JP2008138550A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で吸気流制御弁の故障を的確に判定する。
【解決手段】４気筒エンジンの各吸気ポートにはそれぞれ吸気流制御弁３００が設けられ、吸気ポートおよび吸気流制御弁３００は非磁性体で形成され、吸気流制御弁３００はエンジンの長手方向に貫通する磁性部３００Ａを備える。吸気流制御弁３００が旋回流を強化する状態に対応した位置であって、第１気筒の外側（第２気筒反対側）の位置には磁石５００が設けられ、第４気筒の外側（第３気筒反対側）の位置には磁気センサ６００が設けられる。エンジンＥＣＵは、吸気流制御弁３００に旋回流を強化する回転指令信号を出力してからディレータイマのタイムアップ後に磁気センサ６００により検出された磁界の強さＢが正常しきい値以上であると吸気流制御弁３００は正常に動作していると判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダに接続された吸気ポートに吸気流制御弁を備えた内燃機関の吸気装置に関し、特に、内燃機関の運転状態に応じてシリンダ内の旋回流等のガス流動の強化を図る吸気流制御弁の作動不良を的確に検出することができる吸気装置に関する。

たとえば、火花点火式内燃機関における希薄混合気の安定した燃焼の実現のためには、タンブル流（縦渦）もしくはスワール流（横渦）といったシリンダ内のガス流動が非常に重要であり、より広い運転領域でガス流動を強化できることが必要である。

特に、内燃機関の運転領域において、スロットル開度が小さく、それに応じて吸入空気量も少ない低負荷領域では、一般に混合気をやや濃く設定して燃焼を安定させるようにしているため、燃費やエミッションが悪化する傾向にある。このような燃費やエミッションの改善策としては、シリンダ内の吸気に旋回流を発生させて強い乱流により燃焼を促進することが有効であり、吸気にタンブル流やスワール流を発生させるようにしている。

ここで、スワール流は、吸気をシリンダの周壁に沿って旋回させるもので、吸気を均一化する効果は高いが、乱流生成による燃焼促進の効果は低い。一方、タンブル流は、吸気をシリンダの軸方向に沿って旋回させるもので、圧縮行程の後半にタンブル流が崩壊して強い乱流が発生することから、エンジン低負荷領域での燃焼改善策として有効である。

このようなシリンダ内のガス流動（スワール流、タンブル流）を強化する方法には、吸気ポートの通路断面の一部を遮へいする吸気流制御弁を用いて、吸気ポート内を流れる吸気流を吸気ポートの一方の側に片寄らせる方法がある。たとえば、タンブル流の生成のためには、吸気ポートの下側に吸気流制御弁を配置して、吸気ポートの上側に片寄って吸気が流れることで、シリンダ内のタンブル流が強化されることになる。

特開２０００−７３８４３号公報（特許文献１）は、スワールコントロールバルブの故障を、直接定量的に判定することで確実な診断が行なえる内燃機関の制御装置を開示する。この内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気ポートに配設されるスワールコントロールバルブを有し、このスワールコントロールバルブをステッピングモータで駆動制御する開閉駆動制御部と、このスワールコントロールバルブの開度を検出するバルブ開度センサと、このスワールコントロールバルブの故障を診断する故障診断部とを備え、この故障診断部は、スワールコントロールバルブ自体の故障を検出して故障判定を行なう。故障診断部は、スワールコントロールバルブの制御変化量とバルブ実開度の変化量を比較して故障判定を行なったり、０点校正後の実開度と目標開度との偏差が予め設定されたしきい値よりも大きい値と故障と判定したり、スワールコントロールバルブの制御速度が予め設定したしきい値よりも遅く補正されると故障と判定したりする。

この内燃機関の制御装置によると、内燃機関の運転状態との関連でスワールコントロールバルブ開閉指令信号に対する圧力センサによる吸気管内の圧力変化等の実際の弁開度に相当する信号を検出し、予め測定しておいた基準開度特性と比較して、所定値以上の偏差が生じた時にスワールコントロールバルブが異常であると間接的に診断するのではなく、スワールコントロールバルブ自体の異常・故障等について直接的に検出することができる。そのため、異常・故障等における運転性悪化を的確に抑制できる。
特開２０００−７３８４３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたようにスワールコントロールバルブの異常を診断しようとすると、バルブ実開度を検出するスワールコントロールバルブ開度角度センサ（たとえば、ロータリーエンコーダ等）およびスワールコントロールバルブを回動させるステッピングモータの駆動制御回路等が必要になる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で吸気流制御弁の故障を的確に判断できる内燃機関の吸気装置を提供することである。

第１の発明に係る吸気装置は、複数のシリンダが並設された内燃機関に適用される。各シリンダには吸気配管が接続される。この吸気装置は、各吸気配管に設けられ、開閉することにより吸気配管の開口面積を可変とする、非磁性体で形成された複数の吸気流制御弁と、複数の吸気流制御弁が同じ開度になるように開閉するための開閉手段と、並設された方向の一方側の位置に設けられ、磁気を発生するための磁気発生手段と、一方側の位置とは逆側の位置であって磁気発生手段に対向する位置に設けられ、磁気発生手段から発生された磁気を検出するための磁気検出手段と、磁気検出手段により検出された磁気の度合いに基づいて、吸気流制御弁の動作状態を判断するための判断手段とを含む。吸気配管は、少なくとも吸気流制御弁が設けられた位置においては非磁性体で形成され、吸気流制御弁には、磁気発生手段と磁気検出手段とが対向する位置に、磁性部が形成されている。

第１の発明によると、たとえば４気筒直列エンジンの吸気配管に吸気流制御弁としてタンブルコントロールバルブやスワールコントロールバルブが設けられ、シリンダ内のタンブル流（縦渦流）やスワール流（横渦流）を強化する。これらの吸気流制御弁は同じ開度になるようにモータ等により回転される。この回転軸と吸気流制御弁本体との接合不良等が発生すると、モータの回転により回転軸が回転しても回転軸と接合不良の吸気流制御弁は所望の開度まで回転しない。このとき、吸気流制御弁が所望の開度である位置に対応させて設けられた磁気発生手段から発生した磁気は、吸気流制御弁に形成された磁性部を介して磁気検出部まで伝達される。４気筒エンジンの４つの吸気流制御弁の全てが所望位置まで回転していると大きい磁気が検出されるが、１つの吸気流制御弁でも所望位置まで回転していないと大きい磁気が検出されない。このように、検出された磁気の度合いに基づいて吸気流制御弁の動作状態を判断（検出された磁気が小さいと吸気流制御弁が動作不良であると判断）することができる。その結果、簡易な構成で吸気流制御弁の故障を的確に判断できる内燃機関の吸気装置を提供することができる。

第２の発明に係る吸気装置は、第１の発明の構成に加えて、各吸気配管の間に設けられた、磁気伝達手段をさらに含む。磁気伝達手段には、磁気発生手段と磁気検出手段とが対向する位置に、磁性部が形成されている。

第２の発明によると、たとえば４気筒エンジンで吸気配管の間隔が長いと、４つの吸気流制御弁の全てが所望位置まで回転していても、磁気発生手段により発生された磁気が磁気検出手段まで到達できない。そのため、吸気配管の間に、磁気発生手段と磁気検出手段とが対向する位置に磁性部が形成された磁気伝達手段を設けている。このため、強力な磁気を発生させる磁気発生手段（磁石）を設けたり、高性能な磁気検出手段（小さい磁気まで検出できたり分解能が高い磁気センサ等）を設けたりすることなく、簡易な構成で吸気流制御弁の故障を的確に判断できる内燃機関の吸気装置を提供することができる。

第３の発明に係る吸気装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、磁気発生手段と磁気検出手段との組は、吸気流制御弁に設定された停止位置毎に設けられる。

第３の発明によると、吸気流制御弁に設定された停止位置が複数である場合には、その停止位置毎に、磁気発生手段と磁気検出手段との組が設けられるので、吸気流制御弁の故障をより的確に判断できる。

第４の発明に係る吸気装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、各吸気流制御弁には回転軸が設けられ、回転軸は複数の吸気流制御弁で共通な軸であって、開閉手段は、回転軸を回転させることにより、複数の吸気流制御弁を同じ開度で開閉するための手段を含む。この吸気装置は、回転中心が回転軸に接合された回転円板をさらに含む。磁気検出手段は、この回転円板上に設けられた磁気センサである。

第４の発明によると、吸気流制御弁の回転軸が回転すると、その停止位置毎に、回転円板も停止する。たとえば、吸気流制御弁に設定された停止位置が複数である場合であっても、この回転円板上に磁気センサを１つ設けるという簡易な構成で、複数の停止位置が設定された吸気流制御弁の故障を的確に判断できる。

第５の発明に係る吸気装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、判断手段は、検出された磁気の度合いが、予め定められたしきい値よりも小さいと、複数の吸気流制御弁の中の少なくとも１個の吸気流制御弁が動作不良状態であると判断するための手段を含む。

第５の発明によると、たとえば、４気筒エンジンの４つの吸気流制御弁の全てが所望位置まで回転している正常状態であるときに比べて、１つの吸気流制御弁でも所望位置まで回転していない異常状態であるときには、大きい磁気が検出されない。このように、検出された磁気の度合いがしきい値（たとえば、４つの吸気流制御弁の全てが所望位置まで回転しているときに検出される磁気の度合いと、３つの吸気流制御弁が所望位置まで回転しているときに検出される磁気の度合いとの間の値が設定される）に基づいて、吸気流制御弁の動作状態を判断することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置について、その吸気装置が適用される内燃機関とともに説明する。なお、以下に示す内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンとして説明する。なお、エンジンに設けられるインジェクタは、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタであっても、筒内に燃料を噴射するインジェクタであってもよい。また、それらの双方のインジェクタを有するエンジンでもよい。

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を、火花点火式ガソリンエンジンの吸気装置に適用した場合の全体構成を示す。この吸気装置は、吸気流制御弁を適宜開閉してガス流動を発生させてタンブル流の強化を図ったものである。なお、吸気流制御弁を用いてスワール流の強化を図る吸気装置であっても構わない。さらに、図１においては、インジェクタを記載していない。

図１に示すように、シリンダブロック１０に円筒状のシリンダ２０が形成されているとともに、その頂部を覆うシリンダヘッド３０に、べントルーフ型の燃焼室４０が設けられている。この燃焼室４０の２つの傾斜面にそれぞれ開口するように、吸気ポート５０および排気ポート６０が形成されており、吸気ポート５０の先端を吸気弁７０が開閉し、かつ排気ポート６０の先端を排気弁８０が開閉している。ここで、吸気ポート５０は、先端部が二股状に分岐しており、各気筒に一対設けられた吸気弁７０がそれぞれの先端を開閉している。同様に、排気弁８０も各気筒に一対設けられている。そして、これらの４つの弁に囲まれた燃焼室４０中心部に、点火プラグ９０が配置されている。なお、シリンダ２０内に配置されたピストン１００は、本発明の要部ではないので、頂面が平坦な単純形状として図示してあるが、必要に応じて成層燃焼等に適した所望の形状に構成される場合もある。

そして、図１に示すように、本実施の形態においては、インテークマニホールドの一部を構成する吸気ポート５０の、２つの吸気弁７０に向かう吸気管路に枝分かれする箇所よりも上流側に、吸気流制御弁３００が設けられている。スワール流を強化するためには、２つの吸気弁７０に向かう２つの吸気管路のいずれか一方に吸気流制御弁（スワールコントロールバルブ）を設けることが行なわれる。本発明は、このようなスワール流を強化する吸気流制御弁であっても適用が可能である。

なお、当業者には明らかなように、吸気ポート５０や吸気流等についての「上」「下」とは、シリンダ２０の上下を基準とするものであり、空間上の絶対的な上下の意味ではない。また、「吸気ポート」という用語も、必ずしもシリンダヘッド３０内部の部分のみを意味するのではなく、その上流側の一部が、シリンダヘッド３０外部の他の部材、たとえば吸気マニホールドの一部として構成される場合も含む。つまり、シリンダヘッド３０とは別の吸気マニホールド等から構成される部分を含めて「吸気ポート」と呼ぶものとする。

吸気流制御弁３００は、一端を支持されて回動する平板から構成される。吸気流制御弁３００は、回転軸３６０に連結され、回転軸３６０は、吸気流制御弁３００が回動自在になるように、回転軸支持部３５０により支持されている。回転軸３６０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御されるモータの回転軸に連結され、このモータにより吸気流制御弁３００が回動される。

また、吸気流制御弁３００を収納するための収納部４００が吸気ポート５０の下側に設けられている。

モータは、エンジンＥＣＵからの指令により正転（図１において吸気流制御弁３００が時計回りに回動する方向）して、Ｘ位置からＹ位置（さらにはＺ位置）まで回動する。エンジンＥＣＵは、モータに、正転側の回転指令信号を出力するだけで、Ｘ位置からＹ位置まで吸気流制御弁３００を回動させることができる。なお、以下においては、吸気流制御弁３００は、Ｘ位置（タンブル流強化なし状態）とＹ位置（タンブル流強化あり状態）との間で回動するものとして説明する。本発明の適用は、吸気流制御弁３００がＸ位置とＹ位置との間で回動する場合のみならず、Ｘ位置とＺ位置との間で回動する場合、Ｙ位置とＺ位置との間で回動する場合のいずれであっても構わない。吸気流制御弁３００がＺ位置にあるときを全閉状態と、吸気流制御弁３００がＸ位置にあるときを全開状態という場合もある。

また、モータは、エンジンＥＣＵからの指令により逆転（図１において吸気流制御弁３００が反時計回りに回動する方向）して、Ｙ位置からＸ位置まで回動する。Ｘ位置においては、吸気流制御弁３００が収納部４００に収納された状態になる。エンジンＥＣＵは、モータに、逆転指令信号を出力するだけで、Ｙ位置からＸ位置まで吸気流制御弁３００を回動させることができる。

なお、Ｘ位置、Ｙ位置で吸気流制御弁３００が停止するように、それぞれの位置にストッパーを設けるようにしても構わない。また、吸気流制御弁３００を回動させるモータの種類は限定されるものではない。

吸気ポート５０は、少なくとも吸気流制御弁３００が配置された位置においては、樹脂成型された非磁性体である。また、吸気流制御弁３００自体も樹脂成型された非磁性体である。

図２に、吸気流制御弁３００の斜視図を示す。このエンジンは４気筒であって、各気筒の吸気ポートに１個ずつの吸気流制御弁３００が設けられている。なお、図２の紙面右側から、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒であるとする。なお、本発明は、２気筒以上並列にシリンダが設けられたエンジンであれば適用が可能であって、直列４気筒エンジンに限定されるものではない。

図２に示すように、樹脂製の吸気流制御弁３００の一部には、エンジンのシリンダ配置方向（以下、この方向をエンジンの長手方向と記載する）に平行にバルブ磁性体３００Ａがそれぞれ埋め込まれている。さらに、図１の吸気流制御弁３００のＹ位置に対応する位置であって、第１気筒の外側に磁石５００が設けられているとともに、第４気筒の外側に磁気センサ６００が設けられている。

図２のように、４つ全ての吸気流制御弁３００が、正転指令信号により、Ｘ位置からＹ位置に回動されてＹ位置まで到達すると、磁石５００から発生した磁気（磁束）が、４個のバルブ磁性体３００Ａを経由して、磁気センサ６００まで到達する。一方、４個ある吸気流制御弁３００の１個でもＹ位置に到達していない場合には、磁石５００から発生した磁気が、４個全てのバルブ磁性体３００Ａを経由できないので、磁気センサ６００まで到達しないか、到達してもその磁界の強さ（磁束密度）が小さい値となる。

このような処理を実現するために、磁石５００および磁気センサ６００（加えてバルブ磁性体３００Ａ）は、以下の基準で選定される。吸気流制御弁３００の４個ともがＹ位置に到達した場合と、吸気流制御弁３００の１個でもＹ位置に到達していない場合とで、検出される磁界の強さの差が検出できる分解能を有する磁気センサ６００、および磁気センサ６００で検出される磁界の強さに差が発現する磁束密度を有する磁石５００が用いられる。

たとえば、あまりにも強い磁気を発生する（大きな値の磁束密度を有する）磁石や、分解能が悪い磁気センサ６００を用いると、吸気流制御弁３００の１個でもＹ位置に到達していない場合と、吸気流制御弁３００の４個ともがＹ位置に到達した場合とで、磁気センサ６００により磁界の強さの差を検出することができないことになる。このような事態を回避するために、磁気センサ６００および磁石５００（加えてバルブ磁性体３００Ａ）が選定される。

なお、磁気センサ６００により検出された磁束密度（以下、磁界の強度Ｂと記載する）は、エンジンＥＣＵに入力される。エンジンＥＣＵにおいては、Ｘ位置にある吸気流制御弁３００への正転指令信号（Ｙ位置方向への回動指令）を出力した後における磁気センサ６００から入力された磁界の強度Ｂに基づいて、吸気流制御弁３００の１個でもＹ位置に到達していないことを検出する。

このような本実施の形態に係る吸気装置を制御する制御部（上述したエンジンＥＣＵに相当）は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、エンジンＥＣＵに含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御部を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図３を参照して、本実施の形態に係る吸気装置を制御するエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイム（たとえば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ）で繰返し実行される。また、以下の説明においては、吸気流制御弁３００はＸ位置にある状態で、エンジンＥＣＵは、正転指令信号をモータに出力することを前提とする。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵは、吸気流制御弁３００への回転指令信号を出力する。このときの回転指令信号は、Ｘ位置にある吸気流制御弁３００をＹ位置へ回動させるときに出力される正転指令信号である。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵは、異常検出用ディレータイマをスタートさせる。このとき、ディレータイマの設定値は、吸気流制御弁３００がＸ位置からＹ位置に到達するのに十分な時間が設定される。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵは、ディレータイマがタイムアップしたか否かを判断する。ディレータイマがタイムアップすると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ３００へ戻されてディレータイマがタイムアップするまで待つ。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵは、磁気センサ６００から入力された信号に基づいて、磁界の強度Ｂを検出する。Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵは、検出した磁界の強度Ｂが正常しきい値以上であるか否かを判断する。なお、この正常しきい値は、４個の吸気流制御弁３００が全てＹ位置まで到達した時の値と３個の吸気流制御弁３００がＹ位置まで到達した時（すなわち、１個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達していない）の値との間の値が、適宜設定される。

Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵは、吸気流制御弁３００は正常に動作していると判断される。その後、この処理は終了する。

Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵは、吸気流制御弁３００は正常に動作していない（異常である）と判断される。Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵは、異常処理を実行する。このとき、エンジンＥＣＵは、吸気流制御弁３００が正常に動作することを前提として実行されていたエンジン制御プログラムを、吸気流制御弁３００が正常に動作していないことを前提として実行されるエンジン制御プログラムに変更する。また、吸気流制御弁３００に異常が発生したことをダイアグ（Diagnosis）として記憶する。なお、さらに別の異常処理を行なうようにしても構わない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る吸気装置を制御するエンジンＥＣＵによる吸気流制御弁３００の異常判断動作について説明する。なお、以下においては、上述した前提のように、吸気流制御弁３００はＸ位置にあって、エンジンＥＣＵは正転指令信号をモータに出力した時の動作について説明する。

[４個の吸気流制御弁が全て正常にＸ位置からＹ位置まで回動]
エンジンの状態により、吸気流制御弁３００をＸ位置からＹ位置まで回動させて旋回流（タンブル流）を発生させるときには、エンジンＥＣＵにより吸気流制御弁３００へ正転側への回転指令信号が出力される（Ｓ１００）。ディレータイマのタイムアップ後（Ｓ３００にてＹＥＳ）、磁気センサ６００から入力された信号に基づいて、磁界の強度Ｂが検出される（Ｓ４００）。

４個の吸気流制御弁が全て正常にＸ位置からＹ位置まで回動した場合には、図２に示す実線の吸気流制御弁３００の状態になっているので、検出された磁界の強度Ｂはしきい値以上である（Ｓ５００にてＹＥＳ）。このため、吸気流制御弁３００は正常に動作していると判断される（Ｓ６００）。

[４個の吸気流制御弁の少なくとも１個がＹ位置まで回動しない]
同じようにして、ディレータイマのタイムアップ後（Ｓ３００にてＹＥＳ）、磁気センサ６００から入力された信号に基づいて、磁界の強度Ｂが検出される（Ｓ４００）。

４個の吸気流制御弁３００の少なくとも１個がＹ位置まで回動しなかった場合には、図２に示す実線の吸気流制御弁３００の中の少なくとも１個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達していない状態になっているので、検出された磁界の強度Ｂはしきい値以上ではない（Ｓ５００にてＮＯ）。このため、吸気流制御弁３００は正常に動作していないと判断される（Ｓ７００）。さらに、エンジン制御プログラムが、吸気流制御弁３００が正常に動作していないことを前提として実行されるエンジン制御プログラムに変更され、吸気流制御弁３００に異常が発生したことがダイアグとして記憶される。

以上のようにして、本実施の形態に係る吸気装置によると、並列に設けられた樹脂製の吸気ポートに樹脂製の吸気流制御弁を設けた。この樹脂製の吸気流制御弁の所望の位置に磁性体を埋め込んだ（貼り付けても構わないし取り付け方法はどのような方法でも構わない）。この所望の位置に対応する第１気筒よりも第２気筒反対側に磁石を設け、所望の位置に対応する第４気筒よりも第３気筒反対側に磁気センサを設けた（逆でも構わない）。４個の吸気流制御弁の全てが正常に所望の位置まで回動すると、磁石からの磁束は４個の磁性体を介して磁気センサまで到達する。このときの磁界の強さがしきい値以上である。このため、吸気流制御弁は正常に動作していると判断される。一方、４個の吸気流制御弁の少なくとも１個が正常に所望の位置まで回動しないと、磁石からの磁束は４個の磁性体を介して磁気センサまで到達しないか到達し難くなる。このときの磁界の強さがしきい値以上でない。このため、吸気流制御弁は正常に動作していないと判断される。このようにして、吸気流制御弁の開度センサを設けることなく、簡易な構成で吸気流制御弁の異常を的確に検出することができる。

なお、上述した実施の形態においては、吸気流制御弁３００のＹ位置側に磁石５００と磁気センサ６００とを設けて、吸気流制御弁３００がＸ位置にあるときにエンジンＥＣＵが正転指令信号を出力して、磁気センサ６００で検出される磁界の強さに基づいて４個の吸気流制御弁３００が全てＹ位置に到達していない時には吸気流制御弁３００が正常に動作していない（異常である）と判断していた。しかしながら、以下のような実施態様も考えられる。

（１）吸気流制御弁３００のＸ位置側に磁石５００と磁気センサ６００とを設けて、吸気流制御弁３００がＹ位置にあるときにエンジンＥＣＵが逆転指令信号を出力して、磁気センサ６００で検出される磁界の強さに基づいて４個の吸気流制御弁３００が全てＸ位置に到達していない時には吸気流制御弁３００が正常に動作していない（異常である）と判断するようにしても構わない。

（２）さらに、磁石５００が有する磁気の強さ（磁束密度）や、磁気センサ６００の分解能にもよるが、吸気流制御弁３００のＹ位置側に磁石５００と磁気センサ６００とを設けて、吸気流制御弁３００がＹ位置にあるときにエンジンＥＣＵが逆転指令信号を出力して、磁気センサ６００で検出される磁界の強さに基づいて４個の吸気流制御弁３００が全てＸ位置に到達していない時であってＹ位置に残っている吸気流制御弁３００がある時には吸気流制御弁３００が正常に動作していない（異常である）と判断することも可能である。同じように、吸気流制御弁３００のＸ位置側に磁石５００と磁気センサ６００とを設けて、吸気流制御弁３００がＸ位置にあるときにエンジンＥＣＵが正転指令信号を出力して、磁気センサ６００で検出される磁界の強さに基づいて４個の吸気流制御弁３００が全てＹ位置に到達していない時であってＸ位置に残っている吸気流制御弁３００がある時には吸気流制御弁３００が正常に動作していない（異常である）と判断することも可能である。

（３）さらに、磁気センサ６００が検出した磁気の強度Ｂに基づいて、４個の吸気流制御弁３００の中の何個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達していないか否かを判断するようにしても構わない。この場合には、１個の吸気流制御弁３００到達時の第１のしきい値Ｂ（１）、２個の吸気流制御弁３００到達時の第２のしきい値Ｂ（２）、３個の吸気流制御弁３００到達時の第３のしきい値Ｂ（３）、４個の吸気流制御弁３００到達時の第４のしきい値の４個のしきい値Ｂ（４）と、検出された磁気の強度Ｂとを比較することにより、何個の吸気流制御弁３００が位置Ｙに到達していないか否かを判断することが可能である。

Ｂ（１）＜検出された磁気の強度Ｂであれば、４個とも吸気流制御弁３００がＹ位置に到達していないと、
Ｂ（１）≦検出された磁気の強度Ｂ＜Ｂ（２）であれば、１個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達しているだけであると、
Ｂ（２）≦検出された磁気の強度Ｂ＜Ｂ（３）であれば、２個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達しているだけであると、
Ｂ（３）≦検出された磁気の強度Ｂ＜Ｂ（４）であれば、３個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達しているだけであると、
Ｂ（４）≦検出された磁気の強度であれば、４個の吸気流制御弁３００がＹ位置に到達したと、判断することも可能である。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、気筒間の距離が長いために、樹脂製の吸気ポート５０の距離が長く、４個の吸気流制御弁３００のそれぞれに設けられた４個の磁性体３００Ａのみでは、磁石５００の磁力を磁気センサ６００まで伝達できない場合に対応するものである。

なお、強力な磁石５００（磁束密度の高い磁石）を用いることにより樹脂製の吸気ポート５０の距離が長い場合にも対応できる可能性もある。しかしながら、上述したように、あまりにも強い磁力（大きな値の磁束密度）を有する磁石であると、樹脂製の吸気ポート５０の距離が長い場合においても、吸気流制御弁３００の１個でもＹ位置に到達していない場合と、吸気流制御弁３００の４個ともがＹ位置に到達した場合とで、磁気センサ６００で差異を検出することができないがある。なお、磁気センサ６００の分解能を高めることはコストアップになり不利益を生じる。

本実施の形態においては、このような強力な磁気を発生する磁石を用いることなく、樹脂製の吸気ポート５０の距離が長い場合においても、簡易な構成で、吸気流制御弁の異常を的確に検出する。

なお、本実施の形態においては、図４に示す構成以外（たとえば図１のエンジンの全体構成図や図３のフローチャート）は、前述の第１の実施の形態と同じであるので、ここでの詳細な説明は繰返さない。

図４に本実施の形態に係る吸気装置における吸気流制御弁を含む構成を示す。図４に示すように、４気筒の間である３ヶ所のそれぞれに、スペーサ磁性体７００Ａを備えたスペーサ７００が設けられている。スペーサ７００およびスペーサ磁性体７００Ａの位置は、吸気流制御弁３００がＹ位置にあるときに対応している。

なお、第１気筒と第２気筒との間に設けられた「スペーサ７００およびスペーサ磁性体７００Ａ」を「第１のスペーサ７００および第１のスペーサ磁性体７００Ａ」と、第２気筒と第３気筒との間に設けられたスペーサ７００およびスペーサ磁性体７００Ａを「第２のスペーサ７００および第２のスペーサ磁性体７００Ａ」と、第３気筒と第４気筒との間に設けられたスペーサ７００およびスペーサ磁性体７００Ａを「第３のスペーサ７００および第３のスペーサ磁性体７００Ａ」と記載する。

したがって、４個の吸気流制御弁３００が全てＹ位置に到達した場合においては、磁石５００から、第１気筒の吸気流制御弁３００のバルブ磁性体３００Ａ、第１のスペーサ７００の第１のスペーサ磁性体７００Ａ、第２気筒の吸気流制御弁３００のバルブ磁性体３００Ａ、第２のスペーサ７００の第２のスペーサ磁性体７００Ａ、第３気筒の吸気流制御弁３００のバルブ磁性体３００Ａ、第３のスペーサ７００の第３のスペーサ磁性体７００Ａ、第４気筒の吸気流制御弁３００のバルブ磁性体３００Ａを介して、磁気が磁気センサ６００まで到達する。

以上のようにして、気筒間の距離が長い場合であっても、磁性体を埋め込んだ（貼り付けてあってもよい）スペーサを用いることにより、簡易な構成で吸気流制御弁の異常を的確に検出することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に加えて、４個の吸気流制御弁３００の全てがＸ位置にあることを検出する磁石および磁気センサをさらに備える。本実施の形態においては、図５に示す構成以外（たとえば図１のエンジンの全体構成図）は、前述の第１の実施の形態と同じであるので、ここでの詳細な説明は繰返さない。なお、図３のフローチャートにおいては、検出された磁界の強度Ｂと正常しきい値とを１回だけ比較していたが（Ｓ５００）、本実施の形態においては、吸気流制御弁３００がＹ位置にあるべき時とＸ位置にあるべき時との２回比較する。その２回のいずれの比較においても、検出された磁界の強度Ｂが正常しきい値以上である場合に、吸気流制御弁３００は正常である（異常でない）と判断する。

図５に、図２に対応する、吸気流制御弁３００の斜視図を示す。図４に示すように、４個の吸気流制御弁３００の全てがＹ位置にあることを検出する磁石５００および磁気センサ６００に加えて、４個の吸気流制御弁３００の全てがＸ位置にあることを検出する磁石５１０および磁気センサ６１０をさらに備える。

このように構成すると、４個の吸気流制御弁３００の全てがＹ位置にあるか否かに加えて、４個の吸気流制御弁３００の全てがＸ位置にあるか否かをも、簡易にかつ的確に判断することができる。

＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第３の実施の形態として説明した４個の吸気流制御弁３００の全てがＹ位置およびＸ位置にあることを検出する磁石および磁気センサに加えて、設定される吸気流制御弁３００の全ての開度位置にあることを検出する磁石および磁気センサをさらに備える。本実施の形態においては、図６に示す構成以外（たとえば図１のエンジンの全体構成図は、前述の第１の実施の形態と同じであるので、ここでの詳細な説明は繰返さない。なお、図３のフローチャートにおいては、検出された磁界の強度Ｂと正常しきい値とを１回だけ（Ｓ５００）比較していたが、本実施の形態においては、吸気流制御弁３００がＹ位置にあるべき時とＸ位置にあるべき時との２回に加えて、さらに２回比較する。

図６に、図２に対応する、吸気流制御弁３００の斜視図を示す。図６に示すように、４個の吸気流制御弁３００の全てがＹ位置にあることを検出する磁石、４個の吸気流制御弁３００の全てがＸ位置にあることを検出する磁石、さらに２つの吸気流制御弁３００の開度に対応する位置に４個の吸気流制御弁３００の全てがあることを検出する磁石をさらに備える。これらの磁石を磁石群５２０として表わす。なお、複数の磁石を並べるのではなく、１個の磁石であっても構わない。また、Ｘ位置およびＹ位置に加えられる中間位置は２ヶ所に限定されない。

一方、磁気センサ６２０は、吸気流制御弁３００の回転軸３６０と同じ回転軸で回転する回転円板８００に１個設けられる。回転円板８００に設けられた磁気センサ６２０は、回転軸３６０の回転、すなわち、吸気流制御弁３００の回動に対応して回転する。

磁気センサ６２０の回転円板８００上の位置および回転円板８００と回転軸３６０とは、回転円板８００が回転することにより、磁石群５２０の各磁石の位置、すなわち、吸気流制御弁３００のＸ位置、第１の中間位置、第２の中間位置およびＹ位置に対応するように、接合されている。なお、これらの４ヶ所は一例であって、本実施の形態においては、吸気流制御弁３００の異なる３以上の位置を検出するものであればよい。

モータは回転軸３６０を回転させて、４個の吸気流制御弁３００および回転円板８００を、Ｘ位置およびＹ位置に加えて、第１の中間位置および第２の中間位置において停止させることができる駆動回路を有する。

このように構成すると、４個の吸気流制御弁３００の全てがＹ位置およびＸ位置にあるか否かに加えて、４個の吸気流制御弁３００の全てが第１の中間位置および第２の中間位置にあるか否かをも、簡易にかつ的確に判断することができる。

なお、第４の実施の形態において、磁石群５２０のそれぞれの磁石の位置に対応する複数の磁気センサ６２０を備えた磁気センサ群を備えるようにしても構わない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る吸気装置を含むエンジンの全体構造を示す断面図である。 図１の吸気流制御弁の斜視図である。 エンジンＥＣＵで実行される吸気流制御弁の異常判断処理プログラムの処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る吸気装置における吸気流制御弁の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る吸気装置における吸気流制御弁の構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る吸気装置における吸気流制御弁の構成を示す図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック、２０ シリンダ、３０ シリンダヘッド、４０ 燃焼室、５０ 吸気ポート、６０ 排気ポート、７０ 吸気弁、８０ 排気弁、９０ 点火プラグ、１００ ピストン、３００ 吸気流制御弁、３００Ａ バルブ磁性体、３５０ 回転軸支持部、３６０ 回転軸、４００ 収納部、５００ 磁石、６００ 磁気センサ、７００ スペーサ、７００Ａ スペーサ磁性体、８００ 回転円板。

Claims (5)

1. 複数のシリンダが並設された内燃機関の吸気装置であって、各前記シリンダには吸気配管が接続され、
   各前記吸気配管に設けられ、開閉することにより前記吸気配管の開口面積を可変とする、非磁性体で形成された複数の吸気流制御弁と、
   前記複数の吸気流制御弁が同じ開度になるように開閉するための開閉手段と、
   前記並設された方向の一方側の位置に設けられ、磁気を発生するための磁気発生手段と、
   前記一方側の位置とは逆側の位置であって前記磁気発生手段に対向する位置に設けられ、前記磁気発生手段から発生された磁気を検出するための磁気検出手段と、
   前記磁気検出手段により検出された磁気の度合いに基づいて、前記吸気流制御弁の動作状態を判断するための判断手段とを含み、
   前記吸気配管は、少なくとも前記吸気流制御弁が設けられた位置においては非磁性体で形成され、
   前記吸気流制御弁には、前記磁気発生手段と前記磁気検出手段とが対向する位置に、磁性部が形成されている、内燃機関の吸気装置。
2. 前記内燃機関の吸気装置は、各前記吸気配管の間に設けられた、磁気伝達手段をさらに含み、
   前記磁気伝達手段には、前記磁気発生手段と前記磁気検出手段とが対向する位置に、磁性部が形成されている、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記磁気発生手段と前記磁気検出手段との組は、前記吸気流制御弁に設定された停止位置毎に設けられる、請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 各前記吸気流制御弁には回転軸が設けられ、前記回転軸は複数の吸気流制御弁で共通な軸であって、
   前記開閉手段は、前記回転軸を回転させることにより、前記複数の吸気流制御弁を同じ開度で開閉するための手段を含み、
   前記内燃機関の吸気装置は、回転中心が前記回転軸に接合された回転円板をさらに含み、
   前記磁気検出手段は、前記回転円板上に設けられた磁気センサである、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記判断手段は、前記検出された磁気の度合いが、予め定められたしきい値よりも小さいと、前記複数の吸気流制御弁の中の少なくとも１個の吸気流制御弁が動作不良状態であると判断するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。

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