JP2008298008A - 内燃機関用の多機能モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の内燃機関の複数の周辺または補機システムを、そのいくつかの機能または部品を統合して小型化した多機能モジュールにすることによって、その作動の質を維持しかつ作動が連続して行われるようにし、自動車ボンネット下の空間が狭くても容易に取り付けられるようにする。
【解決手段】排気ガスを冷却する機能、排気ガスの再噴射を調節する機能、および少なくとも部分的に、エンジンの冷却回路内の循環流を調節する機能を組み込み、排気ガス再循環回路の少なくとも一部分、およびガスを冷却する熱交換器２と、またエンジンの冷却回路の少なくとも一部分とを、少なくとも排水口ハウジング３と合体させて、エンジンブロックに取り付けられ、構造・機能ユニット１の端部の領域に配置される熱交換器２に、合成熱可塑性材料からなるタンク６を具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車部品および設備の分野に関し、特に、このタイプの自動車の内燃機関の周辺または補機システムに関し、また多機能モジュールに関する。

昨今、自動車のボンネットの下の利用可能な空間が、特にエンジンブロックの周りにおいて、益々制限されており、全体を小さくするために、果たされる機能を統合する必要があり、また、一方では、それと同時に、自動車の信頼性を左右する、作動の質を維持しかつ作動を連続して行う必要がある。

さらに、内燃機関自動車の開発および製造に関して、独立した要素、すなわち構成要素または部品ではなく、包括的機能または複数の相互依存機能をそれぞれが果たすアセンブリ、ユニット、またはモジュールの面から、簡素化されるのが現在の傾向である。

特に、エンジン冷却回路と、排気ガスの再循環または再噴射ＥＧＲとの両方に関連する機能の場合が、これに当たる。

当然ながら、小型であることおよび全体の大きさを小さくすること、部品およびアセンブリの数を減少させること、および取付工程を減少させることに関して、例えば、エンジンブロックから冷却液が出て行くときに冷却液を調節し分配する機能の少なくともいくつかと、再循環ガスを冷却する機能とを合体させることが、これらの種々の機能を果たす単一の構造ユニットを得るために、好ましい。

さらに、このようなユニットが各循環回路の導管部分も組み込む場合、必要な個々の部品の数を減少させかつ対応の回路の長さを短くすることも、さらにできることになるので、例えば、冷却開始後に、エンジンの急速加熱を行うことができる。

さらに、小型の設置を行うために、自動車のボンネットの下への設置の保持に特定の支持構造体は必要ではないので、このタイプのユニットは、直接エンジンブロックに固定することが、好ましい。

最後に、経済的な理由のため、このようなユニットの構成部品の少なくともいくつかをプラスチック材料から形成することも好ましいが、ただし、この材料は、過度な高温から保護すべきである。

本発明は、その目的のために、上述の期待の少なくともいくつかに応える必要があり、そのいくつかには、相反する要求がある。

この目的のために、本発明は、その目的に適う内燃機関用多機能モジュールを有し、当該多機能モジュールは、構造アセンブリを形成し、排気ガス冷却機能、排気ガス再噴射調節機能、少なくとも部分的に前記エンジンの冷却回路内の循環流を調節する機能を組み込んでおり、前記構造アセンブリは、エンジンブロックに取り付けられる構造・機能ユニットの形態であって、一方で、排気ガス再循環回路の少なくとも一部分と、前記ガスを冷却するための熱交換器と、他方で、エンジンの冷却回路の少なくとも一部分とを、少なくとも排水口ハウジングと合体させ、多機能モジュールは、熱交換器が、構造・機能ユニットの端部の領域に配置され合成熱可塑性材料からなるタンクを有することを特徴とする。

本発明は、以下の説明によりさらによく理解され、当該説明は、非限定的例を挙げた好ましい実施形態に関し、添付の概略図面を参照して行う。

添付の図に、内燃機関用多機能モジュールを示し、当該多機能モジュールは、構造アセンブリを形成し、排気ガスを冷却する機能、排気ガスの再噴射を調節する機能、および前記エンジンの冷却回路内の循環流を少なくとも部分的に調節する機能を組み込んでおり、前記構造アセンブリは、エンジンブロックに固定される構造・機能ユニット１の形態であって、一方で、排気ガス再循環回路の少なくとも一部分と、前記ガスを冷却するための熱交換器２とを、また、他方で、エンジン冷却回路の少なくとも一部分を、少なくとも排水口ハウジング３と合体している。本発明によれば、前記多機能モジュールは、熱交換器２が、構造・機能ユニット１の端領域に配置され、合成熱可塑性材料からなるタンク６を有することを特徴とする。

上述の条件により、小型の多機能モジュール１が得られ、当該多機能モジュールは、エンジンブロックに直接固定可能であり、そのモジュールが占める容積は、特に、熱交換器２のタンクが熱可塑性合成材料からなる結果、前記モジュールを統合するのに用い得る自動車のボンネット下の容積の変化にも適合させ得る。

熱交換器のタンク２は、外および／または内壁の領域に、前記タンク２の機械的強度を高めるための硬質化壁３１を具え得る。特に図１および図３に示すように、これらの硬質化壁３１は、タンク内の液体の循環を妨げないようにタンク２の外壁上にのみ配置することが、好ましい。

本発明の第１の特徴によれば、中空体の形態のサブモジュール５は、減圧され得るバキュームタンクまたは内側の容積を形成するものであって、熱交換器２の領域に設けることができ、好ましくはタンク６と関連づけられ、このサブモジュール５は、ガスの流れおよび／または液体の流れを調節するための空気圧または電空型の少なくとも１つの部材１５、１０への電力エネルギーまたは空気エネルギーの調節および供給を行うために使用され得る。

この方法には、本発明に係る構造・機能ユニット１が占める容積がさらに限定されるという利点がある。したがって、追加の特定のタンクまたはモジュールを、構造・機能ユニットのために確保される自動車ボンネットの空間内に統合する必要はないし、特定の固定装置を設ける必要もない。さらに、合成材料からなるタンク２を設置することによって、減圧され得るバキュームタンクまたは内側容積を形成するサブモジュール５を受け入れるように交換器のタンク２の形状を適合させることに関する可能性が、さらに開かれる。

多機能モジュールはまた、排水口ハウジング３内への液体の流れをサーモスタット式に調節する部材４も備え得、この流れは、前記排水口ハウジングに取り付けられた排水口取付部２３の領域内において排出され得る（図２を参照）。

特徴として、本発明に係る構造・機能ユニット１は、実質的に長くすることができ、４つの部材、すなわち、一体型の中央部材７と、熱交換器２と、サブモジュール５と、ガス流を調節または分流させる部材１０とを組み立てることによって、基本的に形成され得る。一体型の中央部材７は、特に同じ面に、冷却水入口８および排気ガス入口９を含み、当該冷却水入口８および排気ガス入口９は、モジュール１をエンジンブロックに直接固定するために、エンジン冷却回路とガス再循環回路とにそれぞれ連結される。熱交換器２のタンク６と、ガス流を調節または分流させる部材１０とは、中央部材７のアセンブリ端部の領域において、反対側に、それぞれ取り付けられる。

構造・機能ユニット上に種々の構成要素を構成することによって、また、前記ユニットの単一の面に冷却水出口８および排気ガス出口９を配置することによって、構造・機能ユニット１は、連結管を使用せずにエンジンに直接取り付け得る。その上、以下にさらに詳細に説明するように、本発明に係る構造・機能ユニット１は、排気ガス再循環回路の一部分およびエンジン冷却回路の一部分を含むので、ボンネットの下の占有スペースを最大限最適化し得る。

本発明によれば、図３に示すように、熱交換器２は、タンク６を中空体１１の形態にすることができ、当該中空体１１内に、複数の管１４からなる管束１２が、支持部材１３を使用して取り付けられ配置され、支持部材１３は、中空体１１と中央部材７との間の組み立て界面の領域に気密性の提供もし、かつ熱交換器２のタンク６を閉鎖し、複数の管１４からなる管束１２は、タンク６内における排気ガスのＵ字状の循環路を形成し、また、その構成は、排気ガスが、タンク６および支持部材１３の開口部の領域に位置する管１４の第１の端部１４’から、タンク６の基底領域に位置する管１４の第２の端部１４’’に向かって循環する、流出管１４からなる第１のグループと、排気ガスが、タンク６の基底領域に位置する管１４の第２の端部１４’’から、タンク６および支持部材１３の開口部領域に位置する管１４からなる第１の端部１４’へ向かって循環する戻り管１４からなる第２のグループと、からなる。

熱交換器２は、高温の排気ガスが多機能モジュール１の中を長い距離通過しないように、ガス出口９の近傍に配置されることが好ましく、これにより、排気ガスがエンジンから流出して直接多機能モジュール１内に入ることにより生じる温度の過熱が妨げられる。

本発明の好ましい実施形態によれば、管１４の第２の端部１４’’は、複数の管１４からなる第１のグループと第２のグループとを流体連通させ得る共通の容積内に開口し、この容積は、例えば、プレートにより閉じられたシェルにより形成され、複数の管１４からなる第２の端部１４’’は、このプレートを貫通する。こうして、排気ガスは、すなわち流出管１４からなる第１のグループ内を共通の容積に向かって排出される方向に、またその反対方向、すなわち戻り管１４からなる第２のグループ内を共通の容積に向かって排出される方向に、管１４の中を循環している間に冷却される。

本発明の一変形によれば、熱交換器２の管１４は、一体型でもよく、またＵ字状に湾曲させたものでもよい。

別の変形によれば、各管１４は、湾曲した管部分により相互に連結される２本の真っ直ぐな管部分からなり得る。

上述のように、多機能モジュール１の熱交換器２は、サブモジュール５を有し、当該サブモジュール５は、減圧され得るバキュームタンクまたは内側の容積を形成する。このサブモジュールは、ガスの流れおよび／または液体の流れを調節するための空気圧型または電空型の部材１５、１０に、電力エネルギーまたは空気エネルギーを供給し得る。

本発明は、このサブモジュール５の２つの変形を提供する。複数の変形のうち、第１の変形によれば、熱交換器のタンク６は、一体型にしても、また、気密性のある壁により分かれた２つの区画部を含んでもよい。第１の区画部は、中空体１１を形成し、当該中空体１１内に、管１４が取り付けられ、第２の区画部は、バキュームタンクを含むサブモジュール５を形成する。

第２の変形では、熱交換器のタンク６とサブモジュール５の中空体とにより形成されるアセンブリを、好ましくは振動による溶接により、２つのシェル半体１１および５を結合することによって形成し、前記シェル半体１１および５の少なくとも１つに、閉鎖壁を具え、当該閉鎖壁は、タンク６と、サブモジュール５を形成する中空体との間の隔壁を形成するようにできる。

両方の場合において、２つの気密性のある容積が得られ、その一方は、管１４を受け入れることを目的とし、また、他方は、バキュームタンクを形成することを目的とする。圧縮された空気５はどんな容積内にも貯蔵できることから、バキュームタンクを形成するサブモジュール５は、ボンネットの下の全体の大きさに適合し得るどんな形状でもよいことが、好ましい。さらに、熱交換器２の壁、またはサブモジュール５のシェル半体は、熱可塑性材料から射出成形することができるので、熱交換器２および／またはサブモジュール５に採用し得る形状の範囲がさらに広がる。

本発明の特徴によれば、管１４の入口および出口端部は、中央部材７に形成された排気ガス分配チャンバ１５と流動する関係にあり、ガスの流れを調節および／または分流するための部材１６を組み込み可能であり、前記チャンバ自体は、２つのガスダクト１７および１８と流動する関係にあり、当該ガスダクト１７および１８は、中央部材７にそれぞれ配置されたガス入口９およびガス出口１９内に開口する。

ガスの流れを調節および／または分流するための部材１６の目的は、多機能モジュール１の中央部材７内におけるガスの循環を構成すること、およびモジュールの冷却程度をチェックすることである。この部材１６は、管１４の入口端部の開口部の領域におけるガスの吸入をチェックする。

したがって、部材１６は、大体冷却された排気ガスが、ダクト１８を経て吸気マニホールド（図示せず）内に再注入される速度を、モニターし得る。

本発明の特徴によれば、出口１９は、このように、ユニットをエンジンに取り付けるとき、前記出口１９がエンジンの吸気マニホールドに直接取り付けられる位置になるように、構造・機能ユニット１の領域内に配置され得る。このように配置することによって、多機能モジュール１および連結装置が占める空間が、さらに制限される。

図９に示すように、ガスの流れを調節または分流するための部材１０は、弁部材３２を経て出口１９領域内においてガスの流れを調節し得、当該弁部材３２は、図８から分かるように、平行移動可能であり、ダクト１８と出口１９との間の通路部分を、制御式に、閉鎖することを目的とする。

図１および図２に示すように、冷却水入口８は、一方で、導管２０により、中央部材７に形成され前記部材の長手方向軸線に垂直な排水口ハウジング３に流体連結されるとともに、他方で、ダクト２１により、モジュール１に取り付けた状態で、支持部材１３の平坦な枠の形態の部分１３’に形成される対応の開口部２２内に開口する熱交換器２のタンク６に流体連結され得る。支持部材１３は、モジュール１を取り付けた状態において、熱交換器２のタンク６のアセンブリの縁と、中央部材７の縁との間に挟まれ、支持部材１３の前記部分１３’には、熱交換器２のタンク６からダクト２５を経て、中央部材７に形成された出口に向かって流出する水の通路用の第２の開口部（図示せず）を具え得る。

したがって、中央部材７は、排気ガスおよび冷却水を循環させるのに好ましい方向、すなわち、長手方向を有する。ダクトをこのように配置することによって、前記中央部材７の構造が簡略化されるので、射出成形による製造が可能になる。

サブモジュール５内に含まれる空気の塊を負圧にするために、バキュームタンクを収容するサブモジュール５の外壁には、前記モジュール内に含まれる空気の塊を引き出すための装置への連結を行う取付部２６を具え得る。さらに、ガスの流れおよび／または液体の流れを調節する少なくとも１つの部材１５、１０に空気エネルギーまたはパワーを供給するこの空気負圧貯蔵部を使用するために、前記外壁は、少なくとも１つの取付部２７も具えることができ、この取付部２７が、モジュール１内のガスの流れおよび／または水の流れを調節する部材を作動させる装置への連結を行う。

添付の図面に示す実施形態では、よって、排気ガス分配チャンバ１５内のガスを調節または分流するための部材１６は、弁２８の形態であって、当該弁２８は、軸２９に回転式に取り付けられ、当該軸２９は、作動装置により制御されるボールソケット形軸継手３０により回転駆動され、当該ボールソケット形軸継手３０は、前記取付部２７に連結された管によりサブモジュール５のバキュームタンクに連結される。

したがって、ガスを調節または分流するための部材１５の空気エネルギーは、サブモジュール５に供給されることが好ましく、当該サブモジュール５は、減圧され得るバキュームタンクまたは内側の容積を形成する。

本発明は、添付の図面において説明し図示した実施形態に限定されないのは、当然である。本発明の保護範囲から逸脱せずに、特に種々の構成要素の構成に関連して、または技術的均等物の置き換えにより、変更可能である。

本発明に係る多機能モジュールのある角度からの斜視図である。 本発明に係る多機能モジュールの別の角度からの斜視図である。 図１および図２の多機能モジュールの拡大斜視図である。 排水口の領域において切り取った、図１および図２の多機能モジュールの断面図である。 ガス出口の領域において切り取った、図１および図２の多機能モジュールの断面図である。 排気ガス分配チャンバの領域において切り取った、図１および図２の多機能モジュールの断面図である。 排水口およびガス排気口の領域において切り取った、図１および図２の多機能モジュールの長手方向の断面図である。 ガス流調節または分流部材の領域において切り取った、図１および図２の多機能モジュールの長手方向の断面図である。

Claims (13)

1. 内燃機関用多機能モジュールであって、
   構造アセンブリを形成し、排気ガスを冷却する機能と、排気ガスの再噴射を調節する機能と、前記内燃機関の冷却回路内の循環流を少なくとも部分的に調節する機能とを組み込み、前記構造アセンブリは、構造・機能ユニット（１）の形態であり、エンジンブロックに取り付けられ、一方で、少なくとも排気ガス再循環回路の一部分、および前記ガスを冷却する熱交換器（２）と、他方で、前記内燃機関の冷却回路の少なくとも一部分とを、少なくとも排水口ハウジング（３）と合体させ、
   前記熱交換器（２）は、前記構造・機能ユニット（１）の端部の領域に配置され、合成熱可塑性材料からなるタンク（６）を有することを特徴とする内燃機関用多機能モジュール。
2. 中空体の形態のサブモジュール（５）は、減圧されるバキュームタンクまたは内側の容積を形成するものであって、前記熱交換器（２）の領域内に設けられ、好ましくは、そのタンク（６）と関連づけられ、このサブモジュール（５）は、ガスの流れおよび／または液体の流れを調節するための空気圧型または電空型の少なくとも１つの部材（１５、１０）への電力または空気エネルギーの調節または供給を行うために使用され得ることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
3. 前記排水口ハウジング（３）内への液体の流れをサーモスタット式に調節するための部材（４）を備えることを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載のモジュール。
4. 前記機能ユニット（１）は、実質的に長く、また、４つの部材、すなわち、
   一体型の中央部材（７）であって、特に同じ面に冷却水入口（８）および排気ガス入口（９）を備え、前記モジュール（１）を前記エンジンブロックに直接固定するために、前記内燃機関の冷却回路と、前記ガス再循環回路とにそれぞれ連結される中央部材（７）と、
   前記熱交換器（２）と、
   前記サブモジュール（５）と、
   ガスの流れを調節または分流するための部材（１０）と、
   を組み立てることにより、基本的に形成され、
   前記熱交換器（２）のタンク（６）と、ガスの流れを調節または分流させるための前記部材（１０）とは、前記中央部材（７）のアセンブリ端部の領域において、反対側に、固定されることを特徴とする請求項２および３のいずれかに記載のモジュール。
5. 前記熱交換器（２）は、中空体（１１）の形態のタンク（６）を有し、当該タンク（６）には、複数の管（１４）からなる管束（１２）が、支持部材（１３）を使用して固定され配置され、
   前記支持部材（１３）はまた、前記中空体（１１）と、前記中央部材（７）との間の組み立て界面の領域に気密性を提供し、前記熱交換器（２）のタンク（６）を閉鎖し、
   前記複数の管（１４）からなる管束（１２）は、前記タンク（６）内における排気ガスのＵ字状循環路を形成し、流出管（１４）の第１のグループと、戻り管（１４）の第２のグループと、からなり、前記排気ガスは、前記流出管（１４）の第１のグループ内を、前記タンク（６）および前記支持部材（１３）内の開口部に位置する前記複数の管（１４）からなる第１の端部（１４’）から、前記タンク（６）の基底領域に位置する前記複数の管（１４）からなる第２の端部（１４’’）へ循環し、また、前記排気ガスは、戻り管（１４）の第２のグループ内を、前記タンク（６）の基底領域に位置する前記複数の管（１４）からなる第２の端部（１４’’）から、前記タンク（６）および支持部材（１３）の開口部の領域に位置する前記複数の管（１４）からなる第１の端部（１４’）へ循環することを特徴とする請求項４に記載のモジュール。
6. 前記複数の管（１４）からなる第２の端部（１４’’）は、前記複数の管（１４）からなる、前記第１のグループと前記第２のグループとの間を流体連通させ得る共通の容積内に開口し、前記容積は、例えば、プレートにより閉鎖されたシェルにより形成され、前記複数の管（１４）からなる第２の端部（１４’’）は、前記プレートを貫通することを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
7. 前記熱交換器の前記タンク（６）は、一体化されており、気密性のある壁により分かれた２つの区画部を含み、前記第１の区画部は、前記中空体（１１）を形成し、当該中空体（１１）内に、前記管（１４）が取り付けられ、前記第２の区画部は、バキュームタンクを含む前記サブモジュール（５）を形成することを特徴とする請求項５および６のいずれかに記載のモジュール。
8. 前記熱交換器の前記タンク（６）と前記サブモジュール（５）の中空体とにより形成されるアセンブリは、好ましくは振動による溶接により、相互に結合される２つのシェル半体（１１、５）からなり、前記シェル半体（１１、５）の少なくとも１つは、前記タンク（６）と、前記サブモジュール（５）を形成する前記中空体との間の隔壁を形成する閉鎖壁を有することを特徴とする請求項５および６のいずれかに記載のモジュール。
9. 前記複数の管（１４）からなる入口端部と出口端部とは、前記中央部材（７）に形成された排気ガス分配チャンバ（１５）と流動する関係にあり、ガスの流れを調節および／または分流するための部材（１６）を組み込み、前記チャンバ自体は、２つのガスダクト（１７、１８）と流動する関係にあり、当該ダクト（１７、１８）は、前記中央部材（７）に位置する前記ガス入口（９）およびガス出口（１９）内にそれぞれ開口することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載のモジュール。
10. 前記出口（１９）は、ユニットをエンジンに取り付けると、前記出口（１９）が前記エンジンの前記吸気マニホールドに直接取り付けられる所定位置になるように、前記構造・機能ユニット（１）の領域に配置されることを特徴とする請求項９に記載のモジュール。
11. 前記冷却水入口（８）は、導管（２０）により、前記中央部材７に形成され当該部材の長手方向軸線に垂直な排水口ハウジング（３）に流体連結され、かつ、他方で、ダクト（２１）により、前記モジュール（１）に取り付けた状態で、前記支持部材（１３）の平坦な枠の形態の部分（１３’）に形成される対応の開口部（２２）内に開口する前記熱交換器（２）のタンク（６）に流体連結され、
    前記支持部材（１３）は、前記モジュール（１）を取り付けた状態において、前記熱交換器（２）のタンク（６）のアセンブリの縁と、前記中央部材（７）の縁との間に挟まれ、前記支持部材（１３）の前記部分（１３’）には、前記熱交換器（２）のタンク（６）からダクト（２５）を経て、前記中央部材（７）に形成された出口に向かって流出する水の通路用の第２の開口部を具えることを特徴とする請求項９および１０のいずれかに記載のモジュール。
12. 前記サブモジュール（５）の外壁の中には、バキュームタンクが含まれ、
    前記外壁は、取付部（２６）と、少なくとも１つの取付部（２７）とを有し、
    前記取付部（２６）は、前記モジュール内に含まれる空気の塊を引き出す装置との連結を行い、
    前記取付部（２７）は、前記モジュール（１）内においてガスの流れおよび／または水の流れを調節する部材を作動させる装置への連結を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のモジュール。
13. 前記排気ガス分配チャンバ（１５）内のガスを調節または分流させるための部材（１６）は、弁（２８）の形態であり、
    前記弁（２８）は、回転式に軸（２９）に取り付けられ、
    前記軸（２９）は、作動装置により制御されるボールソケット形軸継手（３０）により回転駆動され、
    前記作動装置は、前記取付部（２７）に連結される管により、前記サブモジュール（５）のバキュームタンクに連結されることを特徴とする請求項１２に記載のモジュール。

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