スロットルボディ
スロットルボディは吸気管路に設けられた回転弁（バタフライバルブ）を中心とするユニットであり、ドライバーのアクセル操作あるいは電子制御に応じて吸入空気量を調整する装置である。内燃機関の出力は基本的に空気量に依存するため、スロットルボディはトルク制御、アイドル安定化、排出ガス低減、燃費最適化に直結する重要部品である。機械式ケーブルで開度を伝える方式と、モータで弁を駆動する電子制御式（ドライブ・バイ・ワイヤ）があり、近年は後者が主流である。
構造と主要部品
スロットルボディは円筒状ハウジング、バタフライバルブ、スロットルシャフト、リターンスプリング、シール、バイパス通路で構成される。開度検出には二重系のスロットルポジションセンサ（TPS）を備え、電子式では直流モータやギヤ／ワーム機構、ストッパ（リンプホーム角）を組み込む。アイドル時の微量空気はバイパス通路やアイドルエアコントロール（IAC）で制御され、ケーブル式ではIAC、電子式では弁そのものの微角制御が担う。
作動原理
ケーブル式ではペダル入力がワイヤでシャフトに伝わり、弁角度が直接変化する。電子式ではアクセルペダルポジション（APP）をECUが読み取り、目標トルクから目標開度を算出し、モータをPWM駆動して弁を閉ループ制御する。TPSは二系統の出力で冗長性を確保し、差異監視により故障検知を行う。異常時はスプリングによりリンプホーム角（小開度固定）へ戻し、出力を制限して安全を確保する。
制御機能とエンジンマネジメント
スロットルボディは単なる空気弁にとどまらず、アイドル制御、過渡応答、トラクション制御、クルーズ制御、シリンダ充填の均質化などの多目的に用いられる。ECUは回転数、吸気圧、吸気温、点火時期、燃料噴射量、酸素センサのフィードバックを併用し、開度ベースのトルクモデルで制御則を構築する。電子式はスロットルダンピングや開度レート制限によりドライバビリティと排出ガスを両立する。
口径選定と流量特性
スロットルボディの内径は最大出力と応答性のトレードオフで決まる。理想化すれば流量Qは有効面積Aと差圧ΔPに対し、おおむね Q ≈ Cd・A・√(2ΔP/ρ) で近似できる。Aは弁角度により非線形に変化し、微小開度域は境界層やバイパスの影響が支配的である。過大口径は低速域の分解能を悪化させ、過小口径は高回転での充填効率を制限するため、対象エンジンの目標トルクカーブに合わせて選定する。
故障症状と診断
- アイドル不安定／ハンチング：堆積物やバイパス通路閉塞、IACの動作不良が疑われる。
- 加速遅れ・ギクシャク：TPS信号のずれ、モータ駆動回路の劣化、学習値の破損が原因となる。
- 出力制限（リンプモード）：二重系TPSの不一致、APPとの相関不良、電源電圧低下など。
- 診断手順：OBD-IIのDTC確認、フリーズフレーム解析、ライブデータで開度指令・実測の追従性を評価。バキュームリーク有無をスモークテスト等で点検する。
清掃とメンテナンス
スロットルボディ内壁・軸周りにはブローバイやEGR起因の堆積物が付着し、微小開度の制御性を損なう。専用クリーナで堆積物を除去し、ガスケットは再使用可否を整備書に従って判断する。電子式では手で無理に弁をこじらず、清掃後はECUのアイドル学習・開度学習を実施する。吸気ホースのクランプトルクや二次エア侵入の有無も同時に確認する。
取付・調整の要点
- ガスケット面の傷や段差を除去し、規定トルクで対角締付けする。
- 冷却水通路付の型式ではエア抜きを確実に行う。
- ケーブル式はフリープレイを規定値に調整し、全開時のストッパ当たりと全閉時の戻りを確認する。
- 電子式は接続カプラの端子接触を点検し、組付け後に初期化／学習手順を実施する。
電子スロットルの安全機構
電子制御のスロットルボディは二重TPS、APP二重化、モータ駆動の電流監視、開度レート制限、フェイルセーフ（リンプホーム角）など多層の安全設計を持つ。異常検知時は点火・燃料制御と連動してトルクを制限し、ドライバーに警告を行う。これらは機能安全の考え方に基づき、冗長・監視・安全側への遷移で構成される。
キャリブレーションと学習
ECUはアイドル空気量、スロットル開度対トルク、過渡補正（ポンピング損失・空燃比遅れ）などの写像を保持し、経年変化に応じて学習値を更新する。バッテリー脱着や清掃後は初期化によって基準点を再取得し、開度追従とアイドル安定を回復させる。学習が未完了の間は回転数が一時的に不安定となることがある。
材料・製造と耐久
スロットルボディのハウジングはアルミダイカストが一般的で、バタフライは黄銅・ステンレスなどが用いられる。シャフトシールは耐燃料・耐オイル性、低摩擦が要求される。軸受部のクリアランス、軸芯度、弁とボアの同心度は微小開度のリーク量を支配し、アイドル品質に影響する。電気式はモータ・ギヤのバックラッシ管理や耐熱設計が信頼性の鍵である。
周辺システムとの関係
スロットルボディの挙動は吸気系全体と相互作用する。エアクリーナ・ダクトの圧損、インテークマニホールド容量、吸気温度、MAF/MAPセンサの配置は過渡応答と空燃比制御の安定性を左右する。EGR、キャニスタパージ、PCVの接続点や制御同期も重要で、誤接続やリークは学習値逸脱やエミッション悪化の原因となる。
選定と改造時の注意
高出力化目的で大口径のスロットルボディへ変更する場合、スロットルマップの再キャリブレーションが不可欠である。開度に対するトルク感度が変わり、ペダルフィールが過敏になるため、ECU側の開度レート制限やアイドル目標の見直しを行う。また、インジェクタ噴霧・ポート形状・マニホールド内流れとの整合を図り、低回転域での充填効率低下を回避することが望ましい。
よくある誤診と対策
- 清掃不足によるアイドル不良をセンサ故障と誤認：まず堆積物清掃と学習やり直し。
- 配管リークをECU不良と誤認：負圧系統の点検を先行し、学習値・短期／長期燃調を確認。
- 電源電圧低下が原因のDTC多発：充電系点検と電源／アースの接触改善を実施。
実務上のチェックポイント
- アクセルオフ時の目標回転数と点火時期の協調制御をライブデータで確認する。
- TPS二系統の電圧比・相関を測定し、ずれやノイズの有無を判定する。
- 学習リセット後のウォームアップ手順を整備書通りに実行する。
- 清掃時は適合溶剤と不織布を用い、センサ部へ過剰噴霧しない。