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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Niederdruck-Abgasrezirkulationsvorrichtung (EGR-Vorrichtung), welche bei einer internen Verbrennungsmaschine benutzt wird, an welcher ein Turbolader vorgesehen ist.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen ist bei einer internen Verbrennungsmaschine, bei welcher ein Turbolader vorgesehen ist, eine Turbine des Turboladers in einer Abgaspassage vorgesehen, und ein Kompressor des Turboladers ist an einer Einlasspassage installiert. Die Turbine wird durch die interne Energie des Abgases, das von den Zylindern in die Abgaspassage abgegeben wird, gedreht, so dass der Kompressor durch die Turbine gedreht wird, um die Einlassluft (auch als Einlassgas bezeichnet) komprimiert, welche durch die Einlasspassage geleitet wird. Daher wird die komprimierte Einlassluft zu den jeweiligen Zylindern der internen Verbrennungsmaschine zugeführt, um die thermale Effizienz der internen Verbrennungsmaschine zu erhöhen. Auf diese Weise wird ein Maschinenausgang pro Einheit der Versetzung der internen Verbrennungsmaschine effektiv erhöht.
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Kürzlich wurde die interne Verbrennungsmaschine mit dem Turbolader mit einer Niederdruck-EGR-Vorrichtung vorgesehen. Die Niederdruck-EGR-Vorrichtung ist eine Vorrichtung, welche einen Teil des Abgases von einem Flussverzweigungsabschnitt, der an einer stromaufwärts gelegenen Seite der Turbine in der Abgaspassage platziert ist, zu einem Flusszusammenführungsabschnitt, der an einer stromaufwärts gelegenen Seite des Kompressors in der Einlasspassage platziert ist, rezirkuliert bzw. zurückgeführt, um den Teil des Abgases in das Einlassgas zu mischen. Auf diese Weise kann der Teil des Abgases zu den Zylindern als das EGR-Gas, welches mit dem Einlassgas gemischt ist, zugefürt werden, ohne die Energie des Abgases zu reduzieren, welches auf die Turbine angewandt wird. Daher kann das Erzeugen von NOx und das Auftreten eines Pumpverlustes beschränkt werden, während die Effizienz des Turbos erhöht wird.
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In dem Fall der Niederdruck-EGR-Vorrichtung, welche vorstehend beschrieben wurde, wird das EGR-Gas von dem Flussverzweigungsabschnitt mit einem niedrigen Abgasdruck zu dem Flusszusammenführungsabschnitt mit dem niedrigen Einlassdruck rezirkuliert. Daher kann eine Rezirkulationsflussmenge des EGR-Gases möglicherweise nur auf eine geringe Durchflussmenge beschränkt sein. Im Hinblick den vorstehenden Punkt weist eine Niederdruck-EGR-Vorrichtung der
JP2012-237306A (entsprechend der
US2012/0272646A1 ) ein Einlassluftdrosselventil an dem Flusszusammenführungsabschnitt auf, in welches das EGR-Gas von einem EGR-Kanal mit einem EGR-Ventil zugeführt wird, welches in dem EGR-Kanal drehbar installiert ist. Auf diese Weise öffnet das Einlassdrosselventil vollständig die Einlasspassage durch einen drehbaren Winkelbereich des EGR-Ventils, welcher von einer vollständig geschlossenen Drehposition des EGR-Ventils, bei welcher das EGR-Ventil den EGR-Kanal vollständig schließt, bis zu einer vorbestimmten Zwischendrehposition des EGR-Ventils reicht, bei welcher das EGR-Ventil den EGR-Kanal teilweise öffnet. Daher, bei dem Zustand, bei dem der Druckverlust der Einlassluft minimiert ist, wird die Rezirkulationsflussmenge des EGR-Gases auf null reduziert, oder dieses wird auf eine erforderliche minimale Flussmenge reduziert. Im Gegensatz dazu beschränkt das Einlassluftdrosselventil die Einlasspassage (d. h., das Einlassluftdrosselventil reduziert den Öffnungsgrad der Einlasspassage) durch einen Drehwinkelbereich, welcher von einer vollständig geöffneten Drehposition des EGR-Ventils, bei welcher das EGR-Ventil den EGR-Kanal vollständig öffnet, bis zu der vorstehend beschriebenen Zwischendrehposition des EGR-Ventils reicht, bei welcher das EGR-Ventil den EGR-Kanal teilweise öffnet. Daher wird der negative Einlassdruck erhöht, und dadurch wird die Rezirkulationsflussmenge des EGR-Gases erhöht.
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Allerdings variiert bei der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der
JP2012-237306A (entsprechend der
US2012/0272646A1 ) der Betrieb des Einlassluftdrosselventils in Abhängigkeit zu den jeweiligen Winkelbereichen des EGR-Ventils. Daher sind das EGR-Ventil und das Einlassluftdrosselventil miteinander über einen Nockenmechanismus gekoppelt. Im Ergebnis wird die Anzahl der Komponenten erhöht. Dadurch kann die Struktur der Niederdruck-EGR-Vorrichtung in nachteilhafter Weise kompliziert werden, und die Größe der Niederdruck-EGR-Vorrichtung kann sich nachteilhaft vergrößern.
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Außerdem ist bei der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der
JP2012-237306A (entsprechend der
US2012/0272646A1 ) das Einlassluftdrosselventil in dem Flusszusammenführungsabschnitt installiert, welches einen Teil der Einlasspassage bildet. Daher wird der Fluss der Einlassluft gestört, und dies sogar in dem vollständig geöffneten Zustand des Einlassluftdrosselventils. Im Ergebnis verschlechtert sich die Maschineneffizienz der internen Verbrennungsmaschine. Auf diese Weise, um die erforderlichen Charakteristiken der Niederdruck-EGR-Vorrichtung zu erfüllen, ist eine Verbesserung erforderlich.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Punkte getätigt. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Niederdruck-EGR-Vorrichtung vorzusehen, welche eine Vereinfachung einer Struktur der Niederdruck-EGR-Vorrichtung implementieren kann, und welche eine Reduktion bzw. Verkleinerung der Niederdruck-EGR-Vorrichtung bewirkt, und welche die erforderlichen Charakteristiken erfüllt.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist Niederdruck-EGR-Vorrichtung zum Rezirkulieren von EGR-Gas von einem Flussverzweigungsabschnitt einer Abgaspassage, welche an einer stromaufwärts gelegenen Seite einer Turbine eines Turboladers, der an einer internen Verbrennungsmaschine vorgesehen ist, platziert ist, zu einem Flusszusammenführungsabschnitt einer Einlasspassage, welche an der stromaufwärts gelagerten Seite eines Kompressors des Turboladers platziert ist, um das EGR-Gas mit Einlassluft zu mischen, welche in die Einlasspassage geleitet wird. Die Niederdruck-EGR-Vorrichtung beinhaltet ein Ventilelement, ein Ventilgehäuse, ein EGR-Kanal, ein Luftkanal und einen Mischkanal. Das Ventilelement weist eine konvexe Dichtoberfläche, welche als eine teilweise sphärische Oberfläche geformt ist, auf. Das Ventilelement ist um eine Drehachse drehbar, die sich durch eine Mitte der Kurvatur der konvexen Dichtoberfläche erstreckt. Das Ventilgehäuse weist eine Ventilkammer und eine konkave Dichtoberfläche auf. Die Ventilkammer bildet den Flusszusammenführungsabschnitt aus, und nimmt das Ventilelement auf. Die konkave Dichtoberfläche ist als eine teilweise sphärische Oberfläche ausgebildet bzw. geformt, und ist gegenüber der Ventilkammer freigestellt. Die konkave Dichtoberfläche kontaktiert gleitend die konvexe Dichtoberfläche. Der EGR-Kanal leitet das EGR-Gas, welches von dem Flussverzweigungsabschnitt zugeführt wird, zu der Ventilkammer. Der Luftkanal bildet einen Passagenabschnitt der Einlasspassage aus, welche an einer stromaufwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts ausgebildet bzw. platziert ist. Der Luftkanal leitet die Einlassluft zu der Ventilkammer. Der Mischkanal bildet einen Passagenabschnitt der Einlasspassage aus, welche an einer stromabwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts ausgebildet ist. Zumindest eines des EGR-Gases und der Einlassluft wird von der Ventilkammer durch den Mischkanal abgegeben bzw. ausgegeben. Die konkave Dichtoberfläche ist zwischen dem EGR-Kanal und dem Luftkanal platziert. Ein imaginärer Luftbereich ist als ein imaginärer Bereich definiert, welcher eine röhrenförmige Form aufweist, und welcher zwischen einem Lufteinlass bzw. Flusseinlass des Luftkanals, durch welchen die Einlassluft in die Ventilkammer eingeführt wird, und einem Luftauslass des Mischkanals, durch welchen das zumindest eine des EGR-Gases und der Einlassluft von der Ventilkammer abgegeben wird, in dem kürzest möglichen Abstand verbindet. Das Ventilelement ist gegenüber dem imaginären Luftbereich derart versetzt angeordnet, dass dieses den Luftkanal durch einen Drehwinkelbereich des Ventilelements, der von einer vollständigen geschlossenen Drehposition des Ventilelements, bei dem das Ventilelement den EGR-Kanal vollständig schließt, bis zu einer vorbestimmten Zwischendrehposition des Ventilelements reicht, bei welchem das Ventilelement den EGR-Kanal teilweise öffnet, vollständig zu öffnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die hierin beschriebene Zeichnung dient nur dem Zweck der Darstellung, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt.
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Es zeigen:
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1 ein Diagramm, welches eine Struktur eines Systems angibt, bei welchem eine Niederdruck-EGR-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf eine interne Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs mit einem Turbolader angewandt wird;
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2 eine Querschnittsansicht, welche entlang an der Linie II-II in 3 vorgenommen wurde, wobei dies einem Querschnitt einer Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 eine Vorderansicht einer Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform, welche entlang an der Linie III-III in 2 vorgenommen wurde;
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4 eine Seitenansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform, welche entlang einer Linie IV-IV in 2 vorgenommen wurde;
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5A bis 5C Diagramme, welche jeweils den 2 bis 4 entsprechen, wobei diese einen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform angeben;
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6A bis 6C Diagramme, welche jeweils den 2 bis 4 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform angeben;
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7A bis 7C Diagramme, welche jeweils den 2 bis 4 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform angeben;
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8A bis 8C Diagramme, welche jeweils den 2 bis 4 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform angeben;
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9A bis 9C Diagramme, welche jeweils den 2 bis 4 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform angeben;
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10 einen Graphen, welche Charakteristiken der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
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11 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XI-XI in 12 vorgenommen wurde, wobei dieser einen Querschnitt der Niederdruck-EGR-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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12 eine Vorderansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform, welche entlang der Linie XII-XII in 11 vorgenommen wurde;
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13 eine Seitenansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform, welche entlang einer Linie XIII-XIII in 11 vorgenommen wurde;
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14A bis 14C Diagramme, die jeweils den 11 bis 13 entsprechen, wobei diese einen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform angeben;
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15A bis 15C Diagramme, die jeweils den 11 bis 13 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform angeben;
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16A bis 16c Diagramme, die jeweils den 11 bis 13 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform angeben;
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17 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XVII-XVII in 18 vorgenommen wurde, wobei diese einen Querschnitt der Niederdruck-EGR-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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18 eine Vorderansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der dritten Ausführungsform, welche entlang einer Linie XVIII-XVIII in 17 vorgenommen wurde;
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19 eine Seitenansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der dritten Ausführungsform, welche entlang der Linie XIX-XIX in 17 vorgenommen wurde;
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20A bis 20C Diagramme, die jeweils den 17 bis 19 entsprechen, wobei diese einen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der dritten Ausführungsform angeben;
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21A bis 21C Diagramme, die jeweils den 17 bis 19 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der dritten Ausführungsform angeben;
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22A bis 22C Diagramme, die jeweils den 17 bis 19 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der dritten Ausführungsform angeben;
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23 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XXIII-XXIII in 24 vorgenommen wurde, wobei diese einen Querschnitt der Niederdruck-EGR-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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24 eine Vorderansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der vierten Ausführungsform, welche entlang der Linie XXIV-XXIV in 23 vorgenommen wurde;
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25 eine Seitenansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der vierten Ausführungsform, welche entlang der Linie XXV-XXV in 23 vorgenommen wurde;
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26A bis 26C Diagramme, die jeweils den 23 bis 25 entsprechen, wobei diese einen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der vierten Ausführungsform angeben;
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27A bis 27C Diagramme, die jeweils den 23 bis 25 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der vierten Ausführungsform angeben;
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28A bis 28C Diagramme, die jeweils den 23 bis 25 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der vierten Ausführungsform angeben;
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29 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XXIX-XXIX in 30 vorgenommen wurde, wobei diese einen Querschnitt der Niederdruck-EGR-Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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30 eine Vorderansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der fünften Ausführungsform, welche entlang einer Linie XXX-XXX in 29 vorgenommen wurde;
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31 eine Seitenansicht der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der fünften Ausführungsform, welche entlang einer Linie XXXI-XXXI in 29 vorgenommen wurde;
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32A bis 32C Diagramme, die jeweils den 29 bis 31 entsprechen, wobei diese einen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der fünften Ausführungsform angeben;
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33A bis 33C Diagramme, die jeweils den 29 bis 31 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der fünften Ausführungsform angeben;
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34A bis 34C Diagramme, welche jeweils den 29 bis 31 entsprechen, wobei diese einen anderen Betriebszustand der Niederdruck-EGR-Vorrichtung der fünften Ausführungsform angeben;
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35 eine Querschnittsansicht, welche eine Modifikation der 17 zeigt;
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36 eine Querschnittsansicht, welche eine Modifikation der 11 und 17 zeigt;
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37 eine Querschnittsansicht, welche eine Modifikation der 23 und 29 zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung erläutert werden. Bei den folgenden jeweiligen Ausführungsformen werden ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen angegeben; und diese werden zum Zweck der Einfachheit nicht redundant beschrieben werden. Bei jeder der folgenden Ausführungsformen, falls nur ein Teil einer Struktur beschrieben ist, ist der verbleibende Teil der Struktur identisch zu der der vorausgegangenen Ausführungsform bzw. Ausführungsformen. Ferner, neben Kombinationen von Komponenten, die bei den jeweiligen Ausführungsformen explizit beschrieben sind, können Komponenten von einer oder mehreren der folgenden Ausführungsformen teilweise mit Komponenten einer anderen oder mehreren der folgenden Ausführungsformen kombiniert werden, sogar falls eine solche Kombination bzw. solche Kombinationen nicht explizit in der nachstehenden Beschreibung beschrieben ist, solange eine solche Kombination keinen Nachteil darstellt.
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(Erste Ausführungsform)
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So wie dies in 1 gezeigt ist, ist eine Niederdruck-EGR-Vorrichtung (ebenso als eine Niederdruckschleifen-EGR-Vorrichtung) 1 an einer internen Verbrennungsmaschine 3 eines Fahrzeuges (beispielsweise eines Automobils) mit einem Turbolader 2 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die interne Verbrennungsmaschine 3 eine Dieselmaschine und verbrennt Dieselkraftstoff (was bei der vorliegenden Offenbarung als Kraftstoff dient) in den Zylindern 30. Die interne Verbrennungsmaschine 3 weist eine Einlasspassage 31 auf, welche Einlassluft zu den Zylindern 30 zuführt (nachstehend wird dies auch als Einlassgas bezeichnet). Ferner weist die interne Verbrennungsmaschine 3 eine Abgaspassage 32 zum Abgeben von Abgas auf, welches durch das Verbrennen in den jeweiligen Zylindern 30 erzeugt wird, und dieses Abgas wird nach außen abgegeben. Ferner weißt die interne Verbrennungsmaschine 3 eine EGR-Passage 33 zum Rezirkulieren eines Teils des Abgases (welches als EGR-Gas dient) auf, das in die Abgaspassage 32 zu der Einlasspassage 31 abgegeben wird.
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Ein Luftreiniger 34, ein Zwischenkühler 35 und ein Drosselventil 36 sind in der Einlasspassage 31 installiert. Der Luftreiniger 34 fängt solide Partikel (Fremdpartikel), wie z. B. Staub, der in der Luft enthalten ist, die von dem Äußeren angesaugt wird. Der Zwischenkühler 35 expandiert die Einlassluft, welche durch einen Kompressor 21 des Turboladers 2 komprimiert worden ist, und die dadurch eine höhere Temperatur aufweist, um die Einlassluft zu kühlen. Das Drosselventil 36 wird derart angesteuert, dass ein Ventilöffnungsgrad davon eingestellt wird, um eine Menge der Einlassluft zu steuern, die zu jedem entsprechenden Zylinder 30 zugeführt wird.
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Eine Abgasbehandlungsvorrichtung 37 ist in der Abgaspassage 32 installiert. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 37 reinigt das Abgas, welches in die Abgaspassage 32 abgegeben wird. Hier wird angemerkt, dass ein Dieselpartikelfilter (DPF) als die Abgasbehandlungsvorrichtung 37 verwendet werden kann, wobei dieser Partikel bzw. Feinstaub fängt, der in dem Abgas beinhaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung), eine schlanke NOx-Falle (LNT) oder/und eine NOx-Speicherreduktionsvorrichtung (NSR-Vorrichtung) als die Abgasbehandlungsvorrichtung 37 verwendet werden, welche das NOx reduziert, das in dem Abgas enthalten ist.
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Die EGR-Passage 33 kommuniziert zwischen Abgaspassage 32 und der Einlasspassage 31. Genauer gesagt ist die EGR-Passage 33 mit einem Flussverzweigungsabschnitt 320 kommuniziert bzw. verbunden, welcher in der Abgaspassage 32 an einem Ort ausgebildet ist, welcher auf einer stromabwärts gelagerten Seite einer Turbine 20 des Turboladers 2 und der Abgasbehandlungsvorrichtung 37 liegt. Ferner ist die EGR-Passage 33 mit einem Flusszusammenaführungsabschnitt 310 kommuniziert bzw. verbunden, welcher in der Einlasspassage 31 an einem Ort ausgebildet ist, welcher an einer stromabwärts gelagerten Seite des Luftreinigers 34 und an einer stromaufwärts gelagerten Seite des Kompressors 21 liegt. Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion rezirkuliert die EGR-Passage 33 das EGR-Gas, welche der Teil des Abgases ist, und dies von dem Flussverzweigungsabschnitt 320 mit dem niedrigem Abgasdruck zu dem Flusszusammenführungsabschnitt 310 mit einem niedrigen negativen Einlassdruck, so dass EGR-Gas in die Einlassluft hineingemischt wird.
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Ein EGR-Kühler 38 ist in der EGR-Passage 33 installiert. Der EGR-Kühler 38 kühlt das EGR-Gas, welches in die Zylinder 30 hineingesaugt werden soll, bei dem Zeitpunkt des Rezirkulierens des EGR-Gases in die Einlasspassage 31, so dass die Erzeugung NOx limitiert bzw. beschränkt wird.
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Der Turbolader 2 weist zumindest ein Set einer Turbine 20 und eines Kompressors 21 auf. Die Turbine 20 ist in der Abgaspassage 32 an einem Ort installiert, welcher an einer stromaufwärts gelagerten Seite der Abgasbehandlungsvorrichtung 37 und dem Flussverzweigungsabschnitt 320 liegt. Der Kompressor 21 ist in der Einlasspassage 31 an einem Ort installiert, welcher an einer stromabwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts 310 liegt, und welche an einer stromaufwärts gelegenen Seite des Drosselventils 36 und des Zwischenkühlers 35 liegt. Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird die Turbine 20 durch die interne Energie des Abgases gedreht, welche in die Abgaspassage 32 abgegeben wird, um den Kompressor 21 zu drehen, welcher mit der Turbine 20 koaxial verbunden ist. Daher wird die Einlassluft komprimiert, und in die jeweiligen Zylinder 30 mit Überladungsdruck abgegeben. Hier wird angemerkt, dass der Turbolader 2 der vorliegenden Offenbarung ein einzelner Turbolader sein kann, wie in 1 angegeben, oder kann dieser von irgendeiner anderen Art eines Turboladers sein, wie z. B. ein Dualturbolader, ein Turbolader mit einer variablen Geometrie, ein paralleler Dualturbolader, eine sequenzieller Turbolader, oder eine Turbolader mit einer elektrischen Unterstützung.
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Die Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 ist an dem Flusszusammenführungsabschnitt 310 und den Passageabschnitten 311, 312 der Einlasspassage 31 und einem Passageabschnitt 330 der EGR-Passage 33 ausgebildet. Die Passageabschnitte 311, 312 sind jeweils an zwei entgegengesetzten Seiten (auf einer stromaufwärts gelagerten Seite und einer stromabwärts gelagerten Seite) des Flusszusammenführungsabschnitts 310 in der Einlasspassage 31 platziert. Der Passageabschnitt 330 erstreckt sich in Richtung des Flusszusammenführungsabschnitts 310 in der EGR-Passage 33. So wie es in den 2 bis 4 gezeigt ist, beinhaltet die Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 ein Ventilelement 10, ein Ventilgehäuse 11, einen EGR-Kanal 12, einen Luftkanal 13, einen Mischkanal 14 und einen elektrischen Aktuator 15. Um das Verständnis der Beschreibung zu vereinfachen, ist in den 2 bis 4 und den 5 bis 9 eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung in einem orthogonalen Koordinatensystem definiert (dies ist das übliche dreidimensionale Koordinatensystem).
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Das Ventilelement 10 ist ein Kugelventil, welches aus Metall hergestellt ist, das Ventilelement 10 beinhaltet einen Sitzabschnitt 100, eine Mehrzahl von Armabschnitten 101, und einen Ventilschaftabschnitt 102. Der Sitzabschnitt 100 ist in einer teilweisen sphärischen Mantelform geformt. Auf diese Weise bildet eine äußere Oberfläche des Sitzabschnittes 100 eine konvexe Dichtoberfläche 103, welche als eine teilweise sphärische Oberfläche geformt ist. Der Sitzabschnitt 100 ist um eine Drehachse Lv drehbar angeordnet, welches sich der Z-Richtung durch eine Mitte Cv der Krümmung der konvexen Dichtoberfläche 103 erstreckt (d. h. eine Mitte einer imaginären Sphäre, welche eine äußere Oberfläche aufweist, entlang welcher die konvexe Dichtoberfläche 103 ausgebildet ist).
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Die Armabschnitte 101 sind integral mit dem Sitzabschnitt 100 drehbar angeordnet, und die Anzahl der Armabschnitte 101 ist in diesem Beispiel zwei. Die Armabschnitte 101 sind im wesentlich senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet, und sind deshalb wesentlich parallel zueinander angeordnet. Die Armabschnitte 101 sind jeweils in einer Plattenform aufweisend eine Fächerform geformt. Die Armabschnitte 101 erstrecken sich jeweils in einer radialen Richtung der Drehachse Lv (d. h., in eine Richtung senkrecht zu der Drehachse Lv) in Richtung der Drehachse Lv von den zwei Kanten des Sitzabschnitts 100, welche in der Z-Richtung entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, wobei sich diese entlang der Drehachse Lv erstreckt. Die Armabschnitte 101 sind voneinander in einer Richtung der Drehachse Lv um einen Abstand beabstandet angeordnet, welcher größer ist, als ein Innerer Durchmesser des Luftkanals 13 (genauer gesagt, ein innerer Durchmesser des Flusseinlasses 130 des Luftkanals 13, welcher Nachstehend näher beschrieben wird). Dieser Abstand zwischen den Armabschnitten 101 kann alternativ derart eingestellt werden, dass dieser gleich dem Innendurchmesser des Luftkanals 13 ist (genauer gesagt, des Innendurchmessers des Flusseinlasses 130 des Luftkanals 13). In einigen Fällen kann der Abstand zwischen den Armabschnitte 101 derart eingestellt werden, dass dieser kleiner als der Innendurchmesser des Luftkanals 13 ist, und dies in Abhängigkeit zu dem jeweiligen Bedarf (genauer gesagt, kleiner als der Innendurchmesser des Flusseinlasses 130 des Luftkanals 13). Bei der vorstehenden Konstruktion wird ein Raum 105 in dem Ventilelement 10 solchermaßen ausgebildet, dass sich der Raum 105 von einem Ort zwischen den Armabschnitten 101 zu der inneren peripheren Seite des Sitzabschnittes 100 erstreckt.
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Der Ventilschaftabschnitt 102 ist solchermaßen ausgebildet, dass der Ventilschaftabschnitt 102 integral mit dem Sitzabschnitt 100 und den Armabschnitten 101 drehbar ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Metallelement, welches den Ventilschaftabschnitt 102 ausbildet, integral und drehbar mit einem Metallelement fixiert, welches den Sitzabschnitt 100 und die Armabschnitte 101 ausbildet. Der Ventilschaftabschnitt 102 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich linear entlang der Drehachse Lv erstreckt. Der Ventilschaftabschnitt 102 erstreckt sich von einer der Armabschnitte 101 in Richtung einer gegengesetzten Seite, welche zu der anderen der Armabschnitte 101 entgegengesetzt angeordnet ist.
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Das Ventilgehäuse 11 ist aus Metall hergestellt, und in einer sphärischen Mantelform ausgebildet. Das Ventilgehäuse 11 weist eine Ventilkammer 110 auf, welche als ein sphärischer Raum ausgebildet ist. Die Ventilkammer 110 bildet den Flusszusammenführungsabschnitt 310 der Einlasspassage 31 aus. Die Ventilkammer 110 nimmt drehbar den Sitzabschnitt 100 und die Armabschnitte 101 des Ventilelements 10 auf. Eine Innenoberfläche des Ventilgehäuses 11 bildet zwei planare Lageroberflächen 111 an zwei entgegengesetzten Seiten des Ventilelements 10 aus, welche zueinander in der Z-Richtung entgegengesetzt angeordnet sind. Die planaren Lageroberflächen 111, welche gegenüber der Ventilkammer 110 freigestellt sind, sind im wesentlich senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet, und dadurch sind diese parallel zueinander angeordnet. Die planaren Lageroberflächen 111 lagern die Armabschnitte 101 jeweils gleitend, und dies bei dem Zeitpunkt des Drehens des Ventilelements 10.
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Ein Abschnitt der Innenoberfläche des Ventilgehäuses, welches zwischen den planaren Lageroberflächen 111 platziert ist, die das Ventilelement 10 in der Z-Richtung halten, bildet eine konkave Dichtoberfläche 113 aus, welche als die teilweise sphärische Oberfläche geformt ist. Die konkave Dichtoberfläche 113 erstreckt sich zwischen dem EGR-Kanal 12 und dem Luftkanal 13, und erstreckt sich zwischen dem EGR Kanal 12 und dem Mischkanal 14, und erstreckt sich zwischen dem Luftkanal 13 und dem Mischkanal 14. Die konkave Dichtoberfläche 113 ist gegenüber der Ventilkammer 110 freigestellt, und eine Mitte Ch der Kurvatur der konkaven Dichtoberfläche 113 (d. h. eine Mitte einer imaginären Sphäre, welche eine äußere Oberfläche aufweist, entlang welcher die konkave Dichtoberfläche 113 ausgebildet ist, fällt im wesentlich mit der Mitte Ch der Krümmung bzw. Kurvatur der konvexen Dichtoberfläche 103. Auf diese Weise kontaktiert die konkave Dichtoberfläche 113 gleitend die konvexe Dichtoberfläche 103 bei dem Zeitpunkt des Drehens des Ventilelements 10.
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Ein Wandabschnitt des Ventilgehäuses 11, welcher eine der planaren Lageroberflächen 111 ausbildet, bildet einen Lagerabschnitt 112 aus. Der Ventilschaftabschnitt 102 ist luftdicht ausgebildet, und erstreckt sich drehbar durch den Lagerabschnitt 112. Auf diese Weise lagert der Lagerabschnitt 112 drehbar den Ventilschaftabschnitt 102, welcher sich von dem Armabschnitt 101, welche in der Ventilkammer 110 platziert ist, zu einem Äußeren des Ventilgehäuses 11 erstreckt.
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Der EGR-Kanal 12 ist aus Metall hergestellt, und ist an einer zylindrischen Röhrenförmigen Form ausgebildet. Ein Passagenabschnitt 330, welcher sich in Richtung des Flusszusammenführungsabschnitts 310 erstreckt, ist an einem Inneren des EGR-Kanals 12 ausgebildet. Der EGR-Kanal 12 erstreckt sich von dem Ventilgehäuse 11 in Richtung einer entgegengesetzten Seite, welche gegenüber der Drehachse Lv entgegengesetzt angeordnet ist, und dies in der X-Richtung, welche im wesentlich senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet ist. Eine Mittenachse Le des EGR-Kanals 12 erstreckt sich durch die Mitte Cv, Ch der Krümmung und ist im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet. Ein Radius der inneren peripheren Oberfläche des EGR-Kanals 12, welcher von der Mittenachse Le gemessen wird, ist derart eingestellt, dass dieser kleiner als ein Radius der Krümmung der konkaven Dichtoberfläche 113 ist, wobei dies von der Mitte Ch der Krümmung der konkaven Dichtoberfläche 113 gemessen wird.
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Der EGR-Kanal 12 weist einen Flusseinlass 120 auf, welcher ein stromabwärts gelagertes Ende des Passageabschnitts 330 ausbildet. Eine innere periphere Oberfläche des Flusseinlasses 120 ist mit der konkaven Dichtoberfläche 113 entlang des gesamten Erstreckungsumfangs in Umfangsrichtung der inneren peripheren Oberfläche des Lufteinlasses 120 bzw. Flusseinlasses 120 verbunden, so dass der Flusseinlass 120 dem Passageabschnitt 330 mit dem Flusszusammenführungsabschnitt 310 verbindet. Auf diese Weise leitet der Flusseinlass 120 das EGR-Gas, welches von dem Flussverzweigungsabschnitt 320 zugeführt wird (siehe 1), zu der Ventilkammer 110 bei den Drehpositionen P2 bis P5 des Ventilelements 10, was in den 6A bis 9C gezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist der Flusseinlass 120 bei der Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 5A bis 5C gezeigt ist, vollständig geschlossen, so dass das Hineinfließen des EGR-Gases in die Ventilkammer 110 blockiert ist.
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Hier, so wie in den 2 und 4 gezeigt ist, ist ein Dichtelement 113a, welches aus Gummi hergestellt ist, und welches in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, mit einer Verbindung zwischen der inneren peripheren Oberfläche des EGR-Kanals 12 und der konkaven Dichtoberfläche 113 bei dem Ventilgehäuse 11 fixiert. Auf diese Weise wird ein Spalt zwischen der konvexen Dichtoberfläche 103 und der konkaven Dichtoberfläche 113 luftdicht mit dem Dichtelement 113a an der Drehposition P1 luftdicht versiegelt (was nachstehend als eine vollständig geschlossene Drehposition bezeichnet wird), bei welcher das Ventilelement 10 den Flusseinlass 120 des EGR-Kanals 12 vollständig schließt.
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In Bezug auf die 2 bis 4 ist der Luftkanal 13 aus Metall hergestellt, und in einer zylindrischen röhrenförmigen Form ausgebildet. Der Passageabschnitt 311, welcher an der stromaufwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts 310 platziert ist, ist an einem Inneren des Luftkanals 13 ausgebildet. Der Luftkanal 13 erstreckt sich von dem Ventilgehäuse 11 in Richtung einer entgegengesetzten Seite, welche zu der Drehachse Lv und der Mittenachse Le entgegengesetzt angeordnet ist, und dies in der Y-Richtung, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv und der Mittenachse Le angeordnet ist. Die Mittenachse La des Luftkanals 13 erstreckt sich durch die Mitte Cv, Ch der Krümmung bzw. Kurvatur und ist im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet. Auf diese Weise schneidet sich die Drehachse Lv des Ventilelements 10 mit sowohl der Mittenachse La des Luftkanals 13 und der Mittenachse Le des EGR-Kanals 12. So wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein rechter Winkel θar zwischen der Mittenachse La des Luftkanals 13 und der Mittenachse Le des EGR-Kanals 12 definiert. Ein Radius der inneren peripheren Oberfläche des Luftkanals 13, welcher von der Mittenachse La gemessen ist, ist derart eingestellt, dass dieser kleiner als der Radius der Krümmung der konkaven Dichtoberfläche 113 ist.
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So wie dies in den 2 bis 4 gezeigt ist, weist der Luftkanal 13 den Flusseinlass 130 auf, welcher ein stromabwärts gelegenes Ende des Passageabschnitts 311 ausbildet. Eine innere periphere Oberfläche des Flusseinlasses 130 ist mit der konkaven Dichtoberfläche 113 entlang des gesamten in Umfangsrichtung erstreckenden Teils der inneren peripheren Oberfläche des Flusseinlasses 130 verbunden, so dass der Flusseinlass 130 den Passageabschnitt 311 mit dem Flusszusammenführungsabschnitt 310 kommuniziert bzw. verbindet. Auf diese Weise leitet der Flusseinlass 130 die Einlassluft in die Ventilkammer 110, wenn der Flusseinlass 130 an den jeweiligen Drehpositionen P1 bis P4 des Ventilelements 10 geöffnet ist, so wie dies in den 5A bis 8C gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird der Flusseinlass 130 durch das Ventilelement 10 bei einem maximalen Gradwert bzw. bei der maximalen Drehung (d. h. ein Öffnungsgrad des Flusseinlasses 130 ist minimiert) bei der Drehposition P5, was in den 9A bis 9C gezeigt ist, so dass die Flussmenge der Einlassluft in die Ventilkammer 110 durch den Flusseinlass 130 maximal beschränkt ist (d. h. die Flussmenge der Einlassluft in die Ventilkammer 110 ist minimiert.).
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Mit Bezug auf die 2 und 3 ist der Mischkanal 14 aus Metall hergestellt, und ist in einer zylindrisch röhrenförmigen Form ausgebildet. Der Passagenabschnitt 312, welcher an der stromabwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts 310 ausgebildet ist, ist an einem Inneren des Mischkanals 14 ausgebildet. Der Mischkanal 14 erstreckt sich von dem Ventilgehäuse 11 in Richtung einer entgegengesetzten Seite, welche entgegengesetzt zu dem Luftkanal 13 ausgebildet ist, und welche entgegengesetzt zu der Drehachse Lv und der Mittenachse Le in der Y-Richtung angeordnet ist. Die Mittenachse Lm des Mischkanals 14 erstreckt sich durch die Mitte Cv, Ch der Krümmung und ist im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv angeordnet. So wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein rechter Winkel θmr zwischen der Mittenachse Lm des Mischkanals 14 und der Zentralachse Le des EGR-Kanals 12 definiert. Auf diese Weise überlappen sich die Mittenachse Lm des Mischkanals 14 und die Mittenachse La des Luftkanals 13 miteinander, ohne gegenüber der Drehachse Lv und der Mitte Ch der Krümmung versetzt zu sein. Das Heißt, dass die Mittenachse Lm des Mischkanals 14 um die Zentralachse bzw. Mittenachse La des Luftkanals 13 koaxial miteinander ausgerichtet sind. Ein Radius der inneren peripheren Oberfläche des Mischkanals 14, welche von der Mittenachse Lm gemessen wird, ist derart eingestellt, dass diese kleiner ist, als der Radius der Krümmung der konkaven Dichtungsoberfläche 113, und das dieser im Wesentlichen gleich zu dem Radius der inneren peripheren Oberfläche des Luftkanals 13 bei der vorliegenden Ausführungsform ist.
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Der Mischkanal 14 hat einen Flussauslass 140, welcher ein stromaufwärts gelagertes Ende des Passageabschnitts 312 ausbildet. Eine innere periphere Oberfläche des Flussauslasses 140 ist mit der konkaven Dichtoberfläche 113 entlang eines gesamten Ausmaßes in Umfangsrichtung der inneren peripheren Oberfläche des Flussauslasses 140 verbunden, so dass der Flussauslass 140 dem Passageabschnitt 312 mit dem Flusszusammenführungsabschnitt 310 verbindet. Auf diese Weise wird zumindest eines des EGR-Gases und der Einlassluft von der Ventilkammer 110 durch den Flussauslass 140 in Abhängigkeit zu der Drehposition des Ventilelements 10 ausgegeben. Genauer gesagt, bei der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, so wie dies in den 5A bis 5C gezeigt ist, wird das Einlassgas, welches von dem Luftkanal 13 mit den Flusseinlass 130 fließt, wobei dieser in die Ventilkammer 110 geöffnet ist, von der Ventilkammer 110 zu den Mischkanal 14 ausgegeben, das den Flussausgang bzw. Flussauslass 140 aufweist, welcher immer geöffnet ist. Im Gegensatz dazu, bei den Drehpositionen P2 bis P5 des Ventilelements 10, welche in den 6A bis 9C gezeigt sind, werden das EGR-Gas, welches von dem EGR-Kanal 12 mit dem Flusseinlass 120 zugeführt wird, der sich in die Ventilkammer 110 öffnet, und das Einlassgas, welches von dem Luftkanal 13 mit dem Flusseinlass 130 zugeführt wird, der sich in die Ventilkammer 110 öffnet, in der Ventilkammer 110 gemischt, und diese Mischung des EGR-Gases und des Einlassgases wird von der Ventilkammer 110 zu dem Mischkanal 14 ausgegeben, welcher dem Flussauslass 140 aufweist, welcher immer geöffnet ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform, so wie es in den 5A bis 9C gezeigt ist, ist eine imaginäre Luftregion Aa bzw. ein imaginärer Luftbereich Aa in der Ventilkammer 110 des Ventilgehäuses 11 definiert. Genauer gesagt, so wie dies in den 5A, 6A, 7A, 8A und 9A gezeigt ist, ist der imaginäre Luftbereich Aa als ein imaginärer Bereich definiert, welcher eine zylindrische röhrenförmige Form (eine zylindrische Form) aufweist, und welcher zwischen einer inneren peripheren Kante des Flusseinlasses 130 des Luftkanals 13 und einer inneren peripheren Kante des Flussauslasses 140 des Mischkanals 14 in der kürzest möglichen Distanz verbindet. In diesem Fall, aufgrund der Anwesenheit des Raums 105, wird das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa durch den Drehwinkelbereich Rcm (siehe 10) des Ventilelements 10 vollständig versetzt, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 5A bis 5C gezeigt ist, bis zu einer vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10, was in den 7A bis 7C gezeigt ist, reicht, wobei bei Letzterem das Ventilelement 10 den Flusseinlass 120 des EGR-Kanals 12 teilweise öffnet. Daher wird der Flusseinlass 130 in dem Vollständig geöffneten Zustand durch das Ventilelement 10 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 gehalten. Im Gegensatz dazu überlappt das Ventilelement 10 mit dem imaginären Luftbereich Aa in einem Drehwinkelbereich Rsm (siehe 10) zu, welcher von der Drehposition (nachstehend als eine maximal beschränkende Drehposition bezeichnet) P5, was in den 9A bis 9C gezeigt ist, bei welcher die Flussbeschränkung des Flusseinlasses 130 durch das Ventilelement 10 maximiert ist (d. h., ein Öffnungsgrad des Flusseinlasses 130 ist minimiert), bis zu einer Drehposition (siehe eine Drehposition P6, die in 10 gezeigt ist), welche vor der Zwischendrehposition P3 an der Seite der Zwischendrehposition P4 davon platziert ist, über die Zwischendrehposition P4, die in 8 gezeigt ist, reicht. Bei der maximal beschränkenden Drehposition P5, wo das Ventilelement 10 vollständig mit dem imaginären Luftbereich Aa überlappt, ist ein Spalt zwischen der konvexen Dichtoberfläche 103 und der konkaven Dichtoberfläche 113 ausgebildet, so wie die in 9A gezeigt ist. Daher ist der Flusseinlass 130 in einem Zustand platziert, bei dem der Flusseinlass 130 teilweise geöffnet ist, und dieser teilweise durch das Ventilelement 10 durch den Drehwinkelbereich Rsm teilweise geschlossen ist.
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Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform, so wie dies in 9A gezeigt ist, ein imaginärer EGR-Bereich Ae in der Ventilkammer 110 des Ventilgehäuses 11 definiert. Genauer gesagt, so wie dies in den 5A, 6A, 7A, 8A und 9A gezeigt ist, ist der imaginäre EGR Bereich Ae als ein imaginärer Bereich definiert, welcher eine zylindrische röhrenförmige Form (eine zylindrische Form) aufweist, und welcher zwischen einer inneren peripheren Kante des Flusseinlasses 120 des EGR-Kanals 12 und der inneren peripheren Kante des Flussauslasses 140 des Mischkanals 14 in der kürzest möglichen Distanz verbindet. In diesem Fall wird das Ventilelement 10 aufgrund der Anwesenheit des Raums 105 vollständig von dem imaginären EGR-Bereich Ae durch einen Drehwinkelbereich Rss des Ventilelements 10 vollständig versetzt, wobei dieser von der maximal beschränkten Drehposition P5, die in den 9A bis 9C gezeigt ist, bis zu einer Drehposition (siehe eine Drehposition P7, die in der 10 gezeigt ist), welche vor der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist, reicht. Im Ergebnis wird der Flusseinlass 120 in dem vollständig geöffneten Zustand durch das Ventilelement 10 durch den Drehwinkelbereich Rss gehalten, was die maximal beschränkte Drehposition P5 beinhaltet. Im Gegensatz dazu, so wie dies in den 5A bis 8C gezeigt ist, überlappt das Ventilelement 10 mit dem imaginären EGR-Bereich Ae in dem anderen Drehwinkelbereich, welcher ein anderer ist, als der Drehwinkelbereich Rss. Im Ergebnis wird der Flusseinlass 120 in einem Zustand gehalten, bei dem der Flusseinlass 120 teilweise geöffnet ist, dieser durch das Ventilelement 10 teilweise geschlossen ist, oder dieser in einem Zustand gehalten wird, bei dem der Flusseinlass 120 durch das Ventilelement 10 vollständig geschlossen ist.
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Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Metallelement, welches eine Hälfte von jedem des Ventilgehäuses 11 und der Kanäle 12 bis 14 ausbildet, an ein Metallelement befestigt, welches die andere halft von jedem des Ventilgehäuses und der Kanäle 12 bis 14 ausbildet, während das Ventilelement 10 dazwischen in der Z-Richtung zwischengestellt ist. In den 3, 4, 5B, 5C, 6B, 6C, 7B, 7C, 8B, 8C, 9B und 9C ist eine Grenze zwischen diesen Metallelementen, bei welcher diese Metallelemente miteinander fixiert sind, weggelassen worden, damit eine einfache Darstellung möglich ist.
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So wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der elektrische Aktuator 15 beispielsweise durch das kombinieren eines Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus mit einem elektrischen Motor ausgebildet. Der elektrische Aktuator 15 weist einen Ausgangsschaftabschnitt (nicht näher dargestellt), welcher koaxial mit dem Ventilschaftabschnitt 102 an dem Äußeren des Ventilgehäuses 11 verbunden ist. Der elektrische Aktuator 15 empfangt einen Steuerbefehl von einer elektronischen Maschinensteuereinheit (ECU), welche die interne Verbrennungsmaschine 3 gemäß am Betriebszustand der internen Verbrennungsmaschine 3 steuert. Der elektrische Aktuator 15 gibt das Drehmoment von dem Ausgangsschaftabschnitt gemäß dem Steuerbefehl aus, um den Ventilschaftabschnitt 102 zu drehen.
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Nachstehend wird ein vollständiger Betrieb der Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 beschrieben werden. In 10 zeigt eine gemeinsame Achse der Ordinaten sowohl eine Flussmenge der Eingangsluft, welche solchermaßen angegeben ist, dass eine maximale Flussmenge Famax der Einlassluft auf 100% eingestellt ist, als auch eine Flussmenge des EGR-Gases, welche solchermaßen angegeben ist, dass eine maximale Flussmenge Femax des EGR-Gases auf 100% eingestellt it.
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In dem beispielhaften Fall, das die interne Verbrennungsmaschine 3 mit einer hohen Last betrieben wird, dreht der elektrische Aktuator 15 das Ventilelement 10 auf die vollständig geschlossene Drehposition P1, welche in den 5A bis 5C und 10 gezeigt ist, gemäß dem Steuerbefehl, welcher von der Maschinen-ECU ausgegeben wird. Auf diese Weise wird der EGR-Kanal 12 vollständig geschlossen, und der Luftkanal 13 wir vollständig geöffnet. Bei diesem Zeitpunkt wird die Flussmenge der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 13 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, die maximale Flussmenge Famax, so wie dies in 10 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird das EGR-Gas nicht von dem EGR-Kanal 12 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben, so dass die Flussmenge des EGR-Gases null (0) wird, so wie dies 10 gezeigt ist. Daher wird eine EGR-Rate, welche eine Mischrate des EGR-Gases relativ zu der Einlassluft ist, auf null eingestellt (einen Nullwert „0”).
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Im beispielhaften Fall, dass die interne Verbrennungsmaschine 3 betrieben wird, während die EGR-Rate auf eine niedrige Rate gehalten wird, dreht der elektrische Aktuator 15 das Ventilelement 10 auf die Zwischendrehposition P2, welche in den 6A bis 6C und 10 gezeigt ist, gemäß dem Steuerbefehl, welcher von der Maschinen-ECU ausgegeben wird. Auf diese Weise wird der Luftkanal 13 in dem vollständig geöffneten Zustand gehalten, und der EGR-Kanal 12 fängt damit an sich zu öffnen. Bei diesem Zeitpunkt wird die Flussmenge der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 13 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 10 ausgegeben wird, die maximale Flussmenge Famax, so wie dies in 10 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird die Flussmenge des EGR-Gases, welche von dem EGR-Kanal 12 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, auf eine minimale Flussmenge Femin beschränkt, so wie es in 10 angezeigt ist. Im Ergebnis wird die EGR-Rate auf eine niedrige Rate beschränkt, welche nahe bei null liegt (nahe bei einem Nullwert liegt).
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In dem bespielhaften Fall, dass die interne Verbrennungsmaschine 3 betrieben wird, während die EGR-Rate oberhalb der vorstehend erläuterten niedrigen Rate erhöht wird, dreht der elektrische Aktuator 15 das Ventilelement 10 auf die Zwischendrehposition P3 was in den 7A–7C und 10 gezeigt ist, gemäß dem Steuerbefehl, welcher von der Maschinen ECU ausgegeben wird. Auf diese Weise wird der Luftkanal 13 in dem vollständig geöffneten Zustand beibehalten, und der EGR-Kanal 12 wird bei einem Öffnungsgrad teilweise geöffnet, welcher größer als der Öffnungskanal des EGR-Kanals 12 ist, welcher bei dem Zeitpunkt des Haltens des Ventilelements 10 in der Zwischendrehposition P2 eingestellt wird. Bei diesem Zeitpunkt ist die Flussmenge der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 13 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, die maximale Flussmenge Famax, was in 10 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist die Flussmenge des EGR-Gases, welche von dem EGR-Kanal 12 zu dem Mischkanal 14 durch das Ventilelement 110 ausgegeben wird, auf eine kleine Flussmenge Fel beschränkt, welche oberhalb der minimalen Flussmenge Femin, so wie dieses in 10 gezeigt ist, liegt. Daher wird die EGR-Rate in einem Bereich eingestellt, welcher kleiner ist als die maximale Rate.
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Im beispielhaften Fall, dass die interne Verbrennungsmaschine 3 betrieben wird, während die EGR-Rate auf eine hohe EGR-Rate eingestellt wird, und diese in einem Zustand, bei dem der Abgasdruck ausreichend ist, dann dreht der elektrische Aktuator 15 das Ventilelement 10 auf die Zwischendrehposition P4, was in den 8A bis 8C und 10 gezeigt ist, gemäß dem Steuerbefehl, welcher von der Maschine ECU ausgegeben wird. Auf diese Weise fängt der Luftkanal 13 damit an, sich zu schließen, und der EGR-Kanal 12 wird teilweise mit einem Öffnungsgrad geöffnet, welcher größer ist, als der Öffnungsgrad des EGR-Kanals 12, und dies in einem Zustand, bei dem das Ventilelement 10 in der Zwischendrehposition P3 platziert ist. Bei diesem Zeitpunkt wird die Flussmenge der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 13 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, auf eine Flussmenge Fal beschränkt, welche kleiner als die maximale Flussrate Famax ist, so wie dies in 10 gezeigt ist, im Gegensatz dazu wird die Flussmenge des EGR-Gases, welches von dem EGR-Kanal 12 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, eine Flussmenge Feu, welche wesentlich größer als die minimale Flussmenge Femin ist, so wie dies in 10 gezeigt ist. Dadurch wird die EGR-Rate innerhalb eines Bereichs erhöht, welcher größer ist, als die maximale Rate.
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In dem beispielhaften Fall, dass die interne Verbrennungsmaschine 3 betrieben wird, während die EGR-Rate auf eine hohe EGR-Rate eingestellt ist, und dies in einem Zustand, bei dem der Abgasdruck ausreichend ist, dann dreht der elektrische Aktuator 15 das Ventilelement 10 auf die maximal beschränkende Drehposition P5, so wie dies in den 9A–9C und 10 gezeigt ist, gemäß dem Steuerbefehl, welcher von der Maschinen-ECU ausgegeben wird. Auf diese Weise wird die Beschränkung des Luftkanals 13 maximiert (d. h., der Öffnungsgrad des Luftkanals 13 wird minimiert), und der EGR-Kanal 12 ist vollständig geöffnet. Bei diesem Zeitpunkt wird die Flussmenge der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 13 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, auf eine minimale Flussmenge Famin reduziert, was in 10 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird die Flussrate des EGR-Gases, welches von dem EGR-Kanal 12 zu dem Mischkanal 14 durch die Ventilkammer 110 ausgegeben wird, auf die maximale Flussrate Femax erhöht, so wie dies in 10 gezeigt ist. Im Ergebnis wird die EGR-Rate auf die maximale Rate eingestellt.
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Nachstehend werden die Vorteile der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist die konkave Dichtoberfläche 113 als die teilweise sphärische Oberfläche geformt, und diese ist gegenüber der Ventilkammer 110 freigestellt, welche das Ventilelement 10 aufnimmt. Die konkave Dichtoberfläche 113 ist zwischen dem EGR-Kanal 12 und dem Luftkanal 13 in dem Ventilgehäuse 11 solchermaßen ausgebildet, dass die konkave Dichtoberfläche 113 die konvexe Dichtoberfläche 103 gleitend kontaktiert, wobei diese als teilweise sphärische Oberfläche geformt ist.
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Das Ventilelement 10, welches gemeinsam sowohl für den EGR-Kanal 12 als auch den Luftkanal 13 verwendet wird, um die Öffnungsgrade deren zu steuern, wird um die Drehachse Lv gedreht, welche sich durch die Mitte CV der Kurvatur beziehungsweise Krümmung der konvexen Dichtoberfläche 103 erstreckt, so dass der Öffnungsgrad des EGR-Kanals 12 und der Öffnungsgrad des Luftkanals 13 gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig jeweils auf unterschiedliche Öffnungsgrade gesteuert werden kann. Genauer gesagt kann das Ventilelement 10 den Luftkanal 13 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 öffnen, welcher von der vollständig schließenden Drehposition P1 des Ventilelements 10, bei welcher das Ventilelement 10 den EGR-Kanal 12 vollständig schließt, bis zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10, bei welcher das Ventilelement den EGR-Kanal 12 teilweise öffnet, reicht. Bei diesem Zeitpunkt ist insbesondere das Ventilelement 10 gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, welcher zwischen dem Flusseinlass 130 des Luftkanals 13 und dem Flussauslass 140 des Mischkanals 14 verbindet. Auf diese Weise wird der Luftkanal 13, welcher den Passagenabschnitt 311 ausbildet, der an der stromaufwärts gelagerten Seite des Flusszusammenführungsabschnitts 310 in der Einlasspassage 31 platziert ist, in dem vollständig geöffnetem Zustand gehalten, und dadurch wird der Fluss der Einlassluft nicht gestört.
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Daher, in einem Zustand, bei dem der Druckverlust der Einlassluft minimiert ist, wird eine Flussmenge des EGR-Gases der Rezirkulation auf null oder auf eine erforderliche minimale Flussmenge reduziert. Im Gegensatz dazu kann das Ventilelement 10 den Luftkanal 13 (d. h., das Ventilelement 10 kann die Öffnung des Luftkanals 13 reduzieren) in dem Winkelbereich Rsm beschränken, der von der Drehposition P5, welche als die vollständig geöffnete Drehposition zum vollständigen Öffnen des EGR-Kanals 12 dient, bis zu der Drehposition reicht, welche vor der Zwischendrehposition P3, welche vorstehend beschrieben wurde, platziert ist. Bei diesem Zeitpunkt, im Vergleich zu dem EGR-Kanal 12, welcher das EGR-Gas zu der Ventilkammer 110 reibungslos zuführt, die den Flusszusammenführungsabschnitt 310 in der Einlasspassage 31 ausbildet, beschränkt der Luftkanal 13 die Flussmenge der Einlassluft, die zu der Ventilkammer 110 zugeführt wird. Daher wird der negative Einlassdruck erhöht, und dadurch wird die Flussrate des EGR-Gases zur Rezirkulation erhöht.
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Daher, gemäß der ersten Ausführungsform, sind die erforderlichen Betriebscharakteristika, welche für die Niederdruck EGR-Vorrichtung 1 erforderlich sind, erfüllt, und das Ventilelement 10 wird sowohl für den EGR-Kanal 12 als auch den Luftkanal 13 gemeinsam verwendet, um eine Vereinfachung der Struktur der Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 zu erreichen, und um eine Größenreduktion der Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 zu erreichen.
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Ferner, gemäß der ersten Ausführungsform, wenn das Ventilelement 10 in der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist, bei welcher das Ventilelement 10 den Luftkanal 13 maximal beschränkt, dann ist das Ventilelement 10 von dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet, welche zwischen dem Flusseinlass 120 des EGR-Kanals 12 und dem Flussauslass 140 des Mischkanals 14 verbindet. Daher öffnet das Ventilelement 10 den EGR Kanal 12 vollständig. Auf diese Weise, bei dem Zeitpunkt des vollständigen Öffnen des EGR-Kanals 12, um die Flussmenge des EGR-Gases zur Rezirkulation zu erhöhen, wird der Fluss des EGR-Gases nicht gestört, und daher kann der Druckverlust des EGR-Gases reduziert werden. Zusätzlich ist es weniger wahrscheinlich, dass das EGR-Gas, welches die hohe Temperatur aufweist, und welches Wasserdampf beinhaltet, gegen das Ventilelement 10 anschlägt bzw. dort auftrifft, wobei dieses gegenüber dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet ist. Daher, sogar in dem Zustand, bei welchem die Einlassluft, welche die kalte Temperatur aufweist, gegen das Ventilelement 10 auftrifft, das in der maximalbeschränkten Drehposition P5 gehalten wird, ist es möglich, eine Kollision des EGR-Gases gegen das Ventilelement 10 zu beschränken, und damit ist es möglich, die Kondensation des Wasserdampfs, der in dem EGR-Gas enthalten ist, zu beschränken. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten einer Abnormalität bzw. einer unerwünschten Erscheinung, wie zum Beispiel einer Erosion zu vermeiden, welche durch das kondensierte Wasser verursacht wird, das den Kompressor 21, der an der stromabwärts gelegenen Seite der Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 in der Einlasspassage 31 erreicht.
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(Zweite Ausführungsform)
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So wie dies in den 11 bis 13 gezeigt ist, ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Eine Mittenachse LE eines EGR-Kanals 2012 der zweiten Ausführungsform ist derart eingestellt, dass sich diese durch einen Ort Se erstreckt, welche gegenüber der Drehachse Lv des Ventilelements 10 und der Mitte Cv, Ch der Krümmung in Richtung einer entgegengesetzten Seite versetzt angeordnet ist, welche in der Y-Richtung von dem Luftkanal 13 entgegengesetzt angeordnet ist. Die verbleibende Struktur des EGR-Kanals 2012, welche eine andere ist, als der vorstehend erläuterte Punkt, ist im Wesentlichen gleich derjenigen des EGR-Kanals 12 der ersten Ausführungsform.
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Sogar in der zweiten Ausführungsform ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des Luftkanals 13 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 zu erhalten, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 14A bis 14C gezeigt ist, bis zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10, was in den 15A bis 15C gezeigt ist, reicht. Ferner, sogar bei der zweiten Ausführungsform, ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des EGR-Kanals 2012 durch den Drehwinkelbereich Rss des Ventilelements 10 zu erhalten, welcher von der maximal beschränkten Drehposition P5, was in den 16A bis 16C gezeigt ist, bis zu der Drehposition reicht, welche vor der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform weist der EGR-Kanal 2012 die Mittenachse Le auf, welche sich durch den Ort Se erstreckt, welcher gegenüber der Drehachse Lv des Ventilelements 10 in Richtung der entgegengesetzten Seite versetzt angeordnet ist, wobei diese in der Y-Richtung von dem Luftkanal 13 entgegengesetzt angeordnet ist. Daher ist der EGR-Kanal 2012 von dem Luftkanal 13 soweit wie möglich versetzt angeordnet. In anderen Worten ist der EGR-Kanal 2012 weiter beabstandet zu dem Luftkanal 13 im Vergleich zu dem EGR-Kanal 12 der ersten Ausführungsform angeordnet. Daher kann der Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10 zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht, erhöht werde. Auf diese Weise kann die erforderliche Charakteristik der Verringerung des Druckverlusts der Einlassluft zuverlässig erfüllt werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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So wie dies in den 17 bis 19 gezeigt ist, ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Eine Mittenachse La eines Luftkanals 3013 der dritten Ausführungsform ist derart eingestellt, dass sich diese durch einen Ort Sa erstreckt, welcher gegenüber der Drehachse Lv des Ventilelements 10 und der Mitte Cv, Ch der Krümmung in Richtung einer entgegengesetzten Seite versetzt angeordnet ist, welche entgegengesetzt zu dem EGR-Kanal in der X-Richtung angeordnet ist. Eine Mittenachse Lm eines Mischkanals 3014 der dritten Ausführungsform ist derart eingestellt, dass sich diese durch einen Ort Sm erstreckt, welche von der Drehachse Lv des Ventilelements 10 und der Mitte Cv, Ch der Krümmung in Richtung der entgegengesetzten Seite versetzt angeordnet ist, welche zu dem EGR-Kanal 12 in der X-Richtung entgegengesetzt angeordnet ist. Der Ort Sm, welcher der versetzte Ort der Mittenachse Lm des Mischkanals 3014 ist, und der Ort Sa, welcher der versetzte Ort der Mittenachse La des Luftkanals 3013 ist, sind gegenüber der Drehachse Lv des Ventilelements 10 und der Mitte Cv, Ch der Krümmung um den gleichen Abstand an einer gemeinsamen Seite der Drehachse Lv und der Mitte Cv, Ch der Krümmung versetzt angeordnet (d. h., der Seite, die dem EGR-Kanal 12 in der X-Richtung entgegengesetzt angeordnet ist). Das heißt, dass der Ort Sm und der Ort Sa miteinander zusammenfallen beziehungsweise übereinstimmen (d. h., der Ort Sm ist der Gleiche wie der Ort Sa). Mit dieser Konstruktion sind die Mittenachse Lm des Mischkanals 3014 und die Mittenachse La des Luftkanals 3013 im Wesentlichen koaxial miteinander. Die verbleibende Struktur des Luftkanals 3013 und des Mischkanals 3014, welche anders ist, als der vorstehend beschriebene Punkt, ist identisch wie diejenige des Luftkanals 13 und des Mischkanals 14 der ersten Ausführungsform.
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Sogar bei der dritten Ausführungsform ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des Luftkanals 3013 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 zu erhalten, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 20A bis 20C gezeigt ist, bis zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements, was in den 20A bis 20C gezeigt ist, reicht. Ferner, sogar bei der dritten Ausführungsform, ist das Ventilelement 10 vollständig von dem imaginären EGR-Bereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des EGR-Kanals 12 durch den Drehwinkelbereich Rss des Ventilelements 10 beizubehalten, der von der maximal beschränkten Drehposition P5, was in den 22A bis 22C gezeigt ist, bis zu der Drehposition reicht, welche vor der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist.
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Gemäß der dritten Ausführungsform weist der Luftkanal 3013 die Mittenachse La auf, welche sich durch den Ort Sa erstreckt, welcher von der Drehachse Lv des Ventilelements 10 in Richtung der entgegengesetzten Seite versetzt angeordnet ist, welche von dem EGR-Kanal 12 entgegengesetzt angeordnet ist. Dadurch ist der Luftkanal 3013 soweit wie möglich gegenüber dem EGR-Kanal 12 beabstandet angeordnet. In anderen Worten ist der Luftkanal 3013 weiter gegenüber dem EGR-Kanal 12 im Vergleich zu dem Luftkanal 13 der ersten Ausführungsform beabstandet angeordnet. Daher kann der Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10 zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht, erhöht werden. Auf diese Weise kann die erforderliche Charakteristik des Verringerns des Druckverlustes in der Einlassluft zuverlässig erfüllt werden.
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Ferner sind der Ort Sa, durch welchen sich die Mittenachse La des Luftkanals 3013 erstreckt, und der Ort Sm, durch welchen sich die Mittenachse Lm des Mischkanals 3014 erstreckt, gegenüber der Drehachse Lv des Ventilelements 10 um den identischen Abstand auf der gemeinsamen Seite der Drehachse Lv versetzt angeordnet. Daher kann bei der Einlasspassage 31 der Druckverlust der Einlassluft, welche von dem Luftkanal 3013 in die Ventilkammer 110 zugeführt wird, und welche dann zu dem Mischkanal 3014 ausgegeben wird, durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 reduziert werden, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10 zu der Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht. Auf diese Weise ist die Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 der dritten Ausführungsform insbesondere darin effektiv, die erforderliche Charakteristik des Verringerns des Druckverlustes bei der Einlassluft zu erfüllen.
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(Vierte Ausführungsform)
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Mit Bezug auf die 23 bis 25 ist die vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Bei einem EGR-Kanal 4012 der vierten Ausführungsform definiert eine Mittenachse Le des EGR-Kanals 4012, welcher sich durch die Mitte Cv, Ch der Krümmung erstreckt, und welcher im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv des Ventilelements 10 ist, einen stumpfen Winkel θab zwischen der Mittenachse Le und der Mittenachse La des Luftkanals 13. Daher definiert die Mittenachse Le des EGR-Kanals 4012 einen spitzen Winkel θms zwischen der Mittenachse Le und der Mittenachse Lm des Mischkanals 14. Die verbleibende Struktur des EGR-Kanals 4012, welcher anders ist, als der vorstehend erläuterte Punkt, ist im Wesentlichen identisch zu derjenigen des EGR-Kanals 12 der ersten Ausführungsform.
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Sogar bei der vierten Ausführungsform, ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des Luftkanals 13 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilbereichs 10 zu erhalten, welcher von der vollständig geschlossenen Position P1 des Ventilelements 10, was in den 26A bis 26C gezeigt ist, bis zu der Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht, was in den 27A bis 27C gezeigt ist. Ferner, sogar bei der vierten Ausführungsform, ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des EGR-Kanals 4012 durch den Drehwinkelbereich Rss des Ventilelements 10 zu erhalten, welcher von der maximal beschränkten Drehposition P5, was in den 28A bis 28C gezeigt ist, zu der Drehposition reicht, welche bevor der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist.
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Gemäß der vierten Ausführungsform ist der EGR-Kanal 4012, welcher die Mittenachse Le aufweist, soweit wie möglich von dem Luftkanal 13 beabstandet angeordnet, welcher die Mittenachse La aufweist, und welcher den stumpfen Winkel θab relativ zu der Mittenachse Le definiert. In anderen Worten ist der EGR-Kanal 4012 weiter gegenüber dem Luftkanal 13 im Vergleich zu dem EGR-Kanal 12 der ersten Ausführungsform beabstandet angeordnet. Daher kann der Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10 zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht, erhöht werden. Auf diese Weise kann die erforderliche Charakteristik des Verringerns des Druckverlustes der Einlassluft zuverlässig erfüllt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Mit Bezug auf die 29 bis 31 ist die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform und auch eine Modifikation der vierten Ausführungsform. Bei einem Luftkanal 5013 der fünften Ausführungsform definiert eine Mittenachse La des Luftkanals 5013, welche sich durch die Mitte Cv, Ch der Krümmung erstreckt, und welche im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse Lv des Ventilelements 10 angeordnet ist, einen stumpfen Winkel θab zwischen der Mittenachse La und der Mittenachse Le des Luftkanals 12. Die verbleibende Struktur des Luftkanals 5013, welche eine andere ist, als der vorstehend beschriebene Punkt, ist die Gleiche, wie diejenige des Luftkanals 13 der ersten Ausführungsform.
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Sogar bei der fünften Ausführungsform ist der Luftkanal 5013 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 vollständig geöffnet, wobei dieser von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 32A bis 32C gezeigt ist, bis zu der Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10, was in den 33A bis 33C gezeigt ist, reicht. Bei diesem Zeitpunkt ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des Luftkanals 5013 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 beizubehalten bzw. zu erhalten. Sogar bei der fünften Ausführungsform ist der EGR-Kanal 12 bei der maximal beschränkten Drehposition P5 vollständig angeordnet, so wie dies in den 34A bis 34C gezeigt ist. Bei diesem Zeitpunkt ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des EGR-Kanals 12 bei der maximal beschränkten Drehposition P5 zu implementieren.
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Sogar bei der fünften Ausführungsform ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären Luftbereich Aa versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des Luftkanals 5013 durch den Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10 zu erhalten, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10, was in den 32A bis 32C gezeigt ist, bis zu der Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10, was in den 33A bis 33C ist, reicht. Außerdem, sogar bei der fünften Ausführungsform, ist das Ventilelement 10 vollständig gegenüber dem imaginären EGR-Bereich Ae versetzt angeordnet, um den vollständig geöffneten Zustand des EGR-Kanals 12 durch den Drehwinkelbereich Rss des Ventilelements 10 beizubehalten, welcher von der maximal beschränkten Drehposition P5, was in den 34A bis 34C gezeigt ist, bis zu der Drehposition reicht, welche vor der maximal beschränkten Drehposition P5 platziert ist.
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Gemäß der fünften Ausführungsform ist der EGR-Kanal 12, welcher die Mittenachse Le aufweist, so weit wie möglich von dem Luftkanal 5013 beabstandet angeordnet, welcher die Mittenachse La aufweist, und welcher den stumpfen Winkel θab relativ zu der Mittenachse Le definiert. In anderen Worten ist der EGR-Kanal 12 ferner beziehungsweise weiter von dem Luftkanal 5013 im Vergleich zu dem EGR-Kanal 12 der ersten Ausführungsform angeordnet. Daher kann der Drehwinkelbereich Rcm des Ventilelements 10, welcher von der vollständig geschlossenen Drehposition P1 des Ventilelements 10 zu der vorbestimmten Zwischendrehposition P3 des Ventilelements 10 reicht, erhöht werden. Auf diese Weise wird die erforderliche Charakteristik des Verringerns des Druckverlustes der Einlassluft zuverlässig erfüllt.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Bezug auf die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt, und die vorstehenden Ausführungsformen können im Rahmen des Umfangs beziehungsweise Prinzips der vorliegenden Offenbarung modifiziert werden. Insbesondere kann bei einer ersten Modifikation, so wie dies in 35 gezeigt ist, ein Mischkanal 3014, welcher der gleiche ist, wie der Mischkanal 14 der ersten Ausführungsform, in der Niederdruck-EGR-Vorrichtung 1 der dritten Ausführungsform verwendet werden. Bei einer zweiten Modifikation, so wie diese in 36 gezeigt ist, können der EGR-Kanal 2012 der zweiten Ausführungsform und der Luftkanal 3013 der dritten Ausführungsform miteinander verwendet werden. In dem Fall der zweiten Modifikation, so wie diese in 36 gezeigt ist, kann der Mischkanal 3014 der dritten Ausführungsform verwendet werden. Alternativ, wo dies nicht dargestellt ist, kann der Mischkanal 14 der ersten Ausführungsform in diesem Fall in ähnliche Weise wie bei der vorstehend erläuterten ersten Modifikation verwendet werden.
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Bei der dritten Modifikation, so wie dies in 37 dargestellt ist, können der EGR-Kanal 4012 der vierten Ausführungsform und der Luftkanal 5013 der fünften Ausführungsform miteinander verwendet werden. Bei einer vierten Modifikation können die beiden Ventilschaftabschnitte 102, welche jeweils von den zwei Armabschnitten 101 in Richtung entgegengesetzter Seiten hervorstehen, drehbar durch zwei Lagerabschnitte 112 gelagert sein, welche jeweils durch die Wandabschnitte ausgebildet sind, welche jeweils die beiden Planaren Lageroberflächen 111 ausbilden.
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Bei einer fünften Modifikation kann das Ventilelement 10 in einem Abschnitt des Drehwinkelbereichs Rss des Ventilelements 10, welcher ein anderer ist, als die maximal beschränkende Drehposition P5, mit dem imaginären EGR-Bereich Ae teilweise überlappen, um den EGR-Kanal 12, 2012, 4012 in irgendeiner der ersten bis fünften Ausführungsformen teilweise zu schließen. Bei einer sechsten Modifikation kann über ein ganzes Ausmaß des Drehwinkelbereichs Rss des Ventilelements 10 das Ventilelement 10 mit dem imaginären EGR-Bereich Ae überlappen, um den EGR-Kanal 12, 2012, 4012 in irgendeiner der ersten bis fünften Ausführungsformen teilweise zu schließen.
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Bei einer siebten Modifikation kann eine Benzinmaschine, welche Benzin als Kraftstoff verwendet, der in den jeweiligen Zylindern 30 verbrannt wird, als die interne Verbrennungsmaschine 3 verwendet werden, auf welche die vorliegende Offenbarung angewandt wird. In dem Fall der siebten Modifikation sollte die spezifische Struktur der internen Verbrennungsmaschine 3 nicht auf die Struktur beschränkt sein, die in der ersten Ausführungsform erläutert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-237306 A [0004, 0005, 0006]
- US 2012/0272646 A1 [0004, 0005, 0006]
