(57)【要約】  本発明は、エンジン、特にディーゼルエンジンで使用するための吸気ガス分配ボックスに関するもので、当該吸気ガス分配ボックス（１８）は、エンジンのガス供給モジュール向けのものである。当該吸気ガス分配ボックス（１８）は、エンジンの再循環排気ガスを注入するデバイス（２４）を備え、当該吸気ガス分配ボックス（１８）は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるように構成される。注入装置（２４）は、注入装置（２４）の部材の一部分に設けられた複数の注入ポート（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）を備える。本発明によれば、注入装置（２４）は、注入ポート（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）が、シリンダヘッドとガス供給モジュールの熱交換器（１６）との間の実質的な中間領域に位置するように構成される。
2014511967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、特にディーゼルエンジンの吸気ガス分配ボックス（１８）であって、
当該ボックス（１８）は、前記エンジンのガス供給モジュール（１０）に装備され、
当該ボックス（１８）は、前記エンジンの再循環排気ガス注入装置（２４）を備え、
当該ボックス（１８）は、前記エンジンのシリンダヘッド（３２）上に取り付けられるように構成され、
前記注入装置（２４）は、前記注入装置（２４）の部材の一部分に形成された複数の注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）を備え、
当該ボックス（１８）は、前記注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）が、前記シリンダヘッド（３２）と前記供給モジュールの熱交換器（１６）との間の実質的な中間領域に位置するように構成されることを特徴とする吸気ガス分配ボックス。
【請求項２】
前記シリンダヘッド（３２）上の前記ボックス（１８）の開口および前記熱交換器（１６）上の当該ボックス（１８）の開口（２２）が、それぞれ、界面平面と呼ばれる２つの平面を規定し、各注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）が、これらの２つの平面から実質的に等しい距離に位置する、請求項１に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項３】
前記シリンダヘッド（３２）と前記熱交換器（１６）との間の実質的に等しい距離に設けられるように、前記注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）は、前記注入装置（２４）に沿って直線的に配設される、請求項１または２に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項４】
前記注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）が、前記再循環排気ガスの注入が前記シリンダヘッド（３２）の方へ向けられるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項５】
当該ボックス（１８）は、前記熱交換器から生じ前記シリンダヘッドの方へ向けられる吸気ガスの流れ方向（２９’）と、前記再循環排気ガスの注入方向との間の角度が０から８０度の間になるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項６】
前記注入オリフィス（２６．１，２６．２，２６．３，２６．４）は、前記再循環排気ガスの注入が前記熱交換器（１６）の方へ向けられるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項７】
前記熱交換器から生じ前記シリンダヘッドの方へ向けられる吸気ガスの流れ方向（２９’）と、前記再循環排気ガスの注入方向との間の角度が１００から１８０度の間になるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項８】
更に空間（２９）を備え、
前記空間（２９）は特に前記熱交換器（１６）から受けた空気流と、前記注入装置（２４）によって前記空間（２９）内に注入された前記再循環排気ガスとを混合するのに適している、請求項１から７のいずれか一項に記載の吸気ガス分配ボックス。
【請求項９】
車両エンジン、特に、ディーゼルエンジンの吸気ガス供給モジュール（１０）であって、
当該モジュール（１０）は、
前記吸気ガスの熱交換器（１６）と、
請求項１から８のいずれか一項に記載の分配ボックス（１８）と、
を備え、
当該モジュール（１０）は、当該モジュール（１０）における吸気ガスの流れ方向に応じて、前記熱交換器（１６）の下流の前記吸気ガスに前記再循環排気ガスを注入できるように構成される、吸気ガス供給モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン、特に自動車エンジンの吸気ガス分配ボックスおよび前記ボックスを備える前記エンジン用のガス供給モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両エンジンの吸気ガス供給モジュールは、エンジンを動作させるために、吸気ガスと呼ばれる、空気を含む混合気を供給しうる。
【０００３】
このような吸気ガス供給モジュールは、空気を冷却するための熱交換器と、冷却空気を収集し、シリンダヘッドを介してエンジンのシリンダへ分配する分配ボックスとを備える。
【０００４】
再循環排気ガスと呼ばれるエンジンからの排気ガスの一部を分配ボックスに注入するバルブをさらに備える吸気ガス供給モジュールが知られている。
【０００５】
このような分配ボックスは、熱交換器から流れてくる冷却空気と、バルブから流れてくる再循環排気ガスとの混合気をエンジンのシリンダに分配させることができる。このため、分配ボックスは、冷却空気および再循環排気ガスが混合される空間を規定するキャビティを備える。
【０００６】
再循環排気ガスをこの空間に注入するために、分配ボックスは、複数の注入オリフィスによって穿孔された略円筒形の注入チャネルを備える。
【０００７】
注入オリフィスが注入チャネルに沿って直線的に配設され、注入チャネルへのガスが、バルブを介して、注入チャネルの端部の一方で吸入される分配ボックスが知られている。
【０００８】
本発明に関して、分析によれば、エンジンの最適な動作を得やすくするためには、シリンダの各々に分配される、冷却空気および再循環排気ガスの混合気の均一性ならびに排気ガスに含まれる粒子や成分が原因となって生じる詰まりや腐食の危険性などの多くの現象を考慮する必要があることが分かっている。特に、これらの２つの現象は、再循環排気ガスの注入オリフィスと熱交換器との間の距離に応じて反比例することが見出された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、これらの観察を利用することであり、本発明は、エンジン、特にディーゼルエンジンの吸気ガス分配ボックスに関するもので、当該ボックス（１８）は、前記エンジンのガス供給モジュールに装備され、当該ボックス（１８）は、前記エンジンの再循環排気ガス注入装置を備え、当該ボックス（１８）は、エンジンのシリンダヘッド上に取り付けられるように構成され、前記注入装置は、注入装置の部材の一部分に形成された複数の注入オリフィスを備え、当該ボックス（１８）は、注入オリフィスが、シリンダヘッドと供給モジュールの熱交換器との間の実質的な中間領域に位置することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特に、これにより、再循環排気ガスによる注入装置の詰まりの低減と、再循環排気ガスおよび熱交換器から生じる冷却空気の混合との間の最適なトレードオフを得ることができる。このようにして、再循環排気ガス流が、早期摩耗が起こらないように分配ボックスを保護しながら、シリンダごとに実質的に均一になるようにすることが可能である。
【００１１】
好ましくは、シリンダヘッド上の分配ボックスの開口および熱交換器上の分配ボックスの開口は、それぞれ、界面平面と呼ばれる２つの平面を規定し、各注入オリフィスが、これらの２つの平面から実質的に等しい距離に位置する。
【００１２】
本発明の１つの態様によれば、注入オリフィスは、シリンダヘッドと熱交換器との間で実質的に等しい距離に設けられるように注入装置に沿って直線的に配設される。前記注入オリフィスが、界面平面よりも分配ボックスの中間領域に近い位置にあることを理解される。
【００１３】
第１の変形例によれば、注入オリフィスは、再循環排気ガスの注入がシリンダヘッドの方へ向けられるように構成される。次に、注入オリフィスは、例えば、ボックスの中間領域と熱交換器との界面平面との間の位置にある。
【００１４】
このように、本発明の１つの特徴によれば、分配ボックスは、熱交換器から生じてシリンダヘッドの方に向けられる吸気ガスの流れ方向と、再循環排気ガスの注入方向との間の角度が０から８０度の間になるように構成される。
【００１５】
第２の変形例によれば、注入オリフィスは、再循環排気ガスの注入が熱交換器の方に向けられるように構成される。次に、注入オリフィスは、例えば、吸気ガス分配ボックスの中間領域とシリンダヘッドとの界面平面との間の位置にある。
【００１６】
このように、本発明の１つの特徴によれば、分配ボックスは、熱交換器から生じてシリンダヘッドの方に向けられる吸気ガスの流れ方向と、再循環排気ガスの注入方向との間の角度が１００から１８０度の間になるように構成される。
【００１７】
また、前記分配ボックスは、空間を含むことができ、前記空間は、特に熱交換器から受けた空気流と、注入装置によって前記空間内に注入された再循環排気ガスとを混合するのに適している。
【００１８】
また、本発明は、車両エンジン、特にディーゼルエンジンの吸気ガス供給モジュールに関するもので、当該モジュールは、前記吸気ガスの熱交換器と、上記に規定したような分配ボックスとを備え、当該モジュールは、モジュールの吸気ガスの流れ方向に応じて、熱交換器の下流の前記吸気ガスに再循環排気ガスを注入できるように構成される。
【００１９】
本発明の他の特徴および利点は、非制限的な例として与えられ、類似した対象物に同一の参照番号が付与された添付の図面を参照しながら以下の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による車両エンジン用の吸気ガス供給モジュールの分解斜視図である。
【図２】組み立てられた状態にある図１の供給モジュールの斜視図を示す。
【図３】本発明による吸気ガス供給モジュールの分配ボックスの断面斜視図である。
【図４ａ】本発明による吸気ガス供給モジュールの分配ボックスの斜視図を示す。
【図４ｂ】注入チャネルの内部を見ることができるように断面で示された、本発明による吸気ガス供給モジュールの分配ボックスの部分斜視図である。
【図４ｃ】図４ａのボックスの取り付けが意図された車両エンジンのシリンダヘッドの部分図である。
【図５】前記チャネルを示すために断面で示された、本発明による分配ボックスの注入チャネルの下方からの部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図５は、車両エンジンの吸気ガス供給モジュールの異なる要素を示す。
【００２２】
図１に示す車両エンジンの吸気ガス供給モジュール１０は、流体、例えば、エンジンの過給回路からの空気を熱交換器１６に供給する収集ボックス１４を備える。また、吸気ガス供給モジュール１０は、流量を制御するバルブ１２を備えてもよい。
【００２３】
熱交換器１６は、例えば、側壁１６ａ、下壁１６ｂおよび上壁１６ｃを備え、これらの壁の間に、プレート１６ｄおよび内部セパレータ１６ｅが積層される。上壁１６ｃは、流体の冷却剤用の注入／排出ノズル１７ａ，１７ｂを備える。プレート１６ｄは、同一の対の２つのプレート間に、第１の冷却剤循環チャネルと、２つの隣接対と対面して配置された２つのプレート間に、前記セパレータ１６ｅが設けられた流体循環チャネルとを形成するために対にして組み立てられる。このように、流体は、バルブ１２を通った後、収集ボックス１４、最後に、内部セパレータ１６ｅを通って循環する。
【００２４】
吸気ガス供給モジュール１０は、熱交換器１６によって冷却された流体を車両エンジンのシリンダへ分配または誘導するために用いる分配ボックス１８を備える。
【００２５】
吸気ガス供給モジュール１０は、再循環排気ガスと呼ばれるエンジンからの排気ガスの一部を分配ボックス１８に導入するバルブをさらに備える。バルブ２０は、ＥＧＲ（排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブと呼ばれる。
【００２６】
図２は、組み立てられた状態にある図１の吸気ガス供給モジュール１０を示す。このように、モジュールに供給する流量を制御するためのバルブ１２は、流体収集ボックス１４に取り付けられる。収集ボックス１４は、流体が熱交換器の方へ流れるようにするために、熱交換器１６の面の壁がない２面の一方に取り付けられる。分配ボックス１８は、熱交換器１６によって冷却された流体を収集し、収集した冷却流体を再循環排気ガスと混合して、順当に得られた混合気をエンジンのシリンダに分配するために、熱交換器１６の面の壁がない他方の面に取り付けられる。ＥＧＲバルブ２０は、分配ボックス１８に取り付けられる。
【００２７】
図３に示すように、ＥＧＲバルブ２０は、分配ボックス１８の注入装置２４の入口オリフィス２１を通して再循環排気ガスを通過させる。本発明によるこのような注入装置２４は、複数の注入オリフィス、いわゆるインジェクタ２６．１，２６．２，２６．３，２６．４を備える。図示したデバイスは、テーパ状チャネルの形態を呈している。しかしながら、本発明を実現するために、任意の同等の形態が当業者に適合しうる。
【００２８】
好ましくは、非限定的方法であるが、注入オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４は、オリフィスの中心を通る軸２８に沿って直線的に配列される。これらのオリフィスは、エンジン吸気ガス供給オリフィスと対面して設置されるように配設される。一変形例として、各オリフィスが２つに分割される。
【００２９】
図３の実例において、注入チャネル２４は、細長い形のものであり、入口オリフィス２１を通る再循環排気ガスの入口とは反対の端部でふさがれる。
【００３０】
分配ボックス１８は、熱交換器１６との接合部にある開口２２とともに、空間２９を規定するキャビティを備え、この空間内では、熱交換器１６から流れてくる冷却空気と、ＥＧＲバルブ２０から分配モジュール１８の注入チャネル２４を介して流れてくる再循環排気ガスとが混合される。チャネル２４は、特に、前記空間２９を規定するボックス１８の本体の部材から作られる。
【００３１】
図４ａは、空間２９を示す。矢印２９’は、熱交換器１６上の分配ボックス１８の開口２２によって規定された界面平面に対して実質的に直角の方向と、冷却流体が開口２２を通って熱交換器１６を離れ、分配ボックス１８の空間２９を通ってシリンダヘッド３２の方へ流れる方向とを示す。この図４ａにおいて、明確にするために、ＥＧＲバルブ２０は部分的にしか表されていない。
【００３２】
分配ボックス１８の図４ｂに示す注入チャネル２４により、熱交換器１６からの冷却流体の流れに対して実質的に直角に広がる注入オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４を介して、空間２９内にＥＧＲバルブ２０から流れてくる再循環排気ガスを注入できる。
【００３３】
次に、空間２９内で得られる、熱交換器１６から流れてくる冷却流体と注入された再循環排気ガスとの混合気は、分配ボックス１８の誘導手段３０によって、エンジンのシリンダの吸気ガス供給オリフィスの方へシリンダヘッド３２を介して分配または誘導される。
【００３４】
図４ｃに示すように、分配ボックス１８およびエンジンのシリンダヘッド３２は、重ねて取り付けられることが意図されている。
【００３５】
１つの実施形態は、熱交換器１６、分配ボックス１８の開口２２およびエンジンのシリンダヘッド３２が実質的に同一の軸に配設されることを提案する。言い換えれば、この実施形態において、熱交換器１６、分配ボックス１８の開口２２およびエンジンのシリンダヘッド３２は実質的に整列される。
【００３６】
図５は、４つのオリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４が各オリフィスの中心を通る軸２８に沿って直線的に配設された注入チャネル２４を示す。オリフィスの数は４つより増やすことも減らすこともできる。特に、上述したように、オリフィスは一対ずつにまとめられてもよく、各対は、エンジンのシリンダヘッドに設けられた吸気ガス供給オリフィスと対面させて設置されるように配設される。
【００３７】
バルブ２０から入口オリフィス２１を介して流れてくる再循環排気ガスは、実質的に矢印３２の方向においてオリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４の方へ注入チャネル２４内を循環する。
【００３８】
図示した注入オリフィスは円形のものであるが、例えば、矩形であっても、スロットなど、任意の他の形のものであっても変わりがないことが注目される。さらに、上述したようにオリフィスが一対ずつまとめられている場合、同一対のオリフィスは同じものでありうる。
【００３９】
オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４のそれぞれの直径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、８から２０ｍｍの間でありうる。これらの直径のサイズは、例えば、チャネル２４の入口２１から短くなりうる。注入チャネルに関して言えば、例えば、２０から２８ｍｍの間の断面を有するテーパ状のものでありうる。
【００４０】
最大注入オリフィスの表面積と最小注入オリフィスの表面積の比率は、例えば、１．４から２．２５の間でありうる。また、分配ダクトの直径に対する注入オリフィスの直径の比率は、例えば、０．１から０．４の間でありうる。
【００４１】
距離ｄ１．１，ｄ１．２，ｄ１．３，ｄ１．４は、それぞれ、オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４の中心と開口２２との間の距離を表す。言い換えれば、ｄ１．１，ｄ１．２，ｄ１．３，ｄ１．４は、各オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４に対して、開口２２を含む平面と軸２８を含む平行な平面とを分離する距離である。この距離は、例えば、３２から３６ｍｍの間でありうる。例えば、この距離は、吸気モジュールがシリンダヘッドに対して偏って配向されている場合、チャネル２４の入口２１からオリフィスごとに大きくなる。
【００４２】
距離ｄ２．１，ｄ２．２，ｄ２．３，ｄ２．４は、オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４の中心とシリンダヘッド３２の開口との間の距離を表す。この距離は、例えば、１５から３３ｍｍの間でありうる。例えば、この距離は、吸気モジュールがシリンダヘッドに対して偏って配向されている場合、チャネル２４の入口２１からオリフィスごとに大きくなる。
【００４３】
本発明によれば、オリフィスは、シリンダヘッド上の分配ボックスの開口によって規定された界面平面と、熱交換器上の分配ボックスの開口によって規定された界面平面との間の中間領域に位置する。このように、距離ｄ１およびｄ２は、オリフィスがシリンダヘッドおよび熱交換器から実質的に等距離になるように実質的に同等または同様のものである。このようにして、再循環排気ガスによる分配ボックスの詰まりと、許容可能な冷却空気／再循環排気ガスの混合気を得ることとの間のトレードオフが得られる。
【００４４】
また、オリフィスがこのような構成を有することにより、バルブ２０から流れてくる再循環排気ガスの高圧によって誘発される熱交換器１６が爆発する危険性を低減させることができる。
【００４５】
図示しているように、各オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４の中心を通る軸２８は、例えば、熱交換器の開口２２の平面とシリンダヘッド３２のオリフィスの平面とによって形成される角度の二等分線を形成する。
【００４６】
このように、開口２２とシリンダヘッド３２との間の距離ｄ１．１＋ｄ２．２，ｄ１．２＋ｄ２．２，ｄ１．３＋ｄ２．３，ｄ１．４＋ｄ２．４は、例えば、４７から６９ｍｍの間でありえ、これにより、シリンダから熱交換器１６へのフレームの戻りを回避できる。例えば、この距離は、吸気モジュールがシリンダヘッドに対して偏って配向されている場合、チャネル２４の入口２１からオリフィスごとに大きくなる。
【００４７】
オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４を通る再循環排気ガスの注入方向は、熱交換器１６から生じてシリンダヘッド３２の方へ向けられる吸気ガスの流れ方向、いわゆる流動に対して直角でありうる。
【００４８】
あるいは、オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４を通る再循環排気ガスの注入方向は、熱交換１６から生じてシリンダヘッド３２の方へ向けられる吸気ガスの流れ方向に対して、０から８０度の間の角度をなしうる。特に、再循環排気ガスをシリンダヘッド３２の方へ向けることで、再循環排気ガスがシリンダヘッド３２の方へより直接的かつ迅速に向けられるによって注入チャネル２４の詰まりを低減することができる。この構成において、注入オリフィスは、例えば、熱交換器１６の側面に位置する分配ボックス１８の中間領域の半分に位置する。
【００４９】
あるいは、オリフィス２６．１，２６．２，２６．３，２６．４を通る再循環排気ガスの注入方向は、熱交換器１６から生じてシリンダヘッド３２の方へ向けられる吸気ガスの流れ方向に対して、１００から１８０度の間の角度をなしうる。このように、注入オリフィスは、再循環排気ガスの注入が熱交換器１６の方へ向けられるように構成される。特に、このように再循環排気ガスを熱交換器１６へ向けることで、注入される再循環排気ガスと熱交換器１６から流れてくる冷却空気とを分配ボックス１８においてより良好に混合できるようになる。この構成において、注入オリフィスは、例えば、シリンダヘッド３２の側面に位置する分配ボックス１８の中間領域の半分に位置する。
【００５０】
明らかに、同一の注入チャネル２４のオリフィスの中には、ある角度をなすように、すなわち、シリンダヘッドに対して向けられた注入方向に対してある角度をなすように配向されるオリフィスがあってもよく、同じ注入チャネル２４の他のオリフィスの中には、熱交換器１６から生じてシリンダヘッド３２の方へ向けられる吸気ガスの方向に対して注入方向が直角であり、または反対方向に向けられるように配向されるオリフィスがあってもよい。
【図１】
2014511967.tif 000003
【図２】
2014511967.tif 000004
【図３】
2014511967.tif 000005
【図４ａ−４ｃ】
2014511967.tif 000006
【図５】
2014511967.tif 000007
【国際調査報告】
2014511967.tif 000008
2014511967.tif 000009
2014511967.tif 000010
2014511967.tif 000011
2014511967.tif 000012
2014511967.tif 000013