JP6060072B2 - エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールドと、熱交換器と、エンジンのシリンダヘッドとのアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の分野、より詳細には、自動車の分野において用いられる熱交換器に関する。

自動車の熱エンジンは、一般に、複数のシリンダからなる燃焼室を備えている。この燃焼室内では、熱エンジンを作動させるために、支燃性（酸化性）物質と燃料との混合ガスの燃焼が行われる。燃焼室に吸入されるガスは、吸入ガスと呼ばれる。

この吸入ガスを、燃焼室への導入の前に冷却しなければならない場合がある。この冷却は、冷却器である熱交換器によって遂行される。

通常、熱交換器は、両端のプレート（下端のプレートと上端のプレート）間に積み重ねられた複数の熱交換素子からなる熱交換バンドルを備えている。熱交換バンドルの熱交換素子同士間の空間は、冷却されるべきガス流（この場合には吸入ガス流）を流すためのガス流路を形成している。熱交換バンドルの熱交換素子は中空であり、ガス流路中を通過するガス流との熱交換を行い、それによって、ガス流を冷却するための熱交換流体を通して流す。

汚染物質の放出を減らすために、吸入ガス流に、いわゆる「再循環」排気ガス流を導入することは、一般に知られている。再循環排気ガス流は、燃焼室の下流で取り出されて、吸入ガス流に向かって、すなわち、燃焼室の上流に向かって経路変更（再循環）される排気ガスである。この排気ガスは、燃焼室の上流において吸入ガスと混合された後、燃焼室内に吸入される。通常、再循環排気ガスは、吸入ガスの冷却器とエンジンとの間に延在しているガス吸入路に形成されている１つ以上の導入点から、ガス吸入路内に導入されて、冷却器から出てくる吸入ガスと混合される。

現在の動向として、コンパクト性を高めるために、熱交換器を、可能な限りエンジンに近づけることが望まれている。

特許文献１は、内燃エンジンのシリンダ上に取り付けられるように構成された熱交換モジュールを開示している。特許文献１の熱交換モジュールを示している図１および図２に示すように、熱交換モジュールは、その上流側部分１１０に熱交換バンドル１１１を有し、その下流側部分１０３に、エンジンの各シリンダに１つずつ接続されるように配置された複数の流出路１０６を有している。

熱交換モジュールの動作中、吸入ガス流Ｇは、熱交換バンドル１１１による冷却のために、熱交換モジュールの上流面から導入され、次いで、冷却された吸入ガス流Ｇは、熱交換モジュールの各流出路に分配された後、各流出路１０６が接続されている、エンジンのそれぞれのシリンダ内に吸入される。

冷却された吸入ガス流Ｇが通過する、熱交換モジュールの各流出路１０６には、再循環排気ガス流Ｈを、その流出路１０６内に注入するための注入孔１０７が形成されている。図２に示すように、再循環排気ガス流Ｈは、熱交換モジュールの流出路１０６に接続されている注入路１０５から、注入孔１０７の領域に注入される。したがって、吸入ガス流Ｇと再循環排気ガス流Ｈとは、エンジンの各シリンダ内への吸入に先立って、熱交換モジュールの各流出路１０６内で混合される。従来技術においては、再循環排気ガス流Ｈの導入は、各流出路１０６において、互いに独立に行なわれる。

さらに、熱交換モジュールと、熱交換モジュールに付加されている注入路１０５とによって構成されている混合装置は、大きな体積を有している。さらに、既存の熱交換モジュールに、再循環排気ガスの注入路１０５を付加するためには、既存の熱交換モジュールの構造を著しく変更しなければならない。

さらに、再循環排気ガスの注入路１０５を有する混合装置は複雑であり、その製造は難しい。従来の方法を実施するとすれば、この混合装置は、当業者には「砂型鋳造」として知られている鋳造法によって作ることができる。この鋳造法によると、混合装置の、再循環排気ガスのための注入路の空洞（すなわち、両端の流入口および流出口を除いて、外部に対して開いていない中空路）を形成することが可能である。この鋳造法において、通常のステップを用いるとすれば、次のステップが含まれることになる。
− 混合装置を形成するのに適合化されている形状を有する鋳型内に、中子を位置決めするステップと、
− アルミニウムなどの、混合装置を形成する材料で、鋳型を満たすステップと、
− 鋳型から混合装置を取り出すステップと、
− 注入路の空洞を形成するために、混合装置から中子を取り除くステップ。

このように、この鋳造法には、多くのステップが存在するために、混合装置の製造時間は長く、また、その製造費が高額になる。

国際公開第ＷＯ２００８／１１６５６８号公報

本発明は、これらの欠点のうちの少なくともいくつかを克服することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールドを提供するものである。このマニホールドは、吸入ガス流を流入させるための流入面、および熱エンジンのシリンダヘッドに対して開口するように作られている流出面を有するマニホールドハウジングと、熱エンジンからの再循環排気ガス流を、吸入ガス流内に注入するための、マニホールドハウジングとモノブロックアセンブリを形成している注入チャネルとを備えている。この注入チャネルは開放面を有しており、マニホールドは、この開放面が、マニホールドの外側にある要素により、閉じられて、管状の注入路を形成するように構成されている。

本発明による、ガスを分散させるためのマニホールドは、そのマニホールドハウジングに、再循環排気ガス流を注入するための、空洞の形態の管状の注入路を有していない。このマニホールドは、中子の使用を要しない鋳造法によって製造できるので有利である。したがって、マニホールドの製造時間は、短縮される。「マニホールドの外側にある要素」という表現は、マニホールドの構成要素ではなく、熱交換器、またはシリンダヘッドなどの、マニホールドに取り付けることができる要素を意味している。

マニホールドおよび注入チャネルは、ダイカスト鋳造法によって得ることが好ましい。その場合には、マニホールドの製造費が低くなるので有利である。

本発明の一態様によれば、注入チャネルは、ハーフシェルの形態をしている。

注入チャネルの開放面は、マニホールドハウジングの流入面または流出面と平行に延在していることが好ましい。この場合には、マニホールドの外側にある要素を取り付けることによって、開放面を、マニホールドハウジングの流入面または流出面を基準として閉じることができる。注入チャネルの開放面は、マニホールドハウジングの流入面または流出面と同一面上にあることがさらに好ましい。

本発明の一態様によれば、注入チャネルは、再循環排気ガス流を、マニホールドハウジング内に注入するように構成された、少なくとも１つの注入孔を有している。この注入孔は、再循環排気ガス流を、吸入ガス流が流れる方向と反対の方向に注入するように適応化されていることが好ましい。この場合には、再循環排気ガス流が、吸入ガス流に対して逆流するように注入されるために、相当の乱流を発生させることができる。これによって、２つのガス流の一様な混合が促進される。

本発明の別の一態様によれば、マニホールドハウジングは、再循環排気ガス流を通すように作られた貫通孔を有しており、注入チャネルは、この貫通孔に通じている。したがって、閉じていない注入チャネルが、マニホールドになんらの空洞も形成することなく、貫通孔に通じている。したがって、バルブを接続するための手段を有するマニホールドを、中子を要しない鋳造法によって製造することができる。

マニホールドハウジングは、吸入ガス流を通過させるようになっている本体と、再循環排気ガス流の吸入のための吸入バルブを取り付けるように作られており、再循環排気ガス流を通すようになっている貫通孔を形成されている台座を有している延長体とを備えていることが好ましい。

再循環排気ガス流を通すようになっている貫通孔は、マニホールドハウジングの流出面に直角に延びていることがさらに好ましい。

本発明は、さらに、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド内に、吸入ガス流と再循環排気ガス流との混合ガスを吸入させるために、吸入ガス流と再循環排気ガス流とを混合する装置であって、吸入ガス流を冷却するための熱交換バンドルを有している熱交換器と、シリンダヘッド内に混合ガスを分散させるための、上述のマニホールドとを備えている装置を提供するものである。

本発明は、さらに、自動車の熱エンジンのシリンダヘッドと、シリンダヘッド内にガスを分散させるためのマニホールドとのアセンブリを提供するものである。このアセンブリは、熱エンジンからの再循環排気ガス流を吸入ガス流内に注入するために、互いに相補的な２つの部分、すなわち、マニホールドによって画定されている第１の部分、およびシリンダヘッドによって画定されている第２の部分を有している管状の注入路を備えている。この注入路の第１の部分と第２の部分とのうちの一方は、それと相補的な他方の部分によって閉じられ、管状の注入路を形成するように構成された開放面を有している。

本発明によると、再循環排気ガス流が、マニホールドの流出口に直接注入される。それによって、混合ガスが熱エンジンの各シリンダ内に入り込む前に、再循環排気ガス流を、冷却された吸入ガス流と混合できるので有利である。

ガスを分散させるためのこのアセンブリのマニホールドは、前述のマニホールドであることが好ましい。

このアセンブリの第１の態様によれば、シリンダヘッドは、マニホールドの注入チャネルの開放面を閉じるように構成された平坦な表面を有しているシリンダヘッド本体を備えている。

第２の態様によれば、シリンダヘッドは、マニホールドの注入チャネルの開放面を閉じて、管状の注入路の一部を形成するように構成されたシリンダヘッドチャネルを有しているシリンダヘッド本体を備えており、したがって、注入路の容積は、マニホールドの注入チャネルと、シリンダヘッドのシリンダヘッドチャネルとに分割されている。

したがって、同一のマニホールドを、各種のシリンダヘッドに取り付けることができる。これによって、再循環排気ガスの注入を、熱エンジンの要件に合わせることができる。

第３の態様によれば、シリンダヘッドは、熱エンジンからの再循環排気ガス流を、吸入ガス流内に注入するための注入チャネルを有しており、この注入チャネルは、開放面を有しており、マニホールドは、シリンダヘッドの注入チャネルの開放面を閉じるように構成されているマニホールドハウジングを有している。

本発明のこの第３の態様によれば、再循環排気ガス流は、熱エンジンのシリンダヘッド内のみを通過し、マニホールドは、シリンダヘッドの注入チャネルを閉じるだけである。

シリンダヘッドが、熱エンジンの各シリンダへのガス供給のために、シリンダヘッドの内部にガスを吸入するための吸入路を有している場合には、シリンダヘッドの注入路は、注入チャネルをこの吸入路に通じさせるための注入手段を有していることが好ましい。

本発明は、さらに、自動車の熱エンジンのシリンダヘッドと、このシリンダヘッド内に、吸入ガス流と再循環排気ガス流との混合ガスを吸入させるために、吸入ガス流と再循環排気ガス流とを混合するための、次のものを備えている装置とのアセンブリを提供するものである。
− ガス冷却用の熱交換バンドルを有している熱交換器と、
− シリンダヘッド内に混合ガスを分散させるためのマニホールド。
このマニホールドは、次のものを備えている。
・ 吸入ガス流を流入させるための流入面、および熱エンジンのシリンダヘッドに対して開口するように作られている流出面を有しているマニホールドハウジングと、
・ 熱エンジンからの再循環排気ガス流を、吸入ガス流内に注入するための、マニホールドハウジングとモノブロックアセンブリを形成している注入チャネル。
注入チャネルは、開放面を有しており、マニホールドは、この開放面が、シリンダヘッドによって閉じられて、管状の注入路を形成するように構成されている。

添付図面を参照して、本発明による装置の好適な実施形態に関する以下の説明を読むことによって、本発明をよりよく理解することができると思う。

エンジンのシリンダヘッド内に混合ガスを吸入させるための、従来技術による、ガスを混合する装置の斜視図である。 図１の装置の、装置内でガスが通過する方向に沿う縦断面図である。 流入マニホールド、熱交換器、流出マニホールド、および再循環排気ガス流を取り込むための吸入バルブを有する、本発明による、ガスを混合する装置の、概ね前面から、すなわち、シリンダヘッド側から見た斜視図である。 図３の装置の、概ね後面から見た斜視図である。 エンジンのシリンダヘッドの第１の実施形態に連結されている、図３の装置の流出マニホールドの、装置内でガスが通過する方向に沿う縦断面図である。 エンジンのシリンダヘッドの第２の実施形態に連結されている、図３の装置の流出マニホールドの、装置内でガスが通過する方向に沿う縦断面図である。 図３の装置の、再循環排気ガス流の吸入バルブの縦断面図である。 図３の流出マニホールドの、概ね前面から見た斜視図である。

図３を参照すると、複数のガス流を混合して、自動車の熱エンジンのシリンダヘッド（図５および図６に示されている）内に分散させるための混合装置１０が、第１のガス流（この例においては、空気を含んでいる吸入ガス流Ｇ）と熱交換を行うように配置されている熱交換バンドルを有する熱交換器２を備えている。第１のガス流すなわち吸入ガス流Ｇは、熱交換バンドル内を通過する。

以下において、用語「上流」および「下流」は、混合装置１０内における、吸入ガス流Ｇの通過方向に基づいて定められる。すなわち、吸入ガス流Ｇは、混合装置１０内において、図３および図４に示されている、ガスの通過方向Ｘの上流から下流に通過する。

吸入ガス流Ｇは、熱交換器２の上流に取り付けられている流入マニホールド１から熱交換器２内に導入され、熱交換器２の下流に取り付けられており、また熱エンジンのシリンダヘッド４と連結されるように作られている流出マニホールド３（分散マニホールド３とも呼ばれる）を経由して排出される。流出マニホールド３は、熱交換器２から出てきた、冷却された吸入ガス流Ｇを、シリンダヘッド４内に分散させることができる。

混合装置１０は、さらに、熱エンジンから出てきた再循環排気ガス流Ｈを注入するための注入路８を備えている。この注入路８は、「排気ガス再循環」を表わす英語の略語「ＥＧＲ」によって、当業者には公知の機能を果たすためのものである。

混合装置１０の第１の実施形態においては、図５および図６を参照すると、シリンダヘッド４の上流で、再循環排気ガス流Ｈを、吸入ガス流Ｇ内に注入するために、注入路８は、流出マニホールド３とシリンダヘッド４との間に形成されている。

本発明の明瞭な理解のために、本発明による混合装置の各要素を、その構造面および機能面において、個別に説明する。

熱交換器
図３および図４に示すように、熱交換器２は、積み重ねられた複数の熱交換素子を有する熱交換バンドル（図示せず）を覆っている熱交換器ハウジング２１を備えている。熱交換バンドルの熱交換素子同士の間の空間は、冷却されるガス流（この場合には、吸入ガス流Ｇ）を流すためのガス流路を形成している。熱交換バンドルの熱交換素子は空洞であり、ガス流路中を上流から下流へと通過するガス流（吸入ガス流Ｇ）との熱交換を行い、それによってガス流を冷却するための熱交換流体を通して流す。

熱交換バンドルは、ガスの通過方向Ｘに沿って縦方向に延びており、かつ上流側に、冷却される吸入ガス流Ｇが導入される流入面、および下流側に、冷却された吸入ガス流Ｇが排出される流出面を有している平行六面体の形状を呈している。

以下において、用語「頂」、「底」、「左」、「右」は、図３に透視的に示されている混合装置１０の向き、および直交座標軸系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に基づいて定められる。軸Ｘは、ガス流の流れる方向で、上流から下流に向いており、軸Ｙは、左から右に向いており、軸Ｚは、底から頂、すなわち混合装置１０の底部から頂部に向いている。

流入マニホールド
図４に示されている流入マニホールド１は、冷却される吸入ガス流Ｇを案内して、熱交換バンドルの流入面全体に分散させることができる。それを可能にするために、流入マニホールド１は、その断面が、上流から下流に向かって大きく広がっていくハウジング状の形状を呈しており、流入マニホールド１の下流端は、熱交換器ハウジング２１の上流端に連結されている。流入マニホールド１は、熱交換器２の流入面に開口している流出面、および例えば側面、すなわち、その流出面に直交する面に形成されている流入口１１を有している。この流入口１１から、冷却される吸入ガス流Ｇが、流入マニホールド１内に導入される。

流出マニホールド（分散マニホールド）
図４および図８に示すように、熱交換器２の下流に取り付けられた流出マニホールド３（分散マニホールド３とも呼ばれる）は、熱交換器２の熱交換バンドルの流出面が開口している、吸入ガス流Ｇの流入面３Ａ、およびシリンダヘッド４のガス吸入面に連結されるように作られている流出面３Ｂを有している。

流出マニホールド３は、その流入面３Ａから導入された吸入ガス流Ｇを、流出面３Ｂを経由して、熱エンジンのシリンダヘッド４に案内するためのマニホールドハウジング３１を備えている。

前述のように、混合装置１０の管状の注入路８が、流出マニホールド３とシリンダヘッド４との間の界面に配置されている。管状の注入路８は、２つの個別の部分、すなわち、流出マニホールド３のマニホールドハウジング３１に設けられている第１の部分と、熱エンジンのシリンダヘッド４に設けられている第２の部分とから成っている。

流出マニホールド３のマニホールドハウジング３１に設けられている、管状の注入路８の第１の部分は、混合装置１０のこの実施形態においては、再循環排気ガス流の注入チャネル６の形態をしている。冷却された吸入ガス流Ｇと再循環排気ガス流Ｈとが混合されるように、注入チャネル６は、再循環排気ガス流Ｈを、冷却された吸入ガス流Ｇ内に注入するように構成されている。この例においては、注入チャネル６は、図３に示されているように、流出マニホールド３の下流端において、マニホールドハウジング３１の頂部の壁面に沿って、マニホールドハウジング３１の内部に延在している。注入チャネル６は、マニホールドハウジング３１の頂部の壁面のほぼ全長にわたって、左側から右側に直線的に延在している。

図８に示すように、マニホールドハウジングは、吸入ガス流Ｇを通過させるように作られている本体、および吸入バルブ５を取り付けるように作られている台座３６を有する延長体を備えている。

図８に示すように、流出マニホールド３は、熱エンジンから出てきた再循環排気ガス流Ｈを吸入するための流入口を有している。この吸入のための流入口は、再循環排気ガス流の通過を可能にするために、例えば方向Ｘに沿って、マニホールドハウジング３１を貫通している貫通孔３５の形態をしている。貫通孔３５は、延長体の台座３６に形成されている。吸入バルブ５は、図７に詳細に示すように、流出マニホールド３の貫通孔３５内に受容されている吸入弁体５１を有している。吸入弁体５１が開くことによって、流出マニホールド３の注入チャネル６内への、再循環排気ガス流Ｈの一部の通過が可能になる。これを可能にするために、注入チャネル６は、その左端に、流出マニホールド３の延長体の貫通孔３５に開口している流入孔６６を有している。

図８に示すように、ダイカスト法によって得られる流出マニホールド３の、鋳型からの取り出しを容易にするために、注入チャネル６の流入孔６６は、方向Ｙに対して傾いて延びている方と有利である。しかしながら、このダイカスト法において、空洞を形成する手段を用いれば、注入チャネル６の流入孔６６を、方向Ｙに沿って延びるようにすることも可能である。しかし、このような空洞を形成する手段は、流入孔の長さが短い（この場合には、流入孔の直径の値とほぼ等しい値までの）場合にしか用いることができない。

図５に示すように、注入チャネル６は、ハーフシェルの形態をしており、概ね方向Ｘに沿って延在している外側壁６１、概ね方向Ｙに沿って延在している底壁６２、および概ね方向Ｘに沿って延在している内側壁６３を有している。

注入チャネル６の外側壁６１は、マニホールドハウジング３１の壁で形成されている。底壁６２および内側壁６３は、マニホールドハウジング３１の内部に延在しており、また内側壁６３は、実質的に外側壁６１に平行に延在しており、底壁６２は、内側壁６３および外側壁６１に繋がっている。言い換えると、注入チャネル６は、開放端が下流方向を向いているＵ字形状の断面を有している。注入チャネル６は、平面（Ｘ、Ｚ）に実質的に平行に延在しており、かつ流入孔６６が開口している左側壁６７によって、その左端を閉じられている。流入孔６６は、再循環排気ガス流が通過するように、注入チャネル６の内部空間と貫通孔３５の内部空間とを連絡させている。注入チャネル６は、平面（Ｘ、Ｚ）に実質的に平行に延在しており、かつマニホールドハウジング３１の右側壁内に規定されている右側壁６８によって、その右端を閉じられている。

注入チャネル６は、Ｕ字の開放端に対応しており、シリンダヘッド４によって閉じられて、管状の注入路８を形成するように構成されている開放面６Ｂを有している。図５および図６に示すように、注入チャネル６の開放面６Ｂは、マニホールドハウジング３１の流出面３Ｂと同一平面上にある。言い換えると、注入チャネル６の内側壁６３の下流端部は、概ね方向Ｘに沿って縦方向に、流出マニホールド３の流出面３Ｂまで延びている。

注入チャネル６が、このような形状を呈しているために、流出マニホールド３の形状および寸法を定める複数のダイ間に、加圧下で溶融金属を注入するダイカスト法によって、流出マニホールド３を得ることができる。注入チャネル６が、開放面６Ｂを有しており、空洞を有していないという形状を呈しているために、中子を要することなく、流出マニホールド３を製造することができる。

注入チャネル６の形成のために、第１のダイが、注入チャネル６の上流面に合致するように形作られ、第２のダイが、注入チャネル６の下流面に合致するように形作られる。これらの２つのダイを用いて、注入チャネル６を、単純かつ短時間に形成することができる。このダイカスト法を用いることによって、流出マニホールド３の製造時間を短くすることができ、したがって、流出マニホールド３の製造費を安価にすることができる。これは、非常に有利なことである。

図３に示すように、注入路６は、吸入ガス流Ｇの通過方向Ｘに交差して延びており、再循環排気ガス流Ｈを、冷却された吸入ガス流Ｇ内に注入するための注入手段が、その内部に形成されている。図３に示すように、この注入手段は、上流方向を向く複数の注入孔６５の形態をしている。言い換えると、注入孔６５は、再循環排気ガス流Ｈが、吸入ガス流Ｇの流れる向きと逆向きに注入されて、相当の乱流が生じるように構成されている。これによって、再循環排気ガス流Ｈによる、冷却された吸入ガス流Ｇの分断を促進できるので有利である。

注入手段は、上述の説明においては、複数の注入孔６５の形態を呈しているが、言うまでもなく、細長いスロットの形態を呈している場合もある。

流出マニホールドは、ダイカスト法によって製造されて、前面側から、すなわち、流出マニホールドの流出面３Ｂ側から鋳型を外すことができることが有利である。この場合に、注入チャネルの注入孔６５は、鋳型からの流出マニホールド３の取り出しの後に、機械加工によって形成される。

前述のように、注入路８は、注入チャネル６の開放面６Ｂを閉じるように構成されている、シリンダヘッド４に設けられた第２の部分を有している。

熱エンジンのシリンダヘッド
図５および図６に示すように、熱エンジンのシリンダヘッド４は、流出マニホールド３から出てきたガスを、熱エンジンの各シリンダに導くように配置された吸入路４２が形成されているシリンダヘッド本体４１を備えている。吸入路４２は、流出マニホールド３の流出面３Ｂの寸法に等しい寸法の流入面４Ａを有している。

図５に示すシリンダヘッドの第１の実施形態によれば、シリンダヘッド４に設けられた、注入路８の第２の部分は、シリンダヘッド本体４１の平坦な表面４３によって構成されている。

図５に示すように、シリンダヘッド４と流出マニホールド３とを組み合わせるときに、流出マニホールド３のマニホールドハウジング３１の下流端部に形成されている注入チャネル６が、シリンダヘッド本体４１の平坦な表面４３に密着させられる。シリンダヘッド４の平坦な表面４３は、注入チャネル６の開放面６Ｂを閉じ、それによって、上流側を注入チャネル６によって、下流側をシリンダヘッド本体４１の平坦な表面４３によって構成された管状の注入路８が形成される。管状の注入路８は、実質的にＵ字状の断面を有している。

シリンダヘッド４の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。図５に示されている要素の構造または機能と同一、等価、または類似の構造または機能を有する要素には、その説明の単純化のために、同一の符号が用いられている。さらに、図５の実施形態で行った説明は、全て繰り返されない。すなわち、図６の要素に関して、両実施形態において不一致が存在しない場合には、その要素についての説明はしない。構造的および機能的に明白な差異だけについて説明する。

図６に示すシリンダヘッドの第２の実施形態によれば、シリンダヘッド４に設けられている注入路８の第２の部分は、注入チャネル６に相補的なハーフシェルの形態を呈しているシリンダヘッドチャネル４４によって構成されている。

さらに図６に示すように、シリンダヘッドチャネル４４は、シリンダヘッド本体４１内に形成されており、概ね方向Ｘに沿って延在している外側壁４４１、概ね方向Ｙに沿って延在している底壁４４２、および概ね方向Ｘに沿って延在している内側壁４４３を有している。注入チャネル６と、シリンダヘッドチャネル４４とは、形状の相補性によって、管状の注入路８を形成するように組み合う。それを可能にするために、流出マニホールド３をシリンダヘッド４に取り付けたとき、注入チャネル６とシリンダヘッドチャネル４４との外側壁６３と４４３、および内側壁６１と４４１が、互いにずれることなく連続的に繋がって、図６に示すように、実質的に楕円形形状の断面を有する、管状の注入路８が形成される。

シリンダヘッド４のこの第２の実施形態においては、シリンダヘッドチャネル４４が存在するために、管状の注入路８を、流出マニホールド３とシリンダヘッド４とに分配することによって、管状の注入路８の容積を増やすことができる。言うまでもなく、注入チャネル６を閉じるために、シリンダヘッド４の種々の形状を用いることができる。

流出マニホールド３とシリンダヘッド４とは、例えばねじ留めなどの機械的手段によって、互いに連結される。

本明細書においては、注入路８が、分散マニホールドすなわち流出マニホールド３と熱エンジンのシリンダヘッド４との間に形成されている場合について、本発明を説明している。しかしながら、管状の注入路８を、流出マニホールド３と熱交換器２との間に形成することもできる。

この例によれば、流出マニホールド３の第２の実施形態において、注入チャネル６は、流出マニホールド３の上流端に形成されており、流出マニホールド３の流入面３Ａと同一平面上に、熱交換器ハウジング２１によって閉じることができる開放面を有している。この代替例によれば、上述の場合におけるシリンダヘッド４のように、注入チャネル６を閉じるために、交換器ハウジングは、平坦な表面を有している場合もあるし、流出マニホールド３の注入チャネル６に相補的な交換器チャネルを有している場合もある。

一般には、再循環排気ガス流Ｈを、その注入エリアに、より一様に分散させるために、注入路８の注入手段を、マニホールドハウジング３１のいくつかの箇所に開口するようにすることができる。

本発明の第３の実施形態（図示せず）によれば、管状の注入路８は、流出マニホールド３と、熱エンジンのシリンダヘッドとの間の界面に形成されており、注入チャネルは、熱エンジンのシリンダヘッド４内に形成されており、流出マニホールド３によって閉じられるように構成された開放面を有している。

流出マニホールド３は、シリンダヘッドの注入チャネルと相補的な部分を有しており、この相補的な部分は、マニホールドハウジング３１の下流端に形成されており、マニホールドハウジング３１の、０ではない厚さを有する材料によって囲まれている、すなわち、吸入ガス流Ｇと連絡しない。シリンダヘッドの注入チャネルを閉じるための、この相補的な部分は、平坦な表面によって、注入チャネルの開口面を閉じるように、直線断面を有している場合もあるし、注入路８の容積を増加させるように、下流方向に開いたＵ字形状の断面を有している場合もある。言い換えると、本発明の第３の実施形態は、流出マニホールド３が、シリンダヘッド４に形成されている注入チャネルを閉じるということを除いて、図５の実施形態に相当している。言うまでもなく、シリンダヘッド４に形成されている注入チャネルを閉じるために、流出マニホールド３の種々の形状を用いることができる。

この第３の実施形態においては、シリンダヘッド４の注入チャネルは、シリンダヘッドの内部に存在している、当業者には公知の再循環排気ガス供給システムに連絡している。前述の第１および第２の実施形態と同様に、注入チャネルは、例えば孔またはスロットの形態を呈している注入手段を有している。この第３の実施形態においては、注入手段は、注入チャネルを、シリンダヘッド４の吸入路４２に連絡させるように、シリンダヘッド本体４１内に形成されている。したがって、熱エンジンからの再循環排気ガス流は、流出マニホールド３内を流通せずに、シリンダヘッドからの吸入ガス流に直接再注入される。

この場合には、分散マニホールドすなわち流出マニホールド３とシリンダヘッド４とは、例えば溶接、ろう付け、またはねじ留めなどの機械的手段によって、互いに連結されている。

次に、図５を参照して、本発明の一動作例を示す。

動作例
本発明による混合装置１０の動作中、冷却される吸入ガス流Ｇが、流入マニホールド１の流入口から導入され、熱交換バンドル中を、吸入ガス流Ｇの通過の方向Ｘに沿って、上流から下流に通過して、冷却される。次に、冷却された吸入ガス流Ｇが、流出マニホールド３内を通過する。

流出マニホールド３の流出面３Ｂの近傍において、冷却された吸入ガス流Ｇが、冷却された吸入ガス流Ｇの注入方向と逆の方向に注入された再循環排気ガス流Ｈによって分断される。吸入ガス流Ｇと再循環排気ガス流Ｈとの合流エリアにおけるこの分断によって発生する乱流は、それらの２つのガス流の混合を促進し、シリンダヘッド４を介して熱エンジンの各シリンダに吸入されるガス流を均一にする。

したがって、本発明による混合装置１０は、コンパクト性、有効性、および高効率性を兼ね備えながら、熱エンジンのシリンダヘッド４に吸入されるガスの均一な混合を可能にする。さらに、この混合装置は、単純かつ短時間に取り付けることができる。

本明細書においては、本発明は、注入チャネルが、流出マニホールド３の流出面と流入面とのうちのいずれか一方と同一面上にある開放面を有している場合について説明している。言うまでもなく、開放面は、流出マニホールド３の流出面と流入面とのうちのいずれか一方に平行であるが、同一の面上にないという場合がある。言い換えると、開放面は、流出面または流入面に対して、軸方向にずれている場合がある。この場合には、熱交換器またはシリンダヘッドに形成されている、注入路に対して相補的な部分は、流出マニホールド３の注入チャネルの開放面を閉じるように、シリンダヘッドの流入面、または流出マニホールドの流出面に対して、軸方向にずれている。さらに、注入チャネルの開放面を、流出マニホールド３の流出面または流入面に対して傾けることができる。その際、重要なことは、注入チャネルの開放面が、熱エンジンのシリンダヘッド４、熱交換器２、または流出マニホールド３の外側にある、管状の注入路８を形成するための、その他の任意の要素によって閉じられるように適合化されていることである。流出マニホールドの流入面または流出面を基準として、外側にある要素で注入チャネルを閉じることが好ましい。

１ 流入マニホールド
２ 熱交換器
３ 流出マニホールド
３Ａ、４Ａ 流入面
３Ｂ 流出面
４ シリンダヘッド
５ 吸入バルブ
６ 注入チャネル
６Ｂ 開放面
８、１０５ 注入路
１０ 混合装置
１１ 流入口
２１ 熱交換器ハウジング
３１ マニホールドハウジング
３５ 貫通孔
３６ 台座
４１ シリンダヘッド本体
４２ 吸入路
４３ 平坦な表面
４４ シリンダヘッドチャネル
５１ 吸入弁体
６１、４４１ 外側壁
６２、４４２ 底壁
６３、４４３ 内側壁
６５、１０７ 注入孔
６６ 流入孔
６７ 左側壁
６８ 右側壁
１０３ 下流側部分
１０６ 流出路
１１０ 上流側部分
１１１ 熱交換バンドル
Ｇ 吸入ガス流
Ｈ 再循環排気ガス流

Claims (8)

1. 自動車の熱エンジンのシリンダヘッド（４）と、吸入ガス流（Ｇ）に前記熱エンジンからの再循環排気ガス流（Ｈ）を混合し、得られた混合ガスを前記シリンダヘッド（４）内に吸入させる装置とを具備し、前記シリンダヘッド（４）と前記装置を当接することにより形成され、前記再循環排気ガス流（Ｈ）を前記吸入ガス流（Ｇ）に注入するための管状の注入路（８）を備えているアセンブリであって、
   前記装置は、前記吸入ガス流（Ｇ）を冷却するための熱交換バンドルを有している熱交換器（２）と、前記シリンダヘッド（４）内に前記混合ガスを分散させるためのマニホールド（３）とを備えており、
   前記マニホールド（３）は、前記吸入ガス流（Ｇ）を流入させるための流入面（３Ａ）、及び前記熱エンジンのシリンダヘッド（４）に対して開口するようになっている流出面（３Ｂ）を有するマニホールドハウジング（３１）を有しており、
   前記管状注入路（８）は、相補的な２つの部分であって、前記マニホールド（３）において画定されている第１の部分と、前記シリンダヘッド（４）において画定されている第２の部分とにより形成されており、これら第１及び第２の部分の両方又は一方は、これら第１及び第２の部分を対向配置したときに閉じられて、前記管状注入路（８）を形成するように構成された開放面（６Ｂ）を有しており、
   前記第１の部分は、前記再循環排気ガス流（Ｈ）を前記吸入ガス流（Ｇ）内に注入するための注入チャネル（６）であって、前記マニホールドハウジング（３１）とモノブロックアセンブリを形成しており、かつ前記マニホールドハウジング（３１）の流出面（３Ｂ）と平行に延在する注入チャネル（６）からなり、この注入チャネル（６）が前記開放面（６Ｂ）を有しており、
   前記マニホールドハウジング（３１）は、前記吸入ガス流（Ｇ）が通過する本体と、前記流出面（３Ｂ）に平行に設けられた延長体とを有しており、この延長体は、前記再循環排気ガス流（Ｈ）を吸入させるバルブ（５）を取り付けるための台座（３６）を有しており、この台座（３６）には、前記流出面（３Ｂ）と直角方向に延びる貫通孔（３５）であって、前記注入チャネル（６）に連通しており、かつ前記バルブ（５）の制御により前記再循環排気ガス流（Ｈ）を通すことができる貫通孔（３５）が形成されており、
   前記再循環排気ガス流（Ｈ）は、前記マニホールドハウジング（３１）の流出面（３Ｂ）に対向する方向から、前記台座（３６）の貫通孔（３５）に導入され、前記注入チャネル（６）に導かれるようになっていることを特徴とするアセンブリ。
2. 前記マニホールド（３）および注入チャネル（６）は、ダイカスト鋳造法によって得られている、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記注入チャネル（６）は、ハーフシェルの形態をしている、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
4. 前記注入チャネル（６）の開放面（６Ｂ）は、前記マニホールドハウジング（３１）の流出面（３Ｂ）と同一面上にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
5. 前記注入チャネル（６）は、前記再循環排気ガス流（Ｈ）を、前記マニホールドハウジング（３１）内に注入するように構成された、少なくとも１つの注入孔（６５）を有している、請求項１〜４のいずれか１つに記載のアセンブリ。
6. 前記シリンダヘッド（４）は、前記マニホールド（３）の注入チャネル（６）の開放面（６Ｂ）を閉じるように構成された平坦な表面（４３）を有しているシリンダヘッド本体（４１）を備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
7. 前記シリンダヘッド（４）は、前記マニホールド（３）の注入チャネル（６）の開放面（６Ｂ）を閉じて、前記管状の注入路（８）の一部を形成するように構成されているシリンダヘッドチャネル（４４）を有しているシリンダヘッド本体（４１）を備えており、したがって、前記注入路（８）の容積は、前記マニホールド（３）の注入チャネル（６）と、前記シリンダヘッド（４）のシリンダヘッドチャネル（４４）とに分割されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
8. 前記シリンダヘッド（４）は、前記熱エンジンからの再循環排気ガス流（Ｈ）を、前記吸入ガス流（Ｇ）内に注入するための注入チャネルを有しており、該注入チャネルは、開放面を有しており、前記マニホールド（３）は、前記シリンダヘッド（４）の注入チャネルの開放面を閉じるように構成されているマニホールドハウジング（３１）を有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。

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