JP6640183B2 - ターボチャージシステム用の吸引リリーフバルブ - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１４年７月１７日出願の米国仮特許出願第６２／０２５，５４８号の利益を主張するものである。

本発明は、概して、リリーフバルブを開位置に作動させるために真空を提供するために吸引器が使用されるリリーフバルブに関する。

内燃機関は、例えば乗用車および工業用車両、船舶用、固定式、および航空宇宙の用途などの様々な用途に使用することができる。一般的に２つの支配的な点火サイクルが存在し、これらは通常ガスサイクルおよびディーゼルサイクル、より正式には火花点火（ＳＩ）サイクルおよび圧縮点火（ＣＩ）サイクルとそれぞれと呼ばれる。

排気駆動型ターボチャージャーは、内燃機関の出力および全体効率を向上させるために使用することができる。特に、タービンを駆動するために排ガスエネルギーを使用することができる。ターボチャージャーは、圧縮機およびタービンを含み、圧縮機は、タービンに対向してターボチャージャーのシャフトに取り付けられる。タービンは、エンジン排ガスを力学的エネルギーに変換し、それが圧縮機の駆動に使用される。圧縮機は、空気を引き込み圧縮する。そして、圧縮空気は、内燃機関の吸気マニホールドに導かれる。

スロットルの前の、ターボチャージャーの下流に位置する吸気管に圧縮機吐出バルブまたは吹出しバルブなどのリリーフバルブを取り付けることができる。特に、開孔圧縮空気を圧縮機の入口に戻すために圧縮機吐出バルブを使用することができる。吹出しバルブは、圧縮機再循環バルブに似ているが、圧縮機の入口に戻すのではなく大気に通じている。リリーフバルブは、スロットルが閉じた場合（すなわち運転者が彼または彼女の足をガスペダルから突然持ち上げ、スロットルが閉じる場合）に発生しうる圧力の急なサージまたはスパイクを軽減するために使用することができる。

空気圧縮システムは、エアブレーキに動力を供給するためにセミ・トラックおよび他のタイプの商用車に使用されてきた。空気圧縮システムは、貯蔵タンクに圧縮空気を供給するために使用される空気圧縮機を含む。空気圧縮機は、内燃機関のクランクシャフトプーリー、またはタイミングギアによって動力を供給され得る。貯蔵タンクにおける圧縮空気は、エアブレーキのために使用され得る。エアブレーキに加えて、圧縮空気はまたリリーフバルブ（すなわち圧縮機吐出バルブまたは吹出しバルブ）を作動させるために使用することができる。特に、真空ポンプは、貯蔵タンクの圧縮空気をリリーフバルブに選択的に流すことができる。真空ポンプは、電気モーター、または内燃機関のクランクシャフトまたは他の回転可能シャフトによって駆動されることができる。しかし、真空ポンプは、システムにかなりの費用および複雑さを加えることがある。したがって、特にセミ・トラックおよび他のタイプの商用車におけるターボチャージャーシステムのリリーフバルブを作動させるために、より簡単でコスト効率の良い手法が必要とされている。

開示のバルブアセンブリは、リリーフバルブおよび吸引器を含む。吸引器は、リリーフバルブの加圧チャンバ内に真空を作るために使用することができる。吸引器によって作られる真空は、リリーフバルブを閉位置および開位置に作動させる比較的単純かつおよび低コストなアプローチである。

一態様において開示のバルブアセンブリは、吸引器およびリリーフバルブを含む。吸引器は、真空を選択的に適用する吸引ポートを含む。リリーフバルブは、少なくとも開位置および閉位置を有し、かつ入口、出口、チャンバ内で移動するピストン、および加圧チャンバを含む。ピストンは、第１端部および第２端部を含む。加圧チャンバは、吸引器の吸引ポートに流体的に接続され、かつピストンの第１端部によって一部が画定される。ピストンは、加圧チャンバに真空が適用される場合、チャンバ内で開位置に向かって移動する。

別の態様において、排気駆動ターボチャージャーを含むシステムが開示され、それは、圧縮空気を含む貯蔵タンク、貯蔵タンク内の圧縮空気が流れることができるように選択的に開かれる制御バルブ、吸引器およびリリーフバルブを含む。吸引器は、制御バルブおよび排気駆動ターボチャージャーの圧縮機入口に流体的に接続される。吸引器は、制御バルブが開くと真空が適用される吸引ポートを含む。リリーフバルブは、少なくとも開位置および閉位置を有する。リリーフバルブは、吸引器に流体的に接続される。リリーフバルブは、吸引器によって真空が適用される場合に開位置に作動される。

リリーフバルブおよび吸引器を含む内燃機関ターボシステムの一実施形態の流路および流れ方向を含む略図である。 リリーフバルブが閉位置の図１に示すリリーフバルブおよび吸引器の略図である。 リリーフバルブが開位置の図１に示すリリーフバルブおよび吸引器の略図である。 図１に示す吸引器の略図である。 図１に示す可変リリーフバルブおよび吸引器の代替実施形態の略図である。 閉位置の可変リリーフバルブの一実施形態の図である。 閉位置の可変リリーフバルブの一実施形態の図である。 部分的に開位置の図６における可変リリーフバルブの図である。 開位置の図６の可変リリーフバルブの図である。

以下の詳細な説明は、本発明の一般的な原理を示すものであり、その一例が追加的に添付図面に示されている。図面において、類似の参照符号は、同じかまたは機能的に類似した要素を示している。

図１を参照すると、内燃機関１２のためのターボシステム１０の例示的な概略図が示されている。一実施形態において、内燃機関１２は、車両１の圧縮点火（ＣＩ）またはディーゼルエンジンであるが、火花点火（ＳＩ）またはガスエンジンなどの他のタイプのエンジンにも使用できることを理解されるべきである。ターボシステム１０は、タービンセクション２２および圧縮機セクション２４を有する排気駆動ターボチャージャー（ＥＤＴ）２０、タービンバイパスバルブまたはウェイストゲート２６、およびリリーフバルブ３０を含むことができる。ＥＤＴ２０の排気ハウジング１８は、タービンホイール３２を収容する。タービンホイール３２は、排気エネルギーを利用し、共通のシャフト３４を介して圧縮機ホイール３５を回転させる機械的な仕事に変換する。圧縮機ホイール３５は、空気を吸入、圧縮し、内燃機関１２の吸気マニホールド３６に上昇した作動圧力の空気を供給する。

ウェイストゲート２６は、内燃機関１２の排気マニホールド４０に存在する排出量３７を測るために使用される制御バルブであり、タービンホイール３２に動力を供給するために利用可能なエネルギー量を制御する。ウェイストゲート２６は、バイパスパイプ４２に接続されたバルブ（図示せず）を開くことによって機能する。ウェイストゲート２６のバルブを開くことにより、排気がタービンホイール３２から流れ出ることが可能になる。したがって、ウェイストゲート２６は、ＥＤＴ２０の速度および内燃機関１２の吸気マニホールド３６の結果としての動作圧力を直接制御することができる。ウェイストゲート２６は、参照によって本明細書にそのすべてが組み込まれる本出願人による米国特許第８，４６９，３３３号に開示された実施形態を含む任意の数の実施形態を有することができる。

ＥＤＴ２０の動作を以下に説明する。動作圧力は、ＥＤＴ圧縮機入口５０、内燃機関１２の吸気マニホールド３６および吸気マニホールドパイプ５２、内燃機関１２の排気マニホールド４０および吸気マニホールドパイプ５４、ＥＤＴ２０の排気入口５８、およびＥＤＴ２０の排気出口５９に存在することが理解されるべきである。特に、ＥＤＴ圧縮機入口５０は、吸気システム６０から圧縮機セクション２４の入口６４への通路として画定され得る。内燃機関１２の吸気マニホールド３６は、ＥＤＴ圧縮機排出口６６および内燃機関１２の１または複数の吸入バルブ６８の間の通路として画定され得る。内燃機関１２の排気マニホールド４０は、１または複数の排気バルブ７０およびＥＤＴの排気入口５８の間の通路として画定され得る。排出は、ＥＤＴ２０の排気出口５９の後ろに配置される任意の通路とすることができる。

貯蔵タンク８６は、高圧空気または圧縮空気を貯蔵するために使用することができる。貯蔵タンク８６にある圧縮空気を供給するために第２の空気圧縮機（不図示）を使用することができる。一実施形態において、圧縮空気は、車両１のエアブレーキ（不図示）に動力を供給するために使用することができる。エアブレーキに加えて、空気タンク８６に貯蔵された圧縮空気はまた、圧縮空気を吸引器８８に供給するために使用され、その詳細は以下に記載される。

リリーフバルブ３０は、ＥＤＴ２０の圧縮機セクション２４の圧縮機排出口６６および内燃機関１２の吸気マニホールド３６の間の吸気マニホールドパイプ５２に配置される調整バルブとすることができる。図１に示す実施形態において、リリーフバルブ３０は、ＥＤＴ圧縮機入口５０に流体的に接続され、圧縮空気をＥＤＴ圧縮機入口５０に戻す圧縮機再循環バルブである。しかし、他の実施形態において、ターボシステム１０は、吹出しバルブも利用することができることに留意すべきである。吹出しバルブは、圧縮機再循環バルブに似ているが、ＥＤＴの圧縮機入口に戻すのではなく、大気に放出する。オンオフバルブまたは制御バルブ３８は、吸引器８８の上流に流体的に接続され、貯蔵タンク８６内の圧縮空気を吸引器８８を通り流れることを選択的に可能にするように使用される。一実施形態において、制御バルブ３８は、ソレノイドバルブとすることができる。マフラーまたは騒音減衰器８９を、吸引器８８の下流の制御バルブ３８およびＥＤＴ圧縮機入口５０の間に配置することができる。

高圧パイプ９０は、貯蔵タンク８６を吸引器８８に流体的に接続するために使用され得る。吸引器８８は、貯蔵タンク８６およびＥＤＴ圧縮機入口５０の間に配置することができる。吸引器８８は、制御バルブ３８、リリーフバルブ３０、およびＥＤＴ圧縮機入口５０に流体連通することができる。吸引器８８は、リリーフバルブ３０内に真空を作るために比較的単純で、コスト効率の良い手法である。吸引器８８によって作られる真空は、リリーフバルブ３０を開位置に作動させるために使用されることができ、その詳細は以下に記載される。代替の実施形態において、吸引器８８は、貯蔵タンクおよび大気の間に配置されることができる。

図１に示す例示的な実施形態において、リリーフバルブ３０をスロットル板８０とともに使用することができる。内燃機関１２の任意の所定運転範囲において、ＥＤＴ２０のシャフト３４は、２００，０００回転／分（ＲＰＭ）まで回転する。スロットル８０の急な閉鎖は、ＥＤＴ２０のＲＰＭを直ちに減速することはない。したがって、この閉鎖は、閉じたスロットル８０およびＥＤＴ圧縮機セクション２４の間の通路（すなわち吸気マニホールドパイプ５２）における圧力の急増を生じる。リリーフバルブ３０は、スロットル８０の急な閉鎖による要求より大きい圧縮機出力圧力を軽減するか、またはバイパスすることに使用される。

リリーフバルブ３０が開かれる場合、ＥＤＴ２０は自由に回転し、それによりＥＤＴ２０の慣性を保存する。リリーフバルブ３０が省略される場合、一旦スロットル８０が閉じられるとＥＤＴ２０は、ストールするか停止する。このストールまたは停止は、ＥＤＴ寿命およびスロットル応答に悪影響を及ぼすことがある。当業者はスロットル板８０が開かれるとすぐにＥＤＴ２０が回転してブーストを生成する準備ができていることを理解するだろう。リリーフバルブ３０により、一旦リリーフバルブ３０が開放されると、背圧がないため、圧縮機負荷なしにＥＤＴ２０をある速度まで回転させる（すなわちスプールアップ）ことによってターボラグを低減することができる。

一実施形態において、リリーフバルブ３０は、可変リリーフバルブである。可変リリーフバルブは、図５に示され、また詳細は以下に説明される。可変リリーフバルブは、圧縮機サージを実質的に防止するのに必要なバイパス量だけを許容することができる。圧縮機サージは、圧縮機ホイール３５後の空気圧力が実際に圧縮機ホイール３５が維持できる圧力よりも高い場合と定義することができる。この状態は、圧縮機ホイール３５内の空気流の詰まり、圧力の生成、またはストールをもたらす。したがって、圧縮機サージは、騒がしく、ＥＤＴ寿命に影響を及ぼし、かつターボシステム１０の性能を低下させる可能性がある。

図２および図３は、リリーフバルブ３０、制御バルブ３８、吸引器８８、貯蔵タンク８６、騒音減衰器８９、およびコントローラ９２の概略図である。一実施形態において、コントローラ９２は、エンジンまたはパワートレイン制御モジュールとすることができる。エンジンコントローラは、内燃機関１２（図１）の１または複数の機能の制御を提供するよう使用され得る。コントローラ９２は、制御バルブ３８と信号通信することができる。コントローラ９２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１または複数のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共用、専用、またはグループ）およびメモリ、組み合わせ論理回路、または説明された機能を提供する他の適切な構成要素を指してもよい。

リリーフバルブ３０は、入口ポート１０２、出口ポート１０４、および加圧チャンバ１０６を画定するバルブ本体１００を含むことができる。図２〜図３に示す非限定的な実施形態においては、リリーフバルブ３０の入口ポート１０２は、ＥＤＴ圧縮機排出口６６（図１）に流体的に接続され、かつ出口ポート１０４は、ＥＤＴ圧縮機入口５０（図１）に流体的に接続される。リリーフバルブ３０はまた、ピストン１０８、バルブ部材１１０、および付勢部材１１２を含むことができる。バルブ本体１００はまた、チャンバ１２０を画定することができる。一実施形態において、チャンバ１２０は、略筒状の形とすることができる。ピストン１０８は、第１端部１２２および第２端部１２４を含むことができ、バルブ本体１００のチャンバ１２０内で直線方向に並進するようなサイズにすることができる。図２は、閉位置におけるバルブ３０を示し、図３は、開位置におけるバルブ３０を示す。特にピストン１０８は、バルブ本体１００のチャンバ１２０内で閉位置および開位置の間を並進、または上下に移動することができる。図２〜図３は、チャンバ１２０がバルブ本体１００の一体部分として（すなわちチャンバ１２０およびバルブ本体１００が単一の一体部分である）説明されているが、チャンバ１２０をリリーフバルブ３０に取り付けられた個別の部品とすることができることも理解されるべきである。

示されるような非限定的な実施形態において、バルブ部材１１０は、バルブステム１３０を含むポペット型バルブである。バルブステム１３０は、第１端部１３２および第２端部１３４を含む。バルブステム１３０の第１端部１３２は、ピストン１０８の第２端部１２４に接続され、かつバルブ部材１１０のヘッド１３８は、バルブステム１３０の第２端部１３４に配置される。図２を参照すると、リリーフバルブ３０が閉位置にある場合、出口ポート１０４をほぼ密封またはブロックするためにバルブ部材１１０のヘッド１３８を使用することができる。したがって、バルブ部材１１０のヘッド１３８は、流体をほぼブロックするか、または流体が入口ポート１０２から出口ポート１０４へ流れることを防ぐ。本明細書で使用される場合、流体は、任意の液体、コロイド、気体、プラズマ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。

リリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に真空が適用される場合、ピストン１０８は、図３に示すように開位置へ上方向に移動することができる。リリーフバルブ３０が開位置にある場合、バルブ部材１１０のヘッド１３８は、離れるように移動し、もはや出口ポート１０４をブロックまたは密封しない。したがって、リリーフバルブ３０が開位置の場合のバルブ部材１１０のヘッド１３８による実質的な障害または閉塞を生じることなく、流体は、リリーフバルブ３０の入口ポート１０２から出口ポート１０４へ流れることができる。

図２に戻ると、付勢部材１１２は、第１端部１４０および第２端部１４２を含むことができる。付勢部材１１２の第１端部１４０は、ピストン１０８の第１端部１２２に対して当接することができる。付勢部材１１２の第２端部１４２は、リリーフバルブ３０のキャップ１４６に当接することができる。付勢部材１１２は、ピストン１０８の第１端部１２２に対して付勢力を加えることができる。特に、付勢力は、下方向に、リリーフバルブ３０の出口ポート１０４に向かって加えられる。付勢力は、ピストン１０８がターボシステム１０（図１）の高いブースト圧力によりリリーフバルブ３０のチャンバ１２０内で開位置に移動することを防ぐために使用することができる。１つの例示的な実施形態において、付勢部材は、圧縮バネとすることができる。

図２の参照を続けると、キャップ１４６は、リリーフバルブ３０のバルブ本体１００にはり付けるか、別の方法で取り付けることができる。キャップ１４６は、開口部１５０を画定することができる。キャップ１４６の開口部１５０は、吸引器８８をリリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に流体的に接続するよう使用することができる。加圧チャンバ１０６は、キャップ１４６、チャンバ１２０の一部、およびピストン１０８の第１端部１２２によって画定される。付勢部材１１２によりピストン１０８に作用する力およびピストン１０８の第１端部１２２および第２端部１２４に作用する圧力差の合計がリリーフバルブ３０の入口ポート１０２および出口ポート１０４間の圧力差によりバルブ部材１１０のヘッド１３８に適用される力よりも大きい場合に、ピストン１０８は、チャンバ１２０内で上方にキャップ１４６に向かって移動する。制御バルブ３８は通常閉位置にあり、それにより圧縮空気が貯蔵タンク８６（図１）から吸引器８８を通り流れることを防止する。しかし、制御バルブ３８が開かれると、貯蔵タンク８６内にある圧縮空気は、吸引器８８を通り流れることができる。吸引器８８を通る圧縮されたまたは高圧の空気の流れは、真空を作ることができる。吸引器８８によって生成された真空は、リリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に伝達される。真空がリリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に適用された場合、これは、加圧チャンバ１０６内の圧力を低減する。加圧チャンバ１０６内の圧力低下は、付勢部材１１２によって加えられる下方への付勢力に打ち勝つのに十分な力を作る。これは次にバルブ本体１００のチャンバ１２０内でピストン１０８を上方へ押し進め、図３に示されるようにリリーフバルブ３０が開位置になる。

図１〜図３を参照すると、内燃機関１２が動作していないか、または始動した場合、コントローラ９２は、閉位置にとどまるように制御バルブ３８に制御信号を送り、それにより貯蔵タンク８６（図１）から吸引器８８への圧縮空気をブロックする。コントローラ９２は、内燃機関１２の様々な運転パラメータおよびターボシステム１０を監視して、リリーフバルブ３０を開く必要があるかを決定する。コントローラ９２は、制御バルブ３８を開位置に作動させるための制御信号を送ることができ、それにより貯蔵タンク８６内にある圧縮空気が吸引器８８を通り流れることが可能になり、真空が作られる。上述のように、真空は、リリーフバルブ３０を図３に示すような開位置に作動するために使用することができる。

図２〜図４を参照すると、吸引器８８は、貯蔵タンク８６から通路１６０を通る高圧空気の流れによってリリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に提供される真空を作る。吸引器８８の通路１６０は、吸引器８８の長さにわたってほぼ延び、ベンチュリ効果を生じるよう構成されている。吸引器８８はまた、貯蔵タンク８６（図１）からの高圧空気と流体連通する動圧または高圧ポート１６２、リリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に接続された吸引ポート１６４、および騒音減衰器８９に接続された吸引器出口または低圧ポート１６６を含むことができる。

図４を参照すると、吸引器８８は、略「Ｔ字形」であり、中心軸Ａ−Ａに沿って通路１６０を画定する。通路１６０は、第２テーパー部分または排出コーン１７４に連結された第１テーパー部分または動圧コーン１７２を含むことができる。示される実施形態において、第１テーパー部分１７２は、テーパー状の収束形状を含み、第２テーパー部分１７４は、発散形状を含む。第１テーパー部分１７２および第２テーパー部分１７４は、端部と端部が位置合わせされ、ここで動圧コーン１７２の動圧出口端部１７６が排出コーン１７４の排出入口１７８に面してこれらの間にベンチュリ間隙１８０を形成する。本明細書で使用されるベンチュリ間隙１８０は、動圧出口端部１７６および排出入口１７８の間の直線距離を意味する。吸引器８８のいくつかの例示的な構成は、参照によって本明細書に全体が組み込まれる係属中の２０１４年６月３日出願米国特許出願第１４／２９４，７２７の図４〜図６に示されている。

図１〜図４を参照すると、運転中、制御バルブ３８が開くと、貯蔵タンク８６内にある圧縮空気は、吸引器８８の高圧ポート１６２に入る。圧縮気流が、領域が減少する収束形状を含む高圧ポート１６２を通り流れると圧縮空気の速度が増加する。これは、流体力学の法則では、流体速度が増加すると静圧が低下すると言われているからである。動圧コーン１７２の動圧出口端部１７６は、ベンチュリ間隙１８０に当接している。ベンチュリ間隙１８０は、吸引ポート１６４に流体的に接続され、吸引ポート１６４内の圧縮空気は、高圧ポート１６２および低圧ポート１６６の間を通過する空気に存在するのと同じ低い静圧にさらされ、リリーフバルブ３０の加圧チャンバ１０６に提供される真空を生じる。

上述した図２〜図３に示す実施形態において、リリーフバルブ３０は、完全に開くかまたは完全に閉じる、開／閉バルブとして作動する。しかし、図５に示す代替の実施形態においては、可変リリーフバルブ２３０を設けることができる。図５は、リリーフバルブ３０、制御バルブ３８、吸引器８８、貯蔵タンク８６、コントローラ９２、位置センサ２０２、およびベントバルブ２０４の概略図である。位置センサ２０２およびベントバルブ２０４は、コントローラ９２と信号通信する。ピストン１０８が閉位置および開位置の間で作動する場合に、バルブ本体１００のチャンバ１２０内のピストン１０８の位置を検出するために位置センサ２０２を設けることができる。他の実施形態において、ベントバルブ２０４は、コントローラ９２に接続されない代わりに、大気に接続されて単純に制限される。

位置センサ２０２は、位置を測定することができる任意の装置とすることができる。一実施形態において、位置センサ２０２は、バルブ本体１００のチャンバ１２０内のピストン１０８の動きに基づく相対的な位置センサ（変位センサ）である。位置センサ２０２は、容量性トランデューサ、渦電流センサ、グレーティングセンサ、ホール効果センサ、誘導非接触位置センサ、レーザードップラー振動計（光学式）、線形可変差動トランス（ＬＶＤＴ）、多軸変位トランデューサ、フォトダイオードアレイ、ピエゾ電気トランデューサ（圧電）、ポテンショメータ、近接センサ（光学式）、地震変位ピックアップ、ストリングポテンショメータ（ストリングポット、ストリングエンコーダ、ケーブルポジショントランデューサとしても知られる）、またはこれらの組み合わせとすることができる。

一実施形態において、位置センサ２０２は、磁石２１２の変位を検知するチップ／ホール効果位置センサ２１０を備えるホール効果センサである。磁石２１２は、ともに移動するようピストン１０８に接続される。特に、磁石２１２は、ピストン１０８内に取り付けられるか、または配置される。チップ／ホール効果位置センサ２１０は、バルブ本体１００内においてピストン１０８内に配置された磁石２１２の動きを検出するのに十分近くに配置され、バルブ本体１００のチャンバ１２０内のピストン１０８の特定の位置を決定する。図５に示す実施形態において、チップ／ホール効果位置センサ２１０は、磁石２１２の上の位置（すなわち磁石２１２に対して軸方向）に水平に配向される。他の実施形態においては、チップ／ホール効果位置センサ２１０を磁石２１２から離れて半径方向外向きの位置に垂直に配向することができる。

ベントバルブ２０４は、バルブ本体１００の加圧チャンバ１０６に流体連通することができ、加圧チャンバ１０６を大気に接続する。ベントバルブ２０４は、加圧チャンバ１０６内の真空の量を排気するか少なくするために使用することができる。特に、制御バルブ３８が開かれる場合、貯蔵タンク８６内にある圧縮空気は、吸引器８８を通り流れることができ、真空を生じる。ベントバルブ２０４は、加圧チャンバ１０６内にある真空の量を変えるために使用することができる。加圧チャンバ１０６内の真空の量を変えることにより、バルブ本体１００のチャンバ１２０内のピストン１０８の位置を制御することができる。言い換えれば、ピストン１０８は、加圧チャンバ１０６に適用される真空の所定量に基づいて複数の部分的に開いた位置の任意の１つに配置される。

一実施形態において、加圧チャンバ１０６に適用される真空の量は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって変えることができる。特に、コントローラ９２は、ベントバルブ２０４に電流信号を送ることができる。電流信号は、ベントバルブ２０４をオンオフするために使用することができる。バルブ本体１００のチャンバ１２０内の部分的に開いた位置の１つにピストン１０８を配置するために電流信号のデューティサイクルが変更される。

図６〜図９は、可変リリーフバルブ３１０の例示的な代替形の図である。特に図６および図７は、バルブ３１０が閉位置の図であり、ピストン３１２がバルブ３１０の入口３１４および出口３１６間の流れをブロックしている。図８は、バルブ３１０が部分的に開いた位置の図であり、図９は、バルブ３１０が完全に開いた位置の図である。図２〜図５の実施形態において、流れをブロックするためにポペット型バルブが使用されている。これに対して、バルブ３１０は、入口３１４および出口３１６の間の流体の流れをブロックするためにピストン３１２を使用する。図６を参照すると、バルブ３１０は、ピストン３１２、内側ハウジング３２０、外側ハウジング３２２、ブッシュ３２４、付勢部材３２６、位置センサ３２８、および制御ポート３３０を含むことができる。制御ポート３３０は、吸引器８８の吸引ポート１６４（図４に示される）に流体的に接続される。バルブ３１０は、ハウジング３４０のチャンバ３３２内に着座する。

内側ハウジング３２０および外側ハウジング３２２は、互いに協働して、これらの間に空隙または空間を形成することができる。内側ハウジング３２０および外側ハウジング３２２の間の空隙は、加圧チャンバ３４２を形成することができる。示される実施形態において、ピストン３１２の本体３４４はまた、内側ハウジング３２０および外側ハウジング３２２の間に位置する空隙に流体的に接続された空隙またはチャンバ３４６を画定する。さらに、内側ハウジング３２０は、通路３４６および内側チャンバ３５０を画定することができる。通路３４６は、内側ハウジング３２０の内側チャンバ３５０をバルブ３１０の加圧チャンバ３４２に流体的に接続するために使用することができる。示される実施形態において、内側ハウジング３２０の内側チャンバ３５０は、略筒状であり、ピストン３１２の対応する突出部３５２を受け入れるよう構成されている。ピストン３１２の突出部３５２も略筒状とすることができる。ブッシュ３２４は、内側ハウジング３２０の内側チャンバ３５０の内面３６０およびピストン３１２の突出部３５２の外面３６２の間に配置される。ピストン３１２の突出部３５２は、中空とすることができ、略筒状の空隙またはキャビティ３６４を中に画定する。

示される実施形態においた、ピストン３１２の空隙３６４は、位置センサ３２８の磁石３６６を受け入れることができる。チップ／ホール効果位置センサ３６８は、外側ハウジング３２２の上面３６９に沿って配置される。位置センサ３６８は、ピストン３１２が外側ハウジング３２２の上面３６９に対してハウジング３４０内で上下に移動する場合に磁石３６６の変位を検出するために使用することができる。

制御ポート３３０は、加圧チャンバ３４２に流体連通することができ、吸引器８８（図４）からの真空が制御ポート３３０を介して加圧チャンバ３４２に供給される。特に、真空がバルブ３１０の加圧チャンバ３４２に適用されると、ピストン３１２は、部分的に開いた位置（図８に示す）または完全に開いた位置（図９に示す）へハウジング３４０内で上方向に移動する。

示される非限定的な実施形態において、付勢部材３２６は、コイルバネである。付勢部材３２６は、第１端部３７０および第２端部３７２を含むことができる。付勢部材３２６の第１端部３７０は、内側ハウジング３２０によって画定された肩部３７４に着座する。同様に、付勢部材３２６の第２端部３７２は、ピストン３１２によって画定された肩部３７６に着座する。付勢部材３２６は、ピストン３１２の第１端部３７８に対して付勢力を加える。特に、付勢力は、下方向に、リリーフバルブ３１０の入口ポート３１４に向かって加えられる。上述の図２〜図５に示す実施形態と同様に、付勢力は、ピストン３１２がターボシステム１０（図１）における高いブースト圧力によりハウジング３４０内で開位置に移動することを防ぐために使用される。

第１シール３８０は、ピストン３１２の外面３８４に沿って配置される環状凹所３８２によって収容される。特に、第１シール３８０は、ピストン３１２の第１端部３７８に配置され得る。第１シール３８０は、例えばＯリングとすることができる。第１シール３８０は、バルブ３１０の入口３１４の開口部３８４に対して当接することができる。第１シール３８０は、バルブ３１０が閉位置の場合にピストン３１２およびハウジング３４０の間の略流体密封のシールを提供するために使用することができる。第２シール３９０は、ピストン３１２の外面３８４に沿って配置される環状凹所３９２に収容される。第２シール３９０はまた、Ｏリングとすることができ、ピストン３１２の第２端部３９４に配置され得る。第２シール３９０は、ピストン３１２がハウジング３４０内で移動する場合にピストン３１２および内側ハウジング３２０の内面３９６の間のシールを提供するよう構成される。

概して図を参照すると、開示される吸引器は、リリーフバルブに真空を提供するために使用することができる。現在利用可能ないくつかの他のタイプのシステムは、リリーフバルブを作動させるのに必要な真空を供給するために真空ポンプを使用することができる。真空ポンプは、電気モーターまたは内燃機関のクランクシャフトによって駆動される。吸引器は、リリーフバルブへ真空を供給するためのより単純で低コストな代替形を提供するものである。

図面に示され、上述された本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲内でなされ得る多くの実施形態の例示である。開示されたアプローチを利用して、本開示の多数の他の構成を作成することができると考えられる。要するに、本明細書において発行される特許の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが出願人の意図である。

１０ ターボシステム
１２ 内燃機関
１８ 排気ハウジング
２０ 排気駆動ターボチャージャー（ＥＤＴ）
２２ タービンセクション
２４ 圧縮機セクション
２６ ウェイストゲート
３０ リリーフバルブ
３２ タービンホイール
３４ シャフト
３５ 圧縮機ホイール
３６ 吸気マニホールド
３８ 制御バルブ
４０ 排気マニホールド
４２ バイパスパイプ
５０ ＥＤＴ圧縮機入口
５２，５４ 吸気マニホールドパイプ
５４ 吸気マニホールドパイプ
５８ 排気入口
５９ 排気出口
６０ 吸気システム
６６ 圧縮機排出口
６８ 吸入バルブ
７０ 排気バルブ
８０ スロットル板
８６ 貯蔵タンク
８８ 吸引器
８９ 騒音減衰器
９２ コントローラ
１００ バルブ本体
１０２ 入口ポート
１０４ 出口ポート
１０６ 加圧チャンバ
１１０ バルブ部材
１１２ 付勢部材
１２０ チャンバ
１３０ バルブステム
１３８ ヘッド
１４６ キャップ
１６０通路
１６２ 高圧ポート
１６４ 吸引ポート
１６６ 低圧ポート
１７２ 動圧コーン
１７４ 排出コーン
１７６ 動圧出口端部
１７８ 排出入口
１８０ ベンチュリ間隙
２０２ 位置センサ
２０４ ベントバルブ
２１０ ホール効果位置センサ
２１２ 磁石
３１０ 可変リリーフバルブ
３１２ ピストン
３１４ 入口
３１６ 出口
３２０ 内側ハウジング
３２２ 外側ハウジング
３２６ 付勢部材
３２８ 位置センサ
３４２ 加圧チャンバ
３４６ 通路
３６４ 空隙
３６６ 磁石
３６８ 位置センサ

Claims (13)

1. 動圧コーン、排出コーン、および吸引ポートを有する吸引器であって、前記動圧コーンの動圧出口端部は、前記排出コーンの排出入口に面して、前記吸引ポートに流体連通するベンチュリ間隙を画定する、吸引器と、
   少なくとも開位置および閉位置を有し、可変リリーフバルブである、リリーフバルブと、
   を備えるバルブアセンブリであって、前記リリーフバルブは、
   ハウジング内に封入されたピストンの動きによって制御される互いに選択的に流体連通する入口および出口を画定するハウジングであって、前記ピストンは、前記ハウジングを前記吸引器の前記吸引ポートに流体連通する加圧チャンバと、前記加圧チャンバに対向するバイパス部分とに分割し、前記バイパス部分は、前記リリーフバルブの前記入口および前記出口に流体連通する、ハウジングと、
   前記ピストンに接続されたバルブ部材であって、前記入口から前記出口に流れる流体を選択的にブロックする、バルブ部材と、
   を備える、リリーフバルブと、
   前記加圧チャンバに流体的に接続されたベントバルブであって、前記吸引器によって前記加圧チャンバに真空がかけられていても、前記ベントバルブが前記加圧チャンバ内の真空の量を変えて前記加圧チャンバ内における前記ピストンの位置を制御可能である、ベントバルブと、
   を備え、
   真空が前記加圧チャンバに適用される場合に、前記ピストンが前記加圧チャンバ内で前記開位置に向かって移動する、バルブアセンブリ。
2. 前記バルブ部材は、第１端部および第２端部を有するバルブステムを含むポペット型バルブであり、かつ前記バルブステムの前記第１端部は、前記ピストンに接続され、かつ前記バルブステムの前記第２端部は、ヘッドを含む、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
3. 第１端部および第２端部を有する付勢部材を備え、前記付勢部材の前記第１端部が前記リリーフバルブの前記ハウジングに当接し、かつ前記付勢部材の前記第２端部が前記ピストンに対して付勢力を加える、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
4. 前記付勢力が前記リリーフバルブの前記出口に向かって加えられる、請求項３に記載のバルブアセンブリ。
5. 前記加圧チャンバ内における前記ピストンの位置を検出するための位置センサを備える、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
6. 前記ピストンが前記リリーフバルブの前記入口および前記出口の間の流体の流れをブロックし、前記バルブアセンブリが、前記吸引器の前記吸引ポートを前記加圧チャンバに流体的に接続する制御ポートをさらに備える、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
7. 前記リリーフバルブが互いに協働して間に空間を作る内側ハウジングおよび外側ハウジングを含み、前記空間が前記加圧チャンバを画定し、前記ピストンがピストンチャンバを画定する本体を含み、前記ピストンチャンバが前記内側ハウジングおよび前記外側ハウジングの間の前記空間に流体的に接続されている、請求項６に記載のバルブアセンブリ。
8. エンジンシステムであって、
   空気導入システムと、
   前記導入システムから空気を受け取るターボチャージャーであって、圧縮空気を送るためにエンジンのスロットルおよび吸気マニホールドと流体連通するターボチャージャーと、
   動圧コーン、排出コーン、および吸引ポートを有する吸引器であって、前記動圧コーンの動圧出口端部は、前記排出コーンの排出入口に面して、前記吸引ポートに流体連通するベンチュリ間隙を画定する、吸引器と、
   ピストンを封入するハウジングを有するリリーフバルブであって、前記ハウジングは、前記ピストンおよび前記ピストンに接続されたバルブ部材の動きによって制御される互いに選択的に流体連通する入口および出口を画定し、前記ピストンは、前記ハウジングを前記吸引器の前記吸引ポートに流体連通する加圧チャンバと、前記加圧チャンバに対向するバイパス部分とに分割し、前記バイパス部分は、前記リリーフバルブの前記入口および前記出口に流体連通し、前記リリーフバルブの前記入口は、前記スロットルの上流の前記ターボチャージャーからの前記圧縮空気と流体連通し、前記リリーフバルブの前記出口は、前記空気導入システムまたは大気と流体連通する、リリーフバルブと、
   高圧空気が前記動圧コーンから前記排出コーンへ前記吸引器を通り流れるように、前記吸引器に流体連通する高圧空気の貯蔵タンクであって、それによって前記リリーフバルブの前記加圧チャンバに作用する真空を生成して、前記ピストンを閉位置および開位置の間で動かし、
   前記吸引器の前記排出コーンは、前記ターボチャージャーの上流の大気または前記空気導入システムに流体連通する、エンジンシステム。
9. 前記リリーフバルブが、前記ターボチャージャーの圧縮機サージを防止するために、前記開位置および前記閉位置の間のバイパス量を調整可能な可変リリーフバルブである、請求項８に記載のエンジンシステム。
10. 前記貯蔵タンクに流体的に接続された制御バルブをさらに備え、前記制御バルブが、前記貯蔵タンクからの高圧空気を前記吸引器を通って選択的に流すことを可能にする、請求項８に記載のエンジンシステム。
11. 前記制御バルブは、通常閉位置にある、請求項１０に記載のエンジンシステム。
12. 前記制御バルブと信号通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記エンジンシステムの動作パラメータを監視し、前記制御バルブを開閉するための制御信号をいつ送信するかを決定し、前記ハウジング内の前記ピストンの位置を検出する位置センサを備え、前記位置センサは、前記コントローラと信号通信する、請求項１０に記載のエンジンシステム。
13. 前記吸引器の下流で前記吸引器と流体連通する騒音減衰器をさらに備える、請求項８に記載のエンジンシステム。

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