(57)【要約】【課題】  排ガス熱伝達体、特に排ガスクーラー（すなわち、排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流される通路を有する、自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー）を、排ガス通路内の煤堆積が回避され、あるいはずっと減少されるように改良する。【解決手段】  自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー（１）において、排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流可能で、冷却剤がその回りを流れることのできる管（２）を設ける。その管がその管端部を管底（５）内に保持され、かつ冷却剤を案内するハウジング（３）によって包囲されている。前記ハウジングの排ガス側に流入短管（４）が接続されている。  排ガス熱伝達体（１）に、あるいはその前に、触媒（８、１０、１５、１６）、特に酸化触媒あるいはディーゼル酸化触媒が接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流される通路を有する、自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー（１）において、
排ガス熱伝達体（１）に、あるいはその前に、触媒（８、１０、１５、１６）、特に酸化触媒またはディーゼル酸化触媒が接続されていることを特徴とする排ガス熱伝達体。
【請求項２】
排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流可能で、冷却剤がその回りを流れることのできる管（２）を有し、前記管がその管端部を管底（５）内に保持され、かつ冷却剤を案内するハウジング（３）によって包囲されており、前記ハウジングの排ガス側に流入短管（４）が接続されている、自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー（１）において、
排ガス熱伝達体（１）に、あるいはその前に、触媒（８、１０、１５、１６）、特に酸化触媒あるいはディーゼル酸化触媒が接続されていることを特徴とする排ガス熱伝達体。
【請求項３】
触媒（８）が、排ガス熱伝達体（１）と接続された、以下でＡＧＲ導管（７）と称する、排ガス還流導管内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項４】
ＡＧＲ導管（７）が、触媒（８）の下流において、管接続、特にフランジ（６）を介して排ガス熱伝達体（１）と接続されていることを特徴とする請求項３に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項５】
触媒（１０、１５）が、排ガス熱伝達体（１）内に統合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項６】
触媒（１０）が、流入短管（４）のすぐ前に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項７】
触媒（１０）が、管片（９）内に配置されており、前記管片が管接続、特にＡＧＲ導管（１２）に接続するためのフランジ（１１）を有していることを特徴とする請求項６に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項８】
触媒（１５）が、流入短管（４）内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項９】
流入短管が、ディフューザ（４）として形成されており、かつ触媒（１５）がディフューザ断面を充填していることを特徴とする請求項８に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項１０】
通路ないし管（１６）が、排ガス側において触媒物質によってコーティングされていることを特徴とする請求項５に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項１１】
排ガスの流れ方向において排ガス熱伝達体（１）の前のＡＧＲ導管が、触媒物質あるいは構造でコーティングされ、あるいは覆われていることを特徴とする請求項３に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項１２】
触媒の前段において、ＡＧＲ導管内に旋回発生器が接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の排ガス熱伝達体。
【請求項１３】
内燃機関（２１）、特にディーゼルエンジン、ターボチャージャ（２５）と過給空気クーラー（２６）を備えた吸気導管（２２）、排ガスタービン（２４）を備えた排ガス導管（２３）および吸気導管（２２）と排ガス導管（２３）に接続可能な、請求項２から１２のいずれか１項に記載の排ガス熱伝達体（３０）を備えたＡＧＲ導管（２８）を有する、排ガス還流システムにおいて、
ＡＧＲ導管（２８）が、排ガス流れ方向において排ガスタービン（２４）の前で排ガス導管（２３、２７）に接続可能であることを特徴とする排ガス還流システム。
【請求項１４】
内燃機関（２１）、特にディーゼルエンジン、ターボチャージャ（２５）と過給空気クーラー（２６）を備えた吸気導管（２２）、排ガスタービン（２４）を備えた排ガス導管（２３）および吸気導管（２２）と排ガス導管（２３）に接続可能な、請求項２から１２のいずれか１項に記載の排ガス熱伝達体（３０）を備えたＡＧＲ導管（２８）を有する、排ガス還流システムにおいて、
ＡＧＲ導管（２８）が排ガス流れ方向において排ガスタービン（２４）の後方で排ガス導管（２３、３３）に接続可能であることを特徴とする排ガス還流システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス熱伝達体、特に自動車内の排ガス還流用の排ガスクーラー（すなわち、排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流される通路を有する、自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー）に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスクーラーは、一方では冷却剤を暖めるため、そして他方では排ガスを冷却するため、すなわち自動車内の排ガス還流の際の排ガスクーラーとして用いられる。ＡＧＲと略称する、排ガス還流は、−知られているように−消費の減少と放出の削減のために用いられる。排ガス還流システムは、従来技術（たとえば、特許文献１を参照）から知られている。この種の排ガス熱伝達体、特に排ガスクーラーにおける問題は、排ガスクーラーの排ガス通路内にディーゼル排ガスの煤が堆積することである。従って本出願人によって、２つの従来技術（特許文献２と特許文献３を参照）において、排ガスクーラーのために、排ガス管内に、排ガス流内の煤堆積を阻止する、旋回装置を配置することが提案されている。そのために、排ガス通路の内側に、Ｖ字状に配置されたフラップないし隆起部、いわゆる小ウィングが配置されており、それが排ガス流内に特殊な旋回を発生させる。その代わりに、リブを使用することもできる。これらの措置は、もちろん、該当する排ガス熱伝達体のパワー減少をもたらす、煤堆積を阻止するのに必ずしも常に十分ではなく、結果として排ガスクーラーをより大型に寸法決めしなければならない。
【特許文献１】ドイツ特許公報ＤＥ−Ｃ１９９０６４０１
【特許文献２】欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ６７７７１５
【特許文献３】ドイツ公開公報ＤＥ−Ａ１９５４０６８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の排ガス熱伝達体、特に排ガスクーラー（すなわち、排ガス熱伝達体、特に排ガスによって貫流される通路を有する、自動車内の排ガス還流（ＡＧＲ）のための排ガスクーラー）を、排ガス通路内の煤堆積が回避され、あるいはずっと減少されるように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１および２の特徴によって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００５】
本発明によれば、排ガス熱伝達体に、あるいはその前に、酸化触媒、特にディーゼル酸化触媒が接続されている。
【０００６】
請求項１の発明によれば、排ガス熱伝達体は任意の排ガス通路、たとえばディスクを有しており、請求項２に示す排ガス熱伝達体は、排ガス管を備えた管束を有している。排ガス熱伝達体は、排ガスフラップを備えたバイパス通路を有することもできる。本出願人は、排ガスクーラー内の煤堆積が、排ガス内の炭化水素含有量と相関関係にあることを、確認した。特に出願人は、排ガス内に含まれる炭化水素が冷却剤によって冷却された排ガス通路ないし排ガス管の内壁に凝縮して、煤粒子が内壁と接着されることを確認することができた。ディーゼル酸化触媒を排ガスクーラー内に、あるいはその前に接続することによって、炭化水素はディーゼル排ガス内に豊富に含まれる酸素に基づいてに酸化されて二酸化炭素と水になる。従って炭化水素凝縮物によってもたらされる、好ましくない「接着物質」が、上述した方法で除去される。それによって、排ガス通路の内壁にはわずかな煤しか堆積して付着しつづけない、という利点が得られる。従って排ガス通路ないし排ガス管の熱伝導と透熱が改良される。
【０００７】
ＤＯＣの略称で知られる、ディーゼル酸化触媒は、自動車においては排ガス路内で知られている。この種の触媒は、多数の細い排ガス通路を備えた金属またはセラミックの蜂の巣体を有しており、それらの排ガス通路が触媒物質、たとえば白金のような貴金属でコーティングされている。触媒の存在内で、排ガス内の酸素が過剰な場合に炭化水素が酸化されて二酸化炭素と水になる。たとえば特殊鋼のマトリクスを有する、この種の触媒の構造は、本出願人の公報、ＤＥ−Ａ２９２４５９２とＤＥ−Ａ３５４３０１１に記載されている。金属支持体は、たとえば滑らかな、波形にされて巻き取られたバンドからなり、そのバンドが巻取り後に半田付けされ、ないしは溶接される。次に、この蜂の巣体が、知られた方法で、触媒物質でコーティングされる。出願人は、この技術を自己のものとし、ディーゼル酸化触媒を排ガス路から「排ガス還流」内へ「移植」して、排ガスクーラーと組み合わせ−それによって驚くほどポジティブな成果が得られる。
【０００８】
本発明の好ましい形態において、酸化触媒は排ガス還流導管（ＡＧＲ導管）内に配置されており、その排ガス還流導管が排ガス熱伝達体と、好ましくはフランジを介して接続されており−Ｖシェル、スライドシートのような他の接続または従来技術から知られた管接続も可能である。従って酸化触媒は、別体の構成部分として形成されて、ＡＧＲ導管内の排ガス熱伝達体の上流の適当な箇所に使用され、たとえば溶接される。
【０００９】
本発明の他の好ましい形態によれば、酸化触媒は排ガス熱伝達体内に統合されており、すなわち排ガス熱伝達体の一部である。それによってこの統合された構成ユニットを予め形成して、ＡＧＲ導管内に挿入することができ、それが取付けを容易にする。
【００１０】
本発明の他の好ましい形態において、酸化触媒は流入短管のすぐ前に、特に管片内に配置され、その管片がフランジを介してＡＧＲ導管と接続されており−ここでも上述したような他の接続も可能である。従って排ガス熱伝達体の流入短管は、単に、酸化触媒を収容する管片の分だけ延長される。これが、簡単な構造をもたらす。
【００１１】
本発明の他の好ましい形態においては、酸化触媒が流入端管の内部に配置されており、その場合にこの流入短管が好ましくはディフューザとして形成されている。酸化触媒はディフューザの断面および体積の大きな部分を充填し、それによって組み立て長さが極めて短いという利点が得られる。というのは、酸化触媒は、排ガス熱伝達体のすでにある空間内に挿入されるからである。酸化触媒の貫流通路も、同様にディフューザ状に拡幅することができ、それによって排ガスのためのディフューザの機能が維持される。
【００１２】
本発明の他の好ましい形態によれば、排ガス熱伝達体の通路の排ガス側が触媒物質でコーティングされており、すなわちそれによって酸化触媒が排ガス熱伝達体の管束内へ統合される。これが、本発明に基づく組み合わせの最もコンパクトな構造を表す。というのは、金属またはセラミックの蜂の巣体の形式の付加的な触媒支持体を必要としないからである。従って排ガス側の圧力降下が小さくなる、他の利点が得られる。
【００１３】
本発明の好ましい形態によれば、排ガス導管、あるいは排ガス導管の、排ガス流を供給される部分の、排ガス熱伝達体の上流側が、触媒物質でコーティングされている−それによってすでに酸化触媒の利点が得られる。その場合に旋回発生器が効果的であって、それが排ガス流内の粒子と滴を排ガス導管の触媒コーティングされた壁へ移送する。
【００１４】
本発明の他の好ましい形態によれば、排ガス熱伝達体がＡＧＲ導管内に配置されており、そのＡＧＲ導管は排ガスタービンの前または後ろでエンジンの排ガス導管に接続されている。従って排ガス熱伝達体へ流入する際に、異なる排ガス温度が生じる。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ほぼ半分にした排ガスクーラー１を示しており、排ガスクーラーは排ガス管２の束とハウジング３とを有している。ハウジング３に流入短管４が接続されており、それがディフューザとして形成されている。管２は、概略的にのみ示す管底５内へ連通しており、その管底がハウジング３と溶接されている。排ガスクーラー１の図示されていない半分は、図面に示す半分とほぼ対称である。ディフューザ４にフランジ６が固定されており、そのフランジが排ガスクーラー１を、以下でＡＧＲ導管と称する排ガス還流導管７と接続する。排ガスクーラー１は、矢印Ｐの方向に排ガスによって貫流され、その場合にＡＧＲ導管７は、自動車の図示されていない内燃機関のそれ自体既知のＡＧＲシステム（図５を参照）の一部である。排ガス管２は、冷却剤によって冷却され、その冷却剤はハウジング３を貫流し、かつ内燃機関の図示されていない冷却剤循環から取り出される。流れ方向においてフランジ６の上方に、ディーゼル酸化触媒８が配置されており、それが排ガスによって矢印Ｐの方向に貫流される。以下で触媒と称する、ディーゼル酸化触媒８は、−従来技術から知られているように−触媒物質でコーティングされた蜂の巣体からなる。
【００１７】
ＡＧＲシステム（図５を参照）内の触媒８と結びついた排ガスクーラー１の機能は、次のごとくである：図示されていない内燃機関の排ガス通路から分岐された排ガスが、矢印Ｐ方向にＡＧＲ導管７を通って触媒８内へ流入する。内燃機関はディーゼルエンジンであって、すなわちディーゼル排ガスは、特に炭化水素（ＨＣ）と酸素とを有している。触媒８を貫流する際に、排ガスが触媒物質、たとえば白金のような貴金属と接触し、それが結果として特に酸素による炭化水素の酸化をもたらす。酸化から、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）が生じる。従って次にディフューザ４と排ガス管２内へ流入する排ガスは、著しく少ない割合の炭化水素を含んでおり、それは冷却剤によって冷却されることにより排ガス管の内壁において凝縮する傾向を有している。排ガスは、さらに、煤粒子を含んでおり、それは排ガス管の内壁に堆積する傾向を有しており−プロセスは炭化水素凝縮物の存在によってさらに強化される。排ガス内の炭化水素割合の減少に基づいて、この強化された、煤堆積をもたらす傾向が阻止される。というのは、炭化水素凝縮物は形成されず、あるいは極めてわずかしか形成されないからである。従って排ガスクーラー１は、排ガス側においてずっときれいに、従ってより高いパワーと寿命で働く。
【００１８】
図２は、本発明の他の実施例、特に排ガス管２、ハウジング３およびディフューザ４を有する排ガスクーラー１（以下においては、同一の部材には同一の参照符号が使用される）を示している。ディフューザ４の最も狭い箇所に、管片９が接続されており、それが、以下においては触媒と称する、ディーゼル酸化触媒１０を収容している。排ガスクーラー１の管片９は、フランジ１１を介してＡＧＲ導管１２と接続されており、それが矢印Ｐ方向に排ガスによって貫流される。触媒１０は、図１の実施例に基づく触媒８と同様に作用する。
【００１９】
図３は、排ガス管２とハウジング３およびディフューザ４を有する排ガスクーラー１の形式の、本発明の第３の実施例を示している。ディフューザ４は、その最も狭い側において直接フランジ１３を介してＡＧＲ導管１４と接続されており、それが還流される排ガスによって矢印Ｐの方向に貫流される。ディフューザ４の、すなわち流れ方向にだんだんと断面が拡幅する流入短管の内部に、ディーゼル酸化触媒１５が配置されており、それがディフューザ４の断面全体を充填している。従って排ガス内に含まれる炭化水素は、ディフューザ４内の触媒１５を貫流する際に酸化されるので、炭化水素の少ない排ガスが排ガス管２内へ達して、煤堆積に対抗作用する。
【００２０】
図４は、排ガスクーラー１、ハウジング３、ディフューザ４および排ガス導管１８と接続するためのフランジ１７を有する、本発明の第４の実施形態を示しており、その排ガス導管は還流される排ガスによって矢印Ｐの方向に貫流される。概略的にのみ示す、排ガスクーラー１の排ガス管１６は、触媒物質でコーティングされており、その触媒物質は、通常ディーゼル酸化触媒８、９、１５をコーティングする触媒物質、すなわち白金のような貴金属に相当する。従って排ガスは、コーティングされた排ガス管１６内へ直接流入して、そこで上述した触媒反応、すなわち炭化水素の酸化が行われる。排ガスクーラー内、あるいはＡＧＲ導管内への触媒の組込み（それによって生じる排ガスのための圧力損失と結びつく）は、ここでは省かれている。従ってここでは、上述した実施例におけるような、いわゆる蜂の巣体は、省くことができ、従って蜂の巣体に伴う問題も生じない。
【００２１】
図面には図示されていない他の変形例によれば、ＡＧＲ導管とＡＧＲ導管の排ガスを供給される部分が触媒物質でコーティングされており、その場合に粒子と滴を触媒コーティングされた壁へ移送するための旋回体も設けられている。
【００２２】
図５は、ディーゼルエンジン２１を有する排ガス還流システム２０を概略的に示しており、そのディーゼルエンジンに吸気導管２２と排ガス導管２３が対応づけられている。吸気導管２２内には、排ガスタービン２４によって駆動されるターボチャージャ２５が配置されており、それが吸込み空気を圧縮して過給空気クーラー２６へ供給する。排ガスタービン２４は、排ガス導管２３内に配置されており、ディーゼルエンジン２１の排ガスを供給される。排ガス還流弁２９と排ガス熱伝達体３０とを有する排ガス還流導管２８が、分岐点２７において排ガス導管２３に、そして接続点３１において吸気導管２２に接続されている。従って排ガスは、冷却されて還流される。従って分岐点２７における排ガスの取出しは、排ガスタービン２４の前で行われる。破線の排ガス還流導管３２で示される−代替案によれば、分岐点３３内で排ガスは排ガスタービン２４の後方で取り出される。排ガス熱伝達体３０は、上述した本発明に基づく、酸化触媒（ここには図示されていない）を有する排ガス熱伝達体に相当する。その他において、排ガス熱伝達体３０は、たとえば本出願人のＤＥ１０２０３００３Ａ１に基づく、バイパス通路と排ガスバイパス弁とを備えた排ガス熱伝達体として形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＡＧＲ導管内に触媒を有する第１の実施例を示している。
【図２】流入短管の前に触媒を有する第２の実施例を示している。
【図３】流入短管の中に触媒を有する第３の実施例を示している。
【図４】触媒コーティングされた排ガス管を有する第４の実施例を示している。
【図５】排ガス還流システムを、概略的に表示している。
【符号の説明】
【００２４】
１  排ガスクーラー
２  排ガス管
３  ハウジング
４  流入短管
５  管底
６  フランジ
７  排ガス還流導管
８  触媒
９  管片
１０  ディーゼル酸化触媒
１１  フランジ
１２  ＡＧＲ導管
１３  フランジ
１４  ＡＧＲ導管
１５  ディーゼル酸化触媒
１６  排ガス管
１７  フランジ
１８  排ガス導管
２０  排ガス還流システム
２１  ディーゼルエンジン
２３  排ガス導管
２４  排ガスタービン
２５  ターボチャージャ
２６  過給空気クーラー
２８  排ガス還流導管
２９  排ガス還流弁
３１  接続点
３２  排ガス還流導管
３３  分岐点
【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】
2007506020.tif 000008
2007506020.tif 000009
2007506020.tif 000010
2007506020.tif 000011
2007506020.tif 000012
2007506020.tif 000013
2007506020.tif 000014
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