JPS58200066A - 可変ベンチユリ型気化器用空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変ペンチ−り型気化器用空燃比制御装置に関
する。

可変ペンチ、り型気化器は通常吸入空気量に応動してペ
ンチ、す面積を変化させるサクションピストンと、サク
ションピストンに連結されたニードルと、ニードルが侵
入可能なようにニードルの軸線方向に延びる燃料通路と
、燃料通路内に設けられてニードルと協働する計量ジェ
ットとを具備する。このような可変ベンチュリ型気化器
を用いて機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を
理論空燃比に一致させるために、燃料通路内に連結され
たエアプリー１通路を具備し、機関排気通路に取付けた
酸素濃度検出器の出力信号に応動する電磁制御弁をこの
エアブリード通路内に設けた可変ベンチ、り型気化器が
知られている。この可変ペンチ、り型気化器では空燃比
が理論空燃比よりも大きくなったときにはエアプリー１
通路から燃料通路内に供給される空気量を徐々（・ζ減
少し、空燃比が理論空燃比よりも小さくなったときにｔ
まエアブリード通路から燃料通路内に供給される空気量
を徐々に増大することによって空燃比が理論空燃比とな
るように制御される。しかしなからこのようにエアブリ
ード通路を単に燃料通路内に連結した場合には、エアブ
リード通路の流路面積を一定量だけ変化させたときの空
燃比の変動中が燃料通路内を流れる燃料量によって変化
する。即ち、吸入空気量が多いとき、即ち燃料通路内を
流れる燃料量が多いときにはエアブリード通路の流路面
積をかなり変化させても空燃比はさほど変化しないが、
吸入空気量が小ないとき、即ち燃料通路内を流れる燃料
蓋が少ないときにはエアブリード通路の流路面積をわず
かばかり変化させると空燃比が大巾に変化する。従って
・例えば上述のように空燃比が理論空燃比より：、、、
も大きくなったときにエアブリード量を徐々に減少せし
めても燃料通路内を流れる燃料量が少ない場合には空燃
比がかなり小さくなってしまい、斯くして空燃比が大巾
に変動するという問題を生ずる。

本発明は吸入空気量に拘わらずに空燃比の変動中を小さ
くすることができ、それによって空燃比をできるだけ理
論空燃比に維持できるようにした空燃比制御装置を提供
することにある・以下、添附図面を参照して本発明の詳
細な説明する。

第１図を参照すると、１は気化器本体、２は垂直方向に
延びる吸気通路、３は吸気通路２内を横方向に移動する
サクションピストン、４はサクシ叢ンピストン３の先端
面に取付けられたニードル、５はサクシ、ンピストン３
の先端面に対向して吸気通路２の内壁面上に固定された
スペーサ、６はサクションピストン３下流の吸気通路２
内に設けられたスロットル弁、７は気化器フロート室を
夫夫示し、サクシ、ンピストン３の先端面とス４−サ５
の間にはペンチーリ部８が形成される。気化器本体１に
は中空円筒状のケーシング９が固定され、このケーシン
グ９にはケーシング９の内部でケーシング９の軸線方向
に延びる案内スリーブ１０が取付けられる。案内スリー
！】０内には多数のゲール１１を具えた軸受１２が挿入
さ７ｉ、また案内スリーブ１０の外端部は盲蓋１３によ
って閉鎖される。一方、サクションピストン３には案内
ロッド１４が固定され、この案内ロッド１４は軸受１２
内に案内ロッド１４の軸線方向に移動可＃しに挿入され
る。このようにサクションピストン３は軸受１２を介し
てケーシング９により支持されるのでサクションピスト
ン３はその軸線方向に滑らかに移動することができる。

ケーシング９の内部はサクションピストン３によって負
圧室１５・と大気圧室１６とに分割され、負圧室１５内
ｖＣｒまダクションピストン３を常時ベンチュリ部８ｖ
ζ向けて押圧する圧縮ばね１７が挿入される。負圧室１
５はサクションピストン３に形成されたサク／Ｗン孔１
８ｔ−介してベンチュリ部８に連結され、大気圧室１６
は気化器本体１に形成された空気孔１９を介してサクシ
ョンピストン３上流の吸気通路２内に連結される。

一方、気化器本体１内にはニードル４が侵入０Ｉ能なよ
うに二−ルド４の軸線方向に延びる燃料通路２０が形成
され、この燃料通路２０内には計量ジェット２１が設け
られる。計量ジェット２１上流の燃料通路２０は下方に
延びる燃料・（イア°２２を介してフロート室７に連結
され、フロート室７内の燃料はこの燃料パイプ２２を介
して燃料通路２０内に送り込まれる。更に、ス４−サ５
には燃料通路２０と共軸的に配置された中空円筒状１７
）ノズル２３が固定される。このノズル２３はスペーサ
５の内壁面からベンチュリ部８内に突出し、しかもノズ
ル２３の先端部の上半分は下半分から更にサクシ、ンピ
ストン３に向けて突出している。

ニードル４Ｆｉノズル２３並びに計量ジェット２１内を
貫通して延び、燃料はニードル４とｉｔｓジェット２１
間に形成される環状間隙により計量された後にノズル２
３から吸気通路２内に供給される。

第１図から第３図を参照すると、計量ジェット２１０円
筒状内周壁面２４上には等角度間隔で配置されかつ半径
方向に延びる複数個のエアブリ−ド量２５が形成される
。計量ジェット２１０周りには計量ジェット２１を包囲
するように環状通路２６が形成され、これらエア！リー
ド孔２５は環状通路２６に連結される。この環状通路２
６は気化器本体１内に形成されたエアプリー１通路２７
を介してサクションピストン３上流の吸気通路２内に連
結される。エアプリー１通路２７からはエアブリード枝
通路２８が分岐され、このエアブリード枝通路２８はに
ｌｊｔジェット２１の下流において燃料通路２０内に開
口する。一方、第１図を（小されるようにエアブリード
通路２７内には升ボート２９が設けられ、この弁ボート
２９の開閉制御をする電磁制御弁３０が気化器本体１に
取付けられる。この電磁制御弁３０Ｖｉ弁ポート２９の
開閉制御をする弁体３１と、弁体３１に連結されたｏＪ
動フグランジャ３２、可動ノランノヤ３２を吸引するソ
レノイド３３とを具備し、ソレノイド３３は電子制御ユ
ニット４００市１力端子に接続される。

弁体３１はソレノイド３３に加わるｉ？ルス巾が広くな
ると弁ボ１ト２９の開口面積を増大し、ソレノイド３３
に加わる・母ルス巾が狭くなると弁・トート２９の開口
面積を減少する。

第１図に示すようにスペーサ５の上端部には吸気連路゛
２内に向けて水平方向に突出する隆起壁３４が形成され
、との陸起壁３４とサクションピストン３の先端部間に
おいて流量制御が行なわれる。

機関運転が開始されると空気は吸気通路２内を下方に向
けて流れる。このとき空気流はサクションピストン３と
隆起壁３４間において絞られるためにペンチ、り部８に
は負圧が発生し、この負圧がサクション孔１Ｂを介して
負王室１５内に導びかれる。サクシ、ンピストン３は負
圧室１５と大気王室１６との圧力差が圧縮ばね１７のば
ね力により定まるほぼ一定圧となるように、即ちベンチ
ュリ部８内の負圧がほぼ一定となるように移動する。

第１図に示されるように気化器本体１は吸気マニホルド
３５上に取板けられ、また吸気マニホルド３５の下側に
は排気：トマ）・ニホルド３６が配置される。この排気
〜＝ホード３６内には酸素濃度検出　　　　　　　□゛
器３７が配置され、この酸素濃度検出器３７は電子制御
ユニット４０の入力端子に接続される。

第７図に’ｌｌ子制御ユニット４０の回路図を示す。

なお、第７図において■１は電源電圧を示す。第７図を
参照すると第１図に示した酸素濃度検出器３７が示され
る。この酸素濃度検出器３７は第９図に示されるように
排気ガスが酸化雰囲気のとき、即ち機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きなとき
０．１ケルト程度の出力を発し、一方排気ガスが還元雰
囲気のとき、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比が理論空燃比よりも小さなとき０．９ポル）［Ｐ
ｉＬの出力を発する。第９図において縦軸■は酸素濃鍵
検出器３７の出力電圧を示し、横軸は機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を示す。なお、この横軸にお
いてＳは理論空燃比、Ｌは稀薄側、Ｒは過濃側を夫々示
す。

再び第７図を参照すると、電子制御ユニッ）４０はｌル
テージホロヮ４１と、ＡＧＣ回路４２と、第１のコンパ
レータ４３と、積分回路４４と、反転増巾器からなる比
例回路４５と、加算回路４６と、鋸波発生回路４７と、
ｍ２のコンパレータ４８と、トランジスタ４９とを具備
する。酸素濃度検出器３７の出力端子はメルテージホロ
ワ４１の非反転入力端子に接続され、このｌルテージホ
ロワ４１の出力端子はＡＧＣ回路４２０入力端子に接続
される。一方、ＡＧＣ回路４２の出力端子は抵抗５０を
介して第１コン・々レータ４３の非反転入力端子に接続
され、第１コン／ｆレータ４３の反転入力端子には抵抗
５１を介して０．４がルト程度の基準電圧が印加される
。第１コンノ９レータ４３の出力端子は一方では積分回
路４４の入力端子に接続され、他方では比例回路４５の
入力端子に接続される。

また、積分回路４４の出力端子は加算回路４６の第１の
入力端子に接続され、比例回路４５の出力端子は加算回
路４６の第２の入力端子に接続される。加算回路４６の
出力端子は抵抗５２を介して第２コン・臂レータ４８の
非反転入力端子に接続され、一方第２コンパレータ４８
の反転入力端子は抵抗５３を介して鋸波発生回路４７に
接続されもまた、第２コンノ４レータ４８の出力端子は
抵抗５４を介してトランジスタ４９のペースに接続され
る。

トランジスタ４９のエミッタは接地され、一方トランノ
スタ４９のコレクタは電磁制御弁３０のソレノイド３３
に接続される。なお、ソレノイド３３にはサージ電流吸
収用ダイオード５５が並夕１ｊ接続される。

酸素濃度検出器３７の出力信号はゲルテーノホロワ４１
を介してＡＧＣ回路４２に供給される。

ＡＧＣ回路４２は酸素濃度検出器３７の出力信号の平均
値が低下したときに利得が大きくなるように構成された
増巾器であり、従ってＡＧＣ回路４２の出力端子には酸
素濃度検出器３７の出力電圧ｒｃ比例して変化しかつそ
の平均値が一定レベルに維持された出力電圧が発生する
。第８図（ａ）はこのＡＧＣ回路４２の出力電圧を示す
。なお、第８図（ａ）において電圧■、は第１コンパレ
ータ４３の反転入力端子に印加される基準電圧を示す。

第１コ／・臂レータ４３の出力電圧はＡＧＣ回路４２の
出力電圧が基準電圧ｖｒよりも大きくなったときに高レ
ベルとなシ、斯くシて第１コンパレータ４３の出力電圧
は第８図（ｂ）のようになる。第１コンノ９レータ４３
の出力電圧は積分回路４４において積分され、十の結集
積分回路４４の出力端子には第８図（ｃ）に示すような
出力電圧が発生する。一方、第１コン／４’レータ４３
の出力電圧は比例回路４５において反転増巾され、その
結果比例回路４５の出力端子には第８図（ｄ）に示すよ
うな出力電圧が発生する。積分回路４４の出力電圧並び
に比例回路４５の出力電圧は加算回路４６において加算
され、その結果加算回路４６の出力端子には第８図（＠
）Ｋ示すような出力電圧が発生する。一方、細波発生回
路４７は第８図（ｆ）に示されるような一定周波数の出
力電圧を発生している。この細波発生回路４７の出力電
圧は第８図（ｇ）に示されるように加算回路４．６の出
力電圧と第２コンノ母レータ４８において比較され、第
２コンノ４レータ４８の出力電圧は加算回路４６の出力
電圧が細波発生回路４７の出力電圧よりも高くなったと
きに高レベルとなる。従って第２コン４レータ４８の出
力端子には第８図（ｈ）に示すような連続・量ルスが発
生し、このノ９ルス巾は加算回路４６の出力電圧に比例
する。この連続パルスによってソレノイド３３の付勢制
御が行なわれ、こノ連続ノ母ルスのパルス巾が広くなる
＃１ど弁ボート２９の開口面積が増大する。従って第８
図かられかる゛ようにＡＧＣ回路４２の出力電圧が高レ
ベルとなったとき、即ち機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比が理論空燃比よりも小さくなったときＭ２
コンパレータ４Ｂの出力端子に発生する連続ノ母ルスノ
パルス中が広くなυ、その結果弁ポート２９の開口面積
が増大する。弁ポート２９の開口面積が増大するとエア
ブリード通路２７を介してエアブリード孔２５から供給
される空気量が増大するためにメインノズル２３から供
給される燃料量が減少し、斯くして機関７リンダ内に供
給される混合気の空燃比が大きくなる。−力、機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比が理−空燃比よりも
大きくなるとＡＧＣ回路４２の出力電圧は低レベルとな
り、その結ｉｇ２コンノ４レータ４８の出力端子に発生
する連続・母ルスの・！ルスｌ’Ｍｉ狭くなって弁；ポ
ート２９の開口面積が小さくなる。

斯くしてエアブリード通路２７を介してエアブリード孔
２５から供給される空気量が減少し、機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比は小さくなる・このようにし
て機関シリンダ内圧供給される混合気の空燃比はほぼ理
論空燃比に一致せしめられる。

可変ペンチ、り型気化器ではニードル４が計量りエラ）
２１内においてニードル軸線に対して直角方向に移動す
るとニードル４と計量ジェッ）２１間に形成される環状
間隙の面積が変化し、斯くしてサクシ、ンピストン３が
移動しないのに計量ジェッ）２１内を流れる燃料量が変
化するという問題を生ずる。このような問題を回避する
ために通常可変ペンチ、す厘気化器ではニードル４が計
量ジェット２１の一側内壁面と常時接触するように構成
されており、第１図に示す実施例ではニードル４が計量
ジェット２１０円筒状内壁面２４の下端部と常時接触す
るように構成されている。第１図かられかるようにニー
ドル４の径は右方に向けて細くなるように形成されてお
９、このニードル４を支持しているサクシ、ンピストン
３は吸入空気量が増大するにつれて左方に移動する。従
って、吸入空気量が少ないときにＦｉ第３図に示される
ように計量ジェン）２１内でニードル４の占める山積が
大きく、吸入空気量が多くなると第４図にボされるよう
に針量ジェット２１内でニードル４の占める面積が小さ
くなる。＃！３図並びに第４図に示す実施例ではエアブ
リード孔２５が６個のエアブリード孔＆　＊　ｂ　＊　
ｅ　ｒ　ｄ　＊・、ｆがらなり、エアブリード孔ａは践
を量フェン）２１の円筒状内壁面２４の下端部に設けら
れる。従ってＭ３図並びに第４図かられかるようにこの
エアブリード孔ａはニードル４によって部分的に蝋われ
、このエアブリード孔ａの開口の流路面積は吸入空気蓋
が減少するにつれて小さくなる。更に、エアブリード孔
ａに隣接するエアブリード孔す、ｆの開口の波路面積も
吸入空気量の減少に伴なって小さくなることがわかる。

従って、エアブリード孔２５の全開口面積は吸入空気蓋
が減少するＫっれて小さくなる。

第５図並びに第６図に示す実施例ではｌ量ノエッ）２１
０円筒状内壁ｒｋｉ２４の下端部に断面セクター状のス
ロットからなる単一のエアブリード孔３８が形成される
。このエアブリード孔３８の開口はニードル４によって
部分的に覆われ、第３図並びに第４図に示す実施例と同
様にエアブリード孔３８の開口の流路面積は吸入空気量
の減少に伴って小さくなる。

第１θ図はエアブリード通路２７の流路面積を一定量変
化させたときの空燃比の変動量を示している。第１θ図
において縦軸Ｆは空燃比の変動量を示し、横軸Ｇ、は吸
入空気量を示す。例えば第１１図に示すように唯一個の
エアブリード孔２５′を計量ジェン）２１０円筒状内壁
面２４の頂部に設けた場合にはこのエアブリード孔２５
′の開口の流路面積はニードル４の位置によって変化し
ない、従ってこの場合には計量ノエ、ト２１内を流れる
燃料量が少ないと１にエアブリード通路の流路面積が変
化すると空燃比が大巾に変化し、斯くして第１ｏ、。よ
、−、、オオよ５，５゜３□１□　　　　　□゛発明は
吸入空気量が少ないときＫはエアブリード孔２５．３８
の開口の流路面積が小さくなるために電磁制御弁３０が
エアブリード通路２７の流路面積を増大してもエアブリ
ード孔２５．３８から供給される空気の増大量は少なく
、斯くして第１０図の実線で示すように吸入空気量Ｇ１
が少ない場合でも空燃比の変動量Ｆが小さくなる。

このように本発明によればエア１リート°通路の流路面
積を変化させたときの空燃比の変動ｉｌｌを吸入空気量
に拘わらずにほぼ一定とすることができる。斯くして吸
入空気量に拘わらずに空燃比を理論空燃比に維持するこ
とができる。三元触媒Ｆ′ｉ窒燃比が理論空燃比のとき
に最も浄化効率が＾くな９、従って機関排気通路内に三
元触媒コンバータを取付けｆｃｊＩｊＪ合ｔζはこのよ
うに空燃比を理論空燃比に維持することによって高い浄
化効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関吸排気系の側面断面図、第２図は本発明に
よる気化器の一部の側面断面図、第３図は第２図の出−
出線に沿ってみた断面図、娼４図は第３図と同様な断面
を示す断面図、第５図は本発明による気化器の別の実施
例の一部側面断面図、第゛６図は第５図のＭ−Ｍ線に沿
ってみた断面図、第７図は電子制御ユニ、トの回路図、
第８図は電子制御ユニットの作動を示すタイムチャート
、第９図は酸素濃度検出器の出力電圧を示す線図、＃！
１０図は空燃比の変動量を示す線図、第１１図は気化器
の一部の断面図である。 ３・・・サクシ、ンピストン、４・・・ニードル、２１
・・・１量ジエツ）、２５．３８・・・エアブリード孔
、２７・・・エアブリード通路、３０・・・電磁制御弁
。 特許出願人 トヨタ自動単工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　　青　木　　　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　中山恭介 弁理士　　山　口　昭　之 第２回 酊 第３回 第６０ 第８回 第９図 第１Ｑ図 ａ 第１１回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気量に応動してペンチ、９面積を変化させるサク
   シ、ンピストンと、該サクシ、ンピストンに連結された
   ニードルと、鍍ニードルが侵入可能なように該ニードル
   の軸線方向に延びる燃料通路と、該燃料通路内に設けら
   れてニードルと協働する計量ジェットと、該燃料通路内
   に開口するエアブリード孔と、咳エア！リード孔に連結
   されたエアプリー１通路とを具備し、機関排気通路に取
   付けた酸素濃度検出器の出力信号に応動する電磁制御弁
   を該エアブリード通路内に設けて機関シリンダ内に供給
   される混合気の空燃比が理論空燃比となるようにエアブ
   リード孔を制御するようにした可変ベンチュリ型気化器
   において、上記エアブリード孔を上記針量ジェットの内
   周壁面上に形成すると共に上記ニードルが該エアブリー
   ド孔の一部を閉鎖可能に配置されている可変ペンチ、り
   型気化器用空燃比制御装置。