JP6705766B2 - 吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に至る吸気通路の吸気量を制御する吸気制御装置に関する。

従来、内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を開閉するためのスロットル弁と、該スロットル弁の下流側で分割された上吸気通路及び下吸気通路と、下吸気通路開閉するタンブル制御弁とを備え、タンブル制御弁を閉じたときは上吸気通路のみを流れる吸気とし、タンブル制御弁を開いたときは上下吸気通路を流れる吸気として吸気量を増加させる吸気制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１の吸気制御装置では、スロットル弁とタンブル制御弁とをリンク部材を介して連結するとともに、スロットル弁が所定の開度に達するまで、タンブル制御弁の回動開始を保留する機構が設けられている。

一方、別の従来技術として、内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を構成する主吸気通路を備える吸気制御装置であって、主吸気通路に設けられた絞り弁と、一端が絞り弁の上流側の主吸気通路内に開口し、他端が絞り弁の下流の吸気通路内に開口するバイパス通路を備え、バイパス通路内にアイドルスピードコントロールバルブが設けられているものが知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２０１４−１９９０３５号公報 特開２０１４−２０２０７２号公報

上記特許文献１の吸気制御装置によれば、流路断面積の設定如何によっては２つの絞り弁の開度変化による吸気量の変化を一定にすることが困難になる場合がある。対して、上記特許文献２の従来技術の吸気制御装置によれば、絞り弁開度に拘わらずバイパス通路に流れる吸気量を制御することができ、絞り弁の開度変化による吸気量の変化を一定にすること容易となるが、絞り弁を駆動する機構とは別にアクチュエータと開度検出手段とを設ける必要がある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、より少ない部品で良好な吸気制御を行うことができる吸気制御装置を提供することにある。

第１発明に係る吸気制御装置は、
内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を構成する主吸気通路を備える吸気制御装置であって、
前記主吸気通路の上流側に設けられた第１絞り弁と、
前記主吸気通路における前記第１絞り弁よりも下流側に設けられた第２絞り弁と、
一端が前記第１絞り弁と前記第２絞り弁との間の前記主吸気通路内に開口し、他端が前記第２絞り弁よりも前記燃焼室側の前記主吸気通路内に開口するバイパス通路と、
前記第１絞り弁の開度が所定値になるまで前記第２絞り弁の開弁動作を保留し、前記第１絞り弁の開度が前記所定値以上である場合に、前記第２絞り弁の開度が該第１絞り弁の開度に対応する開度となるように構成される動力伝達機構と、
前記第１絞り弁の開度を検知する開度センサと、
前記第１絞り弁を駆動するアクチュエータとを備え、
前記バイパス通路は前記主吸気通路よりも小さい断面積を有し、
前記第１絞り弁は、アクセルの操作量に対応して動作し、
前記第１絞り弁の開度が前記所定値以下であるとき、該操作量に対する前記第１絞り弁の開度の増加率が、該操作量が増大するにつれて大きくなるように前記第１絞り弁を動作させるものであることを特徴とする。

第１発明によれば、第１絞り弁の開度が所定値になるまでは、開度センサにより検出される第１絞り弁の開度に基づいて、第１絞り弁の開度をアクチュエータで制御しながら、バイパス通路のみを介して吸気を供給することができる。そして、第１絞り弁の開度が所定値以上になると、動力伝達機構によって、第２絞り弁の開度が第１絞り弁の開度に対応する開度とされる。

したがって、第１絞り弁の開度が所定値になるまでのバイパス通路を通る吸気量は第１絞り弁により制御することができる。このため、バイパス通路に流れる吸気の流量を調整するためのバイパス通路専用のアクチュエータを設ける必要がない。また、第１絞り弁の開度が所定値以上の場合には、第１絞り弁と第２絞り弁の開度が対応しているので、第２絞り弁用の開度センサを設ける必要も無い。このため、部品点数を減少させ、廉価な吸気制御装置を提供することができる。

また、第１発明において、バイパス通路に比べて大きい流路断面積を有する主吸気通路に設けられた第１絞り弁を開弁していくと、バイパス通路に流れる吸気はバイパス通路が有する小さい流路断面積に対応した最大流量になってゆく。しかし、バイパス通路に流れる吸気が最大流量になってゆく過程において、その吸気は、流速が増すことによって抵抗が増え、次第に流れにくくなってゆく。

よって、仮に第２絞り弁に動力を伝達する動力伝達機構が無く、第１絞り弁のみが動作した場合には、主吸気通路に流れ得る最大量の吸気がバイパス流路に流れることはない。

この点、第１発明によれば、第１絞り弁の開度が所定値以下であるとき、アクセルの操作量に対する第１絞り弁の開度の増加率が、操作量が増大するにつれて大きくなるようにしたので、バイパス流路に吸気が流れにくくなってゆく第１絞り弁の開度領域において、アクセル操作に応じて第１絞り弁の開度をすばやく増大させることができる。これにより、本発明の吸気制御装置が設けられた２輪車等の操縦者は、アクセルの操作量に応じた内燃機関の出力が得られるように吸気の流量を調整することができる。

第２発明に係る吸気制御装置は、
内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を構成する主吸気通路を備える吸気制御装置であって、
前記主吸気通路の上流側に設けられた第１絞り弁と、
前記主吸気通路における前記第１絞り弁よりも下流側に設けられた第２絞り弁と、
一端が前記第１絞り弁と前記第２絞り弁との間の前記主吸気通路内に開口し、他端が前記第２絞り弁よりも前記燃焼室側の前記主吸気通路内に開口するバイパス通路と、
前記第１絞り弁の開度が所定値になるまで前記第２絞り弁の開弁動作を保留し、前記第１絞り弁の開度が前記所定値以上である場合に、前記第２絞り弁の開度が該第１絞り弁の開度に対応する開度となるように構成される動力伝達機構と、
前記第１絞り弁の開度を検知する開度センサと、
前記第１絞り弁を駆動するアクチュエータと、
アクセルの操作量を検出するアクセルセンサの出力に基づいて前記第１絞り弁の目標開度を求め、該目標開度及び前記開度センサの出力に基づいて前記アクチュエータを駆動することにより前記第１絞り弁の開度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記アクセルの操作量が前記所定値に対応する値未満であるときと該値以上であるときとで該操作量に対する前記第１絞り弁の開度の変化特性が異なるように前記第１絞り弁の開度を制御するものであることを特徴とする

第２発明によれば、第１絞り弁の開度が所定値になって第２絞り弁が開く前と後とでは、第１絞り弁の開度に対する吸気流量の増加特性が変わる。しかし、この前後で、アクセルの操作量に対する第１絞り弁の目標開度を求めるために用いるパラメータを切り換えることなどによって該操作量に対する第１絞り弁の開度の変化特性を適切に変化させることにより、アクセルの操作量に応じた内燃機関の出力が得られるように、空気の流量を調整することができる。

本発明の一実施形態に係る吸気制御装置の構成を示す模式図である。 図１のII−II線断面図である。 図１の吸気制御装置における第１絞り弁の開度に対する第２絞り弁の開度の変化を示すグラフである。 図１の吸気制御装置におけるアクセル操作量に対する第１絞り弁の開度特性を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。実施形態の吸気制御装置１は、図１に示すように、内燃機関２の燃焼室３に至る吸気通路を構成する主吸気通路４を備える。主吸気通路４の上流側には第１絞り弁５が設けられ、主吸気通路４における第１絞り弁５よりも下流側には第２絞り弁６が設けられる。

また、主吸気通路４には、一端が第１絞り弁５と第２絞り弁６との間の主吸気通路４内に開口し、他端が第２絞り弁６よりも燃焼室３側の主吸気通路４内に開口するバイパス通路７が設けられる。バイパス通路７は主吸気通路４よりも小さい断面積を有する。

なお、バイパス通路７の他端側は、燃料噴射弁を構成するインジェクター８のエアアシストを行う場合にはインジェクター８の近傍に位置付けられ、燃焼室３内に旋回流を発生させる目的を有する場合には吸気ポート９の片側に配置される。

第１絞り弁５と、第２絞り弁６との間には、第１絞り弁５の開度が所定値になるまで第２絞り弁６の開弁動作を保留し、第１絞り弁５の開度が所定値以上である場合に、第２絞り弁６の開度が第１絞り弁５の開度に対応する開度となるように構成される動力伝達機構１０が設けられる。

図２に示すように、吸気制御装置１は、また、第１絞り弁５の開度を検知する開度センサ１１と、第１絞り弁５を駆動するアクチュエータとしてのモータ１２と、モータ１２を駆動することにより第１絞り弁５の開度を制御する制御部１３とを備える。

制御部１３は、吸気制御装置１が設けられた２輪車等のアクセル１４の操作量を検出するアクセルセンサ１５の出力に基づいて第１絞り弁５の目標開度を求め、第１絞り弁５の開度が該目標開度となるように、開度センサ１１の出力に基づいてモータ１２をフィードバック制御する。すなわち、制御部１３は、いわゆる電子制御スロットルを構成する。

モータ１２の駆動力は、モータ１２の回転軸に設けられたピニオンギア１６から中間ギア１７を経て、第１絞り弁５の弁軸１８に固定された最終ギア１９に伝達され、第１絞り弁５を開閉駆動する。弁軸１８の両側は、主吸気通路４が形成されたスロットルボディ２０によりに回転自在に支持される。

スロットルボディ２０から突出した弁軸１８の一端側に上記の最終ギア１９が固定され、さらにその外側に上記の開度センサ１１が設けられる。開度センサ１１は、弁軸１８の端部に固定されたロータ２１と、スロットルボディ２０側に固定されたステータ２２とを備える。

スロットルボディ２０から突出した弁軸１８の他端側には、上記の動力伝達機構１０を構成する１つのリンク部材２３の一端が固定される。また、弁軸１８の該他端の近傍には、リンク部材２３とスロットルボディ２０との間に第１絞り弁５を閉位置に付勢する戻しばね２４が設けられる。モータ１２は、戻しばね２４の付勢力に抗しながら、第１絞り弁５を開閉させる。

図３は、第１絞り弁５の開閉動作に応じて動力伝達機構１０を介して第２絞り弁６が開閉するときの第１絞り弁５の開度に対する第２絞り弁６の開度の変化特性を示す。図３のグラフにおいて、横軸は第１絞り弁の開度であり、縦軸は第２絞り弁の開度である。

図３のように、第１絞り弁５が全閉状態から所定の開度Ａに達するまでの間、第２絞り弁６は開かない。すなわち、第２絞り弁６は全閉状態にある。したがって、全閉が不完全である場合の第２絞り弁６から漏れ出す空気を除き、内燃機関２に供給される吸気の大半がバイパス通路７を経て供給される。

第１絞り弁５が開度Ａに達すると、第２絞り弁６が開き始める。第２絞り弁６の開度は、動力伝達機構１０により、第１絞り弁５の開度に対応した値とされる。そして、第１絞り弁５が全開状態になるときには、同時に第２絞り弁６も前開状態になる。

図４は、アクセル１４の操作量に対する第１絞り弁５の開度の変化を示す。横軸はアクセル１４の操作量であり、縦軸は第１絞り弁５の開度である。図４のように、アクセル１４の操作量が第１絞り弁５の開度の所定値Ａに対応する値ａ未満であるときと該値ａ以上であるときとで、該操作量に対する第１絞り弁５の開度の変化特性が異なるように第１絞り弁５の開度が制御される。

具体的には、アクセル１４の操作量が所定値Ａに対応する値ａ未満であるとき、制御部１３は、アクセル１４の操作量に対する第１絞り弁５の開度の増加率が、該操作量が増大するにつれて大きくなるようにモータ１２を制御する。すなわち、アクセル１４の操作量に対する第１絞り弁５の開度変化の特性曲線を該操作量で微分した値が正であり、第１絞り弁５の開度は、アクセル１４の操作量が大きくなるほど、一定の操作量の変化に対する開度の変化がより大きくなるように制御される。

この間、第２絞り弁６は閉じられているので、吸気はバイパス通路７のみを介して内燃機関２の燃焼室３に供給される。この場合、バイパス通路７の断面積は主吸気通路４の断面積より小さいので、第１絞り弁５の開度が大きくなるにつれてバイパス通路７の気流に対する抵抗が増大する。このため、第１絞り弁５の開度の増加に対するバイパス通路７内の吸気流量の増大率が減少してゆく。

したがって、アクセル１４の操作量に対して第１絞り弁５の開度がリニアに変化する（開度の増加率がゼロである）とすれば、アクセル１４を操作にしたにも拘わらず、その操作に見合った分だけの内燃機関２の出力が得られないことになる。

しかしながら、本実施形態では、上記のように、アクセル１４の操作量が増大するほど、該操作量の増大に対する第１絞り弁５の開度の増加率が増大するように制御部１３がモータ１２を制御するので、上記のバイパス通路７内の吸気流量増大率の減少が、この第１絞り弁５の開度の増加率の増大によって相殺される。

したがって、この開度の増加率の増大を適切に行うことにより、アクセル１４の操作量に見合った内燃機関２の出力が得られ、内燃機関２を良好なフィーリングで立ち上げることができる。

アクセル１４の操作量が所定値Ａに対応する値ａ以上であるときは、第１絞り弁５の開度が最大の値Ｂとなるまで、第２絞り弁６が第１絞り弁５の開度に対応する開度で開かれるので、例えば図４のように、アクセル１４の操作量に対してリニアに第１絞り弁５の開度が変化するように制御することによって、該操作量に見合った分だけの内燃機関２の出力を得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１絞り弁５の開度が所定値Ａになるまでは、開度センサ１１の出力に基づいて第１絞り弁５を制御しながら、バイパス通路７のみを介して吸気を供給し、第１絞り弁５の開度が所定値Ａ以上になると、動力伝達機構１０によって、第２絞り弁６の開度が第１絞り弁５の開度に対応する開度となるようにしたので、バイパス通路７専用のアクチュエータ及び第２絞り弁６用の開度センサを設ける必要を無くし、廉価な吸気制御装置１を提供することができる。

また、第１絞り弁５の開度が所定値Ａ以下であるとき、アクセル１４の操作量に対する第１絞り弁５の開度の増加率が、該操作量が増大するにつれて大きくなるように第１絞り弁５を動作させるようにしたので、アクセル１４の操作量に応じた内燃機関２の出力が得られるように吸気量を調整することができる。

また、アクセル１４の操作量が、第１絞り弁５の開度が上記所定値Ａである場合に対応する値未満であるときと該値以上であるときとで該操作量に対する第１絞り弁５の開度の変化特性が異なるように第１絞り弁５の開度を制御するようにしたので、所定値Ａの前後で第１絞り弁５の開度に対する吸気量の増加特性が変化するにも拘わらず、アクセル１４の操作量に応じた内燃機関２の出力が得られるように吸気量を調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、動力伝達機構１０は、リンク機構によらない他の手段、例えばギア機構を用いて構成してもよい。

また、第１絞り弁５の開度に対する第２絞り弁６の開度の変化特性や、アクセル１４の操作量に対する第１絞り弁５の開度の変化特性は、図３や図４のグラフ曲線に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜選択される。

１…吸気制御装置、２…内燃機関、３…燃焼室、４…主吸気通路、５…第１絞り弁、６…第２絞り弁、７…バイパス通路、８…インジェクター、９…吸気ポート、１０…動力伝達機構、１１…開度センサ、１２…モータ、１３…制御部、１４…アクセル、１５…アクセルセンサ、１６…ピニオンギア、１７…中間ギア、１８…弁軸、１９…最終ギア、２０…スロットルボディ、２１…ロータ、２２…ステータ、２３…リンク部材、２４…戻しばね。

Claims (2)

1. 内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を構成する主吸気通路を備える吸気制御装置であって、
   前記主吸気通路の上流側に設けられた第１絞り弁と、
   前記主吸気通路における前記第１絞り弁よりも下流側に設けられた第２絞り弁と、
   一端が前記第１絞り弁と前記第２絞り弁との間の前記主吸気通路内に開口し、他端が前記第２絞り弁よりも前記燃焼室側の前記主吸気通路内に開口するバイパス通路と、
   前記第１絞り弁の開度が所定値になるまで前記第２絞り弁の開弁動作を保留し、前記第１絞り弁の開度が前記所定値以上である場合に、前記第２絞り弁の開度が該第１絞り弁の開度に対応する開度となるように構成される動力伝達機構と、
   前記第１絞り弁の開度を検知する開度センサと、
   前記第１絞り弁を駆動するアクチュエータとを備え、
   前記バイパス通路は前記主吸気通路よりも小さい断面積を有し、
   前記第１絞り弁は、アクセルの操作量に対応して動作し、
   前記第１絞り弁の開度が前記所定値以下であるとき、該操作量に対する前記第１絞り弁の開度の増加率が、該操作量が増大するにつれて大きくなるように前記第１絞り弁を動作させるものであることを特徴とする吸気制御装置。
2. 内燃機関の燃焼室に至る吸気通路を構成する主吸気通路を備える吸気制御装置であって、
   前記主吸気通路の上流側に設けられた第１絞り弁と、
   前記主吸気通路における前記第１絞り弁よりも下流側に設けられた第２絞り弁と、
   一端が前記第１絞り弁と前記第２絞り弁との間の前記主吸気通路内に開口し、他端が前記第２絞り弁よりも前記燃焼室側の前記主吸気通路内に開口するバイパス通路と、
   前記第１絞り弁の開度が所定値になるまで前記第２絞り弁の開弁動作を保留し、前記第１絞り弁の開度が前記所定値以上である場合に、前記第２絞り弁の開度が該第１絞り弁の開度に対応する開度となるように構成される動力伝達機構と、
   前記第１絞り弁の開度を検知する開度センサと、
   前記第１絞り弁を駆動するアクチュエータと、
   アクセルの操作量を検出するアクセルセンサの出力に基づいて前記第１絞り弁の目標開度を求め、該目標開度及び前記開度センサの出力に基づいて前記アクチュエータを駆動することにより前記第１絞り弁の開度を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記アクセルの操作量が前記所定値に対応する値未満であるときと該値以上であるときとで該操作量に対する前記第１絞り弁の開度の変化特性が異なるように前記第１絞り弁の開度を制御するものであることを特徴とする吸気制御装置。