JPH04314964A - 内燃機関のアイドル回転数制御バルブ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の吸気通路
に設けられたアイドル回転数制御バルブに関するもので
、特に上記バルブを電磁力によって駆動されるリニアソ
レノイドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のアイドル回転数制御バ
ルブはその殆んどが電磁力によるソレノイドやモータに
よって駆動される。これらの電磁アクチュエータには起
磁力を発生させる電磁コイルとして銅線が用いられてい
る。この中でも特にリニアソレノイドを駆動源としたア
イドル回転数制御バルブにおいては、自動車のアイドル
回転数を安定させるアイドルコントロール機能、電気負
荷やエアコン負荷等に対応してアイドル回転数の低下を
補正するアイドルアップ機能、低温時のエンジン始動後
のアイドル回転維持とエンジンの暖機を早めるためのフ
ァーストアイドル機能などを持ったものが多いので、種
々の条件下での必要空気流量が異なり、これに対応して
エレクトロニックコントロールユニット（以下ＥＣＵと
いう）からの指令に見合った動作をして要求空気流量を
流すことが重要である。

【０００３】しかしながら、いわゆるソレノイドを駆動
源とする場合、電流を流した時のコイル温度上昇によっ
てコイル抵抗が増大してしまい、バッテリ電圧に対応し
た電圧をソレノイドに印加して動作させる場合には、コ
イル温度が常温の時に比べて実効的に通電電流が低下し
てしまい、ソレノイドの発生力が低下して目標の空気流
量を流せなくなってしまう。例えばコイル温度を２３℃
と８０℃としたときのソレノイド端子電圧とコイル抵抗
の関係を下式に示す。

【０００４】Ｉ２３＝ＥＢ　／Ｒ２３

【０００５】Ｉ８０＝ＥＢ　／Ｒ８０

【０００６】ただし、式中Ｉ２３は２３℃時の平均電流
、ＥＢ　はソレノイド端子電圧、Ｒ２３は２３℃時のコ
イル抵抗、Ｉ８０は８０℃時の平均電流、Ｒ８０は８０
℃時のコイル抵抗である。

【０００７】また、上記した関係からＲ８０＞Ｒ２３と
なるので、Ｉ８０＜Ｉ２３となる。ソレノイドの起磁力
はコイルの巻数Ｎと通電電流Ｉによって決るので、ＮＩ
８０＜ＮＩ２３となり、同じ端子電圧の場合でもソレノ
イドの発生力が低下してしまうので目標の空気流量が流
せなくなる。

【０００８】なお、この種のリニアソレノイドバルブに
おいては、摺動部の摩擦抵抗によるヒステリシスを減少
させるために、電磁コイルへの通電をある一定の周波数
で断続させ、そのＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を変えて
可動鉄心を微摺動させるようにするデューティ制御や、
あるいは、あるＤＣ電圧に変動（ＡＣ分）をもたせて可
動鉄心を微摺動させるようにするディザ制御等が一般に
用いられている。

【０００９】例えば、リニアソレノイドに印加される定
格電圧を１２Ｖとしてこれを基準に考えると、デューテ
ィ制御の場合は、デューティ比１００％の時に電磁コイ
ルへの印加電圧が１２Ｖとなり、デューティ比５０％の
時には平均印加電圧が６Ｖとなって、これに対応して可
動鉄心の位置が決るので、デューティ比に対して目標流
量を決めることができる訳である。リニアソレノイドに
印加される電圧がバッテリ電圧の変動によって変化した
場合には、これを補正するようにデューティ比を変化さ
せれば目標流量を確保することができ、同一流量を確保
するには下式によって補正すればよい。

【００１０】

【数１】

【００１１】ただし、式中Ｅはリニアソレノイド端子電
圧、ＤＥＶは端子電圧Ｅ（Ｖ）の時のデューティ、Ｄ１
２Ｖ　は端子電圧１２（Ｖ）の時のデューティである。 また、ソレノイドのコイル温度に対する補正も同様に考
えることができる。例えば、２０℃のコイル抵抗Ｒ２０
を基準にすると、ｔ℃のコイル抵抗Ｒｔ　は下式で表わ
される。

【００１２】

【数２】

【００１３】式中、αは銅線の抵抗温度係数（１／ｄｅ
ｇ　）である。従って、ｔ℃の時に２０℃の時と同一流
量を確保するには下式で補正すればよい。

【００１４】

【数３】

【００１５】ただし式中Ｄｔ　はｔ℃時のデューティ、
Ｄ２０は２０℃時のデューティである。

【００１６】一方、アイドル回転数制御にリニアソレノ
イドを用いる場合は、通常、上記したような電圧や温度
に対する補正を行っているので、特にコイル温度に対す
る補正の場合にコイルへ流れる電流値を検出してデュー
ティ比を補正するような方法ではＥＣＵの大形化やコス
トアップを招くので、リニアソレノイドのコイル外側近
辺にエンジンの冷却水が流れるような部分を設けて、コ
イル温度をエンジンの冷却水温度とほぼ等しくして、冷
却水温センサ（通常必らず装着されている）で検出する
冷却水温でもってコイル温度を代表させるという手段が
よく用いられている。この場合には、コイルと冷却水と
の熱の授受をよくするために、リニアソレノイドの外観
をアルミダイキャスト等にして冷却水通路を構成し、ア
ルミダイキャストとコイルと磁気回路部品との間の空間
は樹脂等で充填している。

【００１７】図５は従来のアイドル回転数制御バルブの
構成図を示し、１はアルミダイキャスト製のソレノイド
ケース、２は固定鉄心、３は磁気回路を収容するケース
、４は可動鉄心、５は固定鉄心２と反対方向へ可動鉄心
４をばね付勢するリターンスプリング、６は固定鉄心２
および可動鉄心４の外方に配置した電磁コイルで、６ｂ
は電磁コイル６の外部への引出コイルである。４ｂは上
記可動鉄心４の中心を貫通する導通孔、１４は可動鉄心
４の後端部に設けたバルブ、１３はバルブ１４で開閉動
作されるバルブシートである。

【００１８】１１はアイドル回転数制御バルブの本体で
、９はこの本体１１に取付ねじ１０を介して固定したス
プリングホルダ、８はこのホルダ９と上記バルブ１４に
ホルダ１６を介して張設したスプリング、１５は可動鉄
心４とバルブ１４間に設けたスプリング、１１ａは流体
導入通路、１１ｃは流体導出通路、１１ｂは両通路１１
ａ，１１ｃを連通する流体室である。２０は上記ソレノ
イドケース１に形成した冷却水通路である。また、図６
は従来のアイドル回転数制御バルブの他の例の構成図を
示し、各構成は全て同一であるので同一符号を付して重
複する説明は省略する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来のアイドル回転数
制御バルブは、ソレノイドケース１をアルミダイキャス
ト製にして冷却水通路２０を設けていたので、小形化が
図れにくくかつ、コスト高となっていた。また、アルミ
ダイキャストで構成する冷却水通路の形状などが車種に
よって配管レイアウトの都合で同じになるとは限らず、
コイル温度と冷却水温度との合せ込みが新車の開発にお
いて工数の増大を招いていた。

【００２０】また、通常はエンジン暖機後のアイドル状
態のバルブ駆動時のコイル温度変化に対する補正が重要
であり、その他、流量精度を要求されない条件下では、
アルミダイキャストで構成した冷却水通路は活用されな
いことになる。

【００２１】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、リニアソレノイドのケースに
エンジンの冷却水通路を設けることなく、小形化とコス
トダウンを図り、またＥＣＵも現状通りのものを用いる
ことによって、簡便にコイル温度変化に対するデューテ
ィ比の補正を行える内燃機関のアイドル回転数制御バル
ブを提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
のアイドル回転数制御バルブは、内燃機関の吸気通路に
設けられた絞り弁を迂回するバイパス通路に装着され、
アイドル回転数制御機能を含んだエレクトロニックコン
トロールユニットからの出力に基づいて上記バイパス通
路を流れる空気流量を比例的に制御する内燃機関のアイ
ドル回転数制御バルブにおいて、上記アイドル回転数制
御バルブを構成するソレノイド装置の電磁コイルを黄銅
系合金材から構成したことを特徴とする。

【００２３】

【作用】この発明においては、ソレノイド装置の電磁コ
イルを黄銅系合金を用いたことで、黄銅系合金は純銅に
比べて抵抗温度係数が約１／３と小さいので、コイルへ
の通電時の発熱量が小さく、エンジンの暖機後のアイド
ル状態ではコイル温度と暖機後の冷却水温度をほぼ等し
くできる。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面について説
明する。図１および図２はこの発明による内燃機関のア
イドル回転数制御バルブのそれぞれ異なる２つの構成図
を示すもので、各符号は図５で説明した従来のアイドル
回転数制御バルブと同一であるが、従来例と異なる点は
、ソレノイド装置の電磁コイル６を黄銅系合金から構成
したことにある。

【００２５】次に電磁コイル６に黄銅系合金を用いる理
由について以下詳述する。コイル線材の抵抗温度係数は
、銅４．３×１０−３／ｄｅｇ　、黄銅１．７×１０−
３／ｄｅｇ　であり、導電率は銅；黄銅＝１００：２６
である。従って、現状品のコイル抵抗値やコイル巻線ス
ペースを同等にするという条件の下で、コイル線径と長
さを検討すればよい。この時、黄銅の導電率が約１／４
であるので、単位長さ当りのコイル抵抗値が約４倍とな
り、コイル抵抗を同じとすると巻数がかなり減少して起
磁力であるＡＴ（アンペアターン）が低下するので、磁
気回路を改善してＡＴの低下分を補える範囲でコイル線
径と長さを検討する必要がある。

【００２６】以上のような検討を行なうと、■コイル抵
抗は現状と同等か少し大きい値にする。■コイル巻線ス
ペースは現状と同等とする。■コイル線径を大きくして
巻線を小さくする。■ＡＴの低下、つまり巻数の低下を
現状の１／２〜１／３にする。■磁気回路の改善をして
、同一ＡＴでのリニアソレノイドの吸引力を現状の２〜
３倍にする。

【００２７】このような条件の下で黄銅線によるリニア
ソレノイドを、現状と同一性能で構成することができる
。上記した■については、リニアソレノイドは本来発生
し得る吸引力を削減するような磁気回路を構成して全体
を成立させているので、吸引力を現状の２〜３倍に増加
させるような磁気回路の改善が可能なのである。しかし
、これ以上の吸引力を得ようとすると、リニアソレノイ
ドの特長であるエアギャップ（可動鉄心のストローク）
に対して吸引力変化をリニアにするという性能が失なわ
れてしまうのである。

【００２８】ここで、図３に黄銅線でリニアソレノイド
を構成した場合のコイル飽和温度の特性図を示し、図４
にアイドル回転数制御バルブの代表的な特性図を示す。 通常よく使われる領域は、デューティにして約３０％付
近に設定されるので、エンジンの暖機後の冷却水温度を
約８０℃とすると、余裕をみてデューティ５０％付近ま
での連続通電でもコイル温度が約８０℃になっていれば
、通常のアイドル回転数制御に全く支障は発生しない。 図３において、雰囲気温度は８０℃の場合、現状品は８
０℃の冷却水の流通のある場合、コイル黄銅品は冷却水
の流通のない場合で、破線がデューティ５０％の現状品
、一点鎖線がデューティ５０％のコイル黄銅品、実線が
デューティ３０％の現状品とコイル黄銅品の各特性を示
す。そこで図３から明らかなように、現状品ではデュー
ティ３０％ではコイル温度を冷却水温度とほぼ同一とす
ることができるが、デューティ５０％では約１０ｄｅｇ
　の差が生じる。

【００２９】一方、黄銅線を用いたものでは、冷却水流
通がなくてもデューティ５０％付近でのコイル温度と雰
囲気温度との差を１０ｄｅｇ　以下にすることができる
。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ソレノイド装置の電磁コイルを黄銅系合金から構成する
ようにしたので、エンジンの冷却水通路を廃止すること
ができ、装置の小型化や低コスト化を図ることができる
。また、コイル温度と冷却水温度との合せ込みによる開
発工数の増大をなくすことができ、さらにＥＣＵも現状
のもので現行通りの制御が行えることから、装置全体と
しても工数の削減と低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるアイドル回転数制御
バルブの構成図である。

【図２】この発明による他の例のアイドル回転数制御バ
ルブの構成図である。

【図３】黄銅線でリニアソレノイドを構成した場合のコ
イル飽和温度の特性図である。

【図４】アイドル回転数制御バルブの代表的な特性図で
ある。

【図５】従来のアイドル回転数制御バルブの構成図であ
る。

【図６】従来のアイドル回転数制御バルブの他の例の構
成図である。

【符号の説明】

２　　固定鉄心 ３　　ケース ４　　可動鉄心 ５　　リターンスプリング ６　　電磁コイル ８　　スプリング １１　　アイドル回転数制御バルブ本体１１ａ　　流体
導入通路 １１ｃ　　流体導出通路 １３　　バルブシート １４　　バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の吸気通路に設けられた絞り
   弁を迂回するバイパス通路に装着され、アイドル回転数
   制御機能を含んだエレクトロニックコントロールユニッ
   トからの出力に基づいて上記バイパス通路を流れる空気
   流量を比例的に制御する内燃機関のアイドル回転数制御
   バルブにおいて、上記アイドル回転数制御バルブを構成
   するソレノイド装置の電磁コイルを黄銅系合金材から構
   成したことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御
   バルブ。