JPH08218904A - 内燃機関における吸気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞り弁に作用する負荷トルクを低減して、モ
ータの定格出力を下げ、モータを小型化する。 【構成】 スロットルボデー１を貫通する吸気路は、第
１吸気路２と、第２吸気路３とにより形成され、スロッ
トルボデー１に回転自在に支承される単一の絞り弁軸４
は、第１吸気路２と第２吸気路３とを横断する。第１吸
気路２の開口を制御する第１絞り弁５及び第２吸気路３
の開口を制御する第２絞り弁６はそれぞれ絞り弁軸４に
取着される。ＥＣＵ３０からの出力信号に応じて回転す
るモータ２４の回転は絞り弁軸４に付与され、絞り弁軸
４の回転によって第１絞り弁５は第１吸気路２の開口を
制御し、第２絞り弁６は第２吸気路３の開口を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃焼室に向
けて供給される吸気量を、スロットルボデーの吸気路内
に配置した絞り弁にて制御する吸気量制御装置に関する
もので、そのうち特に吸気量を制御する絞り弁を、電気
的に駆動されるモータにて操作するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関における吸気量制御装置
について、図４、図５にて説明する。図４は、従来の内
燃機関における吸気量制御装置の要部縦断面図、図５
は、図４に示された吸気量制御装置を内燃機関に組みつ
けた状態を示す系統図である。２０は、内部を単一の吸
気路２１が貫通して穿設されたスロットルボデーであっ
て、吸気路２１内には、絞り弁軸２２が横断して配置さ
れ、この絞り弁軸２２の両端はスロットルボデー２０に
回転自在に支承される。２３は、吸気路２１を開閉する
絞り弁であって、絞り弁軸２２に取着される。すなわ
ち、絞り弁軸２２が回転することによって吸気路２１
は、絞り弁２３により開閉制御される。２４は、スロッ
トルボデー２０の右側端２０Ａ上に配置されたモータで
あり、このモータ２４の回転は、モータレバー２４Ａか
ら伝達手段２５を介して絞り弁軸２２の右端に配置した
第１絞り弁レバー２３Ａに付与される。一方、スロット
ルボデー２０の左側端２０Ｂ上には、監視用絞り弁開度
センサ２５が配置されるもので、この監視用絞り弁開度
センサ２５には、絞り弁軸２２の回転が第２絞り弁レバ
ー２３Ｂ、伝達手段２６を介して付与される。この監視
用絞り弁開度センサ２５は、モータ２４にて駆動された
絞り弁２３の開度位置状態、加減速状態を検出して後述
するエレクトロニックコントロールユニットに電気信号
を出力するものであり、絞り弁２３が正常に動作したか
否かを確認するものである。

【０００３】そして、モータ２４には、次の如く電気信
号が入力されて回転駆動する。２７は運転者の意志によ
って操作されるアクセルペダル（あるいはアクセルグリ
ップ）であり、このアクセルペダル２７の操作量は、ワ
イヤー、リンク等の伝達手段２８を介してアクセルペダ
ルセンサ２９（これは角度センサ、ストロークセンサ等
である。）に機械的に入力され、この操作量がアクセル
ペダルセンサ２９にて電気信号に変換され、この電気信
号がエレクトロニックコントロールユニット３０（以下
ＥＣＵという）に向けて出力される。そして、このアク
セルペダルセンサ２９からの電気信号がＥＣＵ３０に入
力されると、入力回路を通り、ディジタル信号は直接
に、またアナログ信号はＡ／Ｄコンバータでディジタル
変換されたのちにマイクロコンピュータに入力される。
そして、マイクロコンピュータはこの入力信号を演算処
理し、アクセルペダル２７の操作に応じた電気信号を出
力回路を通してモータ２４に出力する。

【０００４】以上によると、モータ２４はアクセルペダ
ル２９の操作に応じた回転をモータレバー２４Ａ、伝達
手段２５を介して第１絞り弁レバー２３Ａに付与するも
ので、これによって絞り弁２３は、アクセルペダル２９
の操作に応じた絞り弁開度を得ることができ、絞り弁２
３によって制御された空気が後述する吸気管を介して内
燃機関の燃焼室内へ供給される。尚、前述した監視用絞
り弁開度センサ２５は、ＥＣＵ３０から出力される電気
信号によってモータ２４が正常に回転駆動し、絞り弁軸
２２、絞り弁２３が正常に動作（回転）したことを監視
する役目をなす。

【０００５】そして、これらモータ２４を含むスロット
ルボデー２０は次の如く内燃機関に組みこまれる。図５
によって説明すると、３１は内燃機関であって、シリン
ダブロック３２の上面に結合されたシリンダヘッド３３
には、燃焼室３４に連なる吸気ポート３５と、排気ポー
ト３６とが穿設され、シリンダヘッド３３の側面に開口
する吸気ポート３５には燃料噴射弁３７を備えた吸気管
３８が接続される。そして、吸気管３８の上流側にモー
タ２４を備えたスロットルボデー２０が接続され、さら
にスロットルボデー２０の上流側にエアクリーナ３９が
接続される。従って、エアクリーナ３９から流入する空
気は絞り弁２３にてその量が制御され、吸気管３８、吸
気ポート３５を介して燃焼室３４内へ供給される。一
方、燃料噴射弁３７には、燃料タンク４０内の燃料が燃
料ポンプ４１によって加圧され、燃料分配管４２を介し
て供給されるもので、燃料噴射弁３７がＥＣＵ３０から
の開弁信号によって噴孔を開口することにより、加圧さ
れた所望の燃料を吸気管３８、吸気ポート３５を介して
燃焼室３４内へ噴射供給する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の内燃機関
における吸気量制御装置によると以下の課題を有する。
絞り弁２３が吸気路２１を連続的に開放する機関の急加
速運転時あるいは徐加速運転時において、絞り弁２３に
は閉方向側のトルク、すなわち負荷トルクが働く。この
負荷トルクは、吸気路２１内を流れる吸気流れが、絞り
弁２３の上流側から下流側へ流下する際、絞り弁２３に
よる、絞り弁２３の上面と吸気路２１との間に形成され
る投影面積の変化により絞り弁２３の上面における表面
圧力分布が不均一になる為に発生することが知られる。
又、吸気路２１の径と負荷トルクとの関係は、吸気路２
１の径が大きくなるにつれその負荷トルクが増す（大き
くなる）ことが知られる。具体的実例を図２をもって説
明すると、吸気路２１の径５８ｍｍで、絞り弁２３の全
閉時において、絞り弁２３の下流側の吸気路２１内に−
７００ｍｍＨｇの負圧をかけた状態で、絞り弁２３を全
閉から全開に向けて１秒以内に急速に開放する急開時に
おいて、絞り弁２３の５５度開放付近の中間開度で３Ｋ
ｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが発生する。（図２において一
点鎖線で示される。）一方、上記と同一条件のもとで、
絞り弁２３を１０秒以上かけて全閉から全開に向けて緩
徐に開放する徐開時において、絞り弁２３の５５度開放
付近の中間開度で１．１Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが発
生する。（図２において点線で示される。）そして、上
述の如く、絞り弁に対し大きな負荷トルクが作用するこ
とは、モータの必要トルクを大きくする必要があり、こ
れによると、モータが大型化するとともに消費電力が増
して好ましいものでない。このうち、モータが大型化す
ることによると、自動車の如くボンネット内の限られた
スペース内への取付、収容が困難となるとともに重量が
増加して好ましいものでない。又、消費電力が増すこと
は、自動車の如く電気容量がほぼ定められ、その電気容
量を制限なしに増すことのできないものにあっては好ま
しいものでない。

【０００７】本発明は前記課題に鑑みなされたもので、
絞り弁に作用する負荷トルクを低減することによって、
モータの定格出力を下げ、もってモータを小型化するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明によれば、前記課題
は、スロットルボデーを貫通する吸気路は、スロットル
ボデーに回転自在に支承された絞り弁軸に取着される絞
り弁にて開閉制御され、絞り弁軸にはエレクトロニック
コントロールユニットから出力される電気信号に応じて
絞り弁軸に回転力を付与するモータが配置され、モータ
の回転が絞り弁軸に付与される内燃機関における吸気量
制御装置において、スロットルボデーには、第１吸気路
と第２吸気路とが貫通して穿設されるとともに第１吸気
路、第２吸気路内を横断する単一の絞り弁軸が回転自在
に支承されて配置され、該絞り弁軸には、第１吸気路を
開閉する第１絞り弁と、第２吸気路を開閉する第２絞り
弁が取着されるとともに絞り弁軸にモータの回転を付与
したことによって達成される。

【０００９】

【作用】内燃機関が必要とする吸気量は、第１吸気路か
ら供給される吸気量と、第２吸気路から供給される吸気
量との合計された吸気量によって保証される。一方、第
１吸気路と第２吸気路の各吸気路径は、単一の吸気路を
有する従来の吸気路径よりそれぞれ小径とすることがで
き、これによると第１吸気路の第１絞り弁に加わる負荷
トルク、及び第２吸気路の第２絞り弁に加わる負荷トル
クを共に低減できる。従ってこれらが合計された負荷ト
ルクは低減されるもので、もってモータの定格出力を下
げることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明になる内燃機関における吸気量
制御装置の一実施例を図１により説明する。尚、図４と
同一構造部分については同一符号を使用する。１は、第
１吸気路２と第２吸気路３とが貫通して穿設されたスロ
ットルボデーであって、第１吸気路２と第２吸気路３と
は平行に形成される。４は、単一の絞り弁軸であって、
第１吸気路２、第２吸気路３の中心を横断し、その両端
がスロットルボデー１に回転自在に支承される。５は第
１吸気路２の開口を制御する第１絞り弁であり、絞り弁
軸４に取着され、第２吸気路３の開口を制御する第２絞
り弁６もまたこの絞り弁軸４に取着される。従って絞り
弁軸４が回転すると第１絞り弁５及び第２絞り弁６は同
期的に回転して、第１吸気路２、第２吸気路３を開閉す
る。そして、絞り弁軸４の右端に配置された第１絞り弁
レバー２３Ａと、スロットルボデー１の右側端２０Ａ上
に配置されたモータ２４の出力軸２４Ｂに取着されたモ
ータレバー２４Ａとは伝達手段２５によって機械的に連
結される。この伝達手段２５は、リンケージの如く、一
側の回転力を他側の回転に伝達し得るものであればよ
い。又、スロットルボデー１の左側端２０Ｂ上に配置さ
れた監視用絞り弁開度センサ２５には、絞り弁軸４の左
端に配置された第２絞り弁レバー２３Ｂ、伝達手段２６
を介して、絞り弁軸４の回転が付与される。

【００１１】次にその作用について説明する。運転者が
その意志によってアクセルペダル２７を踏みこみ操作す
ると、この操作量は、伝達手段２８を介してアクセルペ
ダルセンサ２９に機械的に入力され、この操作量がアク
セルペダルセンサ２９にて電気信号に変換され、この電
気信号がＥＣＵ３０に向けて出力される。そして、ＥＣ
Ｕ３０にあっては、アクセルペダル２７の操作に応じた
電気信号を出力回路を通してモータ２４に出力する。以
上によると、モータ２４は、アクセルペダル２９の操作
に応じた回転を出力軸８Ａ、モータレバー９、伝達手段
２５を介して絞り弁レバー２３Ａ、絞り弁軸４に付与す
るものである。そして、前記モータ２４の回転を受けて
絞り弁軸４が回転すると、第１絞り弁５はその回転に応
じて第１吸気路２を開放制御するとともに第２絞り弁６
はその回転に応じて第２吸気路３を開放制御するもので
ある。従って、第１吸気路２より第１絞り弁５にて制御
された吸気量が燃焼室３４内へ供給されるとともに第２
吸気路３より第２絞り弁６にて制御された吸気量が燃焼
室３４内へ供給される。すなわち、燃焼室３４内には第
１吸気路２から供給される吸気量と、第２吸気路３から
供給される吸気量との合計された吸気量が供給される。

【００１２】ここで、本発明にあっては、前述した如
く、吸気路を従来の単一の吸気路に代えて、第１吸気路
２と第２吸気路３との２つの吸気路を設けた。以上によ
ると、第１吸気路２の径と、第２吸気路３の径は、従来
の単一の吸気路の径に比較して小径とすることができ
る。すなわち、一例を上げて説明すると、従来の単一の
吸気路を用いた際においてその吸気路の径を５８ｍｍと
設定されたものにおいて、２個の吸気路を用いた本発明
のものにあっては、第１吸気路２及び第２吸気路３のそ
れぞれの吸気路の径を４０ｍｍと設定することができ
る。かかる設定時において、吸気路の径５８ｍｍ時にお
いて、その開口面積は２，６４２ｍｍ2 であって、吸気
路の径４０ｍｍを２個用いた際において、その開口面積
の合計は、２，５１４ｍｍ2 （１，２５７ｍｍ2 ×２個
＝２，５１４ｍｍ2 ）と５％程度その開口面積が減少し
ているものではあるが、もともと吸気路の径は内燃機関
が必要とする全開吸気量に対して充分に余裕をもって設
定されていることから、わずかな開口面積の減少は全く
問題とならないもので、４０ｍｍの吸気路の径を有する
第１吸気路２と第２吸気路３とを用いることができる。

【００１３】一方、かかる４０ｍｍの吸気路の径に設定
された際における絞り弁の負荷トルクの実験結果が図３
に示される。かかる実験における条件は図２の実験を行
った条件と同一なるもので、絞り弁の全閉時において、
絞り弁の下流側の吸気路内に−７００ｍｍＨｇの負圧を
かけ、この状態において絞り弁を全閉から全開に向けて
１秒以内に急速に開放する急開時と、絞り弁を１０秒以
上かけて全閉から全開に向けて緩徐に開放する徐開時
と、について行なわれた。以上の実験結果からすると、
絞り弁の急開時において、絞り弁の５５度開度付近の中
間開度で１．１Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが発生する。
（図３において一点鎖線で示される。）又、絞り弁の徐
開時において、絞り弁の５５度開度付近の中間開度で
０．４Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが発生する。（図３に
おいて点線で示される。）以上の実験結果からすると、
吸気路の径４０ｍｍのものにあっては、絞り弁の急開時
に最大１．１Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが発生するもの
である。本発明にあっては、４０ｍｍの吸気路の径を有
する第１吸気路２と第２吸気路３とを設けたので、絞り
弁の急開時において、第１絞り弁５には、最大１．１Ｋ
ｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが作用し、一方第２絞り弁６に
は最大１．１Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが作用する。従
って、絞り弁軸４には、それらの負荷トルクが合計され
た２．２Ｋｇｆ、Ｃｍの負荷トルクが作用することにな
る。以上によれば、５８ｍｍの吸気路の径を有する単一
の吸気路を用いた従来の吸気量制御装置において発生す
る最大負荷トルク３Ｋｇｆ、Ｃｍに比較して、本発明に
おいて発生する最大負荷トルクを２．２Ｋｇｆ、Ｃｍと
低減することができたものである。

【００１４】このように絞り弁に作用する負荷トルクを
低減できたことによると、モータ２４の定格出力を下げ
ることによっても絞り弁を含む絞り弁軸の回転動作が可
能となったものであり、以上によれば、モータの小型化
を達成できるとともにモータの消費電流を節約すること
が可能となったものである。

【００１５】

【発明の効果】以上の如く、本発明になる内燃機関にお
ける吸気量制御装置によると、スロットルボデーに第１
吸気路と第２吸気路とを設け、それらの吸気路を横断す
る単一の絞り弁軸に第１吸気路を開閉制御する第１絞り
弁と第２吸気路を開閉制御する第２絞り弁を配置したの
で、各吸気路の径は、単一の吸気路をもって構成される
従来の吸気路の径より小径とすることができ、これによ
って絞り弁に作用する負荷トルクを低減できたものであ
る。そして、この負荷トルクの低減によると、モータの
定格出力を下げることが可能となったものでモータを小
型化できるとともに消費電流を節約できたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる内燃機関における吸気量制御装置
の一実施例を示す要部縦断面図。

【図２】吸気路の径５８ｍｍ時における絞り弁開度と負
荷トルクとの関係を示す線図。

【図３】吸気路の径４０ｍｍ時における絞り弁開度と負
荷トルクとの関係を示す線図。

【図４】従来の内燃機関における吸気量制御装置を示す
要部縦断面図。

【図５】図４の吸気量制御装置を内燃機関へ組みこんだ
状態を示す系統図。

【符号の説明】

１ スロットルボデー ２ 第１吸気路 ３ 第２吸気路 ４ 絞り弁軸 ５ 第１絞り弁 ６ 第２絞り弁 ２４ モータ ３０ エレクトロニックコントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルボデーを貫通する吸気路は、
   スロットルボデーに回転自在に支承された絞り弁軸に取
   着される絞り弁にて開閉制御され、絞り弁軸にはエレク
   トロニックコントロールユニットから出力される電気信
   号に応じて絞り弁軸に回転力を付与するモータが配置さ
   れ、モータの回転が絞り弁軸に付与される内燃機関にお
   ける吸気量制御装置において、スロットルボデー１に
   は、第１吸気路２と第２吸気路３とが貫通して穿設され
   るとともに第１吸気路２、第２吸気路３内を横断する単
   一の絞り弁軸４が回転自在に支承されて配置され、該絞
   り弁軸４には、第１吸気路２を開閉する第１絞り弁５
   と、第２吸気路３を開閉する第２絞り弁６が取着される
   とともに絞り弁軸４にモータ２４の回転を付与したこと
   を特徴とする内燃機関における吸気量制御装置。