(57)【要約】この発明は、特に自動車における内燃機関（１）用の排ガス再循環装置（５）であって、排ガス再循環配管（６）と、この排ガス再循環配管（６）に組み込まれ且つ流体状の冷却剤で作動する冷却回路（８）に接続されている排ガス再循環冷却器（７）とを備えている。排ガス再循環装置に関するものである。排ガス再循環冷却器（７）は、少なくとも１つの排ガス導入口（１０）と、排ガス放出口（１１）と、冷却剤導入口（１２）と、冷却剤放出口（１３）とを有し、冷却剤が流通可能な冷却器筐体（９）を備えている。冷却力の調節を改善できるように、排ガス再循環冷却器（７）は、その冷却器筐体（９）内に、第１冷却管構造（１４）と第２冷却管構造（１５）とを有し、第１冷却管構造（１４）よりも第２冷却管構造（１５）のほうが排ガスと冷却剤との間でより大きな熱の流れを可能にする。
2009537743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の排ガス側から該内燃機関（１）の新気側へ排ガスを外部で再循環するための排ガス再循環配管（６）と、前記排ガス再循環配管（６）に組み込まれて、流体状の冷却剤で作動する冷却回路（８）に接続可能な排ガス再循環冷却器（７）とを備え、該排ガス再循環冷却器（７）は、少なくとも１つの排ガス導入口（１０）と、排ガス放出口（１１）と、冷却剤導入口（１２）と、冷却剤放出口（１３）とが設けられて冷却剤が流通可能な冷却器筐体（９）を有する、特に自動車における内燃機関（１）用の排ガス再循環装置であって、
前記排ガス再循環冷却器（７）は、前記冷却器筐体（９）内において、前記排ガス導入口（１０）を前記排ガス放出口（１１）に接続する少なくとも１つの冷却管（２０）を有する第１冷却管構造（１４）と、前記排ガス導入口（１０）を前記排ガス放出口（１１）に接続する少なくとも１つの冷却管（２１）を有する第２冷却管構造（１５）とを有し、
前記冷却管構造（１４，１５）は、前記第２冷却管構造（１５）の方が前記第１冷却管構造（１４）よりも、排ガスと冷却剤との間でより多くの熱をやりとりするように構成されていることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス再循環装置において、
前記排ガス導入口（１０）又は前記排ガス放出口（１１）に設けられた排ガス弁構造（１６）を備え、
前記排ガス弁構造（１６）は、該排ガス弁構造（１６）の第１切換状態においては、排ガスが前記第１冷却管構造（１４）のみを流通し、該排ガス弁構造（１６）の第２切換状態においては、排ガスが前記第２冷却管構造（１５）のみを流通するように構成されており、及び／又は、
前記排ガス弁構造（１６）は、該排ガス弁構造（１６）の第３切換状態においては、排ガスが２つの冷却管構造（１４，１５）を流通するように構成されており、及び／又は、
前記排ガス弁構造（１６）は、該排ガス弁構造（１６）の第４切換状態においては、排ガスが前記排ガス再循環冷却器（７）を内部又は外部で迂回するバイパス（１７）のみを流通するように構成されており、及び／又は、
前記排ガス弁構造（１６）は、その個々の切換状態の間を少なくとも１つの中間段階を介して又は連続的に変化可能に構成されていることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排ガス再循環装置において、
前記第２冷却管構造（１５）は、排ガス側及び／又は冷却剤側において、前記第１冷却管構造（１４）よりも大きな表面を有している、
前記第２冷却管構造（１５）は、前記第１冷却管構造（１４）よりも多くの冷却管（２１）を有している、
前記第２冷却管構造（１５）の前記各冷却管（２１）は、排ガス側において、前記第１冷却管構造（１４）の前記各冷却管（２０）よりも小さな流路断面を有している、
前記第２冷却管構造（１５）の１又は複数の前記冷却管（２１）は、前記第１冷却管構造（１４）の１又は複数の前記冷却管（２０）を構成する材料よりも高い熱伝導率を有する材料で構成されている、及び、
前記第２冷却管構造（１５）の１又は複数の前記冷却管（２１）は、排ガス側において、前記第１冷却管構造（１４）の１又は複数の前記冷却管（２０）よりも大きな流通抵抗を有している構成うちの少なくとも１つを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の排ガス再循環装置において、
前記第２冷却管構造（１５）の１つ又は各冷却管（２１）に、攪拌器（２８）及び／又はリブ（２８）が設けられており、及び／又は、
前記第１冷却管構造（１４）の１つ又は各冷却管（２０）に、攪拌器（２８）及び／又はリブ（２９）が設けられていないことを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の排ガス再循環装置において、
仕切壁（２４）は、前記冷却器筐体（９）において、前記冷却剤が流通可能であって前記第２冷却管構造（１５）の１又は複数の前記冷却管（２１）が延設された主冷却空間（２２）を、前記第１冷却管構造（１４）の１又は複数の前記冷却管（２０）が延設された追加冷却空間（２５）から分離すると共に、該追加冷却空間（２５）を該主冷却空間（２２）に連通させる少なくとも１つの開口部（２６）を有しており、又は、
前記第１冷却管構造（１４）又は前記第１冷却管構造（１４）の１つ若しくは各冷却管（２０）は、１つの又は前記各冷却管（２０）を周方向に取り囲む追加冷却空間（２５）を仕切壁（２４）が周方向に包み込むようにして、該仕切壁（２４）に取り囲まれており、前記仕切壁（２４）は、前記追加冷却空間（２５）を主冷却空間（２２）に連通させる少なくとも１つの開口部（２６）を有し、冷却剤が流通可能であって前記第２冷却管構造（１５）の１つ又は複数の前記冷却管（２１）が延設された前記主冷却空間（２２）は、前記冷却器筐体（９）に取り囲まれており、及び／又は、
前記主冷却空間（２２）は、前記追加冷却空間（２５）を取り囲む前記仕切壁（２４）に対して周方向の全面に冷却剤を接触させることができるように、該仕切壁（２４）と該追加冷却空間（２５）とを周方向に取り囲んでいることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排ガス再循環装置において、
前記仕切壁（２４）は、少なくとも１つの導入開口部と少なくとも１つの放出開口部とを構成する少なくとも２つの開口部（２６）を有していることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項７】
請求項５に記載の排ガス再循環装置において、
前記仕切壁（２４）は、少なくとも１つの開口部（２７）をさらに有し、前記冷却回路（８）に接続された追加接続部（１９）が該開口部（２７）を介して前記冷却器筐体（９）を通過して前記追加冷却空間（２５）に接続され、及び／又は、
前記追加接続部（１９）は、前記主冷却空間（２２）の少なくとも一部を貫通しており、及び／又は、
前記排ガス再循環装置は、前記追加接続部（１９）と前記冷却剤導入口（１２）又は前記冷却剤放出口（１３）とに接続された冷却剤弁構造（１８）を備え、
前記冷却剤弁構造（１８）は、第１切換状態においては、冷却剤が前記冷却剤導入口（１２）のみを通って流入して前記冷却剤放出口（１３）を介して流出するように、第２切換状態においては、冷却剤が前記冷却剤導入口（１２）のみを通って流入して前記追加接続部（１９）を介して流出するように、若しくは前記追加接続部（１９）のみを通って流入して前記冷却剤放出口（１３）を介して流出するように構成されており、及び／又は、
前記冷却剤弁構造（１８）は、第３切換状態において、冷却剤が前記冷却剤導入口（１２）を通って流入して前記冷却剤放出口（１３）と前記追加接続部（１９）とを介して流出するように、又は前記冷却剤導入口（１２）と前記追加接続部（１９）とを通って流入して前記冷却剤放出口（１３）を介して流出するように構成されており、及び／又は、
前記冷却剤弁構造（１８）は、第４切換状態において、冷却剤が前記排ガス再循環冷却器（７）を内部又は外部で迂回するバイパスを流通するように構成されており、及び／又は、
前記冷却剤弁構造（１８）は、その各切替段階の間を、少なくとも１つの中間段階を介して又は連続的に変化可能であるように構成されていることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の排ガス再循環装置において、
前記２つの冷却管構造（１４，１５）の前記冷却管（２０，２１）は、同一部品として構成され、前記第２冷却管構造（１５）の１つ又は複数の前記冷却管（２１）には、リブ（２８）及び／又は攪拌器（２８）がさらに備えられていることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の排ガス再循環装置において、
前記冷却器筐体（９）は、排ガス導入口側において、前記２つの冷却管構造（１４，１５）の前記冷却管（２０，２１）が貫通すると共に排ガス導入口空間（３４）を冷却剤から分離する底部（２３）を有し、前記排ガス導入口（１０）には、排ガスを前記第１冷却管構造（１４）及び／又は第２冷却管構造（１５）に分配するために設けられた排ガス弁構造（１６）が接続され、前記排ガス弁構造（１６）は、前記底部（２３）まで又は前記底部（２３）の付近まで延びる分割壁（３５）を有し、前記分割壁（３５）は、前記排ガス導入口空間（３４）において、前記冷却管構造（１４）に連通する第１部分空間（３６）を前記第２冷却管構造（１５）に連通する第２部分空間（３７）から分離しており、又は、
前記冷却器筐体（９）は、排ガス放出口側において、前記２つの冷却管構造（１４，１５）の前記冷却管（２０，２１）が貫通すると共に排ガス放出口空間を冷却剤から分離する底部（２３）を有し、前記排ガス放出口（１１）には、排ガスを前記第１冷却管構造（１４）及び／又は前記第２冷却管構造（１５）に分配するために設けられた排ガス弁構造（１６）が接続され、前記排ガス弁構造（１６）は、前記底部（２３）まで又は底部（２３）の付近まで延びる分割壁を有し、前記分割壁は、前記排ガス放出口空間において、前記第１冷却管構造（１４）に連通する第１部分空間を前記第２冷却管構造（１５）に連通する第２部分空間から分離していることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の排ガス再循環装置において、
前記冷却器筐体（９）に、冷却剤が流通可能な共通の冷却空間（２２）が設けられており、前記冷却空間（２２）を、前記２つの冷却管構造（１４，１５）の前記冷却管（２０，２１）が貫通しており、前記冷却空間（２２）は、前記排ガス導入口（１０）及び前記排ガス放出口（１１）に対して、底部（２３）によってそれぞれ封止されていることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項１１】
少なくとも請求項２に記載の排ガス再循環装置において、
前記排ガス弁構造（１６）は、２つの制御弁（３２，３３）を有し、前記制御弁（３２，３３）の各々は、閉鎖状態、開放状態、及び１つ若しくは複数の中間状態に段階的に又は連続的に変化可能であり、前記制御弁（３２，３３）のうちの第１制御弁（３２）は、前記第１冷却管構造（１４）を通る排ガスの流れを制御し、前記制御弁（３２，３３）のうちの第２制御弁（３３）は、前記第２冷却管構造（１５）を通る排ガスの流れを制御しており、及び／又は、
前記２つの制御弁（３２，３３）は、共通の弁筐体（３１）に設けられ、前記弁筐体（３１）は、前記２つの制御弁（３２，３３）へ向かう排ガス入口（３９）と前記２つの制御弁（３２，３３）から出ていく排ガス出口（３８）とを有し、前記排ガス入口（３９）及び／又は前記排ガス出口（３８）には、分割壁（３５，４０）が設けられ、前記分割壁（３５，４０）は、排ガスを、前記弁筐体（３１）において、前記制御弁（３２，３３）へ分離して供給し、及び／又は、前記制御弁（３２，３３）から分離して導出し、及び／又は、
前記弁筐体（３１）は、前記冷却回路（８）に組み込まれた冷却ジャケット（４１）を有していることを特徴とする排ガス再循環装置。
【請求項１２】
内燃機関（１）の排ガス側から前記内燃機関（１）の新気側へ排ガスを外部で再循環するための排ガス再循環配管（６）に接続可能であって、流体状の冷却剤で作動する冷却回路（８）に接続可能であって、少なくとも１つの排ガス導入口（１０）と、排ガス放出口（１１）と、冷却剤導入口（１２）と、冷却剤放出口（１３）とが設けられて冷却剤が流通可能な冷却器筐体（９）を有する、特に自動車における内燃機関（１）の排ガス再循環装置（５）用の排ガス再循環冷却器であって、
前記冷却器筐体（９）内において、前記排ガス導入口（１０）を前記排ガス放出口（１１）に接続する少なくとも１つの冷却管（２０）を有する第１冷却管構造（１４）と、前記排ガス導入口（１０）を前記排ガス放出口（１１）に接続する少なくとも１つの冷却管（２１）を有する第２冷却管構造（１５）とを備え、
前記冷却管構造（１４，１５）は、前記第２冷却管構造（１５）の方が前記第１冷却管構造（１４）よりも排ガスと冷却剤との間でより多くの熱のやりとりをするように構成されていることを特徴とする排ガス再循環冷却器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の排ガス再循環冷却器において、
請求項２から１１の少なくとも１つに記載の特徴的な構成を特徴とする排ガス再循環冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提構成を有する、特に自動車における、内燃機関用の排ガス再循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、内燃機関のエミッションと効率性とを改善するために排ガス再循環がますます用いられている。このときＮＯｘの排出が増えないようにするためには、再循環された排ガスを排ガス再循環冷却器（短縮してＥＧＲ冷却器）によって冷却する必要がある。なぜなら、燃焼プロセス中に生じるＮＯｘは、温度が上昇するにつれて不相応に増大してしまうからである。
【０００３】
したがって、上述のような排ガス再循環装置（短縮してＥＧＲ装置）には、通常、ＥＧＲ冷却器が備えられている。このＥＧＲ冷却器は、排ガス再循環配管（短縮してＥＧＲ配管）に組み込まれ、流体状の冷却剤で作動する冷却回路に接続されている。このために、このＥＧＲ冷却器は、冷却剤が流通可能な冷却器筐体を備え、この冷却器筐体は、排ガス導入口と、排ガス放出口と、冷却剤導入口と、冷却剤放出口とを有している。
【０００４】
特許文献１により、ＥＧＲ冷却器を外側で迂回するバイパスを備え、このバイパスは切換弁により制御可能である、ということをさらに特徴とするＥＧＲ装置が知られている。このようなバイパスを用いれば、バイパスを起動させることによりＥＧＲ冷却器を迂回できるようになる。このことは、例えば、内燃機関を低温起動する場合、再循環された排ガスの熱によって内燃機関を出来るだけ迅速に温めるために望ましい。内燃機関が温められたら、再循環された排ガスがＥＧＲ冷却器を流通して冷却されるように、バイパスを停止させる。
【０００５】
特許文献２により、ＥＧＲ冷却器とバイパスとを有するさらに他のＥＧＲ装置が知られている。しかしながら、このＥＧＲ装置では、バイパスはＥＧＲ冷却器を内側で迂回している。これは、バイパスは冷却器筐体の内側において延びているが冷却剤からは断熱されている、ということを意味している。
【特許文献１】国際公開第９６／３０６３５号パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９６２８６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述のようなＥＧＲ装置に対して、ＥＧＲ冷却器の調節可能な冷却力の可変性を向上させたことを特に特徴とする、改善された実施形態を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、本発明によれば、独立請求項の対象により達成される。有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００８】
本発明は、冷却剤が別々に流通可能な２つの冷却管構造をＥＧＲ冷却器に設け、これら２つの冷却管構造は、冷却力の違いにより互いに区別されている、という一般的な構想に基づくものである。一方の、又は、第１の冷却管構造は比較的低い冷却力を有し、それゆえに、この第１冷却管構造により排ガスと冷却剤との間で比較的小さな熱の流れが可能となる。これに対し、他方の、又は、第２の冷却管構造は比較的大きな冷却力を有し、この第２冷却管構造により排ガスと冷却剤との間で比較的大きな熱の流れが可能となる。この構造により、例えば、異なる冷却力を有する別々の２つのＥＧＲ冷却器は、１つの共通の筐体に一体化される。その結果、構造は非常に小型化される。提案された構造のＥＧＲ冷却器を用いると、基本的には、異なる３つの流通状態を実現できる。冷却の必要性が無い、又は、冷却の必要性が小さい場合に設定される第１流通状態では、排ガスは、比較的小さな熱のやりとりを可能にする第１冷却管構造のみを通って通過させられる。冷却の必要性が中程度である場合の第２流通状態では、排ガスは、比較的大きな熱のやりとりを可能にする第２冷却管構造のみを通って通過させられる。例えば冷却の必要性が大きい場合を対象として設定される第３流通状態では、排ガスは、両方の冷却管構造を流通する。この場合、第３流通状態における排ガスの流れの２つの冷却管構造への分配を、段階的に又は滑らかに調節できるように構成することが考えられる。これにより、ＥＧＲ冷却器が提供する冷却力を、実際の冷却の必要性によりいっそう好適に適応させることができる。
【０００９】
ＥＧＲ装置の発展形態では、ＥＧＲ冷却器を外側で迂回し、冷却の必要性が無い場合に起動されるバイパスが備えられていてもよい。もしくは、構造により暖機運転段階が比較的短い内燃機関では、このようなバイパスを省いてもよい。暖機運転動作の間に、再循環された排ガスを、冷却力の比較的低い第１冷却管構造のみを通過させてもよい。それにより、外部バイパス又は内部の絶縁されたバイパスを有する形態に比べて暖機運転段階が延長してしまうことは受け入れられる。
【００１０】
２つの冷却管構造の間で、冷却力、即ち、排ガスと冷却剤との間での熱の流れを異ならせることができるように、追加として又は代替として、実現可能な複数の異なる方法が提案される。例えば、第２冷却管構造は、排ガス側、及び／又は、冷却剤側において、第１冷却管構造よりも大きな表面を有していてもよい。第２冷却管構造は、第１冷却管構造よりも多くの冷却管を有していてもよい。第２冷却管構造の冷却管は、比較的小さな流通断面、及び／又は、排ガスに対して比較的大きな流通抵抗を有していてもよい。第２冷却管構造の冷却管は、第１冷却管構造の冷却管とは異なる材料でできていてもよく、比較的大きな熱伝達率を有していてもよい。第２冷却管構造の冷却管において、排ガスと冷却管及び／又は攪拌器との間に、熱伝達を改善するためにリブが設けられていてもよい。このリブは、各冷却管における排ガスの流通抵抗と滞留時間とを増大させ、乱流を引き起こす。このことは、いずれの場合も、排ガスと冷却管との間の熱伝達の増大に寄与する。リブを攪拌器として構成することが有利である。
【００１１】
本発明の更なる重要な特徴及び利点は、下位請求項、図面、及び、図面を用いた図の関連する説明により得られる。
【００１２】
上記及び以下でさらに説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ挙げた組み合せのみならず他の組み合せ又は１つずつでも有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施例を図面に示し、以下で詳しく説明する。なお、同じ、又は、類似の、又は機能的に同等の部材には同じ番号をつけた。
【００１４】
図１によれば、自動車に設けられていてもよい内燃機関１は、図示していないシリンダを有するエンジンブロック２と、エンジンブロック２のシリンダに新気を供給する新気系統３と、エンジンブロック２のシリンダから排ガスを排出する排気系統４とを備えている。内燃機関１は、以下ではＥＧＲ装置５と表される排ガス再循環装置５をさらに備えている。このＥＧＲ装置５は、以下ではＥＧＲ配管６と表される排ガス再循環配管６を有している。このＥＧＲ配管６は、排気系統４からの排ガスを新気系統３へ外側で再循環させる機能を果たす。このため、ＥＧＲ配管６は、一方の端部が排気系統４に接続され、他方の端部が新気系統３に接続されている。ＥＧＲ装置５は、以下ではＥＧＲ冷却器７と表される排ガス再循環冷却器７をさらに有している。このＥＧＲ冷却器は、排ガスが該ＥＧＲ冷却器を流通可能なように、ＥＧＲ配管６内に設けられている。ＥＧＲ冷却器７は、流体状の冷却剤で作動する冷却回路８に接続されている。なお、この冷却回路８は、内燃機関１においてエンジンブロック２を冷却する機能を果たすものと同じ冷却回路であることが好ましい。ＥＧＲ冷却器７により、冷却剤と排ガスとの間での熱伝達が可能になる。ＥＧＲ冷却器７は、冷却剤が流通可能な冷却器筐体９を備えている。この冷却器筐体９は、少なくとも１つの排ガス導入口１０と、排ガス放出口１１と、冷却剤導入口１２と、冷却剤放出口１３とを有している。
【００１５】
ＥＧＲ冷却器７は、その冷却器筐体９に、２つの冷却管構造、すなわち第１冷却管構造１４と第２冷却管構造１５とを備えている。各冷却管構造１４，１５は、筐体９において、排ガス導入口１０を排ガス放出口１１に接続し、排ガスがＥＧＲ冷却器７を流通できるようにしている。同時に、２つの冷却管構造１４，１５は、冷却器筐体９を流通する冷却剤と熱伝達するようになっている。２つの冷却管構造１４，１５は、基本条件が同じ場合は、第１冷却管構造１４よりも第２冷却管構造１５のほうが排ガスと冷却剤との間でより多くの熱の流れを可能にするように互いに調節又は設計されている。基本条件が同じとは、特に、排ガス及び冷却剤の体積流量が同じであること、並びに、排ガスと冷却剤との温度差が同じであることを意味している。
【００１６】
ＥＧＲ装置５は、ここでは排ガス導入口１０に設けられている排ガス弁構造１６をさらに備えている。原則的には、排ガス弁構造１６を排ガス放出口１１に設けた実施形態も考えられる。この排ガス弁構造１６は、異なる複数の切換状態を可能にするように構成されている。第１切換状態では、排ガス弁構造１６は、排ガスに第１冷却管構造１４のみを通過させる。この第１切換状態は、例えば、再循環しようとする排ガスを冷却する必要性がほんの少しである場合に、図示していない、ＥＧＲ装置５の制御装置により選択される。特に、この第１切換状態を、例えば内燃機関１の暖機運転段階の間のように、再循環しようとする排ガスを冷却する必要性がない場合にも選択することができる。第２切換状態では、排ガス弁構造１６は、再循環された排ガスを、第２冷却管構造１５のみを通過させる。この第２切換状態は、例えば排ガスを冷却する必要性が相当高くなった場合又は中程度である場合に選択される。
【００１７】
排ガス弁構造１６は、さらに少なくとも第３切換状態を可能にすることが好ましい。この第３切換状態では、排ガス弁構造１６は、排ガスに２つの冷却管構造１４，１５を通過させる。排ガスを冷却する必要性がなおいっそう高い又は大きい場合に、この第３切換状態を選択してもよい。この場合、基本的には、排ガス弁構造１６を、この第３切換状態の範囲内において基本的に任意の中間状態に調節可能に構成することができる。これにより、２つの冷却管構造１４，１５に対する再循環された排ガスの流れの分配を、０％と１００％との間で所望通りに、特に、段階的に又は連続的に調節可能である。
【００１８】
さらに、ＥＧＲ装置５には、ここでは単に破線で示すバイパス１７が任意に備えられていてもよい。このバイパス１７により、ＥＧＲ冷却器１７を外側で迂回できるようになる。このため、排ガス弁構造１６は、好ましくは、第４切換状態にすることができるように構成されている。第４切換状態では、排ガス弁構造１６は、再循環された排ガスをバイパス１７のみを通過させる。これは、排ガスを冷却する必要性の無い場合に特に有用である。しかしながら、構造を特に小型にするためには、このバイパス１７を省くことが好ましい。
【００１９】
ＥＧＲ装置５又は冷却回路８には、それぞれ、冷却剤弁構造１８が備えられていてもよい。この冷却剤弁構造１８により、冷却剤の流れを、冷却剤導入口１２と、同じく筐体９に接続されている追加接続部１９との間で、具体的には、０％と１００％との間で段階的に又は連続的に切替又は分配できるようになる。追加接続部１９を用いて、冷却器筐体９において、冷却剤の流れを変更することができる。冷却剤の流れを変更することで、例えば第１冷却管構造１４の冷却力が改善される。追加接続部１９の設けられた実施形態については、図３を参照して以下でより詳しく説明する。冷却剤弁構造１８を、ここに示すように冷却回路８の流入管路に設ける代わりに、戻り管路に設けてもよい。その場合、冷却剤弁構造１８は、冷却剤の流れを、冷却剤放出口１３と追加接続部１９との間で切替又は分配する。
【００２０】
図２及び図３によれば、第１冷却管構造１４は、例えば、排ガス導入口１０を排ガス放出口１１に接続する単一の冷却管２０により構成されている。これとは異なり、第２冷却管構造１５は、ここでは複数の冷却管２１により構成されている。これらの冷却管２１も、排ガス導入口１０を排ガス放出口１１に接続している。この実施形態では、平行な６つの冷却管２１が第２冷却管構造１５に設けられている。２つの冷却管構造１４，１５の冷却管２０，２１は、それぞれ直線的に且つ互いに平行に延びている。
【００２１】
冷却器筐体９は、図２及び図３の実施形態では主冷却空間２２とも呼ばれる冷却空間２２を内部に有している。冷却空間２２は、排ガス導入口１０の領域と排ガス放出口１１の領域とにおいて、それぞれ底部２３を境にして密閉されている。２つの冷却管構造１４，１５の冷却管２０，２１は、冷却空間２２の内部を延びて、底部２３を貫通している。
【００２２】
第２冷却管構造１５の冷却管２１は全体として、排ガス側においても冷却剤側においても、第１冷却管構造１４の冷却管２０よりも大きな表面を有している。また、冷却管２１の各々は、第１冷却管構造１４の冷却管２０よりも小さな流通断面を有している。さらに、第２冷却管構造１５の冷却管２１は、第１冷却管構造１４の冷却管２０よりも大きな流通抵抗を有していてもよい。選択的に、第２冷却管構造１５の冷却管２１がより大きな熱伝導率を有するように、冷却管２１を、第１冷却管構造１４の冷却管２０とは異なる材料で形成することも可能である。例えば、第２冷却管構造１５の冷却管２１をアルミニウム又は銅で形成し、その一方で、第１冷却管構造１４の冷却管２０をステンレス鋼で形成する。
【００２３】
図２及び図３の実施形態では、冷却器筐体９には、仕切壁２４が、第１冷却管構造１４の冷却管２０と間隔を空けて、該冷却管２０を周方向において完全に取り囲むように、即ち、冷却管２０の縦方向に対して交差して完全に取り囲むように設けられている。仕切壁２４と該冷却管２０との間には、第１冷却管構造１４の冷却管２０を周方向において完全に取り囲む追加冷却空間２５が形成されている。この場合、仕切壁２４は、追加冷却空間２５を、冷却器筐体９の内部において、残りの冷却空間２２すなわち主冷却空間２２から分離している。しかしながら、仕切壁２４は、追加冷却空間２５と主冷却空間２２とを連通させる少なくとも１つの開口部２６を有しているため、この分離は完全ではない。これにより、冷却剤は追加冷却空間２５をも流通できる。したがって、第１冷却管構造１４の冷却管２０は、追加冷却空間２５内を延びており、その一方で、第２冷却管構造１５の冷却管２１は、主冷却空間２２内を延びている。仕切壁２４は、第２冷却管構造１５の冷却管２１に比べて、第１冷却管構造１４の冷却管２０の周囲の流れを制限する。したがって、仕切壁２４は、第１冷却管構造１４の冷却力を低減するための手段である。
【００２４】
ここに示す実施形態では、冷却器筐体９内の仕切壁２４及び仕切壁２４に取り囲まれた冷却管２０は、主冷却空間２２が仕切壁２４を、そしてそれゆえに追加冷却空間２５をも周方向に取り囲むように、配置されている。したがって、仕切壁２４は、周方向において、全面的に冷却剤に接触する。これにより、第１冷却管構造１４の冷却管２０の内部における均一な冷却が改善される。他の一実施形態では、仕切壁２４は、中間底部のように、追加冷却空間２５を主冷却空間２２から分離するように、冷却器筐体９内に設けられていてもよい。この場合も、仕切壁２４は、少なくとも１つの開口部２６を介して２つの冷却空間２２，２５の間の連通を可能にする。この場合の追加冷却空間２５は、主冷却空間２２の内部に設けられているのではなく、主冷却空間２２に対してほぼ平行に設けられている。
【００２５】
図２に示す実施形態では、仕切壁２４は、少なくとも２つの開口部２６を備え、これらの開口部２６は、冷却器筐体９を通る冷却剤の流れに関して、少なくとも１つの、冷却剤の導入開口部と少なくとも１つの、冷却剤の放出開口部とを形成するように配置されている。追加冷却空間２５における流通を矢印で示す。
【００２６】
図３に示す実施形態では、仕切壁２４は、少なくとも１つの開口部２６に加えて、開口部２７をさらに有している。この開口部２７は、図１を参照して上述した追加接続部１９に接続されている。冷却回路８に接続されている追加接続部１９は、冷却器筐体９を通って延びて追加冷却空間２５に接続されている。そのため、追加接続部１９は、主冷却空間２２の少なくとも一部を貫通している。図１を参照して説明した冷却剤弁構造１８は、追加接続部１９と例えば冷却剤導入口１２とに接続されており、冷却剤が冷却剤導入口１２のみを通って流入して冷却剤放出口１３を介して放出される第１切換状態（実線で示す矢印を参照）を可能にするように構成されていてもよい。さらに、冷却剤弁構造１８は、冷却剤が破線で示す矢印のように追加接続部１９のみを通って流入して冷却剤放出口１３を介して放出される第２切換状態を実現できる。もしくは、第２切換状態において、冷却剤が冷却剤導入口１２のみを通って流入して、追加接続部１９を介して放出されるようにも流れる。さらにまた、冷却剤弁構造１８を、主として、冷却剤が冷却剤導入口１２を通って流入して冷却剤放出口１３と追加接続部１９とを介して放出される第３切換状態を可能にするように構成することもできる。もしくは、第３切換状態で冷却剤が冷却剤導入口１２と追加接続部１９とを介して流入して冷却剤放出口１３を介して放出される切換形態も可能である。ＥＧＲ冷却器７を外側又は内部で迂回する、ここには記載していない、冷却剤用のバイパスも考えられる。この場合、冷却剤弁構造１８は、他の即ち第４の切換状態において、冷却剤に上記バイパスを通過させる。
【００２７】
図４及び図５に示す実施形態では、２つの冷却管部分１４，１５の冷却管２０，２１が同一部品として構成されている。これにより、この実施形態はより費用効率よく構成される。第１冷却管構造１４に比べて第２冷却管構造１５の性能を改善するため、ここでは、第２冷却管構造１５には、第１冷却管構造１４よりも多くの冷却管２１が設けられている。一般的な制約は無いが、ここでは、第１冷却管構造１４は、２つの冷却管２０を有する一方、第２冷却管構造１５は、３つの冷却管２１を有している。さらに、第２冷却管構造１５の冷却管２１は、その内部に、リブ及び／又は攪拌器２８を備えている。リブ及び／又は攪拌器２８は、よく知られているように、排ガスと冷却管２１との間の熱伝達を著しく改善する。これとは異なり、第１冷却管構造１４の冷却管２０は、リブも攪拌器も有していないことが好ましい。
【００２８】
図４及び図５の実施形態と図２及び図３の実施形態とに示す、２つの冷却管構造１４，１５における異なる熱の流れを実現するための手段を、互いに任意に組み合せることができる。
【００２９】
図４及び図５を参照して、排ガス弁構造１６の特別な実施形態を以下でより詳しく説明する。
【００３０】
図４及び図５によれば、冷却器筐体９は、排ガス導入口１０を形成する導入口フランジ２９を導入口側に有している。本実施形態では、冷却器筐体９は、この導入口フランジ２９を介して排ガス弁構造１６に接続されている。冷却器筐体９は、排ガス放出口１１を形成する放出口フランジ３０をさらに有している。冷却器筐体９は、この放出口フランジ３０を介してＥＧＲ配管６に接続可能である。他の実施形態では、排ガス弁構造１６が放出口側に設けられていてもよい。
【００３１】
排ガス弁構造１６は、例えば鋳造された弁筐体３１を備えている。この弁筐体３１には、２つの制御弁、つまり第１制御弁３２と第２制御弁３３とが設けられている。第１制御弁３２は、第１冷却管構造１４を通過する排ガスの流れを制御する一方、第２制御弁３３は、第２冷却管構造１５を通過する排ガスの流れを制御する。２つの制御弁３２，３３は、同一に構成されている（同一部品である）ことが好ましく、最大限に開かれた開放状態と閉鎖状態との間で変化可能である。この場合、これらの制御弁は、閉鎖状態と開放状態との間での段階的又は連続的な切り換えを可能にするために、具体的には、１つ又は複数の中間状態になり得る。したがって、制御弁３２，３３は、閉鎖状態か開放状態かだけを切り換え可能な切換弁ではない。
【００３２】
図４によれば、冷却器筐体９は、排ガス導入口１０の領域に、排ガス導入口空間３４を有している。この排ガス導入口空間３４は、導入口側の底部２３によって、冷却空間２２中の冷却剤から分離されている。排ガス弁構造１６又はその弁筐体３１には、分割壁３５が備えられている。この分割壁３５は、流れの方向に対して平行に、すなわち、冷却管２０，２１に対して平行に延び、この場合、導入口側の底部２３まで、又は、該底部２３の付近にまで延びている。この分割壁３５は、排ガス導入口空間３４を、第１冷却管構造１４に連通する第１部分空間３６と、第２冷却管構造１５に連通する第２部分空間３７とに分割している。分割壁３５を底部２３に固定的に連結する必要はない。場合によって生じる漏れは許容可能である。分割壁３５は、２つの冷却管構造１４，１５の隣接する２つの管２０，２１の自由端の間に生じた隙間に突出している。
【００３３】
弁筐体３１の分割壁３５は、弁筐体３１の内側にも、つまり２つの制御弁３２，３３から冷却器筐体９の排ガス導入口１０に繋がる排ガス出口３８の内側にも延びている。これにより、共通の弁筐体３１内において、制御弁３２，３３から排ガス導入口１０へ、そしてさらに、導入口側の底部２３まで延びる分割壁３５によって、排ガスの流れを２つの冷却管構造１４，１５まで分離して誘導できる。
【００３４】
図５によれば、弁筐体３１は、ＥＧＲ配管６に接続可能な排ガス入口３９をさらに有している。この排ガス入口３９は、排ガスを２つの制御弁３２，３３へ供給する。このため、排ガス入口３９にも分割壁４０が設けられていてもよい。この分割壁４０により、排ガス入口３９の内部において、それぞれ制御弁３２，３３まで、排ガスの流れを分離して誘導できるようになる。２つの分割壁３５，４０により、弁筐体３１においては、完全に分離した２つの流通経路が実現されている。２つの流通経路のうち一方の流通経路は、第１制御弁３２によって制御可能であり、他方の経路は、第２制御弁３３によって別々に制御可能である。
【００３５】
図４及び図５によれば、弁筐体３１は、冷却回路８に組み入れられた冷却ジャケット４１を有している。このため、弁筐体３１に設けられた導入口継手配管４２と、冷却器筐体９の冷却剤放出口１３とは、接続部材４３を介して互いに接続されている。排ガス弁構造１６がＥＧＲ冷却器７の放出側に設けられている場合は、弁筐体３１のこのような流体冷却を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、排ガス再循環装置を有する内燃機関を概略的に示す、非常に簡単化した略図のような基本的な説明図である。
【図２】図２は、様々な実施形態の排ガス再循環冷却器の縦断面の斜視図である。
【図３】図３は、様々な実施形態の排ガス再循環冷却器の縦断面の斜視図である。
【図４】図４は、排ガス弁構造を有する他の排ガス再循環冷却器の、異なる視点及び異なる切断面における縦断面の斜視図である。
【図５】図４は、排ガス弁構造を有する他の排ガス再循環冷却器の、異なる視点及び異なる切断面における縦断面の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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