(57)【要約】【課題】構成が簡易でありながら、低開度側で微小な吸気量制御を可能とするようにした内燃機関のスロットル装置を提供する。【解決手段】電動モータに接続されるモータシャフトに固定され、スロットルバルブの上流位置に穿設された吸気流入口と下流位置に穿設された吸気流出口とを連通させて２次吸気を通過させる連通路が形成されたバルブ体からなるロータリバルブを備え、スロットルバルブとロータリバルブの少なくともいずれかを介して通過吸気量を調整すると共に、ロータリバルブを、モータシャフトの単位回転角度当たりの通過吸気量が、スロットルバルブのそれよりも小さく設定する。【選択図】図７
2006097505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管に取り付けられて前記吸気管を流れる吸気量を調整するスロットルバルブをアクチュエータで開閉するようにした内燃機関のスロットル装置において、
ａ．前記スロットルバルブのバルブシャフトに固定される第１レバー、
ｂ．前記第１レバーに取り付けられ、前記スロットルバルブの開度が全閉開度付近の所定開度となるように、前記スロットルバルブが閉じる方向に前記第１レバーを付勢するリターンスプリング、
ｃ．前記バルブシャフトに同軸に設けられると共に、前記アクチュエータに接続されるアクチュエータシャフト、
ｄ．前記アクチュエータシャフトに固定されると共に、前記第１レバーに係合し、前記第１レバーを前記スロットルバルブの開方向に駆動する第２レバー、
および
ｅ．前記アクチュエータシャフトに固定され、前記吸気管の前記スロットルバルブの上流位置に穿設された吸気流入口と下流位置に穿設された吸気流出口とを連通させて２次吸気を通過させる連通路が形成されたバルブ体からなるロータリバルブ、
を備え、前記スロットルバルブと前記ロータリバルブの少なくともいずれかを介して通過吸気量を調整すると共に、前記ロータリバルブは、前記アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの通過吸気量が、前記スロットルバルブのそれよりも小さく設定されることを特徴とする内燃機関のスロットル装置。
【請求項２】
前記ロータリバルブは、前記アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの吸気量が、前記スロットルバルブが前記所定開度に閉じられるとき、前記連通路を通過する２次吸気量が最大となり、前記スロットルバルブが前記所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、前記連通路を通過する２次吸気量が減少するように設定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関のスロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関にあっては、近時、スロットルバルブとアクセルペダルの機械的な連結を断ち、スロットルバルブに電動モータなどのアクチュエータを接続して電子制御ユニットでアクチュエータの駆動を制御することでスロットル開度を調整する、いわゆるＤＢＷ（Drive By Wire）と呼ばれるスロットル装置（電子制御弁）が普及しつつあり、その例として特許文献１に記載の技術を挙げることができる。
【０００３】
かかるスロットル装置にあっては、アクチュエータの駆動が不能となっても車両が走行できるように、リターンスプリングでスロットルバルブを全閉開度と全開開度の間に設定された所定の開度（デフォルト開度）に付勢し、必要最小限の吸気量が確保されるように構成されるが、特許文献１記載の技術にあっては、そのデフォルト開度が、全閉開度を超えたマイナス側の位置となるように設定すると共に、その開度をストッパで調節できるように構成している。
【０００４】
特許文献１記載の技術にあっては、かかる構成において、スロットルバルブのシャフトの回転量を摺動抵抗から検出し、コントロールユニットは、検出値が全閉開度と全開開度の範囲に目標開度となるように、スロットルバルブの駆動を制御、換言すれば、吸気量を制御している。
【０００５】
ところで、このようなスロットル開度の制御において、微小な制御が要求されるのは、デフォルト開度から全閉開度までの低開度側である。そこで、通常は、特許文献２記載の技術のように、スロットルバルブをバイパスするバイパス路を設け、電磁ソレノイドなどでバイパス路の開度を調整することで、吸気量を微小に制御している。
【特許文献１】特開２００１−００３７６７号公報
【特許文献２】特開２００４−０６０５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の技術にあっては、スロットルバルブをバイパスするバイパス路を設ける必要があって、構造が複雑となる不都合があった。
【０００７】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、構成が簡易でありながら、低開度側で微小な吸気量制御を可能とするようにした内燃機関のスロットル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関の吸気管に取り付けられて前記吸気管を流れる吸気量を調整するスロットルバルブをアクチュエータで開閉するようにした内燃機関のスロットル装置において、前記スロットルバルブのバルブシャフトに固定される第１レバー、前記第１レバーに取り付けられ、前記スロットルバルブの開度が全閉開度付近の所定開度となるように、前記スロットルバルブが閉じる方向に前記第１レバーを付勢するリターンスプリング、前記バルブシャフトに同軸に設けられると共に、前記アクチュエータに接続されるアクチュエータシャフト、前記アクチュエータシャフトに固定されると共に、前記第１レバーに係合し、前記第１レバーを前記スロットルバルブの開方向に駆動する第２レバー、および前記アクチュエータシャフトに固定され、前記吸気管の前記スロットルバルブの上流位置に穿設された吸気流入口と下流位置に穿設された吸気流出口とを連通させて２次吸気を通過させる連通路が形成されたバルブ体からなるロータリバルブを備え、前記スロットルバルブと前記ロータリバルブの少なくともいずれかを介して通過吸気量を調整すると共に、前記ロータリバルブは、前記アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの通過吸気量が、前記スロットルバルブのそれよりも小さく設定される如く構成した。
【０００９】
請求項２に係る内燃機関のスロットル装置にあっては、前記ロータリバルブは、前記アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの吸気量が、前記スロットルバルブが前記所定開度に閉じられるとき、前記連通路を通過する２次吸気量が最大となり、前記スロットルバルブが前記所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、前記連通路を通過する２次吸気量が減少するように設定される如く構成した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る内燃機関のスロットル装置にあっては、アクチュエータに接続されるアクチュエータシャフトに固定され、スロットルバルブの上流位置に穿設された吸気流入口と下流位置に穿設された吸気流出口とを連通させて２次吸気を通過させる連通路が形成されたバルブ体からなるロータリバルブを備え、スロットルバルブとロータリバルブの少なくともいずれかを介して通過吸気量を調整すると共に、ロータリバルブは、アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの通過吸気量が、スロットルバルブのそれよりも小さく設定される如く構成したので、アクチュエータシャフトの単位回転角度に対するスロットル流路面積を、所定開度（より具体的にはデフォルト開度）から全閉開度までの低開度と、所定開度から全開開度の間の高開度で相違させることが可能となり、よってバイパス路を別体で設けない簡易な構成でありながら、低開度側で微小な吸気量制御を行うことができる。
【００１１】
請求項２に係る内燃機関のスロットル装置にあっては、ロータリバルブは、アクチュエータシャフトの単位回転角度当たりの吸気量が、スロットルバルブが所定開度に閉じられるまで、連通路を通過する２次吸気量が最大となり、スロットルバルブが所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、連通路を通過する２次吸気量が減少するように設定される如く構成したので、一層効果的に低開度側で微小な吸気量制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関のスロットル装置の最良の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、この発明の第１実施例に係る内燃機関のスロットル装置を全体的に示す断面図であり、図２は図１のII―II線断面図である。
【００１４】
図示の如く、スロットル装置１０は、内燃機関（以下「エンジン」という）のエアクリーナ（図示せず）から連続する吸気管１２に取り付けられ、吸気管１２の内側に形成される吸気通路１２ａを流れる吸気量（空気量）を調整するスロットルバルブ１４を電動モータ（アクチュエータ）１６で開閉する、ＤＢＷ方式として構成される。
【００１５】
スロットルバルブ１４は、バルブ本体（バタフライバルブ）１４ａと、バルブ本体１４ａを支持するバルブシャフト１４ｂとからなる。バルブ本体１４ａが、図１において実線位置にあるとき、全開開度（約９０°）となり、想像線で示す位置（紙面の裏側）にあるとき、全閉開度（約０°）となる。尚、エアクリーナ（図示せず）から吸引された吸気（空気）は、図１に矢印で示す如く、吸気通路１２ａを下から上に向かって流れるものとする。
【００１６】
スロットル装置１０は、スロットルバルブ１４のバルブシャフト１４ｂに固定される第１レバー２０と、第１レバー２０に係合し、スロットルバルブ１４の開度が全閉開度付近の所定開度（前記したデフォルト開度）となるように、スロットルバルブ１４が閉じる方向に第１レバー２０を付勢する１個のリターンスプリング２２と、バルブシャフト１４ｂに同軸に設けられると共に、電動モータ１６に接続されるモータシャフト（アクチュエータシャフト）１６ａと、モータシャフト１６ａに固定される第２レバー２４と、および同様にモータシャフト１６ａに固定されるロータリバルブ２６と、それらを収容するケース３０とを備える。
【００１７】
スロットル装置１０は、具体的には、吸気管１２を図示位置の付近で切り取ると共に、切り取った吸気管部位にスロットルバルブ１４のバルブ本体１４ａを装着し、それにバルブシャフト１４ｂ、ロータリバルブ２６などを収容するケース３０を取り付け、さらに電動モータ１６を取り付けてなる、スロットルボディとして構成される。
【００１８】
第１レバー２０は、図示の如く、スロットルバルブ１４のバルブシャフト１４ｂに埋設されて固定され、バルブシャフト１４ｂと一体となって回転する。より具体的には、第１レバー２０はバルブシャフト１４ｂから対向する方向に延びる２つのクランク片からなり、図において上方のクランク片の端部はさらに折り曲げられて折曲部が形成される。
【００１９】
リターンスプリング２２は１個のコイルスプリングからなり、図示の如く、その一端が第１レバー２０の図において上方のクランク片の折曲部に係合すると共に、その他端が（モータシャフト１６ａに固定される）ロータリバルブ２６に係合され、スロットルバルブ１４の開度が全閉開度付近の所定開度（前記したデフォルト開度）となるように、スロットルバルブ１４が閉じる方向（紙面の裏の方向）に第１レバー２０を付勢する。
【００２０】
この実施例に係るスロットル装置１０において特徴的なことの１つはスロットルバルブ１４のバルブシャフト１４ｂが電動モータ１６に直接接続されておらず、バルブシャフト１４ｂと同軸に、電動モータ１６に接続されるモータシャフト１６ａが設けられるように構成されることである。モータシャフト１６ａは、後述するように、電動モータ１６のロータに圧入され、ロータと一体に回転する。
【００２１】
第２レバー２４はモータシャフト１６ａに埋設されて固定され、モータシャフト１６ａと一体となって回転する。第１レバー２０と同様、第２レバー２４もモータシャフト１６ａから対向する方向に延びる２つのクランク片からなり、図において上方のクランク片の端部は第１レバー２０と係合して第１レバー２０をスロットルバルブ１４の開方向に駆動すると共に、図において下方のクランク片の端部はロータリバルブ２６に係合する。
【００２２】
ロータリバルブ２６はバルブ体２６ａと、それに対向して配置され、バルブ体２６ａにほぞを介して連結されるプレート２６ｂを備える。バルブ体２６ａには、バルブシャフト１４ｂにシールベアリング３２を介して気密かつ回転自在に取り付けられる。バルブ体２６ａは断面視において大略Ｃ字状を呈すると共に、図示は省略するが、側面視において円形状を呈する。バルブ体２６ａは、吸気通路１２ａに近い側において隆起させられて肉厚部２６ａ１が形成される。
【００２３】
肉厚部２６ａ１には、連通路２６ａ２が形成される。図２に示す如く、肉厚部２６ａ１は側面視において円形状を呈し、連通路２６ａ２は平面視において、その円形な肉厚部２６ａ１の円周に沿うように円弧状に形成される。
【００２４】
プレート２６ｂはボス部２６ｂ１を備え、ボス部２６ｂ１によってモータシャフト１６ａにシール部材（含有メタル）３４を介して気密に固定され、モータシャフト１６ａと一体的に回転する。プレート２６ｂは断面視において大略逆Ｃ字状を呈し、バルブ体２６ａとの間に空間２６ｃが形成されるように、バルブ体２６ａに連結される。空間２６ｃの内部には、第１レバー２０、リターンスプリング２２および第２レバー２４が収容される。
【００２５】
ケース３０は、吸気管１２に固定される、より具体的には吸気管１２の壁面をなす、断面視において大略Ｃ字状を呈する第１ケース半体３０ａと、それに対向して配置され、断面視において大略逆Ｃ字状を呈する第２ケース半体３０ｂとを備える。第１、第２ケース半体３０ａ，３０ｂは、図示の如く、ほぞを介して接合され、ケース３０を構成する。ケース３０の内部には、ロータリバルブ２６が収納される。
【００２６】
図２に想像線で示す如く、第１ケース半体３０ａには、吸気管１２のスロットルバルブ１４の（吸気の流れにおいて）上流位置に吸気流入口３０ａ１が穿設されると共に、下流位置に吸気流出口３０ａ２が穿設される。吸気流入口３０ａ１と吸気流出口３０ａ２は共に楕円形状の孔からなると共に、バルブ体２６ａに穿設された円弧状の連通路２６ａ２の両端付近に位置する。図１に示す如く、吸気流入口３０ａ１と吸気流入口３０ａ２は、モータシャフト１６ａと同軸のバルブシャフト１４ｂに対して相互に適宜な離間距離をおいて形成される。
【００２７】
スロットルバルブ１４が、図２に示す如く全開開度にあるとき、より正確には全開開度からデフォルト開度の間にあるとき、吸気流出口３０ａ２は連通路２６ａ２にも重ならず、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量は零となる。
【００２８】
図３は、スロットルバルブ１４が閉じ方向に駆動された後、デフォルト開度（スロットル全開開度を９０°とするとき、１４°程度）まで戻されたときの位置関係を示す、図２と同様の断面図である。このとき、ロータリバルブ２６において連通路２６ａ２は、吸気流入口３０ａ１と吸気流出口３０ａ２に共に完全に重なり合うので、連通路２６ａ２を通過する吸気量は最大となる。尚、吸気流入口３０ａ１と吸気流出口３０ａ２の長径は、３０度（３６０度において）である。
【００２９】
次いで、スロットルバルブ１４がデフォルト開度を超えてさらに閉じ方向に駆動されると、図４に示す如く、連通路２６ａ２は吸気流出口３０ａ２と部分的にしか重なり合わないため、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量は減少する（図４は吸気流出口３０ａ２が１５度（半分）重なり合った場合を示す）。次いで、ロータリバルブ２６がさらに同方向に駆動されると、図２に示す如く、連通路２６ａ２は吸気流出口３０ａ２と部分的にも重ならず、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量は零となる。尚、このロータリバルブ２６の位置関係については後述する。
【００３０】
ケース３０において、第１ケース半体３０ａは第１のシールベアリング３６を介して気密かつ回転自在にバルブシャフト１４ｂに取り付けられると共に、第２ケース半体３０ｂは、第２のシールベアリグング４０を介してモータシャフト１６ａに固定されたプレート２６ａのボス部２６ｂ１に気密かつ回転自在に取り付けられる。換言すれば、ケース３０は、モータシャフト１６ａを第２のシールベアリング４０を介して回転自在に収容すると共に、バルブシャフト１４ｂの一部を第１のシールベアリング３６を介して回転自在に収容する。
【００３１】
ここで、電動モータ（アクチュエータ）１６について説明する。
【００３２】
図５はその電動モータ１６の斜視図、図６は図５に示す電動モータ１６の分解縮小斜視図である。
【００３３】
尚、この実施例において、電動モータ１６としてはトルクモータ（据え付けられた位置で限られた動作範囲で主としてトルクを発生することを目的とする電動機）を使用すると共に、図示の如き特徴的な構造を備えたものを使用する。
【００３４】
以下説明すると、電動モータ１６は、ロータ１６０と、ステータ（より具体的にはステータコア）１６２と、ボビン（コイルボビン）１６４に巻回されるコイル１６６と、それらを被覆するカバー１６８を備える。尚、図５などでコイル１６６の導線の太さは誇張して示す。
【００３５】
ロータ１６０は円筒状を呈し、その外周にはＮ極、Ｓ極の２極からなる永久磁石１６０ａが配置（形成）される。永久磁石１６０ａの内側には積層鋼板からなるロータコア１６０ｂが配置されると共に、その内側（センタ）には上記したモータシャフト（回転軸）１６ａが配置される。永久磁石１６０ａは例えば、ネオジウム系やサマリウム・コバルト系などの希土類磁石あるいはフェライト系の磁石からなる。
【００３６】
ステータ１６２は２個のステータ片、即ち、第１ステータ半部１６２ａと第２ステータ半部１６２ｂとに分割されてなる。第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂは圧粉磁心、即ち、透磁率の高いフェライト系の粉末を絶縁性バインダと共に加熱・圧縮して成型される。第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂはそれぞれ平面視リング状の本体部と、それから突出させられる突出部とからなり、組み合わされるとき、その間にボビン１６４に巻回されたコイル１６６を収容する。
【００３７】
ボビン１６４は樹脂などの絶縁材から製作されると共に、第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂの形状に合わせて図示のように円形な形状に形成され、その中央に円形の孔１６４ａが穿設される。ボビン１６４には、導線からなるコイル１６６が巻回される。尚、図示は省略するが、ボビン１６４はコイル１６６が巻回された上から樹脂がポッティングされて固定される。
【００３８】
ボビン１６４は、その中央孔１６４ａを第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂの２個の突出部で形成される円柱に挿入することで、その間に収容される。外周に永久磁石１６０ａが形成されたロータ１６０は、組み合わされた２個の第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂとボビン１６４を貫通するように、２個の突出部で形成される孔に回転自在に配置（収容）される。
【００３９】
ボビン１６４が円形形状に形成されると共に、同様の形状（リング状）の第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂの中心と同心の円柱に挿入されることから、組み合わされた第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂの内部に収容されたとき、コイル１６６はロータ１６０と同心となる。
【００４０】
図５などに示す電動モータ（トルクモータ）１６において、コイル１６６は、図示しない交流電源から通電されて励磁されると、第１、第２ステータ半部１６２ａ，１６２ｂのそれぞれに回転磁界を形成し、ロータ１６０を回転させるが、図示の電動モータ１６にあっては、磁路がコイル１６６を覆う（囲む）ように構成したので、磁路を短縮できてステータ１６２を小型軽量にでき、よってスペースが制約されるスロットル装置１０に容易に組み込むことができる。
【００４１】
尚、図示した電動モータ１６の詳細は、本出願人が先に提出した出願（特願２００４−２５３８６２号）に詳細に記載されているので、これ以上の説明は省略する。
【００４２】
図１の説明に戻ると、カバー１６８の内部にはロータリエンコーダからなるスロットル開度センサ５０が内奥側に配置され、モータシャフト１６ａの回転量を通じてスロットルバルブ１４の位置、即ち、スロットル開度θｒに応じた信号を出力する。
【００４３】
また、スロットル開度センサ５０の付近には、図示しないマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５４が配置される。スロットル開度センサ５０の出力はＥＣＵ５４に送られ、そこでスロットル開度が検出される。ＥＣＵ５４は、スロットル開度センサ５０の出力およびその他の図示しないセンサ出力に基づいてスロットル開度を決定し、駆動回路（図示せず）を介して電動モータ１６のコイル１６６（図１で図示省略）に通電して動作させる（電動モータ１６の回転量を制御する）。
【００４４】
図１に示すスロットル装置にあっては、電動モータ１６が配置される側と反対側において、バルブシャフト１４ｂが貫通する付近で吸気管１２の外壁が２箇所で突出させられ、２個の突起６０，６０が形成される。バルブシャフト１４ｂは、２個の突起６０，６０にシールベアリング６２を介して回転自在に取り付けられる。
【００４５】
バルブシャフト１４ｂはまた先端側が切削されてプレート部１４ｂ１が形成される。プレート部１４ｂ１には、全開ストッパ６４が係合される。全開ストッパ６４は調整ボルトからなり、スロットルバルブ１４の全開開度を規定する一方、整備担当者などがドライバで廻すと、進退してバルブシャフト１４ｂの吸気管１２に対する取り付け角度が変更される。具体的には、バルブシャフト１４ｂが図１において左端側で上下させられ、スロットルバルブ１４の全開開度が微調整される。
【００４６】
また、プレート部１４ｂ１には、デフォルトストッパ（全閉ストッパ）６６も係合される。デフォルトストッパ６６も調整ボルトからなり、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量が最大となる位置、即ち、デフォルト開度を規定すると共に、同様に整備担当者などがドライバで廻すと、図で紙面の前後方向に進退し、デフォルト開度が微調整される。
【００４７】
次いで、この実施例に係る内燃機関のスロットル装置１０の動作および作用を説明する。
【００４８】
図７は、この実施例に係るスロットル装置１０のモータシャフト角度に対するスロットル流路面積の特性を示すグラフである。また、図１３は従来技術に係るスロットル装置のバルブシャフト角度に対するスロットル流路面積の特性を示すグラフである。
【００４９】
尚、特許文献１記載のスロットル装置においてはデフォルト開度が全閉開度を超えてマイナス側に設定される点で、その特性は図１３に示す特性とは異なるが、スロットル流路面積がバルブシャフト角度から一義的に決定されることから、その特性も図１３に示すものと基本的には異ならない。尚、スロットル流路面積は、図７ではスロットルバルブ１４とロータリバルブ２６のそれを、図１３ではスロットルバルブのそれを示す。
【００５０】
図７を参照しつつ、図１に即して説明すると、この実施例に係るスロットル装置１０にあっては、スロットルバルブ１４は第１レバー２０とリターンスプリング２２によって図示のデフォルト開度に向けて閉じ方向（図１で紙面の裏方向）に付勢されてバルブシャフト１４ｂが閉じ方向に付勢されている。それに対し、電動モータ１６でモータシャフト１６ａが反対方向に回転されると、第２レバー２４が第１レバー２０を開き方向（図１で紙面の表方向）に駆動する。
【００５１】
第１レバー２０はバルブシャフト１４ｂに固定されていることから、第１レバー２０の駆動はそのままバルブシャフト１４ｂに伝達され、バルブシャフト１４ｂを介してスロットルバルブ１４は開き方向に駆動され、図１に示す位置で全開（９０°）となる。
【００５２】
尚、ロータリバルブ２６のプレート２６ｂがモータシャフト１６ａに固定されることから、モータシャフト１６ａの回転はロータリバルブ２６にも伝達され、ロータリバルブ２６を回転させるが、図７から明らかな如く、デフォルト開度より開き方向にあっては、スロットル流路面積は、スロットルバルブ１４の開度でのみ決定される。
【００５３】
また、第２レバー２４は、上方のクランク片が第１レバー２０と係合しているが、図１から明らかな如く、上端のクランク片が第１レバー２０を開き方向に駆動するとき、下方のクランク片はプレート２６ｂから離間する方向に動き、第１レバー２０の回転をロータリバルブ２６に伝達しない。このように、下端のクランク片は、ロータリバルブ２６が固着した場合などに備えた補助的なものである。
【００５４】
他方、モータシャフト１６ａが閉じ方向に回転させられて第２レバー２４が同方向（図１の紙面裏方向）に駆動されると、第１レバー２０へのリターンスプリング２２の付勢力により、スロットルバルブ１４は閉じ方向に駆動される。この状態は、図７においてモータシャフト１６ａの角度がデフォルト開度相当開度（１０°程度）に減少する角度に到達するまで続く。
【００５５】
次いで、モータシャフト１６ａがさらに閉じ方向に回転させられると、デフォルトストッパ６６によってバルブシャフト１４ｂの回転は阻止され、第１レバー２０へのリターンスプリング２２の付勢力は消滅し、スロットルバルブ１４はそれ以上に閉じ方向には駆動されない。
【００５６】
しかしながら、このとき、上記したように、ロータリバルブ２６の連通路２６ａ２は吸気流入口３０ａ１と吸気流出口３０ａ２と共に完全に重なり合い、連通路２６ａ２を通過する吸気量は最大となる。
【００５７】
次いで、モータシャフト１６ａがさらに閉じ方向に回転させられると、その回転はロータリバルブ２６のプレート２６ｂを通じてロータリバルブ２６に伝達され、ロータリバルブ２６を回転させる。その結果、ロータリバルブ２６がデフォルト開度を超えて全閉開度相当位置に駆動されると、図７に示す如く、連通路２６ａを通過する２次吸気量は徐々に減少し、最終的には零となる。
【００５８】
このように、ロータリバルブ２６は、モータシャフト１６ａの回転に応じ、スロットルバルブ１４がデフォルト開度に閉じられるとき、連通路を通過する２次吸気量が最大となり、スロットルバルブ１４が所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量が減少するようにモータシャフト１６ａに取り付けられる。
【００５９】
先に述べたように吸気流入口３０ａ１と吸気流入口３０ａ２は、モータシャフト１６ａと同軸のバルブシャフト１４ｂに対して適宜な離間距離をおいて形成されると共に、連通路２６ａ２の内径を含めた口径を適宜設定し、ロータリバルブ２６は、モータシャフト１６ａの単位回転角度当たりの通過吸気量が、スロットルバルブ１４のそれよりも小さく設定される。
【００６０】
即ち、図７に示す如く、モータシャフト１６ａの単位回転角度当たりのスロットル流路面積の変化が増加するように設定する。換言すれば、単位スロットル流路面積当たりのスロットル開度センサ５０の出力（分解能）が増加するように設定する。
【００６１】
これについてさらに説明すると、図８は図７に示す特性を、バルブシャフト角度に対するスロットル開度センサ５０の出力に引き直して示すグラフであり、図１４は従来技術についての同様の特性であり、図１５は従来技術のスロットル開度制御を示すブロック図である。尚、図７などに示す特性は実際には曲線であるが、理解の便宜のため、直線で示す。また、図８などに示す特性では全開開度などをより厳密に示す。
【００６２】
図１４および図１５に示す従来技術において、バルブシャフトの回転量（スロットル開度）をスロットル開度センサで検出して制御するとき、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータでセンサ出力を取り込んだ場合の角度の精度は、Ａ／Ｄコンバータのリファレンス電圧を５（Ｖ）、センサ出力電圧を３．３８（Ｖ）、バルブシャフト角度（開度）を８４．６°とすると、５（Ｖ）÷１０ｂｉｔ（１０２４）=４．８８（ｍＶ）／ｂｉｔとなり、３．３８（Ｖ）÷４．８８（ｍＶ）／ｂｉｔ=６９３分割となる。従って、８４．６°÷６９３分割=０．１２°／ｂｉｔとなる。
【００６３】
１ＬＳＢ分の読取り誤差を含めると、制御精度は±０．２４°／ｂｉｔとなる。従って、従来技術の全開時の開口面積（スロットル流路面積）を３２ｃｍ２とすると、（３２ｃｍ２÷６９３分割）×２=±９２．３５×１０-３ｃｍ２／ｂｉｔの開口面積（スロットル流路面積）制御が可能となる。
【００６４】
また、従来技術において、１２ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータでセンサ出力を取り込んだ場合の角度の精度は、Ａ／Ｄコンバータのリファレンス電圧を同様に５（Ｖ）とすると、５（Ｖ）÷１２ｂｉｔ（４０９６）=１．２２（ｍＶ）／ｂｉｔとなり、３．３８（Ｖ）÷１．２２（ｍＶ）／ｂｉｔ=２７７０分割となる。従って、８４．６°÷２７７０分割=０．０３°／ｂｉｔとなる。
【００６５】
同様に１ＬＳＢ分の読取り誤差を含めると、制御精度は±０．０６°／ｂｉｔとなる。従って、（３２ｃｍ２÷２７７０分割）×２=±２３．１０×１０-３ｃｍ２／ｂｉｔの開口面積（スロットル流路面積）制御が可能となる。
【００６６】
図９は、図８に示すこの実施例の特性を、従来技術と対比して示す、図７の特性をより詳細に示すグラフである。
【００６７】
図９に示す如く、図１３から図１５に示す従来技術の場合、デフォルト開度から全閉までが例えば１０°幅程度であったのに対し、この実施例の場合、デフォルト開度から全閉までが３０°幅まで増加する。
【００６８】
従って、デフォルト開度から全開開度までをモータシャフト１６ａの回転量（スロットル開度）をスロットル開度センサ５０で検出して制御するとき、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータでセンサ出力を取り込んだ場合の角度の精度は、同様に、Ａ／Ｄコンバータのリファレンス電圧を５（Ｖ）とすると、５（Ｖ）÷１０ｂｉｔ（１０２４）=４．８８（ｍＶ）／ｂｉｔとなり、３．３８（Ｖ）÷４．８８（ｍＶ）／ｂｉｔ=６９３分割となる。従って、８４．６°÷６９３分割=０．１２°／ｂｉｔとなる。
【００６９】
１ＬＳＢ分の読取り誤差を含めると、制御精度は±０．２４°／ｂｉｔとなる。従って、（３２ｃｍ２÷６９３分割）×２=±９２．３５×１０-３ｃｍ２／ｂｉｔの開口面積（スロットル流路面積）制御が可能となる。これは、従来技術と異ならない。
【００７０】
しかしながら、デフォルト開度から全閉開度３０°までの制御精度については、１．２（Ｖ）÷４．８８（ｍＶ）／ｂｉｔ=２４６分割となり、３０°÷２４６分割=０．１２°／ｂｉｔとなる。１ＬＳＢ分の読取り誤差を含めると、制御精度は±０．２４°／ｂｉｔとなり、全開時の開口面積（スロットル流路面積）は３５ｃｍ２と３ｃｍ２増加していることから、（３ｃｍ２÷２４６分割）×２=±２４．３９×１０-３ｃｍ２／ｂｉｔの開口面積（スロットル流路面積）制御が可能となる。
【００７１】
これにより、極めて微細な制御が求められるデフォルト開度から全閉開度の間において、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを使用しながら、１２ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを使用したときと同等な流路の開口面積制御が可能となる。この開口面積が流路の通気抵抗と比例するため、吸気流量の制御が可能となる。
【００７２】
従って、図１に示すスロットル装置において、図１０に示す如く、車両運転席床面に配置されたアクセルペダル７０にアクセル開度センサ７２を配置してアクセル開度θｔを検出し、ＥＣＵ５４において、スロットル開度センサ５０から検出されたスロットル開度θｒに適宜なフィードバック関数を乗じて得た出力と共に入力し、電動モータ１６の駆動を制御するとき、デフォルト開度から全閉開度の間で微細な制御を行うことができる。
【００７３】
具体的には、図１１（ａ）に示す如く、電子制御パワステ（電動モータを使用したパワーステアリング装置）などによって負荷変動が生じ、アイドル状態（あるいは低速一定走行）にあるとき、図１１（ｂ）に示すようなエンジン回転数変動を生じるが、上記した微細な制御を行うことで、その負荷変動を低減させることができる。
【００７４】
具体的には、図１０に示す制御装置により、アイドル回転数制御、低速走行制御（登降坂あるいは電気負荷の有無に応じてエンジン出力の内の実際の走行に必要なエネルギが増加減するため、負荷変動に対して低速走行から離脱したエンジン出力とならないようにする制御）、オートクルーズ制御、自動走行制御、低速時の前走車追従制御、ＡＴ車でのクリープ制御などを効果的に行うことができる。
【００７５】
さらに、通常のアクセルワークに対するエンジン応答性に関し、エンジンの応答性能が運転者の急激なアクセルワークに追従できない場合、運転者の運動能力がフィードバック要素に加算されるため、収束への無駄時間や余分なエネルギロスが生じる。そのような場合、アクセルワークから運転者の意図を読み取り、エンジンの応答性を加味しながら、最適なエンジンの出力レスポンスとなるように、実際の吸気量を微細に制御することができる。
【００７６】
さらに、近時、マニュアルトランスミッションに電動モータや磁気アクチュエータで変速するＡＭＴが提案されつつあり、ＡＭＴにあっては、変速の際、エンジン出力が一時的に低下するが、そのような場合にも実際の吸気量を微細に制御することができる。
【００７７】
図１２に、上記した種々の制御についてのフロー・チャートを示す。
【００７８】
この実施例に係る内燃機関のスロットル装置１０にあっては、電動モータ１６に接続されるモータシャフト１６ａに固定され、スロットルバルブ１４の上流位置に穿設された吸気流入口３０ａ１と下流位置に穿設された吸気流出口３０ａ２とを連通させて２次吸気を通過させる連通路２６ａ２が形成されたバルブ体２６ａからなるロータリバルブ２６を備えると共に、そのロータリバルブ２６は、モータシャフト１６ａの回転に応じ、スロットルバルブ１４がデフォルト開度に閉じられるとき、連通路を通過する２次吸気量が最大となり、スロットルバルブ１４が所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量が減少するようにモータシャフト１６ａに取り付けられる如く構成したので、連通路（バイパス路）２６ａ２が、モータシャフト１６ａに固定されたロータリバルブ２６に形成されることから、バイパス路を別体で設ける必要がなくて構成が簡易となる。
【００７９】
さらに、ロータリバルブ２６は、スロットルバルブ１４が所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量が減少するようにモータシャフト１６ａに固定されるので、モータシャフト１６ａの単位回転角度に対するスロットル流路面積を、フォルト開度から全閉開度までの低開度と、デフォルト開度から全開開度の間の高開度で相違させる、例えば、低開度の分解能を高開度のそれよりも大きくすることも可能となり、よって低開度側で微小な吸気量制御を行うことができる。
【００８０】
また、吸気管１２に取り付けられ、モータシャフト１６ａとバルブシャフト１４ｂの一部を回転自在に収容すると共に、吸気流入口３０ａ１と吸気流出口３０ａ２が穿設されたケース３０を備える如く構成したので、上記した効果に加え、ケース３０に吸気流入口３０ａ１などを穿設すれば足り、構成を一層簡易にすることができる。
【００８１】
また、ロータリバルブ２６は、ケース３０の内部に収容され、モータシャフト１６ａに固定されると共に、バルブ体２６ａとの間に所定の空間２６ｃが形成されるように、バルブ体２６ａに連結されるプレート２６ｂを備え、第１レバー２０とリターンスプリング２２と第２レバー２４とを所定の空間２６ｃ内に収容する如く構成したので、上記した効果に加え、構成を一層簡易かつコンパクトにすることができると共に、ケース３０内への組み付けも容易となる。また、第１レバー２０と第２レバー２４は係合するに過ぎないため、電動モータ１６の駆動側と被動側で分解して組み立てることができ、ケース３０内への組み付けも一層容易となる。
【００８２】
また、ロータリバルブ２６は、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量最大となる位置を調整自在なデフォルトストッパ６６を備える如く構成したので、上記した効果に加え、位置調整、即ち、モータシャフト１６ｂの単位回転角度に対するスロットル流路面積の特性を容易に調整することができる。
【００８３】
また、ケース３０は、モータシャフト１６ａを第１のシールベアリング３６を介して回転自在に収容すると共に、バルブシャフト１４ｂの一部を第２のシールベアリング４０を介して回転自在に収容する如く構成したので、上記した効果に加え、空気（吸気）がリークすることがないと共に、塵埃などがケース３０内に侵入してモータシャフト１６ａなどに固着することがない。
【００８４】
また、バルブ体２６ａは、バルブシャフト１４ｂに第３のシールベアリング３２を介して回転自在に取り付けられる如く構成したので、上記した効果に加え、堅牢な構造にすることができる。
【００８５】
また、プレート２６ｂは、モータシャフト１６ａにシール部材３４を介して固定される如く構成したので、上記した効果に加え、同様に堅牢な構造にすることができる。
【００８６】
また、電動モータ１６がケース３０にカバー１６８によって取り付けられると共に、カバー１６８の内部にモータシャフト１６ａの回転量に応じた信号を出力するスロットル開度センサ５０と、センサの出力を入力して電動モータ１６の回転量を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）５４とを内蔵させる如く構成したので、上記した効果に加え、構成を一層簡易かつコンパクトな構成にすることができる。
【００８７】
また、この実施例に係る内燃機関のスロットル装置１０にあっては、電動モータ１６に接続されるモータシャフト１６ａに固定され、スロットルバルブ１４の上流位置に穿設された吸気流入口３０ａ１と下流位置に穿設された吸気流出口３０ａ２とを連通させて２次吸気を通過させる連通路２６ａ２が形成されたバルブ体２６ａからなるロータリバルブ２６を備え、スロットルバルブ１４とロータリバルブ２６の少なくともいずれかを介して通過吸気量を調整すると共に、ロータリバルブ２６は、モータシャフト１６ａの単位回転角度当たりの通過吸気量が、スロットルバルブ１４のそれよりも小さく設定される如く構成したので、モータシャフト１６ａの単位回転角度に対するスロットル流路面積を、所定開度（より具体的にはデフォルト開度）から全閉開度までの低開度と、所定開度から全開開度の間の高開度で相違させることが可能となり、よってバイパス路を別体で設けない簡易な構成でありながら、低開度側で微小な吸気量制御を行うことができる。
【００８８】
また、ロータリバルブ２６は、モータシャフト１６ａの単位回転角度当たりの吸気量が、スロットルバルブ１４が所定開度に閉じられるとき、連通路２６ａを通過する２次吸気量が最大となり、スロットルバルブ１４が所定開度を超えてさらに閉じる方向に駆動されるにつれ、連通路２６ａ２を通過する２次吸気量が減少するように設定される如く構成したので、一層効果的に低開度側で微小な吸気量制御を行うことができる。
【００８９】
尚、上記においてアクチュエータとして電動モータを使用すると共に、その電動モータとして特徴的な構造のトルクモータを使用したが、この発明に係るスロットル装置はそれに限られるものではなく、アクチュエータとしてどのようなものでも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明の第１実施例に係る内燃機関のスロットル装置を全体的に示す断面図である。
【図２】図１のII―II線断面図である。
【図３】吸気流出口などと連通路の位置関係を示す、図２に類似する断面図である。
【図４】同様に、吸気流出口などと連通路の位置関係を示す、図２に類似する断面図である。
【図５】図１に示すスロットル装置の電動モータの斜視図である。
【図６】図５に示す電動モータの縮小分解斜視図である。
【図７】図１に示すスロットル装置のモータシャフト角度に対するスロットル流路面積の特性を示すグラフである。
【図８】図７に示すスロットル装置の特性を、モータシャフト角度に対するスロットル開度センサの出力特性に置き換えて示すグラフである。
【図９】図８に示す特性を従来技術と対比して詳細に示すグラフである。
【図１０】図１に示すスロットル装置を用いたスロットル制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図１１】内燃機関における負荷変動などを示すタイム・チャートである。
【図１２】図１０に示すスロットル制御装置の制御フロー・チャートである。
【図１３】従来技術のバルブシャフト角度に対するスロットル流路面積の特性を示す、図７と同様のグラフである。
【図１４】従来技術のバルブシャフト角度に対するスロットル開度センサの出力特性を示す、図８と同様のグラフである。
【図１５】従来技術のスロットル開度制御を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０      内燃機関のスロットル装置
１２      吸気管
１４      スロットルバルブ
１４ａ    バルブ本体
１４ｂ    バルブシャフト
１６      電動モータ（アクチュエータ）
１６ａ    モータシャフト
２０      第１レバー
２２      リターンスプリング
２４      第２レバー
２６      ロータリバルブ
２６ａ    バルブ体
２６ａ２  連通路
２６ｂ    プレート
３０      ケース
３０ａ１  吸気流入口
３０ａ２  吸気流出口
３２，３６，４０，６２  シールベアリング
３４      シール部材
５０      スロットル開度センサ（センサ）
５４      ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６４      全開ストッパ
６６      デフォルトストッパ（全閉ストッパ）
【図１】
2006097505.tif 000003
【図２】
2006097505.tif 000004
【図３】
2006097505.tif 000005
【図４】
2006097505.tif 000006
【図５】
2006097505.tif 000007
【図６】
2006097505.tif 000008
【図７】
2006097505.tif 000009
【図８】
2006097505.tif 000010
【図９】
2006097505.tif 000011
【図１０】
2006097505.tif 000012
【図１１】
2006097505.tif 000013
【図１２】
2006097505.tif 000014
【図１３】
2006097505.tif 000015
【図１４】
2006097505.tif 000016
【図１５】
2006097505.tif 000017