JP5752244B2 - 内燃機関用のブローオフバルブ - Google Patents

Description

本発明は、過給装置の圧力側と吸込側との間のバイパス通路内に配置された、ケーシングを有する、内燃機関用のブローオフバルブであって、ばね力によって閉鎖方向に予負荷された、ニューマチック式に操作可能な第１の弁閉鎖体を有するバイパス弁と、常に開かれている補償開口を介して前記バイパス弁の閉鎖状態で前記圧力側に接続されている制御圧室と、コイル体と、帰路ヨーク装置と、同じく閉鎖方向に予負荷された可動子と、該可動子と協働する、少なくとも１つの制御開口用の第２の弁閉鎖体とを有する電磁弁とを備え、前記電磁弁に給電することにより、前記バイパス弁の開放過程中、前記過給装置の前記圧力側と前記吸込側又は大気との間の流体接続が前記制御圧室を介して形成される、内燃機関用のブローオフバルブに関する。

圧縮された燃焼ガスをターボチャージャーのコンプレッサの圧力側からコンプレッサの吸込側へと戻るように再循環させるブローオフバルブが、ブローオフバルブ装置としてよく知られている。コンプレッサの圧力側と吸込側との間のバイパス通路による接続は、内燃機関の高負荷からエンジンブレーキ運転へと移行するために必要である。これにより閉じられたスロットルバルブに対するチャージ圧力ポンプからの高圧送を回避することができ、これにより生じるポンプ作用や、ターボ回転数が突然低下し過ぎて熱動力学的な問題を伴うことを回避することができる。

ブローオフバルブはしばしば電磁操作され、この場合、弁の弁閉鎖体は電磁力によって動かされる。このような装置の一例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００２００４１号明細書に記載されている。この制御は制御ユニットを介して、存在するエンジンデータに応じて行われる。弁は、弁閉鎖体に圧力補償開口を有しており、これにより有効面積が相応に設計されているならば、空気圧力に関して力の均衡が得られる。しかしながらこの弁の欠点は、弁による圧力補償にも関わらず、開放の際に弁閉鎖体を操作するための高い作動力が必要であるので、切り替えたい横断面が大きい場合には特に、大きな電磁石を使用しなくてはならないことにある。また同時に、得られる開放時間には制限がある。

必要な磁力を減じるために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２５１９８１号明細書に記載のニューマチック式に操作されるブローオフバルブでは、その制御圧室が電磁弁を介してコンプレッサの吸込側に接続可能となっている。これにより弁は開放される。しかしながらこのために必要な差圧は開放状態で低下するので、弁は意図に反して閉鎖する恐れがある。

さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０２８１４１号明細書に記載された内燃機関用のバイパス弁では、弁閉鎖体の開放は、シールプレートが電磁的に開口から持ち上げられることにより行われ、この開口を介して、コンプレッサの吸込側への制御圧室の流体接続が形成される。付加的に、制御圧室と圧力側とは弁閉鎖体に設けられた圧力補償開口を介して常に接続されている。しかしながらこの補償開口の横断面は吸込側の開口よりも小さいので、弁閉鎖体を開放する開放方向での力は生じない。しかしながら開放状態で弁閉鎖体が再びシールプレートに当接すると、弁閉鎖体において圧力均衡が生じる。このため、閉鎖方向で作用するばね力により弁が意図に反して閉鎖される恐れがある。次いで、再び圧力が生じると、これにより弁は圧力差により再び開かれる。開閉する弁を備えた制御回路が生じ、これにより摩耗が高まる。

従って、本発明の課題は、上記欠点を回避し、電磁石操作時に弁閉鎖体の規定された位置を確実なものとし、かつできるだけ簡単な構造を保証するようなブローオフバルブを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えたブローオフバルブにより解決される。

前記第１の弁閉鎖体用の第１のばね部材と、前記第２の弁閉鎖体用の第２のばね部材とが設けられており、前記制御開口の横断面全体は、前記補償開口の横断面よりも大きいことにより、前記バイパス弁が完全に開かれた状態で前記制御圧室を介して前記過給装置の前記圧力側と前記吸込側との間の流体接続を少なくとも所定の時間形成することができる。前記流体接続の閉鎖により閉鎖方向の合力が生じる。これにより、バイパス弁は規定されたとおり開閉することができる。弁閉鎖体の不都合な閉鎖又は脈動は確実に回避される。同時にブローオフバルブの簡単かつ安価な構成が保証される。

好適にはコイル体は制御開口を有している。これによりブローオフバルブの内側の貫流は簡単に可能となる。第２のばね部材は有利には帰路ヨーク装置に支持されている。

前記可動子は実質的に片側で開放する円筒体として形成されていて、この円筒体の底面には第２の弁閉鎖体が形成されているならば製造技術的に特に好ましい。前記電磁弁ケーシングに、前記ケーシングにシールされて配置されている固定部材が設けられているならばさらに好ましい。この場合、前記電磁弁ケーシングを前記固定部材によってクランプ結合することができる。好適には、前記第１のばね部材は前記固定部材に支持されている。

前記ケーシングは、前記電磁弁ケーシングを軸方向で位置固定する閉鎖部材を有していることにより、ブローオフバルブの特に簡単な組み付けが可能である。

図面には実施例が示されている。

本発明によるブローオフバルブを示す縦断面図である。

本発明によるブローオフバルブ１は主として１つのケーシング１６を有しており、このケーシング１６内にはバイパス弁２と、電磁弁４と、制御圧室２４とが配置されている。このブローオフバルブ１は、排ガスターボチャージャーの過給装置（図示せず）の再循環路として働くバイパス通路８の通路を形成するケーシング６にシール９を介して直接フランジ結合されている。再循環路若しくはバイパス通路８は、過給装置のケーシングに直接形成されていて良く、外部の通路として形成されていても良い。

バイパス弁２は、ニューマチック式に操作可能な第１の弁閉鎖体１０を有している。この第１の弁閉鎖体１０は、過給装置の再循環路８の弁閉鎖体１０が載置されている圧力側１２を、弁閉鎖体１０に側方で接している吸込側１４から分離している。第１の弁閉鎖体１０は第１のばね部材１８によって閉鎖方向で予め負荷されている。

閉鎖状態で弁閉鎖体１０のシールリップ３２は、ケーシング６に形成された弁座３４上に載置されている。さらに弁閉鎖体１０は常に開いているように規定された少なくとも１つの補償開口３６を有しており、この補償開口３６を介して制御圧室２４が圧力側１２に弁の閉鎖状態で接続されている。その結果、制御圧室２４内には、弁ケーシング１６が閉じられた状態で、弁閉鎖体１０の下側の圧力側１２におけるのと同じ圧力が作用している。このようにしてバイパス弁２は閉鎖状態で、空気圧力に関してほぼ力の均衡が保たれている。これによりバイパス弁２は、第１のばね部材１８によって加えられるばね力により閉鎖状態に保持される。

バイパス弁２を開くために、ケーシング１６内にさらに電磁弁４が設けられている。この電磁弁４は、コイル体２０と、帰路ヨーク装置２２と、同じく閉鎖方向に予負荷された可動子２３と、これと協働する、少なくとも１つの制御開口３８のための第２の弁閉鎖体２６とを有している。この制御開口３８は、この実施例ではコイル体２０に設けられており、制御開口３８の横断面は、補償開口３６の横断面よりも大きい。

可動子２３は実質的に片側で開放する円筒体として形成されていて、この円筒体の底面２５には第２の弁閉鎖体２６が形成されている。第２のばね部材２７は、閉鎖方向のばね力を可動子２３に、ひいては第２の弁閉鎖体２６に加えており、且つ、電磁弁４の帰路ヨーク装置２２に支持されている。

電磁弁４はさらに、電磁弁ケーシング２８を有しており、この電磁弁ケーシング２８は一体に結合された固定装置３０を備えている。固定装置３０はこの実施例ではシールされてケーシング１６にクランプ固定されている。これにより固定装置３０は第１のばね部材１８のための支持面も提供している。さらに、固定装置３０には第１の弁閉鎖体１０のためのシール部材４０が配置されている。従って制御圧室２４は、第１の弁閉鎖体１０の内室、固定装置３０と電磁弁ケーシング２８の外面との間の空間、及び電磁弁４の内室によって画成されている。

ブローオフバルブ１のケーシング１６は、ケーシング１６にクランプ固定されていて電磁弁ケーシング２８を軸方向で位置固定している閉鎖部材４２によって吸込側１４に対して閉鎖されている。しかしながら、クランプ結合ではなく、溶接またはろう接又はその他の解離可能又は解離不能な結合が行われても良い。さらに閉鎖部材４２は別の開口４４も有しており、この開口４４を介して、制御圧室２４は、第２の弁閉鎖体２６が開かれた状態で、制御開口３８を介して吸込側１４に接続されている。

本発明によるブローオフバルブ１は次のように機能する。

電磁弁４が給電されると可動子２３は第２のばね部材２７の閉鎖方向とは逆方向に動かされ、制御開口３８は開放される。制御圧室２４内の圧力は、過給装置の吸込側１４における圧力よりも高いので、制御圧室２４内のガスが流出する。同時に、補償開口３６を介して流入するガスの量は、横断面が小さいことにより少ないので、制御圧室２４で減圧が生じ、これにより第１の弁閉鎖体１０において圧力勾配が生じ、これによりバイパス弁２の開放方向への力が弁閉鎖体１０において生じる。従って、弁閉鎖体１０は弁座３４から持ち上げられ、バイパス弁２は開かれる。

次いで、再循環路８における圧力側１２と吸込側１４との間の圧力差が、圧力等化の方向でシフトされると、即ち通路８内の圧力勾配が低下すると、補償開口３６を介して圧力の低いガスが流入するので制御圧室２４内の圧力も低下する。しかしながら、電磁弁４の開放状態では常に、補償開口３６と制御開口３８の横断面が異なることにより圧力勾配が存在するので、これによりバイパス弁２が意図に反して閉じられないことが保証されている。

電磁弁４が再び閉じられると、第１の弁閉鎖体１０の下面と制御圧室２４との間の圧力等化が行われる。その結果、ニューマチック圧力等化が行われ、従って空気圧力に関する力の均衡化も行われる。これによりバイパス弁２は第１のばね部材１８の力により閉じられる。圧力均衡のこのような状態は、制御開口３８が電磁弁４によって再び開かれるまで維持される。

請求項１の保護範囲を逸脱することなく、ブローオフバルブ１の別の構成も考えられる。特に、制御開口３８は大気に接続されていても良い。

Claims (6)

1. 過給装置の圧力側（１２）と吸込側（１４）との間のバイパス通路（８）内に配置された、ケーシング（１６）を有する、内燃機関用のブローオフバルブ（１）であって、
   ばね力によって閉鎖方向に予負荷された、ニューマチック式に操作可能な第１の弁閉鎖体（１０）を有するバイパス弁（２）と、
   常に開かれている補償開口（３６）を介して前記バイパス弁（２）の閉鎖状態で前記圧力側（１２）に接続されている制御圧室（２４）と、
   コイル体（２０）と、帰路ヨーク装置（２２）と、同じく閉鎖方向に予負荷された可動子（２３）と、該可動子（２３）と協働する、少なくとも１つの制御開口（３８）用の第２の弁閉鎖体（２６）とを有する電磁弁（４）とを備え、
   前記電磁弁（４）に給電することにより、前記バイパス弁（２）の開放過程中、前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記吸込側（１４）又は大気との間の流体接続が前記制御圧室（２４）を介して形成される、内燃機関用のブローオフバルブにおいて、
   前記第１の弁閉鎖体（１０）用の第１のばね部材（１８）と、前記第２の弁閉鎖体（２６）用の第２のばね部材（２７）とが設けられており、
   前記制御開口（３８）の横断面全体は、前記バイパス弁（２）が完全に開かれた状態で前記制御圧室（２４）を介して前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記吸込側（１４）との間の流体接続が少なくとも所定の時間生じるように、前記補償開口（３６）の横断面よりも大きくされており、
   前記流体接続の閉鎖により、閉鎖方向の合力が生じ、
   前記コイル体（２０）は、前記制御開口（３８）を有することを特徴とする、内燃機関用のブローオフバルブ。
2. 前記第２のばね部材（２７）は、前記帰路ヨーク装置（２２）に支持されている、請求項１記載のブローオフバルブ。
3. 前記可動子（２３）は、実質的に片側で開放する円筒体として形成されていて、この円筒体の底面（２５）には第２の弁閉鎖体（２６）が形成されている、請求項１又は２記載のブローオフバルブ。
4. 過給装置の圧力側（１２）と吸込側（１４）との間のバイパス通路（８）内に配置された、ケーシング（１６）を有する、内燃機関用のブローオフバルブ（１）であって、
   ばね力によって閉鎖方向に予負荷された、ニューマチック式に操作可能な第１の弁閉鎖体（１０）を有するバイパス弁（２）と、
   常に開かれている補償開口（３６）を介して前記バイパス弁（２）の閉鎖状態で前記圧力側（１２）に接続されている制御圧室（２４）と、
   コイル体（２０）と、帰路ヨーク装置（２２）と、同じく閉鎖方向に予負荷された可動子（２３）と、該可動子（２３）と協働する、少なくとも１つの制御開口（３８）用の第２の弁閉鎖体（２６）とを有する電磁弁（４）とを備え、
   前記電磁弁（４）に給電することにより、前記バイパス弁（２）の開放過程中、前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記吸込側（１４）又は大気との間の流体接続が前記制御圧室（２４）を介して形成される、内燃機関用のブローオフバルブにおいて、
   前記第１の弁閉鎖体（１０）用の第１のばね部材（１８）と、前記第２の弁閉鎖体（２６）用の第２のばね部材（２７）とが設けられており、
   前記制御開口（３８）の横断面全体は、前記バイパス弁（２）が完全に開かれた状態で前記制御圧室（２４）を介して前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記吸込側（１４）との間の流体接続が少なくとも所定の時間生じるように、前記補償開口（３６）の横断面よりも大きくされており、
   前記流体接続の閉鎖により、閉鎖方向の合力が生じ、
   前記ケーシング（１６）にシールされて配置されている固定部材（３０）を備えた電磁弁ケーシング（２８）が設けられており、
   前記第１のばね部材（１８）は、前記固定部材（３０）に支持されていることを特徴とする、内燃機関用のブローオフバルブ。
5. 前記電磁弁ケーシング（２８）は、前記固定部材（３０）によってクランプ結合されている、請求項４記載のブローオフバルブ。
6. 前記ケーシング（１６）は、前記電磁弁ケーシング（２８）を軸方向で位置固定する閉鎖部材（４２）を有する、請求項４又は５記載のブローオフバルブ。

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