JP2004316559A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】氷結によりスロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制する。
【解決手段】スロットル装置では、吸気通路１２内にスロットル弁１６が回動可能に設けられ、モータの非通電時にはスロットル弁１６が全閉位置から所定開度開いたリンプホーム開度に保持され、通電開始時にはスロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側又は開き側へ回動される。吸気通路１２の重力方向における下面において、スロットル弁１６の作動空間の外側近傍に下部突部４１を設けることで、スロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１がモータ非通電時に最小となるようにする。このスロットル装置ではスロットル弁１６がリンプホーム開度から回動すると間隙Ｇ１が広くなる。従って、吸気通路１２に付着した水滴が氷結してスロットル弁１６が固着されても、スロットル弁１６は氷４２を吸気通路１２から引き剥がす方向へ回動することとなる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気通路等の流体通路内に設けたスロットル弁をアクチュエータにより回動させるようにしたスロットル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の電子制御化の一環として、吸気通路に設けたスロットル弁の開度を、モータ等のアクチュエータの通電制御を通じて調整するようにしたスロットル装置が実用化されている。このスロットル装置によると、アクセルペダルの踏込み量に関係なくスロットル弁の開度を任意に設定することが可能となる。
【０００３】
こうしたスロットル装置の一形態として、アクチュエータの非通電時においては、スロットル弁がばねによって開き側へ付勢され、全閉位置から所定開度開いた中間開度（リンプホーム開度とも呼ばれる）に保持されるものが知られている。中間開度にするのは、最小限の空気を内燃機関に流入させて退避走行を可能にしつつ、ブレーキ負圧等の確保のためにスロットル弁の下流側に負圧を発生させるためである。
【０００４】
このタイプのスロットル装置では、アクチュエータの通電開始時にスロットル弁が中間開度から閉じ側又は開き側へ回動される。例えば、特許文献１には、機関始動に際しスタータスイッチがオンされると、スロットル弁を一旦全閉となるように閉じ側へ回動させることが記載されている。これは、スロットル弁を全閉にするための指令信号が出力されたときのスロットルセンサによるスロットル開度を基準開度とし、この基準開度に基づいて、スロットルセンサの出力値とスロットル弁の開度との関係を補正するためである。
【０００５】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、前述した特許文献１のほかにも以下の特許文献２が挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２３４５３０号公報
【特許文献２】
特公平３−６３３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したスロットル装置では、中間開度の際に、スロットル弁と吸気通路の下面との間隙が狭いため、同吸気通路に付着して流下した水滴が毛細管現象によりこの間隙内に入り込み、氷結してスロットル弁を固着させる場合がある。この場合、次の不具合が生ずるおそれがある。内燃機関の始動に際し、スロットル弁５１が図１１において実線で示す中間開度から閉じ側（図１１の時計回り方向）へ回動される際、そのスロットル弁５１と吸気通路５２の下面との間隙Ｇが回動に伴い狭くなる。この回動方向は氷５３を押し潰す方向である。しかし、氷５３を押し潰すにはスロットル弁５１に大きな力が必要となる。そのため、場合によっては氷５３を吸気通路５２から剥がすことができず、スロットル弁５１を正常に作動させることが困難になる。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、氷結によりスロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制することのできるスロットル装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、前記通路の重力方向における下面を、前記スロットル弁と前記通路の下面との間隙が前記アクチュエータの非通電時に最小となるように構成している。
【００１０】
上記の構成によれば、アクチュエータの非通電時にはスロットル弁が中間開度に保持される。このときにはスロットル弁と通路の下面との間隙が最小となる。この中間開度を基準としたスロットル弁の閉じ側への回動方向又は開き側への回動方向は、スロットル弁と通路下面との間隙が広くなる方向である。この回動方向はスロットル弁が氷結により通路の下面に固着された場合において、氷を通路から引き剥がす方向である。中間開度から回動する際にスロットル弁に必要な力は、氷を押し潰す方向へ回動する場合に必要な力よりも小さい。そのため、スロットル弁は前記のように中間開度から閉じ側又は開き側へ回動することで、比較的小さな力であっても氷を通路から引き剥がすことが可能となる。このように、請求項１に記載の発明によれば、氷結によりスロットル弁が固着されても、そのスロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記通路の下面において、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記アクチュエータの非通電時に前記間隙を最小とするための下部突部が設けられているとする。
【００１２】
上記の構成によれば、アクチュエータの非通電時にスロットル弁が中間開度に保持された場合には、下部突部によりスロットル弁と通路下面との間隙が最小となる。従って、通路の下面に下部突部を設けるという簡単な構成でありながら、上記請求項１に記載の発明の効果を確実に奏することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記通路の重力方向における上面であって、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記スロットル弁が前記中間開度から閉じ側に回動されるときに、その回動に伴いスロットル弁との間隙が小さくなる補助突部が設けられているものとする。
【００１４】
上記の構成によれば、スロットル弁が中間開度から閉じ側へ回動されると、そのスロットル弁と通路下面との間隙が広くなり、それに伴い同間隙を流れる流体の量が増大する。しかし、通路の上面に形成された補助突部により、スロットル弁と通路上面との間隙が狭くなり、同間隙を流れる流体の量が減少する。この減少により、通路下面での流量の増大分を相殺することで、スロットル装置の流量特性を、スロットル弁の全域にわたり、同スロットル開度が大きくなるほど流量が増大する特性とすることが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記中間開度は、前記スロットル弁が前記通路に略直交するときの開度であり、前記通路の重力方向における上面であって、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記スロットル弁の中間開度から前記全閉位置への回動に伴い流体の流通面積を小さくするための上部突部が設けられているとする。
【００１６】
上記の構成によれば、中間開度ではスロットル弁が通路に略直交し、そのスロットル弁と通路下面との間隙が最小となる。そして、アクチュエータの通電開始によりスロットル弁が中間開度から閉じ側へ回動されると、スロットル弁と通路下面との間隙が中間開度での間隙より広くなる。従って、通路の重力方向における下面に付着した水滴が氷結してスロットル弁が固着されても、そのスロットル弁は前記回動に伴い氷を通路の下面から引き剥がすことが可能となる。
【００１７】
スロットル弁が中間開度から閉じ側へ回動されると、そのスロットル弁と通路下面との間隙が広くなり、同間隙を流れる流体の量が増大する。しかし、中間開度から全閉位置へ向けてスロットル弁が回動すると、上部突部によりスロットル弁と通路上面との間隙が狭まる。流体の流通面積がスロットル弁の回動に伴い小さくなって、同間隙を流れる流体の量が減少する。この減少により、通路下面での流量の増大分を相殺することで、スロットル装置の流量特性を、スロットル弁の全域にわたり、同スロットル開度が大きくなるほど流量が増大する特性とすることが可能となる。
【００１８】
このように、請求項４に記載の発明によれば、氷結固着によりスロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制することと、スロットル弁の開度が大きくなるに従い流量を増大させる流量特性とすることを、通路下面に下部突部を設けることなく実現することが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、前記スロットル弁が前記通路の下面での氷結により固着されているか否かを推定する氷結固着推定手段と、前記氷結固着推定手段により氷結固着と推定されたときに前記スロットル弁が前記中間開度から開き側へ回動するように前記アクチュエータを制御する開弁制御手段とを備えている。
【００２０】
上記の構成によれば、アクチュエータの非通電時にはスロットル弁が中間開度に保持される。このときにはスロットル弁と通路下面との間隙が最小となる。そして、スロットル弁が通路下面での氷結により固着されていることが氷結固着推定手段によって推定されると、開弁制御手段によるアクチュエータの通電制御を通じて、スロットル弁が中間開度から開き側に回動させられる。
【００２１】
この回動方向は、スロットル弁と通路下面との間隙が中間開度での間隙より広くなる方向である。この回動方向はスロットル弁が氷結により通路の下面に固着された場合において、氷を通路から引き剥がす方向である。この方向へ回動する際にスロットル弁に必要な力は、氷を押し潰す方向へ回動する際に必要な力よりも小さい。そのため、スロットル弁は比較的小さな力であっても氷を通路の下面から引き剥がして回動することが可能となる。このように、請求項５に記載の発明によれば、氷結によりスロットル弁が固着されても、そのスロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制することができる。また、スロットル弁の回動により氷が引き剥がされやすいため、その引き剥がしのために通路の下面形状を変更しなくてもすむ。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、前記通路の重力方向における上面を、前記スロットル弁が前記全閉位置と前記中間開度との間で回動されるとき、前記スロットル弁と前記通路の上面との間隙が略最小となるように構成している。
【００２３】
上記の構成によれば、アクチュエータの非通電時にはスロットル弁が中間開度に保持される。このときにはスロットル弁と通路上面との間隙が最小となる。そして、アクチュエータへの通電開始によりスロットル弁が中間開度から閉じ側又は開き側へ回動されると、スロットル弁と通路上面との間隙が中間開度と同様に略最小となる。すなわち、スロットル弁が全閉位置と中間開度との間で回動される場合には、前記間隙が略最小となる。従って、中間開度でのスロットル弁と通路下面との間隙を広くしても、スロットル装置全体では流体の通路面積を小さくして負圧を発生させることが可能となる。また、スロットル弁と通路下面との間隙が広くなるため、この間隙に水滴が溜まって氷結することが起りにくくなる。このように、請求項６に記載の発明によれば、氷結による固着を起りにくくし、スロットル弁の正常な作動が妨げられるのを抑制することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、前記通路の上面において、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記間隙を略最小とするための上部突部が設けられているとする。
【００２５】
上記の構成によれば、スロットル弁が全閉位置と中間開度との間で回動される場合には、上部突部によりスロットル弁と通路上面との間隙が略最小となる。従って、通路の上面に上部突部を設けるという簡単な構成でありながら、上記請求項６に記載の発明の効果を確実に奏することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明のスロットル装置を車載エンジンに適用した第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２７】
図１は、エンジンに吸入される空気の量を調整するためのスロットル装置１１の構成を模式的に示している。同図１に示すように、スロットル装置１１は、断面円形の吸気通路１２を有するスロットルボディ１３を備えている。スロットルボディ１３は、吸気通路１２が水平面に対し所定角度で傾斜するように車両に搭載される（図２参照）。スロットルボディ１３には、シャフト１４が吸気通路１２の長さ方向と直交した状態で回動可能に支持されている。シャフト１４には円板状の弁体１５が取付けられている。この弁体１５は、吸気通路１２内においてシャフト１４と一体回動して開閉動作を行うことで、吸気通路１２の空気流通面積を調整する。そして、これらのシャフト１４及び弁体１５によってスロットル弁１６が構成されている。
【００２８】
さらに、スロットルボディ１３には、シャフト１４を回動させるアクチュエータとしてモータ１７が設けられている。モータ１７はギヤ１８，１９等を介してシャフト１４に動力伝達可能に連結されている。そのため、モータ１７の回転がギヤ１８，１９等を通じてシャフト１４に伝達され、スロットル弁１６が回動される。シャフト１４には、スロットル弁１６の回動角度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサ２１が設けられている。上記スロットル弁１６では、モータ１７によって弁体１５が吸気通路１２の長さ方向と直交した位置から若干回動させられたときに、図３において二点鎖線で示すように、エンジンの運転に最低限必要な量の空気を流通させるための開度となる。このときの弁体１５の角度についての位置を「全閉位置」といい、この位置では空気流通面積が最小となる。
【００２９】
一方、図１に示すようにスロットルボディ１３には、ばね機構を利用した補助機構２２が設けられている。この補助機構２２はバルブレバー２３、引張りばね２４、バルブリターンレバー２５、圧縮ばね２６、中間ストッパ２７、全開ストッパ２８及び全閉ストッパ２９を備える。バルブレバー２３はシャフト１４に連結されており、引張りばね２４はバルブレバー２３を通じてシャフト１４を開き側（図１の下側）へ引張っている。バルブリターンレバー２５はバルブレバー２３から独立して移動可能に設けられており、圧縮ばね２６はバルブリターンレバー２５、バルブレバー２３等を通じてシャフト１４を閉じ側（図１の上側）へ回動付勢している。ここで、上記圧縮ばね２６の付勢力と引張りばね２４の付勢力とをそれぞれＦ１，Ｆ２で表すと、両付勢力は、Ｆ１＞Ｆ２の関係を満たすように設定されている。
【００３０】
中間ストッパ２７は、エンジン停止時等にバルブリターンレバー２５の動きを規制するためのものである。すなわち、エンジン停止時等にモータ１７への通電が停止されるとシャフト１４を回動させる力が消失するため、圧縮ばね２６によって押されたバルブリターンレバー２５が中間ストッパ２７に当接する。この当接により、バルブリターンレバー２５がそれ以上閉じ側（図１の上側）へ移動することが規制される。引張りばね２４によって引張られたバルブレバー２３はバルブリターンレバー２５に当接して、同バルブレバー２３がそれ以上開き側へ移動することが規制される。この規制により、スロットル弁１６が前述した全閉位置から図３において実線で示すように所定開度開いた中間開度（以下、「リンプホーム開度」という）に保持される。全閉位置での開度が０°であるとすると、リンプホーム開度は例えば６°程度に設定される。
【００３１】
補助機構２２では、モータ１７によってスロットル弁１６が開き側へ回動させられると、圧縮ばね２６の付勢力Ｆ１に抗してバルブレバー２３及びバルブリターンレバー２５が図１の下方へ移動させられる。バルブリターンレバー２５が全開ストッパ２８に当接すると、バルブリターンレバー２５の開き側（図１の下側）への移動が規制される。引張りばね２４によって引張られたバルブレバー２３はこのバルブリターンレバー２５に当接して、それ以上開き側へ移動することが規制される。この規制により、スロットル弁１６は、弁体１５が空気の流通方向に対し平行となる全開位置に保持される（図２参照）。
【００３２】
また、補助機構２２では、モータ１７によってスロットル弁１６が閉じ側へ回動させられると、引張りばね２４の付勢力（引張り力）Ｆ２に抗してバルブレバー２３が図１の上方へ移動させられる。バルブレバー２３が全閉ストッパ２９に当接すると、同バルブレバー２３の閉じ側（図１の上側）への移動が規制され、スロットル弁１６が前述した全閉位置に保持される。
【００３３】
スロットル装置１１には、モータ１７に対する通電を制御するために、マイクロコンピュータを中心として構成された電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ ：ＥＣＵ）３１が設けられている。ＥＣＵ３１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が各種信号に基づき、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。
【００３４】
この演算処理に用いられる各種信号としては、例えば、回転速度センサ３２によるエンジン回転速度、アクセルセンサ３３によるアクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）、エアフロメータ３４による吸入空気量、スロットルセンサ２１によるスロットル開度等が挙げられる。そのほかにも、スタータスイッチ３５によるスタータ信号、水温センサ３６による冷却水の温度（冷却水温）、吸気温センサ３７による吸入空気の温度（吸気温）、油温センサ３８による潤滑油の温度（油温）等が挙げられる。なお、スタータスイッチ３５は、エンジンの始動に際しスタータを作動させるために運転者によって操作されるスイッチであり、このスタータスイッチ３５の操作に応じてスタータが作動しているときにスタータ信号が出力される。そして、ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００３５】
ＥＣＵ３１は、エンジン始動時にはリンプホーム開度に保持されているスロットル弁１６を全閉にするための指令信号を一旦モータ１７に出力する。これは、前記指令信号に応じて全閉位置へ回動したときのスロットルセンサ２１によるスロットル開度を基準開度とし、この基準開度に基づいて、スロットルセンサ２１の出力値とスロットル弁１６の開度との関係を補正するためである。
【００３６】
また、ＥＣＵ３１は、エンジン運転時には、前述した各種センサ３２，３４，３６によるエンジン回転速度、吸入空気量、冷却水温等に基づき最適なスロットル弁１６の開度を目標スロットル開度として算出する。そして、スロットルセンサ２１によって検出されたスロットル弁１６の実際の開度（実スロットル開度）がこの目標スロットル開度に一致するようにモータ１７に対する通電を制御する。
【００３７】
以上がスロットル装置１１の基本構成である。このスロットル装置１１においては、前述したようにモータ１７の非通電時にスロットル弁１６がリンプホーム開度（図２及び図３の実線参照）に保持される。リンプホーム開度では、スロットル弁１６と吸気通路１２の重力方向における下面との間隙が小さくなる。ここで、重力方向は、スロットル装置１１が車両に搭載された形態での鉛直方向（図２及び図３の上下方向）である。一方、吸気通路１２の壁面に水滴が付着すると、その水滴は集まりながら吸気通路１２の下方へ流下する。この水滴は間隙の小さな箇所に至ると毛細管現象によりその間隙内に入り込んで氷結し、スロットル弁１６を固着させる場合がある。そこで、第１実施形態では、比較的小さな力であってもスロットル弁１６によって氷４２を吸気通路１２から剥がして回動できるよう次の工夫がなされている。
【００３８】
吸気通路１２の重力方向における下面であってスロットル弁１６の作動空間の外側近傍には、三角形の断面形状（図２参照）を有し、かつ吸気通路１２の周方向に延びる円弧状（図１参照）の下部突部４１が設けられている。ここでの下面とは、シャフト１４よりも下側の面である。下部突部４１のスロットル弁１６側の面（上面４１ａ）は吸気通路１２の周方向については、スロットル弁１６の下半部の外形形状に対応して円弧状に形成されている。また、上面４１ａは、吸気通路１２の略長さ方向については平らに形成されている。ただし、上面４１ａは、リンプホーム開度のとき、すなわちモータ１７に通電されないときに、スロットル弁１６との間隙Ｇ１が最小となるように形成されている。
【００３９】
上記のようにして構成された第１実施形態のスロットル装置１１では、エンジン停止時等のモータ１７の非通電時には、補助機構２２によりスロットル弁１６がリンプホーム開度に保持される。このときにはスロットル弁１６と吸気通路１２の下面（この場合、下部突部４１の上面４１ａ）との間隙Ｇ１が最小となる。そして、エンジンの始動に際し、ＥＣＵ３１によりモータ１７への通電が開始されることによりスロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動すると、間隙Ｇ１がリンプホーム開度での間隙Ｇ１より広くなる。このときには、下部突部４１がスロットル弁１６の作動空間の外側に設けられていることから、下部突部４１がスロットル弁１６の回動の妨げとなることはない。
【００４０】
従って、下部突部４１の上面４１ａとスロットル弁１６とに跨って水滴が氷結してスロットル弁１６が固着されても、スロットル弁１６は氷４２を下部突部４１から引き剥がす方向へ回動することとなる。この際、スロットル弁１６に必要な力は、氷４２を押し潰す方向（間隙Ｇ１が狭くなる方向）へ回動する場合に必要な力よりも小さい。そのため、スロットル弁１６は比較的小さな力であっても氷４２を下部突部４１から容易に引き剥がして回動することが可能となる。
【００４１】
以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）吸気通路１２の重力方向における下面においてスロットル弁１６の作動空間の外側近傍に下部突部４１を設けている。この下部突部４１により吸気通路１２の下面の形状を、モータ１７の非通電時にスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が最小となるようにしている。このため、リンプホーム開度からスロットル弁１６が回動すれば間隙Ｇ１が広くなることとなり、比較的小さな力であってもスロットル弁１６によって、下部突部４１から氷４２を引き剥がすことが可能となる。吸気通路１２に下部突部４１を設けるという簡単な構成でありながら容易に氷４２を引き剥がして、氷結による固着状態を解消し、回動可能な状態に移ることができる。その結果、氷４２によってスロットル弁１６の正常な作動が妨げられるのを抑制することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図４〜図６を参照して説明する。
【００４３】
第２実施形態では、第１実施形態の構成に加え、吸気通路１２の重力方向における上面であって、スロットル弁１６の作動空間の外側近傍に、吸気通路１２の周方向に延びる円弧状の補助突部４４が設けられている。ここでの上面とは、シャフト１４よりも上側の面である。補助突部４４のスロットル弁１６側の面（下面４４ａ）は吸気通路１２の周方向については、スロットル弁１６の上半部の外形形状に対応して円弧状に形成されている。また、下面４４ａは、吸気通路１２の略長さ方向については、スロットル弁１６の回動軌跡Ｌに対応して略円弧状に形成されている。ただし、下面４４ａは、スロットル弁１６が図５において実線で示すリンプホーム開度のときにスロットル弁１６との間隙Ｇ２が比較的大きく、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されるときに、その回動に伴い間隙Ｇ２が小さくなるように形成されている。なお、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
上記のように構成された第２実施形態によると、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されると、前述したようにそのスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が広くなり、それに伴い同間隙Ｇ１を流れる流体の量が増大する。しかし、吸気通路１２の上面に設けられた補助突部４４により、スロットル弁１６と吸気通路１２の上面との間隙Ｇ２が狭くなり、同間隙Ｇ２を流れる空気の量が減少する。この減少により、吸気通路１２の下面での流量の増大分が相殺される。
【００４５】
従って、第２実施形態によれば、前述した（１）に加え次の効果が得られる。
（２）吸気通路１２の下面に下部突部４１を設けただけでは、図６において二点鎖線で示すように、全閉位置からリンプホーム開度にかけて、スロットル弁１６の開度が大きくなるに従い空気の流量が減少する領域が生ずる場合がある。この点、第２実施形態では、吸気通路１２の上面であってスロットル弁１６の作動空間の外側近傍に補助突部４４を設けている。そして、補助突部４４の下面４４ａを、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側に回動されるときにその回動に伴いスロットル弁１６との間隙Ｇ２が小さくなるように形成している。そのため、補助突部４４の追加により、図５において実線で示すように、スロットル装置１１の流量特性を、全閉位置からリンプホーム開度までの領域を含むスロットル開度の全域について、スロットル開度が大きくなるに従い流量が増大する特性とすることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、図７を参照して説明する。第３実施形態では、図７において実線で示すようにスロットル弁１６が吸気通路１２に略直交するときの開度がリンプホーム開度とされている。このときスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１は最小となる。スロットル弁１６がこのリンプホーム開度から閉じ側及び開き側のいずれの側へ回動しても間隙Ｇ１は広くなる。
【００４７】
また、スロットル弁１６がリンプホーム開度から所定開度閉じ側へ回動した位置（図７において二点鎖線で示す位置）が全閉位置とされている。吸気通路１２の重力方向における上面であって、スロットル弁１６の作動空間の外側近傍には、吸気通路１２の周方向に延びる円弧状の上部突部４６が設けられている。上部突部４６は、第２実施形態における補助突部４４と同様の機能を有するものである。そのために、上部突部４６のスロットル弁１６側の面（下面４６ａ）は、吸気通路１２の周方向については、スロットル弁１６の上半部の外形形状に対応して円弧状に形成されている。また、下面４６ａは吸気通路１２の略長さ方向についてはスロットル弁１６の回動軌跡に対応して略円弧状に形成されている。ただし、下面４６ａは、スロットル弁１６がリンプホーム開度のときにスロットル弁１６の上面との間隙Ｇ２が比較的大きく、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されるときに、その回動に伴い間隙Ｇ２が小さくなるように形成されている。そして、全閉位置では間隙Ｇ２が最小となって、空気流通面積及び吸入空気量が最小となる。なお、第３実施形態では、第１実施形態とは異なり吸気通路１２の下面に下部突部４１が設けられていない。また、図７において第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
上記のように構成された第３実施形態によると、モータ１７の非通電時には補助機構２２によりスロットル弁１６がリンプホーム開度に保持される。このときにはスロットル弁１６が吸気通路１２に略直交し、そのスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が最小となる。そして、モータ１７への通電開始によりスロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されると、前記間隙Ｇ１がリンプホーム開度での間隙Ｇ１よりも広くなる。
【００４９】
従って、吸気通路１２の下面とスロットル弁１６とに跨って水滴が氷結してスロットル弁１６が固着されても、スロットル弁１６は氷を下部突部４１から引き剥がす方向へ回動することとなる。この際、スロットル弁１６に必要な力は、氷を押し潰す方向（間隙Ｇ１の小さくなる方向）へ回動する場合に必要な力よりも小さい。そのため、スロットル弁１６は比較的小さな力であっても氷を下部突部４１から剥がして回動することが可能となる。
【００５０】
なお、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されると、そのスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が広くなり、それに伴い同間隙Ｇ１を流れる流体の量が増大する。しかし、吸気通路１２の上面に形成された上部突部４６により、スロットル弁１６と吸気通路１２の上面との間隙Ｇ２が狭くなり、同間隙Ｇ２を流れる空気の量が減少する。そして、スロットル弁１６が全閉位置に至ると、空気流通面積が最小となって空気の流通量が最小となる。この減少により、吸気通路１２の下面での流量の増大分が相殺される。
【００５１】
従って、第３実施形態によれば、前述した（１）に加え次の効果が得られる。
（３）スロットル弁１６が吸気通路１２に略直交するときの開度をリンプホーム開度としている。また、吸気通路１２の上面に上部突部４６を設け、スロットル弁１６がリンプホーム開度から全閉位置へ回動するとき、その回動に伴い間隙Ｇ２が狭くなるようにしている。そのため、氷結によりスロットル弁１６の正常な作動が妨げられるのを抑制することと、スロットル弁１６の開度が大きくなるに従い流量を増大させる流量特性とすることの両立を図ることができる。
【００５２】
また、リンプホーム開度のときに間隙Ｇ１を最小とするための下部突部４１が不要となり、その分、吸気通路１２の加工箇所が少なくなって加工が容易になる。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態について、図８を参照して説明する。第４実施形態の第１〜第３実施形態との相違点の１つは、吸気通路１２に下部突部４１、補助突部４４、上部突部４６等が設けられていないことである。第４実施形態では、吸気通路１２に特別な加工を施すことなくモータ１７の通電制御のみによって第１実施形態と同様の効果が得られるようにしている。従って、スロットル装置１１の内部構造は、図１〜図３において下部突部４１を省略したものと同様である。
【００５４】
ここで、下部突部４１のない場合には、スロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１は、リンプホーム開度からスロットル弁１６が閉じ側へ回動された場合には小さくなるのに対し、開き側へ回動された場合には大きくなる。間隙Ｇ１が小さくなると氷４２を押し潰すことになるため、スロットル弁１６に大きな回動力が必要となる。これに対し、間隙Ｇ１が大きくなると氷４２を吸気通路１２から引き剥がすことになるため、スロットル弁１６にはさほど大きな力は要求されない。従って、氷結によりスロットル弁１６がリンプホーム開度で固着された場合、開き側へ回動させれば比較的小さな力でも氷４２を除去できるものと考えられる。
【００５５】
そこで、第４実施形態では、スロットル弁１６が吸気通路１２の下面での氷結により固着されているか否かを推定し、氷結固着と推定した場合にはスロットル弁１６をリンプホーム開度から開き側に回動させるようにしている。この回動は、ＥＣＵ３１がモータ１７の通電を制御することにより実現される。
【００５６】
図８のフローチャートは、ＥＣＵ３１によって実行される制御のうちモータ１７の通電を制御するためのルーチンを示している。
ＥＣＵ３１はまずステップ１１０において、スタータスイッチ３５がオンされているかどうかを判定する。オンされていない場合には、モータ１７に通電されておらず、スロットル弁１６は補助機構２２によりリンプホーム開度に保持されている。このときにはスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が最小となっている。ステップ１１０の判定条件が満たされていないと、モータ制御ルーチンを一旦終了し、満たされていると、そのときのスロットルセンサ２１によるスロットル開度（センサ値）をリンプホーム開度に対応する値Ａとしてメモリに記憶する。
【００５７】
次に、ステップ１３０において、スロットル弁１６をリンプホーム開度から閉じ側へ回動させるための指令信号、例えば全閉位置まで回動させるための指令信号をモータ１７に出力する。ここで、スロットル弁１６が固着されていなければ、この指令信号に応じてモータ１７が作動し、スロットル弁１６が閉じ側へ回動してスロットル弁１６の開度が変化するはずである。これに対し、固着されていればスロットル弁１６は狙い通りの開度まで回動できない。そこで、前述した指令信号に応じて作動したスロットル弁１６の開度をもとに固着が生じているかどうかを判定する。
【００５８】
固着判定に際しては、まずステップ１４０において、スロットル弁１６が動作中であるかどうかを判定する。この判定は、例えば、ステップ１３０の指令信号を出力してから所定時間が経過していないかどうかを判断することによって行うことができる。ここで、所定時間は、スロットル正常時（非固着時）に前記指令信号に応じスロットル弁１６がリンプホーム開度から全閉位置まで回動するのに要する時間（所要時間）に基づいて設定されている。例えば、この所要時間よりも若干長めの時間が前記所定時間とされる。そして、ステップ１４０の判定条件が満たされていない（所定時間経過）と、ステップ１５０において、そのときのスロットルセンサ２１によるスロットル開度（センサ値）を値Ｂとしてメモリに記憶する。なお、ステップ１４０の判定条件が満たされている場合（所定時間未経過）には、このステップ１４０の処理を繰り返す。
【００５９】
次に、ステップ１６０において、前記ステップ１２０での値Ａと前記ステップ１５０での値Ｂとの偏差（Ａ−Ｂ）を求め、この偏差が所定値αよりも大きいかどうかを判定する。ここで、所定値αは、全閉位置でのスロットル開度（設計値）と、リンプホーム開度（設計値）との偏差よりも若干小さな値に設定されている。
【００６０】
ステップ１６０の判定条件が満たされていると、スロットル弁１６がリンプホーム開度から十分な角度回動して、スロットル弁１６が全閉位置又はそれに近い位置まで回動していると考えられる。この場合には、ステップ１７０において、スロットル弁１６の全閉位置の学習を行う。例えば、前記ステップ１５０での値Ｂを全閉位置として、それまでメモリに記憶されていた全閉位置をこの値Ｂに更新する。更新後の全閉位置に対応する開度は基準開度として用いられる。すなわち、この基準開度に基づき、スロットルセンサ２１の出力値とスロットル弁１６の開度との関係が補正（校正）される。そして、このステップ１７０の処理を経た後に、モータ制御ルーチンを終了する。
【００６１】
これに対し、ステップ１６０の判定条件が満たされていないと、スロットル弁１６がリンプホーム開度からさほど閉じ側へ回動していない、すなわち、スロットル弁１６が固着されている可能性が高いと考えられることから、ステップ１８０においてこの固着が氷結によるものであるかどうかを推定する。この推定は、例えば、前回のエンジン運転条件、水温センサ３６による冷却水温、吸気温センサ３７による吸気温、油温センサ３８による油温等に基づき行われる。例えば、氷結するときの冷却水温、吸気温、油温等を実験等により予め求めておき、これらの温度に基づき判定値をそれぞれ設定する。そして、前述した各センサ３６〜３８の検出値が各判定値を下回っているときに氷結と推定することができる。
【００６２】
前記ステップ１８０の判定条件が満たされていないと、固着の原因が氷結以外であると考えられることからステップ１９０へ移行し、モータ１７の通電を停止する、エンジンの始動を禁止する等のフェールセーフ処理を行う。このステップ１９０の処理を経た後にモータ制御ルーチンを終了する。
【００６３】
また、ステップ１８０の判定条件が満たされていると、ステップ２００において、スロットル弁１６を一旦開き側へ回動させるための指令信号をモータ１７に出力する。この信号に応じてモータ１７が作動してスロットル弁１６が開き側へ回動しようとする。この回動方向は、前述したようにスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が広くなる方向である。そのため、比較的小さな力であってもスロットル弁１６によって氷４２が吸気通路１２から引き剥がされることがある。たとえ前記ステップ１３０での閉じ指令によってスロットル弁１６を閉じ側へ回動させようとしたが氷４２を剥がすことができなくても、開き側へ回動させようとすることで氷４２を剥がすことができる場合がある。このように、スロットル弁１６を一度開き側へ回動させることで氷４２を引き剥がすことを試みる。
【００６４】
そして、ステップ２００の処理を経た後に前述したステップ１３０へ戻る。この場合、ステップ１３０以降の処理により、スロットル弁１６を閉じ側へ回動させるための制御が再び行われることとなる。前述したステップ２００の処理により氷４２が引き剥がされた場合には、スロットル弁１６が回動可能となる。そのため、この場合には、ステップ１３０〜１７０の処理が順に行われて全閉位置が学習される。
【００６５】
上記モータ制御ルーチンにおいては、ステップ１８０の処理が氷結固着推定手段に相当する。また、ステップ２００の処理が開弁制御手段に相当する。
上述した第４実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００６６】
（４）スロットル弁１６が氷結により吸気通路１２の下面に固着されているかどうかを推定し、氷結による固着と推定した場合にはモータ１７の通電制御を通じて、スロットル弁１６をリンプホーム開度から一旦開き側へ回動させるようにしている。このため、スロットル弁１６が氷結により固着されても、比較的小さな力で氷を引き剥がすことが可能となる。その結果、スロットル弁１６の正常な作動が妨げられるのを、吸気通路１２の下面の形状を変更することなく抑制することができる。
【００６７】
（第５実施形態）
次に、本発明を具体化した第５実施形態について説明する。
第５実施形態は、全閉位置を校正する方法に関し前述した第４実施形態と異なっている。図９は、図８に対応する「モータ制御ルーチン」を示すフローチャートである。なお、図８と同様の処理については同一のステップ数を付して、重複する説明を省略する。
【００６８】
このルーチンが開始されると、ＥＣＵ３１はまずステップ１１０において、スタータスイッチ３５がオンされているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない場合にはモータ制御ルーチンを一旦終了し、満たされている場合には、ステップ１２５においてそのときのスロットルセンサ２１によるスロットル開度（センサ値）を値Ａとする。この値Ａをリンプホーム開度に対応する値として、それまでメモリに記憶されていた値と置き換える（更新する）。このようにしてリンプホーム開度を学習する。
【００６９】
次に、ステップ１３５において、スロットル弁１６をリンプホーム開度から全閉位置まで回動させるための指令信号をモータ１７に出力する。ステップ１４０において、スロットル弁１６が動作中であるかどうかを判定し、この判定条件が満たされていないと、ステップ１５０において、そのときのスロットルセンサ２１によるスロットル開度（センサ値）を値Ｂとしてメモリに記憶する。なお、ステップ１４０の判定条件が満たされている場合には、このステップ１４０の処理を繰り返す。
【００７０】
次に、ステップ１６０において、値Ａと値Ｂとの偏差（Ａ−Ｂ）が所定値αよりも大きいかどうかを判定し、この判定条件が満たされていると、ステップ１７５において、前記ステップ１２５の値Ａを用いて全閉位置を校正する。すなわち、全閉位置でのスロットル開度（設計値）と、リンプホーム開度（設計値）との偏差が予めわかっているため、値Ａからこの偏差を差し引くことで全閉位置を求めることができる。このステップ１７５の処理を経た後にモータ制御ルーチンを終了する。更新後の全閉位置に対応する開度は基準開度として用いられる。すなわち、この基準開度に基づき、スロットルセンサ２１の出力値とスロットル弁１６の開度との関係が補正（校正）される。これに対し、ステップ１６０の判定条件が満たされていないと、図８と同様にしてステップ１８０〜２００の処理を行う。
【００７１】
従って、第５実施形態によれば、全閉位置の校正の方法が異なるものの第４実施形態で説明した（４）と同様の効果が得られる。
（第６実施形態）
次に、本発明を具体化した第６実施形態について、図１０を参照して説明する。
【００７２】
第６実施形態では、吸気通路１２が水平面に対し傾斜するようにスロットルボディ１３が車両に搭載されている。吸気通路１２の上面において、スロットル弁１６の作動空間の外側近傍には、吸気通路１２の周方向に延びる円弧状の上部突部４８が設けられている。ここでの上面とは、シャフト１４よりも上側の面である。上部突部４８のスロットル弁１６側の面（下面４８ａ）は、吸気通路１２の周方向についてはスロットル弁１６の上半部の外形形状に対応して円弧状に形成されている。また、下面４８ａは吸気通路１２の略長さ方向についてはスロットル弁１６の回動軌跡Ｌに対応して略円弧状に形成されている。ただし、下面４８ａは、全閉位置とリンプホーム開度との間でスロットル弁１６が回動されるとき、同スロットル弁１６と吸気通路１２の上面との間隙Ｇ２が略最小となるように形成されている。さらに、スロットル弁１６の下半部が上半部よりも小さく形成されており、リンプホーム開度のとき、スロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が第１実施形態よりも広くされている。なお、第１実施形態と同様の部材については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００７３】
上記のようにして構成された第６実施形態によれば、モータ１７の非通電時にはスロットル弁１６がリンプホーム開度に保持される。このときにはスロットル弁１６と吸気通路１２の上面との間隙Ｇ２が略最小となる。そして、モータ１７への通電開始によりスロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側へ回動されると、間隙Ｇ２がリンプホーム開度と同様に略最小となる。すなわち、スロットル弁１６が全閉位置とリンプホーム開度との間で回動される場合には、間隙Ｇ２が略最小となる。従って、前述したようにリンプホーム開度での間隙Ｇ１を広くしても、空気流通面積が小さくなる。そのため、吸気通路１２を流れる空気の量を少なくし、負圧を発生させることができる。
【００７４】
また、傾斜した吸気通路１２に付着した水滴がその吸気通路１２に沿って流下する。しかし、リンプホーム開度でのスロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１が広くなっているため、水滴がこの間隙Ｇ１を通ってスロットル弁１６よりも下方へ流下する。間隙Ｇ１が狭いと、毛細管現象により水滴が間隙Ｇ１に入り込んで氷結しやすいが、第６実施形態では、スロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間において氷結が起りにくくなる。結果として、スロットル弁１６の氷結による固着が生じにくい。
【００７５】
上述した第６実施形態によれば、次の効果が得られる。
（５）吸気通路１２の上面に上部突部４８を設けることで、全閉位置とリンプホーム開度との間でスロットル弁１６が回動されるとき、そのスロットル弁１６と吸気通路１２の上面との間隙Ｇ２が略最小となるようにしている。このため、スロットル弁１６の上部で吸入空気量を制限して負圧を発生させることができるほか、スロットル弁１６と吸気通路１２の下面との間隙Ｇ１を広くすることで、スロットル弁１６が氷結により固着されるのを未然に防止することが可能となる。このように、吸気通路１２の上面に上部突部４８を設けるという簡単な構成でありながら、氷結によりスロットル弁１６の正常な作動が妨げられるのを抑制することができる。
【００７６】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第１実施形態において、下部突部４１の上面４１ａについて吸気通路１２の略長さ方向における形状を凹状の湾曲面としてもよい。この場合、湾曲面の径をスロットル弁１６の回動軌跡Ｌの径よりも大きく設定する。また、上記形状を凸状の湾曲面としてもよい。いずれの場合にも、スロットル弁１６がリンプホーム開度から閉じ側及び開き側のいずれの側に回動しても、スロットル弁１６と下部突部４１との間隙Ｇ１を広くすることができる。
【００７７】
・本発明は、スロットル弁を全閉位置及び全開位置へそれぞれ回動させて、それらの全閉位置及び全開位置の両方を校正するようにしたスロットル装置にも適用可能である。このスロットル装置にあっては、仮に全閉位置→全開位置の順に校正を行おうとすると、氷結固着が起きた場合、氷を吸気通路から剥がしてスロットル弁を回動させることができない場合が起り得る。そこで、スロットル弁が氷結により固着されているかどうかを推定し、氷結固着と推定した場合には、スロットル弁をリンプホーム開度から開き側へ回動させるようにする。そして、スロットル弁を全開位置まで回動させて全開位置を校正した後に、スロットル弁を閉じ側へ回動させて全閉位置を校正する。このように全開位置→全閉位置の順に校正を行うことで、前述した場合よりも容易に氷を剥がすことができ、スロットル弁を確実に回動させて前記両位置の校正を行うことが可能となる。
【００７８】
・図８及び図９のステップ２００の処理により、スロットル弁１６を開き側へ回動させるための指令信号を出力しても、氷４２が剥がれない場合には、フェールセーフ処理（ステップ１９０）を行うように変更してもよい。
【００７９】
・本発明は、空気以外の流体が流れる通路にスロットル弁を設け、アクチュエータによりこのスロットル弁を回動させるようにしたスロットル装置にも適用可能である。
【００８０】
・本発明は、スロットル弁をモータ以外のアクチュエータによって回動させるようにしたスロットル装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態についてその構成を示す略図。
【図２】スロットル装置の内部構造を示す部分断面図。
【図３】図２においてスロットル弁の下部及びその周辺箇所を拡大して示す部分断面図。
【図４】本発明の第２実施形態におけるスロットル装置の内部構造を示す部分断面図。
【図５】図４においてスロットル弁の上部及びその周辺箇所を拡大して示す部分断面図。
【図６】スロットル装置の流量特性を示すグラフ。
【図７】本発明の第３実施形態におけるスロットル装置の内部構造を示す部分断面図。
【図８】本発明の第４実施形態において、モータを制御する手順を説明するフローチャート。
【図９】本発明の第５実施形態において、モータを制御する手順を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の第６実施形態におけるスロットル装置の内部構造を示す部分断面図。
【図１１】従来のスロットル装置においてスロットル弁が氷結により固着された状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
１１…スロットル装置、１２…吸気通路、１６…スロットル弁、１７…モータ（アクチュエータ）、３１…ＥＣＵ（氷結固着推定手段、開弁制御手段）、４１…下部突部、４４…補助突部、４６，４８…上部突部、Ｇ１，Ｇ２…間隙。

Claims (7)

1. 通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、
   前記通路の重力方向における下面を、前記スロットル弁と前記通路の下面との間隙が前記アクチュエータの非通電時に最小となるように構成したことを特徴とするスロットル装置。
2. 前記通路の下面において、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記アクチュエータの非通電時に前記間隙を最小とするための下部突部が設けられている請求項１に記載のスロットル装置。
3. 前記通路の重力方向における上面であって、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記スロットル弁が前記中間開度から閉じ側に回動されるときに、その回動に伴いスロットル弁との間隙が小さくなる補助突部が設けられている請求項１又は２に記載のスロットル装置。
4. 前記中間開度は、前記スロットル弁が前記通路に略直交するときの開度であり、前記通路の重力方向における上面であって、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記スロットル弁の中間開度から前記全閉位置への回動に伴い流体の流通面積を小さくするための上部突部が設けられている請求項１に記載のスロットル装置。
5. 通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、
   前記スロットル弁が前記通路の下面での氷結により固着されているか否かを推定する氷結固着推定手段と、
   前記氷結固着推定手段により氷結固着と推定されたときに前記スロットル弁が前記中間開度から開き側へ回動するように前記アクチュエータを制御する開弁制御手段と
   を備えることを特徴とするスロットル装置。
6. 通路内にスロットル弁を回動可能に設け、アクチュエータの非通電時には前記スロットル弁を全閉位置から所定開度開いた中間開度に保持し、同アクチュエータの通電開始時には、前記スロットル弁を前記中間開度から閉じ側又は開き側へ回動させるようにしたスロットル装置において、
   前記通路の重力方向における上面を、前記スロットル弁が前記全閉位置と前記中間開度との間で回動されるとき、前記スロットル弁と前記通路の上面との間隙が略最小となるように構成したことを特徴とするスロットル装置。
7. 前記通路の上面において、前記スロットル弁の作動空間の外側近傍には、前記間隙を略最小とするための上部突部が設けられている請求項６に記載のスロットル装置。

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