(57)【要約】  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）内に配置されている、内燃機関用の制御装置であって、電磁弁（４）と、ニューマチック式に操作可能な弁閉鎖体（１０）及び制御圧室（２４）を有するバイパス弁（２）とを備え、前記電磁弁（４）を介して、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バイパス弁（２）の前記制御圧室（２４）を介して形成可能又は閉鎖可能である、内燃機関用の制御装置が公知である。しかしながらこのような構成では、バイパス弁の意図に反した閉鎖が行われる恐れがある。この問題は本発明によれば、バイパス弁（２）が完全に開放された状態で、前記過給装置の前記圧力側（１２）と吸込側（１４）又は大気との間の前記制御圧室（２４）を介した流体接続が少なくとも所定の時間形成され、該流体接続の閉鎖により、閉鎖方向の合力が生じることにより解決される。
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【特許請求の範囲】
【請求項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）内に配置されている、内燃機関用の制御装置であって、
電磁弁（４）と、
ニューマチック式に操作可能な弁閉鎖体（１０）及び制御圧室（２４）を有するバイパス弁（２）とを備え、
前記電磁弁（４）を介して、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バイパス弁（２）の前記制御圧室（２４）を介して形成可能又は閉鎖可能である、内燃機関用の制御装置において、
バイパス弁（２）が完全に開放された状態で、前記過給装置の前記圧力側（１２）と吸込側（１４）又は大気との間の前記制御圧室（２４）を介した流体接続が少なくとも所定の時間形成され、該流体接続の閉鎖により、閉鎖方向の合力が前記弁閉鎖体（１０）へと作用することを特徴とする、内燃機関用の制御装置。
【請求項２】
前記電磁弁（４）を介して開放可能な横断面（４０）は、前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記制御圧室（２４）との間の流体接続部の横断面（４４）よりも大きい、請求項１記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項３】
前記弁閉鎖体（１０）に少なくとも１つの開口（３６）が形成されていて、該開口（３６）を介して、前記過給装置の前記圧力側（１２）と前記制御圧室（２４）との間の流体接続が形成される、請求項２記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項４】
前記バイパス弁（２）の開放状態で、前記電磁弁（４）を介して、前記制御圧室（２４）と前記過給装置の前記吸込側（１４）又は大気との間の一定の横断面（４０）が開放され、該横断面（４０）は、前記弁閉鎖体（１０）に設けられた少なくとも１つの前記開口（３６）よりも大きい、請求項２又は３記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項５】
前記電磁弁（４）は電気的な切替弁（４．１）である、請求項４記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項６】
前記電磁弁（４）を介して開放可能な、前記制御圧室（２４）と前記過給装置の前記吸込側（１４）又は大気との間の前記横断面（４０）は、制御可能である、請求項２又は３記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項７】
前記電磁弁（４）は電空圧変換器（４．２）である、請求項６記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項８】
前記電空圧変換器（４．２）の混合圧力接続部（４６）が、前記バイパス弁（２）の前記制御圧室（２４）に接続されている、請求項７記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項９】
前記電空圧変換器（４．２）の混合圧力接続部（４６）が、大気又は前記過給装置の前記吸込側（１４）に接続されていて、圧力側接続部は前記バイパス弁（２）の前記制御圧室（２４）に接続されている、請求項７記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項１０】
前記バイパス弁（２）は閉鎖状態で圧力均衡化されており、これにより、前記弁閉鎖体（１０）に作用する空気圧力の合力は、前記バイパス弁（２）の閉鎖状態で０である、請求項１から９までのいずれか１項記載の内燃機関用の制御装置。
【請求項１１】
前記バイパス弁（２）の前記制御圧室（２４）は、前記弁閉鎖体（１０）に結合されたダイヤフラム（２２）と、前記バイパス弁（２）の弁ケーシング（１６）との間に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の内燃機関用の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ている、内燃機関用の制御装置であって、電磁弁と、ニューマチック式に操作可能な弁閉鎖体及び制御圧室を有するバイパス弁とを備え、前記電磁弁を介して、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バイパス弁の前記制御圧室を介して形成可能又は閉鎖可能である、内燃機関用の制御装置に関する。
【０００２】
ターボチャージャーのコンプレッサの圧力側から圧縮された燃焼ガスをコンプレッサの吸込側へと戻るように再循環させるための制御装置が、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への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。
【０００３】
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的な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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
従って、本発明の課題は、上記欠点を回避し、電磁石操作時における弁閉鎖体の規定された位置を確実なものとするような制御装置を提供することである。
【０００７】
この課題は、請求項１の特徴を備えた制御装置により解決される。
【０００８】
バイパス弁が完全に開放された状態で、前記過給装置の前記圧力側と吸込側又は大気との間の前記制御圧室を介した流体接続が少なくとも所定の時間形成され、該流体接続の閉鎖により、閉鎖方向の合力が前記弁閉鎖体へと作用することにより、バイパス弁は規定されたとおりに開閉することができるようになる。弁閉鎖体の不都合な閉鎖又は脈動は確実に回避される。
【０００９】
好ましくは、前記電磁弁を介して開放可能な横断面は、前記過給装置の前記圧力側と前記制御圧室との間の流体接続部の横断面よりも大きい。これにより、吸込側又は大気への流体接続部が開放されている場合、制御圧室内の圧力は、弁閉鎖体の下側の圧力よりも常に低いことが保証される。この場合、圧力側への流体接続部は、絞りとして作用する横断面を有しており、この横断面により駆動する圧力勾配が生じる。
【００１０】
このために、前記弁閉鎖体に少なくとも１つの開口が形成されていて、該開口を介して、前記過給装置の前記圧力側と前記制御圧室との間の流体接続が形成される。この絞り又はオリフィスは特に簡単に形成される。
【００１１】
好ましい構成では、前記バイパス弁の開放状態で、前記電磁弁を介して、前記制御圧室と前記過給装置の前記吸込側又は大気との間の一定の横断面が開放され、該横断面は、前記弁閉鎖体に設けられた少なくとも１つの前記開口よりも大きい。これにより開放状態で圧力勾配が形成されることが保証され、従って意図しない閉鎖はさらに簡単に阻止される。一定の開口により、簡単かつ安価な電磁弁を使用することができる。
【００１２】
電磁弁が電気的な切替弁であると特に好ましい。これにより開放時間を極めて迅速にすることができ、構成を堅牢にすることができる。
【００１３】
特に好ましい構成では、前記電磁弁を介して開放可能な、前記制御圧室と前記過給装置の前記吸込側又は大気との間の前記横断面は、制御可能である。これにより、弁閉鎖体の各位置で、制御圧室内に、一定の圧力、即ち、この位置に相応するばね力に相当する力を形成することができる。従って各位置において、力の均衡が得られるので、バイパス弁の完全な制御可能性が得られる。
【００１４】
好ましくは電磁弁は電空圧変換器である。これにより、制御圧室内の圧力を制御するために必要な混合圧、従って、バイパス弁の制御のために必要な混合圧を特に良好に実現することができる。
【００１５】
好ましくは、前記電空圧変換器の混合圧力接続部は、前記バイパス弁の前記制御圧室に接続されている。他方の接続部は例えば、コンプレッサの吸込側及び圧力側に接続することができる。これにより簡単な制御可能性と組み付けが得られる。このような相互接続により、制御圧室と過給装置の圧力側との間に、バイパス弁の一定の開放横断面に通ずる一定の差圧が生じるので、行程制御が行われる。
【００１６】
選択的に好ましい構成では、前記電空圧変換器の前記混合圧力接続部が、大気又は前記過給装置の前記吸込側に接続されていて、圧力側接続部は前記バイパス弁の前記制御圧室に接続されている。この構成により、圧力変換器の操作時に、制御圧室と吸込側若しくは大気との間に一定の開放横断面が形成される。従って、制御圧室内の圧力は、ターボチャージャーの圧力側の圧力の変化に応じて変化する。これにより例えば、ターボチャージャーの圧力脈動を均すことができ、これはバイパス弁の圧力制御に対応する。
【００１７】
前記バイパス弁は閉鎖状態で圧力均衡化されており、これにより、前記弁閉鎖体に作用する空気圧力の合力は、前記バイパス弁の閉鎖状態でゼロであるならばさらに好ましい。これにより必要な開放力は減じられるので、特に迅速な開放が得られる。
【００１８】
好ましくは、前記バイパス弁の前記制御圧室は、前記弁閉鎖体に結合されたダイヤフラムと、前記バイパス弁のケーシングとの間に配置されている。このような構成は、その構造が特に簡単であり、従って安価に製造し、組み付けることができる。
【００１９】
本発明による構成により、公知の構成の上記欠点を回避し、バイパス弁の弁閉鎖体の誤閉鎖又は脈動を阻止し、場合によっては完全な制御を可能にすることができる内燃機関用の制御装置が提供される。従って、弁閉鎖体はその都度規定の位置に移動することができ、ガス量を制御することができる。構成は簡単かつ堅牢でバイパス弁の制御可能な横断面は大きい。僅かな必要な作動力で確実かつ迅速な切替が保証される。
【００２０】
次に、本発明の実施例を図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】側方断面図で示したバイパス弁と略示した電磁弁と共に本発明による制御装置を示した図である。
【図２】側方断面図で示した図１のバイパス弁と略示した選択的な電磁弁と共に本発明による選択的な制御装置を示した図である。
【００２２】
図１に示した制御装置は、この実施例ではブローオフバルブとして使用されるバイパス弁２から成っていて、このバイパス弁２はこれに対応する組み付けられた電磁弁４を有しており、このバイパス弁２はユニットとして、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い、又は外部の通路として形成されていて良い。
【００２３】
バイパス弁２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。
バイパス弁２はさらに弁ケーシング１６から成っていて、この弁ケーシング１６はシール部材を介して再循環路８のケーシング６に例えばねじによって結合されている。弁ケーシング１６は２つの部分から形成されていて、再循環路のケーシング６への接続部を形成する第１のケーシング部分１８はバイパス弁２を側方で画成しており、第２のケーシング部分２０は、弁閉鎖体１０とは逆の側でバイパス弁２を画成するカバーとして働く。両ケーシング部分１８，２０の間にはダイヤフラム２２の外周円が緊締されており、その内周縁は弁閉鎖体１０に取り付けられている。これによりダイヤフラム２２と、カバーとして働く第２のケーシング部分２０との間には、制御圧室２４が形成されている。
【００２４】
第２のケーシング部分２０からは円筒状の延長部２６が制御圧室２４内へと延びていて、この延長部２６はばね部材２８のガイドとして働いている。ばね部材２８の第１の端部はカバー２０に当接しており、第２の端部は弁閉鎖体１０に当接しており、この弁閉鎖体１０の内面には、ばね部材２８の第２の端部を収容するための隆起部３０が配置されている。このばね部材２８は予負荷をかけられて制御圧室２４内に配置されていて、閉鎖方向の力を弁閉鎖体１０に対して加えている。
【００２５】
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。弁閉鎖体１０の中央には開口３６が形成されており、閉鎖状態で、この開口３６を介して弁閉鎖体１０の下側の室が、即ち過給装置の圧力側１２が制御圧室２４に流体接続されている。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。少なくとも閉鎖状態で、空気圧力に関してバイパス弁２の力の均衡を得るために、制御圧室２４の側から見て、弁閉鎖体１０とダイヤフラム２２の圧力負荷される作用面は、弁閉鎖体１０の下方のシールリップ３２までの作用面に相当する。これによりバイパス弁２は、ばね力が加えられることにより閉鎖状態に保持される。
【００２６】
バイパス弁２を開放させるために、第２のケーシング部分２０には開口３８が設けられていて、この開口は電磁弁４の入口に流体接続されている。図１に示した電磁弁４は電気的な切替弁４．１であって、この切替弁４．１を介して電磁石の操作時若しくはコイルへの給電時に、公知の形式で横断面４０が開放され、この横断面４０を介して、制御圧室２４と再循環路８の吸込側１４との間に流体接続が形成される。この横断面は図面では一例としてカバーに設けられた接続横断面として示されているが、電磁弁４の内側に位置していても良い。このために電気的な切替弁４．１の出口には管路４２が取り付けられていて、この管路の逆側の端部はケーシング６を通って再循環路８へと通じている。
【００２７】
制御圧室２４と過給装置の吸込側１４との間のこのような液圧的な接続部の最小の横断面４０はこの場合、開口３６の横断面４４よりも大きくなるように形成されている。
【００２８】
その結果、電磁弁４への給電時、従って、横断面４０の開放時、過給装置の吸込側１４よりも高い圧力を有する制御圧室２４から、そこに存在しているガスが、吸込側１４の方向へと流れる。同時に、横断面３６が小さいことにより、流入するガスの量はこれより小さいので、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の開放方向への合力が弁閉鎖体１０若しくはダイヤフラム２２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。
【００２９】
次いで、再循環路８における圧力側１２と吸込側１４との間の差圧が、圧力等化の方向でずれると、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内の圧力も減少する。しかしながら、電気的な切替弁４．１の開放状態では常に、横断面４０，４４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。
【００３０】
電気的な切替弁４．１が再び閉じられると、弁閉鎖体１０の下面と制御圧室２４との間で圧力補償が行われる。その結果、ニューマチック圧力補償が行われ、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はばね部材２８の力により閉じられる。圧力補償のこのような状態は、横断面４０が切替弁４．１によって再び開かれるまで維持される。
【００３１】
図２に示した制御装置は、使用される電磁弁とその接続部の点でのみ図１のものと異なっており、同じ部分には同じ符号を用いている。
【００３２】
切替弁４．１の代わりに、カバー２０に設けられた開口４０には、混合圧力接続部４６を備えた電空圧変換器４．２が接続されている。この電空圧変換器４．２はその異なる２つの接続部で管路４８，５０を介して、過給装置の吸込側１４と圧力側１２に接続されている。ここにかけられる圧力から、電空圧変換器４．２のコイルへの給電に応じて、混合圧力接続部４６に加えられる混合圧力が形成される。混合圧力室への吸込側圧又は圧力側圧の流入は、二重座弁により公知の形式で制御される。
【００３３】
混合圧室のその都度の接続は、弁プレートの位置に応じて、従って可動子の位置に応じて行われる。弁プレートの運動は、電磁石の作動により、即ち、コイルに電流を供給することにより導入される。これにより可動子はコアの方向に引き付けられ、弁プレートは第１の弁座から持ち上げられるので、吸込側圧は混合圧室に、従って混合圧力接続部４６へと流れることができる。これにより、ダイヤフラムの逆の面には圧力側の圧力が加えられるので、閉鎖方向でダイヤフラム、ひいては可動子に作用する力が生じる。逆方向で可動子の運動が生じると、吸込側１４と混合圧室との接続は再び遮断され、場合によっては弁座は開かれ、これにより圧力側１２との接続が生じ、ダイヤフラムへの力は再び減少する。この過程は、混合圧室２４内で電磁力に相応する混合圧が生じるまで繰り返される。可動子に作用する全ての力の合計がゼロである均衡状態が生じる。従ってこれらの力は電磁回路の引張力と、ダイヤフラムに作用する空気圧力である。
【００３４】
電磁石若しくはコイルにはこの場合、クロック制御された直流電圧が、パルス幅変調信号として供給される。パルス幅変調信号の各クロック比において、所定の磁力を発生させる異なる効果の電流が発生させられることが明らかである。このようにして生じた磁力のために、再び、電空圧変換器は混合圧室における新たな混合圧力に合わせて調節される。
【００３５】
これによりバイパス弁２のために制御圧室２４内で制御可能な圧力が生じることになる。横断面が完全に閉じられた状態では、この圧力は過給装置の圧力側１２からの圧力である。弁２を開放するためにこの圧力は、吸込側１４における圧力まで減じられ、これによりバイパス弁２は完全に開放され、これは、図１に記載した形式で保証される。しかしながら記載したように、制御圧室２４内で混合圧が形成されると、空気圧勾配が弁閉鎖体１０で生じる。この圧力勾配の高さは、電空圧変換器４．２によって制御することができるので、この差圧を、弁閉鎖体１０の各位置のために、閉鎖方向で作用するばね力と、開放方向で作用する空気圧力との間に力の均衡が調節可能であるように調節される。この位置は、圧縮の上昇によりばね力は増大するので、異なる圧力によっても明らかに規定されており、弁閉鎖体１０の各位置において空気圧力の合力とばね力の合力が存在している。これによりバイパス弁２の完全な制御可能性が得られる。この場合も、電空圧変換器４．２を介して開放可能な最大の横断面４０は、弁閉鎖体１０の開口３６よりも大きくなければならない。
【００３６】
本発明による構成により、バイパス弁の規定された開閉を保証する制御装置を形成する構造が得られる。さらに完全な制御可能性が得られる。必要な作動力は、制御可能な横断面が大きい場合に僅かである。
【００３７】
請求項１の保護範囲を逸脱することなく、実施例で記載したものとは異なる制御装置の構成も考えられる。即ち例えば、異なる電磁弁を使用することができる。さらに、全ての構成において、圧縮機の吸込側への接続ではなくて、この接続部を、何らかの形で設けられている大気接続部に接続することもできる。さらに、図２に記載した行程制御の代わりに、弁の圧力制御も考えられ、この場合、電空圧変換器の混合圧接続部は過給装置の吸込側に接続されていて、制御圧室は圧力側に接続可能であって、これにより給電時に、吸込側と圧力側との間の規定された横断面がその都度開放される。同様の弁を、排気逃し弁として、又はブローオフバルブとして使用することができる。バイパス弁の構造的な構成は同様に変更可能である。
【図１】
2013531760.tif 000003
【図２】
2013531760.tif 000004
【国際調査報告】
2013531760.tif 000005
2013531760.tif 000006
2013531760.tif 000007
2013531760.tif 000008