JP2004502066A

JP2004502066A - 排気容積およびこの排気容積を含む排気装置

Info

Publication number: JP2004502066A
Application number: JP2002506349A
Authority: JP
Inventors: ビオー，クリストフ
Original assignee: フオレシア・システム・デシヤプマン
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2004-01-22
Also published as: FR2811015B1; FR2811015A1; AU2001270700A1; WO2002001049A1; DE10196400T1

Abstract

本発明は、側壁（２０、２２、２４）により画定され、排気ガスが入る主要な入口（１４）と、排気ガスが排出される主要な出口（１６）とを備えたチャンバ（１２）を含む排気容積（１０）に関する。この排気容積は、前記チャンバ（１２）を通って二端に通じる、中空でない壁を備えた少なくとも一つの管路（１８）を含む。

Description

【０００１】
本発明は、側壁により画定され、排気ガスが入る主要な入口と排気ガスが排出される主要な出口とを備えたチャンバを含むタイプの排気容積に関する。
【０００２】
特にガソリンで動作する直接噴射式のエンジンを備えた自動車では、排気ガスの温度を下げられる熱交換器を排気系統に配置することが時に必要である。
【０００３】
使用される熱交換器は、一般に排気ガス／水のタイプである。特に、熱交換器に含まれる水が沸騰する危険性があるため、こうした熱交換器の使用は比較的複雑である。
【０００４】
さらに、ターボコンプレッサに結合する場合、アルミニウムからなる排気ガス／空気式の熱交換器が知られている。これらの熱交換器は、アコーディオン状の細いフィンを間に挿入した平面管を含む。このような熱交換器の製造コストは非常に高く、アルミニウムを使用するので耐熱性が制限される。
【０００５】
本発明の目的は、製造コストが安価で、排気系統において排気ガスの温度を下げられる手段を提案することにある。
【０００６】
このため、本発明は、前記チャンバを通って二端に通じる少なくとも一つの中空でない壁を備えた管路を含むことを特徴とする前記のタイプの排気容積を対象とする。
【０００７】
特定の実施形態によれば、容積は、以下のような一つまたは複数の特徴を備える。
【０００８】
入口および出口が、それぞれ、一つまたは各通過管の長さの少なくとも一部にほぼ沿って延びる入口管および出口管を含み、少なくとも一つの排気ガスの側面流出開口部が、少なくとも一つの管の側壁に設けられている。
【０００９】
一つまたは各開口部が、細長い形状をしており、その長さが、ほぼ管の長さに沿って延びている。
【００１０】
少なくとも一つの側面開口部を備える少なくとも一つの管が、チャンバに収容される端で塞がれる。
【００１１】
一つまたは各側面流出開口部を通る排気ガス流出のために提供された全表面は、大半が通過管と反対側の管に配置される。
【００１２】
入口管が、チャンバを通り、マフラの補助出口を形成する。
【００１３】
前記チャンバの外に、主要出口または補助出口を閉鎖するバルブと、閉鎖バルブの後段で主要出口および補助出口を接続するマニホルドとを含む。
【００１４】
前記チャンバが、一般に円筒形であり、通過管がチャンバの軸にほぼ平行に延びている。
【００１５】
壁が、ほぼ円筒形の外装と、前記外装を塞ぐ２個の端パネルと、端パネルを貫通する入口および出口と、端パネルを通り抜ける各端に向かう出口を貫く通過管とを含む。
【００１６】
排気容積が、排気マフラを構成する。
【００１７】
排気容積が、熱交換器を構成する。
【００１８】
排気容積が、主に鋼鉄からなる。
【００１９】
本発明は、また、上記のような第一の容積と、上記のような第二の容積とを含み、出口管が前記チャンバを貫通して第二の容積の補助的な入口を形成し、第一の容積の補助的な出口が、第一および第二の容積のチャンバ外に配置された閉鎖バルブによって第二の容積の補助的な入口に接続され、第一の容積の主要な出口が第二の容積の主要な入口に接続されることを特徴とする排気装置を目的とする。
【００２０】
本発明は、添付図面に関して例としてのみ挙げられた以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。
【００２１】
図１に示された排気容積１０は、直接噴射式のガソリンエンジンを備えた自動車の排気系統に設置するように構成されている。この排気容積は、音の放出を減らす排気マフラと、そこで循環するガスの温度を下げることができる熱交換器を同時に構成する。以下、排気容積１０をマフラと示す。
【００２２】
マフラ１０は、ガスが循環するための閉鎖空間を画定するチャンバ１２を含む。チャンバ１２は、排気ガスが入る主要な入口１４と、排気ガスが出る主要な出口１６とを備える。周囲の空気が循環する管路１８は、チャンバ１２を端から端まで貫通し、チャンバの外の二端に通じる。管路１８は、その両端で、チャンバ１２の外および、チャンバの全ての入口およびまたは出口の外に通じる。より詳しくは、管は、中空でない側壁、全周に沿って接続されている壁を通り抜けて現れる各管の開いた端を介して各端に通じる。かくして、管１８と、この管が通る中空でない側壁との間に面の連続性が確保され、チャンバ１２の気密性を保証する。
【００２３】
チャンバ１２を画定する壁は、端パネル２２、２４によって各端でふさがれる、ほぼ円筒形の外装２０を有する。外装２０は、圧延鋼板から形成され、長手方向の向かい合った縁が、長手方向に延びる結合領域によりクランプまたは溶接によって互いに接続される。一般に端キャップによって示される端パネル２２、２４は、周辺で外装２０の端に結合される。端パネルはクランプまたは溶接によって結合される。
【００２４】
チャンバ１２を貫通する管１８は、外装２０の軸に沿って延び、端パネル２２、２４の中央部分に通じる。
【００２５】
このため、端パネル２２、２４は、図２に示した線引き筒２８により縁取られる中央開口部２６を含む。筒２８は、端パネルと一体成形され、約５ｍｍの長さにわたって外側に延びる。管１８は、筒２８にはめ込まれ、そこでその周辺を溶接される。
【００２６】
図示された実施形態では、管１８が、一定の断面を有する中空でない壁を備えた管から構成される。管は、図３に示したように、管の内側に向かって湾曲した２個の対向側面３０を有し、これらの２個の側面が、膨らんだ２個の横断側面３２により互いに接続されている。
【００２７】
チャンバの入口１４および出口１８は、入口管４０および出口管４２をそれぞれ含み、一端がチャンバの外に延長され、他端が管１８に沿ってチャンバ１２の全周に延びる。入口管４０および出口管４２は、開口部４４、４６を介して端パネル２２、２４を通過する。開口部は、外側に向かって延伸された筒により縁取られ、入口管および出口管のいずれかと、結合される端パネルとが溶接できるようにされている。入口管４０および出口管４２の後端４６、４８は、それぞれ端パネル２２、２４で支持される。かくして、入口管および出口管は、対向する端パネルによりチャンバ１２に収容される端で塞がれる。端パネルは、そのとき栓を形成する。
【００２８】
入口管４０および出口管４２は、管路１８の長さにほぼ沿って、直径方向に向かい合った細長い２列の開口部を有する。各管に対し、第１列の細長い開口部５０、５２は、外装２０側に向いている。この列は、考慮された入口管および出口管のいずれかに対して管路１８の反対側に延びる。
【００２９】
第２列の開口部５４、５６は、通過管１８の湾曲側面３０に向かい合って設けられている。
【００３０】
これらの開口部は細長く、入口管または出口管の軸に沿って長さが配向されている。
【００３１】
開口部５０、５２の幅は、対応する開口部５４、５６の幅よりも広い。そのため、入口管４０および出口管４２の側壁を通過するガスに提供される全面は、大半が通過管１８の反対側、すなわち外装２０側に向いている。
【００３２】
さらに、図１に示したように、２個の中間隔壁６０、６２がチャンバ１２の内部で横に延びている。各中間隔壁は、入口管４０および出口管４２と通過管１８とを通す３個の開口部を備える。隔壁は、周辺で外装２０を支持する。
【００３３】
２個の中間隔壁６０、６２は、入口管４０および出口管４２を介してのみ互いに連通する３個の区画にチャンバ１２を分離する。
【００３４】
図１に示したマフラは、排気系統に組み込むときに、ガスの循環に提供される容積のために音を減少する役目を果たす。さらに、マフラ、特に外装２０の外壁に沿ったガスの循環、ならびに管路１８を画定する壁に沿ったガスの循環により、排気ガスと周囲環境との間で熱交換が行われる。外装２０と管路１８の壁とに接触する空気は、たとえば、自動車の前面でエンジン区画の入口に取り付けられた空気の取入口から採取される。
【００３５】
図３に示したように、入口管４０から送られる排気ガスは、相互の間の狭まった部分に向かって開口部５４を介して流れ、矢印Ｆ１の方向に従って湾曲側面３０に沿って循環する。次いで、排気ガスは、管路１８の膨らんだ側面３２と外装２０との間で循環しながら管路１８を迂回し、出口管４２と外装２０との間に画定される間隔内を循環後、湾曲側面３０または開口部５２の正面に設けられた開口部５６から出口管４２の内部に入る。
【００３６】
入口管４０内で循環する排気ガスの主要部分は、開口部５０によって入口管から出、矢印Ｆ２の方向に従って外装２０の表面に沿って循環する。この循環は、外装２０の断面周辺のほぼ半分で行われる。最後に、排気ガスは側面開口部５２または５６から出口管４２に入る。
【００３７】
外装２０に沿った、また管路１８の表面に沿った排気ガスの循環により、排気ガスと周囲の空気との間で熱を伝達することができ、実際、空気は、管路１８を介して外装の周囲で循環する。
【００３８】
熱交換器をなす本発明によるマフラは、従来のマフラの構造にきわめて近く、通過管１８が付加されているだけなので、製造コストが非常に安い。
【００３９】
このようなマフラは、有利には、鋼鉄で構成されて製造コストを削減し、高温に耐えられるようにされる。
【００４０】
図４、５では、本発明によるマフラの変形実施形態を示した。これらの図では、図１の実施形態と同じまたは類似したエレメントに同じ参照数字を付している。
【００４１】
図４の実施形態では、入口管４０が端キャップ２４を超えて延長されている。かくして、管４０は、チャンバ１２を貫通する。入口管４０の貫通する端は、排気マフラの補助的な出口６８を構成する。この出口は、チャンバ１２の端に、補助的な出口を選択的に塞ぐことができるバルブ７０を備える。
【００４２】
マニホルド７２は、バルブ７０の後段にある補助的な出口６８にマフラの主要出口１６を接続する。
【００４３】
バルブ７０を開けることによって、チャンバ１２内で循環するガスの量は少なくなり、排気ガスの冷却が変えられるように構成される。
【００４４】
かくして、バルブ７０の開きを変えることによって、排気ガスの冷却は制御可能である。
【００４５】
変形実施形態では、バルブ７０が出口１６とマニホルド７２との間に設けられる。
【００４６】
図５に示された排気装置は、互いに結合される本発明による２個のマフラ１００、１０２を含む。
【００４７】
第一のマフラ１００は、図４のマフラと同様に、チャンバ１２を端から端まで通る入口管４０を有する。かくして、マフラは、補助的な出口１０４を含む。第二のマフラ１０２の主要な入口１４は、管路１０６により第一のマフラ１００の主要な出口１６に接続される。
【００４８】
第二のマフラの出口管４２は、マフラを貫通し、補助的な入口１０８を画定する。この補助的な入口１０８は、閉鎖バルブ１１０により第一のマフラの補助的な出口１０４に接続される。
【００４９】
２個の排気マフラ１００、１０２の間に配置されるバルブ１１０が存在することにより、装置の出口における排気ガスの温度を変えることができる。実際、バルブ１１０が閉鎖されると、排気ガスは、２個のマフラの内部で横に循環するように構成され、排気ガスと周囲の環境との間で著しい熱交換が行われる。反対に、バルブ１１０が開放されると、排気ガスは、外装２０または管路１８に沿って流れるように導かれないで、装置の入口から出口まで直接循環する。その結果、冷却がほとんど行われないか、または冷却が行われない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気容積の部分切欠斜視図である。
【図２】排気容積の端の部分縦断面図である。
【図３】図１の排気容積の３−３面による横断面図である。
【図４】本発明による排気容積の変形実施形態の概略的な縦断面図である。
【図５】本発明による排気容積２つを含む排気装置の概略的な縦断面図である。

Claims

側壁（２０、２２、２４）により画定され、排気ガスが入る主要な入口（１４）と、排気ガスが排出される主要な出口（１６）とを備えたチャンバ（１２）を含む排気容積（１０）において、前記チャンバ（１２）を通って二端に通じ、前記チャンバ（１２）の外で前記側壁（２０、２２、２４）を介して設けられる開口部（２６）を通る、中空でない壁を備えた少なくとも一つの管路（１８）を含み、一つまたは各管路（１８）が、前記側壁（２０、２２、２４）にその周辺に沿って接続されることを特徴とする、排気容積。
入口（１４）および出口（１６）が、それぞれ、一つまたは各通過管（１８）の長さの少なくとも一部にほぼ沿って延びる入口管（４０）および出口管（４２）を含み、少なくとも一つの排気ガスの側面流出開口部（５０、５２、５４、５６）が、少なくとも一つの管（４２、４４）の側壁に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の排気容積。
一つまたは各開口部（５０、５２、５４、５６）が、細長い形状をしており、その長さが、ほぼ管（４０、４２）の長さに沿って延びていることを特徴とする、請求項２に記載の排気容積。
少なくとも一つの側面開口部（５０、５２、５４、５６）を備える少なくとも一つの管（４０、４２）が、チャンバ（１２）に収容される端で塞がれることを特徴とする、請求項２または３に記載の排気容積。
一つまたは各側面流出開口部（５０、５２、５４、５６）を通る排気ガス流出のために提供された全表面は、大半が通過管（１８）と反対側の管（４０、４２）に配置されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の排気容積。
入口管（４０）が、チャンバ（１２）を通り、マフラの補助出口（６８）を形成することを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の排気容積。
前記チャンバ（１２）の外に、主要出口または補助出口を閉鎖するバルブ（７０）と、閉鎖バルブ（７０）の後段で主要出口および補助出口を接続するマニホルド（７２）とを含むことを特徴とする、請求項６に記載の排気容積。
前記チャンバ（１２）が、一般に円筒形であり、通過管（１８）がチャンバ（１２）の軸にほぼ平行に延びていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の排気容積。
壁が、ほぼ円筒形の外装（２０）と、前記外装（２０）を塞ぐ２個の端パネル（２２、２４）とを含み、入口および出口（１４、１６）が、端パネル（２２、２４）を通り、通過管（１８）が、端パネル（２２、２４）を介して各端に通じることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の排気容積。
排気マフラを構成することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の排気容積。
熱交換器を構成することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の排気容積。
主に鋼鉄からなることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の排気容積。
請求項６に記載の第一の容積（１００）と、請求項２から５のいずれか一項に記載の第二の容積（１０２）とを含み、出口管が前記チャンバを貫通して第二の容積の補助的な入口（１０８）を形成し、第一の容積（１００）の補助的な出口（１０４）が、第一および第二の容積のチャンバ外に配置された閉鎖バルブ（１１０）によって第二の容積の補助的な入口（１０８）に接続され、第一の容積（１００）の主要な出口が第二の容積（１０２）の主要な入口に接続されることを特徴とする、排気装置。