专利名称：电子节气门控制系统及两轮摩托车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子节气门控制系统，更具体地，涉及一种为系统故障(失效，异常)而准备的电子节气门控制系统。
背景技术：
用于电子地控制节气门的开度以调节到发动机(内燃机)的进气量的电子节气门系统可降低排放和燃料消耗，并已用于某些四轮机动车辆。
这种电子节气门系统具有这样的故障保护(failsafe)功能，即，当控制系统发生故障时，该功能停止通过电动机对节气门的致动，并利用弹簧的作用力使节气门恢复到完全关闭位置。从而维持发动机处于这样一种状态，即，可进行躲避运行并将车辆驱动至安全位置。
当设有旁通管路从而即使在节气门通过弹簧的作用力恢复到完全关闭位置时仍可允许一定量的空气进入发动机时，可维持发动机处于可进行躲避运行的状态。
专利文献1公开了这样一种方法，该方法通过用于沿关闭方向作用于节气门的一弹簧和用于沿打开方向作用于节气门的另一弹簧的作用力转动节气门并将节气门保持在预定开度位置而没有旁通管路。
当控制系统发生故障时，节气门通过弹簧的作用力沿关闭方向转动的速度很快。因此，发动机的输出迅速降低。在四轮乘用车辆的情况下，由于车辆的重量很大，即使发动机输出迅速降低，驾驶员也不会感觉到车辆特性(工况)的变化。然而，在重量很小的两轮摩托车的情况下，驾乘者会感觉到车辆特性的变化，这可能不利地影响车辆的操作性或者给驾乘者带来不舒服的感觉。
专利文献2公开了这样一种方法，该方法通过对由弹簧沿关闭方向作用于节气门的转动施加阻力以防止节气门快速(急剧)转动而缓慢地关闭节气门。从而可避免发动机输出迅速降低，并且车辆即使在低速档行驶时也不会作急冲运动(颠簸)。使用采用电粘滞性流体的电子缓冲器作为用于向节气门的转动施加阻力的装置(缓冲机构)。
专利文献3公开了将电子节气门系统应用于两轮摩托车的示例。
专利文献1JP-A-2003-201866专利文献2JP-A-平-6-248979专利文献3JP-A-2002-106368发明内容尽管专利文献2中公开的方法在能够防止节气门快速转动方面很优异，但是用于对节气门的转动施加阻力的装置必须安装到节气门的节气门轴上。另外，当使用电粘滞性流体缓冲器作为缓冲装置时，必须提供当控制系统发生故障时向电粘滞性流体施加电场以增大粘滞力的装置。
然而，在两轮摩托车的情况下，由于不同于四轮机动车辆，可利用的容纳空间有限，因此在物理上难以安装这种缓冲装置。另外，当使用诸如电粘滞性流体缓冲器的电子缓冲器时，还必须与发生故障的控制系统相关联地控制电子缓冲器本身。这导致控制系统复杂以及成本增加的问题。
鉴于上述方面而提出本发明，因此，本发明的目的是提供一种电子节气门控制系统，该系统不需要额外的容纳空间并且当控制系统发生故障时可防止节气门快速转动。
根据本发明，一种电子节气门控制系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于所述节气门具有用于沿关闭方向作用于所述节气门的施力机构；以及当所述控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以通过所述施力机构的作用力控制所述节气门沿关闭方向转动的速度。
在一个优选实施例中，当该控制系统发生故障时，所述节气门通过所述施力机构的作用力沿关闭方向转动，然后保持在预定开度位置。
根据本发明，另一种电子节气门控制系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于，所述节气门具有用于沿关闭方向作用于所述节气门的第一施力机构；以及用于沿打开方向作用于所述节气门的第二施力机构，并且当所述控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以通过所述第一施力机构和所述第二施力机构的相对作用力控制所述节气门沿关闭方向或打开方向转动的速度。
在一个优选实施例中，当该控制系统发生故障时，所述节气门通过所述第一施力机构和所述第二施力机构的相对作用力沿关闭方向或打开方向转动，然后保持在预定开度位置。
优选地，当所述节气门保持在所述预定开度位置时，所述内燃机维持在能够进行躲避运行的状态。
根据本发明，另一种电子节气门控制系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于当该控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以控制所述节气门的转动。
在一个优选实施例中，当该控制系统发生故障时，所述节气门保持在此时其所处的开度位置。
在一个优选实施例中，当该控制系统发生故障时，所述控制部切断从电源向所述电动机的电力，然后将所述电动机转换为再生模式。
在一个优选实施例中，所述施力机构由具有弹簧的机构构成。
在一个优选实施例中，所述电子节气门控制系统还包括用于手动驱动所述节气门的节气门操纵机构，从而当该控制系统发生故障时能够沿关闭方向转动所述节气门。
根据本发明的两轮摩托车的特征在于包括上述电子节气门控制系统。
根据本发明的电子节气门控制系统，当控制系统发生故障时，用于致动节气门的电动机被转换到再生模式，从而可向通过作用力转动的节气门施加阻力并降低节气门的转速。因此，可防止节气门快速转动。由于在正常情况期间使用电动机作为用于打开和关闭节气门的驱动源，不需要提供仅在控制系统发生故障时作动的额外机构。另外，可以通过在电动机的两个端子之间形成短路以将电动机用作发电机，从而容易地将电动机转换到再生模式。因此，不需要额外的容纳空间，并且当电子节气门控制系统发生故障时可通过简单的控制防止节气门的快速转动。
当设置用于沿关闭方向作用于节气门的第一施力机构和用于沿打开方向作用于节气门的第二施力机构时，可以将节气门保持在由第一施力机构和第二施力机构的相对作用力唯一确定的开度位置，因此当控制系统发生故障时可将内燃机维持在能够进行最优躲避运行的状态。
即使没有设置施力机构，当控制系统发生故障时也可以通过将电动机转换到再生模式而将节气门保持在此时其所处的开度位置。因此，驾乘者不会感觉到车辆特性的突然变化。
图1是示出根据本发明的电子节气门控制系统的构造的视图；图2是示出本发明中的节气门的开度位置的截面图；图3是示出本发明中节气门的开度随时间变化的曲线图；图4(a)示出在电动机正转期间控制电路的状态，图4(b)示出电动机反转期间控制电路的状态，图4(c)示出电动机的再生模式期间控制电路的状态；图5是示出根据本发明的电子节气门控制系统的另一种构造的视图；图6(a)和6(b)是示出本发明中的节气门的开度位置的截面图；图7(a)和7(b)是示出本发明中节气门的开度随时间变化的曲线图；图8是示出根据本发明的电子节气门控制系统的另一种构造的视图；图9是示出根据本发明的节气门和电动机的构造的视图；图10是沿图9中的线X-X所取的截面图；
图11是本发明中的节气门操纵机构的截面图；图12是本发明中的两轮摩托车的左视图；图13是本发明中的发动机单元的放大左视图；图14是本发明中的发动机单元的放大右视图；图15是示出本发明中的节气门机构的构造的视图；图16是示出本发明中的两轮摩托车的控制系统的构造的视图；图17是示出本发明中的控制单元的构造的视图；图18是示出本发明中的控制单元的另一种构造的视图；图19是示出本发明中的用于电动机的控制电路的构造的视图。
附图标记说明10节气门11节气门体12节气门轴20电动机21控制部22变速器30第一施力机构31第二施力机构40驱动齿轮41中间大齿轮42中间小齿轮43节气门轴驱动齿轮44节气门把手45节气门拉索46中间滑轮47传动部件48自由臂49链节板(link plate)
50销60壳体101两轮摩托车107发动机单元110方向把122变速器127离合器电动机128换档致动机构140节气门机构141节气门体142节气门142a节气门轴142b阀板143a电动机143b驱动齿轮143c中间大齿轮143d中间小齿轮143e节气门轴致动齿轮143f壳体144节气门开度传感器145自由臂146链节板147中间滑轮148节气门拉索149节气门把手150节气门把手开度传感器151燃料喷射阀152燃料供给管
160节气门操纵机构170离合器200控制单元201离合器位置传感器205换档开关301、302、303、304输入电路306、307驱动电路308、309输出监控电路310、311电机断电电路400继电器电路具体实施方式
电子节气门系统在降低排放和燃料消耗方面是有利的，但是必须具备当电子节气门控制系统发生故障时作动的故障保护功能。然而，当用于四轮机动车辆的故障保护功能应用到两轮摩托车时，两轮摩托车的驾乘者会感觉到四轮机动车辆的驾驶员不会感觉到的车辆特性的突然变化，这是因为两轮摩托车的重量比四轮机动车辆的重量轻。
车辆特性的这种突然变化是由于节气门的突然转动导致的。为了防止这种节气门突然的转动，应当额外安装如专利文献2中公开的缓冲装置。然而，在两轮摩托车中难以提供安装这种缓冲装置的空间。
本发明的发明人考虑到容纳空间的限制在将电子节气门系统应用到两轮摩托车中引起的妨碍。作为关于如何提供对电子节气门控制系统的缓冲装置而无需增加容纳空间的研究的结果，完成了本发明。
下面将参照图1和图2说明本发明的电子节气门控制系统。本发明并不限于下面的实施例。
图1是示意性示出电子节气门控制系统的一个实施例的基本构造的视图。用于控制到内燃机(未示出)的进气量的节气门10设置在节气门体11内，节气门轴12连接到用于致动节气门10的电动机20。控制部21控制电动机20的正、反转，从而使节气门10打开和关闭。节气门10具有用于沿关闭方向作用于节气门10的施力机构30。当控制系统发生故障时，控制部21将电动机20转换到再生模式，以通过施力机构30的作用力控制节气门10沿关闭方向转动的速度。即，再生模式中的电动机用作防止节气门快速转动的缓冲装置。
图2是示出从平行于节气门10的节气门轴12的方向看时节气门体11中节气门10的开度位置的截面图。在图2中，实线表示在正常操作期间节气门10的开度位置10a。当控制系统发生故障时，节气门10通过施力机构30的作用力沿关闭方向(箭头所示的方向)转动然后保持在由虚线表示的预定开度位置10b。
施力机构30的作用力调节为使得节气门10的开度对于将内燃机维持在可在图2中所示的预定开度位置10b进行躲避运行的状态是足够的。可使用弹簧等作为施力机构30。内燃机处于可进行躲避运行的状态是指内燃机处于即使失去电子节气门系统的电子控制时仍可将车辆至少驱动到安全位置如路边的状态。它包括怠速运行状态。
图3是示出当将节气门10从当控制系统发生故障时刻的开度θ1的位置转动到预定开度θ0的位置的过程中节气门10的开度随时间而变化的曲线图。
虚线50b表示仅通过施力机构30的作用力沿关闭方向转动节气门10的常规情况。节气门10的开度在非常短的时间段t1内达到预定开度θ0。实线50a表示将电动机20转换到再生模式以便以较低的速度沿关闭方向转动节气门10的情况。节气门10的开度需要长时间t2达到预定开度θ0。
根据本发明的电子节气门控制系统，即使控制系统发生故障且故障保护功能作动时，节气门也不会快速转动。因此，两轮摩托车的驾乘者不会感觉到车辆特性的突然变化。
尽管在该实施例中当控制系统发生故障时节气门沿关闭方向转动并保持在预定开度位置，当内燃机能够以其它方式维持在可进行躲避运行的状态时，也可将节气门转动到完全关闭位置。例如，当在节气门体内单独设置有旁通管路从而当控制系统发生故障时可通过该旁通管路将一定量的空气引入内燃机中时，可将内燃机维持在可进行躲避运行的状态。在两轮摩托车的情况下，当摩托车如此轻以至于即使节气门完全关闭时驾乘者也可推着其行走时，不需要提供这种旁通管路。
下面参照图4(a)至图4(c)说明用于当控制系统发生故障时将电动机20转换到再生状态的控制电路。
如图4(a)至图4(c)所示，该控制电路由具有四个晶体管FET1至FET4的H桥电路构成。图4(a)示出当电动机20正转时的控制电路。当晶体管FET1和FET4导通(ON)而晶体管FET2和FET3关断(OFF)时，电流如箭头所示流动。图4(b)示出当电动机20反转时的控制电路。当晶体管FET2和FET3导通而晶体管FET1和FET4关断时，电流如箭头所示流动。通过改变电流流过电动机20的方向，电动机20的转动方向改变，从而控制节气门10打开或关闭。
图4(c)示出当电动机20处于再生模式时的控制电路。当晶体管FET1和FET2导通而晶体管FET3和FET4关断时，电流如箭头所示流动。此时，电动机20用作发电机。因而，产生反向电动势并产生相反方向的电流。通过该电流，产生沿与电动机20的转动方向相反的方向的力矩，该力矩用作减缓电动机20的转动的制动(力矩)。可通过关断晶体管FET1和FET2而导通晶体管FET3和FET4将电动机20转换到再生模式。当电动机20转换到再生模式时，优选地，切断连接到电动机的电源。
通过将电动机20转换到再生模式而作动(触发，激活)本发明中的故障保护功能，可使用用于控制电动机20的正常操作的控制电路控制该操作。即，由于可使用用于致动节气门10的电动机20作为用于防止节气门10快速转动的缓冲装置、并使用用于控制电动机20的正反转的控制电路作为用于控制该缓冲装置的装置来实现本发明中的故障保护功能，不需要提供任何附加机构或常规的电子节气门控制系统。
如上所述，根据本发明的电子节气门控制系统，不需要额外的容纳空间，并且当电子节气门控制系统发生故障时可通过简单的控制防止节气门的快速转动。因此，两轮摩托车的驾乘者不会感觉到车辆特性的突然变化。
尤其是在两轮摩托车的情况下，为每个气缸设置节气门并且所述节气门位于燃烧室附近，因此，节气门的快速转动导致内燃机的输出快速降低，从而驾乘者会感觉到车辆特性的突然变化。因此，本发明对于应用到两轮摩托车是有益的。
图5是示意性示出本发明的电子节气门控制系统的另一个实施例的基本构造的视图。该实施例与图1所示实施例的不同之处在于具有两个施力机构。即，节气门10具有用于沿关闭方向作用于节气门10的第一施力机构30和用于沿打开方向作用于节气门10的第二施力机构31。当控制系统发生故障时，控制部21将电动机20转换到再生模式，以通过第一施力机构30和第二施力机构31的相对作用力控制节气门10沿关闭方向转动的速度。
图6(a)和图6(b)是示出当从平行于节气门10的节气门轴12的方向看时，节气门体11中节气门10的开度位置的截面图。在图6(a)中，实线表示在正常操作期间节气门10的开度位置10a。当控制系统发生故障时，节气门10通过第一施力机构30和第二施力机构31的相对作用力沿关闭方向(箭头所示的方向)转动然后保持在由虚线表示的预定开度位置10b。
由虚线表示的预定开度位置10b根据第一施力机构30和第二施力机构31的相对作用力(大小)唯一地确定。节气门10的开度调节为足够大以便将内燃机维持在可在预定开度位置10b进行躲避运行的状态。当节气门10仅具有一个施力机构时，预定开度位置10b是沿打开方向作用于节气门10的作用力与作用在节气门轴12上的摩擦力平衡的点。这样，难以独立地控制摩擦力，因此难以精确地控制预定开度位置10b。
当节气门10具有两个施力机构时，由于预定开度位置10b唯一确定为沿关闭方向作用于节气门10的作用力与沿打开方向作用于节气门10的作用力平衡的点，可精确地控制预定开度位置10b。
因此，在节气门10具有两个施力机构的情况下，如果当控制系统发生故障时节气门10处于如图6(b)中所示靠近完全关闭位置的开度位置10a，节气门10沿打开方向(箭头所示方向)转动然后保持在由虚线表示的预定开度位置10b。由此能够可靠地保持节气门10的开度足够大以便将内燃机维持在可进行躲避运行的状态。
图7(a)和图7(b)是示出将节气门10从当控制系统发生故障时刻的开度θ1的位置转动到预定开度θ0的位置的过程中，节气门10的开度随时间而变化的曲线图。图7(a)示出当控制系统发生故障时的开度θ1大于预定开度θ0的情况。节气门10沿关闭方向缓慢转动到预定开度θ0的位置。图7(b)示出当控制系统发生故障时的开度θ2小于预定开度θ0的情况。节气门10沿打开方向缓慢转动到预定开度θ0的位置。
根据本发明的电子节气门控制系统的特征在于当控制系统发生故障时将电动机转换到再生模式。将电动机转换到再生模式具有防止节气门的快速转动的技术意义。即，节气门保持在当控制系统发生故障时的开度位置而无需用于沿关闭方向作用于节气门的施力机构。
图8是示意性示出根据上述观点制成的电子节气门控制系统的实施例的构造的视图。即，从图1至图5的实施例省略了第一施力机构30和第二施力机构31。在这种情况下，当控制系统发生故障时，节气门保持在故障时的开度位置。这样，即使当电子节气门控制系统发生故障时，两轮摩托车的驾乘者也可防止车辆特性的突然变化且不会感觉到不舒服，并且可防止操作性的变化。
当电子节气门控制系统发生故障时，可利用能够手动致动节气门10的节气门操纵机构将节气门从当控制系统发生故障时的开度位置沿关闭方向转动到可进行躲避运行的位置。
参照图9和图10，下面说明其中节气门设置有施力机构的构造的示例。
图9是示出节气门10和用于致动节气门10的电动机20的构造的视图。每个节气门体11均为圆筒形，并且每个节气门10固定到延伸通过所有的节气门体11的公用节气门轴12上。电动机20定位成其转动轴平行于节气门轴12。安装到电动机20的转动轴的驱动齿轮40的转动经由中间大齿轮41和中间小齿轮42传递到固定于节气门轴12上的节气门轴驱动齿轮43，从而通过节气门轴驱动齿轮43驱动节气门轴12转动。
图10是沿图9中的线X-X所取的截面图。一弹簧30a安装成环绕节气门轴12。弹簧30a的一端与设置在节气门轴致动齿轮43上的销50接合，另一端由壳体60和节气门体11中的一个(未示出)支承。弹簧30a经由节气门轴驱动齿轮43沿关闭方向作用于节气门轴12。
由于如上所述构成的弹簧30a可结合入用于将电动机20的转动传递到节气门的节气门轴的减速齿轮机构，所以不需要用于安装弹簧30a的额外的容纳空间。作为施力机构的弹簧30a可用作减速齿轮机构的回位弹簧以防止其产生游隙。因此，可仅使用一个弹簧作为施加作用力的装置和用于防止游隙的装置。
当控制系统发生故障时可手动致动节气门10的节气门操纵机构可设置有施力机构。
图9的左视图中示出节气门操纵机构。安装到方向把(未示出)的节气门把手44经由节气门拉索45连接到中间滑轮46，该中间滑轮经由链节板49连接到自由臂48。
图11是该节气门操纵机构的截面图。节气门把手44的回转操作经由节气门拉索45传递到中间滑轮46，中间滑轮46的转动经由链节板49传递到自由臂48。自由臂48具有凹口，当自由臂48沿箭头所示方向转动时，该凹口的侧边挤压传动部件47以转动节气门轴12。由此可手动转动节气门10。
如图11中所示，一弹簧30b安装成环绕中间滑轮46的转动轴。弹簧30b的一端与设置在中间滑轮46上的销结合，另一端由节气门体11中的一个支承。弹簧30b经由传动部件47沿关闭方向作用于节气门轴12。
已经说明了根据本发明的电子节气门控制系统。本发明的控制系统的特征在于使用电动机的再生状态，本发明可应用到具有作为动力源的电动机的另外的机构。
下面参照图12至图19详细说明用于由电动机驱动的节气门或离合器的控制系统。
图12示出两轮摩托车的构造。两轮摩托车101具有带有头管103的车架102，连接到所述头管103的一对左右箱导轨104，以及从箱导轨104的后端朝后倾斜地延伸的后架105。燃料箱106设置在箱导轨104上，发动机单元107位于箱导轨104下方。在后架105的前部设有主座椅108。
通过头管103可枢转地支承有前叉109。方向把110安装到前叉109的上端，前轮111支承在前叉109的下端。在箱导轨104较低的后端通过枢转轴114由后臂支架112支承有作垂直摆动的后臂113，在后臂113的后端设置有后轮115。
踏脚板支架116从后臂支架112向后延伸，用于支承驾乘者的脚的踏脚板117从该踏脚板支架116沿宽度方向向外延伸。
从车架102悬挂并支承有发动机单元107，该发动机单元是水冷四冲程直列四缸发动机，用作动力源并具有定位成其气缸轴线略微向前倾斜的气缸体118以及位于气缸体118下方并沿车辆的宽度方向延伸的用于容纳曲轴的曲轴箱119。在气缸体118的上表面上安装有气缸盖120和气缸盖罩121。
在气缸体118的后部一体地形成有用于容纳多档变速机构的变速器壳体(下文将称为“变速器”)122，所述变速机构由具有平行于曲轴延伸的主轴和驱动轴的多档变速箱构成。变速器122(传动部)具有用于当变速箱换档时接合和脱离转动传递的离合器(受控部)。曲轴箱119安装在气缸体118和变速器122的下侧。
从动链轮124安装到轴123，后轮通过该轴支承在后臂113的后端。链125夹绕在从动链轮124和固定到发动机单元107的驱动轴的主动链轮(未示出)上，从而发动机动力经由链125传递到后轮115。
AMT(自动变速器)机构126位于气缸体118下方并位于变速器122上面。AMT机构126自动地操作离合器并转换变速器22的变速箱，并包括用于操作离合器的离合器电动机127以及其它AMT所需的部件。
图13示出换档致动机构128。该换档致动机构128位于两轮摩托车101的左侧并位于变速器122上部，并具有用于操纵变速器122中的多档变速机构的由棒129和杆130构成的连杆机构。
图14示出离合器电动机127。该离合器电动机127位于两轮摩托车101的右侧并位于变速器122上部。离合器机构由离合器电动机127、棒131以及杆132a、132b构成。当驱动离合器电动机127时，杆132a沿图中的垂直(上下)方向摆动，通过杆132的摆动行为，棒131沿图中的横向(左右方向)移动。然后，通过棒131的移动，杆132b沿图中的纵向(前后方向)移动，以使变速器122中的离合器接合或脱离。离合器电动机127、棒131以及杆132a、132b用作驱动源。
一换档开关(未示出)例如设置在图12中左方向把133的把手侧，从而驾乘者可手动地使变速箱从空档至高档或相反地升档或减档。在左方向把133的把手侧还设有AMT开关(未示出)，从而驾乘者可在半自动模式与全自动模式之间切换档位变换操作的模式。
使用AMT机构126通过拉索或液压机构(未示出)进行多档变速机构以及离合器的切换。
图15示出连接到发动机单元107中气缸的进气口的节气门机构140。
每个节气门体141均为圆筒形，并且每个节气门142均具有设置在对应的节气门体141内并固定到延伸通过所有节气门体141的公用节气门轴142a上的阀板142b。图15中右侧的两个节气门体141以及左侧的两个节气门体141通过连接凸出部141d彼此连接，在中间的两个节气门体141之间设置有电驱动机构143。
电驱动机构143具有设置成其转动轴平行于节气门轴142a的电动机143a。安装到电动机143a的转动轴上的驱动齿轮143b的转动经由中间大齿轮143c和中间小齿轮143d传递到固定到节气门轴142a上的扇形节气门轴驱动齿轮143e。通过节气门轴驱动齿轮143e驱动节气门轴142a转动。电驱动机构143容纳在与节气门体141分开形成的壳体143f中。
在向外延伸的节气门轴142a的右端安装有用于检测节气门142的开度的节气门开度传感器144。一自由臂145的盘形凸出部145a安装在节气门轴142a的左端以相对转动。自由臂145具有经由链节板146连接到中间滑轮147的臂部145b(未示出)。中间滑轮147经由节气门拉索148连接到方向把110上的节气门把手149。
链节板146、中间滑轮147、节气门拉索148以及节气门把手149构成节气门操纵机构160，该节气门操纵机构根据驾乘者操作节气门把手149的程度手动打开和关闭节气门142。电驱动机构143和节气门操纵机构160用作驱动源。
中间滑轮147由中间轴147a的左端固定地支承并与其一起转动，中间轴147a由形成于节气门体141最左端的凸出部141c可转动地支承。在中间轴147a的右端安装有用于检测节气门把手149的操作角度的节气门把手开度传感器150。
在节气门体141的下方设置有用于各个气缸的燃料喷射阀151，一公用燃料供给管152连接到各燃料喷射阀151的燃料引入部。
图16是示出两轮摩托车101的控制系统的构造的框图。
在发动机单元107中，节气门机构140控制到气缸的进气量且燃料喷射阀151调节将喷入气缸中的燃料量以控制输出功率(动力)。在节气门机构140中，通过电驱动机构143中的电动机143a的驱动力使节气门轴142a转动并打开和关闭节气门142。节气门开度传感器144检测节气门142的开度并向控制单元200输出节气门开度检测信号。
电驱动机构143中的电动机143a根据从控制单元200输入的节气门驱动信号产生用于经由驱动齿轮143b、中间大齿轮143c以及中间小齿轮143d转动节气门机构140中的节气门轴142a的驱动力。当来自电驱动机构143的驱动力被切断时，节气门操纵机构160根据驾乘者操纵节气门把手149的程度(操作量)手动打开或关闭节气门142a。
通过离合器电动机127的驱动力切换离合器170以接合或脱离从发动机单元107向变速器122的动力传递。离合器170具有离合器弹簧、离合器盘以及摩擦盘(未示出)。
为了接合离合器170，控制离合器电动机127的驱动力，使得沿将通过离合器弹簧的挤压力联接到驱动轴(未示出)的方向逐渐挤压离合器盘和摩擦盘，从而动力可从发动机单元107逐渐传递到变速器122。为了脱离离合器170，通过离合器电动机127的驱动力释放离合器弹簧的挤压力以使离合器盘和摩擦盘沿远离驱动轴的方向移动，从而可切断从发动机单元107到变速器122的动力传递。
通过从控制单元200输入的离合器切换信号控制离合器电动机127的驱动力，并通过该驱动力控制离合器170的接合和脱离。离合器传感器201检测离合器170的操作状态并向控制单元200输出离合器位置检测信号。离合器弹簧和离合器电动机127用作驱动源。
车速传感器203检测后轮115的转速并向控制单元200输出对应于该转速的车速信号。节气门把手开度传感器150检测节气门把手149的操作角并向控制单元200输出节气门操作角检测信号。换档开关205响应于驾乘者的手动操作向控制单元200输出档位信号。
图17是控制单元200的框图。控制单元200由多个输入电路301-304、CPU 305、多个驱动电路306、307、多个输出监控电路308、309以及多个电机断电电路310、311构成。
输入电路301向CPU 305输出从节气门开度传感器144输入的节气门开度检测信号。输入电路302向CPU 305输出从节气门把手开度传感器150输入的节气门操作角检测信号。输入电路303向CPU 305输出从换档开关205输入的档位信号。输入电路304向CPU 305输出从离合器位置传感器201输入的离合器位置检测信号。
CPU 305基于从输入电路301-304输入的信号输出分别用于控制电驱动机构143中的电动机143a及离合器电动机127的操作的控制信号。
CPU 305具有监控自身操作状态并检测其异常操作的功能。当检测到异常操作时，CPU 305向电机断电电路310、311输出中断信号并向驱动电路306、307输出用于将电动机127、143a转换到制动模式的模式切换信号。
CPU 305还具有基于从输入电路301-305输入的信号检测传感器144、150、201以及开关205的异常的功能。当检测到传感器144、150、201以及开关205中任何一个出现异常时，CPU 305向电机断电电路310、311输出异常信号并向驱动电路306、307输出用于将电动机127、143a转换到制动模式的模式切换信号。
CPU 305还具有基于从输出监控电路308、309输入的信号检测驱动电路306、307以及电动机143a、127的异常的功能。当检测到驱动电路306、307以及电动机143a、127中任何一个出现异常时，CPU 305向驱动电路306、307输出模式切换信号。
驱动电路306、307中的每一个都是具有四个晶体管FET1至FET4的H桥电路(见图4)。当驱动电路306、307以及电动机处于正转模式时，晶体管FET1和FET4导通而晶体管FET2和FET3关断，电流如图4(a)中所示流动。当驱动电路306、307以及电动机处于反转模式时，晶体管FET2和FET3导通而晶体管FET1和FET4关断，电流如图4(b)中所示流动。
当驱动电路306、307以及电动机处于制动模式时，晶体管FET1和FET2导通而晶体管FET3和FET4关断，电流如图4(c)中所示流动。此时，电动机127、143a用作发电机。因而，产生反向电动势并产生相反方向的电流。通过该电流，产生沿与电动机127、143a的转动方向相反的方向的力矩，该力矩用作制动(力矩)。
驱动电路306、307基于从CPU 305输入的控制信号控制晶体管FET1至FET4的导通和关闭，以分别控制电动机127、143a的正反转。驱动电路306、307基于从CPU 305输入的模式切换信号控制晶体管FET1至FET4的导通和关闭，以分别控制电动机127、143a的制动操作。
输出监控电路308、309分别检测在驱动电路306、307与电动机143a、127之间流动的驱动电流，并向CPU 305输出驱动电流信号。
电机断电电路310、311分别从电机电源向驱动电路306、307提供电力。当从CPU 305接收到异常信号时，电机断电电路310、311切断从电机电源到驱动电路306、307的电力供应。节气门开度传感器144、节气门把手开度传感器150、离合器传感器201以及车速传感器203用作用于检测车辆的动作状况的检测部。
下面说明正常情况下两轮摩托车101中的控制操作。
在两轮摩托车101中，当驾乘者操作节气门把手149时，通过节气门把手开度传感器150检测节气门把手149的操作角，并将节气门操作角检测信号输入控制单元200中的CPU 305。通过节气门开度传感器144检测节气门142的开度，并将节气门开度检测信号输入控制单元200中的CPU305。
CPU 305基于从节气门把手开度传感器150输入的节气门操作角检测信号以及从节气门开度传感器144输入的节气门开度检测信号向驱动电路308输出用于控制电驱动机构143中的电动机143a的动作的控制信号。
驱动电路306基于从CPU 305输入的控制信号控制晶体管FET1至FET4的导通和关断以使电动机143a正转或反转，从而可将电子节气门142打开或关闭至期望的开度位置。
在两轮摩托车101中，当驾乘者操作换档开关205时，将档位信号输入控制单元200中的CPU 305。通过离合器传感器201检测离合器170的操作状态，并将离合器位置检测信号输入控制单元200中的CPU 305。
CPU 305基于从档位开关205输入的档位信号以及从离合器传感器201输入的离合器位置检测信号，向驱动电路307输出用于控制离合器170的操作的控制信号。
驱动电路307基于从CPU 305输入的控制信号控制晶体管FET1至FET4的导通和关断以使电动机127正转或反转，以便控制离合器170的接合和脱离。为了接合离合器170，驱动电路307控制离合器电动机127的驱动力使得沿将通过离合器弹簧的挤压力联接到驱动轴(未示出)的方向逐渐挤压离合器盘和摩擦盘，从而动力可从发动机单元107逐渐传递到变速器122。
为了脱离离合器170，驱动电路307通过离合器电动机127的驱动力释放离合器弹簧的挤压力，以使离合器盘和摩擦盘沿远离驱动轴的方向移动，从而可切断从发动机单元107到变速器122的动力传递。
下面说明当CPU 305发生故障时两轮摩托车101的控制操作。
当检测到操作异常时，CPU 305向电机断电电路310、311输出中断信号并向驱动电路306、307输出模式切换信号。当从CPU 305接收到异常信号时，电机断电电路310、311切断从电机电源1、2到驱动电路306、307的电力供应。
当电机断电电路310、311切断来自电机电源的电力供应且驱动电路306、307从CPU 305接收到模式切换信号时，如图4(c)中所示，晶体管FET1和FET2导通而晶体管FET3和FET4关断以将驱动电路306、307转换到制动模式，以便防止电动机127、143a的快速转动。
这样，当CPU 305检测到异常时，电机断电电路310、311切断来自电机电源的电力供应且驱动电路306、307转换到制动模式。这样，离合器电动机127和电驱动机构143中的电动机143a用作发电机。在每个电动机中，由于产生反向电动势并产生相反方向的电流，所以产生沿与电动机的转动方向相反的方向的力矩，该力矩用作制动(力矩)。
因而，离合器电动机127转换到制动模式，防止了离合器170的突然动作。另外，电动机143a转换到制动模式，防止了节气门142的突然动作。在此之后，驾乘者可通过操纵节气门把手149手动打开或关闭节气门142。
如上所述，当CPU 305检测到异常时，可防止电动机127、143a的快速转动，以防止离合器170和节气门142的快速动作。因此，能够防止两轮摩托车101的特性的突然变化和驾乘者操纵性的变化。
下面说明当传感器144、150、201以及开关205中的任何一个发生故障时两轮摩托车101的控制操作。
当检测到从输入电路301或输入电路302输入的节气门开度检测信号或节气门操作角检测信号中出现异常时，CPU 305判定节气门开度传感器144或节气门把手开度传感器150发生故障，并向电机断电电路310输出中断信号，向驱动电路306输出模式切换信号。当从CPU 305接收到中断信号时，电机断电电路310切断从电机电源到驱动电路306的电力供应。
当电机断电电路310切断来自电机电源的电力供应且驱动电路306从CPU 305接收到模式切换信号时，如图4(c)中所示，晶体管FET1和FET2导通而晶体管FET3和FET4关断以将驱动电路306转换到制动模式，以便防止电动机143a的快速转动。
这样，当节气门开度传感器144或节气门把手开度传感器150发生故障时，电机断电电路310切断来自电机电源的电力供应且驱动电路306转换到制动模式。从而，电驱动机构143中的电动机143a用作发电机，产生反向电动势并产生相反方向的电流。由于该电流，产生沿与电动机143a的转动方向相反的方向的力矩，该力矩用作制动(力矩)。
因此，当节气门开度传感器144或节气门把手开度传感器150发生故障时，可防止电动机143a的快速转动以防止节气门142的突然动作，并可防止两轮摩托车101的特性的突然变化。因此，驾乘者不会感觉到不舒服及操纵性的变化。
当检测到从输入电路304输入的离合器位置检测信号中出现异常时，CPU 305判定离合器传感器201发生故障，并向电机断电电路311输出中断信号，向驱动电路307输出模式切换信号。当从CPU 305接收到中断信号时，电机断电电路311切断从电机电源到驱动电路307的电力供应。
当电机断电电路311切断来自电机电源的电力供应且驱动电路307从CPU 305接收到模式切换信号时，如图4(c)中所示，晶体管FET1和FET2导通而晶体管FET3和FET4关断以将驱动电路307转换到制动模式，以便防止离合器电动机127的快速转动。
这样，当离合器传感器201发生故障时，电机断电电路311切断来自电机电源的电力供应且驱动电路307转换到制动模式。从而，离合器电动机127用作发电机，产生反向电动势并产生相反方向的电流。由于该电流，产生沿与离合器电动机127的转动方向相反的方向的力矩，该力矩用作制动(力矩)。
因此，当离合器传感器201发生故障时，可防止离合器电动机127的快速转动以防止离合器170的突然动作，并可防止两轮摩托车101的特性的突然变化。因此，驾乘者不会感觉到不舒服及操纵性的变化。
当检测到从输入电路303输入的档位检测信号中出现异常时，CPU 305判定换档开关205发生故障，并向电机断电电路311输出中断信号，向驱动电路307输出模式切换信号。当从CPU 305接收到中断信号时，电机断电电路311切断从电机电源到驱动电路307的电力供应。
如前所述，在两轮摩托车101中，当传感器144、150、201以及开关205中任何一个发生故障时，从电机电源到用于驱动电动机143a、127的驱动电路306、307的电力供应被切断，从而通过驱动电路306、307将电动机143a、127转换到制动模式。
这样，当控制系统发生故障时，可防止由于电动机的快速转动导致的节气门或离合器的突然动作，并可防止两轮摩托车的特性的突然变化。因此，驾乘者不会感觉到不舒服及操纵性的变化。另外，不需要在驱动系统中设置额外的机构或在控制系统中设置额外的电路，能够以低成本实现上述故障保护功能。
尽管在如图17中所示的控制单元200中设置有多个用于电动机的驱动电路，但是本发明并不限于这种构造。例如，用于电动机143a的驱动电路306可如图18中所示设置在控制单元200中，对于电动机127也可设置具有相同构造的另一控制单元。
在上述示例中，由于每个驱动电路都构造成具有晶体管FET1至FET4的H桥电路，晶体管FET1至FET4中任何一个的发生故障都使得难以转换到制动模式。因此，可如图19中所示将用于制动操作的继电器电路400连接到该H桥电路。
在这种情况下，在发生故障时，可通过切断从电机电源到驱动电路的电力供应并使继电器电路400动作而可靠地将电动机转换到制动模式。因此，可增强制动操作的可靠性。用于继电器电路400中的元器件并不限于继电器开关。也可使用能够进行开关操作的半导体元器件。
尽管在上述示例中本发明应用于使用发动机单元作为动力源的车辆，但是本发明并不限于此。本发明也可应用于使用例如电动机作为动力源的车辆。另外，尽管节气门机构使用电驱动机构143及节气门操纵机构160作为驱动源，但是也可使用用于作用于节气门的弹簧作为驱动源。
尽管在上述示例中描述了电子节气门控制系统中的传感器144、150等中的任何一个发生故障的情况，但是本发明并不限于此。本发明的控制系统可对于电子节气门控制系统中的任何故障作出反应。
尽管已在本发明的优选实施例中描述了本发明，但是这些描述不是为了进行限制，应当理解，可进行各种变型。实施例中的两轮摩托车是指包括任何助力自行车和小型(踏板式)摩托车的摩托车，更具体地，是可通过倾斜车身进行转向的车辆。因此，配备两个或更多个前轮和/或两个或更多个后轮，即，总共具有三个或四个(或更多)车轮的车辆也包括在“两轮摩托车”中。
工业应用性根据本发明，可提供这样一种电子节气门控制系统，该系统不需要额外的容纳空间并且当控制系统发生故障时可防止节气门快速转动。
权利要求
1.一种电子节气门控制系统，该系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于所述节气门具有用于沿关闭方向作用于所述节气门的施力机构；以及当所述控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以通过所述施力机构的作用力控制所述节气门沿关闭方向转动的速度。
2.根据权利要求31所述的电子节气门控制系统，其特征在于，当该控制系统发生故障时，所述节气门通过所述施力机构的作用力沿关闭方向转动，然后保持在预定开度位置。
3.一种电子节气门控制系统，该系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于，所述节气门具有用于沿关闭方向作用于所述节气门的第一施力机构；以及用于沿打开方向作用于所述节气门的第二施力机构，并且当所述控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以通过所述第一施力机构和所述第二施力机构的相对作用力控制所述节气门沿关闭方向或打开方向转动的速度。
4.根据权利要求3所述的电子节气门控制系统，其特征在于，当该控制系统发生故障时，所述节气门通过所述第一施力机构和所述第二施力机构的相对作用力沿关闭方向或打开方向转动，然后保持在预定开度位置。
5.根据权利要求2或4所述的电子节气门控制系统，其特征在于，当所述节气门保持在所述预定开度位置时，所述内燃机维持在能够进行躲避运行的状态。
6.一种电子节气门控制系统，该系统具有用于控制到内燃机的进气量的节气门；用于驱动所述节气门的电动机；以及用于控制所述电动机的控制部；其特征在于当该控制系统发生故障时，所述控制部将所述电动机转换为再生模式，以控制所述节气门的转动。
7.根据权利要求6所述的电子节气门控制系统，其特征在于，当该控制系统发生故障时，所述节气门保持在此时其所处的开度位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子节气门控制系统，其特征在于，当该控制系统发生故障时，所述控制部切断从电源向所述电动机的电力，然后将所述电动机转换为再生模式。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的电子节气门控制系统，其特征在于，所述施力机构由具有弹簧的机构构成。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的电子节气门控制系统，其特征在于，该电子节气门控制系统还包括用于手动驱动所述节气门的节气门操纵机构，从而当该控制系统发生故障时能够沿关闭方向转动所述节气门。
11.一种具有根据权利要求1至10中任一项所述的电子节气门控制系统的两轮摩托车。
全文摘要
本发明的目的是提供一种电子节气门控制系统，当该控制系统发生故障时可防止节气门快速转动。提供了用于控制到内燃机的进气量的节气门(10)；用于驱动该节气门(10)的电动机(20)；以及用于控制该电动机(20)的控制部(21)。所述节气门(10)具有用于沿关闭方向作用于该节气门(10)的施力机构(30)。当电子节气门控制系统发生故障时，控制部(21)将电动机(20)转换为再生模式，以通过施力机构(30)的作用力控制节气门(10)沿关闭方向转动的速度。因此，节气门(10)通过施力机构(30)的作用力缓慢地沿关闭方向转动，然后保持在预定开度位置(10b)。
文档编号F02D9/02GK1878940SQ20048003336
公开日2006年12月13日 申请日期2004年11月9日 优先权日2003年11月12日
发明者丸尾启介, 岸知昭, 松田岳志, 横井正人, 山口犹也 申请人:雅马哈发动机株式会社