(57)【要約】【課題】サクションピストンにスロットルバルブの機能を持たせ、より小型化することが可能なエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】燃焼室の吸気に伴って減圧される負圧室１４ｈと当該負圧室の圧力に対して基準となる基準圧室１４ｇとを有する差圧発生部と、弾性部材１４ｍにて吸気通路内の開口面積を減少させる付勢方向に付勢されているとともに前記負圧室と基準圧室との差圧に応じて吸気通路内の開口面積を増大させる吸引方向に吸引されるサクションピストン１４ｂとを、燃焼室に連通する吸気通路に設けたエンジンの吸気装置であって、前記差圧に応じてサクションピストン１４ｂが吸引方向に移動する距離を、少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいて規制するピストン規制部材１４ｑを備える。【選択図】        図２
2006233850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の吸気に伴って減圧される負圧室と当該負圧室の圧力に対して基準となる基準圧室とを有する差圧発生部と、弾性部材にて吸気通路内の開口面積を減少させる付勢方向に付勢されているとともに前記負圧室と基準圧室との差圧に応じて吸気通路内の開口面積を増大させる吸引方向に吸引されるサクションピストンとを、燃焼室に連通する吸気通路に設けたエンジンの吸気装置であって、
前記差圧に応じてサクションピストンが吸引方向に移動する距離を、少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいて規制するピストン規制部材を備える、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
燃焼室に連通する吸気通路内の開口面積を、請求項１に記載のサクションピストンのみを用いて調整する構造を有する、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの吸気装置であって、
差圧発生部は、負圧室と基準圧室とがダイアフラムで仕切られており、
基準圧室は、サクションピストンに対して上流側の吸気通路に連通されており、
サクションピストンにおける吸引方向側先端部をダイアフラムに接続し、サクションピストンの内部に空洞部を形成するとともに前記空洞部を負圧室に連通させ、サクションピストンにおける付勢方向側先端部と前記空洞部とを連通させる、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの吸気装置であって、
ピストン規制部材を、サクションピストン内の空洞部内に配置するとともに少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいて吸引方向及び付勢方向に移動可能に配置し、
前記空洞部には、ピストン規制部材における付勢方向側端部と対向する位置に、前記付勢方向側端部と当接する当接部が設けられている、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンの吸気装置であって、
運転者からのアクセル操作量が全閉の状態において、サクションピストン内の空洞部内に設けた当接部と、当該当接部と対向するピストン規制部材における付勢方向側端部との間に、アイドル調整間隙を設ける、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンの吸気装置であって、
アイドル調整間隙の間の距離を調整可能な調整手段を備える、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの吸気装置であって、
吸気通路を、長手方向に対してほぼ垂直な面にて少なくとも２つに分離可能に構成し、分離した吸気通路と吸気通路との間に接続可能に構成することで、吸気通路に対して着脱可能とする、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの吸気装置であって、
少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいてピストン規制部材を吸引方向及び付勢方向に移動させる機械式または電気式の駆動手段を備える、
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの吸気装置と、
ピストン規制部材を吸引方向及び付勢方向に移動させる駆動手段と、
前記ピストン規制部材の位置を検出可能な位置検出手段と、
エンジンの回転数を検出可能な回転数検出手段と、
エンジンの温度を検出可能な温度検出手段と、
運転者からのアクセル操作量を検出可能な操作量検出手段と、
前記回転数検出手段と温度検出手段と操作量検出手段からの検出信号に基づいてピストン規制部材の目標位置を演算可能であるとともに位置検出手段からの検出信号に基づいたピストン規制部材の位置が前記目標位置となるように駆動手段を制御する制御手段とを備える、
ことを特徴とするエンジンの吸気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から車両（特に二輪車）では、バタフライ式スロットルバルブ（以下、「スロットルバルブ」と記載する）と、当該スロットルバルブの上流にサクションピストンとをエンジンの吸気通路に備えたものがある。
スロットルバルブは運転者の操作によって吸気通路内の開口面積を増減させるものであるが、サクションピストンはエンジンの吸気による負圧によって吸気通路内の開口面積を増減させる。従って、スロットルバルブは運転者の操作に応じて非常に短い時間（数ｍｓｅｓ〜数１０ｍｓｅｃ程度）で応答して開口面積を増減させ、サクションピストンはエンジンの吸気状態に応じて比較的長い時間（１〜２ｓｅｃ程度）で応答して開口面積を増減させる。
例えば運転者が、スロットルバルブを低開度で運転中の状態から一気にスロットルバルブを全開にした場合、サクションピストンが徐々に吸入空気量を増加させる動作をするため、吸入空気と燃料の混合比（以下、Ａ／Ｆと記載する）を、充分に適切な混合比で供給することが可能であり、レスポンスの良い自然な吹き上がりを実現できるとともに、クリーンな状態の排気ガスを実現できる。
しかしサクションピストンがないシステムでは、急激に増加した吸入空気の増量分に対応させて、燃料を急激に増加させることは非常に困難であり、Ａ／Ｆがリーン状態に陥り易く、エンジンが息つきやもたつきを発生させ、レスポンスの悪化や、排気ガスの悪化等が発生する場合がある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の従来技術では、エンジンとともに揺動するスロットルボディにバタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備えた燃料噴射エンジンの吸気系の部品配置構造が提案されている。
また特許文献２に記載の従来技術では、スロットルボディにバタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備え、コンパクトな構造で、応答性が高い燃料噴射エンジンの吸気系構造が提案されている。
また特許文献３に記載の従来技術では、スロットルボディにバタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備え、低速段ではサクションピストンの追従を緩慢にすることで、低速段でのスロットル操作を繊細にすることなく円滑な加速状態を得られる自動二輪車及び該自動二輪車に搭載される気化器が提案されている。
また特許文献４に記載の従来技術では、スロットルボディにバタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備え、適切な位置の吸気圧（負圧室内の圧力、またはサクションピストン先端と吸気通路の壁面との間の圧力）を検出することにより、吸入空気量を正確に推定できる内燃機関の吸気装置が提案されている。
また特許文献５に記載の従来技術では、スロットルボディにバタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備え、１個の作動バルブで各サクションピストンのリフトコントロールバルブを制御して適合の自由度を大きくすることができ、サクションチャンバの負圧制御部の小型化及び量産時のコスト低減を図ることができる車両用エンジンの燃料制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−０９５１７６号公報
【特許文献２】特開２００３−０８３０９４号公報
【特許文献３】特開２００３−０６５１６１号公報
【特許文献４】特開２００２−３２２９３３号公報
【特許文献５】特開平０９−０６８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜５に記載の従来技術では、エンジンのレスポンス等を向上させるために、バタフライ式スロットルバルブとサクションピストンとの双方を備えている。このため、従来の技術では、双方（スロットルボディとサクションピストン）をスロットルボディに収めなければならないので、小型化することが非常に困難であり、特に搭載スペースが小さい二輪車では好ましくない。
これを解決するためにはサクションピストンにスロットルバルブの機能を持たせることができればよい。
特許文献３及び特許文献５では、スロットル開度（アクセル操作量）等に応じてサクションピストンの応答時間やリフト量を調整しているが、どちらもサクションピストンを動作させる負圧室内の負圧を制御しており、頻繁に操作量が変化するアクセル操作量に追従させることは非常に困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、サクションピストンにスロットルバルブの機能を持たせ、より小型化することが可能なエンジンの吸気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項１に記載のエンジンの吸気装置は、燃焼室の吸気に伴って減圧される負圧室と当該負圧室の圧力に対して基準となる基準圧室とを有する差圧発生部と、弾性部材にて吸気通路内の開口面積を減少させる付勢方向に付勢されているとともに前記負圧室と基準圧室との差圧に応じて吸気通路内の開口面積を増大させる吸引方向に吸引されるサクションピストンとを、燃焼室に連通する吸気通路に設けたエンジンの吸気装置である。
前記差圧に応じてサクションピストンが吸引方向に移動する距離を、少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいて規制するピストン規制部材を備える。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項２に記載のエンジンの吸気装置は、燃焼室に連通する吸気通路内の開口面積を、請求項１に記載のサクションピストンのみを用いて調整する構造を有する。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項３に記載のエンジンの吸気装置は、請求項１または２に記載のエンジンの吸気装置であって、差圧発生部は、負圧室と基準圧室とがダイアフラムで仕切られている。
基準圧室は、サクションピストンに対して上流側の吸気通路に連通されている。
そしてサクションピストンにおける吸引方向側先端部をダイアフラムに接続し、サクションピストンの内部に空洞部を形成するとともに前記空洞部を負圧室に連通させ、サクションピストンにおける付勢方向側先端部と前記空洞部とを連通させる。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項４に記載のエンジンの吸気装置は、請求項３に記載のエンジンの吸気装置であって、ピストン規制部材を、サクションピストン内の空洞部内に配置するとともに少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいて吸引方向及び付勢方向に移動可能に配置する。
そして前記空洞部には、ピストン規制部材における付勢方向側端部と対向する位置に、前記付勢方向側端部と当接する当接部が設けられている。
【０００９】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項５に記載のエンジンの吸気装置は、請求項４に記載のエンジンの吸気装置であって、運転者からのアクセル操作量が全閉の状態において、サクションピストン内の空洞部内に設けた当接部と、当該当接部と対向するピストン規制部材における付勢方向側端部との間に、アイドル調整間隙を設ける。
【００１０】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項６に記載のエンジンの吸気装置は、請求項５に記載のエンジンの吸気装置であって、アイドル調整間隙の間の距離を調整可能な調整手段を備える。
【００１１】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項７に記載のエンジンの吸気装置は、請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの吸気装置であって、吸気通路を、長手方向に対してほぼ垂直な面にて少なくとも２つに分離可能に構成し、分離した吸気通路と吸気通路との間に接続可能に構成することで、吸気通路に対して着脱可能とする。
【００１２】
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりのエンジンの吸気装置である。
請求項８に記載のエンジンの吸気装置は、請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの吸気装置であって、少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいてピストン規制部材を吸引方向及び付勢方向に移動させる機械式または電気式の駆動手段を備える。
【００１３】
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりのエンジンの吸気量制御装置である。
請求項９に記載のエンジンの吸気量制御装置は、請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの吸気装置と、ピストン規制部材を吸引方向及び付勢方向に移動させる駆動手段と、前記ピストン規制部材の位置を検出可能な位置検出手段と、エンジンの回転数を検出可能な回転数検出手段と、エンジンの温度を検出可能な温度検出手段と、運転者からのアクセル操作量を検出可能な操作量検出手段と、前記回転数検出手段と温度検出手段と操作量検出手段からの検出信号に基づいてピストン規制部材の目標位置を演算可能であるとともに位置検出手段からの検出信号に基づいたピストン規制部材の位置が前記目標位置となるように駆動手段を制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載のエンジンの吸気装置を用いれば、少なくとも運転者からのアクセル操作量に基づいてサクションピストンの吸引方向への移動距離を規制するピストン規制部材を備えることで、サクションピストンの開度が要求開度以上になることを適切に防止できる。
これにより、サクションピストンにスロットルバルブの機能を持たせ、より小型化することが可能なエンジンの吸気装置を実現することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載のエンジンの吸気装置によれば、バタフライ式スロットルバルブの代わりに、スロットルバルブの機能を持たせたサクションピストンのみを吸気通路内に設ければよい（すなわち、バタフライ式スロットルバルブを廃止することができる）ので、エンジンの吸気装置をより小型化することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載のエンジンの吸気装置によれば、差圧発生部における基準圧室内の圧力と負圧室内の圧力とを適切に設定することができ、サクションピストンを吸引方向に移動させる（差圧による）吸引力を適切に発生させることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載のエンジンの吸気装置によれば、サクションピストンが吸引方向に移動する場合、空洞部内に設けた当接部が、ピストン規制部材の付勢方向側の端部に当接するまで移動可能である。
これにより、比較的簡単な構造でサクションピストンが吸引方向に移動する距離を規制することができる。
また、サクションピストン内にピストン規制部材を収容するため、エンジンの吸気装置をより小型化することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載のエンジンの吸気装置によれば、アイドル調整間隙にて、エンジンのアイドリング時におけるサクションピストンの移動可能な距離を設定することができる。
【００１９】
また、請求項６に記載のエンジンの吸気装置によれば、調整手段にてアイドル調整間隙の距離を調整することで、アイドル回転数を容易に調整することができる。
【００２０】
また、請求項７に記載のエンジンの吸気装置によれば、エンジンの吸気装置を吸気通路と別体に構成しており、吸気通路に対して着脱可能であるため、組み付けや交換等の作業性がよい。
【００２１】
また、請求項８に記載のエンジンの吸気装置によれば、ピストン規制部材を吸引方向及び付勢方向に適切に移動させる構造を実現することができる。例えば機械式の場合はピストン規制部材をアクセルケーブル等で吸引方向及び付勢方向に移動させることが可能であり、電気式の場合はピストン規制部材をＤＣモータ等で吸引方向及び付勢方向に移動させることが可能である。
【００２２】
また、請求項９に記載のエンジンの吸気量制御装置によれば、エンジン回転数とエンジン温度とアクセルの操作量とに基づいて、レスポンス等がよいエンジンの吸気量制御装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
●［エンジン制御システム構成（図１）］
図１は本発明のエンジンの吸気装置（スロットルボデー１４ａ、サクションピストン１４ｂ、駆動手段１４ｃ等で構成）を含むエンジン制御システムの一実施の形態の概略構成を示している。
エンジン１には各種の検出手段とアクチュエータ等が接続されており、制御装置２６が各検出手段からの信号に基づいて各アクチュエータを駆動することでエンジン１を制御する。制御装置２６にはイグニッションスイッチ２５を介してバッテリ１９から電源が供給され、制御装置２６は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路等にて構成されている。
【００２４】
まず燃料系路に関して説明する。燃料タンク１０には燃料が蓄えられている。当該燃料は、燃料タンク１０内に設けられた燃料フィルタ１２と燃料ポンプ１１とを介してフューエルホース１８へと吐出される。燃料フィルタ１２はフューエルホース１８内に吐出する燃料に混入しているダスト等を除去する。またフューエルホース１８にはプレッシャレギュレータ１３が接続されており、プレッシャレギュレータ１３はフューエルホース１８内の燃料圧力を所定値に保持する。制御装置２６はフューエルポンプリレー２０を駆動して燃料ポンプ１１の動作及び停止を制御することができる。
【００２５】
フューエルホース１８はインジェクタ１６に接続されており、燃料ポンプ１１から吐出された燃料はインジェクタ１６に供給される。供給された燃料は、制御装置２６がインジェクタ１６に駆動信号を出力することにより、インテークマニホールド２内に噴射される。インテークマニホールド２内には、エアクリーナ１７を通過してきた空気が取り込まれている。
そしてインジェクタ１６から噴射された燃料は、インテークマニホールド２内の空気と可燃混合気を形成してエンジン１の燃焼室に吸入される。
【００２６】
インテークマニホールド２には、スロットルボデー１４ａ、サクションピストン１４ｂ等で構成されるエンジンの吸気装置（本発明）が接続されている。なお、サクションピストン１４ｂには、サクションピストン１４ｂの移動距離（リフト量）を規制するピストン規制部材を駆動する駆動手段１４ｃが接続されている。このエンジンの吸気装置についての構造については後述する。
なお、制御装置２６は、サクションピストン１４ｂと燃焼室との間のインテークマニホールド２に設けられた吸気圧センサ１５を用いて当該位置の吸気圧力を検出することで、吸気行程における燃焼室内の吸気圧力を検出することが可能である。
次に点火系路について説明する。燃焼室はエンジン１のエンジンブロックとピストン３とで囲まれた空間である。そして燃焼室に設けられた点火プラグ８は、制御装置２６からイグニッションコイル７を介して出力される点火信号を受けて、燃焼室内にて圧縮された混合気に着火する。着火された混合気は爆発及び膨張し、ピストン３を移動させて燃焼室を押し広げる。ピストン３にはシグナルロータ５ａが設けられたクランクシャフトが接続されており、当該クランクシャフトを回転させる。なお、爆発後の混合気は排気通路４から排出される。
【００２７】
クランクシャフトに設けられたシグナルロータ５ａには、所定角度でクランク角歯５ｂが複数設けられており、制御装置２６はクランク角センサ６を用いてクランク角歯５ｂが近接したことを検出し、クランクシャフトの回転角度等を検出することが可能である。制御装置２６は、所定の行程（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程のいずれかの行程）における所定のクランク角度位置のタイミングにてイグニッションコイル７への通電時間、及びインジェクタ１６への通電時間を制御することで、点火時期及び燃料噴射量を制御してエンジン１を制御する。
またエンジン１にはエンジン温度センサ９が設けられており、制御装置２６はエンジン温度センサ９からの信号に基づいてエンジン温度を検出可能であり、エンジン温度に応じて点火時期や燃料噴射量を調節する。
【００２８】
●［従来のエンジンの吸気装置の構造（図５）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて従来のエンジンの吸気装置について説明する。図５（Ａ）はスロットルバルブ１４ｘとサクションピストン１４ｂとの双方をスロットルボデー１４ａに備えた従来のエンジンの吸気装置を示しており、図５（Ｂ）はピストンバルブ１４０ｂのみをスロットルボデー１４ａに備えた従来のエンジンの吸気装置を示している。
まず図５（Ａ）に示す従来のエンジンの吸気装置について説明する。
スロットルバルブ１４ｘは、スロットルシャフト１４ｙ（吸気通路１４ｚの軸方向に垂直な方向に貫通）を軸にして回転可能であり、運転者からのアクセル操作量に応じて吸気通路１４ｚの開口面積を増減する。
サクションピストン１４ｂは燃焼室の吸気の負圧に応じて吸気通路１４ｚの開口面積を増減する。
【００２９】
サクションピストン１４ｂは吸気通路１４ｚの軸方向に対してほぼ垂直方向に移動可能であり、この移動距離に応じて吸気通路１４ｚの開口面積が増減する。
サクションピストン１４ｂは、弾性部材１４ｍ（サクションスプリング）にて吸気通路１４ｚ内の開口面積を減少させる付勢方向に付勢されている。また付勢方向と反対側におけるサクションピストン１４ｂの先端はダイアフラム１４ｅに接続されており、当該ダイアフラム１４ｅによって、サクションピストン１４ｂは吸気通路１４ｚ内の開口面積を増大させる吸引方向に移動することが可能である。
ダイアフラム１４ｅは、スロットルホデー１４ａとカバー１４ｄとで形成された差圧発生部の内部に設けられており、差圧発生部を負圧室１４ｈと基準圧室１４ｇとに仕切っている。
【００３０】
基準圧室１４ｇは、サクションピストン１４ｂの上流側の吸気通路１４ｚに連通されており、エアクリーナ１７を通過後の大気圧に連通されている。
負圧室１４ｈは、サクションピストン１４ｂ内に設けられた空洞部及びサクションピストン１４ｂの付勢方向側先端部に設けられた孔部１４ｆ（サクションホール）を介して、サクションピストン１４ｂにおける付勢方向の先端部と吸気通路１４ｚの内壁とで絞られた吸気通路１４ｚの開口部１４ｖと連通されている。なお、サクションピストン１４ｂにおける吸引方向側先端部はダイアフラム１４ｅに接続されており、サクションピストン１４ｂ内の空洞部と負圧室１４ｈとは連通してある。
これによりエンジンが吸気行程の場合は、負圧室１４ｈ内の圧力はエンジンの吸気に伴って減圧され、基準圧室１４ｇとの差圧に応じてダイアフラム１４ｅが動作することで、サクションピストン１４ｂが吸引方向に移動する（吸気通路１４ｚの開口面積が増大する）。またエンジンが吸気行程でない場合は、弾性部材１４ｍによって、サクションピストン１４ｂは付勢方向に移動する（吸気通路１４ｚの開口面積が減少する）。
しかし、図５（Ａ）に示す従来の吸気装置は、スロットルバルブ１４ｘとサクションピストン１４ｂとの双方をスロットルボデー１４ａに備えているため、小型化が非常に困難である。
【００３１】
次に図５（Ｂ）に示す従来のエンジンの吸気装置について説明する。
ピストンバルブ１４０ｂは、運転者からのアクセル操作量に応じて吸気通路１４ｚの開口面積を増減する。ピストンバルブ１４０ｂは吸気通路１４ｚの軸方向に対してほぼ垂直方向に移動可能であり、この移動距離に応じて吸気通路１４ｚの開口面積が増減する。
ピストンバルブ１４０ｂは、弾性部材１４０ｍにて吸気通路１４ｚ内の開口面積を減少させる方向に付勢されている。またピストンバルブ１４０ｂには、アクセルケーブル１４０ｔが接続されており、運転者はアクセルケーブル１４０ｔを介してピストンバルブ１４０ｂを付勢方向と反対方向に移動させることが可能である。
しかし、図５（Ｂ）に示す従来の吸気装置は、ピストンバルブ１４０ｂのみがスロットルボデー１４ａに設けられているため、アクセルを急激に開くと、Ａ／Ｆがリーン状態に陥り易く、エンジンが息つきやもたつきを発生させる場合がある。
なお、図示しないがスロットルバルブ１４ｘのみがスロットルボデー１４ａに設けられた構造の従来のエンジンの吸気装置も、図５（Ｂ）に示すエンジンの吸気装置と同様に、アクセルを急激に開くと、Ａ／Ｆがリーン状態に陥り易く、エンジンが息つきやもたつきを発生させる場合がある。
【００３２】
●［本発明のエンジンの吸気装置の構造（図２）］
次に図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて本発明のエンジンの吸気装置について説明する。本発明のエンジンの吸気装置は、サクションピストン１４ｂに（バタフライ式）スロットルバルブ１４ｘの機能を持たせ、サクションピストン１４ｂのみで吸気通路１４ｚの開口面積を増減させる。このため、エンジンの息つきやもたつき等を抑制してレスポンスのよいエンジンの吸気装置を非常に小型にすることができる。図２（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す本発明のエンジンの吸気装置は、サクションピストン１４ｂが吸引方向（吸気通路１４ｚの開口面積を増大させる方向）に移動する距離を規制するピストン規制部材１４ｑを備えている点が特徴である。このピストン規制部材１４ｑは、運転者からのアクセル操作量に応じてサクションピストン１４ｂが吸引方向に移動可能な距離を変更し、（バタフライ式）スロットルバルブ１４ｘの機能を持たせている。
【００３３】
図２（Ａ）は、ピストン規制部材１４ｑを機械的な駆動手段にて吸引方向及び付勢方向に移動させる構造の例を示しており、図２（Ｂ）は、ピストン規制部材１４ｑを電気的な駆動手段にて吸引方向及び付勢方向に移動させる構造の例を示している。
まず図２（Ａ）に示すエンジンの吸気装置について説明する。サクションピストン１４ｂは吸気通路１４ｚの軸方向に対してほぼ垂直方向に移動可能であり、この移動距離に応じて吸気通路１４ｚの開口面積が増減する。なお、弾性部材１４ｍ（サクションスプリング）、ダイアフラム１４ｅ、負圧室１４ｈ、基準圧室１４ｇ、カバー１４ｄ、孔部１４ｆ（サクションホール）の構成、動作等については従来と同様であるので説明を省略する。なお、本明細書では同じ部材については同じ符号を付与している。
ピストン規制部材１４ｑはガイド１４ｓに沿って吸引方向及び付勢方向に移動可能に配置されており、弾性部材１４ｎ（リターンスプリング）にてガイド１４ｓからサクションピストン１４ｂの付勢方向に付勢されている。また、ピストン規制部材１４ｑにはアクセルケーブル１４ｔが接続されており、運転者はアクセル操作によって、ピストン規制部材１４ｑをサクションピストン１４ｂの吸引方向及び付勢方向に移動させることができる。
なお、ガイド１４ｓはカバー１４ｄに対して固定位置に保持されている。
【００３４】
図２（Ａ）は例えばエンジンのアイドリング状態（アクセル操作量が全閉状態）を示している。サクションピストン１４ｂの内部は空洞状に形成されており、弾性部材１４ｍ及び１４ｎを収容している。弾性部材１４ｍ及び１４ｎをサクションピストン１４ｂの外部に設けてもよいが、より小型化するためにはサクションピストン１４ｂの内部に収容する構成とすることが好ましい。
サクションピストン１４ｂにおける吸引方向側先端部はダイアフラム１４ｅに接続されており、サクションピストン１４ｂ内の空洞部は負圧室１４ｈに連通されている。そしてサクションピストン１４ｂの付勢方向先端部の孔部１４ｆ（サクションホール）は空洞部に連通されている。
【００３５】
サクションピストン１４ｂ内の空洞部には、ピストン規制部材１４ｑにおける付勢方向側端部１４ｋと対向する位置に、当該付勢方向側端部１４ｋと当接する当接部１４ｐが設けられている。当該当接部１４ｐと付勢方向側端部１４ｋとの間には間隙Ｄ（アイドル調整間隙）が設定されており、間隙Ｄの距離は、運転者からのアクセル操作量が全閉状態において、アイドリング回転数を所定回転数とする距離に設定される。なお図２（Ａ）に示す例では、アイドル調整部材１４ｒ（調整手段に相当）を回すことで、サクションピストン１４ｂに対するガイド１４ｓの位置（付勢方向の位置）を移動可能であり、アイドリング回転数を調整することができる。
なおガイド１４ｓに、運転者のアクセル操作量を検出可能なアクセル操作量検出手段を備えてもよい。
【００３６】
図２（Ａ）に示す状態にてエンジンが吸気行程にて吸気を行うと、孔部１４ｆからサクションピストン１４ｂ内の空洞部を介して負圧室１４ｈ内が減圧され、基準圧室１４ｇと負圧室１４ｈの差圧に応じてダイアフラム１４ｅ及びサクションピストン１４ｂが負圧室１４ｈの方向に吸引される。吸引されたサクションピストン１４ｂは吸気通路１４ｚの開口面積を増大させ、エンジンはより多くの空気を吸入することができる。
このとき、吸引されたサクションピストン１４ｂは、当接部１４ｐが付勢方向側端部１４ｋと当接するまで吸引方向に移動可能であるが、それ以上の距離を移動することはできない。
なお、エンジンが吸気行程でない場合は、負圧室１４ｈと基準圧室１４ｇとの差圧が小さく、サクションピストン１４ｂは弾性部材１４ｍにて吸気通路１４ｚの内壁方向へと付勢され（押し付けられ）、吸気通路１４ｚの開口面積を減少させる。従って、サクションピストン１４ｂはエンジンの行程（吸気、圧縮、爆発、排気）に応じて吸引、付勢を繰り返して振動している。
運転者がアクセル操作量を大きくすると、ピストン規制部材１４ｑは吸引方向に大きく移動して間隙Ｄが大きくなり、サクションピストン１４ｂは大きくなった間隙Ｄ内で振動が可能となり、エンジンはより多くの空気を吸入することが可能となる。
【００３７】
次に図２（Ｂ）に示すエンジンの吸気装置について説明する。図２（Ｂ）に示すエンジンの吸気装置は、図２（Ａ）に示すエンジンの吸気装置に対して、ピストン規制部材１４ｑを電気式アクチュエータ１４ｗ（ステップモータ、ＤＣモータ、リニアソレノイド等）にて吸引方向及び付勢方向に移動させることができる。
なお、運転者からのアクセル操作量は、図示しないアクセル操作量検出手段にて制御装置２６が検出し、当該アクセル操作量（及びシリンダブロック温度等）に基づいて、制御装置２６は電気式アクチュエータ１４ｗを駆動してピストン規制部材１４ｑの位置を制御する。このため、ピストン規制部材１４ｑを付勢方向に付勢する弾性部材１４ｎは省略されている。
また、図２（Ａ）と同様に当接部１４ｐと付勢方向側端部１４ｋとの間には間隙Ｄが設けられている。この間隙Ｄの距離を調整する調整手段は、図２（Ｂ）の場合は電気式アクチュエータ１４ｗ及び制御装置２６である。制御装置２６はアイドリング状態において（運転者からのアクセル操作量が全閉時）、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、アイドリング回転数が例えばエンジン温度に応じた設定回転数に一致するように電気式アクチュエータ１４ｗを制御する。
なお、当接部１４ｐは凸形状に形成しなくてもよい。また、衝撃音を低減させ、アクセルケーブル１４ｔを介して運転者に伝わる衝撃を低減させるために、当接部１４ｐと付勢方向側端部１４ｋとの間に、衝撃を吸収する緩衝部材を介在させてもよい。
【００３８】
●［動作波形の例（図３）］
次に図３を用いて動作波形の例について説明する。
図３に示すグラフ（左側）は、アイドリング状態からアクセルを一気に（例えば１秒未満）全開にした状態における、アクセル操作量、吸気圧力、サクションピストン位置（吸気通路１４ｚの内壁に当接している位置（図２に示す位置）を距離ゼロとして、振動しながら増加していく、吸引方向への最大移動距離）、エンジン回転数の状態を同一の時間軸を横軸とした場合の動作波形の例を示している。
アクセル操作量に応じて吸気圧力も一気に上昇するが、サクションピストン１４ｂが吸気通路１４ｚの開口面積を徐々に大きくする（なお、ピストン規制部材１４ｑにより、サクションピストンの上限は制限される）ので、Ａ／Ｆがリーン状態に陥ることを適切に防止することができ、エンジン回転数は息つき（回転数の落ち込み）やもたつき（回転数の上昇が遅れる状態）を発生させることなく、滑らかに上昇する。
【００３９】
図３に示すグラフ（右側）は、アイドリング状態からアクセルを一気に半開（全開に対して約半分の開度）にした状態における、アクセル操作量、吸気圧力、サクションピストン位置、エンジン回転数の状態を同一の時間軸を横軸とした場合の動作波形の例を示している。なお、図３に示すグラフ（右側）は、アクセル操作量が半開（全開に対して約半分）であるため、サクションピストン位置の規制が、図３に示すグラフ（左側）より早く規制がかかり、到達するサクションピストン１４ｂの位置が低い。
【００４０】
また図６に、上記に説明した図５（Ａ）（従来のエンジンの吸気装置）における吸気圧力とサクションピストン位置（リフト量）の実験データの例を示す。図６において横軸は時間軸であり、吸気圧（上側グラフ）に対する縦軸はグラフ右側の「吸気管圧力（ｍｍＨｇ）」が対応しており、サクションピストンリフト（下側グラフ）に対する縦軸はグラフ左側の「サクションピストンリフト量（ｍｍ）」が対応している。
また、図６に示すサクションピストンリフト量のグラフは、５つの異なる強度の弾性部材１４ｍ（サクションスプリング）を用いた場合（強度１、強度２・・強度５）の各々のグラフを示している。なお、吸気圧のグラフは参考用であり、弾性部材１４ｍの強度の違いによる差が、サクションピストンリフト量のグラフに比べて小さく、区別が困難であるため、説明を省略する。
本実施の形態に示すエンジンの吸気装置も、図６に示したグラフと同様の結果を得ることができる。
【００４１】
●［電気式アクチュエータ１４ｗの制御の例（図４）］
次に、図２（Ｂ）に示したエンジンの吸気装置において、電気式アクチュエータ１４ｗ（駆動手段）を、制御装置２６にて制御する手順の概略について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
例えば図４に示す処理は、所定時間間隔（２［ｍｓｅｃ］間隔等）にて実行される。
ステップＳ１０では、制御装置２６はアクセル操作量検出手段からの信号に基づいて、運転者によるアクセル操作量（要求開度）を検出して、ステップＳ２０に進む（アクセル操作量検出手段は、予め備えておく）。
ステップＳ２０では、制御装置２６はクランク角センサ６（回転数検出手段）からの信号に基づいてクランクシャフトの回転に所要する時間からエンジン回転数を検出して、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、制御装置２６はエンジン温度センサ９（温度検出手段）からの信号に基づいてエンジン温度を検出し、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、上記で検出したアクセル操作量、エンジン回転数、エンジン温度から、ピストン規制部材１４ｑの目標位置を算出（各検出手段からの検出信号に基づいて目標位置を演算）し、ステップＳ５０に進む。
【００４２】
ステップＳ５０では、制御装置２６は算出した目標位置と、ピストン規制部材１４ｑの現在位置とに基づいて電気式アクチュエータ１４ｗの制御量を算出し、ステップＳ６０に進む。なお、電気式アクチュエータ１４ｗは、ピストン規制部材１４ｑの位置を検出可能な位置検出手段を備えている。
ステップＳ６０では、制御装置２６は算出した制御量に基づいて電気式アクチュエータ１４ｗを駆動する。
そして次回の処理タイミングにて、再度目標位置と現在位置との差に応じた制御量を求め、新たな制御量で電気式アクチュエータ１４ｗを駆動し、当該フローチャートに示す処理を所定時間間隔で繰り返すことで、ピストン規制部材１４ｑの位置を目標位置に近づけていく。
このように、エンジンの吸気装置と駆動手段と位置検出手段と回転数検出手段と温度検出手段と操作量検出手段と制御手段とを備えたエンジンの吸気量制御装置を構成することも可能である。
【００４３】
以上、本実施の形態にて説明したエンジンの吸気装置及びエンジンの吸気量制御装置は、サクションピストン１４ｂのリフト量（吸引方向への移動距離）を、エンジン回転数に応じたリフト量に規制し、ピストン規制部材１４ｑの位置をアクセル操作に対して高い応答速度で追従させることができるので、バタフライ式スロットルバルブの機能を持たせることができる。このため、バタフライ式スロットルバルブを廃止することができる。
またサクションピストン１４ｂが、吸気通路１４ｚの絞りとなり、吸気音の透過を抑制するので、急加速時に発生し易い吸気音（吸気騒音）の低減にも効果がある。
またスロットルボデー１４ａ、サクションピストン１４ｂ、ピストン規制部材１４ｑ等、本発明のエンジンの吸気装置を構成する部品の少なくとも一部は、合成樹脂やアルミ等の汎用的な材質で形成することが可能である。
また本発明のエンジンの吸気装置は、インテークマニホールド２やエアクリーナ１７に対して着脱可能に構成することが可能である。
吸気通路１４ｚは、エアクリーナ１７とインテークマニホールド２にて、長手方向に対してほぼ垂直な面にて分離可能に構成されている。そして分離された吸気通路と吸気通路との間に、本発明のエンジンの吸気装置を接続可能に構成する。これにより、エンジンの吸気装置の取り付け、交換等を容易に行うことができ、作業性をより向上させることができる。なお、吸気通路をエアクリーナ１７とインテークマニホールド２との２つで分離可能に構成することに限定されず、３つ以上の構成要素で分離可能としてもよい。
【００４４】
本発明のエンジンの吸気装置は、本実施の形態で説明した外観、構成、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
なお、本実施の形態の説明に用いたグラフ等は一例であり、このグラフ等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のエンジンの吸気装置（スロットルボデー１４ａ、サクションピストン１４ｂ等で構成）を含むエンジン制御システムの一実施の形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のエンジンの吸気装置の構造について説明する図である。
【図３】本発明のエンジンの吸気装置の動作波形の例について説明する図である。
【図４】本発明のエンジンの吸気装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図５】従来のエンジンの吸気装置の構造について説明する図である。
【図６】従来のエンジンの吸気装置の動作波形の実験データについて説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      エンジン
２      インテークマニホールド
３      ピストン
４      排気通路
５ａ    シグナルロータ
６      クランク角センサ
７      イグニッションコイル
８      点火プラグ
９      エンジン温度センサ
１０    燃料タンク
１１    燃料ポンプ
１２    燃料フィルタ
１３    プレッシャレギュレータ
１４ａ  スロットルボデー
１４ｂ  サクションピストン
１４ｃ  駆動手段
１４ｄ  カバー
１４ｅ  ダイアフラム
１４ｆ  孔部（サクションホール）
１４ｇ  基準圧室
１４ｈ  負圧室
１４ｋ  付勢方向側端部
１４ｍ  弾性部材（サクションスプリング）
１４ｎ  弾性部材（リターンスプリング）
１４ｐ  当接部
１４ｑ  ピストン規制部材
１４ｓ  ガイド
１４ｔ  アクセルケーブル
１４ｗ  電気式アクチュエータ
１４ｘ  （バタフライ式）スロットルバルブ
１４ｙ  スロットルシャフト
１４ｚ  吸気通路
１５    吸気圧検出手段
１６    インジェクタ
１７    エアクリーナ
１８    フューエルホース
１９    バッテリ
２０    フューエルポンプリレー
２５    イグニッションスイッチ
２６    制御装置
Ｄ      間隙（アイドル調整間隙）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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