JP4134488B2

JP4134488B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP4134488B2
Application number: JP2000151323A
Authority: JP
Inventors: 聡石垣; 史佳村上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2020-05-23
Also published as: JP2001330168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力により弁体を駆動して流体通路を開閉する電磁弁に関し、特に、燃料タンク等の燃料貯蓄室から蒸発した燃料をキャニスタ等を介して吸気管へ導入するキャニスタパージ量を制御するデューティ制御電磁弁に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク等の燃料貯蓄室から蒸発した燃料をキャニスタを介して吸気管へ導入するキャニスタパージ量を制御するデューティ制御電磁弁が知られている（例えば、特開平５−３９８８２号公報）。特開平５−３９８８２号公報によれば、電磁弁内の流体通路の一部に隔壁を設けて流体通路空間部と共鳴室とを配設すると共に、隔壁に少なくとも１個の連通孔を設けることで、区画形成した共鳴室を共鳴空間としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来構造では、蒸発した燃料の吸気管への吐出流量を増大させようとすると、共鳴室を拡大させて増大した気流騒音エネルギを減衰させる必要があるため、共鳴室の体積を大幅に増大させることになり車両への搭載上体格が問題となる場合がある。
【０００４】
近年、環境保護の観点から燃料タンク等の燃料貯蓄室から蒸発した燃料を車外へ放出しないようにすべきという社会的要請が高まっている。
【０００５】
また、従来は、蒸発した燃料により燃料タンク内の圧力が高まらないように、例えば燃料タンクのキャップ部にチェック弁を設けて一定圧以上に高まるとチェック弁が開弁して、大気へ燃料蒸気を放出している。このため、蒸発した燃料を吸着するキャニスタを付けていたが、電磁弁によりキャニスタを介して吸気管へ導入する燃料量（蒸気状態）が比較的少なかった。
【０００６】
このため、燃料貯蓄室から蒸発した燃料を車両外へ放出させることなく、全て吸気管へ送ることを可能にするよう、流量増大できる電磁弁が望まれている。また、流量が増大すると電磁弁の開閉に伴う気流音の音圧も増大することが懸念され、場合によっては気流騒音として問題となる場合がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その第１の目的は、蒸発した燃料の吸気管への吐出流量を増大できると共に、電磁弁の開閉に起因する気流音を低減するのに適した構成を備えた電磁弁を提供することにある。
【０００８】
また、第２の目的は、蒸発した燃料の吸気管への吐出流量を増大できると共に気流音を低減しつつ、キャニスタ内の活性炭微粒粉や配管内の異物等が吸気管へ導出するのを防止できる電磁弁を提供することにある。
【０００９】
さらに、第３の目的は、蒸発した燃料の吸気管への吐出流量を増大できると共に気流音を低減しつつ、簡易な構成で組付けに適した電磁弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、弁体と弁座が当接することで閉塞される流体通路を備えた電磁弁において、流体通路に共鳴室を設けるので電磁弁の開閉に起因する気流音を低減することが可能である。しかも、共鳴室には、櫛歯状の隔壁を交互に配設するので、共鳴室の内部を構造化でき、同じ容積の共鳴室に比べて小型化できる。また、電磁弁からの吐出流量を増大させたい場合、共鳴室に櫛歯状の隔壁を設けることで、共鳴室の内部構造を迷路化し、同時に通路長を確保できるので、共鳴室の体格を増大させることなく気流音騒音の防止と両立できる。
【００１１】
本発明の請求項２によると、隔壁として、環状壁を形成するので、樹脂成形する場合、簡易な製造方法で構成できる。
【００１２】
本発明の請求項３によれば、隔壁として、弁座または弁体の近傍に位置する流体通路の一部を中心として径方向に延びる螺旋状壁を形成するので、共鳴室と流体通路の連絡を確保しつつ、共鳴室を細分化し易い構成を提供できる。
【００１３】
本発明の請求項４によると、流体通路を横断するように延びるフィルタを設けて、しかも弁座または弁体の近傍に位置する隔壁に保持されるので、このフィルタは、共鳴室へ流体を流入させつつ、流体通路を流れる流体に含まれる異物を捕集でき、下流側に配置される吸気管等へ異物が流入することを防止できる。
【００１４】
本発明の請求項５によると、フィルタの共鳴室と連絡する連絡孔を、流体通路を流れる流体を濾過する空孔とは異なる形状にすることで、捕集する異物の大きさに係らず、気流音を低減する共鳴室へ連絡する開口部が確保できるので、より気流音を低減し易い構成を提供できる。
【００１５】
本発明の請求項５によると、フィルタを円筒状の形状に形成し、しかも、円筒の端部に切欠部を設けることで、例えば、フィルタを保持する隔壁を形成する弁部に切欠部と係合する係合部を設ければ、電磁弁を組立てる場合、軸方向に自動組立し易い構成となり、簡易な構成で組付けに適した電磁弁を提供できる。しかも、簡易な構成で組付けできることにより製造コストを低減可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁弁を、キャニスタパージ量制御用電磁弁を備えた電子燃料噴射装置を使用する内燃機関に適用し、その実施形態を図面に従って説明する。本発明の実施形態の電磁弁を図２、図３、変形例を図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、キャニスタパージ量制御用電磁弁を備えた電子燃料噴射装置を使用する内燃機関の概略構成を示す。燃料タンクから燃料ポンプにより吸い上げられた燃料を吸気管へ供給し、吸入空気と混合する燃料噴射手段と、燃料タンク内の燃料から蒸発した燃料蒸気をキャニスタ等を介し、本発明の電磁弁を用いて吸気管へ吐出する燃料蒸気分供給手段とにより内燃機関へ供給する燃料の最適化を図る電子燃料噴射装置がある。
【００１８】
まず、上述の内燃機関における燃料噴射手段について以下説明する。図１に示すように、内燃機関１００には吸気管２と排気管３とが接続されている。吸気管２の最上流部にはエアクリーナ４が設けられ、そのエアクリーナ４から空気は吸気管２、サージタンク５を介して吸入される。また、燃料タンク７内の燃料が燃料ポンプ８により吸い上げられ、燃料フィルタ９を通してプレッシャレギュレータ１０に供給され、このプレッシャレギュレータ１０にて調圧された燃料は気筒毎の吸気管２に配置されているインジェクタ６に供給される。そして、インジェクタ６はバッテリ１５０からの電力供給により開弁された結果、燃料が噴射され、吸入空気と混合されて混合気となり、吸気弁１１０を介してシリンダ１２０に供給される。
【００１９】
また、各気筒のシリンダ１２０にはスパークプラグ１３０がそれぞれ配置されており、バッテリ１５０の電圧からイグナイタ１４０は高電圧を生成し、ディストリビュータ１６０は各気筒のスパークプラグ１３０に分配する。また、バイパス通路１８は吸気管２の途中にスロットルバルブ１７を迂回するように形成され、同バイパス通路１８にはアイドルスピードコントロールバルブ１９が配設されている。そして、内燃機関がアイドル状態にはアイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣ用燃料制御弁と呼ぶ）１９の開度調整により内燃機関の回転数が調整される。
【００２０】
吸気温センサ２００は吸気管２の最上流部に設けられ、同センサ２００により吸気温が検出できるようになっている。また、スロットル開度センサ２１は吸気管２のスロットルバルブ１７の近傍に設けられ、スロットルバルブ１７の開度が検出できるようになっている。また、吸気管内圧力センサ２２０によりサージタンク５内の吸気管内圧力が検出できるようになっている。また、酸素濃度センサ２６は排気管３に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が検出できるようになっている。
【００２１】
さらに、水温センサ２３０は内燃機関１００に設けられており、気筒判別センサ２４０とクランク角センサ２５０はディストリビュータ１６０内に配置されている。クランク角センサ２５０は、内燃機関１００のクランク軸またはカム軸の回転に伴う所定のクランク角度毎にクランク角信号を発生する。また、気筒判別センサ２４０は内燃機関１００のクランク軸またはカム軸の回転に伴う特定気筒の特定位置毎に気筒判別信号を発生する。
【００２２】
マイクロコンピュータを中心に構成されている電子制御燃料噴射装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）２７０には、スタータスイッチ２８０、吸気温センサ２００、スロットル開度センサ２１、吸気管内圧力センサ２２０、水温センサ２３０、気筒判別センサ２４０、及びクランク角度センサ２５０等が接続され、夫々のスイッチ、あるいはセンサから図示しない内燃機関の運転状態を示す信号である吸気温、スロットルバルブ１７の開度、吸気管内圧力、エンジン冷却水温、排気ガスの酸素濃度等の信号が入力される。これにより、ＥＣＵ２７０は、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関に供給する燃料量をインジェクタ６またはＩＳＣ用燃料制御弁１９を制御して調量し、また点火時期をイグナイタ１４０を介して調整する。
【００２３】
なお、内燃機関のアイドル状態では、アイドル回転を維持するために必要な噴射量が少量なため、ＩＳＣ用燃料制御弁により燃料を調量する。
【００２４】
一方、燃料タンク内の燃料から蒸発した燃料蒸気をキャニスタ等を介して吸気管へ吐出する燃料蒸気分供給手段について以下説明する。燃料タンク７に貯蔵される燃料が気化して、燃料タンク７中に燃料蒸気として充満する。このため、燃料蒸気を未使用のまま大気中へ排出する（例えば、燃料給油時に大気中へ消散）するのではなく、燃料蒸気を内燃機関１００を運転する燃料として活用するため、図１に示すキャニスタ１１を燃料タンク７と吸気管２とを繋ぐ配管の途中に配置する。キャニスタ１１内には、燃料蒸気を吸着するように、活性炭等が収納されている。燃料蒸気をこのキャニスタ１１内の活性炭に吸着させて一時貯蔵しておき、その後キャニスタ１１の下流にある電磁弁１を、例えばデューティ制御して開閉させて吸気管２へ供給する。このとき、内燃機関１００に供給する燃料量は、排気管３に設けられた酸素濃度センサ（以下、Ｏ₂センサと呼ぶ）２６により空燃比率（以下、Ａ／Ｆと呼ぶ）を所望の値になるように、インジェクタ６またはＩＳＣ用燃料制御弁１９をＥＣＵ２７０で制御して燃料噴射量を調量する。ここで、本発明の実施形態のキャニスタパージ量をデューティ制御する電磁弁について以下、図２、図３に従って説明する。図２は、電磁弁の全体構造を示す軸方向断面図であり、図３は、図２中の共鳴室を示すIII−III断面からみた断面図である。
【００２５】
図２に示すように、電磁弁１は、電磁駆動部３０と弁部７０とを含んで構成されている。
【００２６】
電磁駆動部３０は、電磁コイル４０と、固定子鉄心５０と、可動子６０とを含んで構成されている。さらに、電磁コイル４０は、巻線４１と、スプール４２とを含んで構成されている。樹脂製スプール４２には巻線４１が巻装される。固定子鉄心５０は、第１の固定子鉄心部材５１と、第２の固定子鉄心５２と、吸引部材５３とを有する。第１の固定子鉄心部材５１は、図２に示すように略有底の円筒であって、後述のコネクタ４９ｂの径方向に突出る側には開口部５１ａを有する。これにより軸方向の体格を低くしたい場合、コネクタ４９ｂを径方向に突出させることができ、車両上等の配線作業性と小型化が両立可能となる。
【００２７】
また、第１の固定子鉄心部材５１と第２の固定子鉄心５２と吸引部材５３は、電磁コイル４０を収容しており、吸引部材５３は、電磁コイル４０の内周側４０ａに配置され、第２の固定子鉄心部材５２は、電磁コイル４０の下端面側４０ｂに配置される。なお、電磁コイル４０と固定子鉄心５０は、コイルカバー４９に一体的に成形される。スプール４２には、巻線４１を巻装する両壁４２ａの外周面に図２に示す周方向溝４２ｂを有するので、コイルカバー４９に一体的に形成する際に、密着性を向上させることが可能である。
【００２８】
コイルカバー４９は、樹脂材料で形成され、規制部材４９ａと、コネクタ４９ｂとを有する。規制部材４９ａは、吸引部材５３の内周側５３ａに同軸上に配置される小径部４９ａ１と、吸引部材５３の下端部５３ｂに凸設する大径部４９ａ２とからなる。大径部４９ａ２の外周壁は、小径部４９ａ１の外周壁に比べて径方向距離が大きく形成されている。コネクタ４９ｂには、電磁コイル４０に通電するため、巻線４１の端部と電気的に接続するターミナル４８が設けられている。
【００２９】
可動子６０は、図２に示すように、円筒状に形成され、電磁コイル４０の内周４０ａとコイルカバー４９ａの大径部４９ａ２との間に配置されている。なお、上端部６０ａが、吸引部５３の下端部５３ｂに形成される段付き部５３ｃと対向して配置される。これにより、コネクタ４９に通電して発生する電磁コイル４０の磁束が、固定子鉄心５０の第１、第２の固定子鉄心部材５１、５２と吸引部材５３とを流れて、可動子６０へ流れる磁気回路を形成する。なお、可動子６０と吸引部材５３は、後述する作動音低減のため、通電により電磁コイルに吸引力が発生しても、密着しない構造が望ましい。
【００３０】
次に、弁部を以下説明する。図２に示すように、弁部７０は、弁体８０と、弁座８５と、流体通路９０とを含んで構成されている。弁体８０は、図２に示す支持部材８１を介して可動子６０に係合している。支持部材８１は、略円形状のばね材で形成され、外周には、ゴム製のリング部８１ａが設けられている。リング部８１ａは、電磁駆動部３０の凹状の下底面３０ａと弁部７０の凸状の上端面７０ａとの間に挟み込まれて固定されている。なお、弁体８０と規制部材４９ａの間には、可動子６０と係合する弁体８０を弁座８５の方向に付勢する付勢スプリング８４が配置されている。これにより弁体８０は、支持部材８１を介して軸方向に弁座８５と規制部材５３の間を移動可能となる。
【００３１】
なお、通電することで電磁コイル４０の発生吸引力により可動子６０に係合する弁体８０が弁座８５から離間して、弁体８０が規制部材４９ａに当接するとき、すなわち吸引力により弁体８０が規制部材４９ａに衝突する際に生じる衝突ネネルギを、樹脂製の規制部材４９ａと磁性体の金属の吸引部材５３の異種材料で吸収するので、衝撃緩衝ができ、作動音を低減することができる。
【００３２】
弁座８５は、図２に示すように、流体通路９０の流入口９０ａから流出口９０ｂまでの間に設けられ、弁座８５は弁体８０と当接することで流体通路９０を閉塞することが可能である。
【００３３】
流体通路９０は、流入口９０ａが上流側のキャニスタ１１と連通し、流出口９０ｂが下流側に吸気管２と連通している。なお、流体通路の詳細については後述する。
【００３４】
上述した構造を有する電磁弁１は、燃料タンク７に貯蔵している燃料が気化して、燃料タンク７中に充満すると、活性炭等を収納するキャニスタ１１に燃料蒸気を吸着させて一時貯蔵する。このとき、キャニスタ１１の下流にある電磁弁１は、燃料蒸気圧、および内燃機関の運転状態に応じて、デューティ比制御されて燃料蒸気を吸気管２へ供給する。この燃料蒸気として内燃機関へ供給される燃料過量分は、排気管３に設けられたＯ₂センサで検出するＡ／Ｆ値が所望の値になるように、ＥＣＵ２７０によりインジェクタ６またはＩＳＣ用燃料制御弁１９の燃料噴射量を調量するフィードバック制御を行う。このため、電磁弁１は、燃料噴射量が少ないアイドル状態では、例えば、デューティ比を変えて吸気管２へ吐出する燃料蒸気量を低く抑えて、フィードバックの遅れによるアイドル回転の上昇等の不具合を防止する。
【００３５】
本発明の実施形態の電磁弁１の流体通路９０の特徴について以下説明する。図２に示す流体通路を構成する、上流側のキャニスタ１１と連通する流入通路９１と、下流側の吸気管２と連通する流出通路９２とのうち、流体通路９１に櫛歯状の隔壁９３を設ける。なお、隔壁９３は、気流音を低減するのであれば、少なくとも流入通路９１あるいは流出通路９２のいずれか一方に設ければよい。本実施形態では、流入通路９１に隔壁９３を設ける場合で、以下説明する。隔壁９３は、図３に示すような環状壁で形成され、図２に示す軸方向下方へ延びる隔壁（以下、第１の隔壁と呼ぶ）９３ａと軸方向上方へ延びる隔壁（以下、第２の隔壁と呼ぶ）９３ｂとが交互に配列されている。これにより、流体通路長の長い共鳴空間を有する共鳴室９５を形成することが可能である。なお、櫛歯状の隔壁９３は、図２に示すように第１の隔壁を２個、第２の隔壁を１個とする組合せで形成してもよいし、少なくとも第１の隔壁と第２の隔壁とが夫々１個以上あれば櫛歯状で、交互配置した隔壁を形成することが可能である。
【００３６】
長い流体通路（所謂、迷路状の高密度化した通路、以下、迷路状流体通路と呼ぶ）は、図２に示すように軸方向に縦断して延びる隔壁より短く設定して隔壁間の連絡通路９４を形成してもよいし、隔壁９３を軸方向に縦断して延びる隔壁として形成し、替わりに連絡孔を穿設して連絡通路９４を設けてもよい。これにより、電磁弁１の弁体８０と弁座８５とが開閉することで発生する気流音を、迷路状通路を構成する共鳴室９５で空気振動させることにより、流体通路９０の流入通路９１内の気流音の騒音エネルギを減衰させることができ、騒音音圧が低減できる。これにより、消音することが可能である。なお、第２の隔壁９３ｂを弁保持部９８の下底面部材９８ｂに配設して、下底面部材９８ｂを弁保持部材９８ａに一体的に形成すれば容易に製造できる。
【００３７】
また、流体通路９０には、例えば流入通路９１を横断するように延びる図２に示すフィルタ９６を設けることが望ましい。燃料タンク７からキャニスタ１１を介して吸気管２へ燃料蒸気を導出する配管内の異物や、キャニスタ１１内の活性炭微粒粉が、燃料蒸気に含まれて電磁弁１の流体通路９０を通過して吸気管２に吐出されることを防止できる。これにより、内燃機関の異物等に起因する不具合の発生を防止できる。
【００３８】
さらに、本実施形態のフィルタ９６は、図２に示す弁座８５の近傍に位置する隔壁９３（詳細には、第１の隔壁９３ａ）に保持されている。また、このフィルタ９６は、円筒状に形成されている。このため、軸方向に自動組立するのに適した構造が提供できる。
【００３９】
（変形例）
本発明の電磁弁の実施形態の変形例として、以下図４を参照して説明する。図４は、電磁弁の流体通路に形成された共鳴室を示す横断面図である。本変形例は、櫛歯状の隔壁の形状と、フィルタ９６の形状とが、前述の実施形態と異なる。
【００４０】
櫛歯状の隔壁９３は、図４に示すように、弁座８５の近傍に流体通路９０の流入通路９１ａを中心として径方向に延びる螺旋状壁を形成している。
【００４１】
また、フィルタ９６は、図２に示すように端部に切欠部９６ａを有する。
【００４２】
さらに、流体通路９０の流入通路９１を流れる流体、例えば燃料蒸気に含まれる微細な異物を捕集して流体を濾過したい場合、濾過するためのフィルタ９６の空孔と異なる形状、例えば大きさの異なる空孔を設定できるならば、捕集する異物の大きさに係らず、気流音を低減する共鳴室の連絡通路９４への開口部を確保できる。このため、例えば切欠部９６を有する端部とは反対の端部側の空孔の大きさを、フィルタ９６の濾過用空孔の大きさと異なる形状に設定する。なお、切欠部９６を有する端部とは反対の端部側の空孔は、孔ではなく、切欠部９６ａと異なる形状の切欠き形状であってもよい。
【００４３】
上述の構造を有する電磁弁１は、切欠部９６ａを有するフィルタ９６は、電磁弁１を組立てる場合、軸方向に自動組立し易い構成となり、しかも、フィルタ９６の端部に切欠部９６ａが有るか否かを判別することで、濾過する空孔と連絡通路９４への開口部を形成する異なる形状の空孔との区別が可能となる。したがって、自動組立に適した構成なり、簡易な構成で誤組付けが防止できる電磁弁を提供できる。
【００４４】
なお、本実施形態では、燃料タンク７の燃料蒸気をキャニスタ１１を介して吸気管２に吐出するデューティ制御の電磁弁１に本発明の電磁弁を用いたが、これ以外にも、流量を増大させると共に電磁弁の開閉に起因する気流音を低減したいもの、或いは気流音を低減しつつ、電磁弁の上流の流体に含まれる異物を下流へ流れるのを防止しようとするものであれば、どのような電磁弁や電磁弁を用いた装置に対しても、本発明の電磁弁を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電磁弁を備えた電子燃料噴射装置に使用する内燃機関の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の電磁弁の全体構造を示す軸方向断面図である。
【図３】図２中の共鳴室を示すIII−III断面からみた断面図である。
【図４】変形例である電磁弁の共鳴室を示すIII−III断面からみた断面図である。
【符号の説明】
１電磁弁
３０電磁駆動部
４０電磁コイル
５０固定子鉄心
６０可動子
７０弁部
８０弁体
８５弁座
９０流体通路
９１流入通路
９２流出通路
９３隔壁
９４連絡通路
９５共鳴室
９６フィルタ
９６ａ切欠部

Claims

電磁コイルと、固定子鉄心と、可動子を備えた電磁駆動部と、
前記可動子と係合する弁体と、該弁体と離間、当接する弁座と、前記弁体と前記弁座が当接することで閉塞される流体通路とを備えた弁部とにより構成される電磁弁において、
前記流体通路には、櫛歯状の隔壁が交互に配設された共鳴室を有することを特徴とする電磁弁。
前記隔壁は、環状壁を形成していることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記隔壁は、前記弁座または前記弁体の近傍に位置する前記流体通路の一部を中心として径方向に延びる螺旋状壁を形成していることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記弁座または前記弁体の近傍に位置する前記隔壁に保持され、前記流体通路を横断するように延びるフィルタを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記フィルタは、前記流体通路を流れる流体を濾過する空孔と、該空孔とは異なる、前記共鳴室と連絡する連絡孔を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
前記フィルタは、円筒であって、該円筒の端部に切欠部を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電磁弁。