JPH03258948A - エンジンの吸入空気量制御装置 - 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〕 本発明は、エンジンの吸気装置に係り、詳しくは、スロ
ットル弁を介さないバイパス通路にてエンジンに供給す
る空気量を制御するようにしたエンジンの吸入空気量制
御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、エンジンの吸気装置においては、アイドリン
グ時等にエンジンの回転数を目標値に安定させるように
、吸入空気量の制御を行うものが知られている。例えば
、特開昭６２−３２２３９号公報では、吸気通路にスロ
ットル弁を介さないバイパス通路を設け、このバイパス
通路を介して補助的に吸気を行うようにバイパス通路に
設けられた開閉弁の開閉をデユーティ制御する構成が開
示されている。この構成では、さらに、エンジンの運転
状態（エンジンの冷却水温やバッテリの電圧等）に応じ
て目標の補助空気流量を求め、この補助空気量に応した
制御デユーティ、すなわち開閉弁の開閉の１周期におけ
る開時間で開閉弁の開閉を制御するようになっている。

これによれば、運転状態に応して制御デユーティがフィ
ードハッり補正されるので、常に的確な開閉弁の制御を
行うことができる。

ところで、上記の例では、開閉弁の開度が負荷の有無等
の運転状態に応して補正されるようにもなっているが、
実際には、開閉弁が吸気圧等の影響により制御とうりに
動作しない場合がある。例えば、エアコン負荷が加えら
れると、吸気量を増すように目標の補助空気流量が求め
られ、これに応して制御デユーティが設定されるが、こ
の場合、スロットル弁の下流側の圧力が高くなるため、
上流側と下流側との圧力差が小さくなる。すると、バイ
パス通路においても、開閉弁の上流側と下流側との圧力
差が小さくなるため、開閉弁の開動作が抑制されて開閉
弁の開度が小さくなり、目標とする補助空気流量が得ら
れなくなる。そこで、従来では、開閉弁にベローズ等の
空気ばねを備えさせることにより、上記の圧力差の変動
による影響を軽減する構成が考案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の技術では、ベローズが有するばね
の作用により圧力差の変動を吸収することができるもの
の、−・ローズは一般に樹脂等からなるため、周囲温度
の影響を受けて硬度が変化することによりばね定数が変
化しやすくなり、開閉弁を適正に制御するという点で不
十分であるといえる。例えば、エンジン始動時において
は、冷却水の温度が低いためへローズの硬度が高くばね
定数が大きくなる。この場合、上記のような圧力差の変
動が生しると、開閉弁の開度が小さくなり、適正な制御
デユーティが設定されても、やはり目標とする補助空気
流量が得られなくなる。

そこで、本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので
あって、温度の影響を受けることなくエンジンに供給さ
れる補助空気の流量制御を安定して行うことを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るエンジンの吸入空気量制御装置は、エンジ
ンの燃焼室内に空気を供給する吸気通路と、吸気通路に
おいて空気の流量を制御するスロットル弁と、スロット
ル弁の上流側の空気をスロットル弁を介さずに下流側に
導入するバイパス通路と、スロットル弁の上流側と下流
側との圧力差の変動を吸収するベローズを有し、バイパ
ス通路を開閉する開閉弁と、ベローズの温度を検出する
温度検出手段と、開閉弁が目標の開度を保持するように
温度検出手段による検出温度に応して開閉弁の開度を制
御する開度制御手段とを備えていることを特徴としてい
る。

上記温度検出手段は、直接的にベローズの温度を検出す
るものが考えられるが、実用性を考慮して、例えば、エ
ンジンの冷却水温や吸気温により間接的にベローズの温
度を検出する温度センサ等を用いればよい。また、上記
開度制御手段による開閉弁の開度制御は、例えば、開閉
弁がソレノイド弁であるような場合、コイルに流す電流
量の制御により行う。

〔作　用〕

上記あ構成では、例えば、エンジン始動時等の冷却水温
が低い場合にベローズの硬度が高くなっていても、開閉
制御手段により、温度検出手段にて検出された温度に応
して開閉弁の開度が制御される。すなわち、この場合は
、低い温度により増大したベローズの付勢力を滅しるよ
うに開閉弁の開度が大きくなる。逆に、冷却水温の上昇
に伴いベローズの硬度が低くなってベローズの付勢力が
低下する場合は、開閉弁の開度が小さくなる。それゆえ
、開閉弁の開度が常に適正に保持されて、エンジンに供
給する補助空気流量をベローズ周囲の温度に関わらず目
標値に正しく制御することが可能となる。

（実施例］ 本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第３図に示すように、エンジン１は、内部にピストン２
の往復運動番こより容積可変となる燃焼室３を有してい
る。このエンジン１には、上記燃焼室３の上端部に吸気
の導入口となる吸気ボート４が設けられるとともに、排
気の導出口となる排気ポート５が設けられている。また
、上記吸気ボート４の開口端には吸気弁６が配される一
方、排気ポート５の開口端には排気弁７が配されている
。

そして、エンジン１には、冷却水の温度を検出する水温
センサ８が設けられている。

上記吸気ボート１には、燃焼室３に空気を供給する吸気
通路９の一端が接続されている。この吸気通路９は、他
端にエアクリーナ１０が接続されるとともに、上流側か
ら順にエアフローメータ１１およびスロットル弁１２が
設けられ、さらに下流側にサージタンク１３が形成され
ている。上記吸気通路９におけるスロットル弁１２の上
流側と下流側との間にはバイパス通路１４が形成されて
おり、このバイパス通路１４には通路の開閉を行う開閉
弁１５が設けられている。

また、吸気通路９には、エアクリーナ１０近傍に吸入空
気の温度を検出する吸気温センサ１６が設けられる一方
、スロットル弁１２には、その開度を検出する開度セン
サＩ７が設けられている。

この開度センサ１７は、スロットル弁１２の全閉を検出
することにより、エンジン１がアイドリンク状態である
ことを検知するアイドルスイッチを内蔵している。

一方、コントロールユニット１８は、上記の水温センサ
８、吸気温センサ１６および開度センサ１７が接続され
る他、大気圧を検出する大気圧センサ１９およびディス
トリビュータ２０に付設されてエンジン１の回転数を検
出する回転数センサ２１が接続されている。このコント
ロールユニット１８は、後述するように、上記各センサ
からの情報に基づいて開閉弁１５の開閉を制御するよう
になっている。

次に、開閉弁１５の詳細について説明する。

第２図に示すように、ケーシング２２に弁体２３が作動
する弁室２４が形成されている。弁室２４は、弁体２３
が当接する弁座２５によりバイパス通路１４と仕切られ
ており、弁座２５の中央部に設けられた導入口２６を通
じて空気の導入が行われるとともに、壁面に設けられた
排出口２７を通じて空気の排出が行われるようになって
いる。

一方、弁体２３には、ベローズ２８の一端縁が固着され
るとともに、プランジャ２９が取り付けられている。樹
脂製のへローズ２８は、周囲に蛇腹状の凹凸が形成され
て伸縮自在となっており、他端縁が弁室２４における弁
座２５に対向する面に固着されている。また、弁体２３
には、バイパス通路１４とベローズ２８内部とを連通さ
せる連通孔２３ａが設けられている。これにより、バイ
パス通路１４の圧力とベローズ２８内部の圧力との不均
衡をなくしている。

さらに、上記開閉弁１５には、弁室２４に隣接してコイ
ル３０が配されている。このコイル３０は、中央部に形
成される空間にプランジャ２９の一部が挿入され、上記
コントロールユニット１８により制御される通電時間お
よび電流量に応してプランジャ２９を駆動し、弁体２３
を作動させるようになっている。上記のように構成され
る開閉弁１５は、吸気通路９におけるスロットル弁１２
の上流側と下流側との圧力差に変動が生しても、これを
吸収して弁体２３の作動が抑制されるのを防止するよう
になっている。

続いて、コントロールユニット１８の詳細ニラいて説明
する。

第１図に示すように、コントロールユニット１８は、開
閉弁１５の開閉制御を行うために目標流量算出回路３１
、デユーティ設定回路３２および補正回路３３を備えて
いる。

目標流量算出回路３１は、エンジン運転状態、すなわち
前述の各センサからの出力信号および各種負荷（エアコ
ン負荷等）の０Ｎ−ＯＦＦに基づいて目標とする補助空
気流量を質量流量として求め、この質量流量を体積流量
に変換することにより、必要とする目標の補助空気流量
を得るようになっている。また、補助空気流量の質量流
量から体積流量への変換に際しては、空気の密度を考慮
する必要があるため、目標流量算出回路３１は、吸気温
および大気圧に応した補正を行うようになっている。な
お、各センサのうち水温センサ８および吸気温センサ１
６は、間接的に前記へローズ２８の温度を検出すること
が可能であるため、温度検出手段としての機能を果たす
ようになっている。

一方、デユーティ設定回路３２は、目標流量算出回路３
１により求められた目標の補助空気流量を、開閉弁１５
の出力特性に基づいて、開閉弁１５の制御デユーティす
なわち１周期の開閉におけるコイル３０の通電時間に変
換するようになっている。上記の出力特性は、制御デユ
ーティに応して得られる補助空気流量を示すものであり
、予めマツプ、テーブルあるいは関数としてコントロー
ルユニット１８内に記憶されている。

補正回路３３は、水温センサ８および吸気温センサ１６
の各出力信号に応して上記コイル３０に流す電流量を補
正することにより、開閉弁１５の開度を上記の目標の補
助空気流量に応じた開度に保持するように制御を行って
おり、開度制御手段として機能している。また、補正回
路３３は、バッテリ電圧変動を考慮して、目標流量算出
回路３１に入力されるパンテリ電圧に応してもコイル３
０の電流量を補正するようになっている。

ここで、上記の構成における開閉弁１５の制御手順を第
４図のフローチャートに基づいて説明する。

まず、水温センサ８により検出されたエンジン冷却水温
Ｔ、を読み込み（Ｓｌ）、これに基づいて基本となるベ
ース空気量ＧＢを算出する（Ｓ２）。次いで、負荷がＯ
Ｎしているか否かを判定しくＳ３）、負荷がＯＮしてい
る場合は、負荷に応した負荷補正空気量ＧＬを設定しく
Ｓ４）、さらにアイドリング状態か否かを判定する（Ｓ
５）。

上記Ｓ３において負荷がＯＦＦしている場合、補正空気
量ＧＬをＯに設定しくＳ６）、処理を３５に進める。

Ｓ５においてアイドリング状態を判定すると、回転数セ
ンサ２１により検出されたエンジン１の回転数ＮＥを読
込み（Ｓ７）、このエンジン回転数ＮＥとアイドル回転
数Ｎ。との偏差ΔＮＥを求める（Ｓ８）。次いで、上記
偏差ΔＮＨに応したフィードバック補正係数ΔＧＦＢを
設定しくＳ９）、このフィードバック補正係数ΔＧＦＢ
を前回の処理で得られたアイドリング時のフィードバッ
ク補正空気量ＧＦＢ（ＯＬｆｌｌに加えることにより、
今回のアイドリング時のフィードバック補正空気量ＧＦ
Ｅを算出する（ＳＩＯ）。なお、この場合、補助空気流
量をさらに増大させるには、フィードバンクの制御範囲
を拡大すればよい。

そして、エンジンの運転状態が学習条件（例えば、エン
ジン冷却水Ｂ　Ｔ　ｏいが所定温度以上であるか）を満
たす学習領域であるか否かを判定しく５１１）、学習領
域である場合、上記フィードバック補正空気量ＧＦＢに
応じた学習補正空気量ＧＬＲＮを設定する（Ｓ１２）。

ここで、上記のようにして求めたベース空気量ＧＢ、負
荷補正空気量ＧＬ、フィードバック補正空気量ＧＦＢお
よび学習補正空気量ＧＬＲＮを全て加算することにより
、質量流量としての目標補助空気流量ＣＡを求める（３
１３）。

一方、Ｓ５においてアイドリンク状態を判定すると、今
回のアイドリング時のフィードバック補正空気ｌｆｔ　
Ｇ　Ｆ　ＢをＯに設定しく３１４）、前回の処理で得ら
れた学習補正空気量ＧＬい、。４０．を今回の学習補正
空気量ＧＬＲＮとして更新した後（Ｓ１５）、処理を３
１３に進める。また、Ｓｌｌにおいて学習領域を判定し
た場合、５１５の処理を行う。

ところで、Ｓｌ３にて得られた目標補助空気流量ＣＡを
体積流量に変換する際、吸気温ＴＨＡおよび大気圧ＰＡ
、Ｉによる補正を行うため、吸気温センサ１６による吸
気温ＴＨＡおよび大気圧センサ１９による大気圧ＰＡＲ
を読込み（３１６）、これらに応した補正係数ＣＴ）１
４　−ＣＦＡＩＩを次式の演算により求める（Ｓ１７）
。

ＣＴＮＡ　＝　ｆ　（ＴＮＡ）　、ＣＰＡＲ＝　ｇ　（
Ｐ　ＡＲ）そして、これらの補正係数を上記目標補助空
気流ＮＣＡに乗算することにより、体積流量としての目
標補助空気流量Ｃａを求め（Ｓ１８）、開閉弁１５の出
力特性および上記目標補助空気流量Ｃａに基づいて開閉
弁１５の制御デユーティ・Ｄ、を算出する（Ｓ１９）。

その後、エンジン冷却水温、温吸気温およびバッテリ電
圧に応してコイル３０に流す電流量を補正するため、水
温センサ８によるエンジン冷却水温ＴＨＷ、吸気温セン
サ１６による吸気温ＴＨＡおよびバッテリ電圧Ｅｖを読
込み（５２０）、これらに応した補正係数ＣＴＩＩ□　
・ＣＴＨＡ・ＣＥＶを次式の演算により求める（Ｓ２１
）。

ＣＴニーｈ　（Ｔ工）、Ｃ１□’　−１（’ｒ、Ａ）Ｃ
ｔｖ　　＝Ｊ　　（Ｅｖ　） なお、上式により求められる補正係数ＣＴＨいＣＴＨＡ
′　・ＣＥｖは、各パラメータＴ工、ＴＨＡおよびＥｖ
が大きくなるに従って小さくなる関数で与えられる。こ
れによって、ベローズ２８の温度が高くなった場合、コ
イル３０に供給される電流量が小さくなる。さらに、上
記の結果得られた補正係数を上記の制御デユーティＤｉ
＋に乗算することにより最終的なデユーティＤを求め（
Ｓ２２）、この制御デユーティで開閉弁１５の駆動を行
い（Ｓ２３）、処理を３１に戻す。

このように、本実施例の構成では、エンジンの運転状態
に応じて設定された制御デユーティＤに基づいて開閉弁
１５が駆動されるので、バイパス通路１４を流れる空気
流量が目標の補助空気流量に正しく制御される。また、
開閉弁１５の駆動に際しては、エンジン冷却水温Ｔ、お
よび吸気温ＴＮＡに応してコイル３０に流す電流量が補
正されるので、上記の温度の変動に対してベローズ２８
の硬度が変化しても、開閉弁１５の正常な駆動が妨げら
れることはない。

〔発明の効果］ 本発明に係るエンジンの吸気装置は、以上のように、エ
ンジンの燃焼室内に空気を供給する吸気通路と、吸気通
路において空気の流量を制御するスロットル弁と、スロ
ットル弁の上流側の空気をスロットル弁を介さずに下流
側に導入するバイパス通路と、スロットル弁の上流側と
下流側との圧力差の変動を吸収するベローズを有し、バ
イパス通路を開閉する開閉弁と、ベローズの温度を検出
する温度検出手段と、開閉弁が目標の開度を保持するよ
うに温度検出手段による検出温度・に応じて開閉弁の開
度を！ＩＪ　ｍする開度制御手段とを備えている構成で
ある。

これにより、エンジン始動時等の冷却水温等によりベロ
ーズの硬度が変化しても、その温度に応して開閉弁の開
度が制御されるので、バイパス通路を流れる補助空気流
量を目標の補助空気流量に対し精度よく制御することが
できる。それゆえ、バイパス通路による補助吸気の信頼
性を容易に向上させることができるという効果を奏する
。

段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの燃焼室内に空気を供給する吸気通路と、
   吸気通路において空気の流量を制御するスロットル弁と
   、スロットル弁の上流側の空気をスロットル弁を介さず
   に下流側に導入するバイパス通路と、スロットル弁の上
   流側と下流側との圧力差の変動を吸収するベローズを有
   し、バイパス通路を開閉する開閉弁と、ベローズの温度
   を検出する温度検出手段と、開閉弁が目標の開度を保持
   するように温度検出手段による検出温度に応じて開閉弁
   の開度を制御する開度制御手段とを備えていることを特
   徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。