JP2010510423A - ガス吸気装置 - Google Patents

Abstract

自動車両用熱エンジンのシリンダヘッド内にガスを導入する本発明のガス吸気装置は、ガス吸気マニホルド（１１）と、マニホルド（１１）に直接的に、かつ熱交換器（１４）を通じて間接的に連通したマニホルド（１１）のガス供給弁（１０）とを備え、弁（１０）とマニホルド（１１）は、エンジンのシリンダヘッド上に固定されることを目的としたユニットモジュール（２０）として一体化されている。

Description

本発明は、自動車両の熱エンジンのシリンダヘッド内にガスを導入するガス吸気装置に関する。ここでは「ガス」という用語は、空気あるいは空気と排出ガスの混合物、場合によっては液体燃料および／または気体燃料で補足された空気を意味している。

自動車両の熱エンジンは、一般的に複数のシリンダで製作された燃焼室を備える。燃焼室では酸化剤と燃料の混合物が燃焼されてエンジンの働きを作り出す。酸化剤は、エンジンがターボコンプレッサであるか否かに応じて、加圧空気または非加圧空気のいずれかを備える。この空気はさらに排出ガスと混合されることも可能であり、これらは再循環排出ガスと呼ばれている。燃焼室内に供給されるガスは供給ガスと呼ばれている。

供給ガスは「吸気マニホルド」で受け取られる。「吸気マニホルド」は、当業者によって、英語の用語「ｉｔａｋｅ ｍａｎｉｆｏｌｄ」を使用してしばしばそのように呼ばれている。マニホルドは、燃焼室のシリンダヘッド、即ちシリンダの流入口に接続されている。エンジン出力に応じて、ガスの全体または一部のいずれかが冷却されること、あるいは冷却されないことも可能である。したがって、２つの管がマニホルドに供給を行う。即ち一方はマニホルド内に直接的に供給ガスを供給し、他方は熱交換器を介して間接的に供給ガスを供給して、ガスがマニホルドを通りながら冷却され、場合によっては加熱されることを可能にする。

エンジン産業の恒久的な目的は、供給ガス吸気装置をコンパクト化することに関する。

独国特許出願公開第１９９０２５０４号明細書は、熱交換器が流出口でマニホルド流入口のボリュームと直接的に接続されたハウジングを開示している。しかし、非冷却ガスを供給することが依然困難である。

本発明はガス吸気装置をコンパクトな形態で提供することを目的としている。

したがって、本発明は、自動車両の熱エンジンのシリンダヘッド内にガスを導入するガス吸気装置であって、ガス吸気マニホルドと、マニホルドに直接的、かつ熱交換器を通じて間接的に連通したマニホルドのガス供給弁とを備え、弁およびマニホルドは、エンジンのシリンダヘッド上に固定されるように適合されたユニットモジュールとして一体的に製作されている、装置を提供する。

本発明によって、弁はそれが直接的かつ間接的にマニホルド内に開口しながらマニホルドと共にユニットモジュールを形成して、コンパクトな装置を得ることを可能にしている。さらに、このような装置は、弁が直接的にマニホルドと一体であることから、振動にあまり影響を受けない。他方で、このようなユニットモジュールは汎用的な特性を有し、様々なエンジンの構造に適合されることを可能にしている。

好ましくは、弁は、流入口導管、直接流出口導管、および間接流出口導管を備えた二重弁であり、このような弁は、例えば、各導管の供給ガスの流量を制御する手段をさらに備える。

なお好ましくは、熱交換器も、弁およびマニホルドと共に１つのユニットモジュールとして一体化されている。

さらになお好ましくは、熱交換器がガス流入口ハウジングとガス流出口ハウジング内に開口すると同時に、弁の間接流出口導管が上記熱交換器のガス流入口ハウジング内に開口している。

このような場合には、好ましくは、マニホルドが上記熱交換器の流出口ハウジングを形成している。

特定の実施形態によると、モジュールは、上記熱交換器の流入口ハウジングと、マニホルドと、上記熱交換器用のハウジングとが配置されたボリュームを、蓋とともに画定した一体型ハウジングを備える。

他の特定の実施形態によると、上記熱交換器はモジュールの構成要素を形成し、流入口ハウジングおよびマニホルドは上記熱交換器上に固定されている。

本発明の一特徴によると、排出ガス用の吸気モジュールはユニットモジュール上に組み立てられ、マニホルド内に開口している。

このような場合には、好ましくは、弁は、マニホルド内に導入される排出ガスの流量を設定する調整機能、例えば、マニホルド内に直接的に導入されるガスの流量を設定する調整機能、および／またはガス流入口ハウジング内に導入されるガスの流量を設定する調整機能としての働きをする。

一実施形態によると、交換器の流入口ハウジングと流出口ハウジングはそれぞれ交換器によって占領されたハウジングを超えて平行して延在する突出部を備え、上記弁は上記２つの突出部の間に配置されている。

特定の実施形態によると、流入口ハウジングの上記突出部にはポートが設けられ、上記流出口ハウジングにもポートが設けられ、それぞれは上記ガス流入口ハウジング内と上記ガス流出口ハウジング内へのガスの流入のために設けられており、上記ポート同士は対向するように位置付けられ、上記間接流出口導管と直接流出口導管はそれぞれ上記ポート内に開口している。

一実施形態によると、上記流入口ハウジングは第１長手軸に沿って延在し、上記流出口ハウジングは第２長手軸に沿って延在し、上記第１軸と第２軸は平行であり、交換平面と呼ばれる平面を画定し、弁流入口導管は上記交換平面に対して垂直に配向されている。

一実施形態によると、直接流出口導管および／または間接流出口導管は、ガス流量調整フラップを備え、上記フラップには、例えば、上記交換平面に対して平行に配向された蝶番軸が設けられている。

本発明はさらに、燃焼室と、燃焼室の流入口を形成したシリンダヘッドと、以上に示された装置の特徴を有した吸気装置とを備えた自動車両熱エンジンに関する。

本発明は、本発明による装置およびエンジンの好ましい実施形態についての、添付の図面を参照した以下の説明を参照することで、より理解されよう。

本発明によるエンジンからのガスの流体回路の構造を示した概略ブロック図である。 第１実施形態による本発明の装置の分解斜視図を示す。 組み立て後の図２の装置の特定の実施形態の斜視図を示す。 本発明の装置の第２実施形態の斜視図を示す。 図４の装置の分解斜視底部図を示す。 図４の装置の分解斜視底部図を示す。

図１を参照すると、本発明のエンジン１は、ここでは、よく知られているようにプランジャが移動可能に中に組み立てられた４つのシリンダで製作された燃焼室１３を備える。エンジン供給空気２は、ターボコンプレッサ３を通して導入される。ターボコンプレッサ３は、タービン３ａによって駆動されるコンプレッサ３ａを備える。タービン３ａは排出ガス４によって駆動される。タービン３ｂが駆動された後は、排出ガス４は排出管６を通して抜かれ、または「再循環」される。即ち排出ガスは供給空気流れ２の中に再注入される。排出ガスのこのような再循環は「低圧」とも呼ばれる。この目的のために、再循環排出ガス７は弁８のレベルで収集され、熱交換器９内で冷却されて低圧の排出ガスにされ、コンプレッサ３ａの上流で供給空気流れ２の中に注入される。

供給空気と再循環された排出ガス７との混合物は、窒素酸化物の放出を軽減することを可能にする。

したがって、供給ガス２、７はコンプレッサの流入口３ａで、空気２のみを、あるいは空気２と低圧再循環排出ガス７との混合物を備え、このような混合物は、低圧排出ガス再循環用弁８によって調整されている。このような供給ガス２、７はコンプレッサ３ａ内で加圧され、マニホルド１１の供給弁１０に向けて供給される。

マニホルド１１はシリンダヘッド１２上で調整される。シリンダヘッド１２は燃焼室１３のシリンダの上部の閉鎖をもたらし、知られているように、そのような燃焼室１３のボリュームの一部を形成している。マニホルド１１は、シリンダヘッド１２内に供給ガスを吸気することを可能にする。マニホルド１１については、シリンダ内への供給ガス分注器と呼ばれることもある。

マニホルド１１の供給弁１０は二重弁である。即ち供給弁１０は流入口導管１０ａと２つの流出口導管１０ｂ、１０ｃとを備える。第１流出口導管１０ｂは直接マニホルド１１内に開口している。これは、以下では直接流出口導管１０ｂと呼ばれる。第２流出口導管１０ｃは熱交換器１４内に開口しており、その流出口のボリュームはマニホルド１１内に開口している。したがって、上記第２導管１０ｃは上記熱交換器１４を通じて間接的にマニホルド１１内に開口している。これは、以下では間接流出口導管１０ｃと呼ばれる。

したがって、弁１０の流入口導管１０ａ内に到着する供給ガス２、７は、直接流出口導管１０ｂを通して直接的にマニホルド１１内に導入され、あるいは間接流出口導管１０ｃを通して間接的にマニホルド１１内に導入されてるか、上記熱交換器１４を通る経路を作り出す。二重弁１０は、供給ガス２、７が一方および／または他方の流出口導管１０ｂ、１０ｃのいずれかの全体または一部のいずれかを通過することを可能にするように配置されている。したがって、熱的処理、例えば冷却作業が施された供給ガス２、７と、そのような処理が施されていない供給ガス２、７との割合を設定することが可能である。

供給ガス２、７は燃料と混合され、燃焼室１３内で燃焼される。高圧下にある排出ガス１５は、燃焼室１３を出ると排出マニホルド１６内に収集され、以上に説明されたようにタービン３ｂに向けて送られる。

図１および図３で示した特定の実施形態によると、このような高圧の排出ガス１７の一部は、再循環されることも可能である。この目的のために、再循環ガス管１７は、排出ガス流れの一部を迂回するように排出マニホルド１６上に配置され、そのようなガス１７の流量は弁１８によって設定される。このような高圧の再循環排出ガス１７は熱交換器１９内で冷却され、吸気マニホルド１１内に直接的に再注入される。これがいわゆる「高圧」排出ガス再循環である。

したがって、排出ガスは、コンプレッサ３ａの上流で低圧再循環によって、あるいはマニホルド１１内で高圧再循環によって供給空気２と混合されることが可能である。

図２から図６で示されているように、二重弁１０とマニホルド１１は、エンジンのシリンダヘッド１２上に固定されることを目的としたユニットモジュール２０として一体化されている。その目的のために、二重弁１０の直接流出口導管１０ｂはマニホルド１１の流入ポート２１のレベルに直接的に取り付けられており、したがってマニホルド１１のボリューム内に直接的に開口している。このようなモジュール２０はコンパクトであり、振動にあまり影響を受けない。

より具体的に説明すると、流入口導管１０ａと流出口導管１０ｂ、１０ｃ両方とは、流入ガスが直接流出口導管１０ｂ、または間接流出口導管１０ｃ、またはそれらの両方のいずれをも通過することができるように配置されている。本発明の既述の実施形態では、ガスは両方の導管１０ｂ、１０ｃを同時に通過することはできない。この目的のために、弁１０は２つのバタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’を備え、それらはそれぞれ流出口導管１０ｂ、１０ｃ内にある。バタフライフラップ１０ｃ’は図２に明確に示されている。当然ながら、バタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’ではなく他の任意の流量調整手段、例えば、スロットルまたはフラップなどが企図されることも可能である。

バタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’はそれぞれの作動エンジンによってそれぞれに駆動されることも可能である。本発明の好ましい実施形態によると、単一のエンジン２２がバタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’両方を駆動する。弁１０は、例えばこのような場合には、２００６年４月２６日に出願された本出願人名義の仏国特許出願公開第０６０３７１１号明細書で開示されている弁と類似のものであることも可能である。このような弁は、導管１０、１０ｃの全て可能な開口の組み合わせをできるようにすることは可能ではなく、以下の３つの作動モードのみを可能にする：
−バタフライフラップ１０ｂ’がその閉鎖位置とその開放位置との間で調整可能に部分的に開放され、バタフライフラップ１０ｃ’が閉鎖されている第１モード。
−両方のバタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’が閉鎖されている第２モード。
−バタフライフラップ１０ｂ’が閉鎖され、バタフライフラップ１０ｃ’は開放されている第３モード。

上述の特許出願明細書で開示されているように、エンジン２２をバタフライフラップ１０ｂ’、１０ｃ’に接続させる特定の歯車を使用して、１つのモードから他方のモードに切り替えることが可能である。

このような二重弁１０によって：
−第１動作モードでは、供給ガス２、７は直接的にマニホルド１１内に向けて送られ、それらの流量は、大なり小なり開口されたバタフライフラップ１０ｂ’によって調整される。
−第２動作モードでは、マニホルド１１のガス供給は閉鎖されている。
−第３動作モードでは、供給ガス２、７は熱交換器１４を通して間接的にマニホルド１１に供給される。

本発明の本明細書で開示されている実施形態によると、このような二重弁１０によって、供給ガス２、７をマニホルド１１に向かった２つの同時の流れ、即ち一方の直接的な流れと他方の間接的な流れとに分割することが不可能であることに留意されたい。さらに、間接的な流れは適合されることが可能ではない（バタフライフラップ１０ｃ’は開放も閉鎖もされる）。当然ながら、二重弁１０は、バタフライフラップをそれぞれ作動させる両方のエンジンを使用して、あるいは他の任意の適切な手段を使用して、このような動作モードを可能にするように構成されることも可能である。本明細書で使用されているこのような弁１０の利点は、そのコンパクトさおよびその使用の簡単さである。

本発明の好ましい実施形態では、熱交換器１４は、シリンダヘッド１２上に固定されることを目的としたユニットモジュール２０の一部でもあり、弁１０の間接流出口導管１０ｃは、上記熱交換器１４の流入口ハウジング内のガス流入ポート２３と接続され、マニホルド１１は上記熱交換器１４の流出口ボリュームを直接的に形成している。モジュール２０がマニホルド１１、二重弁１０、および上記熱交換器１４を備えることから、供給ガスの吸気装置はさらにコンパクトであり、振動にあまり影響を受けない。したがって、マニホルド１１内へのガスの直接的な吸気と熱交換器１４を介した間接的な吸気とが同じユニットモジュール２０内で起こる。

図２および図３の実施形態では、モジュール２０は、ガス流入口ハウジング２６が上記熱交換器１４内に配置されたボリュームを蓋２５と共に画定した一体型ハウジング２４、ならびに上記熱交換器１４用のハウジング２７、マニホルド１１を備える。弁１０はこのようなハウジング２４と共に、エンジンのシリンダヘッド１２上に固定されることを目的としたユニットモジュール２０を形成している。上記熱交換器１４は、ガス流入口ハウジング２６内に、かつマニホルド１１内に開口して、上記熱交換器１４のガス流出口ハウジングを形成している。

ハウジング２４について、より具体的に記述される。簡単にするために、要素は、前位置、後位置、高位置、低位置、左側位置、右側位置に言及することによって提示されるが、そのような位置は図２のハウジング２４の配向に対して選択されている。しかしハウジング２４がエンジン上に固定されている方法に対して先入観を持ってはならない。水平概念でも垂直概念でも全く同じことである。

ハウジング２４は後壁２８と、左側壁２９と、左側壁２９に対して左側かつその前方で横方向に突き出た左側肩部３０と、前壁３１と、二重弁１０と接続するための右側部分３２とを備える。ハウジング２４はさらに底壁３３を備え、蓋２５によって上部から閉鎖されている。弁１０と接続するための右側部分３２は、横方向に右に向かって突き出た、中央壁３２ｃによって互いに離隔された前ラグ３２ａ、または前突出部３２ａと、後ラグ３２ｂまたは後部突出部３２ｂとを備える。

二重弁１０は、中央壁３２Ｃ上で隣接した２つのラグ３２ａ、３２ｂの間に固定されている。先にふれたように、二重弁１０の直接流出口導管１０ｂは、前ラグ３２ａの後部分上に配置されてマニホルド１１のボリューム内に直接的に開口したマニホルド１１の流入ポート２１のレベルに固定されている。二重弁１０の間接流出口導管１０ｃは、上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６内のガス流入ポート２３と連通し、好ましくはガス流入ポート２３のレベルで固定され、ガス流入ポート２３は後ラグ３２ｂの前部分上に配置され、熱交換器１４の流入口ハウジング２６内に開口している。

熱交換器１４は上壁３４、底壁３５、右側壁３６、および左側壁３７を備える。このような壁３４、３５、３６、３７は金属、ここではアルミニウムで製作されている。これらは、流入口セクション３９と流出口セクション４０との間に、ガスの流路を間にもたらした重ねられたプレート３８を熱交換器１４が中に備える、枠を形成する金属シースを形成している。プレート３８は中空であり、ここでは冷却用流体の循環、例えば水がその中に配置されている。したがって、上記熱交換器１４内に移動してゆくガスが熱を、充分に薄く構成されたプレート３８を通して、プレート内を循環する水に交換する。したがって、重ねられたプレート３８は、上記熱交換器１４を流入口セクション３９から流出口セクション４０へと横断する供給ガス２、７と共に熱交換手段を形成している。冷却用流体の供給は、流入口管と流出口管を通じて起こるが、それらの間で全てのプレート３８が連通している。これはいわゆる「プレート」熱交換器と呼ばれている。

要約すると、このような熱交換器１４は、包囲体を流入口セクション３９から流出口セクション４０に横断するガスと熱を交換する手段が延在した包囲体を画定した、金属枠を備える。このような構造物は当業者によく知られており、それを本明細書でさらに詳しく説明することは必要でない。言うまでもなく、他の任意の適切なタイプの熱交換器を使用することも可能である。

熱交換器１４は、ハウジング２４内のその収容ケーシング２７内に収納されている。

蓋２５と、底壁３３と、後壁２８と、左側壁２９と、ハウジング２４の右側部分３２の一部とが、熱交換器の流入口セクション３９と共に、上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６をもたらし、その中に二重弁１０の間接流出口導管１０ｃが開口している。

蓋２５と、底壁３３と、肩部３０と、前壁３１と、ハウジング２４の右側部分３２の一部とが、上記熱交換器１４の流出口セクション４０と共にマニホルド１１をもたらし、その中に二重弁１０の直接流出口導管１０ｂが開口している。ハウジング２４の壁の１つが、上記熱交換器１４の流出口セクション４０によって形成されていることから、マニホルド１１は上記熱交換器１４のガス流出口ハウジングを直接的に形成している。

したがって、二重弁１０の流入口導管１０ａのレベルで供給される供給ガス２、７は、二重弁１０の直接流出口導管１０ｂを通過し、マニホルド１１内に直接的に開口することも可能であり、間接流出口導管１０ｃを通過し、上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６内に開口し、熱交換器１４のプレート３８同士の間を移動し、熱交換器１４の流出口でマニホルド１１内に開口することも可能である。

二重弁１０からマニホルド１１までの直接的かつ上記熱交換器１４を介した間接的なこの供給ガスの循環の全てがユニットモジュール２０内で起こる。

マニホルド１１は、ハウジング２４の前壁３１のレベルで、エンジンのシリンダヘッド１２上で、ハウジング２４の前壁３１内に配置されたポート４２から開口している。図示されていないガス流れのバタフライフラップが、マニホルド内に設けられることも可能である。このようなバタフライフラップは、マニホルド１１から出るガスの流れを修正し、そのような流れに混乱を引き起こして、シリンダヘッド１２の流入口でのガス混合を高めることを可能にする。このような機構は一般に当業者によって、英語の言葉を使用して「スワール（旋回流）」と呼ばれている。

ポート４８は、ハウジングの蓋２５上に設けられることが可能である。これらは高圧排出ガス吸気ポート１７である。図２の実施形態では、高圧排出ガスが再循環されていないことから、このようなポート４８は蓋４９によって閉鎖されている。ポート４８は、塞がれていて存在しないということも可能である。このようなポート４８が存在することには以下の利点がある。即ち、したがって蓋２５が標準化され、そのため汎用性を有すること、したがってモジュール２０が、図２の一実施形態のように高圧排出ガス再循環のないエンジン内と、図３の一実施形態のようにそのようなガスの再循環を備えたエンジン内とのいずれでも使用されることが可能であるという利点である。マニホルド１１の流出口でガス流れを乱すバタフライフラップは、高圧排出ガスが再循環されない場合には、当然ながらそれら自体必要とされないことに留意されたい。しかし、そのような位置でガス流れを乱すことが望まれる場合には、バタフライフラップは維持されることが可能である。

次に図３の実施形態について記述される。モジュール２０は、高圧排出ガス１７が再循環されることになっているエンジン内で組み立てられるということを除いては、図２の実施形態におけるモジュール２０と厳密に同一である。したがって、高圧排出ガス吸気モジュール１７がユニットモジュール２０と一体化されて、新規のコンパクトなモジュールを形成している。様々な要素に対する参照符号は同一である。図２の実施形態におけるモジュール２０のハウジング２４の蓋２５は、高圧排出ガス吸気モジュールの様々な要素を固定するための、図示されていない複数の穴を備えることが可能であることに留意されたい。これは、上述の蓋２５およびハウジング２４の標準的かつ汎用的な特徴による。

以上で説明されたように、高圧排出ガス１７が、排出マニホルド１６に接続された供給管５０を通して供給される。このような管５０は、高圧排出ガス用の上記熱交換器１９内に開口している。上記熱交換器１９は、ここでは供給ガス２、７用の上記熱交換器１４と同じタイプである。排出ガス１７は、上記熱交換器１９の流出口で、高圧排出ガス流量調整弁１８内を移動する。熱交換器１９と弁がここでは図１と比較して逆の順番に並んでいるが、これはどちらでもよいことに留意されたい。上記熱交換器１９と弁１８は、第１接続部５１と半回転をなした第２接続部５２とを通して互いに接続されて、弁１８が蓋２５上で上記熱交換器１９の隣に固定されるのを可能にして、アセンブリをコンパクトにしている。

弁１８は、流出口で、マニホルド１１用の供給管５４へ接続部５３を用いて接続されている。このような管５４は一般に当業者によって「フィーダ」または「レール」と呼ばれている。この管が備える本体からは、図面に示されていない４つの小管が延在し、それらは本体を蓋４９内に配置されたポートとハウジング２４の蓋２５上に開けられたポート４８とに接続している。小管およびポート４８は、同じ断面を示すように寸法決めされることが可能であり、そのようにして蓋４９の存在を回避している。

したがって、高圧排出ガス１７はポート４８のレベルでマニホルド１１内に開口している。マニホルドの流出ポート上で組み立てられた任意選択の回転式フラップが、高圧排出ガス１７と二重弁１０からの供給ガス２、７との均一な混合を可能にする。このような実施形態のコンパクトなアセンブリを使用して、高圧排出ガス１７がポート４２の近傍でマニホルド１１内に注入される。これによって高圧排出ガス１７の供給ガス２、７との混合が高められる。

排出ガス１７の再循環についてある問題が生じる。実際、シリンダヘッド１２上で組み立てられた吸気マニホルド１１内の圧力は、排出ガス１７のマニホルド１６内の圧力よりも必ずしも低いとは限らない。ここで、高圧排出ガス１７の再循環を実現するために、このようなガス１７を排出マニホルド１６から吸気マニホルド１１へ引き込むことを可能にする圧力差が存在すべきである。言い換えれば、排出マニホルド１６と比較して吸気マニホルド１１で低下が発生すべきである。

このような問題を解決する目的で、ここでは二重弁１０が追加の機能、即ち再循環高圧排出ガス流れ１７の調整機能を果たす。二重弁１０がマニホルド１１と共にユニットモジュールとして組み立てられて、直接流出口導管１０ｂがマニホルド１１のボリューム内に直接的に開口していることから、弁１０の流入口導管１０ａは、間接流出口導管１０ｃが閉鎖されている場合、マニホルド１１との直接的な流体連通に配置されることが可能である。このような場合には、弁１０の直接流出口導管１０ｂを部分的に塞ぐことによって、したがって対応したバタフライフラップ１０ｂ’を部分的に閉鎖することによって、弁１０の流入口導管１０ａからの流量が制限される。ここで、エンジンの稼働中には、シリンダ内でプランジャが往復運動してマニホルド１１からガスを引き出す。言い換えればプランジャとシリンダはポンプとして作用する。それでもなお、弁の直接流出口導管１０ｂのセクションが縮小されると、供給ガス２、７が、プランジャとシリンダによって行われるポンピング作用と比較すれば充分な量で導入されることが可能でないことから、マニホルド１１内に機能低下が発生する。このような機能低下は、再循環排出ガス１７を移動させる弁１８が開口される場合、そうしたガス１７が引き出されることにつながる。

したがって、二重弁１０は、吸気マニホルド１１内の再循環高圧排出ガス１７の流量を改善しかつ制御することを可能にする。この目的のために、間接流出口導管１０ｃのバタフライフラップ１０ｃ’は閉鎖され、直接流出口導管のバタフライフラップ１０ｂ’は部分的に開かれている。バタフライフラップ１０ｂ’が閉鎖される程、創出される機能低下は大きく、再循環高圧排出ガスの流量は大きくなり、その逆の場合も同様となる。

したがってこのような場合には、二重弁１０は二重の機能を果たす。即ち、一方の、直接通路と間接通路との間の供給ガス２、７に対する調整機能、ならびに他方の、再循環高圧排出ガス１７の流量に対する調整機能を果たす。

二重弁１０はここでは、エンジンを停止させる補助を行う第３の機能をさらに果たす。このような停止の間、管１０ｂ、１０ｃはいずれも閉鎖されて、マニホルド供給１１を遮断する。このような閉鎖はここでは、徐々に閉鎖されることが可能な直接流出口導管１０ｂのバタフライフラップ１０ｂ’によって徐々に起こることが可能であって、エンジン内の過度に急激な状態変更を回避できるようにしている。

仏国特許出願公開第０６０３７１１号明細書で提示された二重弁１０を使用することは、このような弁が、以上に提示された二重弁１０の３つの機能全てに必要とされる動作モードを可能にするという点で、ここでは極めて適切であることに留意されたい：
−少なくとも所与範囲の流量において、間接導管１０ｃのバタフライフラップ１０ｃ’、または直接導管１０ｂのバタフライフラップ１０ｂ’のいずれかを開口することによって、直接通路と間接通路との間で供給ガス２、７の流量を調整すること、
−間接導管１０ｃのバタフライフラップ１０ｃ’を閉鎖することによって、また大なり小なり重要なこととして、直接導管１０ｂのバタフライフラップ１０ｂ’を開口することによって、再循環排出ガス１７の流量を調整すること、
−間接導管１０ｃのバタフライフラップ１０ｃ’を閉鎖することによって、また直接導管１０ｂのバタフライフラップ１０ｂ’を徐々に閉鎖することによってエンジンを停止させる補助を行うこと。

図４から図６の実施形態は、追加の問題を解決することから、本発明の改良型である。上記実施形態について説明する前に、この問題が説明される。

上記に提示された独国特許第１９９０２５０４号明細書、あるいは以上で図２および図３を参照して提示された本発明の実施形態のいずれにおいても、上記熱交換器１４はハウジング２４内に収納されている。このようなハウジング２４は、上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６と流出口ハウジング１１とを提供し、以上に提示された実施形態に関する限り、上記熱交換器１４と、二重弁１０と、必要な場合は高圧排出ガス吸気モジュールとが含まれたいくつかの要素を支持するべきである。ハウジング２４は、このような支持応力に加えて、加圧供給ガス２、７の循環に関連付けられた圧力応力を受ける。より具体的に説明すると、蓋２５はハウジング２４の全てを覆い、全圧力を受ける。他方、ハウジング２４はそれが支持している要素の全てによって発生される振動を受ける。

したがってこのようなハウジング２４は、圧力応力下で膨張しないように、または振動の結果として損傷を受けることを回避するようにより堅固に製作されるべきである。このような補強はコスト高であり、ハウジング２４の重量もより大きくなる。

図４から図６の実施形態は、このような問題を解決することを目的としている。

このような実施形態を説明するために使用される参照符号は、同一または類似の要素については図１から図３と同じである。したがって、説明を一貫した簡単なものにするために、同じ機能を果たすが異なった構造を備えた要素は同じ参照符号によって示される。

この理由から、このような実施形態は、ガス吸気装置の構成要素を形成した上記熱交換器１４を提供する。上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６、ならびに、ここでは上記熱交換器１４用の流出口ハウジングを形成したマニホルド１１と、最終的に二重弁１０とを備えたユニットモジュール２０は、上記熱交換器１４上に固定されている。したがって、上記熱交換器１４はユニットモジュール２０と一体的に形成され、ユニットモジュール２０の構成要素を形成している。

本明細書では、構成要素とは供給ガス吸気装置を支持する構成要素を意味している。より具体的に説明すると、このような要素、ここでは金属要素は、機械的強度の特徴を有して、装置に直接的または間接的に挿入された他の要素を支持することを可能にするとともに、エンジンの残りの部分との接続も実現している。エンジンの残りの部分に、金属要素は全装置を固定して維持することを可能にしている。

上記熱交換器１４は、その壁３４、３５、３６、３７によって形成された金属枠を備えることから、堅固であり、耐久性があり、このような構造的機能を果たす能力がある。全てのボリューム同士が分離されているこのような構造によって、装置の動作に必要な表面だけがいくらかの圧力に曝され、先の実施形態の上記熱交換器１４の上に位置した蓋２５の一部分などの表面は圧力応力を受けない。さらに、装置の最も露出した表面は上記熱交換器１４の枠であるが、これはより精確には最も耐久性のある要素である。

したがって、最新技術、また以上に提示された実施形態では熱交換機能しか果たさなかった上記熱交換器１４が、構成要素という追加の機能を果たすことになる。したがって、上記熱交換器には過去に有していなかった構造機能が設けられている。装置全体がこのような熱交換器１４のまわりかつ上に固定されている。

一方では、上記熱交換器１４が、このような振動を支持することが可能なハウジング内にもはや収納されていないことから、他方では、他の要素が、堅固であるこのような熱交換器１４と相互依存していることから、振動に対する耐久性はさらに高い。

したがって、この装置は圧力、振動、および温度に対してより高い耐久性を有する。

さらに、異なったボリューム同士（上記熱交換器の流入口ボリュームと、上記熱交換器の交換ボリュームと、上記熱交換器の流出口ボリュームと）が分離していることから、様々な要素の固定が、マニホルド１１のボリューム内に、またはマニホルド１１のボリュームとの連通内にボルトが位置付けられないように行われることを期待することが可能である。したがって、万一ネジが抜けなくなった場合にも、ネジがマニホルド１１を介してシリンダによって引き込まれ、エンジンを損傷することにはならない。

次に、このような第２実施形態が、図４から図６を参照してより詳しく記述される。

先の記述と同様に、上記熱交換器１４は上壁３４、底壁３５、右側壁３６、および左側壁３７を備える。このような壁３４、３５、３６、３７は金属、ここではアルミニウムで製作されている。それらは金属シースを形成し、その中で、上記熱交換器１４は重ねられたプレート３８を備えて、流入口セクション３９と流出口セクション４０との間で、プレート間のガス通路を提供している。プレート３８は中空であり、冷却用流体循環、例えば水がその中に配置されている。したがってそれによってプレート３８は、上記熱交換器１４を横断する供給ガス２、７と共に熱交換手段１４を形成している。冷却用流体の供給の流入口手段と流出口手段は参照符号８０、８０’で提示されている。

上記熱交換器１４上に、上記熱交換器１４内への供給ガスの流入口用のハウジング２６が固定されている。このようなハウジング２６は、上記熱交換器１４の流入口セクション３９に対向して開口される前セクション２６’を有するボリュームを画定している。したがって、流入口ハウジング２６は上記熱交換器１４内に開口している。セクション２６’と３９はここでは同一である。

上記熱交換器１４は、流入口ハウジング２６を固定する後フランジ５５を備える。後フランジ５５は平面内で、上記熱交換器１４の流入口セクション３９のまわりに延在している。このようなフランジ５５は、流入口ハウジング２６を固定するための、ネジを通過させる穴がそれぞれに開けられた複数のラグ５６を備え、対応したラグ５８が設けられたフランジ５７も備える。

上記熱交換器１４の後フランジ５５は、右側部で、二重弁１０の間接流出口導管を接続するフランジ５９として流入口セクション３９の平面内に延在している。このような接続フランジ５９は、ネジを通過させるように流入口ハウジング２６の対応したラグ５８と協働するように適合された固定ラグ５６をさらに備え、流入口ハウジング２６を上記熱交換器１４上に固定している。

このような接続フランジ５９は、上記熱交換器１４の流入口ハウジング２６内にガス流入ポート２３を備え、弁１０の流入口導管１０ａから上記熱交換器１４の流入口セクション３９まで、間接流出口導管１０ｃ、流入ポート２３、上記熱交換器１４の上記流入口ハウジング２６を通って漏洩なく移動する供給ガス２、７のボリュームの連続性を可能にする。供給ガス２、７はこれによって弁１０の流入口導管１０ａから上記熱交換器１４まで供給されることが可能となる。弁１０の間接流出口導管１０ｃは接続フランジ５９に対して押圧され、好ましくは、漏洩を回避するように適合されたガスケットと共に接続フランジ５９上に固定されている。

マニホルド１１は、上壁１１ａと、底壁１１ｂと、左側壁１１ｃと、二重弁１０の直接流出口導管１０ｂへの接続のためのラグ３２ａを形成した右側部分とを備える。したがって、マニホルド１１は、上記熱交換器１４の流出口セクション４０に対向して開口される後セクション１１’を有するボリュームを画定している。したがって、上記熱交換器１４は直接的にマニホルド１１内に開口している。セクション１１’と４０はここでは同一である。マニホルド１１の左側壁１１ｃは、ちょうどその前で、その流入口セクション１１’に対して左に向かって突き出た肩部３０を形成している。

上記熱交換器１４は、マニホルド１１に固定するための前フランジ６０を備え、これは、平面内で上記熱交換器１４の流出口セクション４０のまわりに延在している。上記フランジ５５には、ネジを通過させる複数の穴６１が開けられて、対応した穴６２を備えたマニホルド１１が上記熱交換器１４上に固定されるのを可能にしている。前フランジ６０は左側で、側部フランジ６０’内へと延在して、マニホルド１１の肩部３０を上記熱交換器１４上に固定する。

上記熱交換器１４の流出口セクション４０はマニホルド１１内に直接的に開口して、その流出口ハウジングを形成している。

二重弁１０は、その直接流出口導管１０ｂを通してマニホルド１１の流入ポート２１のレベルで固定されて、それと共にユニットモジュール２０を形成している。上記モジュール２０は、以上で説明したように、ここでは直接的に上記熱交換器１４上に固定されている。流入口ハウジング２６はさらに熱交換器１４上にも固定されて、二重弁１０の間接流出口導管１０ｃは、上記ハウジング２６のボリューム内に直接的に開口している。したがって、ユニットモジュール２０はここでは二重弁１０、マニホルド１１、上記熱交換器１４、およびその流入口ハウジング２６を備える。

先に述べたように、マニホルド１１内に位置付けられたフラップを作動させるために、ここに図示されていないアクチュエータが設けられることも可能である。図６の分解図に示されているように、ここではマニホルド１１の前壁３１が挿入され、そこに固定されている。

さらに装置全体の動作が図１から図３の装置の動作と比較することができる。図４から図６の装置には高圧排出ガス吸気モジュールは設けられていないが、このようなモジュールを加えて、上記熱交換器１４上に固定点を、マニホルド１１の上壁１１ａ上に排出ガス入力ポートを設けることも可能である。

熱交換器１４は、穴６１、６２からエンジンの構造物に固定するための手段、例えばネジなどをさらに備える。このようなネジによって、上記ガス吸気装置は、マニホルドが熱交換器に固定されるのと同時に上記シリンダヘッドに固定される。マニホルドは上記熱交換器と上記シリンダヘッドとの間に挟まれる。

Claims (16)

1. 自動車両用熱エンジンのシリンダヘッド内にガスを導入するガス吸気装置であって、ガス吸気マニホルド（１１）と、マニホルド（１１）に直接的、かつ熱交換器（１４）を通じて間接的に連通したマニホルド（１１）のガス供給弁（１０）とを備え、弁（１０）とマニホルド（１１）は、エンジンのシリンダヘッド上に固定して設けられたユニットモジュール（２０）として一体化されている、装置。
2. 弁（１０）が、流入口導管（１０ａ）、直接流出口導管（１０ｂ）、および間接流出口導管（１０ｃ）を備えた二重弁（１０）であり、このような弁は、各導管内で供給ガス流量を制御する手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 熱交換器（１４）が、ユニットモジュール（２０）として弁（１０）およびマニホルド（１１）とも一体化されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 熱交換器（１４）がガス流入口ハウジング（２６）とガス流出口ハウジング（１１）内に開口し、弁（１０）の間接流出口導管（１０ｃ）はガス流入口ハウジング（２６）内に開口し、直接流出口導管は上記熱交換器（１４）の流出口ハウジング内に開口している、請求項３に記載の装置。
5. マニホルド（１１）が上記熱交換器（１４）の流出口ハウジング（１１）を形成している、請求項４に記載の装置。
6. モジュール（２０）が、上記熱交換器（１４）の流入口ハウジング（２６）と、マニホルド（１１）と、上記熱交換器（１４）用のケーシング（２７）とが配置されたボリュームを、蓋（２５）と共に画定した一体型ハウジング（２４）を備える、請求項５に記載の装置。
7. 熱交換器（１４）が、モジュール（２０）の構成要素を形成し、入力ハウジング（２６）およびマニホルド（１１）は上記熱交換器（１４）上に固定されている、請求項５に記載の装置。
8. 前記熱交換器（１４）が、穴（６１）が設けられた固定用前フランジ（６０）を備え、前記収集器は、固定用前フランジの穴（６１）を連続させる対応した穴（６２）を備え、ネジを通過させて前記装置を前記シリンダヘッドに固定するようにしている、請求項７に記載の装置。
9. 排出ガス吸気モジュール（１７）がユニットモジュール（２０）上に組み立てられ、マニホルド（１１）内に開口している、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 弁が、マニホルド（１１）内に導入される排出ガス流れ（１７）に対する調整機能を果たす、請求項９に記載の装置。
11. 弁（１０）が、マニホルド内に直接的に導入されるガスの流量に対する調整機能、ならびに／あるいはガス流入口ハウジング内に導入されるガスの流量に対する調整機能を果たす、請求項１０に記載の装置。
12. 熱交換器の流入口ハウジングと流出口ハウジングがそれぞれ、熱交換器によって占拠されたケーシング（２７）を超えて平行に延在した突出部（３２ａ、３２ｂ）を備え、前記弁（１０）は前記２つの突出部の間に収容されている、請求項６に記載の装置。
13. 流入口ハウジングの前記突出部（３２ｂ）にはポート（２３）が設けられ、上記流出口ハウジングにもポート（３２ａ）が設けられ、それぞれはガス流入口ハウジング内と前記ガス流出口ハウジング内へのガスの流入のために設けられており、前記ポート（２１、２３）は互いに直面するように位置付けられ、前記間接流出口導管と直接流出口導管はそれぞれ前記ポート内に開口している、請求項１２に記載の装置。
14. 前記流入口ハウジングが第１長手軸に沿って延在し、前記流出口ハウジングが第２長手軸に沿って延在し、前記第１長手軸と第２長手軸が平行に設けられ、交換平面と呼ばれる平面を画定し、弁（１０ａ）の流入口管は前記交換平面に対して垂直に配向されている、請求項１３に記載の装置。
15. 直接流出口導管および／または間接流出口導管がガス流れ調整フラップ（１０ｂ’、１０ｃ’）を備え、前記フラップには前記交換平面に対して平行に配向された蝶番軸が設けられている、請求項１４に記載の装置。
16. 燃焼室（１３）と、燃焼室（１３）の流入口を形成したシリンダヘッド（１２）と、請求項１から１５のいずれか一項に記載の吸気装置とを備える、自動車両用熱エンジン。

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