JP2015522750A - 内燃機関用の逆止弁装置 - Google Patents

Abstract

通路ハウジング（１２）と、貫流横断面を形成する窓（２４）を有し、通路ハウジング内に配置された弁ハウジング（１４）と、貫流横断面を取り囲む弁座（２５）と、板ばね（２８）として形成されている弁閉鎖体とを備えた、内燃機関用の逆止弁装置が公知である。圧力損失をなくし流量を向上させるために、本発明によれば、通路ハウジングは、弁ハウジングに対して外側の領域で、各窓（２４）の下流側の端部（４４）の直前で、弁ハウジングの全幅にわたって延在しており、最大開放状態における各窓の下流側の端部における各板ばねと、向かい合って位置する通路ハウジングとの間の間隔は、下流側の端部での最大開放状態における各板ばねと向かい合って位置する弁座との間の間隔の最大２倍であって、弁ハウジングの下流側の通路ハウジングの制限内壁（４６）は、まず連続的な横断面狭隘部が延在しこれに続いて連続的な横断面拡大部が続くようにした。

Description

本発明は、通路ハウジングと、貫流横断面を形成する少なくとも１つの窓を有し、前記通路ハウジング内に配置された弁ハウジングと、前記貫流横断面を取り囲む少なくとも１つの弁座と、前記貫流横断面を開閉可能であって、板ばねとして形成されている少なくとも１つの弁閉鎖体と、を備えた、内燃機関用の逆止弁装置に関する。

逆止弁は特に、排ガス領域における圧力変動によりブーストエア管路における圧力が、排ガス再循環管路における圧力よりも高い場合に、ブーストエア管路からの空気が排ガス再循環管路内に流入することを阻止するために、排ガス再循環管路内で使用される。この弁はできるだけ迅速に開閉するのが望ましいので主として、弁閉鎖部材としての板ばねエレメントを備えたフラッターバルブとして形成されている。板ばねの破損を阻止するために、このようなフラッターバルブの開放横断面は制限されていて、開放制限部材はストッパエレメントとして設けられているので、これらの弁は主として複流式に形成されている。この逆止弁によって排ガス再循環通路内での逆流も阻止されるので、排ガス再循環率はこの弁の使用により高められ、このことはさらに有害物質の低減につながる。

独国特許出願公開第１０２００９００７６０９号明細書により、複流式の逆止弁が公知である。この公知の逆止弁では、ストッパエレメントと弁閉鎖部材とが一体に形成されていて、ハウジングの相応の収容部内に差し込まれて、若しくは嵌め込まれている。貫流横断面はそれぞれ対になって、互いに向かい合って配置されている。

さらに、欧州特許第１０９８０８５号明細書により４連式の逆止弁が公知である。この公知の逆止弁は、プリズム形の互いに配置された２つのエレメントから成る弁ハウジングを有していて、該弁ハウジングの側面は、貫流窓を画成するそれぞれ２つの弁座を形成している。各弁座には、閉鎖体としての板ばねエレメントとストッパエレメントとが配設されている。弁ハウジングは、板ばねとストッパエレメントとがねじによって固定されている緊締面を有している。

さらにＣＮ２０１７３９０３０Ｕ号明細書により公知の通路ハウジング内の逆止弁は、互いに隣接して配置されたプリズム形の２つの弁ハウジングから成っている。周囲のハウジングは、通路ハウジングの横断面を、下流側に配置された絞りフラップの横断面まで減少させるために、弁ハウジングに沿って狭隘部を備えて形成されている。

さらにＤＥ２０２００５０１９５１８Ｕ１号又は特開昭第５９−１５５６７３Ａにより公知の排ガス逆止弁は、板ばねが完全開放時には、周囲のハウジングの比較的近くに到達し、このハウジングは前者の明細書では、逆止弁に続く狭隘部を有している。

しかしながら、これら全ての公知の逆止弁装置は、板ばねエレメントの側方の領域に、即ち、板ばねエレメントと周囲のハウジングとの間に、又は複数の板ばねエレメントが互いに向かい合っている場合にはこれらの板ばねの間に、脈動が生じることにより逆流と渦流が形成されるという欠点を有している。この逆流する渦流は、圧力損失を高め、従って、排ガス再循環に必要な圧力勾配を減じ、これにより内燃機関の効率低下につながる。

従って本発明の課題は、逆止弁における圧力損失を減じ、排ガス再循環率を高めることにより、内燃機関の燃費及び有害物質エミッションを減じることができる逆止弁装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えた逆止弁装置により解決される。

通路ハウジング及び／又は組み込みエレメントは、弁ハウジングに対して外側の領域で、各窓の下流側の端部の直前で、弁ハウジングの全幅にわたって延在しており、最大開放状態における前記各窓の前記下流側の端部における各板ばねと、向かい合って位置する通路ハウジング及び／又は組み込みエレメントとの間の間隔は、前記下流側の端部での最大開放状態における各板ばねと向かい合って位置する弁座との間の間隔の最大２倍の大きさであって、弁ハウジングの下流側の通路ハウジングの制限内壁は互いに、まず連続的な横断面狭隘部が延在し、該横断面狭隘部に続いて連続的な横断面拡大部が続くように配置されていることにより、周囲のハウジングと弁ハウジングとの間の、逆流渦流が生じる恐れのある空間がほぼなくされる。これにより圧力損失が減じられ、従って得られる排ガス再循環率は高まる。渦流形成が生じず、圧力損失が減じられた一様の流れが生じる。連続的な横断面減少に続く横断面拡大により、ノズル作用が生じ、これによりさらに逆流が回避される。このようにして、流れの障害物及び横断面突出部もなくされるので、通路ハウジングを通る完全に妨害のない流れの案内が得られる。

本発明の好適な実施態様では、通路ハウジングが、窓の下流側端部でストッパエレメントとして使用されるので、付加的に弁ハウジングに取り付けるべきストッパエレメントを省くことができ、通路ハウジングとの隙間を完全に閉じることができる。

選択的な実施態様では、弁ハウジングは、窓の下流側端部に、弁ハウジングに取り付けられているストッパエレメントを有している。従って、板ばねの過負荷のおそれなしに、周囲の通路ハウジングを比較的大きな許容誤差で製作することができる。

好適には、通路ハウジングは、板ばねの開放高さ全体にわたって、弁座に対して、板ばねと弁座との間の最大開口幅の最大３倍に相当する間隔を置いて延在している。これにより、板ばねに対して側方の領域における空間はほぼ閉鎖されるので、板ばねの端部と、板ばねに向かい合って位置するハウジングとの間の隙間を通る逆流が生じた場合に隙間の後方に位置する空間における渦流の形成は阻止される。

本発明の好適な実施態様では、弁ハウジングはプリズム形に形成されていて、弁座によって画成される少なくとも２つの窓を有しており、該窓はそれぞれ、周囲の通路ハウジングから、前記板ばねの最大開口幅の最大３倍の大きさの間隔を有している。

さらに別の実施態様では、連続的な横断面拡大部と横断面狭隘部とは、通路ハウジングの内壁に設けられた湾曲部によって形成されていて、この湾曲部は、通路ハウジングを製造する型において簡単に製造することができる。

好適には、横断面狭隘部の端部における最も狭い貫流横断面は少なくとも、前記板ばねの開放時における全ての窓の自由貫流横断面の合計に相当するので、弁ハウジングからの流出の際の横断面の突出部は回避され、これによりさらに渦流形成と逆流とはほぼなくされる。

大きな行程スペースを備えたエンジン又は大きな排ガス再循環量を要する場合に必要とされるような大きな流量も逆止弁装置を通すことができるようにするために、通路ハウジングには、プリズム形の２つの弁ハウジングが、４つの板ばねが１つの列に配置されるように、並んで配置されている。

２つの弁ハウジングを備えたこのような形式の実施態様では、通路ハウジングに面した２つの弁座は、前記板ばねの最大で３倍の開口幅の間隔を前記通路ハウジングに対して有していて、互いに向かい合って位置する内側の２つの弁座は前記窓の下流側の端部で、前記板ばねの開口幅の最大３倍の間隔を、前記両弁ハウジングの間に配置されている組み込みエレメントに対して有しているならば好適である。このようにして、通路ハウジング自体は、逆流を阻止するために機能し得ない内部の領域であっても、両弁ハウジングの間の渦流形成を阻止することができる。

別の実施態様では、組み込みエレメントは、両弁ハウジングの間に延在しており、その横断面は矢印状に形成されており、前記矢印のアームは、前記板ばねの開口幅の最大３倍の間隔を置いて、前記窓の下流側の端部で終端している。このような形式の組み込みエレメントの構成及び製造は簡単であり、多量すぎる材料を使用する必要もない。

別の選択的な好ましい実施態様では、弁ハウジングは、互いにピラミッド状に配置された弁座を有しており、４つの窓の前記通路ハウジングに対する間隔は、開放状態における各板ばねの開口幅の最大で３倍に相当する。従ってこの場合、４つ全ての窓について通路ハウジングの形状が適合されている場合、逆流と渦流形成を阻止する壁面を、貫流窓の側方に形成することができる。

圧力損失を確実に減じ、従って圧送率を上昇させることができる逆止弁装置がこれにより形成される。この構成と組み付けは、付加的な構成部分を全く又は僅かにしか使用する必要がないので、簡単である。従って有害物質エミッションを減じることができる。

次に、本発明の実施形態を図面につき説明する。

本発明による逆止弁装置の側面を示す断面図である。 本発明による選択的な逆止弁装置の側面を示す断面図である。

図１に示した本発明による逆止弁装置は逆止弁１０から成っていて、この逆止弁１０は、通路１１を画定する通路ハウジング１２内に配置されている。逆止弁１０は、プリズム形に形成されている弁ハウジング１４を有している。入口１６は、弁ハウジング１４のベース面１８に形成されていて、このベース面１８からは互いに平行に延びる２つの側面２０と、互いに向かって合流する方向で延びる２つの側面２２とが通路ハウジング１２内へと延在している。

互いに合流する方向で延びる側面２２には、出口２６として用いられる窓２４が形成されている。窓２４はそれぞれ弁座２５によって区切られており、貫流横断面閉鎖状態では、弁座２５に対してそれぞれ１つの板ばね２８が当接し、板ばね２８は弁閉鎖部材として作用する。板ばね２８はねじ３０を介して、側面２２の、入口に面した側に取り付けられており、ねじ３０は同時に、それぞれ１つのプレート状のストッパエレメント３２を固定するために働いている。このストッパエレメント３２は板ばね２８と同様にほぼ側面２２の高さと幅にわたって延在している。この場合、ストッパエレメント３２は、入口１６の反対側で、板ばね２８の最大の開口幅３４を規定するように成形されている。

周囲の通路ハウジング１２は、弁ハウジング１４のベース面１８を取り囲むように収容するために働く第１の区分３６を有している。続く狭隘部３８は弁ハウジング１４のベース面１８のためのストッパとして機能していて、この狭隘部３８から通路ハウジング１２は、まずは僅かに狭くなった横断面を有する第２の区分４０においてまっすぐ延在している。この第２の区分４０は、中心軸線に向かって延在する別の狭隘部によって制限されていて、この別の狭隘部は、板ばね２８の最大開口幅３４の約２倍に相当する間隔まで弁ハウジング１４に向かって延びている。この狭隘部は、開放過程で板ばね２８が弁座から持ち上がる、弁ハウジング１４上の高さに位置している。

これに続く第３の区分４２では、弁ハウジング１４若しくは弁座２５又は側面２２に対するこの間隔は一定に維持される。特に本発明によれば、窓２４の下流側の端部４４における間隔は、板ばね２８の開口幅３４の単に約２倍であり、若しくは、通路ハウジング１２の向かい合って位置する内壁４６までのストッパエレメント３２の間隔は、開口幅３４にほぼ相当する。

従って第３の区分４２は、続く第４の区分４７において連続的に湾曲部４８へと移行している横断面狭隘部を形成していて、この横断面狭隘部には横断面拡大部が続いていて、この横断面拡大部は続いて連続的に所望の接続部直径へと移行する。板ばね２８の下流側の端部４４の後方にできるだけ近傍に形成されている最も狭い横断面は、開放された両板ばね２８の合計した全開放横断面にほぼ相当する横断面を有している。

出口２６から、即ち窓２４を通って外部へガスが流れると、そこには渦流形成を引き起こすような横断面が急激に変化する部分は存在しないので比較的まっすぐに向けられた流れが生じる。さらに、ストッパエレメント３２若しくは開放された板ばね２８との間の間隔５０が小さく維持されるので、弁ハウジング１４と通路ハウジング１２との間の逆流による渦流形成のための十分な容積は生じない。板ばね２８の下流側の端部４４における主な流出領域も流れの障害物なく維持される。

図２に示した選択的な逆止弁装置は、２つのプリズム形の逆止弁１０が１つの共通の通路ハウジング１２内に並んで配置されている点でとりわけ第１の逆止弁装置と異なっている。この場合、両弁ハウジング１４の各ベース面１８と、平行に延在する各側面２０とはそれぞれ１つの共通の平面に位置しているので、２つの窓２４は互いに向かい合って位置している。

両弁ハウジング１４の間には矢印状の組み込みエレメント５２が配置されていて、そのベース矢印部分５４は弁１０のベース面１８に対して垂直に、概ね通路ハウジング１２の中心軸線に沿って延在していて、その矢印アーム５６は、互いに向かい合って位置する板ばね２８の下流側の端部４４の方向に向けられている。組み込みエレメント５２の少なくとも矢印アーム５６は、通路１１の全幅にわたって延在していて、本発明によれば窓２４に対して、板ばね２８の開口幅３４よりは僅かに大きい間隔を置いて終端している。

ここに図示した通路ハウジング１２は、弁ハウジング１４のベース面１８を収容する第１の区分３６と、同じ形の横断面を有した第２の区分４０しか有していないが、この第２の区分４０には、狭隘部なしに直接、外側の窓２４に平行に延在する第３の区分４２が続いている。ストッパエレメント３２に対する第３の区分４２の間隔は、板ばね２８の最大開口幅３４の約１．５倍に相当する。この実施態様でも、逆止弁１０の下流側には、やや傾斜して延在する通路に連続的に移行する別の横断面狭隘部が続いている。

逆流に基づく渦流形成は、通路ハウジング１２若しくは組み込みエレメント５２とストッパエレメント３２との間で弁ハウジング１４の外側に存在する体積が僅かであり、間隔５０が小さいことにより確実に回避される。出口領域における流れ障害も回避される。従って、排ガス再循環管路において使用する場合、圧力損失が最小化され、従って流量は高められる。これにより生じる排ガス再循環率は、内燃機関の効率上昇につながる。

独立請求項の権利範囲内には様々な構造変更が考えられることは明らかである。従って任意の数のこのような形式の逆止弁を互いに並列に又は相前後して配置することができる。通路ハウジングがより精密に設計されている場合には、通路ハウジングは同時にストッパとしても使用されるので、ストッパ要素を省くことができる。組み込みエレメントの記載した矢印形状も、請求項の保護範囲内で変更可能である。さらに、ピラミッド型の逆止弁のような別の構成の逆止弁の使用も考えられる。

Claims (11)

1. 通路ハウジング（１２）と、
   貫流横断面を形成する少なくとも１つの窓（２４）を有し、前記通路ハウジング（１２）内に配置された弁ハウジング（１４）と、
   前記貫流横断面を取り囲む少なくとも１つの弁座（２５）と、
   前記貫流横断面を開閉可能であって、板ばね（２８）として形成されている少なくとも１つの弁閉鎖体と、を備えた、
   内燃機関用の逆止弁装置であって、
   前記通路ハウジング（１２）及び／又は組み込みエレメント（５２）は、前記弁ハウジング（１４）に対して外側の領域で、前記各窓（２４）の下流側の端部（４４）の直前で、前記弁ハウジング（１４）の全幅にわたって延在しており、最大開放状態における前記各窓（２４）の前記下流側の端部における各板ばね（２８）と、向かい合って位置する通路ハウジング（１２）及び／又は組み込みエレメント（５２）との間の間隔は、前記下流側の端部（４４）での最大開放状態における各板ばね（２８）と、向かい合って位置する弁座（２５）との間の間隔の最大２倍の大きさであって、前記弁ハウジング（１４）の下流側の前記通路ハウジング（１２）の制限内壁（４６）は互いに、まず連続的な横断面狭隘部が延在し、該横断面狭隘部に続いて連続的な横断面拡大部が続くように配置されていることを特徴とする、内燃機関用の逆止弁装置。
2. 前記通路ハウジング（１２）は、前記窓（２４）の前記下流側の端部でストッパエレメントとして使用される、請求項１記載の内燃機関用の逆止弁装置。
3. 前記弁ハウジング（１４）は、前記窓（２４）の前記下流側の端部（４４）にストッパエレメント（３２）を有している、請求項１記載の内燃機関用の逆止弁装置。
4. 前記通路ハウジング（１２）は、前記板ばね（２８）の開放高さ全体にわたって、前記弁座（２５）に対して、前記板ばね（２８）と前記弁座（２５）との間の最大開口幅（３４）の最大３倍に相当する間隔を置いて延在している、請求項１から３までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。
5. 前記弁ハウジング（１４）はプリズム形に形成されていて、前記弁座（２５）によって画成される少なくとも２つの窓（２４）を有しており、該窓はそれぞれ、周囲の通路ハウジング（１２）から、前記板ばね（２８）の最大開口幅（３４）の最大３倍の大きさの間隔を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。
6. 前記連続的な横断面拡大部と横断面狭隘部とは、前記通路ハウジング（１２）の前記内壁（４６）に設けられた湾曲部によって形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。
7. 前記横断面狭隘部の端部における最も狭い貫流横断面は少なくとも、前記板ばね（２８）の開放時における全ての窓（２４）の自由貫流横断面の合計に相当する、請求項１から６までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。
8. 前記通路ハウジング（１２）には、プリズム形の２つの弁ハウジング（１４）が、４つの板ばね（２８）が１つの列に配置されるように、並んで配置されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。
9. 前記通路ハウジング（１２）に面した２つの前記弁座（２５）は、前記板ばね（２８）の開口幅（３４）の最大で３倍の間隔を前記通路ハウジング（１２）に対して有していて、互いに向かい合って位置する内側の両弁座（２５）は前記窓（２４）の前記下流側の端部（４４）で、前記板ばね（２８）の開口幅（３４）の最大３倍の間隔を、前記両弁ハウジング（１４）の間に配置されている組み込みエレメント（５２）に対して有している、請求項８記載の内燃機関用の逆止弁装置。
10. 前記組み込みエレメント（５２）は、両弁ハウジング（１４）の間に延在しており、その横断面は矢印状に形成されており、前記矢印のアーム（５６）は、前記板ばね（２８）の開口幅（３４）の最大３倍の間隔を置いて、前記窓（２４）の下流側の端部（４４）で終端している、請求項９記載の内燃機関用の逆止弁装置。
11. 前記弁ハウジング（１４）は、互いにピラミッド状に配置された弁座（２５）を有しており、４つの弁座（２５）の前記通路ハウジング（１２）に対する間隔は、開放状態における前記各板ばね（２８）の開口幅（３４）の最大３倍に相当する、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関用の逆止弁装置。

Images