JP2001090589A - エンジンの吸気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイパス制御弁のアクチュエータとパージ制
御弁のアクチュエータとの共通化を図ってエンジンの吸
気量制御装置の総合コストの低減を可能にする。 【解決手段】 スロットル弁５を迂回して吸気通路１に
接続されるバイパス１０にバイパス制御弁１１を，また
キャニスタ１５と吸気通路１の間を接続する蒸発燃料パ
ージ通路１６にパージ制御弁１７をそれぞれ設け，これ
らパージ制御弁１７及びバイパス制御弁１１に共通のア
クチュエータ１８を連結し，このアクチュエータ１８に
より，電動モータ６の正常時にはバイパス制御弁１１を
閉弁し，同電動モータ６の通電不能によりスロットル弁
５が全閉となった場合には同バイパス制御弁１１を，エ
ンジンＥの所定の低速運転を可能にする開度に開弁す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，エンジンの吸気通
路に，電動モータにより開閉作動されるスロットル弁を
設けた，エンジンの吸気量制御装置に関し，特に，電気
回路の故障による電動モータの通電不能によりスロット
ル弁が全閉状態となった場合でも，エンジンの所定の低
速運転を可能にする吸気量を確保し得るようにしたもの
ゝ改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，電動モータの通電不能時でも，エ
ンジンの所定の低速運転を可能にする吸気量を確保する
ために，次のものが知られている。 スロットル弁を所定の小開度位置に向かって付勢す
る開弁ばねと，この開弁ばねより小さいセット荷重をも
ってスロットル弁を閉じ方向へ付勢する戻しばねとを設
け，電動モータの通電不能時には，両ばねの協働により
スロットル弁を所定の小開度に保持するようにしたもの
（特許第２８６５６６７号公報参照）。 スロットル弁を迂回して吸気通路に接続されるバイ
パスにそれを開閉するバイパス制御弁を設け，電動モー
タの正常時にはこのバイパス制御弁を閉弁し，同電動モ
ータの通電不能時には同バイパス制御弁を開くようにし
たもの。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記
のものでは，通常，スロットル弁を所定の小開度から開
くときは電動モータに正転方向の駆動トルクを発揮さ
せ，所定の小開度から閉じるときは電動モータに逆転方
向の駆動トルクを発揮させなければならず，電動モータ
の駆動制御が面倒であり，しかもその逆転方向の駆動ト
ルクは，戻しばねより大きい開弁ばねのセット荷重に抗
し得る大きなものが必要であるから，電動モータの大型
化が避けられない，という欠点がある。また上記のも
のでは，スロットル弁を戻しばねにより全閉位置に付勢
し，電動モータの駆動トルクを正転方向でのみ制御する
ことにより，スロットル弁を全閉から全開まで開放し得
るので，上記のものゝ欠点は解消されるものゝ，バイ
パス制御弁専用のアクチュエータとを要することから，
コスト面で不利となる。

【０００４】本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたも
ので，上記の構成を採用しながら，バイパス制御弁の
アクチュエータと他の制御弁のアクチュエータとの共通
化を図って総合コストの低減を可能にする，エンジンの
吸気量制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，エンジンの吸気通路に，電動モータによ
り開閉作動されるスロットル弁を設けた，エンジンの吸
気量制御装置において，前記スロットル弁を迂回して前
記吸気通路に接続されるバイパスにそれを開閉するバイ
パス制御弁を設け，また燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉
するキャニスタと前記吸気通路の間を接続する蒸発燃料
パージ通路にそれを開閉するパージ制御弁を設け，これ
らパージ制御弁及びバイパス制御弁に共通のアクチュエ
ータを連結し，前記電動モータの正常時には前記バイパ
ス制御弁を閉弁すべく，また同電動モータの通電不能に
より前記スロットル弁が全閉となった場合には同バイパ
ス制御弁を，エンジンの低速運転を可能にする吸気量を
確保するに足る開度に開弁すべく，前記アクチュエータ
を作動するようにしたことを第１の特徴とする。

【０００６】この第１の特徴によれば，電動モータが正
常な場合でのエンジンの通常運転時には，キャニスタで
捕捉された蒸発燃料を，アクチュエータにより作動され
るパージ制御弁によってエンジンの運転状態に応じて計
量しつゝ，有効燃料としてエンジンに供給することがで
き，また電動モータの通電不能時には，同一アクチュエ
ータにより作動されるバイパス制御弁によってバイパス
が開放されるので，スロットル弁が全閉状態となって
も，エンジンに，その低速運転を可能にする所定量の吸
入空気を供給することができる。しかも，同一のアクチ
ュエータがパージ制御弁及びバイパス制御弁の駆動に機
能するので，各弁専用のアクチュエータを設ける場合に
比し，総合コストを大幅に低減することができる。

【０００７】また本発明は，上記特徴に加えて，前記ア
クチュエータを，通電量の増加に応じて作動杆の作動量
を増加させる電磁式に構成し，その作動杆に前記パージ
制御弁を直接的に連結し，前記作動杆が所定量を超えて
作動すると，このパージ制御弁を介して前記バイパス制
御弁を作動するようにしたことを第２の特徴とする。

【０００８】この第２の特徴によれば，電動モータが正
常な場合でのエンジンの通常運転時には，バイパス制御
弁の閉弁状態を保持したまゝで，パージ制御弁を的確に
作動することができる。

【０００９】さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前
記パージ制御弁を，前記作動杆が前記所定量を超えて作
動するときは，該パージ制御弁が閉弁もしくは微小開度
となるように構成したことを第３の特徴とする。

【００１０】この第３の特徴によれば，電動モータの通
電不能時には，蒸発燃料の流量がパージ制御弁によりゼ
ロもしくは最小に制御されるので，バイパスを流れる比
較的少ない吸入空気に多量の蒸発燃料が混合することを
防ぎ，混合気の過濃化によるエンジンの作動不調を未然
に回避することができる。

【００１１】さらにまた本発明は，第１〜第３の特徴の
何れかに加えて，前記吸気通路の一部を，スロットルボ
ディの，スロットル弁に開閉される吸気道で構成し，そ
のスロットルボディに前記バイパス制御弁，パージ制御
弁及びアクチュエータを取付けたことを第４の特徴とす
る。

【００１２】この第４の特徴によれば，バイパス制御
弁，パージ制御弁及びアクチュエータ付きのスロットル
ボディをコンパクトに構成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を，添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例に係る自動車用エ
ンジンの吸気系及び燃料供給系を示す概念図，図２は上
記吸入系におけるスロットルボディの側面図，図３は図
２の３−３線断面図，図４は図２の４−４線断面図，図
５は図２の５矢視図，図６及び図７は図４に対応する作
用説明図である。

【００１５】先ず，図１において，符号Ｅは自動車用の
多気筒エンジンを示す。このエンジンＥの吸気通路１
は，エンジン本体の一側面に結合される吸気マニホール
ド２の各部管路と，吸気マニホールド２の上流端に結合
されるスロットルボディ３の吸気道４とで構成される。

【００１６】スロットルボディ３には，吸気道４を開閉
するスロットル弁５の弁軸５ａが回転自在に支承され
る。この弁軸５ａの一端にそれを回転駆動する電動モー
タ６が連結され，他端にスロットル弁５の開度を検知す
るスロットルセンサ７が連結される。

【００１７】電動モータ６は，自動車のドライバによる
アクセルペダルの踏み込み量を検知するペダルセンサ８
と前記スロットルセンサ７との出力信号に基づき電子制
御ユニット９によって作動され，スロットル弁５をアク
セルペダルの踏み込み量に応じた開度に制御するように
なっている。

【００１８】吸気道４には，スロットル弁５を迂回する
バイパス１０が接続され，このバイパス１０の途中にバ
イパス制御弁１１が介裝される。

【００１９】エンジンＥには，燃料タンク１２に貯留さ
れる燃料が燃料ポンプ１３によって供給される。上記燃
料タンクの上壁から蒸発燃料チャージ通路１４が延出し
ており，その下流端はキャニスタ１５の入口１５ａに接
続され，キャニスタ１５の出口１５ｂは蒸発燃料パージ
通路１６を介して吸気道４の下流側に接続される。その
蒸発燃料パージ通路１６の途中にパージ制御弁１７が介
裝される。

【００２０】バイパス制御弁１１及びパージ制御弁１７
は，共通のアクチュエータ１８によって作動されるよう
になっている。

【００２１】上記スロットルボディ３，バイパス制御弁
１１，パージ制御弁１７及びアクチュエータ１８を，図
２〜図５により詳細に説明する。

【００２２】スロットル弁５の弁軸５ａは，スロットル
ボディ３の両側壁にボールベアリング２０，２１を介し
て支承される。この弁軸５ａの一端には電動モータ６の
ロータ６ａが結合される。また弁軸５ａの他端にはレバ
ー２２が固着され，それとスロットルボディ３との間に
スロットル弁５を閉じ方向に付勢する戻しばね２３が装
着される。さらに弁軸５ａには，上記レバー２２の外方
でスロットルセンサ７のロータ７ａが連結される。

【００２３】スロットルボディ３の一側に弁ハウジング
２５が一体に形成されており，この弁ハウジング２５の
一端に形成されたフランジ２５ａに板状の延長ハウジン
グ２６を挟んでアクチュエータ１８がビス２７により固
着される。延長ハウジング２６には第１ポート３１が設
けられ，弁ハウジング２５には，第１ポート３１側から
順に第２〜第４ポート３２〜３４が隣接して設けられ
る。

【００２４】第１ポート３１に前記蒸発燃料パージ通路
１６の上流側部分１６ａが接続され，同通路１６の下流
側部分１６ｂはスロットルボディ３の端面に溝状に形成
されて第２ポート３２に開口する。第１及び第２ポート
３１，３２間の隔壁には弁孔２８及び弁座２９が設けら
れ，これらと協働するようにパージ制御弁１７が配設さ
れる。即ち，パージ制御弁１７は，弁座２９に着座し得
る傘部３５と，弁孔２８を貫通する弁杆３６とを備え
る。その弁杆３６の外周には，傘部３５から遠ざかるに
つれて小径となるテーパ部３６ａと，このテーパ部３６
ａの小径端に環状溝３６ｂを挟んで隣接する円筒状の大
径部３６ｃとが形成されており，傘部３５が弁座２９か
ら離座した後は，テーパ部３６ａにより弁孔２８の開度
が制御され，大径部３６ｃが弁孔２８に嵌合すると弁孔
２８を閉じるか，もしくは微小開度に制御するようにな
っている。勿論，傘部３５が弁座２９に着座したときも
弁孔２８は閉じられる。

【００２５】第４ポート３４には，スロットルボディ３
に穿設されたバイパス１０の上流側部分１０ａが開口
し，同バイパス１０の下流側部分１０ｂはスロットルボ
ディ３の端面に溝状に形成されて第３ポート３３に開口
する。第３及び第４ポート３３，３４間の隔壁には弁孔
３７及び弁座３８が設けられ，その弁座３８と協働する
ようにバイパス制御弁１１が配設される。即ち，このバ
イパス制御弁１１は，弁座３８に着座し得る傘座３９
と，それに連なる弁杆４０とを有し，その弁杆４０は，
弁孔３７を緩く貫通すると共に，第２及び第３ポート３
２，３３間の隔壁に設けられた軸受け４１に摺動自在に
支承されながら，第２ポート３２側に先端を突出させて
いる。このバイパス制御弁１１は，前記パージ制御弁１
７と同軸上に配置され，且つ第４ポート３４において戻
しばね４２により閉じ方向，即ち傘座３９を弁座３８に
着座させる方向に付勢される。

【００２６】溝状に形成された蒸発燃料パージ通路１６
の下流側部分１６ｂ及びバイパス１０の下流側部分１０
ｂの開放側面は，スロットルボディ３と接合される前記
吸気マニホールド２の端面によって閉鎖される。

【００２７】アクチュエータ１８は，延長ハウジング２
６を挟んで弁ハウジング２５のフランジ２５ａに結合さ
れるアクチュエータケース４５と，このアクチュエータ
ケース４５に収納，固定されるソレノイド４６と，この
ソレノイド４６の，延長ハウジング２６側の一端からそ
の内周にかけて配設される固定コア４７と，ソレノイド
４６の他端からその内周にかけて配設され，且つソレノ
イド４６の内周側で固定コア４７と対向するヨーク４８
と，このヨーク４８から固定コア４７にかけてそれらに
摺動自在に嵌合される可動コア４９と，この可動コア４
９に一対のリテーナ５０，５０を介して固着される作動
杆５１と，可動コア４９をヨーク４８側に付勢する戻し
ばね５２と，可動コア４９を戻しばね５２側に付勢する
対抗ばね５３とからなっており，ソレノイド４６の消磁
状態では，両ばね５２，５３のセット荷重の釣合いによ
り，可動コア４９の大部分をヨーク４８側に位置させる
ようになっている。

【００２８】上記作動杆５１は，前記パージ制御弁１７
と同軸上に配置されると共に，それと一体的に結合され
る。図示例では，作動杆５１及びパージ制御弁１７は一
体に成形される。

【００２９】ソレノイド４６は，前記スロットルセンサ
７と，電動モータ６に係わる電気回路の断線等の通電不
能を検知する故障センサ５４との出力信号に基づいて電
子制御ユニット９により作動されるようになっている。

【００３０】次に，この実施例の作用について説明す
る。エンジンＥの通常運転時，電動モータ６によりスロ
ットル弁５が開かれていくと，その開度に応じた信号が
スロットルセンサ７から電子制御ユニット９に送られる
ので，電子制御ユニット９は，アクチュエータ１８のソ
レノイド４６への電流を増加させていく。それにより，
図６に示すように，可動コア４９は固定コア４７側へ徐
々に吸引されていき，作動杆５１を介してパージ制御弁
１７の傘部３５を弁座２９から離座させるので，テーパ
部３６ａにより弁孔２８の開度をスロットル弁５の開度
に対応したものとする。その結果，キャニスタ１５で捕
捉された燃料タンク１２内の蒸発燃料は，蒸発燃料パー
ジ通路１６を経て吸気道４に吸入されると共に，その流
量はパージ制御弁１７のテーパ部３６ａにより，エンジ
ンＥの吸入空気量に対応した量に制御されることにな
り，エンジンＥに供給される混合気のＡ／Ｆを大きく変
動させることなく，蒸発燃料をエンジンＥの有効燃料と
して処理することができる。

【００３１】エンジンＥのこのような通常運転時には，
バイパス制御弁１１は，戻しばね４２の付勢力をもって
弁座３８に着座していて，バイパス１０を閉鎖してお
り，また前記パージ制御弁１７は，このバイパス制御弁
１１に当接するには至らない。

【００３２】ところが，自動車の走行中，万一，電気回
路の故障により電動モータ６が通電不能に陥ると，故障
センサ５４が上記故障を直ちに検知して，その検知信号
を電子制御ユニット９に送り，それに基づいて電子制御
ユニット９は，アクチュエータ１８のソレノイド４６に
最大の電流を流して，可動コア４９を固定コア４７側へ
大きく前進させるので，今度は，図７に示すように，作
動杆５１がパージ制御弁１７を最大に作動させて，その
大径部３６ｃを弁孔２８に嵌合させると共に，そのパー
ジ制御弁１７を介してバイパス制御弁１１を押圧し，そ
の傘座３９を弁座３８から離座させる。その結果，バイ
パス１０が導通状態となるので，電動モータ６の休止に
よりスロットル弁５が戻しばね２３の付勢力で全閉状態
となっても，導通状態となったバイパス１０を通して，
エンジンＥに所定量の吸入空気を供給することができ，
これによりエンジンＥは低速運転が可能となり，自動車
を低速走行させることができる。かくして，電動モータ
６の通電不能による自動車の立ち往生が回避される。

【００３３】しかも，蒸発燃料パージ通路１６において
は，蒸発燃料の流量がパージ制御弁１７の大径部３６ｃ
によりゼロもしくは最小に制御されるので，比較的少な
い吸入空気に多量の蒸発燃料が混合することによる混合
気の過濃化を防ぐことができ，混合気の過濃化によるエ
ンジンＥの作動不調を未然に回避することができる。

【００３４】ところで，アクチュエータ１８は，上記の
ように，それ一個をもってパージ制御弁１７及びバイパ
ス制御弁１１をそれぞれ適時駆動し得るので，各弁１
１，１７専用のアクチュエータを設ける場合に比し，総
合コストを大幅に低減することができる。

【００３５】また，バイパス制御弁１１及びパージ制御
弁１７を収容する弁ハウジング２５及び延長ハウジング
２６がスロットルボディ３に一体的に形成され，それら
にアクチュエータ１８が取付けられるので，バイパス制
御弁１１，パージ制御弁１７及びアクチュエータ１８付
きのスロットルボディ３をコンパクトに構成することが
できる。

【００３６】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可
能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば，エンジンの吸気通路に，電動モータにより開閉作動
されるスロットル弁を設けた，エンジンの吸気量制御装
置において，前記スロットル弁を迂回して前記吸気通路
に接続されるバイパスにそれを開閉するバイパス制御弁
を設け，また燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉するキャニ
スタと前記吸気通路の間を接続する蒸発燃料パージ通路
にそれを開閉するパージ制御弁を設け，これらパージ制
御弁及びバイパス制御弁に共通のアクチュエータを連結
し，前記電動モータの正常時には前記バイパス制御弁を
閉弁すべく，また同電動モータの通電不能により前記ス
ロットル弁が全閉となった場合には同バイパス制御弁
を，エンジンの低速運転を可能にする吸気量を確保する
に足る開度に開弁すべく，前記アクチュエータを作動す
るようにしたので，同一のアクチュエータをもってパー
ジ制御弁及びバイパス制御弁の両方を適時駆動すること
ができ，これにより総合コストの大幅な低減に寄与し得
る。

【００３８】また本発明の第２の特徴によれば，前記ア
クチュエータを，通電量の増加に応じて作動杆の作動量
を増加させる電磁式に構成し，その作動杆に前記パージ
制御弁を直接的に連結し，前記作動杆が所定量を超えて
作動すると，このパージ制御弁を介して前記バイパス制
御弁を作動するようにしたので，電動モータが正常な場
合でのエンジンの通常運転時には，バイパス制御弁の閉
弁状態を保持したまゝで，パージ制御弁を的確に作動す
ることができる。

【００３９】さらに本発明の第３の特徴によれば，前記
パージ制御弁を，前記作動杆が前記所定量を超えて作動
するときは，該パージ制御弁が閉弁もしくは微小開度と
なるように構成したので，電動モータの通電不能時に
は，バイパスを流れる比較的少ない吸入空気に多量の蒸
発燃料が混合することを防ぎ，混合気の過濃化によるエ
ンジンの作動不調を未然に回避することができる。

【００４０】さらにまた本発明の第４の特徴によれば，
前記吸気通路の一部を，スロットルボディの，スロット
ル弁に開閉される吸気道で構成し，そのスロットルボデ
ィに前記バイパス制御弁，パージ制御弁及びアクチュエ
ータを取付けたので，バイパス制御弁，パージ制御弁及
びアクチュエータ付きのスロットルボディをコンパクト
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車用エンジンの吸
気系及び燃料供給系を示す概念図。

【図２】上記吸入系におけるスロットルボディの側面
図。

【図３】図２の３−３線断面図。

【図４】図２の４−４線断面図。

【図５】図２の５矢視図。

【図６】図４に対応する作用説明図。

【図７】図４に対応する作用説明図。

【符号の説明】

Ｅ・・・・・エンジン １・・・・・吸気通路 ３・・・・・スロットルボディ ４・・・・・スロットルボディの吸気道 ５・・・・・スロットル弁 ６・・・・・電動モータ １０・・・・バイパス １１・・・・バイパス制御弁 １２・・・・燃料タンク １５・・・・キャニスタ １６・・・・蒸発燃料パージ通路 １７・・・・パージ制御弁 １８・・・・アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/00 Ｆ０２Ｍ 25/00 Ｈ 25/08 25/08 Ｚ Ｅ ３０１ ３０１Ｊ ３０１Ｕ Ｆターム(参考） 3G065 CA34 CA38 DA05 DA06 DA15 EA12 GA00 GA41 GA46 HA21 HA22 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA05 BA06 BA27 DA27 DA33 EB22 FA00 FA10 3G301 HA01 HA14 JB02 JB08 LA00 LA03 LA04 NE17 PA11Z PA14Z PB09Z PF03Z PG02Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（Ｅ）の吸気通路（１）に，電
   動モータ（６）により開閉作動されるスロットル弁
   （５）を設けた，エンジンの吸気量制御装置において，
   前記スロットル弁（５）を迂回して前記吸気通路（１）
   に接続されるバイパス（１０）にそれを開閉するバイパ
   ス制御弁（１１）を設け，また燃料タンク（１２）内の
   蒸発燃料を捕捉するキャニスタ（１５）と前記吸気通路
   （１）の間を接続する蒸発燃料パージ通路（１６）にそ
   れを開閉するパージ制御弁（１７）を設け，これらパー
   ジ制御弁（１７）及びバイパス制御弁（１１）に共通の
   アクチュエータ（１８）を連結し，前記電動モータ
   （６）の正常時には前記バイパス制御弁（１１）を閉弁
   すべく，また同電動モータ（６）の通電不能により前記
   スロットル弁（５）が全閉となった場合には同バイパス
   制御弁（１１）を，エンジン（Ｅ）の低速運転を可能に
   する吸気量を確保するに足る開度に開弁すべく，前記ア
   クチュエータ（１８）を作動するようにしたことを特徴
   とする，エンジンの吸気量制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの吸気量制御装
   置において，前記アクチュエータ（１８）を，通電量の
   増加に応じて作動杆（５１）の作動量を増加させる電磁
   式に構成し，その作動杆（５１）に前記パージ制御弁
   （１７）を直接的に連結し，前記作動杆（５１）が所定
   量を超えて作動すると，このパージ制御弁（１７）を介
   して前記バイパス制御弁（１１）を作動するようにした
   ことを特徴とする，エンジンの吸気量制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエンジンの吸気量制御装
   置において，前記パージ制御弁（１７）を，前記作動杆
   （５１）が前記所定量を超えて作動するときは，該パー
   ジ制御弁（１７）が閉弁もしくは微小開度となるように
   構成したことを特徴とする，エンジンの吸気量制御装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載のエンジン
   の吸気量制御装置において，前記吸気通路（１）の一部
   を，スロットルボディ（３）の，スロットル弁（５）に
   開閉される吸気道（４）で構成し，そのスロットルボデ
   ィ（３）に前記バイパス制御弁（１１），パージ制御弁
   （１７）及びアクチュエータ（１８）を取付けたことを
   特徴とする，エンジンの吸気量制御装置。