(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼エンジン（３００）からの排ガスの流れ（１０５）の圧力を制御することによって車両を制動するためのフラップ（１００）において、該フラップ（１００）は、
第１のアーム部分（１１０）と、
第２のアーム部分（１２０）と、
前記第１のアーム部分（１１０）と前記第２のアーム部分（１２０）との間に配置された支持部分（１３０）と、を備え、該支持部分（１３０）は、前記排ガスの流れ（１０５）の横断面において接線をなす回転軸（１３５）を中心にして回転可能に前記フラップ（１００）を取り付けるように構成されていて、前記回転軸（１３５）は、排ガスを案内する管状構造の側壁（２２０）に接するように該側壁（２２０）に取り付け可能となっており、
前記第１のアーム部分（１１０）および前記第２のアーム部分（１２０）は、前記回転軸（１３５）を中心に前記フラップ（１００）に作用する最大トルクを制限するために、前記第１のアーム部分（１１０）に作用する圧力を前記第２のアーム部分（１２０）に作用する圧力と平衡させるための形状を有しており、
前記第２のアーム部分（１２０）が前記排ガスの流れ（１０５）のための流路を閉鎖する閉鎖位置において、前記第１のアーム部分（１１０）が前記排ガスの流れ（１０５）の流入方向に対して実質的に対向して位置していることを特徴とする、車両を制動するためのフラップ（１００）。
【請求項２】
前記第１のアーム部分（１１０）および／または前記第２のアーム部分（１２０）は、前記排ガスの流れ（１０５）における乱流を減じるために、前記流れ（１０５）の方向で湾曲した面を有する、請求項１記載のフラップ（１００）。
【請求項３】
前記第１のアーム部分（１１０）および／または前記第２のアーム部分（１２０）の前記湾曲した面は、前記フラップ（１００）を前記管状構造（２１０）の湾曲部（２６０）において固定することができ、かつ前記流れ（１０５）に関して整列させることができるように形成されている、請求項２記載のフラップ（１００）。
【請求項４】
前記排ガスの前記流れ（１０５）に沿って、
前記第１のアーム部分（１１０）は、湾曲していて、前記管状構造（２１０）の外側湾曲部（２６２）の一部であり、
前記第２のアーム部分（１２０）は、平坦であって、前記管状構造（２１０）の直線的な部分（２１４）の一部である、請求項３記載のフラップ（１００）。
【請求項５】
前記第１のアーム部分（１１０）および／または前記第２のアーム部分（１２０）は、前記第１のアーム部分（１１０）および／または前記第２のアーム部分（１２０）が、前記排ガスの流れ（１０５）を案内する壁部の一部であるように配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のフラップ（１００）。
【請求項６】
前記第１のアーム部分（１１０）および／または前記第２のアーム部分（１２０）は、前記閉鎖位置においてゼロではない開放トルクが前記フラップ（１００）に作用することを可能にする形状を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のフラップ（１００）。
【請求項７】
車両の燃焼エンジン（３００）用の排ガスシステム（２００）において、
排ガスを燃焼エンジン（３００）から案内するための、側壁（２２０）を備える管状構造（２１０）と、
前記排ガスの流れ（１０５）を抑制する閉鎖位置と、前記排ガスの流れ（１０５）を前記側壁（２２０）に沿って流れさせる開放位置との間で回転するように前記側壁（２２０）に取り付けられた、請求項１から６までのいずれか１項記載のフラップ（１００）と、
を備えることを特徴とする、車両の燃焼エンジン（３００）用の排ガスシステム（２００）。
【請求項８】
前記排ガスシステム（２００）を前記燃焼エンジン（３００）に取り付けるための取付け構造（２３０）と、
前記排ガスの流れ（１０５）の圧力によって駆動されるターボチャージャユニット（２４０）と、をさらに備え、
前記フラップ（１００）は、前記ターボチャージャユニット（２４０）の上流に配置されている、請求項７記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項９】
前記ターボチャージャユニット（２４０）は、タービン（２４５）を有する可変ジオメトリターボチャージャであり、前記フラップ（１００）は、前記タービン（２４５）内への前記排ガスの流れ（１０５）が通過する流路形状を制御するために、前記タービン（２４５）に近い位置に取り付けられており、これにより、前記可変ジオメトリターボチャージャのための補助を可能にしている、請求項８記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項１０】
前記管状構造（２１０）は、湾曲部（２６０）有し、該湾曲部（２６０）は、前記管状構造（２１０）によって前記湾曲部（２６０）に沿って案内される前記排ガスの流れ（１０５）に関して外側湾曲部（２６２）と内側湾曲部（２６４）とを備え、前記フラップ（１００）が取り付けられた前記側壁（２２０）は、前記外側湾曲部（２６２）である、請求項７から９までのいずれか１項記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項１１】
前記湾曲部は、前記管状構造（２１０）の第１の少なくとも部分的に直線的な部分（２１２）を前記管状構造（２１０）の第２の少なくとも部分的に直線的な部分（２１４）に接続しており、前記排ガスの流れ（１０５）の方向において、前記第１のアーム部分（１１０）は、湾曲させられておりかつ前記外側湾曲部（２６２）の一部であり、前記第２のアーム部分（１２０）は、平坦でありかつ前記管状構造（２１０）の前記第２の少なくとも部分的に直線的な部分（２１４）の一部である、請求項１０記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項１２】
前記フラップ（１００）は、前記閉鎖位置において前記車両を制動するように構成された制動フラップ（１００）である、請求項７から１１までのいずれか１項記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項１３】
前記排ガスを前記燃焼エンジン（３００）の出口から前記燃焼エンジン（３００）の入口へ方向付けることができる排ガス再循環システムをさらに備え、
前記フラップ（１００）は、前記開放位置から前記閉鎖位置へ徐々に回転するように制御可能であり、これにより、排ガス再循環を徐々に増大させる、請求項７から１２までのいずれか１項記載の排ガスシステム（２００）。
【請求項１４】
前記開放位置と、前記閉鎖位置および少なくとも１つの部分的に閉鎖された位置との間で前記フラップ（１００）の回転を制御するように構成された制御ユニットをさらに有する、請求項７から１３までのいずれか１項記載の排ガスシステム（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動フラップ、排ガスシステム、および、特に、異なる機能を備えるターボチャージャタービンの上流の圧力平衡されたフラップに関する。
【０００２】
背景
排気ブレーキは、燃焼エンジンからの排気路を閉鎖し、排ガスをエキゾーストマニホールドおよびシリンダにおいて圧縮させることによって、車両、特に商業的に利用される車両を減速させる。排ガスが圧縮されるので、燃料が供給されないと、エンジンは車両を減速させる。発生される負のトルクの大きさは、通常、エンジンの背圧に正比例する。
【０００３】
従来の排ガスシステムは、例えば、欧州特許第２６７９７８７号明細書（EP 2 679 787）に記載されており、この場合、排気ブレーキは、ターボチャージャタービンの上流に配置されており、排ガス再循環（ＥＧＲ）供給ポートと一体化されている。加えて、排ガス圧力センサは、タービンの上流の排気圧力の制御によってＥＧＲフローおよびエンジンモード性能を調節するために、一体化されている。
【０００４】
図６は、排ガスの流れ１０５をターボチャージャユニット２４０のタービン２４５に向かって案内する管状構造６１０内に配置されたフラップ６００を備える従来の排ガスシステムの詳細を示している。
【０００５】
管状構造６１０は、第１の直線部分６１２と、第２の直線部分６１４と、排ガスの流れ１０５に関する内側湾曲部６６４および外側湾曲部６６２を含む湾曲部分６６０とを有する。排ガスは、例えば燃焼エンジン（図示せず）からタービン２４５（図６に部分的にのみ示されている）を備えるターボチャージャ２４０に向かって流れる。湾曲部分６６０において、フラップ６００は、管状構造６１０の外側湾曲部分６６２の側壁に回転可能に取り付けられている。図６の例において、管状構造６１０は、ターボチャージャ２４０またはタービン２４５の接続部分２４１に取り付けられている。管状構造６１０は、排ガスをエンジンからタービン２４５へ案内する。
【０００６】
フラップ６００は、（二重矢印Ｒによって示したように）流れ１０５がターボチャージャ２４０に向かって自由に流れることができる開放位置と、フラップ６００が流れ１０５の流路を閉鎖する（図６に示された）閉鎖位置とに回転することができる。これにより、図示されたフラップ配列は、流れ１０５を制御するための弁である。フラップ６００は、アーム部分６０２と、支持部分６０４とを有する。支持部分６０４は、湾曲部分６６０において管状構造６１０の外壁によって支持された回転軸６０５に回転可能に取付け可能である。
【０００７】
この従来のフラップ６００は、管状構造６１０の側壁に取り付けられており、これにより、開放位置において流れ１０５を妨げないが、このフラップ６００は、フラップ６００を作動させるときに大きな圧力に曝される。特に、圧力は、排気ブレーキアクチュエータの性能を劣化させる。なぜならば、フラップ６００を閉鎖するために大きなトルクを加えなければならないからである。これは、ひいては、大きな応答時間を生じさせる。加えて、これは、（例えば、フラップが部分的にしか閉鎖されないと）弁の位置決め精度を低下させ、可能なＥＧＲおよび排気ブレーキの両方の性能の損失を生じる。
【０００８】
したがって、排ガスシステムの性能を高めるフラップの需要がある。
【０００９】
発明の概要
本発明は、請求項１に記載のフラップおよび請求項５に記載の排ガスシステムを提供することによって上述の問題を解決する。従属請求項は、特に、独立請求項の対象の有利な実現に関する。
【００１０】
本発明は、燃焼エンジンからの排ガスの流れの圧力を制御することによって車両を制動するためのフラップに関する。フラップは、第１のアーム部分と、第２のアーム部分と、支持部分とを有する。支持部分は、第１のアーム部分と第２のアーム部分との間に配置されており、回転軸を中心に回転可能なフラップを取り付けるように構成されている。回転軸は、流れ方向に対して垂直な横断面で見たとき、排ガスの流路に対して接している。第１のアーム部分および第２のアーム部分は、回転軸を中心にフラップに作用する最大トルクを制限するために、第１のアーム部分に作用する圧力を、第２のアーム部分に作用する圧力と平衡させるための形状（ジオメトリ）を有する。
【００１１】
この配列を用いると、例えば、ガスがフラップの一方の側においてのみ流れることを保証することが可能になる。言い換えれば、排ガスは、フラップの周囲を流れなくてもよく、これにより、排ガスにおける望ましくない乱流を防止する。
【００１２】
したがって、上述の問題は、流れに沿って延びる２つのアームを規定することによって本発明によって解決される。アームは、流れの中ではなく、周縁部分において回転可能に取り付けられているので、アームは開放位置において流れと干渉しない。したがって、流れは、開放位置において妨害されない。
【００１３】
規定された平衡は、多くの異なる可能性によって達成することができる。例えば、第１および第２のアーム部分は、てこ効果が平衡を提供することができるように適切な長さを有するように形成することができる。加えて、第１および第２のアーム部分は、流れに曝される異なる表面積を有してもよく、その結果、第１および第２のアーム部分は、全体のトルクに対して異なる寄与を提供する（これらの寄与は、符号によってのみならず、トルクの大きさにおいても異なる）。さらに、第１および第２のアーム部分は、流れが、様々な角度で表面に衝突し、その結果、再びトルク全体に対する様々な寄与を生じるように形成されてもよい。これらは、所望の効果を達成するための幾つかの例でしかない。当業者は、同じ効果を達成する別の配列を容易に見つけるであろう。
【００１４】
別の実施の形態では、第１のアーム部分および／または第２のアーム部分は、排ガスの流れにおける乱流を減じるために流れの方向で湾曲した面を有する。
【００１５】
さらに別の実施の形態では、第１のアーム部分および／または第２のアーム部分は、第１のアーム部分および／または第２のアーム部分が、排ガスの流れを案内する壁部の一部であるように配置されている。これにより、フラップは、少なくとも部分的に流路の側壁に似ていることができる。
【００１６】
様々な用途において、トルクが加えられていないならばフラップが開放位置へ戻る（デフォルト位置を規定する）ことが有利であり得る。したがって、別の実施の形態では、第１のアーム部分および／または第２のアーム部分は、閉鎖位置においてゼロではない開放トルクがフラップに作用することを可能にするジオメトリを有する。
【００１７】
本発明は、車両の燃焼エンジン用の排ガスシステムにも関する。排ガスシステムは、燃料エンジンからの排ガスを案内するための側壁と、上述のフラップのうちの１つとを備える管状構造を有する。フラップは、排ガスの流れを抑制する閉鎖位置と、少なくとも１つの側壁に沿って流れる排ガスの流れを許容する開放位置との間で回転するように側壁に取り付けられている。
【００１８】
管状構造という用語は、排ガスのための流路を許容するあらゆる構造を指すものとして広く理解されるべきである。管状構造は、（例えば、流れに対して垂直な）様々な横断面ジオメトリを有してもよい。例えば、管状構造は、円形またはだ円形の横断面、矩形またはあらゆるその他の多角形横断面、またはそれらのあらゆる組合せを有してもよい。このジオメトリは、前記形状の間で流れに沿って変化してもよい。管状構造の横断面に依存して、フラップの形状も、閉鎖位置においてフラップが排ガスの流路を閉鎖することを保証するように変化してもよい。例えば、管状構造が矩形の横断面を有するならば、フラップも、矩形の第１のアーム部分および／または第２のアーム部分を有することができる。他方で、管状構造が円形の横断面を有するならば、第１のアーム部分および／または第２のアーム部分が、閉鎖フラップ位置において円形の管状構造を閉鎖するために（スプーンのように）排ガスの流れに対して垂直な湾曲した横断面を有してもよい。
【００１９】
さらに別の実施の形態では、排ガスシステムは、排ガスシステムを燃焼エンジンに取り付けるための取付け構造、および／または排ガスの圧力によって駆動されるターボチャージャユニットを有してもよい。フラップは、ターボチャージャユニットの上流に配置されていてもよい。したがって、フラップは、取付け構造とターボチャージャとの間の位置において管状構造に取り付けられていてもよい。さらに、管状構造は、ターボチャージャにおいて（例えばターボチャージャの接続部分またはターボチャージャのタービンにおいて）直接的に取り付けることができる。
【００２０】
さらに別の実施の形態では、ターボチャージャユニットは、タービンを有する可変ジオメトリターボチャージャであってもよく、フラップは、タービン内への排ガスの流れが曝されるジオメトリを制御するために、タービンに近い位置に取り付けられており、これにより、可変ジオメトリターボチャージャのための補助を可能にしている。
【００２１】
さらに別の実施の形態では、管状構造は、内側湾曲部と外側湾曲部とを備える湾曲部（または湾曲した部分）を有してもよい。湾曲部は、管状構造によって湾曲部に沿って案内される排ガスの流れに関して規定することができる。フラップが取り付けられている側壁は、外側湾曲部であってもよい。
【００２２】
加えて、管状構造は、湾曲した部分の両側に形成された第１の直線部分および第２の直線部分を有してもよい。フラップが管状構造の湾曲部分に配置されている場合、第１のアーム部分は、第１の直線部分から来る流れが第１のアーム部分に衝突するように配置することができ、これにより、第１のアーム部分に動圧を直接的に加える。この圧力は、フラップを閉鎖するために必要な力を補助するまたは平衡させることができ、フラップの閉鎖は、主に第２のアーム部分によって行われてもよい。
【００２３】
したがって、別の実施の形態では、湾曲部は、管状構造の第１の少なくとも部分的に直線的な部分を、管状構造の第２の少なくとも部分的に直線的な部分に接続している。排ガスの流れの方向で、第１のアーム部分は、湾曲させられていてもよく、外側湾曲部の一部であってもよい。第２のアーム部分は、平坦であり、管状構造の第２の少なくとも部分的に直線的な部分の一部であってもよい。前述のように、この配列は、移動する排ガスが一方のアーム部分に衝突し、この一方のアーム部分によって方向転換され、これにより、付加的な動圧を加え、平衡を補助するという利点を提供する。
【００２４】
少なくとも部分的に直線的な部分は、乱流を抑制するという利点を提供してもよいが、別の実施の形態では、第１の少なくとも部分的に直線的な部分および／または第２の少なくとも部分的に直線的な部分は、排ガスを方向付けるあらゆる種類の部分であることができ、必ずしも直線的でなくてもよい。
【００２５】
さらに別の実施の形態では、フラップは、閉鎖位置または部分的に閉鎖された位置において車両を制動するように構成された制動フラップである。
【００２６】
別の実施の形態は、排ガスを燃焼エンジンの出口から燃焼エンジンの入口へ案内することができる排ガス再循環システムを備える排ガスシステムにも関する。このような実施の形態では、フラップは、さらに、開放位置から閉鎖位置へ徐々に回転するように制御されてもよく、これにより、排ガス再循環を徐々に補助する。別の実施の形態では、１つまたは複数の中間位置が規定されており、フラップは、順次に様々な位置を占めるか、または様々な位置の間を跳躍することができる。これは、排気マニホールドにおいてフラップを徐々に閉鎖／開放することによって燃焼エンジンの入口側におけるガス圧を徐々に上昇／低下させるために使用することができる。
【００２７】
別の実施の形態では、フラップは、管状構造を完全には閉鎖せず、これにより、依然として残りのガス流が閉鎖されたフラップを通過する。
【００２８】
ガス再循環システムが設けられていないならば、フラップは、管状構造を部分的にのみ閉鎖する所定の数の別個の角度位置を占めるように制御されてもよい。フラップのこれらの別個の位置は、タービン効率を補助するように適応されていてもよく、すなわち、ガス流は、ターボチャージャのタービン内へ特定の方向で方向付けられてもよい。
【００２９】
さらに別の実施の形態では、排ガスシステムは、さらに、開放位置と、閉鎖位置および／または少なくとも１つの部分的に閉鎖された位置との間でフラップの位置または回転を制御するように構成された制御ユニットを有する。制御ユニットは、様々な位置（開放、閉鎖、部分的な閉鎖など）の間でフラップを移動させるためにアクチュエータを作動させるように構成されてもよい。
【００３０】
図面の簡単な説明
本発明の様々な実施の形態を、添付の図面に関して、例としてのみ以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の１つの実施の形態によるフラップを示している。
【図２】平衡されたフラップと平衡されていないフラップとに作用するトルクを示している。
【図３】ターボチャージャおよびエンジンを備えるガス排出システムを示している。
【図４】本発明の別の実施の形態による開放したフラップを備えるガス排出システムを示している。
【図５】閉鎖したフラップを備える図４のガス排出システムを示している。
【図６】排ガスシステム内の従来のフラップを示している。
【００３２】
詳細な説明
図１は、本発明の１つの実施の形態によるフラップ１００を示している。フラップ１００は、燃焼エンジンの排ガスシステムに配置されたとき、排ガスの流れの圧力を制御することによって車両を制動するために使用することができる弁を提供するのに適している。フラップ１００は、第１のアーム部分１１０と、第２のアーム部分１２０と、第１のアーム部分１１０と第２のアーム部分１２０との間に配置された支持部分１３０とを有している。
【００３３】
支持部分１３０は、フラップ１００を、回転軸１３５を中心に回転可能に取り付けるように構成されており、回転軸１３５は、（横断面において）排ガスの流路に対して接するように配置されている。例えば、図１に示したフラップ１００は、回転軸１３５が側壁に対して接するように側壁２２０に取り付けられている。
【００３４】
第１のアーム部分１１０および／または第２のアーム部分１２０は、回転軸１３５を中心にフラップ１００に作用する最大トルクを制限するために、第１のアーム部分１１０に作用する圧力を、第２のアーム部分１２０に作用する圧力と平衡させるためのジオメトリを有する。
【００３５】
したがって、本発明によれば、フラップ１００がそれを中心にして回転可能な回転軸１３５は、排ガスを案内する管状構造の外側の側壁２２０に配置されており、これにより、排ガスはフラップ１００の一方の側においてのみ流れる。その結果、流れ１０５のガス圧はフラップ１００のこの一方の側にのみ作用し、フラップ１００の平衡効果は、両アーム１１０，１２０に作用するガス圧によって達成される。これにより、フラップ１００に作用する、結果として生じるトルクを制限することができる。
【００３６】
平衡の程度は、第１のアーム部分１１０および第２のアーム部分１２０に作用する圧力に依存し、第１のアーム部分１１０および第２のアーム部分１２０の選択されたジオメトリに基づいて広範囲に調節することができる。回転軸１３５はガス流１０５の流路１０５を通って延びていないので、フラップ１００を通過するときにガス流１０５に乱流が生ぜしめられない。代わりに、フラップ１００は、フラップ１００が外側の側壁（例えば側壁の外側湾曲部）の一部を形成し、ガスの流れ１０５を湾曲部に沿って方向付けるように、配置することができる。特に、フラップは、流れ１０５に対して垂直な断面積を変化させないということが可能になる。フラップが排ガスの流路内に配置されていると、断面積が変化する。
【００３７】
図２は、例えば図１に示された圧力平衡されたフラップ１００と、例えば図６に示された圧力平衡されていないフラップ６００との相違を示している。両フラップは、開放位置から閉鎖位置へ回転させることができ、図２は、図２の右側における開放位置から、左側における閉鎖位置へ移るときのフラップの位置に応じた、フラップに加えられるトルクを示している。
【００３８】
図２から明らかなように、開放位置ではフラップにはトルクが加えられない（またはほとんどトルクが加えられない）。開放フラップ位置から閉鎖フラップ位置へ移っていくとき、トルクがゆっくりと増大する。図６に示したように圧力平衡されていないフラップ６００の場合、トルク（グラフ２０１参照）は、開放フラップ位置から閉鎖フラップ位置へ向けて単調に増大する。最大トルクは、閉鎖フラップ位置において達せられる。他方で、図１に示された圧力平衡されたフラップ１００の場合、開放フラップ位置から閉鎖フラップ位置へ移るとき、最大トルクは中間位置において達せられる（グラフ２０２参照）。これにより、初期増大の後、トルクは、最後に閉鎖フラップ位置に達する前に再び減少する。
【００３９】
したがって、圧力平衡されていないフラップの場合、システムは、フラップを確実に閉鎖させておくために大きなトルクに対抗しなければならない。他方で、圧力平衡されたフラップの場合、閉鎖フラップ位置では、フラップに常に加えられる大きなトルクは生じない。平衡効果により、フラップ１００の両アームに作用する圧力は互いに相殺される。しかしながら、閉鎖フラップ位置において加えられるトルクは消滅しないことがある。その代わり、小さなトルクが依然として残っていて、閉鎖位置を維持するトルクがフラップ１００に加えられなければフラップ自体が開放するようになっていると、有利であり得る。したがって、実施の形態によれば、フラップ１００のジオメトリは、フラップ１００における結果として生じるトルクが、（グラフ２０２に示されているように）開放位置における結果として生じるトルクよりも大きくなるようになっている。
【００４０】
図３は、フラップ１００を有する弁と、ターボチャージャユニット２４０とを備える管状構造２１０（排気マニホールド）を備える、排ガスシステム２００を示している。ターボチャージャユニット２４０は、排ガスの流路１０５に沿ってフラップ１００の下流に配置されたタービン２４５を有する。排ガスシステム２００はエンジン３００に取り付けられており、エンジン３００は、例えば、６気筒燃焼エンジンである。燃焼エンジン３００は、吸気マニホールド４１０に接続されており、吸気マニホールド４１０は、燃料を燃焼エンジン３００に供給する。ターボチャージャユニット２４０は、燃料が所定の圧力でエンジン３００に進入するように、吸気マニホールド４１０における燃料に圧力を加えるように構成されている。
【００４１】
フラップ１００を図示された排ガスシステム２００において排気マニホールドの少なくとも一部を閉鎖する弁として使用することによって、エンジン３００の出口における圧力が上昇し、これにより、車両のための制動機能を提供する。
【００４２】
排ガスシステム２００は、さらに、排ガスの少なくとも一部を吸気マニホールドに提供するように構成された排ガス再循環システム（図３には示されていない）をさらに有してもよい。排ガス再循環システムは、フラップ１００を閉鎖することによって補助されてもよく、排ガス制動を制御してもよい。
【００４３】
図４は、排ガスシステム２００の１つの実施の形態を示している。排ガスシステム２００は、管状構造２１０と、フラップ１００と、ターボチャージャユニット２４０とを有する。
【００４４】
管状構造２１０は、排ガスの流れ１０５をエンジン（図示せず）から案内し、取付け構造２３０と、第１の部分的に直線的な部分２１２と、湾曲部分（または湾曲部）２６０と、第２の少なくとも部分的に直線的な部分２１４とを有する。取付け構造２３０は、管状構造２１０をエンジンまたはシリンダヘッド（図示せず）に取り付けるように構成されている。第１の部分的に直線的な部分２１２は、取付け構造２３０から来る流れ１０５の下流に配置されている。湾曲部分２６０は、第１の部分的に直線的な部分２１２と、第２の少なくとも部分的に直線的な部分２１４との間に配置されている。第２の少なくとも部分的に直線的な部分２１４は、ターボチャージャユニット２４０の接続部分２４１に取り付けられている。ターボチャージャ２４０（図４に部分的にのみ示されている）は、排ガスの圧力によって駆動されるタービン２４５を有してもよい。
【００４５】
さらに、燃焼エンジン３００のシリンダを接続する排気ポートは、図４および図５には示されておらず、図面に対して垂直な方向に沿って配置されている。
【００４６】
湾曲部分２６０において、フラップ１００は管状構造２１０の側壁２２０に固定されている。湾曲部分２６０は、湾曲部２６０に沿って流れる排ガスの流れ１０５に関して規定された外側湾曲部２６２および内側湾曲部２６４を有している。図４に示された実施の形態において、フラップ１００は、（内側湾曲部２６４とは反対の）外側湾曲部２６２の側壁２２０に取り付けられている。
【００４７】
フラップ１００は、流れ１０５の方向に対して垂直な、側壁２２０に取り付けられた回転軸１３５を中心に回転可能である（すなわち、回転軸１３５は側壁２２０に対して接線方向でもある）。側壁２２０には、フラップ１００を閉鎖位置へ回転させた後にフラップ１００の第１のアーム部分１１０を収容するキャビティまたは凹所２１８が形成されていてもよい。これにより、管状構造２１０内の回転可能なフラップ１００は、フラップ１００の回転により閉鎖または部分的に閉鎖することができる弁を形成している。
【００４８】
図５は、図４に示したのと同じ排ガスシステム２００を示している。しかしながら、図５において、フラップ１００は閉鎖位置にある。フラップ１００が、（図４に示された）開放位置から（図５に示された）閉鎖位置への回転運動Ｒを行うとき、第２のアーム部分１２０は流れ１０５のための流路を閉鎖し、第１のアーム部分１１０は、管状構造２１０の湾曲部分２６０に配置された凹所２１８内へ移動する。閉鎖位置において、第１のアーム部分１１０は、支持部分１３０が回転可能に取り付けられている側壁２２０に当接してもよい。第１のアーム部分１１０は、当接部分１１１を有してもよい。当接部分１１１は、閉鎖位置において側壁２２０と当接し、第１のアーム部分１１０と側壁２２０との間に間隙を提供するためのスペーサとして機能してもよい。同時に、第２のアーム部分１２０は、流れ１０５のための流路を（完全にまたは部分的に）閉鎖する。その結果、管状構造２１０の上流部分における圧力が上昇し、制動機能を提供する。
【００４９】
図４および図５を比較したとき、圧力平衡は、両方とも流れ１０５の圧力を受ける２つのアーム部分１１０，１２０を備えるフラップ１００を使用することによって達成されることが明らかである。図４および図５に示した実施の形態は特に有利である。なぜならば、第１のアーム部分１１０は、湾曲部分２６０に直接的に配置されているからである。これは、直線的な流れ１０５が第１のアーム部分１１０に直接衝突するという効果を有し、特に、流れ１０５が依然として大きな運動エネルギを有する、フラップを閉鎖する段階において、この配列は平衡効果を高める。したがって、第１のアーム部分１１０に作用する圧力は、流路を閉鎖するために第２のアーム部分１２０を移動させるために必要とされるトルクを効果的に平衡させる。
【００５０】
排ガスシステム２００は、さらに、図面に対して垂直な方向に配置されかつ図４および図５の断面図には示されていない排ガス再循環システムを有してもよい。排ガス再循環システムは、フラップ１００が（図４に示された）開放位置から（図５に示された）閉鎖位置へ移動する時に排ガスを吸気マニホールド４１０（図３参照）へ方向付けるように構成されている。本発明は、このような排ガス再循環システムを補助するための利点を提供する。なぜならば、圧力平衡されたフラップ１００は、フラップ１００を閉鎖または部分的に閉鎖するプロセスにおいて正確に制御することができるからである。その結果、フラップ１００は、燃焼エンジン３００の出口における圧力の漸進的な上昇を提供するために、容易に徐々に閉鎖することができ、これは、燃焼エンジン３００の吸気マニホールドに向かう排ガス再循環を補助する。
【００５１】
図４および図５に示されたフラップ１００の別の利点は、フラップ１００を閉鎖する際の流れ１０５が通過する流路形状（ジオメトリ）の変化に関する。例えばターボチャージャユニット２４０が可変ジオメトリターボチャージャであるならば、例えば（流れ方向に対して垂直な）流れの横断面のジオメトリは、エンジンの作動条件に応じて変化させられる。ジオメトリのこの変化は、さらに、本発明の実施の形態によるフラップ１００によってさらに補助されてもよい。例えば、流れ１０５は、フラップ１００を部分的に回転させることによって所定の方向に方向付けることができ、例えばタービン２４５におけるベーンによって課せられる流れ方向と整列させることができ、これにより、タービン２４５の効率を補助する。
【００５２】
実施の形態では、排ガスシステム２００は、図示されていない制御ユニットを有する。制御ユニットは、フラップを、開放位置と、閉鎖位置と、少なくとも１つの部分的に閉鎖された位置との間で回転させるアクチュエータを制御するように構成されていてもよい。フラップ（または弁）を所定の割合までのみ閉鎖する（例えば、弁を１０％、２０％、５０％、７０％、９０％またはあらゆるその他の量だけ閉鎖する）様々な部分的に閉鎖された位置があってもよい。制御ユニットは、フラップ１００を連続的にまたは段階的に様々な位置（開放、閉鎖、部分的な閉鎖など）の間で回転させるアクチュエータを制御するように構成されていてもよい。
【００５３】
様々な実施の形態の有利な態様を以下のように要約することができる。
【００５４】
本発明は、排気フラップ１００の適切な形状と、弁の開放位置における排ガスの流れ１０５とを特徴とすることができる。これは、以下の利点を有する。開放弁位置において、通常の流れが最適化される。妨害されない流れは、わずかな圧力降下によりターボチャージングプロセスの最大効率を保証する。圧力平衡されたフラップ１００は、排気ブレーキアクチュエータの性能を高める。応答時間を改善し、弁の位置決め精度を高め、ＥＧＲおよび排気ブレーキ双方の最適な性能を保証するために、アクチュエータサイズを減じることができる。圧力平衡された弁は、部分的に開放または閉鎖されたフラップ１００において流体流れによって生ぜしめられるトルクを減じる。
【００５５】
圧力平衡された、および圧力平衡されていない排気ブレーキフラップ設計の例が、図４／５および６にそれぞれ示されている。圧力平衡されていないフラップ６００は、弁を閉鎖するプロセスの間、トルクの連続的に増大する特性を有する。圧力平衡されたフラップ１００は、フラップ１００の閉鎖位置において部分的に減少するトルクを示す（図２参照）。
【００５６】
１つまたは複数の圧力平衡された弁は、ターボチャージャタービン２４５の上流に位置決めされている（図３参照）。圧力平衡された弁１００は、（圧力平衡されていないフラップ６００と比較して）部分的に開放した弁位置および完全に閉鎖された弁位置において、発生したトルクを減じることを特徴とする。圧力平衡は、類似の横断面形状を備えるフラップ１００の２つの有効なアームによって達成されるのに対し、平衡されていないフラップ６００は、１つのアームしか有さないか、または著しく異なるアーム横断面を有する。
【００５７】
別の実施の形態では、開放位置における流れの最小限の妨害または妨害なしが達成される。例えば、開放位置において、少なくとも１つのフラップ／アームは、タービン上流位置における弁体に関する流体流れの壁部２２０の一部であることができ、流れの妨害の減少を保証し、その結果、低い圧力降下を生じる（図４参照）。
【００５８】
別の有利な構成では、圧力平衡された弁は排気制動機能を有するおよび／または圧力平衡された弁はＥＧＲ補助機能を有する。さらに、圧力平衡されたフラップ１００は、閉鎖された弁位置における小さな開放トルクによる圧力制限機能を有してもよい。タービン補助機能は、ＶＧＴ（可変ジオメトリターボチャージャ）などの圧力平衡された弁によって流れ１０５を制御または案内することによって達成されてもよい。
【００５９】
説明および図面は、単に、開示の原理を示している。これにより、当業者が、本明細書に明示的に説明または図示されていないが、開示の原理を具体化しかつその範囲に含まれる様々な配列を考案することができることが認められるであろう。
【００６０】
さらに、各実施の形態は、別の例として独立していてもよいが、他の実施の形態では、定義された特徴を異なって組み合わせることができ、すなわち、１つの実施の形態において説明された特定の特徴は、他の実施の形態において実現されてもよいことに留意すべきである。このような組合せは、特定の組合せが意図されていないことが述べられていない限り、本明細書における開示によってカバーされている。
【符号の説明】
【００６１】
１００，６００  フラップ
１０５  排ガスの流れ
１１０  第１のアーム部分
１２０  第２のアーム部分
１３０，６０４  支持部分
１３５，６０５  回転軸
２１０，６１０  管状構造
２１２，６１２  第１の少なくとも部分的に直線的な部分
２１４，６１４  第２の少なくとも部分的に直線的な部分
２１８  凹所
２２０  側壁
２３０  取付け構造
２４０  ターボチャージャユニット
２４１  接続部分
２４５  タービン
２６０，６６０  湾曲部
２６２，６６２  外側湾曲部
２６４，６６４  内側湾曲部
３００  燃焼エンジン
４１０  吸気マニホールド
Ｒ  回転運動
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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