JP5597157B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は,車両に関する。より詳しくは,スロットルバルブ開度制御手段,無段変速機構,および可変吸気機構を備えた車両に関するものである。
従来技術として,例えば特許文献1には,吸気通路として,エンジン(3)の回転数が所定回転数より低いときのための低回転時用吸気通路(6および7)と,エンジン(3)の回転数が前記所定回転数以上のときのための高回転時用吸気通路(6)とを有し,エンジン(3)の回転数に応じて低回転時用吸気通路と高回転時用吸気通路との切り換えを行う可変吸気機構を備えた車両が記載されている。
特開2010−059930号公報
上述したような可変吸気機構は,所定のエンジン回転数を境(切り換えタイミング)として,低回転時用吸気通路と高回転時用吸気通路とを切り換えるものであり,低回転時には低回転時用吸気通路を用いた方がエンジンの高出力が得られ,高回転時には高回転時用吸気通路を用いた方がエンジンの高出力が得られるように構成されている。すなわち,上記所定回転数以上の領域においては,低回転時用吸気通路を用いた場合に比べて,高回転時用吸気通路を用いた場合の方が高出力が得られる。
一方,無段変速機構は,吸気通路に配置されたスロットルバルブの開度が所定角度以下の場合に,操作部の操作角度が急増すると,変速比はLow側に切り換わり,エンジン回転数が上昇する。
そのため,上述したような無段変速機構および可変吸気機構を備えた車両において,エンジンの回転数が前記可変吸気機構の切替えタイミングとなる前記所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって上記操作部が急開操作され,その操作角度が急増されたことが検出されると,変速比がLow側すなわちエンジン回転数が上昇する側に切り換わるとともに,吸気通路も低回転時用吸気通路から高回転時用吸気通路へと切り替わることとなる。
この際,エンジン回転数の上昇に対して吸気通路の切り替えが速やかに行われればよいのであるが,実際には,エンジン回転数の急上昇に対して吸気通路の切り替え動作が追いつかず,エンジン回転数が前記所定回転数を超えた後に切り替え動作が完了するということが起こり得る。このような吸気通路の切り替え完了の遅れは,運転者によって操作部の急開操作がなされた時点でのエンジンの回転数が,前記可変吸気機構の切替えタイミングとなる前記所定回転数以下の所定範囲の回転数である場合に,変速比変更にともなってエンジン回転数が急上昇する過程でそのエンジン回転数が前記所定回転数に達することが原因と考えられる。すなわち,当該所定回転数の直前の回転数(当該所定回転数以下の回転数であって上記吸気経路の切り替えが遅れるほど当該所定回転数に近い範囲の回転数)であるときに,運転者によって操作部の急開操作がなされた場合に起こり得る。
このような吸気通路の切り替え完了の遅れが生じると,吸気通路の切り替えが完了したときのエンジン出力は,吸気通路の切り替え完了直前におけるエンジン回転数と低回転時用吸気通路とによる出力から,吸気通路の切り替え完了直後におけるエンジン回転数と高回転時用吸気通路とによる出力へと切り替わることとなる。
そして,前述したように,上記所定回転数以上の領域においては,低回転時用吸気通路を用いた場合に比べて,高回転時用吸気通路を用いた場合の方が高出力となるから,上記吸気通路の切り替え完了の直前と直後との間においてはエンジン出力がいわば瞬間的に急増し,結果として,車両が押されるようなショックが発生する可能性がある。
このようなショックの発生を防止するには,高性能モータを用いて吸気通路の切換え速度を早くすることや,エンジンが前記所定回転数に到達することの正確な予測を可能とするデバイスの追加が考えられるが,高性能モータやデバイスの追加は,コスト増を招く。
したがって,本発明が解決しようとする課題は,エンジンの回転数が可変吸気機構の切替えタイミングとなる所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって操作部の急開操作がなされた場合でも,コスト増を招くことなく,ショックを低減することができる車両を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の車両は,
エンジンと,
このエンジンの回転数を増減すべく,運転者によって回動操作される操作部と,
前記エンジンの回転数に応じて,変速比を切り替えて前記エンジンの動力を駆動輪に伝達する無段変速機構と,
前記エンジンへ新気を導入する吸気通路として,前記エンジンの回転数が所定回転数より低いとき用の低回転時用吸気通路と,前記エンジンの回転数が前記所定回転数以上のとき用の高回転時用吸気通路とを有し,前記エンジンの回転数に応じて前記低回転時用吸気通路と高回転時用吸気通路との切り換えを行う可変吸気機構と,
を備えた車両において,
前記操作部の操作角度を検出して,検出された操作角度に基づいてスロットルアクチュエータを駆動し,前記吸気通路の通路面積を変更するスロットルバルブの開度であるバルブ開度を制御するバルブ開度制御手段を備え,
このバルブ開度制御手段は,前記エンジンの回転数が前記可変吸気機構の切替えタイミングとなる前記所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であり,かつ,前記バルブ開度が所定角度以下の場合に,上記操作部の操作角度が急増されたことを検出したときには,前記バルブ開度の上昇を制限する開度制限手段を備えていることを特徴とする。
この車両によれば,運転者が操作部を回動操作することでエンジンの回転数を増減でき,無段変速機構により,エンジンの回転数に応じて,変速比が自動的に切り替えられてエンジンの動力が駆動輪に伝達される。
また,可変吸気機構により,エンジンの回転数が所定回転数より低いときには低回転時用吸気通路に切り替えられ,エンジンの回転数が所定回転数以上のときには高回転時用吸気通路に切り替えられて,それぞれの吸気通路に応じたエンジン出力が得られる。
そして,エンジンの回転数が前記可変吸気機構の切替えタイミングとなる前記所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって上記操作部が急開操作され,その操作角度が急増されたことが検出されると,変速比がLow側すなわちエンジン回転数が上昇する側に切り換わるとともに,吸気通路も低回転時用吸気通路から高回転時用吸気通路へと切り替わることとなる。
この際,この車両は,前記操作部の操作角度を検出して,検出された操作角度に基づいてスロットルアクチュエータを駆動し,前記エンジンへ新気を導入する吸気通路の通路面積を変更するスロットルバルブの開度であるバルブ開度を制御するバルブ開度制御手段を備えており,このバルブ開度制御手段は,前記エンジンの回転数が前記可変吸気機構の切替えタイミングとなる前記所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であり,かつ,前記バルブ開度が所定角度以下の場合に,上記操作部の操作角度が急増されたことを検出したときには,前記バルブ開度の上昇を制限する開度制限手段を備えているので,当該バルブ開度の上昇が制限された分だけ,エンジン回転数の上昇を抑制でき,適したタイミングでの可変吸気切り替えとすることができる。
したがって,ショックが発生しにくくなる。
また,高性能モータやデバイスを追加することなく,ショックの発生を防止することができる。
すなわち,この車両によれば,エンジンの回転数が可変吸気機構の切替えタイミングとなる所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって操作部の急開操作がなされた場合でも,コスト増を招くことなく,ショックを低減することができる。
前記開度制限手段は前記バルブ開度を前記操作部の操作角度に対応したバルブ開度よりも小さくすることによってバルブ開度の上昇を制限する構成とすることができる。
このように構成すると,簡単な構成でバルブ開度の上昇を制限することができる。
前記バルブ開度制御手段は,前記エンジンの回転数と,前記操作部の操作角度とに基づいて前記エンジンに要求される要求トルクを算出し,その要求トルクを得るために必要なバルブ開度である要求バルブ開度を算出し,該要求バルブ開度を,バルブ開度の目標値である目標バルブ開度として設定し,該目標バルブ開度に向けて前記スロットルアクチュエータを駆動するものとし,
前記開度制限手段は,前記操作部の操作角度を検出するとともに,当該操作部の単位時間当たりの操作角度(Δθg)を検知し,当該単位時間当たりの操作角度(Δθg)が所定角度以上であるときに,上記操作部の操作角度が急増されたと判断して,前記操作角度,要求トルク,要求バルブ開度,および目標バルブ開度のうちの少なくとも一つに対し,前記バルブ開度の上昇を制限するための係数である制限係数を掛けることにより,前記バルブ開度の上昇を制限する構成とすることができる。
このように構成すると,前記操作角度,要求トルク,要求バルブ開度,および目標バルブ開度のうちの少なくとも一つに対し,前記バルブ開度の上昇を制限するための係数である制限係数を掛けるという簡単な構成でバルブ開度の上昇を制限することができる。
前記可変吸気機構は,単一の吸気管を有しており,該単一の吸気管の中途部に設けられた開口部を開閉することで前記低回転時用吸気通路と高回転時用吸気通路との切り換えを行う構成とすることができる。
このように構成すると,単一の吸気管を用いながら,その中途部の開口部を開閉するという簡単な構成で吸気通路長を可変とすることができる。
前記可変吸気機構は,前記開口部を開閉するシャッタと,
このシャッタを作動させるダイヤフラムと,
このダイヤフラムを作動させる圧力変化室と,
この圧力変化室と,前記吸気通路における前記スロットルバルブの配置位置よりもエンジン側の位置とを連通していて前記圧力変化室へ吸入負圧を導入し得る吸入負圧導入路と,
この吸入負圧導入路に設けられていて,前記圧力変化室へ吸入負圧を導入するか大気を導入するかを切り換えるソレノイドバルブと,
を備えている構成とすることができる。
このように構成すると,簡単な構造で前記開口部を開閉することができる。
前記吸入負圧導入路には,前記ソレノイドバルブよりも上流側において,チェックバルブを介してサージタンクを設けることができる。
このように構成すると,前記圧力変化室へ吸入負圧を速やかに導入して前記開口部を速やかに開閉することができる。
この発明に係る車両の一実施の形態を示す側面図。 同実施の形態のシステム構成図。 吸気系の部分省略斜視図。 エアクリーナの部分省略斜視図。 可変吸気機構の構造および作動説明図。 可変吸気機構の構造および作動説明図。 可変吸気機構の切り替え駆動システム図。 バルブ開度制御手段のフローチャート。 作用を説明図。
以下,本発明に係る車両の実施の形態について図面を参照して説明する。なお,各図において,同一部分ないし相当する部分には,同一の符号を付してある。
図1に示す自動二輪車10は車両の一例である。車両としては,自動二輪車の他,自動三輪車,自動四輪車等を挙げることができる。
図示の自動二輪車10は,車体フレーム11の後部に,ピボット軸12とリアクッションユニット13とでパワーユニット20をピボット軸12回りに揺動自在に懸架した車両である。ヘッドパイプ11hに操舵自在にフロントフォーク14を取り付け,このフロントフォーク14の下端に前輪15Fを取り付けてある。フロントフォーク14の上部にはステアリングハンドル15を取り付けてある。
車体フレーム11は後部に左右一対のシートフレーム11s(一方のみ図示)を有している。このシートフレーム11s上に乗員が跨って座るシート16が設けられている。
図1および図2に示すように,この自動二輪車10は,エンジン21と,このエンジン21の回転数NEを増減すべく,運転者によって回動操作される操作部15gと,無段変速機構22と,可変吸気機構30と,バルブ開度制御手段60とを備えている。
操作部15gは,例えば,上述したステアリングハンドル15の右端(図示せず)に回動可能に取り付けた公知のスロットルグリップで構成することができる。この操作部(スロットルグリップとも言う)15gの回動角を大きくするとエンジン21の回転数NEが増加し,回動角を小さくするとエンジン21の回転数NEが減少する。図2においてFIは燃料噴射装置である。
無段変速機構22は,操作部15gの操作角度θgに応じたエンジン21の回転数NEによって,変速比を無段階に切り替えてエンジン21の動力を駆動輪15Rに伝達する。
図示の無段変速機構22は,Vベルト式無段変速機であり,公知の機構を採用することができる。図示の無段変速機構22は,エンジン21のクランク軸21cに支持された駆動プーリ23と,従動軸24aに支持された従動プーリ24と,これら駆動プーリ23と従動プーリ24との間に掛け渡されたVベルト25と,駆動プーリ23,従動プーリ24,およびVベルト25を収容する変速機ケース22cとを有している。
エンジン21と変速機ケース22c(無段変速機構22)は上記パワーユニット20として一体に構成されている。従動軸24aの動力はパワーユニット20に組み込まれた図示しないギヤ列を介して駆動輪15Rに伝達される。
駆動プーリ23は,クランク軸21cに固定された固定側と,クランク軸21c上にスライド可能に設けられた可動側とを有しており,可動側がスライドすることで,駆動プーリ23の溝幅が変更される。
従動プーリ24は,従動軸24aに固定された固定側と,従動軸24a上にスライド可能に設けられた可動側とを有しており,可動側がスライドすることで,従動プーリ24の溝幅が変更される。
駆動プーリ23の可動側は,不図示の遠心ウエイトにより溝幅が変更されるものであり,エンジン回転数NEによって溝幅が変更される。従動プーリ24の可動側は,スプリングとトルクカムによって固定側に押し付けられており,駆動プーリ23と従動プーリ24との間に設けられたベルト25によって,押し付け力に抗して溝幅が変更される。スロットルグリップ15gを急開すると,トルクカムの作用によって溝幅が狭くなり,Low側へシフトする。
図1に示すように,シート16の下方には,コントローラ19が搭載されている。コントローラ19は,この車両10において必要とされる全ての制御を行う。すなわち,コントローラ19は,可変吸気機構30,バルブ開度制御手段60における制御を全て行う。コントローラ19は,マイクロコントローラ等のコンピュータによって構成することができ,その機能はソフトウェアによって実現することができる。
コントローラ19には,少なくともクランク軸21cの回転数を検出する回転数センサ(図示せず),およびスロットルグリップ15gの開度を検出するスロットル開度センサ15s(図2参照)が接続されている。これらのセンサは公知のセンサで構成できる。
図2に示すように,可変吸気機構30は,エンジン21へ新気(混合気)を導入する吸気通路31として,エンジン21の回転数NEが所定回転数NE1より低いときのための低回転時用吸気通路31Lと,エンジン21の回転数NEが前記所定回転数NE1以上のときのための高回転時用吸気通路31Hとを有し,エンジン21の回転数NEに応じて低回転時用吸気通路31Lと高回転時用吸気通路31Hとの切り換えを行う。この切り替え制御はコントローラ19によって行われる。
図2〜図6に示すように,可変吸気機構30は,単一の吸気管33を有しており,該単一の吸気管33の中途部33m(図2)に設けられた開口部34を開閉することで低回転時用吸気通路31Lと高回転時用吸気通路31Hとの切り換えを行う。
開口部34が閉じられると通路長の長い低回転時用吸気通路31Lが形成され(図5参照),開口部34が開かれると通路長の短い高回転時用吸気通路31Hが形成される(図6参照)。
吸気管33は,その一部がエアクリーナケース40内に配置されていて,エア取り入れ口33iがエアクリーナケース40内に開口し,他端33cはスロットルボディ50を介してエンジン21の吸気口に接続される。
スロットルボディ50には,吸気通路31の通路面積を変更するスロットルバルブ51が内蔵されている。
エアクリーナケース40は,図3に示すケース本体41に対して,図4に示すエアークリーナ43と蓋42とを取付けた構造である。図3に示すケース本体41の開口側にエアークリーナ53および蓋52がシール部材44を介在させてビス45により固定される。図3において45hは雌ネジ穴である。蓋42には,ケースの吸気口を形成するダクト46がカバ一部材47の内側に取付けられる。エアクリーナケース40は,図1に示すように、パワーユニット20の上方に取り付けられる。
なお,図3に示すFr,Rr,U,D,R,Lは,車両の前方向,後方向,上方向,下方向,右方向,左方向を示している。
主として図2,図3,および図7に示すように,可変吸気機構30は,吸気管33に設けられた開口部34を開閉するシャッタ34sと,このシャッタ34sを作動させるダイヤフラム35dと,このダイヤフラム35dを作動させる圧力変化室35cと,この圧力変化室35cと,前記吸気通路31における前記スロットルバルブ51の配置位置よりもエンジン21側の位置P1(図2参照)とを連通していて圧力変化室35cへ吸入負圧PBを導入し得る吸入負圧導入路36と,この吸入負圧導入路36に設けられていて,圧力変化室35cへ吸入負圧PBを導入するか大気PAを導入するかを切り換えるソレノイドバルブ37と,を備えている。
吸入負圧導入路36には,ソレノイドバルブ37よりも上流側において,チェックバルブ38を介してサージタンク39が設けられている。
主として図7に示すように,上記ダイヤフラム35dおよび圧力変化室35cは一つのアクチュエータ35として構成されている。ダイヤフラム35dは,アクチュエータ35のケーシング35bによって,該ケーシング35b内を仕切るように取り付けられている。ダイヤフラム35dと前記シャッタ34sとはロッド35rで連結されている。シャッタ34sは開口部34に対し軸34aで回動可能に取り付けられている。圧力変化室35c内には,圧力変化室35cの容積を大きくする方向でありロッド35rを押してシャッタ34sで開口部34を閉じる方向へダイヤフラム35dを付勢しているスプリング35sが設けられている。
吸入負圧導入路36はパイプ36pで構成されている。すなわち,パイプ36pは,圧力変化室35cと前記スロットルバルブ51の配置位置よりもエンジン21側の位置(この位置を負圧取り入れ位置という)P1とを接続している。このパイプ36pにソレノイドバルブ37,チェックバルブ38,およびサージタンク39が介装されている。なお,図3,図7において36jはエアクリーナケース40の外殻を貫通してパイプ36pを接続するジョイント部材である。
ソレノイドバルブ37は三方弁であり,第1入力ポート37a,第2入力ポート37b,および出力ポート37cと,これらポートの接続状態を切り替える弁体37dと,この弁体37dを作動させるソレノイド37sとを備えている。
第1入力ポート37aは大気に開放され,第2入力ポート37bは前述した負圧取り入れ位置P1に接続され,出力ポート37cは圧力変化室35cに接続されている。
ソレノイド37sの励磁(通電のON/OFF)はコントローラ19(図2)によって制御される。
コントローラ19は,エンジン21の回転数NEが所定回転数(この実施の形態では6500rpm)に達するまでは,ソレノイド37sへの通電をOFFとし,所定回転数(6500rpm)に達するとONにする。
ソレノイドバルブ37への通電がOFFのとき,弁体37dは第1入力ポート37aと出力ポート37cとを接続し,第2ポート37bを閉じる。これにより,圧力変化室35cには大気PAが導入される(図5参照)。
一方,ソレノイドバルブ37への通電がONのとき,弁体37dは第2入力ポート37bと出力ポート37cとを接続し,第1ポート37aを閉じる。これにより,圧力変化室35cには吸入負圧PBが導入される(図6参照)。
したがって,可変吸気機構30の作動は次のようになる。
エンジン21の回転数NEが所定回転数(6500rpm)に達するまでは,ソレノイドバルブ37はOFFであり,図5に示すように,圧力変化室35cには大気PAが導入される。この状態では,スプリング35sによってダイヤフラム35dを介してロッド35rが押され,シャッタ34sで開口部34が閉じられて低回転時用吸気通路31Lが形成される。低回転時用吸気通路31Lの吸気通路長さは,吸気管33のエア取り入れ口33iからエンジン21の吸気ポート21iまでの長さである。また,この状態では,ソレノイドバルブ37の第2ポート37bは閉じられているから,吸入負圧PBによってサージタンク39内に吸入負圧PBが蓄積される。
一方,エンジン21の回転数NEが所定回転数(6500rpm)に達すると,ソレノイドバルブ37がONし,図6に示すように,圧力変化室35cに吸入負圧PBが導入される。この際,圧力変化室35cには,負圧取り入れ位置P1による吸引作用に加えてサージタンク39による吸引作用も得られるから,圧力変化室35cには速やかに吸入負圧PBが導入される。圧力変化室35c内に吸入負圧PBが導入されると,スプリング35sの付勢力に抗してダイヤフラム35dが圧力変化室35cの容積を小さくする方向に移動し,ロッド35rを引いてシャッタ34sを開く(図7の仮想線参照)。これによって,図6に示すように,高回転時用吸気通路31Hが形成される。高回転時用吸気通路31Hの吸気通路長さは,吸気管33の中途部に設けた開口部34からエンジン21の吸気ポート21iまでの長さである。
すなわち,可変吸気機構30は所定回転数を境(切り替えタイミング)として低回転時用吸気通路31Lと高回転時用吸気通路31Hとを切り替える。
図2において,バルブ開度制御手段60は,操作部15gの操作角度θgを検出し,検出された操作角度θgに基づいてスロットルアクチュエータ61を駆動し,吸気通路31の通路面積を変更するスロットルバルブ51の開度であるバルブ開度θvを制御する。バルブ開度θvは,スロットルバルブ開度センサ62で検出され,その検出信号は,コントローラ19に送出される。スロットルアクチュエータ61はサーボモータで構成することができる。
バルブ開度制御手段60は,例えば図2および図8に示すように,エンジン21の回転数NEと,操作部15gの操作角度θgとに基づいてエンジン21に要求される要求トルクTrを算出し,その要求トルクTrを得るために必要なバルブ開度である要求バルブ開度θvrを算出し,該要求バルブ開度θvrを,バルブ開度の目標値である目標バルブ開度θvrとして設定し,該目標バルブ開度θvrに向けてスロットルアクチュエータ61を駆動する。このような制御は,いわゆるスロットルバイワイヤ機構の制御である。
この実施の形態の主な特徴は,バルブ開度制御手段60が,ある一定の条件下においては,スロットルグリップ15gの回動操作にかかわらず,前記バルブ開度θvの上昇を制限する開度制限手段65を備えている点にある。
開度制限手段65は,エンジン21の回転数NEが前述した可変吸気機構30の切替えタイミングとなる前記所定回転数NE1(例えば6500rpm)または当該所定回転数(6500rpm)以下の所定範囲の回転数(例えば6000〜6500rpm)であり,かつ,バルブ開度θvが所定角度(例えば50deg)以下の場合に,上記操作部15gの操作角度θgが急増されたことを検出したときには,前記バルブ開度θvの上昇を制限する。開度制限手段65は,バルブ開度θvを前記操作角度θgに対応したバルブ開度よりも小さくすることによってエンジン回転数NEの上昇を抑制する構成とすることができる。
開度制限手段65は,操作部15gの操作角度θgを検出するとともに,操作部15gの単位時間当たりの操作角度Δθgを検知し,当該単位時間当たりの操作角度Δθgが所定角度(例えば20deg/sec)以上であるときに,操作部15gの操作角度θgが急増されたと判断して,前記操作角度θg,要求トルクTr,要求バルブ開度θvr,および目標バルブ開度θvrのうちの少なくとも一つに対し,バルブ開度θvの上昇を制限するための係数である制限係数を掛けることにより,バルブ開度θvの上昇を制限する構成とすることができる。
この実施の形態におけるバルブ開度制御手段60の制御例を図8を参照して説明すると次の通りである。なお,この制御例は可変吸気機構30による吸気通路31の切り替えタイミングが,回転数NE1=6500rpmの場合の制御例である。以下の制御は全てコントローラ19によってなされる。
車両の走行開始が,図示しない速度センサで検出された後に,バルブ開度制御手段60による制御が開始される。
コントローラ19は,ステップST1で,エンジン回転数NEを取得し,ステップST2でスロットルグリップ15gの操作角度θgを取得する。この取得サイクルは少なくとも1秒間に1回とする。
ステップST3で,1秒前に取得されていた操作角度θgと,新たにステップST2で取得された操作角度θgとの差Δθgを算出し,その差Δθgが20degを超えているか否かを判断する。
上記ステップST3で差Δθgが20degを超えていないと判断された場合には,ステップST1で得られた回転数NEと,ステップST2で得られた操作部15gの操作角度θgとに基づいて設定される要求トルクMAPにより,ステップST8でエンジン21に要求される要求トルクTrを算出し,その要求トルクTrを得るために必要なバルブ開度である要求バルブ開度θvrをステップST9で算出し,該要求バルブ開度θvrを,ステップST10でバルブ開度の目標値である目標バルブ開度θvrとして設定し,該目標バルブ開度θvrに向けてスロットルアクチュエータ61(図2)を駆動する。なお,スロットルアクチュエータ61の駆動によってスロットルバルブ51が目標バルブ開度θvrに達したか否かはスロットルバルブ開度センサ62(図2)からの検出信号によって判断される。
一方,上記ステップST3で差Δθgが20degを超えていると判断された場合には,ステップST4で,スロットルバルブ51のバルブ開度θvが50deg以下であるか否かを判断し,50deg以下である場合には,ステップST5で回転数NEが6000〜6500rpmの範囲以内にあるか否かを判断する。
ここで,回転数NEが6000〜6500rpmの範囲以内にあるということは,まもなく可変吸気機構30による吸気通路31の切り替えが低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへとなされることを意味する。
ステップST3〜5の意義について詳しく説明すると,この実施の形態の無段変速機構22は,吸気通路31に配置されたスロットルバルブ51の開度θvが50deg以下の場合に,操作部15gの操作角度θgが急増すると(Δθgが20degを超すと),変速比がトルクカムの影響によりLow側すなわちエンジン回転数Neが上昇する側に自動的に変化する。すなわちステップST3で差Δθgが20degを超えていると判断され,かつステップST4でスロットルバルブ51の開度θvが50deg以下であると判断されたということは,エンジン回転数NEの急上昇が予測されると言うことを意味する。
したがって,エンジンの回転数NEが可変吸気機構22の切替えタイミングとなる6500rpmまたはそれ以下の所定範囲の回転数(6000〜6500rpm)であるときに,運転者によって操作部15gが急開操作され,その操作角度が急増されたことが検出されると,変速比がLow側すなわちエンジン回転数NEが上昇する側に切り換わるとともに,吸気通路31も低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへと切り替わることとなる。
別言すれば,ステップST3で差Δθgが20degを超えていると判断され,かつステップST4でスロットルバルブ51の開度θvが50deg以下であると判断され,さらにステップST5でエンジン回転数NEが6000〜6500rpmの範囲以内にあると判断されたということは,エンジン回転数NEの急上昇および,吸気通路31の低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへの切り替えが予測されると言うことを意味する。
この際,エンジン回転数NEの上昇に対して吸気通路31の切り替えが速やかに行われればよいのであるが,実際には,エンジン回転数NEの上昇に対して吸気通路31の切り替え動作が追いつかず,エンジン回転数NEが6500rpmを超えた後に切り替え動作が完了するということがあり得る。
図9は開度制限手段65を用いない場合のエンジン回転数NEとエンジン出力との関係の一例を示すエンジン性能曲線図で,図中,実線は,吸気通路31が低回転時用吸気通路31Lに切り替えられている場合のエンジン回転数NEとエンジン出力との関係を示す曲線であり,破線は,吸気通路31が高回転時用吸気通路31Hに切り替えられている場合のエンジン回転数NEとエンジン出力との関係を示す曲線である。
図9は開度制限手段65が適用されない状態において,エンジン回転数NEが6000〜6500rpmの間において,スロットルバルブ51の開度θvが50deg以下の場合に,操作部15gが急開され(操作角度θgが急増して)シフトダウン(Low側への切り替え)によりエンジン回転数NEが急上昇し,その結果,吸気通路31の切り替えが遅れ,エンジン回転数NEが7000rpmの時点で,吸気通路31が低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへ切り替わった様子を示している。
このような状態が生じると,吸気通路の切り替えが完了したときのエンジン出力は,吸気通路31の切り替え完了直前におけるエンジン回転数(約7000rpm)と低回転時用吸気通路31Lとによる出力Pw1から,吸気通路31の切り替え完了直後におけるエンジン回転数(約7000rpm)と高回転時用吸気通路31Hとによる出力Pw2へと切り替わる(急増する)こととなる。
このような出力Pw1からPw2への瞬間的な急増は,車両10にショックを発生させる。
すなわち,ステップST3からST5の判断がすべてYESと判断された場合において,仮に何らの方策も講じないとしたならば,上述したショックが発生する可能性がある。
そこで,この実施の形態では,ステップST3からST5の判断がすべてYESと判断された場合には,ステップST6で,ステップST2で得られていた操作角度θg代えて該操作角度θgに制限係数を掛けた修正操作角度θg’を算出し,この修正操作角度θg’に基づいて,ステップST8以降の処理がなされるようにする。制限係数は0.6〜0.8の範囲において適宜設定することができる。その設定はエンジン特性に応じて決定する。また,この実施の形態では,操作角度θgに制限係数を掛けたが,制限係数は,要求トルクTr,要求バルブ開度θvr,目標バルブ開度θvrのいずれかに掛けてもよい。例えば図8におけるステップST6および11,12に示すように,目標バルブ開度θvrに掛けてもよい。ただし,制御の出力系となる要求トルクTr,要求バルブ開度θvr,目標バルブ開度θvrなどには他の補正係数も乗算されるので,入力系の操作角度θgに制限係数を乗算するのが,他の補正係数への影響を及ぼさないので好ましい。
このようにすると,仮にステップST3〜6の処理がなされなかった場合に得られる目標バルブ開度θvrに代えて,制限係数が掛けられて修正された目標バルブ開度θvrに基づいて,バルブ開度の上昇が制限された状態でスロットルバルブ51が回動されるから,バルブ開度の上昇が制限された分だけ,エンジン回転数NEの上昇が抑制され,吸気通路31の切り替えにおけるエンジン出力が抑制されることとなる。したがって,その分,ショックが抑制される。
なお,上記ステップST4,5のいずれかにおいてNOと判断された場合には,操作角度θgは修正されることなくステップST7でそのまま採用されて,ステップST8以降の処理がなされる。
この実施の形態では,ステップST3におけるΔθgの判断基準角度を+20deg/secに設定したが,この角度はエンジン性能に基づいて適宜設定でき,エンジン性能が高いほど小さく設定される。
この実施の形態において,ステップST4でスロットルバルブ51のバルブ開度θvが50deg以上の場合には制限係数を掛けないこととしたのは,Δθgが判断基準角度(+20deg/sec)以上である場合でも,バルブ開度θvがすでに50deg以上となっている場合には,無段変速機構22によるLow側へのシフトダウンが行われないからである。したがって,この実施の形態では,ステップST4の判断基準角度を50degに設定したが,この角度は,無段変速機構22の機能に応じて適宜設定され,Δθgが判断基準角度以上となった場合に,シフトダウンがなされる角度の上限値が設定される。
この実施の形態において,ステップST5におけるエンジン回転数NEの範囲を6000〜6500rpmとしたのは,ステップST3,4がいずれもYESの場合においてエンジン回転数NEの範囲が6000〜6500rpmであれば,エンジン回転数NEが上昇する過程で可変吸気機構30による低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへの切り替えがなされるはずであるとの予測に基づいている。したがって,このエンジン回転数NEの範囲は,可変吸気機構30による切り替えタイミングとなる回転数と,エンジン21の性能(いわゆる吹け上がりの良さ)に基づいて決めることができる。
以上のような車両10によれば次のような作用効果が得られる。
(a)この車両10によれば,運転者が操作部15を回動操作することでエンジン21の回転数NEを増減でき,無段変速機構22により,エンジン21の回転数NEに応じて,変速比が自動的に切り替えられてエンジン21の動力が駆動輪15Rに伝達される。
また,可変吸気機構30により,エンジン21の回転数NEが所定回転数NE1より低いときには低回転時用吸気通路31Lに切り替えられ,エンジン21の回転数NEが所定回転数NE1以上のときには高回転時用吸気通路31Hに切り替えられて,それぞれの吸気通路に応じたエンジン出力が得られる。
そして,エンジン21の回転数NEが前記可変吸気機構30の切替えタイミングとなる前記所定回転数NE1または当該所定回転数NE1以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって上記操作部15が急開操作され,その操作角度θgが急増されたことが検出されると,変速比がLow側すなわちエンジン回転数NEが上昇する側に切り換わるとともに,吸気通路も低回転時用吸気通路31Lから高回転時用吸気通路31Hへと切り替わることとなる。
この際,この車両10は,前記操作部15の操作角度θgを検出して,検出された操作角度θgに基づいてスロットルアクチュエータ61を駆動し,前記エンジン21へ新気を導入する吸気通路31の通路面積を変更するスロットルバルブ51の開度であるバルブ開度θvを制御するバルブ開度制御手段60を備えており,このバルブ開度制御手段60は,前記エンジン21の回転数NEが前記可変吸気機構30の切替えタイミングとなる前記所定回転数NE1または当該所定回転数NE1以下の所定範囲の回転数であり,かつ,前記バルブ開度θvが所定角度以下の場合に,上記操作部15の操作角度θgが急増されたことを検出したときには,前記バルブ開度θvの上昇を制限する開度制限手段65を備えているので,当該バルブ開度θvの上昇が制限された分だけ,エンジン回転数の上昇を抑制でき,適したタイミングでの可変吸気切り替えとすることができる。
したがって,ショックが発生しにくくなる。
また,高性能モータやデバイスを追加することなく,ショックの発生を防止することができる。
すなわち,この車両10によれば,エンジン21の回転数NEが可変吸気機構30の切替えタイミングとなる所定回転数NE1または当該所定回転数NE1以下の所定範囲の回転数であるときに,運転者によって操作部15の急開操作がなされた場合でも,コスト増を招くことなく,ショックを低減することができる。
(b)開度制限手段65はバルブ開度θvを操作部15の操作角度θgに対応したバルブ開度θvよりも小さくすることによってバルブ開度θvの上昇を制限する構成となっているので,簡単な構成でバルブ開度θvの上昇を制限することができる。
(c)バルブ開度制御手段60は,エンジン21の回転数NEと,操作部15の操作角度θgとに基づいてエンジン21に要求される要求トルクTrを算出し,その要求トルクTrを得るために必要なバルブ開度θvである要求バルブ開度θvrを算出し,該要求バルブ開度θvrを,バルブ開度θvの目標値である目標バルブ開度(θvr)として設定し,該目標バルブ開度(θvr)に向けてスロットルアクチュエータ61を駆動するものとし,
開度制限手段65は,操作部15の操作角度θgを検出するとともに,当該操作部15の単位時間当たりの操作角度Δθgを検知し,当該単位時間当たりの操作角度Δθgが所定角度以上であるときに,上記操作部15の操作角度θgが急増されたと判断して,操作角度θg,要求トルクTr,要求バルブ開度θvr,および目標バルブ開度(θvr)のうちの少なくとも一つに対し,バルブ開度θvの上昇を制限するための係数である制限係数を掛けることにより,バルブ開度θvの上昇を制限する構成としたので,操作角度θg,要求トルクTr,要求バルブ開度θvr,および目標バルブ開度(θvr)のうちの少なくとも一つに対し,バルブ開度θvの上昇を制限するための係数である制限係数を掛けるという簡単な構成でバルブ開度θvの上昇を制限することができる。
(d)可変吸気機構30は,単一の吸気管33を有しており,該単一の吸気管33の中途部33mに設けられた開口部34を開閉することで前記低回転時用吸気通路31Lと高回転時用吸気通路31Hとの切り換えを行う構成としたので,単一の吸気管33を用いながら,その中途部33mの開口部34を開閉するという簡単な構成で吸気通路長を可変とすることができる。
(e)可変吸気機構30は,前記開口部34を開閉するシャッタ34sと,
このシャッタ34sを作動させるダイヤフラム35dと,
このダイヤフラム35dを作動させる圧力変化室35cと,
この圧力変化室35cと,前記吸気通路31におけるスロットルバルブ51の配置位置よりもエンジン21側の位置P1とを連通していて前記圧力変化室35cへ吸入負圧PBを導入し得る吸入負圧導入路36と,
この吸入負圧導入路36に設けられていて,前記圧力変化室35cへ吸入負圧PBを導入するか大気PAを導入するかを切り換えるソレノイドバルブ37と,
を備えた構成であるので,簡単な構造で前記開口部34を開閉することができる。
(f)吸入負圧導入路36には,ソレノイドバルブ37よりも上流側において,チェックバルブ38を介してサージタンク39を設けたので,圧力変化室35cへ吸入負圧PBを速やかに導入して前記開口部34を速やかに開閉することができる。
以上,本発明の実施の形態について説明したが,本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく,本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
10:車両, 操作部15, 21:エンジン, 22:無段変速機構, 30:可変吸気機構, 31:吸気通路, 31L:低回転時用吸気通路, 31H:高回転時用吸気通路, 33:吸気管, 34:開口部, 34s:シャッタ, 34d:ダイヤフラム, 35c:圧力変化室, 36:吸入負圧導入路, 37:ソレノイドバルブ, 38:チェックバルブ, 39:サージタンク 51:スロットルバルブ, 60:バルブ開度制御手段, 61:スロットルアクチュエータ。

Claims (6)

  1. エンジン(21)と,
    このエンジン(21)の回転数(NE)を増減すべく,運転者によって回動操作される操作部(15)と,
    前記エンジン(21)の回転数(NE)に応じて,変速比を切り替えて前記エンジン(21)の動力を駆動輪(15R)に伝達する無段変速機構(22)と,
    前記エンジン(21)へ新気を導入する吸気通路(31)として,前記エンジン(21)の回転数(NE)が所定回転数より低いとき用の低回転時用吸気通路(31L)と,前記エンジン(21)の回転数(NE)が前記所定回転数以上のとき用の高回転時用吸気通路(31H)とを有し,前記エンジン(21)の回転数(NE)に応じて前記低回転時用吸気通路(31L)と高回転時用吸気通路(31H)との切り換えを行う可変吸気機構(30)と,
    を備えた車両(10)において,
    前記操作部(15)の操作角度(θg)を検出して,検出された操作角度(θg)に基づいてスロットルアクチュエータ(61)を駆動し,前記吸気通路(31)の通路面積を変更するスロットルバルブ(51)の開度であるバルブ開度(θv)を制御するバルブ開度制御手段(60)を備え,
    このバルブ開度制御手段(60)は,前記エンジン(21)の回転数(NE)が前記可変吸気機構(30)の切替えタイミングとなる前記所定回転数または当該所定回転数以下の所定範囲の回転数であり,かつ,前記バルブ開度(θv)が所定角度以下の場合に,上記操作部(15)の操作角度(θg)が急増されたことを検出したときには,前記バルブ開度(θv)の上昇を制限する開度制限手段(65)を備えていることを特徴とする車両。
  2. 請求項1において,
    前記開度制限手段(65)は前記バルブ開度(θv)を前記操作部(15)の操作角度(θg)に対応したバルブ開度(θv)よりも小さくすることを特徴とする車両。
  3. 請求項1または2において,
    前記バルブ開度制御手段(60)は,前記エンジン(21)の回転数(NE)と,前記操作部(15)の操作角度(θg)とに基づいて前記エンジン(21)に要求される要求トルク(Tr)を算出し,その要求トルク(Tr)を得るために必要なバルブ開度(θv)である要求バルブ開度(θvr)を算出し,該要求バルブ開度(θvr)を,バルブ開度(θv)の目標値である目標バルブ開度(θvr)として設定し,該目標バルブ開度(θvr)に向けて前記スロットルアクチュエータ(61)を駆動するものであり,
    前記開度制限手段(65)は,前記操作部(15)の操作角度(θg)を検出するとともに,当該操作部(15)の単位時間当たりの操作角度(Δθg)を検知し,当該単位時間当たりの操作角度(Δθg)が所定角度以上であるときに,上記操作部(15)の操作角度(θg)が急増されたと判断して,前記操作角度(θg),要求トルク(Tr),要求バルブ開度(θvr),および目標バルブ開度(θvr)のうちの少なくとも一つに対し,前記バルブ開度(θv)の上昇を制限するための係数である制限係数を掛けることにより,前記バルブ開度(θv)の上昇を制限することを特徴とする車両。
  4. 請求項1〜3のうちいずれか一項において,
    前記可変吸気機構(30)は,単一の吸気管(33)を有しており,該単一の吸気管(33)の中途部(33m)に設けられた開口部(34)を開閉することで前記低回転時用吸気通路(31L)と高回転時用吸気通路(31H)との切り換えを行うことを特徴とする車両。
  5. 請求項4において,
    前記可変吸気機構(30)は,前記開口部(34)を開閉するシャッタ(34s)と,
    このシャッタ(34s)を作動させるダイヤフラム(35d)と,
    このダイヤフラム(35d)を作動させる圧力変化室(35c)と,
    この圧力変化室(35c)と,前記吸気通路(31)における前記スロットルバルブ(51)の配置位置よりもエンジン(21)側の位置(P1)とを連通していて前記圧力変化室(35c)へ吸入負圧(PB)を導入し得る吸入負圧導入路(36)と,
    この吸入負圧導入路(36)に設けられていて,前記圧力変化室(35c)へ吸入負圧(PB)を導入するか大気(PA)を導入するかを切り換えるソレノイドバルブ(37)と,
    を備えていることを特徴とする車両。
  6. 請求項5において,
    前記吸入負圧導入路(36)には,前記ソレノイドバルブ(37)よりも上流側において,チェックバルブ(38)を介してサージタンク(39)を設けたことを特徴とする車両。
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