JPS5855336B2 - クウネンピセイギヨソウチ - Google Patents

クウネンピセイギヨソウチ

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JPS5855336B2
JPS5855336B2 JP50146729A JP14672975A JPS5855336B2 JP S5855336 B2 JPS5855336 B2 JP S5855336B2 JP 50146729 A JP50146729 A JP 50146729A JP 14672975 A JP14672975 A JP 14672975A JP S5855336 B2 JPS5855336 B2 JP S5855336B2
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air
valve
fuel ratio
egr
negative pressure
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JP50146729A
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信行 橋本
直次 榊原
英資 斉藤
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車輌のエンジンに対し其の負荷の状況に応じ
て好ましい空燃比の燃焼制御を与える装置、特にエンジ
ン排ガス成分中の窒素酸化物の含量を抑制する燃焼制御
の機能要素と組合わされた空燃比制御装置に関するもの
である。
一般に排ガス組成分中の窒素酸化物量は、エンジン燃焼
室内に生起する最高温庇部に圧力の高い程多量に生成す
ることが知られており、公害防止の立場か、らその生成
を抑制する手段として、排ガスの一部を吸気側に還流供
給して燃焼最高温度を抑える所謂排気ガス還流方式が種
々行われている。
しかし乍ら、この方式では排気還流の際には、それ迄よ
りも燃料を余分に供給して空燃比を濃くしないと燃焼が
不安定となる。
そこで、排気ガス還流(以下、EGRと称す。
)中は空燃比を濃くしてエンジンの作動を安定化するこ
とによって、EGRに基づくドライバビリティの低下を
救済することを目的とした装置がすでに提案されている
例えば、特開昭第48−69916号公報に開示される
技術は、混合比を理想混合比よりも濃くなるよう気化器
を設定し、EGR中断時に、気化器のスロットル弁に応
動する空気導入制御弁を経て気化器とは別途に大気をエ
ンジンの吸気管に導入して混合比をエンジンに応じた最
適値になるよう補正したものである。
しかしながら、空気導入量の制御が、制御□□弁、ダイ
ヤフラム装置、電磁弁及びEGR発信部より構成され、
且つEGRの制御と混合比の制御とは別体手段でなされ
るので気化器の構造が複雑となり、特に混合比の制御に
はEGR発信部及び電磁弁等の高価な構成部品を有し、
且つ複雑な構成が必要とされる。
また、特開昭48−59222号公報に開示される技術
も同様に、気化器の混合比を濃く設定しておき、排気還
流管の途中から空気を導入することによって、EGRを
しない場合の混合気を薄め相対的にEGR中の混合気を
濃くするもので、制御弁がリンク機構によってスロット
ル弁と連動して駆動され、サーボモータによって駆動さ
れる切換弁は、排気ガスと空気とを切換えて前記制御弁
に供給する構成であり、この様に制御弁と切換弁とが別
体の手段で駆動され複雑な構造になり、更に空気導入量
の調整がオリフィス及びスロットルバルブに連動した制
御弁により行われるので、例えば同一スロットルバルブ
開度でも、登板と降板とではエンジン負荷が異なりエン
ジン負荷に応じて空気導入量を制御することができない
問題がある。
従って、本発明は、構造が複雑化することなく、エンジ
ン負荷に応じて空燃比制御とEGR制御をできるよう(
こすることを目的とする。
当該目的を遠戚するために本発明は、気化器のベンチュ
リをバイパスしてエアクリーナとスロットル弁上流側と
を結ぶ新気導入用のバイパス路を設け、該バイパス路中
に空燃比制御弁を設けて該バイパス路を通る新気の流通
遮断を制御し、一方排気系よりエンジン排気ガスの一部
を吸気マニホルドに還流させるEGR路にEGR弁を設
け、エンジン負荷状態を吸気マニホルドに生成する負圧
により検出し、該負圧をサーボ源管路により前記空燃比
制御弁とEGR弁の二つの弁に共通の制御入力信号とし
て供給し、サーボ源管路に導入される負圧が設定値に達
すると前記空燃比制御弁とEGR弁とが同時に開閉弁の
開閉作動が互いに逆になる構成を有している。
以下図について説明すると、先ず第1図の実施例の構成
は、気化器1のベンチュリ2をバイパスして、その上流
側であるエアクリーナ3の側から新気を取入れるバイパ
ス導入路4と、その取入れた新気をベンチュリ2の下流
に吐出させるバイパス吐出路5とを装着して威るバイパ
ス配管を設け、此のバイパス配管の経路中に空燃比制御
弁6を設けて該空燃比制御弁6の開閉作用により、該バ
イパス路4,5を通る新気に流通遮断の制御を与える。
EGR弁7は通例の如く排気管8よりエンジン排気ガス
の一部を取り入れて吸気側に還流さすべく、排気管8の
側に排気導入路9と吸気マニホルド10の側に還流路1
1とを以て夫々連通ずるように装着されており、該EG
R経路9,11を通る排気ガスは、EGR弁7の開閉作
用によって流通遮断の制御を受ける。
なお、排気導入路9には其がEGR弁7に至る途中に、
還流ガスを適宜冷却するEGRクーラーを装着するもの
であることは、当技術分野では周知であり、それ故に本
発明の説明では煩雑を避けるため該EGRクーラーは図
示を略されている。
空燃比制御弁6とEGR弁7とは共に負圧サーボモータ
一式の制御弁であって、その負圧室12゜13内の負圧
の強さに依って夫々ダイヤフラム14.15を吸引する
作動力を及ぼし、その吸引力がスプリング16.17の
付勢力に抗して打勝つ程に大きくなったとき、各弁室1
8,19内は、空燃比制御弁6の側では導入路4と吐出
路5とを遮断し、又EGR弁7では導入路9と還流路1
1とを流通させるように弁の反転作用をなす。
而して、此処で要点とすることを挙げれば、その−は、
空燃比制御弁6の弁室18内にある弁頭20は、負圧室
12内の負圧の強さがダイヤフラム14とスプリング1
6との諸元によって定まる設定圧以上に犬となったとき
閉弁するものであり、それに対してEGR7の方は同じ
ようEこ負圧室13内の負圧が設定圧以上に犬となった
とき弁頭21が開弁作用するものであって、二つの制御
弁6,7は互に開閉が逆の関係になっていることである
又、その二番目の要点は、両者の負圧室12,13は、
共通の作動圧源からの管路22に接続されており、常に
同じ強さの負圧の作用を受けているものであって、且つ
空燃比制御弁6の閉弁とEGR弁7の開弁とは同期して
略々同時に作動すべく、各々の動作設定圧を等しくして
各調整して設置するものである。
なお、EGR弁7の方の弁頭21は二ドル弁型のもので
あるが、該弁頭21の開弁作動が僅かにも開弁してEG
Rさせるとき、同時に空燃比制御弁6の方は閉弁の作動
をなすように設定しておくものである。
吸気マニホルド10に虫取する負圧を上記二つの制御弁
用のサーボ源管路22に導くためtこ、負圧制御弁23
と該負圧制御弁23への配管の前後をバイパスしてその
中途にオリフィス25を持つ負圧バイパス路24とが設
けられている。
負圧制御弁23は吸気マニホルド10側に連通ずるサー
ボ室26内の負圧の強さが所定の値を越えるとき、バネ
29に抗してダイヤフラム弁28を開弁さすものであり
、その開弁のときフィルタ27を介して大気圧をサーボ
源管路22に導入するものである。
そうして該負圧制御弁23の開閉作動の境界を画する設
定圧の大きさは、エンジン負荷がアイドリング状態乃至
軽い負荷状態から通常EGRを開始させたい中程度の負
荷に相当するスロットル弁30の開度での吸気マニホル
ド10の負圧の値迄弱くなったとき、それ迄開弁してい
たダイヤフラム弁28がバネ29の力で閉弁するように
設定しておくものである。
亦、前記空燃比制御弁6とEGR弁7との開閉作動を支
配する設定圧の大きさは、負圧制御弁23が閉弁して吸
気負圧が負圧バイパス路24とオリフィス25とを経て
空燃比制御弁6を閉じEGR弁7を開いているEGR動
作中の状態から、更にエンジン負荷が高負荷状態に移行
してEGRを止めるべく定めた走行状態のときの弱い吸
気負圧の状態に迄至ったとき、両制御弁6,7は共にバ
ネ16.17の力によってEGR状態から反転して図示
の位置に復帰するもので、即ちエンジンがEGRを止め
るべき高負荷状態に入ろうとする附近の吸気負圧の大き
さに応じ適宜に弁の動作点を設定しておくものである。
以上の第1図実施例の作動をまとめて記すと、エンジン
が停止状態から始動されアイドリング状態又は極く軽い
負荷状態にあるとき、負圧制御弁23は吸気マニホルド
10の負圧が大きいので、ダイヤフラム弁28はバネ2
9に抗して開弁させられており、サーボ源管路22は大
気圧が導入されて空燃比制御弁6は開弁しEGR弁7は
閉弁しており、この状態ではEGRは未だ還流されてい
ない。
この時の気化器1の与える空燃比は未だ濃度が高められ
ていない通常所定の値である。
第1図は合弁が之様な状態にあるときを示している。
そこで第2図の如くエンジン負荷が例えば布中走行時等
に相当する中程度迄増大しEGRを開始すべき所定の大
きさAのとき、負荷上昇に伴って弱くなった吸気負圧の
値a点で負圧調整弁23が閉弁し、管路22は大気圧を
遮断され、逆にオリフィス25を介して吸気負圧を導入
され、該負圧によって空燃比制御弁6は閉弁しEGR弁
7は開弁する。
EGR弁7の開弁(こよりエンジン排気ガスの一部は還
流路11を経て吸気マニホルドに還流されてEGR動作
状態となり、同時に新気バイパス路4,5は空燃比制御
弁6の閉弁によって閉止されて、此部分を流れる新気の
流通弁がなくなることから燃焼に与る新気はベンチュリ
2を通る分のみとなり、従って空燃比はそれ迄よりも燃
料分の濃厚なものとなり、EGRに依って不安定さを増
そうとするエンジンの燃焼を安定化させ、エンジン運転
が不調に陥ることの恐れを救済する。
エンジン負荷が更に増大して、例えば自動車専用道の走
行中等の如くなり、排気ガス関係について定められる種
々の要求規制の態様の中でEGRを止めても良いとされ
る゛走行状態を、エンジン負荷の値で第2図中B点とす
れば、之に相当するときの吸気負圧の値す点で反転動作
すべく予め設定圧を定められたEGR7はバネ17の力
で閉弁してEGRを停止し、同時にサーボ源管路22を
共通にする空燃比制御弁6はバネ16の力によって開弁
して、それにより新気バイパス路4,5を再開し、空燃
比を元の所定の値に戻す。
エンジン負荷を高負荷から減少してゆくときは以上の作
動順を逆にたどるもので、即ち第2図中A−Bの範囲の
エンジン負荷領域をその上下何れの方向から経過しても
、吸気負圧a −bの範囲内ではEGR弁7が開弁する
と共tこ空燃比制御弁6は新気バイパスをカットするも
のである。
本発明の主たる要旨は以上の如く、其れ自体を閉止する
こと(こ依て空燃比をそれ迄の所定値よりも濃厚なもの
とする新気バイパス路中の空燃比制御弁6の作動をEG
R弁7と共通のサーボ作動源で同期作動をなすべく構成
及び設定して制御するものであるが、ここで付言すると
、上記第1の実施例では、上記共通のサーボ作動源なる
ものを吸気マニホルド10に生ずる負圧から得たもので
あって、従って此場合の負圧調整弁23及び負圧バイパ
ス路24、オリフィス25は、之様に共通のサーボ作動
源として吸気マニホルド負圧を用いる場合の従来のEG
R方式の慣用的な構成にならったものであって、必ずし
も常に負圧調整弁23等の此部分の手段が必要な訳では
ない。
以下(こ第3図について負圧調整弁23やオリフィス2
5を必要としない構成を述べるが、断っておくと第3図
図示の第2の実施例でのサーボ作動源がスロットル30
の位置の近傍(こあること、より具体的に言うとスロッ
トル開度がアイドリング乃至極く軽いエンジン負荷を与
える開度なる図上破線でスロットル弁30を示した状態
にあるときのスロットル位置のすぐ上流で開口するボー
ト31よりサーボ作動源の流体圧を得る此の手段では、
該ボート31のその特定された位置の故に、前述の第1
実施例での負圧調整弁23なる手段を用いなくてもEG
R弁7に対してエンジン負荷の特定の領域でEGRをさ
せることが出来るもので、該ボート31の左様な設定も
言うなれば慣用的なもので、此場合ボート31は、EG
Rボートと通称されているものである。
そこで、第3図に示した第2の実施例に於ての要点は、
サーボ作動源がEGRポート31の手段にあると言うこ
とではなく、図に示すようにEGR弁7より出た還流路
11′は単独で吸気マニホルド10に向うのではなく、
空燃比制御弁6を出た新気バイパスの吐出路5′の配管
と途中から合流すべく結合されている点にその特徴があ
る。
即ち本図の例でも空燃比制御弁6及びEGR弁7の構成
及びその作動の関係は前記第1の例と全く同じであって
、只その吐出側の管路の後半部32が共通となっている
点に意義を有する。
之を説明すると、気化器11が装着される部位は、通例
限定されたスペース或はその他の制約を伴うもので、亦
その周辺に余りに多数の分岐管を設置することは困難で
もあり得策ではないので、本例の如<EGR還流路11
′と新気バイパス吐出路5′との、共に気化器1′に臨
む後半部32を共通にすることは、実際的なる利点があ
る。
而して、本例では両畦出路の後半部32を共通にするこ
とにつき、互に他方の制御弁から来る吐出流体が相手の
弁側に逆流することは、既述の如く空燃比制御弁6とE
GR弁7の開閉関係が互に逆で、且つ同期作用すること
から逆流の恐れのないものであって、叙上の如き吐出管
後半部32の共通化を可能となしているものである。
以上の第2の実施例の作動を第4図を参照して説明する
と、スロットル開度の変化に伴うEGRポート31の負
圧の強さはエンジンの中程度の負荷状態のとき大なる山
型のグラフを画く。
そうして之様なエンジン負荷の増大に伴ってEGRさす
負荷領域を選択することでEGRポート31の設置位置
が定まるものであるが、第4図中スロットル開度で表わ
すエンジン負荷のb = cの領域がEGRさせる範囲
であり、その際のEGRを開始停止する境界を定めるE
GRポート31の負圧値がaである。
而して、該a点以上のEGRポート31の負圧の間EG
R弁7は開弁を保つものであり、同時に同じ領域の間空
燃比制御弁6は閉弁しているものであって、空燃比制御
弁6の閉弁中は新気のバイパス分はないので、第1の例
と同様に気化器1′により与えられる空燃比は濃厚なも
のとなる。
又、EGRポート31の負圧の強さがa点以上のエンジ
ン負荷領域では、空燃比制御弁6はバネ16の力で開弁
し、EGR弁7はバネ17により閉弁し、このときEG
Rは停止状態にあると同時に、新気バイパス分が吐出管
5’、32を流れて空燃比を通常の値迄薄くする。
即ち、以上の第2の実施例に於ても空燃比制御弁6とE
CRC子弁は管路22を共通にし、EGRポート31な
る共通のサーボ作動源によって同時に互に逆なる開閉作
動をなす点に於て、既述の第1の実施例と同一の主目的
を遠戚するものであり、加えて吐出管後半部32を共通
とすることによる付随的効果を伴うものである。
次に第5図について説明すると本図の構成は、上記した
第2の実施例の応用例であって、第3図と異る所は簡単
に言うと、更に一組の空燃比制御弁100が付加されて
いることである。
但し、此の第2の空燃比制御弁100は、第3図例の新
気バイパス路4,5′に対して流通の開閉制御を与える
点に於て、もとから在る空燃比制御弁6と類似の位置並
びに機能を有するものではあるが、もとの(以下第1の
という)空燃比制御弁6が常にEGR弁7と同期して反
転作動するものであるに対し、第2の空燃比制御弁10
0はEGRの開始停止とは一応無関係に開閉作動するも
のである。
その点を補足的に説明すると、自動車は走行状態の多様
なことから、エンジンのすべての負荷条件に於て常に良
好なドライバビリティを得るため、即ち、例えば加速時
等に過渡的に混合気が過薄となってエンジンのノックや
ミスファイヤ等を生ずることを避けるため、通例はその
空燃比を最経済空燃比の値よりも濃く設定するものであ
るが、負荷変動の小さい巡航時には、そのように設定さ
れた通常の空燃比よりも薄くした最適空燃比とすること
が、燃費節減の立場からも一層好ましいものと言うこと
ができ、そうして第5図に示す実施例は、吸気マニホル
ド10の負圧の強さの成る領域から車輌巡航中の状態を
識別し、その状態にある間第2の空燃比制御弁100を
開いて新気バイパス導入路4より吐出路32に流通させ
て空燃比を下げるものである。
即ち、本例の第2の空燃比制御弁100の第3図構成に
対する付加構成も、バイパス導入路4と吐出路32を共
通に、夫々管路101.102を分岐して二重にバイパ
スするように取付け、又、此の二重バイパス管路101
゜102及び第2の空燃比制御弁100の新気を流通さ
せる容量は、第1の空燃比制御弁6が開いており、従っ
てEGR弁7が閉じている状態で第2の空燃比制御弁1
00が開いたとき、最経済空燃比を与える新気バイパス
量を吐出路32に流し得るだけの制御容量に設定する。
第2の空燃比制御弁100の構造も負圧サーボモータ式
のもので、その弁頭103を開弁させるための負圧室1
04に働くサーボ管路105の負圧とバネ106との釣
合は、吸気マニホルド10の負圧の強さが巡航時から高
負荷状態に入って負圧を減すると弁頭103がバネ10
6によって閉じられるよう設定する。
又、巡航時よりもエンジン負荷の軽いとき、第2の空燃
比制御弁100を閉弁させるための負圧調節弁110が
設けられる。
即ち運航時以下のエンジン負荷のときEGRさせている
ときも、アイドリングのときでも、その吸気負圧の強さ
によって負圧調整弁110のダイヤフラム弁111を開
弁させてフィルタ112を介して大気圧を管路113側
に導入し、負圧調整器114を隔てたサーボ管路105
側の負圧の強さに拘らず、第2空燃比制御弁100の負
圧室104の負圧を弱めて弁頭103を閉弁に保つ。
負圧調整器114はチェックバルブ115とオリフィス
116を並夕1ルたもので、同種のもの118が負圧調
整弁110の負圧室117とサーボ管路105との間に
設けられており、この二個の負圧調整器114,118
の役割は、吸気マニホルド10の負圧の強さが過渡的に
変動するときの第2の空燃比制御弁100の作動を安定
化するもので、負圧が高い方から減少に向う変動のとき
は、調整器118のオリフィス119により負圧調整弁
110をゆっくりと閉弁させ、管路113は大気から遮
断されるが調整器114のオリフィス116により第2
の空燃比制御弁100の開弁を遅らせる。
逆に負圧が高い方「こ変動のときは、調整器118のチ
ェックバルブ120により負圧調製弁110は素早く開
弁し、管路113を大気圧として第2空燃比制御弁10
0を速かに閉弁させる。
又負圧が低い方から巡航時の値になるときは、調整器1
14のオリフィス116#こより第2空燃比制御弁10
0をゆっくりと開弁させ、逆に高負荷tこ移行のとき、
チェックバルブ115を介して第2空燃比制御弁100
を速かに閉じる役目をする。
以上をまとめて再書すると、第2の空燃比制御弁100
及び其の附随的要素としての負圧調整弁110等の設置
は、本発明の要旨であるEGR中は空燃比を濃厚に制御
すると言うこと5的を違えてはいるが、EGRしていな
いときの巡航中は、通常設定された空燃比を更に最経済
値に迄低下さすと言う点で、広義に言わば、之も亦空燃
比制御の技術思想で軌を同じうするものとも言えよう。
そしてすぐに理解されるであろうが、此の第5図の構成
を第3図の応用として掲げた理由は、第2空燃比制御弁
100の設置挿入される管路として、新気導入側が第1
空燃比制御弁6の導入路4を分岐してバイパスしたもの
であり、吐出側が第3図構成と同じ思想で吐出路32を
共通に配管されている点で、第3図の技術思想を一層敷
延しようと意図した所にある。
叙上の如く本発明に依ればエンジン吸気負圧の強さ或は
、スロットル開度に伴うその近傍の負圧の変化を以てエ
ンジン負荷の犬小を知る信号源とし、そゐ信号源を共通
にして開閉される負圧サーボモータ式の空燃比制御弁を
EGR弁と互に開閉が逆の関係に設けて、EGRさせる
べきエンジン負荷領域で、EGR弁が開弁するとき之と
同期して空燃比制御弁を閉じて気化器を通る混合気の空
燃比を通常設定値よりも濃くして、エンジンの燃焼を安
定化したもので、その手段としての構成並びに制御のシ
ステムの簡単なる点に於て実際的なる便益を供するもの
であり、また、之様な構成に於て各要素間を結合する配
管路を一部共用できることは、エンジンへの装着並に保
守作業の容易さという点に於てすぐれた実用的効果を有
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を原理的に略図示した
もので、第2図はその特性図である。 第3図は他の実施例の構成を同様に略図示したもので、
第4図はその特性図である。 第5図は第3図に示した実施例の一応用実施態様を同様
に略図示したものである。 L1’:気化器、2:ベンチュリ、3:エアクリーナ、
4,5,5’:新気バイパス路、6:空燃比制御弁、7
:排気還流弁、8:排気管、9,11:EGR経路、1
0:吸気マニホルド、22:サーボ源管路、23:負圧
制御弁、24:負圧バイパス路、25ニオリフイス、3
0:スロットル弁、32:吐出供給の共通管路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気化器のベンチュリをバイパスしてエアクリーナと
    スロットル弁上流側とを結ぶ新気導入用バイパス路、該
    バイパス路中に設けられ該バイパス路を通る新気に流通
    遮断の制御を与える空燃比制御弁、排気系よりエンジン
    排気ガスの一部を吸気マニホルドに還流させるEGR路
    、該EGR路中(こ設けられ該EGR路を通る排気ガス
    fこ流通遮断の制御を与えるEGR弁、エンジン負荷状
    態を検出するために前記吸気マニホルドに生成する負圧
    を前記空燃比制御弁と前記EGR弁の二つの弁に共通の
    制御入力信号として供給するサーボ源管路、前記吸気マ
    ニホルドに生成する負圧が所定値に達すると大気圧を前
    記サーボ源管路に導入する負圧制御弁、及び該負圧制御
    弁への配管の前後をバイパスしてその中途にオリフィス
    を持つ負圧バイパス路を具備し、前記サーボ源管路に導
    入される負圧が設定値に達すると前記空燃比制御弁と前
    記EGRとが同時に開閉弁の開閉作動が互いに逆になる
    ことを特徴とする空燃比制御装置。 2 気化器のベンチュリをバイパスしてエアクリーナと
    スロットル弁上流側とを結ぶ新気導入用バイパス路、該
    バイパス路中に設けられ該バイパス路を通る新気に流通
    遮断の制御を与える空燃比制御弁、排気系よりエンジン
    排気ガスの一部を吸気マニホルドに還流させるEGR路
    、該EGR路中に設けられ該EGR路を通る排気ガスに
    流通遮断の制御を与えるEGR弁、及びエンジン負荷状
    態を検出するために前記吸気マニホルドに生成する負圧
    を前記空燃比制御弁と前記EGR弁の二つの弁に共通の
    制御入力信号として供給するサーボ源管路を具備し、前
    記サーボ源管路に導入される負圧が設定値に達すると前
    記空燃比制御弁と前記EGR弁とが同時に開閉弁の開閉
    作動が互いに逆に作動し、前記空燃比制御弁による新気
    バイパスの吐出側で前記EGR弁の還流排気ガス吐出側
    と管路を共通にして吐出供給さすべく該吐出供給の共通
    管路を以て前記気化器に対し装着したことを特徴とする
    空燃比制御装置。
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