JPH0771276A - スロットル弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータ負荷を低減するとともに、制御用モー
タに対する励磁のオン・オフ時のモータロータの挙動を
安定させる。 【構成】 エンジンの吸気通路１６の一部を形成するス
ロットルボデー１と、吸気通路１６をアクセル操作によ
って開閉する主スロットル弁１０と、吸気通路１６を制
御用モータ６の制御によって開閉する副スロットル弁２
とを備える。副スロットル弁２の全開復帰用リターンス
プリングをもたない構成とする。ステップモータからな
る制御用モータ６を１−２相励磁駆動させる電子制御装
置は、制御用モータ６に対する励磁を１相励磁時にオフ
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンの吸
気通路を開閉する主副２つのスロットル弁を直列に備え
る形式のスロットル弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスロットル弁制御装置には、例
えば同一出願人が先に提案した実開昭６４−４６４４３
号公報（これを先行技術１という）がある。先行技術１
は、エンジンの吸気通路の一部を形成するスロットルボ
デーと、そのボデーの吸気通路をアクセル操作によって
開閉する主スロットル弁と、前記吸気通路を制御用モー
タの制御によって減速ギヤを介して開閉する副スロット
ル弁と、その副スロットル弁を全開方向へ付勢する全開
復帰用リターンスプリングとを備えている。この先行技
術１ではリターンスプリングを設けているためにモータ
負荷が大きい。

【０００３】このような問題を解決するものとして、同
一出願人が先に提案した特願平４−３０７６７２号（こ
れを先行技術２という、出願時未公開）がある。先行技
術２は、エンジンの吸気通路の一部を形成するスロット
ルボデーと、そのボデーの吸気通路をアクセル操作によ
って開閉する主スロットル弁と、前記吸気通路を制御用
モータの制御によって開閉する副スロットル弁とを備え
るスロットル弁制御装置において、先行技術１に必要と
した副スロットル弁の全開復帰用リターンスプリングが
排除されている。先行技術２によれば、先行技術１と異
なり副スロットル弁に全開復帰用リターンスプリングに
よるトルク負荷が加わらないため、モータ負荷が小さく
て済む。なお前記制御用モータは、通常、ステップモー
タからなりかつ電子制御装置によって１−２相励磁駆動
させられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記先行技術２による
と先行技術１の問題は改善されるが、副スロットル弁の
全開復帰用リターンスプリングを排除したことにより次
の問題が生じる。前記副スロットル弁の全開復帰後に制
御用モータが非制御すなわち無励磁となると、副スロッ
トル弁は制御用モータのディテントトルクによって全開
位置に保持される。ところで先行技術２の制御用モータ
の１−２相励磁駆動において、１相励磁時に、いわば１
相励磁の状態で制御用モータに対する励磁がオフされた
ときには、その時のトルク安定点がモータ無励磁時のト
ルク安定点と一致するので、モータロータはディテント
トルクによってその位置を保持して停止する。

【０００５】しかし２相励磁時に、いわば２相励磁の状
態で制御用モータに対する励磁がオフされたときには、
その時のトルク安定点がモータ無励磁時のトルク安定点
と一致しないすなわちモータ無励磁時のトルク安定点の
中間位置となり、モータロータは不安定な位置で停止す
る。このため無励磁になったあと、モータロータがディ
テントトルクによる安定位置にずれる。また次に制御用
モータに対する励磁がオンされると２相励磁から再開す
るため、モータロータが２相励磁時のホールディングト
ルクによってそのトルク安定点に戻される。このように
２相励磁時に制御用モータに対する励磁がオフされる
と、その時のトルク安定点とモータ無励磁時のトルク安
定点とが一致しないためにモータロータの挙動が不安定
になる。

【０００６】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はモータ負荷を
低減するとともに、制御用モータに対する励磁のオン・
オフ時のモータロータの挙動を安定させることのできる
スロットル弁制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のスロットル弁制御装置は、エンジンの吸気通路を形
成するスロットルボデーの吸気通路をアクセル操作によ
って開閉する主スロットル弁と、前記吸気通路を制御用
モータの制御によって開閉する副スロットル弁とを備え
るスロットル弁制御装置において、前記副スロットル弁
の全開復帰用リターンスプリングをもたない構成とし、
また前記制御用モータがステップモータからなり、その
ステップモータを１−２相励磁駆動させる電子制御装置
を備え、その電子制御装置は制御用モータに対する励磁
を１相励磁時にオフする。

【０００８】

【作用】前記手段によれば、副スロットル弁に全開復帰
用リターンスプリングによるトルク負荷が加わらないた
め、モータ負荷が小さくて済む。また、制御用モータに
対する励磁のオフが無励磁時のトルク安定点と１相励磁
時のトルク安定点の一致する１相励磁時に行われるの
で、励磁オフ時のモータロータがディテントトルクによ
って安定位置に保持される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。スロットル弁制御装置が正断面図で示された図１
において、スロットルボデー１は、自動車用エンジンの
吸気通路１６の一部を形成するほぼ円筒状に形成されて
いる。スロットルボデー１には、その上下に平行をなす
副スロットル軸３と主スロットル軸１１がそれぞれベア
リング（符号省略）を介して回動可能に支持されてい
る。各スロットル軸３，１１には吸気通路１６を開閉す
る各スロットル弁２，１０が取り付けられている。なお
各スロットル軸３，１１の両端部はそれぞれボデー側面
より突出されている。

【００１０】前記２つのスロットル軸３，１１は、図２
の側断面図に示されるように吸気通路１６の軸心Ｃ₁ に
対して次のように配置されている。主スロットル軸１１
は、その軸心Ｃ₂ が吸気通路１６の軸心Ｃ₁ 上にある。
副スロットル軸３は、その軸心Ｃ₃ が吸気通路１６の軸
心Ｃ₁ に対して寸法Ａをもってオフセットされている。
そして副スロットル弁２は、副スロットル軸３に対しそ
の軸心Ｃ₃ から遠い方の開閉端２ａが近い方の開閉端２
ｂよりも下流に位置するように取り付けられている。

【００１１】図１において、前記主スロットル軸１１の
一端（図示右端）にはアクセルレバー１７が取り付けら
れている。アクセルレバー１７には図示されないアクセ
ルリンケージが接続される。また主スロットル軸１１の
他端部には、主スロットル弁１０を閉方向に付勢するバ
ックスプリング１８が配置されている。更に主スロット
ル軸１１の他端にはセンサレバー１９が取り付けられて
いる。主スロットル軸１１の他端側において、スロット
ルボデー１の側面には主スロットルセンサ１３が設置さ
れており、そのセンサ１３の図示されない検出レバーが
前記センサレバー１９と係合されている。主スロットル
センサ１３は、主スロットル軸１１の回動に基づいて主
スロットル弁１０の開度および全閉状態を検出しその検
出信号を電子制御ユニットからなる電子制御装置ＥＣＵ
に出力する。主スロットル弁１０は、通常はバックスプ
リング１８の付勢によってアイドル開度である全閉状態
におかれ、アクセルリンケージのアクセル操作に連動し
て所望開度に回動させられる。

【００１２】前記副スロットル軸３の一端部（図示右端
部）には位置規制レバー９が取り付けられている。図１
のＸ−Ｘ線側面図に相当する図６に示されるように、位
置規制レバー９はほぼ対称状をなす一対の突起９１，９
２を有しており、副スロットル弁２の全閉時には一方の
突起９１が弁全閉ストッパ２１に当接しそれ以上の閉じ
動作を規制し（図６の二点鎖線参照）、また副スロット
ル弁２の全開時には他方の突起９２が弁全開ストッパ２
２に当接しそれ以上の開き動作を規制する（図６の実線
参照）。各ストッパ２１，２２は、スロットルボデー１
にねじつけられているスクリュからなるもので、副スロ
ットル弁２の各規制位置をねじ調整することができる。

【００１３】前記副スロットル軸３の一端にはセンサレ
バー２０が取り付けられている。副スロットル軸３の一
端側においてスロットルボデー１の側面には副スロット
ルセンサ１２が設置されており、そのセンサ１２の図示
されない検出レバーが前記センサレバー２０と係合され
ている。副スロットルセンサ１２は、副スロットル軸３
の回動に基づいて副スロットル弁２の開度および全開状
態を検出しその検出信号を前記電子制御装置ＥＣＵに出
力する。

【００１４】前記副スロットル軸３の他端側（図示左
側）において、スロットルボデー１の側面には、制御用
モータ６が副スロットル軸３と同一軸線上に配置されて
いる。制御用モータ６は、ハイブリッド型ステップモー
タからなるもので、スロットルボデー１の側面に取り付
けられるモータハウジング６ａと、そのハウジング６ａ
内にベアリングを介して回転可能に支持されたロータ
（モータロータともいう）５と、そのハウジング６ａ内
に収容されかつロータ５の外周をとりまくステータ４と
を備えている。ロータ５は、ロータ軸５ａにマグネット
５ｂおよびロータコア５ｃを結合してなるもので、ステ
ータ４のステータコア４ａに巻かれたコイル４ｂに駆動
パルス信号が入力されることによりその信号に応じて所
定角度回転する。

【００１５】前記制御用モータ６のロータ軸５ａと副ス
ロットル軸３とは、スロットルボデー１とモータハウジ
ング６ａとの間に形成される中空状の空間部分において
動力伝達可能な連結手段を介して連結されている。この
連結手段が図５に説明図で示されている。なお図５
（ａ）は連結手段の断面図、同（ｂ）はモータ側レバー
の正面図、同（ｃ）は副スロットル側レバーの正面図で
ある。ロータ軸５ａの当該端部にはモータ側レバー７が
ねじ止めされている。このレバー７の先端部にはロータ
軸５ａと平行をなしかつ反モータ側に突出する連結ピン
７ａが取り付けられている。また、副スロットル軸３の
当該端部には副スロットル側レバー８がねじ止めされて
いる。このレバー８の先端部には連結穴８ａが形成され
ており、この連結穴８ａに前記連結ピン７ａの先端部が
係入されている。従って、ロータ軸５ａの回転が副スロ
ットル軸３に回転比１：１でもって直動的に伝達され
る。

【００１６】さらに、副スロットル側レバー８の先端部
にはモータ側に突出する折曲片８ｃが設けられ、この折
曲片８ｃに板バネ８ｂが取り付けられている。板バネ８
ｂは、図５（ｃ）に二点鎖線で示されるように副スロッ
トル側レバー８の連結穴８ａに挿入されたモータ側レバ
ー７の連結ピン７ａをその軸に交差する方向（図中矢印
参照）へ付勢し、連結ピン７ａと連結穴８ａとの間のが
たつきを０とする。図１における制御用モータ６は、前
記電子制御装置ＥＣＵからの信号によって作動し、副ス
ロットル弁２を所定開度に開閉するとともに通常は同ス
ロットル弁２を全開状態に復帰させる。

【００１７】前記スロットル弁制御装置において、非走
行状態にあっては、図２に示されるように主スロットル
弁１０は全閉状態にあり、副スロットル弁２が全開状態
にある。通常の走行状態では、アクセル操作に連動して
主スロットル弁１０が所望開度に回動する。また、主ス
ロットル弁１０の開弁を電子制御装置ＥＣＵが検知しか
つ判断して過剰エンジン出力と判断した際には、これに
基づいてその電子制御装置ＥＣＵが制御用モータ６を１
−２相励磁駆動により作動させて副スロットル弁２を閉
弁させることにより、エンジン出力を抑制するいわゆる
トラクション制御（ＴＲＣ）が行われる。この状態が図
３の説明図に示されている。前記出力制御の終了後は、
前記電子制御装置ＥＣＵによる制御用モータ６の制御に
より副スロットル弁２を初期位置（全開位置）へ復帰さ
せる。前記スロットル弁制御装置では、副スロットル弁
２の制御用モータ６による開閉において全開復帰用リタ
ーンスプリングによるトルク負荷が加わらないため、モ
ータ負荷が小さくて済む。

【００１８】また副スロットル弁２の閉塞制御中におい
て、制御用モータ６のコイル断線等の異常により副スロ
ットル弁２が万一、開口不能すなわち制御不能となった
場合には、次のようにして自動車の退避走行が可能であ
る。すなわち、オフセット配置された副スロットル弁２
には、閉塞制御中においてエンジンの吸気管負圧作用が
開弁方向（図３において右回り方向）に作用し、副スロ
ットル弁２が図４の説明図に示されるように開弁するこ
とにより、主スロットル弁１０のアクセル操作による退
避走行が行える。従って、リターンスプリングがなくて
もフェイルセーフ構成を確保することができる。なお制
御不能時には、電子制御装置ＥＣＵによって制御用モー
タ６に対する非通電処理がなされるものとする。

【００１９】また、副スロットル弁２の全開復帰後の全
開時すなわち制御用モータ６の非制御時には制御用モー
タが無励磁となる。このとき副スロットル弁２は、制御
用モータ６のディテントトルクによって全開位置に保持
される。ところで電子制御装置ＥＣＵは、副スロットル
弁２が全開位置に回動したことが検知スイッチ等で検知
されたら割り込み処理によって制御用モータ６に対する
励磁を１相励磁まで続けたのちオフする。これにより励
磁のオフ時のモータロータがディテントトルクによって
安定位置に保持される。これと同時にその状態をバック
アップメモリに記憶させておき、次の励磁のオン時には
前記オフ時の記憶に従って１相励磁から再開する。なお
前記弁全開ストッパ２２は、前記制御用モータ６の励磁
オフ時における副スロットル弁２の全開位置を僅かに越
えた位置で位置規制レバー９の突起９２と当接するよう
に調整されている。

【００２０】この点について、制御用モータのトルク特
性線図が示された図７及び制御用モータの励磁パターン
のタイムチャートが示された図８を参照して詳述する
と、図８に従って、制御用モータの各励磁巻線Ａ相、Ｂ
相、−Ａ（図８中ではＡ上に−付きで示される）相及び
−Ｂ（図８中ではＢ上に−付きで示される）相に励磁が
なされる。１−２相励磁駆動で１相励磁は、Ａ相、Ｂ
相、−Ａ相あるいは−Ｂ相の各励磁巻線に単独で励磁が
なされる状態で、入力パルス番号１，３，５，７の各区
間が相当する。また２相励磁は、２つの励磁巻線に励磁
がなされる状態で、入力パルス番号２，４，６，８の各
区間が相当する。

【００２１】１相励磁時には図７に点線で示されるホー
ルディングトルクが発生し、また２相励磁時には同図に
一点鎖線で示されるホールディングトルクが発生し、ま
た無励磁時には同図に実線で示されるディテントトルク
が発生する。図７において、横軸がモータロータの回転
角θで、縦軸がトルクＴを示している。無励磁時におけ
る正転方向トルクと逆転方向トルクとが集中するトルク
安定点がＰ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ であり、また１
相励磁時における同トルク安定点がＰ₁ ，Ｐ₅であり、
また２相励磁時における同トルク安定点がＰ₆ である。
１相励磁時のトルク安定点はＰ₁ ，Ｐ₅ で無励磁時のト
ルク安定点と一致するのに対し、２相励磁時のトルク安
定点はＰ₆ で無励磁時のトルク安定点の中間位置となっ
てその安定点と一致しない。従って、１相励磁時に制御
用モータ６に対する励磁がオフされたときには、その時
のトルク安定点がモータ無励磁時のトルク安定点と一致
するので、モータロータはディテントトルクによってそ
の位置を保持して停止する。従って、制御用モータに対
する励磁をオン・オフする場合のモータロータの挙動が
安定し、２相励磁時に励磁をオン・オフする場合に生じ
たモータロータの不安定な挙動が解消される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、全開復帰用リターンス
プリングの排除によってモータ負荷を低減することがで
きる。また、制御用モータに対する励磁が１相励磁時に
オフされるので、励磁のオン・オフ時のモータロータの
挙動が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のスロットル弁制御装置を示す断面図
である。

【図２】同側断面図である。

【図３】スロットル弁制御装置の異常状態を示す説明図
である。

【図４】スロットル弁制御装置の退避走行状態を示す説
明図である。

【図５】制御用モータの連結手段を示す説明図である。

【図６】図１のＸ−Ｘ線側面図である。

【図７】制御用モータのトルク特性線図である。

【図８】制御用モータの励磁パターンを示すタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

１ スロットルボデー ２ 副スロットル弁 ３ 副スロットル軸 ６ 制御用モータ １０ 主スロットル弁 １６ 吸気通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気通路を形成するスロット
   ルボデーの吸気通路をアクセル操作によって開閉する主
   スロットル弁と、前記吸気通路を制御用モータの制御に
   よって開閉する副スロットル弁とを備えるスロットル弁
   制御装置において、前記副スロットル弁の全開復帰用リ
   ターンスプリングをもたない構成とし、また前記制御用
   モータがステップモータからなり、そのステップモータ
   を１−２相励磁駆動させる電子制御装置を備え、その電
   子制御装置は制御用モータに対する励磁を１相励磁時に
   オフするスロットル弁制御装置。