JPH09100751A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】補助空気量制御と排気還流量制御とを、安価な
システムによって行わせる。 【解決手段】補助空気通路11と排気還流通路12とを３方
弁13で切り換え、補助空気と還流排気とのいずれか一方
を、機関の吸気コレクタ部に供給する。スロットル弁５
の全閉時，始動時，冷機時においては、前記３方弁13に
より補助空気通路11側を開制御し、流量調整弁15で補助
空気量を調整させる。一方、前記条件以外では、前記３
方弁13により排気還流通路12側を開制御し、流量調整弁
15で排気還流量を調整させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸気制御
装置に関し、詳しくは、スロットル弁下流側の吸気通路
に対する補助空気、還流排気、キャニスタパージエアの
供給制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スロットル弁をバイパスして
設けられる補助空気通路に、流量調整を行うアイドル制
御弁を介装し、該アイドル制御弁を制御することで機関
に供給される補助空気量を調整し、以て、機関のアイド
ル回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するア
イドル回転速度制御装置が知られている。

【０００３】また、ＮＯｘ排出量の低減を目的として、
機関排気の一部を吸気系（スロットル弁下流側）に還流
させる排気還流装置が知られており、排気還流通路に設
けた排気還流制御弁によって排気還流量を調整してい
る。更に、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を、一旦キ
ャニスタに吸着捕集させた後、該キャニスタからパージ
させた蒸発燃料を機関の吸気系（スロットル弁下流側）
に供給して処理する蒸発燃料処理装置が知られており、
パージ通路に設けた流量調整弁によってパージエア量を
調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アイドル回
転速度制御装置と排気還流装置、又は、アイドル回転速
度制御装置と蒸発燃料処理装置とを備える機関において
は、アイドル回転速度制御のために補助空気量を調整す
る流量調整弁の他に、排気還流量又はパージエア量の調
整を行う流量調整弁が必要となり、システムがコスト高
になってしまうという問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなれたものであ
り、補助空気，還流排気，パージエアがそれぞれスロッ
トル弁下流側の吸気通路に供給されるものであること、
及び、それぞれの供給制御が相互に重ならずに実行され
得ることに注目し、それぞれの制御機能を損なうことな
く、システムのコストを低減できるようにすることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる内燃機関の吸気制御装置は、図１に示すように
構成される。図１において、切り換え弁は、スロットル
弁上流側からの補助空気を導く補助空気通路と、機関吸
入空気に対する添加気体を導く添加気体通路とのいずれ
か一方を選択的にスロットル弁下流側の吸気通路に接続
させる。

【０００７】また、流量調整弁は、切り換え弁の下流側
に設けられて切り換え弁を介してスロットル弁下流側に
供給される気体の流量を調整する。そして、制御手段
は、機関運転条件に基づいて前記切り換え弁及び流量調
整弁を制御する。かかる構成によると、補助空気の供給
制御が要求される運転条件においては、切り換え弁によ
り補助空気通路をスロットル弁下流側の吸気通路に接続
させる一方、添加気体の供給制御が要求される運転条件
（補助空気制御が要求される条件以外）においては、切
り換え弁により添加気体通路をスロットル弁下流側の吸
気通路に接続させることができ、補助空気又は添加気体
の供給流量は、共通の流量調整弁で調整されることにな
る。

【０００８】一般に切り換え弁に対して流量調整弁が高
価であるから、２つの流量調整弁を備える構成に比較し
て、切り換え弁と１つの流量調整弁とからなる請求項１
記載の発明にかかる構成は安価となり得る。請求項２記
載の発明では、前記添加気体が機関排気であり、前記添
加気体通路が排気通路から分岐延設される構成とした。

【０００９】かかる構成によると、補助空気量制御と排
気還流制御とを安価なシステムで実現できることにな
る。請求項３記載の発明では、前記添加気体が燃料タン
クで発生した燃料蒸気であり、前記添加気体通路が前記
燃料蒸気を捕集するキャニスタから延設される構成とし
た。

【００１０】かかる構成によると、補助空気量制御と蒸
発燃料処理制御とを安価なシステムで実現できることに
なる。請求項４記載の発明では、前記制御手段が、少な
くとも前記スロットル弁の全閉状態において、前記補助
空気通路をスロットル弁下流側の吸気通路に接続させる
べく前記切り換え弁を制御する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、スロットル弁の全閉
状態において、スロットル弁をバイパスして供給される
補助空気量を調整し、以て、アイドル回転速度を制御す
ることが可能となる。請求項５記載の発明では、前記制
御手段が、前記スロットル弁の全閉状態と共に、機関の
始動状態と機関温度が所定温度以下であるときとの少な
くとも一方で、前記補助空気通路をスロットル弁下流側
の吸気通路に接続させるべく前記切り換え弁を制御する
構成とした。

【００１２】かかる構成によると、アイドル回転速度制
御と共に、始動性を確保するための補助空気量制御又は
／及び暖機促進を図るための補助空気量制御を行わせる
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は第１の実施形態を示すシステム構成図であ
る。図２において、内燃機関１には、エアクリーナ２，
吸気ダクト３，吸気マニホールド４を介して空気が吸入
される。

【００１４】前記吸気ダクト３には、図示しないアクセ
ルペダルと連動するバタフライ式のスロットル弁５が介
装されており、該スロットル弁５によって機関の吸入空
気量が調整されるようになっている。また、前記吸気マ
ニホールド４の各ブランチ部には、各気筒別に電磁式の
燃料噴射弁６が設けられており、該燃料噴射弁６から噴
射供給される燃料量の電子制御によって所定空燃比の混
合気が形成される。シリンダ内に吸気弁７を介して吸引
された混合気は、点火栓８による火花点火によって着火
燃焼し、燃焼排気は排気弁９を介して排出され、排気マ
ニホールド10によって図示しない触媒，マフラーに導か
れる。

【００１５】ここで、スロットル弁５上流側の吸気ダク
ト３（吸気通路）から分岐延設され、スロットル弁５を
バイパスして空気を機関に供給するための補助空気通路
11と、排気マニホールド10から分岐延設され、添加気体
としての機関排気の一部をスロットル弁５下流に供給す
るための排気還流通路（添加気体通路）12とが設けられ
ている。前記補助空気通路11と排気還流通路12とはそれ
ぞれ３方弁13（切り換え弁）に接続され、前記３方弁13
によっていずれか一方の通路が選択的に開かれることに
より、補助空気と還流排気とのいずれか一方が、スロッ
トル弁５下流側の吸気コレクタ部に供給されるようにな
っている。

【００１６】前記３方弁13と吸気コレクタ部との間を連
通させる供給通路14の途中には、流量調整を行う流量調
整弁15が介装されており、補助空気又は還流排気の流量
を同じ流量調整弁15で調整できるようになっている。前
記３方弁13及び流量調整弁15は、いずれも電磁コイルに
よる磁気力によって弁体を進退させる電磁弁で構成でき
る。３方弁13は、電磁コイルに通電することでコイルス
プリングの閉弁付勢力に抗して弁体が変位するよう構成
され、例えば電磁コイルに対する非通電状態では前記補
助空気通路11を開、排気還流通路12を閉とし、電磁コイ
ルに対する通電状態では前記補助空気通路11を閉、排気
還流通路12を開とする。また、前記流量調整弁15は、電
磁コイルに対する通電をデューティ制御することで、コ
イルスプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体
を前記デューティ比に応じてリフトさせ、弁体と弁座と
の間隔（通路開口面積）を調整するものである。

【００１７】前記燃料噴射弁６，３方弁13及び流量調整
弁15を制御するコントロールユニット16は、マイクロコ
ンピュータを含んで構成され、熱線式エアフローメータ
17からの吸入空気量信号Ｑ，スロットルセンサ18からの
スロットル弁開度信号ＴＶＯ，クランク角センサ19から
のクランク角信号（機関回転信号）が入力される。前記
熱線式エアフローメータ17は、感温抵抗の吸入空気量に
よる抵抗変化に基づいて機関１の吸入空気量を質量流量
として直接的に検出するものである。

【００１８】前記スロットルセンサ18は、スロットル弁
５の開度ＴＶＯをポテンショメータによって検出するも
のである。前記クランク角センサ19は、例えばフライホ
イールのリングギヤを検知する電磁ピックアップを含ん
でなり、単位角度毎の検出パルスを出力する。ここで、
前記クランク角センサ19からの検出信号に基づいて機関
回転速度Ｎｅを算出可能である。

【００１９】前記コントロールユニット16による燃料噴
射制御は、以下のようにして行われる。前記熱線式エア
フローメータ17で検出された吸入空気量Ｑと、クランク
角センサ19からの検出信号から算出した機関回転速度Ｎ
ｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ：
Ｋは定数）を算出し、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温
度などの運転条件に応じた補正を施して最終的な燃料噴
射量Ｔｉを求める。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の駆動パルス信号を前記燃料噴射弁６に所
定タイミングで出力する。燃料噴射弁６には、図示しな
いプレッシャレギュレータで所定圧力に調整された燃料
が供給されるようになっており、前記駆動パルス信号の
パルス幅に比例する量の燃料を噴射供給する。

【００２０】一方、コントロールユニット16（制御手
段）によって前記３方弁13及び流量調整弁15の制御を介
して行われる補助空気量制御及び排気還流制御は、図３
及び図４のフローチャートに示すようにして行われる。
図３のフローチャートは、前記３方弁13による切り換え
制御を示すものであり、ステップ１（図中ではＳ１とし
てある。以下同様）では、スロットル弁５が全閉状態で
あるか否かを、スロットルセンサ18の検出結果に基づい
て判別する。

【００２１】そして、スロットル弁５が全閉でない場合
には、ステップ２へ進む。ステップ２では、図示しない
スタートスイッチがＯＮであるか否かを判別し、スター
トスイッチのＯＦＦ時には、ステップ３へ進む。ステッ
プ３では、冷却水温度Ｔｗが所定温度以下であるかを判
別し、所定温度以下でない場合には、ステップ４へ進
む。

【００２２】ステップ４では、排気還流の実行を示すフ
ラグFLGEGRに１をセットし、次のステップ５では、前記
３方弁13に通電することで、前記補助空気通路11を閉、
排気還流通路12を開とし、前記供給通路14を介して還流
排気が機関に供給されるようにする。一方、ステップ１
〜ステップ３において、スロットル弁５が全閉，スター
トスイッチがＯＮ，冷却水温度Ｔｗ（機関温度）が所定
温度以下のうちの１つでも条件が成立している場合に
は、ステップ６へ進んで前記フラグFLGEGRに１をゼロリ
セットし、次のステップ７では、前記３方弁13を非通電
状態とすることで、前記補助空気通路11を開、排気還流
通路12を閉とし、前記供給通路14を介して補助空気が機
関に供給されるようにする。

【００２３】即ち、機関のアイドル時、始動時，冷機時
には、排気還流を行わず、スロットル弁５をバイパスす
る補助空気量の制御を行わせるものである。これは、ア
イドル時には補助空気量の制御によって目標アイドル回
転速度に制御し、また、始動時には補助空気量の制御に
よって始動性の確保を図り、更に、冷機時には、補助空
気量の制御によって暖機促進を図るためである。

【００２４】尚、スロットル弁５の全閉状態は、スロッ
トル弁５が開状態から全閉に移行した減速時を含むもの
であり、スロットル弁５の全閉状態で補助空気量制御を
行わせることとすることで、減速時の負圧制御のための
補助空気量制御も行わせることができる。図４のフロー
チャートは、前記流量調整弁15の制御を示すものであ
り、ステップ11では、前記フラグFLGEGRを判別すること
で、３方弁13による切り換え状態、即ち、補助空気量制
御又は排気還流制御のいずれを行う状態であるかを判別
する。

【００２５】ステップ11で、前記フラグFLGEGRに１がセ
ットされていると判別された場合には、ステップ12へ進
み、流量調整弁15を制御することで排気還流量を調整す
る。具体的には、基本燃料噴射量Ｔｐで代表される機関
負荷と機関回転速度Ｎｅとに応じて要求排気還流率を求
め、該要求排気還流率を前記流量調整弁15へのデューテ
ィ信号に変換して行われる。

【００２６】一方、ステップ11で、前記フラグFLGEGRに
０がセットされていると判別された場合には、ステップ
13へ進み、流量調整弁15を制御することで補助空気量を
調整する。具体的には、実際のアイドル回転速度Ｎｅを
目標アイドル回転速度に一致させるためのフィードバッ
ク補正分、冷却水温度Ｔｗに応じて設定される暖機補正
分、減速補正分等によって前記前記流量調整弁15へのデ
ューティ信号を設定する一方、前記目標アイドル回転速
度を始動からの経過時間等によって設定する。

【００２７】上記構成によれば、補助空気量の流量調整
と、還流排気の流量調整とを共通の流量調整弁15で行わ
せることができ、一般的に高価となる流量調整弁15を補
助空気量調整用と還流排気調整用とで個別に備える必要
がないから、システムコストの低減を図ることが可能で
ある。図５は、第２の実施形態の第２例を示すシステム
構成図であり、図２と同一要素には同一符号を付して説
明を省略する。

【００２８】図５においては、３方弁13に対して補助空
気通路11とパージ通路20とが接続され、３方弁13によっ
て、補助空気通路11とパージ通路20とのいずれか一方が
開制御される構成となっている。前記パージ通路20（添
加気体通路）は、図示しない燃料タンク内の燃料蒸気を
吸着捕集するキャニスタ21から延設されるものであり、
パージ通路20が３方弁13によって開制御されることで、
キャニスタからの添加気体としてのパージエア（燃料蒸
気）を供給通路14を介して機関に供給することができ
る。

【００２９】かかるシステム構成において、前記３方弁
13及び流量調整弁15の制御は、図６及び図７のフローチ
ャートに示すようにして行われる。図６のフローチャー
トにおいて、スロットル弁５が全閉，スタートスイッチ
がＯＮ，冷却水温度Ｔｗ（機関温度）が所定温度以下の
いずれの条件も成立していない場合には（ステップ21〜
23）、ステップ24でフラグFLGPに１をセットした後、ス
テップ25へ進み、前記３方弁13に通電することで、前記
補助空気通路11を閉、パージ通路20を開とし、前記供給
通路14を介してパージエアが機関に供給されるようにす
る。

【００３０】一方、スロットル弁５が全閉，スタートス
イッチがＯＮ，冷却水温度Ｔｗ（機関温度）が所定温度
以下のうちのいずれか１つの条件でも成立している場合
には（ステップ21〜23）、ステップ26でフラグFLGPに０
をセットした後、ステップ27へ進み、前記３方弁13を非
通電状態とすることで、前記補助空気通路11を開、パー
ジ通路20を閉とし、前記供給通路14を介して補助空気が
機関に供給されるようにする。

【００３１】そして、図７のフローチャートに示す流量
調整弁15の制御においては、ステップ31で前記フラグFL
GPの判別を行い、フラグFLGPに１がセットされている場
合にはステップ32へ進んで、流量調整弁15によってパー
ジエア量の調整を行う。パージエア量の調整は、例えば
基本燃料噴射量Ｔｐで代表される機関負荷と機関回転速
度Ｎｅとに基づくパージ率に応じて流量調整弁15に出力
するデューティ信号を決定して行われる。

【００３２】一方、ステップ31で前記フラグFLGPに０が
セットされていると判別されたときには、ステップ33へ
進み、流量調整弁15によって補助空気量の調整を行う。
かかる構成においても、パージエア量の調整と補助空気
量の調整とを共通の流量調整弁15で行われることがで
き、システムのコスト低減が図られる。尚、ある程度の
パージエアの供給を常時行わせたい場合には、前記３方
弁13によるパージ通路20の閉状態で、所定の漏れ量が発
生するようにすれば良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる内燃機関の吸気制御装置によると、１つの流量調
整弁によって補助空気量の制御と添加気体量の制御とを
行わせることができるので、システムコストの低減を図
れるという効果がある。請求項２記載の発明によると、
補助空気量制御と、添加気体として還流排気量の制御と
を安価なシステムで行わせることができるという効果が
ある。

【００３４】請求項３記載の発明によると、補助空気量
制御と、添加気体としてパージエア量の制御とを安価な
システムで行わせることができるという効果がある。請
求項４記載の発明によると、スロットル弁の全閉状態に
おいて、スロットル弁をバイパスして供給される補助空
気量を調整することで、アイドル回転速度の制御が可能
になるという効果がある。

【００３５】請求項５記載の発明によると、アイドル回
転速度制御と共に、始動性を確保するための補助空気量
制御又は／及び暖機促進を図るための補助空気量制御を
行わせることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成ブロック図。

【図２】第１の実施形態におけるシステム構成図。

【図３】第１の実施形態における３方弁（切り換え弁）
の制御を示すフローチャート。

【図４】第１の実施形態における流量調整弁の制御を示
すフローチャート。

【図５】第２の実施形態におけるシステム構成図。

【図６】第２の実施形態における３方弁（切り換え弁）
の制御を示すフローチャート。

【図７】第２の実施形態における流量調整弁の制御を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ 吸気ダクト ４ 吸気マニーホルド ５ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 10 排気マニホールド 11 補助空気通路 12 排気還流通路 13 ３方弁（切り換え弁） 14 供給通路 15 流量調整弁 16 コントロールユニット 17 エアフローメータ 18 スロットルセンサ 19 クランク角センサ 20 パージ通路 21 キャニスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁上流側からの補助空気を導く
   補助空気通路と、機関吸入空気に対する添加気体を導く
   添加気体通路とのいずれか一方を選択的にスロットル弁
   下流側の吸気通路に接続させる切り換え弁と、 該切り換え弁の下流側に設けられて切り換え弁を介して
   スロットル弁下流側に供給される気体の流量を調整する
   流量調整弁と、 機関運転条件に基づいて前記切り換え弁及び流量調整弁
   を制御する制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸気制
   御装置。
2. 【請求項２】前記添加気体が機関排気であり、前記添加
   気体通路が排気通路から分岐延設されることを特徴とす
   る請求項１記載の内燃機関の吸気制御装置。
3. 【請求項３】前記添加気体が燃料タンクで発生した燃料
   蒸気であり、前記添加気体通路が前記燃料蒸気を捕集す
   るキャニスタから延設されることを特徴とする請求項１
   記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. 【請求項４】前記制御手段が、少なくとも前記スロット
   ル弁の全閉状態において、前記補助空気通路をスロット
   ル弁下流側の吸気通路に接続させるべく前記切り換え弁
   を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. 【請求項５】前記制御手段が、前記スロットル弁の全閉
   状態と共に、機関の始動状態と機関温度が所定温度以下
   であるときとの少なくとも一方で、前記補助空気通路を
   スロットル弁下流側の吸気通路に接続させるべく前記切
   り換え弁を制御することを特徴とする請求項４記載の内
   燃機関吸気制御装置。