(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的かつ同時に経済的な排気ガス冷却を可能にする排気ガス冷却器を提供する。【解決手段】排気ガス冷却器４は、少なくとも２枚の積層ディスク５と、カバー板６と、内燃機関１のハウジング２にネジ止めするためのネジ取付板７とを有する積層ディスク冷却器として構成される。ハウジングにネジ止めされた状態で、排気ガス冷却器は、冷却液が流れるハウジングの中空部３へ突出する。そして、ネジ取付板は、少なくとも排気ガス入口８にて、隣接する積層ディスクの方向へ突出し、かつネジ取付板と隣接する積層ディスクとの間の距離を拡大して、排気ガス冷却器の位置を中空部の奥深くに設定するスペーサ部９を有することが本質である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）であって、
ハウジング（２）と、その中に設けられて、これを通して冷却液（１２）が前記内燃機関（１）を冷却するために流れ得る少なくとも１つの中空部（３）と、燃焼プロセスへ供給される排気ガス（１１）を冷却するための排気ガス冷却器（４）とを備え、
前記排気ガス冷却器（４）は、少なくとも２枚の積層ディスク（５）と、カバー板（６）と、前記内燃機関（１）の前記ハウジング（２）にネジ止めするためのネジ取付板（７）とを有する積層ディスク冷却器として構成され、
前記ハウジング（２）にネジ止めされた状態で、前記排気ガス冷却器（４）は、冷却液（１２）が流れる前記ハウジング（２）の中空部（３）へ突出し、
前記ネジ取付板（７）は、少なくとも排気ガス入口（８）にて、隣接する積層ディスク（５）の方向へ突出し、かつ前記ネジ取付板（７）と前記隣接する積層ディスク（５）との間の距離を拡大して、前記排気ガス冷却器（４）の位置を前記中空部（３）の奥深くに設定するスペーサ部（９）を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
少なくとも前記積層ディスク（５）と前記ネジ取付板（７）とは、互いに半田付けされ、溶接され又はボルト留めされたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関において、
前記スペーサ部（９）は、バッフル部（１０）として構成されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
先行する請求項のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記スペーサ部（９）の奥行ａは、少なくとも５ｍｍであることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関において、
２枚の積層ディスク（５）により形成された排気ガス流路（１３）と前記ネジ取付板（７）との間の距離ｂは、少なくとも８ｍｍであることを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
先行する請求項のいずれか１項に記載の内燃機関において、
２枚の積層ディスク（５）により形成された排気ガス流路（１３）の高さｈＡＧＫは、４ｍｍ＜ｈＡＧＫ＜８ｍｍの範囲であることを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関において、
２枚の積層ディスク（５）により形成された冷却液流路（１４）の高さｈＫＦＫは、２ｍｍ＜ｈＫＦＫ＜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関において、
排気ガス出口（１８）の領域にて、前記ネジ取付板（７）にエンボス偏向流路（１９）が設けられ、
前記ネジ取付板（７）と隣接する積層ディスク（５）との間に、前記排気ガス出口（１８）にて隣接する積層ディスク（５）の方向に配されたスペーサ部（９’）を有する中間板（１７）が設けられたことを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記排気ガス入口（８）の領域にて、排気ガス再循環バルブ（２２）が、前記ネジ取付板（７）の上に設けられ、特に前記ネジ取付板（７）にボルト留めされていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関において、
前記ネジ取付板（７）の上に、前記排気ガス再循環バルブをネジ止めするためのネジ付きボルト（２３）が設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記スペーサ部（９）は、外面に表面積拡大構造として、特にビード、スタッド又はリブを有することを特徴とする内燃機関。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関において、
前記スペーサ部（９）は、前記ネジ取付板（７）から形成された皿部（２４）として構成され、又は、隣接する部材に、特に前記ネジ取付板（７）に例えば半田付け、溶接又はボルト留めによって接続された別個のスペーサ片（２５）、特に板、リング、ブッシュ又はスリーブとして構成されていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の導入部に記載の通り、内燃機関であって、ハウジングと、その中に設けられて、これを通して冷却液が内燃機関を冷却するために流れ得る少なくとも１つの中空部と、燃焼プロセスへ供給される排気ガスを冷却するための排気ガス冷却器とを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒素酸化物及び微粒子の排出を大幅に低減できるように、排気ガス冷却器が用いられている。排気ガスの一部は、排気ガスマニホールドに入って、排気ガス冷却器を通過する際に冷却される。冷却された排気ガスは、補給された新鮮な空気と混ぜ合わされて、再度の燃焼のために内燃機関へ混合気体として供給される。比較的高い排気ガス温度のゆえ、そのような排気ガス冷却器は、高い熱負荷にさらされる。いずれにせよ、当該冷却器は、比較的高い排気ガス温度のゆえに損傷を受けることがないように、寸法が決定されて構成されなければならない。
【０００３】
排気ガス冷却器は、原則として、ブラケットを介して内燃機関に直接ボルト留めされるか、又は固定のブラケットに取り付けられたうえ締付ストラップで装着される。ここで、排気ガス冷却器は、排気ガスを通しかつその周りを冷却液が流れ得るパイプが内蔵されたハウジングを有する。排気ガス冷却器は、内燃エンジン、例えばエンジンブロック又はクランクケースのハウジングの中空部の中に組み込まれ、したがって内燃エンジンの冷却システムに直接結合されるならば、大幅な簡素化が達成され得る。
【０００４】
特許文献１は、一般的な内燃機関であって、ハウジングと、その中に設けられて、これを通して冷却液が内燃機関を冷却するために流れ得る複数の中空部とを備えたものを開示している。当該内燃機関は、燃焼プロセスへ供給される排気ガスを冷却するための排気ガス冷却器を更に備える。排気ガス冷却器と同様に、オイル冷却器もまた内燃エンジンの冷却回路に組み込まれる。これにより、排気ガス冷却器は、オイル冷却器に比べて主たる冷却液の流れから離される結果、排気ガス冷却器を流れる冷却液が不十分となるリスクをはらんでいる。むしろ、排気ガス冷却器はわずかに突出して、ここにデッドスペースを形成する。したがって、熱的な安定性は制限を受け得る。
【０００５】
特許文献２は、排気マニホールドと新鮮ガスのパイプとが接続された、クランクケース及びシリンダヘッドを有する内燃機関を開示している。これら２本のパイプは排気ガス再循環ラインを介して排気ガス冷却器に接続され、排気ガス再循環ラインの中に排気ガス再循環バルブが接続されている。内燃エンジン上における排気ガス再循環装置の取り付けの改善を可能にするため、排気ガス冷却器のハウジングは、少なくとも１つの部分領域にてクランクケースの必須部分である。
【０００６】
特許文献３は、他の一般的な内燃エンジンを開示している。特許文献４も同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０９９８４７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００４０１５４８７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２０３６０９７号明細書
【特許文献４】国際公開第２００７／００３３０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の公知の排気ガス冷却器の課題は、排気ガス冷却器に対する要求性能が低い場合であっても、比較的コスト高であることと、部品点数が多いことである。高コストであることは、比較的コスト高である２ｍｍまでの厚みのハウジングに、特に起因している。
【０００９】
本発明は、一般的なタイプの内燃機関にとって改善された、又は少なくとも代替し得る実施形態を製造する際の課題に対処するものであって、効率的かつ同時に経済的な排気ガス冷却を可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、独立請求項１の主題により解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明は、対応する内燃エンジンのハウジングに設けられた中空部における排気ガス冷却器の配置に関する一般的概念に基づく。つまり、排気ガス冷却器を内燃エンジンの冷却液回路の中に直接組み込み、特に設計されたスペーサ部のおかげで、熱伝導にとって最適な態様で、当該排気ガス冷却器を内燃機関の中空部の中で低い位置に配置するのである。このため、本発明に係る内燃機関は、中空部を持つハウジングを有する。ハウジングの中に設けられた中空部を通して冷却液が流れ得て、内燃エンジンを冷却する。加えて、本発明に係る内燃機関は、燃焼プロセスへ供給される排気ガスを冷却するための排気ガス冷却器を有する。本発明によれば、排気ガス冷却器は、少なくとも２枚の積層ディスクと、カバー板と、内燃エンジンのハウジングにネジ止めするためのネジ取付板とを有する積層ディスク冷却器として構成される。ハウジングにネジ止めされた状態で、排気ガス冷却器は、冷却液が流れるハウジングの中空部へ突出する。
【００１２】
スペーサ部は、例えば金属リング、ブッシュ又は金属板のような、別個のスペーサ片であってもよい。また、スペーサ部は、ネジ取付板から成型された皿部として、ネジ取付板と一体に構成されてもよい。後者は、経済的にかつ更なる組み立てコストなしに実現され得るので、好ましい実施形態を構成する。別個のスペーサ部の構成によれば、これは、隣接する部材に、特にネジ取付板に例えば半田付け、溶接又はボルト留めによって接続される。皿部及び別個のスペーサ片のいずれも、ネジ取付板と隣接する積層ディスクとの間の距離を拡大して、排気ガス冷却器の位置を中空部の中で低く設定する。排気ガス冷却器又はその積層ディスクの位置を中空部の中で低くすればするほど、その周りに冷却液がよく流れることが可能になり、その中を流れる排気ガスが冷却される。同時に、本発明に従い、スペーサ部を排気ガス入口にて作れば、排気ガス入口領域の周辺における冷却液の流れが大幅に改善されることが保証され得て、排気ガス冷却器の熱疲労耐性及び寿命が向上する。
【００１３】
本発明による解決策の有利な改良によれば、少なくとも積層ディスクとネジ取付板とは、互いに半田付けされ、溶接され又はボルト留めされる。特に好ましいのは、両積層ディスクブロックを個々の積層ディスクに完全に半田付けすることであり、またネジ取付板又はカバー板を積層ディスクブロックに完全に半田付けすることである。このようにすれば、特に排気ガス冷却器を前もって組み立てることが可能になる。
【００１４】
本発明による解決策の他の有利な実施形態によれば、スペーサ部は、同時にバッフル部として構成される。排気ガス冷却器を通過することで冷却されるべき排気ガスの流れをできる限り均一にするため、スペーサ部は、バッフル部として構成され得る。これにより、特にいわゆるデッドゾーンが回避され得る。加えて、バッフル部として構成されたスペーサ部によれば、排気ガス冷却器を通過する流れが均一化される結果、より高い熱伝導と、効率的な排気ガス冷却とが可能になる。
【００１５】
有利な改良によれば、スペーサ部は、外面に表面積拡大構造を、特にビード、スタッド又はリブを有することが提案される。これにより、熱伝導表面積が拡大され得て、熱交換が改善される。
【００１６】
適切には、スペーサ部の奥行ａは、少なくとも５ｍｍである。少なくとも５ｍｍの奥行ａによって、スペーサ部は、特に良く冷却液にフラッシュされる結果、最適な冷却が実現できて、熱疲労耐性が更に改善する。
【００１７】
本発明による解決策の他の有利な実施形態によれば、２枚の積層ディスクにより形成された排気ガス流路とネジ取付板との間の距離ｂは、少なくとも８ｍｍである。これにより、１番目の排気ガス流路とネジ取付板との間に存在するエアクッションのため、当該領域における接続板上の危険な熱負荷を防止する、効率的な絶縁層が生成され得る。
【００１８】
本発明による解決策の他の有利な実施形態によれば、排気ガス出口の領域にて、ネジ取付板にエンボス（排気ガス）偏向流路が設けられる。更に、ネジ取付板と隣接する積層ディスクとの間に、排気ガス出口にて隣接する積層ディスクの方向に形成された皿部を有する中間板が設けられる。排気ガス入口における皿部と同様に、これも別個のスペーサ片として構成され得ることは明らかである。これにより、出口側にて排気ガス冷却器から排出される冷却された排気ガスが、ネジ取付板にエンボスされた排気ガス偏向流路に集められ、内燃エンジンの中の例えば排気ガスオーバーフロー流路へ直接に移送されて、内燃エンジンの冷却側へ流れることが可能になる。
【００１９】
適切には、排気ガス入口の領域にて、排気ガス再循環バルブがネジ取付板の上に設けられ、ネジ付きボルトを介して特にネジ取付板にボルト留めされる。これらのネジ付きボルトは、接続板に溶接され得て、比較的簡便に排気ガス再循環バルブを接続板の上に前もって組み立てることが可能になる。更に、ネジ取付板の上に設けられたネジ付きボルトを介して排気ガス再循環バルブをネジ止めすることにより、エンジンすなわち内燃エンジンに対して、ネジ付きボルトとネジ取付板とを介して、排気ガス再循環バルブが間接的に固定されることが可能になる。これにより、積層ディスクブロックへの振動伝達が少なくとも低減される。
【００２０】
本発明の他の重要な特徴及び利点は、従属項から、図面から、そして関連する図の説明から得られる。
【００２１】
上述しかつ以下更に説明する特徴が、言及した各組み合わせのみで利用されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせ又は単独でも利用され得ることは、明らかである。
【００２２】
本発明の好ましい実際的な実施形態が図面に示され、かつ以下の記述にて詳細に説明される。ここでは、同一の参照符号は、同一の又は類似の又は機能的に同一のコンポーネントを表す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る内燃機関の断面図である。
【図２】スペーサ部が皿部として構成された、図１の排気ガス入口の領域における詳細図である。
【図３】排気ガス冷却器の斜視図である。
【図４】排気ガス再循環バルブを有する排気ガス冷却器の上面図及び断面図である。
【図５】スペーサ部が別個のスペーサ片として構成された、排気ガス入口の領域における詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図２及び図５によれば、本発明に係る内燃機関１は、その中に中空部３が設けられたハウジング２を備える。中空部３を冷却液１２が流れて、内燃機関１が冷却される。更に、本発明に係る内燃機関１は、燃焼プロセスへ供給される排気ガスを冷却するための排気ガス冷却器４（図３及び図４もまた参照）を備える。排気ガス再循環により、特に窒素酸化物及び微粒子排出物が低減される。
【００２５】
更に図１〜図５を参照すれば、排気ガス冷却器４は、積層ディスク冷却器として構成され、複数の積層ディスク５と、カバー板６と、内燃機関１のハウジング２にネジ止めするためのネジ取付板７とを有することが判る。
【００２６】
特に図１から明らかなように、ハウジング２に取り付けられた状態、すなわちネジ止めされた状態で、排気ガス冷却器４は、冷却液１２が流れるハウジング２の中空部３へ突出する結果、中空部３へ流れ込む冷却液１２は、積層ディスク５を通過するように流れ得る。
【００２７】
本発明によれば、ネジ取付板７は、少なくとも排気ガス入口８にて、隣接する積層ディスク５の方向に、すなわちＹ方向に形成されたスペーサ部９をも有する。このスペーサ部９は、ネジ取付板７と隣接する積層ディスク５との間の距離を拡大して、Ｙ方向にてガス冷却器４の位置を中空部３の奥深くに設定する。これにより、特に、排気ガス冷却器４の熱伝導ブロックである積層ディスク５を通過する冷却液１２の流れが良くなる結果、これらの冷却が改善される。スペーサ部９は、ネジ取付板７から一体に形成された皿部２４（図２参照）として構成されてもよいし、別個のスペーサ片２５（図５参照）として、特に板、リング、金属板部材、スリーブ又はブッシュとして構成されてもよい。後者は、ネジ取付板７に特にボルト留め、半田付け又は溶接により接続されている。これに加えて、又はこれに代えて、スペーサ片２５は１番目の積層ディスク５にも接続され得る。
【００２８】
これらのスペーサ部９の実施形態とは独立に、スペーサ部９は、例えば図２及び図５に示されるように、外面に表面積拡大構造２６として、特にビード、スタッド又はリブを有し得る。表面積が拡大されたことにより、特に排気ガス入口８の危険な温度領域にて、熱伝導が大幅に改善され得る。
【００２９】
適切には、少なくとも積層ディスク５とネジ取付板７とは、互いに半田付けされ、溶接され又はボルト留めされる。通常は、カバー板６と、積層ディスク５と、ネジ取付板７とからなる排気ガス冷却器４の全体が半田付けされることは、明らかである。その結果、排気ガス冷却器４は、信頼性高く密閉され、かつ系統立って製造され得るだけでなく、同時に前もっての組み立てが可能になる。
【００３０】
本発明による解決策の他の有利な実施形態によれば、スペーサ部９は、同時にバッフル部１０として構成される。これにより、排気ガス冷却器４を通過する排気ガス１１の流れが均一化される結果、熱伝導に関して最適化される。図２に示されるように、スペーサ部９の奥行ａは、少なくとも５ｍｍである。これにより、排気ガス冷却器４を内燃機関１のハウジング２の中空部３の中で奥深くに配置することが可能になる結果、排気ガス冷却器４が冷却液の主たる流れの中に配置される。２枚の積層ディスク５により形成された排気ガス流路１３とネジ取付板７との間の距離ｂは、少なくとも８ｍｍである。
【００３１】
冷却液１２が流れる冷却液流路１４は、いずれの場合でも２つの隣接する排気ガス流路１３の間に位置する。ここに、２枚の積層ディスク５により形成された排気ガス流路１３の高さｈＡＧＫは、４ｍｍと８ｍｍの間である。また、２枚の積層ディスク５の間に形成された冷却液流路１４の高さｈＫＦＫは、２ｍｍと１０ｍｍの間、特に２ｍｍと５ｍｍの間である。排気ガス流路１３の中に乱流壁１５を設け得ることは、明白である。これにより、排気ガス流路１３の中を流れる排気ガス１１に渦が発生して、熱伝導が改善する。同様に、冷却液流路１４の中にスタッド１６（図２参照）を設け得る。スタッド１６は冷却液１２の渦を生じさせるので、熱伝導が改善する。
【００３２】
図２を再度参照すれば、ネジ取付板７と直近に隣接する積層ディスク５との間に、排気ガス出口１８（図１、図３及び図４参照）にて隣接する積層ディスク５の方向に形成された皿部９’を有する中間板１７が設けられていることが判る。これにより、中間板１７とネジ取付板７との間に偏向流路１９を形成することが可能になる。この偏向流路１９によって、排気ガス冷却器４から排出される冷却された排気ガス１１が、例えば排気ガスオーバーフロー流路２０（図１参照）へ移送されて、内燃機関１のハウジング２の中へ、すなわち内燃機関１の冷却側にてエンジンブロックの中へ案内されることが可能になる。更に、ネジ取付板７に、ネジ孔として設計され、かつ内燃機関１のハウジング２にネジ取付板７を、したがって排気ガス冷却器４をネジ止めするための挿通孔２１（特に図３及び図４参照）が設けられている。
【００３３】
できるだけ簡便かつ迅速に排気ガス再循環バルブ２２（図４参照）をネジ取付板７に、したがって排気ガス冷却器４に装着できるようにするため、ネジ取付板７にネジ付きボルト２３を設け得る。排気ガス再循環バルブ２２は、この上に配置され、かつナット（不図示）により固定される。これにより、特に、排気ガス冷却器４への排気ガス再循環バルブ２３の前もっての組み立てが可能になる。また、２本のネジ付きボルト２３は、ネジ取付板７に対する排気ガス再循環バルブ２２の位置決めを可能にする。この際、排気ガス再循環バルブ２２は、エンジンブロックに、すなわち内燃機関１のハウジング２に対して直接に、またその他の挿通孔２１ではネジ取付板７を介して、ボルト留めされる。
【００３４】
本発明に係る内燃機関１によれば、以下の効果が達成され得る。すなわち、
・一体化の度合いが高く、
・排気ガス入口８の優れたフラッシングと、ネジ取付板と１番目の排気ガス流路１３の面との間に達成された距離ｂとにより、熱疲労耐性が大幅に改善され、
・ネジ取付板７に排気ガス再循環バルブ２２を、対応するネジ付きボルト２３によって簡便に取り付けでき、
・（可能な限り）内燃機関１のハウジング２に排気ガス再循環バルブ２２を簡便にボルト留めができて、排気ガス冷却器４への振動負荷の伝達が低減され、
・ネジ付きボルト２３により排気ガス再循環バルブ２２をネジ取付板７に前もって組み立てることができ、
・付加的な中間板１７の使用により偏向流路１９を一体化できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  内燃機関
２  ハウジング
３  中空部
４  排気ガス冷却器
５  積層ディスク
６  カバー板
７  ネジ取付板
８  排気ガス入口
９，９’スペーサ部
１０  バッフル部
１１  排気ガス
１２  冷却液
１３  排気ガス流路
１４  冷却液流路
１７  中間板
１８  排気ガス出口
１９  エンボス偏向流路
２２  排気ガス再循環バルブ
２３  ネジ付きボルト
２４  皿部
２５  スペーサ片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016133121.tif 000006
【図５】
2016133121.tif 000007