JP2550962B2 - エンジンのスロツトル弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はエンジンに供給する燃焼用空気の流量を調節
するスロットル弁の開度を、少なくともアクセル量に応
じて制御するスロットル弁制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の装置は、吸気管内にスロットル弁が設
けられ、運転者の操作するアクセルペダルの踏み込み量
を検出して電気信号を発生するアクセルセンサと、この
アクセルセンサの信号等に基づいてスロットル弁の開度
を演算する制御装置と、その開度量を実現するように、
制御装置からの信号によりスロットル弁を駆動する駆動
用モータを有している。

また、スロットル弁を閉じる方向に機械的に付勢する
ためのリターンスプリングが設けられており、エンジン
が停止したり、あるいは断線等によりモータが駆動しな
い時にはスロットル弁を閉方向に付勢し、安全確保のた
めスロットル弁を全閉状態にしている。そしてエンジン
始動時等再度モータが駆動するまでスロットル弁の位置
を全閉位置に保持している。

ところが、故障によりモータが駆動しない場合に上記
のようにスロットル弁が全閉のままであると、エンジン
はこのスロットル弁をバイパスする通路を流れる空気に
よりアイドリング回転が可能であるが、アイドリング状
態では整備工場まで車を運ぶのは困難である。また、エ
ンジン始動時にスタータモータが起動されるとバッテリ
電圧が低下するのでスロットル弁駆動用モータには十分
な電流が供給されず、スロットル弁を開くことができ
ず、始動時に必要な量の空気が供給されないという問題
があった。

このため、特開昭60−230520号公報においてはエンジ
ンが停止してイグニッションスイッチがOFFになった後
でもディレイスイッチによりモータの制御回路に所定時
間通電を行い、モータを駆動してスロットル弁を次回の
エンジン始動時に必要な所定開度まで動かすことが知ら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この構成では、一旦スロットル弁が所
定開度だけ開かれても、モータに電流が加わらなくなれ
ばスロットル弁を閉位置に保持するだけのトルクが存在
しなくなり、スロットル弁はエンジン停止後に外乱によ
る影響を受けて、その開度が変わってしまうことがあ
る。また永久磁石を内蔵したモータであってもそのディ
テントトルクは非常に小さく、スロットル弁の外乱から
の開度変化を抑制しきれないため、再始動時に必要な開
度にスロットル弁が開かれておらず特に低温時には始動
できなくなるという問題があった。

このようなエンジン停止後の外乱による影響によりス
ロットル開度が変化してしまう問題に対しては上記公報
には何ら解決方向が開示されていない。

そこで本発明はエンジン停止中等、駆動用モータによ
るスロットル弁連動部材の駆動が通電が断たれることに
より不能となった時に、スロットル弁が所定開度開かれ
た状態を外部による影響をうけることなく保持すること
の可能なスロットル弁制御装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、エンジンの吸気管内に設けられ、全
閉開度から前回開度まで開方向に及び閉方向に回動し開
度調節されることにより燃焼用空気量を調節するスロッ
トル弁と、 該スロットル弁の回動に連動して回動する連動部材
と、 該連動部材を介して前記スロットル弁に駆動力を加え
て 前記スロットル弁の開度を運転者のアクセル操作量に
応じて調節する駆動手段と、 前記スロットル弁の開度を所定開度に保持する開度保
持手段とを有するスロットル弁制御装置であって、 前記駆動手段は運転者のアクセル操作量に応じてスロ
ットル弁開度を決定する制御手段と、該制御手段の決定
した前記スロットル弁開度を表わす電気信号により 前記スロットル弁を駆動する駆動用モータとを備え、 前記開度保持手段は、前記連動部材を開方向に付勢す
る開方向付勢力を有する開方向付勢手段と、 前記連動部材を閉方向に付勢する閉方向付勢力を有す
る閉方向付勢手段とを備え、 前記駆動用モータの駆動力は、前記閉方向付勢力及び
前記閉方向付勢力に抗して、前記スロットル弁を駆動
し、 前記駆動用モータの通電が断たれると前記開度保持手
段の前記開方向付勢力及び前記閉方向付勢力により前記
スロットル弁の開度が前記所定開度に保持され、 前記所定開度はエンジンが始動可能な程度の開度で、
前記全閉開度から前記全開開度の間であって、前記開方
向付勢力と前記閉方向付勢力のつりあい位置に設定され
ることを特徴とするスロットル弁制御装置という技術的
手段を採用する。

〔作用〕

以上に述べた本発明のエンジンのスロットル弁制御装
置の構成によると、開度保持手段により、スロットル弁
は全閉位置より所定開度開かれた位置に保持される。

また、駆動用モータは、スロットル弁の少なくとも運
転者のアクセル操作量に応じて決定する制御手段からの
電気信号に応じてスロットル弁と連動する連動部材を開
方向付勢手段および閉方向付勢手段の付勢力に抗して駆
動し、これによりスロットル弁は全開開度から全閉開度
まで開度調整される。

以上に述べた本発明の構成により、駆動用モータの正
常時には、操作者からのアクセル操作量によって小流量
から大流量に渡って吸気管内を流れる燃焼用空気の流量
を調節することができる。

また、駆動用モータの通電が断たれることにより、ス
ロットル弁の駆動が不能となったとき、開度保持手段に
よってスロットル弁は前記エンジンが低温的においても
始動可能な程度に所定開度開かれた位置に保持される。
この状態でスロットル弁に対し、外乱による影響があっ
たとしても開方向付勢手段と閉方向付勢手段双方の付勢
力のつりあい位置にスッロル開度を維持できる。このた
め、エンジンの始動が可能な所定空気流量が確保され
る。

〔実施例〕

以下本発明になる一実施例について説明する。

第１図及び第２図において、１はエンジンの吸気管を
示している。この吸気管１内にはスロットル弁２がスロ
ットルシャフト３によって回動可能に設けらている。そ
してスロットルシャフト３の端部は吸気管１の壁を貫通
して吸気管１に外付されたスロットル駆動用のモータ４
の回転軸に設けられている。モータ４は、ステップモー
タからなり、前述した従来の装置と同様に、運転者の操
作するアクセルペダル５の踏み込み量を検出するアクセ
ルセンサ６等の信号に応じて、スロットル弁２を回転量
を決定する制御装置７からの電気信号により駆動され
る。スロットルシャフト３のモータ４と反対側の端部も
また吸気管１の壁を貫通しており、この端部にはレバー
８が挿入固定してある。レバー８は、スロットルシャフ
ト３に対して垂直に取り付けられており、端部にはスロ
ットルシャフト３と平行に吸気管１に向かって延びる可
動ストッパをなす当接片8aが形成されている。吸気管１
の側壁には、レバー８の当接片8aと対向するサイドハウ
ジング1aが形成されており、これに設けられたねじ穴に
は固定ストッパをなすねじ11が螺着してある。サイドハ
ウジング1aと当接片8aとの間に突出するねじ11の先端に
は、ゴム等の弾性部材９が固着してあり、この弾性部材
９は当接片8aに押圧されることで収縮して反発力を発す
る。また、コイル状のリターンスプリング10はスロット
ルシャフト３の外周に設けられて、その両端はそれぞれ
吸気管１とレバー８に対して固定されている。そして前
記スロットル弁２の閉方向、即ち当接片8aが弾性部材９
に当接する方向（図中矢印Ａ方向）にスロットル弁２を
付勢している。また、当接片8aの弾性部材９に当接する
時のスロットル弁の位置は全閉ではなく、吸気通路12を
少し開いた開度θ_１にある。

なお、モータ４の発生するスロットル弁２の開方向
（矢印Ａと反対方向）のトルクは、リターンスプリング
10の閉方向トルクよりも大きく設定されているので、モ
ータ４の駆動時にはスロットル弁をリターンスプリング
10の付勢力に抗してスロットルシャフト３を回転させる
ことができる。また、モータ４のスロットル閉方向（矢
印Ａ方向）のトルクは、レバー８の当接片8aが弾性部材
９に当接した後、弾性部材９を収縮させてスロットル弁
２を全閉位置（スロットル弁開度θ＝０）にまで回転さ
せるだけの強さを有する。

次に、弾性部材９の付勢力とリターンスプリング10の
付勢力のそれぞれのスロットル開度における強さを第３
図により説明する。

第３図のグラフにおいて、縦軸に示される付勢力はス
ロットル弁２を閉じる方向（第２図中矢印Ａ方向）をプ
ラス、逆方向をマイナスとしている。また横軸はスロッ
トル開度θを示している。リターンスプリング10は前述
したようにスロットル弁２を常に閉方向に付勢するもの
で、図中点線に示されているようにスロットル開度θの
大きさに比例して付勢力が大きくなる。また、弾性部材
９は、スロットル開度θが０≦θ≦θ_１の範囲内にある
ときレバー８により押圧されるものであるから、その範
囲内においてのみ図中一点鎖線で示されたようなスロッ
トル開度θに比例した付勢力を発生する。なお、弾性部
材９の弾性係数はリターンスプリングのそれよりも大き
く設定されている。

それぞれのスロットル開度θにおける、リターンスプ
リング10および弾性部材９の付勢力は、実線で示された
ごとく、θ≧θ_１のときは、弾性部材９の付勢力は加わ
らないのでリターンスプリング10単独の付勢力に一致す
る。また、スロットル駆動用のモータ４がスロットル弁
２を駆動していない時は、リターンスプリング10により
レバー８が閉方向に付勢されて弾性部材９に当接され、
弾性部材９とリターンスプリング10の付勢力がつり合っ
た位置、即ちθ＝θ_０にスロットル開度は機械的に自動
調整される。そしてこのスロットル開度θ_０は、特に低
温時等においてもエンジン始動を確実にし、あるいは万
一モータ４や制御手段７等の電気系の以上が発生してモ
ータ４がスロットル弁２を駆動しなくなった場合でも、
整備工場まで車を運べる必要最小限の走行状態を可能に
するだけの吸気量を確保できるような開度（例えばθ_０
＝５〜６゜）に設定されている。また、この開度θ_０は
スロットル弁２に対し開閉両方向に加わる付勢力により
保持されているため、外乱等の影響を受けても変化する
ことが極めて少なく、また変化したとしても両付勢手段
の弾性的復帰力により、直ちに元の開度に復元される。
またスロットル開度θが０≦θ≦θ_１の範囲内の時は弾
性部材９によりスロットル弁２の開方向へのトルクが印
加されることから、例えばスロットル弁２が開いている
状態でモータ４あるいは制御装置７の一部に異常が生じ
た時、制御装置７がモータ４への通電を切るようにした
場合では、スロットル弁２はリターンスプリング10によ
って閉方向に動かされるが、閉じる際、θ＝θ_１となっ
たところで即ちレバー８の閉方向への回転が弾性部材９
に吸収され、スロットル弁２の回転を遅くすることもで
き、スロットル弁２が急に全閉方向に動いて空気を遮断
することにより発生するエンジンストールを防止するこ
とができる。

また弾性部材９の取付位置はねじ11をサイドハウジン
グ1aに対し動かすことで調節できるので、弾性部材９の
経時変化等によりθ_０の位置にずれが生じるようになっ
ても人為的にねじ11を調節することで修正が可能であ
る。

また従来のリンク式のスロットル弁開閉機構ではアク
セルペダルによってのみスロットル弁が駆動されるた
め、アイドル回転を所定回転数にするためスロットル弁
全閉時の漏れ空気量が厳密に管理されている。このため
機械的な全閉位置をねじ11によって調整する必要があっ
た。

これに対して本発明によれば、アクセルペダル５が踏
込まれていない状態においてもモータ４を駆動すること
で、例えばアイドル回転数となる様に電気的に制御する
ことが可能であり前記のような厳密な調整を不要とす
る。

以上の構成において、運転者がアクセルペダル５を操
作すると、アクセルセンサ６からの開度信号が制御装置
７に入力され、制御装置７はモータ４の回転量を決定す
る所定のパルス数を出力してモータ４を駆動させる。そ
してこのモータ４がスロットルシャフト３に設けられた
スロットル弁２およびレバー８を回転させる。そのと
き、スロットル弁２の回転量がθ_１より小さく、レバー
８の当接片8aが弾性部材９に当接する場合であっても、
モータ４の駆動力が大きいので弾性部材９の付勢力に逆
らってスロットル弁２の開度を調節することができる。
なお、スロットル弁２は全閉から全開までの約90゜の範
囲を回動する。またモータ４が停止した場合にあって
は、リターンスプリング10の力によりレバー８は弾性部
材９を押圧し、全閉位置よりも少しスロットル弁２が開
いた弾性部材９とリターンスプリング10のつり合い位置
θ_０に保持させるようになる。

ところで上記実施例においては、 モータ（駆動用モータ）４および制御装置７が本発明
の駆動手段を、スロットルシャフト３が本発明の連動部
材を構成している。また、リターンスプリング10、当接
片8a、弾性部材９、およびねじ11が本発明の開度保持手
段を構成している。そして、この開度保持手段の内、リ
ターンスプリング10が閉方向付勢手段を、当接片8a、弾
性部材９、およびねじ11が開方向付勢手段を構成してい
る。

なお、モータとスロットルシャフトとの間にモータ回
転を変速させる変速手段を設けても良い。

また、弾性部材９は、金属製のスプリングで構成して
も良く、吸気管１側でなくレバー８側に取り付けられて
も良い。

また、スロットル弁を開方向に付勢する手段を、吸気
管に対し固定されたゴム製の部材とせずに、リターンス
プリングと同様にスロットルシャフトに設けられたコイ
ル形上のオープナスプリングとし、このオープナスプリ
ングとリターンスプリングの双方をスロットルシャフト
に設けて互いに逆方向の付勢力を発生するように構成し
ても良い。

〔発明の効果〕

以上に述べた本発明のエンジンのスロットル弁制御装
置の構成および作用によると、駆動モータの通過が断た
れることによりスロットル弁の駆動が不能となった場合
には、開度保持手段によりスロットル弁は所定開度とな
り、しかも外乱による影響を受けることなく保持できる
ので、エンジンへの所定空気流量を確保することができ
る。

従って、エンジンの再始動時に必要な程度の空気流量
を確実に保証することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になるエンジンのスロットル
弁制御装置の断面図、第２図は第１図の要部の側面図、
第３図は第２図における弾性部材９とリターンスプリン
グ10の付勢力を示したグラフである。 １……吸気管、２……スロットル弁、４……モータ、７
……制御装置、8a……当接片、９……弾性部材、10……
リターンスプリング、11……ねじ、12……吸気通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−8441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−171836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−76729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155255（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気管内に設けられ、全閉開度
   から全開開度まで開方向に及び閉方向に回動し開度調節
   されることにより燃焼用空気量を調節するスロットル弁
   と、 該スロットル弁の回動に連動して回動する連動部材と、 該連動部材を介して前記スロットル弁に駆動力を加えて 前記スロットル弁の開度を運転者のアクセル操作量に応
   じて調節する駆動手段と、 前記スロットル弁の開度を所定開度に保持する開度保持
   手段とを有するスロットル弁制御装置であって、 前記駆動手段は運転者のアクセル操作量に応じてスロッ
   トル弁開度を決定する制御手段と、該制御手段の決定し
   た前記スロットル弁開度を表わす電気信号により 前記スロットル弁を駆動する駆動用モータとを備え、 前記開度保持手段は、前記連動部材を開方向に付勢する
   開方向付勢力を有する開方向付勢手段と、 前記連動部材を閉方向に付勢する閉方向付勢力を有する
   閉方向付勢手段とを備え、 前記駆動用モータの駆動力は、前記閉方向付勢力及び前
   記閉方向付勢力に抗して、前記スロットル弁を駆動し、 前記駆動用モータの通電が断たれると前記開度保持手段
   の前記開方向付勢力及び前記閉方向付勢力により前記ス
   ロットル弁の開度が前記所定開度に保持され、 前記所定開度はエンジンが始動可能な程度の開度で、前
   記全閉開度から前記全開開度の間であって、前記開方向
   付勢力と前記閉方向付勢力のつりあい位置に設定される
   ことを特徴とするスロットル弁制御装置。
2. 【請求項２】前記開方向付勢手段は、 前記スロットル弁と共に動く可動ストッパと、 前記吸気管に設けられた前記スロットル弁の閉方向への
   動きを寄生する固定ストッパと、 前記可動ストッパと前記固定ストッパの少なくともいず
   れか一方に設けられ、前記可動ストッパと前記固定スト
   ッパの当接時に縮むことで付勢力を発生する弾性部材と
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のエンジンのスロットル弁制御装置。
3. 【請求項３】前記駆動用モータと前記スロットル弁との
   回転軸を同軸にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第２項のいずれかに記載のエンジンのスロット
   ル弁制御装置。
4. 【請求項４】前記閉方向付勢手段が、前記スロットル弁
   の回転軸に巻回されたコイル状スプリングであることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のエンジンのス
   ロットル弁制御装置。
5. 【請求項５】前記運転者のアクセル操作量が０である
   時、前記制御手段は所定のアイドル回転となるようにス
   ロットル弁を前記駆動モータにより駆動させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載のエンジンのスロットル弁制御装置。