JPH0626353A - 開閉制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体通路の開閉制御弁を駆動するステップモ
ータの脱調により、流体通路の開口面積の制御精度が悪
化するのを防止できる開閉制御弁を提供する。 【構成】 開閉制御弁１４は、入力されたパルス電流に
応じて出力軸を回転させるステップモータ６０と、流体
通路の開口面積を可変制御する弁体部４４とを備える。
全閉位置にある弁体部を作動するとき、ステップモータ
が少なくとも所定ステップ数駆動した以後に、弁体部が
流体通路１３を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開閉制御弁に関するも
のであり、より詳細には、入力されたパルス電流に応じ
て回転するステップモータと、ステップモータにより駆
動され、流体通路の開口面積を可変制御する弁体部とを
備えた開閉制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーエンジン等の内燃機関におい
て、吸気行程にある気筒と、圧縮行程にある気筒とを相
互に連通させる連通路を備え、スロットル弁の絞りによ
るポンピングロスを低減させるように構成されたものが
知られている（例えば、特開昭６３─９０６２６号公報
等）。かかる連通路には、開閉制御弁が設けられ、開閉
制御弁は、所定の運転領域において連通路を開放し、上
記２つの気筒を相互に連通させる。

【０００３】この種の開閉制御弁は例えば、ロータリー
型バルブとして構成され、連通路の開口面積を可変制御
する弁体部と、弁体部と一体的に連結された弁軸部とを
有し、弁軸部は、ステップモータの出力軸に作動的に連
結される。ステップモータは、エンジンコントロールユ
ニットによってパルス電流により付勢され、エンジンコ
ントロールユニットによって設定されたステップに相応
する回転量だけ、弁軸部及び弁体部を回転させ、弁体部
は、連通路の開口面積を回転量に応じて増大せしめる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、全閉位
置の弁体部を回転させる場合、開閉制御弁の低開度領域
にて比較的大きな流体抵抗が弁体部に作用するととも
に、弁体部の等加速度運動による回転モーメントが弁体
部に作用する。このため、低電流域で開閉制御弁を全閉
位置から開放させる際に、弁体部に作用する力がステッ
プモータのトルクを超えてしまい、この結果、ステップ
モータの脱調が生じ、流体通路の開口面積の制御精度が
悪化し易いという難点があった。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、流体通路の開閉制御弁を駆動するステップモータ
の脱調により、流体通路の開口面積の制御精度が悪化す
るのを防止できる開閉制御弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するために、入力されたパルス電流に応じて
出力軸を回転させるステップモータと、流体通路の開口
面積を可変制御する弁体部とを備えた開閉制御弁におい
て、全閉位置にある前記弁体部を作動するときに、前記
ステップモータが少なくとも所定ステップ数駆動した以
後に、該弁体部が前記流体通路を開放するようにしたこ
とを特徴とする開閉制御弁を提供する。

【０００７】本発明の上記構成によれば、閉鎖位置に位
置する弁体部は、ステップモータが始動し、少なくとも
所定ステップ数駆動した時点で、流体通路を開き始め
る。従って、ステップモータの始動直後に生じ得るステ
ップモータの脱調は、流体通路の開口面積の制御精度に
影響を与えない。本発明の好ましい実施態様において
は、前記弁体部は、前記ステップモータによって回転さ
れる弁軸部と、該弁軸部の回転量が増大するにつれて前
記流体通路の開口面積を増大させる貫通孔とを備え、該
貫通孔の軸線は、全閉位置にて前記流体通路の軸線と実
質的に直交するように配向される。

【０００８】かかる構成によれば、弁体部の貫通孔は、
全閉位置にて流体通路と直交するので、貫通孔の端縁と
連通路の内壁とを回転方向に若干距離を隔てて配置し、
これにより、流体通路の開口開始時期を遅らせるととも
に、全閉時における連通路の密封性を確実にすることが
できる。本発明の更に好ましい実施態様においては、前
記流体通路は、ロータリーエンジンの各気筒に形成され
た連通ポートを相互連通可能な気筒間連通路であり、前
記連通ポートは夫々、吸気行程にある一方の気筒の作動
室と、圧縮行程にある他方の気筒の作動室とを連通する
ように配置され、前記弁体部は、前記連通路に配置さ
れ、ポンピングロスを軽減すべく該連通路の開口面積を
可変制御する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好ましい実施
例について説明する。図１は、本発明の実施例に係る開
閉制御弁を備えたロータリーエンジンの概略縦断面図で
ある。バンケル型ロータリーエンジンＥは、第１気筒Ｃ
１及び第２気筒Ｃ２を備えており、第１気筒Ｃ１及び第
２気筒Ｃ２は、実質的に同じ構造を有する。各図におい
て、対応する各気筒の要素には、同じ参照符号が付され
ている。

【００１０】第１及び第２気筒Ｃ１、Ｃ２は、ロータハ
ウジング１内に配置されたロータ２を夫々備えている。
ハウジング１及びロータ２によって３つの作動室３、
４、５が気筒Ｃ１、Ｃ２内に夫々形成され、各作動室
３、４、５は、ロータ２の公転に伴って、吸入、圧縮、
膨張及び排気行程からなるサイクルを周期的に繰返す。
各気筒Ｃ１、Ｃ２は、トロコイド周壁に第１及び第２の
点火プラグ６、７を夫々備えており、第１点火プラグ６
は、トロコイド短軸に対してロータ回転方向の進み側、
即ち、リーディング側に配置され、第２点火プラグ７
は、トロコイド軸線に対してロータ回転方向の遅れ側、
即ち、トレーリング側に配置されている。

【００１１】第１及び第２気筒Ｃ１、Ｃ２の各サイドハ
ウジングに、吸気ポート１１が夫々形成される。吸気ポ
ート１１は、燃料噴射弁９を備えた分岐吸気通路２０を
介して、吸気通路２１と連通している。吸気通路２１
は、スロットル弁１５を介してターボ式過給機及びエア
クリーナなどの吸気系構成要素（図示せず）と連通して
いる。

【００１２】第１及び第２気筒Ｃ１、Ｃ２の各サイドハ
ウジングには、排気ポート３１が夫々形成され、各排気
ポート３１は、排気分岐通路３２と連通している。排気
分岐通路３２、３２は合流し、排気通路３３を構成し、
排気通路３３は、過給機及び触媒コンバータなどの排気
系構成要素（図示せず）と連通している。第１及び第２
気筒Ｃ１、Ｃ２の各サイドハウジングには、連通ポート
１２が夫々形成され、両連通ポート１２、１２は、開閉
制御弁１４を備えた連通路１３を介して互いに連通して
いる。各連通ポート１２は、吸気ポート１１よりも遅れ
て閉じる位置に配置されるとともに、一方の連通ポート
１２が吸気行程の作動室に開口しているときに、他方の
連通ポート１２が圧縮行程にある作動室に開口するよう
に位置決めされている。

【００１３】図２及び図３は、図１に示す開閉制御弁１
４廻りの構造を示す縦断面図及び横断面図である。連通
路１２（図３）は、気筒Ｃ１、Ｃ２間に配置された中間
ハウジング４０に形成される。開閉制御弁１４のバルブ
ケース４１が中間ハウジング４０内に埋設され、対をな
すバルブケース４１の開口部４２、４２（仮想線で示
す）が、連通路１２と整列している。開閉制御弁１４は
ロータリー型のものであり、弁体部４４（図２）がバル
ブケース４１内に配置され、ギアボックス５０がバルブ
ケース４１の上部に固定されている。ロータリーバルブ
のロッド部４５が、ギアボックス５０のケーシング５１
を貫通して、ギアボックス５０内に延び、ロッド部４５
の上端部に入力ギア５２が固定される。ねじりコイルス
プリング５４がケーシング５１と入力ギア５２との間に
設けられ、コイルスプリング５４は、入力ギア５２を介
して、ロッド部４５及び弁体部４４を閉じ方向に付勢し
ている。

【００１４】弁体部４４は、軸受４６、４７によってバ
ルブケース４１に回転自在に支持され、ロッド部４５
は、軸受５３によってケーシング５１に回転自在に支持
されている。弁体部４４には、連通路１２を流体連通し
得る貫通孔４８が形成され、貫通孔４８は、開閉制御弁
１４の全開時に前述の如く連通路１２と整列する。受部
４４ａが、弁体部４４の上部にロッド部４５と同心状に
形成され、受部４４ａと連通する排出路４４ｂが弁体部
４４に穿設されている。連通路１２からバルブケース４
１内に吹き抜けた混合気はバルブケース４１内で液化し
て、液滴燃料となる。これを放置すると、バルブケース
４１の内壁や弁体部４４に付着して、作動不良の原因と
なるので、速やかに排出する必要がある。受部４４ａ及
び排出路４４ｂは、かかる液滴燃料を受入れ且つ排出す
るためのものであり、排出路４４ｂは、図３に示す如く
連通路１２と実質的に平行に配設され、開閉制御弁１４
の全開時に連通路１２と整列する。従って、受部４４ａ
に溜まった液滴燃料は、開閉制御弁１４の開放時にバル
ブケース４１から連通路１２内に排出される。

【００１５】バルブケース４１とギアボックス５０との
密封を確実にするために、Ｏリング６２がバルブケース
４１の上縁とケーシング５１との間に介挿される。ま
た、中間ハウジング４０とバルブケース４１との密封を
確実にするために、Ｏリング６１が中間ハウジング４０
とバルブケース４１の上部との間の介挿され、湾曲した
シール部材６３（図３）が中間ハウジング４０とバルブ
ケース４１の下部との間に介挿される。シール部材６３
は、図４に示す如く、略矩形に周回された線形部材６４
と、線形部材６４の所定位置に設けられ、シール部材６
３の密着性を高める複数の突起６５とからなり、約９０
度の曲率をなして全体的に湾曲している。かかるシール
部材６３は、中間ハウジング４０の左右の内壁面と、バ
ルブケース４１下部の左右の外壁面との間に夫々介挿さ
れ、連通路１２から中間ハウジング４０外への混合気の
吹き抜けを防止する。更に、本例の開閉制御弁１４で
は、弁体部４４及びロッド部４５を支承する軸受４６、
４７、５３として、軸受前後の流体連通を阻止する所謂
シール付ベアリングが用いられ、軸受４６、４７、５３
からの混合気の漏出が防止される。

【００１６】ロッド部４５及び弁体部４４を回転させる
ステップモータ６０が、ギアボックス５０の上部に固定
される。ステップモータ６０の出力軸（図示せず）は、
中間ギア（図示せず）を介して入力ギア５２に作動的に
連結されている。図５は、弁体部４４廻りの概略横断面
図である。また、図６は、開閉制御弁１４における回転
角と開口面積との関係を示す線図である。

【００１７】図５において、弁体部４４は、連通路１２
の流体連通を遮断する全閉位置に位置している。貫通孔
４８の軸線は、連通路１２と実質的に直交し、貫通孔４
８の両端は、バルブケース４１の周壁によって閉塞され
ている。開閉制御弁１４の開放作動時に、弁体部４４は
矢印で示す方向に回転され、貫通孔４８の両端は連通路
１２に開口する。貫通孔４８には、回転方向前側の端縁
部分を拡開するテーパ４９が付けられている。弁体部４
４の全閉位置において、テーパ４９の端縁と連通路１２
の内壁とは、回転方向に若干距離を隔てており、この距
離は、図６に示す開閉制御弁１４の回転角約１０度に相
応する距離に設定される。

【００１８】図７は、コントロールユニットＥＣＵによ
る開閉制御弁１４の制御方法を示すフローチャートであ
る。図１に示すように、エンジンＥの作動を制御するコ
ントロールユニットＥＣＵが設けられ、コントロールユ
ニットＥＣＵには、冷却水温度センサ１０１、スロット
ル開度センサ１０２及びエンジン回転数センサ１０３な
どの各種センサ類の検出結果が入力される。コントロー
ルユニットＥＣＵは、冷却水温度センサ１０１により検
出される冷却水温度Ｔ、スロットル開度センサ１０２に
より検出されるスロットル開度ＴＶＯ及びエンジン回転
数センサ１０２により検出されるエンジン回転数Ｎなど
を読み込む（Ｓ１）。コントロールユニットＥＣＵは、
冷却水温度Ｔが所定値Ｔ１より低く、エンジンＥの現在
の運転状態が、開閉制御弁１４を開放すべき所定の運転
域にはなく、或いは、車両が加減速していると判定する
と（Ｓ２、３、４）、開閉制御弁１４を全閉位置に保持
する（Ｓ７）。なお、エンジンＥの運転状態は、例え
ば、スロットル開度ＴＶＯ及びエンジン回転数Ｎにより
判定される。

【００１９】他方、冷却水温度Ｔが所定値Ｔ１以上であ
り、エンジンＥの現在の運転状態が、上記所定の運転域
にあり、しかも、車両が加減速しておらず、従って定常
運転をしていると判定すると（Ｓ２、３、４）、スロッ
トル開度ＴＶＯ及びエンジン回転数Ｎに基づいて開閉制
御弁１４の開度を決定するとともに、燃料噴射量及び点
火時期を補正する（Ｓ５、６）。

【００２０】コントロールユニットＥＣＵは、かくして
決定された開度まで開閉制御弁１４を開口させるべく、
ステップモータ６０を付勢し、所定のステップまでステ
ップモータ６０の出力軸を回転させ、弁体部４４を、図
５に示す矢印方向に回転させる。貫通孔４８は、弁体部
４４が約１０度回転するまで連通路１２に開口せず、弁
体部４４が約１０度回転した後に、弁体部４４の回転量
に応じて連通路１２に開口する。

【００２１】このように、本例のエンジンＥは、気筒Ｃ
１、Ｃ２を連通し得る連通路１２を備え、連通路１２に
ロータリー型開閉制御弁１４が配設され、開閉制御弁１
４の弁体部４４は、ステップモータ６０によって回転さ
れる。弁体部４４の貫通孔４８は、その回転量に応じて
連通路１２を連通させ、連通路１２の実質的な開口面積
を可変制御する。ここに、貫通孔４８は、ステップモー
タ６０が弁体部４４を所定の回転量回転させるまで、連
通路１２を閉塞し続け、弁体部４４がかかる回転量回転
された以降に、弁体部４４の回転量に応じて連通路１２
の開口面積を増大させる。従って、開閉制御弁１４は、
回転初期におけるステップモータ６０の脱調の影響を受
けず、連通路１２の開口面積を精度良く可変制御するこ
とができる。

【００２２】また、貫通孔４８の軸線は、開閉制御弁１
４の全閉時に連通路１２と実質的に直交し、回転方向前
側に設けられたテーパ４９は、連通路１２の内壁に対し
て回転方向に若干距離を隔てている。従って、全閉時に
おける開閉制御弁１４の密封性が向上する。以上、本発
明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、上
記実施例に限定されることなく、種々の変形又は変更が
可能であることはいうまでもない。例えば、上記実施例
は、ロータリーエンジンに関するものであるが、往復動
ピストンを備えたレシプロエンジンに本発明を適用して
も良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明の上記構成によれば、開閉制御弁
は、駆動源を構成するステップモータが少なくとも所定
ステップ数駆動した以後に、弁体部が流体通路を開放す
るように構成されており、これによって、ステップモー
タの脱調による開口面積の制御精度の悪化を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る開閉制御弁を備えたロー
タリーエンジンの概略縦断面図である。

【図２】図１に示す開閉制御弁廻りの構造を示す縦断面
図である。

【図３】図１に示す開閉制御弁廻りの構造を示す横断面
図である。

【図４】中間ハウジングとバルブケースとの間の介挿さ
れるシール部材の正面図及び平面図である。

【図５】図３と同様な弁体部廻りの概略横断面図であ
る。

【図６】開閉制御弁における回転角と開口面積との関係
を示す線図である。

【図７】エンジンコントロールユニットによる開閉制御
弁の制御方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｅ エンジン Ｃ１、Ｃ２ 気筒 ＥＣＵ エンジンコントロールユニット ２ ロータ ３、４、５ 作動室 ６、７ 点火プラグ ８、９ 燃料噴射弁 １１ 吸気ポート １３ 連通路 １４ 開閉制御弁 ２０ 分岐吸気通路 ２１ 吸気通路 ４０ 中間ハウジング ４１ バルブケース ４２ 開口部 ４４ 弁体部 ４５ ロッド部 ５０ ギアボックス ６０ ステップモータ ＥＣＵ エンジンコントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 雅博 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたパルス電流に応じて出力軸を
   回転させるステップモータと、流体通路の開口面積を可
   変制御する弁体部とを備えた開閉制御弁において、 全閉位置にある前記弁体部を作動するときに、前記ステ
   ップモータが少なくとも所定ステップ数駆動した以後
   に、該弁体部が前記流体通路を開放するようにしたこと
   を特徴とする開閉制御弁。
2. 【請求項２】 前記弁体部は、前記ステップモータによ
   って回転される弁軸部と、該弁軸部の回転量が増大する
   につれて前記流体通路の開口面積を増大させる貫通孔と
   を備え、該貫通孔の軸線は、全閉位置にて前記流体通路
   の軸線と実質的に直交するように配向されることを特徴
   とする請求項１に記載の開閉制御弁。
3. 【請求項３】 前記流体通路は、ロータリーエンジンの
   各気筒に形成された連通ポートを相互連通可能な気筒間
   連通路であり、前記連通ポートは夫々、吸気行程にある
   一方の気筒の作動室と、圧縮行程にある他方の気筒の作
   動室とを連通するように配置され、前記弁体部は、前記
   連通路に配置され、ポンピングロスを軽減すべく該連通
   路の開口面積を可変制御することを特徴とする請求項１
   又は２に記載の開閉制御弁。