JPS5912113A - Exhaust gas purifying device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purifying device of internal combustion engine

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Publication number
JPS5912113A
JPS5912113A JP11985082A JP11985082A JPS5912113A JP S5912113 A JPS5912113 A JP S5912113A JP 11985082 A JP11985082 A JP 11985082A JP 11985082 A JP11985082 A JP 11985082A JP S5912113 A JPS5912113 A JP S5912113A
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JP
Japan
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air
passage
negative pressure
fuel ratio
air bleed
Prior art date
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Pending
Application number
JP11985082A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kato
孝 加藤
Takaaki Ito
隆晟 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5912113A publication Critical patent/JPS5912113A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M7/00Carburettors with means for influencing, e.g. enriching or keeping constant, fuel/air ratio of charge under varying conditions
    • F02M7/12Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves
    • F02M7/14Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves with means for controlling cross-sectional area of fuel spray nozzle
    • F02M7/16Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves with means for controlling cross-sectional area of fuel spray nozzle operated automatically, e.g. dependent on exhaust-gas analysis
    • F02M7/17Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves with means for controlling cross-sectional area of fuel spray nozzle operated automatically, e.g. dependent on exhaust-gas analysis by a pneumatically adjustable piston-like element, e.g. constant depression carburettors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain high exhaust purifying effect without employing O2 sensor by a structure wherein a negative pressure operated automatic valve to open and close the passage at a predetemined frequency is provided in the air bleed passage of a carburetor and at the same time the flow resistance in the air bleed passage is specified. CONSTITUTION:The titled device is applied to an internal combustion engine, in which a variable Venturi type carburetor 2 is installed in a suction manifold 1 and a catalytic converter 4 is installed in an exhaust manifold 3. An annular air chamber 33 formed around a metering jet 26, into and out of which a needle 9 is inserted and drawn, is communicated through a first air bleed passage 35 to a suction passage 7 and simultaneously through a second air bleed passage 36 to the automatic valve 50, which is equipped with negative pressure diaphragm devices A and B in order to enable to open and close the passage 36 at the fixed frequency of about 1-2Hz. In addition, the sizes of the respective air bleed jets 37 and 38 are determined so that the air-fuel ratio during the opening and closing of the passage 36 changes periodically between nearly + or -0.2-+ or -1.0 in respect of the average value.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

排気ガス中の有害三成分HC、CoおよびNOx ′t
−同時に低減することのできる触媒として、三元触媒が
知られている。この三元触媒の浄化効率Rは第1(a)
図に示されるように空燃比5がほぼ理論空燃比であると
きに最も高くなり、例えば80パ一セント以上の浄化効
率R&−得ることのできる空燃比領域は空燃比が0.0
6程度の狭い巾である。
Three harmful components HC, Co and NOx in exhaust gas
- A three-way catalyst is known as a catalyst that can reduce the amount of water at the same time. The purification efficiency R of this three-way catalyst is the first (a)
As shown in the figure, the air-fuel ratio 5 is highest when it is almost the stoichiometric air-fuel ratio, and for example, the air-fuel ratio range where a purification efficiency of 80 percent or more can be obtained is when the air-fuel ratio is 0.0.
It has a narrow width of about 6 mm.

通常、このように80パ一セント以上の浄化効率を得る
ことのできる空燃比領域をウィンドウWと称する。従っ
て、三元触媒を用いて排気ガス中の有害三成分を同時に
低減するためには空燃比をこの狭いウィンドウW内に常
時に維持しなければならない。このために従来の排気ガ
ス浄化装置では、空燃比が理論空燃比よpも大きいか小
さいかを判別可能な酸素濃度検出器を機関排気通路に取
付け、この酸素濃度検出器の出力信号に基いて空燃比が
ウィンドウW内の空燃比となるように制御している。し
かしながらこのような酸素濃度検出器を用いた排気ガス
浄化装置では高価な酸素濃度検出器および空燃比制御の
ための高価な電子制御ユニットを必要とするために排気
ガス浄化装置の製造コストが高騰するという問題がある
Usually, the air-fuel ratio region in which a purification efficiency of 80 percent or more can be obtained is called a window W. Therefore, in order to simultaneously reduce the three harmful components in exhaust gas using a three-way catalyst, the air-fuel ratio must be maintained within this narrow window W at all times. For this reason, in conventional exhaust gas purification devices, an oxygen concentration detector that can determine whether the air-fuel ratio is larger or smaller than the stoichiometric air-fuel ratio is installed in the engine exhaust passage, and based on the output signal of this oxygen concentration detector, The air-fuel ratio is controlled to be within the window W. However, an exhaust gas purification device using such an oxygen concentration detector requires an expensive oxygen concentration detector and an expensive electronic control unit for air-fuel ratio control, which increases the manufacturing cost of the exhaust gas purification device. There is a problem.

ところが最近になって、5Ali) paperNa 
760201号、或いは特公昭56−4741号公報に
記載されているように三元触媒の機能が次第に解明され
、三元触媒が酸素保持機能を有することが判明したので
ある。即ち、空燃比が理論空燃比に対してリーン側にあ
るときには三元触媒がNOxから酸素を奪い取ってNO
xを還元させると共にこの奪い取った酸素を保持し、空
燃比が理論空燃比よりもリッチ側になると保持した酸素
を放出してco、iicの酸化を行なうのである。従っ
て空燃比を成る基準空燃比に対してリーン側とリッチ側
に交互に変動させると基準空燃比が理論空燃比からずれ
たとしても上述の酸素保持機能により NOxの還元作
用およびCO、HCの酸化作用が促進されて高い浄化効
率を得ることができる。第1図(b)は空燃比を周波数
IHzで基準空燃比に対して±1.0だけ変動させた場
合の基準空燃比A//FのウィンドウW。を示している
。第1(a)図および第1(b)図がら空燃比全一定周
波数で変動させた場合にはウィンドウW0が広くなるこ
とがわかる。このことは、空燃比を一定周期で変動させ
れば基準空燃比が理論空燃比から多少ずれてhたとして
も高い浄化効率が得られること全意味している。一方、
空燃比の変動周波数を短かくすると、即ち空燃比の変動
周期を長くすると三元触媒の酸素保持能力が飽和するた
めに酸素保持機能に基づく酸化還元能力が低下し、三元
触媒の浄化効率が低下する。第1 (c)図はこのこと
を明瞭に示している。第1(c)図において縦軸R[浄
化効率を示し、横軸Fは空燃比の変動周波数を示す。ま
た、空燃比の変動中を小さくすると空燃比をリッチ側と
リーン側に交互に変動できなくなるのでウィンドウの中
は狭くなる。
However, recently, 5Ali) paperNa
As described in No. 760201 or Japanese Patent Publication No. 56-4741, the function of the three-way catalyst was gradually elucidated, and it was found that the three-way catalyst had an oxygen retention function. In other words, when the air-fuel ratio is on the lean side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst takes oxygen from NOx and converts it into NOx.
While reducing x, this stolen oxygen is retained, and when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the retained oxygen is released to oxidize co and iic. Therefore, if the air-fuel ratio is alternately varied between the lean side and the rich side with respect to the standard air-fuel ratio, even if the standard air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen retention function described above will reduce NOx and oxidize CO and HC. The action is promoted and high purification efficiency can be obtained. FIG. 1(b) shows the window W of the standard air-fuel ratio A//F when the air-fuel ratio is varied by ±1.0 with respect to the standard air-fuel ratio at a frequency of IHz. It shows. It can be seen from FIGS. 1(a) and 1(b) that the window W0 becomes wider when the air-fuel ratio is varied at an entirely constant frequency. This means that if the air-fuel ratio is varied at regular intervals, high purification efficiency can be obtained even if the reference air-fuel ratio deviates somewhat from the stoichiometric air-fuel ratio. on the other hand,
When the air-fuel ratio fluctuation frequency is shortened, that is, when the air-fuel ratio fluctuation period is lengthened, the oxygen retention capacity of the three-way catalyst becomes saturated, so the oxidation-reduction ability based on the oxygen retention function decreases, and the purification efficiency of the three-way catalyst decreases. descend. Figure 1(c) clearly shows this. In FIG. 1(c), the vertical axis R represents the purification efficiency, and the horizontal axis F represents the fluctuation frequency of the air-fuel ratio. Further, if the air-fuel ratio is changed within a small range, the air-fuel ratio cannot be varied alternately between the rich side and the lean side, so the window becomes narrower.

従ってウィンドウの巾を広くするには最適な空燃比の変
動周期と変動中が存在することがわかる。
Therefore, it can be seen that there are optimal air-fuel ratio fluctuation periods and fluctuation periods in order to widen the window width.

上述のように基準空燃比に対する空燃比の変動巾および
変動周波数を適切に選定すればウィンドウが広くなり、
従って基準空燃比が理論空燃比に対して多少変動しても
高い浄化効率を得ることができる。このことは、基準空
燃比の変動中の狭い燃料供給系を用いれば酸素濃度検出
器の出力信号によるフィードバック制御を用いなくても
高い浄化効率を得ることができることを意味している。
As mentioned above, if the fluctuation range and fluctuation frequency of the air-fuel ratio relative to the reference air-fuel ratio are appropriately selected, the window will become wider.
Therefore, high purification efficiency can be obtained even if the reference air-fuel ratio varies somewhat with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. This means that by using a narrow fuel supply system during fluctuations in the reference air-fuel ratio, high purification efficiency can be obtained without using feedback control based on the output signal of the oxygen concentration detector.

熱論、燃料供給系として燃料噴射弁を用いれば基準空燃
比の変動中を狭くすることができるが燃料噴射装置は高
価であるために機関の製造コストが高くなってしまう。
In theory, if a fuel injection valve is used as a fuel supply system, it is possible to narrow the fluctuation period of the reference air-fuel ratio, but since the fuel injection device is expensive, the manufacturing cost of the engine increases.

従って機関の製造コストを低く抑える゛ためには気化器
を用いることが必要となる。しかしながら従来の固定ベ
ンチュリ型気化器では基準空燃比の変動巾が広く、−ま
た従来の可変ベンチ−り型気化器では加速時に、或いは
機関温度Vこよって基準空燃比が犬きく変動するのでこ
れらの固定ベンチュリ型気化器、或いは可変ベンチュリ
型気化器を用いても高い浄化効率を得るのけ困難である
Therefore, in order to keep the manufacturing cost of the engine low, it is necessary to use a carburetor. However, in conventional fixed venturi type carburetors, the reference air-fuel ratio fluctuates over a wide range, and in conventional variable bench carburetors, the reference air-fuel ratio fluctuates sharply during acceleration or due to engine temperature V. It is difficult to obtain high purification efficiency using a fixed venturi type vaporizer or a variable venturi type vaporizer.

本発明は酸素濃度検出器を用いることなく、価格の低い
気化器を用いて高い排気ガス浄化効率を確保することの
できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device that can ensure high exhaust gas purification efficiency using an inexpensive carburetor without using an oxygen concentration detector.

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第2図を参照すると、1は吸気マニホルド、2は吸気マ
ニホルド1上に取付けられた可変べ/チュリ型気化器、
3は排気マニホルド、4は触媒コンバータを夫々示し、
触媒コンバータ4の内部には三元モノリス触媒5が配置
される。可変ベンチュリ型気化器2は気化器ハウジング
6と、ハウジング6内を垂直方向に延びる吸気通路7と
、吸気通路7内を横方向に移動するサクシ目ン′ピスト
ン8と、サクションビス)y8の先端面に取付けらレタ
二一ドル9と、サクシ1ンピストy 8 +7) 先i
4)面に対向して吸気通路7の内壁面上vC固定された
スペーサ10と、サクシ酉ンピストン8下流の吸気通路
7内に設けられたスロットル弁11と、フロート室12
とを具備し、サクシ田ンピストン8の先端面とスペーサ
10間にはベンチュリ部13が形成される。気化器ハウ
ジング6には中空円筒状ノクーシyグ14が固定され、
このクーシング14にはクーシング14の内部でクーシ
ング14の軸線方向に延びる案内スリーブ15が取付け
られる。案内スリーブ15内には多数のボール16を備
えた軸受17が挿入され、また案内スリーブ15の外端
部は盲蓋18によって閉鎖される。一方、サクションピ
ストン8には案内ロッド19が固定され、この案内ロッ
ド19は軸受17内に案内ロッド19の軸線方間に移動
可能に挿入される。
Referring to FIG. 2, 1 is an intake manifold, 2 is a variable bet/turi type carburetor installed on the intake manifold 1,
3 indicates an exhaust manifold, 4 indicates a catalytic converter,
A three-way monolith catalyst 5 is arranged inside the catalytic converter 4 . The variable venturi type carburetor 2 includes a carburetor housing 6, an intake passage 7 extending vertically within the housing 6, a zigzag piston 8 that moves laterally within the intake passage 7, and the tip of a suction screw y8. Attached to the surface, the letter 21 dollar 9 and the sakushi 1 piston y 8 + 7) tip i
4) A spacer 10 fixed on the inner wall surface of the intake passage 7 facing the plane, a throttle valve 11 provided in the intake passage 7 downstream of the piston 8, and a float chamber 12.
A venturi portion 13 is formed between the front end surface of the piston 8 and the spacer 10. A hollow cylindrical gun 14 is fixed to the carburetor housing 6,
A guide sleeve 15 is attached to the cushioning 14 and extends inside the cushioning 14 in the axial direction of the cushioning 14 . A bearing 17 with a number of balls 16 is inserted into the guide sleeve 15 , and the outer end of the guide sleeve 15 is closed by a blind cover 18 . On the other hand, a guide rod 19 is fixed to the suction piston 8, and the guide rod 19 is inserted into the bearing 17 so as to be movable along the axis of the guide rod 19.

このようにサクションピストン8は軸受17を介してケ
ーシング14により支持されるのでサクシジンピストン
8はそのis方向に滑らかに移動することができる。ケ
ーシング14の内部はサクションピストン8によって負
圧室20と大気圧室21とに分割され、負圧室20内に
はサクシジンピストン8を常時ベンチュリ部13に向け
て押圧する圧縮ばね22が挿入される。負圧室20はサ
クシロンピストン8に形成されたサクション孔23を介
してベンチュリ部13に連結され、大気圧室21け気化
器ハウジング6に形成された空気孔24を介してサクシ
ジンピストン8上流の吸気通路7内に連結される。
Since the suction piston 8 is thus supported by the casing 14 via the bearing 17, the suction piston 8 can move smoothly in the is direction. The interior of the casing 14 is divided into a negative pressure chamber 20 and an atmospheric pressure chamber 21 by the suction piston 8, and a compression spring 22 is inserted into the negative pressure chamber 20 to constantly press the suction piston 8 toward the venturi portion 13. Ru. The negative pressure chamber 20 is connected to the venturi part 13 through a suction hole 23 formed in the suction piston 8, and is connected to the upstream side of the suction piston 8 through an atmospheric pressure chamber 21 and an air hole 24 formed in the carburetor housing 6. It is connected to the intake passage 7 of the.

一方、気化器ハウジング6内にはニードル9が侵入可能
なようにニードル9の軸線方向に延びる燃料通路25が
形成され、この燃料通路25内には計量ジェット26が
設けられる。計量ジェット26上流の燃料通路25は下
方に延びる燃料バイブ27を介してフロート室12に連
結され、フロート室12円の燃料はこの燃料バイブ27
を介しテ燃料通路25内に送り込まれる。更に、スペー
サIOKは燃料通路25と共軸的に配置された中空円筒
状のノズル28が固定される。このノズル28はスペー
サ10の内壁面からベンチュIJl1513内に突出し
、しかもノズル28の先端部ノ上半分は下半分から更に
サクシロンピストン8に向けて突出している。ニードル
9はノズル28および計量ジェット26円を貫通して延
び、燃料はニードル9と計量ジェット26間に形成され
る環状間隙により計量された後にノズル28から吸気通
路7内に供給される。
On the other hand, a fuel passage 25 extending in the axial direction of the needle 9 is formed in the carburetor housing 6 so that the needle 9 can enter therein, and a metering jet 26 is provided in the fuel passage 25. The fuel passage 25 upstream of the metering jet 26 is connected to the float chamber 12 via a fuel vibrator 27 extending downward, and the fuel in the float chamber 12 is transferred to the fuel vibrator 27.
The fuel is fed into the fuel passage 25 through the fuel. Further, a hollow cylindrical nozzle 28 disposed coaxially with the fuel passage 25 is fixed to the spacer IOK. This nozzle 28 protrudes into the vent IJl 1513 from the inner wall surface of the spacer 10, and the upper half of the tip of the nozzle 28 further protrudes from the lower half toward the succilon piston 8. The needle 9 extends through the nozzle 28 and the metering jet 26, and the fuel is metered by the annular gap formed between the needle 9 and the metering jet 26 before being fed from the nozzle 28 into the intake passage 7.

第2図に示されるようにスペーサlOの上端部には吸気
通路7内に向けて水平方向に突出する隆起壁29が形成
され、この隆起壁29とサクシジンピストン8の先端部
間にお員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7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8と隆起壁29間におい
て絞られるためにベンチュリ部13には負圧が発生し、
この負圧がサクション孔23を介して負王室20内に導
ひかれる。サクシジンピストン8は負圧室20と大気圧
室21との圧力差が圧縮はね22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−り部13内の負
圧がほぼ一定となるように移動する。
As shown in FIG. 2, a raised wall 29 that projects horizontally into the intake passage 7 is formed at the upper end of the spacer lO, and a space between this raised wall 29 and the tip of the suction piston 8 is formed. Flow rate control is performed by When engine operation is started, air flows downward in the intake passage 7. At this time, since the airflow is restricted between the suction piston 8 and the raised wall 29, negative pressure is generated in the venturi section 13.
This negative pressure is led into the negative chamber 20 through the suction hole 23. The sacsidine piston 8 is arranged so that the pressure difference between the negative pressure chamber 20 and the atmospheric pressure chamber 21 becomes a substantially constant pressure determined by the spring force of the compression spring 22, that is, the negative pressure in the bench portion 13 is maintained substantially constant. move so that

第3図および第4図を診照すると、ニードル9の上流側
に位tit−rるサクションピストン先端面部分はその
全体がニードル9の取付端面30からニードル9の先端
部に向けて隆起しており、このサクションピストン先端
面部分上には吸気通路7の軸線方向に延びる凹溝31が
形成される。との凹溝31の上流側端部31&はU字形
断面形状をなすと共にニードル取付端面30よVもニー
ドル9の先端部に近い側に位置しておp1残9の凹溝部
分31bは上流側端部31gからニードル取付端面30
までtナホまっすぐに延びる。更に、ニードル9jp4
上流側に位置するサクションピストン先端面部分の断面
形状は凹溝31からベンチュリ部13に向けて拡開する
7字形をなしており、従ってこのサクシジンピストン先
端面部分は凹溝31に向けて傾斜する一対の傾斜壁面部
32&。
3 and 4, the entire tip surface of the suction piston located on the upstream side of the needle 9 is raised from the mounting end surface 30 of the needle 9 toward the tip of the needle 9. A groove 31 extending in the axial direction of the intake passage 7 is formed on the tip end surface of the suction piston. The upstream end 31& of the concave groove 31 has a U-shaped cross section, and the needle mounting end surface 30 and V are also located on the side closer to the tip of the needle 9, and the concave groove portion 31b of the remaining 9 is on the upstream side From the end 31g to the needle mounting end face 30
It extends straight up to t naho. Furthermore, needle 9jp4
The cross-sectional shape of the suction piston tip end face located on the upstream side is in the shape of a 7 that expands from the groove 31 toward the venturi portion 13. Therefore, the suction piston tip face portion is inclined toward the groove 31. A pair of inclined wall portions 32&.

32bを有する。32b.

第3図かられかるように吸入空気量が少ないときにFs
、隆起壁29、傾斜壁部分32a、32b。
As shown in Figure 3, when the amount of intake air is small, Fs
, raised wall 29, and inclined wall portions 32a, 32b.

および凹溝上流側端部31aによってほぼ二等辺三角形
状の吸入空気制御絞りsKが形成される。
A substantially isosceles triangular intake air control throttle sK is formed by the upstream end 31a of the concave groove.

このように吸入空気制御絞り部Kを形成することによっ
てサクシロンピストン8のリフト量が吸入空気制御絞り
部にの開口面積に比例するようになり1従ってサクシ巨
ンピストン8のリフト量は吸入空気量の増大に応じて滑
らかに増大するようになる。更に、サクシロンピストン
8は軸受17によって支持されているので吸入空気量の
変化に対して応答性よく移動し、斯くしてサクシ田ンピ
ストン8は吸入空気量が増大したときに吸入空気Iの増
大に応答性よくかつ滑らかに移動する。その結果、加速
運転時のように吸入空気量が急激に変化する場合であっ
てもサクションピストン8のリフトが吸入空気量の増大
に比例して増大するためにノズル28から供給される燃
料のiは吸入空気量に常時比例することになる。更に、
第3図かられかるように吸入空気kが少ないときVCは
吸入空気が吸気通路7の中央部を流通せしめられ、その
結果ノズル28から供給された燃料は吸入孕気流と共に
即座に機関シリンダ内に供給されるので吸入空気量が少
ないときであってもノズル28から供給された燃料は即
座に機関シリンダ内に供給される。従って、加速運転時
のように吸入空気量が急激に増大しても上述したように
ノズル28から供給される燃料の量が吸入空気量に比例
し、しかもノズル28から供給された燃料が即座に機関
シリンダ内に供給てれるので機関シリンダ内に供給され
る混合気の9燃比は吸入空気量が急激に変化してもほぼ
一定に維持される。また、サクシ日ンで機関温度がサク
ションピストン8の移動に影響を与えることがなく、斯
くしてサクションピストン8は機関温度とは無関係に吸
入空気量の変化に応答性よく移動することができる。斯
くして、第2図に示す可変ベンチュリ型気化器2f:用
いると、機関温度および機関運転状態にかかわらずに機
関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をほぼ一定値
、例えばほぼ理論空燃比に維持することができる。
By forming the intake air control throttle part K in this way, the lift amount of the saxilon piston 8 becomes proportional to the opening area of the intake air control throttle part 1. Therefore, the lift amount of the saxilon piston 8 is the intake air amount. It increases smoothly as the value increases. Furthermore, since the suction piston 8 is supported by the bearing 17, it moves with good response to changes in the amount of intake air, and thus the suction piston 8 responds to an increase in the intake air I when the amount of intake air increases. Moves smoothly and responsively. As a result, even when the amount of intake air changes rapidly, such as during acceleration, the lift of the suction piston 8 increases in proportion to the increase in the amount of intake air. is always proportional to the amount of intake air. Furthermore,
As can be seen from Fig. 3, when the intake air k is small, the VC allows the intake air to flow through the center of the intake passage 7, and as a result, the fuel supplied from the nozzle 28 immediately flows into the engine cylinder together with the intake airflow. Therefore, even when the amount of intake air is small, the fuel supplied from the nozzle 28 is immediately supplied into the engine cylinder. Therefore, even if the amount of intake air increases rapidly as during accelerated driving, the amount of fuel supplied from the nozzle 28 is proportional to the amount of intake air as described above, and moreover, the amount of fuel supplied from the nozzle 28 is immediately increased. Since the air-fuel mixture is supplied into the engine cylinder, the fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder is maintained almost constant even if the amount of intake air changes rapidly. Furthermore, the engine temperature does not affect the movement of the suction piston 8 during engine operation, and thus the suction piston 8 can move with good responsiveness to changes in the amount of intake air regardless of the engine temperature. Thus, when the variable venturi type carburetor 2f shown in FIG. fuel ratio can be maintained.

第2図を参照すると、計量ジェット26の周囲には環状
空気室33が形成され、この環状空気室33に通ずる複
数個のエアブリード孔34が計量ジェット26の内周壁
面上に形成される。猿状窒気室33は一方では第1エア
ブリード通路35を介して隆起壁29上流の吸気通路7
円に連結され、他方では第2エアブリード通路36を介
して自動開閉弁50に連結される。第1エアブリード通
路35内には第1エアブリードジエツト37が挿入され
、第2エアブリード通路36内には第2エアブリードジ
エツト38が挿入される。また、第1エアブリード通路
35と第2エアブリード通路36vC共通なエアブリー
ド通路部分からは補助エアフIJ−ド通路39が分岐さ
れ、この補助エアブリード通路39は計量ジェット26
下流の燃料通路25内に開口する。
Referring to FIG. 2, an annular air chamber 33 is formed around the metering jet 26, and a plurality of air bleed holes 34 communicating with the annular air chamber 33 are formed on the inner peripheral wall surface of the metering jet 26. On the one hand, the monkey-shaped nitrogen chamber 33 connects to the intake passage 7 upstream of the raised wall 29 via the first air bleed passage 35.
The second air bleed passage 36 is connected to the automatic on-off valve 50 via the second air bleed passage 36 . A first air bleed jet 37 is inserted into the first air bleed passage 35, and a second air bleed jet 38 is inserted into the second air bleed passage 36. Further, an auxiliary air bleed passage 39 is branched from the common air bleed passage portion of the first air bleed passage 35 and the second air bleed passage 36vC, and this auxiliary air bleed passage 39 is connected to the metering jet 26
It opens into the downstream fuel passage 25.

自動開閉弁50は°第1負圧ダイアフラム装置Aと第2
負圧ダイアフラム装置tBから構成される。
The automatic opening/closing valve 50 has a first negative pressure diaphragm device A and a second negative pressure diaphragm device A.
It consists of a negative pressure diaphragm device tB.

第1負圧ダイアフラム装置Aはそのハウジング51内に
ダイアフラム52によって分離された負圧室53と大気
圧室54とを具備する。大気圧室54はエアフィルタ5
5を介して大気に連通し、負王室53内にはダイアフラ
ム52を上方に向けて押圧する圧縮ばね56が挿入され
る。ハウジング51の土壁面には大気圧室54内に常時
開口する弁ボート57が形成され、この弁ボート57は
導管58を介して第2エアブリード通路36に連結され
る。ハウジング51内には弁ボート57の開閉制御をす
る弁体59が設Qすられ、この弁体59は圧縮ばね60
のばね力によって常時下方に抑圧きれる。ダイアフラム
52には制御ロッド61が固着され、制御ロッド61の
上端部は弁体59と保合可能に配置される。一方、第2
負圧ダイアフラム装置Bはダイアフラム62に、よって
分離された負圧室63と大気圧室64とを具備する。
The first negative pressure diaphragm device A includes a negative pressure chamber 53 and an atmospheric pressure chamber 54 separated by a diaphragm 52 in its housing 51 . The atmospheric pressure chamber 54 has an air filter 5
A compression spring 56 is inserted into the negative royal chamber 53 and presses the diaphragm 52 upward. A valve boat 57 that is always open into the atmospheric pressure chamber 54 is formed on the earth wall surface of the housing 51, and this valve boat 57 is connected to the second air bleed passage 36 via a conduit 58. A valve body 59 for controlling the opening and closing of the valve boat 57 is provided inside the housing 51, and this valve body 59 is supported by a compression spring 60.
It can be constantly suppressed downward by the spring force. A control rod 61 is fixed to the diaphragm 52, and the upper end of the control rod 61 is arranged so as to be engageable with the valve body 59. On the other hand, the second
The negative pressure diaphragm device B includes a negative pressure chamber 63 and an atmospheric pressure chamber 64 separated by a diaphragm 62.

大気圧室64は開口65を介して大気に連通り、、負圧
室63内にはダイアフラム62を上方に向けて押圧する
圧縮ばね66が挿入される。ダイアフラム62の中央部
にはストッパ67が固着され、このストッパ67には負
圧室63と大気圧室64とを連結する弁ボート68が形
成される。負圧室63内には弁ボート68の開閉制御を
する弁体69が配置され、この弁体69は弁ポート68
を貫通して大気圧室64内に突出する弁ロンドア0を具
備する。弁ロッド70の上端部とダイアフラム62間に
は圧縮ばね71が挿入され、弁体69はこの圧縮ばね7
1のばね力によって通常弁ボート6Bを閉鎖し続ける。
The atmospheric pressure chamber 64 communicates with the atmosphere through an opening 65, and a compression spring 66 is inserted into the negative pressure chamber 63 to press the diaphragm 62 upward. A stopper 67 is fixed to the center of the diaphragm 62, and a valve boat 68 connecting the negative pressure chamber 63 and the atmospheric pressure chamber 64 is formed in the stopper 67. A valve body 69 that controls opening and closing of the valve boat 68 is disposed within the negative pressure chamber 63, and this valve body 69 is connected to the valve port 68.
The valve door 0 is provided with a valve door 0 that penetrates through and projects into the atmospheric pressure chamber 64. A compression spring 71 is inserted between the upper end of the valve rod 70 and the diaphragm 62, and the valve body 69 is inserted into the compression spring 7.
A spring force of 1 normally keeps the valve boat 6B closed.

第1負圧ダイアフラム装置Aの制御ロッド61はハウジ
ング51を貫通して第2負圧ダイアフラム装置Bの大気
圧呈64内に突出1.7、制御ロッド61の突出下端部
は弁ロンドア0の頂部と係合0T能に配置される。第2
負圧ダイアフラム装置Bの負圧基63は一方では負圧導
管72を介して第1負圧ダイアフラム装置fAの負圧室
53に連結され、他力では負圧導管73を介して負圧タ
ンク74に連結される。これらの負圧導管72.73内
には夫々ジェノ)75 、76が挿入をれる。負圧タン
ク74は負圧導管77を介して吸気マニホルド1内に連
結され、この負圧導管77内には負圧タンク74から吸
気マニホルド1円に向けてのみ流通可能な逆止弁78が
挿入される。この逆止弁78は吸気マニホルド1内の負
圧が負圧タンク74内の負圧よりも大きくなったときに
開弁じ、吸気マニホルド1円の負圧が負圧タンク74内
の負圧よりも小さくなったときに閉弁する。従って負圧
タンク74内は吸気マニホルド1円に発生した最大負圧
に維持される。
The control rod 61 of the first negative pressure diaphragm device A passes through the housing 51 and protrudes 1.7 into the atmospheric pressure chamber 64 of the second negative pressure diaphragm device B, and the protruding lower end of the control rod 61 is located at the top of the valve door 0. and the engagement 0T function. Second
The negative pressure group 63 of the negative pressure diaphragm device B is connected to the negative pressure chamber 53 of the first negative pressure diaphragm device fA via a negative pressure conduit 72 on the one hand, and is connected to the negative pressure tank 74 via the negative pressure conduit 73 on the other hand. connected to. Genomes 75 and 76 are inserted into these negative pressure conduits 72 and 73, respectively. The negative pressure tank 74 is connected to the intake manifold 1 via a negative pressure conduit 77, and a check valve 78 is inserted into the negative pressure conduit 77, which allows flow only from the negative pressure tank 74 to one direction of the intake manifold. be done. This check valve 78 opens when the negative pressure in the intake manifold 1 becomes greater than the negative pressure in the negative pressure tank 74, and the negative pressure of 1 yen in the intake manifold becomes larger than the negative pressure in the negative pressure tank 74. The valve closes when it becomes small. Therefore, the inside of the negative pressure tank 74 is maintained at the maximum negative pressure generated in one circle of the intake manifold.

第2図は負王室53.63に大気圧が作用しているとき
を示している。このときには制御ロッド61が弁体59
を押上げているので弁ボート57が開口している。一方
、制御ロッド61の下端部は弁ロッド70の頂部から離
れているために弁体69が弁ボート68を閉鎖している
。機関の運転が開始されて負圧タンク74内に負圧が加
わると負圧タンク74はジェット76を介して負圧室6
3に連結されているために負圧室63内の負圧が次第に
大きくなり、ダイアフラム62はストッパ67がハウジ
ング79の内壁面に当接する壕で下降する。一方、負圧
室63内の負圧が大きくなると負圧室63はジェット7
5を介して負圧室53に連結されているために負王室5
3内の負圧は次第に大きくなり、その結果ダイアフラム
52が下降する。ダイアフラ、A52が下降すると弁体
59と制御ロッド61との係合が解除されるために弁体
59が弁ボート57を閉鎖する。次いで更にダイアフラ
ム52が下降すると制御ロッド61の下端部が弁ロッド
70に当接して弁ロッド70を押下げる。その結果弁体
69が弁ポート68を開口するために負王室63円には
大気が導入され、その結果ダイアフラム62が圧縮ばね
66のばね力によって上昇する。寿お、このとき弁体6
9は停止したままである。負王室63内が大気圧にhる
と負圧室53内の負圧が徐々に小Jくなるためにダイア
フラム52が圧縮ばね56のばね力により上昇1−2、
その結果制御ロッド61の上端部が弁体59に当接して
弁体59を押上げる。その結果、弁体59が弁ボート5
7を再び開口する。ダイアフラム52が更に上昇すると
弁体69が弁ボート68の開口面積を減少させるために
負圧室63内の負圧が大きくなってダイアフラム62が
下降し、その結果弁体69が弁ボート68を閉鎖する。
FIG. 2 shows when atmospheric pressure is acting on the negative royal chamber 53.63. At this time, the control rod 61 is connected to the valve body 59.
is pushed up, so the valve boat 57 is open. On the other hand, since the lower end of the control rod 61 is separated from the top of the valve rod 70, the valve body 69 closes the valve boat 68. When the engine starts operating and negative pressure is applied in the negative pressure tank 74, the negative pressure tank 74 flows through the jet 76 into the negative pressure chamber 6.
3, the negative pressure in the negative pressure chamber 63 gradually increases, and the diaphragm 62 descends at the groove where the stopper 67 comes into contact with the inner wall surface of the housing 79. On the other hand, when the negative pressure inside the negative pressure chamber 63 increases, the jet 7
The negative pressure chamber 53 is connected to the negative pressure chamber 53 through the negative pressure chamber 53.
The negative pressure within 3 gradually increases, resulting in diaphragm 52 lowering. When the diaphragm A52 is lowered, the engagement between the valve body 59 and the control rod 61 is released, so that the valve body 59 closes the valve boat 57. Then, when the diaphragm 52 further descends, the lower end of the control rod 61 comes into contact with the valve rod 70 and pushes the valve rod 70 down. As a result, since the valve body 69 opens the valve port 68, the atmosphere is introduced into the negative royal ring 63, and as a result, the diaphragm 62 is raised by the spring force of the compression spring 66. Kotobuki, at this time valve body 6
9 remains stopped. When the pressure inside the negative chamber 63 reaches atmospheric pressure, the negative pressure inside the negative pressure chamber 53 gradually becomes smaller, so that the diaphragm 52 rises 1-2 due to the spring force of the compression spring 56.
As a result, the upper end of the control rod 61 comes into contact with the valve body 59 and pushes the valve body 59 upward. As a result, the valve body 59 is
7 is opened again. When the diaphragm 52 further rises, the valve body 69 reduces the opening area of the valve boat 68, so the negative pressure in the negative pressure chamber 63 increases, causing the diaphragm 62 to descend, and as a result, the valve body 69 closes the valve boat 68. do.

弁体69が弁ボート68を閉鎖するとダイアフラム62
が更に下降し、次いでダイアフラム52が下降するため
に弁体59が弁ポート57を再び閉鎖する。従って自動
開閉弁50の弁体59は弁ボート57の開閉動作を繰返
すことになる。弁体59が弁ボート57を開閉する周波
数はダイアフラム52.62やジェノ)75.76の寸
法で定まり、第2図に示す実施例では弁体59が弁ボー
ト57を開閉する周波数がI I(zから2mとなるよ
うにダイアフラム52.62やジェット75.76の寸
法が定められている。弁体59が弁ボートI57を開口
すると空気がエアフィルタ55、大気圧室54、弁ボー
ト57および導管58を介して第2エアブリード通路3
6内に供給されるためにエアブリード孔33および補助
エア7リード通路39から燃料通路25内に供給される
空気量が増大し、その結果ノズル28から供給される燃
料が減少して機関シリンダ内に供給される混合気は薄く
なる。
When the valve body 69 closes the valve boat 68, the diaphragm 62
is further lowered, and then the diaphragm 52 is lowered so that the valve body 59 closes the valve port 57 again. Therefore, the valve element 59 of the automatic opening/closing valve 50 repeats the opening/closing operation of the valve boat 57. The frequency at which the valve element 59 opens and closes the valve boat 57 is determined by the dimensions of the diaphragm 52, 62 and the diaphragm 75, 76, and in the embodiment shown in FIG. The dimensions of the diaphragm 52.62 and the jet 75.76 are determined to be 2 m from Z. When the valve body 59 opens the valve boat I57, air flows through the air filter 55, atmospheric pressure chamber 54, valve boat 57, and conduit. 58 to the second air bleed passage 3
6, the amount of air supplied from the air bleed hole 33 and the auxiliary air 7 lead passage 39 into the fuel passage 25 increases, and as a result, the amount of fuel supplied from the nozzle 28 decreases and flows into the engine cylinder. The mixture supplied to becomes leaner.

第1エアブリードジエツト37および第2エアブリード
ジエツト38の寸法は自動開閉弁50の弁体59が第5
(&)図に示すように弁ボート57の開閉を繰返し行な
ったときr機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
A/Fの平均値が第5(b)図に示されるようには3丁
理論空燃比となり、空燃比の変動中が理論空燃比に対1
−てほば±0,2から±1.0となるように定められる
。なお、第5(a)図において縦軸st−を弁ボート5
7の開口面積を示し、第5(b)図において縦軸vFは
空燃比を示す。
The dimensions of the first air bleed jet 37 and the second air bleed jet 38 are such that the valve body 59 of the automatic on-off valve 50 is the fifth
(&) When the valve boat 57 is repeatedly opened and closed as shown in FIG. The stoichiometric air-fuel ratio is reached, and the air-fuel ratio is 1 to stoichiometric during fluctuations.
- is determined to be approximately ±0.2 to ±1.0. In addition, in FIG. 5(a), the vertical axis st- is the valve boat 5.
In FIG. 5(b), the vertical axis vF indicates the air-fuel ratio.

従って機関温度および機関運転状態にかかわらずに機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比ばI Hzから
2Hzの周波数でもってほぼ理論空燃比に対して±0.
2から±1.Qの範囲で変動せしめらね、しかもこの空
燃比の平均値は第1(b)図のウィンドウW。内に維持
されるので三元モノリス触媒5の酸素保持機能を利用し
て高い浄化効率を得ることができる。
Therefore, regardless of engine temperature and engine operating conditions, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinders will be approximately ±0.0.
2 to ±1. Moreover, the average value of this air-fuel ratio is window W in FIG. 1(b). Therefore, high purification efficiency can be obtained by utilizing the oxygen retention function of the three-way monolith catalyst 5.

このように本発明によれば高価な酸素濃度検出器および
高価な空燃比制御用の電子制御ユニットを用いることな
く、価格の低い気化器を用いて排気ガス會良好に浄化で
きるので排気ガス浄化装置の製造コストを大巾に低減す
ることができる3、更に、エアブリード通路に自動開閉
弁を設けるだけなので構造は極めて簡単であり、従って
排気ガス浄化製蓋の信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present invention, the exhaust gas can be effectively purified using an inexpensive carburetor without using an expensive oxygen concentration detector or an expensive electronic control unit for air-fuel ratio control. 3. Furthermore, since only an automatic on-off valve is provided in the air bleed passage, the structure is extremely simple, and therefore the reliability of the exhaust gas purification lid can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は排気ガス浄化効率を示す線図、第2図は機関吸
排気系の側面断面図、第3図は第2図の矢印■に沿って
みた平面図、第4図はサクションピスト/の側面断面図
、第5図に空燃比の変動を示す線図である。 2・・・気化器、8・・・サクションピストン、9・・
・ニー トル、25・・・燃料通路、28・・・ノズル
、35゜36・・・エアブリード通路、50・・・自動
開閉弁。 特許出願人 トヨタ自1ノ車株式会社 %許出願代理人 弁理士 青 木   朗 弁理士西舘和之 弁理士申山恭介 弁理士 山 口 昭 之 し            茎 −5 γ                   γ72 ! 竺 ! 七 く
Fig. 1 is a diagram showing exhaust gas purification efficiency, Fig. 2 is a side sectional view of the engine intake and exhaust system, Fig. 3 is a plan view taken along the arrow ■ in Fig. 2, and Fig. 4 is a suction piston/exhaust gas purification efficiency diagram. FIG. 5 is a diagram illustrating the fluctuation of the air-fuel ratio. 2... Carburetor, 8... Suction piston, 9...
・Neator, 25... Fuel passage, 28... Nozzle, 35° 36... Air bleed passage, 50... Automatic opening/closing valve. Patent Applicant: Toyota Motor Vehicles Co., Ltd. Patent Attorney: Akira Aoki, Patent Attorney: Kazuyuki Nishidate, Patent Attorney: Kyosuke Shinyama, Patent Attorney: Akira Yamaguchi -5 γ γ72! Shiku! Seven days

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 機関吸気通路に気化器を取付けると共に機関排気通路に
三元触媒コンバータを取付け、該気化器の燃料通路にエ
アブリード通路を連結して該エアブリード通路から燃料
通路内に空気を供給するようにした内燃機関において、
上記エアブリード通路内に該エアブリード通路をは#Y
 I Hzから2Hzの一定周波数で開閉する負圧駆動
の自動開閉弁を配置し、該エアブリード通路を開閉した
際に空燃比が平均値に対してtlは±0.2から±1.
0の間で周期的に変動するようにエアブリード通路の流
れ抵抗を定め、更に上記空燃比の平均値がほぼ理論空燃
比となるように気化器を設定した内燃機関の排気カス浄
化装置。
A carburetor is installed in the engine intake passage, a three-way catalytic converter is installed in the engine exhaust passage, and an air bleed passage is connected to the fuel passage of the carburetor, so that air is supplied from the air bleed passage into the fuel passage. In internal combustion engines,
Insert the air bleed passage into the above air bleed passage #Y
A negative pressure-driven automatic on-off valve that opens and closes at a constant frequency of I Hz to 2 Hz is installed, and when the air bleed passage is opened and closed, the air-fuel ratio tl is ±0.2 to ±1.
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, in which the flow resistance of an air bleed passage is determined to periodically vary between 0 and a carburetor is set so that the average value of the air-fuel ratio is approximately the stoichiometric air-fuel ratio.
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