JP3995938B2 - 車速制限装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車速しきい値を超えないように車速を制限する車速制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の速度制限技術として、例えば特開平１０−４７１４３号公報「内燃機関の燃料制限装置」が提案されており、同公報の図１において、機関の異常時には制御装置１０によりソレノイド開閉弁１２を小刻みに絞り制御し、気化器３内の燃料を制限してエンジンの過回転を防止し、触媒を加熱から保護することを特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記装置により燃料量を低減すると、燃料が空気より重いため、空気量の変化に対して燃料量の変化が遅れる。燃料は空気より追従性が悪いからである。
【０００４】
そのために、ソレノイド弁による燃料の制御には限界があり、よりスムーズに回転を制限することは困難であり、また機関の異常が解消して平常運転に移行するときに燃料が空気に遅れて追従するため、スムーズな加速が遅れるなどして、走行フィーリングの向上が困難にある。
また、燃料が空気に旨く追従しないため、燃料と空気のバランスが崩れ易く、バランスが崩れると不燃焼ガスが増加する。この未燃焼ガスは排気浄化装置内で燃焼するため、排気浄化装置の温度が異常に上り、排気浄化装置の寿命を縮めることになる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は上記課題を克服し得る車速制限装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、排気系に触媒を備えるとともに、点火を制御することで車速を制限する車速制限装置において、この車速制限装置は、気化器にニードル及びこのニードルに向う燃料に予め空気の一部を混合するメインエアジェット通路を備えると共にメインエアジェット通路へ空気を追加するサブエア通路とこのサブエア通路に介設したソレノイドバルブとからなるリーン化機構を備え、車速制限指令に基づいて点火間引き並びにリーン化制御を実施する制御部を備え、前記制御部は、第１車速しきい値でリーン化制御を開始し、前記第１車速しきい値より高速の第２車速しきい値で点火間引きを開始することを特徴とする。
【０００７】
点火制御と同時に混合気を薄めることで、点火制御のみを実施するよりもＣＯ（一酸化炭素）ガスやＨＣ（ハイドロカーボン）の発生量を抑える。ＣＯやＨＣが少なければ燃焼量が減少し、触媒の寿命を延ばすことができる。
リーン化制御では、ソレノイドバルブを開き、サブエア通路を通じて空気をメインエアジェット通路に流入させる。これで、メインエアジェット通路を流れる通常メインエアに、サブエアが合流し、空気量が増加する。この結果、混合気は薄くなる。
【０００８】
ところで、混合気を薄くするには、燃料量を低減するか、空気量を増加する必要がある。スロットルで混合気の流量を制御する中で、リーン化制御を実行するときに、燃料量を低減すると、燃料が空気より重いため、空気量の変化に対して燃料量の変化が遅れる。すなわち、燃料は空気より追従性が悪い。
この点、請求項１では空気量を増加するため、スロットル開度の変化に対して追従性が良くなり、リーン化制御中はもとより、リーン化制御から通常制御に移行する段階での移行が円滑となる。
【０００９】
さらに、請求項１ではメインエアジェット通路を利用して、リーン化を実行する。メインエアジェット通路を流れる空気は、気化器内で発生した負圧に応じて吸引されるため、流量制御弁で流量制御を実施すること無く、スロットル開度に応じた空気を燃料に予め混合することができる。従って、サブエア通路には開閉動作のみの安価なソレノイドバルブを介設するだけで済み、複雑な制御機構は不要となり、装置のコストダウンを図ることができる。
【００１１】
第１段階のリーン化制御により、穏やかに車速を低下させ、第２段階の点火制御により確実に車速を低下させる。従って、リーン化制御と点火制御とを同時に実行するのに比べて、請求項１によれば滑らかな車速制限制御が実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車速制御装置の原理図であり、車速制御装置１０は、エアクリーナ１１、気化器３０及び吸気系１３により供給される混合気をエンジン１４で燃焼させ、触媒装置１５を備える排気系１６を通じて排気する内燃機関に装備するものであり、エアクリーナ１１から分岐したサブエア通路１７，１８と、これらに介設したソレノイドバルブ１９と、車速センサ２１で検出した車速情報を入力し車速制限を実施すべきか否かを判定し点火制御及びソレノイドバルブ１９の開閉制御をなす制御部２２と、からなる。
【００１３】
図２は本発明に係る気化器の原理図であり、気化器３０は、ベンチュリー部３１の出口にスロットルバルブ３２を備えたバルブボディ３３に、ニードルジェットと称する多孔チューブ３４及びベンチュリーピストン３５を取付け、このベンチュリーピストン３５の上部をダイヤフラム３６で吊り、ベンチュリーピストン３５の底にニードル３７を取付け、このニードル３７を多孔チューブ３４に挿入し、多孔チューブ３４を囲う環状エア室３８へベンチュリー部３１の入口からメインエアジェット通路３９を開け、このメインエアジェット通路３９にサブエア通路１８を合流させる構造にしたリーン化機構付き負圧作動型気化器である。
【００１４】
４０Ａはメインエア通路３９に設けたエアジェット（メインエア通路用メインエアジェット）、４０Ｂは拡大図に示すようにサブエア通路１８に設けたエアジェット（サブエア通路用メインエアジェット）であり、何れもエア流量を精密に規定する絞り要素である。
【００１５】
気化器３０の作動を説明すると、スロットルバルブ３２を開くと、エアクリーナ１１から吸気系１３へ向う空気量が増加し、ベンチュリーピストン３５附近の圧力がより低下する。すなわち、大きな負圧が発生する。一方、ダイヤフラム３６の下面には一次側（入口側）エア圧が作用し、ダイヤフラム３６の上面にはサクションホール４１を介して前記負圧が作用する。ダイヤフラム３６の上下面の差圧が大きいほど、ベンチュリーピストン３５はスプリング４２に抗して上昇し、ニードル３７が上昇する。ニードル３７は先細りのテーパ部を有するためが上昇する程、多孔チューブ３４との間の隙間が大きくなる。
【００１６】
ところで、燃料４４はメインジェット４５と称する絞りを通り、多孔チューブ３４とニードル３７との間を通ってベンチュリー部３１に向う。そのときに環状エア室３８から空気を吹込むことで燃料に空気を混合する。
【００１７】
環状エア室３８への空気の供給法は次の（１），（２）がある。
（１）：サブエア通路１８からは供給を受けずに、メインエアジェット通路３９のみで、ベンチュリー部３１入口の空気の一部を環状エア室３８に供給する。
（２）：メインエアジェット通路３９を流れるメインエアにサブエア通路１８からサブエアを加え、増量した空気を環状エア室３８に供給する。
この（１），（２）を実現するためのソレノイドバルブの作用を次図で説明する。
【００１８】
図３（ａ），（ｂ）は本発明のリーン化機構の作用説明図である。
リーン化機構４６は、メインエアジェット通路へ空気を追加するサブエア通路１７，１８と、サブエア通路１７，１８に介設したソレノイドバルブ１９とからなる。
（ａ）ではソレノイドバルブ１９を「閉」にしたので、エアクリーナ１１の空気の一部は矢印の通りに、ソレノイドバルブ１９の一次側までは到達するが、サブエア通路１８には至らない。すなわち、前記▲１▼の状態になる。
（ｂ）ではソレノイドバルブ１９を「開」にしたので、エアクリーナ１１の空気の一部はサブエア通路１７及びサブエア通路１８を流れ、気化器３０に至る。すなわち、前記▲２▼の状態になる。
【００１９】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る車速制限装置の第１タイムチャートであり、横軸は全て車速を示す。
（ａ）は制御の区分を示し、車速を制限すべき速度を車速しきい値と呼ぶことにし、車速しきい値以上では本発明の車速制限制御を実施し、車速しきい値未満では通常制御のままとする。
（ｂ）はソレノイドバルブの開閉動作を示し、車速しきい値までは「閉」、車速しきい値以上で「開」にする。ソレノイドバルブを開くと混合気がリーン化することは上述した通りである。
（ｃ）は点火制御、具体的には点火間引きの有無を示し、車速しきい値までは通常の点火を実施し、車速しきい値以上で点火間引きを実施する。点火間引きでは点火を行わないため、エンジン出力は急減する。
【００２０】
図５は図４に対応する出力曲線図であり、横軸は車速軸であり、縦軸はエンジンの出力軸である。
車速しきい値以上でリーン化制御並びに点火間引きを行うため、出力が急減することを示す。出力低下に車速は急激に下がる。車速が車速しきい値未満になれば、通常制御に戻る。
【００２１】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る車速制限装置の第２タイムチャートであり、横軸は全て車速を示す。
（ａ）は制御の区分を示し、第１車速しきい値とこれより高速である第２車速しきい値を設定し、第１車速しきい値までは通常制御、第１車速しきい値と第２車速しきい値との間はリーン化制御、第２車速しきい値以上ではリーン化制御並びに点火制御（点火間引き）を実施する。
（ｂ）はソレノイドバルブの開閉動作を示し、第１車速しきい値までは「閉」、第１車速しきい値以上で「開」にする。
（ｃ）は点火制御、具体的には点火間引きの有無を示し、第２車速しきい値までは通常の点火を実施し、第２車速しきい値以上で点火間引きを実施する。点火間引きでは点火を毎回行わないため、エンジン出力は急減する。
【００２２】
図７は図６に対応する出力曲線図であり、縦軸はエンジンの出力軸である。
第１車速しきい値以上で先ずリーン化制御を行う。混合気が薄くなるだけで、点火は継続するため、エンジンでの燃料は継続する。この結果、エンジン出力は２０％程度下がる。これでも車速が増大し、第２車速しきい値以上になったらリーン化制御並びに点火間引きを行う。これで、エンジン出力は急減し、出力低下により車速は急激に下がる。車速が車速しきい値未満になれば、通常制御に戻る。
【００２３】
この図７を図５と比較すると、図７では第１段階のリーン化制御により、穏やかに車速を低下させ、第２段階の点火制御により確実に車速を低下させる。従って、図５（リーン化制御と点火制御とを同時に実行する。）に比べて、滑らかな車速制限制御が実施できる。
加えて、リーン化制御中は燃焼を継続するため、未燃焼ガスの発生が少く、触媒における負荷が小さくなり、エミッションレベルを高めに維持することができる。
【００２４】
図８（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る車速制限装置の第３タイムチャートであり、横軸は全て車速を示す。
（ａ）は制御の区分を示し、第１車速しきい値とこれより高速である第２車速しきい値を設定し、第１車速しきい値までは通常制御、第１車速しきい値と第２車速しきい値との間は通常制御又はリーン化制御を選択的に実施し、第２車速しきい値以上ではリーン化制御並びに点火制御（点火間引き）を実施する。
【００２５】
（ｂ）はソレノイドバルブの開閉動作を示し、車速が増加するときには第２車速しきい値までは「閉」、第２車速しきい値以上で「開」にする。逆に、車速が減少するときには第１車速しきい値までは「開」、第１車速しきい値未満で「閉」にする。
（ｃ）は点火制御、具体的には点火間引きの有無を示し、第２車速しきい値までは通常の点火を実施し、第２車速しきい値以上で点火間引きを実施する。点火間引きでは点火を行わないため、エンジン出力は急減する。
【００２６】
（ｂ）において、増速時と減速時とで使用するしきい値を替えたことにより次の効果が期待できる。
仮に、（ｂ）で第２車速しきい値の近傍に車速が一時的に留ることが考えられる。すなわち、第２車速しきい値を超えたらリーン化制御と点火制御を実施するために車速は低下する。しかし、第２車速しきい値を下回ったら実施するリーン化制御では車速が直に増加するとすれば、第２車速しきい値を挟んでソレノイドバルブが高頻度で開閉を繰り返すチャタリング現象が発生する。このチャタリング現象が起こると、車速が不安定となり走行フィーリングが悪化すると共に、ソレノイドバルブの寿命が大幅に低下する。
【００２７】
この虞れがあるときに、（ｂ）のようにヒステリシスを設けることにより、ソレノイドバルブの開閉を低頻度化することができ、チャタリング現象の発生を防止することができ、走行フィーリングを良好にし、ソレノイドバルブの寿命を延ばすことができる。
【００２８】
尚、本発明の車速制御装置は、２輪車、３輪車、４輪車の何れにも適用できるが、本発明の車速制御装置は、既存のエアクリーナと気化器との間に細いサブエア通路を渡し、このサブエア通路にソレノイドバルブを介設するだけで装置が完成するので、所要スペースは小さくて済む。従って、機器の収納スペースに著しく制約のある２輪車に適用すると効果的である。
【００２９】
また、請求項１でのリーン化機構は、図３（ａ）で説明した機構の他、サブエア通路を気化器のベンチュリー部出口に繋ぐことでも達成できるため、機構の構造は実施例に限定するものではない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の車速制限装置は、気化器に混合気を薄くするリーン化機構を備えるとともに、車速制限指令に基づいて点火制御並びにリーン化制御を実施する制御部を備えることを特徴とし、点火制御と同時に混合気を薄めることで、点火制御のみを実施するよりもＣＯガスやＨＣの発生量を抑える。ＣＯやＨＣが少なければ燃焼量が減少し、触媒の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
すなわち、請求項１では、気化器は、ニードルと、このニードルに向う燃料に予め空気の一部を混合するメインエアジェット通路とを備え、リーン化機構は、メインエアジェット通路へ空気を追加するサブエア通路と、このサブエア通路に介設したソレノイドバルブと、からなることを特徴とし、空気量を増加することでリーン化を実現するため、スロットル開度の変化に対して追従性がよくなり、特にリーン化制御中はもとより、リーン化制御から通常制御に移行する段階での移行が円滑となる。
【００３２】
さらに、請求項１ではメインエアジェット通路を利用して、リーン化を実行する。メインエアジェット通路を流れる空気は、気化器内で発生した負圧に応じて吸引されるため、流量制御弁で流量制御を実施すること無く、スロットル開度に応じた空気を燃料に予め混合することができる。従って、サブエア通路には開閉動作のみの安価なソレノイドバルブを介設するだけで済み、複雑な制御機構は不要である。
【００３３】
さらに、請求項１では、制御部は、第１車速しきい値でリーン化制御を開始し、第１車速しきい値より高速の第２車速しきい値で点火制御を開始することを特徴とし、第１段階のリーン化制御により、穏やかに車速を低下させ、第２段階の点火制御により確実に車速を低下させる。従って、リーン化制御と点火制御とを同時に実行するのに比べて、請求項１によれば滑らかな車速制限制御が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車速制御装置の原理図
【図２】本発明に係る気化器の原理図
【図３】本発明のリーン化機構の作用説明図
【図４】本発明に係る車速制限装置の第１タイムチャート
【図５】図４に対応する出力曲線図
【図６】本発明に係る車速制限装置の第２タイムチャート
【図７】図６に対応する出力曲線図
【図８】本発明に係る車速制限装置の第３タイムチャート
【符号の説明】
１０…車速制限装置、１４…エンジン、１５…触媒装置、１６…排気系、１７，１８…サブエア通路、１９…ソレノイドバルブ、２１…車速センサ、２２…制御部、３０…気化器、３７…ニードル、３９…メインエアジェット通路、４０Ａ，４０Ｂ…エアジェット、４６…リーン化機構。

Claims (1)

1. 排気系に触媒を備えるとともに、点火を制御することで車速を制限する車速制限装置において、
   この車速制限装置は、気化器にニードル及びこのニードルに向う燃料に予め空気の一部を混合するメインエアジェット通路を備えると共にメインエアジェット通路へ空気を追加するサブエア通路とこのサブエア通路に介設したソレノイドバルブとからなるリーン化機構を備え、車速制限指令に基づいて点火間引き並びにリーン化制御を実施する制御部を備え、前記制御部は、第１車速しきい値でリーン化制御を開始し、前記第１車速しきい値より高速の第２車速しきい値で点火間引きを開始することを特徴とする車速制限装置。

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