JPS5924266B2 - 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ことにより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。

一般に、内燃機関の負荷りと不整燃焼、失火等によりト
ルク変動を生じる空燃比Ａ／Ｆとは第１図の曲線ａで示
すような関係がある。

したがって、気化器から供給する混合気の空燃比は、ト
ルク変動を生じさせないために、例えば第１図の折線す
に示すように制御するのが望ましい。

ところが、従来の気化器では混合気の空燃比はほぼ一定
にしか調整できないので、例えば燃費、排気ガス浄化の
点を考慮して空燃比を第１図のＡ点近傍に設定したとす
ると負荷が軽い領域でトルク変動が生じてしまう。

したがって、燃費、排気ガス浄化の点で劣るＢ点近傍の
領域に空燃比を設定しなければならなかった。

このように、従来の気化器では空燃比の設定に制限を受
け、しかも空燃比１５〜２０という広い領域での空燃比
制御ができず、負荷により変化するような理想的な空燃
比設定は不可能であった。

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比制御を行い、比
較制御弁により吸入空気量、追加空気量を表す負圧を比
較しつつ追加空気量を制御することにより、広い範囲で
高精度に空燃比制御を行うことができ、負荷によって空
燃比を補正制御し得る内燃機関の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。

第２図において、１は通常の４サイクル火花点火式内燃
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、および任意に操作されるスロットル
弁８を有している。

副吸気管１０は、混合気の空燃比を制御する追加空気を
供給するだめのもので、一端をエアフィルタ５に結合し
、他端を吸気管２に結合して、気化器４の燃料ノズル７
、スロットル弁７をバイパスするように設けである。

この副吸気管１０には、ここを流れる追加空気を計量す
るための絞り（ベンチュリ ）１１を設けてあり、この
部分には絞り１１の開口面積を変化させる第１の追加空
気制御弁２０を設けである。

この第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作動させる形式のも
ので、２分割されるケーシング２１およびケーシング２
１に挾設されたダイヤフラム２２によって圧力室２３．
２４が形成されている。

圧力室２３は管６Ｌ ６２を通して吸気管２と接続し
てあり、機関１の負荷を表す吸気負圧が導かれる。

また、圧力室２４は大気に開放しである。

円すい台状の弁２５は、副吸気管１０内で往復動するよ
うに設けてあり、シャフト２６によってダイヤフラム２
２に連結しこのダイヤフラム２２と連動するようにしで
ある。

そして、弁２５の往復動に伴って絞り１１の開口面積が
変化する。

また、弁２５は圧力室２３に設けられたスプリング２７
により開弁方向に付勢されている。

副吸気管１０で第１の追加空気制御弁２０の下流には第
２の追加空気制御弁３０を設けである。

この第２の追加空気制御弁３０も圧力信号によりダイヤ
フラムを揺動され、これにより弁を作動させる形式のも
ので、２分割されるケーシング３１およびケーシング３
１に挾設されたダイヤフラム３２によって圧力室３３．
３４が形成されている。

そして、圧力室３３には圧力信号を導くようにし、圧力
室３４は大気に開放しである。

バタフライ弁３５は、副吸気管１０内に回動自在に設け
てあり、シャフトおよびリング板からなるリンク機構３
６によってダイヤフラム３２と連結し、ダイヤフラム３
２と連動するようにしである。

まだ、バタフライ弁３５ば、圧力室３３に設けられたス
プリング３７により閉弁方向に付勢されている。

比較制御弁４０は、第２の追加空気制御弁３０への圧力
信号を発生するだめのもので、３分割されるハウジング
４１およびハウジング４１に挾設された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６３を通して絞り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６４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、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６５を通して第２の追加空気
制御弁３０の圧力室３３に接続され、他方の側で管６１
．６６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
かれる大気圧によりブリード調整して制御圧力信号を発
生し、これを第２の追加空気制御弁３０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／」・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８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、
燃焼室丙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。

Ｑ、＝Ｃ１ＡＩ Ｊ△Ｐ１ ・・・・・・（１）
Ｃ２−Ｃ２Ａ２Ｊｔ＝、Ｐ２ ・・・・・・（２）
ここでＱｌ ：吸入空気量、Ｃ２”追加空気量、Ａｏ：
ベンチュリ面積、Ａ２：絞り１１と弁２５とで形成され
る面積で負荷に関係した値、△Ｐ０ベンチュリ負圧の絶
対値、△Ｐ２：絞り１１の負圧の絶対値、Ｃ□、Ｃ２：
流量係数。

この時、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
較制御弁４０から第２の追加空気制御弁３０に圧力信号
が伝達され、追加空気制御弁３０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
１００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１、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
２の追加空気制御弁３０の圧力室３３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３
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の圧力室４
４゜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し、第２の追加空気制御弁
３０の圧力室３３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３５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３３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
３５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、比較制御弁４０は圧力室３３へ加える吸気負
圧を増大させ、バタフライ弁３５を開いて追加空気量を
増加させる。

このようにして気化器４のベンチュリ負圧△Ｐ１ と絞
り１１の負圧△Ｐ２は常に比例するように制御され、副
吸気管１０から供給される追加空気は、基本的に（３）
式で示すように吸入空気量に比例する Ｃ２ ＝Ｃ２Ａ２ Ｊ△Ｐ２ ＝に１Ｃ１ＡＩ ＪＫ２△Ｐ１ ＝に３Ｑ１ ・・・・
・（３）（ここで、Ｃ２Ａ２＝ＫＩＣ１Ａ１．△Ｐ２＝
にρＰ□Ｋ ＪＫ２＝に３である。

ここで、絞り１１の開口面積Ａ２を一定として説明した
が、Ａ２は第１の追加空気制御弁２０によって変化する
。

したがって、（３）式は（４）式で示すように書き直さ
れる。

Ｃ２−に４Ａ２ Ｑｌ ・・・曲・・・・・（４）つ
まり、追加空気量Ｑ２は基本的には吸入空気量Ｑ１ に
比例して制御されるが、絞り１１の開口面積Ａ２によっ
ても補正される。

ここで、機関１の負荷が変化した場合、すなわち （ａ） 高負荷の場合には、管６１．６２を通じて第
１の追加空気制御弁２０の圧力室２３に導かれる吸気管
２の負圧は／ｈさくなるので、弁２５は図中左方向に移
動する。

したがって、絞り１１の開口面積Ａ２は大きくなり、追
加空気は増量される。

（ｂ） 中負荷の場合には、吸気管２の負圧は高負荷
の場合と比べて高くなるので弁２５は図中右方向に移動
し、開口面積Ａ２は小さくなって追加空気は減量される
。

（ｃ） 低負荷の場合には、吸気管２の負圧は中負荷
の場合より高（なるので弁２５は図中右方向にさらに移
動し、開口面積Ａ２を小さくして追加空気量Ａ２を減少
する。

こうして、追加空気量Ｑ２は、基本的には吸入空気量Ｑ
１ に比例するよう制御され、しかもその比例係数は負
荷が高くなる程太き（、負荷が低くなる程小さくという
形式で制御される。

この結果 吸入空気量Ｑ１ に対し追加空気量Ｑ２の割
合が機関１の負荷（吸気負圧）に応じて変化し、吸気負
圧が−４００ｒｕｎＨｇから一１００ＴｔｒＩＩＨｇま
で変化すると機関１に供給される混合気の空燃比Ａ／Ｆ
は１５付近から２０付近まで変化する。

なお、機関１の負荷が全負荷に近い状態、すなわち吸気
負圧が一１００ｍｍＨｇ〜大気圧の場合には圧力室３３
へ導かれているのがこの吸気負圧であるため、吸気負圧
が小さくなるに伴って第２の追加制御弁３０のバタフラ
イ弁３５は閉じ側に作動し追加空気量を減少させる。

したがって、混合気の空燃比Ａ／Ｆは２０付近から１５
付近まで変化する。

以上より、混合気の空燃比Ａ／Ｆは、第１図の折線すの
ように高精度に制御され、機関１はトルク変動ｍｌ少し
ることなく、かつ良好な燃費で運転され、しかも排気ガ
ス中の有害成分も低減される。

なお、上記実施例では追加空気量を表す信号として絞り
１１ののど部の負圧を用いたが、絞り１１０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。

以上述べたように本発明によれば、簡単な構造でもって
機関に供給する混合気の空燃比を理想的に制御でき、機
関のトルク変動防止、燃費の向上排気ガス有害成分の低
減を図ることができるという優れた効果を奏する。

また、従来の気化器では、プライマリポート、セカンダ
リポート、アイドルポート等の多数の空気通路、多数の
燃料系統が必要であったが、これを簡略化でき生産上火
なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は負荷（吸気負圧）と空燃比の関係を示すグラフ
、第２図は本発明の一実施例を示す模式構成図である。 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・・・第１の追加空気制御弁、３０・・・第
２の追加空気制御弁、４０・・・比較制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   給するだめの副吸気管と、この副吸気管内に設けられた
   絞りと、前記副吸気管に設けられ前記内燃機関の負荷を
   表す前記吸気管内の負圧に応じて前記絞りの開口面積を
   変化させる第１の追加空気制御弁と前記副吸気管の前記
   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２の追加空気制御弁と、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追加空気
   量を表す前記絞りによる生じる負圧とを比較し、それに
   応じて前記第２の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を備え、吸入空気量と負荷に応じて
   制御される追加空気により混合気の空燃比を制御するよ
   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 前記追加空気量を表す負圧が前記絞りののど部の負
   圧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。