JPS62218639A - エンジンの吸気装置 - 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） この発明はエンジンの吸気装置に関し、特にアイドリン
グ時などにエンジンが微定速で運転される状態でのエン
ジン性能を改良したものに関する。

（従来の技術） 周知のように、エンジンの点火時期制御装置は、アイド
ル状態時には、排気ガス対策上やスロットル弁の開度急
変時のノッキング防止対策上の理由から、点火時期がエ
ンジンの出力要求に応じたものに設定されておらず、そ
れより遅れ側にセットされてい−る。

このように点火時期を設定すると、車両の発信時に出力
不足を来たし、エンジンが停止する、いわゆるエンスト
を生ずる。

そこで、例えば特開昭５６−１０４１６０号公報に見ら
れるように、エンジンがアイドル状態から非アイドル状
態になると同時に点火時期を要求点火時期に調整する作
動装置を備えたエンジンの点火時期１ｉＩＩＩｌｌ装置
が提案されている。

しかしながら、上記公報に開示されている点火時期制御
装置では、点火時期を調整する作動装置の駆動源をスロ
ットルバルブ付近の吸気通路に開設された通路の負圧に
よって得ているため、以下の如き問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 車両の発進操作は、通常アクセルペダルの踏み込みとク
ラックペダルの離脱によって行なわれるが、この際に操
作のやり方にもよるが、アクセルベタルの操作が遅れ、
アイドル状態のエンジンにクラッチペダルの離脱により
負荷が加えられることがある。

つまり、この状態ではスロットル開度がほぼ一定で、す
なわち、スロットルバルブ付近に開設された通路での圧
力変化が生じない状態で、急にエンジンに負荷がかかる
ことになり、エンストが惹起される。

このエンストの原因は、上記の状態ではスロットル開度
が一定であって、これにより吸入空気量も一定となるが
、エンジンに負荷がかかり回転数が低下すると、エンジ
ンの充填効率が高くなり、ある回転数まではトルクが上
昇する。

そして、さらに回転数が低下すると、点火してからピス
トンが上死点に到達するまでの時間はより一層長くなる
ので、当初設定された点火進角値のままでは上死点の手
前で圧力上昇がおこり、ピストンに逆回転力を与えるこ
とになり、要求点火時期は遅れ側となる。さらに、エン
ジンの充填効率が増大することにより燃焼速度が速くな
り、このことによっても要求点火時期は遅れ側となる。

この２つの要因により要求点火時期は非常に遅れ側なっ
てるが、点火時期制御装置で設定されている点火時期が
変らないので、要求点火時期よりも進み側で点火するこ
ととなり、逆にエンジントルクが低下してエンストが起
こる。

第５図はこのようなエンジンの状態を、スロットル開度
を一定として点火時期（ＩＧ−Ｔ）と、トルク（Ｔ）と
の関係を実測したグラフであり、図中のＮ１〜Ｎ５は回
転数を示しており、回転数はＮ１からＮ５の順に小さく
なっている。

また、図中の点線は点火時期調整装置で設定されている
点火タイミングを示している。同図の例ではＮ１からＮ
４までの回転数ではトルクＴが上昇するが、Ｎ５の回転
数になるとトルクＴが低下し、この状態ではエンストを
起こす危険性が極めて大きくなる。

ところで、上記公報に示された装置では、スロットルバ
ルブ付近の負圧を駆動源としてるため、スロットルバル
ブが略一定の状態、すなわち、吸気通路に開設した通路
で負圧の変化がない状態で惹起される上述した如きエン
ストに対しては何ら対処できなかった。この問題点に対
しては、例えば点火時期をエンジン回転数に対応して変
更することが考えられるが、この手段では特に汎用され
ている機械式点火時期調整装置が複雑になる。

この発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、点火時期調整装置の複
雑化を招くことなく、スロットル開度が略一定の状態で
エンジンの充填効率の過大に伴うエンジントルクの低下
を防止できるエンジンの吸気装置を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は第１図に示すよ
うに、スロットル弁付近で発生する負圧により点火時期
を制御する制御手段を有する機械式の点火時期調整装置
ａを備えたエンジンｂにおいて、このエンジンｂの回転
数を検出する回転数検出手段Ｃと、前記エンジンのアイ
ドル状態を検出するアイドル検出手段ｄと、前記エンジ
ンｂの吸入空気量を調整する吸入空気量調整装置ｅと、
前記アイドル検出手段ｄでアイドル時であると判断され
、且つ前記回転数検出手段Ｃの値が所定値以下の時に前
記空気量調整装置ｅの吸入空気量をｆｌｉｌＪ限する吸
入空気量補正手段ｆとで構成した。

（作　用） 上記構成のエンジンの吸気装置では、エンジンのスロッ
トル開度が略一定のアイドル状態で、エンジンの回転数
が所定値以下の時に、空気■調整装置による吸入空気量
が制限されるので、この運転状態中のエンジンの充填効
率を低下させ、充填効率の過大によるエンストを防止で
きる。

（実　施　例） 以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳細に説明する。

第２図から第４図はこの発明に係るエンジンの吸気装置
の一実施例を示している。

同図に示す吸気装置では、この発明を燃料噴射式エンジ
ンに適用した場合を例示しており、エンジン１の吸気通
路２には、上流から順にエアーフローメータ３．スロッ
トル弁４．燃料噴射弁５が設置され、吸気通路２はエン
ジン１の燃焼室６に対して吸気弁７により開閉されるよ
うになっているとともに、燃焼￥６に排気弁８を介して
連通する排気通路９には触媒式の排気ガス浄化装置１０
が介設されている。

上記燃焼室６には、エンジン１のピストン１１でｖ６内
の混合気を圧縮した状態で点火爆発させるだめの点火プ
ラグ１２が設置され、点火プラグ１２の点火時期はエン
ジン１と連動回転する機械式の点火時間調整装置（ディ
ストリビュータ）１３により制御される。また、スロッ
トル弁４に連動したスロットル開度センサ１４により、
弁１４が閉弁したアイドル状態が検出される。

ディストリビュータ１３は、スロットル弁４の上流側に
開設された負圧通路２１により駆動されるアクチェータ
１５、例えばダイヤフラム式の制御弁に結合されていて
、スロットル弁４が閉弁された後は、アクチェータ１５
の作動により直ちに要求進角に一致するように点火時期
が制御される。

一方、上記吸気通路２には、燃焼室６内に送り込まれる
吸入空気量を調整する吸入空気１１１ｇ１！ｌ！装置１
６が設けである。

吸入空気量調整装置１６は、上記スロットル弁４の上流
側と下流側とを連通するバイパスエア通路１７と、この
バイパスエア通路１７を開閉するデユーティソレノイド
弁１８とで構成されている。

デユーティソレノイド弁１８は、上記スロットル開度セ
ンサ１４でアイドル状態が検出され、且つエンジン１の
回転数が設定値以上の時に、バイパスエア通路１７を絞
るように制御されるとともに、これが設定値以下の時に
バイパスエア通路１７を開くように制御され、エンジン
１の回転数がほぼ設定値に一致するように制御ユニット
１９によってコントロールされる。

ｔｌＪ　ａｌｌユニット１９は、いわゆるマイクロコン
ピュータから構成され、エアフローメータ３．スロット
ル開度センサ１４などのセンサ類や、燃料噴射弁５との
間で電気的な整合をとるためのインターフェースと、制
御プログラムを記憶しておく記憶装置と、中央演算装置
とを有している。

制御ユニット１９は、エア７０−メータ３によって検出
される時々刻々の吸入空気層と、ディストリビュータ１
３からのエンジン１の回転数信号Ｎとに基づいて、上記
燃料噴射弁５に対する燃料噴射制御を実行するとともに
、第３図に示すような手順でデユーティソレノイド弁８
のデユーティ比を設定する。

なお、第３図に示すフローチャートでは、制御ユニット
１９に負荷スイッチ２０のオンオフ信号を入力し、且つ
負荷りの制御信号を出力し、アイドル運転時におけるク
ーラーなどの負荷制御も行なうようになっているのでこ
れも併せて説明する。

まず、ステップＳ１において制御がスタートされると、
ステップＳ２において、その時点のエンジン回転数Ｎ１
並びにスロットル開度を読み込み、ステップＳ３におい
て、現在の運転状態がアイドル時であるか否かが判定さ
れる（ＩＤ）。この判定はスロットル開度が全開でエン
ジン回転数Ｎ１が設定値以下であるか否かによって行な
われ、アイドル時であると判定されたときには、ステッ
プＳ４に移行される。なお、アイドル時でないときには
、ステップＳ３からステップＳ２にループし、制御の待
機状態を維持する。

ステップＳ４では、アイドル運転時のデユーティソレノ
イド弁１２に対する基本補正項Ｏ８が、例えばマツプを
用いて演算され、この演算の後、ステップＳ５において
負荷スイッチ２０のオン。

オフが判定される。

負荷スイッチ２０がオンされている場合には、ステップ
Ｓ７において負荷補正項ＤＬを演算する。

このことは、負荷りが実際に投入されたか否かに無関係
に、負荷スイッチ２０のオンによって吸入空気量は負荷
補正項分だけ増量されることを意味する。なお、負荷ス
イッチ２０がオンされていないときには、ステップＳ６
において負荷補正項ＤＬをＯに設定する。

ステップＳ７における負荷補正項ＤＬの演算の後、ステ
ップＳ８では、現在のエンジン回転数Ｎ１が規定回転数
Ｎａに達しているか否かが判定される。この規定回転数
Ｎａは、例えば７２０　ｒｐｎ＋程度の回転数に設定し
、現在の実回転数Ｎｉがこの値より大きくなっていると
きには、負荷りを実際に作動させてもよい状態にあると
判断されるので、ステップＳ９において負荷りを実際に
オンさせる。

一方、実回転数Ｎ１が規定回転数Ｎａに達していないと
きには、負荷りをオンすると、エンジン回転数が負荷の
投入により急激に低下してエンストを惹起する惧れがあ
るので、ステップ８１０において負荷りをオフの状態の
ままに保持する。

以上の過程で負荷りのオン、オフに伴う制御を終了して
、次にステップ８２１に移行し、アイドル運転時の目標
回転数Ｎｏをエンジンの運転状態、例えば暖機状態に応
じて設定する。この目標回転数Ｎｏは、負荷オフ時の目
標回転数よりも負荷オン時の目標回転数が高く設定され
るようになっている。

次の判断ステップ８２２では、現在のエンジン回転数Ｎ
１と、上記目標回転数Ｎｏにバッフ７ゾーン設定用の回
転数α（例えば５０ｒｐｍ　＞を加えた値とを比較して
、実回転数Ｎ１が加算Ｗｉ（Ｎｏ＋α）以上の場合には
、ステップ８２３において、前回のフィードバック補正
項Ｄ　ＦＢから設定値ΔＤＦＢを減算し、この減算値を
今回のフィードバック補正項（Ｄ　ＦＢ　４−　Ｄ　Ｆ
Ｂ−ΔＤ　ＦＢ　）とし、ステップＳ２４において最終
補正項りを演算する。つまり、ステップ３２２でエンジ
ン１の実回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｏからバッファゾー
ン値αを加算した値よりも高いと判断された場合には、
エンジンの回転数を低下すべくステップ８２３で前回の
フィードバック補正項ＤＦ８に対してΔＤ　ＦＢだけ減
量補正をし、エンジン１の回転数を低下させる。

最終補正項りは、基本補正項ＤＢと負荷補正項ＤＬとフ
ィードバック補正項Ｄ　ＦＢとを加算することによって
求められる。

一方、エンジン回転数Ｎ１が（Ｎｏ＋α）より低いとき
には、ステップＳ２５においてＮｏ−αと比較される。

（Ｎｏ−α）より低いときには、ステップ８２６におい
て、前回のフィードバック補正項ＤＦＢに対し一定値Δ
Ｄ　ＦＢが加算され、今回のフィードバック補正項ＤＦ
Ｂが演算される。つまり、この段階では、回転数の早期
の上昇を促すべく吸入空気量を増ｆｆｉする方向にフィ
ードバック制御が行なわれる。

なお、実回転数ＮｉがＮｏに対し±αの範囲にあるとき
には（Ｎｏ−α＜Ｉ’ｌＪｉ　＜Ｎｏ＋α）、フィード
バック補正項ＤＦＥＩの更新は行なわず、前回のフィー
ドバック補正項をそのまま用いる。つまり、実回転数Ｎ
１が目標回転数Ｎｏに対し設定したバッファゾーンの範
囲にあるときには、制御の安定性を重視してフィードバ
ック補正項の更新を行なわない。ステップ８２６におい
て求めたフィードバック補正項に基づき、ステップ８２
４において今回の最終補正項演算が同様に実行され、こ
のようにして演算されたＲ終補正項りは、ステップ８２
７において出力され、これに基づいて上記バイパスエア
通路１７に介設したデユーティソレノイド弁１８がデユ
ーティ駆動される。従って、通常のアイドル時では回転
数は目標回転数Ｎｏに略一定に制御される。

そして、ステップ８２８において、実回転数Ｎｉと上記
目標回転数Ｎｏより低い設定回転数（Ｎβ（例えば４０
０ｒｌｌ１１）とを比較して、実回転数Ｎ１が設定回転
数Ｎβより大きい場合には、ステップＳ４に進んで通常
の目標回転数Ｎｏに対するフィードバック制御が行なわ
れる。実回転数Ｎｉが設定回転数Ｎβ以下の場合には、
ステップＳ２９においてバイパスエア通路１７を全開と
するようデユーティソレノイド弁１８に信号を送り、燃
焼室内に入る吸入空気■を制限するように制御が行なわ
れる。

これにより、スロットル弁１４を略アイドル開度に保っ
た状態、すなわち、アクチェータ１５を駆動制御する負
圧通路２１に負圧が作用しない状態で、クラッチを接続
する等の非常に大きな負荷が加わった場合の回転数の低
下に起因するディストリビュータ１３での実際の点火時
期と、エンジンの要求点火時期とのズレによるエンジン
トルクの低下を防止し、エンジンストップを回避するも
のである。

第４図は上述したステップ８２８から３２９で吸入空気
ｍを制限する際のエンジン１の状態を図示したものであ
って、エンジン１のスロットル開度が一定で、その回転
数ＮｉがＮβ以下、例えば第５図のトルク一点火時期特
性図中Ｎ３よりも低下してＮ５になったとすると、第４
図（ｂ）。

（Ｃ）に実線で示すように吸気通路２２内の負圧は低下
し、且つ吸入空気量も低下する。

この結果、エンジントルクも第４図（ｄ　）に実線で示
すように低下する（第５図ではエンジントルクＴがＴ３
からＴ５まで低下することになる。）そこでこの発明で
は、ステップ８２９でこのような場合にデユーチインレ
ノイド弁１８を全開とし、第４図（Ｃ）にハンチングで
示すように吸入空気量を絞るように制御する。

これにより、吸気通路２中の過剰な負圧の低下が防止さ
れ、エンジン１の充填効率も過大とならず、エンジント
ルクＴは第５図中の特性ではＴ５からＴ３まで復帰する
ので、トルクＴの低下に伴うエンストが回避される。

なお、この実施例では、制御ユニット１つからの信号に
より、バイパスエア通路１７に介設したデユーティソレ
ノイド弁１８をデユーティ駆動することにより吸入空気
量の補正を行なうようにしたが、アクチェータなどを設
け、上記制御ユニット１９からの信号によりスロットル
弁４を直接回動させることにより空気量を制御し、負荷
補正を行なうようにしてもよい。

また、本発明の吸気装置は燃料噴射式エンジンだけでな
く気化器式のエンジンにも適用でき、この際には、チョ
ーク弁を閉作動するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上、実施例で詳細に説明したように、この発明に係る
エンジンの吸気装置によれば、スロットル開度をほぼ一
定にしてエンジンに負荷を加えた場合に、吸入空気ｍを
制限することで、エンジンの回転数の低下による充填効
率が過大となって、燃焼速度の過度の進みによって生ず
る微低速でのエンジントルクの低下が防止され、トルク
低下に伴うエンストを点火系の構造を複雑にすることな
く回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成を示すブロック図、第２
図は同装置を燃料噴射式エンジンに適用した場合の全体
図、第３図は同装置の作動を示すフローチャート図、第
４図は同装置による制御中のエンジン要部の状態を示す
グラフ、第５図はエンジンのトルクと点火時期との関係
を示す特性図である。 １・・・・・・・・・エンジン　　　２・・・・・・・
・・吸気通路３・・・・・・・・・エアフローメータ４
・・・・・・・・・スロットル弁 ５・・・・・・・・・燃料噴射弁 １３・・・・・・ディストリビュータ １４・・・・・・スロットル開度センサ１６・・・・・
・吸入空気量調整装置 １７・・・・・・バイパスエア通路 １８・・・・・・デユーティソレノイド弁１９・・・・
・・制御ユニット 特許出願人　　　　　　　　　マツダ　株式会社代　理
　人　　　　　　　　　弁理士　−色健輔同　　　　　
　　　　　　弁理士　松本雅利第１図 第５図 Ｇ−Ｔ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スロットル弁付近で発生する負圧により点火時期を制御
   する制御手段を有する機械式の点火時期調整装置を備え
   たエンジンにおいて、該エンジンの回転数を検出する回
   転数検出手段と、該エンジンのアイドル状態を検出する
   アイドル検出手段と、該エンジンの吸入空気量を調整す
   る吸入空気量調整装置と、該アイドル検出手段でアイド
   ル時であると判断され、且つ該回転数検出手段の値が所
   定値以下の時に該空気量調整装置の吸入空気量を制限す
   る吸入空気量補正手段とを有することを特徴とするエン
   ジンの吸気装置。