BMW バキュームポンプと排気フラップ

エンジンオイルの漏れやリコールが多い

バキュームポンプ（真空ポンプ）のお仕事を考えてみました

BMWのバルブトロニックエンジンは、スロットルバルブの代わりに

吸気バルブで吸入空気量をコントロールするので

吸気バルブの上流は大気になり、燃焼室までの負圧が実質ゼロとなるので

ブレーキブースター等に必要な負圧が吸気マニホールドに発生しません

BMWのバルブトロニックやVANOSについては

お時間があれば


t3109　BMW バルブトロニック（１～３型）
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200711230000/

t3109　BMW VANOSとは
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200810140000/


を閲覧して下さい

そこで

ディーゼルエンジンと同様に

必要な負圧が吸気マニホールドに発生しない代わりに

バキュームポンプからの負圧を利用し

バキュームポンプには、ベーン式、ピストン式、ギア式などがありますが

ベーン式は、小型化、エネルギー効率が優れているので

BMWは、ベーン式を採用していると思います

BMW N42 Vakuumpumpe / Vacuum Pump




1：ブレーキブースター用チェックバルブ（逆止弁）
2：補助コンシューマー（排気フラップなど）用チェックバルブ
3：補助コンシューマー用吸入口
4：ハウジング
5：ロータ
6：ブレーキブースター用の吸入口
7：ポンプ室
8：ベーン

ベーン式バキュームポンプは

ハウジング内の略円柱形状のポンプ室に、溝を設けたロータを偏心状態で配設し

ロータに移動可能なベーンを組付け

ロータが回転するとベーンにより区画されるポンプ室の容積が増減することで

空気を吸入、圧縮及び吐出し、吸気口側が減圧され負圧を発生させ

ベーンやポンプ室などの冷却、潤滑、気密には

吸気口とは別に

オイル給油口を設けてポンプ室に吸入されるエンジンオイルによって行われ

ポンプ室に吸入されたエンジンオイルは、潤滑などに寄与した後

大部分が空気と共に排気口から吐出されているハズです

駆動方式や用途は

バルブトロニックのBMW N52エンジン等だとオイルポンプチェーンで駆動され

バルブトロニック直噴ターボのBMW N20エンジン等だと

カムシャフトによって直接駆動されているハズで

BMW N52等だとブレーキブースターや

Exhaust Flap Damper System（排気フラップ/エキゾーストコントロールバルブ）用に

BMW N20等だと

ターボチャージャー（ターボ）の過給圧（ブースト圧）制御にも利用され

２ステージバキュームポンプの場合は

ファーストステージは、ブレーキブースターに

セカンドステージは、排気フラップや過給圧制御にも利用されているハズです



1：ベーン式バキュームポンプ
2：ブレーキブースター用チェックバルブ
3：排気フラップ用ソレノイドバルブへ
4：アキュムレータ
5：ウエストゲートバルブ用EPDW/Electropneumatic Pressure Transducers（Converter）
6：ウエストゲートバルブ（ダイアフラム式アクチュエータ）
7：補助コンシューマ用チェックバルブ

BMWのオイルポンプ（吐出量可変式）やブレーキブースターについては

お時間があれば


t3109　BMW オイルポンプ（吐出量可変式）
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201402110000/

t3109　BMW ブレーキブースター
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201002220000/


を閲覧して下さい

BMWの排気フラップは、可変マフラーのフラップの事で

排気騒音は

マフラーの容積とパイプの長さに影響を受けるので

排気を拡張したり通路を曲げたりするなどで排気エネルギーを調整していますが

排気抵抗を伴えば出力を低下させてしまいます

そこで

可変マフラーは、一般的に低中速は排気の背圧を上げて消音効果を上げ

高速では、背圧を下げて出力の低下を防いでいて

BMWの排気フラップの位置は

サブタイコ（サブマフラー）とタイコ（メインマフラー）の間の排気パイプか

メインマフラーの出口となるテールパイプに装着され

スロットルバルブで吸入空気量をコントロールするBMW M54エンジン等であれば

吸気マニホールドからの負圧をアキュムレータに貯蔵するか

バルブトロニックのBMW N52等であればバキュームポンプからの負圧を

ソレノイドバルブで制御し

負圧でアクチュエータ（ダイアフラム式）を動かし排気フラップを可変してるハズで

最新のタイプだと

負圧を利用せずにDMEからのPWM/Pulse Width Modulation信号で

アクチュエータ（モーター式）を作動させ排気フラップを可変しているかもしれません

また

BMWは、社外品のような拘った排気フラップを採用していますが

他メーカーでも高級車であれば

メインマフラー内にスプリング力で閉じているのれん型の排気フラップを設置し

背圧が低い低中速ではスプリング力で通路を閉じ

高速では背圧が高くなってスプリング力に打ち勝ち排気フラップを開く

システムなどを採用していると思います




1：排気フラップ
2：メインマフラー

ターボチャージャーの過給圧制御については

BMWは

三菱 TD03、Garrett GT22、BorgWarner（KKK）B03など

ウェストゲート式ターボを採用し

ターボの過給圧は、タービンホイールに到達する排気ガス量によって決るので

タービンホイールにバイパス通路を設けるとともに

バイパス通路を開閉するウエストゲートバルブ（ウエストゲート）を設け

ウエストゲートの開度を調整し、排気ガス量を調整して過給圧を制御しています

ウエストゲートを開閉するアクチュエータは

ダイアフラム式になり、古いターボだとウエストゲートの開度は過給圧に依存するので

使用全域でウエストゲートの開度を任意に制御することができません

そこで

他メーカーだと

電動モーターを駆動源とした電動式ウエストゲートを採用し

アクティブ制御をしていると思いますが

BMWは

ブレーキブースターに利用する負圧に影響を及ぼさないバキュームポンプを

採用しているので、バキュームポンプからの負圧をアキュムレータに貯蔵して

DMEからのPWM信号でEPDWを制御し、負圧でアクチュエータを動かし

使用域の全域において過給圧に関係なくウエストゲートの開度を可変させ

アクティブ制御しているハズで

アイドルフェーズでは

低回転でコンプレッサーホイールの回転を上げる排気ガス量を確保する為

ウェストゲートが閉じられ

パワーを要求された場合、コンプレッサーホイールは目立ったタイムラグなしに

必要な過給圧を提供することができ

全負荷の状況では

最大トルクに到達した時にウェストゲートを部分的に開くことで

バイパス通路からも排気を開始し

排気ガス量を部分的にタービンホイールに向けることが可能となり

更なる過給圧の増加が生じないように

タービンホイールから駆動エネルギーを削除することで

コンプレッサーホイールが要求された速度でしか回転しないように誘導し

過給圧が一貫して高いレベルで維持しつつターボやエンジンの損傷を防ぎ

全体的な燃料消費の改善もしていると思います

また

三元触媒には昇温特性があり

排ガスがタービンホイールを通過すると排気温度が下がるので

ファーストアイドルではウェストゲートを開き、バイパス通路からも排気することで

触媒の昇温を早くさせるメーカーもあったと思いますが

BMWの場合は

ウェストゲートを開らかずに触媒早期活性化モードを採用しているかと思います

触媒早期活性化モードについては

お時間があれば


t3109　BMW ハイプレシジョン インジェクション
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200703300000/


を閲覧して下さい



1：ウェストゲート

キャニスタパージについては

気温の変動や走行時の燃料タンク内の温度上昇によってタンク内の燃料が揮発するので

燃料タンクの蒸発ガスを活性炭などが封入された吸着装置（キャニスタ）に溜め

バルブトロニックエンジンでも

スロットルバルブを調整することで吸気マニホールドに負圧を発生させ

吸気マニホールドが負圧になると、吸着された蒸発ガスを吸気マニホールドにパージし

空気や混合気と一緒にシリンダーへ充填して燃焼させ、キャニスタの機能を回復している

かと思います



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AA Schultz（AA シュルツ）

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