JP5992542B2 - 内燃機関の混合弁 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内燃機関の混合弁であって、吸気通路内に配置された吸気フラップと、排ガス通路内に配置された排ガスフラップとが設けられており、吸気通路および排ガス通路は１つの共通の集合通路に開口していて、吸気フラップおよび排ガスフラップを駆動する駆動装置が設けられており、第１の位置では、排ガス通路が閉じられていて、かつ吸気通路が開放されており、排ガスフラップの調節レバーおよび吸気フラップの調節レバーに連結された連結装置が設けられている、混合弁に関する。

このような混合弁は、今日の自動車の内燃機関の排ガス再循環システムにおいて頻繁に使用され、実地から公知である。吸気フラップおよび排ガスフラップの運動は以下のように制御されている。すなわち、排ガスフラップは第１の位置を起点として線形に駆動装置の制御信号に応じて開放する。しかし、吸気フラップは、当初は第１の位置に留まり、所定の制御信号を上回ってから初めて閉鎖される。両調節レバーを連結したことにより、唯１つの駆動装置が設けられていれば十分である。連結装置は、空行程（Totgang）を有する連行体を有している。この連行体は、排ガスフラップの調節レバーの所定の変位後にようやく吸気フラップの調節レバーを連行する。さらに連行体は、吸気フラップにプリロードをかけるためのばねエレメントを有している。上記の構成によって、公知の混合弁は、構造的に高い手間を有している。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形式の混合弁を改良して、僅かな構成部材しか必要とせず、高い安定性を有しているようにすることにある。

この課題を解決した本発明による構成では、連結装置が、調節レバーの運動を直接的に伝達するために形成された連結ロッドを有しており、第１の位置では、排ガスフラップの調節レバーと連結ロッドとが互いに対して鈍角で配置されており、かつ吸気フラップの調節レバーと連結ロッドとが互いに対して鋭角で配置されている。

この構成によれば、第１の位置を起点として、連結ロッドの変位が、吸気フラップの調節レバーの運動よりも大幅に大きな、排ガスフラップの調節レバーの運動をもたらす。したがって、まず、運動時には、吸気通路が閉じられるよりも大きく排ガス通路が開かれる。連結ロッドの運動の開始時には、上記の位置を起点として、吸気通路の横断面が大幅に変化することなく、排ガス通路が開かれる。したがって、吸気通路の閉鎖運動は、排ガス通路の開放運動に対して当初は遅延して行われる。排ガスフラップと吸気フラップとの間の運動の直接的な伝達によって、本発明にかかる混合弁の構成部材において空行程、緩衝エレメントまたはばねエレメントが不要であることが明らかである。混合弁は、これによって特に高い安定性を有しており、かつ特に少ない構成部材から組み立てられている。

排ガス通路の開放時に吸気通路の閉鎖をさらに遅延させるためには、本発明の別の有利な態様によれば、両調節レバーおよび連結ロッドは、第１の位置を起点として、排ガスフラップの運動と吸気フラップの運動とが逆向きに行われ、かつ所定の部分運動後には同一方向に行われるように、配置されている。この構成により、排ガスフラップおよび吸気フラップの運動は、２つの部分領域、つまり排ガスフラップおよび吸気フラップの運動が逆向きに行われる第１の部分領域と、排ガスフラップおよび吸気フラップの運動が同一方向に行われる第２の部分領域とに分割される。

本発明の別の有利な態様によれば、排ガスフラップの調節レバーが、第１の位置において、該調節レバーが連結ロッドと直線を形成する死点の手前に位置している場合に、吸気フラップの運動の反転を簡単に生ぜしめることができる。

本発明の別の好適な態様によれば、吸気フラップの調節レバーが排ガスフラップの調節レバーとは別の長さを有している場合に、吸気フラップの旋回範囲を簡単に調節することができる。この構成により、排ガスフラップは、完全に閉じられた位置から完全に開放された位置へと旋回することができるのに対して、吸気フラップは、完全に開放された位置から、部分的に閉じられた位置にまでしか旋回されない。これらの運動は、吸気フラップの調節レバーが、排ガスフラップの調節レバーよりも短い場合に達成される。

本発明の別の好適な態様によれば、駆動装置が排ガスフラップを駆動するためのサーボモータを有している場合に、連結ロッドの運動が死点において調節レバーによってブロックされることを簡単に阻止することができる。この構成により、運動の伝達の方向は、排ガスフラップから、調節レバーおよび連結ロッドを介して、吸気フラップへと規定される。

本発明の別の好適な態様によれば、排ガス通路が吸気通路に対して直角に配置されていて、第１の位置において排ガスフラップが吸気フラップに対してほぼ平行に配置されていて、かつ調節レバーが互いに向かい合っている場合に、混合弁は構造的に特に簡単に構成され得る。

本発明は、数々の実施の形態を可能にする。本発明の基本原理をさらに明確にするために、数々の実施の形態のうちの１つを図面に示し、以下に詳しく説明する。

本発明に係る混合弁を有する、自動車の内燃機関の概略図である。 図１に示した混合弁を第１の位置で示す概略図である。 図２に示した混合弁を中間位置で示す図である。 図２に示した混合弁を中間位置で示す図である。 図２に示した混合弁を終端位置で示す図である。 制御信号にわたる吸気フラップと排ガスフラップとの変位角度の経過を示す図である。

図１は、吸気管路２と排ガス管路３とを備えた内燃機関１を概略的に示している。吸気管路２は吸気通路４を有している。該吸気通路４を介して周囲から空気が吸い込まれる。排ガス管路３からは、排ガス通路５が混合弁６を介して吸気管路２内へと通じている。混合弁６は、吸気通路４および排ガス通路５を集合通路７にまとめる。集合通路７は、直接に内燃機関１へと通じている。電気的なサーボモータ９を有する駆動装置８は、混合弁６の調整を可能にする。

図２は、混合弁６の拡大された部分図を吸気通路４、排ガス通路５および集合通路７の部分領域で示している。吸気通路４内には、吸気フラップ１０が配置されている。吸気フラップ１０は、図示された第１の位置では、ほぼ完全に開かれている。排ガス通路５内に配置された排ガスフラップ１１は、図示された第１の位置では完全に閉じられている。吸気フラップ１０の軸線と、排ガスフラップ１１の軸線とには、それぞれ調節レバー１２，１３が取り付けられている。これらの調節レバー１２，１３は、連結ロッド１５を備えた連結装置１４を介して結合されている。混合弁６の図示された第１の位置では、連結ロッド１５と排ガスフラップ１１の調節レバー１３とが鈍角を形成するのに対して、連結ロッド１５と吸気フラップ１０の調節レバー１２とは鋭角を形成する。排ガスフラップ１１の調節レバー１３を反時計回りに駆動すると、連結ロッド１５は旋回して、図３に示す死点に至るまで、吸気フラップ１０の調節レバー１２の方向に向かって移動される。これにより、吸気フラップ１０は、時計回りに旋回させられる。

図３では、排ガスフラップ１１の調節レバー１３が、連結レバー１５との上述の死点に位置している。この死点では、連結ロッド１５と、排ガスフラップ１１の調節レバー１３とは直線を形成する。このことは、吸気フラップ１０の反転点を示している。

図３に示した位置を起点として、排ガスフラップ１１の調節レバー１３をさらに反時計回りに旋回させると、吸気フラップ１０は、連結ロッド１５を介して同様に時計回りに共に旋回させられる。この運動の間の吸気フラップ１０および排ガスフラップ１１の位置は、図４に図示されている。図２から図４までには、軸の投影面積（Wellenschatten）Ｗが図示されている。この軸の投影面積Ｗは、吸気フラップ１０が取り付けられている軸（図示せず）による吸気通路４の横断面狭め部を示している。

図５は、混合弁６の終端位置を示している。この終端位置では、排ガス通路５は完全に開いている。吸気通路４は、部分的に閉じられている。調節レバー１２，１３の長さの比によって、この終端位置における吸気フラップ１０の位置を調節することができる。

図６は、吸気フラップ１０の旋回角度α１０および排ガスフラップ１１の旋回角度α１１の経過を、図１に示した駆動装置８の制御信号Ｓに関連して示している。この場合、排ガスフラップ１１の旋回角度α１１は、制御信号Ｓに応じて線形に増大することが判る。しかし、吸気フラップ１０の旋回角度α１０は、軸の投影面積Ｗにおける第１の領域で変動する。吸気フラップ１０が軸の投影面積Ｗから出ると初めて、吸気通路４の閉鎖過程が行われる。明瞭にするために、図６には、図２から図５に示す排ガスフラップ１１および吸気フラップ１０の位置がローマ数字ＩＩ〜Ｖで示されている。

Claims (5)

1. 自動車の内燃機関（１）の混合弁（６）であって、吸気通路（４）内に配置された吸気フラップ（１０）と、排ガス通路（５）内に配置された排ガスフラップ（１１）とが設けられており、前記吸気通路（４）および前記排ガス通路（５）が共通の集合通路（７）に開口しており、前記吸気フラップ（１０）および前記排ガスフラップ（１１）を駆動する駆動装置（８）が設けられており、第１の位置では、前記排ガス通路（５）は閉じられていて、かつ前記吸気通路（４）は開かれており、前記排ガスフラップ（１１）の調節レバー（１３）と、前記吸気フラップ（１０）の調節レバー（１２）とに連結された連結装置（１４）が設けられている、自動車の内燃機関（１）の混合弁（６）において、
   前記連結装置（１４）は、前記調節レバー（１２，１３）の運動を直接に伝達するために形成された連結ロッド（１５）を有しており、前記第１の位置では、前記排ガスフラップ（１１）の前記調節レバー（１３）と前記連結ロッド（１５）とは互いに対して鈍角で配置されていて、前記吸気フラップ（１０）の前記調節レバー（１２）と前記連結ロッド（１５）とは、互いに対して鋭角で配置されており、
   前記調節レバー（１２，１３）および前記連結ロッド（１５）は、前記第１の位置を起点として、前記排ガスフラップ（１１）の運動と前記吸気フラップ（１０）との運動が逆向きに行われ、かつ所定の部分運動後に同一方向に行われるように、配置されていることを特徴とする、自動車の内燃機関（１）の混合弁。
2. 前記排ガスフラップ（１１）の前記調節レバー（１３）は、前記第１の位置を起点として、前記所定の部分運動後に、該調節レバー（１３）が前記連結ロッド（１５）と直線を形成する死点に至る、請求項１記載の混合弁。
3. 前記吸気フラップ（１０）の前記調節レバー（１２）は、前記排ガスフラップ（１１）の前記調節レバー（１３）とは異なる長さを有している、請求項１または２記載の混合弁。
4. 前記駆動装置（８）は、前記排ガスフラップ（１１）を駆動するサーボモータ（９）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の混合弁。
5. 前記排ガス通路（５）は、前記吸気通路（４）に対して直角に配置されており、前記第１の位置では、前記排ガスフラップ（１１）は、前記吸気フラップ（１０）に対してほぼ平行に配置されており、前記調節レバー（１２，１３）は、互いに向かい合っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の混合弁。

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