特許 7477824 排気ガス再循環を伴う燃焼機関

(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】

(24)【登録日】2024-04-23

(45)【発行日】2024-05-02

(54)【発明の名称】排気ガス再循環を伴う燃焼機関

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/32 20160101AFI20240424BHJP

   F02M 26/29 20160101ALI20240424BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

F02M26/32

F02M26/29 311

F01P7/16 504Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021559944

(86)(22)【出願日】2020-03-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-27

(86)【国際出願番号】 EP2020000058

(87)【国際公開番号】W WO2020216465

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2023-02-24

(31)【優先権主張番号】102019002998.4

(32)【優先日】2019-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】592007771

【氏名又は名称】ドイツ アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100092277

【弁理士】

【氏名又は名称】越場 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100155446

【弁理士】

【氏名又は名称】越場 洋

(72)【発明者】

【氏名】クロステルベルク，ヨハンヌ

(72)【発明者】

【氏名】スリワ，マルコ

(72)【発明者】

【氏名】クルツ，トビアス

(72)【発明者】

【氏名】シュミッツ，オリヴァー

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０７９５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０７０５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１１７６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８１６４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１３３１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６３６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９４８８４９１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２６／３２

Ｆ０２Ｍ ２６／２９

Ｆ０１Ｐ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのシリンダーブロックと、少なくとも１つのＥＧＲクーラー（２）と、この少なくとも1つのＥＧＲクーラー（２）を受け入れるための少なくとも1つの平らなフランジ面と、ＥＧＲクーラー（２）への少なくとも１つの冷却液入口と、ＥＧＲクーラー（２）からの少なくとも１つの冷却液出口（８）と、ＥＧＲクーラー（２）への少なくとも１つの排気ガス入口と、ＥＧＲクーラー（２）からの少なくとも１つの排気ガスダクトと、少なくとも１つの内部冷却セクションとして機能するクーラーカセット（３）とを有するクランクケース（１）とシリンダーヘッドとを備えた内燃機関であって、
排気ガスの流れ方向で上記クーラーカセット（３）の前方に入口コネクタ（５）が配置され、上記クーラーカセット（３）の後方に出口コネクタ（８）が配置され、
上記入口コネクタ（５）および上記出口コネクタ（８）にはそれぞれ鋳造フィン（６）が設けられ、これらの鋳造フィン（６）に対向してクランクケース（１）の鋳造リブ（７）が配置され、鋳造フィン（６）と鋳造リブ（７）の間に隙間が形成され、冷却水を運ぶＥＧＲクーラー（２）の領域で冷却水の流速に影響が与えられる、
ことを特徴とする内燃機関。

【請求項2】

上記クーラーカセット（３）が乱流発生器を有する請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

平らなフランジ面が、ＥＧＲクーラー（２）を受け入れるためにクランクケース（１）の長手方向側に配置されている請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項4】

鋳造フィン（６）および鋳造リブ（７）がＥＧＲクーラー（２）とクランクケース（１）との間でダイヤフラムおよび／またはスロットル装置として機能する請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項5】

クランクケース（１）の鋳造リブ（７）がＥＧＲクーラー（２）の全長にわたって延びている請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項6】

鋳造フィン（６）と鋳造リブ（７）の間のギャップ幅の公差に関連する変動がクランクケース側の鋳造リブ（７）の機械加工によってのみ生じる請求項１～５のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は排気ガス再循環を伴う燃焼機関（BRENNKRAFTMASCHINE MIT ABGASRUCKFUHRUNG）に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の内燃エンジンは［特許文献１］（ドイツ特許第ＤＥ６９１３０９７６Ｔ２号明細書）に記載されている。この内燃機関はフレッシュガスラインと平行に走る分配ラインを備えた排気ガス再循環システムを有している。フレッシュガスラインは分岐フレッシュガスダクトを有し、この分岐フレッシュガスダクトはシリンダーユニットの２つの入口バルブに導かれ、フレッシュガスダクトには各供給ラインを備えた分配ラインが開口している。

【0003】

この排気ガス再循環（ＥＧＲ）クーラーではエンジンのクーラーを通る流れは横方向であり、エンジンのクランクケース内に一種のポケット状態で直接配置され、それ自体のハウジングはない。クロスフローにすることによって、空気が流れる断面積が大きいため、エンジンからの水の全量をＥＧＲクーラーで利用できる。縦方向流とは対照的に、水が経験する温度上昇は著しく低い。この配置はその機能性のおかげで冷却効果および水側圧力損失の点で理想的である。

【0004】

上記の配置の問題は、ＥＧＲクーラー挿入物（インサート）がクランクケースのウォーターポケットの輪郭によって完全には囲まれいないという点にある。これはＥＧＲクーラーの周りを大量の水が流れることを意味し、クーラーフィンを通る流速が低下させ、冷却効果を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】ドイツ特許第ＤＥ６９１３０９７６Ｔ２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記の問題を解決するものである。本発明の目的はクーラーを通して導かれる水を案内し、漏れ損失（Leckage-Verluste）を最小限に抑えることにある。それと同時に、上記の問題を製造および組立てに必要な追加コストを可能な限り少なくして解決することにある。

【0007】

本発明は、内燃機関への排気ガス再循環装置、特に分配ラインの設置を簡素化し且つ冷却効果を改善するという目的に基づいてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、請求項１および請求項９の特徴的な機能によって達成される。
本発明の利点は、内燃機関が非常にコンパクトになり、不必要な配管をしないで熱伝達を非常に効果的に行うことができる点にある。

【0009】

本発明のさらなる利点は、冷却セクションが乱流発生器を有し、それによってさらに良好な熱伝達が確実にできることにある。
本発明の別の実施形態では、チャネルにオリフィス装置および／またはスロットル装置が挿入される。これらの要素（コンポーネント）を使用することで個々のシリンダーユニットに供給される排気ガスの量を個別に調整できる。

【0010】

本発明では、ＥＧＲクーラーの入口コネクタに鋳造フィン（キャストフィン）が取り付けられ、一方、クランクケースポケット中には鋳造リブ（キャストリブ）が挿入される。クランクケースの鋳造リブは、［図１］に示すように、小さなギャップを残して、ＥＧＲクーラーの鋳造フィンまで延びて（引き上げられて）いる。そうすることで、残りのギャップを除いて、漏れ断面積を大幅に減少させることができる。ギャップ幅の公差に関連する変動を減らし、従って、スロットル効果の広がりを減らすために、鋳造リブはクランクケース側で機械加工される。リブの幅は狭いので、機械加工される材料は少量であり、クランクケースの機械加工時間はわずかに増加するだけてある。一方、ダイカストの公差は十分に正確であるので、ＥＧＲクーラーの鋳造リブを機械加工する必要はない。

【0011】

本発明の解決方法を用いることによって、漏れ損失は最小限に抑えられる。逆に、流速、従ってＥＧＲクーラーの冷却効果は大幅に増加または改善される。

【0012】

また、クランクケースの背面側の鋳造リブをＥＧＲクーラー全長にわたって延ばすことで、ＥＧＲクーラーの背面側の追加のバッフルプレートを省くことができる。それによってコストが削減でき、クランクケースのリブを機械加工するための追加コストを補償することになる。

【0013】

本発明方法はクランクケースにいつでも適応できるため、ＥＧＲクーラーの設計変更に対していつでも対応できる。

【0014】

本発明のさらに有利な実施形態は図面の説明から理解できよう。以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】クランクケースと一体化された排気ガス再循環装置の排気ガスクーラーの冷却ハウジングの斜視図。

【図2】［図１］のＥＧＲクーラーの側面図。

【図3】［図１］のＥＧＲ冷却ハウジングを備えたクランクケースの断面図で、ＥＧＲ冷却ハウジングの本体部分はクランクケースの一部であり、本体部分はカバーで覆われている。

【図4】［図３］のＣ－Ｃ線に沿ったクランクケースの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［図１］は燃焼エンジンのクランクケース１のシリンダーブロックを示しており、シリンダーブロックの長辺上にはＥＧＲクーラー２を受け入れるための平らなフランジ面を有している。冷却液の入口開口９は内燃機関の端面の領域で上記の平坦なフランジ表面のシール面に配置されている。冷却液は上記入口開口９からＥＧＲクーラー２に通過することができる。冷却液の入口開口部９すぐ近くのフランジ表面にはＥＧＲクーラー２の冷却液の出口開口部も設けられている。冷却液内燃機関の他方の端面領域では平坦なフランジ表面のシール面にはクーラーへの排気ガス入口が設けられており、排気ガスはこの排気ガス入口からクーラー中に通過できる。クーラーへの排気ガス入口のすぐ近くには統合されたクーラーからの排気ガスダクトもある。内部冷却セクションはノーズ形状の隆起部（nasenf・rmige Erhebungen）を有し、この隆起部はクーラーハウジング上に配置されたフローガイド要素と一緒になってフローガイド要素の周りまたは間を流れる冷却液の乱流を確実にする。シリンダーヘッドのダクトを介してシリンダーヘッドから抽出されたガスはクランクケース１のチャネル接続部によって排気ガス入口開口を介して排気ガス入口に送られる。排気ガス入口に到達した排気ガスはクーラー２の導管中に導入され、そこで排熱を冷却液に放出する。その後、冷却された排気ガスは統合された排気ガスダクトによって、クランクハウジング１を通って排気システムに向ってＥＧＲクーラー２を出る。ＥＧＲクーラー２とフランジ面との間にシールが配置されている。

【0017】

［図２］はクランクケース１に取り付けられた［図１］のＥＧＲクーラー２の側面図を示している。このＥＧＲクーラー２は冷却セクションとして機能するクーラーカセット３を有する。このクーラーカセット３の冷却セクションを支持するためのガイドプレート４が配置されている。

【0018】

ラジエータカセット３の排気ガスの流れ方向で前後には入口コネクタ５と出口コネクタ８とがそれぞれ配置されている。ＥＧＲクーラー２の入口コネクタ５は鋳造フィン６を有し、ＥＧＲクーラー２の出口コネクタ８は鋳造フィン６を有する。

【0019】

［図３］は［図１］のクランクケース１の断面を示しており、ＥＧＲクーラー２は冷却ハウジング内にある。その本体部分はクランクケース１の一部であり、この本体部分はクランクケース１に螺合されたカバーで覆われている。バッフル４も同じく冷却水に囲まれ、内燃機関の冷却水がその周りを流れるＥＧＲクーラー２の冷却セクションに配置されている。ＥＧＲクーラー２の入口コネクタの所には鋳造フィン６が見える。内燃機関の冷却水はこの鋳造フィン６の所を流れることができる。ＥＧＲクーラー２の鋳造フィン６の反対側には内燃機関のクランクケース１に配置された鋳造リブ７が見える。鋳造フィン６を鋳造リブ７に向かって配置することでＥＧＲクーラー２の冷却水ガイド領域にギャップが生じ、冷却水の流量に影響が与えられる。

【0020】

図４］は［図３］の線Ｃ－Ｃに沿ったクランクケース１の断面を示している。この図から、内燃機関のクランクケース１に配置された鋳造リブ７と入口コネクタ５に設けた鋳造フィン６と組み合わせによって冷却水の流れ条件がどのように影響されるかは理解できよう。

【符号の説明】

【0021】

１ クランクケース
２ ＥＧＲクーラー
３ クーラーカセット
４ バッフル
５ 入口コネクタ
６ 鋳造フィン
７ 鋳造リブ
８ 出口コネクタ
９ クーラント入口開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】