JPH033931A

JPH033931A - エンジンのスロットル弁制御手段

Info

Publication number: JPH033931A
Application number: JP1140057A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Mamiya; 清孝間宮; Tomomi Watanabe; 友巳渡辺
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-10

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）本願発明は、吸気通路に吸気流通方向に前後して二つの
スロットルバルブを備えたエンジンのスロットル弁制御
手段に関するものである。

（従来の技術）従来より自動車用エンジン、特に多気筒エンジンにおい
ては、エンジンのレスポンスの向上を図るためにはより
燃焼室に近い位置で吸入空気債を調整した方が良いとの
観点から、サーノタンクの上流側と下流側とにそれぞれ
スロットルバルブを設けることが試みられている（例え
ば、本出願人の先顎にかかる特願昭６１−１７１９９３
号参照）（発明が解決しようとする課題）ところで、一般にエンジンにおいては、吸気弁と排気弁
の開弁期間はオーバラップしている。このため、このオ
ーバラップ期間中においては、排気遣路側の排気ガスが
吸気通路側に逆流し、結果的に内部ＥＧＲ（排気通路側
から直接燃焼室に導入される排気ガス）が増加すること
になる。

ところが、エンジンの低負荷域においては、吸入空気量
自体が少ないため、内部ＥＧＲが多くなると燃焼性が悪
化し、延いてはレスポンス性能が低下することとなり好
ましくない。

また一方、エンジンの高負荷域は、吸入空気量が多く比
較的内部ＥＧＲが増加しても燃焼性自体は比較的良好に
維持される領域であるため、この領域においては燃焼性
よりも、エンジンのボンピングロスを軽減して燃費向上
を図ることを主眼においたエンジン制御が要求される。

このように、内部ＥＧＲに対する要求はエンジンの負荷
状態によって変化するものであり、従って、エンジン性
能のトータル的な向上を図るには、内部ＥＧＲのエンジ
ン負荷に対応した制御が必要となる。

しかるに、現在のところこのような観点から内部ＥＧＲ
を積極的に制御しようとする試みは何等なされておらず
、この点での技術開発が要請されている。

そこで、本願発明は、吸気通路に上下二つのスロットル
バルブを備えた吸気系の特徴を有効に利用することによ
り、吸気弁と排気弁の開弁期間のオーバラップに起因す
る内部ＥＧＲをエンジン負荷に対応して制御し、もって
低負荷域でのレスポンス性能の向上と高負荷域での燃費
性能の向上とを図り得るようにしたエンジンのスロット
ル弁制御手段を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段）本願発明では、かかる課題を解決するための具体的手段
として、（１）　　請求項１記載の発明では、エンジンの燃焼室
に連通ずる吸気通路に、吸気上流側に位置する上流側ス
ロットルバルブと下流側に位置する下流側スロットルバ
ルブとをそれぞれ設けたエンジンにおいて、上記上流側
スロットルバルブと下流側スロットルバルブとを、アク
セル操作に連動してバルブ開度の小さい低負荷運転域で
は上記下流側スロットルバルブの開度が上記上流側スロ
ットルバルブの開度よりも低開度となり、バルブ開度の
大きい高負荷運転域では上記上流側スロットルバルブの
開度が上記下流側スロットルバルブの開度よりも低開度
となる如く連係せしめたことを特徴とし、（２）請求項２記載の発明では、請求項！記載の発明に
おいて、上流側スロットルバルブを低負荷域において所
定開度に固定保持する如く構成したことを特徴としてい
る。

（作　用）本願発明では、かかる構成とすることによって次のよう
な作用が得られる。

（１）　　請求項１記載の発明においては、低負荷域で
は下流側スロットルバルブにより吸入空気量が制御され
、また高負荷域においては上流側スロットルバルブで吸
入空気量が制御される。

この場合、前回の吸気弁の閉弁時から今回の吸気弁の開
弁時までの間に吸気通路内はほぼ大気圧となっている。

また、低負荷域では排気ガスの圧力もほぼ大気圧となっ
ている。

このため、低負荷域において吸入空気量が下流側スロッ
トルバルブによって制御される場合には、吸・排気弁が
オーバラップしても吸気圧と排気圧とがほぼ均衡してい
るため、燃焼室への内部ＥＧＲの流入が可及的に抑制さ
れ燃焼性が良好に維持されることとなる。

一方、高負荷域において吸入空気量が上流側スロットル
バルブによって制御される場合には、該上流側スロット
ルバルブより下流側の吸気通路内の吸気圧は負圧となる
一方、排気圧は大気圧以上となっているところから、吸
・排気弁のオーバラップ時には燃焼室内に排気ガスが比
較的多量に流入する。このため、吸入行程においては、
燃焼室への全吸入空気量を一定とした場合には、オーバ
ラップ時に燃焼室内に導入される内部ＥＧＲ分だけ下流
側スロットルバルブにより絞られながら燃焼室内に導入
される空気量が減少し、それだけボンピングロスが減少
することとなる。

（２）請求項２記載の発明では、上記（１）の作用に加
えて、低負荷域では上流側スロー／　トルバルブが所定
開度に保持されているため、下流側スロットルバルブの
開作動にともない該下流側スロットルバルブを介して燃
焼室側に導入される空気量が増大してもその増大分を上
流側スロットルバルブを介して導入される吸気によって
補填し吸気圧をｔ〈気圧に保持することができ、低負荷
域における内部ＥＧＲの抑制作用を安定ならしめること
がで、きもことになる。５゜（発明の功県）従・って、本願発明のエンジンのスロットル弁制御手段
によれば、低負荷域では内部ＥＧＲを可及的に抑制して
燃焼性を良好に維持することができ、それだけエンジン
のレスポンス性能の向上を図ることか可能となり、また
、高負荷域では、内部ＥＧＲを積極的に導入してエンジ
ンのボンピングロスを可及的に低減せしめることにより
エンジンの燃費性能の向上を図ることができる、等の効
果が得られる。

（実施例）以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には、本願発明の実施例にかかるスロットル弁制
御手段を備えた自動車用４気筒エンジンｌの吸気系が示
されている。このエンジン１の各燃焼室２．２．・・に
は、それぞれ吸気弁（図示省略）により開閉される吸気
ボート３と排気弁（図示省略）により開閉される排気ボ
ート４が構成されている。そして、この各吸気ボート３
，３．・・は、それぞれ独立吸気通路５を介してサージ
タンク６に接続されている。また、このサージタンク６
の上流側には、その上流端が大気開放された吸気主通路
７が接続されている。

上記吸気主通路７には、弁軸ｌ冒こ支持された上流側ス
ロットルバルブ８が備えられている。また、上記各独立
吸気通路５．５．・・には、それぞれ下流側スロットル
バルブ９，９．・・が設けられている。この各下流側ス
ロットルバルブ９３９゜・は、共通の弁駆動軸１２によ
り連動して開閉弁される。そして、この上流側スロット
ルバルブ８と下流側スロットルバルブ９は、後述するリ
ンク機構２０によって相互に連結され所定の特性で連動
して開閉弁される。尚、第１図において符号１０は各独
立吸気通路５．５．・・に設けられたインジェクターで
ある。

上記リンク機構２０は、本願発明のスロットル弁制御手
段の主体を構成するものであって、第２図に示すように
、上記弁駆動Ｍ！２に相対回動可能に支持されるととし
にその円弧状の外周部にアクセルワイヤ３０が取り付け
られた回転板２１と、該回転板２１に近接対向する状態
で上記弁駆動軸１２に固着された第１レバ〜２Ｉと、上
記上流側スロットルバルブ８の弁軸１１に固着された第
２レバー２５と、その一端が上記第１レバー２２に枢支
ビン２６を介して連結される一方、その他端に設けた係
合ビン２７が上記第２レバー２５の係合長穴２８に遊動
可能に係合せしめられたリンクパー２４とを有している
（尚、この第２図は上流側スロットルバルブ全閉状態を
示している）。

そして、上記第ルバー２２は、スプリング（図示省略）
により常時矢印入方向（即ち、下流側スロットルバルブ
９の開弁方向）に付勢されている。また、このように下
流側スロットルバルブ９が全閉状態にある時、第２レバ
ー２５は、その付勢力向において上記回転板２１に取り
付けられたスト。

バー２３に係合することによってその開弁方向への回転
が規制されるようになっている。

さらに、下流側スロットルバルブ９が全開状態にある時
に、上記上流側スロットルバルブ８は所定開度（第３図
の開度α）だけ開いた位置に設定され、しかもこの状態
で第２レバー２５の係合長穴２８の下流側スロットルバ
ルブ９よりの端部２８ａに上記係合ビン２７が当接する
ように各部材の相対位置が設定されている。

このようなリンク構成とした場合における各スロットル
バルブ８．９の作動を第３図を併用して説明する。

この実施例では、第３図に示すように、エンジンの負荷
領域を、低負荷側から領域Ｉ、領域Ｊ及び領域■に分け
ており、この領域Ｉが特許請求の範囲中の低負荷域に該
当し、領域■と領域■とが特許請求の範囲中の高負荷域
に該当する。そして、上流側スロットルバルブ８は領域
■の終端（フルスロットル）で全開となり、下流側スロ
ットルバルブ９は領域■の終端で全開となるようにその
作動特性が設定される。

この作動特性を具体的に説明すると、第２図に示す状１
３（即ち、下流側スロットルバルブ９が全開とされ、上
流側スロットルバルブ８が初期開度αだけ開いている状
態）からアクセルワイヤー３０を引くと、先ず゛、回転
板２１が矢印入方向に回転し、該回転板２Ｉのストッパ
ー２３による第２レバ２５に対する規制作用が解除され
るため、下流側スロットルバルブ９が全開位置から開き
始める。この下流側スロットルバルブ８の開弁初期には
、リンクパー２４の係合ピン２７が第２レバ２５の係合
長穴２８内を遊動し該第２レバー２５とは非係合状態を
維持するため、該上流側スロットルバルブ８は初期開度
αのまま保持される。そして、アクセルワイヤー３０の
操作量が点Ｐ（第３図参照）に達した時点で上流側スロ
ットルバルブ８と下流側スロットルバルブ９の開度が一
致する。従って、この点Ｐより低負荷域では下流側スロ
ットルバルブ９の開度が上流側スロットルバルブ８のそ
れよりも小さく、エンジンｌの燃焼室２への吸入空気量
は主としてこの下流側スロットルバルブ９によって制御
され、またこの点Ｐよりも高負荷域では上流側スロット
ルバルブ８の開度が下流側スロットルバルブ９のそれよ
りら小さくなり、吸入空気量は主としてこの上流側スロ
ットルバルブ８によって制御されることになる。

さらに、アクセルワイヤー３０が引かれ、領域Ｉの終端
に達すると、リンクパー２４の係合ビン２７が係合長穴
２８の他端２８ｂに当接し、該アクセルワイヤー３０の
操作力が第２レバー２５側に伝達される。従って、これ
よりさらにアクセルワイヤー３０が引かれると、上流側
スロットルバルブ８も下流側スロットルバルブ９の動き
に連動して開弁方向に動作する（第３図の領域Ｈの状態
）。

そして、領域■の終端において下流側スロットルバルブ
９が全開となった後は、上流側スロットルバルブ８のみ
がアクセルワイヤー３０の引き操作によりその全開位置
まで開作動する（領域■の状態）。

次に、各スロットルバルブ８．９がこのような特性で開
弁する場合の弁オーバラップ時におけるサージタンク６
内の吸気圧と下流側スロットルバルブ９の下流側におけ
る吸気圧及び内部ＥＧＲ率の相関関係を第４図を参照し
て説明する。

先ず、サージタンク６の吸気圧は、前回の吸気行程終了
から今回の吸気行程開始までの間に上流側スロットルバ
ルブ８を通して該サージタンク６側に導入される空気に
よって大気圧になっている。

従って、アクセル操作量が点Ｐに達するまでの間におい
ては、第４図の曲線ＩＩＩで示すように大気圧を維持す
る。

一方、下流側スロットルバルブ９の下流側の吸気圧は、
ピストン（図示省略）のボンピング作用により負圧とな
るが、吸入空気量自体が少ない低負荷域であるためその
圧力低下は少なく、第４図において曲線ｌｌｔで示すよ
うにほぼ大気圧を維持する。

また、このような低負荷域においては排気ガスのガス圧
力もほぼ大気圧に維持される。従って、吸気側と排気側
との圧力差がほとんど無いところから、第４図に曲線ａ
、で示すように、弁オーバラップ時に燃焼室２内に持ち
込まれる排気ガス、即ち内部ＥＧＲが可及的に少量に維
持される。このため、この領域においては、燃焼性が良
好ならしめられ、特に加速時のレスポンス性能が向上す
るものである。

さらにこの場合、上流側スロットルバルブ８が所定の開
度αに設定されているため、吸入空気量が次第に増大変
化しても上流側スロットルバルブ８を介してサージタン
ク６側に空気がスムーズに導入され、該サージタンク６
内の吸気圧が大気圧に安定的に維持されるものである。

一方、アクセル操作量が点Ｐを越えると、上流側スロッ
トルバルブ８と下流側スロットルバルブ９の開度が逆転
し、吸入空気量は主として上流側スロットルバルブ８に
よって制御される。従って、該上流側スロットルバルブ
８によって吸気が絞られるところから、アクセル操作量
の増大、即ち負荷の増大とともにサージタンク６の内圧
及び下流側スロットルバルブ９の下流側圧力とも次第に
低下し、該下流側スロットルバルブ９が全開となった時
点で最大負圧となる（曲線Ｌ、■、参照）。そしてその
後は、上流側スロットルバルブ８の開度の増大に伴って
次第に大気圧に近付く。

このように、領域■及び領域■、特に中負荷域である領
域Ｈにおいては吸気圧が大きく負圧力向に変化するが、
その一方で、排気ガス圧力は上昇する。従って、この領
域では曲線ａ３で示すように、燃焼室２内への内部ＥＧ
Ｒ量が増加することになる。

この場合、この領域では吸入空気量も多く内部ＥＧＲが
比較的多くても燃焼性にはほとんど影響がないばかりで
なく、逆にこの多量に導入された内部ＥＧＲによってエ
ンジンのボンピングロスが低減されるという利点が得ら
れる。即ち、内部ＥＧＲの分だけ燃焼室２に対する全吸
入空気量に占める新気量（即ち、下流側スロットルバル
ブ９を介して絞られながら導入される吸気量）の割合が
少なくなり、それだけエンジンのボンピングロスが低下
し、延いてはエンジンの燃費性能の向上に寄与できるこ
ととなるものである。

尚、この内部ＥＧＲの導入によるボンピングロスの低減
作用は、この実施例のように排気ガスを排気ボート側か
ら直接燃焼室２に導入することによってより一層増大さ
れるものである。即ち、内部ＥＧＲとして直接燃焼室２
に導入される排気ガスは、例えばこれを排気管側から専
用の通路を介して導入する場合に比して、その温度を高
温に維持することができる。このように、高温の排気ガ
スを内部ＥＧＲとして燃焼室２に導入した場合には、そ
の温度によって燃焼室２内が高温となり、その内圧が上
昇する。従って、このような高圧となった燃焼室２内に
吸気を吸入するためには、下流側スロットルバルブ９の
開度自体を予じめ大きめに設定しておく必要があり、そ
れにより該下流側スロットルバルブ９の絞り作用による
ボンピングロスがより一層低減されるものである。

尚、この実施例の如き構成とした場合には、第４図に示
すように、最も高負荷域であり出力が要求される領域■
においては、吸気圧が大気圧に近付き内部ＥＧＲが少な
くなるところからエンジンの高出力運転が可能となり、
これによりエンジンの要求出力特性により合致させるこ
とができるという利点が得られる。

また、上記実施例ではサージタンクを備えた吸気系を対
象としたが、本願発明はこれに限定されるものでなく、
例えばサージタンクを持たない構成の吸気系にも適用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例にかかるスロットル弁制御手
段を備えたエンジンの吸気系のシステム図、第２図は第
１図に示したリンク機構の構造説明図、第３図は各スロ
ットルバルブの開弁特性図、第４図は第１図に示した吸
気系におけるアクセル操作量に対する吸気圧と内部ＥＧ
Ｒ率との相関図である。１・・・・・２・・・・・３・・・・・４・・・・・５・・・・・６・・・・・７・・・・・８・・・・・９・・・・・１１・・・・１２・・・・２０・・・・２１・・・・２２．２５・・２３・・・・２４・・・・３０・・・・・エンジン・燃焼室・吸気ボート・排気ボート・独立吸気通路・サージタンク・吸気主通路・上流側スロットルバルブ・下流側スロットルバルブ・弁軸・弁駆動軸・リンク機構・回転板レバー・ストッパー・リンクバー・アクセルワイヤ第１図エンジン燃焼室吸気ポート排気ボ、−ト独立吸気通路サージタンク吸気主通路上流側スロットルバルブ下流側スロットルバルブ第３図：弁軸：弁駆動軸：リンク機１：回転板；しｌで− ：ストッパー：リンクバー：アクセルワイヤ第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジンの燃焼室に連通する吸気通路に、吸気上流
側に位置する上流側スロットルバルブと下流側に位置す
る下流側スロットルバルブとをそれぞれ設けたエンジン
において、上記上流側スロットルバルブと下流側スロッ
トルバルブとを、アクセル操作に連動してバルブ開度の
小さい低負荷運転域では上記下流側スロットルバルブの
開度が上記上流側スロットルバルブの開度よりも低開度
となり、バルブ開度の大きい高負荷運転域では上記上流
側スロットルバルブの開度が上記下流側スロットルバル
ブの開度よりも低開度となる如く連係せしめたことを特
徴とするエンジンのスロットル弁制御手段。２、上流側スロットルバルブが低負荷域において所定開
度に保持される如く構成したことを特徴とする請求項１
記載のエンジンのスロットル弁制御手段。