(57)【要約】  排気ガスを排出する排気マニホールド（１４）および吸気マニホールド（１６）を備え、かつ排気マニホールド（１４）およびターボチャージャ（２０）間の流体連通路におけるフィルタ（１８）を有するエンジン（１２）内で使用する空気管理アセンブリ（１０）。この空気管理アセンブリ（１０）は、コンプレッサ（２２）と、タービン（２４）と、少なくとも１つの気体流体冷却器（３２、３６、４４）と、少なくとも１つのバイパス（２８、２８’）と、ハウジング（３０）とを備えており、コンプレッサ（２２）、タービン（２４）、少なくとも１つの気体流体冷却器（３２、３６、４４）、バイパス（２８、２８’）またはそれらの組合せがハウジング（３０）の中に一体的に組み込まれる。コンプレッサ（２２）は吸気マニホールド（１６）と流体連通し、タービン（２４）は排気マニホールド（１４）と流体連通している。タービン（２４）およびコンプレッサ（２２）は可動に連結され、相互に連結された状態で動く。気体流体冷却器（３２、３６、４４）は、コンプレッサ（２２）、タービン（２４）またはそれらの組合せと流体連通する。バイパス（２８’）は、気体流体冷却器（４４）を選択的にバイパスするため、タービン（２４）の出側およびコンプレッサ（２２）の入り側と流体連通する。
2008540919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドと、前記排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路におけるフィルタとを備えたエンジン内で使用する空気管理アセンブリであって、
前記吸気マニホールドと流体連通するコンプレッサと、
前記排気マニホールドと流体連通するタービンであり、前記タービンおよび前記コンプレッサは可動に連結されて相互に連結された状態で動くタービンと、
前記コンプレッサおよび前記タービンの少なくともいずれかと流体連通する少なくとも１つの気体流体冷却器と、
前記少なくとも１つの気体流体冷却器を選択的にバイパスするため、前記タービンの出側および前記コンプレッサの入り側と流体連通する少なくとも１つのバイパスと、
前記コンプレッサ、前記タービンおよび前記バイパスの少なくともいずれかを収納するハウジングと、
を備えた空気管理アセンブリ。
【請求項２】
前記バイパスが前記タービンにすぐ隣接しており、前記バイパスを通過する前記排気ガスが、前記タービンから放散される熱によって加熱される、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３】
前記ハウジングと一体化される少なくとも１つの排気ガス再循環バルブをさらに含み、第１ＥＧＲバルブは、前記フィルタの後で取り出される前記排気ガスを導いて、前記排気ガスが前記タービンを通過する前に、前記吸気マニホールドに流体連通させる、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項４】
前記第１ＥＧＲバルブが、前記排気ガスを、前記タービンと、前記コンプレッサの出側と流体連通する給気冷却器と、前記吸気マニホールドとの少なくとも１つに導き、第１ＥＧＲ冷却器は、前記タービンの入り側と流体連通する低温側と、前記コンプレッサの前記出側と流体連通する高温側とを有する、請求項３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項５】
前記第１ＥＧＲバルブが、前記高温側および前記低温側の少なくとも１つにおいて、前記第１ＥＧＲ冷却器と流体連通する、請求項４に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項６】
前記第１ＥＧＲバルブが前記コンプレッサのハウジングと一体化される、請求項３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項７】
前記第１ＥＧＲバルブと流体連通するスロットルバルブをさらに含む、請求項３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項８】
第２ＥＧＲバルブが、前記排気ガスを、前記タービンの前記出側と流体連通する低温側および前記コンプレッサの前記入り側と流体連通する高温側を有する第２ＥＧＲ冷却器と、前記バイパスと、前記排気ガスが前記空気管理アセンブリから流出する排気管との少なくとも１つに導く、請求項３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項９】
前記第２ＥＧＲバルブが、前記高温側および前記低温側の少なくとも１つにおいて、前記第２ＥＧＲ冷却器と流体連通する、請求項８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１０】
前記第２ＥＧＲバルブが前記タービンのハウジングと一体化される、請求項８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１１】
前記第２ＥＧＲバルブが排気ガスのスロットルバルブと一体化されて、単一のユニットを形成する、請求項８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１２】
前記第１ＥＧＲバルブが高圧ＥＧＲバルブであり、前記第２ＥＧＲバルブが低圧ＥＧＲバルブである、請求項８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１３】
各ＥＧＲバルブに操作連結される少なくとも１つのアクチュエータをさらに含み、制御器が前記少なくとも１つのアクチュエータのそれぞれを操作する、請求項３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１４】
前記ハウジング内に、前記タービンの入り側および前記コンプレッサの出側に流体連結される第２バイパスをさらに含む、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１５】
前記ハウジング内に少なくとも１つのバイパスバルブをさらに含み、前記バイパスバルブは、前記排気ガスを導いて、前記気体流体冷却器および前記バイパスの少なくともいずれかに流体連通させる、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのバイパスバルブに操作連結される少なくとも１つのアクチュエータをさらに含み、制御器が前記少なくとも１つのアクチュエータのそれぞれを操作する、請求項１５に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１７】
前記フィルタがディーゼル粒子フィルタである、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１８】
第２フィルタが前記ハウジング内に装備されて、前記コンプレッサの前記入り側と流体連通する、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項１９】
前記ハウジング内に、前記タービンおよび前記コンプレッサ並びに吸気管と流体連通する混合ユニットをさらに含み、前記排気ガスが前記混合ユニットにおいて空気と混合される、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２０】
前記混合ユニットが前記コンプレッサのハウジングと一体化される、請求項１９に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２１】
前記ハウジングの外面に複数の接続点をさらに含み、前記気体流体冷却器が前記ハウジングにしっかりと連結されるように、前記気体流体冷却器の入り側が第１接続点に連結され、前記気体流体冷却器の出側が第２接続点に連結される、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２２】
前記ハウジングが、前記ハウジング内に収納される少なくとも１つの構成要素を冷却するための組み込み型冷却流路をさらに含む、請求項１に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２３】
排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドと、前記排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路におけるフィルタとを備えた、エンジンで使用する空気管理アセンブリであって、
前記排気マニホールドおよび前記吸気マニホールドと流体連通するハウジングと、
前記吸気マニホールドと流体連通する前記ハウジング内のコンプレッサと、
前記排気マニホールドと流体連通する前記ハウジング内のタービンであり、前記タービンおよび前記コンプレッサは可動に連結されて相互に連結された状態で動くタービンと、
前記コンプレッサと流体連通する給気冷却器と、
前記タービンの出側および前記コンプレッサの入り側と流体連通する少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器と、
複数のＥＧＲバルブであり、第１ＥＧＲバルブは前記給気冷却器と流体連通し、第２ＥＧＲバルブは、前記タービンのハウジングと一体化されて、前記少なくとも１つのＥＧＲ冷却器と流体連通する複数のＥＧＲバルブと、
を備えた空気管理アセンブリ。
【請求項２４】
前記ハウジング内に、少なくとも１つのバイパスをさらに含み、第１バイパスは、前記タービンにすぐ隣接し、かつ、第１ＥＧＲ冷却器を選択的にバイパスするために、前記タービンの前記出側および前記コンプレッサの前記入り側と流体連通する、請求項２３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２５】
第２バイパスが、第２ＥＧＲ冷却器を選択的にバイパスするために、前記タービンの入り側および前記コンプレッサの出側と流体連通する、請求項２４に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２６】
前記ハウジング内に、前記タービンおよび前記コンプレッサ並びに吸気管と流体連通する混合ユニットをさらに含み、前記排気ガスが前記混合ユニットにおいて空気と混合される、請求項２３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２７】
前記混合ユニットが前記コンプレッサのハウジングと一体化される、請求項２６に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２８】
前記ハウジング内に少なくとも１つのバイパスバルブをさらに含み、前記バイパスバルブは、前記排気ガスを導いて、前記給気冷却器と、ＥＧＲ冷却器と、前記バイパスとの少なくとも１つに流体連通させる、請求項２３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項２９】
前記バイパスバルブおよび前記ＥＧＲバルブの少なくとも１つに操作連結される少なくとも１つのアクチュエータをさらに含み、制御器が前記少なくとも１つのアクチュエータのそれぞれを操作する、請求項２８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３０】
前記第１ＥＧＲバルブが高圧ＥＧＲバルブであり、前記第２ＥＧＲバルブが低圧ＥＧＲバルブである、請求項２３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３１】
前記ハウジングの外面に複数の接続点をさらに含み、前記給気冷却器および前記ＥＧＲ冷却器が前記ハウジングにしっかりと連結されるように、前記給気冷却器および前記ＥＧＲ冷却器の入り側が１組の第１接続点に連結され、前記ＥＧＲ冷却器の出側が第２接続点に連結される、請求項２３に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３２】
排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドと、前記排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路におけるフィルタとを備えたエンジンに使用する空気管理アセンブリであって、
前記排気マニホールドおよび前記吸気マニホールドと流体連通するハウジングと、
前記吸気マニホールドと流体連通する前記ハウジング内のコンプレッサと、
前記排気マニホールドと流体連通する前記ハウジング内のタービンであり、前記タービンおよび前記コンプレッサは可動に連結されて相互に連結された状態で動くタービンと、
前記タービンの出側および前記コンプレッサの入り側と流体連通する少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器と、
前記吸気マニホールドと流体連通する給気冷却器と、
複数のＥＧＲバルブであり、第１ＥＧＲバルブは前記給気冷却器と流体連通し、第２ＥＧＲバルブは前記少なくとも１つのＥＧＲ冷却器と流体連通する複数のＥＧＲバルブと、
前記少なくとも１つのＥＧＲ冷却器を選択的にバイパスするため、前記タービンの前記出側および前記コンプレッサの前記入り側と流体連通する前記ハウジング内の少なくとも１つのバイパスと、
を備えた空気管理アセンブリ。
【請求項３３】
前記バイパスを通過する前記排気ガスが、前記タービンから放散される熱によって加熱されるように、前記バイパスが前記タービンにすぐ隣接している、請求項３２に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３４】
前記第２ＥＧＲ冷却器が前記タービンの入り側および前記コンプレッサの出側と流体連通する、請求項３２に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３５】
第２バイパスが、前記第２ＥＧＲ冷却器を選択的にバイパスするために、前記タービンの入り側および前記コンプレッサの出側と流体連通する、請求項３４に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３６】
前記ハウジング内にバイパスバルブをさらに含み、前記バイパスバルブは、前記排気ガスを導いて、前記ＥＧＲ冷却器および前記バイパスの少なくとも１つに流体連通させる、請求項３２に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３７】
前記バイパスバルブおよび前記ＥＧＲバルブのそれぞれに操作連結される少なくとも１つのアクチュエータをさらに含み、制御器が前記少なくとも１つのアクチュエータのそれぞれを操作する、請求項３６に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３８】
前記ハウジング内に、前記タービンおよび前記コンプレッサと流体連通する混合ユニットをさらに含み、前記排気ガスが前記混合ユニットにおいて空気と混合される、請求項３２に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項３９】
前記混合ユニットが前記コンプレッサのハウジングと一体化される、請求項３８に記載の空気管理アセンブリ。
【請求項４０】
前記ハウジングの外面に複数の接続点をさらに含み、前記給気冷却器および前記ＥＧＲ冷却器が前記ハウジングにしっかりと連結されるように、前記給気冷却器および前記ＥＧＲ冷却器の入り側が１組の第１接続点に連結され、前記ＥＧＲ冷却器の出側が第２接続点に連結される、請求項３２に記載の空気管理アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン内で使用する空気管理アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
連邦政府および州政府双方の規制によって、現在、運転中に自動車が放出し得る排出物質の量は制限されている。自動車が放出する排出物質の量を低減させる１つの方法は、自動車の排気装置に排気ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）バルブを組み込むことである。ＥＧＲバルブは、排気ガスの少なくとも一部分をエンジンの排気マニホールドから導いて、排気ガスを、新鮮空気と共にエンジンの吸気マニホールドに再循環する。排気ガスの再循環および新鮮空気吸気温度の制御と、背圧の上昇とによって、燃料消費および動的性能を犠牲にすることなく排出物質の規制要件の達成を支援することができる。
【０００３】
しかし、排出物質の基準を達成するために用いられる現在のＥＧＲ装置は、アセンブリを大型化する可能性があるいくつかの構成要素を含んでいる。現在、分離した別個の構成要素によってアセンブリを構成しているため、アセンブリが大型化し、アセンブリの構成に必要な材料の量が増大し、車両内へのアセンブリの設置に要する空間が大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、車両内においてアセンブリが占有する空間を縮減するため、複数の構成要素を単一のハウジング内に一体的に組み込んだ空気管理アセンブリの開発が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の実施形態は、排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドを備え、かつ排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路にフィルタを有するエンジンに使用する空気管理アセンブリに関する。この空気管理アセンブリは、コンプレッサと、タービンと、少なくとも１つの気体流体冷却器と、少なくとも１つのバイパスと、ハウジングとを備えており、コンプレッサ、タービン、バイパスまたはそれらの組合せがこのハウジングの中に一体的に組み込まれる。コンプレッサは吸気マニホールドと流体連通し、タービンは排気マニホールドと流体連通する。タービンおよびコンプレッサは可動に連結され、相互に連結された状態で動く。気体流体冷却器は、コンプレッサ、タービンまたはそれらの組合せと流体連通する。バイパスは、気体流体冷却器を選択的にバイパスするため、タービンの出側およびコンプレッサの入り側と流体連通する。
【０００６】
本発明の第２の実施形態は、排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドを備え、かつ排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路にフィルタを有するエンジンに使用する空気管理アセンブリに関する。この空気管理アセンブリは、コンプレッサと、タービンと、給気冷却器と、少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器と、複数のＥＧＲバルブとを備えている。ハウジングは排気マニホールドおよび吸気マニホールドと流体連通する。コンプレッサはハウジング内に収納されて吸気マニホールドと流体連通し、タービンはハウジング内に収納されて排気マニホールドと流体連通する。タービンおよびコンプレッサは可動に連結され、相互に連結された状態で動く。給気冷却器はコンプレッサと流体連通し、ＥＧＲ冷却器はタービンの出側およびコンプレッサの入り側と流体連通する。第１ＥＧＲバルブは給気冷却器と流体連通し、第２ＥＧＲバルブは、タービンのハウジングと一体化されて、ＥＧＲ冷却器と流体連通する。
【０００７】
本発明の第３の実施形態は、排気ガスを排出する排気マニホールドおよび吸気マニホールドを備え、かつ排気マニホールドおよびターボチャージャ間の流体連通路にフィルタを有するエンジンに使用する空気管理アセンブリに関する。この空気管理アセンブリは、ハウジングと、コンプレッサと、タービンと、少なくとも１つの排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器と、給気冷却器と、複数のＥＧＲバルブと、少なくとも１つのバイパスとを備えている。ハウジングは排気マニホールドおよび吸気マニホールドと流体連通する。コンプレッサはハウジング内に収納されて吸気マニホールドと流体連通し、タービンはハウジング内に収納されて排気マニホールドと流体連通する。タービンおよびコンプレッサは可動に連結され、相互に連結された状態で動く。少なくとも１つのＥＧＲ冷却器はタービンの出側およびコンプレッサの入り側と流体連通し、給気冷却器は吸気マニホールドと流体連通する。第１ＥＧＲバルブは給気冷却器と流体連通し、第２ＥＧＲバルブは少なくとも１つのＥＧＲ冷却器と流体連通する。バイパスは、ハウジング内に収納されて、少なくとも１つのＥＧＲ冷却器を選択的にバイパスするため、タービンの出側およびコンプレッサの入り側と流体連通する。
【０００８】
本発明の適用可能性のさらなる領域は、以下に述べる詳細な記述から明らかになるであろう。詳細な記述および特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示目的用としてのみ意図されており、本発明の範囲の制限を意図するものではないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜３および図５を参照すると空気管理アセンブリが全体として符号１０で示される。空気管理アセンブリ１０は、全体として符号１２で示されるエンジンに用いられ、エンジン１２は排気マニホールド１４および吸気マニホールド１６を有する。フィルタ１８が、排気マニホールド１４と全体として符号２０で示されるターボチャージャとの間を流体連通する。好ましい実施形態では、フィルタ１８はディーゼル粒子フィルタである。
【００１０】
ターボチャージャ２０は、吸気マニホールド１６と流体連通するコンプレッサ２２を備え、また、排気マニホールド１４と流体連通するタービン２４を備えている。タービン２４およびコンプレッサ２２は軸２６によって可動に連結され、相互に連結された状態で動く。従って、排気ガスが排気マニホールド１４からタービン２４を通って流れる時に、タービン２４は軸２６を回転し、それによって、コンプレッサ２２が、タービン２４に連結された状態で回転する。
【００１１】
空気管理アセンブリ１０は、タービン２４の出側およびコンプレッサ２２の入り側と流体連通する少なくとも１つのバイパス２８をも備える。バイパス２８は、排気ガスを、空気管理アセンブリ１０の他の構成要素の少なくとも１つを選択的にバイパスして通すために用いられる。空気管理アセンブリ１０は、また、ハウジング３０をも有しており、コンプレッサ２２、タービン２４、バイパス２８あるいはこれらの任意の組合せがその中に収納される。
【００１２】
１つの好ましい実施形態においては、少なくとも１つのＥＧＲバルブが、ハウジング３０と一体化される。第１ＥＧＲバルブ３４は、フィルタ１８の後で取り出される排気ガスを吸気マニホールド１６に導く。第１ＥＧＲバルブ３４は高圧ＥＧＲバルブとすることが好ましい。すなわち、第１ＥＧＲバルブ３４は、吸気マニホールド１６と流体連通し、排気ガスを、タービン２４、バイパス２８、気体流体冷却器、あるいはこれらの組合せに導く。この気体流体冷却器は、例えば、給気冷却器３６または第１ＥＧＲ冷却器３２であるが、これには限定されない。給気冷却器３６はコンプレッサ２２の出側および吸気マニホールド１６と流体連通する。フィルタ１８が、排気マニホールド１４とターボチャージャ２０との間を流体連通するので、第１ＥＧＲバルブ３４は、排気ガスを給気冷却器３６に直接導くことができる。排気ガスが、フィルタ１８によってすすを含まないようにすでに清浄化されているからである。これによって、第１ＥＧＲ冷却器３２の必要性が排除される。さらに、この実施形態においては、第１ＥＧＲ冷却器３２が空気管理アセンブリ１０の中に存在しないので、大型で効率的な給気冷却器３６の使用が可能になる。しかし、第１ＥＧＲ冷却器３２を空気管理アセンブリ１０の中に残留させて（図１および図３に仮想線で示す）、第１ＥＧＲバルブ３４および吸気マニホールド１６と流体連通させるのも、本発明の範囲内である。この場合は、第１ＥＧＲ冷却器３２は、吸気マニホールド１６または給気冷却器３６と流体連通することができる。
【００１３】
第１ＥＧＲ冷却器３２が空気管理装置１０内に用いられている場合、第１ＥＧＲバルブ３４は、第１ＥＧＲ冷却器３２およびバイパス２８に関していくつかの位置に配置することができる。例えば、第１ＥＧＲバルブ３４を、図３に示すように、高温側、すなわち第１ＥＧＲ冷却器３２およびバイパス２８に先行するあるいはその上流側の第１ＥＧＲ流路４０に配置することができる。この場合は、排気ガスが第１ＥＧＲ冷却器３２をまだ通過していないので、それは高温側として言及される。しかしこの代わりに、図３の仮想線に示すように、第１ＥＧＲバルブ３４を、低温側、すなわち第１ＥＧＲ冷却器３２およびバイパス２８の後あるいはその下流側の第１ＥＧＲ流路４０に配置することができる。この場合は、排気ガスが第１ＥＧＲ冷却器３２をすでに通過しているので、それは低温側として言及される。
【００１４】
別の実施形態においては、第１ＥＧＲバルブ３４をコンプレッサ２２のハウジングと一体化する。第１ＥＧＲバルブ３４をコンプレッサ２２のハウジングと一体化することによって、第１ＥＧＲバルブ３４およびコンプレッサ２２が占める空間が、第１ＥＧＲバルブ３４およびコンプレッサ２２が別個の要素である場合に比べて縮減される。
【００１５】
さらに、第１ＥＧＲ流路４０を通る排気ガスの流れを制御するために、スロットルバルブ３８を第１ＥＧＲバルブ３４と流体連通する。スロットルバルブ３８は、通常は、第１ＥＧＲ流路４０上の第１ＥＧＲバルブ３４の下流側に配置される。しかし、スロットルバルブ３８は、第１ＥＧＲバルブ３４の下流側に配置することができるが、コンプレッサ２２の出側に隣接させるか、あるいは給気冷却器３６の出側に隣接させることもできる（図１に仮想線で示す）。
【００１６】
１つの好ましい実施形態においては、第２ＥＧＲバルブ４２が、排気ガスを、第２ＥＧＲ冷却器４４、バイパス２８’、排気管４８またはこれらの組合せに導く。第２ＥＧＲバルブ４２は低圧ＥＧＲバルブとすることが好ましい。第２ＥＧＲ冷却器４４はタービン２４の出側およびコンプレッサ２２の入り側と流体連通する。同様に、バイパス２８’は、排気ガスを、第２ＥＧＲ冷却器４４を選択的にバイパスして通すために、タービン２４の出側およびコンプレッサ２２の入り側と流体連通する。従って、排気ガスは、以下に詳述するように、所要の環境下においては、バイパス２８’を通って第２ＥＧＲ冷却器４４をバイパスすることができる。排気管４８はタービン２４と流体連通しており、排気ガスはそれを通って空気管理アセンブリ１０から流出する。
【００１７】
第１ＥＧＲバルブ３４に関して述べたように、第２ＥＧＲバルブ４２は、第２ＥＧＲ冷却器４４およびバイパス２８’に関していくつかの位置に配置することができる。例えば、第２ＥＧＲバルブ４２を、図３に示すように、高温側、すなわち第２ＥＧＲ冷却器４４およびバイパス２８’に先行するあるいはその上流側の第２ＥＧＲ流路５０に配置することができる。この代わりに、図３の仮想線に示すように、第２ＥＧＲバルブ４２を、低温側、すなわち第２ＥＧＲ冷却器４４およびバイパス２８’の後あるいはその下流側の第２ＥＧＲ流路５０に配置することができる。
【００１８】
１つの好ましい実施形態においては、図２に示すように、バイパス２８’がタービン２４にすぐ隣接している。バイパス２８’をタービン２４にすぐ隣接して配置することによって、バイパス２８’を通過する排気ガスが、タービン２４から放散される熱によって加熱される。タービン２４から放散される熱は、タービン２４を通過する高温の排気ガスの温度によってもたらされる。１つの好ましい実施形態においては、排気ガスを、タービンの出側から、気体流体冷却器または第２ＥＧＲ冷却器４４を通過することなくコンプレッサの入り側に導くために、バイパス２８’が用いられる。このため、タービン２４にすぐ隣接するバイパス２８’と第２ＥＧＲ冷却器４４との組合せは、コンプレッサ２２に流入する気体流体または排気ガスの温度を制御する温度制御装置を構成することになる。
【００１９】
例えば、第２ＥＧＲ冷却器４４よりもバイパス２８’を通過する排気ガスの量を多くすることによって、コンプレッサ２２に流入する排気ガスの温度を高めることができる。同様に、バイパス２８’よりも第２ＥＧＲ冷却器４４を通過する排気ガスの量を多くすることによって、コンプレッサ２２に流入する排気ガスの温度を低下させることができる。従って、空気管理装置内の高温排気ガスによって、低温始動において排気ガスの温度を高めるために、あるいは、惹起される凝縮を最少化するように排気ガスの温度を調整するために、温度制御を用いることができる。
【００２０】
別の代わりの実施形態においては、第２ＥＧＲバルブ４２がタービン２４のハウジングと一体化される。第２ＥＧＲバルブ４２をタービン２４のハウジングと一体化することによって、第２ＥＧＲバルブ４２およびタービン２４が占める空間が、第２ＥＧＲバルブ４２およびタービン２４が別個の要素である場合に比べて縮減される。さらに、第２ＥＧＲバルブ４２を排気ガススロットルバルブと一体化して、単一のユニットを形成することができる。この排気ガススロットルバルブは、タービン２４から排気管４８または第２ＥＧＲ流路５０に流れる空気流れの量を制御する。第２ＥＧＲバルブ４２および排気ガススロットルバルブを一体化すれば、第２ＥＧＲバルブ４２および排気ガススロットルバルブが別個の要素である場合よりも占有する空間が小さくなる。排気ガススロットルバルブと一体化されたＥＧＲバルブの例を、共通の発明者による２００６年２月７日に出願された特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０６／０４３４５号に見ることができ、この内容は参照によって本出願に組み込まれる。
【００２１】
１つの好ましい実施形態においては、第１バイパスバルブ５４が、バイパス２８および第１ＥＧＲ冷却器３２の接合点に配置される。第１バイパスバルブ５４は、排気マニホールド１４からバイパス２８を通る排気ガス流れと、第１ＥＧＲ冷却器３２を通る排気ガス流れとを制御する。同様に、第２バイパスバルブ５６が、バイパス２８’および第２ＥＧＲ冷却器４４の接合点に配置される。第２バイパスバルブ５６は、タービン２４の出側からバイパス２８’および第２ＥＧＲ冷却器４４への排気ガス流れを制御する。上記のＥＧＲバルブ３４、４２についてと同様に、バイパスバルブ５４、５６を、それぞれ、ＥＧＲ冷却器３２、４４の高温側または低温側のいずれかに配置することができる。
【００２２】
各ＥＧＲバルブ３４、４２および各バイパスバルブ５４、５６には、少なくとも１つのアクチュエータ５２を操作連結することが望ましい。すなわち、別個のアクチュエータ５２が、第１ＥＧＲ流路４０および第２ＥＧＲ流路５０を通る排気ガスの流量を制御するためにＥＧＲバルブ３４、４２を動かす。同様に、別個のアクチュエータ５２が、第１ＥＧＲ冷却器３２およびバイパス２８と、第２ＥＧＲ冷却器４４およびバイパス２８’とを通る排気ガスの流量を制御するために、バイパスバルブ５４、５６に操作連結される。第１ＥＧＲバルブ３４、スロットルバルブ３８、第２ＥＧＲバルブ４２およびバイパスバルブ５４、５６に使用するバルブは、ハウジング３０形成後にハウジング３０内に挿入し得るバルブであることが望ましい。例えば、バルブ３８、４２、５４、５６は嵌め込み式のバタフライバルブである。
【００２３】
１つの好ましい実施形態においては、すべてのアクチュエータ５２が単一の制御器５３によって制御される。すなわち、制御器が、車両の状態に基づいてアクチュエータ５２の位置を決定し、アクチュエータ５２を作動させる信号を送る。これは、ハウジング３０が小型であること、および空気管理装置１０の構成要素を一体化していることによって理想的である。このため、アクチュエータ５２を制御器５３に電気接続するための電気配線５５の量が、すべてのアクチュエータに対して制御器を具備する空気管理装置１０に比べて、あるいは、構成要素がハウジング内に一体化されない場合の全アクチュエータに対する単一の制御器の場合に比べて節減される。さらに、単一の制御器５３を有しているので、各アクチュエータ５２が個別の制御器を必要としないことが理想的である。
【００２４】
フィルタ１８は、排気マニホールド１４およびターボチャージャ２０の間に配置されるので、第２フィルタ５８を、バイパス４６と、第２ＥＧＲ冷却器４４と、コンプレッサ２２の入り側との間に流体連通して配置することが望ましい。すなわち、第２フィルタ５８を、第２ＥＧＲ冷却器４４の出側およびバイパス４６の接合点に配置することができる。しかし、コンプレッサ２２を損傷する恐れのあるあらゆる異物を除去するために、バイパス４６および第２ＥＧＲ冷却器４４からの排気ガスが、混合される新鮮空気と共に第２フィルタ５８を通過するように、第２フィルタ５８をコンプレッサ２２の入り側に隣接して配置することができる（図３に仮想線で示す）。
【００２５】
１つの好ましい実施形態においては、混合ユニット６０が、タービン２４と、コンプレッサ２２と、新鮮空気が空気管理アセンブリ１０に流入する流入管６１とに流体連通する。混合ユニット６０は、一般的には、第２ＥＧＲ冷却器４４およびバイパス４６の後に配置され、コンプレッサ２２の入り側に隣接して置かれる。従って、空気管理アセンブリ１０に流入する新鮮空気は、コンプレッサ２２に流入する前に混合ユニット６０において排気ガスと混合される。代替的な実施形態においては、混合ユニット６０をコンプレッサ２２のハウジングと一体化することができる。混合ユニット６０をコンプレッサ２２のハウジングと一体化すると、混合ユニット６０およびコンプレッサ２２が占める空間が、混合ユニット６０およびコンプレッサ２２が別個の要素である場合に比べて縮減される。
【００２６】
空気管理アセンブリ１０は、さらに、ハウジング３０の外面に複数の接続点を備えることが望ましい。すなわち、例えばＥＧＲ冷却器３２、４４のような、但しこれには限定されない気体流体冷却器の入り側が第１接続点６２に連結され、この気体流体冷却器の出側が第２接続点６４に連結される。１つの好ましい実施形態においては、気体流体冷却器の第１接続点６２および第２接続点６４との連結を、ハウジング３０から気体流体冷却器を分離することができるが、気体流体冷却器がハウジング３０にしっかりと連結されるように行う。これによって統合された空気管理アセンブリ１０が得られる。しかし、気体流体冷却器を、第１接続点６２および第２接続点６４においてハウジング３０に連結する場合、ハウジング３０から任意の所定の距離に配置し得ることを認めるべきである。
【００２７】
例えば、第１接続点６２に連結されている第１ＥＧＲ冷却器３２の入り側によって、第１ＥＧＲ冷却器３２をハウジング３０にしっかりと連結することができる。同様に第１ＥＧＲ冷却器３２の出側を第２接続点６４に連結することができる。この場合、排気ガスは、ハウジング３０を通過し、続いてハウジング３０を出て第１ＥＧＲ冷却器３２に流入し、その後再度ハウジング３０に流入する。気体流体冷却器を、ただ１つの接続点６２のみにおいて連結し得ることも認めなければならない。例えば、給気冷却器３６の入り側を第１接続点６２においてハウジング３０に連結することができ、給気冷却器３６の出側は吸気マニホールド１６と流体連通させる。
【００２８】
図４を参照すると、１つの好ましい実施形態において、組み込み型冷却流路６６が、ハウジング３０内の少なくとも１つの要素を冷却するために設けられる。この場合、冷却流体が組み込み型冷却流路６６を通過する。組み込み型冷却流路６６は、所定の構成要素を通過してハウジング３０内に延びており、その要素を冷却する。例えば、組み込み型冷却流路６６は、スロットルバルブ３８を冷却するためにスロットルバルブ３８の傍を通ることができる。通常は水が冷却流体であり、組み込み型冷却流路６６を通過して、構成要素を冷却する。
【００２９】
図１〜５の参照を続けると、運転において、排気ガスは、排気マニホールド１４を通ってエンジン１２から流出し、フィルタ１８を通過する。フィルタ１８は、排気マニホールド１４と、タービン２４と、第１ＥＧＲバルブ３４との間を流体連通することが望ましい。このため、フィルタ１８はタービン２４および第１ＥＧＲバルブ３４の上流側に置かれる。この場合、スロットルバルブ３８が、第１ＥＧＲ流路４０を通って第１ＥＧＲバルブ３４およびタービン２４に流れる排気ガスの流量を制御する。１つの好ましい実施形態においては、第１ＥＧＲ流路４０を通る排気ガスは、直接、給気冷却器３６に流れる。別の実施形態においては、第１ＥＧＲバルブ３４を通過する排気ガスが第１ＥＧＲ冷却器３２を通過し、続いて吸気マニホールド１６または給気冷却器３６に流入する。さらに、排気ガスは、バイパス２８を通って、第１ＥＧＲ冷却器３２を迂回し、続いて吸気マニホールド１６に流入することができる。
【００３０】
しかし、第１ＥＧＲ流路４０を通過しない排気ガスはタービン２４を通過する。排気ガススロットル、または排気ガススロットルおよび第２ＥＧＲバルブ４２の組合せが、第２ＥＧＲ流路５０または排気管４８を流れる排気ガスの流量を制御する。排気管４８を通過する排気ガスは空気管理アセンブリ１０から流出する。第２ＥＧＲ流路５０を通過する排気ガスは、続いて、第２ＥＧＲバルブ４２を通過して第２ＥＧＲ冷却器４４またはバイパス２８’に流入する。空気管理アセンブリ１０の状態に応じて、排気ガスは、好ましくはタービン２４にすぐ隣接するバイパス２８’を通過することができ、バイパス２８’を通る排気ガスの温度を高めることができる。
【００３１】
排気ガスは、続いて、排気ガスが吸気管６１からの新鮮空気と混合される混合ユニット６０に流入する。排気ガスおよび新鮮空気の混合体は、続いて、第２フィルタ５８を通過してコンプレッサ２２に流入する。その後、排気ガスおよび新鮮空気の混合体は、第１ＥＧＲ流路４０からの排気ガスと混合し、第１ＥＧＲ冷却器３２が空気管理アセンブリ１０に存在しない場合には、給気冷却器３６に流入する。しかし、第１ＥＧＲ冷却器３２が設けられる場合は、第１ＥＧＲ流路４０からの排気ガスは、給気冷却器３６の下流側で排気ガスおよび新鮮空気の混合体と混合する。その後、排気ガスおよび新鮮空気の混合体は、吸気マニホールド１６を経由してエンジンに流入する。
【００３２】
上記のように、構成要素をハウジング３０内に一体化し、かつフィルタ１８をハウジング３０の外側に配置することによって、空気管理装置１０の構成要素が一体的に組み込まれたコンパクトなハウジング３０を形成することができる。ハウジング３０は鋳造法によって成形し、続いてバルブ３４、４２、５４および５６をハウジング３０内に挿入することが望ましい。構成要素をハウジング３０の中に組み込んだコンパクトなハウジング３０を構成することによって、ハウジング３０の占有空間が、本発明においてハウジング３０内に一体化されるすべての構成要素が分離した別個の要素である場合よりも大幅に縮小される。
【００３３】
上記の構成要素を、いかなる所定の組み合わせにおいてもハウジングの中に一体的に組み込み得ることが本発明の範囲内である。すなわち、コンプレッサ２２、タービン２４、第１ＥＧＲバルブ３４、第１ＥＧＲ冷却器３２、第１バイパスバルブ５４、第２ＥＧＲバルブ４２、第２ＥＧＲ冷却器４４、第２バイパスバルブ５６、第１バイパス２８、第２バイパス２８’、スロットルバルブ３８、第２フィルタ５８、またはこれらの組合せを、ハウジング３０の中に一体化することができる。同様に、第１ＥＧＲ冷却器３２、第２ＥＧＲ冷却器４４、給気冷却器３６、またはこれらの組合せをハウジングに取り付け得ることも本発明の範囲内である。
【００３４】
ここで、当業者は、以上の記述から、本発明の幅広い規定を多様な形態において実施し得ることを認めることができる。従って、本発明を、その特殊な実施例に関連付けて説明したが、本発明の真の範囲はこれに制限されるものではない。図面、明細書および特許請求の範囲を検討すれば、当業者には他の変形態が直ちに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による空気管理アセンブリの概略図である。
【図２】構成要素がその中に一体的に組み込まれたハウジングの実施形態の概略図であり、バイパスがタービンにすぐ隣接して設けられている。
【図３】構成要素がその中およびその上に一体的に組み込まれ、追加要素が取り付けられたハウジングの概略図である。
【図４】スロットルバルブの拡大概略図であり、図３の部分４に沿って見た、本発明によるハウジングを通過する組み込み型冷却流路を示す。
【図５】相互に一体化された構成要素を有する空気管理装置の実施形態の斜視図である。
【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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