JPH06288323A - 内燃機関のアシストエア制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴射燃料の良好な微粒化性能を確保しつつ、
故障等でバイパス通路の全開状態が続く場合の内燃機関
のオーバランを防止する。 【構成】 噴射燃料を微粒化するためスロットル弁１４
の上流から燃料噴射弁２６の噴孔近傍まで空気をバイパ
スするエアミクスチャ管路２７を開閉するエア制御弁２
８の開度を、機関温度の変化に逆比例させ且つエンジン
２の負荷の大きさに比例させるため、スロットル弁１４
近傍の吸気管１２の外壁に取り付けたエア制御弁２８に
おいて、回転軸５１の一端部に固設した永久磁石５７及
びその近傍に配設したコイル５５により電磁的に開閉作
動するロータリ式バルブ５３を設け、一部分に切欠き５
９ａを設けた円盤状のガード部材５９を回転軸５１の他
端部に固設し、先端６１ａが切欠き５９ａ内に差し込ま
れ基端６１ｂがコイルばね６３を介しハウジング４９に
支持されると共にスロットル弁１４にリンク機構６５を
介し連結されたバイメタル６１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スロットル弁の上流の
空気を燃料噴射弁の噴孔近傍までバイパスするバイパス
通路を開閉制御することにより、燃料噴射弁の噴孔から
噴射される燃料の微粒化を促すため噴射燃料に吹き付け
るアシストエアを、制御する内燃機関のアシストエア制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平１ー９６４５７号公報に開
示されているように、燃料噴射弁から内燃機関へ噴射す
る燃料を効果的に微粒化するため、燃料噴射弁による燃
料の噴射時期に同期させてバイパス通路に設けた流量制
御弁を開閉制御する、いわゆるタイムドエアミクスチャ
システム（以下、タイムドＡＭＳという）があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のタイムドＡ
ＭＳでは、流量制御弁の開閉作動を制御する制御手段等
の故障によりバイパス通路の全開状態が続く場合、全開
のバイパス通路から空気が内燃機関に吸入され続ける。
その際、スロットル弁が大きく開かれていると、吸気管
を通じて内燃機関に吸入される空気量全体に対して、全
開のバイパス通路を介し吸入される空気量の割合が小さ
いので、大きな問題は生じない。

【０００４】しかし、スロットル弁の開度が小さいと
き、特にスロットル弁を全閉にして内燃機関をアイドル
運転しているときには、内燃機関へ吸入される空気量は
少量であり、流量制御弁の開閉制御によってアイドル運
転に必要な空気量が調整されているので、前述のように
全開のバイパス通路から内燃機関に空気が吸入され続け
ると、内燃機関に必要以上の量の空気が吸入され、アイ
ドル回転数が所望の回転数を超えて著しく上昇する、い
わゆるオーバランが発生する。

【０００５】一方、特公昭５５ー９５５５号公報に開示
されているように、特に低温時において、燃料噴射弁か
ら噴射する燃料の霧化を促して着火し易くすることによ
り始動及び暖機運転を効果的に行うため、内燃機関の冷
却水の温度に連動する機械的なリンク機構によってバイ
パス管の空気量調節弁の開度を制御し、内燃機関の温度
が低いほど空気量調節弁の開度を大きくし、逆に内燃機
関の温度が高くなると空気量調節弁の開度を小さくし
て、バイパス管を通る空気量を機関温度に逆比例させて
いる従来技術もあった。

【０００６】この従来技術を前述したタイムドＡＭＳに
組み合わせた場合、機関温度が低いとき内燃機関に多量
の空気を供給して暖機を促進し得るだけでなく、機関温
度が上昇するに連れてリンク機構によりバイパス通路の
流量制御弁の開度が小さくされ、内燃機関への吸入空気
量が少なくなるため、前述したオーバランの発生も防止
することができる。

【０００７】しかしながら、そのような組合せ技術を採
用した場合、流量制御弁の開度は、内燃機関のアイドル
運転時だけでなくスロットル弁が大きく開かれる高負荷
運転時にも機関温度に応じて設定されるため、暖機後の
高負荷運転時においてタイムドＡＭＳの前述した機能を
十分に発揮し得ない。すなわち一般に、スロットル弁が
大きく開かれる内燃機関の高負荷運転時においては、内
燃機関に吸入される空気量が多く、そのため高くなった
吸気管圧力と大気との差圧が小さくなり、従ってバイパ
ス通路を通るアシストエアの量も少なくなって、噴射燃
料の微粒化性能も低下する。それ故、前述の組合せ技術
を採用し機関温度の上昇に伴って流量制御弁の開度を制
限する場合、暖機後の高負荷運転時においては、流量制
御弁が絞りとなってバイパス通路内での圧力損失が発生
するため、アシストエアの量が更に低下し、効果的に噴
射燃料を微粒化することができず、タイムドＡＭＳの機
能を十分発揮することができない。

【０００８】そこで、本発明は、噴射燃料の良好な微粒
化性能を確保しつつ、故障等でバイパス通路の全開状態
が続く場合の内燃機関のオーバランを防止することがで
きる内燃機関のアシストエア制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の構
成は、図１に例示するように、スロットル弁の上流側の
吸気管に設けた開口と該スロットル弁の下流側且つ燃料
噴射弁の噴孔近傍に設けた開口とを連通するバイパス通
路と、該バイパス通路を開閉する開閉手段と、該開閉手
段の開閉作動を制御して前記バイパス通路を開閉する開
閉制御手段と、前記開閉手段が前記バイパス通路を開く
ときの開度を、前記内燃機関の機関温度が高いほど小さ
い、且つ、前記負荷が大きいほど大きい開度に制限する
開度制限手段と、を備えることを特徴とする。

【００１０】また請求項２記載の発明の構成は、請求項
１記載の発明において、前記開度制限手段は、前記開閉
手段の開作動を機械的に制限することにより前記バイパ
ス通路の開度を制限する機械的制限機構から成り、前記
開閉制御手段は、前記開閉手段が前記バイパス通路を開
くときの開度を、前記開度制限手段が制限する開度近傍
でしかも該開度よりも小さな開度として決定する開度決
定手段と、該開度決定手段が決定する開度に応じて前記
開閉手段の開時の開度を制御する開度制御手段と、を備
えて成ることを特徴とする。

【００１１】

【作用及び発明の効果】請求項１記載の発明では、開閉
制御手段が開閉手段の開閉作動を制御しバイパス通路を
開閉する。そして、開度制限手段により、開閉手段がバ
イパス通路を開くときの開度を、機関温度が高いほど小
さく、且つ、内燃機関の負荷が大きいほど大きい開度に
制限する。

【００１２】このような請求項１記載の発明では、開度
制限手段を設けているので、開閉制御手段等の故障によ
り開閉手段が開き続けバイパス通路が全開している状態
において内燃機関をアイドル運転する場合に、全開のバ
イパス通路から内燃機関へ空気が吸入され続け、機関温
度の上昇に伴って内燃機関のアイドル回転数が上昇して
も、開閉手段がバイパス通路を開くときの開度を機関温
度が高いほど小さくなるように制限し、バイパス通路を
通って内燃機関に吸入される空気量を減らして、内燃機
関のオーバランを防止することができる。

【００１３】また請求項１記載の発明では、開度制限手
段を設けているので、暖機後にスロットル弁を開き高負
荷運転を行う場合、内燃機関の負荷の増加に比例して開
閉手段がバイパス通路を開くときの開度も大きくなり、
バイパス通路を通るアシストエアに対しての開閉手段に
よる圧力損失も減って、噴射燃料の微粒化のために十分
な量のアシストエアを確保することができ、噴射燃料の
良好な微粒化性能を保持することができる。

【００１４】一方、請求項２記載の発明では、機械的制
限機構から成る開度制限手段が開閉手段の開作動を機械
的に制限することによりバイパス通路の開度を制限し
て、開閉手段がバイパス通路を開くときの開度を機関温
度が高いほど小さく、且つ、内燃機関の負荷が大きいほ
ど大きくする。また開度決定手段にて、開閉手段がバイ
パス通路を開くときの開度を、開度制限手段が制限する
開度近傍でしかもその開度よりも小さな開度として決定
し、開度決定手段が決定する開度に応じ、開度制御手段
が開閉手段の開時の開度を制御してバイパス通路を開閉
する。

【００１５】このような請求項２記載の発明では、機械
的制限機構から成る開度制限手段と、開度決定手段及び
開度制御手段を備えて成る開閉制御手段とを設けている
ので、開閉手段がバイパス通路を開くときの開度を制限
して機関温度が高いほど小さく、且つ、内燃機関の負荷
が大きいほど大きい開度とすべき条件が成立している場
合、開度制限手段が開閉手段の開作動を機械的に制限す
るときの開度近傍でしかもその開度よりも小さな開度
で、開閉手段の開時の開度を制御する。

【００１６】従って、故障等がない正常な状態において
前述のように開閉手段がバイパス通路を開くときの開度
を制限すべき条件が成立している場合、開度制御手段が
開閉手段の開時の開度を制御するので、バイパス通路を
開くために開閉手段が開作動するに際して、開度制限手
段の機械的制限機構は実質的に機能せず、開閉手段がバ
イパス通路を開く度に開度制限手段が機能し機械的制限
機構が摩耗したり損傷したりすることを防止することが
できる。

【００１７】それ故、請求項２記載の発明では、前述し
たような開度制限手段を設けて得られる噴射燃料の良好
な微粒化性能の確保及び内燃機関のオーバラン防止とい
う請求項１記載の発明による効果に対しての信頼性を高
めることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳細
に説明する。但し、本発明は以下に詳述する実施例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、当業者が想到し得る全ての実施例を含む。第１実施
例であるエンジンの燃料噴射装置１のシステム構成を表
す図２に示すように、エンジンの燃料噴射装置１は、エ
ンジン２、エアミクスチャ装置３、及びこれらをマイク
ロコンピュータ等でプログラム制御する電子制御装置
（以下、単に「ＥＣＵ」という）４から構成されてい
る。エンジン２は、シリンダ５、ピストン６、及びシリ
ンダヘッド７から燃焼室８を形成し、この燃焼室８には
点火プラグ９が配設されている。エンジン２の吸気系
は、燃焼室８に対し吸気バルブ１０を介して連通する吸
気ポート１１と吸気管１２、吸入空気の脈動を吸収する
サージタンク１３、吸入空気量を調整するスロットル弁
１４、及びエアクリーナ１５から構成される。エンジン
２の排気系は、燃焼室８に対し排気バルブ１８を介して
連通する排気ポート１９と排気管２０、及び触媒コンバ
ータ２１から構成されている。

【００１９】エンジン２の点火系は、点火に必要な高電
圧を出力するイグナイタ２２、及び図示しないクランク
軸に連動してイグナイタ２２で発生した高電圧を点火プ
ラグに分配供給するディストリビュータ２３より構成さ
れている。エンジン２の燃料系は、燃料を貯蔵するフュ
ーエルタンク２４、その燃料を圧送するフューエルポン
プ２５、圧送された燃料を吸気ポート１１に噴射する電
磁式の燃料噴射弁２６から構成されている。

【００２０】エアミクスチャ装置３は、吸気管１２のス
ロットル弁１４の上流側から吸入空気の一部を導入し
て、燃料の微粒化を促進すべく、燃料噴射弁２６の燃料
噴孔部近傍に送給するエアミクスチャ管路２７、及びス
ロットル弁１４近傍の吸気管１２の外壁に取り付けら
れ、ＥＣＵ４の制御にしたがって開閉することにより、
このエアミクスチャ管路２７を連通・遮断する２ポート
２位置電磁弁であるエア制御弁２８から構成されてい
る。

【００２１】エンジン２の燃料噴射装置１は検出器とし
て、吸気管１２のスロットル弁１４の上流側に設けられ
て、吸入空気量を計測するエアフローメータ３１、エア
フローメータ３１の内部に設けられて、吸入空気温度を
測定する吸気温センサ３２、スロットル弁１４の開度を
検出するスロットルポジションセンサ３３、スロットル
弁１４の全閉状態を検出するアイドルスイッチ３４、シ
リンダブロック５ａの冷却系統に配設されて、冷却水温
を検出する水温センサ３５、排気管２０内に設けられ
て、排気中の残存酸素濃度に応じた空燃比信号を出力す
る酸素濃度センサ３６、ディストリビュータ２３のカム
シャフトの１／２４回転毎に、即ち、クランク角で３０
度毎に回転角信号を出力する回転角センサ３７を備えて
いる。

【００２２】上記の各センサ及びスイッチの検出信号は
ＥＣＵ４に入力され、ＥＣＵ４はエンジン２及びエアミ
クスチャ装置３を制御する。ＥＣＵ４は、ＣＰＵ４ａ、
ＲＯＭ４ｂ、ＲＡＭ４ｃを中心に論理演算回路を構成
し、コモンバス４ｄを介して入出力部４ｅに接続され
て、外部との入出力を行う。次に、エアミクスチャ装置
３中の燃料噴射弁２６の燃料噴孔部近傍の構造を説明す
る。

【００２３】燃料噴射弁２６の燃料噴孔部近傍の構造の
部分拡大断面を表す図３に示すように、燃料噴射弁２６
の燃料噴孔部近傍は、燃料噴射弁２６、エアミクスチャ
管路２７、及びエアミクスチャソケット４１から構成さ
れている。エアミクスチャソケット４１には、複数のエ
ア噴孔部４２、及び燃料噴孔部４３が穿設されている。
また、エアミクスチャ管路２７とエア制御弁２８の通路
断面積は、エア噴孔部４２の通路断面積の合計の３倍程
度を確保するように設定され、その結果、エア噴孔部４
２が最小絞りとなっている。

【００２４】そして、エンジン２の運転中において、吸
気ポート１１内は負圧となり、一方、スロットル弁１４
の上流側は大気圧に近い圧力に保持される。したがっ
て、その差圧により、エア制御弁２８の開弁時には、吸
気管１２内のスロットル弁１４の上流側の吸入空気の一
部が、エアミクスチャ管路２７からエアミクスチャソケ
ット４１の内部に流入し（以下、この時の吸入空気を単
に「ミキシングエア」という）、エアミクスチャソケッ
ト４１の各エア噴孔部４２から噴出し、燃料噴射弁２６
の燃料噴孔部４３から噴射された燃料液滴に衝突して微
粒化する。前述したように、エアミクスチャ管路２７や
エア制御弁２８に対してエア噴孔部４２が最小絞りとな
っているため、この箇所でミキシングエアの流速が最大
に高められて、その運動エネルギが燃料の微粒化のため
に有効に用いられる。その後、微粒化された燃料液滴
は、燃料噴孔部４３から吸気ポート１１内に噴流として
流出する。

【００２５】なお、燃料噴射装置１は、エンジン２のア
イドル運転に必要な吸入空気を供給する専用のエア管路
は備えておらず、後述するように、そのアイドル運転を
ミキシングエアのみにより維持するように構成されてい
る。したがって、エア噴孔部４２の通路断面積の合計
は、４気筒のエンジンの場合、４本分で極冷間時のファ
ーストアイドル要求空気量、例えば、１６ｍ³ ／ｈを供
給可能な大きさに設定されている。

【００２６】図４に概略を示すように、エア制御弁２８
の基本構造は、ハウジング４９（図６、７参照）に対し
て回動可能に取り付けられた回転軸５１と、回転軸５１
に固設され、回転軸５１と共に回動することによりハウ
ジング４９に設けられた空気の流出口５２を開閉するた
めのロータリ式のバルブ５３と、回転軸５１の一端部に
固設されてバルブ５３の開閉制御を電磁的に行うための
永久磁石５５と、永久磁石５５近傍に配設され、その近
傍の磁界を変化させるため後述するフローチャート（図
８等）に示す手順に従い制御信号が加えられるコイル５
７と、回転軸５１の他端部に固設され、一部分に切欠き
５９ａが設けられた円盤状のガード部材５９と、屈曲し
た先端６１ａがガード部材５９の切欠き５９ａ内に差し
込まれ、基端６１ｂがハウジング４９にコイルばね６３
（図６、図７参照）を介して支持されると共にスロット
ル弁１４にリンク機構６５を介して連結され、先端６１
ａの位置が周囲の温度変化及びスロットル弁１４の開度
に応じて変化することによってガード部材５９の回動可
能範囲ひいてはバルブ５３の回動可能範囲を制限するた
めのバイメタル６１と、から構成されている。

【００２７】ここで、バイメタル６１の温度特性及びバ
イメタル６１とスロットル弁１４とを接続するリンク機
構６５の機械的特性は、図５（Ａ）に示すように、温度
が５０℃をこえる場合に、温度上昇に逆比例し且つスロ
ットル弁１４開度に正比例してガード部材５９及びバル
ブ５３の回動範囲が変化することによりエア制御弁２８
の開度が変化するように設定されている。なお、エア制
御弁２８はスロットル弁１４近傍の吸気管１２外壁に取
り付けられており、スロットル弁１４近傍へは冷寒時の
凍結防止のためにエンジン２の冷却水が配管により取り
回されているので、バイメタル６１に作用する温度はエ
ンジン２の機関温度及び機関温度にほぼ等しい冷却水の
温度と等しい。

【００２８】このようなエア制御弁２８では、例えば図
６（Ａ）に示すように、スロットル弁１４全閉時におい
て温度が２０℃のときには、リンク機構６５により下方
に押し下げられたバイメタル６１が縮んでいるため、バ
イメタル６１の先端６１ａは最下部から３０度くらい上
方に向かって回転した位置にあり、それ故、先端６１ａ
でガード部材５９の回動が制限されることなしに、バル
ブ５３の回動による空気の流出口５２の（ひいてはエア
制御弁２８の）１００％開と全閉とが繰り返される。

【００２９】一方、図６（Ｂ）に示すように、スロット
ル弁１４全閉時において温度が８０℃のときには、リン
ク機構６５により下方に押し下げられたバイメタル６１
が伸びているため、バイメタル６１の先端６１ａは最下
部に位置し、それ故、先端６１ａでガード部材５９及び
バルブ５３の回動範囲が制限されてエア制御弁２８の約
４０％開と全閉とが繰り返される。

【００３０】ところで、正常な運転状態においては、後
述のとおり燃料噴射弁２６の開閉に同期して開閉制御す
るエア制御弁２８の開弁時間を調節することによって、
アイドル運転時におけるエンジン２への吸入空気量を調
整し、アイドル回転数を適宜調節しているのであるが、
故障等によりエア制御弁２８が開いたままの状態となっ
た場合にアイドル運転を続けると、開いたままのエア制
御弁２８からエンジン２へ空気が吸入され続け、アイド
ル回転数が過度に上昇し、規制回転数を超えオーバラン
してしまう。

【００３１】図５（Ｂ）のイ)〜ニ)は、ー２０℃、０℃、
２０℃、４０℃の夫々の冷却水温でエンジン２を始動さ
せ、エア制御弁２８を全開したときのミキシングエア量
１６ｍ³ ／ｈに、全閉したスロットル弁１４からの漏れ
空気量２ｍ³ ／ｈを加えた空気量１８ｍ³ ／ｈで、エン
ジン２を実験的にアイドル運転し続けた場合の冷却水温
とアイドル回転数との関係を表す。

【００３２】図５（Ｂ）のイ)に示すように、ー２０℃の
極低温の冷却水温でエンジン２を始動したとき、冷却水
温が５０℃を超えると、１５００ｒｐｍの規制回転数を
超えてエンジン２がオーバランし、また、同図のロ)、ハ)、
ニ)に示すように、始動時の冷却水温がー２０℃より高く
なると、規制回転数をこえてオーバランするときの冷却
水温も５０℃より高くなる。このように吸入空気量を一
定とした場合における、アイドル回転数及びエンジン２
の温度の相関関係は、エンジン２の温度の上昇に伴う、
エンジンオイルの粘性の低下、着火の容易化等々の原因
に基づく。

【００３３】第１実施例では、上述のとおり、リンク機
構６５でスロットル弁１４に連結されたバイメタル６
１、ガード部材５９、及びロータリ式バルブ５３等から
成るエア制御弁２８を用いているので、かりに冷却水温
がー２０℃のときにエンジン２を始動させスロットル弁
１４を全閉にしてアイドル運転を続ける場合に、例えば
コイル５７の短絡、断線、又は後述のようにコイル５７
へデューティ信号を送るＥＣＵ４の誤動作等が故障原因
となってエア制御弁２８が開いたままの状態が継続して
も、冷却水温が５０℃を超えると、冷却水温の上昇に逆
比例してエア制御弁２８の開度が小さく制限され、ミキ
シングエア量が減ることによりエンジン２に供給される
アイドル運転のための空気量が減る。従って、エアフロ
ーメータ３１で測定される吸入空気量Ｑが減って、後述
のとおり吸入空気量Ｑ及びエンジン２の回転数Ｎｅ等に
基づいて算出される燃料噴射弁２６からの基本燃料噴射
量ＴＡＵ０も減少するため、アイドル回転数が過度に増
加することはない。

【００３４】それ故、第１実施例では、故障等でエア制
御弁２８が開いたままの状態において、スロットル弁１
４を全閉にしてアイドル運転を行う場合に、エンジン２
のアイドル回転数がオーバラン規制回転数を超える前に
エア制御弁２８の開度を制限することにより、エンジン
２の回転数を抑制して、エンジン２のオーバランを防止
しフェイルセーフを図ることができる。

【００３５】エア制御弁２８では、また図７（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４が全開の場合、
バイメタル６１は、温度２０℃で縮んだ状態にあって
も、又は温度８０℃で延びた状態にあっても、リンク機
構６５により上方に引き上げられているため、バイメタ
ル６１の先端６１ａは最下部から５０度乃至３０度くら
い上方に向かって回転した位置にあり、それ故、先端６
１ａによりガード部材５９の回動が制限されることなし
に、バルブ５３の回動によってエア制御弁２８は１００
％開と全閉とを繰り返すことが可能である。従って、ス
ロットル弁１４が全開されエアミクスチャ管路２７の入
口と出口との差圧が小さな状態においては、エア制御弁
２８の開度が１００％とされることにより、エア制御弁
２８によるミキシングエアに対しての圧力損失を減らし
て十分な量のミキシングエアを確保することができるの
で、燃料噴射弁２６から噴射される燃料を良好に微粒化
することができる。

【００３６】すなわち、第１実施例では、スロットル弁
１４が開かれることにより吸気ポート１１内の圧力と大
気圧との差が小さくなった場合には、図５（Ａ）に示す
とおり、冷却水温が５０℃を超えても、エア制御弁２８
の開度がスロットル弁１４の開度に比例する大きさとな
ることによりミキシングエアに対するエア制御弁２８で
の圧力損失を減らすことができるので、スロットル弁１
４が開かれて吸気ポート１１内圧力と大気との差圧が小
さくなっても十分な量のミキシングエアを確保すること
ができ、燃料噴射弁２６から噴射される燃料を良好に微
粒化することができる。

【００３７】次に、ＥＣＵ４が実行する燃料噴射弁２６
とエア制御弁２８の制御ルーチンを説明する。図８は燃
料噴射装置１のＥＣＵ４が実行する燃料噴射弁２６とエ
ア制御弁２８の制御ルーチンを示すフローチャート、ま
た図９は燃料噴射装置１の実際のエンジン回転数が目標
回転数に収束したときの燃料噴射弁２６とエア制御弁２
８の制御信号を示すタイムチャートである。

【００３８】図８に示すルーチンは、所定のタイミン
グ、例えば、クランク角１８０度毎に実行される。ま
ず、ＥＣＵ４は、ステップＳ１００で燃料噴射量に相当
する燃料噴射弁２６の開弁時間を算出する。即ち、周知
のように、ＥＣＵ４はエアフローメータ３１にて測定さ
れた吸入空気量Ｑと、回転角センサ３７にて検出された
エンジン２の回転数Ｎｅとに基づき、エンジン２の負荷
Ｑ／Ｎｅに対応した基本燃料噴射量ＴＡＵ０を算出し、
その基本燃料噴射量ＴＡＵ０に、水温センサ３５にて検
出されたエンジン２の冷却水温、吸気温センサ３２にて
測定された吸入空気温度、及び酸素濃度センサ３６から
出力された空燃比信号等に対応する各種補正係数を乗じ
て、燃料噴射弁２６の開弁時間ＴＡＵを算出する。更
に、予め、バッテリ電圧に応じてマップ化された無効噴
射時間ＴＡＵＶを加算して、燃料噴射弁２６の励磁時間
である開弁時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶとする。

【００３９】次いで、ステップＳ２００でエア制御弁２
８の励磁時間（即ちコイル５７にデューティ信号を印加
する時間）である開弁時間ＴＡＣＶの算出処理を実行す
る。詳細は後述するが、このエア制御弁２８の開弁時間
ＴＡＣＶは、燃料噴射弁２６の開弁タイミングに対して
エア制御弁２８をどの程度先行して開弁させるかを示す
立上げ補正時間Ｔ１、及び燃料噴射弁２６の閉弁タイミ
ングに対してエア制御弁２８をどの程度遅延して閉弁さ
せるかを示す立下げ補正時間Ｔ２を、燃料噴射弁２６の
開弁時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶに加算した結果に、図１２に
示すエア制御弁２８の開度割合ＡＣＶＡの逆比率を乗ず
ることによって算出される。

【００４０】その後、ＥＣＵ４は、ステップＳ３００で
エア制御弁２８の開弁タイミング、つまり、予め設定さ
れた燃料噴射弁２６の開弁タイミング（例えば、クラン
ク角でＢＴＤＣ５度ＣＡ）に対して立上げ補正時間Ｔ１
だけ先行するタイミングに達したか否かを判定し、未だ
達していないときにはステップＳ４００に移行して、燃
料噴射弁２６の開弁タイミングに達したか否かを判定す
る。前述したように、燃料噴射弁２６は常にエア制御弁
２８より遅れて開弁するため、この時点では、未だ燃料
噴射弁２６の開弁タイミングに達していないとして、ス
テップＳ５００に移行する。次いで、ステップＳ５００
でエア制御弁２８の閉弁タイミングに達したか否かを判
定し、エア制御弁２８は未だ開弁していないため、閉弁
タイミングにも達していないとしてステップＳ６００に
移行する。更に、ステップＳ６００で燃料噴射弁２６の
閉弁タイミングに達したか否かを判定し、この燃料噴射
弁２６も未だ開弁していないため、閉弁タイミングに達
していないとしてステップＳ７００に移行し、エア制御
弁２８と燃料噴射弁２６との開閉動作が終了したか否か
を判定し、終了していないためステップＳ３００に戻
り、このステップＳ３００〜ステップＳ７００の処理を
繰り返す。

【００４１】そして、ステップＳ３００でエア制御弁２
８の開弁タイミングに達したと判定すると、図８に示す
ように、ステップＳ８００でエア制御弁２８への制御信
号を立上げて開弁させた後、再びステップＳ３００〜ス
テップＳ７００の処理を繰り返す。その際、エア制御弁
２８に対しての制御信号のデューティ比は、後述する図
１０のステップＳ２００Ａにて算出される。次いで、立
上げ補正時間Ｔ１が経過して、ステップＳ４００で燃料
噴射弁２６の開弁タイミングに達したと判定すると、ス
テップＳ９００で燃料噴射弁２６への制御信号を立上げ
て開弁させ、更に、燃料噴射弁２６が開弁してから開弁
時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶが経過して、ステップＳ６００で
燃料噴射弁２６の閉弁タイミングに達したと判定する
と、ステップＳ１１００で燃料噴射弁２６への制御信号
を立下げて閉弁させる。その後、エア制御弁２８が開弁
してから開弁時間ＴＡＣＶが経過して、ステップＳ５０
０でエア制御弁２８の閉弁タイミングに達したと判定す
ると、ステップＳ１０００でエア制御弁２８への制御信
号を立下げて閉弁させ、ステップＳ７００でエア制御弁
２８と燃料噴射弁２６の開閉動作が終了したと判定し
て、このルーチンを終了する。

【００４２】なお、以上は立下げ補正時間Ｔ２として正
の値が設定されて、燃料噴射弁２６の閉弁後にエア制御
弁２８を閉弁させた場合を説明したが、エンジン２の運
転状況によっては立下げ補正時間Ｔ２が負の値として設
定される場合もある。従って、このときにはステップＳ
１１００の燃料噴射弁２６の閉弁に先行して、ステップ
Ｓ１０００でエア制御弁２８が閉弁される。

【００４３】次に、前述した制御ルーチンのステップＳ
２００でＥＣＵ４にて実行されるエア制御弁２８の開弁
時間ＴＡＣＶの算出処理ルーチンを説明する。図１０及
び図１１はＥＣＵ４が実行するエア制御弁２８の開弁時
間の算出ルーチンを示すフローチャート、図１２はエン
ジン２の冷却水温ＴＨＷ及びスロットル弁１４の開度で
あるスロットル開度ＴＨＯに基づきエア制御弁２８の開
度割合ＡＣＶＡを求めるためのマップ、図１３は図１２
で求めたエア制御弁２８の開度割合ＡＣＶＡに基づき、
ロータリ式バルブ５３を開閉制御するデューティ信号の
デューティ比を求めるためのマップ、図１４は燃料噴射
装置１の実際の燃料噴射に対してミキシングエアの供給
を同期させた状態を示すタイムチャート、図１５は燃料
噴射装置１の負荷起動による回転低下時の燃料噴射弁２
６とエア制御弁２８の制御信号を示すタイムチャート、
図１６はＥＣＵ４が実際のエンジン回転数と目標回転数
との差に応じて立下げ補正時間の補正量を設定するため
のマップ、図１７はＥＣＵ４がファーストアイドル時に
エンジン２の冷却水温ＴＨＷに応じて立下げ補正時間の
補正量を設定するためのマップである。

【００４４】図１０及び図１１に示すように、ＥＣＵ４
は先ず、ステップＳ２００Ａにて、冷却水温ＴＨＷ及び
スロットル開度ＴＨＯを読み込んで、それら冷却水温Ｔ
ＨＷ及びスロットル開度ＴＨＯの値に基づき、図１２に
示すマップからエア制御弁２８の開度割合ＡＣＶＡ
（％）を求め、更にその開度割合ＡＣＶＡの値に基づい
て、図１３に示すマップからエア制御弁２８のコイル５
７に印加するデューティ信号のデューティ比を求める。

【００４５】ここで、図１２に示すように、冷却水温Ｔ
ＨＷが５０℃をこえる場合に、開度割合ＡＣＶＡはスロ
ットル開度ＴＨＯに比例し冷却水温ＴＨＷに逆比例する
関係として設定され、また図１３に示すように、デュー
ティ比は開度割合ＡＣＶＡに比例する関係として設定さ
れている。そして、図１２に示す関係と図５（Ａ）に示
す関係との比較から明らかなように、ＥＣＵ４による冷
却水温ＴＨＷ及びスロットル開度ＴＨＯに基づいたエア
制御弁２８の開度の電気的な制限は、前述のリンク機構
６５、バイメタル６１、及びガード部材５９等にて奏さ
れるエア制御弁２８の機械的な開度制限（図５等参照）
を、一層上回ったものとされている。

【００４６】つづいてステップＳ２０１で回転角センサ
３７にて検出されたエンジン２の回転数Ｎｅが２０００
ｒｐｍ以上であるか否かを判定し、２０００ｒｐｍ以上
のときには、ステップＳ２０２でエア制御弁２８を常時
開弁状態に保持して、このルーチンを終了する。即ち、
ステップＳ３００〜ステップＳ１１００の処理では、燃
料噴射弁２６と共にエア制御弁２８をエンジン２の回転
に同期して開閉制御しているため、エンジン２の回転数
が上昇すると、エア制御弁２８の応答性の問題でその開
閉動作に遅れが生じるためである。また、このときには
スロットル弁１４の開度に応じて燃焼室８内に多量の吸
入空気が導入されて、その回転数を制御しているため、
後述するスロットル弁１４が閉じられたアイドル運転時
等のように、エア制御弁２８を開閉動作させてエアミク
スチャ管路２７からのミキシングエアの供給量を調整す
る必要がないためでもある。

【００４７】そして、このようにエア制御弁２８が開状
態に保持されることで、スロットル弁１４の上流側の吸
入空気が、エアミクスチャ管路２７を経てエア噴孔部４
２から吸気ポート１１内にミキシングエアとして連続的
に供給され、燃料噴孔部４３から噴射された燃料を微粒
化する役割を果たす。また、ステップＳ２０１で回転数
Ｎｅが２０００ｒｐｍ未満のときには、ステップＳ２０
３でアイドルスイッチ３４のオンオフ状態に基づいてエ
ンジン２がアイドル運転中か否かを判定し、アイドル運
転中でないときには、２０００ｒｐｍ未満のオフアイド
ル状態であると看做してステップＳ２０４に移行し、予
め設定された負の値の設定値ＴＡを立下げ補正時間Ｔ２
として設定する。その後、ステップＳ２０５に移行して
予め設定された正の値の設定値ＴＢを立上げ補正時間Ｔ
１として設定し、ステップＳ２０６で、次式にしたがっ
てエア制御弁２８の開弁時間ＴＡＣＶを算出し、このル
ーチンを終了する。

【００４８】ＴＡＣＶ＝｛Ｔ１＋（ＴＡＵ＋ＴＡＵＶ）
＋Ｔ２｝＊（１００／ＡＣＶＡ） したがって、図８に示すステップＳ８００及びステップ
Ｓ９００でエア制御弁２８と燃料噴射弁２６が開弁され
るときには、図１４に示すように、燃料噴射弁２６の制
御信号の立上げに対して、エア制御弁２８の制御信号の
立上げが立上げ補正時間Ｔ１だけ先行することになり、
また、ステップＳ１０００及びステップＳ１１００でエ
ア制御弁２８と燃料噴射弁２６が閉弁されるときには、
立下げ補正時間Ｔ２が負の値であることから、燃料噴射
弁２６の制御信号の立下げに対して、エア制御弁２８の
制御信号の立下げが立下げ補正時間Ｔ２だけ先行するこ
とになる。

【００４９】そして、エア制御弁２８の応答性やミキシ
ングエアの慣性の影響等を考慮した上で、立上げ補正時
間Ｔ１の長さは、燃料噴射が実際に開始された時点（図
１４にａで示す）で、エア制御弁２８の開口面積の増加
によりエア噴孔部４２の上流圧力が最大値に達するよう
に設定されている。また、立下げ補正時間Ｔ２の長さ
は、燃料噴射が実際に終了される時点（図１４にｂで示
す）まで、エア噴孔部４２の上流圧力が最大値を維持
し、かつ、それ以降は上流圧力が急激に低下するように
設定されている。

【００５０】その結果、この２０００ｒｐｍ未満のオフ
アイドル状態のときには、ミキシングエアが主に燃料噴
射中に供給され、前述した２０００ｒｐｍ以上の場合と
同じく、燃料の微粒化を促進する役割を果たす。またこ
のエンジン２がオフアイドルで低回転のときには、図１
４においてエア制御弁２８の開度割合ＡＣＶＡが１００
％の場合を実線で示し、ＡＣＶＡが約７０％の場合を点
線で示すように、ロータリ式バルブ５３の開度は、コイ
ル５７に印加される制御信号のデューティ比に応じて変
化する。従って第１実施例では、図５（Ａ）、図１２及
び図１３に基づき前述したとおり、エア制御弁２８の機
械的な開度制限を一層上回った制限をＥＣＵ４がステッ
プＳ２００Ａで電気的に行っているため、燃料噴射弁２
６による燃料の噴射に同期してエア制御弁２８が開閉作
動する正常な状態において、例えば図６（Ｂ）に例示す
る場合などのようにエア制御弁２８の開度がバイメタル
６１の先端６１ａの位置により機械的に制限されている
とき、エア制御弁２８を開弁すると、先端６１ａにガー
ド部材５９が衝突する前にＥＣＵ４によるエア制御弁２
８の電気的な開度制限が働いて、その開度制限のための
機械的な機構は実質的に作動しない。

【００５１】さらに、図１４においてＡＣＶＡが１００
％の場合を示す実線と、ＡＣＶＡが約７０％の場合を示
す点線との関係から明かなように、エア制御弁２８の開
度割合ＡＣＶＡの値が減少した場合、その減少に応じて
エア制御弁２８の制御信号のデューティ比が小さくなる
（図１３）けれども、前述のとおりエア制御弁２８の開
弁時間ＴＡＣＶはデューティ比に逆比例するため、デュ
ーティ比が減った分だけ開弁時間ＴＡＣＶが長くなり、
結局、エア制御弁２８の開弁から閉弁に至るまでの、エ
ア制御弁２８の開口面積、エア噴孔部４２の上流圧力、
及びミキシングエア量の総量は、ＡＣＶＡが１００％の
場合も７０％の場合も等しくなる（即ち図１４の各タイ
ムチャートにおいて互いに鎖交する方向の斜線を付して
示す部分の面積は等しい）。

【００５２】従って、図１２に示すようにエンジン２の
冷却水温ＴＨＷが５０℃を超えスロットル弁１４の開度
に応じてエア制御弁２８の開度制限を行っている場合で
あっても、エア制御弁２８が開弁されるときのミキシン
グエア総量は、エア制御弁２８の開度制限を行っていな
い場合と同じである。また、ステップＳ２０３でエンジ
ン２がアイドル運転中であると判定したときには、ステ
ップＳ２０７に移行して、アイドル回転数のＦ／Ｂ条件
が成立しているか否かを判定する。周知のように、この
Ｆ／Ｂ条件は、エンジン２のアイドル回転数をフィード
バック制御する必要がある条件として定められたもので
あり、例えば、エンジン２の冷却水温ＴＨＷが８０℃以
上のときや、車速が３Ｋｍ／ｈ未満のとき等に成立す
る。ＥＣＵ４は、ステップＳ２０７で水温センサ３５に
て検出された冷却水温ＴＨＷや図示しない車速センサに
て検出された車速に基づいて、このＦ／Ｂ条件が成立し
ていると判定したときには、ステップＳ２０８に移行す
る。

【００５３】そして、ステップＳ２０８で、車両に搭載
されたエアコンや電気的負荷の作動状況、或は、車両が
Ａ／Ｔ車である場合はＮレンジやＤレンジ等のシフト位
置の相違に応じて目標回転数ＮT を、例えば、７００ｒ
ｐｍに設定する。次いで、ステップＳ２０９で回転角セ
ンサ３７で検出された実際のエンジン２の回転数Ｎｅと
目標回転数ＮT との差△Ｎｅを算出する。

【００５４】△Ｎｅ＝Ｎｅ−ＮT その後、ステップＳ２１０で図１６に示すＲＯＭ４ｂに
格納されたマップに基づいて、差△Ｎｅに応じた補正量
△Ｔ２を設定し、ステップＳ２１１で前回の立下げ補正
時間Ｔ２に補正量△Ｔ２を加算した値を、今回の立下げ
補正時間Ｔ２として設定する。

【００５５】Ｔ２←Ｔ２＋△Ｔ２ 更に、ステップＳ２０５で立上げ補正時間Ｔ１として、
前述した２０００ｒｐｍ未満のオフアイドル時と同一の
値を設定し、ステップＳ２０６でこれらの立上げ補正時
間Ｔ１及び立下げ補正時間Ｔ２に基づいてエア制御弁２
８の開弁時間ＴＡＣＶを算出して、このルーチンを終了
する。

【００５６】以上の処理により、例えば、図９に示すよ
うに、立下げ補正時間Ｔ２として正の値が設定され、ス
テップＳ１０００及びステップＳ１１００でエア制御弁
２８と燃料噴射弁２６が閉弁されるときには、燃料噴射
弁２６の制御信号の立下げに対して、エア制御弁２８の
制御信号の立下げが立下げ補正時間Ｔ２だけ遅延され
る。そして、この立下げ補正時間Ｔ２は、実際のエンジ
ン回転数Ｎｅと目標回転数ＮT との差△Ｎｅを小さくす
る方向に補正量△Ｔ２によって補正され、その結果、エ
ンジン２が目標回転数ＮT である７００ｒｐｍに維持さ
れる。したがって、例えば、車両の急激な操舵によりパ
ワーステアリング用ポンプの回転負荷が増加して、図１
５に示すように、エンジン２の回転数が急激に低下した
とき（Ｃで示す）は、ステップＳ２０９で負の値の差△
Ｎｅが算出されるため、ステップＳ２１０で補正量△Ｔ
２が正の値として設定され、ステップＳ２１１で立下げ
補正時間Ｔ２が延長化される。よって、ミキシングエア
の供給量の増加によりエンジン２の回転数は再び上昇し
て、最終的に目標回転数ＮTの７００ｒｐｍに回復す
る。また、エアコンが起動したときには、ステップＳ２
０８で目標回転数ＮT が、例えば９００ｒｐｍに設定さ
れて、ステップＳ２０９〜ステップＳ２１１の処理によ
り、実際のエンジン２の回転数が９００ｒｐｍに調整さ
れる。

【００５７】なお、立下げ補正時間Ｔ２は、必ずしも正
の値に設定されるとは限らず、エンジン２の回転を増速
させる方向に回転負荷が作用したとき等には、アイドル
回転数の増加を抑制して目標回転数ＮT に維持すべく、
立下げ補正時間Ｔ２が負の値に転じて設定されて、エア
制御弁２８の開弁時間ＴＡＣＶが短縮化されることもあ
る。

【００５８】即ち、このアイドル運転時にエンジン回転
数ＮｅのＦ／Ｂ条件が成立しているときには、エア制御
弁２８の開弁時間ＴＡＣＶが立下げ補正時間Ｔ２により
適宜補正されて、エンジン２がエアコンや電気的負荷等
の作動状況、或いはシフト位置に応じた目標回転数ＮT
に保持される。したがって、このときのミキシングエア
は、噴射燃料の微粒化を促進する役割に加えて、アイド
ル回転数を適正値に維持する役割も果たす。

【００５９】一方、ステップＳ２０７でアイドル回転数
のＦ／Ｂ条件が成立していないと判定したときには、ス
テップＳ２１２に移行し、図１７に示すＲＯＭ４ｂに格
納されたマップに基づいて、エンジン２の冷却水温ＴＨ
Ｗに応じた補正量Ｔ２THW を設定する。次いで、ステッ
プＳ２１３でエンジン２の回転数を低下させる負荷が作
用しているか否か、即ち、車両に搭載されたエアコンや
電気的負荷が起動されたり、車両がＡ／Ｔ車である場合
はシフト位置がＤレンジに切り換えられたりしたか否か
を判定し、負荷があるときには、ステップＳ２１４でそ
の負荷に応じた補正量Ｔ２LDを設定し、ステップＳ２１
５で補正量Ｔ２THW に補正量Ｔ２LDを加算した値を、立
下げ補正時間Ｔ２として設定する。

【００６０】Ｔ２←Ｔ２THW+Ｔ２LD その後、ステップＳ２０５で立上げ補正時間Ｔ１として
前述した２０００ｒｐｍ未満のオフアイドル時と同一の
値を設定し、ステップＳ２０６でこれらの立上げ補正時
間Ｔ１及び立下げ補正時間Ｔ２に基づいてエア制御弁２
８の開弁時間ＴＡＣＶを算出して、このルーチンを終了
する。また、ステップＳ２１３で負荷が作用していない
ときには、ステップＳ２１５で冷却水温ＴＨＷに応じた
補正量Ｔ２THW を立下げ補正時間Ｔ２として設定する。

【００６１】ここで、図１７に示すように、補正量Ｔ２
THW は、エンジン２の冷却水温ＴＨＷが低いときほど正
の大きな値に設定され、また、冷却水温ＴＨＷが約７０
℃以上のとき、つまり、エンジン２の暖機がほぼ完了し
たときには、負の値に転じて設定される。したがって、
ステップＳ１０００及びステップＳ１１００で燃料噴射
弁２６とエア制御弁２８が閉弁されるときには、エンジ
ン２の冷間時であれば、図９に示すように、エア制御弁
２８の制御信号の立下げが立下げ補正時間Ｔ２だけ遅延
され、ミキシングエアの供給量の増加によりエンジン２
の回転数が上昇して、ファーストアイドル回転が実行さ
れ、また、暖機完了時であれば、図１４に示すように、
エア制御弁２８の制御信号の立下げが立下げ補正時間Ｔ
２だけ先行し、ミキシングエアの供給量の減少に伴いエ
ンジン２の回転数が低下して、ファーストアイドル運転
が終了する。

【００６２】また、補正量Ｔ２LDは、負荷の種別に応じ
て所定の大きさの正の値として設定され、この補正量Ｔ
２LDの加算によりエア制御弁２８の開弁時間ＴＡＣＶが
延長補正される。したがって、ミキシングエアの供給量
の増加に伴い、例えば、Ｄレンジへの切換時には、トル
クコンバータの負荷によるアイドル回転の低下が防止さ
れ、また、エアコンの起動時には、冷房能力の確保のた
めにアイドル回転が若干増加される。

【００６３】即ち、このアイドル運転時でＦ／Ｂ条件が
成立していないときには、エア制御弁２８の開弁時間Ｔ
ＡＣＶが立下げ補正時間Ｔ２により適宜補正されて、冷
却水温ＴＨＷに応じたファーストアイドル回転が実行さ
れ、加えて、エアコンや電気的負荷の起動、或いは、Ｄ
レンジへの切換等が行われたときには立下げ補正時間Ｔ
２が延長補正されて、負荷に応じたアイドル回転数が維
持される。したがって、このときのミキシングエアは、
Ｆ／Ｂ条件が成立しているときと同じく、噴射燃料を微
粒化する役割に加えて、アイドル回転数を適正値に維持
する役割も果たす。

【００６４】以上詳述したように、第１実施例では、ス
ロットル弁１４を全閉にしてアイドル運転を行っている
場合において５０℃を超える冷却水温に逆比例させてエ
ア制御弁２８の開度を小さく制限するために、リンク機
構６５、バイメタル６１、及びガード部材５９等の機械
的機構、並びにステップＳ２００ＡにてＥＣＵ４が実行
する電気的機構を設けているので、故障等でエア制御弁
２８が開いたままの状態でエンジン２をアイドル運転す
る場合でも、冷却水温が５０℃を超えるとエア制御弁２
８の開度を、アイドル回転数と共に上昇する冷却水温に
逆比例させて、エア制御弁２８を介してのミキシングエ
ア量ひいては吸入空気量Ｑさらには燃料噴射量を減少さ
せることができ、アイドル回転数の過度の上昇を抑制し
て、アイドル運転時におけるエンジン２のオーバランを
防止し、フェイルセーフを図ることができる。

【００６５】また第１実施例では、前述の機械的機構及
び電気的機構を設けて、エア制御弁２８の開度割合を冷
却水温に逆比例させているだけでなくスロットル弁１４
の開度に比例させているので、スロットル弁１４の開度
が大きくなり吸気ポート１１内の圧力と大気圧との差が
小さくなった場合には、エア制御弁２８の開度をスロッ
トル弁１４の開度に比例させることにより、ミキシング
エアに対するエア制御弁２８での圧力損失を減らし、十
分な量のミキシングエアを確保することができ、燃料噴
射弁２６から噴射される燃料を良好に微粒化することが
できる。

【００６６】さらに、第１実施例のＥＣＵ４によるエア
制御弁２８の電気的な開度制限は、前述したリンク機構
６５、バイメタル６１及びガード部材５９等によるエア
制御弁２８の機械的な開度制限を一層上回ったものとさ
れているので、燃料噴射弁２６による燃料の噴射に同期
してエア制御弁２８が開閉作動する正常な状態におい
て、所定条件の下にエア制御弁２８の開度が制限されて
いる場合に、エア制御弁２８を開くとき、先端６１ａに
ガード部材５９が衝突する前にＥＣＵ４によるエア制御
弁２８の電気的な開度制限が働いて、開度制限のための
機械的な機構は実質的に作動せず、機械的な機構を構成
する部材の摩耗や損傷を防止して、それら機械的な構成
部材の耐久性を確保することにより、エア制御弁２８の
開度を制限して行っているアイドル運転時のオーバラン
防止というフェイルセーフに対しての信頼性を高めるこ
とができる。

【００６７】加えて、第１実施例では、ＥＣＵ４がステ
ップＳ２０６で算出するエア制御弁２８の開弁時間ＴＡ
ＣＶをエア制御弁２８の開度割合ＡＣＶＡに逆比例させ
ているので、燃料噴射弁２６による燃料の噴射に同期し
てエア制御弁２８が開閉作動する正常状態において、所
定条件の下にエア制御弁２８の開度が制限されても、エ
ア制御弁２８開弁時のミキシングエア総量は、エア制御
弁２８の開度制限を行っていない従来のタイムドＡＭＳ
と同量となり、噴射燃料の微粒化性能を従来のタイムド
ＡＭＳと同程度に良好とすることができる。

【００６８】なお、エア制御弁２８の開度を制限するた
めのパラメータとして、第１実施例で用いたスロットル
弁１４の開度に代えて、吸入空気量、吸気圧、または燃
料噴射量など、エンジン２の負荷を表す他の値を用いて
も良く、その場合も第１実施例同様、エア制御弁２８の
開度制限を行ってアイドル運転時のオーバランを防止し
つつ、ミキシングエアに対するエア制御弁２８での圧力
損失を減らして噴射燃料の良好な微粒化を図ることがで
きる。

【００６９】第１実施例では請求項１記載の発明におけ
る開度制限手段を開閉制御手段としても機能するＥＣＵ
４にて実現したが、そのようなＥＣＵ４に代え、開度制
限手段を、エア制御弁２８を開閉制御するＥＣＵ等の開
閉制御手段とは別個のマイクロコンピュータまたは電子
回路等により構成しても良い。具体的には例えば、第１
実施例のようなバイメタル６１及びリンク機構６５の代
わりにバイメタル６１と同様な形状の機械部材の先端位
置を、エア制御弁を開閉制御するＥＣＵとは別個のマイ
クロコンピュータや電子回路等にて冷却水温及びスロッ
トル弁開度に基づき位置制御しても良い。その場合、開
閉制御手段が故障して正常に作動しないためエア制御弁
が開いたままの状態が続いても、開度制限手段としての
マイクロコンピュータや電子回路等が正常に作動するこ
とによりエア制御弁の開度制限を確実に行うことがで
き、エア制御弁の故障時に内燃機関を始動させてアイド
ル運転を行う際のオーバラン防止というフェイルセーフ
に対しての信頼性を高めることができる。

【００７０】また、第１実施例においてエア制御弁２８
の開度を制限するために、リンク機構６５でスロットル
弁１４に連結されたバイメタル６１、及びガード部材５
９等から構成された機械的機構に代えて、エア制御弁２
８の開閉作動とは別個独立にエアミクスチャ管路２６の
開度を制限するために、例えばエア制御弁２８の流出口
５２の外側の位置又はエアミクスチャ管路２６のどこか
他の部分にエアミクスチャ管路２６の開口度を制限可能
な可変絞りを設け、その可変絞りの絞り度を、リンク機
構でスロットル弁に連結させたバイメタルによって変化
させたり、電子回路やマイクロコンピュータによりエン
ジンの負荷及び冷却水温に基づいて制御したりする機構
を請求項１記載の発明における開度制限手段として設け
ても良く、その場合も前述した第１実施例と同様に、ア
イドル回転数の過度の上昇を防止してフェイルセーフを
図ると共に、噴射燃料の良好な微粒化性能を保持するこ
とができる。

【００７１】なお、請求項２記載の開度決定手段として
の機能は、第１実施例においてＥＣＵ４がステップＳ２
００Ａで読み込んだ機関温度としての冷却水温ＴＨＷ及
び負荷としてのスロットル開度ＴＨＯに基づき求めたデ
ューティ比によりエア制御弁２８の開度を決定すること
によって実行していたが、そのような第１実施例のよう
に機関温度及び負荷に基づいて開度を決定する代わり
に、直接、開度制限手段としてのバイメタル６１の先端
６１ａの位置を検出して、その検出結果に基づきコイル
５７に印加する制御信号のデューティ比を算出してエア
制御弁２８の開度を決定しても良い。

【００７２】次に第２実施例について第１実施例との相
違点を中心に説明する。第２実施例ではエンジン２の暖
機状態および運転状態（エンジン回転数）に応じて、励
磁力の異なる２つのコイル５７（１），５７（２）のオ
ン・オフ制御する組み合わせを選択することにより、エ
ア制御弁２８の弁開度を設定している。本実施例ではコ
イル５７（２）の方がコイル５７（１）より励磁力が強
いものとする。

【００７３】第２実施例に用いるエア制御弁２８の構成
を図１８に示し、以下、この図にしたがって説明する。
図１８において、ａ−ｂ端子間に電流を流し、コイル５
７（１）を励磁すると、図１９（ｂ）に示すように全開
の約４０％の開度にエア制御弁２８が開かれる。そし
て、ｃ−ｄ端子間に電流を流し、コイル５７（２）を励
磁すると、図１９（ｃ）に示すように全開の約６０％の
開度にエア制御弁２８が開かれる。さらに、ａ−ｂ，ｃ
−ｄ両端子間に同一方向に電流を流して、コイル５７
（１），５７（２）を励磁すると、図１９（ｄ）に示す
ように、エア制御弁２８は全開となる。また、どの端子
にも通電していないときには、図１９（ａ）に示すよう
にエア制御弁２８は全閉となる。

【００７４】このような２種類のコイルを用いてエア制
御弁２８の弁開度を制御する処理を示したフローチャー
トを図２０に示す。このフローチャートは図８のフロー
チャートにステップ２５０を追加したものである。ただ
し、本第２実施例では、コイルの駆動方法として第１実
施例で説明したデューティ制御でなくオン・オフ制御を
用いている。この点を考慮して図８との相違点を中心に
図２０のフローチャートを説明する。

【００７５】ステップＳ１００とステップＳ２００にお
いて燃料噴射弁２６の開弁時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶとエア
制御弁２８の開弁時間ＴＡＣＶとを算出する。このと
き、図８ではステップＳ２００においてデューティ比も
算出しているが、本実施例はオン・オフ制御なのでその
必要がない。その後、ステップ２５０において、図２１
に示したマップにしたがって現在の運転状態に応じたエ
ア制御弁２８の弁開度となるように通電するコイルを決
定する。

【００７６】例えば、図２１に示したマップのｎ₁ をア
イドル回転数、ｎ₂ を２０００ｒｐｍとすると、水温が
５０℃未満またはエンジン回転数２０００ｒｐｍ以上の
とき（つまり、エンジン２の暖機完了前またはエンジン
２が高負荷のとき）はコイル５７（１），５７（２）の
双方に通電して、図１９（ｄ）に示したようにエア制御
弁２８の弁開度を全開とする。また、水温が５０℃以上
で、かつ、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ未満のとき
には、例えば、ほぼアイドル回転数のとき（アシストエ
アの量が微量でよいとき）にはコイル５７（１）にのみ
通電し、図１９（ｂ）に示した開度にエア制御弁２８の
弁開度を設定し、それ以外のとき（アシストエアの量が
ある程度必要なとき）にはコイル５７（２）にのみ通電
し、図１９（ｃ）に示した開度に設定する。

【００７７】そして、以下のステップで燃料噴射弁２６
の開閉制御を実行するとともに、エア制御弁２８の開閉
制御をステップ２５０にて選択されたコイルに通電する
ことにより実行する。以上の処理を実行することによ
り、エア制御弁２８の弁開度をエンジン２が暖機状態に
あるときには小さく、かつ、エンジン２の負荷の大きい
ときには大きく設定することができる。さらに、アイド
ル運転するときには、１つのコイルにのみしか通電しな
いのでエンジン２に吸入される空気量を減らすことがで
き、エンジン２のオーバーランを防止することができ
る。

【００７８】さらに、第２実施例ではエア制御弁２８の
開度制御をオン・オフ制御とすることにより、デューテ
ィ制御による開度制御に比べて開閉制御の応答性を向上
することができる。これは、デューティ制御では電流値
を目標値に設定するまでに応答遅れが生じるためであ
る。また、第２実施例では通電コイル選択のマップを最
適に作成することにより、噴射燃料の良好な微粒化を図
ることができる。

【００７９】また、本第２実施例では励磁力の異なる２
つのコイル５７（１），５７（２）を用いているが、励
磁力が同じコイルを用いてもよい。このとき、設定でき
る開度は２通りとなる。また、３つ以上のコイルを用い
てもよい。その他にも本実施例では、コイル５７（２）
の励磁力を、コイル通電時はエア制御弁２８の弁開度が
全開の６０％としているが、それ以外の値（例えば全開
の７０％等）にしてもよい。さらに、図２１に示したマ
ップにおいて、第２実施例では実線で示したマップを用
いているが、これに制限されることはなく、例えば破線
で示したようなマップを用いて制御してもよい。

【００８０】次に第３実施例を第２実施例との相違点を
中心に説明する。図２２（ａ）は第３実施例のエア制御
弁２８の構成図を、図２２（ｂ）はこのエア制御弁２８
の駆動回路図をそれぞれ示したものである。第３実施例
では、第２実施例においてエア制御弁２８の開方向を一
方向としていたのに対して、二方向とし、さらに空気の
流出口５２を２つ設けている。これにより、それぞれの
流出口から♯１と♯２に、♯３と♯４にそれぞれエアミ
クスチャ管路２７を設けて、これらの気筒グループ毎に
エアアシストをすることができる。図２２（ｂ）はエア
制御弁２８を二方向に制御するための駆動回路である。
これは、第２実施例と同じように、励磁力の異なる２つ
のコイルを用いて、弁開度を４通り（全閉，片側の流出
口半開，片側の流出口全開，全開）に制御できるような
構成としている。

【００８１】第３実施例では、各コイルの励磁力を、コ
イル５７（３）のみを励磁させたときエア制御弁２８の
開度が片側流通口全開の５０％に、コイル５７（３）と
コイル５７（４）とを相反するように励磁させたときに
は片側流通口が全開に、コイル５７（３）とコイル５７
（４）とを同方向に励磁させたときには両側の流通口が
全開となるように設定している。

【００８２】以下、図２２（ａ），図２２（ｂ），図２
３を用いて、駆動回路の通電状態とエア制御弁２８の開
度および開方向との関係を説明する。また、図２３は♯
１，♯２に対してエアアシストする方向にエア制御弁２
８を駆動させたときの弁開度を概略的に示した図であ
る。図２２（ｂ）においてＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ
２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２はそれぞれスイ
ッチング素子としてのトランジスタである。まず、図２
３（ｂ）に示すように、♯１，♯２に対して所定量のア
シストエアを供給したいときには図２２（ｂ）のトラン
ジスタＳ１１，Ｓ１２をオンする。すると、ａ−ｂ端子
間に電流が流れて、ａ端子側のコイル５７（３）の永久
磁石５５側にＮ極が、ｂ端子側のコイル５７（３）の永
久磁石側にＳ極がそれぞれ励磁される。この結果、永久
磁石５５とコイル５７との間に反発力が生じ、エア制御
弁２８は図２３（ｂ）に示すように開制御され、♯１，
♯２に対して所定量のアシストエアが供給される。

【００８３】次に、♯１，♯２に対して、図２３（ｃ）
に示すように、エアミクスチャ管路２７を全開にしてア
シストエアを供給したいときには、トランジスタＳ３
１，Ｓ３２をオンするとともに、Ｓ２１，Ｓ２２もオン
とする。これにより、相反する極性がそれぞれのコイル
に励磁されるが、コイル５７（４）のほうがコイル５７
（３）よりも励磁力が強いため、その差の励磁力分だけ
コイル５７が励磁される。このとき、ａ端子側のコイル
５７（４）の永久磁石５５側にＮ極が、ｂ端子側のコイ
ル５７（４）の永久磁石側にＳ極がそれぞれ励磁されて
いる。この結果、永久磁石５５とコイル５７との間に反
発力が生じ、エア制御弁２８は図２３（ｃ）に示すよう
に片側の流通口が全開制御され、♯１，♯２に対してア
シストエアが供給される。

【００８４】次に、図２３（ｄ）に示すように、全気筒
に対してアシストエアを供給したいときには、トランジ
スタＳ３１，Ｓ３２をオンするとともに、Ｓ１１，Ｓ１
２もオンとする。これにより、コイル５７（３）にコイ
ル５７（４）を加えた励磁力でコイルが励磁されるた
め、永久磁石５５とコイル５７との間に強い反発力が生
じ、エア制御弁２８は図２３（ｄ）に示すように両方の
流通口が全開制御され、全気筒に対してアシストエアが
供給される。

【００８５】また、♯３，♯４に対しては、♯１，♯２
を開制御したときとは反対の電流をコイル５７（３），
５７（４）に流すことにより同様の制御を行うことがで
きる。このとき、コイル５７のａ端子側の永久磁石５５
に対する面がＳ極に、ｂ端子側がＮ極にそれぞれ励磁さ
れ、コイルと永久磁石との引力により弁が開制御される
ようになっている。また、どのコイルにも通電していな
いときには、図２３（ａ）に示すようにエア制御弁２８
は全閉となる。

【００８６】このような２種類のコイルと駆動回路を用
いてエア制御弁２８の弁開度および開方向を制御する処
理を示したフローチャートを図２４に示す。このフロー
チャートは第２実施例で示した図２０のフローチャート
のステップＳ２５０をステップＳ２５０’としたもので
ある。ただし、本第３実施例では、開方向制御も行って
いるので、この点を考慮して図２０との相違点を中心に
図２５のフローチャートを説明する。

【００８７】ステップＳ１００とステップＳ２００にお
いて燃料噴射弁２６の開弁時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶとエア
制御弁２８の開弁時間ＴＡＣＶとを算出する。その後、
ステップＳ２５０において、図２５（ａ）に示したマッ
プにしたがって現在の運転状態に応じたエア制御弁２８
の弁開度となるように通電するコイルを決定する。さら
に、燃料噴射を行う気筒にしたがって、通電方向、つま
りエア制御弁２８の開方向を決定する。

【００８８】なお、ステップＳ２５０’では、図２５
（ａ）に示したマップにしたがって、通電するコイルを
選択する。図２５（ａ）ではエンジン回転数がｎ₂ （例
えば、２０００ｒｐｍ）以上で、かつ、冷却水温が６０
℃未満のときはコイル５７（３）とコイル５７（４）と
の両方に同一方向に通電し、図２３（ｄ）に示したよう
にエア制御弁２８の弁位置をＡポートとＢポートとの両
方が開く位置とする。そして、エンジン回転数がアイド
ル回転数ｎ₁ （例えば、７００ｒｐｍ）より所定回転数
α（例えば、３００ｒｐｍ）高い１０００ｒｐｍ未満
で、かつ、冷却水温が７０℃以上のときはコイル５７
（３）にのみ通電し、図２３（ｂ）に示したように開度
を設定する。そして、それ以外の条件のときにはコイル
５７（３）とコイル５７（４）とに相反する方向に通電
し、図２３（ｃ）に示したようにＡポートまたはＢポー
トのどちらか片方のみが開弁する弁位置となるようにエ
ア制御弁２８の弁位置を制御する。

【００８９】つまり、エンジン２の暖機前は少なくと
も、コイル５７（３），コイル５７（４）に相反する方
向に通電し、ＡポートまたはＢポートを全開とする。さ
らに、機関温度が低いときは燃料噴射時間が長いため、
エンジン回転数が高いときにはエア制御弁２８が分配作
動してエアアシストを完全に実施するのが困難となる。
よって、このときは常に２つのコイル５７（３），５７
（４）の両方に同一方向に通電し、Ａ，Ｂ両ポートを常
時全開とする。

【００９０】また暖機後は、エンジン回転数が低いとき
には、アシストエア量が少量ですむためコイル５７
（３）にのみ通電してＡポートまたはＢポートの５０％
を開弁する。これにより、エア制御弁の作動による圧力
変化が少なくなるため、脈動音を低減することができ
る。そして、エンジン回転数が高くなると、コイル５７
（３）とコイル５７（４）とに相反する方向に通電し、
ＡポートまたはＢポートのどちらか片方のみが開弁する
弁位置となるようにエア制御弁２８の弁位置を制御す
る。

【００９１】そして、以下のステップで燃料噴射弁２６
の開閉制御を実行するとともに、エア制御弁２８の開閉
制御をステップＳ２５０’にて選択されたコイルと方向
で通電することにより実行する。なお、本第３実施例に
おいても通電時のエア制御弁２８の開度、通電コイルマ
ップの特性等は本実施例に限るものでなく、例えば２つ
のコイルの励磁力を同じにして、通電コイルマップを図
２５（ｂ）のように設定してもよい。このマップはエン
ジン回転数が高い、または冷却水温が低いときほど２つ
のコイル５７（３），５７（４）に通電し、Ａポートと
Ｂポートとを開制御するように設定されている。

【００９２】また、上記第２、第３実施例では、第１実
施例と同様に機械によるフェールセーフ機構を同時に採
用しているが、これは必ずしも必要でない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】本実施例の燃料噴射装置１のおおよその構造を
示す概略図である。

【図３】燃料噴射弁２６の燃料噴孔部近傍の構造を表す
部分拡大断面図である。

【図４】エア制御弁２８の基本構造を表す斜視概略図で
ある。

【図５】冷却水温とアイドル回転数及びエア制御弁２８
の開度それぞれとの関係を表す特性図である。

【図６】スロットル弁１４全閉時において温度変化に応
じて変化するガード部材５９の回動範囲及びロータリ式
バルブ５３の回動範囲を表す説明図である。

【図７】スロットル弁１４全開時において温度変化に応
じて変化するガード部材５９の回動範囲及びロータリ式
バルブ５３の回動範囲を表す説明図である。

【図８】ＥＣＵ４が実行する燃料噴射弁２６及びエア制
御弁２８の制御ルーチンを表すフローチャートである。

【図９】燃料噴射装置１において実際のエンジン回転数
が目標回転数に収束したときの燃料噴射弁２６及びエア
制御弁２８のそれぞれの制御信号を表すタイムチャート
である。

【図１０】ＥＣＵ４が実行するエア制御弁２８の開弁時
間算出ルーチンを表すフローチャートである。

【図１１】ＥＣＵ４が実行するエア制御弁２８の開弁時
間算出ルーチンを表すフローチャートである。

【図１２】冷却水温及びスロットル弁１４の開度に基づ
きエア制御弁２８の開度を求めるためのマップである。

【図１３】燃料噴射装置１の実際の燃料噴射に対しミキ
シングエアの供給を同期させた状態を表すタイムチャー
トである。

【図１４】エア制御弁２８の開度からロータリ式バルブ
５３を開閉制御するためのデューティ信号を求めるため
のマップである。

【図１５】燃料噴射装置１において負荷起動によりエン
ジン回転数が低下したときの燃料噴射弁２６及びエア制
御弁２８のそれぞれの制御信号を表すタイムチャートで
ある。

【図１６】エンジン回転数と目標回転数との差に基づき
エア制御弁の開弁時間の立ち下げ補正時間の補正量を求
めるためのマップである。

【図１７】ファーストアイドル時に冷却水温に基づき立
ち下げ補正時間の補正量を求めるためのマップである。

【図１８】第２実施例に用いるエア制御弁２８の基本構
造を表す斜視概略図である。

【図１９】（ａ）〜（ｄ）は第２実施例に用いるエア制
御弁の作動を説明する説明図である。

【図２０】第２実施例においてＥＣＵ４が実行する燃料
噴射弁２６及びエア制御弁２８の制御ルーチンを表すフ
ローチャートである。

【図２１】第２実施例においてエア制御弁の通電コイル
を選択するのに用いるマップである。

【図２２】（ａ）は、第３実施例に用いるエア制御弁２
８の基本構造を表す斜視概略図である。（ｂ）は、エア
制御弁を駆動する回路の回路図である。

【図２３】（ａ）〜（ｄ）は第３実施例に用いるエア制
御弁の作動を説明する説明図である。

【図２４】第３実施例においてＥＣＵ４が実行する燃料
噴射弁２６及びエア制御弁２８の制御ルーチンを表すフ
ローチャートである。

【図２５】（ａ），（ｂ）は第２実施例においてエア制
御弁の通電コイルを選択するのに用いるマップである。

【符号の説明】

１ 燃料噴射装置 ２ エンジン ３ エアミクスチャ装置、 ４ ＥＣＵ １２ 吸気管 １４ スロットル弁 ２６ 燃料噴射弁 ２７ エアミクスチャ管路 ２８ エア制御弁 ３１ エアフローメータ ３３ スロットルポジションセンサ ３５ 水温センサ、 ４１ エアミクスチャソケット ４２ エア噴孔部、 ４３ 燃料噴孔部 ５１ 回転軸 ５２ 流出口 ５３ ロータリ式バルブ ５５ コイル ５７ 永久磁石 ５９ ガード部材 ６１ バイメタル ６５ リンク機構、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 賢治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 磯村 重則 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットル弁の上流側の吸気管に設けた
   開口と該スロットル弁の下流側且つ燃料噴射弁の噴孔近
   傍に設けた開口とを連通するバイパス通路と、 該バイパス通路を開閉する開閉手段と、 該開閉手段の開閉作動を制御して前記バイパス通路を開
   閉する開閉制御手段と、 前記開閉手段が前記バイパス通路を開くときの開度を、
   前記内燃機関の機関温度が高いほど小さい、且つ、前記
   負荷が大きいほど大きい開度に制限する開度制限手段
   と、を備えることを特徴とする内燃機関のアシストエア
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記開度制限手段は、前記開閉手段の開
   作動を機械的に制限することにより前記バイパス通路の
   開度を制限する機械的制限機構から成り、 前記開閉制御手段は、前記開閉手段が前記バイパス通路
   を開くときの開度を、前記開度制限手段が制限する開度
   近傍でしかも該開度よりも小さな開度として決定する開
   度決定手段と、該開度決定手段が決定する開度に応じて
   前記開閉手段の開時の開度を制御する開度制御手段と、
   を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   のアシストエア制御装置。
3. 【請求項３】 スロットル弁の上流側の吸気管に設けた
   開口と該スロットル弁の下流側且つ燃料噴射弁の噴孔近
   傍に設けた開口とを連通するバイパス通路と、 該バイパス通路を開閉する開閉手段と、 該開閉手段の開閉作動を制御して、前記内燃機関の機関
   温度が高いときに小さい、且つ、前記内燃機関の負荷が
   大きいときに大きい開度に前記バイパス通路の開度を制
   御する開閉制御手段と、を備えることを特徴とする内燃
   機関のアシストエア制御装置。
4. 【請求項４】 前記開閉制御手段は前記開閉手段を駆動
   する複数の駆動手段からなり、これらの駆動手段を単数
   または複数で作動させることにより、前記バイパス通路
   の開度を複数設定できることを特徴とする請求項３記載
   の内燃機関のアシストエア制御装置。
5. 【請求項５】 前記バイパス通路は、前記スロットル弁
   の上流側の前記吸気管に設けた前記開口と、前記スロッ
   トル弁の下流側かつ前記燃料噴射弁の噴孔近傍に設けた
   複数の開口とを連通し、前記開閉手段は前記バイパス通
   路を連通・遮断するとともに、連通時には前記燃料噴射
   弁の噴孔近傍に設けた複数の開口と前記スロットル弁の
   上流側の前記吸気管に設けた前記開口とを前記内燃機関
   の運転状態に応じて連通することを特徴とする請求項１
   から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関のアシス
   トエア制御装置。