JP2004003421A - スロットルバルブ開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への搭載性を向上するために、スロットルバルブ開閉装置のデフォルト機構を簡素化する。
【解決手段】モータが駆動力を発生しないと、リターンスプリングによりスロットルバルブ１８は▲１▼に位置する。スロットルバルブ１８と吸気通路１９の壁の間には隙間δ１とδ２がある。吸気管の壁の一部に球面形状した凹部２６，２７があり、凹部２６，２７に対向したスロットルバルブの位置▲２▼では隙間δ１とδ２は、スロットルの動作範囲で最小となる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用内燃機関の吸入空気流量を変化させるスロットルバルブ開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スロットルバルブをモータで駆動する車両用スロットルバルブ開閉装置として、例えば、特表平２−５００６７７号公報（国際公開第ＷＯ８８／００４０４号パンフレット）に記載のように、スロットルバルブを閉方向に付勢するリターンスプリングと、このリターンスプリングと逆に、スロットルバルブを開方向に付勢する第２のスプリングとを備え、モータがスロットルバルブを駆動していないときには、スロットルバルブがリターンスプリングの付勢力と第２のスプリングの付勢力とがつりあった開度に自動調整される装置が知られている。
【０００３】
スロットルバルブがモータ等の駆動手段によって駆動されていないときにリターンスプリング等の付勢手段によって付勢される初期位置を、本明細書では以降「デフォルト位置」と呼ぶ。
【０００４】
デフォルト位置を実現する機構が設けられている理由として下記の２つの理由がある。
１．駐車中に駆動力を発生していなくとも、スロットルバルブと吸気通路の間に隙間を設けてスロットルバルブと吸気通路の間の氷結や汚損によるスロットルバルブの固着を防ぐ。
２．スロットルバルブ開閉装置が故障してモータへの通電を中止したときに、車両が暴走せずエンジンが停止しない吸気流量の開度にすばやくスロットルバルブの位置をセットしたり、自力走行（リンプホーム）を確保する。
【０００５】
また、特開平１１−１５３０５３号公報に記載された車両用スロットルバルブ開閉装置では、モータの回転をスロットルバルブに伝えるリンクまたはカム機構と、スロットルバルブの開度を閉方向に付勢するリターンスプリングとを備え、デフォルト位置から一方向にモータを回転すると、スロットルバルブはデフォルト位置から一旦閉じる方向に動作し、その後さらにモータの回転を続けると、スロットルバルブの回転方向が反転し、スロットルバルブが全開まで動作する機構を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特表平２−５００６７７号公報（国際公開第ＷＯ８８／００４０４号パンフレット）に記載のように、デフォルト位置を実現するために対抗する付勢力を利用すると、デフォルト位置をまたぐ動作をしたときに、スロットルバルブの動作に遅れが生じる。これは、駆動力を発生するモータへの負荷の方向が、デフォルト位置を境に反転し、制御がトルクの反転を判定するまでに時間がかかるからである。また、付勢力の向きが相反する二つのばねを設置する必要があるため、機構が複雑になり量産性や車両への搭載性が悪くなるといった課題もある。
【０００７】
また、特開平１１−１５３０５３号公報に記載された装置では、デフォルト位置におけるバネの付勢力の反転はないものの、スロットルバルブをデフォルト位置から全開状態になるまで動作させる必要があるときに、デフォルト位置から一旦全閉状態になるまで動作させ、次いでスロットルバルブの運動方向を反転させて全閉状態から全開状態まで動作させる必要がある。このため、スロットルバルブの運動方向の反転により生じる遅れが無視できなくなる。言い換えると、デフォルト位置から全開するまでの一連の動作を考えたとき、上記公報に記載された装置ではスロットルバルブの動作が反転するという無駄な動きが生じ、スロットルバルブを高速に動作できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、簡単な機構によってスロットルバルブの駆動力が発生していない場合にはスロットルバルブをデフォルト位置に保持することができ、デフォルト位置から全開までスロットルバルブを高速に動作させることができるスロットルバルブ開閉装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、前記駆動機構と前記スロットルバルブの回転方向に沿って、前記駆動機構からの駆動力が作用しないときに前記スロットルバルブが位置するデフォルト位置と、前記スロットルバルブの可動範囲内で開口面積が最小となる最小開口面積位置と、この最小開口面積よりも開口面積が拡大していく動作範囲とを、この順に有する空気通路とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、簡単な機構によってスロットルバルブの駆動力が発生していない場合にはスロットルバルブをデフォルト位置に保持することができ、デフォルト位置から全開までスロットルバルブを高速に動作させる得るものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の吸気通路の断面図を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の構成図ならびに、スロットルバルブ開閉装置のシステムをあらわす。図３（Ａ）はスロットルバルブ開閉装置の駆動機構を示す図である。図３（Ｂ）は、スロットルバルブ開閉装置の吸気通路の半径方向の断面を示す図である。
【００１２】
スロットルバルブ１８はスロットルシャフト２０に固定されている。スロットルシャフト２０は、吸気通路１９の軸方向に直交し回転自在に支持されている。スロットルバルブの駆動手段であるモータ１７の出力軸には減速ギア２２ａが固定されている。減速ギア２２ａは、減速ギア２２ｂと噛み合っている。減速ギア２２ｂは減速ギア２２ｃと結合している。減速ギア２２ｃは、スロットルシャフト２０に締結されている減速ギア２２ｄと噛み合っている。減速ギア２２ｄの動作範囲は、スロットルボディ１６に固定されＢ方向への回転を規制するデフォルトストッパ２４と、スロットルボディ１６に固定されＡ方向への回転を規制する全開ストッパ２５により制限されている。
【００１３】
このような構成であるため、モータ１７が回転すると、減速ギア２２ａ〜２２ｄが回転し、スロットルバルブ１８が回転駆動される。スロットルバルブ１８が回転すると、吸気通路１９の開口面積が可変し、内燃機関に吸入される吸入空気流量が変化する。
【００１４】
減速ギア２２ｄには、スロットルバルブ１８が最大開度である全開の状態から最小開度である全閉の状態へ向かう回転方向（図１に示す矢印Ｂ方向に）に、弾性部材であるリターンスプリング２３によって付勢力が与えられている。
【００１５】
リターンスプリング２３のトルクは常にＢ方向にかかっており、スロットルバルブ１８がどの位置にあっても、ギア２２ｄの一端がデフォルトストッパ２４に衝突してスロットルバルブ１８が止まる位置▲１▼（最も紙面水平に近い開度）まで戻すのに十分なトルクが設定されている。ギア２２ｄの一端がデフォルトストッパ２４に衝突してスロットルバルブ１８が止まる位置をデフォルト位置と呼び、スロットルバルブ１８がデフォルト位置にあるときは、スロットルバルブ１８と吸気通路の間の開口面積がエンジンのアイドルに必要な開口面積以上となる。
【００１６】
アクセルペダル１３は、アクセルペダルスプリング１２により、アクセルペダルの踏み込み方向と逆方向に付勢されている。運転者がアクセルペダル１３を踏み込むと、その踏み込み量はアクセルポジションセンサ１４によって検出される。アクセルポジションセンサ１４の出力であるアクセルポジション信号Ｓ２は、エンジンコントロールユニット１１に取り込まれる。エンジンコントロールユニット１１には、エンジンの回転数、エンジンへの吸入空気量やエンジンの水温等のエンジン運転情報Ｓ１が取り込まれる。エンジンコントロールユニット１１は、アクセルポジション信号Ｓ２やエンジン運転情報Ｓ１をもとに、スロットルバルブの開度目標を演算して定め、スロットルバルブの目標開度信号Ｓ３をスロットルコントロールユニット１５に出力する。
【００１７】
スロットルバルブ１８の位置は、スロットルシャフトの一端に設置されスロットルシャフトの回転角をモニタするスロットルポジションセンサ２１により検出される。スロットルポジションセンサ２１の出力であるスロットル実開度信号Ｓ５は、スロットルコントロールユニット１５に取り込まれる。スロットルコントロールユニット１５内部では、スロットル実開度信号Ｓ５とスロットルバルブ目標開度信号Ｓ３を比較し、スロットル実開度信号Ｓ５がスロットル目標開度信号Ｓ３と一致するように、モータ駆動電流Ｓ４を制御する。スロットルコントロールユニット１５は、スロットル実開度信号Ｓ５をスロットル実開度信号Ｓ３’として、エンジンコントロールユニット１１に出力する。
【００１８】
以上のようにして、エンジンコントロールユニット１１およびスロットルコントロールユニット１５は、アクセルペダル１３の踏み込み量に応じて、スロットルバルブ１８の位置を制御できるとともに、エンジンの運転状態に応じては、アクセルペダル１３の踏み込み量とは関係なく、スロットルバルブ１８の位置を制御することもできる。
【００１９】
図１に示すように、スロットルバルブ１８は、スロットルシャフト２０に固定されている。スロットルシャフト２０は、吸気通路１９を貫通して、スロットルボディ１６に回転自在に設置されている。吸入空気は吸気通路１９を矢印ＦＬで示すように上から下方向へと流れる。
【００２０】
吸気通路１９の内部には、スロットルバルブ１８が回転したときにスロットルバルブ１８の外周縁が描く球面の形状の一部に沿って、球面状の凹部が設けられている。より詳しく説明する。スロットルバルブの外周縁をスロットルバルブ１８の回転時に、空気の流れの上流に向かう第１の外周縁と下流に向かう第２の外周縁とに分けたとき、第１の外周縁に対向しスロットルシャフト２０より上流の吸気通路１９の壁の一部に第１の球面状の凹部２６が、第２の外周縁に対向しスロットルシャフト２０より下流の吸気通路１９の壁の一部に第２の球面状の凹部２７が設けられている。球面状の凹部とスロットルバルブ１８が対向したときに、確実に最小の開口面積が得られるようにするため、吸気管の軸方向断面から見て、球面状の凹部２６，２７の円弧の長さを、スロットルバルブ１８の厚みより大きくしてある。
【００２１】
球面状の凹部２６，２７の前後はスロットルバルブ１８の開度特性が球面状の凹部の通過前後に、隙間δ１，δ２が急激に変化しないように、なめらかにつながっている。このように隙間δ１，δ２が緩やかに変化することで、開口面積の急な変化、すなわちスロットルバルブ１８の回転角度に対する流量の急激な変化を防止することができる。
【００２２】
図示の状態▲１▼は、リターンスプリング２３によりスロットルバルブ１８がデフォルトに位置している状態を表しており、スロットルバルブ１８と吸気通路１９の間には隙間δ１と隙間δ２が設けられている。
【００２３】
スロットルバルブ１８の図示▲１▼の状態は、最も紙面水平方向（破線Ｈ）に近く、紙面の上部方向からみるとスロットルバルブ１８の投影面積は、他のスロットルバルブの位置、例えば図示▲２▼や▲３▼と比較して最も大きい。
【００２４】
モータ１７に電流を与え、モータが回転すると、スロットルバルブ１８は、スロットルシャフトの中心Ｏの回りにＡ方向に回転し、位置▲３▼（紙面方向垂直の破線Ｖ近傍）まで到達する。このとき紙面上部から見たときスロットルバルブ１８の投影面積は最小、すなわち開口面積は最大となるスロットルバルブ「全開」位置にある。
【００２５】
吸気通路の壁に球面状の凹部２６を内包する凸部２８と球面状の凹部２７を内包する突部２９があり、凹部２６，２７にスロットルバルブが対向するスロットル位置▲２▼では、隙間δ１、δ２がスロットルの動作範囲の中で最も小さくなる。本スロットルバルブ開閉装置が実現しうる開口面積が最小、すなわち吸気通路に流れる流量も最小となる「全閉」となる。
【００２６】
図４の上段に開口面積とスロットルバルブ１８の位置の関係を、中段にモータ１７の回転角度とスロットルバルブ１８の位置の関係を、下段にスロットルポジションセンサ２１の出力とスロットルバルブ１８の位置の関係を示している。スロットルバルブが位置▲１▼では、デフォルト位置の開口面積を持つ。スロットルシャフト２０がＡ方向に回転し、スロットルバルブが位置▲２▼に到達するまでの間は、凸部２４ａと２４ｂにより開口面積が減少する。スロットルバルブが球状壁面２６、２７に対向している間で開口面積は最小となり、その後、さらにＡ方向にスロットルバルブを回転すると全開となるスロットルバルブ位置▲３▼まで単調増加をする。
【００２７】
図４からわかるように、▲１▼から▲２▼の間と、▲２▼から▲３▼の間では開口面積の変化率の符号は（−）から（＋）に変わっている。
【００２８】
すなわち、本実施形態では、スロットルバルブを駆動する駆動手段の駆動力がスロットルバルブに作用しない初期状態では、スロットルバルブは開口面積の最小開度より開いた状態で保持され、この初期状態から前記駆動手段を一方向に動作するとスロットルバルブの回転方向が一定であり、かつ開口面積をスロットルバルブの位置で微分したとき、その微分値の符号がスロットルバルブの動作範囲内において１回反転するようにしている。
【００２９】
また、スロットルバルブが吸気通路の軸方向に対し投影面積が最大となった状態において開口面積が所定の大きさであり、駆動手段を一方向に駆動するとスロットルバルブが一方向に回転動作し、スロットルバルブの前記投影面積が小さくなるにつれ、開口面積が一旦減少してから増大する吸気通路を有するようにしている。
【００３０】
このスロットルバルブ開閉装置を実現するのに際し、スロットルバルブの上流側に向かって回転する側の第１外周縁と下流側に向かって回転する側の第２外周縁のうち、少なくとも第１の外周縁か第２の外周縁のどちらかに対向する吸気通路の壁面に球状壁面を形成する。
【００３１】
本実施の形態では、上記に述べたように吸気通路に特殊な形状をあたえることにより、デフォルト位置を一つのリターンスプリングで実現しているが、公知例２（特開平１１−１５３０５３号公報）ではデフォルト位置を駆動機構により実現する手段を公開している。以下に本実施の形態の優位性を述べる。
【００３２】
まず、本実施の形態のスロットルバルブとモータの動作の関係を説明する。図５によると、モータを一方向に回転させると、スロットルバルブの位置は単調増加する。モータを一定の速度で回転させると、一定の回転速度でスロットルバルブ１８が回転し、その回転速度は平歯車（ギア２２ａ〜２２ｄ）の減速比で決定される。そのため、デフォルト位置から全開にスロットルバルブを移動する、あるいは逆に全開からデフォルト位置まで移動させる動作時においては、移動距離は単純に位置▲３▼から位置▲１▼までの角度に相当する。位置▲３▼から▲１▼までの角度Δθは８０°程度である。それに対し、第２の公知例に開示される特性では、スロットルバルブが一旦、デフォルト位置から全閉となりその後、方向を反転して動作するため、デフォルト−全開間のスロットルバルブの総移動距離は、Δθに全閉からデフォルトまでの距離θｄを加えた距離となる。つまり、デフォルト位置θｄ分だけよけいに動作せねばデフォルト−全開間を移動できない。デフォルト位置θｄを１１°とすると、９１°（＝Δθ＋θｄ）の移動距離が生じる。公知例を本発明と同一の時間内でスロットルバルブをデフォルト位置から全開位置まで動作しようとすると、公知例においては最小開度に達するまでの間、負の回転方向動作（図５のＡ領域）するため、最小開度から全開の間でこれを補うだけの速度（図５のＢ領域）を出さねばならない。よって第２の公知例と比較して、本実施の形態の構成では、動作速度を同じとするならばより出力の小さなモータで済み、車両への搭載性がより優れたスロットルバルブ開閉装置を提供できる。
【００３３】
さらに、本実施の形態においてはスロットルバルブや駆動系にかかる加速力による負荷はデフォルト−全開間の動作において、加速力が生じる動作のスタート時と終了時のみである。ところが第２の公知例の機構においては動作の途中、スロットルバルブの回転速度方向が反転するため加速による負荷力が発生し、モータへのトルク負荷の発生し、余計にモータを大きくせねばならなくなる。また、負荷トルクの方向が変動するため、機構部品の摩耗も生じやすいと考えられる。本発明では、スロットルバルブの位置にかかわらず、スロットルバルブの動作方向が一定であるためこのような問題は発生し得ない。
【００３４】
ところで、本実施の形態のスロットルバルブ開閉装置は、吸気通路の一部に球面形状を持っており、そのような形状をもつスロットルバルブ開閉装置の量産する際は、型をつかってニアネットシェイプを形成し、それから仕上げの機械加工をすれば能率的である。球面状の凹部の形成を容易とするため、型はスロットルシャフトの貫通穴を境に、図１の破線Ｖを境に紙面上の左右に分割すると、球状の２つの凹部をおのおの独立して形成することができる。このように分割することで特に形状に精度が要求される球状部をより正確に形成することができ、仕上げの機械加工工程の加工時間を短縮することができ、製造上有利である。図１破線Ｈにしたがって型を分離しても球面上凹部は分かれるが、図３ａからわかるようにモータ１７の取付け部があるため、型が複雑となり得策ではない。
【００３５】
本実施の形態では、吸気通路の一部に球面上の凹部を設けた形状をあたえることにより、デフォルト位置を一つのリターンスプリングで実現しているが、さらに簡単には図６に示す構造でも実現できる。
【００３６】
図６を使って、スロットルバルブ開閉装置の第２の実施の形態を説明する。
【００３７】
スロットルバルブ１８は、スロットルシャフト２０に固定されている。スロットルシャフト２０は、吸気通路１９を貫通して、スロットルボディ１６に回転自在に設置されている。空気は吸気通路１９を矢印で示す向きに流れる。
【００３８】
図示の状態▲１▼では、スロットルバルブ１８と吸気通路１９の間に隙間δ１とδ２があり、デフォルト位置相当の開口面積がある。リターンスプリング２３によりスロットルバルブ１８はデフォルトに保持されている。
【００３９】
モータ１７を一方向に回転すると、スロットルバルブ１８は、スロットルシャフトの中心Ｏの回りにＡ方向に回転し、位置▲３▼（紙面方向垂直の破線Ｖ近傍）まで到達する。このとき紙面上部から見たときスロットルバルブ１８の投影面積は最小、すなわち開口面積は最大となるスロットルバルブ「全開」位置にある。
【００４０】
スロットルバルブ１８が図示▲２▼の位置では、スロットルバルブ１８が吸気通路１９の軸方向と垂直になり、隙間δ１とδ２が最小となる。そのため、スロットル位置▲２▼では開口面積が最小、すなわち吸気通路に流れる流量も最小となるとなる。
【００４１】
図４に本実施の形態のスロットルバルブ開閉装置の特性を示す。開度特性は、吸気通路中に球状の凹面をもつ先の実施の形態と同様な特性をしめす。スロットル位置▲１▼から▲２▼の範囲では、スロットルバルブをＡ方向に回転するにつれ開口面積が減少し、▲２▼から▲３▼の範囲では増大する。
【００４２】
本実施の形態は、先の実施の形態に対して、通路形状が単純なので通路の加工が容易になるという利点はあるものの、デフォルト（位置▲１▼）から全開（位置▲３▼）までの距離が長くなり、移動に時間がかかるようになる。
【００４３】
また、このような構成をすると、理由は後述するが、スロットルバルブが▲２▼の位置を通過する際、吸気通路の壁との干渉を防止する観点から隙間δ１とδ２を先の実施の形態と比較して大きくとらねばならず、最小の開口面積が大きくなる欠点もある。最悪の場合、実現しうる最小の開口面積が、アイドル時に使用される開口面積より大きくなり、スロットルの開閉装置のみではアイドルができなくなる恐れがある。
【００４４】
図７をつかって隙間δを先の実施例より大きくする理由を説明する。図７は、図６のＣ部の拡大図である。スロットルバルブ１８が▲２▼の位置においては、スロットルバルブ１８の回転の中心Ｏからスロットルバルブ１８までの外周端までの距離はＬ１である。スロットルバルブ１８が、角度θ回転すると、スロットルバルブ１８の縁（記号ａ）の軌跡は、Ｏを中心に、線分Ｏａを半径とした円弧を描く。当然、Ｌ１より線分Ｏａのほうが、スロットルバルブ１８の厚みがあるぶん長い。よって、干渉を避けるためには吸気通路の管径は線分Ｏａより大きくとっておかねばならなず、スロットルバルブが位置▲２▼の状態において、隙間δ１、δ２は、吸気通路に球面状の凹部をもつスロットルバルブ開閉装置より大きくなる。
【００４５】
本実施の形態は、先の実施の形態と比較して、要求されるデフォルトから全開への到達時間が長く、また最小の開口面積が大きくてもかまわない場合に適用できる。
【００４６】
本発明のスロットルバルブ開閉装置を車両に搭載した場合の動作を説明する。
【００４７】
図８を使って車両のキーオン（イグニッションスイッチをオン）時からキーオフまでの本実施の形態のスロットルバルブ開閉装置の一連の動作を説明する。図８において各運転状態に応じた領域ＩからＶＩＩに分けて説明する。
【００４８】
領域Ｉ・キーオン動作：キースイッチをオンすると、モータ１７には、スロットルバルブ１８のＢの回転方向にトルクが加えられ、リターンスプリング２３のトルクと相乗しギア２２ｄを、デフォルトストッパ２４に押付ける。スロットルコントロールユニット１５は、スロットルポジションセンサ２１の出力を取り込み、スロットルポジションセンサ２１のデフォルト位置における出力としてスロットルコントロールユニット１５のメモリに記憶する。この値をスロットルバルブのデフォルト位置での出力とし、次回からこの出力値をもとに、スロットルポジションセンサ２１の出力値を補正し、スロットル位置を演算する。この動作によりスロットルポジションセンサ２１の出力の原点を較正する効果が得られ、より正確にスロットルの位置を位置決めすることができる。
【００４９】
エンジンを始動するスタータモータは、キーオン後、スタータ始動スイッチが入るとともにクランキングを開始する。
【００５０】
領域ＩＩ・スロットルバルブ位置の移動：学習動作が終了すると、スロットルコントロールユニット１５は、スタータモータのクランキングが終了せずとも、モータ１７にトルクを発生させ、アイドル位置までスロットルを移動する。すなわち、キースイッチをオンした後、キースイッチがスタータモータを回転させるイグニッション位置に回される前に、スロットルバルブをアイドル位置に移動させる。この時、高速にスロットルバルブの位置を変更させるため、モータ１７には最大トルクを発生させる。本発明のスロットルバルブ開閉装置上の特性として、デフォルト位置からアイドルの位置までスロットルバルブを動作させたとき、スロットルバルブをアイドルするのに十分でない最小開口面積が生じる位置（図１スロットル位置▲２▼）を一旦通過する必要があるが、その影響を少なくすることができる。エンジンが自立運転し始めた後から位置▲２▼を通過させると、エンジンストールの恐れがあり得策ではない。
【００５１】
領域ＩＩＩ・アイドル：アイドル時は、エンジンをアイドル回転数で安定させるようにエンジンコントロールユニット１１がスロットルコントロールユニット１５に、スロットルバルブ１８の位置の目標値をあたえる。モータ１７は、リターンスプリング２３のＢ方向へのトルクを相殺するため、Ａ方向へトルクを発生しつづける。
【００５２】
領域ＩＶ・ランプ動作：エンジンの負荷を無負荷（スロットルバルブ位置はアイドル）から全負荷（スロットルバルブ位置▲３▼、全開）まで、徐々に増える動作（ランプ動作）では、モータ１７のトルクは、スロットル位置と比例して増えるリターンスプリングのトルクに応じて増える。全開ストッパ２５へのギアの衝突による駆動系（モータ、ギア等）への損傷を低減するため、制御における全開は機構上の全開位置より、１°程度小さく開くようにしてある。
【００５３】
公知例１（特表平２−５００６７７号公報（国際公開第ＷＯ８８／００４０４号パンフレット））のスロットルバルブ開閉装置の場合の応答を破線で示した。デフォルト位置を境に、デフォルト位置以下の開度ではバネ負荷がＡ方向（スロットルバルブが開く方向）から、Ｂ方向（スロットルバルブが閉じる方向）に反転する。ランプの傾斜がゆるやかな本ケースの場合、モータはデフォルトにいたるまで、バネ負荷と対向する方向にトルクを発生している。デフォルト位置に到達し、バネ負荷が反転しても制御装置は、スロットルポジションセンサの開度出力を基準に位置制御するため、一定以上の偏差が発生するまでモータの発生トルクを逆転せず、遅れが生じる。本発明においては、バネ負荷はつねに一定方向であるので、遅れは生じない。
【００５４】
領域Ｖ・エンジンブレーキ：エンジンブレーキを大きく発生させるためには、エンジンへの吸気流量をなるべく小さくすることが望まれる。公知例１のような装置においては、通常スロットルバルブの吸気管への噛みこみを防止するため、スロットルバルブが全閉以上に回転しないように全閉ストッパが設けられている。全閉ストッパへ衝突した際の駆動系（モータ、ギア等）への衝撃力によるダメージを極力避けるため、制御上の全閉は全閉ストッパの位置により決定される機構的な最小開度より、高い位置に設定されている。一方、本発明の装置においては、全閉ストッパを設ける必要が無いため制御上の最小開度は、機構的な最小開度とほぼ等しく設定することができ、より少ない開口面積が実現できる。したがって、本装置ではより大きなエンジンブレーキを発生することができる。また、より少ない開口面積を発生できるため、スロットルバルブ下流の吸気管内により大きな負圧を発生させる、あるいはより高速に負圧を作り出すことが可能となり、特に負圧により駆動されるアクチュエータ、例えばブレーキ用の真空倍力装置の応答性をあげることができる。
【００５５】
領域ＶＩＩ・キーオフ：キーオフ後は、モータの通電が停止され、スロットルバルブ１８はリターンスプリング２３のトルクにより、デフォルト位置まで戻される。
【００５６】
上記の説明からわかるとおり、通常の使用状態においては、スロットルバルブは、スロットルバルブ位置▲２▼から▲３▼の間を使用する。その間、バネトルクが反転しないため、スロットルバルブの制御性が良い、という大きな利点がある。また、全閉ストッパをもたないため、全閉開度をより小さくできるというメリットもある。さらに、モータの非通電時には、デフォルト位置にスロットルバルブが位置することにより、氷結等による固着の防止他、フェール時にスロットルコントロール装置によって制御しなくてもエンジンを停止させない機能を持っている。
【００５７】
フェールセーフ動作を説明する。
【００５８】
スロットルコントロールユニット１５もしくはエンジンコントロールユニット１１が、スロットルバルブ開閉装置もしくはエンジンや車両のフェールや不具合を発見し、ただちにスロットルバルブをデフォルト位置まで戻す必要が生じた場合、一般にはスロットルバルブ開閉装置のモータへの電源の供給を停止し、リターンスプリングや弾性部材のトルクによりスロットルバルブをデフォルト位置に到達させている。この処置は、特にスロットルポジションセンサの故障し、スロットルバルブの位置制御ができなくなったときに有効である。しかし、本発明の構成では、フェールセーフ時にはスロットルバルブが方向Ａへ回転する向きに無制御にトルクを与えれば、リターンスプリングのトルクとモータのトルク方向が一致するため、スロットルバルブはデフォルト位置までより速やかに到達させることが可能である。そのため、デフォルト位置により定められる吸気流量を高速に実現でき、より早くデフォルト位置におけるエンジンへの吸気流量が確保される。そこで、本発明のスロットルバルブ開閉装置を制御するスロットルコントロールユニットでは、フェールが検出されると、スロットルバルブがデフォルト位置方向（図１Ｂ方向）に回転するように、モータに電流を与える動作をする。この電流の通電時間は、スロットルコントロールユニットのタイマーにより制限され、一定時間後（１秒程度）の通電の後、カットされる。
【００５９】
次に、図９〜図１１を用いて、本発明の第３の実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置について説明する。なお、本実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の吸気通路の半径方向の断面構成は、図３（Ｂ）に示したものと同様である。
図９は、本発明の第３の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。図１０は、図９の要部拡大図である。図１１は、本発明の各実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の特性図である。
【００６０】
図９に示すように、吸気通路１９の内部には、スロットルバルブ１８が回転したときにスロットルバルブ１８の外周縁が描く球面の形状の一部に沿って、球面状の凹部２５Ａ，２６Ａが設けられている。ここで、スロットルバルブの外周縁をスロットルバルブ１８の回転時に、空気の流れの上流に向かう第１の外周縁１８Ａと下流に向かう第２の外周縁１８Ｂとに分けるものとする。図１０に詳述するように、スロットルボディ１６の内周面で、開閉されるスロットルバルブ１８の第１の外周縁１８Ａに対向する領域、すなわち、仮想円筒面３０を形成する部分の内周面の、スロットルシャフト２０より上流・下流の吸気通路１９の壁の一部に第１の球面状の凹部２６Ａが形成されている。
【００６１】
また、第２の外周縁１８Ｂに対向し、スロットルシャフト２０より上流・下流下流の吸気通路１９の壁の一部に第２の球面状の凹部２７Ａが形成されている。球面状の凹部２６Ａ，２７Ａとスロットルバルブ１８が対向したときに、確実に最小の開口面積が得られるようにするため、吸気管の軸方向断面から見て、球面状の凹部２６Ａ，２７Ａの円弧の長さは、スロットルバルブ１８の厚みより大きくしてある。
【００６２】
仮想円筒面３０の内周側には、吸気通路の壁に球面状の凹部２６Ａを内包する凸部２８Ａと、球面状の凹部２７Ａを内包する突部２９Ａが形成され、この凸部の一部に球面上の凹部が形成されている。
【００６３】
球面状の凹部２６Ａ，２７Ａの前後はスロットルバルブ１８の開度特性が球面状の凹部の通過前後に、隙間δ１，δ２が急激に変化しないように、なめらかにつながっている。このように隙間δ１，δ２が緩やかに変化することで、開口面積の急な変化、すなわちスロットルバルブ１８の回転角度に対する流量の急激な変化を防止することができる。
【００６４】
なお、図９，図１０に実線で示すスロットルバルブ１８ｄｅはデフォルト位置の状態を示し、一点鎖線で示すスロットルバルブ１８ｃｌは全閉状態を示し、二点鎖線で示すスロットルバルブ１８ｆｏは全開状態を示している。
【００６５】
実線で示すスロットルバルブ１８ｄｅの状態は、リターンスプリング２３によりスロットルバルブ１８がデフォルトに位置している状態を表しており、スロットルバルブ１８と吸気通路１９の間には隙間δ１と隙間δ２が設けられている。この位置は、球面状の凹部２６Ａ，２７Ａがスロットルバルブ１８の周縁部に対向する領域よりも外れた位置である。隙間δ１と隙間δ２は、最小開口面積の位置よりも広く、デフォルト（自力走行確保或いはエンスト防止）に必要なの吸入空気流量を確保できる。
【００６６】
モータ１７に電流を与え、モータが回転すると、スロットルバルブ１８は、スロットルシャフト２０の中心Ｏの回りにＡ方向に回転し、一点鎖線で示すスロットルバルブ１８ｃｌは、開口面積が最小となるスロットルバルブ「全閉」位置に至る。この位置では、隙間δ１，δ２がスロットルの動作範囲の中で最も小さくなる。本スロットルバルブ開閉装置が実現しうる開口面積が最小、すなわち吸気通路に流れる流量も最小となる「全閉」となる。
【００６７】
球面状の凹部２６Ａ，２７Ａが、スロットルボディ１６の内周面に形成されると、球面状の凹部２６Ａ，２７Ａの範囲内にスロットルバルブ１８が位置している状態では、球面状の凹部２６Ａ，２７Ａとスロットルバルブ３の隙間の開口面積１６が変化しにくくなり、そこを通過する吸入空気流量変化が小さくなる。
【００６８】
さらに、スロットルバルブ１８が回転すると、二点鎖線で示すスロットルバルブ１８ｆｏは、開口面積は最大となるスロットルバルブ「全開」位置に到達する。
【００６９】
モータ１７に対する通電が遮断されると、リターンスプリング２３の付勢力により、スロットルバルブ１８は、デフォルト位置に引き戻される。デフォルト位置で待機することにより、スロットルボディ１６内周面とスロットルバルブ１８の隙間が広くなることにより、スロットルバルブ１８が粘性物質や氷等でスロットルボディ１６内周面に固着するのを防止できる。また、自力走行を確保でき、或いはエンストを防止できる。
【００７０】
ここで、図９，図１０に示す実施形態と図１に示した実施形態の相違について説明する。図９に示すように、吸気の流れ方向ＦＬに直交する方向をＸ軸とし、吸気の流れ方向ＦＬをＹ軸とする。Ｘ軸方向におけるスロットバルブの開度（角度）を０°とし、スロットバルブが全開位置に向かって回転する方向の角度θを（＋）（プラス）とし、反対方向の角度を（−）（マイナス）とする。
【００７１】
図１に示した実施形態では、スロットルバルブ１８の可動範囲は、角度θが（＋）の範囲であり、第１の球面状凹部２６は、スロットルシャフト２０より上流の吸気通路１９の壁の一部に形成されており、第２の球面状凹部２７は、スロットルシャフト２０より下流の吸気通路１９の壁の一部に形成されている。
【００７２】
一方、図９に示した実施形態では、スロットルバルブ１８の可動範囲は、角度θが（＋）及び（−）の範囲であり、第１の球面状凹部２６Ａは、スロットルシャフト２０より上流及び下流の吸気通路１９の壁の一部に形成されており、第２の球面状凹部２７Ａは、スロットルシャフト２０より上流及び下流の吸気通路１９の壁の一部に形成されている。
【００７３】
ここで、図１１を用いて、両者の特性の相違について説明する。図１１において、横軸はスロットバルブの角度θを示し、縦軸は開口面積を示している。実線Ｆ１は、図１に示した実施形態における特性を示し、破線Ｆ２は、図９に示した実施形態における特性を示している。
【００７４】
実線Ｆ１で示す図１の実施形態において、デフォルト位置におけるスロットルバルブの角度はθ１１であり，例えば、５°である。最小開口面積位置は、角度θ１２〜θ１３，例えば、１７°〜２３°である。全開位置における角度θｍａｘは，例えば、８５°である。
【００７５】
一方、破線Ｆ２で示す図９の実施形態において、デフォルト位置におけるスロットルバルブの角度はθ２１であり，例えば、−１８°である。最小開口面積位置は、角度θ２２〜θ２３，例えば、−３°〜５°である。全開位置における角度θｍａｘは，例えば、８５°である。また、最小開口面積位置θ２３と全開位置の間において、角度θ２４においてスロットルバルブの角度に対する開口面積の変化する割合が変化する。
【００７６】
スロットルバルブ開閉装置を用いて、吸気通路に流れる吸入空気量を制御する通常の制御範囲は、最小開口面積の位置から全開位置までである。実線Ｆ１の例では、通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ１は、θ１３〜θｍａｘ（２３°〜８５°）である。破線Ｆ２の例では、通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ２は、θ２３〜θｍａｘ（５°〜８５°）である。したがって、図９に示した実施形態の通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ２は、図１に示した実施形態の通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ１より広いものである。通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔが広いと、例えば、スロットルバルブの角度を１°変化させた場合の開口面積の変化が小さくでき、吸入空気量の変化を小さくできるので、エンジン回転数制御の分解能を高くすることができる。
また、図１１に示すように、アイドル制御時に使用する開口面積Ａｉｄｌｅの範囲内について見ても、例えば、スロットルバルブの角度を１°変化させた場合の開口面積の変化が小さくできるので、吸入空気量の変化を小さくできで、アイドル回転数制御の分解能を高くすることができる。
【００７７】
また、破線Ｆ２で示す図９の実施形態において、最小開口面積位置は、角度θ２２〜θ２３（−３°〜５°）であり、通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ２は、θ２３〜θｍａｘ（５°〜８５°）である。したがって、この吸入空気流量変化が小さい範囲内では、制御最小開度位置（θ２３）を設定し、さらに閉方向に回転しても吸入空気流量が変化しない領域（θ２２〜θ２３）を持つことにより、エンジン制御中に制御最小開度位置以下になった状態においても急激なエンジン回転の上昇やエンスト等が生じないように設定される。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果にくわえて、エンジン回転数制御の分解能を向上することができる。また、アイドル回転数制御の分解能を向上することができる。
【００７９】
スロットルバルブ開閉装置の駆動手段の駆動力が発生していない場合にはスロットルバルブをデフォルト位置に保持し、デフォルトから全開までスロットルバルブを動作させる場合においてもスロットルバルブの運動方向に反転が無く高速に動作させることができるとともに、エンジンが運転中には、スロットルバルブの動作範囲において付勢力の反転がないため制御性能が良く、またデフォルト機構が単純で車両に搭載性のよいスロットルバルブ開閉装置が提供される。また、本実施形態のスロットルバルブ開閉装置は、スロットルバルブを閉方向に付勢するリターンスプリング１本で構成されているため、一特性の負荷で簡素化されているので、制御性の向上が図られている。
【００８０】
次に、図１２及び図１３を用いて、本発明の第４の実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置について説明する。なお、本実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の吸気通路の半径方向の断面構成は、図３（Ｂ）に示したものと同様である。また、本実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の特性は、図１１に示されている。
図１２は、本発明の第４の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。図１３は、図１２の要部拡大図である。なお、図９，図１０と同一符号は、同一部分を示している。
【００８１】
図１２に示すように、吸気通路１９の内部には、スロットルバルブ１８が回転したときにスロットルバルブ１８の外周縁が描く球面の形状の一部に沿って、球面状の凹部２５Ｂ，２６Ｂが設けられている。図１３に詳述するように、スロットルボディ１６の内周面で、開閉されるスロットルバルブ１８の第１の外周縁１８Ａに対向する領域、すなわち、仮想円筒面３０を形成する部分の内周面の、スロットルシャフト２０より上流・下流の吸気通路１９の壁の一部に第１の球面状の凹部２６Ｂが形成されている。また、第２の外周縁１８Ｂに対向し、スロットルシャフト２０より上流・下流下流の吸気通路１９の壁の一部に第２の球面状の凹部２７Ｂが形成されている。球面状の凹部２６Ｂ，２７Ｂとスロットルバルブ１８が対向したときに、確実に最小の開口面積が得られるようにするため、吸気管の軸方向断面から見て、球面状の凹部２６Ｂ，２７Ｂの円弧の長さは、スロットルバルブ１８の厚みより大きくしてある。
【００８２】
仮想円筒面３０の内周側には、吸気通路の壁に球面状の凹部２６Ｂを内包する凸部２８Ｂと、球面状の凹部２７Ｂを内包する突部２９Ｂが形成され、この凸部の一部に球面上の凹部が形成されている。
【００８３】
ここで、図９，図１０に示した実施の形態と異なる点は、次のとおりである。第１の球面状の凹部２６Ｂの円弧の長さは、図９，図１０に示した第１の球面状の凹部２６Ａの円弧の長さと等しくなっている。しかし、第２の球面状の凹部２７Ｂの円弧の長さは、図９，図１０に示した第２の球面状の凹部２６Ａの円弧の長さよりも短くなっている。
【００８４】
ここで、図１１を用いて、本実施形態による特性について説明する。一点鎖線Ｆ３は、図１２，図１３に示した実施形態における特性を示している。
【００８５】
一点鎖線Ｆ３で示す実施形態において、デフォルト位置におけるスロットルバルブの角度はθ３１であり，例えば、−１３°である。最小開口面積位置は、角度θ３２〜θ３３，例えば、−３°〜５°である。全開位置における角度θｍａｘは，例えば、８５°である。通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ３は、図９，図１０に示した実施形態における通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ２と同様である。
【００８６】
ここで、破線Ｆ２で示した図９，図１０の実施形態と比較すると、第１にデフォルト位置の角度θ３１，θ２１に相違がある。すなわち、図１２，図１３に示す実施形態の方が速やかにデフォルト位置に移動することが可能である。また、図８の領域ＩＩのように最小開口面積位置を跨いでスロットルバルブを移動する際の移動時間が短縮することができる。第２に、開口面積が小さい領域（θ３３〜θ３４）におけるスロットルバルブの角度の分解能は、図９，図１０に示した実施形態に比べて低いが、開口面積が大きい領域（θ３４〜θｍａｘ）におけるスロットルバルブの角度の分解能は、図９，図１０に示した実施形態に比べて高くすることできる。したがって、アイドル回転数よりも高い回転数，すなわち、通常の内燃機関を備えた車両の走行領域におけるエンジン回転数制御の分解能を高くすることができる。第３に、図１２に示したスロットルボディ１６の内周面の形状の相違から、本実施形態におけるスロットルボディの方が加工しやすく、加工性が向上している。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第３の実施形態の効果にくわえて、最小開口面積位置を跨いでスロットルバルブを移動する際の移動時間が短縮することができる。また、車両の走行領域におけるエンジン回転数制御の分解能を高くすることができる。さらに、スロットルボディの方が加工しやすく、加工性が向上する。
【００８８】
次に、図１４〜図１６を用いて、本発明の第５の実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置について説明する。なお、本実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の吸気通路の半径方向の断面構成は、図３（Ｂ）に示したものと同様である。また、本実施形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の特性は、図１１に示されている。
図１４は、本発明の第５の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。図１５は、本発明の第５の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の平面図である。図１６は、図１４の要部拡大図である。なお、図９，図１０と同一符号は、同一部分を示している。
【００８９】
図１４に示すように、吸気通路１９の内部には、スロットルバルブ１８が回転したときにスロットルバルブ１８の外周縁が描く球面の形状の一部に沿って、球面状の凹部２５Ｃ，２６Ｃが設けられている。図１６に詳述するように、スロットルボディ１６の内周面で、開閉されるスロットルバルブ１８の第１の外周縁１８Ａに対向する領域、すなわち、仮想円筒面３０を形成する部分の内周面の、スロットルシャフト２０より上流・下流の吸気通路１９の壁の一部に第１の球面状の凹部２６Ｃが形成されている。また、第２の外周縁１８Ｂに対向し、スロットルシャフト２０より上流・下流下流の吸気通路１９の壁の一部に第２の球面状の凹部２７Ｃが形成されている。球面状の凹部２６Ｃ，２７Ｃとスロットルバルブ１８が対向したときに、確実に最小の開口面積が得られるようにするため、吸気管の軸方向断面から見て、球面状の凹部２６Ｃ，２７Ｃの円弧の長さは、スロットルバルブ１８の厚みより大きくしてある。
【００９０】
仮想円筒面３０の内周側には、吸気通路の壁に球面状の凹部２６Ｃを内包する凸部２８Ｃと、球面状の凹部２７Ｃを内包する突部２９Ｃが形成され、この凸部の一部に球面上の凹部が形成されている。
【００９１】
ここで、図９，図１０に示した実施の形態と異なる点は、次のとおりである。第１の球面状の凹部２６Ｃの形状は、、図９，図１０に示した第１の球面状の凹部２６Ａの形状と同じである。しかし、第２の球面状の凹部２７Ｃには、その一部に、溝３１が形成されている。溝３１の断面形状は、図１５に示すように、半円形状である。従って、図１６に示すように、実線で示すデフォルト位置にスロットルバルブ１８ｄｅが位置している時、第１の球面上の凹部２６Ｃとスロットルバルブ１８の第１の周縁１８Ａの間には隙間δ１が形成されるのみであるが、第２の球面上の凹部２７Ｃとスロットルバルブ１８の第２の周縁１８Ｂの間に形成される隙間δ２は隙間δ１よりも大きく、デフォルト位置における開口面積を確保することができる。
【００９２】
ここで、図１１を用いて、本実施形態による特性について説明する。二点鎖線Ｆ４は、図１４〜図１６に示した実施形態における特性を示している。
【００９３】
二点鎖線Ｆ４で示す実施形態において、デフォルト位置におけるスロットルバルブの角度はθ４１であり，例えば、５°である。最小開口面積位置は、角度θ４２〜θ４３，例えば、１２°〜１７°である。全開位置における角度θｍａｘは，例えば、８５°である。通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ４は、図９〜図１３に示した実施形態における通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ２，ＴＨｃｏｎｔ３よりも狭いが、図１に示した実施形態における通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ１よりも広くなっている。
【００９４】
ここで、実線Ｆ１で示した図１の実施形態と比較すると、第１にデフォルト位置の角度θ１１，θ４１は同じであるが、最小開口面積位置θ１２，θ４２の間の角度が異なる。すなわち、実線Ｆ１の例では、θ１１〜θ１２が１２°であるが、二点鎖線Ｆ４の例では、θ４１〜θ４２が７°である。これは、球面状の凹部２７Ｃの一部に溝３１を設けているため、急激に開口面積を大きくでき、デフォルト位置における流量を確保できるためである。その結果、最小開口面積位置からデフォルト位置に速やかに移動することができる。第２に、実線Ｆ１の例の通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ１に比べて、通常の制御範囲ＴＨｃｏｎｔ４を広くできるので、通常の内燃機関を備えた車両の走行領域におけるエンジン回転数制御の分解能を高くすることができる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果にくわえて、デフォルト位置へのスロットルバルブの移動時間が短縮することができる。また、車両の走行領域におけるエンジン回転数制御の分解能を高くすることができる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な機構によってスロットルバルブの駆動力が発生していない場合にはスロットルバルブをデフォルト位置に保持することができ、デフォルト位置から全開までスロットルバルブを高速に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の吸気通路の断面図である。
【図２】一実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の構成図ならびに、スロットルバルブ開閉装置のシステムを示す図である。
【図３】スロットルバルブ開閉装置の駆動機構ならび断面を示す図である。
【図４】一実施の形態のスロットルバルブ開閉装置の特性を示す。
【図５】一実施の形態と第２の公知例の動作を比較する図である。
【図６】スロットルバルブ開閉装置の別の実施の形態しめした図である。
【図７】図６のＣ部の拡大図である。
【図８】車両のキーオン時からキーオフまでの本実施の形態のスロットルバルブ開閉装置の動作を説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。
【図１０】図９の要部拡大図である。
【図１１】本発明の各実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の特性図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。
【図１３】図１２の要部拡大図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態による内燃機関のスロットルバルブ開閉装置の平面図である。
【図１６】図１４の要部拡大図である。
【符号の説明】
１１…エンジンコントロールユニット
１６…スロットルバルブ開閉装置
１７…モータ
１８…スロットルバルブ
１９…吸気通路
２０…スロットルシャフト
２１…スロットルポジションセンサ
２２ａ〜２２ｄ…ギア
２３…リターンスプリング
２４…デフォルトストッパ
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ…第１の球面状の凹部
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ…第２の球面状の凹部
３０…溝

Claims (9)

1. 内燃機関への吸気通路を構成するスロットルボディと、前記スロットルボディの吸気通路内に回転可能に取付けられ、吸気通路の開口面積を、吸気流量を少なくするときには小さくし、吸気流量を多くするときは大きくするように、変化させるスロットルバルブと、
   一方向に動作したときに、前記スロットルバルブが一方向に回転動作する動作範囲を有するように、前記スロットルバルブを回転駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構が駆動力を発生していないときに、前記スロットルバルブをこのスロットルバルブの可動範囲の一端まで戻す付勢力を発生する単一のリターンスプリングと、
   前記駆動機構と前記スロットルバルブの回転方向に沿って、前記駆動機構からの駆動力が作用しないときに前記スロットルバルブが位置するデフォルト位置と、前記スロットルバルブの可動範囲内で開口面積が最小となる最小開口面積位置と、この最小開口面積よりも開口面積が拡大していく動作範囲とを、この順に有する空気通路とを備えたことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
2. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   前記最小開口面積位置の吸気通路壁面に、前記スロットルバルブの第１の外周縁と第２の外周縁とにそれぞれ対向する第１の球面状の凹部と第２の球面状の凹部を形成したことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
3. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   前記第１及び第２の球面状の凹部は、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトの位置の上流側と下流側を跨ぐ位置に形成されていることを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
4. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   前記デフォルト位置において、前記スロットルバルブの第２の外周縁に対向する第２の前記第２の球面状の凹部の一部に形成された溝を備えることを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
5. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   前記スロットルバルブの可動範囲と前記駆動機構及び前記スロットルバルブが共に一方向に動作する動作範囲とが同じ範囲であって、前記範囲の一端を前記デフォルト位置とし、他端を開度が最大となる最大開度位置としたことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
6. 請求項５に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   前記スロットルバルブが前記デフォルト位置にあるときは、スロットルバルブと吸気通路の間の開口面積がエンジンのデフォルトに必要な開口面積となり、前記スロットルバルブが他端側に向かって回転して前記最小開口面積位置にあるときは、スロットルバルブと吸気通路の間の開口面積がエンジンをアイドルさせるのに必要な開口面積以下となり、前記スロットルバルブが前記最小開口面積位置からさらに前記他端側に向かって回転すると、開口面積が回転に伴って大きくなり、前記他端で最大となることを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
7. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   エンジン始動時に前記スロットルバルブを前記デフォルト位置から前記最小開口面積位置を越えた位置まで回転させるように、前記駆動手段を制御する制御装置を備えたことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
8. 請求項１に記載のスロットルバルブ開閉装置において、
   スロットルバルブ開閉装置の故障を検出すると、最大開度から最小開口面積方向に駆動力を発生するように、前記駆動機構を制御する制御装置を備えたことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。
9. 内燃機関への吸気通路を構成するスロットルボディと、
   前記スロットルボディの吸気通路内に回転可能に取付けられ、吸気通路の開口面積を変化させるスロットルバルブと、
   前記スロットルバルブを回転駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構が駆動力を発生していないときに、前記スロットルバルブをこのスロットルバルブの可動範囲の一端まで戻す付勢力を発生する単一のリターンスプリングと、
   前記駆動機構による前記スロットルバルブが回転駆動される範囲内の一端において、吸気通路の開口面積が最小開口面積よりも大きなデフォルト位置となり、前記駆動範囲の他端において、吸気通路の開口面積が最大となる最大位置となり、前記デフォルト位置と前記最大位置の間において、前記最小開口面積の位置となる空気通路を備えたことを特徴とするスロットルバルブ開閉装置。

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