し、かつ高速域での吸入空気抵抗の増大を防ぎ、常時適
正な空燃比の混合気を得ると共に、常に霧化混合の良い
混合気を得ることができる燃料供給装置を提供すること
にある。

即ち本発明に吸入空気流量を直接検出することによって
検出精度を向上させると共に、該吸入空気流量の検出部
にて直接燃料計量部を作動させることにより供給燃料の
計量精度が出し易く、更に燃料を絞り弁の下流に噴出す
ることにより燃料の霧化及び混合気の分配を改善するこ
とが出来るものである。

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、Ｃは燃料供給装置であるところの気化
器を示す。

気化器Ｃの吸気通路１には所面積が最小のスロート部２
と、その下流に連らなって所面積が漸増する拡大部３が
形成される。

そして、スロート部２に位置してこの吸気通路１の軸線
方向に移動できる円錐状の抵抗部材４が、ロッド５を介
して支持部６（この支持部６は放射状に設けられ、空気
は支持部６間を通流する）の軸受Ｉに摺動自在に取着さ
れる。

ロッド５内には抵抗部材４の移動を円滑にするためのダ
ンパ２７が内装されている。

抵抗部材４にはブラケット８にて構成されたフランジ８
ａが形成され、ケーシングＣ１の支軸９を支点として回
動するレバー１０の先端１０ａが該フランジ８ａの下面
に当接係止される。

レバー１０の他端１０ｂは、ケーシングＣ１の支軸１１
を支点として回動するばね軸１２上を軸方向に摺動自由
に嵌挿されたスリーブ１３に回動自在に連結され、スリ
ーブ１３と、ナツト１６により位置決めされたリテーナ
１４との間に介装したばね１５により、前記フランジ８
ａを介して抵抗部材４を常に一定の力で支えるようにな
っている。

一方、抵抗部材４の下流のケーシングＣ１の一部には吸
気通路１に開口するノズル２０が設けられ、更に内側に
はノズル１９が設けられている。

ノズル１９とノズル２０とは一体化されており、かつ両
者間には噴出口２５に通じる通路２１が形成される。

ノズル１９の内部にはニードル弁１７の下端１８が摺動
可能に挿入されており、上端１７ａが抵抗部材４に固定
された該ニードル弁１７は抵抗部材４の上下動に伴なっ
て上下動され、これによってノズル１９０面積が変化す
るに一ドル弁１７は長手方向に亘って径が変化している
）。

尚、ノズル１９は通路２４を介してフロート室（燃料室
）２３に連通し、フロート室２３の上部空間は抵抗部材
４の上流の吸気通路１に連通ずる。

ノズル１９と一体のノズル２０はレバー２２に係合され
、レバー２２０回動によって上下動してノズル１９の開
口面積を増減し、アイドル調整、機関低温始動時におけ
る燃料割合を増減する。

また、２６は吸入空気量を制御する絞り弁である。

以上の構成になる本実施例装置の作用を説明する。

機関が停止されて吸入空気が吸気通路１を流れないとき
には、抵抗部材４はロッド５が支持部７に案内され状態
でばね１５力で上方に移動され、スロート部２に接して
吸気通路１を閉じている。

機関が始動して絞り弁２６の開度に応じて吸入作用が生
じると、抵抗部材４の上下の圧力差が大ぎくなって、ば
ね１５による閉じ方向（上方向）のモーメントに打勝っ
て抵抗部材４を下方に移動させる。

この移動によって、抵抗部材４とスロート部２及び抵抗
部材４と拡大部３との間に形成される通路面積が増大し
、この通路面積増大による吸入空気流の圧力降下と前記
閉方向のモーメント（一定）とが均衡するまで抵抗部材
４は変位する。

そして抵抗部材４の閉じ方向へのモーメントがばね１５
、レバー１０、支軸９及び支軸１１等の相互関係により
常に一定に保たれているから、抵抗部材４の上下差圧は
常に一定となり、吸入空気流量は通路面積に比例したも
の、換言すれば抵抗部材４０ストローク量に比例して増
加する。

抵抗部材４の吸入空気流量に応じての変位は、同時にニ
ードル弁１７の変位となり、この結果、ノズル１９の開
口面積は吸入空気流量に応じて増減することとなる。

しかも、ノズル開口部とフロート室２３との圧力差は抵
抗部材４の上下差圧に略等しく一定に保たれるから、燃
料流量はノズル開口面積に比例する。

従って、吸入空気流量に比例した燃料が吸い出されて噴
出口２５より吸気通路１に噴出され、一定の空燃比が混
合気が供給され得るのである。

ここで、抵抗部材４に上方向へのモーメントを付与する
付勢機構（レバー１０、ばね１５等からなる）について
考察する。

吸入空気流量が零で抵抗部材４が閉じているとぎ、レバ
ー１０に関するモーメントを求めると、空気圧力による
モーメントとばねによるモーメントが常に等しくなるた
めには が常に成立すればよい。

即ちこれを展開して整理すると 但し、 Ｄ＝１ｓｉｎβ−Ａ ｃｏｓα Ｅ＝ｌｃｏｓβ−Ａ ｓｉｎα この式がθによらず成り立つ、即ちｔによらず成り立つ
ためには、 （Ｄ−Ｂ＝Ｏ Ｃ−２Ｅ＝Ｏ Ｄ＝Ｏ Ｃ＋２Ｅ＝Ｏ Ｄ十Ｂ＝０） これを解いて Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ｅ＝０ 従って、 Ｄ＝ ｌ ｓｉｎβ−Ａ ｃｏｓα＝０ ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（３）Ｅ＝ｌｃｏｓβ−Ａ
ｓｉｎα−０・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
Ｊ（１）、（２）式が成り立つためには、 ｘ ＝Ｃ （３）式については、 にＸ。

−Ｃを代入して整理すると、即ち、（３）式はＸ。

−Ｃならば成り立つ。（４）式については ※にＸ。

−Ｃを代入して整理すると、これが０になるためには ｃｏｓ （α＋β）−〇 故に α＋β−９０゜ 従って、 ｏ−Ｃ α＋β−９０゜ とすれば、空気圧力によるモーメントとばねによるモー
メントが常に等しくなる。

一方、本発明のものは絞り弁２６の下流に燃料を噴出し
ているので吸気負圧の影響を受ける。

この影響を打消す方式について第３図を用いて説明する
。

吸気負圧をＰＢとすると、ノズル１９内の燃料はニード
ル弁１７との間の開口を通ってＰＢの方向に吸い出され
る。

同時に抵抗部材４の下流の室の圧力ｐｃの部分からノズ
ル２０を通して空気を吸い込む。

この吸い込まれた空気は噴流となってノズル１９の開口
に衝突する。

いま、空気側開口部２０ａを４Ｘφ燃料燃料口開１９ａ
を３〜φとすると、実験上空気流と燃料噴流とが衝突し
て双方のエネルギが釣合い開口部１９ａの空気流速を０
とする。

その場合、エネルギの式より、但し、 ＰＪ：噴流部の静圧 ＶＪ：噴流部の流速（空気） ＰＮ：ノズル１９の開口部の静圧 ｖＮ：ノズル１９の開口部の流速（空気）ノズル１９の
開口部１９ａの流速ＶＮは前述によりＯとなるのでＰＮ
＝ ｐｃ となる。

従って、ノズル１９の開口部には吸気負圧ＰＢによらず
常にＰＣの圧力がかかり、この圧力ＰＣは一定であるた
めこれにより燃料が吸い出される。

従って、吸気負圧ＰＢが増加すると開口部２０ａから入
る空気流速も増加し、増大する吸気負圧により多く吸い
出されようとする燃料の噴出のブレーキとなり、結局吸
気負圧の影響はなくなる。

次に、吸気通路のスロート部２下流に連なる拡大部の形
状について、第４図及び第５図に基づいて説明する。

抵抗部材４とスロート部２とで形成される通路面積は、 Ｇ＝πＸ（２Ｒａ−Ｘｓｉｎφａ ｃｏｓφａ ） ｓ
ｉｎφ８（Ｒａミニスロート２０半径 φａ：円錐状の抵抗部材４０頂角 Ｘ：抵抗部材４の変位） となる。

抵抗部材４の外周部と拡大部とで形成される通路面積Ｈ
を上記Ｇと等しくなるように拡大部の形状を決定する。

このように、ＨとＧとを等しく形成することにより、抵
抗部材４の移動に伴なって流量の変化がスムーズになり
精度も向上する。

スロート部２に連なる拡大部３の形状についてみれば、
第５図において、 抵抗部材４の変位をえとする。

拡大部の形状なｙ＝ｆ（ｘ）とする。

Ｑ点における微分係数は１ 、）（＝Ｘ＋ｙｔａｎα−ｘ十ｙｙ’ 空気の通過面積Ｈは、 Ｖπ（２Ｒ＋＋ｙ）ｙ、／”石匹 これがＧと等しいとすると、 この式を満足するｙ＝ｆ（ｘ）が拡大部の形状である。

以上の説明から明らかなように本発明の燃料供給装置に
よれば、吸入空気量を直接検出しかつ直接燃料計量部を
作動させるので、吸入空気量の検出精度及び燃料の計量
精度が向上し空燃比の精度が向上する。

また、検出部を構成する抵抗部材が中心線上を平行移動
するように構成することにより、抵抗部材と拡大部とで
形成する通路面積の変化割合を抵抗部材の変位量に対応
させるように形成するのが極めて容易となり、かつその
加工精度も高くできる。

更に、燃料を絞り弁の下流に噴出するので、燃料が絞り
弁に付着することがなく燃料の微粒化が促進・されて霧
化効果が犬となりかつ各気筒への分配も均等化される。

また、燃料系統が一つで済むので構造が簡単になると共
に、高速時、低速時共に同一のノズルを使用するため、
例えば低速から高速への状態変化が円滑に行なわれる等
の種々の効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料供給装置の断面図、第２図は付勢
機構の作用説明図、第３図はノズル部の拡大図、第４図
及び第５図はスロート部、拡大部の部分拡大図である。 １・・・・・・吸気通路、２・・・・・・スロート部、
３・・・・・・拡大部、４・・・・・・抵抗部材、９・
−・・・・支軸、１０・・・・・・レバー、１１・・・
・・・支軸、１２・・・・・・ばね軸、１３・・・・・
・スリーブ、１４・・・・・・リテーナ、１７・・・・
・・ニラドル弁、１９，２０・・・・・・ノズル、２３
・・・・・・フロート室、２５・・・・・・噴出口、２
６・・・・・・絞り弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の吸気通路に設けたスロート部と、このスロー
   ト部から下流に向けて通路面積が増大する拡大部と、こ
   れらスロート部と拡大部間において機関の吸入空気流量
   に応じて前記吸気通路の軸線に沿って移動する抵抗部材
   と、一端を支軸として回動自在に設けられたばね軸、こ
   のばね軸に摺動自在に装着されるスリーブ、ばね軸の他
   端に取付位置が調整可能に取付けられるリテーナ、前記
   スリーブとリテーナ間に弾装される付勢部材、支軸を介
   して一端が前記スリーブに連結し他端が前記抵抗部材に
   係合するレバーからなり前記抵抗部材を前記スロット部
   に対して常時閉方向に付勢する付勢機構と、前記抵抗部
   材に連結されて燃料通路の通路面積を増減する燃料計量
   弁と、この燃料計量弁に設けられ前記燃料通路を吸気通
   路に連通ずるノズル部とを備えて構成され、かつ前記付
   勢機構は、前記レバーの支軸及びレバーと抵抗部材の係
   合点とを通る平面と、吸気通路の軸線に直角な平面との
   なす角をαとし、レバーの支軸及び前記ばね軸の回転軸
   を通る平面と、レバーの支軸及びレバーと前記スリーブ
   の連結点を通る平面とのなす角をβとし、これらの角度
   の和α＋βが９０゜となるように構成して、レバーの支
   軸からばね軸の回転軸までの距離と、レバーの支軸から
   レバーとスリーブの連結点までの距離を等しくし、更に
   ばね軸の回転軸からリテーナまでの距離を前記付勢部材
   の自由長と等しくなるように構成してなることを特徴と
   する燃料供給装置。 ２ 前記抵抗部材を円錐形に形成すると共に、この抵抗
   部材外周面とスロート部内局面との間の有効面積と、抵
   抗部材外周面と拡大部内周壁面との間の有効面積とが等
   しく設けられてなる特許請求の範囲第１項記載の燃料供
   給装置。 ３ 燃料計量弁が、抵抗部材に連動されるニードル弁体
   と、このニードル弁体が内挿される内側ノズルと、この
   内側ノズルが内挿される外側ノズルとからなり、内側ノ
   ズルを燃料源に、外側ノズルを前記絞り弁下流の吸気通
   路に夫々連通し、かつ内側ノズルと外側ノズルの開口部
   を前記抵抗部材下流で絞り弁上流の吸気通路に連通して
   なる特許請求の範囲第１項または第２項に記載の燃料供
   給装置。