JP2001050055A - エンジンシステム及びエンジンの給気冷却方法 - Google Patents
エンジンシステム及びエンジンの給気冷却方法Info
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- JP2001050055A JP2001050055A JP11222326A JP22232699A JP2001050055A JP 2001050055 A JP2001050055 A JP 2001050055A JP 11222326 A JP11222326 A JP 11222326A JP 22232699 A JP22232699 A JP 22232699A JP 2001050055 A JP2001050055 A JP 2001050055A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、エンジンシステム１００におい
て、給気を一層冷却して効率を向上することを目的とす
る。 【解決手段】 給気Ｉを過給する過給機２を給気路に備
えたエンジン１と、蒸発器３０によって冷媒Ｗを冷却す
る吸収式冷凍機７０とを備え、過給機２から排出された
給気Ｉを、外気Ａを利用して水冷若しくは空冷する第１
冷却器１０と、第１冷却器１０から排出された給気Ｉ
を、吸収式冷凍機７０の冷媒Ｗ若しくは冷媒Ｗによって
冷却された冷水ｂを利用して冷却する第２冷却器２０と
を給気路に備えることを特徴とする。
て、給気を一層冷却して効率を向上することを目的とす
る。 【解決手段】 給気Ｉを過給する過給機２を給気路に備
えたエンジン１と、蒸発器３０によって冷媒Ｗを冷却す
る吸収式冷凍機７０とを備え、過給機２から排出された
給気Ｉを、外気Ａを利用して水冷若しくは空冷する第１
冷却器１０と、第１冷却器１０から排出された給気Ｉ
を、吸収式冷凍機７０の冷媒Ｗ若しくは冷媒Ｗによって
冷却された冷水ｂを利用して冷却する第２冷却器２０と
を給気路に備えることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、給気を過給する過
給機を給気路に備えたエンジンを備えたエンジンシステ
ムに関し、詳しくは、このようなエンジンの過給機から
排出される給気を冷却する技術に関する。
給機を給気路に備えたエンジンを備えたエンジンシステ
ムに関し、詳しくは、このようなエンジンの過給機から
排出される給気を冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ターボチャージャー等の過給機に
よって給気をシリンダ内に過給するように構成されたエ
ンジンにおいては、この過給機によって過給することに
よる圧縮熱と過給機自身が発生する熱等によって、過給
機から排出された給気の温度は１８０℃程度と高温とな
る。この様に、給気が高温であるということは、給気の
体積が膨張するということであり、過給効率が低下し、
更にノッキング発生の原因となる。
よって給気をシリンダ内に過給するように構成されたエ
ンジンにおいては、この過給機によって過給することに
よる圧縮熱と過給機自身が発生する熱等によって、過給
機から排出された給気の温度は１８０℃程度と高温とな
る。この様に、給気が高温であるということは、給気の
体積が膨張するということであり、過給効率が低下し、
更にノッキング発生の原因となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の過給機付きの
エンジンを備えたエンジンシステムでは、一般に、過給
された給気を冷却する冷却器は、外気を利用して水冷若
しくは空冷するように構成されており、空冷インターク
ーラにおいて給気と外気との熱交換を行うことで、給気
を冷却する空冷タイプや、クーリングタワーにおいて冷
却水と外気との熱交換を行い、アフタークーラーにおい
て給気と冷却水との熱交換を行うことで、給気を冷却す
る水冷タイプがある。しかし、例えば、水冷タイプの冷
却器において、真夏の最も暑い時を考えて設計すると、
冷却水温度は４０℃程度になり、従ってアフタークーラ
ー直後の給気温度はせいぜい５０℃程度迄しか低くなら
ず、これ以上のエンジンの効率の向上には限界があっ
た。
エンジンを備えたエンジンシステムでは、一般に、過給
された給気を冷却する冷却器は、外気を利用して水冷若
しくは空冷するように構成されており、空冷インターク
ーラにおいて給気と外気との熱交換を行うことで、給気
を冷却する空冷タイプや、クーリングタワーにおいて冷
却水と外気との熱交換を行い、アフタークーラーにおい
て給気と冷却水との熱交換を行うことで、給気を冷却す
る水冷タイプがある。しかし、例えば、水冷タイプの冷
却器において、真夏の最も暑い時を考えて設計すると、
冷却水温度は４０℃程度になり、従ってアフタークーラ
ー直後の給気温度はせいぜい５０℃程度迄しか低くなら
ず、これ以上のエンジンの効率の向上には限界があっ
た。
【０００４】よって、本発明は、上記の事情に鑑みて、
過給機付きのエンジンの効率を一層向上することができ
るエンジンシステムを提供することを目的とする。
過給機付きのエンジンの効率を一層向上することができ
るエンジンシステムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明のエンジンシステムは、請求項１に記載されて
いるように、給気を過給する過給機を給気路に備えたエ
ンジンと、蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機
とを備え、前記過給機から排出された給気を、外気を利
用して水冷若しくは空冷する第１冷却器と、前記第１冷
却器から排出された給気を、前記吸収式冷凍機の前記冷
媒若しくは冷媒によって冷却された冷水を利用して冷却
する第２冷却器とを前記給気路に備える。
の本発明のエンジンシステムは、請求項１に記載されて
いるように、給気を過給する過給機を給気路に備えたエ
ンジンと、蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機
とを備え、前記過給機から排出された給気を、外気を利
用して水冷若しくは空冷する第１冷却器と、前記第１冷
却器から排出された給気を、前記吸収式冷凍機の前記冷
媒若しくは冷媒によって冷却された冷水を利用して冷却
する第２冷却器とを前記給気路に備える。
【０００６】このように給気を過給する過給機を有する
エンジンにおいて、この給気の温度を大きく低下される
ことができれば、ノッキングを防止することができ、圧
縮比を大きく設定することができる。又、給気の体積効
率を改善できることから、過給効率を向上させ、より多
くの給気をシリンダ内に吸気することができ、非常に高
効率なエンジンを実現できる。また、本発明のエンジン
システムに備えられている吸収式冷凍機は、吸収器にお
いて臭化リチウム水溶液等の吸収剤により水等の冷媒を
吸収し、蒸発器においてその吸収作用を利用して冷媒を
蒸発させて、冷媒から蒸発潜熱を奪いうことにより、蒸
発器内の冷媒を冷却し、蒸発器内の伝熱コイルに流通す
る水を冷却して冷水を得るものである。また、吸収器で
冷媒を吸収して希釈した吸収剤を再生する再生器の熱源
である加熱媒体として、都市ガス等の燃焼ガスを利用す
るものやエンジンの排ガスを利用したものがある。この
ような吸収式冷凍機においては、例えば空調用の場合７
℃程度に冷却した冷媒若しくは冷水を得ることができ、
このようなこのような吸収式冷凍機によって冷却された
冷媒若しくは冷水を、エンジンの過給機から排出した給
気を冷却する為に利用することが考えられる。
エンジンにおいて、この給気の温度を大きく低下される
ことができれば、ノッキングを防止することができ、圧
縮比を大きく設定することができる。又、給気の体積効
率を改善できることから、過給効率を向上させ、より多
くの給気をシリンダ内に吸気することができ、非常に高
効率なエンジンを実現できる。また、本発明のエンジン
システムに備えられている吸収式冷凍機は、吸収器にお
いて臭化リチウム水溶液等の吸収剤により水等の冷媒を
吸収し、蒸発器においてその吸収作用を利用して冷媒を
蒸発させて、冷媒から蒸発潜熱を奪いうことにより、蒸
発器内の冷媒を冷却し、蒸発器内の伝熱コイルに流通す
る水を冷却して冷水を得るものである。また、吸収器で
冷媒を吸収して希釈した吸収剤を再生する再生器の熱源
である加熱媒体として、都市ガス等の燃焼ガスを利用す
るものやエンジンの排ガスを利用したものがある。この
ような吸収式冷凍機においては、例えば空調用の場合７
℃程度に冷却した冷媒若しくは冷水を得ることができ、
このようなこのような吸収式冷凍機によって冷却された
冷媒若しくは冷水を、エンジンの過給機から排出した給
気を冷却する為に利用することが考えられる。
【０００７】そこで、本発明のエンジンシステムは、過
給機から排出された給気を、まず、第１冷却器におい
て、外気を利用して水冷若しくは空冷し、次に、第２冷
却器において、第１冷却器において冷却された給気を、
吸収式冷凍機の冷媒を利用して冷却するので、この第２
冷却器出口の給気の温度を、例えば、２０℃程度とする
ことができる。よって、外気のみを利用して給気を冷却
した場合と比べて、より低温の給気をシリンダ内に吸気
することができ、例えば後に示すように、エンジンの効
率を１．５％程度向上することができる。また、例え
ば、給気を吸収式冷凍機の冷熱のみを使って冷却しよう
とすれば冷熱の消費量が大き過ぎ、エンジン高効率化の
うまみを帳消しにしてしまが、本発明においては、上記
のように、二段階に給気を冷却することで、過給機から
排出される高温の給気を冷却するのに必要な冷熱の一部
を、外気を利用して得て、外気を利用して冷却すること
ができない温度範囲における冷却にのみ吸収式冷凍機か
らの冷熱を利用することができ、冷却する為のエネルギ
を最小限にすることができる。
給機から排出された給気を、まず、第１冷却器におい
て、外気を利用して水冷若しくは空冷し、次に、第２冷
却器において、第１冷却器において冷却された給気を、
吸収式冷凍機の冷媒を利用して冷却するので、この第２
冷却器出口の給気の温度を、例えば、２０℃程度とする
ことができる。よって、外気のみを利用して給気を冷却
した場合と比べて、より低温の給気をシリンダ内に吸気
することができ、例えば後に示すように、エンジンの効
率を１．５％程度向上することができる。また、例え
ば、給気を吸収式冷凍機の冷熱のみを使って冷却しよう
とすれば冷熱の消費量が大き過ぎ、エンジン高効率化の
うまみを帳消しにしてしまが、本発明においては、上記
のように、二段階に給気を冷却することで、過給機から
排出される高温の給気を冷却するのに必要な冷熱の一部
を、外気を利用して得て、外気を利用して冷却すること
ができない温度範囲における冷却にのみ吸収式冷凍機か
らの冷熱を利用することができ、冷却する為のエネルギ
を最小限にすることができる。
【０００８】また、このようなエンジンシステムにおい
て、請求項２に記載されているように、前記第１冷却器
が、前記過給機から排出された給気を、３０℃以上、６
０℃以下の範囲内に冷却するものであり、前記第２冷却
器が、前記第１冷却器から排出された給気を、６℃以
上、４０℃以下の範囲内に冷却するものであることが好
ましい。
て、請求項２に記載されているように、前記第１冷却器
が、前記過給機から排出された給気を、３０℃以上、６
０℃以下の範囲内に冷却するものであり、前記第２冷却
器が、前記第１冷却器から排出された給気を、６℃以
上、４０℃以下の範囲内に冷却するものであることが好
ましい。
【０００９】この様に、外気を利用して給気を上記の温
度範囲に冷却する第１冷却器は、簡単に構成することが
でき、例えばクーリングタワーにおいて外気によって冷
却水の温度を３０℃程度に維持し、アフタークーラーに
おいて給気と冷却水との熱交換を行うように構成するこ
とで可能である。また、第１冷却器において冷却された
後の給気を上記の温度範囲に冷却する為に、第２冷却器
において、例えば４℃〜１０℃程度の冷媒若しくは冷水
と給気の熱交換を行うことで可能であり、このような冷
媒若しくは冷水は簡単に吸収式冷凍機によって得ること
ができ、このように吸気を冷却することで、効率よく給
気を冷却し、エンジンの効率を向上することができる。
尚、第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさ
らに冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排
出された給気温度は、第１冷却器から排出された給気温
度よりも低くくなっており、例えば、第１冷却器によっ
て給気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器において
は、給気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
度範囲に冷却する第１冷却器は、簡単に構成することが
でき、例えばクーリングタワーにおいて外気によって冷
却水の温度を３０℃程度に維持し、アフタークーラーに
おいて給気と冷却水との熱交換を行うように構成するこ
とで可能である。また、第１冷却器において冷却された
後の給気を上記の温度範囲に冷却する為に、第２冷却器
において、例えば４℃〜１０℃程度の冷媒若しくは冷水
と給気の熱交換を行うことで可能であり、このような冷
媒若しくは冷水は簡単に吸収式冷凍機によって得ること
ができ、このように吸気を冷却することで、効率よく給
気を冷却し、エンジンの効率を向上することができる。
尚、第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさ
らに冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排
出された給気温度は、第１冷却器から排出された給気温
度よりも低くくなっており、例えば、第１冷却器によっ
て給気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器において
は、給気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
【００１０】更に、これらのエンジンシステムにおい
て、請求項３に記載されているように、前記吸収式冷凍
機が、前記エンジンの排ガスを熱源とするものであるこ
とが好ましい。
て、請求項３に記載されているように、前記吸収式冷凍
機が、前記エンジンの排ガスを熱源とするものであるこ
とが好ましい。
【００１１】上記のように、吸収式冷凍機の再生器の熱
源である加熱媒体をエンジンの排ガスとし、この吸収式
冷凍機によって冷却された冷媒若しくは冷水をエンジン
の吸気の冷却に利用するように構成することで、エンジ
ンの効率を向上させつつ、エネルギーのロスが少ないエ
ンジンシステムを構成することができる。
源である加熱媒体をエンジンの排ガスとし、この吸収式
冷凍機によって冷却された冷媒若しくは冷水をエンジン
の吸気の冷却に利用するように構成することで、エンジ
ンの効率を向上させつつ、エネルギーのロスが少ないエ
ンジンシステムを構成することができる。
【００１２】このようなエンジンシステムにおける、給
気を過給する過給機を給気路に備えたエンジンの給気冷
却方法の特徴構成は、請求項４に記載されているよう
に、蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機を設
け、前記過給機から排出された給気を、外気を利用して
水冷若しくは空冷する第１冷却行程と、前記第１冷却行
程で冷却された給気を、前記吸収式冷凍機の前記冷媒、
若しくは冷媒によって冷却された冷水を利用して冷却す
る第２冷却行程とを行うものである。
気を過給する過給機を給気路に備えたエンジンの給気冷
却方法の特徴構成は、請求項４に記載されているよう
に、蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機を設
け、前記過給機から排出された給気を、外気を利用して
水冷若しくは空冷する第１冷却行程と、前記第１冷却行
程で冷却された給気を、前記吸収式冷凍機の前記冷媒、
若しくは冷媒によって冷却された冷水を利用して冷却す
る第２冷却行程とを行うものである。
【００１３】このような過給機付きのエンジンにおい
て、上記のような方法で過給機から排出された給気を冷
却することで、シリンダに給気される給気温度を大きく
低下させ、ノッキングを防止することができ、圧縮比を
大きく設定することができる。又、給気の体積効率を改
善できることから、過給効率を向上させ、より多くの給
気をシリンダ内に吸気することができ、非常に高効率な
エンジンを実現できる。
て、上記のような方法で過給機から排出された給気を冷
却することで、シリンダに給気される給気温度を大きく
低下させ、ノッキングを防止することができ、圧縮比を
大きく設定することができる。又、給気の体積効率を改
善できることから、過給効率を向上させ、より多くの給
気をシリンダ内に吸気することができ、非常に高効率な
エンジンを実現できる。
【００１４】また、このようなエンジンの給気冷却方法
において、請求項５に記載されているように、前記第１
冷却行程において、前記過給機から排出された給気を、
３０℃以上、６０℃以下の範囲内に冷却し、前記第２冷
却行程において、前記第１冷却行程で冷却された給気
を、６℃以上、４０℃以下の範囲内に冷却することが好
ましい。
において、請求項５に記載されているように、前記第１
冷却行程において、前記過給機から排出された給気を、
３０℃以上、６０℃以下の範囲内に冷却し、前記第２冷
却行程において、前記第１冷却行程で冷却された給気
を、６℃以上、４０℃以下の範囲内に冷却することが好
ましい。
【００１５】この様に、第１冷却行程において、まず外
気によって冷却可能な上記の温度範囲に給気を冷却し、
第２冷却行程において、吸収式冷凍機によって得られた
例えば４℃〜１０℃程度の冷媒若しくは冷水によって給
気を上記の温度範囲に冷却することで、過給機から排出
された給気を効率よく大きく冷却することができる。
尚、第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさ
らに冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排
出された給気温度は、第１冷却器から排出された給気温
度よりも低くくなっており、例えば、第１冷却器によっ
て給気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器において
は、給気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
気によって冷却可能な上記の温度範囲に給気を冷却し、
第２冷却行程において、吸収式冷凍機によって得られた
例えば４℃〜１０℃程度の冷媒若しくは冷水によって給
気を上記の温度範囲に冷却することで、過給機から排出
された給気を効率よく大きく冷却することができる。
尚、第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさ
らに冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排
出された給気温度は、第１冷却器から排出された給気温
度よりも低くくなっており、例えば、第１冷却器によっ
て給気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器において
は、給気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
【００１６】更に、これらのエンジンの吸気冷却方法に
おいて、請求項６に記載されているように、前記吸収式
冷凍機が、前記エンジンの排ガスを熱源とするものであ
ることが好ましい。
おいて、請求項６に記載されているように、前記吸収式
冷凍機が、前記エンジンの排ガスを熱源とするものであ
ることが好ましい。
【００１７】上記のように、エンジンの排ガスを吸収式
冷凍機の再生器の加熱媒体として利用することで、エン
ジンの吸気を効率よく冷却し、エンジンの効率を向上さ
せつつ、エネルギーのロスを抑制することができる。
冷凍機の再生器の加熱媒体として利用することで、エン
ジンの吸気を効率よく冷却し、エンジンの効率を向上さ
せつつ、エネルギーのロスを抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。まず図１は、本発明に係るエンジ
ンシステム１００の概略図であり、エンジンシステム１
００は過給機２によって給気Ｉを過給するエンジン１を
備えている。また、過給機２によって加圧された給気Ｉ
を冷却する第１冷却器１０と第２冷却器２０を順に備え
ており、過給機２によって加圧され、高温になった給気
を冷却することができる。
に基づいて説明する。まず図１は、本発明に係るエンジ
ンシステム１００の概略図であり、エンジンシステム１
００は過給機２によって給気Ｉを過給するエンジン１を
備えている。また、過給機２によって加圧された給気Ｉ
を冷却する第１冷却器１０と第２冷却器２０を順に備え
ており、過給機２によって加圧され、高温になった給気
を冷却することができる。
【００１９】まず第１冷却器１０は、過給機２から排出
された給気Ｉをアフタークーラ１１に流通させ、給気Ｉ
を冷却水との熱交換によって冷却するものであり、流路
１５内に流通する冷却水ａをポンプ１４によって前記ア
フタークーラ１１と、クーリングタワ１２とに循環さ
せ、クーリングタワ１２に流通する冷却水ａをファン１
３から送風される外気によって冷却するように構成され
ている。この様に構成することで、例えば夏期におい
て、第１冷却器１０の冷却水ａの温度は４０℃程度とな
るので、過給機によって圧縮され、１８０℃程度に昇温
した給気を、５０℃程度に冷却することができる。
された給気Ｉをアフタークーラ１１に流通させ、給気Ｉ
を冷却水との熱交換によって冷却するものであり、流路
１５内に流通する冷却水ａをポンプ１４によって前記ア
フタークーラ１１と、クーリングタワ１２とに循環さ
せ、クーリングタワ１２に流通する冷却水ａをファン１
３から送風される外気によって冷却するように構成され
ている。この様に構成することで、例えば夏期におい
て、第１冷却器１０の冷却水ａの温度は４０℃程度とな
るので、過給機によって圧縮され、１８０℃程度に昇温
した給気を、５０℃程度に冷却することができる。
【００２０】次に、第２冷却器２０は、第１冷却器１０
から排出された給気Ｉをアフタークーラ２１に流通さ
せ、後に説明する吸収式冷凍機７０の蒸発器３０内に設
けられた伝熱パイプ３１に流通させて冷却された冷水ｂ
を、ポンプ１４によって流路２３を介して前記アフター
クーラ２１に循環させ、給気Ｉを冷却するように構成さ
れている。この様に構成することで、後に説明する蒸発
器３０において、例えば冷水ｂを７℃程度に冷却するこ
とができるので、第１冷却器１０から排出された５０℃
程度の給気Ｉを２０℃程度に冷却することができる。
から排出された給気Ｉをアフタークーラ２１に流通さ
せ、後に説明する吸収式冷凍機７０の蒸発器３０内に設
けられた伝熱パイプ３１に流通させて冷却された冷水ｂ
を、ポンプ１４によって流路２３を介して前記アフター
クーラ２１に循環させ、給気Ｉを冷却するように構成さ
れている。この様に構成することで、後に説明する蒸発
器３０において、例えば冷水ｂを７℃程度に冷却するこ
とができるので、第１冷却器１０から排出された５０℃
程度の給気Ｉを２０℃程度に冷却することができる。
【００２１】また、本発明のエンジンシステム１００に
備えられた吸収式冷凍機７０は、吸収器４０の臭化リチ
ウムの吸収液Ｋの吸収作用によって、蒸発器３０の冷媒
水Ｗを伝熱パイプ３１表面において蒸発させて、流路３
４を介してその水蒸気を吸収し、冷媒水Ｗから蒸発潜熱
を奪うことで、冷媒水Ｗ及び蒸発器３０内の伝熱パイプ
３１を流通する冷水ｂを例えば７℃程度に冷却し、吸収
器４０における吸収液Ｋの冷媒水Ｗの吸収による温度上
昇によって、伝熱パイプ４１内に流通する冷却水を加熱
するように構成されている。また、冷媒を吸収して希釈
した吸収液Ｋは、流路４５を介して再生器５０に送られ
る。再生器５０は、上記に説明したエンジン１の排ガス
ｇを加熱媒体（熱源）として加熱媒体流路５１に流通さ
せ、その希釈した吸収液Ｋ内の冷媒水Ｗを蒸発させて再
生し、濃度が濃くなった吸収液Ｋを、流路５２を介して
吸収器４０に戻すように構成されている。また、熱交換
器５３において、再生器５０において昇温し、流路５２
内に流通する吸収液Ｋの熱を、吸収器４０から流路４５
内に流通する吸収液Ｋの受熱することができるように構
成されている。また、再生器５０において蒸発した冷媒
水Ｗは、流路５４を流通して凝縮器６０に送られ、凝縮
器６０内は、内部の伝熱パイプ６１内を流通する冷却水
によって、この蒸発した冷媒水Ｗを液化させ、冷媒水Ｗ
を流路６２及び減圧弁６３を介して蒸発器３０に送るよ
うに構成されている。
備えられた吸収式冷凍機７０は、吸収器４０の臭化リチ
ウムの吸収液Ｋの吸収作用によって、蒸発器３０の冷媒
水Ｗを伝熱パイプ３１表面において蒸発させて、流路３
４を介してその水蒸気を吸収し、冷媒水Ｗから蒸発潜熱
を奪うことで、冷媒水Ｗ及び蒸発器３０内の伝熱パイプ
３１を流通する冷水ｂを例えば７℃程度に冷却し、吸収
器４０における吸収液Ｋの冷媒水Ｗの吸収による温度上
昇によって、伝熱パイプ４１内に流通する冷却水を加熱
するように構成されている。また、冷媒を吸収して希釈
した吸収液Ｋは、流路４５を介して再生器５０に送られ
る。再生器５０は、上記に説明したエンジン１の排ガス
ｇを加熱媒体（熱源）として加熱媒体流路５１に流通さ
せ、その希釈した吸収液Ｋ内の冷媒水Ｗを蒸発させて再
生し、濃度が濃くなった吸収液Ｋを、流路５２を介して
吸収器４０に戻すように構成されている。また、熱交換
器５３において、再生器５０において昇温し、流路５２
内に流通する吸収液Ｋの熱を、吸収器４０から流路４５
内に流通する吸収液Ｋの受熱することができるように構
成されている。また、再生器５０において蒸発した冷媒
水Ｗは、流路５４を流通して凝縮器６０に送られ、凝縮
器６０内は、内部の伝熱パイプ６１内を流通する冷却水
によって、この蒸発した冷媒水Ｗを液化させ、冷媒水Ｗ
を流路６２及び減圧弁６３を介して蒸発器３０に送るよ
うに構成されている。
【００２２】以上が吸収式冷凍機７０の構成であるが、
本発明のエンジンシステム１００に備えられた吸収式冷
凍機７０は、エンジン１の排ガスｇを再生器５０の加熱
媒体とし、蒸発器３０において冷却された冷水を、エン
ジン１の給気冷却に利用すること以外、従来のものと同
様である。このような吸収式冷凍機において、再生器５
０における加熱量に対する蒸発器３０における冷凍能力
を示す値として成績係数（ＣＯＰ）があるが、このよう
に加熱媒体として排ガスを利用する吸収式冷凍機７０に
おいては、ＣＯＰが０．７程度となる。
本発明のエンジンシステム１００に備えられた吸収式冷
凍機７０は、エンジン１の排ガスｇを再生器５０の加熱
媒体とし、蒸発器３０において冷却された冷水を、エン
ジン１の給気冷却に利用すること以外、従来のものと同
様である。このような吸収式冷凍機において、再生器５
０における加熱量に対する蒸発器３０における冷凍能力
を示す値として成績係数（ＣＯＰ）があるが、このよう
に加熱媒体として排ガスを利用する吸収式冷凍機７０に
おいては、ＣＯＰが０．７程度となる。
【００２３】通常、エンジンの理論熱効率ηは、圧縮比
ε増加に伴って増加するすることがわかっており、上記
のエンジン１においても、図２に示すように、圧縮比ε
を増加させると、効率ηが増加する。しかし、効率向上
の為に圧縮比εのみを増加させると、圧縮終了時の給気
温度をＴ２が増加してしまうので、圧縮比を高く設定す
ると、給気の過早発火によるノッキングを生じる恐れが
あり、単純に圧縮比を高くすることはできない。また、
圧縮前の給気温度、即ちシリンダ入口付近の給気の温度
をＴ１とし、圧縮終了時の給気温度をＴ２とすると、圧
縮比εと、この温度との関係は、Ｔ２＝Ｔ１εκ−１と
なり、圧縮比εを高く設定する為には、シリンダ入口付
近の給気の温度をＴ１を低下させる必要がある。
ε増加に伴って増加するすることがわかっており、上記
のエンジン１においても、図２に示すように、圧縮比ε
を増加させると、効率ηが増加する。しかし、効率向上
の為に圧縮比εのみを増加させると、圧縮終了時の給気
温度をＴ２が増加してしまうので、圧縮比を高く設定す
ると、給気の過早発火によるノッキングを生じる恐れが
あり、単純に圧縮比を高くすることはできない。また、
圧縮前の給気温度、即ちシリンダ入口付近の給気の温度
をＴ１とし、圧縮終了時の給気温度をＴ２とすると、圧
縮比εと、この温度との関係は、Ｔ２＝Ｔ１εκ−１と
なり、圧縮比εを高く設定する為には、シリンダ入口付
近の給気の温度をＴ１を低下させる必要がある。
【００２４】そこで、従来、第１冷却器１０と同様に構
成された外気を利用した冷却器のみを備えた従来のエン
ジンにおいては、その冷却器において給気を５０℃程度
までしか冷却できなかったが、本発明においては、上記
に説明したように、給気Ｉを第２冷却器において、２０
℃程度まで冷却することができ、例えば従来のエンジン
の圧縮比が１０である場合、本発明のエンジン１におい
ては１２．３程度に設定することができ、図２に示すグ
ラフからもわかるように、エンジンの効率を１．５％程
度向上させることができる。
成された外気を利用した冷却器のみを備えた従来のエン
ジンにおいては、その冷却器において給気を５０℃程度
までしか冷却できなかったが、本発明においては、上記
に説明したように、給気Ｉを第２冷却器において、２０
℃程度まで冷却することができ、例えば従来のエンジン
の圧縮比が１０である場合、本発明のエンジン１におい
ては１２．３程度に設定することができ、図２に示すグ
ラフからもわかるように、エンジンの効率を１．５％程
度向上させることができる。
【００２５】次に、本発明のエンジンシステム１００の
効果を確認する為に、エンジン１の軸出力によってター
ボ圧縮機を駆動させて冷熱を得る冷凍機のターボ冷凍機
を運転した場合のエネルギの流れ求めた。尚、このター
ボ冷凍機のＣＯＰは６．０である。尚、エンジンに供給
される給気を、発熱量ＷＧが９９３０ｋｃａｌ／ｍ3 の
都市ガスと空気を混合して形成し、都市ガスの流量Ｌｇ
を１ｍ3 ／ｈ、空気の流量Ｌａを２２ｍ3 ／ｈとした。
また、この場合の給気の比熱Ｃｐは０．２４ｋｃａｌ／
ｄｅｇ・ｍ3である。
効果を確認する為に、エンジン１の軸出力によってター
ボ圧縮機を駆動させて冷熱を得る冷凍機のターボ冷凍機
を運転した場合のエネルギの流れ求めた。尚、このター
ボ冷凍機のＣＯＰは６．０である。尚、エンジンに供給
される給気を、発熱量ＷＧが９９３０ｋｃａｌ／ｍ3 の
都市ガスと空気を混合して形成し、都市ガスの流量Ｌｇ
を１ｍ3 ／ｈ、空気の流量Ｌａを２２ｍ3 ／ｈとした。
また、この場合の給気の比熱Ｃｐは０．２４ｋｃａｌ／
ｄｅｇ・ｍ3である。
【００２６】エンジン１の排ガスＷｇの熱量は、エンジ
ンに入力された熱量、即ち給気の熱量ＷＧに対して４０
％程度であり、この排ガスｇの熱量Ｗｇによって、ＣＯ
Ｐが０．７の吸収式冷凍機７０を運転して冷水ｂとして
得られる冷熱量Ｗｂは２８％程度の２７８０ｋｃａｌと
なる。
ンに入力された熱量、即ち給気の熱量ＷＧに対して４０
％程度であり、この排ガスｇの熱量Ｗｇによって、ＣＯ
Ｐが０．７の吸収式冷凍機７０を運転して冷水ｂとして
得られる冷熱量Ｗｂは２８％程度の２７８０ｋｃａｌと
なる。
【００２７】また、第２冷却器２０において、給気を５
０℃から２０℃に冷却する為に必要な冷熱量Ｗ20は、Ｗ
20＝（５０−２０）×（Ｌｇ＋Ｌａ）×Ｃｐ＝１６５．
６ｋｃａｌとなり、吸収式冷凍機７０からの冷熱量より
も小さいことから、この冷熱を利用して給気を冷却可能
であることがわかる。
０℃から２０℃に冷却する為に必要な冷熱量Ｗ20は、Ｗ
20＝（５０−２０）×（Ｌｇ＋Ｌａ）×Ｃｐ＝１６５．
６ｋｃａｌとなり、吸収式冷凍機７０からの冷熱量より
も小さいことから、この冷熱を利用して給気を冷却可能
であることがわかる。
【００２８】また、本発明のエンジン１において、軸出
力を１．５％向上することができるので、この軸出力増
加による、ＣＯＰが６．０のターボ冷凍機における冷熱
の増加量ΔＷは、 ΔＷ＝９９３０×０．０１５×６．０＝８９３．７ｋｃ
ａｌ となり、第２冷却器２０において給気を冷却し冷熱量Ｗ
20を消費しても、それ以上の冷熱増加量ΔＷを得ること
ができることがわかる。
力を１．５％向上することができるので、この軸出力増
加による、ＣＯＰが６．０のターボ冷凍機における冷熱
の増加量ΔＷは、 ΔＷ＝９９３０×０．０１５×６．０＝８９３．７ｋｃ
ａｌ となり、第２冷却器２０において給気を冷却し冷熱量Ｗ
20を消費しても、それ以上の冷熱増加量ΔＷを得ること
ができることがわかる。
【００２９】また、比較例として、例えば、第１冷却器
１０を設けずに、給気をすべて吸収式冷凍機７０によっ
て２０℃程度に冷却するように構成した場合、この冷却
に必要な熱量Ｗ0は、 Ｗ0＝（１８０−２０）×（Ｌｇ＋Ｌａ）×Ｃｐ＝８８
３．２ｋｃａｌ となり、このようにして、軸出力を例えば１．５％程度
増加させても、上記の増加冷熱量ΔＷとほぼ同じであ
り、給気を冷却する効果がほとんど無く、本発明のエン
ジンシステム１００において、過給機から排出される１
８０℃程度の給気を、まず第１冷却器１０において外気
を利用してある程度冷却した後に、第２冷却器２０にお
いて吸収式冷凍機２０からの冷熱を利用して冷却するよ
うに構成することで、少ない冷熱量で給気を冷却し、大
幅にエンジンの効率を向上することができることがわか
る。尚、冷却水温度を充分低くできる中間期や冬期にお
いて、前記第２冷却器をクーリングタワーからの冷却水
で直接冷却することは、いっこうに構わない。
１０を設けずに、給気をすべて吸収式冷凍機７０によっ
て２０℃程度に冷却するように構成した場合、この冷却
に必要な熱量Ｗ0は、 Ｗ0＝（１８０−２０）×（Ｌｇ＋Ｌａ）×Ｃｐ＝８８
３．２ｋｃａｌ となり、このようにして、軸出力を例えば１．５％程度
増加させても、上記の増加冷熱量ΔＷとほぼ同じであ
り、給気を冷却する効果がほとんど無く、本発明のエン
ジンシステム１００において、過給機から排出される１
８０℃程度の給気を、まず第１冷却器１０において外気
を利用してある程度冷却した後に、第２冷却器２０にお
いて吸収式冷凍機２０からの冷熱を利用して冷却するよ
うに構成することで、少ない冷熱量で給気を冷却し、大
幅にエンジンの効率を向上することができることがわか
る。尚、冷却水温度を充分低くできる中間期や冬期にお
いて、前記第２冷却器をクーリングタワーからの冷却水
で直接冷却することは、いっこうに構わない。
【００３０】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の実施の形態において、第２冷却器２０に
吸収式冷凍機７０の蒸発器３０において冷却された冷水
ｂを供給する構成を示したが、別に、吸収式冷凍機の冷
媒水Ｗを直接第２冷却器に供給するように構成しても良
い。 （ロ） 上記の実施の形態において、第１冷却器１０
を、給気Ｉを冷却水ａによって水冷する構成を示した
が、別に、第１冷却器１０を給気Ｉを空冷するように構
成しても良く、この場合は、給気路にファン等から供給
される外気Ａと給気Ｉが直接熱交換できるように構成す
ることで可能である。 （ハ） 上記の実施の形態において、吸収式冷凍機７０
の詳細な構成を説明したが、本発明に係るエンジンシス
テムに備えられる吸収式冷凍機を限定するものではな
く、加熱媒体をエンジンの排ガスとせずに、別に備えら
れた吸収式冷凍機の冷熱の一部を利用して、第２冷却器
において給気を冷却するように構成しても、軸出力の向
上により、この利用した冷熱以上の冷熱を得ることがで
きる。 （ニ） 上記の実施の形態において、過給機から排出さ
れた高温の給気を、第１冷却器１０によって５０℃に冷
却し、第２冷却器２０によって２０℃に冷却する構成を
示したが、これらの温度は本発明を限定するものではな
く、第１冷却器において、過給機から排出された給気
を、３０℃以上、６０℃以下の範囲内に冷却し、第２冷
却器において、第１冷却器から排出された給気を、６℃
以上、４０℃以下の範囲内に冷却することが好ましく、
このような冷却器は簡単に構成でき、過給機から排出さ
れた給気を効率よく大きく冷却することができる。尚、
第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさらに
冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排出さ
れた給気温度は、第１冷却器から排出された給気温度よ
りも低くくなっており、例えば、第１冷却器によって給
気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器においては、給
気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
る。 （イ） 上記の実施の形態において、第２冷却器２０に
吸収式冷凍機７０の蒸発器３０において冷却された冷水
ｂを供給する構成を示したが、別に、吸収式冷凍機の冷
媒水Ｗを直接第２冷却器に供給するように構成しても良
い。 （ロ） 上記の実施の形態において、第１冷却器１０
を、給気Ｉを冷却水ａによって水冷する構成を示した
が、別に、第１冷却器１０を給気Ｉを空冷するように構
成しても良く、この場合は、給気路にファン等から供給
される外気Ａと給気Ｉが直接熱交換できるように構成す
ることで可能である。 （ハ） 上記の実施の形態において、吸収式冷凍機７０
の詳細な構成を説明したが、本発明に係るエンジンシス
テムに備えられる吸収式冷凍機を限定するものではな
く、加熱媒体をエンジンの排ガスとせずに、別に備えら
れた吸収式冷凍機の冷熱の一部を利用して、第２冷却器
において給気を冷却するように構成しても、軸出力の向
上により、この利用した冷熱以上の冷熱を得ることがで
きる。 （ニ） 上記の実施の形態において、過給機から排出さ
れた高温の給気を、第１冷却器１０によって５０℃に冷
却し、第２冷却器２０によって２０℃に冷却する構成を
示したが、これらの温度は本発明を限定するものではな
く、第１冷却器において、過給機から排出された給気
を、３０℃以上、６０℃以下の範囲内に冷却し、第２冷
却器において、第１冷却器から排出された給気を、６℃
以上、４０℃以下の範囲内に冷却することが好ましく、
このような冷却器は簡単に構成でき、過給機から排出さ
れた給気を効率よく大きく冷却することができる。尚、
第２冷却器は、第１冷却器から排出された給気をさらに
冷却するものであるので、当然、第２冷却器から排出さ
れた給気温度は、第１冷却器から排出された給気温度よ
りも低くくなっており、例えば、第１冷却器によって給
気を３０℃に冷却する場合、第２冷却器においては、給
気を６℃以上３０°以下の範囲内に冷却される。
【００３１】
【発明の効果】従って、過給機によって過給される給気
を、吸収式冷凍機を利用して冷却することで、エンジン
システムの効率を向上することができる。
を、吸収式冷凍機を利用して冷却することで、エンジン
システムの効率を向上することができる。
【図１】本発明に係るエンジンシステムの構成を示す図
【図２】実施の形態に示すエンジンの圧縮比と効率の関
係を示すグラフ
係を示すグラフ
１ エンジン ２ 過給機 １０ 第１冷却器 ２０ 第２冷却器 ７０ 吸収式冷凍機 １００エンジンシステム Ａ 外気 Ｉ 給気 ａ 冷却水 ｂ 冷水 Ｗ 冷媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤若 貴生 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 合田 泰規 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 松村 章二朗 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA16 FA00 HA00 HA13
Claims (6)
- 【請求項１】 給気を過給する過給機を給気路に備えた
エンジンと、 蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機とを備え、 前記過給機から排出された給気を、外気を利用して水冷
若しくは空冷する第１冷却器と、前記第１冷却器から排
出された給気を、前記吸収式冷凍機の前記冷媒若しくは
冷媒によって冷却された冷水を利用して冷却する第２冷
却器とを前記給気路に備えたエンジンシステム。 - 【請求項２】 前記第１冷却器が、前記過給機から排出
された給気を、３０℃以上、６０℃以下の範囲内に冷却
するものであり、 前記第２冷却器が、前記第１冷却器から排出された給気
を、６℃以上、４０℃以下の範囲内に冷却するものであ
る請求項１に記載のエンジンシステム。 - 【請求項３】 前記吸収式冷凍機が、前記エンジンの排
ガスを熱源とするものである請求項１又は２に記載のエ
ンジンシステム。 - 【請求項４】 給気を過給する過給機を給気路に備えた
エンジンの給気冷却方法であって、 蒸発器によって冷媒を冷却する吸収式冷凍機を設け、 前記過給機から排出された給気を、外気を利用して水冷
若しくは空冷する第１冷却行程と、 前記第１冷却行程で冷却された給気を、前記吸収式冷凍
機の前記冷媒、若しくは冷媒によって冷却された冷水を
利用して冷却する第２冷却行程とを行うエンジンの給気
冷却方法。 - 【請求項５】 前記第１冷却行程において、前記過給機
から排出された給気を、３０℃以上、６０℃以下の範囲
内に冷却し、 前記第２冷却行程において、前記第１冷却行程で冷却さ
れた給気を、６℃以上、４０℃以下の範囲内に冷却する
請求項４に記載のエンジンの給気冷却方法。 - 【請求項６】 前記吸収式冷凍機が、前記エンジンの排
ガスを熱源とするものである請求項４又は５に記載のエ
ンジンの給気冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11222326A JP2001050055A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | エンジンシステム及びエンジンの給気冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11222326A JP2001050055A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | エンジンシステム及びエンジンの給気冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050055A true JP2001050055A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16780609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11222326A Pending JP2001050055A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | エンジンシステム及びエンジンの給気冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050055A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10210132A1 (de) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Behr Gmbh & Co | Kreislauf zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kreislaufs |
| DE10254016A1 (de) * | 2002-11-19 | 2004-06-03 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung |
| WO2012132825A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 定置用内燃機関の吸気冷却装置 |
| KR101324119B1 (ko) * | 2011-12-27 | 2013-10-31 | 삼성중공업 주식회사 | 중앙청수 냉각장치와 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템 |
| JP2018013280A (ja) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | アイシン精機株式会社 | 車両用熱利用システム |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP11222326A patent/JP2001050055A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10210132A1 (de) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Behr Gmbh & Co | Kreislauf zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kreislaufs |
| DE10254016A1 (de) * | 2002-11-19 | 2004-06-03 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung |
| WO2012132825A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 定置用内燃機関の吸気冷却装置 |
| JP2012211545A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 定置用内燃機関の吸気冷却装置 |
| CN103443438A (zh) * | 2011-03-31 | 2013-12-11 | 三菱重工业株式会社 | 固定用内燃机的吸气冷却装置 |
| US9316185B2 (en) | 2011-03-31 | 2016-04-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Intake air cooling apparatus for stationary internal combustion engine |
| KR101324119B1 (ko) * | 2011-12-27 | 2013-10-31 | 삼성중공업 주식회사 | 중앙청수 냉각장치와 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템 |
| JP2018013280A (ja) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | アイシン精機株式会社 | 車両用熱利用システム |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050106 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080403 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080602 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081225 |