(57)【要約】【課題】アクチュエータ故障時、高アイドリング回転数状態を維持できて、非常走行できるようにすると共に小型で、制御精度の良い内燃機関の絞り弁制御装置を得る。【解決手段】スロットル弁軸と連結レバーの間をばねで連結し、連結レバーには、連結レバーをデフォルト開度位置に向って付勢する別のばねが作用させる。このデフォルト位置を規定するストッパに連結レバーが当接し、この点を境に、一つの例ではスロットル弁軸が全開方向（若しくは全閉方向）に独立して回転し、全閉方向（若しくは全開方向）には連結レバーと一緒に回転するように構成した。更にアクチュエータが故障して絞り弁が安全保障位置（デフォルト位置）に保持されている状態では、アクセルペダルを操作しても絞り弁は回動しないので、この様な状態では、燃料の噴射量や点火時期を安全保障走行モードに切替えて、エンジンの出力トルク（エンジンの回転数）を制御している。【選択図】  図８
2005330971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気流量を制御する絞弁（１）を電動アクチュエータ（４）で開動するようにした絞り弁制御装置を備えたものにおいて、
前記絞り弁駆動用の電気的アクチュエータが故障して絞り弁がデフォルト位置に保持されている状態においては、燃料の噴射量および／または点火時期を安全保障走行モードに切替えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の絞り弁制御装置に関し、特にモータ（直流モータやステップモータ）等の電動アクチュエータによって絞り弁を駆動するこの種装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来技術は、特開昭63−150449号公報，USP4947815号明細書、その対応日本出願特表平2−500677号公報，本願と同一出願人になる特開昭62−82238号公報及びその対応USP4735179号明細書等で良く知られている。
【０００３】
これら従来技術で論じられている様に、電動アクチュエータで絞り弁を制御する場合、このアクチュエータが故障した時の安全保障が一つの重大な課題である。即ち、走行中に電動アクチュエータへの電力供給が不作偽に遮断されると絞り弁は戻しスプリングの作用力で全閉位置に戻されてしまい、急激な減速後、走行不能に陥いる。
【０００４】
また、エンジン停止時の絞り弁のイニシャル位置を調整して、次の動作開始時の電動アクチュエータの余分な起動トルクを低減する工夫も必要である。即ち、エンジン停止時に絞り弁が全閉状態のまま長期間放置されると吸気管内の燃焼生成物（タールやカーボン）が絞り弁と吸気管内壁との間に付着して両者が接着され、電動アクチュエータの起動トルクでは開弁できなくなってしまう。
【０００５】
上記従来技術では電動アクチュエータが故障して絞り弁が戻しスプリングの作用力で全閉方向に回動された時、絞り弁が全閉になるのを阻止する保障ストッパを設けている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭63−150449号公報
【特許文献２】USP4947815号明細書
【特許文献３】特表平2−500677号公報
【特許文献４】特開昭62−82238号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このストッパは絞り弁の全閉位置に設けたかじり付き防止あるいはアイドル回転数を維持する為のいわゆる全閉ストッパやアイドルストッパと呼ばれるものとは異なる。
【０００８】
走行中に信号で一旦停止して運転者がアクセルを踏むのを止めた時でもエンジンのアイドル回転を確保すべく絞り弁はわずかに開いている必要がある。内燃機関がその様な運転状態で停止してしまわないようにする必要があるからである。
【０００９】
しかし、このアイドル回転数では車を時速３０ｋｍとかあるいはそれ以上の速度で走行させることはできない。
【００１０】
先に述べた安全保障は、車両が走行中に電動アクチュエータからトルクを得られなくなった状態でも、例えば時速３０ｋｍあるいはそれ以上の速度（例えば８０ｋｍ／ｈ）で走行可能にすることを考慮している。
【００１１】
従って保障ストッパの位置は、全閉ストッパが１〜２゜の位置であるのに対し、それより更に４〜１２゜開いた位置に設ける。これにより、車は時速３０〜８０ｋｍでの走行が保証される。
【００１２】
この様な安全保障状態での走行をリンプホームと呼ぶこともある。
【００１３】
この状態では、絞り弁は安全保障開度に保持されるだけで、アクセルを踏んでもその開度は制御できない。従って、走行に必要なトルクの制御は、点火時期のタイミングを安全保障走行用モードに切替え、あるいは燃料の供給量が同様の安全保障モードに切替えられることで達成される。
【００１４】
この状態では、信号で停止した時には、絞り弁は、アイドル開度より十分開いた開度位置にあるので、通常の点火，燃料制御では、機関の回転数が高くなり過ぎ、いわゆる暴走状態となってしまう。
【００１５】
従って、点火，燃料制御は、車が停止していることと回転数の値あるいは電動アクチュエータ系の故障情報等によって、この暴走状態を引き起こさない点火タイミング，燃料量の指示値を与えるように調整されるべきである。
【００１６】
ところで電動アクチュエータが正常に動作している時は、この保障ストッパは邪魔な存在である。何故なら、電動アクチュエータは、アクセルの踏込み状態に応じて全閉ストッパの位置から全閉位置まで自由に開度が制御されなければならないからである。
【００１７】
従来例では、この点については以下のように対処している。
【００１８】
保障ストッパは、ばねや弾性体、あるいはそれらの組合せによって保持されていて、このばねや弾性体は戻しスプリングのこの位置での引き戻し力を受け止めるに充分な強いばね力あるいは弾性力が戻しスプリングの作用力と逆方向に作用している。その結果、戻しスプリングの作用力だけではそれ以上絞り弁は閉じることはない。
【００１９】
そこで、従来装置では電動アクチュエータが正常に駆動している状態では、その閉じ方向駆動力によって絞り弁は上述のばね力，弾性力に打ち勝って全閉位置まで制御され得るように設計されている。
【００２０】
つまり、保障ストッパを保持しているばねや弾性体が電動アクチュエータの全閉方向へ向う閉止トルクによって変位し、絞り弁は全閉位置あるいはアイドル回転位置まで閉じることができる。
【００２１】
車のアイドル運転中は、電動アクチュエータはこのばね力や弾性力に打ち勝って４〜１３゜の位置から１〜２゜の位置まで絞り弁を閉じる必要があり、アイドル運転中はその１〜２゜の位置を保持するに十分なトルクを発生し続けなくてはならない。
【００２２】
従って、このばね力や弾性力はできるだけ小さい方が、電動アクチュエータにとっては好都合である。それは、バッテリを充電する発電機が充分出力を出せないアイドル回転時に電動アクチュエータが電力負荷として、バッテリに対して負担をかけることから解放するためである。
【００２３】
そのばね力や弾性力は、保障ストッパの位置における戻しスプリングの閉方向への作用力の大きさによって決まる。
【００２４】
また全閉ストッパあるいはアイドルストッパの位置に保持し続けるために必要なトルクはばね力や弾性力の初期値や弾性係数及びばねや弾性体の変位量によって決まる。
【００２５】
本発明の一つの目的は、保障ストッパの位置から閉方向に向う絞り弁の閉動作を少ないトルクで実現できる様にして電動アクチュエータに要求されるトルクを低減し、機関に対する電気負荷を低減すること、及び電動アクチュエータを小型にすることにある。
【００２６】
尚、この目的は、リンプホーム機能を前述のように電気的制御で達成するものに限るものではない。例えば同一出願人のUSP4747380号明細書に記載されたもの、あるいは特開平1−117943 号公報に記載されたものの様にアクセルワイヤでアクセルの踏み込み力を伝達し、リンプホームを行うものにも適用できる。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明によれば、戻しスプリングは、絞り弁を保障位置（以後デフォルト位置と呼ぶ）まで閉じる。デフォルト位置から閉方向には、戻しスプリングと絞り弁とは切離され、別に設けたばね(以下デフォルトばねと呼ぶ)の作用力（絞り弁をデフォルト位置まで開くための作用力）に抗して、絞り弁は閉じ方向に動くことになる。
【００２８】
従ってデフォルトばねはデフォルト位置での戻しスプリングの閉方向の作用力をまったく考慮する必要がなく、従来より十分弱いばねで間合う。
【００２９】
本発明では、絞り弁と共に回動する連結レバーが設けられており、このレバーはデフォルト位置で、デフォルトストッパに受け止められてストップする。デフォルト位置を境に一つの実施例では開き方向にのみ絞り弁だけが電動アクチュエータによって回動し、別の実施例では閉じ方向にのみ絞り弁だけが電動アクチュエータによって回動する。いずれの場合も連結レバーは、デフォルト位置にあるデフォルトストッパで回動が阻止される。つまり、絞り弁軸にはギアを介してモータの回転トルクが伝達される。連結レバーは絞り弁軸と接離可能に係合していてデフォルトストッパにあたるまでは絞り弁軸と一緒に回動する。デフォルトストッパに連結レバーがあたると、そこからは絞り弁軸だけが回動する。
【００３０】
そして、上記一つの実施例では、連結レバーと絞り弁との間にリターンスプリングが張架されており、デフォルトスプリングは連結レバーをデフォルトストッパの位置に向って付勢している。
【００３１】
一方別の実施例では、連結レバーと絞り弁との間にデフォルトスプリングが張架されており、リターンスプリングは連結レバーをデフォルト位置に向って付勢している。
【００３２】
尚、いずれのばねも、押し付け力としてトルクを生ずるばねでも引張り力としてトルクを生ずるばねでもどちらでもかまわないし、それらが互いに組合わされることも阻げない。
【００３３】
本発明の一実施例は好適には、戻しスプリングがぜんまいばねで構成され、内側巻き初め端が絞り弁軸に対して回動可能に取付けられた連結レバーのスリーブに固定されており、外側巻き終わり端が、絞り弁軸に固定された部材（例えば減速ギア）に固定される。
【００３４】
更に好適な実施形態は、絞り弁軸に固定されるギアがぜんまいばねを受け入れるための平偏な内側スペースを絞り弁軸のまわりに形成しており、その結果ぜんまいばねの外側周囲にギアが位置している。
【００３５】
更に好適には、ギアの中心には絞り弁軸と嵌合して、ギアを絞り弁軸に固定するスリーブが形成されており、このスリーブの外周に回動自在に外側スリーブが挿通されており、この外側スリーブに連結レバーが固定されている。
【００３６】
更に好適には、外側スリーブに固定された連結レバーには、デフォルトスプリングの作用端が係止されている。
【００３７】
更に好適にはこの連結レバーには、デフォルトストッパに当接する面を持つ腕が形成されている。
【００３８】
更に好適にはこの連結レバーには、絞り弁がデフォルト位置から閉じ方向に回動する際に絞り弁と共に回転する部材（好適にはギア部材）が当接する面を持った腕が形成されている。
【００３９】
更に好適にはこの連結レバーには、絞り弁の閉方向の回動の終わりを規制するストッパに当接する面を持つ腕が形成されている。
【００４０】
先に述べた別の実施例では、デフォルトスプリングがぜんまいばねで形成されており、このぜんまいばねの内側巻き始め端は結果的には絞り弁軸に固定されており、外側巻終わり端は絞り弁軸に回動自在に支承された連結レバーに係止されている。
【００４１】
別の実施例で好適には、連結レバーにはリターンスプリングの作用端が係止されている。
【００４２】
更に好適には、連結レバーにはデフォルトストッパに当接する面を有する腕が形成されている。
【００４３】
更に好適には、連結レバーにはデフォルト位置から絞り弁が開き方向に回動する際、この絞り弁に固定された部材が当接する面を有する腕が形成されている。
【００４４】
更に好適には、連結レバーにはデフォルトスプリングの外側巻終わり端が係止される腕がある。
【００４５】
更に本発明では前述のいずれの実施例においても、アクチュエータが故障して絞り弁が安全保障位置（デフォルト位置）に保持されている状態では、アクセルペダルを操作しても絞り弁は回動しないので、この様な状態では、燃料の噴射量や点火時期を安全保障走行モードに切替えて、エンジンの出力トルク（エンジンの回転数）を制御している。
【００４６】
この様に本発明では、リターンスプリングとデフォルトスプリングが互いに干渉しないのでばねの選定に自由度が得られる。
【発明の効果】
【００４７】
以上により、アクチュエータ故障時、高アイドルング回転を維持し非常時走行を可能としつつ、小型で制御精度の高いスロットルボディを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【００４９】
まず本発明の第１実施例の基本的構成と原理とを図７，図８に基づき説明する。
【００５０】
図７において、吸気通路１００を流れる空気は、円板状の絞弁(スロットル弁)１の開き具合いによってその量が調整される。絞弁１は絞弁軸２に固定されている。絞弁軸２の端部には減速ギア３が取付けられており、この減速ギア３を含むギア群を介して、モータ４の回転力が伝達され、絞り弁の開き具合いが調整される。
【００５１】
モータ４の回転は、アクセルの踏み込み具合いによって調整されるので、結局、アクセルの踏み込み具合いによって絞弁１の開き具合いが調整される。
【００５２】
連結レバー５は絞弁軸２に支承されており、軸２に対して独立に回動できる。
【００５３】
しかし、連結レバー５はデフォルトスプリング７によってデフォルトストッパ１０３に向って付勢(引張っても良いし、押しても良い)されている。もしモータ４が通電されていなければ絞弁軸２を閉じあるいは開き方向に回動させる力はなにもないので、デフォルトスプリング７の作用力が絞弁１に固定された駆動部材３の係合レバー３Ａを介して絞弁軸２に伝わり、デフォルトストッパ１０３の位置で決まるデフォルト開度（例えば４〜１３゜）まで絞弁１を開く。
【００５４】
このデフォルト開度位置より更に絞弁１を開くためには、モータ４へ通電して、絞弁１を反時計方向へ回動させる方向へこのモータ４を回転する必要がある。
【００５５】
この時、絞弁１はデフォルト位置で規制されている連結レバー５との間に張架されたリターンスプリング６を引き伸ばしながら、反時計方向へ回動する。連結レバー５は、デフォルト位置に置きざりにされる。
【００５６】
一方、デフォルト開度位置から更に絞弁１を閉じるためには、モータ４へ通電して絞弁１を時計方向へ回動させる方向にこのモータ４を回転する必要がある。
【００５７】
この時、絞弁１はデフォルト位置で規制されている連結レバー５を駆動部材３の係合部３Ａで押して時計方向へ連結レバー５を回動する。この時連結レバー５はデフォルトスプリング７を引き伸ばしながら、時計方向へ駆動部材３の規制端３Ｂが全閉（アイドル）ストッパ１０１に当接するまで回動する。
【００５８】
ここで、全閉ストッパとアイドルストッパあるいは全閉位置とアイドル開度の意味について以下説明する。
【００５９】
絞弁１は機関駆動時であって、アクセルを踏み込んでいない時最小開度に保たれる。この最小開度は、エンジンがストールを発生することなく、アイドル回転数を維持可能なだけの空気量を確保する開度である。
【００６０】
しかし、この絞り弁を迂回するバイパス空気通路が設けられていて、エンジンのアイドル運転時（アクセルを踏んでいない状態）このバイパス空気通路を開いてアイドル回転数を維持するための空気を確保する型式のシステムでは、絞弁１の最小開度は実質的に零開度であって良い。一般にこのようなシステムの零開度位置を全閉位置と呼ぶ。
【００６１】
一方、バイパス空気通路を持たないシステムの場合はアイドル回転数を維持するのに必要な空気を確保する開度、例えば１〜２゜が最小開度である。一般にこれをアイドル開度と呼ぶ。
【００６２】
尚、絞弁１の最小開度を１〜２゜に設定しておいて、更にバイパス空気通路を設け、１〜２゜の絞り弁開度でアイドル回転数が維持できない時、このバイパス空気通路を開いて、アイドル回転数を維持する様に組合せ構成することもできる。
【００６３】
以上のことから、本件明細書で全閉（アイドル）ストッパ，全閉（アイドル）位置というのは、通常の制御状態での絞り弁の最小開度位置を示している。
【００６４】
もし、全閉（アイドル）ストッパがなければ、絞り弁は更に閉方向に閉じ得る。
【００６５】
しかし、この様な閉位置は、絞り弁が吸気通路内壁に喰い着く現象を生じ、好ましくない。それ故バイパス空気通路付きのシステムでもこの様な閉位置にならない様にするため、全閉位置が全閉ストッパによって規制されている訳である。
【００６６】
一方、安全保障用のデフォルトストッパは冒頭で説明した通り、これより更に開いた位置（４〜１３゜の位置）に設けられている。
【００６７】
話を戻して、図７の原理を具現化した第１実施例の基本構成を図８に従い説明する。
【００６８】
吸気通路（マニホールド）１００に絞弁軸２が回動可能に支承されており、絞弁１はこの軸２に固定され、絞弁軸２の回転によって吸気マニホールドの吸気通路面積を増減して空気量を制御する。
【００６９】
絞弁軸２の一端は吸気マニホールド１００の外まで突出しており、その先端部分に、駆動部材としてのギア３が取付けられている。ギア３の中心はギア側スリーブ３０１が一体に形成されている。このスリーブ３０１の中心は絞弁軸２の先端に形成された廻り止め用切欠きに合致する断面を持つ孔が形成されていて、この孔を絞弁軸２に挿入嵌合することによってギア３が絞弁軸２と常に一緒に回動する様に構成される。
【００７０】
スリーブ３０１の外周には、連結レバー５が相対的に回動可能に取付けられている。
【００７１】
連結レバー５の中心にはレバー側スリーブ５０１が固定されており、このスリーブ５０１がギア側スリーブ３０１の外周に回動可能に挿入支持されている。
【００７２】
ギア３は扇形の焼結合金で形成されており、その外周に歯が形成されている。歯は軸方向に厚みを有しているが、スリーブ５０１と歯の裏側周面との間に平偏な環状の空間が形成されている。
【００７３】
この空間にはリターンスプリング６を構成するぜんまいばねが受け入れられる。
【００７４】
リターンスプリング６の巻き始め端(内側端)６０１はレバー側スリーブ５０１の外周に刻設したスリット５０２に係止される。
【００７５】
ギア３には、支持ピン３０２が突出形成されていてリターンスプリングの巻終わり端（外側端）６０２がそこに係止される。
【００７６】
連結レバー５には、３本の腕５１，５２，５３が放射状に形成されている。
【００７７】
腕５１には、ギア３の周端に形成された係合部３Ａを受ける面５１０が形成されている。
【００７８】
腕５２にはスロットルボディに形成されたデフォルトストッパ１０３に当接する面５２０が形成されている。
【００７９】
腕５３にはつる巻きばねで構成されるデフォルトスプリング７の一端が係止される。
【００８０】
デフォルトスプリング７の他端はデフォルトストッパ１０３を兼ねる支持ピン１０３に係止される。
【００８１】
ギア３は扇状部の端の位置に規制端３Ｂが形成されており、この規制端は全閉（アイドル開度）位置で全閉（アイドル）ストッパ１０１に当接する。
【００８２】
全閉（アイドル）ストッパ１０１は、スロットルボディに調整可能なスクリューとしてねじ止め固定されている。
【００８３】
この様な構成の第１実施例は以下の様に動作する。
【００８４】
エンジンが止まるが、アクチュエータモータの制御回路が故障するかして、モータへの通電が断たれると、デフォルトスプリング７のばね力が連結レバー５の腕５３とピン１０３との間作動して腕５２の面５２０がデフォルトストッパ（ピン）１０３に当接した状態を保つ。この時、リターンスプリング６のばね力はデフォルトスプリング７にはまったく作用していない。これが従来例との大きな違いである。
【００８５】
エンジンが始動状態になってモータへ通電されると、エンジンの制御の観点から、絞弁１にはアイドル回転数を保つためのアイドル開度が要求される。
【００８６】
モータは回転し、減速ギア３を介して絞弁軸２を反時計方向へ回動させる。
【００８７】
この時、ギア３の回転方向端部に位置する係合部３Ａは、連結レバー５の腕５１に形成されている面５１０に当接しているので、連結レバー５も一緒に反時計方向に回転する。
【００８８】
この回転運動は、駆動部材（ギア）３の回転方向最先端に位置する規制端３Ｂが全閉（アイドル）ストッパ１０１にぶつかるまで継続する。
【００８９】
この様に、デフォルト位置から全閉（アイドル）位置までは、モータはデフォルトスプリング７の力に抗して絞弁軸２を回転させる。そして、アクセルが踏み込まれて所定の絞り弁開度指令が与えられるまで、モータは全閉（アイドル）開度を保持するために反時計方向の回転トルクを発生しつづける。
【００９０】
アクセルが踏み込まれて車が発進状態になると、モータは、アクセルの踏み込み量に応じた時計方向（絞弁１の開方向）への回転指令を受ける。モータは絞弁軸２を時計方向に、全開位置まで開くのに十分な力を発生し得る。
【００９１】
デフォルト位置を通過するまではデフォルトスプリング７の引張り力がモータのこの回転動作に協力するように作用することも可能である。
【００９２】
デフォルト位置まで絞り弁が開いて来るとそこまで一緒に回転して来た連結レバー５は、デフォルトストッパ１０３で回転が阻止される。従ってそこから開く方向には絞弁軸２だけが時計方向に回転して絞弁１を開く。
【００９３】
この時、リターンスプリング６の内側端はデフォルト位置で停止している連結レバー５のスリーブ５０１に係止されているため回転できず、ギア３に形成されているピン３０２に係止されている外側端６０２だけがギア３と共に時計方向に回転し、径が増大するにつれ、巻き絞める方向に向う（反時計方向に向う）エネルギが蓄えられる。
【００９４】
ここで、このぜんまいばねの巻き方向が逆ならば、このような状態では、ぜんまいばねは巻き縮められて径が縮小し、巻き開く方向に向う（時計方向に向う）エネルギが蓄えられる（図２乃至図６の実施例参照）。
【００９５】
アクセルがその位置に踏み続けられればモータはこのぜんまいばねに蓄えられたエネルギに相当する力をギア３を介して絞弁軸２に与え続けることになる。
【００９６】
アクセルが解放されるとモータへの通電が遮断されリターンスプリング６に蓄えられていた巻き絞め方向への力だけがギア３を介して絞弁軸２へ作用し、絞り弁は反時計方向（閉じ方向）へ回転する。
【００９７】
この時モータのロータの質量による慣性力がギア３で増幅されて絞弁軸２の閉じ方向の回転に作用する。また絞弁１にあたる空気の流れもいくらか絞弁１の閉じ方向に作用する。
【００９８】
そして、デフォルト位置で待ち受けている連結レバー５の腕５１の面５１０にギア３の係合部３Ａがぶつかった時、連結レバー５はギア３と一緒に反時計方向に回転する。デフォルトスプリング７の力はほとんどギアの反時計方向への回転に対する抵抗と成り得ない。
【００９９】
そして、全閉（アイドル）ストッパ１０１に駆動部材としてのギア３の最先端である規制端３Ｂが衝突したところでこの回転は止まる。
【０１００】
当然、モータは、デフォルト位置を通過する瞬間に絞弁軸２を閉じ方向（反時計方向）へ回転させるトルクを発生させる為に通電される。
【０１０１】
リターンスプリング６の戻し力（反時計方向への力）は、デフォルト位置で実質的に零になるが、モータのロータの慣性力とモータの発生トルクによって、絞弁軸２は、閉じ方向（反時計方向）へ向う力を受けて全閉位置まで回転する。
【０１０２】
もちろん、絞弁軸２を閉方向に回転させる為のモータのロータの慣性力は、絞り弁の開度が大きい程大きい。
【０１０３】
デフォルト位置からわずかに開いた位置であれば、リターンスプリング６に蓄えられるエネルギはほんのわずかしかないので、当然ロータのエナーシャも小さい。
【０１０４】
この時は、モータのトルク（反時計方向へ向う）で絞弁軸２は全閉位置まで回転する。
【０１０５】
モータやモータの制御回路が故障してモータのトルクがなくなった場合も、同じ様にロータの慣性力が作用する。
【０１０６】
しかしこの場合はデフォルト位置を過ぎてもモータは閉じ方向のトルクを発生できないから、結局、絞弁軸２は、デフォルト開度位置を一旦通り過ぎたとしてもデフォルトばねの引張り力で最後にはデフォルト位置に引き戻される。
【０１０７】
デフォルト開度は全閉開度（アイドル開度）より大きいのでこれが安全保障位置となる理由である。
【０１０８】
この第１の実施例の具体構成は図１〜図６により後で更に詳細に説明する。
【０１０９】
次に第２実施例の原理を図９に従い説明する。
【０１１０】
図９において、絞弁１が絞弁軸２に固定されていてモータ４により減速ギア３を介して時計方向，反時計方向に回転制御される点は図７と同じである。
【０１１１】
また、連結レバー５が絞弁軸２を相対的に回動自在に構成されている点も図７と同じである。
【０１１２】
異なる点は、（１）リターンスプリング６が連結レバー５を介して絞弁１をデフォルト位置まで閉じる様に構成されている点、（２）デフォルトスプリングが連結レバー５と絞弁１との間に張架されている点である。
【０１１３】
この構成の相違により動作上に次の違いがある。
(１)デフォルト位置から全閉（アイドル）ストッパの位置までは、絞弁軸２が連  結レバー５からはなれて単独で回転し、この時デフォルトスプリング７の作用力は直接絞弁軸２に作用する。
(２)また、デフォルト位置から開き方向には、絞弁軸２と連結レバー５とが一緒に回転し、この時リターンスプリング６の作用力は連結レバー５を介して、絞弁軸２に作用する。
【０１１４】
図１０に第２実施例の基本構成を示す。
【０１１５】
モータ４の回転トルクが減速ギア３によって増幅され、絞弁軸２で吸気マニホールド（１００）に支承された絞弁軸２に伝達される。その結果、モータの正逆転により絞弁軸２が時計方向／反時計方向に回転して、絞弁１が吸気通路を閉じたり開いたりする。
【０１１６】
絞弁軸２の反ギア側端には、回り止め用の切欠きが形成されている。
【０１１７】
この切欠きに合致する孔を持った駆動部材としてのスロットルレバー３が絞弁軸２に嵌挿固定されている。
【０１１８】
固定スリーブ７０１も同様にして絞弁軸２に固定されている。
【０１１９】
連結レバー５は、絞弁軸２に対して相対的に回動自在にスリーブ５０５を介して絞弁軸２に支承されている。
【０１２０】
連結レバー５には腕５０６が一体に形成されていて、この腕５０６は、連結レバー５が時計方向に回転する時、スロットルレバー３に当接する５０６ａを有する。
【０１２１】
この腕５０６には更にぜんまいばねで構成されるデフォルトスプリング７の外側端係止部７０４が係止されている。そして連結レバー５が反時計方向に回転する時、腕５０６が係止部７０４に受け止められるように構成されている。
【０１２２】
デフォルトスプリング７の内側端７０３は固定スリーブ７０１の外周に突設された係止突起７２に引掛けられている。
【０１２３】
そして、デフォルトスプリング７は内側端から反時計方向に何度か巻かれて外側端係止部７０４に至る。
【０１２４】
連結レバー５は別の腕５０７を有する。この腕５０７は、連結レバー５が時計方向に回転する時デフォルト位置でデフォルトストッパ１０３に当接する。デフォルトストッパは、吸気マニホールドあるいは吸気マニホールドに固定された部材に適宜調整可能にねじ込まれている。連結レバー５は更にもう一本の腕５０８を有する。この腕５０７には、つるまきばね形のリターンスプリング６の一端が係止されている。リターンスプリング６の他端は吸気マニホールド１００あるいは、吸気マニホールドに固定された部材に係止されている。
【０１２５】
また、スロットルレバー３は閉じ方向に回転すると、絞り弁の全閉(アイドル)位置に設けられた全閉（アイドル）ストッパ１０１に当接する様に関係構成されている。
【０１２６】
この構に構成された第２実施例は以下のように動作する。
【０１２７】
エンジンが停止していてモータへ通電されていない時は、リターンスプリング６が連結レバー５をデフォルトストッパ１０３の位置に保持している。絞弁軸２には閉じ方向の力も開き方向の力も作用しないので、この状態が維持される。
【０１２８】
エンジンが始動され且つ、アクセルが踏まれていない時は、エンジンの要求から、全閉（アイドル）開度が要求される。この為、モータに通電され、モータは絞弁軸２を絞弁１の閉じ方向（時計方向）に回転させるトルクを出力する。絞弁軸２が時刻方向に回転すると、連結レバー５がデフォルト位置で係止されている為スロットルレバー３は連結レバー５の腕５０６からはなれる。デフォルトスプリング７は、係止部７０４が腕５０６で動かないように係止されており、一方内側端７０３は固定スリーブ７０１と共に絞弁軸２の回転に伴って、時計方向に回転するから、デフォルトスプリングを形成するぜんまいばね７は巻き縮められ、その結果巻き開き方向のエネルギが蓄積される。
【０１２９】
アクセルが踏み込まれるまで、絞弁１は全閉（アイドル）開度に維持される必要がある。その為モータはその間ずっとこのデフォルトスプリング７に蓄積されたエネルギに相当する対抗力を絞弁軸２に与え続けることになる。その間スロットルレバー３は、全閉（アイドル）ストッパ１０１に当接したままとなる。
【０１３０】
アクセルが踏み込まれ、車が走りはじめると絞弁１はアクセルの踏み込み量に応じた開度に制御される。
【０１３１】
この時、モータへの通電方向が切替えられ、その結果モータは絞弁軸２を反時計方向に回転するトルクを発生する。
【０１３２】
デフォルト位置までは、デフォルトスプリング７に蓄積されたエネルギがモータのトルクと同じ方向に作用して絞弁軸２の反時計方向の回転を助ける。
【０１３３】
デフォルト位置まで絞弁軸２が回転するとスロットルレバー３が連結レバー５の腕５０６の面５０６ａに当接し、そこから更に反時計方向へ回転する時は連結レバー５も一緒に回転する。
【０１３４】
その様な状態では、連結レバー５の腕５０８に張架されているリターンスプリング６が引き伸ばされ、その結果、リターンスプリング６には縮む方向のエネルギが蓄積される。
【０１３５】
アクセルが解放されるとモータへの通電が遮断され、リターンスプリング６に蓄えられた引張り力だけが連結レバー５の腕５０６，スロットルレバー３を介して絞弁軸２に作用し、絞弁軸２は閉方向（反時計方向）に回転する。
【０１３６】
第１の実施例同様、この時、モータのロータの質量による慣性力がギア３で増幅されて絞弁軸２の閉じ方向の回転に作用する。
【０１３７】
そして、デフォルト位置で待ち受けているデフォルトストッパ１０３が連結レバー５の腕５０７を受け止めると連結レバー５の回転はそこで止まり、そこから閉方向には、絞弁軸２だけが、先のロータの慣性力を受けて単独で回転する。
（この時、デフォルトスプリング７は、巻き縮められて巻き開く方向の力を蓄える。）
当然デフォルト位置を通過した後は、モータへの通電が再開されるので、モータが正常ならばモータのトルクが絞弁軸２を閉方向に回転させるように作用する。
【０１３８】
この実施例でも、リターンスプリング６の戻し力（時計方向への力）はデフォルト位置でもはや絞弁軸２には作用しなくなるので、モータのロータの慣性力とモータの発生する閉方向のトルクで絞弁軸２は全閉（アイドル）位置まで回転する。
【０１３９】
もちろんこの実施例でも、モータのロータは慣性力は、絞り弁の開度が大きい程大きい。
【０１４０】
デフォルト位置からわずかに開いた位置であればリターンスプリング６に蓄えられるエネルギはほんのわずかしかないので、当然ロータのエナーシャも小さい。
【０１４１】
この時は第１実施例同様、モータの発生トルク（時計方向へ向う）で絞弁軸２は全閉位置まで回転することになる。
【０１４２】
何らかの故障でモータへ通電できなくなった場合も同じ様にモータのロータの慣性力が絞り弁軸に作用する。
【０１４３】
しかし、この場合デフォルト位置を過ぎてもモータは閉じ方向のトルクを発生しないので、デフォルトスプリング７に蓄えられた巻き開き方向の力で最後には絞弁軸２は、デフォルト位置まで引き戻される。
【０１４４】
尚、第１，第２実施例のいずれにおいても、絞弁軸２がデフォルト位置より、閉じ側の位置に制御されている際に、何らかの故障でモータへの通電が断たれた場合、デフォルトスプリング７に蓄えられた引き戻し力あるいは巻き開き力でデフォルト位置まで絞弁軸２が回転されることは言うまでもない。
【０１４５】
図１１，図１２に示す様に、エンジンコントロールユニットＥＣＵは、アクセル開度信号ＡＰＳとスロットルセンサ２０１からのスロットル弁開度信号θT とからスロットルアクチュエータ駆動信号ＶM を計算してモータ４を正逆転させスロットル弁１の開度を制御している。
【０１４６】
アクセル開度信号ＡＰＳが変化してもスロットル弁開度信号θT が所定値にならない場合、あるいはモータへの通電が正常に行われていない場合等の時は、テップ１２０で非常走行状態と判断する。
【０１４７】
非常走行と判断されるとステップ１２５で警告ランプを点灯し、ステップ126では、非常走行用の燃料供給信号Ｔｐを演算し出力する。ステップＳ１２７では点火タイングθAdを通常運転時より遅角側に補正制御する。
【０１４８】
アクセル開度が零（踏み込まれていない）で車速Ｖｓが零の時は、エンジンはアイドル回転数状態に継持されなければならないが、非常時走行状態では絞り弁開度が、４〜１３°と大きいのでエンジン回転数Ｎｅはアイドル回転数よりそうとう高い回転数になる。
【０１４９】
これを防止して、アイドル回転数を維持する為に、本実施例では、エンジン回転数Ｎｅと、予め設定してあるアイドル回転数値とを比較し、設定アイドル回転数になる様に、燃料噴射量を少なくする。
【０１５０】
また、点火時期を遅らせて、低負荷低速運転での点火時期に調整する。
【０１５１】
図１２で、非常走行でないと判断された場合は、エンジンコントロールユニットＥＣＵは、ステップ１２１で吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから基本燃料パルスＴｐを演算し、ステップ１２２でエンジン回転数Ｎｅに対応した点火時期θAdを演算し、ステップ１２３，１２４でそれぞれInjector，点火制御回路ＩｇＮに制御信号を出力する。
【０１５２】
この信号を受けて、Injectorは所定の燃料をシリンダ内に噴射し、点火コイルＩｇＣは点火プラグＩｇＰに火花を発生する。吸気弁からシリンダ内に吸入された空気とInjectorから供給された燃料が混合気となってシリンダ内に充満し、所定のタイミングで点火プラグに火花が発生すると混合気が爆発し、ピストンを押し下げる。排気弁が開くと燃焼後のガスが排気される。ピストンの上下運動は、クランクシャフトを回転させる。回転数ピックアップＮｅＰはクランクシャフトの回転をエンジン回転数Ｎｅとして検出する。
【０１５３】
以下第１の実施例のより具体的構成を図１〜図６に従い説明する。
【０１５４】
図１は、本発明による一実施例をモデル化した図である。絞弁１は、絞弁軸２に固着され、スロットルボディ本体１００に回転自在に保持されている。絞弁軸２の一端には、ギアを主体とする駆動部材３がねじ３０によって固定されており、この駆動部材３を通してモータアクチュエータ４により、絞弁１は開閉駆動される。また、駆動部材３が絞り弁閉じ方向に回動した際に係合する金属の薄板レバーから成る係合部材５が配されており、これらの部材の間には、係合部材５と駆動部材３とを互いに反対方向に回動させる方向の付勢力を与える閉じばね６が張架されている。また、係合部材５とスロットルボディ本体との間には、係合部材５を絞弁１を開き方向に回動させる付勢力を与える開きばね７が張架されている。さらに、スロットルボディ本体には、絞り弁の全閉位置を規定する全閉スト
ッパ１０１，絞り弁の全開位置を規定する全開ストッパ１０２，アクチュエータが故障した際に非常（待避）走行を可能とする絞り弁の所定の低開度を規定する待避位置ストッパ１０３が設けられている。
【０１５５】
この構成にて、通常運転中は、アクチュエータ４で、絞弁１及び駆動部材３は、全閉ストッパ１０１の位置（図１の上段の状態）から全開ストッパ１０２の位置（図１の下段の状態）間で開閉動作されている。また、アクチュエータ４の故障もしくはエンジンの運転停止時は、ばね６，７により、絞弁１及び係合部材５は、待避位置ストッパ１０３の位置（図１の中段の状態）に保持される。これにより、アクチュエータ故障時においても、車両走行に必要な空気量を確保でき例えば修理工場まで行くことができる。また、エンジン停止時にも、絞弁１が全閉位置より開き状態（ディフォルト状態）になっているため、エンジンの再始動性の向上，絞り弁の貼り付き防止をはかることができる。
【０１５６】
アクチュエータ４にかかるばね荷重としては、全閉から非常走行位置の間は、開きばね７のみが作用し、非常走行位置から全開の間は、閉じばね６のみが作用し、それぞれ独立してアクチュエータに作用する構成となっている。これにより、２つのばねの各ばらつきや摺動抵抗が加算されることがなく、アクチュエータにかかる負荷特性を一つのばねの特性で決定することができると共に、各ばねの作動範囲が狭いため、ばねの小型化あるいはアクチュエータに対する負荷の低減をはかることができる。
【０１５７】
図２から図６は、本発明による一実施例を示した図であり、図２は吸気通路に直交方向での吸気装置の主要部分の断面を示す図で、図３は駆動部分の正面図であり、図４，図５及び図６は駆動部材３と係合部材５をサブ組立体とした状態の正面図と断面図及び分解斜視図である。
【０１５８】
本実施例では、駆動部材３は、中心に円筒形状の中空スリーブ３ｂを持った扇形のギアとなっており、ギア部３ｈと中空スリーブ３ｂとの間にばね６を収納する空間が形成されている。アクチュエータ４の駆動力は、出力ギア１１，中間ギア１２及び駆動部材３のギア部３ｈを介して、減速されて（即ち、トルクは増幅されて）絞弁軸２に伝達される。また、駆動部材３と係合部材５はばね６の力で互いに反対方向に回動し、係合部材５のアーム３５の端面３５ａとギア部３ｈの端面６ｆが当接して一緒に回動する。
【０１５９】
また、駆動部材３の内側には、渦巻き式の閉じばね６が収納されており、このばね６の外側のフック部６ａは、駆動部材３に設けられた係止部３ａに係止されている。本実施例では、駆動部材３の内面とばね６との間にナイロン樹脂製の低摩擦係数部材３ｃを設けて、ばね６外周部とギア部内面との摺動抵抗を低減している。突起３ｄはギア部３ｈの内周部に形成した凹部に嵌合され、回り止めになっている。また、平板部３ｉはばね６の端面と駆動部材３の平板面３ｊとの間の摩擦を低減している。内側のフック部６ｂは、係合部材５に一体化されている軸受部材５ａに形成されたスリット５ｄに係止されている。実施例では軸受部材５ａは金属材製でばね６の内側に胴体部が収納されており、その端面中心部に突出部が形成されその突出部にレバー５の中央孔が挿通されている。突出部は外周
方向に折り曲げられ結果的にレバー５を軸受部材５ａの胴体部端面に加締め付けている。係合部材５は、この軸受部材５ａの内周壁を軸受けとして、駆動部材３と一体化されている中空スリーブ部３ｂに回転自在に保持されている。本実施例では、更に筒状の金属の表面にナイロンや四フッ化エチレン樹脂のような低摩擦係数部材がコーティングされたスリーブ５ｃを軸受部材５ａの内周に圧入して摺動抵抗を低減している。係合部材５は３本の放射状にのびるアーム３５，３６，３７を持った金属薄板で形成されている。アーム３５は前述した、係合部材５と駆動部材３の当接部を形成する。アーム３６はその端面３６ａがスロットルボディに設けたストッパ１０３に当接して絞り弁開度を所定の低開度位置に保持する（アクチュエータのトルクがない時）。アーム３７は、先端にグロメット５ｄが
設けられていてばね７の一端のフック７１がひっかけられている。尚、ばね７の他端フック７２はスロットルボディに形成した突起１０４にひっかけられている。このようにすることにより、駆動部材３と係合部材５を一体のサブ組立体とすることができ、スロットルボディへの組立性を向上することができる。また、全閉から非常走行位置の間は、駆動部材３と係合部材５が一緒に動くため、係合部材の軸受け部に摺動が発生しない。このため、微小開度制御特性を改善することができ、アイドル制御性の向上等がはかれる。
【０１６０】
低開度で作用する開きばね７が引張りばねで構成されている本実施例ではばね自身の作動時の摺動抵抗を少なくできる。また、ねじりばねのように絞弁軸２の全周に配置する必要がないため、中間ギア１２と並べた位置に配置することができ、スロットルボディの小型化がはかれる。
【０１６１】
また、本実施例では、全閉ストッパ１０１はスロットルボディに一体に形成されたギアカバー部分（ギアの一部を覆う）に設けた孔にねじ込まれた金属性の調整可能式ピン、全開ストッパ１０２はスロットルボディ本体に形成した段付部、待避位置ストッパ１０３はスロットルボディに一体形成された金属突起でそれぞれ形成されている。
【０１６２】
ストッパ１０１にはギア部３ｈの端部３ｋが絞り弁の全閉位置で当接する。ストッパ１０２にはギア部３ｈの端部３ｇが絞り弁の全開位置で当接する。ストッパ１０３にはアーム３６の端面３０ａが所定の低開度位置で当接する。
【０１６３】
また、本実施例では、絞り弁開度を検出するための回転角センサ２０がギア部を有する駆動部材とスロットルボディとの間に設けられており、このセンサは一体化された樹脂ハウジング２１とスロットルボディ壁面との間に収納されている。これにより、センサ２０全体を薄型化することができると共に、検出部をギア等から発生する摩耗粉から保護することができる。
【０１６４】
係合部材５は樹脂モールドで軸受部材５ａに固定することができる。この時軸受部材５ａ自身も樹脂で形成できこの場合スリーブ５ｃは不要にできる。スリーブ５ｃもナイロンのような樹脂材で一体成形してもよい。本実施例では、絞り弁を全開位置から閉方向に引き戻すいわゆる戻しスプリングとしてばね６をカバー１０１の内に収納できる。またばね７も同様にカバー１０１内に収納できる。回転センサは２重カバー（カバー１０１，ハウジング２１）構造で水分等の侵入が防止される。
【０１６５】
この様に、第１，第２の実施例によればアクチュエータ故障時、高アイドルング回転を維持し非常時走行を可能としつつ、小型で特に低開度域においてより精密で制御精度の高い絞り弁制御装置を構成することができる。
【０１６６】
また、開閉２方向のばね（デフォルトスプリングとリターンスプリング）を係合部材（連結レバー５）をかいして係止することにより、両者の付勢力が同時に働く領域がないため、荷重ばらつき及び摺動抵抗を少なくできる。さらに、それぞれのばねの作動範囲が小さい（絞り弁の全開動範囲の一部のみ作動する）ため、アクチュエータにかかる最大負荷荷重を大きくすることなしに、ばね定数を大きくすることができ、ばねの小型化（巻数を少なく）できる。また、ばね定数をかえないようにすれば、アクチュエータにかかる最大負荷荷重を小さくできるため、アクチュエータの小型化または減速比の低減化によるギアの小型化をはかることができる。
【０１６７】
また、第１実施例においては、とくに精密微小角度制御の必要な低開度域に作用するデフォルトばねに線間摩擦の少ない（摺動抵抗が少ない）引張りばねを採用したので、低開度での制御精度を向上することができる。また、引張りばねは、絞り弁軸の全周に配する必要がないため、スロットルボディの小型化がはかれる。さらに、係合部材のガイド部を駆動部材側に設けることにより、低開度における係合部材の摺動部をなくすことができ、低開度域の制御精度を向上することができる。
【０１６８】
また、駆動部材を略円筒形状とすることにより、円筒部の内側に前記リターンばねを収納できるとともに、外側の絞り弁を開動するアクチュエータと連結するギアの歯面を形成することができ、スロットルボディの小型化がはかれる。さらに、高開度域に作用するリターンばねを渦巻き式ばねとし、この外側のフック部を駆動部材に設け、内側のフック部を係合部材に設けたことにより、駆動部材にてリターンばねの外径ガイドをかねつつ、ばねの外周と外径ガイドの相対移動（摺動抵抗）を最低限におさえることができるので、高開度域においても制御精度を向上することができる。また、係合部材のガイド部を駆動部材と一体化したことにより、係合部材・駆動部材・リターンばねをサブ組立体とすることができ、組立性の向上がはかれる。
【０１６９】
また、回転角センサを収納するケースの少なくとも一面をスロットルボディ本体で形成し、他の面を該回転角センサの取付ハウジングとして回転角センサと一体化したことにより、検出部を保護した状態を確保しつつ、全面を取付ハウジングで覆った場合にくらべ薄型化することができるとともに、摩耗粉が発生しやすいギア周辺部にセンサを配することができるので、スロットルボディの小型化とセンサの信頼性確保の両立をはかれる。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明による電子制御スロットル弁の第一実施例をモデル化した図。
【図２】吸気通路に直交する方向での第一実施例になる電子制御スロットル弁の断面を示す図。
【図３】カバーを除去して図２の左側から見た図面。
【図４】駆動部材（ギア）と係合部材（連結レバー）をサブ組立体とした状態の正面図。
【図５】駆動部材（ギア）と係合部材（連結レバー）をサブ組立体とした状態の断面図。
【図６】サブ組立体の分解斜視図。
【図７】本発明の第一実施例の原理を説明する為の原理図。
【図８】本発明の第一実施例の具体的な構成を説明する為の概念的斜視図。
【図９】本発明の第二実施例の原理を説明する為の原理図。
【図１０】本発明の第二実施例のより具体的な基本構成を説明する為の概念的斜視図。
【図１１】本発明の電子制御スロットル弁が採用された自動車の制御システムの概念図。
【図１２】同、制御フローチャート。
【符号の説明】
【０１７１】
１…絞弁、２…絞弁軸、３…駆動部材（減速ギア，スロットルレバー）、４…モータ、５…連結レバー（係合部材）、６…リターンスプリング、７…デフォルトスプリング（開きばね）、１０１…全閉（アイドル）ストッパ、１０３…デフォルトストッパ（待避位置ストッパ）。
【図１】
2005330971.tif 000003
【図２】
2005330971.tif 000004
【図３】
2005330971.tif 000005
【図４】
2005330971.tif 000006
【図５】
2005330971.tif 000007
【図６】
2005330971.tif 000008
【図７】
2005330971.tif 000009
【図８】
2005330971.tif 000010
【図９】
2005330971.tif 000011
【図１０】
2005330971.tif 000012
【図１１】
2005330971.tif 000013
【図１２】
2005330971.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月9日(2005.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気流量を制御する絞弁（１）を電動アクチュエータ（４）で回動するようにした絞り弁制御装置を備えたものにおいて、
前記絞り弁駆動用の電気的アクチュエータが故障して絞り弁がデフォルト位置に保持されている状態においては、燃料の噴射量および／または点火時期を安全保障走行モードに切替えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記安全保障走行モードは燃料噴射パルスを、アクセル開度と車速から求めるものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記安全保障走行モードは前記点火タイミングを通常の点火タイミングより遅角側に補正するものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。