JPS6210443A - 内燃エンジンのアイドル回転速度制御装置 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンのアイドル回転速度制御装置に関
する。

（従来技術とその問題点） 自動車用エンジンはスロットル弁により吸入空気量を制
御してエンジンの出力、回転数を制御するようになって
おり、スロットル弁は気化器を含むエンジンにおいては
普通当該気化器に組込まれ、気化器のボデー等に螺着さ
れるアイドル開度調整ねしによりその開度が調整可能に
なされている。

スロットル弁のアイドリング開度は組立時或は整備時等
において前記アイドル開度調整ねしにより調整され且つ
半固定的に設定され、運転者が運転中に任意に調整し得
るものではない。

従って、エンジンがアイドリング状態にある場合におい
てエンジン負荷が変動しなければ当該アイドリング時に
おけるエンジン回転数は一定に保持される。しかしなが
ら、アイドル運転中に充電用発電機の負荷の変動、自動
変速機の負荷の変動或はクーラのコンプレッサの運転の
断、続等によりエンジン負荷の変動等があった場合、前
述したようにスロットル弁のアイドル開度位置が一定で
あると、アイドル回転数が変化し、場合によってはエン
ジンストール等を起こす。このようなエンジンの負荷変
動に対して安定したアイドル運転を行わせるためには、
予めアイドリング回転数をかなり高めに設定しておく必
要があり、この結果、アイドル運転中のエンジン騒音が
高くなり、又燃料消費量が増大する等の問題がある。

そこで、パルスモータによりアイドル時のスロットル弁
開度を制御する技術（特開昭５８−１５５２５５）或は
所定クランク角度信号を用いてエンジン回転数を検出し
、設定アイドル回転数と比較してその偏差を求め、該偏
差に応じた制御信号によりスロットル弁をバイパスする
空気量をデユーティ制御してアイドル回転数を制御する
技術（特開昭５９−１５５５４７）が糧案されている。

しかしながら、上記各技術は制御が複雑であるばかりで
なく、高価な制御装置や制御弁等を必要とするために実
用的でない。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成
でエンジンのアイドル回転速度を制御可能な内燃エンジ
ンのアイドル回転速度制御装置を提供することを目的と
する。

（発明の概要） 上記目的を達成するために本発明においては、内燃エン
ジンのスロットル弁に連結され負圧作動室の制御圧によ
り該スロットル弁を開閉制御するダイアフラム装置と、
該負圧作動室にスロットル弁を開弁させる第１制御圧と
閉弁させる第２制御圧とを切換えて供給する切換制御弁
と、前記内燃エンジンの点火パルス信号を入力し一定時
間幅のパルス制御信号を出力して前記切換制御弁に供給
する電子制御装置と、所定の外部負荷が前記エンジンに
加わった時に前記スロットル弁の開度を前記切換制御弁
により決定される開度よりも大きく開弁させる作動装置
とを備えた構成及び、内燃エンジンのスロットル弁に連
結され負圧作動室の制御圧により該スロットル弁を開閉
制御するダイアフラム装置と、該負圧作動室にスロット
ル弁を開弁させる第１制御圧と閉弁させる第２制御圧と
を切換えて供給する切換制御弁と、前記内燃エンジンの
点火パルス信号を入力し一定時間幅のパルス制御信号を
出力して前記切換制御弁に供給する電子制御装置と、第
１の外部負荷が前記エンジンに加わった時に前記スロッ
トル弁の開度を前記切換制御弁により決定される開度よ
りも大きく開弁させる第１の作動装置と、前記第１の外
部負荷よりも大きい第２の外部負荷が前記エンジンに加
わった時に前記スロットル弁の開度を前記第１の作動装
置による補正開度よりも更に大きく開弁させる第２の作
動装置とを備えた構成としたものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明を通用したアイドル回転速度制御装置の
構成を示し、エンジンの吸気ボート（図示せず）に接続
される吸気管１に配設されたスロットル弁２の回動軸３
はレバー４及びロッド５がら成るリンク機構６を介して
ダイアフラム装置１゜のダイアフラム１１に連結され、
該ダイアフラム１１の変位に応じてそのアイドル時の弁
開度が調整可能に設定されている。このダイアフラム装
置１０は例えば押し型のダイアフラム装置で、ダイアフ
ラム１１は負圧作動室１３内に配設されたコイルスプリ
ング１２のばね力と当該負圧作動室１３の負圧とにより
矢印Ａ又はＢ方向に変位される。

ダイアフラム装置１０の負圧作動室１３は、通路１４、
圧力変動を抑えるサージタンク１６及び通路１７を介し
て切換制御弁例えばフリークエンシイソレノイド弁（以
下単にソレノイド弁という）２０の室２１に連通接続さ
れる。

ソレノイド弁２０は仕切壁２３により２つの室２１と２
２とに画成され、これら画室は仕切壁２３の略中央に設
けられた連通口２３ａを介して連通される。室２２は端
面２０ａに穿設された孔２０ｂに接続された通路１８を
介して大気に開口される。

室２１の端面２０ｃの略中央に穿設された孔２０ｄには
通路１９の一端が気密に嵌挿され、その開口端１９ａは
当該室２１内に突出し且つ仕切壁２３の連通口２３ａと
所定の間隔で離隔対向し、他側開口端１９ｂは吸気管１
のスロットル弁２の下流側所定位置に連通される。各通
路１７，１８．１９の所定箇所には夫々圧力変動を抑え
るための流量調整用シェアド（絞り）１７ａ、１８ａ、
１９ｃが設けられている。

ソレノイド弁２０の室２２内に収納されたソレノイド２
４内には軸方向に移動可能にプランジャ２５が遊貫され
、該プランジャ２５の一端は連通口２３ａを遊貫して室
２１に突出し、その先端には弁体２６が固設されている
。弁体２６は連通口２３ａの開口端と通路１９の開口端
１９ａ間に配置され、プランジャ２５の移動により連通
口２３ａ又は通路１９の開口端１９ａのいずれか一方の
開口端を閉塞する。プランジャ２５の他端と、対向する
端面２０ａとの間には復帰スプリング２７が縮設され、
プランジャ２５を室２１内に突出する方向に押圧し、弁
体２６を通路１９の開口端１９ａに圧接し当該通路１９
を閉塞している。ソレノイド２４の一端は電子制御装置
（ＥＣＵ）３０に接続され、他端は接地される。

作動装置４０は例えば２段式のダイアフラム装置で構成
され、有底円筒体状のケース４１の開口端及び略中央に
は夫々ダイアフラム４２，４３が設けられ、これらのダ
イアフラム４２，４．３との間且つダイアフラム４３の
近傍所定位置には略中央に孔４５ａが穿設された固定壁
４５が設けられている。可動ストッパ４４の一端はダイ
アフラム４３の略中央に固設され、他端は固定壁４５の
孔４５ａを遊貫してダイアフラム４２の内端面と所定の
間隔で対向している。ダイアフラム４２と固定壁４５と
の間及びダイアフラム４３とケース４１の底面４１ａと
の間には夫々ダイアフラムスプリング４６及び４７が縮
設されている。２つのダイアフラム４２と４３との間に
第１の負圧作動室４８が、ダイアフラム４３とケース底
面４１ａとの間に第２の負圧作動室４９が形成される。

ロンド５′の一端はレバー４に回動可能に連結され、他
端はダイアフラム４２の外端面略中央に固着されてリン
ク機構６を構成する。

作動装置４０の第１．第２の各負圧作動室４８゜４９は
夫々後述するソレノイド弁５０．６０に接続される。

ソレノイド弁５０はソレノイド弁２０と同様に構成され
、仕切壁５３により２つの室５１と５２とに画成され、
これら画室は仕切壁５３の略中央に設けられた連通口５
３ａを介して連通される。

室５２は端面に穿設された孔に接続された通路５８を介
して大気に開口される。室５１の端面略中央に穿設され
た孔には通路７０の一端が気密に嵌挿され、その開口端
７０ａは当該室５１内に突出し且つ仕切壁５３の連通口
５３ａと所定の間隔で離隔対向し、他側開口端は通路１
９に連通接続される。室５１は通路７２を介して作動装
置４０の第１負圧作動室４８に連通接続される。

ソレノイド弁５０の室５２内に収納されたソレノイド５
４内には軸方向に移動可能にプランジャ５５が遊貫され
、該プランジャ５５の一端は連通口５３ａを遊貫して室
５１に突出し、その先端には弁体５６が固設されている
。弁体５６は連通口５３ａの開口端と通路７０の開口端
７０ａ間に配置され、プランジャ５５の移動により連通
口５３ａ又は通路７０の開口端７０ａのいずれか一方の
開口端を閉塞する。プランジャ５５の他端と、対向する
端面との間には復帰スプリング５７が縮設され、プラン
ジャ５５を室５１内に突出する方向に押圧し、弁体５６
を通路７０の開口端７０ａに圧接し当該開口端７０ａを
閉塞している。ソレノイド５４の一端は電子制御装置３
０に接続され、他端は接地される。

ソレノイド弁６０もソレノイド弁２０と同様に構成され
、仕切壁６３により２つの室６１と６２とに画成され、
これら両室は仕切壁６３の略中夫に設けられた連通口６
３ａを介して連通される。

室６２は端面に穿設された孔に接続された通路６日を介
して大気に開口される。室６１の端面略中央に穿設され
た孔には通路７１の一端が気密に嵌挿され、その開口端
７１ａは当該室６１内に突出し且つ仕切壁６３の連通口
６３ａと所定の間隔で離隔対向し、他側開口端は通路１
９に連通接続される。室６１は通路７３を介して作動装
置４０の第２負圧作動室４９に連通接続される。

ソレノイド弁６０の室６２内に収納されたソレノイド６
４内には軸方向に移動可能にプランジャ６５が遊貫され
、該プランジャ６５の一端は連通口６３ａを遊貫して室
６１に突出し、その先端には弁体６６が固設されている
。弁体６６は連通口６３ａの開口端と通路７１の開口端
７１ａ間に配置され、プランジャ６５の移動により連通
口６３ａ又は通路７１の開口端７１ａのいずれか一方の
開口端を閉塞する。プランジャ６５の他端と、対向する
端面との間には復帰スプリング６７が縮設され、プラン
ジャ６５を室６１内に突出する方向に押圧し、弁体６６
を通路７１の開口端７１ａに圧接し当該開口端７１ａを
閉塞している。ソレノイド６４の一端は空気調和装置（
Ａ／Ｃ）の作動スイッチ（共に図示せず）に接続され、
他端は接地される。

電子制御装置（ＥＣＵ）３Ｑはエンジン回転に同期して
発生される信号例えばイグニッションコイルの一次コイ
ルの点火パルス信号Ｐ　ｇ　＜第２　図（ａ））を入力
し、この入力パルス信号ＰｇをＮ分周例えは２分周した
パルス信号Ｐｎ（第２図（ｂ））を得、このパルス信号
Ｐｎの立上りから一定時間ｔｏＮＯ間ハイレベルとなる
制御パルス信号Ｐ（第２図（Ｃ））を出力してソレノイ
ド２４に供給する。このパルス信号Ｐの周期Ｔはパルス
信号Ｐｎの周期と同じであり、前記一定時間ｔｏＮがソ
レノイド２４の付勢（オン）時間、時間ｔ　ｏｐ　Ｆ　
　（＝Ｔ−ｔ　ＯＮ）がソレノイド２４の消勢（オフ）
時間となる。更に、電子制御装置３０は電気負荷検出器
３１又は動力伝達検出器３２又は低水温検出器３３から
信号が入力されると制御信号ｅＬを出力してソレノイド
弁５０のソレノイド５４に供給する。電気負荷検出器３
１はヘッドライト等の電気負荷（外部負荷）を検出して
負荷信号を出力し、動力伝達検出器３２はインギヤ即ち
、変速機のニュートラル又はパーキング以外の変速位置
を検出してインギヤ状態（外部負荷）を示す信号を出力
する。また、低水温検出器３３はエンジン冷却水温度Ｔ
ｗが所定の温度以下の時に作動して信号を出力する。

ソレノイド弁２０はソレノイド２４の消勢時にはスプリ
ング２７のばね力によりプランジャ２５が突出して通路
１９の開口端１９ａを閉塞し、連通口２３ａを開口し、
付勢時にはプランジャ２５がソレノイド２４の吸引力に
よりスプリング２７のばね力に抗して吸引され、連通口
２３ａを閉塞し、通路１９の開口端１９ａを開口する。

ソレノイド弁２０の通路１９と連通口２３ａとの切換時
間はパルス信号Ｐの周期Ｔに応じて変化する。パルス信
号Ｐの周期Ｔは点火パルスＰｇの発生周期に応じて変化
し、該点火パルスＰｇの発生周期はエンジン回転速度Ｎ
ｅに応じて変化する。

従って、ソレノイド弁２０の切換時間はエンジン回転速
度Ｎｅに応じて変化する。一方、前述したようにパルス
信号Ｐ（第２図（Ｃ））のオン時間ｔｏＮは一定であり
、従って、エンジン回転速度Ｎｅが低くなるとオフ時間
ｔＯＦＦが長くなり、Ｎｅが高くなるとオフ時間ｔＯＦ
Ｆが短くなる。

ソレノイド弁５０はソレノイド５４の消勢時にはスプリ
ング５７のばね力によりプランジャ５５が突出して通路
７０の開口端７０ａを閉塞し、連通口５３ａを開口し、
付勢時にはプランジャ５５がソレノイド５４の吸引力に
よりスプリング５７のばね力に抗して吸引され、連通口
５３ａを閉塞し、通路７０の開口端７０ａを開口する。

同様に、ソレノイド弁６０はソレノイド６４の消勢時に
はスプリング６７のばね力によりプランジャ６５が突出
して通路７１の開口端７１ａを閉塞し、連通口６３ａを
開口し、付勢時にはプランジャ６５がソレノイド６４の
吸引力によりスプリング６７のばね力に抗して吸引され
、連通口６３ａを閉塞し、通路７１の開口端７１ａを開
口する。

ソレノイド６４は前記空気調和装置の作動スイッチの投
入時（閉成時）に付勢される。

次に作動を説明する。

エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが低くなると前述した
ようにパルス信号Ｐ（第２図（Ｃ））の周期Ｔが長くな
る一方、オン時間ｔｏＨが一定であるために回転速度Ｎ
ｅが低下した分だけオフ時間ｔＯＦＦが長くなり、これ
に伴いソレノイド弁２０の大気に連通ずる連通口２３ａ
の開弁時間が長くなる。また、エンジン回転速度Ｎｅが
低下すると吸気管１の負圧Ｐａが小さくなる。この結果
、ソレノイド弁２０の室２１の内圧（負圧）が小さくな
り、これに応じてダイアフラム装Ｗ１０の負圧作動室１
３の負圧が小さくなり、ダイアフラム１１はスプリング
１２のばね力により押し出され、ロッド５を矢印Ａ方向
に押動し、スロットル弁２を開弁する。スロットル弁２
の開弁に伴いエンジン回転速度Ｎｅが上昇する。

また、上述とは反対にアイドル回転速度Ｎｅが上昇する
とパルス信号Ｐの周期Ｔが短くなり、これに伴いオフ時
間ｔｏＦＦが短くなり、ソレノイド弁２０の連通口２３
ａの開弁時間が短くなる。

また、エンジン回転速度Ｎｅが上昇すると吸気管内負圧
ＰＢが大きくなる。この結果、ソレノイド弁２０の室２
１の負圧が大きくなり、これに伴いダイアフラム装置１
０の負圧作動室１３の負圧が大きくなり、ダイアフラム
１１はスプリング１２のばね力に抗して引き込まれ、ロ
ッド５を矢印Ｂ方向に引き戻してスロットル弁２を閉弁
させる。スロットル弁２の閉弁に応じてエンジン回転速
度Ｎｅが低下する。このようにして、アイドル回転速度
Ｎｅが高い時はパルス信号Ｐのオン時間ｔｏＮの割合が
大きくなってダイアフラム装置１０の作動負圧が大きく
なり、スロットル弁２の弁開度を減少させ、アイドル回
転速度Ｎｅが低い時はパルス信号Ｐのオン時間（一定時
間）ｔｏＮの割合が小さくなり、前記作動負圧が小さく
なりスロットル弁開度を増大させる。

作動装置４０は各ソレノイド５０．６０が消勢されてい
る時即ち、エンジンに外部負荷が加わらない時には第１
．第２の負圧作動室４８．４９が大気に連通されて不作
動状態にあり、ダイアフラム装置１０の作動に対しては
何の影響も及ぼさない。従って、スロットル弁２は前述
したようにダイアフラム装置ｌｏによってのみ開閉制御
される。

斯クシてエンジン回転速度に対する比例フィードバック
制御が成立し、アイドル回転速度Ｎｅのフィードバック
制御が可能となる。

次に、エンジンの動力を動力源とする発電機にヘッドラ
イトやスモールライトのような外部負荷が加わると、電
気負荷ヰ★出器３１が当該外部負荷を検出して信号を出
力する。電子制御装置３０はこの電気負荷検出器３１か
ら信号が入力されると信号ｅしを出力してソレノイド弁
５０のソレノイド５４を付勢し、連通口５３ａを閉塞し
、通路７０の開口端７０ａを開口する。この結果、吸気
管１の負圧が通路７０、ソレノイド弁５０の室５１、通
路７２を介して作動装置４０の第１負圧作動室４８内に
導入され、ダイアフラム４２が矢印入方向に変位し、可
動ストッパ４４により係止される。

このダイアフラム４４の変位に応じてロフト５′が矢印
Ａ方向に引張られ、スロットル弁２の開度が前記通常の
アイドル開度よりも増加し、第１段階の開度補正がなさ
れる。

電子制御装置３０はインギヤ時或はエンジン冷却水温度
Ｔｗの低温時に動力伝達検出器３２或は低水温検出器３
３から信号が入力された時も前述と同様に信号ｅしを出
力してソレノイド弁５０を作動させ、前記第１段階のス
ロットル弁開度補正を行なう。

この第１段階の開度補正が行われている状態に加えて、
更に比較的大きな外部負荷即ち、空気調和装置を作動さ
せると、ソレノイド弁６０のソレノイド６４が付勢され
、連通口６３ａが閉塞され、通路７１の開口端７１ａが
開口される。この結果、作動装置４０の第２負圧作動室
４９に吸気管Ｉの負圧が導入され、ダイアフラム４３が
矢印Ａ方向に変位する。このダイアフラム４３の変位に
伴い可動ストッパ４４が変位し、この変位分だけダイア
フラム４２が更に矢印Ａ方向に変位する。この結果、ス
ロットル弁２の開度は前記第１段階の補正による開度よ
りも更に増加するように第２段階の開度補正がなされる
。斯くして、外部負荷の大きさによりスロットル弁開度
が２段階に補正される。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、内燃エンジンのス
ロットル弁に連結され負圧作動室の制御圧により該スロ
ットル弁を開閉制御するダイアフラム装置と、該負圧作
動室にスロットル弁を開弁させる第１制御圧と閉弁させ
る第２制御圧とを切換えて供給する切換制御弁と、前記
内燃エンジンの点火パルス信号を入力し一定時間幅のパ
ルス制御信号を出力して前記切換制御弁に供給する電子
制御装置と、所定の外部負荷が前記エンジンに加わった
時に前記スロットル弁の開度を前記切換制御弁により決
定される開度よりも大きく開弁させる作動装置とを備え
、アイドル回転速度が高い時には前記ダイアフラムの作
動負圧を大きくして前記スロットル弁の弁開度を減少さ
せ、低い時には前記作動負圧を小さくしてスロットル弁
開度を増大させてアイドル回転速度のフィードバック制
御を行なうようにしたので、制御信号のデユーティ比等
の演算を必要とせず、更にパルスモータ等の高価な制御
装置を不要とすることができ、簡単な手法で制御を行な
うことができる。更に、前記第１制御圧（大気圧）の供
給によりスロットル弁が開弁する構成のダイアフラム装
置を使用することにより、高地での運転時に前記第２制
御圧（吸気管内負圧）の減少により作動負圧を減少させ
、前記スロットル弁を平地（低地）におけるよりも開く
ことができ、この結果、高地でのアイドル回転速度を平
地よりも上昇させ、アイドル運転の安定化を図ることが
できる。更にアイドル運転時に前記外部負荷が加わった
場合においてもエンジンの回転数を押さえることができ
る。

更に第２番目の発明によれば、内燃エンジンのスロット
ル弁に連結され負圧作動室の制御圧により該スロットル
弁を開閉制御するダイアフラム装置と、該負圧作動室に
スロットル弁を開弁させる第１制御圧と閉弁させる第２
制御圧とを切換えて供給する切換制御弁と、前記内燃エ
ンジンの点火パルス信号を入力し一定時間幅のパルス制
御信号を出力して前記切換制御弁に供給する電子制御装
置と、第１の外部負荷が前記エンジンに加わった時に前
記スロットル弁の開度を前記切換制御弁により決定され
る開度よりも大きく開弁させる第１の作動装置と、前記
第１の外部負荷よりも大きい第２の外部負荷が前記エン
ジンに加わった時に前記スロットル弁の開度を前記第１
の作動装置による補正開度よりも更に大きく開弁させる
第２の作動装置とにより構成したので、アイドル運転時
に外部負荷の大きさに応じて段階的にエンジン回転数を
補正することができ、負荷変動時の運転性を更に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃エンジンのアイドル回転速度
制御装置の一実施例を示す構成図、第２図は第１図の電
子制御装置の人、出力信号の一例を示す波形図である。 ２・・・スロットル弁、１０・・・ダイアフラム装置、
１３・・・負圧作動室、２０，５０．６０・・・切換制
御弁、３０・・・電子制御装置、４０・・・作動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンのスロットル弁に連結され負圧作動室
   の制御圧により該スロットル弁を開閉制御するダイアフ
   ラム装置と、該負圧作動室にスロットル弁を開弁させる
   第１制御圧と閉弁させる第２制御圧とを切換えて供給す
   る切換制御弁と、前記内燃エンジンの点火パルス信号を
   入力し一定時間幅のパルス制御信号を出力して前記切換
   制御弁に供給する電子制御装置と、所定の外部負荷が前
   記エンジンに加わった時に前記スロットル弁の開度を前
   記切換制御弁により決定される開度よりも大きく開弁さ
   せる作動装置とを備えたことを特徴とする内燃エンジン
   のアイドル回転速度制御装置。 ２、内燃エンジンのスロットル弁に連結され負圧作動室
   の制御圧により該スロットル弁を開閉制御するダイアフ
   ラム装置と、該負圧作動室にスロットル弁を開弁させる
   第１制御圧と閉弁させる第２制御圧とを切換えて供給す
   る切換制御弁と、前記内燃エンジンの点火パルス信号を
   入力し一定時間幅のパルス制御信号を出力して前記切換
   制御弁に供給する電子制御装置と、第１の外部負荷が前
   記エンジンに加わった時に前記スロットル弁の開度を前
   記切換制御弁により決定される開度よりも大きく開弁さ
   せる第１の作動装置と、前記第１の外部負荷よりも大き
   い第２の外部負荷が前記エンジンに加わった時に前記ス
   ロットル弁の開度を前記第１の作動装置による補正開度
   よりも更に大きく開弁させる第２の作動装置とを備えた
   ことを特徴とする内燃エンジンのアイドル回転速度制御
   装置。