JP2005083330A - Intake system for engine - Google Patents
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
Description
請求項に係る発明は、自動二輪車等に搭載されるエンジンの吸気装置で、二つのバルブ(メインバルブとサブバルブ)が吸気方向に併設された吸気装置に関するものである。 The present invention relates to an intake device for an engine mounted on a motorcycle or the like, and relates to an intake device in which two valves (a main valve and a sub valve) are provided side by side in the intake direction.
自動車や自動二輪車用のエンジンの吸気装置には、メインバルブとサブバルブとの二つのバルブを有するスロットルボディが設けられることがある。メインバルブはアクセルグリップやアクセルペダル等に接続されていて、それらによるスロットル操作に連動して開閉するものであり、サブバルブは、駆動用モータに連結されていて、ECU(電子制御ユニット)などの制御手段にて開度制御をされるものである。メインバルブのみを有する吸気装置では、急激なスロットル操作によってエンジンの回転数変化が円滑でなくなることがあるため、メインバルブと直列的にサブバルブを設けたうえでその開度を適切に制御する。そうすることにより、吸気流量の変動を滑らかにしてエンジンの回転数変化をスムーズにし、もって自動車等の運転フィーリングを向上させるのである。ただし、自動二輪車においては、エンジンの回転状況がライダーに伝わりやすいため、サブバルブを設けることによるこうしたメリットは、自動車(四輪車)におけるよりも顕著である。 An intake device of an engine for an automobile or a motorcycle may be provided with a throttle body having two valves, a main valve and a sub valve. The main valve is connected to an accelerator grip, an accelerator pedal, etc., and opens and closes in conjunction with the throttle operation. The sub valve is connected to a drive motor and is controlled by an ECU (electronic control unit). The opening degree is controlled by means. In an intake device having only a main valve, the engine speed change may not be smooth due to an abrupt throttle operation, so a sub valve is provided in series with the main valve and the opening thereof is appropriately controlled. By doing so, the fluctuation of the intake air flow rate is smoothed and the engine speed is smoothly changed, thereby improving the driving feeling of an automobile or the like. However, in a motorcycle, since the engine rotation state is easily transmitted to the rider, such a merit by providing the sub-valve is more conspicuous than in an automobile (four-wheeled vehicle).
吸気装置に上記のように二つのバルブがある場合、ファーストアイドル、すなわちエンジンが冷えている場合の始動時のアイドリングも、それら二つのバルブの開度制御によって実施される場合がある。たとえば下に示す特許文献1には、図7(a)・(b)に示すような二つのバルブ51・61をもつ吸気制御装置によるファーストアイドルについて、つぎのように紹介されている。
When the intake device has two valves as described above, the idling at the start when the engine is cold, i.e., the first idle, may be performed by controlling the opening of the two valves. For example, in Patent Document 1 shown below, the first idle by the intake control device having the two
1) 燃料噴射用のインジェクタが取り付けられるスロットルボディに、運転者の操作に連動して開閉するメインバルブ(メインスロットルバルブ)61と、エンジンの運転状況に応じてモータ駆動により開閉するサブバルブ(サブスロットルバルブ)51とを備えている。
2) 上記のスロットルボディには、サブバルブ51の軸と一体的に回転する駆動側回転体と、メインバルブ61を動作させる被駆動側回転体と、両者を連動させる連動機構とを備える。駆動側回転体としては図7のようにカムレバー55があり、被駆動側回転体としては、スロットルプーリ63やそれと一体に設けられたストッパ部66がある。連動機構としては、リンクバー56・中間カム57・ストッパカム58などがある。
3) 図7(a)のようにメインバルブ61が閉じた状態にあるとき、サブバルブ51が全開にされるなら、その回転が連動機構を介して伝えられ、図7(b)のようにメインバルブ61がわずかに開く。すなわち、サブバルブ51とともにカムレバー55が回転すると、リンクバー56を介し中間カム57が角度変位してストッパカム58を回転させ、ストッパカム58の一部に取り付けられた調整ボルト59がストッパ部66を押し動かしてメインバルブ61を微開の状態にする。
4) エンジンの冷間始動(ファーストアイドル)の際には、たとえば水温センサからの検出値をもとに電子制御装置がサブバルブ51を一定時間全開にし、もって、上記の連動機構を介し、ファーストアイドルに必要な所定の微小角度だけメインバルブ61を開かせる。
2) The throttle body includes a driving side rotating body that rotates integrally with the shaft of the
3) When the
4) When the engine is cold-started (first idle), for example, the electronic control unit fully opens the
特許文献1に記載された図7の構成をもつ吸気制御装置には、つぎのような点で改善の余地がある。 The intake control device having the configuration of FIG. 7 described in Patent Document 1 has room for improvement in the following points.
イ) サブバルブ51の開度変化をメインバルブ61に伝達するための機構(連動機構)に多数の部品が必要であり、そのために構造が複雑化するうえコストもアップする。具体的には、リンクバー56や中間カム57、ストッパカム58などが必要であるほか、それらの各カム57・58を取り付けるための軸や、リンクバー56を連結するためのピンなども必要である。
B) A mechanism (interlocking mechanism) for transmitting the change in the opening degree of the
ロ) エンジンの運転される環境等によってファーストアイドルの状態が異なるものになる可能性がある。冷間始動の際、サブバルブ51が全開(またはほぼ全開)になったときにのみメインバルブ61が開き、しかもそのメインバルブ61の開度(角度)は事前に設定された所定の角度に限られるからである。つまり、メインバルブ61等の設定された開度が、たとえば常温常圧を想定して設定されたものであれば、高地や寒冷地において始動が難しい場合がある。逆に、高地・寒冷地に合わせて開度設定されておれば、常温常圧においてファーストアイドルの回転数が高くなりすぎる場合が考えられる。ファーストアイドル回転数が高くなりすぎることは、エンジンの静寂性や燃料消費、排気ガスによる環境影響などの点で好ましくなく、自動車や自動二輪車の商品性の面で不利である。
B) The state of the first idle may vary depending on the environment in which the engine is operated. At the time of cold start, the
ハ) 運転環境に合わせて仕様変更をすることも、構造面およびコストの面で容易ではない。サブバルブ51・メインバルブ61間で開度比や開度特性を変更するためには、リンクバー56や中間カム57など上記した多くの部品を交換せねばならず、柔軟な仕様変更は行いがたいからである。
C) It is not easy to change the specifications according to the operating environment in terms of structure and cost. In order to change the opening ratio and the opening characteristics between the
請求項に係る発明は、サブバルブ・メインバルブ間の連動機構が簡単であるうえ、運転環境等に応じた柔軟で好ましいファーストアイドル制御も可能になる新しい吸気装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new intake device that has a simple interlocking mechanism between a sub-valve and a main valve, and that enables flexible and preferable fast idle control according to the operating environment.
請求項1に記載したエンジンの吸気装置は、メインバルブとサブバルブとが、吸気方向に間隔をおいて配置された各軸上に、角度変位(回転変位)による吸気流路の開閉を可能にして取り付けられていて、メインバルブがスロットル操作に連動して開閉する一方、サブバルブが制御手段により開度制御されて開閉するエンジンの吸気装置であるが、
a) サブバルブの軸上にカムを取り付けるとともに、メインバルブの軸上にレバーを取り付け、スロットル操作を受けないとき、メインバルブが閉じる向きに変位するとともに上記レバーが上記カムの周面に接触し得るようにしたこと、
b) メインバルブの軸に対し、上記レバーを、緩衝部材(バネなどの弾性部材または衝撃吸収材など)を介して連結したこと
を特徴とする。
The intake device for an engine according to claim 1 enables opening and closing of the intake flow passage by angular displacement (rotational displacement) on each shaft where the main valve and the sub valve are arranged at intervals in the intake direction. It is installed and the main valve opens and closes in conjunction with the throttle operation, while the sub valve is an engine intake device that opens and closes with the opening controlled by the control means.
a) A cam is mounted on the shaft of the sub-valve and a lever is mounted on the shaft of the main valve. When the throttle is not operated, the main valve is displaced in the closing direction and the lever can come into contact with the circumferential surface of the cam. What I did,
b) The lever is connected to the shaft of the main valve via a buffer member (an elastic member such as a spring or a shock absorber).
こうしたエンジンの吸気装置では、サブバルブとメインバルブとの間の連動機構が極めて簡単であり、それを構成する部品の数も少ない。上記a)のとおり取り付けるカムおよびレバーのみによって、サブバルブからメインバルブへの角度変位の伝達を行うからである。すなわち、サブバルブとともにその軸上のカムが回転すると、そのカムプロフィールにしたがってレバーが揺動し、もってメインバルブが角度変位する。カムとレバーとは、それぞれサブバルブの軸とメインバルブの軸とに取り付けるのであって、専用の取付け軸を別に設ける必要もないので、部品数を効果的に減少させることが可能である。 In such an intake system for an engine, the interlocking mechanism between the sub-valve and the main valve is very simple, and the number of components constituting it is small. This is because the angular displacement from the sub-valve to the main valve is transmitted only by the cam and lever to be mounted as described in a) above. That is, when the cam on the shaft rotates together with the sub valve, the lever swings according to the cam profile, and the main valve is angularly displaced. The cam and the lever are attached to the shaft of the sub valve and the shaft of the main valve, respectively, and it is not necessary to provide a dedicated mounting shaft separately, so that the number of parts can be effectively reduced.
カムとレバーとによる上記のような連動機構では、スロットル操作されていないときのメインバルブを、サブバルブの開度に応じ、広い範囲で連続的に開閉することができる。カムの周面に接触する以上、レバーはそのカムのプロフィールに応じた連続的な角度変位をするため、メインバルブも、そのレバーの取り付けられた軸とともに連続的に角度変位するのである。したがって、冷間時においてファーストアイドルを行うとき、上記の制御手段によってサブバルブの開度を適切に操作すれば、メインバルブの開度についても特定の目的に沿った連続的な制御をすることが可能である。たとえば、検出される冷却水温度等に基づいてそのつど適切な目標回転数を定めるとともに、エンジンの実際の回転数を検出し、サブバルブの角度操作を通じてメインバルブの開度変更を行いながら機関回転数を適切化する、といった好ましいフィードバック制御を行うこともできる。そのような制御を行うなら、エンジンの運転環境などいわゆる外乱の影響を排除することができ、つねに好ましい回転数でのファーストアイドルを実現することが可能になる。 In the above-described interlocking mechanism using the cam and the lever, the main valve when the throttle is not operated can be continuously opened and closed in a wide range according to the opening degree of the sub valve. Since the lever is continuously angularly displaced according to the cam profile as long as it contacts the circumferential surface of the cam, the main valve is also continuously angularly displaced along with the shaft to which the lever is attached. Therefore, when the first idle is performed in cold weather, if the opening degree of the sub valve is appropriately operated by the above control means, the opening degree of the main valve can be continuously controlled according to a specific purpose. It is. For example, an appropriate target speed is determined each time based on the detected coolant temperature, etc., and the actual engine speed is detected, and the engine speed is changed while changing the opening of the main valve through the sub-valve angle operation. It is also possible to perform preferable feedback control such as optimizing. If such control is performed, it is possible to eliminate the influence of so-called disturbances such as the operating environment of the engine, and it is possible to always realize the first idle at a preferable rotational speed.
サブバルブとメインバルブとの間の連動機構が上記のように簡単であるため、ファーストアイドルに関する仕様変更も容易に行える。たとえば、カムを交換してカムプロフィールを変更すれば、両バルブ間で開度比や開度特性を変更することが可能だからである。 Since the interlocking mechanism between the sub valve and the main valve is simple as described above, it is possible to easily change the specifications relating to the first idle. For example, if the cam profile is changed by changing the cam, the opening ratio and the opening characteristics can be changed between both valves.
サブバルブとメインバルブとの間の連動機構が簡単であって両バルブ間にごく少数の部品のみが介在する場合、一般的には、両者間で力の伝達に衝撃がともないやすい。発明の装置においても、上記a)に示すカムとレバーとのみで両バルブが連結された場合、たとえばメインバルブがスロットル操作によって急速に閉じられるとき、レバーがカムに当たって強めの衝撃が発せられ、運転者に不快感を及ぼす場合がある。
しかし、請求項に係る吸気装置では、上記b)のとおり緩衝部材を介してレバーと軸(メインバルブの軸)とを連結しているため、そのような衝撃が効果的に緩和される。また、上記のように緩衝部材を用いることから、メインバルブは、サブバルブの開度によって完全には規定されず、緩衝部材の変形に相当する角度だけ閉じ側に余計に変位させることが可能である。そのため、メインバルブを閉じる側への強制的なスロットル操作を行えば減速性能を上げられる、というメリットも付随する。
When the interlocking mechanism between the sub-valve and the main valve is simple and only a small number of parts are interposed between the two valves, in general, it is easy to cause an impact in force transmission between the two valves. Also in the device of the invention, when both valves are connected only by the cam and lever shown in a) above, for example, when the main valve is rapidly closed by a throttle operation, the lever hits the cam and a strong impact is emitted, so that May cause discomfort to the person.
However, in the intake device according to the claims, since the lever and the shaft (the shaft of the main valve) are coupled via the buffer member as described in b) above, such an impact is effectively mitigated. Further, since the buffer member is used as described above, the main valve is not completely defined by the opening degree of the sub-valve, and can be excessively displaced toward the closing side by an angle corresponding to the deformation of the buffer member. . Therefore, there is a merit that the deceleration performance can be improved by forcibly performing the throttle operation toward the closing side of the main valve.
請求項2に記載した吸気装置は、さらに、メインバルブの軸に対する上記レバーの初期角度(緩衝部材が機能していない静的状態での角度)を、調整ネジによって変更可能にしたことを特徴とする。
The intake device according to
このようにした吸気装置では、サブバルブの開閉につれてメインバルブが開き始めるタイミングを適宜に調整することができる。レバーの初期角度を変更できれば、サブバルブの軸上にある前記カムの周面にレバーが接触して角度変位をし始める際のサブバルブ・メインバルブの各角度位置を変更できるからである。したがってこの吸気装置では、両バルブの開度比や開度特性を変更することによるファーストアイドルの仕様変更を、とくに容易に行えることになる。 In the intake device thus configured, it is possible to appropriately adjust the timing at which the main valve starts to open as the sub-valve opens and closes. This is because if the initial angle of the lever can be changed, each angular position of the sub-valve and the main valve when the lever starts to come into angular displacement by contacting the peripheral surface of the cam on the axis of the sub-valve can be changed. Therefore, in this intake device, the specification change of the first idle by changing the opening ratio and the opening characteristics of both valves can be performed particularly easily.
請求項3に記載の吸気装置はさらに、上記のカムを、サブバルブの軸に対して取り替え容易な態様で取り付けていることを特徴とする。
取り替え容易な態様とはたとえば、キーやスプラインを含む軸に対してカムを挿入し、ネジ等でそのカムの抜け止め(または脱落防止)をはかった構造など、軸に対するカムの取り付けと取り外し、および取り付けたカムの固定が容易に行える態様をさす。
The intake device according to a third aspect is further characterized in that the cam is attached to the shaft of the sub valve in an easily replaceable manner.
Examples of easy replacement modes include, for example, a structure in which a cam is inserted into a shaft including a key and a spline, and the cam is prevented from being removed (or prevented from falling off) with a screw or the like. A mode in which the attached cam can be fixed easily.
カムの取り替えが容易であると、プロフィールの異なるカムに交換することにより、サブバルブ・メインバルブ間の開度比や開度特性を変更することも容易に行える。そうすれば、ファーストアイドルに関する仕様変更をとくに容易に行えることになり、ファーストアイドルパターンを自動二輪車の特性や用途、環境等に適合させる上で有利である。 If the cam can be easily replaced, the opening ratio between the sub valve and the main valve and the opening characteristics can be easily changed by replacing the cam with a different profile. Then, the specification change regarding the first idle can be particularly easily performed, which is advantageous in adapting the first idle pattern to the characteristics, application, environment, etc. of the motorcycle.
請求項1に記載したエンジンの吸気装置は、
・ サブバルブとメインバルブとの間の連動機構が極めて簡単であり、構成部品の数も少ないため、低コストで容易に構成できる。
・ スロットル操作されていないときのメインバルブをサブバルブの開度に応じて広い範囲で連続的に開閉できるため、ファーストアイドルについての好ましい制御を行うことが可能である。ファーストアイドルに関する仕様変更も容易に行える。
・ 緩衝部材を介してレバーとメインバルブの軸とを連結しているため、メインバルブが急なスロットル操作で閉じられるとき等にも、強い衝撃が生じない。そうした緩衝部材の作用により、減速性能を高められるというメリットも付随する。
The engine intake device according to claim 1 is:
-The interlocking mechanism between the sub-valve and the main valve is very simple and the number of components is small, so it can be easily configured at low cost.
-Since the main valve can be opened and closed continuously in a wide range according to the opening degree of the sub valve when the throttle is not operated, it is possible to perform preferable control for the first idle. It is easy to change the specifications for the first idol.
-Since the lever and the shaft of the main valve are connected via a buffer member, a strong impact does not occur even when the main valve is closed by a sudden throttle operation. There is also an advantage that the speed reduction performance can be improved by the action of such a buffer member.
請求項2に記載した吸気装置では、サブバルブの開閉につれてメインバルブが開き始めるタイミングを適宜に調整でき、ファーストアイドルの仕様変更を容易に行える。 In the intake device according to the second aspect, it is possible to appropriately adjust the timing at which the main valve starts to open as the sub-valve opens and closes, and it is possible to easily change the specifications of the first idle.
請求項3に記載の吸気装置なら、カムを取り替えてバルブ間の開度比や開度特性を変更することが容易であり、ファーストアイドルに関する仕様変更をとくに適切に行える。 In the intake device according to the third aspect, it is easy to change the opening ratio and the opening characteristic between the valves by changing the cam, and the specification change regarding the first idle can be particularly appropriately performed.
発明の実施についての一形態を図1〜図6に示す。図1はエンジン1の全体的な側面図であり、図2は、そのエンジン1の吸気装置10に設けられたスロットルボディ11の内部を示す(図1に表れる断面とは逆の側の断面にて示す)縦断面図である。図3は、スロットルボディ11とその外側に取り付けられた機器を第三角法にしたがう三図によって示すもので、図3(a)は右側面図、同(b)は正面図、同(c)は左側面図である。図4は、スロットルボディ11の背面図であり図3(a)におけるIV−IV矢視図である。また、図5は、サブバルブ21とメインバルブ31とについて開度の関係を示す線図であり、図6は、吸気装置10におけるファーストアイドル時の制御系を示すブロック線図である。
An embodiment of the invention is shown in FIGS. FIG. 1 is an overall side view of the engine 1, and FIG. 2 shows the inside of a
図1に示すエンジン1は、自動二輪車(図示省略)に搭載される2気筒・水冷4サイクルエンジンである。図中の符号1aはシリンダヘッド、1bはクランク軸、1cはオイルパンである。シリンダヘッド1aには、内部の燃焼室に吸入空気と燃料(混合気)を供給する吸気装置10として、図示のように吸気チャンバー13やスロットルボディ11などが接続されている。スロットルボディ11には、吸気流路のうち下流側(シリンダヘッド1aに近い部分)の部分に燃料を噴射するインジェクタ12が設けられているほか、サブバルブ21とメインバルブ31とが、吸気流路に沿って上流側からこの順に配置されている。
An engine 1 shown in FIG. 1 is a two-cylinder / water-cooled four-cycle engine mounted on a motorcycle (not shown). In the drawing, reference numeral 1a denotes a cylinder head, 1b denotes a crankshaft, and 1c denotes an oil pan. As shown in the drawing, an
このエンジン1では、インジェクタ12による燃料供給量をエンジンの状況に応じて自動調整する、いわゆるEFI(Electronic Fuel Injection)制御が採用されている。そのためこのエンジン1には、運転状況を検出するための幾つかのセンサとともに、それらによる検出信号をもとに適切な燃料供給量を演算してインジェクタ12に指示信号を送る、ECU(Electronic Control Unit)と呼ばれる制御手段(図6における符号2)が接続されている。上記したセンサとしては、たとえば、スロットルボディ11のサブバルブ21とメインバルブ31とについてそれぞれ開度を検出するために、図3(c)のとおり開度センサ24・34が設けられているほか、図1に示すクランク軸1bの軸端付近にクランク角度センサ(図示省略。図6の符号3c)が設けられており、オイルパン1cの内部に油温センサ(図示省略。図6の符号3a)が設けられてもいる。同様に図示は省略しているが、エンジン1には、大気圧を検出する大気圧センサ(図6の符号3b)や、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ、吸気の温度や圧力を知る吸気温センサ・吸気圧センサなども設けられている。
The engine 1 employs so-called EFI (Electronic Fuel Injection) control in which the fuel supply amount by the
スロットルボディ11内のサブバルブ21とメインバルブ31は、図2に示すように、それぞれ軸22・32に取り付けられた円形板(バルブ本体)が回転することにより開度変更するバタフライ弁である。メインバルブ31は、スロットルボディ11の流路の中央に配置された軸32の中心線に沿って取り付けられており、サブバルブ21は、同様に流路中央にある軸22の中心線から数mm(メインバルブ31の板厚相当分)だけ偏心した箇所に取り付けられている。双方のバルブ21・31は、流路方向の間隔(軸間距離)をせまくして配置されており、ともに全開になったときは、図のように上記の偏心分だけ両バルブ本体が位置を異にして平行になり、双方の一部同士が接触する位置関係にある。
As shown in FIG. 2, the sub-valve 21 and the
図4のとおりスロットルボディ11内には吸気流路が並列に二つ形成されているので、流路ごとに設けられたサブバルブ21とメインバルブ31とはいずれも二つずつあることになる。サブバルブ21のそれぞれは共通の軸22上に取り付けられ、その軸の一方の端部に、駆動部20としてのステッピングモータ23が接続されている。メインバルブ31(図2)についても、サブバルブ21と同様に共通の軸32上に二つが取り付けられ、その軸の一方の端部に、駆動部30としてのスロットルプーリ33が設けられている。
Since two intake passages are formed in parallel in the
スロットルプーリ33には、自動二輪車のスロットルグリップ(図示省略)に連結された、図3(a)に示す2本のスロットルケーブル33a・33bが結び付けられている。スロットルグリップの操作(スロットル操作)によって一方のスロットルケーブル33aが引かれると、スロットルプーリ33とともにメインバルブ31が回転してスロットルボディ11内の流路を開き、他方のスロットルケーブル33bが引かれると、スロットルプーリ33とメインバルブ31とが逆に流路を閉じる向きに回転する。なお、スロットルプーリ33は、図3(b)のとおりコイルスプリング33dを介してスロットルボディ11上に設けられており、スロットル操作をされないときにはそのスプリング33dから力を受けて、メインバルブ31を閉じる向きに戻される。
The
サブバルブ21については、上記のとおり連結されたステッピングモータ23(図3・図4を参照)と、そのモータ23をコントロールする制御手段2(前記のECU。図6を参照)とによって、その開度が制御される。スロットル操作によってメインバルブ31が急激に開閉された場合にも不快な加減速等が生じないよう、サブバルブ21を、前記の各種センサで検出される運転状況に合った適切な開度に操作するのである。
The opening of the
図3等に示す吸気装置10では、ファーストアイドルと呼ばれる冷間始動時のアイドリングを、上記したサブバルブ21とメインバルブ31、およびそれらの駆動部20・30を利用して、機関回転数を制御しながら行うこととしている。その制御の概要は、スロットル操作を受けないために閉じる向きに戻されているメインバルブ31の開度を、サブバルブ21の駆動部20であるステッピングモータ23を介し、サブバルブ21の開度とともに制御することである。そのような制御のための構成、および制御の詳細は以下のとおりである。
In the
まず図3(a)のように、スロットルボディ11の外側においてサブバルブ21の軸22に、サブバルブ21と一体に回転するようカム25を取り付けるとともに、メインバルブ31の軸32にレバー36を取り付けて両者が接触し得るようにする。すなわち、レバー36は、軸32を中心にメインバルブ31とともに回転するように取り付け、スロットル操作されないためにメインバルブ31が閉じ側にあるとき(つまり、図3(a)において右回りに戻されているとき)、レバー36の先端部に設けたローラ36aがカム25の周面に接触するようにそれぞれの位置を定める。そしてカム25の周面には、サブバルブ21が全閉状態から開く向き(図3(a)における左回り)に回転変位するとき半径が次第に増大するようなプロフィールを形成する。これにより、スロットル操作がされないときにサブバルブ21が開度変化をすると、それにともなってカム25がレバー36を動かし、メインバルブ31が連続的に開度を変える。こうしてサブバルブ21とともにメインバルブ31の開度を変化させるなら、ステッピングモータ23を用いるサブバルブ21の開度制御によって、適切なファーストアイドルを実現することが可能になる。なお、カム25の半径の変化量に比べてレバー36の長さ(メインバルブ31の軸32から先端部のローラ36aまで)は十分に長いことから、上記のようにカム25に接触しながら変化するレバー36およびメインバルブ31の角度範囲はわずか(全閉状態から最大2〜3°まで)である。
First, as shown in FIG. 3A, the
ステッピングモータ23によるサブバルブ21の開閉は、図2に示すように、全閉状態から全開状態をやや超えた状態までの範囲で行えるようにしている。すなわちサブバルブ21は、全閉状態(図示のA位置)から、バルブ本体である板の表面が吸気流の方向と平行になった100%開度の状態(図示のB位置)を超えて、さらに5°前後余分に回転した状態(図示のC位置)にまで角度変位することができる。このように開閉角度の範囲を設定すれば、サブバルブ21は、全開状態を確実に実現することができ、そのバルブ本体や軸22、または駆動部20中の他の部分に製作または組立上の誤差があったとしても、支障なく全開になる。なお、図3(a)に示すカム25も、サブバルブ21とともに回転変位をすることから、サブバルブ21の最大角度変位(図2のC位置)に対応する角度まで、レバー36との接触点の半径が増大するようにカムプロフィールを定めている。
As shown in FIG. 2, the opening and closing of the
カム25とそれに接触するレバー36との作用でメインバルブ31を開閉するに関しては、さらにつぎのような構成も採用している。
すなわち、第一には、メインバルブ31の軸32とレバー36との間を、図3(b)に示すコイルバネ(緩衝部材)37を含む緩衝機構を介して連結している。具体的に述べるなら、軸32やスロットルプーリ33に対して回転フレーム35を一体に取り付ける一方で、軸32等に対して相対回転し得るようにレバー36を取り付け、レバー36のうちローラ36aのある先端部とは逆の側において一体に設けた突片36bを、圧縮して装着したコイルバネ37とともに上記回転フレーム35の枠内におさめ入れる。こうすることにより、レバー36は、回転フレーム35とコイルバネ37とで拘束されながら軸32やスロットルプーリ33とともに回転することになる。急なスロットル操作によってメインバルブ31が閉じ側に戻されるとき、図3(a)においてレバー36が右回りに速やかに回転してカム25に当たるが、コイルバネ37が緩衝作用を発揮することから、その際の衝撃が小さいものとなる。またこの構成により、スロットルグリップ(図示省略)を減速側に強く操作する場合、メインバルブ31を、サブバルブ21のカム25によって規定される開度よりも、さらにコイルバネ37の縮みしろだけ閉じ側に強制変位させることができるという、減速性能に関する利点ももたらされる。
Regarding the opening and closing of the
That is, first, the
カム25とレバー36とによるメインバルブ31の開閉に関する第二の付加的構成は、カム25にレバー36が接触してメインバルブ31が開き始めるタイミングを、図3(b)等に示す調整ネジ38によって適宜に変更できるようにしたことである。調整ネジ38は、メインバルブ31の軸32等と一体に回転する上記の回転フレーム35に取り付け(緩み防止のためのスプリングを付属させている)、その先端部を、回転フレーム35の枠内にあるレバー36の突片36bに接触させたものである。このネジ38を押し込んで、たとえばコイルバネ37を縮める向きにレバー36の角度位置(初期角度)を変更するなら、メインバルブ31が閉じた状態でのレバー36(ローラ36a)がカム25からやや離れる向きに変位し、サブバルブ21が開き側にやや大きく角度変位したときはじめてカム25がレバー36を動かしてメインバルブ31を開き始めるようになる。この吸気装置10の場合、図5のように、スロットル操作されないために閉じられているメインバルブ31が、サブバルブ21の開度が約40%になったとき開き始めるよう設定している。
The second additional configuration relating to the opening and closing of the
メインバルブ31の開閉に関する付加的構成の第三は、上記のカム25を、簡単に取り替えられるようサブバルブ21の軸22上に取り付けたことである。カム25は、軸22に対しキーをはさんで(またはスプラインを形成して)挿入したうえ、図4等に示すとおりナット26等にて固定することにより取り付けている。ナット26等を外したうえカム25を軸22から抜き出し、新たなカム25を軸22に挿入して再びナット26等を装着すれば、カム25の交換が完了する。プロフィールの異なるカム25を使用すると、サブバルブ21の開度調整を通じて行うファーストアイドルの態様が異なるものとなるので、このようにカム25の交換が容易であることは、ファーストアイドルパターンを自動二輪車の特性や用途、環境等に適合させやすい、という利点に直結する。
A third additional configuration relating to the opening and closing of the
上記のような吸気装置10を有する図1のエンジン1において、ファーストアイドルを含む始動時の制御を下記i)〜v)のように行っている。
i) エンジン1のメインスイッチ(図示省略)がONにされたなら、制御手段2(ECU。図6を参照)を起動する。制御手段2は、初期化動作としてサブバルブ21の角度変位をリセットするとともに、前述の各センサからインプットされる大気圧や水温(または油温)を記憶する。
In the engine 1 of FIG. 1 having the
i) When the main switch (not shown) of the engine 1 is turned on, the control means 2 (ECU, see FIG. 6) is activated. The control means 2 resets the angular displacement of the sub-valve 21 as an initialization operation, and stores the atmospheric pressure and the water temperature (or oil temperature) input from each of the aforementioned sensors.
ii) 制御手段2は、上記の大気圧や水温(または油温)をもとに、あらかじめROM(制御手段2の記憶部)に記憶したマップからファーストアイドルのためのメインバルブ31の初期開度を決定し、メインバルブ31がそのような初期開度になるようステッピングモータ23を駆動してサブバルブ21を回転させ、その状態で待機させる。
ii) Based on the above atmospheric pressure and water temperature (or oil temperature), the control means 2 determines the initial opening degree of the
iii) スタータースイッチ(図示省略)がONにされると、スターターモータ(図示省略)によってエンジン1が始動する。このときのサブバルブ21およびメインバルブ31の開度は、上記ii)で設定した適切な初期開度であるから、始動時に機関回転数が高くなりすぎる等の不都合が生じない。
iii) When a starter switch (not shown) is turned on, the engine 1 is started by a starter motor (not shown). Since the opening degree of the
iv) エンジン1が始動したことをクランク角度センサ3c等からの信号により制御手段2が判断すると、機関回転数によるフィードバック制御をともなうファーストアイドルを開始する。実施する制御を、図6に示すブロック線図にしたがって説明するとつぎのようになる。
1) 制御手段2は、油温センサ3aおよび大気圧センサ3bからの信号を入力部2aによって受け、それをもとに演算部2bにおいて目標回転数(設定回転数)を決める。
2) クランク角度センサ3cによって実際の機関回転数を検出し、その信号を制御手段2の比較部2cに戻して、上記した目標回転数の信号と比較する。
3) 比較により得た差(制御偏差)に基づいて制御手段2の調節部2dが適切な操作量を決定し、操作部2eに送る。
4) 操作部2eは、上記の操作量に応じた適切な角度だけ図3等のステッピングモータ23を回転させてサブバルブ21の開度操作をする。
5) サブバルブ21の開度に応じ図3(a)のカム25の角度が変わるので、それとレバー36との関係からメインバルブ31の開度が変わり、もってエンジン1の回転数(rpm)が目標回転数に近づくよう変化する。
6) 変化した機関回転数をクランク角度センサ3cにて検出し、それを、刻々と変わる油温や大気圧に応じて制御手段2が逐次に定める目標回転数と比較し、相当する適当量だけモータ23を操作する、という制御を継続する。それによりエンジン1において、運転環境や暖機状況に応じた適切な回転数でのファーストアイドルが実現する。
iv) When the control means 2 determines that the engine 1 has started based on a signal from the crank angle sensor 3c or the like, the first idle with feedback control based on the engine speed is started. The control to be performed will be described as follows according to the block diagram shown in FIG.
1) The control means 2 receives signals from the oil temperature sensor 3a and the atmospheric pressure sensor 3b by the input unit 2a, and determines a target rotation speed (set rotation speed) in the
2) The actual engine speed is detected by the crank angle sensor 3c, and the signal is returned to the comparison unit 2c of the control means 2 and compared with the signal of the target speed described above.
3) Based on the difference (control deviation) obtained by the comparison, the
4) The
5) Since the angle of the
6) The changed engine speed is detected by the crank angle sensor 3c, and it is compared with the target speed determined by the control means 2 in accordance with the oil temperature and the atmospheric pressure that change every moment, and only the appropriate amount corresponds. The control of operating the
v) 制御手段2は、油温センサ3aもしくは水温センサの信号から十分に暖機されたと判定したとき、またはタイマー(図示省略)を介し相当程度の時間(3〜5分)が経過したと判定したときは、ファーストアイドルを終了し、ユーザーがアイドルスクリュー(図示省略)で事前に設定したアイドル回転数での通常のアイドリングに移行させる。なお、走行のために自動二輪車のミッションが入れられたときも、エンジンブレーキの効果を生かすこと等を目的に、ファーストアイドルを終了することとしている。油温や水温が一定温度以上である以上、暖機後に機関停止をし再始動する場合にも、ファーストアイドルは不要として行わない。 v) When the control means 2 determines that the oil temperature sensor 3a or the water temperature sensor has sufficiently warmed up, or when a considerable time (3 to 5 minutes) has elapsed via a timer (not shown) If this is the case, the first idle is terminated, and a transition is made to normal idling at an idle speed preset by the user with an idle screw (not shown). Note that even when a motorcycle mission is entered for traveling, the first idle is terminated for the purpose of utilizing the effect of engine braking. As long as the oil temperature and water temperature are equal to or higher than a certain temperature, the first idle is not considered unnecessary even when the engine is stopped and restarted after warming up.
なお、上記のii)において設定するメインバルブ31の初期開度や、上記iv)において定める目標回転数は、サブバルブ21が全開になったときに実現するのではなく、少なくとも常温常圧(15℃・1気圧)の運転環境ではサブバルブ21の開度が最大80%程度まで開いたとき実現するように、サブバルブ21とメインバルブ31とについて各駆動部20・30の関係を定めている。つまり、サブバルブ21とメインバルブ31とのそれぞれの開度は、図5に示す太線Y1Y2Y3の関係にしたがい、通常のファーストアイドルではその範囲(Y1〜Y3)でのみ変化することになる。このように、サブバルブ21が全開未満という余裕のある段階で好適な状態を実現できるようにすれば、各バルブ21・31やそれらの駆動部20・30について加工または組立上の精度が高くない場合にも、ファーストアイドルの制御を適切に行うことが可能になる。なお、図5に示すX1からX2にかけての線は、サブバルブ21を全閉状態(図2のA位置)から100%開度を超える角度(図2のC位置)にまで角度変位させるとき、カム25(ある標準的なプロフィールをもつもの)にレバー36を接触させ続けるとすればメインバルブ31にもたらされる開度を示す線である(メインバルブ31の開度が0以下というのは、開き側と逆向きに角度変位することをさす)。
Note that the initial opening degree of the
1 エンジン
2 制御手段
3a・3b・3c センサ
10 吸気装置
11 スロットルボディ
20 サブバルブ駆動部
21 サブバルブ
22 軸
23 ステッピングモータ
25 カム
30 メインバルブ駆動部
31 メインバルブ
32 軸
33 スロットルプーリ
36 レバー
37 コイルバネ(緩衝部材)
38 調整ネジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
38 Adjustment screw
Claims (3)
サブバルブの軸上にカムが取り付けられるとともに、メインバルブの軸上にレバーが取り付けられ、スロットル操作を受けないとき、メインバルブが閉じる向きに変位するとともに上記レバーが上記カムの周面に接触し得ること、
および、メインバルブの軸に対して上記レバーが、緩衝部材を介して連結されていること
を特徴とするエンジンの吸気装置。 A main valve and a sub-valve are mounted on each axis arranged at intervals in the intake direction so that the intake passage can be opened and closed by angular displacement, and the main valve opens and closes in conjunction with the throttle operation. The sub-valve is an engine intake device that opens and closes when the opening is controlled by the control means,
A cam is mounted on the shaft of the sub-valve and a lever is mounted on the shaft of the main valve. When the throttle valve is not operated, the main valve is displaced in the closing direction and the lever can contact the circumferential surface of the cam. about,
And an intake device for an engine, wherein the lever is connected to the shaft of the main valve via a buffer member.
The intake system for an engine according to claim 1 or 2, wherein the cam is attached to the shaft of the sub valve in an easily replaceable manner.
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JP2003319257A JP3953993B2 (en) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | Engine intake system |
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JP2007303357A (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Keihin Corp | Intake control device of motorcycle |
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2003
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