JPS5944500B2 - 状態感応型制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願は、燃焼可能な空気−燃料混合物によって動力が与
えられる内燃エンジンから排出される排ガス中の有害成
分を低減せしめるのに用いられる内燃エンジン用温度応
答装置に係る。

自動車では、気化器から供給される燃料−空気混合物に
おける燃料と空気の割合を、エンジンを損傷または停止
させることなく円滑に運転させながら燃料に対する空気
の割合をできるだけ高くするように調節して、排気中の
汚染物を減らす要求が、近年まずすす大きくなってきた
。

最初エンジンが冷たい状態にあるあいだ、特に周囲温度
が比較的低いとき空気に対する燃料の割合を高く維持し
、エンジンが通常の作動温度に近づくにつれて混合気に
おける燃料に対する空気の割合を高めるようになった在
来の内燃エンジンに備えられた在来のチョーク組立体に
は欠陥があって、排気ガス中の望ましくない不純物を十
分に減らせなかったので、上記の要求は特に重要になっ
てきた。

チョーク作用の制御態様を改良して排気汚染物を減らす
種々な装置がが提案されてきたが、問題は依然として解
決されていない。

たとえば、周囲温度が約１５．５°Ｃ（６０＠Ｆ ）以
上の場合は、周囲温度が低い場合に比べごく短時間だけ
、エンジンが通常の作動温度に達したときより多少燃料
の割合の高い混合気をエンジンに送ることが望ましい。

しかし、在来のチョーク装置は約−１７，８°Ｃ（０°
Ｆ）の比較的冷たい周囲温度に比べて高い周囲温度の場
合に対して良好な補償作用を果すことができず、即ちそ
の在来のチョーク装置のチョーク作用には不可避的な時
間遅れがあるがために、上記の機能を望ましい短時間に
果たすことが困難であり、従って在来のチョーク装置で
は燃料−空気混合物は長時間にわたり空気に対して必要
以上に高い燃料の割合を有し、そして排気ガス中の望ま
しくない物質を増加する。

この問題を解決するため、チョーク装置の感温機構を加
熱するいくつかの方法が提言されたが、これらは複雑な
機構と装置を用いたため、全体として不成功であった。

たとえば、抵抗加熱器を用いることが提言されたが、そ
のような機素を用いた場合、抵抗加熱器を付勢したり消
勢せしめたりする余分な機構が必要となる。

そのうえ、抵抗加熱器は電圧、電流などの変化に敏感で
あるとともに、エンジンルーム内の有害な環境の影響を
受けてしばしば故障を生ずる。

本発明の目的は、エンジン温度を感知し、これら感知さ
れた温度に応じてエンジンの作動パラメータを調節する
ようにされた改良された内燃エンジン用温度応答装置を
提供することである。

以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

初めに第１図及び第２図について述べると、そこには本
発明による温度応答装置が全体を番号１０で示されてい
る。

全般的に述べると、温度応答装置１０は周囲温度感知ス
イッチ装置１２を有し、このスイッチ装置は第１のあら
かじめ選ばれた温度レベルよりも下の周囲温度に応答し
て非作動、即ち消勢状態に維持され、このレベルを越え
る温度に応答して作動、即ち付勢状態に維持される。

周囲温度感知スイッチ装置１２は、作動状態にあるとき
付勢電気信号を送るために電力源（図示せず）に接続さ
れるようになっている。

温度応答装置１０は更にエンジン温度感知熱応答装置１
４を有し、その熱応答装置は制御または調節すべきエン
ジンに熱的に連結されるようになっている。

エンジン温度感知熱応答装置１４は、第２のあらかじめ
選ばれた温度レベル以下の感知されたエンジン温度では
非作動、即ち消勢状態に維持され、そしてこの第２のあ
らかじめ選ばれた温度レベル以上の温度に応じて作動即
ち付勢状態に維持され、その付勢に応答してエンジンの
作動パラメーターに影響を及ぼす。

温度応答装置１０はさらに、エンジン温度感知装置１４
に熱結合されて、付勢されるとほぼ一定の温度で熱を発
生するようにされた選択的に付勢可能な加熱素子１６を
有している。

加熱素子１６は、第２のあらかじめ選ばれた温度レベル
を越える異常温度より上の温度で急傾斜の正の抵抗の温
度係数を有している。

加熱素子１６は、周囲温度感知スイッチ装置１２に接続
され、そのスイッチ装置１２の作動により加熱素子が加
熱され、それによって上昇した周囲温度に応答してエン
ジン温度感知熱応答装置１４が加速的に加熱されるよう
になっている。

さらに詳しく述べると、周囲温度感知スイッチ装置１２
は複数枚の金属薄板（第２図に詳しく示すように）を有
するサーモスタット部材で構成され、そのスイッチ装置
１２は電力源に連続的に電気接触された状態に維持され
るようになっているとともに周囲温度が第１の予め選定
された温度レベルよりも下にあるとき非作動状態に維持
され、またこの温度レベルより上の周囲温度に応答して
作動せしめられて電力源と加熱素子１６とを互いに電気
接触せしめるようになっている。

その結果、電気信号が加熱素子１６に送られてそれを電
気的に付勢せしめ、それによって熱応答装置１４にさら
に熱を加える。

周囲温度感知スイッチ装置１２のサーモスタット部材は
、概ね円板形状をしたサーモスタット部材で構成されて
いて、図示実施例の場合概ね凸形の上面を有している。

このサーモスタット部材の上面はそれから離隔して配置
された導電板１８とそのサーモスタット部材の上面との
間にそれらと接して配置されたばね状接触部材２０によ
ってその導電板１８と電気接続された状態に維持されて
いる。

導電板１８はさらに、電力源に接続されるようにされた
突出した耳、すなわち端子２１を有し、必要に応じ絶縁
保護板２２が複数個のねじ２４などで導電板１８よりも
上に固着されるようになっている。

周囲温度感知スイッチ装置１２のサーモスタット部材に
はおおむね中心に位置する穴２６が備えられ、その穴２
６にばね状接触部材２０の垂下部材２８が収められるよ
うになっている。

頭部付き導電性リベットなどから成る導電性接触部材３
０は、穴２６及びばね状接触部材２０の垂下部材２８と
同一軸線上に、スイッチ装置１２のサーモスタット部材
の反対側の凹形の面に隣接して配置されているが、その
スイッチ装置１２のサーモスタット部材が非作動位置に
あるあいだそのサーモスタット部材の凹形の面と係合し
ないようになっている。

第１図及び第２図に示すように、垂下部材２８は穴２６
を通って延び、そしてスイッチ装置１２のサーモスタッ
ト部材が非作動位置にあるあいだ接触部材３０から離隔
された状態に保たれ、一方スイッチ装置１２のサーモス
タット部材が第１の予め選定された温度レベルを越える
感知された周囲温度に応じて中心を越えた位置（点線で
示す）に撓むと接触部材３０に係合するようにされ、そ
れによって接触部材３〇七導電板１８とが電気的に接続
される。

スイッチ装置１２のサーモスタット部材、ばね状接触部
材２０ならびに導電板１８は、すべて支持ケーシング３
４の底部９３の外面から上方へ突出する第１の環状側壁
部３２によって画定された概ねカップ状をした第１のケ
ーシング室の中に支持されている。

ケーシング３４は第２の側壁部３２で囲まれた底部分の
おおむね中心に位置する穴３６を有し、その穴３６に導
電性接触部材３０が収められている。

接触部材３０はこの穴３６を通って延び、その接触部材
３０の一端は図示のようにばね状接触部材２０の垂下部
材２８から離隔してケーシング３４の底部外面に固着さ
れ、またその接触部材３０の他端はケーシングの底部９
３の内面を貫いて、好ましくはばね状材料で作られたも
う一つの導電性接触部材３８に接触して取り付けられて
いる。

接触部材３８には接触部材３０を受ける穴３９が備えら
れ、その接触部材３０は接触部材３８にかしめられてい
てその部材３８を所定の位置に保持するようになってい
る。

接触部材３８の他端は加熱素子１６の接触面に接してい
てその加熱素子１６と接触部材３０とを電気的に接続せ
しめている、こうしてスイッチ装置１２のサーモスタッ
ト部材が撓んで接触部材３０に係合すると、導電板１８
と加熱素子１６の接触面とは電気的に接続される。

加熱素子１６は、異常すなわち転移温度以上の温度で急
傾斜の正の抵抗温度係数を有する自己調整式の正抵抗温
度係数サーミスタで構成され、それにより加熱素子が通
電されるとその加熱素子自体が加熱されてあらかじめ決
められた温度レベルに達しせしめられ、この温度レベル
は、その温度レベルで加熱素子の抵抗が実質的に増加す
るので、その加熱素子が付勢され続けるとほぼ一定に維
持される。

そのような加熱素子は、比較的急速にこの温度レベルま
で加熱され、そして付勢され続けることに応答してその
温度を保つので非常に有利である。

特に有利な加熱素子は、Ｂａ０．９９□１、ＩＯ，００
３ＴｔＱ３のような半導電性チタン酸バリウムを含む磁
器材料の薄板のものである。

図示のように、加熱素子１６は熱伝導性の熱流し部材、
すなわち熱分配板４０に取り付けられ、その熱流し部材
４０は加熱素子１６の、ばね状接触部材３８に接触して
いる面と反対側の面に電気的に接触している。

ケーシング３４は底部９３と一体に形成された第２の環
状側壁部９４を有し、その底部９３と第２の側壁部９４
とによって概ねカップ状をした第２のケーシング室９５
が画定され、また、そのケーシング３４にはそれの底部
９３からそのケーシング内部へ直立する環状フランジ９
６が備えられている。

熱伝導性で且つ導電性の金属板、即ち熱流し部材４０は
、好ましくは亜鉛のような比較的高い熱伝導性とかなり
の熱慣性を有する材料で作られ、そして、その熱流し部
材４０はケーシング３４のフランジ９６に接してそのケ
ーシングに固着されていると共に、図示のように、加熱
素子１６と熱流し部材４０とをケーシング３４内に取り
付けやすくするためにそのケーシング３４の底部９３に
設けられた穴４４に受は入れられる１対の取り付はスタ
ッド４２を有している。

また、半円形の導電性接地帯部材４６がケーシング３４
の底部外面に固着されているとともにそのケーシングの
リムに支持されている。

この接地帯部材４６は、ケーシング３４の穴４４に整合
する複数個の穴４８を有し、熱流し部材４０と加熱素子
１６の接触面とを地電位に保つようにスタッド４２を穴
４８に受は入れている。

加熱素子１６はケーシング３４のフランジ９６によって
囲繞されるようにして熱流し部材４０の片側の面に固着
されている。

さらに剛体部材５０が熱流し部材４０の反対面から垂下
し、その剛体部材５０には溝穴５２が形成されていて熱
応答装置１４を加熱素子１６と熱結合した状態に取り付
けるようになっている。

このように、熱応答装置１４は第２のケーシング室９５
内に配備されている。

こうして加熱素子１６で発生された熱は効率よくエンジ
ン温度感知熱応答装置１４に伝達され、そして熱流し部
材４０のかなりの熱慣性により、加熱がやんだのちのか
なりな時間のあいだ熱応答装置１４を高い温度レベルに
保ち、それによって周囲温度が下がったのちも熱応答装
置１４を作動状態に保つ。

このことは、エンジンが停止して冷えつつあるが、エン
ジンの作動パラメーターの所要の調節を最小時間に行な
うようにエンジン温度感知熱応答装置１４を作動状態に
しておくことが望ましい場合に有利である。

エンジン温度感知熱応答装置１４は、不同の熱膨張係数
を有する複数枚の金属薄板を有するサーモスタット部材
のごとき熱で作動する可動部材から成っている。

これに関連するが、熱応答装置１４は、少なくとも１回
完全に巻かれた、図示実施例では複数回完全に巻かれた
連続したバイメタルコイルバネを有し、図示のように、
そのバイメタルコイルバネの始端５４はその運動を制止
するために溝穴５２の中に固定して取り付けられ、そし
て終端５６は、あとで説明するように弁組立体などに機
械的に連結されて、上昇した感知温度に応じて始端５４
に対して動くことのできる。

こうして温度応答装置１０は、エンジン温度感知熱応答
装置１４のサーモスタット部材がエンジンに熱結合され
てそのエンジンのパラメーターを調節または制御するよ
うに取り付けられる。

そして熱応答装置１４のサーモスタット部材の反応速度
は、周囲温度があるレベルより上にあってエンジンにい
っそう急速な作動を必要とするような場合でも、所望の
時間でその作動に影響を及ぼすほど敏速ではなく、その
ため、周囲温度感知スイッチ装置１２がそのあるレベル
より上の周囲温度に応答して撓んで加熱素子１６を付勢
せしめ、それによって熱応答装置１４のサーモスタット
部材にさらに熱を加えてその作用を促進し、そしてエン
ジンを望むように作動させるためにそのサーモスタット
部材の終端５６の相対的運動が促進される。

次に第３図について述べると、そこには本発明による温
度応答装置１０の一つの具体的実施形態が示されている
。

さらに詳しく述べると、図示のように、この温度応答装
置は、変化する周囲温度及びエンジンの温度状態に応じ
て気化器の燃料−空気混合物弁を調節して、気化器から
送られる混合気中の燃料と空気の割合を調整するために
典型的な在来の内燃エンジンに取り付けられている。

本発明により、特に冷たい状態から暖機状態にはいった
そのようなエンジンの排気ガス中の望ましくない不純物
すなわち汚染物を減らそうという問題が解決される。

そのような暖機状態では、空気に対して高い燃料の割合
が必要であるから、かなりの汚染物が発生することが知
られている。

これに関連するが、冷たいエンジンを始動するとき、エ
ンジンのかかりをよくするため空気を減らし、空気に対
する燃料の割合を増加することが通常望ましい。

しかし、排気ガス中の望ましくない不純物の発生を防ぐ
ためには、混合気中の相対的空気量をできるだけ急速に
増加することによって空気に対する燃料の割合を減らす
ことが望ましい。

在来のチョーク装置では、感知されたエンジンの温度に
よりチョーク装置が燃料の混合気を望みの割合まで薄く
させるまでにかなりの時間がかかるので、上記のごとき
問題に対処することが困難であった。

このことは、エンジンに供給される周囲温度の空気が、
空気を減らして濃い混合気を供給するチョーク作用を必
要とする時間が比較的短い約１５．５°Ｃ（６０Ｆ）以
上の場合、特にそうであった。

本発明によれば、温度応答装置１０は周囲空気温度及び
エンジン温度に感応して気化器から送られる燃料−空気
混合物の中の燃料に対する空気の割合を急速に増加する
ようにされていて、エンジンがごく短時間しか濃い混合
気を必要としない、周囲温度の空気があらかじめ選ばれ
た温度レベルより上にある場合、望ましくない排気ガス
中の不純物を減らすのに特に有利である。

さらに詳しく述べると、全体を番号６０で示す在来の内
燃エンジンの一部は、図示のようにそれに取り付けられ
た気化器６２を有し、気化器は普通ちょう形弁と呼ばれ
る燃料−空気混合物弁６４を備えている。

図示のように、空気清浄器６６は気化器６２の上方に取
り付けられていて気化器に空気を供給する空気入口６８
を有し、またちょう形弁６４は気化器に供給される空気
の量を調節して気化器から送り出される燃料−空気混合
物を調整する。

温度応答装置１０は図示のように、エンジン温度を感知
するエンジン温度感知熱応答装置１４がエンジンと熱結
合するようにエンジン６０に取り付けられている。

これに関連して、取付部材７０が温度応答装置１０を受
は入れるために図示のように気化器６２に隣接して備え
られている。

空気ホース７２が取付部材７０とエンジン６０のエンジ
ンブロック内部との間を接続して、エンジン内部の加熱
された空気を取付部材７０と、したがってエンジン温度
感知熱応答装置１４に送り、それによってエンジン内部
のガスの温度は、取付部材７０に取り付けられたエンジ
ン温度感知熱応答装置１４によって感知される。

また温度応答装置１０の取り付けを容易にするため真空
ガスケット７４が備えられている。

図示のように回転可能に取り付けられた部材７６は取付
部材７０を通って延び、そして熱応答装置１４のサーモ
スタット部材の終端５６を受は入れるようにされた溝穴
を有する端部７８を有している。

回転可能に取り付けられた部材７６は、リンク軸８２に
よって回動可能に取り付けられた板８０に接合され、板
８０はちょう形弁６４を回動して開閉させるためその弁
に連結され、それによって気化器６２から送られる燃料
−空気混合物中の燃料に対する空気の割合を制御する。

エンジン温度感知熱応答装置１４のサーモスタット部材
の終端５６が温度の変化に応じて動くと部材７６を回し
、したがって回動可能に取り付けられた板８０を回動さ
せ、そしてちょう形弁６４を開閉するこきがわかるであ
ろう。

こうしてエンジンが比較的冷たい状態で始動されるとき
、熱応答装置１４のサーモスタット部材は縮んだ非作動
状態にあり、そして回転可能に取り付けられた部材７６
はちょう形弁を閉じた位置に保って比較的濃い混合気が
送られる。

しかし、エンジンの温度が上昇するとこの温度はエンジ
ン温度感知熱応答装置１４によって感知され、そしてそ
の熱応答装置１４の終端５６は始端５４に対して動いて
部材７６を回し、したがってちょう形弁６４を開く。

周囲空気が予め選定された温度レベルより上にあって、
ちょう形弁６４を急速に開くためにエンジン温度感知熱
応答装置１４のサーモスタット部材とそれの終端５６を
急速に作用させることが望まれる場合には、その温度レ
ベル以上の温度に応答して周囲温度感知スイッチ装置１
２が中央を越えた位置に撓んで加熱素子１６を付勢せし
め、それによってエンジン温度感知熱応答装置１４を加
速的に加熱して作用させ、終端５６を動かしてちょう形
弁６４を急速に開く。

こうしてエンジンを長時間にわたり濃い混合気で運転す
る必要のない周囲空気の温度のとき、本発明の温度応答
装置は加速的に混合気を薄め、それによって排気ガス中
の汚染物を減らす。

そのうえ、エンジン温度感知熱応答装置１４はその加速
的加熱によってエンジン内部のガスの温度に比較的密接
に追従してこの温度に応することができる。

温度応答装置１０の電気的機能を、ス菫こ第４図に概略
図で示す。

第４図には自動車のバッテリーまたは同期発電機を表わ
す電力源８４が示され、その電力源は自動車の点火スイ
ッチを表わすスイッチ８６と、周囲温度感知スイッチ装
置１２を表わすサーモスタットスイッチ８８とを経て、
加熱素子１６とを表わすサーミスタ素子９０に接続され
ている。

さらに感温部材９２が図示のようにサーミスタ素子９０
に熱結合され、感温部材９２は、加熱素子１６が通電さ
れるとそれから熱を受けるエンジン温度感知応答装置１
４を表わしている。

こうして、スイッチ８６が閉ざされるとサーモスタット
スイッチ８８は通電され、そして周囲温度が予め選定さ
れた温度レベルより上にあるとき閉ざされ、それによっ
てサーミスタ９０に電力を供給し、サーミスタ９０はみ
ずからを加熱し始めてサーモスタット９２を加熱してそ
の作用を促進する。

ここに、エンジン温度の状態に応じて作用する新規な温
度応答装置が開示され、その温度応答装置は在来の内燃
エンジンの作動パラメーターを制御するのに特に有利な
ものである。

上記の装置に種々な改変が加えられることは当業者に明
らかであろう。

そしてそのような改変は、いずれも前掲の特許請求の範
囲に述べた本発明の主旨と範囲内にあるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による温度応答装置の部品を分解配列
した斜視図、第２図は第１図の装置の縦断面図、第３図
は、本発明による温度応答装置を備えた在来の内燃エン
ジン、そして一部の部品を分解配夕ｊルた斜視図、そし
て第４図は、本発明による温度応答装置の機能を示す電
気回路の概略図である。 １０・・・・・・温度応答装置、１２・・・・・・周囲
温度感知スイッチ装置、１４・・・・・・エンジン温度
感知熱応答装置、１６・・・・・泪己調整式加熱素子、
１８・・・・・・導電板、２０・・・・・・ばね状接触
部材、２１・・・・・・端子、２２・・・・・・絶縁保
護板、２４・・・・・・ねじ、２６・・・・・・穴、２
８・・・・・・垂下部材、３０・・・・・・導電性接触
部材、３２・・・・・・第１の側壁部、３４・・・・・
・ケーシング、３６・・・・・・穴、３８・・・・・・
導電性接触部材、３９・・・・・・穴、４０・・・・・
・熱流し部材、４２・・・・・・スタッド、４４・・・
・・・穴、４６・・・・・・導電性接地帯部材、４８・
・・・・・穴、５０・・・・・・剛体部材、５２・・・
・・・溝穴、５４・・・・・・始端、５６・・・・・・
終端、６０・・・・・・エンジン、６２・・・・・・気
化器、６４・・・・・・チョーク弁、６６・・・・・・
空気清浄器、６８・・・・・・空気入口、７０・・・・
・・取付部材、７２・・・・・・ホース、７４・・・・
・・ガスケット、７６・・・・・・回転可能に取付けら
れた部材、７８・・・・・・端部、８０・・・・・・板
、８２・・・・・・リンク軸、８４・・・・・・電力源
、８６・・・・・・スイッチ、８８・・・・・・サーモ
スタットスイッチ、９０・・・・・・サーミスタ素子、
９２・・・・・・感温部材、９３・・・・・・底部、９
４・・・・・・第２の側壁部、９５・・・・・・第２の
ケーシング室、９６・・・・・・フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気化器のちょう形弁を作動させる内燃エンジン用温
   度応答装置であって、該ちょう形弁の回転軸に連結され
   ていて周囲温度に依存して作動するバイメタルコイルば
   ねを有し、該ちょう形弁を閉じるように作用する該バイ
   メタルコイルばねの力が電気的加熱装置の熱放射によっ
   て減少され得るようになっている内燃エンジン用温度応
   答装置において、前記加熱装置は、ケーシングと、該ケ
   ーシングに取付けられていてその一側が該バイメタルコ
   イルばねの全ての渦巻に近接して該ノンメタルコイルば
   ねの一側に沿って延びている熱伝導性で且つ導電性の金
   属で成る熱分配板と、該バイメタルコイルばねの全部の
   渦巻を急速に加熱するために該熱分配板を介して電気的
   に励起されるように該熱分配板に対して熱及び電気を導
   くような関係で核熱分配板の反対側に取付けられた正の
   抵抗温度係数を有する材料で成る出力を自己制限する機
   能を持つ加熱素子とによって形成されており、前記加熱
   素子の材料は鋭く画定された転移温度を有していて、該
   転移温度を越えると該加熱素子が自己を加熱するに従っ
   て抵抗値が急激に増大して該加熱素子の温度を安全なレ
   ベルに自己制限するようになっていることを特徴とする
   内燃エンジン用温度応答装置。 −