JP2016523339A - 内燃機関において燃料を供給するための熱交換器 - Google Patents

Abstract

熱交換器は、水入口（４１ａ、４３ａ）および水出口（４１ｂ、４３ｂ）を各々有する第１のステージ（Ｅ１）および第２のステージ（Ｅ２）を備え、第２のステージ（Ｅ２）が油入口（４４ａ）および油出口（４４ｂ）を有し、第１のステージ（Ｅ１）が、エンジン（Ｍ）への燃料供給部に平行に選択的に接続された燃料入口ノズル（４２ａ）および燃料出口ノズル（４２ｂ）を備える。第１のステージ（Ｅ１）の水入口（４１ａ）および水出口（４１ｂ）が、エンジン（Ｍ）内部の冷却水回路（２３）により水放熱器（２０）の出口（２０ｂ）に、および第２のステージ（Ｅ２）の水入口（４３ａ）にそれぞれ接続される。第２のステージ（Ｅ２）の水出口（４３ｂ）が水放熱器（２０）の入口（２０ａ）に接続され、第２のステージ（Ｅ２）の油入口（４４ａ）および油出口（４４ｂ）が、エンジン（Ｍ）内部の潤滑油回路（３０）に直列に接続される。

Description

本発明は、通常動作において内燃機関に噴射される燃料と、潤滑油および水により定義される２つの冷却流体との連続した３重の熱相互作用を可能にして、それぞれの特定の引火点または蒸発点を各々示す異なる燃料をエンジンに供給する熱管理システムの制御下で、燃料が選択的かつ適切に加熱されるように開発された、例えばプレート型の熱交換器に関する。

本譲受人の特許出願ＢＲ １０ ２０１３ ００４３８２−６に記載されたように、エネルギー効率の向上、操作性の向上、および汚染物質の排出削減は、エンジンに燃料を供給するときに燃焼により適した温度で燃料を維持することのできる、内燃機関において燃料を供給する熱管理システムにより達成され得る。熱管理システムは、追加のエネルギーを発生させる必要なく、エンジン自体によって放散される熱エネルギーを熱源として用いる熱交換器を備える。

熱エネルギーを放散させる手段の１つは、エンジンを冷却する熱交換器を備える車両用放熱器であり、車両用放熱器により、熱交換流体として水を用いて、エンジンおよびその部品から周囲へ熱交換することによって、エンジンの過熱を防止する。

しかしながら、エンジンから放熱器水に伝達された熱は、失われた、さらには望ましくないエネルギーとなる。この熱が水中に蓄積されたままであると、水は熱交換流体としての効率を失うからである。放熱器水は、より低温であるほど、より多くの熱をより短い時間でエンジンから吸収することができる。

エンジンから熱エネルギーを放散させる別の公知の手段は、潤滑油自体であり、この潤滑油は、エンジンの可動部品を潤滑することに加えて、エンジンにより発生した熱をエンジン外部に伝えて周囲に放散させることができる。クランクシャフト、軸受、カムシャフト、ロッド、およびピストンなどの一部のエンジン部品は、もっぱらエンジンの潤滑油によって完全に冷却され得る。過熱時には、油が粘性を失って劣化することがあり、その結果、所望の潤滑特性およびエンジンの内部部品を冷却する能力を失い、エンジン部品の正確な動作が損なわれ、エンジンの大きな損傷、またはさらには車両用エンジンの全損につながる。

一部の車両、特に大型車両は油放熱器を備え、この油放熱器は、通常、プレート型の熱交換器の形を取り、エンジン・ブロックと、通常その下流にある必要なオイル・フィルタとの間に設けられるか、またはさらには、大型車両で通常行われるように、単一のブロックでオイル・フィルタに組み込まれて、潤滑油と放熱器水との熱交換促進装置として機能するようになっている。しかしながら、現在使用されている油放熱器は、油と燃料との間で熱を交換しない。

したがって、上記先行特許ＢＲ １０ ２０１３ ００４３８２−６に記載されたように、燃料が引火点温度から大きく隔たった低い値まで低下した温度を有する（「低温燃料」）低温環境において、エンジンに供給される燃料を燃焼させる際に多かれ少なかれ問題があり、この問題は、高い引火点を有する燃料を使用するときにより大きくなる。

間接噴射の１．０Ｌ車両における燃料分配器内部の一般的な圧力が約４．２バールであることにさらに注目すべきである。そのような状態では、燃料の蒸発温度は大気圧下の蒸発温度よりも高い。直接燃料噴射を備えた車両の場合、そのような値（圧力および蒸発温度）はさらに高くなる。

また、燃料温度が上昇すると、マイクロメートルの液滴の噴霧がより容易に得られるようになり、これは、点火コイルからの火花と接触したとき、またはある圧力まで圧縮されたとき（ディーゼル）に、より容易に燃焼することも知られている。

動作中のエンジンによって放散された熱と燃料との熱交換は、原理上、やや「低温の」燃料を適切に加熱するのに十分なものであるが、これは、最適化された熱エネルギー状態を示す作動状態ではなく、エンジンの故障、振動、遅い加速応答、およびさらには燃料の燃焼不良による汚染物質の高排出を生じさせる。

「フレックス車両」（任意の混合比のエタノールおよび／またはガソリンを燃料とする）では、エンジンの歩留まりが最適化されないことが知られている。効果的な燃料加熱システムは、燃料（例えば、エタノールまたはガソリン）をより良好な燃焼状態にし（燃料をその蒸発点により近い温度まで加熱することにより）、その結果エンジンの歩留まりを向上させることによって、最適な状態をもたらすことができる。

前述したことから、先行特許出願ＢＲ １０ ２０１３ ００４３８２−６では、「フレックス」型車両（２つまたは３つの燃料）だけでなく、液体または気体である単一の燃料によって動作する内燃機関を備えた車両においても、エンジンの全運転時間中に動作が維持されるようにし、エンジンの高い性能（エネルギーの最適化）を達成し、加速ペダルへの作用時の速い応答、最適化されたトルクおよび電力、より少ない汚染物質の排出を伴うより良好な車両操作性を達成するようにした、燃料加熱用の管理されたシステムが提案された。

上記先行特許出願で提案された解決法の１つ、とりわけ図３に示す解決法は、共通の熱により、エンジンの冷却水流と潤滑油との両方から所望の熱エネルギーを吸収可能な、燃料を供給する管理システムを備える。しかしながら、上記先行特許出願は、エンジン内部で加熱された冷却水および潤滑油の流れによって放散され、それぞれの水放熱器および油放熱器に伝えられる熱を必要時に使用するために、発明を熱管理システムに適用可能な１つのタイプの熱交換器に限定していない。

本発明は、通常動作で内燃機関において燃料を供給する熱管理システムと共に使用されて、燃料と、水および潤滑油により定義される２つの冷却流体との３重の連続した熱相互作用をもたらし、燃料をその蒸発点により近い温度まで選択的かつ十分に加熱するとともに、冷却水および潤滑油の両方の望ましい冷却を得るようにした、例えばプレート型の熱交換器を提供することを目的とする。

本熱交換器は、水放熱器の出口に接続された入口、および出口を有する冷却水回路と、入口および出口を有する潤滑油回路とを備える内燃機関に適用される。

本発明によれば、熱交換器は、水入口および水出口を各々有する第１のステージならびに第２のステージを備え、第２のステージが油入口および油出口を有し、第１のステージが、エンジンへの燃料供給部に平行に選択的に接続された燃料入口ノズルおよび燃料出口ノズルを備え、第１のステージの水入口および水出口が、冷却水回路により水放熱器の出口に、および第２のステージの水入口にそれぞれ接続され、第２のステージの水出口が水放熱器の入口に接続され、第２のステージの油入口および油出口が、潤滑油回路に直列に接続される。

したがって、本発明は、動作中に内燃機関に燃料を供給する自動熱管理システムに動作可能に関連付けられて、エンジン内部を循環する潤滑油、水放熱器を通り、エンジン内部を循環する冷却水、および燃焼チャンバ内部で完全に燃焼するのに適した温度でエンジン内に噴射される燃料により定義される３つの流体間の選択的な連続した熱交換を可能にする３重熱交換器を提供する。

第１のステージで燃料と水との間の熱交換を行い、続いて第２のステージで、エンジンにより循環される水と潤滑油との間の第２の熱交換を行うことによって、簡単で効率的な、容易に設置される構成を用いて、エンジンに供給される燃料を加熱するための２重エネルギー使用による、潤滑油および放熱器水を同時に冷却する利点を得ることができる。２つのステージにおける熱交換器の構成により、ステージをコンパクトな方法で、またはさらには別個に取り付けることができ、上記熱交換器を適用するエンジンの構成の特徴により良好に適応させることができる。

提案された熱交換器は、自動熱管理システムと共に使用されるときに、燃料を燃焼させるためのより良好な温度状態でエンジンの噴射システムに運ばれる、単一または混合物中の燃料の加熱を可能にすることにより、燃料消費を低下させ、環境への被害を低減させ、エンジンおよび上記エンジンを関連付ける車両の効率を向上させ、燃料を選択的に加熱するために使用する熱エネルギーが、内燃機関により放散される熱エネルギー自体から得られる。

以下で、提案された熱交換器の可能な構成を例として示す添付図面を参照しながら、本発明について説明する

本発明の熱交換器を備えた、第１の組立構成における、内燃機関に燃料を供給する熱管理システムの図である。 本発明の熱交換器を備えた、第２の組立構成における、内燃機関に燃料を供給する熱管理システムの図である。 両方のステージをエンジンに着座させ固定するためのフランジを組み込んだ、提案された熱交換器の可能な構成の斜視図である。 取付フランジが組み込まれた側とは反対側から見た図３の熱交換器の斜視図である。 第２のステージの第４の群の潤滑油チャンバの導管に対して直径方向である一方の断面と、第１のステージの第２の群の燃料チャンバの２つの導管に対して直径方向である他方の断面との２つの断面に従って切断した、図３および図４の熱交換器を示す図である。 第１のステージの第１の群の冷却水チャンバの２つの導管に対して直径方向である一方の断面と、第２のステージの第３の群の冷却水チャンバの２つの導管に対して直径方向である他方の断面との２つの断面に従って切断した、図３および図４の熱交換器を示す図である。

前述し、添付図面に示したように、本発明の熱交換器ＨＥは、単一の燃料、または、例えば、ガソリン、エタノール、もしくはそれらの異なる比率の混合物を用いる「フレックス」エンジンの場合のように、異なる蒸発温度を示す様々な燃料の混合物を用いる内燃機関Ｍに適用される。

本発明の熱交換器ＨＥは、全車両動作中に燃料を供給する熱管理システムＴＭＳと共に動作して、効率的な燃焼のために、蒸発点の温度よりも低い最適な温度で燃料がエンジンＭに供給される状態を維持するように開発された。熱管理システムＴＭＳは、例えば、本出願人の先行特許出願ＢＲ１０ ２０１３ ００４３８２−６に記載されたように定義されてよい。

添付図面の図１および図２では、燃料ポンプ１１およびフィルタ１２を備える燃料供給管１０により燃料タンクＴＱからの供給を受ける噴射システムＩＳを備えた、内燃機関Ｍで動作する熱管理システムＴＭＳにおける、熱交換器ＨＥの２つの可能なアセンブリの実施形態が示される。

燃料供給管１０は、噴射システムＩＳに接続され、第１の弁１３を備えた第１のセグメント１０ａと、第１のセグメント１０ａに対するバイパスを画定し、熱交換器ＨＥが設けられた第２のセグメント１０ｂとを備える。

図示した両方のアセンブリの状態で、エンジンＭは水放熱器２０に動作可能に関連付けられ、この水放熱器２０は、熱水導管２１および冷水導管２２によってエンジンＭ内部の冷却水回路２３に接続されて、エンジンの通常の冷却を行う。

エンジンＭ内部の冷却水回路２３は入口２３ａおよび出口２３ｂを有し、入口２３ａは、エンジンＭ外部の冷水導管２２により水放熱器２０の出口２０ｂに接続される。

エンジンＭは、潤滑油循環回路３０をその内部にさらに備え、潤滑油循環回路３０は、以下でさらに後述するように、熱交換器ＨＥに接続されるようにエンジンＭ外部に開いた入口３１および出口３２を呈する。

熱交換器ＨＥは、熱交換の第１のステージＥ１および第２のステージＥ２を備え、各ステージは、水入口４１ａ、４３ａおよび水出口４１ｂ、４３ｂを有し、第２のステージＥ２は油入口４４ａおよび油出口４４ｂを有し、第１のステージＥ１は、エンジンＭへの燃料供給部、より詳細には燃料供給管１０に平行に選択的に接続された、燃料入口ノズル４２ａおよび燃料出口ノズル４２ｂを備える。

図面からわかるように、第１のステージＥ１の水入口４１ａおよび水出口４１ｂは、冷却水回路２３により水放熱器２０の出口２０ｂに、および第２のステージＥ２の水入口４３ａにそれぞれ接続される。第２のステージＥ２の水出口４３ｂは水放熱器２０の入口２０ａに接続され、第２のステージＥ２の油入口４４ａおよび油出口４４ｂは潤滑油回路３０に直列に接続される。

図示した構成では、第１のステージＥ１の水入口４１ａが冷却水回路２３により水放熱器２０の出口２０ｂに接続され、冷却水回路２３の入口２３ａが、通常エンジンＭ外部にある冷水導管２２により水放熱器２０の出口２０ｂに接続され、冷却水回路２３の出口２３ｂが、第１のステージＥ１の水出口４１ｂに接続される。

ステージが好ましくはエンジンＭに着座され固定されることを考慮すると、燃料入口ノズル４２ａおよび燃料出口ノズル４２ｂは通常、水入口４１ａおよび水出口４１ｂが設けられる第１のステージＥ１の一側とは反対の、第１のステージＥ１の一側に設けられる。

しかしながら、各最終用途計画の特徴に従って、熱交換器ＨＥの水入口および水出口ならびに油入口および油出口、さらには燃料入口ノズルおよび燃料出口ノズルを異なる方法で配置してもよいことを理解されたい。

図１および図２に示す配置のいずれかにおいて、第１のステージＥ１の水入口４１ａが、戻り導管２４により冷却水回路２３の出口２３ｂに接続され、この戻り導管２４は、さらに以下で説明するように、エンジンＭ外部に異なる方法で画定されるか、または熱交換器ＨＥ、より詳細には、ステージＥ１、Ｅ２の一方または両方に組み込まれた適切な保護要素の内部に画定されてよい。

第１のステージＥ１の水出口４１ｂは、相互接続導管２５により第２のステージＥ２の水入口４３ａに接続され、この相互接続導管２５は、戻り導管２４について前述したように異なる方法で画定されてもよい。第２のステージＥ２の水出口４３ｂは、熱水導管２１により水放熱器２０の入口２０ａに接続される。

前述した配置により、放熱器２０で冷却された水が冷却水回路２３を通って第１のステージＥ１内部に向かい、燃料と熱交換した後に、相互接続導管２５を通って第２のステージＥ２に導かれる。第２のステージＥ２では、水が潤滑油と熱交換し、熱水導管２１を通って放熱器２０に戻る。

図１および図２に概略的に示す構成では、相互接続導管２５および熱水導管２１が各々、エンジンＭ内部に設けられた中央セグメント２６、２７を備え、各中央セグメント２６、２７は、それぞれの導管の延長部の少なくとも一部を画定し、エンジンＭ外部に開いた入口２６ａ、２７ａおよび出口２６ｂ、２７ｂを呈する。

一方、第２のステージＥ２の油入口および油出口は、それぞれの油導管３３、３４により潤滑油循環回路３０に接続され、これらの油導管３３、３４は、熱交換の２つのステージＥ１、Ｅ２がエンジンＭにどのように関連付けられているかに応じて異なる方法で作られてよい。

図１に概略的に示すように、第１のステージＥ１の水出口４１ｂは、エンジンＭに着座され、相互接続導管２５の中央セグメント２６の入口２６ａおよび出口２６ｂと流体連通して維持され、第２のステージＥ２の水出口４３ｂは、エンジンＭに着座され、熱水導管２１の中央セグメント２７の入口２７ａと流体連通して維持される。一方、第２のステージＥ２の油入口４４ａおよび油出口４４ｂは、エンジンＭに着座され、以下でさらに説明するように、後で延長部を短くする油導管３３、３４により潤滑油回路３０と流体連通して維持される。

２つのステージＥ１、Ｅ２の各々は、好ましくは、個々の、または共通の支持部Ｓに取り付けられ、この支持部は、エンジンＭまたはエンジンＭに設置する領域内の任意の構造にステージを固定できるように構成される。

支持部Ｓは、エンジンＭまたはエンジンＭに設置する他の構造に、例えばねじ（図示せず）などの適切な手段により、取外し可能に取り付けられてよい。

好ましい形態では、支持部Ｓが、一側に一方または両方のステージＥ１、Ｅ２が着座され固着されるフランジ４０により画定され、上記固定が、ステージおよびフランジ４０の構成材料に適合する適切なプロセスにより行われる。

図示した構成では、フランジ４０が、第１のステージＥ１の水入口４１ａおよび水出口４１ｂと、第２のステージＥ２の水入口４３ａおよび水出口４３ｂならびに油入口４４ａおよび油出口４４ｂとがそれぞれ画定される貫通孔を呈する。

添付図面の図１および図３〜図６に示す前述したフランジ４０の構成を考慮すると、戻り導管２４、エンジンＭ外部の相互接続導管２５の延長部、エンジンＭ上流に位置するエンジンＭ外部の熱水導管２１の延長部、および油導管３３、３４は各々、フランジ４０のそれぞれの貫通孔により画定され、上記孔の各々が、第１のステージＥ１および第２のステージＥ２の水入口４１ａおよび水出口４１ｂ、水入口４３ａおよび水出口４３ｂ、ならびに油入口４４ａおよび油出口４４ｂの１つを画定する。

フランジ４０は、エンジンＭに着座され固定されるように作られて、第１のステージＥ１の水入口４１ａと冷却水回路２３の出口２３ｂ、第１のステージＥ１の水出口４１ｂと相互接続導管２５の中央セグメント２６の入口２６ａ、相互接続導管２５の中央セグメント２６の出口２６ｂと第２のステージＥ２の水入口４３ａ、第２のステージＥ２の水出口４３ｂと熱水導管２１の中央セグメント２７の入口２７ａ、ならびに第２のステージＥ２の油入口４４ａおよび油出口４４ｂと潤滑油回路３０を直接流体連通させる。

このタイプのアセンブリでは、熱交換器ＨＥをエンジンＭに直接堅く固着させることができ、熱交換のステージＥ１、Ｅ２と、冷却水回路２３および潤滑油回路３０とにより画定される構成部品間で流体連通させるためにエンジンＭに外部導管を設ける必要がなくなる。

熱交換器ＨＥの可能な構成では、第１のステージＥ１は第１の群Ｇ１のチャンバ５０および第２の群Ｇ２のチャンバ６０を備え、第２のステージＥ２は第３の群Ｇ３のチャンバ７０および第４の群Ｇ４のチャンバ８０を備える。

各ステージＥ１、Ｅ２の２つの群のチャンバ５０、６０、７０、８０が交互に重なるとともに、互いに離間した２つの導管５１、６１、７１、８１に開き、同一の群のチャンバの各２つの導管が、それぞれの群の端チャンバに開いた内端部５１ａ、６１ａ、７１ａ、８１ａと、第１のステージＥ１の水入口４１ａおよび水出口４１ｂならびに燃料入口ノズル４２ａおよび燃料出口ノズル４２ｂに開き、かつ第２のステージＥ２の水入口４３ａおよび水出口４３ｂならびに油入口４４ａおよび油出口４４ｂにそれぞれ開いた外端部５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ、８１ｂとを有する。

したがって、第１のステージＥ１では、チャンバ５０、６０は交互になって、燃料と水との間で熱交換を行うことができるようにし、水と油との間の熱交換を行う第２のステージＥ２を形成するチャンバ７０、８０に関しても同様のことが生じる。

図示した構成では、各群のチャンバ５０、６０、７０、８０の導管５１、６１、７１、８１が、熱交換のそれぞれのステージＥ１、Ｅ２の内部を通って位置し、それぞれの群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の端チャンバ間に位置するチャンバを横切り、この端チャンバの内部には、それぞれの導管の内端部５１ａ、６１ａ、７１ａ、８１ａおよび上記導管の外端部５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ、８１ｂが開き、これらの端部は、上記導管が横切るそれぞれの群のチャンバに中央で半径方向に開く。

第２の群Ｇ２のチャンバ６０の導管６１の外端部６１ｂは、端カバー９０から外方に突出する燃料入口ノズル４２ａおよび燃料出口ノズル４２ｂにそれぞれ接続され、端カバー９０は、第２の群Ｇ２のチャンバのうち、水入口４１ａおよび水出口４１ｂが設けられた第１のステージＥ１の別の側とは反対の、第１のステージＥ１の端部に位置する隣接するチャンバ６０を閉じる。

第１のステージＥ１および第２のステージＥ２の各２つの群のチャンバ間の熱交換を容易にするために、それぞれのステージＥ１、Ｅ２の２対の群Ｇ１、Ｇ２；Ｇ３、Ｇ４のチャンバは、共通の壁Ｗにより互いに分離される。

各ステージＥ１、Ｅ２のチャンバ５０、６０、７０は、その面積の大きさに対して高さの低い、同一の平坦な細長い形状を有することができ、各群のチャンバ５０、６０、７０の２つの導管５１、６１、７１、８１の各々は、他の導管が位置する領域とは反対の、熱交換のそれぞれのステージＥ１、Ｅ２の端部領域に位置する。

前述した構成によれば、各流体は、導管の１つによりそれぞれの群のチャンバに流入し、上記導管に隣接する群のチャンバの領域に供給されて、同一の群のチャンバの他の領域に向けて運ばれ、他の導管によりその領域から出て、同一のステージＥ１、Ｅ２の他の群のチャンバを通って循環する流体と熱交換する。

チャンバ５０、６０、７０、８０は、高い熱伝導性を有する適切な材料から作られ、例えば、略矩形の細長い底壁を有し、高さの低い周壁を組み込んだトレー状であってよく、その自由端が、同一のステージＥ１、Ｅ２の隣接するトレーの底壁の周囲領域の下に密閉して着座され固着され、各ステージの最後のトレーが、この最後のトレーの自由端に密閉して着座され固着された端カバー９０によって上方に閉じられる。

図示しないが、第１のステージＥ１および第２のステージＥ２を、互いに離れた、エンジンＭからやや離間した箇所に組み立てて、その状況で、戻り導管２４、相互接続導管２５、熱水導管２１、およびさらには油導管３３、３４の延長部を、ホースまたは可撓性導管の形で完全にエンジンＭ外部にあるものとして画定してもよいことを理解されたい。そのような場合には、相互接続導管２５および熱水導管２１の中央セグメント２６、２７は存在しない。

図１に示すアセンブリ構成では、第１のステージＥ１および第２のステージＥ２の第１の群Ｇ１のチャンバ５０および第３の群Ｇ３のチャンバ７０の導管５１、７１の外端部５１ｂ、７１ｂは、エンジンＭに着座され、冷却水回路２３の出口２３ｂ、相互接続導管２５の中央セグメント２６の入口２６ａおよび出口２６ｂ、ならびに熱水導管２１の中央セグメント２７の入口２７ａのそれぞれと流体連通して各々維持される。

同様に、第４の群Ｇ４のチャンバ８０の導管８１の外端部８１ｂはエンジンＭに直接着座され、潤滑油回路３０の入口３１および出口３２と流体連通してそれぞれ維持されて、エンジンＭの潤滑油が第４の群Ｇ４のチャンバ８０の内部を通って循環できるようにする。

第２の群Ｇ２のチャンバ６０の導管６１の外端部６１ｂは、熱管理システムＴＭＳにより、燃料供給管１０に選択的に接続されて、第１のステージＥ１の第１の群Ｇ１のチャンバ５０と共に、燃料供給管１０へのバイパスを画定する。

フランジ４０の貫通孔と、エンジンＭの戻り水、熱水および冷却された油のそれぞれの出口２３ｂ、２６ｂ、３２および入口２６ａ、２７ａ、３１との接続の密閉性を保証するために、フランジ４０を密閉する面が、第１のステージＥ１の水入口４１ａおよび水出口４１ｂ、第２のステージＥ２の水入口４３ａおよび水出口４３ｂならびに油入口４４ａおよび油出口４４ｂをそれぞれ画定する上記貫通孔を囲む密閉ガスケットＪを備える。

図２に示す取付配置では、熱交換器ＨＥの熱交換の２つのステージＥ１、Ｅ２が、図示したように両方のステージＥ１、Ｅ２１に共通の単一の支持部Ｓにより、または各ステージ用の個々の支持部（図示せず）において、エンジンＭまたは車両もしくはエンジンＭの設置の他の構成要素に固着されていてもよい。支持部Ｓは、任意の適切な手段によりエンジンＭまたは他の構造に固着されるスペーシング・ロッド４３に組み込まれたフランジ４１を備えて、熱交換の第１のステージＥ１および第２のステージＥ２をエンジンＭからやや離間して維持することができる。

エンジンＭ内部の潤滑油の温度が冷却水の温度よりも高く、冷却水の温度が燃料を加熱すべき温度よりも高いことを考慮すると、第１のステージＥ１の第２の群Ｇ２の燃料チャンバ６０は、やはり第１のステージＥ１にある第１の群Ｇ１の冷却水チャンバ５０とのみ共通の壁Ｗを呈する。第２のステージＥ２では、第１のステージＥ１から来る冷却水を含む第３の群Ｇ３のチャンバ７０が、潤滑油を含む第４の群Ｇ４のチャンバ８０とのみ共通の壁Ｗを呈する。

したがって、放熱器２０から来る冷水は、エンジンＭを通過し、エンジンＭを冷却した後、第１のステージＥ１の第１の群Ｇ１のチャンバ５０に運ばれ、そこで第２の群Ｇ２のチャンバ６０を通る燃料と熱交換し、燃料を加熱してやや冷却された後、第２のステージＥ２の第３の群Ｇ３のチャンバ７０に運ばれ、そこで第４の群Ｇ４のチャンバのチャンバ８０を通って循環する潤滑油と熱交換する。

図１および図２に示すように、燃料供給管１０の第２のセグメント１０ｂは、熱交換器ＨＥの第１のステージＥ１の第２の群Ｇ２のチャンバ６０の燃料入口ノズル４２ａおよび燃料出口ノズル４２ｂに連結され、熱交換器ＨＥの上流に位置する第２の弁１４と、上記熱交換器ＨＥの下流に位置する一方弁１５とを備える。

第１の弁１３および第２の弁１４は、電子制御ユニット１００によって指令される電磁型のものであってよく、この電子制御ユニット１００は、エンジンＭからの異なる動作パラメータおよび燃料からの物理化学的パラメータ（供給されている燃料の温度、燃料または異なる燃料の混合物の特徴、燃料噴射圧力、圧力損失など）を受信して、第１の弁１３および第２の弁１４の動作を指令するために使用される最高温度値を判定する。通常、燃料タンクＴＱを第２のセグメント１０ｂの下流に位置する燃料供給管１０の点に接続する戻り管１０ｃも設けられ、噴射システムＩＳに送り込まれた燃料を燃料タンクＴＱに戻すことができるが、燃料がエンジンＭにより消費されないようにする。しかしながら、戻り管１０ｃは、第２のセグメント１０ｂの上流の点で燃料供給管１０に接続されてもよいことを理解すべきである。

本熱交換器ＨＥに関連付けられた熱管理システムＴＭＳは、個々に組み立てられるか、または弁マニホルド内にあって、燃料供給システムおよびエンジンＭに接続された複数のセンサＳＥに動作可能に関連付けられた電子制御ユニット１００から駆動される電磁弁を備えて、単一または混合物中の燃料が蒸発する温度よりも低い温度で燃料を加熱する実際の必要に応じて、１つまたは複数の弁の完全な、または部分的な開口が行われるようにしてもよい。

Claims (15)

1. 水放熱器（２０）の出口（２０ｂ）に接続された入口（２３ａ）、および出口（２３ｂ）を有する冷却水回路（２３）と、入口（３１）および出口（３２）を有する潤滑油回路（３０）とを備える内燃機関において燃料を供給する熱交換器であって、
   水入口（４１ａ、４３ａ）および水出口（４１ｂ、４３ｂ）を各々有する第１のステージ（Ｅ１）および第２のステージ（Ｅ２）を備え、前記第２のステージ（Ｅ２）が油入口（４４ａ）および油出口（４４ｂ）を有し、前記第１のステージ（Ｅ１）が、前記エンジン（Ｍ）への燃料供給部に平行に選択的に接続された燃料入口ノズル（４２ａ）および燃料出口ノズル（４２ｂ）を備え、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）が、前記冷却水回路（２３）により前記水放熱器（２０）の前記出口（２０ｂ）に、および前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４３ａ）にそれぞれ接続され、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水出口（４３ｂ）が前記水放熱器（２０）の前記入口（２０ａ）に接続され、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）が、前記潤滑油回路（３０）に直列に接続されることを特徴とする熱交換器。
2. 前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）が前記冷却水回路（２３）により前記水放熱器（２０）の前記出口（２０ｂ）に接続され、前記冷却水回路（２３）の入口（２３ａ）が、冷水導管（２２）により前記水放熱器（２０）の前記出口（２０ｂ）に接続され、前記冷却水回路（２３）の前記出口（２３ｂ）が、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水出口（４１ｂ）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記燃料入口ノズル（４２ａ）および前記燃料出口ノズル（４２ｂ）が、前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）が設けられる前記第１のステージ（Ｅ１）の側とは反対の、前記第１のステージ（Ｅ１）の一側に設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）が、戻り導管（２４）により前記冷却水回路（２３）の前記出口（２３ｂ）に接続され、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水出口（４１ｂ）が、相互接続導管（２５）により前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４３ａ）に接続され、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水出口（４３ｂ）が、熱水導管（２１）により前記水放熱器（２０）の前記入口（２０ａ）に接続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熱交換器。
5. 前記相互接続導管（２５）および前記熱水導管（２１）が各々、前記エンジン（Ｍ）内部に設けられた中央セグメント（２６、２７）を備え、各中央セグメント（２６、２７）が、前記それぞれの導管の延長部の少なくとも一部により画定され、前記エンジン（Ｍ）外部に開いた入口（２６ａ、２７ａ）および出口（２６ｂ、２７ｂ）を呈することを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記第２のステージ（Ｅ２）の前記油入口および油出口が、それぞれの油導管（３３、３４）により前記潤滑油循環回路（３０）に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水出口（４１ｂ）が、前記エンジン（Ｍ）に着座され、前記相互接続導管（２５）の前記中央セグメント（２６）の前記入口（２６ａ）および前記出口（２６ｂ）と流体連通して維持され、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水出口（４３ｂ）が、前記エンジン（Ｍ）に着座され、前記熱水導管（２１）の前記中央セグメント（２７）の前記入口（２７ａ）と流体連通して維持され、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）が、前記エンジン（Ｍ）に着座され、前記油導管（３３、３４）により前記潤滑油回路（３０）と流体連通して維持されることを特徴とする、請求項６に記載の熱交換器。
8. 熱交換の前記２つのステージ（Ｅ１、Ｅ２）の各々が、前記エンジン（Ｍ）または前記エンジン（Ｍ）に設置する構造に固定するための支持部（Ｓ）に取り付けられ、前記支持部（Ｓ）が、一側にそれぞれのステージ（Ｅ１、Ｅ２）が着座され固着されるフランジ（４０）により画定され、前記フランジ（４０）が、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）と、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４３ａ）および前記水出口（４３ｂ）ならびに前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）とがそれぞれ画定される貫通孔を呈することを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記戻り導管（２４）、前記エンジン（Ｍ）外部の前記相互接続導管（２５）の延長部、前記エンジン（Ｍ）上流に位置する前記エンジン（Ｍ）外部の前記熱水導管（２１）の延長部、および前記油導管（３３、３４）が各々、前記フランジ（４０）のそれぞれの貫通孔により画定され、前記貫通孔が、前記第１のステージ（Ｅ１）および前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）、前記水入口（４３ａ）および前記水出口（４３ｂ）、ならびに前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）を画定することを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記フランジ（４０）が、前記エンジン（Ｍ）に着座され固着され、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）と前記冷却水回路（２３）の前記出口（２３ｂ）、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水出口（４１ｂ）と前記相互接続導管（２５）の前記中央セグメント（２６）の前記入口（２６ａ）、前記相互接続導管（２５）の前記中央セグメント（２６）の前記出口（２６ｂ）と前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４３ａ）、前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水出口（４３ｂ）と前記熱水導管（２１）の前記中央セグメント（２７）の前記入口（２７ａ）、ならびに前記第２のステージ（Ｅ２）の前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）と前記潤滑油回路（３０）を直接流体連通させることを特徴とする、請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記第１のステージ（Ｅ１）が第１の群（Ｇ１）のチャンバ（５０）および第２の群（Ｇ２）のチャンバ（６０）を備え、前記第２のステージ（Ｅ２）が第３の群（Ｇ３）のチャンバ（７０）および第４の群（Ｇ４のチャンバ（８０）を備え、各ステージ（Ｅ１、Ｅ２）の両方の群の前記チャンバ（５０、６０、７０、８０）が交互に重なるとともに、互いに離間した２つの導管（５１、６１、７１、８１）に開き、同一の群のチャンバの各２つの導管が、それぞれの群の端チャンバに開いた内端部（５１ａ、６１ａ、７１ａ、８１ａ）と、前記第１のステージ（Ｅ１）の前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）ならびに前記燃料入口ノズル（４２ａ）および前記燃料出口ノズル（４２ｂ）に開き、かつ前記第２のステージ（Ｅ２）の前記水入口（４３ａ）および前記水出口（４３ｂ）ならびに前記油入口（４４ａ）および前記油出口（４４ｂ）にそれぞれ開いた外端部（５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ、８１ｂ）とを有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
12. 各群のチャンバ（５０、６０、７０、８０）の前記導管（５１、６１、７１、８１）が、前記それぞれのステージ（Ｅ１、Ｅ２）の内部を通って位置し、前記それぞれの群（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）の外側チャンバ間に位置する前記チャンバを横切り、前記外側チャンバの内部には、前記それぞれの導管の前記内端部（５１ａ、６１ａ、７１ａ、８１ａ）および前記導管の前記外端部（５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ、８１ｂ）が開き、前記端部が、前記導管が横切る前記それぞれの群のチャンバに中央で半径方向に開くことを特徴とする、請求項１１に記載の熱交換器。
13. 前記第２の群（Ｇ２）のチャンバ（６０）の前記導管（６１）の前記他方の外端部（６１ｂ）が、端カバー（９０）から外方に突出する前記燃料入口ノズル（４２ａ）および前記燃料出口ノズル（４２ｂ）にそれぞれ接続され、前記端カバー（９０）が、前記第２の群（Ｇ２）のチャンバのうち、前記水入口（４１ａ）および前記水出口（４１ｂ）が設けられた前記第１のステージ（Ｅ１）の他側とは反対の、前記第１のステージ（Ｅ１）の端部に位置する隣接するチャンバ（６０）を閉じることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の熱交換器。
14. 前記それぞれのステージ（Ｅ１、Ｅ２）の２対の群（Ｇ１、Ｇ２；Ｇ３、Ｇ４）のチャンバが、共通の壁（Ｗ）により互いに分離されることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
15. 各ステージ（Ｅ１、Ｅ２）の前記チャンバ（５０、６０、７０）が、その面積に対して高さの低い、同一の平坦な細長い形状を有し、各群のチャンバ（５０、６０、７０）の前記２つの導管（５１、６１、７１、８１）の各々が、他の導管が位置する領域とは反対の、熱交換の前記それぞれのステージ（Ｅ１、Ｅ２）の端部領域に位置することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の熱交換器。

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