JP3808522B2 - エンジンの吸気量制御装置 - Google Patents

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はエンジンの出力制御のため吸気量を制御する装置、詳しくは絞り弁を電動機で駆動することによって吸気量制御を行う装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車に対する走行性能向上、排気規制、燃料消費量低減などの要求に対応するため、エンジンの吸気制御用絞り弁を足踏み式の人力操作に加え或いはこれに代えて電動機で駆動する技術が開発されている(特開昭60−240835号公報、特開昭62−282146号公報、特開平1−117944号公報参照)。
【0003】
一方、エンジンに空気を供給する吸気管は大排気量のエンジンにあってはかなり大径であるため一般に蝶形弁である絞り弁も大形であり、そのため低開度域において開き角度の僅かな変化に対して吸気量が大幅に変化し、吸気量の精密な制御を行うことができない。
【0004】
そこで、特開昭51−2834号公報などに開示されているように、吸気管の絞り弁下流側にバイパスを接続し、このバイパスに制御弁を設置することによって吸気量が少ない運転領域であるアイドル時のエンジン回転速度制御を行わせるのが好適である。この場合、制御弁はエンジン運転状態に応じて動作するアクチュエータ、一般には電動機によって駆動される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、吸気管の絞り弁を電動機駆動としたものにアイドル時のエンジン回転速度制御のため電動機駆動の制御弁を設置したバイパスを設けた場合、絞り弁および制御弁の両方に電動機が各別に準備されることとなり、吸気量制御のための機構が大形化、大重量化すると同時に高価なものとなるのを避けられないばかりか、電子式制御ユニットから各電動機へ駆動信号を送る回路、配線が各別に必要であるため複雑化を免れない。
【0006】
そこで、本発明は吸気管の絞り弁とバイパズの制御弁とを各別の電動機で駆動させる構成としたことによる前記の諸問題を解決し、機能面で安定したアイドル制御を行うことは勿論のこと、小形且つ軽量であるとともに構造が複雑でなく低価格の吸気量制御装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は制御弁によって開閉されるバイパスを吸気管の絞り弁下流側に接続し、エンジンの運転状態に応じて動作する電動機によって絞り弁を開閉駆動するようにしたエンジンの吸気量制御装置において、制御弁の弁体を電動機の出力軸に設け、且つ絞り弁の弁軸を連結・遮断機構を介して出力軸に接続または切り離し可能とする、という構成をもって前記課題を解決させることとした。
【0008】
尚、制御弁の弁体を出力軸のバイパスを横切った部分で形成してそこに空気通孔を設けること、或いは連結・遮断機構を電磁クラッチとすることが好適である。
【0009】
【作用】
アイドル時に連結・遮断機構が弁軸を出力軸から切り離した状態で電動機を動作させ、出力軸の位相を制御して制御弁によりバイパスを流れる空気量を調整しエンジン回転速度制御を行う。オフ・アイドル時には弁軸を出力軸と結合した状態で電動機を動作させ、絞り弁により吸気管を流れる空気量を調整する。即ち、連結・遮断機構を操作することにより一台の電動機でアイドル用バイパスの制御弁と吸気管の絞り弁とが各別に開閉駆動されるものである。
【0010】
【実施例】
図面を参照して本発明の実施例を説明すると、エンジンの吸気管1の一部を形成するスロットルボデイ2に、その吸気通路3の絞り弁6よりも上流側と下流側とを連通するバイパス4が設けられている。絞り弁6は吸気通路3の中心を横切ってスロットルボデイ2に回動可能に架設された弁軸7とこの弁軸7に固着された円板状の弁板8とからなる周知の蝶形弁であって、直流モータまたはステッピングモータからなる電動機11によって開閉駆動される。
【0011】
電動機11の出力軸12は通常よりも長く作られており、その先端部分はバイパス4に装入設置した弁ケーシング16を気密に貫通して回動可動に架設されている。このバイパス4を横切った出力軸部分は弁体17を形成しており、空気通路5の上流側と下流側とを連通する直径方向の孔からなる空気通孔18を有している。弁ケーシング16、弁体17は制御弁15を構成するものである。
【0012】
一方、出力軸12は円板状のクラッチディスク22を有し、電動機11のハウジング13に固定されたヨーク23に包まれた電磁コイル24と、出力軸12に回転自由に嵌装したロータ25に固定されたクラッチフェイシング26とがクラッチディスク22を挟んで配置されていて、これらは連結・遮断機構21である電磁クラッチを構成している。
【0013】
更に、ロータ25に形成した原動歯車32と中間歯車33と弁軸7の軸端に固着した扇形の従動歯車34とからなる歯車伝動機構31によって出力軸12の回転が減速されて弁軸7に伝達されるようになっている。また、出力軸12の軸端にはうず巻きばねからなる制御弁戻しばね36が取付けられ、弁軸7の軸端にはねじりコイルばねからなる絞り弁戻しばね37が取付けられている。
【0014】
このような構成の本実施例は、エンジン運転状態に応じた駆動信号を図示しない電子式制御ユニットから電動機11、連結・遮断機構21に送って絞り弁6、制御弁15の開閉を行うものであり、エンジンの始動時およびアイドルには電磁コイル24への給電は行われず、従って出力軸12とロータ25とは互いに回動自由となっている。この状態では、絞り弁6は戻しばね37のばね力で吸気通路3を閉止しており、出力軸12を約90度の範囲内で回動させることによって空気通孔18が全閉と全開との間で空気通路5を流れる空気量を調整し、アイドル時のエンジン回転速度制御を行う。
【0015】
制御弁15の空気通孔18はアイドル時の最大空気流量を規制するものであって、エンジン運転状態に応じて通路有効面積を変える可変絞りとして働く。
【0016】
また、アイドル時のエンジン要求空気量は通常運転時に比べて著しく少量であるのでバイパス4は小径でよく、従って出力軸12を特別に大径としなくてもそのまま弁体17とすることができ、回動角度に応じた微量の空気量制御が可能である。
【0017】
更に、本実施例の空気通孔18は出力軸12に機械加工により容易に形成することができ、出力軸12自身を弁体17としたことと相俟って制御弁15の構成が簡単であるとともに安価に製造できる、という利点があるが、絞り弁6と同様の蝶形弁としてもよいことは勿論である。
【0018】
次に、オブアイドル時には電磁コイル24へ給電し、クラッチフェイシング26をクラッチディスク22に吸着させて出力軸12の回転を連結・遮断機構21、歯車伝動機構31を経て弁軸7に伝達し、絞り弁6による出力制御を行う。
【0019】
このとき、制御弁15は出力軸12の回動に応じてバイパス4を開閉するが、バイパス4の空気流量は通常運転時に吸気管1を流れる空気量に比べて著しく少量であるので無視することができる。
【0020】
尚、本実施例では絞り弁6を電動機11のみで開閉駆動させるようになっているが、アクセルペダルによる人力操作手段を併用させて絞り弁6を電動機11により閉じ方向のみに制御するようにしたもの、或いはアクセルペダルに関係なく電動機11により開閉制御可能としたもの、に対しても本発明を適用することができる。また、人力操作手段を併用するとその動きを利用してクラッチの結合・切り離しを行うことができるので、連結・遮断機構21として機械式のクラッチやカップリングを用いることが可能となる。しかし、本実施例のように電磁クラッチを用いると、電気的駆動信号で結合切り離しが行えるので構造が簡単でしかも動作が確実である。
【0021】
【発明の効果】
以上のように電動機の出力軸にアイドル用のバイパズを開閉する制御弁の弁体を設け、前記出力軸からオフ・アイドル時に結合状態となる連結・遮断機構を経て絞り弁を開閉駆動するようにした本発明によると、バイパスを使用して安定したアイドル制御を行わせることができるばかりか、電動機が一台であるため全体の小形化、軽量化および構造簡単化が計られ安価に提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す断面図。
【図2】図1のX−X線に沿う断面図。
【符号の説明】
1 吸気管、4 バイパス、6 絞り弁、7 弁軸、11 電動機、12 出力軸、15 制御弁、17 弁体、18 空気通孔、21 連結・遮断機構

Claims (3)

  1. 制御弁によって開閉されるバイパスが吸気管の絞り弁下流側に接続され、エンジン運転状態に応じて動作する電動機によって前記絞り弁が開閉駆動されるエンジンの吸気量制御装置において;
    前記制御弁の弁体が前記電動機の出力軸に設けられており、且つ前記絞り弁の弁軸が連結・遮断機構により前記出力軸に断続可能とされていることを特徴とする吸気量制御装置。
  2. 前記制御弁の弁体が前記出力軸の前記バイパスを横切った部分で形成され、且つ前記弁体を形成する出力軸部分に空気通孔が設けられている請求項1記載のエンジンの吸気量制御装置。
  3. 前記連結・遮断機構が電磁クラッチである請求項1記載のエンジンの吸気量制御装置。
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