JPS61232323A - 内燃機関用ダイヤフラム機構駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関のダイヤフラム機構駆動装置に関す
る。

〔従来の技術〕

内燃機関の吸気管長を可変とするシステムとして、吸気
管長が３段で変化するように吸気制御弁を二つ設置し、
双方の吸気制御弁が閉とされる最長の吸気管長と、上流
側の吸気制御弁を開とし下流側の吸気制御弁を閉とする
中間の吸気管長と、双方の吸気制御弁が開とされる最短
の吸気管長とを切替え可能としたものが提案されている
。（例えば特開昭６０−１３９２０号参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 この従来の可変吸気管長システムでは、夫々の吸気制御
弁のためにダイヤフラム機構を設置し、夫々のダイヤフ
ラム機構を電磁弁である切替弁を介して負圧と大気圧と
の間で切替え、吸気制御井の所望位置を得ていた。しか
しながら、この場合、ダイヤフラム機構のダイヤフラム
室を別々に負圧と大気圧とで切替えているため負圧必要
量が２倍となり、負圧タンクの容量が大きくなり又は従
来型の負圧タンクを２個設置する必要があり、狭いエン
ジン室への搭載上の制約となり問題点となる。

この発明は負圧多ツクの容量を増すことなく、又は個数
を増加することなく２個のダイヤフラム機構を駆動する
ことができるダイヤフラム駆動装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、エンジンの運転条件因子を制御する
第１制御手段と第２制御手段を夫々第１ダイヤフラム機
構と第２ダイヤフラム機構に連結し、各ダイヤフラム機
構を第１切替弁と第２切替弁によって大気圧と吸気管負
圧との間で切替える内燃機関用ダイヤフラム駆動装置に
おいて、第１切替弁はその共通ポートが第１ダイヤフラ
ム機構に連通される第１位置とその共通ポートが負圧源
に連通される第２位置とで切替えられ、第２切替弁はそ
の共通ポートが第１切替弁の共通ポートと連通ずる第１
位置とその共通ポートが大気圧源に連通ずる第２位置と
で切替えられる内燃機関のダイヤフラム機構駆動装置が
提供される。

〔作　用〕

ダイヤフラム機構に負圧を導入する場合は第２切替弁を
第１位置にしながら第１切替弁を数回０Ｎ−ＯＦＦする
。一方、ダイヤフラム機構に大気圧を導入するときは第
１切替弁を第１位置にしながら第２切替弁を第１位置か
ら第２位置へ切り替える。この場合第１ダイヤフラム機
構が大気に開放される時間は瞬間的であるためダイヤフ
ラム機構が完全な大気圧にはならない。そのため、次に
負圧が導入されたときの設定負圧に達せしめるための負
圧容量を縮減することができる。

〔実施例〕

第１図において、１０は６気筒のエンジン本体であり、
各気筒は吸気管１２を介してサージタンク１４に接続さ
れる。サージタンク１４は第１集合管１６、第２集合管
１８に接続され、第１集合管１６及び第２集合管１８は
共通管２０に接続され、図示しないエアクリーナに至っ
ている。第１集合管１６及び第２集合管１８には吸気ス
ロットル弁２２及び２４が設けられ、共通の弁軸２６は
図示しないアクセルペダルに連結される。

サージタンク１４内に第１の吸気制御弁弁２５が第１番
目から第３番目までの気筒の吸気管１２と第４番目から
第６番目までの吸気管１２とを分離可能に配置される。

第１集合管１６と第２集合管１８とはスロットル弁２２
及び２４の上流で連通管２６によって相互に連通され、
同連通管２６内には第２の吸気制御弁２８が設置される
。第１の吸気制御弁２５はレバー３０及びロッド３２を
介して第１ダイヤフラム機構３４のダイヤフラム３４ａ
に連結される。ダイヤフラム機構３４はダイヤフラム３
４ａに加えてばね３４ｂ及び圧力室３４ｃを備える。一
方第２の吸気制御弁２８はレバー３６及びロッド３８を
介して第２ダイヤフラム機構４０のダイヤフラム４０ａ
に連結される。第２ダイヤフラム機構４０はダイヤフラ
ム４０ａに加え、ばね４０ｂ及び圧力室４０ｃを備える
。

電磁式の第１切替弁４２は３方弁であり共通ボーｌ−４
２ａと切替ポート４２ｂ及び４２Ｃを備え、切替ポート
４２ｂはパイプ４４を介して第１ダイヤフラム機構の圧
力室３４Ｃに連通される。切替ボート４２Ｃはパイプ４
６、負圧タンク４８、チェック弁５０及びパイプ５２を
介してサージタンク１４の負圧取出しポート５４に連通
される。電磁式の第２切替弁５６は共通ボー）５６ａと
切替ポート５６ｂ及び５６ｃを備え、共通ポート５６ａ
は第２ダイヤフラム機構４０の圧力室４Ｑｃに連通され
、切替ボート５６ｂは第１切替弁４２の共通ボー）４２
ａに連通され、切替ポート５６ｃは空気フィルタ５８に
連通される。

６０は制御回路であり、第１切替弁４２及び第２切替弁
５６を機関運転条件に応じて駆動することで適切な吸気
管長が得られるように吸気制御井２５及び２６を制御す
る。制御回路６０はマイクロコンピュータシステムとし
て構成され、マイクロプロセシングユニット（ＭＰＵ）
６０ａと、メモ’Ｊ６０ｂと、入力ポートロ０ｃと、出
力ポートロ０ｄとより成る。入力ポートロ０Ｃには運転
条件センサ、例えばエンジン回転数センサ６２及びスロ
ットルセンサ６３からの信号が入力される。−力出力ボ
ート６０ｄのポートａはワンショットマルチバイブレー
ク６０ｅを介して第１切替弁駆動用トランジスタ６４の
ベースに結線され、トランジスタ６４のコレクターエミ
ッタ回路に第１切替弁４２の駆動ソレノイドＬ４２が位
置している。出力ポートロ０ｄのボートｂはワンショッ
トマルチバイブレーク６０ｆを介して、一方ポートＣは
直接にＯＲゲート６０ｇの夫々の入力端子に接続される
。ＯＲゲート６０ｇは第２切替弁駆動用トランジスタ６
６のベースに結線され、トランジスタ６６のコレクター
エミッタ回路に第２切替弁５６の駆動ソレノイドＬ５６
が位置されている。

次に第２図によって第１吸気制御弁２５．第２吸気制御
井２８の切替の設定を説明する。スロットル弁２２の開
度θが大きい場合はエンジンの低回転域Ａ　（Ｎ＜Ｎ１
）では双方の吸気制御弁２５゜２８が閉とされる。この
場合ダイヤフラム、機構３４゜４０の圧力室３４ｃ、４
０ｃは負圧でありその負圧力によって第１図の閉位置に
保持される。制御弁２５゜２８が閉となる結果吸気管長
は第１集合管１６と第２集合管１８とが合流する部分ま
でとなり吸気管長最大となる。そのため第２図のグラフ
に示すように低回転域Ａでトルクビークを持たせること
ができる。

エンジンの中回転数域Ｂ　（Ｎ１＜Ｎ＜Ｎ２　）では第
１吸気制御弁２５は閉であるが第２吸気制御弁２８は開
とされる。このとき第１ダイヤフラム機構３４の圧力室
３４ｃは依然として負圧であり第１吸気制御弁２５は閉
であるが、第２ダイヤフラム機構４０の圧力室４０ｃに
大気圧が導入され、そのためダイヤフラム４０ａがばね
４０ｂによって上昇し第２吸気制御弁２８は想像線で示
すように連通管２６を開放する。このとき、吸気管長は
連通管２６のところまでに短縮され、中回転数域Ｂでト
ルクビークを持たせることができる。

エンジンの高回転数域Ｃ（Ｎ＞Ｎ２）では圧力室３４ｃ
、４０ｃに大気圧が導入され、双方のダイヤフラム機構
３４．４０の圧力室３４ｃ、４０ｃに負圧が導入され、
ダイヤフラム３４ａ、４０ａがばね３４　ｂ　、４０ｂ
に抗して変位し吸気制御弁２５．２８が想像線のように
開とされる。そのため、吸気管長は最短となり高回転数
域Ｃでトルクビークを持たせることができる。

またスロットル弁２２の開度θが小さい領域では、エン
ジンの回転数にかかわらず吸気制御弁２５゜２８は共に
開とされ、高回転域Ｃと同一となる。これは、トルクが
必要となるのはスロットル弁の開度が大きい領域のみで
あり、かつ部分負荷域でのボンピング損失を抑え燃料消
費率を向上するためである。

次に第３図のフローチャートによって第１図の装置の動
作を説明する。このルーチンは一定時間毎に実行される
。１００のステップではスロットルセンサ６３からの信
号Ｃζよってスロットル弁２２の開度が所定値ａより大
きいか否か判定される。

全負荷域ではＹｅｓとなり１０１に進み、回転数センサ
６２からの信号によって低回転数域（Ａ）か否か判定さ
れる。Ａ域と判定されれば１０１より１０２のステップ
に進み、フラグＦＢ、ＦＣがクリヤされる。１０４のス
テップではフラグＦＡが１か否か判定される。このフラ
グＦＡはエンジンがＡ域において運転されているとき１
とされ：それ以外の運転域のときＯとされる。ＦＡ＝０
のとき（Ｎｏ）はＡ城以外の運転域からＡ域への切り替
わり時点を示す。次に１０６のステップに進み、カウン
タｍを１とし、フラグＦＡを１とする。ここにカウンタ
ｍは切替時における第１切替弁の０Ｎ−ＯＦＦ回数の計
測を行なうものである。

Ａ域に入ってから２回目以降のルーチンでは１０４より
１０８に進み、カウンタｍがインクリメントされる。１
１０のステップではカウンタｍの値が所定値ｎに達して
いるか否か判定される。ｎ未満の場合（Ｎｏ）は１１０
より１１２に流れ、出力ポートロ０ｄのＣボートよりワ
ンショットマルチバイブレータ６０ｅにトリガ信号が印
加される。そのため、ワンショットマルチバイブレーク
６０ｅよりトランジスタ６４に所定の短い時間（第４図
（ロ）のτ）だけ立ち上がるパルス信号が出され、その
立ち上がり時間だけトランジスタ６４は駆動され、第１
切替弁４２のソレノイドはその期間だけ通電され、この
通電時は第１吸気制御弁４２は共通ポート４２ａが第２
切替ポート４２ｃに連通されるＯＮ位置をとり、その期
間τを経過すると通電は停止され、共通ボート４２ａは
第１切替ポート４２ｂと通ずるＯＦＦ位置をとる。また
１１４のステップでは出力ポートロ０ｄのＣポートより
Ｌｏｗレベル信号が出力され、第２切替弁５６は共通ボ
ート５６ａが第１切替ボー）５６ｂと連通ずるＯＦＦ位
置を維持する。

第１切替弁４２がｎ回の０Ｎ−ＯＦＦを繰り返すと、１
１０のステップでＹｅｓの判定になり１１２のステップ
はバイパスされる。以上のように、Ａ域への切替え時に
は、第２切替弁５６は０ＦＦ（５６ａと５６ｂとが連通
ずる）に維持された上で、第１切替弁４２は９回０Ｎ−
ＯＦＦを繰り返す（第４図参照）。このような、０Ｎ−
ＯＦＦの繰返しの過程で、サージタンク１４に連通され
るタンク４８からの負圧は第１ダイヤフラム機横３４の
圧力室３４Ｃと第２ダイヤフラム機構４０の圧力室４０
Ｃとに導入され、ｎの適正な選定によってその負圧はダ
イヤフラム３４ａ、４０ａをばね３４ｂ、４０ｂに抗し
て駆動するに十分となる。その結果、第１吸気制御弁２
５及び第２吸気制御弁２８は閉となり、その結果第２図
で説明したように吸気管長が低回転数に適した最大長と
なる。

スロットル弁２２の開度が大きい全負荷状態においてエ
ンジン回転数がＮ１を超えると中回転域（Ｂ域）となり
、このときは１０１のステップから１１６を介し・て１
１８に進み、フラグＦＡ、ＦＣがクリヤされる。１２０
のステップではフラグＦＢが１か否か判定される。この
フラグＦＢはＢ域で運転されているときに１とされ、そ
れ以外の運転域では０とされる。従って、Ｂ域への切り
替わりでは１２０より１２２に流れ、カウンタｍが１と
され、フラグＦＢが１とされる。２回目以降ではＦＢ＝
１であることから１２０より１２４に流れｍはインクリ
メントされる。１２６のステップではカウンタｍの値が
所定値ｎ“に達しているか否か判定される。

ｎｌに達していないときは１２８に進みステップ１１２
と同様に出力ポートロ０ｄのＣボートよりワンショット
マルチバイブレーク６Ｑｅにトリガ信号が出され、所定
短時間τだけ第１切替弁４２がＯＮされる。１３０では
出カポ−１−６０ｄのＣポートにＨ１ｇｈ信号が印加さ
れ、そのためＯＲゲート６０ｇはＨ’＊ｇｈとなり、ト
ランジスタ６６はＯＮとなり、第２切替弁５６の駆動ソ
レノイドＬ５６は励磁され、同切替弁５６はＯＮとなり
圧力室４０Ｃはエアクリーナ５８に連通される。

カウンタｍがｎｌを計測すると１２６より１２８をバイ
パスされる。従って、第１切替弁４２の繰返し的な０Ｎ
−ＯＦＦはｎ１回実行され、その後は共通ボート４２ａ
が第１切替ポート４２ｂに連通されるＯＦＦ位置に維持
される。

以上より、第２切替弁５６はその共通ボート５６ａが切
替えポート５６Ｃに連通されたＯＦＦ位置に保持される
。従って、第１切替弁５６の０Ｎ−ＯＦＦの繰返しによ
ってそのｎ　＋を適切に選定することで第１ダイヤフラ
ム機構３４の圧力室３４ｂの圧力は第１吸気制御弁２５
は閉とするのに十分となる。一方、第２切替弁５６はＯ
Ｎに保持されることから、空気フィルタ５８からの大気
圧が第２ダイヤフラム機構４０の圧力室４０Ｃに印加さ
れ、ばね４０ｂによってダイヤフラム４０ａは上方に押
され、第２吸気制御弁２８は想像線のように開となる。

そのため、中回転数に適した中間の吸気管長が実現され
る。

スロットル弁２２の開度が大きい全負荷状態においてエ
ンジン回転数がＮ２を超えたＣ域に入ると、１１６より
１３２のステップに流れ、フラグＦＡ。

ＦＢがクリヤされる。１３４ではＣ域においてセットさ
れるフラグＦＣが１か否か判定される。Ｃ域に切り替わ
った時点ではＦＣ＝Ｏであるから１３４より１３６に進
み、フラグＦＣがセットされ、１３８では出力ポートロ
０ｄのｂボートよりワンショットマルチバイブレータ６
０ｆにトリガ信号が印加される。そのため、トランジス
タ６６はその信号の立ち上がっている時間だけＯＮとな
りその間第２切替弁５６がＯＮとなる。１４０のステッ
プでは第１切替弁がＯＦＦとされる。

以上の、１３２のステップ以降の作動はスロットル弁２
２の開度θが所定値ａより小さい部分負荷運転時におい
ても同じである。即ち、１００から１３２へのプログラ
ムのフローが生じ、もし部分負荷状態への切り替わり時
にはフラグＦＣがセットされていないため１３４から１
３６へのフローとなり、第２切替弁５６は一回だけＯＮ
かはＯＦＦへの切り替わりを実行し、−力筒１切替弁４
２はＯＦＦを維持する。

このＣ域では第１切替弁４２はボート４２ａとボー）４
２ｂとが連通ずるＯＦＦ状態に維持され、第２切替弁は
ボート５６ａと５６ｃが連通するＯＮ状態からボー１−
５６３と５６ｂとが連通ずるＯＦＦ状態に直ぐに切替え
られる。そして、第２切替弁５６が以前ＯＮのとき圧力
室４０ｃに導入された大気圧が第２切替弁５６のＯＦＦ
後にＯＦＦ位置にある第１切替弁４２のボート４２ａ、
４２ｂを介して第１ダイヤフラム機構３４の圧力室３４
Ｃに導入される。

この場合、第２切替弁５６は瞬間的にＯＮされるだけで
あることからダイヤフラム機構の圧力室３４ｃ、４０ｃ
内の圧力は完全には大気圧ではなく幾分負圧が残ってい
る。しかしながら、その負圧の程度はばね３４ｂ、４０
ｂの設定圧より小さい。そのため、第１ダイヤフラム機
構４及び第２ダイヤフラム機構３４はそのダイヤフラム
３４ａ、４０ａがばね３４ｂ、４０ｂによって上方に押
され、第１吸気制御弁２５及び第２吸気制御井２８はと
もに開となり、吸気管長が最短となり高回転数域に適合
され、またトルクの要らない部分負荷時のポンピング損
失を抑え、燃料消費率が向上される。

このＣ運転域からＡ又はＢ運転域に移行するとき第１ダ
イヤフラム機構３４または第２ダイヤフラム機構４０の
圧力室３４ｃ、４０ｂに負圧が導入され、それがばね３
４ｂ、４０ｂに打ち勝ったときダイヤフラム３４ａ、４
０ａは下降し第１吸気制御弁２５゜第２吸気制御弁２８
の閉弁が実行される。この場合、Ｃ運転域において圧力
室３４ｃ、４０ｃが完全には大気圧でなく幾分負圧であ
るため、ダイヤフラム機構３４．４０の駆動に必要な負
圧量が少なくてすむ。そのため、負圧タンク４８の容積
を小さくすることができる。または、２個設置すること
なく１個設置することで足りる。

以下の表は以上説明した吸気制御弁の作動を表によって
まとめたものである。

全負荷時 部分負荷時 尚、切替弁４２．５６はＯＮのとき励磁、ＯＦＦのとき
消磁となっているが、これは限定する意味でなく、反対
でもよいことは当然である。

〔発明の効果〕

この発明では吸気制御弁等のエンジン運転条件因子制御
手段を二つ具備し、夫々の制御手段を二つのダイヤフラ
ム機構で駆動するものにおいて、ダイヤフラム機構に大
気圧を導入して制御手段を動作させる際に、ダイヤフラ
ム機構内の大気圧を完全な大気圧以下の圧力に保持する
ことにより、次にダイヤフラム機構に負圧を導入し制御
手段を駆動するときにおける負圧の負担を少なくできる
。

そのため、負圧タンク４８の容積を縮小することが可能
になり、エンジン室の狭い空間への搭載上の制約を小さ
くすることができる。

尚、実施例の説明は二つの吸気制御弁を備え、吸気制御
弁をエンジン運転条件に応じて選択的に駆動するダイヤ
フラム機構にこの発明を応用した場合についてされてい
るが、この発明はそれ以外でも、二つのエンジン運転状
態制御手段を有し、これらを夫々の・ダイヤフラム機構
によって駆動する場合には等しく応用することができ、
上述の作用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体構成図。 第２図はこの発明により吸気管長をどのように選択制御
するかを説明する図。 第３図はこの発明の装置の動作を説明するフローチャー
ト図。 第４図はこの発明の装置の作動タイミング図。 ２５・・・第１吸気制御弁 ２８・・・第２吸気制御弁 ３４・・・第１ダイヤフラム機構 ４０・・・第２ダイヤフラム機構 ４２・・・第１切替弁 ４８・・・負圧タンク ５６・・・第２切替弁 ６０・・・制御回路 第２図 回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの運転条件因子を制御する第１制御手段と第２
   制御手段を夫々第１ダイヤフラム機構と第２ダイヤフラ
   ム機構に連結し、各ダイヤフラム機構を第１切替弁と第
   ２切替弁によって大気圧と吸気管負圧との間で切替える
   内燃機関用ダイヤフラム駆動装置において、第１切替弁
   はその共通ポートが第１ダイヤフラム機構に連通される
   第１位置とその共通ポートが負圧源に連通される第２位
   置とで切替えられ、第２切替弁はその共通ポートが第１
   切替弁の共通ポートと連通する第１位置とその共通ポー
   トが大気圧源に連通する第２位置とで切替えられる内燃
   機関のダイヤフラム機構駆動装置。