JP6560097B2 - 車両のエンジンの過給機の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの動力により駆動されてエンジンへの吸気を圧縮する過給機を備えた車両のエンジンの過給機の制御システムに関するものである。

自動二輪車のエンジンの出力を向上させるために、吸気を加圧する過給機を設けたものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、エンジンのクランク軸の回転力により駆動される遠心式インペラを備えた機械式過給機が用いられている。特許文献１では、過給機に流入する吸気量を調整するために、過給機の上流側に吸気制御弁が設けられている。

ＷＯ２０１１／０８０９７４号公報

自動二輪車は、その特性上、エンジンが必要とする空気量がダイナミックに変化する。つまり、過給機の仕事量の最適点がダイナミックに変化する。過給機の動力をクランク軸の回転力から取り出している場合、過給機の仕事量が大きな領域とエンジンの高負荷領域とをマッチングさせることができるが、低負荷領域では、過給機の仕事量が過大となることがある。動力をクランク軸から取り出しているので、過給機の仕事量が過大となると、自動二輪車の燃費が落ちる。

本発明は、燃費の向上を図ることができる車両のエンジンの過給機の制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の車両のエンジンの過給機の制御システムは、車両のエンジンの動力により駆動される過給機を制御する制御システムであって、前記過給機の上流側に配置された吸気制御弁と、予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少させるように前記吸気制御弁を制御する吸気量制御装置とを備えている。

この構成によれば、予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少するように吸気制御弁が制御されるので、過給機の仕事量が過大となるのを防ぐことができる。これにより、動力をクランク軸から取り出している場合でも、過給機の仕事量が過大とならないので、自動二輪車の燃費が向上する。

本発明において、前記吸気量制御装置は、運転者の運転操作に基づいて、前記出力過剰条件を判断することが好ましい。この構成によれば、運転者の意図を反映した弁制御を実現でき、エンジン出力の過不足を防ぐことができる。

本発明において、前記吸気量制御装置は、車両状態に基づいて、前記出力過剰条件を判断することが好ましい。車両状態とは、例えば、エンジンの回転速度または走行速度が変化することを含む。この構成によれば、車両状態に基づいて弁制御を実現することで、エンジン出力の過不足を防ぐことができる。

本発明において、前記吸気量制御装置は、前記吸気制御弁を制御することで、前記過給機のインペラに流入する吸気に、予め設定された予旋回を与えることが好ましい。この構成によれば、旋回流による圧縮効率（断熱効率）の向上と、出力過剰条件を満足したときの吸気流入量の抑制による燃費向上の２通りの使い方ができる。

本発明において、前記過給機の下流側に吸気を貯留する吸気チャンバが配置され、前記吸気チャンバの内部の圧力が所定値以上になると開弁してリリーフ通路と前記吸気チャンバとを連通させるリリーフ弁が設けられ、前記リリーフ通路は吸気通路における前記過給機の上流側に連通し、前記吸気量制御装置は、前記リリーフ弁が開状態の時に、前記吸気制御弁を閉方向に制御することが好ましい。この構成によれば、リリーフ弁が開状態の時に、吸気制御弁を閉じることで、リリーフ時に過給機の負荷が上昇するのを防ぐことができる。

本発明において、吸気通路における前記過給機の下流側に運転者のスロットル操作に応じて吸気量を制御するスロットル弁が配置され、前記吸気量制御装置が前記スロットル弁の作動量に基づいて前記吸気制御弁を制御することが好ましい。この構成によれば、スロットル弁とは別に吸気制御弁が設けられるので、多様な出力制御を図ることができる。

本発明において、前記吸気量制御装置は、車両が非加速状態であると判定されたときに、前記出力過剰条件を満足したと判断することが好ましい。非加速状態とは、例えば、車両の定速状態、減速状態、スロットル操作解除状態、運転者によるブレーキ操作状態である。

本発明の車両のエンジンの過給機の制御システムによれば、予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少するように吸気制御弁が制御されるので、過給機の仕事量が過大となるのを防ぐことができる。これにより、動力をクランク軸から取り出している場合でも、過給機の仕事量が過大とならないので、自動二輪車の燃費が向上する。

本発明の第１実施形態に係るエンジンの過給機の制御システムを備えた車両の一種である自動二輪車を示す側面図である。 同エンジンを後方斜め上方から見た斜視図である。 同エンジンの過給機および吸気制御弁を示す側面図である。 同過給機および吸気制御弁を示す断面図である。 同吸気制御弁の可変機構のアームおよび回転リングを示す平面図である。 同吸気制御弁の全開状態を模式的に示す図である。 同吸気制御弁の中間開度状態を模式的に示す図である。 同吸気制御弁の全閉状態を模式的に示す図である。 同吸気制御弁の制御系統を示すブロック図である。 同吸気制御弁の制御方法を示すフロー図である。 吸気量の傾向を示すチャート図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「左側」および「右側」は、車両に乗車した運転者から見た左右側をいう。また、「上流側」および「下流側」とは、吸気の流れ方向の上流側および下流側をいう。

図１は本発明の第１実施形態を示す自動二輪車の側面図である。この自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を形成するメインフレーム１と、後半部を形成するリヤフレーム２とを有している。メインフレーム１の前端にヘッドパイプ４が設けられ、このヘッドパイプ４にステアリングシャフト（図示せず）を介してフロントフォーク８が回動自在に軸支されている。フロントフォーク８の上端部に操向用のハンドル６が固定され、フロントフォーク８の下端部に前輪１０が取り付けられている。

メインフレーム１の後端部に、スイングアームブラケット９が設けられている。このスイングアームブラケット９に取り付けたピボット軸１６の回りに、スイングアーム１２が上下揺動自在に軸支されている。このスイングアーム１２の後端部に、後輪１４が回転自在に支持されている。

メインフレーム１の下部でスイングアームブラケット９の前側に、エンジンＥが取り付けられている。エンジンＥの回転力が変速装置１３により変速された後、ドライブチェーン１１を介して後輪１４に伝達され、後輪１４を駆動する。エンジンＥは、クランク軸２６の軸線方向に複数気筒が並ぶ並列多気筒エンジンで、本実施形態では、４気筒４サイクルの多気筒エンジンである。ただし、エンジンＥの形式はこれに限定されるものではない。

エンジンＥは、エンジン回転軸であるクランク軸２６を支持するクランクケース２８と、クランクケース２８の前部の上面から上方に突出したシリンダブロック３０と、その上方のシリンダヘッド３２とを有している。クランクケース２８の後部は、変速装置１３を収納するミッションケースを兼ねている。シリンダブロック３０およびシリンダヘッド３２は前方に傾斜し、エンジンＥのシリンダユニットＣＹを構成している。つまり、エンジンＥは、側面視でほぼＬ字形である。

シリンダヘッド３２の前面の４つの排気ポート３５に、４本の排気管３６が接続されている。これら４本の排気管３６が、エンジンＥの下方で集合され、後輪１４の右側に配置された排気マフラ３８に接続されている。

メインフレーム１の上部に燃料タンク１５が配置され、リヤフレーム２にライダー用シート１８および同乗者用シート２０が支持されている。また、車体前部に、樹脂製のカウリング２２が装着されている。カウリング２２は、前記ヘッドパイプ４の前方から車体前部の外側方にかけての部分を覆っている。カウリング２２には、空気取入口２４が形成されている。空気取入口２４は、カウリング２２の前端に位置し、外部からエンジンＥへの吸気を取り入れる。

車体フレームＦＲの左側に、吸気ダクト５０が配置されている。吸気ダクト５０は、前端開口５０ａをカウリング２２の空気取入口２４に臨ませた配置でヘッドパイプ４に支持されている。つまり、吸気ダクト５０の前端開口５０ａが空気取入口２４に連通している。空気取入口２４は、前方に開口しており、走行風を吸気Ｉとして取り入れる。これにより、吸気ダクト５０の前端開口５０ａから導入された空気は、ラム効果により昇圧される。

シリンダブロック３０の後方でクランクケース２８の後部の上面に、エアクリーナ４０および過給機４２が、エアクリーナ４０を外側にして車幅方向に並んで配置されている。吸気ダクト５０は、エンジンＥの前方からシリンダブロック３０およびシリンダヘッド３２の左外側方を通過して、エアクリーナ４０を介して過給機４２に吸気Ｉを導いている。過給機４２は、エアクリーナ４０で浄化された清浄空気を加圧してエンジンＥに供給する。

過給機４２とシリンダヘッド３２の後部の吸気ポート５４との間に、吸気チャンバ５２が配置され、過給機４２と吸気チャンバ５２とが直接接続されている。吸気チャンバ５２は、過給機４２から供給された高圧の吸気Ｉを貯留する。吸気チャンバ５２と吸気ポート５４との間には、スロットルボディ４４が配置されている。これら吸気ダクト５０、エアクリーナ４０、過給機４２、吸気チャンバ５２およびスロットルボディ４４で、エンジンＥに吸気Ｉを導入する吸気通路４５を構成する。

スロットルボディ４４の内部、つまり、吸気通路４５における過給機４２の下流側で、吸気チャンバ５２の下流側にスロットル弁４３が配置されている。スロットル弁４３は、ライダーのスロットル操作に基づいて、エンジンＥの吸気ポート５４に供給する吸気量を制御する。本実施形態では、スロットル弁４３として、電動スロットル弁が用いられている。スロットル弁４３は、気筒ごとに設けられる。これにより、スロットル操作に対する応答性が向上する。

本実施形態のスロットル弁４３は、電子制御可能なアクチュエータによって駆動される。これによってライダーのスロットル操作に加えて、他の運転状況に基づいて、気筒への吸気量が調整可能に構成される。他の運転状況として、エンジン回転数、車速、ギヤ比、スロットル操作の時間変化量、出力過剰条件１４０（後述）の満足時などが含まれる。

吸気チャンバ５２は、過給機４２およびスロットルボディ４４の上方でシリンダヘッド３２の後方に配置されている。エアクリーナ４０は、側面視で、クランクケース２８とその上方の吸気チャンバ５２との間に配置されている。吸気チャンバ５２およびスロットルボディ４４の上方に、前記燃料タンク１５が配置されている。

図２に示すように、過給機４２はエアクリーナ４０の右側に隣接して配置され、図示しないボルトによりクランクケース２８の上面に固定されている。この過給機４２は、図１のエンジンＥのクランク軸２６によって駆動される機械式過給機である。詳細には、過給機４２の駆動力は、エンジンＥから後輪１４に至る伝達経路における変速装置１３よりも上流側から取り出される。図２に示す過給機４２は、車幅方向（左右方向）に延びる回転軸心ＡＸを有する。クランクケース２８の上方でエンジンＥの車幅方向の中央部に、左向きに開口した過給機４２の吸込口４６と上向きに開口した吐出口４８が位置している。

過給機４２は、吸気を加圧する遠心式インペラ６０と、インペラ６０が固定された過給機回転軸６２と、インペラ６０を覆うインペラハウジング６１と、エンジンＥの動力をインペラ６０に伝達する伝達機構６３と、伝達機構６３を覆う伝達機構ハウジング６７とを有している。インペラハウジング６１を挟んで車幅方向の一方にエアクリーナ４０が配置され、車幅方向の他方に伝達機構６３が配置されている。インペラハウジング６１と伝達機構ハウジング６７はボルト（図示せず）により連結され、過給機４２のケーシング６５を構成している。

過給機４２のインペラ６０の上流側に、インペラ６０への吸気Ｉの流入量を調整する吸気制御ユニット７０が配置されている。吸気制御ユニット７０は、吸気制御弁６９とこれを駆動するアクチュエータ６８と、アクチュエータ６８の駆動力を吸気制御弁６９に伝達する可変機構９８（後述）とを備えている。吸気制御弁６９は、過給機４２の入口である吸込口４６に連結されている。吸気制御弁６９は、インペラ６０への吸気Ｉの流入量を調整するとともに、インペラ６０に流入する吸気Ｉに後述する予旋回を与える。

吸気制御弁６９およびアクチュエータ６８は、過給機４２のケーシング６５に支持され、アクチュエータ６８が過給機４２の径方向外方、本実施形態では後方に配置されている。過給機４２と吸気制御弁６９とを含んでエンジン吸気システムが構成されている。吸気制御弁６９は、後述の可変羽根８０および固定羽根８２からなる弁体と、弁体を覆う弁ケーシング７１とを有している。弁ケーシング７１内には円筒形の通路と、この通路の入口７１ａおよび出口７１ｂが形成されている。弁ケーシング７１内の通路の軸心ＶＸ、つまり吸気制御弁６９の出口７１ｂの軸心ＶＸが、過給機４２の回転軸心ＡＸと一致している。

弁ケーシング７１は、吸気制御弁６９に隣接するインペラハウジング６１の入口である吸込口４６に同軸に対向配置されている。ここで、「対向配置」とは、過給機４２の回転軸心ＡＸ方向から見て、吸気制御弁６９の一部が過給機の吸込口４６に重なることをいい、好ましくは、弁ケーシング７１の出口７１ｂの一部が過給機の吸込口４６に重なり、より好ましくは、吸気制御弁６９の出口７１ｂの軸心ＶＸと、過給機の吸込口４６の軸心（過給機回転軸心）ＡＸが一致する。

弁ケーシング７１とインペラハウジング６１とは一体に形成しても、別体であってもよい。弁ケーシング７１は、吸気制御弁６９に隣接するインペラハウジング６１の吸込口４６に接して配置されている。弁ケーシング７１は、吸気制御弁６９を変位可能に支持する。吸気制御弁６９は、弁軸部分と弁体部分とを有する。弁体部分は、弁軸方向から見た形状が非円形、具体的には、板状に形成される。弁軸部分は、弁軸部分の軸芯ＡＹ回りに吸気制御弁６９を角変位可能に支持する。

吸気制御弁６９の弁ケーシング７１の入口７１ａにエアクリーナ４０のクリーナ出口５９が接続され、エアクリーナ４０のクリーナ入口５７に、前記吸気ダクト５０の後端部５０ｂがボルト（図示せず）により連結されている。さらに、吸気制御弁６９の弁ケーシング７１の出口７１ｂに過給機４２の吸込口４６が直接接続されている。つまり、エアクリーナ４０、吸気制御弁６９および過給機４２が、シリンダブロック３０の後方でクランクケース２８の上方において、エンジンＥの両外側面の内側に車幅方向に並んで配置されている。これらのうちの車幅方向一側方、本実施形態では左側方に配置されたエアクリーナ４０に車幅方向外方から吸気ダクト５０が接続されている。

本実施形態では、弁ケーシング７１は、後述するガイド体８４を介してエアクリーナ４０に接続されている。したがって弁ケーシング７１は、流れ方向に関して、エアクリーナ４０のクリーナ出口５９と、インペラハウジング６１の吸込口４６との間に配置され、エアクリーナ４０のクリーナ出口５９、インペラハウジング６１の吸込口４６にそれぞれ隣接配置されている。弁ケーシング７１の出口７１ｂは、インペラハウジング６１の吸込口４６と同一外形に形成されている。これによって吸気抵抗を低減することができる。

吸気チャンバ５２の前部に、吸気チャンバ５２の空気圧力が上昇するのを抑制するリリーフ弁７２が設けられている。リリーフ弁７２に、リリーフ通路７４を構成する逃がし配管７６が接続されている。つまり、リリーフ弁７２は、吸気チャンバ５２の内部の圧力が所定値以上になると開弁し、リリーフ通路７４と吸気チャンバ５２とを連通させる。リリーフ通路７４の出口は、吸気通路４５における過給機４２および吸気制御弁６９の上流側、本実施形態では、エアクリーナ４０のクリーン側に連通している。

図３に示すように、吸気制御弁６９は、弁ケーシング７１の軸心ＶＸ、すなわち過給機４２の回転軸心ＡＸに対して放射状に配列された複数の可変羽根８０を有している。本実施形態では、可変羽根８０は、過給機４２の回転軸心ＡＸの周方向に等間隔で８枚設けられている。可変羽根８０は、根元部（径方向内側端部）８０ａと先端部（径方向外側端部）８０ｂとが支持された状態で、径方向軸心ＡＹ周りの取付角度が調節可能に設定されている。

吸気制御弁６９の可変羽根８０の上流側に、過給機４２の回転軸心ＡＸに対して放射状に配列された複数の固定羽根８２を備えたガイド体８４が配置されている。本実施形態では、固定羽根８２は、過給機４２の回転軸心ＡＸの周方向に等間隔で複数枚、本実施形態では４枚設けられている。８枚の可変羽根８０のうちの４枚は、４枚の固定羽根８２と同一の周方向位置に配置され、残りの４枚の可変羽根８０は、固定羽根８２の中間の周方向位置に配置されている。

ガイド体８４は、径方向中心部である中心部８４ａと、径方向外側の環状部８４ｂとを有しており、各固定羽根８２の径方向内側端部である根元部８２ａが中心部８４ａに連結され、径方向外側端部である先端部８２ｂが環状部８４ｂに連結されている。このように、固定翼８２は、根元部８２ａと先端部８２ｂの両端で支持されるので、支持が安定する。

図４に示すように、ガイド体８４は、締結部材の一種であるボルト９６によってインペラハウジング６１に締結されている。ボルト９６は、周方向に等間隔で複数、本実施形態では４つ配置されている。ガイド体８４の中心部８４ａの内側には、ボルト８５によって有底の筒形状のホルダ８６が締結されている。

ホルダ８６の端面８６ａは、過給機回転軸６２の先端部６２ａに螺合されたナット部材８７の端面８７ａに相対回転可能に当接している。ホルダ８６とガイド体８４の連結部の外周面に、径方向内方に凹んだ凹所８８が形成され、この凹所８８に、滑り軸受９０を介して可変羽根８０の根元部８０ａが回動自在に支持されている。つまり、可変羽根８０の根元部８０ａは、ガイド体８４により支持されている。

過給機４２の吸込口４６は、吸気通路４５の一部を形成しており、下流のインペラ６０に向かって流路断面積が次第に小さくなっている。可変羽根８０の弁体部８０ｃは、過給機４２の吸込口４６の吸気通路４５内に位置しており、その内径部８０ｃａは回転軸心ＡＸとほぼ平行に延び、その外径面８０ｃｂは、吸込口４６の形状に沿うように、下流側に向かって径方向内側に傾斜している。

可変羽根８０の先端部８０ｂには、径方向外側に突出する軸支部材９２が設けられ、この軸支部材９２が軸受部材９４に回動自在に支持されている。軸支部材９２は可変羽根８０の弁軸部分を構成する。軸受部材９４は、例えば、樹脂製の滑り軸受けである。ただし、軸受部材９４の構造、材質はこれに限定されない。軸受部材９４は、インペラハウジング６１とガイド体８４との合わせ面上に形成された段付きの装着孔９５に装着されている。軸受部材９４は、前述のボルト９６により、ガイド体８４の環状部８４ｂとインペラハウジング６１との間に挟持されている。軸受部材９４とガイド体８４の環状部８４ｂとにより前記弁ケーシング７１が構成されている。この軸支部材９２の先端には雄ねじ部９３が形成されており、この雄ねじ部９３に、後述するように、ナット１２６によって可変羽根８０の取付角度を調節する可変機構９８が連結されている。

可変機構９８は、可変羽根８０の軸支部材９２に基端部１００ｂが連結固定されたアーム１００と、アーム１００の先端部１００ａに連結された回転リング１０２とを有している。回転リング１０２は、ガイド体８４の外周部に、回転軸心ＡＸと同心状に配置されている。詳細には、回転リング１０２の内径面と、ガイド体８４の環状部８４ｂの外径面とは、低摩擦部材１０４を介して相対回転自在に接している。低摩擦部材１０４は、ボルト１０９によりガイド体８４に取り付けられたカバー１０７により、軸方向外側から押圧されて、ガイド体８４からの脱落が防止されている。ボルト１０９は、例えば、周方向に等間隔で複数（本実施形態では４つ）配置されている。低摩擦部材１０４に代えて、回転リング１０２の内径面とガイド体８４の環状部８４ｂの外径面との間に、例えば、ころ軸受を配置してもよい。この場合、回転リング１０２とガイド体８４との接触抵抗摩擦を一層低減できる。回転リング１０２が角変位することにより、アーム１００を介して可変羽根８０が回動する。

回転リング１０２は、前記アクチュエータ６８（図２）の駆動力で回転する。詳細には、図３に示すように、回転リング１０２の外周面に設けられた取付片１０６に、リンクロッド１０８の一端部１０８ａが連結され、リンクロッド１０８の他端部１０８ｂにリンクレバー１１０の一端部１１０ａが連結されている。リンクレバー１１０の他端部１１０ｂには、アクチュエータ６８の出力軸６８ａが接続されている。アクチュエータ６８は、ブラケット１１２を介して過給機４２のケーシング６５のインペラハウジング６１にボルト１１５で固定されている。

回転リング１０２の外周面に設けられた取付片１０６は、回転リング本体から径方向外方に突出している。この取付片１０６は、側面視でインペラハウジング６１の吐出口４８側の部分に重なる位置に配置されることが好ましい。すなわち、全開位置と全閉位置との両方にわたって、インペラハウジング６１の吐出口４８側の部分に重なることで、取付片１０６をインペラハウジング６１の吐出口４８の部分で保護しやすく、他部材との干渉を防ぐことができる。換言すれば、回転リング１０２の回転角度は、インペラハウジング６１の吐出口４８側の部分の周方向両端の角度よりも小さく形成されることが好ましい。

アクチュエータ６８が、軸心６８ｂ周り一方Ａ１に回動すると、リンクレバー１１０が矢印Ａ２で示す方向に回動する。これに伴い、リンクロッド１０８が、矢印Ａ３で示す方向に進退動作し、回転リング１０２が矢印Ａ４で示す方向に回動する。つまり、アクチュエータ６８により、可変機構９８が動作する。

上述するように吸気制御弁６９は、複数の可変羽根８０を有する。本実施形態では、各可変羽根８０の弁軸部分の軸心ＡＹは、過給機回転軸６２の径方向に延びて、過給機回転軸６２の周方向に等間隔にそれぞれ並んで、弁ケーシング７１に支持されている。本実施形態では、弁軸部分は、軸受部材９４を介して、角変位可能に支持されている。弁ケーシング７１は、各可変羽根８０の、回転軸心ＡＸに対する径方向外側端に形成される軸部分を角変位可能に支持する。複数の可変羽根８０が弁軸部分の軸心ＡＹ回りに角変位することで、弁ケーシング７１の開口をふさぐ弁体面積が変化する。弁ケーシング７１の開口をふさぐ弁体面積が増加することで、インペラハウジング６１に導かれる吸気が減少する。また弁ケーシング７１の開口をふさぐ弁体面積が減少することで、インペラハウジング６１に導かれる吸気が増大する。

可変羽根８０の弁体部８０ｃは、弁軸部分に対して、上流側部分よりも下流側部分のほうが流れ方向に関して大形に形成されている。これによって可変羽根８０と固定羽根８２とを近接配置しつつ、可変羽根８０全体を大形化して、可変羽根８０の個数を減らすことができる。また可変羽根８０および弁軸部分をインペラ６０に近づけて配置することができ、インペラ６０と吸気制御弁６９との間の空間を小さくすることができる。本実施形態では、可変羽根８０の弁体部８０ｃは、過給機回転軸６２の先端面よりも、流れ方向下流側に延長配置される。また、弁体部８０ｃを大形化することで、可変羽根８０の個数を抑えつつ、吸気量を抑制しやすく、燃料消費の低減効果を高めることができる。同様に弁体部８０ｃの、過給機回転軸６２に対する径方向外側縁は、インペラハウジング６１の内面に沿って延びる。これによって弁体部８０ｃの大形化を図ることができる。

本実施形態では、ガイド体８４はインペラハウジング６１にボルト締結されているが、ガイド体８４は、インペラハウジング６１と一体に構成されてもよい。ガイド体８４は、吸気制御弁６９よりも上流側に配置されている。ガイド体８４は、吸気制御弁６９よりも上流側で吸気を案内する複数の固定羽根８２と、各固定羽根８２の径方向外側端を支持する環状部８４ｂと、各固定羽根８２の径方向内側端を支持する中心部８４ａとを有している。本実施形態では、各固定羽根８２と環状部８４ｂと中心部８４ａとは、一体成形によって形成される。各固定羽根８２は、過給機回転軸６２の径方向に延びて、過給機回転軸６２の周方向に等間隔に並んで配置されている。本実施形態では、各固定羽根８２は、過給機回転軸６２に沿って平行に延びる板状に形成される。固定羽根８２によって吸気が案内されることで、吸気制御弁６９に達する吸気が整いやすい。

環状部８４ｂは、固定羽根８２を径方向外側から覆い、過給機回転軸６２に同軸の筒状に形成されている。環状部８４ｂには、各固定羽根８２の径方向外側部分が連結されている。環状部８４ｂは、固定羽根８２の径方向外側部分の軸方向全域にわたって、固定羽根８２に連結される。環状部８４ｂは、固定羽根８２の径方向外側で、インペラハウジング６１に、ボルト９６によって締結固定される。環状部８４ｂは、後述する可変機構９８を支持する。ボルト締結位置は、可変羽根８０の配置位置に対して、径方向にずれた位置に設定される。

中心部８４ａは、固定羽根８２の径方向内側に配置され、過給機回転軸６２に同軸の軸状に形成される。中心部８４ａは、各固定羽根８２の径方向内側部分が連結される。中心部８４ａは、固定羽根８２の径方向内側部分の軸方向全域にわたって、固定羽根８２に連結されている。中心部８４ａは、流れ方向上流に向かって外径が縮径する錘状に形成されている。中心部８４ａは、インペラ６０における流れ方向上流側端の外径と同寸法に形成されている。これにより、固定羽根８２の支持剛性を高めつつ、インペラ６０への吸気抵抗を抑えることができる。

中心部８４ａは、固定羽根８２の連結部分から流れ方向下流に延長形成されている。本実施形態では、中心部８４ａは、各可変羽根８０の、回転軸心ＡＸに対する径方向内側端に形成される軸部分を角変位可能に支持する。このように、可変羽根８０における回転軸心ＡＸに対する径方向両端がそれぞれ支持されている。これによって自動二輪車として、路面からの振動を受けたり、車体姿勢が変化したりして過給機４２が振動しても、可変羽根８０が周辺部材に接触するのを防いで、可変羽根８０の損傷を防ぐことができる。

可変羽根８０は、回転軸心ＡＸに対する径方向内側の軸部分が、径方向外側の軸部分に比べて径方向寸法が小さく形成されている。これによって、支持部分が小さくても、両端支持を可能としやすい。さらに中心部８４ａが、インペラ６０の流れ方向上流側端部に対向する対向部分を構成している。対向部分は、インペラ６０の流れ方向上流側端の外径と同寸法に形成されている。これにより、吸気の乱れを減らすとともに、インペラ６０と吸気制御弁６９との間の空間の体積を減らすことができる。可変羽根８０の弁体部８０ｃの、過給機回転軸６２に対する径方向内側縁は、中心部８４ａの外径に沿って延びる。これによって、弁体部８０ｃの大形化を図ることができる。

複数の可変羽根８０の弁軸部分の少なくとも１つと、複数の固定羽根８２の形成位置とが、過給機回転軸６２の周方向に一致する。本実施形態では、すべての可変羽根８０の弁軸部分と、対応する複数の固定羽根８２の形成位置とが、過給機回転軸６２の周方向に一致する。可変羽根８０の個数は、固定羽根８２の個数の公倍数に形成されることが好ましい。これによってすべての固定羽根８２に、可変羽根８０の弁軸部分を重ねることができる。

可変羽根８０の弁軸部分は、インペラハウジング６１外に突出する部分が形成されている。軸受部材９４は、装着孔９５に圧入嵌合されている。装着孔９５は段つき孔で形成されており、軸受部材９４も対応する段付部分が形成されている。これら段付部分同士が当接することで、軸受部材９４の挿入位置が規定される。

つぎに、可変機構９８の構造を説明する。図４に示すように、アーム１００の基端部１００ｂは、先端部１００ａに比べて径方向に厚肉に形成されている。図５に示すように、アーム１００の先端部１００ａに、先端から延びる貫通溝からなる第１スリット１１４が形成され、アーム１００の基端部１００ｂに、他端から延びる貫通溝からなる第２スリット１１６が形成されている。第１および第２スリット１１４，１１６は、径方向に貫通した溝である。アーム１００の基端部１００ｂに軸挿通孔１１８が形成されている。軸挿通孔１１８は、第２スリット１１６に連なる貫通孔である。

さらに、アーム１００の基端部１００ｂに、軸挿通孔１１８の軸心と直交する軸心を有する第１ボルト挿通孔１２０が形成されている。第１ボルト挿通孔１２０は、アーム１００における第２スリット１１６により分断された２つの部位に跨って形成されている。

図４に示すように、回転リング１０２は、回転軸心ＡＸを含む断面の形状が、軸心方向（車幅方向）内側を向いたＵ字形状であり、径方向外側の外側壁１０２ａと、径方向内側の内側壁１０２ｂと、外側壁１０２ａと内側壁１０２ｂとを連結する連結壁１０２ｃとを有している。内側壁１０２ｂは、外側壁１０２ａよりも厚肉に形成されている。外側壁１０２ａに径方向を向いた第２ボルト挿通孔１２２が形成されている。内側壁１０２ｂにおける第２ボルト挿通孔１２２に対応する位置に、第１ねじ孔１２４が形成されている。

アーム１００の基端部１００ｂの軸挿通孔１１８に、軸支部材９２の先端部９２ａを挿通し、軸支部材９２の雄ねじ部９３にナット１２６を螺合する。さらに、図５に示すアーム１００の基端部１００ｂの第１ボルト挿通孔１２０に、ボルト１２８が挿通され、ナット１３０によって締め付けられている。これにより、図４の可変羽根８０とアーム１００とが相対回転不能に連結される。

アーム１００の先端部１００ａの第１スリット１１４は、相対向する２つの内面が部分球面状に凹入して球面座が形成されており、この球面座１１４にピロボールのような球体１３２が嵌め込まれている。詳細には、球体１３２は、アーム１００の第１スリット１１４に、弁軸部分の軸心ＡＹ方向に摺動自在に支持されている。球体１３２に代えて、楕円体を用いてもよい。アーム１００は、過給機回転軸ＡＸに垂直な断面において、球体１３２を軸心ＡＹ周りに角変位可能に支持する。

球体１３２および球面座１１４からなる摺動部分は、回転リング１０２の外側壁１０２ａで覆われている。これによって、異物が摺動部分に侵入することを防ぐことができ、摺動を維持しやすくできる。また、サイドスタンド配置側に回転リング１０２を配置すれば、雨滴が回転リング１０２にかかることを防ぎやすい。

球体１３２には径方向に貫通する第３ボルト挿通孔１３２ａが形成されている。アーム１００の先端部１００ａは、この球体１３２を介して回転リング１０２に連結されている。詳細には、図４に示すように、ピン部材であるボルト１３４が径方向外側から、回転リング１０２の外側壁１０２ａの第２ボルト挿通孔１２２および球体１３２の第３ボルト挿通孔１３２ａの順に挿通され、回転リング１０２の内側壁１０２ｂの第１ねじ孔１２４に締結されている。詳細には、ボルト１３４は、球体１３２にボルト１３４の軸方向に摺動自在に支持される。これにより、回転リング１０２とアーム１００の先端部１００ａが連結される。

この状態で、図５の回転リング１０２が矢印Ａ４方向に回動すると、アーム１００が矢印Ａ５の向きに回動する。つまり、図３に示す矢印Ａ４に方向に回転リング１０２が回動すると、アーム１００を介して可変羽根８０が矢印Ａ６の向きに回動する。詳細には、可変羽根８０は、吸気制御弁６９の径方向に延びる軸線ＡＹを中心に回転する。これにより、可変羽根８０の過給機回転軸心ＡＸ（吸気制御弁出口の軸心ＶＸ）に対する取付角度θが調整可能となる。軸線ＡＹは、軸支部材９２の軸心と一致している。図３は、吸気制御弁６９が全開の状態を示している。

回転リング１０２は半径が比較的小さいので、全開位置から全閉位置まで角変位することで、アーム１００に対する径方向位置が大きく変化する。本実施形態では、球体１３２とボルト１３４とがボルト１３４の軸方向（径方向）に摺動可能に構成されているので、このような径方向位置の変化を吸収することができる。

また、回転リング１０２は半径が比較的小さいので、全開位置から全閉位置まで角変位することで、ボルト１３４の軸方向に対するアーム１００の平面の角度が大きく変化する。本実施形態では、球体１３２がアーム１００の軸心ＡＹ周りに角変位可能に構成されているので、ボルト１３４の軸線に追従して球体１３２がアーム１００に対して角変位できる。これにより、ボルト１３４の軸方向に対するアーム平面の傾きを吸収することができる。球体１３２および球面座１１４を介して回転リング１０２とアーム１００を連結することで、回転リング１０２とアーム１００との相対位置が変動しても、この変動が球体１３２で吸収されるので、回転リング１０２およびアーム１００が円滑に摺動する。

本実施形態では、全開位置と全閉位置のちょうど中間の位置で、アーム１００と回転リング１０２との径方向距離が最大となる。これにより、ボルト１３４の第１スリット１１４に沿った摺動域が大きくなるのを防ぐことができ、アーム１００と回転リング１０２との径方向間隔を短縮できる。また、本実施形態では、全開位置と全閉位置のちょうど中間の位置で、アーム１００の平面とボルト１３４の軸心とが垂直になる。これにより、球体１３２の角変位範囲がボルト１３４の軸心からずれる量が小さくなる。

回転リング１０２は、ガイド体８４の外周部に形成される円環状に形成されている。ガイド体８４が、回転リング１０２を角変位可能に支持する支持部材を兼ねることで部品点数を削減することができる。また、ガイド体８４の外周部に回転リング１０２が設けられることで、アーム１００に近接して回転リング１０２を配置することができ、回転リング１０２の小形化を図ることができる。回転リング１０２は、インペラハウジング６１の吸込口４６よりも大きい内径を有するとともに、インペラハウジング６１の外径よりも小さい外径に形成されている。これによって、吸気制御ユニット７０の径方向寸法が大形化するのを防ぐことができる。

図６〜８はそれぞれ、回転軸心ＡＸに沿った縦断面図であり、図６は吸気制御弁６９の全開状態を示し、図７は中間開度状態を示し、図８は全閉状態を示す。全開状態では、可変羽根８０の前縁と後縁を直線で結んだ翼弦線ＣＨと回転軸心ＡＸとがなす取付角度θは小さくなっている。翼弦線ＣＨと回転軸心ＡＸは同一面上にないので、取付角度θは、径方向から見た投影面上における翼弦線ＣＨと回転軸心ＡＸとがなす角度である。この回動位置にある可変羽根８０と固定羽根８２とにより吸気Ｉがほぼ回転軸心ＡＸ方向に案内され、過給機４２のインペラ６０に円滑に導かれる。この時、可変羽根８０と固定羽根８２が軸方向視で重合する。取付角度θがゼロである基準線は、回転軸線ＡＸに限らず、任意に設定できる。

本実施形態では、可変羽根８０は、弁軸の軸方向に垂直な断面形状が翼形状に形成されている。全開状態では、弁ケーシング７１の出口７１ｂをふさぐ可変羽根８０部分が最小となる状態である。全開状態では、可変羽根８０における過給機回転軸６２の周方向側面は、過給機回転軸６２に平行または最も平行に近い状態となる。

中間開度状態では、取付角度θが大きい回動位置に設定され、吸気Ｉは、固定羽根８２により回転軸心ＡＸ方向に案内されたのち、可変羽根８０により回転軸心ＡＸに対して傾斜する方向に案内されるとともに、予旋回が与えられる。これにより、過給機４２のインペラ６０に流入する吸気の量が制限される。このように、可変羽根８０は、開度の調整に加え、吸気Ｉに予旋回を与える機能も有する。予旋回ＳＦは、回転軸心ＡＸと同心状に回転しながら流れる。

中間開度状態では、可変羽根８０における過給機回転軸６２の周方向側面は、過給機回転軸６２に対して傾斜した状態となる。全開状態から可変羽根８０の角変位量が大きくなるにつれて、傾斜状態が大きくなって、弁ケーシング７１の出口７１ｂが可変羽根８０でふさがれる面積が大きくなる。本実施形態では、可変羽根８０は、流れ方向下流に向かって、インペラ６０の回転方向に対して反対方向に向けて周方向に案内するように傾斜する。本実施形態では、入口側から見て、時計と反対回りにインペラ６０が回転する場合には、中間開度では、可変羽根８０は、流れ方向に向かって吸気が時計回りに向かうように案内される。これによって可変羽根８０で案内した吸気を、インペラ６０の羽根部分に向けることができる。これにり、インペラ６０によって遠心案内する吸気を増やすことができ、インペラ６０による圧送量を増やすことができる。

全閉状態では、吸気Ｉは、可変羽根８０により、過給機４２のインペラ６０にほとんど流入しない。全閉状態は、弁ケーシング７１の出口７１ｂをふさぐ可変羽根部分が最大となる状態である。このように、可変羽根８０は、軸回りに角変位することで、全開状態と全閉状態との間で吸気量を変化可能に構成されている。

全閉状態では、可変羽根８０における過給機回転軸６２の周方向側面は、過給機回転軸６２に対する傾斜が最大となる。これによって弁ケーシング７１の吸気抵抗が最大となり、吸気制御弁６９を通過する吸気量が大きく抑制される。なお、全閉状態であっても、弁ケーシング７１の出口７１ｂが完全にふさがれるものではなく、少量ではあるが吸気の通過が許容される。また、全閉状態において、可変羽根８０は、隣接する可変羽根８０と部分的に重なるように構成されることが好ましい。これによって、吸気制限効果を高めることができる。この場合、重なる部分同士の干渉を防ぐために、一方の可変羽根８０が他方の可変羽根８０に対して、吸気の流れ方向に凹んで形成されることが好ましい。

可変機構９８は、可変羽根８０の弁軸部分をその軸回りに角変位させる機構であって、複数の可変羽根８０を連動して角変位させる。本実施形態では、カム機構を利用して、可変羽根８０を連動角変位させる。具体的には、可変羽根８０の弁軸部分に連結固定されるアーム１００を、弁軸の軸まわりに変位させる変位体である回転リング１０２が設けられている。回転リング１０２は、可変羽根８０ごとに設けられるアーム１００に当接する当接部が形成され、当接部を連動動作させることで、各可変羽根８０を連動角変位させることができる。回転リング１０２は、前記アクチュエータ６８によって駆動力が与えられる。本実施形態では、回転リング１０２の外側壁１０２ａがボルト１３４を介して各アーム１００に嵌合された球体１３２に当接している。

アクチュエータ６８がリンク機構を介して、すなわち、てこの原理を利用して、回転リング１０２を角変位させている。したがって、回転リング１０２を直接回転させる場合に比べて、出力の小さいアクチュエータ６８を用いることができる。また、リンク機構を介してアクチュエータ６８からの動力を回転リング１０２に伝達することで、アクチュエータ６８を回転リング１０２から離して配置することができる。本実施形態では、アクチュエータ６８の本体が、可変羽根８０よりも回転軸心ＡＸ方向のインペラ６０寄りに配置されている。

なお、アクチュエータ６８に代えて、運転者からの操作を伝達して、回転リング１０２を角変位駆動させてもよい。具体的には、運転者が操作するレバーと、回転リング１０２とをワイヤによって接続させてもよい。

図１のエンジンＥが始動し、自動二輪車が走行すると、走行風が吸気ダクト５０に取り込まれる。吸気ダクト５０を通過した走行風はエアクリーナ４０で浄化されたのち、図２の吸気制御弁６９で過給機４２への流入量が制御され、過給機４２に供給される。

吸気は、さらに、過給機４２で加圧されたのち、吸気チャンバ５２に供給される。図１の吸気チャンバ５２に貯留された吸気は、スロットルボディ４４のスロットル弁４３で流量を調整されて、エンジンＥに供給される。また、スロットル弁４３の急閉等によって吸気チャンバ５２内の圧力が所定値よりも高くなると、図２のリリーフ弁７２が開いて、吸気チャンバ５２内の吸気の一部がリリーフ通路７４を通ってエアクリーナ４０のクリーン側に戻される。

つぎに、吸気制御弁６９の制御を説明する。図９は、吸気制御弁６９の制御を示す。吸気制御弁６９の制御は、吸気量制御装置１３６により行われる。吸気量制御装置１３６は、例えば、予め定められるプログラムを実行する演算装置で構成されている。本実施形態の吸気量制御装置１３６は、車両またはエンジンの制御装置に含まれているが、専用に設けてもよい。吸気量制御装置１３６は、運転状態に応じた旋回位置に可変羽根８０が位置するように前記吸気制御弁を制御する。これら吸気量制御装置１３６と吸気制御ユニット７０により、過給機の制御システム１３８が構成されている。

吸気量制御装置１３６は、可変羽根８０の角変位量（吸気抑制量）を決定するための情報が入力される入力部と、角変位量を決定するためのプログラムが記憶される記憶部と、入力部に入力される情報と、記憶部に記憶されるプログラムとに基づいて角変位量を演算する演算部と、演算結果を出力する出力部とを有する。また、吸気量制御装置１３６は、可変羽根８０の角変位量を決定するためのマップまたは演算式を記憶部に予め記憶する。本実施形態では、出力部は、決定した角変位量に対応する駆動指令をアクチュエータ６８に駆動指令を与える。吸気量制御装置１３６から与えられる駆動指令によってアクチュエータ６８が動作することで、回転リング１０２が対応した角変位量分だけ角変位して、可変羽根８０が決定した角変位位置に移動する。

本実施形態では、吸気量制御装置１３６は、自動二輪車に搭載される各種センサの出力値を用いて運転状態を判断し、予め定めるプログラムに従って、運転状態に応じた可変羽根８０の角変位量を決定する。吸気量制御装置１３６は、各種センサの出力値に基づいて、要求する出力が小さい状態（燃費を優先する状態）であると判断すると、吸気量を減少するよう、可変羽根８０の角変位量を決定する（図１０の流量抑制モード）。また、吸気量制御装置１３６は、各種センサの出力値に基づいて、要求する出力が大きい状態（出力向上を優先する状態）であると判断すると、吸気量を増大するよう、可変羽根の角変位量を決定する（図１０の通常モード）。なお、運転状態は、運転者の運転操作および車両状態のいずれかを含むものとする。

吸気量制御装置１３６は、予め定めた出力過剰条件１４０を満足したときに、全開状態に対して吸気量を減少させるように吸気制御弁６９を制御する。吸気量制御装置１３６は、車両状態の時間変化に基づいて、出力過剰条件１４０を判断する。

運転者の運転操作の一例として、運転者によるスロットル操作が含まれる。つまり、運転者がスロットル操作をしてエンジンＥに供給される吸気量を調整すると、その情報が吸気量制御装置１３６に入力される。吸気量制御装置１３６は、この情報、つまりスロットルの作動量に基づいて吸気制御弁６９を制御する。例えば、エンジンＥに供給される吸気量を減らすようにスロットル操作がされた場合、吸気量制御装置１３６は、出力過剰条件１４０が満たされたと判断して吸気制御弁６９を閉動作させる。一方、吸気量を増やすようにスロットル操作がされた場合、吸気量制御装置１３６は、吸気制御弁６９を開動作させる。

上記「車両状態の時間変化」とは、例えば、エンジンＥの回転速度または走行速度の時間変化を含む。つまり、吸気量制御装置１３６には、エンジンＥの回転速度、車両走行速度等の信号が入力されており、吸気量制御装置１３６は、これらの信号に基づいて吸気制御弁６９を制御する。一例として、吸気量制御装置１３６は、車両が非加速状態であると判定したときに出力過剰条件１４０を満足したと判断する。「非加速状態」とは、例えば、車両の定速状態、減速状態、エンジンブレーキ状態（下り坂の走行状態）である。

本実施形態の過給機４２の動力は、エンジンＥのクランク軸２６（図１）から取り出されているので、例えば、加速時に、エンジンＥの高負荷領域と過給機４２の仕事量が多い領域とをマッチングさせることができる。一方で、エンジンの高速回転時であっても、低負荷領域では、過給機４２の供給される吸気が過多となることがある。この状態の例が、上記非加速状態である。非加速状態の判定は、吸気量制御装置１３６に入力されるエンジンの回転速度、車両走行速度等の信号から判断される。非加速状態であるときに出力過剰条件１４０が満足されたと判断して、吸気制御弁６９を閉動作させることで、過給機４２を常に高効率の状態で稼働させることができる。

吸気量制御装置１３６は、さらに、リリーフ弁７２が開状態であることを出力過剰条件１４０と判断してもよい。リリーフ弁７２が開くのは、吸気チャンバ５２の圧力が所定値よりも高くなっている状態であり、過給機４２の出力、つまり吐出量が過剰となっていると判断される。具体的には、リリーフ弁７２の開閉状態の信号が吸気量制御装置１３６に入力されており、吸気量制御装置１３６はリリーフ弁７２の開状態を示す信号が入力されたときに、吸気制御弁６９を閉動作させる。これにより、過給機４２の吐出量が抑制される。

加速開始指令または加速開始域を判断すると、吸気量抑制を抑えるようにしてもよい。これによって、加速時の出力向上効果を高めることができる。また加速操作終了または加速終了域を判断すると、吸気量抑制を強めるようにしてもよい。

吸気量制御装置１３６は、運転者による運転操作に基づいて、運転者によって要求される出力が、過給機４２を用いて得られる出力よりも、小さいと判断すると、出力過剰と判断して吸気量を抑制するようアクチュエータ６８を制御してもよい。具体的には、加速操作に変化がない状態（すなわち定速走行操作状態）、加速操作の変化が小さい状態（出力増加要求が小さい状態）を判断すると、吸気量を減少させてもよい。そのほか、ブレーキ操作や加速操作の解除による減速操作を判断すると、吸気量を減少させてもよい。また、吸気量減少状態において、加速操作の変化が大きい状態、減速操作の終了状態を判断すると、吸気量を増大させてもよい。

クラッチ操作に基づいて、吸気量制御装置１３６が動作するようにしてもよい（図１１の（ａ））。具体的には、加速のためのシフト変化時には、吸気量増加するようにしてもよい。また、変速段のうち高い減速比でのシフトアップ時には、吸気量の抑制を抑えることで、加速性能の低下を抑えることができる。減速のためのシフト変化時には、吸気量を減少するようにしてもよい。

また、出力優先モード（通常モード）と、燃費優先モード（流量抑制モード）とを運転者が選択するための選択スイッチを設けてもよい。この場合、出力優先モードが選択されると、吸気量を抑制する割合を小さくしてもよい。具体的には、出力優先モード選択前に比べて、吸気量を抑制開始しにくくしたり、吸気量の抑制量を小さくしたりしてもよい。燃費優先モードが選択されると、吸気量を抑制する割合を大きくしてもよい。具体的には、燃費優先モード選択前に比べて、吸気量を抑制開始しやすくくしたり、吸気量の抑制量を大きくしたりしてもよい。

変速比、エンジン回転数および加速操作量（スロットル操作量）に基づいて、吸気制御弁の制御量を決定してもよい（図１１の（ｂ））。具体的には、エンジン回転数とスロットル操作量とで表される２次元マップに基づいて、吸気量の抑制量を決定してもよい。エンジン回転数が低い領域では、エンジン回転数が高い領域に比べて、吸気量の抑制量を減少させることで、低回転域でのトルクを高めることができ、加速要求に対応しやすくできる。加えて、減速比が大きい場合や発進時には、加速要求が大きいことから、吸気量の抑制量を減速させてもよい。また、エンジン回転数が高い領域では、エンジン回転数が低い領域に比べて、吸気量の抑制量を増大させることで、高回転域での過剰なトルクを抑えることができ、燃費向上を図りやすくできる。上記傾向に加えて、スロットル操作量が大きいまたはスロットル操作量を大きくする時間変化が大きい場合、すなわち加速要求が大きい場合には、吸気量を抑制する割合を小さくすることで、運転者の意図を反映しやすい。

また、走行速度に応じて、吸気制御弁６９を制御してもよい（図１１の（ｃ））。例えば、走行速度が大きくなるにつれて吸気量抑制を高めるようにしてもよい。本実施形態では、走行風が過給機４２の吸込口４６に導かれることから、車速（走行風圧）が大きいほど出力が高くなる。走行速度が高い状態で、出力不要な場合には、吸気制御弁６９により吸気量を制限することで、過給機の仕事量を低減できる。運転者による出力増加指令に応じて、吸気制御弁６９による抑制制御を解消することで、出力増加を図ることができる。これによって、非加速域での過給機の仕事量を抑えることができ、出力を高めつつ、燃費向上を達成できる。また、走行風圧が過剰となる車速域では、吸気量の抑制を大きくして、過剰なラム圧増加による過給機４２の仕事を低減してもよい。

インペラ回転数に応じて、吸気効率の適した取付角度θが予め設定されてもよい。吸気量制御装置１３６は、インペラ回転数ごとに設定される取付角度θとなるように可変羽根８０を角変位するようアクチュエータ６８を制御してもよい。これによって効率を向上することができる。本実施形態では、予旋回と吸気量制御とを一種類の可変羽根８０で実現することで部品点数を減らすとともに、吸気効率の向上による燃料消費の低減を図ることができる。なお、予旋回用と吸気量制御用の２種類の可変羽根を設けてもよい。予旋回について出力重視で、インペラ回転数に応じた取付角度θを設定してもよいし、燃料消費を考慮して効率重視の取付角度θを補正した補正角度となるように制御してもよい。

吸気制御弁６９は、運転状態のうちで過給機４２にサージングが生じやすい条件（たとえばエンジンの低回転域）において、サージングを抑えるべく、吸気量を制限するようにしてもよい。運転条件ごとにサージング発生条件が異なる場合には、運転条件に応じて吸気量を制限してもよい。これによってサージングを抑えつつ、出力向上を図ることができる。

予旋回が得られて、所定量の燃料消費を低減できる中間開度で標準設定されてもよい。この場合、出力が要求される状態を判断すると、標準設定される開度に対して、開度を大きくするように制御してもよい。また定速走行など、出力が過剰となる状態を判断すると、標準設定される開度に対して、開度を小さくするように制御してもよい。

スリップ抑制、ウィリー抑制、回転数リミッタ制御時、速度リミッタ制御時、エンジンブレーキ抑制、発進制御など、他の要因にて、エンジンの出力抑制条件が生じている場合には、連動して吸気量抑制制御を実行してもよい。具体的には、図９に示すように、スロットル弁４３、燃料噴射弁、点火プラグなどによるエンジン本体自体の出力抑制を実行する場合に合わせて、吸気量制御装置による吸気量制御弁６９の抑制量を大きくしてもよい。

また、前後輪１０，１４の回転速度差などからスリップしやすい状態を判定したり、発進走行判断時のような吸気量が過剰となることを防止するために、運転状態ごとに吸気量の制御量を設定してもよい。例えば、出力が過剰となる傾向が小さくなるにつれて、吸気量の抑制を小さくするようにしてもよい。出力が過剰となる傾向については、上記出力過剰条件１４０に加えて、変速比、エンジン回転数、加速操作量などから求められてもよい。

スロットル弁４３も吸気量制御装置１３６で制御してもよい。スロットル弁４３の制御と連動して吸気制御弁６９を制御してもよい。吸気制御弁６９は、スロットル弁４３の動作に比べて遅れを持たせるようにしてもよい。これによって応答性と、燃料消費の低減との両立を図りやすい。また、加速操作時には、スロットル弁４３と同時に吸気量増量制御してもよい。これによって応答性を向上できる。

また、スロットル操作に応じて吸気制御弁６９を制御するとき、応答性の向上が望まれるケースでは、スロットル操作の時間変化が大きい場合、スロットル操作に対する吸気制御弁６９の応答を早めてもよい。また、出力急変によるショック低下が望まれるケースでは、スロットル操作の時間変化が大きい場合、スロットル操作に対する吸気制御弁の応答を緩やかに設定してもよい。運転者によって吸気制御弁の応答性を設定可能に形成されてもよく、運転状態から得られる閾値を用いて、スロットル操作に対する吸気制御弁の反応、例えば、応答性、感度（ゲイン）、遅れ時間等を変更するようにしてもよい。

さらに、走行停止、アイドル状態を判断すると、燃費優先モードの場合には、吸気制御弁全閉制御してもよい。走行停止状態は、例えば、車速センサの出力、サイドスタンドのスイッチにより判断できる。アイドル状態は、エンジン回転数センサの出力により判断できる。

上記構成によれば、吸気制御弁６９により過給機４２のインペラ６０への吸気の流入量が調整されるので、例えば、エンジンＥの低負荷領域において、吸気制御弁６９を絞って吸気Ｉの流入量を減らすことで、過給機４２の仕事量を減らして燃料消費を低減させるとともに、吸気Ｉが過多となるのを防ぐことができる。上記実施形態では、過給機４２の動力はエンジンＥのクランク軸２６（図１）から取り出されているが、過給機の仕事量が低減するので、自動二輪車の燃費が向上する。

図２のインペラハウジング６１は、インペラ６０よりも流れ方向上流部分が筒状に形成されており、インペラハウジング６１は、流れ方向上流に向けて開放する吸込口４６が形成されている。インペラ６０の回転によって、吸気は、インペラハウジング６１の吸込口４６から吸引される。インペラハウジング６１は、インペラ６０の径方向外側部に位置して、流れ方向下流に向けて開放する吐出口４８が形成されている。インペラハウジング６１の内部に吸引された吸気は、回転するインペラ６０によって遠心力で、過給機回転軸６２に対する径方向に向かう力が与えられる。インペラハウジング６１の内部の吸気は、インペラ６０の回転によって吐出口４８から流れ方向下流側に押し出され、吸気チャンバ５２に案内される。

つまり、インペラ６０が回転することで、インペラ６０に案内された吸気を遠心力によって径方向外側に送る。インペラハウジング６１によって吸気は案内されて吸気チャンバ５２に導かれる。インペラ６０の回転速度が大きいほど、またはインペラ６０の上流側の吸気の圧力が大きいほど、一回転あたりに圧送する空気量（仕事量）が大きくなって、チャンバ内の圧力が大きくなり、出力が増大する。

本実施形態の過給機４２は、走行駆動力に用いられるエンジン出力の一部によって駆動されている。したがって、過給による出力増加が不要な状況には、エンジン出力によるインペラ６０の回転駆動が機械損失（メカロス）として燃費低下の原因となる場合がある。本実施形態では、吸気制御弁６９を用いて過給機４２の上流側へ導かれる吸気を抑制することで、インペラ６０一回転あたりに圧送する空気量（仕事量）を低減することができる。吸気制御弁６９による吸気量を状況に応じて可変とすることで、過給機６９による出力向上を図りつつ、出力向上が不要な状況での過給機４６によるメカロス低減、つまり仕事量の低減を図ることができる。すなわち、出力向上と燃費向上との両立を図りやすい。

さらに、吸気通路４５における過給機４２の下流側に、スロットル弁４３が配置されている。つまり、吸気量制御装置１３６がスロットル弁４３の作動量に基づいて吸気制御弁６９を制御する。このように、スロットル弁４３とは別に吸気制御弁６９を設けることで、スロットル弁４３でエンジンＥに供給される吸気量を調整しつつ、吸気制御弁６９で燃料消費を低減できる。

吸気制御弁６９は、スロットル操作またはスロットル弁４３の操作量のいずれかに連動して動作してもよい。ここで、「スロットル弁４３の操作量」とは、スロットル弁４３自体の駆動量（弁通過流量）をいい、「スロットル操作」とは、スロットルグリップの操作量をいう。これら２つの連動は、何らかの影響を受けて動作する関連動作すればよく、傾向を変えたり操作量を変えたりしてもよい。スロットル弁４３は、電動スロのほか、サブスロやワイヤー式のスロットル弁であってもよい。

本実施形態のスロットル弁４３は電スロであるから、運転者のスロットル操作とは別の要因で吸気制御弁６９が動作する場合には、吸気制御弁６９の操作量が一定に維持されると、スロットル弁４３が出力変化してしまい、運転者のフィーリングに影響を与える可能性がある。このことを防ぐために、エンジンＥによる出力変化が望まれない場合、例えば、定速走行状態では、吸気制御弁６９による吸気量減少制御に対応して、スロットル弁４３による吸気量増量制御を実行してもよい。このようにスロットル弁４３を制御することによって、吸気制御弁６９の制御に起因するエンジンＥの出力変化を抑えることができる。その結果、運転者のフィーリング低下を防ぐことができる。

これに対し、スロットル操作による要因で吸気制御弁６９が動作する場合には、スロットル弁４３の動作傾向に追従する方向に吸気制御弁６９を制御することが好ましい。これによって、運転者の出力変化指令に対する出力変化に対して、吸気制御弁６９の制御も寄与させることができ、応答性が向上する。

図６に示すように、吸気制御弁６９は、インペラ６０に流入する吸気Ｉに、インペラ６０の回転方向と反対方向の予旋回ＳＦを与えている。つまり、図７に示す吸気量制御装置１３６が、運転状態に応じた回動位置に可変羽根８０がくるように吸気制御弁６９を制御する。これにより、インペラ６０の回転によって吸気が圧縮される前に適切な予旋回を吸気に与えることによる断熱効率の向上と、吸気Ｉの流入量の調整による燃費向上の２通りの使い方ができる。

吸気ダクト５０により走行風が過給機４２に導入されている。したがって、ラム圧により昇圧された空気が過給機４２に供給されるので、過給機４２の出力が向上する。一方、高速走行時であっても一定速度で走行している場合、吸気がラム圧で昇圧される結果、過給機４２に供給される吸気が過剰となることがある。上記構成では、吸気制御弁６９を絞ることで、走行風圧が高い場合に、吸気ダクト５０内の圧力を抑制して、過給機４２の仕事量を減らして燃料消費を低減できる。

リリーフ弁７２が開状態の時に、吸気量制御装置１３６は吸気制御弁６９を閉方向に制御する。このように、リリーフ弁７２が開状態の時、つまり、吸気チャンバ５２の内部の圧力が高い時に吸気制御弁６９を閉じることで、過給機４２への吸気の流入量を減らして過給機４２の吐出量を抑制できる。

具体的には、リリーフ弁７２も動作時に過給機４２の上流側の圧力が大きくなるが、吸気制御弁６９により吸気量を制限することで、過給機４２の入口側が高圧になることを防ぐことができ、過給機の仕事量を低減できる。すなわち、リリーフ弁７２の動作に伴って吸気制御弁６９による吸気量抑制することで、好適に仕事量の低減を図ることができる。また、リリーフ弁７２の動作の前段階として、吸気制御弁６９による吸気量抑制制御を実行してもよい。例えば、所定のリリーフ圧よりも低い設定圧に達すると、吸気制御弁６９による吸気量抑制制御を実行してもよい。これによって、リリーフ弁７２の動作を抑えることができる。また、リリーフ弁７２の動作と同時期に吸気制御弁６９による吸気量抑制制御を開始してもよい。

また、吸気チャンバ５２内の圧力が所定値に達するまでは、吸気制御弁６９を全開設定としてもよい。これによって過給による出力効果が見込める吸気チャンバ５２内の圧力に速やかに到達させることができる。また、吸気チャンバ５２内の圧力が所定値に達すると、予め定める圧力範囲を維持するように、吸気制御弁６９を制御してもよい。詳細には、圧力範囲よりも圧力が減少すると吸気量を増量させ、圧力範囲よりも圧力が増大すると吸気量を減少させてもよい。これによって、過給効果を得つつ、過給機の仕事量の制限を図ることができる。上述する予め定める圧力範囲についても、運転状態に応じて可変に設定することで、出力向上と燃料消費の低減効果を図りやすい。

図３に示すように、吸気制御弁６９は放射状に配列された複数の可変羽根８０を有し、各可変羽根８０が径方向軸線周りの取付角度が調節可能に設定されている。したがって、バタフライ弁のような１枚の弁体を有する吸気制御弁に比べて、吸気システムを小形化できる。

図１に示す過給機４２の駆動力は、動力伝達経路における変速装置１３よりも上流側から取り出されている。これにより、変速装置１３の作動と無関係に、エンジンＥから安定して過給機４２の駆動力が得られる。

図７に示す吸気量制御装置１３６は、予め定めた出力過剰条件１４０を満足したときに、吸気量を減少するように吸気制御弁６９を制御する。したがって、過給機４２に供給される吸気が過多となるのを防ぐことができる。その結果、過給機４２の仕事量が減って、燃料消費が低減する。

予め定めた出力過剰条件１４０を満足しない場合には、過給により得られる出力を維持する。また、出力過剰条件を満足すると、過給による出力増加を抑制して、出力過剰状態を抑えて燃費向上を図ることができる。このようにして、必要な場面での出力を維持しつつ、出力不要な場面での燃費向上を図ることができるので、出力向上と燃費向上との両立を図ることができる。

吸気量制御装置１３６は、運転者の運転操作に基づいて出力過剰条件１４０を判断する。これにより、運転者の意図を反映してエンジン出力の過不足を防ぐことができる。運転者操作に基づくことで、運転者の意図を反映して弁制御することができる。これによって不所望に出力抑制したり、過剰に出力維持したりすることを防ぐことができる。

また、吸気量制御装置１３６は、車両状態の時間変化に基づいて出力過剰条件１４０を判断する。このように、時間変化に基づいた弁制御を実現することで、過給機４２の仕事量を減らして燃料消費を低減できる。車両状態に基づくことで、出力過剰の有無を判断しやすい。また、運転者操作または車両状態の時間変化に基づくことで、状態の今後を推定しやすく、推定した今後状態に基づいて、出力過剰の有無を判定しやすい。例えば、時間変化が大きい場合に、弁制御の応答を早めることで応答性が向上する。

さらに、運転状態ごとに吸気量を可変制御可能に構成されることで、全開閉の制御のほかに段階的または連続的な制御を行うことができる。これによって、運転状態ごとに適切な吸気量が設定される場合、例えばサージング減少の防止のために運転状態ごとに適切な吸気量が設定される場合、適切な吸気量を目標に吸気量を制御しやすい。

さらに、吸気量制御装置１３６は、車両が非加速状態であると判定されたときに、出力過剰条件１４０を満足したと判断する。これにより、上述のように、過給機４２の仕事量を減らして、自動二輪車の燃費が向上する。

図２に示すように、過給機４２の吸込口４６に吸気制御弁６９が接続され、図４に示す吸気制御弁６９の可変羽根８０は、根元部８０ａと先端部８０ｂとが支持された状態で、径方向軸線周りの取付角度が調節可能に設定されている。これにより、可変羽根８０の支持が安定する。

このように両端支持することで、路面からの振動、車体姿勢の変化（ローリング、ピッチング等）を受けても、可変羽根８０の変位を防ぐことができ、その結果、可変羽根８０の他部品との衝突を防ぐことができる。例えば、可変羽根８０の外力に対する変位を防ぐことで、可変羽根８０とインペラハウジング６１との隙間（クリアランス）を小さくすることができる。これによって、可変羽根８０による案内効果が向上するうえに、可変羽根８０の大形化による流量制限効果が向上する。

さらに、吸気制御弁６９の上流側に、図３に示す４枚の固定羽根８２が放射状に配置されたガイド体８４が配置されており、各固定羽根８２が可変羽根８０と同一の周方向位置に配置されている。これにより、固定羽根と可変羽根とにより吸気を円滑にガイドできる。しかも、図４に示すガイド体８４により、可変羽根８０の根元部８０ａが支持されているので、各可変羽根８０の根元部８０ａを支持しやすい。

例えば、固定羽根８２よりも上流側から旋回したり、流れ方向に傾斜して流れたりする吸気が存在する場合に、固定羽根８２で吸気を整えることができる。これによって、整えられた吸気が可変羽根８０で案内されるので、吸気の案内効果を高めることができる。本実施形態では、エンジンＥの車幅方向側方に吸気ダクト５０が配置されているので、吸気ダクト５０によって、吸気が過給機４２の上流側で約９０°屈曲して案内される。したがって、過給機４２に流入する吸気が乱れやすいので、固定羽根８２を設ける効果が大きい。

図６に示すように、吸気制御弁６９の全開時に、可変羽根８０と固定羽根８２とが軸方向視で重合している。これにより、全開時の吸気制御弁６９の抵抗が低減する。

可変羽根８０の周方向位置は、インペラハウジング６１とガイド体８４とを固定するボルト９６の周方向位置とはずれた位置に配置される。これによって、ボルト９６の着脱作業を行う際に、可変羽根８０に干渉しないから、作業性が低下しない。

図４に示す可変羽根８０の可変機構９８は、可変羽根８０に連結されたアーム１００と、アーム１００の先端部１００ａに連結された回転リング１０２とを有し、回転リング１０２を回転させることによりアーム１００を介して可変羽根８０を回動させる。カム機構を用いて、複数のアーム１００に当接する部分に固定される部分を角変位することで、１つのアクチュエータ６８で複数の可変羽根８０を連動動作させている。このように連動動作させることで、可変羽根８０ごとにアクチュエータ６８を配置する場合に比べてコンパクトに構成することができる。さらにアーム１００が、回転軸心ＡＸに平行に延びるとともに、回転軸心ＡＸの周方向に間隔をあけて並んで配置されているので、アーム１００の配置により、吸気制御ユニット７０が径方向に大形化するのを防ぐことができる。

回転リング１０２はガイド体８４の外周部に配置されている。したがって、ガイド体８４と回転リング１０２とが径方向にオーバーラップするので、吸気制御弁６９が軸方向に大形化するのを防ぐことができる。

図３に示すように、吸気制御弁６９およびアクチュエータ６８が、過給機４２のケーシング６５に支持されている。これにより、吸気制御弁６９およびアクチュエータ６８を過給機４２のケーシング６５に組み付けてサブアッシを構成することができる。その後、過給機４２をエンジンＥに組み付けることで、吸気制御弁６９およびアクチュエータ６８もエンジンＥに取り付けられるので、組立性が向上する。

図２に示すように、アクチュエータ６８が過給機４２の後方に配置されている。シリンダユニットＣＹの後方は様々な部品が配置されることが多いが、アクチュエータ６８を過給機４２の後方に配置することで、アクチュエータ６８が他部品と干渉するのを防ぐことができる。

なお、設置スペースや他部品との干渉を回避できる場合は、アクチュエータ６８を過給機４２の前方に配置してもよい。これによれば、アクチュエータ６８がクランクケース２８の後端から後方に突出しないので、エンジンＥの前後方向寸法を小さくできる。

アーム１００と可変羽根８０の弁体部８０ｃとが着脱可能に固定されているので、組付性が向上する。本実施形態では、アーム１００と可変羽根８０の弁軸部分とが着脱可能に固定されている。また、アクチュエータ６８へ走行風を導く通路を設けることが好ましい。これにより、アクチュエータ６８の温度上昇を抑えることができる。アクチュエータ６８のケースに、熱こもり防止用の貫通口を設けることで、アクチュエータ６８の温度上昇をさらに抑えることができる。アクチュエータ６８をインペラハウジング６１と伝達機構ハウジング６７とを連結するためのボルトで共締めすることで、部品点数の削減を図ることができる。

上記実施形態の可変羽根８０は、流量調整機能に加えて、予旋回を与える機能も有していたが、予旋回を与える機能はなくてもよい。予旋回の方向を、上記実施形態とは反対方向に設定してもよい。例えば、中間開度において、仕事量の低下が望まれるような場合、インペラ６０の回転方向に向くように、吸気を案内してもよい。また、固定羽根８２はなくてもよい。この場合でも、可変羽根８０の両端が支持される構造に形成されることが好ましい。

回転リング１０２を角変位させる機構は、上記実施形態に限定されない。例えば、リンク機構に代えて、ラックアンドピニオン機構によって、アクチュエータ６８の出力軸６８ａの回転を回転リング１０２の角変位力に変換してもよい。また、回転リング１０２の外周部にギヤを形成し、ギヤにかみ合う歯車をアクチュエータ６８によって回転させてもよい。さらに、直動式アクチュエータを用いて回転リング１０２を角変位させてもよい。また、超音波モータ等を用いて、可変機構９８を介することなく、回転リング１０２を直接角変位させてもよい。

可変機構９８の構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、カム機構に代えて、ラックアンドピニオン機構によって実現されてもよい。具体的には、弁軸部分に円板状または円弧状に形成されて外周面に歯が形成されるピニオン部を設け、回転リング１０２に該ピニオンの歯が噛み合うラック部を設けてもよい。この場合であっても、回転リング１０２の角変位に伴って、ラック部に対するピニオン部の噛み合い位置が切り替ることで、弁軸部分が角変位する。これ以外の構造を適用して、弁軸部分を連動角変位させることもできる。

中間開度状態において、固定羽根８２のうち、回転軸心ＡＸに対する周方向一方の面となる側面と、対応する可変羽根８０のうち、回転軸心ＡＸに対する周方向一方の面となる案内面の流れ方向上流側部分とが同一平面状に位置するように配置されてもよい。これによって、固定羽根８２で案内された吸気を円滑に可変羽根８０に導くことができ、予旋回の効果を高めることができる。具体的には、あらかじめ定める中間開度として、予旋回の効果を高めることが必要な開度に設定することによって、効果的に予旋回を与えることができる。例えば、予旋回の効果を高める開度が標準位置として設定され、標準位置に対して出力増加を判断すると全開方向に可変羽根８０を動作させ、標準位置に対して出力低下を判断すると全閉方向に可変羽根８０を動作させてもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。上記実施形態では、自動二輪車のエンジンに適用した例を説明したが、本発明の過給機４２は、自動二輪車以外の車両のエンジンにも適用可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

４２ 過給機
４３ スロットル弁
５２ 吸気チャンバ
６９ 吸気制御弁
７２ リリーフ弁
７４ リリーフ通路
１３６ 吸気量制御装置
Ｅ エンジン

Claims (8)

1. 車両のエンジンのクランク軸により駆動される機械式の過給機を制御する制御システムであって、
   前記過給機の上流側に配置された吸気制御弁と、
   予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少させるように前記吸気制御弁を制御する吸気量制御装置と、を備え、
   前記吸気量制御装置は、変速比、エンジン回転数およびスロットル操作量に基づいて、前記吸気制御弁の制御量を決定する車両のエンジンの過給機の制御システム。
2. 請求項１に記載の制御システムにおいて、前記吸気量制御装置は、前記吸気制御弁による吸気量制御に対応して、スロットル弁による吸気量制御を実行する車両のエンジンの過給機の制御システム。
3. 請求項１または２に記載の制御システムにおいて、スリップ抑制、ウィリー抑制、回転数リミッタ制御、速度リミッタ制御、エンジンブレーキ抑制、発進制御に基づいて、前記吸気制御弁の制御量を決定する車両のエンジンの過給機の制御システム。
4. 請求項１または３に記載の制御システムにおいて、前記吸気量制御装置は、スロットル弁、燃料噴射弁、点火プラグのいずれかを用いたエンジン本体の出力制御の実行に合わせて、前記吸気制御弁の制御量を調整する車両のエンジンの過給機の制御システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、前記吸気量制御装置は、走行停止、アイドル状態を判断すると、前記吸気制御弁を全閉制御する車両のエンジンの過給機の制御システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、吸気通路における前記過給機の下流側に、運転者のスロットル操作に応じて吸気量を制御するスロットル弁が配置され、
   前記吸気量制御装置が、前記スロットル弁の作動量に基づいて前記吸気制御弁を制御する車両のエンジンの過給機の制御システム。
7. 車両のエンジンの動力により駆動される過給機を制御する制御システムであって、
   前記過給機の上流側に配置された吸気制御弁と、
   予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少させるように前記吸気制御弁を制御する吸気量制御装置と、を備え、
   前記過給機の下流側に吸気を貯留する吸気チャンバが配置され、
   前記吸気チャンバの内部の圧力が所定値以上になると開弁して、リリーフ通路と前記吸気チャンバとを連通させるリリーフ弁が設けられ、
   前記リリーフ通路は、吸気通路における前記過給機の上流側に連通し、
   前記吸気量制御装置は、前記リリーフ弁が開状態の時に、前記吸気制御弁を閉方向に制御する車両のエンジンの過給機の制御システム。
8. 車両のエンジンのクランク軸により駆動される機械式の過給機を制御する制御システムであって、
   前記過給機の上流側に配置された吸気制御弁と、
   予め定めた出力過剰条件を満足したときに、吸気量を減少させるように前記吸気制御弁を制御する吸気量制御装置と、を備え、
   前記吸気量制御装置は、前記吸気制御弁による吸気量制御に対応して、スロットル弁による吸気量制御を実行する車両のエンジンの過給機の制御システム。

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