JPH08277727A - エンジンの吸気量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイドル用バイパスの制御弁と吸気管の絞り
弁とを一台の電動機で開閉駆動させ、低温始動、暖機運
転、アイドリング、負荷運転を安定よく行わせる。 【構成】 低温域での始動および暖機運転には電動機１
１の出力軸１２を連結・遮断機構２１により絞り弁６に
接続して吸気管１の絞り弁６による空気量調整を行い、
暖機後のアイドリングには絞り弁６を遮断して出力軸１
２に形成したバイパス４の制御弁１５による空気量調整
を行い、これら以外の運転域では絞り弁６による空気量
調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低温時の始動および暖機
運転と暖機後のアイドリングとにそれぞれ要求される空
気を適正に供給することができる、殊に大排気量であっ
て吸気管が大径であるエンジンに好適な吸気量制御方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に対する走行性向上、排気規制、
燃料消費量低減などの要求に対応するため、エンジンの
吸気制御用絞り弁を足踏み式の人力操作に加え或いはこ
れに代えて電動機などのアクチュエータで駆動する技術
が開発されている（特開昭６０−２４０８３５号公報、
特開昭６２−２８２１４６号公報、特開平１−１１７９
４４号公報参照）。

【０００３】一方、エンジンに空気を供給する吸気管は
大排気量のエンジンにあってはかなり大径であるため一
般に蝶形弁である絞り弁も大形であり、そのため低開度
域において開き角度の僅かな変化に対して吸気量が大幅
に変化するため、人力操作では吸気量を精密に制御する
ことができない。

【０００４】そこで、例えば特開昭５１−２８３４号公
報に記載されているように、吸気管の絞り弁下流側にバ
イパスを接続し、低温時の始動およびそれに続く暖機運
転に要求される空気はバイパスに設置した制御弁を電動
機などのアクチュエータで開弁動作させることによって
供給する技術が提案されており、低温域での始動および
アイドル制御を適切に行うことが可能である。

【０００５】ところが、前記特開昭５１−２８３４号公
報に記載されているものは、吸気管の絞り弁を足踏み式
の人力操作で開閉させるようにしているので、吸気管が
大径のものにあっては暖機後の低開度域での精密な吸気
量制御を行うことができない。

【０００６】この絞り弁を前述のアクチュエータ駆動と
すれば、大径の吸気管についても低開度での精密な吸気
量制御を行うことが可能であるが、吸気管の絞り弁とバ
イパスの制御弁とを駆動するアクチュエータが各別に準
備されるので、吸気量制御のための機構が大形化、大重
量化するのを避けられず、しかも電子式制御ユニットか
ら各アクチュエータへ所要の駆動信号を送る回路、配線
が必要であるため複雑化を免れない、という新しい問題
を生じる。

【０００７】また、低温域での始動およびそれに続く暖
機運転は暖機後におけるアイドリングに比べてかなり大
量の空気を必要とするので、低温対策用のバイパスも大
径となって全体が更に大形化するのを避けられない。

【０００８】本発明は吸気管の絞り弁とバイパスの制御
弁とを各別の電動機で駆動し、低温域における始動およ
び暖機運転はバイパスを使用する、という構成としたこ
とによる前記の諸問題を解決し、低温域での始動および
暖機運転と暖機後のアイドリングとを小形且つ軽量であ
るとともに構造が複雑でない装置によって適正に行わせ
ることができる吸気量制御手段を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、そのために本発明
は制御弁によって開閉されるバイパスを吸気管の絞り弁
下流側に接続し、制御弁の弁体をエンジンの運転状態に
応じて動作する電動機の出力軸に設けるとともに、絞り
弁の弁軸を連結・遮断機構により出力軸に断・続可能に
接続した機構を使用するものとした。

【００１０】このような機構を採用することにより、制
御弁と絞り弁とが一台の電動機で駆動され、小形化、軽
量化、回路や配線の簡単化を計ることが可能となり、且
つ始動、暖機運転およびアイドリングの温度に応じた要
求空気量を連結・遮断機構の操作と電動機の回転制御と
によって適切に供給することができる。

【００１１】そして、要求空気量の適正供給のため、低
温域での始動および暖機運転においては出力軸と弁軸と
を接続した状態で絞り弁による空気量調整を行い、暖機
後のアイドリングにおいては、出力軸と弁軸とを遮断し
た状態で制御弁のみによる空気量調整を行い、これら以
外の運転域においては出力軸と弁軸とを接続した状態で
主に絞り弁による空気量調整を行うものとした。

【００１２】このような手段とすることにより、バイパ
スは暖機後のアイドリングに要求される空気量のみを確
保すればよいため小径で足り、全体の更なる小形化が可
能となる。

【００１３】また、冷機状態である低温域での始動およ
び暖機運転は暖機後のアイドリングに比べかなり大量の
空気を要求するが、大径の吸気管にあっても絞り弁を低
開度域で精密に開度制御することができる電動機駆動と
したことにより、温度に応じた空気量を適正に供給する
ことが可能である。この場合、絞り弁の低開度域での制
御であるため出力軸の回転角度は小さく、従って制御弁
が開いてもその開度はきわめて小さいのでバイパスを流
れる空気量は殆ど無視することができる。このため、低
温域での始動および暖機運転に必要な空気は、実質的に
絞り弁のみで制御されることとなる。

【００１４】次に、暖機後のアイドリングはそのために
設けられたバイパスの制御弁を適度に開くことによって
行わせるが、小径のバイパスに設置した制御弁は電動機
によてききわめて精密に開度制御され、適正量の空気を
供給してアイドリングを維持する。尚、このとき絞り弁
は出力軸から遮断されているため戻しばねによって閉弁
位置に置かれる。

【００１５】更に、前記以外の運転域、即ち低温域およ
び暖機後の負荷運転に要求される大量の空気は絞り弁に
より調整されてエンジンに供給され、このとき制御弁も
全開することがあるがバイパスの空気流量は少ないの
で、オフ・アイドル時の空気量は主に絞り弁で調整され
ることとなる。

【００１６】尚、制御弁や絞り弁を駆動する電動機は、
エンジン冷却水温度のほかに、これらの弁の開度、エン
ジン回転速度、排気中の酸素濃度など、吸気量や燃料供
給量を制御するため検知される従来と同様の要素を基に
電子式制御ユニットから送られる駆動信号によって運転
される。従って、同じ電子式制御ユニットから空気量制
御の切替え指示を容易且つ適切に発することができるの
で、連結・遮断機構は電磁クラッチとするのが好適であ
る。

【００１７】

【実施例】本発明を実施するのに好適な具体的構成の一
例を図面を参照して説明すると、エンジンの吸気管１の
一部を形成するスロットルボディ２に、その吸気通路３
の絞り弁６よりも上流側と下流側とを連通するバイパス
４が設けられている。絞り弁６は吸気通路３の中心を横
切ってスロットルボディ２に回動可能に架設された弁軸
７とこの弁軸７に固着された円板状の弁板８とからなる
周知の蝶形弁であって、直流モータまたはステッピング
モータからなる電動機１１によって開閉駆動される。

【００１８】電動機１１の出力軸１２は通常よりも長く
作られており、その先端部分はバイパス４に装入設置し
た弁ケーシング１６を気密に貫通して回動可動に架設さ
れている。このバイパス４を横切った出力軸部分は弁体
１７を形成しており、空気通路５の上流側と下流側とを
連通する直径方向の孔からなる空気通孔１８を有してい
る。弁ケーシング１６、弁体１７は制御弁１５を構成す
るものである。

【００１９】一方、出力軸１２は円板状のクラッチディ
スク２２を有し、電動機１１のハウジング１３に固定さ
れたヨーク２３に包まれた電磁コイル２４と、出力軸１
２に回転自由に嵌装したロータ２５に固定されたクラッ
チフェイシング２６とがクラッチディスク２２を挟んで
配置されていて、これらは連結・遮断機構２１である電
磁クラッチを構成している。

【００２０】更に、ロータ２５に形成した原動歯車３２
と中間歯車３３と弁軸７の軸端に固着した扇形の従動歯
車３４とからなる歯車伝動機構３１によって出力軸１２
の回転が減速されて弁軸７に伝達されるようになってい
る。また、出力軸１２の軸端にはうず巻きばねからなる
制御弁戻しばね３６が取付けられ、弁軸７の軸端にはね
じりコイルばねからなる絞り弁戻しばね３７が取付けら
れている。

【００２１】このような構成の本実施例は、エンジン運
転状態に応じた駆動信号を図示しない電子式制御ユニッ
トから電動機１１、連結・遮断機構２１に送って絞り弁
６、制御弁１５の開閉を行うものであり、エンジンが暖
機後にアイドリングを行うときには電磁コイル２４への
給電は行われず、従って出力軸１２とロータ２５とは互
いに回動自由となっている。この状態では、絞り弁６は
戻しばね３７のばね力で吸気通路３を閉止しており、出
力軸１２を約９０度の範囲内で回動させることによって
空気通孔１８が全開と全開との間で空気通路５を流れる
空気量を調整し、エンジンのアイドル回転速度制御を行
う。

【００２２】制御弁１５の空気通孔１８は暖機後のアイ
ドル時の最大空気流量を規制するものであって、エンジ
ン運転状態に応じて通路有効面積を変える可変絞りとし
て働くとともに、小径のバイパス４に対して出力軸１２
を特別に大径としなくてもそのまま弁体１７とすること
ができ、回動角度に応じた微量の空気量制御が可能であ
る。

【００２３】更に、本実施例の空気通孔１８は出力軸１
２に機械加工により容易に形成することができ、出力軸
１２自身を弁体１７としたことと相俟って制御弁１５の
構成が簡単であるとともに安価に製造できる、という利
点があるが、絞り弁６と同様の蝶形弁としてもよいこと
は勿論である。

【００２４】次に、低温域での始動および暖機運転を行
うとき、エンジン温度に関係なく負荷運転を行うときに
は電磁コイル２４へ給電し、クラッチフェイシング２６
をクラッチディスク２２に吸着させて出力軸１２の回転
を連結・遮断機構２１、歯車伝動機構３１を経て弁軸７
に伝達し絞り弁６による増量空気制御および出力制御を
行う。

【００２５】このとき、制御弁１５は出力軸１２の回動
に応じてバイパス４を開閉するが、バイパス４の空気流
量は吸気管１を流れる空気量に比べて著しく少量である
ので無視できることは前述の通りである。

【００２６】尚、本実施例では絞り弁６を電動機１１の
みで開閉駆動させるようになっているが、アクセルペダ
ルによる人力操作手段を併用させて絞り弁６を電動機１
１により閉じ方向のみに制御するようにしたもの、或い
はアクセルペダルに関係なく電動機１１により開閉制御
可能としたもの、に対しても本発明を適用することがで
きる。また、人力操作手段を併用するとその動きを利用
してクラッチの結合・切り離しを行うことができるの
で、連結・遮断機構２１として機械式のクラッチやカッ
プリングを用いることが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように一台の電動機でバイパスの
制御弁と吸気管の絞り弁とを駆動させ、且つエンジンの
温度とアイドルおよびオフ・アイドルの別とに応じて絞
り弁を選択的に開閉動作することにより低温域での始動
および暖機運転、暖機後のアイドリング、これら以外の
運転域のそれぞれに応じた要求空気を小形且つ軽量であ
るとともに複雑でない構造の装置を用いて適正に供給
し、吸気管が大径であってもそれぞれの領域で安定した
運転を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適な構成の一例を示す断面
図。

【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 吸気管、４ バイパス、６ 絞り弁、７ 弁軸、１
１ 電動機、１２ 出力軸、１５ 制御弁、１７ 弁
体、２１ 連結・遮断機構、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/08 ３１５ Ｆ１６Ｄ 27/00 Ｆ１６Ｄ 27/00 Ｆ０２Ｄ 33/00 ３１８Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御弁によって開閉されるバイパスを吸
   気管の絞り弁下流側に接続し、前記制御弁の弁体をエン
   ジンの運転状態に応じて動作する電動機の出力軸に設け
   るとともに、前記絞り弁の弁軸を連結・遮断機構により
   前記出力軸に断・続可能に接続し、低温域での始動およ
   び暖機運転においては前記出力軸と弁軸とを接続した状
   態で前記絞り弁により空気量を調整し、暖機後のアイド
   リングにおいては前記出力軸と弁軸とを遮断した状態で
   前記制御弁のみにより空気量を調整し、前記以外の運転
   域においては前記出力軸と弁軸とを接続した状態で主に
   前記絞り弁により空気量を調整することを特徴とするエ
   ンジンの吸気量制御方法。
2. 【請求項２】 連結・遮断機構に電磁クラッチを用いる
   請求項１記載のエンジンの吸気量制御方法。