JPH10184977A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁駆動力を増大させることなく長時間の非
通電状態から電磁駆動部への通電をオンしても弁部材の
円滑な変位を可能にする電磁弁を提供する。 【解決手段】 ＩＳＣ弁１０はロータリソレノイド式の
電磁三方弁であり、第１の弁部２１および第２の弁部２
２の開度はコイルに発生する磁力とシャフト１４の端部
に取り付けた磁石の磁力とのつり合いにより制御され
る。コイルへの非通電時、第１の吸気出口４１は全開
し、第２の吸気出口４２は半開している。第１の弁部２
１は摺動部１２と重なっておらず、第１の弁部２１と凹
部１３ａとのクリアランス４３は第２の弁部２２と摺動
部１２とのクリアランス４４よりも大きいので、第１の
弁部２１と凹部１３ａとが固着することはない。したが
って、コイルへの非通電状態が長時間続いた後でコイル
への通電をオンしても小さな駆動力で第１の弁部２１お
よび第２の弁部２２を回動することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁弁に関し、例えば
内燃機関のＩＳＣ（Idle Speed Control) 弁に用いられ
る電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＳＣ弁に電磁三方弁を用い
たアイドル回転数制御装置として、特公平３−１２２１
５号公報に開示されるものが知られている。特公平３−
１２２１５号公報に開示されるものは、入気ポート、第
１の送気ポートおよび第２の送気ポートを有し、ロータ
リー弁の回転角度を制御することにより、入気ポートか
ら流入し第１の送気ポートおよび第２の送気ポートから
流出する吸気流量を調整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
３−１２２１５号公報に開示されるような電磁三方弁で
は、流体中に混入した異物がロータリー弁の弁部とこの
弁部を摺動可能に支持するハウジングの壁面との摺動部
に入り込むことがある。特に、摺動部に異物が入り込ん
だ状態で電磁駆動部への通電をオフし長時間放置してお
くと、弁部材とハウジング壁面とが異物により固着し、
電磁駆動部への通電をオンしてもロータリー弁を回動す
ることができなくなる恐れがある。

【０００４】電磁駆動部の駆動力を上昇させれば異物の
固着に抗してロータリー弁を回動させることは可能であ
るが、電磁駆動部が大型化し製造コストが上昇するとい
う問題がある。本発明の目的は、電磁駆動力を増大させ
ることなく長時間の非通電状態から電磁駆動部への通電
をオンしても弁部材の円滑な変位を可能にする電磁弁を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１または
２記載の電磁弁によると、電磁駆動部への非通電時、つ
まり弁部材が変位しない状態で各弁部とハウジング壁面
との間に異物が入り込んでも、第１の弁部は第２の弁部
よりもハウジング壁面とのクリアランスが大きいので、
第１の弁部は第２の弁部よりもハウジング壁面と固着し
にくい。したがって、両方の弁部がハウジング壁面と固
着している場合に比べ電磁駆動部への通電をオンした際
に小さな電磁駆動力で弁部材を変位させることができ
る。

【０００６】本発明の請求項３記載の電磁弁によると、
弁部材の所定量以上の変位を規制するストッパを備える
ことにより、各弁部の最大変位位置または最小変位位置
を規定できる。したがって、流体流量を高精度に制御可
能である。本発明の請求項４記載の電磁弁によると、第
１の弁部により開閉される第１の流体出入口の出口側開
口を形成する壁面を出口側に向けて径の拡大するテーパ
状に形成することにより、第１の流体出入口から出口側
に向けて異物が排出され易くなる。したがって、第１の
弁部とハウジング壁面との間に侵入する異物量が減少
し、第１の弁部とハウジング壁面とが固着しにくくな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による電磁弁をＩＳ
Ｃ装置に用いたエンジン吸気系システムを図３に示す。

【０００８】エアクリーナ１０１から吸入された空気
は、吸気管１０２に設けられたレゾネータ１０３により
吸気騒音を緩和され、スロットル弁制御装置１０４によ
りエンジンへの吸入量を調整される。電磁弁としてのＩ
ＳＣ弁１０は、図１に示すハウジング１１の端面１１ａ
をスロットル弁制御装置１０４のスロットルボディ、も
しくはインテークマニホールドにボルト等で固定されて
いる。ＩＳＣ弁１０の第３の流体出入口としての吸気入
口４０はスロットル弁制御装置１０４の吸気入口側と連
通し、第１の流体出入口としての第１の吸気出口４１は
アシスト通路１０５ｂを介してインジェクタ１０７の噴
孔近傍と連通し、第２の流体出入口としての第２の吸気
出口４２はバイパス通路１０５ａを介してスロットル弁
制御装置１０４の吸気出口側と連通している。つまり、
アシスト通路１０５ｂはスロットル弁制御装置１０４の
吸気入口側とインジェクタ１０７の噴孔近傍とを連通
し、バイパス通路１０５ａはスロットル弁制御装置１０
４の吸気入口側と吸気出口側とを連通している。バイパ
ス通路１０５ａおよびアシスト通路１０５ｂの吸気流量
はＩＳＣ弁１０により調整される。

【０００９】ＩＳＣ弁１０の制御装置としてのエンジン
・コントール・コンピュータ（以下、「ＥＣＣ」とい
う）１１０は、吸気温センサ１１１、スロットル開度セ
ンサ１１２、ノックセンサ１１３、水温センサ１１４、
Ｏ₂ センサ１１５、排気温センサ１１６、バキュームセ
ンサ１１７等エンジンに配設された各種センサから検出
信号を入力し、ＩＳＣ弁１０、インジェクタ１０７、デ
ィストリビュータ１０８およびＶＳＶ（Vacuum Switchi
ng Valve）１０９に出力インタフェース回路から制御信
号を送出している。ＥＣＣ１１０の入出力信号とＥＣＣ
１１０の内部構成のブロックダイアグラムとを図４に示
す。ＥＣＣ１１０は各センサから入力された検出信号を
メモリに保持されたプログラムに従って処理し、エンジ
ンの運転状態に応じて各装置に制御信号を送出してい
る。

【００１０】チャコールキャニスタ１０６は、燃料タン
ク等から蒸発する燃料蒸気をエンジン停止中に吸着し、
エンジン運転開始時に吸気系に放出するものである。次
に、ＩＳＣ弁１０の詳細な構造を図１および図２に基づ
いて説明する。図１は、コイル３２への非通電時の状態
を示している。ＩＳＣ弁１０はデューティ比制御される
ロータリソレノイド式の電磁三方弁であり、ハウジング
１１は例えばアルミダイカストにより成形されている。
図２に示すように、シャフト１４はハウジング１１に固
定された例えばベアリング１５により回動可能に支持さ
れている。このシャフト１４にシャフト１４とともに回
動する例えばステンレス製の第１の弁部２１および第２
の弁部２２が取付けられている。シャフト１４、第１の
弁部２１および第２の弁部２２は、特許請求の範囲に記
載した「弁部材」を表している。シャフト１４の端部に
は磁石１７が取付けられている。

【００１１】電磁駆動部としてのロータリソレノイド３
０は、コア３１とコア３１の周囲に巻回されたコイル３
２とからなり、シャフト１４と直交し、かつ磁石１７と
対向する位置に配設されている。コイル３２に供給され
る電流値はＥＣＣ１１０により制御され、コイル３２に
発生する磁力と磁石１７が有する磁力との反発および吸
引によりシャフト１４、第１の弁部２１および第２の弁
部２２が回動する。

【００１２】図１に示すように、第１の弁部２１および
第２の弁部２２を回動自在に収容するハウジング１１の
内壁に、摺動部１２と、第１の弁部２１および第２の弁
部２２よりもシャフト１４の軸方向に長く摺動部１２よ
りも凹んだ凹部１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが設けられて
いる。さらに、凹部１３ａの周方向長さは第１の弁部２
１の周方向長さよりも長いので、凹部１３ａの第１の弁
部２１との対向面積は第１の弁部２１の摺動面積よりも
大きい。すなわち、図１に示すコイル３２への非通電時
において、第１の弁部２１は凹部１３ａに覆われてい
る。凹部１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第１の弁部２１また
は第２の弁部２２との間に形成されるクリアランスの大
きさは約５００μｍである。凹部１３ａ、１３ｂは第１
の弁部２１が回動する際の摺動抵抗を低減し、凹部１３
ｃは第２の弁部２２が回動する際の摺動抵抗を低減す
る。また、摺動部１２と第１の弁部２１および第２の弁
部２２との間に形成される摺動クリアランスの大きさは
６０〜７０μｍである。したがって、図１に示すコイル
３２への非通電時において、第１の弁部２１と凹部１３
ａとが形成するクリアランス４３は第２の弁部２２と摺
動部１２とが形成するクリアランス４４よりも大きい。

【００１３】次に、ＩＳＣ弁１０の作動について図５お
よび図６に基づいて説明する。 (1) 通電時 ＥＣＣ１１０から送出される制御信号によりコイル３２
に発生する磁力が調整され、コイル３２の磁力と磁石１
７の磁力とのつり合いにより第１の弁部２１および第２
の弁部２２の開度が制御される。そして、エンジン運転
状態に応じて第１の弁部２１および第２の弁部２２の開
度が制御され、アシスト通路１０５ｂおよびバイパス通
路１０５ａの吸気流量が最適に調整されるので、アイド
ル運転状態を高精度に制御できる。第１の弁部２１およ
び第２の弁部２２の開度はデューティ比が５％〜９５％
の範囲で制御される。

【００１４】図５の（Ａ）に示すように、デューティ
比５％のとき、第１の弁部２１および第２の弁部２２は
それぞれ第１の吸気出口４１、第２の吸気出口４２を全
閉する位置にある。したがって、吸気入口４０と、第１
の吸気出口４１および第２の吸気出口４２との連通は遮
断されている。デューティ比が５％から上昇すると第１
の弁部２１および第２の弁部２２は図１の反時計方向に
回転する。図６に示すように、デューティ比が２０％付
近になると、まず第１の吸気出口４１が吸気入口４０と
連通し、インジェクタ側にアシストエアを供給する。デ
ューティ比が３０％付近になると、第２の吸気出口４２
が吸気入口４０と連通し、スロットル弁制御装置１０４
の下流側に空気が供給される。第１の吸気出口４１はデ
ューティ比が３０％を越えたところで全開になり、デュ
ーティ比がそれ以上上昇してもアシスト通路１０５ｂの
吸気流量は一定である。

【００１５】図５の（Ｂ）に示すように、デューティ
比が５０％になると、第１の弁部２１は第１の吸気出口
４１と全く重ならず、凹部１３ａに覆われている。ま
た、第２の吸気出口４２は半開している。デューティ比
５０％の状態は、図１に示すコイル３２への非通電時と
同じ状態になる。 図５の（Ｃ）に示すように、デューティ比が９５％に
なると、第２の吸気出口４２は全開し、バイパス通路１
０５ａの吸気流量は最大になる。

【００１６】アイドル回転数が高いとデューティ比を下
げ、アイドル回転数が低いとデューティ比を上げること
によりバイパス通路１０５ａおよびアシスト通路１０５
ｂの吸気流量を調整し、アイドル回転数を最適に制御す
る。以上コイル３２への通電がオンされており、デュー
ティ比に応じて第１の弁部２１および第２の弁部２２が
回動している場合、燃料中に混入した異物が第１の弁部
２１および第２の弁部２２と摺動部１２との間に入り込
んでも、第１の弁部２１および第２の弁部２２の回動に
ともない異物が掃き出されるので第１の弁部２１および
第２の弁部２２が摺動部１２と固着しにくくなる。

【００１７】(2) 非通電時 コイル３２への非通電時、第１の弁部２１および第２の
弁部２２は磁石１７の磁力がつり合った位置、つまり前
述したデューティ比が５０％と同じ位置に保持される。
この状態において、第１の吸気出口４１は全開し、第２
の吸気出口４２は半開している。第２の吸気出口４２を
半開させるのは、断線等によりコイル３２への通電がで
きなくなってもアイドル運転中にエンジンに空気を供給
可能にするためである。

【００１８】コイル３２への非通電時、つまり第１の弁
部２１および第２の弁部２２が回動せず停止した状態に
おいて、第１の弁部２１は摺動部１２と重なっておらず
凹部１３ａに覆われている。第２の弁部２２は、約半分
が第２の吸気出口４２と重なり、他の部分が摺動部１２
および凹部１３ｃに位置している。図１に示す状態でコ
イル３２への非通電状態が続くと、第２の弁部２２と摺
動部１２との間に入り込んだ異物により第２の弁部２２
と摺動部１２とが固着することがある。一方、第１の弁
部２１は摺動部１２と重なっておらず、第１の弁部２１
と凹部１３ａとのクリアランス４３は第２の弁部２２と
摺動部１２とのクリアランス４４よりも大きいので、第
１の弁部２１と凹部１３ａとが固着することはない。し
たがって、コイル３２への非通電状態が長時間続いた後
でコイル３２への通電をオンし、第１の弁部２１および
第２の弁部２２を円滑に回動させるためには第２の弁部
２２と摺動部１２との固着を解消可能な駆動力が働けば
よく、両弁部材が摺動部１２と固着する場合に比べ、小
さな駆動力で第１の弁部２１および第２の弁部２２を回
動することができる。

【００１９】（第２実施例）本発明の第２実施例を図７
に示す。第１の流体出入口としての第１の吸気出口５０
を形成するハウジング１１の壁面５０ａは、第１の吸気
出口５０の出口側に向かって径の拡大するテーパ状に形
成されている。したがって、第１の弁部の回動にともな
い燃料中に混入した異物が第１の吸気出口５０に溜まっ
ても、壁面５０ａがテーパ状に形成されているので第１
の弁部の回動に伴い第１の吸気出口５０から異物が掃き
出され易くなっている。これにより、コイルへの非通電
時において、第１の弁部と凹部との間に侵入する異物が
少なくなるので、コイルへの非通電状態が長時間続いた
後でコイルへの通電をオンした際に両弁部の回動がさら
に容易になる。

【００２０】（第３実施例）本発明の第３実施例を図８
および図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分
に同一符号を付す。ストッパ２３は、第１の弁部２１お
よび第２の弁部２２と一体に形成されており、デューテ
ィ比９５％になると図９に示すようにハウジング１１の
係止部１１ｂに係止される。

【００２１】デューティ比が９５％になると図９に示す
ように第２の吸気出口４２が全開し、第２の吸気出口４
２から流出する吸気流量が最大になる。すると、第２の
吸気出口４２の負圧が大きくなり、この負圧により第１
の弁部２１が第２の吸気出口４２側に吸引される。スト
ッパ２３がないと、第１の弁部２１および第２の弁部２
２が図９に示す位置からさらに反時計方向に回転し、第
１の弁部２１が第２の吸気出口４２の一部を塞ぎ、第２
の弁部２２が吸気入口４０の一部を塞ぐ恐れがある。つ
まり、所定の吸気流量を各吸気出口から供給できなくな
る。ストッパ２３が係止部１１ｂに係止されることによ
り、第１の弁部材２１および第２の弁部２２のこのよう
な所定量以上の回転を防止できるので、高精度な流量制
御が可能になる。

【００２２】第３実施例では、ストッパ２３が係止部１
１ｂに係止されることにより図９に示すデューティ比が
９５％の位置からさらに反時計方向に各弁部が回転する
ことを規制したが、デューティ比が５％の位置からさら
に時計方向に各弁部が回転することを規制するストッパ
を設けてもよいし、両方向への所定量以上の回転を規制
するようにストッパを設けてもよい。

【００２３】以上説明した本発明の実施の形態を示す複
数の実施例では、ロータリソレノイド式電磁弁について
説明したが、リニアソレノイド式またはステップモータ
式電磁弁をＩＳＣ弁として用いることも可能である。ま
た本実施例では、ＩＳＣ弁に本発明の電磁弁を適用した
例について述べたが、本発明の電磁弁の適用分野はＩＳ
Ｃ弁に限るものではない。また、一つの流体入口および
二つの流体出口を有する三方弁に限らず、二つの流体入
口および一つの流体出口を有する三方弁であってもよ
い。さらに、電磁三方弁に限るものでもなく、第１の弁
部および第２の弁部が開閉するのは、流体入口であって
も流体出口であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるＩＳＣ弁を示す図２
のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるＩＳＣ弁を示す断面
図である。

【図３】第１実施例のＩＳＣ弁を用いたエンジン吸気シ
ステムを示す構成図である。

【図４】第１実施例によるＥＣＣ制御を示すブロックダ
イアグラムである。

【図５】デューティ比を変えた場合の各弁部の位置を示
す断面図であり、（Ａ）はデューティ比５％、（Ｂ）は
デューティ比５０％、（Ｃ）はデューティ比９５％の状
態を示す。

【図６】第１実施例のＩＳＣ弁におけるデューティ比と
流量との関係を示す特性図である。

【図７】本発明の第２実施例による第１の吸気出口を示
す断面図である。

【図８】本発明の第３実施例によるによるＩＳＣ弁を示
す断面図である。

【図９】第３実施例におけるストッパ停止位置を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０ ＩＳＣ弁（電磁弁） １１ ハウジング ２１ 第１の弁部 ２２ 第２の弁部 ２３ ストッパ ４０ 吸気入口 ４１ 第１の吸気出口（第１の流体出入口） ４２ 第２の吸気出口（第２の流体出入口）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の流体出入口を開閉する第１の弁
   部、および第２の流体出入口を開閉する第２の弁部を有
   する弁部材と、前記第１の弁部および前記第２の弁部を
   摺動可能に支持するハウジングとを備える電磁弁であっ
   て、 前記第１の弁部および前記第２の弁部を開閉駆動する電
   磁駆動部への非通電時、前記第１の流体出入口は全開し
   ており、前記第１の弁部と前記ハウジングとのクリアラ
   ンスは前記第２の弁部と前記ハウジングとのクリアラン
   スよりも大きいことを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 前記電磁駆動部への非通電時、前記第１
   の弁部が停止する位置のハウジング壁面に前記第１の弁
   部の摺動面を覆う凹部を設けることを特徴とする請求項
   １記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 前記弁部材の所定量以上の変位を規制す
   るストッパを備えることを特徴とする請求項１または２
   記載の電磁弁。
4. 【請求項４】 前記第１の流体出入口は流体出口であ
   り、前記第１の流体出入口の出口側開口を形成する壁面
   は出口側に向けて径の拡大するテーパ状に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１、２または３記載の電磁
   弁。