JP5823051B2 - スロットル装置付きエンジンおよびエンジン駆動式乗り物 - Google Patents
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Description
スロットル軸は、モータの出力軸に歯車機構を介して連結されている。この歯車機構は、モータの回転を減速してスロットル軸に伝達するものである。歯車機構は、出力軸に設けられた駆動歯車と、スロットル軸に設けられた従動歯車と、これらの歯車に噛合する伝動歯車とを備えている。この伝動歯車は、出力軸とスロットル軸との間に位置する中間軸に設けられている。
センサは、中間軸の回転角を検出するものである。
本発明に係るエンジン駆動式乗り物は、上述したスロットル装置を備えており、スロットル弁がスロットル操作子に精度よく追従するから、運転し易いものとなる。
以下、本発明に係るスロットル装置付きエンジンおよびエンジン駆動式乗り物の一実施の形態を図1〜図9によって詳細に説明する。ここでは、本発明を自動二輪車に適用する場合の実施の形態について説明する。この第1の実施の形態は、請求項1〜請求項4と請求項7とに記載した発明の実施の形態である。
シリンダヘッド13の後面には、吸気管14が取付けられている。この吸気管14の上流側端部には、後述する電動式スロットル装置21のスロットル弁駆動部22が取付けられている。
スロットル弁駆動部22は、バタフライ型のスロットル弁24と、このスロットル弁24に歯車機構25を介して接続されたスロットル弁駆動用モータ26などを備えている。図2には、スロットルボディなどの部材は省略してスロットル弁駆動部22の主要な部材のみが描いてある。スロットル弁24は、1本のスロットル軸27と、このスロットル軸27に取付けられた複数の円板状の弁体28とを備えている。
弁体28は、図2に示すように、吸気通路31の中に設けられている。この吸気通路31は、図示していないエアクリーナからスロットルボディ内と吸気管14の中とを経てシリンダヘッド13内に延びている。
すなわち、バルブギア30は、全閉ストッパー36がアジャストボルト38に当接する全閉位置(全閉突き当て位置)から、全開ストッパー37が受圧壁39に当接する全開位置(全開突き当て位置)まで、設計回転角θ1(図4参照)だけ回転することができる。
CPU51は、信号を受信するAD(アナログデジタルコンバータ)56を備えている。このAD56には、角度センサ42と、アクセル操作量センサ57などが接続されている。アクセル操作量センサ57は、アクセル操作子の操作量を検出し、信号としてAD56に送る。
この実施の形態によるCPU51は、後述するスロットル角算出プログラムを用いてスロットル軸27の回転角を算出する。
CPU51は、このスロットル角算出プログラムを実施して算出したスロットル軸27の回転角θ2と、アクセル操作子の操作量に対応した目標回転角θ3との差が0になるように、モータドライバ53に制御信号を送出してスロットル弁駆動用モータ26を動作させる。
この実施の形態によるスロットル角演算プログラムは、実際のバックラッシュ角αを算出してからスロットル軸27の回転角θ2を算出する構成が採られている。バックラッシュ角αを算出する時期は、工場出荷時または電源投入時とすることが考えられる。
ステップS3が実施されると、図8中の出力値Cと出力値Aとの差に相当するバックラッシュ角αが算出される。ステップS3において、CPU51は、上述したように算出されたバックラッシュ角αを不揮発性メモリ52に保存する。
この実施の形態によるCPU51は、ステップS1〜ステップS3を工場出荷時に実施し、ステップS4を電源投入後に実施する。ステップS4を実施する際に使用するバックラッシュ角αは、不揮発性メモリ52から読み出して用いられる。電源投入後のCPU51は、図9のフローチャートに示す運転プログラムに基づいて動作する。
その後、CPU51は、ステップP7において、スロットル軸27の回転角θ2が目標回転角と一致するようにモータ26を動作させる。
ステップP3〜ステップP7は、ステップP8において電源が遮断されるまで繰り返し実施される。
したがって、この実施の形態によれば、スロットル軸27とは異なる回転軸43の回転角を角度センサ42で検出する構成を採りながら、スロットル軸27の回転角θ2を高い精度で検出可能なスロットル装置付きエンジンを提供することができる。
このため、この実施の形態によれば、スロットル弁24が全閉状態であることを正確に検出することができる。
このため、この実施の形態によれば、歯車の噛み合い部分のバックラッシュを含む第1の動作角からバックラッシュを含まない第2の動作角を差し引いてバックラッシュを求めているから、バックラッシュ角αを演算によって簡単にかつ正確に算出することができる。
このため、この実施の形態によれば、電源投入毎にその都度バックラッシュ角αを算出する必要はない。すなわち、この実施の形態によれば、始動を速やかに行うことが可能なスロットル装置付きエンジンを提供することができる。
スロットル角演算プログラムと運転プログラムは、図10および図11に示すように構成することができる。図10および図11において、図1〜図9によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
この実施の形態によるスロットル角演算部23のCPU51は、図10に示すフローチャートのステップS1において、スロットル弁駆動用モータ26によってスロットル弁24を閉動作させる。そして、CPU51は、スロットル弁24が全閉突き当て位置にある状態で角度センサ42の出力値Aを取得する。この実施の形態においては、この出力値Aが請求項5記載の発明でいう「第1の出力値」に相当する。
次に、CPU51は、ステップP4において、検出角がバックラッシュ角αより小さいか否かを判別する。言い換えれば、CPU51は、角度センサ42によって検出された回転軸43の回転角がスロットル全閉時の回転角と、バックラッシュ角αとの間の回転角であるか否かを判別する。
一方、検出角がバックラッシュ角α以上である場合は、ステップP6に進み、上述したステップS4が実施される。すなわち、ステップP6においては、CPU51が検出角からバックラッシュ角αを減算して得た値に基づいてスロットル軸27の回転角θ2を算出する。
この実施の形態による運転プログラムは、ステップP8において電源が遮断されるまで繰り返し実施される。すなわち、CPU51は、電源が遮断されるまで不揮発性メモリ52から読み出したバックラッシュ角αを用いてスロットル軸27の回転角θ2を算出する。
このため、この実施の形態によれば、電源投入時にその都度バックラッシュ角αを算出することができるから、経年変化によるバックラッシュ角αの増加分をも除去してスロットル軸27の回転角θ2をより一層正確に求めることができる。
このため、この実施の形態においては、エンジン6を運転するに当たってバックラッシュ角αの算出を電源投入時の1回のみとすることができる。したがって、この実施の形態によれば、運転中にバックラッシュ角αを不必要に算出するような無駄がないスロットル装置付きエンジンを提供することができる。
角度センサ42によって回転角が検出される回転軸43は、図12に示すように形成することができる。図12において、図1〜図11によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
Claims (7)
- エンジンの吸気通路に設けられるスロットル弁と、
前記スロットル弁の弁体と一体に回転するスロットル軸と、
前記弁体を閉じる方向に付勢するばね部材と、
前記スロットル軸に歯車機構を介して連結されたスロットル弁駆動用モータと、
前記歯車機構における前記スロットル軸とは異なる回転軸の回転角を検出するセンサと、
前記センサの検出値を用いて前記スロットル軸の回転角を求めるスロットル角演算部とを備え、
前記センサによって検出された前記回転軸の回転角を検出角とし、
前記回転軸と前記スロットル軸との間に設けられている歯車の噛み合い部分に含まれるバックラッシュ分の前記回転軸の回転角をバックラッシュ角とし、
前記スロットル角演算部は、前記検出角から前記バックラッシュ角を減算して得られた回転角に基づいて前記スロットル軸の回転角を算出するものであることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。 - 請求項1記載のスロットル装置付きエンジンにおいて、前記スロットル角演算部は、前記センサによって検出された前記回転軸の回転角がスロットル全閉時の回転角と、前記バックラッシュ角との間の回転角である場合に、前記スロットル軸の回転角をスロットル全閉時の回転角とするものであることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。
- 請求項1または請求項2記載のスロットル装置付きエンジンにおいて、前記スロットル角演算部は、前記センサの検出値に基づいて求めたバックラッシュを含むスロットル弁の第1の動作角から真のスロットル弁の第2の動作角を減算することによって前記バックラッシュ角を算出するものであり、
前記第1の動作角は、前記スロットル弁駆動用モータによる駆動によって前記スロットル弁が全開になったときの前記センサの出力値から、前記スロットル弁駆動用モータによる駆動によって前記スロットル弁が全閉になったときの前記センサの出力値を減算して求めたスロットル軸の回転角であり、
前記第2の動作角は、前記スロットル弁の弁体を全閉位置から全開位置まで移動させたときの設計値または実測値による前記スロットル軸の回転角であることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。 - 請求項3記載のスロットル装置付きエンジンにおいて、さらに、前記スロットル角演算部によって算出された前記バックラッシュ角を記憶する記憶装置を備え、
前記スロットル角演算部は、前記バックラッシュ角を工場出荷時に算出して前記記憶装置に保存し、かつそれ以降のエンジン運転時に前記記憶装置から読み出した前記バックラッシュ角を用いて前記スロットル軸の回転角を算出するものであることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。 - 請求項1または請求項2記載のスロットル装置付きエンジンにおいて、前記スロットル角演算部は、
前記スロットル弁駆動用モータによる駆動によって前記スロットル弁が全閉になったときの前記センサの第1の出力値と、
前記スロットル軸にスロットル弁が開く方向へ前記ばね部材の初期トルクより小さいトルクをスロットル弁駆動用モータによって加えたときの前記センサの第2の出力値とを検出し、
前記第2の出力値から前記第1の出力値を減算することによって、前記バックラッシュ角を算出するものであることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。 - 請求項5記載のスロットル装置付きエンジンにおいて、さらに、前記スロットル角演算部によって算出された前記バックラッシュ角を記憶する記憶装置を備え、
前記スロットル角演算部は、前記バックラッシュ角を電源投入時に算出して前記記憶装置に保存し、かつ電源が遮断されるまで前記記憶装置から読み出した前記バックラッシュ角を用いて前記スロットル軸の回転角を算出するものであることを特徴とするスロットル装置付きエンジン。 - 請求項1ないし請求項6のうちいずれか一つに記載のスロットル装置付きエンジンが搭載されていることを特徴とするエンジン駆動式乗り物。
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