JPH1089094A - ディーゼルエンジンの吸気絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障時のディーゼルエンジンの継続的運転を
可能にしながら、モータの小型化を図る。 【解決手段】 吸入空気の流れによりスロットル弁４の
スロットル軸３が受ける弁閉トルクの最大値をＴmax 、
モータ２３の非通電時のディテントトルクや軸受用シー
ル部材等のフリクションによりスロットル軸３が受ける
停止トルクの最大値をＤmax 、弁閉トルクの最大値Ｔma
x となるスロットル弁４の開度θ₁ でのスプリング９に
よりスロットル軸３が受ける弁開トルクをＳ（θ₁ ）、
エンジンの継続的運転が可能なスロットル弁４の最小開
度θ₂ での弁閉トルクをＴ（θ₂ ）及び弁開トルクをＳ
（θ₂ ）としたとき、 Ｓ（θ₁ ）＜Ｔmax ＋Ｄmax ，Ｓ（θ₂ ）＞Ｔ（θ₂ ）
＋Ｄmax の条件を満たすスプリング力のスプリング９を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの吸気絞り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの吸気絞り装置に
は、ディーゼルエンジンの吸気通路を回動することによ
って開閉するスロットル弁と、そのスロットル弁の開度
を制御するステップモータと、前記スロットル弁を開方
向に付勢する弁開用スプリングを備えたものがある（例
えば、特開平６−３０７２９５号公報参照）。なおディ
ーゼルエンジンの吸気絞り装置におけるスロットル弁
は、無負荷運転時（アイドル運転時）に吸入空気量を制
限することによりエンジン振動及び騒音を低減させ、ま
たエンジン停止時に全閉にすることによりエンジン振動
を伴うことなくエンジンを停止させ、また、排気ガス還
流時に吸入空気量を制限することにより吸気通路内を減
圧させる。

【０００３】また、周知のように、ディーゼルエンジン
の出力は、ガソリンエンジンと異なり、吸入空気量によ
って制御されるのではなく、燃料噴射量の制御によって
制御される。従って、ディーゼルエンジンでは、吸気絞
り装置のスロットル弁は基本的に開いていればよく、全
開であっても大出力になるといった不具合は起こらな
い。

【０００４】前記ディーゼルエンジンの吸気絞り装置に
おいて、ステップモータやエンジン制御用コンピュータ
（ＥＣＵ）等が断線等により故障し、ステップモータが
運転中に停止してしまうとか、再始動できなくなる場合
（故障時あるいはモータ停止時ともいう。）がある。こ
のような故障時に、スロットル弁がスプリング仕様によ
って全閉位置に閉じてしまっては、ディーゼルエンジン
の継続的運転（再始動を含む。）ができなってしまう。
例えば、車載用のディーゼルエンジンにおいて、故障時
に継続的運転ができないと、車両の退避走行すなわち安
全な退避場所への走行が不可能になるといった問題が残
る。

【０００５】このような問題を解決して継続的運転を可
能にするため、従来には、スロットル弁をすべての開度
において全開位置に開く弁開用スプリングを備えた吸気
絞り装置がある。従って、故障時にはスロットル弁が弁
開用スプリングにより全開位置に開けられるため継続的
運転が行える。

【０００６】ここで、従来装置における弁開用スプリン
グによりスロットル軸が受ける弁開トルクについて、図
１４の説明図を参照して説明する。図１４において、横
軸はスロットル弁の開度（バルブ開度ともいう。）θ(d
eg) を示し、縦軸は吸入空気の流れによりスロットル軸
が受ける弁閉トルクＴ(N・m)を示している。図中、実線
は、スロットル弁の全閉から全開までの全てのバルブ開
度θでの弁閉トルクＴ（θ）の変化を示している。バル
ブ開度θ₁ において、弁閉トルクＴ（θ）が最大値Ｔma
x となる。また、スロットル弁のスロットル軸には、前
記弁閉トルクＴに加え、モータにより停止させようとす
る力すなわちモータの非通電時のディテントトルクや軸
受用シール部材等のフリクションによる停止トルクＤが
加わる。なお、一般的にモータのディテントトルクは、
正負の両方向に作用し、また低温になる程大きくなるた
め、例えば、通常の使用温度範囲（−３０℃〜１２０
℃）における最低温度（−３０℃）でのディテントトル
クが最大値となることから、最低温度（−３０℃）での
停止トルクＤが最大値Ｄmax となる。従って、スロット
ル弁を開けさせない最大の力は、弁閉トルクＴ（θ）に
停止トルクＤの最大値Ｄmax を加えたものであり、図に
カーブ（Ｔ（θ）＋Ｄmax ）で示した。

【０００７】従来装置では、スロットル弁をすべての開
度θにおいて常に全開位置に開くため、弁開用スプリン
グによりスロットル軸が受ける弁開トルクＳをＳ（θ）
としたとき、 Ｓ（θ）＞Ｔmax ＋Ｄmax （θは全ての開度） の条件を満たす大きいスプリング力の弁開用スプリング
を用いている。この場合の条件を満たす弁開トルクＳ
（θ）の一例を図１４に点線Ｘで示した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ディーゼルエンジ
ンの吸気絞り装置では、モータには、前記弁開トルクＳ
（θ）に打ち勝ってスロットル弁を開閉することのでき
る駆動トルクを発生する能力を有するモータが必要とさ
れる。このため、モータの大型化やモータ駆動回路の特
殊化、例えば定電流化あるいは高電圧化、高電流化等を
余儀なくされることによりコストアップを招いている。
またモータの大型化は、ディテントトルクの増加につな
がり、このため弁開用スプリングには更に大きいスプリ
ング力を有するものを用いなければならず、悪循環に陥
ることになる。

【０００９】そこで、本発明は、ディーゼルエンジンは
少なくとも最低限の吸入空気量が確保されていれば継続
的運転に充分であることから、従来装置のように故障時
にスロットル弁を常に全開にしなくてもよく、またモー
タの非通電時のディテントトルクや軸受用シール部材等
のフリクションによりスロットル軸が受ける停止トルク
を利用できることに着眼して案出するものである。ま
た、本発明が解決しようとする課題は、故障時のディー
ゼルエンジンの継続的運転を可能にしながら、モータの
小型化を図ることのできるディーゼルエンジンの吸気絞
り装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１の発明は、ディーゼルエンジンの吸気通路を回動す
ることによって開閉するスロットル弁と、そのスロット
ル弁の開度を制御するモータと、前記スロットル弁を開
方向に付勢する弁開用スプリングを備えたディーゼルエ
ンジンの吸気絞り装置であって、前記スロットル弁に作
用する吸入空気の流れによりスロットル軸が受ける弁閉
トルクＴの最大値をＴmax 、前記モータの非通電時のデ
ィテントトルクや軸受用シール部材等のフリクションに
よりスロットル軸が受ける停止トルクＤの最大値をＤma
x 、前記弁閉トルクＴが最大値Ｔmax となるスロットル
弁の開度θ₁ での弁開用スプリングによりスロットル軸
が受ける弁開トルクＳをＳ（θ₁ ）、前記ディーゼルエ
ンジンの継続的運転が可能なスロットル弁の最小開度θ
₂ での弁閉トルクＴをＴ（θ₂ ）及び弁開トルクＳをＳ
（θ₂ ）としたとき、 Ｓ（θ₁ ）＜Ｔmax ＋Ｄmax Ｓ（θ₂ ）＞Ｔ（θ₂ ）＋Ｄmax の条件を満たすスプリング力の弁開用スプリングを用い
たことを特徴とする。前記請求項１記載のディーゼルエ
ンジンの吸気絞り装置によると、故障時には、吸入空気
の流れや温度変化に関係なく、スロットル弁が弁開用ス
プリングによって最小開度θ₂ 以上に開き、かつモータ
による停止トルクＤを利用してスロットル弁が弁開トル
クＳと弁閉トルクＴとが釣り合った開度位置で停止する
ため、最少限の吸入空気量を確保することができる。よ
って、ディーゼルエンジンの最低限の継続的運転が可能
である。また、従来に比べて、弁開用スプリングが小さ
いスプリング力のものでよく、これに伴い、モータの駆
動トルクも小さくて済むことから、モータを小型化する
ことができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載のディー
ゼルエンジンの吸気絞り装置であって、とくに、スロッ
トル弁の全閉から全開までの全ての開度θでの弁開トル
クＳをＳ（θ）、弁閉トルクＴをＴ（θ）、モータの非
通電時のディテントトルクや軸受用シール部材等のフリ
クションによりスロットル軸が受ける停止トルクＤの最
小値をＤmin としたとき、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ）−Ｄmin （θは全ての開度） の条件を満たすスプリング力の弁開用スプリングを用い
たことを特徴とする。前記請求項２記載のディーゼルエ
ンジンの吸気絞り装置によると、スロットル弁が故障時
の開度以下に閉じることを防止する。ここで、Ｔ−Ｄ以
上の弁開トルクＳが働けばスロットル弁が閉じることは
ない。また、停止トルクＤは温度変化によって変化する
ため、最小値Ｄmin を基にＴ−Ｄを計算すれば、温度変
化に関係なく、スロットル弁が故障時の開度以下に閉じ
ることを防止できる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２記載のディー
ゼルエンジンの吸気絞り装置であって、弁開トルクＳ
（θ）を、とくに、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ） としたことを特徴とする。前記請求項３記載のディーゼ
ルエンジンの吸気絞り装置によると、例えば、モータの
動力伝達経路がギヤ連結の場合において、弁開トルクＳ
が常に弁閉トルクＴより大きいため、ギヤバックラッシ
によるギヤの歯当たり方向を常に同一方向に維持するこ
とができる。このため、前記ギヤの歯当たり方向が変わ
ることによるスロットル弁の開度変動を防止することが
でき、これによって制御精度を向上することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕実施の形態１について図１〜図９を参
照して説明する。本形態は、車載用ディゼルエンジンに
実施した吸気絞り装置について述べる。吸気絞り装置の
正断面図を示した図１において、ディーゼルエンジンに
おける吸気系に組み込まれるボデー本体１は、ほぼ円筒
状をなしており、内部に吸気通路２を形成している。ボ
デー本体１の左右側壁には、スロットル軸３の両端部が
それぞれ当該側壁を貫通した状態で軸受（符号省略）を
介して回転可能に支持されている。またボデー本体１の
両側面には、前記各軸受及び軸受用シール部材（符号省
略）を嵌合する左右のボス部１ａ，１ｂが形成されてい
る。また右側のボス部１ｂには、スロットル軸３の当該
端部に組み込まれる動力伝達手段（後述する。）２５を
取り囲むハウジング部１ｃが形成されている。

【００１４】前記スロットル軸３には、吸気通路２を開
閉するスロットル弁４が取り付けられている。スロット
ル弁４は、図１のＢ−Ｂ線断面図を示した図６におい
て、実線（符号、４参照）が全開位置を示し、二点鎖線
ａが全閉位置すなわちエンジン（Ｅ／Ｇともいう。）停
止時位置を示し、一点鎖線ｂが半開位置すなわちアイド
ル位置を示している。またスロットル弁４は、通常走行
時（通常時ともいう。）においては全開位置と半開位置
との間で開閉し、エンジン停止時には半開位置よりさら
に閉じて全閉位置におかれる。なおディーゼルエンジン
においては、点火装置が必要なく、一度エンジンが動け
ば自然と動き続けるので、エンジンを確実に停止するた
めには燃料と空気の両方を遮断するのが望ましく、スロ
ットル弁４はエンジン停止時に全閉とする必要がある。

【００１５】図１、及び図１の左側面図を示した図２に
おいて、前記スロットル軸３の左端部には、第１のレバ
ー７がナット８の締着により固定されている。第１のレ
バー７は、その外周部に係合片７ａと取付片７ｂとを有
している。係合片７ａの先端部は、ボデー本体１の方
（図１において右方）へ向けて折り曲げられている。取
付片７ｂの先端部は、係合片７ａとは逆方向（図１にお
いて左方）へ向けて折り曲げられている。

【００１６】図１において、前記ボデー本体１の左側の
ボス部１ａには、スロットル軸３への第１のレバー７の
組付けに先立って、コイルスプリングからなる第１のス
プリング９が嵌装されている。第１のスプリング９の一
方のスプリングフック９ａは、ボデー本体１の左側面の
スプリング止めピン１０に係止されている。また他方の
スプリングフック９ｂは、第１のレバー７の係合片７ａ
に係止されている。第１のスプリング９は、第１のレバ
ー７をボデー本体１に対し弁開方向（図２において左回
り方向、太線矢印参照）に付勢する。なおスロットル軸
３には、第１のレバー７と第１のスプリング９との間に
位置するスプリングガイド１１が回転可能に嵌挿されて
いる（図１参照）。

【００１７】図２において、ボデー本体１の当該側面に
は、前記第１のレバー７の係合片７ａを間に挟む、前後
２個の取付突起１２，１３が設けられている。前側の取
付突起１２には全開ストッパねじ１４がねじ付けられて
いる。そのストッパねじ１４はロックナット１４Ａによ
り緩み止めされている。全開ストッパねじ１４は、図２
に実線で示すように第１のレバー７の係合片７ａと当接
することにより、スロットル弁４を弁開制限位置（図２
の点線位置参照）で停止させ、第１のレバー７のそれ以
上の弁開方向（図中、太線矢印参照）の回動を阻止す
る。また、後側の取付突起１３には全閉ストッパねじ１
５がねじ付けられている。そのストッパねじ１５はロッ
クナット１５Ａにより緩み止めされている。全閉ストッ
パねじ１５は、第１のレバー７の係合片７ａと当接（図
２の二点鎖線位置参照）することにより、スロットル弁
４を全閉位置で停止させ、第１のレバー７のそれ以上の
弁閉方向（図２において右回り方向）の回動を阻止す
る。なお、両ストッパねじ１４，１５の螺進あるいは螺
退によって係合片７ａとの当接位置を調整することがで
きる。

【００１８】図２に示すように、第１のレバー７の取付
片７ｂの先端部には、ボルトからなるスイッチ押圧ねじ
１６がねじ付けられている。その押圧ねじ１６はロック
ナット１６Ａにより緩み止めされている。一方、ボデー
本体１の当該側面には、前記スイッチ押圧ねじ１６の弁
開方向の前方に位置する全開位置検出用スイッチ（全開
スイッチともいう）１７が止めねじ１８により取り付け
られている。全開スイッチ１７は、スロットル弁４の全
開位置付近における開閉にともない、その検出端１７ａ
がスイッチ押圧ねじ１６の頭部によって押圧及びその押
圧の解除がなされることによってオン・オフし、その検
出信号（出力信号ともいう。）を図１に示すエンジン制
御用コンピュータ（ＥＣＵという）２０に入力する。な
お、スイッチ押圧ねじ１６の螺進あるいは螺退によって
全開スイッチ１７の検出端１７ａとの当接位置を調整す
ることができる。

【００１９】図１において、ＥＣＵ２０は、前記全開ス
イッチ１７の他、図示しない各種センサ・スイッチ等か
らの情報を受けて演算処理を行ない、アクセル操作及び
エンジン運転状況等に応じて、後述するステップモータ
２３及びＥＧＲバルブ３３の負圧制御弁４０に駆動信号
を出力する。

【００２０】前記ボデー本体１のハウジング部１ｃに
は、その開口端面を覆う蓋板２２が固定されている。蓋
板２２には、ステップモータ（単に、モータともい
う。）２３がその出力軸２３ａを前記ハウジング部１ｃ
内に突出させた状態で設置されている。モータ２３の出
力軸２３ａはその先端部にピニオン２４を有している。

【００２１】図１において、スロットル軸３の右側端部
には、モータ２３とスロットル軸３との間の動力伝達を
果たす動力伝達手段２５が組付けられている。なお図１
のＡ−Ａ線断面図が図３に示されている。動力伝達手段
２５は、駆動側連結部材としての扇形ギヤ２６と、従動
側連結部材としての第２のレバー２７とからなる。

【００２２】扇形ギヤ２６は、外周部のギヤ部２６ａと
軸心部の軸孔（符号省略）を形成するボス部２６ｂを有
している。一方、第２のレバー２７は、ほぼＵ字形状を
なしており、それぞれ取付孔（符号省略）を有する両端
部２７ａと、その両端部２７ａ相互を連結する連結部２
７ｂとを有している。第２のレバー２７の両端部２７ａ
の間に扇形ギヤ２６を配置した状態で、スロットル軸３
に第２のレバー２７の取付孔及び扇形ギヤ２６のボス部
２６ｂの軸孔が嵌挿されている。第２のレバー２７は、
スロットル軸３にナット２１により回転不能に固定され
ている。これにより扇形ギヤ２６は、スロットル軸３に
回転可能にかつ第２のレバー２７により抜け止めされた
状態で設けられている。なお、扇形ギヤ２６のボス部２
６ｂとスロットル軸３との間には軸受（符号省略）が介
在され、また第２のレバー２７の両端部２７ａと扇形ギ
ヤ２６のボス部２６ｂとの間にはワッシャ（符号省略）
が介在されている。

【００２３】前記扇形ギヤ２６のギヤ部２６ａは、前記
モータ２３の出力軸２３ａのピニオン２４に噛み合わさ
れている。また、扇形ギヤ２６におけるギヤ部２６ａの
ほぼ反対側の周面部分には係合凹溝２８が形成されてい
る。その係合凹溝２８には、前記第２のレバー２７の連
結部２７ｂが所定角度の範囲内で相対的に回動可能に係
合されている。

【００２４】前記扇形ギヤ２６のボス部２６ｂには、前
記スロットル軸３への第２のレバー２７の組付けに先立
って、コイルスプリングからなる第２のスプリング２９
が一対のスプリングガイド３０を介して嵌装されてい
る。第２のスプリング２９の一方のスプリングフック２
９ａは、前記扇形ギヤ２６の側面のスプリング止めピン
３１に係止されている。また他方のスプリングフック２
９ｂは、第２のレバー２７の連結部２７ｂに係止されて
いる。第２のスプリング２９は、扇形ギヤ２６を弁開方
向（図３において時計回り方向）に付勢すると同時に、
第２のレバー２７を弁閉方向（図３において反時計回り
方向）に付勢する。また、第２のスプリング２９の付勢
力は、前記第１のスプリング９よりも大きく、また前記
モータ２３の駆動による扇形ギヤ２６の回動トルクより
も小さく設定されている。このため、通常は、第２のス
プリング２９の付勢力によって、図３に示すように第２
のレバー２７の連結部２７ｂと扇形ギヤ２６の係合凹溝
２８の弁閉側溝壁（符号、２８ａを付す）とが当接した
状態（この状態を、動力伝達手段２５のＰ状態とい
う。）に保持されている。

【００２５】図１に示すように、ボデー本体１には、ス
ロットル弁４の下流側においてＥＧＲ制御を行うための
排気ガス再循環装置（ＥＧＲ制御装置ともいう。）のＥ
ＧＲバルブ３３が組付けられている。ＥＧＲバルブ３３
が備えている弁体３６は、前記吸気通路２につながるＥ
ＧＲガス通路３４の端部に配置されたバルブシート３５
を開閉する。ＥＧＲバルブ３３は、ダイアフラム３７に
よって区画された負圧室３８に導入される負圧がダイア
フラムスプリング３９の付勢力より弱いとき（負圧室３
８内の絶対圧が高いとき。）には弁体３６を閉じ、その
付勢力より強いとき（負圧室３８内の絶対圧が低いと
き。）に弁体３６を開く構成となっている。負圧室３８
は、負圧制御弁４０の切り換え作動によって大気あるい
は負圧源と連通する。

【００２６】負圧制御弁４０は、前記ＥＣＵ２０からの
出力信号にもとづいて切り換え作動する。すなわちＥＣ
Ｕ２０がＥＧＲガスの導入を不要と判断したときには、
負圧制御弁４０を切り換え制御し、負圧室３８と大気と
を連通する。これにより負圧室３８に負圧が導入されな
いため、ダイアフラムスプリング３９の付勢力によって
弁体３６が閉じ、ＥＧＲガス通路３４と吸気通路２が遮
断される。また、ＥＣＵ２０がＥＧＲガスの導入を必要
と判断したときには、負圧制御弁４０を切り換え制御
し、負圧室３８と負圧源とを連通することにより、負圧
源からの負圧が負圧室３８に導入される。すると、ダイ
アフラム３７に働く負圧により弁体３６が開かれ、ＥＧ
Ｒガス通路３４と吸気通路２が連通される。そして、Ｅ
ＧＲガスの圧力が吸気通路２を流れる吸入空気（新気あ
るいは吸気ともいう）の圧力より高いとＥＧＲガスが吸
気通路２へ流入し、混合気となってエンジンへ流れる。
さらに、速やかにかつ大量にＥＧＲガスをエンジンへ流
したい時には、スロットル弁４を閉じることにより吸気
通路２を流れる新気の圧力を低くする。

【００２７】前記したディーゼルエンジンの吸気絞り装
置において、エンジン停止時以外の通常時には、動力伝
達手段２５の扇形ギヤ２６と第２のレバー２７とが第２
のスプリング２９の付勢力によって、第２のレバー２７
の連結部２７ｂと扇形ギヤ２６の係合凹溝２８の弁閉側
溝壁２８ａとが当接したＰ状態に保持されている（図３
及び図４の説明図参照）。なお、この状態の模式図が図
７（ａ）に示されている。

【００２８】この状態で、ステップモータ２３が作動す
ることによって、その駆動力が出力軸２３ａのピニオン
２４から前記Ｐ状態の扇形ギヤ２６、第２のレバー２７
を介してスロットル軸３へと伝達され、これによりスロ
ットル弁４が所定の開度に開閉させられる。なおスロッ
トル弁４は、ＥＣＵ２０により制御されるモータ２３の
駆動によって、周知の装置と同様に、アクセルＯＮ時に
はエンジンの運転状況に応じて通常時の作動範囲内（図
６参照）において開度調整され、またアクセルＯＦＦに
よるエンジンの無負荷運転時には半開位置（図６の位置
ｂ参照）におかれ、またエンジン停止時には全閉位置
（図６の位置ａ参照）におかれる。

【００２９】前記通常時の状態において、エンジンを停
止させるときは、ステップモータ２３を閉作動すること
により、スロットル弁４が閉じられていき、遂には第１
のレバー７の係合片７ａが全閉ストッパねじ１５に当接
し（図２の二点鎖線参照）、これによりスロットル弁４
が全閉位置に停止される（図４の説明図参照）。コンピ
ュータないしＥＣＵ２０がカウントしているステップモ
ータ２３のステップ数が実際のステップ数に等しけれ
ば、ＥＣＵ２０はスロットル弁４が全閉位置になったと
きにステップモータ２３を停止させることができる。し
かし、何らかの原因でＥＣＵ２０がカウントしているス
テップ数が実際のステップ数からずれていると、前記第
１のレバー７の係合片７ａが全閉ストッパねじ１５に当
接してスロットル弁４が全閉位置に停止した後もステッ
プモータ２３が回り続ける。前記スロットル弁４の停止
後もモータ２３が閉方向に回り続けると、第２のレバー
２７は第１のレバー７の係合片７ａと全閉ストッパねじ
１５との当接により全閉位置にて停止状態を維持する一
方、扇形ギヤ２６が第２のスプリング２９の付勢力に抗
して弁閉方向に回動する（図５の説明図参照）。これに
より、動力伝達手段２５はＰ状態が解除された状態（こ
れをリリーフ状態という。）となる。なお、この状態の
模式図が図７（ｂ）に示されている。

【００３０】このように、スロットル弁４が全閉位置に
停止した後もステップモータ２３だけが回り続けられる
ようになっているために、スロットル弁４を全閉位置に
過不足なく確実に閉じることができると共に、ステップ
モータ２３に脱調を生じさせないようにすることができ
る。また、全閉ストッパねじ１５に対する第１のレバー
７の係合片７ａの衝突によりスロットル弁４が開方向に
バウンドする場合には、第２のレバー２７が第２のスプ
リング２９の付勢力に抗して一時的に弁開方向に回動す
ることにより、モータ２３に脱調を生じることなく前記
スロットル弁４のバウンドを許容することができる。な
お、モータ２３が閉作動を完了した後でＯＦＦされる
と、第２のスプリング２９の付勢力によって動力伝達手
段２５はリリーフ状態からＰ状態に復帰する（図４参
照）。

【００３１】上記したディーゼルエンジンの吸気絞り装
置において、本発明でいう弁開用スプリングには、第１
のレバー７とともにスロットル弁４を弁開方向に付勢す
る第１のスプリング９が相当している。第１のスプリン
グ９によりスロットル軸３が受ける弁開トルクについ
て、図８の説明図を参照して説明する。図８は、前記図
１４と同様に、バルブ開度θと弁閉トルクＴとの関係を
示している。図中、実線は、スロットル弁４の全閉から
全開までの全てのバルブ開度θでの弁閉トルクＴ（θ）
の変化を示している。バルブ開度θ₁ において、弁閉ト
ルクＴ（θ）が最大値Ｔmax となる。また、スロットル
弁４のスロットル軸３には、弁閉トルクＴに加え、モー
タ２３の非通電時のディテントトルクや軸受用シール部
材等のフリクションによる停止トルクＤが加わる。な
お、一般的にモータ２３のディテントトルクは、正負の
両方向に作用し、また低温になる程大きくなるため、例
えば、通常の使用温度範囲（−３０℃〜１２０℃）にお
ける最低温度（−３０℃）でのディテントトルクが最大
値となることから、最低温度（−３０℃）での停止トル
クＤが最大値Ｄmax となり、最高温度（１２０℃）での
停止トルクＤが最小値Ｄmin となる。

【００３２】スロットル弁４を開けるのに要する力は、
弁閉トルクＴ（θ）に停止トルクＤを加えたもの（Ｔ＋
Ｄ）であり、停止トルクＤが最大値Ｄmax のときに最大
となる。これを、図にカーブ（Ｔ（θ）＋Ｄmax ）で示
した。また、スロットル弁４を開けるのに要する最小の
力は、弁閉トルクＴ（θ）に停止トルクＤの最小値Ｄmi
n を加えたものであり、図にカーブ（Ｔ（θ）＋Ｄmin
）で示した。このスロットル弁４を開けるのに要する
力（Ｔ＋Ｄ）以上の弁開トルクＳによりスロットル弁４
は開く。また、スロットル弁４を閉じさせない力は、弁
閉トルクＴ（θ）から停止トルクＤを引いたもの（Ｔ−
Ｄ）であり、停止トルクＤが最大値Ｄmax のときに最大
となる。これを、図にカーブ（Ｔ（θ）−Ｄmax ）で示
した。また、スロットル弁４を閉じさせない最小の力
は、弁閉トルクＴ（θ）から停止トルクＤの最小値Ｄmi
n を引いたものであり、図にカーブ（Ｔ（θ）−Ｄmin
）で示した。このスロットル弁４を閉じさせない力
（Ｔ−Ｄ）以下の弁開トルクＳではスロットル弁４は閉
じてしまう。また、車載用ディーゼルエンジンの継続的
運転すなわち退避走行が可能なスロットル弁４の最小開
度、例えばアイドル位置での開度θ₂ での弁閉トルクＴ
をＴ（θ₂ ）で示した。

【００３３】そこで、本形態の弁開用スプリングとして
の第１のスプリング９には、弁閉トルクＴが最大値Ｔma
x となるスロットル弁４の開度θ₁ での第１のスプリン
グ９によりスロットル軸３が受ける弁開トルクＳをＳ
（θ₁ ）、スロットル弁４の最小開度θ₂ での弁開トル
クＳをＳ（θ₂ ）としたとき、 Ｓ（θ₁ ）＜Ｔmax ＋Ｄmax Ｓ（θ₂ ）＞Ｔ（θ₂ ）＋Ｄmax の条件を満たすスプリング力のスプリングを用いてい
る。すなわち、第１のスプリング９には、大きくとも弁
開トルクＳ（θ₁ ）がＴmax ＋Ｄmax より小さいスプリ
ング力（すなわち従来よりも小さいスプリング力）で、
小さくても弁開トルクＳ（θ₂ ）がＴ（θ₂ ）＋Ｄmax
より大きいスプリング力のスプリングが用いられる。な
お、この場合の条件を満たす弁開トルクＳ（θ）の一例
を図８に点線Ａで示した。

【００３４】故障時のスロットル弁４の動作の一例につ
いて図９の説明図を参照して説明する。図９には、図８
に点線Ａで示した弁開トルクＳ（θ）とバルブ開度θと
弁閉トルクＴとの関係がある温度での停止トルクＤとと
もに示されている。図９中、バルブ開度θが０°（全
閉）〜θ₃ の範囲では、Ｓ＞Ｔ＋Ｄとなるため、スロッ
トル弁４は吸入空気の流れや温度変化に関係なく開度θ
₃ に開く。またバルブ開度θがθ₃ 〜θ₄ の範囲では、
Ｔ＋Ｄ＞Ｓ＞Ｔ−Ｄとなるため、スロットル弁４は停止
トルクＤを利用して停止する。またバルブ開度θがθ₄
〜θ₅ の範囲の範囲では、Ｓ＜Ｔ＋Ｄとなるため、スロ
ットル弁４は開度θ₄ に閉じる。またバルブ開度θがθ
₅ 〜θ₆ 範囲では、θ₃ 〜θ₄ の範囲のときと同様に、
Ｔ＋Ｄ＞Ｓ＞Ｔ−Ｄとなるため、スロットル弁４は停止
トルクＤを利用して停止する。またバルブ開度θがθ₆
〜８０°（全開）の範囲では、０°（全閉）〜θ₃ の範
囲のときと同様に、Ｓ＞Ｔ＋Ｄとなるためスロットル弁
４は全開となる。

【００３５】前記ディーゼルエンジンの吸気絞り装置に
よると、故障時には、吸入空気の流れや温度変化に関係
なく、スロットル弁４が第１のスプリング９によって最
小開度θ₂ 以上に開き、かつモータ２３による停止トル
クＤを利用してスロットル弁４が弁開トルクＳと弁閉ト
ルクＴとが釣り合った開度位置で停止するため、最少限
の吸入空気量を確保することができる。よって、車載用
ディーゼルエンジンの最低限の継続的運転すなわち退避
走行が可能である。また、従来に比べて、第１のスプリ
ング９が小さいスプリング力のものでよく、これに伴
い、モータ２３の駆動トルクも小さくて済むことから、
モータ２３を小型化することができる。

【００３６】〔実施の形態２〕実施の形態２について図
１０の模式図を参照して説明する。図１０（ａ）は動力
伝達手段２５のＰ状態を示し、同（ｂ）は動力伝達手段
２５のリリーフ状態を示している。なお本形態２は、実
施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部
分について詳述し、実施の形態１と同一もしくは実質的
に同一構成と考えられる部分には同一符号を付して重複
する説明は省略する。また、次以降の実施の形態につい
ても同様の考えで重複する説明は省略する。

【００３７】本形態は、実施の形態１において第１のレ
バー７とボデー本体１との間に配置していた第１のスプ
リング９を、扇形ギヤ２６とボデー本体１との間にその
扇形ギヤ２６を弁開方向に付勢するように介装してい
る。

【００３８】〔実施の形態３〕実施の形態３について図
１１の模式図を参照して説明する。図１１（ａ）は動力
伝達手段２５のＰ状態を示し、同（ｂ）は動力伝達手段
２５のリリーフ状態を示している。本形態は、実施の形
態２において第２のレバー２７と扇形ギヤ２６との間に
配置していた第２のスプリング２９を、第１のレバー７
とボデー本体１との間にその第１のレバー７を弁閉方向
に付勢するように介装している。また第１のスプリング
９の付勢力は、第２のスプリング２９の付勢力よりも大
きく設定される。

【００３９】〔実施の形態４〕実施の形態４について説
明する。本形態は、実施の形態１における第１のスプリ
ング（弁開用スプリング）９のスプリング力を変更した
ものである。本形態における第１のスプリング９のスプ
リング力による弁開トルクＳについて、図８に準ずる図
１２の説明図を参照して説明する。本形態では、実施の
形態１の条件に加え、スロットル弁４の全閉から全開ま
での全ての開度θでの弁開トルクＳをＳ（θ）、弁閉ト
ルクＴをＴ（θ）、モータの非通電時のディテントトル
クや軸受用シール部材等のフリクションによりスロット
ル軸が受ける停止トルクＤの最小値をＤmin としたと
き、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ）−Ｄmin （θは全ての開度） の条件を満たすスプリング力の弁開用スプリングを用い
ている。なお、この場合の条件を満たす弁開トルクＳ
（θ）の一例を図１２に点線Ｂで示した。

【００４０】本形態のディーゼルエンジンの吸気絞り装
置によると、スロットル弁４が故障時の開度以下に閉じ
ることを防止する。ここで、Ｔ−Ｄ以上の弁開トルクＳ
が働けばスロットル弁４が閉じることはない。また、停
止トルクＤは温度変化によって変化するため、最小値Ｄ
min を基にＴ−Ｄを計算すれば、温度変化に関係なく、
スロットル弁４が故障時の開度以下に閉じることを防止
できる。

【００４１】〔実施の形態５〕実施の形態３について説
明する。本形態は、実施の形態４における第１のスプリ
ング（弁開用スプリング）９のスプリング力を変更した
ものである。本形態における第１のスプリング９のスプ
リング力による弁開トルクＳについて、図８に準ずる図
１３の説明図を参照して説明する。本形態では、実施の
形態２の条件に加え、弁開トルクＳ（θ）を、とくに、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ） としている。なお、この場合の条件を満たす弁開トルク
Ｓ（θ）の一例を図１３に点線Ｃで示した。

【００４２】本形態のディーゼルエンジンの吸気絞り装
置によると、弁開トルクＳが常に弁閉トルクＴより大き
いため、モータ２３の動力伝達経路のギヤ連結（ピニオ
ン２４と扇形ギヤ２６のギヤ部２６ａによる連結）にお
いて、ギヤバックラッシによるギヤ（２４，２６ａ）の
歯当たり方向を常に同一方向に維持することができる。
例えば、実施の形態１あるいは２においては、弁開トル
クＳが弁閉トルクＴより大きいときから小さくなると
き、あるいは小さいときから大きくなるときには、前記
ギヤバックラッシによるギヤ（２４，２６ａ）の歯当た
り方向が変わるが、本形態によるとギヤ（２４，２６
ａ）の歯当たり方向が常に同一方向に維持される。従っ
て、ギヤ（２４，２６ａ）の歯当たり方向が変わること
によるスロットル弁４の開度変動を防止することがで
き、これによって制御精度を向上することができる。

【００４３】本発明は前記実施の形態１〜５に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る変更が可能である。例えば、車載用に限らず、ボート
用、発電機用等、種々の用途のディーゼルエンジンに本
発明を適用することができる。また、動力伝達手段２５
にはギヤ連結によるものの他、レバー連結によるもので
もよいし、スロットル軸３３にモータ２３の出力軸２３
ａを直結することも考えられる。

【００４４】

【発明の効果】本発明のディーゼルエンジンの吸気絞り
装置によれば、故障時のディーゼルエンジンの継続的運
転を可能にしながら、モータの小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を示す吸気絞り装置の正断面図で
ある。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】動力伝達手段の通常状態を示す説明図である。

【図５】同動力伝達手段のリリーフ状態を示す説明図で
ある。

【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】実施の形態１の吸気絞り装置の構成を示す模式
図である。

【図８】弁開用スプリングによる弁開トルクの説明図で
ある。

【図９】故障時のスロットル弁の動作説明にかかる説明
図である。

【図１０】実施の形態２の吸気絞り装置の構成を示す模
式図である。

【図１１】実施の形態３の吸気絞り装置の構成を示す模
式図である。

【図１２】実施の形態４における弁開用スプリングによ
る弁開トルクの説明図である。

【図１３】実施の形態５における弁開用スプリングによ
る弁開トルクの説明図である。

【図１４】従来例における弁開用スプリングによる弁開
トルクの説明図である。

【符号の説明】

２ 吸気通路 ３ スロットル軸 ４ スロットル弁 ９ 第１のスプリング（弁開用スプリング） ２３ モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの吸気通路を回動す
   ることによって開閉するスロットル弁と、そのスロット
   ル弁の開度を制御するモータと、前記スロットル弁を開
   方向に付勢する弁開用スプリングを備えたディーゼルエ
   ンジンの吸気絞り装置であって、 前記スロットル弁に作用する吸入空気の流れによりスロ
   ットル軸が受ける弁閉トルクＴの最大値をＴmax 、 前記モータの非通電時のディテントトルクや軸受用シー
   ル部材等のフリクションによりスロットル軸が受ける停
   止トルクＤの最大値をＤmax 、 前記弁閉トルクＴが最大値Ｔmax となるスロットル弁の
   開度θ₁ での弁開用スプリングによりスロットル軸が受
   ける弁開トルクＳをＳ（θ₁ ）、 前記ディーゼルエンジンの継続的運転が可能なスロット
   ル弁の最小開度θ₂ での弁閉トルクＴをＴ（θ₂ ）及び
   弁開トルクＳをＳ（θ₂ ）としたとき、 Ｓ（θ₁ ）＜Ｔmax ＋Ｄmax Ｓ（θ₂ ）＞Ｔ（θ₂ ）＋Ｄmax の条件を満たすスプリング力の弁開用スプリングを用い
   たことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気絞り装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディーゼルエンジンの吸
   気絞り装置であって、とくに、スロットル弁の全閉から
   全開までの全ての開度θでの弁開トルクＳをＳ（θ）、
   弁閉トルクＴをＴ（θ）、モータの非通電時のディテン
   トトルクや軸受用シール部材等のフリクションによりス
   ロットル軸が受ける停止トルクＤの最小値をＤmin とし
   たとき、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ）−Ｄmin （θは全ての開度） の条件を満たすスプリング力の弁開用スプリングを用い
   たことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気絞り装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のディーゼルエンジンの吸
   気絞り装置であって、弁開トルクＳ（θ）を、とくに、 Ｓ（θ）＞Ｔ（θ） としたことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気絞り
   装置。