JPH11166466A

JPH11166466A - ロータリ式流量制御電磁弁

Info

Publication number: JPH11166466A
Application number: JP9331970A
Authority: JP
Inventors: Naomi Kajita; 尚美梶田; Makoto Sakai; 誠酒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ロータリ式流量制御弁において、全閉時にお
ける吸入空気の漏れを防止する。【解決手段】ハウジング内通路１１ｂに第１、２弁部
１７、１８を有するとともに、両弁部１７、１８を空気
流れに沿って直列に配設する。これにより、吸気入口１
２と吸気出口１３との間の圧力損失が大きなるので、Ｉ
ＳＣ弁１０の全閉時における吸入空気の漏れを小さくす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体通路を開閉す
る電磁弁に関するものであり、内燃機関（エンジン）の
アイドリング回転数を制御するためのＩＳＣ（Ｉｄｌｅ
ＳｐｅｅｄＣｏｎｔｏｒｏｌ）弁に用いて有効であ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＳＣ弁の一般的な構造は、吸気管（イ
ンテークマニホールド）を迂回するバイパス通路を１つ
のロータリ式の弁体１７により開閉するものである（図
８参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＳＣ弁に
限らず、ロータリ式流量制御弁では、弁体を回転させて
通路断面積を変化させるので、弁体とハウジングとの間
に所定の微少隙間を介在させざるを得なく、微少隙間か
ら流体（ＩＳＣ弁では吸入空気）が漏れてしまう。

【０００４】さらに、ＩＳＣ弁では、その吐出側がエン
ジンの吸入側に接続されているため、その吸入負圧の影
響により弁体前後の圧力差が大きくなるので、特に全閉
時において、上記微少隙間からの吸入空気の漏れが大き
くなってしまう。本発明は、上記点に鑑み、ロータリ式
流量制御弁において、吸気などの流体の漏れを防止する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載発明では、ハウジング（１１）内に回転可能に
配設され、前記流体通路（１１ｂ）の通路断面積を変化
させる第１弁体（１７）と、ハウジング（１１）内にて
第１弁体（１７）より上流側で回転可能に配設され、第
１弁体（１７）と連動して流体通路（１１ｂ）の通路断
面積を変化させる第２弁体（１８）とを備えることを特
徴とする。

【０００６】これにより、両弁体（１７、１８）は、流
体通路（１１ｂ）において流体流れに沿って直列に配設
されることとなるので、従来の技術で述べたように１つ
の弁体で流体通路（１１ｂ）を開閉するロータリ式流量
制御弁に比べて、流体の漏れを小さくすることができ
る。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施
形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係るロー
タリ式流量制御電磁弁をＩＳＣ装置のＩＳＣ弁（内燃機
関用吸気量制御弁）に用いたものであり、図３はＩＳＣ
装置を含むエンジン吸気系システムである。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。

【０００８】ＩＳＣ弁１０は、図１に示すハウジング１
１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の吸気入口１２はス
ロットル弁制御装置１０４の吸気入口側と連通し、吸気
出口１３はバイパス通路（流体通路）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、バイパス通路１０５ａは、スロットル弁制
御装置１０４の吸気入口側と吸気出口側とを連通させる
とともに、バイパス通路１０５ａの吸気流量はＩＳＣ弁
１０により調整される。

【０００９】１１０はＩＳＣ弁１０の作動を制御するエ
ンジン・コントール・コンピュータ（以下、「ＥＣＣ」
という）であり、ＥＣＣ１１０には、吸気温センサ１１
１、スロットル開度センサ１１２、ノックセンサ１１
３、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の検出信号が入力されている。

【００１０】そして、ＥＣＣ１１０は、メモリに保持さ
れたプログラムに従って各センサから入力された検出信
号を処理してエンジンの運転状態に応じて、ＩＳＣ弁１
０、インジェクタ１０７、ディストリビュータ１０８お
よびＶＳＶ（Vacuum Switching 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。なお、
図４はＥＣＣ１１０の入出力信号とＥＣＣ１１０の内部
構成とを示すブロックダイアグラムである。

【００１１】因みに、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チャコールキャニスタであ
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。なお、図１は非通電時の状態のＩ
ＳＣ弁を示している。図１中、１１はバイパス通路１０
５ａの一部を構成する、アルミダイカスト製のハウジン
グ１１であり、このハウジング１１には吸気入口１２お
よび吸気出口１３が形成されている。なお、以下、バイ
パス通路１０５ａのうちハウジング１１内の部分をハウ
ジング内通路１１ｂという。

【００１２】また、ハウジング内通路１１ｂには、第
１、２弁口１４、１５がハウジング内通路１１ｂ内の吸
入空気流れに沿って直列に形成されており、これら２つ
の弁口１４、１５の間に形成された空間（以下、弁室と
いう。）１６には、円弧状の断面を有するステンレス製
の第１、２ロータリ弁体（以下、弁体と略す。）１７、
１８が配設されている。なお、本実施形態では、下流側
を第１弁口１４、第１弁体１７とし、上流側を第２弁口
１５、第２弁体１８としている。

【００１３】そして、両弁体１７、１８は、転がり軸受
１９により回転可能に支持された１本の回転軸２０に溶
接固定されており（図２参照）、この回転軸２０の回転
に連動して両弁体１７、１８が回転軸２０回りに回転す
ることにより、両弁口１４、１５の開口面積（通路断面
積）が調節される。因みに、本実施形態では、両弁体１
７、１８とハウジング１との微少隙間は６０μｍであ
る。

【００１４】また、本実施形態では、第２弁口１５のう
ち回転軸２０に平行な部位Ｌ₂の寸法を、第１弁口１４
のうち回転軸２０に平行な部位Ｌ₁の寸法より大きくす
ることで、両弁体１７、１８が稼動したときに、第２弁
口１５の開口面積（以下、第２開口面積という。）が第
１弁口１４の開口面積（以下、第１開口面積という。）
より大きくなるようにしている。

【００１５】ところで、回転軸２０を回転作動させる電
磁アクチュエータ３０は、図２に示すように、コア（鉄
心）３１およびコア３１の周囲に巻回されたコイル３２
からなる、コア３１の軸方向と回転軸２０とが直交する
ように配設されたソレノイドと、このソレノイドと対向
するとともに回転軸２０に固定された永久磁石（以下、
磁石と略す。）３３とから構成されている。

【００１６】そして、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３３が有する磁力との反発および吸引により回
転軸２０、第１、２弁体２１７、１８が回動する。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３
３の磁力とのつり合いにより第１、２弁体１７、１８の
開度（回転軸２０の回転角度）が制御される。そして、
エンジン運転状態に応じて第１、２弁体１７、１８の開
度が制御され、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。

【００１７】なお、第１、２弁体１７、１８の開度はデ
ューティ比が５％〜９５％の範囲で制御される。具体
的には、デューティ比５％のときには、図５の（Ａ）に
示すように、第１、２弁体１７、１８はそれぞれ第１、
２弁口１４、１５を全閉する位置にある。したがって、
吸気入口１２吸気出口１３との連通は遮断されている。

【００１８】デューティ比が５％から上昇すると第１、
２弁体１７、１８は図１の反時計方向に回転する。そし
て、デューティ比が１５％付近になると、図６に示すよ
うに、まず第２弁口１５が開き、弁室１６と吸気入口１
２側とが連通する。さらに、デューティ比が２５％付近
になると、第１弁口１４が開き、弁室１６２と吸気出口
１３側とが連通し、スロットル弁制御装置１０４の下流
側に空気が供給される。

【００１９】このように、第２弁口１５は第１弁口１４
より先に開き始めるので、両開口面積の回転軸方向の寸
法相違とあいまって、第２開口面積は、必ず第１開口面
積より大きくなる。そして、デューティ比が５０％にな
ると、図５の（Ｂ）に示すように、両弁口１４、１５は
半開状態となるまた、デューティ比が９５％になると、
図５の（Ｃ）に示すように、両開口面積が最大となり、
バイパス通路１０５ａの吸気流量は最大になる。

【００２０】なお、ＥＣＣ１１０は、アイドル回転数が
高いときにはデューティ比を下げ、アイドル回転数が低
いときにはデューティ比を上げることによりバイパス通
路１０５ａの吸気流量を調整し、アイドル回転数を最適
に制御する。 (2) 非通電時コイル３２への非通電時、第１、２弁体１７、１８は磁
石３３の磁力がつり合う位置に保持される。なお、本実
施形態では、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
となるように、非通電時においては、デューティ比が５
０％と場合と同じ位置に第１、２弁体１７、１８が保持
されように構成されている。

【００２１】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、ハウジング内通路１１ｂに第１、２弁体
１７、１８を有するとともに、両弁体１７、１８を空気
流れに沿って直列に配設しているので、従来の技術で述
べたように１つの弁体でハウジング内通路１１ｂを開閉
するロータリ式流量制御弁に比べて、吸気入口１２と吸
気出口１３との間の圧力損失が大きなる（図７参照）。
したがって、ＩＳＣ弁１０の全閉時における吸入空気の
漏れを小さくすることができる。

【００２２】なお、本実施形態では、第１弁体１７によ
りバイパス通路１０５ａを流通する吸入空気量を調節
し、第２弁体１８により吸入空気漏れの防止を図ってい
るので、バイパス通路１０５ａに吸入空気を流通させて
いるときに（両弁口１４、１５が開いているときに）、
第２弁口１５にて不必要な圧力損失が発生しないことが
望ましい。

【００２３】これに対して、本実施形態では、第２開口
面積が第１開口面積より大きくなるように構成されてい
るので、第２弁口１５にて不必要な圧力損失が発生する
ことを防止できる。また、第１開口面積が小さくなって
いるので、エンジンからの吹き返しがエアクリーナ１０
１側に流れることを防止できる。

【００２４】ところで、上述の実施形態では、本発明に
係るロータリ式流量制御電磁弁をＩＳＣ弁１０に適用し
た例について述べたが、本発明の電磁弁の適用分野はＩ
ＳＣ弁に限るものではない。また、上述の実施形態で
は、第２開口面積を第１開口面積より大きくしたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第１開口面積を
第２より大きくする、または両通路断面積を等しくして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るＩＳＣ弁を示す図２の
Ａ−Ａ断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係るＩＳＣ弁を示す断面図
である。

【図３】本発明の実施形態に係る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】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体の位置を示
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】（Ａ）は従来の技術に係る吸入空気漏れを示す
説明図であり、（Ｂ）は本発明に係る吸入空気漏れを示
す説明図である。

【図８】従来の技術に係るＩＳＣ弁の断面図である。

【符号の説明】

１０…ＩＳＣ弁（ロータリ式流量制御電磁弁）、１１…
ハウジング、１４…第１部口、１５…第２弁口、１６…
弁室、１７…第１弁体、１８…第２弁体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が流通する流体通路（１１ｂ）を開
閉するロータリ式流量制御電磁弁であって、前記流体通路（１１ｂ）の一部を構成するハウジング
（１１）と、前記ハウジング（１１）内に回転可能に配設され、前記
流体通路（１１ｂ）の通路断面積を変化させる第１弁体
（１７）と、前記ハウジング（１１）内にて前記第１弁体（１７）よ
り上流側で回転可能に配設され、前記第１弁体（１７）
と連動して前記流体通路（１１ｂ）の通路断面積を変化
させる第２弁体（１８）と、前記両弁体（１７、１８）を回転作動させる１本の回転
軸（２０）を有する電磁アクチュエータ（３０）とを備
えることを特徴とするロータリ式流量制御電磁弁。
【請求項２】前記第１弁体（１７）の作動により変化
する第１通路断面積は、前記第２弁体（１８）の作動に
より変化する第２通路断面積と異なることを特徴とする
請求項１に記載のロータリ式流量制御電磁弁。
【請求項３】前記第２通路断面積は、前記第１通路断
面積より大きくなるように構成されていることを特徴と
する請求項２に記載のロータリ式流量制御電磁弁。
【請求項４】内燃機関に吸入される空気量を調節する
吸気量制御弁として、請求項１ないし３のいずれか１つ
に記載のロータリ式流量制御電磁弁を用いたことを特徴
とする内燃機関用吸気量制御弁。