JPS5834669B2 - スイコミブニフンムシタ クウキエキタイコンゴウブツオ キヨウキユウスル ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は要約すれば、内燃機関からの排気内の汚染度を
減少させるため高度に噴霧化した空気燃料の燃焼用混合
物を構成する可変ベンチュリ装置に関する。

長手のハウジングは使用される機関の吸気マニホルドに
連結する内側の流路を有する。

この流路の一断面は対向方向に移動可能な離間した対称
的部材によりベンチュリを形成するように設けられてい
る。

空気と燃料とは喉部に臨界圧を生ずるに十分な値のマニ
ホルド真空に連結した時音速を生ずるベンチュリ喉部の
上方に受入れられる。

喉部の下方に伸びた徐々に拡大する断面を有する拡散部
は、別の気化器装置で従来可能であった範囲を越え、減
圧されたマニホルドの真空レベルのほぼ全レベルに亘っ
て喉部における音速を効果的に維持する。

機関に課せられた作動要求と相関関係を持つ体群はベン
チュリ流路の面積を効果的に変化しかつ一定した角度関
係を維持するように相互に部材を横移動して調整される
。

本発明の背景を記載するに、 （１）本発明が関係する技術分野は内燃機関の技術時に
燃料と空気の吸引系統に適用する技術を包含する。

（２）自動車用に市販されている普通のガソリン機関の
大部分においては機関の吸込マニホルドに連結した気化
器により燃料と空気とが計量され混合される。

これらの気化器はメーカーにより細部で相違するが、根
本的には類似しかつ機関に適当な燃焼用混合物の供給に
一般に満足できるものとして永年考えられてきた。

マニホルド真空の充分なレベルに帰因するバタフライに
おける臨界圧にて、音速が一時的に生ぜしめられかつ普
通の気化器は効果的燃焼のため適度の噴霧した粒子を生
じる。

臨界圧は大気圧の約５３饅であって、「臨界真空Ｊ （
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖａｃｕｕｍ）として後述する１４
．３吋Ｈｇが真空部分内に存在する。

然しなから、荷重のもと又は加速度のもとで、マニホル
ド真空は「非空気吸込閉止点Ｊ （ｕｎｃｈｏｋｅ ｐ
ｏｉｎｔ）と呼ばれる臨界真空が保持されるレベル以下
に激しく降下しそこで前の良好な噴霧粒子は一気に失な
われる。

普通の気化器において、非空気吸込閉止点は約１２〜１
４吋Ｈｇのマニホルド真空で発生する。

貧弱な噴霧は空気燃料の貧弱な混合とシリンダーに対す
る貧弱な配分となり、その結果不経済な燃料利用と最大
排気をなす時の極度の汚染とをもたらす。

従って普通の気化器はその特性として約１２吋ＨｇＪｇ
上の比較的高いマニホルド真空のみにて低い汚染排気と
なる混合物が得られるが、このレベル以下のマニホルド
真空においては高い汚染の排気をなすような混合物が得
られる。

将来の自動車生産において排気中の汚染を著しく減少さ
せるために、自動車のメーカーに対し種種の政府機関に
よって最近制定された生態学的規制の結果、気化器の非
能率は本質的に全問題に係わる重要な要因になった。

そこで排気ガスの還元や触媒コンバータ等のような種々
の処理方法が汚染の程度を減少するため試験されかつ提
案された。

然しなから１９７５年に製造される自動車に対し著しく
厳しくなった連邦および国の規制によって課せられる厳
しい汚染基準に良好に近づいたものはない。

先に正常の作動範囲にわたり機関の排気によって排出さ
れる汚染レベルを実質的に減少する機関に改良した燃焼
用混合物を供給する最近開発した方法および装置を提案
した。

入口に生じるレベル以下の低いマニホルド真空において
排気に限られた制御をなす普通の気化器と異なり、先に
提案された装置は非空気吸込閉止点のマニホルド真空を
２〜３吋（５０〜７６ｍｍ）Ｈｇ程度減少させて相対的
に厳しい於染基準を効果的に保守する。

この装置により、往々にして生ずる荷重と加速の変化と
を含んだ従来の駆動範囲のほぼ大部分と有用な部分にお
いて低い汚染レベルを維持できた。

先に提案した発明を略記すれば該発明においては収廁し
拡散するノズル内に軸線方向に移動可能な部材を有し環
状の咽喉収縮部を区画する吸込空気管を使用した。

液体燃料は咽喉収縮部又はその上方にて空気管内に導入
させる。

この装置がマニホルド真空に連結される時に喉部におけ
る臨界真空と音速の流れとを発生できる。

喉部の直下に伸びる徐々に拡大する拡散部は連結された
機関の吸気マニホルド内に混合物を排出する。

可動部材とノズルの所定の角度の組合わせを利用すれば
、喉部を通る音速は前述した非空気吸込閉止点の程度で
マニホルド真空レベルに維持される。

この結果は主として運動のエネルギー（速度ヘッド）を
圧力ヘッドとして再生しかつそれに付随して喉部の直下
において超音速に達すると直に亜音速に急激に降下する
ように作用する拡散部によるものである。

′この圧力再生の維持は衝撃波が存在しない真空レベル
にて喉部の音速を比較的低い非空気吸込閉止点に広がる
ように操作する。

しかして喉部は機関に課せられた運転要求と相関関係を
持って変化するので音速を維持することができる。

これは噴霧化および混合機構を維持するように導く。

更に体群の制御を行うことができ、この特性は従来の気
化器によって達成することができない。

本発明は簡略に記載すれば、内燃機関の運転の要求に従
って燃料と空気とを混合しかつ燃焼用燃料混合物を調節
するための装置の改良に関する。

特に、本発明は自動車の排気中の汚染レベルを実質的に
減少するために先に提案した発明の基本的原理を使用し
た装置の新規な改良に関する。

これはガソリン機関の吸気マニホルドに連結するための
内側流路を有する長手のハウジングを備えた装置によっ
て行なわれる。

この流路は相互に一定した角度で支承される、対向方向
に相対的に移動可能な、離間した対称的な壁部材の縁面
によりベンチュリの断面を示すように形成される。

空気と燃料とをマニホルド真空の入口の値にて混合物に
音速の流れを生ずるベンチュリ喉部に受入れ、喉部から
下流に伸びた徐々に拡大する拡散部は喉部の音速が尚維
持されるマニホルド真空レベルを低い値の非空気吸込閉
止点にまで効果的に拡げる。

機関に課せられた作動の要求と相関関係をもつ流量の調
節は流れの軸線に対し部材を横移動させかつ流れの断面
を維持するように部材間の角度関係に影響を与えること
なくベンチュリの流れの面積を変えるため、相互に移動
して調整される。

更にどの設置位置に対しても喉部は音速にて定常の外気
状態の一定した空気群のみを通過し得るので、定常の空
気燃料比が正確に得られる。

本発明の一目的は内燃機関に供給される燃焼用の空気燃
料混合物を混合し調整するための新規な装置にある。

本発明の別の目的は変更可能なベンチュリ機構により臨
界レベル以下に、延長されマニホルド真空の区域を通し
て喉部の音速を維持するために役立つ新規な装置にある
。

本発明の更に別の目的は流路が壁部材の−あるいはそれ
以上の動作により調節され得るような部材間のベンチュ
リ断面の流路を形成する対向方向に離間した対称的な壁
部材により機関に課せられた要求に対し調節できる新規
な装置にある。

第１図を参照するに、鎖線で示した内燃機関１４の吸気
マニホルド１２上に前記マニホルドと合致させて支持さ
れた混合調節装置１０を使用する燃料供給系統が示され
ている。

後述する装置１０は自動車の燃料タンク１６から燃料が
供給されるとき空気を外界から吸引する。

点火スイッチ１８を回転させると、燃料ポンプ１９によ
り燃料をタンク１６から吸引してフィルタ２０に供給す
る。

燃料消費量に応じて濾過された燃料は管２１に送られる
か又はタンク１６に戻すための収縮部２３を通り配管２
２を経て再巡環する。

原特許第１１０１５２２号（特公昭５６０３６２９８号
）により開示されたように圧力修正調整器２８に圧力調
節した液流を流入させるようにフィルタの出口に調整器
２７を配設する。

修正調整器２８はニードル弁２９、又は過剰の燃料を燃
料タンク１６に戻すように収縮部３１を有する復帰管３
０に燃料を分散するように動作する。

荷重等の作用に対して燃料の要求が調整器２８によって
修正されるのでニードル弁２９は主として速度の作用に
対して燃料の供給を調整する。

調整器２８の作用は導管３３によりマニホルド３２に与
えられるマニホルド真空によって決定される。

この配置により、真空度の変化は配管３４を介して原特
許第１１０１５２２号（特公昭５６−０３６２９８号）
に充分に詳述されている別の密封室３８に直ちに中継さ
れる。

ニードル弁２９は機関の運転の必要に応じて燃料と空気
とを供給するための装置１０として設けた調速リンク仕
掛の制御下に置かれる。

側管３９は弁２８を迂回しかつニードル弁２９と装置１
０との中間の配給管４０に燃料を導入するに役立つ。

側管３９には、−組のばねを装填した逆止弁４２゜４３
の間に位置せしめる圧力アキュムレータ４１が具備され
る。

側管３９は加速期間中に燃料の補充をする。

機械の運転に伴なって生ずる温度の状態に従って、室３
８に与えられる真空度を変えるように作用する一組の補
助抽気管４７．４Ｂを任意に燃料制御系統に備える。

抽気管４７は機関の温度に感応するように設けた球セン
サー又は適当なバイメタル素子５１を有する温度調整式
制御弁等４９を備える。

この装置において、弁４９は機関の冷間始動で開かれか
つ機関が運転温度に暖機された時に徐々に閉じる。

同様に抽気管４８は装置１０の吸気口の空気温度に感応
するように設けた球センサー又はバイメタル素子５２を
有する温度調節式制御弁５０を備える。

機関の暖冷には関係なく最適温度以下の吸気口の温度の
場合に、球体５２は弁５０を適当量だけ開かせる。

抽気管の片方又は両者の開口の増加は室３８内の有効な
真空度を減少させそれに従って混合調節装置１０への燃
料流を増加させる。

混合調節装置１０を第２乃至第５図について説明する。

図示する如く、装置１０は内方の中央通路５６を有する
長手のハウジング５５より成る。

この通路は矩形基台５７として形成された取付具を介し
て吸気マニホルド１２と垂直方向に連通ずるように設け
る。

横棒５９によって支持された頂部フランジ５８は通路に
空気吸込口を形成する。

流路５６の輪郭を区画するには多数の隣接する支持材で
囲いを形成するように相互に直角に配設する。

−組の対向して離間する固定的なスラブ壁６１，６２を
流れの軸線に平行にして一方向に設け、その固定的なス
ラブ壁間に垂直に一組の対向離間し相対的に移動可能な
ナックル部材６３．６４を支承する。

移動可能なナックル部材６３ 、６４は、基台５７の頂
面と横棒５０の下面との間に区画した横向きのチャンネ
ル６７．６８内に対向して支承される構造をとり、本質
的に対称的である。

部材６３．６４の縁面６５．６６は、その間に垂直に延
びる所定の輪郭のベンチュリの形状に流路５６を区画す
るように離間させる。

機関の要求と相関関係をもって応するように、少なくと
も片方の部材又は望ましくは両部材が流れの軸線に対し
移動可能であり、かつ該縁面の角度関係に影響を与える
ことなく、要求に対してベンチュリの流れの面積を増減
するように相互に横方向に移動可能である。

部材６３．６４の動作はハウジング５５の外側の一組の
噛歯車を有する扇形アーム６９．７０に対して作動的に
連結した調速リンク仕掛を介して始まる。

アーム６９．７０はカム板７５．７６を回転移動するた
め夫々横軸７３．７４に回転可能に枢着する。

各カム板はローラ従動車７８を支持する円弧状のカム孔
７７を備える。

側壁８０，８１の内面に位置する中央の長い凹部７９は
前述の部材の旋回運動に適用する。

部材６３又は６４の背面に螺合させかつ側壁の孔９９．
１００に摺動可能に支持した一組の離間した長手のドエ
ルロッド９６゜９７はサイドアーム９３の手段により各
従動車７８に横向に連結させる。

しかして、横軸７３゜７４の旋回運動はローラー軸受（
１個のみ図示する）に移動可能に支持したドエルロッド
９６，９７を介して部材６３．６４の横方向の運動を生
じる。

この移動の程度は勿論燃料供給に所定の比例をなす機関
の需要の関数として調整さるべきである。

これは孔７７によって与えられるカムのピッチの適当な
拡大の決定を含む種々の技術によって行なわれる。

前記した配置により、空気を通路５６の吸込部８２内に
吸込み、吸込部８２の入口は頂部フランジ５８の滑らか
に傾斜した収斂する輪郭８３によって区画される。

横棒５９の内面８４は部材６３゜６４の収斂する頂部の
頂面に到達するまで吸込部を収斂する。

部材６３，６４は喉部８８として区画した最大収縮部ま
で収斂し続け、最大収縮部下の通路５６は直ちに滑らか
に第１次拡散部８９に拡張する。

更にその下方では、本発明の本実施例の第１次拡散部８
９は、基板５７の拡張口９１と接するまでより急に拡張
された第２次拡散部９０と鋭どく合流する。

後述の他の実施例においては第２次拡散部が除かれ、第
１次拡散部が直接拡張口と合流する。

同時に、空気が吸気部に吸入されている間タンク１６か
らの燃料は吸込部内に横向に延び対向して位置した配給
管４０により一定して必要量が得られかつ輪郭８３の垂
直面で実質的に噴出する。

空気流に燃料を導入するため、燃料の配給管４０は多数
の等間隔の細口１４を備え、その細目を通して燃料が横
棒５９の面８４上に実質的同一の状態で噴出される。

流路５６のベンチュリ断面に対する最初の設計は試験に
よりかつ特別の機関設計で性能を楽観するような試行錯
誤から得ることができた。

更にこのように指導された試験において、ある設計上の
変更が可能であるので、少なくともある助変数が比較的
狭まい限度内に維持される時に最も良好な性能が得られ
る。

設計の選択を確立するため、部材６３．６４の種々の構
成は第６図ａ＝ｆに示したように似通った各側を比較し
て試験した。

図面を参照するに、吸込角は図面ｅにおける滑らかな半
径を有する０度の収斂から図面Ｃにおける４５度と他の
図面の２４度とに収斂角の半分を変化させた。

同時に、第１次の拡散角の半分βは有効長７ さ１百吋（２８，６ｍｍ） 〜Ｉ Ｔ吋（４７，６百ｍ
）内で約３〜４７度に変化させ、第６図ａ ”−ｅの第
２次拡散角の半分αは２１〜２６度に変化させた。

第２次拡散部が除かれた第６図ｆに示される例に対して
は、拡散角は同じ傾斜で設けることができ、拡散部の全
長が約２百吋である。

種々の断面形状に対する設計基準と所定の空気吸込閉止
をしないレベルとを決定するため対比できる空気対燃料
比（Ａ／Ｆ）における不変状態での試験結果は表１に示
した。

これらの結果を判断するに、これらの試験は頭初の設計
基準を確立するために行なわれたことが理解できかつこ
の装置と異なる気化器を取付けた自動車はこれら非常に
薄い空気対燃料比では駆動できないことが認められる。

更にこの試験結果を理解するために、排出物に対する連
邦と国の基準の条例に先だって、良好な走行条件下の標
準の自動車の機関は平均約９００ｐＩＭｌｌの不燃焼炭
化水素ＨＣと３．９斜の一酸化炭素ＣＯと約１０７５ｐ
−の酸化窒素ＮＯｘとを約１４〜１５対ｌの空気対燃料
比の正常運転中に生じることを認めよう。

１９７０年１１月１０日付ｆ −ｅｄ、、 Ｒｅ ｇ第
３５巻第２１９号に記載された１９７５年、１９７６年
型の自動車に対して制定した連邦基準は平均の８気筒の
車に対する説明文によれば約３７ｐｐｍＨＣと約０．２
φＣＯとが要求され、更に１９７６年型の車に対しては
ＮＯｘが約１１０１１１）ｍに規制される。

エーロゾル（透明なプラスチック管を使用して可視でき
る）の観察された外観とそれらが使用された車両の運転
中の応答に加えて前記したデータの基準にて、挿入部材
（ｂ）は挿入部材（ｄ）より排気物が僅かに良好で、（
ｂ）と（ｄ）とは空運転で最善の排気物が与えられる例
（ｆ）の場合の速度状態において両者共他のものより排
気物がより良好であると考えられる。

最少の空気吸込調節をしない真空度は挿入部材（ｅ）に
よって行なわれる。

この見地から、第２次拡散角の半分が約２０〜３０度で
あると共に第１次の拡散角の半分は約５〜１０度の包括
角度に対する約２万〜５度の範囲にあって良好に作用す
る。

同時に入口の角度の半分は約２０°〜７０°において良
好に作用する。

設計上の性能の相違点に加えて、この装置をつけた機関
のマニホルドにおいて生じた真空は普通の気化器に存在
するものよりも１〜２吋の水銀柱（”Ｈｇ）だけ高くな
る。

この特徴は機関内のより有効な燃料燃焼を表わすもので
ある。

挿入部材（ｅ）の使用に際して拡散角は空気吸込閉止を
し・ない真空の効果の決定のため第２表に示しこの基底
において、最小の空気吸込閉止をしない１ 状態は約６百〜９度の第１次拡散角にて発生した。

挿入部材（ｄ）を使用し、かつ真空度が進行しないとき
、付加したデータは表３、表４に示す如く得られた。

表４の結果はＮＯＸの排気物の最高濃度と最大Ｑ容積と
が形成される高荷重状態にて２系統間の比較の表示であ
るから特に重要である。

気化器付の車両はこれらの空気燃料比にて駆動されない
から上記は動作しない状態の比較であることを心にとめ
ることが大切である。

それにも拘らず、気化器付の車両はここにおいて試験装
置でより薄い比率の運転を可能とする１９．９Ａ／Ｆに
て点火しなかったので試験装置は低いＮＯＸを発生して
優れた動作をなすことがわかる。

更に、この装置をつけたマニホルドの真空は著しく有効
な燃焼を裏付けるように水銀柱１〜１．５吋だけ高くな
ることを示す。

第６図ｆの変形例は１９７１年型フオードギラクシイ５
００装着し試験した。

１９７２年型ＣＶＳの冷間始動で行い、かつ約１４．０
馬力で４５００ポンドの慣性荷重の下において、基本デ
ータと比較して得られた排気物が下記のようであった。

第７図〜第９図を参照するに基本的に第１実施例の動作
部と逆に設けられた第２実施例が示されている。

ナックル部材６３．６４が相互にかつ周定的なスラブ壁
６１．６２に対して移動し得るような前実施例の構成体
５５とは異なっており、この構成体５５′は、相互に固
定的なナックル部材６３’、６４’に対して一定した平
面内で移動し得るようなスラブ壁６１’、６２’を用い
る。

この配列においてナックル部材間に形成されるベンチュ
リ断面部は、介在するスラブ壁の一方あるいは両方の縦
方向移動により流路５６を通過する流領域が変化しても
、両ナックル部材は固定化され、定常に保持される。

上述のようにベンチュリ流領域は既に開示されたような
作動要素に類した他の構成と共に機の要求と相関関係を
もって増減される。

上記した記載によって、機関の排気物内の汚染の水準を
著しく減少する内燃機関に燃焼用混合物を構成するため
の新規な装置を明らかにした。

機関の流れの要求に合致し容易に変化できる装置によっ
てベンチュリ断面の流路を形成することにより、この装
置は工業界および種々の政府機関の両者によって長く求
められていた結果を得るように構造簡潔にして高度の応
答性を有する。

、ベンチュリの流れの面積を変更するため装置の作動は
各部材に対し片方又は両方のベンチュリ・ナックル部材
あるいはスラブ壁を選択的に注意深く横移動できる種々
の周知の連鎖装置によって勿論行なうことができる。

可動部材間の横方向への移動は通路を横断する流れの面
積を変化するが、通路の断面を区画する部材それ自体間
の角度関係は相互に変更のない角度にとどまる。

構造が簡単であるにも拘らず、装置は排気の汚染の水準
を減少するため独特の機構にて燃料の噴霧と、燃料と空
気の混合と、燃料空気比率の制御の機能を組合わせ、駆
動能力の改良および維持と経済性の改良および維持がな
される。

厳密なベンチュリ断面の構成により、喉部の音速は比較
的低い空気吸込閉止しない真空度に維持される。

それ故に、高度の噴霧は普通の気化器で得られるより広
範囲のマニホルド真空を維持できる。

これは混合を高めることと、気筒対気筒の分布および片
寄った空気燃料の混合の改良とに導びきそこで同様の目
的の装置に比べより好ましい価格にて低い排気物を生じ
させることに寄与できる。

この装置は吸込マニホルドに連結することにより内燃機
関に燃焼用混合物を供給するように開発したが、これは
、この装置が交互に１個又は複数個のシリンダーへの供
給に使用できるからそれのみに限定するものではない。

更に、この発明は広範囲の差圧により上述した形式の噴
霧した空気液体混合物を要求するために役立つ装置とし
て使用できるから内燃機関との使用に上記と同様限定す
るものではない。

多くの設計変更が上記した構造になされかつその範囲か
ら離れることなく本発明の別の実施例がなされるから図
面および明細書に含まれる総ての事項は実施例として範
囲を限定するものではない。

本発明の実施例を要約すると次の通りである。

移動装置が平行な壁間で相互の動作に影響を与えるよう
な装置を包有する特許請求の範囲記載の装置。

追加の関係 本発明は原特許第１１０１５２２号（特公昭５６−０３
６２９８号）発明を更に改良し、次第に収斂する喉部を
形成するナックル部材を移動せず、前記ナックル部材に
対して、従前では固定化されていた平行なスラブ壁の一
方あるいは双方を移動することにより、流路を増減せし
める構成をとり、更に排気中の汚染物を減少しようとす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関に燃焼用混合物を供給するための装置
に連結する空気燃料系統の概略図、第２図は一部露出し
た装置の斜面図、第３図は第２図の３−３線に沿って切
断した断面図、第４図は第２図の４−４線に沿って切断
した断面図、第５図は第３図の５−５線に沿って切断し
た断面図、第６図ａ＝ｆは装置のベンチュリ形成部材の
種々の断面形状を示した説明図第７図は本発明の他の実
施例を示す断面図、第８図は第７図の８−８線に沿って
切断した断面図、第９図は第７図の９−９線に沿って切
断した断面図である。 １０・・・・・・混合調節室、１２・・曲マニボルド、
１４・・・・・・機関、１６・・・・・・燃料タンク、
１８・・曲点火スイッチ、１９・・曲燃料ポンプ、５５
・・間ハウシング、６３，８４・・・・・・移動部材、
γ５．γ６・・・・・・カム板、７８・・曲ローラー従
動車、８８・・開明喉部、８９・・・・・・第１次拡散
部、９ｏ・・間第２次拡散部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 混合物が供給される装置の吸込部より実質的に大な
   る圧力にある空気を有した供給源から多量の空気を受入
   する空気吸込管と連通した流路を有するハウジングと、
   前記ハウジング内において離間・対向して配設され、且
   つ混合物流を収斂し混合物流速を音速に高める咽喉収縮
   部並びに前記咽喉収縮部に隣接し徐々に拡大する拡散部
   を有したベンチュリー状の断面をなして前記流路を区画
   する部材と、前記ハウジング内ニ凶・て離間・対向して
   配設され、前記のベンチュリー状の断面をなす部材と共
   に前記流路を区画し且前記流路の断面積を可変な一対の
   千行諷少なくとも一方が可動の部材と混合せしめられる
   多量の液体を受入し吸込空気の流路内に実質的に均一に
   前記液体を導入する液体吸込装置と、前記の流路を区画
   する移動部材が互いに近接・離間するよう相対移動させ
   る装置を具備し、装置に課せられた作動要求に応じて前
   記流路の断面積を変更する調節装置とを備え、前記拡散
   部は咽喉収縮部直下において相対的に小さな開き角度を
   もって延び、装置に課せられた作動状態の実質的に大部
   分に亘って前記咽喉収縮部で音速を維持するよう設けら
   れ且つ前記拡散部が、混合物を放出するよう装置の吸気
   マニホルドへ連結されてなる、装置の吸込部に空気液体
   混合物を供給する装置。