JPS6050979B2 - 可変ベンチユリ型気化器の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料を吸引する吸気通路内のベンチユリ部の開
口面積をピストンのリフト変化により可変になるように
形成した可変ベンチユリ型気化器（以下ＳＵ型気化器と
いう）に関し、特に排気組成を感知する測定子信号によ
り該気化器のピストンのリフトを制御し、該機関に供給
される混合気の空燃比を制御する装置に関する。

ＳＵ型気化器においては、機関の無負荷運転から全負荷
運転に至る広範囲な運転域に亘り、ニードル弁１本で燃
料を計量する（特開昭４９−５４７３０号公報参照）。

このため、吸気量の少ない無負荷運転時或いか車速９０
に９／れ以下の低負荷中速運転時に、ピストンロッドと
そのガイドの摺動部との摩擦などの影響に円滑にピスト
ンが上下動（リフト変化）しない場合がある。そのため
、このような吸気量の少ない運転域で混合気の空燃比が
乱れ、大気汚染や運転性の悪化原因となつている。本発
明はかかる不具合を改善したもので、排気組成を感知す
る測定子信号によりＳＵ型気化器のピストンの作動負圧
を制御し、もつて機関に供給される混合気の空燃比を安
定的にフィードバック制御する。し力士このうち特に機
関の全運転域をたえずフィードバックにより空燃比制御
することは、装置の耐久性を著しく悪化させ、構造が複
雑になつてコスト高を免れないことから、高出力運転時
（高速又は高負荷運転時）に該測定子の信号によるフィ
ードバック制御を停止すると共に、ピ・ストン作動負圧
を大気に開放する電磁弁を閉制御してピストン作動負圧
の大気による希釈を低減するようにした空燃比制御装置
を得ることを目的とする。以下に本発明の実施例を図面
に基づいて説明す・る。

第１図において１はＳＵ型気化器、２はエアクリーナ、
３は機関、４は吸気通路、５は絞弁である。

絞弁５の上流側吸気通路４にはベンチユリ６が形成され
る。該ベンチユリ６は下側に固定ベンチユリ形成部６ａ
１上側に可変ベンチユリ形成部６ｂから成る。固定ベン
チユリ形成部６ａには燃料ジェット７が開口し、該ジェ
ット７の可変ベンチユリ形成部６ｂのニードル弁８が挿
通され、その上下動によつてジェット７の開口面積を増
減する。このジェット７は、公知のように一定レベルの
液面を有する燃料室（図示せず）と連通する。可変ベン
チユリ形成部６ｂはピストン室内を上下動するピストン
９によつて形成され、その上下動は上側ピストン室１０
ａ内に透孔１１を通じて導かれたベンチユリ負圧（作動
負圧）の大小と、ピストン９を下方に押す戻しばね１２
とピストン９の自重とのバラスで上下動（リフト変化）
し、ピストンロッド１３力幼イド１４内を案内されて摺
動する。下側ピストン室１０ｂは通路２２を介してエア
クリーナ２内に連通し大気圧となつている。上側ピスト
ン室１０ａは大気連通路１６を介し電磁弁１７により大
気開放口１８に開閉自在に接続される。前記電磁弁１７
は、その通電励磁により励磁性金属からなる弁３１を吸
引して、該弁３１に付着しているシール部材３２ｂを大
気開放口１８から離間させてこれを開放し、逆に非通電
消磁時には戻しばね３１ａのスプリングカにより弁３１
を大気開放口１８に圧着してこれを閉鎖する公知のソレ
ノイド式である。又１９は機関３の排気路、２０は排気
路１９に設けられた排気組成を感知する酸素、一酸化炭
素等の測定子、２１は測定子２０及び後述するスイッチ
Ｓ２からの入力信号を制御して、出力信号を出す制御器
て、電磁弁１７はこの制御器２１の出力信号で作動する
。電磁弁１７は大気開放口１８の通路を所定周期の時間
幅で開閉制御して上側ピストン室１０ａの圧力を制御す
る。大気連通路１６には、上側ピストン室１０ａのベン
チユリ負圧制御を精度良く行うため、オリフィス２３を
設けている。尚図面では電磁弁１７は大気開放口１８に
フィルタ２６を設けているが、大気連通路１６を電磁弁
１７を介してゴム管などで機関エアクリーナ２の浄化側
へ連通しても良い。Ｓ１は運転時閉じる点火スイッチ、
Ｓ２は、機関運転状態を感知して開閉するスイッチ（機
関運転状態検出手段）で、その信号としては車速、絞弁
開度、サーマルリアクタ及び触媒の温度、機関回転数、
変速機ギヤ位置等の１つ、又は複数を組合めせることが
できるがこの場合は低出力時に閉じ、高出力時開くもの
とする。次に本発明の作用について説明する。機関３が
運転されると、吸気は第１図の実線矢印のように流れ機
関３に供給される。

この際、ベンチユリ６に略一定の負圧が発生し、燃料は
燃料ジェット７とピストン９の底部即ち可変ベンチユリ
形成部６ｂのニードル弁８の隙間から吸い出され空気と
共に混合して混合気を形成する。ここにおいて注意を要
するのはピストン９の側部９ｂに破線矢印方向に吸気通
路４内の負圧によるモーメントＭが作用しピストンロッ
ド１３がそのガイド１４を閉じるため、摩擦力によりピ
ストンの円滑な上下運動が妨げられ、混合気の空燃比制
御に狂いが生じる原因となることである。これはピスト
ン９が低リフトの場合、即ち吸気通路４内において、ピ
ストン側部９ｂが吸気通路内に半分以上突き出し受圧面
積を多く有する場合モーメントＭが大きくなるためであ
る。そこで本発明ではこのような空燃比制御にばらつき
が生じる低出力運転領域では上側ピストン室１０ａに導
入する大気を電磁弁１７により制御して上側ピストン室
１０ａ内の作動負圧を強制的に変化させることによりピ
ストン９を移動させ、以てベンチユリ６部の負圧を変化
させ、燃料供給量を増減させて、所定の空燃比に制御す
る。

これを詳述すると、電磁弁１７の作動は、排気中の組成
（例えば０２，Ｃ０）を感知し、信号を出す測定子２０
及びスイッチＳ２から送られる信号を入力とする制御器
２１の出力信号により制御される。今非通電により戻し
バネ３１ａのスプリング作用で電磁弁１７が閉じている
楊合の機関空燃比を、吸気量が比較的少ない車速９０ｋ
ｇ／ｈ以下で理論空燃比より希薄な１５〜１６になり、
かつ吸気量が比較的多い車速９０ｋ９／ｈ以上で理論空
燃比より濃い側にセットされるようにニードル弁８の形
状を選定して予め定めておく。そして例えは制御目標値
としての所定空燃比を制御器２１によつてガソリンの理
論空燃比１４．８に設定したとすると、測定”子２０の
検出信号により希薄側から理論空燃比１４．８に達する
まで電磁弁１７が作動し大気連通路１６を開く時間の割
合を増大した所定周期て開閉して上側ピストン室１０ａ
に大気を導入する。このため該ピストン室１０ａ内の作
動負圧が弱まり、ピストン７が下がつてベンチユリ開口
面積を小さくし燃料の吸い出し負圧を大とすることによ
り燃料の流出量が増え、これにより空燃比が濃側に移行
するよ制御される。反対に機関空燃比が１４．８より濃
くなつた場合は測定子２０の検出信号により電磁弁１７
が制御器２１の信号によつて直ちに大気連通路１６の閉
時間の割合を増大した所定周期て開閉し、上側ピストン
室１０ａの負圧を高めて、ピストン９を上昇させ、ベン
チユリ６部の燃料吸い出しを小として、所定空燃比１４
．８に戻す。（尚スイッチＳ１とＳ２はこの場合低負荷
運転であるため閉じている。）以上の作動を周期的に繰
り返し行うことより、常に機関空燃比は所定値に保持す
ることができ、従来吸気量が少なく空燃比の変動が生じ
易い、比較的低負荷中速運転時の空燃比を簡単に制御で
きる。

しかしながら、以上のような特性を有するこの空燃比制
御であつてもこれを機関の全運転域に亘り常に行うこと
は、測定子２０、制御器２１、電．磁弁１７の空燃比フ
ィードバック系の耐久性を著しく悪化して好ましくない
。

特に測定子２０は熱に弱く、排気温度８００℃以下の条
件での使用が望まれる。又、電磁弁１７は低振動数５０
〜１０００Ｈｚで、できるだけ短時間開閉することが、
ピストン９の上下動の微調整と燃料供給の安定化を確保
するために望まれる。しかも、吸気量の多い車速９０ｋ
９／ｈ以上の高出力運転時（高速又は高負荷運転時）は
、ピストン９のリフト量が吸気通路４の内径の１／２以
上になるため、受圧面積が小さくなり吸気通路４内の負
圧によるモーメントＭが小さくなり、ピストン９が円滑
に上下動し易くなるため、強制的にピストン９を上下動
しなくても良好な排気組成及び運転性が得られる。従つ
て本実施例ては空燃比制御装置のフィードバック系の作
動を吸気量の多い車速９０ｋ９／ｈ以上の高出力運転時
にスイッチＳ２を開くことにより停止するようにする。

このときスイッチＳ２が開くと、弁３１はこれに係合す
る戻しバネ３１ａの弾力によりシール部材３１ｂを圧着
して閉じ大気連通路１６を閉制御する。当該高出力運転
時は吸気量が多くベンチユリ６部の負圧が低出力運転時
よりも大きいため、透孔１１を介して上側ピストン室１
０ａに導入される負圧が大となり、ピストン９のリフト
（上昇）量が大となる。このピストンリフト量に対応す
るニードル弁８の外径を小径にして濃混合気を生成する
ように設定したことにより、出力の向上を図り、電磁弁
等フィードバック制御手段の耐久性を改善しかつその分
装置が簡単化されてコスト高を防止できる。なおこのス
イッチＳ２は電磁弁１７と制御器２１の通電を遮断する
ように又は公知の如く制御器２１内回路に配設するよう
にすることもできる。

又、空燃比制御装置の作動スイッチの組合わせは、第２
図に示すように、機関温度又は吸気温度が低いとき開く
温度スイッチＳ４と、高絞弁開度のとき開く絞弁開度ス
イッチＳ３と、一定車速又は機関回転数で開く速度スイ
ッチＳ２を直列に設けても良い。以上本発明実施例のフ
ィードバック作動状態を次表及び第３図にまとめて示す
。本実施例の作用は上述のようであるが、その他の部分
の特徴を次に列挙しておく。

本実施例ては容積が大きい上側ピストン室１０ａの圧力
を制御するから、電磁弁１７の開閉に伴う圧力変動は極
力低減でき、かつピストン９の鍔部９ａ全体に圧力を作
用できるため、ピストンロッド１３とそのガイド１４に
局部的な無理なりが作用せず、安定した空燃比及び耐久
性が確保できる。又、上側ピストン室１０ａに連通する
大気連通路１６にオリフィス２３設けてあるため、電磁
弁１７を通る空・気の計量を精度良くでき、かつ電磁弁
１７の開閉に伴う圧力変動を極力低減でき、以てピスト
ン９の上下運動を一層円滑にすることができる。以上の
ように本発明によれば機関運転状態検出手段と、機関の
排気組成を感知して信号を出す測定子と、前記検出及び
測定信号を制御して出力信号を出す制御器と、その出力
信号で作動する電磁弁とで空燃比制御のフィードバック
系を構成し、ＳＵ型気化器のピストン作動負圧すなわち
ピストン上下動を制御することにより低出力時機関に供
給する混合気の空燃比を精度良く制御できると共に、高
出力運転時空燃比のフィードバック系の作動を停止し、
かつ前記電磁弁を閉制御するようにするから、比較的空
燃比が一定化Ｌ易い高出力運転時に電磁弁の作動を停止
して空燃比制御装置の耐久性を向上てきる。また高出力
時に電磁弁を閉制御し空燃比を濃化する構成にすれば、
未燃成分等の生成により燃焼温度ひいては排気温度が低
下して、排気路にＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを同時に浄化する
三元触媒を使用する場合には、該触媒の耐久性を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部断面図、第２図は空燃
比制御装置の作動スイッチの組合せの他の実施例を示す
回路部分図、第３図は空燃比制御装置の作動域を示すグ
ラフである。 １・・・・・・ＳＵ型気化器、６・・・・・ベンチユリ
、６ｂ・・・・可変ベンチユリ形成部、９・・・・・ゼ
ストン、１０ａ・・・・・上側ピストン室、１１・・・
・・・透孔、１２・・・・・戻しばね、１３・・・・・
ゼストンロツド、１４・・・ガイド、１６・・・・・大
気連通路、１７・・・・・・電磁弁、１９・・・・・・
排気路、２０・・・・・・測定子、２１・・・・・制御
器、Ｓ１・・・・・点火スイッチ、Ｓ２・・・・・・機
関回転速度、出力惑知スイッチ、Ｓ３・・・・・・絞弁
開度スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気通路内に臨むピストンのリフト変化
   により可変ベンチユリ部を形成し該可変ベンチユリ部を
   介して内燃機関に混合気を供給する可変ベンチユリ型気
   化器において、該機関の運転状態を検出する手段と、機
   関の排気組成を感知して信号を出す測定子と、前記検出
   手段及び測定子の信号を制御して出力信号を出す制御器
   と、その出力信号で作動し、該気化器のピストンの作動
   負圧を大気に開放する通路を開閉することによりピスト
   ンのリフトを制御する電磁弁と、で空燃比のフィードバ
   ック系を構成し、前記制御器を、低出力運転時に内燃機
   関に供給する混合気の空燃比を該測定子の信号により前
   記電磁弁を開閉して目標値にフィードバック制御し、か
   つ高出力運転時には前記フィードバック系の作動を停止
   すると共に前記電磁弁を閉制御するように構成したこを
   特徴とする可変ベンチユリ型気化器の空燃比制御装置。