JPS6033205B2

JPS6033205B2 - 空燃比調節装置

Info

Publication number: JPS6033205B2
Application number: JP54157303A
Authority: JP
Inventors: 正治中尾; 良雄嘉山
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1979-12-04
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS5680624A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は外燃機関の燃焼器や乾燥機用の燃焼炉などへ供
給する燃料と空気との混合比を適切に制御する空燃比調
節装置に関するものである。

例えばスターリングサィクルの外燃式タービンなどの本
体外に別体で設けられる燃焼器や、乾燥機などの燃焼炉
に燃料を供給する装置においては、過剰空気と不完全燃
焼を防止し燃料の燃焼効率を向上させるために、燃料と
空気の混合比いわゆる空燃比を適切に制御する必要があ
る。そこでこの種の燃料供給装置には、燃焼器に対する
空気の供給量に応じて燃料の供給量を制御して空燃比が
常に一定の範囲内に保たれるようにした空燃比調節装置
が設けるている。しかしながら、従釆のこの種の装置で
は、例えば気化器式の装置を例にとれば、燃料供給量を
固定径のジェットによって絞り制御しているために、急
激な空気吸入量の変化に対応して燃料供給量を追従制御
できないという欠点があった。

また、燃料噴射式の装置においては、空気吸入量をェア
フローセンサ等によって検出した上で燃料噴射圧力ある
いは噴射ノズル径を電気的手段を介して制御しているた
め、構造が複雑であり経済性およびメンテナンスの面で
も問題が多かった。そこで、これらの欠点を除去するた
めに、燃料通路を吸入空気圧および燃料噴射圧に応じて
絞り制御するようにした種々の構造の装置が提案された
が、いずれも燃料流量の検出が２次圧のみの検出である
ために、調節精度の点においても必ずしも満足した性能
を期待することができなかった。本発明は、以上のよう
な点に鑑みなされたもので、送風管内に流入空気量の増
減によって進退する絞り部材を設けてその進退動作と燃
料調節弁の開閉動作とを揺動村を介して運動させるとと
もに、燃料調節弁の下流側に絞りを設けてその前後にお
ける差圧によって受圧部材を介して揺動村に平衡力を付
与するごとく構成することにより、きわめて高精度な空
燃比調節を可能ならしめて過剰空気と不完全燃焼を完全
に防止し燃焼効率の向上を計った空燃比論節装置を提供
するものである。以下、その構成等を図に示す実施例に
より詳細に設明する。図は本発明に係る空燃比調節装置
を実施した燃料供給装置の断面図である。

図において、１は詳細な図示を省略した燃焼炉であって
、この燃焼炉１と送風機２とは、送風管３によって連結
されており、また、燃焼炉１と燃料タンク４とは、燃料
供給路５によって連結されている。そして送風機２で送
風される空気と、燃料ポンプ６で送給される燃料とは、
後述する空燃比調節装置７によって所定の比率に調節さ
れたのち、空気噴射口８と燃料噴射口９から燃焼炉１に
噴射されて燃焼するごとく構成されている。また、送風
管３内には「回転位置に応じて送風管３の閉口面積を変
化させて吸入空気量を制御する空気調節弁１０が設けら
れている。そして、送風管３は、送風機２に近接する箇
所において軸方向に分割され、そのフランジ部は連結ボ
ルト１１によって所定の間隔を付与されて連結されてお
り、この連結部における送風管の開口部は、伸縮自在に
形成されたべローズ１２によって連結されている。

さらに、このべローズ１２の軸方向中央部には、図に矢
ＥＯＡで示す空気流入方向に向って狭小となる絞り孔を
備えた絞り部材１３が、ベロ−ズ１２の開□部を閉塞し
て一体的に設けられており、この絞り部材１３は、流入
する空気量の増減によりべローズ１２を伸縮させながら
送風機２に対する遠近方向へ進退するごとく構成されて
いる。一方、ベローズ１２を設けた送風管３可孫部の一
方のフランジは、送風管３の軸方向と直交する二方向へ
延設されてプラケット１４および１５が形成されており
、ブラケット１４の先端部には枢支部１６が設けられて
いる。

そして、この枢支部１６には、揺動村１７が揺動自在に
枢支されており、その他端を前記絞り部材１３に一体的
に固定することにより、絞り部村１３の変位に伴って揺
動するごとく構成されている。また、他方のブラケット
１５には、全体を符号１８で示す調節弁が取付けられて
いる。そして、この調節弁１８には、前記燃料ポンプ６
と燃焼炉１との間をそれぞれ前記燃料供給路５によって
蓮通された弁室Ｉ９，２０が設けられており、両室１９
，２０の仕切板と○リング２１を設けた篭体側板とには
、圧縮コイルばね２２によって外方へ付勢されたピボッ
ト２３が摺動自在に轍支されている。一方、前記絞り部
材１３に一体的に形成されたアーム２４には、ピボット
２３と係合するピボット受２５が取付けられており、こ
れを絞り部材１３とともに変位させることにより、ピボ
ット２３を圧縮コイルばね２２の競溌力に抗して摺動さ
せてその頭部のボベッ社２６による仕切板弁座の閉塞を
開放させるごとく構成されている。さらに、前記プラケ
ット１４には、全体を符号２７で示すフィードバック機
構が取付けられており、このフィードバック機構２７は
、弾性を有する受圧部材としての隔膜２８およびこれに
支持された２次ピボット２９によって仕切られた弁室３
０、よび３１を備えている。

そして、これらの弁室３０，３１は、前記燃料供給路５
によって調節弁１８と燃焼炉１との間をそれぞね達通さ
れているとともに、両室３０，３１の間は、絞り３２を
備えた通路によって蓮通されている。また、２次ピボッ
ト２９は、Ｔ字状に形成されていて、０リング３３を備
えた陸体側板に他端を酒勤自在に車由支されている。一
方、ブラケット１４には、前記揺動村１７とは）、平行
して自由端を反対方向へ向けた２次揺動杵３４が揺動自
在に枢支されており、この２次揺動好３４に取付けられ
たピボット受３５は、前記２次ピボット２９の先端部と
係合している。そして、２次揺動村３３は、隔板２８両
側の差圧によって変位する２次ピボット２９に押圧され
て図の時計方向へ向って回動し、揺動村１７に装着され
たこま３６を介して揺動杵１７に平衡力を付与するごと
く構成されている。なお、こま３６は揺動村１７の軸方
向に対して移動調節自在に設けられている。以上のごと
く構成された燃料供給装置の動作を説明する。

先ず、送風機２と燃料ポンプ６とを始動すると、送風機
２によって起風された空気は、絞り部村１３によって絞
られかつ空気調節弁１０によって流量を調節されて燃焼
炉１へ送られるとともに、絞り部村１３の絞り作用によ
ってその両側に圧力差ができ、絞り部材１３は送風機２
から遠ざかる方向へ変位する。したがって、絞り部材１
３と一体の揺動杵１７は、枢支部１６を中心にして時計
方向へ回動し、そのアーム２４先端のピボット受２５が
ピボット２３を圧縮コイルばね２２の弾溌力に抗して左
方へ摺動させるので、その頭部のポベット２６と仕切板
の弁座とが開放され、燃料は弁室１９，２０および燃料
供給路５を経てフィードバック機構２７へ送られる。送
られた燃料は、弁室３０へ流入するとともに、絞り３２
によって流量を絞られて弁室３１へ流入し、さらに燃料
供給路５を経て燃料噴射口９から噴射される。そして、
この空気と燃料の供給に際しては、前述したごとく先ず
空気の供給によって揺動村１７に対して時計方向の回転
モーメントが与えられるとともに、供給された燃料がフ
ィードバック機構の絞り３２を通過することによって隔
膜２８の両側に圧力差ができ、この差圧によって２次ピ
ボット２９が摺動するので、２次揺動杵３４にも時計方
向の回転モーメントが与えられる。この２次揺動村３４
の回転モーメントは、こま３６を介して揺動村１７に対
して平衡力として伝達される。そして、空気調節弁１０
を燃焼炉１の温度によって自動的に開閉させるか、手動
で開閉させると、送風量が調節されるとともに、揺動好
１７の揺動によってピボット２３が摺動して燃料供給量
が調節される。

燃料供給量の変化によって隔腰２８に対す差圧が変化し
て２次ピボット２９が酒動し、２次揺動村３４が揺動す
る。そして、両方の揺動村１７，３４の回転モーメント
が平衡することによって燃料供給量が制御される。以上
のごとき空燃比調節動作においては、諸元を次の符号で
表わすことにより下記（１｝式が成立する。

Ｑ＾；送風管３内の空気流量、ＲＡ・・・絞り部材１３
の抵抗、ＳＡ；絞り部材１３の有効面積、Ｆ・・・揺動
村１７のこま３６に作用する力、そ，；揺動杵１７の枢
支部１６と絞り部材１３の中心との距離、夕２；揺動村
１７の枢支部１６とこま３６との距離、ＰＡ，；絞り部
材１３の吸気側圧力、Ｐ＾２；絞り都村１３の送気側圧力、Ｑへ＝まれ・−Ｐ＾２Ｆ＝差×ＳＡＸ（Ｐ山−Ｐ舷）＝差×ＳＡＸ（Ｑ＾・Ｒ
＾）２・・…・ｍさらに、他の諸元を次の符号で表わす
ことにより下記‘２｝式が成立する。

ＱＦ・…・・燃料供給管５内の燃料流量、ＲＦ・・・・
・・絞り３２の抵抗、ＳＦ・・・・・・隔腹２８の有効面積、ｆ・………・・・・・隔膜２８に作用する力、ＰＦ．・
・・隔膜２８の上流側圧力、ＰＦ２・・・隔膜２８の下
流側圧力、ＱＦ：亨心・−ＰＦ２ｆ＝ＳＰ×（ＰＦ，一ＰＦ２）＝ＳＦｘ（ＱＦ・ＲＦ）２……■ 一方、〆。

・・・・・・・・・揺動村１７の枢支部と２次揺動杵３
４の枢支部との距離、〆３・・・・・・・・・２次揺動
杵３４の楓支部と２次ピボット２９の中心との距離、と
した場合、前記力Ｆとｆとを平衡させるための条件とし
ては下記｛３’式を満足させる必要がある。

Ｆ＝ｆＸＺきＺ側制そこでｔ３’式に（１｝式
と｛２｝式とを代入すると、害×Ｓ＾Ｘ（Ｑ＾‐ＲＡ）
２ｉＳＦＸ（ＱＦ‐ＲＦ）２×古ＱＦ＝贈号Ｘ（号−・
）ＸきＸＱ＾‐‐‐‐‐‐（４’‘４ー式により、燃料
流量ＱＦと空気流量ＱＡとが完全に比例することが明ら
かである。

さらに、｛４）式のそ２すなわちこま３６の位置を調節
することによって空燃比が変更することになるので、異
なった燃料に対しても常に最適の空燃比が得られる。

なお、本実施例においては絞り都材１３を送風機２より
も下流側に設けたが、送風機２の上流側に空気取入口と
近接して設けてもよい。

また、本実施例においては上記のようにこま３６の位置
調節により外部からの空燃比調節を容易にしたので、ス
ターリングサィクルの外燃式タービンのように粗雑な燃
料を使用するものにおいて効果的である。以上の説明に
より明らかなように、本発明によれば、燃焼器または燃
焼炉における空燃比調節装置において、送風管内に流入
空気量の増減によって進退する絞り部材を設けてその進
退動作と燃料調節弁の開閉動作とを揺動粁を介して運動
させ、かつ燃料調節弁の下流側に絞りを設け、その前後
における表圧により受圧部材を介して揺動好に平衡力を
付与させることにより燃料調節弁の関度を空気流量に比
例した燃料流量になるよう自動的に保持させるごとく構
成したので、燃料と空気の混合比をきわめて高精度をも
って自動的に調節することができて過剰空気および不完
全燃焼を完全に防止することができ、燃焼効率が著しく
向上する。

また、揺動村を揺動させるためには絞りを設けただけで
あるから、吸気路の形状を直線状にすることができ、設
計、加工が著しく簡素化される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る空燃比調節装置を実施した燃料供給装
置の断面図である。２・・・・・・送風機、３・・・・・・送風管７…・・
・空燃比調節装置、１３・…・・絞り部材、１７・・・
・・・揺動村、１８・・・・・・調節弁、２８・・・・
・・隔膜、３２・・・…絞り。

Claims

【特許請求の範囲】

１空気通路内に配置され流入する空気量の増減によつ
て空気取入口に対する遠近方向へ進退する絞り部材と、
この絞り部材の変位に伴つて揺動する揺動杆と、この揺
動杆の揺動動作に連動して燃料供給路を開閉する調節弁
と、この調節弁よりも下流側の燃料供給路内に配置され
た絞りと、この絞りの上流側と下流側との差圧により前
記揺動杆に平衡力を付与する受圧部材とを備えたことを
特徴とする空燃比調節装置。