JPH0223697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の吸入空気量供給装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関の吸入空気量供給装置としては
実開昭53−38522号公報にあるようなものが知ら
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この装置では絞り弁と吸入空気量検
出部との間が長い通路で接続されているため、空
気量変化のレスポンスが遅いという問題があつ
た。すなわち、絞り弁が開かれて空気が増加した
時に吸入空気量検出部がこの増加を検出するまで
に時間がかかり、燃料噴射量の決定に好ましくな
いという現象が生じる。

また、長い通路で両者を接続しているためエン
ジンルーム内の空間が多く必要となり、他の機器
の配置ができないという問題もある。

更に、製品を検査する場合、絞り弁部分と吸入
空気量検出部を別々に検査せねばならないので検
査に時間がかかるし、総合的な検査ができないと
いう問題があつた。

更に、エアクリーナから吸気弁に至る吸気管の
中では吸気弁の開閉による気柱振動を生じてお
り、この気柱振動はエアクリーナ部では腹（気柱
振動の振幅最大）となり、吸気管端部では節（気
柱振動の振幅最小）となる。したがつて空気流量
計を気柱振動の「腹」の近くに置くと、空気流量
計は気柱振動による空気流も検知するようにな
り、その結果エンジンが吸入する空気流の上に気
柱振動による振動空気流が重畳した信号を空気流
量計は出力する。即ち、空気流量計の信号は雑音
を多く含んだ信号になり不都合である。

また内燃機関の空気−燃料供給システムではブ
ローバイガスを機関に吸込ませるための機能を備
えるが、この機能を付加した場合にはブローバイ
ガスが熱式空気流量計を構成する発熱体の特性に
悪影響を与えないようにしなければならない。従
来ブローバイガスは機関のクランク室からエアク
リーナ内に導かれていたが、このような構成では
ブローバイガスが発熱体に接することにより、発
熱体の表面にタール分が付着して特性の劣化をき
たす恐れがある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、以下の
ような構成を採用したものである。

(a) 内燃機関に吸入される吸入空気が流れる上部
吸入空気通路および前記上部吸入空気通路内に
配置され吸入空気の量を測定する熱式空気流量
計を有する吸入空気量測定組立体； (b) 前記吸入空気量測定組立体とは別に構成され
前記上部吸入空気通路から流れ出る吸入空気が
流入する下部吸入空気通路および前記下部吸入
空気通路内に配置された吸入空気の量を調整す
る絞り弁を有し、しかも前記吸入空気量測定組
立体と相互に密着して一体化された吸入空気量
調整組立体； (c) 前記吸入空気量測定組立体の前記熱式空気流
量計と前記吸入空気量調整組立体の前記絞り弁
との間に開口されたブローバイガス流入孔； (d) 前記吸入空気量調整組立体とは別に構成され
て前記内燃機関の燃焼室に接続され前記下部吸
入空気通路から流れ出る吸入空気を前記内燃機
関の燃焼室へ送り、しかも前記吸入空気量調整
組立体と相互に密着して一体化された吸気管 とより構成されたことを特徴とする内燃機関の吸
入空気供給装置にある。

〔作用〕

上記構成によれば、絞り弁が開かれるとそのす
ぐ上部にある熱式空気流量計が空気量の変化を検
出する。

また、一体化されているため余分な通路空間を
必要としない。

更に検査も両者同時に総合的に検査できる。

更に気柱振動の振幅が最大となる「腹」が位置
するエアクリーナから振幅が最小となる「節」が
位置する吸気弁に近い方に熱式空気流量計が設け
られているので気柱振動による雑音が少なくな
る。

更にブローバイガスが熱式空気流量計と絞り弁
との間に供給されるので熱式流量計の発熱体の表
面にタール分が付着して特性の劣化をきたす恐れ
が少なくなる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

第１図において、吸入空気はエアクリーナ８、
スロツトルチヤンバ４、吸気管２を通つて内燃機
関（以下エンジンという）１に供給され、点火プ
ラグ９で着火燃焼させる。この燃焼ガスはエンジ
ン１から排気管３を通つて大気に排出される。

燃料は燃料タンク１３から燃料ポンプ１４で加
圧され、フイルタ１５、圧力レギユレータ１６を
通つて燃料噴射弁（以下インジエクタという）５
に達する。燃圧は0.4〜５Kg／cm²の範囲で圧力レ
ギユレータ１６の設定圧に設定され、余分の燃料
は配管１８を通つて燃料タンク１３に戻る。

インジエクタ５は制御回路（バツテリ１２の電
力で作動するマイクロコンピユータ、入出力、信
号処理回路などから構成される）１１の電気信号
で駆動され、その開閉時間の大小に応じてエンジ
ン１に供給される燃料量を制御する。

インジエクタ５から噴出した燃料はスロツトル
チヤンバ４の空気通路内で霧化され、吸入空気と
混合して吸気管２を通り、エンジン１に供給され
た後点火コイル１０で発生した高電圧によつて点
火プラグで着火される。１７は排気管に設けられ
た酸素センサ、１９は機関の冷却水の水温センサ
である。これらの情報は制御回路１１に入力され
て空燃比を補正する。

第２図に示す通りインジエクタ５の出口の近傍
の空気流速が一次、二次絞り弁２０，２１が全開
した場合に低下するのを防止するため、低速全開
付近の空気流量が小さい領域で、二次絞り弁２１
を閉じておくためのダイヤフラム装置７を配設す
る。空気流量が増大するとダイヤフラム装置７へ
の負圧が増大して二次絞り弁２１を開いて吸入抵
抗の増大を抑止する。

スロツトルチヤンバ４の一次、二次絞り弁２
０，２１の上流の空気通路に熱式空気流量計６を
構成する電気的発熱体を配設し、空気流速と発熱
体の伝熱量の関係から定まる空気流速に応じた電
気的信号を制御回路１１に入力する。発熱体は迂
回通路（以下バイパス通路という）２２内に配設
し、エンジン１のバツクフアイア時に生じる高温
高圧ガスから発熱体を保護し、かつ吸入空気中の
ごみなどによつて発熱体が汚染されるのを防止す
ることができる。そして、バイパス通路２２の出
口はベンチユリ２３の最狭部近傍に開口し、バイ
パス通路２２の入口はベンチユリ２３の上流側に
開口している。

スロツトルチヤンバの具体的構成は第２図に詳
細に説明されている。

第２図において、吸入空気量調整組立体２００
を構成するスロツトルチヤンバ４内にはアクセル
ペダル（図示せず）に機械的に連結する一次絞り
弁２０とダイヤフラム装置７によりロツド３０を
介して駆動される二次絞り弁２１とが並設されて
いて、それぞれの絞り弁２０，２１が配設されて
いる下部吸入空気通路３１，３２はそれぞれの絞
り弁２０，２１の上流において吸入空気量測定組
立体１００に形成した上部吸入空気通路３４に合
流する。尚、吸入空気通路３０，３１は仕切り４
８で区画されている。そしてこの上部吸入空気通
路３４にはベンチユリ部２３が形成されている。

更に、ベンチユリ部２３の上方で上部吸入空気
通路３４から分岐し、ベンチユリ部２３で再び上
部吸入空気通路３４に合流するようにバイパス通
路２２が設けられており、このバイパス通路２２
には熱式空気流量計６の発熱体が配設される。

またこのバイパス通路２２にはバイパス通路と
上部吸入空気通路３４とを流れる空気の分流比を
一定にするために計量オリフイス３７と空気の温
度を検知して熱式空気流量計６の発熱体の信号を
補正するためのサーミスタ３８が設けられてい
る。

熱式空気流量計６の発熱体の電気的信号は図面
で引き出し端子の図示を省略したが制御回路１１
に与えられ、サーミスタ３８の電気信号も端子３
９により制御回路に導かれている。尚、参照番号
７４はバイパス通路２２を形成するためのスペー
サである。

ダイヤフラム装置７のダイヤフラム室７ａには
ベンチユリ部２３の負圧が負圧通路４１で導かれ
ており、ベンチユリ負圧が所定の値に達するとロ
ツド３０が連結されているダイヤフラム７ｂはば
ね７ｃを圧縮しながら変位して二次絞り弁２１を
開くものである。

二次絞り弁２１の上、下流を連通するようにフ
アストアイドル時の空気を流すためのフアストア
イドル通路４２が設けられており、このフアスト
アイドル通路４２には制御回路１１によつて制御
される電磁弁４３が配設され、フアストアイドル
通路４２を通して機関に多量の空気を供給すると
共に、インジエクタ５から通常のアイドル運転よ
りも多量の燃料を供給して暖機の促進を計るもの
である。

インジエクタ５のノズル５ａは一次絞り弁２０
の下流側に水平よりやや下向きに壁面から突出し
て取り付けられており、ノズル５ａの途中には一
次絞り弁２０の上流側に入口をもつたアシストエ
ア通路４６が連通している。一次絞り弁２０がア
イドル開度にあるときは一次絞り弁２０の前後に
は大きな差圧が発生するのでアシストエア通路４
６を通つて空気が流れ、インジエクタ５より間欠
的に噴射される燃料の微粒化を促進すると共に、
間欠的に噴射された燃料が塊状になつて機関に吸
い込まれるのを防止して平滑化している。アシス
トエア通路４６にはこの通路を流れる空気量を調
整するためのオリフイス４７が挿入されている。

また、バイパス通路２２の上方には庇状の保護
カバー５１が設けられていて、エアクリーナ８か
ら入つてきた固形物、繊維質のゴミなどが熱式空
気流量計６の発熱体に付着することで空気流量の
検出精度が低下するのを防止している。

この実施例において、吸入空気量が少ない運転
領域ではベンチユリ部２３の負圧が小さいのでダ
イヤフラム装置７を作動させるまでには至らず、
機関への吸入空気量は主に一次絞り弁２０が設け
られた下部吸入空気通路３１を通るのでインジエ
クタ５のノズル５ａの先端付近の空気流速は高
く、かつ、アシストエア通路４６を通してアシス
トエアが流れるので燃料の微粒化及び平滑化はよ
くなり、多気筒機関に応用した場合に各機関への
混合気の分配特性は改善される。

機関への吸入空気量が増大すれば、ベンチユリ
部２３の負圧が高まるのでダイヤフラム装置７が
作動し、二次絞り弁２１を開くので吸入抵抗は大
きくならず機関は十分な出力を発生する。

機関の運転中、バイパス通路２２と上部吸入空
気通路３４との空気の分流比は一定であるので、
熱式空気流量計６の発熱体の電気信号に応じてイ
ンジエクタ５の開閉時間を制御すれば生成される
混合気の空燃比は他の条件（例えば空気の温度、
密度）が同一であれば一定になる。ところが、自
動車用の機関の如く、使用される雰囲気温度が著
しく変化するものにあつては、空気温度による補
正を行わないと空燃比を所望の値に制御できなく
なるので、バイパス通路２２にサーミスタ３８を
配設してサーミスタ３８の信号により熱式空気流
量計６の発熱体の信号を補正する。

温度補正のためのサーミスタ３８は熱式空気流
量計６の発熱体の上流側あるいはエアクリーナ８
内に設けてもよいが、第２図の実施例の如くバイ
パス通路２２に設けることによりバツクフアイヤ
時の高温ガスから保護することができる。

すなわち、熱式空気流量計６の発熱体を上部吸
入空気通路３４から分けて設けたバイパス通路２
２に設けた目的は機関のバツクフアイヤから熱式
空気流量計６の発熱体を保護することにある。第
２図のようにバイパス通路２２を構成すればバツ
クフアイヤ時に下方から上方に向つて流れる高温
高圧のガスはバイパス通路２２側に侵入する量が
極めて少なく、熱式空気流量計６の発熱体、サー
ミスタ３８の特性を悪化させない程度に抑えるこ
とができる。特にバイパス通路２２の出口を上部
吸入空気通路３４の内周壁面に沿つた環状溝とす
ることによりその効果は更に良くなる。

インジエクタ５のノズル５ａは下部吸入空気通
路３１の壁面よりやや突出し、しかも斜下向きに
突出しているため、インジエクタ５より噴射され
た燃料は空気流に乗りやすくなる。したがつて、
インジエクタを水平方向に配設したものに比べて
対向壁面に燃料が付着する量が少なくなり、壁面
付着によるアイドル運転の不安定という問題は大
幅に改善された。

また、ノズル５ａが壁面より突出していること
によりノズル５ａの内壁に付着した燃料が滴状に
なつていても空気流速の速い位置で空気と混合す
るので、滴状のまま機関に供給される確率は小さ
くなつてアイドル運転の安定化に貢献している。

このように、この発明では熱式流量計６を有す
る組立体１００と、絞り弁２０，２１を有する組
立体２００を相互に密着して一体化している点に
特徴がある。

尚、吸入空気量測定組立体１００と吸入空気量
調整組立体２００の接合面にはフランジが形成さ
れ、公知のボルト締め等によつて一体的に固定さ
れる。また、吸気管２と吸入空気量調整組立体２
００の接合面も同様にフランジが形成され公知の
ボルト締め等によつて一体的に固定されるもので
ある。ここで、吸気管２は鋳型で製作され内燃機
関１にボルト等によつて締め付け固定されてお
り、これは従来の装置と同様である。

第３図の実施例は一次絞り弁と空気弁との組み
合わせにより全開低速時の特性を改善したもの
で、負圧制御弁６０は絞り弁２０の下流側の下部
吸入空気通路５８に設けられていて、この負圧制
御弁６０はレバー６１、ロツド６２を介して負圧
装置６３のダイヤフラム６４に連結されている。
尚、この構成は第１図に示されているものであ
る。

そして、ダイヤフラム６４の両側には負圧室６
５，６６が形成されており、それぞれの負圧室は
負圧通路６７，６８により負圧制御弁６０の下流
及び上流の圧力が導入される。また、ダイヤフラ
ム６４はばね６９により常時左向きの押圧力が与
えられており、負圧制御弁６０の上、下流間の圧
力差が所定に達するまでは負圧制御弁６０は図示
の閉じ状態を保つている。負圧制御弁６０は、ダ
イヤフラム６４が左方向に最大に変化した状態で
も下部吸入空気通路５８内に負圧制御弁６０の
上、下流間の圧力差が所定の値になるような可変
絞り７０を与えていることになる。

機関の吸入空気量の多い運転領域では負圧制御
弁６０の上、下流の圧力差が大きいためにダイヤ
フラム６４の左右の圧力差によりダイヤフラム６
４は右方に変位して、ロツド６２を介して負圧制
御弁６０を開き方向に変位させる。反対に吸入空
気量の少ない領域では負圧制御弁６０の上、下の
圧力差は小さいので、負圧制御弁６０は閉じ方向
に変位する。したがつて、機関の吸入空気量が少
なくとも可変絞り７０の部分の流速は高くなるの
で、燃料の微粒化並びに各気筒への混合気の分配
特性は良くなる。

第４図の実施例は、熱式空気流量計６の発熱体
を設けたバイパス通路２２の出口を上部吸入空気
通路３４に対して内周面に一定の間隔で設けた多
数の小孔７３で形成したもので、バイパス通路２
２の出口を形成するためのスペーサ７４の保持を
容易にしたものである。

すなわち第２図ないし第３図に示す実施例で
は、バイパス通路２２の出口はスペーサ７４の上
端と上部吸入空気通路３４の内周壁面との間に形
成されているが、このものではスペーサ７４を圧
入したときバイパス通路２２の出口面積が各製品
間でばらつかないようにするための配慮が必要で
ある。ところが第４図の実施例では、スペーサ７
４をその上端が上部吸入空気通路３４の内周壁面
の段部に達するまで圧入すれば出口面積は小孔７
３の合計面積で決まるので、製品間のばらつきが
少ない装置が提供できる。尚、小孔７３は円形の
ものの他にスリツト状のものであつてもよく、場
合によつてはスペーサの上端から下方に延びる切
欠状のものであつてもよい。この実施例では機関
のバツクフアイヤに対する熱式空気流量計６の発
熱体の保護という効果は先に述べた実施例のもの
とほぼ同じである。

尚、第４図の実施例ではバイパス通路２２のオ
リフイス３７をバイパスするように調整用通路７
５を設け、この調整用通路７５に調整ジエツト７
６を設けている。そして、調整ジエツト７６を変
えることによりオリフイス３７の流路断面積を実
質的に調整したと同じ効果を得ようとするもので
あり、このようなやり方でのオリフイス３７の調
整は量産する場合には有利である。第４図では調
整ジエツト７６は固定ジエツトを例示している
が、外部からの調整可能な可変ジエツトにすれば
更に量産時の調整作業は容易になる。

第５図及び第６図の実施例は、空気流量を検知
するための熱式空気流量計６の発熱体を上部吸入
空気通路３４のベンチユリ部２３の中央に配置し
た管体８２内に配置し、しかも、機関のバツクフ
アイヤ時の高温高圧のガスから熱式空気流量計６
の発熱体を保護するために、管体８２の下方に断
面三角形のそらせ部材８６を配置したものであ
る。

そして、熱式空気流量計６の発熱体を上部吸入
空気通路３４の中央に配置すれば、バイパス通路
２２に設けたものに比べて分流比の変動などに基
因する誤差が少なくなる利点があるが、このよう
な配置はエンジンのバツクフアイヤ発生の際、熱
式空気流量計６の発熱体が高温高圧のガスにさら
されるため、発熱体の寿命が短くなつたり、特性
が変化して測定の精度が悪くなるという問題があ
つた。この実施例では、管体８２の下方に管体の
内径にほぼ等しい断面三角形のそらせ部材８６を
断面三角形の底辺が下側になるようにして水平に
設けたものである。このそらせ部材８６は機関の
運転中は管体８２を通つた空気が流線の乱れが少
なく下方に向つて流れるように底辺に比べて他の
二辺が十分長い二等辺三角形をなしており、バツ
クフアイヤが生じたときには第６図に矢印で示す
ように、管体８２内に侵入する高温高圧のガスが
少なくなるような機能を有している。

第１図にもどつてバイパス通路２２にはオリフ
イス１３６が設けられている。またバツクフアイ
ヤ時の高温高圧ガスから圧力センサ１３５、熱式
空気流量計６の発熱体を保護するため安全弁１３
１が設けられている。

排気管３の途中には触媒コンバータ１３８、マ
フラー１３９が設けられている。

吸気管２はそのまわりの一部を冷却水、あるい
は排気加熱板１３２によつて排気で加熱して燃料
の気化を促進する。

絞り弁２０の上流と下流に入口、出口を有する
空気通路１３７の途中に負圧調整装置１６０で調
整された負圧によつて駆動される制御弁１３３を
設け、フアストアイドル、減速時などのエンジン
１に供給される空気量を制御する。

また排気還流通路１３４を設け、この排気還流
通路１３４に排気環流制御弁１４０を介して、排
気ガスを吸気管２に戻す。

インジエクタ５は燃料通路１４２内に蒸気泡、
空気泡が停滞しないように斜めに取り付けられ、
戻り燃料用の配管１８を通つて上述の泡が燃料タ
ンク１３の方へ逃げるように構成されている。具
体的にはインジエクタ５内の燃料通路は水平から
30゜程度の傾斜をもたせることができる。

熱式空気流量計６の発熱体はゴムなどの振動減
衰手段１４３を介してスロツトルチヤンバ４に取
り付けることができる。

以上において、第１図のシステムでは排気還流
の機能及びブローバイガスを機関に吸込ませるた
めの機能を備えるが、これらの機能を付加した場
合、排気ガスやブローバイガスが熱式空気流量計
６の発熱体の特性に悪影響を与えないようにしな
ければならない。

従来ブローバイガスは機関のクランク室からエ
アクリーナ８内に導かれていたが、このような構
成ではブローバイガスが熱式空気流量計６の発熱
体に接することにより、発熱体６の表面にタール
分が付着して特性の劣化をきたす恐れがある。

本実施例では、ブローバイガス通路１４１と排
気還流通路１３４の出口側を一本にしてフアスト
アイドルのための空気通路１３７の入口１７０に
連通させ、更にこの入口１７０は絞り弁２０のや
や上流寄りに開口しており、熱式空気流量計６の
発熱体などが配設されたバイパス通路２２より下
流側の離れた位置にあるため、ブローバイガスあ
るいは排気ガスが熱式空気流量計６の発熱体に悪
影響を与えるのを防止することができる。

またこの実施例では入口１７０に３つの通路が
連通することになるので吸気通路への各通路の接
続が１個所で足りるようになつて構成を簡素化で
きる利点がある。しかし、排気還流通路１３４と
フアストアイドル用の空気通路１３７とは別々に
設けた方が混合気の分配特性から有利な場合が多
い。

そのような場合には第２図に示す実施例の如
く、フアストアイドル用の空気通路４２とは別に
排気還流通路及びブローバイガス通路の開口１８
０を設ける。すなわち、開口１８０は熱式流量計
６と絞り弁２０の間に開口している。

この場合もブローバイガスあるいは排気ガスが
熱式空気流量計６の発熱体に悪影響を与えるのを
防止することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば吸入空気量
測定組立体と吸入空気量調整組立体とを相互に密
着して一体化したため、吸入空気量の変化に早く
応答することができる。余分なエンジンルームの
空間を必要としない、測定部と調整部を同時に検
査でき、総合的に検査時間、検査精度を上げるこ
とができる。

また、一体化したことによつて気柱振動の振幅
が最大となる「腹」の位置から離れた所に空気流
量計が設けられるので気柱振動による信号雑音が
少なくなるという独特の効果を奏する。

更にブローバイガスが熱式空気流量計と絞り弁
との間に供給されるので熱式流量計の発熱体の表
面にタール分が付着して特性の劣化をきたす恐れ
が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される内燃機関の制御装
置のシステム図、第２図ないし第６図は本発明の
実施例を示す断面図である。 １……内燃機関、４……スロツトルチヤンバ、
５……インジエクタ、６……熱式空気流量計、７
……ダイヤフラム装置、９……点火プラグ、１１
……制御回路、１４……燃料ポンプ、２０……一
次絞り弁、２１……二次絞り弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 内燃機関１に吸入される吸入空気が流れ
   る上部吸入空気通路３４および前記上部吸入空
   気通路３４内に配置され吸入空気の量を測定す
   る熱式空気流量計６を有する吸入空気量測定組
   立体１００； (b) 前記吸入空気量測定組立体１００とは別に構
   成され前記上部吸入空気通路３４から流れ出る
   吸入空気が流入する下部吸入空気通路３１，３
   ２および前記下部吸入空気通路３１，３２内に
   配置された吸入空気の量を調整する絞り弁２
   ０，２１を有し、しかも前記吸入空気量測定組
   立体と相互に密着して一体化された吸入空気量
   調整組立体２００； (c) 前記吸入空気量測定組立体１００の前記熱式
   空気流量計６と前記吸入空気量調整組立体２０
   ０の前記絞り弁２０，２１との間に開口された
   ブローバイガス流入孔１８０； (d) 前記吸入空気量調整組立体２００とは別に構
   成されて前記内燃機関の燃焼室に接続され前記
   下部吸入空気通路３１，３２から流れ出る吸入
   空気を前記内燃機関１の燃焼室へ送り、しかも
   前記吸入空気量調整組立体２００と相互に密着
   して一体化された吸気管２ とより構成されたことを特徴とする内燃機関の吸
   入空気供給装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸入
   空気供給装置において、前記吸入空気量測定組立
   体１００の前記熱式流量計６は前記上部吸入空気
   通路３４に設けられた吸入空気の一部が流れるバ
   イパス通路２２内に配置されていることを特徴と
   する内燃機関の吸入空気供給装置。