JPS5877132A - デイ−ゼルエンジンの吸気絞り弁の電子的制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディーゼルエンジンの吸気絞シ弁の電子的制
御装置に関する。

−４に、ディーゼルエンジンにおいては線動。

騒音が大きいことが問題となっており、４１に低負荷時
およびアイドリング時において顕著である。

これは着火時の燃焼圧力上昇率がガソリン機関に比べか
なり大きいためである。

従来、前記の振動および騒音の対策として、吸気管に吸
気絞シ弁を設けることが知られている。　　　　　　　
、すなわち、吸気管−に設けた絞ｐ弁を、低負荷時およ
びアイドリング時に絞〕込むことにより吸入空気量を抑
制し、それＫよ〕燃焼圧力上昇率を抑え、騒音および振
動を低減するものである。ところが、この場合数）弁を
絞）過ぎると、着火が不完全となり未燃焼ガスの排出が
増加したシ、振動が逆に増加するという問題がある。

本発明の主な目的′は、前記の従来形における問題点Ｋ
かんがみ、吸気管に絞り弁を設けたディーゼルエンジン
において、振動の大きさを検出し予め設定した大きさに
振動のレベルを抑えるように絞〕弁の開度を制御すると
いう着１１１に基づき、振動および騒音の低減と未燃焼
ガスの排出の両立を得ることにある。

本発明においては、吸気管に鹸り弁を設けたディーぜル
エンジンにおいて、エンジンの負荷検出手段と、エンジ
ン本体またはエンジンマウンティングに設けられたエン
ジンの振動検出手段と、工ンジン振動の大きさに応じて
絞り弁の開閉を行う絞シ弁開閉手段とを備えたことを特
徴とする、ディーゼルエンジンの吸気絞シ弁の電子的制
御装置が提供される。

本発明の一実施例としての、ディーゼルエンジンの吸気
絞シ弁の電子的制御装置が、第１図、第２図、第３図お
よび第４図を用いて以下に説明される。第１図は、前記
の電子的制御装置が設けられたディーゼルエンジンの概
略的な構成図である。

第２図は、絞シ弁の開度と振動の大きさおよび白煙の排
出量との関係を示す特性図である。第３図は、前記の電
子的制御装置の詳細な回路図である。

第４図は、第３図の回路の動作特性を駅１明するための
図である。

第１図において、ディーゼル機関本体ｌは、ピストン２
．燃焼室３．排気パルプ４．吸気バルブ（図示せず）を
備えた吸気管５．排気管６．燃料、１１：・・・ 噴射−ンデフ、燃料噴射ノズル８．および、始動用グロ
ープラグ９等によシ構成されている。　更Ｋ。

機関本体１には、振動検出手段（振動センサー）１０が
設置されている。燃料噴射Ｉンデ７には燃料噴射量を制
御するコントロールレバー１１が付設される。吸気管５
の上流には、主吸気通路５１゜副吸気路５ｂが形成され
、主級気路５＆内には主吸気絞り弁１２＆が、副吸気路
５ｂ内には副吸気絞）弁１２ｂがそれぞれシャツ）１３
＆および１３ｂによシ自由に回転しうるように構成され
ている。

主吸気絞シ弁１２ｍのシャフト１３１は、コントロール
レバー１１とともにアクセルペダル１４にリンク１５，
１６．１７を介して連結されている。副吸気絞り弁１２
１のシャフト１３ｂｔ’ｊレバー１８を介してアクチェ
ータ１９のロッド２０に連結される。レノ＃−１８の先
端は口、ド２０Ｃ）先端に設けられた長穴２０ａ内を自
由に移動できるように形成されている。レバー１８とシ
ャフト１３ｂは一体的に形成され、ロッド２０のストロ
、１１゜ −りＫより副吸気絞シ弁１２ｂは開閉される。アクチェ
ータ１９は、コイル２１．鉄心２２．スプリング２３に
より構成され、口、ド２０はアクチェータ１９の中心部
を移動する。スプリング２３は鉄心２２とロッド２０の
間に介在している。主吸気絞）弁１２ａのシャツ号１３
＆にはレノ４−２４が一体的に形成され、レバー２４の
先端は、主吸気絞シ弁１２＆が全閉の時に電気信号を出
すためのりｔｙトスイッチ２５に接触するように構成さ
れる。リミットスイッチ２５からの電気信号は制御回路
２６に入力される。振動センサーｌＯからの電気信号も
また、制御回路２６に入力される。

制御回路２６からはアクチェータ１９を作動させる出力
信号が出力される。　　。

次に、第１図に示される電子的制御装置の動作を説明す
る。

エンジン暖機後のアイドリング時には、アクセルペダル
１４は通常の位置に戻されており、従って主吸気絞シ弁
１２１は全閉となりている。この時点で、副吸気絞）弁
１２ｂは、アクチェータ１９内のスイリング２３によシ
図右側に押されて全開となっている。主吸気絞り弁１２
ｍが全閉のときにリミットスイッチ２５からの電気信号
が制御回路２６に入力され、この電気信号によ多制御回
路２６は作動され、それによりアクチェータ１９は振動
センサー１０からの出力に基づき駆動され、剛吸気絞シ
弁１２ｂの開度を調節する。制御回路２６が作動されて
いない状態においては、副吸気絞り弁は全開している。

副吸気絞り弁１２ｂの開度とエンノン損動の大きさの関
係は、第２図に示されるように全開状態から閉じてい〈
Ｋ従い振動が減少していくが、ある開腹に達すると逆に
振動が増大しはじめる。また白煙（未燃焼ガス）の排出
量は、全開から閉じていってもある開度に達す′るまで
はほぼ一定であるが　それ以後急激に増加しはじめる。

従って白煙が増加しはじめる直前の副吸気絞抄弁１２ｂ
の開ｆ＃において振動の低減と白煙の増加防止を両立さ
せることができる。この場合の振動の大きさがムであら
れされるものとする。

制御回路２６においては、この振動の大きさＡと振動セ
ンサー１０によシ検出された振動の大きさとが常に比較
され、前記の２つの大きさが一致する壕で副吸気絞り弁
１２ｂを閉じるようにアクチェータ１９が駆動される。

すなわち、制御回路２６は振動の大きさの設定値ムを記
憶しており、振動センサー１０からの検出信号がこの設
ｉ値になる壕て副吸気絞り弁１２ｂを駆動させる。この
ようにして、第１図のディーぜルエンジンにおいては、
アイドリング時におけるエンジン振動が低減されるとと
もに白煙の排出量の増大が防止される。

なお、腑１図の実施例においては、振動センサー１０が
機関本体特にシリンダプロ、りに設置されたが、エンジ
ンマウンティンダまたはシリンダへ、ド勢に設置するこ
とも可能である。また、アクチェータ１９としてリニア
ソレノイドが使用されたが、ダイアフラム式アクチェー
タまたはノタルスモークが使用されることも可能である
。さらに１負荷検出手段としてりｊｙ）スイッチの代シ
にＩテンシ、メータを使用することも可能である。

！ｌｉ１図のディーゼルエンジンの低負荷時における動
作も前述したアイドリングの場合と同様である。

前記の動作を実現するための制、御回路２６の具体化例
が第３図に示される。制御回路２６０入力端子２６１は
、前記振動センサー１０の出力に接続され、入力端子２
６２はアイドルスイッチ２５に接続される。入力端子２
６１はまた、振動判別回路２７の増幅器２７１０入力に
接続される。入力端子２６２はまた、スイッチ回路３３
を介して抵抗３２の一端と駆動回路３４０入力に接続さ
れる。出力端子２６３は、前記アクチェータ１９のコイ
ル２１の一端に接続される。コイル２１の他端には電源
電圧ｖ謬が印加される。出力端子２６３はまた駆動回路
３４の出力に接続される。

振動判別回路２７１においては、増幅器２７１の出力は
整流回路２７２０入力に接続される。整流回路２７２の
出力は平均値回路２７３０入力にＩＩ続される。平均値
回路２７３の出力は差動増幅ａ２７４の非反転入力に接
続される。差動増幅器、２７４０反転入力には可変抵抗
器２７５の可変端子が接続される。可変抵抗器２７５の
固定端子の一端には一定電圧ｖｃが印加され、他端は接
地される。可変抵抗器２７５の可変端子には電圧Ｖ、が
　、設定される。差動増幅５２７４の出力は第１比較器
２７６および第２比較器２７８の非反転入力に接続され
る。第１比較器２７６の反転入力には可変抵抗器２７７
０可変端子が接続される。可変抵抗器２７７の固定端子
の一端には一定電圧Ｖｃが印加され、他端は接地される
。第１比較器２７６の反転入力には可変抵抗２７７によ
り一定電圧ノＶが設定される。第２比較器２７８の反転
入力には可変抵抗器２７９の可変端子が接続される。

可変抵抗２７９の固定端子の一端には一定電圧−Ｖｃが
印加され、他端は接地される。第２比較器２７８の反転
入力には負の一定電圧一ΔＶが設定される。館ｌ比較器
２７６の出力は、インバータ２８００Å力およびアップ
ダウンカウンタ３０のアップダウン入力に接続される。

インバータ２８０の出力はアンドｒ　−ト２８１の一方
の入力に接続される。第２比較器２７８の出力はアンド
ｒ−）２８１の他方の入力に接続される。

アンドダート２８１の出力はアンドｒ　−）　２９の一
方の入力ＫＭ続される。アンドｒ−）２９の他方の入力
には、クロ、り回路２８の出力が接続される。アンドｒ
−）２９の出力はアップダウンカウンタ３０のクロ、り
入力に接続される。ア。

デダウンカウンタ３０の出力は８端子を有し、各端子は
Ｄム変換器３１の８端子の入力にそれぞれ接続される。

Ｄム変換器３１の出力は抵抗３２の一端に接続される。

抵抗３２の他端は、スイッチ回路３３の出力および駆動
回路３４０入力抵抗３４１の一端Ｋｌｌ続される。

スイッチ回路３３においては、トランジスタ３３１のコ
レクタが出力として前述したように抵抗３２の他端Ｋ１
１続される。トランジスタ３３１０ペースには、ダイオ
ード３３２の正極、抵抗３３３の一端および抵抗３３４
の一端が接続される。ダイオ−１ｐ５３２の負極は本制
御回路２６の入力端子２６２Ｋ１１続される。抵抗３３
３の他端は接地される。抵抗３３４の他端には一定電圧
ｖｃが印加される。前記のトランジスタ３３１のエミ、
りは接地される。

次に駆動回路３４においては、入力抵抗３４１の他端は
、演算増幅器３４２の非反転入力に接続される。演算増
幅器３４２の出力はトランジスタ３４３０ペースに接続
される。トランジスタ３４３のエミ、りは、電流検出抵
抗３４４の＝端および抵抗３４５の一端に接続される。

電流検出抵抗３４４の他端は接地さ、れ、抵抗３４５の
他端は演算増幅器３４２０反転入力に接続される。前記
トランジスタ３４２のコレクタ祉本制御回路２６の出力
端子２６３に接続される・　トランジスタ３４２０ペー
スとコレクタの間にコンデンサ３４６が挿入されている
。

次に１制御回路２６の動作が１明される。

まず振動判別回路２７においては、増幅２７１が振動セ
ンサーｌＯの出力電圧を増幅した交流電圧を出力し、整
流回路２７２は、増幅器２７１からの交流電圧を整流し
て正のリップル電圧を出力する。平均値回路２７３は、
整流回路２７２からのり、ゾル信号を平滑化して平均値
電圧を出力する。平均値回路２７３における時定数は約
２秒である一ｉ差動増幅器２７４は、平均値回路２７３
からの出力電圧ＶＸと一定電圧Ｖ、との差を増幅した出
力電圧を出力する。第１の比較器２７６は、差動増幅器
２７４の出力信号（Ｖｘ　　Ｖｒ）と設定電圧ΔＶとを
比較し、（ｖｘｖｒ）≧ΔＶの場合には高レベル信号を
出力し、それ以外の場合には低レベル信号を出力する。

第２比較−２７８は、差動増幅器２７４の出力信号（Ｖ
ｘ−Ｖｒ）と設定電圧−ΔＶとを比較し、（Ｖｘ　−Ｖ
ｒ　）≧−ΔＶの場合には高レベル信号を出力し、それ
以外の場合には低レベル信号を出力する。

第１比較器２７６、ｊＸ２比較器２７８．イン・櫂−タ
２８０およびアンＰｒ−ト２８１は不感帯を設けるため
の回路を構成しており、第４図を用いてその特性が欽明
される。

ＣＶｘ　　Ｖｒ）≧ΔＶの領域は第４図のＣＩであられ
され、（Ｖｘ　−Ｖｒ　）≧−ΔＶの領域は第４図のＣ
２であられされる。Ｃ１の領域において第１比較器２７
６の出力は「１」であり％Ｃ２の領域において第２比較
器２７８の出力は「１」である。従って、第１比較器２
７６の出力をインバータ２８０において反転した信号と
第２比較器２７８の出力信号との論理積であるアンドｒ
−）２８１の出力信号は、Ｃ１とＣ２の差の部分である
領域Ｃにおいて「ｌ」となる。

第１比較器２７６の出力信号ａは、副吸気絞シ弁１２ｂ
の開度を開く方向に動作するか閉じる方向に動作するか
を決める信号である。また、アンドｒ−）２８１の出力
信号すは、開腹をそのｔまに保持すべきか歪かを決定す
る信号でｉる。

クロ、り回路２８は１２秒周期の蛤形波をアンドゲート
２９に供給する拳アンドｒ−）２９は、前記振動判別回
路２７の出力信号すが「１」の場合にクロック回路２８
のクロックツ母ルスをそのままアップダウンカウンタ３
０のクロ、り入力に接続し、信号すが「０」の場合にク
ロ、り入力を担止する。アップダウンカウンタ３０は、
前記振動判別−回路２７の出力信号ａがｒｌＪのときに
アップカウントし、「０」のときにダウンカウントする
ようにセットされる。従って、カウンタ３０は、振動判
別回路２７の出力信号すが「１」のとき出力信号ａの値
に応じてア、デマ九はダウンカウントを行ない、信号す
が「０」のときは信号島のいかんにかかわらず、前カウ
ント数を保持する。アップダウンカウンタ３０は、８ビ
ツトの２進コードを出力し、ＤＡ変換器３１に供給する
。ＤＡ変換器３１は１例えばＲ−２１ラダー型のもので
あり、アップダウンカウンタ３０からの２進コード量を
アナログ変換して、カウンタ３０のカウント数に比例し
た電圧を出力する。

ＤＡ変換器３１の出力は、抵抗３２を介して駆動回路３
５０入力Ｋ１１続される。アイドルスイッチ２５が閉じ
ている場合にはスイッチ回路３３の１はオフであシ、従
りてＤＡ皆 換器３１の出力電圧はそのまま駆−回路３４に印加され
る。また、アイドルスイッチ２５が開放している場合に
はトランジスタ３３１はオンしそれによりＤＡ変換器３
１の出力は阻止され駆動回路３４の入力電圧はほぼＯｖ
となる。仁のように本制御回路２６は、アイドルスイッ
チ２５が閉じている場合にのみ作動し、アイト０ルスイ
、チ２５が開いている場合には作動しない。

駆動回路３４は、入力電圧に比例した電流をアクチェー
タのコイル２１に流すように動作する。

演算増幅器３４１の非反転入力にはＤＡ変換器３１から
の出力電圧が印加され、反転入力には電流検出抵抗３４
４の電圧降下分が印加される。すなわち、反転入力には
トランジスタ３４２のコレクタ・エミッタ間を流れる電
流に比例した電圧が印加され、この電圧が非反転入力に
印加される電圧に等しくなるように制御される。従って
、トランジスタ３４３のコレクタ・エミ、り関および電
流検出抵抗３４４にはＤＡ変換器３１からの電圧に比例
した電流が流れる。この電流によシアクチエータのコイ
ル２１が駆動される。

前述した制御回路２６の作動を要約すると、エンジン振
動が設定された振動値よりも大きな場合には、一定周期
毎に副絞シ弁開度を一定開度区分だけ閉じていき、また
、エンジン振動が設定振動値に達しない場合には、一定
周期毎に副絞り弁開度を一定開度区分だけ開いていく、
このようｋして、エンジン振動を制御し、エンジン振動
と設定振動値の差が土ΔＶの間にあるＫは副絞シ弁の開
度は、そのｔまの状態に保持するように制御する。

第１図の装置においては、振動を直＃ＫＩ１１定するの
で応答性、簡易性に優れており、また、振動の設定値に
合わせるので、環境条件が変わった場合にも数多開度が
愛わるだけで補正の必要がなく制御性に優れている。

本発明によれば、吸気管に絞シ弁を設けたディーゼルエ
ンジンにおかて、振動および騒音の低減と未燃焼ガスの
排出の抑制とを両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例としてのディーゼルエンジ
ンの吸気絞り弁の電子的制御装置を備えたディーゼルエ
ンジンの概略的な構成を示す図、第２図は、第１図のデ
ィーゼルエンジンにおける副吸気数シ弁の開度と振動の
大きさおよび白煙の排出量の関係を示す特性図、 第３図は、第１図の装置における制御回路の構成を示す
回路図、 第４図は、纂３図の回路の動作特性を説明する特性図で
ある。 （符号の説明） １・・・ディーゼルエンジン本体、２・・・ピストン、
３・・・燃焼室、４・・・排気／ｌルプ、５・・・吸気
管、５ａ・・・主吸気通路、５ｂ・・・副吸気通路、６
・・・排気管、７・・・燃料噴射Ｉンデ、８・・・燃料
噴射ノズル、９・・・始動用グロープラグ、１０・・・
振動センサー、１１・・・コントロールレバー、１２ａ
・・・主吸気絞夛弁、１２ｂ・・・副吸気数シ弁、１３
ｍ、１３ｂ・・・シャフト、１４・・・アクセルペダル
、１５　、１６　、１７−０゜リンク、１８・・・レバ
ー、１９・・・アクチェータ、２０・・・ロッド、２１
・・・コイル、２２・・・鉄心、２３・・・スプリング
、２４・・・レバー、２５・・・す々、トスイッチ、２
６・・・制御回路、２６１．２６１！・・・入力端子、
２６３・・・出力端子、２７・・・振動判別回路、２７
・・・振動判別回路、２７１・・・増幅器、２７２・・
・整流回路、２７３・・・平均値回路、２７４・・・差
動増幅器、２７５，２７７．２７９・・・可変抵抗器、
２７６・・・第１比較器、２７８・・・第２比較器、２
８゜・・・インバータ、２８１・・・アン）’ｆ−）、
２８・・・クロ、り回路、２９・・・アンドｒ−）、３
０・−・ア、！ダウンカウンタ、３１・・・ＤＡ変換器
、３２・・・抵抗、３３・・・スイッチ回路、３３１・
・・トランジスタ、３３２・・・ダイオード、３３３，
３３４・・・抵抗、３４・・・駆動回路、３４１・・・
入力抵抗、３４２・・・演算増幅器、３４３・・・トラ
ンジスタ、３４４，３４５・・・抵抗、３４６・・・コ
ンデｙす。 特許出願人 株式会社日本自動本部品総合研究所 ％軒出願代理人 弁理士　　青　木　　　　朗 弁理士　　西　舘　和　之 弁理士　　山　口　　昭　之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気管に絞〕弁を設けたディーゼルエンジンにおいて、
   エンジンの負荷検出手段と、エンジン本体ｔたはエンジ
   ンマウンティングに設けられたエンジンの振動検出手段
   と、エンジン振動の大きさに応じて絞り弁の開閉を行う
   絞夛弁−閉手段とを備えたことを特徴とする、ディーゼ
   ルエンジンの吸気絞ル弁の電子的制御装置。