特許 5905093 過給内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5905093

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】過給内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/00 20060101AFI20160407BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20160407BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20160407BHJP

   F02M 26/02 20160101ALI20160407BHJP

   F02M 26/65 20160101ALI20160407BHJP

   F02M 26/17 20160101ALI20160407BHJP

【ＦＩ】

   F02D23/00 J

   F02D21/08 311B

   F02B37/00 302F

   F02M25/07 570P

   F02M25/07 580F

   F02M25/07 580B

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-523292(P2014-523292)

(86)(22)【出願日】2012年7月26日

(65)【公表番号】特表2014-521871(P2014-521871A)

(43)【公表日】2014年8月28日

(86)【国際出願番号】EP2012064703

(87)【国際公開番号】WO2013017524

(87)【国際公開日】20130207

【審査請求日】2015年7月15日

(31)【優先権主張番号】102011080101.4

(32)【優先日】2011年7月29日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102011080965.1

(32)【優先日】2011年8月15日

(33)【優先権主張国】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

(73)【特許権者】

【識別番号】506173237

【氏名又は名称】ベール テルモト・トロニク ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スヴェン−ユーリ バウアー

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス グリューナー

(72)【発明者】

【氏名】マルティーン ヤンセン

(72)【発明者】

【氏名】ハンス−ペーター クライン

(72)【発明者】

【氏名】マンディ ノアク

(72)【発明者】

【氏名】イェルク リュッカウフ

(72)【発明者】

【氏名】ベルント ファン アイケルス

(72)【発明者】

【氏名】アイケ ヴィラース

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１０８９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１３２３３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／０２４６０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００

Ｆ０２Ｂ ４７／０８−４７／１０

Ｆ０２Ｍ ２５／０６−２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン側の排気部（５）内、およびコンプレッサ側の吸気部（６）内に組み込まれた排気ガスターボチャージャー（２）を有し、排気部（５）と吸気部（６）とを接続する排気ガス再循環ライン（７）が設けられた、過給内燃機関（１）であって、
上記排気ガス再循環ライン（７）は、排気ガスターボチャージャー（２）のタービン（３）の下流における排気部（５）から分岐して、コンプレッサ（４）の上流における吸気部（６）に開口し、
排気ガス再循環レートの開ループまたは閉ループ制御を行うバルブ装置（８）が、排気ガス再循環ライン（７）の領域に配置され、
バルブ装置（８）は、
排気ガス再循環レートの開ループまたは閉ループ制御のために、それ自身の軸方向に移動可能なバルブピストン（１５）を有し、
バルブ装置（８）の領域において、排気部（５）または吸気部６は、第１の排気ガスダクト（１２）または第１のフレッシュエアダクト（２４）、第２の排気ガスダクト（１３）または第２のフレッシュエアダクト（２３）、および排気ガス再循環ダクト（１４）に分かれ、
バルブ装置（８）は、第２の排気ガスダクト（１３）もしくは第２のフレッシュエアダクト（２３）、または排気ガス再循環ダクト（１４）を閉じるように構成され、
バルブピストン（１５）は、少なくとも３つの位置、すなわち、
第２の排気ガスダクト（１３）または第２のフレッシュエアダクト（２３）を閉じ、第１の排気ガスダクト（１２）または第１のフレッシュエアダクト（２４）と、排気ガス再循環ダクト（１４）とが完全に開かれる第１の位置、
第１および第２の排気ガスダクト（１２，１３）または第１および第２のフレッシュエアダクト（２４，２３）、ならびに排気ガス再循環ダクト（１４）を完全に開く第２の位置、
排気ガス再循環ダクト（１４）を閉じ、第１および第２の排気ガスダクト（１２，１３
）または第１および第２のフレッシュエアダクト（２４，２３）が完全に開かれる第３の位置
の間で移動可能であることを特徴とする内燃機関。

【請求項2】

請求項１の内燃機関であって、
排気ガスターボチャージャー（２）のタービン（３）と、バルブ装置（８）との間に、フィルタ（９）が配置されている第１の構造、および／または
コンプレッサ（４）と、内燃機関（１）との間に、チャージ−エア・クーラー（１０）が配置されている第２の構造、および／または
バルブ装置（８）と、排気部（５）との間に、排気ガスクーラー（１１）が配置されている第３の構造を有することを特徴とする内燃機関。

【請求項3】

請求項２の内燃機関であって、
上記第１または第２の構造において、バルブ装置（８）は、排気部（５）からの排気ガス再循環ライン（７）の分岐領域に配置され、または
上記第１から第３の構造において、バルブ装置（８）は、吸気部（６）への排気ガス再循環ライン（７）の開口領域に配置され、または
上記第１の構造において、バルブ装置（８）は、フィルタ（９）の領域に配置され、または
上記第３の構造において、バルブ装置（８）は、排気ガスクーラー（１１）の領域に配置されていることを特徴とする内燃機関。

【請求項4】

請求項１から請求項３のうち何れか１項の内燃機関であって、
バルブピストン（１５）は、セラミックから構成されていることを特徴とする内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項の導入節に従った、内燃機関のタービン側の排気部内、およびコンプレッサ側の吸気部内に組み込まれた排気ガスターボチャージャーを有する、過給内燃機関に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１からは、排気ガスターボチャージャー有する一般的な内燃機関が知られ、排気部と吸気部とを接続する排気ガス再循環ラインが設けられている。上記排気ガス再循環ラインは、排気ガスターボチャージャーのタービンの上流における内燃機関の排気部から分岐して、排気ガスターボチャージャーのコンプレッサの下流における内燃機関の吸気部に再度開口し、そこで、この場合には、高圧排気ガス再循環と言える。ここで、排気ガス再循環バルブは、排気ガス再循環ラインの領域に配置される。

【0003】

一般に、近年の自動車においては、例えばユーロ−６スタンダードの規準を形成する、それによってＮＯｘ閾値を低減し得る、増加した排気ガス再循環が行われている。同時に、オットーエンジンでは、パーシャル−ロード運転レンジにおいて燃料消費の低減が達成され得る。純粋な排気ガスの後処理、例えばＳＣＲ触媒コンバータによるＮＯｘ排出値の低減は、ここでは十分でないことが見出されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２００８００５４００Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、公知の高圧ガス再循環システムの欠点は、排気ガスが、通常、内燃機関からほとんど直接、取り込まれるために、排気ガスターボチャージャーに利用可能な排気ガス質量流量が減少することであり、その結果、コンプレッサ効率の減少、および、複雑で、したがって高価な再循環排気ガスの冷却が引き起こされる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、したがって、従来技術から知られる欠点を解消するという問題に関する。

【0007】

上記問題は、独立請求項１の主題による発明によって解決される。有利な実施例は、従属請求項の主題である。

【0008】

本発明は、もはや通常のこれまでのように、再循環のための排気ガスの分岐が、直接的に内燃機関の出口において行われるのではなく、むしろ排気ガスターボチャージャーの下流で、それによって専ら低圧ゾーンにおいて行われるという概略のアイデアに基づく。このために、本発明の過給内燃機関は、タービン側で排気部内、コンプレッサ側で内燃機関の吸気部内に組み込まれた排気ガスターボチャージャーを有している。さらに、排気部と吸気部とを接続する排気ガス再循環ラインが設けられ、上記排気ガス再循環ラインは、排気ガスターボチャージャーのタービンの下流における排気部から分岐して、コンプレッサの上流における吸気部に再度開口する。排気ガス再循環レートの開ループ、またはそれぞれの閉ループ制御を行うために、バルブ装置が、排気ガス再循環ラインの領域、例えば排気部からの分岐領域に配置されている。本発明のバルブ装置を通じて、排気ガス再循環ラインの領域に配置されて、これまで排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために排気部中に配置されていたスロットルフラップは、省き得る。これは、これまで排気部に配置されていたスロットルフラップは、本発明のバルブ装置に比べて不正確な排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を許していただけなので、有利である。これまで排気部に配置されていたスロットルフラップのさらに実質的な欠点は、非常に長い運転の場合に不正確なスロットル機能に導く汚染に対する、その影響されやすさである。スロットルフラップの汚染は、例えばディーゼル粒子フィルタ中で除去されない微粒子物質によって引き起こされる。本発明のバルブ装置では、しかし、排気ガス再循環の質量流量だけでなく、同時にまた、排気ガスカウンタプレッシャが、ここで制御され、またはそれぞれ調整され得る。

【0009】

本発明の解決の有利なさらなる発展では、バルブ装置は、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために、軸方向に移動可能なバルブピストンを有している。このバルブピストンは、例えばセラミックから構成され得る。セラミックからのバルブピストンの構成は、非常に滑らかな表面が達成され得、それは、特に煤粒子の汚れの付着をかなり抑制する。そのようなピストンは、さらに、異なる位置への軸方向の移動において、対応するバルブシートでそれが引きはがされるために、セルフクリーニング効果を有する。加えて、そのように構成されたバルブ装置は、この状態では、ピストンが好ましくは横断面から完全に引き出されるので、比較的小さな組み込みスペース、およびバルブ装置が開かれるときの小さな圧力損失を有している。そのようなタイプのピストンにより、さらに、これまで知られたスロットルフラップまたはディスクバルブによっては、そのような正確さではもたらされ得ない非常に正確な流れ（through-flow）制御が達成され得る。本発明のバルブ装置では、さらに、温度、および質量流量の制御が可能となる。排気ガスターボチャージャーの下流の再循環排気ガスの除去によって、それは、また、明確に、より低温で、それによって、内燃機関の燃焼のための一新された供給（renewed feeding）において、明確に低減された冷却入力（cooling input）が行われる。ピストンまたは一般にバルブエレメントの移動は、ここでは、例えば電気モータによって行われ、もちろん、さらに、本発明のバルブ装置が冷却されることも考えられる。特に、例えば、後者の（latter）事実によって、しかし、また、単に本発明のバルブ装置が排気部の温度クリティカルでない領域に配置される状況によって、例えばバルブ装置のハウジングのためにプラスチック部品も使用され得、それは、バルブ装置の直接的な配置の場合には、例えば排気マニフォールドの領域には、そこに広がる排気ガスの高い温度によって、用いられ得ないものである。

【0010】

適切には（Expediently）、バルブピストンは、少なくとも３つの位置の間、すなわち、第２の排気ガスダクトを閉じ、第１の排気ガスダクトと、排気ガス再循環ダクトとが完全に開かれる第１の位置、第１および第２の排気ガスダクト、ならびに排気ガス再循環ダクトを完全に開く第２の位置、排気ガス再循環ダクトを閉じ、第１および第２の排気ガスダクトが完全に開かれる第３の位置の間で移動可能である。第３の位置では、したがって、排気ガスは再循環されず、むしろ全ての排気ガスは排気ガスダクトを介して放出される。一方、第１の位置では、全ての排気ガスの流れは、排他的に第１の排気ガスダクトおよび排気ガス再循環ダクトに分配されるので、比較的高い排気ガス再循環レートが達成され得る。バルブピストンの第２の位置では、排気ガスの流れは、複数の排気ガスダクトと、排気ガス再循環ダクトとの両方に分配されるので、減少した排気ガス再循環だけが生じ得る。もちろん、排気ガス再循環レートの正確な、特に微細な調整のために、任意の中間位置も、また、ここで考えられる。加えて、第１および第２の排気ガスダクトの、ならびに排気ガス再循環ダクトの対応する横断面の寸法により、排気ガス再循環レートにおいて影響が及ぼされ得る。

【0011】

軸方向に移動可能なバルブピストンに代えて、回転可能なバルブエレメント、例えばシリンダまたはフラップのような形も、また、用いられ得る。この回転可能なバルブエレメントは、また、例えばセラミックから構成され得る。そこで、この場合にも、望ましくない付着が排除され、または少なくとも低減され、同時に、回転可能なバルブエレメントの回転によるはぎ取りによってセルフクリーニング効果が達成される。もちろん、回転可能なフラップも、また、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために考えられ、これは、また、セラミックによって構成され、またはそれぞれ被覆され得る。そこで、ここで、また、付着物が付着せず、または付着しにくい、比較的滑らかな表面が達成され得る。

【0012】

本発明のさらに重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面に基づく図示の関連する記述から生じる。

【0013】

上記の特徴およびさらに以下に説明される特徴は、それぞれの示された組み合わせだけでなく、他の組み合わせ、または単独でも、本発明の範囲から逸脱することなく用い得ることは理解されるべきである。

【0014】

本発明の好ましい例示的実施例は、図面中に図示され、以下の記述中でより詳しく説明され、同じ参照番号は、同じ、または類似した、または機能的に同じ構成要素を指し示す。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、排気ガスターボチャージャー、および排気部からの排気ガス再循環ラインの分岐領域における排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うバルブ装置を有する本発明の内燃機関である。

【図2】図２は、軸方向に移動可能なピストンを有するバルブ装置の可能な第１の実施例である。

【図3】図３は、バルブ装置を通した断面図である。

【図4】図４ａ〜ｃは、図２および図３に示されたバルブ装置の異なる切り替え状態である。

【図5】図５は、回転可能なバルブエレメントを有する発明のバルブ装置のさらなる変形例である。

【図6】図６は、バルブ装置を通した断面図である。

【図7】図７ａ〜ｃは、異なる切り替え状態における、図５および図６に示されたバルブ装置である。図７ｄは、第２の排気ガスダクトおよび排気ガス再循環ダクトの領域において異なる半径を有する回転可能なバルブエレメントである。

【図8】図８は、回転可能なフラップを有する本発明のバルブ装置のさらなる変形例である。

【図9】図９は、図８のバルブ装置を通した断面図である。

【図10】図１０ａ〜ｃは、図８および図９に示されたバルブ装置の異なる切り替え状態である。

【図11】図１１ａ〜ｃは、異なる半径を有する軸方向に移動可能なピストンを備えたバルブ装置の異なる切り替え状態である。

【図12】図１２は、吸気部への排気ガス再循環ラインの開口領域における、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うバルブ装置を有する本発明の内燃機関である。

【図13】図１３ａ〜ｃは、吸気部への排気ガス再循環ラインの開口領域におけるバルブ装置の異なる切り替え状態である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１によれば、本発明の過給内燃機関１は、タービン３とコンプレッサ４とを有する排気ガスターボチャージャー２を備えている。上記排気ガスターボチャージャー２は、タービン側の排気部５内、およびコンプレッサ側の内燃機関１の吸気部６内に組み込まれ、さらに、排気部５と吸気部６とを接続する排気ガス再循環ライン７が設けられている。本発明では、排気ガス再循環ライン７は、排気ガスターボチャージャー２のタービン３の下流における排気部５から分岐して、コンプレッサ４の上流における吸気部６に開口する。さらに、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うバルブ装置８が、排気ガス再循環ライン７の領域に配置されている。

【0017】

排気ガスターボチャージャー２のタービン３の下流における排気ガス再循環ライン７の配置を通じて、それは、排気ガスが通常明確に、より低い温度を有する低圧ゾーンに配置され、そこで、それらは内燃機関１への再度の（renewed）供給に先立って、高圧排気ガス再循環、すなわちタービン３の上流での排気ガス再循環の場合のように、冷却される必要がなく、または強力に冷却される必要がない。一般に、排気ガス再循環は、排気ガス再循環なしには、すなわち専ら、対応するＳＣＲ−およびＮＯｘ貯留触媒コンバータでは、十分にもたらされ得ない、全体として内燃機関１から放出されるＮＯｘ排出を低減する目的を果たす。再循環されるべき排気ガスの、低圧ゾーン、すなわち排気ガスターボチャージャー２のタービン３の下流からの取り出しによって、内燃機関１から流れてくる排気ガスの全体の質量流量が、依然としてタービン３に利用可能である。そこで、それは、タービン３の上流での排気ガスの取り出しの場合とは異なり、比較的高いコンプレッサ能力を発生し得る。本発明のバルブ装置８では、排気ガス再循環レート、すなわち排気ガス再循環の質量流量だけでなく、また、同時に、これまで排気部５内に配置されたスロットルフラップによってもたらされる必要があった排気ガスの逆圧が調整され、またはそれぞれ制御され得る。そのようなスロットルフラップは、しかし、排気部５に配置されたスロットルフラップの閉塞では、まず第１に、対応する排気ガスの圧力が高まらなければならないので、本発明のバルブ装置８に比べて明確に、より不正確な調整／制御を許すだけであり、加えて、本発明のバルブ装置８のようにさほど迅速には、応答しない。しかし、低圧ゾーンで再循環される排気ガスが明確に低い排気ガス温度を有していることは、特に有利であり、それによって、内燃機関１内の燃焼のための再度の供給に先だって、明確に少ない冷却エネルギしか必要としない。

【0018】

排気ガスターボチャージャー２のタービン３とバルブ装置８との間には、さらに、フィルタ９、例えばディーゼル粒子フィルタが配置され得、それは、バルブ装置８での汚染作用（acting）を低減する。コンプレッサ４と内燃機関１との間には、さらに、内燃機関１内の燃焼のために供給されるチャージエアを冷却するチャージ−エア・クーラー１０が配置され得、それによって、各燃焼プロセスのためにより多くのエアを供給し得る。排気ガスクーラー１１の形の対応する装置も、また、タービン３と吸気部６との間、特に排気ガス再循環ライン７の領域に配置され得る。

【0019】

一般に、バルブ装置８は、排気部５から排気ガス再循環ライン７が分岐する領域（図１参照）、あるいは吸気部６に排気ガス再循環ライン７が開口する領域（図１２参照）に配置され得る。または、バルブ装置８がフィルタ９の領域、または排気ガスクーラー１１の領域、および特にこれらのコンポーネントの構成要素部分として、配置されることも考えられる。

【0020】

排気部５が、バルブ装置８の領域で、第１の排気ガスダクト１２、第２の排気ガスダクト１３、および排気ガス再循環ダクト１４に分けられ、排気ガス再循環ダクト１４が排気ガス再循環ライン７に連通するように接続されることは、以下に述べられる本発明のバルブ装置８の実施例に当てはまる。バルブ装置８は、第２の排気ガスダクト１３、または排気ガス再循環ダクト１４の少なくとも部分的な閉塞の位置に従って構成される一方で、第１の排気ガスダクト１２はどの位置でも閉塞せず、そこで、少なくとも少しの排気ガスの流れが常に第１の排気ガスダクト１２を介して外部へ向けて放出される。

【0021】

図２〜図４には、本発明のバルブ装置８の第１の可能な実施例が示され、この場合には、それは、移動可能なバルブピストン１５を有し、それは、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために軸方向に移動可能である。このバルブピストン１５は、例えばセラミックから構成され得、それによって、比較的滑らかな表面を有し得、それは、好ましくない付着物の付着を少なくとも困難にし、好ましくは防止する。そのような滑らかなバルブピストン１５は、また、往復運動の間に外表面で引きはがされるので、過小評価されないクリーニング効果を有する。一般に、バルブピストン１５は、少なくとも３つの位置（図４ａ〜ｃ参照）の間で移動可能である。すなわち、図４ｃに示される第１の位置では、第２の排気ガスダクト１３を閉じ、第１の排気ガスダクト１２と排気ガス再循環ダクト１４とは完全に開かれる。この位置では、排気部５から到達する排気ガスの質量流量は第１の排気ガスダクト１２と排気ガス再循環ダクト１４とに分配されるだけなので、比較的高い排気ガス再循環レートが生じる。図４ｂに示される第２の位置では、バルブピストン１５は、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３の両方、および、また、排気ガス再循環ダクト１４を開く。そこで、この位置でも、排気ガス再循環は行われるが、しかし、排気ガス再循環レートは、第１の位置よりも低くなる。最後に図４ａでは、第３の位置が描かれ、バルブピストン１５は、排気ガス再循環ダクト１４を閉じ、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３は完全に開かれる。そこで、この場合には、排気ガス再循環は行われない。図４ａ〜ｃに示される上記位置に加えて、もちろん、排気ガス再循環レートの特に微細な開ループ／閉ループ制御のための中間位置も、また、考えられ、そこで、例えばバルブピストン１５は、排気ガス再循環ダクト１４に部分的にだけ突き出て、それによって、それを完全に閉じるのではなく、しかし、むしろ部分的にだけ閉じる。

【0022】

図４ｂは、バルブピストン１５の第２の位置を示し、それは、例えば、対応するアクチュエーティングドライブ１６、例えば電気モータの電流供給なしに、位置が定められる。バルブピストン１５は、ここにベアリング１７を介して取り付けられ、ピストンロッド１８によって移動させられる。ベアリング１７は、ここでは排気ガスを導くバルブ装置８の部分に関して、対応するシール１９によってシールされる。

【0023】

図５〜図７のバルブ装置８に注目すると、そこに示される実施例のバルブ装置８は、同様に、もちろん金属またはセラミックから構成され得る、バルブシリンダ２１の形の回転可能なバルブエレメント２０を有していることが見られる。この場合には、また、セラミックからなるバルブエレメント２０の構成は、滑らかな表面、そしてそれによる、好ましくない付着が低減される傾向という非常な利点を有している。図２〜図４のバルブ装置８のように、バルブエレメント２０は、質量流量に影響するのに係わらず、第２の排気ガスダクト１３および排気ガス再循環ダクト１４中に構成される。

【0024】

図７ａ〜ｃでは、また、バルブ装置８の３つの極端な（extreme）位置が示され、図７ｃに示される第１の位置では、バルブエレメント２０は第２の排気ガスダクト１３を閉じ、第１の排気ガスダクト１２および排気ガス再循環ダクト１４は完全に開かれる。図７ｂに示される第２の位置では、しかし、バルブエレメント２０は全てのダクト１２，１３，１４をそれぞれ完全に開く。図７ａに示される第３の位置では、回転可能なバルブエレメント２０は、排気ガス再循環ダクト１４を閉じ、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３は、完全に開かれ、そこで、この場合には、排気ガス再循環は行われない。図７ｂでは、図７ｃに比べて減少した排気ガス再循環が行われ、図７ｃでは、最大の可能な排気ガス再循環が行われる。図２〜図４のバルブ装置８についてのコメントと同様に、図５〜図７のバルブ装置８でも、また、回転可能なバルブエレメント２０の最も変化に富んだ（most varied of）中間位置が考えられ、そこで、図７ａ〜ｃに示される極端な位置に加えて、また、排気ガス再循環レートの正確な適用量のために任意の中間位置が与えられ得る。

【0025】

図７ａ〜ｃに注目すると、さらに、第１の排気ガスダクト１２が、例えば第２の排気ガスダクト１３、または排気ガス再循環ダクト１４よりも大きな横断面を有することが見られる。このように、バルブエレメント２０は、もちろん、例えば図７ｄに示されるようにも構成され得、そこで、バルブシリンダ２１のように構成される例えばバルブエレメント２０の直径は、第２の排気ガスダクト１３の領域において、排気ガス再循環ダクト１４の領域よりも明確に大きい。

【0026】

図８〜図１０では、最後に、さらなるバルブ装置８の変形例が示され、この場合には、バルブエレメント２０はフラップ２２として構成されている。同時に第１の位置を表す図１０ｃに示される極端な位置では、バルブエレメント２０、すなわちフラップ２２は、第２の排気ガスダクト１３を閉じ、第１の排気ガスダクト１２、および排気ガス再循環ダクト１４は開かれる。図１０ｂに示される位置では、しかし、全てのダクト１２，１３，１４が開かれる。図１０ａに示される第３の位置では、バルブエレメント２０、すなわちフラップ２２は排気ガス再循環ダクト１４を完全に閉じ、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３は開かれる。この場合には、また、したがって、排気ガス再循環は行われない。

【0027】

図１１ａ〜ｃは、バルブ装置８のさらに可能な実施例が描かれ、この場合には、それは、異なる半径を有する移動可能なバルブピストン１５を有し、それは、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために軸方向に移動可能である。このバルブピストン１５は、例えばセラミックから構成され得、それによって、比較的滑らかな表面を有し得、それは、好ましくない付着物の付着を妨げ、好ましくは防止する。一般に、バルブピストン１５は、少なくとも３つの位置（図１１ａ〜ｃ参照）の間で移動可能である。すなわち、図１１ｃに示される第１の位置では、第２の排気ガスダクト１３を閉じ、第１の排気ガスダクト１２と排気ガス再循環ダクト１４とは完全に開かれる。この位置では、排気部５から到達する排気ガスの質量流量は第１の排気ガスダクト１２と排気ガス再循環ダクト１４とに分配されるだけなので、比較的高い排気ガス再循環レートが生じる。図１１ｂに示される第２の位置では、バルブピストン１５は、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３の両方、および、また、排気ガス再循環ダクト１４を開く。そこで、この位置でも、排気ガス再循環は行われるが、しかし、排気ガス再循環レートは、第１の位置よりも低くなる。最後に図１１ａでは、第３の位置が描かれ、バルブピストン１５は、排気ガス再循環ダクト１４を閉じ、第１および第２の排気ガスダクト１２，１３は完全に開かれる。そこで、この場合には、排気ガス再循環は行われない。図１１ａ〜ｃに示される上記位置に加えて、もちろん、また、排気ガス再循環レートの特に微細な開ループ／閉ループ制御のための中間位置も考えられ、そこで、例えばバルブピストン１５は、排気ガス再循環ダクト１４に部分的にだけ突き出て、それによって、これを完全に閉じるのではなく、しかし、むしろ部分的にだけ閉じる。

【0028】

図１１ａ〜ｃでは、第１の排気ガスダクト１２は、破線で描かれ、それは、これが全く任意に設けられることを意味することが意図されている。この場合には、バルブピストン１５によって共に完全に閉じられ得る第２の排気ガスダクト１３、および排気ガス再循環ダクト１４だけが存在する。第２の排気ガスダクト１３は、排気ガス再循環ダクト１４よりも明確に大きな横断面を有し、そこで、バルブピストン１５は、この領域で、排気ガス再循環ダクトの領域よりも明確に大きな直径を有している。示されるバルブ装置８は、もちろん、排気ガス再循環ライン７の吸気部６への開口の領域にも配置され得、この場合には、第１および第２の排気ガスライン１２，１３は、排気ガスではなく、フレッシュエアが吸気部６から流れ出る。

【0029】

そのようなバルブ装置８の配置は、図１２および図１３に示されている。図１３ａ〜ｃによれば、バルブ装置８は、吸気部６の排気ガス再循環ライン７の開口の領域に描かれ、やはり、移動可能なバルブピストン１５を有し、それは、排気ガス再循環レートの開ループ／閉ループ制御を行うために軸方向に移動可能である。一般に、バルブピストン１５は、少なくとも３つの位置（図１３ａ〜ｃ参照）の間で移動可能である。すなわち、図１３ｃに示される第１の位置では、第２のフレッシュエアダクト２３を閉じ、第１のフレッシュエアダクト２４と排気ガス再循環ダクト１４とは完全に開かれる。この位置では、比較的高い排気ガス再循環レートが生じる。図１３ｂに示される第２の位置では、バルブピストン１５は、第１および第２のフレッシュエアダクト２４，２３の両方、および、また、排気ガス再循環ダクト１４を開く。そこで、この位置でも、排気ガス再循環は行われるが、しかし、排気ガス再循環レートは、第１の位置よりも低くなる。最後に図１３ａでは、第３の位置が描かれ、バルブピストン１５は、排気ガス再循環ダクト１４を閉じ、第１および第２のフレッシュエアダクト２４，２３は完全に開かれる。そこで、この場合には、排気ガス再循環は行われない。

【0030】

排気ガス再循環ライン７の吸気部６への開口の領域のバルブ装置８の配置では、これは新たな機能を有している。すなわち、バルブ装置８は、排気ガス再循環の質量流量だけでなく、吸気部６の吸気圧力も制御および調整する。吸気部６、および／または排気部５にスロットルフラップ２５，２５’備えることによって、さらなる影響が再循環可能な排気ガスの量に作用し得る。しかし、本発明のバルブ装置８によって、概して、そのようなスロットルフラップが、また、供給される。

【0031】

本発明の多様な実施例の全体によって、従来の排気部５に配置されたスロットルフラップでは不可能だった、低圧領域、すなわち排気ガスターボチャージャー２のタービン３の下流での排気ガス再循環レートの特に正確な開ループ／閉ループ制御が可能になる。同時に、温度制御も、可能である。示されたバルブ装置８の全ての実施例は、小さな組み付けスペースしか必要とせず、それは、同様に大きな利点をもたらす。特に、図２〜図７のバルブ装置８は、さらに、開いた第２の排気ガスダクト１３、またはそれぞれ開いた排気ガス再循環ダクト１４では、それぞれのバルブエレメント２０，２１，２２、またはそれぞれのバルブピストン１５が流れ横断面に突出しないので、小さな圧力損失をもたらす。セラミックからの構造を通して、さらに、非常に滑らかな表面により、好ましくない付着が低減される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】