JPH01203638A - エンジンのアイドル回転制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンがアイドル回転数にある時に、外部状
況に応じて吸気量を増減させてアイドル回転を安定化さ
せるようにしたアイドル回転制御装置に関し、更に詳し
くは、エンジンの絞り弁をはさんでその上流と下流とを
連絡するバイパス通路に設置された流量制御弁の駆動源
に関する。

（従来の技術） 自動車用のエンジンでは、アイドル時の回転数をできる
だけ抑制して燃費の向上、排気性能の改善を図っている
。ところが、アイドル回転数を低下させ過ぎると、その
反面で、冷間始動時や暖機運転時、更にはクーラ等の外
部負荷作用時にアイドルが不安定となってしまう。従っ
て、外部状況の変化に応じて吸気量を変更させることが
行なわれている。例えば、冷間始動時や暖機運転時、更
にはクーラ等の外部負荷作用時にはアイドル回転数を高
めてエンスト等が起こら無いようにしている。

この吸気量の変更方式の一つに、バイパス流量制御方式
がある。このバイパス流量制御方式はエンジンの絞り弁
をはさんでその上流と下流とをバイパス通路で連絡し、
該バイパス通路に流量制御弁を設けてバイパス流量を制
御するものである。従来、この種の流量制御弁の駆動源
としては、ステッピングモータが最も多く使用されてい
た。

以下に従来公知のバイパス流量制御弁について、第６図
及び第７図を参照して説明する。

バイパス通路１には流量制御弁の弁座２及び弁体３が設
けられており、該弁体３はステッピングモータ４の出力
軸５の端部に設けられている。ステッピングモータ４は
固定子６と回転子７とを有し、回転子７のねじ部には前
記出力軸５のねじ部が螺入されている。出力軸５の回転
を阻止し、かつ輪方向にのみ出入できるようにするため
、出力軸５は断面非円形のブシュ８を貫通している。弁
体３には該弁体３を閉鎖方向に付勢するスプリング９が
設けられている。

（発明が解決しようとする課ｆｆ１） 以上に述べた従来公知のステッピングモータによる制御
装置では、次のような問題点があった。

流量制御弁は弁体３を閉鎖方向に付勢するスプリング９
と流体圧に抗して駆動させなければならないので、大き
いトルクを必要とする。ところが、ステッピングモータ
は電磁力を用いて駆動するものであるから、そのような
大トルクを得るには装置が大型となってしまう。又、希
土類等の永久磁石を用いると、小型、高出力のステッピ
ングモータが得られるが、このような特殊な磁石を用い
ると高価となってしまう。

更に又、第８図に示すように、ステッピングモータは固
定子６と回転子７の円周方向に等間隔に置かれた磁石の
内、一方の磁石（コイル）の極を変更して、段階的に回
転駆動するモータであるから、円周方向に置かれた磁石
の数で段数（あるいは、−収出たりの回転角度）が定ま
る。

−船釣には、段数即ち磁石の数が多い程その制御精度が
向上するが、磁石の数を多くすると、その分だけ磁石が
小型化するので出力トルクが低下する、という相反する
特性をもっている。

このため、従来は装置の小型化のために制御精度を犠牲
にする傾向にあり、これが設計上の大きな問題となって
いた。

又、ステッピングモータは巻線に流す電流を順次切換え
ることにより回転子７を回転させるものであるから、制
御応答速度には限界がある。

一方、圧電素子を用いた超音波モータは、従来公知であ
る。（特開昭５８−１４８６８２号公報参照） この公知の超音波モータは、小型、軽量で低速、高トル
クの特性を持ち、更に応答性も良いと言う特徴を持って
いる。しかも、ステッピングモータと同様に対向設置し
た固定子と回転子とを有しているので、ステッピングモ
ータと構造的に非常に類似している。

そこで、本発明の目的は、従来公知の超音波モータの新
規な用途として、前記アイドル回転の流量制御弁の駆動
源として用い、以て高精度、高トルク、小型の流量制御
装置を提供せんとするにある。

（問題点を解決するための手ｙ、） 本発明の特徴とするところは、エンジンのアイドル回転
制御装置において、その駆動源として従来公知のステッ
ピングモータに変えて遁音波モータを設けたところにあ
る。

（実施例） 以下、図によって本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明が適用されるエンジンのアイドル回転
制御を示す断面図である。

図において、吸気通路１１には紋り弁１２及びサージタ
ンク１３が設けられ、絞り弁１２をはさんで上流と下流
とを連絡するバイパス通路１４が設けられている。バイ
パス通路１４は、この実施例ではサージタンク１３に開
放されているが、バイパス通路１４の開放位置はこの実
施例に限定されるものではない。

バイパス通路１４には流量制御弁１５が設けられ、バイ
パス流量を増減制御している。流量制御弁１５は、その
弁体の駆動源として後述の超音波モータを内蔵しており
、該超音波モータはコントローラ１６からの電気信号に
よって制御されている。コントローラ１６には、第２図
に示すように、アクセルペダルが開放されて絞り弁１２
がアイドル位置にあることを検出する絞り弁スイッチ１
７の信号、車速センサー１８、エンジン冷却水の水温セ
ンサー１９、エアコンディジシナ−のコンプレッサー負
荷信号２０、トルコン負荷信号２１、エンジン回転数２
２等、種々の制御因子の信号が与えられる。コントロー
ラ１６は、絞り弁スイッチ１７の信号及び車速センサー
１８の信号を受けてエンジンがアイドル状態にあること
を判別すると、水温センサー１９、コンプレッサー負荷
信号２０、）ルコンの負荷信号２１によって予め定めら
れた目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数２２と
を比較し、その差に応じて目標回転数となるように′制
御量を計算し、これを流量制御弁１５の超音波モータに
与える。

ｐｌＳ３図は本発明の一実施例になる超音波モータを用
いたアイドル回転制御装置を示す断面図である。

バイパス通路１４には流量制御弁１５の弁座２３及び弁
体２４が設けられており、該弁体２４は超音波モータ２
５の出力軸２６の端部に設けられている。Ｎｉ音波モー
タ２５は固定子２７と回転子２８とを有している。固定
子２７は弾性体に分極処理した圧電素子を設けた構造と
なっており、回転子２８のねじ部には前記出力軸２６の
ねじ部が螺入されている。この圧電体に高周波電圧を印
加すると固定子２７に屈曲振動による進行波が発生し、
この進行波が回転子２８を回転駆動させるものとなって
いる。尚、駆動のメカニズムは前記特開昭５８−１４８
６８２号公報に記載されているので、その詳細は省略す
る。

第４図に示すように、出力軸２６の回転を阻止し、かつ
輪方向にのみ出入できるように、出力軸２６は断面非円
形のブシュ２９を貫通している。弁体２４を弁座２３方
向に付勢するスプリング３０が設けられている。尚、上
記実施例においては、ねじ機構によって回転変位を往復
動変位に変換しているが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、回転変位を往復動変位に変換する種
々の変換機構を含むものである。

上記のように構成された本発明の作用について説明する
。

コントローラからの電気信号を受けて、超音波モータの
固定子２７に進行波が発生し、この進行波によって回転
子２８が回転される。回転子２８が回転すると、出力軸
２６が出入し、弁体２４がリフトしてバイパス流量を変
更する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると次のような効果を
奏する。

ＦＡ５図を参照して、従来のステッピングモー　−タは
１段歯たりの回転角度が１１，２５°のものが最も多く
使用されているので、図の破線で示される特性線図が０
からＳ９、Ｓ２、Ｓｌ、Ｓ。

と比較的大きい幅の階段状態となっている。このため、
バイパス流量を精密に制御することが不可能であった。

これに対して、本発明の超音波モータによる制御特性は
図の実線で示されているように直線的となっている。こ
のため、本発明によるとバイパス流量の制御精度を高め
ることができるものとなる。

又、超音波モータはステッピングモータと構造的に類似
しているので、従来機構のレイアウトを殆ど変更するこ
となしに適用できるものとなる。

超音波モータは、それ自体小型軽量で、低速高トルクで
あるため、これをバイパス流量制御弁の駆動源として使
用することにより、小型軽量でかつ高精度の流量制御弁
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すバイパス流量制御装置
の概略図であり、第２図は第１図の制御方式を説明する
ブロック図、第３図は本発明の流量制御弁を説明する断
面図、ＰＩ３図は第３図のＸ−Ｘ断面図、第５図は本発
明とステッピングモータとの制御特性を説明するための
特性線図、第６図は従来公知のステッピングモータを用
いた流量制御弁の断面図、第７図は第６図のＹ−Ｙ断面
図、ｆｊＳａ図は第６図の２−２断面図である。 １１：吸気通路　１２：絞り弁 １３：サージタンク　１４：バイパス通路１５：流量制
御弁　１６：コントローラ１７：絞り弁スイッチ　１８
：］１１速センサー１９：水温センサー ２０：コンプレッサー負荷信号 ２１：トルコンｆｉ荷１ｔ　　２２　：エンジン回転数
２３：弁座　２４：弁体　２５：遁音波モータ２６：出
力紬　２７：固定子　２８二回転子２９ニブシュ　３０
ニスプリング 代理人弁理士　辻　三部（ばか１名） 第１図 第２図 第３図 第５図 →　回転子の回転角度　（ｄｅｇ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの吸気通路に設けられた絞り弁をはさんでその
   上流と下流とをバイパス通路で連絡し、該バイパス通路
   に流量制御弁を設けてバイパス流量を制御するようにし
   たエンジンのアイドル回転制御装置において、 複数個の分極処理した圧電素子を取り付けた弾性体を固
   定子とし、該弾性体の表面に進行波を発生させてこれに
   より回転子を駆動する超音波モータを駆動源として設け
   、該超音波モータの回転子に直接第１のねじ部を設け、
   該第１のねじ部と噛合う第２のねじ部を有する出力軸を
   設け、前記出力軸に前記流量制御弁の弁体を設けて、超
   音波モータの回転によって該弁体を輪方向に出入させる
   ことを特徴とするエンジンのアイドル回転制御装置。