(57)【要約】【課題】スロットル開度の制御を容易化できる内燃機関の吸気装置を提供すること。【解決手段】この内燃機関の吸気装置１は、スロットルバルブ３１、３２を吸気通路に備えると共に、スロットルバルブ３１、３２のスロットル開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御する。また、この内燃機関の吸気装置１では、第一スロットルバルブ３１と、この第一スロットルバルブ３１よりも大きな径を有する第二スロットルバルブ３２とを有している。また、第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２とは、切り替え可能に配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブを吸気通路に備えると共に前記スロットルバルブのスロットル開度を制御することによりエンジンの吸入空気量を制御する内燃機関の吸気装置であって、
第一スロットルバルブと、前記第一スロットルバルブよりも大きな径を有する第二スロットルバルブとを切り替え可能に備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記第一スロットルバルブが配置される第一吸気通路と前記第二スロットルバルブが配置される第二吸気通路とが相互に並列かつエンジンに対して直列に接続されるときに、前記第一吸気通路を開閉する第一制御弁と前記第二吸気通路を開閉する第二制御弁とが設けられ、且つ、前記第一制御弁と前記第二制御弁とが開閉制御されることにより前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとが切り替えられる請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
エンジン稼働時にて、前記第一制御弁および前記第二制御弁のうちの一方のみが開弁する請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ≦αのときに前記第一スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ＞αのときに前記第二スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
トランスミッションのギアチェンジポイントにて、前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとが切り替えられる請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
車両の走行位置に関する情報に基づいて、前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとの切り替えが行われる請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気装置に関し、さらに詳しくは、スロットル開度の制御を容易化できる内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関の吸気装置は、複数のスロットルバルブを備えることにより吸気効率を高める構成を採用している。
【０００３】
かかる構成を採用する従来の内燃機関の吸気装置には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の内燃機関の吸気装置は、個別に駆動制御可能な電子制御式スロットルを並列に２つ備えると共に、一方の電子制御式スロットルにのみ、中間開度であるデフォルト開度を設定したことを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９２６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、スロットルバルブの開弁開始時（全閉状態からの開弁時）には、空気が負圧側へ流れ込むため、スロットル開度が増加するにつれてエンジンの吸入空気量が急激に増加する。したがって、吸気開始時には、スロットルバルブを緻密に制御する必要があるが（制御にあたり緻密な制御マップが必要となるが）、かかる制御は一般に困難である。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてされたものであって、スロットル開度の制御を容易化できる内燃機関の吸気装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、スロットルバルブを吸気通路に備えると共に前記スロットルバルブのスロットル開度を制御することによりエンジンの吸入空気量を制御する内燃機関の吸気装置であって、第一スロットルバルブと、前記第一スロットルバルブよりも大きな径を有する第二スロットルバルブとを切り替え可能に備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の吸気装置では、第一スロットルバルブと、この第一スロットルバルブよりも大きな径を有する第二スロットルバルブとを切り替え可能に備えるので、吸入空気量に応じたスロットルバルブの使い分けが可能となる。これにより、スロットル開度の制御が容易となる利点がある。
【０００９】
また、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、前記第一スロットルバルブが配置される第一吸気通路と前記第二スロットルバルブが配置される第二吸気通路とが相互に並列かつエンジンに対して直列に接続されるときに、前記第一吸気通路を開閉する第一制御弁と前記第二吸気通路を開閉する第二制御弁とが設けられ、且つ、前記第一制御弁と前記第二制御弁とが開閉制御されることにより前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとが切り替えられる。
【００１０】
この内燃機関の吸気装置では、簡易な構成にて複数のスロットルバルブの切り替え構造が構成される利点がある。
【００１１】
また、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、エンジン稼働時にて、前記第一制御弁および前記第二制御弁のうちの一方のみが開弁する。
【００１２】
この内燃機関の吸気装置では、第一吸気通路および第二吸気通路のうちの一方のみに吸気が流通する。したがって、開弁した吸気通路側のスロットルバルブのみを開度制御することにより、吸気装置全体としてのスロットル開度の制御が可能となる。これにより、スロットル開度の制御が容易となる利点がある。
【００１３】
また、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ≦αのときに前記第一スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される。
【００１４】
この内燃機関の吸気装置では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが少ない領域にて、小さな径を有する第一スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される。ここで、吸入空気量Ｑｒが少ない領域では、スロットル開度が増加するに連れて吸入空気量Ｑｒが緩やかに増加する（スロットル開度に対する吸入空気量の変化の割合が小さい）。これにより、吸入空気量Ｑｒが少ない領域にて吸入空気量Ｑｒを精度良く制御できる利点がある。
【００１５】
また、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ＞αのときに前記第二スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される。
【００１６】
この内燃機関の吸気装置では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが大きい領域にて、大きな径を有する第二スロットルバルブが用いられてスロットル開度が制御される。これにより、大きな吸入空気量Ｑｒに対して適正に対応できる利点がある。トランスミッションのギアチェンジポイントにて、前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとが切り替えられる。
【００１７】
この内燃機関の吸気装置では、エンジンの吸入空気量の制御が適正に行われる利点がある。
【００１８】
また、この発明にかかる内燃機関の吸気装置は、車両の走行位置に関する情報に基づいて、前記第一スロットルバルブと前記第二スロットルバルブとの切り替えが行われる。
【００１９】
この内燃機関の吸気装置では、エンジンの吸入空気量の制御が適正に行われて、エンジンの燃費が向上する利点がある。
【発明の効果】
【００２０】
この発明にかかる内燃機関の吸気装置では、第一スロットルバルブと、この第一スロットルバルブよりも大きな径を有する第二スロットルバルブとを切り替え可能に備えるので、吸入空気量に応じたスロットルバルブの使い分けが可能となる。これにより、スロットル開度の制御が容易となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００２２】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関の吸気装置を示す構成図である。図２〜図７は、図１に記載した吸気装置の作用を示すフローチャート（図２）および説明図（図３〜図７）である。
【００２３】
［内燃機関の吸気装置］
この内燃機関の吸気装置１は、エンジン（図示省略）に吸気を供給するための系統であり、吸気管２と、第一スロットルバルブ３１および第二スロットルバルブ３２と、第一制御弁４１および第二制御弁４２とを有する（図１参照）。
【００２４】
吸気管２は、エンジンに吸気を導入するための配管である。この吸気管２は、入口側端部にてエアクリーナ（図示省略）に接続され、また、出口側端部にてインテークマニホールド（図示省略）を介してエンジンに接続される。また、吸気管２は、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２を有する。例えば、この実施例では、単一の吸気通路が入口側にてエアクリーナに接続されており、この吸気通路が二股に分岐して、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２が構成されている。また、これらの第一吸気通路２１および第二吸気通路２２が出口側にて集合し、インテークマニホールドを介してエンジン側に接続されている。また、第二吸気通路２２の通路断面積が第一吸気通路２１の通路断面積よりも広く設定されている。
【００２５】
第一スロットルバルブ３１は、第一吸気通路２１の流路断面積を調整する流量調整弁である。第二スロットルバルブ３２は、第二吸気通路２２の流路断面積を調整する流量調整弁である。また、第二スロットルバルブ３２の径（スロットル径）は、第一スロットルバルブ３１の径よりも大きい。これらのスロットルバルブ３１、３２は、エンジンのＥＣＵ（Engine Control Unit）５により開度制御される。
【００２６】
第一制御弁４１は、第一吸気通路２１を開閉するＯＮ／ＯＦＦ弁である。第二制御弁４２は、第二吸気通路２２を開閉するＯＮ／ＯＦＦ弁である。これらの制御弁４１、４２は、エンジンのＥＣＵ５により開度制御される。
【００２７】
［スロットル開度の制御］
この内燃機関の吸気装置１では、エンジン稼働時にて、外気がエアクリーナを介して吸気管２に導入され、この吸気管２からインテークマニホールドを介してエンジンに吸入される（図１参照）。このとき、エンジンの吸入空気量（要求吸入空気量）Ｑｒに基づいて、スロットルバルブ３１、３２の切り替え制御ならびに各スロットルバルブ３１、３２の開度制御が行われる。これにより、スロットル開度θが制御されて、エンジンの吸入空気量Ｑｒが制御される（図２参照）。
【００２８】
例えば、この実施例では、まず、エンジンの吸入空気量Ｑｒが算出される（ＳＴ１）。この吸入空気量Ｑｒは、例えば、アクセルペダル１０の開度に基づいて算出される。次に、吸入空気量Ｑｒと所定の閾値αとの大小関係が判定される（ＳＴ２）。Ｑｒ≦αの場合には、第一制御弁４１が開弁して、第二制御弁４２が閉弁する（ＳＴ３）。また、吸入空気量Ｑｒに基づいて第一スロットルバルブ３１の開度制御が行われる。一方、Ｑｒ＞αの場合には、第一制御弁４１が閉弁して、第二制御弁４２が開弁する（ＳＴ５）。また、吸入空気量Ｑｒに基づいて第二スロットルバルブ３２の開度制御が行われる（ＳＴ６）。また、エンジン稼働時にて、上記の制御が継続される（ＳＴ７）。エンジンの吸入空気量Ｑｒに応じてスロットル開度θが制御されて、エンジンの吸入空気量Ｑｒが制御される。
【００２９】
なお、この実施例では、上記のように、第一制御弁４１および第二制御弁４２のいずれか一方のみが開弁する。例えば、第一制御弁４１が開弁するときには、第二制御弁４２が閉弁し（図３参照）、逆に、第二制御弁４２が開弁するときには、第一制御弁４１が閉弁する（図４参照）。このため、吸気管２に導入された空気は、一方の吸気通路２１（２２）のみを通過してエンジンに供給される。また、このとき、開弁している側の吸気通路２１（２２）にあるスロットルバルブ３１（３２）の開度のみが制御される。このため、吸気装置１の全体としてのスロットル開度θは、開弁している側のスロットルバルブ３１（３２）の開度に等しい。
【００３０】
［効果］
一般に、スロットルバルブの開弁開始時（全閉状態からの開弁時）には、空気が負圧側へ流れ込むため、スロットル開度が増加するにつれてエンジンの吸入空気量が急激に増加する（図５参照）。スロットルバルブの径が大きいほど、スロットルバルブの開弁開始時にて吸入空気量が著しく増加する。すなわち、開弁開始時には、大きな径を有する第二スロットルバルブ３２の方が第一スロットルバルブ３１よりもスロットル開度に対する吸入空気量の変化の割合が大きい。なお、スロットル開度が大きい領域では、スロットル開度が増加するにつれてエンジンの吸入空気量が緩やかに増加する。
【００３１】
この点において、この内燃機関の吸気装置１では、第一スロットルバルブ３１と、この第一スロットルバルブ３１よりも大きな径を有する第二スロットルバルブ３２とを切り替え可能に備えるので、吸入空気量Ｑｒに応じたスロットルバルブ３１、３２の使い分けが可能となる。これにより、スロットル開度の制御が容易となる利点がある。例えば、大径の第二スロットルバルブ３２のみが用いられてエンジンの吸入空気量Ｑｒが制御される構成では、スロットルバルブの開弁開始時にて吸入空気量が急激に増加する（図５参照）。このため、吸気開始時にてスロットルバルブを緻密に制御する必要があるが（制御にあたり緻密な制御マップが必要となるが）、かかる緻密な制御は一般に困難である。
【００３２】
なお、この実施例では、相互に異なる径を有する一対のスロットルバルブ３１、３２が切り替え可能に配置されている（図１参照）。しかし、これに限らず、３つ以上のスロットルバルブが切り替え可能に配置されても良い（図示省略）。
【００３３】
例えば、この実施例では、第一スロットルバルブ３１が配置される第一吸気通路２１と、第二スロットルバルブ３２が配置される第二吸気通路２２とが相互に並列かつエンジンに対して直列に接続されている。また、第一スロットルバルブ３１にかかる第一吸気通路２１を開閉する第一制御弁４１と、第二スロットルバルブ３２にかかる第二吸気通路２２を開閉する第二制御弁４２とが設けられている（図１参照）。そして、第一制御弁４１と第二制御弁４２とが開閉制御されることにより、第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２とが切り替えられている。かかる構成では、簡易な構成にて複数のスロットルバルブ３１、３２の切り替え構造が構成される利点がある。
【００３４】
また、上記の構成では、エンジン稼働時にて、第一制御弁４１および第二制御弁４２のうちの一方のみが開弁する（ＳＴ３およびＳＴ５）（図１および図２参照）。かかる構成では、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２のうちの一方のみに吸気が流通する。したがって、開弁した吸気通路２１（２２）側のスロットルバルブ３１（３２）のみを開度制御することにより、吸気装置全体としてのスロットル開度θの制御が可能となる。これにより、スロットル開度θの制御が容易となる利点がある。例えば、双方の制御弁が同時に開弁する構成では、双方のスロットルバルブの開度を同時に制御することにより吸気装置全体としてのスロットル開度θを制御する。このため、スロットル開度の制御が複雑となる。
【００３５】
［スロットルバルブの切り替えタイミング］
また、この内燃機関の吸気装置１では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ≦αのときに、第一スロットルバルブ３１が用いられてスロットル開度θが制御されることが好ましい（図６参照）。すなわち、エンジンの吸入空気量Ｑｒが少ない領域では、小さな径を有する第一スロットルバルブ３１が用いられてスロットル開度θが制御される。ここで、吸入空気量Ｑｒが少ない領域では、スロットル開度θが増加するに連れて吸入空気量Ｑｒが緩やかに増加する（スロットル開度に対する吸入空気量の変化の割合が小さい）。これにより、吸入空気量Ｑｒが少ない領域にて吸入空気量Ｑｒを精度良く制御できる利点がある。例えば、大きな径を有するスロットルバルブのみが用いられてスロットル開度が制御される構成では、スロットルバルブの開弁開始時にて、スロットル開度に対する吸入空気量の変化の割合が大きいため、吸入空気量を精度良く制御することが難しい。
【００３６】
また、この内燃機関の吸気装置１では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ＞αのときに第二スロットルバルブ３２が用いられてスロットル開度θが制御されることが好ましい（図６参照）。すなわち、エンジンの吸入空気量Ｑｒが大きい領域では、大きな径を有する第二スロットルバルブ３２が用いられてスロットル開度θが制御される。これにより、大きな吸入空気量Ｑｒに対して適正に対応できる利点がある。例えば、小さな径を有するスロットルバルブのみが用いられてスロットル開度が制御される構成では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが大きいときに、吸入空気量を適正に制御することが難しい。
【００３７】
例えば、この実施例では、エンジンの吸入空気量Ｑｒが所定の閾値αに対してＱｒ≦αのときに、第一制御弁４１が開弁して第二制御弁４２が閉弁する（ＳＴ３）（図１および図２参照）。そして、小さな径を有する第一スロットルバルブ３１のみが用いられて、スロットル開度θが制御される（ＳＴ４）。一方、Ｑｒ＞αのときには、第一制御弁４１が閉弁して第二制御弁４２が開弁する（ＳＴ５）。そして、大きな径を有する第二スロットルバルブ３２のみが用いられて、スロットル開度θが制御される（ＳＴ６）。
【００３８】
かかる構成では、例えば、吸気開始時などエンジンの吸入空気量Ｑｒが小さい領域にて、第一スロットルバルブ３１が用いられてスロットル開度が制御される（図６参照）。すると、スロットル開度θが増加するに連れて吸入空気量Ｑｒが緩やかに増加するので（グラフａ）、エンジンの吸入空気量Ｑｒの制御が精度良く行われる。また、加速運転時などエンジンの吸入空気量Ｑｒが大きい領域にて、第二スロットルバルブ３２が用いられてスロットル開度が制御される。すると、スロットル開度θが増加するに連れて吸入空気量Ｑｒが大きく増加するので（グラフｂ）、エンジンの吸入空気量Ｑｒが適正に確保される。
【００３９】
また、この実施例では、上記のように、エンジンの吸入空気量Ｑｒに基づいて第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２とが切り替えられている（図２および図６参照）。具体的には、アクセル開度に基づいてエンジンの要求吸入空気量が算出され、この算出結果に基づき制御弁４１、４２が制御されて、スロットルバルブ３１、３２の切り替えが行われる。
【００４０】
しかし、これに限らず、車両のトランスミッション（図示省略）のギアチェンジポイントβにて、第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２との切り替えが行われても良い（図７参照）。これにより、エンジンの吸入空気量の制御が適正に行われる利点がある。
【００４１】
例えば、高速道路での入口付近や発進時には、車両の加速が断続的に行われる。かかる場合には、エンジンの要求吸入空気量が断続的に増加する。したがって、エンジンの要求吸入空気量が少ない領域では、小径の第一スロットルバルブ３１が用いられてスロットル開度θが制御され、トランスミッションのギアチェンジポイントβにて、第一スロットルバルブ３１から第二スロットルバルブ３２への切り替えが行われる（図７参照）。これにより、吸入空気量が断続的に増加したときに、吸気の供給がスムーズに行われる利点がある。
【００４２】
また、これに限らず、車両の走行位置に関する情報に基づいて、第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２との切り替えが行われても良い（図示省略）。これにより、エンジンの吸入空気量の制御が適正に行われて、エンジンの燃費が向上する利点がある。
【００４３】
例えば、車両がＧＰＳ（Global Positioning System）機能を有するナビゲーションシステムを搭載しているときに、このＧＰＳ機能により、車両の走行位置に関する情報（例えば、現在の走行路の勾配などの地形情報）が取得される。そして、この走行位置に関する情報に基づいて、第一スロットルバルブ３１と第二スロットルバルブ３２との切り替えが行われる。例えば、現在の走行路の勾配が小さいときには、小径の第一スロットルバルブ３１が用いられてスロットル開度θの制御が行われる。また、走行路の勾配が大きいときに、大径の第二スロットルバルブ３２が用いられてスロットル開度θの制御が行われる。これにより、吸気の供給が効率的に行われてエンジンの燃費が向上する利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる内燃機関の吸気装置は、スロットル開度の制御を容易化できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関の吸気装置を示す構成図である。
【図２】図１に記載した吸気装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】図１に記載した吸気装置の作用を示す説明図である。
【図４】図１に記載した吸気装置の作用を示す説明図である。
【図５】図１に記載した吸気装置の作用を示す説明図である。
【図６】図１に記載した吸気装置の作用を示す説明図である。
【図７】図１に記載した吸気装置の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１     吸気装置
２     吸気管
１０   アクセルペダル
２１   第一吸気通路
２２   第二吸気通路
３１   第一スロットルバルブ
３２   第二スロットルバルブ
４１   第一制御弁
４２   第二制御弁
【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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【図７】
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