JPS6357816A - 吸気管長可変機構を有する吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は内燃機関の吸気装置に係り、特に吸気管長可変
機構における可動吸気管を常時確実に作動可能とし、併
せて装置の作動確認をも行うことができるようにしたも
のに関する。

［従来の技術］ 内燃機関の吸気管長可変機構を可変とする吸気管長可変
機構を設けたものは公知である。吸気管長可変機構はそ
の吸気管長を内燃機管の回転数が所定回転数よりも低い
ときは長くし、また高いときは短くするよう調節するも
のである。この吸気管長可変機構を用いると、吸入空気
の慣性効果及ひ脈動効果を有効に利用して内燃機関の体
積効率を向上させることができる。なお吸気管長可変機
構を有するものの一例として、特開昭６１−４９１２４
号公報記載のものがある。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、吸気管長可変機構を設けた自動２輪車等を長
期間使用した場合、経年変化によって可動吸気管の移動
時におけるソリクション増大が考えられる。これはワイ
ヤなど金属部品の錆、埃の付着、樹脂材料の硬化、可動
吸気管など作動部の摩耗や緩み等によって、機構全体の
摩擦が増大するためである。また吸気管長可変機構の切
り変え回転数が比較的高く設定されている場合には、吸
気管長可変機構を長期間作動させずにいることがある。

さらに吸気管長可変機構を設けた自動２輪車等を長期間
全く使用せず放置する場合もある。

このような状態て、吸気管長可変機構を作動させると、
作動速度に遅れが生じるなど、所定の作動を行わない場
合が考えられる。そこで本発明は、吸気管長可変機構を
常に清浄に維持することにより所定の作動を確保し、併
せてさらに作動確認手段によって万一のｌＫ８が生じた
場合、逸早くこれを検知して修理等を可能にすることに
より、信頼性の高い吸気管長可変機構の提供を目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 第１の発明の吸気管長可変機構を有する吸気装置は以下
の構成を有する。すなわち気化器の吸気側に固定吸気管
と可動吸気管とを設け、該可動吸気管を内燃機関の回転
数が所定回転数よりも低いとき前記固定吸気管に接続し
、前記内燃機関の回転数が所定回転数よりも高いとき前
記固定吸気管より離間すべくした吸気管長可変機構を有
する吸気装置において、前記内燃機関の始動時毎に該内
燃機関の所定回転数にかかわりなく前記可動吸気管を前
記固定吸気管に接離させる手段を有することを特徴とす
る。

また第２の発明に係る吸気管長可変機構を有する吸気装
置は以下の構成を特徴とする。すなはち気化器の吸気側
に固定吸気管と可動吸気管とを設け、該可動吸気管を内
燃機関の回転数が所定回転数よりも低いとき前記固定吸
気管に接続し、前記内燃機関の回転数が所定回転数より
も高いとき前記固定吸気管より離間すべくした吸気管長
可変機構を有する吸気装置において、前記内燃機関の始
動時毎に該内燃機関の所定回転数にかかわりなく前記可
動吸気管を前記固定吸気管に接離させる往復作動をさせ
る手段と、該作動に要する作動時間を予め設定されてい
る基準時間と比較して作動が正常か否かを判断する作動
確認手段とを有することを特徴とする。

［発明の作用］ 第１の発明に係る吸気管長可変機構は、内燃機関の始動
時にその回転数に関係なく前記可動吸気管を往復動作さ
せる手段を有するので、内燃機関の始動毎に、その回転
数に関係なく必ず可動吸気管が往復動作する。その結果
金属部分の錆や付着した埃などが除去されてセルフクリ
ーニングされ、さらに新たな錆の発生等を防止する。ま
た第２発明においては上記セルフクリーニングにおける
可動吸気管の作動所要時間を計測して所定の所要時間と
比較判断する作動確認手段を有するので、この作動確認
手段によってセルフクリーニング動作における作動時間
が所定時間内に行われたかいなかが判断され、所定時間
内ならば正常、所定時間より多くかかれば異常と判断す
る。

［実施例コ 第１図乃至第５図に第１及び第２発明を同時に実施でき
る第１の実施例を示す。本実施例は自動２輪車用内燃機
関の吸気装置に関するものである。この吸気装置は吸気
管長可変機構と、可変燃調機構を有する。

第１図は自動２輪車用内燃機関の吸気管長可変機構を含
む吸気系の概略的な構成を示す。機関１のインテークマ
ニホールド２には、気化器３（詳細後述）が接続されて
いる。気化器３の上流側には吸気管長可変機構が設けら
れる。吸気管長可変機構を構成する吸気管は固定吸気管
４、可動吸気管５及び案内管６よりなる。固定吸気管４
の一端は気化器３の上流側に接続される。可動吸気管５
は固定吸気管４の他端に接離可能であり、案内管６外周
上に摺動自在に支持される。案内管６の上流側にはさら
にホーン７が接続される。図示の状態は可動吸気管５が
左側へ移動した場合を示し、可動吸気管５の左側端部が
固定吸気管４の右側端部へ密接することにより、吸気管
長が固定吸気管４、可動吸気管５、案内管６及びホーン
７から成る長尺状態を形成している。但し、案内管６の
外周から半径方向へ突出してストッパーを兼ねる突部６
ａと可動吸気管５の右側端部との間に形成される間隔文
に相当する寸法だけ、可動吸気管５の移動ストロークが
ある。そこで可動吸気管５が右側へ移動すると、この移
動量に相当するだけの間隙が固定吸気管の右側端部と可
動吸気管５の左側端部との間に形成され、ここから外気
が点線状矢示のように吸入可能となり、短い吸気管長を
形成する。なお固定吸気管４乃至ホーン７はエアクリー
ナケース８内に収容されている。エアクリーナケース８
にはエアダクト９が設けられる。吸気管長の調節機構は
案内管６側部に突出形成された支持部６ａに取付けられ
た回転ドラム１０、この回転ドラム１０の回転軸１１に
一端を固若されたアーム１２及びアーム１２の他端に形
成された二又部１３に嵌合する突起１４等からなる。突
起１４は可動吸気管５の側部から外方へ突出するよう植
設されている。回転ドラム１０には一対のワイヤ１５ａ
、１５ｂの一端がその回転ドラム１０の対向位置に固定
され、その各々のワイヤ１５ａ、１５ｂの他端はそれぞ
れサーボモータ１６に取付けられている。したがって回
転ドラム１０はサーボモータ１６により回転される。サ
ーボモータ１６はその回転を電子制御装置であるコント
ロールユニット１７によって制御される。

次に気化器３を説明する。気化器３は可変ベンチュリー
式気化器であり、さらに可変燃温機構を有する。すなわ
ちベンチュリ一部１８に公知のバキュームピストン１９
が上下動自在に設けられる。またベンチュリ一部１８に
臨むメインノズル２０の内側に、一端をバキュームピス
トン１９に取付けたジェットニードル２１が、その長さ
方向進退動自在に嵌装される。一方、メインノズル２０
下方はフロート室２２内に延出し、かつ下端部に第１メ
インジエツト２３及び第２メインジエツト２４が設けら
れる。第１メインジエツト２３はフロート室２２内の燃
料を常時メインノズル２０へ供給可能である。また第２
メインジエツト２４はニードルバルブ３０の開閉により
燃料供給をＵＴ続副制御れる。ニードルバルブ３０の開
閉制御はフロート室２２下部に接続する負圧管２５から
負圧又は大気圧を切り換え作用させることによる。この
負圧管２５はソレノイドバルブ２６に接続する。ソレノ
イドバルブ２６はリザーブタンク２７及びチェックバル
ブ２８を介してインテークマニホールド２の負圧部に通
じている。またソレノイドバルブ２６は大気開放口２９
を有し、コントロールユニット１７によって大気側又は
負圧倒に切り換え制御される。この切り換え制御は吸気
管長可変機構に対する切り換え制御と連動している。　
第２図は第１メインジエツト２３、第２メインジエツト
２４並びにバルブ機構等からなる可変燃温機構の詳細構
造を示す。すなわちメインノズル２０の下部側方に第１
メインジエツト２３が設けられる。一方メインノズル２
０の下部先端部分には第２メインジエツト２４が設けら
れる。この第２メインジエツト２４はメインジェットホ
ルダー２４ａの上端部に設けられる。一方メインジェッ
トホルダー２４ａの下端部２４ｂには開口部２４ｃが形
成されている。またメインジェットホルダー２４ａの中
空部内には、ニードルバルブ３０が長さ方向摺動自在に
設けられる。ニードルバルブ３０の先端部は開口部２４
ｃから突き出た先端突部３０ａをなす。またニードルバ
ルブ３０はニードルスプリング３１によって下方へ付勢
され、その先端突部３０ａは開口部２４ｃから下方へ突
出させられている。但しシールラバー３０ｂが積層形成
された肩部によって先端突部３０ａの突出量を規制する
。またニー１くルバルブ３０の側壁には開口３０ｃが設
けられ、開口部２４ｃから流入した燃料を開口３０ｃを
経て第２メインジエツト２４へ供給可能となっている。

一方メインジェットホルダー２４ａの下端部を覆ってカ
ップ状のリテーナ３２が設けられ、この内側底面に先端
突部３０ａが当接されている。またリテーナ３２の周囲
はダイアフラム３３の内周が密着しており、さらにダイ
アフラム３３の外周はフロート室２２の底部３４とカッ
プ状のハウジング３５との間で挟持される。またリテー
ナ３２とハウジング３５との間にリターンスプリング３
６が弾装され、これによりリテーナ３２は上方へ付勢さ
れる。またハウジング３５には負圧管２５が接続されて
おり、ハウジング３５とダイアフラム３３間に形成され
る空間である負圧室３７に連通している。負圧室３７は
負圧管２５を介してソレノイドバルブに接続しているの
で、ソレノイドバルブの切り換えによって負圧室３７に
負圧又は大気圧のいずれかが作用する。なお通常状態で
ある低速側においては大気圧が作用している。またリタ
ーンスプリング３６の弾性はニードルスプリング３１よ
りも強い。ゆえに通常状態ではニードルバルブ３０は上
方へ押し上げられ、開口部２４ｃは閉塞されず開いてい
る。

なおダイアフラム３３のフロート室２２側は、フロート
室２２底部に開口された連通孔３８を通してフロート室
２２内部と連通し、さらにメインジェットホルダー２４
ａの下端部周囲の空間３９へ燃料を供給可能としている
。ゆえに開口部２４Ｃがニードルバルブ３０によって閉
塞されない状態では、メインノズルに対する燃料の供給
は第１メインジエツト２３に加え、開口部２４ｃ−第２
メインジエツト２４の経路からも可能となる。

次に第１図及び第２図によって、吸気管長可変機構及び
可変燃温機構の作動を簡単に説明する。

まず第１図及び第２図に示す状態は低速側の走行状態で
あり、吸気管長可変機構においては可動吸気管５の端部
が固定吸気管４の端部に密接して吸気管長が長い状態を
なし、空気が実線矢示のようにホーン７の端部から吸入
されている。さらに可変燃温機構においては、負圧室３
７に大気圧が作用するため、リテーナ３２はリターンス
プリング３６によって上動され、これと−緒にニードル
バルブ３０も上動するので下端の開口部２４ｃが開かれ
る。そこでフロート室２２内の燃料は開口部２４ｃから
開口３０ｃを通ってニードルバルブ３０内へ入り、第２
メインジツト２４へ供給される。ゆえに第１メインジエ
ツト２３に加えて第２メインジエツト２４も燃料を供給
可能となっている。この結果長い吸気管長によって脈動
が大きくなっても、可変燃温機構によって比較的多量の
燃料が供給されるので、空燃比が適切に保たれる。

次いで高速走行に転じ、機関の回転数が高くなり所定の
設定値を越えると、コントロールユニット１７の制御信
号によって、吸気管長可変機構と可変燃温機構が高速側
に切り換わる。すなわち吸気管長可変機構においてサー
ボモータ１６を矢示Ａ方向へ回動させ、ワイヤ１５ｂを
矢示Ｃ方向へ牽引する。これにより回転ドラム１０及び
アーム１２が矢示Ｅ方向へ回動され、その二叉部１３が
突起１４を連行し、可動吸気管５を案内管６上において
、図の右方ヘスライド移動させる。すると固定吸気管４
と可動吸気管５の間に空間が形成され、固定吸気管４に
形成された開放端部がら空気が点線白抜矢示のように吸
入される。また吸気管長可変機構と連動して可変燃温機
構も切り換えられる。すなわちコントロールユニット１
７によってソレノイドバルブ２６が高速側へ切り換わる
。

するとインテークマニホールド２からサージタンク２７
内へ蓄えられた負圧は、負圧管２５からハウジング３５
内へ入り負圧室３７内を負圧とし、リテーナ３２を図の
下方へ吸引する。その結果ニードルバルブ３０は下方へ
移動し、シールラバー３０ｂがメインジェットホルダー
２４ａの開口部２４ｃ周囲に密着して開口部２４ｃを密
閉する。

ゆえに第２メインジエツト２４に対する燃料供給が断た
れ、第１メインジエツト２３からのみ燃料が供給される
。このためメインノズル２０への燃料供給量が抑制され
、高速運転時における燃料濃厚状態に対処して空燃比が
適正に保たれる。

次いで高速側走行から再び低速側走行へ移行し、機関が
所定回転数に達すると、コントロールユニット１７の信
号により吸気管長可変機構と可変燃温機構が逆に低速側
へ切り換えられる。すなわち吸気管長可変機構では、第
１図に示すようにサーボモータ１６が矢示Ｂ方向へ回動
してワイヤ１５ａを矢示り方向へ牽引し、回転ドラム１
０及びアーム１２を矢示Ｆ方向へ回動させる。すると二
叉部１３が突起１４を連行して可動吸気管５をスライド
させ、固定吸気管４と可動吸気管５とが密に接続する。

これにより吸気管長は固定吸気管４乃至ホーン７によっ
て構成される長尺状態となる。また可変燃温機構におい
てはコントロールユニット１７によってソレノイドバル
ブ２６が大気開放側へ切り換わる。すると第２図に示す
ように負圧室３７に大気圧が作用するので、ニードルバ
ルブ３０がリターンスプリング３６によって押し上げら
れて再び開き、第２メインジエツト２４からも燃料を供
給する状態になる。この結果可変燃温機構は前記した低
速側に切り換わる。

第３図はコントロールユニット１７の構成を示すブロッ
ク図である。コントロールユニット１７は、ＣＰＵ　（
中央処理装置）４０、Ａ／Ｄ変換器４１、波形整形回路
４２、電源回路４３、モータ駆動回路４４及びソレノイ
ドバルブ駆動回路４５からなる。Ａ／Ｄ変換器４１はモ
ータ位置検出用であり、同じくモータ位置検出のための
ポテンショメータ４６から入力される信号電流をディジ
タル変換してＣＰＵ４０へ送る。また波形整形回路４２
は点火系−次回路４７からの回転信号を処理してＣＰＵ
４０へ送るものであり、ＣＰＵ４０において割込処理（
後述）により機関の回転数を演算させる。点火系−次回
路４７の回転信号は例えばディストリビュータに設けら
れるパルスジェネレータのパルス信号を利用する。電源
回路４３はバッテリー電源４８と接続する。ざらにＣＰ
Ｕ４０は機関の回転数によってモータ駆動回路４４とソ
レノイドバルブ駆動回路４５を作動制御し、サーボモー
タ１６の駆動制御及びソレノイドバルブ２６の切り変え
制御をそれぞれ行う。

第４図は制御プログラム全体の概要を示す。この制御プ
ログラムは吸気管長可変機構の作動確認とセルフクリー
ニングを行う処理ブロックＡ、吸気管長可変機構及び可
変燃温機構の切り変え制御を行う処理ブロックＢ、異常
チェックを行う処理ブロックＣ及び機関の回転数計測を
割込処理する処理ブロックＤからなる。このうち処理ブ
ロックＡ−Ｂ−Ｃは直列で処理される。但し処理ブロッ
クＡは機関の始動時のみ１回限り行われ、その後は処理
ブロックＢ、Ｃ及びＤだけが反復処理される。

処理ブロックＡは機関の始動スイッチ投入と同時に吸気
管長可変機構を作動させ、吸気管長可変機構の作動確認
とクリーニングを行うシステムである。まず−関の始動
スイッチを投入すると、機関の始動有無及びその回転数
に関係なく、機関の始動スイッチの信号によって直ちに
ステップ５０が行われる。ステップ５０についての詳細
は後述する。セルフクリーニングが正常に行われるとス
テップ５１以下の通常制御に移る。但し作動に異常があ
れば、以後の制御は停止される。

ステップ５１は割込処理によって演算された機関の回転
数Ｎｅを、予め記憶されている設定回転数Ｎｅｏ　（例
えば９．７０Ｏｒｐｍ）と比較して、機関の回転が高速
域にあるか低速域にあるかを判断させる。回転数がＮｅ
　＞＝ＮｅＯのとき高速域にあり、Ｎｅ　＜Ｎｅｏ低速
域にあると判断する。低速域の場合には、ステップ５２
に移り、高速域の場合にはステップ５４に移り、それぞ
れメモリに記憶されている前回の状態と比較される。ス
テップ５２において前回が高速域の場合には、高速側か
ら低速側へ変化したのであるから、吸気管長可変機構及
び可変燃温機構をそれぞれ低速側へ切り変える必要があ
る。そこでステップ５３へ移って、サーボモータを逆転
させて吸気管の管長を長くし、かつソレノイドバルブを
大気開放側へ切り変える。ステップ５４は現在の機関の
状態が高速域にあると判断した場合であり、前回の機関
の状態と比較して、前回も高速域であれば、切り変える
必要がないので、ステップ５５に移りチョッピング制御
を継続することによりサーボモータを高速側に保持させ
る。なおステップ５２においても、前回が低速域であれ
ば同様に切り変える必要がないので、ステップ５５にお
いてチョッピング制御をにｌｉ続することによりサーボ
モータを高速側に保持させる。但しチョッピング時にお
けるチョッピング電圧は、高速域及び低速域においてそ
れぞれ正（＋）又は負（−）が逆転して出力され、サー
ボモータを反対方向へ回転させるようになっている。さ
らにステップ５４において前回も低速域であれば、吸気
管長可変機構及び可変燃温機構をそれぞれ高速側へ切り
変える必要がある。そこでステップ５６に移り、サーボ
モータを正転させて吸気管の管長を短くし、かつソレノ
イドバルブを大気開放側に切り変える。ステップ５３、
色５及び５６の後は、いずれも処理ブロックＣに移る。

処理ブロックＣは吸気管長可変機構の作動が正常か否か
常時チェックし、異常があれば直ちに適切な処理をした
うえ制御を停止させるためのシステムである。すなわち
このチェックはステップ５７において予めメモリに記憶
されている作動標準時間ＴＯと実際の作動時間Ｔｍｏｖ
ｅ　（ＣＰ　Ｕの内部タイマーで計測される）を比較し
て、Ｔｍｏｖｅ＞＝ＴＯならばステップ５８において異
常と判断し、木フローチャートでは省略しであるが所定
の異常時に対処する措置を購した後、ステップ５９へ移
って、吸気管長可変機構及び可変燃温機構の制御を停止
するものである。またステップ５８において正常と判断
すればステップ５１に戻り、再び制御が反復される。

このとき新たな制御の開始に先立って、処理ブロックＤ
の割込処理が行われる。すなわち点火信号間の時間を計
測し、これを予め記憶された関数プログラムによって現
時点における機関の回転数Ｎｅを演算して、回転数Ｎｅ
の数値を更新するものである。

第５図は、セルフクリーニングシステムの詳細を説明す
るものである。まず機関の始動スイッチ投入信号により
、第３図の電源回路４３がＯＮになり、コントロールユ
ニット１７が作動する（このとき吸気管長可変機構も同
時に作動可能となっている）。そこでコントロールユニ
ット１７はス、テップ６０に移り、まず吸気管長可変機
構を正転動作、すなわちサーボモータを正転させて吸気
管の管長を短くさせる。このとき前記ステップ５７にお
いて説明したと同様に、作動に要する時間Ｔｍｏｖｅが
計測され、ステップ６１において予め設定されている基
準作動時間ＴＯと比較され、Ｔｍｏｖｅ＜ＴＯならば正
常な作動と判断されてステップ６２へ移る。またＴｍｏ
ｖｅ＞＝ＴＯならば異常と判断され、ステップ６６にお
いて吸気管長可変機構の制御が停止される。

ステップ６２では正転側の最終位置であるかいなか判断
され、また最終位置に至らない場合にはステップ６０に
戻って、正転が続行される。また最終位置である場合に
はステップ６３へ移る。なお最終位置の検出はポテンシ
ョメータによって計測される。

正転側の最終位置に至ると、今度はステップ６３におい
て吸気管長可変機構が逆転動作される。

すなわちサーボモータを逆転させて吸気管の管長を長く
し、かつソレノイドバルブな負圧側に切り変える。その
後再びステップ６４におい作動に要する時間Ｔｍｏｖｅ
が計測されて予め設定されている基準作動時間ＴＯと比
較され、Ｔｍｏｖｅ＜ＴＯならば正常な作動と判断され
、ステップ６５へ移る。

またＴｍｏｖｅ＞＝ＴＯならば異常と判断されステップ
６６において吸気管長可変機構の制御が停止される。ス
テップ６５は逆転側の最終位置の判断がなされ、まだ最
終位置に至らない場合には保つことができる。

なお本実施例においては、吸気管長可変機構に加えて可
変燃温機構を併設したので、吸気管長可変機構を有する
内燃機関の燃焼状態を全回転域で良好に保つことができ
、安定した出力特性が得られる。また作動確認手段によ
って異常を検出したとき、制御を停止させる代りに又は
制御停止に先立って、警告ランプの点灯、警告音の発音
等側等かの警告を行わせることも可能である。

［発明の効果コ 第１発明に係る吸気管長可変機構には、内燃機関の始動
時毎に所定回転数に関係なく可動吸気管を往復動作させ
る手段を有するので、吸気管長可変機構を長期間不使用
の状態で放置することがなくなる。また装置を作動させ
ることにより錆や埃等を落して清掃し、かつ新たに錆や
埃等が付着することを防ぐ。ゆえに常時可動部等を清浄
に維持でき、確実な作動を確保できる。

第２発明に係る吸気管長可変機構には、吸気管長可変機
構の作動が正常かいなかを判断する作動確認手段を有す
るので万一作動に異常があれば、作動確認手段がこれを
検知する。ゆえに、自動２輪車等を走行する前に修理す
ることができる。したがって吸気管長可変機構の信頼性
を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例である。第１図は本
発明の概略図、第２図は要部のブロック図、第３図はコ
ントロールユニットの制御システム図、第４図及び第５
図は制御システムのフローチャートである。 （符号の説明） ３・・・気化器、４・・・固定吸気管、５・・・可動吸
気管、１６・・・サーボモータ、１７・・・コントロー
ルユニット、２６・・・ンレノイドバルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気化器の吸気側に固定吸気管と可動吸気管とを設
   け、該可動吸気管を内燃機関の回転数が所定回転数より
   も低いとき前記固定吸気管に接続し、前記内燃機関の回
   転数が所定回転数よりも高いとき前記固定吸気管より離
   間すべくした吸気管長可変機構を有する吸気装置におい
   て、前記内燃機関の始動時毎に該内燃機関の所定回転数
   にかかわりなく前記可動吸気管を前記固定吸気管に接離
   させる手段を有することを特徴とする吸気管長可変機構
   を有する吸気装置。
2. （２）気化器の吸気側に固定吸気管と可動吸気管とを設
   け、該可動吸気管を内燃機関の回転数が所定回転数より
   も低いとき前記固定吸気管に接続し、前記内燃機関の回
   転数が所定回転数よりも高いとき前記固定吸気管より離
   間すべくした吸気管長可変機構を有する吸気装置におい
   て、前記内燃機関の始動時毎に該内燃機関の所定回転数
   にかかわりなく前記可動吸気管を前記固定吸気管に接離
   させる手段と、該作動に要する作動時間を予め設定され
   ている基準時間と比較して作動が正常か否かを判断する
   作動確認手段とを有することを特徴とする吸気管長可変
   機構を有する吸気装置。