JP2008215180A - 車両用エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置及び短路位置間を作動する切換弁を備えた吸気マニフォルドに，電動式のスロットル弁を備えたスロットルボディを組合せながら構造簡単な車両用エンジンの吸気制御装置を提供する。
【解決手段】吸気マニフォルドＭに，その内部の吸気路の有効長を長短切り換える切換弁８と，この切換弁８を駆動する第１電動モータ１１を設け，また吸気マニフォルドＭに結合されるスロットルボディ１０には，スロットル弁１５，このスロットル弁１５を開き方向に付勢する開きばね１８及び，スロットル弁１５を開閉駆動する第２電動モータ１２を設け，切換弁８の切換位置には，車両の微速走行を可能にする吸気量をエンジンＥに与えるためのリンプ位置Ａを設け，第２電動モータ１２が通電不能になったときは，切換弁８をリンプ位置Ａに保持するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は，エンジンに接合される吸気マニフォルドに，その内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置及び短路位置間を作動する切換弁及び，この切換弁を駆動する第１電動モータを設け，また吸気マニフォルドに，それの空気導入部に連なる吸気道を有するスロットルボディを接続し，このスロットルボディには，吸気道を開閉するスロットル弁，このスロットル弁を開き方向に付勢する開きばね及び，スロットル弁を開閉駆動する第２電動モータを設けた，車両用エンジンの吸気制御装置に関する。

車両用エンジンの吸気制御装置において，
（１）エンジンに接合される吸気マニフォルドに，その内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置及び短路位置間を作動する切換弁及び，この切換弁を駆動するアクチュエータを設けたものは，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
（２）エンジンの吸気ポートに連なる吸気道を有するスロットルボディに，吸気道を開閉するスロットル弁を開閉駆動する電動モータと，電動モータの非通電時にはスロットル弁を車両の微速走行を可能にするリンプ開度に制御するリンプ開度制御機構（デフォルト機構）とを設けたものは，下記特許文献２に開示されるように既に知られており，そのリンプ開度制御機構は，スロットル弁の弁軸上に設けられる複数のレバーや，これらレバーに接続されてスロットル弁を互いに異なる方向に付勢する複数のばね等より複雑に構成されている。
特開２００２−３１７６３７号公報 特開平１０−１３１７７１号公報

上記（１）及び（２）の装置を組合せたエンジンの吸気制御装置が考えられるが，それらの単なる組合せでは，部品点数が増えてしまい，コストアップを招くことになる。即ち，特に上記（２）の装置では，上述のような複雑なリンプ開度制御機構が設けられているので，単なる組合せでは，部品点数が増加してしまうのである。

そこで本発明は，上記（１）及び（２）の装置を組合せた車両用エンジンの吸気制御装置，即ちエンジンに接合される吸気マニフォルドに，その内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置及び短路位置間を作動する切換弁及び，この切換弁を駆動する第１電動モータを設け，また吸気マニフォルドに，それの空気導入部に連なる吸気道を有するスロットルボディを接続し，このスロットルボディには，吸気道を開閉するスロットル弁，このスロットル弁を開き方向に付勢する開きばね及び，スロットル弁を開閉駆動する第２電動モータを設けたものにおいて，スロットル弁を駆動する電動モータの非通電時には，吸気マニフォルドの切換弁を利用して，エンジンの吸気量を，車両の微速走行を可能にするリンプ流量に制御し得るようにして，スロットルボディ側には複雑なリンプ開度制御装置を設けずに済み，全体構造の簡素化，延いてはコストの低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンに接合される吸気マニフォルドに，その内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置及び短路位置間を作動する切換弁及び，この切換弁を駆動する第１電動モータを設け，また吸気マニフォルドに，それの空気入口に連なる吸気道を有するスロットルボディを接続し，このスロットルボディには，吸気道を開閉するスロットル弁，このスロットル弁を開き方向に付勢する開きばね及び，スロットル弁を開閉駆動する第２電動モータを設けた，車両用エンジンの吸気制御装置であって，前記切換弁の切換位置には，前記長路位置及び短路位置の他，車両の微速走行を可能にする吸気量をエンジンに与えるためのリンプ位置を設け，前記第２電動モータが通電不能になったときは，前記切換弁を前記リンプ位置に保持すべく前記第１電動モータを制御する制御手段を備えることを第１の特徴とする。

尚，前記制御手段は，後述する本発明の実施例中の電子制御ユニット２０に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記切換弁の作動経路に沿って前記リンプ位置，長路位置及び短路位置をその順に配置したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，エンジンの運転中，電気回路の断線故障等により第２電動モータが非通電状態になると，電子制御ユニットは，切換弁をリンプ位置に保持するように第１電動モータを作動するので，スロットル弁が開きばねの付勢力で全開状態となっても，エンジンの吸気量は，リンプ位置に保持される切換弁のリンプ開度で規制されるので，車両の暴走を防ぐと共に，微速走行を可能にして，車両を整備工場へと安全に走行させることができる。しかもスロットルボディ側には複雑なリンプ開度制御装置を設けずに済むから，全体構造の簡素化，延いてはコストの低減を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，エンジンの始動後は，切換弁は，リンプ位置から長路位置へと切り換えられ，その後，エンジンの運転状態に応じて長路位置及び短路位置間を往復切り換えされることになるから，切換動作に無駄がなく，迅速な切り換えが可能となる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る車両用エンジンの吸気制御装置の要部縦断側面図で，リンプ吸気モードの状態で示す。図２は同装置の低速吸気モードの状態を示す，図１との対応図，図３は同装置の高速吸気モードの状態を示す，図１との対応図である。また図４は本発明の第２実施例に係る車両用エンジンの吸気制御装置の要部縦断側面図で，吸気モードの状態を示す。図５は同装置の低速吸気モードの状態を示す，図４との対応図，図６は同装置の高速吸気モードの状態を示す，図４との対応図である。

先ず，図１〜図３に示す本発明の第１実施例について説明する。

図１において，多気筒エンジンＥのシリンダヘッド一側に吸気マニフォルドＭが接合される。この吸気マニフォルドＭには，一側に空気導入路１を備えるサージ室２と，空気導入路１と反対側でサージ室２の上部に設けられる円筒状の弁室３と，この弁室３の一側から延びてサージ室２に開口する複数（エンジンＥの気筒数と同数）の第１吸気路４と，弁室３から第１吸気路４と直角方向に延びてサージ室２に開口する複数（エンジンＥの気筒数と同数）の第２吸気路５と，弁室３からサージ室２外に延びてエンジンＥの吸気ポートに連通する複数（エンジンＥの気筒数と同数）の第３吸気路６とが設けられる。その際，第１吸気路４は，その流路長が第２吸気路５より長くなるように形成される。第３吸気路６には，エンジンＥの吸気ポートに向けて燃料を噴射し得る燃料噴射弁７が取り付けられる。

また円筒状の弁室３にはバタフライ型の切換弁８が配設される。この切換弁８は，第１及び第３吸気路４，６間の連通を適度に絞るリンプ位置Ａと，第１吸気路４を第３吸気路６に接続する長路位置Ｂと，第２吸気路５を第３吸気路６に接続する短路位置Ｃとに制御されるもので，リンプ位置Ａを初期位置として，長路位置Ｂを経て短路位置Ｃへと往動し，長路位置Ｂから，短路位置Ｃを経てリンプ位置Ａへと復動するようになっている。即ち，前記切換弁８の回動経路に沿ってリンプ位置Ａ，長路位置Ｂ及び短路位置Ｃがその順に配置されることになる。この切換弁８の弁軸８ａには，これを駆動する第１電動モータ１１が連結される。

また吸気マニフォルドＭの上側にはスロットルボディ１０が，その吸気道１４が前記空気導入路１の空気入口に連なるように接合される。スロットルボディ１０の吸気道１４には，これを開閉するスロットル弁１５が配設される。

このスロットル弁１５の弁軸１５ａにはレバー１６が連結され，このレバー１６が，スロットルボディ１０に固設された全開ストッパ１７に当接することによりスロットル弁１５の全開位置が規制されるようになっており，このレバー１６には，これを全開ストッパ１７に向けて付勢する開きばね１８が接続される。

またスロットル弁１５の弁軸１５ａには，減速ギヤ装置１９を介して第２電動モータ１２が連結され，第２電動モータ１２の回転を減速して弁軸１５ａに与え，スロットル弁１５を開閉し得るようになっている。

前記第１及び第２電動モータ１１，１２には，それらの作動を制御する電子制御ユニット２０が接続される。この電子制御ユニット２０には，切換弁８の切換位置を検出する切換弁位置センサ２１と，スロットル弁１５の開度を検出するスロットル開度センサ２２と，ドライバによるアクセル操作部材（例えばアクセルペダル）の操作量を検出するアクセル開度センサ２３と，エンジンＥの低速運転領域を検出する低速運転センサ２４と，エンジンＥの高速運転領域を検出する高速運転センサ２５とが接続される。電子制御ユニット２０は，第２電動モータ１２の非通電時には，スロットル開度センサ２２及びアクセル開度センサ２３の出力信号に関係なく，切換弁８をリンプ位置Ａに閉じるよう，第１電動モータ１１の作動を制御するようになっている。

次に，この第１実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転中，ドライバによるアクセル操作部材の操作量がアクセル開度センサ２３により検出されると，それに対応した電気的信号が電子制御ユニット２０に入力される。電子制御ユニット２０は，アクセル開度センサ２３からの信号に受けると，アクセル開度センサ２３の出力信号にスロットル開度センサ２２の出力信号が対応するように第２電動モータ１２を作動して，スロットル弁１５の開度を，アクセル操作部材の操作量に対応した開度に制御する。こうして，アクセル操作部材の操作量に対応した吸気量をエンジンＥに供給し，所望のエンジン出力を得ることができる。
〔低速吸気モード（図２参照）〕
エンジンＥの低速運転時には，電子制御ユニット２０は，低速運転センサ２４の出力信号を受けて第１電動モータ１１を作動して切換弁８を長路位置Ｂに向かわせる。切換弁８が長路位置Ｂに到達すると，電子制御ユニット２０は，そのときの切換弁位置センサ２１の出力信号を受けて，第１電動モータ１１の作動を停止して，切換弁８を長路位置Ｂに保持する。而して，エンジンＥの各気筒の吸気行程では，スロットルボディ１０のスロットル弁１５で流量を制御された空気が，空気入口１ａからサージ室１０に流入すると，流路長の長い第１吸気路４を経てから，弁室３及び第３吸気路６を通してエンジンＥに供給されることになる。したがって吸気マニフォルドＭの内部は低速運転に適応する低速吸気モードとなり，エンジンＥの低速出力性能を高めることができる。
〔高速吸気モード（図３参照）〕
エンジンＥの高速運転時には，電子制御ユニット２０は，高速運転センサ２５の出力信号を受けて第１電動モータ１１を作動して切換弁８を短路位置Ｃに向かわせる。切換弁８が短路位置Ｃに到達すると，電子制御ユニット２０はそのときの切換弁位置センサ２１の出力信号を受けて，第１電動モータ１１の作動を停止して，切換弁８を短路位置Ｃに保持する。而して，エンジンＥの各気筒の吸気行程では，スロットルボディ１０のスロットル弁１５で流量を制御された空気が，空気入口１ａからサージ室１０に流入すると，今度は流路抵抗の小さい短い第２吸気路５を経てから，弁室３及び第３吸気路６を通してエンジンＥに供給されることになる。したがって吸気マニフォルドＭの内部は高速運転に適応する高速吸気モードとなり，エンジンＥの高速出力性能を高めることができる。
〔リンプ吸気モード〕
エンジンＥの運転中，電気回路の断線故障により第２電動モータ１２が非通電状態になると，電子制御ユニット２０は，アクセル開度センサ２３及びスロットル開度センサ２２の出力信号の如何に拘らず，直ちに第１電動モータ１１を作動して切換弁８をリンプ位置Ａに向かわせ，切換弁８がリンプ位置Ａに到達すると，電子制御ユニット２０は，そのときの切換弁位置センサ２１の出力信号を受けることで，第１電動モータ１１の作動を停止して，切換弁８をリンプ開度に保持する。

したがって，スロットルボディ１０では，第２電動モータ１２の非通電状態により，スロットル弁１５が開きばね１８の付勢力で全開状態となっても，エンジンＥの吸気量は，リンプ位置Ａに保持される切換弁８のリンプ開度で規制されるので，車両の暴走を防ぐと共に，微速走行を可能にして，車両を整備工場へと安全に走行させることができる。

このような第２電動モータ１２の非通電状態は，電気回路の断線時のみならず，エンジンキーをオフ状態にしてエンジンＥの運転を停止したときにも生じる。したがって，エンジンＥの始動後は，切換弁８は，リンプ位置Ａから長路位置Ｂへと切り換えられ，その後，エンジンＥの運転状態に応じて長路位置Ｂ及び短路位置Ｃ間を往復切り換えされることになるから，切換動作に無駄がなく，迅速な切り換えが可能となる。

このように，スロットル弁１５を駆動する第２電動モータの非通電時には，吸気マニフォルドＭの切換弁を第１電動モータ１１によりリンプ位置Ａに保持することで，スロットルボディ１０側には複雑なリンプ開度制御装置を設けずに済み，全体構造の簡素化，延いてはコストの低減を図ることができる。

尚，第１電動モータ１１の故障により切換弁８が作動不能になった場合でも，第２電動モータ１２によるスロットル弁１５の開閉制御が可能であるから，車両の走行に支障を来すことはない。

次に，図４〜図６に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例は，切換弁８を，三日月型断面のロータリ式に構成した点と，第１及び第２吸気路４，５の配置を変更した点を除けば，前実施例と等価の構成であり，図４〜図６中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の第１実施例に係る車両用エンジンの吸気制御装置の要部縦断側面図で，リンプ吸気モードの状態で示す。 同装置の低速吸気モードの状態を示す，図１との対応図。 同装置の高速吸気モードの状態を示す，図１との対応図。 本発明の第２実施例に係る車両用エンジンの吸気制御装置の要部縦断側面図で，リンプ吸気モードの状態で示す。 同装置の低速吸気モードの状態を示す，図４との対応図。 同装置の高速吸気モードの状態を示す，図４との対応図。

符号の説明

Ｅ・・・・・エンジン
Ｍ・・・・・吸気マニフォルド
Ａ・・・・・切換弁のリンプ位置
Ｂ・・・・・切換弁の長路位置
Ｃ・・・・・切換弁の短路位置
１・・・・・空気導入路
８・・・・・切換弁
１０・・・・スロットルボディ
１１・・・・第１電動モータ
１２・・・・第２電動モータ
１４・・・・吸気道
１５・・・・スロットル弁
１８・・・・開きばね
２０・・・・制御手段電子制御ユニット）

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）に接合される吸気マニフォルド（Ｍ）に，その内部の吸気路の有効長を長短切り換えるべく長路位置（Ｂ）及び短路位置（Ｃ）間を作動する切換弁（８）及び，この切換弁（８）を駆動する第１電動モータ（１１）を設け，また吸気マニフォルド（Ｍ）に，それの空気導入部に連なる吸気道（１４）を有するスロットルボディ（１０）を接続し，このスロットルボディ（１０）には，吸気道（１４）を開閉するスロットル弁（１５），このスロットル弁（１５）を開き方向に付勢する開きばね（１８）及び，スロットル弁（１５）を開閉駆動する第２電動モータ（１２）を設けた，車両用エンジンの吸気制御装置であって，
   前記切換弁（８）の切換位置には，前記長路位置（Ｂ）及び短路位置（Ｃ）の他，車両の微速走行を可能にする吸気量をエンジン（Ｅ）に与えるためのリンプ位置（Ａ）を設け，前記第２電動モータ（１２）が通電不能になったときは，前記切換弁（８）を前記リンプ位置（Ａ）に保持すべく前記第１電動モータ（１１）を制御する制御手段（２０）を備えることを特徴とする，車両用エンジンの吸気制御装置。
2. 請求項１記載の車両用エンジンの吸気制御装置において，
   前記切換弁（８）の作動経路に沿って前記リンプ位置（Ａ），長路位置（Ｂ）及び短路位置（Ｃ）をその順に配置したことを特徴とする，車両用エンジンの吸気制御装置。

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