JPH01100333A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両に搭載される内燃機関の吸入空気量を制
御する装置に関する。

（従来の技術） 従来より、内燃機関に吸入される空気量を調節する絞り
弁を電気アクチュエータによりアクセルペダルの操作量
に応じて制御するものでは、制御系が故障すると、アク
セルペダルの操作量に応じて絞り弁の開度な制御できな
くなるので、このような異常時に絞り弁を強制的に全閉
位置に復帰させてフェイルセイフを行うようにした装置
が知られている（特開昭６１−８４４１号）。

この装置は、吸気通路の絞り弁をバイパスする補助空気
通路に補助空気制御弁を設け、制御系の異常時に、絞り
弁を全閉にするとともに補助空気制御弁を駆動して補助
空気通路を流れる補助空気量を増大させ、機関回転数を
ある程度上昇させて、車両を自走可能にするものである
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の装置では、吸気通路に
介装される絞り弁が１個であるため、例えばアクチュエ
ータ自身や軸受部のかみ込み等で絞り弁を閉じることが
機械的に不可能となる場合もあり、このような場合は補
助空気量の増大ともあいまって機関回転数が極めて高い
値まで上昇してしまう恐れがある。

また吸気通路には大気汚染防止のために５排気ガスやブ
ローバイガスを含む２次空気を導入するためのポートが
設けられているが、上記のごとく制御系の異常時に絞り
弁を全閉にして補助空気で自走可能にしているときに、
上記のような２次空気が吸気通路内に導かれると空燃比
が大きく乱れ運転性が極めて悪化するようになる。

従って本発明の目的は、絞り弁の制御系や駆動系に異常
が生じても、確実にフェイルセイフが行なえ、しかも上
記フェイル時であっても充分な運転性でもって車両の自
走が行なえる内燃機関の吸入空気制御装置を提供するこ
とである。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明においては、第７図に示すごとく、車両
に搭載された内燃機関の主吸気通路に設けられ、機関に
供給される吸気量を調節する第１の絞り弁と、前記第１
の絞り弁の下流側の前記主吸気通路内に設けられ、通常
時においては前記第１の絞り弁の開度以上の開度に保持
される第２の絞り弁と、前記第１の絞り弁を駆動するア
クチュエータと、前記第１の絞り弁及び前記第２の絞り
弁をバイパスする副吸気通路と、前記副吸気通路を流通
するバイパス空気Ｉを調節するバイパス流量制御弁と、
前記第２の絞り弁よりも上流側の前記主吸気通路に開口
され、排気ガス成分または未燃ガス成分を含む２次空気
を前記主吸気通路に導入するためのポートと、運転者に
より操作されるアクセルの操作量を検出する操作量検出
手段と、前記操作量に応じて前記第１の絞り弁を駆動す
る前記アクチュエータを制御する第１の制御手段と、前
記第１の絞り弁に対する制御系もしくは駆動系の異常を
検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて異常が
検出された時、前記第２の絞り弁を全閉位置に駆動する
駆動手段と、前記異常検出手段にて異常が検出された時
、前記バイパス流量制御弁を車両が走行し得る程度のバ
イパス空気量が流れるように制御する第２の制御手段と
を有することを特徴とする。

（作用） 本発明の装置では、第１の絞り弁の制御系または駆動系
の異常時には第２の絞り弁が主吸気通路を全閉にする。

またこの異常時においては、副吸気通路を介して車両が
自走可能な程度のバイパス空気が機関に供給されるよう
になると共に、第２の絞り弁が閉じられて排気ガスや未
燃ガスを含む　　−２次空気の主吸気通路への流入が阻
止され、従って異常時においては上記２次空気の機関へ
の導入は禁止されて、副吸気通路からの空気のみが機関
に吸入されるようになる。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、本発明の実施例における構成プロツり図を示
している。

エアクリーナ１の下流の主吸気通路２には、第１絞り弁
３と第２絞り弁４が直列に設けられ、このうちの上流側
の第１絞り弁３はアクセルペダル５の操作量に応じた開
度に制御され、下流側の第２絞り弁４は通常時に全開位
置にあり異常時に全閉位置に制御される。

制御回路７は、アクセルペダル５の操作量を検出するア
クセル開度センサ６の信号を基に第１絞り弁３の目標ス
ロットル開度を決定し、この目標スロットル開度と、駆
動ユニット１２内の第１絞り弁開度センサ８で検出され
る第１絞り弁３の実開度との偏差に応じた駆動信号を、
電気モータ９と後述の判定回路１０に送っている。

電気モータ９は、第１絞り弁３に直結されており、制御
回路７からの駆動信号により第１絞り弁３を目標開度に
駆動する。

第２絞り弁４は、判定回路１０もしくは制御回路７で第
１絞り弁３の作動状態が異常であると判定されたときの
み電磁アクチュエータ１１により全開位置に駆動される
。

第２図および第３図に示されるように、この電磁アクチ
ュエータ１１は、第２絞り弁４の弁体１５が取付けられ
る弁軸１６の延長部がロータリソレノイド１７のロータ
１８に連結され、ロータ１８の外周に設けられるステー
タ】９の内周面に突起２０．２Ｉが互いに対向して形成
され、これらの突起２０．２１にコイル２２．２３が巻
回されている。コイル２２．２３に通電されない時には
、弁体１５が全開になるように図示しないリターンスプ
リングによりロータ１８が図示の位置に付勢されている
。異常時コイル２２．２３に通電されると、その励磁に
よりロータ１８が第３図示矢印方向に吸引されて回転し
、弁軸１６を介して弁体１５が全開位置に駆動される。

第１絞り弁３および第２絞り弁４をバイパスする副吸気
通路２５には、第４図に示すように、全閉時の第１絞り
弁３をバイパスして空気を流すバイパス流量制御弁２６
が設けられている。この制御弁２６は、ソレノイド２７
に通電されると５図示の如くスプリング２８に抗して弁
体２９がステータ２７ａに吸引され、通路２５ａを開く
ようになっている。

第１絞り弁３と第２絞り弁４の中間の主吸気通路２には
、排気ガスの一部を吸気系に循環させる還流排気ガス導
入ポート３０と、機関クランクケース内に吹き抜けたブ
ローバイガスを吸気系に導入するブローバイガス導入ポ
ート３１とが開口されている。

このように還流排気ガスおよびブローバイガスを吸気系
に導入するポート３０と３１が第１絞り弁３と第２絞り
弁４の間に設けられるのは、第１絞り弁３の制御系また
は駆動系に異常が発生した時、第２絞り弁４が全開にさ
れることにより、還流排気ガスまたはブローバイガスの
燃焼室への流入が阻止されるようにするためである。

すなわち、車両退避走行（ゾンブホーム）時には、通常
の運転時に比し吸入空気流量が相対的に少ないにもかか
わらず、排気還流やブローバイガス還流を行って、排気
ガス成分または未燃ガス成分を燃焼室に吸入させると、
これらの排気ガス成分または未燃ガス成分を含む２次空
気の流量がメインのバイパス吸入空気量に対し相対的に
増大し、空燃比に与える影響が大きくなるので、運転性
が悪化したり機関ストールが生じたりするのを回避する
ためである。

主吸気通路２の第１絞り弁３の直上流には、第１絞り弁
３の非全閉時に該弁体の直下流に開口するバージポート
３３が開口されている。例えばアイドル運転時以外の軽
負荷運転時ないし中負荷運転時に、吸気マニホールド負
圧により、図示しないチャコールキャニスタの燃料蒸発
成分の濃いガスをバージポート３３から主吸気通路２に
吸引するようにしている。

判定回路ｌＯは、制御回路７から駆動ユニット１２に送
られる駆動信号から制御回路７と電気モータ９との間の
ハーネスラインの断線を判定するための信号を制御回路
７に出力すると共に、制御回路７の異常を判定する。

さらに制御回路７は第１絞り弁３の実開度と目標開度と
の偏差の絶対値を所定期間にわたって積分した値が所定
値を上回るか否かを判定し、上回った場合は第１絞り弁
３の駆動系に異常ありと判定する。

そして制御回路７が判定回路１０からの信号に基づいて
ハーネスラインの断線を検出した場合、または上記積分
値に基づいて第１絞り弁３の駆動系の異常を検出した場
合は制御回路７から、また判定回路ＩＯが制御回路７の
異常を検出した場合は判定回路ｌＯから電磁アクチュエ
ータ１１に全閉信号が送られ、さらに警告灯３４が制御
回路７または判定回路１′０により点灯される。

また制御回路７または判定回路１０からの異常信号はバ
イパス流量制御弁２６を制御する制御弁駆動回路４６に
入力されアクセル部属に応じた信号がバイパス流量制御
弁２６のソレノイド２７に送られ、その駆動信号に応じ
た弁開度のバイパス空気量が副吸気通路２５を流れ、こ
れにより、異常発生時であっても、アクセル開度に応じ
た空気流量制御を可能とし、車両の自走行ができるよう
になっている。

第５図（Ａ）、（Ｂ）は、制御回路７および駆動ユニッ
ト１２内で入出力される信号のタイムチャートを示して
いる。

信号ａはアクセル開度に応じて制御回路７内で形成され
る駆動信号で、第１絞り弁３を駆動させる電気モータ９
（ステップモータ）および判定回路１０に出力される信
号である。なお、制御回路７内のこの信号ａは、第１絞
り弁３の弁開度が一定の指令値をとるときであっても、
電気モータ９が最小分解能で開閉を繰り返すようにハイ
レベルとローレベルとの状態を繰り返す。

信号すは制御回路７から駆動ユニット１２内の電気モー
タ９および判定回路１０がハーネスラインを介して受は
取る信号を示している。判定回路１０は第６図に示され
るように、反転回路４０、充放電回路４１、コンデンサ
４４、比較器４５とにより構成されていて、判定回路１
０では、信号すを反転回路４０で反転し制御回路７へ反
転信号Ｃを送り、かつ信号すの立ち上がりおよび立ち下
がりのエツジで充放電回路４１がコンデンサ４４の電荷
を放電させる。そしてこのコンデンサ４４の充電電圧ｄ
と判定電圧値とが比較器４５で比較されて比較器４５は
信号ｆを電磁アクチュエータ１１に出力する。なお充放
電回路４１は、バッテリ電源４３と制御回路７及び駆動
ユニット１２との間に設けられたイグニションスイッチ
４２の投入時にコンデンサ４４の電荷を放電させる。

いま、例えば制御回路７と電気モータ９間で断線したと
すると、第５図（Ａ）に示すように、駆動信号ａと反転
信号Ｃとの整合性がとれなくなる。

この状態を制御回路７が検出すると、制御回路７は異常
信号ｅをハイレベルにし、このハイレベルにされた信号
ｅに応じて電磁アクチュエータ１１は第２絞り弁４を閉
方向に駆動する。また信号ｅがハイレベルになると、制
御弁駆動回路４６はアクセル開度に応じた駆動信号をバ
イパス流量制御弁２６に出力する。

また制御回路７が異常となって、第５図（Ｂ）に示すよ
うに駆動信号がハイ・ローいずれか一方の状態を維持し
続けた場合には、コンデンサ４４の充電電圧ｄが判定電
圧値を超えて比較器４５からの出力信号ｆがハイレベル
となり、このハイレベルの信号ｆにより電磁アクチュエ
ータ１１は第２絞り弁４を前述の信号ｅの場合と同様、
閉方向に駆動する。そして信号ｆがハイレベルになると
制御弁駆動回路４６は前述と同様、アクセル開度に応じ
た駆動信号をバイパス流量制御弁２６に出力する。

さらに第１絞り弁３の実開度と目標開度との偏差の絶対
値の積分値が所定値を上回った場合も、制御回路７は信
号ｅをハイレベルにし、上記と同様の処理を行なう。こ
れにより、異常時に主吸気通路２で吸入空気が遮断され
ても、バイパス流量制御弁２６で吸気量を制御できるの
で、車両の退避走行を可能とし、制御回路７の異常時で
も安全装置を作動させることができる。

そして上述のごとく異常時に第２絞り弁４が閉じられる
ようになっていることから、排気ガスやブローバイガス
がポート３０．３１から主吸気通路内に流入されなくな
る。一般に吸気量の少ないときほど、排気ガスやブロー
バイガスが流入することで空燃比が大きく乱れるが、上
述のように吸気量の少ない車両の退避走行時には排気ガ
スやブローバイガスが主吸気通路中に流入されなくなっ
ているので、退避走行時の運転性を悪化させることはな
く、さらには空燃比の乱れがほとんどないので、退避走
行中であっても排気エミッションの悪化を防げる。

なお、上述した実施例においては、第２絞り弁４の駆動
手段にロータリソレノイド１７を用いたが、本発明とし
ては、駆動手段にＤＣモータ等の電気モータを使用して
もよく、また、バイパス流量制御弁にバキュームスイッ
チングバルブ（■Ｓ■）を用い、この■Ｓ■を所定のデ
ユーティ比でオンオフ制御することにより、バイパス吸
気流量をリニア制御するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、第１の絞り弁の
駆動系または制御系に異常が生じ、第１の絞り弁が制御
できない状態となっても、第２の絞り弁を閉じて主吸気
通路からの吸気を阻止すると共に、第１第２の絞り弁を
迂回する副吸気通路から車両が自走可能な程度の吸気が
機関に供給されるようになるので、確実にフェイルセイ
フが行なえるようになる。

さらには、異常時には第２の絞り弁が主吸気通路を全閉
にしているので、第２の絞り弁の上流側に設けられたポ
ートからの機関ガス成分または未燃ガス成分を含む２次
空気の主吸気通路への流入が阻止され、従って車両の退
避走行時における運転性の悪化を防止でき、さらには排
気エミッションの悪化も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成例をあられす概略構成図、
第２図は本発明の実施例の第２絞り弁をあられす構成図
、第３図は第２絞り弁の駆動手段をあられす断面構成図
、第４図は本発明のバイパス流量制御弁の実施例を示す
断面図、第５図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例におけ
る制御系の信号を示すタイムチャート、第６図は判定回
路の実施例を示す回路図、第７図は本発明の構成を示す
クレーム対応図である。 ２・・・主吸気通路、　３・・・第１絞り弁、４・・・
第２絞り弁、　５・・・アクセルペダル、６・・・アク
セル開度センサ、 ７・・・制御回路、　　８・・・弁開度センサ、９・・
・電気モータ、　　ＩＯ・・・判定回路、１１　・・・
電磁アクチュエータ、 ２５・・・副吸気通路、 ２６・・・バイパス流１制御弁、 ３０・・・還流排気ガス導入ポート（吸気ポート）、３
１・・・ブローパイガス導入ポート（吸気ポート）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両に搭載された内燃機関の主吸気通路に設けられ、機
   関に供給される吸気量を調節する第１の絞り弁と、 前記第１の絞り弁の下流側の前記主吸気通路内に設けら
   れ、通常時においては前記第１の絞り弁の開度以上の開
   度に保持される第２の絞り弁と、前記第１の絞り弁を駆
   動するアクチュエータと、前記第１の絞り弁及び前記第
   ２の絞り弁をバイパスする副吸気通路と、 前記副吸気通路を流通するバイパス空気量を調節するバ
   イパス流量制御弁と、 前記第２の絞り弁よりも上流側の前記主吸気通路に開口
   され、排気ガス成分または未燃ガス成分を含む２次空気
   を前記主吸気通路に導入するためのポートと、 運転者により操作されるアクセルの操作量を検出する操
   作量検出手段と、 前記操作量に応じて前記第１の絞り弁を駆動する前記ア
   クチュエータを制御する第１の制御手段と、 前記第１の絞り弁に対する制御系もしくは駆動系の異常
   を検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段にて異常が検出された時、前記第２の
   絞り弁を全閉位置に駆動する駆動手段と、前記異常検出
   手段にて異常が検出された時、前記バイパス流量制御弁
   を車両が走行し得る程度のバイパス空気量が流れるよう
   に制御する第２の制御手段と を有する内燃機関の吸入空気量制御装置。