JP2582590B2 - 内燃機関のアイドルスピード制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は機関吸気通路のスロットル弁をバイパスして
設けられる補助空気通路に介装されて補助空気量を制御
する内燃機関のアイドルスピード制御弁に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種のアイドルスピード制御弁としては、例
えば実開昭59−142572号公報に示されるようなものがあ
り、第８図により簡単に説明する。

図において、機関吸気通路のスロットル弁をバイパス
する補助空気通路に接続する空気通路部１の中間に回動
軸２と一体に固定された弁体３が介装され、その回動位
置により通路面積が制御される。また、同じく前記回動
軸２と一体に各ヨーク4,5に収納された開弁用及び閉弁
用の電磁コイル6,7が固定され、これら電磁コイル6,7の
外方周囲に永久磁石8,9が配置されている。

かかる構成によれば、開弁用電磁コイル６に通電する
と、永久磁石8,9との作用により回動軸２を介して弁体
３を開弁方向に回動させようとするトルクが発生し、一
方閉弁用電磁コイル７に通電すると、弁体３を閉弁方向
に回動させようとする逆向きのトルクが発生する。

従って、電磁コイル6,7にそれぞれ所定のデューティ
比を有する相補な駆動パルス信号を入力することによっ
て、弁体３が所定の開度位置に回動保持されるようにな
っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、従来のアイドルスピード制御弁の場
合、電磁コイル6,7によって駆動制御される弁体３を１
つだけ設ける構成であった。このため、例えば、機関の
冷機時等に前記弁体３の全開位置で固定故障が発生した
場合、補助空気量を絞ることができなくなり、機関暖機
後の補助空気量が過剰となって機関回転の異常上昇等が
発生する虞れがあった。

そこで、１つの弁体が故障した時のフェールセーフ性
を確保するために、従来の弁体とは独立にもう１つの弁
体を設けることが考えられるが、２つの弁体を設ける
と、アイドルスピード制御弁の大型化、重量増及びコス
ト高を招くことになる。

本発明は上記の実情に鑑みなされたもので、互いに独
立の２つの弁体を設けることでフェールセーフ性を確保
しつつ、大型化、重量増及びコスト高を抑制したアイド
ルスピード制御弁を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、機関吸気通路のスロットル弁をバ
イパスする補助空気通路に介装される内燃機関のアイド
ルスピード制御弁において、機関温度の上昇に伴い閉弁
方向に回動駆動される第１開閉弁と、電磁コイルに供給
される駆動パルスのデューティ比に応じて発生するトル
クにより所定開度位置に回動駆動される第２開閉弁とを
備え、前記第１開閉弁の回動軸と第２開閉弁の回動軸を
同軸線上に互いに独立して回動するよう配置し、前記各
回動軸の軸心回りに一体に回動する各弁体を、前記補助
空気通路に直列に配置する構成とを、且つ、前記磁気コ
イルを単一のコイルで形成し、当該単一の電磁コイルに
電源接続用の中間タップを設け、電磁コイルの両端を相
補な前記駆動パルスが印加される各スイッチング素子を
介して接地する構成とした。

〈作用〉 かかる構成によれば、どちらか一方の開閉弁が正常で
ある限りは、機関の運転状態に応じた適切な補助空気量
の供給ができ、機関回転数の異常上昇等を未然に防止で
きるようになる。

しかも、電磁コイルが１つで済み、開閉弁を２つ設け
ることによる、アイドルスピード制御弁の大型化、重量
増及びコスト高を抑制することができる。

また、単一の電磁コイルとすることで、デューティ制
御による通電時に、開弁側と閉弁側の通電量が異なって
も電磁コイルに温度差が発生せず、通電バランスが崩れ
る心配がなく、制御精度を高めることができる利点があ
る。

更に、第１及び第２開閉弁の回動軸を同軸上に配置す
ることで、両弁の弁座部を同一円周上に配置できるた
め、加工が容易となり、より一層制御弁の大型化を抑制
できるようになる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、本実施例のアイドルスピード制御弁
は、図示しない機関吸気通路のスロットル弁をバイパス
する補助空気通路11に介装されるものであり、前記補助
空気通路11の一部を構成する空気通路12を備える一方、
機関温度に応じて前記空気通路12を開閉する第１開閉弁
13と、後述する本実施例の特徴である電磁コイル14で発
生するトルクに応じて開閉する第２開閉弁15とが空気通
路12に対して直列に配設されるように一体に備えてい
る。

前記第１開閉弁13は、空気通路12の軸に直交する方向
に延設支持された回動軸16と、この回動軸16の一端に固
定され該回動軸16の軸心回りに一体に回動する弁体17
と、前記回動軸16の他端に内側端部が係止され外側端部
がハウジング18側に固定される感温部材としてのヘリカ
ルバイメタル19と、前記回動軸16の軸受け周囲に形成さ
れた温水通路20とにより構成される。

前記空気通路12は、中央部が前記回動軸16の軸心を軸
とする略円筒状の空間12aになっており、かかる円筒状
の空間12aの両側端に上下流の通路が連通接続される。
そして、前記弁体17は空気通路12の中央部の円筒壁面に
形成した弁座12bに摺接して円筒状空間12aの上流側の開
口を開閉する。

ヘリカルバイメタル19の内側端部は、回動軸16の端部
に設けた軸心に直交する貫通孔に挿通されて係止されて
おり、外側端部が固定されることからその熱変位（熱伸
縮）によって回動軸16を回転駆動する。即ち、ヘリカル
バイメタル19が熱膨張すると弁体17が閉側に回動する方
向に回動軸16を回動駆動し、ヘリカルバイメタル19が熱
収縮すると弁体17が開側に回動する方向に回動軸16を回
動駆動するようにしてある。

従って、第１開閉弁13によって、温水通路20に導かれ
る機関冷却水温度が高くなるほど空気通路12を閉じ、フ
リクションの大きな冷却水温度の低いとき（冷機時）に
は、空気通路12を大きく開いて特に始動性の向上を図っ
ている。

一方、第２開閉弁15は、前記回動軸16と同軸上に設け
られた回動軸21と、この回動軸21の一端に固定され該回
動軸21の軸心回りに一体に回動する弁体22と、前記回動
軸21の他端側の外周に固定された永久磁石23と、該永久
磁石23を囲むようにして固定され回動軸21を中心として
巻回された単一の前述した電磁コイル14と、該電磁コイ
ル14を収納するヨーク24とにより構成される。

尚、25は電磁コイル14の通電ターミナルであり、26,2
7は回動軸21を軸受けするベアリングである。

また、弁体22は、弁体17と同様に空気通路12の中央部
の円筒壁面に形成した弁座12cに摺接して円筒状空間12a
の下流側開口を開閉する。

前記電磁コイル14は第２図の回路図で示すように、中
間タップ14aを有し、該中間タップ14aは電源に接続さ
れ、コイル端のタップ14b,14cはそれぞれ図示しない制
御ユニットから相補な駆動パルス信号が印加されるスイ
ッチング素子としてのトランジスタ31,32を介してアー
スに接続されている。

また、前記電磁コイル14を収納するヨーク24は、略同
形状の対をなす第１及び第２ヨーク部材24A,24Bからな
り、共に中央部に永久磁石23の貫通孔24a,24aと、その
周縁部に円弧状に突設される磁極部24b,24bとを有す
る。また、第２ヨーク部材24B側には、電磁コイル14の
タップ取出し用の切欠部24cが形成されており、両ヨー
ク部材24A,24Bを互いに嵌合させることによって第１図
示のように電磁コイル14を収納している。

次に、上記第２開閉弁15の動作について第５図〜第７
図を参照しながら説明する。

まず、電磁コイル14の非通電時には、永久磁石23と磁
極部24bとの作用によりＮ極とＳ極が磁極部24bに対して
第５図の位置関係となり、これに対応する位置に弁体22
が停止保持される。

この状態で、トランジスタ31にパルスを印加して導通
させ電磁コイル14に第２図矢印Ａ方向の電磁が流れる
と、第６図示のように磁極部24bが磁化されこの磁極部2
4bと永久磁石23との間に作用する磁力により弁体22を開
弁方向に回動させる開弁トルクが発生する。

逆に、トランジスタ32をパルスの印加により導通させ
ると、電磁コイル14に前述の場合とは逆方向の第２図矢
印Ｂ方向の電流が流れ磁極部24bがＮ極とＳ極が逆にな
るよう第７図のように磁化され、弁体22を逆方向、即ち
閉弁方向に回動させる閉弁トルクが発生する。

従って、制御ユニットから互いに相補な駆動パルスを
トランジスタ31,32に印加することによって、そのデュ
ーティ比に応じて弁体22の回動位置が制御されるように
なっている。そして、制御ユニットは、実際の機関回転
数と冷却水温度等から決定される目標アイドル回転数と
を比較して実際の機関回転数を目標回転数に近づけるよ
うに駆動パルス信号のデューティ比を制御して弁体22の
回動位置を制御する。

かかる構成によれば、第２開閉弁15の弁体22の開度を
単一の電磁コイル14で制御できるため、第１開閉弁13と
第２開閉弁15の２つの弁を設けた場合でも、開弁用と閉
弁用の２つの電磁コイルで制御する場合に比べて、電磁
コイルの収納スペースを縮小でき、アイドルスピード制
御弁の大型化及び重量増を抑制できる。また、コイル線
材が少なくて済みコスト高も抑制できる。

また、従来のように開弁用と閉弁用の２つの電磁コイ
ルを使用した場合、デューティ制御時に開弁コイルと閉
弁コイルの通電量が異なる場合、両コイルに温度差が発
生し、制御されているデューティ比と実際に各コイルに
流れる電流の比率との間にずれが生じるという問題があ
るのに対し、単一の電磁コイルでは前記温度差が発生せ
ず、デューティ比に見合った通電比率に正確に制御でき
るので、制御精度が向上するという利点がある。

更にはフェールセーフとして弁体を閉弁方向に弾性付
勢するリターンスプリングを設けたものがあるが、本実
施例では、電磁コイル14の非通電時の弁位置をフェール
セーフとなる位置に設定しておくことにより、リターン
スプリングが不要になる。

そして、本実施例では、それぞれ独立に開閉制御され
る第１及び第２開閉弁13,15を設けてあるので、どちら
か一方の開閉弁が正常状態にある限り、機関回転数が異
常に上昇するような危険を未然に防止することができ、
安全性が大巾に向上する。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、電磁コイルで駆動
される弁と、機関温度の上昇に伴って閉弁方向に駆動さ
れる弁とを補助空気通路に直列に配置する構成としたの
で、一方が故障した場合でも、適切な補助空気量の供給
ができるため、フェールセーフ性が高く安全性に優れア
イドルスピード制御弁の信頼性を向上できる。また、単
一の電磁コイルで制御する構成としたので、電磁コイル
の収納スペース小さくて済み、２つの弁を設けてもアイ
ドルスピード制御弁の大型化、重量増及びコスト高を抑
制することができる。更に、デューティ制御時の電磁コ
イル温度が均一にできるため、駆動パルスのデューティ
比と実際の通電比とのずれがなく、制御精度が高く制御
の信頼性を向上できる。

また、２つの弁の回動軸を同軸線上に配置する構成と
することで、弁座部を同一円周上に配置でき、制御弁の
加工が容易となると共に小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すアイドルスピード制御
弁の断面図、第２図は同上実施例の電磁コイルの通電回
路図、第３図は第１ヨーク部材を示し、（Ａ）は（Ｂ）
図のIII−III矢視断面図、（Ｂ）は側面図、第４図は第
２ヨーク部材を示し、（Ａ）は（Ｂ）図のIV−IV矢視断
面図、（Ｂ）は側面図、第５図〜第７図は第２開閉弁の
動作説明図で、第５図は非通電時、第６図は開弁トルク
発生時、第７図は閉弁トルク発生時の図、第８図は従来
装置の断面図である。 11……補助空気通路、12……空気通路、13……第１開閉
弁、14……電磁コイル、15……第２開閉弁、19……ヘリ
カルバイメタル、14a……中間タップ、21……回動軸、2
2……弁体、23……永久磁石、24……ヨーク、24A……第
１ヨーク部材、24B……第２ヨーク部材、31,32……トラ
ンジスタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気通路のスロットル弁をバイパスす
   る補助空気通路に介装される内燃機関のアイドルスピー
   ド制御弁において、機関温度の上昇に伴い閉弁方向に回
   動駆動される第１開閉弁と、電磁コイルに供給される駆
   動パルスのデューティ比に応じて発生するトルクにより
   所定開度位置に回動駆動される第２開閉弁とを備え、前
   記第１開閉弁の回動軸と第２開閉弁の回動軸を同軸線上
   に互いに独立して回動するよう配置し、前記各回動軸の
   軸心回りに一体に回動する各弁体を、前記補助空気通路
   に直列に配置する構成とを、且つ、前記電磁コイルを単
   一のコイルで形成し、当該単一の電磁コイルに電源接続
   用の中間タップを設け、電磁コイルの両端を相補な前記
   駆動パルスが印加される各スイッチング素子を介して接
   地する構成としたことを特徴とする内燃機関のアイドル
   スピード制御弁。