JPS628363Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関に供給する混合気の空燃比を
適正に制御するために必要な吸入空気量を高精度
に検出する装置に関する。

例えば、自動車用ガソリン機関の燃料供給装置
として使用されている電子燃料噴射量制御システ
ムでは、運転条件に応じた適正空燃比の混合気を
供給するために、空気流量センサを使用して空気
流量を直接検知するか、又は、吸入負圧センサを
使用して吸入負圧と機関回転速度とに基づいて空
気流量を間接的に算出していた。又、近年では、
吸気絞り弁の開度を検出し、この絞り弁の開度と
機関回転速度とに基づいて空気流量を算出する方
法も提案されている（昭和53年８月 日産自動車
株式会社発行 NISSANサービス周報第360号
（Ｚ−11）抜粋参照。） ところが、自動車用機関のように吸入空気の最
小流量と最大流量との比が極めて大きくなる場合
には、吸入空気量検出精度を細かくしてすべての
領域にわたり空気流量を高精度に検出することが
困難であるので、空気流量センサを全運転領域に
わたつて使用した場合は、高速高負荷領域での検
出精度が満たされても実際には微小変動するアイ
ドリング付近の空気流量の検出精度が非常に悪く
なつており、逆に低速低負荷領域で検出精度をマ
ツチングした場合には高速高負荷領域の検出量が
過大となつて損傷し易くなり或いは測定能力を超
えて測定精度が悪化するか測定能力が過敏となつ
てノイズをも拾つてしまうこととなる。例えば空
気流量センサが通路抵抗式エアフロメータの場合
には過大空気流の変化によりオーバーシユートし
易くなり、カルマン渦式エアフロメータの場合に
はカルマン渦発生周波数が極めて大となるからカ
ルマン渦検出能力を高精度にしなければならず、
熱線式エアフロメータの場合には過冷却になるお
それがあり、これらの不都合を払拭する構造にす
るにはコスト高になり過ぎる。

又、機関に排気還流装置を設けた場合は、排気
の還流量によつて吸入負圧が異なるので、吸入負
圧センサを適用しにくいという欠点があつた。他
方特開昭49−58224号公報にみられるように絞り
開度センサを用いるものではアイドリング付近で
絞り弁開度に対する吸気量変動が高負荷領域より
も極端に大きく、例えば絞り弁の開度が１゜変化
すると絞り弁を通過する空気量が倍位になるの
で、極めて高精度の角度検出能力を持つ絞り弁開
度センサを使用する必要がありしかもたとえ高精
度の絞り弁開度センサを設けても、排気の還流
量、絞り弁のバルブクリアランスのバラツキの影
響を受けて空気流量が大巾に変動するので、吸入
空気量を高精度に検出できるとはいえなかつた。

本考案は、上記に鑑みてなされたものであつ
て、低速低負荷領域ではプライマリ通路に配設し
た空気流量センサを用いて吸入空気量を狭い領域
で精度良く検知すると共に、排気還流及び絞り弁
クリアランスのバラツキ等の影響が減少する高速
高負荷領域ではプライマリ通路及びセカンダリ通
路に介装した吸気絞り弁を連動機構を介して連結
し、このうち一方の吸気絞り弁の開度から吸入空
気量を間接的に検出し、これらの組合わせによつ
て機関の全運転領域に亘り吸入空気量を高精度に
検出せしめ、以て混合気の空燃比の制御精度を向
上させて機関の出力特性、排気特性及び燃料消費
率等を改善しようとするものである。

以下に本考案を図示された実施例について説明
する。

第１〜第３図において、エアクリーナ１のクリ
ーンサイドと機関２に設けたインテークマニフオ
ールド３のコレクタ４とを結合するスロツトルボ
デイ５内を、プライマリ通路６とセカンダリ通路
７とに区画形成する。プライマリ通路６には、図
示しないアクセルペダルなどに連動されて機関の
略全運転領域に亘つて作動する絞り弁８を装着す
ると共に、セカンダリ通路７には機関の高速高負
荷領域で作動する絞り弁９を設ける。

ここに、プライマリ通路６に設けられた絞り弁
８とセカンダリ通路７に設けられた絞り弁９と
は、第２図に示すような連動機構を介して連動さ
れている。即ち、プライマリ通路６に設けた絞り
弁８の軸８ａに駆動レバー８ｂを固着し、このレ
バー８ｂとの当り部１０ａ，１０ｂを設けた作動
レバー１０を前記軸８ａに遊着する。又、セカン
ダリ通路７に設けた絞り弁９の軸９ａに連動レバ
ー９ｂを固着し、この連動レバー９ｂと前記作動
レバー１０とをコネクテイングロツド１１を介し
て枢支連結する。

従つて、プライマリ通路６の絞り弁８がいわゆ
る全閉位置から所定の開度（例えば34゜）に達す
るまでの低速低負荷領域では、プライマリ通路６
の絞り弁８のみが作動する。又、プライマリ通路
６の絞り弁８が前記所定の開度以上即ちセカンダ
リ側絞り弁９が開く高速高負荷領域に開かれる
と、駆動レバー８ｂが作動レバー１０の当り部１
０ｂに当接する。すると、作動レバー１０は駆動
レバー８ｂとともに運動し、コネクテイングロツ
ド１１を介して連動レバー９ｂを作動させるの
で、セカンダリ通路７の絞り弁９も開き始める。
そして、前記各レバー比を選定することにより両
絞り弁８，９が同時に全開となるようにしてい
る。

又、プライマリ通路６に設けた絞り弁８の軸８
ａには、絞り弁開度センサとしての絞り弁開度に
応じて抵抗値が変化するポテンシヨメータ１２を
連動させて絞り弁８の開度を検出すると共に、機
関の加速状態、減速状態、アイドル状態及び全負
荷状態をも検出できるようにしている。更に、プ
ライマリ通路６における絞り弁８の上流には、空
気流量センサとしてのカルマン渦型エアフローメ
ータ１３を設けてプライマリ通路６を通る空気流
量を検出するようにしている。

そして、機関２の各インテークポートに向つて
設けられた燃料噴射弁１４を制御する制御回路１
５には、前記ポテンシヨメータ１２及びエアフロ
ーメータ１３からの出力信号がそれぞれ入力さ
れ、これらの信号に基づいて噴射弁１４から噴射
される燃料の流量を適正に制御させるようにして
いる。

上記構成において、駆動レバー８ｂが作動レバ
ー１０を作動させるまでの領域、即ち、機関の低
速低負荷領域では、プライマリ通路６の絞り弁８
のみが作動してセカンダリ通路７の絞り弁９は全
閉状態に保持されている。このためエアフローメ
ータ１３の信号は、機関が吸入する空気量をその
まま表わしている。従つて、制御回路１５は、エ
アフローメータ１３の信号を利用して適正空燃比
の混合気を得るように燃料噴射弁１４を駆動すれ
ば良い。尚、この場合、絞り弁開度センサとして
のポテンシヨメータ１２によつて機関の加減速及
びアイドリングを検出できるので、このポテンシ
ヨメータ１２の出力信号に基づいて加速増量等を
行わせれば良い。

駆動レバー８ｂが作動レバー１０を押し付ける
位置までプライマリ通路６の絞り弁８が開かれた
時、即ち、機関高速度負荷領域に達すると、セカ
ンダリ通路７の絞り弁９が開き始める。このと
き、制御回路１５には、セカンダリ通路７の絞り
弁９が開き始める時のスロツトル開度が記憶され
ているので、プライマリ通路６の絞り弁８に連動
されたポテンシヨメータ１２を介してセカンダリ
通路７の絞り弁９が開き始めたことを自動的に検
知し、空気量の算出にポテンシヨメータ１２の出
力を利用するようになる。

即ち、いま、プライマリ通路６に設けた絞り弁
８の開度をαｐ、エアフローメータ１３にて検出
される空気流量をQpとすると、絞り弁下流の吸
入負圧αｐとQpとの関数として算出できる。こ
の吸入負圧をΔｐとし、セカンダリ通路７の絞り
弁９の開度をαｓとすると、セカンダリ通路７を
通る空気流量QsはΔｐとαｓの関数として算出
される。

又、αｓとαｐとは、両絞り弁６，８の連動機
構の幾何学的位置関係にあるのでαｓはαｐの関
数として定まる。従つて、機関の吸入空気量（Ｑ
＝Qp＋Qs）は、プライマリ通路６を通る空気量
Qpと、同通路６の絞り弁の開度αｐとの関数で
与えられる。実施例では、セカンダリ通路７の絞
り弁９の開度を、プライマリ通路６の絞り弁８の
開度から検出するようにしたものであるが、セカ
ンダリ通路７の絞り弁９の開度を直接に検出する
ようにしても良い。

尚、セカンダリ通路７の絞り弁９が開き始める
時の開き角度１゜に対する空気流量の変化は20％
程度又はそれ以下であるので、従来のアイドル近
傍の100％程度に対比して非常に小さい。従つ
て、従来の開度センサのようにアイドル近傍から
最大出力時までの全域を検出するようにした開度
センサに対比して、精度の悪い絞り弁開度センサ
を用いても流量の検出精度を高めることができ
る。

又、実施例ではポテンシヨメータを絞り弁開度
センサとして使用すると共にカルマン渦型エアフ
ローメータを空気流量センサとして使用したもの
であるが、他の型式の開度センサ又は他の型式の
空気流量センサ（例えば熱線型エアフローメー
タ）等を使用しても良い。

第３図は本考案をシングルポイントインジエク
シヨンシステムに実施した場合を示す。この実施
例では、インテークマニフオールド集合部のライ
ザ１６上に燃料噴射弁１７を設け、燃料を噴霧の
形でインテークマニフオールドを通して各気筒に
分配供給するようにしている。このように、プラ
イマリ通路６及びセカンダリ通路７を縦型にした
場合は、全高が高くなりがちであつたが本考案で
はプライマリ通路６の空気量のみを測る空気流量
センサとしてのエアフローメータ１３を設ければ
良いので、エアフローメータ１３を小型化でき
る。このために、全高を低くできるので機関の搭
載性が改善される。

又このようなシングルポイントインジエクシヨ
ンシステムでは、インテークマニフオールドの壁
面に燃料が付着して流れることによる急加速時の
希薄化及び急減速時の過濃化が現れるおそれがあ
るが、絞り弁開度センサによつて検出した急加・
減速信号に応じて空燃比を補正できるので上述の
現象を相殺することもできる。従つて、絞り弁開
度センサは、プライマリ側の絞り弁に連動させる
ことが望ましい。

以上説明したように、本考案によれば、吸気通
路をプライマリ通路とセカンダリ通路との２系統
に分割し、プライマリ通路には機関の略全運転領
域に亘つて作動する絞り弁と、この絞り弁を通過
する空気量をセカンダリ側が作動しない低速低負
荷領域で検出する空気流量センサとを設けると共
に、セカンダリ通路には機関の高速高負荷領域で
作動する絞り弁を設け、かつ、プライマリ通路及
びセカンダリ通路に介装した絞り弁を連動させて
少くとも一方の絞り弁の開度を検出する絞り弁開
度センサを設けるという極めて簡単な構成によ
り、プライマリ通路の絞り弁のみが開いている時
は空気流量センサにて空気流量を重点的に直接精
密検出し、又、セカンダリ通路の絞り弁が開いた
時には、前記空気流量検出センサを絞り弁開度検
出センサとの出力を用い空気流量を算出するよう
にしたものである。このため、低速低負荷領域で
は空気流量センサで検出する空気流量範囲が狭く
なり、従つて分解性能の優れた空気流量センサを
損傷の心配なく使用ができると共に絞り弁クリア
ランスのバラツキ及び排気還流量に関係なく直接
空気量を検出できるから、当該領域における空気
流量測定精度が著しく向上する。また高速高負荷
領域では絞り弁開度に対する空気量変化が小さく
なると共に絞り弁クリアランスのバラツキ及び排
気還流量変動が相対的に小さくなるから絞り弁開
度に空気量検出を分担させて測定精度を上げるこ
とができる。以上により空気量算出精度が全運転
領域にわたつて向上し、機関に供給する混合気の
空燃比制御を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す略示断面図、
第２図はプライマリ通路に設けた絞り弁とセカン
ダリ通路に設けた絞り弁との連動機構の一例を示
す正面図、第３図は本考案の他の実施例を示す要
部の略示断面図である。 ２……内燃機関、３……インテークマニフオー
ルド、４……コレクタ、５……スロツトルボデ
イ、６……プライマリ通路、７……セカンダリ通
路、８……絞り弁、９……絞り弁、１２……ポテ
ンシヨメータ（絞り弁開度センサ）、１３……エ
アフローメータ（空気量検出センサ）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 機関の略全運転領域に亘つて作動する絞り弁
   を備えたプライマリ通路と、機関の高速高負荷
   領域で作動する絞り弁を備えたセカンダリ通路
   とを並列に接続して吸気通路を形成し、前記プ
   ライマリ通路における絞り弁の上流に空気流量
   センサを設ける一方、前記プライマリ通路及び
   セカンダリ通路の両絞り弁を連動機構を介して
   連結し少なくとも一方の絞り弁の開度を検出す
   る絞り弁開度センサを設け、低速低負荷領域で
   は空気流量センサを用い、高速高負荷領域では
   絞り弁開度センサを使用して空気流量を検出す
   べく構成したことを特徴とする内燃機関の吸入
   空気量検出装置。 (2) 絞り弁開度センサは、絞り弁の開き速度を検
   知して燃料の加速増量用の信号をも発するべく
   構成されてなる実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。