JPS5928112Y2 - 可変誘導流装置の運用状態を再現する装置における気化器スロツトル駆動機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は可変誘導流装置の運用状態を再現する装置、特
に気化器試験系統に於いて気化器を通過する予定空気流
量とマニホルド真空圧を再現する装置における気化器ス
ロットル板駆動機構に関するものである。

出願人は益々きびしくなる大気汚染の基準に合格するか
どうかを判定する気化器の試験を行うための気化器のテ
ストスタンド等の製造に長年の間従事してさた。

出願人が気化器試験の分野で事業を開始した当時気化器
に対して実施した唯一の試験は、アイドル状態で燃空比
すなわち燃料流量と空気流量との比を決定し、この燃空
比が理想燃空比のプラスマイナス６〜９％以内にあるな
らばその気化器は完成した自動車でも適切に作動するも
のと仮定して、自動車への取付けが合格になった。

この初期技術段階では生産ラインにのった気化器は全品
について試険が行われたが、精度確認というよりむしろ
空気と燃料が実際に気化器を流れることをたしかめると
いう見地で試験された。

換言すれば、車体に装備する前に自動車エンジンにつげ
て作動するかどうかを確かめるだけの試験であった。

この試験について何等かの基準をもうける必要は感じら
れたが、生産ライン上で実施される実際上の精度確認試
験はなく、生産気化器の燃空比を自動車エンジンに搭載
した状態で良好に作動することが判明している気化器の
燃空比と比較することだけが実施された。

良好に作動することが判明している気化器とはいわゆる
実験室状態で試験されたものであった。

このような実験室的方法に従って行う試験は極めて長時
間を要し、実験室の装置と条件に制約され、連続的では
なく、且つ生産品の試験に適用できないものである。

このような制約は各気化器に対する燃空比は成る既定の
空気流量状態て慣ｌ定する時間中に気化器に流れろ燃料
の量を直接に計測することで決定せねばならなかったた
めである。

その時点の技術レベルでは、一定の且つ管制された空気
流量を得るには流れは適当な弁で管制した亜音速性のも
のでなげればならず、燃料流量の計測はたとえば目盛り
を入れたガラス容器から消費されろ燃料の量を測定する
等によって直接に実施せねばならなかった。

自動車エンジンに搭載して作動良好と判定される気化器
はその燃空比決定のため上述の実験室的方法により試験
されたものであった。

この試験した気化器は次に生産ラインに持ちこまれ、生
産気化器試験に適用する基準となった。

これが従って生産ラインの気化器精度の最初の試験とな
った。

大気汚染関連事項が多くなり、生産ラインから出てくる
個々の気化器すべてに高い精度の必要が感じられるよう
になるにつれ、生産ラインから出てくる個々の気化器す
べての燃空比試験を気化器の実験室方法に匹敵できるほ
どの精度で行うことが重要になり、生産ラインむきの気
化器試験の新しい技法が必要なことが明かになった。

気化器の試験が多少なりとも基準化されて気化器の運用
範囲の４点或いはこれ以上の点、即ち最もありふれた点
であるアイドル、アイドル近辺、スロットル１部間、お
よびスロットル全開位置での試験が実施された時期まで
に出願人は米国においてこの試験装置の分野で首位の製
造業者になっており、この気化器試験系統について米国
特許第３５１７５５２号で開示された装置の製造を行っ
た。

これはこの時期に於いて気化器の試験装置に要求される
生産率すなわち試験速度を完全に満足するものであり、
この装置は生産率の要求が比較的に低く精度の要求上そ
れを使用しても差支えない場合に使用されるためいまだ
に製造されている。

しかし精度基準が絶えず向上していること、および生産
率が絶えず高まっているため、気化器試験装置を改良し
続ける必要があった。

４個所又はそれ以上の試験点をとるのが基準であること
には変りなかったが、少くとも従来の装置で実施できる
速度の２乃至３倍で気化器試験を完了することが要求さ
れた。

上述特許明細書に示したように＝般に気化器要求事項は
各エンジンマニホルド真空圧で許されろ燃空比で規定さ
れるものであり、気化器試験装置は基本的には気化器を
通過する所定の空気量を発生し、次に気化器のスロット
ル板を調整して定めラレタマニホルド真空圧を発生して
そのとき気化器を通過する燃料流量を測定する装置を有
するものでなければならない。

これ等の値をもとにして気化器運用範囲内の特定点に対
して燃空比が計算されろ。

現在の気化器試験装置の最大の誤差原因は、今日の技術
レベルで得られろ各種計測装置で可能な燃料流量測定で
もなければ、臨界ベンチュリ、可変面積臨界ベンチュリ
、層流管、或いは亜音速ノズルといった多くの装置で可
能な気化器を通過する所定の空気流量を計測することで
もな（、気化器製造業者によってあらかじめ指定された
マニホルド真空圧を再現する目的で気化器のスロットル
板を調整することである。

米国特許第３５１７５５２号明細書に示す空気式気化器
スロットル位置決め装置は生産率および要求精度が比較
的に低い場合については生産ラインの気化器試験にとっ
て満足であったし、今でも満足であるが、今日の行われ
ている高生産率の生産ラインの気化器試験に於いては不
満足である。

必要なマニホルド真空圧をもつと早く再現する問題を解
決しようと試みた結果気化器スロットルを管制する運用
状態再現装置が見出された。

気化器等のような誘導流装置について試験を実施する際
には、運用範囲内の各点での試験が迅速に実施されるこ
とだけでな（、気化器のスロットルが成る試験点から次
の試験点まで迅速且つ正確に移動することが高い生産率
を維持するために特に重要である。

空気式スロットル位置決め装置は試験点間を迅速に動く
ことは可能であるが、一旦正しいスロットル開度の略近
くに到達すると、要求されるマニホルド真空圧を発生す
るまでの時間は最悪条件下では３０秒かかる。

本考案では後で述べるようにこの時間が５０％以上短縮
されるがコレは技術レベルの著しい進歩である。

多くの研究を行った結果気化器スロットルの動きに２段
の速度を与える電気系統が工夫され、気化器スロットル
の動きはもはや空気シリンダによらず２段の速度で駆動
可能な電気式ステップモータで行われることになった。

試験点の間を移動するときは気化器スロットルは早い速
度率で駆動され、試験点に近づくとオーバーシュートを
最少にするよう速度率をゆるめろ。

しがしアイドリングといった低い流れ状態に対して適切
な解決を与えるにはまだ完全には満足ではなかったし、
高い速度ですら試験点間を移動する時間は相当に長く、
その上単−な速度で試験点に接近すると、試験点を通り
すぎるすなわちオーバーシュートが通常の現象になる傾
向があり、所望の状態に落付くまでの時間が長くなる。

米国特許第３５２４３４４号明細書に開示されているよ
うに電気式スロットル位置決め装置はコンピュータで管
制可能であり、且つ該明細書に示す装置は以前に述べた
空気式の装置より速度は早いがマニホルド真空圧をセッ
トさせるのに必要な時間の節減は比較的僅少である。

精度に対する基準が日に日に厳格になることと、生産要
求がますます高まることが相俟って、予め定めた所望真
空圧を任意の誘導流装置たとえば気化器等の中で再現す
る迅速で精度が高く、且つ信頼性のある装置が必要であ
ることを我々は感じ、且つ今やそれを創案した。

従って本考案の目的の１つは気化器のような誘導流装置
中の条件を再現するための改良した装置を提供すること
であり、これによって上述した困難や不利は克服され、
殆んどが消去される。

本考案のもう１つの目的は気化器試験装置等において予
め定めたマニホールド真空圧を再現し、その際に気化器
のスロットル板が気化器の運用範囲内の１点から他の点
に迅速に移動できるようになされる装置を提供すること
である。

本考案のもう１つの目的は気化器スロットルが試験点間
を移動するのを電気的に管制することである。

本考案のさらにもう１つの目的は運用条件を再現し、そ
の際に気化器のスロットル板を試験点間を迅速に移動さ
せることが可能で、気化器スロットル板が試験点に近づ
くにつれスコツドル板の動きが気化器中のマニホルド真
空圧と所望真空圧との差に比例するようにした試験装置
を提供するこ本考案の更に別の目的は、前述したスロッ
トルセット装置で、コンピュータで管制されるものを提
示することである。

本考案の更に別の目的は、空気流を生ずるために真空を
利用する各種任意装置について真空圧を再現してこれに
よって空気流を誘起せしめる改良した装置を提供するこ
とである。

本考案のもう１つの目的は、改良型の流れ管制装置であ
って、内蔵された作動装置を有し、生産環境に適したも
のであり、生産作業員に操作されるようテストスタンド
に装備可能で、且つその運用には特技をもった実験室技
能者の協力を要しない装置を提供することである。

本考案のもう１つの目的は、音速でも亜音速でも同様に
作動する真空式誘導流装置中に真空を再現するための改
良した技術を提供することである。

本考案の更に別の目的は、気化器のアイドル位置からス
ロットルを多く動かすほどステップモータの単位動き角
度あたりの気化器スロットルの動きの量が大きくなるよ
うなステップモータ付の気化器スロットル駆動装置を提
供することである。

本考案の更に別の目的は、前項に述べたような気化器ス
ロットル駆動装置で、その動きが楕円形歯車によって生
ずるようなものを提供することである。

この気化器スロットル駆動装置で、コンピュータによっ
て制御可能で且つ気化器試験系統に有用なものを提供す
ることも本考案の更にもう１つの目的である。

従来のものより作動が早く、非線型の機械的利点があり
、試験点に近づ（につれ、目標点からのハンティングず
れ量に比例してこれを減少させるような管制機能をもつ
気化器スロットル駆動装置を提供することも本考案の目
的の１つである。

本考案のその他の目的と利点は添付図面を参照する以下
の記述によって明かになる。

図面において対応する部品は同一参照数字で示されてい
る。

本考案は添付図面に展示した構造の細部および部品の配
列に限定されるものではなく、本考案は他の形態にする
こと、および各種方式で実施可能である。

以下に使用した語句と術語は記述のためであり、限定の
ためではない。

第１図は＝般的な例として出願人の製造に係る気化器テ
ストスタンドが示しである。

図示するスタンドは環境管理の行われている部屋で使用
するに適しており、気化器を通過する空気流量が温度の
影響を受けず、その補償の必要がないようになっている
。

このスタンドには気化器を通過する空気流量を示すメー
タ３０、試験中に気化器を通過する燃空比を示すメータ
３１、テストスタンド較正するためのマノメータ３２、
その他気化器製造業者の要求に応じて種々の指示装置や
スイッチ類といった部品類が取り付けられている。

これらのうち特に注意するものは第２図に示すように、
気化器３３自体の取り付けとこれを取巻く部品類である
。

このテストスタンドに示されているのは、燃料源を試験
に備えて気化器３３に自動的に結合する装置である。

燃料は導管３４を通じて気化器に補給されるが、導管３
４はバネで圧縮した接手３５によって気化器３３に接続
され、接手３５は導線４０を通じて電流の供給をうける
ソレノイド３９によって試験中は所定位置にしっかりと
保たれる。

適当なりランプ鈎４１が気化器を試験室の頂部に刺止的
に保持する。

気化器スロットル駆動装置（詳細は後述する）は１対の
平歯車（図示しない）でクラッチ４３に駆動結合された
ステップモータ４２を含む。

１対の同形の楕円形歯車４７．４８がクラッチ４３で駆
動される。

楕円形歯車４８にはバネ圧を受けたクランク４９が取り
付けられ、これにスタッド５２がついている。

この構造によって、気化器スロットルとスロットル駆動
装置との迅速な結合が達成されろゎ気化器を試験室５４
の頂部に取り付けると、基本的な気化器試験を開始でき
る状態になる。

この気化器試験は音速および亜音速両方の空気流計測を
使用して実施可能にこと、および本考案ではどちらの条
件でも適切なマニホルド真空圧と空気流をセットし得る
ものであることに注意されたい。

本明細書では最も便利であり広く用いられているという
理由から主として音速の系統について述べるが、この場
合気化器中に連用条件を再現する＝連の手順として、再
現しようとする試験点を選択し、可変面積臨界ベンチュ
リ又は臨界ベンチュリによって規定空気流を試験点に於
いて供給し、次に所望の真空圧が得られるまで気化器ス
ロットルを回転する手順が含まれる。

気化器スロットルの管制は、スロットル板下流の絶対圧
力を絶対圧力発信器で感知してアナログ信号を供給し、
これを基準信号と絶えず比較して、以下述べるようにそ
のアナログ信号が基準信号と等しくなるまでスロットル
を回転することにより達成される。

亜音速信号が計測される系統の場合には関連すル一連の
信号は系統中で比較されるが、マニホルド真空圧は気化
器スロットルを閉じた状態で予めセットサれ、次に層流
管６５、或いは亜音速ノズル７７のように気化器の上流
に置かれた流量計測装置を横切って配置した差圧発信器
が指示する所望の空気流量が達成されるまで気化器スロ
ットルが開かれる。

音速流を使用する系統において所望の真空圧を再現する
ためのスロットル板の回転を給体圧力信号を利用して、
管制するように実施された操作は、本考案によればマニ
ホルド真空圧を予定値にセットした後に所望の空気流量
を達成するためスロットル板を差圧信号を利用して管制
するようになされる。

空気流量を予定値にセットした後スロットル管制を実際
の真空圧と所望真空圧の差に比例して行うという音速流
系統の場合と同じく、亜音速流の系統中でも所望の空気
流量と実際の空気流量の差に応答したスロットル板の直
線比例的管制が利用可能である。

第２ａ図に示したのは、気化器３３を試験室５４０頂部
に刺止的に取り付けた基本的な音速流気花器試験装置組
立体である。

試験室５４の内部には導管５６で真空源５１に連結した
臨界ベンチュリ５５が示しである。

成る単一な流れと単一なｌ圧にセットすることが要求さ
れる１つの試験点で気化器の試験が行われていることを
示すこの図に於いて、ベンチュリ５５が臨界状態即ち音
速の空気流速で作動するよう真空源５Ｔは充分に大きく
選択される。

この状態では、ある与えられた上流圧力に対して例えば
１．３Ｋｑ／ｍｉｎ （４１ｂｓ／ｍｉｎ ）といった
確定した空気流量が得られる。

空気流量が確定した後、気化器スロットル板６０が前述
したようなスロットル機構５３によって所望のマニホル
ド真空圧が得られるまで回転する。

臨界ベンチュリ５５を試験室５４の内部に刺止的に取り
付ける方法は米国特許第３５１７５５２号明細書に示さ
れている。

気化器を１点以上で試験するには第３図に示したように
数個の臨界ベンチュリが必要になるが、図には気化器か
らの流れを受入れる吸気孔６１と４個の臨界ベンチュリ
５５とを含む試験室５４が示されている。

米国特許第３５２４３４４号明細書に示されているよう
な単一の可変面積臨界ベンチュリ６２で４個の臨界ベン
チュリ５５を置き換えろことができる。

可変面積臨界ベンチュリ又は臨界ベンチュリの倒れかを
使用することは音速流が使用されることを意味するので
、ベンチュリ上流の絶対圧力は気化器中の真空圧に等し
く、従って真空圧の変化は絶対圧力の変化で指示され、
これは圧力受感部６３に感知されて絶対圧力発信器６４
により伝達される。

特殊な気化器を試験するためとか、原価問題のためうか
、気化器とは異なった品目について試験するためという
理由によって亜音速流を使用する必要があるときには、
真空圧の予備設定が気化器のスロットルを閉じた状態で
、圧力受感部１０２に結合した差圧発信器１０１からの
信号を利用して実施される。

亜音速流が使用されるときにはスロットル板の管制には
空気流量を指示する信号が利用される。

流量計測装置は第２ｂ図に示すように室９Ｔ中の気化器
上流に配置されている。

空気は吸入孔１００を通って室９７に入り、層流管６５
を通過し、導管９８を通過して気化器を側止的に覆うフ
ード９９内に入り、次に気化器３３を通過する。

亜音速流の場合は、層流管を横切る差圧が流量を決定す
る。

流量の変化を判定するには、差圧の変化が必要である。

これは差圧発信器Ｔ１に接続している圧力受感器７０の
読みで与えられる。

これ等の値は次に下記に述べる系統内で使用されろ。

変型例として、パルプ６６を亜音速ノズル１２０代りに
使用し、受感部７０で受感され差圧発信器７１で計算さ
れ発信された差圧を利用するようにすることも可能であ
る。

ここで理解すべきことは、第３図に示す４つの系統７３
の何れでも使用が可能で、且つ後述する系統はどれに対
しても同様に良好に作動することである。

流量測定系統１３として第４〜８図のブロック図に示す
ものは第３図に示した４つの系統のどれかが配置され使
用されているという意味である。

スロットル板の位置をセットするのに使用されろマニホ
ルド真空圧を見出すには、音速流の場合は管制室と給体
圧力発信器６４で計測した圧力との差がそのマニホルド
真空圧であるとみてよい。

亜音速流の場合のマニホルド真空圧は予め設定され、フ
ード９９内の圧力と試験室５４圧の圧力の差である。

第３，６図を参照すると音速流言−１ｌｌ系統７３はマ
ニホルド真空圧に対応し、且つ数字７４で示される電圧
信号を絶対圧力発信器６４から方向コンパレータ７６に
供給する。

方向コンパレータ７６はペルハウエル社（Ｂｅ ｌ ｌ
＆Ｈｏｗｅ ｌ ｌ Ｃｏ、）で製造された１９〜５
０１型等の現技術段階ではよく知られたものでよく詳細
を述べる必要はない。

所望の試験点は予め決定されている。

気化器に対する試験点は通常は前に述べたアイドル、ア
イドル近辺、スロットル１部間、およびスロットル全開
であり、気化器製造業者は各試験点に対して予め定めた
マニホルド真空圧での空気流量値と燃料流量値とを定め
ている。

試験系統はマニホルド真空圧と与えられた空気流量を再
現して気化器を通過する燃料流量を計測し、この流量を
設計値と比較して気化器が合格か否かを判定せねばなら
ない。

ここで問題となるのは必要な真空圧と空気流量の再現だ
けであるから、試験系統のそれ以外の部分の詳細は述べ
ない。

各試験点に対するマニホルド真空圧と空気流量とが与え
られたら、コンピュータ操作員は適切なプログラムによ
ってこの情報をミニコンピユータ７５に入れる。

この種のミニコンピユータは現技術段階でよく知られて
おり詳述しない。

本考案に適するコンピュータの例としてデジタルエキツ
プメント社（ＤｉｇｉｔａｌＥｇｕｉｐｍｅｎｔＣｏｒ
ｐｏ−ｒａｔｉｏｎ、Ｍａｙｎａｒｄ、Ｍａｓｓａｃｈ
ｕｓｅｔｔｓ。

ＵＳＡ）のモデルＦＤＰ−ｉ ｉがある。

情報が一旦コンピュータ中にプログラムされたなら、コ
ンピュータは２つの働きをする。

先ず第１に可変面積臨界ベンチュリ６２が使用されてい
るならば、ある特定の試験点で所望の空気流量を発生さ
せろようベンチュリのセット位置を決定する。

一連の臨界ベンチュリ５５が使用されているなら、コン
ピュータは所望空気流量用の適当な臨界ベンチュリを決
定して開にする。

同様に、層流管６５又は亜音速ノズルγ２が使用されて
いるときはその適当な組合せが選択される。

つぎの段階としてコンピュータは所望のマニホルド真空
圧に対応する基準電圧信号７４を供給する。

図示系統では絶対圧力発信器６４又は差圧発信器１０１
は、絶対圧力が計測されろときは圧力受感器６３、差圧
が計測されろときには圧力受感器１０２により感知され
ろ圧力に比例する信号を発信することにより、圧力の読
みが指示されることに注意する。

音速計測系統の場合、成る気化器に対する製造業者の規
格が、空気流量１時間０．９ Ｋｇ （２１ｂｓ ）真
空圧力４８３ｉ＋ｘ（１９ｉｎ）で１時間当りの燃料流
量が０．０９ Ｋｇ （０，２１ｂｓ ）であると仮定
する。

管制室中でのこの４８３間の真空圧は水銀柱２６７ｍｍ
（１０，５ｉｎ ）の絶対圧力に対応し、この読みを
与えろため、絶対圧力発信器は直流２ボルトを供給する
ものとする。

大気圧状態では絶対圧力発信器６４は水銀柱７６０１１
１（約３０ｉｎ）の読みを与えるため、直流５ボルトの
信号を出しているものとする。

図示した系統は環境条件が一定温度一定圧力に管理され
、従って温度又は圧力の変化の形管に対して修正する必
要がないような室内で使用されていると仮定する。

しかし、気化器試験を温度が広い範囲で上下するような
環境で実施する場合には温度受感器を流れ計測装置上流
に配置して空気流量の計算には温度を考慮する必要があ
る。

このような温度受感器を使用することも本考案の範囲に
含まれる。

図示実施例において、臨界ベンチュリを空気流量１時間
０．９に９を発生する点まで開くと、圧力受感器６３が
感知する圧力は著しく低下する。

圧力は例えば絶対圧力水銀柱２５４ｉ＋ｍ（１０ｉｎ）
まで低下し、例えばローズマウントエンジニアリング社
（ＲｏｓｅｍｏｕｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌＭ
ｉｎｎｅａｐｏｌｉ ｓ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ、ＵＳＡ
）で製造した１３３１シリーズの圧カドランスジューサ
の如き絶対圧力発信器は、以前に５ボルトであった電圧
を１．６６ボルトに代える。

この電圧信号７４が方向コンパレータ７６に導入される
。

方向コンピュータＴ６内で、アナログ信号の形の１．６
６ボルトの信号が、コンピュータＴ５により供給される
基準電圧と比較される。

前述のようにコンピュータ７５は水銀柱２６７１ｍ （
１０，５ｉｎ）絶対圧力の所望マニホルド真空圧力に対
応する基準電圧として直流２ボルトを供給する。

アナログ信号はこの基準電圧よりも低いので、気化器の
スロットルは開にならねばならず、従って方向コンパレ
ータはステップモータトランスレータ７９に信号を送る
。

このトランスレータとしてはスーハーエレクトリック社
（ＳｕｐｅｒＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａｎｙＢｒｉｓ
ｔｏｌ ｔｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ、ＵＳＡ）Ｈのタイ
プＳＴＭ１８００等が適している。

ステップモータ４２は前述した通り、駆動機構５３を経
て気化器３３と結合している。

ステップモータは気化器スロットル板を開き始める。

スロットル板が開くとマニホルド真空圧が低下する。

絶対圧力発信器は新しい電圧信号を方向コンパレータに
送る。

トランスレータ７９がステップモータ４２を管制して気
化器スロットルを約３°開きそこで電圧信号を基準信号
と比較したとすれば圧カドランジューサからのアナログ
電圧信号は以前の１．６６ボルトではなくて例えば約１
．９０ボルトになり、気化器スロットルは所望位置に接
近していることがわかる。

実際問題として、第５図に示した簡単な系統では、方向
コンパレータ７６はトランスレータγ９にスロットルを
開又は閉にする信号を送るだけで、トランスレータγ９
はステップモータ４２を均一速度で駆動させ、その間、
基準電圧とアナログ電圧とは連続的に比較されている。

基準電圧とアナログ電圧が等しいときは方向コンパレー
タ１６はモータトランスレータ１９にステップモータ４
２を停止させる信号を送り、その後に気化器試験が開始
される。

図示説明した流れ管制系統は甚だ優れた装置であり、流
量の要求が比較的小さい個所に活用され、気化器を通じ
て所望の空気流量とマニホルド真空圧を再現する迅速で
精度の高い技法を提供する。

しかし、大容量の気化器テストスタンドに使用するには
、その性能はまだ充分ではないが、これはステップモー
タの速度が単一であるため、気化器の試験点の間を移動
するのに長時間かかるからである。

それ故試験点間の移動を促進し、且つテストスタンドの
作業能力を増加する技法が探究された。

速度増加を達成するため、ステップモータの速度を系統
中の誤差に比例させるような技法が見出された。

この「誤差」という言葉は、任意の時期にコンピュータ
Ｔ５により供給される基準電圧と圧力発信器６４により
供給されるアナログ電圧信号の値との間に存在する差の
絶対値を意味する。

すなわち基準電圧からアナログ電圧を引いた値の絶対値
が「誤差」である。

第６図を参照すると、附加的に誤差計算機が設けられて
おり、これは例えばペルハウエル社の製造になる３０１
型等の加算器８０と電圧周波数変換器８１とから成る。

電圧周波数変換器は技術上よく知られたもので、詳細説
明しない。

電圧周波数変換器としてはペルハウエル社製造のタイプ
１９−２１２電圧周波数変換器モジュールが適している
。

例示のために、真空圧４８３１ｎ（１９ｉｎ）即ち絶対
圧力水銀柱２６７＋ｙｘ （１０，５ｉｎ ）で１時間
に０．０９に９の燃料を気化器に流すものと仮定しよう
。

この状態ではコンピュータＴ５は直流２ボルトの基準信
号を方向コンパレータ７６に供給する。

試験の開始点において、絶対圧カドランジューサ６４は
直流５ボルトの電圧信号Ｔ４を方向コンパレータ７６に
送る。

コンピュータは１時間当り０゜９に９の空気流量が気化
器３３を通って流れろように適切な信号を供給する。

絶対圧カドランジューサ６４は５ボルトのアナログ信号
を方向コンパレータ１６に供給し続ける。

空気が気化器を通って流れろように可変面積臨界ベンチ
ュリ６２を開くと絶対圧力は約２５４關水銀柱まで大巾
に低下し、１．６６ボルトのアナログ電圧信号が方向コ
ンパレータγ６に供給されるようになる。

基準電圧の方がアナログ信号より高いので、流れを増加
させるように気化器スロットル板を開かねばならない。

方向コンパレータＴ６は従ってモータトランスレータ７
９に信号を送り、ステップモータ４２は気化器スロット
ル板を開く。

ステップモータがスロットル板を開き始めると同時に、
アナログ信号と基準信号との間の誤差が計算される。

この場合、アナログ信号１゜６６ボルトから基準信号２
．００ボルトを引いた差の絶対値は０．３４ボルトにな
る。

この０．３４ボルトの誤差が電圧周波数変換器８１に導
入されろ。

後述するように、電圧周波数変換器８１は広い値の範囲
で利用できる。

説明のため、電圧周波数変換器は出力１０００対１のも
のとする。

すなわち０．３４ボルトの電圧は３４０Ｈｚの周波数の
パルスに変換される。

僅少な時間単位で考えれば、電圧周波数変換器８１は０
．３４ボルトの電圧によって１／１ｏ秒ごとに３４のパ
ルスを発生する。

この３４のパルスがステップモータトランスレータＴ９
に送られ、気化器スロットルを例えば１パルス毎に０．
０９°従って３４パルスに対して３″回転させる。

気化器スロットル板のこの３°の動きは第５図に示した
単一速度装置のもの上り伺倍か迅速で、従って試験点間
を移動する時間を大きく短縮する。

スロットル板が３°動くと気化器を通過する空気流量が
増加し、これにより絶対圧力は例えば２５４醋水銀柱か
ら２６４ｍｍ（１０，４ｉｎ ）水銀柱まで上昇し、絶
対圧カドランジューサ６４により供給されるアナログ電
圧は１．９０ボルトまで上昇する。

これは連続した経過であるから、電圧は再び方向コンパ
レータに入り、そこで誤差が加算減算機８０で算出され
ろ。

基準電圧はまだこのアナログ電圧より高いので、方向コ
ンパレータは再び気化器スロットルを開く信号を出す。

信号はステップモータトランスレータ７９に送られステ
ップモータ４２を駆動する。

誤差が同時に計算されるがこのとき、基準電圧２．００
ボルトとアナログ電圧１．９０ボルトとの差００１０ボ
ルトになる。

これが電圧周波数変換器８１によって１００Ｈ２の出力
に変換され、１／１ｏ秒間に１０個のパルスがトランス
レータ７９に供給され、ステップモータ４２はスロット
ルを更に０．９Ｍ＜。

流量管制器７３を通過する空気流量が再び増加し、給体
圧力が２６８ｍ１Ｅ（１０，５５ｉｎ ）水銀柱まで上
昇し、絶対圧力発信器６４により供給される電圧は２．
０５ボルトに変化する。

２゜０５ボルトの電圧信号は方向コンパレータγ６に供
給され、コンパレータ７６はアナログ電圧が基準電圧よ
り高いことを感知し、ステップモータトランスレータ７
９に指令してステップモータ４２に気化器スロットルを
閉じるように指示する。

方向コンパレータの作動と同時に誤差計算機８０は基準
電圧とアナログ電圧との差の絶対値を算出する。

この場合、０．０５ボルトが電圧周波数変換器８１によ
り５０Ｈｚの出力に変化する。

１／１のの時間中において５個のパルスがステップモー
タトランスレータ７９に供給され、ステップモータ４２
は気化器のスロットル板６０を機構５３を介して０．４
５鞠じる。

気化器スロットル板を閉じることによって流量管制器１
３を通過する空気流量とその中の絶対圧力２６６．６５
ｉ！ｉＩ（１０，４９ｉｎ ）まで減少し、絶対圧力発
生器６４により供給されろ電圧信号７４は対応して減少
する。

上述のように、気化器試験が開始され第１の試験点に向
って調整されるとき、スロットル板６０の動きは最初は
非常に早く、所望の試験点に近づくにつれ誤差に比例し
て遅くなる。

本考案のこの特徴により試験点の位置決めに際して試験
点間の移動行程の大部分において気化器スロットル板６
０が非常に早く動くという著しい効果が得られるが、試
験点に近づくにつれ減速し試験点を完全に行きすぎるこ
とのないように、すなわち第５図の系統では起るかも知
れないスロットル板が絶えずその所望位置の両側に行き
すぎて、決して試験点に達しないとようハンティング状
態を防止することが望ましい。

電圧周波数変換器８１の変換比率を注意深く選択するこ
とにより、例えば１０対１といった小さい変換比を選択
することで、所望のマニホルド真空圧にゆっくりと接近
し行きすぎないようにすることができる。

電圧周波数変換器８１の変換比は各特定の気化器ごとに
選択される。

前述具体例において、気化器スロットル板６０が０．４
５°閉じた結実現存する２ ６６．６５關（ＩＱ、４９
ｉｎ）水銀柱の絶対圧力によって電圧信号７４が絶対圧
力発信器６４から方向コンパレータ７６に送られる。

この電圧信号は直流１．９９ボルトであるとする。

方向コンパレータは基準電圧がこの電圧信号より高いこ
とを見出し、ステップモータトランスレータ７９に信号
を供給し、スロットル駆動機構５３を介して気化器スロ
ットル板６０を開くようにステップモータ４２が駆動さ
れる。

同時に誤差計算機８０が誤差を直流０．０１ボルトとし
て算出し、電圧周波数変換器８１が１ＯＨｚの出力に変
換する。

’ ／１０秒の期間に１つのパルスがステップモータト
ランスレータＴ９に供給され、スロットル板６０を０．
９°開く。

これにより流量管制器７３を通過する空気流量が増加し
、その中の圧力を所望の２６６．７０ｍｍ （１０，５
０ｉｎ）水銀柱とし、アナログ電圧は直流２．００ボル
トとなる。

このアナログ電圧は基準電圧に等しいので、方向コンパ
レータＴ６はステップモータトランスレータに気化器ス
ロットル板を開く方向の信号を送る。

しかし、誤差はゼロであるからステップモータトランス
レータＴ９にはパルスは供給されず、気化器スロットル
板は定常状態で停止する。

このようにして、気化器スロットル板の移動速度が試験
点間を移動する期間、初期は従来の空気式或いは電気式
系統よりもはるかに早いが、試験点に近づくと誤差に比
例して速度が低減し、オーバーシュートが最少で、且つ
ハンティングが殆んどなく試験点に早く達することので
きるコンピュータ制御の運用条件再現系統が考案された
。

ところが、前述した従来の空気式系統ではあるスロット
ル板位置、たとえば７０°の位置で与えられろマニホル
ド真空圧を得るためには、空気式スロットル位置決め装
置が非常にゆっくりと作動する単一速度装置であるため
適切な試験点に到達するのに３０秒くらいかかった。

スロットルの作動速度が２段になっていた従来の電気式
運用条件再現系統でも大してすぐれてはいなかった。

本考案によればコンピュータ制御の可変速度スロットル
位置決め装置によって約５０％短縮した時間で試験点に
至１１達する。

本考案の系統は何かの理由で必要が生じたなら、手動で
操作することもできる。

第７図に示す系統と第５図の系統との相違は手動操作の
ポテンシオメータ８５がコンピュータ７５０代りに設け
られている。

操作員はポテンシオメータに２ボルトの基準電圧をセッ
トし、流量管制器７３を所望の空気流量に手動でセット
する。

それ以外の作動は第５図と同様で、ステップモータトラ
ンスレータ７９が単一速度でステップモータ４２を制御
する。

ステップモータ４２の比例管制を行う手動操作系統を第
８図に示す。

操作員は２ボルトの基本電圧をポテンシオメータ８５に
セットし、流量管制器Ｔ３を通過する所望の流量を手動
でセットする点は第７図と同様である。

必要ならば、第６図の比例式流量管制系統は第４図に示
したように簡素化することができる。

この場合、コンピュータ８６は基準電圧を供給して流量
管制器７３を通過する所望の流量をセットするだけでな
く、誤差計算機８０および電圧周波数変換器８１０機能
も持つものとする。

第４−８図に示した各系統に於いてステップモータは気
化器駆動機構５２に直結した標準ステップモータである
として説明した。

しかし各系統に於いて、ステップモータ自体の機械的利
得を追加することによって試験点間の移動を早くできる
。

すなわち、気化器スロットル板を開くことをステップモ
ータ回転角度について均等としないことである。

しかし、どこで機械的利得を与えるかを決定すること、
および機械的利得を発生するスロットル駆動機構を設計
することが大きな問題点となった。

アイドル、アイドル近辺といった流量が非常に低い点で
は微細な調節を行わねばならない。

すなわち、スロットル板の管制を綿密にせねばならず、
前述ステップモータによる比例式管制以上の追加利得を
求める必要がない。

しかしスロットル１部間、およびスロットル全開点では
それほど微細な調節を必要とせず、且つアイドルおよび
アイドル近辺試験点からスロットル１部間および全開試
験点に到るために大きいスロットル板の回転角度が必要
とされる。

ステップモータの単位回転角度当りの気化器スロットル
板の運動速度の大きいことが時間節減が大きく決定的な
利点になるのは、スロットル１部間および全開の試験点
に移動するときである。

最初にバネ荷重をうけた平歯車で中心からずれた位置に
孔をあげたものが試験された。

しかし歯車は噛み合わないか又は噛み合いが強すぎて適
切な気化器スロットル板管制能力が得られず不満足であ
った。

更に検討した結果、楕円形のカムによって前述平歯車の
問題を解決し所望の機械的利得が得られることが判り、
細い線で互に結合した１対の楕円形カムで気化器スロッ
トル駆動機構５３を駆動することを試みた。

第１２図に示したようにこの技法によってスロットル板
の非常に精密な管制と機械的利得が得られた。

たとえば精密な調節が必要なアイドル状態ではステップ
モータが１０′″変化するとスロットル駆動機構の位置
は５°変化する、すなわち、ステップモータが１度回転
するごとに気化器スロットル板は１／２度動く。

スロットルが全開又はその近くでは、ステップモータの
動き１度に対してスロットル板の動きは２度である。

前述したものに比べて試験点間の移動が非常に早く、ス
ロットル全開試験点まで極めて迅速に到着できる。

前述実施例に於いてステップモータは気化器スロットル
駆動機構５３に直結させた標準型のモータであると仮定
した。

この種のステップモータとしてはスーペリャエレクトリ
ック社（ＳｕｐｅｒｉｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａ
ｎｙＢｒｉｓｔｏｌ、Ｃｏｎｎｅｃ−ｔｉｃｕｔ、ＵＳ
Ａ）製造のタイプＨ８−５０−Ｐ３Ｓｌｏ−８ｙｎ等が
適している。

このモータは約１００対ｌの機械的利得をもつ内部遊星
歯車を含んでいろ。

例えばステップモータ４２はモータトランスレータ７９
から供給されろ各パルスごとに１．８度回転し、遊星歯
車１０５からの出力はスロットル板０．０１８度回転さ
せる。

本考案の系統では最大速度のときにアイドルからスロッ
トル全開までの９０″を１７秒間で作動することが可能
である。

２０対１の機械的利得をもつ遊星歯車１０５を使用する
と、作動速度が増加するが、モータトランスレータ７９
から供給される各パレスごとにスロットル板を０．０９
９度回転せることになり、アイドルおよびアイドル近辺
の流量点では適切な調節が困難となる。

ステップモータのステップ量を１／２とするモータトラ
ンスレータ１９を使用すると、ステップモータの運動は
各パレスごとに１．８°から０．９°に変化する。

このようなモータトランスレータはシグマステップモー
タハントブソク（ＳｉｇｍａＳｔｅｐｐ−ｊｎｇｍｏｔ
ｏｒＨａｎｄｂｏｏｋ、Ｓｉｇｍａ Ｉｎｓｔｒｎ−ｍ
ｅｎｔｓ、Ｉｎｃ、Ｂｒａｉｎｔｒｅｅ、Ｍａｓｓａｃ
ｈｕ−ｓｅｔｔｓ ＵＳＡ、１９７２）の２５頁以下に
述べられており、スカンス社（Ｓ ｃ ａ ｎ ｓ Ａ
ｓ５ｏｃ １ａｔｅｓＩｎｃ、Ｌｉｖｏｎｉａ、Ｍｉｃ
ｈｉｇａｎ 、ＵｓＡ）で製造したモデルＡ３０００３
として購入可能である。

しかしこのモータトランスレータを使用しても、ステッ
プモータの角速度は変化せず、その管制が精密になるだ
けである。

そこで２０対ｌの比を持つ内部遊星歯車１０５をもった
ステップモータ４２が使用される。

前述したものに比してこのモータトランスレータと、非
線型機械的利得とによる利点は明白であるが、その理由
はアイドル流量点での調節は１パルス当り０．０２２度
、スロットル全開での調節はｌパルス当りｏ、ｏｓｓ度
であり、且つスロットル全開点まで迅速に到達できろた
めである。

本考案の系統で楕円形カムのない場合はアイドルからス
ロットル全開まで１７秒で達したのに反して、楕円形カ
ムによる非線型の機械的利得を有する系統では同じ作動
が３゜５秒で可能になる。

すなわち略５倍も早い。

気化器試験作業の多量実施に際し、このように時間節減
が著しいことはまさに顕著な進歩である。

第９．１０図においてステップモータ４２はフレーム部
材８７上に取り付けられ、部材８７は気化器テストスタ
ンド上に取り付は可能である。

ステップモータ４２の回転軸８８にはクラッチ組立体８
９が駆動的に結合されている。

クラッチ組立体は第１楕円形歯車９０に結合されている
。

第１楕円形歯車９０はフレーム部材８７に取り付けられ
た回転軸９２に回転可能に取り付けた第２楕円形歯車９
１と駆動的に噛み合っている。

歯車９１にはアダプタ板９３が固定されており、それに
ピン９４が取り付げられる。

ピン９４は第２図に示したスタッド５２に該当するもの
で、気化器スロットル板６０を動かすために気化器スロ
ットル駆動機構５３と係合する。

第１１図に示した変形例ではステップモータ４２とクラ
ッチ組立体８９が同軸でない。

この場合、ステップモータとクラッチは１対の平歯車９
５．９６で駆動結合されろ。

楕円形歯車９０が歯車９６とは反対側に取り付けられ、
スタッド５２を取り付けた第２の楕円形歯車９１と駆動
結合している。

必要ならば第２図に示すようにスタッド５２は独立した
クランク４９に取り付けてもよい。

楕円形歯車から得られる機械的利得をもつと線図式に示
したものが第１３−１６図に示される。

第１３図は第１楕円形歯車９０と第２楕円形歯車がその
動きはじめ、即ち気化器スロットルがアイドル位置にあ
るときの相互関係を示している。

第１４図は気化器スロットル板がすこし開いたアイドル
条件に近いときの２個の楕円形歯車９０９１の位置を示
す。

第１２図のＡ点に示したように、歯車９０が３０°回転
したとき歯車９１は１５゜動いただけである。

第１５図は歯車９０が気化器スロットルの全閉位置から
遠ざかるにつれ、歯車が楕円形であるために機械的利得
が歯車９１の動きに現われ始めろことを示す。

第１２図のＢ点は歯車９０が４５°回転すると、第２の
楕円形歯車は３０’の位置にあることを示す。

すなわち歯車９１が最初の１５度を動くためにはステッ
プモータの回転３０’が必要であり、ステップモータの
回転角度２あ−スロットル板の１°に相当する。

スロットル板が次に１０度開くにはステップモータの回
転は１５度でよい。

第１２図を参照するとステップモータが７０度から８０
度の位置に動（とき、ステップモータが１度回転すると
スロットル板は２度開く。

従ってアイドルで要求される非常に微細な調節が得られ
ろと同時に、スロットル板の非常に早い動きも全開位置
附近で与えられる。

上述の如く本考案により前述した考案の目的と数多くの
追加利点が達成されろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施に適した気化器テストスタンドの
斜視図、第２図は第１図の部分側面図、第２ａ図は音速
流計測装置を使用した基本的な気化器テストスタンドの
概略図、第２ｂ図は属音速流装置を使用した気化器テス
トスタンドの部分概略図、第３図は本考案に使用し得る
流れ発生装置の４つの型、即ち絶対圧力発信器と組合せ
た可変面積臨界ベンチュリ、絶対圧力発信器と組合せた
臨界ベンチュリ、差圧発信器と組合せた層流管、および
差圧発信器と組合せた亜音速ノズルをそれぞれ含む装置
の概略図、第４図は本考案による１つの系統のブロック
図、第５図は本考案による系統の変形例を示すブロック
図、第６図は本考案による系統の別の変形例を示すブロ
ック図、第１図は第５図に示す系統の変形例を示すブロ
ック図、第８図は第６図の系統の変形例を示すブロック
図、第９図は気化器スロットル駆動管制装置の立面図、
第１０図は第９図に示す装置の後面図、第１１図は第９
図の変形例を示す平面図、第１２図は気化器スロットル
板移動角度とステップモータ回転角度との関係を示すグ
ラフ、第１３図は第９図の装置に使用された楕円形歯車
の始動又はスロットル閉位置にあるときの立面図、第１
４図は第１３図の歯車がアイドル近傍位置にあるときの
関係を示す立面図、第１５図はスロットル板の中間角度
位置において示す第１３．１４図と同様な立面図、第１
６図は気化器スロットル全開位置において示す第１３−
１５図と同様な図。 図において、２９は気化器テストスタンド、３０は空気
流量計、３１は燃窒比計、３２はマノメータ、３３は気
化器、３５は接手、３９はソレノイド、４１はクランプ
鈎、４２はステップモータ、４３はクラッチ、４７，４
８，９０，９１は楕円形歯車、４３．８９はクラッチ、
５４は試験室、５７は真空源、５５は臨界ベンチュリ、
６０は気化器スロットル板、５３はスロットル駆動機構
、６２は可変面積臨界ベンチュリ、６３ 、１０２は圧
力受感器、６４は絶対圧力発信器、１１゜１０１は差圧
発信器、６５は層流管、１２は亜音速ノズル、７・３は
流量測定系統、γ４は電圧信号、７６は方向コンパレー
タ、７５はコンピュータ、７９はステップモーメト２ン
スレータ、８０は加算減算機、８１は電圧周波数変換器
、８５はポテンシオメータ、８Ｔはフレーム部材、９３
はアダプタ板、９５．９６は平歯車。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステップモータと、該ステップモータの出力軸に取付け
   られた遊星歯車と、一方が該遊星歯車に連結され他方が
   気化器のスロットル板に接続された一対の楕円形歯車と
   、前記ステップモータに接続されて該ステップモータを
   制御するステップモータトランスレータと、方向コンパ
   レータを介して前記ステップモータトランスレータに命
   令信号を送るコンピュータとを備えて成る気化器スロッ
   トル駆動機構。