JPS6011274B2 - 微少流量比例制御バルブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微少流量比例制御バルブ装置に関するもので、
特に電気信号により作動するりニアモ−夕により複数オ
リフィスを開閉して、流体の微少流量を比例制御的にコ
ントロールする微少流量比例制御バルブ装置に関するも
のである。

自動車エンジンの各種の排気ガス浄化システムに於いて
は、運転’性向上及び燃費改善の目的の為に車遠エンジ
ン回転数、エンジン温度の状態に応じて例えば空燃比（
Ａ／Ｆ）や排気ガス再循環システム（ＥＧＲシステム）
のＥＧＲ量を精度よく且つ過渡応答性よく制御すること
が要求されている。

この為には、流体の微少流量を比例制御的にコントロー
ルすることが第一の要件となっている。しかしながら、
従来の排気ガス浄化システムには微少流量を比例制御的
に精度よく且つ応答性よくコントロールする機能が確保
されておらず、作動の信頼性を十分に満足することが出
来ないという問題があった。従って本発明は、上託した
自動車エンジンの排気ガス浄化システムの有する問題を
解決するために、流体の微少流量を比例制御的にコント
ロールすることを、その技術的課題とする。

上記技術的議題を解決するために講じた技術的手段は、
インレツトポートとアウトレットポートを備えたボディ
内に配設され且つ鉄心を内部に有するスプールと、該ス
プール上に摺動可能に配談されたアーマチュアと、該ア
−マチュア上に巻かれた電磁コイルの巻線に直角に磁束
が通るように配設された一対の永久磁石と、該永久磁石
から発生する磁束により前記鉄心と共に磁気回路を形成
するヨークと、前記スプールの内部軸穴と外部とを蓮適
するために前記スプールの全周に形成される複数のオリ
フィスと、前記アーマチュアの内周に挿入固定され前記
スプール上を摺動して前記複数のオリフィスを開閉制御
するスライドバルブと、前記オリフィスを全閉する方向
に該スライドバルブを常時付勢するスプリングとを有す
る、ことである。

上記技術的手段を採用することにより、電磁コイルに電
気信号が送られると、ァーマチュアと一体にスライドバ
ルブがスプリングの付勢力に抗してスプール上を摺動し
、スプールの全周に形成される複数のオリフィスを開閉
制御する。

従って、ィンレツトポートとアウトレツトポート間の流
体の微少流量が比例制御的にコントロールされ、その結
果排気ガス浄化システム等に応用した場合、精度よく且
つ過渡応答性よく各種デバイスを制御することが出来る
。ところで、電磁コイルに印加される電流値に応答比例
してアーマチュアを作動変化させるバルブ装置の一例が
、特関昭５２−７４１２１号公報に開示されている。

すなわちこのバルブ装置は、円板状の磁石の端面に接す
るように２つの円筒状ヨークを同０円上に配置し、コイ
ルの巻かれたボビンに結合されたニードルバルブにより
流体通路を制御するものである。この様に、ニードルバ
ルプを採用することにより、該バルブのバルブシートへ
の吸い付き現象によってバルブの開弁に大きな力を必要
とすること、およびバルブの関弁直後、閉弁直前の流体
通路の面積制御が比例的に精度よくなし得ないこと等の
不具合がある。ｑこれに対し、本発明の構成に於いては
、アーマチュアに一体結合されたスライドバルブがスリ
ーブ上を摺動する構造であるので、ニードルバルプの構
造に比して関弁時の吸い付き現象は少ない。

また、複数のオリフィス通路を開閉して流体の蓮通を制
御するバルブ装置の一例として、実公昭５０−９５０６
号公報に開示されるものが知られている。しかしながら
このバルブ装置は、弁体が円筒の内部を移動しアーマチ
ュア（可動コイル部）が円筒の外部を移動する構造を成
し、円筒の内部空間と外部とを蓮適するオリフィス通路
を弁体が開閉制御するものである。従って可動コイル部
と弁体との連結部が円筒の一側部で支持され、この連結
部のシールが必要となる。これに対し本発明は、スライ
ドバルブ（弁体）とアーマチュア（可動コイル部）はい
ずれもスリーブの外周を作動変移するものであるので、
スライドバルブとアーマチュアとの連結部をシールする
必要はない。更に、上記従来のバルブ装置のオリフィス
通路は、円筒の軸方向に一列に配列されているが、本発
明のオリフィス通路はスリーブの全周にわたり形成され
ているので流体の蓮通をより比例的に制御することが可
能となる。以下、本発明装置を自動車エンジンのＥＧＲ
システムに応用した一実施例について、添付図面に従っ
て説明する。

第１図に於いて、微少流量比例制御バルブ装置１０は、
インレツトポート１１とアウトレツトポート１２を有す
る第１ボディ１３と、ターミナル端子１４，１５を有す
る第２ボディー６とをゴムから成るシール材１７を介し
て気密的に且つ一体的に結合することにより、その外形
を構成する。

第１ボディ１３内にはスプール１８が配設され、該スプ
ール１８の軸穴１８ａには磁性体から成る鉄心１９が挿
入されている。スプール１８上にアーマチュア２０が摺
動可能に配設され、該アーマチュア２０上には電磁コイ
ル２１が巻かれている。更に、該電磁コイル２１の巻線
に直角に磁束が通るように一対の永久磁石２２，２３が
配列され、且つ該永久磁石２２，２３を包囲し磁束の通
路つまり滋路を形成するヨークまたは磁気フレーム２４
が配置され、可動コイル型リニアモー夕を構成している
。ヨーク２４内に非磁性体から成るガイド部材２５が鞍
入され、該ガイド部材２５と前記第１ボディ１３の肩部
１３ａとにより両永久磁石２２，２３が保持されている
。スプール１８の全周上には、その内部の軸穴１８ａと
その外周部つまり第１ボディ１３内に形成された室２６
とを蓮適する複数のオリフィス２７が設けられている。

前記アーマチュア２０の内周には非磁性体例えば真ちゆ
う或いはステンレスから成るスライドバルブ２８が挿入
固定され、オリフィス２７の室２６への開口部をアーマ
チュア２０と一体に摺動可能となっている。即ち、電磁
コイル２１に印加される電流値に応答比例してアーマチ
ュア２０に一体結合されたスライドバルブ２８が作動変
位し、オリフィス２７を開閉制御するものである。藤穴
１８ａはスプール１８の軸機部に形成された蓮通穴１８
ｂを介してインレツトポートに運通し、同時にオリフイ
ス２７、スライドバルブ２８、室２６を介してアウトレ
ツトポート１２に運通している。従って、両ボート１１
，１２間の流体の蓮通が、信号電流値に応答して比例制
御的にコントロールされることになる。尚、軸穴１８ａ
に装着されたフィル夕２９は流体中のごみや異物等を除
去するものであり、また０−リング３川まインレツトポ
ート１１と室２６との間のシール性を確保するためのも
のである。室２６内には２個の互いに中心径の異なるコ
イルスプリング３１，３２が張設され、該両スプリング
３１，３２によりアーマチュア２０が図示左方に常時付
勢され、その結果スライドバルブ２８は複数オリフィス
２７を全閉する位置付勢されている。

スプリング３１は、その一端が電磁コイル２１の一端に
端子３３を介して接続され、その他端がターミナル端子
１４に接続されている。同様にスプリング３２は、その
一端が電磁コイル２１の他端に端子３４を介して接続さ
れ、その他端がターミナル端子１５に接続されている。
ターミナル端子１４，１５は、リード線３５，３６を介
して適宜電源に連結され、吸入空気量、エンジン回転数
、エンジン温度等に応じて出力電気信号を作成発生する
コンピュータ等により入力電気信号を受けるように構成
されるものである。さて、インレツトポート１１はエア
クリーナ５０とキヤプレタ６０のベンチュリ６１との間
に配設されたボート６２に運通し、一方アウトレツトポ
ート１２はＥＧＲバルブ７０のダイアフラム室７１に運
通している。

該ダイアフラム室７１は同時にキヤブレタ６０のスロッ
トルバルブ６３の開度変化に応じた負圧を発生するＥＧ
Ｒボート６４に蓮適している。エンジン８０のインテー
クマニホールド８１は吸気バルブ８２を介して燃焼室８
３に運通し、該燃焼室８３は排気バルブ８９を介してェ
ギヅーストマニホールド８５に蓮通している。更に該ェ
ギヅーストマニホールド８５は、ＥＧＲバルブ７０の定
圧室７２及びコントロールバルブ７３を介してインテー
クマニホールド８１に運通している。上記構成に於いて
次にその作用について説明する。

通常時、永久磁石２２，２３から発生する磁束により鉄
心１９及びヨーク２４を介する閉ループが形成され、そ
の一部は電磁コイル２１に通じている。

当該状態に於いて、電磁コイル２１に電流が流れると周
知のフレミング左手の法則により、第１図矢印方向に電
流値に比例した力が発生する。従って、アーマチュア２
０と一体になったスライドバルブ２８が、スプリング３
１，３２の付勢力に抗して図示右方に電流値に比例して
作動変位し、オリフイス２７を閉口する。このときオリ
フィス２７の関口数は、スライドバルブ２８の右方変位
量に応答して比例制御的にコントロールされる。従って
、両ボート１１，１２間の流体の蓮通量は、電流値の大
きさもこ直接比例制御されることになる。さて、本発明
の実施例を応用したＥＧＲシステムの作用について述べ
ると、先ず一般走行時に於いては、マニホールド負圧が
ＥＧＲボート６４を介してＥＧＲバルブ７０のダイアフ
ラム室７１に作用するため、コントロールバルブ７３が
開きＥＧＲされる。

しかし、この場合ＥＧＲバルブ７０の定圧室７２に正圧
が加わり、該正圧がコントロールバルブ７３の開き量を
コントロールしている。次にアイドリング時に於いては
、スロットルバルブ６３が閉じているため、ＥＧＲバル
ブ７０のダイアフラム室７１に負圧が作用せずＥＣＲは
行なわれない。

また、全負荷時に於いては、マニホールド負圧が小のた
め、同様にダイアフラム室７１に負圧が作用せずＥＧＲ
は行なわれない。ところで、本発明装置１０を、キヤブ
レ夕６０の吸入空気量、エンジン回転数、エンジン温度
等に応じて出力電気信号を発生するコンピュータ等によ
り、ターミナル端子１４，１５を介して電磁コイル２１
が入力電気信号を受けるように構成すると、より精度よ
く且つ応答性よくＥＣＲ量をコントロールすることが出
来るものである。以上詳述した様に、本発明微少流量比
例制御バルブ装置に於いては、電気信号により作動する
りニアモータによりスライドバルブ２８を作動変位させ
複数オリフィス２７を開閉制御している。

従つて、インレツトポート１１とアウトレツトポート１
２間の流体の微少流量を比例制御的にコントロールする
ことが出来る。その結果、排気ガス浄化システム等に応
用した場合、精度よく且つ過渡応答性よく各種デバイス
を制御することが出来、システム作動の信頼性を大きく
向上が図れるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置をＥＧＲシステムに応用した実施例
を示す断面図、第２図は第１図に於けるＡ−Ａ断面図「
第３図は第１図図示の姿部を示す拡大断面図である。 １０・・・・・・微少流量比例制御バルブ装置、１１・
・・…インレツトポート、１２……アウトレツトポート
、１３，１６……ボデイ、１８……スプール、１９……
鉄心、２０……アーマチュア、２１……電磁コイル、２
２，２３・・・・・・一対の永久磁石、２４・…・・ヨ
ーク、２７・…・・複数のオリフィス、２８……スライ
ドバルブ、３１，３２……スプリング。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インレツトポートとアウトレツトポートを有するボ
   デイ、該ボデイ内に配設され且つ鉄心を内部に有するス
   プールと、該スプール上に摺動可能に配設されたアーマ
   チユアと、該アーマチユア上に巻かれた電磁コイルの巻
   線に直角に磁束が通るように配設された一対の永久磁石
   と、該永久磁石から発生する磁束により前記鉄心と共に
   磁気回路を形成するヨークとから成り、前記電磁コイル
   に印加される電流値に応答比例して前記アーマチユアを
   作動変移させる可動コイル型リニアモータ、前記スプー
   ルの内部軸穴と外部とを連通するために前記スプールの
   全周に形成される複数のオリフイス、前記アーマチユア
   の内周に挿入固定され前記スプール上を摺動して前記複
   数のオリフイスを開閉制御し前記両ポート間の流体の連
   通流量をコントロールするスライドバルブ、及び前記オ
   リフイスを全閉する方向に該スライドバルブを常時付勢
   するスプリングより成ることを特徴とする微少流量比例
   制御バルブ装置。