JPH06264802A - リーンバーンエンジンシステムとその補助空気制御装置 - Google Patents
リーンバーンエンジンシステムとその補助空気制御装置Info
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- JPH06264802A JPH06264802A JP4928493A JP4928493A JPH06264802A JP H06264802 A JPH06264802 A JP H06264802A JP 4928493 A JP4928493 A JP 4928493A JP 4928493 A JP4928493 A JP 4928493A JP H06264802 A JPH06264802 A JP H06264802A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 理論空燃比での運転とリーン空燃比での運転
とを補助空気量及び燃料量を切り換えることで行うリー
ンバーンエンジンにおいて、大容量の補助空気制御装置
を採用したときの故障時の安全性を確保する。 【構成】 補助空気量を制御する流量制御弁１に、弁体
２７ａ，２７ｂを持つ弁棒２７のストローク量を制限す
るストッパ２６を設けると共に、このストッパ２６の弁
棒２７方向への進退量を、スロットル弁９の開度で調整
する構成とする。即ち、スロットル弁９の開度が小さい
ほど弁棒２７の最大ストローク量を小さくし、スロット
ル弁９の開度が大きいときは最大ストローク量を大きく
する。これにより、スロットル弁９の開度が大きいとき
に流量制御弁１が故障し、あるいはコントロールユニッ
トが故障して流量制御弁１が全開状態になってしまった
としても、アクセル踏み込み量に応じて補助空気量の最
大値が設定されるので、暴走することがない。
とを補助空気量及び燃料量を切り換えることで行うリー
ンバーンエンジンにおいて、大容量の補助空気制御装置
を採用したときの故障時の安全性を確保する。 【構成】 補助空気量を制御する流量制御弁１に、弁体
２７ａ，２７ｂを持つ弁棒２７のストローク量を制限す
るストッパ２６を設けると共に、このストッパ２６の弁
棒２７方向への進退量を、スロットル弁９の開度で調整
する構成とする。即ち、スロットル弁９の開度が小さい
ほど弁棒２７の最大ストローク量を小さくし、スロット
ル弁９の開度が大きいときは最大ストローク量を大きく
する。これにより、スロットル弁９の開度が大きいとき
に流量制御弁１が故障し、あるいはコントロールユニッ
トが故障して流量制御弁１が全開状態になってしまった
としても、アクセル踏み込み量に応じて補助空気量の最
大値が設定されるので、暴走することがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空燃比切り換え時に生
じるトルク段差補正のための補助空気制御装置を備える
リーンバーンエンジンに係り、特に、この補助空気制御
装置もしくはコントロールユニットが故障した時の安全
性を確保するのに好適なリーンバーンエンジンとその補
助空気制御装置に関する。
じるトルク段差補正のための補助空気制御装置を備える
リーンバーンエンジンに係り、特に、この補助空気制御
装置もしくはコントロールユニットが故障した時の安全
性を確保するのに好適なリーンバーンエンジンとその補
助空気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】リーンバーンエンジンは、燃費，エミッ
ション，運転性の両立から、出力の要求される全開域を
除き、理論空燃比(14.7)による運転と、リーン空燃比(2
2〜25)による運転を、運転状態に応じて使い分けること
が望ましい。例えば、雑誌「自動車工学」Vol.41，No.1
0，74〜80頁に記載の従来技術では、理論空燃比からリ
ーン空燃比への、または逆方向への切り換えを、燃料噴
射量の増減で行い、切り換え前後でのトルク段差を抑制
するために、中間空燃比の運転域を間に設けるかあるい
は過渡的に時間をかけて徐々に切り換える構成にしてい
る。
ション，運転性の両立から、出力の要求される全開域を
除き、理論空燃比(14.7)による運転と、リーン空燃比(2
2〜25)による運転を、運転状態に応じて使い分けること
が望ましい。例えば、雑誌「自動車工学」Vol.41，No.1
0，74〜80頁に記載の従来技術では、理論空燃比からリ
ーン空燃比への、または逆方向への切り換えを、燃料噴
射量の増減で行い、切り換え前後でのトルク段差を抑制
するために、中間空燃比の運転域を間に設けるかあるい
は過渡的に時間をかけて徐々に切り換える構成にしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、ＮＯx排出量の最も多く発生する理論空燃比とリー
ン空燃比との間に中間空燃比を設け、トクル段差を生じ
させないようにする必要がある。図８（ａ）は、空燃比
（Ａ／Ｆ）とＮＯx発生量との関係を示すグラフであ
り、図８（ｂ）は、空燃比とＮＯx浄化率との関係を示
すグラフである。理論空燃比付近は、燃焼温度が高いた
めＮＯx発生量が多いが、このＮＯxは三元触媒の働きに
より低減することが可能である。また、リーン空燃比で
は、三元触媒が効率的に働く空燃比ではないため、ＮＯ
xの浄化率は小さいが、もともとのＮＯx発生量自体が少
なくなっているため、エミッション上は問題ない。しか
し、理論空燃比とリーン空燃比との中間の空燃比では、
ＮＯx発生量がある高く、しかも三元触媒が働かず、Ｎ
Ｏxの排出量が多くなってしまうという問題がある。
は、ＮＯx排出量の最も多く発生する理論空燃比とリー
ン空燃比との間に中間空燃比を設け、トクル段差を生じ
させないようにする必要がある。図８（ａ）は、空燃比
（Ａ／Ｆ）とＮＯx発生量との関係を示すグラフであ
り、図８（ｂ）は、空燃比とＮＯx浄化率との関係を示
すグラフである。理論空燃比付近は、燃焼温度が高いた
めＮＯx発生量が多いが、このＮＯxは三元触媒の働きに
より低減することが可能である。また、リーン空燃比で
は、三元触媒が効率的に働く空燃比ではないため、ＮＯ
xの浄化率は小さいが、もともとのＮＯx発生量自体が少
なくなっているため、エミッション上は問題ない。しか
し、理論空燃比とリーン空燃比との中間の空燃比では、
ＮＯx発生量がある高く、しかも三元触媒が働かず、Ｎ
Ｏxの排出量が多くなってしまうという問題がある。
【０００４】理論空燃比とリーン空燃比の切り換えを、
燃料噴射量だけではなく、これに加え補助空気を用いて
行えば、トルク段差の問題を解決できしかも中間空燃比
で運転が不要となるので、ＮＯx排出量を抑えることが
できる。例えば図１０に示す様に、理論空燃比からリー
ン空燃比に切り換える場合、燃料噴射量を減少させるだ
けで空燃比を切り換えるだけでは、Ａ点からＢ点に移行
するが、燃料減少分だけトルク段差ΔＴが生じる。この
ため、中間の空燃比を用い徐々に移行する必要が生じ、
前記のようにＮＯx排出量が問題になる。
燃料噴射量だけではなく、これに加え補助空気を用いて
行えば、トルク段差の問題を解決できしかも中間空燃比
で運転が不要となるので、ＮＯx排出量を抑えることが
できる。例えば図１０に示す様に、理論空燃比からリー
ン空燃比に切り換える場合、燃料噴射量を減少させるだ
けで空燃比を切り換えるだけでは、Ａ点からＢ点に移行
するが、燃料減少分だけトルク段差ΔＴが生じる。この
ため、中間の空燃比を用い徐々に移行する必要が生じ、
前記のようにＮＯx排出量が問題になる。
【０００５】これに対し、吸入空気流量をΔＱ増やす
と、Ａ点からＣ点に移行するが、空燃比は薄くなっても
トルク段差は生じない。この場合、要求される補助空気
量が多いため、補助空気量を多くしたときに流量制御弁
もしくはコントロールユニットが故障すると、暴走して
しまうという危険がある。このため、何等かの対策を施
さないと、実車に適用することはできない。
と、Ａ点からＣ点に移行するが、空燃比は薄くなっても
トルク段差は生じない。この場合、要求される補助空気
量が多いため、補助空気量を多くしたときに流量制御弁
もしくはコントロールユニットが故障すると、暴走して
しまうという危険がある。このため、何等かの対策を施
さないと、実車に適用することはできない。
【０００６】本発明の目的は、補助空気量を用いリーン
バーン空燃比による運転と理論空燃比による運転を切り
換えるときに暴走する危険の無いリーンバーンエンジン
とその補助空気制御装置を提供することにある。
バーン空燃比による運転と理論空燃比による運転を切り
換えるときに暴走する危険の無いリーンバーンエンジン
とその補助空気制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、スロットル
弁の迂回するバイパス通路と、該バイパス通路を流れる
補助空気量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制
御し空燃比を理論空燃比よりもリーンに切り換える時に
前記流量制御弁の開弁量を多くして補助空気量を多くし
リーンからリッチ方向の空燃比に切り換える時には前記
流量制御弁の開弁量を少なくして補助空気量を少なくす
るコントロールユニットとを備えるリーンバーンエンジ
ンシステムにおいて、前記流量制御弁を通る補助空気量
の最大値を制限する制限手段と、前記スロットル弁の開
弁量に応じて該開弁量が大きいときは前記最大値を小さ
な値に前記スロットル弁の開弁量が小さいときは前記最
大値を大きな値に可変する可変手段とを設けることで、
達成される。
弁の迂回するバイパス通路と、該バイパス通路を流れる
補助空気量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制
御し空燃比を理論空燃比よりもリーンに切り換える時に
前記流量制御弁の開弁量を多くして補助空気量を多くし
リーンからリッチ方向の空燃比に切り換える時には前記
流量制御弁の開弁量を少なくして補助空気量を少なくす
るコントロールユニットとを備えるリーンバーンエンジ
ンシステムにおいて、前記流量制御弁を通る補助空気量
の最大値を制限する制限手段と、前記スロットル弁の開
弁量に応じて該開弁量が大きいときは前記最大値を小さ
な値に前記スロットル弁の開弁量が小さいときは前記最
大値を大きな値に可変する可変手段とを設けることで、
達成される。
【０００８】
【作用】補助空気量を多量にエンジンに供給してリーン
空燃比でエンジンを運転している最中に、例えば流量制
御弁が開弁しっぱなしになる故障が発生したとする。ス
ロットル弁の開度が大きいときに故障が発生し、スロッ
トル弁を通る空気量に加えて多量の補助空気がエンジン
に供給されると、エンジンは暴走してしまう。しかし、
本発明では、スロットル弁開度が大きいときは補助空気
量の最大値を小さな値に制限されるため、暴走の危険は
なくなる。また、スロットル弁開度が小さいときは多量
の補助空気をエンジンに供給することができるようにそ
の最大値を大きな値としているが、スロットル弁開度自
体が小さいので問題はない。
空燃比でエンジンを運転している最中に、例えば流量制
御弁が開弁しっぱなしになる故障が発生したとする。ス
ロットル弁の開度が大きいときに故障が発生し、スロッ
トル弁を通る空気量に加えて多量の補助空気がエンジン
に供給されると、エンジンは暴走してしまう。しかし、
本発明では、スロットル弁開度が大きいときは補助空気
量の最大値を小さな値に制限されるため、暴走の危険は
なくなる。また、スロットル弁開度が小さいときは多量
の補助空気をエンジンに供給することができるようにそ
の最大値を大きな値としているが、スロットル弁開度自
体が小さいので問題はない。
【０００９】
【実施例】以下，本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図２は、本発明の一実施例に係るリーンバーン
エンジンの構成図である。エンジン１３の燃焼室１４
は、吸気バルブ１２を介して吸気管１０に連通し、排気
バルブ１８を介して排気管１９に連通している。吸気管
１０の最上流にはエアクリーナ６が取り付けられ、下流
の吸気バルブ１２近傍に燃料噴射弁１６が取り付けられ
ている。吸気管１０の燃料噴射弁１６より少し上流には
スワール制御弁１１が取り付けられ、吸気管１０の略中
央部にスロットル弁９が設けられている。そして、吸気
管１０のスロットル弁９配置部分には、スロットル弁９
を迂回する補助空気バイパス通路１５と、該通路１５を
通る補助空気量を制御する流量制御弁１が設けられてい
る。排気管１９には、燃焼室１４から排出される排気ガ
スを浄化する三元触媒２０が設けられている。エンジン
１３の燃焼室には点火プラグ１７が取り付けられてい
る。この点火プラグ１７は、リーンバーン空燃比時に燃
焼室１４内の混合気を安定に燃焼させるため、火花が従
来より強くかつ長く放電するように改善した図示しない
点火系に接続されている。
明する。図２は、本発明の一実施例に係るリーンバーン
エンジンの構成図である。エンジン１３の燃焼室１４
は、吸気バルブ１２を介して吸気管１０に連通し、排気
バルブ１８を介して排気管１９に連通している。吸気管
１０の最上流にはエアクリーナ６が取り付けられ、下流
の吸気バルブ１２近傍に燃料噴射弁１６が取り付けられ
ている。吸気管１０の燃料噴射弁１６より少し上流には
スワール制御弁１１が取り付けられ、吸気管１０の略中
央部にスロットル弁９が設けられている。そして、吸気
管１０のスロットル弁９配置部分には、スロットル弁９
を迂回する補助空気バイパス通路１５と、該通路１５を
通る補助空気量を制御する流量制御弁１が設けられてい
る。排気管１９には、燃焼室１４から排出される排気ガ
スを浄化する三元触媒２０が設けられている。エンジン
１３の燃焼室には点火プラグ１７が取り付けられてい
る。この点火プラグ１７は、リーンバーン空燃比時に燃
焼室１４内の混合気を安定に燃焼させるため、火花が従
来より強くかつ長く放電するように改善した図示しない
点火系に接続されている。
【００１０】エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
７は、吸入空気量を検出するエアフローセンサ８と、ス
ロットル弁開度センサ２３と、Ｏ2センサ２１と、図示
しないその他のエンジン水温センサ，エンジン回転数セ
ンサ，吸気温センサ，油温センサ等の検出信号を取り込
んでエンジンの運転状態を判断し、燃料噴射弁１６から
の燃料噴射量と、スワール制御弁１１と、流量制御弁１
の補助空気量を制御する。
７は、吸入空気量を検出するエアフローセンサ８と、ス
ロットル弁開度センサ２３と、Ｏ2センサ２１と、図示
しないその他のエンジン水温センサ，エンジン回転数セ
ンサ，吸気温センサ，油温センサ等の検出信号を取り込
んでエンジンの運転状態を判断し、燃料噴射弁１６から
の燃料噴射量と、スワール制御弁１１と、流量制御弁１
の補助空気量を制御する。
【００１１】図９は、リーンバーンエンジンのＡ／Ｆマ
ップである。ＥＣＵ７は、内蔵ＲＯＭに格納されたＡ／
Ｆマップと、各種センサからエンジンの運転状態が今ど
の領域にあるかを判断する。例えば加速，減速状態にあ
りＡ／Ｆ＝１４.７の理論空燃比で運転する必要がある
ときは、Ｏ2センサ２１の検出値によるフィードバック
制御を行い、空燃比を理論空燃比に保つ。走行状態が定
速走行状態になりリーンバーン空燃比で運転する状態に
入ったと判断したときは、Ｏ2センサ２１の検出値によ
るフィードバック制御を打ちきり、補助空気量と燃料噴
射量とを制御して空燃比をＡ／Ｆ＝２２〜２５のリーン
バーン空燃比とし、リーン燃料が燃焼し易いようにスワ
ール制御弁１１を制御して混合気にスワールを発生させ
る。
ップである。ＥＣＵ７は、内蔵ＲＯＭに格納されたＡ／
Ｆマップと、各種センサからエンジンの運転状態が今ど
の領域にあるかを判断する。例えば加速，減速状態にあ
りＡ／Ｆ＝１４.７の理論空燃比で運転する必要がある
ときは、Ｏ2センサ２１の検出値によるフィードバック
制御を行い、空燃比を理論空燃比に保つ。走行状態が定
速走行状態になりリーンバーン空燃比で運転する状態に
入ったと判断したときは、Ｏ2センサ２１の検出値によ
るフィードバック制御を打ちきり、補助空気量と燃料噴
射量とを制御して空燃比をＡ／Ｆ＝２２〜２５のリーン
バーン空燃比とし、リーン燃料が燃焼し易いようにスワ
ール制御弁１１を制御して混合気にスワールを発生させ
る。
【００１２】図５は、図２に示す流量制御弁１のオンオ
フ制御する制御装置の電気回路である。流量制御弁の弁
体（図示せず）は、コイル１に流れるオンオフ電流に応
動してバイパス通路をオンオフする。コイル１には、並
列に保護用のダイオード２が設けられ、流量制御弁（コ
イル）１とダイオード２に対し直列にトランジスタ３と
バッテリ４と可変抵抗で表されるセンサ５が接続され
る。トランジスタ３は、コントロールユニット７からの
デューティ電圧信号で駆動され、これに従って、前記弁
体が駆動される。尚、センサ５は、図２のエアフローセ
ンサ８及びスロットル弁開度センサ２３が相当する。セ
ンサ５を流量制御弁１の駆動回路に設定し、その抵抗値
を調整することで、エンジン運転状態に応じて流量制御
弁１に流れる最大電流を制限するように構成する。セン
サ５の抵抗値は、負荷の最も少ないアイドル時に最大値
となり、負荷の増加に伴い減少させ、それぞれの運転状
態で空燃比を切り換える時に、要求される補助空気流量
に若干ゆとりを持った最大流量になるよう設定する。
フ制御する制御装置の電気回路である。流量制御弁の弁
体（図示せず）は、コイル１に流れるオンオフ電流に応
動してバイパス通路をオンオフする。コイル１には、並
列に保護用のダイオード２が設けられ、流量制御弁（コ
イル）１とダイオード２に対し直列にトランジスタ３と
バッテリ４と可変抵抗で表されるセンサ５が接続され
る。トランジスタ３は、コントロールユニット７からの
デューティ電圧信号で駆動され、これに従って、前記弁
体が駆動される。尚、センサ５は、図２のエアフローセ
ンサ８及びスロットル弁開度センサ２３が相当する。セ
ンサ５を流量制御弁１の駆動回路に設定し、その抵抗値
を調整することで、エンジン運転状態に応じて流量制御
弁１に流れる最大電流を制限するように構成する。セン
サ５の抵抗値は、負荷の最も少ないアイドル時に最大値
となり、負荷の増加に伴い減少させ、それぞれの運転状
態で空燃比を切り換える時に、要求される補助空気流量
に若干ゆとりを持った最大流量になるよう設定する。
【００１３】図３は、図５に示す実施例の特性図であ
る。Ｅは流量制御弁１に印加される電圧であり、Ｅ1時
が重負荷でセンサ５の抵抗の最も少ない特性を、添字が
増えるにしたがいより軽負荷の特性を示している。図５
の構成の場合は、センサ５に可変抵抗を用いているため
その変化で特性がほぼ平行移動する。本実施例の場合、
電気回路によって補助空気量の最大値を制限するので、
運転状態を検出するセンサ５を一つに限る必要はなく、
多種類のセンサを用い、条件分けしてきめの細かい最大
値の制御が可能である。なお、本実施例は、流量制御弁
１とセンサ５に共に同一電流を流す構成としているが、
増幅回路等を用いて別の電流が流れるハード構成で回路
を組んでもよい。
る。Ｅは流量制御弁１に印加される電圧であり、Ｅ1時
が重負荷でセンサ５の抵抗の最も少ない特性を、添字が
増えるにしたがいより軽負荷の特性を示している。図５
の構成の場合は、センサ５に可変抵抗を用いているため
その変化で特性がほぼ平行移動する。本実施例の場合、
電気回路によって補助空気量の最大値を制限するので、
運転状態を検出するセンサ５を一つに限る必要はなく、
多種類のセンサを用い、条件分けしてきめの細かい最大
値の制御が可能である。なお、本実施例は、流量制御弁
１とセンサ５に共に同一電流を流す構成としているが、
増幅回路等を用いて別の電流が流れるハード構成で回路
を組んでもよい。
【００１４】次に、図１，図６，図７を参照し、流量制
御弁とその最大流量制限構成を説明する。図１は、流量
制御弁の構成図であり、図６はそのバルブ部分を拡大し
た図である。流量制御弁１は、ＥＣＵ７からのオンオフ
デューティ信号を受けると、信号オン時にコイルを励磁
して弁棒２７をバネ３０に抗して右方に移動させる。こ
れにより、弁棒２７に設けられた弁体２７ａ，２７ｂが
夫々弁孔３１，３２を開弁し、バイパス通路のスロット
ル弁上流側開口部（ＩＮ）から空気を取り込み、これを
弁孔３１，３２に分割し、バイパス通路のスロットル弁
下流側（ＯＵＴ）にバイパスさせる。信号のオフ期間は
バネ３０の力で弁体２７ａ，２７ｂが夫々弁孔３１，３
２を塞ぎ、補助空気は遮断される。このようなオンオフ
信号のデューティ比を制御することで、補助空気量が制
御される。
御弁とその最大流量制限構成を説明する。図１は、流量
制御弁の構成図であり、図６はそのバルブ部分を拡大し
た図である。流量制御弁１は、ＥＣＵ７からのオンオフ
デューティ信号を受けると、信号オン時にコイルを励磁
して弁棒２７をバネ３０に抗して右方に移動させる。こ
れにより、弁棒２７に設けられた弁体２７ａ，２７ｂが
夫々弁孔３１，３２を開弁し、バイパス通路のスロット
ル弁上流側開口部（ＩＮ）から空気を取り込み、これを
弁孔３１，３２に分割し、バイパス通路のスロットル弁
下流側（ＯＵＴ）にバイパスさせる。信号のオフ期間は
バネ３０の力で弁体２７ａ，２７ｂが夫々弁孔３１，３
２を塞ぎ、補助空気は遮断される。このようなオンオフ
信号のデューティ比を制御することで、補助空気量が制
御される。
【００１５】弁棒２７のバネ３０側には、ストッパ２６
が設けられている。このストッパ２６は、回転すること
で弁棒２７方向に進退する構成となっており、スロット
ル弁９の軸が閉弁方向に回動するとギヤ２４，２５を介
してストッパ２６もこれに連動して回動し、弁棒２７端
部とストッパ２６の間の距離Ｌが長くなるようになって
いる。つまり、スロットル弁開度が小さい程、弁棒２７
のストロークは長くなり、スロットル弁開度が大きい
程、弁棒２７のストロークは短く制限されるようになっ
ている。
が設けられている。このストッパ２６は、回転すること
で弁棒２７方向に進退する構成となっており、スロット
ル弁９の軸が閉弁方向に回動するとギヤ２４，２５を介
してストッパ２６もこれに連動して回動し、弁棒２７端
部とストッパ２６の間の距離Ｌが長くなるようになって
いる。つまり、スロットル弁開度が小さい程、弁棒２７
のストロークは長くなり、スロットル弁開度が大きい
程、弁棒２７のストロークは短く制限されるようになっ
ている。
【００１６】補助空気流量の最大流量は、ストッパ２６
の位置により、図７に示すように、計量部（開弁時の弁
孔）面積が変化し、決まる。従って、本実施例による補
助空気流量の特性は、図４に示すようになる。ストロー
ク制限長さＬは、スロットル開度が小さいほど長くな
り、高デューティでの流量をカットする。本実施例の場
合、図５の電気回路の実施例に比べ、カットしない低デ
ューティではデューティに対する空気流量の関係が変化
せず、制御マッチングが容易になるメリットがある。
の位置により、図７に示すように、計量部（開弁時の弁
孔）面積が変化し、決まる。従って、本実施例による補
助空気流量の特性は、図４に示すようになる。ストロー
ク制限長さＬは、スロットル開度が小さいほど長くな
り、高デューティでの流量をカットする。本実施例の場
合、図５の電気回路の実施例に比べ、カットしない低デ
ューティではデューティに対する空気流量の関係が変化
せず、制御マッチングが容易になるメリットがある。
【００１７】本実施例では、スロットル弁９と連動する
機械要素としてギヤ２４，２５を用いたが、代わりにレ
バー，リンク，カム等を用いても同様の効果が期待でき
る。また、スロットル弁９の開度で変化する吸気負圧を
利用して、流量制御弁１の最大流量を機械的に制限する
構成とすることも可能である。
機械要素としてギヤ２４，２５を用いたが、代わりにレ
バー，リンク，カム等を用いても同様の効果が期待でき
る。また、スロットル弁９の開度で変化する吸気負圧を
利用して、流量制御弁１の最大流量を機械的に制限する
構成とすることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、補助空気量の最大値を
エンジンの運転状態に合わせて制限するので、補助空気
量制御弁が開弁している状態でコントロールユニット等
が故障したとしても、最大補助空気流量が制限されてい
るので、暴走を回避することができる。このため、リー
ンバーンエンジンで良好な燃費，エミッションと運転性
との両立を実現することができる。リーンバーン用の大
容量の補助空気装置で、アイドル回転数制御、電気負
荷，エアコン負荷制御、ファーストアイドル制御等、リ
ーンバーントルク制御以外の補助空気制御を合わせて行
うことができることはいうまでもない。
エンジンの運転状態に合わせて制限するので、補助空気
量制御弁が開弁している状態でコントロールユニット等
が故障したとしても、最大補助空気流量が制限されてい
るので、暴走を回避することができる。このため、リー
ンバーンエンジンで良好な燃費，エミッションと運転性
との両立を実現することができる。リーンバーン用の大
容量の補助空気装置で、アイドル回転数制御、電気負
荷，エアコン負荷制御、ファーストアイドル制御等、リ
ーンバーントルク制御以外の補助空気制御を合わせて行
うことができることはいうまでもない。
【図１】本発明の一実施例に係る補助空気の流量を制御
する流量制御弁の構成図である。
する流量制御弁の構成図である。
【図２】本発明の一実施例に係るリーンバーンエンジン
システムの構成図である。
システムの構成図である。
【図３】図５に示す補助空気制御回路の特性図である。
【図４】図１に示す流量制御弁の特性図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る補助空気制御回路の
概念図である。
概念図である。
【図６】図１の部分拡大図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】空燃比（Ａ／Ｆ）とＮＯx量との関係を示すグ
ラフ（ａ）と、空燃比（Ａ／Ｆ）と三元触媒によるＮＯ
X浄化率との関係を示すグラフ（ｂ）である。
ラフ（ａ）と、空燃比（Ａ／Ｆ）と三元触媒によるＮＯ
X浄化率との関係を示すグラフ（ｂ）である。
【図９】リーンバーンエンジンのＡ／Ｆマップ図であ
る。
る。
【図１０】空燃比切り換えの説明図である。
１…流量制御弁、５…センサ、８…エアフローセンサ、
９…スロットル弁、１５…バイパス通路、１６…燃料噴
射弁、２０…三元触媒、２１…Ｏ2センサ、２３…スロ
ットルセンサ、２４，２５…ギヤ、２６…ストッパ、２
７…弁棒，２７ａ，２７ｂ…弁体。
９…スロットル弁、１５…バイパス通路、１６…燃料噴
射弁、２０…三元触媒、２１…Ｏ2センサ、２３…スロ
ットルセンサ、２４，２５…ギヤ、２６…ストッパ、２
７…弁棒，２７ａ，２７ｂ…弁体。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、ＮＯx排出量の最も多く発生する理論空燃比とリー
ン空燃比との間に中間空燃比を設け、トルク段差を生じ
させないようにする必要がある。図８（ａ）は、空燃比
（Ａ／Ｆ）とＮＯx発生量との関係を示すグラフであ
り、図８（ｂ）は、空燃比とＮＯx浄化率との関係を示
すグラフである。理論空燃比付近は、燃焼温度が高いた
めＮＯx発生量が多いが、このＮＯxは三元触媒の働きに
より低減することが可能である。また、リーン空燃比で
は、三元触媒が効率的に働く空燃比ではないため、ＮＯ
xの浄化率は小さいが、もともとのＮＯx発生量自体が少
なくなっているため、エミッション上は問題ない。しか
し、理論空燃比とリーン空燃比との中間の空燃比では、
ＮＯx発生量がある程度高く、しかも三元触媒が働か
ず、ＮＯxの排出量が多くなってしまうという問題があ
る。
は、ＮＯx排出量の最も多く発生する理論空燃比とリー
ン空燃比との間に中間空燃比を設け、トルク段差を生じ
させないようにする必要がある。図８（ａ）は、空燃比
（Ａ／Ｆ）とＮＯx発生量との関係を示すグラフであ
り、図８（ｂ）は、空燃比とＮＯx浄化率との関係を示
すグラフである。理論空燃比付近は、燃焼温度が高いた
めＮＯx発生量が多いが、このＮＯxは三元触媒の働きに
より低減することが可能である。また、リーン空燃比で
は、三元触媒が効率的に働く空燃比ではないため、ＮＯ
xの浄化率は小さいが、もともとのＮＯx発生量自体が少
なくなっているため、エミッション上は問題ない。しか
し、理論空燃比とリーン空燃比との中間の空燃比では、
ＮＯx発生量がある程度高く、しかも三元触媒が働か
ず、ＮＯxの排出量が多くなってしまうという問題があ
る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、スロットル
弁の迂回するバイパス通路と、該バイパス通路を流れる
補助空気量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制
御し空燃比を理論空燃比よりもリーンに切り換える時に
前記流量制御弁の開弁量を大きくして補助空気量を大き
くしリーンからリッチ方向の空燃比に切り換える時には
前記流量制御弁の開弁量を少なくして補助空気量を少な
くするコントロールユニットとを備えるリーンバーンエ
ンジンシステムにおいて、前記流量制御弁を通る補助空
気量の最大値を制限する制限手段と、前記スロットル弁
の開弁量に応じて該開弁量が大きいときは前記最大値を
大きな値に前記スロットル弁の開弁量が小さいときは前
記最大値を小さな値に可変する可変手段とを設けること
で、達成される。
弁の迂回するバイパス通路と、該バイパス通路を流れる
補助空気量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁を制
御し空燃比を理論空燃比よりもリーンに切り換える時に
前記流量制御弁の開弁量を大きくして補助空気量を大き
くしリーンからリッチ方向の空燃比に切り換える時には
前記流量制御弁の開弁量を少なくして補助空気量を少な
くするコントロールユニットとを備えるリーンバーンエ
ンジンシステムにおいて、前記流量制御弁を通る補助空
気量の最大値を制限する制限手段と、前記スロットル弁
の開弁量に応じて該開弁量が大きいときは前記最大値を
大きな値に前記スロットル弁の開弁量が小さいときは前
記最大値を小さな値に可変する可変手段とを設けること
で、達成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【作用】補助空気量を多量にエンジンに供給してリーン
空燃比でエンジンを運転している最中に、例えば流量制
御弁が開弁しっぱなしになる故障が発生したとする。ス
ロットル弁の開度が小さいときに故障が発生し、スロッ
トル弁を通る空気量に加えて多量の補助空気がエンジン
に供給されると、エンジンは暴走してしまう。しかし、
本発明では、スロットル弁開度が小さいときは補助空気
量の最大値を小さな値に制限されるため、暴走の危険は
なくなる。スロットル弁開度が大きいときは多量の補助
空気をエンジンに供給することができるようにその最大
値を大きな値としているが、スロットル弁開度自体が大
きいので問題はない。
空燃比でエンジンを運転している最中に、例えば流量制
御弁が開弁しっぱなしになる故障が発生したとする。ス
ロットル弁の開度が小さいときに故障が発生し、スロッ
トル弁を通る空気量に加えて多量の補助空気がエンジン
に供給されると、エンジンは暴走してしまう。しかし、
本発明では、スロットル弁開度が小さいときは補助空気
量の最大値を小さな値に制限されるため、暴走の危険は
なくなる。スロットル弁開度が大きいときは多量の補助
空気をエンジンに供給することができるようにその最大
値を大きな値としているが、スロットル弁開度自体が大
きいので問題はない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】図９は、リーンバーンエンジンのＡ／Ｆマ
ップである。ＥＣＵ７は、内蔵ＲＯＭに格納されたＡ／
Ｆマップと、各種センサからエンジンの運転状態が今ど
の領域にあるかを判断する。例えば中・高負荷の定速走
行状態にありＡ／Ｆ＝１４.７の理論空燃比で運転する
必要があるときは、Ｏ2センサ２１の検出値によるフィ
ードバック制御を行い、空燃比を理論空燃比に保つ。走
行状態が軽負荷の定速走行状態になりリーンバーン空燃
比で運転する状態に入ったと判断したときは、Ｏ2セン
サ２１の検出値によるフィードバック制御を打ちきり、
補助空気量と燃料噴射量とを制御して空燃比をＡ／Ｆ＝
２２〜２５のリーンバーン空燃比とし、リーン燃料が燃
焼し易いようにスワール制御弁１１を制御して混合気に
スワールを発生させる。
ップである。ＥＣＵ７は、内蔵ＲＯＭに格納されたＡ／
Ｆマップと、各種センサからエンジンの運転状態が今ど
の領域にあるかを判断する。例えば中・高負荷の定速走
行状態にありＡ／Ｆ＝１４.７の理論空燃比で運転する
必要があるときは、Ｏ2センサ２１の検出値によるフィ
ードバック制御を行い、空燃比を理論空燃比に保つ。走
行状態が軽負荷の定速走行状態になりリーンバーン空燃
比で運転する状態に入ったと判断したときは、Ｏ2セン
サ２１の検出値によるフィードバック制御を打ちきり、
補助空気量と燃料噴射量とを制御して空燃比をＡ／Ｆ＝
２２〜２５のリーンバーン空燃比とし、リーン燃料が燃
焼し易いようにスワール制御弁１１を制御して混合気に
スワールを発生させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】図３は、図５に示す実施例の特性図であ
る。Ｅは流量制御弁１に印加される電圧であり、Ｅ1時
が重負荷でセンサ５の抵抗の最も少ない特性を、添字が
増えるにしたがいより軽負荷の特性を示している。本実
施例では、この図３に示す様に、軽負荷になるほどデュ
ーティ１００％での補助空気流量つまりその最大値が小
さくなるようにしている。図５の構成の場合は、センサ
５に可変抵抗を用いているためその変化で特性がほぼ平
行移動する。本実施例の場合、電気回路によって補助空
気量の最大値を制限するので、運転状態を検出するセン
サ５を一つに限る必要はなく、多種類のセンサを用い、
条件分けしてきめの細かい最大値の制御が可能である。
なお、本実施例は、流量制御弁１とセンサ５に共に同一
電流を流す構成としているが、増幅回路等を用いて別の
電流が流れるハード構成で回路を組んでもよい。
る。Ｅは流量制御弁１に印加される電圧であり、Ｅ1時
が重負荷でセンサ５の抵抗の最も少ない特性を、添字が
増えるにしたがいより軽負荷の特性を示している。本実
施例では、この図３に示す様に、軽負荷になるほどデュ
ーティ１００％での補助空気流量つまりその最大値が小
さくなるようにしている。図５の構成の場合は、センサ
５に可変抵抗を用いているためその変化で特性がほぼ平
行移動する。本実施例の場合、電気回路によって補助空
気量の最大値を制限するので、運転状態を検出するセン
サ５を一つに限る必要はなく、多種類のセンサを用い、
条件分けしてきめの細かい最大値の制御が可能である。
なお、本実施例は、流量制御弁１とセンサ５に共に同一
電流を流す構成としているが、増幅回路等を用いて別の
電流が流れるハード構成で回路を組んでもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】弁棒２７のバネ３０側には、ストッパ２６
が設けられている。このストッパ２６は、回転すること
で弁棒２７方向に進退する構成となっており、スロット
ル弁９の軸が閉弁方向に回動するとギヤ２４，２５を介
してストッパ２６もこれに連動して回動し、弁棒２７端
部とストッパ２６の間の最大ストローク量はストッパ２
６の突出し量だけ短くなり、制約されるようになってい
る。つまり、スロットル弁開度が小さい程、弁棒２７の
ストロークは短くなり、スロットル弁開度が大きい程、
弁棒２７のストロークは長く制限されるようになってい
る。
が設けられている。このストッパ２６は、回転すること
で弁棒２７方向に進退する構成となっており、スロット
ル弁９の軸が閉弁方向に回動するとギヤ２４，２５を介
してストッパ２６もこれに連動して回動し、弁棒２７端
部とストッパ２６の間の最大ストローク量はストッパ２
６の突出し量だけ短くなり、制約されるようになってい
る。つまり、スロットル弁開度が小さい程、弁棒２７の
ストロークは短くなり、スロットル弁開度が大きい程、
弁棒２７のストロークは長く制限されるようになってい
る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】補助空気流量の最大流量は、ストッパ２６
の位置により、図７に示すように、計量部（開弁時の弁
孔）面積が変化し、決まる。従って、本実施例による補
助空気流量の特性は、図４に示すようになる。ストロー
ク制限長さＬは、スロットル開度が小さいほど長くな
り、高デューティでの流量をカットし、図３の特性と同
様に、軽負荷ほど最大補助空気流量が小さくなるように
なっている。本実施例の場合、図３にその特性を示す図
５の電気回路の実施例に比べ、カットしない低デューテ
ィではデューティに対する空気流量の関係が変化せず、
制御マッチングが容易になるメリットがある。
の位置により、図７に示すように、計量部（開弁時の弁
孔）面積が変化し、決まる。従って、本実施例による補
助空気流量の特性は、図４に示すようになる。ストロー
ク制限長さＬは、スロットル開度が小さいほど長くな
り、高デューティでの流量をカットし、図３の特性と同
様に、軽負荷ほど最大補助空気流量が小さくなるように
なっている。本実施例の場合、図３にその特性を示す図
５の電気回路の実施例に比べ、カットしない低デューテ
ィではデューティに対する空気流量の関係が変化せず、
制御マッチングが容易になるメリットがある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｚ
Claims (10)
- 【請求項１】 スロットル弁の迂回するバイパス通路
と、該バイパス通路を流れる補助空気量を制御する流量
制御弁と、該流量制御弁を制御し空燃比を理論空燃比よ
りもリーンに切り換える時に前記流量制御弁の開弁量を
多くして補助空気量を多くしリーンからリッチ方向の空
燃比に切り換える時には前記流量制御弁の開弁量を少な
くして補助空気量を少なくするコントロールユニットと
を備えるリーンバーンエンジンシステムにおいて、前記
流量制御弁を通る補助空気量の最大値を制限する制限手
段と、前記スロットル弁の開弁量に応じて該開弁量が大
きいときは前記最大値を小さな値に前記スロットル弁の
開弁量が小さいときは前記最大値を大きな値に可変する
可変手段とを設けたことを特徴とするリーンバーンエン
ジンシステム。 - 【請求項２】 請求項１において、前記制限手段は、前
記流量制御弁を駆動する電気回路に流す電流値を制限す
る可変抵抗とし、該可変抵抗の値をスロットル弁開度に
応じて変化させる構成としたことを特徴とするリーンバ
ーンエンジンシステム。 - 【請求項３】 請求項２において、前記可変抵抗とし
て、スロットル弁開度変化を検出するセンサを用いたこ
とを特徴とするリーンバーンエンジンシステム。 - 【請求項４】 請求項２において、前記可変抵抗とし
て、吸入空気流量変化を検出するセンサを用いたことを
特徴とするリーンバーンエンジンシステム。 - 【請求項５】 請求項１において、前記制限手段として
流量制御弁弁体のストローク量を制限する手段を用い、
前記可変手段として、該制限手段をスロットル弁開度に
連動して調整しストローク量を可変にする機械要素を用
いたことを特徴とするリーンバーンエンジンシステム。 - 【請求項６】 スロットル弁の迂回するバイパス通路
と、該バイパス通路を流れる補助空気量を制御する流量
制御弁と、該流量制御弁を制御し空燃比を理論空燃比よ
りもリーンに切り換える時に前記流量制御弁の開弁量を
多くして補助空気量を多くしリーンからリッチ方向の空
燃比に切り換える時には前記流量制御弁の開弁量を少な
くして補助空気量を少なくするコントロールユニットと
を備えるリーンバーンエンジンシステムにおいて、前記
流量制御弁を通る補助空気量の最大値を制限する制限手
段と、エンジン負荷を検出し該負荷が大きくなったとき
は前記最大値を小さな値に前記エンジン負荷が小さくな
ったときは前記最大値を大きな値に可変する可変手段と
を設けたことを特徴とするリーンバーンエンジンシステ
ム。 - 【請求項７】 請求項６において、エンジン負荷を吸気
管内負圧で検出することを特徴とするリーンバーンエン
ジンシステム。 - 【請求項８】 スロットル弁を迂回するバイパス通路を
流れる補助空気量を調整する流量制御弁と、エンジンを
理論空燃比で運転するときに較べてエンジンをリーン空
燃比で運転するとき前記流量制御弁を調整して補助空気
量を多くする制御装置とを備えるリーンバーンエンジン
の補助空気量制御装置において、前記流量制御弁の全開
量を制限する制限手段と、エンジン負荷に応じ該エンジ
ン負荷が大きいときは前記全開量を小さな値にしエンジ
ン負荷が小さいときは前記全開量を大きな値に可変する
手段とを備えることを特徴とする補助空気量制御装置。 - 【請求項９】 酸素センサの検出値を用いて空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御し、エンジンの運転状態
がリーンバーン運転領域に入ったときは前記フィードバ
ック制御を中断しエンジンに補助空気を供給してリーン
空燃比で運転するリーンバーンエンジンシステムにおい
て、補助空気量の最大値を制限すると共に、該最大値を
エンジン負荷が大きいときほど小さな値に可変すること
を特徴とするリーンバーンエンジンの補助空気量制御方
法。 - 【請求項１０】 スロットル弁を迂回するバイパス通路
に取り付けられ該バイパス通路をオンオフする弁体を備
える流量制御弁と、該弁体のストローク方向に設けられ
該ストローク量を制限するストッパと、スロットル弁を
開動させるシャフトの開動に応じて前記ストッパを前記
ストローク方向に進退させスロットル弁開度が大きいと
きほど前記ストローク量を小さな制限する機械要素とか
らなることを特徴とする補助空気量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4928493A JPH06264802A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | リーンバーンエンジンシステムとその補助空気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4928493A JPH06264802A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | リーンバーンエンジンシステムとその補助空気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264802A true JPH06264802A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12826588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4928493A Pending JPH06264802A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | リーンバーンエンジンシステムとその補助空気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264802A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8759322B2 (en) | 2008-11-05 | 2014-06-24 | National University Corporation Tokyo Medical And Dental University | Hyaluronic acid derivative and pharmaceutical composition thereof |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP4928493A patent/JPH06264802A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8759322B2 (en) | 2008-11-05 | 2014-06-24 | National University Corporation Tokyo Medical And Dental University | Hyaluronic acid derivative and pharmaceutical composition thereof |
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