JPH083795Y2

JPH083795Y2 - 電磁弁

Info

Publication number: JPH083795Y2
Application number: JP6090789U
Authority: JP
Inventors: 俊裕高見; 勝則榎本; 茂吉山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2004-05-29
Also published as: JPH031380U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は電磁弁に関し、例えば電子制御内燃機関に
おけるアイドルスピード制御弁（ISC弁）に使用するこ
とができる。

〔従来の技術〕

電子制御内燃機関においてアイドルスピードを制御す
るための制御弁として、所謂ISC弁と称される電磁弁が
使用される。この電磁弁は電磁駆動機構と、対抗して設
置されたストッパ部材と弁座との間に配置される可動体
と、可動体を通常位置に付勢するコイル状リターンスプ
リングとを具備する。実開昭62-2877号参照。電磁機構
を通電していない状態ではリターンスプリングの付勢力
によって可動体はストッパ部材と弁座の一方、例えば弁
座に着座し、電磁機構を通電すると、可動部材はリター
ンスプリングの力に抗して弁座から離間する方向に移動
しストッパ部材、例えば電磁機構の固定鉄心に当たる。

〔考案が解決しようとする課題〕電磁駆動機構をON,OFFすることによって、可動部材は
弁座とストッパ部材との間を往復し、弁座の開閉が行な
われる。そのため、可動部材が弁座やストッパ部材を打
撃する音が大きくなる。特に、ISC弁の場合はパルス制
御であるため、極く短い周期でON,OFFを繰り返してお
り、作動騒音が強調される結果となる。

この考案の目的は前記のような型の電磁弁において可
動部材が弁座等を叩くときの打撃音を減少することがで
きる新規な構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案によれば、電磁駆動機構と、対抗して設置さ
れたストッパ部材と弁座との間に配置される可動体と、
電磁弁の固定側と可動体側との間に配設され、可動体を
通常位置に付勢するコイル状リターンスプリングとを具
備し、電磁機構に通電することで可動体をリターンスプ
リングに抗して通常位置から離間する方向に駆動する電
磁弁において、前記コイル状リターンスプリングのスプ
リング力に寄与する有効巻部の巻数は１であり、電磁弁
の固定部に当接する前記有効巻部の一端と可動体側に当
接する前記有効巻部の他端とは上下方向に同一の位置に
あることを特徴とする電磁弁が提供される。

〔作用〕

電磁機構が非通電のときはスプリングの付勢力によっ
て可動体はストッパ部材若しくは弁座に押付られ、電磁
機構が通電されるとスプリングに抗して可動体は弁座若
しくはストッパ部材に押付られる。スプリングの有効巻
数の巻数が１であるため可動体には最大の偏荷重がかか
り、可動体の弁座若しくはストッパ部材に対する２段当
たりが促進され、衝突時のエネルギが弱められる。

〔実施例〕

第１図においてこの考案の電磁弁10はソレノイド本体
12を有し、ソレノイド本体12内には筒状のソレノイド14
が配置され、筒状のソレノイドホルダ16によって保持さ
れる。ソレノイドホルダ16内にストッパとしても機能す
る固定鉄心18が挿入固定される。ソレノイド本体12の一
端にスペーサ17を介して弁座本体20が固定され、弁座本
体20内に第１の通路22、第２の通路24が形成される。第
１の通路22の内側端は弁座26を形成し、鉄心18の端部と
対抗してかつ間隔をおいて配置される。可動体としての
可動鉄心30は固定鉄心18と弁座26との間に可動に配置さ
れる。環状のダイヤフラム32はその外周が本体12とスペ
ーサ17との間に固定され、内周に可動鉄心30が固定され
る。リターンスプリング34はダイヤフラム32と本体との
間に配置され、ソレノイド14が非通電のときはリターン
スプリング34はダイヤフラム32を介して可動鉄心30を図
の右方に付勢し可動鉄心30は弁座26に着座し、これは電
磁弁10の閉鎖位置に相当する。ソレノイド14が通電を受
けると可動鉄心30はリターンスプリング34の弾性力にに
抗して図の左方に駆動され固定鉄心18に接触するに至
る。この状態は電磁弁10の開放位置に相当する。このよ
うに、可動鉄心30はソレノイド14のオン、オフに応じて
弁座26と固定鉄心18との間を左右に移動し、電磁弁10の
開閉が行われる。

コイルスプリング34はその有効巻部の巻数が１であ
る。ここに有効巻部というのは両端のシート部を除いた
スプリング力に寄与するスプリングの部分という意味で
ある。有効巻部の巻数を１とすることによりスペースを
節約することができる。また、巻数を１とすることによ
り、可動鉄心が30が対抗する弁座を叩くときの打撃音を
小さくすることができる。すなわち、第１図（イ）はこ
の考案における弁座26と固定鉄心18との間での可動鉄心
30の位置関係を模式的に示す。有効巻数が１であるため
スプリング34は両端の巻き始め位置34-1,34-2が上下の
同一位置にある。そのため、第１図（イ）においてスプ
リング34の右側にはスプリングの２巻分の力が加わって
いるし、スプリング34の左側の部分には１巻分の力しか
加わっていない。そのため、可動鉄心は偏荷重を受け誇
張して表すと、（イ）の二点鎖線のように傾斜してなが
ら動くことになる。その結果、可動鉄心30が弁座26また
は固定鉄心18に“２段”で衝突することになる。即ち、
可動鉄心の高い方の側が衝突し、次いで低い方の側の衝
突が起こる。その結果、衝突エネルギが分散され、騒音
を抑制することができる。

これに対して、スプリングの有効巻部が１回と半分で
あるとすると、スプリングの巻き始めの側でもそれと直
径対立した位置にある側でもスプリングは２回巻きとな
っている。第１図（ロ）参照。その結果、スプリングに
加わるスプリング力は両側でバランスしており、可動鉄
心30は傾斜することなく真っ直ぐな状態で弁座若しくは
固定鉄心に衝突する。即ち、衝突は１回で起こり、エネ
ルギが集中するため騒音が高くなるのである。

第３図は電磁弁の作動周波数に対する騒音レベルを有
効巻数が1.0の場合（この考案）と、1.5の場合とを比較
して示す。10kHzより高い高周波数領域で音圧レベルを
破線の分減少できるという著しい効果がある。この第３
図の実験は消音室内で電磁弁を設置し、電磁弁に12Vで
デューティ比が50％で10Hzの電圧を印加し、市販のNOIS
E LEVEL METER（Ｂ＆Ｋ社製）を電磁弁から100mm離間し
た位置に設置し、NOISE LEVEL METERにより騒音レベル
を読み取ることにより行った。

スプリングの有効巻部が1.5だけでなくN 1/2（N:整
数）の巻数のときは偏荷重は生ぜず、逆に、スプリング
の巻数がN 1/2でないときは偏荷重は発生するが、巻数
が多くなると偏荷重が小さくなるが本考案のように巻数
を１とすることで最大の偏荷重が発生するため、可動鉄
心の２段当たりを確実に行い、効率的な消音の実現を図
ることができる。

第４図はこの考案の電磁弁10をアイドルスピード制御
弁（ISC弁）として応用した電子制御内燃機関を示す。
図において、50はエアクリーナ、52はスロットル弁、54
はサージタンク、56は各気筒の燃料インジェクタ、58は
エンジン本体を示す。スロットル弁52を迂回してバイパ
ス通路60が形成され、バイパス通路60にアイドルスピー
ド制御用のサージタンク62が形成される。ISC弁として
の電磁弁10はこのバイパス通路60に設置される。制御回
路70はインジェクタ56の制御を行うと共に、電磁弁10の
デューティ制御を行う。インジェクタ56の制御自体はこ
の考案と直接関連しないので説明を省略する。デューテ
ィ制御回路72はプリセッタブルダウンカウンタ72とフリ
ップフロップ回路74とを具備し、電磁弁10へのデューテ
ィ信号を形成する。76はアイドルスイッチ、77は水温セ
ンサ、78はエンジン回転数センサである。

第５図は電磁弁10の制御作動のフローチャートを示
す。このルーチンは一定時間間隔δ（第６図（イ））毎
に実行されるものとする。このδが電磁弁10の作動信号
の周波数を決定することはいうまでもない。ステップ80
ではアイドル条件か否かが判別される。アイドル条件は
アイドルスイッチ76のON、及びエンジン回転数が所定値
以下によって判別される。アイドル条件であるときはス
テップ82に進み、エンジンが暖機中か否かの判別を行
う。その判別は水温や、吸入空気温により行われる。暖
機中のときはステップ84に進み、暖機時のバイパス通路
60の通過空気量の設定が行われる。暖機時は通常のアイ
ドル時の回転数より相当高い回転数が得られるようにバ
イパス空気量を水温に応じて制御する。ステップ84は水
温に応じた流量VXの算出を示す。即ち、水温THWの増大
に応じて減少するバイパス流量VXのマップが設けられ、
センサ77により検出される水温THWに応じたバイパス流
量VX（即ち設定アイドルアップ回転数）の算出が補間に
より行われる。ステップ86では流量VXを電磁弁86のデュ
ーティ比に変換する演算が行われる。ここで算出される
DUTYはカウンタ72にセットされる値である。即ち、カウ
ンタ72は即座にそのセット値のカウントダウンを開始し
（ロ）、同時にフリップフロップ74がセットされる。そ
のため、電磁弁10は開弁される。カウントダウンが完了
するとフリップフロップ74はリセットされる。かくし
て、電磁弁の駆動信号の１周期δの間における電磁弁の
駆動時間ｔ（第６図（ハ））、即ちデューティ比はカウ
ンタにセットされる値DUTYに応じて変化する。そのた
め、水温に応じて変化する流量＝アイドル回転数が得ら
れるのである。

暖機中でない場合はステップ82よりステップ90に進
み、エンジン回転数が設定アイドル回転数NE₀（例えば7
00RPM）に等しいか否か判別される。NE＝NE₀でないとき
はステップ92に進み、NE＞NE₀か否か判別され、NE＞NE₀
のときはステップ94に進み、DUTYがデクリメントされア
イドル回転数は設定アイドル回転数まで降下され、NE＜
NE₀のときはステップ96に進み、DUTYがインクリメント
され、アイドル回転数は設定アイドル回転数まで増大さ
れる。このような制御によってアイドル回転数は設定ア
イドル回転数に制御される。

第７図はこの考案における電磁弁10によるアイドルス
ピード制御時の流量変化を模式的に示す。即ち、電磁弁
10の駆動信号は第６図のデューティ信号（ハ）であり、
周期的な変動を持っている。電磁弁10のリターンスプリ
ング34の巻数をこの考案にしたがって１とすることで、
大きな偏荷重が可動鉄心にかかっていることで、電磁弁
10の開閉にいわば制動が付与され、その作動における急
峻な部分がけずられ、流量変化の幅が小さくなる。その
に付随して音響的な共鳴に原因する騒音（放射音）を抑
制することができる。破線は偏荷重が生じていない場合
であり、電磁弁10は急激に開閉するため流量変化の幅が
大きくなる。また、脈動が大きいことから放射音も高く
なる問題点がある。

〔効果〕

この考案によれば、電磁弁においてリターンスプリン
グの有効巻部の巻数を１とすることで、最大の偏荷重が
可動体に発生し、可動体が弁座を叩くときの２段当たり
を効率的に行わせ、衝突エネルギの分散を効率的に行
い、騒音を抑制することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の電磁弁におけるスプリングの作動を
本考案の対策がない場合との比較で示す図。第２図はこの考案の電磁弁の断面図。第３図はこの考案の電磁弁の周波数に対する音圧特性
図。第４図はこの考案の電磁弁をアイドルスピード制御弁と
して応用した電子制御内燃機関に概略図。第５図は第４図におけるアイドルスピード制御弁の制御
ルーチンを示すフローチャート。第６図は第４図の制御回路によるデューティ比制御作動
を説明するタイミング図。第７図はこの考案の実施例としてのアイドルスピード制
御弁における流量の時間変化特性を模式的に説明する
図。 10……電磁弁、14……ソレノイド、18……固定鉄心、26
……弁座、30……可動鉄心、32……ダイヤフラム、34…
…リターンスプリング、50……エアクリーナ、52……ス
ロットル弁、54……サージタンク、56……燃料インジェ
クタ、70……制御回路、72……カウンタ、74……フリッ
プフロップ回路、76……アイドルスイッチ、77……水温
センサ、78……回転数センサ、

フロントページの続き (72)考案者吉山茂愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献実開昭64−53682（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−2877（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電磁駆動機構と、対抗して設置されたスト
ッパ部材と弁座との間に配置される可動体と、電磁弁の
固定側と可動体側との間に配設され、可動体を通常位置
に付勢するコイル状リターンスプリングとを具備し、電
磁機構に通電することで可動体をリターンスプリングに
抗して通常位置から離間する方向に駆動する電磁弁にお
いて、前記コイル状リターンスプリングのスプリング力
に寄与する有効巻部の巻数は１であり、電磁弁の固定部
に当接する前記有効巻部の一端と可動体側に当接する前
記有効巻部の他端とは上下方向に同一の位置にあること
を特徴とする電磁弁。