JPS5845592B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気化器を備える内燃機関において吸気管内へ
追加空気を供給するごとによＯ混合気の空燃比を制御す
る内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

内燃機関に供給される混合気の空燃比と燃焼後の排気ガ
スの組成とは密接した関係にあり、現在では内燃機関か
ら排出される排気ガスを浄化するために高精度の空燃比
制御が要求されている。

このために気化器の構造は非常に複雑なものとなり、大
量生産する上でコスト高を招き、しかも製作が困難であ
るという大きな問題を引き起こしている。

また、最近では排気ガス清浄化と共に省資源という見地
から機関の燃料消費率の向上も要求されており、このた
めに広い範囲で空燃圧制のが可能な装置が要望されてい
る。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、追加空気により空燃圧制（財）を行い、
比較側（財）弁により吸入空気量、追加空気量を表す負
圧を比較し、これと機関の負荷とに応じて追加空気量を
制御することにより、簡単な構成でしかも高精度に空燃
圧制（財）を行うことができ、機関に常に適正な空燃比
の混合気を供給し得る空燃比制御装置を提供することに
ある。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

１は通常の４気筒４サイクル内燃機関で、その吸気系に
は吸気管２が設けてあり、その排気系には排気管３が設
けである。

吸気管２には気化器４が結合してあり機関１に混合気を
供給するようになっている。

この気化器４はエアフィルタ５からの清浄な空気と燃料
とを混合する通常のもので、ベンチュリ６、燃料を噴出
する燃料ノズル７、および吸入空気量を調整するための
スロットル弁８を有している。

副吸気管１０は、混合気の空燃比を制（財）する追加空
気を供給するためのもので、一端はエアフィルタ５に結
合し、他端は吸気管２に結合して、気化器４の燃料ノズ
ル７、スロットル弁８をバイパスするように設けである
。

第１の追加空気制御弁２０は、圧力信号によりダイヤフ
ラムを揺動させ、これにより弁を開閉するもので、ケー
シング、ダイヤフラム２１およびベローズ２２によって
２つの圧力室２３，２４が形成上である。

そして、圧力室２３には圧力信号を導くようにし、圧力
室２４は大気に開放しである。

バタフライ弁２５は、副吸気管１０内に回動自在に設け
てあり、可変絞りを形成するようにしである。

そして、このバタフライ弁２５はシャフト２６を介して
ダイヤフラム２１に結合してあり、ダイヤフラム２１の
揺動と連動して開閉駆動される。

第２の追加空気制御弁３０も第１の追加空気量（財）弁
２０と同様の構造のもので、ケーシング、ダイヤフラム
３１およびベローズ３２によって２つの圧力室３３．３
４が形成してあり、そして、圧力室３３は管７０によっ
て吸気管２と接続してあり機関１の負荷を表す吸気負圧
を導くようにし、圧力室３４は大気に開放しである。

バタフライ弁３５もやはり副吸気管１０内に回動自在に
設けてあり、可変絞りを形成するようにしである。

そして、このバタフライ弁３５はシャフト３６を介して
ダイヤフラム３１に結合してあり、ダイヤフラム３１の
揺動と連動して開閉駆動される。

なお、圧力室２３，３３にはそれぞれダイヤフラム２１
，３１を押圧するようにスプリング２７゜３Ｔが設けて
あり、バタフライ弁２５．３５を閉弁方向に付勢させで
ある。

比較制御弁４０は、第１の追加空気制御弁２０への圧力
信号を生じるためのもので、ハウジング４１およびハウ
ジング４１に挟設された２枚のダイヤフラム４２，４３
により３つの圧力室４４゜４５．４６を形成しである。

そして、第１の圧力室４４は、管７１を通じて絞り１１
ののど部と接続してあり、ここの負圧信号、すなわち追
加空気量を表す圧力信号が導かれる。

第２の圧力室４５は、管７２を通して気化器４のベンチ
ュリ６と接続してあり、ここの負圧信号、すなわち吸入
空気量信号を表す圧力信号が導かれる。

第３の圧力室４６は、ハウジング４１に設けた大気孔４
７により大気に開放しである。

２枚のダイヤフラム４２，４３は、シャフト４８により
互いに連結してあり、またこのシャフト４８の端部には
弁体４９が固定しである。

この弁体４９は、ハウジング４１に形成された通路５０
と第３の圧力室４６とを連通ずる連通孔５１を開、閉す
る。

通路５０は、一方の側で管７３を通して第１の追加空気
量（財）弁２０の圧力室２３に接続され、他方の側で管
７４を通してスロットル弁８の下流の吸気管２に接続さ
れており、吸気管２内の吸気負圧を連通孔５１から導か
れる大気圧にて調整して制（財）圧力信号を発生し、こ
れを第１の追加空気制御弁２０に加える。

なお、ダイヤフラム４３はシール用のものであるため、
ダイヤフラム４２よりも受圧面積を小さくしである。

上記構成において、気化器４は機関１の要求混合気より
もやや濃い混合気を生成するように設定してあり、任意
に操作されるスロットル弁３の開度によって調整される
吸入空気は、気化器４で燃料と混合して機関１に供給さ
れ、燃焼室内で燃焼された後排気ガスとして大気中に放
出される。

このとき、気化器４のベンチュリ６には（１）式で示す
ように機関１の主の吸入空気量に関係した大きさのベン
チュリ負圧が生じ、他方副吸気管１０の絞り１１にも同
様に（２）式で示すように副吸気管１０内を通る追加空
気量に関係した負圧が生じる。

Ｑ１＝０１Ａ１ｆで行・・・・・・・・・（１）Ｑ２−
０２Ａ２Ｊ］〒・・・・・・・・・（２）ここで、Ｑｌ
；吸入空気量、Ｑ２；追加空気量、Ａ１；ベンチュリ面
積、Ａ２：絞り１１の面積、△Ｐ１；ベンチュリ負圧の
絶対値、△Ｐ２：絞り１１の負圧の絶対値、Ｃ１，Ｃ２
：流量係数。

そして、機関１の負荷が中負荷で一定であるとすると、
気化器４のベンチュリ負圧と絞り１１の負圧は、それぞ
れ比較制御弁４０にて比較され、これに応じて比較側（
財）弁４０から第１の追加空気制御弁２０に圧力信号が
伝達され、追加空気量（財）弁２０によってベンチュリ
負圧と絞り１１の負圧が実質的に比例するように副吸気
管１０の通路面積が制御される。

しかして、吸入空気量が増加してベンチュリ負圧が大き
くなると、比較制御弁４０の弁体４９は第１１第２圧力
室４４，４５の差圧により下方へ移動して連通孔５１か
ら通路５０へ流れる空気量を減少、あるいは遮断し、第
１の追加空気制御弁２０の圧力室２３へ加える吸気負圧
（圧力信号）を増大させて、これによりバタフライ弁２
５が開いて追加空気量を増加させる。

逆に吸入空気量が減少してベンチュリ負圧が小さくなる
と、比較制御弁４０の弁体４９は第１．第２圧力室４４
゜４５の差圧によＯ上方へ移動して連通孔５１から通路
５０へ流れる空気量を増加し、第１の追加空気制御弁２
０の圧力室２３へ加える吸気負圧を減少させて、これに
よりバタフライ弁２５が閉じる方向に作動して追加空気
量を減少させる。

また、追加空気量が増大して絞り１１の負圧が大きくな
りすぎると、比較制御弁４０の弁体４９は第１．第２圧
力室４４，４５の差圧により上方へ移動して連通孔５１
から通路５０へ流れる空気量を増加させ、圧力室２３へ
加える吸気負圧を減少させて、これによりバタフライ弁
２５が閉じる方向に作動して追加空気量を減少させる。

逆に追加空気量が減少して絞り１１の負圧が小さくなり
すぎると、比較側（財）弁４０は圧力室２３へ加える吸
気負圧を増大させ、バタフライ弁２５を開いて追加空気
量を増加させる。

こうして、副吸気管１０から吸入空気量に比例した量の
追加空気を供給することができ、機関１に供給される混
合気の空燃比は、高精度で追従性よく制御され実質的に
一定に保たれる。

ここで、機関１の負荷が中負荷より高負荷に変化すると
、スロットル弁８の開度を大きくするため、吸気管２内
の吸気負圧が小さくなり、これにより第２の追加空気制
御弁３０のバタフライ弁３５が閉じ側に移動し、追加空
気を吸入空気量に比例した量よりも減少させて空燃比を
濃くし、機関１を十分なトルクで運転する。

このとき、排気ガス浄化のために中負荷で空燃比を２０
程度に設定したとしても、追加空気制御方式であるため
追加空気の供給を停止すれば空燃比を気化器４のベース
空燃比、例えば空燃比１５〜１６まで濃くすることがで
き、このように広い範囲で空燃比側（財）が可能である
。

なお、上記第１実施例では第２の追加空気制御弁３０に
より機関１の負荷に応じて直接追加空気量を制（財）し
たが、第２図に示す第２実症例のように管７４の途中に
負圧制御弁６０を設けて、これにより制御するようにし
てもよい。

この負圧制御弁６０は、吸気負圧に応じて通路を開、閉
するもので、ケーシング、ダイヤフラム６１およびベロ
ーズ６２によって２つの圧力室６３．６４が形威しであ
る。

そして、圧力室６３は管７５を通して吸気負圧を導くよ
うにし、圧力室６４は大気に開放しである。

そして、このポペット弁６５はシャフト６６を介してダ
イヤフラム６１に結合してあり、ダイヤフラム６１の揺
動と連動して開閉駆動される。

そして、機関１が高負荷になると負圧制御弁６０が閉じ
比較側（財）弁４０への制（財）信号（吸気負圧）をカ
ットするため追加空気量（財）弁２０の圧力室２３への
吸気負圧は減少し、バタフライ弁２５は閉じ側に移動す
る。

こうして空燃比を高負荷時に濃い側に制御する。

なお、上記実症例では追加空気量を表す信号として絞Ｖ
）１１ののど部の負圧を用いたが、絞り１１の前後差圧
を利用してもよい。

この場合、絞り１１の上流の圧力は大気圧であるため、
特に比較制御弁４０に導く必要はなく、絞り１１の下流
部に負圧ポートを設けて、このポートと比較制御弁４０
の第１の圧力室４４とを管で接続すればよい。

また、比較制御弁４０の通路５０と吸気管２を接続し、
スロットル弁８の下流の吸気負圧を利用して追加空気制
御弁２０を作動させるようにしたがスロットル弁８の直
上流部に負圧ポートを設け、このポートと通路５０とを
管で接続してこの部分の負圧（スロットル負圧）を利用
してもよい。

このようにすれば、スロットル負圧は第３図実線に示す
ように変化するので、アイドル時のようにスロットル弁
８の全閉時には追加空気の供給を停止でき機関１のアイ
ドル運転を安定化することができる。

さらに、管７１あるいは管７３に絞りを設けて負圧の伝
達を遅延させることもでき、このようにすれば気化器に
よっては吸気管に付着する燃料の影響、気化器の応答性
の影響により機関の過度運転時、例えば急加速時に空燃
比が薄くなったり逆に急減速時に空燃比が濃くなったり
するが、これを確実に防止でき機関を常に適正な空燃比
で運転できる。

つまり、機関の急加速時には負圧の伝搬の遅延により追
加空気制御弁２０が開くのが遅れて、追加空気がある期
間吸入空気量に比例した量よりも少なくなり、従来の気
化器のように燃料供給の遅れにより空燃比が薄くなるよ
うなことがなく、適正空燃比の混合気を機関に供給し得
る。

また、機関の急減速時にも負圧の伝搬の遅延により追加
空気制御弁２０が閉じるのが遅れて、追加空気がある期
間吸入空気量に比例した量よりも多くなり、従来のよう
な空燃比の過濃化を防止でき空燃比を適正にし得る。

しかして、従来気化器に装着されていたいわゆるダッシ
ュポット、スロットルポジショナ、加速燃料増量装置等
の装着が不要とな０、気化器の構造を簡略化できる。

以上述べたように本発明によれば、吸気管のベンチュリ
負圧と特に副吸気管の絞りにより生じる負圧とを比較し
て追加空気量を制御しているので、簡単な構造でもって
混合気の空燃比を高精度で制（財）でき、さらに機関の
負荷の大小を検出して混合気の空燃比を補正しているの
で、負荷に応じた適切なトルクで機関を運転できるとい
う優れた効果を奏する。

また、従来、気化器ではプライマリポート、セカンダリ
ポート、アイド・レポート等の多数の通路、多数の燃料
系統が必要であったのを簡略化でき、また、急用、減速
対策用の各装置も絞りの追加によって不要とすることが
でき、生産上人なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図はそれぞれ本発明の第１〜第２実施例を
示す構成図、第３図は負圧とスロットル弁の開度の関係
を示す特性図である。 １・・・・・・内燃機関、２・・・・・・吸気管、４・
・・・・・気化器、６・・・・・・ベンチュリ、１０・
・・・・・副吸気管、１１・・・・・・絞り、２０，３
０・・・・・・第１．第２の追加空気量（財）弁、４０
・・・・・・比較制御弁、６０・・・・・・負圧制御弁
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気化器により吸気管を介して混合気を供給するよう
   にした内燃機関において、前記吸気管内に追加空気を供
   給するための副吸気管と、この副吸気管内に設けられた
   絞りと、前記副吸気管で前記絞りの下流に設けられ、圧
   力信号により追加空気量を制御する第１の追加空気量の
   弁と、前記気化器から吸入される吸入空気量を表す気化
   器のベンチュリ負圧と前記追加空気量を表す前記絞りに
   より生じる負圧とを比較し、それに応じて前記追加空気
   制御弁に加える圧力信号を制御する比較制御弁と、内燃
   機関の負荷を表す前記吸気管内の負圧の大小に応じて前
   記追加空気量を増減し混合気の空燃比を変化させるとと
   もに、その作動開始特性は前記第１の追加空気制御弁の
   作動開始特性よりも軽負荷側で、しかも開弁特性も前記
   第１の追加空気制御弁と異なった特性を有する制御□□
   弁とを備え、吸入空気量と負荷に応じて制（財）される
   追加空気により混合気の空燃比を制（財）するようにし
   たことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 ２ 前記制御弁が前記副吸気管で前記絞りの下流に設け
   られた第２の追加空気制御弁である特許請求の範囲第１
   項記載の内燃機関の空燃比制御装置。