特許 6397411 改良型排気ガス再循環装置およびそれを形成するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6397411

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】改良型排気ガス再循環装置およびそれを形成するための方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 7/16 20060101AFI20180913BHJP

   F28F 1/06 20060101ALI20180913BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20180913BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20180913BHJP

   F28F 9/013 20060101ALI20180913BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20180913BHJP

   F02M 26/29 20160101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   F28D7/16 Z

   F28F1/06

   F28F1/40 N

   F28D1/053 A

   F28F9/013 B

   F28F21/08 F

   F02M26/29 311

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-531161(P2015-531161)

(86)(22)【出願日】2013年9月4日

(65)【公表番号】特表2015-532708(P2015-532708A)

(43)【公表日】2015年11月12日

(86)【国際出願番号】US2013058032

(87)【国際公開番号】WO2014039538

(87)【国際公開日】20140313

【審査請求日】2016年8月8日

(31)【優先権主張番号】13/605,896

(32)【優先日】2012年9月6日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515063334

【氏名又は名称】シニア アイピー ジーエムビーエイチ

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】コリンス，ライアン

(72)【発明者】

【氏名】マーフィー，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ワルシュ，ティモシー モーリス

(72)【発明者】

【氏名】カーネイ，トーマス

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２１４５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２８７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１２３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６３９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９３１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４７１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７８１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １／００−１３／００

Ｆ２８Ｆ １／０６，１／４０，９／０１３，２１／０８

Ｆ０２Ｍ ２６／２９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

改良型排気ガス再循環冷却器であって、
細長い中空の本体と、
前記本体の対向する端部に結合された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、
前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に結合された少なくとも１つの冷却器管アセンブリであって、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリが、実質的に楕円形の断面形状をもつ少なくとも１つの細長い管部材、および、長手方向の第１の端部及び第２の端部を有するとともに前記管部材の少なくとも一部分へと延びたフィンシートを含み、
前記少なくとも１つの管部材が、前記フィンシートによって占有されていない前記管部材内の領域を示し、前記領域は、少なくとも、その中に一体に形成された第１のコンボリューションを有し、前記フィンシートの前記第１の端部及び前記第２の端部の少なくとも一方を越えて延びており、前記第１のコンボリューションが、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの可撓性のセクションを規定し、前記管部材と前記フィンシートとが、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの前記可撓性のセクションとは別であり、かつそれと一体の、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの剛性のセクション内で拘束可能に接合される、冷却器管アセンブリと
を備え、
前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの前記可撓性のセクションが、前記第１のエンドプレートおよび前記第２のエンドプレートに近接した機械的応力を制限するために、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの熱膨張時に移動することを特徴とする改良型排気ガス再循環冷却器。

【請求項2】

前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に結合され、互いに離間した複数の冷却器管アセンブリであって、前記複数の冷却器管アセンブリの各々が、実質的に楕円形の断面形状をもつ細長い管部材、および前記管部材の少なくとも一部分へと延びたフィンシートを含み、前記複数の細長い管部材が、少なくとも、その中に一体に形成された第１のコンボリューションをさらに含み、各前記管部材の前記第１のコンボリューションが、前記それぞれ対応する冷却器管アセンブリの可撓性のセクションを規定し、前記複数の管部材の各前記管部材が、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの前記可撓性のセクションとは別であり、かつそれと一体の、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの剛性のセクション内で拘束可能に接合されたフィンシートを含む、複数の冷却器管アセンブリを備え、
前記それぞれ対応する冷却器管アセンブリの前記可撓性のセクションが、それぞれ対応する前記第１のエンドプレートおよび前記第２のエンドプレート内で生じる機械的応力を制限するために、前記それぞれ対応する冷却器管アセンブリの熱膨張時に、前記複数の冷却器管アセンブリの残りの冷却器管アセンブリから独立して移動することを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項3】

前記管部材が、その中に一体に形成された複数のコンボリューションを有し、前記複数のコンボリューションが、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの前記可撓性のセクションを規定することを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項4】

前記管部材が、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの前記剛性のセクションにおいて第１の厚さを有し、前記管部材が、前記第１のコンボリューションにおいて第２の厚さを有し、前記第１の厚さと前記第２の厚さとが実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項5】

前記第１のコンボリューションが、前記管部材の第１の端部に近接していることを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項6】

排気ガスの流れのために前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの第１の端部に結合された排気入口であって、前記排気入口が、内燃機関の排気マニホールドに結合するように構成される、排気入口と、
前記第１の端部に実質的に対向する位置に、前記少なくとも１つの冷却器管アセンブリの第２の端部に結合された排気出口であって、前記排気出口が、内燃機関の吸気マニホールドに結合するように構成される、排気出口と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項7】

冷却材入口と冷却材出口とをさらに備え、前記冷却材入口および前記冷却材出口の各々が、内燃機関の冷却材系に結合するように構成され、前記本体が、前記冷却材入口に流体結合した冷却材入口アパーチャと、前記冷却材出口に流体結合した冷却材出口アパーチャとを含み、それにより、前記冷却材入口と前記冷却材出口との間で前記本体を通って略長手方向に冷却材が進むことを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項8】

前記管部材が、ステンレス鋼で製造されることを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項9】

前記管部材と前記フィンシートとが、ブレージング取付けインターフェースを介して互いに対して拘束可能に接合されることを特徴とする請求項１に記載の改良型ガス再循環冷却器。

【請求項10】

改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法であって、
実質的に楕円形の断面形状をもつ細長い管を形成することと、
一体の可撓管部分を規定するために、前記管に、少なくとも第１のコンボリューションを一体に形成することと、
前記フィンシートによって占有されていない前記管内の領域を形成するように、前記可撓管部分から長手方向に離間した位置で、前記管内に、長手方向の第１の端部及び第２の端部を有するフィンシートを挿入することと、
前記フィンシートの相対配置を前記管内に拘束可能に接合することと、
実質的に、冷却器ケースの対向する端部の間に前記管を結合することであって、前記可撓管部分が、前記冷却器ケースの前記対向する端部のうちの１つに近接して配置される、前記管を結合することと、
を含み、
前記管の前記可撓管部分が、前記管の熱膨張時に移動することを特徴とする改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項11】

前記第１のコンボリューションにおいて前記管の厚さを実質的に維持することをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項12】

前記管と前記フィンシートとを拘束可能に接合することが、前記フィンシートを前記管内にブレージングすることを含むことを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項13】

一体の可撓管部分を規定するために、前記管に、少なくとも前記第１のコンボリューションを一体に形成することが、前記第１のコンボリューションを機械的にバルジ加工することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項14】

前記管に、第２のコンボリューションを連続的に一体に形成することをさらに含み、前記第１のコンボリューションと前記第２のコンボリューションとが、前記一体の可撓管部分を集合的に規定することを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項15】

前記管に、少なくとも前記第１のコンボリューションと第２のコンボリューションとを同時に一体に形成することをさらに含み、前記第１のコンボリューションと前記第２のコンボリューションとが、前記一体の可撓管部分を集合的に規定することを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【請求項16】

一体の可撓管部分を規定するために、前記管に、少なくとも前記第１のコンボリューションを一体に形成することが、前記第１のコンボリューションのハイドロフォーミングを含むことを特徴とする請求項１０に記載の改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関のための排気ガス再循環システムに関し、詳細には、排気ガス再循環冷却器に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の内燃機関は、長年にわたって、効率を上げるために、および／または、窒素酸化物のような望ましくない排気成分の生成を制限するために、内燃機関自体の内部燃焼プロセスによる排気ガスをそれらの吸気マニホールドに戻すようにルーティングするための排気ガス再循環機構を装備してきた。たとえば、高温で窒素酸化物を形成する際に、燃焼温度を下げ、次に、窒素酸化物の生成を低減するためにエンジンのシリンダ中の燃焼混合物に排気ガスを導入することが知られている。上昇した温度を下げるためには、燃焼混合物に排気ガスを導入する前に排気ガスを冷却することが知られている。典型的な排ガス再循環冷却器の適用は、排気ガスの温度を６５０℃から１２０℃まで下げるが、再循環した気体についての特定の冷却要件は、エンジンのサイズ、タイプおよび適用例にしたがってしばしば変動する。

【0003】

典型的な排気ガス再循環冷却器は、内燃機関の冷却系全体に結合され、内燃機関のラジエータ冷却材により冷却される冷却管に排気ガスを通す。排気ガス再循環冷却器は、現在の内燃機関の最も複雑で歴史のある信頼性が低い部品のうちのいくつかであると判明した。排出性能および内燃機関の効率に対する注目が高まるにつれて重要性が増すことにより、これらの問題は悪化するばかりであった。

【0004】

排気ガス再循環冷却器は、２つの主な負荷メカニズム（熱疲労および熱衝撃）の下で動作しなければならない。熱疲労は、正常運転中に排気ガス再循環冷却器が直面する熱応力を指す。熱衝撃は、壊れたポンプを通る冷却材の損失、冷却ライン障害などのような、排気ガス再循環冷却器の異常動作状態を指す。熱衝撃は、しばしば、長手方向に配向された排気ガス再循環冷却器構成要素の金属膨張を伴う。

【0005】

排気ガス再循環冷却器における熱衝撃中に金属膨張は、排気ガス再循環冷却器を破断させる、または漏出させることがあり、それによって次に、エンジン性能全体に悪影響を及ぼすことがある。冷却器漏れの場合、冷却材が、再循環した排気ガスの経路に入り、吸気マニホールドに戻り、最終的には、エンジンシリンダに戻ることがある。エンジンシリンダの中に冷却材があるとエンジンの性能が阻害され、特定のレベルでは、シリンダの着火を完全に妨げることがある。さらに、冷却材が排気ガス再循環冷却器から漏出している場合、エンジンの冷却系全体は、その冷却損失により影響を受ける。最後に、最終的には、漏出性排気ガス再循環冷却器自体が、吸気マニホールドに再循環した排気ガスを冷却することである、それ自体の機能を実行することができないことがある。前述のように、燃焼混合物の上昇した温度は、望ましくないエンジンおよび排出性能につながり得る。

【0006】

極端な熱衝撃動作状態中のそのような障害に対抗するために何らかの金属膨張に適応する熱補償特徴を提供する２つの型の排気ガス再循環冷却器が知られている。第１に、排気ガス再循環冷却器について、金属膨張に適応するために屈曲し撓曲する丸い中空のコルゲート状またはコンボリュート状の冷却管を採用することが知られている。ただし、そのような中空の丸いコルゲートチューブは出力密度制限を有し、すなわち、所与のサイズのチューブの場合、冷却器管に関する他の既知の構造と比較して、そこを通る排気ガスを冷却する能力が比較的制限される。

【0007】

第２に、チューブアンドフィンアーキテクチャをもつものなど、出力密度能力が比較的高い冷却器管をもつフローティングコアを採用することが知られている。チューブアンドフィンアーキテクチャをもつ冷却管は、比較的平坦であるか、または楕円形であり、管内部にフィン構造を接合して、熱衝撃状態下での脅威にさらされることなく膨張する極めて頑丈なアセンブリを形成する。フローティングコア手法は、冷却管のすべてに一緒に結合されたツーピース排気マニホールドを提供することが知られており、ツーピース排気マニホールドは、２つの部品がＯリング接続と可動式に結合されている。冷却管が膨張すると、排気マニホールド構成要素をＯリング接続に沿って互いに対して移動させることができる。しかしながら、排気ガス再循環冷却器は、典型的には、均一なマクロスケールに対する熱衝撃を受けないので、そのようなマクロ補償フィーチャの効果は制限される。むしろ、典型的には、熱衝撃状態の結果、冷却管は不均一に膨張する。

【0008】

したがって、電力密度が比較的高く、熱衝撃性能が改善された排気ガス再循環冷却器が望ましい。

【発明の概要】

【0009】

本開示は、細長い中空の本体と、本体の対向する端部に結合された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に結合された少なくとも１つの冷却器管アセンブリを備える改良型排気ガス再循環冷却器を提供する。少なくとも１つの冷却器管アセンブリは、実質的に楕円形の断面形状をもつ細長い管部材、および管部材の少なくとも一部分への延びたフィンシートを含む。少なくとも１つの管部材は、少なくとも、その中に一体に形成された第１のコンボリューションを有し、第１のコンボリューションは、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションを規定する。管部材とフィンシートとは、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションとは別であり、かつそれと一体の、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的剛性のセクション内で拘束可能に接合される。少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションは、第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートにおける機械的応力を制限するために、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの熱膨張時に移動する。

【0010】

本改良型ガス再循環冷却器は、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に結合され、互いに離間した複数の冷却器管アセンブリをさらに備える。複数の冷却器管アセンブリの各々は、実質的に楕円形の断面形状をもつ細長い管部材、および管部材の少なくとも一部分へと延びたフィンシートを含む。複数の細長い管部材は、少なくとも、その中に一体に形成された第１のコンボリューションをさらに含み、各管部材の第１のコンボリューションは、それぞれ対応する冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションを規定する。複数の管部材の各管部材が、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションとは別であり、かつそれと一体の、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的剛性のセクション内で拘束可能に接合されたフィンシートを含む。それぞれ対応する冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションは、それぞれ対応する第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレート内で生じる機械的応力を制限するために、それぞれ対応する冷却器管アセンブリの熱膨張時に、複数の冷却器管アセンブリの残りの冷却器管アセンブリから独立して移動する。

【0011】

いくつかの好適な実施形態において、管部材は、その中に一体に形成された複数のコンボリューションを有し、複数のコンボリューションは、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的可撓性のセクションを規定する。

【0012】

いくつかの好適な実施形態において、管部材は、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの比較的剛性のセクションにおいて第１の厚さを有し、管部材は、第１のコンボリューションにおいて第２の厚さを有し、第１の厚さと第２の厚さとは実質的に等しい。

【0013】

いくつかの好適な実施形態において、第１のコンボリューションは、管部材の第１の端部に近接している。

【0014】

本改良型ガス再循環冷却器は、排気ガスを流すために少なくとも１つの冷却器管アセンブリの第１の端部に結合された排気入口をさらに備える。排気入口は、内燃機関の排気マニホールドに結合するように構成される。本改良型ガス再循環冷却器は、第１の端部に実質的に対向する位置に、少なくとも１つの冷却器管アセンブリの第２の端部に結合された排気出口をさらに備える。排気出口は、内燃機関の吸気マニホールドに結合するように構成される。

【0015】

本改良型ガス再循環冷却器は、冷却材入口と冷却材出口とをさらに備える。冷却材入口および冷却材出口の各々は、内燃機関の冷却材系に結合するように構成される。本体は、冷却材入口に流体結合した冷却材入口アパーチャと、冷却材出口に流体結合した冷却材出口アパーチャとを含み、それにより、冷却材入口と冷却材出口との間で本体を通って略長手方向に冷却材が進む。

【0016】

いくつかの好適な実施形態において、管部材は、ステンレス鋼で製造される。

【0017】

いくつかの好適な実施形態において、管部材とフィンシートとは、ブレージング取付けインターフェースを介して互いに対して拘束可能に接合される。

【0018】

本開示は、また、改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法であって、実質的に楕円形の断面形状をもつ細長い管を形成することと、一体の可撓管部分を規定するために、管に、少なくとも第１のコンボリューションを一体に形成することと、可撓管部分から長手方向に離間した位置で、管内にフィンシートを挿入することと、フィンシートの相対配置を前記管内に拘束可能に接合することと、実質的に、冷却器ケースの対向する端部の間に管を結合することであって、可撓管部分が、冷却器ケースの対向する端部のうちの１つに近接して配置される、管を結合することとを含む、改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法を提供する。管の可撓管部分は、管の熱膨張時に移動する。

【0019】

本改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法は、第１のコンボリューションにおいて前記管の厚さを実質的に維持することをさらに含む。

【0020】

いくつかの好適な実施形態において、管とフィンシートとを拘束可能に接合することは、フィンシートを管内にブレージングすることを含む。

【0021】

いくつかの好適な実施形態において、改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法は、一体の可撓管部分を規定するために、管に、少なくとも第１のコンボリューションを一体に形成することは、第１のコンボリューションを機械的にバルジ加工することを含む。

【0022】

改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法は、管に、第２のコンボリューションを連続的に一体に形成することをさらに含み、第１のコンボリューションと第２のコンボリューションとは、一体の可撓管部分を集合的に規定する。

【0023】

改良型排気ガス再循環冷却器を形成するための方法は、少なくとも第１のコンボリューションと第２のコンボリューションとを同時に一体に形成することをさらに含み、第１のコンボリューションと第２のコンボリューションとが、一体の可撓管部分を集合的に規定する。

【0024】

いくつかの好適な実施形態において、一体の可撓管部分を規定するために、管に、少なくとも第１のコンボリューションを一体に形成することは、第１のコンボリューションのハイドロフォーミングを含む。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の原理による、長楕円形の冷却器管の斜視図である。

【図2】本開示の原理による、１つのコンボリューションが形成された長楕円形の冷却器管の斜視図である。

【図3】本開示の原理による、３つのコンボリューションが形成された長楕円形の冷却器管の斜視図である。

【図4】本開示の原理による、５つのコンボリューションが形成された長楕円形の冷却器管の斜視図である。

【図5A】本開示の原理による、５つのコンボリューションが形成された長楕円形の冷却器管の垂直端面図である。

【図5B】図５Ａの線Ａ−Ａに沿った、線Ａ−Ａの矢印の方向で見た図５Ａの長楕円形の冷却器管の側断面図である。

【図5C】図５Ｃの線Ｃ−Ｃに沿った、線Ｃ−Ｃの矢印の方向で見た図５Ｂの長楕円形の冷却器管の上断面図である。

【図5D】図５Ｂの円Ｂ内の、図５Ｂの長楕円形の冷却器管の一部分の拡大切欠図である。

【図6A】本開示の原理によるフィンシートの斜視図である。

【図6B】本開示の原理による代替フィンシートの斜視図である。

【図7A】本開示の原理による、長楕円形の冷却器管、フィンシートおよびフィルムアセンブリの垂直端面図である。

【図7B】図７Ａの線Ａ−Ａに沿った、線Ａ−Ａの矢印の方向で見た図７Ａの長楕円形の冷却器管、フィンシートおよびフィルムアセンブリの垂直側断面図である。

【図7C】図７Ｃの線Ｂ−Ｂに沿った、線Ｂ−Ｂの矢印の方向で見た図７Ｂの長楕円形の冷却器管、フィンシートおよびフィルムアセンブリの上断面図である。

【図7D】図７Ａの円Ｃ内の、図７Ａの長楕円形の冷却器管、フィンシートおよびフィルムアセンブリの一部分の拡大切欠図である。

【図8】本開示の原理による、排気ガス再循環冷却器アセンブリの斜視図である。

【図9】本開示の原理による、排気ガス再循環冷却器のための長楕円形の冷却器管のアセンブリの斜視図である。

【図10A】図９の冷却器管のアセンブリの垂直端面図である。

【図10B】図１０Ａの線Ａ−Ａに沿った、線Ａ−Ａの矢印の方向で見た図１０Ａの冷却器管のアセンブリの側断面図である。

【図10C】図１０Ｂの線Ｂ−Ｂに沿った、線Ｂ−Ｂの矢印の方向に見た図１０Ｂの冷却器管のアセンブリの上断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本開示の具体的な実施形態を示す添付図面を参照しながら、本開示についてさらに記載する。ただし、添付図面は例にすぎないことを留意されたい。たとえば、以下の図面に記載され、そこに示される様々な要素および要素の組合せを変化させて、本開示の趣旨および範囲に依然として含まれる実施形態を実施することができる。

【0027】

図８〜図１０を参照すると、例示的な排気ガス再循環冷却器２０は、第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６を収容する本体２２および冷却器管アセンブリ３０を含み、図示の実施形態においてこれらはアレイで配列されている。排気ガス再循環冷却器２０は、排気入口３６を介して内燃機関の排気マニホールドに結合することが可能であり、冷却器管アセンブリ３０を排気ガスが通過した後に、排気出口３８を介して内燃機関の吸気マニホールドに向かって排気ガスを戻すように構成される。本開示の原理によれば、排気ガス再循環冷却器２０は、単一の冷却器管アセンブリ３０または可変数の冷却器管アセンブリ３０を含むことができ、構成要素を様々な構成で配列することができることを理解されたい。したがって、本開示の排気ガス再循環冷却器２０の特定の構成は、本質的に例示的であることを理解されたい。

【0028】

排気ガス再循環冷却器２０は、冷却材入口４０および冷却材出口４２を介して冷却材系とともに動作するように構成される。冷却材は、冷却材系から冷却材入口４０に送達され、冷却材入口アパーチャ４４を通って本体２２に入る。冷却材は、本体２２を通って略長手方向に進み、冷却器管アセンブリ３０からの熱と、そこを通過する排気ガスとを引き出す。冷却材は、冷却材出口アパーチャ４６を通って本体２２から出て、冷却材出口４２を介して冷却材系へと戻る。本開示の原理によれば、排気ガス再循環冷却器２０は、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンを含む多種多様な内燃機関、ならびに冷却材系のようなその特定の構成要素およびシステムとともに動作するように構成することができ、したがって、本開示の排気ガス再循環冷却器２０の特定の構成は、本質的に例示的であることを理解されたい。

【0029】

図４〜図５をさらに参照すると、排気ガス再循環冷却器２０の各冷却器管３０は、管５０を含む。管５０は、第１の端部５２と第２の端部５４との間に延びており、実質的に楕円形の横断面を有する細長い中空管である。近接した第１の端部５２と１つまたは複数のコンボリューション５６とは、管５０中に一体に形成される。１つまたは複数のコンボリューション５６は、管５０の一体の比較的可撓性の部分５８を構成する。管５０の実質的な一体の残りの部分は、その主冷却部分６０を構成する。好ましくは、管５０は、ステンレス鋼を備える。

【0030】

図１〜図４をさらに参照して、本開示の原理による管５０の形成を示す。図１に示すように、管５０は、コンボリューションのない細長い実質的に楕円形の管として始まる。好ましい１つの実施形態では、図２に示すように、第１の端部５２から離間して、第１のコンボリューション５６を管５０に一体に形成する。図３〜図４に示すように、連続するコンボリューション５６を次々に形成し、各々が第１の端部５２に向かって近づくように配置される。管５０にコンボリューション５６のそのような連続する一体の形成を行う好適な方法は、管５０の機械的バルジ加工によるものである。図５Ｄにおいて詳細に示すように、コンボリューション５６は、好ましくは、管５０の冷却部分６０の壁厚６２がコンボリューション５６の壁厚６４と実質的に同様であるかまたはそれに等しくなるように形成される。

【0031】

管５０にコンボリューション５６を形成する方法を本開示の原理にしたがって変えることができることを理解されたい。たとえば、別の好ましい実施形態では、ハイドロフォーミングによって複数のコンボリューション５６が同時に形成される。

【0032】

図６Ａを参照すると、冷却器管３０の例示的なフィンシートまたはフィンモジュール６６は、横方向に交互にＵ形状になった構成により長手方向チャネル６８、７０のセットを規定する比較的薄い材料である。詳細には、フィンシートまたはフィンモジュール６６の上を向いたＵ形状部分はチャネル６８を規定し、フィンシート６６の下を向いたＵ形状部分はチャネル７０を規定し、チャネル６８、７０は、フィンシート６６上で横方向に交互になっている。図６Ｂを参照すると、代替的なフィンシートまたはフィンモジュール６６’が示されており、シートに形成された長手方向の波形が含まれる。

【0033】

図７Ａ〜図７Ｄを参照すると、例示的な冷却器管３０は、管５０に挿入され、管５０の主冷却部分６０内に配置された、フィンシート６６および結合フィルム７２を含む（説明のために構成要素が離間している図７Ｄを参照）。管５０とフィンシート６６との間に取付けインターフェースを提供し、ブレージングまたは同様のプロセスによる管５０とフィンシート６６との接合を可能にするように、フィンシート６６と管５０との間にフィンシート６６の両側に結合フィルム７２の複数のシートが配置されることを理解されたい。フィンシート６６を管５０に接合すると、フィンシート６６のチャネル６８、７０が、管５０の主冷却部分６０内で交互チャネルを規定する。図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、好適な本開示の実施形態では、フィンシート６６は、管５０の主冷却部分６０内に配置され、管５０の可撓性部分５８までは延びていない。管５０のフィンシート６６と主冷却部分６０とは、冷却器管３０のチューブアンドフィンセクション７２を集合的に備え、管５０の可撓性部分５８は、冷却器管３０の可撓性セクション７４を備える。チューブアンドフィンセクション７２は、好ましくは、可撓性セクション７４に比べて冷却器管３０の実質的により多くの部分を構成するので、冷却器管３０は、排気ガス再循環冷却器２０に対して比較的高いチューブアンドフィンアーキテクチャの既知の出力密度−所与の体積当たりより大きい温度低下−特性を提供する。

【0034】

図１０Ａ〜図１０Ｃをさらに参照すると、排気ガス再循環冷却器２０は、本体２２により収容された複数の冷却器管３０と、第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６とを含む。冷却器管３０は、第１のエンドプレート２４の管アパーチャ８０および第２のエンドプレート２６の管アパーチャ８２中でそれぞれ受けられる。本開示の好適な実施形態では、個別の冷却器管３０の構成要素、ならびに冷却器管３０と第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６は、単一のブレージングプロセスなどにおいて同時に、互いに対してそれぞれ永続的に接合される。

【0035】

図１０Ｂおよび図１０Ｃを特に参照すると、本体２２内で冷却器管アセンブリ３０は離間しており、冷却材は、冷却器管アセンブリ３０間を移動することができ、冷却器管アセンブリ３０を通過する排気ガスからの熱伝達を支援することができる。さらに、本開示の原理によれば、排気ガス再循環冷却器２０の異常な熱衝撃動作状態などにおける冷却器管アセンブリ３０の熱膨張時、各個々の冷却器管アセンブリ３０は、その冷却器管アセンブリ３０において生じる膨張に適応するために、他の冷却器管アセンブから独立して、それぞれ対応する可撓性セクション７４において移動することができる。そのそれぞれ対応する可撓性セクション７４における任意の個別の冷却器管アセンブリ３０の移動は、第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６に対してその冷却器管アセンブリ３０により加えられる力を、したがって、その冷却器管アセンブリ３０の熱膨張中の第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６における応力を制限する。

【0036】

その冷却器管アセンブリ３０の熱膨張中に第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６に対して任意の個別の冷却器管アセンブリ３０により加えられる力を制限することによって、排気ガス再循環冷却器２０は、第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２６の破損またはひび割れから生じ得る冷却材の漏出を抑制し、したがって、エンジン性能の低下、冷却系性能の低下および／または排気ガス再循環性能の低下を防止するのに役立つ。さらに、各個々の冷却器管アセンブリ３０は、他の冷却器管アセンブリから独立してそれぞれ対応する可撓性セクション７４において移動することができるので、排気ガス再循環冷却器２０は、典型的には、本質的に不均一であり、したがって、排気ガス再循環冷却器２０にわたって変動する性能を必要とする比較的広範囲の熱衝撃状態に応答することが可能である。

【0037】

本明細書に例示されるように、本開示はさまざまな方法で変えることができる。たとえば、本開示の原理による排気ガス再循環冷却器は、様々な車両適用例のための様々な構成において使用できることを理解されたい。さらに、本開示の原理による排気ガス再循環冷却器の構成要素の材料および形状は、本発明の範囲で変化させることができる。したがって、本開示は、本質的に例示的であることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】