特開 2024-125614 エンジン制御用電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125614

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】エンジン制御用電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/00 20060101AFI20240911BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

F02M37/00 311K

F16K31/06 305M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033541

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】509264132

【氏名又は名称】株式会社やまびこ

(74)【代理人】

【識別番号】100098187

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 正司

(72)【発明者】

【氏名】山崎 隆広

(72)【発明者】

【氏名】工藤 友善

(72)【発明者】

【氏名】大沼 優太

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 保

(72)【発明者】

【氏名】今井 亮輔

【テーマコード（参考）】

3H106

【Ｆターム（参考）】

3H106DA07

3H106DA13

3H106DA23

3H106DB32

3H106DC02

3H106DC17

3H106DD03

3H106GB17

3H106KK18

(57)【要約】

【課題】弁室の出口ポート又は入口ポートの成形精度を維持しつつシール性の保持が容易なエンジン制御用電磁弁を提供するだけでなく、開弁の応答性、開度の微妙な制御が可能なエンジン制御用電磁弁を提供する。
【解決手段】可動弁体(24)は弁部材(22)と板バネ(26)とで構成されている。弁室(S)を形成する弁室形成部材(10)には通路形成部材(12)が固設されている。通路形成部材(12)は、一端から他端に亘って延びる流体通路(14)を有し、流体通路(14)の一端(14 a)が弁室(S)の出口ポートを構成している。通路形成部材(12)は、出口ポートから離れて且つ包囲するＯ-リング(20)を有し、Ｏ-リング(20)が弁座を構成している。板バネ(26)のバネ力で弁部材(22)がＯ-リング(20)に圧接して閉弁状態が形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座と、電磁コイルの作用によって進退動する可動弁体と、を有し、
前記可動弁体が進出して、該可動弁体が前記弁座に着座することによって閉弁状態が形成され、開弁状態は、前記可動弁体が退却して前記弁座から離れることによって形成されるエンジン制御用電磁弁において、
前記弁座が弾性シール部材で構成され、該弾性シール部材は、弁室の出口ポートまたは入口ポートの周囲に配置され、該出口ポートまたは入口ポートから径方向に離間した位置において、該出口ポートまたは入口ポートを囲んでおり、
前記可動弁体が前記弾性シール部材を押圧することによって前記閉弁状態が形成されると共にシール性が保持される、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジン制御用電磁弁において、
前記弾性シール部材がＯ-リングで構成されている、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【請求項3】

請求項２に記載のエンジン制御用電磁弁において、
前記弁室の出口ポートまたは入口ポートの周囲において全周に亘って延びる周溝を有し、
該周溝に前記Ｏ-リングが密に圧接した状態で収容されている、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【請求項4】

請求項１に記載のエンジン制御用電磁弁において、
前記弁室の出口ポートまたは入口ポートを含む通路形成部材を有し、
前記弾性シール部材が、前記通路形成部材と一体成形されたシールゴムで構成されている、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンジン制御用電磁弁において、
前記可動弁体が、弁部材と、該弁部材を支持する板バネとで構成され、
該板バネによって前記弁部材が付勢されている、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【請求項6】

請求項５に記載のエンジン制御用電磁弁において、
前記弁部材の外周部が前記弾性シール部材を押圧することで前記閉弁状態が形成されたときに、該弾性シール部材の断面形状が前記弁部材の外周縁部に沿って変形する、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はエンジン制御用電磁弁に関する。

【背景技術】

【0002】

液体の流れを制御するのに電磁弁が用いられている。その典型例がエンジン制御であり、エンジン本体に対する燃料供給の制御に電磁弁が用いられている。電磁弁は、周知のように、弁座と、電磁コイルの作用によって進退動する可動弁体とで構成され、可動弁体が進出して弁座に着座することによって閉弁状態が形成される。他方、可動弁体が退却して弁座から離れることによって開弁状態が形成される。

【0003】

特許文献１は、金属同士の圧接によって閉弁状態のシール性を保持する電磁弁を開示している、特許文献１の電磁弁の概要を説明すると、電磁弁は、電磁コイル、プランジャを備えたプランジャユニットと、弁本体とで構成されている。弁本体は、プランジャによって進退動する可動弁体と、可動弁体が離着座する弁座とを有している。なお、特許文献１は、この電磁弁は常閉制御に用いられる、と記載している。

【0004】

具体的には、可動弁体の弁部材が金属ボールで構成されている。他方、弁座は、弁室の出口ポートの周縁で構成されている。この構成から、特許文献１の電磁弁は、メタル・コンタクトタイプの電磁弁に分類される。金属ボールはコイルバネによって閉弁方向に付勢されている。プランジャが進出して金属ボールが、出口ポートの周縁に着座することで電磁弁が閉弁状態になる。この閉弁状態では、コイルバネによって金属ボールを閉じ方向に付勢することでシール性が保持される。

【0005】

メタル・コンタクトタイプの中には、弁部材と板バネとで可動弁体の弁部が構成され、他方、弁座が、弁室の出口ポート又は入口ポートの周りの平らな面で構成した電磁弁が知られている。この電磁弁は、弁部材が、ポート周囲の平らな面に着座することで閉弁状態が形成される。この閉弁状態では、板バネのバネ力でシール性が確保される。

【0006】

特許文献２は、弁座を、ブロック状の肉厚の弾性部材によって構成すると共に、このブロック状の弾性部材で流体の出口ポート又は入口ポートを形成した電磁弁を開示している。プランジャが進出して弾性部材に圧接して、弾性部材で構成される出口ポート又は入口ポートを閉じることで閉弁状態になる。特許文献２の電磁弁は、所謂、弾性シールタイプの電磁弁である。ブロック状の弾性部材が弁室の出口ポート又は入口ポートを規定することから、弾性部材の成形精度が求められる。エンジン制御用の電磁弁は小型であることから弾性部材は小さな部品である。このことから、弾性部材の成形精度つまり出口ポート又は入口ポートの精度を保つのは厄介である。また、弾性部材で弁室の出口ポート又は入口ポートの精度を経年的に維持するのは難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】ＪＰ特許第６２１８７７７号

【特許文献2】ＪＰ特開平８（１９９６）―３１２８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

メタル・コンタクトタイプの電磁弁はシール性の保持が難しいという問題を有している。シール性を保持するには、可動弁体を強い力で弁座に押し付ける必要がある。このことから、開弁の応答性、開度の微妙な制御が難しいという問題を有している。

【0009】

また、可動弁体を弁部材と板バネで構成した電磁弁では、閉弁及びシール性の保持のために板バネのバネ力を高める必要がある。この弁部材及び板バネは小さな部品であり、加工精度を維持しつつシール性を高めるためには製造コストが高くなるという問題がある。

【0010】

弾性シールタイプの電磁弁は、上述したように、弁室の出口ポート又は入口ポートを形成する弾性部材の成形精度を保つのは厄介であり、弁室の出口ポート又は入口ポートの精度を経年的に維持するのは難しい。

【0011】

本発明の目的は、弁室の出口ポート又は入口ポートの成形精度を維持しつつシール性の保持が容易なエンジン制御用電磁弁を提供するだけでなく、開弁の応答性、開度の微妙な制御が可能なエンジン制御用電磁弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の技術的課題は、下記の本発明によって解決することができる。すなわち、本発明は、
弁座と、電磁コイルの作用によって進退動する可動弁体と、を有し、
前記可動弁体が進出して、該可動弁体が前記弁座に着座することによって閉弁状態が形成され、開弁状態は、前記可動弁体が退却して前記弁座から離れることによって形成されるエンジン制御用電磁弁において、
前記弁座が弾性シール部材で構成され、該弾性シール部材は、弁室の出口ポートまたは入口ポートの周囲に配置され、該出口ポートまたは入口ポートから径方向に離間した位置において該出口ポートまたは入口ポートを囲んでおり、
前記可動弁体が前記弾性シール部材を押圧することによって前記閉弁状態が形成されると共にシール性が保持される、ことを特徴とするエンジン制御用電磁弁を提供する。

【0013】

本発明の電磁弁は、出口ポートまたは入口ポートから離間した位置において、該出口ポートまたは入口ポートを囲む弾性シール部材によって閉弁状態を形成すると共に閉弁時のシール性を保持できる。この弾性シール部材は出口ポートまたは入口ポートを構成するものではないため、弾性シール部材の形状の精度に細心の注意を払う必要はない。加えて、本発明の電磁弁は、メタル・コンタクトタイプ、弾性シールタイプの上述した欠点を解消できる。本発明によれば、メタル・コンタクトタイプの電磁弁のように可動弁体を強い力で弁座に押し付ける必要はない。このことから、本発明によれば、電磁弁の開弁の応答性を改善でき、また、開度の微妙な制御が容易になる。好ましい実施例では、弾性シール部材がＯ-リングで構成される。
本発明の作用効果、他の目的は、以下の本発明の好ましい実施態様の詳細な説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例の電磁弁の断面図である。

【図2】実施例の電磁弁に含まれるＯ-リングの配置を説明するための断面図である。

【図3】実施例に含まれるＯ-リングと、可動弁体の弁部を構成する弁部材との相対的な大きさを説明するための概略断面図である。

【図4】図３に関連して、Ｏ-リングと弁部材の必ずしも好ましいとは言えない相対的な大きさを説明するための概略断面図である。

【図5】図２に関連した断面図であり、実施例に含まれる弾性シール部材の変形例を示す図である。

【図6】実施例の電磁弁をコンベンショナル２ストロークエンジンに適用した例を説明するための図である。

【図7】実施例の電磁弁を層状掃気式エンジンに適用した例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0015】

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、実施例の電磁弁１００を示す。電磁弁１００は、エンジン（図示せず）の燃料供給制御に用いられる。図１において、参照符号２は弁本体を示し、４は電磁石ユニットを示す。電磁石ユニット４は、従来と同様に、電磁コイル６、コア８を備えている。

【0016】

弁本体２は、弁室Ｓを形成する弁室形成部材１０と、弁室形成部材１０の筒状部１０aに固設された通路形成部材１２を有し、通路形成部材１２は金属製である。図２は、通路形成部材１２の拡大断面図である。通路形成部材１２は、一端から他端に亘って延びる流体通路１４を有し、この流体通路１４はドリル加工によって作られている。弁室Ｓの出口ポートは通路形成部材１４の一端１４a（図２）で構成されている。通路形成部材１２は、同一円周上を全周に亘って延びる周溝１８（図２）を有し、この周溝１８にＯ-リング２０が密に圧接した状態で収容される。これにより、Ｏ-リング２０が不用意に脱落するのを防止できる。Ｏ-リング２０は、本発明で言う「弾性シール部材」を構成する部材であり、「弁座」を構成する部材である。

【0017】

図１を参照して、参照符号２２は弁部材を示す。弁部材２２は、出口ポート１４aに臨んで配置され、可動弁体２４の弁部を構成する。可動弁体２４は、弁部材２２を支持する板バネ２６を含み、板バネ２６は弁部材２２を閉弁方向に付勢している。弁部材２２と板バネ２６とは別部品であっても良いし、これらを一体化した単一部品であってもよい。弁部材２２はアーマチュア２２a（図３など）を含んでいる。図１には、線図の錯綜を避けるためにアーマチュア２２aの図示を省いてある。電磁コイル６の作用でコア８が磁力を帯びるとアーマチュア２２aが磁界して、コア８の磁力に引き寄せられて弁部材２２がＯ-リング２０から引き離される方向に変位する。これにより電磁弁１００は開弁状態になる。逆に、コア８が消磁すると、板バネ２６の付勢力で弁部材２２がＯ-リング２０を押圧する。これにより電磁弁１００は閉弁状態になる。

【0018】

上述した構成から当業者であれば直ちに理解できるように、閉弁状態を形成及び保持するのに、メタル・コンタクトタイプの電磁弁のように閉弁状態を維持する位置が限定的でないので、実施例の電磁弁１００は安定した閉弁状態を維持できる。また、図面から容易に理解できるように、Ｏ-リング２０は、弁室Ｓの出口ポート１４aを規定する部材ではない。出口ポート１４aは、通路形成部材１２の流体通路１４の一端開口で構成される。流体通路１４は、一般的な機械加工つまりドリル加工で形成される。このことから、出口ポート１４aは高いレベルの加工精度で形成することができ、また、この精度は弾性部材のように経年変化しない。

【0019】

図３は、弁部材２２とＯ-リング２０との最も好ましい関係を説明するための図である。弁部材２２は円盤状の最大直径部分２２bが、弁部材２２の主要部を構成し、この円盤状の最大直径部分２２bの外周部がＯ-リング２０を押圧することで閉弁状態を形成するように設定されている。図３において、参照符号Ｌ１は、最大直径部分２２bの直径を示す。参照符号Ｌ２は、Ｏ-リング２０の外周直径を示す。参照符号Ｌ３は、Ｏ-リング２０を切断した断面の中心Ｏの直径を示す。

【0020】

Ｏ-リング２０の直径Ｌ２は、好ましくは、最大直径部分２２bの直径Ｌ１よりも大きな値であるのがよい。具体的には、弁部材２２の外周部がＯ-リング２０に圧接したときに、Ｏ-リング２０が次のように変形するように、Ｏ-リング２０の大きさを設定するのが好ましい。すなわち、弁部材２２がＯ-リング２０に圧接して閉弁状態を形成したときに、図３に示すように、Ｏ-リング２０の一部が弁部材２２の外周縁部に沿って断面形状がＬ字状に変形するのが好ましい。この断面形状の変形によって、Ｏ-リング２０によるシール性を向上することができる。

【0021】

好ましくは、Ｏ-リング２０の外周直径Ｌ２は、最大直径部分２２bの直径Ｌ１よりも大きく且つＯ-リング２０を切断した断面の中心Ｏの直径Ｌ３が最大直径部分２２bの直径Ｌ１よりも小さいのがよい。これにより、弁部材２２（円盤状の最大直径部分２２b）の外周縁部に対するＯ-リング２０の断面形状の変形を適度な断面Ｌ字状に抑えることができる。

【0022】

換言すれば、図４を参照して、Ｏ-リング２０を切断した断面の中心Ｏの直径Ｌ３を、最大直径部分２２bの直径Ｌ１よりも大きな値に設定すると、Ｏ-リング２０が過度に食い付いて弁部材２２の外周縁部に囓り込んでしまう虞がある。この「囓り込み」現象によって、開弁するときにＯ-リング２０から弁部材２２が離れ難くなり、閉弁状態から開弁状態に変化するときの応答性が悪化してしまう虞がある。

【0023】

図５は、弾性シール部材の変形例を説明するための図である。図５を参照してシールゴム３０が、金属成形品である通路形成部材１２と一体成形されている。一体成形シールゴム３０はシール部３０aを有し、シール部３０aは、出口ポート１４aの周囲に、出口ポート１４aから径方向外方に離れた位置において、出口ポート１４aよりも弁部材２２に向けて突出して周方向に連続して延びている。シール部３０aは、弁部材２２の外周部が圧接することができる直径を有し、弁座を構成する。好ましくは、シール部３０aは、上述したＯ-リング２０と同様に、その一部の断面形状が弁部材２２の外周縁に沿って適度に変形する直径を備えているのが良い。

【0024】

上記の実施例及び変形例の電磁弁１００の典型的な適用例を図６、図７に基づいて説明する。図６、図７は、刈り払い機やチェーンソーなどの作業機や小型発電機に搭載される単気筒２ストロークエンジン４０に電磁弁１００を適用した例を開示している。電磁弁１００の用い方として、好ましくは常閉制御が電磁弁１００に適用される。

【0025】

図６に図示のエンジン４０(1)は、気化器４２で生成した混合気をエンジン本体４４に供給するコンベンショナルエンジンである。図６において、参照符号４６はピストンを示し、４８はクランクシャフトを示し、５０は点火プラグを示す。

【0026】

気化器４２に含まれる燃料供給部材５２には、燃料タンク５４から燃料が供給される。参照符号５６は、燃料供給部材５２から燃料を燃料タンク５４に戻す還流パイプを示す。

【0027】

エアクリーナ６０によって浄化されたエアが気化器４２に供給される。気化器４２の混合気生成通路４２aにはスロットルバルブ６２が配設されており、スロットルバルブ６２によってエンジン出力が制御される。気化器４２はスロットルバルブ６２の近傍に燃料供給ポート６４を有し、この燃料供給ポート６４に、燃料供給部材５２から制御された燃料が供給される。燃料供給ポート６４は、混合気生成通路４２aに通じるベンチュリに連通してもよいし、気化器４２よりも下流（エンジン本体側）に形成されていてもよい。

【0028】

燃料供給部材５２は実施例の電磁弁１００を含み、電磁弁１００によって、燃料供給ポート６４に供給する燃料が制御される。電磁弁１００はコントローラ６６によって制御される。コントローラ６６は、エンジン回転数などのパラメータによって電磁弁１００の開度を制御する燃料供給制御信号を生成する。

【0029】

図７に図示のエンジン４０(2)は層状掃気エンジンである。図７のエンジン４０(2)の説明において、図６のコンベンショナルエンジン４０(1)に含まれる要素と同じ要素には同じ参照符号を付すことで、その説明を省く。層状掃気エンジン４０(2)は、エアクリーナ６０で浄化したエアをエンジン本体７０に供給する先導エア通路７２と、気化器４２で生成した混合気をエンジン本体７０に供給する混合気通路７４とを有し、先導エア通路７２には、スロットルバルブ６２に連動して動作する先導エア制御バルブ７６が配置されている。

【0030】

層状掃気エンジン４０(2)は、周知のように、掃気行程において、その初期に、先導エア通路７２からエアがエンジン本体７０に供給され、次いで混合気通路７４を通じて混合気がエンジン本体７０に供給される。図示の層状掃気エンジン４０(2)は、混合気がクランク室７８に供給される。混合気通路７４のクランク室７８に開口する出口７４aにはリード弁８０が配置されている。クランク室７８に供給された混合気は、周知のように、クランク室７８で予圧縮され、そして、図示を省いた掃気通路を通じて燃焼室８２に供給される。

【符号の説明】

【0031】

１００ 実施例の電磁弁
Ｓ 弁室
１２ 通路形成部材
１４ 通路形成部材の流体通路
１４a 弁室の出口ポート
２０ Ｏ-リング（弾性シール部材）
２２ 弁部材
２４ 可動弁体
２６ 板バネ
３０ 弾性シール部材の変形例の一体成形シールゴム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】