JP2019065859A - 熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を通じて排気ガス管から冷却液に熱を伝達することができ、熱回収装置のエネルギ最適化を可能にする内燃機関用の熱回収システムを提供する。【解決手段】熱回収を意図する熱交換器１は排気管２に隣接してバイパス構成で配置される。この構成の場合、ガスの通過を管理するバルブ３及び、排気ガス流の流線経路を延ばすフローガイド４要素を組み込んでいる。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、排気ガス管に配置される内燃機関用の熱回収システムに関する。このシステムにより、熱交換器を通じて排気ガス管から冷却液に熱を伝達することができる。

熱回収は排気ガスが流れる全時間よりも短い時間で行なわれるので、当然、排気ガス管のための従来の熱交換器は排気ガス流にごく僅かしか干渉しない。干渉のために、熱回収を意図する熱交換器は排気管に隣接してバイパス構成で配置される。この構成の場合、ガスの通過を管理するバルブが存在するが、熱が熱交換器に伝達される領域が形成されることが起こるべきではないときでも、この領域が形成される。また、熱交換器と排気管との間に空間が存在する場合、バルブによって閉じられていない領域に排気ガス再循環領域が形成され、圧力低下が生じる。排気ガスが交換器を通過することが行なわれないときに熱交換器に熱が伝達されることで冷却液が加熱され、エンジン冷却システムへの伝熱が起こるべきではないときにこの伝熱が起こり、エンジン冷却システムのサイズに見合わない動作モードでこの伝熱が起こる。このため、エンジン冷却システムを標準以上に巨大化し、この余分の熱を放出して、損傷を防止しなければならない。

本発明は、フローガイド要素を組み込んでこの望ましくない再循環を防止することで、この結果として得られる熱回収装置のエネルギ的最適化を可能にする排気ガス管の特定の構成を特徴とする。

集中的に開発がなされている技術分野の１つは、排気ガスを通じて内燃機関によって放たれる熱を回収することを意図する熱回収装置の分野である。熱を排気ガスから回収しない場合、前記熱は最終的に空気中に放たれ、これにより、燃焼プロセス時に燃料によって放たれるエネルギに対する全エンジンパフォーマンスが非常に低くなる。

排気ガスから熱を回収することで、たとえば、シャフトで機械的エネルギを得るランキンサイクルにおける熱源としてその後の使用が可能になる。内燃機関によって提供される機械的エネルギにランキンサイクルによるエネルギを加えることで、全システム効率がきわめて増大する。

上述のように、ランキンサイクル向けの熱源を提供するか、可能な限り早急にエンジンが動作状態で動作するようにエンジンのオイル加熱時間を短縮することや、車室の暖房などの使い道で短い時間熱を提供するという異なる用途を有する様々な熱リキュペレータが存在する。これらは多数の例のうちの僅か数例である。

内燃機関のパフォーマンスは他の不確定要素のうちで排気管の損失の少なさに依存する。排気ガス流抵抗を高くする要素が存在して排気管の流量が絞られると、パフォーマンスに悪影響を与えることになる。

熱交換器の目的がエンジン動作モードと比較して所定の短い時間に熱を回収することである場合、前記交換器をバイパス構成で配置することで、ガス流はその経路に最小限の数の要素しかないことによって通常のように流れ、また、この経路に圧力低下に起因する損失が僅かにしかない。

この構成では、ガス流が熱交換器を通過する場合、熱交換器流入用の吸気口と熱交換器流出用の排気口とは、損失を発生する多少曲がりくねったＳ形の構成を示すが、熱を放たずに排気ガスが通過する時間（たとえば、直接空気中に放たれる場合など）よりも熱回収時間が非常に短いとすると、熱を伝達することなく排気ガスを直接通過させる構成に有効であることと引きかえに、この欠点は許容される。

排気管の熱回収のための熱交換器の構成は番号国際公開第２０１４／１３１８２８号のＰＣＴ出願により知られており、このＰＣＴ出願では、２つの窓、すなわち、排気ガスを交換器に入れるための第１の窓と、冷却されたガスを排気管に戻すための第２の窓とを通じて排気管に結合することができる装置のような熱交換器を構成することによって排気ガスの通過に対する抵抗を最小にしている。

排気ガスバイパスを管理するバルブは、窓を通じて入るフラップから構成されており、排気管の内壁で支持を行ない、前記壁に付着する形状がフィットするので、この構成が可能である。

記載されている構成では、バイパス管理バルブが上流に配置され、したがって、下流部は、冷却されたガス、すなわち、交換ブロックを通じて冷却液に熱をすでに放っており、交換ブロックを通り、第２の窓を通って排気管に戻るガスの排気口の近傍に配置され、第２の窓は下流に配置される。

この構成により、排気ガスの通過に抵抗を及ぼすいかなる内側に突出する要素も有さない排気管が可能になるが、第２の窓と熱交換ブロックとの間に存在する空間によって形成される空洞により、排気ガス管を循環する排気ガスの通路が突然拡大し、これにより、再循環領域が生じる。

この説明を通じて、熱交換ブロックは熱交換管束によって形成される部分を指し、バッフルを有する場合には２つのエンドバッフル間で延びる熱交換器の部分を指す。この特定のケースでは、高温ガスの管束の通過方向にしたがって、熱交換ブロックは前述のエンドバッフル間に取り付けられる。したがって、熱交換器が用いられないときに排気ガスにより再循環領域が生じる空洞を提供する空間が冷却ガス排気口エンドバッフルと排気管の第２の窓との間に存在する。エンドバッフルが用いられない他のケースでは、熱交換ブロックは２つの断面間に取り付けられ、熱交換表面は高温ガスと冷却液との間でこれらと境を接する。

この特定した領域のこの再循環流の効果により、抵抗の増大に起因する圧力低下と、高温ガスの直接的な影響に起因する排気口側の熱交換ブロックの温度の上昇とが生じる。たとえば、排気ガス管に流入するための連通窓ぎりぎりまで交換領域を広げるのを可能にする集合扁平管（ｓｔａｃｋｅｄ ｆｌａｔ ｔｕｂｅｓ）（集合冷却器（ｓｔａｃｋｅｄ ｃｏｏｌｅｒ）と称する）の形状に構成された交換ブロックの構成が存在する。この場合、再循環領域は最小になるか、消滅すらするが、流線が交換ブロックに達する排気ガス流が発生するので、望ましくない冷却液の加熱の問題は残る。

バイパスバルブが下流に位置する場合には、この同じ状況が起こる。バイパスバルブによって排気管が閉じられると、上流の流れが熱交換器に偏向されるか、少なくとも、交換ブロックに達する流線が存在する状態が生じる。そうではあるが、バルブのもう一方の位置でも、熱交換せずに排気ガスを通過させるためにバルブを開くとしても、引き続き交換ブロックに流入する領域が上流に存在することで、その結果としての冷却流体の加熱が生じ、また、ほとんどの状況で、第１の窓と熱交換ブロックとの間の空間（このケースの場合）によって定められる領域が存在することで、圧力低下も生じる。

交換ブロックの望ましくない加熱を妨げる特定の構成を提案することによって本発明はこの問題を避ける。

本発明は、動作中に排気ガスが最小限の圧力低下で通過し、所定の時間に排気ガスの熱の一部を冷却液に伝達するために排気ガスをバイパス構成によって偏向して熱交換器に通すような、排気ガスが通過する管に配置するのに好適な熱回収システムに関する。熱が冷却液に伝達されることで、エネルギの一部を回収することができる。冷却液に伝達されなければ、エネルギは排気ガスに残って、その最終的な伝達先は空気である。

２次使用時、熱回収後の冷却されたガスは、ＥＧＲ（排気ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ））システムでＥＧＲガスとして用いることができる。この場合、排気ガスシステムに分岐がある、すなわち、より具体的には交換器の排気口領域に分岐があることで、内燃機関の吸気に導入する冷却されたガスの量を管理するＥＧＲバルブが組み込まれる。

熱回収システムは、
−軸方向にしたがって延び、排気ガス吸気口および排気ガス排気口を備える排気ガス管と、
−熱交換ブロックを備える熱交換器であって、排気ガスと冷却液との間の伝熱が確立され、熱交換器は、
・少なくとも、熱交換器流入用の吸気口に対応する排気ガス管の壁に位置する第１の吸気開口、および
・少なくとも、熱交換器流出用の排気口に対応する排気ガス管の壁に位置する第２の排気開口
を通じて排気ガス管と流体連通し、
各開口は、軸方向に直交し、排気ガス流にしたがって上流に位置する第１の基準面と、軸方向に直交し、排気ガス流にしたがって下流に位置する第２の基準面との間で軸方向にしたがって延びる、熱交換器と
を備える。

排気ガス管は、排気ガスが高温で循環するＥＧＲシステムに配置される１つ以上の排気管（したがって、名称「排気ガス管」）とすることができる。この排気ガス管の一部では、熱交換器がバイパス構成で配置されることで、動作中、排気ガスは排気ガス管を循環し、熱を回収する場合に熱交換器を通過して熱を回収しない場合に熱交換器を通過しない。ガスは排気ガス管の一部を通過しない。排気ガスが熱交換器を通過する場合、排気ガスの熱の一部は、その後この熱エネルギを使用するために冷却液に伝達される。

熱交換器は熱交換ブロックを備え、この熱交換ブロックは本明細書中の実施形態の大部分において２つのエンドバッフル間に定められる。排気ガス管から熱交換器への高温ガスの流入と、熱交換器から排気ガス管への冷却されたガスの流出とは、前記排気ガス管の２つの開口を通じて行なわれる。

排気ガス管のこれらの開口と熱交換ブロックとの間には、実施形態の大部分で、排気ガス管を熱交換器の吸気口および排気口に連通させる２つの空間がそれぞれある。

基準として、排気ガス流の方向によって定められる長手方向に沿って、開口の各々は排気ガス管に直交する２つの断面、すなわち、いわゆる第１の平面といわゆる第２の平面との間で延びる。排気ガス流に対して、第１の平面は取り決めによって上流に配置し、第２の平面は取り決めによって下流に配置する。

これらの構成要素に加えて、システムは、
−２つの端位置、すなわち、
・排気ガス流が熱交換器を通過せずに排気ガス管を通って流れる第１の位置と、
・排気ガス流が熱交換器を通過することによって、冷却された排気ガス流が得られる第２の位置と
を定めるバルブを備える。

開口と熱交換ブロックとの間の、上記で特定されている２つの空間の実施形態の多くでは、これらの一方は第１の位置にあるときにバルブによって閉じられる。他方の開口はバルブを有していないので、排気ガス管の空洞であるように交換ブロックと開口との間の空間を示す。したがって、排気ガスが熱回収なしで排気ガス管を通過する場合、空洞は突然拡大するように振る舞い、これにより、再循環流が生じる。開口と交換ブロックとの間に隔離部（ｓｐａｃｅ）がない当該例では、排気ガス流線が非熱回収動作モードで延びる場合も排気ガス流線は熱交換ブロックに容易に達し、再循環領域を必要とせずに冷却液の温度が上昇する。

再循環流は熱回収がない時間全体で排気ガス管の圧力低下を発生させ、この再循環流はバルブが非熱回収位置（直接排気位置とも称する）にあるときに高温排気ガス流から冷却液への望ましくない伝熱も発生させる。

本目的のために、本発明に係るシステムは、
−排気ガス管に収容され、部分的に軸方向に沿って延び、少なくとも開口のうちの１つの、第１の基準面から排気ガス流を導いて、バルブの第１の位置で開口を通って熱交換器の交換ブロックに至る排気ガス流を減少させる又は排除するフローガイドも備える。

バルブが第１の位置にある場合、フローガイドにより流線が下流に延び、ガス流は熱交換ブロックに影響せず、これにより、冷却液の加熱が避けられる。さらに、開口と交換ブロックとの間に空洞がある当該例では、フローガイドは再循環領域の発生もなくすか、最小にして、突然の拡大によってもたらされる圧力低下を防止する。フローガイドは、開口または空洞のない管と比較して排気ガス流に少々干渉し、圧力低下を僅かに増大させるが、それでも、さらに進んで得られる技術的利点により上記のように少々低下する欠点は軽減される。

フローガイドで開口は閉じられず、流路の形態の流体連通がフローガイドの表面と開口との間に維持されることで、この流路によって排気ガス管と熱交換ブロックとの間に大量の流量の通過が可能になるように、フローガイドは位置する。バルブが上流に位置する開口に位置する場合、フローガイドは、排気口方向が排気ガス流の方向にしたがう状態で冷却されたガスが流出するのに有効である。バルブが下流に位置する開口に位置する場合、フローガイドは熱交換器の開口と熱交換ブロックとの間に位置する空間に高温ガスが流入することを妨げず、バルブの第２の位置での熱回収を可能にする。この２番目のケースでは、フローガイドは好ましくは第２の基準面を越えないような長さを有する。

システムの様々な構成は発明の詳細な説明に記載されており、その多くは図面に示されている。

本発明の前述の特徴および効果ならびに他の特徴および効果は、添付の図面を参照して例示的で限定しない例に限って設けられる好ましい実施形態の後述の詳細な説明に基づいてより明確に理解される。

本発明の第１の実施形態を示す。排気ガス管の方向にしたがって得られた右面図である。 本発明の第１の実施形態を示す。システムを形成する要素の内部を示すのを可能にする正面断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す。同実施形態の斜視図であり、排気管の一部が不連続線で示され、その部分の内側に構成要素が収容されているのをその部分を通して見ることができる。 本発明の第２の実施形態を示す。排気ガス管の方向にしたがって得られた形状図である。 本発明の第２の実施形態を示す。システムを形成する要素の内部を示すのを可能にする正面断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す。同実施形態の斜視図であり、排気管の一部が不連続線で示され、その部分の内側に構成要素、特にフローガイドの穿孔構成が収容されているのをその部分を通して見ることができる。 フローガイドが穿孔した管状構成を有し、排気ガス管の内側に支持要素をさらに含む第３の実施形態を示す。フローガイドの領域が排気ガス管部分で断面化されて内側を見ることが可能になっている正面図を示す。 フローガイドが穿孔した管状構成を有し、排気ガス管の内側に支持要素をさらに含む第３の実施形態を示す。同実施形態の斜視図であり、同じ断面の斜視図である。 バルブが排気ガス流にしたがって下流に位置する開口に位置し、フローガイドが熱交換器吸気口に対応する開口に位置する別の実施形態の断面の概略図を示す。 バルブが排気ガス流にしたがって上流に位置する開口に位置し、すなわち、バルブが熱交換器吸気口に対応する開口に位置し、フローガイドが下流に位置する開口に位置し、すなわち、フローガイドが冷却されたガスの排気口に位置する別の実施形態の断面の概略図を示す。 バルブが排気ガス流にしたがって下流に位置する開口に位置し、管状形状に構成されているフローガイドが熱交換器吸気口に対応する開口に位置する別の実施形態の断面の概略図を示す。 バルブが排気ガス流にしたがって上流に位置する開口に位置し、すなわち、バルブが熱交換器吸気口に対応する開口に位置し、フローガイドが管状形状に構成されて、下流に位置する開口、すなわち、冷却されたガスの排気口に位置する別の実施形態の断面の概略図を示す。 フローガイドが開口に部分的に収容され、その箇所で排気ガス流を修正し、前記開口の壁に固定される別の実施形態の断面の概略図を示す。 それぞれの実施形態に係るフローガイドの表面の異なる２つの概略図を示し、前記表面はおろし器に形成されている。 それぞれの実施形態に係るフローガイドの表面の異なる２つの概略図を示し、前記表面はおろし器に形成されている。 フローガイドの表面の２つの概略図を示し、表面の実施形態はおろし器に形成されている。上面図は上の部分に示され、断面図は下の部分に示されている。 フローガイドの表面の２つの概略図を示し、表面の実施形態はおろし器に形成されている。上面図は上の部分に示され、断面図は下の部分に示されている。

第１の発明態様によれば、本発明は、内燃機関で用いることができ、排気ガスから熱の一部を回収することを可能にする熱回収システムに関する。

回収されたエネルギは、たとえばランキンサイクルを通じて機械的エネルギを得るのに用いられることができ、電気エネルギに変換することができる。この電気エネルギにより電気エンジンを駆動することが可能であったり、この電気エネルギを車両の補助装置に用いることができたりする。

回収された熱は、事前に変換することなく、車両の車室の加温か、エンジンのパーツが可能な限り早急に動作温度に達することを目的として、暖機中に前記パーツを加熱するのに用いることもできる。これらは、回収されたエネルギの使用例のうちの僅か数例である。

このシステムの最も一般的な使用例としては、回収しなければ最終的に空気に放たれることになる排気ガスから熱を回収することが挙げられる。であるが、熱が回収された後に排気ガスが冷却されているとすると、説明されているシステムの利点は、冷却されたガスをＥＧＲシステムとして用いることができることである。言い換えると、ＥＧＲバルブによって流量制御を行なう内燃機関の吸気に冷却されたガスを振り向けることができる。

図１Ａおよび図１Ｂならびに図１Ｃの斜視図は本発明の第１の実施形態を示す。図１Ｂは、Ｘ−Ｘ’として特定される長手方向にしたがって延びる排気ガス管（２）の正面断面図を示す。

熱回収が不要な場合に排気ガス流が管を循環する時間が、熱回収が存在することが必要とされている時間よりも長いとすると、圧力低下を低減するように排気ガス流を可能な限り乱さないようにするべきである。

このため、高温排気ガスから冷却液に熱エネルギを伝達させることによって熱回収を可能にする熱交換器（１）は、排気ガス管（２）に対してバイパス構成で配置されている。本実施形態において選択されているバイパス構成では、排気ガス管（２）と平行に熱交換器（１）が配置され、前記熱交換器（１）には、排気ガス吸気開口（２．１）から排気ガス排気開口（２．２）までで、高温ガスの流れを９０°変化させるように構成されている空間が設けられている。言い換えると、排気ガス流は熱交換器（１）を通過しないときは、ほぼまっすぐな経路を辿り、排気ガスが熱交換器（１）を通過することが必要なときは、熱交換器（１）に流入して流出し、その熱エネルギの一部を回収する曲がりくねった経路を辿る。すなわち、代わる代わる方向転換をする。

本実施形態に係る熱交換器（１）と、後述されている実施形態に示されているすべての熱交換器とは、２つのエンドバッフル間で延びる熱交換管束によって構成されている。エンドバッフル間に定められた領域は熱交換が行なわれる領域であり、この熱交換部分を熱交換器（１）の交換ブロック（１．３）として特定する。他の実施形態によれば、熱交換ブロック（１．３）は、エンドバッフルのない扁平管の集合体によって構成される。このケースでは、交換ブロックは扁平管の端によって限定される。扁平管の端はバイパス構成に必要な曲線部の一部を占めて、生じ得る再循環領域を小さくすることができるか、なくすことさえできるが、非熱回収モードでは排気ガス管を通過するガス流が交換ブロックに流入し得るようになる。

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示されている実施形態を引き続き参照して、熱交換ブロック（１．３）は、吸気マニホルド（１．１）および排気マニホルド（１．２）によって排気ガス管（２）と流体連通する。

排気ガス管（２）は、２つの開口（２．３，２．４）、すなわち、排気ガス流の方向にしたがえば、上流に位置する第１の吸気開口（２．３）と、下流に位置する第２の排気開口（２．４）とを備える。

吸気マニホルド（１．１）には交換ブロック（１．３）の吸気口と流体連通する第１の吸気開口（２．３）が配置され、排気マニホルド（１．２）には第２の排気開口（２．４）と流体連通する交換ブロック（１．３）の排気口が配置されている。

熱交換器（１）の交換ブロック（１．３）は、冷却液のための吸入管（１．３．１）および排出管（１．３．２）を備える。冷却液は、管束の管を覆う熱交換器（１）の交換ブロック（１．３）に流入する。交換ブロック（１．３）を通過する排気ガスからの熱は管束の管の表面を通る冷却液に伝達され、この結果、回収された熱は高温の冷却液とともに熱回収システムから流出する。

上述されているように、冷却された排気ガス流は熱交換ブロック（１．３）から流出し、排気ガス管（２）に流れ移る（排気マニホルド（１．２）を通過して第２の排気開口（２．４）を通過する）。

本実施形態によれば、排気ガス管（２）または熱交換器（１）を通る排気ガスの通過は、熱交換器（１）の吸気口側に位置するバルブ（３）によって決まる。バルブ（３）は、２つの端位置、すなわち、
−排気ガス流が熱交換器（１）を通過せずに排気ガス管（２）を通って流れる第１の位置と、
−排気ガス流が熱交換器（１）を通過することによって、冷却された排気ガス流が得られる第２の位置と
をとることができるフラップ（３．１）を有する。

第１の位置、すなわち、図１Ｂに示されている位置では、フラップ（３．１）は第１の吸気開口（２．３）を閉じて全ガス流を排気ガス管（２）に通す。第２の位置では、フラップ（３．１）を第２のシートで支持して排気ガス管（２）を通る通路を閉じて、ガス流を第１の吸気開口（２．３）に通す。

第１の位置では、排気ガス流はバルブ（３）の位置を通り越して、長手方向にしたがって、熱交換器（１）の排気マニホルド（１．２）と連通する第２の排気開口（２．４）がある位置に達する。排気ガス流の流線の経路を延ばすフローガイド（４）がないとすると、流れが急に突き当たる空間がこの排気マニホルド（１．２）によって形成されることになる。

先行技術によれば、排気マニホルド（１．２）によって定められる空間を形成する空洞により、排気ガス管を循環する高温ガスを流入させて、それを交換ブロック（１．３）の排気口に直接影響させる再循環領域が生じる。この高温ガスによって冷却液の温度が望ましくないように上昇することで、エンジン冷却システムを標準以上に巨大化する必要が生じる場合がある。

本実施形態によれば、排気ガス流は矢印Ｆ_１によって示されているような経路に沿って空洞を通り越し、第２の排気開口（２．４）の下流で続いている。

排気ガス管（２）に直交する２つの平面、すなわち、長手方向Ｘ−Ｘ’にしたがう排気ガス流の方向を考慮して、第２の排気開口（２．４）が始まる位置の箇所に位置する第１の平面（Ｐ_１）と、第２の排気開口（２．４）が終わる箇所に位置する第２の平面（Ｐ_２）とが前記図１Ｂで特定されている。第１の平面（Ｐ_１）および第２の平面（Ｐ_２）は、第１の吸気開口（２．３）についても同様に同じ基準で定めることができる。

この特定のケースでは、フローガイド（４）は金属板によって構成されているが、他の材料の使用が可能であり、これには第１の平面（Ｐ_１）の上流に位置する領域にわたる排気ガス管（２）が取り付けられている。排気ガス流がフローガイド（４）の位置に達した後、排気マニホルド（１．２）の存在を生み出している空洞に流入することなくその経路は延びる。本実施形態では、さらに、フローガイド（４）は第２の排気開口（２．４）から離れるように流れる排気ガス流をもたらす曲率を有するので、バッフルのように構成されている。

本実施形態では、フローガイド（４）の構成は、排気ガス管（２）に対して内方に凹形状になっており、排気ガス管（２）の内壁の形状にフィットする第１の曲率を示す表面にしたがい、また、下流で長手方向に沿って、フローガイド（４）の曲率は排気ガス管（２）に対して内方に凸形状になるように、すなわち、第２の排気開口（２．４）によって形成される空洞に対して内方に凹形状になるように変化する。

この曲率変化には、バルブが第２の位置にあるとき、すなわち、熱回収モードにあるとき、この曲率変化が熱交換器から流出するガス流に有効であるという技術的効果がある。矢印Ｆ_２は、フローガイド（４）が、図１Ｂの向きにしたがえば右に向くガス流を排気ガス排気口（２．２）にどのように向けて貫通流路（Ｃ）を形成するかについて示す。第２の曲率は冷却されたガスのための貫通流路（Ｃ）の構成に有効である。

他の実施形態は、例として、たとえば管が多角断面（ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）を有する場合に特に適する平らな構成から、単一の曲率を有する湾曲構成への異なる曲率変化を有する。

別の実施形態によれば、単一の曲率を有する、すなわち、曲率変化がないフローガイド（４）が用いられる。

本実施形態では、冷却されたガスを流出させる広い流路（Ｃ）が残るように、フローガイド（４）の末端は第２の平面（Ｐ_２）に達する前に終端する。

図１Ａは、フローガイド（４）によって形成された冷却されたガスのための貫通流路（Ｃ）を示し、前記冷却されたガスの流出に有効な末端の曲率も示す。

図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、フローガイド（４）の構成を除いて、すべての構成要素で第１の実施形態と一致する第２の実施形態を示す。

この特定のケースでは、フローガイド（４）は穿孔および型打ちした金属板のように構成されているが、他の実施形態によれば、別の材料で形成して、排気ガス管（２）の内壁に付着する円筒形状を有することができる。

第１の上流部では、フローガイド（４）は円筒形であり、排気ガス管（２）の内径と一致する直径（Ｄ_１）を有し、バルブが第１の位置にあるときに排気ガス流（２）に対する干渉の程度を最小まで低減させる。

フローガイドは、下流で、２つの直径（Ｄ_１，Ｄ_２）の間の中間移行部（Ｔ）より後ろで小さい直径（Ｄ_２）を有する。本実施形態によれば、末端が下流方向に延びて第２の平面（Ｐ_２）を越えることで、円筒面と排気ガス管の内壁との間に環状の流路（Ｃ）が形成される。

フローガイド（４）と排気ガス管（２）との間のこの貫通流路（Ｃ）により、断面を大きくして冷却されたガスを流出させることができ、これにより、バルブ（３）が熱回収モードで第２の端位置にあるときにその流出が容易になる。

通過断面（ｐａｓｓａｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）を増大させるために、本実施形態におけるフローガイド（４）は、フローガイド（４）と排気ガス管（２）との間に定められる流路（Ｃ）によって提供される通過断面を増大させる複数の穿孔（４．１）を備える。

図２Ａは貫通流路（Ｃ）の環状形状を示すことができ、さらには、移行セグメント（Ｔ）の表面が多少傾いていて大径（Ｄ_１）から小径（Ｄ_２）に変化するので、移行セグメント（Ｔ）に位置する穿孔（４．１）のいくつかを示す。

図３Ａおよび図３Ｂは第３の実施形態を示し、図中、バルブ（３）は第１の吸気開口（２．３）の側に位置し、フローガイド（４）は第２の排気開口（２．４）の側に位置する。

フローガイド（４）は、第１の平面（Ｐ_１）の上流に位置する固定部を有し、第２の平面（Ｐ_２）の下流に延びる管状構成を有する。この構成によれば、排気ガス流（２）がフローガイド（４）の管状部分を通して導かれて第２の排気開口（２．４）の位置を通り過ぎることで、排気ガス流が排気マニホルド（１．２）によって形成される空間で再循環する機会は与えられない。

フローガイド（４）の直径が排気管（２）の内壁の直径未満であることで、熱交換器の第２の排気開口（２．４）から流出する冷却されたガスが排気ガス管を通過するための環状流路（Ｃ）がもたらされる。

一実施形態によれば管状構成を有するこのフローガイド（４）を片持ちすることができるのであるが、それでも、図３Ａおよび図３Ｂに示されている実施形態では、管状部分の末端は、管状部分を排気ガス管（２）の内壁で支持して、末端の同軸配置を確実に行ない、管状部分の振動に起因する取り付け部の損傷を防止する支持突出部（４．２）を備える。これを用いない場合は片持ちすることになる。この構成の代替例では、フローガイド（４）の末端で支持するために排気ガス管（２）の内壁に突出部を配置する。

図４は、バルブ（３）を第２の排気開口（２．４）に配置する別の実施形態に係る正面断面図を概略的に示す。フラップ（３．１）の第１の位置では排気ガスが熱交換器の開口を通過するのを妨げて、排気ガス管（２）を通過させる。

フラップ（３．１）のこの位置では、吸気マニホルドが第１の吸気開口（２．３）を通じて流入可能な空洞を形成することで、第１の吸気開口（２．３）に位置するフローガイド（４）が設けられない場合に交換ブロック（１．３）に達することになる高温ガス再循環流が生じることになる。

本実施形態では、フローガイド（４）は第１の平面（Ｐ_１）の上流に位置する取り付け領域にわたって排気管（２）に取り付けられ、第２の平面（Ｐ_２）の位置に達しない位置まで延びることで、貫通流路（Ｃ）が生じる。

バルブ（３）が第２の排気開口（２．４）に位置するこの構成では、フローガイド（４）の好ましい形状は第２の平面（Ｐ_２）に達しないようなものであり、バルブ（３）の第２の位置で冷却されることになる排気ガスの通り道が吸気マニホルド（１．１）の内部空間に達するまで、曲がって反対方向に前進することが余儀なくされることが避けられる。

さらに、この概略図は、第２の位置にバルブ（３）が位置するとき、すなわち、排気ガスが熱交換器（１）を通過することが実現されるときに冷却されることになるガスの通過に有効な複数の穿孔も示す。

図５は、図４を含む２つの代替構成を比較することができる実施形態を示す（バルブ（３）が第１の吸気開口（２．３）に位置し、フローガイド（４）が第２の排気開口（２．４）に位置する（図５に示されている実施形態）か、バルブ（３）が第２の排気開口（２．４）に位置し、フローガイド（４）が第１の吸気開口（２．３）に位置する）。

図６および図７は、ガスが前記フローガイド（４）を通過するのに有効な管状構成および穿孔（４．１）をフローガイド（４）が有する場合の、図４および図５に対応する代替構成を有する２つの実施形態を示す。

図６は、排気ガスが熱回収モード用のバルブ（３）の第２の位置で熱交換器（１）に流れ移ることを容易にするように、フローガイド（４）が第２の平面（Ｐ_２）の前で終端する様子を示す。直接排気モードでこの領域からガスを遠ざけることによって動作する場合であっても、第２の平面（Ｐ_２）の前で終端する。図７は、バルブ（３）が第１の端位置に位置するときに排気ガス再循環を妨げるように、フローガイド（４）が第２の平面（Ｐ_２）の後ろ、すなわち下流で終端し、熱交換器（１）から流出する冷却されたガスが通過するための環状流路（Ｃ）が排気ガス管（２）の出口に向かう状態にしておく様子を示す。

図８は、上述のバルブ（３）およびフローガイド（４）を分配するのに適する別の実施形態を示し、図中、フローガイド（４）は開口（この場合、第２の排気開口（２．４））の内壁に取り付けられる。この構成では、排気ガス管（２）の部分に侵入することなくフローガイド（４）の始点を位置決めすることができることで、バルブ（３）が直接排気モードで第１の端位置にあるときに圧力低下が大幅に低減される。

別の実施形態によれば、フローガイド（４）の穿孔（４．１）の構成はエンボス加工されておろし器に形成される。すなわち、穿孔（４．１）の縁の周囲の表面は突出してフローガイド（４）の表面から離れる。浮き上げ部（ｒｅｌｉｅｆ）をおろし器に形成することが示されている場合、浮き上げ部は、たとえば、パン、チーズなどをおろす調理用おろし器（ｋｉｔｃｈｅｎ ｇｒａｔｅｒ）を指す。

図９Ａは、おろし器形の浮き上げ部を有して、穿孔（４．１）が存在する表面を概略的に示し、図中、浮き上げ部は、各穿孔（４．１）の周囲の表面の第１の突出部（４．１．１）が突出してフローガイド（４）の上面から離れている状態を示す。これらの第１の突出部（４．１．１）はフローガイド（４）の表面の面の一方のみに配置され、ガイドの表面に対して同じ方向に向けられている。これらの第１の突出部（４．１．１）が採用する構成は共通の頂点を共有する２つの三角形によって定められる。

図９Ｂは、おろし器に形成された浮き上げ部を有して、穿孔（４．１）が存在する表面を概略的に示し、図中、浮き上げ部は、図９Ａに示されているのと同じである、各穿孔（４．１）の周囲の表面の第１の突出部（４．１．１）を示し、また、穿孔（４．１）毎に、第１の突出部（４．１．１）の向きにしたがってこの第１の突出部（４．１．１）の反対側に位置し、反対側の面に向かって突出する第２の相補的な突出部（４．１．２）をさらに示す。これらの第２の突出部（４．１．２）が採用する構成は共通の頂点を共有する２つの三角形によって定められ、当然、これらはフローガイド（４）を定める主面とは別の側に位置する。

おろし器形のこの構成の場合であって、穿孔（４．１）が位置する表面に対して接線方向のガス流が生じるとき、突出部が存在するので、穿孔を通って表面の一方側から他方側に流れるガス流に有効である。効果があるガス流の方向は、表面の一方側に突出するか他方側に突出するか、また、この突出部が穿孔の上流に位置するか下流に位置するかに依存する。好ましい構成では、冷却されたガスが排気ガス管（２）に流れ移るのにガス流が適するようにおろし器構成は向けられる。すなわち、排気ガス管（２）の内側から対応するマニホルド（１．１，１．２）によって形成される空洞に流れ移ることが妨げられるようにおろし器構成は向けられる。

図９Ａおよび図９Ｂは単に線を用いて描かれているが、図１０Ａおよび図１０Ｂでは、線に加えて灰色の２つの濃淡、すなわち、淡い灰色および暗い灰色を用いて、フローガイド（４）の表面において、それぞれ高い浮き上げ部および低い浮き上げ部で突出する表面をより明確に区別している。

図１０Ａおよび図１０Ｂの上の部分は上から見たおろし器の形状に構成されたタイプの穿孔（４．１）を概略的に示す。すなわち、フローガイド（４）の表面は図が描かれている紙面に一致する。

各図の下の部分はフローガイド（４）の表面に直交する平面にしたがう断面に係る同じ穿孔（４．１）を示し、おろし器形の浮き上げ部の表面の長さを引き継いでいる。これらの特定のケースでは、水平の向きを有することが示されており、不連続線によって上の部分で特定されている穿孔（４．１）の中央線に断面が対応する。

両方の図で、上の図示は排気ガス管（２）から見たフローガイドの表面に対応し、したがって、熱交換ブロック（１．３）と連通する空間は表面の裏に位置する。

同じ基準にしたがって、両方の図で、下の図示は、排気ガス管（２）の内側の空間を前記線の上にして、熱交換ブロック（１．３）と連通する空間を前記線の下にする水平線にしたがってフローガイド（４）の表面を示す。

図１０Ａは、装置がバイパスモードで動作する場合の流線を概略的に示し、図中、淡い灰色で示されている第１の突出部（４．１．１）により、ガス流がフローガイド（４）の表面の一方側から他方側に流れ移るのが避けられる。第１の突出部（４．１．１）がそらす結果、流線は穿孔の周囲を巡る。

図１０Ｂは、装置が回収モードで動作する場合の流線を概略的に示す。熱交換ブロック（１．３）から流出してフローガイド（４）の表面の一方側から他方側に通過するガス流の経路は、第２の突出部（４．１．２）がその経路中にあり、突出部（４．１．２）がこの経路を偏向して一方側から他方側に強制的に通過させるので、補助を受ける。

Claims (16)

1. −軸方向（Ｘ−Ｘ’）にしたがって延び、排気ガス吸気口（２．１）および排気ガス排気口（２．２）を備える排気ガス管（２）と、
   −熱交換ブロック（１．３）を備える熱交換器（１）であって、前記排気ガスと冷却液との間の伝熱が確立され、前記熱交換器（１）は、
   ・少なくとも、前記熱交換器（１）流入用の前記吸気口に対応する前記排気ガス管（２）の前記壁に位置する第１の吸気開口（２．３）、および
   ・少なくとも、前記熱交換器（１）流出用の前記排気口に対応する前記排気ガス管（２）の前記壁に位置する第２の排気開口（２．４）
   を通じて前記排気ガス管（２）と流体連通し、
   各開口（２．３，２．４）は、前記軸方向（Ｘ−Ｘ’）に直交し、前記排気ガス流にしたがって上流に位置する第１の基準面（Ｐ_１）と、前記軸方向（Ｘ−Ｘ’）に直交し、前記排気ガス流にしたがって下流に位置する第２の基準面（Ｐ_２）との間で前記軸方向にしたがって延びる、熱交換器（１）と、
   −２つの端位置、すなわち、
   ・前記排気ガス流が前記熱交換器（１）を通過せずに前記排気ガス管（２）を通って流れる第１の位置と、
   ・前記排気ガス流が前記熱交換器（１）を通過することによって、冷却された排気ガス流が得られる第２の位置と
   を定めるバルブ（３）と
   を備えており、
   −前記排気ガス管（２）に収容され、部分的に前記軸方向（Ｘ−Ｘ’）に沿って延び、少なくとも前記開口のうちの１つの、前記第１の基準面（Ｐ_１）から前記排気ガス流を導いて、前記バルブ（３）の前記第１の位置で、前記開口（２．３，２．４）を通って前記熱交換器（１）の前記交換ブロック（１．３）に至る前記排気ガス流を減少させる又は排除するフローガイド（４）
   をさらに備える熱回収システム。
2. 前記フローガイド（４）は前記軸方向（Ｘ−Ｘ’）に延びて前記開口（２．３，２．４）の前記第２の基準面（Ｐ_２）を通り越して、前記交換ブロック（１．３）を循環するガスの前記通過のために前記フローガイド（４）と前記排気ガス管（２）との間に貫通流路（Ｃ）を形成する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記フローガイド（４）は前記開口（２．３，２．４）の前記第１の基準面（Ｐ_１）と前記第２の基準面（Ｐ_２）との間に位置する箇所まで前記軸方向（Ｘ−Ｘ’）に延び、前記交換ブロック（１．３）を循環するガスの前記通過のために前記フローガイド（４）と前記排気ガス管（２）との間に貫通流路（Ｃ）を形成する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記フローガイド（４）は前記開口（２．３，２．４）から前記流線を遠ざけるデフレクタである、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記デフレクタは単一の曲率を有する表面を示す、請求項４に記載のシステム。
6. 前記デフレクタは、第１の上流部で第１の曲率を有し、第２の下流部で第２の曲率を有する表面を示す、請求項４に記載のシステム。
7. 前記デフレクタは第１の上流部で前記排気ガス管（２）に対して内方に凹形状の表面を示し、第２の下流部で前記排気ガス管（２）に対して内方に凸形状の表面を示す、請求項６に記載のシステム。
8. 前記フローガイド（４）は前記排気ガス管（２）の直径（Ｄ_１）より小さい直径（Ｄ_２）を有する管状構成を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記フローガイド（４）は前記フローガイド（４）と前記排気ガス管（２）との間に環状の貫通流路（Ｃ）を形成する、請求項８に記載のシステム。
10. 下流に位置する前記フローガイド（４）の端部は片持ちされる、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 下流に位置する前記フローガイド（４）の端部は前記フローガイド（４）の前記表面上の隆起部（４．２）によって前記排気ガス管（２）の前記内壁で支持されるか、または下流に位置する前記フローガイド（４）の端部は前記排気ガス管（２）の前記内壁に配置される隆起部（４．２）で支持される、請求項８または９に記載のシステム。
12. 前記フローガイド（４）は、前記ガスが前記排気ガス管（２）の前記内側と、前記開口と前記熱交換器（１）の前記交換ブロック（１．３）との間の前記空間との間に流れるのを容易にする１つ以上の穿孔を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記フローガイド（４）の前記表面はおろし器の形状に構成されており、すなわち、少なくとも前記表面の面の一方に向かって突出する、１つ以上の穿孔（４．１）の周囲の前記表面の突出部（４．１．１，４．１．２）と、前記表面の一方から前記反対側に前記穿孔（４．１）を通る前記流れに有効であり、前記反対方向の前記流れを妨げる特定の向きとを有する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記バルブ（３）は前記フローガイド（４）の上流にある前記第１の吸気開口（２．３）に位置し、前記フローガイド（４）は前記第２の排気開口（２．４）に位置する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記バルブ（３）は前記フローガイド（４）の下流にある前記第２の排気開口（２．４）に位置し、前記フローガイド（４）は前記第１の吸気開口（２．３）に位置する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記熱交換器（１）は、前記バイパスの下流に位置する分岐と、前記熱交換器（１）によって冷却された前記ガスを前記内燃機関に供給するＥＧＲバルブとを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。