JP2013524070A - 再循環排気ガスが、吸入ガスの流れる方向と逆の方向に、吸入ガスに混合される、エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールド - Google Patents

再循環排気ガスが、吸入ガスの流れる方向と逆の方向に、吸入ガスに混合される、エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールド Download PDF

Info

Publication number
JP2013524070A
JP2013524070A JP2013501797A JP2013501797A JP2013524070A JP 2013524070 A JP2013524070 A JP 2013524070A JP 2013501797 A JP2013501797 A JP 2013501797A JP 2013501797 A JP2013501797 A JP 2013501797A JP 2013524070 A JP2013524070 A JP 2013524070A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manifold
gas flow
injection
exhaust gas
recirculated exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013501797A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6006197B2 (ja
Inventor
マルタン カルロス
ジェシエ ベルトラン
Original Assignee
ヴァレオ システム テルミク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴァレオ システム テルミク filed Critical ヴァレオ システム テルミク
Publication of JP2013524070A publication Critical patent/JP2013524070A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6006197B2 publication Critical patent/JP6006197B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/12Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems characterised by means for attaching parts of an EGR system to each other or to engine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/104Intake manifolds
    • F02M35/112Intake manifolds for engines with cylinders all in one line
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

【課題】 自動車の熱エンジンのシリンダヘッド内に、再循環排気ガス流と吸入ガス流との一様な混合ガスを分散させることができる、コンパクトなマニホールドを提供する。
【解決手段】 このマニホールド(3)は、吸入ガス流(G)を流入させるための流入面、熱エンジンのシリンダヘッド(4)に対して開口するように作られている流出面(3B)、および吸入ガス流を上流から下流へ循環させることができる内部を有しているマニホールドハウジング(31)と、熱エンジンからの再循環排気ガス流(H)を、吸入ガス流(G)内に注入するための注入手段とを備えている。注入手段は、再循環排気ガス流(H)が、吸入ガス流(G)の流れる向きと逆の向きに注入されるように、マニホールドに形成されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、熱交換器の分野、より詳細には、自動車において用いられる熱交換器に関する。
自動車の熱エンジンは、一般に、複数のシリンダによって形成された燃焼室を備えている。この燃焼室内では、熱エンジンを作動させるために、支燃性(酸化性)物質と燃料との混合ガスの燃焼が行われる。燃焼室に吸入されるガスは、吸入ガスと呼ばれる。
これらの吸入ガスを、燃焼室への導入の前に冷却しなければならない場合がある。この冷却は、熱交換器によって行われる。
通常、熱交換器は、両端のプレート(下端のプレートと上端のプレート)の間に積み重ねられた、複数の熱交換素子で構成されている熱交換バンドルを備えている。熱交換バンドルの熱交換素子同士間の空間は、冷却されるべきガス流(この場合には吸入ガス流)を流すためのガス流路を形成している。熱交換バンドルの熱交換素子は中空であり、ガス流路内を循環するガス流との熱交換を行い、それによって、ガス流を冷却するための熱交換流体を通して流す。
汚染物質の放出を減らすために、吸入ガス流に、いわゆる「再循環」排気ガス流を導入することは一般に知られている。再循環排気ガス流は、燃焼室の下流で取り出され、吸入ガス流に向かって、すなわち、燃焼室の上流に向かって経路変更(再循環)される排気ガスである。この排気ガスは、燃焼室の上流において吸入ガスと混合された後、燃焼室内に吸入される。通常、再循環排気ガスは、吸入ガスの冷却器とエンジンとの間に存在しているガス吸入路に形成されている1つ以上の導入点から、ガス吸入路内に導入され、冷却器から出てくる吸入ガスと混合される。
現在の動向として、コンパクト性を得るために、熱交換器を、可能な限りエンジンに近づける試みがなされている。
特許文献1は、内燃エンジンのシリンダ上に取り付けられるように構成された熱交換モジュールを開示している。特許文献1における熱交換モジュールを示している図1および図2を参照すると、熱交換モジュールは、その上流側部分110に、熱交換バンドル111を有し、その下流側部分103に、エンジンの各シリンダに1つずつ接続されるように配置された複数の流出路106を有している。
熱交換モジュールの動作中、吸入ガス流Gは、熱交換バンドル111による冷却のために、熱交換モジュールの上流面から導入され、次いで、冷却された吸入ガス流Gは、熱交換モジュールの各流出路に分配された後、各流出路106が接続されている、エンジンのそれぞれのシリンダ内に吸入される。
冷却された吸入ガス流Gが循環する、熱交換モジュールの各流出路106には、再循環排気ガス流Hを、その流出路106内に注入するための注入孔107が形成されている。図2に示すように、再循環排気ガス流Hは、熱交換モジュールの流出路106に接続されている注入路105から、注入孔107の領域に注入される。したがって、吸入ガス流Gと再循環排気ガス流Hとは、エンジンの各シリンダ内への吸入に先立って、熱交換モジュールの各流出路106内で混合される。
図2に示すように、再循環排気ガス流は、吸入ガス流の流れる方向に直交する方向に注入される。そのためには、熱交換モジュールに注入路105を加える必要があり、そのために、熱交換モジュールの体積が増す。
さらに、再循環排気ガス流と吸入ガス流との一様な混合を可能にするためには、熱交換モジュールは、注入位置の下流に十分な長さを有していなければならない。熱交換モジュールがコンパクトである場合には、再循環排気ガス流を、吸入ガス流の流れる方向と直交する方向に注入すると、均一な混合を可能にするほど十分なエントロピーを生じさせることが困難になる。
国際公開第WO2008/116568号公報
本発明は、これらの欠点のうちの少なくともいくつかを克服することを目的としている。
この目的を達成するために、本発明は、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド内に、ガスを分散させるためのマニホールドを提供する。このマニホールドは、吸入ガス流を流入させるための流入面、熱エンジンのシリンダヘッドに対して開口するように作られている流出面、および吸入ガス流を上流から下流へ、すなわち、流入面から流出面へ循環させることができる内部を有するマニホールドハウジングと、熱エンジンからの再循環排気ガス流を、吸入ガス流内に注入するための注入手段とを備えている。注入手段は、再循環排気ガス流が、吸入ガス流の流れる向きと逆の向きに注入されるように構成されている。
本発明によると、再循環排気ガス流は、吸入ガス流の流れる向きと逆の向きに注入される。それによって、混合エリアに高エントロピーを生じさせ、したがって、再循環排気ガス流と吸入ガス流との均一な混合を可能にする乱流の形成を促進することができる。さらに、再循環排気ガス流と吸入ガス流との混合の質は、再循環排気ガス流の注入位置の下流に位置している、マニホールドの部分の容積のみに依存するわけではない。再循環排気ガス流が、吸入ガス流の流れる向きと逆の向きに、すなわち上流方向に動くから、注入位置の上流に位置している、マニホールドの部分の容積も、再循環排気ガス流と吸入ガス流との混合に関与することができる。
逆向きの注入を行う注入手段を備えるマニホールドはコンパクトであり、かつシリンダヘッドへの混合ガスの注入に先立って、再循環排気ガス流と吸入ガス流とを一様に混合できるので有利である。
注入手段は、上流の方向に向けられた複数の注入孔を画定していることが好ましい。再循環排気ガス流は、それらの注入孔によって、逆向きに注入される複数の単位再循環排気ガス流に分割され、それによって、再循環排気ガス流と吸入ガス流との混合が促進されるので有利である。
本発明の一態様によれば、再循環排気ガス流の注入の方向と、吸入ガス流の循環の方向とは、30°未満の注入角度をなしている。このような注入角度が存在することによって、乱流の発生を促進するように、再循環排気ガス流を逆向きに注入することができ、同時に、注入手段を、吸入ガス流が流れる領域にじかに配置することを避けることができるので有利である。すなわち、注入手段を、マニホールドの周縁に配置できることができ、有利である。
注入手段は、マニホールドの下流端部に形成されていることが好ましい。この場合には、注入位置の上流に位置している、マニホールドの部分の容積は、再循環排気ガス流と吸入ガス流との一様な混合に有効に利用される。マニホールドの下流端部における、再循環排気ガス流の直交注入は、一様な混合を不可能にするリスクを有している。
本発明の一態様によれば、マニホールドハウジングは、吸入ガス流を通すための中空の長方形断面を有しており、注入手段は、マニホールドハウジングの少なくとも1つの縦部分に達している。
一変形例によれば、注入手段は、マニホールドハウジングの、隣り合う少なくとも2つの辺をなしている部分に達している。マニホールドハウジングの周縁における注入は、再循環排気ガス流と吸入ガス流との混合エリアを増加できるので有利である。
注入手段は、マニホールドハウジングに形成されていることが好ましい。マニホールドハウジングに注入手段を組み込むことによって得られるマニホールドは、より小さなサイズに形成できるので有利である。
一変形例によれば、マニホールドハウジングは、吸入ガス流を案内するための壁を有しており、注入手段は、この壁から隔たって形成されている。
本発明は、さらに、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド内に、吸入ガス流と再循環排気ガス流との混合ガスを吸入させるために、吸入ガス流と再循環排気ガス流とを混合する装置を提供する。この装置は、吸入ガス流を冷却するための熱交換バンドルを有している熱交換器と、シリンダヘッド内に混合ガスを分散させるための前述のマニホールドとを備えている。
添付図面を参照して、本発明による装置の好適な実施形態に関する以下の説明を読むことによって、本発明をよりよく理解することができると思う。
エンジンのシリンダヘッド内に吸入させるガスを混合するための、従来技術による装置の斜視図である。 図1の装置の、装置内でガスが循環する方向に沿う縦断面図である。 流入マニホールド、熱交換器、流出マニホールド、および再循環排気ガス流を取り込むための吸入バルブを有する、本発明による、ガスを混合する装置の、概ね前面から、すなわち、シリンダヘッド側から見た斜視図である。 エンジンのシリンダヘッドに連結されている、図3の装置の流出マニホールドの、装置内でガスが循環する方向に沿う縦断面図である。
図3に示すように、複数のガス流を混合して、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド(図4に示されている)内に分散させるための混合装置10が、第1のガス流(この例においては、空気を含んでいる吸入ガス流G)と熱交換を行うように配置されている熱交換バンドル(図示せず)を有する熱交換器2を備えている。第1のガス流、すなわち吸入ガス流Gは、熱交換バンドル内を循環する。
以下において、用語「上流」および「下流」は、混合装置10内における、吸入ガス流Gの循環方向に基づいて定められる。すなわち、吸入ガス流Gは、混合装置10内において、図3に示されている、ガスの循環方向Xの上流から下流に循環する。
吸入ガス流Gは、熱交換器2の上流に取り付けられている流入マニホールド1から熱交換器2内に導入され、熱交換器2の下流に取り付けられており、また熱エンジンのシリンダヘッド4と連結されるようになっている流出マニホールド3(分散マニホールド3とも呼ばれる)を経由して排出される。流出マニホールド3は、熱交換器2から出てきた、冷却された吸入ガス流Gを、シリンダヘッド4内に分散させることができる。
混合装置10は、さらに、熱エンジンから出てきた再循環排気ガス流Hを注入するための注入路8を備えている。この注入路8は、「排気ガス再循環」を表わす英語の略語「EGR」によって、当業者には公知の機能を果たすためのものである。
図4に示すように、注入路8は、シリンダヘッド4の上流において、再循環排気ガス流Hを吸入ガス流G内に注入するために、流出マニホールド3とシリンダヘッド4との間に形成されている。
本発明の明瞭な理解のために、本発明による混合装置の各要素を、その構造面および機能面において、個別に説明する。
熱交換器
図3に示すように、熱交換器2は、積み重ねられた複数の熱交換素子を有する熱交換バンドル(図示せず)を覆っている熱交換器ハウジング21を備えている。熱交換バンドルの熱交換素子同士の間の空間は、冷却されるガス流(この場合には、吸入ガス流G)を流すためのガス流路を形成している。熱交換バンドルの熱交換素子は空洞であり、ガス流路中を上流から下流へと循環するガス流(吸入ガス流G)との熱交換を行い、それによって、ガス流を冷却するための熱交換流体を通して流す。
熱交換バンドルは、ガスの循環方向Xに沿って縦方向に延びており、かつ上流側に、冷却される吸入ガス流Gが導入される流入面、および下流側に、冷却された吸入ガス流Gが排出される流出面を有している平行六面体の形状を呈している。
以下において、用語「頂」、「底」、「左」、「右」は、図3に透視的に示されている混合装置10の向き、および直交座標軸系(X、Y、Z)に基づいて定めるものとする。軸Xは、ガス流の流れる方向で、上流から下流に向いており、軸Yは、左から右に向いており、軸Zは、底から頂、すなわち混合装置10の底部から頂部に向いている。
流入マニホールド
図3に示す流入マニホールド1は、冷却される吸入ガス流Gを案内して、熱交換バンドルの流入面全体に分散させることができる。それを可能にするために、流入マニホールド1は、その断面が、上流から下流に向かって大きく広がっていくハウジング状の形状を呈しており、流入マニホールド1の下流端は、熱交換器ハウジング21の上流端に連結されている。流入マニホールド1は、熱交換器2の流入面に開口している流出面、および例えば側面、すなわち、その流出面に直交する面に形成されている流入口(図示せず)を有している。この流入口から、冷却される吸入ガス流Gが、流入マニホールド1内に導入される。
流出マニホールド(分散マニホールド)
図3および図4に示すように、熱交換器2の下流に取り付けられた流出マニホールド3(分散マニホールド3とも呼ばれる)は、熱交換器2の熱交換バンドルの流出面が開口している、吸入ガス流Gの流入面、およびシリンダヘッド4のガス吸入面に連結されるようになっている流出面3Bを有している。
流出マニホールド3は、その流入面から導入された吸入ガス流Gを、流出面3Bを経由して、熱エンジンのシリンダヘッド4に案内するためのマニホールドハウジング31を備えている。
前述のように、この実施形態においては、混合装置10の管状の注入路8が、流出マニホールド3とシリンダヘッド4との間の界面に配置されている。管状の注入路8は、2つの個別の部分、すなわち、流出マニホールド3のマニホールドハウジング31に設けられている第1の部分と、熱エンジンのシリンダヘッド4に設けられている第2の部分とから成っている。
流出マニホールド3のマニホールドハウジング31に設けられている、管状の注入路8の第1の部分は、再循環排気ガス流の注入チャネル6の形態をしている。冷却された吸入ガス流Gと再循環排気ガス流Hとが混合されるように、注入チャネル6は、再循環排気ガス流Hを、冷却された吸入ガス流G内に注入するように構成されている。この例においては、注入チャネル6は、図3に示すように、流出マニホールド3の下流端において、マニホールドハウジング31の頂部の壁面に沿って、マニホールドハウジング31の内部に延在している。注入チャネル6は、マニホールドハウジング31の頂部の壁面のほぼ全長にわたって、左側から右側に直線的に延在している。
図4に示すように、注入チャネル6は、ハーフシェルの形態をしており、概ね方向Xに沿って延在している外側壁61、概ね方向Yに沿って延在している底壁62、および概ね方向Xに沿って延在している内側壁63を有している。
注入チャネル6の外側壁61は、マニホールドハウジング31の壁で形成されている。底壁62および内側壁63は、マニホールドハウジング31の内部に延在しており、また内側壁63は、実質的に外側壁61に平行に延在しており、底壁62は、内側壁63および外側壁61に繋がっている。言い換えると、注入チャネル6は、開放端が下流方向を向いているU字状の断面を有している。
注入チャネル6は、U字の開放端に対応しており、シリンダヘッド4によって閉じられて、管状の注入路8を形成するように構成されている開放面6Bを有している。
図3に示すように、注入路6は、吸入ガス流Gの循環の方向Xに交差して延びており、再循環排気ガス流Hを、冷却された吸入ガス流G内に注入するための注入手段を、その内部に形成されている。注入チャネル6は、平面(X、Z)と実質的に平行に延在しており、かつ流入孔が開口している左側壁によって、その左端が閉じられている。流入孔は、後述のように、注入チャネル6の内側と再循環排気ガス流Hの流入口とを連絡させている。注入チャネル6は、平面(X、Z)と実質的に平行に延在しており、かつマニホールドハウジング31の右側壁内に定められている右側壁によって、その右端が閉じられている。
図3に示すように、注入手段は、マニホールドハウジング31内に、例えばマニホールドハウジング31の内壁の奥まった位置に形成されている複数の注入孔65の形態を呈している。再循環排気ガス流Hは、注入チャネル内を、方向Yに沿って左から右に移動し、注入孔65によって、複数の単位再循環排気ガス流に分割され、マニホールドハウジング31の内部空間に注入される。
注入孔65は、上流方向に向けられている。言い換えると、注入孔65は、吸入ガス流Gの流れる向きと逆の向きに向けられており、したがって、相当の乱流が発生する。これによって、再循環排気ガス流Hによる、冷却された吸入ガス流Gの分断を促進されるので有利である。実際、再循環排気ガス流Hと吸入ガス流Gとの相対速度が高いため、均一な混合が促進される。
図4にさらに示すように、再循環排気ガス流Hの注入方向と、吸入ガス流Gの循環の方向Xとは、注入角度αを形成している。乱流の形成を促進するためには、注入角度αは、30°未満であることが好ましい。この場合には、再循環排気ガス流Hと吸入ガス流Gとは高速で混合され、エントロピーが上昇する。したがって、再循環排気ガス流Hと吸入ガス流Gとの混合ガス流の均一性が向上する。
注入角度αを20°〜30°の範囲にすると、マニホールドハウジングの周縁に、注入孔65を形成することができ、かつ再循環排気ガス流を、マニホールドハウジングの中央に向かって、すなわち、マニホールドハウジングの、吸入ガス流が通過する部分の中央に向かって注入できるので有利である。注入角度αが小さすぎると、すなわち5°未満であると、注入孔65を、マニホールドハウジングの、吸入ガス流を案内する部分に配置しなければならない。それによって、マニホールドの、ガス混合に用いられる容積は減少する。
注入角度αを20°〜30°の範囲にすると、再循環排気ガス流が、マニホールドハウジングの、吸入ガス流を案内する内壁に突っ込み、それによって、乱流の形成が妨げられるという事態の発生を避けることができる。
注入手段は、本明細書においては、複数の注入孔65として説明しているが、言うまでもなく、上流方向に向いて、好ましくは注入角度αが30°未満になる、細長いスロットの形態を呈している場合もある。
言うまでもなく、注入孔65の注入角度は、それぞれの注入孔65で互いに異なる場合がある。注入孔の注入角度は、例えばその注入孔からマニホールドハウジングまでの距離に依存する場合がある。注入孔の注入角度は、その注入孔からマニホールドハウジングまでの距離に反比例することが好ましい。
さらに、再循環排気ガス流による分断効果を、より増大させるために、再循環排気ガス流Hの高速注入を可能にするように、注入チャネル6の注入手段すなわち注入孔65の開口を形成することができる。再循環排気ガス流Hの流量が一定の場合には、注入孔65の開口を狭くするほど、再循環排気ガス流Hの注入速度は、より速くなる。しかしながら、開口が狭い場合には、再循環排気ガス流H中に浮遊している重い粒子(煤煙など)によって、注入孔65は塞がれる。したがって、3〜7mmの範囲の広さ、好ましくは5mmの広さの開口が、十分な注入速度と、閉塞のリスク制限との間のバランスを確かなものにする。開口の広さは、この範囲内で、再循環排気ガス流Hの特性に応じて決定される。再循環排気ガス流内に存在する重い粒子が多い(再循環排気ガス流は「重い」と言われる)ほど、閉塞のリスクを制限するために、開口の広さは、より大きくされる。
注入孔65は、この例においては、マニホールドハウジング31内に、好ましくは、注入チャネル6の底壁62に形成されている。再循環排気ガス流が、マニホールドハウジング31の、吸入ガス流を案内する壁に沿って注入されることを避けるために、注入孔65は、そのような壁から隔たった位置に形成されている。再循環排気ガス流の、そのような壁に沿った注入は、再循環排気ガス流を、吸入ガス流と重ねて層状に流し、したがって、効果的なガス混合を妨げるリスクを伴う。
前述のように、注入路8は、シリンダヘッド4に設けられており、注入チャネル6の開放面6Bを閉じるように構成されている第2の部分を有している。
注入チャネル6への再循環排気ガス流Hの吸入を可能にするために、再循環排気ガス流Hが、流出マニホールドのマニホールドハウジングの左手の延長部から流出マニホールド内に入り込み(流出マニホールド内に入ってくる再循環排気ガス流は、符号Hを付した矢印で示されている)、次いで、流量制御のためのバルブや熱エンジンの連結ゴム管を介し、前述の流入孔を通って注入チャネル6内に案内される(注入チャネル内に入ってくる再循環排気ガス流が、符号Hを付された矢印で示されている)ように、流出マニホールド3は、エンジンからの再循環排気ガス流Hを吸入するための流入口を有している。
熱エンジンのシリンダヘッド
図4に示すように、熱エンジンのシリンダヘッド4は、流出マニホールド3から出てきたガスを、熱エンジンの各シリンダに導くように配置された吸入路42が形成されているシリンダヘッド本体41を備えている。吸入路42は、流出マニホールド3の流出面3Bの寸法に等しい寸法の流入面4Aを有している。この例においては、シリンダヘッド4に設けられた、注入路8の第2の部分は、シリンダヘッド本体41の平坦な表面43によって構成されている。
図4に示すように、シリンダヘッド4と流出マニホールド3とを組み合わせるときに、流出マニホールド3のマニホールドハウジング31の下流端部に形成されている注入チャネル6が、シリンダヘッド本体41の平坦な表面43に密着させられる。シリンダヘッド4の平坦な表面43は、注入チャネル6の開放面6Bを閉じ、それによって、上流側を注入チャネル6によって、下流側をシリンダヘッド本体41の平坦な表面43によって構成された管状の注入路8が形成される。管状の注入路8は、実質的にU字形状の断面を呈している。
流出マニホールド3とシリンダヘッド4とは、例えばねじ留めなどの機械的手段によって、互いに連結されている。
本明細書においては、注入路8が、分散マニホールドすなわち流出マニホールド3と熱エンジンのシリンダヘッド4との間に形成されている場合について、本発明を説明している。しかしながら、管状の注入路8を、流出マニホールド3と熱交換器2との間に形成することもできるし、または流出マニホールド3に壁を追加したり、管状の部品を追加したりすることによって、流出マニホールド3内に形成することもできる。
ここで、図4を参照して、本発明の一動作例を示す。
動作例
本発明による混合装置10の動作中、冷却される吸入ガス流Gが、流入マニホールド1の流入口から導入され、熱交換バンドル中を、吸入ガス流Gの循環の方向Xに沿って、上流から下流に循環して、冷却される。次に、冷却された吸入ガス流Gが、流出マニホールド3内を循環する。
再循環排気ガス流Hは、注入チャネル6内を、方向Yに沿って左から右に移動して、複数の単位再循環排気ガス流に分割され、マニホールドハウジング31内に注入される。
流出マニホールド3の流出面3Bの近傍において、冷却された吸入ガス流Gが、冷却された吸入ガス流Gの注入方向と逆の方向に注入された再循環排気ガス流Hによって分断される。吸入ガス流Gと再循環排気ガス流Hとの合流エリアにおけるこの分断によって発生する乱流は、それらの2つのガス流の混合を促進し、シリンダヘッド4を介して熱エンジンの各シリンダに吸入されるガス流を均一にする。
したがって、本発明による混合装置10は、コンパクト性、有効性、および高効率性を兼ね備えながら、熱エンジンのシリンダヘッド4に吸入されるガスの均一な混合を可能にする。さらに、この混合装置は、簡単かつ短時間で取り付けることができる。
1 流入マニホールド
2 熱交換器
3 流出マニホールド
3B 流出面
4 シリンダヘッド
4A 流入面
6 注入チャネル
6B 開放面
8、105 注入路
10 混合装置
21 熱交換器ハウジング
31 マニホールドハウジング
41 シリンダヘッド本体
42 吸入路
43 平坦な表面
61 外側壁
62 底壁
63 内側壁
65、107 注入孔
103 下流側部分
106 流出路
110 上流側部分
111 熱交換バンドル
G 吸入ガス流
H 再循環排気ガス流
α 注入角度

Claims (9)

  1. 自動車の熱エンジンのシリンダヘッド(4)内にガスを分散させるためのマニホールド(3)であって、
    − 吸入ガス流(G)を流入させるための流入面、前記熱エンジンのシリンダヘッド(4)に対して開口するように作られている流出面(3B)、および前記吸入ガス流を上流から下流へと、すなわち前記流入面から流出面へと循環させることができる内部を有しているマニホールドハウジング(31)と、
    − 前記熱エンジンからの再循環排気ガス流(H)を、前記吸入ガス流(G)内に注入するための注入手段とを備えているマニホールド(3)において、
    − 前記注入手段は、前記再循環排気ガス流(H)が、前記吸入ガス流(G)の流れる向きと逆の向きに注入されるように構成されていることを特徴とするマニホールド。
  2. 前記注入手段は、前記上流の方向に向けられた複数の注入孔(65)を画定している、請求項1に記載のマニホールド(3)。
  3. 前記再循環排気ガス流(H)の注入の方向と、前記吸入ガス流(G)の循環の方向とは、30°未満の注入角度(α)をなしている、請求項1または2に記載のマニホールド(3)。
  4. 前記注入手段(65)は、前記マニホールド(3)の下流端部に形成されている、請求項1〜3のいずれか1つに記載のマニホールド(3)。
  5. 前記マニホールドハウジング(31)は、前記吸入ガス流を通すための中空の長方形断面を有しており、前記注入手段は、前記マニホールドハウジング(31)の少なくとも1つの縦部分に達している、請求項1〜4のいずれか1つに記載のマニホールド(3)。
  6. 前記注入手段は、前記マニホールドハウジング(31)の、隣り合う少なくとも2つの辺をなしている部分に達している、請求項5に記載のマニホールド(3)。
  7. 前記注入手段は、前記マニホールドハウジング(31)に形成されている、請求項2〜6のいずれか1つに記載のマニホールド(3)。
  8. 前記マニホールドハウジング(31)は、前記吸入ガス流(G)を案内するための壁を有しており、前記注入手段は、該壁から隔たって形成されている、請求項2〜7のいずれか1つに記載のマニホールド(3)。
  9. 自動車の熱エンジンのシリンダヘッド(4)内に、吸入ガス流(G)と再循環排気ガス流(H)との混合ガスを吸入させるために、該吸入ガス流(G)と該再循環排気ガス流(H)とを混合する装置であって、
    − 前記吸入ガス流(G)を冷却するための熱交換バンドルを有している熱交換器(2)と、
    − 前記シリンダヘッド(4)内に前記混合ガスを分散させるための、請求項1〜8のいずれか1つに記載のマニホールド(3)とを備えている装置。
JP2013501797A 2010-03-31 2011-03-28 再循環排気ガスが、吸入ガスの流れる方向と逆の方向に、吸入ガスに混合される、エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールド Active JP6006197B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1052438 2010-03-31
FR1052438A FR2958336B1 (fr) 2010-03-31 2010-03-31 Collecteur de repartition de gaz dans la culasse d'un moteur avec melange des gaz d'echappement recircules a contre-courant des gaz d'admission.
PCT/EP2011/054751 WO2011120932A1 (fr) 2010-03-31 2011-03-28 Collecteur de repartition de gaz dans la culasse d'un moteur avec melange des gaz d'echappement recircule à contre-courant des gaz d'admission

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013524070A true JP2013524070A (ja) 2013-06-17
JP6006197B2 JP6006197B2 (ja) 2016-10-12

Family

ID=43027700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013501797A Active JP6006197B2 (ja) 2010-03-31 2011-03-28 再循環排気ガスが、吸入ガスの流れる方向と逆の方向に、吸入ガスに混合される、エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールド

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9284917B2 (ja)
EP (1) EP2553252B1 (ja)
JP (1) JP6006197B2 (ja)
KR (1) KR101793763B1 (ja)
FR (1) FR2958336B1 (ja)
WO (1) WO2011120932A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101503789B1 (ko) * 2013-12-19 2015-03-19 말레동현필터시스템 주식회사 블로바이가스 통로가 통합된 쉘을 갖는 흡기매니폴드
JP2017096176A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 アイシン精機株式会社 内燃機関の吸気装置
JP2021525847A (ja) * 2018-06-08 2021-09-27 ルノー エス.ア.エス.Renault S.A.S. 最適化された再循環ガス混合装置を有する、熱機関のための吸入マニホールド

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2958337B1 (fr) * 2010-03-31 2013-03-01 Valeo Systemes Thermiques Collecteur de repartition de gaz dans la culasse d'un moteur, ensemble d'un collecteur de repartition et d'une culasse de moteur.
FR2973445B1 (fr) * 2011-03-31 2015-08-21 Valeo Systemes Thermiques Boitier repartiteur de gaz d'admission dans un moteur, notamment de vehicule automobile, et module d'alimentation en gaz comprenant ledit boitier
DE102013215234A1 (de) * 2013-08-02 2015-02-05 Mahle International Gmbh Ansaugmodul für eine Brennkraftmaschine
KR20150075421A (ko) * 2013-12-17 2015-07-06 현대자동차주식회사 터보차저를 갖는 엔진시스템
GB2523378B (en) * 2014-02-24 2016-01-20 Perkins Engines Co Ltd Exhaust gas mixing system
US9897046B2 (en) * 2014-07-23 2018-02-20 Hyundai Motor Company Integrated short path equal distribution EGR system
DE102014214591A1 (de) * 2014-07-24 2016-01-28 Mahle International Gmbh Ansaugmodul mit integrierter Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine
US20160169166A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Hyundai Motor Company Structure of engine system
FR3047276B1 (fr) * 2016-01-29 2018-03-02 Renault S.A.S Couvre-culasse d'un moteur thermique d'un vehicule
KR20180109195A (ko) * 2017-03-27 2018-10-08 현대자동차주식회사 알루미늄 이지알 쿨러를 구비한 엔진
JP6867282B2 (ja) * 2017-12-27 2021-04-28 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 多気筒エンジンの吸気構造
US10450942B2 (en) 2018-01-15 2019-10-22 Ford Global Technologies, Llc Integral cylinder head with port condensate
US10364740B1 (en) 2018-01-15 2019-07-30 Ford Global Technologies, Llc Fluid delivery port of an integral cylinder head
US10208715B1 (en) 2018-01-15 2019-02-19 Ford Global Technologies, Llc Integral cylinder head with an exhaust gas recirculator
FR3088090B1 (fr) * 2018-11-05 2020-12-11 Renault Sas Dispositif de diffusion blow-by a l’entree de la culasse
FR3103015B1 (fr) * 2019-11-08 2022-07-08 Renault Sas Dispositif d’admission de gaz déshuilés à l’entrée d’une culasse avec des déflecteurs
US11280301B2 (en) * 2020-01-20 2022-03-22 Mazda Motor Corporation Intake device of engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159767U (ja) * 1983-04-12 1984-10-26 日産自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
DE19811634A1 (de) * 1998-03-18 1999-09-23 Pierburg Ag Luftansaugkanalsystem für eine Diesel-Brennkraftmaschine
EP1059435A2 (de) * 1999-06-11 2000-12-13 Pierburg Aktiengesellschaft Luftansaugkanalanordnung für eine Brennkraftmaschine
GB2386158A (en) * 2002-03-07 2003-09-10 Denso Corp Intake system for internal combustion engine
EP1533512A2 (de) * 2003-11-19 2005-05-25 MAHLE Filtersysteme GmbH Sauganlage für eine Brennkraftmaschine
WO2008116568A1 (de) * 2007-03-23 2008-10-02 Behr Gmbh & Co. Kg Ladefluidansaugmodul und verbrennungskraftmaschine
JP2009209855A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Toyota Motor Corp 吸気経路ガス導入構造及び吸気マニホールド
WO2011104118A1 (de) * 2010-02-23 2011-09-01 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur abgasrückführung für einen verbrennungsmotor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459374B1 (en) * 1990-06-01 1995-02-08 Mazda Motor Corporation An engine induction system
US5813375A (en) * 1996-03-11 1998-09-29 Siemenselectric Limited Method and system for distributing vapors or gases to each cylinder of a multicylinder engine
US6138651A (en) * 1997-05-30 2000-10-31 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas recirculation system for engine
ITBO20010761A1 (it) * 2001-12-14 2003-06-16 Magneti Marelli Powertrain Spa Collettore di aspirazione per un motore a combustione interna provvisto di ricircolo dei gas di scarico
DE10210971A1 (de) * 2002-03-13 2003-09-25 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Abgasrückführung
DE10341393B3 (de) * 2003-09-05 2004-09-23 Pierburg Gmbh Luftansaugkanalsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
US7908859B2 (en) * 2005-11-29 2011-03-22 Volvo Lastvagnar Ab Exhaust gas recirculation mixer for a turbo-charged internal combustion engine
WO2008070895A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Geoffrey Russell Turner Engine manifold and fuel delivery system
FR2918416B1 (fr) * 2007-07-02 2013-04-05 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif de recirculation des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne
FR2945582A1 (fr) * 2009-05-18 2010-11-19 Mann & Hummel Gmbh Dispositif de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
US20110192383A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 International Engine Intellectual Property Company Llc Intake air/egr mixing system configuration

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159767U (ja) * 1983-04-12 1984-10-26 日産自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
DE19811634A1 (de) * 1998-03-18 1999-09-23 Pierburg Ag Luftansaugkanalsystem für eine Diesel-Brennkraftmaschine
EP1059435A2 (de) * 1999-06-11 2000-12-13 Pierburg Aktiengesellschaft Luftansaugkanalanordnung für eine Brennkraftmaschine
GB2386158A (en) * 2002-03-07 2003-09-10 Denso Corp Intake system for internal combustion engine
EP1533512A2 (de) * 2003-11-19 2005-05-25 MAHLE Filtersysteme GmbH Sauganlage für eine Brennkraftmaschine
WO2008116568A1 (de) * 2007-03-23 2008-10-02 Behr Gmbh & Co. Kg Ladefluidansaugmodul und verbrennungskraftmaschine
JP2009209855A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Toyota Motor Corp 吸気経路ガス導入構造及び吸気マニホールド
WO2011104118A1 (de) * 2010-02-23 2011-09-01 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur abgasrückführung für einen verbrennungsmotor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101503789B1 (ko) * 2013-12-19 2015-03-19 말레동현필터시스템 주식회사 블로바이가스 통로가 통합된 쉘을 갖는 흡기매니폴드
JP2017096176A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 アイシン精機株式会社 内燃機関の吸気装置
JP2021525847A (ja) * 2018-06-08 2021-09-27 ルノー エス.ア.エス.Renault S.A.S. 最適化された再循環ガス混合装置を有する、熱機関のための吸入マニホールド

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130021379A (ko) 2013-03-05
KR101793763B1 (ko) 2017-11-03
FR2958336B1 (fr) 2013-03-15
JP6006197B2 (ja) 2016-10-12
FR2958336A1 (fr) 2011-10-07
EP2553252B1 (fr) 2016-08-17
WO2011120932A1 (fr) 2011-10-06
US9284917B2 (en) 2016-03-15
EP2553252A1 (fr) 2013-02-06
US20130081601A1 (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6006197B2 (ja) 再循環排気ガスが、吸入ガスの流れる方向と逆の方向に、吸入ガスに混合される、エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールド
JP6060072B2 (ja) エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールドと、熱交換器と、エンジンのシリンダヘッドとのアセンブリ
CN106704045B (zh) 用于冷却车辆发动机的装置及方法
JP6313800B2 (ja) 排気ガス環流装置
CN103443439B (zh) 机动车辆燃烧发动机中的进气模块
KR101924655B1 (ko) 재순환된 배기 가스를 위한 절연 수단을 포함하는, 입구 가스 및 재순환된 배기 가스의 스트림을 혼합하기 위한 장치
JP2009275604A (ja) 内燃機関の吸気装置
JP2014511967A (ja) エンジン、特に自動車のエンジン用の吸気ガス分配ボックスおよび前記ボックスを備えるガス供給モジュール
JP2017141844A (ja) Egr冷却装置
CN107178445B (zh) 气体回流装置
JP2006233859A (ja) エンジンの吸気装置
JP6577282B2 (ja) 熱交換器
KR20090103405A (ko) 자동차용 egr 쿨러
US9920721B2 (en) Distribution module for distributing an inlet mixture
JP2013545030A (ja) 内燃エンジン用の供給ガス流を通すための装置
JP2015025420A (ja) Egr冷却装置
JP6877691B2 (ja) エンジンの吸気装置
JP2005180379A (ja) エンジンの排気還流装置
JP2017180392A (ja) 内燃機関の吸気分配装置
JP2008014256A (ja) 内燃機関の吸気装置
JP5800606B2 (ja) Egrバルブ冷却構造
JP6213142B2 (ja) サージタンク
JP2011122514A (ja) 内燃機関の排気ガス還流装置
JP6547616B2 (ja) 吸気装置
JP3387193B2 (ja) 排気ガス再循環装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140327

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141216

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151027

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160121

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160210

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6006197

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250