JP2006017129A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 入力ポートと外部装置とを接続する配管の途中にチャンバを設けているが、その設ける位置が入力ポートから外部装置へ伝わる波動分布の腹部でなければ脈動低減効果がなく、しかもその腹部の位置に設けることが困難であった。
また、配管の途中にチャンバを設けることは、レイアウト、コスト的にも不利であるという課題があった。
【解決手段】 圧力が供給される入力ポート２と、燃料タンクからの蒸発ガスを一時吸着するキャニスタに接続される出力ポート３とを連通する流路を開閉するプランジャ１４を有し、その入力ポート２から前記出力ポート３に至る流路にチャンバ２１を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、燃料タンクから発生する燃料蒸発ガスの吸気管への供給を制御するソレノイドバルブに関するものである。

図６は従来のソレノイドバルブを示す縦断面図であり、図において、１０１は負圧の印加される入力ポート１０２、出力ポート１０３が設けられた樹脂製のハウジング、１０４はコイル１０５を内在させる樹脂製のカバー、１０６はハウジング１０１とカバー１０４との間に設けられ、コア１０７とともに磁路を形成する磁性体（鉄製）のプレート、１０８はプレート１０６とともに磁路を形成するコの字状で磁性体（鉄製）のヨークである。

１０９はコイル１０５に電源を供給するためのコネクタ１１０に設けられ、外部ソケット（図示しない）が差し込まれるコネクタ穴、１１１はハウジング１０１内に形成された入力ポート（負圧印加ポート）１０２と連通する流路、１１２はハウジング１０１内に形成された出力ポート１０３と連通する流路、１１３はコア１０７の一端軸心に一部を突出させて取り付けたピン、１１４はピン１１３の外側に嵌めたプランジャ、１１５はプランジャ１１４の一端に設けた弁体、１１６はコア１０７とプランジャ１１４の間に縮設され、常時弁体１１５をハウジング１０１の端面に当接させて流路１１１を閉じているスプリング、１１７はプランジャ１１４に設けた板バネであり、その板バネ周縁部にはシール部材１１８が一体に設けられている。１１９はソレノイドバルブを図示しない固定部に取り付ける取り付け座、１２０はその取り付け座１１９を外部装置に取り付ける取り付けボルトである。

次に動作について説明する。
まず、図示しない外部の電源からコイル１０５に通電されていない場合は、プランジャ１１４の弁体１１５はスプリング１１６の付勢力によってハウジング１０１の端面に押し付けられ、流路１１１、１１２の連通部を閉じ、入力ポート１０２と出力ポート１０３との連通路を閉じている。

この状態において、コイル１０５に通電して磁界を発生させ、この磁力でプランジャ１１４をスプリング１１６に抗して移動させ、弁体１１５をハウジング１０１の端面から離して流路１１１、１１２を連通させると、入力ポート１０２に負圧が印加されているので、出力ポート１０３から供給された流体は流路１１１、１１２を通り、入力ポート１０２から放出される。

この場合、コイル１０５には断続的に通電が行われ、弁体１１５は流路１１１，１１２の連通部を断続的に開閉するため、その開閉の度に、ソレノイドバルブ本体の作動音及び通路開閉で生じる気流音が出力ポート１０３の接続された装置に伝わり、その装置の固有振動周波数と同一周波数成分が装置内で共鳴し、不具合な共鳴昔が発生する。

更に、出力ポート１０３と図示しない外部装置とを接続する配管長が、上記固有振動周波数成分の１／４波長の偶数倍になった場合、この周波数成分が配管内で共鳴して増幅されて外部装置に放出されるため、外部装置の共鳴音が更に大きくなる。

又、弁体１１５による流路１１１，１１２の連通部の断続的な開閉により、流路１１２より放出される流体に脈動が生じる。この脈動のエネルギーにより、出力ポート１０３に接統された配管及びその一端に接続された外部装置が振動し、配管及び外部装置との接触部位から外部へ振動が伝播し、不具合が生じる。

そこで、この従来のソレノイドバルブを用いる場合、配管の途中にチャンバを設けている。図７は従来のソレノイドバルブを用いた燃料蒸発ガス排出抑止装置の構成図を示すもので、１３０は燃料蒸発ガス排出抑止装置におけるキャニスタ、１４０はソレノイドバルブ１００とキャニスタ１３０を接続する配管１５０の途中に設けたチャンバである。

次に動作について説明する。
エンジンを動作させると、インテークマニホルドが負圧となるから、ソレノイドバルブ１００を開くと、キャニスタ１３０から蒸発ガスがチャンバ１４０、ソレノイドバルブ１００を通ってインテークマニホルドに供給される。しかし、この供給量が適切でないと、エンジン動作に悪影響を与えることになるから、ソレノドバルブ１００は図示しない制御装置からの制御信号によって、断続的（デューティ）に開閉制御される。この断続的開閉によって生じ、配管内を伝播するソレノイドバルブ１００本体の作動音及び気流音を、チャンバ１４０によって減衰させキャニスタ１３０に伝わらないようにして、該キャニスタ１３０内における共鳴音発生を低減している。又、同時に、配管内を流れる流体の脈動を、チャンバ１４０により減衰させることにより、脈動により生じていた配管及びキャニスタの振動を低減している。

図８は、チャンバ設置位置に対する放出音の特性であり、（ａ）は配管内を伝播する放出音のうち、キャニスタの固有振動数と同一の周波数成分が配管内で共鳴していない場合、（ｂ）は共鳴している場合である。
図９はチャンバ設置位置に対するキャニスタの共鳴振動の特性図であり、（ａ）は配管内を伝播する放出音のうち、キャニスタの固有振動数と同一の周波数成分が配管内で共鳴していない場合、（ｂ）は共鳴している場合である。
評価で使用したキャニスタの固有振動周波数は８５０Ｈｚであり、その波長は４０ｃｍである。よって、放出音の内、同一周波数成分（この場合８５０Ｈｚ）が、配管長が前記波長の１／４波長の偶数倍すなわち１０ｃｍの偶数倍になった場合に配管内で共鳴する。

これらの図から明らかなように、このチャンバ１４０を図８（ａ）、（ｂ）に対応させて描いた配管内の波動分布の節部に設けると脈動低減効果がなく、波動分布の腹部に設ければ脈動低減効果がある。また、出力ポート１０３に接続された配管１５０の両開放端での波動分布は、共鳴の有無に関わらず全周波数成分とも腹となる。

上記のように従来のソレノイドバルブは、流路を開閉する度に作動音及び気流音が発生し、これらが外部装置内に放出されると放出音成分のうち、該外部装置の固有振動周波数と同一周波数成分が共鳴し、不具合な共鳴昔が発生する。更に、ソレノイドバルブと外部装置を接続する配管長に依存し、放出音自体も配管内で共鳴が生じる。共鳴が生じた場合、放出音が増幅され外部装置に放出される為、外部装置の共鳴音がさらに大きくなる。
又、流路を開閉する度に流体に脈動が生じ、その脈動のエネルギーにより、該ソレノイドバルブに接続された配管及び外部装置が振動し、不具合が生じる。

そこで、このソレノイドバルブを使用する場合、出力ポートと外部装置とを接続する配管の途中にチャンバを設けているが、外部装置の共鳴昔に関しては、チャンバ設ける位置がホース内の放出音の波動の腹部でなければ低減効果が少なく、しかも共鳴の腹部の位置に合致して設けることが困難であった。また、配管の途中にチャンバを設けることは、レイアウト、コスト的にも不利であるという問題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、配管の途中にチャンバを設けることなく、ソレノイドバルブ本体からの放出音を低減させ、キャニスタの共鳴を低減することができるソレノイドバルブを得ることを目的とする。また、ソレノイドバルブの開閉にて生じる流体の脈動を低減させ、配管及びキャニスタの振動を低減することができるソレノイドバルブを得ることを目的とする。

この発明に係るソレノイドバルブは、圧力が供給される入力ポートと燃料タンクからの蒸発ガスを一時吸着するキャニスタに接続される出力ポートとを連通する流路を開閉するプランジャを有し、その入力ポートから前記出力ポートに至る流路にチャンバを設けたものである。

この発明によれば、ハウジング内の入力ポートから出力ポートに至る流路にチャンバを設けてソレノイドバルブを構成したので、プランジャによる流路の開閉により生じる脈動の腹部にチャンバが位置することになり、脈動の低減効果が自然に確実に得られる。この結果、この脈動が外部装置に伝わり、その外部装置の固有振動数と共鳴して生じる共鳴音を低減することができる。また、チャンバはソレノイドバルブと一体構成であるから、従来のように、別個独立したチャンバを配管の途中に設ける作業の必要がなく、部品点数の削減と作業性の向上を図ることができるという効果が得られる。

以下、この発明の実施の一形態を図面について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるソレノイドバルブを示す縦断面図であり、図において、１は入力ポート(負圧印加ポート)２、出力ポート３が設けられた樹脂製のハウジング、４はコイル５を内在させる樹脂製のカバー、５ａはハウジング１とカバー４との間に設けられ、ヨーク６やコア７とともに磁路を形成する磁性体（鉄製）のプレート、８はプレート５ａとともに磁路を形成するコの字状の磁性体（鉄製）のヨークである。
ここで、従来例では、閉時に、負圧によって弁が閉する方向に力が加わるように、入力／出力ポートを配置していたが、この実施の形態では、閉時に、負圧によって弁が開する方向に力が加わるようにすることによって、弁開初期時のスムーズな動作を得ている。また、チャンバー室の配置を容易なものにしている。

９はコイル５に電源を供給するためのコネクタ１０に設けられ、外部ソケット（図示しない）が差し込まれるコネクタ穴、１１はハウジング１内に形成された出力ポート３と連通する流路、１２はハウジング１内に形成された入力ポート２と連通する流路、１３はコア７の一端軸心に一部を突出させて取り付けたピン、１４はピン１３の外側に嵌めたプランジャ、１５はプランジャ１４の一端に設けた弁体、１６はコア７とプランジャ１４の間に縮設され、常時弁体１５をハウジング１の端面に当接させて流路１１、１２の連通部を閉じているスプリング、１７はプランジャ１４に設けた板バネであり、その周縁部にはシール部材１８が一体に設けられている。１９はソレノイドバルブを外部装置（図示しない）に取りつける取り付け座、２０はその取り付け座１９を外部装置に取りつける取り付けボルト、２１は出力ポート３と弁体１５による開閉部との間に位置してハウジング１内に設けたチャンバ、２２はチャンバ２１の一面をなすカバーであり、このカバー２２はハウジング１に超音波溶着する。

次に動作について説明する。
まず、図示しない外部の電源からコイル５に通電されていない場合は、プランジャ１４の弁体１５はスプリング１６の付勢力によってハウジング１の端面に押し付けられ、流路１１、１２の連通部を閉じ、入力ポート２と出力ポート３との連通を閉じている。

次に、外部の電源からコネクタピン１０ａを介して、コイル５に通電される場合には、コイル５に磁界が発生し、プレート５ａ、コア７、ヨーク８、プランジャ１４を通る磁路が形成され、コア７とプランジャ１４とが引き付け合う力が発生し、プランジャ１４はスプリング１６の付勢力に抗して図２から図３のように移動する。このため、弁体１５はハウジング１の端面から離れ、流路１１、１２との連通部を開き、入力ポート２と出力ポート３とが連通する。これによって、出力ポート３から入った流体は負圧に引かれて流路１１、１２を通って入力ポート２に移行する。

この実施の形態１によれば、ソレノイドバルブのハウジング１内の出力ポート３の近傍にチャンバ２１を設けたことにより、出力ポート３から放出する放出音の腹部にチャンバ２１が設けられたことになり、配管長に関係なく、放出音低減効果が得られる。また、チャンバはソレノイドバルブ内に一体に設けたので、従来のように、別個独立したチャンバを配管の途中に設けた場合のような作業上の面倒がなく、レイアウト、コスト的にも有利であり、部品点数の削減と作業性の向上を図ることができる。さらに、プランジャは、負圧によって、弁が開く方向に構成したので、弁開始動時に弁がジャンピング動作することなく、スムーズな弁開動作を行うことができる。この結果、低流量時の制御精度が向上する。

実施の形態２．
図４は実施の形態１に示したソレノイドバルブを適用した燃料蒸発ガス排出抑止装置を示す構成図である。図４において、３１は燃料タンク、３２は通路３１ａに設けたセパレータ、３３は故障診断用の圧力センサであり、車両走行中に燃料漏れによる圧力変化を検出して故障診断を行う。３４は通路３１ａの一端を接続したキャニスタ、３５はキャニスタ３４の大気導入口３４ａにエアーホース３６を介して接続したエアーカットバルブ、３７はキャニスタ３４の流出口と吸気管３８とを接続した通路、３９は通路３７の途中に設けたキャニスタパージバルブであり、このキャニスタパージバルブ３９として前記実施の形態１に示したソレノイドバルブを用いる。

次に動作について説明する。
燃料タンク３１から蒸発した燃料蒸発ガスは通路３１ａを通り、セパレータ３２において液相と気相に分離され、液相は通路３１ａを通り燃料タンク３１に戻り、気相は圧力差によってキャニスタ３４に送気される。

キャニスタ３４に送気された蒸発ガスは、キャニスタ３４内の活性炭に一時吸着し、運転条件が成立したときにキャニスタパージバルブ３９を介してエンジンの吸気管３８に供給される。このキャニスタパージバルブ３９は図示しない制御装置からの制御信号を受信して、通路３７の開閉動作を行い、キャニスタ３４から吸気管３８への蒸発ガスのパージ量を調整する。

この場合、キャニスタパージバルブ３９の開閉動作により、キャニスタ３４からキャニスタパージバルブ３９に供給される蒸発ガスが脈動し、この脈動がキャニスタ３４に伝わり、この脈動に起因してキャニスタ３４に共鳴音が生じることになる。しかし、この実施の形態２によれば、上記キャニスタパージバルブ３９として実施の形態１に示したソレノドバルブを適用したので、キャニスタパージバルブ３９の開閉動作により生じる脈動は、その腹部に位置して設けられたチャンバ２１によって低減されるため、キャニスタ３４に伝わる脈動は小さくなり、この脈動に起因して発生する共鳴音も小さなものになる。

図５はチャンバ容積に対する伝達振動の特性図であり、白丸は配管の途中にチャンバを設けた図７の従来装置の特性、黒丸はハウジング内にチャンバを設けたこの発明のソレノイドバルブを用いた場合の特性である。この特性図から明らかなように、この発明のソレノイドバルブをキャニスタパージバルブ３９として用いた方が、伝達振動を小さくすることができる。この結果、この伝達振動に起因してキャニスタ３４内で生じる共鳴音も当然小さなものになる。

この実施の形態２によれば、ハウジング１内の出力ポート３の近傍にチャンバ２１を設けたソレノイドバルブをキャニスタパージバルブ３９として用いたので、流路の開閉により生じる脈動をチャンバ２１で低減することができる。この結果、配管に放出される脈動は小さくなり、この脈動がキャニスタ３４に伝わり、このキャニスタ３４の固有振動周波数と共鳴しても大きな共鳴音を発生することはない。

この発明の実施の形態１によるソレノイドバルブを示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１によるソレノイドバルブの弁体部の閉じ状態の拡大図である。 この発明の実施の形態１によるソレノイドバルブの弁体部の開き状態の拡大図である。 この発明の実施の形態１によるソレノイドバルブを適用したこの発明の実施の形態２による燃料蒸発ガス排出抑止装置の構成図である。 チャンバ容積変化に対する伝達振動変化特性図である。 従来のソレノイドバルブを示す縦断面図である。 従来のソレノイドバルブを適用した燃料蒸発ガス排出抑止装置の構成図である。 チャンバ設置位置に対する放出音の特性図であり、（ａ）は共鳴していない場合、（ｂ）は共鳴している場合である。 チャンバ設置位置に対するキャニスタの共鳴振動の特性図であり、（ａ）は共鳴していない場合、（ｂ）は共鳴している場合である。

符号の説明

２ 入力ポート、３ 出力ポート、５ コイル、１１，１２ 流路、１４ プランジャ、３１ 燃料タンク、３４ キャニスタ、３８ 吸気管、３９ キャニスタパージバルブ（ソレノイドバルブ）。

Claims (2)

1. 吸気管から圧力が供給される入力ポートと、燃料タンクからの蒸発ガスを一時吸着するキャニスタに接続される出力ポートと、コイルへの通電と非通電に応じて前記入力ポートと前記出力ポートとを連通する流路を開閉するプランジャとを有するソレノイドバルブにおいて、前記入力ポートから前記出力ポートに至る前記流路にチャンバを設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記プランジャは負圧によって、弁が開する方向に構成したことを特徴とする請求項1記載のソレノイドバルブ。
   

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