JP2001073807A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速応性に優れ、サブスロットルの制御系統に
故障が発生した場合などに、サブスロットルバルブ開度
をデフォルト開度に保持する機能を有し、更に、装置全
体としての小型化が図れる内燃機関の吸気装置を提供す
る。 【解決手段】 スロットルバルブ２の上流側にサブスロ
ットルバルブ３が配設された構造をなし、このうちバル
ブ３は、バルブ２による吸入空気量を補正する態様で、
ＥＣＵ（図示せず）によりトルクモータ６を介して自動
制御されるが、故障時にトルクモータ６が非通電の状態
になった場合などにおいては、非常走行可能なデフォル
ト開度位置に保持される。一方、当該トルクモータ６
は、スロットルボディ４から突出したバルブ３の回転軸
３ａに直結される態様で、しかも、バルブ２を開閉させ
るスロットル機構５の動力接続部５ｂとは反対側に配設
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルバルブ
とサブスロットルバルブとが配設された吸気装置に関
し、特に、サブスロットルバルブを直結駆動する内燃機
関の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気装置には、スロットルバ
ルブの上流側にサブスロットルバルブが配設されている
ものがあり、このうちサブスロットルバルブは、スロッ
トルバルブに対しエンジンの運転状況に応じて二次的に
吸入空気量を制御して加速時の応答性向上、馬力の規制
などの目的で配設される。したがって、スロットルバル
ブは、スロットルグリップやアクセルペダルにスロット
ルワイヤ等を介して機械的に連結され、運転者によって
操作されるが、サブスロットルバルブは、スロットルバ
ルブによる吸入空気量を補正する態様で、エンジンの運
転状況と連動した目標開度やその開度時期などが予め設
定されており、例えば、エンジンの運転状況が低回転か
高回転か、或いは加速状態か減速状態かによってその開
度の開き度合いが決められ、更には、その開度時期が決
められるなどして自動制御される。このようなサブスロ
ットルバルブに対する制御方法には、大別してダイヤフ
ラムやスプリング等で構成される機械的なものと、例え
ばＤＣサーボモータで電子制御するものとがある。図２
は、サブスロットルバルブを機械的に制御する一例を示
すものである。吸気通路１００の、スロットルバルブ１
０１の上流側に配設されたサブスロットルバルブ１０２
は、その弁体１０２ａが回転軸１０２ｂに軸着され、こ
の回転軸１０２ｂには、略矩形で板状のアーム１０３の
一方端が取り付けられ、その他方端がストップスクリュ
１０５の突出片１０４により支持されている。そして、
アーム１０３の略中央には、ダイヤフラム装置１０６か
ら延出したロッド１０７の一端が取り付けられ、このロ
ッド１０７の進退により、アーム１０３が回動するよう
になっている。しかるに、このダイヤフラム装置１０６
では、ベンチュリ部１０８の負圧が大きくなると、当該
装置１０６のバネ１０６ａの付勢力に抗してそのダイヤ
フラム１０６ｂが変位して、ロッド１０７等を介してサ
ブスロットルバルブ１０２の弁体１０２ａが、吸気通路
１００を開成する方向に制御される。したがって、サブ
スロットルバルブ１０２は、ベンチュリ負圧が小さくな
るほど吸気通路１００を閉成する方向に制御される。
尚、１０９は、ＥＣＵ１１０からの信号により開閉制御
される圧力遮断弁で、当該圧力遮断弁１０９のＯＮ，Ｏ
ＦＦに従って、ダイヤフラム装置１０６の負圧室１０６
ｃとベンチュリ部１０８との間を連通させたり、遮断さ
せたりする。

【０００３】一方、ＤＣサーボモータで電子制御するも
のについては、特に図示して説明しないが、エンジンの
運転状況に基づく各種パラメータ信号を受けたＥＣＵで
ＤＣサーボモータが制御され、減速機を備えた当該ＤＣ
サーボモータによりワイヤケーブル等を介してサブスロ
ットルバルブが回転制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でのサブスロットルバルブに対する制御については問題
がある。ダイヤフラム装置で機械的に制御する場合につ
いては、ダイヤフラム装置の各構成部材やこれらの組み
付けの際に生ずるバラツキからバルブ開度の位置精度に
限界があり、また、長期使用によって上記位置精度に誤
差が生じてくることがありその耐久性に問題がある。更
には、バルブ動作やその応答性能を、ダイヤフラム有効
径やスプリング強さなどの諸因子から選定してしなくて
はならないため、特に中間開度付近での制御が困難であ
った。また、二輪車については、高出力の要求によりス
ロットル口径が大きくなる傾向にあり、それに伴いサブ
スロットルバルブを作動させるダイヤフラム装置の大型
化が余儀なくされた。また、ＤＣサーボモータで電子制
御する場合については、バルブをワイヤケーブル等を介
して当該モータで遠隔制御する構造を用いることが多い
ために、ワイヤケーブル等の動力伝達機構が必要にな
り、また、機械的なロスやヒステリシスを伴うために速
応性に欠けるという問題がある。かかる速応性を得るた
めには、モータをバルブの回転軸に直結させることが望
ましいが、二輪車については、とりわけ車体幅に関する
スペース上での制約があり、当該ＤＣサーボモータでは
極めて困難である。しかも、ＤＣサーボモータの場合に
は、例えば、サブスロットルの制御系統に故障が発生し
当該ＤＣサーボモータへの通電が遮断された時、サブス
ロットルバルブは、その時点での開度となってしまい、
故障した時の脱出対応が困難になるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、速応性に優れ、サブスロ
ットルの制御系統に故障が発生した場合などに、サブス
ロットルバルブ開度をデフォルト開度に保持する機能を
有する内燃機関の吸気装置を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、上記目的に加え、装置全体として
の小型化が図れる内燃機関の吸気装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る内燃機関の吸気装置は、ス
ロットルバルブの上流側にサブスロットルバルブが配設
された構造をなす吸気装置で、スロットルボディから突
出したサブスロットルバルブの回転軸に直結され、非通
電時にはサブスロットルバルブをデフォルト開度位置に
保持するトルクモータを備えてなるものであり、当該ト
ルクモータは、例えば本出願人に係る特願平１０−６９
４１０に記載のものが好ましく、かかるモータは、構造
自体の小型化が図られているために、上記スペース上の
で制約がある二輪車の吸気装置には特に有用であり、し
かも、バルブの回転軸に直結されるために、機構が複雑
にならず、組み付けも容易であり、更には、機械的なロ
スやヒステリシスを伴わない構造であるために、速応性
や耐久性に優れている。このようなトルクモータは、上
述した利点に加えて、磁力によってその回転子が原位置
に戻る特性を備えているために、サブスロットル系統に
故障が発生して非通電状態にある時、サブスロットルバ
ルブをデフォルト開度位置に保持して、所定量の空気
が、燃料噴射装置に供給されるようにすることができ
る。ところで、デフォルト開度とは、上述のような時に
保持されるバルブ開度であるが、仮にデフォルト開度が
大きすぎる場合は、加速時に空燃比がリーンとなるか或
いは燃焼状態が悪化して急激なスロットル操作に対応で
きずエンジンが停止することがある。また、デフォルト
開度が小さすぎる場合は、走行に必要な空気量が確保で
きないこともある。したがって、急激なスロットル操作
でも加速でき、且つ所定の速度で走行できる開度に設定
する必要があり、その開き度合いは、トルクモータ自体
の持つ構造或いはスロットルボディとの組付けによって
容易に設定できる。

【０００７】本発明の請求項２に係る内燃機関の吸気装
置は、トルクモータが、スロットルバルブを開閉させる
ためのスロットル機構の動力接続部とは反対側に配設さ
れるようにしたもので、当該トルクモータが小型化され
ていることと相俟って、特に、二輪車の吸気装置として
小型化が図れる。ここで、スロットル機構の動力接続部
とは、当該機構のうちで、運転者の操作するスロットル
グリップやアクセルペダルの作動をワイヤケーブル或い
は電気信号によってスロットルシャフトに伝達するため
のスロットルレバーや減速歯車等である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る内燃機
関の吸気装置１を、図１を参照して説明する。但し、図
１（Ａ）は、本装置１の正面図で、同図（Ｂ）は、同図
（Ａ）のＡ矢視図、また、同図（Ｃ）は、同図（Ａ）の
Ｂ矢視図である。本装置１は、４サイクルの内燃機関に
適用した例であり、各気筒（本実施の形態では４気筒）
において、スロットルバルブ２の上流側にサブスロット
ルバルブ３が配設された構造をなすものである。各スロ
ットルバルブ２及びサブスロットルバルブ３が配設され
たスロットルボディ４には、スロットルバルブ２側にエ
ンジンの吸気バルブに連通する吸気管（図示せず）が、
また、サブスロットルバルブ３側にエアクリーナに連通
する吸気管（図示せず）が接続されている。このうちス
ロットルバルブ２は、運転者の意思によってスロットル
グリップ等（図示せず）で直接操作されるもので、各バ
ルブ２の回転軸２ａはスロットル機構５を構成する同調
機構５ａを介して連結され、最端部のバルブ２の回転軸
２ａには、スロットル機構５の動力接続部５ｂが連結さ
れており、かかる機構５の作動により、各回転軸２ａが
連動して各バルブ２を開閉するようになっている。

【０００９】これに対し、サブスロットルバルブ３は、
スロットルバルブ２による吸入空気量を補正する態様
で、エンジンの運転状況に基づく各種パラメータ信号を
受けたＥＣＵ（図示せず）でトルクモータ６が制御さ
れ、当該トルクモータ６に連動してその開度が自動制御
される。そして、スロットルボディ４から突出した当該
サブスロットルバルブ３の回転軸３ａには、トルクモー
タ６の後述する回転子１０が直結される態様で（トルク
モータ６には各バルブ３の回転軸３ａが連設されてい
る）、しかも、上述したスロットル機構５の動力接続部
５ｂとは反対側に配設される態様を採っており、これに
より、これらが互いに干渉することなく装置の大型化が
防止できる。本実施の形態においては、トルクモータ６
の取付側にはスロットルバルブ開度センサ、また、動力
接続部５ｂ側にはサブスロットルバルブ開度センサを配
設してフィードバック制御が行えるようにしているが、
これら開度センサの取付けによっても本装置１が大型化
することはない。

【００１０】ここで、当該トルクモータ６の構成につい
て概説する。トルクモータ６はヨーク７の中央下部に駆
動源としてのコイル８が配設されるとともに、このコイ
ル８の上方に、当該コイル８への通電によって磁極が形
成される３つの磁極片９が配設され（磁極片を３つにし
たことによりトルクモータ６の更なる小型化が図られて
いる）、わずかなエアーギャップを隔てて上記磁極片９
に対向する態様で前述の回転子１０が軸着されており、
更に、回転子１０の周縁上にＮ極・Ｓ極にそれぞれ着磁
されたマグネット１１が配設されている。そして、コイ
ル８が非通電の状態にある時には、これらマグネット１
１により、上記エアーギャップを介して磁極片９との間
に磁束ループが形成され、この磁束ループによる磁場の
もとでは、回転子１０はその原位置で保持される（この
時、バルブ３がデフォルト開度位置にあることは言うま
でもない）。したがって、故障時にトルクモータ６が非
通電の状態になった場合などにおいては、回転子１０が
その原位置に戻って、サブスロットルバルブ３が、非常
走行可能なデフォルト開度位置に保持されるので、リン
プホームが可能となる。ところで、上記マグネット１１
に対向する各磁極片９の長さ（円弧上の）がそれぞれ異
なる態様をなしており、これにより所望のデフォルト開
度に設定することができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明の内燃機関の吸気装置によれば、
速応性に優れ、サブスロットルの制御系統に故障が発生
しトルクモータへの通電が遮断された場合などに、サブ
スロットルバルブ開度をデフォルト開度に保持すること
ができる。また、本発明の内燃機関の吸気装置によれ
ば、更に、装置全体としての小型化が図れ、特に、スペ
ース上の制約がある二輪車への搭載に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の構
成図である。

【図２】 従来の内燃機関の吸気装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関の吸気装置 ２ スロットルバルブ ３ サブスロットルバルブ ４ スロットルボディ ５ スロットル機構 ５ｂ 動力接続部 ６ トルクモータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブの上流側にサブスロッ
   トルバルブが配設された内燃機関の吸気装置において、
   スロットルボディから突出した前記サブスロットルバル
   ブの回転軸に直結され、非通電時には前記バルブをデフ
   ォルト開度位置に保持するトルクモータを備えてなるこ
   とを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 【請求項２】 前記トルクモータは、前記スロットルバ
   ルブを開閉させるためのスロットル機構の動力接続部と
   は反対側に配設されることを特徴とする請求項１に記載
   のスロットル弁制御装置。