JPH11311367A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の増大なしにエンジン低温時の始動
性が向上可能な流量制御弁を提供する。 【解決手段】 エア通路パイプ２０をスロットルバルブ
上流側に接続し、エア通路パイプ２１をインジェクタの
ノズル近傍に接続するとともに、エア通路パイプ２２を
インテークマニホールドに接続し、エンジンの冷却水通
路内にワックス１１ａが収納されたケース１１ｂを取付
けることにより、温度感応部１１がエンジンの温度変化
を直接感知し、エンジンの温度変化に応じて弁体１０を
開閉させる。したがってエアバルブ１００は、エンジン
低温時において、噴射燃料の微粒化を促進するためのエ
アアシストを行うとともに、ファーストアイドル回転を
調整することが可能であり、エンジン低温時における始
動性を向上することができる。さらにエアバルブ１００
は、弁体１０を開閉させるための特別の回路やハーネス
等の部品が必要でないので、部品点数を低減することが
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流量制御弁に関し、
特に内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）
のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を設
け、このバイパス通路中の空気流量を制御するのに好適
な流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子制御式の燃料噴射装置
（以下、「燃料噴射装置」をインジェクタという）を備
えたエンジンにおいて、スロットルバルブをバイパスす
るバイパス通路を設け、このバイパス通路中の空気流量
を制御する流量制御弁が知られており、特開平４−１４
０４７３号公報に開示される流量制御弁が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の流量制御
弁においては、電気信号により弁体を開閉させ、インジ
ェクタのノズル近傍に空気を供給して噴射燃料の微粒化
を促進するエアアシストを可能とするとともに、インテ
ークマニホールドにも空気を供給してファーストアイド
ル回転を調整可能な構成としている。

【０００４】しかしながら、特開平４−１４０４７３号
公報に開示される流量制御弁では、電気信号を弁体に送
る必要がある。例えば、エンジンの温度により弁体を開
閉させる場合、エンジンの温度を検出するセンサ等の検
出器を設け、この検出器の検出温度を電気信号に変換
し、弁体に電気信号を送るための回路やハーネス等の部
品が必要であり、部品点数が増大するという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、部品点数が増大することなくエ
ンジン低温時の始動性が向上可能な流量制御弁を提供す
ることを目的とする。本発明の他の目的は、僅かな部品
の変更で様々な型のエンジンに取付け可能な流量制御弁
を提供することにある。

【０００６】本発明のさらに他の目的は、エンジン高温
時にもエアアシストが可能な流量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】本発明の請求項１記載の
流量制御弁によると、入口ポート、複数の出口ポート、
および入口ポートならびに複数の出口ポートに連通する
流体通路を有するハウジング内に設けられる弁体は、温
度変化を感知して反応する温度感応部の反応に伴って流
体通路の開口割合を可変する。このため、例えば複数の
出口ポートのうちの一つをインジェクタのノズル近傍に
接続し、エンジンの冷却水通路等のエンジン温度の伝わ
る位置に温度感応部を取付けることにより、エンジンの
温度変化を直接感知し、エンジンの温度変化に応じて弁
体を開閉させ、エンジン低温時にインジェクタへのエア
アシストを行ってエンジンの始動性を向上することがで
きる。さらに、弁体を開閉させるための特別の回路やハ
ーネス等の部品が必要でないので、部品点数を低減する
ことができる。

【０００８】本発明の請求項２記載の流量制御弁による
と、ハウジングは、入口ポートを有するケーシングと、
複数の出口ポートを有するカバーとに分割可能であるの
で、流量制御弁を組付けるエンジンの型に応じてカバー
を取替えることにより、僅かな部品の変更で様々な型の
エンジンに流量制御弁を組付けることができる。カバー
は、ねじあるいは圧入によりケーシングに固定すること
が可能であり、圧入によりカバーをケーシングに固定す
る場合、出口ポートのエンジンに対する方向等、流量制
御弁のエンジンに対する組付けの自由度が向上する。

【０００９】本発明の請求項３記載の流量制御弁による
と、弁体は入口ポートと複数の出口ポートとを連通する
穴部を有するので、エンジン高温時においてもインジェ
クタのノズル近傍に空気を供給するエアアシストが可能
であり、エンジン高温時における噴射燃料の微粒化を促
進し、エンジン高温時における排気エミッションを向上
することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例を図
面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明をエンジンのエアバルブに適用し
た第１実施例を図１および図２に示す。第１実施例のエ
アバルブは、エンジンのスロットルバルブをバイパスし
てエアバルブ内に導入される空気を二系統に分けて２箇
所のポートから送出するものである。なお、図１および
図２はエンジン低温時の状態を示している。

【００１１】図２に示すように、エアバルブ１００は、
ケーシング２３と、カバー２４と、温度感応部１１と、
弁体１０とから構成され、ケーシング２３に設けられる
Ｏリング１９を介してエンジンの冷却水配管３０に取付
けられている。ケーシング２３は、略円筒形状であっ
て、図示しないスロットルバルブの上流側に接続される
エア通路パイプ２０を有しており、ケーシング２３の内
部に流体通路としてのエア通路２３ａが形成されてい
る。エア通路パイプ２０はケーシング２３に一体的に設
けられており、エア通路パイプ２０の内部に入口ポート
としてのエア入口通路２０ａが形成されている。

【００１２】カバー２４は、有底の円筒形状であって、
シール２５を介してねじあるいは圧入によりケーシング
２３に固定されており、カバー２４の内部に流体通路と
してのエア通路２４ａが形成されている。またカバー２
４は、図示しないインジェクタのノズル近傍に接続され
るエア通路パイプ２１と、図示しないインテークマニホ
ールドに接続されるエア通路パイプ２２とを有してい
る。エア通路パイプ２１は、カバー２４に嵌入されてお
り、エア通路パイプ２１の内部に出口ポートとしてのエ
ア出口通路２１ａが形成されている。またエア通路パイ
プ２２は、カバー２４に嵌入されており、エア通路パイ
プ２２の内部に出口ポートとしてのエア出口通路２２ａ
が形成されている。エア通路パイプ２１とエア通路パイ
プ２２とはほぼ同一の内径を有している。ここで、ケー
シング２３とカバー２４とは、ハウジングを構成してい
る。

【００１３】温度感応部１１は、ケース１１ｂと、ワッ
クス１１ａと、シール１１ｃと、ピストン１２とを有し
ている。ケース１１ｂは、有底の円筒形状であって、冷
却水配管３０の内部の冷却水通路３０ａ内にケーシング
２３から突出した状態で取付けられている。したがっ
て、ケース１１ｂは冷却水通路３０ａ内のエンジン冷却
水に常にさらされている。ケース１１ｂの内部にはワッ
クス１１ａが収納されており、ワックス１１ａは、所定
の温度で固相から液相となり、固相から液相への相変化
に伴う体積膨張を生じる。また、所定の温度以上で、温
度上昇に応じて体積膨張を生じる。ピストン１２は、ケ
ース１１ｂの開口端部側にシール１１ｃを介して設けら
れており、ケーシング２３の内部に位置している。ピス
トン１２の反ケース側の先端部１２ａは、後述する弁体
１０のスリーブ１３に当接している。ピストン１２は、
ケース１１ｂの内部に収納されているワックス１１ａの
体積膨張に伴って図２の上方に移動する。したがって、
温度感応部１１は、エンジンの温度変化を直接感知し、
エンジンの温度変化に応じて反応可能な構成となってい
る。

【００１４】図１に示すように、弁体１０は、大リテー
ナ１８と、弁部材１６と、バイアススプリング１７と、
スリーブ１３と、小リテーナ１５と、ホールドスプリン
グ１４とから構成される。大リテーナ１８は、ケーシン
グ２３内に固定されており、段付きの円筒形状に形成さ
れている。大リテーナ１８は、小径部１８ｃと大径部１
８ｄとを有しており、小径部１８ｃと大径部１８ｄとの
間の内壁に段部１８ｅが形成され、小径部１８ｃの反大
径部側の端面に開口部１８ｂが形成され、段部１８ｅと
開口部１８ｂとの間の内周壁に弁座１８ａが形成されて
いる。

【００１５】弁部材１６は、有底の円筒形状であって、
大リテーナ１８の内部に設けられており、底部２６と小
径部１６ｂと中径部１６ｃと大径部１６ｄとを有してい
る。小径部１６ｂの外径は、大リテーナ１８の開口部１
８ｂの内径よりも小径に形成されており、底部２６が開
口部１８ｂから大リテーナ１８の外部に突出している。
小径部１６ｂと中径部１６ｃとの間には、円錐形状のテ
ーパ面を有する当接部１６ａが形成されており、当接部
１６ａは大リテーナ１８の弁座１８ａに着座可能であ
る。当接部１６ａが弁座１８ａに着座することによりエ
ア通路２３ａとエア通路２４ａとが遮断され、当接部１
６ａが弁座１８ａから離座することによりエア通路２３
ａとエア通路２４ａとが連通する。中径部１６ｃの外径
は大リテーナ１８の小径部１８ｃの内径よりも小径に形
成されているので、当接部１６ａの弁座１８ａへの着座
性を確保している。大径部１６ｄの開口端部側には鍔部
１６ｅが形成されている。また、小径部１６ｂと中径部
１６ｃとの間の内壁に段部１６ｆが形成されている。

【００１６】バイアススプリング１７は、一端が大リテ
ーナの段部１８ｅに当接し、他端が弁部材１６の鍔部１
６ｅに当接している。バイアススプリング１７は、当接
部１６ａが弁座１８ａから離座する方向に弁部材１６を
付勢している。スリーブ１３は、頭部１３ｃが突出した
有底筒形状であって、開口端部に形成される鍔部１３ａ
と、内底部１３ｂと、頭部１３ｃに形成される顎部１３
ｄとを有しており、内底部１３ｂがピストン１２の先端
部１２ａに当接している。小リテーナ１５は、凹部１５
ｂ、および凹部１５ｂの周囲に形成される鍔部１５ａを
有する円盤形状であって、鍔部１５ａが弁部材１６の段
部１６ｆに当接するとともに、凹部１５ａがスリーブ１
３の顎部１３ｄに当接している。ホールドスプリング１
４は、一端がスリーブ１３の鍔部１３ａに当接し、他端
が小リテーナ１５の鍔部１５ａに当接している。ホール
ドスプリング１４は、スリーブ１３の鍔部１３ａが小リ
テーナ１５から離間する方向、すなわちスリーブ１３の
顎部１３ｄが小リテーナ１５の凹部１５ａに密着する方
向にスリーブ１３および小リテーナ１５を付勢してい
る。したがって、スリーブ１３、ホールドスプリング１
４、小リテーナ１５および弁部材１６は、ピストン１２
の移動に伴って一体的に連動可能な構成となっている。

【００１７】次に、エアバルブ１００の作動について、
図１および図２を用いて説明する。また、エンジンの温
度と各エア出口通路２１ａおよび２２ａに供給される空
気流量との関係について図３に示す。 (1) エンジン始動直後の低温時、エンジンの冷却水温度
が低いので、ワックス１１ａは収縮しており、図１およ
び図２に示すように、バイアススプリング１７の付勢力
により、弁部材１６の当接部１６ａが弁座１８ａから離
座している。このため、エア通路２３ａとエア通路２４
ａとが連通しているので、エア入口通路２０ａとエア出
口通路２１ａおよび２２ａとは連通している。したがっ
て、スロットルバルブをバイパスした空気は、エア入口
通路２０ａからエアバルブ１００内に導入され、エア通
路２３ａおよび２４ａを通ってエア出口通路２１ａから
インジェクタのノズル近傍に供給されるとともに、エア
出口通路２２ａからインテークマニホールドにも供給さ
れる。このとき、当接部１６ａと弁座１８ａとで形成さ
れるエア通路の開口割合は最大となっているので、図３
に示すように、エアバルブ１００からインジェクタのノ
ズル近傍およびインテークマニホールドに供給される空
気流量は最大となる。また、エア通路パイプ２１の内径
とエア通路パイプ２２の内径とはほぼ同一であるので、
インジェクタのノズル近傍に供給される空気流量とイン
テークマニホールドに供給される空気流量とはほぼ同一
となる。

【００１８】(2) エンジンの暖機運転時、エンジンの冷
却水温度が所定の温度を越えると、ワックス１１ａが固
相から液相へ変化することによってワックス１１ａが膨
張し、それに伴ってピストン１２が図１の上方に移動す
ることにより、バイアススプリング１７の付勢力に抗し
てスリーブ１３、ホールドスプリング１４、小リテーナ
１５および弁部材１６が図１の上方に移動する。このた
め、当接部１６ａと弁座１８ａとで形成されるエア通路
の開口割合はエンジン始動直後よりも小さくなり、図３
に示すように、エンジンの暖機運転時にエアバルブ１０
０からインジェクタのノズル近傍およびインテークマニ
ホールドに供給される空気流量は温度の上昇に応じて減
少する。

【００１９】(3) エンジンの暖機後、エンジンの冷却水
が高温になると、ワックス１１ａが温度上昇に応じて膨
張し、ピストン１２がさらに上方に移動してスリーブ１
３、ホールドスプリング１４、小リテーナ１５および弁
部材１６がさらに上方に移動すると、当接部１６ａが弁
座１８ａに着座することによりエア通路２３ａとエア通
路２４ａとが遮断される。すると、図３に示すように、
エンジンの高温時にはエアバルブ１００からインジェク
タのノズル近傍およびインテークマニホールドに空気が
供給されなくなる。このとき、ワックス１１ａは温度上
昇によって膨張し続けるため、温度感応部１１は非常に
大きな荷重を発生し、ケース１１ｂが破損する恐れがあ
る。しかし第１実施例では、必要以上にピストン１２に
働く荷重はホールドスプリング１４がたわむことにより
吸収され、過大な応力の上昇を防ぐことが可能である。

【００２０】第１実施例においては、エア通路パイプ２
０をスロットルバルブ上流側に接続し、エア通路パイプ
２１をインジェクタのノズル近傍に接続するとともに、
エア通路パイプ２２をインテークマニホールドに接続
し、エンジンの冷却水通路３０ａ内にワックス１１ａが
収納されたケース１１ｂを取付けることにより、温度感
応部１１がエンジンの温度変化を直接感知し、エンジン
の温度変化に応じて弁体１０を開閉させる。したがっ
て、エアバルブ１００は、エンジン低温時において、噴
射燃料の微粒化を促進するためのエアアシストを行うと
ともに、ファーストアイドル回転を調整することが可能
であり、エンジン低温時における始動性を向上すること
ができる。

【００２１】（第２実施例）第１実施例の弁部材１６の
底部２６に穴部を形成した第２実施例について、図４を
用いて説明する。図１に示す第１実施例と実質的に同一
部分に同一符号を付す。また、エンジンの温度と各エア
出口通路に供給される空気流量との関係について図５に
示す。

【００２２】図４に示すように、弁部材１６の底部２６
には、エア通路２３ａとエア通路２４ａとを連通する穴
部２６ａが形成されている。このため、第２実施例にお
いては、エンジンの暖機後、エンジンの冷却水が高温に
なり、ワックス１１ａが温度上昇に応じて膨張し、当接
部１６ａが弁座１８ａに着座しても、エア通路２３ａと
エア通路２４ａとは遮断されない。すなわち穴部２６ａ
により、エア入口通路２０ａとエア出口通路２１ａおよ
び２２ａとは常に連通している。したがって、図５に示
すように、高温時においてもエアバルブ１００からイン
ジェクタのノズル近傍に空気を供給することが可能とな
る。

【００２３】第２実施例においては、エンジン高温時に
おいてもインジェクタのノズル近傍に空気を供給するエ
アアシストを行うことが可能であり、エンジン高温時に
おける噴射燃料の微粒化を促進し、エンジン高温時にお
ける排気エミッションを向上することが可能である。以
上説明した本発明の複数の実施例においては、弁体１０
を開閉させるための特別の回路やハーネス等の部品が必
要でないので、部品点数を低減することが可能である。

【００２４】さらに、本発明の複数の実施例において
は、エアバルブのハウジングを構成する部材をケーシン
グ２３とカバー２４とに分割し、ケーシング２３にエア
入口通路２０ａを形成し、カバー２４にエア出口通路２
１ａおよび２２ａを形成しているので、エアバルブを組
付けるエンジンの型に応じてカバーを取替えることによ
り、僅かな部品の変更で様々な型のエンジンにエアバル
ブを組付けることができる。また、圧入によりカバー２
４をケーシング２３に固定することにより、エア出口通
路２１ａおよび２２ａのエンジンに対する方向等、エア
バルブのエンジンに対する組付けの自由度が向上する。

【００２５】上記複数の実施例では、エア通路パイプ２
１の内径とエア通路パイプ２２の内径とがほぼ同一な構
成としたが、本発明では、各パイプの内径を変更するこ
とにより、インジェクタのノズル近傍に供給する空気流
量とインテークマニホールドに供給する空気流量とを変
化させることが可能である。また、上記複数の実施例で
は、ワックス１１ａを有するワックスタイプの温度感応
部１１を備えたエアバルブ１００に本発明を適用した
が、バイメタルタイプの温度感応部を備えたエアバルブ
に本発明を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をエンジンのエアバルブに適用した第１
実施例を示すものであって、図２の主要部拡大図であ
る。

【図２】本発明をエンジンのエアバルブに適用した第１
実施例を示す縦断面図である。

【図３】第１実施例におけるエンジンの温度と各エア出
口通路に供給される空気流量との関係を示す特性図であ
る。

【図４】本発明をエンジンのエアバルブに適用した第２
実施例を示す縦断面図である。

【図５】第２実施例におけるエンジンの温度と各エア出
口通路に供給される空気流量との関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０ 弁体 １１ 温度感応部 １１ａ ワックス １２ ピストン １３ スリーブ １４ ホールドスプリング １５ 小リテーナ １６ 弁部材 １６ａ 当接部 １７ バイアススプリング １８ 大リテーナ １８ａ 弁座 ２０ａ エア入口通路（入口ポート） ２１ａ エア出口通路（出口ポート） ２２ａ エア出口通路（出口ポート） ２３ ケーシング（ハウジング） ２３ａ エア通路（流体通路） ２４ カバー（ハウジング） ２４ａ エア通路（流体通路） １００ エアバルブ（流量制御弁）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口ポート、複数の出口ポート、および
   前記入口ポートならびに前記出口ポートに連通する流体
   通路を有するハウジングと、 温度変化を感知して反応する温度感応部と、 前記ハウジング内に設けられ、前記温度感応部の反応に
   伴って前記流体通路の開口割合を可変する弁体と、 を備えることを特徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】 前記ハウジングは、前記入口ポートを有
   するケーシングと、前記出口ポートを有するカバーとに
   分割可能であることを特徴とする請求項１記載の流量制
   御弁。
3. 【請求項３】 前記弁体は、前記入口ポートと前記出口
   ポートとを連通する穴部を有することを特徴とする請求
   項１または２記載の流量制御弁。