JP2000297660A - ディーゼルエンジン用吸気流量制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジン用吸気流量制御装置

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JP2000297660A
JP2000297660A JP11106877A JP10687799A JP2000297660A JP 2000297660 A JP2000297660 A JP 2000297660A JP 11106877 A JP11106877 A JP 11106877A JP 10687799 A JP10687799 A JP 10687799A JP 2000297660 A JP2000297660 A JP 2000297660A
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JP
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throttle valve
valve
intake air
intake
control device
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JP11106877A
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English (en)
Inventor
Teruhiko Moriguchi
輝彦 森口
Takeshi Sugiyama
武史 杉山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの無通電時にスロットル弁を開くこと
なくエンジンのアイドリング運転に必要な吸気量の供給
を可能にし、スロットル弁を開弁側に付勢するバネのト
ルクを小さくすることにより、弁操作用のモータを小型
化する。 【解決手段】 吸気通路2に回動自在に設けられた弁軸
3と、この弁軸3に取り付けられ、吸気通路2の流通空
気量を制御するスロットル弁1と、弁軸3に結合され、
スロットル弁1を全開位置から全閉位置まで駆動するス
テッパモータ7と、スロットル弁1を全開方向に付勢す
るバネ10とを備え、スロットル弁1の全閉位置におけ
る吸気の漏れ流量が、エンジンのアイドリング運転時に
必要な吸気量より大きくなるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モータ無通電時
において、エンジン停止の防止機能を持つディーゼルエ
ンジン用吸気流量制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン用吸気流量制御装置
は、例えば特開平6ー307295号公報に開示されて
いるように、吸気通路に設けられたスロットル弁と、こ
れを駆動するステッパモータとにより構成され、ステッ
パモータがスロットル弁の弁開度を制御することにより
吸気量と吸気管内の圧力とが制御される。ディーゼルエ
ンジンの出力は燃料の供給量により決定され、吸気量は
出力に大きく関与しないが、吸気量が所定量を下回る状
態となれば継続運転が不可能となり、エンジンが停止し
て走行ができなくなる。このために、モータが断線した
り、制御駆動回路が故障した場合などにおいてはスロッ
トル弁を全開にし、継続運転して退避することが可能な
ように、スロットル弁には開弁方向に付勢する開弁用の
バネが設けられ、開弁用のバネの力量はスロットル弁と
モータとを全開方向に駆動するのに必要な開弁トルクが
得られるように設定されている。また、このバネはモー
タのコギングトルクなどを緩和してスロットル弁を円滑
に回動せしめる効果も併せ持っている。
【0003】図5および図6は、このような従来のディ
ーゼルエンジン用吸気流量制御装置の動作特性図であ
る。図5はスロットル弁の弁開度に対する吸気の流量を
示すもので、吸気の流量は弁開度に比例して増大する
が、全閉時におけるスロットル弁の漏れ流量Qは、エン
ジンのアイドリング時に必要な流量Q(ID)を下回る
ことになり、このために、上記のように故障時には弁を
全開側に駆動し、アイドリング運転に必要な吸気量を上
回る吸気を行う構成がとられている。図6はスロットル
弁を全開側に駆動する開弁用のバネの力量設定を示すも
のである。エンジンの動作中にモータのトルクが消失し
た場合、スロットル弁には吸気の流れに伴う閉弁方向の
トルクAが加わり、これを全開方向に駆動するには、こ
のトルクAと、モータのディテントトルクMDと、モー
タとスロットル弁の摩擦トルクFとの合計値である図6
の破線(MD+F+A)で示した曲線より大きな開弁ト
ルクを必要とし、開弁用のバネは図6の実線(バネによ
る開弁トルク)に示した値以上のトルクが得られるよう
に力量が設定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ディーゼルエンジン用吸気流量制御装置においては、弁
を全開側に駆動するバネの開弁トルクを、吸気の流れに
伴う閉弁方向のトルクと、モータのディテントトルク
と、弁軸などの摩擦トルクとの合計値より大きくするこ
とにより、故障時などにおける運転不能状態を回避して
いたが、バネの開弁トルクを大きくすることは、モータ
による弁の駆動時にバネによるトルクと摩擦トルクとの
合計値を上回るトルクを必要とし、必然的にモータは大
型化して重量が増加し、ロータの慣性モーメントが大き
くなって応答性が悪化し、さらに、コストアップを招く
などの弊害を有していた。
【0005】また、これらの問題点に対する改善策とし
て特開平10ー89094号公報が開示されている。こ
の技術はバネの力量を小さくし、図6における実線(バ
ネによる開弁トルク)で示された直線を、破線(MD+
F+A)で示された吸気流によるトルクとモータのディ
テントトルクと弁軸などの摩擦トルクとの合計値による
曲線に対し、曲線の最大値より弁開度の全閉側で交差さ
せることにより、モータに通電が無くなったとき、バネ
によりスロットル弁を半開状態で保持するようにしたも
のである。この手法によればバネの開弁トルクをある程
度小さくでき、モータの必要トルクを低下させ得るもの
であるが、吸気流による閉弁トルクに対抗してスロット
ル弁を所定の開弁位置に保持するにはバネの開弁トルク
を極端に小さくすることはできず、モータの小型化によ
る軽量化と慣性モーメントの抑制には不充分なものであ
った。
【0006】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、モータの無通電時に、スロットル
弁を開くことなくエンジンのアイドリング運転に必要な
吸気量を供給し、開弁側に付勢するバネのトルクを小さ
くすることにより、スロットル弁操作用のモータの小型
化が可能なディーゼルエンジン用吸気流量制御装置を得
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるディー
ゼルエンジン用吸気流量制御装置は、吸気通路に回動自
在に設けられた弁軸と、この弁軸に取り付けられ、吸気
通路の流通空気量を制御するスロットル弁と、弁軸に結
合され、スロットル弁を全開位置から全閉位置まで駆動
するステッパモータと、スロットル弁を全開方向に付勢
するバネとを備え、スロットル弁の全閉位置における吸
気の漏れ流量が、エンジンのアイドリング運転時に必要
な吸気量より大きくなるように設定したものである。
【0008】また、吸気通路の内径寸法と、スロットル
弁の外径寸法との寸法差により、吸気の漏れ流量を設定
するようにしたものである。さらに、スロットル弁に設
けられた切り欠き、もしくは、貫通孔により、吸気の漏
れ流量を設定するようにしたものである。さらにまた、
全閉状態におけるスロットル弁の位置を規制することに
より、吸気の漏れ流量を設定するようにしたものであ
る。
【0009】また、スロットル弁を全開方向に付勢する
バネの開弁トルクの最小値をSmin、モータ無通電時
のディテントトルクの最大値をMDmax、弁軸の摩擦
によるトルクの最大値をFmaxとするとき、式 Smin < MDmax+Fmax を満足するようにバネの力量を設定したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1のディーゼルエンジン用吸気流量制御装
置の概略構成図、図2および図3は動作特性を示す説明
図である。図において、1は吸気通路2に設けられるス
ロットル弁、3はこのスロットル弁1がネジ4により取
り付けられた弁軸で、弁軸3はボディ5に設けられた軸
受け6により両端部が回動自在に支承され、一方の端部
はボディ5に取り付けられたステッパモータ7のロータ
8に結合され、他方の端部には弁軸3の回動角によりス
ロットル弁1の開度を検出するセンサ9が設けられてい
る。10はボディ5側に固定されたガイド11と弁軸3
側に固定されたガイド12との間に設けられ、弁軸3を
開弁側に付勢するバネ、13は弁軸3に固定され、弁軸
3の動作範囲を規制するストップレバーである。
【0011】このように構成されたこの発明の実施の形
態1のディーゼルエンジン用吸気流量制御装置におい
て、ステッパモータ7は図示しない制御駆動回路から信
号を受け、弁軸3を駆動して吸気量を調整し、制御駆動
回路はセンサ9からの位置信号によりスロットル弁1の
開度位置を検知しながらスロットル弁開度をエンジンの
状態に基づく所定量に制御する。スロットル弁1の全開
位置から全閉位置までの角度位置の変化に対し、吸気量
は図2に示すように設定され、特に全閉時における吸気
の漏れ流量Qがエンジンのアイドリング時に必要な吸気
量Q(ID)より大きくなるように設定されている。こ
の吸気の漏れ流量Qは、吸気通路2の内径寸法とスロッ
トル弁1の外径寸法との差を、Q>Q(ID)が満足す
る寸法に設定することにより達成され、また、スロット
ル弁1の一部に切り欠き、あるいは、貫通孔を設け、こ
れらの面積を所定値に設定することにより達成される。
【0012】吸気の漏れ量Qをこのように設定すること
により、スロットル弁が全閉状態でもエンジンの継続運
転が可能となるため、バネ10によりスロットル弁1を
開く必要はなくなり、バネ10にはスロットル弁1を回
動させるときのモータ7のコギングトルクなどを軽減
し、円滑に回動させるだけの力量があればよいことにな
る。この場合バネ10の力量は、図3の特性図に示すよ
うに、バネによる開弁トルクの最小値をSmin、モー
タのディテントトルクMDの最大値をMDmax、スロ
ットル弁の摩擦トルクFの最大値をFmaxとすると
き、式 Smin < MDmax+Fmax を満足する値に設定すればよい。従ってバネ10は、上
記の従来例に較べ、スロットル弁1に吸気の流れに伴っ
て加わる閉弁方向のトルクに相当する力量を低減するこ
とができ、その分モータの小型化が可能となって軽量化
と慣性モーメントの抑制による応答性の向上ができるこ
とになり、安価で応答性の良いディーゼルエンジン用吸
気流量制御装置を得ることができる。
【0013】実施の形態2.図4は、この発明の実施の
形態2のディーゼルエンジン用吸気流量制御装置の部分
断面図であり、この実施の形態は、スロットル弁1の全
閉位置を規制することにより、上記のQ>Q(ID)を
満足するようにしたものである。図において、13は弁
軸3に固定され、弁軸3の動作範囲を規制するストップ
レバーであり、ストップレバー13には当接面13aが
設けられている。14はボディ5に取り付けられ、当接
面14aを有するストッパであり、ストップレバー13
の当接面13aとストッパ14の当接面14aとが当接
することにより、弁軸3は所定位置で回動が阻止される
ように構成され、弁軸3が回動を阻止される位置はスロ
ットル弁1が一定の開度を有する位置に設定され、これ
が全閉位置として設定される。
【0014】このように構成することにより、スロット
ル弁1は全閉位置において所定の開度を保持することに
なり、その開度を上記のQ>Q(ID)が満足する位置
に設定することにより、実施の形態1と同様にバネ10
の力量を小さく設定でき、モータの小型軽量化と慣性モ
ーメントの抑制による応答性の向上が可能になる。ま
た、ストッパ14をねじなどにより構成して当接面14
aの位置を調整可能とすることにより、弁軸3の停止位
置を変えてスロットル弁1の全閉位置における吸気の漏
れ流量Qを調整することができ、アイドリング時に必要
な吸気量Q(ID)が異なるエンジンに対しても使用を
可能とすることができる。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明のディ
ーゼルエンジン用吸気流量制御装置によれば、スロット
ル弁の全閉時における吸気の漏れ流量を、エンジンのア
イドリング時における必要吸気量より大きく設定し、ス
ロットル弁が全閉状態でもエンジンの運転を継続するこ
とができるようにしたので、スロットル弁を駆動するモ
ータが通電不能事故などにより駆動力が失われた場合で
も、従来装置のようにスロットル弁を開くためのバネの
力量を必要とせず、スロットル弁を駆動するモータを小
型化することができ、また、ロータの慣性モーメントを
小さくすることができて、軽量化が可能で応答制の良い
ディーゼルエンジン用吸気流量制御装置を得ることがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のディーゼルエンジ
ン用吸気流量制御装置の概略構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1のディーゼルエンジ
ン用吸気流量制御装置の動作特性を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1のディーゼルエンジ
ン用吸気流量制御装置の動作特性を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態2のディーゼルエンジ
ン用吸気流量制御装置の部分断面図である。
【図5】 従来のディーゼルエンジン用吸気流量制御装
置の動作特性を示す説明図である。
【図6】 従来のディーゼルエンジン用吸気流量制御装
置の動作特性を示す説明図である。
【符号の説明】
1 スロットル弁、2 吸気通路、3 弁軸、4 ネ
ジ、5 ボディ、6 軸受け、 7 ステッパモータ、
8 ロータ、9 センサ、10 バネ、11、12 ガ
イド、13 ストップレバー、14 ストッパ、13
a、14a 当接面、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気通路に回動自在に設けられた弁軸、
    この弁軸に取り付けられ、吸気通路の流通空気量を制御
    するスロットル弁、弁軸に結合され、上記スロットル弁
    を全開位置から全閉位置まで駆動するステッパモータ、
    上記スロットル弁を全開方向に付勢するバネを備え、上
    記スロットル弁の全閉位置における吸気の漏れ流量が、
    エンジンのアイドリング運転時に必要な吸気量より大き
    くなるように設定されたことを特徴とするディーゼルエ
    ンジン用吸気流量制御装置。
  2. 【請求項2】 吸気通路の内径寸法と、スロットル弁の
    外径寸法との寸法差により、吸気の漏れ流量が設定され
    ることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジ
    ン用吸気流量制御装置。
  3. 【請求項3】 スロットル弁に設けられた切り欠き、も
    しくは、貫通孔により、吸気の漏れ流量が設定されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン用
    吸気流量制御装置。
  4. 【請求項4】 全閉状態におけるスロットル弁の位置を
    規制することにより、吸気の漏れ流量が設定されること
    を特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン用吸
    気流量制御装置。
  5. 【請求項5】 スロットル弁を全開方向に付勢するバネ
    の開弁トルクの最小値をSmin、モータ無通電時のデ
    ィテントトルクの最大値をMDmax、弁軸の摩擦によ
    るトルクの最大値をFmaxとするとき、式 Smin < MDmax+Fmax を満足するようにバネの力量が設定されたことを特徴と
    する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のディー
    ゼルエンジン用吸気流量制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6997799B2 (en) * 2003-08-01 2006-02-14 Honeywell International Inc. Damper including a stepper motor
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CN110529262A (zh) * 2019-10-10 2019-12-03 四川红光汽车机电有限公司 一种具有高怠速位置限位结构的电子节气门体

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