JPS6234940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン、特に火花点火内燃機関に供
給する空気燃料混合気の調製制御方法と装置とに
関するものである。

ポーランド特許出願Ｐ―192084号、Ｐ―193026
号、Ｐ―195961号、Ｐ―197978号（対応日本国特
許出願昭和52年第101778号）において空気燃料混
合気の調製制御方法と装置とが開示されており、
同時にこれら方法と装置とは提案方法の要旨と問
題点の実際的解決策に関する限りは本発明の主題
と最も関連のある要素部品の改善についても開示
している。即ち、上記日本国特許出願には、大気
圧より高い圧力を有した空気により霧化器ノズル
へ燃料を供給吸入させ、その空気量はエンジンに
よる吸入量の数パーセントから数十パーセントに
設定して燃料取入量は上記空気の圧力値に比例せ
しめるとともに該空気圧力値を少くともエンジン
軸の回転速度、エンジン負荷に応じて制御してエ
ンジンの全負荷域内では最大平均有効圧を確実に
得ると共に部分負荷域内では排気ガス中の有害成
分を最少量に低減しつつ燃費を最少にする突燃比
の混合気を作製し、同時に上記燃料は絞弁の上流
側の吸気管内に設けた多段霧化器によつて霧化か
つ均質化するように調整し、調整した混合気は上
記絞弁の上流側でエンジン吸気管に導入して混合
気軸流を形成せしめ、該エンジン吸気管において
上記混合気をエンジンによつて吸入された空気と
混合せしめてシリンダ内を充填し、前記絞弁がほ
ぼ全閉状態のときは、該全閉絞弁の弁端に形成さ
れるアイドル運転霧化器において上記絞弁の上
流、下流側間における圧力差によつて混合気の霧
化を促進し、エンジンブレーキを利用する場合に
は閉鎖した絞弁の上流、下流側間の圧力差を利用
して前記多段霧化器に対する圧縮空気の供給を停
止させて燃料導入を遮断するようにした空気燃料
混合気の調製制御方法とその方法実施のための装
置が開示されている。

本発明の目的はエンジンに経済的に混合気供給
すると共にエンジン性能を増加させかつエンジン
寿命を延命化する問題に関して全ゆる作動要求条
件を充足させかつまた排気ガス中の有害要素量を
微小量に低減させることにあり、この発明目的は
周知技術による方法装置を改善し特に制御機構の
設計を適正化することによつて達成しなければな
らない。この発明目的を達成するために本発明に
よる空気燃料混合気の調製制御方法における要旨
は、エンジンが充足する特性条件の度合いに適当
した送出量を有する周知空気源によつて圧縮空気
を作製しこのとき実質的に脈動流のない圧縮空気
を作製し、かつ圧力は大気圧条件とクランク軸回
転数に依存せしめるようにする点に在る。この圧
縮空気はその圧縮空気流を一定の制御比率で少く
とも２つの流れに分離する装置に供給し、該２つ
の流れを別々に作用させて異る目的のために供
し、かつ可能な限り良好な混合気を確保すべく相
互に協働させるものである。この場合に絞弁下方
の負圧アクセルペダルからの牽引桿による制御を
受ける圧力調整システムを具備した第一の流れ系
はエンジン負荷、大気圧条件、運転者の意志に応
じて所定量の単一種又は複数燃料を供給かつ吸入
すると共にその燃料の初段階の霧化を行う作用を
する。

また第２の圧縮空気流系は中央ノズルの有効面
積を所要量変化させ又は一時的に減少させること
によつて圧力を是正する機構を具備し、引き続い
て、前記第一の流れ系を経て側部ノズルから流入
する圧力空気と協働して混合気を更に霧化かつ均
質化しまた上述の如き圧力調整システムを備えた
第一の流れ系の圧縮空気流と相互作用を行つて吸
気管への圧縮空気の流量と圧力とを所望値に是正
する作用を行うものである。また第２の流れ系は
混合気流を適当に偏流させることによつて霧化し
た混合気の凝縮液滴化を解消するためにも使用さ
れる。使用される圧力是正機構は本調製制御装置
の製造公差や摩耗度合い並びに瞬間的な圧力上昇
を補償して冷エンジンの始動を容易化することが
できる。

更に圧力空気源から供給される圧縮空気の脈動
は、該圧力空気源を形成する容積型ベーンポンプ
の圧縮室壁（ベーン摺動面）に圧力均一化をより
良好にするための１つの付加ポートを開設してお
くことによつて、ロータ（羽根車）の回動に応じ
てその付加ポートを自動的に開口することで圧力
をゆつくり上昇させれば解消され、他方、空気圧
アクチユエータの制御用圧力の脈動は流れを適宜
に絞ることによつて解消され、また、他方フロー
ト室に供給される圧縮空気は好ましくは狭小管路
部分の上流側で取り入れられるのである。

一方、本発明による空気燃料混合気の調製制御
装置の特徴は適宜に選定された吐出量を有する圧
縮空気源、好ましくはエンジンクランク軸によつ
て駆動されると共に適当な脈動解消手段、例え
ば、空気取り入れ口と圧縮空気出口に加えて圧縮
室内での空気の圧力を徐々に増加させる他の追加
開口手段を具備する一つの容積型ベーンポンプが
上記圧縮空気の流れを少くとも２つの通路系に分
離する圧縮空気流分離装置へ管路を介して直結さ
れている点にある。

上記２通路系の第一系統には周知の方法で空気
圧アクチユエータとアクセルペダルとに結合され
た制御弁が設けられている。この第一の通路系は
上記制御弁の下流を狭小化すると共に予備気化用
の側部ノズルに結合されている。一方、上述した
狭小化された部分の上流側は一つの通路を介して
フロート室に結合されており、そのフロート室は
また周知手段によつて上述した予備気化用側部ノ
ルに結合されている。

また第２の通路系は一つの多段霧化器の中央ノ
ズルに直結されている。この多段霧化器は現技術
段階では絞弁の上流でエンジン吸気管の軸線内に
通常は配設されて上記圧縮空気流分離装置の隣接
に設けられた座、該座に取付けられたノズル装
置、中央ノズルへ流れる圧縮空気流と上記側部ノ
ズルへ流れる圧縮空気流とを分離するための諸機
構要素とシール要素等から構成され、上記ノズル
装置は上記の座の底部に付着されており、更に上
記多段霧化器は螺合取付けされると共に弾性的に
取付けられた１つの可動針（ニードル）を有した
ヘツドを具備しており、この可動針はそのねじ旋
回によつて上記中央ノズルの有効断面積を変化さ
せると共に運転席から作動される索引桿によつて
押圧することにより一時的に上記中央ノズルの有
効断面積を減少させる作用をおこなう。

更に上記ノズル装置において上述の圧縮空気流
分離装置の隣室の座に圧着されたときに溝ノズル
の周知環状室を形成する凹陥所は適当な孔手段を
介して上述した予備気化用側部ノズルと接続され
ており、一方絞弁下方においてエンジン吸気管を
空気圧アクチユエータへ接続する通路管は適宜に
狭小化した部分を有し、一方、容積型ベーンポン
プのシリンダ摺動面には吐出し通路から回転羽根
の上流側へ適宜選択した角度範囲、例えば圧縮領
域の約10％分の角度範囲に渡つて形成された脈動
解消用の溝ないし付加孔が設けられている。また
本発明による調製制御装置は、複数のフロート室
を具備すると共に前記予備気化用側部ノズルの
夫々のノズルに対応して必要数の圧縮空気源と燃
料供給源とを設ければ、水エマルジヨンまたは水
溶液（デトネーシヨン効果を有する）を形成する
燃料を含めた多種燃料と空気との混合気をエンジ
ンに供給することもできる。

本発明によつて提供される方法およびその方法
を実施する装置は以下に示す諸利点を有してい
る。即ち、製造および作用の両目的に対して実際
的に応用することができること、λ＝1.5にも達
する極めて稀薄な混合気を正確かつ完全燃焼させ
て排気中の有害成分を微量化させること、排気ガ
ス浄化に関するカリフオルニア規準条件を充足さ
せることが可能であること、高圧縮率（ε＝10以
上）においてデトネイシヨンのない適正燃焼をお
こなわせることができ同時にエンジン運転を均一
化して熱負荷を低減させることができること、燃
料混合気の制御方法を簡単化してエンジンへの混
合気供給を自動的にかつ大気圧変動条件を考慮し
しかも運転者の意志に応じて作動させることがで
きること、また装置を簡単かつ低廉化すると共に
長寿命化し、しかもその装置がエンジントルクと
馬力とを増大化しかつこれを従来より低燃費で達
成でき、標準的な非改造エンジンと協働使用した
場合にも空気燃料混合気を適当に形成して低燃
費、高トルクを得ることが可能になる。

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基き詳
細に説明する。第１図は本発明による装置の断面
図、第２図は多段霧化器の断面図、第３図はノズ
ルを示す断面図であり、これらの図に示されるよ
うにエンジンが充足する特定度合い条件に適当す
る送出量を有した周知源１はオリフイス２を用い
て流れを絞るようにした好ましくはエンジンクラ
ンク軸により駆動される容積型ベーンポンプであ
り、従つて摺動羽根を有し、また吐出し通路から
羽根の上流側へ向かう適当な溝を圧縮室壁面に具
有し、その溝の設置角度範囲は、圧縮域の約10％
に相当する角度範囲に渡るように設けられてお
り、これに依つて均一圧でかつ脈動のない圧縮空
気を形成する。なお、圧縮空気量としては、エン
ジンにより吸入される空気量の数パーセントから
数十パーセントの圧縮空気量が得られるポンプで
ある。この圧縮空気は次いで管路３を介して直接
的に本調製制御装置の圧縮空気流分離装置４へ供
給され、この装置４内での２つの流れに分離され
る。この２つの流れの一方は管路５を介して制御
弁６に供給され、この制御弁６は好ましくは円筒
孔内に円筒滑動体を設けた形態を有し、該円筒滑
動体（制御弁６）は絞弁１０の下方でエンジンの
吸気管９に接続する狭小部を具備した管路８に接
続することにより、吸気管９内の絞弁１０の下方
に連通して負圧に応動する空気アクチユエータ７
によつて周知の方法で作動され、またその空気圧
アクチユエータ７は絞弁１０と直列にアクセルペ
ダルの索引桿１１と接続されているから上記円筒
滑動体はエンジンの運転条件である所のエンジン
負荷、大気圧条件、運転者の意志に応じて作動さ
れるようになつている。このようにして制御弁６
により制御された圧力を有する圧縮空気は狭小部
５ａを有した管路を介して多段霧化器の予備霧化
用側部部ノズル１２へ送られ、また上記狭小管路
５ａの好ましくは上流側とフロート室１４とに接
続した通路１３を介して該フロート室へ供給され
る。フロート室１４からの燃料は多段霧化器の室
１６へ通路１５を介して送流され、その室から通
路１７を介して側部ノズル１２へ供給され、圧縮
空気によつて該側部ノズル内に吸入される。そし
て燃料量は空気圧によつて厳密に決定され該ノズ
ル内で予備的に霧化される。他方、空気の第２の
流れは混合気を引き続き気化し、噴出量を是正
し、霧化した混合気の凝縮液滴化を阻止する作用
を行うもので、中央ノズル１９の上方へ多段霧化
器に接続された管路１８を介して圧縮空気を供給
し、上記中央ノズル１９から周知の孔を介して周
知の環状溝ノズル２２における室２１へ供給さ
れ、また予備霧化用側部ノズル１２へその出口近
傍におき室２１を接続する孔２３を介して供給さ
れる。こうして圧縮空気は中央ノズル１９から予
備気化用の側部ノズル１２へ供給されて混合気流
に望ましい流れの偏向を生ぜしめる。多段霧化器
は、圧縮空気流分離装置４の隣に設けた室内にい
て吸気管９と同軸を成すように、しかもアイドル
運転用霧化器を具備し、かつ混合気のほぼ軸流を
形成する絞弁１０の上流側に配設されている。即
ち、多段霧化器は該装置４の隣に設けた該室に着
座する座とノズル機構２４とから成り、該ノズル
機構２４は該座を有すると共に前述の環状溝ノズ
ル２２を有している。上記ノズル機構２４はシー
ル面上方で挿入体２５を介して上記座に圧接され
ており、該挿入体は圧縮空気と燃料の流れを１つ
の環状シールと、１つの頂部品２６と、螺合ヘツ
ド２７とを介して分離するものであり、上記螺合
ヘツド２７は全体装置を密封かつ圧着するもので
あり、適当なシールを有した針２８を具備し、該
針２８は螺合取着されると共に弾性的に取付けら
れている。この針２８は中央ノズル１９の有効断
面積を制御して加工公差を補償しまた回転により
装置摩耗度合いを補償し、同時に針２８を押圧す
ることによつて中央ノズル１９の有効断面積を一
時的に減少させる作用をおこなうもので上記針２
８の押圧作動は運転席から索引桿によつて機械的
に制御して一時的に圧縮空気の第一、第二の流れ
系の圧力を増加させることにより燃料供給を増加
させ混合気調整を濃度化させるから冷機エンジン
の始動を容易化させることもできるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気燃料混合気の調製制
御装置の断面図、第２図は多段気化器の断面図、
第３図はノズル機構の断面図。 尚、図中１…空気源、２…オリフイス、４…空
気流分離装置、７…空気圧アクチユエータ、９…
吸気管、１０…絞弁、１１…アクセペダル索引
桿、１２…予備気化用ノズル、１４…フロート
室、１９…中央ノズル、２３…ポート、２４…ノ
ズル機構、２７…螺合ヘツド、２８…針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大気圧より高い圧力を有した空気により霧化
   器ノズルへ燃料を供給吸入させ、その空気量はエ
   ンジンによる吸入量の数パーセントから数十パー
   セントに設定して燃料取入量は上記空気の圧力値
   に比例せしめると共に該空気圧力値を少くともエ
   ンジン軸の回転速度、エンジン負荷に応じて制御
   してエンジンの全負荷域内では最大平均有効圧を
   確実に得ると共に部分負荷域内では排気ガス中の
   有害成分を最少量に低減しつつ燃費を最少にする
   空燃比の混合気を作製し、同時に上記燃料は絞弁
   の上流側の吸気管内に設けた多段霧化器によつて
   霧化かつ均質化するように調整し、調整した混合
   気は上記絞弁の上流側でエンジン吸気管に導入し
   て混合気軸流を形成せしめ、該エンジン吸気管に
   おいて上記混合気をエンジンによつて吸入された
   空気と混合せしめてシリンダ内を充填し、前記絞
   弁がほぼ全閉状態のときは、該全閉絞弁の弁端に
   形成されるアイドル運転霧化器において上記絞弁
   の上流、下流側間における圧力差によつて混合気
   の霧化を促進し、エンジンブレーキを利用する場
   合には、閉鎖した絞弁の上流、下流側間お圧力差
   を利用して前記多段霧化器に対する圧縮空気の供
   給を停止させて燃料導入を遮断するようにした空
   気燃料混合気の調製制御方法において、大気条件
   およびエンジン軸の回転数に応じて調製された圧
   力脈動のない均一圧の圧縮空気をその圧縮空気全
   量が少くとも２つの流れ系に一定制御比で分離さ
   れるように形成された空気流分離装置に供給し、
   第一の流れ系にはエンジン負荷条件、大気圧や気
   温等の現在の大気条件および運転者の意志による
   前記絞弁の位置条件に応じて圧力制御する弁機構
   を設けてその制御された圧力値によつて決定され
   る量の燃料を供給吸入せしめるとともに該燃料を
   予備霧化させて混合気を形成し、第二の流れ系に
   は前記多段霧化器の中央ノズルの有効断面積を変
   化させる圧力是正機構を設けて前記の予備霧化し
   た混合気を引き続いて更に霧化かつ均質化せし
   め、霧化された燃料の流出量を所望量に是正する
   と同時に再液化を阻止せしめることにより装置加
   工公差と装置摩耗度合いを可及的に補償すると共
   に瞬間的圧力増加を補償するようにしたことを特
   徴とする空気燃料混合気の調製制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、前記第一、第二の流れ系の多岐流に分離され
   て混合気の空燃比を制御するために用いられる圧
   縮空気は大気条件の変化に応じて上記混合気の調
   製過程で自動的に該圧縮空気の圧力是正が成され
   ることを特徴とした空気燃料混合気の調製制御方
   法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、前記第一の流れ系における圧縮空気流と前記
   第二の流れ系における圧縮空気流との流量比は前
   記圧力是正機構によつて10：90から30：70の範囲
   で変化さしめられると共に前記第一、第二の流れ
   系は相互に一方が他方の流れを制御して所望の空
   気燃料混合気の調製制御を達成することを特徴と
   する空気燃料混合気の調製制御方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、圧力空気源１を形成する容積形ベーンポンプ
   から供給される空気の圧力脈動は、前記容積形ベ
   ーンポンプの圧縮室壁に１つの付加孔を開設する
   ことによつて解消するようにした空気燃料混合気
   の調製制御方法。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、前記エンジン吸気管に管路を介して空気圧ア
   クチユエータを接続すると共にその管路を絞るこ
   とによつて前記空気圧アクチユエータに達する吸
   気管負圧の脈動を解消するようにした空気燃料混
   合気の調製制御方法。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、フロート室に供給される圧縮空気は前記多段
   霧化器の側部ノズルと前記第一流れ系の弁機構と
   を連通する通路の狭小部分の上流側で取り入れら
   れるようにした空気燃料混合気の調製制御方法。 ７ 空気燃料混合気の調製制御装置がエンジンク
   ランク軸によつて駆動されると共に圧縮空気の圧
   力を制御すべく絞弁下方の負圧に応動する空気圧
   アクチユエータにより調節作動される制御弁を具
   えた容積型ベーンポンプからなる圧縮空気源を具
   備し、上記絞弁がアクセルペダル牽引桿によつて
   広開されているときに１つの管路を経由して制御
   された圧力を有する圧縮空気を多段霧化器に供給
   しかつまた適当な通路手段を介してフロート室に
   も供給し、前記フロート室は通路および管路を介
   して前記多段霧化器の予備霧化用側部ノズルに接
   続され、該多段霧化器は種々の形状、寸法、作用
   方向を有する多数のノズルから構成されかつ絞弁
   の上流側でエンジン吸気管の軸線内に固定配設さ
   れ、上記絞弁は混合気のほぼ正確な軸流を形成す
   ると共に前記エンジン吸気管の断面形状に略一致
   した形状を有して対称的に開閉する弁部材とエン
   ジンアイドル運転用霧化器とを具備し、霧化され
   た混合気は前記多段霧化器の下部に形成された拡
   散器を介してエンジン吸気管へ送入され、該エン
   ジン吸気管内ではエンジンによつて吸入された空
   気と上記混合気とが混合されるようにした空気燃
   料混合気の調製装置において、エンジンクランク
   軸によつて駆動されかつ圧力脈動防止手段を有す
   る容積型ベーンポンプからなる適宜選定吐出量の
   前記圧縮空気源は圧縮空気通路を介して圧縮空気
   流分離装置へ直結され、該圧縮空気流分離装置内
   で上記圧縮空気通路はエンジン吸気管内の絞弁下
   流に連通した空気圧アクチユエータとアクセルペ
   ダルとに接続されて、調節作動される制御弁を下
   流側に具備した第一の通路と第二の通路との少く
   とも２つの通路に分離され、前記制御弁６の下流
   側で上記第一通路は狭小部を有しかつ前記予備気
   化用の側部ノズルに接続され、また上記第一通路
   の上記狭小部の上流側で該第一通路は前記フロー
   ト室へ接続通路を介して接続され、一方上記フロ
   ート室は上記接続通路と管路とを介して前記予備
   気化用側部ノズルに接続され、かつまた前記多段
   霧化器の中央ノズルに上記第二通路が直結接続さ
   れ、一方前記多段霧化器は上記絞弁の上流側でエ
   ンジン吸気管の軸線内に設けられると共に前記圧
   縮空気流分離装置の隣室に設けた座と該座に取付
   られたノズル機構と、圧縮空気流の作用領域を分
   離しかつ上記ノズル機構を螺合ヘツドを介して上
   記座に圧着せしめる円筒形状要素とシール機構と
   から構成され、また上記螺合ヘツドには前記中央
   ノズルの有効断面積を回動に応じて変化させると
   共に直線移動によつて該中央ノズルの断面積を減
   少せしめる針が可動に取付けられまた前記ノズル
   機構に具備される室２１を形成する凹陥所が１つ
   のポートを介して前記予備気化用側部ノズルに対
   してその出口近傍にて接続されており、かつまた
   前記絞弁の下流側においてエンジン吸気路と前記
   空気圧アクチユエータとを接続する通路は狭小部
   を有し、また前記容積型ベーンポンプ本体のシリ
   ンダ摺動面には必要な角度範囲内でポンプ羽根の
   上流側へ向けて延設された適宜溝が設けられてい
   る構成からなることを特徴とする空気燃料混合気
   の調製制御装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
   て、上記多段霧化器の全ての形成要素は筒形形状
   要素によつて形成されている空気燃料混合気の調
   製制御装置。 ９ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
   て、水エマルジヨン又は水溶液を形成する燃料を
   含んだ多種燃料と空気との混合気をエンジンに供
   給するために前記エンジンは、複数の燃料供給源
   と、該複数の燃料供給源に接続された同数のフロ
   ート室と、複数の圧縮空気供給用第一通路とを具
   備し、前記第一通路は各々の通路が対応の前記フ
   ロート室と多段霧化器の対応側部ノズルとに接続
   され、また、前記フロート室は前記多段霧化器の
   対応側部ノズルに接続されているように構成した
   空気燃料混合気の調製制御装置。