JPS586056B2 - 内燃機関の気化器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、運転中の内燃機関の吸気負圧の脈動特性のた
めに気化器の吸込通路内に発生する負圧変動の変動幅に
応じて、機関に供給される混合気の濃さを補正する濃度
補正装置を備えた形式の内燃機関の気化器に関する。

周知のように、ピストン式内燃機関の吸気負圧はピスト
ンの往復運動に伴ない脈動（変動）する。

この吸気負圧の脈動は、例えば水平対向式２気筒機関の
ように、気筒数の少い内燃機関において非常に顕著であ
る。

このような内燃機関が高負荷運転されると、気化器のス
ロットル弁がほぼ全開になっているので、吸気負圧の脈
動がスロットル弁の上流にある主燃料ジェットに直に作
用し、その結果、運転に異常が生じることがある。

即ち、機関が高負荷且つ低速度で運転されている場合に
は機関に供給される混合気が濃くなり過ぎることが経験
的に知られている。

また、高負荷運転による吸気負圧の変動幅が低速時と高
速時とで同じ大きさであっても、機関回転速度が高くな
ると混合気が過濃になる問題がなくなることも経験的に
知られている。

従って、吸気負圧の脈動現象により内燃機関の特に高負
荷低速運転時に生じる混合気の過濃を防止する作用を行
う濃度補正装置を備えた気化器を提供することが本発明
の目的である。

本発明に係る内燃機関の気化器は、吸込通路と空気と燃
料との一次混合気を該吸込通路内へ導入する燃料回路と
、前記吸込通路内の負圧の変動幅の大きさに応じて、機
関に供給される混合気の濃度を補正する濃度補正装置と
を有する内燃機関の気化器において、前記濃度補正装置
は負圧管路を介して前記吸込通路に接続されており、ま
た、該濃度補正装置は、前記燃料回路へ流入する燃料ま
たは空気の流量を計量する可変絞りを構成する可動部材
と静止部材とから成る計量装置と、前記負圧管路を通し
て前記濃度補正装置へ印加される負圧の変動幅の大きさ
に応じて前記可変絞りの静止部材に対する可動部材の位
置を制御する位置制御装置とを有していて、機関が高負
荷で運転されている間機関へ供給される混合気の濃度を
低下させるようになっており、更に、前記気化器は、前
記負圧管路内に直列に配置された細管とタンクとから成
る負圧変動幅変更装置を備え、該負圧変動幅変更装置は
、高負荷で運転されている機関の速度が増加するに従っ
て前記濃度補正装置へ印加される負圧の変動幅の大きさ
を減少させるようになっており、もって、高負荷で運転
されている機関の速度が増加するに従って前記漉度補正
装置の混合気濃度低下作用が減少させられるようになっ
ていることを特徴とする。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する
。

第１図に示されている下向き通風式気化器の吸込通路１
内には、運転者により操作されるスロツトルシャフト３
上に固定されているバタフライ・バルブから成るスロッ
トル弁２が設けられている。

この吸込通路１は、エア・フィルター（図示せず）に接
続された空気人口４を備えているとともに、主ベンチュ
リ５を備えており、フロート・チャンバー６から燃料が
供給される後述の空気と燃料との一次混合気の供給回路
（以下において「主燃料回路」と呼ぶ）の下流端が前記
主ベンチュリ５内に開口している。

フロート・チャンバー６内には、燃料の自由表面をほぼ
レベルＮに維持するよう作用する二一ドル弁（図示せず
）を制御するフロート７が設けられている。

前記主燃料回路は、ノズル９を通してフロート・チャン
バー６より燃料が供給される縦穴８と、この縦穴８内の
燃料内に浸漬されているチューブ１３と、主ベンチュリ
５の上端内に開口する２次ベンチュリ１５と、前記縦穴
８の上部を２次ベンチュリに連通させる通路１４とを有
する。

チューブ１３の下部には多数の小孔１０が形成されてお
り、また、縦穴８と吸込通路１の上端とを連通ずる通路
内には固定絞り１１と１２とが設けられており、これら
の固定絞りを通って来た空気とフロート・チャンバー６
からノズル９を通って来た燃料とが縦穴８内で混合され
て一次混合気（エマルジョン）となり、この混合気が縦
穴８から通路１４を通って２次ベンチュリ１５に流入し
、この２次ベンチュリ１５から主ベンチュリ５の位置で
吸込通路１内に噴出する。

上記気化器には上記主燃料回路に作用する負圧を調節す
る濃度補正装置１６が設けられている。

この濃度補正装置１６はハウジング内で可動な二ードル
１７を含む計量装置を有する。

このニードル１７の先端部１７ａにはテーパーが付され
ており、このテーパー付き先端部１７ａがハウジング内
に設けられたオリフイス１８と協働して可変絞りを構成
する。

該ハウジングには空気流入開口１９が設けられており、
この開口１９からハウジング内に流入した空気は前記可
変絞り１７ａ，１８を通ってハウジング内の室２１に流
入し、次にこの室２１から導管２２によって前記固定絞
り１１と１２との間で前記主燃料回路内へ連続的に導入
され、前記固定絞り１１を通って主燃料回路内へ流入し
た空気に追加される。

この意味で、前記可変絞り１７ａ，１８により計量され
導管２２を通して主燃料回路に供給される空気を「追加
空気」と呼ぶ。

ニードル１７は、ハウジング内の主ダイアフラム２３と
、２つの補助ダイアフラム２４と２５とに連結されてお
り、該補助ダイアフラム２４と２５は、主ダイアフラム
２３のそれぞれの側に１つ設けられており、且つ主ダイ
アフラム２３よりも小さい受圧面積を有している。

ダイアフラム２３，２４．２５と補正装置１６のハウジ
ングとは、ダイアフラム２３によって分割された２つの
圧力室２６と２７を限定している。

補助ダイアフラム２４と２５の外側の面は大気圧の作用
を受ける。

２つの圧力室２６と２７は容積が同じであり、これらの
圧力室はそれぞれ慣性の小さい逆止弁３１及び３２を介
して共通の負圧導管すなわち負圧管路３０の一端に接続
され、この管路３０の他端は吸込通路１内の主ベンチュ
リ５の内面に開口している。

逆止弁３１と３２とは互に反対に作用する。

すなわち、圧力室２６用の逆止弁３１は管路３０内の負
圧が増大した時に弁座３１ａに当接して閉弁し、一方、
圧力室２７用の逆止弁３２は管路３０内の負圧が増大し
た時に弁座３２ａから離れて開弁する。

管路３０内の負圧が減少した時には逆止弁３１は開弁し
、逆止弁３２は閉弁する。

補正装置１６のハウジングと、補助ダイアフラム２５を
締めつけている２つの座金のうちの１つとの間に取り付
けられた圧縮はね３３は、３個のダイアフラム２３，２
４，２５とニードル１７とにより形成された可動ユニッ
トを図で見て左方へ押すよう作用し、これにより、オリ
フイス１８とニードル１７のテーパー付き先端部１７ａ
とにより形成された可変絞りの開口面積を減少させよう
とする働きをする。

管路３０の途中には濃度補正装置１６へ印加される負圧
の変動（脈動）幅を変えるために細管４０とタンク４１
とから構成される負圧変動幅変更装置が設けられている
が、この装置の作用は後述することにして、まず、濃度
補正装置１６に主ベンチュリ５における負圧変動が直接
的に伝わる場合（即ち、負圧変動幅変更装置が設けられ
ていない場合）を想定して濃度補正作用を説明する。

機関が高負荷状態で作動している時にはスロットル弁２
は図示のようにほゾ全開位置まで開いており、従って、
吸気負圧の脈動は管路３０を介して濃度補正装置１６に
作用する。

この場合の、脈動する負圧の変動幅（即ち、最大値Ｄｍ
ａｘ．と最小値Ｄｍｉｎ．との差）をΔＰと呼ぶものと
する。

負圧が最小値Ｄｍｉｎ．から最大値Ｄｍａｘ．まで増加
すると、逆止弁３２が上方に引き上げられて開弁し、従
って、圧力室２７内の負圧は最大値Ｄｍａｘ．まで増大
する。

次に、吸気負圧が減少しはじめると、逆止弁３２は閉弁
し、従って、圧力室２７内の負圧値はほぼ前記最大値Ｄ
ｍａｘ．に保たれる。

一方、逆止弁３１は吸気負圧が最大値Ｄｍａｘ．の時閉
弁し、この最大値Ｄｍａｘ．以下になると開弁するので
、圧力室２６内の負圧は最小値Ｄｍｉｎ．まで減少する
。

従って、圧力室２７と２６との間には最大値Ｄｍａｘ．
と最小値Ｄｍｉｎ．との差△Ｐに等しい差圧が生じる。

この差圧によって、ダイアフラム２３−２５とニードル
１７は圧縮ばね３３に抗して右方に動かされるので、可
変絞り１７ａ，１８の空気流通面積が増大し、従って、
導管２２を通って主燃料回路へ流入する追加空気の流量
が増加する。

その結果、縦穴８内の燃料に作用する負圧の強さが低下
するので、機関へ供給される混合気の濃度は吸気負圧の
変動幅即ち、最大値Ｄｍａｘ．と最小値Ｄｍｉｙ．との
差△Ｐ１に比例して低下する（薄くなる。

）このように、機関へ供給される混合気の濃度は前記吸
気負圧の変動幅△Ｐに基いて補正されるが、この補正作
用には負圧の変動の周波数、従って機関の回転速度、が
考慮されていない。

しかし、これは前記負圧変動幅変更装置が管路３０の途
中に設けられていないと仮定した場合の作用であって、
実際には本発明の気化器には前記負圧変動幅変更装置が
設けられている。

以下において、この負圧変動幅変更装置の構造と作用と
を説明する。

負圧変動幅変更装置を構成する前記細管４０とタンク４
１とは導管３０の途中に相互に直列に連結されて配設さ
れている。

細管４０はｓなる断面積とｌなる長さとを有し、タンク
４１はＱなる容積を有する。

この負圧変動幅変更装置の周波数応答（即ち、タンク４
１よりも下流における管路３０内における負圧の変動幅
△Ｐ３と主ベンチュリ５における負圧の変動幅△Ｐ１と
の比△Ｐ３／△Ｐ１を負圧変動の周波数即ち機関の回転
速度Ｖの函数として表したもの）は、前記細管４０の長
さｌと断面積Ｓ及び前記タンク４１の容積Ｑとによって
ほぼ決定される。

これらのパラメーターは第２図に示される応答特性が得
られるように選定されている。

即ち、同図において、縦軸は△Ｐ３／△Ｐ１を表わし、
横軸は機関の回転速度Ｖを表わす。

この図から明らかなように、△Ｐ３／△Ｐ１は機関の回
転速度Ｖがアイドリング速度よりも幾分高い速度以上の
区域においては機関回転速度に反比例して急激に減少す
る。

しかしながら、本願の図示実施例においては、負圧変動
幅△Ｐ３は機関の低速回転域においては主ベンチュリ５
における負圧変動幅△Ｐ１よりも小さくならず、むしろ
それよりも大きくなる（従って、△Ｐ３／△Ｐ１＞１と
なる）。

第２図に示された応答特性は実験に基づいて得られたも
のであり、前述したようにＶ＝１０００ｒｐｍ前後の低
速回転域においてΔＰｓ／ΔＰ１＞１となっているが、
かかる現象は、細管４０の長さｌと断面積Ｓ及び導管３
０の長さと断面積によって決まる負圧の伝達を遅らせる
要因と、タンク４１の容積Ｑによって決まる負圧の伝達
を進める要因とが存在することにより、Ｖ＝１０００ｒ
ｐｍに相当する負圧変動周波数において共振現象が生じ
ているからである。

然しなから、低速回転域においてΔＰ’３／ΔＰ１＞１
とすること（すなわち、負圧変動幅を増幅させること）
は、本発明にとって必須のことではない。

本発明において必須のことは、高負荷で運転されている
機関の速度が増加するに従って濃度補正装置１６へ印加
される負圧の変動幅の大きさを減少させて、濃度補正装
置１６が行なう混合気濃度低下作用を減少させることで
ある。

すなわち、前述したように、高負荷低速度運転では混合
気が濃くなり過ぎてしまう故に濃度補正装置１６によっ
て混合気の濃度を低下させねばならないが、高負荷高速
度運転では混合気が濃くなり過ぎてしまうということが
無いのであるから、高負荷高速度運転になれば濃度補正
装置１６の機能を減殺する必要があるわけである。

高負荷で運転されている機関の速度が増加するに従って
濃度補正装置１６へ印加される負圧の変動幅の大きさを
減少させる作用は、前述した細管４０とタンク４１との
直列連結で構成される負圧変動幅変更装置によって達成
される。

細管４０とタンク４１との直列連結は、所謂“低周波通
過フィルタ（「ローパスフィルタ」とも言う）”を構成
し、前述した粘ｌ、Ｑの値を適切に選択すると、所望の
周波数以下の周波数は伝達するが、周波数が所望値を越
えると伝達させないように構成することができる。

第２図を参照して判る通り、Ｖ＝１５００ｒｐｍを越え
るとΔＰｓ／ΔＰ１の値は急速に減少させられている。

Δｐ３／ΔＰ１の値が減少されるということは、濃度補
正装置１６に印加される負圧の変動幅の大きさが小さく
なることであるから、濃度補正装置１６の圧力室２７と
２６との間の差圧ΔＰが小さくなり、従って、濃度補正
装置１６の補正作用は、Ｖ＝１５００ｒｐｍを越えて機
関の高負荷運転の速度が増加するほど、次第に減殺され
ることになるわけである。

かように、本発明においては、濃度補正装置１６と負圧
変動幅変更装置４ ０， ４１とを備えて、高負荷低速
運転のときのみ混合気の過濃を防止させ、高負荷高速運
転のときには負圧変動幅変更装置４０．４１によって濃
度補正装置１６の補正作用を減殺しているのである。

本発明の実施に際しては、細管４０の断面積Ｓを約１ｍ
ｍ２、長さｌを５〜２０ｃｍとし、タンク４１の容積Ｑ
を圧力室２６．２７の容積よりも大とする（具体的には
５０〜１００ｃｍ３）ことが好ましい。

第１図に図示されている実施例においては濃度補正装置
１６には圧力室２６と２１とを連通させる断面積の小さ
い通路４２が設けられている。

この通路４２の役割は、例えばスロットル弁２が閉じら
れた時のように管路３０内の負圧の変動がなくなった時
に、圧力室２６と２７との圧力を等しくさせて濃度補正
装置１６の濃度補正作用を停止させることにある。

以上の説明から明らかなように、本発明の気化器におい
ては混合気の濃度が吸気負圧の変動幅の大きさのみでな
く機関の回転速度にも応じて補正されるという効果があ
る。

尚、上述の実施例においては、濃度補正装置の可変絞り
１７ａ，１Ｂは主燃料回路へ流入する追加空気の流量を
制御しているが、空気流量ではなくて燃料の流量を制御
するように用いても同様な効果が得られる。

また、濃度補正装置１６として、上述の構造以外のもの
を用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による気化器の縦断面図であ
る。 第２図は濃度補正装置に作用する負圧変動幅△Ｐ３と気
化器の主ベンチュリにおける吸気負圧の変動幅△Ｐ１と
の比△Ｐ３／△Ｐ１と機関の回転速度Ｖとの関係を示し
た線図である。 １……気化器の吸込通路、８……縦穴、１４……通路、
１５……２次ベンチュリ、１６……濃度補正装置、１７
……ニードル、１８……オリフイス、２３，２４，２５
……ダイアフラム、３０……負圧管路、４０……細管、
４１……タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸込通路１と、空気と燃料との一次混合気を該吸込
   通路１内へ導入する燃料回路８ ， １ ４ ，１５と
   前記吸込通路内の負圧の変動幅の大きさに応じて、機関
   に供給される混合気の濃度を補正する濃度補正装置１６
   とを有する内燃機関の気化器において、前記濃度補正装
   置１６は負圧管路３０を介して前記吸込通路１に接続さ
   れており、また、該濃度補正装置１６は、前記燃料回路
   ８，１４ ．１５へ流入する燃料または空気の流量を計
   量する可変絞りを構成する可動部材１７と静止部材１８
   とから成る計量装置と、前記負圧管路３０を通して前記
   濃度補正装置１６へ印加される負圧の変動幅の大きさに
   応じて前記可変絞りの静止部材１８に対する可動部材１
   ７の位置を制御する位置制御装置２３，２４．２５とを
   有していて、機関が高負荷で運転されている間機関へ供
   給される混合気の濃度を低下させるようになっており、
   更に、前記気化器は、前記負圧管路３０内に直列に配置
   された細管４０とタンク４１とから成る負圧変動幅変更
   装置を備え、該負圧変動幅変更装置は、高負荷で運転さ
   れている機関の速度が増加するに従って前記濃度補正装
   置１６へ印加される負圧の変動幅の大きさを減少させる
   ようになっており、もって、高負荷で運転されている機
   関の速度が増加するに従って前記濃度補正装置１６の混
   合気濃度低下作用が減少させられるようになっているこ
   とを特徴とする内燃機関の気化器。