JPS6349112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのスロツトルチエンバに設
けられる流量制御装置に関し、特に車両のアイド
ル回転数を水温又は外気温度に対し設定回転数に
制御するのに好適な流量制御装置に関する。

一般に車両のアイドル回転数を水温や電気負荷
に応じて所定の回転数にする制御は、スロツトル
チエンバに絞り弁を迂回するバイパスを設け、絞
り弁の前後における圧力差を利用してバイパスを
流れる空気量を調節して行う方法が採られてい
る。しかし、この方法においては、種々の部品、
例えば、低温始動時のエアレギユレータ、暖機中
のオートチヨーク機構、暖機後のスローアジヤス
ト機構又はスロツトルアジヤスト機構、さらには
クーラオン時のオンオフソレノイド、減速時のダ
ツシユポツト機構等が必要であり、部品点数の増
加に伴う信頼性の低下が懸念されている。そこ
で、この欠点を除くため、バイパスに設けた弁を
電磁的に駆動する流量制御装置が普及してきてい
る。その一例を第１図に示す。

第１図においてエンジン１０には、吸気管１２
と排気管１４とが接続され、吸気管１２には燃料
噴射弁１５が設けられるとともに、入口側にスロ
ツトルチエンバ１６が取り付けられている。スロ
ツトルチエンバ１６は、中央部に絞り弁１８を有
しており、この絞り弁１８を迂回するバイパス通
路２０，２２が形成されている。このバイパス通
路２０，２２は、後述する流量制御装置の流入路
入口と流出路出口となる。

スロツトルチエンバ１６の上流側には、エアー
フローメータ２４が設けられている。このエアー
フローメーター２４は、エアクリーナ２６を通過
してきた空気量に応じて変化するベーン２８の開
度をポテンシオメータ３０により電気出力に変換
して測定する。

なお、吸気管１２と排気管１４とは、EGR循
環路３２によつて連通しており、排気の一部が運
転状態によりEGRバルブ３４を介して吸気管１
２に戻される。そして、エンジン１０には、エン
ジン１０の回転数を検出するクランク角センサ３
４と冷却水の温度を検出する水温センサ３６とが
取り付けられている。

前記したスロツトルチエンバ１６のバイパス通
路２０，２２には、流量制御装置３８が固定され
ている。

この流量制御装置３８は、流量調整機構部４０
と電磁機構部４２とから成つており、電磁機構部
４２により流量調整機構部４０を駆動し、流体
（空気）の流量を制御するようになつている。即
ち、流量調整機構部４０は、ボデー４４の中央部
に流出路４６が形成され、この流出路４６の周囲
に沿つて断面が略コ字状をなす流入路４８が形成
されている。そして、流量調整機構部４０は、流
出路４６と流入路４８とを横断するようにロツド
５０が設けられ、このロツド５０に流入路４８と
流出路４６とを仕切つている仕切壁５２に設けた
弁座５４，５６とに当接する第１計量弁５８と第
２計量弁６０とが固定されている。ロツド５０
は、第２計量弁６０を介してばね６２により前方
（第１図において左方向）に付勢されている。ま
た、ロツド５０の先端（第１図の左端）は、電磁
機構部４２のコア６４を貫通し、プランジヤ６６
が固定されている。コア６４とプランジヤ６６と
の対向面は、それぞれ円錐状に形成されており、
コア６４とプランジヤ６６との周囲に配設してあ
る円筒状のコイル６８が発生する磁力により相互
に引き合い、ロツド５０をばね６２の付勢力に抗
して図の右方向に移行させる。

コイル６８は、ポテンシオメータ３０の空気量
測定信号、クランク角センサ３４のエンジン回転
数検出信号及び水温センサ３６の冷却水温検出信
号を受けて演算処理し、所定の出力信号を供給す
るマイクロコンピユータ等の演算処理回路７０に
より制御される。また、演算処理回路７０は、燃
料噴射弁１５をも制御し、流量制御装置３８を通
過する空気量に応じて燃料噴射量を変え、所定の
エンジン回転数が得られるようにしている。

上記のように流量制御装置３８は、検出された
エンジン回転数や水温等により、エンジンの回転
数を予め定められた値に自動的に保つように空気
量を連続的に制御するものである。しかし、この
装置には第２図実線に示すように、ハンチング現
象が生じやすい欠点がある。特に、第１計量弁５
８の径が第２計量弁６０の径より小さいものにお
いて、このハンチング現象が著しい。その原因を
調査してみると、上記の流量制御装置３８は、従
来のオンオフ制御と異なり、空気量を連続制御す
るため、第１計量弁５８及び第２計量弁６０が、
それぞれ弁座５４，５６からわずかに離れた位
置、即ち、流量制御装置３８にわずかに入力され
た状態（第２図のａ点に相当）において生じてい
ることが明らかになつた。これは、各計量弁５
８，６０が弁座５４，５６からわずかに離れた状
態においては、各弁座５４，５６の流入側と流出
側とにおいて圧力差が大きく変化し、流れの状況
が急変するとともに、第１計量弁５８と第２計量
弁６０との間に圧力差を生じるためであることが
判明した。

そこで、例えば特開昭57―9380号公報にあるよ
うに、この欠点を改善するために第３図に示すよ
うに弁座５４，５６の開口径を同一にし、各計量
弁５８，６０を通過する流体の流路断面積を同一
にする手段が提案された。しかし、これには次の
欠点がある。

(1) 弁座５４，５６の開口径が同一の場合には、
ロツド５０に各計量弁５８，６０を固定した状
態において流量制御装置を組み立てることがで
きず、部品点数の増加、工程数の増加により信
頼性の低下とコスト高を招く。

(2) 弁座５４，５６の開口径を同一にし、各弁座
の流入路４８側と流出路４６側との静的状態に
おける圧力差F₁，F₂を同一にしようとしても、
第３図の矢印に示す二方向の流路ｂ，ｃの流路
係数は、流路長の相違等により異なり、圧力差
F₁，F₂が同一とならない。

(3) 仮に圧力差F₁，F₂を同一にすることができ
たとしても、各計量弁５８，６０が弁座５４，
５６からわずか離れたときには、流れの状況が
同一とならず、必ず圧力差F₁，F₂のバランス
が崩れる。

本発明は、上記欠点を解消するためになされた
もので、流体流量に生ずるハンチング現象をなく
すことができる流量制御装置を提供することを目
的とする。

本発明は、流体の流路に沿つて設けた一対の弁
座の流体入口側と出口側とにおける圧力差が異な
ること、及び前記各弁座と離接する弁体が弁座か
らわずかに離れたときに生ずる流体の渦流によつ
て、流体流量にハンチングが生ずることを実験的
に見い出たことに基づいてなされたもので、第１
の弁体と第２の弁体とが長手方向に沿つて設けら
れ、この第１の弁体と第２の弁体との間に形成し
た流出路を横断しているロツドと、このロツドを
駆動する駆動装置と、仕切壁を介して前記流出路
の周囲に形成され、前記第１の弁体側を経て前記
第２の弁体側に到る流入路と、前記仕切壁に形成
され、前記各弁体が離接する弁座とを有する流量
制御装置において、前記第１の弁体を前記流出路
側に配置して弁座の流体流出側と離接させ、かつ
前記第１の弁体と前記弁座との接触部より前記弁
座の流体通路内に流入路側に向つて先細りとなる
形状とした第１の弁体を配設し、前記第１の弁体
が離接する弁座の流体流入側端部に、この弁体の
流体流路に環状の凸状リングを突出させ、かつ前
記凸状リングの内径を前記第１の弁体と弁座との
接触部における弁座の内径より小径とし、予め前
記上流側の弁座部に渦流を発生させることによ
り、流体流量のハンチング現象をなくすことがで
きるように構成したものである。

本発明に係る流量制御装置の好ましい実施例を
添付図面に従つて詳説する。なお、従来技術にお
いて説明した部分に対応する部分については、同
一の符号を付しその説明を省略する。

第４図は、本発明に係る流量制御装置の弁座部
の実施例の断面図であつて、前記従来技術に示し
た第３図に対応している。第４図において流入路
４８と流出路４６とを仕切つている仕切壁７２に
形成した第１計量弁５８の弁座７４は、流体通路
となる開口部が流体流入側に凸状のリング７６を
形成した段付状に加工してある。すなわち、前記
第１計量弁５８を前記流出路４８側に配置して弁
座７４の流体流出側と離接させ、かつ前記第１計
量弁５８と前記弁座７４との接触部より前記の流
体通路内に流入路４８側に向つて先細りとなる形
状とした第１計量弁５８を配設し、前記第１計量
弁５８が離接する弁座７４の流体流入側端部に、
この弁座７４の流体流路に環状の凸状リング７６
を突出させ、かつ前記凸状リング７６の内径を前
記第１計量弁５８と弁座７４との接触部における
弁座７４の内径より小径としてなる。そして、流
出路４６側が流入路４８側より負圧になると、流
体が第１計量弁５８、第２計量弁６０と弁座７
４，５６との間から流入路４８から流出路４６に
漏れる。そのため、リング７６の後流側には、即
ち、第１計量弁５８の前面弁座７４の部分に渦流
が発生し、圧力が低くなる。

さらに、弁座７４の流出側、即ち、流出路４６
側は、滑らかな表面を有する円錐状のテーパ面７
８が形成してある。

上記の如く構成した実施例の作用は、次のとう
りである。第１図に示した電磁機構４２のコイル
６８に、演算処理回路７０の出力信号が与えら
れ、コイル６８は励磁されてプランジヤ６６がば
ね６２の付勢力に抗し、第１図の右方向にわずか
に動いたとする。このため、第１計量弁５６と第
２計量弁とは、ロツド５０を介してプランジヤ６
６により右方向に移動する。そして、空気は絞り
弁１８の下流（エンジン１０側）の負圧により、
バイパス通路２０から流入路４８内に入り、第４
図に示す第１計量弁５８と弁座７４との間、及び
第２計量弁６０と弁座５６との間から流出路４６
内に流れ込み、バイパス通路２２を介してエンジ
ン１０に導かれる。この時、弁座７４に沿つて流
れる空気は、リング７６によつて既に渦流が発生
しており、第１計量弁５８がわずかに弁座７４か
ら離れることにより空気流の状況が多少変化して
も、全体としての流れの状況（渦流）には変化が
ない。しかも、リング７６により発生させられた
渦は、弁座７４の流出側がテーパ面７８となつて
いるため、増幅されたり減少されたりすることな
く、そのまま円滑に流出路４６内に流れ込む。従
つて、従来のように新に渦が発生する場合と異な
り、空気流量が第２図破線に示すようにハンチン
グのない滑らかな変化を示す。このため、エンジ
ンのアイドル回転制御を極めて円滑に、かつ、高
い精度をもつて行うことができ、車両の性能向
上、品質向上を図ることができる。また、本実施
例における凸状のリング７６及びテーパ面７８
は、ボデー４４と一体である仕切壁７２を切削加
工することにより形成でき、部品点数の増加に伴
う信頼性の低下、製品コストの上昇を避けること
ができる。

なお前記テーパ面７８のなす角θは、15゜≦θ
≦60゜であることが望ましい。発明者らの実験に
よれば、例えば、θ＝10゜においては、計量弁５
８の移動量を従来より大幅に増加しなければ十分
な空気流量を確保できないため、計量弁５８，６
０の間隔が大きくなる不都合を生ずる。また、θ
＝70゜においては、ハンチング現象を完全に除去
することができないことが判明した。

以上説明したように本発明によれば、上流側に
ある弁座の流入側内周部に凸状のリングを形成し
たことにより、空気流入量のハンチング現象をな
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンの空気流量調節の説明図、第
２図は流量制御装置に与えた入力と空気流量との
関係を示す図、第３図は従来の流量制御装置の弁
座部の断面図、第４図は本発明の実施例に係る流
量制御装置の弁座部の断面図である。 ４６……流出路、４８……流入路、５０……ロ
ツド、５４，５６，７４……弁座、５８……第１
計量弁、６０……第２計量弁、７６……リング、
７８……テーパ面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の弁体と第２の弁体とが長手方向に沿つ
   て設けられ、この第１の弁体と第２の弁体との間
   に形成した流出路を横断しているロツドと、この
   ロツドを駆動する駆動装置と、仕切壁を介して前
   記流出路の周囲に形成され、前記第１の弁体側を
   経て前記第２の弁体側に到る流入路と、前記仕切
   壁に形成され、前記各弁体が離接する弁座とを有
   する流量制御装置において、前記第１の弁体を前
   記流出路側に配置して弁座の流体流出側と離接さ
   せ、かつ前記第１の弁体と前記弁座との接触部よ
   り前記弁体の流体通路内に流入路側に向つて先細
   りとなる形状とした第１の弁体を配設し、前記第
   １の弁体が離接する弁座の流体流入側端部に、こ
   の弁体の流体流路に環状の凸状リングを突出さ
   せ、かつ前記凸状リングの内径を前記第１の弁体
   と弁座との接触部における弁座の内径より小径と
   してなることを特徴とする流量制御装置。 ２ 前記第１の弁体と離接する前記弁座は、流体
   流出側を下流に向けて拡開した円錐状に形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の流量制御装置。