(57)【要約】  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１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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量オブチュレータ（５）とを備える、特に自動車のための熱機関用の吸入回路コネクタであって、ガスの循環のための導管（９）が、前記オブチュレータのすぐ近位において、前記オブチュレータの下流の前記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。
【請求項２】
ガスの前記循環のための前記導管（９）が、前記セグメント（３）の上流方向に向けて流体を放出することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
ガスの前記循環のために意図された前記導管（９）が、前記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強い乱流の領域内で、前記セグメント（３）内に流体を放出することを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。
【請求項４】
前記導管（９）の突出する放出開口部が、前記セグメント（３）内で斜めに向いており、前記セグメント（３）の主方向（Δ１）と前記導管（９）の主方向（Δ２）との間で１０°〜８０°、例えば約４５°の角度（Φ）を成し、特に、前記導管（９）内を循環するガスの第２の流れが、前記管状セグメント（３）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ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項５】
前記流量オブチュレータ（５）が、９０％以下の閉鎖率を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項６】
前記導管（９）が、前記管状セグメント（３）の直径（Ｄ）の半分以下、例えば前記管状セグメントの直径（Ｄ）の約４分の１の突出高さ（ｈ）だけ前記管状セグメント（３）内に突出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項７】
前記管状セグメント（３）の前記主方向（Δ１）に垂直な方向での、前記管状セグメント（３）内に突出する前記導管（９）の端部から前記流量オブチュレータ（５）までの距離（ｄ１）が、前記管状セグメント（３）の前記直径（Ｄ）の半分以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項８】
前記管状セグメント（３）の前記主方向（Δ１）での、前記管状セグメント（３）内に突出する前記導管（９）の端部から前記流量オブチュレータ（５）までの距離（ｄ２）が、前記流量オブチュレータ（５）の直径（Ｄ５）の０．５〜２倍、例えば前記流量オブチュレータ（５）の直径（Ｄ５）の約半分であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項９】
前記導管（９）の前記突出部の断面の形状が、前記管状セグメント（３）の前記主方向（Δ１）を含む平面（Ｐ）内で長円形であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のコネクタ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のコネクタを備える燃焼機関（４１）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃焼機関または請求項１から９のいずれか一項に記載のコネクタを備える自動車（５１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の概要】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】吸入回路コネクタの一実施形態を概略的に示す図である。
【図２】ＥＧＲガスが導入されていないときの、動作時の図１の吸入回路コネクタを概略的に示す図である。
【図３】ＥＧＲガスが導入されたときの、動作時の図１の吸入回路コネクタを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
「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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
「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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2021522439.tif 000007
2021522439.tif 000008
2021522439.tif 000009
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