JP2006509146A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排ガス−過給空気混合気の温度が既知の装置に比較して低下される冷却装置を提供する。
【解決手段】 還流される排ガス流と過給空気流とを有する、特に内燃機関を備えた自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、排ガス流が、第１と第２の熱伝達体によって冷却され、過給空気流は、このように冷却された排ガス流が過給空気流と一緒にされる前に、第３の熱伝達体によって冷却されることを特徴とする、過給空気と排ガスを冷却する装置。

Description

本発明は、冷却装置、たとえば、媒体または流体、特に自動車における、あるいは大型モータのための、特に過給空気と排ガス還流システム内で還流される排ガスとを冷却する装置に関する。

従来技術によれば、エンジンの出力を向上させるために、燃焼へ供給される空気または過給空気を圧縮するために、ターボチャージャーまたは、コンプレッサなどのような、他の機械的な過給システムが使用される。その場合に圧縮プロセスによって加熱された流体、ガスまたは、特に空気のような媒体は、通常、次に過給器クーラーによって冷却される。このことはまた、空気密度をさらに増大させて、燃焼ピーク温度を制限するためにも、行われる。その場合に過給空気は、熱交換機を通って流れ、その熱交換機は周囲空気によって、あるいは冷却媒体によって貫流されて、それによって冷却される。それにより過給空気を、たとえば周囲空気の温度の約２０−９０Ｋ上、あるいはできるだけこれに近い温度に冷却することが可能である。

排ガス還流を有する装置においては、排ガスは適切な熱伝達体内で冷却されて、次に冷却された過給空気に混合され、あるいは供給される。典型的に、過給器クーラーの出口における過給空気温度に対して、高められた、排ガス−過給器混合気の温度が生じる。

それによって、冷却に関して高まる、減少された放出、特にＮＯｘと減少された消費に関する要請については、明らかな欠点が生じる。

本発明の課題は、排ガス−過給空気混合気の温度が既知の装置に比較して低下される冷却装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、還流される排ガス流と過給空気流とを有し、特に内燃機関を備えた自動車または大型エンジンの、過給空気と排ガスを冷却する装置において、排ガス流が第１と第２の熱伝達体によって冷却され、このように冷却された排ガス流と過給空気流が一緒にされて混合される前に、過給空気流が第３の熱伝達体によって冷却されることによって、解決される。

他の本発明に基づく考えによれば、本発明の課題は、還流される排ガス流と過給空気流とを有し、特に内燃機関を有する自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、排ガス流が第１の熱伝達体によって冷却され、冷却された排ガス流が過給空気流と一緒にされて、混合された排ガス／過給空気流が次に、第２の熱伝達体によって冷却されることによって、解決される。

他の本発明に基づく考えによれば、本発明の課題は、還流される排ガス流と過給空気流とを有し、特に内燃機関を有する自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、排ガス流が過給空気流と一緒にされて、混合された排ガス−過給空気流が次に熱伝達体によって冷却されることによって、解決される。

その場合に、還流される排ガス流が、弁によって制御可能であると、効果的である。この種の弁は、好ましくは皿弁とすることができる。しかし、本発明の他の実施例においては、他の弁タイプを使用することもできる。

さらに、第１の熱伝達体と第２の熱伝達体が別々の熱伝達体として形成されていると、効果的である。他の実施例においては、第１の熱伝達体と第２の熱伝達体が、別々の熱伝達体として、構成ユニットとして形成されている。他の実施例においては、さらに、第１および／または第２および／または第３の熱伝達体が、構成ユニットとして形成されていると、効果的である。

本発明によれば、熱伝達体の少なくとも１つが、空気、冷却剤、添加剤ありまたはなしの冷却水、特に空調装置の冷凍剤循環の冷凍剤のような、第１の冷却剤によって冷却されると、効果的である。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、流体を冷却するため、特に排ガスと過給空気を冷却するための装置１を示している。その場合に内燃機関２の排ガスは、導管３を通して引き出されて、たとえばタービン４を介して案内される。排ガス流の一部は、弁５を介して還流される。その場合に還流される排ガスは、第１の熱伝達体６によって冷却される。その出口には、第１の温度Ｔ１が生じる。次に、Ｔ１に冷却された排ガスが、第２の熱伝達体によって温度Ｔ２へ冷却される。

部材４によって、過給空気が圧縮される。圧縮された過給空気は、導管８を通して第３の熱伝達体９へ供給され、その熱伝達体が過給空気を温度Ｔ３に冷却する。第３の熱伝達体９を出た後に、冷却された過給空気が二度冷却された排ガスと混合されて、導管１０によってエンジン２へ再び供給される。

排ガスが第１の熱伝達体内で冷却媒体としてのエンジン冷却水によって冷却されると、効果的である。その場合に第２の熱伝達体７は、排ガスをさらに冷却するために、冷却媒体として空気、低温冷却剤あるいは冷凍剤を使用することができる。その場合に低温冷却剤は、その温度が、第１の熱伝達体内で使用する場合のエンジン冷却水の温度よりも低い、冷却剤である。

その場合に２つの熱伝達体６、７は、別々に形成された熱伝達体として形成することができ、あるいは構成ユニットとして形成することもできる。２つの熱伝達体６、７の１つ、あるいは両方を、第３の熱伝達体９と共に構成ユニットとして形成することもできる。しかしまた、別の熱伝達体として形成することもできる。

熱伝達体が構成ユニットとして組み合わされている場合には、排ガスのための流体通路と過給空気のための流体通路は、別々に案内され、かつ冷却される。

好ましくは熱伝達体７は、エンジン固定で配置され、あるいは冷却モジュール内に配置し、または内蔵することができ、その冷却モジュールにおいては種々のクーラーまたは熱伝達体がまとめられている。

好ましくは過給空気と排ガスは、混合室１１内で混合され、その混合室も冷却することができる。そのために、混合室１１はモジュールまたは熱伝達体の一部とすることができる。

図２は、流体を冷却するため、特に排ガスと過給空気を冷却するための装置１０１を示している。その場合に内燃機関１０２の排ガスが、導管１０３を通して導き出されて、たとえばタービン１０４などを介して案内される。排ガス流の一部は、弁１０５を介してエンジン１０２へ還流される。その場合に還流される排ガスは、第１の熱伝達体１０６によって冷却される。その出口に、第１の温度Ｔ１が生じる。次に、温度Ｔ１に冷却された排ガスが、導管１０８から来る圧縮された過給空気と混合される。

排ガスと混合された過給空気は、導管１０８ａによって第２の熱伝達体１０７へ供給され、その熱伝達体が排ガス／過給空気混合気を温度Ｔ２に冷却する。第２の熱伝達体１０７を出た後に、冷却された排ガス／過給空気混合気が、導管１０９によってエンジン１０２へ再び供給される。

排ガスが、第１の熱伝達体１０６内で冷却媒体としてエンジン冷却水によって冷却されると、効果的である。その場合に第２の熱伝達体１０７は、排ガス／過給空気混合気をさらに冷却するために、冷却媒体としてエンジン冷却水、空気、低温冷却剤または冷凍剤を使用することができる。その場合に低温冷却剤は、その温度が第１の熱伝達体内で使用する場合のエンジン冷却水の温度よりも低い、冷却剤である。

その場合に２つの熱伝達体１０６と１０７は、別々に形成された熱伝達体として形成することができ、あるいは構成ユニットとして形成することができる。構成ユニットの場合には、クーラーまたは熱伝達体は、媒体、特に排ガスと過給空気が異なる流体通路内で案内されるように、形成することができる。

好ましくは過給空気と排ガスは混合室１１０内で混合されて、その混合室も冷却することができる。そのために混合室は、モジュールまたは熱伝達体の一部とすることができる。

好ましくは熱伝達体１０６および／または１０７はエンジン固定で形成され、あるいは冷却モジュール内に配置または内蔵され、その冷却モジュールにおいては種々のクーラーまたは熱交換機がまとめられている。

図３は、流体を冷却するため、特に排ガスと過給空気を冷却するための装置２０１を示している。その場合に内燃機関２０２の排ガスは、導管２０３を通して導き出され、たとえばタービン２０４を介して案内される。排ガス流の一部は、弁２０５を介してエンジン２０２へ還流される。その場合に還流される排ガスは、熱伝達体２０６の前で、導管２０７から来る圧縮された過給空気と混合される。

部材２０４によって、過給空気が圧縮される。圧縮された過給空気は、導管２０７によって混合室２１０へ供給され、その中で過給空気と還流される排ガスが混合される。好ましくは混合室２１０が冷却されるように形成することができる。そのために混合室は、モジュールまたは熱伝達体の一部とすることができる。

混合された排ガス／過給空気は、熱伝達体２０６によって温度Ｔに冷却される。

熱伝達体２０６から出た後に、冷却された排ガス／過給空気混合気は導管２１１によってエンジン２０２へ再び供給される。

第１の熱伝達体が、排ガス／過給空気混合気を冷却するために、エンジン冷却水、空気、低温冷却剤または冷凍剤によって駆動され、かつ供給されると、効果的である。その場合に低温冷却剤は、その温度が第１の熱伝達体内で使用する場合のエンジン冷却水よりも低い冷却剤である。排ガス／過給空気混合気の温度Ｔをできるだけ多く冷却するために、熱伝達体内で上述した冷却剤の複数を使用することもできる。そのために熱伝達体内に冷却剤の別々の循環が設けられている。

好ましくは熱伝達体２０６は、エンジン固定で配置されており、あるいは冷却モジュール内に配置され、または内蔵されており、その冷却モジュールにおいては、種々のクーラーまたは熱伝達体がまとめられている。

上述した実施例においては、排ガスはタービンの前で還流され、すなわち排ガスはタービンの前で取り出されて、部分的に還流される。然るべき実施例においては、排ガスをタービンの低圧側から取り出して、還流することもできる。

好ましくは排ガスと過給空気は、熱伝達体を別々に貫流する実施例においては、熱伝達体の後ろで混合することができる。

排ガスと過給空気のための熱伝達体を貫流する場合に、混合は、熱伝達体へ入る前、あるいはその入口混合室内で行うことができる。熱伝達体の出口での混合を、その出口室において、あるいは熱伝達体の外部で行うこともできる。

本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではない。実施例の個々の特徴を互いに組み合わせることもできる。

第１の実施例に基づく本発明装置を示している。 第２の実施例に基づく本発明装置を示している。 第３の実施例に基づく本発明装置を示している。

符号の説明

１、１０１、２０１ 装置
２、１０２、２０２ 内燃機関
３、１０３、２０３ 導管
４、１０４、２０４ タービン
５、１０５、２０５ 弁
６、１０６ 第１の熱伝達体
７、１０７ 第２の熱伝達体
８、１０８、１０８ａ、１０９、２０７、２１１ 導管
９ 第３の熱伝達体
１１、１１０、２１０ 混合室
２０６ 熱伝達体

Claims (7)

1. 還流される排ガス流と過給空気流とを有する、特に内燃機関を備えた自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、
   排ガス流が、第１と第２の熱伝達体によって冷却され、過給空気流は、このように冷却された排ガス流が過給空気流と一緒にされる前に、第３の熱伝達体によって冷却されることを特徴とする、過給空気と排ガスを冷却する装置。
2. 還流される排ガス流と過給空気流とを有する、特に内燃機関を備えた自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、
   排ガス流が第１の熱伝達体によって冷却され、冷却された排ガス流が過給空気流と一緒にされて、混合された排ガス／過給空気流が次に第２の熱伝達体によって冷却されることを特徴とする、過給空気と排ガスを冷却する装置。
3. 還流される排ガス流と過給空気流とを有する、特に内燃機関を備えた自動車の、過給空気と排ガスを冷却する装置において、
   排ガス流が、過給空気流と一緒にされて、混合された排ガス−過給空気流が次に熱伝達体によって冷却されることを特徴とする、過給空気と排ガスを冷却する装置。
4. 還流される排ガス流が、弁によって制御可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 第１の熱伝達体と第２の熱伝達体が、別々の熱伝達体として形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
6. 第１の熱伝達体と第２の熱伝達体が、別々の熱伝達体として、構成ユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
7. 第１および／または第２および／または第３の熱伝達体が、構成ユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１、５または６に記載の装置。
   
   

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