JP2003314278A - 遠隔の第１の吸気アフタクーラと機関からの第２の流体の機関用冷却器との組合せ - Google Patents

遠隔の第１の吸気アフタクーラと機関からの第２の流体の機関用冷却器との組合せ

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ジェイ．カラス ジェームズ
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Donald W Heston
ダブリュ．ヘストン ドナルド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠隔の第１の吸気アフタクーラと機関からの
第２の流体の機関用冷却器との組合せを提供する。 【解決手段】 冷却システムは、空気対空気または第１
の熱交換器と、内燃機関を冷却するための主ラジエータ
から離れて搭載された流体または第２の熱交換器とを有
する。フィルタは、容器流体が第１の熱交換器と第２の
熱交換器とを通過する前に、周囲空気のような容器流体
を濾過する。冷却された流体は、内燃機関用の吸気流に
導かれる。ファンは、容器流体がフィルタと第１の熱交
換器と第２の熱交換器とを通過するようにする。使用済
みの容器流体は大気に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、内燃機関
用の冷却システム、より詳しくは、主な従来の熱交換器
またはラジエータ型冷却システムと関連して使用するた
めの補助または補足熱交換器または冷却システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】公知のように、内燃機関、およびかかる
機関を使用する自動車産業は、連邦政府規制の範囲内に
あり、例えば、環境保護庁（ＥＰＡ）はＮＯｘ排出のよ
うな排出物の低減を義務化している。ＮＯｘ排出を低減
した内燃機関を運転する１つの手法またはモードでは、
排気ガス再循環（ＥＧＲ）が使用されてきた。出力を増
すために使用されてきた内燃機関を運転する他の手法ま
たはモードは、機関吸気マニホールドに導入される流入
ターボチャージャー過給の空気の冷却を強化することで
ある。
【０００３】機関吸気マニホールドに導入される流入タ
ーボチャージャー過給の空気のかかる冷却の強化を達成
する１つの方法は、主機関熱交換器またはラジエータ型
冷却システムの寸法または密度を大きくすることであ
る。実際に、熱交換器またはラジエータ内の冷却表面積
が大きくなり、より強力な冷却が提供されている。従
来、内燃機関の車両は、機関のすべての熱負荷要求を実
行するかまたは満たすための単一または主熱交換器また
はラジエータ型冷却システムを有する。例えば、それら
には水ジャケット、油圧装置、パワートレイン等が付随
している。しかし、主機関熱交換器またはラジエータの
寸法または密度のこのような増加は、特定の車両の上ま
たは中に主熱交換器またはラジエータを収容することに
対する寸法上の制約または制限を考えると、常に可能で
はない。さらに、主機関熱交換器またはラジエータの寸
法または密度のこのような増加により、それらの圧力低
下が著しくなり、あるいはこのような熱交換器またはラ
ジエータの特性は、次に、システム内の十分な空気流を
達成するためにパワー入力レベルまたは要求の増加を必
要とする。このようなパワー入力要求またはレベルの増
加は、例えば、主機関冷却ファンのスピードを上げるこ
とによって達成するかまたは満たすことができる。しか
し、主機関冷却ファンのスピードを上げることによっ
て、現在の環境保護庁（ＥＰＡ）規制に関する遵守問題
を提起するかもしれない騒音レベルの増大をもたらす。
【０００４】いくつかの用途では、吸気の密度を増加す
るために、空気対空気アフタクーラまたは熱交換器が使
用される。例えば、いくつかの高速道路用途では、空気
対空気アフタクーラまたは熱交換器は、車両ラジエータ
または主熱交換器と一列に位置付けられる。
【０００５】機関排気マニホールドから機関吸気マニホ
ールドに戻る機関排気ガスの部分の排気ガス再循環（Ｅ
ＧＲ）は、機関からの有害な排気ガスの低減を補助する
ために採用されてきた技術である。しかし、このような
再循環排気ガスの高温レベルは、機関の性能、寿命およ
び排気出力特性に関する問題を提起する。したがって、
このような再循環される高温の機関排気ガスは、機関吸
気マニホールド内に取り入れる前に冷却する必要があ
る。しかし、機関排気ガスのこのような冷却が主機関熱
交換器またはラジエータシステムによって実施または実
行されるならば、従来の機関熱交換器システムの前述の
寸法上の制約、寸法上の制限、パワー要求、不利または
欠点のある騒音レベル特性をなお解決する必要があるで
あろう。
【０００６】今日の従来機関に追加冷却を必要とする用
途では、寸法上の制約、寸法上の制限、パワー要求およ
び騒音レベルの不利または欠点により問題がもたらさ
れ、従来のものでない他の装置によってこれらの欠点に
対処しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな問題の１つ以上を克服することに関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、冷
却システムは内燃機関での使用に適合される。内燃機関
は、機関ブロックと、吸気マニホールドと、吸気マニホ
ールドと排気ガスマニホールドと主ラジエータ熱交換器
とに入口燃焼空気を供給するための少なくとも１つのタ
ーボチャージャーと、を有する。冷却システムは、容器
流体と、主ラジエータ熱交換器とは別個の、主ラジエー
タ熱交換器から離れた位置で機関上に配置された第１の
熱交換器であって、容器流体に流体連結される、第１の
熱交換器内に画成された第１の通路を有する第１の熱交
換器と、ターボチャージャー過給の空気が容器流体によ
る熱交換処理を受けて、機関吸気マニホールドに向かっ
て導かれることができるように第１の熱交換器を通して
ターボチャージャー過給の空気を導くために、ターボチ
ャージャー過給の空気をターボチャージャーから受容す
るための、第１の熱交換器内に画成された第２の通路
と、主ラジエータ熱交換器とは別個の、主ラジエータ熱
交換器から離れた位置で機関上に配置された第２の熱交
換器であって、容器流体にさらに流体連結される、第２
の熱交換器内に画成された第３の通路を有する第２の熱
交換器と、機関からの流体が容器流体による熱交換処理
を受けて、機関吸気マニホールドに向かって導かれるこ
とができるように第２の熱交換器を通して流体を導くた
めに、流体を機関から受容するための、第２の熱交換器
内に画成された第４の通路と、容器流体が、第１の熱交
換器および第２の熱交換器の第１の通路と第３の通路と
を通過するようにするための、および容器流体が大気に
放出されるようにするためのファンと、を備える。
【０００９】本発明の他の態様では、車両冷却システム
は、機関ブロックと、吸気マニホールドと、吸気マニホ
ールドと排気ガスマニホールドと主ラジエータ熱交換器
とに入口燃焼空気を供給するための少なくとも１つのタ
ーボチャージャーと、を有する内燃機関を備える。車両
冷却システムは、容器流体と、主ラジエータ熱交換器と
は別個の、主ラジエータ熱交換器から離れた位置で車両
上に配置された第１の熱交換器であって、容器流体に流
体連結される、第１の熱交換器内に画成された第１の通
路を有する第１の熱交換器と、ターボチャージャー過給
の空気が容器流体による熱交換処理を受けて、機関吸気
マニホールドに向かって導かれることができるように第
１の熱交換器を通してターボチャージャー過給の空気を
導くために、ターボチャージャー過給の空気をターボチ
ャージャーから受容するための、第１の熱交換器内に画
成された第２の通路と、主ラジエータ熱交換器とは別個
の、主ラジエータ熱交換器から離れた位置で車両上に配
置された第２の熱交換器であって、容器流体にさらに流
体連結される、第２の熱交換器内に画成された第３の通
路を有する第２の熱交換器と、機関からの流体が容器流
体による熱交換処理を受けて、機関吸気マニホールドに
向かって導かれることができるように第２の熱交換器を
通して機関から流体を導くために、流体を機関から受容
するための、第２の熱交換器内に画成された第４の通路
と、容器流体が、第１の熱交換器および第２の熱交換器
の第１の通路と第３の通路とを通過するようにするため
の、および容器流体が大気に放出されるようにするため
のファンと、を備える。
【００１０】本発明の他の態様では、内燃機関を冷却す
る方法が開示されている。内燃機関は、吸気と、吸気マ
ニホールドに向かって方向付けられる機関からの少なく
とも１つの流体を有する。内燃機関は、液体冷却される
ブロックを有し、吸気マニホールドはブロックに連結さ
れかつその中に吸気を有する。内燃機関の排気マニホー
ルドはブロックに連結され、かつその中に排気ガスを有
する。本方法は、容器流体を供給することと、容器流体
の流れを供給することと、内燃機関熱交換器を用意し、
内燃機関熱交換器が、内燃機関内の液体クーラントを冷
却し、容器流体が内燃機関熱交換器用の容器流体として
作用することと、第１の熱交換器または吸気熱交換器を
用意し、吸気熱交換器が内燃機関熱交換器から離れて搭
載され、内燃機関に搭載され、また容器流体が吸気熱交
換器用の容器流体として作用することと、第２の熱交換
器を用意し、第２の熱交換器が内燃機関熱交換器から離
れて搭載され、容器流体が第２の熱交換器用の容器流体
として作用することと、吸気と、機関から吸気への少な
くとも１つの流体との間の連結を行うことと、を含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】さて、図面を参照するに、より詳
しくは図１を参照するに、本出願においてはディーゼル
機関であるが、代替構造として任意の機関構造であり得
る内燃機関１１０について一般的に説明する。熱交換器
１１６と、内燃機関１１０のクーラントを冷却するため
に容器流体として使用される矢印１２０で示した大気流
を供給するファン部材１１８とを有する従来のラジエー
タ型システム１１４が示されている。一次、二次および
三次エアフィルタが連続して設けられ、参照番号１２
１、１２２および１２４でそれぞれ示されている。遠隔
搭載の第１の熱交換器と空気対空気アフタクーラおよび
第２の熱交換器と機関からの排気ガスまたは流体との組
合せ熱交換システム１３０が示されている。本出願で
は、三次エアフィルタ１２４の配置または方向は従来の
方向と異なり、従来の方向に対して９０°に配置され
る。主ラジエータ型システム１１４の方向は、機関１１
０内の遠隔搭載の空気対空気アフタクーラと排気ガスま
たは流体冷却器との組合せ熱交換システム１３０の組み
込みにもかかわらず変わっていない。したがって、遠隔
搭載の空気対空気アフタクーラと排気ガスまたは流体冷
却器との組合せ熱交換システム１３０は、既存の内燃機
関に有効に改修できることに留意されたい。
【００１２】図２および図３を参照するに、遠隔搭載の
空気対空気アフタクーラと排気ガスまたは流体冷却器と
の組合せ熱交換システム１３０は、主ラジエータ型シス
テム１１４から分離、別個、独立および遠隔の補助熱交
換器コア１３２を有する。補助熱交換器コア１３２の上
流側は、第１の熱交換器またはアフタクーラと第２の熱
交換器および冷却ファン１３４である。ファン１３４
は、本出願において矢印ＡＡＩで示した周囲空気であり
かつ容器仲介物として作用する比較的低温の容器流体を
取り込む。代わりのものとして、容器流体は、他の源か
らのもの、例えば冷却剤または他の冷却媒体であり得
る。比較的低温の周囲空気ＡＡＩが補助熱交換器コア１
３２に向かって導かれるように、周囲空気はフィルタ１
３６を流れる。矢印ＴＡＩで示した機関ターボチャージ
ャーからの比較的高温の空気は、ドナー流体として作用
する。ドナー流体は、流入周囲空気に対して逆流して補
助熱交換器コア１３２内に給気される。補助熱交換器コ
ア１３２を通過した後のターボチャージャー過給の空気
は、矢印ＴＡＯで示したターボ過給された比較的低温の
空気として排気され、燃焼吸気として機関吸気マニホー
ルドに導かれる。
【００１３】さらに、矢印ＥＧＲＩで示した機関排気マ
ニホールドからの比較的高温の排気ガスは、ドナー流体
として作用する。ドナー流体は機関排気マニホールドか
ら機関吸気マニホールドに再循環される。高温の排気ガ
スは、流入周囲空気に対して逆流して補助熱交換器コア
１３２内に給気される。補助熱交換器コア１３２を通過
し、比較的低温の周囲空気に対して熱交換操作を受けた
高温の排気ガスは、矢印ＥＧＲＯで示した比較的低温の
排気ガスとして排気される。冷却された排気ガスは、排
気ガス再循環ガスとして機関吸気マニホールドに導かれ
る。周囲空気は矢印ＡＡＯで示した比較的高温の周囲空
気として大気に排気される。
【００１４】第１または補助熱交換器コア１３２の上流
側にフィルタ１３６を使用することにより、補助熱交換
器コア１３２に供給される濾過された清浄な周囲空気が
得られる。このようにして、空気随伴のデブリが有効に
除去されるので、比較的高密度またはコンパクトな補助
熱交換器コアを使用できる。比較的高密度またはコンパ
クトな補助熱交換器コアの使用は、ターボチャージャー
過給の空気および機関排気ガスの目的として望ましい冷
却を強化する。補助熱交換器コア１３２を通して取り入
れられる空気流の比較的著しいまたは相当な圧力低下を
もたらすこのような比較的高密度またはコンパクトな補
助熱交換器コアの利用のために、熱交換器またはアフタ
クーラおよび冷却ファン１３４は放射状ファンまたは後
方湾曲の遠心力ファンである。
【００１５】本出願では、熱交換器またはアフタクーラ
および冷却ファン１３４は、電動モータまたは油圧ポン
プおよびモータ駆動部１３８に動作可能に連結されかつ
それによって動力供給される。モータ駆動部１３８によ
って、熱交換器またはアフタクーラおよび冷却ファン１
３４を車両機関のスピードと無関係に駆動することがで
きる。主ラジエータ冷却ファン１１８のスピードは、補
助熱交換器コア１３２を通して取り込まれる周囲空気１
２０の流れを制御する一定スピードに留まることができ
る。
【００１６】続けて図３を参照するに、および続けて図
２も参照するに、補助熱交換器コア１３２は、空気対空
気アフタクーラの第１の熱交換器コア１４０と、機関か
らの排気ガスまたは流体の第２の熱交換器コア１４２と
に適切に分割し得る。放射状または遠心力ファン１３４
からの比較的低温の周囲空気、および機関ターボチャー
ジャーからの比較的高温のターボ過給された燃焼空気
は、上述したように逆流して熱交換器コア１４０を通し
て導かれるかあるいは通過させられる。放射状または遠
心力ファン１３４からの比較的低温の周囲空気、および
機関からの比較的高温の排気ガスまたは流体も、上述し
たように逆流して導かれるかあるいは通過させられる。
２つの熱交換器コア１４０と１４２とは、並んだ関係で
配置されるごとく配置され、組合せまたは複合の補助熱
交換器コア１３２のこの構造により、所望に応じて個別
のコア１４０と１４２とを別個の材料から製作すること
ができる。空気対空気アフタクーラコア１４０と機関か
らの排気ガス再循環または流体のコア１４２とを通し
て、ターボ過給された燃焼空気と機関排気ガスまたは流
体とをそれぞれ導くように、実際には図示していない特
定のマニホールドまたは導管構造体が、コア１４０と１
４２のそれぞれ１つに関連して当然設けられることが明
らかである。
【００１７】代わりに、図４を参照するに、遠隔搭載の
アフタクーラと機関からの排気ガスまたは流体との組合
せまたは複合の熱交換システムの他のシステムは、参照
番号２３０で示されている。遠隔搭載の空気対空気アフ
タクーラと機関からの排気ガスまたは流体との組合せ熱
交換システム２３０は、図２と図３に示した遠隔搭載の
空気対空気アフタクーラと機関からの排気ガスまたは流
体との組合せ熱交換システム１３０と動作的に同様であ
る。したがって、図２と図３に示したような第１の実施
形態の遠隔搭載の空気対空気アフタクーラと機関からの
排気ガスまたは流体との組合せ熱交換システム１３０の
同様の部分に対応する遠隔搭載の空気対空気アフタクー
ラと機関からの排気ガスまたは流体との組合せ熱交換シ
ステム２３０の部分は、同様の参照番号で示されてい
る。遠隔搭載の空気対空気アフタクーラと機関からの排
気ガスまたは流体との組合せ熱交換システム２３０の参
照番号は、２００シリーズ内にあるものとして示されて
いる。
【００１８】図２と図３の遠隔搭載の空気対空気アフタ
クーラと機関からの排気ガスまたは流体との組合せ熱交
換システムの第１の実施形態と、図４の遠隔搭載の空気
対空気アフタクーラと機関からの排気ガスまたは流体と
の組合せ熱交換システムの第２の実施形態との比較から
さらに認識されるように、空気対空気アフタクーラと機
関からの排気ガスまたは流体とのこのような２つの組合
せ熱交換器システム１３０と２３０との間には、主要な
構造的な差がただ１つ存在するにすぎない。主要な差
は、空気対空気アフタクーラおよび機関からの排気ガス
再循環または流体の別個の熱交換器コア１４０、１４２
の代わりに、組合せまたは複合の補助熱交換器コア２３
２が単一の熱交換器コア構造体２４１を有するという事
実である。したがって、単一の熱交換器コア構造体２４
１として複合補助熱交換器コア２３２を製作することは
単純化される。例えば、単一の熱交換器コア構造体２４
１全体を単一の材料から、単一の実体として製作でき、
それによって、別個の熱交換器コアを引き続きボルト締
めするか、さもなければ共に取り付ける必要はない。
【００１９】図２、図３および図４の実施形態にそれぞ
れ開示した、遠隔搭載の空気対空気アフタクーラと機関
からの排気ガスまたは流体との組合せ熱交換器システム
１３０または２３０のいずれか１つに関連して、一次表
面型熱交換器または二次表面型熱交換器から熱交換器ま
たはアフタクーラコア１４０、１４２または２４１を構
成できるが、冷却効率の目的および構造の完全性のため
に、一次表面型熱交換器が好ましいことをさらに理解す
べきである。二次表面の熱交換器は、冷却すべき流体を
運ぶ管状パイプまたは導管が、管状パイプまたは導管の
外側周面から半径方向外側に突出している複数のラジエ
ータフィンを有する熱交換器である。一次表面の熱交換
器は、ラジエータフィンが実際に省略され、その代わり
に個々のガスおよび空気流用の交互に組み合わせた導管
が、熱交換器を共に形成するシート構成要素の間に画成
される熱交換器である。本出願では、シートは波形であ
る。熱交換構成要素の密度、および結果として得られる
熱交換器表面積を大きくすることで、冷却の強化が得ら
れる。
【００２０】より詳しくは、図６から理解されるよう
に、参照番号４３２で一般に示される一次表面の熱交換
器が開示されている。熱交換器は、垂直に積層された３
つの波形の材料シート４５０、４５２および４５４から
形成される。波形シートは、ステンレス鋼またはアルミ
ニウムのような複数の材料、またはナイロンまたは他の
熱可塑性材料等のような非金属材料のいずれか１つから
形成し得る。上方波形シート４５０および中間波形シー
ト４５２は、ネストされないように、シート４５０と４
５２の個々の凹部４５６と４５８が互いに当接して、互
いに反対方向または方位に配置され、一方、シート４５
０と４５２の個々の凸部４６０と４６２は互いに離れて
配置される。このようにして、上方および中間シート４
５０と４５２はそれらの間に複数のガス導管またはドナ
ー通路４６４を画成する。
【００２１】さらに、下方波形シート４５４および中間
波形シート４５２は、ネストされないようにまたシート
４５４と４５２の個々の凹部４６６と４６８が互いに当
接して、互いに反対方向または方位に配置され、一方、
シート４５４と４５２の個々の凸部４７０と４７２は互
いに離れて配置される。このようにして、下方および中
間シート４５４と４５２はそれらの間に複数の空気導管
または容器通路４７４を画成する。シート４５０、４５
２、４５４の構成およびそれらの間のガス導管４６４お
よび空気導管４７４の個々の形成の結果として、空気導
管４７４のそれぞれ１つの上端部分は、１対の隣接する
ガス導管４６４の下端部分の間に部分的に交互に組み合
わせられ、さらに、逆の観点から考えると、ガス導管４
６４のそれぞれ１つの下端部分は、隣接する空気導管４
７４の上端部分の間に部分的に交互に組み合わせられ
る。このようにして、導管４７４と４６４内の空気およ
びガスの流れの間の熱交換の強化が達成される。
【００２２】再び図６を参照するに、遠隔搭載のアフタ
クーラと機関からの排気ガスまたは流体との複合熱交換
システム３３０の他の実施形態が示されている。この第
３の実施形態のシステム３３０と第１および第２の実施
形態のシステム１３０、２３０それぞれとの主要な差
は、ファンからの比較的低温の周囲空気がターボチャー
ジャー燃焼空気の空気対空気アフタクーラコアおよび機
関からの排気ガス再循環または流体コアの両方を通して
同時に導かれる場合に並んだ関係で配置されるターボチ
ャージャー燃焼空気の空気対空気アフタクーラコアおよ
び機関からの排気ガス再循環または流体コアの代わり
に、ターボチャージャー燃焼空気の空気対空気アフタク
ーラコア３４０および機関からの排気ガス再循環または
流体コア３４２が、機関からの排気ガス再循環または流
体コア３４２の上流側に配置されるターボチャージャー
燃焼空気の空気対空気アフタクーラコア３４０と直列に
配置されるという事実にある。
【００２３】このようにして、組合せまたは複合の補助
熱交換器コア３３２の実際の正面領域は、図２〜図４に
示した第１および第２の実施形態の組合せまたは複合の
補助熱交換器コア１３２と２３２の個々の正面領域より
も小さい。放射状ファン３３４によって供給される比較
的低温の周囲空気は、ターボチャージャー燃焼空気の空
気対空気アフタクーラコア３４０を冷却するように機能
すること、および比較的高温のターボチャージャー燃焼
空気と熱交換してターボチャージャー燃焼空気の空気対
空気アフタクーラコア３４０を通過した後では、今やあ
る温度に加熱されるその同一の周囲空気は、機関からの
排気ガス再循環または流体コア３４２を通して流れるか
あるいは導かれる、機関からの比較的高温の排気ガスま
たは流体を冷却するように使用されることを認識かつ理
解すべきである。したがって、ファン３３４のサイズと
動作パラメータは、ターボチャージャー燃焼空気の空気
対空気アフタクーラコア３４０に冷却空気を供給する程
度に十分であればよく、この理由は、このようなコアか
らの排気が、機関からの排気ガス再循環または流体コア
３４２内の冷却および熱交換のために次に使用されるか
らである。
【００２４】さらに図１に示したように、内燃機関１１
０はその上に第１のターボチャージャー５００を有す
る。第２のターボチャージャー５１０は第１のターボチ
ャージャー５００と直列に位置付けられる。第１のター
ボチャージャー５００からの圧縮吸気は第１の所定の圧
縮比ＦＰＣＲを有する。第１のターボチャージャー５０
０からのＦＰＣＲ空気は補助熱交換器コア１３０、２３
０および１４０に連通され、流入周囲空気に対し逆流す
るドナー流体として作用し、また比較的低温のＦＰＣＲ
空気として排気される。ＦＰＣＲ空気は、従来の方法で
第２のターボチャージャー５１０に連通され、ＦＰＣＲ
よりも大きな所定の第２の圧縮比ＳＰＣＲに圧縮され
る。ＳＰＣＲ空気流は補助熱交換器コア１３０、２３０
および１４２に連通され、流入周囲空気に対し逆流する
ドナー流体として作用し、また比較的低温のＳＰＣＲ吸
気として排気される。ＳＰＣＲ吸気は内燃機関１１０内
で連通され、燃料と混合されて燃焼される。さらに、内
燃機関１１０は、遠隔搭載の空気対空気アフタクーラま
たは第１の熱交換器と第２の熱交換器とを組み合わせた
内燃機関のために、機関からの圧縮吸気流または流体の
さらなる冷却を必要とする直列ターボチャージャーシス
テム５１２を示している。
【００２５】（産業上の利用可能性）したがって、ター
ボチャージャー燃焼空気の空気対空気アフタクーラまた
は第１の熱交換器と機関からの排気ガス再循環または流
体の第２の熱交換器との本発明の組合せ遠隔搭載システ
ムの装備または装置の結果として、例えば図１と図７に
開示したようなディーゼル型内燃機関に関連して利用さ
れることを認識すべきである。また、ターボチャージャ
ー燃焼空気の空気対空気アフタクーラと機関からの排気
ガス再循環または流体の熱交換器との組合せ遠隔搭載装
置またはシステムは、図４に開示した第１の実施形態ま
たは図５に開示した第３の実施形態の特定の構造的配置
を有するかどうかに関係なく、様々な運転上の利点を達
成することができる。本発明の原理と教示に従って構成
かつ使用される、ターボチャージャー燃焼空気の空気対
空気アフタクーラと機関からの排気ガス再循環または流
体の熱交換器との新しい改良型組合せ遠隔搭載システム
または装置によって、機関吸気マニホールドへの流入燃
焼空気を冷却するために、再循環排気ガスを冷却するた
めに、あるいはさらに圧縮された燃焼空気をさらに冷却
するために追加の冷却が提供される。装置は主冷却熱交
換器またはラジエータに影響せず、次に、機関の他の冷
却機能を実行するかあるいは他の冷却負荷に対処でき
る。したがって、流入ターボチャージャー空気の、再循
環排気ガスの、および機関吸気マニホールドにターボ過
給された一連の燃焼入口空気の十分な空気流および冷却
は、主冷却熱交換器またはラジエータのサイズおよび動
作ノイズを増す必要なしに達成される。代わりに、主冷
却熱交換器またはラジエータのサイズを低減できる。タ
ーボチャージャー燃焼空気の空気対空気アフタクーラと
機関からの排気ガス再循環または流体の熱交換器との組
合せ遠隔搭載システムのファンは、機関スピードまたは
負荷と無関係に動作できるようにそれ自体のモータ駆動
部によっても駆動される。
【００２６】さらに、本出願に開示したような、ターボ
チャージャー燃焼空気の空気対空気アフタクーラと機関
からの排気ガス再循環または流体の熱交換器との組合せ
遠隔搭載システムの利用は、既存のまたは従来の車両熱
交換装置またはシステムに関連して、このようなシステ
ムを後搭載システムとして実際に搭載することを許容す
る。さらに、例示した様々な実施形態によれば、加熱さ
れた周囲空気が大気に排気されるとき、このような加熱
された空気は、他のファンの吸気または流入空気流に取
り込まれないように、ターボチャージャーの空気アフタ
クーラコアおよび機関からの排気ガス再循環または流体
のファン、および主ラジエータファンの両方から離れて
方向付けられることを認識すべきである。
【００２７】排気ガス再循環技術による、機関排気マニ
ホールドから機関吸気マニホールドへ再循環される高温
の機関排気ガスまたはターボ過給された一連の燃焼吸気
の冷却に関して、望ましくない汚染物質の濃縮が生じな
いように、排気ガスの冷却を監視かつ制御しなければな
らないことをさらに指摘したい。したがって、排気ガス
再循環または流体冷却器コア１４２と３４２、ならびに
機関排気ガスまたは流体が導かれる組合せコア２４１の
セクションには、このようなコアまたはコアセクション
の冷却空気流を閉鎖または遮断するように、適切なダン
パ、バタフライ弁等を設け、これによって機関排気ガス
または流体の過冷却を有効に防止することが可能であ
る。
【００２８】図３と図４に開示したような本発明のシス
テムの第１および第２の実施形態では、組合せ冷却器コ
ア１３２と２３２は一次表面型熱交換器であることが好
ましかったが、図５に開示したような本発明の第３の実
施形態では、冷却器コア３４０と３４２は一次表面型熱
交換器または二次型熱交換器であることを許容し得るこ
とがさらに指摘される。後者の二次型熱交換器は、冷却
器コア３４０と３４２の直列配置の結果として、それぞ
れのコアが、例えば図３の個別の冷却器コア１４０と１
４２よりも大きな正面領域を有することができるという
事実に鑑みて十分である。したがって、コンパクトまた
は高密度圧縮の熱交換器は必ずしも必要ではない。同時
に、冷却器コア３４０と３４２は二次表面型熱交換器で
あることが可能なので、大気中のデブリによる二次表面
型熱交換器の付着物は、冷却器コアが一次表面の熱交換
器である場合ほど重大でないので、望むならば上流側の
フィルタ３３６を省略し得る。
【００２９】上述の教示を考慮するならば、本発明の多
くの変更と修正が可能であることが明らかである。本発
明の他の態様、目的および利点は、図面、明細書、およ
び特許請求の範囲の検討によって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラジエータと、組合せ遠隔搭載空気対空気アフ
タクーラおよび第２の熱交換器とを有する内燃機関の側
面図である。
【図２】組合せ遠隔搭載空気対空気アフタクーラおよび
第２の熱交換器の実施形態の概略側面図である。
【図３】組合せ遠隔搭載空気対空気アフタクーラおよび
第２の熱交換器の図２の実施形態の正面図である。
【図４】組合せ遠隔搭載空気対空気アフタクーラおよび
第２の熱交換器の修正実施形態を示した図３と同様の正
面図である。
【図５】組合せ遠隔搭載空気対空気アフタクーラおよび
第２の熱交換器の他の実施形態を示した図２と同様の概
略側面図である。
【図６】図１〜図５に示した組合せ熱交換システムの実
施形態のいずれか１つの中の熱交換器構成要素として使
用できる一次表面型熱交換器を示した概略斜視図であ
る。
【符号の説明】
１１０ 内燃機関 １１４ 従来のラジエータ型システム １１６ 熱交換器 １１８ 主ラジエータ冷却ファン １２０ 大気流 １２１、１２２、１２４ 一次、二次および三次エアフ
ィルタ １３０ 組合せ熱交換システム １３２ 補助熱交換器コア １３４ アフタクーラおよび冷却ファン １３６ フィルタ １３８ モータ駆動部 １４０ 第１の熱交換器コア １４２ 第２の熱交換器コア ２３０ 組合せまたは複合の熱交換システム ２３２ 複合の補助熱交換器コア ２４１ 単一の熱交換器コア構造体 ３３２ 組合せまたは複合の補助熱交換器コア ３３４ 放射状ファン ３３６ 上流側のフィルタ ３４０ 空気対空気アフタクーラコア ３４２ 機関からの排気ガス再循環または流体コア ４３２ 一次表面の熱交換器 ４５０ 上方波形シート ４５２ 中間波形シート ４５４ 材料シート ４５６、４５８、４６６、４６８、４７０、４７２ 凹
部 ４６４ ガス導管 ４７４ 空気導管 ５００ 第１のターボチャージャー ５１０ 第２のターボチャージャー ５１２ 直列ターボチャージャーシステム ＡＡＩ 周囲空気 ＡＡＯ 比較的高温の周囲空気 ＴＡＩ 機関ターボチャージャーからの比較的高温の空
気 ＴＡＯ ターボ過給された比較的低温の空気 ＥＧＲＩ 機関排気マニホールドからの比較的高温の排
気ガス ＥＧＲＯ 比較的低温の排気ガス ＦＰＣＲ 第１の所定の圧縮比 ＳＰＣＲ 第２の圧縮比
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ジェイ．カラス アメリカ合衆国 61614 イリノイ州 ピ オリア ウエスト ウィロー ウッド ド ライブ 1733 (72)発明者 ロナルド エル．デュプリー アメリカ合衆国 61571 イリノイ州 ワ シントン スクール ストリート 1276 (72)発明者 ドナルド ダブリュ．ヘストン アメリカ合衆国 61523 イリノイ州 チ リコシ イースト トゥルーイット ロー ド 304 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 ED08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関での使用に適合された冷却シス
    テムであって、内燃機関がエンジンブロックと、吸気マ
    ニホールドと、入口燃焼空気を吸気マニホールドに供給
    するための少なくとも１つのターボチャージャーと、排
    気ガスマニホールドと、主ラジエータ熱交換器とを備
    え、前記冷却システムが、 容器流体と、 前記主ラジエータ熱交換器とは別個の、主ラジエータ熱
    交換器から離れた位置で機関上に配置された第１の熱交
    換器であって、前記容器流体に流体連結される、第１の
    熱交換器内に画成された第１の通路を有する第１の熱交
    換器と、ターボチャージャー過給の空気が前記容器流体
    による熱交換処理を受けて、機関吸気マニホールドに向
    かって導かれることができるように前記第１の熱交換器
    を通して前記ターボチャージャー過給の空気を導くため
    に、前記ターボチャージャー過給の空気をターボチャー
    ジャーから受容するための、前記第１の１つの熱交換器
    内に画成された第２の通路と、 主ラジエータ熱交換器とは別個の、主ラジエータ熱交換
    器から離れた位置で機関上に配置された第２の熱交換器
    であって、前記容器流体を受容するためにさらに流体連
    結される、第２の熱交換器内に画成された第３の通路を
    有する前記第２の熱交換器と、 機関からの流体が前記容器流体による熱交換処理を受け
    て、機関吸気マニホールドに向かって導かれることがで
    きるように前記第２の熱交換器を通して前記流体を導く
    ために、前記流体を前記機関から受容するための、前記
    第２の熱交換器内に画成された第４の通路と、 前記容器流体が、前記第１の熱交換器および前記第２の
    熱交換器の前記第１の通路と前記第３の通路とを通過す
    るようにするための、および前記容器流体が大気に放出
    されるようにするためのファンと、を備える冷却システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの熱交換器（１４
    ０）と前記第２の熱交換器とを通過する前に前記容器流
    体が通過するフィルタを含む、請求項１に記載の冷却シ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換
    器とが直列関係で配置される、請求項１に記載の冷却シ
    ステム。
  4. 【請求項４】 前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換
    器とが異なる材料から製作される、請求項１に記載の冷
    却システム。
  5. 【請求項５】 車両機関の負荷とスピードとに無関係に
    前記ファンを駆動するための前記ファンに動作可能に連
    結されたモータ駆動部を含む、請求項１に記載の冷却シ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記内燃機関が、第１のターボチャージ
    ャーと、直列に位置付けられる第２のターボチャージャ
    ーとを含み、第２のターボチャージャーが、前記第１の
    ターボチャージャーを通過して前記入口燃焼空気の第１
    の所定の圧縮比を規定する前記入口燃焼空気を有し、前
    記第１の熱交換器を通過し、前記第２のターボチャージ
    ャーを通して導かれる前記入口燃焼空気の前記第１の所
    定の圧縮比が、前記入口燃焼空気の第２の所定の圧縮比
    を規定し、前記第２の所定の圧縮比が前記第１の所定の
    圧縮比よりも大きい、請求項１に記載の冷却システム。
  7. 【請求項７】 前記容器流体が周囲空気である、請求項
    １に記載の冷却システム。
  8. 【請求項８】 内燃機関と、吸気と、吸気マニホールド
    に方向付けられる前記機関からの少なくとも１つの流体
    （ＴＡＩ、ＥＧＲＩ）とを冷却する方法であって、前記
    内燃機関が、液体冷却されるブロックを有し、吸気マニ
    ホールドが前記ブロックに連結されかつブロック内に吸
    気を有し、排気マニホールドが前記ブロックに連結され
    かつその中に前記排気ガスを有し、前記方法が、 容器流体を供給することと、 前記容器流体の流れを供給することと、 内燃機関熱交換器を用意し、該内燃機関熱交換器が前記
    内燃機関内の前記液体クーラントを冷却し、前記容器流
    体が前記内燃機関熱交換器のための容器流体として作用
    することと、 第１の熱交換器または吸気熱交換器を用意し、前記吸気
    熱交換器が前記内燃機関熱交換器から離れて搭載され、
    前記内燃機関に搭載され、前記内燃機関熱交換器用の前
    記容器流体が前記吸気熱交換器用の容器流体として作用
    することと、 第２の熱交換器を用意し、該第２の熱交換器が前記内燃
    機関熱交換器から離れて搭載され、前記内燃機関に搭載
    され、前記内燃機関熱交換器用の前記容器流体が前記第
    ２の熱交換器用の容器流体として作用することと、 前記吸気と、前記機関から前記吸気マニホールドへの前
    記少なくとも１つの前記流体（ＴＡＩ、ＥＧＲＩ）との
    間に連結を行うことと、を含む方法。
  9. 【請求項９】 前記少なくとも１つの熱交換器と前記第
    ２の熱交換器とを通過する前に前記容器流体が通過する
    フィルタを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記内燃機関が、第１のターボチャー
    ジャーと、直列に位置付けられる第２のターボチャージ
    ャーとを用意することを含み、第２のターボチャージャ
    ーが、前記第１のターボチャージャーを通過して前記入
    口燃焼空気の第１の所定の圧縮比を規定し、前記入口燃
    焼空気の第２の所定の圧縮比を規定する、前記第２のタ
    ーボチャージャーを通過する前記入口燃焼空気を有し、
    前記第２の所定の圧縮比が前記第１の所定の圧縮比より
    も大きい、請求項８に記載の冷却方法。
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