JPH0255872A - エンジンの吸気流量制御装置 - 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］ 本発明はエンジンの吸気流量制御装置に関し、絞り弁を
備えたエンジンの吸気通路を形成する筐体に穿設され、
全閉状態にある前記絞り弁の外周縁と相対する位置にお
いて前記吸気通路の内周面に開口する円筒状の孔に、内
端面に凹部が形成されたピストンを配置し、該ピストン
の回動によって、絞り弁低開度時に、前記ピストンの内
端面と前記絞り弁の外周縁との間に形成される吸気流路
断面積を変化させて、吸気流量を制御することができる
吸気通路の構成に関する。

［従来技術］ 自動車用エンジンのアイドリング運転時における回転速
度制御のための吸気流量制御装置には従来次の構成のも
のがある。

（１）　制御回路にエンジンの実際の回転速度信号を入
力し、設定回転速度と比較して該制御回路が出力する信
号によってアクチュエータを動作させて、絞り弁の開度
を制御するもの、第１２図において符号１が吸気通路、
２が絞り弁、３が絞り弁の回動軸、４がアクチュエータ
、５が進退動する、前記アクチュエータのロッド、６は
絞り弁の回動軸３に固定されたレバーで、ロッド５の進
退勤を受けて絞り弁２を開閉させる。絞り弁２の開閉に
よってアイドリング回転速度を制御す構成は特開昭６３
−２７５３５号、特開昭５６−２０７３０号、特開昭５
１−２８３４号、特開昭５７−１８２４０号、実開昭５
８−５９３４号の各公報に開示されている。

（２）　吸気の流量制御を絞り弁２の開度制御によらな
いで、制御回路にエンジンの実際の回転速度信号を入力
し、設定回転速度と比較して該制御回路が出力する信号
によって、吸気通路１の、絞り弁２の上流側と下流側と
を結ぶバイパス吸気通路を流れる吸気Ａｍを制御する方
式のものがあり、例えば第１３図において、符号１が吸
気通路。

２が絞り弁、７がバイパス吸気通路であって、該バイパ
ス吸気通路７を流れる吸気流量が、アクチュエータ４に
よって開閉制御される吸気流量制御弁８によって制御さ
れる構成（実開昭５８−９９４８号）、第１４図に示す
様に、バイパス吸気通路７を流れる吸気の流量が、負圧
で動作する弁９で制御され、該弁９を動作させる負圧室
１０の負圧がアクチュエータ４に従動する弁１１によっ
て制御される構成（特開昭４９−４０８８６号）のもの
などがある［発明が解決しようとする課題］ アクチュエータ４のロッド５の進退勤によって絞り弁２
の開度を制御する第１２図の構成では、アイドリング回
転速度を設定回転速度に制御する機能のほかに、低温始
動時のファーストアイドル運転時、暖機運転時などの吸
気流量をも制御する機能を持たせであるので、アクチュ
エータ４または、制御回路の誤動作によって、絞り弁が
必要以上に開き、吸気流量が大幅に増大して車両の暴走
を起こす危険がある。また、エンジンがアイドリング運
転をしているときには、アクセルの動きによって絞り弁
２を回動させるケーブルに多少の緩みが与えられていて
も、アクチュエータの動作による絞り弁２の開閉に伴っ
てアクセルペダルが動くから、車両が暴走を起こすので
はないかと言う不安を運転者に与える。

一方第１３図または、第１４図に示す絞り弁２の上流側
と下流側とを結ぶバイパス吸気通路７を流れる吸気の流
量を制御する方式のアイドル回転速度制御装置では、絞
り弁２の上流側と下流側との圧力差が一定の場合に、吸
気通路１を流れる吸気の流量は、絞り弁２の開度変化に
伴って第１５図に示す曲線のように変化する。第１５図
において、縦軸には吸気流量を、横軸には絞り弁開度を
とってあって１曲線ａは絞り弁２の外周縁と吸気、曲線
Ｃは両者を合計した吸気流量を示す。而してバイパス吸
気通路７を流れる、曲ｖＡｂで示す吸気の流量は、運転
者のアクセル操作とは、はぼ無関係に制御されるから、
ファーストアイドル、即ち暖機が未だ完了していない時
期における加減速の際、暖機運転完了後の運転感覚とは
異なった運転感覚を運転者に与えて不安要因となるのみ
ならず、若し、制御回路またはアクチュエータ４の誤動
作によって、バイパス吸気通路７を流れる吸気の流量、
即ち曲ｇｂで示す吸気流量が著しく増大したときは、曲
線Ｃで示される合計の吸気流量も増大して、車両暴走の
恐れがある。また、第１３図、第１４図で示す構成では
バイパス吸気通路７を特に設ける必要があるので構造が
複雑となって製作コスト上不利である。　従って、アイ
ドリング運転時の様に、小流量の吸気流量を制御するも
のとしては、径が大き過ぎる絞り弁２であって。

かつ、アクセルペダルと連動する絞り弁２を使用した第
１２図の構成のアイドリング制御装置とは違って、車両
の暴走の恐れが無く、また車両暴走の不安感を運転者に
与えることが無く、更に、第１３図または第１４図に示
す構成のように、構造が複雑となり、かつ暖機完了前の
加減速の際に不安感を与え、或は車両暴走の恐れがある
、バイパス吸気通路７の吸気流量を制御するものでもな
く、絞り弁２の開度を制御する代わりに、絞り弁２の外
周縁と相対する吸気通路１の内壁面の一部に形状変化を
与える手段によって、絞り弁２が小開度時の吸気流量を
制御し、第１６図に示す様に。

絞り弁２がアイドリング運転時の開度から開度を増すの
に伴って、前記手段によって制御される吸気流量が減少
し、絞り弁２が一定開度以上になるとゼロとなって、吸
気通路１を流れる吸気の全流量には影響を及ぼさない絞
り弁小開度時の流量制御装置を構成して吸気流量を制御
し、アイドル回転速度制御、始動時のファーストアイド
ル回転速度制御のみならず、ダッシュポット機能制御。

０２センサを使用する、いわゆるフィードバック空燃比
制御などをも行わせる事が出来る吸気流量制御装置を得
る事が、本発明の課題である。尚、第１６図において、
各曲線に付しである符号のうち、ａ及びＣは第１５図の
場合と同一の内容を示し、ｄは吸気通路１の内壁面の一
部の形状変化によって制御される吸気流量を示す。第１
６図については、本発明の詳細な説明の後で更に言及す
る。

［課題を解決するための手段］ 絞り弁２を備えたエンジンの吸気通路を形成する筐体に
、全閉状態にある前記絞り弁の外周縁と相対して、前記
吸気通路の内周面に開口する円筒状の孔を穿設し、該円
筒状の孔に、内端面に凹部が形成され、アクチュエータ
の動作によって回動するピストンを配置して、該ピスト
ンの内端面と前記絞り弁２の外周縁との間に、前記ピス
トンの回動によって通路断面積が変化する。絞り弁低開
度のエンジン運転時における吸気流路を形成させ、エン
ジン運転パラメータを入力する制御回路の出力信号によ
って、前記アクチュエータを動作させ、前記ピストンを
回動させる構成とする。

［作用］ 絞り弁２が低開度のときの吸気流量制御がピストンの回
動によって行われ、アクセルと機械的に連動する絞り弁
２は回動しないから、アイドル回転速度制御、戎はファ
ーストアイドル回転速度制御の際に、アクセルが動くこ
とが無く、運転者に不安を与える事無くアイドル回転速
度、ファーストアイドル回転速度が制御される。

ピストンの回動によって制御される吸気流量範囲は、ピ
ストンの径によって制限されるから、アクチュエータま
たは制御回路の誤動作によって車両の暴走を起こす恐れ
がない。

ピストンの回動が吸気流量に影響を与える絞り弁２の開
度範囲は、絞り弁２の外周縁がピストンの内端面、即ち
円筒状の孔の開口部と相対する開度範囲に限定され、そ
れ以上の開度、例えば２０度以上ではピストンの回動は
吸気流量に全く影響を与えないから、暖機完′了前であ
るか暖機完了後であるかによって、加減速の際の運転感
覚に、不安を伴う変化を生じない。

［実施例］ 第１図は本発明の、エンジンの吸気流量制御装置の実施
例の断面図で、符号１が吸気通路。

２が絞り弁、３が絞り弁２の回動軸、４がアクチュエー
タで、第１図の実施例では回動するモータ（以後単にモ
ータ４と称す）、１２は前記吸気通路１が形成されてい
る筐体、１３は前記筺体１２に穿設され、全閉位置にあ
る前記絞り弁２の外周縁と相対して前記吸気通路１の内
周面に開口する円筒状の孔、１４はピストンで、前記円
筒状の孔１３内に回動自在に配置され、前記モータ４の
回動軸４−１と共に回動する。４−２はモータ４の回転
角度センサである。前記ピストン・１４の内端面には凹
部が形成されていて、前記絞り弁２の開度が小さいとき
に、該ピストン１４の回動によって、絞り弁２の外周縁
との間に形成される吸気の流路断面積を変化させること
ができる。第１図の実施例においては、ピストン１４の
内端面には半月形状の凹部が形成されている。第２図は
第１図のＵ−１１断面矢視図であって、ピストン１４の
回動によって、流路断面積が変化する状況を示している
。第１図において矢印１５の方向に吸気が流れるものと
すれば、（ａ）では流入側（絞り弁２の上流側）が開い
ていても、流出側（絞り弁２の下流側）は閉じられてい
るから、吸気流量は最小となる（流量ゼロを含む）　、
　（ａｌの状態から矢印１６方向にピストン１４が回動
して（ｂ）の状態となると。

絞り弁２の下流側が開いて吸気通路１の、絞り弁２の上
流側から円筒状の孔１３内に流入した吸気が、絞り弁２
の下流側で吸気通路１に流出して。

吸気流量が増加する。（ｂ）の状態から更に矢印１６方
向にピストン１４が回動すると（Ｃ１の状態となって、
吸気流量が最大となる。従ってモータ４の回動軸４−１
の回動制御を行えばピストン１４の回動によって絞り弁
２が全閉時、または小開度時の吸気流量を制御して、ア
イドル回転速度或はファーストアイドル回転速度の制御
を行うことができる。絞り弁２が全閉または小開度の時
に吸気流量を制御するための、絞り弁２の外周縁と、ピ
ストン１４の内端面凹部との関係位置は必ずしも第２図
に示す関係位置に限定されず、第３図の様にすることも
出来る。即ち、第３図では吸気流量が最小となるｔａ＋
では絞り弁２の上流側が閉じられ、この状態から矢印１
６方向にピストン１４が回動して［ｂｌの状態を経てｔ
ｃ＋の状態で吸気流量が最大となる。ピストン１４の内
端面の凹部の形状は、第１図の実施例に示した半月形状
に限定されるものではなく、凹部形状の選択によって、
ピストン１４の回動角度に対する吸気流量の特性を異な
ったものとすることが出来、第４図に例示する内端面の
凹部形状を実験的に定めることが出来る。凹部の形状と
、ピストン１４の回動角度に伴う有効開口面積（或は、
絞り弁２の上流側と下流側との圧力差が一定と仮定した
ときの吸気流量）との関係を例示すると、第５図は、凹
部が第４図のｆａ）で示す形状の場合の、ピストン１４
の回動角度と有効開口面積との関係を示し、横軸にピス
トン１４の回動角度θを、縦軸に有効開口面積の最大有
効開口面積（９０度回動したときの有効開口面積）に対
する比率（パーセント）をとってあって、この値はピス
トン１４の軸方向の凹部の深さが、円筒状の孔１３の径
に対して十分深い場合には、ピストン１４の回動角度に
比例する。但し、第４図の（ａ）で示す形状の凹部は、
本発明の詳細な説明するために便宜上単純化した形状で
あって、アイドル回転速度を精度良く制御すためには、
ピストン１４の回動角度がノＪｓさいときの、回動角度
の変化に対する有効開口面積の変化が小さくなければな
らない。第４図において、（ｂｌ　ＦＣｌ　（ｅｌ　（
ｆ＋で示す凹部の形状は、凹部の深さを制限することに
よって、回動角度の変化に対する有効開口面積の変化を
小さくしたものであり、（ｄｌ　（ｇｌ　Ｑ−１＋は凹
部の深さを一定として、その断面形状によって、ピスト
ン１４の回動角度が小さいときの、有効開口面積の変化
率を小さくしたものである。第６図は凹部の形状が第４
図の村の場合のピストン１４の回動角度と有効開口面積
との関係を定性的に示す図である。第７図に見るピスト
ン１４が回動角度Ｏの位置から矢印１６方向に回動して
第８図に示す位置となるまでの間は回動角度の増加と共
に、絞り弁２の下流側となる凹部を形成する曲面１４−
１の断面曲線の弦の長さが次第に大きくなるから回動角
度の増加に伴う有効開口面積の増加率は、回動角度が大
きくなるのに伴って次第に大きくなり、第８図の状態か
ら矢印１６方向に回動するときは、回動角度と開口面積
とは比例するから、回動角度と有効開口面積との関係は
、第６図に示す曲線となる。この発明は吸気流量を制御
するための、吸気通路の構成に関するものであって、エ
ンジン冷機時のファーストアイドル回転速度、及び暖機
完了後のアイドル回転速度を制御する機能のほか、空燃
比のフィードバック制御を行う機能、減速時のダッシュ
ポットとしての機能をも与えることが出来るものである
が、ファーストアイドル回転速度およびアイドル回転速
度の制御についてのみを例にとって、以下作用を説明す
る。第９図は本発明の吸気流量制御装置とエンジンとの
接続関係を示し、符号１が吸気通路、２が絞り弁、３が
絞り弁２の回動軸、４が吸気流量制御装置を制御するモ
ータであることは、第１図の場合と同様であって、１７
はエンジン、１８は制御回路で、該制御回路１８は、エ
ンジン回転速度センサ１９の出力信号、エンジン温度セ
ンサ２ｏの出力信号、始動モータ２１のオン、オフ信号
、ニアコンディショナ２２のオン、オフ信号、絞り弁２
の開度センサ２３の信号、モータ４の回転角度センサ２
４の信号、および車両変速機２５が中立位置にあるかど
うかの信号などを入力して、モータ４への邪動信号を出
力する。

第１０図および第１１図に示すフローチャートによって
、モータ４の動作を説明する。

例えばエンジン回転速度センサ１９或はエンジン温度セ
ンサ２０の信号によって、エンジン１７が、既に運転さ
れているかどうかを判定（ステップ２６）、エンジン１
７が既に運転中と判定されればステップ２７へ、運転中
でなければステップ２８に進む、ステップ２７ではエン
ジン温度が暖機完了状態にあるかを判定し、ステップ２
８では始動モータ２１のオンまたはオフの信号によって
、エンジンを始動する操作が行われているかどうかを判
定し、エンジンが始動されるときは、暖機運転期間、モ
ータ４によってファーストアイドル回転速度が制御され
るが、これについては後述する。ステップ２８でエンジ
ン１７の始動操作が行われていないと判定されればモー
タ４は動作しない。ステップ２７においてエンジン１７
の温度が暖機を完了した状態にあると判定したときはス
テップ２９に進み、車両の変速機２５のレバーが中立に
あると判定されればステップ３０に進み、絞り弁２の開
度センサ２３の信号によって絞り弁２がアイドリング開
度にあると判定されれば第１１図に示すアイドル回転速
度制御ルーチンに移行する。ステップ２９で車両の変速
機２５のレバーが中立位置にないと判定され、ステップ
３０で絞り弁２の開度がアイドリング開度にないと判定
されたときは、別の制御、即ち空燃比のフィードバック
制御、或は減速時のダッシュポットとしての制御が行わ
れるが説明は省略する。ステップ２８でエンジが始動と
判定されるとステップ３１に進んで、エンジン１７の温
度センサ２０の信号に対応してモータ４への出力信号が
テーブル・ルックアップされステップ３２に進んで、出
力信号によってモータ４を回転する。ステップ３３に進
んでモータ４が必要量回転したかどうかが、モータ４の
回転角度センサ２４の信号によって判定され、必要量回
転したものと判定されると、ステップ３４に進んでモー
タ４が停止してスタートに戻り、必要量回転していない
と判定するとステップ３５に・進んで更に回転してステ
ップ３３に戻る。尚、前述したステップ２７においてエ
ンジン１７の温度が暖機完了状態にないと判定されたと
きにはステップ３１に移行して、暖機運転期間における
ファーストアイドル回転速度の制御が行われる。

次に、アイドル回転速度制御ルーチンを第１１図によっ
て説明する０図中、Ｎａはエンジン１７の実際の回転速
度を、Ｎｓはエンジン１７の目標回転速度を、Ｎｐはエ
ンジン１７の目標回転速度の許容訊差（±）を、Ｎｅは
エンジンの目標回転速度Ｎｓと実際の回転速度Ｎａとの
差、即ちＮｓ−Ｎａを、Ａはエンジン回転速度が許容範
囲からどれだけ外れているかを示す。ステップ３６にお
いてはエンジン１７の目標回転速度と実際の回転速度と
の差が許容範囲内にあるかどうかを判定し。

許容範囲内にあれば、ステップ３７に進んでモータ４は
回転せず、許容範囲外にあれば、ステップ３８に進んで
エンジンの目標回転速度の許容範囲から外れている量、
即ちＡの値からモータ４を回転させるべき量ｎをテーブ
ル・ルックアップする、ｎはＡの関数ｆ　（Ａ）として
求められる。　次にステップ３９に進んでエンジン１７
の実際の回転速度Ｎａが目標回転速度Ｎｓよりも大きい
か小さいかを判定し、実際の回転速度Ｎａが目標の回転
速度Ｎｓよりも小さければ（Ｎｅ＝Ｎｓ−Ｎａ〉０）ス
テップ４ｏに進んでモータ４がｎ回転正回転しく吸気流
量を増す方向にピストン１４を回転させるモータ回転を
正回転とする）、ステップ４１に進んでｎ回転正回転し
たことが確認されると、ステップ４２に進んでモータが
回転を停止してスタートに戻り、ステップ４１で回転が
不十分と判定されるとステップ４３に進んで、更に回転
してステップ４１に戻る。一方、ステップ３９でエンジ
ン１７の実際の回転速度Ｎａが目標回転速度Ｎｓよりも
大きい（Ｎｅ＜Ｏ）と判定されるとスップ４４に進んで
モータはｎ回転逆回転してステップ４５に進み、ｎ回転
逆回転したものと判定されるとスップ４６に進んでモー
タが回転を停止してスタートに戻り、ステップ４５で回
転が不十分と判定されるとステップ４７に進んで、更に
逆方向に回転してステップ４５に戻る。第１６図に戻っ
て、第１図の実施例の構成において、絞り弁２の外周縁
が、ピストン１４が配置されている円筒状の孔１３の下
端位置まで（第１図に破線で示す）、絞り弁２が開くと
、ピストンの内端面と絞り弁２の外周縁とからなる通路
構成が消滅し、吸気通路１を流れる吸気の流量の制御は
、専ら吸気通路１の内周面と絞り弁２とによって行われ
る様になる。横軸上のＰ点はピストンの回動が吸気流量
に影響を与えない絞り弁２の最小開度位置を示す、従っ
て制御回路１８またはモータ（一般的表現としてはアク
チュエータ）４の誤動作によって、ピストン１４の内端
面の凹部の位置が有効開口面積最大位置のままとなって
も、Ｐ点で示す開度以上では曲線Ｃは曲１１．ａと一致
し、即ち合計の吸気流量は、絞り弁２のみによって制御
される吸気流量と一致し、車両の暴走を起こす恐れがな
い。

Ｐで示す絞り弁２の開度は、吸気通路１の径が５０粍、
ピストン１４の外径、従って円筒状の孔１３の径が１０
粍、絞り弁２の削り角度が１０゜の組合せの場合、アイ
ドリング開度（第１６図中に○で示す）からほぼ１５°
開いた角度となる。

［発明の効果］ 絞り弁２が小開度または全閉となっているときに、内端
面が絞り弁２の外周縁と相対する吸気通路１の内壁面の
一部を形成するピストンの回動によって吸気流量を制御
できる構成であって、（１）吸気流量が制御される範囲
が回動するピストンの径によって限定されるから、アイ
ドル回転速度、ファーストアイドル回転速度を絞り弁の
開度によって制御する場合のように、アクチュエータま
たは制御回路の誤動作によって、吸気流量が大幅に増加
して、車両の暴走を起こす恐れがない（２）アイドル回
転速度、ファーストアイドル回転速度が絞り弁によって
制御される場合の様に。

アイドル回転速度、ファーストアイドル回転速度の制御
によってアクセルが動かされることがなく、運転者に不
安感を与えない。

（３）ピストンの回動が吸気流量に影響を与える範囲が
、絞り弁の小開度範囲に限定されているから、加減速の
際の運転感覚が、暖機完了後と暖機完了前とで著しく異
なることが無く、運転者に不安を与えることが無く、か
つ、車両暴走の恐れもない。（バイパス吸気通路を通る
吸気の流量を制御する場合との比較）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図の（ａ
ｌ　（ｂｌ　（Ｃ１及び第３図のｆａｔ　（ｂｌ　（Ｃ
１は第１図の■−ｎ断面矢視であって内端面に半月形状
の凹部を有するピストンの回動によって変化する流路断
面形状を示す図、第４図はピストンの内端面の形状例を
示す斜視図、第５図は内端面に半月形状の凹部を有する
ピストンの回動角度と有効開口面積との関係を示す図、
第６図は第４同市）に示す形状の凹部を有するピストン
の回動角度と有効開口面積との関係を示す図、第７図お
よび第８図は内端面に第４図（ｈｌの形状の凹部を有す
るピストンの回動経過を示す図、第９図は本発明のエン
ジンの吸気流量制御装置をエンジンに使用したときの接
続関係を示す図、第１０図、第１１図はモータ（アクチ
ュエータ）の動作経過を示すフローチャート、’；ｉ’
ｒ　１２図、第１３図および第１４図は、アイドル回転
制御装置の従来構成を示す図、第１５図はバイパス吸気
流量を制御する従来構成のアイドル回転速度制御装置の
吸気流量と全吸気流量との関係を示す図、第１６図は本
発明にかかる、絞り弁小開度時のピストンの回転による
吸気流量制御と全゛吸気流量との関係を示す図である。 符号の説明： １・・・吸気通路、　２・・・絞り弁、３・・・絞り弁
の回動軸、 ４・・・モータ（アクチュエータ）、 ４−１・・・モータの回動軸、　１２・・・筐体。 １３・・・円筒状の孔、１４・・・ピストン。 出願人　ミクニ・マキノ工業株式会社 箒 塾 り 図 第 ど 圀 第 関 竿δ図 ’ｆｆ−＊ 図 夕５ 条 圓 ÷１０目 牟 ／３ 図 箒 ！″′ｙ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絞り弁（２）を備えた、エンジンの吸気通路（１）を形
   成する筐体（１２）に、全閉状態にある前記絞り弁（２
   ）の外周縁と相対して、前記吸気通路（１）の内周面に
   開口する円筒状の孔（１３）を穿設し、該円筒状の孔（
   １３）に、内端面に凹部が形成され、アクチュエータ（
   ４）の動作によって回動するピストン（１４）を配置し
   て、該ピストン（１４）の内端面と前記絞り弁（２）の
   外周縁との間に前記ピストン（１４）の回動によって通
   路断面積が変化する、絞り弁低開度のエンジン運転時に
   おける吸気流路を形成させ、エンジン運転パラメータを
   入力する制御回路（１８）の出力信号によって、前記ア
   クチュエータ（４）を動作させ、前記ピストン（１４）
   を回動させるエンジンの吸気流量制御装置。