JPS5836835Y2 - スロツトル弁開度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、エンジンの吸気管に設けられたスロットル
弁の開度を自動的に制御するスロットル弁開度制御装置
に関する。

従来、自動車駆動用エンジンにおいて、スロットル弁開
度をアクセル系とは別のサーボ機構で自動的に制御し、
エンジンのアイドル回転速度を所望の値に制御する装置
が提案されている。

この装置は、エンジンのアイドル回転速度のメインテナ
ンスを容易にする上で効果があるが、従来装置ではアク
セル系の力とサーボ機構の力とが同一のレバーに加わっ
てスロットル弁開度を制御する構成であるため、サーボ
機構によりアイドル回転速ｔｖ制御すると、この力がア
クセル系にも作用し、自動車のアクセルペダルとレバー
ヲ連結するワイヤーにたるみが生じやすくエンジントラ
ブルな起こしやすいという問題がある。

また、スロットル弁に閉弁力を付与するはねあるいはア
クセルペダルに戻し力を付与する戻しばねなどに対抗し
てサーボ機構がスロットル弁を作動させる必要があるた
め、サーボ機構として１駆動力の大きい大型のものを使
用しなければならないという問題もある。

この考案は、上記の点に鑑みなされたもので、簡潔な構
成でもってサーボ機構の力がアクセル系に作用せず、エ
ンジントラブルを起こし難くてサーボ機構も、駆動力の
小さいものを使用できるスロットル弁開度制御装置を提
供することを目的とする。

以下この考案を図に示す実施例により説明する。

第１図において、エンジン１は自動車駆動用の公知の４
サイクルレシプロ式火花点火エンジンで、エアクリーナ
、気化器２、スロットル弁３及び吸気管４を経て燃焼用
の空気を吸入し、焼判例えばガソリンは気化器２がら空
気燃料混合気として吸入する。

スロットル弁３ば、吸気管４内に軸５により回動可能に
設けられているバタフライ型の公知のもので、軸５には
制御部材をなすレバー６が一体に連結されている。

また、この軸５には３個の分岐腕７，８．９を有するレ
バー（伝達部材）１０が回動可能に遊嵌合されている。

このレバー１０の分岐腕Ｔは、その先端部において適当
な固定部材に設けられたストッパー１１と当接するよう
構成されており、引張りばねからなるアクセル戻しばね
１２により図中反時計方向に付勢されている。

また分岐腕７には、ワイヤー１４の一端が固定されてか
り、分岐腕７はこのワイヤー１４を介して自動車のアク
セルペダル１５に連結されている。

また、レバー１０の分岐腕７には気化器２の加速ポンプ
１６を動作させるための加速ロッド１７が連結されてお
り、この加速ロッド１７のばね受皿と加速ポンプ１６の
係合リング１８の間には圧縮コイルばねからなる加速ポ
ンプはね１９が設けられている。

さらに、レバー１０の分岐腕７と当接可能な位置にスロ
ットルスイッチ２０が設置されてＤす、分岐腕７がスト
ッパ１１と当接した状態あるいは当接する近傍の位置に
なると、ロッド２１の先端が分岐腕７に当接してスイッ
チ２０はオンし、それ以外の状態ではオフする。

レバー１０の分岐腕８，９はレバー６を間に挾んで互い
に対向するよう形成されて釦り、レバー６は分岐腕８に
固定された圧縮コイルばねからなるアイドルばね２２に
より、分岐腕９の調整ねじ２３に当接するよう付勢され
ている。

サーボ機構Ｓば、この実施例ではダイヤフラム式のもの
で構成されてトリ、サーボ室３０に導入される負圧と圧
縮コイルばね３１のばね力とがつり合うようダイヤフラ
ム３２が変位してロッド３３を動作させる。

ロッド３３はスロットル弁３の開度が比較的小さい範囲
でレバー６に当接するよう設けられており、ロッド３３
が図中下方に移動するとレバー６が図中時計方向に回動
してスロットル弁３の開度を大きくする。

サーボ室３０ば、固定絞り３４及び導管３５を介してス
ロットル弁下流の吸気管４に接続されていて吸気負圧が
導入され、捷た電磁弁３６及び導管３７を介してエアク
リーナ直下流部に接続されていて大気圧が導入される。

電磁弁３６は常閉型のもので、制御ユニット４０により
開閉が制御とれる。

この制御ユニット４０は、エンジン１の各種運転状態な
検出するエンジンセンサ５０の検出信号に基いて！弁３
６を動作させ、基本的にはエンジン１のアイドル回転速
度が目標値となるよう閉ループ制御を行う。

次に第２図により制御ユニット４０の一例について説明
する。

この制御ユニット４０は、概略的にはアイドル回転速度
の目標値と実際のアイドル回転速度との偏差を求め、こ
の偏差に応じたデユーガイ比のパルス信号を出力する回
路で、ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／λ変換器）４
１．基準電圧発生器４２、第１比較器４３、積分器４４
、三角波発振器４５、第２比較器４６及びパワー増幅器
４７から構成されている。

Ｄ／Ａ変換器４１ば、エンジンセンサ５０のうち回転速
度センサ５１からの回転速度に比例した周波数のパルス
をラフにＤ／Ａ変換するもので、周波数及び平均レベル
が回転数に比例した第３図Ａに示すようなのこぎり波電
圧Ａを出力する。

基準電圧発生器４２ば、エンジンセンサ５０を構成する
暖機センサ５２及び空調機スイッチ５３からの検出信号
に応じた基準電圧Ａ′を発生し、この基準電圧を目標回
転速度として出力する。

第１比較器４３ば、Ｄ／Ａ変換器１及び基準電圧発生器
４２の出力を比較し、第３図Ｂに示すよに電圧Ａ ＞
Ａ’のときＯレベル、電圧ＡＨＡ’のときルベルの信号
を出力する。

積分器４４ば、比較器４３の出力に応じてコンデンサを
充、放電させて積分するもので第３図Ｃに示す積分電圧
Ｃを出力する。

さた、この積分器４４にはスロットルスイッチ２０の信
号が入力されて釦り、これがオンのときのみ積分動作を
行い、これがオフのときは積分動作を停止する。

三角波発振器４５ば、第３図Ｃに示すような一定周波数
の三角波電圧Ｃ′を発生するもので、公知の発振器を適
用する。

第２比較器４６は、積分器４４と三角波発振器４５の出
力を比較するもので第３図りに示すように電圧ｃ’＜ｃ
のときルベル、電圧Ｃ＞ＣのときＯレベルのパルス電圧
りを発生する。

パワー増幅器４７は、第２比較器４６の出力信号を電力
増幅して電磁弁３６にパルス信号を印加する。

次に上記構成の作動を説明する。

アクセルペダル１５が開放されレバー１０の分岐腕７が
ストッパ１１に当接しているエンジン１０のアイドル状
態において、第１比較器４３は、Ｄ／Ａ変換器４１の実
際のエンジン回転速度な電圧に変換した信号と、目標回
転速度に対応した基準電圧とを比較し、例えば実際のエ
ンジン回転速度が目標回転速度より低いと、デユーティ
比の大きい方形波パルスを出力する。

積分器４４ば、この方形波パルスを積分するため、高い
平均レベルの積分電圧Ｃ’＆出力する。

第２比較器４６は、この高レベルの積分電圧と一定周期
の三角波電圧との比較な行うため、デユーティ比の大き
い方形波パルスな出力する。

これにより電磁弁３６の１周期当たりの通電時間割合が
増加しサーボ室３０の負圧が小さくなりロッド３３ばば
ね３１のばね力により図中下方に移動し、レバー６が分
岐腕８，９の規制範囲内で図中時計方向にアイドルばね
２２のばね力に抗して回動する。

この結果、スロットル弁３の開度が大きくなり、エンジ
ン１への供給混合気量が増加してエンジン１のアイドル
回転速度を上昇させる。

この際サーボ機構Ｓに作用する抗力としてはアイドルは
ね２２のばね力のみで アクセル系のレバー１０の分岐
腕７はストッパ１１に当接した状態であるためアクセル
戻しばね１２のばね力は作用せずサーボ機構Ｓの１駆動
力が小さいものであっても十分スロットル弁３の開度を
変化させ得る。

また、同様にアクセル１５と連結されているワイヤー１
４は、分岐腕７が動作しないため、このときにたるむよ
うなことがなく、これによるエンジントラブルは発生し
ない。

さらに、このときに気化器２の加速ポンプ１６が作用す
ることもなく、不必要な燃料増量による燃料の浪費、Ｈ
Ｃ排出量の増大が防止される。

一方、実際のアイドル回転速度が目標回転速度より高く
なると、第３図Ｂに示すようにデユーティ比の小さい方
形波パルス信号を出力する。

積分器４４ば、この方形波パルス信号を積分するため、
低い平均レベルの積分電圧Ｃを出力する。

第２比較器４６は、この低いレベルの積分電圧と一定周
期の三角波電圧との比較を行うため、デユーティ比の小
さい方形波パルス信号を出力する。

これにより、電磁弁３６の１周期当たりの通電時間割合
が減少し、サーボ機構Ｓのサーボ室３０内の負圧が大き
くなりロッド３３ばばね３１のばね力に抗して図中上方
へ移動し、レバー６が図中反時計方向に回動する。

この結果、スロットル弁３の開度が小さくなり、エンジ
ン１への供給混合気量が減少してアイドル回転速度が低
下する。

もちろん、このときアクセル系に力が作用することはな
く、従来のような問題を生じることはない。

（ｍ（７）ようにしてエンジン１のアイドル回転速度は
、目標値に収束するよう制御され、設計どおりの値に維
持される。

ここで、目標値を表す基準電圧は暖機センサ５２の検出
信号に基いてエンジン１の冷起水温に対応して変化して
おり、エンジン１の冷態始動時のようにエンジン１の暖
機が不十分で冷却水温が低い場合は基準電圧が大きく、
エンジン１の回転速度を高く維持し、エンジン１をエン
ジン潤滑油の粘性等の摩擦に打ち勝って安定的に回転さ
せる。

そして、エンジン１が徐々に暖機され、冷却水温Ｔが上
昇するにつれて基準電圧は徐々に下がり、エンジン回転
速度を徐々に通常のアイドル回転速度１で下げる。

このアイドル回転速度は、実際のエンジン回転速度と比
較しつつ閉ループ制御を行っているため、エンジン潤滑
油の種類が異なり、粘度が異なっていても設計どふ・す
、すなわち基準電圧で表されたとおりの回転速度に制御
される。

また、空調スイッチ５３がオンされると、基準電圧は、
一定レベルだけ大きくなり、エンジノアイドル回転速度
を通常よりも高く維持する。

しかして、エンジンアイドル運転中であっても、自動車
ノ空調機のコンプレッサは十分な回転速度で駆動され、
このときの自動車の空調機の冷房能力は十分に確保され
る。

ここで、アクセルペダル１５が運転者により操作される
と、ワイヤー１４を介してし・く−１０に回動力が加わ
り、アクセル戻しばね１２のばね力に抗してレバー１０
は図中時計方向に回動する。

これと同時に分岐腕９の調整ねじ２３がレバー６に当接
し、レバー６を時計方向に回動させてスロットル弁３の
開度を大きくし、エンジン回転速度を上昇させて通常の
パワー走行を行う。

このとき、レバー１００回動により加速ロッド１７が移
動して加速ポンプばねを圧縮してリング１８を押し上げ
、気化器２の加速ポンプ１６を動作させて通常の加速増
量を行う。

また、レバー１０の回動によりスロットルスイッチ２０
がオフとなり、これにより制御ユニット４０の積分器４
４が動作を停止してサーボ機構Ｓによる制御を停止する
。

もちろん、レバー６が大きく回動ずればレバー６がロッ
ド３３と当接しなくなり、サーボ機構Ｓによる制御は行
われない。

なお、上記実施例ではサーボ機構としてダイヤフラム式
のものる適用したが、他の形式のもの例えばソレノイド
を用いるものなども適用可能である。

また、気化器を用いたエンジンに適用したが、燃料噴射
式１／ジンにも適用可能である。

また、制御ユニットとしてアナログ回路を適用したが、
マイクロコノピュータを用いてディジタル的な制御を行
うようにしてもよい。

以上述べたようにこの考案によれは、アイドル回転速度
をサーボ機構により自動的に制御するようにしても、ア
クセルペダルと連結するためのワイヤーのたるみ、外れ
を防止できてエンジントラブルを未然に抑止でき、サー
ボ機構も駆動力の小さいものを使用できるという優れた
効果を奏する。

また、気化器式エンジンにあっては、アイドル時に加速
ポンプによる不必要な燃料増量を無くし、燃料の浪費、
ＨＣ排出量の増大も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例な示す模式構成図、第２図
は第１図図示の制御ユニットヲ示すブロック図、第３図
は作動説明に供する波形図である。 １・・・エンジン、３・・・スロットル弁、５・・・執
６・・・制御部材をなすレバー ８，９・・・分岐腕、
１０・・・伝達部材をなすレバー １５・・・アクセル
部材をなすアクセルペダル、２２・・・アイドルばね、
Ｓ・・・サーボ機構。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）任意に操作されるアクセル部材の作動を伝達する
   伝達部材と、この伝達部材に係合し、この伝達部材の作
   動に応じて回動し、スロットル弁の開度を変化させる制
   御部材とを備え、かつこの制御部材は前記伝達部材によ
   り規制される範囲内で前記伝達部材とは無関係にアイド
   ルばねに抗して回動可能に構成され、さらに前記制御部
   材に前記アイドルはねに抗して力を作用させ二／ジ／の
   運転状態に応じてスロットル開度を制御してアイドル回
   転速度を制御するサーボ機構を備えることを特徴とする
   スロットル弁開度制御装置。
2. （２）前記伝達部材が、前記スロットル弁の軸に遊嵌合
   され、前記制御部材の回動を規制する２個の分岐腕を持
   つレバーから機成され、前記制御部材が、前記スロット
   ル弁の軸に連結されたレバーから構成されており、前記
   アイドルばねが前記分岐腕の一方に固定されている実用
   新案登録請求の範囲第１項記載のスロットル弁開度制御
   装置。