JPH0631178Y2 - 内燃機関の補助空気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、内燃機関の吸気系に設けられる補助空気制
御装置に関する。

従来の技術 近時、自動車用ガソリン機関として所謂電子制御燃料噴
射装置を備えたものが実用化されているが、この種の機
関におけるアイドリング運転時の補助空気制御装置とし
ては、例えば特開昭５７−９７０４３号公報に記載され
たものが知られている。

第４図に基づいて概略を説明すれば、この補助空気制御
装置は、図外の吸気通路に配設された絞弁をバイパスす
るバイパス通路に設けられており、図中１はステップモ
ータ２を保持するモータハウジング、３はフランジ４が
一体に形成された弁ハウジング、５はこの弁ハウジング
３内に形成された弁室であって、この弁室５は吸入空気
流出口６とバイパス通路７に連通した吸入空気流入口８
とを有している。また、上記フランジ４の先端部に吸気
マニホルド１７に垂直方向に突出する円筒状突起９が形
成されており、この突起９内には吸入空気出口６と連通
し、かつ内端部に弁座１０が嵌着された環状空気流通路
１１が形成されている。

一方、上記ステップモータ２は、弁軸１２と、この弁軸
１２と共軸的に配置され、かつ玉軸受１３で回転可能に
支持された内外筒１４ａ，１４ｂからなるロータ１４
と、２つのステータ１５，１５とを備えている。また、
上記弁軸１２は、先端に上記弁座１０を介して空気流通
路１１を開閉する弁体１６を有すると共に、外周に上記
内筒１４ｂと螺合するねじ山が形成されており、内筒１
４ｂの回転に伴い軸方向にスライド移動するようになっ
ている。

そして、このステップモータ２は、図外の駆動制御回路
によって駆動し、この駆動制御回路は例えば機関の回転
数センサ（図示せず）の出力信号に基づいて制御パルス
を出力し、それに基づいてステータ１５，１５に対して
ロータ１４が回転する。これにより内筒１４ｂと噛合し
た弁軸１２が第４図の上下いずれかの方向にスライド移
動して弁体１６を開閉し、環状空気流通路１１の断面積
を増大あるいは減少せしめて、アイドリング運転時にお
ける機関回転数が所定回転数となるようにバイパス通路
７から吸気マニホルド１７のコレクタ１８内に供給され
る吸入空気量を制御するようになっている。

考案が解決しようとする課題 然し乍ら、上記従来の補助空気制御装置にあっては、単
に一つの補助空気制御弁で補助空気量を制御しているた
め、十分な信頼性が得られず、例えばステータや駆動制
御回路が故障した場合等において、弁体１６の開度が必
要以上に大きくなり、吸入空気量の過大流量によって機
関回転数が異常に高くなって運転性の悪化を招来する。

また、他の従来例としては、例えば特開昭５４−３１８
３２号公報及び特開昭５４−１５３９２３号公報等に開
示されている技術もあるが、これらは、補助空気制御弁
の異常作動時における対応策としては何ら考慮されてい
ないため、前述と同様な問題を招いている。

更に、実開昭５８−１７２０３３号公報記載の技術のよ
うに、バイパス通路に配設された１つのバタフライ型弁
体を、共通の弁軸を介してマグネットロータ等からなる
電磁駆動手段と、バイメタルを利用した感温駆動手段と
により開閉制御してファストアイドルとホットアイドル
制御するものも提供されている。

しかし、この公報記載の従来例にあっては、弁体を共通
の弁軸を介して互いに連係する２つの駆動手段で開閉作
動しているため、例えば感温駆動手段のヒータ等の加熱
機構が故障した場合は、電磁駆動手段では弁体を開閉制
御することが不可能となり、特にホットアイドル時には
弁体が大きく開いた状態となってエンジン回転数が過上
昇する惧れがある。

しかも、この従来例は、前述のように１つの弁体を２つ
の駆動機構によって作動させるのに加えて、弁体自体が
バタフライ型であるため、弁軸や該弁軸の両端軸受等が
必要となり、全体の構造が複雑になり、故障の原因を招
き易いばかりか、製造作業能率の低下やコストの高騰が
余儀なくされる。更に、この従来例は、暖機完了後にバ
イパス通路を通過する吸気流量を、弁体の開度量を制御
して確保するようになっているため、該弁体の高精度な
開度制御が要求される。したがって、該弁体による吸気
流量の高精度な制御が困難になり、吸気量のばらつきが
発生する惧れがある。

問題点を解決するための手段 本考案は前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、
吸気通路のスロットル弁をバイパスするバイパス通路に
設けられて、電磁アクチュエータにより駆動される弁体
でバイパス通路の通路面積を可変制御する補助空気制御
弁と、該補助空気制御弁の下流に設けられて、プレート
状のシャッタでバイパス通路の通路断面積を可変制御す
る空気量規制弁とを備えた補助空気制御装置であって、
前記シャッタを前記弁の弁軸と別体のピンにより、前記
バイパス通路に対して垂直方向へ開閉自在に枢支すると
共に、後端部が機関冷却水通路に臨設されて、機関の温
度上昇に応じて前記シャッタの開度量をリターンスプリ
ングのばね力に抗して小さく制御するワックス型の制御
部を設け、かつ前記シャッタの開度変化量を前記補助空
気量制御弁の正常作動時における開度変化量と略同一に
設定すると共に、該シャッタの所定位置に、バイパス通
路の全閉時に吸気を通流させる円形状の固定オリフィス
を貫通形成したことを特徴としている。

作用 この考案は、空気量制御を補助空気制御弁の他に空気量
規制弁により二重に行うようにしたもので、特に弁体の
開度量が不用意に過大となった場合に生ずる運転性の悪
化等を未然に防止しようとするものである。

即ち、空気量規制弁は、プレート状のシャッタを補助空
気制御弁の電磁アクチュエータである駆動機構とは別個
独立の、機関水温を用いたワックス型の制御部及びリタ
ーンスプリングにより開閉作動させることによって、い
ずれか一方の駆動機構が故障した場合でも、正常な他の
駆動機構によって弁体あるいはシャッタを開閉作動させ
て常に補助空気量を機関温度に応じて最適に制御でき
る。

また、空気量規制弁の空気量制御を正常時における補助
空気制御弁の空気量制御作用を損なわないようにするこ
とができる。

更に、シャッタを、回転式ではなく単にバイパス通路に
対して垂直方向へ開閉作動するスライド式に構成し、ま
た前記単純な構成のワックス型の制御部とリターンスプ
リングによって開閉作動させるようにしたため、空気量
規制弁全体の構造が極めて簡素化される。しかも、暖機
完了後、つまりシャッタがバイパス通路を全閉とした場
合は、吸気は円形状の固定オリフィスのみを通過して、
該固定オリフィスの開口面積にしたがって吸気量が決定
される。このため、例えば補助空気制御弁が全開状態で
作動不良を起こした場合には、固定オリフィスにより最
大吸気量を精度良く制御することができる。

つまり、固定オリフィスは単純なドリリング加工によっ
てその開口面積が一定に決定されるため、開口面積のば
らつき、ひいては吸気流量のばらつきを十分に防止でき
る。

実施例 以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図はこの考案に係る補助空気制御装置が電子制御燃
料噴射式機関に適用された一実施例を示している。

２１はＶ型のシリンダを有する機関本体、２２はエアク
リーナ、２３はエアクリーナ２２と機関本体２１を接続
する吸気通路、２４はフラップ式のエアフローメータ、
２５はエアフローメータ２４下流のスロットル弁、２６
は内部にコレクタ２７を有する吸気マニホルド、２８は
上記スロットル弁２５をバイパスするバイパス通路であ
って、このバイパス通路２８には上記第４図で示したも
のと同様の補助空気制御弁２９が設けられている。この
補助空気制御弁２９は、概略的には電磁アクチュエータ
たるステップモータ３０と、このステップモータ３０に
より図中左右方向にスライド移動する弁軸３１と、この
弁軸３１の先端部に設けられ、かつバイパス通路２８の
空気流通路３３を開閉する弁体３４とから主として構成
されている。上記ステップモータ３０は、前述と同様に
機関の回転数信号等に基づいて制御パルス信号を発生す
る図外の駆動制御回路によって駆動するようになってい
る。

そして、上記補助空気制御弁２９の下流には、空気量規
制弁４０が配設されている。この空気量規制弁４０は第
２図Ａ，Ｂに示すように構成され、図中４１は上記吸気
マニホルド２６の外側部に固定された矩形状のケース、
４２は該ケース４１に貫通形成され、かつ上記補助空気
制御弁２９の環状空気流通路３３と吸気マニホルド２６
のコレクタ２７とを連通する円形開口部、４３はケース
４１内に回転可能に配設され、かつ上記開口部４２を開
閉するシャッタである。

このシャッタ４３は、略Ｐ形の薄板を呈し、弁体４３ａ
とアーム部４３ｂとからなっており、このアーム部４３
ｂの端部が弁軸３１とは別体のピン４４を介してケース
４１に枢支されて、開口部４２を垂直方向つまり横断す
る方向から開閉作動するようになっていると共に、リタ
ーンスプリング４５によって開方向（図中下方向）に付
勢されている。

また、４６は上記シャッタ４３の下部に外周のシール材
４７を介して圧入固定され、かつシャッタ４３をリター
ンスプリング４５圧に抗して閉方向（図中上方向）へ回
動させる制御部である。この制御部４６は、ボディ内部
に熱膨張材であるワックスペレットが充填されていると
共に、先端部に上記シャッタ４３のアーム部４３ｂを下
方から押圧するプッシュロッド４８が設けられている。
また、制御部４６の後端部４９は、ケース４１内に引き
込まれた機関の冷却水通路５０内に臨んで配置されてい
る。また、上記弁体４３ａの上端側所定位置には、円形
状の固定オリフィス５１がドリリング加工により貫通形
成されており、この固定オリフィス５１は、弁体４３ａ
の全閉時つまり暖機完了後に吸気を通流させて最大吸気
流量を決定するようになっている。

また、上記シャッタ４３の開度により計量される空気流
量は、第３図に示すように、上記補助空気制御弁２９の
正常時における空気量供給作用を阻害しない範囲、即
ち、シャッタ４３の開度変化量を補助空気弁２９の正常
作動時における弁体３４の開度変化量と略同一に設定し
て、補助空気制御弁２９で計量される空気流量と略等し
い流量となるように構成されている。

したがって、上記構成のこの実施例によれば、駆動制御
回路等の正常な作用に基づき補助空気制御弁２９が正常
に作用している時は、空気量規制弁４０のシャッタ４３
も制御部４６とリターンスプリング４５とによって補助
空気制御弁２９と同期して開閉作動する。

即ち、アイドル運転時において空気量規制弁４０は、独
自の駆動機構によって開閉作動し、冷機時には、リター
ンスプリング４５のばね力によってシャッタ４３を全開
として補助空気制御弁２９で計量された空気流量の全部
をコレクタ２７に供給する一方、冷却水温が上昇すると
制御部４６のワックスペレットが膨張してプッシュロッ
ド４８が進出して、シャッタ４３をリターンスプリング
４５のばね力に抗して全閉方向に回動する。これによっ
て、補助空気制御弁２９と略等しい流量を確保する。

そして、斯かるアイドル運転時に駆動制御回路等が故障
して補助空気制御弁２９の開度量が過大となった場合
は、空気量規制弁４０によって機関の水温に応じた最適
な空気流量に規制される。このため、空気量過大による
運転性の悪化が確実に防止される。

一方、該アイドル運転時に空気量規制弁４０が何んらか
の原因で故障し、シャッタ４３がスティックしてしまっ
た場合は、補助空気制御弁２９によって最適な空気流量
に制御される。したがって、各空気量規制弁４０と補助
空気制御弁２９の相互の制御補償によって常時最適な補
助空気量制御が可能となり、安全性が向上する。

しかも、空気量規制弁４０は、前述のようにシャッタ４
３がピン４４を介してケース４１に枢支されて、開口部
４２を横断する方向へ開閉自在に設けられ、かつ単にワ
ックス型の制御部４６のプッシュロッド４８と、リター
ンスプリング４５のばね力によって開閉作動するように
なっているため、全体の構造が極めて簡素化される。こ
の結果、前述のような故障の発生が十分に防止されると
共に、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
また、ピン４４を弁軸３１とは別体に形成しても、薄肉
なプレート状のシャッタ４３がピン４４により軸支され
るようになっているため、ケース４１のピン４４軸方向
の厚さ巾を薄くすることができ、省スペース化を図りつ
つ両弁２９，４０の独立性が確保できる。

更に、暖機完了後に吸気の最大流量を決定する円形状の
固定オリフィス５１は、単にシャッタ４３にドリリング
加工により一定の開口面積に穿設するだけであるため、
開口面積は常に画一かつ一定となる。この結果、吸気流
量のばらつきの発生が防止される。

尚第１図の３５は燃料噴射ノズル、３６は点火栓、３７
は排気通路である。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、本考案に係る内燃機関の
補助空気制御装置によれば、とりわけ補助空気制御弁の
下流に設けられた空気量規制弁のプレート状のシャッタ
を、補助空気制御弁の弁軸とは別体のピンによってバイ
パス通路に対して垂直方向へ開閉自在に枢支すると共
に、シャッタの開度量を前記補助空気制御弁の駆動機構
とは別個の駆動機構であるワックス型制御部とリターン
スプリングによって制御するようにしたため、補助空気
制御弁と空気量規制弁のいずれか一方が故障しても、正
常な他方の弁で常時最適な補助空気量に制御することが
できる。この結果、過大流量による運転性の悪化を防止
できる。

また、空気量規制弁は、前述のようにシャッタ及び駆動
機構が単純な構成であり、全体構造が極めて簡素化され
るため、故障の発生が十分に防止されると共に、製造作
業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

しかも、空気量規制弁のシャッタ開度変化量を、補助空
気量制御弁の正常作動時における開度変化量と略同一に
設定したため、空気量規制弁の正常作動時には、該補助
空気制御弁で計量される空気流量を規制することなく、
最適な補助空気量が確保できる。更に、暖機完了後の最
大吸気量を決定する円形状の固定オリフィスは、単にシ
ャッタの所定位置にドリリング加工等により穿設するだ
けであるから、その開口面積は常に画一かつ一定にな
り、吸気流量の精度管理が極めて容易になり、吸気流量
のばらつきの発生が防止される。

また、上記ピンを弁体の弁軸とは別体に形成しても、該
ピン側を薄肉なプレート状のシャッタとしたため、省ス
ペース化を図りつつ両弁の独立性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る内燃機関の補助空気制御装置の
一実施例を示す概略図、第２図（Ａ）はこの実施例の空
気量規制弁を破断して示す正面図、第２図（Ｂ）は同空
気量規制弁の側面図、第３図はこの空気量規制弁の空気
量特性図、第４図は従来の補助空気制御装置の補助空気
制御弁を示す断面積である。 ２１……機関本体、２３……吸気通路、２５……スロッ
トル弁、２６……吸気マニホルド、２７……コレクタ、
２８……バイパス通路、２９……補助空気制御弁、３０
……ステップモータ（電磁アクチュエータ）、４０……
空気量規制弁、４１……ケース、４２……開口部、４３
……シャッタ、４４……ピン、４５……リターンスプリ
ング、４６……制御部、４８……プッシュロッド、４９
……後端部、５０……冷却水通路、５１……固定オリフ
ィス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路のスロットル弁をバイパスするバ
   イパス通路に設けられて、電磁アクチュエータにより駆
   動される弁体でバイパス通路の通路面積を可変制御する
   補助空気制御弁と、該補助空気制御弁の下流に設けられ
   て、プレート状のシャッタでバイパス通路の通路断面積
   を可変制御する空気量制御弁とを備えた補助空気制御装
   置であって、前記シャッタを、前記弁体の弁軸と別体の
   ピンにより前記バイパス通路に対して垂直方向へ開閉自
   在に枢支すると共に、後端部が機関冷却水通路に臨設さ
   れて、機関の温度上昇に応じて前記シャッタの開度量を
   リターンスプリングのばね力に抗して小さく制御するワ
   ックス型の制御部を設け、かつ前記シャッタの開度変化
   量を前記補助空気量制御弁の正常作動時における開度変
   化量と略同一に設定すると共に、該シャッタの所定位置
   に、バイパス通路の全閉時に吸気を通流させる円形状の
   固定オリフィスを貫通形成したことを特徴とする内燃機
   関の補助空気制御装置。