JPS6014902B2 - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関に供給する燃料を制御する燃料制御
装置の改良に関する。

吸気通路に吸入空気量に応じて開閉作動するェアバルブ
を設け、その前後差圧を常に一定となる様に制御して、
ヱアバルブの闇度を吸入空気量に比例させると共に、ェ
アバルブの開度と連動して燃料供給量を制御することに
よって機関吸入混合気の空燃比を制御する燃料制御装置
が提案されている（例えば、侍開昭４９−１２７０２８
号公報参照）。

ところで、この様な燃料制御装置は、基本的には全ての
吸入空気量領域で一定の空燃比に制御されるのであり、
特に負荷が変化するような機関においては、必ずしも好
ましいものではない。即ち、基本的には一定の空燃比に
制御するにしても、アイドル回転時や高出力時には空燃
比を運転状態に見合って変化させるのが望しし、のであ
る。その要求に応じ従来はェアバルブの開度を調整して
ェアバルブの前後差圧を一定に制御する調整弁において
、そのダイヤフラムに作用するスプリング力に対して、
電磁石による電磁力やアネロイド等の作用力を作用させ
ることにより、運転状態に応じて空燃比を濃または薄化
制御していた。

しかしながら、この様な機械的な作用力を利用するもの
においては、バラツキやヒステリシス等による誤差が生
じ易く制御が不安定であり、又、設定空燃比を維持する
精度にも劣るという欠点があった。この発明は、機関冷
却水温、吸入員圧、機関回転数、排気成分濃度、気温等
の機関運転状態に応じて、調整弁に導入する圧力を調整
することによって空燃比を制御し上記従来のものの欠点
を解消するようにした燃料制御装置を提供することを目
的とする。

以下、図面に塞いて説明する。

第１図は従釆の基本的な燃料制御装置の概略図を示し、
１は吸気通路、２はこの吸気通路１中に介装された絞り
弁、３は絞り弁２上流の吸気遍路１に設けられたェアバ
ルブ、４はフロ−ト室、５はフロートである。

ヱアバルブ３は軸６を中心として回動自在に設けられ、
スプリング７によって閉方向に付勢される。８はェアバ
ルブ３全閉位置のストツパである。

ェアバルブ３はリンク９を介して調整弁１０のダイヤフ
ラム１１に連結される。

調整弁１０はダイヤフラム１１で画成される調整圧室１
２を有し、この調整圧室１２は通路１３によって吸気通
路１の絞り弁２上流でェアバルブ３下流に蓮通される。
１４は大気圧室である。

一方、ェアバルブ３はリンク１５、レバー１６、リンク
１７を介して、燃料供給装置の燃料通路１８内に介装さ
れたニードル１９に連結される。

この燃料通路１８はフロート室４と吸気通路１を蓮通し
、燃料はフロート室４から燃料通路１８、ジェット２０
、ノズル２１を介して吸気通路１中に供給される。ニー
ドル１９は図示のようにテーパをもって形成され、この
ニードル１９とジェット２０で形成される燃料通路有効
面積によって、供給燃料量が計量される。

ニードル１９はスプリング２２によって燃料通路１８を
閉とする方向（図示下方）に付勢される。このような従
来の燃料制御装置は、大略次のように作用する。

今、ェアバルブ３上下流がある一定差圧にある状態を想
定し、この状態よりも絞り弁２が開くと絞り弁２下流の
吸入負圧の影響をより大きく受けるためェアバルブ３下
流の圧力が下がる。

この圧力は通路１３を介して調整圧室１２に導入される
ため、ダイヤフラム１１が図において右方に移動し、こ
れによってリンク９を介して、ェアバルブ３が開方向に
回動される。ェアバルブ３が開くとェアバルブ３上流は
ほぼ大気圧であるためェアバルブ３下流圧は大気圧に向
けて上がり、前記絞り弁２の開度増大のための吸入負圧
によるェァバルブ３下流の圧力低下を防止することにな
る。従って絞り弁２関度によらずェアバルブ３前後差圧
は常に一定に制御されるのである。このように前後差圧
が一定となれば、吸入空気量は吸気通路１の関口面積則
ちェアバルブ３関度に比例することになる。ェアバルブ
３が開方向に回動すると、リンク１５、レバー１６、リ
ンク１７を介してニードル１９が図において上勤するた
め、ニードル１９とジェット２０とで形成される燃料通
路１８面積が大となって燃料量が増大するのである。

以上のようにして、ェアバルプ３の前後差圧を一定とす
ることによって、吸入空気量に比例したェアバルブ３開
度を得ると共に、このェアバルブ３関度に比例して供給
燃料量を計量するので、常に空燃比を一定に制御するこ
とができるのである。

本発明ではかかる従来の基本装置の如く空燃比を一定に
制御することをその基本に置く、しかし既述したように
、例えば機関負荷や出力に応じて供給空燃比を即応変化
させるとか、設定空燃比に対する変動をいちはやく感知
してこれを修正制御するとか等、機関運転状態に最適な
空燃比を供給し、機関を安定的に作動維持させる必要を
満たすため、これを従来装置のように調整弁のスプリン
グに対して機械力を作用させるようなことをせずに、調
整弁の作動圧力を調整することによって行なおうとする
。

以下に本発明の１実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例の概略を示す。

第１図と同様の作動をする要素には同一の符号を付して
説明を簡略化する。本実施例では、第１図従来例の調整
圧室に導入する圧力を、ェアバルブ３下流圧に代えて吸
入負圧とすると共に、この吸入負圧を定差圧弁で調整制
御するようにしたものである。

ダイヤフラム１１ａ，大気室１４ａ、調整圧室１２ａよ
り構成される調整弁１０ａの調整圧室Ｉ２ａを通路３０
、オリフィス３１を介して絞り弁２下流の吸気遼路１に
蓮適する。

通路３０のオリフイス３１より調整圧室１２ａ側に分岐
通路３２を形成し、この通路３２を定差圧弁３３、遍路
３４を介してェアバルプ３上流の吸気通路１に運通する
。

定差圧弁３３はダイヤフラム３５によって画成される下
流圧室３６と上流圧室３７、及びダイヤフラム３５に連
結され通路３２を上流圧室３７に蓮通、遮断する弁体３
８より形成される。

上流圧室３７は通路３４でェアバルブ３上流の吸気通路
１に蓮通されると共に、弁体３８を介して通路３２に選
択的に蓮通される。

下流圧室３６はオリフィス３９、通路４０を介してェア
バルブ３下流で絞り弁２上流の吸気通路１に蓮通される
。

４１はスプリングである。

通路４０のオリフィス３９より下流圧室３６側に分岐通
路４２を形成し、この分岐通路４２に電磁弁４３を介装
し、電磁弁４３の開閉作動に応じて分岐通路４２を大気
に運通、遮断する。この電磁弁４３は制御回路４４から
の信号によって励磁、非励磁される。

制御回路４４には各種の運転状態を検出する検出器から
の信号が入力され得る。本実施例では、機関運転状態検
出装置として例えば機関の排気管４６に排気中の酸素成
分濃度を検出する酸素センサ４５を設け、この信号を入
力することによって機関空燃比を検出する。

そして設定空燃比に対する実際の供給空燃比のずれを知
り、供給空燃比を設定値に維持させる。次に作用につい
て説明する。

ェアバルブ３に連結して、これを作動させる調整弁１０
ａの調整圧室１２ａには吸入負圧が導入されて、ダイヤ
フラム１１ａを吸引作動させる。

ここで注意を襖起したいのはこの吸入員圧は負圧源とし
て利用されるのであってそのままの負圧値がダイヤフラ
ム１１ａに作用するのではなく、定差圧弁３３の作動に
よって稀釈調整されるのである。定差圧弁３３のダイヤ
フラム３５には、ェアバルブ３の上流及び下流圧が作用
（上流圧はほぼ大気圧に等しいから差圧はほぼ下流圧の
値となる。）する。いま下流圧（負圧）が所定値よりも
大きく（絶対値で）なったとすると、定差圧弁３３のダ
イヤフラム３５は図中下動するので弁体３８が通路３２
を閉として調整圧室１２ａの負圧を大とする。大とされ
るとダイヤフラム１１ａは図中右勤してェアバルブ３を
開作動するので下流圧は上流の大気圧の影響を受け小さ
くなって所定値へ復帰する。逆に、下流圧が小さく（大
気側に近づく）なると、ダイヤフラム３５が上勤し、弁
体３８を開いて調整圧室１２ａの負圧を稀釈するので、
ダイヤフラム１１ａが左勤し、ェアバルプ３を閉作動し
て下流圧を所定値へ復帰させるのである。

以上の様にして、ェアバルブ３前後差圧を常に一定とす
ることによって、ェアバルブ３の閥度が吸入空気量に比
例し、この吸入空気量に比例した燃料を供ｖ給すること
を基本とするものである。

そして本発明は、更に定差圧弁３３の下流圧室３６の圧
力を、運転状態に応じて稀釈することによって、空燃比
を変化させる。即ち、今、排気中の酸素濃度を酸素セン
サ４５で検出した時その値が設定空燃比より薄い場合に
は、制御回路４４から電磁弁４３を非励磁とする信号が
出される。

従って通路４２は大気に蓮通されて下流圧室３６の負圧
を稀釈する。稀釈されるとダイヤフラム３５が上動して
弁体３８を開とするので、調整圧室１２ａの負圧も稀釈
され、ェアバルブ３を閉作動させる。ェアバルブ３が閉
作動されると（この時ェアバルブ３前後差圧は一定値か
らはずれている）、燃料供給量が減少するが、吸入空気
量はェアバルブ３下流圧が大きくなっても、吸気通路面
積が絞られることと、吸気通路の関口面積に対する壁面
の割合が増大する（流路抵抗が大きくなる。）こと、及
び空気の流量係数と燃料の流量係数とが異なることから
比較的大きく減少し、吸入空気量に対する供給燃料量が
増加して空燃比を濃化復帰させる。逆に、排気中の酸素
濃度から供給空燃比が濃すぎることを検出した場合には
、上述と全く逆に作用して、空燃比を薄化復帰させる。

電磁弁４３の開閉作動は、ＯＮ−ＯＦＦ作動として、そ
の時間比率を変えることによって、平均開時間を制御す
るようにしても良い。

この場合の周波数は約２５〜４０日２以上とすると良い
結果が得られた。以上の様にして、排気中の酸素濃度を
検出して、その信号を常にフィードバックして空燃比を
より正確に制御することができるのである。

更に、運転状態を検出する装置としては、機関冷却水温
センサ４７、気温センサ４８、吸入負圧センサ４９を設
けて、その信号を制御回路に導入することもできる。冷
却水温センサ４７は、機関冷却水温度を検出し、所定値
（例えば約６０午０）以下の時には、制御回路４４を介
して電磁弁４３を非励磁とすれば、空燃比は濃化される
ことになり、機関始動時及びアィドリング時の燃料濃化
作動を行なうことができる。

気温センサ４８は、機関の雰囲気温度を検出し、気温に
応じて空燃比の初期設定値を制御するものであり、始動
時の気温が約２０ｑｏ以上の時には本発明の燃料制御装
置はチョーク弁を設けることなく、空燃比を濃化制御す
ることができた。

吸入負圧センサ４９は機関の吸入負圧を検出し、吸入負
圧が所定値（例えば大気圧から約一１０仇肌Ｈｇ）の領
域で、制御回路４４を介して電磁弁４３を非励磁とし、
空燃比を濃化させ、従来のパワー燃料に変えることがで
きる。定差圧弁３３の上流圧室３７に導入するェアバル
ブ３上流圧はほぼ大気圧に等しいことから、通路３４を
設けて上流圧を導く代りに、大気に蓮通させたのが第３
図実施例に示す定差圧弁３３ａである。

大気圧室３７ａはフィル夕５３を介して大気に蓮通され
、ダイヤフラム３５ａに連結された弁体３８ａが調整圧
室１２ａに蓮適する分岐通路３２ａを開閉制御すること
により、稀釈割合を調整するのである。

尚、運転状態を検出する装置として、トランスミッショ
ンギア位置センサ５０、車遠センサ５１、回転数センサ
５２等を利用できることは言うまでもない。

本発明は以上の様に、機械的な作用力を利用することな
く、定差圧弁或いは調整圧弁に導入される圧力を変化さ
せることにより空燃比を制御することができるので、制
御のバラッキやヒステリシス等の誤差を低減し、運転状
態に応じて精度良く空燃比制御を行なうことができるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料制御装置の基本的な例を示す概略断
面図、第２図は本発明に係る燃料制御装置の１実施例を
示す概略構成図、第３図は同上の定差圧弁の他の実施態
様を示す断面図である。 １・・・・・・吸気通路、２・・・・・・絞り弁、３・
・…・ェアバルプ、１０ａ・・・・・・調整弁、１９・
・・・・・ニードル、２０……ジェット、２１……ノズ
ル、３０，３４，４０・・・・・・通路、３２，４２・
・・・・・分岐通路、３３・・・・・・定差圧弁、４３
・・・・・・電磁弁、４４・・…・制御回路、４５……
排気センサ、４７……水温センサ、４８・・・…気温セ
ンサ、４９・・・・・・吸入負圧センサ、５０・・・・
・・トランスミッションギア位置センサ、５１・・・・
・・車遠センサ、５２・・・・・・回転数センサ。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気通路の絞り弁上流に設けたエアバルブと、この
   エアバルブの開度の増大に応じて供給燃料量を増加させ
   る燃料供給装置と、吸気通路のエアバルブ下流で絞り弁
   上流の圧力を導入し該圧力に応じて機関吸入負圧を稀釈
   調整する定差圧弁と、該稀釈調整後の調整圧力に応じて
   エアバルブを開閉作動する調整弁とを設けると共に、上
   記定差圧弁に吸気通路のエアバルブ下流で絞り弁上流の
   圧力を導入する通路を大気に連通する通路と、機関運転
   状態を検出する検出装置と、該検出装置からの信号に応
   じて前記大気連通通路を開閉作動する弁装置とを設けた
   ことを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。 ２ 機関運転状態の検出装置が排気通路に設けられ、排
   気中の酸素濃度を検出する酸素センサであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料制御
   装置。 ３ 機関運転状態の検出装置が機関冷却水温度を検出す
   る水温センサであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の内燃機関の燃料制御装置。 ４ 機関運転状態の検出装置が機関雰囲気温度を検出す
   る気温センサであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の内燃機関の燃料制御装置。 ５ 機関運転状態の検出装置が機関吸入負圧を検出する
   吸入負圧センサであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関の燃料制御装置。