(57)【要約】【課題】内燃機関側より異常に高い圧力が発生した場合において、装置の破損の恐れを低減するスロットルバルブ装置を提供する。【解決手段】吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる回転軸２２と、回転軸２２の径方向片側に向けて回転軸２２から板状に延び、回転軸２２とともに回転して吸気通路２１１の開度を調節する片側開閉式の弁体２３と、を備える。そして、ＥＣＵ２５の通常時制御により吸入空気の流量を調節する際における弁体２３の向きが、回転軸２２から上流側に向かって延びる向きとなるように構成する。すなわち、吸入空気の流れ方向の上流側に向かって弁体２３が回転すると開度が増大するように構成する。【選択図】図１
2008095512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に吸入空気を導く吸気通路を内部に形成する吸気管と、
前記吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる回転軸と、
前記回転軸の径方向片側に向けて前記回転軸から板状に延び、前記回転軸とともに回転して前記吸気通路の開度を調節する片側開閉式の弁体と、
を備え、
前記吸入空気の流れ方向の上流側に向かって前記弁体が回転すると前記開度が増大するよう構成されたスロットルバルブ装置。
【請求項２】
前記回転軸を駆動させる電動アクチュエータと、
前記電動アクチュエータの作動を制御する電子制御手段と、
を備える請求項１記載のスロットルバルブ装置。
【請求項３】
前記弁体の下流側部分における圧力の異常上昇を検出する圧力異常検出手段を備え、
前記電子制御手段は、前記圧力異常検出手段により圧力異常を検出した場合における圧力異常時制御と、圧力異常を検出していない場合における通常時制御とを切り替え、前記圧力異常時制御の場合には前記弁体を上流側に強制的に回転させるように制御する請求項２記載のスロットルバルブ装置。
【請求項４】
前記電子制御手段は、前記圧力異常時制御を実行する際に、前記弁体の回転速度が前記通常時制御のときよりも速い急開作動となるように制御する請求項３記載のスロットルバルブ装置。
【請求項５】
前記電子制御手段は、前記圧力異常時制御を実行する際に、前記弁体が全開位置に到達する直前に前記弁体が減速して停止する緩停止作動となるように制御する請求項３または４記載のスロットルバルブ装置。
【請求項６】
前記電動アクチュエータから前記回転軸に動力を伝達する動力伝達経路中に配置され、前記回転軸の回転力が過大となった場合に、前記電動アクチュエータに対する前記回転軸の相対回転を可能にするクラッチ機構を備える請求項２から５のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。
【請求項７】
前記弁体および前記回転軸のうち少なくとも一方と当接して、前記弁体の下流側への回転を規制するリセット用ストッパを備え、
前記電子制御手段は、前記内燃機関の停止時または停止直前に、前記弁体を下流側に強制的に回転させて前記リセット用ストッパと当接させ、さらに下流側に強制的に回転させて前記相対回転させるリセット制御を実行する請求項６記載のスロットルバルブ装置。
【請求項８】
前記弁体および前記回転軸のうち少なくとも一方と当接して、前記弁体の下流側への回転を規制する退避運転用ストッパを備え、
前記退避運転用ストッパと当接して回転規制された状態では、前記弁体は、所定開度の状態で前記吸気通路を開く請求項１から７のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。
【請求項９】
前記退避運転用ストッパと当接して回転規制された状態での前記弁体の回転位置は、開度が最小となる最小開度位置からさらに下流側に回転して前記最小開度よりも開度が大きくなる位置である請求項８記載のスロットルバルブ装置。
【請求項１０】
前記弁体の回転可能範囲は、開度が最小となる最小開度位置から全開位置までの吸入量調節範囲と、前記最小開度位置から下流側に回転するオーバーターン範囲とに区画されている請求項１から９のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。
【請求項１１】
前記開度を絞ることにより、前記吸気通路のうち前記弁体の下流側部分かつ通路断面の片側部分に高速流を発生させ、前記内燃機関の燃焼室内に渦流を発生させる渦流発生装置としての機能を有する請求項１から１０のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。
【請求項１２】
前記吸気管には、全開位置に回転した前記弁体を内部に収容する収容凹部が形成されている請求項１から１１のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関への吸入空気の流量を調節するスロットルバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１記載のスロットルバルブ装置は、図５に示す如く、内燃機関１０の吸気ポート１５に吸入空気を導く吸気通路２１１を内部に形成する吸気管２１と、吸気通路２１１の開度を調節する弁体２３０と、弁体２３０を回転させる回転軸２２０と、を備えている。
そして、弁体を回転軸の径方向両側に設けるようにしたバタフライ式に対し、図５に示す特許文献１記載の弁体２３０には、径方向片側にのみ板状に延びる片側開閉式が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載のスロットルバルブ装置２００では、図５に示すように、吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる向きに回転軸２２０は配置され、かつ、弁体２３０が上流側に向かって回転すると吸気通路２１１が閉ざされる構造であるため、次の問題が生じる。
すなわち、内燃機関１０にてバックファイアが発生した場合等、内燃機関１０側より異常に高い圧力が発生した場合には、その異常圧力を受けた弁体２３０は、吸気通路２１１を閉じきった状態でさらに吸気管２１の内壁に押し付けられることとなる。すると、スロットルバルブ装置２００が破損する恐れが生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、内燃機関側より異常に高い圧力が発生した場合において、装置の破損の恐れを低減するスロットルバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる回転軸と、回転軸の径方向片側に向けて回転軸から板状に延び、回転軸とともに回転して吸気通路の開度を調節する片側開閉式の弁体と、を備える。そして、吸入空気の流れ方向の上流側に向かって弁体が回転すると開度が増大するよう構成されている。
そのため、内燃機関側よりバックファイア等による異常に高い圧力が発生した場合であっても、その異常圧力を受けた弁体は開度が増大する向きに回転するため、弁体にかかる異常圧力は逃がされ、弁体が吸気管に押し付けられる力は極めて小さくなる。よって、スロットルバルブ装置が破損する恐れを低減できる。
【０００７】
また、請求項１記載の発明は、操作者の操作力をワイヤーにより回転軸に伝達して回転軸を駆動させるワイヤー式のスロットルバルブ装置でもよいし、請求項２記載の発明の如く、回転軸を駆動させる電動アクチュエータと、電動アクチュエータの作動を制御する電子制御手段と、を備える電子制御式のスロットルバルブ装置であってもよい。
【０００８】
請求項３記載の発明では、弁体の下流側部分における圧力の異常上昇を検出する圧力異常検出手段を備え、電子制御手段は、圧力異常を検出した場合には弁体を上流側に強制的に回転させるように制御する。
そのため、弁体にかかる異常圧力を迅速に逃がすことができるので、スロットルバルブ装置が破損する恐れをより一層低減でき、特に、電動アクチュエータから回転軸までの動力伝達部分や電動アクチュエータの破損を抑制できる。
なお、圧力異常検出手段の具体例として、電動アクチュエータの保持電流が急減少した場合、或いは保持電流とは逆向きの電流が流れるように急変した場合に圧力異常であることを検出する手段や、弁体の下流側部分に配置されて圧力を直接検出する圧力センサ等が挙げられる。
【０００９】
請求項４記載の発明では、電子制御手段は、圧力異常時制御を実行する際に、弁体の回転速度が通常時制御のときよりも速い急開作動となるように制御する。
そのため、弁体にかかる異常圧力をより一層迅速に逃がすことができ、スロットルバルブ装置が破損する恐れをさらに低減できる。
【００１０】
請求項５記載の発明では、電子制御手段は、圧力異常時制御を実行する際に、弁体が全開位置に到達する直前に弁体が減速して停止する緩停止作動となるように制御する。
そのため、弁体が全開位置到達する際に、急開作動による回転速度のまま弁体が吸気管に衝突することを回避して、その衝突を緩和させることができる。或いは、異常圧力により押されて急開する弁体が吸気管に衝突することを回避して、その衝突を緩和させることができる。よって、弁体が吸気管に衝突することによるスロットルバルブ装置の破損の恐れを低減できる。
【００１１】
請求項６記載の発明では、電動アクチュエータから回転軸に動力を伝達する動力伝達経路中に配置され、回転軸の回転力が過大となった場合に、電動アクチュエータに対する回転軸の相対回転を可能にするクラッチ機構を備える。
そのため、回転軸に過負荷がかかった場合であっても電動アクチュエータにより規制されることなく回転軸は自由に回転できるようになるので、弁体にかかる異常圧力を好適に逃がすことができるとともに、過大な回転力が電動アクチュエータに伝達されるのを回避できる。よって、スロットルバルブ装置が破損する恐れをより一層低減でき、特に、電動アクチュエータから回転軸までの動力伝達部分や電動アクチュエータの破損を抑制できる。
【００１２】
請求項７記載の発明では、弁体の下流側への回転を規制するリセット用ストッパを備え、電子制御手段は、内燃機関の停止時または停止直前に、弁体を下流側に強制的に回転させてリセット用ストッパと当接させ、さらに下流側に強制的に回転させて相対回転させるリセット制御を実行する。
そのため、電動アクチュエータの作動位置に対する回転軸の相対回転位置が当初の位置からずれたとしても上記リセット制御を実行すれば、前記相対回転位置がリセット位置である旨の情報を電子制御手段は得ることができる。よって、電子制御手段による電動アクチュエータの作動を制御するにあたり、弁体を目標回転位置に回転させることを精度良くできる。
【００１３】
また、内燃機関が複数の燃焼室を有しており、各燃焼室に連通する吸気通路の各々に弁体を配置し、かつ、各弁体を１つの回転軸で回転させる所謂多連スロットルの場合において、回転軸に対する弁体の回転位置が当初の位置からずれることにより、複数の弁体同士で異なる開度になってしまうことがある。この問題に対し、請求項７記載の上記リセット制御を実行すれば、複数の弁体の開度が同一となるようにリセットされるので、電子制御手段による電動アクチュエータの作動を制御するにあたり、複数の弁体を目標回転位置に回転させることを精度良くできる。
【００１４】
ところで、電動アクチュエータや上述したワイヤー等の回転軸を駆動させる手段に不具合が生じた場合、内燃機関からの吸引力により弁体が下流側に回転する。この時、図５に示す従来構造では弁体による吸気通路の開度が全開となってしまうので、内燃機関の過剰運転を招いてしまう。
これに対し、請求項８記載の発明では、弁体および回転軸のうち少なくとも一方と当接して、弁体の下流側への回転を規制する退避運転用ストッパを備え、退避運転用ストッパと当接して回転規制された状態では、弁体は、所定開度の状態で吸気通路を開く。
【００１５】
そのため、回転軸を駆動させる手段に不具合が生じた場合、内燃機関からの吸引力により弁体が下流側に回転すると、退避運転用ストッパと当接して回転規制された状態となる。そして、このように回転規制された状態では、弁体による吸気通路の開度は所定開度となるため、所定開度を小さく設定しておけば内燃機関の過剰運転を回避できる。しかも、上述のように回転規制された状態では、弁体は、吸気通路を完全に閉塞することなく所定開度で吸気通路を開くので、最低限の動力を出力するよう内燃機関を作動させるといった、所謂退避運転作動が可能となる。
【００１６】
請求項９記載の発明では、退避運転用ストッパと当接して回転規制された状態での弁体の回転位置は、開度が最小となる最小開度位置（図３中の一点鎖線にて例示される位置）からさらに下流側に回転して最小開度よりも開度が大きくなる位置（図３中の実線にて例示される位置）である。
これによれば、回転軸を駆動させる手段に不具合が生じていない通常時には、最小開度位置から全開位置までの回転範囲で吸入量を調節することができる。従って、内燃機関をアイドル運転させたい場合には最小開度位置に弁体を回転させればよい。一方、上記不具合が生じている故障時には、内燃機関からの吸引力により弁体は最下流位置まで回転するが、この最下流位置では、最小開度位置よりも開度が大きくなるので、退避運転作動時における内燃機関の出力をアイドル運転時よりも高くできるので、確実な退避運転作動を実現できる。
【００１７】
ところで、吸気管の内壁のうち、弁体の先端と最も接近する部分には、オイル、燃料、排気ガス等の成分による異物が付着して堆積物が形成されてしまうことがある。
この問題に対し、請求項１０記載の発明では、弁体の回転可能範囲は、開度が最小となる最小開度位置から全開位置までの吸入量調節範囲と、前記最小開度位置から下流側に回転するオーバーターン範囲とに区画されている。
これによれば、弁体をオーバーターン範囲まで回転させることにより、上記堆積物を弁体の先端で掻き落とすことができる。なお、弁体をオーバーターン範囲まで回転させるにあたり、請求項２記載の電動アクチュエータにより弁体を回転させるようにすれば、例えば、内燃機関の始動時あるいは停止直前に堆積物を掻き落とすことができるので好適である。しかも、吸気負圧を助力として弁体を回転させることができるので、大きな力で堆積物を確実に掻き落とすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るスロットルバルブ装置２０の詳細を示す断面図であり、図２は、図１に示すスロットルバルブ装置２０が内燃機関としてのガソリンエンジン１０に搭載された状態を示すとともに、スロットルバルブ装置２０が多連式であることを示す模式図である。
【００１９】
ガソリンエンジン１０は車両に搭載された走行用のエンジンであり、図２に示す如く複数の気筒１１を有するエンジンである。各気筒１１には、シリンダヘッド１２内部に形成された燃焼室１３、ピストン１４、吸気ポート１５、排気ポート１６、吸気バルブ１７、排気バルブ（図示しない）等が備えられている。
【００２０】
吸気ポート１５にはスロットルバルブ装置２０が接続され、スロットルバルブ装置２０の吸入空気流れ上流側にはインテークマニホールド１８が接続され、インテークマニホールド１８の吸入空気流れ上流側にはサージタンク１９が接続されている。
従って、ピストン１４の吸気行程により燃焼室１３に負圧が発生すると、図示しないエアクリーナを通過した空気が吸入空気としてサージタンク１９に流入し、各気筒１１に向けて分岐する。そして、分岐した吸入空気はインテークマニホールド１８内を流通した後、スロットルバルブ装置２０により流量調節される。そして、流量調節された吸入空気は吸気ポート１５から燃焼室１３内に流入する。
【００２１】
スロットルバルブ装置２０は、吸気管２１、回転軸２２、弁体２３、電動モータ２４（電動アクチュエータ）およびＥＣＵ２５（電子制御手段）等を備えて構成されている。
吸気管２１は、シリンダヘッド１２に形成された吸気ポート１５に接続されており、燃焼室１３に吸入空気を導く吸気通路２１１を内部に形成する。すなわち、吸気通路２１１は気筒１１の数だけ複数形成されている。なお、吸気管２１の材質はアルミニウム合金等の金属製または樹脂製である。
【００２２】
回転軸２２は、図２に示すように複数の吸気管２１を貫通して配置されている。また、回転軸２２の延びる方向が吸入空気の流れ方向（図２の左右方向）に対して略直交する方向となるように配置されている。そして、複数の吸気管２１のそれぞれに配置された弁体２３は共通した一本の回転軸２２に備えられており、複数の弁体２３および回転軸２２は一体的に回転する。すなわち、本実施形態に係るスロットルバルブ装置２０は所謂多連スロットル式である。
【００２３】
電動モータ２４は回転軸２２を駆動させるアクチュエータであり、電動モータ２４の作動はＥＣＵ２５により制御される。なお、本実施形態に係る電動モータ２４にはステッピングモータが採用されており、回転位置検出手段としてのロータリーエンコーダ２４１からの出力信号によりＥＣＵ２５は回転軸２２および弁体２３の回転位置を算出する。そして、ＥＣＵ２５は、車両の運転者によるアクセル操作量に基づき、弁体２３による吸気通路２１１の目標開度を算出し、この目標開度とロータリーエンコーダ２４１からの出力信号に基づき、実際の開度が目標開度となるように電動モータ２４の作動を制御する。
【００２４】
次に、本発明の要部である弁体２３の構造について、図１を用いて詳細に説明する。
弁体２３は、回転軸２２の径方向片側に向けて回転軸２２から板状に延びる形状であり、回転軸２２の径方向方片側でのみ吸気通路２１１を開閉する片側開閉式である。そして、弁体２３は回転軸２２とともに回転して、吸気通路２１１の開度を調節する。
【００２５】
弁体２３の回転可能範囲は、開度が最小となる最小開度位置（図４の一点鎖線に示す位置）から全開位置（図３に示す位置）までの吸入量調節範囲と、最小開度位置から下流側（図１の時計方向の側）に回転するオーバーターン範囲とに区画されている。そして、吸入量調節範囲において、弁体２３は吸入空気の流れ方向の上流側に延びる向きに設置されている。従って、弁体２３は、吸入空気の流れ方向の上流側(図１の反時計方向の側)に向かって回転すると開度が増大することとなる。
【００２６】
また、吸気管２１には、全開位置に回転した弁体２３および回転軸２２を内部に収容する収容凹部２１２が形成されている。従って、図３に示すように弁体２３が収容凹部２１２に収容された状態では、吸気通路２１１の流路断面は一定となる。なお、弁体２３の材質はアルミニウム合金等の金属製または樹脂製である。
【００２７】
また、吸入量調節範囲において、弁体２３を最小開度位置近傍に回転させると、吸入空気は弁体２３先端と吸気管２１との僅かな隙間を流通して絞られるため、吸入空気の主流は吸気通路２１１の径方向片側部分に寄せられるとともに、流速が増大する。その結果、燃焼室１３内に流入した吸入空気が縦方向の渦流（例えばタンブル流）となる。すなわち、スロットルバルブ装置２０は、吸入空気の流量を調節する機能の他に、渦流発生装置としての機能をも有している。また、渦流発生装置は、渦量（単位時間当たりに渦が回転する回数）を調節する機能をも有している。
【００２８】
次に、ＥＣＵ２５の制御およびその制御による弁体２３の作動について詳細に説明する。
ここで、エンジン１０にてバックファイアが発生した場合等、エンジン１０側より異常に高い圧力が発生すると、吸気通路２１１のうち弁体２３の下流側部分の圧力が異常に高くなり、弁体２３は異常圧力を受けることとなる。そこで、このような圧力異常発生時にスロットルバルブ装置２０を異常圧力から保護するために、ＥＣＵ２５は、圧力異常が発生していない場合における通常時制御と圧力異常時制御とを切り替える。
【００２９】
＜通常時制御＞
通常時制御を実行するＥＣＵ２５は、前述した吸入量調節範囲内で弁体２３を回転させ、目標開度となるように制御する。なお、エンジン１０をアイドル運転させたい場合には、図４の一点鎖線位置に弁体２３を回転させる。また、徐行走行等においてエンジン１０を極軽負荷で運転させたい場合には、図１の位置に弁体２３を回転させる。また、エンジン１０を最大負荷で運転させたい場合には、図３に示す全開位置に弁体２３を回転させる。
【００３０】
＜圧力異常時制御＞
ここで、上述の圧力異常が発生すると、弁体２３は異常圧力を受けて上流側に回転しようとする。すると、電動モータ２４の保持電流が急上昇することとなる。そこで、ＥＣＵ２５は、電動モータ２４の保持電流が急減或いは逆転した場合には、上述の圧力異常が発生したと推定する。なお、このときのＥＣＵ２５および電動モータ２４は特許請求の範囲に記載の「圧力異常検出手段」に相当する。
【００３１】
そして、ＥＣＵ２５が圧力異常の発生を検出すると、通常時制御から圧力異常時制御に切り替える。圧力異常時制御を実行するＥＣＵ２５は、弁体２３を上流側に全開位置まで強制的に回転させるように制御する。弁体２３が全開位置まで回転する際に、ＥＣＵ２５は、先ず、弁体２３を高速回転させる急開作動を実行し、その後、弁体２３が全開位置に到達する直前に、弁体２３を低速回転させる緩停止作動を実行し、全開位置に到達すると同時に弁体２３の回転を停止させる。
なお、急開作動における上記高速回転とは通常制御時の回転速度よりも速い回転速度のことを言い、緩停止作動における上記低速回転とは、上記高速回転よりも遅い回転速度であり、より具体的には通常制御時の回転速度よりも遅い回転速度のことを言う。
【００３２】
次に、回転軸２２の回転位相をリセットするための構造およびＥＣＵ２５による制御を説明する。
回転軸２２は、電動モータ２４の出力軸２４２に対して回転方向に位置ずれしてしまう場合がある。以下、このような出力軸２４２に対する回転軸２２の相対回転位置を、モータ側回転位相と呼ぶ。また、弁体２３は、回転軸２２に対して回転方向に位置ずれしてしまい、回転軸２２に対する弁体２３の相対回転位置が複数の弁体２３の相互間において異なる場合がある。以下、このような弁体２３相互間における弁体２３の相対回転位置を、相互間回転位相と呼ぶ。
【００３３】
吸気管２１の内部には、オーバーターン範囲に位置する弁体２３の下流側への回転を規制する弁体ストッパ２１３が設けられている。弁体ストッパ２１３の当接面は収容凹部２１２の壁面と兼用されており、弁体２３の下流側の面が弁体ストッパ２１３の当接面と当接する。
【００３４】
また、電動モータ２４から回転軸２２に動力を伝達する動力伝達経路中にはクラッチ機構２６が配置されている。このクラッチ機構２６は、回転軸２２の回転力が過大となった場合に、電動モータ２４と回転軸２２との接続を遮断して、電動モータ２４に対する回転軸２２の相対回転を可能にする機構である。従って、例えば、上述の異常圧力により弁体２３が上流側に回転して回転軸２２の回転力が過大となった場合には、クラッチ機構２６は接続を遮断するように作動する。また、例えば、弁体ストッパ２１３に弁体２３が当接した状態で、電動モータ２４によりさらに弁体２３を下流側に回転させようとすると、クラッチ機構２６は接続を遮断するように作動する。
【００３５】
＜リセット制御＞
以下に説明するリセット制御をＥＣＵ２５が実行することにより、これらのモータ側回転位相および相互間回転位相をリセットして、出力軸２４２に対する回転軸２２の相対回転位置をＥＣＵ２５が把握できるようにするとともに、複数の弁体２３が同じ開度で作動するようにする。
【００３６】
リセット制御を実行するＥＣＵ２５は、エンジン１０の停止時または停止直前に、弁体２３を下流側に強制的に、弁体ストッパ２１３に弁体２３が当接するあるいは、当接部材２４４にモータ側ストッパ２４３が当接するまで回転させる。そして、その状態でクラッチ機構２６の接続を遮断させる。このとき弁体２３は、吸気負圧あるいは戻しバネあるいはその両方の力により、弁体ストッパ２１３に弁体２３が当接する位置に移動しとどまる。同時にＥＣＵ２５は必要に応じ、出力軸２４２を回転させ、モータ側ストッパ２４３を当接部材２４４に当接させる。従って、このときには、弁体２３が弁体ストッパ２１３に当接するとともに電動モータ２４の出力軸２４２が当接部材２４４に当接した状態となる。そして、この状態においてＥＣＵ２５は、電動モータ２４の出力軸２４２に対する弁体２３の回転位置をこの状態でリセットする。なお出力軸の位置を規定する方法は機械的に当接させる方法に限らず、電子的に角度を検出する方法でも良い。
【００３７】
従って、電動モータ２４の出力軸２４２に対する弁体２３の回転位置がずれてしまったとしても、上記リセット制御によればその位置ずれをリセットできる。よって、ＥＣＵ２５による電動モータ２４の作動を制御するにあたり、目標開度となるように弁体２３を回転させることを精度良くできる。
さらに、ある弁体２３が回転軸２２に対して回転方向に位置ずれし、複数の弁体２３同士で異なる開度になったとしても、上記リセット制御によれば複数の弁体２３の各々が強制的に弁体ストッパ２１３に当接させられるので、複数の弁体２３の開度が同一となるようにリセットできる。よって、ＥＣＵ２５による電動モータ２４の作動を制御するにあたり、目標開度となるように複数の弁体２３を回転させることを精度良くできる。
なお、上記弁体ストッパ２１３は特許請求の範囲に記載の「リセット用ストッパ」に相当する。
また、ＥＣＵ２５は、圧力異常時制御を実施した後、上記リセット制御の必要性を判断する。そして、リセット制御の必要性があると判断した場合には、通常制御に復帰する前にリセット制御を実施する。
【００３８】
さらにまた、ＥＣＵ２５は、エンジン１０の始動時あるいは停止直前に、弁体２３を最小開度位置から下流側に強制的に回転させる。これにより、吸気管２１の内壁のうち弁体２３の先端と最も接近する部分に付着した堆積物を除去することができる。しかも、弁体２３は電動モータ２４により回転力を付与されるのみならず、エンジン１０の吸気行程時の吸引力によっても回転力を付与されるので、堆積物が強固に付着している場合であっても確実に除去することができる。
【００３９】
次に、本実施形態の特徴的構成により奏される効果を以下に説明する。
本実施形態によれば、通常時制御により吸入空気の流量を調節する際における弁体２３の向きは、回転軸２２から上流側に向かって延びる向きとなっている。よって、吸入空気の流れ方向の上流側に向かって弁体２３が回転すると開度が増大することとなる。そのため、エンジン１０側よりバックファイア等による異常圧力が発生した場合であっても、その異常圧力を受けた弁体２３は開度が増大する向きに回転する。よって、弁体２３にかかる異常圧力は逃がされ、弁体２３が吸気管２１に押し付けられる力は極めて小さくなる。よって、スロットルバルブ装置２０が破損する恐れを低減できる。
【００４０】
さらに、弁体２３の向きは、上述の如く回転軸２２から上流側に向かって延びる向きとなっているため、小さい開度で制御しているときには、下流側に向かって延びる弁体（図５参照）を採用した場合に比べて弁体２３から燃焼室１３に至るまでの吸気通路長さを短くできる。その結果、吸気通路のうち弁体２３の下流側体積を小さくできるので、エンジン１０の吸入行程時におけるポンピングロスを小さくできる。
本実施形態では多連スロットル式のスロットルバルブ装置２０を採用しているので、弁体２３を燃焼室１３に近い位置に配置できる。そして、弁体２３が燃焼室１３に近いほど、弁体２３の下流側体積を小さくすることによる上記ポンピングロス低減の効果はより一層発揮される。
ところで、渦流発生装置と弁体２３とを別々に構成した場合には、弁体２３を渦流発生装置の上流側に配置せざるを得なくなるため、弁体２３が渦流発生装置を兼用した本実施形態に比べて弁体２３の位置を燃焼室１３に近づけることができない。その点、弁体２３が渦流発生装置を兼用した本実施形態によれば弁体２３の位置を燃焼室１３に近づけることができるので、ポンピングロス低減の効果はより一層発揮される。
【００４１】
また、本実施形態によれば、ＥＣＵ２５の圧力異常時制御により、圧力異常発生時には、弁体２３を全開位置まで強制的に回転させるので、弁体２３にかかる異常圧力を迅速に逃がすことができ、スロットルバルブ装置２０が破損する恐れをより一層低減できる。
しかも、圧力異常時制御では、先ず、弁体２３を高速回転させる急開作動を実行するので、弁体２３にかかる異常圧力をより一層迅速に逃がすことができる。さらに、弁体２３が全開位置に到達する直前に、弁体２３を低速回転させる緩停止作動を実行するので、急開作動による回転速度のまま弁体２３が吸気管２１に衝突することを回避して、その衝突を緩和させることができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、回転軸２２の回転力が過大となった場合に、電動モータ２４に対する回転軸２２の相対回転を可能にするクラッチ機構２６を備える。そのため、回転軸２２に過負荷がかかった場合であっても電動モータ２４により規制されることなく回転軸２２は自由に回転できるようになる。よって、エンジン１０側より異常圧力が発生した場合であっても弁体２３にかかる異常圧力を好適に逃がすことができるとともに、過大な回転力が電動モータ２４に伝達されるのを回避できる。よって、スロットルバルブ装置２０が破損する恐れをより一層低減でき、特に、電動モータ２４から回転軸２２までの動力伝達部分や電動モータ２４の破損を抑制できる。
【００４３】
次に、本実施形態により発揮される退避運転効果を、図４を用いて以下に説明する。
すなわち、本実施形態では弁体ストッパ２１３を備えるので、弁体２３の下流側への回転が規制される。また、弁体２３が弁体ストッパ２１３と当接して回転規制された状態では、弁体２３は、所定開度以下の状態で吸気通路２１１を開く。なお、上記弁体ストッパ２１３は特許請求の範囲に記載の「退避運転用ストッパ」に相当する。すなわち、本実施形態では、弁体ストッパ２１３がリセット用ストッパと退避運転用ストッパの両方を兼用している。
【００４４】
これによれば、電動モータ２４等の回転軸２２を駆動させる手段に不具合が生じた場合、吸気行程時におけるエンジン１０からの吸引力により弁体２３が下流側に回転すると、弁体２３は弁体ストッパ２１３と当接して所定開度以下となる。そのため、燃焼室１３に多量の吸入空気が流入することを防止でき、エンジン１０の過剰運転を回避できる。しかも、上述のように回転規制された状態では、弁体２３は、吸気通路２１１を完全に閉塞することなく所定開度以下の状態で吸気通路２１１を開くので、最低限の動力を出力するようエンジン１０を作動させるといった、所謂退避運転作動が可能となる。
【００４５】
また、弁体ストッパ２１３と当接した状態での弁体２３の回転位置は、開度が最小となる最小開度位置（図３中の一点鎖線にて例示される位置）からさらに下流側に回転して最小開度よりも開度が大きくなる位置（図３中の実線にて例示される位置）である。
これによれば、通常時制御においては、最小開度位置から全開位置までの回転範囲で吸入量を調節することができる。従って、エンジン１０をアイドル運転させたい場合には最小開度位置に弁体を回転させればよい。一方、上記不具合が生じている故障時には、エンジン１０からの吸引力により弁体２３は最下流位置まで回転するが、この最下流位置では、最小開度位置よりも開度が大きくなるので、退避運転作動時におけるエンジン１０の出力をアイドル運転時よりも高くできるので、確実な退避運転作動を実現できる。
従って、上記所定開度は、全開時の開度よりも小さい開度に設定されており、５０％以下の開度、より好ましくは１０％以下の開度に設定して好適である。
【００４６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、複数の弁体２３を有する多連スロットル式のスロットルバルブ装置２０を採用しているが、スロットルバルブ装置２０をインテークマニホールド１８の上流側に配置して、１つの弁体２３を有するスロットルバルブ装置２０を採用してもよい。この場合には、スロットルバルブ装置２０はサージタンク１９の上流側に配置されることとなる。
また、上記実施形態では１つの回転軸２２に複数の弁体２３を固定して、複数の弁体２３が全て同じ開度となるように構成しているが、各々の弁体２３を独立して回転制御する所謂独立スロットルを採用してもよい。
【００４７】
また、上記本実施形態では、スロットルバルブ装置２０が渦流発生装置を兼用しているが、スロットルバルブ装置２０とは別に渦流発生装置を備えるか、或いは、渦流発生装置を廃止するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「吸気管」に相当する吸気管２１を、エンジン１０の吸気ポート１５およびインテークマニホールド１８とは別体に構成しているが、弁体２３が内蔵される吸気管２１を、インテークマニホールド１８或いは吸気ポート１５と一体に構成してもよい。
【００４９】
また、上記本実施形態では、弁体２３は回転軸２２の径方向片側にのみ設けられているが、本発明に係る「片側開閉式弁体」は、両側に弁体を設けることを除外するものではなく、回転軸２２の径方向他方側に弁体２３とは別の弁体を設けるようにしてもよい。但しその場合には、前記別の弁体の受圧面積は弁体２３の受圧面積よりも小さくして、異常圧力発生時に弁体２３が上流側に回転するように構成しておく必要がある。
【００５０】
また、上記本実施形態では、弁体２３が弁体ストッパ２１３に当接したときの弁体２３の回転位置は、最小開度位置よりも下流側にオーバーターンした位置であるが、最小開度位置にて弁体２３が弁体ストッパ２１３に当接するように設定してもよい。但し、この場合には、退避運転作動用の吸気通路を別途設けることが望ましい。
また、上記本実施形態では、電動モータ２４にステッピングモータを採用しているが、その他のＤＣモータを採用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係るスロットルバルブ装置が、ＥＣＵの通常時制御により作動している状態を示す断面図である。
【図２】図１に示すスロットルバルブ装置のエンジンへの搭載状態を示す模式図である。
【図３】図１に示すスロットルバルブ装置が、ＥＣＵの圧力異常時制御により作動している状態を示す断面図である。
【図４】図１に示すスロットルバルブ装置が、ＥＣＵのリセット制御により作動している状態を示す断面図である。
【図５】従来のスロットルバルブ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：エンジン、１３：燃焼室、１５：吸気ポート、２０：スロットルバルブ装置、２１：吸気管、２２：回転軸、２３：弁体、２４：電動モータ、２５：ＥＣＵ（電子制御手段）、２６：クラッチ機構、２１１：吸気通路、２１２：収容凹部、２１３：弁体ストッパ（リセット用ストッパ、退避運転用ストッパ）。
【図１】
2008095512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008095512.tif 000006
【図５】
2008095512.tif 000007