(57)【要約】【課題】車両衝突に伴ってエンジンの吸気系部品が破損しても、エンジンの筒内にその吸気系部品の破片が至るのを防止する吸気システムを提供する。【解決手段】エンジン１０の吸気通路３０を開閉する制御バルブ３４と、車両衝突を検出する衝突検出手段と、該衝突検出手段により該車両７６の衝突が検出されたとき、前記制御バルブ３４を閉じるバルブ制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2007146716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路を開閉する制御バルブと、
車両衝突を検出する衝突検出手段と、
該衝突検出手段により該車両の衝突が検出されたとき、前記制御バルブを閉じるバルブ制御手段と、
を備えることを特徴とする吸気システム。
【請求項２】
前記制御バルブは、シリンダヘッドに区画形成されている吸気ポートと、吸気マニホルドとの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気通路を開閉する制御バルブを有する吸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの吸気通路を流れる空気の流れを制御するように、いわゆるスロットルバルブの他、種々の制御バルブがエンジンの吸気系に設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、吸気エバポ漏れを防止するように、機関停止時に閉弁して吸気通路を閉塞し、機関運転時には開弁して吸気通路内を吸気が通過することを可能にする開閉弁を、エンジンの吸気通路に配置することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、エンジンの気筒燃焼室にスワールポートとストレートポートの二つの吸気ポートが連通され、この内のストレートポートに続く分岐通路にはこの分岐通路を開閉する吸気制御弁が設けられ、機関負荷条件に応じてこの吸気制御弁を開閉することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５５８１４号公報
【特許文献２】特開平０５−１５７０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両衝突が起こると、エンジンの外側部などに位置している吸気マニホルドなどの吸気系部品が破損することが見受けられる。そのようなときに、その破片がエンジン、具体的にはその筒内に至ることになると、吸気バルブが損傷を受けたり、エンジンそのものに取り返しの付かない損傷が生じたりする場合がある。これでは、車両衝突により直接的に破損した吸気系部品に加えて、付随的に破損したエンジンそのもの（エンジン本体）までも、継続して用いることができなくなる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、車両衝突に伴ってエンジンの吸気系部品が破損しても、エンジンの筒内にその吸気系部品の破片が至るのを防止する吸気システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る吸気システムは、エンジンの吸気通路を開閉する制御バルブと、車両衝突を検出する衝突検出手段と、該衝突検出手段により該車両の衝突が検出されたとき、前記制御バルブを閉じるバルブ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、車両衝突が検出されたとき、制御バルブが閉じられるので、吸気通路が閉じられて、筒内へ至る吸気通路が閉塞されることになる。したがって、車両衝突によりエンジンの吸気系部品が破損しても、エンジンの筒内に制御バルブよりも上流側のそれら吸気系部品の破片が至るのを防止可能になる。
【００１０】
前記制御バルブは、シリンダヘッドに区画形成されている吸気ポートと、吸気マニホルドとの間に設けられていると好ましい。このような配置とすることで、制御バルブが閉じられると、シリンダヘッド端部で吸気通路が完全に閉塞されることになる。したがって、制御バルブよりも下流側のエンジン本体の破損を未然に防ぐことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本発明に係る吸気システムの実施形態について説明する。図１は本実施形態を説明するためのエンジンの概略的なシステム構成図であり、図２は図１のエンジンの一気筒に関する吸気側の部分的な概略構造を示す略示図である。なお、図面を簡略化するため、図１において、燃料供給系統は省略される。
【００１２】
エンジン１０の筒内、すなわち燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１６が形成されたシリンダヘッド１８には、吸気バルブ２０および排気バルブ２２を駆動する動弁機構（不図示）と、吸気ポート１４内に燃料を噴射する燃料噴射弁２４と、燃焼室１２内の混合気を着火させる点火プラグ２６とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ２６に火花を発生させるイグナイタ（不図示）が搭載されている。吸気ポート１４の上流端側には、その全長のおよそ半分の長さを有している、吸気ポート１４を上下方向にほぼ２分割する仕切板部２８が備えられている。なお、上述の如く、図１では、燃料噴射弁２４等は省略されている。
【００１３】
各吸気ポート１４に連通するように、シリンダヘッド１８には、各気筒ごとに、吸気通路３０の一部を区画形成する空気流コントロールバルブユニット３２が接続されている。空気流コントロールバルブユニット３２における空気流コントロールバルブ３４は、吸気通路３０を開閉すべく設けられている制御バルブである。なお、図２上では、この空気流コントロールバルブ３４は閉じられている。
【００１４】
空気流コントロールバルブユニット３２により吸気通路３０の一部が区画形成されるが、その断面形状は、ほぼ長方形をなしている。これに伴って、空気流コントロールバルブユニット３２に連続する上下流側の、吸気ポート等により区画形成される吸気通路３０の部分の断面形状は、長方形となっていて、それらよりも上下流側の円形断面の吸気通路３０に滑らかに形状が推移している。空気流コントロールバルブユニット３２は、空気流コントロールバルブユニット３２により区画形成される吸気通路３０の一部の断面形状に対応したほぼ長方形状の弁体３６を有している（図１参照）。この弁体３６は、空気流コントロールバルブユニット３２の壁部に空気の流れ方向にほぼ直交する角度に設置された駆動軸３８の回動に伴って、回動されて、その開度が調整される。図２に模式的に示すように、その開度には、三つがあり、弁体３６が全開位置（Ｉ）（図２中の一点鎖線）、半開き位置（ＩＩ）（図２中の点線）、全閉位置（ＩＩＩ）（図３中の実線）の三つの位置のいずれかにされることでその開度は調整される。後述するように運転状態等に応じてそれらの位置のいずれかが選定されて、その位置に空気流コントロールバルブ３４の弁体３６が動かされるようにアクチュエータ４０が制御される。なお、このアクチュエータ４０は、ステッピングモータを含んでいる。ただし、空気流コントロールバルブ３４の弁体３６の位置が半開き位置（ＩＩ）であるとき、空気流コントロールバルブ３４の自由端部３４ａは吸気ポート１４に設置された仕切板部２８の上流端部２８ａに当接する（図２参照）。
【００１５】
空気流コントロールバルブユニット３２の上流側には、吸気マニホルド４２が接続されると共に、さらにその上流側には吸気管４４が接続されている。すなわち、吸気ポート１４、空気流コントロールバルブユニット３２、吸気マニホルド４２、吸気管４４により吸気通路３０が区画形成されている。吸気管４４の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路に導くためのエアクリーナ４６が設けられている。このエアクリーナ４６よりも下流側に位置すると共に、サージタンク４８よりも上流側に位置する吸気管４４の部分には、運転者によって操作されるアクセルペダル５０の踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ５２によって開度が調整される吸気絞り弁、すなわち電子制御式のスロットルバルブ５４が組み込まれている。ただし、アクセルペダル５０の踏み込み動作と、スロットルバルブ５４の開閉動作とを切り離して電子的に制御できるようにしている。なお、スロットルバルブ５４は、吸気マニホルド４２に設けられても良い。
【００１６】
排気ポート１６に連通するようにシリンダヘッド１８には、排気ポート１６と共に排気通路５６を区画形成するべく、排気マニホルド５７が接続されるとともに、さらにその下流側に排気管５８が接続されている。排気管５８の途中には、排気ガスを浄化する触媒６０等が配置されている。
【００１７】
エンジン１０は、各種値を検出してこれを電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する。）６２に出力する各種センサ類を備えている。例えば、吸気管４４内の空気の圧力、すなわち吸気圧を検出する吸気圧センサ６４を備えている。また運転者によって操作されるアクセルペダル５０の踏み込み量に対応する位置を検出するアクセルポジションセンサ６６を備えている。また、スロットルバルブ５４の開度を検出するスロットルポジションセンサ６８を備えている。また、ピストン（不図示）が往復動するシリンダブロック７０には、連接棒（不図示）を介してピストンが連結されるクランク軸（不図示）のクランク回転信号を検出するクランクポジションセンサ７２が取り付けられている。本実施形態においては、このクランクポジションセンサ７２をエンジン回転数センサとしても利用している。また、本実施形態では、車両衝突時や車両が強い衝撃を受けた場合に、搭乗者の安全を保つためにエアバッグ（不図示）を膨らませるべく、車両衝突や車両への強い衝撃を検出するエアバッグセンサ７４が備えられている。エアバッグセンサ７４は、車両前方部や車両側部に設けられていて、このエアバッグセンサ７４を、本実施形態では車両衝突を検出する衝突検出手段として用いている。それ故、本実施形態では、車両が何らかの物体に衝突したときのみならず、車両に強い衝撃が加わったときに、ＥＣＵ６２により車両が衝突したと判断される。
【００１８】
ＥＣＵ６２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、上記各種センサ類などが電気的に接続されている。これらの各種センサ類などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑なエンジン１０の運転がなされるように、ＥＣＵ６２は出力インタフェースから電気的に信号を出力して、燃料噴射弁２４、イグナイタ、アクチュエータ４０、スロットルアクチュエータ５２などの作動を制御するようになっている。なお、本実施形態において、上記制御バルブである空気流コントロールバルブ３４と、アクチュエータ４０と、ＥＣＵ６２とは、バルブ制御手段の一部を構成する。
【００１９】
エンジン１０では、通常の運転時、吸気圧センサ６４からの出力値に基づく吸気圧、アクセルポジションセンサ６６からの出力値に基づくアクセル開度、あるいはスロットルポジションセンサ６８からの出力値に基づくスロットル開度や、クランクポジションセンサ７２からの出力値に基づくエンジン回転数など、すなわちエンジン負荷およびエンジン回転数で表される運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等が設定されている。その際、冷却水温などに応じてそれらの補正がなされ、これらの補正された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期に基づいて、燃料噴射弁２４やイグナイタなどが制御される。
【００２０】
エンジン１０の吸気通路３０には、上述の如く、空気流コントロールバルブ３４が配置されていて、本実施形態では、エンジン１０の運転状態に応じて、その空気流コントロールバルブ３４の開度が制御される。本実施形態の空気流コントロールバルブ３４の開度には、図２に示すように、全開位置（Ｉ）、半開き位置（ＩＩ）、全閉位置（ＩＩＩ）の三つの位置があり、これらの開度は主にエンジン負荷に応じて通常走行時には制御される。低負荷運転をしているとＥＣＵ６２が判断すると、空気流コントロールバルブ３４の開度として半開き位置（ＩＩ）の開度が選定されて、アクチュエータ４０が制御される。高負荷運転をしているとＥＣＵ６２が判断すると、空気流コントロールバルブ３４の開度として全開位置（Ｉ）の開度が選定されて、アクチュエータ４０が制御される。なお、エンジン１０が停止する時には、エンジン停止時あるいはその後に吸気ポート１４や燃焼室１２に存し得る燃料が蒸発して、それが吸気通路３０上流端から外気に漏れ出るのを防ぐべく、空気流コントロールバルブ３４は閉じられるように、空気流コントロールバルブ３４の開度として全閉位置（ＩＩＩ）の開度が選定されて、アクチュエータ４０が制御される。
【００２１】
なお、空気流コントロールバルブ３４が半開き位置（ＩＩ）に開かれているとき、空気流コントロールバルブ３４は吸気ポート１４の上述の如き仕切板部２８に密閉性よく当接するので、低負荷運転をしているときには、図２における吸気ポート１４の上部側からのみ空気が筒内に吸入されることになる。これにより、吸気ポート１４を流れる少量の空気が適切に方向付けられて筒内に至ることになり、筒内には良好なタンブル流が形成されることになる。一方、高負荷運転をしているときには、空気流コントロールバルブ３４が全開にされるので、吸気ポート１４全体を通じて空気が筒内に至ることになる。この場合にも、吸気ポート１４を介して空気が適切に方向付けられて筒内に至り、筒内に良好なタンブル流が形成されるべく、吸気ポート１４の形状が特徴付けられている。
【００２２】
ところで、上記エンジン１０を搭載した本実施形態の車両７６では、図３に示すように、車両前方にエンジン１０が横置きに配置され、その前方外部側に吸気系部品を配置する前方吸気レイアウトが採用されている。このような車両７６において、例えば車両前方が他の物体、例えば壁、前方車両の後部などに衝突すると、エンジン１０の前方外部側に露出している吸気マニホルド４２などの吸気系部品が破損することがある。このようなときに吸気系部品の破片の筒内への侵入を防止すべく、本実施形態では、空気流コントロールバルブ３４を閉じることにしている。すなわち、車両７６が衝突したことに伴うエアバッグセンサ７４からの出力信号により、車両７６が衝突したとＥＣＵ６２が判断すると、ＥＣＵ６２は空気流コントロールバルブ３４を閉弁位置（ＩＩＩ）（図２参照）に動かすべく、アクチュエータ４０へ作動信号を出力することになる。
【００２３】
このように、車両７６が衝突したときに、速やかに空気流コントロールバルブ３４が閉じられて、吸気系部品の破片の筒内への侵入が防止されるので、エンジン１０そのもの、すなわちエンジン本体１０ａの破壊は生じなくなる。例えば、吸気バルブ２０にその破片が噛み込まれることや、ピストンとそれら破片との溶着が生じること等が防止されるので、エンジン本体１０ａはその後も運転可能な状態に保たれることになる。したがって、車両衝突の後、スロットルバルブ５４等が機能しなくなっても、円滑にエンジン１０を停止することが可能になる。また、このように吸気系部品が破損しても、エンジン本体１０ａは無事であるので、吸気マニホルド４２等の吸気系部品のみを交換することで、エンジン１０を適切に動かすことが可能になる。
【００２４】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、上記空気流コントロールバルブ３４は、スロットルバルブを兼ねても良い。あるいは上記実施形態の如くタンブル流を制御するものに限らず、空気流コントロールバルブ３４は、例えばスワール流を制御するものであっても良い。ただし、空気流コントロールバルブ３４は、吸気通路３０をより下流側で閉塞可能にするバルブである。また、空気流コントロールバルブ３４とは別に、スロットルバルブを設ける場合には、上記実施形態の如く、空気流コントロールバルブがスロットルバルブよりも下流側に位置しているのが好ましい。なお、空気流コントロールバルブが設けられていれば、スロットルバルブは設けられなくても良い。
【００２５】
また、空気流コントロールバルブ３４は、軸を基準として弁体が回動して開閉する上記実施形態の如きバルブに限定されず、ポペット式バルブ、バタフライ式バルブ、シャッター式バルブ、等、如何なるバルブであっても良い。空気流コントロールバルブ３４は、シリンダヘッド１８に区画形成されている吸気ポート１４と、吸気マニホルド４２との間に設けられる上記実施形態の位置に限られず、例えば、吸気ポート１４内上流側端部に配置することとしても良い。また、上記実施形態では、空気流コントロールバルブ３４を気筒ごとに設けたが、吸気ポートごとに設けても良い。
【００２６】
また、上記実施形態では、本発明をポート噴射型式のエンジンに適用して説明したが、これに限定されず、筒内噴射型式のエンジン、ディーゼルエンジン等の各種のエンジンに適用可能である。また、用いられる燃料は、ガソリンに限らず、アルコール燃料、液化天然ガス等でも良い。
【００２７】
また、上記実施形態では、仕切板部２８を吸気ポート１４に設けたが、仕切板部２８は設けられていなくても良い。設けられる場合には、仕切板部２８は、吸気ポート１４を左右に分けるように設けられても良い。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、衝突検出手段として、エアバッグセンサ７４を用いたが、それ以外のあらゆる車両衝突を検知する手段を排除するものではない。例えば、エアバッグ作動をＥＣＵ６２が検知して、燃料タンクからデンリバリパイプへ燃料供給をする燃料供給ポンプを停止させる車両においては、その燃料供給ポンプの停止を検知する手段を備えておいて、燃料供給ポンプの停止を検知したときに、車両の衝突が起こったと判断するようにしても良い。
【００２９】
なお、この本発明に係る吸気システムを、排気通路にも適用しても良い。これにより、車両衝突による、吸気通路および排気通路から筒内への異物の混入が防止されて、よりエンジン本体を損傷無く保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る実施形態を説明するための概略的なシステム構成図である。
【図２】図１のエンジンの吸気側の部分的な概略構造を示す略示図である。
【図３】本実施形態のエンジンの配置を、車両に対して表した模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  エンジン
１０ａ  エンジン本体
１２  燃焼室
１４  吸気ポート
１６  排気ポート
１８  シリンダヘッド
２０  吸気バルブ
２２  排気バルブ
２４  燃料噴射弁
２６  点火プラグ
２８  仕切板部
３０  吸気通路
３２  空気流コントロールバルブユニット
３４  空気流コントロールバルブ
３６  弁体
３８  駆動軸
４０  アクチュエータ
４２  吸気マニホルド
４４  吸気管
４６  エアクリーナ
４８  サージタンク
５０  アクセルペダル
５４  スロットルバルブ
【図１】
2007146716.tif 000003
【図２】
2007146716.tif 000004
【図３】
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