JPS60240835A - 内燃機関の吸気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、絞弁開度の制御を制御回路からの信号によ
って行えるようにした内燃機関の吸気量制御装置に関す
る。

従来技術 例えば自動車に搭載された内燃機関の絞弁は。

一般にアクセルペダルにワイヤ機構を介して機械的に連
動する構成となっているが、アクセル操作量と牧弁開度
との関係が固定的に定まってしまう。

これに対し、アクセル操作量を電気的に検出し。

絞弁をモータ等により駆動する構成とすれば、アクセル
操作量と絞弁開度との間が必ずしも固定的な関係に限定
されず、例えば車速や変速ギア位置等の運転状態に応じ
て絞弁開度に補正を付加したり、あるいは人為的な切換
により両省間の特性を適宜に選択したりすることが可能
となる。

このような絞弁の市、子制御を行うための程弁駆動機構
としては、従来例えば特開昭５１−１３８２３５号公報
や特開昭５６−１３２４２８号公報に記載されているよ
うに、サーボモータ等により絞弁を回動する構成が考え
られている。

ところで、この種の装置を実際に自動車用（層間に適用
する場合には、制御回路やモータ等の万一の故障をも考
慮して十分な安全性を確保する必要があり、仮にモータ
が焼損したような場合でも機関の出力を運転者の意志通
りに制御し得るものとしなければ、列置実用化すること
ができない。しかし、従来はこのような対策が何らなさ
れていなかった。

発明の目的 この発明は上記のよ・うな従来の問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、通常は絞弁開度を制
御回路からの信号によって制御し得る一方、万一の故障
時には枯械的な連動機構を介したアクセル操作にょる絞
弁開度制菌が可能な内燃槻関の吸気量制御装置を提供す
ることにある。

発明の構１戊 この発明に係る内燃−関の吸気−ψ制御装置は、スロッ
トルボディ内に回動可口上に配設された絞弁と、アクセ
ル操作ｊｉｂ基本人力とした制御卸回路からの駆動信号
によって動作するモータおよび減速機構等からなる主駆
動機溝と、上記絞弁の回動軸と上記主駆動＋ｔｍとを連
結し、かつ万一の故障等非常時には断状態とされる電磁
クラッチ機構と、上記絞弁に閉方向への復帰力を付与し
、つまり電磁クラッチ機構の断状態で閉方向へ回動させ
るためのばね部材と、上記回動軸の一部に固設され、絞
弁と一体的に回動する例えばレバー状の従動部材と、ア
クセルに例えばワイヤ機構を介して連係され、上記電磁
クラッチ機構の断状態つまり上記主駆動機構を離れて絞
弁が閉方向に付勢されている状態でのみ上記従動部材に
連係して回動力を伝達するように回動範囲が定められた
カム部材とを備えて構成される。

実施例 第１図はこの発明に係る吸気量制御装置の全体を示す断
面図である。

この吸気量制御装置は、絞弁４を備えたスロットルボデ
ィ］と、通常時における絞弁４の開開制御を司る制御駆
動部２と、非常時の絞弁４の開度制御を司る補助駆動部
３とから大略構成されている。第２図は上記制御駆動部
２の内部構造を示す側面図であり、また第３図は補助駆
動部３側の側面図である。

上記スロットルボディ１は、ボディベース５と一対のボ
ディブロック６．６とからなり、これらを組み合わせて
中央部に吸気通路７が形成されているとともに、上記ボ
ディベース５を貫通したスロットルシャフト８に絞弁４
が固定されている。

ここで上記絞弁４は、第４図に示すように１両側ノ端縁
の一部を上記スロットル７ヤフト８と平行に裁断した形
状をしている。そして、これに対応して絞弁４近傍にお
ける吸気通路７の断面形状が定められているとともに、
第５図および第６図に示すように、絞弁４の一定回動範
囲（第５図のθ）では絞弁４の平行端縁部分がボディブ
ロック６の内壁面に密接状態を保ち続けるように、ボデ
イブロック６中央部分が一部円筒面に形成されている。

これは、吸気流量が少ない領域での微小制御を重視した
ものであり、第５図のθの範囲では、実質的な通路開口
形状が第７図に斜線を施して示すような形に現われるた
め、絞弁４の角度変化に対する開口面積変化を小さく抑
制することができる。

これによって、アイドル流量調整用のバイパス通路や電
磁弁等を要さずに、絞弁４の回動角制御のみでアイドル
回転数制御を可能としている。第８図は、従来の円形絞
弁による開口面積変化（Ｉ）と本実施例の絞弁による開
口面積変化（ＩＩ）とを比較して示したものである。

尚、上記スロットルシャフト８は、杯助駆動部３側の端
部８ａがボディベース５に含油軸受９を介して支持され
ており、かつその外側にシール用のゴムブッシュ１０が
挿入されている。

次に制御駆動部２は、上記スロットルボディ１の側面に
固着された円筒形のハウジング１１内に各種機構部品が
収納されたものであって、その先端開口部を閉塞するよ
うに、薄型の直流駆動モータ１２が取り付けられている
。上記駆動モータ１２は、主駆動機構を構成するもので
あり、上記スロットルシャフト８と同軸上に配置された
駆動軸１２ａに小歯車１３が固着されているとともに、
回転自在な中間歯車１４を介してロータ１５の内歯１５
ａに、その小歯車１３が連係している（第２図参照）。

尚、上記中間歯車１４は、駆動モータ１２のハウジング
に固設された軸１６に含油軸受１８を介して支持され、
かつＥリング１７によって保持されている。

上記ロータ１５は、円盤状をなし、上記スロットルシャ
フト８の端部８ｂにスリーブ１９を介して回転自在に支
持されているとともに、外周縁に略１８０°の範囲で上
記の内歯１５ａを備えた円筒部１５ｂが形成されており
、かつ中央部には円環状にスプリング収納部２０が凹設
されている。

上記スプリング収納部２０には、一端がロータ１５に、
他端がスロットルシャフト８に夫々係止された捩りコイ
ル型のリターンスプリング２１が収納されており、上記
スロットルシャフト８つまり絞弁４を閉方向（第２図の
時計回り方向）に付勢し、ロータ１５を第２図の反時計
回り方向に付勢している。そして、上舵ロータ１５の円
筒部１５ｂ外周面に、端部が夫々閉止さまたカイト溝１
５ｃが形成されているとともに、このガイド溝１５ｃ内
に嵌合するストッパ２２がハウジング１１に植設されて
おり、これらの作用によって、ロータ１５の回動可能範
囲が規制され、かつ上記リターンスプリング２１に付勢
されたロータ１５の自由状態における静止位置が定めら
れている。

一方、上記ロータ１５は磁性体からなり、電磁クラッチ
機構の一部をも構成している。２３は電磁コイル、２４
は上記ロータ１５を磁路の一部に含むように形成された
ヨークであって、上記スロットルシャフト８の端部８ｂ
に一体に形成された円板状をなすクラッチディスク部８
ｃが、上記ロータ１５と上記電磁コイル２３との間の微
小な間隙に配置され、かつこれに対向してロータ１５の
能動面にタラツチフエインング２５が貼着されている。

すなわち、電磁コイル２３０通電時にはロータ１５がク
ラッチディスク部８Ｃに圧接されて、ロータ１５と絞弁
４とが一体的に回動する状態となり、かつ非通電時には
両者が切離され、上述のように夫々リターンスプリング
２１の回転付勢力を受けることになる。

尚、上記ヨーク２４の内周に一対のポールベア１）ング
２６　、２６がスペーサ２６　＆とともに収納されてお
り、上記スロットルシャフト８を回転自在に支持してい
る。また２７は上記ボールベアリング２５を固定保持す
るためのＣリング、２８は上記スロットルシャフト８の
軸方向の移動を規制するＥ　ＩＪングである。

一方、上記スロットルシャフト８の端面には、円板状の
センサプレート２９がスペーサ３０を介してポルト３１
により固定されている。このセンナプレート２９は、そ
の外周面の一定範囲（約１０００程度の範囲）に抵抗体
（図示せず）が設けられたもので、ハウジング１１に固
設した検出部３２先端の摺動子３３がその抵抗体と摺接
することにより、上記スロットルシャフト８の回動角つ
まり絞弁４の回動角を抵抗値変化として検出する構成と
なっている。

尚、このセンサプレート２９の抵抗体には積極的に非線
形特性を与えてあり、絞弁４の開度が小さい領域では角
度変化に対する抵抗値変化を急激なものとし、絞弁４の
開度が大きい領域ではそれを緩慢なものとしている。こ
れにより、開度が小さい領域での検出精度を相対的に高
め、ひいてはアイドル時等の微小な吸気流量の制御精度
を高めているのである。

次に補助駆動部３の構成を説明する。３４は、補助駆動
部３の各種構成部品が取り付けられるペースプレートで
あって、このペースプレート；３４は略直方形をなし、
第３図に示すように、スロットルボディ１の側面に蛾斜
した形でボルト３５・・・にて固定されている。

前述シたスロットルシャフト８の一端部８ａは、上記ベ
ースブｌ／　−）　３４を貫通して外部に突出しており
、ここに従動部材となる回動レバー３６がナツト３７に
より固定されている。上記回動レバー３６は、絞弁４と
常に一体的に回動するものであって、絞弁４全閉時には
第３図の実線に示すようにベースプレート３４と略平行
な位置にあり、かつここから略９０°の範囲でのみ回動
可能なようにストッパ３８が設けられている。俟６すれ
ば、絞弁４の最大開度ヅ）３上記ストツパ３８によって
規制されている。

−万、上記ベースプレート３４の一端部にはアクセルリ
ンク／ギフト３９が固設されており、ここに第９図に示
すように、含油軸受４０を介してアクセル１１ンクスリ
ーブ４１が回転自在に軸支されている。

このアクセルリンクスリーブ４１は、その中間部に、扇
形をなすアクセルワイヤレバー４２が固設され、かつ基
端部にカムグレート４３が固設されたものであって、上
記アクセルワイヤレバー４２が図外のアクセルペダルに
アクセルワイヤを介して連係しており、アクセルペダル
操作に伴って回動する構成となっている。そして、上記
カムプレート４３には、アクセルリンクシャフト３９に
対し偏心した位置にローラ軸４４を介してローラ４５が
回転自在に装着されており、かつこのローラ４５は上述
した回動レバー３６と当接し得るように、回動レバー３
６と同一の回動面に配置されている。

また４６はアクセルリターンスプリングであって、これ
は上記アクセルリンクスリーブ４１に固定したスプリン
グガイドドラム４７の外周に、環状のスプリングガイド
４８　、４８　（第９図参照）とともｖｃ［ｉ合保持さ
れており、一端が上記アクセルワイヤレバー４２ニ係止
され、かつ他端が係止プレート４９を介してアクセルリ
ンクシャフト３９に対し固定されている。尚、上記係止
プレート４９はアクセルリンクシャフト３９先端にナツ
ト５０Ｖｃより非回転状態に固定されている。上記アク
セルリターンスプリング４６によって５図外のアクセル
ペダルに操作反力がへ　付与され、同時にアクセルワイ
ヤレバー４２が第３図の時計回り方向に付勢されている
。そして、この付勢力に抗して上記アクセルワイヤレバ
ー４２の初期位置を規制するように、アクセルワイヤレ
バー４２１Ｃ突起４２　＆が、ベースプレート；３４に
ストッパ５１が夫々設けられている。

次に上記実施例の作用について説明する。

先ずイグニツンヨンスイッチがオフとなっている初期状
態では、電磁コイルｎによる゛電磁クラッチ機構は「断
」状態であるから、ロータ１５およびスロットル７ヤフ
ト８は互いにリターンスプリング２１の付勢力を受け、
ロータ１５が第２図の実線で示すように最も反時針回り
方向に回動した位置にあるとともに、絞弁４が全閉位置
にある。また、このとき補助駆動部３ではアクセルワイ
ヤレバー４２がストッパ５１により位置決めされ、かつ
カムプレート４３のローラ４５に回動レバー２６が当接
している。尚、絞弁４自体には、これを全開位置に規制
するストッパが設けられておらず、回動レバー２６が上
記のようにアクセルワイヤレバー４２　ヲ介Ｌ／て位置
決めされる結果、絞弁４が全閉位置に保持されるように
なっている。

ここでイグニツノコンスイッチがＯＮになると、図示シ
ないマイクロコンピュータ／ステムからなる制御回路が
初期化動作を行う。これは、具体的には、絞弁４に対【
５、ロータ１５を相対的に第２図の時計回り方向に回動
し、その状態で笥１磁クラッチ機構を「接」状態とする
ものである。すなわち、先ず駆動モータ１２によってロ
ータ１５が第２図時計回り方向に駆動されるが、絞弁４
は上述のように回動レバー２６を介して全閉位置に位置
決めされて回動することができないので１両者はリター
ンスプリング２１の付勢力に抗して相対的に回転する。

そして、カイト′ｍ、１５ｃの反７・１側の端部にスト
ッパ２２が当接したことを駆動モータ１２の負荷変化な
どから検出した時点で、電磁コイル２３をオンとし、２
＋）　ツ駆動モータ１２を停止する。これによって、ロ
ータ１５と絞弁４とが直結された状態となる。そして以
後は、両者間で作用する１）ターンスプＩＪング２１の
付勢力が駆動モータ１２の負荷に影響しないようになる
。

以上の初期化動作の後、通常の絞弁開度制御が開始する
。これは、図外のアクセルペダルの操作量を基本人力と
して制御回路が目標開度を設定し、これに実際の絞弁４
の開度を追従させるものであり、センサプレート２９の
抵抗体および検出部３２によって絞弁４の開度力（検出
され、そのフィードバック制御によって駆動モータ１２
が正逆転駆動される。このとき、リターンスプリング２
１の付勢力は上述のように駆動系に無関係であり、制御
応答性ンＩどに全く影響することがない。また、目標開
度で静止した状態において、絞弁４に負圧の変動等によ
り多少の力が作用しても、ロータ１５等の慣性や歯車系
のフリクション等が適度に与えられているので、絞弁４
の揺動を来すことはない。

一方、この絞弁開度制御の間、補助駆動部３においては
１回動レバー２６が常に絞弁４と一体に回動し、かつア
クセルワイヤレバ＝４２等が常にアクセルペダルに連動
して回動しているが、前述した全閉位置を除いては、回
動レバー２６とローラ４５とは互いに干渉しない。つま
り、絞弁４の実際の開度はアクセルペダル操作量と必ず
しも一６関係にないが、アクセルペダル操作量に概むね
沿った値として与えられるものであり、回動レバー２６
の腕の畏さとローラ４５の腕の長さくアクセルリンクノ
ー１’７１−３９からの距１１！１）との関係や、アク
セルペダルの全閉〜全開に対応するアクセルワイヤレバ
ー４２の全回動角（図示例では９０ｏに設定しである）
などを、両者の干渉が生じることのないように設定しで
あるのである。そして、このように両者が干渉しなめこ
と力）ら、通常の絞弁開度制御がなされてｂる間は、補
助駆動部３は、アクセルペダルに操作反力を付与する以
外に何ら機能して論ない。

次に何ら力）の異常が発生した場合の動作を説明する。

先ず異常発生時には電磁コイル％への通常が停止され、
電磁クラッチ機構が「断」状態とさり、ル。これは、例
えば電源系統の故障であれば、そのまま発生し％またそ
の他の異常に対し、では、その検出により電磁コイル２
３をオフとするように回路構成することによって実現で
きる。

’Ｉｆ磁クラりチ伊構が「断」状態となると、スロット
ルシャフト８がロータ１５から解放され、リターンスプ
リング２１の付勢力を受けて直ちに閉方向に回動する。

尚、ロータ１５は駆動モータ１２等の抵抗が存在するた
め、絞弁４の動作よりも遅れて比較的緩慢に初期の状態
へ回動することになる。

一方、上記のようにスロットルンヤフト８ｈ５０−タ１
５から解放されると、絞弁４が本来の目標絞弁開度より
も閉方向に回動すること力）ら、回動レバー２６とロー
ラ４５との非干渉の関係が崩れ１回動レバー２６がロー
ラ４５に当接する。すなわち、この状１８！ｌでけデ３
　Ｆｉｌの４ｖ像糸宇に示すように、ローラ４５の回動
位置によって回動レバー２６の回動位置が定められるよ
うになり、アクセルペダル操作によってアクセルワイヤ
レバー４２等が回動するとカムプレート４３およびロー
ラ４５が一種のカムとして機能して回妙レバー２６が駆
動される。つまり絞弁４を人為的に開閉させることが可
能となる。もつとも、カムプレート４３の回動角に対し
回動レバー２６の回動角は縮小された形となるので、絞
弁４開度は一定範囲内に限定されたものとなる。図示例
ではアクセルペダルの全閉〜全開によるカムプレート４
３等の０〜９０’の回動に対し絞弁４が０〜２５°程度
の範囲で回動するようｖｃｍ定されており、所謂１０モ
ード頑域に相段する走行メバ十分に可能になっている。

尚、この非常時ＶＣおける回動可能な範囲は、通常の制
御時に目標絞弁開度がアクセルペダル操作蓄力１らどの
程度の範囲内で制御される力）によって制約を受けるこ
とになるが、上記実施例よりも更に広範囲なものとする
ことができるのは勿論である。

また、互いに当接する回動レバー２６等の形状を４亘に
設定することにより、アクセルペダルト絞る。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の吸気量制御装置においては、制御回路）　“）６０１
″″″＋　＊　’ｉｊ　Ｉｃ　、Ｋ　ＯＴ　Ｍ″ｆ′″
を柱１１０６障や制御回路自体の異常に対し、電磁クラ
ッチ−ヘイを断状態とすることによって、神械的連停に
よる絞弁開度制御を行うことができ、制−不能に陥る成
れがない。しかも、この１浅械的連係は通常の制一時に
は何ら関与せず、制御回路により運転状態等に応じた自
由波の高い制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る吸気量制御装置の全体的構成を
示す正面図、舘２図はその制御駆動部の内部構造を示す
側面図、第３図はその補助駆動部をボす側面図、第４図
は絞弁の形状を示す平面図。 第５図はボデイブロツ〃の断面図、第６図はこのボディ
ブロックと絞弁との関係を示す説明図、第７図は絞弁が
僅かに開いた状聾における通路開口形状を示す説明図、
第８図は絞弁開度に対する開口面積変化を示す特性図、
第９図は補助駆動部の装部を示す断面図である。 １・・・スロットルボディ、２・・・制御駆動部、３　
・補助駆動部％４・・絞弁、８　スロットル／ギフト、
１トハウジング％１２・・駆動モータ、１３・小菌車、
１４・・中間歯車、１５・ロータ、２１・・リターンス
プリンク、２２・・ストツバ、詔・・電磁コイル、２４
　ヨーク、２５・・タラッチフェイシング、２９・・セ
ンサプレート、３２・・検出部、３４・・・ベースプレ
ート、３６・・回動レバー、３８・ストッパ、３９・・
・アクセルリンクシャフト、４１・・アクセルリンクス
リーブ％４２・・アクセルワイヤレバー、４３・・・カ
ムプレート、４５・・・ロータ、４６・・・アクセルリ
ターンスプリング、５１・・・スト第４図 第７図 第９図 ５４５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットルボディ内に回動可能に配設された絞弁
   と、アクセル操作量を基本人力とした制御回路からの駆
   動信号によって動作する主駆動機構と、上記絞弁の回動
   軸と上記主駆動機構とを連結する電磁クラッチ機構と、
   上記絞弁に閉方向への復帰力を付与するばね部材と、上
   記回動軸の一端に固設され、絞弁と一体的に回動する従
   動部材と、アクセル操作に機械的に連係して回動すると
   ともに、上記電磁クラッチ機構の断状態でのみ上記従動
   部材に回動力を伝達するように回動範囲が定められたカ
   ム部材とを備えてなる内燃種間の吸気量制御装置。