JPS589263B2 - 電子制御燃料噴射装置付機関の吸気路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機関の運転パラメータにより燃料噴射量を制御
する電子制御燃料噴射装置付機関における吸気路装置の
改良に関する。

一般に、電子制御燃料噴射装置を備えた機関では、吸入
空気通路に１枚の大径な絞弁を設け、絞弁全開附近での
出力向上とその構造の簡素化をはかつている。

このため、低、中速走行域で、絞弁に連動するアクセル
ペダルの微調節が困難であるから、加速のときに絞弁を
必要以上に開き過ぎ、逆に減速のときに余分に閉じがち
となる。

つまり、絞弁が大径のため絞弁開度に対する吸気量変化
が大きく、したがって僅かな絞弁開度の変化でも吸気量
を検出するエアフローセンサの出力にもとづき、吸気量
と共に燃料噴射量が大幅に変化し、それに伴い大きな出
力変化を生じて運転性が悪化する原因となっていた。

また、排気中のＮＯｘを低減するため、絞弁近傍の発生
負圧にもとづいて排気還流制御弁の開度を制御する場合
、この負圧堆出口に対する絞弁先端部の圧力変位に比べ
、吸気量の変動が大きいので、排気還流率が変化して運
転性を一層悪化させ、燃費性能や排気組成のバラツキが
大きかった。

他方、これらを逆にみれば、吸気量変化に対する絞弁開
度の変化が極めて小さいから、燃料噴射量を制御するパ
ラメータの１つとして、アイドル開度や全負荷開度など
を検出するため絞弁軸に係合する絞弁スイッチは、これ
らを検出するのに高精度を要求されると共に、絞弁スイ
ッチの取付け、保守などが厳しく管理される必要があり
、コストアップ、組立作業能率の低下などを招来してい
た。

本発明はかかる問題を解決するために提案されたもので
、吸気量の制御を並列に設けた一次絞弁と二次絞弁とに
よって行うようになし、市街地走行時のように軽負荷時
は一次絞弁を開動し、絞弁変化に対する吸気量変化（出
力変化）を可及的に小さく抑えて、運転性、排気性能、
燃費のバラツキ改善をはかり、郊外走行時のように中高
負荷時は一次、二次絞弁を共に開き、吸入抵抗の増加を
防いで出力の上昇をはかることを目的とする。

また、一次絞弁を二次絞弁に比較して小径に形成し、一
次絞弁に絞弁スイッチを連動させることにより、絞弁ス
イッチの検出精度を結果的に向上させ、あるいは、この
一次絞弁側に排気還流制御用の負圧信号取出口を設ける
ことにより、排気還流率の制御精度の改善も併せてはか
ることを目的とする。

以下実施例をあげて本発明を説明する。

第１図において、１は機関本体、２は燃焼室、３はピス
トン、４はシリンダブロック、５はシリンダヘッド、６
はロツカカバーを示す。

そして、前記燃焼室２に吸気弁８を介して連通する吸気
通路７には、一次絞弁９と二次絞弁１０を並列的に有す
るスロットルチャンバ１１が設けられ、さらにその上流
に位置して空気流量検出器としてフローセンサ１２Ａを
有するエアフローメータ１２、及びエアクリーナ１３が
備えられている。

また、１４はエアレギュレータで、低温時の始動にあた
り一定の時間だけ絞弁９，１０をバイパスする通路１５
Ａと１５Ｂを連通して、所定の吸気流量を確保する。

１６はブローバイガス通路で、絞弁９，１０の上流の空
気をポート１６Ａからロツカカバ−６内に送り込み、さ
らに図示しないチェック弁を介してブローバイガスを吸
気通路７に還流し浄化する。

１７は排気還流制御弁で、排気通路１８からの排気を通
路ｌ９Ａ，１９Ｂを介して吸気通路７のスロットルチャ
ンバ１１の下流に還流し、ＮＯｘの発生を低減させる。

上記制御弁１７の作動を制御する負圧は、スロットルチ
ャンバ１１の一次絞弁９の近傍（該絞弁９の開動に伴っ
て上流から下流になる位置）に開口させた負圧取出孔２
０から導出され、ダイヤフラム装置１７Ａに導かれる。

２１は一次絞弁９に係合させた絞弁スイッチで、アイド
ル開度（例えば全閉より約４゜）及び高負荷開度（例え
ば４０゜〜５５゜から全開まで）を検出する。

２２は燃料噴射量を制御するためのコントロールユニッ
トとしての電気制御回路で、点火コイル２３からの機関
回転数と、フローセンサ１２Ａからの吸気量と、絞弁ス
イッチ２１の絞弁開度とをパラメータとして、噴射ノズ
ル２４の開閉を制御する。

なお、２５は点火プラグ、２６は点火スイッチ、２７は
バツテリである。

次に、第２図に示すように、一次、二次絞弁９，１０は
互の弁軸に固着したレバー３１と３２がリンク３０を介
して連結され、しかも一次絞弁９が所定開度（４０゜〜
５０゜）に達したときに二次絞弁１０が開き始めるよう
に、レバー３１に穿った長円弧溝３１Ａ内にリンク３０
の一端が一定ストローク摺動自在に係合している。

３２Ｂはレバー３１の初期位置を微調整するためのアイ
ドルアジャストスクリューである。

レバー３１と３２にはそれぞれ一次、二次絞弁９，１０
を閉弁方向に附勢するバネ３３と３４を連結する。

なおバネ３３の一端はブラケット３８に連結している。

一次絞弁９のレバー３１には、図示しないアクセルペダ
ルに連系し、絞弁開閉操作するためのピン３６が植設さ
れる。

第３図、第５図にも明らかなように、スロットルチャン
バ１１のホーン部３５の下部には仕切壁３７によって一
次絞弁９のボア１１Ｃと、二次絞弁１０のボアＩＩＢと
が区画され、吸入抵抗を減じて高出力を確保するため、
二次側のボアＩＩＢはホーン部３５のボア１１Ａの平面
投影面積内に配置され、また仕切壁３７の先端３７Ａも
ホーン部３５に達しないようになっていて、吸入抵抗の
減少と鋳造中子の形状の簡略化をはかる。

そして一次側と二次側のボア１１Ｃと１１Ｂの開口面積
比は１．４〜３．５程度に設定し、好ましくは１，６〜
３．２の範囲にする。

従来気化器においては一次、二次通路のベンチュリ部で
燃料の吸い出しを行う関係上、ボア径よりもベンチュリ
部が最狭径となり絞弁はそれ程重要ではなく、かつ適正
な吸い出し圧力が作用するように、高出力時の吸気量に
対応させてもそれほど大径とできず、ボア比は一次側と
二次側とで１．１〜１．３程度である。

しかし本発明では、一次絞弁９の開度に対する吸気量の
変化割合を極力小さく抑えるため、ボア１１Ｃの直径は
、二次絞弁１０側のボア１１Ｂの直径よりも著しく小さ
くなるように設定し、全開出力時の吸気量は勿論一次側
ボア１１Ｃも含むが、主として二次側ボアＩＩＢで確保
できる程度にする。

前記絞弁スイッチ２１は第４図に示すように、スロット
ルチャンバ１１の外壁にブラケツト３８Ａがボルト３９
により固定され、一次絞弁９の開度を検出するものであ
るが、第６図に示すように、絞弁軸９Ａに係合させたカ
ム２１Ａに、所定角度でアイドル接点２１Ｂ、高負荷接
点２１Ｃを閉じるようにカム溝２１Ｄが形成してあり、
このカム溝２１Ｄ内を案内されて共通接点２１Ｅが摺動
し、上記接点２１Ｂまたは２１Ｃと選択的に接触する。

次に第２図において、図中４０は機関アイドリング時に
カークーラ（図示せず）などの補機類の負荷が作用した
ときに、二次絞弁１０を約２゜開くための制御装置で、
作動検出スイッチによって開閉する電磁弁を介し、ダイ
ヤフラム４３で画成した負圧作動室４１に、例えば機関
吸入負圧を導くようになっている。

負圧の作用によりダイヤフラム４３はバネ４４に抗して
図中上方に移動し、ロツド４２により二次絞弁１０の弁
軸１０Ａに遊嵌したレバー４５を、図中時計方向に回動
して、二次絞弁１０を約２゜開弁する。

なお、二次絞弁１０が一次絞弁９と連動して開動すると
きは、レバー４５がフリーとなってこの開動を妨げない
。

次に作用について説明する。

吸入空気はエアクリーナ１３、エアフロメータ１２、ス
ロットルチャンバ１１、吸気通路７を経て機関本体１内
に供給される。

このとき燃料は、フローセンサ１２Ａ、絞弁スイッチ２
１、点火コイル２３からの運転パラメータ、つまり吸入
空気流量、機関負荷（軽負荷または全負荷）及び機関回
転数の各信号が入力する制御回路２２の働きで、燃料噴
射ノズル２４から機関回転に対応して所定量だけ噴射供
給される。

この混合気は吸気弁８を介して燃焼室２内に吸入され、
圧縮行程終了附近で点火プラグ２５で点火され、ピスト
ン３を下降させる一方、排気行程で燃焼ガスは排気通路
１８に排出される。

スロットルチャンバ１１の一次絞弁９は図示しないアク
セルペダルの操作量に応じて回動する。

一次絞弁９に対して二次絞弁１０は、レバー３１と３２
とが一定の遊びをもつリンク３０で連結しているため、
一次絞弁９の開度が所定値以上に達しないと二次絞弁１
０は開き出さない。

つまり、無負荷、軽負荷時のみ一次絞弁９が開動し、一
次絞弁９の開度が４０゜〜５０゜以上になると二次絞弁
１０が開いて、中高負荷時は両絞弁９，１０で吸気量を
制御する。

したがって絞弁開度に対する吸気量の変化は、第７図に
示すようになり、軽負荷時では従来の単独の絞弁に比べ
て、変化量を１／２〜１／３に減少させることができ、
この結果、アクセルペダルの多少の操作過多があっても
、機関の出力変化は円滑に行われ、運転性あるいは排気
性能にバラツキか生じることがない。

吸気量の少ない一次絞弁側ボア１１Ｃをホーン部３５の
投影面積外に突出し、かつ二次絞弁側ボア１１Ｂをホー
ン部３５の投影面積内に配置したので、高負荷の吸入抵
抗を増大させることなくホーン部３５の内径を小さくで
きる。

なお、絞弁開度が所定値以上となって二次絞弁１０の開
き出した後は、吸入空気量の増加率は高くなるが、かか
るときは郊外走行、高負荷時など出力向上が望まれると
きであるから、一次、二次絞升９，１０による吸入抵抗
を減らして所定の出力を確保することが優先され、また
かかる状態では微妙なアクセル操作が不要となるから、
運転性がとくに悪化することもない。

前記絞弁スイッチ２１は第６図に示すように、一次絞弁
９の弁軸９Ａに係合し、アイドリング開度（約４゜）及
び高負荷開度（約４０〜５５゜）の両者を検出する。

一次絞弁９の開度が約４゜以下のときは、カム溝２ １
Ｄに案内された接点２１Ｅがアイドル接点２１Ｂと接
触し、アイドル開度を検出し、このとき機関回転数が高
ければ（例えば１ ６ ０ ０ ｒ．ｐ．ｍ以上のとき
）減速状態を意味するから、制御回路２２は噴射ノズル
２４に燃料遮断の信号を送る。

そのため減速時の燃料消費及び有害成分の排出を改善で
きる。

また、機関回転数が１ ６ ０ ０ ｒ．ｐ．ｍ以下で
アイドル接点２１Ｂが閉じると、制御回路２２はアイド
ル回転持続のためにアイドル燃料増量の信号を噴射ノズ
ル２４に発する。

一方、高出力運転のため高負荷接点２１Ｃが閉じると、
フローセンサ１２Ａと機関回転数を検出する点火コイル
２３からの信号にもとづき、制御回路２２は燃料増量信
号を噴射ノズル２４に送る。

しかして本発明では一次絞弁９の開度に対する吸気量の
変化割合が小さいため、絞弁スイッチ２１の検出精度が
極めて良好となり、換言すれば絞弁スイッチ２１の製作
精度が低くても検出値の精度誤差を小さくでき、これに
もとづいて作動する制御回路２２の誤差が減少し燃費や
運転性あるいはこれらのバラツキを改善できる。

次に、排気還流制御弁１７の開度を増減し排気還流量を
制御するために、ダイヤフラム装置１７Ａに供給される
作動負圧の取出孔２０を一次絞弁９の近傍に開口させた
ので、この発生負圧特性も、一次絞弁９で制御される吸
気量の変化割合が緩やかであるため、多少絞弁９の開度
が変動しても排気還流率に大幅な変化をきたすようには
ならず、したがって運転性の悪化やＮＯｘ発生量の変動
を極力防止できる。

また、一次、二次絞弁９，１０の下流に還流排気を流入
させるので、排気中のカーボン等により生じる上記負圧
取出孔２０の目詰り、使用頻度の少ない二次絞弁１０の
固着等が防止でき、作動の信頼性が高まる。

アイドリング時にカークーラなどを駆動するとその分だ
け出力が低下し、アイドル回転の安定性が悪くなる。

これを補うために、カークーラの作動時にこれを検出し
、制御装置４０に吸入負圧が導かれてダイヤフラム４３
を作動し、二次絞弁１０を約２゜開いて吸気量を増大し
、カークーラの駆動に費される出力分を補充する。

この場合、二次絞弁１０を開くようにしたので、一次絞
弁９はアイドル開度に保つことができ、負圧取出孔２０
や絞弁スイッチ２１に対して所定のアイドル状態を附与
でき、過剰還流を防止すると共にアイドル燃料の供給な
どが確保される。

なお、ブローバイガス通路１６のポート１６Ａを二次絞
弁１０の上流に設けたので、高出力運転時にクランクケ
ース内の圧力が上昇し、ブローバイガスがロツカカバー
から、この通路１６側に逆流しても、吸気量の多い二次
絞弁１０側に流入するので、一次絞弁９の近傍に設けた
負圧堆出孔２０の目詰りを未然に防止できる。

前記スロットルチャンバ１１のホーン部３５と、一次、
二次絞弁９，１０の回動するボア１１Ｂ，１１Ｃを、ア
ルミ合金、亜鉛合金等の軽量金属で一体鋳造するので、
耐久性、軽量化、生産性が良好となり生産コストも低減
できる。

なお、従来の気化器のようにホーン部と絞弁ボア部とを
別体で作り、これらをガスケットを介して互に螺着する
場合に、結合ネジの緩みやガスケット部のシール性不良
により生じる外気の吸入は、このように一体構造化する
ことにより完全に防止でき、一次、二次絞弁９，１０に
よる計量精度の向上と相まって一層安定した機関性能が
確保できる。

以上のように本発明によれば、一次、二次絞弁を並設連
動させたので、とくに軽負荷域、中負荷域で絞弁開度の
多少の変動があっても吸入空気量の大幅な変化がなく、
したがって使用頻度の高い領域で安定した運転性、排気
性能が確保できる。

また、機関の状態を検出してコントロールユニットに入
力する絞弁スイッチを一次絞弁側に取付けるので検出精
度の改善がはかれ空燃比の制御が良好になる。

一次絞弁側ボアをホーン部の投影面積外に突出させ、か
つ二次絞弁側ボアをホーン部の投影面積内に配置したの
で、高負荷時の吸入抵抗を増大させることなくホーン部
の内径を小さくでき、小型軽量化がはかれる一方、ブロ
ーバイガス通路の開口端を一次、二次ボア間の仕切壁上
流の二次側ホーン部に設け、かつ排気還流制御用の負圧
取出孔をこれとは反対壁の一次絞弁近傍に開口させたの
で、高負荷運転時のブローバイガス逆流時に一次絞弁側
にブローバイガスが流入するのを防止しで負圧取出孔が
ブローバイガスにより目詰りを起こすのを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断面図、第２図はスロットルチャンバ
の正面図、第３図は同縦断面図、第４図は同背面図、第
５図は同平面図、第６図は絞弁スイッチの断面図、第７
図は本発明の絞弁開度と吸気量との関係をあらわす特性
線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の運転パラメータにより、燃料噴射ノズルの開
   閉を制御するコントロールユニットを備えた電子制御燃
   料噴射装置付機関において、吸気通路のスロットルチャ
   ンバのホーン部下流に、一次絞弁と二次絞弁を並列に設
   け、一次絞弁のボア面積よりも二次絞弁のボア面積を大
   きく設定し、一次絞弁側のボアを該ホーン部投影面積よ
   り外方に突出し、二次絞弁側のボアを該ホーン部投影面
   積の内方に配置し、両ボア間の仕切壁を該ホーン部へ延
   出することなく該仕切壁上流の二次側ホーン部の壁面に
   ブローバイガス通路を開口させる一方一次絞弁の上流近
   傍でかつ上記ブローバイガス通路の開口する壁面と反対
   側の壁面に把気還流制御弁の作動負圧を取出す負圧取出
   孔を開口させ、かつ一次絞弁の所定開度以上で二次絞弁
   を開動すべくリンクを介して連動構成すると共に、一次
   絞弁側に該絞弁開度を検出する絞弁スイッチを係合し、
   一次絞弁開度信号を前記コントロールユニットに入力さ
   せるようにした電子制候燃料噴射装置付機関の吸気路装
   置。