JP3810948B2 - スロットルバルブ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気量を調整するのに好適に用いられるスロットルバルブ装置に関し、特に、電動モータを用いてスロットルチャンバ内の弁体を開，閉駆動する構成としたスロットルバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のスロットルバルブ装置は、吸気通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボディの吸気通路に回動可能に設けられた弁軸と、前記吸気通路内に位置して該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記吸気通路を開閉する弁体と、前記弁軸に取付けられ弁軸を回動させるアクチュエータとによって構成されている（例えば特開平４−２０３２１９号公報等）。
【０００３】
また、この種のスロットルバルブ装置は、略楕円形状の弁体を吸気通路となる円筒状のスロットルチャンバ内に配設している。このため、弁体は、吸気通路に対して直交状態から僅かに（例えば４°程度）傾いた状態となったときに、その外周縁がスロットルチャンバに接触した全閉位置で停止するものである。
【０００４】
そして、アクチュエータは、運転者が操作したアクセルペダルの踏み込み量に応じて弁体を回動させる。これにより、スロットルバルブ装置は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた吸入空気量をエンジンに供給するものである。
【０００５】
なお、従来技術によるスロットルバルブ装置には弁体の開度が全開と全閉との間の中間開度となる位置にデフォルト位置が設けられ、弁体をこのデフォルト位置に停止させることによって、アクチュエータ等が作動しないリンプホーム時であっても、エンジンに流入する空気を確保し、自動車を自走可能な状態にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、コントロールユニットは、全閉位置を基準に、電動モータ等のアクチュエータを駆動し、弁体を回動させるものである。しかし、例えば長期間の使用、微小な塵埃との摩擦等によって弁体の外周縁が摩耗したときには、全閉位置（弁体の回動角）が変位し、弁体の弁開度が必要以上に大きくなってしまうことがある。このため、コントロールユニットは、全閉位置を修正するために、弁体をスロットルチャンバに接触させて、停止させる。これにより、コントローラは、弁軸を閉弁方向に回動させても弁体が回動しない位置を真の閉弁位置として判定している。
【０００７】
しかし、従来技術によるスロットルバルブ装置では、上述のように真の全閉位置の判定に伴って弁体をスロットルチャンバに接触させるため、接触時に作用する負荷によって弁体の外周縁側が却って摩耗、変形する虞れがある。このため、弁体、スロットルチャンバ等の強度を必要以上に高める必要があり、製造コストの増大を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は、弁体を吸気通路に接触させることなく真の全閉位置を判定することができるスロットルバルブ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボディの吸気通路に回動可能に設けられた弁軸と、前記吸気通路内に位置して該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記吸気通路を開閉する弁体と、前記弁軸に取付けられ弁軸を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えてなるスロットルバルブ装置に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記吸気通路には内燃機関への吸入空気量を検出する空気流量検出器を設け、前記スロットルボディには前記弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに前記弁体の回動を停止するストッパを設ける構成とし、前記制御手段は、前記弁体が全閉位置を越える前，後で前記空気流量検出器によって検出される吸入空気量が最小となる位置を、真の全閉位置として判定する全閉位置判定手段を設け、この全閉位置判定手段は、前記弁体が前記ストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する構成としたことにある。
【００１１】
このように構成したことにより、制御手段はアクセルペダルの操作量に応じて電動モータに駆動信号を出力し、弁体を回動させる。このとき、制御手段は、全閉位置を基準として弁体を回動させる。これにより、弁体はアクセルペダルの操作量に応じた弁開度で吸気通路を開弁するから、制御手段によって内燃機関に供給する吸入空気量を調整することができる。
【００１２】
また、制御手段に設けた全閉位置判定手段は、空気流量検出器から全閉位置の前側位置と後側位置での吸入空気量を読込み、全閉位置を越える前，後で吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置として判定する。即ち、全閉位置判定手段は、真の全閉位置を判定するときに、弁体をストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動させる。このとき、全閉位置判定手段は、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出する。ここで、吸入空気量は全閉位置で最小値となると共に、全閉位置から前，後側に回動するに従って増加する。このため、全閉位置判定手段は、このときの検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する。これにより、制御手段は、このように判定した真の全閉位置を基準に弁体を回動することができ、弁体の弁開度を正確に調整することができる。
【００１３】
しかも、弁体は全閉位置を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置を判定するときに弁体がスロットルボディに接触することがなく、弁体、スロットルボディの信頼性を向上することができる。
【００１４】
そして、スロットルボディには弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに弁体の回動を停止するストッパを設けている。これにより、内燃機関の駆動中には、吸気通路内の弁体は、弁軸と共に全開位置と全閉位置との間で回動し、吸入空気量を調整する。また、アクチュエータが停止するリンプフォーム時には、吸気通路内の弁体は、ストッパによって全閉位置を越えたデフォルト位置で停止する。このとき、弁体が全閉位置を越えた位置にあるから、吸気通路は開弁する。このため、リンプフォーム時であっても、弁体はデフォルト位置に対応した吸入空気量を流通させることができる。
【００１８】
さらに、請求項２の発明は、アクチュエータは弁軸に設けられたロータと、スロットルボディに設けられたステータとからなる電動モータによって構成し、該電動モータのロータの外周側には、弁体がデフォルト位置となったときにストッパに当接する当接部材を設けたことにある。
【００１９】
これにより、電動モータは弁軸と共に弁体を回動させることができる。また、電動モータのロータの外周側に設けた当接部材は、弁体がデフォルト位置となったときにストッパに当接するから、当接部材とストッパによって弁体をデフォルト位置で停止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるスロットルバルブ装置を、図１ないし図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図において、１はアルミダイキャスト等の手段により形成されたスロットルボディで、該スロットルボディ１は、エンジンの吸気通路（図示せず）の途中に接続されるスロットルチャンバ２と、該スロットルチャンバ２を挟んで対向する径方向の両側に配設された軸受収容部３，４と、該軸受収容部３，４のうち一側の軸受収容部３に設けられたモータケース５と、他側の軸受収容部４に設けられたセンサケース６とを一体に形成することによって構成されている。そして、軸受収容部３，４は、その内周側にころがり軸受７，８を収容している。
【００２２】
９はころがり軸受７，８を用いてスロットルボディ１の軸受収容部３，４に回動可能に支持された弁軸で、該弁軸９はスロットルチャンバ２内を径方向に貫通して延び、一端側、他端側が軸受収容部３，４を介してモータケース５、センサケース６側にそれぞれ突出している。
【００２３】
１０は略円形状の金属板等により形成された弁体で、該弁体１０はスロットルチャンバ２内に位置して弁軸９の長さ方向中間部に一体的に取付けられている。そして、弁体１０は弁軸９と共に回動されることによってエンジンの吸気通路を開閉し、その開度に応じてエンジンの吸入空気量Ｑを可変に調整する。
【００２４】
また、弁体１０は、エンジンの駆動中は、図４に示すように吸気通路に略垂直となった全閉位置Ｐ1 と、略水平となった全開位置Ｐ2 との間に位置し、矢示Ａ，Ｂ方向に回動する。このため、弁体１０の回動角は、全閉位置Ｐ1 を０°としたときに、全開位置Ｐ2 では全閉位置Ｐ1 よりも矢示Ａ方向に例えば７５°程度だけ回動した回動角θmax となる。一方、電動モータ１１の停止時には、弁体は後述する戻しばね１４のばね力によって矢示Ｂ方向に付勢され、図３に示すように全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd で停止するものである。このとき、弁体１０の回動角は、デフォルト位置Ｐd では、全閉位置Ｐ1 よりも矢示Ｂ方向に例えば３〜７°だけ回動した回動角（−α）となる。
【００２５】
また、弁体１０とスロットルチャンバ２との間には、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ｂ方向に回動可能となるようにクリアランスＣが形成されている。そして、このクリアランスＣは、図５に示すように弁体１０を全閉位置Ｐ1 に配置したときにエンジンの駆動に必要となる最小の吸入空気量Ｑmin を確保するものである。
【００２６】
１１はスロットルボディ１のモータケース５内に配設されたアクチュエータとしての電動モータで、該電動モータ１１は、図１に示すように弁軸９に取付けられた略円板状のロータ１２と、該ロータ１２と対面してモータケース５に取付けられたステータ１３によって構成されている。また、ロータ１２は例えば保持力の小さい軟磁性材料によって形成されると共に、ステータ１３は、例えば軟磁性材料からなるステータコア１３Ａと、該ステータコア１３Ａに巻回された電磁コイル１３Ｂとによって構成されている。
【００２７】
そして、電動モータ１１は、後述するエンジン制御用のコントロールユニット２５に接続され、このコントロールユニット２５から出力される駆動信号に応じてロータ１２とステータ１３との間に作用する引力を増減させる。これにより、電動モータ１１は、ロータ１２とステータ１３との間に作用する引力に応じて図２中の矢示Ａ方向に向かう回転力を発生させることにより、弁軸９を後述の戻しばね１４に抗して全開位置Ｐ2 に向けて回動させるものである。
【００２８】
１４はばね保持部材１５，１６を介して弁軸９の外周側に配設されたばね部材としての戻しばねで、該戻しばね１４は、弁軸９側とスロットルボディ１側との間に装着され、弁軸９を図３中の弁体１０のデフォルト位置Ｐd 側（矢示Ｂ方向）に向けて常時付勢している。
【００２９】
１７は電動モータ１１のロータ１２近傍に位置してスロットルボディ１のモータケース５に設けられたストッパとしての調整ねじで、該調整ねじ１７は、図２に示すようにモータケース５内に斜めに突出するように取付られている。そして、弁体１０がデフォルト位置Ｐd となったときに、調整ねじ１７の先端には、後述の当接片１９が当接し、弁体１０の回動を停止させるものである。また、調整ねじ１７は、スロットルボディ１に進退可能に設けられている。これにより、調整ねじ１７は、その先端と当接片１９とが当接する位置、即ち電動モータ１１のロータ１２によって弁軸９と弁体１０が矢示Ｂ方向に回動するとき、該弁体１０の回動角を可変に設定することができ、エンジンの使用状況等に応じてデフォルト位置Ｐd を可変に調整するものである。
【００３０】
１８はモータケース５の底部に設けられた突起部で、該突起部１８は弁板１０が全開位置Ｐ2 となったときに当接片１９に当接する。これにより、突起部１８は、弁板１０が全開位置Ｐ2 を越えて回動するのを規制するものである。
【００３１】
１９は電動モータ１１のロータ１２の外周側に取付けられた板状の当接片で、該当接片１９は、調整ねじ１７と突起部１８との間でロータ１２と共に回動するものである。そして、当接片１９は、弁体１０がデフォルト位置Ｐd にあるときには調整ねじ１７に当接し、弁体１０が全開位置Ｐ2 にあるときには突起部１８に当接するものである。
【００３２】
２０はスロットルボディ１のセンサケース６に設けられたスロットルセンサで、該スロットルセンサ２０は、弁軸９の他端側に設けられ、導電性材料からなるブラシ２１が設けられた回動板２２と、該回動板２２のブラシ２１と軸方向で摺接する抵抗体２３が形成された基板２４とによって構成されている。
【００３３】
そして、スロットルセンサ２０は、回動板２２が弁軸９と共に回動し、このときブラシ２１が弁軸９の回動量に対応した位置で基板２４側の抵抗体２３と摺接（導通）することにより、弁体１０の開度を抵抗体２３の抵抗値変化として検出し、その検出信号をコントロールユニット２５に出力するものである。
【００３４】
２５は電動モータ１１の駆動を制御する制御手段としてのコントロールユニットで、該コントロールユニット２５は、その出力側が電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに接続されると共に、その入力側が弁体１０の回動角を検出するスロットルセンサ２０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２６、後述のエアフローメータ２７等に接続されている。
【００３５】
また、コントロールユニット２５は記憶装置２５Ａを備え、この記憶装置２５Ａには、図６に示すように真の全閉位置Ｐ0 を判定するための全閉位置判定処理用のプログラム等が格納されている。また、記憶装置２５Ａには、弁体１０を全閉位置Ｐ1 に停止させときの駆動信号として例えば基準電流値が格納されている。そして、コントロールユニット２５は、アクセルセンサ２６から出力される操作量検出信号に応じて、記憶装置２５Ａに格納された基準電流値に基づき出力すべき駆動信号（電流値）を演算して出力する。これにより、コントロールユニット２５は、弁体１０をアクセルペダルの操作量に応じて回動させ、弁開度を調整するものである。
【００３６】
２７は空気流量検出器として例えば熱線式のエアフローメータで、該エアフローメータ２７は、吸気通路の途中に設けられると共に、エンジンの吸入空気量Ｑを検出し、この吸入空気量Ｑに応じた流量検出信号を出力するものである。
【００３７】
本実施の形態によるスロットルバルブ装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００３８】
まず、車両の発進前のようにイグニションスイッチがＯＦＦ状態となっているときには、電動モータ１１は停止状態にあるから、図３に示すように弁体１０は、戻しばね１４によって矢示Ｂ方向に付勢される。このとき、調整ねじ１７の先端と当接片１９とが当接しているから、弁体１０はデフォルト位置Ｐd に保持されている。
【００３９】
次に、車両を発進させるためにイグニションスイッチをＯＮ状態に切換えたときには、コントロールユニット２５は、電動モータ１１を用いて弁体１０を矢示Ａ方向に回動させ、弁体１０を全閉位置Ｐ1 と全開位置Ｐ2 との間に移動させる。そして、コントロールユニット２５は、アクセルセンサ２６からの操作量検出信号を用いてアクセルペダルの操作量に応じて弁体１０を回動させ、吸気通路を開，閉する。このとき、スロットルセンサ２０は、弁体１０の開度を検出するから、コントロールユニット２５は、スロットルセンサ２０からの検出信号を用いて弁体１０の開度をフィードバック制御する。
【００４０】
また、電動モータ１１等に不具合が生じたリンプフォーム時には、コントロールユニットは電動モータ１１への駆動信号の出力を停止するから、弁体１０は戻しばね１４のばね力によって矢示Ｂ方向に付勢され、調整ねじ１７によってデフォルト位置Ｐd に保持される。これにより、車両の走行に必要な吸入空気量Ｑが確保できるから、リンプフォーム時であっても車両を走行させることができる。
【００４１】
ここで、コントロールユニット２５は、弁体１０を全閉位置Ｐ1 に移動させるための基準電流値に基づき電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに出力する電流等の駆動信号を演算して出力する。そして、弁体１０を矢示Ｂ方向に付勢する戻しばね１４のばね力、電磁コイル１３Ｂの抵抗値等は、経時変化することがある。このため、コントロールユニット２５が弁体１０を例えば全閉位置Ｐ1 に移動させるために、電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに出力する電流等の駆動信号を出力したときに、弁体１０が全閉位置Ｐ1 からずれた位置で停止し、開弁状態となってしまうことがあり、この場合には弁開度を正確に調整できなくなる。
【００４２】
そこで、コントロールユニット２５は、例えば車両の発進時毎に真の全閉位置Ｐ0 を判定し、全閉位置Ｐ1 に移動させるための基準電流値を適宜修正している。このため、次に図６に基づいて真の全閉位置Ｐ0 を判定するための全閉位置判定処理について説明する。
【００４３】
まず、車両の発進前のようにイグニションスイッチがＯＦＦ状態のときには、弁体１０はデフォルト位置Ｐd で停止している。そして、コントロールユニット２５は、ステップ１でイグニションスイッチがＯＮ状態か否かを判別する。そして、ステップ１で「ＮＯ」と判別したときにはイグニションスイッチがＯＮ状態となるまで待機する。一方、ステップ１で「ＹＥＳ」と判別したときには、ステップ２に移ってエンジンを始動し、ステップ３でデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd を検出し、記憶装置２５Ａに格納する。
【００４４】
次に、コントロールユニット２５は、ステップ４に移って電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに駆動信号を出力し、弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ａ方向に向けて回動させる。
【００４５】
ここで、吸入空気量Ｑは、図５中の特性線Ｄに示すように弁体１０の回動角に対して２次曲線的に増減し、弁体１０が全閉位置Ｐ1 となったときに最小の吸入空気量Ｑmin となる。また、吸入空気量Ｑは、全閉位置Ｐ1 を挟んで開弁（全開位置Ｐ2 ）側に回動角｜α｜とほぼ同じ回動角α′だけ回動したときと、デフォルト位置Ｐd 側に回動角（−α）だけ回動したときでは、ほぼ同じ吸入空気量Ｑd となっている。
【００４６】
そこで、コントロールユニット２５は、ステップ５で吸入空気量Ｑを検出し、ステップ６に移って吸入空気量Ｑがデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd とほぼ同じ（Ｑ≒Ｑd ）か否かを判別する。
【００４７】
そして、ステップ６で「ＮＯ」と判別したときには、ステップ４からステップ５の処理を繰り返す。一方、ステップ６で「ＹＥＳ」と判別したときには、ステップ７に移って弁体の回動角α′を検出し、ステップ８に移行する。このとき、吸入空気量Ｑがデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd とほぼ同じ値となっているから、回動角｜α｜と回動角｜α′| とはほぼ同じ値になっている。このため、ステップ８では、ステップ７で検出された回動角α′とデフォルト位置Ｐd の回動角（−α）の中間となる０°近傍の回動角を下記数１によって演算し、この０°近傍の位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
最後に、コントロールユニット２５は、ステップ９に移って真の全閉位置Ｐ0 に弁体１０を移動させるための電流値を基準電流値として記憶装置２５Ａに格納し、ステップ１０に移ってリターンする。
【００５０】
これにより、戻しばね１４のばね力、電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂの抵抗値等が経時変化したときであっても、真の全閉位置Ｐ0 、即ち全閉位置Ｐ1 を基準に弁体１０を回動させることができ、弁体１０の弁開度を正確に調整することができる。
【００５１】
かくして、本実施の形態によるコントロールユニット２５は、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越える前，後でエアフローメータ２７によって検出される吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定するから、コントロールユニット２５は、このように判定した真の全閉位置Ｐ0 を基準に弁体１０を回動することができ、弁体１０の弁開度を正確に調整することができる。
【００５２】
また、弁体１０は全閉位置Ｐ1 を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置Ｐ0 を判定するときであっても従来技術のように弁体１０がスロットルボディ１に接触することがない。このため、真の全閉位置Ｐ0 の判定に伴って弁体１０が摩耗、変形することがなく、弁体１０の信頼性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００５３】
一方、スロットルボディ１には弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd となったときに弁体１０の回動を停止する調整ねじ１７を設けたから、調整ねじ１７によって弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd に停止させることできる。これにより、リンプフォーム時であってもエンジンの駆動に必要な吸入空気量を確保し、車両を走行可能な状態にすることができる。
【００５４】
また、弁体１０はエンジンの駆動、停止毎に全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ａ，Ｂ方向に回動するから、弁体１０によってスロットルチャンバ２内に付着した汚れを掻取り、掃除することができる。このため、スロットルチャンバ２内に付着した汚れによって弁体１０がスロットルチャンバ２に貼り付くことがなく、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【００５５】
また、コントロールユニット２５は、弁体１０がデフォルト位置Ｐd から全閉位置Ｐ1 を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量Ｑが弁体がデフォルト位置Ｐd にあるときの吸入空気量Ｑd とほぼ等しくなる回動角α′を検出し、この検出角度α′とデフォルト位置Ｐd の回動角（−α）との中間角度となる０°近傍位置を真の全閉位置Ｐ0 に設定する構成としている。このため、コントロールユニット２５は、吸入空気量Ｑが全閉位置Ｐ1 の前，後でほぼ同じ値となることを利用して、真の全閉位置Ｐ0 を判定することができる。また、弁体１０はエンジンの停止時にデフォルト位置Ｐd で停止しているから、エンジンの駆動毎に真の全閉位置Ｐ0 を設定することができ、長期間に亘って弁開度を正確に調整することができる。
【００５６】
さらに、当接片１９を電動モータ１１のロータ１２の外周側に取り付けたから、弁軸９の回転トルクをロータ１２によって受承することができる。このため、当接片１９と調整ねじ１７、突起部１８によって弁体１０を停止させたときには、弁軸９に当接片１９を取り付けた場合に比べて、弁軸９に作用する撓み、よじれ等の発生を防止でき、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【００５７】
なお、前記実施の形態では、図６中のステップ３〜８が本発明による全閉位置判定手段の具体例を示している。
【００５８】
また、前記実施の形態では、コントロールユニット２５は、デフォルト位置Ｐd の吸入空気量Ｑd とほぼ同じ吸入空気量が流れる位置まで弁体１０を回動させ、このときの位置とデフォルト位置との中間位置を最小の吸入空気量Ｑmin が流れる真の全閉位置Ｐ0 として判定する構成としている。
【００５９】
しかし、最小の吸入空気量Ｑmin が流れる位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定する方法は、これに限るものではなく、図５に示すように例えばデフォルト位置Ｐd と全閉位置Ｐ1 との間にある回動角（−β）となる位置の吸入空気量Ｑb を記憶装置２５Ａに予め格納し、弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えて回動させつつ吸入空気量Ｑb が流れる２つの位置（回動角±β）を検出し、真の全閉位置Ｐ0 をこれら２つの位置の中間位置として判定する構成としてもよい。
【００６０】
また、コントロールユニット２５は、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越える前，後での吸入空気量の変化量を検出し、この変化量が最小となる位置、即ち図５中の２次曲線となった特性線Ｄの変曲点となる位置を最小の吸入空気量Ｑmin が流れる真の全閉位置Ｐ0 として判定する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、前記実施の形態では、電動モータ１１には軟磁性材料からなるロータ１２を用いるものとしたが、本発明はこれに限らずマグネットからなるロータを用いてもよい。また、前記実施の形態では、電動モータ１１を弁軸２に直接取り付けるものとしたが、電動モータと弁軸との間に減速歯車機構等を設ける構成としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、アクチュエータの駆動を制御する制御手段には、弁体が全閉位置を越える前，後で空気流量検出器によって検出される吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置として判定する全閉位置判定手段を設け、この全閉位置判定手段は、前記弁体がストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する構成としたから、制御手段は、全閉位置判定手段によって判定した真の全閉位置を基準に弁体を回動することができ、弁体の弁開度を正確に調整することができる。また、弁体は全閉位置を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置を判定するときであっても従来技術のように弁体がスロットルボディに接触することがない。このため、弁体の摩耗、変形等を防止でき、弁体の信頼性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００６３】
また、スロットルボディには弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに弁体の回動を停止するストッパを設けたから、ストッパによって弁体を全閉位置を越えたデフォルト位置に停止させることできる。これにより、リンプフォーム時であっても内燃機関の駆動に必要な吸入空気量を確保し、車両を走行可能な状態にすることができる。
【００６４】
しかも、前記全閉位置判定手段は、弁体がデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が弁体がデフォルト位置にあるときの吸入空気量とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる０°近傍位置を真の全閉位置に設定するから、全閉位置判定手段は、吸入空気量が全閉位置の前，後でほぼ同じ値となることを利用して、真の全閉位置を判定することができる。また、弁体は内燃機関の停止時にデフォルト位置で停止しているから、内燃機関の駆動毎に真の全閉位置を設定することができ、長期間に亘って弁開度を正確に調整することができる。
【００６５】
さらに、請求項２の発明によれば、当接部材を電動モータのロータの外周側に取り付けたから、弁軸の回転トルクをロータによって受承することができる。このため、当接部材とストッパによって弁体を停止させたときには、弁軸に当接部材を取り付けた場合に比べて、弁軸に作用する撓み、よじれ等の発生を防止でき、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるスロットルバルブ装置を示す縦断面図である。
【図２】電動モータ、調整ねじ、当接片等を示す図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】弁板をデフォルト位置に配置した状態を示す図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。
【図４】弁体を全閉位置に配置した状態を示す図３と同様の断面図である。
【図５】弁体の回動角と吸入空気量との関係を示す特性線図である。
【図６】真の全閉位置を判定する全閉位置判定処理を示す流れ図である。
【符号の説明】
１ スロットルボディ
２ スロットルチャンバ（吸気通路）
９ 弁軸
１０ 弁体
１１ 電動モータ
１２ ロータ
１３ ステータ
１４ 戻しばね（ばね部材）
１７ 調整ねじ（ストッパ）
１９ 当接片（当接部材）
２５ コントロールユニット（制御手段）
２７ エアフローメータ（空気流量検出器）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気量を調整するのに好適に用いられるスロットルバルブ装置に関し、特に、電動モータを用いてスロットルチャンバ内の弁体を開，閉駆動する構成としたスロットルバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のスロットルバルブ装置は、吸気通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボディの吸気通路に回動可能に設けられた弁軸と、前記吸気通路内に位置して該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記吸気通路を開閉する弁体と、前記弁軸に取付けられ弁軸を回動させるアクチュエータとによって構成されている（例えば特開平４−２０３２１９号公報等）。
【０００３】
また、この種のスロットルバルブ装置は、略楕円形状の弁体を吸気通路となる円筒状のスロットルチャンバ内に配設している。このため、弁体は、吸気通路に対して直交状態から僅かに（例えば４°程度）傾いた状態となったときに、その外周縁がスロットルチャンバに接触した全閉位置で停止するものである。
【０００４】
そして、アクチュエータは、運転者が操作したアクセルペダルの踏み込み量に応じて弁体を回動させる。これにより、スロットルバルブ装置は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた吸入空気量をエンジンに供給するものである。
【０００５】
なお、従来技術によるスロットルバルブ装置には弁体の開度が全開と全閉との間の中間開度となる位置にデフォルト位置が設けられ、弁体をこのデフォルト位置に停止させることによって、アクチュエータ等が作動しないリンプホーム時であっても、エンジンに流入する空気を確保し、自動車を自走可能な状態にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、コントロールユニットは、全閉位置を基準に、電動モータ等のアクチュエータを駆動し、弁体を回動させるものである。しかし、例えば長期間の使用、微小な塵埃との摩擦等によって弁体の外周縁が摩耗したときには、全閉位置（弁体の回動角）が変位し、弁体の弁開度が必要以上に大きくなってしまうことがある。このため、コントロールユニットは、全閉位置を修正するために、弁体をスロットルチャンバに接触させて、停止させる。これにより、コントローラは、弁軸を閉弁方向に回動させても弁体が回動しない位置を真の閉弁位置として判定している。
【０００７】
しかし、従来技術によるスロットルバルブ装置では、上述のように真の全閉位置の判定に伴って弁体をスロットルチャンバに接触させるため、接触時に作用する負荷によって弁体の外周縁側が却って摩耗、変形する虞れがある。このため、弁体、スロットルチャンバ等の強度を必要以上に高める必要があり、製造コストの増大を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は、弁体を吸気通路に接触させることなく真の全閉位置を判定することができるスロットルバルブ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボディの吸気通路に回動可能に設けられた弁軸と、前記吸気通路内に位置して該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記吸気通路を開閉する弁体と、前記弁軸に取付けられ弁軸を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えてなるスロットルバルブ装置に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記吸気通路には内燃機関への吸入空気量を検出する空気流量検出器を設け、前記スロットルボディには前記弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに前記弁体の回動を停止するストッパを設ける構成とし、前記制御手段は、前記弁体が全閉位置を越える前，後で前記空気流量検出器によって検出される吸入空気量が最小となる位置を、真の全閉位置として判定する全閉位置判定手段を設け、この全閉位置判定手段は、前記弁体が前記ストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する構成としたことにある。
【００１１】
このように構成したことにより、制御手段はアクセルペダルの操作量に応じて電動モータに駆動信号を出力し、弁体を回動させる。このとき、制御手段は、全閉位置を基準として弁体を回動させる。これにより、弁体はアクセルペダルの操作量に応じた弁開度で吸気通路を開弁するから、制御手段によって内燃機関に供給する吸入空気量を調整することができる。
【００１２】
また、制御手段に設けた全閉位置判定手段は、空気流量検出器から全閉位置の前側位置と後側位置での吸入空気量を読込み、全閉位置を越える前，後で吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置として判定する。即ち、全閉位置判定手段は、真の全閉位置を判定するときに、弁体をストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動させる。このとき、全閉位置判定手段は、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出する。ここで、吸入空気量は全閉位置で最小値となると共に、全閉位置から前，後側に回動するに従って増加する。このため、全閉位置判定手段は、このときの検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する。これにより、制御手段は、このように判定した真の全閉位置を基準に弁体を回動することができ、弁体の弁開度を正確に調整することができる。
【００１３】
しかも、弁体は全閉位置を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置を判定するときに弁体がスロットルボディに接触することがなく、弁体、スロットルボディの信頼性を向上することができる。
【００１４】
そして、スロットルボディには弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに弁体の回動を停止するストッパを設けている。これにより、内燃機関の駆動中には、吸気通路内の弁体は、弁軸と共に全開位置と全閉位置との間で回動し、吸入空気量を調整する。また、アクチュエータが停止するリンプフォーム時には、吸気通路内の弁体は、ストッパによって全閉位置を越えたデフォルト位置で停止する。このとき、弁体が全閉位置を越えた位置にあるから、吸気通路は開弁する。このため、リンプフォーム時であっても、弁体はデフォルト位置に対応した吸入空気量を流通させることができる。
【００１８】
さらに、請求項２の発明は、アクチュエータは弁軸に設けられたロータと、スロットルボディに設けられたステータとからなる電動モータによって構成し、該電動モータのロータの外周側には、弁体がデフォルト位置となったときにストッパに当接する当接部材を設けたことにある。
【００１９】
これにより、電動モータは弁軸と共に弁体を回動させることができる。また、電動モータのロータの外周側に設けた当接部材は、弁体がデフォルト位置となったときにストッパに当接するから、当接部材とストッパによって弁体をデフォルト位置で停止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるスロットルバルブ装置を、図１ないし図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図において、１はアルミダイキャスト等の手段により形成されたスロットルボディで、該スロットルボディ１は、エンジンの吸気通路（図示せず）の途中に接続されるスロットルチャンバ２と、該スロットルチャンバ２を挟んで対向する径方向の両側に配設された軸受収容部３，４と、該軸受収容部３，４のうち一側の軸受収容部３に設けられたモータケース５と、他側の軸受収容部４に設けられたセンサケース６とを一体に形成することによって構成されている。そして、軸受収容部３，４は、その内周側にころがり軸受７，８を収容している。
【００２２】
９はころがり軸受７，８を用いてスロットルボディ１の軸受収容部３，４に回動可能に支持された弁軸で、該弁軸９はスロットルチャンバ２内を径方向に貫通して延び、一端側、他端側が軸受収容部３，４を介してモータケース５、センサケース６側にそれぞれ突出している。
【００２３】
１０は略円形状の金属板等により形成された弁体で、該弁体１０はスロットルチャンバ２内に位置して弁軸９の長さ方向中間部に一体的に取付けられている。そして、弁体１０は弁軸９と共に回動されることによってエンジンの吸気通路を開閉し、その開度に応じてエンジンの吸入空気量Ｑを可変に調整する。
【００２４】
また、弁体１０は、エンジンの駆動中は、図４に示すように吸気通路に略垂直となった全閉位置Ｐ1 と、略水平となった全開位置Ｐ2 との間に位置し、矢示Ａ，Ｂ方向に回動する。このため、弁体１０の回動角は、全閉位置Ｐ1 を０°としたときに、全開位置Ｐ2 では全閉位置Ｐ1 よりも矢示Ａ方向に例えば７５°程度だけ回動した回動角θmax となる。一方、電動モータ１１の停止時には、弁体は後述する戻しばね１４のばね力によって矢示Ｂ方向に付勢され、図３に示すように全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd で停止するものである。このとき、弁体１０の回動角は、デフォルト位置Ｐd では、全閉位置Ｐ1 よりも矢示Ｂ方向に例えば３〜７°だけ回動した回動角（−α）となる。
【００２５】
また、弁体１０とスロットルチャンバ２との間には、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ｂ方向に回動可能となるようにクリアランスＣが形成されている。そして、このクリアランスＣは、図５に示すように弁体１０を全閉位置Ｐ1 に配置したときにエンジンの駆動に必要となる最小の吸入空気量Ｑmin を確保するものである。
【００２６】
１１はスロットルボディ１のモータケース５内に配設されたアクチュエータとしての電動モータで、該電動モータ１１は、図１に示すように弁軸９に取付けられた略円板状のロータ１２と、該ロータ１２と対面してモータケース５に取付けられたステータ１３によって構成されている。また、ロータ１２は例えば保持力の小さい軟磁性材料によって形成されると共に、ステータ１３は、例えば軟磁性材料からなるステータコア１３Ａと、該ステータコア１３Ａに巻回された電磁コイル１３Ｂとによって構成されている。
【００２７】
そして、電動モータ１１は、後述するエンジン制御用のコントロールユニット２５に接続され、このコントロールユニット２５から出力される駆動信号に応じてロータ１２とステータ１３との間に作用する引力を増減させる。これにより、電動モータ１１は、ロータ１２とステータ１３との間に作用する引力に応じて図２中の矢示Ａ方向に向かう回転力を発生させることにより、弁軸９を後述の戻しばね１４に抗して全開位置Ｐ2 に向けて回動させるものである。
【００２８】
１４はばね保持部材１５，１６を介して弁軸９の外周側に配設されたばね部材としての戻しばねで、該戻しばね１４は、弁軸９側とスロットルボディ１側との間に装着され、弁軸９を図３中の弁体１０のデフォルト位置Ｐd 側（矢示Ｂ方向）に向けて常時付勢している。
【００２９】
１７は電動モータ１１のロータ１２近傍に位置してスロットルボディ１のモータケース５に設けられたストッパとしての調整ねじで、該調整ねじ１７は、図２に示すようにモータケース５内に斜めに突出するように取付られている。そして、弁体１０がデフォルト位置Ｐd となったときに、調整ねじ１７の先端には、後述の当接片１９が当接し、弁体１０の回動を停止させるものである。また、調整ねじ１７は、スロットルボディ１に進退可能に設けられている。これにより、調整ねじ１７は、その先端と当接片１９とが当接する位置、即ち電動モータ１１のロータ１２によって弁軸９と弁体１０が矢示Ｂ方向に回動するとき、該弁体１０の回動角を可変に設定することができ、エンジンの使用状況等に応じてデフォルト位置Ｐd を可変に調整するものである。
【００３０】
１８はモータケース５の底部に設けられた突起部で、該突起部１８は弁板１０が全開位置Ｐ2 となったときに当接片１９に当接する。これにより、突起部１８は、弁板１０が全開位置Ｐ2 を越えて回動するのを規制するものである。
【００３１】
１９は電動モータ１１のロータ１２の外周側に取付けられた板状の当接片で、該当接片１９は、調整ねじ１７と突起部１８との間でロータ１２と共に回動するものである。そして、当接片１９は、弁体１０がデフォルト位置Ｐd にあるときには調整ねじ１７に当接し、弁体１０が全開位置Ｐ2 にあるときには突起部１８に当接するものである。
【００３２】
２０はスロットルボディ１のセンサケース６に設けられたスロットルセンサで、該スロットルセンサ２０は、弁軸９の他端側に設けられ、導電性材料からなるブラシ２１が設けられた回動板２２と、該回動板２２のブラシ２１と軸方向で摺接する抵抗体２３が形成された基板２４とによって構成されている。
【００３３】
そして、スロットルセンサ２０は、回動板２２が弁軸９と共に回動し、このときブラシ２１が弁軸９の回動量に対応した位置で基板２４側の抵抗体２３と摺接（導通）することにより、弁体１０の開度を抵抗体２３の抵抗値変化として検出し、その検出信号をコントロールユニット２５に出力するものである。
【００３４】
２５は電動モータ１１の駆動を制御する制御手段としてのコントロールユニットで、該コントロールユニット２５は、その出力側が電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに接続されると共に、その入力側が弁体１０の回動角を検出するスロットルセンサ２０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２６、後述のエアフローメータ２７等に接続されている。
【００３５】
また、コントロールユニット２５は記憶装置２５Ａを備え、この記憶装置２５Ａには、図６に示すように真の全閉位置Ｐ0 を判定するための全閉位置判定処理用のプログラム等が格納されている。また、記憶装置２５Ａには、弁体１０を全閉位置Ｐ1 に停止させときの駆動信号として例えば基準電流値が格納されている。そして、コントロールユニット２５は、アクセルセンサ２６から出力される操作量検出信号に応じて、記憶装置２５Ａに格納された基準電流値に基づき出力すべき駆動信号（電流値）を演算して出力する。これにより、コントロールユニット２５は、弁体１０をアクセルペダルの操作量に応じて回動させ、弁開度を調整するものである。
【００３６】
２７は空気流量検出器として例えば熱線式のエアフローメータで、該エアフローメータ２７は、吸気通路の途中に設けられると共に、エンジンの吸入空気量Ｑを検出し、この吸入空気量Ｑに応じた流量検出信号を出力するものである。
【００３７】
本実施の形態によるスロットルバルブ装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００３８】
まず、車両の発進前のようにイグニションスイッチがＯＦＦ状態となっているときには、電動モータ１１は停止状態にあるから、図３に示すように弁体１０は、戻しばね１４によって矢示Ｂ方向に付勢される。このとき、調整ねじ１７の先端と当接片１９とが当接しているから、弁体１０はデフォルト位置Ｐd に保持されている。
【００３９】
次に、車両を発進させるためにイグニションスイッチをＯＮ状態に切換えたときには、コントロールユニット２５は、電動モータ１１を用いて弁体１０を矢示Ａ方向に回動させ、弁体１０を全閉位置Ｐ1 と全開位置Ｐ2 との間に移動させる。そして、コントロールユニット２５は、アクセルセンサ２６からの操作量検出信号を用いてアクセルペダルの操作量に応じて弁体１０を回動させ、吸気通路を開，閉する。このとき、スロットルセンサ２０は、弁体１０の開度を検出するから、コントロールユニット２５は、スロットルセンサ２０からの検出信号を用いて弁体１０の開度をフィードバック制御する。
【００４０】
また、電動モータ１１等に不具合が生じたリンプフォーム時には、コントロールユニットは電動モータ１１への駆動信号の出力を停止するから、弁体１０は戻しばね１４のばね力によって矢示Ｂ方向に付勢され、調整ねじ１７によってデフォルト位置Ｐd に保持される。これにより、車両の走行に必要な吸入空気量Ｑが確保できるから、リンプフォーム時であっても車両を走行させることができる。
【００４１】
ここで、コントロールユニット２５は、弁体１０を全閉位置Ｐ1 に移動させるための基準電流値に基づき電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに出力する電流等の駆動信号を演算して出力する。そして、弁体１０を矢示Ｂ方向に付勢する戻しばね１４のばね力、電磁コイル１３Ｂの抵抗値等は、経時変化することがある。このため、コントロールユニット２５が弁体１０を例えば全閉位置Ｐ1 に移動させるために、電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに出力する電流等の駆動信号を出力したときに、弁体１０が全閉位置Ｐ1 からずれた位置で停止し、開弁状態となってしまうことがあり、この場合には弁開度を正確に調整できなくなる。
【００４２】
そこで、コントロールユニット２５は、例えば車両の発進時毎に真の全閉位置Ｐ0 を判定し、全閉位置Ｐ1 に移動させるための基準電流値を適宜修正している。このため、次に図６に基づいて真の全閉位置Ｐ0 を判定するための全閉位置判定処理について説明する。
【００４３】
まず、車両の発進前のようにイグニションスイッチがＯＦＦ状態のときには、弁体１０はデフォルト位置Ｐd で停止している。そして、コントロールユニット２５は、ステップ１でイグニションスイッチがＯＮ状態か否かを判別する。そして、ステップ１で「ＮＯ」と判別したときにはイグニションスイッチがＯＮ状態となるまで待機する。一方、ステップ１で「ＹＥＳ」と判別したときには、ステップ２に移ってエンジンを始動し、ステップ３でデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd を検出し、記憶装置２５Ａに格納する。
【００４４】
次に、コントロールユニット２５は、ステップ４に移って電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂに駆動信号を出力し、弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ａ方向に向けて回動させる。
【００４５】
ここで、吸入空気量Ｑは、図５中の特性線Ｄに示すように弁体１０の回動角に対して２次曲線的に増減し、弁体１０が全閉位置Ｐ1 となったときに最小の吸入空気量Ｑmin となる。また、吸入空気量Ｑは、全閉位置Ｐ1 を挟んで開弁（全開位置Ｐ2 ）側に回動角｜α｜とほぼ同じ回動角α′だけ回動したときと、デフォルト位置Ｐd 側に回動角（−α）だけ回動したときでは、ほぼ同じ吸入空気量Ｑd となっている。
【００４６】
そこで、コントロールユニット２５は、ステップ５で吸入空気量Ｑを検出し、ステップ６に移って吸入空気量Ｑがデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd とほぼ同じ（Ｑ≒Ｑd ）か否かを判別する。
【００４７】
そして、ステップ６で「ＮＯ」と判別したときには、ステップ４からステップ５の処理を繰り返す。一方、ステップ６で「ＹＥＳ」と判別したときには、ステップ７に移って弁体の回動角α′を検出し、ステップ８に移行する。このとき、吸入空気量Ｑがデフォルト位置Ｐd での吸入空気量Ｑd とほぼ同じ値となっているから、回動角｜α｜と回動角｜α′| とはほぼ同じ値になっている。このため、ステップ８では、ステップ７で検出された回動角α′とデフォルト位置Ｐd の回動角（−α）の中間となる０°近傍の回動角を下記数１によって演算し、この０°近傍の位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定する。
【００４８】
【数１】
最後に、コントロールユニット２５は、ステップ９に移って真の全閉位置Ｐ0 に弁体１０を移動させるための電流値を基準電流値として記憶装置２５Ａに格納し、ステップ１０に移ってリターンする。
【００５０】
これにより、戻しばね１４のばね力、電動モータ１１の電磁コイル１３Ｂの抵抗値等が経時変化したときであっても、真の全閉位置Ｐ0 、即ち全閉位置Ｐ1 を基準に弁体１０を回動させることができ、弁体１０の弁開度を正確に調整することができる。
【００５１】
かくして、本実施の形態によるコントロールユニット２５は、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越える前，後でエアフローメータ２７によって検出される吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定するから、コントロールユニット２５は、このように判定した真の全閉位置Ｐ0 を基準に弁体１０を回動することができ、弁体１０の弁開度を正確に調整することができる。
【００５２】
また、弁体１０は全閉位置Ｐ1 を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置Ｐ0 を判定するときであっても従来技術のように弁体１０がスロットルボディ１に接触することがない。このため、真の全閉位置Ｐ0 の判定に伴って弁体１０が摩耗、変形することがなく、弁体１０の信頼性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００５３】
一方、スロットルボディ１には弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd となったときに弁体１０の回動を停止する調整ねじ１７を設けたから、調整ねじ１７によって弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えたデフォルト位置Ｐd に停止させることできる。これにより、リンプフォーム時であってもエンジンの駆動に必要な吸入空気量を確保し、車両を走行可能な状態にすることができる。
【００５４】
また、弁体１０はエンジンの駆動、停止毎に全閉位置Ｐ1 を越えて矢示Ａ，Ｂ方向に回動するから、弁体１０によってスロットルチャンバ２内に付着した汚れを掻取り、掃除することができる。このため、スロットルチャンバ２内に付着した汚れによって弁体１０がスロットルチャンバ２に貼り付くことがなく、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【００５５】
また、コントロールユニット２５は、弁体１０がデフォルト位置Ｐd から全閉位置Ｐ1 を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量Ｑが弁体がデフォルト位置Ｐd にあるときの吸入空気量Ｑd とほぼ等しくなる回動角α′を検出し、この検出角度α′とデフォルト位置Ｐd の回動角（−α）との中間角度となる０°近傍位置を真の全閉位置Ｐ0 に設定する構成としている。このため、コントロールユニット２５は、吸入空気量Ｑが全閉位置Ｐ1 の前，後でほぼ同じ値となることを利用して、真の全閉位置Ｐ0 を判定することができる。また、弁体１０はエンジンの停止時にデフォルト位置Ｐd で停止しているから、エンジンの駆動毎に真の全閉位置Ｐ0 を設定することができ、長期間に亘って弁開度を正確に調整することができる。
【００５６】
さらに、当接片１９を電動モータ１１のロータ１２の外周側に取り付けたから、弁軸９の回転トルクをロータ１２によって受承することができる。このため、当接片１９と調整ねじ１７、突起部１８によって弁体１０を停止させたときには、弁軸９に当接片１９を取り付けた場合に比べて、弁軸９に作用する撓み、よじれ等の発生を防止でき、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【００５７】
なお、前記実施の形態では、図６中のステップ３〜８が本発明による全閉位置判定手段の具体例を示している。
【００５８】
また、前記実施の形態では、コントロールユニット２５は、デフォルト位置Ｐd の吸入空気量Ｑd とほぼ同じ吸入空気量が流れる位置まで弁体１０を回動させ、このときの位置とデフォルト位置との中間位置を最小の吸入空気量Ｑmin が流れる真の全閉位置Ｐ0 として判定する構成としている。
【００５９】
しかし、最小の吸入空気量Ｑmin が流れる位置を真の全閉位置Ｐ0 として判定する方法は、これに限るものではなく、図５に示すように例えばデフォルト位置Ｐd と全閉位置Ｐ1 との間にある回動角（−β）となる位置の吸入空気量Ｑb を記憶装置２５Ａに予め格納し、弁体１０を全閉位置Ｐ1 を越えて回動させつつ吸入空気量Ｑb が流れる２つの位置（回動角±β）を検出し、真の全閉位置Ｐ0 をこれら２つの位置の中間位置として判定する構成としてもよい。
【００６０】
また、コントロールユニット２５は、弁体１０が全閉位置Ｐ1 を越える前，後での吸入空気量の変化量を検出し、この変化量が最小となる位置、即ち図５中の２次曲線となった特性線Ｄの変曲点となる位置を最小の吸入空気量Ｑmin が流れる真の全閉位置Ｐ0 として判定する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、前記実施の形態では、電動モータ１１には軟磁性材料からなるロータ１２を用いるものとしたが、本発明はこれに限らずマグネットからなるロータを用いてもよい。また、前記実施の形態では、電動モータ１１を弁軸２に直接取り付けるものとしたが、電動モータと弁軸との間に減速歯車機構等を設ける構成としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、アクチュエータの駆動を制御する制御手段には、弁体が全閉位置を越える前，後で空気流量検出器によって検出される吸入空気量が最小となる位置を真の全閉位置として判定する全閉位置判定手段を設け、この全閉位置判定手段は、前記弁体がストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する構成としたから、制御手段は、全閉位置判定手段によって判定した真の全閉位置を基準に弁体を回動することができ、弁体の弁開度を正確に調整することができる。また、弁体は全閉位置を越えて回動可能に設けたから、真の全閉位置を判定するときであっても従来技術のように弁体がスロットルボディに接触することがない。このため、弁体の摩耗、変形等を防止でき、弁体の信頼性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００６３】
また、スロットルボディには弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに弁体の回動を停止するストッパを設けたから、ストッパによって弁体を全閉位置を越えたデフォルト位置に停止させることできる。これにより、リンプフォーム時であっても内燃機関の駆動に必要な吸入空気量を確保し、車両を走行可能な状態にすることができる。
【００６４】
しかも、前記全閉位置判定手段は、弁体がデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が弁体がデフォルト位置にあるときの吸入空気量とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる０°近傍位置を真の全閉位置に設定するから、全閉位置判定手段は、吸入空気量が全閉位置の前，後でほぼ同じ値となることを利用して、真の全閉位置を判定することができる。また、弁体は内燃機関の停止時にデフォルト位置で停止しているから、内燃機関の駆動毎に真の全閉位置を設定することができ、長期間に亘って弁開度を正確に調整することができる。
【００６５】
さらに、請求項２の発明によれば、当接部材を電動モータのロータの外周側に取り付けたから、弁軸の回転トルクをロータによって受承することができる。このため、当接部材とストッパによって弁体を停止させたときには、弁軸に当接部材を取り付けた場合に比べて、弁軸に作用する撓み、よじれ等の発生を防止でき、スロットルバルブ装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるスロットルバルブ装置を示す縦断面図である。
【図２】電動モータ、調整ねじ、当接片等を示す図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】弁板をデフォルト位置に配置した状態を示す図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。
【図４】弁体を全閉位置に配置した状態を示す図３と同様の断面図である。
【図５】弁体の回動角と吸入空気量との関係を示す特性線図である。
【図６】真の全閉位置を判定する全閉位置判定処理を示す流れ図である。
【符号の説明】
１ スロットルボディ
２ スロットルチャンバ（吸気通路）
９ 弁軸
１０ 弁体
１１ 電動モータ
１２ ロータ
１３ ステータ
１４ 戻しばね（ばね部材）
１７ 調整ねじ（ストッパ）
１９ 当接片（当接部材）
２５ コントロールユニット（制御手段）
２７ エアフローメータ（空気流量検出器）
Claims (2)
- 内燃機関の吸気通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボディの吸気通路に回動可能に設けられた弁軸と、前記吸気通路内に位置して該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記吸気通路を開閉する弁体と、前記弁軸に取付けられ弁軸を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備えてなるスロットルバルブ装置において、
前記吸気通路には内燃機関への吸入空気量を検出する空気流量検出器を設け、前記スロットルボディには前記弁体が全閉位置を越えたデフォルト位置となったときに前記弁体の回動を停止するストッパを設ける構成とし、
前記制御手段は、前記弁体が全閉位置を越える前，後で前記空気流量検出器によって検出される吸入空気量が最小となる位置を、真の全閉位置として判定する全閉位置判定手段を設け、
この全閉位置判定手段は、前記弁体が前記ストッパによるデフォルト位置から全閉位置を越えて開弁側に回動するときに、吸入空気量が前記弁体がデフォルト位置にあるときの値とほぼ等しくなる角度を検出し、この検出角度とデフォルト位置の角度との中間角度となる位置を真の全閉位置に設定する構成としたことを特徴とするスロットルバルブ装置。 - 前記アクチュエータは前記弁軸に設けられたロータと、前記スロットルボディに設けられたステータとからなる電動モータによって構成し、該電動モータのロータの外周側には、前記弁体がデフォルト位置となったときに前記ストッパに当接する当接部材を設けてなる請求項１に記載のスロットルバルブ装置。
Priority Applications (1)
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| JP17031199A JP3810948B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | スロットルバルブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17031199A JP3810948B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | スロットルバルブ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003768A JP2001003768A (ja) | 2001-01-09 |
| JP3810948B2 true JP3810948B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=15902629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP4661668B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2011-03-30 | 株式会社デンソー | バルブ開閉制御装置 |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP17031199A patent/JP3810948B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2001003768A (ja) | 2001-01-09 |
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