JPS59208151A - 可変ベンチユリ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はおおむね流体の計３．．比例調和作用及び混合
システムに関するもので、特に可変ベンチュリ構造を得
んとすることに関し、その可動素子は、構造部を通る流
体の流通容積の関数として自動的に可動素子が変位し、
流体の容積及び密度又は質量を示す出力を得ようとする
にある。

本発明によるシステムは、内燃機に使用し、燃焼用空気
及び燃料の割合を、広い作動範囲を通じ。

出力及び速度の変動する条件の下で、その最高の比率（
割合）を維持することを得るようにし、それにより一層
高い燃焼効率と１重大な態別経済の増進と、汚染物質の
排出を減少することを得る。

気化器の機能は、内燃機の作動に必要とする燃料空気混
合物を作製することにある。気化器内部では、燃料は空
気流中に細かい小滴の形で導入され、この小滴は燃焼室
に行く道中の減圧された地・：１１て熱を吸収して蒸発
し、ここで混合気は可燃性になる。普通の気化器では、
空気（ｄ気化器中を流れる時、ベンチュリ管と、主ベン
チーリ管と同心になっズζズースタベンチュリ中にある
燃料ノズルを通る。ベンチーリの喉部における圧力低下
のため、燃料の貯蔵されているフロート（浮子）室内か
ら燃料が流れ出し、燃料噴流として空気流中に入る。燃
料は空気と燃料の流速の差で微粉化される。

今日の多くの気化器は、吸入力を増加する為。

２重又は３重のベンチュリを使用しているとはいえ・こ
れ等のベンチ−りの固定型式では１通常エンジンの能力
の中間範囲に対して決定しているから、自動車走行範囲
の凡そ半分の場合を通じて燃ネＩ吸入量が増加する。ア
イドル及び低速時のベンチュリでの気化作用が無くなる
ために２燃料吸入は、絞弁の部分的々開きによって生じ
た高い真空を使用するゆえ、ベンチ−りの下流中に燃料
を導入させねばならない事になる。高速及び高出力時で
は、ベンチ−り内の高速度のため、過度の燃料濃度を調
和する目的で空気混入（エアフ゛！Ｊ　−）゛）が必要
になる。かつ最高出力時に、ベンチェ１ノの真空が中程
度であれば、追加すべき燃料を・やワジェノト（燃料噴
流）や９段階付針弁、又は祁ｊ助・ぐレルの方法で供給
してやらねばならない。

この様な現存する技術で、アイトゝルｊＩｉｌ云刀１ら
全力にいたる範囲を通じて燃料対空気上ヒを調整するも
のは、最良のものでも、上述した制御ｕｌｌを妥Ｉｈす
るものであり、燃料効率は、アイドル び高出力で劣る。その上に，走行モー＋ｙの変換中に遭
遇する加速の″フラ，）・スｓｅ　、ｔ−　（平らな点
）″を克服する為には，スロットル で作動する燃料ポンプが追加する燃料を空気ｐＬ　＋に
噴出させる様に働らき，これが為に゛システムを一層効
率を悪くしている。

その他の普通゛にある気化器では，段μ皆のある企ト弁
又はテーパ付針弁につ寿かった空気燃料弁をイ／「動す
るにあた９吸入管内真空を使用し，燃料はペンテ−りの
ない通路内に偏心して導入される・内燃機に対する現存
する燃料噴射システムは，空気流中に加圧した燃料ノズ
ルを時限式又は連続的な噴霧を作って空気燃料混合気を
発生している。

”絞り部噴射″と称せられる複合システムでは。

パルスによる電子式噴射器を直接絞弁上の空気流中に使
用する。すべてこれ等のシステムでは，作動しているエ
ンジンの変敬の各種のデータを集め。

かつ、これ等の因子を連続的にモニタすることに依るも
のであり，これ等のデータはミニコンビーータに送られ
，燃料の間歇的供給をコントロールする電気的・ぐルス
を生ぜしめる。これ等のシステムでは，燃料空気混合気
をガス化する為の要求事項を完全に考鳳してはいないし
，又それ等が燃料空気比をう捷く取扱かっても，燃焼効
率は犠牲になっている。

運転効率と云う言葉の中での内燃機のふるまいでは，燃
料経済及び汚染物質の排出は，可燃充填物の燃料空気比
と，燃料が蒸発しかつ空気中に発散してゆく状態の両者
に直接関連する。理想的なＦＪ　ＰＡ　（７）下では，
エンジンはいつでも閉ざされた室内で空気１４．７部分
と燃料１部分の割合で燃えるべきであり，これが化学当
量比である。普通のシステムでの実際の作動は，信頼で
きる運転の為にはアイドル及び低速度においては化学当
量以上に濃混合とすべきであり，又高速時においては炊
ミ料経済の理由から，化学当量以上に薄混合であること
が望ましい。排出物質の触媒コントロールに対する化学
当量比を維持する為にラムタ゛酸素排気ガスセンサ及ヒ
フィードノクツクコントロールヲ使用することは，性能
及び経済を犠牲にするものである。

最大の燃料経済と最小の汚染物質の排出とは。

これまでに、現在利用できるシステムの実際的な制限に
よる相互排他的（矛盾する）ものと劣力；えられて来た
。これ等の制限事項は，エンジンを点火する前に，アイ
ドルから全速及び全力にする間の空気中に燃料を゛′ガ
ス化″すること７５玉不町肯旨だと云うことから止めら
れていた。この′がスイヒ゛′と云う言葉は，燃料が放
散され，蒸発し，ガスの様な性質を持つ様に均質化され
ることを意味する。

この様なガス化した空気燃料混合気の化学当量比におい
て又はその近傍では、最も完全な燃焼をし。

かつ最小の汚染物質の排出をせしめる。

出願人の先願特許明細」、中には、現在の場合と部分的
に連糸きしており、それにはエンジンの速度及び出力の
大多数の条件に対して最高の混合比を呈する空気燃料比
を維持するクローストルーツ式エン／ンコントロールン
ステムヲ公開り、てイル。

本システムでは燃料を空気中に放散し微粉化する可変べ
／チーり式気化器を有し、これは燃料経済に顕著な改善
をなすのみならず、又実質的に有毒な汚染物質の排出を
も減するものである。

捷だ出願中の明細書にはクロースドループ式システムで
は、可変ベンチュリ構造が円筒形をなしたケーシング（
筐）によシ構成せられ、その内部に円筒形をなしたブー
スタが同心をなして配置せられ、その内部表面は、第一
次通路となる為にベンテーリの構造を有する。ブースタ
及びケーシングの壁の間にあるものは、外部ベンチュリ
の形態をなしている軸方向に移動するを得るスプールで
あり、その内部表面はベンチュリの形をなし、ブースタ
とスプールとの間は可変２次通路をきめ。

その有効なスロート（喉部）の大きさは、スプールの軸
方向位置によって定まる。第３次通路は。

スフ０−ルの外面とケーシングの断面との間で定まる。

ベンチュリ構造を通る空気は、すべて３個の通路を流れ
る。

空気燃料放散物はノズルを通じ第１次通路中に供給され
、ここでその部分を流れる空気と混合して微粉化した混
合気を形成し、これが第２次通路中に供給され、その部
のスロートを通る空気と混合し、その第２次通路を通っ
た混合物は、第３次通路を通って流れる空気と混合し、
その全部がエンジンの吸入管中に供給される。

更に出願終中の特許明細書にはクロースドループ式シス
テムでは、軸方向に変位することを得るスプールの位置
が、ケーシングの易゛：′についた第３次通路にある定
位置に伺けたタップ（端子）より取った差圧信号を流体
増巾器及びサーボ／ステムを使用して調整する故に２作
動範囲を通じての空気流に比例して燃料の流れをコント
ロールする。

この／ステムには、真空室内にある真空を調整する弁に
より構成された真空増巾器が、エンジンの吸入管に結合
し、かつ膜部と、吸入力とベンチュリのスロートとの間
に起る圧力差真空信号に対応するばね組立品によりコン
トロールされる。真空室はベンチュリの圧力差信号に直
接比例する強い真空力をうける。

増１Ｊされた真空力は両方向に作用するが、ばねで戻る
真空作動器はベンチュリのスプールに作動する如く結合
し、これによりスプールを軸方向に移動せしめ、希望し
た空気燃料比になる如き方向に動くか、燃料に働らくベ
ンチ−りの圧力差の直接効果により燃料の流れを比例せ
しめるか、又はベンチュリの圧力差により、加圧した態
別供給が望捷しい時には、燃料をノズル又は噴射器に供
給するかのいずれかを行なう。

以上を考慮すれば２本発明の主たる目的とする処は、可
変ベンチ−りの構造を有する流体コントロール／ステム
を提供するにあり、その可動素子は、構造物を通過する
流体の容積流の関数として素子の調整された位置又は速
度−圧力の合力による出力の影響をうけて自動的に移動
する。

本発明によるシステムは、一般的に、流体を計量し、比
例せしめ、混合せしめるに有効である。

自動車用内燃機に関連しては、可変ベンチ−り構造は点
火前の燃焼用空気と燃料をよく混合し、システムはエン
ジンの速度及び出力の広い作動範囲内で、広い条件に対
し最高の値を呈する化学当量又はその他の空気燃料比を
得しめ、それ故に顕著な燃料経済の改良と、実質的に有
毒汚染物質の排出を減少する。

本発明によるシステムの顕著な利益とするところは、現
存する気化器装置においては、アイト゛ル及び低速度に
おいてペンチ−りの気化作用がない為に必要とする補助
器具又は手段と、高速時の操作又は加速時のパフラット
スポット 為に他の補助器具を要求するに対し，可変ベンチｚ’）
構造においては，何等かくの如き手段を要せず，しかも
車輛を運転する間に遭遇する全条件の範囲内で最高の空
気燃料比を得られるととである。

本発明の重要な特徴とする所は、出願人の先願の特π「
明細因において提案したものがクロースト・ルーツ式シ
ステムであるに対し２その機能がオーツノループの様式
であり、かつベンチュリ構造中の可動素子を調製する為
のフィードバックモータの必要を除去した事にあＩ）、
従って、それにも拘わらず、その主要な利益を犠牲にす
る事なく、装置を簡単化したことにある。

又本発明の目的とする処は、内燃機用の自己規正式の、
自動調料を行々うオープンループ式ノ気れ、工場におい
ても又野外においても、普通の機械に対して熟練した技
術者によって容易に修理するか又は交轡する事により保
守が行ないつるものである。

更にその他の本発明の目的とする処は、可変ベンチーリ
構造を有する自己規正式の、拡大範囲をなし得るシステ
ムを提供するにあり、このシステムは自身が低価格であ
りかつ大量生産に適し、かつそれが複雑な形をなさ々い
故に、現存するエンジンに適合して使用す−ることか可
能であり、かつ作動が円滑かつ有効であることから、そ
の性能を向上させることができる。

更に又本発明の目的とする処は、ベンチュリ構造中の可
動素子が構造内部に発生した流体の流通力により変位す
る事のできるシステムを提供するにあり、これはばねに
よシ釣合いを行ない、そのばねの力の割合はエンジンの
運転状態を、希望したパターンにするようにプログラム
しである。

更に又本発明の目的とするところは、ばねの力の割合を
、運転者の選択か又はクロストルーズの方式中のエンジ
ン運転に関する変数のいづれかにより変更する手動又は
自動的方法を提供せんとするＫある。

簡単に云えば°、これ等の目的は、内燃（幾の吸入管中
に燃料空気混合気を供給するに当たり、広い運転範囲を
通じエンジンの速度及び出力の一般的な条件に適切な割
合を以てする為、自己規正を行なう自動ベンチュリ構造
により完遂した。この構造はばねにＪ：り力を相け、軸
方向に移動するを得るスフ０−ルを有し、その内面の形
はペンチ−りのｒ：／ｊ造をなし、その中を通る空気が
、吸入されたか又はその中に噴射された燃料と混合して
通る通路を規定する。

定置されたスロートに対するスプールの軸上の位置に］
、有効スロートにおける開口面積を決定するが、この開
口部は速度−圧力の大きさを決定すること及び″ベンチ
ュリの真空″に関係する。スフ０−ルは、その中を通る
空気燃料混合気により生じた水力学的力の影響をうける
が、この力はばねに対してスプールを移動せしめる様に
作用し、その一般的条件に適当とする燃料空気比を結果
として生ずる様な有効スロート開口部をさせる迄作動す
る。

本発明及び本発明のその他の目的ならびにそれ１す」二
の動機とする処を一層よく了解する為に、以下に詳細な
記述を、別添した図面を参照して記載する。

内燃機を動力とする自動車においては、エンジン速度、
空気弁又は絞弁の絞り位置及び吸入管圧力は、エンジン
が暖まった時は、その運転条件で決定される。これ等の
特性の決定要素は相互関連し、エンジンの燃料要求は、
その瞬間的な状態に支配される。それ故に、エンジンの
燃焼効率を最高にする為には１本発明は自己規整式可変
ベンチュリ気化器システムを提供したが、これは空気燃
料比を即時にＨ配し、システムはエンジンの速度及び出
力の変、１化に迅速に反応し、その上その変換は円滑で
あり、かつ衝撃を起こすことはない。

ｔ′ 燃焼効率とはりツタ当りキロ米により表わされる出力経
済と、使用燃料の完全な燃焼によって不燃焼による炭化
水素及び−酸化炭素の排出を極小にする事を意味する。

燃焼効率と云う目的の為には、現在のエンジンの状態を
満足せしめる混合気内の燃料と空気°の量の正しい割合
が必要であるのみならず、又空気と燃料とは完全に混じ
り合っており、微粉化しかつガス状をなした状態に蒸発
してい々ければならない。この目的を遂行することに失
敗すれば、その結果として一酸化炭素及び炭化水素かエ
ンジンから排出され、それにともなって燃焼効率の損失
を生ずる。

本発明においては、先ず出願人の先願明細書中に提案し
たクローストル−７０式流体的管制システムの基本的特
徴を概括して評価し２本発明においては同様な結果をプ
ログラムをしたオープンループ式ンステムによる自動的
な可変ベンチュリと云う一層簡略化した手段によって完
遂し象が、これは只に利益を追加するのみならず、自動
車エンジンコノ外の分野にも流体的比例法及び混合法を
利用することを得ると云う最良の評価することを得る。

ここに使用されているパベンチュリ構造″′と云う術語
は、管により流体及びガスの流れを測定する為に発明さ
れたベンチ−りの構造に関し、その人口の部分は収縮し
たスロート部分に向かって収斂し、ついで出口部分に向
かって拡散するが、すべての部分は円形の断面を有する
。出願人の先願明細書に記載した構造では、ペンチーリ
への構造の入口導管中にある上流タッグでは、入口の静
圧（Ｐｌ　）を取ることを得、又有効なスロート部での
タップでは静圧（Ｐ２　）を得るが、これは上流のタッ
プより低い圧力であり、故に差圧（Ｐ＋　−Ｐ２　　）
は構造部を通過する空気速度の関数であるが故に、瞬間
的流通容積の大きさに々る。

空気流通速度の正確な指示を得るためには１円形断面を
有する可変ベンチュリ構造がすべて正しい調整された位
置にあることが大切であシ、有効スロート部分における
静圧（Ｐ２　）は、燃料の通らない通路地域から得られ
る。その通過地域は。

いわば空気の封環が空気燃料混合気を取り巻き。

それでその場所にあるタップが空気燃料混合気の全量と
、すべての通路を含む切断平面を流れる空気の量とを示
す速度による圧力Ｐ２を得る。

空気燃料比のコントロールは、燃料がベンチュリの一次
通路中に吸入されるか、又は圧力を掛けて供給されるか
を問わず作動する装置中の多通路可変ベンチュリ式気化
器構造に及ぼす。゛′加圧供給”と云う術語はむしろ普
通の燃料噴射に使用される。

出願人の審査中の出願書中及び本願の場合では。

気化作用及び噴射作用は同時に起り、故に加圧供・給装
置は吸入及び噴射の複合装置を示す。吸入式又υ−１加
１−１供給式を問わず、燃料はベンチュリ中に入る前に
、空気管によ９部分的に散らされ、この背中で燃料は空
気中に導入されて第１次通路中に供給され、その混合気
は乱流をうけ且濃度が低く。

ついで低圧になっている第２次通路中で燃焼用空気と混
合し、高速度の環境の下に燃料は空気中に蒸発し、可変
スロートを有する第−次及び第１次通路中こ入って行く
。

出ＩＭｒｉ人の先に出願した明細書に記載した型式のク
ロースドルーグ式流体コントロールシステムでは、ベン
チュリに向かう空気取入口と第３次通路のスロート部の
タッグとの間の差圧Ｐ１−Ｐ２は。

比例する増［１〕真空を発生する真空増巾器により検知
され、それが第２次通路中のベンチュリスロート部を修
正する様に働らく真空モータに作用し。

エンジンの速度及び出力の一般的条件に適当とする空気
燃料比を生ずるように、混合気中の燃料の相対容積を調
整する様に働らく速度による圧力を生ずる。真空増巾器
はエンジンの吸入管に結合せられ、かつベンチ−りの圧
力差信号に対し釣合った膜部及び弁組立品により変調せ
られ１強い真空の出力信号を生ぜしめるが、それは存在
する吸入管真空より生じ、かつ空気流圧力の差圧の関数
であり、この出力信号が真空モータの力となるものであ
る。

吸込式燃料供給装置においては、差圧は、ベンチュリ構
造の第一次通路にノズルを経て供給され空気流中に供給
される燃料上に直接動らいてその容量を決定する。加圧
供給装置においては、差圧（ｐｌ　　Ｐ２）は真空の流
量調整装置に作用し。

これがベンチュリの第−次通路中に加圧燃料の供給をコ
ントロールする。

以下余日 本発明による可変ベンチエリ構造を有するオープンルー
シンステムては、内燃機に使用された時は、真空モータ
による有効スロート部を調整する代りに、その位置が有
効スロート開口部に置かれる軸方向に移動可能なスツー
ルを、ばねの力を受けしめ、ばねの張力に対抗して、そ
の中を通る空気燃料混合気により生じた水力学的力によ
って変位せしめる。この力は、静圧と、燃料空気混合気
の流れる量によシ生ずる動圧の両者の関数であり。

それ故に真空モータの必要をなくする。有効スロー］・
部のこの様な自動調整は速度による静圧を生じ、これが
燃料の空気流中に流入することを直接又は間接にコン］
・ロールし、エンジンの全運転範■１を通じ速度及び出
力の一般条件に適当とする混合比を維持せしめる。

第１の実施例 第１図に示す型式の自己規整式可変ベンチュリ構造は３
段式構造をなし、管状ケーシング１０を有し、その中に
空気流が大気圧で流入する。ケーシング１０の低い側の
端部は内燃機の吸入管１１に管を以て結合するが、その
中には足で操作する絞シ弁１２を有する。本発明は何も
ここに示す如き３段式構造のみに制限せられず、出願人
が既に出願した明細書中に示した型式の可変ベンチ、り
構造にも使用可能であることを了解すべきである。

ケーシング１０の中央部には定置環１３を配置するが、
その外面はベンチュリの形を有する。ケーシング１０と
同軸にその内部には円筒形をなしフｔブースタ１５を組
み込むが、これは第一次通路ＰＰをきめる為に内面がベ
ンチュリの構造を有する。

ベンチュリの構造は、更に、オープン１５と環１３との
間の中間に配置した軸方向に移動することを得る円筒形
をなしたスプール１６を有する。スツール１６の外面は
真の円筒形をなし、又内面の形状はベンチ−りの構造を
有し、かつブースタ１５の外面と共に第２のベンチュリ
通路ｓｐを形成し。

その入口はＡう猜う（抛物面）の形状をなし、収斂した
スロート部の方に導びく。

スツール１６の入口部分が直線のチーツク（’Ｋ　配）
を有する形にすれば、パラボラの形をした表面の形によ
り、スツール１６が軸方向に直線的移動をすれば、その
中に入った水力学的力に対応して断面面積のｌ？ｉ線的
線化変化さしめる。

スプール１６の外面は一様な円筒をなしておシ。

これはベンチュリの形をしだケーシングの環１３と一緒
になって環状地帯ベンチュリ通路ＴＰを形成するが、こ
の環は理想的な計測装置を提供する為に、すべての軸方
向の位置に対し一定した断面ｍ１積を有する。

スツール１６の内面形状及び軸方向位置は多段ベンチュ
リの空気速度対断面面積特性を次のもので決定する。（
ａ）ベンチ−り環１３に対するスプール１６の外面、（
ｂ）ブースタ１５の出口端部に対するスツール１６の内
面、及び（ｃ）この端部においてのブースタ１５の内面
である。ブースタ１５の出口端部の参照面で取ったすべ
ての通路面積の総和に１．複合構造の有効スｏ　−トで
ある。それ故に。

この有効スロートの面積は、スツールが軸方向に移動す
るにつれて変化する。

流通通路中に突出するスツールに対するリンク機構をや
めることでベンチュリ構造の容積効率を改善する為に、
スプール１６の外面に直径方向に対向した２個の対の案
内リブ又はフィン１６Ａ−１６Ｂ及び１６Ｃ−１６Ｄを
具えたが、これはベンチュリ環１３及び管状ケーシング
１０の内面で滑動する様に収納されている。

スフ０−ル１６には、リプ１６Ｂの延長部１６Ｂ′が付
いており、クランク１７の一端にリンク付けされた上部
ハンドルの作用をするが、このクランクはペンチユリケ
ーシング１０の外壁に固着されたブラケット１４上にピ
ア］−′ットを以て取付けられている。クランク１７の
他端は蔓巻伸張ばね１８に付けられるが、これはプラケ
ット１４に取伺ねぢ１９で付けられるが、とのねぢはば
ねの張力を調整する様に働ら〈。この様にしてスフ０−
ル１６はばねの力の作用をうけ、スツールは正規位置に
おいてはばねによシ最高の軸方向位置におかれ。

この時有効スロートはスプール１６及びブースタ１５に
より最小の開口部を定める。スプール１６が下方に動く
につれ、この有効スロートの開口は漸進的に拡大する。

ケー／ング１０に隣接して液体燃料の浮子室又は貯蔵室
２０があシ、これの上端部には開口部２１を通じてベン
チエリ構造の空気取入口２２中に通ずる。燃料は室２０
から、その下方に噴流オリフィス２４を有する垂直方向
通路を通じて吸い込まれ、管２３の上端部は結合管２５
を通じベンチュリノズル２６にいたるが、このノズルは
ベンチュリ構造のブースタ１５内に同心的におかれる導
管によシ支持されている。

燃料を分散する空気は、燃料管２３内に空気導入管２７
により吸入され、この管の入口は、燃料管内で、正規の
燃料レベルの下側に置かれる。空気管の入口部２つは、
ベンチュリ構造の空気人口２２につながる。入口空気圧
Ｐ、　　と有効スロート部圧力Ｐ２との間に生じた差圧
は、燃料ノズル２６及びその燃料管２３につながる通路
２５に働らき。

燃料を噴流オリフィス２４から、かつ空気を管２７から
吸い込む。

空気は燃料が気化器に供給される前に燃料中に吹き込ま
れるが、吹き込まれた空気は液体燃料を分散させる様に
働らき、とれて蒸発を増進し、かつ燃料の密度を減じ１
次いで燃料のパおくれ″のコントロールを容易にする。

空気／燃料の分散は。

燃料及び空気管の固定したオリフィスによって比例をな
しかつ維持せられ、第１次通路中に吸込まれた分散物の
量は、空気入口の圧力（Ｐｉ）から有効スロート部圧力
（Ｐ２）を減じた一般的圧力差による。

かくの如く、構造（ベンチュリ）中の第２次通路ｓｐ及
び第３次通路ＴＰを通るものは、入口部２２を通ってベ
ンチ−りの中に入る絞弁によりコントロールされた空気
と、第１次通路ＰＰを通る燃料空気混合気でちる。これ
等の流れの組合わせがスプール１６の形をつけた内面及
び外面に水力学的力を課し、ばね１８の張力にさからっ
て下流の方向に変位する様に作用するが、ばねはスプー
ルをその上流の制限位置に保持しようとする。変位の大
きさは作用した力に直接関連する。即ち力が犬なる程、
有効スロート部開口は犬になる。ここて使用されている
°′水力学的力″と云う術語は。

スプール上にある分散した液体ガスと空気により生じた
空気力学的力をも含むものである。

本発明においては２図示する如き蔓巻圧縮ばねのみに制
限してはいない。ばねには２円錐形、ねちりばね、板ば
ね等その他の９作用した力に比例して撓みを生ずる形の
ものであれば差支えない。

力とｉ−ｔねの撓みの割合は、ばね比又はばね常数とし
て知られている。

線状のばね比をなすと仮定し、その場所において受ける
水力学的力に対応して生ずる軸方向の変位は、一般的な
流量割合によるものである。゛ここで注意すべきことは
、環状のスロート部と、第３次通路ＴＰの差圧フラジＰ
２は同じ平面にあり。

同様に第２次通路ｓｐの環状スロート部及びブースタ１
５によシ限られる第１次通路の出口も亦この・Ｖ−面内
にあることである。従って、スプール１６の軸方向の移
動は第１次通路中ｐ中のスロート部の開［コに変化を起
こすことになり、構造中の有効スロートにおいて生じた
圧力Ｐ２の変化を生ずる。

圧力Ｐ２は、ブースタ１５及びノズル２６を通じて燃料
管２５に働らき、ノズル２６を通じて貯蔵槽から吸い出
す燃料の量を空気燃料混合気の流量に比例する如くせし
める。スプール１６が混合気の流量の変化に対応して上
下方向に動くが故に。

有効スロート部圧力Ｐ２は混合気の密度を補償し。

かつ、空気と混合する燃料の量は、従って変動する。

かくの如く、エンジンがアイドルから最大速度及び最大
出力になるにつれ、自己規整式可変ベンチュリ構造は、
エンジンの全運転範囲を通じて一般的である条件に対す
るこの混合比を最良にする如く、空気燃料比を変化せし
める様に働らく故に。

この目的に必要とするすべての別装置は本発明では必要
ない。

令弟３図を参照すれば、これはベンチュリの改修した形
を示しでおシ、ケーシング１０には、第１図の如き内面
におけるベンチュリ管を有せず。

この例では内面は純粋の円筒である。ここでは。

有効スロートＥＦはブースタ１５の出口端部を通る平面
内にある（第１図中にある如く）ことを知るであろうが
、このスロート及び圧力Ｐ２の大きさけスツール１６の
軸上の位置に関係する。

ケー／ング１０の円筒形をなした内面は、その内部がベ
ンチュリの形をしだ表面を有する時よりも、外部にリブ
を持つ方法で軸方向に移動できるスツールの案内運動を
行なうに対しては、いくらか良くなる。ケーシング１０
の円筒形をなした内面と、スツール１６の円筒形をした
外面とで限られる一様な形をした第３次通路ＴＰは、空
気流通路の役目をするが、吸入気化作用に関しては只表
面が儒れるのを防ぎ、蒸発するのを援助するのに役立つ
のみである。

気化器に使用した様に、有効スロート部圧力Ｐ２は内部
的に燃料供給に対して作用するが、可変ベンチ、−リ構
造では、第３次通路は本質的な必要はない。然しなから
、他の実施例で有効スロート圧力Ｐ２が外部から作用す
ると、この様な実施例では、第３次通路を有効スロート
の平面に調和して外部ケーシング中に圧力採取タップを
提供するととを可能にする為に要求する。この型式のタ
ッグＴ２は、入口圧力ｐｍを採取するタッグＴ、　も同
じく、第１図中に示されている。

すべての他の細目について、第３図中の構造は本質的に
第１図と同じであるが、但し第３図においては、燃料は
ベンチュリ・ノズルの方法によシブ−メタ１５内に供給
されず、導管２３につながる流入管２５′によシ供給さ
れることに違いがある。

第２の実施例 燃料をコントロールする貯油槽が、燃料の補給源として
望ましからぬ様な使用例では、第４図に示す如く、加圧
した燃料を噴射ノズル２８を通じて、ノズルベンチュリ
２６中に供給する方法を使用してもよい。この例では、
燃料を加圧供給する方法を使用するが、燃料は、クンク
２９から電磁弁３０′及び圧力調整により流量コントロ
ールをする弁３１を通じてポンプ３０によシ加圧されノ
ズル２８に送られる。

エンジン始動を起すのは、タイミングリレー３３によシ
管制された電磁パイ・やヌ弁による。

この機械的な流体式装置においては、真空増巾器は出願
人の米国特許第４，３０８，８３５号明細書に公開され
た型式のものが使用されているが、これは３種の圧力変
数に対応するものであシ、その第１はベンチ−り構造の
入口部において採取された圧力Ｐ、である。第２の圧力
Ｐ２はベンチ−り構造のスロート部で採取されたもので
ある。第３の圧力Ｐ３は、ベンチュリが結合する吸入管
１１において採取された負圧又は真空圧力である。

真空増巾器３４は、吸入管圧力Ｐ３かも得られ。

入口圧力Ｐｌ　と有効スロート圧力Ｐ２との間の差によ
り変調された出力圧力Ｐ４を受ける。出力圧力Ｐ４は弁
３１に印加されるが、これはそれの調整を行なう為で、
従って噴射する燃料供給量をコントロールする。アキー
ムレータ（蓄圧器）３５は、真空増巾器３４に真空力を
連続して供給する。

この様にしで、第４図に示した装置においては。

差は、従って噴射された燃料供給量を変調する。

エンジンの運転に関係する相互作用及び相互関連した変
数のすべては、エンジンの遭遇する正常又は非常な条件
の下での一般的な速度（回転数）及び出力の全状態を通
じ、空気燃料比を自動的に調整するように注意して、燃
焼効率を最高ならしめる。

第３の実施例 第５図に示す如く、２重絞弁を有する典型的な２重バレ
ル（胴）気化器中に、自動ベンチュリ構造が組み込まれ
ている。これはコンパクトな装置で能力を増加する。こ
の例では、各バレル毎にベンチュリ構造を有し、かつ燃
料の噴流は通常の貯油槽から供給され、構造部には軸方
向に移動するスフ０−ル３６と絞弁３７とを有し、２個
の絞弁は同時の操作を行なう様に組合わされている。

２個のスプール３６はクロスパー３８によシ組み合わさ
れ、クランク３９の１端につながシ、クランクの他端は
ばね４０に結合されるから、ばねは両スゾールに共通で
あり、かつ２重の可変ベンチュリ構造は一斉に作動する
。

以下企臼 第４の実施例 第６図に示す如き漸進的な２バレル式装置中にある自動
ベンチエリ構造は、一層犬なる速度及び出力を有するエ
ンジンに対し最も効率的な装置を提供する。この例では
、各バレル（Ｂｌ及びＢ２）には、全たく独立した自動
ベンチュリ構造、プログラムされたばね、燃料供給器及
び変調装置と絞弁とを有する。絞弁体４１及び４２と被
ダル桿４３又は手動運転者との間にあるリンク作用にお
ける本質的な差は、１個のバレルの絞りが先づ開いて。

凡そ怪から棒の開度の位置にある時に、第２のバレルが
開き始めることである。かつ運転者が開くことを続けれ
ば２両者は同時に全開迄到達する。

これとは逆に、第２のバレルが先ず全閉迄とぢる時でも
、第１のバレルの絞シは晃又は残量の位置にある。この
応用においての大切な考慮は１両バレル及び絞弁は中央
の吸入管に共通な充満を与えることを要求することであ
る。分岐した吸入管に対しては、２個のこの様な漸進的
な２重バレル装置を使用しなければならない。

７１：１ｌ−）（浮子）でコントロールする燃料貯蔵槽
は、普通２バレル式装置に共通であるから、各個の気化
器又は噴射気化器が共通した吸入管に対し漸進的な絞り
をリンク伺けしたものを使用することを得る。又、この
実施例は２個のベンチュリ構造の漸進的又は差動的装置
を画いているが、各各の構造に対するばねによるコント
ロールの自己規整的性質は、２個以上のベンチ−り構造
の漸進的絞りのリンク付けを実施可能にする。

第６図には適蟲とするリンク作用を画いているが、この
中では第１の絞弁４１は足のベグルで作動する桿４３と
リンク付けせられ、これが通常の運転法により絞弁４１
をコントロールする。若し希望するならば、これには普
通のアイドルスト７フド（捲線）を装着することを得る
。絞弁４１の軸に固定されてい．るのは溝形カム半径を
有するアーム４４であり，その溝中には，連結枠４５の
一端が滑動するを得る如く止められている。桿４５の他
端はレバーアーム４６中にピボットを以て止められ，ア
ームは第２の絞弁４２の軸に構台している。

溝形カム４．　４　（ｒ：Ｊ．　、絞弁７１１に対し，
停止又はアイドルの位ｔ６から凡そ晃開度迄，カムの動
きが桿／Ｉ５及び絞弁４２に伝達されない様な位置にお
いである。このために、絞弁４１の開閉及びエンジンへ
の燃料供給は，運転者が絞弁４１を更に広く開けて，そ
れから後に絞弁４２が開き始める迄は。

只１個のバレルだけで行なわれる。

両方のバレル中の空気燃料比は，その中を通る空気流の
容積に依存するから，夫々のバレルは無関係であシ，故
にこの装置は，エンジン能力の大きな範囲を通じ空気燃
料比の正しいコントロールを行わしめる。

溝カム４４の半径のレバー４６に対する割合は。

絞弁４２の全開が絞弁４１の２Ａ　　の開度をせしめる
様々形にする。絞弁４２は伸張げね４７により引張られ
ており，絞弁４２の閉鎖は開く手順と逆の順序で絞弁４
１の閉鎖に先行する。

多数のベンチュリを用いる気化器中で各個の吸入管に各
個の単一のバレルを有する気化器を数句ける形の場合で
は，各々のベンチュリスプールに対して各個のばねを使
用し，個個の気化器の絞弁は互いに組み合わされる。

第５の実施例 第７図及び第８図を参照すれば，本発明による可変ベン
チュリ構造を有するシステムを，化学用及び工業用処理
に使用する時にオンラインになって計測及び流体コント
ロールをする為に作動している処を示しているが，これ
は処理すべき流体の混合，まぜ合わせ，及び調和作用を
行わせる為である。

ベンチュリの構造は円筒形をなしたケーシング５０によ
シ構成され，その端部には７ランノを有し，ケーシング
を処理ライン中に嵌入させることを可能ならしめ，その
中を処理する流体が流れるが，流体のケー°シング中に
流入する圧力はＰｌである。ケーシング５０には収斂す
る中間部分５１又はスロートを有するが，それは出口部
分に向かって拡大して行く。

中ＩＭ１部分５１の内部には１円筒形をなしだスプール
５２が滑動し摺る如く取付けられ、その内面はベンチ−
１りの構造をして（０ろ。中間部分５１には等間隔にお
かれ／ｃリブ５３の列があり、これがスフ９−ルを収斂
した中間部分において案内し、かつスプールと中間部分
の間の環状空間を限ぎり。

その中を流体が流通するととを得しめる。スフ０−ル５
２の延長桿がスフ０−ルハンドル５４で、これにピン５
５を取付け、ピンはケーシング内の孔５６を通って突出
する。ピンは伸張ばね５７の一端につながるが、ばねの
他端は、ケーシングの外壁に数句けられたプラグ、ト上
にある目玉ねぢ５８に取付けられる。これとは逆に、ス
プールが外側にベンチュリの構造を有する時は、案内リ
ブはその上に数句けられ、ケーシング５ｏは内面が滑ら
かな円筒形をなして、ケーシングの空間の中を滑動する
。

溝部５６はスプールの軸方向の移動を制限停止をする形
をしている。即わち流れがゼロである時は、スプール内
に形成されているベンチュリのスロート部は、ケーシン
グの収斂する中央部分５１中のタップ５９を通る平面内
に止まる。タソｆ５９からは、Ｐ２値の圧力を得るが、
このタップはリブ５３の間に位置している。スプール５
２は、その上に働らいた力によシ軸方向に移動する。そ
の上に働らく対抗するばねの張力は、最大流量の場合に
、スプール５２の入口端部がタップ５９を超えて位置す
る様に働らく。故に、ベンチ−り構造の最大有効スロー
１・は収斂する中間部分５１におけるケーシングのスロ
ートに相等しい。

スプール５２の入口部分は直線をなずテーパでもよいが
、好ましくは２図示する如く動物面形をなさしめるべき
で、その理由は、スプールがその上につき当たる水力学
的力に対応してｉｌｌ＋方向に直線状の移動をする時、
その断面面積が直線状の変化をするからである。

上流のタップ６０は、入口の静圧ｐ、をうける為に具な
見られる。従がって、タップ６０と夕。

ゾ５９との間の圧力差（ＰＩ　　Ｐ２）は、普通のベン
チュリにおける如く、流入容積に比例する。

然しなから、水力学的力は１表面の摩擦とスプールのベ
ンチュリ内面によって生じた下流に向かう力との両者で
構成され、これは丁度空気成型又は水中翼型に類似して
いる。３個のカがスプールをばね５７の張力に抗して移
動させる様に働らくが。

ばねはスプールをその」二流限度位置に保たせようとす
る。

水力学的力の大きさは瞬間差圧（Ｐ＋　　　ｐ２　）と
、スプールの軸方向の変位量の両者に比例するから、こ
の大きさは計測すべき流体の流量を反映している。それ
故に、タップ５９及び６ｏに結合した適当な差圧変換器
ＤＰ、は、圧力差（ＰＩ　　Ｐ２）変換器ＤＰ２が同様
な読みを得られる。この流通流量の読み取シ値は、比例
性、混ぜ合せ及び混合の目的に対する処理コントロール
に有効に使用することを得る。

第９図及び第１０図に示した改修した装置においては、
変位変換器ＤＰ２は誘導式であシ、印加された水力学的
力に対しスプールの敏感性を増強する為に、変位スプー
ル５２′はその外面及び内面の両者共にベンチュリの構
造を有する。これは特にガス又は軽量の流体を計測する
時有利である。外部にある加力ばね５７の代替として、
内部にある伸張ばね５７Ａを使ってもよいが、これはス
プール５２′の出口端部に取付けられるものであり、大
気圧以上の圧力のあるソステムに対して有利である。

ばねのプログラミング 或種の例においては、自動ベンチュリ構造のクロースド
ループコントロールを使用する方が望寸しいが、これに
おいては軸方向に移動するスプールは、ばねで力を加え
られるに当たりばねの張力を減少又は増加することを得
るからである。この様にすれば、空気燃料混合気により
スプール上に加えられる対抗、する水力学的力に相対す
るばねの張力を減少する時は、空気燃料混合気を薄混合
気にする事ができ、ばねの張力を増加すれば、特別な運
転条件にあるエンジンの調子に適応する様混合気を濃混
合にすることを得る。この終９の事柄の為に、ベンチュ
リスプールの対抗する力としてばねの力の割合を調整で
きる品物を使用する。

第１１図に示す如く、ばね６０はプラスチ、り又は非磁
性体案内管６１内で作動している。ばねを取り巻いてい
るのは強磁性環の電機子６２であシ、電機子６２はその
管の中心部に安置されている。案内管６１の上端に取巻
いているのは第１コイル６３であり、下端にあるのはコ
イル６４である。

上部コイル６３にエネルギーを与えると、環状電機子６
２は合成磁場によシ引張られ、ばねを上向きに引張る様
に働らき、従ってスプールクランク上のばねの張力を減
少する。然し、下部コイル６４にエネルギーを与えると
、その逆が起こり。

環状電機子６２は、ばねの張力を増加する様に下方に引
張られる。

ばねの張力割合（特性）はマイクロプロセッサ６５によ
り管制されるが、これはエンジンの排気からの酸素排出
センサ６６の様な各種のセンサ（感知器）よシ得られる
データに対応するものであわ、センサは空気燃料比を指
示する信号を発信する。又マイクロプロセッサには他の
運転条件から出て来る１例えば温度センサ６７．６Ｊ：
分目転数センサ６８及び吸入管圧力センサ６９の如きも
のから得られる信号が供給される。マイクロゾロセッサ
６５は、その出力がコイル６３及び６４にエネルギーを
与える事をコントロールするが、感知した条件に対応し
、それにより空気燃料比を修正する為にばねの張力割合
を変調する様にプログラムされている。

第１１図に示しているシステムは、気化器に使用する時
は、差圧信号Ｐ１−Ｐ２の使用を要求しない。

第１２図に示しているベンチュリ中に加圧噴射システム
では、マイクロゾロセッサ６５は、第１１図中に示した
気化器に対する自動ベンチュリシステムの如り、エンシ
ンの運転時のセンサから信号を受取る。然しこの例では
、燃料の流量が差圧Ｐ】−Ｐ２によシ外部からコントロ
ールされるから、差ｒ１＋　変？　ａ：：ｒ　Ｄ　Ｐ　
ｌが働らいてこの信号をマイクロフロ士ッザ６５中に供
給し、この出力がスプールばね６０のはね張力割合も、
燃料流通弁７０をもコントロールする様にプログラムさ
れている。

はねのノ°ログラミングに、電気的でない、流体機械的
コントロールを希望するのであれば、第１３図中に示す
装置は、対抗するばねの力を減少又は増加して、燃料空
気比を濃化するか薄化するかを起さしめることを得る。

この装置は、第１図、第３図及び第４図に画いた型式の
可変ベンチュリの構造と共に、真空模式モータ７１より
成シ、その内部ばね７６及び外部ばね７７は、密封され
た室７２内にある膜に作用し、膜にリンクイ」けしたモ
ータ軸７３を延長又は収棉せしめる。真空がゼロである
時は、ばね７６及び７７の力は、ベンチュリスプールの
はね１８の最大張力より大きい。

第１４図中に示した装置においては、モータ軸７３は溝
部を通ってレバー７４の一端にピン止めされており、レ
バーの他端はケーゾング１０にピボット付けされている
。スプールのはね１８のクランクアーム１７の反対側端
部は、し・マー７４に。

ピボット付は部と軸７３との中間点で固定され。

モータの作動に対する軸７３の動きは、真空が減するに
従がいばね１８の張力が増加するか、又は真空が増加す
ると張力が減少する。モータ７１の真空室７２は、エン
シンの吸入管に管７５により結合する。これに代替する
真空モータは、その装置中に点線で示しており、これで
はモータ７］の軸７３は直接ばね１７上に作用する。

真空増巾器（図示せず）に作用させるその他の役に立つ
改修としては、ベンチ−り構造から出て来る圧力値Ｐ、
及びＰ２と、ＰｌとＰ２との差圧とを吸入管から取った
増巾器圧力弁のＰ３とを変調して出力圧力Ｐ４を生せし
め、これを真空モータ７１に供給し、空気流量の関数と
してばねの張力割合を変調す、る。これは特に加圧空気
を有する過給システムと、ベンチュリ構造の前方に絞弁
のあるものに有効である。

吸入管内真空又はＰｌ−Ｐ２からの増巾器のフイード゛
バ、りによるベンチュリスプールのこの液体−槻砿式変
調法は、自動ペンテ−り構造の圧力差出力（ＰＩ　　　
Ｐ２）を変調し、それ故に第４図に示した流体式ベンチ
ュリ圧力の噴射／ステムに使用することを得る。多くの
機能用因子がモータを作動させる吸入管真空Ｐ３の流体
的変調に寄与していることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第１の実施例による可変ベンチュリ
構造の断面図。 第２図は、第３図に示す構造の上視図。 第３図は、可変ベンチュリ構造の改修した形の断面図。 第４図は１本発明の第２の実施例による可変ベンチュリ
構造を断面にて示した概要図。 第５図は、第３の実施例として２重バレルベンチュリ構
造で同期化したスプールを有するものを示す斜視図。 第６図は、第４の実施例による漸進的２重バレルベンチ
ュリ構造を示す断面図。 第７図は第５の実施例を示すが流量計測用可変ベンチュ
リを示す断面図。 第８図は第７図の終端部を示す図。 第９図は第７図に示した構造の改修した形態を示す図。 第１０図は第９図の終端部を示した図。 第１１図は本発明による可変ベンチュリ構造においてス
プール用ばねの張力割合を調整するに使用する電子シス
テムの概要図。 第１２図は燃料噴射式可変ベンチュリ構造中のばねの張
力割合を調整する為の電子システムの図。 第１３図は、ばねの張力割合を調整する為の空気圧装置
を示す図。及び 第１４図は、ばねの張力割合を調整する他の形の空気圧
装置を示す図。 図において　・ １０・・・ケーゾング、１５・・・ブースタ、１６・・
・スプール、１８・・ばね、２０・・浮子室、２２・・
・空気取入口、２６・・・ベンチーリノズル、２８・・
噴射ノズル、３５　アギュムレータ、３６　　スプール
。 ゛　　　３９　クランク、　４１　、４．２・・絞弁、
４４・溝形カム、４６−レバー、５２・・・スフ０−ル
、５７・・ばね、５９．６０・タノゾ、６２・・強磁性
体電機子。 ６３．６４　　コイル。 ３３ 手続補正書Ｃ方式）　　　７ 昭和／と年２月７日 特１？「庁長官　若　杉和夫　殿 １　！］ｊ件の表示 昭和５８年特許願第８０２６５号 ２　発明の名称 可変ベンチ−り構造 ６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 氏　名　　ノ・ロルド　ジー　アビ− ５補正命令の日付 補正の内容 １）図面の浄書（内容に変更なし） ２）別紙のとおｐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｊ）可変ベンチーリ構造においてＳ−流体がその部分を
   通過し、その際流体の流量に対応する力を生せしめるが
   、該構造には、ａ体を導入する円筒形をなしたケーシン
   グと、ケーシング内に同軸をなして支持され、かつケー
   シングに対して軸方向に位置を変更する円筒形をしたス
   プールとを有し。 該スフ０−ルはばねにより力をうけ、スプールの内面は
   ベンチェ、りの形状をなし、その内部に流入する流体に
   より流体力を生じ、その力がばねの力に対抗してスフ０
   −ルを変位ぜしめ、それが流体の流通流（１゛に関連す
   るために、それに比例する出力を生せしめることを特徴
   とした可変ベンチュリ構造。 ２）ばねはり゛−ンングの外側に取付けられ、かつケー
   シング中の溝部を通ってスノ〜ル中に延長するクランク
   アームにリンク付けされ、該溝部はスプールの動きの制
   限値を決める特許請求の範囲第１項記載の可変ベンチュ
   リ構造。