JP6129163B2 - オーバーラン空気再循環弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載のオーバーラン空気再循環弁、及び請求項５に記載の前記タイプのオーバーラン空気再循環弁を制御するための方法に関する。

オーバーラン空気再循環弁は、アクセルが解放されかつスロットルフラップが閉じるときに、排気ガスターボチャージャのコンプレッサが、その質量慣性のため、スロットルフラップによってほぼ閉じられる容積内に空気を搬送することによりサージし始める状態を防止可能とするために、排気ガスターボチャージャによって過給されるエンジンに使用される。このことは、排気ガスターボチャージャの回転速度が非常に急速に低下するという悪影響を有するであろう。ある圧力を超過するとオーバーラン空気再循環弁が開き、この結果、空気はコンプレッサ入口に再循環されることができる。このようにして、排気ガスターボチャージャの回転速度は高く留まり、給気圧力が引き続く加速過程中に再びすぐに利用可能である。

公知のオーバーラン空気再循環弁の場合、開口は、スロットルフラップが閉じられるときに優勢となるスロットルフラップの下流の負圧によって行われる。

本発明の目的は、動作特性が改良されるオーバーラン空気再循環弁を提供することである。

前記目的は、請求項１の特徴及び請求項５の特徴によって達成される。

本発明によれば、オーバーラン空気再循環弁は、ターボチャージャの圧力接続片における又はコンプレッサのらせん体内における給気圧力によって開かれる。本発明によるオーバーラン空気再循環弁は、選択可能な圧力差を超過したときに自動的に再び閉じる。

従属請求項２〜４は、本発明によるオーバーラン空気再循環弁の有利な改良形態に関する。

請求項５は、オーバーラン空気再循環弁を制御するための方法を規定している。

本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、図面に基づき例示的な実施形態の以下の説明から理解される。

（能動的に閉じられる）基本位置の本発明によるオーバーラン空気再循環弁の著しく単純化した概略図である。 異なる動作状態のオーバーラン空気再循環弁の図１に対応する図面である。 本発明によるオーバーラン空気再循環弁の別の実施形態の図１に対応する図面である。

図１は、冒頭に説明したように排気ガスターボチャージャによる過給を有する内燃機関に使用することができる本発明によるオーバーラン空気再循環弁１の実施形態を示している。エンジン及び排気ガスターボチャージャは、本発明の原理を説明するために必要でないので、図ではより詳細に示さない。

オーバーラン空気再循環弁１は、ハウジング内部３を取り囲むハウジング２を有する。

ハウジング内部３では、ダイヤフラム４がハウジング半部２Ａと２Ｂの間にクランプされる。したがって、ダイヤフラム４は、ハウジング内部３を第１のチャンバ５と第２のチャンバ６とに分割し、図１で選択した描写により、第１のチャンバ５は上部チャンバであり、一方、第２のチャンバ６は下部チャンバである。

さらに、オーバーラン空気再循環弁１は、弁ロッド８を介してダイヤフラム４に接続されるバルブプランジャ７を有する。ダイヤフラム４と下部ハウジング壁２Ｃとの間に、図１に示したバルブプランジャ７の閉位置（又は能動的に閉じられる基本位置）に向かって当該バルブプランジャ７に予荷重を加えるばね９が配置される。

図１はまた、ハウジング２が第１のチャンバ５用の圧力ポート１０と、第２のチャンバ６用の圧力ポート１１とを有することを示している。最後に、２つのハウジング半部２Ａと２Ｂを互いにシールするＯリングシール１３が設けられる。

図１からも理解できるように、ダイヤフラム４はダイヤフラム領域Ａ_Ｏを有し、バルブプランジャ７はプランジャ領域Ａ_Ｕを有する。本発明によれば、ダイヤフラム領域Ａ_Ｏは、プランジャ領域Ａ_Ｕよりも大きい。

オーバーラン空気再循環弁１は、図１に詳細に図示しておらずかつ圧力ｐ_２が優勢となるコンプレッサの概略的に単純化した形態で示したらせん体Ｓの上に配置される。第１のチャンバでは、らせん体Ｓの値ｐ_１又は値ｐ_２を想定し得るチャンバ圧力ｐ_Ｋが優勢となる。

図２は、第１又は上部のチャンバ５を開くための動作状態を示しており、このため、圧力ｐ_２が前記チャンバ５に導入される。これにより、次の力関係が得られる。
ΔＦ＝Ｆ_Ｏ−Ｆ_Ｕ−Ｆ_Ｃ
＝Ａ_Ｏｐ_２−Ａ_Ｏｐ_１−（Ａ_Ｕｐ_１−（Ａ_Ｕｐ_２−Ａ_Ｕｐ_１）−Ｆ_Ｃ
＝Ａ_Ｏ（ｐ_２−ｐ_１）−Ａ_Ｕ（ｐ_２−ｐ_１）−Ｆ_Ｃ
＝ΔＡ・Δｐ−Ｆ_Ｃ
ここで、ΔＡ＝Ａ_Ｏ−Ａ_Ｕ；Δｐ＝ｐ_２−ｐ_１かつＦ_Ｃ＝Ｆ_１＋ｃ・ｘ
及びｘ＝０：
ΔＦ＞０、
何故なら、ΔＡ Δｐ＞Ｆ_１の場合、Ａ_Ｏ＞Ａ_Ｕ。

図３は、能動的に閉じられる基本位置のオーバーラン空気再循環弁１を示しており、このため、閉じるため圧力ｐ_２が上部チャンバ５に導入される。これにより、次の力関係が得られる。
ΔＦ＝Ｆ_Ｏ−Ｆ_Ｕ−Ｆ_Ｃ
＝Ａ_Ｏｐ_Ｋ−Ａ_Ｏｐ_１−（Ａ_Ｕｐ_２−Ａ_Ｕｐ_１）−Ｆ_Ｃ
＝（ｐ_１−ｐ_２）・Ａ_Ｕ−Ｆ_Ｃ
＝−Δｐ^．Ａ_Ｕ−Ｆ_１
＜０！、何故ならΔｐ＝ｐ_２−ｐ_１＞０。

この状態では、オーバーラン空気再循環弁１は、確実に閉じたままである。次のことが、表面の寸法決めのために一例として使用することが可能である。
Ａ_Ｏ＝２・Ａ_Ｕ；
ｄ_Ｕ＝２０ｍｍ→Ａ_Ｕ＝３１４ｍｍ^２
Ａ_Ｏ＝６２８ｍｍ^２
Ｆ_１＝１Ｎ

図４は、オーバーラン空気再循環弁１を開くための力関係を示している。このために、らせん体Ｓからの圧力ｐ_２が上部チャンバ５に導入される。図３からの例示的な値を基礎とすると、次の状態が生じる。
Δｐ_ｍｉｎ：Δｐ＞Ｆ_１／ΔＡ
＞１Ｎ／３１４ｍｍ^２＝３１．８ｍｂａｒ
→Δｐ_ｍｉｎ＝ｐ_２−ｐ_１＞３１．８ｍｂａｒ．

この動作状態では、オーバーラン空気再循環弁１は、切り替わるか又は開く。

図５は、オーバーラン空気再循環弁１が開く動作位置を示しており、次の例示的な値を基礎とすると、次の圧力差Δｐが生じる。
Ａ_Ｏ＝２・Ａ_Ｕ；
ｄ_Ｕ＝２０ｍｍ→Ａ_Ｕ＝３１４ｍｍ^２
Ａ_Ｏ＝６２８ｍｍ^２
Ｆ_Ｃ＝１Ｎ＋０．１Ｎ／ｍｍ^・５ｍｍ＝１．５Ｎ
Δｐ＜Ｆ_Ｃ／ΔＡ＝１．５Ｎ／３１４ｍｍ^２
＜４７．８ｍｂａｒ。

上に説明した圧力差Δｐにおいて、オーバーラン空気再循環弁１は再び閉じ、この場合、圧力ｐ_２は上述と同じように上方又は第１のチャンバ５で優勢となる。

図６及び図７は、本発明によるオーバーラン空気再循環弁１の別の実施形態を示している。図１〜図５の特徴に対応するすべての特徴は、この点に関して、上記の説明を参照できるように同一の参照番号で示されている。

図６及び図７によるオーバーラン空気再循環弁１には、一体化されたソレノイド弁１２が設けられ、このソレノイド弁は、図６及び図７に単純化した概略形態で示されている磁石１２Ａ及びコイル１２Ｂを備える。

コイルには２ピンプラグ１４が設けられる。

さらに、図６及び図７は、第１のチャンバ５内への圧力ポート１０が弁ロッド８を介して延びていることを示している。

図６は、オーバーラン空気再循環弁１の能動的に閉じられる基本位置を示しており、この基本位置では、磁石１２Ａは作動されず、したがって、弁ロッド８の圧力ポート１０を閉じる。したがって、圧力ｐ_１は、それぞれ、第１のチャンバ５及び第２のチャンバで優勢となる。

図７は、対照的に、オーバーラン空気再循環弁１を開くためのその基本位置を示しており、この基本位置では、圧力ポート１０が開かれるように磁石１２Ａが引き付けられる。したがって、前記位置において、らせん体Ｓの圧力ｐ_２がチャンバ５では優勢となる一方、圧力ｐ_１がチャンバ６では優勢となる。前記動作位置は、開くためのオーバーラン空気再循環弁１の基本位置を構成する。

本発明の上述の開示に加えて、図１〜図７の概略図が本明細書により明示的に参照される。

１ オーバーラン空気再循環弁
２ ハウジング
２Ａ、２Ｂ ハウジング半部
３ ハウジング内部
４ ダイヤフラム
５ 第１のチャンバ
６ 第２のチャンバ
７ バルブプランジャ
８ 弁ロッド
９ ばね
１０、１１ 圧力ポート
１２ ソレノイド弁
１２Ａ 磁石
１２Ｂ 電気コイル
１３ Ｏリング
１４ ２ピンプラグ
Ａ_Ｏ ダイヤフラム４の領域
Ａ_Ｕ バルブプランジャ７の領域
ｐ_１ 第１の制御圧力
ｐ_２ 第２の制御圧力
ｐ_Ｋ チャンバ５の圧力（ｐ_１又はｐ_２）
Ｆ_Ｏ ダイヤフラム力
Ｆ_Ｕ プランジャ力
Ｆ_Ｃ ばね力
ｃ ばね定数
Ｆ１ ばね予荷重力
Δｐ_ｍｉｎオーバーラン空気再循環弁を開くための最小圧力差

Claims (5)

1. 排気ガスターボチャージャのコンプレッサ再循環弁（１）であって、
   ハウジング内部（３）を境界付けるハウジング（２）を有し、
   ダイヤフラム（４）であって、当該ダイヤフラム（４）の受圧領域であるダイヤフラム領域（Ａ_Ｏ）を有し、前記ハウジング内部（３）を、第１の圧力ポート（１０）を有する第１のチャンバ（５）と、第２の圧力ポート（１１）を有する第２のチャンバ（６）とに分割するダイヤフラム（４）を有し、
   バルブプランジャ（７）であって、当該バルブプランジャ（７）の受圧領域であるプランジャ領域（Ａ_Ｕ）を有し、弁ロッド（８）を介して前記ダイヤフラム（４）に接続され、ばね（９）によって閉位置に向かって予荷重がかけられるバルブプランジャ（７）を有し、
   前記ダイヤフラム領域（Ａ _Ｏ ）は、前記ダイヤフラム（４）の上面の受圧領域と下面の受圧領域とを合計した領域であり、
   前記プランジャ領域（Ａ _Ｕ ）は、前記バルブプランジャ（７）の上面の受圧領域と下面の受圧領域とを合計した領域であり、
   前記ダイヤフラム領域（Ａ_Ｏ）が前記プランジャ領域（Ａ_Ｕ）よりも大きく、
   前記コンプレッサ再循環弁（１）は、ターボチャージャのコンプレッサのらせん体（Ｓ）に配置され、
   前記バルブプランジャ（７）は、前記排気ガスターボチャージャの給気圧力接続片またはコンプレッサのらせん体（Ｓ）の圧力（ｐ_２）によって開かれる、
   コンプレッサ再循環弁（１）。
2. 前記第１の圧力ポート（１０）の開閉を行うソレノイド弁（１２）が前記ハウジング内部（３）に配置される、請求項１記載のコンプレッサ再循環弁（１）。
3. 前記ソレノイド弁（１２）が前記第２のチャンバ（６）に配置される、請求項２に記載のコンプレッサ再循環弁（１）。
4. 請求項１に記載のコンプレッサ再循環弁（１）を制御するための方法であって、排気ガスターボチャージャの給気圧力接続片の圧力が、前記バルブプランジャ（７）を開くために使用される方法。
5. 請求項１に記載のコンプレッサ再循環弁（１）を制御するための方法であって、排気ガスターボチャージャのコンプレッサの渦巻きケーシングのコンプレッサらせん体の圧力が、前記バルブプランジャ（７）を開くために使用される方法。

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