JPH0312215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、内燃機関のアイドル回転数制御装置
に係り、特に、電子制御燃料噴射装置を備えた自
動車用エンジンに用いるに好適な、吸気絞り弁を
バイパスして導入される吸入空気の流量を制御す
ることにより、機関のアイドル回転数を制御する
ようにされた内燃機関のアイドル回転数制御装置
の改良に関する。

【従来の技術】

自動車用エンジン等の内燃機関の混合気の空燃
比を制御する装置の一つに電子制御燃料噴射装置
を用いるものがある。この電子制御燃料噴射装置
を備えた内燃機関においては、例えば、機関の吸
入空気量及び機関回転数等に応じて燃料噴射時間
を決定し、該燃料噴射時間だけ、例えば吸気マニ
ホルドに配設された、機関の吸気ポートに向けて
燃料を噴射するメインインジエクタを開弁するこ
とによつて、機関の空燃比を制御するようにされ
ており、空燃比を精密に制御することが必要な、
排気ガス浄化対策が施された自動車用エンジンに
広く用いられるようになつてきている。この電子
制御燃料噴射装置を備えた内燃機関においては、
一般に、吸気絞り弁をバイパスして導入される吸
入空気の流量を制御することにより、機関のアイ
ドル回転数を制御するようにされており、従来
は、吸気絞り弁上流側の吸気管と吸気絞り弁下流
側の吸気管を連通するバイパス通路に、二方型の
空気流量制御弁を配設し、エンジン冷却水温等の
機関運転状態に応じて該空気流量制御弁の開度を
制御するようにしている。 一方近年、吸入空気の一部をメインインジエク
タの噴口近傍に送り込むことによつて、空気流速
によりメインインジエクタから噴射される燃料の
霧化を改善する試みもなされており、所定の効果
をあげている。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら従来は、吸気絞り弁上流側の吸気
管とメインインジエクタの噴口近傍を、直接、小
径のパイプにより連通するようにしていたため、
メインインジエクタの噴口近傍に供給される空気
の流量（以下アシスト流量と称する）が、メイン
インジエクタが配設されている吸気マニホルドの
負圧と吸気管の吸気絞り弁上流側の圧力の差に応
じて決まつてしまい、エンジン運転状態に応じて
アシスト流量を調整することができず、必ずしも
十分な効果をあげることはできなかつた。 尚、アイドル流量を制御するための前記空気流
量制御弁の下流側をメインインジエクタの噴口近
傍に接続することによつて、アイドル空気を全て
メインインジエクタの噴口近傍からエンジン内に
供給して、アイドル空気にアシスト機能を待たせ
ることも考えられる。しかしながら、メインイン
ジエクタの噴口付近が最大流速となるようにする
ため、及び、車両の塔載性から、アシスト流量の
最大値には限度があり、特に、低温時のフアスト
アイドルでは、アシスト通路から流せる流量だけ
ではアイドル流量が不足してしまう。一方、暖機
終了後の通常のアイドル時には、アイドル流量を
絞つてアイドル回転数を一定に保つ必要があり、
アシストに適した流量では、アイドル流量として
は多すぎてしまう。そこで、アイドル流量を制御
するための空気流量制御弁の他に、更に、アシス
ト空気をオンオフするためのオンオフ弁、或い
は、アシスト流量を直線的に制御するための空気
流量制御弁を追設して、アイドル時は、アイドル
空気をアシスト側に流し、一方、フアストアイド
ル時は、アイドル空気をアシスト側とバイパス側
へ流すことによつて、フアストアイドル流量を確
保することが考えられるが、オンオフ弁を追加し
た場合には、オンオフ弁の切換え時にシヨツクが
発生し、車両運転性能が低下する。又、空気流量
制御弁を追加した場合には、制御系が複雑になる
だけでなく、コストが上昇してしまうという問題
点を有した。 本発明は、前記従来の欠点を解消すべくなされ
たもので、単一のアクチユエータより制御される
空気流量制御弁を用いることにより、単純な構成
で、メインインジエクタの噴口近傍に供給される
アシスト空気と吸気絞り弁の下流側に供給される
バイパス空気の流量を制御することができ、制御
性に優れた内燃機関のアイドル回転数制御装置を
提供することを目的とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、吸気絞り弁をバイパスして導入され
る吸入空気の流量を制御することにより、機関の
アイドル回転数を制御するようにされた内燃機関
のアイドル回転数制御装置において、吸気絞り弁
の上流側の吸気管に連通される、吸気のための第
１のバイパス通路と、メインインジエクタの噴口
近傍に連通される、送気のためのエアアシスト通
路と、吸気絞り弁の下流側の吸気管の所定位置に
連通される、送気のための第２のバイパス通路
と、前記第１のバイパス通路に連通して吸気する
入気ポート、前記エアアシスト通路に連通して送
気する第１の送気ポート、及び、前記第２のバイ
パス通路に連通して送気する第２の送気ポートを
有し、単一のアクチユエータにより該第１の送気
ポート及び該第２の送気ポートの開度を連動して
リニアに制御する三方型の空気流量制御弁と、該
空気流量制御弁を運転状態に応じて制御する制御
装置とを有することにより、前記目的を達成した
ものである。 又、前記空気流量制御弁の単一のアクチユエー
タが、まず第１の送気ポートを開口し、次いで、
該第１の送気ポートの全開付近で第２の送気ポー
トを開口し始めるようにして、バイパス空気の総
量が連続的に制御されるようにしたものである。 更に、前記第２の送気ポートを、サージタンク
に配設されたスタートインジエクタの噴口近傍に
連通して、バイパスされた吸入空気を、スタート
インジエクタから噴射される燃料の霧化を促進す
るためにも利用できるようにしたものである。 又、前記空気流量制御弁を、前記入気ポート、
第１の送気ポート、第２の送気ポートが周面に接
続された円筒状のケースと、単一のアクチユエー
タにより、該ケース内を回動し、前記第１の送気
ポート及び第２の送気ポートを直線的に開閉する
円弧状の弁体とを有してなるものとしたものであ
る。

【作用】

本発明では、機関のアイドル回転数等の制御の
ために用いられる、吸気絞り弁の上流側の吸気管
から吸気された吸入空気を、メインインジエクタ
の噴口近傍において送り込むだけでもなく、必要
に応じて吸気絞り弁の下流側の所定位置、例えば
サージタンクに配設されたスタートインジエクタ
の噴口近傍においても送り込むようにしている。 従つて、機関のアイドル回転数等の制御に際
し、吸気絞り弁の下流側に吹込むべき吸入空気量
が多くなり、メインインジエクタの噴口近傍だけ
で十分に送気することができないような場合にお
いても（例えば、未暖機状態におけるアイドル時
等）、吸気絞り弁の下流側の所定位置から、メイ
ンインジエクタの噴口近傍からだけでは送り込め
ない吸入空気量分を送り込むことができる。 このとき、吸気絞り弁の下流側において吸入空
気を送り込む所定位置をスタートインジエクタの
噴口近傍とした場合には、この吸入空気の空気流
速により、スタートインジエクタから噴射される
燃料の霧化を改善することもできる。 又、本発明では、メインインジエクタの噴口近
傍に送り込まれる吸入空気量と、吸気絞り弁の下
流側の所定位置に送り込まれる吸入空気量とを、
１つの三方型の空気流量制御弁により調節するよ
うにしている。 この三方型の空気流量制御弁は、メインインジ
エクタの噴口近傍に吸入空気を送り込むための第
１の送気ポートと、空気絞り弁の下流側の所定位
置に吸入空気を送り込むための第２の送気ポート
とを有し、単一のアクチユエータにより該第１の
送気ポート及び該第２の送気ポートの開度を連動
してリニア（直線的）に制御できるようになつて
いる。 即ち、この第１の送気ポートの開度を調節する
アクチユエータ部分と、第２の送気ポートの開度
を調節するアクチユエータ部分とが、機械的に連
動して動作するようになつている。又、例えば、
まず第１の送気ポートを開口し、次いで、該第１
の送気ポートの全開付近で第２の送気ポートを開
口し始めるようにされている。 従つて、この三方型の空気流量制御弁を運転状
態に応じて制御する制御装置は、吸気絞り弁の下
流側に送り込むべき総吸入空気量（メインインジ
エクタの噴口近傍と吸気絞り弁の下流側の所定位
置とにおいて送り込まれる吸入空気の合計量）の
設定（出力）を、この三方型の空気流量制御弁に
対して行うだけでよい。即ち、この制御装置は、
複数の送気ポートの開度を決定したり、調節す
る、複雑な制御の必要がない。 この三方型の空気流量制御弁は、制御装置の設
定（出力）に従つて、単一のアクチユエータによ
り第１の送気ポートと第２の送気ポートの開度を
連動してリニアに制御することにより、非常に簡
単な制御系だけで、吹込むべき吸入空気量の不足
なく、又、オンオフ弁の切換え時に発生するよう
なシヨツクもなく、良好に機関のアイドル回転数
等の制御のための吸入空気量の制御を行うことが
できる。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。 本実施例は、第１図に示すような、外気を取入
れるためのエアクリーナ１２と、該エアクリーナ
１２により取入れられた吸入空気の流量を検出す
るためのエアフローメータ１４と、該エアフロー
メータ１４に内蔵された、吸入空気の温度を検出
するための吸気温センサ１６と、吸気管１８に配
設され、運転席に配設されたアクセルペダル２０
を連動して回動するようにされた、吸入空気の流
量を制御するための吸気絞り弁２２と、該吸気絞
り弁２２がアイドル開度にあるか否かを検出する
ためのスロツトルセンサ２４と、サージタンク２
６と、吸気マニホルド２８に配設された、エンジ
ン１０の吸気ポートに向けて主燃料を噴射するた
めのメインインジエクタ３０と、前記サージタン
ク２６に配設された、エンジン始動時に始動用補
助燃料を噴射するためのスタートインジエクタ３
２と、インジエクタ３０，３２に所定圧力の燃料
を供給するための、燃料タンク３４及び燃料ポン
プ３６と、排気マニホルド３８に配設された、排
気ガス中の残存酸素濃度から空燃比を検知するた
めの酸素濃度センサ４０と、エンジン１０のクラ
ンク軸の回転と連動して回動するデイストリビユ
ータ軸４２ａを有するデイストリビユータ４２に
内蔵された、前記デイストリビユータ軸４２ａの
回転に応じてパルス信号を出力するクランク角セ
ンサ４４と、エンジンブロツクに配設された、エ
ンジン冷却水温を検知するための冷却水温センサ
４６と、バツテリ４８と、前記エアフローメータ
１４出力から求められる吸入空気量と前記クラン
ク角センサ４４出力から求められるエンジン回転
数に応じて基本の燃料噴射時間を決定し、これを
前記酸素濃度センサ４０出力の空燃比、前記冷却
水温センサ４６出力のエンジン冷却水温、前記バ
ツテリ４８の電圧等に応じて補正することによつ
て、前記メインインジエクタ３０に開弁時間信号
を出力するデジタル制御回路５０とを備えた自動
車用エンジン１０の電子制御燃料噴射装置におい
て、吸気絞り弁２２上流側の吸気管１８に形成さ
れた空気ポート５２からバイパス通路５４を介し
て吸気絞り弁上流側の吸入空気が導入される入気
ポート５６ａと、該入気ポート５６ａから導入さ
れた空気の一部をアシスト通路５８を介してメイ
ンインジエクタ３０の噴口近傍に送給する第１の
送気ポート５６ｂと、前記入気ポート５６ａから
導入された空気の他の一部をバイパス通路６０を
介してスタートインジエクタ３２の噴口近傍に送
給する第２の送気ポート５６ｃとを有する三方型
の空気流量制御弁５６を備えると共に、該空気流
量制御弁５６を前記デジタル制御回路５０により
制御するようにしたものである。 前記メインインジエクタ３０の先端部は、第２
図に示すような構造となつており、先端部が弁体
３０ｂを構成するニードル３０ａと、該ニードル
３０ａを摺動自在に支持するホルダ３０ｃと、該
ホルダ３０ｃの先端部を覆うように圧入されてい
る空気導入用スリーブ３０ｄと、前記ニードル３
０ａの先端に配設された燃料衝突板３０ｅとを有
してなり、ホルダ３０ｃの先端は、ニードル３０
ａの弁体３０ｂが着座する弁座部３０ｆを構成し
ている。従つて、加圧燃料は、ホルダ３０ｃの内
孔とニードル３０ａとの間隙を通つて弁座部３０
ｆに到達し、電磁力によつてニードル３０ａが図
の上方に引上げられた際に弁座部３０ｆと弁体３
０ｂとの間にできる噴口３０ｇから吐出される。
噴口３０ｇから吐出された燃料は、燃料衝突板３
０ｅに衝突し、ニードル３０ａの離軸方向に拡が
る薄い液膜を形成して一次微粒化される。スリー
ブ３０ｄには、複数の空気孔３０ｈが設けられて
おり、この空気孔３０ｈから送り込まれるアシス
ト空気が、燃料衝突板３０ｅで液膜となつた燃料
に衝突し、燃料の二次微粒化が行なわれる。従つ
て、アシスト空気により微粒化が促進された燃料
がスリーブ噴口３０ｉからエンジン１０の燃焼室
に吸入されることとなる。第２図の構造から明ら
かな通り、インジエクタ３０のスリーブ噴口３０
ｉ付近が最大流速になるようにするため、或いは
塔載性から、アシスト流量には限度ある。 前記デジタル制御回路５０は、第３図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行なうマイクロプロセ
ツサから成る中央処理装置（以下CPUと称する）
６２と、前記エアフローメータ１４、吸気温セン
サ１６、酸素濃度センサ４０、冷却水温センサ４
６、バツテリ４８等から出力されるアナログ信号
をデジタル信号に変換して順次CPU６２に取込
むための、マルチプレクサ付きアナログ−デジタ
ル変換器６４と、前記スロツトルセンサ２４、ク
ランク角センサ４４等から出力されるデジタル信
号を、所定のタイミングでCPU６２に取込むと
共に、CPU６２における演結果を、所定のタイ
ミングで前記メインインジエクタ３０、スタート
インジエクタ３２、空気流量制御弁５６等に出力
するバツフア付き入出力ポート６６と、プログラ
ム或いは各種定数等を記憶するためのリードオン
リーメモリ６８と、CPU６２における演算デー
タ等を一時的に記憶するためのランダムアクセス
メモリ７０と、機関停止にも補助電源から給電さ
れ記憶を保持できるバツクアツプ用ランダムアク
セスメモリ７２と、コモンバス７４とから構成さ
れている。 前記空気流量制御弁５６は、第４図に詳細に示
す如く、前記入気ポート５６ａ、第１の送気ポー
ト５６ｂ、第２の送気ポート５６ｃが周面に接
続・開口された円筒状のケース５６ｄと、該ケー
ス５６ｄ内を回動し、前記第１の送気ポート５６
ｂ及び第２の送気ポート４６ｃを直線的に開閉す
る円弧状の弁体５６ｅと、該弁体５６ｅを回動す
るための、例えば、リニアモータ或いはステツプ
モータからなる回転駆動装置５６ｆとを有してな
り、前記弁体５６ｅにはバイパス孔５６ｇが形成
され、該弁体５６ｅが回転駆動装置５６によつて
回動されると、まず第１の送気ポート５６ｂを開
口し、次いで、該第１の送気ポート５６ｂの全開
付近で第２の送気ポート５６ｃを開口し始めるよ
うにされている。従つて、第１の送気ポート５６
ｂから送給されるアシスト空気の流量特性は、第
５図に実線Ａで示す如くとなり、第２の送気ポー
ト５６ｃから送給されるバイパス空気の流量特性
は、同じく第５図に二点鎖線Ｂで示す如くとな
る。よつて、吸気絞り弁２２をバイパスして供給
されるアイドル空気の総量は、第５図に破線Ｃで
示す如く、直線的に変化するものとなる。 以下作用を説明する。 まず、バイパス空気が必要ない通常運転状態に
おいては、空気流量制御弁５６の回転駆動装置５
６ｆには通電されず、従つて、空気流量制御弁５
６は、弁体５６ｅにより、送気ポート５６ｂ，５
６ｃが共に閉じられた状態にある。従つて、吸気
絞り弁２２をバイパスするバイパス通路５４が完
全に閉じられており、吸気絞り弁２２により流量
制御された吸入空気に応じて、メインインジエク
タ３０から噴射される燃料が制御されている。 一方、暖機終了後のアイドル運転時には、デジ
タル制御回路５０から回転駆動装置５６ｆに、第
５図の開度Ｄ以下に開度に対応する電気信号が与
えられる。すると、空気流量制御弁５６の弁体５
６ｅが第４図の反時計方向に若干回動し、入気ポ
ート５６ａと第１の送気ポート５６ｂのみが導通
し、空気流量、即ちアシスト流量がこの間で制御
される。この時、第２の給気ポート５６ｃは、弁
体５６ｅにより閉じられたままである。従つて、
暖機終了後のアイドル時には、バイパス通路５４
を介して導入されたバイパス空気が、全てメイン
インジエクタ３０の空気孔３０ｈに導入され、ア
シスト空気として利用される。 又、低温時のフアストアイドル制御時には、要
求吸入空気流が多いため、暖機終了後のアイドル
時のように、メインインジエクタ３０の空気孔３
０ｈに全ての流量を流すことができない。そこ
で、デジタル制御回路５０は、第５図の開度Ｄ以
上の開度に対する電気信号を回転駆動装置５６ｆ
に与える。すると、弁体５６ｅが開度Ｄ以上に回
動して、入気ポート５６ａが第１の送気ポート５
６ｂと連通されるだけでなく、バイパス孔５６ｇ
により第２の送気ポート５６ｃとも連通されるよ
うになる。従つて、メインインジエクタ３０の空
気孔３０ｈに流しきれないバイパス空気を、バイ
パス通路６０を介してスタートインジエクタ３２
の噴口近傍に流すことができ、低温時のフアスト
アイドル空気量を確保できる。 本実施例においては、空気流量制御弁５６の第
２の送気ポート５６ｃを、サージタンク２６に配
設されたスタートインジエクタ３２の噴口近傍に
接続するようにしているので、アシスト流量以上
のバイパス空気が、スタートインジエクタ３２か
ら噴出される燃料を霧化するためのアシスト空気
として利用され、非常に効率が良い。尚、第２の
送気ポート５６ｃの接続先は前記実施例に限定さ
れず、吸気絞り弁２２の下流側であれば他の場所
であつてもかまわない。 又、空気流量制御弁の構成は、第４図に示した
ものに限定されず、第５図に示したような流量特
性が得られるものであれば、他の構であつても構
わない。例えば、二連のポペツト弁、又は、円筒
パイプの周上にスリツト孔を設け、このスリツト
孔の開口面積を制御するスライド弁等を使用して
も良い。 なお、第４図に示される空気流量制御弁の弁体
５６ｅは、以上説明した反時計方向とは逆の、時
計方向に回動した場合においては、この第４図の
弁体５６ｅの形状から明らかなように、送気ポー
ト５６ｂを全閉状態としたままで送気ポート５６
ｃの開度を調節することもできる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、単純な構
成により、アイドル時のアシスト流量とバイパス
流量を制御することができ、コストを低減できる
だけでなく、制御性にも優れている。又、アシス
ト流量を最適な流量に適合させることも容易であ
る等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関のアイドル回
転数制御装置の実施例が配設された自動車用エン
ジンを示す、一部ブロツク線図を含む断面図、第
２図は、前記実施例で用いられているメインイン
ジエクタの先端近傍の構成を示す断面図、第３図
は、同じくデジタル制御回路の具体的構成を示す
ブロツク線図、第４図は、同じく、空気流量制御
弁の構成を示す断面図、第５図は、前記空気流量
制御弁の流量特性を示す線図である。 １０…エンジン、２２…吸気絞り弁、２６…サ
ージタンク、２８…吸気マニホルド、３０…メイ
ンインジエクタ、３２…スタートインジエクタ、
５０…デジタル制御回路、５４，６０…バイパス
通路、５６…空気流量制御弁、５６ａ…入気ポー
ト、５６ｂ，５６ｃ…送気ポート、５６ｄ…ケー
ス、５６ｅ…弁体、５６ｆ…回転駆動装置、５８
…アシスト通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気絞り弁をバイパスして導入される吸入空
   気の流量を制御することにより、機関のアイドル
   回転数を制御するようにされた内燃機関のアイド
   ル回転数制御装置において、 吸気絞り弁の上流側の吸気管に連通される、吸
   気のための第１のバイパス通路と、 メインインジエクタの噴口近傍に連通される、
   送気のためのエアアシスト通路と、 吸気絞り弁の下流側の吸気管の所定位置に連通
   される、送気のための第２のバイパス通路と、 前記第１のバイパス通路に連通して吸気する入
   気ポート、前記エアアシスト通路に連通して送気
   する第１の送気ポート、及び、前記第２のバイパ
   ス通路に連通して送気する第２の送気ポートを有
   し、単一のアクチユエータにより該第１の送気ポ
   ート及び該第２の送気ポートの開度を連動してリ
   ニアに制御する三方型の空気流量制御弁と、 該空気流量制御弁を運転状態に応じて制御する
   制御装置と、 を有することを特徴とする内燃機関のアイドル回
   転数制御装置。 ２ 前記空気流量制御弁の単一のアクチユエータ
   が、まず第１の送気ポートを開口し、次いで、該
   第１の送気ポートの全開付近で第２の送気ポート
   を開口し始めるようにされている特許請求の範囲
   第１項に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装
   置。 ３ 前記第２の送気ポートが、サージタンクに配
   設されたスタートインジエクタの噴口近傍に連通
   されている特許請求の範囲第１項又は第２項のい
   ずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装
   置。 ４ 前記空気流量制御弁が、前記入気ポート、第
   １の送気ポート、第２の送気ポートが周面に接続
   された円筒状のケースと、単一のアクチユエータ
   により、該ケース内を回動し、前記第１の送気ポ
   ート及び第２の送気ポートを直線的に開閉する円
   弧状の弁体とを有してなる特許請求の範囲第１項
   に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。