JPH0113796Y2

JPH0113796Y2 -

Info

Publication number: JPH0113796Y2
Application number: JP1987118208U
Authority: JP
Priority date: 1975-07-08
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1989-04-24
Also published as: JPS529722A; GB1554234A; JPS6246841Y2; US4089311A; JPS6069353U; JPS63136247U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、充填高さのコンスタントな燃料容器
を備えた内燃機関用の燃料気化装置であつて、前
記燃料容器の空気室が、流過横断面を制御可能な
２本の空気導管を介して内燃機関の吸気管の異な
つた圧力範囲に接続されており、しかも一方の空
気導管が、ほぼ大気圧の支配している吸気管範囲
に接続されており、かつ他方の空気導管が、任意
に操作可能なスロツトル弁の上流側に位置してい
て大気圧に対比して低い圧力の生じる吸気管範囲
に開口しており、かつ両空気導管の横断面が２つ
の電磁作動弁によつて制御され、両電磁作動弁が
前記の各空気導管内に夫々１つ配置されており、
前記両電磁作動弁が、内燃機関の排ガスに曝され
ている酸素検出子の出力信号に関連して、排ガス
中の酸素過剰時には前記燃料容器の空気室内の圧
力を高め、逆に排ガス中の酸素不足時には前記空
気室内の圧力を低めるように両電磁差動弁の開閉
動作が互いに逆向きにタイミング制御されてお
り、かつ前記燃料容器の燃料室が燃料噴射ノズル
を介して前記吸気管と連通しており、前記酸素検
出子には、電子制御器に内蔵された１つの限界値
スイツチが後置されている形式のものに関する。

従来の技術このような形式の燃料気化装置の目的は、いか
なる運転条件下にあつても内燃機関にとつて最適
の空燃比の混合気を自動的に生成して、燃料をで
きるだけ完全燃焼させ、かつ、内燃機関の出力が
最高の場合もしくは燃料消費量が最小の場合でも
排ガス中に有害成分が発生するのを避け、あるい
はこれを著しく減少させることである。このため
には内燃機関の各運転状態の要求に応じて燃料量
をきわめて正確に配量することが必要である。要
するに空気量と燃料量との間において平均的に見
て最適の比例関係がエンジン特性値特に排ガス値
に関連して可変でなければならず、これは、冒頭
で述べた燃料気化装置では燃料容器内の圧力を変
化させることによつて行われる。

このような燃料気化装置は特許第1144167号明
細書（特公昭57−34449号公報）に基づいて公知
である。しかしながら該特許明細書では、夫々１
つの特別の切換え限界値を配した２つの限界値ス
イツチで原則的に作動する制御装置が開示されて
いる。前記の両限界値スイツチは、両電磁弁の切
換えを酸素検出子の所定の上限値と下限値におい
てだけ行うように酸素検出子の出力信号を評価す
る。要するに公知の気化装置では、両電磁弁を開
弁させる時間は規則的に、しかも酸素検出子の出
力信号が個々の限界値スイツチの限界値内にある
場合に生じる。その場合限界値スイツチの出力端
子は電磁弁と直接接続されており、しかも各電磁
弁は常に、限界値からの偏差があるあいだ開弁さ
れている。更に又、公知の気化装置では積分器が
開示されているが、該積分器は限界値スイツチと
酸素検出子との間に配置されており、要するに限
界値スイツチに前置されている。しかしながら該
積分器は、均一に上昇しかつ下降する曲線を生ぜ
しめるように酸素検出子の出力信号を平滑にする
役目しか有せず、従つて前記曲線が限界値スイツ
チの限界値を超えたのちに取出されるのは明らか
である。要するに公知の気化装置は、限界値スイ
ツチの上限・下限の限界値間の中間範囲では空燃
混合気の修正が行われないという欠点を有してい
る。上限値又は下限値を超えると始めて修正が行
われる一方、この修正はいかなるエンジン回転数
においても同一の修正速度で行われる。このこと
は、低回転数の場合には所望の空燃比の正確な調
節に必要な修正値が、酸素検出子から逆向きの修
正信号が生じるまでにオーバーされるという欠点
を有している。それというのは変化乃至調整され
た混合気が酸素検出子の検出部位に達するまでの
走行時間が比較的大であるからである。その結
果、修正速度が高回転数又は平均回転数に合わさ
れている場合には低回転数時では混合気組成が著
しく変化することになる。逆に修正速度が低回転
数に合わされている場合には混合比に乱れが生じ
た際の空燃混合気の修正が過度に長い時間を占め
る。従つて空燃混合気の不正適合時間が過度に長
くなり、かつ増量した有害成分が周辺大気中に排
出されることになる。

考案が解決しようとする課題本考案の課題は、冒頭で述べた形式の気化装置
を改良して、前記特許第1144167号明細書に開示
された気化装置に対比して一層簡単かつ効果的
に、排出ガス中の有害成分を防止するのに最適な
混合気組成配合を可能にし、すべての運転時点に
おける混合比の乱れを迅速に僅かな経費でかつ正
確に排除修正しうるようにすることである。

課題を解決するための手段前記課題を解決する本考案の構成手段は、内燃
機関の排ガスに曝されている酸素検出子が１つの
限界値スイツチを介して、電子制御器内に配置し
た１つの積分器と接続されており、かつ各電磁作
動弁の開弁のためのパルス衝撃係数が、積分器の
出力電圧に比例していて、前記積分器の入力端子
には酸素検出子の検出電圧が印加し、しかも積分
器の出力電圧は、前記検出電圧が予め規定した限
界電圧より大である限り上昇しかつ前記検出電圧
が規定の限界電圧より小である限り降下し、か
つ、前記積分器の出力電圧が内燃機関の回転数に
関連して連続的又はほぼ連続的に変化するように
した（第４図参照）点にある。

作用・効果本考案の前記構成手段によつて、限界値スイツ
チにより求められた所望の混合気組成に偏差が生
じると直ちに修正信号が積分器の出力信号の方で
形成されるという利点が得られる。該出力信号は
本考案によれば、互いに逆向きに制御される両電
磁作動弁の可変のパルス衝撃係数に変換されるの
で、これによつて混合気組成は即座に修正される
ことになる。この場合積分器の出力電圧が大にな
るに応じて開弁持続時間は一層大になる。また積
分器の出力電圧自体も、所望の空燃混合比からの
偏差が大になるに応じて一層大になる。従つて該
偏差の増大に伴つて混合気組成の修正は益々迅速
に行われることになる。要するに所望の空燃混合
気の混合比に乱れが生じても、いかなる運転時点
においてもこの乱れは迅速にかつ僅かな経費で除
去・修正される訳である。

実施態様本考案では積分器の出力電圧は点火パルスとタ
イミングを合わせて可変であつて、検出電圧に関
連した変化がその都度点火パルスによつてレリー
ズされかつ規定の時間にわたつて行われるように
し、次いで前記出力電圧は次の点火パルスに至る
までコンスタントである。

タイミング制御される両電磁作動弁の開弁時間
の和はコンスタントであり、かつ、両圧力源が同
じサイクルで脈動する際の、前記の両電磁作動弁
の開弁時間の和は脈動時間よりも小でありかつ両
圧力源の圧力間の圧力差が最大になる時間範囲に
わたつている。

やはり有利な実施態様では、点火周波数と同期
化された両電磁作動弁のパルス衝撃係数は、内燃
機関の回転数に比例して変化する積分器の出力電
圧によつて決定されるようにした（第５図）。

実施例第１図によれば吸気管１内には空気測定機構２
と任意に操作可能なスロツトル弁３が相前後して
配置されている。空気測定機構２はニードル４に
よつて燃料配量部の配量横断面５を制御し、前記
燃料配量部には導管６が開口している。該導管６
は燃料容器７内に向かつて突設されており、か
つ、前記配量横断面５から離反した方の導管端部
は燃料中に潜入している。燃料容器７内における
燃料液面より上位の空気室８は導管９と電磁作動
弁１０，１１を介して空気導管１２，１３と連絡
可能である。空気導管１２は空気測定機構２の上
流側で吸気管区分に通じ、かつ又、空気導管１３
はスロツトル弁３の上流側で、空気測定機構２に
よつて制御される極めて狭小な吸気管区分に通じ
ている。電磁作動弁１０，１１は不作用状態では
開弁しており、かつ、積分器として接続された演
算増幅器を含む電子制御器１４によつて開制御さ
れるのであるが、この場合、電気値に変換された
内燃機関の運転特性値１５例えば回転数及び、排
気管１６内に配置した酸素検出子１７の検出電圧
が前記電子制御器１４に内蔵された限界値スイツ
チ（図示せず）によつて捕捉され、該限界値スイ
ツチは第３図に相応した切換時点を供給する。

第２図に示した実施例が第１図に示した実施例
と異なる点は、空気導管１３が最狭のベンチユリ
断面部１８で開口していることである。

排気管１６内に配置された酸素検出子１７は一
方の側が閉じた小管から成り、該小管は固体電解
質例えば二酸化ジルコニウムを焼結して製造され
ている。この小管には両側でマイクロ気孔質の白
金層が蒸着されており、該白金層は接点（図示せ
ず）を有しかつ電位を有することができる。この
小管の一方の側には大気が、また他方の側には内
燃機関の排出ガスが接触する。

固体電解質は、排出ガス流中に支配しているよ
うな高い温度の場合には酸素イオン伝導性であ
る。排出ガスの酸素部分圧が大気の酸素部分圧と
異なると、両方の白金層間もしくは接続端子間に
電位差が生じ、この電位差は、空気過剰率λに相
当する特性曲線を示す。この電位差は、固体電解
質の両側での酸素部分圧に対して対数関係にあ
る。それゆえに酸素検出子１７の検出電圧は、空
気過剰率λ＝１に近い範囲において飛躍的に変化
する。つまり空気過剰率λ＞１となると排出ガス
中に突発的に不燃焼酸素が生じる。酸素検出子１
７の検出電圧が空気過剰率λに著しく関連してい
るため酸素検出子１７は前記の電磁作動弁１０，
１１を制御するのに極めて好適である。検出電圧
は空気過剰率λ＜１の範囲では大であり、λ＞１
の範囲では小である。

第３図乃至第６図には、電磁作動弁１０，１１
の種々異なる開制御可能性を表わすダイヤグラム
が示されている。ダイヤグラム中、Ｕは電圧、ｔ
は時間を表わす。第３図のダイヤグラム上方部分
は検出電圧U_sの時間的経過を示し、この時間的
経過は排ガス中の酸素含有量に応じて、鎖線で示
した規定の限界電圧U_pを中心として変動する。
ところで、燃料気化装置によつて供給される燃料
と空気との混合気の基本混合比を濃厚にセツトし
かつ前記検出電圧U_sが限界電圧U_pよりも大であ
ると、燃料−空気の混合気は過度に濃厚になりか
つ電磁作動弁１１が開弁し、これによつて燃料容
器７の空気圧８の圧力は降下し、ひいては配量横
断面５の部位では、より少量の燃料が吸出される
ことになる。検出電圧U_sは限界電圧U_pよりも低
化すると電磁作動弁１１は開弁しかつ電磁作動弁
１０が開弁するので、燃料容器７の空気室８は空
気導管１２を介して吸気管１内のより高い圧力の
圧力源として連通し、かつ、圧力差がより大であ
るため配量横断面５の部位で、より多量の燃料が
吸出されかつ燃料−空気の混合気は濃厚になる訳
である。このようにして燃料容器７の空気室８内
の圧力は、空気過剰率λがほぼ１になるまで変化
される。この空気過剰率は空気量と燃料量とから
の化学量的混合物に相当する。

第３図乃至第６図に示した電磁作動弁１０，１
１の開制御態様では電磁作動弁１０と１１との開
閉動作は互いに逆向きにタイミングを合わせて作
動される。パルス衝撃係数T₁₀＝t₁₀／（t₁₀＋t₁₁）
とT₁₁＝t₁₁／（t₁₀＋t₁₁）は、空気室８が高い方の
吸気管圧もしくは低い方の吸気管圧に接続されて
いる時間分を規定し、かつそれによつて空気室８
内における空気室圧p_lを設定し、該空気室圧の単
位時間当たりの平均値は前記パルス衝撃係数に相
応して高い方の吸気管圧と低い方の吸気管圧との
間にある。従つて、配量すべき燃料量にとつて有
効な、配量横断面５における圧力差は、１に近い
空気過剰率λを生ぜしめるように調整されねばな
らない。パルス衝撃係数T₁₀及びT₁₁は、電子制
御器１４に内蔵された積分器の出力電圧に比例し
ており、しかも該出力電圧は例えば、検出電圧
U_sが限界電圧U_pより大である限り上昇しかつ検
出電圧U_sが限界電圧U_pよりも小である限り降下
する。このような制御のために使用される電気回
路装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第
2202614号明細書に記載されている。

第３図では、各電磁作動弁１０，１１のパルス
衝撃係数を規定する積分器の出力電圧の経過がU_i
で示されており、この場合開弁時間の和t_g＝t₁₀＋
t₁₁はコンスタントに保たれる。

第４図には積分器の出力電圧の干渉可能性が示
されており、該出力電圧は点火パルスとタイミン
グを合わせて可変であり、検出電圧に関連した変
化がその都度点火パルスによつて、要するに周波
数＝１／2nでレリーズされかつ所定時間t_iにわたつて行われ次いで出力電圧が次の点火パルスまで
コンスタントであるようになつている。その結果
積分器の出力電圧には、回転数に比例した平均的
な上昇が生じる。

酸素検出子は、内燃機関の作業サイクル周波数
（例えば４気筒４サイクル内燃機関では＝１／2n）で実際値情報を供給するので、回転数に関連した
パルス繰返周期Tn＝１／2nに常に同じλ変化が生じるように積分器の出力電圧の変化を制御するのが
有利である。

要するに Δλ＝dλ／dt・Tn＝dU_i／dt・Tn ・dT／dU_i・dp_l／dT・dλ／dp_l＝コンスタント dT≒dU_i、dp_l≒dT及びdλ≒dp_lとすれば dT／dU_i・dp_l／dT・dλ／dp_l＝コンスタントである。

但し式中、p_lは燃料容器の空気室８の空気室
圧、Ｔはパルス衝撃係数である。

作業サイクル毎に同様に迅速な制御を得るよう
にするためにはパルス衝撃係数Ｔ＝T₁₁＝t₁₁／Tnが、回転数に比例して変化する積分器の出力電圧によ
つて形成されねばならない。回転数は異なつてい
るが同じ混合比で１つの動作点から他の動作点へ
移る場合前記パルス衝撃係数は維持されねばなら
ないのでt₁₁≒１／ｎである必要がある。dU_i／dt≒ｎとすればΔλ≒ｎ・１／2n・定数＝コンスタントとなる。

電磁作動弁１０，１１が点火周波数と同期化さ
れていて、電磁作動弁のパルス衝撃係数が、回転
数に比例して変化する積分器出力電圧によつて規
定される場合の空気室圧p_lの経過が第５図に示さ
れている。

第６図から判るように、例えば内燃機関の吸気
管の異なつた管区分における圧力のように圧力源
の圧力P₁₂とP₁₃が同じサイクルで脈動する場合に
は電磁作動弁１０，１１の開弁時間の和を脈動時
間t_pよりも小さくするのが有利である。その場合
電磁作動弁の作業範囲を、両方の圧力源の圧力
P₁₂とP₁₃間の圧力が最大になる時間範囲におくの
が有利である。これによつて弁重なり時間中のト
ラブルが避けられるという利点も得られる。

第６図の下部ダイヤグラムには電磁作動弁の特
に有利な開制御可能性が示されており、この開制
御可能性では、積分器の出力電圧によつて理論的
に規定される開弁時間の差（t₁₁−t₁₀）が形成さ
れ、かつ、長い方の理論的開弁時間t₁₁をもつ電
磁作動弁１１だけが前記差時間（t₁₁−t₁₀）のあ
いだ開弁される。

従つて先ず電磁作動弁１１を介して空気室８内
における空気室圧p_lが過度に降下することはな
く、次いで電磁作動弁１０を介して再び昇圧され
る。

電磁作動弁１０，１１は、例えばドイツ連邦共
和国特許出願公開第2242345号明細書に開示され
ているように、例えば共通の電磁石によつてプツ
シユ・プル式に作動されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による燃料気化装置の第１実施
例の略示図、第２図は本考案による燃料気化装置
の第２実施例の略示図、第３図、第４図、第５
図、第６図は本考案による燃料気化装置の開制御
態様をそれぞれ示すダイヤグラムである。１……吸気管、２……空気測定機構、３……ス
ロツトル弁、４……ニードル、５……配量横断
面、６……導管、７……燃料容器、８……空気
室、９……導管、１０，１１……電磁作動弁、１
２，１３……空気導管、１４……電子制御室、１
５……運転特性値、１６……排気管、１７……酸
素検出子、U_p……限界電圧、U_s……検出電圧、
t₁₀，t₁₁……開弁時間、T₁₀，T₁₁……パルス衝撃
係数、U_i……積分器の出力電圧、t_i……所定時
間、t_g……開弁時間の和、t_p……脈動時間。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１充填高さのコンスタントな燃料容器７を備え
た内燃機関用の燃料気化装置であつて、前記燃
料容器７の空気室８が、流過横断面を制御可能
な２本の空気導管１２，１３を介して内燃機関
の吸気管１の異なつた圧力範囲に接続されてお
り、しかも一方の空気導管１２が、ほぼ大気圧
の支配している吸気管範囲に接続されており、
かつ他方の空気導管１３が、任意に操作可能な
スロツトル弁３の上流側に位置していて大気圧
に対比して低い圧力の生じる吸気管範囲に開口
しており、かつ両空気導管１２，１３の横断面
が２つの電磁作動弁１０，１１によつて制御さ
れ、両電磁作動弁が前記の各空気導管１２，１
３内に夫々１つ配置されており、前記両電磁作
動弁１０，１１が、内燃機関の排ガスに曝され
ている酸素検出子１７の出力信号に関連して、
排ガス中の酸素過剰時には前記燃料容器７の空
気室８内の圧力を高め、逆に排ガス中の酸素不
足時には前記空気室８内の圧力を低めるように
前記の両電磁作動弁の開閉動作が互いに逆向き
にタイミング制御されており、かつ前記燃料容
器７の燃料室が燃料噴射ノズルを介して前記吸
気管１と連通しており、前記酸素検出子１７に
は、電子制御器１４に内蔵された１つの限界値
スイツチが後置されている形式のものにおい
て、内燃機関の排ガスに曝されている酸素検出
子１７が１つの限界値スイツチを介して、電子
制御器１４内に配置した１つの積分器と接続さ
れており、かつ各電磁作動弁１０，１１の開弁
のためのパルス衝撃係数T₁₀，T₁₁が、積分器
の出力電圧U_iに比例していて、前記積分器の入
力端子には酸素検出子１７の検出電圧U_sが印
加し、しかも積分器の出力電圧U_iは、前記検出
電圧U_sが予め規定した限界電圧U_pより大であ
る限り上昇しかつ前記検出電圧U_sが規定の限
界電圧U_pより小である限り降下し、かつ、前
記積分器の出力電圧U_iが内燃機関の回転数に関
連して連続的又はほぼ連続的に、つまり突発的
な飛躍なしに変化するようにしたことを特徴と
する、内燃機関用燃料気化装置。２積分器の出力電圧U_iが点火パルスとタイミン
グを合わせて可変であつて、しかも検出電圧
U_sに関連した変化をその都度点火パルスによ
つてレリーズしかつ規定の時間t_iにわたつて行
わせ、次いで前記出力電圧U_iを次の点火パルス
に至るまでコンスタントにするように、変化さ
れる、実用新案登録請求の範囲第１項記載の内
燃機関用燃料気化装置。３タイミング制御される両電磁作動弁１０，１
１の開弁時間t₁₀，t₁₁の和t_gがコンスタントで
ある、実用新案登録請求の範囲第１項記載の内
燃機関用燃料気化装置。４両圧力源の圧力P₁₂，P₁₃が同じサイクルで脈
動する際の、両電磁作動弁１０，１１の開弁時
間t₁₀，t₁₁の和t_gが脈動時間t_pよりも小でありか
つ両圧力源の圧力P₁₂，P₁₃間の圧力差が最大に
なる時間範囲にわたつている、実用新案登録請
求の範囲第３項記載の内燃機関用燃料気化装
置。５点火周波数とタイミングの合わされた両電磁
作動弁１０，１１のパルス衝撃係数T₁₀，T₁₁
が、内燃機関の回転数に比例して変化する積分
器出力電圧U_iによつて決定される、実用新案登
録請求の範囲第２項記載の内燃機関用燃料気化
装置。