JPS599748B2 - 空気計量装置 - Google Patents

空気計量装置

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JPS599748B2
JPS599748B2 JP53008776A JP877678A JPS599748B2 JP S599748 B2 JPS599748 B2 JP S599748B2 JP 53008776 A JP53008776 A JP 53008776A JP 877678 A JP877678 A JP 877678A JP S599748 B2 JPS599748 B2 JP S599748B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気計量装置に関し、特に内燃機関内で燃焼す
る混合物の空気対燃料比を制御する手段と共に使用する
装置に関する。
内燃機関特に自動車エンジンの排気処理は主要な公害問
題となってきた。
そして、エンジンの排気を介して大気に入る燃焼生成物
内に見出される若干の物質に対する排気規則が制定され
、しかもこれら物質で最も重要なものは炭化水素、一酸
化炭素及び窒素である。
排気管理規則に合わせるため、触媒コーバータやサーマ
ルリアクタ等、自動車エンジンと共に使用して大気中に
放出される好ましくない物質の量を規定限度以下に減少
させるための、各種の公害防止装置が開発された。
公害防止装置により不要物質を最も効果的に除くことは
、エンジン内で燃焼する空気と燃料の混合物について空
気対燃料比の狭い範囲内でエンジンが動作した時達せら
れることが判明した。
その結果、エンジン内で燃焼する混合物の空気対燃料比
をこの値以内に維持しようとする多くのシステムが開発
された。
この種のシステムは、例えば米国特許第3,9 3 9
,6 5 4号、第3,9 4 6,1 9 8号、第
3,9 4 9,5 5 1号および第3,9 6 3
,0 0 9号で開示された。
これらの特許で開示されたシステムは、燃焼する混合物
の空気対燃料比を、除去に対して最大能率が得られる範
囲内に維持しようとするものであるが、これは普通空気
対燃料比を連続的に調節することによってのみ達せられ
るものである。
更に、しばしば過剰調節が起ってこれが更に追加的修正
を必要とし、且つシステムがエンジンの動作特性の過渡
的変化に応じて何も必要のない時調節を行なう。
本発明のいくつかの目的の内、内燃機関内で燃焼する混
合物の空気対燃料比の制御に有用なことに加えて、キャ
ブレタ内の第1、第2両燃料系統に流れる空気量を同時
に計量するような装置の提供、両燃料系統に流れる空気
量を信頼性をもって確実に計量するような装置の提供、
及び経済的に製造され且つ設置及び操作の容易な装置の
提供等を指摘することができる。
要約すれば、本発明の装置は内燃機関用のキャブレタの
2燃料系統に供給する空気量を同時に計量するものであ
る。
キャブレタは内部に少なくとも1つの空気通路を有しそ
れを通してエンジンに空気が吸い込まれる。
燃料源からの燃料は、燃料系統を通してキャブレタに供
給されキャブレタを通過する時空気と混合され、又キャ
ブレタは2つの導管を有しそれを通して燃料系統に空気
が導入される。
本装置はキャブレタの空気通路につながる空気入口を有
する1つのチャンバ及び導管につながる複数の空気出口
から成る。
電気的に操作されるバルブが各空気出口を選択的に開閉
し、又各バルブに選択的に電流を供給し、それにより1
つ又はそれ以上の空気出口を開き、よって空気通路から
導管に空気を供給し且つ燃料系統へ流れる空気量を制御
する手段が設けられている。
その他の目的及び特性については以下部分的に明らかに
なり又部分的に指摘されるであろう。
次に第1図について説明する。
内燃機関Eの空気対燃料比を、エンジン(機関〕が種々
の荷重の状態で動作している場合に、実質的に所定の比
に維持するように制御する装置を、全体的に符号1で示
してある。
エンジンEは空気通路5を有するキャブレタ3を備え、
これを通してエンジンに空気が吸い込まれ、また燃料F
は少なくとも1つの燃料系統を経てタンク7からキャブ
レタに供給され、キャブレタを通過する空気と混合され
る。
キャブレタはまたそれを通る空気の流量を制御するスロ
ットルバルブTVおよび圧力差をつくるベンチュリ管1
0を有し、それにより燃料系統9を経て燃料Fが吸い込
まれて空気と混合され、すべて公知のように空気と燃料
の混合物が生成される。
更にキャブレタ3は導管11を有しこれを通して以下述
べる燃料系統9に空気を導入する。
更にエンジンEは混合された空気と燃料の燃焼室13お
よび燃焼生成物を排出する排気装置15を有する。
全体的に17で示した空気計量ユニットは、混合物の空
気対燃料比を制御するため、導管11を通して燃料系統
9に導入される空気量を計量する。
このユニットは空気通路5につながる空気人口19及び
複数の空気出口、例えば第1図で示した3つの出口01
ないし03を有する。
これらの空気出口は全体的に21で示した装置から成り
、且つ各空気出口は流出室22を介して導管11につな
がっている。
通路5を通ってキャブレタ3に入る空気の一部分は通路
の側壁の開口25を経て導管23に入り、そして入口1
9を通って空気計量ユニット17に入る。
この空気は計量ユニットの流入室27に入り出口及び流
出室22を通って出る。
流出室22は隔壁28によって流入室27と隔てられ又
空気出口はこの隔壁に形成されている。
装置21の各空気出口は大きさが異なっており、その寸
法は小形(出口01の寸法)から大形(出口03の寸法
)まで所定の割合で増加している。
もつと明確に言えば、装置21はn個の空気出口(この
例では5個)から成りどの空気出口の寸法もO X=O
1・2X−1の式で定められ、ここにOxは求めようと
する出口の寸法、01は1組の内最小の出口の寸法であ
りXは1とnの間の値をもつ正の整数である。
この式を用いると出口02は出口01の寸法の2倍に、
また出口03は出口01の寸法の4倍になるように定め
られる。
ソレノイドバルブ29が各空気出口を選択的に開閉し、
バルブ29Aは出口01を開閉し、バルブ29Bは出口
02を、又バルブ29Cは出口03を開閉する。
各バルブはソレノイドバルブであってそれぞれ巻線30
Aないし30Cを有し、またバルブ部材31Aないし3
1Cはそれぞれ閉鎖位置に向けて付勢されている。
以下述べるように各バルブの巻線30には選択的に電流
が供給され、バルブ部材31を開いた位置に移動する。
電流を供給するバルブの数に従って、装置21の空気出
口の1つ又はそれ以上を開き、それにより通路5から導
管11に空気を供給し且つ燃料系統9に向って流れる空
気量を制御する。
導管11を通してより多くの空気が燃料系統9に入ると
、系統を通る燃料の流量が低下し、従って空気と混合す
る燃料が少なくなって生成混合物の空気対燃料比が増加
する(即ち混合物が薄くなる)。
導管11を通って燃料系統9に入る空気が少ない時は燃
料の流入量は増加し、より多くの燃料が空気と混合され
て空気対燃料比が減少する(即ち混合物が濃くなる)。
空気計量ユニット17はキャブレタ3の一部分として形
成してもよく、またはエンジンE及びキャブレタに対し
便利な位置に設けた別個のユニットであってもよいこと
は理解できよう。
排気装置15から排出される燃焼生成物の中には遊離酸
素があり、この酸素の量はチャンバ13、内で燃焼した
混合物の空気対燃料比の関数であり、即ち、混合物が濃
くなればなる程燃焼生成物中の遊離酸素が少なく、また
混合物が薄ければ薄い程遊離酸素が多くなる。
燃焼生成物中の酸素の存在は酸素感知器33により感知
されこれから酸素含有量を示す第1電気信号S1が出さ
れる。
第1図で示した点線REFは所定の空気対燃料比での燃
焼生成物内の酸素含有量を表わす。
感知器33は排気系統内に置かれた検出器35を含み酸
素含有量に応じて電圧を発生し、その振幅は酸素含有量
の関数でありそれに逆比例する。
即ち排気系統に酸素が多ければ多い程(混合物が薄い)
発生電圧の振幅は小さく、又その逆も同じである。
この検出器は酸化ジルコニウム型検出器又は他の任意の
酸素検出器でもよい。
検出器35によって発生した電圧は増幅器37で増幅さ
れ,アナログ信号である第1電気信号S1を出す。
比較器39は電圧比較器であって、第1電気信号81(
信号振幅)ヲ所定基準レベルVref(1つの電圧レベ
ル)と比較する。
このVrefはエンジンEが第1及び第2信号エレメン
トを有する第2電気信号を発生するように動作する所定
の空気対燃料比の値の関数である。
第2電気信号の第1信号エレメント(高いロジック)は
混合物の空気対燃料比が所定レベルより大きい(信号S
1の振幅が基準電圧レベルより小さい)時発生し、第2
信号エレメント(低いロジック)はこの比が前記値より
小さい(信号S1の振幅が基準電圧レベルより大きい)
時発生する。
1つの信号エレメントから他への遷移Tは信号S1の振
幅が大きい値から基準電圧振幅以下に変った時発生し、
又その逆も同様である。
制御器41は第2電気信号S2に応答して空気計量ユニ
ット17のソレノイドバルブ29に選択的に電流を供給
する。
その結果装置21の1つ又はそれ以上の空気出口が開い
て通路5から導管11に導入される空気量が制御される
この制御器は可逆的積算制御カウンタ43およびカウン
タ制御器45を含む。
カウンタ制御器は、制御カウンタの数値を増加及び減少
させるように第2電気信号の第1及び第2信号エレメン
トに応答する。
制御カウンタの数値は、導管11に導入する空気を少な
くして空気・燃料混合物を濃くする時は増加させ、導管
により多くの空気を導入して混合物を薄くする時は減少
させる。
タイミング・ユニット47は複数の信号エレメントを有
するタイミング信号Stを発生し、これをカウンタ制御
器45を経て制御カウンタ43のカウント入力を供給し
、このカウンタを増減させる。
制御カウンタの数値は、第2電気信号の第1信号エレメ
ントがカウンタ制御器45に供給された時はタイミング
信号のエレメントにより増加され、また第2電気信号の
第2信号エレメントがカウンタ制御器に供給された時は
タイミング信号エレメントにより減少される。
制御器41は更にインタフェース回路49を含み、これ
に対し制御カウンタ43がその数値を表わすデジタル信
号を供給する。
インタフェース回路49は空気計量ユニット17のソレ
ノイドバルブに電流を供給するようにデジタル信号に応
答する。
制御器41は第2電気信号に応答し、第2電気信号に1
つの信号エレメントから他への遷移Tがあった時、即も
制御カウンタ43の数値か減少する代りに増加し又はそ
の反対の場合、デジタル信号の変化を起す。
これはインタフェース49に供給されるデジタル信号及
びインタフェース回路路系により電流が供給されるソレ
ノイドバルブに変化を起す。
その結果として、装置21内のそれまで閉じていた空気
出口の何れかが開き、又その逆が起って、導管11に導
入される空気量が、空気対燃料比を実質的に所定値に維
持するに必要なだけ変化する。
このように制御器41からの制御信号の変化が燃料系統
9に導入される空気量を調節する。
チャンバ13内で燃焼する混合物の空気対燃料比はこの
ように変化し又所望の値に制御される。
第2電気信号は制御器41に供給されるほかサンプラ5
1によって検査される。
このサンプリングは、第2電気信号の信号エレメントが
生じた時開始されて所定時間の間起り、その目的は信号
エレメント間の遷移がその期間内で起るかどうかを決定
するためである。
タイミング信号Stのエレメントは、時間信号エレメン
トに応答する遅延カウンタ53を含むサンプラ51に供
給される。
これはゼロから、例えば2でもよいが、所定値までカウ
ントして所定値に達するまでカウンタ制御器45が制御
カウンタ43の数値を増加又は減少させるのを禁ずるた
めにする。
遅延カウンタ53はカウンタ制御器45に遅延信号Sd
の第1及び第2信号エレメントを供給する。
遅延信号の第1信号エレメントは遅延カウンタ53の数
値が所定値より小さい時カウンタ制御器45に供給され
、遅延信号の第2信号エレメントは所定カウント数値に
達した時カウンタ制御器に供給される。
カウンタ制御器45に第1信号エレメントが供給された
時、以下述べるように、カウンタ制御器は制御カウンタ
43に対し時間信号エレメントを送るのを止められ、カ
ウンタの数値は変らない。
遅延信号の第2信号エレメントがカウンタ制御器45に
供給された時だけ制御カウンタ43の数値が増加又は減
少する。
更に、サンプラ51は第2電気信号の信号エレメント間
のそれぞれの遷移に応ずる遅延カウンタ用リセット回路
55を含み、遅延カウンタの数値をゼロにリセットする
従って、もし第2電気信号の信号エレメント間の遷移が
所定時間内に、即ち遅延カウンタ53のカウント数値が
2に達する前に起ったとしたら、カウンタ制御器45は
止められたままである。
なぜならそれはなお遅延信号の第1信号エレメントを供
給されていて制御カウンタ43の数値又は電流が供給さ
れる空気計量ユニット17のソレノイドバルブに変化が
ないからである。
このようにして、所定時間内に信号エレメント間の遷移
が生じないなら、制御器41はサンプラ51に応答して
制御信号のみに変化を起す。
もしこの期間内で遷移が生じたら制御信号には変化が起
らず導管11に導入される空気量は同じである。
このサンプリング特性の重要性は燃焼混合物の空気対燃
料比を連続的に調節することを要しないことである。
このようにして、例えば、一時的又は過渡的変動が起っ
ても実際上不必要である場合は調節が行なわれず、且つ
そのままでは過渡的変動が終った後に起り得る2次的調
整の必要がなくなる。
調整を行なう前に所定値について空気対燃料比の「見直
し」を行なうことによって、装置は長期的変化に対して
のみ応答する。
そして排気生成物からの最も効果的物質除去が例えばエ
ンジンの排気系統の触媒的変換装置により行なわれる程
度まで空気対燃料比を復帰させることが実際的に必要な
時だけに、空気対燃料比について調節を行なう。
第3図を参照して、検出器35によって生じた電圧は、
抵抗器R1と蓄電器C1から成るろ波回路網に供給され
、そして蓄電器CAを含む演算増幅器である増幅器37
の1つの入力(非反転入力)に加えられる。
この増幅器は電界効果トランジスタFETの人力回路を
もつことが好ましく、これは検出器に実質的に電流がゼ
ロの負荷を課することになる。
この増幅器の利得は1対の抵抗器R2とR3及び帰還蓄
電器C2により決定される。
増幅器37の出力側から第1電気信号S1が出され、そ
れは抵抗器R4と蓄電器C3から成るろ波回路網を介し
て演算増幅器の反転入力即ち比較器39の1つの入力に
与えられる。
この比較器は第2の入力を有しそれには基準レベル電圧
Vrefが加えられる。
このレベルは1対の抵抗器R5とR6から成る分割回路
網によって生じた電圧であって、例えば正規組成点での
混合物の空気対燃料比を表わすものである。
この比較器回路は更に帰還抵抗器R7及び引出し抵抗器
R3を含む。
第2電気信号の第1及び第2信号エレメントは比較器3
9の出力から供給される。
第1電気信号は比較器の反転入力に与えられるので、第
2電気信号の第1信号エレメント、高いロジックは、第
1電気信号振幅が基準電圧振幅より小さい時発生し、又
第2信号エレメント、低いロジックは、第1電気信号振
幅が基準電圧振幅を越えた時発生する。
0 既に述べたようにサンプラ51は遅延カウンタ53
及びカウンタのリセット回路系55を含む。
カウンタ53はそれぞれ1対のフリツプフロツプ回路F
F,とFF2から成る2段2進形カウンタである。
フリツプフロツプ回路FF1へのデータ入力は接地され
ているが、フリツプフロツプ回路FF2のデータ入力は
フリツプフロツプ回路FF1の互出力に接続されている
遅延信号Sdのエレメントはフリツプフロツプ回路FF
2の互出力からカウンタ制御器45に供給されている。
カウンタのリセット回路系55は1対のダイオードD1
とD2、及び抵抗器R9と蓄電器C4及び抵抗器RIO
と蓄電器C5からそれぞれ構成された1対のR−C回路
網を含む。
蓄電器C4の片側は比較器39の出力に接続し、蓄電器
C5の片側は比較器39により供給された第2電気信号
を反転させるNOR−ゲートG1の出力に接続されてい
る。
ダイオードD1及びD2のカソードは共通に接続されて
フリツプフロツプ回路FF1のセット入力とフリツプフ
ロツプ回路FF2のリセット入力に接続される。
更にカソードは抵抗器Rllを介しNORゲートG2の
出力に接続してあり、その機能は以下で説明する。
抵抗器R,とRIOの値はそれぞれ抵抗器Rllよりほ
ぼ100倍大きい。
ゲートG2の論理出力が低いと第2電気信号の信号エレ
メント間の各遷移は、フリツプフロツプFF,のセット
入力及びフリツプフロツプFF2のリセット入力に加え
られる正パルスをつくる。
各フリツプフロツプ回路のクロツク入力に供給されたタ
イミング信号Stの1つのエレメントはこの時フリツプ
フロツプ回路FF1の低いQ出力となり、又フリツプフ
ロツプ回路FF2の尚いQ出力となる。
これはカウンタ53のリセット状態である。
タイミング信号の次のエレメントがフリツプフロツプ回
路のクロック入力に供給された時、フリツプフロツプ回
路FF1の4出力は低い状態から高い状態になる。
なぜならフリツプフロツプ回路へのデータ入力が低いか
らである。
併しフリツプフロツプ回路FF2の出力は高いままであ
る。
?イミング信号の第2又は次の信号エレメントがフリツ
プフロツプ回路のクロック入力に供給された時、フIJ
+7プフロツプ回路FF2のQ出力は低くなる。
なぜならフリツプフロツプ回路へのデータ入力がこの時
は高いからである。
併しフリツプフロツプ回路FF1のQ出力は高いままで
ある。
フリツプフロツプ回路のクロツク入力に供給されたタイ
ミング信号の次の信号エレメントは、状態の先行シーケ
ンスが反復されるようにフリツプフロツプがリセットさ
れない限り、どちらのフリツプフロツプ回路のQ出力に
も変化を来たさない。
高いロジックに相当する遅延信号の第1信号エレメント
は、遅延カウンタ53がリセットされた後は、第2タイ
ミング信号エレメントがフリツプフロツプ回路のクロッ
ク入力に供給されるより前に、フリツプフロツプ回路F
F2のQ出力lこあらわれる。
低いロジックに相当する遅延信号の第2信号エレメント
は、カウンタがリセットされた後は、第2タイミング信
号エレメントがフリツプフロツプ回路に供給された時か
らカウンタが再びリセットされるまで、フリツプフロツ
プ回路FF2のQ出力に表われる。
タイミングユニット47によって発生してサンプラ51
に供給されるタイミング信号のエレメントは、タイミン
グユニット内の結合点57に表われる。
タイミングユニットはタイミング蓄電器C6を含み、も
しこの蓄電器が放電したと仮定すると、高いロジックに
相当する電圧がこの結合点に表われ、抵抗器Rjを介し
て供給される。
蓄電器C6は抵抗器RCを介して負に充電されこの蓄電
器の充電レベルは、演算増幅器の非反転入力である比較
器58の1つの入力に加えられる。
蓄電器C6の所定充電レベルに相当する基準電圧が比較
器の第2人力(増幅器の反転入力)に加えられ、この電
圧はNPNI−ランジスタQ1が導通性であってNOR
ゲートG3が高い価の時、それぞれ1対の抵抗器R1と
R13から成る分割回路網を介して発生したものである
トランジスタQ1のベース電圧はそれぞれ1対の抵抗器
R14とR15を通して供給され且つ蓄電器C6が放電
するとこのトランジスタは導電性となる。
蓄電器C6と電気的接地部の間にPNP }ランジスタ
Q2が接続されておりこれは結合点57に高いロッジが
表われた時偏倚されて非導通になる。
比較器58の出力は抵抗器R16を介してトランジスタ
Q2のベースに接続されている。
蓄電器C6が放電すると比較器58の出力から高いロジ
ックが供給される。
なぜなら比較器の非反転入力部での、蓄電器放電レベル
に相当する電圧レベルが基準電圧を越えるからである。
蓄電器C6が充電されるとこの電圧レベルは低下し結果
的に基準レベル以下に落ちる。
これが起った時、比較器58の論理出力は低下して結合
点57の電圧を低下させる。
トランジスタQ1は蓄電器C7を介して比較器の低出力
に接続されているので非導通状態になるが、トランジス
タQ2は導通状態に偏倚される。
トランジスタQ2が導通すると蓄電器C6は抵抗器R1
7を通して放電する。
蓄電器C8及びqを通しこの比較器58の非反転入力へ
の正帰還は比較器出力信号の完全な高から低ヘの遷移を
行なわせる。
この低いロジックは蓄電器C7が充電されトランジスタ
Q1が導通状態に切りかわるまで続く。
この期間中蓄電器C6は完全に放電し且つトランジスタ
Q1が再度導通した時基準レベルが再び比較器58の反
転入力に加わり、比較器出力のロジックを低から高へと
遷移を起させる。
これはトランジスタQ2を非導通にし且つ蓄電器C6を
再び充電し始める。
結合点57では、タイミング信号の負極性パルス又は信
号エレメントが生じてフリツプフロツプ回路FF,及び
FF2のクロツク入力に供給される。
第2図及び第4図を参照して、空気計量ユニット17(
第2図)と共に同ユニットに使用する制御器41の回路
系統(第4図)を示す。
この発明は、第2図で示すようにキャブレタ3は2つの
燃料供給系統即ち高速度(メイン)系統9Aと低速度(
アイドル)系統9Bを含む。
高速度系統9Aにおいては、燃料は容器Bから計量ジェ
ット59を通って流れ、且つ燃料の流量はスロットルT
Vによりジェット部に設けられたテーパ付計量ロツド6
1によって制御される。
ジェット59を通って計量された燃料はため63に入り
そこからノズル65を通して通路5に引出される。
低速度系統9Bにおいては、燃料はジェット59より低
速度ジェット67を通って系統内に入る。
次いで燃料は抽気孔69から系統内に入る空気と混合さ
れ、この混合物は制御孔71を通って加速され、抽気孔
73を通って系統内に入って来た空気と更に混合される
最終混合物は閉鎖スロットルTVからの下流部に設けた
アイドル気口75を通して通路5に放出される。
この発明は、第2図に示すようにキャブレタ3に対して
空気計量ユニット17は2組21Aと21Bの空気出口
をそれぞれ各燃料系統について1組づつ備え、各組は例
えば5つの空気出口01ないし05から成っている。
一方の組21Aの空気出口は導管11Aにつながり、そ
れにより空気か熱料系統9Aに導入され、また他方の組
21Bの空気出口は導管11Bにつながり、それにより
空気が燃料系統9Bに導入される。
導管11Aを通って流れる空気はため63内の燃料レベ
ルの上方の点で燃料系統9Aに入り込む。
導管を通って系統9Aに入る空気量が変化する効果は事
実上燃料の真空圧を変化させ、それによりノズル65か
ら供給される燃料の量を変化させることである。
導管11Bを通って流れる空気は制限口71とアイドル
気口75間の燃料系統9Bに入る。
導管11Bを通って系統9Bに入る空気量を変化させる
と低速ジェット67の真空圧が変化し、これにより抽入
空気と混合する燃料の量を制御する。
導管11Aと11Bを通して燃料系統9Aと9Bに同一
空気量が導入されるとしても、それぞれの導管を通る空
気の流量は任意の一時点でカーフレタα力回路が使用さ
れZ1g(支)武依存することが解る。
空気計量ユニット17は、第1流出室22Aと第2流出
室22Bの間にある流入室27にそれぞれ区分する第1
及び第2隔壁28A及び28Bを有する1つのハウジン
グ76から成る。
導管11Aは流出室22Aに通じ、導管11Bは流出室
22Bに通じている。
空気出口の一方の組21Aは隔壁28Aに、又他方の組
21Bは隔壁28Bに設けてある。
各組の空気出口の大きさは前述の式によって定まる。
前述のように、各組の出口02はこの組の出口01の寸
法の2倍であり又出口03は4倍の寸法である。
更に出口04は出口01の寸法の8倍であり又出口05
は16倍の寸法である。
組21Bの各空気出口は組21Aの空気出口の1つと寸
法が等しく、従って、例えば出口01Aと01Bは同一
寸法であり出口02Aと02B等も同じである。
前記の式によって定めた各空気出口の寸法をもってすれ
ば、各組の空気出口に最大31ユニツトの面積があり、
それを通してそれぞれの燃料系統に空気が流れる。
任意の1時点で空気の流れる出口の全面積は各組のどの
出口がその時点で開いているかにより定まる。
2つの組の対応する空気出口に対して1つのソレノイド
バルブ77が設けられ、バルブ?7Aは空気出口01A
と01Bに対して、バルブ77Bは空気出口02Aと0
2Bに対して、及びその他が設けられている。
各バルブはそれぞれ流入室27内で巻線79Aないし7
9Eを有し、且つ各バルブは組21Aの空気出口を閉じ
るように各出口に指向したバルブ部材81を有し、ヌバ
ルブ部材83は組21Bの空気出口を閉じるように各出
口に指向して設けられている。
第1及び第2の組の対応空気出口用のバルブ部材81及
び83はそれらに関する巻線79内に同軸心上に配置さ
れ、且つ各バルブ部材をその閉鎖位置に付勢するように
巻線内でバルブ部材間にばね85が置かれている。
バルブ77の巻線79に電流が供給された時このバルブ
のバルブ部材81及び83が共同して開口位置に移動し
、また組21Bの空気出口が組21Aの対応する空気出
口と共に同時に開く。
第4図において、制御器41のカウンタ制御器45は1
対のNORゲートG4とG5及びNANDゲートG6を
含む。
第3図に示す遅延カウンタ53によって供給される遅延
信号はライン107からゲートG4及びG,の1つの入
力に伝えられる。
第2電気信号S2の第1及び第2信号エレメントはライ
ン109からゲートG4の第2の人力に送られるが、タ
イミング信号Stのエレメントはライン111上を経て
、インバータとして作用するNORゲートG7(第3図
参照)を介してゲートG5の第2の入力に供給される。
ゲートG5の出力はゲートG6の1つの入力に接続され
ヌゲートG6の出力は制御カウンタ43のカウント入力
に接続されている。
制御カウンタ43は5段2進カウンタであって、その数
値はゼロと31の値の間で変化することができる。
ゼロの値に対しては各組のすべての空気出口が開いてい
るが、31の値に対してはすべての空気出口が閉じてい
る。
これら両限界の間では各組の中の幾つかの空気出口が開
いて他は閉じる。
そしてそこには出口の開と閉の32の可能な組合わせが
ある。
ゲートG4からの論理出力はインバータ112を介して
カウンタの上昇及び(ヌは)下行入力に供給され、且つ
この入力に供給された論理レベルはカウンタの数値が増
加するか減ずるかを定めるものであり、入力に高いロジ
ックが供給された時は数値は増加しヌ入力に低いロジッ
クが供給された時は減少する。
制御カウンタ43はゲートG6の第2人力に接続した阻
止出力を有し、その理由については以下述べる。
既に示したように、遅延信号Sdの第1信号エレメント
は、カウンタ数値が2より小である限り、遅延カウンタ
53によってカウンタ制御器45に供給される。
この信号エレメント(高いロジック)がゲートG,に供
給された時、このゲートの論理出力は低く保持され且つ
タイミング信号エレメントのカウンタ43への通過は禁
止される。
遅延信号の第2信号エレメント(低いロジック)がゲー
トG5に供給された時、タイミング信号のエレメントは
ゲートG6に向って通過する。
カウンタが増加した時もし制御カウンタ43の数値が3
1より小さいか、ヌはカウンタが減少した時ゼロより大
きいとml御カウンタ43の阻止出力からのゲートG6
への入力信号は高いロジックとなって、タイミング信号
エレメントがカウンタのカウント入力に送られる。
制御カウンタ43の数値が変化するとカウンタのデジタ
ル信号出力は変化する。
制御カウンタ43のデジタル信号出力は、ライン113
Aないし113E上をそれぞれの駆動回路115Aない
し115Eに向けて供給され、且つ各供給路はそれぞれ
電流制限抵抗器R18AないしR1 8Eを含む。
各駆動回路は1対のPNPトランジスタQ3及びQ4と
偏倚抵抗器R19から成る。
カウンタの各出力段はカウンタの数値によって高いロジ
ック又は低いロジックである。
この数値がもし、例えば21であるとすると、低いロジ
ックが出力段に表われて1,4及び16の数を示し、ヌ
高いロジックが出力段に表われて2と8の数を示す。
その結果駆動回路の115Bと115Dが作動し他の駆
動回路は作動しない。
それ故ソレノイドバルブ79Bと79Dに電流が供給さ
れ、組21Aの空気出口02A及び04Aが組21Bの
出口02B及び04Bと同様開かれる。
各組の他の出口は閉じており、これは第2図で示した状
態である。
この装置の動作は次の通りである。
排気系統15の酸素量が増加しつつあり、混合?の空気
対燃料比が増加中、即ち混合物が薄くなりつつあると仮
定する。
この状態に対して第1電気信号S1の振幅は減少中であ
り、この振幅は比較器39により基準のレベルV re
fと比較される。
もし信号S1の振幅が始めから基準レベルの振幅より大
であればそれは混合物が薄くなり続けるので結局基準レ
ベル以下に落ちる。
基準レベル振幅を通り過ぎた時第2電気信号S2での遷
移Tが起り且つ比較器39の出力は低い値から高い値に
なり、そして第2電気信号S2の第2信号エレメントで
なく第1信号エレメントが発生する。
この高いロジックはライン109上をカウンタ制御器4
5のゲートG4に向けて、また遅延カウンタのリセット
回路系55に供給される。
比較器39からの高いロジックはゲートG1によって反
転され、これは電流制限抵抗器R46、及び抵抗器R4
と蓄電器C14から成るR−C回路網を介してゲートG
3の1つの入力に供給される。
ゲーt−G,の他の入力は比較器39の反転出力であっ
て、これは抵抗器R4&、及び抵抗器R49と蓄電器C
15を含むR−C回路網を介して上記ゲートに供給され
る。
ゲートG3の何れの入力への高いロジックも一時的にゲ
ート出力を低くし、且つ、既に述べたように、ゲートG
3からの論理出力は比較器58の反転入力に供給される
ゲートG3の論理出力を一時的に低くすることにより、
蓄電器C6が充電されたレベルに関係なく比較器58は
その出力部で高いロジックを供給するようにされ、この
ことはトランジスタQ2がその非導通状態に保たれてい
る以上蓄電器C,の放電を防止する。
こうしてタイミング信号エレメントの発生が一時的に阻
正される。
R−C回路網の時定数によって定められた所定期間後、
ゲートG3の論理出力は高となってタイミング信号エレ
メントが再び発生する。
従ってゲートG3は、サンプリング回路網51及び制御
器41へのタイミング信号エレメントの供給を、第2電
気信号の信号エレメント間の遷移の偶発と同期させる。
既に述べたように、遷移が起ると遅延カウンタ53はリ
セット回路系55によりリセットされ、且つ遅延信号S
dの第1信号エレメント(高いロジック)がライン10
7からゲートG4及びG,に供給される。
この高い値はライン111からゲートG,への時間信号
エレメントの供治を阻止する。
もし信号S1の振幅が、リセットされた後の遅延カウン
タ53に2つの連続したタイミング信号エレメントが供
給される前に、基準レベルVrefの振幅以上に上昇し
ないなら、タウンタ出力は遅延信号の第1信号エレメン
トから第2信号エレメントに変化する。
ゲートG4は今高いロジックと低いロジックをその入力
で受け、高いロジックはインバータ112から制御カウ
ンタ43の上行及び(又は)下行入力に供給されてカウ
ンタの数値が増加されることを示す。
ゲートG,は今ライン107に低いロジックを供給され
て与えられた各タイミング信号エレメントを通す。
もし制御カウンタ43の数値が31より小であれば、カ
ウンタの阻止出力からのゲートG6の入力は高く、ゲー
トG6はタイミング信号エレメントをカウンタのカウン
ト入力に送る。
カウント入力で制御カウンタ43が受けた各タイミング
信号エレメントはカウンタの数値を1だけ増加させる結
果になる。
もしカウンタの上行及び(又は)下行入力に低いロジッ
クが供給されると、その数値は受けたタイミング信号エ
レメントの各々について1つだけ減少する。
制御カウンタ43の数値が増加する毎にインタフェース
49に供給されたデジタル信号の組成が変化する。
例えば、もし制御カウンタ43の数値が、前述のように
第2図に示した開及び閉の出口の状態になるような数2
1を、前もって表わしたとすれば、第1タイミング信号
エレメントがカウンタのカウント入力に供給された時、
カウンタの数値は22を示すように変化する。
カウンタの出力段には今低いロジックが表われて数2,
4及び16を示し、又カウンタの出力段に高いロジック
が表われて数1と8を示す。
前に作動したドライバ回路115Bは今は作動せず電流
はもはやソレノイドバルブ77Bの巻線79Bに供給さ
れず且つ組21Aの出口02A及び組21Bの出口02
Bはバルブ77Bのバルブ部材81及び83の動作によ
りその開から閉の状態に閉じる。
それと同時に駆動回路115Aが作動してソレノイドバ
ルブ?7Aの巻線?9Aに電流が供給される。
出口01Aと01Bはバルブ77Aのバルブ部材81と
83の動作によってその閉から開の状態にと同時に開く
出口04Aと04Bは開いたままであり、又組21Aの
出口03Aと05A及び組21Bの出口03Bと05B
は閉じたままである。
各導管に空気が導入される合計の出口面積は、1つの増
加量により、即ち面積単位10から9に減少し、従って
導管を通ってそれぞれの炉料系統9A及び9Bに、より
少ない空気が導入される。
それで空気と混合するためもつと多くの燃料が通路5に
吸い込まれて混合物は濃くなる(空気対燃料比が減少す
る)。
もし制御カウンタ43の数値が減少すると上記と反対の
状態が起ることが考えられる。
即ち、カウンタのカウント入力に第1タイミング信号エ
レメントが供給された後はカウンタの数値が数20を表
わし、その結果各組の空気出口01,02及び04が開
き且つ出口03と05は閉じる。
各導管に空気を導入する合計した出口面積は10から1
1ユニットに増加して各燃料系統にさらに空気が導入さ
れ、空気と燃料の混合物は薄くなる(空気対燃料比が増
加)。
このようにして両燃料系統に向って流れる空気量は信頼
できる確実性をもって計算される。
制御器41へのタイミング信号エレメントの供給、及び
組21Aと21B中の開離中及び閉成中の空気出口の結
果的変化は、第1電気信号S1が基準のVrefと交わ
るまで続く。
これは前述のように、第2電気信号S2の信号エレメン
ト間の遷移を起し、且つ遅延カウンタのリセット回路5
5はこの遷移に応じて遅延カウンタ53をリセットし、
またカウンタ制御器45への遅延信号の第2信号エレメ
ントの供給を終り、代りに第1信号エレメントを供給す
る。
これはカウンタ制御器45が制御カウンタ43にこれ以
上タイミング信号エレメントを供給することを阻止する
制御カウンタ43の数値は、カウンタが増加の時には最
大値を越えないように、又はカウンタが減少の時には算
小値を過ぎないようにすることは、装置の正規な動作に
とっては重要である。
例えば、もしカウンタの数1直が31であってカウンタ
が増加しているとすれば、カウンタに供給された次のタ
イミング信号エレメントはカウンタの容量を越えること
になり、制御カウンタ43からのデジタル信号はゼロと
なる。
その結果として、数値31に対して全部が閉じている各
組の空気出口がこの時開くことになる。
より多くの空気が導管11Aと11Bに導入されて空気
と燃料の混合物が薄くなる。
併しながらこれは改善を試みている状態であるが結果は
只悪くなっているだけである。
カウンタが減少の時はこの逆が起っておりその数値はゼ
ロに達する。
このことが起るのを防ぐため、上記2つの状態が起った
時は常に、制御カウンタ43がゲートG6に低いロジッ
クを供給し、これによりゲートG6がカウンタのカウン
ト入力にタイミング信号エレメントを送るのを阻止する
この低いロジックは、カウンタの数値のカウント方向が
変るまで、又は気化の調整が行なわれてカウンタの数値
がプリセット状態にセットされるまで続く。
制御カウンタ43の数値は最初にカウンタに電力を加え
た時プリセットの値になる。
これは、例えば装置を造った後最初にそれに電力を供給
した時、又は電源が切れた後装置に最初に電力を加えた
時に起る。
蓄電器CPとRPから成るR−C回路はカウンタのプリ
セット入力部で一時的な高いロジックを生じ、これはカ
ウンタ数値をレンジの中間値にセットする。
カウンタ43の数値をプリセット値にセットすることは
空気対燃料比をレンジの中間値に調整することになる。
更に、電源例えば自動車用電池Bからの電圧は、エンジ
ンが止った時、カウンタ数値をエンジンの停止前に達し
た最終値に維持するように、連続してカウンタに供給さ
れる。
これは、例えば調整器143によって電池電圧を調整し
、その調整ずみの電圧出力を、全体的に145で示すク
ロツクヒューズ回路を通して制御カウンタ43に供給す
ることによって行なわれ、このヒュース回路はエンジン
が停止した時だけ閉じるものである。
カウンタ数値を最後に達した値に維持することにより、
混合物の空気対燃料比は、エンジンが再起動した時、以
前の値とほぼ同じ値になる。
これはエンジンが再起動した時の汚染管理の向上に役立
つものであり、エンジンを備えを自動車が国内の1箇所
から他の箇所に行った時、そこでは標高その他外気条件
が、前の場所での条件と異なった影響を空気対燃料比に
及ぼす場合に特にそうである。
エンジンEが定常状態で動作している時、タイミングユ
ニット47はタイミング信号エレメント第1繰返し数で
発生し、またエンジンの加速又は減速時のような非定常
状態の起った時はより速い第2繰返し数で発生する。
第1繰返し数、例えば1.5Hzでタイミング信号エレ
メントを発生するタイミングユニット47の動作は既に
述べたことであって、タイミング蓄電器C6の充電、及
び蓄電器の充電レベルを比較器58によって基準電圧レ
ベルと比較し且つ基準レベルに達した時蓄電器を放電さ
せることを含む。
エンジンの定常動作状態が変化した時、それは例えばエ
ンジンのマニホルド圧の変化として反映する。
マニホルド内にスイッチ165を設けてあり、これは非
定常状態が発生した時に起る圧力変化に応答して接触を
閉じ、且つ新しく定常状態に達するまで閉じたままにな
る。
定常状態にある時蓄電器C18が抵抗器R55を通して
充電される。
タイミング蓄電器C6が充電される時、分割回路網をな
す1対の抵抗器R57とR58及び抵抗器RCを通して
接地部に電流が流れる。
この通路を流れる電流は、蓄電器の充電電流を減ずるこ
とにより、蓄電器の充電比率を低下させる効果をもつ。
非定常状態が発生すると抵抗器R59は閉じたスイッチ
165を通して接地される。
上記分割器回路網を通る電流は逆になりこれが効果的に
蓄電器C6の充電電流を増加させるので、この蓄電器は
第2のより速い割合、これは例えば第1の割合のほぼ3
倍で充電される。
この第2の充電割合はスイッチ165が開くまで続き、
その時上記割合は指数関数的に低下して第1の割合に復
帰する。
この低下割合は抵抗器R56と蓄電器C18の値によっ
て定まる。
前述のように蓄電器C,の放電は比較器58により制御
されるので、結合点57に発生するタイミング信号エレ
メントのパレス幅は、蓄電器C6の充電割合又はタイミ
ング信号エレメントの作り出す繰返し数と無関係に、実
質的に一定に保持される。
タイミング信号エレメントの生成比率も、検出器35の
状態、又は比較器39によって第2電気信号S2のどの
信号エレメントが供給されたかということの関数である
よって、例えば抵抗器R60及びボテンショメータ16
7は任意にゲートG1の入力と比較器.58の非反転入
力の間に接続してもよい。
こうして検出器35で感知した空気と燃料の混合物が薄
く、且つ第2電気信号の第1信号エレメントが比較器3
9の出力に供給された時、抵抗器R60とポテンショメ
ータ167を通して比較器から電流が流れて、蓄電器C
6の充電電流及びタイミング信号エレメントの生成比率
を低下させ?。
検出器35が濃い混合物を感知し且つ第2電気信号の第
2信号エレメントが比較器39の出力に供給された時、
抵抗器R60及びポテンショメータを通る電流は逆にな
り、且つ蓄電器C6の充電割合は増加する。
結局、薄い混合物が感知された時は装置の応答が遅いか
ら、より薄い空気と燃料の混合物に向う傾向が生ずる。
ゲート入力に抵抗器R60を接続する代りにインバータ
ゲートG1の出力とホテンショメータ167の間に抵抗
器R6oAを接続することによって、今度は濃い混合物
に向う傾向をもった反対の結果が生じる。
エンジンが停止した後ある時間の間起動しない時は、冷
却した起動条件が存在する。
即ち検出器35の動作温度が初め定めた値例えは400
℃(752°F)より低い。
このような状態においては、検出器温度が初め定めた値
以上に上昇するまで、空気計量ユニット17に供給する
制御信号を変えないことが望ましい。
検出器35は温度依存性の内部インピーダンスを有する
ので、制御信号の変動を防ぐ回路系は、ブリッジの1つ
の脚に検出器インピーダンスを含み、且つブリッジの他
の脚に所定の値では検出器インピーダンスの関数である
ようなインピーダンスを含めたブリッジ回路網169で
構成されている。
ブリッジ169の半分は検出器35のインピーダンス、
抵抗器R1と蓄電器C1及び抵抗器R61と1対の蓄電
器C19とC20をそれぞれ含む。
ブリッジの他の半分は1対の抵抗器R6とR63を含み
且つブリッジは検出器温度が所定値の時実質的に平衡状
態になる。
ブリッジの出力は取出し抵抗器R64を含む比較器17
1(演算増器)に接続される。
比較器171はブリッジ出力信号の第1及び第2信号エ
レメントをゲートG2の1つの入力に供給している。
ブリッジ出力信号(高いロジック)の第1信号エレメン
トは検出器温度が所定値以上の時比較器171によって
供給され、又第2信号エレメント(低いロジック)は検
出器温度が所定値以下の時供給される。
タイミング信号エレメントが発生した時ブリッジ169
によりパルスが発・ 生じて比較器171の非反転入力
に与えられる。
このパルスは負性パルスでその振幅は検出器35の内部
インピーダンスによって定まり、且つ比較器の反転入力
部で基準′亀圧と比較される。
ケートG2の他の入力は駆動信号エレメントによって供
給される。
駆動信号エレメントはタイミング信号エレメントが発生
の都度作り出される。
駆動信号エレメントを発生するための回路系はそれぞれ
1対の抵抗器R65とR66、及びダイオードD9と蓄
電器C21を含む。
蓄電器C21の片側はインバータG7の出力に接続され
、このインバータは既に述べたように、結合点57に生
じたタイミング信号を反転させる。
このようにして、ゲートG7の論理出力は常時低いが、
タイミング信号エレメントが作られる期間は高くなり、
その結果としてタイミング信号エレメントの後縁で駆動
信号のエレメントが作られ、且つゲートG2の入力部で
の一時的な高から低ヘの遷移が起る。
駆動信号エレメントがゲートに供給された時、もしブリ
ッジ出力信号の第1信号エレメントがゲートG2の入力
に表われたら、ゲートの論理出力は低の状態である。
既に述べたように、ケートG2の出力は遅延カウンタ5
3に、且つとりわけフリツプフロツプ回路EF1のセッ
ト入力及びフリツプフロツプ回路FF2のリセット入力
に接続されている。
ゲートG2によってカウンタ53に供給された低いロジ
ックはカウンタに影響を与えない。
併しながら、駆動信号エレメントが供給された時、もし
ブリッジ出力信号の第2信号エレメントがゲートG2に
供給されると、それは検出器35の温度が閾値レベル以
下であることを示し、且つ遅延カウンタ53によって高
いロジックが供給されてカウンタはリセットされる。
このようにして、検出器温度が所定値を越えるまで、遅
延カウンタ53を常時増加させるタイミング信号エレメ
ントが発生する度毎に遅延カウンタ53がリセットされ
る。
従って遅延カウンタ53の数値は、制御器41にとって
、タイミング信号エレメントを受取って空気計量ユニッ
ト17に供給する制御信号の変化を作り出すために必要
な、数2の値に達することができない。
冷却状態での起動中は、空気計量ユニット17に供給す
る制御信号が変ることを欲しないことのほか、他の場合
、例えば急な加速期間中(広く開いたスロットル)も制
御信号を維持し又は変化を防ぐことが望ましい。
この目的のため、特殊なエンジンの動作状態が生じた時
保留スイッチ173が閉じ、その間は制御信号が変化し
ないようにする。
スイッチ173が閉じた比較器171の非反転入力は抵
抗器R67 J R6g及びR69と蓄電器C22を含
む回路を通じて有効に接地される。
比較器の非反転入力が接地されるとブリッジ出力信号の
第2信号エレメントがゲートG2に供給され、且つ高い
ロージツクを供給しているゲートで、駆動信号エレメン
トがこのゲートに供給された時は常に遅延カウンタ53
を遅延させる結果となる。
遅延カウンタ53はゲートG2からの高いロジックによ
ってリセットされ且つスイッチ178が開くまでそれが
続く。
以上の点から、本発明のいくつかの目的が達せられ又そ
の他有益な結果が得られることが解るであろう。
上記構造において、本発明の適用範囲を離脱することな
く種々の変更を加え得るから、上記記載事項に含まれ又
は添付図に示したすべてのことは、説明的なものであっ
て限定を意味するものではないと解釈すべきものとする
【図面の簡単な説明】
第1図は計量装置の断面図を含む内燃機関の空気対燃料
比制御装置のブロック図、第2図はこの発明の実施例を
示す断面図、第3図は第1図に示す空気計量装置と共に
用いる回路系の1部の回路要図、第4図は、この発明の
空気計量装置と共に用いる制御回路系の回路要図である
。 3・・・・・・キャブレタ、OIA〜05A・・・・・
・空気出口、OIB〜05B・・・・・・空気出口、5
・・・・・・窒気通路、IIA・・・・・・第1導管、
11B・・・・・・第2導管、17・・・・・・空気計
量ユニット、22A・・・・・・第1流出管、22B・
・・・・・第2流出管、2T・・・・・・流入室、28
A,28B・・・・・・隔壁、77A〜77B・・・・
・・ソレノイドバルブ、81,83・・・・・・バルブ
部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 キャブレタが内部に少なくとも1つの空気通路を有
    し、それを通してエンジンに空気を吸込み燃料源からの
    燃料が第1、第2各燃料系統を通ってキャブレタに供給
    され且つキャブレタを通過の際空気と混合され、又キャ
    ブレタは第1、第2各導管を有し、その各々を通して前
    記第1、第2各燃料系統に空気が導入される内燃機関用
    キャブレ夕の前記第1、第2各燃料系統に供給する空気
    量の計量装置において、空気源とつながる空気の流入室
    27を中心としてその一方の側に第1流出室22A、他
    方の側に第2流出室22Bをそれぞれ隔壁を介して設け
    、前記第1流出室22Aを第1導管11Aを介して前記
    第1燃料系統に又第2流出室22Bを第2導管11Bを
    介して第2燃料系統に接続し、且つ前記流入室と第1、
    第2流出室とを区画する各隔壁28A,28Bには大き
    さを小から大へと所定の割合で漸増させた複数の空気出
    口QIA,02A,03A・・・,01B,02B,0
    3B・・・を同一大きさのものが対向するようにしてそ
    れぞれ設け、各対向する空気出口には、それぞれ同時に
    作動される一対から成るソレノイドバルブを対設し、こ
    れら対向する複数の空気出口を選択的に作動させるよう
    にした空気計量装置。
JP53008776A 1977-02-11 1978-01-27 空気計量装置 Expired JPS599748B2 (ja)

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US000000768007 1977-02-11

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JPS53127935A JPS53127935A (en) 1978-11-08
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AU (1) AU3298378A (ja)
BR (1) BR7800802A (ja)
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DE (1) DE2805401A1 (ja)
FR (1) FR2380426A1 (ja)

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