JP2008095688A - エンジン用アクティブ吸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の状況下で自動二輪車エンジンの作動に選択的に影響を及ぼすエアーボックスの吸気状態を制御する装置及び方法を提供すること。
【解決手段】エンジンを備えた自動二輪車用の吸気システムが、エアーボックスと、フィルタエレメントと、バルブとを備える。エアーボックスは、吸気を受け入れる第一の開口部と、吸気をエアーボックスからエンジンのスロットルアッセンブリへ供給する第二の開口部とを有する。フィルタエレメントは、エアーボックス内に配置され、吸気から粒子を分離する。バルブは、エアーボックス内において、フィルタエレメントと第二の開口部との間に移動可能に配置されて、エアーボックスを通る吸気流に様々な制限を加える。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンへの空気の取り込みを制御する装置及び方法に係り、特に、所定の状況下で自動二輪車エンジンの作動に選択的に影響を及ぼすエアーボックスの吸気状態を制御する装置及び方法に関する。

従来、エンジンへの空気の取り込みを制御する装置及び方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−２３９３５０号公報

本発明は、所定の状況下で自動二輪車エンジンの作動に選択的に影響を及ぼすエアーボックスの吸気状態を制御する装置及び方法を提供することを主たる目的とする。

本発明の第一の態様は、エンジンを備えた自動二輪車用の吸気システムである。この吸気システムは、エアーボックスと、フィルタエレメントと、バルブとを備える。エアーボックスは、吸気を受け入れる第一の開口部と、吸気をエアーボックスからエンジンのスロットルアッセンブリへ供給する第二の開口部とを有する。フィルタエレメントは、エアーボックス内に配置され、吸気から粒子を分離する。バルブは、エアーボックス内において、フィルタエレメントと第二の開口部との間に移動可能に配置されて、エアーボックスを通る吸気流に様々な制限を加える。

本発明の第二の態様は、エンジンと、エアーボックスと、スロットルアッセンブリと、フィルタエレメントと、バルブと、を有する自動二輪車である。エアーボックスは、吸気を受け入れる吸気口と排気口とを備える。スロットルアッセンブリは、排気口から吸気を受け入れて、吸気を燃焼用にエンジン内へ導くように配置される。フィルタエレメントは、エアーボックス内に配置される。バルブは、エアーボックス内において、フィルタエレメントと第二の開口部との間に配置される。

本発明の第三の態様は、スロットルアッセンブリと、エアーボックスと、エンジンコントローラと、を備えた自動二輪車のエンジンの作動方法である。スロットルアッセンブリは、エンジン内への吸気速度を制御する。エアーボックスは、吸気をスロットルアッセンブリ内へ導くとともに、フィルタエレメントと共に前記吸気を清浄する。本方法では、エンジンをあるエンジンスピードで運転し、スロットルアッセンブリをほぼフルスロットル位置まで開き、エアーボックス内に配置されたバルブを第一の位置から第二の位置へ動かすことによってエンジン内への吸気の流れを制限する。

本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することによって明らかとなる。

本発明によれば、所定の状況下で自動二輪車エンジンの作動に選択的に影響を及ぼすエアーボックスの吸気状態を制御する装置及び方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施例を詳細に説明する前に理解して頂きたいのは、本発明の適用は、以下の説明又は添付図面に示された構成要素の具体的な構成及び配置に限定されるものではない、という点である。本発明は、他の実施形態も採ることができると共に、様々な方法で実現する又は実行されることが可能である。また、ここで用いられている表現や用語は、説明するためのものであって、限定するものと解釈されるべきではない。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「備える（ｈａｖｉｎｇ）」、及びこれらの派生語は、これらの語の後に列挙された要素及びその等価物だけでなくそれらとは別の要素をも包含することが意図されてここでは用いられている。特段明記又は限定されていない限り、「取り付けられた（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「支持された（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」、及び「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語並びにこれらの派生語は、広義に用いられており、直接的な取付、接続、支持、及び、連結だけでなく、間接的な取付、接続、支持、及び、連結をも包含する。さらに、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」及び「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されない。

図１〜３は、アクティブ吸気システム２４を含む自動二輪車２０を示している。自動二輪車２０は、前輪２６と、後輪２８と、エンジン３２と、を有する。エンジン３２は、トランスミッション１１２を通じて、後輪２８に動力を供給する。エンジン３２は、混合気燃焼用のシリンダを２つ（３４ａ、３４ｂ）備える。クランクシャフト回転速度（又は、単に「エンジンスピード」）は、スロットルアッセンブリ４２（図３）に機械的に又は電気機械的に連結されたスロットルコントロール３８によって制御される。スロットルコントロール３８は、ライダーが右手で回転させるグリップ型コントロールである。

当業者には明らかなように、スロットルアッセンブリ４２は、流路を形成するスロットル本体と、流路内のスロットル板（図示せず）と、を有する。スロットル板は、スロットルコントロール３８が静止位置からフルスロットル位置まで回転されるのに応じて、ほぼ閉じた（すなわち、「アイドル」）位置と、ほぼ完全に開いた（すなわち、「フルスロットル」）位置との間で動くことができる。

図４に示すように、アクティブ吸気システム２４は、エアーボックスアッセンブリ（以下、エアーボックスという）４６を有する。エアーボックス４６は、上部ハウジング４８と、下部ハウジング５０と、前面パネル５２と、を有する。上部ハウジング４８及び下部ハウジング５０は、留め具５６によって連結される。別の留め具５８を用いて、前面パネル５２が上部ハウジング４８及び下部ハウジング５０へ連結される。

引き続き図４を参照すると、上部ハウジング４８及び下部ハウジング５０は連結されて、エアーボックス４６を通過する流路を形成する。前面パネル５２は、取り込んだ空気をエアーボックス４６内へ受け入れる吸気開口部６２を備える。下部ハウジング５０は、取り込んだ空気をスロットルアッセンブリ４２へ供給する排気開口部６４を備える。フィルタエレメント６６は、吸気開口部６２に隣接して配置され、取り込んだ空気から粒子を分離する。フィルタエレメント６６は、上部ハウジング４８及び下部ハウジング５０によって、所定の位置に保持される。下部ハウジング５０は、フィルタエレメント６６の外側の縁７０を受け入れる受入溝６８を備える。フィルタエレメント６６は、下部ハウジング５０の受入溝６８によって固定的に位置決めされる。

図４〜６を参照する。アクティブ吸気システム２４は、更に、エアーボックス４６に配置されたバルブ７２を有する。より具体的には、バルブ７２は、吸気開口部６２と排気開口部６４の間の流路上に配置される。すなわち、バルブ７２は、フィルタエレメント６６より下流であって、スロットルアッセンブリ４２より上流に位置する。よって、バルブ７２は、フィルタエレメント６６によって、取り込まれた空気からフィルタエレメント６６によって分離された粒子から、保護される。また、バルブ７２は、吸気流路のジオメトリを変えて、取り込まれた空気がスロットルアッセンブリ４２へ到達する前に通過する吸気流路における吸気流れを変化させるように、配置される。

バルブ７２は、プレート（本体）部分７６と、ロッド部分７８と、を有する。ロッド部分７８の両端部７８ａ、７８ｂは、本体部分７６の両側から突き出ている。第一の端部７８ａは、溝付き支持部８２において、保持される。支持部８２は、下部ハウジング５０の一部として一体に形成される。第二の支持部（図示せず）は、上部ハウジング４８の一部として一体に形成され、支持部８２に隣接して配置されて、第一の端部７８ａを所定の位置に保持する。なお、支持部８２は、下部ハウジング５０とは別体のものとして設けられてもよい。また、第二の支持部は、上部ハウジング４８とは別体のものとして設けられてもよい。バルブ７２を他の構造により位置決めすることも、本願発明の意図及び範囲に含まれる。

バルブ７２のロッド部分７８の第二の端部７８ｂは、アクチュエータ８８に連結される。アクチュエータ８８は、フランジ９０を備える。フランジ９０には、スロット９２が形成される。第二の端部７８ｂは、スロット９２内に受け入れられる。第二の端部７８ｂ上に配置されるリテーナ９４により、第二の端部７８ｂはスロット９２内に維持される。第二の端部７８ｂは、ロッド部分７８（図６）の主軸であり、バルブ７２の主軸でもある軸Ａから、（９０度に二回曲がって）わずかにオフセットされる。このようにクランク状に形成された第二の端部７８ｂにより、第二の端部７８ｂに力が加わると、バルブ７２を主軸Ａまわりに回転させるトルクが生じる。本実施例においては、一例として、アクチュエータ８８は、直線的な動きによって第二の端部７８ｂに力を加えるように構成されたソレノイドである。アクチュエータ８８は、回転出力を持つものであってもよい。その場合、第二の端部７８ｂは、主軸Ａからオフセットされても、されなくてもよい。

アクチュエータ８８は、（図５及び７に示した）第一の位置と、（図６及び８に示した）第二の位置との間で動くことができる。アクチュエータ８８は、ばね９８によって、第一の位置へ付勢される。これにより、バルブ７２も、図５及び７に示したような第一の位置（すなわち、開位置）へ付勢される。電気信号などによってアクチュエータ８８が作動すると、ばね９８は圧縮されて、アクチュエータ８８は第二の位置へ動き、これによりバルブ７２も図６及び８に示したような第二の位置（すなわち、閉位置）へ動かされる。

上述のように、フィルタエレメント６６は、フィルタエレメント６６を通す前の取り込み空気中に存在する粒子からバルブ７２を保護する。同様に、アクチュエータ８８も、フィルタエレメント６６によって粒子から保護される。フィルタエレメント６６より下流に位置するエアーボックス４６内にバルブ７２及びアクチュエータ８８を配置することにより、衝突による損傷や、吸気流路の目詰まりや、可動部品の故障が防止される。また、フィルタエレメント６６は、アクチュエータ８８に関連する電気部品やコード類も保護する。フィルタエレメント６６は、これら電機部品及びコード類を清潔に保ち、アクチュエータ８８の耐用年数を延ばす。

アクチュエータ８８は、図９に示したような自動二輪車用エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１０２などのコントローラに電気的に接続される。ＥＣＭ１０２は、信号（例えば、電気信号）をアクチュエータ８８へ送って、アクチュエータ８８を第一の位置（図５及び７）から第二の位置（図６及び８）へ動かし、これにより、バルブ７２を開位置から閉位置へ動かす、ように構成される。また、図９は、エンジンスピードセンサ１０４と、スロットル位置センサ１０６と、ギア選択センサ１０８と、を示している。これらはすべてＥＣＭ１０２に連結され、自動二輪車の動作状態の個々のパラメータを表す信号（例えば、電気信号）をＥＣＭ１０２へ送るように構成される。

自動二輪車エンジン３２の動作状態によっては、エンジン３２内への取り込み空気の流速が、スロットルアッセンブリ４２（すなわち、スロットル板の位置）によって制御される。そのような動作状態において、ライダーは、スロットルコントロール３８を静止位置から離れるようにねじる。すると、スロットル板は、スロットルコントロール３８の回転量に比例した分、開く。ライダーがスロットルコントロール３８を静止位置へ戻すと、スロットル板はアイドル位置へ戻る。動作状態によっては、自動二輪車エンジン３２が、取り込み空気の量又は流速が単にスロットルアッセンブリ４２によって制御されているときに、過剰な騒音を出す可能性がある。例えば、エンジン３２が低いエンジンスピード（ほとんど閉じたスロットル位置）で運転中に、スロットルアッセンブリ４２がほぼ完全に開いたスロットル位置まで急激に動かされた場合、エンジン３２は特に高いレベルの騒音を放出する可能性がある。エンジン騒音の放出は、スロットルアッセンブリ４２を開ける効果を少なくとも部分的に弱めることによって、低減可能である。

ＥＣＭ１０２は、エンジンスピードが所定速度を下回ったことを示す信号をエンジンスピードセンサ１０４から受信したとき、及び、スロットル位置センサ１０６からスロットルアッセンブリ４２がほぼ完全に開いた位置にあることを示す信号を受信したとき、アクチュエータ８８に信号を送って、上述のようにしてバルブ７２を閉じさせる。バルブ７２が閉位置へ移動すると、エアーボックス４６を通る吸気の流れが少なくとも部分的に制限され、スロットルアッセンブリ４２が開いていることの効果が弱められるため、エンジン３２は、過剰な騒音レベルを生成することなく、より緩やかにスピードを上げていくことができるようになる。閉位置において、バルブ７２は、空気流路の横断面積の約９０％を遮る。図８に示すように、バルブ７２が閉位置にあるとき、空気は、バルブ７２の両側を通過することができる。

所定時間経過後、バルブ７２を再度開けるための別の信号がＥＣＭ１０２からアクチュエータ８８へ送られる。スロットルコントロール３８からの入力によってスロットルアッセンブリ４２が少なくとも部分的に閉じられている場合、ＥＣＭ１０２は、上記所定時間経過前に、アクチュエータ８８を停止させてバルブ７２を再度開かせてもよい。また、ＥＣＭ１０２は、エンジンスピードが前述の所定速度（又は、別の所定速度）に達するとすぐに、アクチュエータ８８を停止させてバルブ７２を再度開かせてもよい。アクチュエータ８８を停止させるタイミングを判断するための他の方法も、本願発明の範囲内に含まれる。

アクチュエータ８８を停止させることによってバルブ７２を再度開かせるための信号を送ることは、単に、アクチュエータ８８を作動させる信号の送信停止であってもよい。例えば、バルブ７２を閉じるときにＥＣＭ１０２が正の電圧信号をアクチュエータ８８へ送り、この信号が０ボルトに戻ったとき、アクチュエータ８８及びバルブ７２がばね９８の付勢力により第一の位置（バルブ７２の開位置）へ戻る、ようにしてもよい。例えば同じ振幅の正負の電圧信号を用いるなどの信号に関する他の決まり事を用いて、アクチュエータ８８の稼働及び停止を制御してもよい。

ＥＣＭ１０２は、エンジンスピードセンサ１０４及びスロットル位置センサ１０６からの信号だけでなく、ギア選択センサ１０８からの信号にも基づいて、アクチュエータ８８を作動させたり、停止させたりしてもよい。その場合、ＥＣＭ１０２は、エンジンスピードが所定速度未満であり、スロットル位置がほぼ完全に開いており、且つ、自動二輪車２０のトランスミッション１１２が所定のギア又は複数の所定のギアのいずれかに入っているときに、アクチュエータ８８を作動させてバルブ７２を閉じる。ＥＣＭ１０２は、エンジンスピードが上記所定速度に達したとき、又は、スロットル位置が少なくとも部分的に閉じられたとき、又は、自動二輪車２０のトランスミッション１１２が上記の１つの又は複数の所定のギアから外れたときに、アクチュエータ８８を停止させてバルブ７２を再度開く。これら停止条件の少なくとも１つが満たされたとき（すなわち、上記作動条件の少なくとも１つがもはや満たされなくなったとき）、エンジンスピードセンサ１０４、スロットル位置センサ１０６、及び／又は、ギア選択センサ１０８からＥＣＭ１０２へ信号が送られて、アクチュエータ８８を停止させる。これに代えて又は加えて、ＥＣＭ１０２は、バルブ７２が閉じられてから（換言すれば、アクチュエータ８８が作動されてから）所定時間が経過したときに、アクチュエータ８８を停止させるようにしてもよい。

ＥＣＭ１０２は、スロットルアッセンブリ４２の位置と自動二輪車２０の車速とに基づいて、アクチュエータ８８を作動させてバルブ７２を閉じるようにしてもよい。例えば、ＥＣＭ１０２は、車速が所定範囲内で、且つ、ほぼ完全に開いたスロットル位置であることを認識したときに、アクチュエータ８８を作動させてバルブ７２を閉じるようにしてもよい。車速は、ＥＣＭ１０２によって直接検出されてもよく、或いは、例えば、前輪２６及び／又は後輪２８についての既知の測定や、エンジンスピードセンサ１０４及びギア位置センサ１０８によってＥＣＭ１０２へ伝達される信号などに基づいて、ＥＣＭ１０２によって算出されてもよい。スロットル位置は、スロットル位置センサ１０６によって検出され、ＥＣＭ１０２へ伝達される。ＥＣＭ１０２は、所定時間が経過したとき、アクチュエータ８８を停止させてバルブ７２を再度開く。例えば、アクチュエータ８８は、一例として、アクチュエータ８８が作動してから（換言すれば、バルブ７２が開位置から閉位置へ移動してから）約２秒後に停止され、バルブ７２が再度開かれる。アクチュエータ８８の作動は、単にエンジンスピードによらず、車速に依存するため、トランスミッション１１２がどのギアに入っているかによって、バルブ７２は異なるエンジンスピードで閉位置へ動かされる。例えば、トランスミッション１１２が第一の所定のギアに入っているときには、第一のエンジンスピードで所定の車速域に達するが、トランスミッション１１２がより高いギアに入っているときには、より低いエンジンスピードで当該車速域に到達し得る。ＥＣＭ１０２は、スロットルが少なくとも部分的に閉じられたとき、及び／又は、自動二輪車２０の車速が上記所定の車速域外となったとき、及び／又は、トランスミッション１１２が異なるギアにシフトされたときに、アクチュエータ８８を停止させる。

本発明の一実施例に係る自動二輪車の斜視図である。 図１の自動二輪車の側面図である。 図１の自動二輪車の反対側の側面図である。 図１の自動二輪車のエアーボックスアッセンブリの展開斜視図である。 バルブが開いた状態で且つ上部ハウジングが取り外された状態における、図４のエアーボックスアッセンブリの斜視図である。 バルブが閉じた状態における、図４のエアーボックスアッセンブリの斜視図である。 図５のライン７−７で切った横断面図である。 図６のライン８−８で切った横断面図である。 アクティブ吸気システムの機能を説明するための概略図である。

符号の説明

２０ 自動二輪車
２４ 吸気システム
３２ エンジン
４２ スロットルアッセンブリ
４６ エアーボックス
６６ フィルタエレメント
７２ バルブ
８８ アクチュエータ
１０２ ＥＣＭ

Claims (19)

1. エンジンを備えた自動二輪車用の吸気システムであって、
   エアーボックスと、
   前記エアーボックス内に配置されたフィルタエレメントと、
   前記エアーボックス内に配置されたバルブと、を有し、
   前記エアーボックスは、
   吸気を受け入れる第一の開口部と
   前記吸気を前記エアーボックスから前記エンジンのスロットルアッセンブリへ供給する第二の開口部と、を有し、
   前記フィルタエレメントは、前記吸気から粒子を分離し、
   前記バルブは、前記フィルタエレメントと前記第二の開口部との間に移動可能に配置されて、前記エアーボックスを通る吸気流に様々な制限を加える、ことを特徴とする吸気システム。
2. 請求項１記載の吸気システムであって、
   前記フィルタエレメントは、前記第一の開口部に隣接して配置され、
   前記バルブは、前記フィルタエレメントによって前記粒子から保護される、ことを特徴とする吸気システム。
3. 請求項１記載の吸気システムであって、
   前記バルブに連結され、該バルブを第一の位置から第二の位置へ移動させるアクチュエータを更に有する、ことを特徴とする吸気システム。
4. 請求項３記載の吸気システムであって、
   前記アクチュエータはソレノイドを含む、ことを特徴とする吸気システム。
5. 請求項３記載の吸気システムであって、
   前記アクチュエータの作動により、前記バルブが前記第二の位置から前記第一の位置へ動かされる、ことを特徴とする吸気システム。
6. 請求項３記載の吸気システムであって、
   前記第一の位置は、前記バルブがほぼ開いた位置であり、
   前記第二の位置は、前記バルブがほぼ閉じた位置であり、
   前記バルブは、前記第一の位置へ付勢される、ことを特徴とする吸気システム。
7. 請求項３記載の吸気システムであって、
   前記スロットルアッセンブリの位置と、エンジンスピード又は車速とに基づいて、前記アクチュエータを作動させて前記バルブを前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させるように構成されたコントローラを更に有する、ことを特徴とする吸気システム。
8. 請求項７記載の吸気システムであって、
   前記コントローラは、前記スロットルアッセンブリがほぼ完全に開き、且つ、前記エンジンスピードが所定速度に近いとき、前記アクチュエータを作動させて前記バルブを前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させる、ことを特徴とする吸気システム。
9. エンジンと、
   吸気を受け入れる吸気口と排気口とを備えたエアーボックスと、
   前記排気口から吸気を受け入れて、該吸気を燃焼用に前記エンジン内へ導くように配置されたスロットルアッセンブリと、
   前記エアーボックス内に配置されたフィルタエレメントと、
   前記エアーボックス内において、前記フィルタエレメントと前記第二の開口部との間に配置されたバルブと、を有する自動二輪車。
10. 請求項９記載の自動二輪車であって、
    前記バルブを第一の位置から第二の位置へ移動させるアクチュエータを更に有する、ことを特徴とする自動二輪車。
11. 請求項１０記載の自動二輪車であって、
    前記スロットルアッセンブリの位置と、エンジンスピード又は車速とに基づいて、前記アクチュエータを作動させて前記バルブを前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させるように構成されたコントローラを更に有する、ことを特徴とする吸気システム。
12. 請求項１１記載の自動二輪車であって、
    前記コントローラは、前記スロットルアッセンブリがほぼ完全に開き、且つ、前記エンジンスピードが所定速度に近いとき、前記アクチュエータを作動させて前記バルブを前記第一の位置から前記第二の位置へ移動させる、ことを特徴とする自動二輪車。
13. 請求項１１記載の自動二輪車であって、
    前記コントローラは、前記自動二輪車のギアが第一の所定のギアに入れられているときには第一のエンジンスピードにおいて前記アクチュエータを作動させるとともに、前記自動二輪車のギアが前記第一の所定のギアよりも高い第二の所定のギアに入っているときには前記第一のエンジンスピードよりも低い第二のエンジンスピードにおいて前記アクチュエータを作動させるように構成される、ことを特徴とする自動二輪車。
14. 請求項１０記載の自動二輪車であって、
    前記アクチュエータはソレノイドを含む、ことを特徴とする自動二輪車。
15. 請求項１０記載の自動二輪車であって、
    前記第一の位置は、前記バルブがほぼ開いた位置であり、
    前記第二の位置は、前記バルブがほぼ閉じた位置である、ことを特徴とする自動二輪車。
16. エンジン内への吸気速度を制御するスロットルアッセンブリと、
    吸気を前記スロットルアッセンブリ内へ導くとともに、フィルタエレメントと共に前記吸気を清浄するエアーボックスと、
    エンジンコントローラと、を備えた自動二輪車のエンジンの作動方法であって、
    前記エンジンをあるエンジンスピードで運転し、
    前記スロットルアッセンブリをほぼフルスロットル位置まで開き、
    前記エアーボックス内に配置されたバルブを第一の位置から第二の位置へ動かすことによって前記エンジン内への吸気の流れを制限し、
    前記フィルタエレメントを用いて前記バルブを前記吸気内の粒子から保護する、ことを特徴とする方法。
17. 請求項１６記載の方法であって、
    前記バルブが前記第二の位置へ移動してから所定時間が経過したとき、前記バルブを前記第二の位置から前記第一の位置へ戻す、ことを特徴とする方法。
18. 請求項１６記載の方法であって、
    前記エンジンコントローラを用いて、前記スロットルアッセンブリの前記スロットル位置と、エンジンスピード又は車速とを監視し、
    前記エンジンコントローラからアクチュエータへ信号を送って、前記バルブを動かす、ことを特徴とする方法。
19. 請求項１８記載の方法であって、
    前記信号は、前記スロットル位置がほぼ完全に開いた位置にあり、且つ、前記車速が所定の範囲内にあるときに、前記エンジンコントローラから前記アクチュエータへ送られる、ことを特徴とする方法。

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