JPH0754584Y2 - 内燃機関の空気供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はアイドル安定性を向上せしめる内燃機関の空気
供給装置に関する。

〔従来の技術〕

スロットル弁上流の吸気通路に開口してポート遮断弁下
流の吸気ポートに空気を導入するバイパス路を設けると
共に、少なくとも機関がアイドル状態であって、吸気弁
の閉弁しているとき開弁して吸気ポート内に空気を供給
する制御弁を上記バイパス路に介装し、以て吸気行程開
始までに吸気ポート内圧力を大気圧まで上昇させ、オー
バラップ時の排気の吸気ポート側への逆流（吹き返し）
を抑えようとした空気供給装置を、本出願人は先に出願
している（実願平1-3498号）。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで上述した空気供給装置においては、アイドル時
の吸気ポートへの空気供給はバイパス路のみを介して行
なわれているために、このバイパス路がデポジット（堆
積物）等によって目詰まりを起こしたり、また制御弁が
詰まりにより正常な作動ができなくなった場合、供給さ
れる空気量が減少しアイドル回転数が著しく低下した
り、場合によってはエンジンストールを発生する可能性
がある。本考案はこのような問題に対し、上述したバイ
パス路を介する空気供給機構に不具合が生じた場合にお
いても正常なアイドル運転を維持することができる空気
供給装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案によれば、機関吸気通
路内にスロットル弁を配置すると共にスロットル弁上流
の吸気通路とスロットル弁下流の吸気通路とをバイパス
路により接続し、バイパス路内に吸気弁が開弁している
ときには閉弁し吸気弁の閉弁期間中に開弁する制御弁を
設けて機関アイドル時の吸気弁閉弁期間中に吸気弁とス
ロットル弁間の吸気通路内の圧力を上昇させるようにし
た内燃機関の空気供給装置において、機関アイドル時に
吸気弁が開弁しているときのスロットル弁下流の吸気通
路内の圧力が予め定められた圧力よりも低いときにはス
ロットル弁の開度を増大させるスロットル弁駆動手段を
具備している。

〔作用〕

アイドル時においてバイパス路を介した空気供給に支障
が起きると吸入空気量は少なくなり、また吸気行程開始
までに吸気ポート内圧力を上昇させることができず、吸
気行程中の吸気ポート内圧力は正常時よりも低下するこ
とになる。第３図は、正常な空気供給が達成された時
と、そうでない時の吸気ポート内圧力変化をグラフ化し
たものである。従って本考案では、この吸気行程中にあ
って予め設定された時期での吸気ポート内圧力を吸気圧
センサによって検出し、その値が正常時の吸気ポート内
圧力所定値よりも下廻った時、異常発生と判定し、その
際、吸気ポートを遮断しているスロットル弁の開度を増
すことにより吸入空気量を増加させる。

〔実施例〕

本考案の実施例を図面を参照して以下、説明する。

第１図は機関の各吸気ポートに独立に負荷調整用スロッ
トル弁を備えている内燃機関の概略断面図である。本図
において１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、
３はシリンダブロック１内に収納されるピストン、４は
シリンダブロック１、シリンダヘッド２、及びピストン
３により画成される燃焼室を示す。シリンダヘッド２に
は吸気を燃焼室４へ導くための吸気ポート５と、燃焼室
４からの排気のための排気ポート６とが形成され、夫々
のポートには吸気弁７、排気弁８が設けられる。

吸気ポート５にはエアクリーナ９からの外気を導く吸気
管10が接続されており、吸気通路11の途中には吸気空気
量を制御するためのスロットル弁12が設けられる。また
シリンダヘッド２には燃焼のための点火栓13が装着さ
れ、図示しないディストリビュータに接続されている。

またスロットル弁12下流の吸気ポート５内には吸気圧セ
ンサ14が設けられており、センサ14からの信号は制御回
路（ECU）15に入力され、吸気ポート５内の圧力Pmが演
算されるようになっている。16は制御回路15によって噴
射燃料量が制御される燃料噴射弁である。スロットル弁
12は吸気弁７近傍に位置するこの燃料噴射弁16に近接し
てその上流側に設けられ、アクセルペダル17に連動する
ようになっており、従って機関アイドル時においては、
後述する空気供給装置が正常な場合、その開度は０とな
り吸気通路11と吸気ポート５を遮断する。

スロットル弁12が吸気ポート５を遮断することになるア
イドル時において吸気ポート５内に新気を供給するため
バイパス路を構成するパイプ18が設けられる。このパイ
プ18はスロットル弁12より上流の吸気通路11に開口する
と共に、スロットル弁12より下流の吸気ポート５内に開
口するように接続される。加えてこのパイプ18の途中に
は、例えば吸気弁７の作動機構やカムシャフト（図示せ
ず）により作動され、このバイパス路を連通、遮断する
制御弁19が介装される。

この制御弁19の開弁期間は、例えば４気筒内燃機関に例
をとると第２図に示すように、吸気弁７の開弁期間と重
複せず、吸気弁７の閉弁時に吸気ポート５に新気供給す
るように開弁設定される。尚、この特定な開閉作動は前
述したように例えば、カムシャフトに制御弁19の弁体が
協働することによって達成され得る。従って制御弁19の
この作動によりアイドル運転の際の燃焼に要する吸気は
パイプ18を介してスロットル弁12上流の吸気通路11より
供給される空気によってまかなわれることとなり、ま
た、バイパス路の空気流動性及び制御弁19作動が正常な
限りにおいては新気供給後の吸気ポート５内圧力は大気
圧になるため、吸気弁７の開弁期間と排気弁８の開弁期
間が重複する吸気行程初期のオーバラップ期間において
排気の吸気ポート５への吸き返しが回避されることにな
る。

以上のように構成されたアイドル時空気供給機構におい
て本実施例によれば、さらに、スロットル弁12には、前
述したアクセルペダル17とは別にバイパス路による空気
供給に不具合が生じた際、その弁開度を変化させる機構
が設けられる。

すなわち、スロットル弁12はアーム20、ロッド21を介し
てダイアフラム式アクチュエータ22に連結され、アクチ
ュエータ22内の負圧室22aには、スロットル弁12下流の
吸気ポート５に開口するパイプ23が接続され、吸気ポー
ト５内に発生する圧力（負圧）によりアクチュエータ22
が作動し、スロットル弁12の開度が増加するようになっ
ている。またパイプ23には、制御回路15によって電気的
に開閉制御される負圧切換弁（VSV）24が介装されてお
り、負圧室22aへの圧力導入がオンオフ制御されるよう
になっている。25は吸気ポート５内に負圧が発生する場
合においてのみ、負圧室22aへ圧力を導入するチェック
弁である。また図中、26はアクセルペダル17の開度及び
車速等により車両のアイドル運転を検知するアイドルス
イッチ、27はディストリビュータに設けられ機関のクラ
ンク角度を検出するクランク角センサを示しており、こ
れらの出力信号は制御回路15の入力回路（図示せず）に
入力される。尚、制御回路15には上述したこれらセンサ
の他に、吸気温センサ、酸素センサ、水温センサ、等、
運転状態を検出するセンサが接続されるが本考案には直
接関係しないため省略する。

以下、第３図、及び第４図を参照して制御回路15の作動
を説明する。

第３図は、上述したバイパス路を介した空気供給機構に
関し、機関アイドル時において、正常なる新気供給、即
ちバイパス路に目詰まりが無くかつ、制御弁19の作動も
正常である場合の吸気ポート５内圧力変化を、異常時、
即ち目詰まり等によってバイパス路を介した新気供給量
が少なくなる場合のそれと比較した測定グラフである。
図中、点線に示すように異常発生時においては新気供給
後の吸気ポート５内圧力Pmは、正常時が大気圧に復帰し
ているのに対し充分な新気が供給されないために、それ
よりも若干低い負圧をとることになる。そして続く吸気
行程においてはピストン３の下降とともに圧力は低下
し、ピストン下死点位置において夫々最も低い圧力値を
持つことになり、異常時の圧力最小値Pm minは、正常時
のそれよりもさらに低い値をとることになる。尚、これ
らの圧力最小値Pm minは吸気弁７が開弁終了するまで、
換言すれば制御弁19が開弁開始するまで保持される。

従って現在、空気供給装置のバイパス系に異常が発生し
ているか否かは、吸気ポート内圧力Pmを検出し、その値
が正常時において達成される吸気ポート内圧力よりも低
いか否かを見ることにより判定可能となる。またこの吸
気ポート内圧力の検出は、上述したように他のクランク
角度よりも安定したポート内圧力値が得られる吸気行程
後期、具体的にはピストン下死点と制御弁開弁開始点と
の間で行なわれることが好ましい。

第４図は以上をふまえ、空気供給装置の異常を検出し、
それに対処する制御回路15の作動を示すフローチャート
図である。尚、本ルーチンは所定のクランク角度毎、例
えば各気筒のピストン下死点に相当するクランク角度毎
に実行する割り込みルーチンとすることができる。

まずステップ401では機関に設けられたアイドルスイッ
チ26からの信号を検出することにより、現在車両がアイ
ドル状態にあるか否かの判定がなされる。本ステップで
Yes即ち、車両が現在、アイドル状態にある場合には、
続くステップ402に進む。ステップ402では以前の本ルー
チン実行においてアクチュエータ22が作動された場合に
セットされるフラグＦが現在リセットされているか否か
の判定がなされ、Ｆ＝０の場合、Yesと判定しステップ4
03に進むことになる。次にステップ403では吸気圧セン
サ14からの出力により現在（ピストン下死点時期）にお
ける吸気ポート内圧力Pm（Pm min）を演算し、続くステ
ップ404で検出された圧力Pm minが、吸気ポート圧力所
定値Pmr（実際には、バラツキを考慮し正常時のポート
圧力Pmよりも若干低めに設定されることが好ましい。−
第３図参照）より低いか否かが判定される。本ステップ
でYes、即ち検出された圧力Pm minが所定値Pmrよりも低
く、異常発生と判定された場合、ルーチンはステップ40
5に進み、制御回路15の出力回路（図示せず）よりVSV24
を開弁させる信号を出力する。この結果、吸気ポート５
内の負圧はパイプ23を介してアクチュエータ内負圧室22
aに導かれることとなり、アクチュエータ22はロッド2
1、アーム20によりスロットル弁12を正常時の全閉位置
から若干、開弁するように作動し、この開度増に伴い新
気はバイパス路に加えスロットル弁12を介して供給さ
れ、アイドル時の吸入空気量は増加することになる（第
３図一点鎖線参照）。そして次のステップ406において
はアクチュエータ作動フラグＦをセットして次のルーチ
ンへ進むことになる。尚、これ以降実行されるルーチン
においては機関アイドル時である限り、前述したステッ
プ402でNOと判定され、ステップ403,404はスキップさ
れ、ステップ405の処理が続行されることになる。

ステップ404でNO、即ち吸気ポート内圧力Pm minが所定
値Pmr以上にある場合には正常と判断し、ルーチンはス
テップ407に進み、VSV24を閉じアクチュエータ22による
スロットル弁12作動をせず、アイドル時の新気供給はバ
イパス路のみを介したものとする。そして続くステップ
408でアクチュエータ作動フラグＦをリセットして次の
ルーチンに進むことになる。尚、このフラグリセットは
前述したステップ401でNO、即ちアイドル時以外の時に
もステップ409で実行され、来たるべきアイドル運転の
際の上述した異常判定処理実行のために初期化される。

このように本考案によれば、吸気圧センサ14によって、
吸気ポート内圧力値Pmを検知することにより、バイパス
路を介した空気供給の異常の有無を判定し、吸入空気量
増加のため適切な処置を施すことができる。

ところで機関に吸入される空気量を吸気管内圧力によっ
て求め燃料噴射量を決定する、スピードデンシティコン
トロール方式の燃料噴射式内燃機関にあっては、検出さ
れる吸気管圧力のバラツキにより吸入空気量の検出精度
が悪く、正確な燃料噴射ができないという問題がある。
しかしながら上述した実施例によれば、第３図に示すよ
うにバラツキが少ないピストン下死点における吸気ポー
ト内圧力を検出しているため、アイドル時を含め機関運
転全域に亘り吸入空気量を正確に算出することができ、
正確な燃料噴射が行える。第５図及び第６図は、本実施
例における燃料噴射時間TAUを演算し、噴射するフロー
チャートである。

第５図に関し、このルーチンは所定のクランク角度毎
（本実施例の場合、各気筒のピストン下死点に相当する
クランク角度）に実行されるものである。

まずステップ501ではクランク角度センサ27からの出力
により現在、どの気筒のピストン下死点に相当するかが
判別される。そして続くステップ502では該当する気筒
に設けられた吸気圧センサ14により吸気ポート内圧力Pm
を検出し、ステップ503で例えば図示するようなマップ
を用いて、制御回路15によって演算されるポート内圧力
Pmとエンジン回転数Neとにより吸入空気量Ga、基本噴射
時間Tpを算出する。そしてステップ504で空燃比フィー
ドバック補正係数等によって補正し、最終的な燃料噴射
時間TAUを算出する。

第６図は各気筒の燃料噴射時期に実行される燃料噴射ル
ーチンである。本ルーチンは所定のクランク角度毎に実
行され、対応する気筒に設けられた燃料噴射弁16に対
し、第５図ルーチンによって求められた燃料噴射時間TA
Uを以って制御回路15が出力することにより噴射実行さ
れる。

〔考案の効果〕

以上、説明したように本考案によれば、スロットル弁下
流の吸気ポート内圧力を検出することにより、機関アイ
ドル時における空気供給系の異常の有無を検出すること
ができ、また異常発生時にはスロットル弁を開弁させ減
少した吸入空気量を再び増加することにより、安定した
アイドル運転が再現され、エンジンストールを回避する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による空気供給装置を示す機関断面図； 第２図は制御弁の開閉期間タイミングを示す図； 第３図は吸気ポート内圧力の経時的変化を示す図； 第４図は本考案による異常発生検出並びにスロットル弁
作動を実行する制御回路のフローチャート図；第５図は
燃料噴射時間を演算するフローチャート図；第６図は算
出された燃料噴射時間を以って燃料噴射実行するフロー
チャート図。 ５……吸気ポート、７……吸気弁、12……スロットル
弁、14……吸気圧センサ、15……制御回路、16……燃料
噴射弁、19……制御弁、27……クランク角センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気通路内にスロットル弁を配置する
   と共にスロットル弁上流の吸気通路とスロットル弁下流
   の吸気通路とをバイパス路により接続し、該バイパス路
   内に吸気弁が開弁しているときには閉弁し吸気弁の閉弁
   期間中に開弁する制御弁を設けて機関アイドル時の吸気
   弁閉弁期間中に吸気弁とスロットル弁間の吸気通路内の
   圧力を上昇させるようにした内燃機関の空気供給装置に
   おいて、機関アイドル時に吸気弁が開弁しているときの
   スロットル弁下流の吸気通路内の圧力が予め定められた
   圧力よりも低いときにはスロットル弁の開度を増大させ
   るスロットル弁駆動手段を具備した内燃機関の空気供給
   装置。