JP4964880B2 - 逐次制御バルブ - Google Patents

Description

本願は２００５年７月２８日に出願された米国仮出願シリアルナンバー６０／７０３，４８０の出願、および２００６年１月３１日に出願された特許文献１の利益を主張するものである。

本発明はエンジン内で、流入する空気の流れと排出ガスの戻された流れとの混合を制御するためのシステムに関する。より具体的には、本発明はそれぞれの流量を制御するための逐次制御システムに関する。

内燃機関によるＮＯ_Ｘの排除は、一般的に地域、州および連邦政府の条例で制定された制限によって制御されている。したがって、ＮＯ_Ｘの成分の構成は少なくともある閾値の制限またはレベルよりも低く維持されている。内燃機関の排出ガス内のＮＯ_Ｘ存在は、燃焼温度、および圧力、同様に空燃比（λ）によって決定されると一般的に理解されている。燃焼温度の上昇は、エンジン排出ガス内のＮＯ_Ｘが存在する量を増加させる。したがって、エンジン排出ガス内のＮＯ_Ｘが存在する量を制限するために、燃焼温度を制御することが望まれる。

燃焼温度を制限するまたは制御するための１つの方法は、排出ガスの一部を再循環して、エンジンの吸入空気に戻すことである。排出ガスが比較的低酸素濃度であるために、このことはより低い温度で燃焼する燃焼混合比に帰結するということが知られている。これにより、より低い燃焼温度は燃焼の間に生成されるＮＯ_Ｘの量を減少させる。

燃焼効率を最大化することも望まれており、そのことは選択された点火タイミングにおいて、またはその近傍において燃焼機関を作動することによって、従来から達成されている。しかしながら、通常は受け入れられないほど高いレベルのＮＯ_Ｘが、そのタイミングにおけるまたはその近傍においてエンジンが作動している場合に発生するということを記しておく。ＮＯ_Ｘの生成または排出を抑制するために、最高燃焼圧力を閾値に制限する必要がある。

燃焼圧力を制限するための１つの周知技術は、再循環した排出ガスを燃焼チャンバの吸入管を通して、再循環排出ガスの増加が最高燃焼圧力を減少させ、これによってＮＯ_Ｘのレベルを減少させることである。したがって、望ましくない窒素酸化物の生成は、排出ガスの一部を再循環し、エンジンの空気／燃料吸入管に戻すことによって減少され、吸入された空気／燃料を不活性のＨ_２ＯおよびＣＯ_２と混合して希釈してもよい。これらのガス、特にＣＯ_２のモル比熱は十分な熱エネルギに吸収され、より最高値の低いレベルの温度／圧力サイクルがＮＯ_Ｘの生成を助長する。

排出ガスの成分の閾となるパーセンテージ値を示すように、排出ガス再循環（ＥＧＲ）流れを増加させることで、ＮＯ_Ｘの生成が減少する一方で、このことは、エンジン性能における低下を伴っており、ＥＧＲの増加とともにエンジンの粗さも増加する。したがって、ＥＧＲを使用する限界となる要因は性能低下を誘導するＥＧＲの量であり、自動車の性能が受け入れられなくなるよりも低くなるＥＧＲの量である。

空気導管内に配置された流出口を供えたスリーブを利用する再循環制御システムを設けることも知られており、そのシステムでは空気導管内への排出ガスの流れを調整するために、スリーブの流出口が空気導管に沿って配置可能であって排出ガス流入口を少なくとも部分的にふさぎ、空気導管の一部に沿って移動可能であって排出ガスの流入口をふさぐ範囲を変化させる。スリーブの流出口の断面積は有利に減少されてもよく、且つ空気導管内への排出ガスの流れを妨げるために、排出ガスの流入口を完全にふさいでもよく、または完全にふさがなくてもよいということがさらに予期される。さらに、流線型のボディが空気導管内に有利には位置されてもよい。この規則において、スリーブを通して流入する空気の流れを絞ることは減少された部分において発生し、ベンチュリとなる。
米国特許出願公開第１１／３４３，４２３号明細書

しかしながら、ＥＧＲの使用はさらなる課題を提供する。例えば、ある特殊な環境下のディーゼルエンジンにおいて、ターボチャージャのタービンよりも前の排出ガス圧力は、流入管内の外気圧よりも時々高いことがあるかもしれない。このことは、１）高エンジン速度／高排出質量流速のような、あるエンジンの作動モード中に発生する。タービンは閉塞するようになり、低いターボチャージャ効果、およびタービン上流の高い排出圧力（ブースト圧よりも高い）となり、２）エンジン過渡／加速の間に、排出パルスが高振幅となるが、ターボチャージャの内部がターボチャージャに速度／取り込みを上昇させない（ターボラグ）ことになる。

そのような作動モデルの間、ＥＧＲ流れは流入管内でベンチュリ吸気効果なしに実質的に（所望する以上に）一定となる。したがって、ＥＧＲ流れは制限されるに違いない。付加的なＥＧＲの絞りが必要である。過渡状態の間、完全にＥＧＲ供給を遮断する（すなわち煤煙の制限）必要もある。

したがって望まれていることは、多様な作動状態の下で増加されたＥＧＲシステムの制御を可能にするＥＧＲを使用する制御系統である。

したがって、本システムは、燃焼機関に流入する空気の流れおよびＥＧＲ流れのような、第１および第２のガスの流れの混合を多様に制御するための制御システムを目的としたものである。

上記に挙げられた現行のＥＧＲ制御システムに関する問題によると、流入する空気の流れおよびＥＧＲ流れを別々に制御する、すなわち２つの分離された“バルブ”を使用する必要がある。

ＥＧＲ絞りがベンチュリ内に一体化されてもよく、ＥＧＲ管内で排気マニュホールドに近づけて好適に絞りを発生させるいくつかの理由がある。例えば、１）１つの理由は、システムが遮断されたときに、ＥＧＲシステム（すなわち配管、冷却器等）によって閉鎖された体積を最小化することである。比較的大きい体積は排出パルスの減衰器として作用し、ターボチャージャシステムの効果を減少させ、取り込み時間を長くする。ＥＧＲ配管レイアウトに依存して、エンジンのガス交換を低下させる分離された排出ガスマニュホールド間で圧力パルスの“干渉”があってもよい。２）排出ガスマニュホールドに近接してＥＧＲ制御バルブを備えるための別の理由は、排出ガスの濃縮の危険性を最小化することである。排出ガス濃縮は望まないことであり、絞りの摩擦または広範囲の摩耗の原因となる。飛沫はバルブまたは配管を摩耗させ、それは飛沫がそれらに高速で当たる、または濃縮物が隙間に堆積しおよび例えば冬場の作動時に凍ったときに発生する。ＥＧＲ冷却器がＥＧＲ絞りよりも上流にある場合、冷却効果も濃縮の原因となることがある。さらに、部分的にまたは完全に閉鎖されたＥＧＲ絞りを通過した漏れは、初期温度があまり高くない場合に濃縮の原因となる。

したがって、ＥＧＲ流れを制御するために、２つの分離された制御装置を利用することが望ましい。第１はＥＧＲの吸入（ベンチュリ）のための空気流入配管内に配置されてもよく、第２はＥＧＲ流れを制限する（ＥＧＲ絞り）ための排出ガスマニュホールドに比較的近接した、ＥＧＲは遺憾ないに配置されてもよい。

本発明の１つの観点において、流量調整器の一部として設けられた移動可能な流線型のボディが、配管の流入領域内に配置されている。流量調整器は径方向のＥＧＲ供給流れを伴った配管領域を具備し、基本的に配管の中で移動可能なボディを自由に停止させる。移動可能なボディは流れの方向の中で移動され、排出ガスの供給のために、外気の瞬間的な絞りが、移動可能なボディの位置に依存することなく流入口のすぐ近傍において常に発生するように好適に設計されている。したがって、排出ガスの供給の間のボディと配管との間の外気の流れの領域に関する変化の結果として調整する間、絞りが最適に変化することが含まれている。このように、ポンプ機能のための要求の変化は、圧力損失の最小化とともに満足される。

上述されたような流量調整器は十分な利得を提供する一方で、複合のバルブの使用（すなわち比例制御、パルス幅変調“ＰＷＭ”等）は、従来から高性能の制御系統が極めて高価であり、制御システムの複雑さを増し、より大きい空間を必要とする。

したがって、本発明の１つの有利な実施形態において、ＥＧＲシステムのために分離して制限／遮断バルブを設け、排出ガス再循環配管内においてそのバルブは移動可能なボディから上流に配置され、段階的な制御計画を提供している。制限／遮断バルブは、例えば移動可能なボディが流体の流れの上流に完全に移動したときのみに作動されるように設計されてもよい。移動可能なボディが一旦最大移動量だけ移動されると、ＥＧＲシステムのための制限／遮断バルブが作動してもよい。この規則において、段階的なまたは逐次的な制御系統は、制限／遮断バルブと移動可能なボディとの双方を利用して達成されてもよい。

この制御系統は従来の周知のＥＧＲシステム以上の十分な利得を提供しており、それはこの制御系統が単一の制御バルブの使用を可能にしているからである。例えば、本システムでアクチュエータ（すなわち空気圧、油圧、電気的な）を制御する場合、移動可能なボディは配管内で移動され、例えば０〜５０ｐｓｉでアクチュエータを選択的に制御するために使用されてもよい。一旦移動可能なボディが最大変位量に到達すると、そのときのみ制限／遮断バルブが作動される。作動時に、制限／遮断バルブは、例えば５０ｐｓｉ〜上限値まで順にアクチュエータを制御する。この特別な例において、ＥＧＲシステムは、１）単一の制御バルブを使用すること、２）シリンダのサイズを選択することによって段階的な制御を提供することが可能である。したがって、１つの制御バルブのみが使用されるために、生産において十分なコストの削減が実現され、さらに、制御回路の簡略化をもたらす。

１つの制御バルブのみが使用されるために、１つの制御ＣＰＵおよび電気的駆動装置のみが制御のために必要になる。このことはコスト削減およびシステムデザインの簡略化を増大している。

本明細書に関して、以下の語句および定義が適用される。ここで使用されている“連結された”、“〜に連結された”、および“〜と連結された”との語句は、２つまたはそれよりも多くの装置、設備、構成部品、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段の間の関係を意味し、（ａ）直接的またはいずれか１つ以上の装置、設備、構成部品、ネットワーク、システム、サブシステム手段を介しての接続の構成、（ｂ）直接的またはいずれか１つ以上の装置、設備、構成部品、ネットワーク、システム、サブシステムまたは手段を介しての通信関係、およびまたは（ｃ）いずれか１つ以上の装置、設備、構成部品、ネットワーク、システム、サブシステムまたはいずれか１つ以上の操作に全体的若しくは部分的に依存している手段の操作の機能的な関係している。

“第１の”および“第２の”との語句は１つの要素、セット、対象または別のものから区別するために使用されており、相対位置または配置に指定されるように使用されていない。

１つの有利な実施形態において、空気と再循環排出ガスとの混合を制御するためのシステムは、壁によって画定された空気を通すための空気導管と、その空気導管の壁を貫通して、該空気導管内に排出ガスを導入するための排出ガス流入口とを具備して提供されている。そのシステムは、少なくとも部分的に空気導管内に配置された空気流量調整器であって、その空気流量調整器が空気導管を通過する空気の量を調整している空気流量調整器と、排出ガス再循環導管内の排出ガス流入口の前に配置された制限バルブであって、その制限バルブは空気導管内に導入される排出ガスの量を調整している制限バルブとをさらに具備している。そのシステムは第１の圧力範囲の間に空気流量調整器が作動され、且つ、第２の圧力範囲の間に制限バルブが作動されるように、空気流量調整器と制限バルブとは逐次制御系統を提供している。

別の有利な実施形態において、空気と再循環排出ガスとの混合を制御するためのシステムは、壁によって画定された空気を通すための空気導管と、その空気導管の壁を貫通して、空気導管内に排出ガスを導入するための排出ガス流入口であって、排出ガス流入口は排出ガス再循環導管に連結されている排出ガス流入口とを具備して提供されている。そのシステムは少なくとも部分的に空気導管内に配置された空気流量調整器であって、その空気流量調整器が空気導管内に導入される排出ガスの量を調整している空気流量調整器と、排出ガス再循環導管内に配置された制限バルブであって、その制限バルブは空気導管内に導入される排出ガスの量を調整している制限バルブとをさらに具備している。そのシステムは、空気流量調整器が作動される間の第１の圧力範囲と、制限バルブが作動される間の第２の圧力範囲とをさらに具備している。そのシステムは空気流量調整器と制限バルブとは逐次的な規則に沿って作動し、空気流量調整器が完全に作動された状態のとき、次に制限バルブが作動される。

さらに別の実施形態において、燃焼機関内で空気と再循環排出ガスとの混合を制御するための方法は、空気導管を通して空気を吸気するステップと、空気導管に排出ガス導管を連結するステップとを具備している。その方法は、排出ガスを排出ガス導管を通して空気導管内に再循環するステップと、空気導管を通過する空気の量を調整する空気流量調整器を、第１の圧力範囲の間で制御するステップと、排出ガス導管を通過する排出ガスの量を調整する制限バルブを、第２の圧力範囲の間で制御するステップとをさらに具備している。その方法は空気流量調整器と制限バルブとは逐次的な規則に沿って作動し、空気流量調整器が完全に作動された状態のとき、次に制限バルブが作動されるように提供されている。

本発明の他の目的およびその特別な特徴並びに利点は、以下の記載および添付された詳細な記載を考慮することで、より明確になるであろう。

これから図を参照して本発明の実施形態について説明する。全図を通して同様の参照符号が、一致している構成に付されている。

図１を参照すると、システム１０が示されている。図１において、空気流入口２は流量調整器３に連結されているように示されている。排出ガス流入４は制限／遮断バルブ５に流体接続されバルブ５は同様に６を流れ調整器３に流体接続している。従って流量調整器３は空気流入口２と、排ガス流入４とを受容し、流体流れ７へと出力している。この有利な実施形態において、流量調整器３は制限／遮断バルブ５と並行して操作し、空気流入口２と排出ガス流入４との流れを可変的に制御している。例えば、制限／遮断バルブ５は開／閉を可変的に作動されて、流量調整器３への排出ガスの流れを制限してもよい。

この具体的に実施形態において、ＥＧＲシステムのための制限／遮断バルブ５は流量調整器３からの排出ガス再循環配管において上流に位置されており、段階的な制御方法を提供している。例えば、制限／遮断バルブ５は、流量調整器３が完全に作動されているときにのみ作動されるように設計されてもよい。一旦完全に作動されると、制限／遮断バルブ５はその後作動されてもよい。この規則において、段階的または逐次的制御系統は制限／遮断バルブ５と流量調整器３との双方に利用されて達成されてもよい。

この具体的な制御系統の実施形態の初期の利得は、単一の流量調整器３（制御バルブ）の使用が可能であるということである。単一の流量調整器３（制御バルブ）のみが使用されたとしても、システムは巧みな流れ制御を提供する。１つの有利な実施形態において、流量調整器３は、例えば０〜５０ｐｓｉの間からアクチュエータを選択的に制御するように使用されてもよい。しかしながら、一旦流量調整器３が最大の作動状態に到達すると、その後にのみ制限／遮断バルブ５が作動される。従って作動に際して、後制限／遮断バルブ５は、例えば５０ｐｓｉ〜上限値（すなわち１００ｐｓｉ）の間からアクチュエータを順に制御する。

ここで図２を参照すると、システム１０は壁２３によって画定された空気導管２２を含み、その空気導管２２を通して空気がエンジン（図示略）に連通されている。排出ガス流入口３０は、排出ガス導管２４から空気導管２２内へと導入されている（矢印Ｂで示されている）。

流入する気流が通過するスリーブ７０は、流入口端６６と流出口端６８とを備え、少なくとも流出口端６８は導管壁２３内に配置されている。したがって、流入した空気は流入口端６６を通ってスリーブ７０へと入り、スリーブ７０を通過して流れ、流出口端６８を通ってスリーブ７０を出て行く（矢印Ａで示されている）。スリーブ７０は、少なくとも部分的に流入口３０をふさいでいる流出口端６８が、空気導管２２内への排出ガスの流れをそこで減少させるように配置されることが可能である。スリーブ７０の少なくとも一部分は空気導管２２に沿って長手方向に移動されて、流出口端６８が流入口３０をふさぐ範囲を変化させ、調整されるように空気導管２２内に排出ガスを導入することが可能である。

さらに図２には、排出ガス導管２４内に有利に配置された制限／遮断バルブ５も示されている。制限／遮断バルブ５は排出ガスの流体流れを効果的に遮断する、制御可能なタイプのバルブを実質的に具備していてもよいということが予期される。制限／遮断バルブ５はＥＧＲ流れを制限するために（ＥＧＲスロットル）、流入口３０に比較的近接して排出ガス導管２４内に有利に配置されている。

ここで、流量調整器３の操作を参照すると、スリーブ７０の一部分がねじ状の外側面７１を備え、導管壁２３の一部分は、ねじ状のスリーブ外側面７１に契合するための、それに一致したねじ状の内側面７２を備えている。結果的に、流出口端６８は単純にスリーブ７０の回転によって、空気導管２２に沿って移動されることが可能である。このように、空気導管２２内への排出ガスの流れは正確に且つ精密に制御されることが可能である。ある実施形態において、スリーブ７０と空気導管２２とは同軸であってもよい。

様々な駆動機構がスリーブ７０を駆動して空気導管２２を通して前後進させるために採用されてもよい。例えば図２に示されているように、システム１０はねじ形状のスリーブ７０を含んでいてもよく、これによって、スリーブ７０を回転移動させるために設計された駆動機構を含んでいてもよい。この実施形態において、例えば駆動機構はスリーブ７０の軸に平行な回転軸を備えたギア３２を具備していてもよく、スリーブ７０は流入口端６６の近傍にギア３２に結合するための外側面３４を備えていてもよく、ギア３２の時計回りおよび反時計回りの回転が、スリーブ３２を導管２２に沿って前進および後退するように駆動することを可能にしてもよい。

ある有利な実施形態において、流出口端６８の外側面の断面席は、流入端６６の断面積よりも小さく、スリーブ７０を通って流れる流入空気のいくらかの絞りが、この縮小部において発生している。ある実施形態において、この縮小部は単純にスリーブ７０のネック部となっており、ある実施形態においては、傾斜領域７４を具備しており、例えば、円錐台形状であってもよい。同様に、ある実施形態において、導管２２のスリーブ７０の流出口端６８が内部にある部分の断面積も縮小されており、同様の絞り効果を提供している。ある実施形態において、この縮小部はネック部または傾斜部であり、結果的にベンチュリ５４を形成している。

スリーブ７０がベンチュリ５４の方向に回転されたとき、スリーブ７０の環状の傾斜領域はベンチュリ５４の環状の傾斜壁に接近する。このように、スリーブ７０はベンチュリ５４と連動して、導管２２に流入する排出ガスの流量調整器として作動し、流入する空気を混合している。スリーブ７０の傾斜領域７４は、流出端６８の先端に向かって断面積が減少していくように、設計されている。同様に、ベンチュリ５４は導管２２の流れの方向において、断面積が減少していく。さらに、ベンチュリ５４のこの断面積の減少は、流出口端６８の断面積の減少よりも度合いが大きい。この処置のために、スリーブ７０が導管２２の流れの方向において回転されたとき、流入口３０は小さくなり、空気導管２２内に通じる排出ガスの量を制限している。

さらに、流入口３０の大きさがスリーブ７０の流出口端６８によって変化するとき、流入する空気の流れへの排出ガスの流入点が、同様に変化する。したがって、空気導管２２を通る（すなわちスリーブ７０の流出口端６８を通過する）流入空気の流れの最大の絞りは、排出ガスがスリーブ７０の位置に依存しないで導管２２に流入する点に、常に達成される。

他の実施形態において、導管２２に沿って、流線型のボディ９０が後方と前方とに移動するように設けられたアクチュエータ９２は、傾斜端９１に流出口端６８を通って後方と前方とに移動させる。このように、導管２２を通る流入する空気の流れは、再循環排出ガスの流れの変化から独立して変化されることが可能である。アクチュエータ９２は導管２２の外側には位置されて、ボディ９０に接続されてもよく、または流線型のボディ９０自身の内部に配置されてもよい。

この配置を備え、それに加えて全体的に所望の混合およびポンプ効果を提供することで、スリーブ７０は再循環排出ガスの速度を制御することに使用されることが可能になり、一方でボディ９０は流入する空気の速度を制御することに使用されることが可能であり、両者の相対速度は両者の動作の組み合わせによって制御されることが可能である。さらに、ある実施形態において、スリーブ７０は導管２２に沿って十分に前進して、導管２２内への排出ガスの流れが完全に遮断されてもよい。流出口端６８はベンチュリ５４のネック部を通って、導管２２の壁に対して同一面になり、ちょうどボディ９０の最大径の下流まで前進されることが可能である。

ある実施形態において、図２に示されているように、流線型のボディ９０は導管２２内に配置され、ボディ９０の最大径はスリーブ７０の下流に配置され、ボディ９０はスリーブ７０のほぼ外側に配置されている。従って、これらの実施形態において、流れの経路は、排出ガスが流入する空気の流れに導入され、それによって２つのガスが混合されるまで発散しないような位置まで収束される。しかしながら、ある実施形態において、流線型のボディ９０はスリーブ７０内に配置されてもよい。

様々な機能および方法がステップの順に記載され且つ表されている一方で、順序は１つの有利な実施形態の図として単に提供されており、特別な順序で示されたこれらの機能を発揮する必要はないということを記しておく。これらのあらゆるステップがあらゆる他のステップに対して移動され、および／または結合されてもよいということがさらに予期される。加えて、アプリケーションによって、ここに記載された機能の全てがまたは一部が有利に利用されてもよいということも予期されることである。

システム１０の別の実施形態が図３〜４に示されている。様々な特徴が図２に描写された実施形態に示されており、以下に記載されている実施形態に組み込まれており、逆の場合も同様であるということを記しておく。

この特別な実施形態において、システム１０は第１の配管領域１２０と供給部１２４と、第２の配管領域１２２とを含んでおり、流入した空気が通っている（矢印Ｃで示されている）。再循環排出ガスは供給部１２４を通って流入した空気に導入され、供給部１２４はこの流れ（矢印Ｄで示されている）のための流入口１３０を作り出している。

ある有利な実施形態において、供給部１２４は２つの部分１４０，１４２を含み、これらの部分は２つの配管領域１２０，１２２の２つのフランジ１４４，１４６の間に個々に挿入されている。しかしながら、他の実施形態において、供給部１２４は単一であり、単一の径方向の開口部、または環状に配置された複数の開口部を備えた部分を一体化していてもよい。さらに、ある実施形態において、供給部１２４は配管領域１２０，１２２から分離されており、一方で他の実施形態において、供給部１２４は配管領域１２０，１２２と一体的に形成されている。

この配置は、排出ガスが供給部１２４から配管領域１２２に通じている径方向のギャップ１５２に帰着している。ある有利な実施形態において、システムはベンチュリ部１５４を含み、配管領域１２２の内部環状壁の一部が傾斜されており、基本的に平坦なギャップ１５２を基本的に円錐台の開口部に伸ばしている。連続的な円筒のキャビティ１５６はギャップ１５２の周囲に存在し、ガスケット１５８は２つの部分１４０と１４２との間に配置されている。従って、ギャップ１５２に関する所望の距離は、ガスケット１５８の厚さを選択することによって達成される。ＥＧＲ供給流れのための供給管（図示略）は供給部１２４の流入ポート１６０に組み付けられて、システム１０にエンジンの排出ガスを供給している。

スリーブ１７０は、前述したように、配管領域１２０内に可動的に完全に配置されている。スリーブ１７０はねじ状の外側面１７１を備え、それは配管領域１２０のねじ状の内側面１７２に係合するためのものであり、そこでスリーブ１７０を長手方向に沿って精密に移動させることを可能にしており、スリーブ１７０はスリーブ１７０を通って流れる流入空気を絞るための傾斜した端部を備えている。

上述したように且つ図４に示されているように、ある実施形態において、流線型のボディ１９０が採用されて、スリーブ１７０の外側で流入した気流を可変的に絞ることをさらに可能にしている。ボディ１９０はスリーブ１７０の外側または内側に初期的に配置されてもよく、流線型のボディ１９０がスリーブ１７０を通って後方及び前方に移動するためのアクチュエータ１９２は、ボディ１９０内に配置され、またはボディ１９０に接続されている。

操作において、流入した空気は、一般的にはインタークーラー（図示略）によってターボチャージャの下流で従来の方法で冷却され、再循環された排出ガスは、流入した空気と混合される前に、分離されたＥＧＲクーラーを通して同様の方法で冷却される。流量調整のための上述したシステムは、ターボチャージャの下流のあらゆる場所に配置されることが可能である。しかしながら、ある有利な実施形態においては、流量調整器は好適にインタークーラーの下流に配置され、システムが煤煙によって汚染され、または酸性の排出ガスによって腐食されることを防止している。

図５は、制御系統が例えば空気圧アクチュエータ（図示略）とともにどのように効果的に使用されてもよいかということを示したグラフである。この特別な実施例では、０ｐｓｉにおいて、空気圧アクチュエータは作動しない（流量調整器（３）制御ゾーン）。この特別な実施例では、約５０ｐｓｉにおいて、流量調整器３は最大作動状態に到達し、その点から先に進むと、制限／遮断バルブ５がアクチュエータのための制御を提供する（制限／遮断バルブ（５）制御ゾーン）。この実施例において、全体の制御ゾーンの領域は０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉである一方で、実質的にあらゆる制御領域がアプリケーションおよび特徴の割り振りによって使用され、および選択されてもよい。

この規則において、段階的または逐次的な制御系統は、燃焼機関に再循環された排出ガスの量を制御するための１つの制御バルブのみを使用して達成されている。上述したように、多くの異なったタイプの制御バルブが効果的に使用されてもよく、例えばＰＷＭバルブなどの比例制御バルブが使用されてもよい。

本発明は、部品、特徴などの特別な処置を参照して記載されているが、これらは全ての可能な処置または特徴を現す目的のものではなく、他の多くの改良およびバリエーションが当業者に確認されるであろう。

本発明による１つの有利な実施形態の図ロック線図を示している。 図１による排出ガス再循環システムの側面の部分断面を示した図である。 図１による排出ガス再循環システムの側面の部分断面を示した図である。 図３による排出ガス再循環システムの側面の部分断面を示した図である。 図１による１つの有利な制御系統の例を示したグラフである。

符号の説明

２ 空気流入口
３ 流量調整器
４ 排出ガス
５ 制限／遮断バルブ
１０ システム
２２ 空気導管
２３ 壁
２４ 排出ガス導管
３２ ギア
５４，１５４ ベンチュリ
７０，１７０ スリーブ
９０，１９０ 流線型のボディ
９２ アクチュエータ
１２０ 第１の配管領域
１２２ 第２の配管領域
１５２ ギャップ
１５６ キャビティ
１５８ ガスケット

Claims (20)

1. 内燃機関のための、空気と再循環排出ガスとの混合を制御するためのシステムであって、該システムは、
   壁によって画定された空気を通すための空気導管と、
   該空気導管の壁を貫通して、該空気導管内に再循環排出ガスを導入するための排出ガス流入口と、
   少なくとも部分的に前記空気導管内に配置された空気流量調整器と、
   排出ガス再循環導管内の前記排出ガス流入口の上流に配置された制限バルブと、
   前記空気導管内に配置された流線型のボディと、を具備し、
   前記該空気流量調整器が前記空気導管を通過する空気の量を調整し、
   前記制限バルブは前記空気導管内に導入される再循環排出ガスの量を調整しているシステムにおいて、
   前記排出ガス流入口における圧力が第１の圧力範囲内にある場合に、前記空気流量調整器が作動され、且つ、前記排出ガス流入口における圧力が第２の圧力範囲内にある場合に、前記空気流量調整器に加えて前記制限バルブが作動されるように、前記空気流量調整器と前記制限バルブとは制御系統を提供しており、
   前記空気流量調整器は、前記空気導管内で少なくとも部分的に移動されるスリーブを具備し、
   該スリーブは該スリーブ内に空気が流入する流入口端と、前記スリーブを通過した気流が前記空気導管内に前記スリーブから流出する流出口端とを備え、
   前記スリーブの前記流出口端は前記空気導管内に配置されており、
   前記流線型のボディが前記空気導管に対して静止して、且つ前記スリーブの流出口端が前記スリーブの流出口端を少なくとも部分的にふさぐために前記流線型のボディの少なくとも一部に被さるように移動可能であるか、または前記流線型のボディは、前記スリーブの流出口端を少なくとも部分的にふさぐために前記空気導管に沿って移動可能であることを特徴とするシステム。
2. 前記空気流量調整器は比例制御バルブを具備していることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の圧力範囲と前記第２の圧力範囲とは重なり合っていないことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の圧力範囲は約０ｐｓｉ〜約５０ｐｓｉであり、前記第２の圧力範囲は約５０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉであることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記スリーブの前記流出口端は、前記排出ガス流入口を少なくとも部分的に塞いでいる前記空気導管に沿って配置動可能であり、
   該空気導管の一部に沿って移動可能とされて、
   前記空気導管内に流入する再循環排出ガスの流れを調整するために前記排出ガス流入口をふさぐ範囲を変化させることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記流線型のボディが移動可能である場合、前記スリーブの外側の空気の流れを調整するために、前記システムは、前記スリーブの流出端をふさぐ範囲を変化させるように前記空気導管に沿って前記流線型のボディを移動させるためのアクチュエータをさらに具備していることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 前記流線型のボディは前記スリーブの外側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記流線型のボディは傾斜した端部を含み、該端部は前記スリーブの流出口端を通って移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
9. 前記流線型のボディの前記傾斜した端部は卵形であることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 内燃機関のための、空気と再循環排出ガスとの混合を制御するためのシステムであって、該システムは、
    壁によって画定された空気を通すための空気導管と、
    該空気導管の壁を貫通して、該空気導管内に再循環排出ガスを導入するための排出ガス流入口と、
    少なくとも部分的に前記空気導管内に配置された空気流量調整器であって、該空気流量調整器が前記空気導管内に導入される再循環排出ガスの量を調整している空気流量調整器と、
    排出ガス再循環導管内に配置された制限バルブと、
    前記空気導管内に配置された流線型のボディと、を具備し、
    前記排出ガス流入口は前記排出ガス再循環導管に連結されており、
    前記制限バルブは前記空気導管内に導入される再循環排出ガスの量を調整しており、
    前記排出ガス流入口における圧力が第１の圧力範囲内にある場合に、前記空気流量調整器が作動され、前記排出ガス流入口における圧力が第２の圧力範囲内にある場合に、前記空気流量調整器に加えて前記制限バルブが作動されるシステムにおいて、
    前記空気流量調整器と前記制限バルブとは、前記空気流量調整器が完全に作動された状態のとき、次に前記制限バルブが作動されるように作動し、
    前記空気流量調整器は、前記空気導管内で少なくとも部分的に移動されるスリーブを具備し、
    該スリーブは該スリーブ内に空気が流入する流入口端と、前記スリーブを通過した気流が前記空気導管内に前記スリーブから流出する流出口端とを備え、
    前記スリーブの前記流出口端は前記空気導管内に配置されており、
    前記流線型のボディが前記空気導管に対して静止して、且つ前記スリーブの流出口端が前記スリーブの流出口端を少なくとも部分的にふさぐために前記流線型のボディの少なくとも一部に被さるように移動可能であるか、または前記流線型のボディは、前記スリーブの流出口端を少なくとも部分的にふさぐために前記空気導管に沿って移動可能であることを特徴とするシステム。
11. 前記第１の圧力範囲は約０ｐｓｉ〜約５０ｐｓｉであり、前記第２の圧力範囲は約５０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉであることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記スリーブの前記流出口端は、前記排出ガス流入口を少なくとも部分的に塞いでいる前記空気導管に沿って配置可能であり、
    該空気導管の一部に沿って移動可能とされて、
    前記空気導管内に流入する再循環排出ガスの流れを調整するために前記排出ガス流入口をふさぐ範囲を変化させることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記流線型のボディが移動可能である場合、前記スリーブの外側の空気の流れを調整するために、前記システムは、前記スリーブの流出端をふさぐ範囲を変化させるように前記空気導管に沿って前記流線型のボディを移動させるためのアクチュエータをさらに具備していることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記流線型のボディは前記スリーブの外側に概ね配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記流線型のボディは傾斜した端部を含み、該端部は前記スリーブの流出口端を通って移動可能であることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記流線型のボディの前記傾斜した端部は卵形であることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 燃焼機関内で空気と再循環排出ガスとの混合を制御するための方法であって、
    空気導管を通して空気を吸気するステップと、
    前記空気導管に排出ガス導管を連結するステップと、
    再循環排出ガスを前記排出ガス導管を通して前記空気導管内に再循環するステップと、
    排出ガス流入口における圧力が第１の圧力範囲内にある場合に、前記空気導管を通過する空気の量を調整する空気流量調整器を制御するステップと、
    前記排出ガス流入口における圧力の第２の圧力範囲内にある場合に、前記空気流量調整器に加えて前記排出ガス導管を通過する再循環排出ガスの量を調整する制限バルブを制御するステップと、を具備している方法において、
    前記空気流量調整器と前記制限バルブとは、前記空気流量調整器が完全に作動された状態のとき、次に前記制限バルブが作動されるように作動し、
    前記空気流量調整器は、前記空気導管内で少なくとも部分的に移動されるスリーブを具備し、該スリーブは空気が前記スリーブ内に流入する流入口端と、前記スリーブを通過した気流が前記空気導管内に前記スリーブから流出する流出口端と、を備え
    前記空気導管内に流線型のボディを配置し、前記スリーブの前記流出口端を少なくとも部分的にふさぐために、前記流線型のボディを前記空気導管に沿って変化するように配置するか、または前記スリーブから出て行く空気の流れを調整するために、前記スリーブの前記流出口端をふさぐ範囲を変化させるように前記流線型のボディを前記空気導管に沿って移動させるステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
18. 前記第１の圧力範囲は約０ｐｓｉ〜約５０ｐｓｉであり、前記第２の圧力範囲は約５０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉであることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記空気導管に沿って前記スリーブの流出口端を可変的に配置し、前記空気導管内への再循環排出ガスの流れを調整するために、前記排出ガス流入口を少なくとも部分的にふさぐステップをさらに具備していることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
20. 前記流線型のボディは傾斜した端部を含み、該端部は前記スリーブの流出口端を通って移動可能であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。

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