JP2871844B2 - エンジンのスロットル弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンのスロットル弁の開度を電気的に
制御するようにしたエンジンのスロットル弁制御装置に
関するものである。

［従来の技術］ 一般にこの種の装置においては、スロットル弁がバッ
クスプリングの付勢力によって常に全閉方向へ付勢され
ている。前記バックスプリングの付勢力は、通常、制御
モータの非通電時のトルクよりも大きく設定されている
ので、スロットル弁の開度制御中に制御回路が故障した
場合でも、モータへの通電を停止することにより、スロ
ットル弁が全閉方向へ動作させられるようになってい
る。なおこの種の従来技術としては、特開昭56−14834
号公報、特開昭51−138235号公報等が提案されている。

ところが、前記スロットル弁制御装置にあっては、エ
ンジンを停止すれば、スロットル弁が常に全閉状態にさ
れてしまうので、寒冷地、極低温時等において、スロッ
トル弁あるいはスロットル軸が凍結（いわゆる氷結固
着）した場合には、スロットル弁の開口が不可能とな
り、満足のいくエンジンの運転ができなくなるといった
問題を生じる可能性があった。またエンジンでの燃焼に
伴う燃焼生成物等の粘着性物質がスロットル弁に付着し
た場合にも、前記凍結時と同様の問題を生じる可能性が
あった。

そこで従来、このような問題に対処するため、例えば
特開昭63−150449号公報によって、エンジン停止時にス
ロットル弁を所定量開口させておくことが提案されてい
る。この公報のエンジンのスロットル弁制御装置では、
スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢手段の他
に、そのスロットル弁の開方向に付勢する第２の付勢手
段を設けて、エンジン停止時等においては前記両付勢手
段のつり合い関係をもってスロットル弁を所定開度に開
口させている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来技術においては、第１、第２
の両付勢手段のつり合い位置により、スロットル弁の開
度（開口量）が決定されるため、スロットル弁の開口位
置の精度が得られないばかりか、付勢手段の経時変化に
よりスロットル弁開口位置が変化するといった問題を生
じるおそれがある。

また、前記スロットル弁を駆動モータの駆動力によっ
て前記両付勢手段の付勢力に抗して開閉させるものにお
いて、その駆動モータとスロットル弁との間にギヤ伝動
機構が介装されるような場合には、そのギヤ伝動機構に
バックラッシがあるため、前記スロットル弁に対する両
付勢手段の付勢力の方向が変わるつり合い開度付近で、
駆動モータの制御位置と、スロットル弁の実際の開度位
置とにずれが生じる。例えば駆動モータ（ステップモー
タ）のステップ数とスロットル弁の開度との関係を示し
た第５図において、スロットル弁のつり合い開度（θ
１）付近で前記バックラッシによる影響、すなわちステ
ップ数が変わるのにスロットル弁の開度が変わらないと
いったことが生じる。従って、エンジン運転時等におい
てギヤ伝動機構によるバックラッシによってスロットル
弁の制御精度が損なわれるおそれがある。

そこで本発明は、前記した従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はエンジン停止
時等においてスロットル弁を所定開度位置に精度良くか
つその開度位置を経時変化なく保持することができ、ま
たエンジン運転時等におけるスロットル弁の制御精度の
向上を図ることのできるエンジンのスロットル弁制御装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決する本発明は、 エンジンの吸気管内に設けられて燃焼用空気の流量を
調節するスロットル弁と、 前記スロットル弁を開閉する駆動手段と、 前記スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢手段
と、 前記スロットル弁をその所定開度以下のときに前記第
１の付勢手段の付勢力よりも大きい付勢力をもって開方
向に付勢する第２の付勢手段と、 エンジン排気熱、冷却水温等の感温媒体が所定温度以
上のときに前記スロットル弁に対する第２の付勢手段の
付勢を解除する設定開度変更手段と、 を備え、 前記第２の付勢手段は、前記スロットル弁の閉位置を
調節可能な閉位置規制部材と、前記第１の付勢手段の付
勢力よりも大きい付勢力をもって前記閉位置規制部材を
開方向に付勢するスプリング部材とを有し、 前記設定開度変更手段は、第２の付勢手段と別個に配
置されるとともに、エンジン排気熱、冷却水温等の感温
媒体による温度変化に応じて膨張・収縮する感温材と、
前記感温材の膨張・収縮によって作動しかつ前記感温媒
体が所定温度以上のときに前記閉位置規制部材を閉方向
に付勢する作動部材とを有している、 エンジンのスロットル弁制御装置である。

［作用］ 前記手段によれば、エンジン排気熱、冷却水温等の感
温媒体が所定温度以上のときには、設定開度変更手段の
感温材の膨張による作動部材の作動によって、第２の付
勢手段の閉位置規制部材がスプリング部材の付勢に抗し
て閉方向に付勢される。これにより、スロットル弁に対
する第２の付勢手段のスプリング部材の付勢が解除され
る。このため、感温媒体が所定温度以上のときのエンジ
ン運転中において、スロットル弁は、第２の付勢手段の
スプリング部材の付勢力の影響を受けることなく、駆動
手段によって開閉される。

また、前記感温媒体が所定温度以下のときには、前記
設定開度変更手段の感温材の収縮による作動部材の作動
により、前記第２の付勢手段の閉位置規制部材に対する
閉方向の付勢が解除される。これにより、第２の付勢手
段の閉位置規制部材がスプリング部材の付勢により第１
の付勢手段の付勢に抗して開方向の所定開度位置に付勢
される。このため、感温媒体が所定温度以下のときのエ
ンジン停止中において、スロットル弁が前記閉位置規制
部材によって所定開度位置に開かれることによって、ス
ロットル弁の氷結及び粘着性物質による固着が防止され
る。

また、前記感温媒体が所定温度以下のときのエンジン
の運転中において、仮に、駆動手段によって所定開度以
上に開かれたスロットル弁が急激に閉じられた場合で
も、そのスロットル弁の急激な閉じ力による衝撃力が第
２の付勢手段の閉位置規制部材に加わり、前記衝撃力が
設定開度変更手段の作動部材に加わらない。これによ
り、前記衝撃力が設定開度変更手段の作動部材に直接的
に加わった場合に生じることが予測される設定開度変更
手段の故障、例えば、密閉状態が必要な感温材の部分に
空気が入ったり、感温材の液洩れといった故障を防止す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明す
る。エンジンのスロットル弁制御装置の側面図を示した
第１図及びその平断面図を示した第２図において、エン
ジンの吸気管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れている。スロットル
弁２は、その回動によって吸気管１内の吸気通路1aを流
れる燃焼用空気の流量を調節する。

前記スロットルシャフト３の一端部（第２図において
上端部）は吸気管１の壁を貫通しており、その端部に従
動ギヤ20が固定されている。吸気管１にはステップモー
タからなる駆動用モータ４が外付けされている。この駆
動モータ４の出力軸に固定した駆動ギヤ21が前記従動ギ
ヤ20と噛み合わされている。このため駆動モータ４を回
転制御することによって、スロットル弁２の開度調整を
行うことができる。

駆動モータ４は、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の回
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。

前記スロットルシャフト３の他端部（第２図において
下端部）も吸気管１の壁を貫通しており、この端部には
レバー８が挿入固定されている。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、その
前後端部は吸気管１の前後方向に沿って延びている。

吸気管１の側壁には、レバー８の図示左端部と対向す
るストッパ16が設けられている。ストッパ16は、側壁に
取り付けた取付片19に螺合された調整ボルト18と、その
ボルト18に螺合された調整ナット17とからなる。

またレバー８の図示左側延出部と吸気管１に外付けし
たステー15aには、コイル状バックスプリング15の両端
部がそれぞれ掛装されている。このバックスプリング15
の付勢力によって、スロットル弁２の閉方向、すなわち
レバー８の端部がストッパ16の調整ボルト18の先端部に
当接する方向（第１図において右回り方向）にスロット
ル弁２が付勢されている。またレバー８がストッパ16の
調整ボルト18に当接したときにスロットル弁２が全閉状
態（アイドリング状態）となる。この状態が、第３図に
側面図で示されているとともに、第１図ではスロットル
弁２が二点鎖線で示されている。またストッパ16の調整
ボルト・ナット18,17の螺合度合いによって、スロット
ル弁２の全閉位置の調整が可能である。

第１図において、レバー８の図示右端部には折曲片8a
が設けられている。折曲片8aに調整ボルト10が螺合され
ていると共に、そのボルト10に調整ナット11が螺合され
ている。

吸気管１の側壁には、レバー８の端部に設けられた調
整ボルト10に対向する第２の付勢手段９が設けられてい
る。この第２の付勢手段９は、吸気管１の側壁に設けた
ケース14と、そのケース14に昇降可能に収納されかつ前
記調整ボルト10と当接可能なプレート12と、前記ケース
14に収納されて前記プレート12を第１図において上方へ
付勢するスプリング13とからなる。なおプレート12はケ
ース14のストッパ部14aにて抜け止めされている。ま
た、プレート12は本発明でいう閉位置規制部材に相当
し、スプリング13は本発明でいうスプリング部材に相当
している。

前記スプリング13の付勢力によって、プレート12が開
方向（第１図において上方向）に付勢される。またプレ
ート12に調整ボルト10が当接したときのスロットル弁２
の位置は全閉ではなく、吸気通路1aを少し開いた所定開
度θ１にある。この所定開度θ１は、前記調整ボルト・
ナット10,11の螺合度合いによって調整することができ
る。

しかして、前記バックスプリング15の付勢力F1と第２
の付勢手段９のスプリング13の付勢力F2とは、 F1＜F2 の関係を満たすように設定されている。また駆動モータ
４の発生するトルクは、バックスプリング15の付勢力F1
やスプリング13の付勢力F2よりも大きく設定されてい
る。従って、駆動モータ４の駆動時にはスロットル弁２
がバックスプリング15や第２の付勢手段９の付勢力に抗
して開閉回転させられる。

さらに前記吸気管１の側壁には、前記第２の付勢手段
９の上方に位置してサーモワックス装置26が設けられて
いる。このサーモワックス装置26は、温度にほぼ比例し
て膨張するサーモワックス等の感温材によって作動する
ロッド27を有している。前記感温材はエンジン排気熱、
冷却水温等の感温媒体の温度変化に応じて膨張及び収縮
する。なおこのようなサーモワックス装置26について
は、周知のものであるからその説明は省略する。そし
て、前記感温媒体が所定温度（例えば暖機完了時の温
度）以上のときには、前記感温材の膨張によってロッド
27が下動させられる。すると、そのロッド27が前記第２
の付勢手段９のプレート12をスプリング13の付勢に抗し
て閉方向（第１図において下方向）に押し）下げること
で、前記スロットル弁２に対する第２の付勢手段９の付
勢を解除させる。この状態が第３図に側面図で示されて
いる。

また前記感温媒体が所定温度以下のときには、前記感
温材の収縮によってロッド27が上動させられる。する
と、前記第２の付勢手段９のプレート12の押し下げが解
除され、第１図の状態に復帰する。

前記エンジンのスロットル弁制御装置において、アク
セルペダル５が踏み込まれ、その踏み込み量に応じた信
号がアクセルセンサ６から制御装置７に入力されると、
制御装置７から駆動モータ４に駆動信号が出力され、駆
動モータ４を駆動させる。駆動モータ４の出力軸の回転
は、駆動ギヤ21及び従動ギヤ20を介して、スロットルシ
ャフト３へ伝達され、スロットル弁２が前記アクセル５
の踏み込み量に応じた開度に調整されることとなる。

詳しくは、エンジン排気熱、冷却水温等の感温媒体が
所定温度以上のときには、第３図に示されるようにサー
モワックス装置26の作動によって、第２の付勢手段９の
プレート12がスプリング13の付勢力に抗して押し下げら
れることによって、スロットル弁２に対する第２の付勢
手段９の付勢が解除される。このため、エンジン停止中
（イグニッションキースイッチのオフ時）にあっては、
第３図に示されるように、レバー８は第１の付勢手段15
の付勢力により、レバー８がストッパ16の調整ボルト18
に当接した状態にあり、スロットル弁２が全閉位置に保
持されることになる。このときは低温時でないため、吸
気管１内とスロットル弁２との間で生じる氷結あるいは
粘着性物質による固着は起こらないので、スロットル弁
２が全閉位置にあっても差し支えない。

さらに、この状態からイグニッションキースイッチが
オンされて、エンジンが始動させられると、エンジンの
運転状態に応じスロットル弁２の開度が駆動モータ４に
よって制御される。すなわちアクセルペダル５の踏み込
み量に応じてスロットル弁２が第１の付勢手段15の付勢
力F1に抗して開閉させられる。このスロットル弁２の開
閉において、そのバルブ２は前記第２の付勢手段９によ
る付勢力の影響を受けない。またイグニッションキース
イッチがオフされ、エンジンが停止されると、駆動モー
タ４及び第２の付勢手段９への通電も遮断される。する
と前記の如く、スロットル弁２はバックスプリング15の
付勢力により全閉位置まで閉じられる（第１図参照）。

また前記感温媒体が所定温度以下のときには、第１図
に示されるように、前記サーモワックス装置26によるプ
レート12の閉方向への付勢が解除されることにより、前
記第２の付勢手段９の付勢の解除がなされない。このた
めその付勢手段９のプレート12がスプリング13によって
押し上げられ、ケース14のストッパ部14aに当接する。

このため、エンジン停止中（イグニッションキースイ
ッチのオフ時）にあっては、第１図に示すように、レバ
ー８はバックスプリング15の付勢力により、レバー８の
調整ボルト10が第２の付勢手段９のプレート12上に当接
した状態となる。この時、バックスプリング15による付
勢力F1より、第２の付勢手段９のスプリング13の付勢力
（セット荷重）F2の方が大きいため、スロットル弁２が
所定開度（以後、この開度を初期開度という。）θ１の
位置に保持されることになる。

このようにスロットル弁２が初期開度位置にして、エ
ンジン始動待ちの状態となる。この状態を保持すること
によって、吸気管１内とスロットル弁２との間で生じる
燃焼生成物等の粘着性物質によるスロットル弁２の固
着、あるいは極低温時におけるスロットル弁２の氷結固
着等を未然に防止することができる。

さらに、この状態からエンジンが始動させられると、
エンジンの運転状態に応じ、スロットル弁２の開度が駆
動モータ４によって制御される。ここで、エンジンの暖
機が進むにつれて感温媒体の温度が上昇していき、その
暖機がほぼ完了すると、その感温媒体が所定温度以上に
上昇するため、前記と同様にサーモワックス装置26が作
動し、第２の付勢手段９のプレート12がスプリング13の
付勢力に抗して押し下げられることによって、スロット
ル弁２に対する第２の付勢手段９の付勢が解除される
（第３図参照）。従って、前記と同様に、アクセルペダ
ル５の踏み込み量に応じてスロットル弁２が第１の付勢
手段15の付勢力F1に抗して開閉させられ、このスロット
ル弁２の開閉においてその弁２は前記第２の付勢手段９
による付勢力の影響を受けない。

前記エンジンのスロットル弁制御装置によると、エン
ジン排気熱、冷却水温等の感温媒体が所定温度以上のと
きには、サーモワックス装置26の作動によってスロット
ル弁２に対する第２の付勢手段９の付勢が解除される。
このため、エンジン運転中において、第２の付勢手段９
による付勢力がスロットル弁２に作用しないので、スロ
ットル弁２が全閉から全開まで第１の付勢手段15の付勢
力に対抗する付勢力（つまり開方向の付勢力）を受けな
い。従って、その付勢力の方向が閉方向以外に変わらな
いので、従動ギヤ20及び駆動ギヤ21のバックラッシによ
る影響を排除することができ、駆動モータ４によるスロ
ットル弁２の制御を精度良く行うことができる。なお本
実施例の装置による駆動モータ４のステップ数とスロッ
トル弁２の開度との関係が第４図に示されている。図示
のように、従来装置（第５図参照）と比べ、従動ギヤ20
及び駆動ギヤ21のバックラッシによる影響がなく、駆動
モータ４のステップ数に比例したスロットル弁２の開度
が得られることがわかる。

また前記感温媒体が所定温度以下のときのエンジン停
止中においては、前記サーモワックス装置26による第２
の付勢手段９の付勢の解除がなされない。このため、ス
ロットル弁２が第２の付勢手段９の付勢力によりバック
スプリング15の付勢力に抗して初期開度θ１位置に保持
されるので、従来の二つの付勢手段のつり合い関係をも
ってスロットル弁を所定開度とするものに比べ、スロッ
トル弁２を所定開度θ１に精度良くかつ経時変化なく保
持することができる。

また、前記感温媒体が所定温度以下のときのエンジン
の運転中において、仮に、駆動モータ４によって所定開
度以上に開かれたスロットル弁２が急激に閉じられた場
合でも、そのスロットル弁２の急激な閉じ力による衝撃
力が第２の付勢手段９のプレート12に加わり、前記衝撃
力がサーモワックス装置26のロッド27に加わらない。こ
れにより、前記衝撃力がサーモワックス装置26のロッド
27に直接的に加わった場合に生じることが予測されるサ
ーモワックス装置26の故障、例えば、密閉状態が必要な
感温材の部分に空気が入ったり、感温材の液洩れといっ
た故障を防止することができる。

ところで、前記実施例においては、また駆動モータ４
が本発明の駆動手段を構成し、またバックスプリング15
が本発明の第１の付勢手段を構成し、またサーモワック
ス装置26が本発明の設定開度変更手段を構成している。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能であ
る。例えば、第２の付勢手段９のスプリング13は、コイ
ルスプリングの他、板ばね、弾性ゴム等の弾性体でも実
施例と同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 本発明によれば、エンジン排気熱、冷却水温等の感温
媒体が所定温度以上のときには、設定開度変更手段の作
動によって前記スロットル弁に対する第２の付勢手段の
付勢が解除されることで、ギヤ伝動機構のバックラッシ
による影響をなくし、スロットル弁を精度良く制御する
ことができる。

また前記感温媒体が所定温度以下のときのエンジン停
止中においては、前記設定開度変更手段による第２の付
勢手段の付勢の解除がなされず、スロットル弁が第２の
付勢手段の付勢力によって所定開度位置に保持されるの
で、従来の第１、第２の付勢手段のつり合い関係をもっ
てスロットル弁を所定開度とするものに比べ、スロット
ル弁を所定開度に精度良くかつその所定開度位置を経時
変化なく保持することができる。

また、本発明のエンジンのスロットル弁制御装置にお
いて、第２の付勢手段は、スロットル弁の閉位置を調節
可能な閉位置規制部材と、第１の付勢手段の付勢力より
も大きい付勢力をもって前記閉位置規制部材を開方向に
付勢するスプリング部材とを有し、一方、設定開度変更
手段は、第２の付勢手段と別個に配置されるとともに、
エンジン排気熱、冷却水温等の感温媒体による温度変化
に応じて膨張・収縮する感温材と、前記感温材の膨張・
収縮によって作動しかつ前記感温媒体が所定温度以上の
ときに前記閉位置規制部材を閉方向に付勢する作動部材
とを有している。したがって、感温媒体が所定温度以下
のときのエンジンの運転中において、仮に、駆動手段に
よって所定開度以上に開かれたスロットル弁が急激に閉
じられた場合でも、そのスロットル弁の急激な閉じ力に
よる衝撃力が第２の付勢手段の閉位置規制部材に加わ
り、前記衝撃力が設定開度変更手段の作動部材に加わら
ない。これにより、前記衝撃力が設定開度変更手段の作
動部材に直接的に加わった場合に生じることが予測され
る設定開度変更手段の故障、例えば、密閉状態が必要な
感温材の部分に空気が入ったり、感温材の液洩れといっ
た故障を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は
エンジンのスロットル弁制御装置の側面図、第２図はそ
の平断面図、第３図はスロットル弁全閉時の側面図、第
４図は駆動モータのステップ数とスロットル弁の開度と
の関係を示す特性線図である。 第５図は従来例における駆動モータのステップ数とスロ
ットル弁の開度との関係を示す特性線図である。 １……吸気管 ２……スロットル弁 ４……駆動モータ（駆動手段） ７……制御装置（制御手段） ９……第２の付勢手段 15……バックスプリング（第１の付勢手段） 26……サーモワックス装置（設定開度変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 9/02 341 F02D 9/02 351

Claims (1)

(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て燃焼用空
   気の流量を調節するスロットル弁と、 前記スロットル弁を開閉する駆動手段と、 前記スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢手段
   と、 前記スロットル弁をその所定開度以下のときに前記第１
   の付勢手段の付勢力よりも大きい付勢力をもって開方向
   に付勢する第２の付勢手段と、 エンジン排気熱、冷却水温等の感温媒体が所定温度以上
   のときに前記スロットル弁に対する第２の付勢手段の付
   勢を解除する設定開度変更手段と、 を備え、 前記第２の付勢手段は、前記スロットル弁の閉位置を調
   節可能な閉位置規制部材と、前記第１の付勢手段の付勢
   力よりも大きい付勢力をもって前記閉位置規制部材を開
   方向に付勢するスプリング部材とを有し、 前記設定開度変更手段は、第２の付勢手段と別個に配置
   されるとともに、エンジン排気熱、冷却水温等の感温媒
   体による温度変化に応じて膨張・収縮する感温材と、前
   記感温材の膨張・収縮によって作動しかつ前記感温媒体
   が所定温度以上のときに前記閉位置規制部材を閉方向に
   付勢する作動部材とを有している、 エンジンのスロットル弁制御装置。