JPS6112099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、混合気の空燃比を帰還して内燃機関
に供給する混合気の空燃比を、機関運転状態に応
じた適正値に補正する内燃機関の空燃比補正装置
に関するものである。 一般に気化器は、内燃機関のあらゆる運転状態
において適正空燃比の混合気を供給可能となるよ
う製作、調整されてはいるが、大気温度、大気圧
が変化すると、混合気の空燃比が変動して有害排
気ガスの生成を招来するのみならず、排気ガス浄
化用に装着した触媒の浄化率低下、触媒自身の劣
化を早めるという問題が生ずる。 一方、排気ガス中の酸素濃度により混合気の空
燃比を検出、帰還して、混合気の空燃比を適正値
に制御する装置が提案されている。 この装置は第１図に示すごとく、スロツトル弁
１４下流の吸気管４１に開口する補助空気通路２
２を設けると共に、該通路２２内にバイパス弁２
１を配設し、内燃機関４０の排気管４２に配設し
た空燃比検出器５０からの電気信号により、制御
回路１００がパルスモータ２０の回転方向を制御
するよう構成したものである。そして、適正空燃
比より若干小さい空燃比の混合気を内燃機関４０
に供給可能に気化器１０を調整しておき、スロツ
トル弁１４下流にて補助空気通路２２から空気を
追加して混合気を適正空燃比に制御するのである
が更に詳述すれば、空燃比検出器５０により検出
された空燃比を帰還して、バイパス弁２１により
空気流路面積を変えて、適正空燃比となる空気量
を追加して混合気を適正空燃比に制御しているの
である。しかるに、このような装置では運転状態
にかかわらず常時空燃比を排気浄化に対して有利
な値に制御しているので、機関高負荷時にどうし
ても機関出力が不足してしまうという不具合が生
じる。 本発明は上記不具合に鑑みてなされたもので、
通常は気化器付内燃機関に供給する混合気の空燃
比が設定空燃比になるように、スロツトル弁をバ
イパスする補助空気量を調整することによつて帰
還補正でき、しかも内燃機関が高負荷状態にある
ときには、前記の補助空気量を強制的に減少させ
ると共に、気化器の燃料供給量を増量制御するこ
とによつて混合気の空燃比を十分小さくでき、機
関出力を効果的に増大させることができる内燃機
関の空燃比補正装置を提供することを目的とす
る。 そのため本発明では、内燃機関の吸気管側に設
けられた気化器及びスロツトル弁と、これら気化
器及びスロツトル弁をバイパスして補助空気を内
燃機関に供給する補助空気通路と、この補助空気
通路内に設けられてその通過空気量を調整するバ
イパス弁と、内燃機関に供給される混合気の空燃
比を検出する空燃比検出器と、前記気化器の燃料
供給量を操作する操作手段と、内燃機関の負荷状
態を検出する負荷検出手段と、前記空燃比検出器
の検出信号に応じて前記バイパス弁を制御し補助
空気量を調整する第１の制御手段と、前記負荷検
出手段の検出信号により内燃機関が高負荷状態に
あることを検出すると、前記第１の制御手段によ
る調整動作を無効にして前記バイパス弁の開度を
小さくすると共に、前記操作手段を駆動して前記
気化器の燃料供給量を増量制御する第２の制御手
段とを備えたことを特徴とする。 以下本発明を第２図および第３図に示す第１の
実施例について述べる。第２図において、１０は
気化器、１１は主ノズル、１２は浮子室、１３は
浮子、１４はスロツトル弁、１５は励磁コイル、
１６はニードル弁、１７はスプリング、１８は補
助ジエツト、１９は主ジエツトであり、ニードル
弁１６がスプリング１７の押圧力で補助ジエツト
１８を閉じている時は、気化器１０は適正空燃比
（Ａ／Ｆ＝14.8）より若干大きい空燃比の混合気
を供給し、ニードル弁１６が補助ジエツト１８を
開いている時は燃料流路面積が大きくなり、気化
器１０は適正空燃比より若干小さい空燃比の混合
気を供給するよう調整してある。２０は可逆回転
可能なパルスモータであり、該パルスモータ２０
に駆動されるバイパス弁２１は補助空気通路２２
に設置され、補助空気通路２２はエレメント３１
を内設したエアクリーナ３０に連通している。 ４０は内燃機関、４１はスロツトル弁１４下流
で前記補助空気通路２２に連通し内燃機関４０に
混合気を導く吸気管、４２は触媒６０に排気ガス
を導く排気管であり、該排気管４２には空燃比検
出器５０と、この空燃比検出器が作動状態にある
か否かを検出する作動状態検出器８０とが配設し
てある。空燃比検出器５０としては、Zro₂の金属
酸化物を用いて、空燃比が小さい（排気ガス中の
酸素濃度が低い）ほど高い電圧が得られるように
してある。作動状態検出器８０としては、サーミ
スタ（負性抵抗）を用いて、排気管４２の温度
（空燃比検出器８０自身の温度とほぼ等しい。）が
高いほど高い電圧が得られるようにしてある。７
０は負荷検出器をなす吸気圧検出器であり、常開
スイツチ７１、ダイヤフラム７２、スプリング７
３、プランジヤ７４、導入管７５から構成され、
機関出力増強時にスロツトル弁１４の開度が大き
くされると、吸気管４１内の圧力（絶対圧）が高
くなるため、スプリング７３の押圧力によりプラ
ンジヤ７４がスイツチ７１を閉成させるようにし
てある。 １００は、空燃比検出器５０、作動状態検出器
８０、吸気圧検出器７０からの電気信号により機
関運転状態を判別して、励磁コイル１５、パルス
モータ２０を駆動する電気信号を生ずる制御回路
でありその詳細な構成を第３図において説明す
る。 ８１は第２図に示したバイパス弁２１の全閉時
にのみ閉成する全閉検出スイツチ、８２はキース
イツチ、８３は電源、１０１〜１０７はNANDゲ
ート、１１１，１１２はNORゲート、１２０〜
１２７はインバータ、１３０，１３１は比較器、
１３２，１３３，１３４はトランジスタ、１４０
は公知の可逆シフトレジスタ、１４１〜１５７は
抵抗、１６１〜１６５はコンデンサ、１７１〜１
７５はダイオードである。可逆シフトレジスタ１
４０は、入力p₁にパルス信号が入ると、パルスモ
ータ２０がバイパス弁２１の開度を大きくするよ
う結線され、入力p₂にパルス信号が入るとパルス
モータ２０を逆回転させるよう結線されている。
なお第３図において、１１０は発振回路である。 上記構成において、まず制御回路１００の作動
を述べるが、各部の電気信号は論理信号として単
に“Ｈ”レベル（高レベル）または“Ｌ”レベル
（低レベル）と記す。 空燃比検出器５０の生ずる電圧は、比較器１３
０により、抵抗１４３，１４４による規定電圧
（適正空燃比に対応した電圧）と比較されるが、
空燃比検出器５０は前述したように、空燃比が小
さいほど高い電圧を生ずるため、空燃比が適正空
燃比より大きい場合には“Ｌ”レベル、逆に小さ
い場合には“Ｈ”レベルの信号がラインＡに生ず
る。ラインＦには発振回路１１０からのパルス信
号が生ずる。 作動状態検出器８０の生ずる電圧は、比較器１
３１により、抵抗１４７，１４８による規定電圧
（空燃比検出器５０が作動開始する規定温度に対
応した電圧）と比較されるが、作動状態検出器８
０は前述したように温度が高いほど高い電圧を生
ずるため、排気管温度が規定温度以下なら“Ｌ”
レベル規定温度以上なら“Ｈ”レベルの信号がラ
インＣに生ずる。 更に、吸気圧検出器７０のスイツチ７１は、通
常時は開離しているため“Ｈ”レベル、機関出力
増強時には前述したように閉成して“Ｌ”レベル
の信号を生ずる。全閉検出スイツチ８１は、第２
図に示したバイパス弁２１の全閉時にのみ閉成し
て“Ｌ”レベル、通常時は“Ｈ”レベルの信号が
ラインＥに生ずる。 したがつて、ラインＧに生ずる信号の論理式
は、Ｇ＝Ａ・Ｃ・Ｄ・Ｆとなり、ラインＪに生ず
る信号の論理式は、Ｊ＝（・Ｃ＋＋）・Ｅ・
Ｆとなる。ここで、Ｊ＝Ｋ・Ｅのとき、論理式Ｇ
＝Ａ・Ｃ・Ｄ・ＦとＫ＝（・Ｃ＋＋）・Ｆの
真理値表を、それぞれ第１表、第２表に示す。

【表】

【表】

【表】 第１表より、ラインＡ、Ｃ、Ｄすべてに“Ｈ”
レベルの信号が生じている時にのみ、ラインＧに
パルス信号が生ずることが明らかであり、前述の
構成に基ずいて、パルスモーター２０がバイパス
弁２１の開度を大きくする方向に回転する。 すなわち、空燃比検出器５０は作動を開始する
のに充分な温度となつており、内燃機関に供給さ
れている混合気の空燃比が適正空燃比より小さ
く、吸気管圧力が機関出力増強時の圧力ほど高く
ないときにのみ、バイパス弁２１の開度が大きく
される。 逆に第２表より、ラインＡ・Ｃ・Ｄすべてに
“Ｈ”レベルの信号が生じている場合以外は、ラ
インＥに“Ｈ”レベルの信号が生じておれば、ラ
インＪにはパルス信号が生じることが明らかであ
り、パルスモータ２０がバイパス弁２１の開度を
小さくする方向に回転する。 すなわち、空燃比検出器５０が機関始動時のご
とく充分温度が高くなつていない状態、混合気の
空燃比が適正空燃比より大きい状態、機関出力増
強時に吸気管圧力が高くなつた状態のうちいずれ
か一つの状態があれば、バイパス弁２１の開度が
小さくされる。しかし、バイパス弁２１が全閉状
態となれば、ラインＥには“Ｌ”レベルの信号が
生ずるため、バイパス弁２１は駆動されないこと
は明らかである。 一方第３図において、ラインＣに“Ｈ”レベル
の信号が生ずるか、またはラインＤに“Ｌ”レベ
ルの信号が生ずれば、第２図に示した気化器１０
の励磁コイル１５が通電される。すなわち、空燃
比検出器５０が作動状態であるか、または機関出
力増強時であれば励磁コイル１５が通電される。 次に、前述した制御回路１００の作動に基ずい
て、本発明の全体の作動を述べる。 内燃機関４０の始動から暖機状態において、空
燃比検出器５０が空燃比を検出できる規定温度に
達していない場合には、制御回路１００は励磁コ
イル１５に通電しないため、ニードル弁１６はス
プリング１７に押圧され、補助ジエツト１８を閉
じている。したがつて、気化器１０の主ノズル１
１より流出する燃料は、主ジエツト１９のみによ
つて計量され、吸気管４１には適正空燃比より大
きな空燃比の混合気が供給されることになる。 この時、制御回路１００はパルスモータ２０を
駆動してバイパス弁２１を全閉状態としているた
め補助空気通路２２から空気は追加されない。し
たがつて、内燃機関４０には空燃比の比較的大き
い混合気が供給されているため、有害排気ガスの
排出は少ない。 なお、前述のように空燃比の大きい混合気で内
燃機関を運転していると、大きな機関出力が得ら
れないが、スロツトル弁１４の開度を大きくして
吸気管圧力を高くすれば、吸気圧検出器７０のス
イツチ７１が閉成されるため、制御回路１００は
気化器１０の励磁コイル１５に通電して、ニード
ル弁１６が補助ジエツト１８を開くことになる。
そして、気化器１０の燃料流路面積が大きくなる
ので、内燃機関４０には適正空燃比より若干小さ
い空燃比の混合気が供給され、機関出力を増強す
ることができる。 ところで、機関始動後、空燃比検出器５０が作
動する温度に達すると、作動状態検出器８０から
の信号により制御回路１００は気化器１０の励磁
コイル１５に通電するため、ニードル弁１６は補
助ジエツト１８を開き、気化器１０は空燃比を主
ジエツト１９と補助ジエツト１８とにより燃料を
調量して、適正空燃比より小さい空燃比の混合気
をスロツトル弁１４の下流に供給する。同時に、
制御回路１００は空燃比検出器５０からの信号に
応じて、パルスモータ２０の回転方向を制御して
バイパス弁２１の開度を変える。 この作動を詳述すれば、内燃機関４０に供給さ
れる混合気の空燃比が適正空燃比より小さいこと
が制御回路１００により判別されると、補助空気
通路２１の空気流路面積が大きくされ、吸気管４
１内に追加される空気量も多くなり、また検出さ
れる空燃比が適正空燃比より大きければ、逆に追
加される空気量は少なくなり、気化器１０からの
比較的小さい空燃比の混合気は、適量の空気がス
ロツトル弁１４下流で追加されることにより、適
正空燃比に制御されるのである。 このように、混合気を適正空燃比に制御するこ
とによつて、内燃機関４０の生ずる有害排気ガス
が減少する。 なお、空気を追加して混合気を適正空燃比に制
御している状態においても、機関出力増強のため
スロツトル弁１４の開度を大きくすれば、吸気圧
検出器７０のスイツチ７１が閉成するため、制御
回路１００はパルスモータ２０を駆動して、バイ
パス弁２１の開度を小さくする。したがつて、内
燃機関４０に供給される混合気の空燃比は適正空
燃比より小さくなり、機関出力増強が達成でき
る。 次に本発明の第２の実施例を、前述の第１の実
施例との相違点を中心にして述べる。 第４図において、９１は吸気管４１と気化器１
０とを連通させる圧力通路、９２は励磁コイル、
９３は開閉弁、９４，９５，９８はスプリング、
９６はパワーピストン、９７は開閉弁であり、気
化器１０の燃料流路面積を、気化器１０に導入す
る圧力の切換えによつて変えるようにしてある。
すなわち、励磁コイル９２が通電されない関は、
吸気管圧力が圧力通路９１を介して気化器１０に
導入されるため、開閉弁９７は補助ジエツト１８
を閉じている。一方、励磁コイル９２が通電され
ると、開閉弁９３が吸気管圧力を遮断して、気化
器１０には大気圧が導入されるため、パワーピス
トン９６は開閉弁９７を押圧して、補助ジエツト
１８を開く。したがつて、励磁コイル９２の通電
を、前述の第１の実施例と同様に、制御回路によ
つて行なえば、第１の実施例と同一の作動が達成
できる。 以上本発明を実施例について述べてきたが、作
動状態検出器８０としては、熱電対、温度スイツ
チを用いても良く、空燃比検出器５０の生ずる電
圧を設定電圧と比較して、空燃比検出器５０の作
動状態を直接判別する手段、または時限回路に代
えることも可能である。また、気化器１０の燃料
流路面積を変えるには、バイメタル式開閉弁、ワ
ツクス膨張式開閉弁等を排気ガス温度に応じて作
動させてもよい。 以上述べたように本発明においては、通常気化
器付内燃機関に供給する混合気の空燃比が設定空
燃比になるように、スロツトル弁をバイパスする
補助空気量を調整することによつて帰還補正で
き、しかも内燃機関が高負荷状態にあるときに
は、前記の補助空気量を強制的に減少させると共
に、気化器の燃料供給量を増量制御することによ
つて混合気の空燃比を十分小さくでき、機関出力
を効果的に増大させることができるという優れた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空燃比補正装置の一例を示すシ
ステム構成図、第２図は本発明の第１の実施例を
示すシステム構成図、第３図は第２図に示した第
１の実施例における電気結線図、第４図は本発明
の第２の実施例を示す一部構成図である。 １０…気化器、１４…スロツトル弁、４０…内
燃機関、４１…吸気管、５０…空燃比検出器、７
０…負荷検出器をなす吸気圧検出器、１００…制
御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気管側に設けられた気化器及び
   スロツトル弁と、これら気化器及びスロツトル弁
   をバイパスして補助空気を内燃機関に供給する補
   助空気通路と、この補助空気通路内に設けられて
   その通過空気量を調整するバイパス弁と、内燃機
   関に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比
   検出器と、前記気化器の燃料供給量を操作する操
   作手段と、内燃機関の負荷状態を検出する負荷検
   出手段と、前記空燃比検出器の検出信号に応じて
   前記バイパス弁を制御し補助空気量を調整する第
   １の制御手段と、前記負荷検出手段の検出信号に
   より内燃機関が高負荷状態にあることを検出する
   と、前記第１の制御手段による調整動作を無効に
   して前記バイパス弁の開度を小さくすると共に、
   前記操作手段を駆動して前記気化器の燃料供給量
   を増量制御する第２の制御手段とを備えたことを
   特徴とする内燃機関の空燃比補助装置。