KR101793763B1

KR101793763B1 - 재순환 배출 가스 혼합물을 흡입 가스에 대향류 방식으로 분사하는 엔진 실린더 헤드의 가스 분배 매니폴드

Info

Publication number: KR101793763B1
Application number: KR1020127028500A
Authority: KR
Inventors: 카를로스 마틴; 베르트랑 제시에
Original assignee: 발레오 시스템므 떼르미끄
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2017-11-03
Also published as: KR20130021379A; FR2958336B1; JP6006197B2; FR2958336A1; EP2553252B1; WO2011120932A1; JP2013524070A; US9284917B2; EP2553252A1; US20130081601A1

Abstract

본 발명은 차량의 열 엔진의 실린더 헤드(4)의 가스 분배 매니폴드(3)에 관한 것으로, 상기 매니폴드(3)는, 흡입 가스 유동이 매니폴드 하우징(31) 내에서 하류 방향으로 순환할 수 있도록 하기 위해, 흡입 가스(G)의 유입을 위한 입력면 및 엔진의 실린더 헤드 내로 개방되어 있는 출력면(3B)이 제공되어 있는 매니폴드 하우징(31), 및 재순환 배출 가스 유동(H)을 엔진으로부터 흡입 가스 유동(G) 내로 분사하기 위한 수단을 포함한다. 상기 분사 수단은 재순환 배출 가스의 유동이 흡입 가스 유동에 대해 대향류 방식으로 분사되도록 매니폴드에 형성된다.

Description

재순환 배출 가스 혼합물을 흡입 가스에 대향류 방식으로 분사하는 엔진 실린더 헤드의 가스 분배 매니폴드{GAS DISTRIBUTION MANIFOLD IN THE CYLINDER HEAD OF AN ENGINE, WITH THE RECIRCULATED EXHAUST GAS MIXTURE IN A COUNTER-FLOW TO THE ADMISSION GASES}

본 발명은 열교환기, 보다 구체적으로는, 차량 분야에서 사용되는 열교환기에 관한 것이다.

차량의 열 엔진은 일반적으로 복수의 실린더로 형성되는 연소실을 포함하며, 그 연소실 내에서 산화제와 연료의 혼합물이 연소되어 엔진의 일을 발생시킨다. 연소실 내로 들어오는 가스를 흡입 가스라고 한다.

몇몇 경우, 이들 흡입 가스는 연소실 내로 들어가기 전에 냉각되어야 하는데, 이러한 기능은 열교환기로 행해지며, 이 열교환기는 냉각기이다.

통상적으로, 열교환기는 두개의 단부 판(바닥판 및 정상판) 사이에 적층된 복수의 열교환 요소로 형성되는 열교환 다발을 포함한다. 이 다발의 열교환 요소 사이의 공간은 냉각될 가스(여기서는, 흡입 가스)의 유동을 위한 덕트를 형성한다. 다발의 열교환 요소는 속이 비어 있고 열전달 유체를 전달하게 되며, 이 열전달 유체는 유체 덕트내에서 순환하는 냉각될 가스의 유동과 열교환하여 그 가스를 냉각시키기 위한 것이다.

오염 배출물을 줄이기 위해, 소위 "재순환" 배출 가스를 흡입 가스 유동 내로 도입하는 것은 알려져 있는 관행이다. 이들 가스는 연소실의 상류에서 흡입 가스 유동으로 다시 보내지도록(재순환되도록) 연소실의 하류에서 취해지는 배출 가스이며, 연소실의 상류에서 배출 가스는 연소실 내로 흡입되기 전에 흡입 가스와 혼합된다. 전통적으로, 재순환 배출 가스가 냉각기에서 나온 가스와 혼합되도록, 그 재순환 배출 가스는 이 가스를 위한 흡입 덕트(흡입 가스 냉각기와 엔진 사이에서 연장되어 있음)에 형성되어 있는 하나 이상의 도입 지점을 통해 도입된다.

현재의 경향은, 컴팩트성을 얻기 위해 열교환기를 가능한 한 엔진에 가깝게 두고자 하는 것이다.

WO 2008/116568에 공개되어 있는 특허 출원에는, 내연 엔진의 실린더에 장착되는 열교환 모듈이 교시되어 있다. 출원 WO 2008/116568의 상기 모듈을 도시하는 도 1 및 도 2를 참조하면, 열교환 모듈은 그의 상류부(110)에 있는 열교환 다발(111) 및 하류부(103)에 있는 출력 덕트(106)들을 포함하며, 이들 출력 덕트는 엔진의 실린더에 각각 연결되도록 배치된다.

작동 중에, 흡입 가스 유동(G)이 열교환 모듈의 상류면을 통해 도입되어 열교환 모듈(111)에 의해 냉각되고, 그런 다음, 냉각된 유동은 열교환 모듈의 출력 덕트에서 분배되어, 덕트(106)들이 각각 연결되어 있는 엔진의 실린더 내로 들어가게 된다.

냉각된 흡입 가스 유동(G)이 순환하는 열교환 모듈의 각 출력 덕트(106)는 재순환 배출 가스 유동(H)을 위한 분사 오리피스(107)를 포함하며, 재순환 배출 가스의 유동은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 분사 오리피스(107)의 레벨에서 열교환 모듈의 출력 덕트(106)에 연결되어 있는 분사 덕트(105)에 의해 분사된다. 따라서, 흡입 가스 유동(G)과 재순환 배출 가스 유동(H)이 엔진의 실린더 내로 흡입되기 전에 상기 모듈의 출력 덕트(106)에서 혼합된다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 재순환 배출 가스는 흡입 가스의 유동 방향에 수직한 방향으로 분사되며, 이를 위해서는 분사 덕트(105)가 열교환 모듈 상에 추가될 필요가 있는데, 이러면 그 열교환 모듈의 부피가 커지게 된다.

더욱이, 두 가스 유동 사이에 균일한 혼합이 이루어지게 하려면, 혼합 모듈은 분사 지점의 하류에서 충분한 길이를 가질 필요가 있다. 컴팩트한 열교환 모듈을 위해, 흡입 가스의 유동에 수직하게 배출 가스 유동을 분사하면, 혼합물의 균질화를 위한 충분한 엔트로피를 생성하는 것이 어렵게 된다.

이들 단점들 중의 적어도 일부를 해소하기 위해, 본 발명은 차량의 열 엔진의 실린더 헤드의 가스 분배 매니폴드에 관한 것으로, 이 매니폴드는, 흡입 가스 유동이 매니폴드 하우징 내에서 상류에서 하류로 순환할 수 있도록 하기 위해, 흡입 가스의 유동을 위한 입력면 및 엔진의 실린더 헤드 내로 개방되어 있는 출력면을 포함하는 매니폴드 하우징 및 재순환 배출 가스의 유동을 엔진으로부터 흡입 가스의 유동 내로 분사하기 위한 수단을 포함하며, 상기 분사 수단은 재순환 배출 가스의 유동이 흡입 가스의 유동에 대해 대향류 방식으로 분사되도록 구성되어 있다.

본 발명에 의하면, 재순환 배출 가스의 유동은 흡입 가스의 유동에 대해 대향류 방식으로 분사되어, 혼합 영역에서 강한 엔트로피를 생성할 수 있고 그리 하여 두 가스의 균질화를 이루는 난류의 형성을 촉진시킨다. 더욱이, 두 가스 유동의 혼합의 질은 재순환 배출 가스의 분사 지점의 하류에 있는 매니폴드의 부피에만 의존하는 것이 아니다. 사실, 재순환 배출 가스의 유동은 대향류 방식으로, 즉 상류 방향으로 움직이므로, 분사 지점의 상류에 위치되는 매니폴드의 부피의 일 부분이 두 가스 유동의 혼합에 참여할 수 있다.

유리하게는, 대향류 분사 수단을 갖는 매니폴드는 컴팩트할 수 있고 또한 가스들이 실린더 헤드에 흡입되기 전에 그 가스들을 균일하게 혼합시킬 수 있다.

바람직하게는, 분사 수단은 상류 방향으로 배향되는 복수의 분사 오리피스를 규정한다. 유리하게는, 재순환 배출 가스의 유동은 상기 분사 오리피스에 의해 복수의 개별적인 재순환 배출 가스 유동으로 분할되며 이들 개별적인 유동은 대향류 방식으로 순환하며, 따라서 두 가스 유동의 혼합이 촉진된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 재순환 배출 가스 유동의 분사 방향과 흡입 가스 유동의 순환 방향은 분사각을 형성하고, 이 분사각은 30° 미만이다. 유리하게도 분사각은, 흡입 가스의 유동에 직접 분사 수단을 두지 않게 할 수 있게 하면서(이 분사 수단은 유리하게는 매니폴드의 주변에 배치될 수 있음) 대향류 분사를 가능케 하여 난류를 촉진시킬 수 있다.

바람직하게는, 분사 수단은 매니폴드의 하류 단부에 형성된다. 따라서, 분사 지점의 상류에 위치되는 분배 매니폴드의 부피가 두 가스 유동의 균질화에 이용된다. 매니폴드의 하류 단부에서 재순환 배출 가스의 유동을 직각 분사하면, 균일한 혼합을 얻지 못할 위험이 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 매니폴드 하우징은 흡입 가스 유동의 통로를 위한 직사각형 단면을 가지며, 분사 수단은 매니폴드 하우징의 적어도 하나의 길이부 상으로 개방되어 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 분사 수단은 매니폴드 하우징의 적어도 두개의 인접한 측부 상으로 개방되어 있다. 주변 분사는 유리하게도 두 가스 유동의 혼합 영역을 증가시켜 줄 수 있다.

바람직하게는, 분사 수단은 매니폴드 하우징에 형성된다. 분사 수단을 매니폴드 하우징에 포함시킴으로써, 얻어지는 매니폴드는 유리하게도 더 작은 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 매니폴드 하우징은 흡입 유동을 안내하기 위한 벽을 포함하고, 분사 수단은 이 벽으로부터 소정거리에 형성된다.

본 발명은 또한 흡입 가스의 유동과 재순환 배출 가스의 유동을 차량의 열 엔진의 실린더 헤드 내로 흡입시키기 위해 그 두 유동을 혼합하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 가스 냉각 열교환 다발을 포함하는 열교환기 및 전술한 바와 같은 실린더 헤드의 가스 분배 매니폴드를 포함한다.

첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 장치의 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명을 사용하여 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술(이미 논의되었음)에 따른 엔진 실린더 헤드의 가스 혼합 장치의 사시도,
도 2는 단면이 장치(이미 논의되었음)내에서의 가스 순환 방향으로 취해진 도 1의 장치의 종단면도를 도시하는데,
도 3은 입력 매니폴드, 열교환기, 출력 매니폴드 및 재순환 배출 가스를 장치 내로 들여 보내기 위한 흡입 밸브를 포함하며, 실질적으로 전방에서, 즉 실린더 헤드 측에서 본, 본 발명에 따른 가스 혼합 장치의 사시도,
도 4는 단면이 장치내 가스의 순환 방향으로 취해진, 엔진 실린더 헤드에 연결된 도 3의 장치의 출력 매니폴드의 종단면도.

도 3을 참조하면, 차량의 열 엔진의 실린더 헤드(도 4에 도시되어 있음)에서 가스 유동을 혼합 및 분배하기 위한 장치(10)는 열교환 다발(미도시)을 포함하는 열교환기(2)를 포함하며, 상기 열교환 다발은 이 열교환 다발내에서 순환하는 제 1 가스 유동(G)(여기서는 공기를 포함하는 흡입 가스의 유동)과 열교환하도록 배치되어 있다.

이하, 용어 "상류" 및 "하류"는 혼합 장치(10)에서 흡입 가스 유동(G)의 순환 방향에 대해 정의되는 것이며, 흡입 가스(G)는 도 3에 도시되어 있는 가스의 순환 방향(X)으로 장치(10) 내에서 상류에서 하류로 순환된다.

흡입 가스(G)는 열교환기(2)의 상류에 설치되는 입력 매니폴드(1)에 의해 열교환기(2) 내로 도입되어 출력 매니폴드(3)(분배 매니폴드(3)라고도 한다)를 통해 배출되며, 이 출력 매니폴드는 열교환기(2)의 하류에 설치되며 엔진의 실린더 헤드(4)에 연결된다. 분배 매니폴드(3)로 인해, 열교환기(2)에서 나온 냉각된 가스 유동(G)이 실린더 헤드(4)에 분배 흡입될 수 있다.

혼합 장치(10)는 재순환 배출 가스 유동(H)(당업자에게는 영어 약자 "EGR"(exhaust gas recirculation)로 알려져 있음)을 엔진으로부터 분사하기 위한 덕트(8)를 또한 포함한다.

도 4를 참조하면, 재순환 배출 가스 유동(H)을 실린더 헤드(4)의 상류에서 흡입 가스 유동(G) 내로 분사하기 위해 상기 분사 덕트(8)는 출력 매니폴드(3)와 실린더 헤드(4) 사이에 형성된다.

본 발명을 명확히 이해하기 위해, 본 발명에 따른 혼합 장치의 각 요소를 그의 구조와 기능 모두의 면에서 개별적으로 설명할 것이다.

열교환기

도 3을 참조하면, 열교환기(2)는 복수의 적층형 열교환 요소(미도시)를 포함하는 열교환 다발을 싸고 있는 열교환기 하우징(21)을 포함한다. 다발의 열교환 요소 사이의 공간은 냉각될 가스(여기서는 흡입 가스)의 유동(G)을 위한 덕트를 형성한다. 다발의 열교환 요소는 속이 비어 있으며 열전달 유체를 이송하도록 되어 있으며, 이 열전달 유체는 유체 덕트에서 상류에서 하류로 순환되는 냉각될 가스 유동(G)과 열교환하게 된다.

상기 열교환 다발은 가스 순환 방향(X)으로 길이 방향으로 연장되어 있는 평행육면체의 형태로 되어 있고, 이 평행육면체는 냉각될 흡입 가스(G)가 도입될 때 통과하는 상류 입력면 및 냉각된 흡입 가스가 배출될 때 통과하는 하류 출력면을 포함한다.

이하, 용어 "정상", "바닥", "좌측" 및 "우측"은 도 3의 사시도에 도시되어 있는 혼합 장치(10)의 방향에 대해 또한 직교 좌표계(X, Y, Z)에 따라 정의되는 것이며, X 축은 상류에서 하류로 향하며 가스 유동 방향(X)에 대응하고, Y 축은 좌측에서 우측으로 향하고 Z 축은 바닥에서 정상으로 향하는데, 즉 장치의 바닥부에서 그의 정상부로 향한다.

입력 매니폴드

도 3에 도시되어 있는 입력 매니폴드(1)는 냉각될 가스 유동(G)을 열교환 다발의 입력면의 전체 표면에 걸쳐 안내 및 분배할 수 있게 해준다. 이를 위해, 입력 매니폴드(1)는 상류에서 하류로 대략 나팔꽃 모양으로 벌어져 있는 하우징의 형태로 되어 있으며, 이 하우징의 하류 단부는 열교환기 하우징(21)의 상류 단부에 연결된다. 입력 매니폴드(1)는 열교환기(2)의 입력면 상으로 개방되어 있는 출력면 및 예컨대 옆에 위치되어 있는, 다시 말해, 출력면에 수직하게 위치되는 평면내에 위치되는 입력 오리피스(미도시)를 포함하며, 냉각될 흡입 가스(G)는 그 입력 오리피스를 통해 입력 매니폴드(1) 내로 도입된다.

분배 매니폴드

도 3 및 도 4를 참조하면, 열교환기(2)의 하류에 설치되는 분배 매니폴드(3)(출력 매니폴드(3)라고도 함)는 흡입 가스(G) 입력면(열교환기(2)의 열교환 다발의 출력면이 그 입력면 내로 개방되어 있음) 및 실린더 헤드(4)의 가스 흡입 면에 연결되는 출력면(3B)을 포함한다.

출력 매니폴드(3)는 이 출력 매니폴드(3)의 입력면으로부터 도입된 가스를 출력면(3B)을 통해 엔진의 실린더 헤드(4)로 안내하는 매니폴드 하우징(31)을 포함한다.

앞에서 언급한 바와 같이, 이 실시 형태에서, 혼합 장치(10)의 관형 분사 덕트(8)는 출력 매니폴드(3)와 실린더 헤드(4) 사이의 계면에 배치된다. 관형 분사 덕트(8)는 별개의 두 부분, 즉 출력 매니폴드의 하우징(31)에 부착되는 제 1 부분 및 엔진의 실린더 헤드(4)에 부착되는 제 2 부분으로 형성된다.

관형 분사 덕트(8)에 있어서 출력 매니폴드(3)의 하우징(31)에 부착되는 부분은 재순환 배출 가스 분사 채널(6)의 형태로 되어 있다. 이 분사 채널(6)은 두 가스 유동(G, H)이 혼합되도록 재순환 배출 가스 유동(H)을 냉각된 가스 유동(G) 내로 분사하도록 배치된다. 이 실시예에서, 분사 채널(6)은 도 3에서 보는 바와 같이 매니폴드 하우징(31)의 내부에서 출력 매니폴드(3)의 하류 단부에서 매니폴드 하우징(31)의 정상벽을 따라 연장되어 있다. 여기서 분사 채널(6)은 매니폴드 하우징(31)의 정상벽의 전체 길이에 걸쳐 좌측에서 우측으로 직선적으로 연장되어 있다.

도 4를 참조하면, 분사 채널(6)은 절반 쉘(half-shell)의 형태로 되어 있으며, 방향(X)으로 연장되어 있는 외벽(61), 방향(Y)으로 연장되어 있는 바닥벽(62) 및 방향(X)으로 연장되어 있는 내벽(63)을 포함한다.

분사 채널(6)의 외벽(61)은 여기서 매니폴드 하우징(31)의 벽으로 형성된다. 바닥벽(62)과 내벽(63)은 매니폴드 하우징(31) 내에서 연장되어 있으며, 내벽(63)은 외벽(61)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 바닥벽(62)은 상기 내벽(63)과 외벽(61)을 연결한다. 다시 말해, 분사 채널(6)은 U 형 단면을 갖는데, 여기서 U의 개방 단부는 하류 방향으로 향한다.

분사 채널(6)은 U의 개방 단부에 대응하는 개방 면(6B)을 포함하며, 이 개방 면은 관형 분사 덕트(8)를 형성하도록 실린더 헤드(4)에 의해 폐쇄되도록 되어 있다.

도 3을 참조하면, 분사 덕트(8)는 가스 순환 방향(X)을 가로질러 연장되어 있고, 또한 냉각된 가스 유동(G) 내로 재순환 배출 가스 유동(H)을 분사하기 위해 분사 채널(6)에 형성된 분사 수단을 포함한다. 분사 채널(6)은 그의 좌측 단부에서 평면(X, Z)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 좌측 벽에 의해 폐쇄되어 있으며, 아래에서 설명하는 바와 같이 재순환 배출 가스(H)를 위한 입구와 분사 채널(6)의 부피를 연결하기 위해 상기 좌측 벽에는 입력 오리피스가 뚫려 있다. 분사 채널(6)은 그의 우측 단부에서는 평면(X, Z)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 우측 벽으로 폐쇄되어 있으며, 이 우측 벽은 매니폴드 하우징(31)의 우측 횡벽에서 규정된다.

도 3을 참조하면, 상기 분사 수단은 매니폴드 하우징(31)에서, 예컨대 그 하우징(31)의 내벽의 두께에 형성되어 있는 복수의 분사 오리피스(65)의 형태로 되어 있다. 재순환 배출 가스 유동(H)은 분사 채널 내에서 좌측에서 우측으로 방향(Y)으로 움직여 분사 오리피스(65)에 의해 복수의 개별적인 재순환 배출 가스 유동으로 분할되며, 이들 유동은 매니폴드 하우징(31)의 부피 내로 분사된다.

분사 오리피스(65)는 상류 방향으로 배향된다. 다시 말해, 이들 분사 오리피스(65)는 상당한 난류를 형성하기 위해 흡입 가스 유동(G)에 대해 대향류 방식으로 배향된다. 이렇게 하면 유리하게도, 배출 가스 유동(H)에 의한 상기 냉각된 가스 유동(G)의 전단(shearing)을 촉진시킬 수 있다. 사실, 두 유동의 상대 속도가 높기 때문에, 혼합의 균질화가 좋게 된다.

계속 도 4를 참조하면, 재순환 배출 가스 유동(H)의 분사 방향과 흡입 가스 유동(G)의 순환 방향(X)은 분사각(α)을 형성한다. 난류의 형성을 촉진하기 위해, 상기 분사각(α)은 바람직하게는 30° 미만이다. 따라서, 재순환 배출 가스 유동(H)과 흡입 가스 유동(G)은 높은 속도에서 혼합되어 엔트로피가 증가된다. 그래서 두 가스 유동의 균질성이 개선된다.

분사각(α)이 20° ∼ 30°이면, 유리하게도, 매니폴드 하우징의 중심쪽으로, 즉 흡입 가스 통로의 단면의 중심쪽으로 재순환 배출 가스 유동을 분사하는 것을 가능하게 하면서 하우징의 주변에 분사 오리피스(65)들을 형성할 수 있게 된다. 분사각(α)이 작으면, 즉 5° 미만이면, 분사 수단은 흡입 가스 안내 하우징에 배치되어야 하는데, 이러면 매니폴드의 혼합 부피가 줄어든다.

분사각(α)이 20° ∼ 30°이면, 또한 재순환 배출 가스 유동이 상기 안내 하우징의 내벽에 달라 붙는 것(이렇게 되면 난류의 형성이 방지된다)을 피할 수 있다.

여기서 복수의 분사 오리피스를 설명했지만, 상기 분사 수단은 또한 상류 방향으로 바람직하게는 30° 미만의 분사각(α)으로 배향되는 길이 방향 슬롯의 형태도 취할 수 있음은 물론이다.

분사 오리피스(65)들의 분사각은 서로 다를 수 있음은 물론이다. 예컨대, 분사 오리피스들의 분사각은 그 분사 오리피스로부터 매니폴드 하우징까지의 거리에 종속될 수 있다. 바람직하게는, 분사 오리피스의 분사각은 그 오리피스로부터 매니폴드 하우징까지의 거리에 반비례한다.

더욱이, 전단 효과를 더욱더 증가시키기 위해, 분사 채널(6)의 분사 수단의 개구는 배출 가스(H)가 고속으로 분사될 수 있도록 형성된다. 일정한 재순환 가스 유량에 대해, 분사 수단의 개구가 좁을 수록, 재순환 가스(H)의 분사 속도는 더 높게 된다. 그러나, 개구가 좁은 분사 수단은 배출 가스 유동(H)에 부유하는 있는 무거운 입자(검댕 등) 때문에 막힐 수 있다. 이 때문에, 개구의 폭이 3 ㎜ ∼ 7 ㎜, 바람직하게는 5 ㎜인 것이, 충분한 분사 속도와 막힘 위험의 제한 사이에 절충을 이룰 수 있다. 개구의 폭은 배출 가스(H)의 특성에 따라 이 범위내에서 결정된다. 배출 가스(H) 내에 더 무거운 입자들이 있을수록(배출 가스가 "충전되어(charged)" 있다라고 함), 막힘의 위험을 제한하기 위해 개구의 폭은 더 커지게 된다.

이 실시예에서, 분사 수단은 매니폴드 하우징(31), 바람직하게는 분사 채널(6)의 바닥벽(62)에 형성된다. 여기서 분사 수단은 매니폴드 하우징(31)의 흡입 유동 안내 벽을 따른 분사를 피하기 위해 그 안내 벽으로부터 소정거리에 형성된다. 이러한 분사는 흡입 가스의 유동에 대해 배출 가스의 층류 유동을 야기할 위험이 있고 효과적인 혼합을 방지하게 된다.

전술한 바와 같이, 분사 덕트(8)는 분사 채널(6)의 개방 면(6B)을 폐쇄하기 위해 배치되는 실린더 헤드(4)에 부착되는 부분을 포함한다.

재순환 배출 가스(H)가 분사 채널(6) 내로 흡입될 수 있도록, 재순환 배출 가스(H)가 출력 매니폴드 하우징의 좌측 연장부로부터 출력 매니폴드 내로 들어가서(출력 매니폴드에 들어가는 유동은 "H"로 지시된 화살표로 표시되어 있음) 유동 제어 밸브 또는 자동차 호스에 의해 분사 채널(6) 내에서 상기 입력 오리피스를 통해 안내되도록 하기 위해(분사 채널에 들어가는 유동은 "H"로 지시된 화살표로 표시되어 있음) 출력 매니폴드(3)는 엔진으로부터의 재순환 배출 가스 유동(H)을 위한 흡입 입력부를 포함한다.

엔진 실린더 헤드

도 4를 참조하면, 엔진의 실린더 헤드(4)는 실린더 헤드 몸체(41)를 포함하며, 이 몸체(41) 내에는 출력 매니폴드(3)에서 나온 가스를 엔진의 실린더에 전달하도록 배치되는 흡입 덕트(42)가 형성되어 있다. 이 흡입 덕트(42)는 입력면(4A)을 가지며, 이 입력면의 치수는 출력 매니폴드(3)의 출력면(3B)에 대응한다. 이 실시예에서, 실린더 헤드(4)에 부착되는 분사 덕트(8)의 제 2 부분은 실린더 헤드 몸체(41)의 편평한 표면(43)으로 형성된다.

도 4를 참조하면, 출력 매니폴드(3)를 실린더 헤드(4)와 결합할 때, 매니폴드의 하우징(31)의 하류 단부에 형성되어 있는 분사 채널(6)은 실린더 헤드 몸체(41)의 편평한 표면(43)과 접촉하게 되고, 실린더 헤드(4)의 편평한 표면(43)은 분사 채널(6)의 개방면(6B)을 폐쇄하여 관형 분사 덕트(8)를 형성하게 되며, 이 덕트는 상류에서 분사 채널(6)로 형성되며 하류에서는 실린더 헤드 몸체(41)의 편평한 표면(43)으로 형성된다. 관형 덕트(8)는 실질적으로 U 형인 단면을 갖는다.

여기서 출력 매니폴드(3)와 실린더 헤드(4)는 예컨대 나사 결합 등과 같은 기계적인 수단으로 서로에 부착된다.

여기서, 본 발명은 분사 덕트(8)가 분배 매니폴드(3)와 엔진의 실린더 헤드(4) 사이에 형성되는 경우로 설명되었다. 하지만, 관형 분사 덕트(8)는 그의 추가적인 벽 또는 추가된 관형 요소에 의해 분배 매니폴드(3)와 열교환기(2) 사이에 또는 출력 매니폴드(3)에 형성될 수도 있다.

이제 본 발명의 실시예를 도 4를 참조하여 설명한다.

실시예

본 발명에 따른 혼합 장치(10)의 작동 중에, 냉각될 흡입 가스 유동(G)이 입력 매니폴드(1)의 입력 오리피스를 통해 도입되어, 가스의 순환 방향(X)으로 열교환 다발에서 상류에서 하류로 순환하여 냉각된다. 그런 다음, 냉각된 흡입 가스 유동(G)은 출력 매니폴드(3)에서 순환된다.

재순환 배출 가스 유동(H)은 분사 채널(6) 내에서 좌측에서 우측으로 방향(Y)으로 움직여 복수의 개별적인 재순환 배출 가스 유동으로 분할되며, 이들 유동은 매니폴드 하우징(31) 내로 분사된다.

출력 매니폴드(3)의 출력면(3B)에서, 냉각된 흡입 가스 유동(G)은 냉각된 가스 유동의 방향의 반대 방향으로 분사되는 재순환 배출 가스 유동(H)에 의해 전단된다. 가스(H, G)의 합류 영역에서 전단에 의해 발생되는 난류는, 가스 유동을 혼합하여 실린더 헤드(4)를 통해 엔진의 실린더 내로 들어가는 균질한 가스 유동을 형성하는데 유리하다.

따라서, 본 발명에 따른 장치는 컴팩트성, 효과성 및 효율성을 함께 가지면서 엔진의 실린더 헤드(4)에 들어가는 균질한 가스 혼합물을 얻을 수 있게 해준다. 또한, 본 장치는 간단하게 또한 빠르게 설치될 수 있다.

Claims

차량의 열 엔진의 실린더 헤드(4)의 가스 분배 매니폴드(3)로서,
- 흡입 가스 유동(G)이 매니폴드 하우징(31) 내에서 상류에서 하류로 순환할 수 있도록 하기 위해, 흡입 가스 유동(G)을 위한 입력면 및 엔진의 실린더 헤드(4) 내로 개방되어 있는 출력면(3B)을 포함하는 매니폴드 하우징(31)과,
- 재순환 배출 가스 유동(H)을 엔진으로부터 흡입 가스 유동(G) 내로 분사하기 위한 분사 수단을 포함하는, 상기 가스 분배 매니폴드(3)에 있어서,
- 상기 분사 수단은 상기 가스 분배 매니폴드(3)와 상기 실린더 헤드(4) 사이에 형성된 분사 관로(8)를 포함하고, 재순환 배출 가스의 분사를 위해 U 형 단면을 갖는 분사 채널(6)의 형태이며,
- 상기 분사 채널(6)은 U의 개방 단부에 대응하는 개방 면(6B)을 포함하며, 이 개방 면은 관형의 분사 관로(8)를 형성하도록 실린더 헤드(4)에 의해 폐쇄되도록 구성되고,
- 상기 분사 수단은 상기 하우징의 내벽의 두께에 형성되어 있는 복수의 분사 오리피스(65)를 포함하고,
- 상기 분사 수단은 상기 재순환 배출 가스 유동(H)이 흡입 가스 유동(G)에 대해 대향류 방식으로 분사되도록 구성되며,
- 상기 분사 수단은 상기 가스 분배 매니폴드(3)의 하류 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는
가스 분배 매니폴드.
제 1 항에 있어서,
상기 분사 오리피스(65)는 상류 방향으로 배향되는
가스 분배 매니폴드.
제 1 항에 있어서,
재순환 배출 가스 유동(H)의 분사 방향과 흡입 가스 유동(G)의 순환 방향은 분사각(α)을 형성하고, 상기 분사각(α)은 30° 미만인
가스 분배 매니폴드.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 매니폴드 하우징(31)은 흡입 가스 유동이 통과하기 위한 직사각형 단면을 가지며, 상기 분사 수단은 매니폴드 하우징(31)의 적어도 하나의 길이부 상으로 개방되어 있는
가스 분배 매니폴드.
제 5 항에 있어서,
상기 분사 수단은 매니폴드 하우징(31)의 적어도 두 개의 인접한 측부 상으로 개방되어 있는
가스 분배 매니폴드.
제 2 항에 있어서,
상기 분사 수단은 상기 매니폴드 하우징(31) 내에 형성되는
가스 분배 매니폴드.
제 2 항에 있어서,
상기 매니폴드 하우징(31)은 흡입 가스 유동(G)을 안내하기 위한 벽을 포함하고, 상기 분사 수단은 상기 벽으로부터 소정 거리에 형성되어 있는
가스 분배 매니폴드.
흡입 가스 유동(G)과 재순환 배출 가스 유동(H)을 차량의 열 엔진의 실린더 헤드(4) 내로 흡입시키기 위해 혼합하는 장치에 있어서,
흡입 가스 유동(G)을 냉각하기 위한 열교환 다발을 포함하는 열교환기(2)와,
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 실린더 헤드(4)의 가스 분배 매니폴드(3)를 포함하는
혼합 장치.