JP2000161069A - 内燃機関の吸入空気量の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関の運転状態に応じた目標吸気量を得るま
での時間の短縮を図り、空気応答性を飛躍的に向上させ
る。 【解決手段】 内燃機関１の吸気通路２内に軸流ファン
３と、この軸流ファン３を回転させるモータ４とからな
るアクティブファン５を設け、エンジン・コントロール
・ユニット（ＥＣＵ）１０に機関１の運転領域の全域に
渡って要求空燃比を算出し、算出した要求空燃比に応じ
た空気量になるように、軸流ファン３を回転させる。こ
の軸流ファン３は、その回転が停止している状態で、軸
流ファン３の隣接するファンブレードの隙間を通る空気
量が、機関１のアイドル回転数を得るのに必要な量とな
る間隔に設定されている。モータ４の設置は吸気通路２
の中でも外でも良く、また、モータ４の代わりに、軸流
ファン３を吸気通路２の外で排気ガスで駆動しても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸入空気
量の制御装置に関し、特に、内燃機関の吸気通路内に、
アクチュエータによって回転駆動される軸流ファンが設
けられた内燃機関の吸入空気量の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関の回転
数の制御は一般に、運転席の足元に設置されたアクセル
ペダルの踏込量に応じて吸気通路の開口面積を調節する
スロットル弁によって行われている。即ち、従来の内燃
機関には、その吸気通路にこのアクセルペダルにワイヤ
で接続されたスロットル弁があり、アクセルペダルが踏
み込まれると、ワイヤを介してこのスロットル弁の開度
が大きくなって内燃機関への吸入空気量が増し、これに
伴って燃料量も増えるので機関回転数が増大するように
なっている。

【０００３】一方、近年、コンピュータの発達に伴い、
内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電
子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内
燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制
御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行
しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実
用段階に入っている。スロットル弁を電気的に開閉する
制御の従来技術としては、例えば、特開平７−２４３３
４３号公報に開示の内燃機関の空燃比制御装置がある。

【０００４】この特開平７−２４３３４３号公報に開示
された電子制御スロットル弁装置は、アクセルペダルの
踏込み量をアクセル開度センサで検出し、このアクセル
開度センサの検出値がエンジン・コントロール・ユニッ
ト（以後ＥＣＵという）に入力され、このＥＣＵが内燃
機関の吸気通路に設けられたスロットル弁をスロットル
モータを用いて開閉駆動するようになっている。そし
て、スロットル弁の実際の開度はスロットル弁の開度セ
ンサによって検出され、この検出値がＥＣＵにフィード
バックされてスロットル弁の開度誤差を無くしている。

【０００５】このような電子制御スロットル弁装置を用
いると、吸気通路のスロットル弁の開度を、必ずしもア
クセルペダルの踏込み量に対応させることなく制御する
ことができるので、機関の運転状態に応じた最適のスロ
ットル弁の開度をＥＣＵによって設定することができ
る。従って、特開平７−２４３３４３号公報に示される
電子スロットルを使用した従来の内燃機関の空燃比制御
装置では、機関の運転状態に応じた目標吸入空気量を制
御装置が算出し、この目標吸入空気量になるようにスロ
ットル弁を制御装置が駆動制御し、制御装置はスロット
ル弁の下流側で実際の吸入空気量を測定し、実際の吸入
空気量が目標吸入空気量になるように、スロットル弁の
開度を調整して出力するのが一般的であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の制御装置では、スロットル弁から
離れた位置にある機関の燃焼室への実際の吸入空気量が
目標吸入空気量になるのに時間がかかるという問題があ
った。そこで、本発明は、内燃機関において、機関への
吸入空気量を能動的に調節できるようにして、機関の運
転領域の全域において、実際の吸入空気量を素速く目標
吸入空気量に追従させるようにして、機関の応答性を向
上させることができる内燃機関の吸入空気量の制御装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第４の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、内燃機関の吸気通路
内に設けられた軸流ファンと、この軸流ファンを回転さ
せるアクチュエータと、このアクチュエータの制御装置
とからなり、制御装置は、機関の運転領域の全域に渡っ
て要求空燃比を算出し、算出した要求空燃比に応じた空
気量になるように、軸流ファンを回転させることであ
る。

【０００８】第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明
において、軸流ファンの回転が停止している状態で、軸
流ファンの隣接するファンブレードの隙間が、この隙間
を通過する空気量が機関のアイドル回転数を得るのに必
要な空気量となる間隔に設定されていることである。第
３の発明の構成上の特徴は、第１または第２の発明にお
いて、アクチュエータをモータとしたことである。

【０００９】第４の発明の構成上の特徴は、第１または
第２の発明において、アクチュエータの駆動源を排気ガ
スとしたことである。第１の発明によれば、内燃機関の
吸気通路内に軸流ファンを設け、この軸流ファンを回転
させることによって内燃機関に吸気を強制的に供給する
ようにしたので、所望の吸入空気量を軸流ファンの回転
数によって正確に得ることができる。また、吸気通路の
直径も小さくすることができる。

【００１０】第２の発明によれば、軸流ファンの回転停
止時でも、軸流ファンのファンブレードの隙間から機関
のアイドル回転数を得るのに必要な吸気量を得ることが
できる。第３の発明によれば、軸流ファンの駆動をモー
タによって行うようにしたので、装置がコンパクトにな
る。

【００１１】第４の発明によれば、軸流ファンの駆動を
排気ガスによって行うことができるので、電力を節約す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
１には本発明の一実施例のスロットル弁の制御装置を備
えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に
示されている。図１において、内燃機関１の吸気通路２
には図示しないエアクリーナの下流側にアクティブファ
ン５が設けられている。ここでは、アクティブファン５
は、吸気通路２の軸線上に回転軸を備えた軸流ファン３
と、この軸流ファン３を回転させるアクチュエータとか
ら構成されるものと定義する。図１に示したアクティブ
ファン５は、ステー１７によって吸気通路２の軸線上に
位置するように固定されたアクチュエータであるファン
モータ４と、このファンモータ４によって回転駆動され
る軸流ファン３とから構成されている。即ち、この実施
例では、スロットル弁の代わりにアクティブファン５が
設けられている。

【００１３】アクティブファン５は、マイクロコンピュ
ータを内蔵したＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニ
ット）１０によって回転制御されるようになっている。
また、ファンモータ４には後述する回転数センサが内蔵
されており、回転数センサの検出値ＮＲはＥＣＵ１０に
入力されるようになっている。更に、アクティブファン
５には、後述するモータ異常時処理回路２０が接続され
ており、ファンモータ４に異常がある時には、ＥＣＵ１
０からの指令により、ファンモータ４への電力の供給が
打ち切られるようになっている。

【００１４】アクティブファン５の下流側の吸気通路２
にはサージタンク６があり、このサージタンク６内には
吸気の圧力（以下吸気圧という）Ｐａを検出する吸気圧
センサ７が設けられている。吸気圧センサ７はアクティ
ブファン５の下流側の吸入空気量（以下吸気量）を検出
するものである。従って、吸気圧センサ７を設けない場
合は、アクティブファン５の下流側にエアフローメータ
を設けて吸気量を検出しても良い。更に、サージタンク
６の下流側には、ＥＣＵ１０からの信号に応じて、各気
筒毎に燃料供給系から加圧燃料を各吸気ポートへ供給す
るための燃料噴射弁８が設けられている。吸気圧センサ
７によって検出された吸気圧ＰａはＥＣＵ１０に入力さ
れる。

【００１５】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１が検出した水温ＴＨＷ、及びＯ₂ センサ
１３の出力はＥＣＵ１０に入力される。

【００１６】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられてアクセル踏込量を検出するアク
セル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号
（アクセル開度信号）θacc や、図示しないディストリ
ビュータに取付けられたクランク角センサからの機関回
転数Ｎｅが入力される。以上のような構成において、図
示しないキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通
電されてプログラムが起動し、各センサからの出力を取
り込み、吸気量を調節するアクティブファン５の回転数
や燃料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御
する。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各
種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータ
を駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００１７】図２(a) は図１の吸気通路２に設けられた
アクティブファン５の第１の実施例の構成を詳細に示す
ものである。ステー１７によって吸気通路２の軸線上に
位置するように固定されたアクティブファン５の流線型
のケース１８の中には、ケース１８の末端部に設けられ
た軸流ファン３を回転させるためのファンモータ４が内
蔵されている。また、ファンモータ４の回転軸４ａの近
傍には、ファンモータ４の回転数を検出するための回転
数センサ１９が設けられている。この回転数センサ１９
の検出値ＮＲは、ステー１７を経てＥＣＵ１０に導かれ
る。また、ファンモータ４の電源＋Ｂ及びＥＣＵ１０か
らの駆動信号がステー１７を経てファンモータ４に供給
される。

【００１８】なお、このアクティブファン５は、図１で
は軸流ファン３がエアクリーナ側となっているが、軸流
ファン３を逆転させれば空気は逆方向に流れるので、ケ
ース１８の流線型部をエアクリーナ側にすることもでき
る。このようにアクティブファン５は、順回転でも逆回
転でも駆動することができる。軸流ファン３としては、
図２(b) に示すような低アスペクト比翼が一般に用いら
れるが、図２(c) に示すような高アスペクト比翼を用い
ることもできる。そして、いずれの場合も、軸流ファン
３の各ブレードの間の隙間は、軸流ファン３が停止状態
の時に、この隙間を通って流れる吸気量が機関のアイド
ル時の回転数を得るのに必要な吸気量となるような距離
に設定されている。また、アクティブファン５の上流
側、或いは、下流側に、吸気制御弁を併設しても良い。

【００１９】図３は、図１のＥＣＵ１０の軸流ファンの
回転制御を行うのに必要な部分の構成をブロックで示す
ものである。ＥＣＵ１０にはアクセル開度センサ１５か
らのアクセル開度信号θacc と機関回転数Ｎｅ、及び吸
気圧センサの検出値Ｐａ、又はエアフローセンサの検出
値を示す信号が入力される。ＥＣＵ１０は所定周期でこ
れらの信号をサンプリングする。ＥＣＵ１０の中には、
目標空燃比の算出回路１０９、目標空気量の算出回路１
１０、加算器１１１、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御
回路１１２、及びデューティ比算出回路１１３が設けら
れている。

【００２０】目標空燃比の算出回路１０９は、アクセル
開度信号θacc と機関回転数Ｎｅから機関の運転状態を
判断して目標空燃比Ａ／Ｆを算出する。目標空気量の算
出回路１１０は目標空燃比の算出回路１０９で算出され
た目標空燃比Ａ／Ｆから目標空気量Ａtgを算出する。加
算器１１１は、目標空気量の算出回路１１０からの目標
空気量Ａtgと、吸気圧センサ、或いはエアフローセンサ
の検出値によってＥＣＵ１０内で算出された実際の空気
量ＡＲの差分をとってこれをＰＩＤ制御回路１１２に入
力する。ＰＩＤ制御回路１１２は、目標空気量Ａtgと実
際の空気量ＡＲとの差分を無くす方向に空気量を増減す
るための、アクティブファン５のファンモータ４の目標
モータ回転数Ｎtgを算出する。そして、デューティ比算
出回路１１３は、ＰＩＤ制御回路１１２から出力された
ファンモータ４の目標モータ回転数Ｎtgに対応する駆動
信号のデューティ比ＤＤを算出して出力する。また、フ
ァンモータ４の近傍には、ファンモータ４の実際の回転
数ＮＲを検出する回転数センサ１６があり、この回転数
センサ１６の出力はＰＩＤ制御回路１１２に入力され
る。

【００２１】ファンモータ４の電源端子には図１で説明
したモータ異常時処理回路２０を通じて電源＋Ｂが供給
されており、接地端子はトランジスタＱ１を介して接地
されている。そして、ＰＩＤ制御回路１１２から出力さ
れたファンモータ４の目標モータ回転数Ｎtgに対応する
駆動信号ＤＤは、このトランジスタＱ１のベースに入力
されてトランジスタＱ１が駆動信号ＤＤのデューティ比
でオンオフされる。この結果、ファンモータ４はトラン
ジスＱ１のオンオフに応じて回転する。

【００２２】モータ異常時処理回路２０には２つのトラ
ンジスタＱ２，Ｑ３が設けられている。通常はトランジ
スタＱ２がＥＣＵ１０からの信号でオンしており、この
結果、ベースが接地されるトランジスタＱ３もオンする
ので、電源＋ＢがトランジスタＱ３を通じてファンモー
タ４に供給される。一方、回転数センサ１６が検出ちた
ファンモータ４の実際の回転数ＮＲに異常がある時に
は、これがＰＩＤ制御回路１１２で検出され、ＥＣＵ１
０からモータ異常時処理回路２０にトランジスタＱ２の
オフ信号が出力されてトランジスタＱ２がオフされる。
この結果、トランジスタＱ３もオフし、ファンモータ４
への電源＋Ｂの供給が停止される。

【００２３】このように、ファンモータ４の実際の回転
数ＮＲが異常であると検出された時は、ファンモータ４
の回転が停止されるので、ファンモータ４が暴走して過
剰の吸気量が機関に供給されることはない。図４は、図
１及び図２(a) のように構成された内燃機関１の吸気量
を制御するＥＣＵ１０の、アクティブファン５のファン
モータ４の駆動制御の手順の一例を示すフローチャート
である。

【００２４】ステップ４０１ではまず、アクセル開度信
号θacc が読み込まれ、続くステップ４０２において機
関回転数Ｎｅが読み込まれる。そして、ステップ４０３
においてアクセル開度信号θacc と機関回転数Ｎｅに応
じた目標空燃比Ａ／Ｆが算出され、続くステップ４０４
ではこの目標空燃比Ａ／Ｆに応じた目標空気量Ａtgが算
出される。そして、次のステップ４０５において吸気圧
センサ７の検出値Ｐａが読み込まれ、ステップ４０６に
おいて目標空気量Ａtgと実際の吸気圧Ｐａに基づいて、
アクティブファン５のファンモータ４の目標モータ回転
数Ｎtgが算出される。

【００２５】ステップ４０７では回転数センサ１６のフ
ァンモータ４の回転数の検出値である実モータ回転数Ｎ
Ｒが読み込まれ、ステップ４０８でこの実モータ回転数
ＮＲの値からファンモータ４が正常か否かが判定され
る。ファンモータ４が正常である時はステップ４０９に
進み、目標モータ回転数Ｎtgと実モータ回転数ＮＲの差
を無くすためのモータの駆動信号のデューティ比（駆動
デューティ比）ＤＤが算出される。そして、ステップ４
１１においてこの駆動デューティ比ＤＤがトランジスタ
Ｑ１に出力されてファンモータ４が回転する。

【００２６】一方、ステップ４０８で実モータ回転数Ｎ
Ｒの値からファンモータ４が異常であると判定された時
はステップ４１０に進む。ステップ４１０では、ファン
モータ４の電源をオフする信号が出力され、この信号が
図３で説明したトランジスタＱ２に入力されてトンジス
タＱ２がオフする。この結果、トランジスタＱ３がオフ
してファンモータ４への電源の供給が遮断される。

【００２７】図５(a) は、本発明におけるアクティブフ
ァン５が設けられた吸気通路２の断面を示すものであ
り、図５(b) は従来の電子制御スロットルを採用した内
燃機関の吸気通路２′の断面を同じ縮尺で示すものであ
る。図５(b) において、２１はスロットル弁、２２はス
ロットルモータである。この図から分かるように、本発
明では吸気量をアクティブファン５で強制的に送り込む
ことができるので、吸気通路２の直径Ｌ１を、従来の吸
気通路２′の直径Ｌ２に比べて３分の１程度まで小さく
することができる。

【００２８】このように、アクティブファン５を吸気通
路２に設置することにより、以下のような効果がある。 (1) アクティブファンを目標空気量に応じて回転させる
ことにより、強制的に必要な吸気量を内燃機関に送り込
むことができるので、吸気通路の直径を小さくして重量
とスペースのの増加を抑えることができると共に、内燃
機関の応答性を向上させることができる。また、同一の
直径を備えた吸気通路でも、アクティブファンの回転数
を変えることにより、必要な吸気量を得ることができる
ので、全車種同じアクティブファンを採用することがで
きる。

【００２９】(2) アクティブファンの機構は簡素であ
り、かつ、軸流ファンの停止時の隙間を流れる空気量が
機関のアイドル回転時に必要な空気量に対応しているの
で、電子制御スロットル弁におけるオープナ開度を設け
る機構も必要がなく、装置の低コスト化が図れる。 (3) アクティブファンのモータ制御回路は、軸流ファン
の回転方向が一方向のみであるので、パワートランジス
タの数が少なくて済み、回路の簡素化が図れる。また、
アクティブファンを駆動するための専用のモータである
ので、消費電力も少なく、モータの小型化も図れる。

【００３０】(4) アクティブファンを設置する部位の吸
気通路（従来のスロットルボディに相当）を樹脂で作る
ことができ、また、吸気通路の精度も余り必要がないの
で、吸気通路を安価に製造することができる。 (5) 従来のバタフライ式のスロットル弁では、弁の開口
面積で空気量を確保していたために、応答性、制御性に
限界があったが、アクティブファンでは空気量を軸流フ
ァンの回転数に応じて如何様にも調節できるので、応答
性、制御性を飛躍的に、且つ、容易に向上させることが
できる。

【００３１】図６は、本発明の内燃機関の吸気量の制御
装置に使用する第２の実施例のアクティブファン５Ａの
構成を示すものである。第１の実施例のアクティブファ
ン５では、ファンモータ４がステー１７に支持されて吸
気通路２の中に位置しており、軸流ファン３と一体的に
設けられていた。一方、第２の実施例では、アクティブ
ファン５Ａが取り付けられる部位の吸気通路２が湾曲し
ており、ファンモータ４Ａがこの湾曲部２Ｗの外にブラ
ケット２６によって取り付けられている。そして、ファ
ンモータ４Ａの回転軸２５は、吸気通路２の湾曲部２Ｗ
に設けられた軸受２４に回転支持されて吸気通路２の中
に延長されている。この回転軸２５は吸気通路２の軸線
に沿って延長されており、その先端部近傍がステー１７
Ａに保持された軸受２３に回転支持され、回転軸２５の
先端部に軸流ファン３が取り付けられている。６はサー
ジタンク、７は吸気圧センサである。ここで、軸流ファ
ン３は第１の実施例の軸流ファン３と同じもので良い。
また、第２の実施例のアクティブファン５Ａの制御は第
１の実施例のアクティブファン５と同じである。また、
図６にはアクティブファン５Ａの回転数センサの図示は
省略されている。

【００３２】第２の実施例では、アクティブファン５Ａ
のファンモータ４Ａが吸気通路２の外部に設けられてい
るので、第１の実施例のアクティブファン５の効果に加
えて、ファンモータ４Ａに異常が発生した時の保守、点
検、交換が第１の実施例のアクティブファン５に比べて
楽であるという効果がある。また、吸気通路２内にはフ
ァンモータ４Ａの回転軸２５しか存在しないので、吸気
通路２の流路抵抗を減らせる効果もある。

【００３３】図７は、本発明の内燃機関の吸気量の制御
装置に使用する第３の実施例のアクティブファン５Ｂの
構成を示すものである。第３の実施例のアクティブファ
ン５Ｂが、第２の実施例のアクティブファン５Ａと異な
る点は、軸流ファン３のアクチュエータの構成である。
即ち、第２の実施例では、吸気通路２の中に設けられた
軸流ファン３の回転軸２５が、吸気通路２の湾曲部２Ｗ
の外にブラケット２６によって固定されたファンモータ
４Ａによって回転駆動されていた。一方、第３の実施例
では、吸気通路２の中に設けられた軸流ファン３の回転
軸２５が、この内燃機関の排気ガスの流れによって回転
駆動されている。第３の実施例でも、軸流ファン３の構
成、吸気通路２に湾曲部２Ｗがある点、軸流ファン３の
回転軸がステー１７Ａに取り付けられた軸受２３と、吸
気通路２の湾曲部２Ｗに取り付けられた軸受２４に回転
支持される点は第２の実施例と同じである。

【００３４】第３の実施例では、排気通路２の湾曲部２
Ｗに排気通路１２が隣接して設けられている。そして、
排気通路１２はこの隣接部において２つの排気通路１２
Ａと１２Ｂに分岐されており、排気通路１２Ａと１２Ｂ
は隣接部を過ぎた後に再び合流されて１本の排気通路１
２となっている。排気通路１２Ａと１２Ｂの分岐部に
は、排気ガスをこれら排気通路１２Ａと１２Ｂに振り分
ける振り分け弁３０が設けられている。振り分け弁３０
はＥＣＵ１０によって回転駆動されるようになってお
り、排気通路１２Ａに設けられたストッパ３１と排気通
路１２Ｂに設けられたストッパ３２との間を揺動するこ
とができる。振り分け弁３０がストッパ３１に当接した
状態で排気通路１２Ａが全閉になって排気ガスが全量排
気通路１２Ｂに流れるようになり、振り分け弁３０がス
トッパ３２に当接した状態で排気通路１２Ｂが全閉にな
って排気ガスが全量排気通路１２Ａに流れるようにな
る。また、排気通路１２の分岐部の上流側には、排気ガ
スの圧力（排気圧）を検出する排気圧センサ２９が設け
られており、検出された排気圧はＥＣＵ１０に入力され
るようになっている。ＥＣＵ１０はこの排気圧センサ２
９の検出値により、排気通路１２を流れる排気ガスの流
量を検出する。

【００３５】前述の吸気通路２の湾曲部２Ｗはジョイン
ト３５によって排気通路１２Ｂに接続されている。そし
て、軸受２４に回転支持された軸流ファン３の回転軸２
５の他端はこのジョイント３５の中を通り、排気通路１
２Ｂに設けられた軸受３６に更に回転支持されて排気通
路１２Ｂ内に突出している。この実施例では、ジョイン
ト３５内に軸流ファン３の回転軸２５の回転数センサ１
６が設けられており、回転数センサ１６のファン回転数
の検出値はＥＣＵ１０に入力される。

【００３６】排気通路１２Ｂ内に突出する回転軸２５の
先端部にはタービン３３が設けられており、このタービ
ン３３の周囲にはスクロール部３４が設けられている。
従って、排気通路１２Ｂに流入した排気ガスはスクロー
ル部３４を周回し、その後にタービン３３の軸線方向に
流れてタービン３３を回転させる。従って、排気通路１
２Ｂを流れる排気ガスの量が多ければ多いほどタービン
３３が高速で回転し、タービン３３と回転軸２５で結ば
れた軸流ファン３も高速で回転する。

【００３７】従って、この実施例では、ＥＣＵ１０はア
クセル開度信号θacc と機関回転数Ｎｅとから目標空気
量Ａtgを算出し、この目標空気量Ａtgが得られる軸流フ
ァン３の目標ファン回転数Ｎｆを算出する。そして、排
気圧センサ２９から得られる排気ガスの流量に基づいて
振り分け弁３０を揺動させ、排気通路１２Ｂを流れる排
気ガス量を調節してこの排気ガスで回転するタービン３
３の回転数が、軸流ファン３の目標ファン回転数Ｎｆに
なるようにする。軸流ファン３の回転数３が目標ファン
回転数Ｎｆに達したか否かは回転数センサ１６によって
検出することができる。

【００３８】図８は、図７のように構成された内燃機関
の吸気量の制御装置における、ＥＣＵ１０のアクティブ
ファン５Ｂの軸流ファン３の回転数の駆動制御の手順の
一例を示すフローチャートである。ステップ８０１では
アクセルペダルの踏込量信号θacc が読み込まれ、続く
ステップ８０２において機関回転数Ｎｅが読み込まれ
る。そして、ステップ８０３でアクセル開度信号θacc
と機関回転数Ｎｅに応じた目標空燃比Ａ／Ｆが算出さ
れ、続くステップ８０４ではこの目標空燃比Ａ／Ｆに応
じた目標空気量Ａtgが算出される。そして、次のステッ
プ８０５において吸気圧センサ７の検出値Ｐａが読み込
まれ、ステップ８０６において目標空気量Ａtg、吸気圧
Ｐａに基づいて、アクティブファン５Ｂの軸流ファン３
の目標ファン回転数Ｎｆが算出される。

【００３９】ステップ８０７では回転数センサ１６の軸
流ファン３の回転数の検出値である実ファン回転数ＮＲ
が読み込まれ、ステップ８０８で目標ファン回転数Ｎｆ
がこの実モータ回転数ＮＲの値に等しいか否かが判定さ
れる。Ｎｆ＝ＮＲの時はこのままこのルーチンを終了す
るが、Ｎｆ≠ＮＲの時はステップ８０９に進んで目標フ
ァン回転数Ｎｆと実モータ回転数ＮＲの値のどちらが大
きいかを判定する。Ｎｆ＞ＮＲの時はステップ８１０に
進み、タービン３３を流れる排気ガスが増大する方向
に、所定角度だけ振り分け弁３０を揺動させる信号を出
力してこのルーチンを終了する。

【００４０】一方、ステップ８０９でＮｆ＜ＮＲの時は
ステップ８１１に進み、タービン３３を流れる排気ガス
が減少する方向に、所定角度だけ振り分け弁３０を揺動
させる信号を出力してこのルーチンを終了する。第３の
実施例では、アクティブファン５Ｂの軸流ファン３の回
転を排気ガスを使用して行っているために、第２の実施
例のアクティブファン５Ａを備えた内燃機関の吸気量の
制御装置の効果に加えて、電力の消費を低減することが
できるという効果がある。

【００４１】

【発明の効果】第１の発明によれば、内燃機関の吸気通
路内に軸流ファンを設け、この軸流ファンを回転させる
ことによって内燃機関に吸気を強制的に供給するように
したので、所望の吸気量を軸流ファンの回転数によって
正確に得ることができる。また、吸気通路の直径も小さ
くすることができるという効果がある。

【００４２】第２の発明によれば、軸流ファンの回転停
止時でも、軸流ファンのファンブレードの隙間から機関
のアイドル回転数を得るのに必要な吸気を得ることがで
きるという効果がある。第３の発明によれば、軸流ファ
ンの駆動をモータによって行うようにしたので、装置が
コンパクトになるという効果がある。

【００４３】第４の発明によれば、軸流ファンの駆動を
排気ガスによって行うことができるので、電力を節約す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の内燃機関の吸気量の制御装
置を備えた電子制御式内燃機関の構成を示す構成図であ
る。

【図２】(a) は図１の吸気通路に設けられた軸流ファン
の第１の実施例の構成を示す一部切欠部分斜視図、(b)
，(c) は(a) の軸流ファンに使用されるファンブレー
ドの形状の例を示す斜視図である。

【図３】図１のＥＣＵの軸流ファンの回転制御を行う部
分の制御ブロック図である。

【図４】図１のＥＣＵの軸流ファンモータの駆動制御の
手順の一例を示すフローチャートである。

【図５】(a) ，(b) は本発明の吸気量の制御装置を採用
した内燃機関の吸気通路の直径と、従来の電子制御スロ
ットルを採用した内燃機関の吸気通路の直径を対比して
示す局部断面図である。

【図６】本発明の内燃機関の吸気量の制御装置に使用す
る軸流ファンの第２の実施例の構成を示す吸気通路の部
分断面図である。

【図７】本発明の内燃機関の吸気量の制御装置に使用す
る軸流ファンの第３の実施例の構成を示す吸気通路の部
分断面図である。

【図８】図１のＥＣＵが図７の軸流ファンを駆動制御す
る手順の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２…吸気通路 ３…ファン ４，４Ａ…ファンモータ ５，５Ａ，５Ｂ…軸流ファン １０…ＥＣＵ １２，１２Ａ，１２Ｂ…排気通路 １５…アクセル開度センサ １６…回転数センサ １７，１７Ａ…ステー １９…回転数センサ ２０…モータ異常時処理回路 ２５…回転軸 ２９…排気圧センサ ３０…振り分け弁 ３１，３２…ストッパ ３３…タービン ３５…ジョイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｄ ３１０Ｃ Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA14 EA20 FA04 FA23 GA02 GB24 GB27 GB78 GB79 GC08 GD27 GE01 GE09 GE10 HA04 HA18 JA12 JA23 JA28 JA36 JA39 JA40 JA45 JB02 3G065 AA03 CA02 CA11 CA21 CA34 DA04 FA12 GA01 GA04 GA05 GA06 GA09 GA10 GA46 HA00 3G092 AA18 BA01 BA04 BB02 DB03 DB04 DC00 DG08 EA14 EB02 EB03 EC01 EC08 EC09 FA03 FB03 HA01X HA05Z HA17X HD05X HD08Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA11 JA03 JA34 JB02 LA00 LB02 LC03 MA01 MA12 NA03 NA04 NA05 ND03 PA01A PA01Z PA07Z PA16Z PD02Z PD14Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路内に設けられた軸流
   ファンと、この軸流ファンを回転させるアクチュエータ
   と、このアクチュエータの制御装置とからなり、 前記制御装置は、機関の運転領域の全域に渡って要求空
   燃比を算出し、算出した要求空燃比に応じた空気量にな
   るように、前記軸流ファンを回転させることを特徴とす
   る内燃機関の吸入空気量の制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の制御装置であって、前記軸流ファンの回転が停止して
   いる状態で、前記軸流ファンの隣接するファンブレード
   の隙間が、この隙間を通過する空気量が前記機関のアイ
   ドル回転数を得るのに必要な空気量となる間隔に設定さ
   れていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の内燃機関の吸入
   空気量の制御装置であって、前記アクチュエータがモー
   タであることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の内燃機関の吸入
   空気量の制御装置であって、前記アクチュエータの駆動
   源が排気ガスであることを特徴とする内燃機関の吸入空
   気量の制御装置。