JPH0381534A - モータ駆動式スロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、エンジンの吸気通路内を開閉するスロットル
バルブをモータで駆動するいわゆるＤ　Ｂ　Ｗ　（Ｄｒ
ｉｖｅ　Ｂｙ　Ｗｉｒｅ）方式のスロットル装置に関す
る。

〈従来の技術〉 近年、乗用車等に搭載されるガソリンエンジンでは、排
ガス公害の防止や燃費の向上を図りつつ出力等の機関性
能を確保するため、燃料の供給量や点火時期等を電子制
御しているものが多い。キャブレタや電子式燃料噴射装
置のスロットルバルブについても、従来はアクセルペダ
ルに直結したケーブルを介して運転者の意志に一対一で
対応して開閉操作されていたが、オートクルーズ（定速
走行）装置や機械式自動変速機の発達に伴い、サーボモ
ータ等の電動アクチュエータによりスロツトルバルブの
開閉を電子制御するＤＢＷ方式のスロットル装置も開発
されている。

このスロットル装置では、通常、アクセルペダルの踏み
込み量の他に、クラッチの接続状態や吸気温等の諸デー
タをマイクロプロセッサで演算処理し、スロットルバル
ブをその時点の車両の走行条件に対応した最適開度に決
定している。このｔこめ、例えばオートクルーズ装置の
作動中には、登板等の負荷状態に拘わらず、車速を設定
値に保持する様にスロットルバルブの開度全自動的に調
整したり、機械式自動変速機でのクラッチ切断時には、
ペダル踏み込み量と無関係にスロットルバルブを閉じた
りすることが容易に行える。

〈発明が解決しようとするＷ題〉 ＤＢＷ方式のスロットル装置では、モータを含むその制
御系の故障によってスロットル開度を制御できなくなる
可能性がある。

この場合、スロットルバルブにこれを閉じる方向に付勢
するリターンスプリングを取付けておいて、故障時はこ
のばね力によって常にスロットルバルブを全閉状態とし
てしまう方法があるが、これは故障時に車両が走行不能
となってしまうという不具合がある。さらに、故障時に
異物噛み込み等によってスロットルバルブが開状態で固
定されてしまうと、暴走してしまう危険がある。

一方、上述した欠点を解消するために、新たなフェール
セーフ装置を付は加えることは、コスト高となる難点が
ある。

本発明は、このような実状に鑑みて成されたものであり
、コスト高を招くことなく故障時に暴走や運転不能を回
避することのできろエンジンのスロットル装置を提供す
ることを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するための本発明にかかるスロットル
装置ｔよ、互いに長さの異なる２つの吸気管を有し、こ
れらの吸気管の開閉を可変吸気バルブで切換えるエンジ
ンにおいて、隔離された２室を有するサージタンクと、
前記２室にそれぞれ連通し該２室ｌこ吸気を導入する２
つの導入管と、前記導入管をそれぞれ開閉すると共にモ
ータにより別個にその開度を制御される２つのスロット
ルバルブと、前記２室にそれぞれ連通しエンジン燃焼室
に吸気を供給する互いに長さの異なる２つの吸気管と、
前記吸気管をそれぞれ開閉する２つの可変吸気バルブと
を具えたことを特徴とする。

また、サージタンクの隔離された２室相互の連通・遮断
を行うシャッタバルブを設けてもよい。

く作　　　用〉 正常運転時、低速域では短い吸気管の可変吸気バルブを
閉じ、長い吸気管の可変吸気バルブを開いて吸気を行う
一方、高速域では短い吸気管の可変吸気バルブを開いて
吸気を行う。これにより、低速域、高速域のいずれにお
いても良好な慣性過給効果が得られる。

いずれかのスロットルバルブの制御系が故障した場合、
正常な側の吸気管の可変吸気バルブを開いて正常なスロ
ットルバルブで吸気を制御する。ここで、スロットルバ
ルブが開いた状態で故障したときは、その吸気管の可変
吸気バルブを閉じる。

一方、サージタンクの２室を連通・遮断するシャッタバ
ルブを設けたときには、低速域ではこれを閉じ、高速域
ではこれを開いて両室を連通させることで、共鳴過給効
果が得られる。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を図面によって具体的に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例にかかるエンジンのスロット
ル装置の構成断面図、第２図はそのスロットルバルブの
駆動部の断面図である。

第１図に示すように、エンジンの吸気系に鼓けられるサ
ージタンク１１は内部を隔壁１２によってＡ室とＢ室の
２室に隔離されている。

この隔壁１２には２室を連通させる開口が穿設されてい
て、そこにシャッタバルブ１３が取付けられ、このシャ
ッタバルブ１３の開閉によって２室が連通されたり遮断
されたりするようになっている。

サージタンク１１にはそれぞれＡ室及びＢ室に連通ずる
導入管１４，１５が連結されていて、これらの導入管１
４．１５を経て吸気がサージタンク１１内に導入される
。これらの導入管１４，１５には各々スロットルバルブ
１６，１７が取付けられ、これらのスロットルバルブ１
６，１７の開度によって各導入管１４，１５に流れる空
気量が制御される。

また、サージタンク１１には空気の流れ方向下流側にそ
れぞれＡ室及びＢ室に連通ずる吸気管１８．１９が連結
されていて、これらの吸気管１８，１９を経で図示しな
いエンジン燃焼室に吸気が供給されるようになっている
。これらの吸気管１８．１９は互いに長さが異なってお
り、吸気管１８は比較的短い高速用とされる一方、吸気
管１９は迂回して比較的長い低速用としている。各吸気
管１８゜１９には各々可変吸気バルブ２０．２１が取付
けられ、これらの可変吸気バルブ２０．２１の開閉によ
って、それぞれの吸気管１８．１９が導通あるいは遮断
されるようになっている。

次に、スロットルバルブ１６，１７について説明するが
、これらは同じ構成であるので、一つの図面について説
明する。第２図に示すように、導入管１４　（１５）の
途中には、スロットルバルブ１６　（１７）が回動自在
に取付けられていて、その回動角度位置によって開度が
変更される。スロットルバルブ１６　（１７）の回動軸
２２　（２Ｂ）の一端にはその開度を検出するスロット
ルボジシ璽ンセンサ２４　（２５）が取付けられる一方
、他端には図示しないフレームに固定されたサーボモー
タ２６　（２７）の駆動軸が取付けられている。さらに
、回動軸２２　（２３）にはねじりコイルばねであるリ
ターンスプリング２８　（２９）が巻回されていて、と
のスプリ８− ング２８　（２９）によってスロットルバルブ１６（１
７）が全閉状態となるように付勢されている。

つまり、スロットルバルブ１６　（１７）は、リターン
スプリング２８　（２９）のばね力に抗してサーボモー
タ２６　（２７）が駆動力を働かせることで開き、サー
ボモータ２６　（２７）が作動しないときは全閉状態と
なる。

一方、スロットルバルブ１Ｂ、１７がｆｆｉ妙な開度設
定が要求されるのに対して、シャッタバルブ１３．可変
吸気バルブ２０．２１は、全開と全閉の２つの状態を達
成できればよく、その開閉駆動装置（図示せず）は簡易
なものでよい。例えば、吸気の負圧を用いたダイヤフラ
ム式バキュームアクチュエータ等が安価に利用できる。

このような構成において、低速運転時は、第３図（ａ）
に示すように、高速用吸気管１８の可変吸気バルブ２０
を閉じ、低速用吸気管１９の可変吸気バルブ２１を開い
て、低速用吸気管１９ｔ！けを用いて吸気を行う。その
結果、低速域では吸気通路面積が小さく、且つ通路長が
長くなるので、慣性過給効果によって発生トルクの向上
が図れる。

また、高速運転時は、第３図（ｂ）に示すように、高速
用及び低速用吸気管１８．１９の可変吸気バルブ２０．
２１を共に開き、両眼気管１８．１９で吸気を行う。そ
の結果、高速域では吸気通路面積が拡大し、慣性過給域
も高速域側となって、発生トルクの向上が図れる。尚、
この場合、低速用吸気管１９の可変吸気バルブは閉じて
、高速用吸気管１ｓｔ！けを用いるようにしてもよい。

一方、サージタンク１１のＡ室及びＢ室の共鳴過給効果
を狙うときは、低速域では第３図（ａｌのように隔壁１
２のシャッタバルブ１３を閉じる一方、高速域では第３
図（ｂ）のように乙のシャッタバルブ１３を開くとよい
。

次に、スロットルバルブ１６，１７のいずれかの制御系
に故障があった場合について説明する。

先ず、制御系が故障してリターンスプリング２８又は２
９によってスロットルバルブ１６又（よ１７が全閉とな
った状態を考える。いま、例えばスロットルバルブ１６
が全閉で制御不能となったとすると、第３図（ｃ）に示
すように、シャッタバルブ１３を開いて正常な方のスロ
ットルバルブ１７で吸気制御する。また、可変吸気バル
ブ２０，２１は正常時と同様に動作させる。この結果、
運転の続行が確保される。尚。シャッタバルブ１３を閉
じてもよく、この場合は正常な側の吸気管１９の可変吸
気バルブ２１を開状態とする。

一方、異物の噛み込み等でスロットルバルブ１６又は１
７が開いた状態で制御不能となった場合は、そのままだ
と暴走の虞れがある。

いま、例えばスロットルバルブ１６が開状態で固定され
たとすると、第３図（ｄｉに示すように、シャッタバル
ブ１３及び故障した側の吸気管１８の可変吸気バルブ２
０を共に閉じ、正常な側の吸気管１９の可変吸気バルブ
２１１− を開いて正常なスロットルバルブ１７で吸気制御する。

この結果が、暴走が防止できると同時に運転の続行が確
保される。

ここで、故障がスロットルバルブが開いた状態での故障
かあるいは閉じた状態での故障かの判断は、例えば、ア
イドルスイッチがＯＮしているか否か、又はスロットル
ボジシ嘗ンセンサの出力値が所定の値を越えているか否
か等を調べることで行うことができる。

尚、スロットルバルブの制御系が故障したか否かの判定
は、例えば次のようにして行われる。すなわち、スロッ
トル目標開度とスロットルボジシ璽ンセンサ２４，２５
による実測値との偏差を積算し、これがある値を越える
とスロットルバルブ１６，１７が追従していないので故
障と判定する。第４図はこの故障判定フローチャートの
一例を示す。

第４図においては、バルブの応答遅れを考慮して目標開
度θ、を−次フィルタに通した後、実測開度θ□と比較
する。先ず、ステップＳ１２ において目標フィルタ値θｔ、を前回の演算におけるθ
ｔ１値をもとにθ１．＝αθｔ、＋（１−ａ）θ、で演
算する。ここでａはフィルタ定数であり、Ｏ≦ａ　＜　
１の範囲で選定する。次に、ステップＳ２で、この目標
フィルタ値θｔ、と実測開度θ□との偏差Δθを求め、
ステップＳ３で偏差Δθが許容誤差ε。より小さいか否
かを判定する。

ここで、偏差Δθが許容誤差ε。より小さい場合は、ス
テップＳ４で誤差蓄積値Ｓを蓄積誤差減少量ε１だけ減
じた値にセットする。一方、ステップＳ３で偏差Δθが
許容誤差ｃ０より大きい場合は、ステップＳ５で誤差蓄
積値Ｓを許容誤差ε。たけ加えた値にセットする。

その後、ステップＳ６において誤差蓄積値Ｓが蓄積誤差
限度ε２より大きいか否かを判定し、大きい場合は故障
と判定してステップＳ７でスロットル故障フラグをセッ
トする。一方、小さい場合は、ステップＳ８でそのフラ
グをリセットする。

この故障判定は各スロットルバルブ１６゜１７毎に行わ
れる。

ところで、上述の実施例ではサージタンク１１の２室を
連通・遮断するシャッタバルブ１３を設けているので、
適宜それを開閉することで共鳴過給効果によって低速域
及び高速域での発生トルクの増大が図れると共に、第３
図ｔｃ）に示すように、一方のスロットルバルブが閉じ
た状態で故障しても長短吸気管１８゜１９の使い分けが
可能となる。しかし、本発明においてはこのシャッタバ
ルブ１３は必ずしも設けないで、サージタンク１１の２
室を連通不能としておいてもよい。

また、本発明ではスロットルバルブが開いた状態で故障
しても暴走の危険は回避できるので、各モータ２６，２
７のリターンスプリング２８．２９ζよ必ずしも設けな
くともよい。

〈発明の効果〉 以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように本発明に
よれば、サージタンクの隔離された２室にそれぞれ導入
管と互いに長さの異なる吸気管とを連通させ、各導入管
にはモータ駆動制御されるスロットルバルブを、各吸気
管には可変吸気バルブを設けたので、従来の可変吸気バ
ルブ系を利用して低コストで達成できると共に、スロッ
トルバルブの全閉故障、全開故障のいずれにおいても暴
走を防止し且つ運転の続行を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるエンジンのスロット
ル装置の構成断面図、第２図はそのスロットルバルブの
駆動部の断面図、第３図は同じくその作用説明図、第４
図は故障判定フローチャートである。 図面中、 １１はサージタンク、 １２は隔壁、 １３はシャッタバルブ、 １４．１５は導入管、 １６．１７はスロットルバルブ、 １８．１９は吸ｇＫＩＩ！＋１ ５ ２０゜ ２６゜ ２１は可変吸気バルブ、 ２７はサーボモータである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに長さの異なる２つの吸気管を有し、これら
   の吸気管の開閉を可変吸気バルブで切換えるエンジンに
   おいて、隔離された２室を有するサージタンクと、前記
   ２室にそれぞれ連通し該２室に吸気を導入する２つの導
   入管と、前記導入管をそれぞれ開閉すると共にモータに
   より別個にその開度を制御される２つのスロットルバル
   ブと、前記２室にそれぞれ連通しエンジン燃焼室に吸気
   を供給する互いに長さの異なる２つの吸気管と、前記吸
   気管をそれぞれ開閉する２つの可変吸気バルブとを具え
   たことを特徴とするモータ駆動式スロットル装置。
2. （２）請求項（１）記載のモータ駆動式スロットル装置
   において、前記２室相互の連通・遮断を行うシャッタバ
   ルブが設けられたことを特徴とするモータ駆動式スロッ
   トル装置。