(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインクーラ（５８）、ウォータジャケット（５４）、冷媒回路、及び排気管を吸気管（２６）に接続する排気ガス回収導管（４２）の形の外部排気ガス再循環部を有し、ウォータジャケット（５４）が冷媒流のための入口及び出口を備え、メインクーラ（５８）が冷媒回路から分離可能である内燃機関（１０）と、液状の熱輸送媒体のための加熱回路を有する暖房装置（６０）を備えた客室と、排気ガス回収導管（４２）により回収される排気ガスの熱が暖房装置（６０）に供給可能である熱交換装置とを有し、冷媒回路に加熱回路が含まれ、これにより冷媒回路と加熱回路内を共通の媒体が循環する、自動車において、
メインクーラ（５８）と暖房装置（６０）が、ウォータジャケット（５４）の同じ出口に接続されており、メインクーラ（５８）が、温度調節弁（５７）により冷媒回路から分離可能であること、熱交換装置が、回収された排気ガスが貫流可能である熱交換器（６２）を含んでおり、この熱交換器が、メインクーラ（５８）を通過した冷媒が熱交換器（６２）を貫流するように、冷媒回路内でウォータジャケット（５４）と並列に接続されており、冷媒ポンプ（５６′）によって冷媒流が直接的に熱交換器（６２）とウォータジャケット（５４）に分流されることを特徴とする自動車。
【請求項２】
排気ガス回収導管（４２）の中に弁（４４）を配置し、熱交換器を排気管（３４）と弁（４４）の間に配置することを特徴とする請求項１に記載の自動車。
【請求項３】
エンジン制御部（４６）は内燃機関（１０）が全負荷の時に弁を閉ざすことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車。
【請求項４】
熱交換器（６２）は対向流式で冷媒によって貫流されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車。
【請求項５】
内燃機関（１０）は直接噴射式ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の自動車。
【請求項６】
熱は加熱回路にほぼ完全に供給可能であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の自動車。
【請求項７】
熱交換装置は内燃機関（１０）に供給される熱輸送媒体を受け取ることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、メインクーラ、ウォータジャケット、冷媒回路、及び排気管を吸気管に接続する排気ガス回収導管の形の外部排気ガス再循環部を有し、ウォータジャケットが冷媒流のための入口及び出口を備え、メインクーラが分離可能である内燃機関と、液状の熱輸送媒体の加熱回路を有する暖房装置を備えた客室と、排気ガス回収導管により回収される排気ガスの熱を暖房装置に供給可能であり、冷媒回路と加熱回路内を共通の媒体が循環し、内燃機関の後で暖房装置の前の熱を直接的に加熱回路に供給可能である熱交換装置とを有する自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車は通常内燃機関で駆動される。周知の内燃機関はピストン機械であり、この機械の間欠動作は燃焼過程が最適に進行しない結果にしている。その結果として、無害な燃焼生成物、水や二酸化炭素、の外に、かなりの量の有害物質が発生する。排気ガスと共に周囲に放出される内燃機関で最も問題となる有害物質としては窒素酸化物（ＮＯX）を挙げることができる。窒素酸化物の形成は燃焼のピーク温度に著しく依存する。燃焼のピーク温度を下げるため、種々の内燃機関には温度を下げる手段として排気ガス再循環部が装備されている。外部排気ガス再循環部の場合には排気ガス回収導管が設けてあり、この排気ガス回収導管が内燃機関の排気マニホールド（排気管）を吸気マニホールド（吸気管）につなぐ。排気行程でピストンにより燃焼室から排除される排気ガスの一部は、次の吸気行程の時に前記排気ガス回収導管を経由して燃料と空気の混合物（オットーエンジンの場合）あるいは燃焼空気（ディーゼルエンジンの場合）と共に再循環される。
【０００３】
シリンダを充填する際に回収された排気ガスの割合を勝手に高めることはできない。何故なら混合物が少なすぎると炭化水素の放出が多くなるからである。
【０００４】
内燃機関からの有害物質の放出を低下させる他の方法は固有燃料消費量を低減させることにある。特に最近の直接噴射式ディーゼルエンジンは、この構造の場合、平均的な大きさの自動車エンジンが部分負荷領域で外気の温度が低い時に自動車の客室を十分暖房するのにもはやそれほど損失熱を発生させないほど良好な効率を達成している。
【０００５】
それ故、望ましくない運転条件、つまり内燃機関を暖気運転の時や外気の温度が低い場合、例えば暖房をするために使用する内燃機関の冷却水を更に加熱し、約500Wと1kWの間の出力にする電気的な補助ヒータが知られている。そのような電気的な補助ヒータに結び付くコストは特に大きな発電機（ダイナモ）を含むので、製造コストの外に、車両重量も望ましくないほど増大させる。これは、固有燃料消費量を低くする初期の目標設定に相反する。
【０００６】
付加的な加熱出力を与えるため、例えばドイツ特許第31 03 198号明細書により、排気系統中に配置された特別な熱交換器も知られている。このような熱交換器は排気系統中のある個所で排気ガスから熱を奪うが、燃焼のピーク温度に良好な影響を与え、それにより窒素酸化物の放出を低下させることが不可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、この発明の課題は、冒頭に述べた種類の内燃機関の有害物の抑制を更に改善し、他方で、効率の高い内燃機関にあって補助ヒータの要求を低減するか不要にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題の解決は、メインクーラと暖房装置が、ウォータジャケットの同じ出口に接続されており、熱交換装置が、回収された排気ガスが貫流可能である熱交換器を含んでおり、この熱交換器が、メインクーラを通過した冷媒が熱交換器を貫流するように、冷媒回路内でウォータジャケットと並列に接続可能であることを特徴とする、メインクーラ、ウォータジャケット、冷媒回路、及び排気管を吸気管に接続する排気ガス回収導管の形の外部排気ガス再循環部を有し、ウォータジャケットが冷媒流のための入口及び出口を備え、メインクーラが分離可能である内燃機関と、液状の熱輸送媒体の加熱回路を有する暖房装置を備えた客室と、排気ガス回収導管により回収される排気ガスの熱を暖房装置に供給可能であり、冷媒回路と加熱回路内を共通の媒体が循環し、内燃機関の後で暖房装置の前の熱を直接的に加熱回路に供給可能である熱交換装置とを有する自動車により実現されている。
【０００９】
この発明により熱交換器を排気ガス回収導管の中に配置すると、一方で回収された排気ガスが冷却されるので、燃焼のピーク温度を低下させ、それにより回収される排気ガスの割合が高すぎるという悪影響が生じることなく、窒素酸化物の放出を低減させることができ、他方で補助加熱出力を構造上簡単な方法で達成でき、この補助加熱出力は、通常自動車で使用されているような出力の内燃機関にあっては500W〜1kWの範囲内にある。
【００１０】
このように得られた二重利用性は構造上簡単な手段で実現でき、この発明による自動車の製造コストは、電気的な補助ヒータあるいは他の補助ヒータを備える、それ以外では同じ自動車に比べて低減している。
【００１１】
この発明の他の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【００１２】
特に有利なことは、冷媒回路を持つ内燃機関（水冷エンジン）の場合、排気ガス回収導管のこの発明による熱交換器は冷媒回路に組込可能であるので、回収される排気ガスから授受される熱は、暖房装置を止めた時でも、内燃機関の冷媒を加熱し、加熱部を使用していなくても回収された排気ガスの冷却を達成できる点にある。冷媒が加熱熱交換器を常時貫流する場合は、熱交換器を加熱回路に直接埋め込んでもよい。
【００１３】
排気ガス回収導管の中に、周知のように、弁を配置すれば、この発明の他の利点として、水冷エンジンの場合に設ける冷媒回路用のクーラは、今までのものより大きな寸法に設計する必要がなくなる。何故なら、内燃機関が全負荷の場合に排気ガス回収導管あるいは排気ガス再循環部を弁で遮断できるからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づき、この発明をより詳しく説明する。
【００１５】
図１には内燃機関１０が断面図にして概略的に示してある。ピストン１２は連接棒１４を介してクランクケース１８に回転可能に保持されているクランクシャフトにおけるクランク１６に周知のように作用を及ぼしている。ピストン１２はシリンダヘッド２２により遮断されているシリンダ２０の中を摺動する。ピストン１２が吸気行程で下に移動する時には、燃焼室２４に吸気管２６とエアフィルタ２８を介して燃焼空気が装入される。図示していない弁駆動部により操作される吸気弁３０は吸気行程２６／２８で周知のように開閉する。
【００１６】
内燃機関が直接噴射式ディーゼルエンジンとして形成されている場合には、噴射弁３２は燃料を噴射するために使用され、それにより出力の調整のためにも使用される。
【００１７】
排気管３４は、周知のように、排気行程の間に排気弁３６が開くと、排気ガスを受け入れる。排気管３４には触媒３８と消音器４０が配設されている。
【００１８】
排気ガス回収導管４２は排気弁３６が開くと排気管３４に入る排気ガスの一部を吸気管２６に導く。排気ガス回収導管４２に配置されている弁４４は開いていることを前提とする。この弁４４はエンジン制御ユニット４６により全負荷近くの特性領域では閉ざされている。対応する信号導線５０と５２により、一方で排気ガス回収導管４２に配置されている弁４４は全負荷運転の時に閉ざされ、他方で噴射弁３２を介して噴射される燃料の量は微粒子放出限度の近くまで高められる。
【００１９】
損失熱を排出するため、あるいは冷却のために、内燃機関１０のシリンダ２０はウォータジャケット５４で取り囲まれている。ジャケット５４内の水または冷媒は冷媒回路を経由して流れ、ポンプ５６で循環される。冷媒は温度調節弁５７を介してメインクーラ５８を流れ、このメインクーラの中で授受された熱は走行中に入る風に応じて周囲に排出される。温度調節弁５７は、冷媒が低温の時に、メインクーラ５８を冷媒回路から切り離し、冷媒が高温の時に、メインクーラ５８を冷媒回路に接続する。
【００２０】
客室を暖房するには、付加的な熱交換器６０を設け、この熱交換器の中で客室に供給される空気に熱を与える。この付加的な熱交換器６０は冷媒回路に必ず入れておく。
【００２１】
従来技術によれば、排気ガス回収導管４２は二重壁で形成されているので、熱交換器６２を形成する。この熱交換器は、流れ方向を示す接続導管の矢印から分かるように、ポンプ５６で供給される冷媒によって対向流式で貫流される。
【００２２】
それ故、部分負荷運転では、つまり弁４４が開いている場合には、冷媒回路５４／５６には、並列に接続された排気ガス回収導管の熱交換器６２により付加的な出力が供給され、この出力は暖房装置を運転するために設けてある熱交換器６０の中で客室に排出される。更に、排気ガス回収導管４２を経由して流れ、吸気管２６により回収される排気ガスが冷却されるので、燃焼のピーク温度が低下し、ＮＯXの放出が低下する。
【００２３】
ウォータジャケット５４を流れる冷媒の流れとの図１に示す熱交換器６２の直列接続は、通常の構造の内燃機関の場合、クランクケースに直接フランジ固定されている冷媒ポンプ５６がその接続に関して不変に受け継ぐという利点を提供する。図１に示すように、熱交換器６２は冷媒回路の位置Ｘに挿入でき、これは加熱部が動作していない時に排気ガスの冷却を更に行うという利点を有する。何故なら冷媒がメインクーラ５８を流れるからである。選択的に、付加的な熱交換器６２を位置Ｙに配置してもよい。これは熱交換器６２により得られる付加的な加熱出力が直接に、しかも主に暖房装置６０の熱交換器に供給されるという利点を提供する。従って、最初に利用できる加熱出力を高めるが、加熱部が運転されない場合、排気ガスの冷却とそれに関連する有利な影響はもはや不可能であり、熱交換器６２中に蒸気の気泡が生じるという欠点を伴う。
【００２４】
図１の回路は、冷媒ポンプの既存の構造を不変に受け継ぐという利点を提供する。しかし、難点は冷媒が熱交換器６２を貫流し、この冷媒がエンジンの廃熱をウォータジャケット５４の中で受け取り、それにより温度が上昇する点にある。
【００２５】
本発明によれば、図２に示すように、メインクーラ５８を貫流し、相応にウォータジャケット５４を出る冷媒よりも低温である冷媒が熱交換器６２を貫流するように、熱交換器６２をウォータジャケット５４に並列に接続することができる。従って、付加的な熱交換器６２を貫流する冷媒と排気ガスの温度差が大きくなるため、暖房装置６０に供給される伝達熱量が大きくなる。しかし、このためには、供給する冷媒流が排気ガス熱交換器６２を貫流する部分流と内燃機関１０のウォータジャケット５４を貫流する部分流に分流できるように、ウォータポンプあるいは冷媒ポンプ５６を構造的に設計する必要がある（５６′）。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換器が内燃機関を貫流する冷媒流に直列に接続されている従来技術による内燃機関の概略図である。
【図２】この発明による熱交換器が内燃機関を貫流する冷媒流に並列に接続されている実施例である。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  連接棒
１６  屈曲部（クランク）
１８  クランクケース
２０  シリンダ
２２  シリンダヘッド
２４  燃焼室
２６  吸気管
２８  エアフィルタ
３０  吸気弁
３２  噴射弁
３４  排気管
３６  排気弁
３８  触媒
４０  消音器
４２  排気ガス回収導管
４４  弁（４２の中の）
４６  エンジン制御ユニット
４８  アクセルペダル
５０  制御導線
５２  制御導線
５４  ウォータジャケット（冷媒ジャケット）
５６  ポンプ
５７  温度調節弁
５８  メインクーラ
６０  暖房装置の熱交換器
６２  熱交換器（４２の）
【図１】
0004256933.tif 000002
【図２】
0004256933.tif 000003