JPS58206852A - 内燃機関の吸入空気量制御方法および装置 - 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】 本発明は、内燃機関の吸入空気量制御方法および装置に
係り、特に、電子制御燃料噴射装置金偏えた自動車用エ
ンジンに用いるのに好適な、吸気通路に配設された、機
関の吸入空気量を制御するための、アクセルと連動して
開閉されるスロ・ットル弁と、吸気通路のスロットル弁
より上流側から取入れたバイパスエアの流量を制御する
友めのエア制御弁とを備えた内燃機関の吸入空気量制御
方法及び装置の改良に関する。

自動車用エンジン等の内燃機関の混合気の空燃比を制御
する装置の１つに電子制御燃料噴射装置を用いるものが
ある。この電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関にお
いては、例えば、機関の吸入空気量及び機関回転数に応
じて燃料噴射時間を決定し、該燃料噴射時間だけ、例え
ば吸気マニホルドに配設きれた、機関の吸気ポートに向
けて燃料を噴射するインジェクタを開弁することによっ
て、機関の空燃比を制御するようにされており、空燃比
を精密に制御することが必要な、排気ガス浄化対策が施
された自動車用エンジンに広（用いられるようになって
きている。この電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関
においては、一般に、吸気通路に配設された、機関の吸
入空気量を制御するための、アクセルと連動して開閉さ
れるスロットル弁と、吸気通路のスロットル弁より上流
側から取入れたバイパスエアの流量を制御するためのエ
ア・制御弁とを用いて、機関の燃焼室に送給される吸入
空気量を制御するようにされている。このような吸入空
気量制御によれば、スロットル弁が全閉状態にあるアイ
ドル時には、バイパスエアの流量を制御することにより
機関のアイドル回転数を制御することができ、一方、ス
ロットル弁か開かれ友オフアイドル時には、アクセルと
連動して開閉されるスロットル弁により吸入空気量を大
幅に変化させることができるという特徴を有するが、最
大吸気ｉを保証するためにスロットル弁の径が犬とされ
ている几め、スロットル弁の開き始めにおける吸気量の
立ち上がりが急激になり、特に、アクセルペダルを急激
に少し踏み込んだ緩加速時に加速ショックが発生したり
、アクセルペダルをごく僅か踏み込んだ状態における低
負荷制御が難しく、いわゆるしや（りを発生することが
あるという欠点を有していた。

このような欠点を解消するへ（、・スロットル弁の流量
制御特性を非線形とし、例えば、アクセルペダルの踏み
始′めにはスロットル弁が徐々に開かれるよ５にして、
アクセルペダルの踏み始めにシける吸入空気量の変化量
か小となるようにしたものも提案されてし・る。しかし
ながら、スロットル弁の弁体形状或いはアクセルペダル
とスロットル弁を連動するためのリンク機構の形状等の
適合が難かしく、例えば、自動変速機を備えた車両と手
動変速機を備え定車両で同一の非線形スロットル弁を用
い几場合には、自動変速機を備えた車両の加速遅れ等を
生じることがあり、部品の統一化が困難であった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべ（なされたもの
で、アクセル開度が小さい時の吸入空気量制御を円滑に
行うことができ、従って、加速ショックやシャクリを防
市して、機関運転性能を向上することができる内燃機関
の吸入空気量制御装置気ｔを制御するための、アクセル
と連動して開閉されるスロットル弁と、吸気通路のスロ
ットル弁より上流側から取入れ友パイノくスエアの流量
を制御するためのエア制御弁４ｔ−備えた内燃機関の吸
入空気量制御方法において、アクセル開度が所定値未満
である小吸気量域では、前記スロットル弁を閉状態に維
持して、前記エア制御弁の開度を制御することにより吸
入空気量を制御し、一方・アクセル開度が前記所定値以
上である大中吸気量域では、前記スロットル弁をアクセ
ルに連動して開閉することにより、吸入空気量を制御す
るようにして、前記目的全達成し念ものである。

又、内燃機関の吸入空気量制御装置を、吸気通路に配設
された、機関の吸入空気量を制御するための、アクセル
開度が所定値以上である時にアクセルと連動して開閉さ
れるスロットル弁と、吸気通路のスロットル弁より上流
側から取入れたバイパスエアの流ｔｔ−制賀するｔめの
エア制御弁と、アクセル開度を検出する念めのアクセル
センサと、スロットル弁開度を検出するためのスロット
ルセンナと、前記アクセルセンサ出力から検知されるア
クセル開度が所定値未満である小吸気量域では、前記エ
ア制御弁に弁開度制御信号を出力してバイパスエアの流
量を制御することにより吸入空気量、１≦ を制御し、一方、アクセル開度が前記所定値以上である
大中吸気量域では、前記エア制御弁に全開信号を出力し
てスロットル弁により吸入空気量が制御されるよ５にす
る電子制御回路とを用いて構成することにより、同じ（
前記目的を達成したものである。

更に、前記アクセルセンサとスロットルセンサを一体化
することにより、構成を単純化したものである。

或いは、内燃機関の吸入空気量制御装置において、吸気
通路のスロットル弁より上流側から取入れたバイパスエ
アを送給するためのバイパスエア通路に配設された、小
吸気量域で、バイパスエアの流量を声］御して、吸入空
気ｔを制御するための、アクセル開度が所定値未満であ
、る時にアクセルと連動して開閉されるエア制御弁と、
吸気通路に配設さ？した、大中吸気量域で、機関の吸入
空気量を制御するための、アクセル開度が前記所定値以
上である時にアクセルと連動して開閉されるスロットル
弁と、全備えることにより、同じ（前記目的を達成した
ものであ“る。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明の第１笑施例は、第１図に示す如（、大気を取り
入れる几めのエアクリーナ１２と、該エアクリーナ１２
により取り入れられた吸入空気の流量を検出するための
エアフローメータ１４と、該エアフローメータ１４に内
蔵された、吸入空気の温度を検出するための吸気温セン
サ１６と、吸気管１８の途中に配設された、吸気通路１
９ｔ−流れる機関の吸入空気量を制御するための、運転
席に配設されたアクセルペダル２０の開度が所定値（例
えば５度）以上である時にアクセルペダル２０と連動し
て回動するようにされたスロットル弁２２と、スロット
ルボディ２４に配設され念、前記アクセルペダル２０及
びスロットル弁２２の開度會検邑するための一体化され
たアクセル／スロットルセンサ２６と、吸気干渉を防止
するためのサージタンク２８と、吸気マニホルド２９に
配設すれた、エンジン１０の吸気ポートに向けて燃料を
噴射する九めのインジェクタ３０と、該インジェクタ３
０に所定圧力の燃料を供給するための、燃料タンク３２
、燃料ポンダ３４及び燃料配管３６と、前記吸気通路１
９のスロットル弁２２の上流側から取り入れたバイパス
エアを、前記サージタンク２８に送給するバイパスエア
配管３８と、該バイパスエア配管３８の途中に配設され
た、バイパスエアの流量を制御するためのエア制御弁４
２と、排気マニホルド４４に配設され念、排気ガス中の
残存酸素濃度から空燃比を検知するための酸素濃度セン
サ４６と、エンジン１０のクランク軸の回転と連動して
回転するディストリビュータ軸４８ａ’！ｒ！するディ
ストリビュータ４８と、該ディストリビュータ４８に内
蔵された、前記ディストリビュータ軸４８１Ｌの回転に
応じてクランク角信号を出力するクランク角センサ５０
と、エンジンブロックに配設された、エンジン冷却水温
を検知するための冷却水温センサ５２と、バッテリ５４
と、前記エアフローメータ１４出力の吸入空気量と前記
クランク角センサ５０出力のクランク角信号から求めら
れるエンジン回転数に応じて基本の燃料噴射時間を決定
し、これを前記アクセル／スロットルセンサ２−６出力
のアクセルペダル開度及びスロットル弁開度、酸素濃度
センサ４６出力の空燃比、冷却水温センサ５２出力のエ
ンジン冷却水温、バッテリ５４の電圧等に応じて補正す
ることによって、燃料噴射時間を決定して前記インジェ
クタ３０に開弁時間信号を出力すると共に、前記アクセ
ル／スロットルセンサ２６出力から検知でれるアクセル
ペダル開度が所定値（５度）未満である小吸気量域では
、前記エア制御弁４２に弁開度制御信号を出力してバイ
パスエアの流量′ｆｅ制御することにより吸入空気ｉ’
ｔ−制御し、一方、アクセルペダル開度が前記所定値以
上である犬中吸気食城で１・丁、前記エア制御弁４２に
全開信号を出力して、スロットル弁２２により吸入空気
量が制御ばれるようにする電子制御回路５６とから構成
されている。

前記スロットルボディ２４は、第２図及び第３図に詳細
に示す如く、構成さ、れている。即ち、スロットルボデ
ィ２４のサブフ□、、し、１−ム２４ａに回動自在に支
持さ−ｎたアクセルシャフト６２の一端には、３／４円
環状のワイヤガイド６４が固着され、該ワイヤガイド６
４の一端には、一端がアクセルペダル２０に固着さ才し
たワイヤ６６の他端が固着されている。又、ワイヤガイ
ド６４の他端には、リターンスプリング６８が設けろｎ
ており、アクセルペダル２０全戻し几時に、この力によ
りアクセルシャフト６２が元の位置迄戻るようにされて
いる。又、アクセルシャフト６２の中間部には、第４図
に示すような接点構成のアクセル／スロットルセンサ２
６が配設さ几ており、該アクセル／スロットルセンサ２
６は、アクセルシャフト６２０回動変位がスロットルシ
ャツ）７０の開弁位置（５度）に来るまでは、アクセル
ペダル開度を検出し、スロットルシャフト７０が開弁し
始めると、スロットル開度を検出できるようにされてい
る。

図において、７２は、スロットルシャツ）７０のリター
ンスプリングである。従って、第４図に示す如（、アク
セル／スロットルセンサ２６の電極２６ａに定電圧をか
け、電極２６ｂをアースした抵抗器の止金、アクセルシ
ャフト６２の回動と連動して摺動する可動接点２６ｃを
設（すて置（ことにより、出力電圧比刀為ら、アクセル
ペダル２ｏ及びスロットル弁２２の開度を共に検出する
ことができる。即ち、アイドル時には、アクセルペダル
２０が踏み込まれていないため、アクセルシャフト６２
が閉じており、アクセル／スロットルセンサ２６の出力
もＯになる。又、スロットルシャフト７０は、アクセル
シャフト６２に対し数度（５度）オフセットされている
のでやはり閉じている。

従って、この時は、バイパスエア量を制御するエア制御
弁４２により、アイドル回転数が所定回転数となるよう
に吸入空気量が制御されるっ又、アクセルペダル２０を
若干踏み込んだ時には、アクセルシャフト６２のみが開
弁側に回動する。これによりアクセル／スロットルセン
サ２６は、アクセル開度ｔ−出力する。従って、電子制
御回路５６は、アクセル／スロットルセンサ２６の出力
に応じてエア制御弁４２の開度を制御する。このため、
プログラムされた流ｆ’にエンジンに供給することがで
き、なめらかな運転が可能となる。更に、アクセルペダ
ル２０をかなり踏み込んだ時には、アクセルシャフト６
２とスロットルシャフト７０が接触し、同一方向に回動
する友め、アクセル／スロットルセンサ２６は、アクセ
ルペダル開度とスロットル弁開度の和を出力する。従っ
て、アクセル／スロットルセンサ２６の出力カラ、スロ
ットルオフセット開度に対応する出力を差引（ことによ
り、スロットル弁開度を検出することができる。

又、スロットルシャフト７０に連結されているスロット
ル弁２２も同様に開弁され、このスロットル弁２２によ
り吸入空気量がアクセルペダル２０の踏み込み量に応じ
て制御される。この時、エア制御弁４２は全開状態とな
るように制御される。

前記電子制御回路５６は、第５図に詳細に示す如く、各
種演算処理を行うマイクロプロセッサからなる中央処理
装置（以下ＣＰＵと称する）５６ａと、前記エアフロー
メータ１４、吸気温センサ１６、酸素ａ度センサ４６、
冷却水濡センサ５２、バッテリ５４等から入力づれるア
ナログ信号に変換して順次ＣＰ　Ｕ　５６　ａに取込む
ための、マルチブレフサ付アナログーデジタル変換器５
６ｂと、前記アクセル／スロットルセンサ２６、クラン
ク角センサ５０等から大刀されるデジタル信号を・所定
のタイミングでＣＰ　Ｕ　５６　ａに取込むと共に、Ｃ
Ｐ　Ｕ　５６　ａにおける演算結果を、所定のタイミン
グで前記インジェクタ３０、エア制御弁４２等に出力す
るバッファ付入出カポ−）５６ｃと、プログラム或いは
各種定数等を記憶するためのリードオンリーメモリ（以
下ＲＯＭと称する）５６ｄと、ＣＰ　Ｕ　５６　ａにお
（する演算データ等を一時的に記憶するためのランダム
アクセスメモリ（以下ＲＡＭと称する）５６ｅと、機関
停止時にも補助電源から給汽シれて記憶全保持できるバ
ックアップ用ランダムアクセスメモリ５６ｆと、前記各
構成機器間を接続するコモンバス５６ｇとがら構成さ九
ている。

以下第６図全参照して、作用を説明する。

本実施例におけるバイパス流量制御は、第６図に示すよ
うなメインルーチンに従って実行される。

即ち、まずステップ１０１で、前記アクセル／スステッ
プ１０２で、取り込まれたアクセルペダル／スロットル
弁開度ＴＨがアイドル開度に対応する第１の所定値Ａ以
上であるが否がを判定する。

判定結果が否である場合には、アイドル運転状態である
と判断して、ステップ１０３に進み、アイドル制御を行
うようにする。即ち、このアイドル時には、アクセルペ
ダル２０が閉じられており、これに接続されたスロット
ル弁２２も閉じられているため、アクセル／スロットル
センサ２６は、閉信号を出力している。従って、電子制
御回路５６は、バイパスエア配管３８から導いたバイパ
スエア７５：、アイドル吸入空気量に対応ブーる吸入空
気量となるよう、エア制御弁４２に制御信号を出力する
ようにする。

一方、前出ステップ１０２における判定結果が正である
場合、即ち、オフアイドル状態である場合（″・−１丁
、ステップ゛１０４に進み、アクセルペダル／スロット
ル弁開度ＴＨが／ｊＸ吸気量域に対応する第２の所定値
Ｂ以下であるが否かを判定する。判定結果が正である場
合、ｆｆＧち、小吸気量域である揚台には、バイパス流
量１偉範囲内であると判断して、ステップ１０５に進み
、アクセル／スロットルセンサ２６で検知されるアクセ
ルペダル／スロットル弁開度ＴＨと吸入を気量に対応［
７た制御チューティ値Ｄｔマツプから求め、制御デユー
ティ値りに入れる。即ち、このアクセルペダル２０が若
干踏み込まれた時にげ、アクセル／スロットルセンサ２
６が、ペダル踏み込み量に応じたアクセル開度ケ比刀す
る。しかしながら、スロットル弁２２とアクセルペダル
２０との間に＆Ｙオフセットが辰げらｒしており、スロ
ットル弁２２はまだ閉じられた状態にあるので、このよ
うな小吸気量時には、バイパスエア配管３８からスロッ
トル弁２２をバイパスくせて導入されるバイパスエアの
流ｉｋエア制御弁４２により制御することによって、ア
クセルペダル２０の開度に応じて吸入空気量が制御され
るようにする。

又、前出ステップ１０４に〉ける判定結果が否である場
合には、アクセルペダル２０力；かなり踏み込ままた大
中吸気号域にちると判断して、ステップ１０６に進み、
エア制御弁４２の制御デユーティ値りに１００％を入れ
て、エア制御弁４２を全開状態とし、前記スロットル弁
２２により吸入空気量が制御されるようにする。即ち、
このアクセルペダル２０を大きく踏み込んた時には、エ
ア制御弁４２が全開状態となり、アクセルペダル２０（
Ｄｔフセットも打ち消され、アクセルペダル２０の踏み
込み量に応じてスロットル弁２２が開閉されて、従来と
同様の吸入空気量制御が行われるようにする。

前出ステップ”１０３、ｉ０５、ｔ０６終了後、ステッ
プ１０７に進み、前記エア制御弁４２に制御デユーティ
値Ｄｔ出力して、このプログラムを終了する゛。

本実施例においてヲ工、アクセルセンナとスロットルセ
ンサが一体化されているので、構成が比較的に単純であ
る。

次に、第７図全参照して、本発明の第２冥施例を詳細に
説明する。

本実施例は、前記第１実施例と同様の、エアクリーテ１
２、エアフローメータ１４、吸気温センサ１６、吸気管
１８、アクセルペダル２０．スロットル弁２２、スロッ
トルボディ２４、サージタンク２８、吸気マニホルド２
９、インジェクタ３０、燃料タンク３２、燃料ポンプ３
４、燃料配管３６、バイパスエア配管３８、エア制御弁
４２、排気マニホルド４４、酸素濃度センサ４６、ディ
ストリビュータ４８、クランク角センサ５０、冷却水温
センサ５２、バッテリ５４及び電子制御回路５６を有す
る自動車用エンジン１０の電子制御燃料噴射装置におい
て、前記アクセルペダル２０の開度を検出するためのア
クセルセンサ７４と、前記スロットル弁２２の開度をア
クセルペダル２０の開度とは独立して検出する文めのス
ロットルセンサ７６とを、別個に設けたものである。他
の構成及び作用についてヲ工、前記第１実施例と同様で
あるので、説明は省略する。

本実施例においては、既に□スロットルセンサフ６が配
設されている従来の自動車用エンジン１０に対する本発
明の適用が容易である。

次に、第８図乃至第１０図を参照して、本発明より上流
側から取入ｆたバイノくスエアを送給するためのバイパ
スエア通路８０に配設された、小吸気量域でバイノ９ス
エアの流量をｆ［御し７て、吸入空気量を制御するため
の、アクセル開度が所定値未満である時にアクセルと連
動して開閉されるエア制御弁８２と、吸気通路１９に配
設された、大中吸気量域で、機関の吸入空気量を制御す
るための、る。

前記エア制御弁６２に、スロットルワイヤ６６により回
動するワイヤガイド６４の溝６４＆内を、エア１」御シ
ャフト８４に固着さ７した円板８６に取付げらγしたリ
ンク８８が回動することにより回動サレる。即ち、アク
セルペダル２０が踏み込まれルト、スロットルワイヤ６
６が引っ張られ、まず、エア制御弁８２が開弁する。こ
の状態で１１、スロットル弁２２は閉じられた状態に維
持されており、エア制御弁８２の開度に応じた吸入空気
量制御が行われる。吸入空気ｔを所定値以上とするべ（
スロットルワイヤ６６を更に引っ張ると、ワイヤガイド
６４と共に回動しているリンク８９とスロットルシャフ
ト７０に固着されたリンク９０が当接し、ワイヤガイド
６４が回動すると共にスロットルシャフト７０が回動し
て、スロットル弁２２がアクセルペダルの開閉と連動し
て開閉泗することとなる。伺この際において、エア制御
弁８２は全開状態を維持している。

以上説明した通り、本発明によれば、アクセル開度が小
さく・時の吸入空気量を円滑に制御するこトかでき、従
って、加速ショックやしゃくりを防止して、機関運転性
能を向上することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１し１は、本発明に係る内燃機関の吸入空気量制御方
法の第１実施例が採用された、自動車用エンジンの電子
制御燃料噴射装置の全体構成を示す、一部ブロック線図
を含む断面図、第２図は、前記第１実施例で用いられて
いるスロットルボディの構成を示す断面図、第３図は、
同じ（側面図、第４図は、前記第１笑楠例で用いられて
いるアクセル／スロットルセンサの接点構成を示す平面
図、第５図レエ、同じく前記第１実施例で用いられてい
る電子制御回路の構成を示すブロック線図、第６図は、
同じ（前記実施例におけるバイパスエア制御のメインル
ーチンを示す流ｎ図、第７図（・丁、本発明に係る内燃
機関の吸入空気量制御方法の第２実施例が採用され九、
自動車用エンジンの電子制御燃料噴射装置の全体構成を
示す、一部ブロック線図を含む断面図、第８図は、本発
明に係る内燃機関の吸入空気量制御方法の第３実施例が
採用され定スロットルボディの構成を示す断面図、第９
図（・；、第８図の■−ＩＸ線に沿う断面図、第１０図
は、同じ（第８図のｘ−Ｘ線に沿う断面図である。 １０・・エンジン、１４・・・エアフローメータ、１８
・・・吸気通路、２０・・・アクセルペダル、２２・・
・スロットル弁、２４・・・スロットルボディ、２６・
・・アクセル／スロットルセンサ、２８・・・サージタ
ンク、３０・・・インジェクタ、３８・・・バイパスエ
ア配管、４２．８２・・・エア制御弁、５０・・・クラ
ンク角センサ、５６・・電子制御回路、７４・・・アク
セルセンサ、７６・・・スロットルセンサ、８０・・・
バイパスエア通路。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路に配設された、機関の吸入空気量を制御
   するための、アクセルと連動して開閉されるスロットル
   弁と、吸気通路のスロットル弁より上流側から取入れ友
   バイパスエアの流量を制御するためのエア制御弁とを備
   えた内燃機関の吸入空気量制御方法において、アクセル
   開度が所定値未満である小吸気量域では、前記スロット
   ル弁を閉状態に維持して、前記エア制御弁の開度を制御
   することにより吸入空気量を制御し、一方、アクセル開
   度が前記所定値以上である大中吸気量域では、前記スロ
   ットル弁をアクセルに連動して開閉することにより吸入
   空気量を制御するようにしたことを特徴とする内燃機関
   の吸入空気量制御方法。
2. （２）吸気通路に配設された、機関の吸入空気量を制御
   する友めの、アクセル開度が所定値以上である時にアク
   セルと連動して開閉されるスロットル弁と、吸気通路の
   スロットル弁より上流側から取入れたバイパスエアの流
   量を制御するためのエア制御弁と、アクセル開度を検出
   するためのアクセルセンサと、スロットル弁開度を検出
   するためのスロットルセンサと、前記アクセルセンサ出
   力から検知されるアクセル開度が所定値未満である小吸
   気量域では、前記エア制御弁に弁開度制御信号を出力し
   てバイパスエアの流量を制御することにより吸入空気量
   を制御し、一方、アクセル開度が前記所定値以上である
   大中吸気量域では、前記エア制御弁に全開信号を出力し
   てスロットル弁により吸入空気量が制御されるようにす
   る電子制御回路と、を備えたことを特徴とする内燃機関
   の吸入空気量制御装置、
3. （３）　　ｍ＠己アクセルセンサとスロットルセンナが
   、一体化されている特許請求の範囲第２項に記載の内燃
   機関の吸入空気量制御装置。
4. （４）吸気通路のスロットル弁より上流側から取入詐た
   バイパスエアを送給するためのバイパスエア通路に配設
   された、小吸気量域で、バイパスエアの流量を制御して
   、吸入空気量を制御する友めの、アクセル開度が所定値
   未満である時にアクセルと連動して開閉されるエア制御
   弁と、吸気通路に配設された、犬中吸気量域で、機関の
   吸入空気量を制御するための、アクセル開度が前記所定
   値以上である時にアクセルと連動して開閉されるスロッ
   トル弁と、全備えたこと全特徴とする内燃機関の吸入空
   気量制御装置。