JPS61272430A - 内燃エンジンの減速時の吸入空気量制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの減速時の吸入空気量制御方法に
関し、特にスロットル弁が全閉状態にあり、且つ、エン
ジン回転数がアイドル回転数より高い所定回転数以上で
ある減速時の吸入空気量制御方法に関する。

（従来技術及びその問題点） 内燃エンジンのスロットル弁全閉減速時にピストンのポ
ンピング効果により気筒内の圧力が低下して所謂オイル
上がり現象が生じ、オイル消費量に悪影響を与えること
は知られている。特に、エンジンの動力特性や熱効率の
改善のために、ピストンリングの構造の改良や数の削減
により、ピストンの摺動抵抗の減少や軽量化を図った場
合、斯かるピストンリングの構造の改良、数の削減は、
オイル上がりを助長し、オイル消費量を一層悪化させる
。

（発明の目的） 本発明は斯かる問題点を解決する為になされたもので、
エンジンの減速時のオイル上がりを防止して、オイル消
費量の改善を図った内燃エンジンの減速時の吸入空気量
制御方法を提供する事を目的とする。

（発明の構成） 斯かる目的を達成するために、本発明に依れば、吸気通
路途中に配置されたスロットル弁をバイパスする空気通
路に配設され、該空気通路を介してエンジンに供給され
る補助空気量を制御する制御弁と、気筒とを備える内燃
エンジンの吸入空気量制御方法において、前記スロット
ル弁の弁開度とエンジン回転数を夫々検出し、前記スロ
ットル弁が実質的に全閉開度位置にあり、且つ、エンジ
ン回転数がアイドル回転数より高い所定回転数以上のと
き、エンジン回転数の低下に応じて前記制御弁の開口面
積が減少するように該制御弁を制御することを特徴とす
る内燃エンジンの吸入空気量制御方法が提供される。

（発明の実施例） 以下本発明の吸入空気量制御方法を添付図面を参照して
詳細に説明する。

第１図は本発明の方法が実施される内燃エンジンの補助
空気量制御装置の全体構成図であり、符号１は例えば４
気筒の内燃エンジンを示し、エンジン１には開口端にエ
アクリーナ２を取り付けた吸気通路３と排気通路４が接
続されている。吸気通路３の途中にはスロットル弁５が
配置され、このスロットル弁５の下流の吸気通路３に開
口し、大気に連通ずる第１の空気通路８及び第２の空気
通路１２が配設されている。第１の空気通路８の大気側
開口端にはエアクリーナ７が取り付けられており、該第
１の空気通路８の途中には、ファーストアイドル制御弁
６が配設されている。ファーストアイドル制御弁６は１
例えばスプリング６Ｃによって弁座６ｂに押圧されて第
１の空気通路８を開成可能な弁体６ａと、エンジン冷却
水温に感応して腕６ｄ’　を伸縮させる検知装置６ａと
、検知装置の腕６ｄ’の伸縮に応答して回動し、弁体６
ａを開閉方向に変位するレバー６ｅとで構成されている
。

前記ファーストアイドル制御弁６下流の第１の空気通路
８の途中で第３の空気通路８′が分岐し、該第３の空気
通路８′の大気側開口端にはエアクリーナ１１が取り付
けられ、又、その途中には第１補助空気量制御弁（以下
これをｒＡＩｃ：弁」と言う）１０が配設されている。

このＡＩＣ弁１０は常閉型の電磁弁であり、ソレノイド
１０ａとソレノイド１０ａの付勢時に第３の空気通路を
開成する弁１０ｂとで構成され、ソレノイド１０ａは電
子コントロールユニット（以下単にｒＥｃＵＪと言う）
９に電気的に接続されている。

前記第２の空気通路１２は通路途中で第４の空気通路１
２′が分岐し、該第２及び第４の空気通路の各大気側開
口端には夫々エアクリーナ１１′。

１１′が取り付けられている。第２の空気通路１２の前
記第４の空気通路１２′の分岐点と大気開口端側との間
及び前記第４の空気通路１２′の途中には前記ＡＩＣ弁
と同様の常閉型電磁弁である第２補助空気量制御弁（以
下これをｒＨＡＣ弁」と言う）１０′及び第３補助空気
量制御弁（以下これをｒＡＬＶ弁」と言う）１０′が夫
々配設されている。各制御弁１０’　、１０’は夫々ソ
レノイド１０’　ａｔ　１０’　ａ及びソレノイドが付
勢されたときに各通路を閉成させる弁１０’　ｂ、１０
’　ｂで構成され、各制御弁１０’　、１０’のソレノ
イド１０′ａ及び１０’ａの各一端側は接地され、各他
端はＥＣＵ９に接続されている。

尚、各制御弁の開口面積の大小関係は、ＨＡ　Ｃ弁１０
’の開口面積がＡＩＣ弁１０の開口面積より大きく、Ａ
ＬＶ弁１０′の開口面積はＡＩＣ弁１０及びＨＡＣ弁１
０′の各開口面積の和より大きく設定されている。又、
ファーストアイドル制御弁６の開口面積は他の制御弁の
開口面積に比べ著しく大きい。従って、エンジン温度が
所定の値より低いとき、即ちファーストアイドル制御弁
６が開成しているときには、他の制御弁を作動させて更
に補助空気をエンジンに供給する必要がない。

吸気通路３の、エンジン１と前記第１の空気通路の開口
８ａ及び第２の空気通路の開口１２ａとの間には、燃料
噴射弁１３、及び管１４を介して吸気通路３に連通ずる
吸気道路内絶対圧（ＰＢＡ）センサ（以下単に「絶対圧
センサ」と言う）１５が夫々取り付けられている。前記
燃料噴射弁１３は燃料ポンプ（図示せず）に接続される
と共にＥＣＵ９に電気的に接続されており、前記絶対圧
センサ１５もＥＣＵ９に電気的に接続されている。

又、エンジン１には、エンジン回転数センサ（以下単に
ｒＮｅセンサ」と言う）１６がエンジンのカム軸周囲又
はクランク軸周囲（共に図示せず）に取り付けられてお
り、Ｎｅセンサ１６はエンジンのクランク軸の１８０°
回転毎に吸気行程開始上死点（ＴＤＣ）前の所定のクラ
ンク角度位置で１パルスを発生し、これをＥＣＵ９へ供
給する。更にエンジン１のシリンダ周壁にはエンジン冷
却水温を検出するエンジン水温（Ｔ　ｗ）センサ（以下
単に「水温センサ」と言う）１７が装着され、該水温セ
ンサ１７により検出されたエンジン水温信号はＥＣＵ９
に送られる。前記スロットル弁５にはスロットル弁開度
（θ〒Ｈ）センサ１８が連結されてスロットル弁５の弁
開度を電気的信号に変換してＥＣＵ９に送る。

更にＥＣＵ９には例えばヘッドライト、ブレーキライト
等の電気装置１９が電気的に接続されて。

該電気装置１９からのオン−オフ信号がＥＣＵ９に送ら
れる。又、符号２０は他の運転パラメータセンサ、例え
ば大気圧センサ、ｏ２センサ等を示し、これらのセンサ
による検出信号もＥＣＵ９に送られる。符号２１は図示
しないニアコンディショナ（以下単に「エアコン」と言
う）を作動させるスイッチを示し、スイッチ２１のオン
−オフ信号がＥＣＵ９に供給される。

ＥＣＵ９は各種センサからの入力信号波形を整形し、電
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路９ａ、
中央演算処理回路（以下ｒｃＰＵＪと言う）９ｂ、ＣＰ
Ｕ９ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等
を記憶する記憶手段９ｃ、並びに前記燃料噴射弁１３及
び制御弁１０に駆動信号を供給する出力回路９ｄ等から
構成される。

次に上述のように構成される補助空気量制御装置の作用
について説明する。

ファーストアイドル制御弁６は冷間始動時等、エンジン
冷却水温が所定設定温度値より低い場６（例えば設定温
度６０℃より低い場合）に作動する。より具体的には、
ファーストアイドル制御弁６の検知装置６ｄはエンジン
冷却水温に感応して腕６ｄ’　を伸縮させる。検知装置
６ｄとしては種々のものが適用出来、例えば内部にワッ
クスを充填しその熱膨張特性を利用するものでもよい。

エンジン冷却水温が所定値より低い場合には検知装置６
ｄの腕６ｄ’は縮んだ状態にあり、レバー６ｅはバネ６
ｆによって回動し、バネ６ｃに抗して弁体６ａを右方向
に変位させて第１の空気通路８を開成させる。第１の空
気通路８が開成しているときはフィルタ７、第１の空気
通路８を介して補助空気がエンジン１に供給されるため
エンジン冷却水温が低い時には通常のエンジン回転数よ
り高いエンジン回転数が保持出来るので冷間時のエンジ
ンストール等を防ぐことが出来る。

暖機運転によるエンジン冷却水温の上昇に伴って検知装
置６ｄの腕６ｄ’が熱膨張によって伸長すると、腕６ｄ
’はレバー６ｅを上方に押し上げて時計廻り方向に回動
させる。このとき弁体６ａはバネ６ｃの押圧力によって
次第に左動するようになり、エンジン冷却水温が所定値
以上になると遂に弁体６ａは弁座６ｂに当接して第１の
空気通路８を閉成しファーストアイドル制御弁６を介す
る補助空気の供給を停止せしめる。

一方、エンジンのアイドル時にヘッドライト、ブレーキ
ライト等の電気装置１９の、エンジンに対して比較的小
さな負荷である電気負荷に対応すると共に、エンジン回
転数が目標アイドル回転数になるように補助空気量を精
度よく増減させる補助空気の供給量制御にはＡＮＣ弁１
０が用いられる。即ちＥＣＵ９はエンジンの上死点（Ｔ
　Ｄ　Ｃ）信号毎にスロットル弁開度センサ１８、絶対
圧センサ】、５、水温センサ１７及びＮｅセンサ１６か
ら供給される夫々のエンジン運転状態パラメータ信号の
値と電気装置１９からのオン−オフ信号に基づいてエン
ジン運転状態及びエンジン負荷状態を判別し、これらの
判別した状態に応じてエンジン１への燃料供給量、即ち
燃料噴射弁１３の開弁時間と、前記ＡＩＣ弁１ｏによっ
て供給される補助空気量、即ちＡＩＣ弁１０の開弁時間
とを夫々演算し、各演算値に応じて燃料噴射弁１３及び
ＡＩＣ弁１０を作動させる駆動信号を出力回路９ｄを介
して夫々供給する。ＡＩＣ弁１０のソレノイド１０ａは
前記演算値に応じた開弁時間に亘り付勢されて弁１’Ｏ
ｂを開弁し、第３の空気通路８′、第１の空気通路８及
び吸気通路３を介してエンジン１に補助空気を供給する
。

エアコンスイッチ２１からの、エアコンの作動を示すオ
ン−オフ信号がＥＣＵ９に供給されると。

ＥＣＵ９は出力回路９ｄを介してＨＡＣ弁１０′のソレ
ノイド１０′ａを付勢して弁１０′ｂを開弁させ、エア
コンの作動によるエンジン負荷の増加に対応する所定量
の補助空気量を第２の空気通路１２及び吸気通路３を介
してエンジン１に供給する。尚、ＨＡＣ弁１０′はエン
ジンがアイドル状態にある場合に限らずエアコンスイッ
チ２１が開成（オン）されたときには常に開弁される。

次に１本発明に係るエンジンの減速時の吸入空気量制御
方法（以下これを「減速圧力コントロールモードによる
吸入空気量制御方法」と言う）について第２図及び第３
図を参照して説明する。

第３図は、第１図のＣＰＵ９ｂで実行される、ＡＩＣ弁
１０．ＨＡＣ弁１０’　、　及びＡＬＶ弁１０′のオン
−オフ制御手順を示すプログラムフローチャートである
。

先ず、ステップ１ではエンジン減速時のフューエルカッ
ト中か否かを判別する。この判別は、例えば吸気管内絶
対圧ＰＢＡが、第２図に示すエンジン回転数の増加と共
に、より大きい値に設定しである所定判別値ＰＢＡＦＣ
以下か否かによって行なわれる。ステップ１の答えが否
定（Ｎｏ）のとき、即ち、エンジンに燃料供給が行なわ
れている場合には減速圧力コントロールモードによる吸
入空気量制御を実行する必要がないと判断してＡＩＣ弁
１０及びＡＬＶ弁１０′を共に閉弁（オフ）して（ステ
ップ２．３）　、本プログラムを終了する。尚、このと
きＨＡＣ弁１０′はスイッチ２１が閉成されていなけれ
ば閉弁状態にある。ステップ１の答えが肯定（Ｙｅｓ）
のときにはステップ４に進む。ステップ４ではエンジン
冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗｏｒｃ　（例えば６０℃）よ
り大きいか否か判別し、答えが否定（Ｎｏ）のときはエ
ンジン温度が低く前述のファーストアイドル制御弁６が
作動中であり、オイル上がりの心配がないと判断して前
記ステップ２及び３を実行して１本プログラムを終了す
る。ステップ４の答えが肯定（ＹａＳ）のとき、更にス
ロットル弁５の弁開度θＴＨが、実質的に全閉開度を示
す所定値θＦＣより大きいか否か判別しくステップ５）
、答えが肯定（Ｙｅｓ）のときはスロットル弁５を介し
て吸気管３内に吸入空気が流入するので気筒内の絶対圧
が急激には低下せず、減速圧力コントロールモードによ
る吸入空気量制御の必要がないと判断し、ステップ４の
否定のときと同様に、ステップ２及び３を実行して、本
プログラムを終了する。ステップ５の答えが否定（Ｎ　
ｏ　）のときは、そのままステップ６に進む。

ステップ６乃至ステップ９ではエンジン回転数Ｎｅが第
２図に例示する領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの何れの領域にあ
るかの判別を行なう。更に、この判別結果に応じて表１
に示すようにＡＩＣ弁１０、ＨＡＣ弁１０′、及びＡＬ
Ｖ弁１０′の開弁制御が実行される。

表１ より具体的には、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数ＮＤ
ＰＣ，（例えば５２００ｒｐｍ）以上のＤ領域に入ると
、ステップ９の判別のみが肯定（ＹｅＳ）となり、ＡＩ
Ｃ弁１０及びＡＬＶ弁１０″が共に開弁（オン）され（
ステップ１６．１４）ＨＡＣ弁１０’はスイッチ２１の
オン−オフ状態に拘らず閉弁（オフ）される（ステップ
１５）０次に、エンジン回転数Ｎｅが低下して前記所定
回転数ＮＤＰＣ，以下で所定回転数ＮＤＰＣ，（例えば
４７００ｒｐｍ）以上のＣ領域に入ると、ステップ８の
判別のみが肯定（Ｙｅｓ）となり、ＡＩＣ弁１０が閉弁
（オニ７）　、ＡＬＶ弁１０’が開弁（オン）、ＨＡＣ
弁１０’　が閉弁（オフ）される（ステップ１３．１４
．１５）、続いて、エンジン回転数Ｎｅが低下して前記
所定回転数ＮＤＰＣｚ以下で所定回転数ＮＤＰＣＩ（例
えば４０００ｒｐｍ）以上であるＢ領域に入るとステッ
プ７の判別のみが肯定（Ｙｅｓ）となり、ＨＡＣ弁１０
’及びＡＩＣ弁１゜が共に開弁（オン）され（ステップ
１２．１１）、ＡＬＶ弁１０’のみ閉弁（オフ）される
（ステップ３）。更に、エンジン回転数Ｎｅが低下して
前記所定回転数ＮＤＰ　ｃ　１以下で所定回転数Ｎａｒ
ｅａ（例えば３５００ｒｐｍ）以上であるＡ領域に入る
と、ステップ６の判別のみが肯定（Ｙｅｓ）となり、Ｈ
ＡＣ弁１０’　が閉弁（オフ）、ＡＩＣ弁が開弁（オン
）、そしてＡＬＶ弁１０’が閉弁（オフ）される（ステ
ップ１０，１１．３）。

エンジン回転数Ｎｅが低下し続けてＡ領域からも離脱す
ると、ステップ６乃至ステップ９での判別が総て否定（
ＮＯ）となり、ステップ１の否定の場合と同様にステッ
プ２及び３を実行して本プログラムを終了する。これは
、エンジン回転数が前記所定回転数ＮＤＰＣＯをも下廻
ると、気筒内の絶対圧が徐々に増加し、オイル上がりの
心配がなくなるからである。

斯くして、エンジン回転数領域毎に所要量の補助空気量
がエンジンに供給されるので気筒内の圧力が上昇し、オ
イル上がりが防止される。

尚、前記ステップ１及びステップ４乃至９の判別に適用
される各判別値を、否定（ＮＯ）から肯定（Ｙｅｓ）に
判別されるときと、肯定（Ｙｅｓ）から否定（Ｎｏ）に
判別されるときとで異なる値に設定して、ヒステリシス
特性を設けて吸入空気量制御の安定化を図るようにして
もよい。

又、上述の実施例のＡＩＣ弁１０．ＨＡＣ弁１０’及び
ＡＬＶ弁１０’に代えて、これらの制御弁の各開口面積
の和に少なくとも等しい開口面積を有する１個の所謂リ
ニアソレノイド弁を例えば第５の空気通路８′に配設す
るようにしてもよい。このリニアソレノイド弁はソレノ
イドと、ソレノイドの通電時に駆動電流に応じた開度（
弁リフト量）だけ前記第３の空気通路８′を開成する弁
とで構成され、ソレノイドはＥＣＵ９に電気的に接続さ
れる。この場合、ＥＣＵ９はリニアソレノイド弁に供給
する駆動電流を、エンジン回転数Ｎｅが前記Ａ乃至り領
域の何れにあるかに応じて第４図に示す所定値ＩＤＥｅ
Ａ乃至工。１ＩＣＤの何れかの値に設定する。ここに所
定値ＩＤＥｅＡは、第１図のＡＩＣ弁１０のみを開弁（
オン）させたときに供給される補助空気量と同じ量の補
助空気をエンジンに供給する値に設定され、以下同様に
所定値ＩＤＩ！ｃ８乃至ＩＤＥＣＤも対応するＡＮＣ弁
１０、ＨＡＣ弁１０′及びＡＬＶ弁１０′の開弁状態に
応じた値に設定される。

更に、リニアソレノイド弁を使用する場合、エンジン回
転数のＡ乃至り領域に応じて駆動電流を第４図に示すよ
うに階段状に変化させたが、エンジン回転数Ｎｅの値に
応じて連続的に変化させてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの減速時の吸
入空気量制御方法に依れば、スロットル弁の弁開度とエ
ンジン回転数を夫々検出し、前記スロットル弁が実質的
に全閉開度位置にあり、且つ、エンジン回転数がアイド
ル回転数より高い所定回転数以上のとき、前記スロット
ル弁をバイパスする空気通路を介してエンジンに補助空
気を供給する制御弁の開口面積をエンジン回転数の低下
に応じて減少させるようにしたので、ピストンのポンピ
ング効果によるオイル上がりを防ぎ、オイル消費量の改
善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する吸入空気量制御装置を
備えた内燃エンジンの全体構成図、第２図は本発明に係
る減速圧力コントロールモードで吸入空気量制御が実行
される運転領域を示すグラフ、第３図は第１乃至第３の
補助空気量制御弁の制御手順を示すフローチャート、第
４図はエンジン回転数Ｎｅとリニアソレノイド弁の駆動
電流値ＩＤＥＣＸの関係を示すグラフである。 １・・・内燃エンジン、３・・・吸気通路、５・・・ス
ロットル弁、６・・・ファーストアイドル制御弁、８・
・・第１の空気通路、８′・・・第３の空気通路、９・
・・電子コントロールユニット（ＥＣＵ）、１０・・・
第１補助空気量制御弁（ＡＩＣ弁）、１０’・・・第２
補助空気量制御弁（ＨＡＣ弁）、１０’・・・第３補助
空気量制御弁（ＡＬＶ弁）、１２・・・第２の空気通路
、１２′・・・第４の空気通路、１５・・・吸気道路内
絶対圧センサ（絶対圧センサ）、１６・・・エンジン回
転数センサ（Ｎｅセンサ）、１７・・・エンジン水温セ
ンサ（水温センサ）、１８・・・スロットル弁開度セン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気通路途中に配置されたスロットル弁をバイパス
   する空気通路に配設され、該空気通路を介してエンジン
   に供給される補助空気量を制御する制御弁と、気筒とを
   備える内燃エンジンの吸入空気量制御方法において、前
   記スロットル弁の弁開度とエンジン回転数を夫々検出し
   、前記スロットル弁が実質的に全閉開度位置にあり、且
   つ、エンジン回転数がアイドル回転数より高い所定回転
   数以上のとき、エンジン回転数の低下に応じて前記制御
   弁の開口面積が減少するように該制御弁を制御すること
   を特徴とする内燃エンジンの吸入空気量制御方法。