(57)【要約】  本発明は、過給燃焼機関２用の装置に関する。本装置は、循環冷媒を含む第１冷却系と、第１冷却系の冷媒温度よりも低い循環冷媒を含む第２冷却系と、水蒸気を含むガス媒体が第２冷却系の冷媒によって冷却される構成のクーラー１０、１５とを含む。本装置は第１弁手段３２を含み、第１弁手段は、第１冷却系から来る冷媒の第１接続ライン３０を経由する第２冷却系への導入を阻止する第１位置と、第１冷却系から来る暖かい冷媒の第１接続ラインを経由する第２冷却系への導入を許す第２位置とに位置づけできる。第１冷却系から来る暖かい冷媒は、クーラー１０、１５を通過すべく、第２冷却系内を少なくとも所定距離２６ｂ、２６ｃに亘って循環する。
2011518279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給燃焼機関（２）用の装置であって、該装置が、循環冷媒を有する第１冷却系と、前記燃焼機関（２）の通常運転の間、前記第１冷却系における前記循環冷媒の温度よりも低い循環冷媒を有する第２冷却系と、水蒸気を含むガス媒体が前記第２冷却系の前記循環冷媒によって冷却されることが意図されたクーラー（１０、１５）とを含む前記過給燃焼機関用装置において、
前記過給燃焼機関用装置が、前記第１冷却系を前記第２冷却系に接続する第１接続ライン（３０）と、第１弁手段（３２）とを含み、
該第１弁手段（３２）は、前記第１冷却系から来る冷媒の、前記第１接続ライン（３０）を経由する前記第２冷却系への導入を阻止する第１位置、および、前記第１冷却系から来る暖かい冷媒の前記第１接続ライン（３０）を経由する前記第２冷却系への導入を許容する第２位置に位置づけることができ、
前記第１冷却系から来る前記暖かい冷媒が、前記クーラー（１０、１５）を通過するように、前記第２冷却系内で少なくとも所定距離（２６ｂ、２６ｃ）に亘って循環することが意図されていることを特徴とする過給燃焼機関用装置。
【請求項２】
前記過給燃焼機関用装置が、第２接続ライン（３３）と、第２弁手段（３４）とを含み、
前記第２接続ライン（３３）は、前記第１冷却系を前記第２冷却系に接続し、
前記第２弁手段（３４）は、前記第２冷却系から来る冷媒の前記第２接続ライン（３３）を経由する前記第１冷却系への導入を阻止する第１位置、および、前記クーラー（１０、１５）を通過した前記冷媒の前記第２接続ライン（３３）を経由する前記第１冷却系への戻りを許容する第２位置に位置づけることができるようになされていることを特徴とする請求項１に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項３】
前記過給燃焼機関用装置が、制御ユニット（３１）と、少なくとも１つのセンサ（３５）とを含み、
前記制御ユニット（３１）は、前記個々の弁手段（３２、３４）を制御するようになされ、
前記少なくとも１つのセンサ（３５）は、前記クーラー（１０、１５）内に氷が形成されるか、または、氷が形成されるリスクが存在する程度まで前記ガス媒体が冷却されているか否かを示すパラメータを検出するようになされており、
前記制御ユニット（３１）は、前記センサ（３５）から情報を受け取って、前記クーラー（１０、１５）内に氷が形成されているか、または、氷が形成されるリスクが存在しているか否かを判定し、判定結果が肯定的である場合には、前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）をそれらの個々の第２位置に位置づけるように構成されていることを特徴とする請求項１および請求項２に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項４】
前記第１冷却系から来る暖かい冷媒の前記第１接続ライン（３０）を経由する前記第２冷却系への導入を許容する第３位置に前記第１弁手段（３２）を位置づけることができ、また、前記第１冷却系から来る前記暖かい冷媒が、前記第２冷却系内に存在するラジエータ・エレメント（２４）を通過するように、前記第２冷却系の中を少なくとも所定距離（２６ａ、ｄ）に亘って循環する構成になされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項５】
前記ラジエータ・エレメント（２４）を通過した冷媒が前記第２接続ライン（３３）を経て前記第１冷却系に戻されるような第３位置に前記第２弁手段（３４）を位置づけ得るようになされていることを特徴とする請求項４に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項６】
前記過給燃焼機関用装置が制御ユニット（３１）を含み、該制御ユニット（３１）は、前記第１冷却系内の前記冷媒が過熱しているか、または、過熱するリスクがあるか否かを示す情報を受け取り、該情報が肯定的である場合に、前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）をそれらの個々の第３位置に位置づけるようになされていることを特徴とする請求項５に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項７】
前記第１冷却系がリターダー用のオイルクーラー（２８）を含み、前記リターダーが起動された時、前記制御ユニット（３１）が前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）を前記第３位置に位置づけるようになされていることを特徴とする請求項６に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項８】
前記第２冷却系における前記ラジエータ・エレメント（２４）が、周囲温度の冷却空気流が通過するようになされていることを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項９】
前記クーラーが、前記燃焼機関（２）に導入される圧縮空気を冷却するための給気クーラー（１０）であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項１０】
前記クーラーが、前記燃焼機関（２）に再循環される排気を冷却するためのＥＧＲクーラー（１５）であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部分に記載された過給燃焼機関用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給燃焼機関に供給することのできる空気量は、空気の圧力によってのみならず、同じく空気の温度で決まる。可能な最大空気量を燃焼機関に供給するためには、燃焼機関に導入される前に効果的な空気冷却が必要である。圧縮空気には、燃焼機関の冷却系から来る冷媒によって冷却される給気クーラーでの第１ステップの冷却、および、冷媒温度が燃焼機関の冷却系内の温度よりも著しく低い冷却系から来る冷媒によって冷却される給気クーラーでの第２ステップの冷却を施すことができる。このような低温冷却系を用いることで、圧縮空気を周囲温度に近い温度に冷却することができる。寒い気象条件下では、圧縮空気に施される第２ステップ冷却の温度が、場合によっては空気の露点温度未満になり、そのために液体状態の水蒸気が給気クーラー内で凝結することになる。また、周囲空気の温度が０℃未満である場合、凝結した水が給気クーラー内で凍結し、氷になるリスクがある。このような氷の生成は、程度の差はあれ、給気クーラー内の空気流ダクトを詰まらせ、そのために燃焼機関への空気の流れが減少し、ひいては作動不良または停止を引起すことになる。
【０００３】
ＥＧＲ（排気再循環）として知られている技術は、燃焼プロセスから来る排気の一部を燃焼機関内で再循環させる公知方法である。再循環排気は、混合物が燃焼機関のシリンダに導入される前に、燃焼機関への入口空気と混合される。排気を空気に加えることによって燃焼温度が低くなり、したがって、とりわけ排気中の窒素酸化物ＮＯｘ量が減少する。この技術は、オットー機関およびディーゼル機関の両者で用いられている。多量の排気を燃焼機関に供給するためには、燃焼機関に導入される前に効果的な排気冷却が必要である。排気には、燃焼機関の冷却系から来る冷媒によって冷却されるＥＧＲクーラーでの第１ステップの冷却、および、低温冷却系から来る冷媒によって冷却されるＥＧＲクーラーでの第２ステップの冷却を施すことができる。したがって、同じく周囲温度に近い温度まで排気を冷却することができる。排気には水蒸気が含まれており、水蒸気の露点よりも低い温度まで冷却する第２ステップが排気に施されると、ＥＧＲクーラー内で凝縮する。周囲空気の温度が０℃未満である場合、同じく、形成された凝縮物が第２ＥＧＲクーラー内で凍結し、氷になるリスクがある。このような氷の生成は、程度の差はあれ、ＥＧＲクーラー内の排気流ダクトを詰まらせる。ＥＧＲクーラーが詰まり、また、排気再循環が停止するか、或いは減少すると、排気中の窒素酸化物量が増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、水蒸気を含むガス媒体をラジエータで極めて良好に冷却することができ、また、それと同時にラジエータが詰まるリスクが事実上除去される装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴部分に記載された構成によって特徴づけられる、序論で言及した種類の過給燃焼機関用装置によって達成される。ガス媒体の効果的な冷却を可能にするためには、低温冷媒によってガス媒体を冷却しなければならない。しかしながら、第２冷却系の冷媒が０℃未満である場合、ラジエータ内で凝縮した水が凍って氷になる明らかなリスクがある。第２冷却系の冷媒の温度が低いほど、そのリスクが大きくなる。したがって、本装置は、さらに、冷媒が第２冷却系の冷媒よりも暖かい第１冷却系を含む。この第１冷却系は、有利には、燃焼機関を冷却する冷却系であり、その冷媒温度は８０〜８５℃程度であろう。本発明によれば、第１冷却系から第２冷却系に暖かい冷媒を供給できるように、第１弁手段を備えた接続ラインが用いられる。燃焼機関の通常運転中、第１弁手段は第１位置に位置づけられ、第１冷却系から来る冷媒の第２冷却系への導入が阻止される。第１弁手段が第２位置に位置づけられると、第１冷却系から来る暖かい冷媒の第２冷却系への導入が許容され、冷媒は、前記ラジエータを通過する方向に導かれる。ラジエータ内に氷が形成される可能性がある状況では、第２冷却系内のラジエータへの斯かる暖冷媒の供給は有利である。ラジエータ内に氷が形成されると、第１冷却系から来る暖かい冷媒によって、速やか且つ効果的に氷を溶かすことができる。氷が溶けると、第１弁手段は、第１位置に復帰する。このような装置によれば、ガス媒体は、ラジエータで極めて良好な冷却を行なうことができ、また、それと同時に、ラジエータにおけるあらゆる氷の形成を単純かつ効果的に排除できる。
【０００６】
本発明の好適例によれば、過給燃焼機関用装置は、第１冷却系を第２冷却系に接続する第２接続ラインと、第２弁手段であって、第２冷却系から来る冷媒の前記第２接続ラインを経由する第１冷却系への導入を阻止する第１位置、およびラジエータを通過した冷媒の前記第２接続ラインを経由する第１冷却系への戻りを許容する第２位置に位置づけることができる第２弁手段とを含む。このような第２接続ラインを用いることにより、ラジエータを含む第２冷却系部分を通過した冷媒を、速やかに第１冷却系に戻すことができる。有利には、暖かい冷媒が第２冷却系に供給される状況では、第２冷却系における冷たい冷媒の流れが中断される。そのために、制御ユニットは、第２冷却系内に存在する冷媒を循環させるようになされたポンプ等の運転を中断することができる。
【０００７】
本発明の好適例によれば、過給燃焼機関用装置が、個々の弁手段を制御し、かつ、ラジエータ内に氷が形成されているか否か、または、氷生成リスクが存在する程度までガス媒体が冷却されているか否かを示すパラメータを検出するようになされた少なくとも１つのセンサを制御するようになされた制御ユニットを含み、制御ユニットは、前記センサから情報を受け取り、かつ、ラジエータ内に氷が形成されている否か、または、氷が形成されるリスクがあるか否かを判定し、その答えが肯定的である場合に、第１弁手段および第２弁手段を第２位置に位置づけるようになされる。このような制御ユニットを用いることにより、ラジエータ内に氷が形成されているか、または、氷が形成された疑いが生じると、直ちに、弁手段をそれらの第２位置に自動的に位置づけることができる。制御ユニットは、この目的に適するソフトウェアを含むコンピュータ・ユニットであってもよい。前記センサは、第２冷却系の冷媒温度を検出する温度センサであってよい。ラジエータに導入された時の冷媒の温度が確定的に０℃未満である場合、場合によっては、ラジエータ内に氷が生成される明らかなリスクがある。代替的には、過給燃焼機関用装置は、ラジエータ内のガス媒体の圧力降下または温度降下に関連するパラメータを検出するようになされた温度センサまたは圧力センサを備えることも可能である。ラジエータ内の圧力降下または温度降下が許容値に合致しない場合、制御ユニットは、ラジエータ内の流路が少なくとも部分的に詰まっていることを知ることができる。このような場合、制御ユニットは、第１冷却系から来る暖かい冷媒がラジエータを通って流れ、したがって、暖かい冷媒によってラジエータ内の氷が溶けるように、弁手段をそれらの第２位置に位置づけることになる。ラジエータ内の圧力降下または温度降下が許容値に復帰していることを示す情報を制御ユニットがセンサから受け取ると、それは場合によっては氷が溶解していることを示すものであり、制御ユニットは、弁手段をそれぞれそれらの第１位置に復帰させることになる。別法としては、弁手段を手動で操作することも可能である。したがってラジエータ内に氷が形成されている状況では、人が弁手段をそれらの第２位置に位置づけることができる。
【０００８】
本発明のその他の好適例によれば、第１弁手段は、第１冷却系から来る暖かい冷媒を前記第１接続ラインを経て第２冷却系に導入可能な第３位置に位置づけることができ、第１冷却系から来る暖かい冷媒が、第２冷却系内の少なくとも所定距離を循環して、第２冷却系に存在するラジエータ・エレメントを通過するようになされる。この場合、第２冷却系内において、第１弁手段が第２位置に位置している場合とは逆方向に暖冷媒が循環するようにできる。したがって、前記冷媒は、ラジエータ・エレメントを含む第２冷却系内で追加の距離を循環可能である。また、第２弁手段も、同じく、ラジエータ・エレメントを通過した冷媒を前記第２接続ラインを経て第１冷却系に戻すことができる第３位置に位置づけることができる。第１弁手段および第２弁手段は、有利には三方弁である。第１冷却系における冷媒の温度が高過ぎる場合、弁手段をそれらの第３位置に位置づけることができる。したがって第１冷却系内の冷媒は、第１冷却系内に存在するラジエータ・エレメントだけではなく、第２冷却系内に存在しているラジエータ・エレメントを用いて冷媒を冷却できる。したがって、第１冷却系には、一時的に高い冷却能力が与えられる。
【０００９】
本発明のその他の好適例によれば、過給燃焼機関用装置が、第１冷却系内の冷媒が過熱しているか否か、または、過熱のリスクがあるか否かを示す情報を受け取り、この情報が肯定的である場合には、第１弁手段および第２弁手段を第３位置に位置づけるようになされた制御ユニットを含む。この場合、第１冷却系の冷媒が過熱するリスクがある時、各種弁手段の自動再位置づけが行なわれる。第１冷却系は、リターダー用のオイルクーラーを含むことができ、また、制御ユニットは、リターダーの起動時に、第１弁手段および第２弁手段を第２位置に位置づけるようにすることができる。リターダーの制動能力は、通常、リターダーの制動プロセスの間に発生する熱エネルギーを冷却する冷却系の能力によって制限される。制御ユニットは、リターダーが起動されると、直ちに弁手段をそれらの個々の第３位置に位置づけることができる。代替的には、リターダー制動の間、制御ユニットは、第１冷却系内の冷媒の温度が所定温度を超えると、弁手段をそれらの第３位置に位置づけることができる。この場合も、同じく弁手段を手動で操作することができる。したがって、第１冷却系に重い負荷がかかっている状況では、人が弁手段をそれらの第３位置に位置づけることができる。
【００１０】
本発明のその他の好適例によれば、第２冷却系内のラジエータ・エレメントは、周囲温度の冷却空気流が通過するようになされている。したがって、冷媒をラジエータ・エレメントにおける周囲温度に近い温度まで冷却できる。前記クーラーは、燃焼機関に導入される圧縮空気を冷却するための給気クーラーであってよい。燃焼機関への最適量の空気の供給を可能にするためには、空気を周囲温度に近い温度まで冷却しなければならない。また、前記クーラーは、燃焼機関に再循環される排気を冷却するためのＥＧＲクーラーであってよい。燃焼機関への最適量の再循環排気の供給を可能にするためには、排気を周囲温度に近い温度まで冷却しなければならない。有利には、第２冷却系が、給気クーラー内の圧縮空気、およびＥＧＲクーラー内の再循環排気の両者を冷却するために用いられる。そのために、第２冷却系による第２ステップの冷却を圧縮空気および再循環排気に施す前に、第１冷却系を用いてそれらに第１ステップの冷却を施すことができる。
【００１１】
以下、添付図面を見ながら、本発明の好適実施例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例による過給燃焼機関用装置を示す図。
【実施例】
【００１３】
図１は、模式的に示された車両１に動力を供給するための過給燃焼機関用装置を示す。本実施例における燃焼機関は、ディーゼル機関２として例示されている。ディーゼル機関２は、大型車両１に動力を供給するために使用できる。ディーゼル機関２のシリンダから来る排気は、排気マニホルド３を経て排気ライン４に導入される。ディーゼル機関２は、タービン５および圧縮機６を含むターボ・ユニットを具備する。大気圧より高い排気ライン４の中の排気は、最初にタービン５に導入される。したがってタービン５は、接続を経て圧縮機６に伝達される駆動動力を有する。圧縮機６は、空気フィルタ７を経て空気入口ライン８に吸い込まれる空気を圧縮する。入口ライン８の中の空気は、最初に第１の冷媒冷却給気クーラー９内で冷却される。この空気は、燃焼機関の冷却系から来る冷媒によってこの第１給気クーラー９内で冷却される。次に、第２の冷媒冷却給気クーラー１０で圧縮空気が冷却される。この空気は、第２冷却系から来る冷媒であって、燃焼機関の冷却系における冷媒の温度よりも低い冷媒によって、この第２給気クーラー１０内で冷却される。
【００１４】
過給燃焼機関用装置は、排気ライン４の中の排気の一部の再循環を実施するための帰還ライン１１を備えている。この帰還ライン１１は、排気ライン４と入口ライン８の間に範囲を有している。帰還ライン１１はＥＧＲ弁１２を備えており、このＥＧＲ弁１２によって、帰還ライン１１の中の排気流を遮断することができる。また、このＥＧＲ弁１２を使用して、排気ライン４から帰還ライン１１を経て入口ライン８に導入される排気の量を連続的に制御することも可能である。第１制御ユニット１３は、ディーゼル機関２の現在の運転状態に関する情報に基づいてＥＧＲ弁１２を制御するようになされている。帰還ライン１１は、排気に第１ステップの冷却を施すための第１の冷媒冷却ＥＧＲクーラー１４を備えている。排気は、燃焼機関の冷却系から来る冷媒によってこの第１ＥＧＲクーラー１４内で冷却される。この排気には、第２の冷媒冷却ＥＧＲクーラー１５内で第２ステップの冷却が施される。排気は、第２冷却系から来る冷媒によってこの第２ＥＧＲクーラー１５内で冷却される。
【００１５】
過給ディーゼル機関２の特定の運転状況では、排気ライン４の中の排気の圧力は、入口ライン８の中の圧縮空気の圧力より低くなる。このような運転状況では、特殊な補助手段なくしては、帰還ライン１１の中の排気を入口ライン８の中の圧縮空気と直接混合することはできない。これらを直接混合するために、例えば、ベンチュリ１６、つまり可変構造を有するターボ・ユニットを使用できる。燃焼機関２が過給ディーゼル機関ではなく、過給オットー機関である場合、オットー機関における排気ライン４中の排気圧力は、事実上全運転状態において、入口ライン８内の圧縮空気の圧力よりも高いため、帰還ライン１１内の排気を直接入口ライン８に導入できる。排気が入口ライン８内の圧縮空気と混合されると、その混合物は、マニホルド１７を経てディーゼル機関２の対応する個々のシリンダに導入される。
【００１６】
燃焼機関２は、循環する冷媒を含む冷却系によって従来の方法で冷却される。冷却系内の冷媒は、冷媒ポンプ１８によって循環する。冷媒の主流は、燃焼機関２を通って循環し、燃焼機関２を冷却する。冷媒は、燃焼機関２を冷却した後、リターダーのためのオイルクーラー・エレメント２８へのライン２１に導入される。冷媒は、オイルクーラー・エレメント２８内のオイルを冷却した後、ライン２１を通ってサーモスタット１９に導入される。サーモスタット１９は、冷媒が通常の動作温度に到達すると、車両の前方部分に嵌合されたラジエータ２０を冷却するために、該ラジエータ２０に冷媒を導入するようになされている。ライン２３は、冷却された冷媒を燃焼機関２に戻すように導いている。しかしながら、冷却系内の少量の冷媒は、燃焼機関２には戻されず、２本の平行のライン２２ａ、２２ｂに分かれているライン２２を通って循環する。ライン２２ａは、圧縮空気に第１ステップの冷却を施す第１給気クーラー９に冷媒を導入している。ライン２２ｂは、再循環排気に第１ステップの冷却を施す第１ＥＧＲクーラー１４に冷媒を導入している。第１給気クーラー９内で空気を冷却した冷媒、および第１ＥＧＲクーラー１４内で排気を冷却した冷媒は、サーモスタット１９の上流側に配置されているライン２１に冷媒を戻す前に、ライン２２内で再結合される。次に、冷媒をラジエータ２０または冷媒ポンプ１８に導入することができる。
【００１７】
第２冷却系は、ラジエータ２０の前方の、車両１の周辺領域に嵌合されたラジエータ・エレメント２４を備えている。この場合、この周辺領域は、車両１の前方部分に位置している。ラジエータ・ファン２５は、ラジエータ・エレメント２４およびラジエータ２０を経て周囲の空気の流れを生成するようになされている。ラジエータ・エレメント２４はラジエータ２０の前方に位置しているため、ラジエータ・エレメント２４内の冷媒は、周囲温度の空気によって冷却される。したがってラジエータ・エレメント２４の中の冷媒は、周囲温度に近い温度まで冷却することができる。ラジエータ・エレメント２４から来る冷たい冷媒は、ライン系２６内の第２冷却系の中をポンプ２７によって循環する。第１接続ライン３０は、燃焼機関の冷却系を第２冷却系に接続している。第１接続ライン３０は、ライン２１内の位置２１ａから第１三方弁３２までの範囲を有している。燃焼機関の冷却系内の冷媒は、前記位置２１ａでその温度が最も高くなる。第１三方弁３２は、第１接続ラインとライン系２６のライン２６ｄの間の接続領域に配置されている。第２三方弁３４は、ライン系２６の中に配置されている。第２三方弁３４は、第２冷却系と燃焼機関の冷却系のライン２３との間を延在している第２接続ライン３３に接続されている。第２三方弁３４は、ラジエータ２４内で冷却された直後の冷たい冷媒を含有しているライン系２６のライン２６ａの中に配置されている。ライン２６ａは、２本の平行ライン２６ｂ、２６ｃに分かれている。ライン２６ｂは、圧縮空気に第２ステップの冷却を施す第２給気クーラー１０に冷たい冷媒を導入するようになされている。ライン２６ｃは、再循環排気に第２ステップの冷却を施す第２ＥＧＲクーラー１５に冷たい冷媒を導入するようになされている。冷媒が第２給気クーラー１０および第２ＥＧＲクーラー１５を通過すると、ライン２６ｂ、２６ｃは、ラジエータ２４に冷媒を導入しているライン２６ｄに再結合される。第２制御ユニット３１は、三方弁３２、３４を制御するようになされている。
【００１８】
ディーゼル機関２を運転している間、排気ライン４を通って排気が流れ、タービン５を駆動する。したがってタービン５は、圧縮機６を駆動する駆動動力を備えている。圧縮機６は、空気フィルタ７を経て周囲の空気を吸い込み、入口ライン８内で空気を圧縮する。したがって空気は、その圧力および温度が高くなる。圧縮空気は、第１給気クーラー９内で、燃焼機関の冷却系内のラジエータ液によって冷却される。このラジエータ液は、ここでは約８０〜８５℃の温度であってもよい。したがって、第１給気クーラー９内で、冷媒の温度に近い温度になるまで圧縮空気に第１ステップの冷却を施すことができる。制御ユニット３１は、通常の運転中は、第２三方弁３４の位置を、ライン２６ａから来る冷媒がライン２６ｂ、２６ｃに導入される第１位置に維持するようになされている。ライン２６ｂの中の冷たい冷媒によって、第２給気クーラー１０内で圧縮空気が冷却される。この冷媒は、ここでは、周囲温度に近い温度であってもよい。したがって、第２給気クーラー１０内で、有利な状況で、周囲温度に近い温度まで圧縮空気を冷却することができる。
【００１９】
第１制御ユニット１３は、ディーゼル機関２のほとんどの運転状態において、排気ライン４の中の排気の一部が帰還ライン１１に導入されるよう、ＥＧＲ弁１２を開いた状態に維持する。排気ライン４の中の排気が第１ＥＧＲクーラー１４に到達する際のそれらの温度は、約５００〜６００℃であってもよい。再循環排気には、第１ＥＧＲクーラー１４内で、燃焼機関の冷却系内の冷媒によって第１ステップの冷却が施される。したがって燃焼機関の冷却系内の冷媒は比較的高い温度になるが、排気の温度より確実に低くなる。したがって第１ＥＧＲクーラー１４内で良好に排気を冷却することができる。したがって制御ユニット３１は、通常の運転中は、ライン２６ａから来る冷たい冷媒がライン２６ｂ、２６ｃに導入されるよう、第２三方弁３４の位置を第１位置に維持するようになされている。ライン２６ｃの中の冷たい冷媒によって、第２ＥＧＲクーラー１５内で再循環排気が冷却される。したがってこの冷媒は、ここでは、周囲温度に近い温度であってもよい。したがって、同様に、第２ＥＧＲクーラー１５内で、有利な状況で、周囲温度に近い温度まで再循環排気を冷却することができる。したがって、混合され、かつ、燃焼機関２に導入される前の圧縮空気の温度と実質的に同じ低い温度まで、帰還ライン１１の中の排気を冷却することができる。したがって実質的に最適の量の空気および再循環排気を燃焼機関に導入することができる。したがって、燃焼機関における実質的に最適の性能の燃焼を可能にすることができる。また、圧縮空気および再循環排気の温度が低いため、低い燃焼温度が得られ、また、排気中の窒素酸化物の含有量が少なくなる。
【００２０】
しかしながら、圧縮空気および再循環排気のこの有効な冷却には欠点もある。圧縮空気は、第２給気クーラー１０内で、液体の形態の水が給気クーラー１０内で凝縮する温度まで冷却される。同様に、第２ＥＧＲクーラー１５の中の排気は、第２ＥＧＲクーラー１５内に凝縮物が形成される温度まで冷却される。また、周囲の空気の温度が０℃未満である場合、第２給気クーラー１０の中に析出した水、および第２ＥＧＲクーラー１５の中に析出した凝縮物が凍結して氷になるリスクが存在する。第２給気クーラー１０および第２ＥＧＲクーラー１５内における氷の形成は、燃焼機関２の運転を著しく妨害することになる。第２制御ユニット３１は、少なくとも１つのセンサから、第２給気クーラー１０および／または第２ＥＧＲクーラー１５の中に氷が形成されたかどうか、或いは氷が形成されるリスクが存在しているかどうかを示す情報を受け取るようになされている。図１には、第２冷却系内のライン２６ａの中の冷媒の温度を検出するこのようなセンサ３５が示されている。ライン２６ａの中の冷媒の温度が０℃より確定的に低い場合、場合によっては第２給気クーラー１０の中および／または第２ＥＧＲクーラー１５の中に氷が形成されうる明らかなリスクが存在している。代替的には、制御ユニット３１は、複数の温度センサから情報を受け取ることも可能である。１つのこのような温度センサは、第２給気クーラー１０内で冷却された後の圧縮空気の温度を測定することができ、また、他の温度センサは、第２ＥＧＲクーラー１５内で冷却された後の再循環排気の温度を測定することができる。圧縮空気および／または再循環排気の温度が０℃未満である場合、それは、給気クーラー１０内および／または第２ＥＧＲクーラー１５内に氷が形成されようとしていることを意味している。
【００２１】
第２制御ユニット３１は、クーラー１０、１５のいずれかの中に氷が形成されるリスクが存在しているか、或いは氷が形成されていることを示す情報を受け取ると、ポンプ２７の運転を中断する。第２制御ユニット３１は、燃焼機関の冷却系から来る暖かい冷媒が第１接続ライン３０を経由して第２冷却系に導入されるよう、第１三方弁３２を第２位置に位置づける。第２位置では、第１三方弁３２は、第２冷却系内における通常の流れの方向とは逆の方向に暖かい冷媒を導く。したがって燃焼機関の冷却系から来る暖かい冷媒は、第２給気クーラー１０および第２ＥＧＲクーラー１５を通って逆方向に流れることになる。暖かい冷媒は、給気クーラー１０および／または第２ＥＧＲクーラー１５内に形成されたすべての氷を速やかに溶解させる。冷媒は、クーラー１０、１５を通過すると、ポンプ２７を通り越して流れる。ポンプ２７は、スイッチ・オフの状態では、冷媒が逆流方向にポンプ２７を通って流れるように構成されている。また、第２制御ユニット３１は、第２給気クーラー１０および第２ＥＧＲクーラー１５を通って逆方向に流れた冷媒が、第２接続ライン３３を経て燃焼機関の冷却系に戻るように、第２三方弁３４を第２位置に位置づける。所定の時間が経過するか、或いは給気クーラー１０および／または第２ＥＧＲクーラー１５内の氷が溶解していることを示す情報を第２制御ユニット３１が受け取ると、第２制御ユニット３１は、三方弁３２、３４をそれらの個々の第１位置に復帰させる。したがって給気クーラー１０および／または第２ＥＧＲクーラー１５内におけるあらゆる氷の形成を、単純で、かつ、効果的な方法で除去することができる。
【００２２】
車両１は、この場合、オイル冷却リターダーを備えている。リターダー・オイルは、オイルクーラー・エレメント２８内で、燃焼機関の冷却系内の冷媒によって冷却される。リターダーの制動能力は、通常、リターダーが起動されると生成される熱エネルギーを冷却系が冷却する能力によって制限されている。第２制御ユニット３１は、リターダーが起動されると、情報を受け取るようになされている。この情報を受け取ると、第２制御ユニット３１は、第２冷却系内のポンプ２７をスイッチ・オフする。また、第２制御ユニットは、三方弁３２、３４を第３位置に位置づける。第１三方弁３２が第３位置に置かれると、燃焼機関の冷却系から来る暖かい冷媒が第１接続ライン３０を経由して第２冷却系に導入される。この場合、第１三方弁３２は、第２冷却系内における通常の流れ方向に循環するように暖かい冷媒を導く。暖かい冷媒は、第１三方弁３２からラジエータ・エレメント２４に導入され、このラジエータ・エレメント２４内で周囲温度の空気によって冷却される。この冷媒は、ライン２６ａを経由する第２三方弁３４への導入に先立って、ラジエータ・エレメント２４内で効果的に冷却される。したがって同じく第３位置に置かれている第２三方弁３４は、冷媒を第１接続ライン３３を経て燃焼機関の冷却系に戻す。
【００２３】
第２制御ユニット３１は、リターダーの起動が解除されていることを示す情報を受け取ると、三方弁３２、３４の位置をそれらの第１位置へ復帰させた後、第２冷却系内における冷媒の通常の循環が再開されるよう、ポンプ２７を起動する。したがって、リターダーを起動している間、オイルクーラー２８内でオイルを冷却した冷媒は、その一部が燃焼機関のラジエータ２０に導入され、また、その一部が第２冷却系のラジエータ・エレメント２４に導入される。これは、リターダーが起動されると、冷媒が極めて効果的に冷却されることを意味している。したがって、冷媒が最高許容温度に到達する前に、極めて長い時間にわたってリターダーを起動することが可能になる。したがってリターダーによる車両１の制動をより広範囲にわたって使用することができる。別法としては、リターダーが起動されると、制御ユニット３１は、燃焼機関の冷却系内の冷媒が所定の温度より高くなっていることを示す情報を例えば温度センサから受け取るまでの間、それらの第３位置への三方弁３２、３４の配置を遅延させることも可能である。
【００２４】
本発明は、図面に示されている実施例に何ら限定されず、特許請求の範囲の各請求項の範囲内で自由に変更することができる。この構造を使用して、前記クーラー１０、１５のうちの一方のみを実質的に氷が形成されない状態に維持することも可能である。図に示されている実施例では、リターダーの冷却が燃焼機関の冷却系にとって負担になる場合、弁手段３２、３４は、それらの第３位置に置かれる。しかしながら、車両の他のコンポーネントの冷却、或いは燃焼機関に対する極めて過酷な負荷も、場合によっては燃焼機関の冷却系内の冷媒が過熱する原因になることがある。このような状況の場合、燃焼機関の冷却系内の冷媒を冷却するために、同じく弁手段３２、３４をそれらの第３位置に位置づけることができる。
【図１】
2011518279.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月12日(2010.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給燃焼機関（２）用の装置であって、該装置が、循環冷媒を有する第１冷却系と、前記燃焼機関（２）の通常運転の間、前記第１冷却系における前記循環冷媒の温度よりも低い循環冷媒を有する第２冷却系と、水蒸気を含むガス媒体が前記第２冷却系の前記循環冷媒によって冷却されることが意図されたクーラー（１０、１５）と、前記第１冷却系を前記第２冷却系に接続する第１接続ライン（３０）と、前記第１冷却系を前記第２冷却系に接続する第２接続ライン（３３）と、第１弁手段（３２）とを含み、
該第１弁手段（３２）は、前記第１冷却系から来る冷媒の、前記第１接続ライン（３０）を経由する前記第２冷却系への導入を阻止する第１位置、および、前記第１冷却系から来る暖かい冷媒の前記第１接続ライン（３０）を経由する前記第２冷却系への導入を許容する第２位置に位置づけることができ、
前記第１冷却系から来る前記暖かい冷媒が、前記クーラー（１０、１５）を通過するように、前記第２冷却系内で少なくとも所定距離（２６ｂ、２６ｃ）に亘って循環することが意図されている構成の前記過給燃焼機関用装置において、
前記第１弁手段（３２）を第３位置に位置づけることができ、該第３位置における前記第１弁手段（３２）は、前記第１冷却系から来る暖かい冷媒が、前記第１接続ライン（３０）を経由して前記第２冷却系へ導かれることを許容し、
また、前記第１冷却系から来る前記暖かい冷媒が、前記第２冷却系内に存在するラジエータ・エレメント（２４）と、第２弁手段（３４）とを通過するように、前記第２冷却系の中を少なくとも所定距離（２６ａ、ｄ）に亘って循環する構成になされ、
前記第２弁手段（３４）は、前記第２冷却系から来る冷媒の前記第２接続ライン（３３）を経由する前記第１冷却系への導入を阻止する第１位置、および前記クーラー（１０、１５）を通過した前記冷媒の前記第２接続ライン（３３）を経由する前記第１冷却系への戻りを許容する第２位置、および前記ラジエータ・エレメント（２４）を通過した冷媒の前記第２接続ライン（３３）を経由する前記第１冷却系への戻りを許容する第３位置に位置づけることができる構成になされていることを特徴とする過給燃焼機関用装置。
【請求項２】
前記過給燃焼機関用装置が、制御ユニット（３１）と、少なくとも１つのセンサ（３５）とを含み、
前記制御ユニット（３１）は、前記個々の弁手段（３２、３４）を制御するようになされ、
前記少なくとも１つのセンサ（３５）は、前記クーラー（１０、１５）内に氷が形成されているか否か、または、氷が形成されるリスクが存在する程度まで前記ガス媒体が冷却されているか否かを示すパラメータを検出するようになされており、
前記制御ユニット（３１）は、前記センサ（３５）から情報を受け取って、前記クーラー（１０、１５）内に氷が形成されているか否か、または、氷が形成されるリスクが存在しているか否かを判定し、判定結果が肯定的である場合には、前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）をそれらの個々の第２位置に位置づけるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項３】
前記過給燃焼機関用装置が制御ユニット（３１）を含み、該制御ユニット（３１）は、前記第１冷却系内の前記冷媒が過熱しているか否か、または、過熱するリスクがあるか否かを示す情報を受け取り、該情報が肯定的である場合に、前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）をそれらの個々の第３位置に位置づけるようになされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項４】
前記第１冷却系がリターダー用のオイルクーラー（２８）を含み、前記リターダーの起動時に、前記制御ユニット（３１）が前記第１弁手段（３２）および前記第２弁手段（３４）を前記第３位置に位置づけるようになされていることを特徴とする請求項３に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項５】
前記第２冷却系における前記ラジエータ・エレメント（２４）が、周囲温度の冷却空気流が通過するようになされていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項６】
前記クーラーが、前記燃焼機関（２）に導入される圧縮空気を冷却するための給気クーラー（１０）であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【請求項７】
前記クーラーが、前記燃焼機関（２）に再循環される排気を冷却するためのＥＧＲクーラー（１５）であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された過給燃焼機関用装置。
【国際調査報告】
2011518279.tif 000004
2011518279.tif 000005
2011518279.tif 000006
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