JPS60546B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関用気化器の空燃比を目標空燃比に制
御する自動制御装置に関する。

すなわち先に提案した空燃比制御装置では、気化器のェ
アブリード量を加減するためのアクチェータの作動回数
が多いために耐久性に問題があり、又その制御電気回路
が複雑であったのを改良するのがこの発明の目的である
。この発明の詳細な説明を行なう前に、先ず第１図、第
２図および第３図に従って、先に提案した空燃比制御装
置について述べる。

第１図において１００はエンジン本体、１０１は吸気マ
ニホールド、１０２は排気マニホールド、１０３は排出
ガスセンサー、２０川ま気化器本体、２０１は浮子室、
２０２は小ベンチュリー、２０３は大ベンチュリー、２
０４は絞り弁、２０５は主系統ェアプリード導入路、２
０６は低速系統ェアブリード導入路、２０７は主ノズル
、３０川ま制御回路部「 ３０６はバッテリー、４００
は主系統ェアブリード導入路２０５に設けた電磁弁、４
０１は低速系統ェアブリード導入路２０６に設けた電磁
弁である。

第２図は制御回路３００の回路接続図で、ＲＩ〜Ｒ１７
は低抗器、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、３０１〜３０４は
演算増幅器、ＤＩはダイオード、ＴＲＩはトランジスタ
、３０５はデューティ比変換回路、３０８は三角波発振
器で図示のように接続されている。

排出ガスセンサー１０３の信号は抵抗ＲＩとコンデンサ
ＣＩよりなるフィルターを通じて演算増幅器３０１のプ
ラス入力端子に印加され、抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧されて
マイナス入力端子に印加される電圧と比較される。

演算増幅器３０１の出力端子ａ点の電圧波形を第３図の
ａ線に示すが「空燃比がリッチになると出力電圧が高レ
ベルになり「リーンになると低レベルとなる。この出力
電圧はＲ４，Ｃ２，Ｒ５，Ｒ６および演算増幅器３０２
よりなる積分器と、Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，ＲＩＯおよび演
算増幅器３０４からなる比例器とに入り、これらの積分
器と比例器の出力はＲＩ１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，
Ｒ１５および演算増幅器３０３からなる加算器に印加さ
れて加算される。

この加算器の出力すなわち比例・積分信号の電圧波形を
第３図のｂ線に示す。三角波発振器は第３図のｃ線に示
すような比較的遠い繰返し周波数の三角波を発生して、
デューティ比変換回路３０５に入力する。デューティ比
変換回路３０５は前記加算器の出力である比例・積分信
号ｂと、三角波発振器からの三角波ｃとの大小を比較し
、比例・積分信号の方が三角波より大きい間は高レベル
の出力を生じ、比例・積分信号が三角波より小さい間は
低レベルの出力を生ずるように動作する。この出力はＲ
１６，Ｒ１７，ＴＲＩよりなる電力増幅回路で増幅され
て電磁弁４００，４０１を作動させる。電磁弁への入力
電圧波形を第３図のｄ線に示すが、この電圧波形は比例
・積分信号ｂを三角波ｃで断続した矩形波で、その周波
数は三角波の周波数と同じで、デューティ比が次第に変
化する波形となっているため、電磁弁４００，４０１は
三角波の一周期毎に開閉を繰返し、その平均関度は電磁
弁入力電圧のデューティ比により定まる。

空燃比がリッチであると排出ガスセンサ−１０３の信号
により、演算増幅器３０１の出力が高レベルとなり、加
算器３０３の出力である比例・積分信号は第３図のｂ線
に示すように漸増し、電磁弁の平均開度が次第に上昇す
るため、主系統および低速系統のェァブリード量が漸増
し空燃比を目標空燃比に抑えるようにシステムが作動す
る。か）る自動制御装置では、電磁弁４００，４０１は
三角波の一周期毎に開閉を繰り返すため、その作動周波
数は１皿ｚ以上にもなり、電磁弁の耐久性に難点があっ
た。

又、制御用電気回路部３００が複雑となる欠点があった
。この発明は上記にかんがみ、比例・積分手段は電気回
路によらなくて空気系を使用し「電気回路を簡単化し装
置全体の長寿命化を計った新規な空燃比制御装置を提案
せんとするものである。

すなわち、独立して作動する二つのダイアフラムを有し
これら二つのダイアフラムの位置によりその総合的な開
度が定まるダイアフラム弁と、前記二つのダイアフラム
の一方には直接、他方には絞りとタンクとよりなる積分
手段を介して負圧又は大気圧を切り替えて供給する三方
電磁弁と、エンジンの吸気マニホールドと前記三方電磁
弁の間に挿入した負圧しギュレータ−と、空燃此を検出
する排出ガスセンサーと、この排出ガスセンサーの信号
に応じて前記三方電磁弁を切り替える制御電気回路部と
を設け、前記ダイアフラム弁を気化器のェアブリード導
入路に蓮通させたことを特徴とするものである。以下図
面の実施例に従って詳述する。

第４図において、記号１・００〜２０６で示す要素は、
第１図の同じ記号の要素を対応する。

制御用電気回路部は記号３１０で示され、排出ガスセン
サー１０３の電気信号を受けて、三方電磁弁７００のソ
レノィドを制御する。３０６はバッテリーである。

８００は負圧しギュレーターで、吸気マニホールド１０
１とパイプ２１６で蓮通され、一定負圧をパイプ２１５
を介して三方電磁弁７００１こ供給する。

三方電磁弁７００はパイプ２１４から分岐する２本のパ
イプ２１１，２１２により、それぞれダイアフラム弁５
００と絞り６０１に蓮通されている。絞り６０１はタン
ク６００の入口に蓬適する。タンク６００の出力はパィ
ププ２１３を介してダイアフラム弁５００１こ達通する
。２１０はダイアフラム弁５００の空気取入口と気化器
入口とを蓮適するパイプ、２０９はダイアフラム弁５０
０の空気出口と主系統ェアブリ−ド導入路２０５とを蓮
適するパイプ、２０８はダイアフラム弁５００の空気出
口と低速系統ェアブリード導入路２０６とを蓮適するパ
イプである。

ダイアフラム弁５００は第６図と第６図に示す横造であ
る。５０１と５０２はそれぞれダイアフラム室５１１と
５１３を形成するダイアフラム、５０３，５０４はダイ
アフラム５０１を付勢するスプリング、５０５はスプリ
ングで、ダイアフラム弁の筒状ケース内を左右に摺動可
能なプランジャー５１８を常時左方に付勢している。

５０６はダイアフラム５０２を右方に付勢するスプリン
グ、５０７と５０８はそれぞれダイアフラム５０１と５
０２の限界位置を定めるための設定ねじ、５０９と５１
川ま気密保持の○リングである。

５１２と５１４は前記パイプ２１０を通じて大気圧と蓮
適する室、５１５はダイアフラム室５１１を前記パイプ
２１３を介してタンク６００に運通するための接続口、
５１６はダイアフラム室５１３を前記パイプ２１１に接
続する接続口、５１７はバルブ本体で、そのロッド部分
の右端がスプリング５０４により常時ダイアフラム５０
１に押しつけられている。

バルブ本体５１７の左端部は有底円筒状のプランジャー
本体５１８の内側を左右に摺動可能なピストンのような
形状になっていて、このピストン様部分には左右に貫通
する２個の穴５１７ａが明けられている。プランジャー
本体５１８は左方の底面中央部より更に左方に延長する
突出ピン５１８ａを有し、このピンの左端は常時ダイア
フラム５０２の面に押しつけられている。５１９は前記
パイプ２１０と接続する空気取入口、５２０と５２１は
それぞれ前記パイプ２０８と２０９に懐続する空気出口
である。

５２２はプランジャー本体の円筒部で、かつ前記空気出
口５２０と対向し得る位置に明けられた長溝状の通気孔
で、第６図に示すように中がごで長さが１に定められて
いる。

５２２′は同様にプランジャー本体の円筒状部でかつ空
気出口５２１と対向し得る位置にあげられた同一形状の
通気孔である。

第５図のダイアフラム弁５００は、ダイアフラム室５１
１と５１３に負圧がか）つてし、ないときはバルブ本体
５１７はスプリング５０３の作用で図示の位置より左方
にあり、又プランジャー本体５１８もスプリング５０６
の作用で図示の位置より右方にあって「通気孔５２２と
５２２′とはそれぞれ空気出口５２０，５２１と対向す
る位置より右方に位置するため「空気出口５２０，５２
１は実質的に閉鎖されている。そして、ダイアフラム室
５１１の負圧が大きくなる程バルブ本体は右方に移動し
、又ダイアフラム室５１３の負圧が大きくなる程プラン
ジャー本体５１８が左方に移動して空気出口５２０と５
２１の実質的な開口面積が大きくなる。つまりダイアフ
ラム弁５００の関度が大きくなるように作動する。第７
図は三方電磁弁７００の構成を示し、７０１はハウジン
グ、７０２はソレノイド、７０３はバルブ、７０４はバ
ルブ７０３を常時左方に付勢するスプｌｊング、７０５
は大気への通気口、７０６と７０７はそれぞれ前記第４
図のパイプ２１４と２１５に蓮適する接続口である。

この電磁弁７００は無通電時は図示のようにバルブ７０
３が左方押圧されて７０６と７０７の間が閉じておりか
つ７０５と７０６間が連適している。ソレノィド７０２
を励磁するとバルブ７０３がスプリング７０４に抗して
右方に移動して弁が切り替り接続口７０６と７０７の間
が運通し７０６と７０５の間が閉じる。第８図は負圧し
ギュレーター８００の構造を示し、８０１はケース、８
０２はダイアフラム、８０３，８０４はスプリング、８
０５は圧力設定用のねじ、８０６はダイアフラム８０２
の上面に取付けたバルブ、８０７はバルブシール部、８
０８は負圧取出し口、８０９は負圧導入口で、負圧取出
し口８０８は前記第４図のパイプ２１５に、負圧導入口
８０９はパイプ２１６に接続される。

この負圧しギュレーター８００はエンジンの吸気マニホ
ールド１０１から導入した負圧を一定の負圧に制御して
電磁弁へ供給する。第９図は制御用電気回路部３１０の
詳細を示し、制御回路は演算増幅器３０１を有する比較
器と、トランジスタＴＲＩを有する電力増幅器よりなる
。

排出ガスセンサー１０３の信号はＲ１，ＣＩよりなるフ
ィルターを通って演算増幅器３０１のプラス入力端子に
印加され、低抗Ｒ２，Ｒ３で分圧されてマイナス入力端
子に印加される電圧と比較される。演算増幅器３０１の
出力はＲ１６，Ｒ１７，ＴＲＩよりなる電力増幅器で増
幅され、トランジスタＴＲＩのコレクタ回路に挿入され
た電磁弁７００のソレノィドを制御する。以上の説明に
示す第４図〜第９図の横成を有する実施例で、空燃比が
目標値よりリッチになると排出ガスセンサ−１０３の信
号がより大きくなって、第１０図のａ線に示すように演
算増幅器３０１の出力が高レベルとなり、同図のｅ線に
示すように三方電磁弁７００のソレノィドが励磁されて
ダイアフラム弁５００のダイアフラム室５１３に負圧が
供給され、ダイアフラム５０２は設定ねじ５０８に当る
位置まで左方に移動し、同時にプランジャー本体５１８
も左方に移動する。

又電磁弁７００の励磁により、パイプ５１２を通じて絞
り６０１とタンク６００よりなる積分手段に負圧が供給
され「時間的に積分された負圧がパイプ２１３を通じて
ダイアフラム弁５００のダイアフラム室５１１‘こ加え
られる。従って、ダイアフラム５０１はスプリング５０
３に抗して潮時右方に移動するため、バルブ本体５１７
がダイアフラム５０１の移動につれて右方に潮時移動す
る。ダイアフラム５０１を右方に移動させる力はスプリ
ング５０４と、ダイアフラム室５１１の負圧の合力であ
る。電磁弁７００が上述のように開いて、ダイアフラム
５０２が作動し、プランジャー本体５１８が左方にｘｏ
だけ移動すると、通気孔５２２，５２２′と、接続口５
２０，５２１及びバルブ本体５１７との相互関係により
、ダイアフラム弁５００のスリット状開口面積はごｘｘ
ｏとなり、その後ダイアフラム室５１１の負圧が時間と
共に大きくなるにつれて、バルブ本体５１７が漸時右方
に移動するから、スリット閉口面積は第１０図のｆ線に
示すように時間と共に増大し、その結果気化器のェァブ
リード量が漸増して空燃比を目標空燃比に戻すようにシ
ステム全体が働く。ご×ｘｏは比例的に変化する閉口面
積で、設定ねじ５０８を調節することでｘ。を変更する
ことができ、比例感度をかえられる。又、絞り６０１と
タンク６００の値を変更することで積分定数をかえるこ
とができる。空燃比が目標値よりリーンになると排出ガ
スセンサー１０３の信号が小さくなり、演算増幅器３０
１の出力が低レベルとなって、三方電磁弁７００が切り
替り、三方電磁弁７００からダイアフラム弁５００に大
気圧が供給され、ダイアフラム弁５００の開度（スリッ
ト状関口面積）が４・さくなって、空燃此を目標値に戻
すようにシステム全体が作動する。以上の説明により明
らかなように、この発明によれば電磁弁の作動回数を極
めて少なくすることができるため、装置の長寿命化を達
成でき、さらに電気回路が簡単化されるため信頼性向上
に寄与することができる。

実際に、三方電磁弁７００の作動の速さは数Ｈｚ以下に
低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空燃比制御装置の全体を示す一部縦断面
図、第２図は電気回路、第３図はその作動説明図である
。 第４図〜第９図はこの発明の実施例で、第４図は全体を
示す一部縦断面図、第５図はダイアフラム弁の縦断面図
、第６図はダイアフラム弁の要部斜面図、第７図は三方
電磁弁の縦断面図、第８図は負圧しギュレーターの縦断
面図、第９図は電気回路図、第１０図は実施例の作動説
明図である。１００・・・・・・ヱンジン、１０１・・
・・・・吸気マニホ−ルド、１０３……排出ガスセンサ
ー、２０５……主系統ェアブリード導入路、２０６……
低速系統ェアブリード導入路、３１０・・・・・・制御
用電気回路部、５００…・・・ダイアフラム弁、５０１
，５０２……ダイアフラム、５１１，５１３……ダイア
フラム室、５１７…・・・バルブ本体、５１８・・・・
・・プランジャー本体、５２２，５２２′・・・・・・
通気孔、６００……タンク、６０１……絞り、７００…
…−方電磁弁、８００・・・・・・負圧しギュレータ−
。 矛１図労２図 矛３図 ガム図 労５図 牙６図 牙７図 ズ８図 升９図 分１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 独立して作動する二つのダイアフラムを有しこれら
   二つのダイアフラムの位置によりその総合的な開度が定
   まるダイアフラム弁と、前記二つのダイアフラムにより
   形成されるダイアフラム室の一方には直接、他方には絞
   りとタンクとよりなる積分手段を介して負圧又は大気圧
   を切り替えて供給する三方電磁弁と、エンジンの吸気マ
   ニホールドと前記三方電磁弁の間に挿入した負圧レギユ
   レーターと、空燃比を検出する排出ガスセンサーと、こ
   の排出ガスセンサーの信号に応じて前記三方電磁弁を切
   り替える制御電気回路部とを設け、前記ダイアフラム弁
   は二つのスリツト状開口部を弁として有し、その一方を
   気化器の主系統エアブリード導入路へ、他方を低速系統
   エアブリード導入路へ連通させたことを特徴とする空燃
   比制御装置。 ２ 上記両スリツト状開口部は同時にその開口面積が増
   減するようになっている特許請求の範囲第１項記載の空
   燃比制御装置。 ３ 排出ガスセンサーの信号に基づいて、負圧或いは大
   気圧を交互にダイアフラム室にかけるようにした特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の空燃比制御装置。