JPH0647653U - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デューティ制御される流体制御弁の低リフト
時における制御特性を改善する。 【構成】 ＥＧＲ制御弁は弁箱３に設けた環状の弁座４
と、アクチュエータに接続された弁棒２３の下端に設け
られて前記弁座４に着座可能な弁体５とを備える。弁体
５は、弁座４に着座するシール部５₁ と、シール部５₁
の下部に連設されて弁座４の内周に嵌合可能な円筒状の
等径部５₂ と、等径部５₂ の下部に連設された円錐状の
縮径部５₃ とを備える。弁体５の微小リフト時に該弁体
５が上下方向にバウンドしても、前記等径部５₂ の作用
でＥＧＲ流量は大きく変動することなく微小な一定値に
保持される。弁体５のリフトが更に増加すると、縮径部
５₃の作用でリフト量に応じたＥＧＲ流量を得ることが
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体通路に配設した環状の弁座と、この弁座に着座可能に嵌合する 弁体と、この弁体を弁座に着座する方向に付勢する弁バネと、この弁バネの付勢 力に抗して弁体を弁座から離間させて流量を調整すべくデューティ制御されるア クチュエータとを備えた流体制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンからのＮＯｘの排出量を減少させて排気ガスを浄化すべく、その排気 ガスの一部を排気系から吸気系に還流させるＥＧＲ装置には、エンジンの運転状 態に応じてＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ制御弁が設けられる。従来、かかるＥＧ Ｒ制御弁として、スプリングで閉弁方向に付勢された弁体を電磁力で開弁させる ソレノイド弁が用いられている（例えば、特公昭６３−３９７８６号公報参照） 。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図４に示すように従来のＥＧＲ制御弁は、ＥＧＲ通路に配設された 環状の弁座０１と、この弁座０１に着座可能な円錐状の弁体０２とを備えており 、コイルで発生した電磁力で弁体０２を矢印方向に駆動することにより開弁する ようになっている。

【０００４】 かかるＥＧＲ制御弁の開閉制御をコイルに通電される電流値によって行うと、 図５に示すように弁体０２の摺動抵抗によって大きなヒステリシスが発生して制 御特性が悪化してしまう。即ち、電流値を０から増加させても弁体０２は摩擦力 で直ちにリフトせず、所定の電流値に達した後にリフトを開始する。そして、最 大リフト状態から電流値を減少させても、摩擦力のためにリフトの減少に遅れが 生じてしまう。

【０００５】 このような不具合を解消するためには、図６に示すような電流波形でコイルを デューティ制御することにより、弁体０２に微小振動を与えながら開閉制御すれ ば良い。しかしながら、前記デューティ制御を採用した場合、ヒステリシスの問 題は解決されるものの、微小リフト時に弁体０２が弁座０１に衝突して生じる反 力のタイミングと、図６の波形のピーク時にコイルから弁体０２が受ける開弁方 向の大きな駆動力のタイミングとが一致すると、弁体０２が細かくバウンドする 現象が発生する。その結果、図７及び図８に示すように、低リフト時に流量の制 御が不能な領域が生じてしまう。この現象は、デューティ周波数が１００Ｈｚ以 下の領域で顕著に現れる。

【０００６】 而して、従来はヒステリシスのために制御が複雑になる欠点を容認して電流値 制御のＥＧＲ制御弁を使用するか、低リフト時の流量制御が実質的に不可能であ るデューティ制御のＥＧＲ制御弁を使用するしかなかった。

【０００７】 本考案は、前述の事情に鑑みてなされたもので、ヒステリシスの発生が無く、 しかも弁体の低リフト時における流量制御が可能な流体制御弁を提供することを 目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、流体通路に配設した環状の弁座と、こ の弁座に着座可能に嵌合する弁体と、この弁体を弁座に着座する方向に付勢する 弁バネと、この弁バネの付勢力に抗して弁体を弁座から離間させて流量を調整す べくデューティ制御されるアクチュエータとを備えた流体制御弁において、弁座 に着座可能なシール部と、このシール部に連設されて弁座の内径と実質的に同一 の外径を有する等径部と、この等径部に連設されて外径が次第に縮小する縮径部 とを弁体に設け、前記等径部と弁座とによって流量の不感帯を形成したことを特 徴とする。

【０００９】

【実施例】 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

【００１０】 図１〜図３は本考案の一実施例を示すもので、図１はＥＧＲ制御弁の断面図、 図２は図１の２部拡大図、図３はＥＧＲ制御弁のリフト−流量特性を表すグラフ である。

【００１１】 図１に示すように、ＥＧＲ制御弁Ｖは、エンジンの排気系に連なる入口通路１ と吸気系に連なる出口通路２とを有する弁箱３を備える。入口通路１と出口通路 ２との間には、環状の弁座４と、この弁座４の内周に上方から着座可能な弁体５ とが設けられる。

【００１２】 弁箱３の上面には支持板６がボルト７で固定されており、この支持板６の上面 に前記弁体５を駆動するアクチュエータ８のハウジング９がボルト１０で固定さ れる。ハウジング９の外周部には、上側コア１１及び下側コア１２に巻回された コイル１３が設けられる。コイル１３には、図示せぬ制御装置からリード線１４ を介して所定の周波数を有するデューティ電流が供給される。

【００１３】 ハウジング９の中央部に形成されたボス部９₁ の外周には、筒状の可動ヨーク １５が上下摺動自在に案内されるとともに、前記ボス部９₁ の内周に嵌着された 内側コア１６及びシール部材１７の内周には、ヨークホルダ１８が上下摺動自在 に案内される。可動ヨーク１５の上端とヨークホルダ１８の上端とは相互に結合 されており、その結合部に嵌合するバネ座１９とハウジング９の上端に設けたバ ネ座２０との間に弁バネ２１が縮設される。そして、可動ヨーク１５の外周には コイル１３の内周に対向するマグネット２２が固着されるとともに、ヨークホル ダ１８の内周には弁棒２３が固着される。弁棒２３はワッシャ２４を介して弁箱 ３の内部に延出しており、その下端には前記弁体５が固着される。

【００１４】 従って、コイル１３が励磁されていない時、弁バネ２１の弾発力でバネ座１９ 、可動ヨーク１５、マグネット２２、ヨークホルダ１８及び弁棒２３は下向きに 付勢されており、弁体５は弁座４に着座する。一方、コイル１３が励磁されると マグネット２２が上方に引き上げられるため、弁バネ２１の弾発力に抗してバネ 座１９、可動ヨーク１５、ヨークホルダ１８及び弁棒２３が上昇し、弁体５は弁 座４から離間する。

【００１５】 アクチュエータ８のハウジング９の上面には、ボルト２５でセンサ２６が固定 される。センサ２６から下方に延出する検出ロッド２６₁ は、ヨークホルダ１８ の上端に螺合するアジャスト部材２７の上面に当接する。従って、アクチュエー タ８の作動によって弁体５と一体の弁棒２３が上方に移動すると、その動きがヨ ークホルダ１８及びアジャスト部材２７を介してセンサ２６の検出ロッド２６₁ に伝達され、これにより弁体５の開度が検出される。

【００１６】 図２から明らかなように、前記弁体５は、弁座４に着座可能な裁頭円錐状のシ ール部５₁ と、このシール部５₁ の下部に連設されて弁座４の内径と略同一の外 径を有する円柱状の等径部５₂ と、この等径部５₂ の下部に連設されて外径が円 錐状に減少する縮径部５₃ とを備える。

【００１７】 次に、前述の構成を備えた本考案の実施例の作用を説明する。

【００１８】 アクチュエータ８のコイル１３が消磁状態にある時、弁バネ２１の弾発力によ って弁体５のシール部５₁ は弁座４に着座しており、入口通路１と出口通路２と の連通が遮断されてＥＧＲ流量は０となる。この状態から、ＥＧＲ流量を増加さ せるべく、前記コイル１３に通電される電流をデューティ制御し、弁バネ２１に 抗して弁体５を弁座４から離間させる。弁体５のリフト量が小さい間、前述のよ うに弁体５が上下にバウンドしてリフト量が不安定になる現象が発生する。しか しながら、この時、弁座４には弁体５の等径部５₂ が対向しているため、図３に 示すようにＥＧＲ流量は殆ど変化せずに微小な一定値に保持され、制御不能流量 域は図８に示す従来のものに比べて大幅に減少する。そこから更にコイル１３の 励磁を強めて弁体５をリフトさせると、弁座４には弁体５の縮径部５₃ が対向す るようになり、それ以後は弁体５のリフト量に応じてＥＧＲ流量が増加するよう になる。

【００１９】 而して、弁体５の微小リフト領域に対応させてＥＧＲ流量の不感帯を設け、そ の不感帯においてＥＧＲ流量を微小な一定値に保持しているので、従来のＥＧＲ 制御弁において問題となっていた微小リフト領域におけるＥＧＲ流量不安定の問 題を解消することが可能となる。しかも、本考案のＥＧＲ制御弁は、デューティ 制御の採用によって前述したヒステリシスの問題が発生する虞も無い。

【００２０】 以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は前記実施例に限定されるもので なく、種々の設計変更を行うことが可能である。

【００２１】 例えば、弁体５の等径部５₂ に極僅かなテーパを持たせ、リフト時の弁体５の 摺動抵抗を減少させることができる。但し、前記テーパは流体の漏れが無視でき る程度の小さいものとする。また、本考案の流体制御弁の用途はＥＧＲ制御弁に 限定されず、キャニスタのパージ流量を制御する弁やスロットル弁のバイパス流 量をコントロールする弁に対しても適用することができる。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、デューティ制御される流体制御弁の弁体に、弁 座に着座可能なシール部と、このシール部に連設されて弁座の内径と実質的に同 一の外径を有する等径部と、この等径部に連設されて外径が次第に縮小する縮径 部とを設けたことにより、デューティ制御によって弁体の微小リフト領域で該弁 体がバウンドしても、前記等径部と弁座とによって不感帯を形成して流量を略一 定に保持することができる。その結果、流体制御弁のリフト−流量特性をヒステ リシスの無いものとしながら、弁体の微小リフト領域で流量を安定した状態で制 御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＧＲ制御弁の断面図

【図２】図１の２部拡大図

【図３】ＥＧＲ制御弁のリフト−流量特性を示すグラフ

【図４】従来のＥＧＲ制御弁の前記図２に対応する拡大
図

【図５】従来のＥＧＲ制御弁の電流−リフト特性を示す
図

【図６】従来のＥＧＲ制御弁の時間−電流特性を示す図

【図７】従来のＥＧＲ制御弁の電流−リフト特性を示す
図

【図８】従来のＥＧＲ制御弁のリフト−流量特性を示す
グラフ

【符号の説明】

１ 入口通路（流体通路） ２ 出口通路（流体通路） ４ 弁座 ５ 弁体 ５₁ シール部 ５₂ 等径部 ５₃ 縮径部 ８ アクチュエータ ２１ 弁バネ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体通路（１，２）に配設した環状の弁
   座（４）と、この弁座（４）に着座可能に嵌合する弁体
   （５）と、この弁体（５）を弁座（４）に着座する方向
   に付勢する弁バネ（２１）と、この弁バネ（２１）の付
   勢力に抗して弁体（５）を弁座（４）から離間させて流
   量を調整すべくデューティ制御されるアクチュエータ
   （８）とを備えた流体制御弁において、 弁座（４）に着座可能なシール部（５₁ ）と、このシー
   ル部（５₁ ）に連設されて弁座（４）の内径と実質的に
   同一の外径を有する等径部（５₂ ）と、この等径部（５
   ₂ ）に連設されて外径が次第に縮小する縮径部（５₃ ）
   とを弁体（５）に設け、前記等径部（５₂ ）と弁座
   （４）とによって流量の不感帯を形成したことを特徴と
   する、流体制御弁。