JP2003206760A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁部材にトルクを加える電気駆動手段の消費
電力を低減し、小型で低コストのスロットル装置を提供
する。 【解決手段】 モータ２０のトルクは、モータギア２
２、中間ギア２４、駆動ギア１６を介しスロットル軸１
４および弁部材１２に加わる。コイルスプリング３０の
一端３２はストッパ４０に係止されている。全閉位置と
全閉位置よりも開側の中間位置との間において、コイル
スプリング３０の他端３４は係止レバー１８と当接し、
駆動ギア１６、スロットル軸１４および弁部材１２をス
ロットル開度の開側に付勢する。全閉位置から中間位置
まで駆動ギア１６を開側に付勢したコイルスプリング３
０は、中間位置でスロットルボディ１１に形成されてい
るストッパ４２に他端３４を係止される。中間位置と全
開位置との間でコイルスプリング３０の付勢力は駆動ギ
ア１６、スロットル軸１４および弁部材１２に加わらな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの吸気流量を制御するスロットル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気流路に回動自在に設置された弁部材
が回動しスロットル開度を制御することにより、スロッ
トル装置は吸気流路を流れる吸気流量を制御する。ガソ
リンエンジンの場合、エンジン出力は吸気流量により制
御される。これに対し、ディーゼルエンジンの出力は、
吸気流量ではなくインジェクタから噴射される燃料噴射
量により制御される。したがって、通常ディーゼルエン
ジンのスロットル装置は、ガソリンエンジンのスロット
ル装置のようにエンジン運転状態に応じて高精度にスロ
ットル開度を制御する必要がない。ディーゼルエンジン
の運転中、スロットル開度は基本的に全閉でなければよ
く、全開であってもよい。スロットル開度が全開になっ
ても、エンジン出力は燃料噴射量により制御される。

【０００３】スロットル装置の弁部材にトルクを加える
モータやエンジン制御装置（ＥＣＵ）が断線等により故
障しても車両の退避走行を可能にするため、図６に示す
ように開側に弁部材３０２を付勢するばね部材３１０を
備えるスロットル装置が知られている。ばね部材３１０
が弁部材３０２を開側に付勢しているので、例えばモー
タ３００が断線し弁部材３０２を駆動できなくなっても
退避走行に必要な吸気をエンジンに供給できる。

【０００４】しかしながら、図７に示すように、全閉位
置から全開位置までスロットル開度の全域において、ば
ね部材３１０は弁部材３０２を開側に付勢する。したが
って、エンジン通常運転時、ばね部材３１０の付勢力に
抗してスロットル開度を保持するため、スロットル開度
の全域においてモータ３００に駆動電流を供給する必要
がある。モータ３００の発熱量が増加するので、モータ
３００の小型化が困難であり、製造コストが増加する。
図７において、弁部材３０２が開側に受けるトルク３２
０をばね部材３１０の付勢力によるものだけとし直線で
示したが、実際には、図示しないスロットル軸の軸受け
ヒステリシス、モータ３００のトルクを弁部材３０２に
伝達するギアの伝達ロス、またはモータ３００のディテ
ントトルク等により、弁部材３０２が開側に受けるトル
クはヒステリシスを有する。以下、モータを除き弁部材
に開側に加わるトルクはばね部材だけによるものとして
説明する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−８９０９
４号公報に開示されているスロットル装置では、退避走
行が可能なスロットル開度まで弁部材を回転させるため
に必要な付勢力をばね部材の付勢力の上限値としてい
る。ばね部材の付勢力が低減するので、ばね部材の付勢
力に抗してスロットル開度を保持するためにモータに供
給する駆動電流が低減し、モータの消費電力が低減す
る。

【０００６】しかしながら、モータに供給する駆動電流
が低減しても、図７に示すように、開側に弁部材を付勢
するばね部材の付勢力はスロットル開度の全域にわたっ
て弁部材に加わるので、ばね部材の付勢力に抗して弁部
材のスロットル開度を保持するため、スロットル開度の
全域においてモータに駆動電流を供給する必要がある。
したがって、モータの小型化および低コスト化が困難で
ある。本発明の目的は、弁部材にトルクを加える電気駆
動手段の消費電力を低減し、小型で低コストのスロット
ル装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１または
３記載のスロットル装置によると、ばね部材が開側に弁
部材を付勢するので、電気駆動手段やＥＣＵの断線によ
り電気駆動手段が弁部材を駆動することができない状態
において、退避走行に必要な吸気をエンジンに供給でき
る。

【０００８】さらに、全閉位置と中間位置との間におい
てばね部材が開側に弁部材を付勢する付勢力よりも、中
間位置と全開位置との間においてばね部材が開側に弁部
材を付勢する付勢力を小さくする規制手段を備えてい
る。ばね部材から開側に向けて弁部材に加わる付勢力が
小さくなるスロットル開度の範囲において、ばね部材の
付勢力に抗して弁部材のスロットル開度を保持するため
に必要な電気駆動手段のトルクが小さくなるので、電気
駆動手段の消費電力が低減する。電気駆動手段の発熱量
が低減するので、電気駆動手段を小型化し、製造コスト
を低減できる。

【０００９】本発明の請求項２記載のスロットル装置に
よると、中間位置と全開位置との間においてばね部材が
開側に弁部材を付勢する付勢力は０である。中間位置と
全開位置との間において電気駆動手段に供給する電力を
低減できるので、電気駆動手段を小型化し、製造コスト
を低減できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるディーゼルエ
ンジン用スロットル装置を図１および図２に示す。図２
は図１を模式的に説明する図である。スロットル装置１
０の流路部材としてのスロットルボディ１１は吸気内壁
１１ａにより吸気流路１００を形成している。弁部材１
２は円板状に形成されている。弁部材１２は吸気流路１
００に設置され、スロットル軸１４とともに回動する。
弁部材１２は、回動することにより吸気内壁１１ａとの
間に形成する開口の面積を増減し、吸気流路１００を流
れる吸気流量を制御する。スロットル軸１４はスロット
ルボディ１１に回動自在に支持されている。

【００１１】駆動ギア１６はスロットル軸１４とともに
回動する。支持軸１９は、スロットル軸１４の反対側に
スロットル軸１４と同軸上に駆動ギア１６に取り付けら
れ、スロットルボディ１１に回動自在に支持されてい
る。駆動ギア１６には、スロットル軸１４から偏心した
位置に係止レバー１８が取り付けられている。

【００１２】電気駆動手段としてのモータ２０はＥＣＵ
５０により駆動電流を制御される。モータ２０として、
例えばＤＣモータ、ステップモータまたはトルクモータ
等を用いる。中間ギア２４は、モータギア２２および駆
動ギア１６とそれぞれ噛み合っている。モータ２０のト
ルクは、モータギア２２、中間ギア２４、駆動ギア１６
を介しスロットル軸１４および弁部材１２に加わる。

【００１３】ばね部材としてのコイルスプリング３０は
支持軸１９の外周を取り囲んで支持軸１９に装着されて
いる。コイルスプリング３０の一端３２はスロットルボ
ディ１１に形成されたストッパ４０に係止されている。
全閉位置と全閉位置よりも開側の中間位置との間におい
て、コイルスプリング３０の他端３４は係止レバー１８
と当接し、駆動ギア１６、スロットル軸１４および弁部
材１２をスロットル開度の開側に付勢する。全閉位置か
ら中間位置まで駆動ギア１６を開側に付勢したコイルス
プリング３０は、中間位置でスロットルボディ１１に形
成されている規制手段としてのストッパ４２に他端３４
を係止される。したがって、中間位置と全開位置との間
でコイルスプリング３０の付勢力は駆動ギア１６、スロ
ットル軸１４および弁部材１２に加わらない。全閉位置
と中間位置との間において、コイルスプリング３０の付
勢力が弁部材１２に開側に加えるトルクは、吸気流れが
弁部材１２に閉側に加えるトルクよりも大きくなるよう
に設定されている。

【００１４】次に、スロットル装置１０の作動について
説明する。 （１）エンジン通常運転において、ＥＣＵ５０はモータ
２０に供給する駆動電流を制御し、スロットル開度を制
御する。例えば次の（ａ）、（ｂ）のような場合、スロ
ットル装置１０はスロットル開度を閉側に制御される。

【００１５】（ａ）ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculatio
n）システムにおいてエンジンの低回転時に排ガスを吸
気流路に導入するため、スロットル開度を絞って吸気流
路を負圧にする。 （ｂ）エンジン停止時において、インジェクタへの燃料
カットの前にスロットル開度を全閉にすることにより、
燃焼室の圧力変動を低減しエンジン停止時の振動を低減
する。

【００１６】全閉位置と中間位置との間においてスロッ
トル開度を保持するため、モータ２０は、コイルスプリ
ング３０が弁部材１２の開側に加えるトルク２００に抗
し、弁部材１２の閉側にトルクを加える。中間位置にお
いてコイルスプリング３０の他端３４はストッパ４２に
係止され、コイルスプリング３０は開側への変位を禁止
されるので、図３に示すように、中間位置と全開位置と
の間においてコイルスプリング３０の付勢力は弁部材１
２に加わらない。したがって、中間位置と全開位置との
間においてスロットル開度を保持するためにモータ２０
が弁部材１２に加えるトルクは、全閉位置と中間位置と
の間よりも低減する。 （２）モータ２０またはＥＣＵ５０の断線等により、モ
ータ２０が弁部材１２にトルクを加えることができなく
なることがある。しかし、コイルスプリング３０の付勢
力が弁部材１２を開側に付勢するトルクは吸気流れが弁
部材１２の閉側に加えるトルクよりも大きいので、弁部
材１２は開側に回転しスロットル開度は中間位置に設定
される。エンジン側に吸気を供給できるので、車両は退
避走行が可能である。

【００１７】第１実施例では、中間位置と全開位置との
間でコイルスプリング３０の付勢力が弁部材１２に加わ
らない。エンジン通常運転時において、中間位置と全開
位置との間でスロットル開度を保持するためにモータ２
０が弁部材１２に加えるトルクが小さくなるので、モー
タ２０の消費電力が低減する。モータ２０の発熱量が低
減するので、モータを小型化し、モータの製造コストを
低減できる。

【００１８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図４
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号
を付す。コイルスプリング３０に加え、コイルスプリン
グ６０は開側に弁部材１２を付勢する。第２実施例にお
いて、コイルスプリング３０は第１のばね部材、コイル
スプリング６０は第２のばね部材を表している。図５に
示すように、全閉位置と中間位置との間において弁部材
１２が開側に受けるトルク２１０は、コイルスプリング
３０の付勢力により開側に受けるトルク２１２と、コイ
ルスプリング６０の付勢力により開側に受けるトルク２
１４との和である。コイルスプリング３０の他端３４は
中間位置でストッパ４２に係止され開側への変位を禁止
されるので、中間位置と全開位置との間において弁部材
１２が開側に受けるトルク２１４はコイルスプリング６
０の付勢力によるものだけである。

【００１９】コイルスプリング６０の付勢力はコイルス
プリング３０の付勢力よりも小さく設定されているの
で、エンジン通常運転時において、中間位置と全開位置
との間においてスロットル開度を保持するためにモータ
２０が弁部材１２に加えるトルクは、全閉位置と中間位
置との間においてスロットル開度を保持するためにモー
タ２０が弁部材１２に加えるトルクよりも小さい。モー
タ２０の消費電力が低減するので、モータを小型化し、
モータの製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるスロットル装置を示
す斜視図である。

【図２】第１実施例のスロットル装置を示す模式的構成
図である。

【図３】スロットル開度と弁部材に加わる開側トルクと
の関係を示す特性図である。

【図４】第２実施例のスロットル装置を示す模式的構成
図である。

【図５】スロットル開度と弁部材に加わる開側トルクと
の関係を示す特性図である。

【図６】従来のスロットル装置を示す模式的構成図であ
る。

【図７】スロットル開度と弁部材に加わる開側トルクと
の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１０ スロットル装置 １１ スロットルボディ １１ａ 吸気内壁 １２ 弁部材 １４ スロットル軸 ２０ モータ（電気駆動手段） ３０ コイルスプリング（ばね部材、第１のばね部
材） ４２ ストッパ（規制手段） ６０ コイルスプリング（第２のばね部材） １００ 吸気流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの吸気流量を制御す
   るスロットル装置であって、 吸気が流れる吸気流路を有する流路部材と、 前記吸気流路に回動自在に収容され、回動することによ
   り前記吸気流路を流れる吸気流量を制御する弁部材と、 前記弁部材に加えるトルクを発生する電気駆動手段と、 スロットル開度の開側に向けて前記弁部材を付勢するば
   ね部材と、 全閉位置と前記全閉位置よりも開側の中間位置との間に
   おいて前記ばね部材が開側に前記弁部材を付勢する付勢
   力よりも、前記中間位置と全開位置との間において前記
   ばね部材が開側に前記弁部材を付勢する付勢力を小さく
   する規制手段と、を備えることを特徴とするスロットル
   装置。
2. 【請求項２】 前記規制手段は、前記ばね部材が開側に
   変位することを前記中間位置において禁止するストッパ
   であり、前記中間位置と前記全開位置との間において前
   記ばね部材が開側に前記弁部材を付勢する付勢力は０で
   あることを特徴とする請求項１記載のスロットル装置。
3. 【請求項３】 前記ばね部材は前記弁部材を開側に付勢
   する第１のばね部材および第２のばね部材を有し、前記
   規制手段は前記第１のばね部材が開側に変位することを
   前記中間位置において禁止するストッパであることを特
   徴とする請求項１記載のスロットル装置。