JP2021522439A - Inhalation circuit connector - Google Patents
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Abstract
本発明は、特に自動車用の熱機関の吸入回路コネクタであって、外気の循環のための管状セグメント(3)と、空気循環を調整するための流れシャッタ(5)とを備え、ガスの循環のための導管(9)が、上記シャッタのすぐ近位において、下流セグメント内に突出することを特徴とするコネクタに関する。
【選択図】図1The present invention is a suction circuit connector for a heat engine particularly for an automobile, which includes a tubular segment (3) for circulating outside air and a flow shutter (5) for adjusting air circulation, and circulates gas. (9) relates to a connector characterized by projecting into a downstream segment immediately proximal to the shutter.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、吸入回路コネクタに関する。また、本発明は、この種の吸入回路コネクタを備える燃焼機関または熱機関に関する。また、本発明は、この種の燃焼機関を備える自動車に関する。 The present invention relates to a suction circuit connector. The present invention also relates to a combustion engine or heat engine provided with this type of suction circuit connector. The present invention also relates to an automobile provided with this type of combustion engine.
燃焼機関、特に自動車に装備される燃焼機関は、動作のために、吸気回路を通して燃焼室に導かれる外気を必要とする。燃焼室で燃料を燃焼させると、ガスが発生し、排気回路を通して排出される。 Combustion engines, especially those installed in automobiles, require outside air that is guided to the combustion chamber through an intake circuit for operation. When fuel is burned in the combustion chamber, gas is generated and discharged through the exhaust circuit.
燃焼機関または熱機関は、一般に排ガス再循環(EGR)システムを備える。この種のEGRシステムは、一般に汚染放出を低減し、および/またはエンジン出力を最適化するのに役立つ。排ガスのいくらかの割合(EGR率とも呼ばれる)が、エンジンの排気回路から吸気回路に再送される。本明細書では以後、エンジンの排気回路から吸気回路に再送される排ガスをEGRガスと呼ぶ。 Combustion or heat engines generally include an exhaust gas recirculation (EGR) system. This type of EGR system generally helps reduce pollution emissions and / or optimize engine output. Some percentage of the exhaust gas (also called the EGR rate) is retransmitted from the engine exhaust circuit to the intake circuit. Hereinafter, the exhaust gas retransmitted from the exhaust circuit of the engine to the intake circuit is referred to as EGR gas in the present specification.
EGRシステムにより、前の燃焼中に燃焼されたガスを燃焼室に再導入することができる。この種のシステムでは、EGRガスが外気と混合される必要がある。そのために、通常はミキサ(本明細書では以後、空気−EGRミキサと呼ぶ)が利用される。しかし、この種のミキサは、燃焼機関の他の要素と比較して非常に嵩張る。さらに、この種のミキサは、燃焼機関の吸気回路内で圧力損失を引き起こす。 The EGR system allows the gas burned during the previous combustion to be reintroduced into the combustion chamber. In this type of system, the EGR gas needs to be mixed with the outside air. For this purpose, a mixer (hereinafter referred to as an air-EGR mixer in the present specification) is usually used. However, this type of mixer is very bulky compared to other elements of the combustion engine. In addition, this type of mixer causes pressure loss in the intake circuit of the combustion engine.
本発明の目的は、上述した欠点を解決し、先行技術から知られているシステムを改良するシステムを提供することである。特に、本発明は、空気−EGRミキサを備えない燃焼機関の作製を可能にする弁システムを提案する。 An object of the present invention is to provide a system that solves the above-mentioned drawbacks and improves a system known from the prior art. In particular, the present invention proposes a valve system that allows the fabrication of combustion engines without an air-EGR mixer.
この目的を達成するために、本発明は、外気の循環のために意図された管状セグメントと、空気循環を調整するために意図された流量オブチュレータとを備える、特に自動車のために意図された熱機関のための吸入回路コネクタにおいて、ガスの循環のために意図された導管が、上記オブチュレータのすぐ近位において、上記オブチュレータの下流のセグメント内に突出して流体を放出することを特徴とするコネクタに関する。 To this end, the present invention comprises a tubular segment intended for the circulation of outside air and a fluid flow obturator intended for regulating the circulation of air, especially for automobiles. In a suction circuit connector for an engine, relating to a connector characterized in that a conduit intended for gas circulation projects into a downstream segment of the obturator and discharges fluid immediately proximal to the obturator. ..
有利には、ガスの循環のために意図された導管は、上記セグメントの上流方向に向けて流体を放出することができる。 Advantageously, the conduit intended for gas circulation is capable of discharging fluid in the upstream direction of the segment.
有利には、ガスの循環のために意図された導管は、流量オブチュレータによって生成される高い空気流量および強い乱流の領域内で、セグメント内に流体を放出することができる。 Advantageously, the conduit intended for gas circulation is capable of discharging fluid into the segment within the region of high air flow and strong turbulence produced by the flow obturator.
導管の突出する放出開口部は、セグメント内で斜めに向いていることがあり、セグメントの主方向と導管の主方向との間で10°〜80°、特に約10°〜80°、例えば約45°の角度を成し、特に、導管内を循環するガスの第2の流れは、管状セグメント内を循環する空気の第1の流れに逆流または向流として導入される。 The protruding discharge opening of the conduit may be obliquely oriented within the segment and is 10 ° -80 ° between the main direction of the segment and the main direction of the conduit, especially about 10 ° -80 °, for example about. At an angle of 45 °, in particular, a second flow of gas circulating in the conduit is introduced as a backflow or countercurrent into the first flow of air circulating in the tubular segment.
流量オブチュレータは、90%以下の閉鎖率を有することができる。 The flow obturator can have a closure rate of 90% or less.
導管は、例えば管状セグメントの直径の半分以下、例えば管状セグメントの直径の約4分の1の突出高さだけ管状セグメント内に突出することができる。 The conduit can project into the tubular segment, for example, by a protrusion height of less than half the diameter of the tubular segment, eg, about a quarter of the diameter of the tubular segment.
管状セグメントの主方向に対して垂直な方向での、管状セグメント内に突出する導管の端部から流量オブチュレータまでの距離は、例えば、管状セグメントの直径の半分以下にすることができる。 The distance from the end of the conduit protruding into the tubular segment to the flow obturator in the direction perpendicular to the main direction of the tubular segment can be, for example, less than half the diameter of the tubular segment.
管状セグメントの主方向での、管状セグメント内に突出する導管の端部から流量オブチュレータまでの距離は、例えば流量オブチュレータの直径の0.5〜2倍、例えば流量オブチュレータの直径の約半分にすることができる。 The distance from the end of the conduit protruding into the tubular segment to the flow obturator in the main direction of the tubular segment should be, for example, 0.5 to 2 times the diameter of the flow obturator, eg, about half the diameter of the flow obturator. Can be done.
導管の突出部の断面の形状は、管状セグメントの主方向を含む平面内で長円形にすることができる。 The shape of the cross section of the protrusion of the conduit can be oval in the plane including the main direction of the tubular segment.
また、本発明は、上で定義されたコネクタを備える燃焼機関に関する。 The present invention also relates to a combustion engine with the connectors defined above.
最後に、本発明は、上で定義された燃焼機関または上で定義されたコネクタを備える自動車に関する。 Finally, the present invention relates to an automobile with a combustion engine as defined above or a connector as defined above.
燃焼機関の吸気回路は、燃焼室に入るオキシダント空気の流量を調整するように意図された吸気弁を備えることがある。本発明は、エンジンにおいてこの種の吸気弁の存在を利用して、エンジンでの空気−EGRミキサの使用を省くことを可能にすることを提案する。ここで、吸気弁は、オキシダント空気の流量を調整するその役割に加えて、空気とEGRガスとのためのミキサとしても作用するように意図されている。その際、吸入弁は、EGRガスを計量するための弁としても作用する。そのために、EGRガスを案内するように意図された導管が、適切に選択された位置で吸気弁に直接接続される。これにより、EGRガスを、外気と混合しながら吸気回路に導入することが可能になる。その結果、この種の弁を備えたエンジンは、空気−EGRミキサを必要とせず、したがって特に大きさが低減される。 The intake circuit of a combustion engine may include an intake valve intended to regulate the flow rate of oxidant air entering the combustion chamber. The present invention proposes that the presence of this type of intake valve in an engine can be utilized to eliminate the use of an air-EGR mixer in the engine. Here, the intake valve is intended to act as a mixer for air and EGR gas, in addition to its role of regulating the flow rate of oxidant air. At that time, the intake valve also acts as a valve for measuring the EGR gas. To that end, a conduit intended to guide the EGR gas is directly connected to the intake valve at a properly selected position. This makes it possible to introduce the EGR gas into the intake circuit while mixing it with the outside air. As a result, engines with this type of valve do not require an air-EGR mixer and are therefore particularly reduced in size.
本明細書では以後、「吸入回路コネクタ」という表現は、導管、特にEGRガスを案内するように意図された導管を備える弁システムを表す。 Hereinafter, the term "intake circuit connector" refers to a valve system comprising a conduit, particularly a conduit intended to guide EGR gas.
図1は、吸入回路コネクタ1の一実施形態を概略的に示す。吸入回路コネクタ1は、管状セグメント3を備える。管状セグメント3は、第1の流体、好ましくは空気、より好ましくは外気の循環または通過を意図されている。吸入回路コネクタ1は、流量オブチュレータ5も備える。流量オブチュレータ5は、管状セグメント3内での第1の流体、例えば空気の循環または流れ(第1の流れと呼ぶ)を調整することを意図されている。管状セグメント3内の第1の流体の第1の流れの循環方向は、矢印7によって表される。さらに、吸入回路コネクタ1は、流量オブチュレータ5の下流で管状セグメント3に接続された導管9を備える。導管9は、流量オブチュレータ5の下流で、そのすぐ近位において、管状セグメント3内に突出して流体を放出する。導管9は、第2の流体、好ましくはEGRガスの循環、および管状セグメント3への第2の流体の導入を意図されている。導管9内における第2の流体の流れ(第2の流れと呼ぶ)の循環方向は、矢印11によって表されている。
FIG. 1 schematically shows an embodiment of the
「外気」という用語は、吸気回路に初めて導入される空気、すなわち、以前に燃焼室に搬送されたことがない空気と理解されたい。 The term "outside air" should be understood as the air that is first introduced into the intake circuit, that is, the air that has never been previously delivered to the combustion chamber.
第1の流体が管状セグメント3内を循環するとき、管状セグメント3内で固有の圧力損失がある。有利には、導管9は、流量オブチュレータ5によって生成される高い空気流量および/または圧力損失、および/または乱流もしくは強い乱流の領域内で、流量オブチュレータ5の下流で、管状セグメント3内に流体を放出する。このようにして第2の流体がこの乱流に導入されると、管状セグメント3への第2の流体の導入に関連する圧力損失を最小限に抑えることができる。これにより、第1の流体と第2の流体との混合を最適化することも可能になる。
As the first fluid circulates in the
導管9は、管状セグメント3内に突出して管状セグメント3に接続される。導管9は、例えば、管状セグメント3内に、すなわち吸入回路コネクタ1の本体内に打抜きによって設置される。
The
導管9は、突出高さhだけ管状セグメント3内に突出する。管状セグメント3内への導管9の突出高さhは、例えば管状セグメント3の直径Dの半分以下である。好ましくは、管状セグメント3内への導管9の突出高さhは、例えば管状セグメント3の直径Dの約4分の1である。
The
有利には、導管9は、管状セグメント3の上流方向に向けて流体を放出する。導管9の突出する放出開口部は、有利には、セグメント3内で斜めに向いている。
Advantageously, the
管状セグメント3は、主方向Δ1に延びる。導管9は、主方向Δ2に延びる。導管9の主方向Δ2は、管状セグメント3の主方向Δ1と角度Φを成す。
The
有利には、導管9は、管状セグメント3の主方向Δ1と導管9の主方向Δ2が10°〜80°、特に約10°〜約80°、好ましくは約45°の角度Φを成すように管状セグメント3に接続される。管状セグメント3の主方向Δ1と導管9の主方向Δ2とが成す角度Φは、導管9内で循環する第2の流体の第2の流れが、管状セグメント3内で循環する第1の流体の第1の流れに逆流または向流として導入されるように選択される。その結果、第1の流れと第2の流れとが相互作用し、これにより第1の流体と第2の流体との混合物を得ることが可能である。
Advantageously, the
一例示的実施形態によれば、吸入回路コネクタ1は、オキシダント吸入弁を備え、燃焼機関に使用されることを意図されている。管状セグメント3は、特にオキシダント空気の吸入のために、外気などの空気を案内するように意図されている。導管9は、例えば、EGRガスなどのガスを案内することを意図されている。また、導管9は、例えば、ブローバイ(ガス抜きを表す)の案内、または燃料蒸気の案内を意図されることもある。
According to an exemplary embodiment, the
好ましくは、吸入回路コネクタ1の弁の閉鎖率は低い。これにより、特に管状セグメント3へのEGRガスの導入による吸入回路コネクタ1の閉塞を回避することができる。
Preferably, the valve closure rate of the
「閉鎖率」という表現は、静止位置に対応する流量オブチュレータ5の開位置と比べた閉鎖のパーセンテージと理解すべきである。閉鎖率0%は流量オブチュレータ5の開位置に相当し、閉鎖率100%は流量オブチュレータ5の完全に閉じた位置に相当する。
The expression "close rate" should be understood as the percentage of closure compared to the open position of the
有利には、流量オブチュレータ5の閉鎖率は90%以下であり、好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下である。その結果、吸入回路コネクタ1は閉塞しにくい。
Advantageously, the closure rate of the
管状セグメント3の主方向Δ1に対して垂直な方向での、管状セグメント3内に突出する導管9の端部から流量オブチュレータ5までの距離d1は、例えば管状セグメント3の直径Dの半分以下である。好ましくは、距離d1は、例えば管状セグメント3の直径Dの約4分の1である。
The distance d1 from the end of the
管状セグメント3の主方向Δ1での、管状セグメント3内に突出する導管9の端部から流量オブチュレータ5までの距離d2は、例えば流量オブチュレータ5の直径D5の0.5〜2倍である。好ましくは、距離d2は、例えば流量オブチュレータ5の直径D5の約半分である。有利には、導管9は、管状セグメント3の乱流領域(この乱流は流量オブチュレータ5によって生成される)のできるだけ近くに配置される。
The distance d2 from the end of the
図1に示されているように、距離d1およびd2は、例えば、流量オブチュレータ5の中心と管状セグメント3に突出する導管9の端部の断面の中心との間で測定される。
As shown in FIG. 1, distances d1 and d2 are measured, for example, between the center of the
導管9の突出部の断面の形状は、例えば管状セグメント3の主方向Δ1を含む平面P内で長円形であり、この平面と主方向Δ2が成す角度を最大にする。導管9の突出部の断面の直径は、例えば約D/5である。導管9の突出部の断面の形状および寸法は、例えばEGRガス流量要件に応じて選択される。
The shape of the cross section of the protrusion of the
一例示的実施形態によれば、弁1はフラップを有する種類のものである。その場合、例えば流量オブチュレータ5がフラップである。
According to an exemplary embodiment, the
本明細書では以下、図2および図3を参照して、図1のものなど吸入回路コネクタ1の動作について述べる。
Hereinafter, the operation of the
図2は、第2の流体、例えばEGRガスが管状セグメント3に導入されていないときの、動作中の吸入回路コネクタ1を概略的に示す。
FIG. 2 schematically shows a
流量オブチュレータ5は開位置、すなわち静止位置にある。
The
図1には示されておらず、図2に示されている弁21は、導管9内で、導管9の上流に、すなわち管状セグメント3に突出する導管9の端部と反対側の端部に配置されている。
The
導管9は、弁21によって閉じられている。したがって、第2の流体は、管状セグメント3に導入されない。
The
矢印23は、管状セグメント3内の第1の流体の第1の流れを表す。図2に概略的に示されているように、管状セグメント3に接続されて管状セグメント3内に突出する導管9が存在することで、管状セグメント3内で生じる圧力損失はわずかである。したがって、弁1は導管9がないかのように動作する。
しかし、管状セグメント3内、特に管状セグメント3内に突出する導管9の端部の上流の領域25では、わずかな気流擾乱があり得る。
However, there may be slight airflow turbulence within the
有利には、管状セグメント3内への導管9の突出高さhは、管状セグメント3内での気流擾乱の現象を減らすように減少させることができる。特に、管状セグメント3の主方向Δ1と導管9の主方向Δ2とが成す角度Φとの折り合いをつけることによって、第1の流体と第2の流体との最適な混合品質を保証しながら、管状セグメント3の気流擾乱の現象を最小限に抑える突出高さhを選択することができる。
Advantageously, the protruding height h of the
図3は、第2の流体、例えばEGRガスが管状セグメント3に導入されたときの、動作中の吸入回路コネクタ1を概略的に示す。
FIG. 3 schematically shows a
流量オブチュレータ5は、管状セグメント3の主方向Δ1に対して角度ωだけ傾斜している。管状セグメント3の主方向Δ1に対する流量オブチュレータ5の傾斜角ωは、例えば0°〜20°であり、例えば約20°である。
The
矢印33は、管状セグメント3内の第1の流体の第1の流れを表す。図3に矢印33で示されているように、管状セグメント3の主方向Δ1に対する流量オブチュレータ5の傾斜姿勢は、管状セグメント3内に圧力損失を生じさせる。これにより、圧力が低下した領域が生じ、この領域は、管状セグメント3への第2の流体の導入を可能にする。
矢印35は、導管9内の第2の流体の第2の流れを表す。導管9は、第1の流体の気流擾乱の中に第2の流体を管状セグメント3に導入することを可能にする。管状セグメント3への第2の流体の第2の流れの導入後、管状セグメント3内に突出する導管9の端部の下流での第1および第2の流体の流れは、図3の矢印37によって示されているように圧力損失がほとんどない。したがって、吸入回路コネクタ1は、その出口で、空気などの第1の流体とEGRガスなどの第2の流体との均質な混合物を得ることを可能にする。さらに、第1の流体と第2の流体との混合は、圧力損失を減少させる。このようにして、吸入回路コネクタ1はミキサ弁として機能する。
図1〜図3を参照して述べたような吸入回路コネクタの利点の1つは、第1の流体用の流量調整器としても、第1の流体と第2の流体とを混合するミキサとしても機能することにある。この種の吸入回路コネクタは、例えば燃焼機関に配置されたとき、空気−EGRミキサの使用を省くことを可能にする。吸入回路コネクタの出口では、空気などの第1の流体とEGRガスなどの第2の流体との均質な混合物が生成され、その一方で、第1の流体の吸入回路内の圧力損失は最小限に抑えられる。 One of the advantages of the suction circuit connector as described with reference to FIGS. 1 to 3 is that it can be used as a flow rate regulator for the first fluid or as a mixer that mixes the first fluid and the second fluid. Is also to work. This type of suction circuit connector makes it possible to eliminate the use of an air-EGR mixer, for example when placed in a combustion engine. At the outlet of the suction circuit connector, a homogeneous mixture of a first fluid such as air and a second fluid such as EGR gas is produced, while the pressure drop in the suction circuit of the first fluid is minimal. It is suppressed to.
図1〜図3は、導管9の主方向Δ2が流量オブチュレータ5の平面に垂直な平面に位置決めされている場合の吸入回路コネクタを示している。
1 to 3 show a suction circuit connector when the main direction Δ2 of the
参照符号αによって、流量オブチュレータ5が静止位置、すなわち開位置にあるときのオブチュレータ5の平面と、方向Δ1に垂直な平面上の導管9の主方向Δ2の直交突出部との間で成される角度を示す。図1〜図3の一例示的実施形態では、角度αは約90°である。
Reference numeral α is formed between the plane of the
一変形形態によれば、導管9の主方向Δ2は、流量オブチュレータ5の平面内に位置決めすることができる。ここで、角度αは0°である。流量オブチュレータ5の平面に対して、導管9の主方向Δ2の任意の他の向きを選択することもできる。角度αの値は、流量オブチュレータ5の上流の吸入回路コネクタの幾何形状に応じて、0°〜360°の範囲で選択される。角度αに関する最適値は、例えば空気力学的計算によって決定される。
According to one variant, the main direction Δ2 of the
本発明を、弁1がフラップを有する種類のものである場合について、図1〜図3に関連して述べた。一変形形態によれば、弁1はスライド式ゲートを有する種類のものでもよい。
The present invention has been described in connection with FIGS. 1 to 3 when the
図1〜図3を参照して述べたような吸入回路コネクタは、燃焼機関、または熱機関41で使用することができる。この種の吸入回路コネクタは、燃焼機関における空気−EGRミキサの使用を省くことを可能にする。その結果、よりコンパクトな燃焼機関が実現される。
The suction circuit connector as described with reference to FIGS. 1 to 3 can be used in a combustion engine or a
また、本発明は、この種の燃焼機関41または図1〜図3を参照して述べたような吸入回路コネクタを備える自動車51に関する。
The present invention also relates to a
図1〜3を参照して述べたようなコネクタは、2つの流体の混合を必要とする任意の種類の用途に使用することができ、2つの流体のうちの一方の流量が弁によって調整される。例えば、この種のコネクタは、ボイラで使用することもできる。
A connector as described with reference to FIGS. 1-3 can be used in any kind of application that requires mixing of two fluids, with the flow rate of one of the two fluids regulated by a valve. NS. For example, this type of connector can also be used in boilers.
Claims (11)
An automobile (51) comprising the combustion engine according to claim 10 or the connector according to any one of claims 1 to 9.
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