JPS5920864B2 - 内燃機関の気化器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主絞り弁下流の吸入管内に連通せしめられた
排気ガス循環通路を介して排気ガスの一部を前記吸入管
内に導入するようにした内燃機関の気化器に関する。

従来、この種の気化器においては、排気ガスの循環導入
によって排気ガス中のＮＯｘ値を減少させうろことが知
られている。

燃焼空気に約１０〜１５％の排気ガスを加えると、排気
ガス中のＮＯｘ成分を約８５％減らすことができること
は公知である。

しかしこれによって全負荷の際、シリンダ内の燃焼用空
気が１０〜１５％減少することになるため、機関の出力
がこの分だけ低下するという欠点がある。

ところで有害な排気ガスは主に都心や都市−郊外間の交
通にとって特に問題であり、しかもこれは空間当りの自
動車数が多い程多量に生じ、さらにこれは流動空気によ
って流れ去ることはほとんどないので、最高約８０ｋｍ
／ ｈまでの都心や都市−郊外間における普通の運転速
度における有毒ガスを、大巾に低減させることが重要な
ことである。

本発明の目的は、都心や都市−郊外間における如き通常
一般的な車輌運転速度においては所定量の排気ガスを燃
焼空気へ循環導入して上記運転速度を越えて全負荷運転
に近づくと排気ガスの循環導入を制限して不必要な出力
低下を防止し、これに加えて上記排気ガスの流入エネル
ギーを利用して主絞り弁下の吸入管壁に付着した燃料凝
縮物を霧化してより一層の完全燃焼を可能とし、それに
よって排気ガス中のＣＯ及びＣＨ値をも引き下げること
のできる内燃機関の気化器を提供することにある。

この目的を達成する本発明気化器は、主絞り弁下流の吸
入管内に連通せしめられた排気ガス循環通路を介して排
気ガスの一部を前気吸入管内に導入するようにした内燃
機関の気化器において、前記排気ガス循環通路を、前記
主絞り弁下流の前記吸入管壁周囲方向の大部分に沿って
設けた環状室と、該環状室に沿って設けられて前記吸入
管内へ開口すると共に循環せしめられた排気ガスが内燃
機関作動中の該吸入管内の負圧により高速で該吸入管内
に流入するように細幅に形成された環状スリットとを介
して前記吸入管内に連通せしめ、前記排気ガス循環通路
には前記吸入管への排気ガス導入量を制御するスロット
ル弁を設け、該スロットル弁は、中間の負荷範囲におい
ては燃焼空気に対し適宜率の排気ガスを導入し、これ以
上の速度においては該排気ガス導入量がそれ以上増大し
ないように、かつ全負荷に近づくに従って徐々に該排気
ガス導入量を制限して全負荷時には排気ガス導入を実質
上行わせないように開閉するように前記主絞り弁に連動
せしめられたことを特徴とする。

本発明の一実施例によれば、前記スロットル弁は、約８
０ ｋｍ／ ｈまでの中間の負荷範囲においては燃焼空
気に対し約１０〜１５％の排気ガスを導入し、これ以上
の速度においては該排気ガス導入量がそれ以上増大しな
いように、かつ全負荷の約％以上の状態からは徐々に該
排気ガス導入量を制限して全負荷時には排気ガス導入を
実質上行わせないように開閉するように前記主絞り弁に
連動せしめられている。

本願発明によれば、気化器主絞り弁下流の吸入管内に連
通せしめられた排気ガス循環通路に、該吸入管への排気
ガス導入量を制御するスロットル弁を設け、該スロット
ル弁は、中間の負荷範囲においては燃焼空気に対し適当
率の排気ガスを導入し、これ以上の速度においては該排
気ガス導入量がそれ以上増大しないように、かつ全負荷
に近づくに従って徐々に該排気ガス導入量を制限して全
負荷時には排気ガス導入を実質上行わせないように開閉
するように前記主絞り弁に連動せしめられている（構成
要件１）ので、排気ガス中のＮＯｘ成分の低減が特に要
求される都心や都市−郊外間における如き通常一般的な
車輌運転速度においては所定量の排気ガスを燃焼空気へ
循環導入してＮＯｘ成分を低減させることができ、上記
運転速度を越えて全負荷運転に近づくと排気ガスの循環
導入を制限して不必要な出力低下を防止できる。

更に本願発明によれば、前記排気ガス循環通路を、前記
主絞り弁下流の前記吸入管壁周囲方向の大部分に沿って
設けた環状室と、該環状室に沿って設けられて前記吸入
管内へ開口すると共に循環せしめられた排気ガスが内燃
機関作動中の該吸入管内の負圧により高速で該吸入管内
に流入するように細幅に形成された環状スリットとを介
して前記吸入管内に連通せしめた（構１戊要件２）ので
、排気ガスの流入エネルギーを利用して主絞り弁上の吸
入管壁に付着した燃料凝縮物を霧化してより一層の完全
燃焼を可能とし、それによって排気ガス中のＣＯ及びＣ
Ｈ値をも引き下げることができる。

また、従来の気化器によると、アクセル解放推進運転、
すなわち、例えば横断歩道が近くになったため車輌を減
速するときや車輌力１重によって坂道を下る場合の如く
、ドライバーがアクセルから足を離した状態で車輪の回
転が逆にエンジンを回す状態の運転においては、その初
期に主絞り弁が急激に閉じられるため、燃焼空気が最小
値まで絞られる一方、主絞り弁下流に発生する高い真空
度によって、燃料分に富んだアンドリング用混合気が吸
引されると共に、更に主燃料導入口から流入する燃料の
流れが急に止まらないため、その一部が絞り弁と気化器
壁との間の非密閉部から漏出し、機関は主ノズル系から
の燃料も受ける。

更に機関は気化器壁に薄膜状に形成された燃料凝縮物を
も吸入する。

その結果、燃焼空気の極めて少ない混合気が不完全燃焼
することとなり、排気ガス中のＣＯ及びＣＨ酸成分増大
する。

それ故、アクセル解放推進運転の初期においても従来よ
り排気ガス中のＣＯ及びＣＨを減少させることが好まし
い。

そのためには、アイドリンク用燃料の導入が前記主絞り
弁下流に設けたアイドリンク用燃料導入口からアイドリ
ンク用ソレノイドノズルの制御下で行われ、前記排気ガ
ス循環用通路が前記スロットル弁と前記環状室との間で
ンレノイドー空気ノズルを介して大気に連通可能とされ
、起動されると前記アイドリンク用ソレノイドノズルを
閉じると共に前記ソレノイド−空気ノズルを開くスイッ
チを設け、アクセル解放推進運転の初期において前記主
絞り弁の閉成動作に応答して前記スイッチを一時的に起
動できるスイッチ起動装置を設けることが好ましい。

上記「アイドリンク用ソレノイドノズル」とは、エンジ
ン作動中は開成してアイドリンク用混合気の流入を許し
、エンジン電源スィッチがオフとされるとアイドリンク
用混合気の流入をカットするために閉成する実質上電磁
弁形式の電磁力作動式のノズルであり、それ自体既に広
く知られているものであり、本明細書においてはこれ以
上説明しない。

上記「ソレノイド−空気ノズル」は同じく電磁力作動式
の空気導入ノズルであり、後述説明から自ずと明らかに
なる。

このような気化器によれば、アクセル解放推進運転の初
期に、従来ならば通常排気ガス中に存する約３０００〜
５０００ｐｐｍのＣＨ酸成分約３００〜４００ ｐｐｍ
に減少する。

これはアクセル解放推進運転の初期にアイドリンク用ソ
レノイドノズルが閉成されて不必要なアイドリンク用燃
料の吸入が遮断されると共にソレノイド−空気ノズルの
開成により主絞り弁上に空気が流入してその位置での高
真空度が緩和され、それによって主ノズル系からの不必
要な燃料導入をカットできることと、ソレノイド−空気
ノズル及び主絞り弁上の吸入管壁に設けた上記環状スリ
ットを介して空気が高速で流入することにより、そして
該環状スリットが主絞り弁下流の吸入管壁周囲方向の大
部分にそって開口していることにより、気化器壁に付着
し、また付着流下する凝縮燃料も部分的にではなく、実
質上全体的に広範囲にわたり十分吹き飛ばされ霧化され
ることとによる。

またアイドリンク用燃料の吸入遮断と主ノズル系からの
不必要な燃料吸入の遮断とにより燃焼される燃料量はそ
れだけ減少せしめられ、その分はＮＯｘの発生減少も期
待できる。

以下、図面に基き本発明の一実施例を説明する。

気化器１内には、軸３に主絞り弁２が取付けである。

ベンチュリー管４の上部には予備霧化器５が設けである
。

図外の主燃料ノズルと空気孔によって配合され形成され
る燃料−気泡は、通路６を介して導入される。

通路６はダンパー７によって遮断可能である。

主絞り弁２はアイドリンク時には閉じ、代りにアイドリ
ンク用混合気が図外のアイドリンク用ソレノイドノズル
を介して通路１２、円弧状前室１１及びスリット１０を
通り、主絞り弁２下の吸入管１００内に入る。

スリット１０はアイドリンク用混合気量を制御し、そこ
に音速又は音速に近い高速の流れが生じるように大きさ
を調節して細幅に形成されている。

′□またスリット１０は円弧状に形成されており、これ
と、上記高速の流れとによってアイドリンク用混合気は
凝縮も滴化もせず、吸入管内の広い範囲にわたってきわ
めて均一な状態となると共に、各々のシリンダーに均一
に配分され、アイドリンク時における有毒ガスの発生が
おさえられている。

主絞り弁２下の吸入管１００にはその壁周囲方向の大部
分に沿って、かつ前記アイドリンク用の円弧状前室１１
と略同高さ位置に環状室１４が設けられ、この環状室１
４に沿って吸入管１００内へ開口する環状スリット１３
が設けられている。

他方排気ガスの一部を主絞り弁上へ循環させるための通
路２７，１６及び１５が環状室１４及びスリット１３を
介して吸入管１００に連通している。

スリット１３は、内燃機関の作動中の該吸入管内の負圧
によりそこに音速又は音速に近い高速の気流が発生する
ように細幅に形成されている。

排気ガス循環通路のうちシリンダー状に形成された部分
２Ｔには、スロットル弁３１が回動軸３２を介して付設
されている。

このスロットル弁３１は、主絞り弁２の軸３及びスロッ
トル弁軸３２に取付けた図外レバーとこれらレバーを連
結する図外ロッド等からなるリンク式連動機構等の図外
公知手段にて主絞り弁２に連動せしめられており、該ス
ロットル弁３１は、アイドリング時、すなわち主絞り弁
２が閉じている間は閉成し、アイドリンク運転を越えて
車輌速度約８０ ｋｍ／ ｈまでの中間の負荷範囲にお
いては燃焼空気に対し約１０〜１５％の排気ガスを導入
し、これ以上の速度においては該排気ガス導入量がそれ
以上増大しないように、かつ全負荷の約％以上の状態か
らは徐々に該排気ガス導入量を制限して全負荷時には実
質上排気ガス導入を行わないように開閉するようにされ
ている。

例えば気化器の主絞り弁２がその閉鎖状態では気化器壁
に対して１００度の角度で位置し、完全に開放した場合
には、気化器壁に対して１８０度の位置になるものとす
ると、気化器の絞り弁２は、アイドリンクから全負荷ま
で８０度移動することになる。

これは主絞り弁の軸３の上記図外レバーの長さが２３ｍ
ｍの場合には、約３０關の該レバ一端の移動に相当する
。

排気ガスの吸引路のスロットル弁３１は閉じた状態では
該吸引路壁に対して１０５度の位置関係にある。

この絞り弁を１４５度回転させると、これは再び実質上
閉じた状態になる。

このため軸３２の上記図外レバーは、長さが１６ｍｍの
場合、該レバ一端は約３０ｍｍ移動する。

このことは、上記図外連結ロッドを気化器の絞り弁２に
対するレバー上の軸３の中心から約２３ｍｍの位置に取
付け、また絞り弁３１に対するレバーには絞り弁２を８
０度回転させる場合にスロットル弁３１を１４５°回動
させるために、上記図外連結ロッドを軸３２の中心から
約１６朋の位置にセントしなげればならないことを示す
のである。

か（して中級車において、機関の負荷範囲が約％（すな
わち約８０ ｋｍ／ ｈ ）の場合に、シリンダ２７内
の排気ガスの吸引路の直径および軸３２の太さを適切に
調整すると、スロットル弁３１は通路と軸３２の間の空
間がフリーになるように広（開く。

この通路は、軸３２がさらに回転することにより再び完
全に閉鎖するので、それ以上は増大せず、％負荷から全
負荷まで再び縮小してい匂推進時、排気ガスは、通路１
６、導孔１５および環状室１４を介して、細幅のスリッ
ト１３より、音速までの高い速度で、吸入管内壁の周囲
方向大部分から、吸入管１００内に供給される。

その結果、気化器壁と主絞り弁２との間から吸入される
混合気、気化器壁を伝って流下する燃料凝縮物等は吸入
管内の広範囲にわたって均一に霧化せしめられる。

排気ガス循環通路のうちシリンダ部２１には、スロット
ル弁３１より吸入管１００寄りの位置にソレノイド−空
気ノズル２８が設けられている。

この実施例における空気ノズル２８は実質上電磁弁形式
で電磁力作動式のものであり、非通電時は弁２８１がそ
の自重及び／又は通路２７内の負圧吸引にて空気孔２８
２を閉じており、通電により弁２８１は磁力により上昇
せしめられ、空気孔３０及び２８２がら空気の流入を許
すものである。

次にアイドリンク用ソレノイトソズル及び空気ノズル２
８制御用のスイッチ２６とこのスイッチの起動装置２０
０を以下に説明する。

スイッチ起動装置２００は、連設された２つのシリンダ
ー１９，２０と、一方のシリンダー２０中に配置されて
バネ２３力にて他方のシリンダー１９の方へ偏倚力を受
けていると共にスイッチ起動部分２２ａを備えている第
１ピストン２２と、シリンダー１９中に配置されて主絞
り弁２の閉成動作により前記第１ピストン２２の方へ動
かされ、それによって前記第１ピストンとの間の空気を
圧縮して該第１ピストンを前記主絞り弁の閉成の直前か
らスイッチ不起動位置よりスイッチ起動位置まで動かす
ように前記主絞り弁に連動する第２ピストン１８と、主
絞り弁２が閉成すると第１ピストン２２が再びスイッチ
不起動位置へ復帰できるように前記圧縮された空気を逃
すための前記２つのシリンダー〇連設部位に設けた空気
逃し孔２４゜２５とを備えている。

孔２４はシリンダー１９のシリンダー２０寄りの端部に
、また孔２５はシリンダー２０のシリンダー１９寄りの
端部に設けられている。

第２ピストン１８は、ロッド２１を介してレバー１７に
連結されており、レバー１７は主絞り弁２の軸３に取付
けられている。

ピストン２２、従ってスイッチ起動部分２２ａが外側に
押された場合に閉じるスイッチ２６が、部分２２ａに隣
接して設けられている。

前述の如く図外アイドリンク用ソレノイドノズルは機関
運転中に常時開成するように図外の電気回路を介して電
気的に制御されているが、本発明においては、機関運転
中であっても上記スイッチ２６の閉成により図外アイド
リンク用ソレノイドノズルが閉成されるように図外電気
回路により制御されている。

また、上記ソレノイド−空気ノズル２８は図外電気回路
を介して上記スイッチ２６の閉成時には開くように制御
されている。

ここに示した構成では、気化器の絞り弁２が開くと、ピ
ストン１８は右方へ引張られ、ピストン２２はばねによ
ってシリンダー１９の肩部に押付けられる。

これによりスイッチ２６が開き、同時に空気がシリンダ
１９の孔２４（孔は複数個であっても良い）を介してシ
リンダ１９内に入る。

他方、アクセル解放推進運転の初期、すなわちドライバ
ーがアクセルから足を離すことにより主絞り弁２が急激
に閉成動作を開始すると、主絞り弁２が閉じる前に、シ
リンダ１９内の圧縮空気がピストン２２を外方へ押して
、スイッチ２６を閉ざす。

孔２４と２５の大きさを、絞り弁の閉鎖により圧せられ
るばねの戻り力と関連させることによって、絞り弁２が
完全に閉じるまでにかかる時間全規制することができる
。

経験的にいってコノ時間は１〜２秒で十分である。

主絞り弁２の閉動作の初期段階に於て絞り弁は、まずピ
ストン１８が後退しその後で始めて空気の圧縮が始まる
ので、最初は迅速にリターンする。

これはまさしく、絞り弁の閉鎖時、換言すればアクセル
ペダルの踏込みを解除したときに、機関の回転数が下が
らなげればならないという要請に応えている。

主絞り弁２が閉じる前に、ピストン１８と２２を介して
スイッチ２６が閉成され、その結果図外アイドリンク用
ソレノイドノズルが閉成し、かつ、ソレノイド−空気ノ
ズル２８が開くと、アイドリンク用燃料の吸入は断たれ
、かつ、空気ノズル２８から通路２７，１６及び１５、
環状室１４及びスリット１３を介して空気が音速又は音
速に近い高速で導入される。

従って、この空気の導入によって主燃料通路６からの不
必要な燃料吸入も断たれ、かつ、気化器壁の凝縮物は空
気の流入エネルギーにより吸入管１００内の広範囲にわ
たって十分均一に霧化される。

かくして、アクセル解放推進運転初期における排気ガス
のＣＯ及びＣＨ酸成分低減され、燃焼される燃料量自体
の削減によりＮＯｘ発生量の低減も期待できる。

主絞り弁２が完全に閉じたときには、図外アイドリンク
用ソレノイドノズルは開かねばならないが、これは、絞
り弁２が完全閉成に近づくに従ってシリンダ１９及び２
０内の圧縮空気が空気逃し孔２４及び２５から流出し、
ピストン２２がバネ２３力によって再び初期位置に復帰
し始め、その結果絞り弁２の完全閉成時にはスイッチ２
６が再び開成されて図外アイドリンク用ソレノイドノズ
ルが開かれることにより達成される。

なお、図外アイドリンク用ソレノイドノズルの開成と空
気ノズル２８の閉成は次の二つの方法によっても行われ
うる。

その一つはドライバーが再びアクセルを踏み込んで絞り
弁２を開き、その後、ピストン１８と２２の復帰によっ
てスイッチ２６を開（方法である。

いま一つは、機関の回転数が１２００〜１４００ ｒｐ
ｍＤｌ下に低下したとき自動的にコントロールする方法
である。

この場合には電流の遮断は、回転数による自動制御、電
子的制御等によって行なう。

ところでアイドリンク用ソレノイドノズルを再び開き、
空気ノズル２８を閉じると、先づ混合気中のわずかの燃
料しか機関に入らない。

これには二つの理由がある。

一つは、燃料が空気よりも低速であるということ、いま
一つは、吸引エルボにある燃料が薄膜を形成するため、
最初に若干の燃料が減少するということである。

それ故、アクセル解放推進運転初期中に、機械的または
電磁的装置によって、予め図外ノズルに燃料を充填し、
アイドリンク用ソレノイドノズルが開いた際にこの燃料
を気化器の吸引路または混合室内特にアイドリンク混合
気の乱流部分に噴射するということが提案されるもので
ある。

アイドリンク用ソレノイドノズルの開閉に対する制御装
置はすでに設けであるので、このノズルは同じ制御装置
に接続することができる。

第３図はカリフォルニア−サイクルの第二の部分を示し
たものである。

３３＝２４ｋｍ／ｈ ３４−２４〜４８に７ｎ／ｈ ３５＝４８〜８０にア／ｈ ３６＝８０〜３２ｋｍ／ ｈ ３７＝３２〜Ｏｋ、／ｈ ３８−空転（アイドリンク） 破線４２はこの発明を採用しない場合のＣＨ酸成分ある
。

これには本発明者の完成した本発明とは別の装置を用い
ているため、その値はすでに相当低くなっており、これ
は１９７４年からのアメリカ合衆国の規定を満足してい
る。

実線４３は本発明気化器を用いた結果を示したものであ
る。

これは他のきわめて高価ないかなるシステムでも達成で
きない１９７５〜１９７９年の規定を満足するものであ
る。

例えばアクセル解放推進運転の初期には、従来気化器の
場合ＣＨ酸成分ピーク４０を生じるのに対し、本発明に
よればこのピークは著しく下降していることが分かる。

本発明気化器は、アイドリンク時に通路６（すなわち主
ノズルの混合気の流れ）を遮断することができる。

ダンパー７は絞り弁２を閉じた場合には下方に下がった
位置にあって、通路６の出口部を閉鎖する。

絞り弁２を開くと、極めて容易にレバー機構（図示せず
）を介してダンパー７も上方へ引上げられるため、通路
６が開放される。

このダンパー７は、アイドリンク用ソレノイドノズルお
よび空気ノズル２８を開閉するのと同じ制御装置を介し
て電気的に制御することもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は図外ア
イドリンク用ソレノイドノズル及びソレノイド空気ノズ
ルを制御するスイッチと、該スイッチの起動装置とを気
化器本体と共に示す概略縦断側面図、第２図は、排気ガ
ス循環装置部とソレノイド空気ノズルとを主絞り弁上の
吸入管と共に示す概略断面図、第３図＋ｍ気ガス中のＣ
Ｈ酸成分カリフォルニアサイクルによる測定の一部を示
す線図である。 １・・・・・・気化器、２・・・・・・主絞り弁、１５
，１６゜１７・・・・・・排気ガス循環通路、１４・・
・・・・環状室、１３・・・・・・スリット、１００・
・・・・・吸入管、３１・・・・・・スロットル弁、１
０・・・・・・スリット、アイドリング用燃料導入口、
１１・・・・・・前室、アイドリンク用燃料導入口、１
２・・・・・・通路、アイドリンク用燃料導入口、２８
・・・・・・ソレノイド−空気ノズル、２６・・・・・
・スイッチ、１７・・・・・・レバー、スイッチ起動装
置、２１・・・・・・ロッド、スイッチ起動装置、１９
，２０・・・・・・シリンダー、スイッチ起動装置、１
８，２２・・・・・・ピストン、スイッチ起動装置、２
３・・・・・・バネ、スイッチ起動装置、２２ａ・・・
・・・ピストン２２の部分、スイッチ起動装置、２４，
２５・・・・・・空気逃し孔、スイッチ起動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主絞り弁下流の吸入管内に連通せしめられた排気ガ
   ス循環通路を介して排気ガスの一部を前気吸入管内に導
   入するようにした内燃機関の気化器において、前記排気
   ガス循環通路を、前記主絞り弁下流の前記吸入管壁周囲
   方向の大部分に沿って設けた環状室と、該環状室に沿っ
   て設けられて前記吸入管内へ開口すると共に循環せしめ
   られた排気ガスが内燃機関作動中の該吸入管内の負圧に
   より高速で該吸入管内に流入するように細幅に形成され
   た環状スリットとを介して前記吸入管内に連通せしめ、
   前記排気ガス循環通路には前記吸入管への排気ガス導入
   量を制御するスロットル弁を設け、該スロットル弁は、
   中間の負荷範囲においては燃焼空気に対し適宜率の排気
   ガスを導入し、これ以上の速度においては該排気ガス導
   入量がそれ以上増大しないように、かつ全負荷に近づく
   に従つて徐々に該排気ガス導入量を制限して全負荷時に
   は排気ガス導入を実質上行わせないように開閉するよう
   に前記主絞り弁に連動せしめられたことを特徴とする内
   燃機関の気化器。