JPH06147354A - エア制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エア室を構成するケースそのものを２室に分
割することなくダイヤフラムを負圧によってのみ応動さ
せる。 【構成】 エア室１３の開口部１９側にダイヤフラム２
０との間に隔室２４を形成する仕切板２５が介設され、
隔室２４は仕切板側連通孔２７、ケース側連通孔２９に
より大気に連通される。また、仕切板２５には弁体３２
の挿通孔２６が開設されている。弁体３２は負圧室１１
の圧力変化に追従するダイヤフラム２０の上下動によっ
て弁口３４を開閉するようになっている。 【効果】 負圧室１１への負圧導入前にエア室１３に導
入されたエアは、弁体挿通孔２６、隔室２４、連通孔２
７、２９を経て大気に排出されるため、ダイヤフラム２
０は負圧室１１への負圧導入によってのみ応動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エア制御弁に関し、特
に、内燃機関の排気ガス浄化システムに利用して有効な
エア制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関（以下、
エンジンということがある。）の排気ガスを浄化する触
媒システムにエアポンプからの新鮮な空気を送り込み、
触媒を活性化させて有害成分の浄化を促進させるように
構成した二次空気供給システムが提案されている。そし
て、この二次空気供給システムにおいては、エンジンの
吸気系の負圧によって弁口を開いてエアポンプからの空
気を触媒に送り込むためのエア制御弁（以下、エアカッ
トバルブという。）が、触媒の入口側とエアポンプとの
間に介設されている。

【０００３】従来、このような二次空気供給システムに
使用されるエアカットバルブとして、図２に示されてい
るものがある。図２に示されている従来のエアカットバ
ルブにおいては、エアポンプからのエアがエア導入口１
から導入されると、このエアがダイヤフラム２に直接的
に作用するため、弁体３の開弁圧が低く設定されている
と、ダイヤフラム２に一定の負圧が作用する前に弁体３
が開かれてしまう事態が発生するという問題点がある。

【０００４】そこで、図３に示されているように、下ケ
ース４が２室に分割され、ダイヤフラム２とエア導入口
１との間にガイド部５が設けられ、ダイヤフラム２と弁
体３とが弁棒６を介して連結されており、エアポンプか
らのエアがダイヤフラム２に直接当たらないように構成
されているエアカットバルブが提案されている（例え
ば、特開昭５９−１７０５７０号参照）。そして、この
エアカットバルブにおいては、ダイヤフラム２に一定の
負圧が作用したときにのみ、弁体３が開かれ、エアポン
プからのエアによって弁体３が開くことがないようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示され
ているエアカットバルブにおいて、ガイド部５と弁棒６
との間のシール性を確保したり、弁棒６の摺動抵抗を小
さくしたりするためには、高度な加工精度が要求され
る。すなわち、ガイド部５と弁棒６との位置合わせが、
きわめて困難になる。また、下ケース４を２室に分割し
なければならないため、下ケース４をアルミダイキャス
トによって構成する場合、生産効率が低下する。

【０００６】本発明の目的は、生産効率の低下を回避し
つつ、ダイヤフラムを負圧によってのみ応動させること
ができるエア制御弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエア制御弁
は、ケースと、ケース内を負圧室とエア室との２室に分
割するように張設されているダイヤフラムと、ケースの
負圧室側に開設されている負圧導入口と、ケースのエア
室側に開設されているエア導入口およびエア排出口と、
ケースの負圧室内に配されてダイヤフラムをエア室側へ
付勢するスプリングと、ケースのエア室内でダイヤフラ
ムを臨む弁口が形成されてこの弁口からのエアをエア排
出口へ導くエア通路と、ダイヤフラムに連結されてエア
通路の弁口を開閉する弁体とを備えているエア制御弁に
おいて、前記ケースのエア室に仕切板がダイヤフラムと
の間に隔室を形成するように介設されており、ケースに
は連通孔が隔室と大気とを連通させるように開設されて
おり、さらに、前記仕切板には弁体の一部を挿通するた
めの挿通孔が開設されている。

【０００８】

【作用】前記した手段によれば、ケースのエア室に介設
された仕切板とダイヤフラムとの間に隔室が形成されて
いるため、弁体が閉弁状態にある時に、エア導入口から
のエアがエア室内に導入されると、このエアは仕切板の
弁体挿通孔、隔室、および連通孔を介して大気に排出さ
れることになる。

【０００９】このため、弁体が閉弁状態にある時に、エ
ア室内にエアが導入されても、このエアによってダイヤ
フラムが応動することはなく、ダイヤフラムは負圧室内
の負圧が一定圧になった時にのみ応動して弁体を開弁駆
動することになる。すなわち、エア室に仕切板を介設す
ることにより、エア室内に導入されたエアによってダイ
ヤフラムが応動するのを防止することができるため、ケ
ースの改造は最小限度に抑制することができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるエアカットバ
ルブを示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は仕
切板および下ケースの部分を示す分解斜視図である。

【００１１】本実施例において、本発明に係るエア制御
弁は、エアポンプ（図示せず）からのエアをエンジン排
気系の触媒に供給するエア通路（図示せず）中に配され
たエアカットバルブとして構成されている。

【００１２】このエアカットバルブ１０は、負圧室１１
を構成する上ケース１２と、エア室１３を構成する下ケ
ース１４とを備えている。そして、上ケース１２の底部
側が下ケース１４の上側に被せ付けられた後、巻きかし
め加工されることによって両者１２と１４とが結合され
ている。

【００１３】上ケース１２の側壁には負圧導入口１５が
開設されており、負圧導入口１５にはエンジンの吸気系
に流体的に接続されたパイプ１６が嵌入されて固定され
ている。このパイプ１６により負圧室１１内にエンジン
の吸気系の負圧が導入されるようになっている。

【００１４】下ケース１４にはその側部側にエア導入口
１７が、その底部側にエア排出口１８がそれぞれ開設さ
れている。エア導入口１７にはエアポンプ（図示せず）
からのエアが導入されるようになっている。また、エア
排出口１８はエンジンと触媒とを結ぶ排気系から分岐し
たパイプ（図示せず）に接続されるようになっている。
すなわち、エアポンプからのエアがエア導入口１７およ
びエア排出口１８を経由して触媒に供給されるようにな
っている。

【００１５】下ケース１４の上部側には開口部１９が大
きく開設されており、この上側開口部１９には上下のケ
ース１２、１４内を負圧室１１とエア室１３とに分割す
るためのダイヤフラム２０が、上下方向に弾性変位し得
るように張設されている。ダイヤフラム２０はその周囲
が上ケース１２と下ケース１４との間に挟み込まれて、
上ケース１２の巻きかしめ加工によって共締めされてい
る。

【００１６】このダイヤフラム２０の中央部には後記す
る弁体３２の一部としての弁棒３３が、スプリングシー
ト２１および座金２２を介して一体移動するように固定
されている。弁棒３３は負圧室１１内に配設されたバル
ブスプリング２３の付勢力によってエア室１３側へ常時
付勢されている。すなわち、バルブスプリング２３は蓄
力状態で、その上端が負圧室１１の天井面に、その下端
がスプリングシート２１にそれぞれ当接されて、弁棒３
３を常時付勢するようになっている。スプリングシート
２１と座金２２とはダイヤフラム２０を上下両側から挟
持した状態になっており、弁棒３３が挿通されてかしめ
加工されることにより、相対的にダイヤフラム２０およ
び弁棒３３を結合させた状態になっている。

【００１７】さらに、下ケース１４の上側開口部１９に
は、外径がダイヤフラム２０よりも若干小径の円板形状
に形成された仕切板２５がダイヤフラム２０の下側に配
設されている。仕切板２５はその周辺部が上ケース１２
と下ケース１４との間でダイヤフラム２０と共締めされ
ることにより、上下のケース１２、１４に固定されてい
る。仕切板２５の中央部には挿通孔２６が開設されてお
り、この挿通孔２６には弁棒３３が挿通されている。

【００１８】また、この仕切板２５はダイヤフラム２０
の下側に配されることにより、ダイヤフラム２０との間
に隔室２４を形成している。仕切板２５には隔室２４内
に大気を導くための連通孔２７が一対それぞれ開設され
ているとともに、一対のボス２８が下向きにそれぞれ膨
出形成されている。両連通孔２７と両ボス２８は周方向
に互いに９０度の間隔を保ってそれぞれ配設されてい
る。

【００１９】一方、下ケース１４には、仕切板側の連通
孔２７と接続して隔室２４へ大気を導くための連通孔２
９が一対開設されているとともに、各ボス２８とそれぞ
れ嵌合可能な嵌合孔３０が一対開設されている。両連通
孔２９と両嵌合孔３０とは周方向に互いに９０度のピッ
チで配されている。そして、仕切板２５の両ボス２８が
下ケース１４の両嵌合孔３０内に嵌入されると、仕切板
側の連通孔２７と下ケース側の連通孔２９とが連通する
ように位置決めされるようになっている。

【００２０】一方、弁棒３３の先端には円板形状のプレ
ート３１が固定されており、プレート３１の周囲には弁
体３２が装着されている。この弁体３２はダイヤフラム
２０を臨むエア通路３７に開設された弁口３６を開閉す
る弁体として構成されている。すなわち、弁口３６の周
りには弁座３５が形成されており、弁体３２はバルブス
プリング２３の付勢力を受けて弁座３５に着座されて弁
口３６を閉塞し、バルブスプリング２３の付勢力に抗し
て負圧室１１内の負圧が一定圧になったときに弁座３５
から離れて弁口３６を開くように構成されている。

【００２１】また、弁体３２の上部内周辺部には円形リ
ング形状の補助弁体３４が上向きに膨出形成されてい
る。この補助弁体３４はダイヤフラム２０に応動して弁
体３２が上昇した時に挿通孔２６を閉塞し、エア導入口
１７からのエアが隔室２４を介して大気に漏れるのを防
止するように構成されている。

【００２２】次に作用を説明する。通常時、すなわち、
自動車の走行中や停車中等のエンジンの始動初期以外の
時には、二次空気供給システムに設けられているマイク
ロコンピュータ（図示せず）の制御によってエアポンプ
は運転を停止されている。また、パイプ１６からの負圧
室１１への負圧の供給も停止されている。この状態にお
いて、ダイヤフラム２０がバルブスプリング２３によっ
て下方に常時付勢されているため、ダイヤフラム２０と
一緒に移動する弁体３２は弁座３５に着座され、弁口３
６を閉鎖した状態になっている。

【００２３】エンジンの始動時に新鮮なエアが触媒に供
給されるに際しては、コンピュータの制御によってエア
ポンプが運転されるとともに、エンジン吸気系の負圧が
パイプ１６から負圧室１１に供給される。そして、負圧
室１１内の負圧が設定圧を越えると、ダイヤフラム２０
がバルブスプリング２３の付勢力に抗して吸引されて上
方に移動されるため、弁体３２は一緒に移動することに
より、弁座３５から離れ弁口３６を開放させる。

【００２４】弁口３６が開放されると、エアポンプから
の新鮮なエアがエア導入口１７からエア室１３に導入さ
れ、弁口３６およびエア通路３７を経由してエア排出口
１８から流れ出し、所定の経路を通じて触媒に供給され
る。この新鮮なエアによって触媒が活性化されることに
なる。

【００２５】ここで、パイプ１６から負圧室１１が負圧
が導入されても、この負圧が予め設定された圧力が達し
ない状態においては、ダイヤフラム２０がバルブスプリ
ング２３によって押し下げられることにより、弁体３２
が弁座３５に着座されて、弁口３６を閉鎖した状態を維
持している必要がある。

【００２６】ところで、この弁体３２による弁口３６の
閉鎖時にエアポンプからのエアがエア導入口１８からエ
ア室１３に供給されると、エア室１３内の圧力が上昇す
るため、ダイヤフラム２０にバルブスプリング２３に抗
してこれを押し上げようとする力が作用し、弁体３２が
離座して弁口３６を開放せんとする。この開放を防止す
るために、バルブスプリング２３の付勢力を強く設定す
ると、このスプリング力に打ち勝つには負圧室１１に強
力な負圧力を供給することが必要になるため、エアカッ
トバルブ１０としての作動遅れ等の弊害が発生する。

【００２７】しかし、本実施例においては、前記バルブ
スプリング２３による弁体３２の着座維持状態におい
て、エア導入口１８からエア室１３にエアが供給されて
も、このエアは弁体挿通孔２６、隔室２４、仕切板側連
通孔２７およびケース側連通孔２９を経由して大気に排
出されるため、エア室１３内の圧力は上昇しない。した
がって、エア導入口１８からエア室１３にエアが供給さ
れただけでは、ダイヤフラム２０が上方に変位すること
はなく、弁体３２は弁座３５に着座したままになって、
弁口３６を閉鎖し続けることができる。その結果、バル
ブスプリング３２の付勢力を大きく設定しなくても済む
ため、エアカットバルブ１０の応答性を低下させなくて
済む。

【００２８】以上説明した前記実施例によれば次の効果
が得られる。 下ケース１４に仕切板２５が介設されているととも
に、仕切板２５とダイヤフラム２０との間に大気に連通
する隔室２４が形成されているため、下ケース１４を改
造しなくて済み、エアカットバルブ１０の構造の複雑化
および生産効率の低下を抑制することができる。

【００２９】 負圧室１１への負圧導入前にエア室１
３に導入されたエアは、隔室２４を経由して外部へ放出
させることができるため、弁体３２による弁口３６の開
閉作動を負圧室１１への負圧導入および解除だけに依存
させることができ、エアカットバルブ１０の応答性を高
めることができる。

【００３０】 エアカットバルブ１０の応答性を高め
ることにより、二次空気供給システムにおいて触媒への
新鮮なエアの供給を適切に実施させることができるた
め、触媒の性能を充分に引き出すことができ、二次空気
供給システムの効率を充分に高めることができる。

【００３１】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々
変更可能であることはいうまでもない。

【００３２】例えば、補助弁体３４は弁体３２側に突設
するに限らず、仕切板２５の弁体挿通孔２６の周囲にこ
れを取り囲むように下向きに突設してもよい。

【００３３】前記実施例では、二次空気供給システムに
介設されるエアカットバルブについて説明したが、本発
明に係るエア制御弁はこれに限らず、負圧がパイロット
信号媒体として使用されて、エアの流通を制御するため
のエア制御弁全般に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造および製造効率の低下を抑制しつつ、エア制御弁と
しての作動応答性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は正面断面図、（ｂ）は仕切板および下
ケースの部分を示す分解斜視図である。

【図２】従来例を示す正面断面図である。

【図３】他の従来例を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１０…エアカットバルブ（エア制御弁）、１１…負圧
室、１２…上ケース、１３…エア室、１４…下ケース、
１５…負圧導入口、１６…パイプ、１７…エア導入口、
１８…エア排出口、１９…上側開口部、２０…ダイヤフ
ラム、２１…スプリングシート、２２…座金、２３…バ
ルブスプリング、２４…隔室、２５…仕切板、２６…弁
体挿通孔、２７…仕切板側連通孔、２８…ボス、２９…
ケース側連通孔、３０…嵌合孔、３１…プレート、３２
…弁体、３７…弁棒、３６…補助弁体、３５…弁座、３
６…弁口、３７…エア通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースと、ケース内を負圧室とエア室と
   の２室に分割するように張設されているダイヤフラム
   と、ケースの負圧室側に開設されている負圧導入口と、
   ケースのエア室側に開設されているエア導入口およびエ
   ア排出口と、ケースの負圧室内に配されてダイヤフラム
   をエア室側へ付勢するスプリングと、ケースのエア室内
   でダイヤフラムを臨む弁口が形成されてこの弁口からの
   エアをエア排出口へ導くエア通路と、ダイヤフラムに連
   結されてエア通路の弁口を開閉する弁体とを備えている
   エア制御弁において、 前記ケースのエア室に仕切板がダイヤフラムとの間に隔
   室を形成するように介設されており、ケースには連通孔
   が隔室と大気とを連通させるように開設されており、さ
   らに、前記仕切板には弁体の一部を挿通するための挿通
   孔が開設されていることを特徴とするエア制御弁。
2. 【請求項２】 仕切板または弁体のうちいずれか一方に
   補助弁体が、弁体の弁口開弁時に前記弁体挿通孔を閉塞
   するように突設されていることを特徴とする請求項１に
   記載のエア制御弁。