JPS5911789B2 - ロ−タリ型電磁流量制御弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関のアイドル回転速度を制御するアイ
ドルスピードコントロール（ＩＳＣ）装置に用いるロー
クリ型流量制御弁装置に関する。

更に詳しくはバルブロータを回転自在に設けた筒状のバ
ルブハウジングと、周方向に隔てて形成された入口ポー
トと出口ポートに夫々設けられた入口バイブ及び出口バ
イブと、電流値に応じて入口ポートと出口ポートとの間
の流量を電流の増加と共に零から最大値に至るまで制御
するソレノイド機構とを有したロークリ型電磁流量制御
弁装置に関する。

従来技術 電子式燃料噴射装置（以下ＥＦＩと称する）を備えた内
燃機関では始動時の暖機制御、アイドルの経時変化補償
、エンジンの製造上のバラツキによるアイドル回転速度
のバラツキ補正、高地アイドル補償等のためアイドルス
ピードコントロール（ＩＳＣ）装置が使用される。

ＩＳＣ装置にはＩＳＣ弁と称する空気バイパス弁が使用
されている。

始動時についていえばＩＳＣ弁装置は、水温が上がるに
従ってバイパス空気量を少なくしてエンジン回転数を制
御するように働く。

このＩＳＣ弁装置として、第１図に示すロークリ型電磁
流量制御弁装置が知られている。

筒状のバルブハウジング１に周方向に隔てて入口ポート
１０１と出口ポート１０５とが形成され、径がほぼ同一
の入口バイブ１２と出口バイブ１３とが夫々設けられる
。

バルブハウジング１内にバルブロータ２が回転自在に配
置される。

バルブロータ２は中空回転軸３を有し、その中空軸３内
にトーションバー２０が挿通されバルブロータ２に一方
向の付勢力を加え、バルブロータが入口ポート１０１
出ロポート１０５との遮断位置をとるよう付勢している
。

パルブロークは図示しない、ソレノイド機構に連結され
る。

非通電時は、トーションバー２０の戻り力によってバル
ブロータは実線をもって図示した入口バイブ１２と出口
バイブ１３とを遮断する位置にある。

通電時は、パルブローク２はトーションバー２０に抗し
て例えば時計方向に回転し、出口ポート１０５を開放す
る。

このようにして、ソレノイド機構に加わる電流値の増大
に応じた略零から最大値に至るまでの広い範囲の開口面
積が得られる。

しかしながら、このような従来のロークリ型流量制御弁
装置では、エンジン停止時即ち非通電時に出口バイブ１
３が全閉とされる構造であるため、気温が一２０℃、−
３０℃といった極低温で放置すると、その弁部材がアイ
シング（氷結）する場合があり、このような場合には空
気が流れ得なくなりエンジンが始動できなくなる。

このようなアイシングによる始動不能を防止するために
は、非通電時にエンジンの過回転が生じない程度の流れ
を許容するバイパスを入口バイブと出口バイブとの間に
形成する必要がある。

しかしながら、上記のようなバイパスを形成するのみで
は最少流量がバイパスの寸法で定まる流量となり、略零
から最大値までの広い範囲の開口面積特性を実現するこ
とはできない。

発明の技術的課題 本発明の技術的課題は低電流時に電流の増大に応じて開
口面積が略零まで閉じてゆくバイパス通路を形成するこ
とにある。

発明の技術的手段 本発明によれば、入口ポートと出口ポートとの間のバル
ブハウジングにバイパスポートが穿設され、バイパスポ
ートにバイパスパイプの一端が設けられ、バイパスパイ
プの他端は出口バイブに接続され、パルブロークの胴部
に弁通路が穿たれ、弁通路は入口ポート及びバイパスポ
ートの双方に対向位置しており、弁通路はバルブロータ
の側壁中実部を挾んで出口ポートに対して位置し、更に
、バルブロータの側壁中実部は出口ポートに対し反転方
向に寄せられて位置する。

発明の作用 本発明によれば、ソレノイド機構の非通電時パルブロー
クの側壁中実部が出口ポートに対置しているので出口ポ
ートは全閉され、一方バルブロータの弁通路が入口ポー
ト及びバイパスポートに対置しているのでバイパスポー
トは全開となる。

従ってこの状態では、入口バイブからバイパスパイプを
経て出口バイブに連通ずる通路が形成される。

パルブロークは出口ポートに対して反転方向に寄せられ
て位置しているので通電時所定の低電流値に至るまでは
パルブロークの弁部は出口ポートの全閉を維持する一方
バイパスポートの開口面積を電流の増大と共に小さくす
る。

発明の特有の効果 低電流時に電流の増大と共にバイパス空気流量が零にな
るまで閉じてゆく開口面積特性を得るための他の手段と
してはパルブロークの非通電時の位置を第１図の実線位
置よりやや反時計方向の出口ポートが少し開放した破線
位置となるように設けることが考えられる。

しかしながら、この場合バルブロータと出口ポートとの
わずかな相対位置のずれが大きな流量誤差となるため、
流量計を利用した微調整が必要となる。

これに対して本発明ではバイパスポートを全開させた状
態で組付けるのみでよく、上記のような微調整が不要と
なる。

実施例 以下、本発明を図に示す実施例により説明すると、第２
、第３図において、１はアルミニウム製のバルブハウジ
ングであり、この中に弁部材としてのバルブロータ２が
回転自在に配置される。

バルブロータ２にステンレス製の回転軸３が圧入固定さ
れる。

パルブローク２の上側にアルミニウム製のプレート４が
配置され、このプレート４に回転軸３の上端がベアリン
グ５により取付けられ、下端はベアリング６によってハ
ウジング１に取付けられる。

プレート４から突き出た回転軸３の端部に磁性体より成
るストッパプレート７のボス部７０１が圧入固着され、
このプレート７の下面にストッパ８が圧入及び溶接固着
される。

ストッパ８はプレート４に形成した弧状孔４０１まで延
びており、下面には緩衝用のゴム面８０１が形成される
。

ストッパプレート７のボス部７０１にマグネットホルダ
９がねじ込まれる。

該ホルダ９はアルミニウムにでできており一端はフラン
ジ９０１があり、また数ケ所穴がおいている。

マグネットホルダ９に回転磁石１０が嵌合され、前記フ
ランジ９０１によって回転磁石１０をストッパプレート
７上に締結している。

回転磁石１０は直径方向の磁力線が生ずるように着磁さ
れており、１８０゛対立した位置で夫々Ｎ極、Ｓ極を形
成している。

第３図の如く杓しブハウジング１にステンレス製のバル
ブブツシュ１１が圧入してあり、バルブブツシュ１１と
バルブロータ２との間を微少間隙に維持する。

第３図に示すように入口バイブ１２、これとほぼ同径り
の出口バイブ１３、これより小さい直径ＣのＬ字状のバ
イパスパイプ１４がバルブハウジング１の入口ポート１
０１、出口ポート１０５、バイパスポート１０３に夫々
圧入される。

バイパスパイプ１４はゴム管１４１によって出口バイブ
１３に接続される。

バルブロータ２はその胴部に弁通路２０３を形成してい
る。

ロータ２は後述のソレノイド機構により駆動され、入口
バイブ１２からバイパスパイプ１４又は出口バイブ１３
への流量が制御される。

第３図の実線で示すソレノイド機構の非通電状態では弁
通路２０３は一端で入口ポート１０１に他端でバイパス
ポート１０３に連通されている。

また、弁通路２０３はバルブロータ２の側壁中実部２を
挾んで出口ポート１０５に対して位置し、弁通路２０３
は出口ポート１０５から遮断されている。

更に、バルブロータの正転方向を第３図の時計方向とす
ると、同バルブロータの正転方向に対して反転方向にパ
ルブロークは寄せられて位置している。

再び第２図において、１５はヨークコアで磁性体よりな
り、２つの扇状のフランジ部をもつ。

ヨークコア１５にベークライトでできたコイルボビン１
６が嵌合され、コイル１７がコイルボビン１６に同一方
向に巻いである。

このヨークコア１５ コイルボビン１６、コイル１７は
固定コイル部を構成する。

ヨークコアは真ちゅう製のスペーサ１８を介してバルブ
ハウジング１に嵌挿される。

このスペーサ１８により回転磁石１０とヨークコア１５
とは対向して一定の間隙を保たれる。

非磁性体のキャップ１９はヨークコア１５に２個のねじ
で固定されており、ヨークコア１５はバルブハウジング
１に２個のねじで固定されている。

２０はトーションバーで細いステンレス線で構成され、
回転軸３の中心孔を挿通される。

２１゜２２はステンレス製のスプリングホルダであり、
このスプリングホルダ２１．２２は外側がロート状にな
っており、内側にはトーションバー２０が通る穴がおい
ていて、−ケ所スリットが設けである。

回転軸３の中心孔の上端にスプリングホルダ２１と同じ
傾斜のロート状の穴が切ってあり、スプリングホルダ２
１をこのロート状の穴に入れる。

そしてトーションバー２０をスプリングホルダ２１の穴
に入れて、スプリングホルダ２１を加圧しトーションバ
ー２０を回転軸３に固定している。

２３はスラストホルダで材質はステンレスであり２面幅
の外形をしており内側には穴が貫通していて一端はスプ
リングホルダ２１と同じ傾斜のロート状の穴がきっであ
る。

このスラストホルダ２３のロート状の穴にスプリングホ
ルダ２２を入れトーションバー２０の一端をスプリング
ホルタ２２の穴に入れて、スプリングホルダ２２を加圧
しトーションバー２０をスラストホルダ２３に固定して
いる。

スラストホルダ２３はアジャスタ２４の一端の２面幅穴
に嵌合され、スラストホルダ２３の外側の溝にサークリ
ップ２５とシム２６とを入れてスラストホルダ２３がア
ジャスタ２４より上の方向へ抜けないようにしている。

アジャスタ２４の他端は弧状の長穴がおいていて、ねじ
によりバルブハウジング１に固定されるが、スラストホ
ルダ２３をハウジングの円周方向に多少移動できるよう
になっており、これによりトーションバー２０の設定は
ね荷重を適当に変えることができる。

第５図は、本発明の弁装置の駆動回路概念図で、制御回
路ＲはバッチＩＪ Ｂからの通電を受はイグニッション
スイッチＳＷにより作動状態となり、始動時の暖機制御
、アイドル時の回転制御、その他の目的に応じた所定の
特性が得られるようコイル１７に伝わる電流を制御する
。

制御回路Ｒは、例えば実開昭５３−９２５１２号公報記
載のものと同じで良い。

以上の構成でその作動を述べると、イグニッションスイ
ッチＳＷの投入されていないエンジンの停止時は制御回
路Ｒはコイル１７を通電せず、その結果、回転磁石１０
を回転駆動するべき電磁力は生じない。

従って、パルブローク２はストッパ８が弧状孔４０１に
当接する第３図の実線の位置で停止する。

このとき、バルブロータ２はバイパスポート１０３を全
開とし、−刃出ロポーロ０５を全閉とする。

そのためバイパスパイプ１４の内径Ｃに応じた流量ｑｔ
（第６図参照）がバイパスポート１３からとり出され得
る。

次にスイッチＳＷを投入すると制御回路Ｒはコイル１７
に電流を供給し、ヨークコア１５は電磁石となる。

このときコイル部と回転磁石１０は軸方向空隙形の２極
モークとして動作する。

即ち、第４図の一点鎖線で示すようにヨークコア１５の
Ｎ極１５Ｎから出て、対向する回転磁石のＳ極１０Ｓに
入り、それから直径上を通ってＮ極１ＯＮに向い、対向
するヨークコア１５のＳ極１５Ｓに入る閉磁路が形成さ
れる。

そのため回転磁石１０はその磁束の長さを最少とする方
向即ち、第４図の矢印の方向に回転しようとする。

その回転力Ｔは回転磁石の磁束が一定であるのでヨーク
コア１５の磁力、つまりコイル１７に流れる電流の強さ
Ａに比例する。

一方、トーションバー２０は第４図の矢印の方向に回転
するに従って復元力は大きくなる。

つまり回転角度に比例して矢印の逆方向に戻す力が働き
、コイル１７に流す電流値に比例した回転角が得られる
。

一方、パルブローク２は回転磁石１０と一体であるので
回転磁石１０と同じ回転をする。

即ち、第３図において、コイル１７に流す電流が大きく
なるとバルブロータ２は時計方向に回転する。

小電流量時には、バルブロータ２が回転するに従って、
バルブロータ２はバイパスポート１０３の開口面積を徐
々に減少し、一方、出口ポート１０５を全閉に維持する
。

制御回路Ｒが、第６図に示す一定の電流■。

（オフセット電流）をコイル１７に給電するとパルブロ
ーク２はバイパスポート１０３を全閉とし依然として出
口ポート１０５を全閉に維持する破線位置まで回転する
。

このとき流量は第６図の如く零となる。

制御回路Ｒが■。

以上の電流をコイル１７に供給すると、このときパルブ
ローク２はバイパスポート１０３を閉に維持しつつ、出
口ポー１１０５の開口面積が電流値と共に増加する。

そのため流量は電流値に応じて零より増大される。

この場合弁通路２０３のＢ部分と出口ポート１０５の重
なった部分が制御される空気の通路面となる。

これら孔の形状選択により、回転角に対する開口面積は
いろいろな関数にできる。

即ちコイル１７に流す電流値Ａに対して、入口バイブ１
２から出口バイブ１３に流れる空気量Ｑは任意の特性に
できる。

例えば第６図に示すようにオフセット電流以後は電流値
に比例して上昇する流量特性が得られる。

尚、同図で流量値が電流の増加時と減少時とで相違する
のはヒステリシスに基づくものである。

尚、回転磁石１０の回転力を阻止するためのスプリング
としてトーションバー２０を用い、これを回転軸３の中
に収納したのは、スプリングの占める体積を実質的に零
とし、かつ固定部以外、他の部品と完全に非接触とし摩
擦をなくするためである。

エンジンの停止中にアイシングによりパルブロークとハ
ウジングとが氷結することがあるが前記の如く本発明で
は停止時はパルブローク２は実線の如く位置し、弁通路
２０３はバイパスパイプ１４を介し出口バイブ１３と連
通しており、Ｃで示す直径に応じた流量が得られる。

その結果、エンジンはアイシングがあっても始動できる
。

そして、エンジンが始動されるとエンジンルーム内は暖
気されると同時にコイル１７にはパルブローク２は作動
しないけれども制御電流が流れて発熱するので徐々に解
氷されてアイシングは解消する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術における流量制御弁装置の概略図。 第２図は、本発明に係る流量制御弁装置の縦断面図。 第３図は、第２図の■−■線に沿う断面図。 第４図は、第２図における電磁作動機構の模式構成図。 第５図は、本発明の流量制御弁装置の駆動回路の概念図
。 第６図は、本発明の弁装置の電流−流量特性図。 １・・・・・・バルブハウジング、２・・・・・・バル
ブ晒−り、３・・・・・・回転軸、１２・・・・・・入
口バイブ、１３・・・・・・出口バイブ、１４・・・・
・・バイパスパイプ、１５・・・・・・ヨークコア、１
７・・・・・・コイル、２０・・・・・・トーションバ
ー、１０１・・・・・・入口ポート、１０３・・・・・
・バイパスポート、１０５・・・・・・出口ポート、２
０３・・・・・・弁通路、２・・・・・・バルブ爾−り
の側壁中実部、Ｒ・・・・・・制御回路、ＳＷ・・・・
・・イグニッションスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バルブロータを回転自在に設けた筒状のバルブハウ
   ジングと、周方向に隔てて形成された入口ポートと出口
   ボートに夫々設けられた入口バイブおよび出口バイブと
   、電流値に応じて入口ポートと出口ポートとの間の流量
   を電流の増加と共に略零から最大値に至るまで制御する
   ソレノイド機構とを有したロータリ型電磁流量制御弁装
   置において、入口ポートと出口ポートとの間のバルブハ
   ウジングにバイパスポートが穿設され、バイパスポート
   にバイパスパイプの一端が設けられ、バイパスパイプの
   他端は出口バイブに接続され、バルブロータの胴部に弁
   通路が穿たれ、非通電時において弁通路は入口ポート及
   びバイパスポートの双方に対向位置しており、弁通路は
   バルブロータの側壁中実部を挾んで出口ポートに対して
   位置し、更に、バルブロータの側壁中実部は出口ポート
   より反転方向に寄せられて位置していることを特徴とす
   るロータリ型電磁流量制御弁装置。