JP4648976B2 - 冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１及び請求項３の前段に記載の、冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関に関する。

従来、自動車用内燃機関には、シリンダーヘッドと複数のシリンダと複数の冷却液管路とを備えた機械ハウジングが含まれている。冷却液管路は、少なくとも１つの冷却液流入開口部により、冷却された冷却液を送るための冷却液ポンプに、かつ少なくとも１つの冷却液流出開口部により、冷却液集合管に接続される。前記冷却液集合管は、これに対応して、少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部と、冷却液管路により、冷却液を冷却するためのラジエーターに接続された冷却液流出開口部とを有する。このようにしてラジエーター内で冷却された冷却液は、次いで、冷却液ポンプにより吸い上げられる。

排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を備えた内燃機関内では、内燃機関の排気ガスの一部が、ＥＧＲ管路を介して内燃機関の燃料供給装置に再び供給されることができる。再循環された排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラがＥＧＲ管路内に配置されるが、このＥＧＲ比率は、これも恐らく同様に冷却されたＥＧＲバルブによって制御される。したがって、ＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブは同様に冷却装置の構成要素であり、ＥＧＲクーラは、冷却液ポンプに接続された冷却液流入開口部と、冷却液流出開口部とを有する。ＥＧＲクーラの冷却液流出開口部は、冷却液集合管の第２の冷却液流入開口部に接続されており、したがって、冷却装置のすべての冷却液が冷却液集合管内に収集される。

内燃機関の冷却装置は、一般に、たとえば、オイルクーラ、調整タンク、サーモスタットバルブ、様々な圧力センサ、及び温度センサなどの、さらなる構成要素を備えるが、これらは、本発明においては重要な構成要素ではない。

利用可能な設置空間が極めて制限されているため、前記種類の内燃機関のための小型の構成が求められている。

したがって、たとえば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３より、ＥＧＲクーラを機械ハウジングのシリンダーヘッドに直接取り付けることが公知である。特許文献４の場合には、ＥＧＲバルブがシリンダーヘッドに直接固定される。

特許文献５では、ＥＧＲクーラを含む、完全なＥＧＲ管路が機械ハウジング内に統合された内燃機関について開示している。

独国特許出願公開第１０１１９４８４Ａ１号明細書 特開２０００−２４８９３６号公報 特開２００２−０３０９９５号公報 特開２００１−２２７４１４号公報 米国特許第Ｂ６，４７８，０１７号明細書

本発明は、冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関の、小型かつ同時に費用対効果の高い構成を提供するという目的に基づく。

本発明の第１の態様によれば、前記目的は、請求項１の特徴を有する内燃機関によって達成される。

冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関は、シリンダーヘッドと複数のシリンダと複数の冷却液管路とを備えた機械ハウジングを有し、機械ハウジングには少なくとも１つの冷却液流入開口部と少なくとも１つの冷却液流出開口部とが設けられ、さらに内燃機関が、機械ハウジングの冷却液流出開口部に接続された少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部と冷却液管路によりラジエーターに接続された冷却液流出開口部とを有する冷却液集合管と、互いに熱交換接触している排気ガスダクト及び冷却液ダクトと冷却液流入開口部及び冷却液流出開口部とを有するＥＧＲクーラとを有する。本発明に従って、ＥＧＲクーラが冷却液集合管に直接固定され、ＥＧＲクーラの冷却液流出開口部が冷却液集合管の第２の冷却液流入開口部に直接接続される手段が講じられる。

本発明の第２の態様によれば、前記目的は、請求項３の特徴を有する内燃機関によって達成される。

冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関は、シリンダーヘッドと複数のシリンダと複数の冷却液管路とを備えた機械ハウジングを有し、機械ハウジングには少なくとも１つの冷却液流入開口部と少なくとも１つの冷却液流出開口部とが設けられ、さらに内燃機関が、機械ハウジングの冷却液流出開口部に接続された少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部と冷却液管路によりラジエーターに接続された冷却液流出開口部とを有する冷却液集合管と、互いに熱交換接触している排気ガスダクト及び冷却液ダクトと冷却液流入開口部及び冷却液流出開口部とを有するＥＧＲクーラとを有する。本発明に従って、冷却液集合管が機械ハウジングに直接固定され、機械ハウジングの少なくとも１つの冷却液流出開口部が冷却液集合管の少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部に直接接続される手段が講じられる。

第１の態様と第２の態様とを組み合わせた場合、一方において、ＥＧＲクーラが冷却液集合管に直接固定され、ＥＧＲクーラの冷却液流出開口部が冷却液集合管の第２の冷却液流入開口部に直接接続され、他方において、冷却液集合管が機械ハウジングに、特にそのシリンダーヘッドに直接固定され、機械ハウジングの少なくとも１つの冷却液流出開口部が冷却液集合管の少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部に直接接続されることも可能となる。

本発明の内燃機関は、別々に、したがって費用対効果の高い方法で作られ得る、機械ハウジング、冷却液集合管、及びＥＧＲクーラの構成要素が、二重又は三重構造の非常に小型な形態で互いに接続されるので、必要な設置空間が最小限に抑えられ、同時に、個々の構成要素の間に冷却液管路を追加する必要がないことを特徴とする。

本発明のさらなる実施形態においては、冷却液集合管はまた、短絡ダクトにより直接冷却液ポンプに接続可能な、短絡ダクト開口部を有し得る。

本発明の１つの好ましい実施形態においては、冷却液集合管は、ＥＧＲクーラが直接固定された第１の固定フランジを備え、冷却液集合管の第２の冷却液流入開口部が、前記第１の固定フランジ内に小型な形態で統合される。その上、冷却液集合管は、少なくとも１つの第２の固定フランジを備え、これにより、前記冷却液集合管は機械ハウジングに直接固定され、冷却液集合管の冷却液流入開口部は、前記第２の固定フランジ内に小型の形態で統合される。

冷却液集合管の冷却液流出開口部もまた、必要な場合には、車両ブレーキ装置（リターダ）に接続可能である。

本発明のまたさらなる実施形態においては、内燃機関にはまた、冷却液集合管に直接又はＥＧＲクーラに直接固定可能なＥＧＲバルブが設けられる。

冷却液集合管は、内燃機関の冷却装置のエア抜きをするためのエア抜き装置を備えることもできる。

上記の特徴及び利点、また本発明のさらなる特徴及び利点は、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい非制限的な例示的実施形態についての以下の記述を読むことにより、より良く理解され得る。

図１〜図３を参照しながら、本発明による小型な内燃機関の好ましい例示的実施形態の構成について説明する。本明細書においては、同一の構成要素全体に同じ参照符号が使用される。

図１に簡単な形で例示されている内燃機関は、公知の方法により、エンジンブロック１０と、油だめ１２と、タイミングケース１４と、複数のシリンダを有するシリンダーヘッド１６と、シリンダーヘッドカバー１８とを備えた機械ハウジングを備えているが、本発明は、図１に示されている前記構成要素の相互配置構成に限定されるものではない。

内燃機関はまた、公知の方法により、排気管２６と排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置とを備える。ＥＧＲ装置は、特に、排気ガス再循環管路と、ＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲバルブ２４とを有する。

同様に既に基本的に公知である冷却装置の構成要素として、内燃機関は、機械ハウジングの構成要素を冷却するために機械ハウジング内の冷却液管路に、またＥＧＲ装置の構成要素を冷却するためにＥＧＲ装置の冷却液管路に、低い温度で冷却液（一般に、冷却用の水）を送るための冷却液ポンプ（図示せず）と、機械ハウジングの及びＥＧＲ装置の冷却液管路から、加熱された冷却液を収集するための冷却液集合管２０と、冷却液集合管２０から供給された冷却液を冷却するためのラジエーター（図示せず）とを備え、この冷却液は、次いで、冷却液ポンプによって吸い上げられる。本発明に関連するものではないが、前記種類の冷却装置のさらなる構成要素には、たとえば、オイルクーラ、燃料クーラ、調整タンク、サーモスタットバルブ、様々な圧力センサ、及び温度センサなどが含まれる。

冷却装置とＥＧＲ装置とを備えた前記内燃機関の小型かつ同時に費用対効果の高い構成を得るために、冷却液集合管２０は、機械ハウジングに（好ましくはシリンダーヘッドに、しかしこれに限定されない）直接取り付けられ、ＥＧＲクーラ２２は、冷却液集合管２０に直接取り付けられる。代替形態として、冷却液集合管２０だけが機械ハウジングに直接取り付けられる、又はＥＧＲクーラ２２だけが冷却液集合管２０に直接取り付けられることも可能である。

このため、冷却液集合管２０は、図２及び図３に示されているような形で構成される。

機械ハウジングに面する側には（図２参照）、冷却液集合管２０に、機械ハウジングの（好ましくはシリンダーヘッドの、しかしこれに限定されない）、これに対応する冷却液流出開口部に直接、つまり冷却液管路を介在させずに接続された、複数の第１の冷却液流入開口部２８が設けられる。実線の矢印は、図２及び図３の例示的実施形態にある冷却液の接続を表しており、網掛けの矢印は、さらなる任意選択の冷却液の接続を示している。機械ハウジングと反対の側では（図３参照）、冷却液集合管２０は、冷却液管路によりラジエーターに接続された冷却液流出開口部３０を有する。

冷却液集合管２０はまた、短絡ダクト（図示せず）により冷却液ポンプに直接接続可能な、かつたとえば機械ハウジングに面する側に設けられ得る、短絡ダクト開口部３４を有する。

最後に、冷却液集合管２０はまた、ＥＧＲクーラ２２の冷却液流出開口部に直接、つまりさらなる冷却液管路を介在させずに接続された、第２の冷却液流入開口部３２を有する。

したがって、冷却液集合管２０は、内燃機関の冷却装置内のすべての冷却液を収集し、冷却液流出開口部３０から再びラジエーターへ前記冷却液を戻す。

より良く理解するために、矢印が図２及び図３に示されているが、これらの矢印は、機械ハウジング及びＥＧＲ装置から冷却液集合管２０を通る、冷却液の流れを示すためのものである。

上述の例示的実施形態においては、冷却液集合管２０の冷却液流出開口部３０はラジエーターに直接接続されるが、代替形態として、図４に概略的に示されているように、冷却液流出開口部３０は、初めに車両ブレーキ装置（リターダ）４０にも接続可能である。

冷却液は、前記リターダ４０を流れた後、接続管３０に再び再循環され、次いで、最後に、さらなる接続を介してラジエーターに供給される。この場合、冷却液の１００％が、冷却液集合管２０から車両ブレーキ装置４０を通って運ばれる。

バイパスダクト４２（適宜、バイパス弁（図示せず）を備える）を車両ブレーキ装置４０の出口とラジエーターの出口との間の接続管３０に挿入して、車両ブレーキ装置４０に運ばれる冷却液の量を１００％未満の値に設定することもできる。

図４に例示されている実施形態の代替形態として、接続管３０は、勿論、冷却液集合管２０の他の端部にも装着可能である。

冷却液集合管２０にＥＧＲクーラ２２を直接組み立てるために、冷却液集合管２０に第１の固定フランジ３６が設けられる。小型な設計においては、ＥＧＲクーラ２２から冷却液を受けるための冷却液集合管２０の第２の冷却液流入開口部３２も、前記第１の固定フランジ３６内に統合される。

同様に、冷却液集合管２０は、内燃機関の機械ハウジングに直接組み立てるために、複数の第２の固定フランジ３８を備える。同様に小型な設計においては、機械ハウジングから冷却液を受けるための冷却液集合管２０の第１の冷却液流入開口部２８が、前記第２の固定フランジ３８内に統合される。

このようにして構成された冷却液集合管２０により、個々に作られ、かつ三重構造で統合された、機械ハウジング、冷却液集合管、及びＥＧＲクーラの構成要素を備えた内燃機関の小型な構成が可能となる。

ＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ２４は、小型な設計においては、冷却液集合管２０に直接又はＥＧＲクーラ２２に直接固定される。冷却液集合管２０は、内燃機関の冷却装置をエア抜きするための換気装置を備えることもできる。

本発明の好ましい例示的実施形態による内燃機関を示す概略透視図である。 機械ハウジングの側から見た図１の内燃機関の冷却液集合管を示す概略透視図である。 ＥＧＲクーラの側から見た図１の内燃機関の冷却液集合管を示す概略透視図である。 リターダ回路が接続された冷却液集合管を示す概略図である。

符号の説明

１０ エンジンブロック
１２ 油だめ
１４ タイミングケース
１６ シリンダーヘッド
１８ シリンダーヘッドフード
２０ 冷却液集合管
２２ ＥＧＲクーラ
２４ ＥＧＲバルブ
２６ 排気管
２８ ２０の第１の冷却液流入開口部
３０ ２０の冷却液流出開口部
３２ 短絡ダクト開口部
３４ ２０の第２の冷却液流出開口部
３６ ２２〜２０の第１の固定フランジ
３８ ２０〜１６の第２の固定フランジ
４０ リターダ
４２ バイパスダクト

Claims (8)

1. 冷却装置と排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関であり、
   シリンダーヘッドと複数のシリンダと複数の冷却液管路とを備えた機械ハウジングを備え、前記機械ハウジングには、少なくとも１つの冷却液流入開口部と少なくとも１つの冷却液流出開口部とが設けられ、
   さらに、前記機械ハウジングの冷却液流出開口部に接続された少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部（２８）と冷却液管路によりラジエーターに接続された冷却液流出開口部（３０）とを有する冷却液集合管（２０）と、
   互いに熱交換接触している排気ガスダクト及び冷却液ダクトと、冷却液流入開口部及び冷却液流出開口部とを有するＥＧＲクーラ（２２）と、を備えた内燃機関であって、
   前記冷却液集合管（２０）が、前記機械ハウジングに直接固定され、
   前記ＥＧＲクーラ（２２）が、前記冷却液集合管（２０）に直接固定され、
   前記機械ハウジングの前記少なくとも１つの冷却液流出開口部が、前記機械ハウジングと前記冷却液集合管（２０）の間の冷却液管路なしに、前記冷却液集合管（２０）の前記少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部（２８）に直接接続され、
   前記ＥＧＲクーラ（２２）の前記冷却液流出開口部が、前記ＥＧＲクーラ（２２）と前記冷却液集合管（２０）の間の冷却液管路なしに、前記冷却液集合管（２０）の第２の冷却液流入開口部（３２）に直接接続されることを特徴とする内燃機関。
2. 前記冷却液集合管（２０）が、冷却液ポンプに直接接続可能な短絡ダクト開口部（３４）を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
3. 前記冷却液集合管（２０）が、前記ＥＧＲクーラ（２２）が直接固定された第１の固定フランジ（３６）を備え、
   前記冷却液集合管（２０）の前記第２の冷却液流入開口部（３２）が、前記第１の固定フランジ（３６）内に統合されることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関。
4. 前記冷却液集合管（２０）が、少なくとも１つの第２の固定フランジ（３８）を備え、これにより、前記冷却液集合管（２０）が前記機械ハウジングに直接固定され、
   前記冷却液集合管（２０）の前記少なくとも１つの第１の冷却液流入開口部（２８）が、前記少なくとも１つの第２の固定フランジ（３８）内に統合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 前記冷却液集合管（２０）の前記冷却液流出開口部（３４）が、車両ブレーキ装置（４０）に接続可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
6. 前記内燃機関にはまた、前記冷却液集合管（２０）に直接固定されたＥＧＲバルブ（２４）が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
7. 前記内燃機関にはまた、前記ＥＧＲクーラ（２２）に直接固定されたＥＧＲバルブ（２４）が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。
8. 前記冷却液集合管（２０）がまた、前記内燃機関の前記冷却装置を換気するための換気装置を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関。

Images