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JP2004293437A - スロットルボディ - Google Patents

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Kazuhito Hotsuta
万仁 堀田
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Abstract

【課題】スロットル制御装置を備えたエンジンを小型化できるスロットルボディを提供する。
【解決手段】多気エンジン１におけるスロットル弁２０を第１モータ２１Ａ、モータ２１Ｂにより制御するようにしたスロットルボディ１４において、複数のスロットル弁２０の中の＃１気筒と＃２気筒のスロットル弁２０，２０を構造的に連結したことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、多気筒エンジン等の電子制御のスロットルボディに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スロットルグリップあるいはアクセルペダルの操作量を検出し、その操作量に基づいてモータによりスロットル弁の開度を制御する、いわゆる電子スロットル制御装置が提案されている。
この種のスロットル制御装置を、吸気通路に燃料を噴射供給するインジェクタを備えたエンジンに配置するにあたっては、例えばモータやスロットル開度センサを燃料噴射弁との干渉を回避しつつ、できるだけコンパクトに配置するのが望ましい。
このため、モータをインジェクタと同じ側に配置した構造が知られている（特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５６８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータをインジェクタと同じ側に配置するとスロットルボディ上部に広いスペースを確保しなければならず、スロットルボディ回りのスペース配分に偏りが生ずるという課題がある。
また、スロットル弁の軸方向にモータやスロットル開度センサを配置すると、その分スロットルボディの気筒配置方向での長さが長くなりエンジンが大型化してしまう。
そこで、この発明はスロットル制御装置を備えたエンジンを小型化できるスロットルボディを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、多気筒内燃機関（例えば、実施形態におけるエンジン１）におけるスロットル弁（例えば、実施形態におけるスロットル弁２０）をモータ（例えば、実施形態における第１モータ２１Ａ、モータ２１Ｂ）により制御するようにしたスロットルボディ（例えば、実施形態におけるスロットルボディ１４）において、複数のスロットル弁の中の一部のスロットル弁（例えば、実施形態における＃１気筒と＃２気筒のスロットル弁２０，２０）を構造的に連結したことを特徴とする。
このように構成することで、連結されたスロットル弁が近接配置可能となり気筒配列方向での長さを短くすることができると共に、連結されたスロットル弁を一体的に駆動させることができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ（例えば、実施形態におけるスロットル開度センサ２２）とインジェクタ（例えば、実施形態におけるインジェクタ３３）とをスロットルボディ本体（例えば、実施形態における第３スロットルボディ本体１４０Ｂ、第４スロットルボディ本体１４０Ｃ）を挟んで互いに反対側に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、スロットルボディ本体を中心にしてスロットル開度センサとインジェクタとを振り分けて配置することにより、スロットルボディ本体回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、前記モータ（例えば、実施形態における第１モータ２１Ａ）とインジェクタとをスロットルボディ本体（例えば、実施形態における第１−２スロットルボディ本体１４０Ａ）を挟んで互いに反対側に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、スロットルボディ本体を中心にしてモータとインジェクタとを振り分けて配置することにより、スロットルボディ本体回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、多気筒内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、複数のスロットル弁の中の一部のスロットル弁を構造的に連結し、前記内燃機関の気筒の少なくとも一部の気筒において機関弁（例えば、実施形態における吸気弁１０、排気弁１１）が休止可能に構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、機関弁が休止している気筒では、モータによりスロットル弁を閉作動させることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施形態を図面と共に説明する。図１、図２において１は自動二輪車に用いられる水冷４サイクル直列４気筒エンジンを示し、図示しないクランク軸を車幅方向に向けた状態で車体フレームに取り付けられている。
エンジン１はシリンダブロック２の上面にシリンダヘッド３が固定され、更にシリンダヘッド３の上面にヘッドカバー４が取り付けられたものである。エンジン１の側部にはカムチェーンケース５が形成され、カムチェーンケース５側から＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒となっており、各気筒は後述する２つの吸気弁と２つの排気弁とを備えている。
【００１０】
上記４つの気筒は車幅方向に配置され、各気筒のシリンダヘッド３の燃焼室６を形成する凹部７には、吸気弁開口８及び排気弁開口９が形成され、吸気弁開口８、排気弁開口９は、吸気弁１０、排気弁１１で開閉される。
また、排気弁開口９に連なる排気ポート１２はシリンダヘッド３の前壁に向かって形成され図示しない排気管に接続されている。また、吸気弁開口８に連なる吸気ポート１３はシリンダヘッド３の後壁に向かって形成され、各吸気ポート１３にはスロットルボディ１４が接続されている。
【００１１】
スロットルボディ１４は略水平に接続され、スロットルボディ１４の上流側の空気吸込口１５には吸気ダクト１６が接続され、吸気ダクト１６内にはエアクリーナエレメント１７を備えたエアクリーナ１８が設けられている。このエアクリーナ１８を経た吸入空気がスロットルボディ１４を介して各気筒に導かれるようになっている。
【００１２】
スロットルボディ１４の吸気通路１９には、バタフライ式のスロットル弁２０が全開位置と全閉位置との間で開閉可能に設けられている。スロットル弁２０はグリップ開度、つまり運転者の加速意思等に応じて、モータ２１（２１Ａ、２１Ｂ）に連係して開閉作動するいわゆる電子スロットル制御形式である。また、スロットル弁２０にはスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２２が連係され、モータ２１により回動されたスロットル弁２０の正確な回動角度を検出できるようになっている。
【００１３】
具体的には、図４に示すようにスロットルボディ１４は、スロットルボディ本体１４０に４つのスロットル弁２０，２０，２０，２０を備えている。そして、前記スロットルボディ本体１４０は＃１気筒と＃２気筒に対応する第１−２スロットルボディ本体１４０Ａと、＃３気筒に対応する第３スロットルボディ本体１４０Ｂと、＃４気筒に対応する第４スロットルボディ本体１４０Ｃとが連結されて構成されている。
第１−２スロットルボディ本体１４０Ａの上部に設けた取付ブラケット２３に、第３スロットルボディ本体１４０Ｂの取付ブラケット２４がボルト２５により締め付け固定され、第３スロットルボディ本体１４０Ｂの取付ブラケット２６に、第４スロットルボディ本体１４０Ｃの取付ブラケット２７がボルト２８により締め付け固定されている。
【００１４】
第１−２スロットルボディ本体１４０Ａの各スロットル弁２０は共通の第１−２シャフト２９で連結され、第１−２シャフト２９の両端部はベアリング３０により第１−２スロットルボディ本体１４０Ａに回動可能に支持されている。つまり、４つのスロットル弁２０のうちの２つが構造的に連結されている。第１−２シャフト２９のカムチェーンケース５側の端部にはスロットル開度センサ２２が同軸位置にビス３１により第１−２スロットルボディ本体１４０Ａに取り付けられている。また、前記第１−２シャフト２９のカムチェーンケース５とは反対側の端部にはプーリ３２が取り付けられている。一方、第１−２スロットルボディ本体１４０Ａの上部、つまり上壁には各吸気通路１９に燃料を噴射するインジェクタ３３，３３が各吸気弁１０に向かって斜めに挿通固定されている。
【００１５】
このインジェクタ３３は燃料供給パイプ３４に接続されている（図１、図２参照）。そして、第１−２スロットルボディ本体１４０Ａの前記インジェクタ３３の反対側には、第１−２モータ２１Ａがその駆動軸３５を第１−２シャフト２９に平行にした状態で締め付け具３６により取り付けられている。ここで、第１−２モータ２１Ａの駆動軸３５のカムチェーンケース５とは反対側の端部にはプーリ４２が取り付けられている。
【００１６】
第３スロットルボディ本体１４０Ｂのスロットル弁２０のシャフト３７は、その両端部がベアリング３０により第３スロットルボディ本体１４０Ｂに回動可能に支持されている。シャフト３７のカムチェーンケース５とは反対側の端部には２つのプーリ溝３８Ｍ，３８Ｓを有するプーリ３８が取り付けられている。一方、第３スロットルボディ本体１４０Ｂの上部にも前述と同様の構成のインジェクタ３３が吸気弁１０に向かって斜めに挿通固定されている。
【００１７】
そして、第３スロットルボディ本体１４０Ｂの下部には取付座３９が延出形成され、この取付座３９にスロットル開度センサ２２のセンサ軸４０が前記シャフト３７に平行にした状態でベアリング３０を介して挿通されビス３１により取り付けられている。そして、このスロットル開度センサ２２のセンサ軸４０のカムチェーンケース５とは反対側の端部にプーリ４１が取り付けられている。したがって、前記インジェクタ３３の反対側にスロットル開度センサ２２が取り付られることとなる。
【００１８】
また、前記スロットル開度センサ２２の前側であって、前記インジェクタ３３の反対側に図示しないブラケットを介してモータ２１Ｂがその駆動軸３５をシャフト３７に平行にした状態で取り付けられ、モータ２１Ｂの駆動軸３５のカムチェーンケース５の反対側の端部にプーリ４２が取り付けられている。したがって、前記インジェクタ３３の反対側にモータ２１Ｂが取り付けられることとなる。そして、図３にも示すように前記シャフト３７のプーリ３８のプーリ溝３８Ｍとモータ２１Ｂのプーリ４２のプーリ溝とが無端ワイヤ４３で連係され、前記シャフト３７のプーリ３８のプーリ溝３８Ｓとスロットル開度センサ２２のプーリ４１のプーリ溝とが無端ワイヤ４４で連係されている。
【００１９】
また、第４スロットルボディ本体１４０Ｃにおいても第３スロットルボディ本体１４０Ｂとほぼ同様の構成を備えている。スロットル弁２０のシャフト３７は、その両端部がベアリング３０により第４スロットルボディ本体１４０Ｃに回動可能に支持され、シャフト３７のカムチェーンケース５とは反対側の端部には２つのプーリ溝３８Ｍ，３８Ｓを有するプーリ３８が取り付けられている。また、第４スロットルボディ本体１４０Ｃの上部にも前述と同様の構成のインジェクタ３３が吸気弁１０に向かって斜めに挿通固定されている。
【００２０】
そして、第４スロットルボディ本体１４０Ｃの下部には取付座３９が延出形成され、この取付座３９にスロットル開度センサ２２のセンサ軸４０が前記シャフト３７に平行にした状態でベアリング３０を介して挿通されビス３１により取り付けられている。そして、このスロットル開度センサ２２のセンサ軸４０のカムチェーンケース５とは反対側の端部にプーリ４１が取り付けられている。したがって、前記インジェクタ３３の反対側にスロットル開度センサ２２が取り付けられることとなる。
【００２１】
また、前記スロットル開度センサ２２の前側であって、前記インジェクタ３３の反対側には図示しないブラケットを介してモータ２１Ｂがその駆動軸３５をシャフト３７に平行にした状態で取り付けられ、モータ２１Ｂの駆動軸３５のカムチェーンケース５とは反対側の端部にプーリ４２が取り付けられている。したがって、前記インジェクタ３３の反対側にモータ２１Ｂが取り付けられることとなる。そして、前記シャフト３７のプーリ３８のプーリ溝３８Ｍとモータ２１Ｂのプーリ４２のプーリ溝とが無端ワイヤ４３で連係され、前記シャフト３７のプーリ３８のプーリ溝３８Ｓとスロットル開度センサ２２のプーリ４１のプーリ溝とが無端ワイヤ４４で連係されている。
【００２２】
図５、図６に示すようにエンジン１は全ての気筒で吸気弁１０と排気弁１１とにバルブ弁休止機構を備えている。
尚、各図は２つの吸気弁１０のうちの一方の吸気弁１０のみを示し、他の吸気弁１０及び２つの排気弁１１は図示を省略する。
【００２３】
弁休止機構５０は、シリンダヘッド３内に上下方向摺動自在に嵌挿され、かつ動弁カム５１に摺接するキャップ状のバルブリフタ５２と、このバルブリフタ５２内に上下方向摺動可能に嵌合されるピンホルダ５３と、バルブリフタ５２の内周面との間に油圧室５４（図６にのみ示す）を形成してピンホルダ５３に摺動可能に嵌合されるスライドピン５５と、油圧室５４の容積を縮少する方向にスライドピン５５を付勢するばね力を発揮してスライドピン５５とピンホルダ５３との間に設けられる戻しばね５６とを備えている。シリンダヘッド３には油圧室５４に作動油を供給するための油圧供給通路６３が設けられている。
【００２４】
吸気弁１０のバルブステム５７にはリテーナ５８が取り付けられ、リテーナ５８とシリンダヘッド３との間に設けたコイルばね５９によって吸気弁１０が吸気弁開口８を閉塞する方向に付勢され、前記ピンホルダ５３は前記コイルばね５９の外側に配置されたコイルばね６０によって上方に付勢されている。
ピンホルダ５３の下壁は吸気弁１０のバルブステム５７端部に貫通される孔６１が形成され、スライドピン５５にもバルブステム５７端部を受容する受容孔６２が形成されている。
【００２５】
ここで、図５に示すように油圧供給通路６３から油圧室５４に作動油が供給されていない場合には戻しばね５６の力によりスライドピン５５が図５で右側に移動し前記受容孔６２がピンホルダ５３の孔６１に一致して吸気弁１０のバルブステム５７の端部が受容孔６２に挿通される。よって、動弁カム５１の動きは吸気弁１０に伝達されないため吸気弁１０が休止する。一方、図６に示すように油圧室５４に油圧供給通路６３から作動油が供給されると戻しばね５６が縮退してスライドピン５５が図６で左側に移動するため前記バルブステム５７端部が受容孔６２に挿入されずスライドピン５５下面が吸気弁１０のバルブステム５７先端に当接して動弁カム５１の動きは吸気弁１０に伝達される。よって、吸気弁１０は作動する。
【００２６】
ここで、オイルパン６４の作動油はポンプ６５によりメイン油圧通路６６に供給され、メイン油圧通路６６の分岐通路６７が前記油圧供給通路６３に接続されている。分岐通路６７にはスプールバルブ６８が設けられている。このスプールバルブ６８は、分岐通路６７から油圧供給路６３に作動油を供給する側に切り替わると（図６）吸気弁１０を作動状態とし、分岐通路６７からドレン通路６９を経て作動油をオイルパン６４に戻す側に切り替わると（図５）、吸気弁１０を休止状態とするものである。
【００２７】
このスプールバルブ６８は、グリップ開度やエンジン回転数ＮＥ等のＥＣＵ７０への入力信号に基づいて作動する。また、ＥＣＵ７０は、スロットル開度センサ２２の開度信号に基づいて前記スロットル弁２０を駆動する各モータ２１Ａ，２１Ｂへの回動指令信号を出力する。また、ＥＣＵ７０からの制御信号に基づいてインジェクタ３３での燃料噴射量が調整される。
【００２８】
したがって、グリップ開度を検出して各モータ２１Ａ，２１Ｂによりスロットル弁２０を回動させると、それに応じてインジェクタ３３から所定の燃料が噴射される。ここで、所定の条件が満たされ、吸気弁１０が休止する場合には、ＥＣＵ７０により前記インジェクタ３３からの燃料供給を停止すると共にスロットル弁２０をモータ２１Ａ，２１Ｂを駆動して閉状態にすることができる。よって、弁休止が解除され再度吸気弁１０が作動した場合には、閉じた状態にあるスロットル弁２０をモータ２１Ａ，２１Ｂにより徐々に開作動させることができる。
【００２９】
したがって、図７に横軸にグリップ開度、縦軸にスロットル弁開度として示すように、グリップが開き始めると＃１気筒と＃２気筒においてスロットル弁２０の開度が増加し、＃１気筒と＃２気筒においてスロットル弁２０が全開になると、＃３気筒のスロットル弁２０がグリップ開度に応じて開いてゆき、＃３気筒のスロットル弁２０が全開になったら、最後の＃４気筒のスロットル弁２０がグリップ開度に応じて開いて行く。
したがって、グリップ開度が小さい範囲では＃１気筒、＃２気筒の２つの気筒においてスロットル弁２０を一体化してより確実なスロットル制御を行うことができる。
【００３０】
上記実施形態によれば、＃１気筒と＃２気筒に対応するスロットル弁２０，２０同志が共通の第１−２シャフト２９により構造的に連結されていることにより、連結されたスロットル弁２０，２０が近接配置可能となり、その結果エンジン１の気筒配列方向での長さを短くすることができると共に、連結されたスロットル弁２０，２０を一体的に駆動させることができる。
【００３１】
よって、エンジン１の軽量化を図ることができると共に、運転者の加速意思等に応じて連結されたスロットル弁２０，２０を同時に開閉制御できるため電子スロットル制御装置の信頼性が更に高まる。ここで、第１−２スロットルボディ本体１４０Ａにはその第１−２シャフト２９の端部にスロットル開度センサ２２が取付られているが、スロットル弁２０，２０同志が共通の第１−２シャフト２９により構造的に連結され車幅方向の長さが短くなっている分だけ余裕があるため、スロットル開度センサ２２によりエンジン１の幅寸法の長さが増加することはない。
【００３２】
また、スロットル開度センサ２２とインジェクタ３３とを第３、第４スロットルボディ本体１４０Ｂ，１４０Ｃを挟んで互いに反対側に配置したため、第３、第４スロットルボディ本体１４０Ｂ，１４０Ｃを中心にしてスロットル開度センサ２２とインジェクタ３３とを振り分けて配置でき、第３、第４スロットルボディ本体１４０Ｂ，１４０Ｃ回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となる。
その結果、この実施形態の４気筒エンジンを含む多気筒エンジンに適用した場合においても、各気筒間の間隔を広げなくてもよくなり、エンジン１の小型化を図ることができる。
【００３３】
そして、前記第１−２モータ２１Ａとインジェクタ３３とを第１−２スロットルボディ本体１４０Ａを挟んで互いに反対側に配置したことで、第１−２スロットルボディ本体１４１Ａを中心にして第１−２モータ２１Ａとインジェクタ３３とを振り分けて配置でき、第１−２スロットルボディ本体１４０Ａ回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となる。
その結果、この実施形態の４気筒エンジンを含む多気筒エンジンに適用した場合においても、各気筒間の間隔を広げなくてもよくなり、エンジン１の小型化を図ることができる。
【００３４】
そして、前記エンジン１の気筒の少なくとも一部、この実施形態では４気筒全てで、吸気弁１０、排気弁１１が休止可能に構成されているため、吸気弁１０、排気弁１１が休止している気筒ではモータ２１によりスロットル弁２２を閉作動させることができる。したがって、スロットル弁２２が開いたままの状態で、弁休止から弁作動運転に復帰するのを回避でき、弁休止から弁作動運転へとスムーズに移行することができる。つまり、モータ２１によりスロットル弁２０を開閉する電子スロットル制御装置と弁休止機構５０とを組み合わせたため、弁休止時にスロットル弁２０を閉じることができるため、弁作動に移行する際に閉じられたスロットル弁２０を徐々に開くことができ、その結果、弁休止運転から弁作動運転へのスムーズな移行が可能となるのである。
【００３５】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、自動二輪車を例に説明したが４輪自動車にも適用できる。この場合グリップ開度に替えてアクセルペダル開度を用いることができる。また、４気筒で各気筒に４つの弁を備えた場合を例にして説明したが、１気筒に２つのバルブを有するエンジンにも適用できる。そして、弁休止機構は一例であって、ロッカーアームを用いて弁休止を行う形式の弁休止機構を採用することができる。また、気筒の中で一対の吸気弁と排気弁のみを休止させ他の弁は通常作動させるようにしても良い等様々の態様が採用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、連結されたスロットル弁が近接配置可能となり気筒配列方向での長さを短くすることができるため、エンジンの軽量化を図ることができる効果がある。また、連結されたスロットル弁を一体的に駆動させることができるため、運転者の加速意思等に応じて連結されたスロットル弁を同時に開閉制御でき、スロットル制御装置の信頼性が高まる効果がある。
【００３７】
請求項２に記載した発明によれば、スロットルボディ本体を中心にしてスロットル開度センサとインジェクタとを振り分けて配置することにより、スロットルボディ本体回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となるため、多気筒内燃機関に適用した場合においても、各気筒間の間隔を広げなくてもよくなり、内燃機関の小型化を図ることができる効果がある。
【００３８】
請求項３に記載した発明によれば、スロットルボディ本体を中心にしてモータとインジェクタとを振り分けて配置することにより、スロットルボディ本体回りをコンパクトにして周辺空間を有効に利用することが可能となるため、多気筒内燃機関に適用した場合においても、各気筒間の間隔を広げなくてもよくなり、内燃機関の小型化を図ることができる効果がある。
【００３９】
請求項４に記載した発明によれば、機関弁が休止している気筒では、モータによりスロットル弁を閉作動させることが可能となるため、スロットル弁が開いたままの状態で機関弁休止から機関弁作動運転に復帰するのを回避でき、したがって、機関弁休止から機関弁作動運転へとスムーズに移行することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の図２の１−１線に沿う断面図である。
【図２】前記実施形態の平面図である。
【図３】図４の３矢視図である。
【図４】前記実施形態の図２の４−４線に沿う断面図である。
【図５】バルブ休止状態を示すシステムズ図である。
【図６】バルブ作動状態を示すシステムズ図である。
【図７】グリップ開度とスロットル開度との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
１０…吸気弁（機関弁）
１１…排気弁（機関弁）
１４…スロットルボディ
２０…スロットル弁
２１Ａ…第１モータ（モータ）
２１Ｂ…モータ
２２…スロットル開度センサ
３３…インジェクタ
１４０Ａ…第１−２スロットルボディ本体（スロットルボディ本体）
１４０Ｂ…第３スロットルボディ本体１４０Ｂ（スロットルボディ本体）
１４０Ｃ…第４スロットルボディ本体（スロットルボディ本体）

Claims (4)

  1. 多気筒内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、複数のスロットル弁の中の一部のスロットル弁を構造的に連結したことを特徴とするスロットルボディ。
  2. 内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサとインジェクタとをスロットルボディ本体を挟んで互いに反対側に配置したことを特徴とするスロットルボディ。
  3. 内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、前記モータとインジェクタとをスロットルボディ本体を挟んで互いに反対側に配置したことを特徴とするスロットルボディ。
  4. 多気筒内燃機関におけるスロットル弁をモータにより制御するようにしたスロットルボディにおいて、複数のスロットル弁の中の一部のスロットル弁を構造的に連結し、前記内燃機関の気筒の少なくとも一部の気筒において機関弁が休止可能に構成されていることを特徴とするスロットルボディ。
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