JPS6157935B2 - - Google Patents

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JPS6157935B2
JPS6157935B2 JP55171973A JP17197380A JPS6157935B2 JP S6157935 B2 JPS6157935 B2 JP S6157935B2 JP 55171973 A JP55171973 A JP 55171973A JP 17197380 A JP17197380 A JP 17197380A JP S6157935 B2 JPS6157935 B2 JP S6157935B2
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JP
Japan
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valve
intake air
stator
intake
air outlet
Prior art date
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Application number
JP55171973A
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English (en)
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JPS5797043A (en
Inventor
Nobuyuki Kobayashi
Hiroshi Ito
Hiromi Ootsuki
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, NipponDenso Co Ltd filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP55171973A priority Critical patent/JPS5797043A/ja
Priority to US06/244,115 priority patent/US4381747A/en
Publication of JPS5797043A publication Critical patent/JPS5797043A/ja
Publication of JPS6157935B2 publication Critical patent/JPS6157935B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/002Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/004Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle stop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00Idling devices for carburettors
    • F02M3/06Increasing idling speed
    • F02M3/07Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
    • F02M3/075Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed the valve altering the fuel conduit cross-section being a slidable valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/30Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for facilitating the starting-up or idling of engines or by means for enriching fuel charge, e.g. below operational temperatures or upon high power demand of engines
    • F02M69/32Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for facilitating the starting-up or idling of engines or by means for enriching fuel charge, e.g. below operational temperatures or upon high power demand of engines with an air by-pass around the air throttle valve or with an auxiliary air passage, e.g. with a variably controlled valve therein

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のアイドリング回転速度制御
装置に関する。
機関アイドリング運転時における機関回転数を
予め定められた回転数に制御するために、スロツ
トル弁上流の吸気通路からバイパス通路を分岐し
てこの分岐バイパス通路をスロツトル弁下流にお
いて再び吸気通路内に連結し、バイパス通路内に
ステツプモータ駆動の流量制御弁装置を設けて機
関アイドリング運転時にバイパス通路内を流れる
吸入空気量を制御するようにしたアイドリング回
転速度制御装置が本出願人により提案されている
(実開昭57−54636号公報参照)。このアイドリン
グ回転速度制御装置では流量制御弁装置が吸入空
気流入口と吸入空気流出口を有する弁室を具備
し、吸入空気流入口が弁室の水平をなす頂部内壁
面上に形成されている。ステツプモータにより駆
動される弁軸が弁室の水平をなす下壁面から上方
に向けて延び、弁軸の上端部に吸入空気流入口の
流路面積を制御する弁体が取付けられる。吸入空
気流入口はその下端部が弁室の下壁面と面一とな
るように弁室の垂直側壁面上に形成され、この吸
入空気流入口は吸入空気流入口から水平方向に延
びるバイパス通路を介してスロツトル弁上流の吸
気通路内に連結される。
しかしながら吸入空気は水分を含んでいるため
に長時間たつと弁室およびバイパス通路内に徐々
に水が溜まり、この水が冷間時に氷結する。上述
の流量制御弁装置では上述したように弁軸が弁室
の水平下壁面から上方に向けて延びているので弁
軸周りの弁室下壁面上に溜つた水が氷結すると弁
軸が弁室下壁面に固着せしめられ、その結果弁体
が移動不能となつてしまうという問題がある。
本発明は流量制御弁装置の弁室内に水が溜まる
のを阻止して弁室内における氷結を防止し、それ
によつて弁体の移動が不可能になるのを阻止する
ようにしたアイドリング回転速度制御装置を提供
することにある。
以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
第1図を参照すると、1は機関本体、2はサー
ジタンク、3は吸気管、4はスロツトル弁、5は
エアフローメータを夫々示し、このエアフローメ
ータ5は図示しないエアクリーナを介して大気に
連結される。サージタンク2は各気筒に共通であ
つてこのサージタンク2は複数個の枝管6を介し
て対応する気筒に夫々連結され、これらの各枝管
6には夫々燃料噴射弁7が取付けられる。一方、
サージタンク2には流量制御弁装置8が取付けら
れる。この流量制御弁装置8は第2図に示される
ようにステツプモータ9を保持するモータハウジ
ング10と、モータハウジング端板11と、弁ハ
ウジング12とを具備し、これらハウジング1
0,12並びに端板11はボルト13によつて互
に固締される。第1図並びに第2図に示すように
弁ハウジング12にはフランジ14が一体形成さ
れ、このフランジ14はボルトによつてサージタ
ンク2の垂直方向に延びる側壁面上に固定され
る。弁ハウジング12内には弁室15が形成さ
れ、この弁室15はその垂直側壁面上に吸入空気
流出口15aを有すると共にその水平下壁面上に
吸入空気流入口15bを有する。この吸入空気流
入口15bは下方に延びるバイパス管16の一端
部に連結され、一方バイパス管16の他端部は第
1図に示すようにスロツトル弁4上流の吸気管3
内に連結される。一方、フランジ14の先端部に
はサージタンク2内に水平方向に突出する円筒状
突起17が一体形成され、この突起17内には吸
入空気流出孔15aに連結された円筒状空気流出
孔18が形成される。空気流出孔18の内端部に
は環状溝19aが形成され、この環状溝19a内
には弁座19が嵌着される。
一方、ステツプモータ9は弁軸20と、弁軸2
0と共軸的に配置されたロータ21と、ロータ2
1の円筒状外周面とわずかな間隙を隔てて固定配
置された一対のステータ22,23とを具備す
る。第1図並びに第2図からわかるようにこの弁
軸20は機関の振動が弁軸20の軸線方向に加わ
らないように水平に配置され、弁室15の中央部
を水平方向に延びる。一方、第2図に示すように
弁軸20の端部はモータハウジング10に固定さ
れた焼結金属製の中空円筒状軸受24により支承
されており、弁軸20の中間部はハウジング端板
11に固定された焼結金属製軸受25により支承
される。また、弁軸20には弁軸20が最大前進
位置にあるときにロータ21と当接する第1のス
トツプピン26が固着され、更に弁軸20には弁
軸20が最大後退位置にあるときにロータ21と
当接する第2のストツプピン27が固着される。
なお、軸受24には第1ストツプピン26が侵入
することのできるスリツト28が形成される。更
に、モータハウジング10内に位置する弁軸、2
0の外周面上には外ねじ山29が螺設され、この
外ねじ山29は第2図において弁軸20の左端か
ら右方に延設されて第2ストツプピン27をわず
かばかり越えた位置で成端する。また、弁軸20
の外周面上には外ねじ山29の成端位置近傍から
右方に延びる平坦部30が形成され、一方第3図
に示されるように軸受25の軸支承孔は弁軸21
の外周面と相補的形成をなす円筒状内周面31と
平坦状内周面32を有する。従つて弁軸20は軸
受25によつて回転不能にかつ軸方向に摺動可能
に支承される。また、第3図に示されるように軸
受25の外周壁面上には外方に突出する腕33が
一体形成され、一方ハウジング端板11上には軸
受25の外周輪郭形状に一致した輪郭形状の軸受
嵌着孔34が形成される。従つて軸受25が第2
図に示すように軸受嵌着孔34内に嵌着されたと
き軸受25はハウジング端部11上において回転
不能に支持される。弁軸20の先端部にはほぼ円
錐状の外周面35を有する弁体36がナツト37
によつて固締され、弁体36の外周面35と弁座
19間に環状の吸入空気流出口15aが形成され
る。更に弁室15内には弁体36とハウジング端
板11間に圧縮ばね39が挿入される。
第2図に示されるようにロータ21は合成樹脂
製の内筒40と、内筒40の外周面上に嵌着固定
された金属製の中間筒41と、中間筒41の外周
面上に接着剤より接着固定された永久磁石からな
る外筒42とにより構成され、この永久磁石製外
筒42の外周面には後述するように円周方向にN
極とS極が交互に形成される。第2図からわかる
ように中間筒41の一端部はモータハウジング1
0によつて支持された玉軸受43のインナレース
44より支承され、一方中間筒41の他端部はハ
ウジング端板11によつて支持された玉軸受45
のインナレース46により支承される。従つてロ
ータ21はこれら一対の玉軸受43,45によつ
て回転可能に支承される。また、内筒40の中心
孔内には弁軸20の外ねじ山29と噛合する内ね
じ山47が形成され、従つてロータ21が回転す
ると弁軸20が軸方向に移動せしめられることが
わかる。
モータハウジング10内に固定配置されたステ
ータ22とステータ23とは同一の構造を有して
おり、従つて第4図から第7図を参照して片方の
ステータ22の構造のみについて説明する。第4
図から第7図を参照するとステータ22は一対の
ステータコア部分51,52とステータコイル5
3とにより構成される。ステータコア部分51は
環状側壁部54と、外筒部55と、環状側壁部5
4の内周縁から環状側壁部54に対して垂直に延
びる8個の磁極片56とにより構成され、これら
磁極片56はほぼ三角形状を有すると共に等角度
間隔で配置される。一方、ステータコア部分52
は環状側壁部57と、環状側壁部57の内周縁か
ら環状側壁部57に対して垂直に延びる8個の磁
極片58とにより構成され、これら磁極片58は
磁極片56と同様にほぼ三角形状を有すると共に
等角度間隔で配置される。これらのステータコア
部分51,52は第6図並びに第7図に示される
ようにそれらの磁極片56と磁極片58とが互に
等間隔を隔てるようにして互に結合され、このと
きステータコア部分51,52がステータコアを
形成する。第7図においてステータコイル53に
矢印Aで示す方向に電流を流すと第6図において
ステータコイル53の周りには矢印Bで示す磁界
が発生し、その結果磁極片56にはS極が、磁極
片58にはN極が夫々発生する。従つてステータ
22の内周面上にはN極とS極が交互に形成され
ることがわかる。一方、第7図においてステータ
コイル53に矢印Aと反対方向に電流を流せば磁
極片56にはN極が、磁極片58にはS極が夫々
発生する。
第8図は第2図に示すようにステータ22とス
テータ23とをタンデム状に配置したところを示
す。なお、第8図においてステータ22の構成要
素と同様なステータ23の構成要素は同一の符号
で示す。第8図に示されるようにステータ22の
隣接する磁極片56と磁極片58との距離をlと
するとステータ23の磁極片56はステータ22
の磁極片56に対してl/2だけずれている。即
ち、ステータ22の隣接する磁極片56の距離d
を1ピツチとするとステータ23の磁極片56は
ステータ22の磁極片56に対して1/4ピツチだ
けずれている。一方、第9図に示すようにロータ
21の永久磁石製外筒42の外周面上にはその円
周方向に交互にN極とS極が形成され、隣接する
N極とS極との間隔は隣接する磁極片56と磁極
片58の間隔に一致する。
第10図はステツプモータの駆動制御回路を示
す。ステータ22のステータコイル53とステー
タ23のステータコイル53は第8図において同
一方向に巻設されており、第10図においてこれ
らステータコイル53の巻始め端子がS1,S2で、
これらステータコイル53の巻終り端子がE1
E2で夫々示される。更に、第10図においてス
テータコイル53の中間タツプがM1,M2で夫々
示される。ステータ22において巻始め端子S1
中間タツプM1間のステータコイル53は1相励
磁コイルIを形成し、巻終り端子E1と中間タツ
プM1間のステータコイル53は3相励磁コイル
を形成する。更に、ステータ23において巻始
め端子S2と中間タツプM2間のステータコイル5
3は2相励磁コイルを形成し、巻終り端子E2
と中間タツプM2間のステータコイル53は4相
励磁コイルを形成する。第10図に示されるよ
うに駆動制御回路60は4個のトランジスタ
Tr1,Tr2,Tr3,Tr4を有し、巻始め端子S1,S2
並びに巻終り端子E1,E2は夫々トランジスタ
Tr1,Tr2,Tr3,Tr4のコレクタに接続される。
また、中間タツプM1,M2は電源61を介して接
地される。トランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4
コレクタは対応する逆起電力吸収用ダイオード
D1,D2,D3,D4並びに抵抗Rを介して電源61
に接続され、各トランジスタTr1,Tr2,Tr3
Tr4のエミツタは接地される。また、各トランジ
スタTr1,Tr2,Tr3,Tr4のベースは制御パルス
発生回路62に接続される。
第11図は制御パルス発生回路62から各トラ
ンジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4のベースに印加さ
れる制御パルスを示している。第11図において
a,eはトランジスタTr1のベースに印加される
制御パルスを示し、b,fはトランジスタTr2
ベースに印加される制御パルスを示し、cはトラ
ンジスタTr3のベースに印加される制御パルスを
示し、dはトランジスタTr4のベースに印加され
る制御パルスを示す。第11図aに示すようにト
ランジスタTr1のベースに制御パルスが印加され
るとトランジスタTr1はオン状態となるために1
相励磁コイルが励磁される。同様に第11図b
に示すようにトランジスタTr2のベースに制御パ
ルスが印加されると2相励磁コイルが励磁さ
れ、第11図cに示すようにトランジスタTr3
ベースに制御パルスが印加されると3相励磁コイ
ルが励磁され、第11図dに示すようにトラン
ジスタTr4のベースに制御パルスが印加されると
4相励磁コイルが励磁される。従つて第11図
に示されるようにトランジスタTr1,Tr2,Tr3
Tr4のベースに順次制御パルスが印加されると励
磁コイル,,,が順次励磁される。な
お、第11図から各制御パルスの巾Tは全て等し
く、更に各制御パルスは等しい時間間隔をおいて
順次発生せしめられることがわかる。また、第1
1図から時刻t1,t2間においては1相励磁コイル
の制御パルスのみが発生しており、時刻t2,t3
間においては1相励磁コイルの制御パルスと2
相励磁コイルの制御パルスが発生する。更に、
時刻t3,t4間においては2相励磁コイルの制御
パルスと3相励磁コイルの制御パルスが発生し
ており、時刻t4,t5間においては3相励磁コイル
の制御パルスと4相励磁コイルの制御パルス
が発生している。従つて時刻t2以後は2相励磁と
なつていることがわかる。
第12図は各ステータ22,23の磁極片5
6,58と、ロータ21の外周42の外周面を展
開して図解的に示している。第12図aは第11
図の時刻t1,t2間のように1相励磁コイルのみ
が励磁されている場合を示しており、このときス
テータ22の磁極片56はN極、磁極片58はS
極となつている。一方、ステータ23の各磁極片
56,58には磁極が表われていない。従つてこ
のときステータ22の磁極片56とロータ外周4
2のS極が対向し、ステータ22の磁極片58と
ロータ外筒43のN極が対向している。次いで第
11図の時刻t2,t3間のように2相励磁コイル
が励磁されるとこの2相励磁コイルの電流の向
きと1相励磁コイルの電流の向きが同一方向で
あるので第12図bに示されるようにステータ2
3の磁極片56はN極となり、ステータ23の磁
極片58はS極となる。従つてこのときロータ外
筒42はロータ外筒42のS極がステータ22の
磁極片56とステータ23の磁極片56との中間
に位置し、一方ロータ外筒42のN極がステータ
22の磁極片58とステータ23の磁極片58と
の中間に位置するように移動する。前述したよう
にステータ22の隣接する磁極片56の間隔を1
ピツチとすると第12図bに示すロータ外筒42
は第12図aに示すロータ外筒42に対して第1
2図において右側に1/8ビツチ移動したことにな
る。
次いで第11図の時刻t3,t4間のように3相励
磁コイルが励磁されるとこの3相励磁コイル
の電流の向きは1相励磁コイルの電流の向きと
逆向きになるために第12図cに示されるように
ステータ22の磁極片56はS極となり、ステー
タ22の磁極片58はN極となる。その結果、第
12図cに示すロータ外筒42は第12図bに示
すロータ外筒42に対して第12図において右方
に1/4ピツチ移動することになる。以下、同様に
して第11図の時刻t4,t5間のように4相励磁コ
イルが励磁されると第12図dに示されるよう
にロータ外筒42は第12図cのロータ外筒42
に対して右方に1/4ピツチ移動し、次いで第11
図の時刻t5,t6間のように再び1相励磁コイル
が励磁されると第12図eに示すようにロータ外
筒42は第12図dのロータ外筒42に対して右
方に1/4ピツチ移動することになる。
上述したように1相励磁コイルから4相励磁
コイルを順次励磁するとステータ22,23に
対してロータ外筒42が移動し、それによつてロ
ータ21が一方向に回転する。ロータ21が回転
すると弁軸20の外ねじ山29とロータ内筒40
の内ねじ山47が噛合しているために弁軸20は
一方向、例えば第2図において左方に移動する。
その結果、弁体36の弁座19間に形成される吸
入空気流出口15aの断面積が増大するために第
1図においてスロツトル弁4上流の吸気管3内か
らバイパス管16を介してサージタンク2内に供
給される空気量は増大する。一方、第10図にお
いてまず始めにトランジスタTr4のベースに制御
パルスが印加され、次いで順次トランジスタ
Tr3,Tr2,Tr1のベースに制御パルスが印加され
るロータ21は逆方向に回転し、それによつて弁
軸20が第2図において右方に移動するために弁
体36と弁座19間に形成される吸入空気流出口
15aの断面積は減少せしめられる。このように
弁体36と弁座19間に形成される吸入空気流出
口15aの断面積は第10図に示す制御パルス発
生回路62から発生する制御パルスによつて制御
される。なお、制御パルス発生回路62は例えば
機関回転数センサ(図示せず)の出力信号に基い
て制御パルスを発生し、それによつて吸入空気流
出口15aの断面積を増大或いは減少せしめてア
イドリング運転時における機関回転数が所定回転
数となるようにバイパス管16を経てサージタン
ク2内に供給される吸入空気量を制御する。
第1図並びに第2図に示すようにバイパス管1
6に通ずる吸入空気流入口15bは弁室15の下
壁面上に形成されている。従つて吸入空気内に含
まれる水分はバイパス管16内に溜まるが弁室1
5内には溜ることがない。しかしながら実際には
バイパス管16内の吸入空気の流速が大きく、従
つてバイパス管16の内壁面に水滴が付着しても
この水滴はすぐに蒸発するためにバイパス管16
内にも水が溜ることはない。このように本発明に
よれば弁室15内に水が溜まることがなく、斯く
してこの水が氷結することもないのでこの氷結作
用によつて弁軸20がハウジング端部11或いは
軸受25に固着するのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る内燃機関吸気系の一部断
面側面図、第2図は流量制御弁装置の側面断面
図、第3図は第2図の−線に沿つてみた断面
図、第4図はステータコア部分の斜視図、第5図
はステータコア部分の斜視図、第6図はステータ
の断面図、第7図は第6図の−線に沿つてみ
た側面断面図、第8図は第2図のステータの断面
平面図、第9図は第8図の−線に沿つてみた
図解的に示す側面断面図、第10図はステツプモ
ータの駆動制御回路図、第11図は制御パルスを
示す線図、第12図はステツプモータのステータ
とロータとを図解的に示した説明図である。 2……サージタンク、3……吸気管、4……ス
ロツトル弁、8……流量制御弁装置、9……ステ
ツプモータ、15……弁室、15a……吸入空気
流出口、15b……吸入空気流入口、16……バ
イパス管、20……弁軸、36……弁体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スロツトル弁上流の吸気通路からバイパス通
    路を分岐して該バイパス通路を該スロツトル弁下
    流において再び上記吸気通路内に連結し、該バイ
    パス通路内にステツプモータ駆動の流量制御弁装
    置を設けて機関アイドリング運転時に該バイパス
    通路を流れる吸入空気量を制御するようにしたア
    イドリング回転速度制御装置であつて、上記流量
    制御弁装置が吸入空気流入口と吸入空気流出口を
    有する弁室を具備し、該吸入空気流出口を該弁室
    の垂直側壁面上に形成すると共に該吸入空気流出
    口をスロツトル弁下流の吸気通路内に連結し、上
    記ステツプモータにより駆動される弁軸が弁室の
    ほぼ中央部を水平方向に延びるように配置され、
    上記吸入空気流出口の流路面積を制御する弁体が
    該弁軸に取付けられ、上記弁室の水平下壁面上に
    上記吸入空気流入口を形成し、該吸入空気流入口
    を下方に延びるバイパス管の一端部に連結すると
    共に該バイパス管の他端部をスロツトル弁上流の
    吸気通路内に連結した内燃機関のアイドリング回
    転速度制御装置。
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