(57)【要約】【課題】吸気制御装置の絞り弁が、機械的全閉位置で動かなくなっても、機関の始動及び運転ができるようにする。【解決手段】空気通路２に弁体の制御上の全閉位置より下流側に必要空気流量を確保できる溝５を形成した。また、アイドル位置において弁体３の位置ばらつきが発生しても一定空気流量を確保できるようなテーパ６を形成した。これにより、部品点数を増加させることなく弁体３が制御領域より下流側にて固着しても車輌として走行可能な空気流量を確保でき、また、弁体のアイドル位置における安定した空気流量を供給することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り弁が機械的全閉位置に位置するとき当該絞り弁を迂回して絞り弁下流に空気を供給するバイパスを備え、前記機械的全閉位置より少し開いた位置に制御上の最少吸気量位置を形成した内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気通路の開口面積を調整する絞り弁を備えた内燃機関の吸気制御装置において、前記絞り弁の制御上の全閉位置より少し下流位置の吸気壁面に、空気通路面積を拡大する溝を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記絞り弁が、ある一定開度より閉じた場合に吸気通路内を通過する空気流量が増加するように前記吸気通路内に溝を設けたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記絞り弁が、ある一定開度より閉じた場合に吸気通路内を通過する空気流量が一定となるように吸気通路内に溝を設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記吸気通路の一部を絞り弁の回転軌跡に近似した球形に加工したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
前記吸気通路の一部を絞り弁の回転軌跡に近似した球形に加工したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
前記吸気通路の一部を絞り弁の回転軌跡に近似した球形に加工したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項８】
絞り弁がディフォルト位置に位置するとき当該絞り弁を迂回して絞り弁下流に空気を供給するバイパスを備え、前記ディフォル位置より少し開いた位置に制御上の最少吸気量位置を形成したガソリンエンジンの吸気制御装置。
【請求項９】
前記絞り弁が、前記制御上の最少吸気量位置より閉じたときに吸気通路内を通過する空気流量が増加するように前記吸気通路周壁に溝を設けたことを特徴とする請求項８に記載のガソリンエンジンの吸気制御装置。
【請求項１０】
前記吸気通路の一部を絞り弁の回転軌跡に近似した球形に加工したことを特徴とする請求項７に記載のガソリンエンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン）の吸気通路の途中に設けられた絞り弁を制御して吸気通路の開口面積を機関の運転状態に応じて調整する吸気制御装置に関する。この吸気制御装置はガソリンエンジンの場合は吸気量の制御に用いられ、ディーゼルエンジンの場合は吸気通路の絞り機構として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のディーゼルエンジンの吸気制御装置は、弁体が全閉状態においても吸気通路壁面との間に充分な隙間を保つ様に機械的全閉位置より少し開いた位置に制御されるよう設計され、仮に弁体が制御上の全閉状態で動かなくなってもエンジンストールは発生しない。
【０００３】
一方、ガソリンエンジン用のスロットル装置においては、モータ電流切断時に一定空気流量が洩れる状態にするために、例えば特許文献１においては弁体作動歯車と吸気装置本体の間に各々反対方向に戻し力を発生するばねを用い、前記２つのばねの間に回転軸に固着されていないレバーを介することで、モータ電流切断時に絞り弁を強制的に一定開度開けるいわゆるデフォルト機構を備える。
【０００４】
【特許文献１】
特許第０２８０７０３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジン用の吸気装置の場合は、弁体が全閉状態となった時でも大きな隙間があるため、それよりもさらに空気流量を絞るような空気流量の制御ができなかった。
【０００６】
そこで、一つの発明ではその目的は、ディーゼルエンジンの吸気絞り時の最少吸気量が充分小さく制御できるようにすると共に、吸気絞り位置で絞り弁が動かなくなっても（駆動モータの故障や絞り弁の固着など）機関の始動や運転が可能な必要空気流量を確保できるディーゼルエンジン用吸気制御装置を提供することである。
【０００７】
ガソリンエンジン用の電制スロットル装置では、上記したデフォルト機構が必要であるがこの機構は部品点数が多く構成が複雑で、組立て性が悪かった。
【０００８】
そこで、別の発明ではその目的は、構成の簡単なデフォルト機構を備えたガソリンエンジン用の電制スロットル装置を提供することである。
【０００９】
好ましくは、ディーゼルエンジン，ガソリンエンジン共に共用できる機構を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、絞り弁が機械的全閉位置に位置するとき絞り弁をバイパスする通路を吸気管壁面に設けると共に、その位置より少し開いた位置に制御上の最少吸気量位置を形成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図６は本発明のディーゼルエンジン用スロットル装置空気通路に形成された溝の一実施形態を示す。
【００１３】
図５ないし図６は吸気通路の図２以外の他の実施例を示す。
【００１４】
図１１ないし図１２には、従来品の空気流量特性に対する本発明の一実施形態における空気流量特性を示したものである。
【００１５】
本スロットル装置が自動車用ディーゼルエンジンに搭載された場合の弁体位置を図２，図３に示す。
【００１６】
自動車用ディーゼルエンジンの吸気絞り用吸気制御装置は図２，図３に示すように、スロットルボディ１に回転可能に支承された回転軸４に弁体３が取付けられている。
【００１７】
また、スロットルボディ１にはモータ１２が取付けられカバー１３の内部にはギア機構（図示せず）と弁体３の開度を検知するセンサー（図示せず）が設けられている。
【００１８】
ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット：図示せず）からの信号をカバー１３に設けたコネクター１４から取入れ、モータ１２に伝達する。モータ１２の動きで弁体３を制御する。
【００１９】
弁体の開度はセンサで検知されコネクター１４からＥＣＵに送られる。ＥＣＵはセンサからの信号と機関の要求する目標開度との偏差ができるだけ小さくなるよう信号を演算し出力する。
【００２０】
弁体３は通常走行中は全開状態に位置している。弁体３が動作するのはエンジン停止時に燃焼室に供給する空気を遮断する場合、アイドル時にエンジン回転数を安定させるため空気流量を絞る場合、排気ガスを燃焼室上流側へ戻すための負圧を発生させる場合等がある。
【００２１】
前記エンジンを停止させるようエンジン制御装置から指令が発信された時、吸入空気を遮断するためモータ１２を介し回転軸４を作動させ弁体３を制御上の全閉位置３ａに制御する。
【００２２】
この時、弁体３は空気通路２の内壁に形成された空気通路溝５始まり位置のわずかに上流位置に位置するよう制御される。
【００２３】
これにより図１１に示すように従来のスロットル装置と同様に制御上の全閉位置における空気流量特性９を得ている。
【００２４】
しかし、弁体３が制御上の全閉位置３ａより下流側（例えば３ｂ）にて固着した場合、従来の空気流量特性９ではエンジン始動および走行に可能な必要空気流量が確保できなかった。本実施例では、空気通路溝５を形成することで図１１の図１０に示すように弁体３の機械的全閉位置における空気流量を弁体３の制御上の全閉位置ににおける空気流量より増加させるよう構成した。
【００２５】
これにより、弁体３が機械的全閉位置で動かなくなっても始動もしくは走行可能な吸入空気流量を確保できる。
【００２６】
なお、図４に示す空気通路溝５の開口面積，形状，数及び位置を必要に応じて変化させることにより弁体３固着時以外の目的、例えば弁体３を閉じた時に発生する笛吹き音の低減や空気通路内２の急激な圧力変化を緩和することによる弁体３の保護、さらには弁体３の制御上の全閉位置付近での空気流量特性を任意に設定することができる。その結果図１１に示すように、弁体３の制御上の全閉位置より下流側において徐々に空気流量を増加させる用に構成することができるという効果がある。
【００２７】
この他にアイドル時の排気ガス成分コントロールや運転性向上のため、空気通路溝５の入口テーパ６領域を弁体３のアイドル位置における開口面積と合わせることで図１２に示すような空気流量特性１１を提供することができ、部品間のばらつきや弁体制御上のばらつきを吸収できるという効果がある。
【００２８】
また、図５，図６のように空気通路２をストレートとせずに一部、球面とすることで、その球面範囲の弁開度において空気流量を一定または、それに近い特性とすることができる。
【００２９】
また、一部球面にする場合、弁体３を開ける時、弁体３のエンジン側に堆積しているスラッジ（コンタミネーション）を弁体３がかき出し弁体３と空気通路の間でスティックするのを防ぐ利点がある。
【００３０】
次にガソリンエンジン用スロットル装置（吸気制御装置）についての実施例を図７〜図１０に基づいて説明する。
【００３１】
本実施例のガソリンエンジン用スロットル装置における空気通路に形成された溝の一実施形態の平面図を図７に示す。図８は図７の断面図である。
【００３２】
図９ないし図１０は吸気通路の図８以外の他の実施例である。
【００３３】
自動車用ガソリンエンジンに搭載される吸気制御装置は絞り弁をモータで駆動する。
【００３４】
本発明を当該装置に適用した場合は以下の通り作動する。
【００３５】
エンジン制御装置からのモータ駆動指令がない（モータへの電流供給がない）状態では絞り弁（弁体８）は戻しスプリングの作用でデフォルト開度（中間開度）、つまり機械的全閉位置８ｂに位置している。
【００３６】
アイドル時には弁体３は制御上の全閉位置８ａに位置するよう少し開き側に制御される。アクセルが一杯に踏み込まれた全負荷走行状態では弁体３の制御上の全開位置８ｃに制御される。
【００３７】
本実施例の吸気制御装置では通常前記弁体８が制御上の全閉位置８ａから制御上の全開位置８ｃの間にて開度制御され、図１１の空気流量特性１０の右上がり特性部を得る。これによって、通常走行時の吸入空気量が制御される。
【００３８】
弁体８の位置を正確に把握するためエンジン始動時もしくはエンジン停止時に戻しスプリングによって機械的に弁体８を機械的全閉位置８ｂになるよう弁体を付勢し、このときの弁開度センサ出力値をエンジン制御装置にて学習する。
【００３９】
従って、弁体８が弁体制御全閉位置８ａから弁体機械的全閉位置８ｂの間にて固着した場合、従来の空気流量特性９ではエンジン始動および車輌走行に必要な空気流量を確保できなかった。
【００４０】
本実施例では、空気通路溝５を形成することで図１１の図１０の左上がり部に示すように弁体８の機械的全閉位置８ｂにおける空気流量を弁体８の制御上の全閉位置８ａに対し増加させた。
【００４１】
これにより弁体８がこの領域で動かなくなっても（固着しても）機関の始動もしくは走行可能な吸入空気流量を充分確保できるという効果がある。
【００４２】
また、この弁体８の制御上の全閉位置８ａから下流側（例えば８ｂ）に空気通路溝５を形成することで、モータ１２への電流供給がない状態のとき、弁体８が機械的全閉位置８ｂに戻しバネの戻し力で戻されると、結果的に弁体８をデフォルト開度（中間開度）状態にできるため、デフォルト機構の機構部品を削減することができる（開き側に付勢するバネが不要になる）という効果がある。
【００４３】
この場合、通気通路溝５の入口部テーパ６は必ずしも必要ではなく、弁体８の機械的全閉位置８ｂにおける必要開口面積が確保できていればよい。
【００４４】
従ってこの実施例では溝５の形状を簡略できるという効果がある。
【００４５】
また、ディーゼルエンジン用スロットル装置と同様に、必要に応じて空気通路溝５の開口面積，形状，数及び位置を、必要デフォルト空気流量に応じ変えても良い。なお、図９，図１０は、図５，図６と同様に、空気通路２の一部を球面とすることで、その球面範囲の弁開度において空気流量の変化を一定ないしは、微小変化特性とすることもできる。
【００４６】
本実施例の特徴を列挙すると以下のとおりである。
【００４７】
ディーゼルエンジンの吸気絞り装置では絞り弁制御範囲の通路形状を筒状とし、空気通路内に設けた絞り弁の制御上の全閉位置近傍の下流に絞り弁をバイパスする空気通路溝（例えば、絞り弁外周全域に溝、又は部分的な溝）を形成することで前記領域における弁体と通路面との微少隙間部分を低減でき、吸気絞りの精密な制御が可能となる。
【００４８】
また、空気通路溝の開口面積を調整することにより弁体が機械的全閉近辺にて固着しても車輌走行に必要な空気流量を供給できるようにしたものである。さらに、弁体の制御上の全閉位置から下流側の領域において、空気通路面積が一定となるようなテーパを形成することで弁体に位置ばらつきが生じても燃焼室内に一定空気流量を供給することができるようにしたものである。
【００４９】
また、ガソリンエンジンの電制スロットル弁装置では、弁体制御範囲の通路に空気通路溝を形成することで、弁体を作動させる駆動装置としてのモータに電流が供給されなくなった時、戻しばねの戻し力で機械的全閉位置に弁が戻ってくると上記通路溝が車輌走行に必要な空気流量（従来のデフォルト開度位置で要求される空気量）を供給できるようにしたものである。
【００５０】
実施例のスロットル装置によれば、ディーゼルエンジンにおいて部品点数を増加することなく弁体の固着を防止出来るとともに、制御領域より下流側にて固着しても車輌として走行可能な空気流量を確保することができ、また、弁体のアイドル位置における安定した空気流量を供給することができる。ガソリンエンジンにおいては、弁体駆動装置を持つスロットル装置での部品点数削減による従来機能を確保したものを供給することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば吸気量の制御性を維持しながら簡単な構成で故障時の必要吸気量を得ることができる吸気制御装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジン用スロットル装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図２の実施形態を示す詳細図である。
【図４】図１の通気通路溝を下流側から見た図である。
【図５】図２の他の実施例である。
【図６】図２の他の実施例である。
【図７】本発明のガソリンエンジン用スロットル装置の一実施形態を示す平面図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】図８の他の実施例である。
【図１０】図８の他の実施例である。
【図１１】図２，図８の吸入空気流量を示す特性図である。
【図１２】図２，図８の対応可能な吸入空気流量を示す特性図である。
【符号の説明】
１…スロットルボディ、２…空気通路、２ａ…球面空気通路、３，８…弁体、３ａ，８ａ…弁体制御全閉位置、３ｂ，８ｂ…弁体機械的全閉位置、４…回転軸、５…空気通路溝、６…溝入口テーパ部、７…取付フランジ、８ｃ…弁体全開位置、９…従来品の空気流量特性、１０…本発明品の空気流量特性、１１…本発明の対応可能な空気流量特性、１２…モータ、１３…カバー、１４…コネクター。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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