JPH0237169A - エンジンの吸気流量制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はエンジンの吸気流量制御装置に関し、絞り弁を
備えたエンジンの吸気通路を形成する筺体に穿設され、
全閉状態にある前記絞り弁の外周縁と相対して前記吸気
通路の内周面に開口する筒状の孔に配置されたピストン
の進退動によって、絞り弁低開度時に、前記ピストンの
内端面と前記絞り弁の外周縁との間に形成される吸気流
路断面積を変化させて、吸気流量を制御することができ
る吸気通路の構成に関する。

［従来技術］ 自動車用エンジンのアイドリング運転時における回転速
度制御のための吸気流量制御には従来法の構成のものが
ある。

（１）　制御回路にエンジンの実際の回転速度信号を入
力し、設定回転速度と比較して該制御回路が出力する信
号によってアクチュエータを動作させて、絞り弁の開度
を制御するもの。第１２図において符号１が吸気通路、
２が絞り弁、３が絞り弁の回動軸、４がアクチュエータ
、５が進退動する、前記アクチュエータのロンド、６は
絞り弁の回動軸３に固定されたレバーで、ロッドＳの進
退動を受けて絞り弁２を開閉させる。絞り弁２の回動に
よってアイドリング回転速度を制御す構成は特開昭６３
−２７５３５号、特開昭５６−２０７３０号、特開昭５
１−２８３４号、特開昭５７−１６２４０号、実開昭５
８−５９３４号の各公報に開示されている。

（２）　吸気の流量制御を絞り弁２の開度制御によらな
いで、制御回路にエンジンの実際の回転速度信号を入力
し、設定回転速度と比較して該制御回路が出力する信号
によって、吸気通路１の、絞り弁２の上流側と下流側と
を結ぶバイパス吸気通路を流れる吸気流量を制御する方
式のものがあり、例えば第１３図において、符号１が吸
気通路、２が絞り弁、７がバイパス吸気通路であって、
該バイパス吸気通路７を流れる吸気流量が、アクチュエ
ータ４によって開閉制御される吸気流量制御弁８によっ
て制御される構成（実開昭５８−９９４８号）、第１４
図に示す様に、バイパス吸気通路７を流れる吸気の流量
が、負圧で動作する弁９で制御され、該弁９を動作させ
る負圧室の負圧がアクチュエータ４に従動する弁１１に
よって制御される構成（特開昭４９−４０８８６号）の
ものなどがある。

［発明が解決しようとする課題］ アクチュエータ４のロッド５の進退動によって絞り弁２
の開度を制御する第１２図の構成では、アイドリング回
転速度を設定回転速度に制御する機能のほかに、低温始
動時のファーストアイドル運転時、暖機運転時などの吸
気流量をも制御する機能を持たせであるので、アクチュ
エータ４または、制御回路の誤動作によって、絞り弁が
必要以上に開き、吸気流量が大幅に増大して車両の暴走
を起こす危険がある。また、エンジンがアイドリング運
転をしているときには、アクセルの動きによって絞り弁
２を回動させるケーブルに多少の緩みが与えられていて
も、アクチュエータの動作による絞り弁２の開閉に伴っ
てアクセルペダルが動くから、車両が暴走を起こすので
はないかと言う不安を運転者に与える。

一方第１３図または、第１４図に示す絞り弁２の上流側
と上流側とを結ぶバイパス吸気通路７を流れる吸気の流
量を制御する方式のアイドル回転速度制御装置では、絞
り弁２の上流側と下流側との圧力差が一定の場合に、吸
気通路ｌを流れる吸気の流量は、絞り弁２の開度変化に
伴って第１５図に示す曲線のように変化する。第１５図
において、縦軸には吸気流量を、横軸には絞り弁開度を
とってあって、曲線ａは絞り弁２の外周縁と吸気通路１
の内周面とが形成する吸気通路を通る吸気の流量、曲線
すはバイパス吸気通路７吸気の流量、曲線Ｃは両者を合
計した吸気流量を示す。而してバイパス吸気通路７を流
れる、曲線すで示す吸気の流量は、運転者のアクセル操
作とは、はぼ無関係に制御されるから、ファーストアイ
ドル、即ち暖機が未だ完了していない時期における加減
速の際、暖機運転完了後の運転感覚とは異なった運転感
覚を運転者に与えて不安要因となるのみならず、若し、
制御回路またはアクチュエータ４の誤動作によって、バ
イパス吸気通路７を流れる吸気の流量、即ち曲線すで示
す吸気流量が著しく増大したときは、曲ｇｃで示される
合計の吸気流量も増大して、車両暴走の恐れがある。ま
た、第１３図、第１４図で示す構成ではバイパス吸気通
路７を特に設ける必要があるので構造が複雑となって製
作コスト上不利である。　従って、アイドリン＼ 、、）Ｆｆ運転時の様に、小流量の吸気流量を制御する
ものとしては、径が大き過ぎる絞り弁２であって。

かつ、アクセルペダルと連動する絞り弁２を使用した第
１２図の構成のアイドリング制御装置とは違って、車両
の暴走の恐れが無く、また車両暴走の不安感を運転者に
与えることが無く、更に、第１３図または第１４図に示
す構成のように、構造が複雑となり、かつ暖機完了前の
加減速の際に不安感を与え、或は車両暴走の恐れがある
。バイパス吸気通路７の吸気流量を制御するものでもな
、く、絞り弁２の開度を制御する代わりに、絞り弁２の
外周縁と相対する吸気通路１の内壁面の一部を進退動さ
せて、第１６図に示す様に、絞り弁２がアイドリング運
転時の開度から開度をますのに伴って、吸気流量が減少
し、絞り弁２が一定開度以上になるとゼロとなって、吸
気通路１を流れる吸気の全流量には影響を及ぼさない絞
り弁小開度時の流量制御装置を構成して吸気流量を制御
し、アイドル回転速度制御、始動時のファーストアイド
ル回転速度制御のみならず、ダッシュポット機能制御、
０ｍセンサを使用する、いわゆるフィードバック空燃比
制御などをも行わせる事が出来る吸気流量制御装置を得
る事が、本発明の課題である、尚、第１６図において、
各曲線に付しである符号のうち、ａ及びＣは第１５図の
場合と同一の内容を示し、ｄは吸気通路１の内壁面の一
部の進退動によって制御される吸気流量を示す、第１６
図については、本発明の詳細な説明の後で更に言及する
。

［課題を解決するための手段］ 絞り弁２を備えたエンジンの吸気通路を形成する筺体に
、全閉状態にある前記絞り弁の外周縁と相対して、前記
吸気通路の内周面に開口する筒状の孔を穿設し、該筒状
の孔に、アクチュエータの動作によって進退動するピス
トンを配置して、該ピストンの内端面と前記絞り弁２の
外周縁との間に、前記ピストンの進退動によって通路断
面積が変化する、絞り弁低開度のエンジン運転時におけ
る吸気流路を形成させ、エンジン運転パラメータを入力
する制御回路の出力信号によって、前記アクチュエータ
を動作させ、前記ピストンを進退動させる構成とする。

［作用コ 絞り弁２が低開度のときの吸気流量制御がピストンの進
退動によって行われ、アクセルと機械的に連動する絞り
弁２は回動しないから、アイドリング回転速度制御、或
はファーストアイドル回転速度制御の際に、アクセルが
動くことが無く、運転者に不安を与える事無くアイドリ
ング回転速度、ファーストアイドリング回転速度が制御
される。

ピストンの進退動によって制御される吸気流量範囲は、
ピストンの径によって制限されるから、アクチュエータ
または制御回路の誤動作によって車両の暴走を起こす恐
れがない。

ピストンの進退動が吸気流量に影響を与える絞り弁２の
開度範囲は、絞り弁２の外周縁がピストンの内端面と相
対する開度範囲に限定され、それ以上の開度ではピスト
ンの進退動は吸気流量に全く影響を与えないから、暖機
完了前であるか暖機完了後であるかによって、加減速の
際の運転感覚に、不安を伴う変化を生じない。

絞り弁の開度制御によってアイドリング開度を１制御す
る場合と同様、バイパス吸気通路を設けないので製造に
際し、コスト的に有利である。

［実施例］ 第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の、それぞ
れ第１、第２、第３及び第４の実施例、第５図及び第６
図は第１の実施例の動作経過を示す図、第７図及び第８
図は第４の実施例の変形例を示す。

第１図において、符号１が吸気通路、２が絞り弁、３が
絞り弁２の回動軸、４がアクチュエータ、５がアクチュ
エータ４のロッドであることは。

第１２図の場合と同じであるが、第１図において下アク
チュエータ４をモータ４と称す）、ロッド５は回転と同
時に軸方向に進退動する。４−１はモータ４のハウジン
グ、４−２はハウジング４−１のカバー、４−３は固定
巻線、４−４は回転するブッシング、４−５は偶数個の
永久磁石からなる回転磁極、４−６はブッシング４−４
とロッド５とを摺動自在に回転方向に係合するピン、４
−７はブッシング４−４のスラストを受けるワッシャ、
４−８は回転磁極４−５の回転角度を検知するセンサ（
例えばホール素子）である。５−１及び５−２はロッド
５に形成された第１及び第２の螺子で、互いにピッチが
異なる。例えば、第１の螺子５−１のピッチを０．５粍
とすると、第２の螺子５−２のピッチは０．７５粍であ
る。５−３はロッド５に軸方向に形成された長孔で、前
記ピン４−６と摺動自在に、回転方向に係合する。第１
の螺子５−１には第１のピストン１２ａが螺合し、第２
の螺子５−２は、ハウジング４−１のカバー４−２に螺
合しているから、モータ４側がらすれば、ロッド５は櫨
気通路１に向かって０．７５粍進出する一方、第１のピ
ストン１２ａは第１の螺子５−１によって０．５粍ロッ
ド５に対して後退し、その結果、第１のピストン１２ａ
は、その差０．２５粍だけ吸気通路１に向かって移動す
る。

１２ｂは第２のピストンで、外周面は、前記吸気通路１
の内周面に開口して筺体１３に穿設された筒状の孔１４
の内面に案内され、内周面には前記第１のピストン１２
ａが摺動自在に嵌入している。第１のピストン１２ａと
第２のピストン１２ｂとを総称してピストン１２と称す
。第２のピストン１２ｂの、第１のピストン１２ａが嵌
入している孔の、モータ４側の内端面と、第１のピスト
ン１２ａのモータ側の端面とは、スプリング１５の付勢
によって当接している。１６は筺体１３に固定されたピ
ン、１２ａ−１は、第１のピストン１２ａの外周面に軸
方向に形成された溝、１２ｂ−１は第２のピストン１２
ｂに軸方向に形成された長孔で、共に前記ピン１６と協
同して、第１のピストン１２ａと第２のピストン１２ｂ
とが、筒状の孔１４の中で回るのを防止すると共に、軸
方向に移動する距離を限定する。　第２図、第３図、構
成が第１図の構成と異なるところは、ロッド５には第２
の螺子５−２を形成せず、従ってロッド５は、軸方向に
進退動しない点にある。従って。

ブッシング４−４とロッド５とはピン４−６によって回
転方向にも軸方向にも固定され、ロッド５の第１の螺子
５−１と螺合する第１のピストン１２ａは、ロッド５の
１回転当たり第１の螺子５−１の１ピツチだけ移動する
。第３図の構成が第１図の構成と異なるところは、第２
のピストン１２ｂが無く、ロッド５の第１の螺子５−１
と螺合する第１のピストン１２ａの外周面が筺体１３に
穿設されてい名筒状の孔１４の内周面に直接案内されて
、進退動する点にある。従って第３図では第１図におけ
る第１のピストン１２ａをピストン１２と称す。

第４図の構成が第１図の構成と異なるところはロッド５
が第２の螺子５−２を欠いていて、軸方向に移動しない
こと、及び第２のピストン１２ｂがないことである。従
って第４図においても、第１図におけるピストン１２ａ
をピストン１２と称す。　第１図に示す第１の実施例の
動作を第５図と第６図で示す。第１図の状態からロッド
５が吸気通路１に向かって時計方向に回転ずと、第１の
ピストン１２ａが吸気通路１に向かって移動するのに伴
って第２のピストン１２ｂも、第１のピストン１２ａと
の当接を保って従動する。第５図は第２のピストン１２
ｂが長孔１２ｂ−１の端部にピン１６が当たるまで従動
した状態を示す。更にロッド５が回転を続けると、第２
のピストン１２ｂはピン１６によって移動が阻止されて
いるから、第１のピストン１２ａのみ吸気通路１に向か
って移動して、第６図の状態となって動作を終了する。

　第２図、第３図、第４図の構成の場合の、第１のピス
トン１２ａ及び第２のピストン１２ｂ、または、ピスト
ン１２の動作は第１図の構成の場合から容易に類推でき
るので説明を省略する。

第７図はピストン１２が進退動する方向を吸気通路上に
対して傾斜させた構成、第８図はピストン１２の中心線
を吸気通路１に対して偏心させた構成を示し、吸気通路
１の中心線からモータ４の外端部までの距離を小さくす
ることが出来る。第７図及び第８図は、第４図の構成に
基いてピストン１２の中心線を吸気通路１に対して傾斜
または偏心させたものであるが、第１図、第２図、第３
図の構成についても第７図、または第８図と同様に傾斜
または偏心させた構成とすることができるこの発明は吸
気流量を制御するための、吸気通路の構成に関するもの
であって、エンジン冷機時のファーストアイドル回転速
度、及び暖機完了後のアイドル回転速度を制御する機能
のほか、空燃比のフィードバック制御を行う機能、減速
時のダッシュポットとしての機能をも与えることが出来
るものであるが、ファーストアイドル回転速度およびア
イドル回転速度の制御についてのみを例にとって、以下
作用を説明する。

第９図は本発明の吸気流量制御装置とエンジンとの接続
関係を示し、符号１が吸気通路、２が絞り弁、３が絞り
弁２の回動軸、４が吸気流量制御装置を制御するモータ
であることは、第１図の場合と同様であって、１７はエ
ンジン、１８は制御回路で、該制御回路１８は、エンジ
ン回転速度センサ１９の出力信号、エンジン温度センサ
２ｏの出力信号、始動モータ２１のオン、オフ信号、ニ
アコンディショナ２２のオン、オフ信号、絞り弁２の開
度センサ２３の信号、モータ４の回転角度センサ２４の
信号、および車両変速機２５が中立位置にあるかどうか
の信号などを入力して、モータ４への駆動信号を出力す
る。

第１０図および第１１図に示すフローチャートによって
、モータ４の動作を説明する。

例えばエンジン回転速度センサ１９或はエンジン温度セ
ンサ２０の信号によって、エンジン１７が、既に運転さ
れているかどうかを判定　（ステップ２６）、エンジン
１７が既に運転中と判定されればステップ２７へ、運転
中でなければステップ２８に進む。ステップ２７ではエ
ンジン温度が暖機完了状態にある。かを判定し、ステッ
プ２８では始動モータ２１のオンまたはオフの信号によ
って、エンジンを始動する操作が行われているがどうか
を判定し、エンジンが始動されるときは、暖機運転期間
、モータ４によってファーストアイドル回転速度が制御
されるが、これについては後述する。ステップ２８でエ
ンジン１７の始動操作が行われていないと判定されれば
モータ４は動作しない。　ステップ２７においてエンジ
ン１７の温度が暖機を完了した状態にあると判定したと
きはステップ２９に進み、車両の変速機２５のレバーが
中立にあると判定されればステップ３０に進み、絞り弁
２の開度センサ２３の信号によって絞り弁２がアイドリ
ング開度にあると判定されれば、第１１図に示すアイド
ル回転速度制御ルーチンに移行する。ステップ２９で車
両の変速機２５のレバーが中立位置にないと判定され、
ステップ３゜で絞り弁２の開度がアイドリング開度にな
いと判定されたときは、別の制御、即ち空燃比のフィー
ドバック制御、或は減速時のダッシュポットとしての制
御が行われるが説明は省略する。

ステップ２８でエンジが始動と判定されるとステップ３
１に進んで、エンジン１７の温度センサ２０の信号に対
応してモータ４への出力信号がテーブル・ルックアップ
されステップ３２に進んで、−出力信号によってモータ
４を回転する。ステップ３３に進んでモータ４が必要量
回転したかどうかが、モータ４の回転角度センサ２４の
信号によって判定され、必要量回転したものと判定され
ると、ステップ３４に進んでモータ４が停止してスター
トに戻り、必要量回転していないと判定するとステップ
３５に進んで更に回転してステップ３３に戻る。

尚、前述したステップ２７においてエンジン１７の温度
が暖機完了状態にないと判定されたときにはステップ３
１に移行して、暖機運転期間におけるファーストアイド
ル回転速度の制御が行われる。

次に、アイドル回転速度制御ルーチンを第１１図によっ
て説明する６図中、Ｎａはエンジン１７の実際の回転速
度を、Ｎｓはエンジン１７の目標回転速度を、Ｎｐはエ
ンジン１７の目標回転速度の許容誤差（±）を、Ｎｅは
エンジンの目標回転速度Ｎｓと実際の回転速度Ｎａとの
差、即ちＮｓ−Ｎａを、Ａはエンジン回転速度が許容範
囲からどれだけ外れているかを示す。ステップ３６にお
いてはエンジン１７の目標回転速度と実際の回転速度と
の差が許容範囲内にあるかどうかを判定し、許容範囲内
にあれば、ステップ３７に進んでモータ４は回転せず、
許容範囲外にあれば、ステップ３８に進んでエンジンの
目標回転速度の許容範囲から外れている量、即ちＡの値
からモータ４を回転させるべき量ｎをテーブル・ルック
アップする。ｎはＡの関数ｆ　（Ａ）として求められる
。

次にステップ３９．に進んでエンジン１７の実際の回転
速度Ｎａが目標回転速度Ｎｓよりも大きいか小さいかを
判定し、実際の回転速度Ｎａが目標の回転速度Ｎｓより
も小さければ（Ｎｅ＝Ｎｓ−Ｎ　ａ　）　Ｏ）ステップ
４ｏに進んでモータ４がｎ回転圧回転しくピストン１２
が絞り弁２の外周縁から遠ざかる方向のモータ回転を正
回転とする）、ステップ４１に進んでｎ回転正回転した
ことが確認されると、ステップ４２に進んでモータが回
転を停止してスタートに戻り、ステップ４１で回転が不
十分と判定されるとステップ４３に進んで、更に回転し
てステップ４１に戻る。

一方、ステップ３９でエンジン１７の実際の回転速度Ｎ
ａが目標回転速度Ｎ　Ｓよりも大きい（Ｎｅ＜Ｏ）と判
定されるとスップ４４に進んでモータはｎ回転逆回転し
てステップ４５に進み、ｎ回転逆回転したものと判定さ
れるとスップ４６に進んでモータが回転を停止してスタ
ートに戻り、ステップ４５で回転が不十分と判定される
とステップ４７に進んで、更に逆方向に回転してステッ
プ４５に戻る。

第１６図に戻って、第１図から第４図まで、および第７
図、第８図の各実施例の構成において、絞り弁２の外周
縁が、ピストン１２ｂ（第１図および第２図の場合）ま
たはピストン１２（第３図、第４図、第７図、第８図の
場合）が嵌入している筒状の孔１４の下端位置を越える
まで、絞り弁２が開くと、ピストンの内端面と絞り弁２
の外周縁とからなる通路構成が消滅し、吸気通路１を流
れる吸気の流量の制御は、専ら吸気通路１の内周面と絞
り弁２とによって行われる様になる。

横軸上のＰ点はピストンの進退勤が吸気流量に影響を与
えない絞り弁２の最小開度位置を示す。従って制御回路
１８またはモータ（一般的表現としてはアクチュエータ
）４の誤動作によって、ピストンが退勤したままとなっ
ていても、Ｐ点で示す開度以上では曲ｍｃは曲線ａと一
致し、即ち合計の吸気流量は、絞り弁２のみによって制
御される吸気流量と一致し、車両の暴走を起こす恐れが
ない。

Ｐで示す絞り弁２の開度は、吸気通路１の径が５０粍、
ピストン１２ｂ（第１図、第２図の場合）またはピスト
ン１２（第３図、第４図、第７図、第８図の場合）の外
径、従って筒状の孔１４の径が１０粍、絞り弁２の削り
角度が１０°の組合せの場合、アイドリング開度（第１
６図中に０で示す）からほぼ１５°開いた角度となる。

［発明の効果］ 絞り弁２が小開度または全閉となっているときに、絞り
弁２の外周縁と相対する吸気通路１の内壁面の一部を形
成するピストンの内端面の進退勤によって吸気流量を制
御できる構成であって（１）吸気流量が制御される範囲
が進退勤するピストンの径によって限定されるから、ア
イドル回転速度、ファーストアイドル回転速度を絞り弁
の開度によって制御する場合のように、アクチュエータ
または制御回路の誤動作によって、吸気流量が大幅に増
加して、車両の暴走を起こす恐れがない。

（２）アイドル回転速度、ファーストアイドル回転速度
が絞り弁によって制御される場合の様に、アイドル回転
速度、ファーストアイドル回転速度の制御によってアク
セルが動かされることがなく、運転者に不安感を与えな
い。

（３）ピストンの進退勤が吸気流量に影響を与える範囲
が、絞り弁の小開度範囲に限定されているから、加減速
の際の運転感覚が、暖機完了後と暖機完了前とで著しく
異なることが無く、運転者に不安を与えることが無く、
かつ、車両暴走の恐れもない。（バイパス吸気通路を通
る吸気の流量を制御する場合との比較）

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ本発明
の、第１、第２、第３、および第４の実施例を、第５図
および第６図は第１の実施例の動作を示す図、第７図お
よび第８図は第４の実施例の変形例を示す図、第９図は
本発明のエンジンの吸気流量制御装置をエンジンに使用
したときの接続関係を示す図、第１０図、第１１図は動
作経過を示すフローチャート、第１２図、第１３図およ
び第１４図は、アイドル回転制御装置の従来構成を示す
図である。 符号の説明： １・・・吸気通路、　２・・・絞り弁、３・・・絞り弁
の回動軸、　４・・・モータ（アクチュエータ）、５・
・・ロッド、４−４・・・ブッシング、４−５・・・回
転磁極、　４−６・・・ブッシングに固定されたピン、
　４−８・・・回転角度センサ、５−１・・・ロッドに
形成された第１の螺子、５−２・・・第２の螺子、　５
−３・・・長孔。 １２・・・ピストン、　　１２ａ・・・第１のピストン
、１２ｂ・・・第２のピストン、　　１３・・・筺体、
１．２−１，１２ａ−１・・・溝、１２ｂ−１−−−長
孔１４・・・筒状の孔、　　１５・・・スプリング。 １６・・・筺体１３に固定されたピン。 出願人　ミクニ・マキノ工業株式会社 第女図 草 第７塁 早 図 条 図 昭和６３年１０月１８日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絞り弁（２）を備えた、エンジンの吸気通路（１）を形
   成する筺体（１３）に、全閉状態にある前記絞り弁（２
   ）の外周縁と相対して、前記吸気通路（１）の内周面に
   開口する筒状の孔（１４）を穿設し、該筒状の孔（１４
   ）に、アクチュエータ（４）の動作によって進退動する
   ピストン（１２）を配置して、該ピストン（１２）の内
   端面と前記絞り弁（２）の外周縁との間に前記ピストン
   （１２）の進退動によって通路断面積が変化する、絞り
   弁低開度のエンジン運転時における吸気流路を形成させ
   、エンジン運転パラメータを入力す制御回路（１８）の
   出力信号によって、前記アクチュエータ（４）を動作さ
   せ、前記ピストン（１２）を進退動させるエンジンの吸
   気流量制御装置。