(57)【要約】【課題】バルブの開度を大きくすることができる技術を提供する。【解決手段】バルブ装置は、発電用エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、前記吸気通路の通路面積を調整するバルブと、前記バルブに閉側の力を付与する閉スプリングと、開閉用モータのトルクによって前記バルブに開側の力を付与するアクチュエータと、を備えており、前記閉スプリングによって前記閉側の力に対し前記バルブを閉側に保持する力と、前記アクチュエータの前記開閉用モータのディテントトルクによって前記バルブに付与される開側の力とが釣り合う状態で前記バルブが所定の開度で開状態になる。前記発電用エンジンを備える発電機で発電された電力が蓄電されるバッテリと、前記バッテリから供給される電力によって回転する走行用モータと、前記走行用モータによって回転駆動される車輪と、を備えている車両に搭載されるバルブ装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路の通路面積を調整するバルブと、
前記バルブに閉側の力を付与する閉スプリングと、
開閉用モータのトルクによって前記バルブに開側の力を付与するアクチュエータと、を備えており、
前記閉スプリングによって前記バルブに付与される閉側の力と、前記アクチュエータの前記開閉用モータのディテントトルクによって前記閉側の力に対し前記バルブを開側に保持する力とが釣り合う状態で前記バルブが所定の開度で開状態になるバルブ装置であって、
前記発電用エンジンを備える発電機で発電された電力が蓄電されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電力によって回転する走行用モータと、
前記走行用モータによって回転駆動される車輪と、を備えている車両に搭載されるバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記バルブに開側の力を付与する開スプリングを備えておらず、前記バルブに閉側の力を付与する前記閉スプリングのみを備えている、バルブ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブ装置であって、
前記アクチュエータの前記開閉用モータがステッピングモータである、バルブ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ装置であって、
前記ステッピングモータの動作を制御する制御部を備えており、
前記制御部は、前記発電用エンジンの停止後、前記バルブを一旦全閉にした後に所定の開度で開状態になるように前記ステッピングモータの動作を制御する、バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にバルブ装置が開示されている。特許文献１のバルブ装置は、エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、吸気通路の通路面積を調整するバルブと、バルブに閉側の力を付与する閉スプリングと、開閉用モータのトルクによってバルブに開側の力を付与するアクチュエータとを備えている。特許文献１のバルブ装置では、閉スプリングによってバルブに付与される閉側の力と、アクチュエータの開閉用モータのディテントトルクによって閉側の力に対しバルブを開側に保持する力とが釣り合う状態でバルブが所定の開度で開状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０９８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のバルブ装置では、運転者のアクセル操作量に応じてバルブが駆動される。また、特許文献１のバルブ装置では、バルブが所定の開度で開状態になることにより、最低限、退避走行が可能な状態となる。このことから、特許文献１のバルブ装置は、エンジンによって回転駆動される車輪を備えている車両（すなわち、エンジンと車輪が直結されている車両）に搭載されているといえる。
【０００５】
特許文献１のバルブ装置は、エンジンと車輪が直結されている車両に搭載されているので、退避走行時にエンジンによって車輪を回転駆動する力が過剰に大きくならないように、バルブの開度を小さくしなければならない。しかしながら、バルブの開度を小さくするとバルブの氷結固着が生じてしまうおそれがある。
【０００６】
本明細書は、閉スプリングによってバルブに付与される閉側の力と、アクチュエータの開閉用モータのディテントトルクによって閉側の力に対しバルブを開側に保持する力とが釣り合う状態において、バルブの開度を大きくすることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示するバルブ装置は、発電用エンジンに吸入される空気が流れる吸気通路と、前記吸気通路の通路面積を調整するバルブと、前記バルブに閉側の力を付与する閉スプリングと、開閉用モータのトルクによって前記バルブに開側の力を付与するアクチュエータと、を備えていてもよい。前記閉スプリングによって前記バルブに付与される閉側の力と、前記アクチュエータの前記開閉用モータのディテントトルクによって前記閉側の力に対し前記バルブを開側に保持する力とが釣り合う状態で前記バルブが所定の開度で開状態になるバルブ装置であってもよい。前記発電用エンジンを備える発電機で発電された電力が蓄電されるバッテリと、前記バッテリから供給される電力によって回転する走行用モータと、前記走行用モータによって回転駆動される車輪と、を備えている車両にバルブ装置が搭載されてもよい。
【０００８】
上記の構成では、バルブ装置が搭載される車両が、発電用エンジンを備える発電機で発電された電力が蓄電されるバッテリと、バッテリから供給される電力によって回転する走行用モータと、走行用モータによって回転駆動される車輪とを備えている。すなわち、走行用モータと車輪が直結されている車両にバルブ装置が搭載される。この車両では、発電用エンジンと車輪が直結されていない。この構成によれば、従来のようにエンジンによって車輪を回転駆動する力が過剰に大きくなることを考慮しなくてもよいので、バルブの開度を自由に設定することができる。そのため、閉スプリングによってバルブに付与される閉側の力と、アクチュエータの開閉用モータのディテントトルクによってバルブを開側に保持する力とが釣り合う状態において、バルブの開度を大きくすることができる。また、バルブの開度を大きくすることができるので、バルブの氷結固着を従来よりも抑制することができる。
【０００９】
バルブ装置は、前記バルブに開側の力を付与する開スプリングを備えておらず、前記バルブに閉側の力を付与する前記閉スプリングのみを備えていてもよい。
【００１０】
前記アクチュエータの前記開閉用モータがステッピングモータであってもよい。
【００１１】
バルブ装置は、前記ステッピングモータの動作を制御する制御部を備えていてもよい。前記制御部は、前記発電用エンジンの停止後、前記バルブを一旦全閉にした後に所定の開度で開状態になるように前記ステッピングモータの動作を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に係るバルブ装置が搭載される車両の模式図である。
【図２】実施例に係る発電用エンジンの模式図である。
【図３】実施例に係るバルブ装置の斜視図である。
【図４】実施例に係るスロットルバルブとスプリングの斜視図である。
【図５】実施例に係るアクチュエータの模式図である。
【図６】実施例に係る開閉処理のフローチャートである。
【図７】実施例に係るバルブ装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施例に係るバルブ装置について図面を参照して説明する。図１は、実施例に係るバルブ装置が搭載される車両２の模式図である。なお、図１にはバルブ装置が示されていないが、バルブ装置については後に詳細に説明する。図１に示すように、車両２は、本体２０と、発電機１０と、バッテリ１１と、インバータ１２と、走行用モータ１３と、複数の車輪２１とを備えている。この車両２は、航続距離延長型の電気自動車（ＲＥＥＶ（Range Extended Electric Vehicle））である。車両２の本体２０は、例えばシャシーやボディーを備えている。車両２の本体２０に発電機１０、バッテリ１１、インバータ１２及び走行用モータ１３が搭載されている。また、車両２は、ＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）を備えている（図示省略）。ＩＧスイッチは、車両２の発電機１０と走行用モータ１３をオン／オフするスイッチである。
【００１４】
発電機１０は車両２の走行用の電力を発電する。発電機１０が発電した電力が車両２の走行に用いられる。発電機１０は、発電用エンジン１４と、発電用モータ１５とを備えている。発電用エンジン１４は、例えばレシプロエンジン、ロータリーエンジン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等である。発電用エンジン１４の種類は特に限定されない。発電用エンジン１４は、発電用モータ１５に機械的に接続されており、発電用モータ１５を回転駆動する。発電用モータ１５は、発電用エンジン１４の駆動力によって回転する。発電用モータ１５が回転することによって車両２の走行用の電力が発電される。
【００１５】
バッテリ１１は、発電機１０の発電用モータ１５に電気的に接続されている。バッテリ１１は、発電機１０の発電用モータ１５で発電された走行用の電力を蓄電する。バッテリ１１は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等である。
【００１６】
インバータ１２は、バッテリ１１に電気的に接続されている。また、インバータ１２は、走行用モータ１３に電気的に接続されている。インバータ１２は、バッテリ１１に蓄電されている直流電力を交流電力に変換して走行用モータ１３に供給する。走行用モータ１３は、インバータ１２を介してバッテリ１１から供給される電力によって回転する。
【００１７】
車両２の複数の車輪２１は、走行用モータ１３に機械的に接続されている。複数の車輪２１は、車軸２２を介して走行用モータ１３に直結されている。複数の車輪２１は、発電用エンジン１４には直結されていない。複数の車輪２１は、走行用モータ１３が回転することによって回転する。複数の車輪２１が回転することによって車両２が走行する。車両２は、発電用エンジン１４の動力ではなく、走行用モータ１３の動力によって動作する。
【００１８】
図２は発電用エンジン１４の模式図である。図２に示すように、発電用エンジン１４には吸気通路３０と排気通路３１が接続されている。発電用エンジン１４の吸気ポート３２に吸気通路３０の下流端部が接続されている。また、発電用エンジン１４の排気ポート３３に排気通路３１の上流端部が接続されている。吸気通路３０は、発電用エンジン１４の吸気ポート３２を通じて発電用エンジン１４に空気を導入する。吸気通路３０を流れる空気が発電用エンジン１４に吸入される。吸気通路３０にはバルブ装置４が配置されている。発電用エンジン１４で発生した排ガスは、排気ポート３３を通じて排気通路３１に排ガスが排出される。排気通路３１は、発電用エンジン１４から排出された排ガスを外部に排出する。
【００１９】
次に、バルブ装置４について説明する。図３はバルブ装置４の斜視図である。図３に示すように、バルブ装置４は、ボディー４０と、スロットルバルブ４１と、閉スプリング５０と、アクチュエータ５２とを備えている。バルブ装置４のボディー４０は、上記の発電用エンジン１４に接続されている吸気通路３０の一部を構成する。発電用エンジン１４に吸入される空気がボディー４０の内部を流れる。
【００２０】
スロットルバルブ４１は、例えばバタフライバルブである。スロットルバルブ４１は、回転軸４２と弁体４３を備えている。スロットルバルブ４１の回転軸４２は、ボディー４０（吸気通路３０）に回転可能に固定されている。スロットルバルブ４１の弁体４３は、ボディー４０（吸気通路３０）の内部に配置されている。弁体４３は、回転軸４２に固定されており、回転軸４２が回転することによって回転する。スロットルバルブ４１の回転軸４２及び弁体４３が回転することによって吸気通路３０が開閉する。スロットルバルブ４１が開状態になると、吸気通路３０を通じて発電用エンジン１４に空気が供給される。スロットルバルブ４１が全閉状態になると、発電用エンジン１４に空気が供給されなくなる。スロットルバルブ４１は吸気通路３０の通路面積を調整する。
【００２１】
図４は、スロットルバルブ４１と閉スプリング５０の斜視図である。図４に示すように、バルブ装置４の閉スプリング５０は、スロットルバルブ４１の回転軸４２を囲むように配置されている。閉スプリング５０は、第１スプリング座７１と第２スプリング座７２の間に配置されている。第１スプリング座７１は、スロットルバルブ４１の回転軸４２に固定されている。第２スプリング座７２は、バルブ装置４のボディー４０（図４では図示省略）に固定されている。閉スプリング５０の一端部が第１スプリング座７１に当接しており、閉スプリング５０の他端部が第２スプリング座７２に当接している。そのため、閉スプリング５０の弾性力が第１スプリング座７１と第２スプリング座７２に付与されている。これによって、スロットルバルブ４１の回転軸４２とバルブ装置４のボディー４０に閉スプリング５０の弾性力が付与される。閉スプリング５０の弾性力はスロットルバルブ４１の回転軸４２の回転方向（周方向）に沿って付与されている。スロットルバルブ４１の回転軸４２は、閉スプリング５０の弾性力が付与されることによって回転しようとする。閉スプリング５０の弾性力は、回転軸４２が閉側に回転するように付与されている。つまり、スロットルバルブ４１が吸気通路３０を閉じる方向に動作するように、閉スプリング５０の弾性力がスロットルバルブ４１に付与されている。閉スプリング５０の弾性力は、常にスロットルバルブ４１の閉側に付与されている。なお、閉スプリング５０がスロットルバルブ４１に力を付与するための力学的な構成は特に限定されない。また、バルブ装置４は、閉スプリング５０のみを備えており、スロットルバルブ４１に開側の力を付与する開スプリングを備えていない。
【００２２】
図５は、バルブ装置４のアクチュエータ５２の模式図である。図５に示すように、アクチュエータ５２は、開閉用モータ５３と、歯車機構５４とを備えている。アクチュエータ５２は、開閉用モータ５３と歯車機構５４によってスロットルバルブ４１に力を付与する装置である。アクチュエータ５２の開閉用モータ５３は、例えばステッピングモータ又はＤＣモータである。本実施例の開閉用モータ５３はステッピングモータである。開閉用モータ５３は、回転軸５５を備えている。開閉用モータ５３は、正転及び逆転可能に構成されている。例えば、開閉用モータ５３が正転すると、スロットルバルブ４１に開側の力が付与され、開閉用モータ５３が逆転すると、スロットルバルブ４１に閉側の力が付与される。開閉用モータ５３の動作はＥＣＵ（Engine Control Unit）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ及びメモリ等を備えており、メモリに記憶されている所定のプログラムに基づいて様々な制御処理を実行することができる。
【００２３】
歯車機構５４は、開閉用モータ５３の回転軸５５とスロットルバルブ４１の回転軸４２に連結されている。歯車機構５４は、複数の歯車５６を備えている。複数の歯車５６のうち開閉用モータ５３側の歯車５６ａが開閉用モータ５３の回転軸５５に固定されており、複数の歯車５６のうちスロットルバルブ４１側の歯車５６ｂがスロットルバルブ４１の回転軸４２に固定されている。歯車機構５４は、複数の歯車５６を介して開閉用モータ５３のトルクをスロットルバルブ４１の回転軸４２に伝達する。
【００２４】
開閉用モータ５３が通電されているときには、開閉用モータ５３の通電時のトルクが歯車機構５４を介してスロットルバルブ４１の回転軸４２に伝達される。一方、開閉用モータ５３が通電されていないときには、開閉用モータ５３の非通電時のトルク（すなわち、ディテントトルク）が歯車機構５４を介してスロットルバルブ４１の回転軸４２に伝達される。開閉用モータ５３のトルクによってスロットルバルブ４１の回転軸４２に開側又は閉側の力が付与される。開閉用モータ５３の非通電時には、開閉用モータ５３のディテントトルクによってスロットルバルブ４１の回転軸４２を開側に保持する力が付与される。
【００２５】
次に、上記のバルブ装置４で実行される開閉処理について説明する。図６は、開閉処理のフローチャートである。開閉処理は、例えば、車両２の走行中にＥＣＵ１００が所定の開始信号を受信すると開始される。図６に示すように、開閉処理のＳ１０では、ＥＣＵ１００が、ＩＧスイッチがオフになったか否かを監視する。ＩＧスイッチがオフになると車両２の発電用エンジン１４が停止する。或いは、Ｓ１０では、ＥＣＵ１００が、発電用エンジン１４が例えば故障や緊急事態で停止したか否かを監視する。ＩＧスイッチがオフになった場合、又は、発電用エンジン１４が停止した場合は、所定の停止信号がＥＣＵ１００に送信される。ＥＣＵ１００は、所定の停止信号を受信した場合は、Ｓ１０でＹＥＳと判断してＳ１１に進む。そうでない場合は、ＮＯと判断して待機する。
【００２６】
続くＳ１１では、ＥＣＵ１００が、スロットルバルブ４１を全閉にする。より詳細には、ＥＣＵ１００が、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３を閉側に回転させてスロットルバルブ４１に閉側の力を付与する。ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ４１が全閉になるまで開閉用モータ５３を回転させる。また、Ｓ１１では、ＥＣＵ１００が、開閉用モータ５３（ステッピングモータ）の回転位置を初期化する。
【００２７】
続くＳ１２では、ＥＣＵ１００が、スロットルバルブ４１を所定の開度に開弁する。所定の開度は、スロットルバルブ４１の氷結固着が生じない程度の開度である。所定の開度は、例えば、スロットルバルブ４１が全閉状態から開側に１０°回転した状態の開度である。スロットルバルブ４１の氷結固着は、吸気通路３０を流れる空気に含まれている水分が凝縮し、その水分がスロットルバルブ４１とボディー４０の間で氷結することによってスロットルバルブ４１がボディー４０に固着する現象である。スロットルバルブ４１の氷結固着は、主に車両２の発電用エンジン１４が停止した後に生じる。ＥＣＵ１００は、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３を開側に回転させてスロットルバルブ４１に開側の力を付与する。ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ４１の開度が所定の開度になるまで開閉用モータ５３を回転させる。
【００２８】
続くＳ１３では、ＥＣＵ１００が、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３への通電をオフにする。開閉用モータ５３が非通電になると、開閉用モータ５３の非通電時のトルク（すなわち、ディテントトルク）が歯車機構５４を介してスロットルバルブ４１に伝達される。その後、開閉処理が終了する。
【００２９】
開閉処理が終了すると、図７に示すように、バルブ装置４のスロットルバルブ４１には、閉スプリング５０によってスロットルバルブ４１を閉側に回転させる力Ｆ１が作用する。また、スロットルバルブ４１には、開閉用モータ５３のディテントトルクによってスロットルバルブ４１を開側に保持する力Ｆ２が作用する。このとき、閉スプリング５０によってスロットルバルブ４１に付与される閉側の力Ｆ１と、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３のディテントトルクによって閉側の力Ｆ１に対しスロットルバルブ４１を開側に保持する力Ｆ２とが釣り合う。また、閉側の力Ｆ１と開側の力Ｆ２とが釣り合う状態でスロットルバルブ４１が所定の開度で開状態になる。
【００３０】
以上、実施例に係るバルブ装置４について説明した。上記の説明から明らかなように、バルブ装置４は、吸気通路３０の通路面積を調整するスロットルバルブ４１と、スロットルバルブ４１に閉側の力を付与する閉スプリング５０と、開閉用モータ５３のトルクによってスロットルバルブ４１に開側の力を付与するアクチュエータ５２とを備えている。このバルブ装置４では、閉スプリング５０によってスロットルバルブ４１に付与される閉側の力Ｆ１と、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３のディテントトルクによって閉側の力Ｆ１に対しスロットルバルブ４１を開側に保持する力Ｆ２とが釣り合う状態でスロットルバルブ４１が所定の開度で開状態になる。このバルブ装置４が搭載される車両２は、発電用エンジン１４を備える発電機１０で発電された電力が蓄電されるバッテリ１１と、バッテリ１１から供給される電力によって回転する走行用モータ１３と、走行用モータ１３によって回転駆動される車輪２１とを備えている。
【００３１】
上記の構成では、発電用エンジン１４と車輪２１が直結されておらず走行用モータ１３と車輪２１が直結されている車両２にバルブ装置４が搭載される。この構成によれば、閉スプリング５０によってスロットルバルブ４１に付与される閉側の力Ｆ１と、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３のディテントトルクによって閉側の力Ｆ１に対しスロットルバルブ４１を開側に保持する力Ｆ２とが釣り合う状態において、スロットルバルブ４１の開度を従来よりも大きくすることができる。すなわち、従来の技術では、エンジンと車輪が直結されているので、退避走行時にエンジンによって車輪を回転駆動する力が過剰に大きくならないようにバルブの開度を小さくする必要がある。しかしながら、上記の構成によれば、発電用エンジン１４と車輪２１が直結されていないので、スロットルバルブ４１の開度を自由に設定することができる。そのため、スロットルバルブ４１の開度を大きくすることができる。また、スロットルバルブ４１の開度を大きくすることができるので、スロットルバルブ４１の氷結固着を従来よりも抑制することができる。
【００３２】
また、上記のバルブ装置４は、スロットルバルブ４１に開側の力を付与する開スプリングを備えておらず、スロットルバルブ４１に閉側の力Ｆ１を付与する閉スプリング５０のみを備えている。この構成によれば、バルブ装置４の構成を簡素にすることができる。
【００３３】
また、上記のバルブ装置４では、アクチュエータ５２の開閉用モータ５３がステッピングモータである。この構成によれば、ＤＣモータと比較して、開閉用モータ５３の構成を小さくすることができ、バルブ装置４の構成を簡素にすることができる。
【００３４】
また、上記のバルブ装置４では、ＥＣＵ１００が、発電用エンジン１４の停止後、スロットルバルブ４１を一旦全閉にした後に所定の開度で開状態になるように開閉用モータ５３（ステッピングモータ）の動作を制御する（図６のＳ１１、Ｓ１２）。この構成によれば、スロットルバルブ４１を一旦全閉にすることによって、開閉用モータ５３（ステッピングモータ）の回転位置を初期化することができる。
【００３５】
［対応関係］
ＥＣＵ１００が制御部の一例である。スロットルバルブ４１がバルブの一例である。ボディー４０が吸気通路の一例である。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
２：車両、４：バルブ装置、１０：発電機、１１：バッテリ、１２：インバータ、１３：走行用モータ、１４：発電用エンジン、１５：発電用モータ、２０：本体、２１：車輪、２２：車軸、３０：吸気通路、３１：排気通路、３２：吸気ポート、３３：排気ポート、４０：ボディー、４１：スロットルバルブ、４２：回転軸、４３：弁体、５０：閉スプリング、５２：アクチュエータ、５３：開閉用モータ、５４：歯車機構、５５：回転軸、５６：歯車、１００：ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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