JP2002021653A - ディーゼル機関の給気温度制御装置 - Google Patents
ディーゼル機関の給気温度制御装置Info
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Abstract
を、機関の高負荷、低負荷等の各負荷範囲に対応した適
切な給気温度にすると共に、装置の構成を簡単にし、故
障のおそれを少なくして保守、点検を容易にする。 【解決手段】 過給機からの給気を給気管1aに流す空
気管路(空気流路)1に空気冷却器2と空気加熱器3と
が設けられている。空気加熱器3の冷却水配管8に設け
た給気温調弁(自動温度調整弁)6は、温調弁制御器1
2の動作指令で開閉量が調節され、機関のジャケットか
ら空気加熱器3へ通水される高温冷却水の流量が制御さ
れる。その際、温調弁制御器12は、給気管1aに設け
た温度検出器13と圧力検出器14の検出値にもとづ
き、機関の高、低の各負荷範囲に対して設定された目標
給気温度を選択して、給気管の給気温度が目標給気温度
になるように給気温調弁6の開閉動作量を制御する。
Description
ゼル機関のシリンダに給気される空気の温度を、機関の
高負荷、低負荷等の運転状態に対応して制御することが
できるディーゼル機関の給気温度制御装置に関するもの
である。
ように、過給機から機関の給気管1aに過給空気を供給
する空気管路(空気流路)1に、空気冷却器2と空気加
熱器3とを有する二段式熱交換器4を設け、機関の高負
荷時には、前記二段式熱交換器4の下流側において検出
される過給空気の給気温度にもとづき、前記空気冷却器
2の冷却水配管5に設けた自動温度調整弁6の開閉量を
調節して、前記冷却水配管5とそのバイパス管7に流れ
る低温冷却水の流量を加減し、給気温度が高負荷時の目
標設定温度になるようにフィードバック制御をし、ま
た、機関の低負荷時には、前記空気加熱器3に機関のジ
ャケットからの高温冷却水を通水する冷却水配管8とそ
のバイパス管9とに設けた空気制御式バタフライ弁10
a,10bの開度を、高負荷側から低負荷側へ切り換え
て、前記冷却水配管8とそのバイパス管9とを流れる高
温冷却水の流量を変え、給気温度が低負荷時に対応した
温度になるように調節するものが知られている。なお、
前記空気冷却器2は、機関の低負荷時にはバイパス管7
が閉じられて低温冷却水の全量が通水され、また、前記
空気加熱器3は、高負荷時には高温冷却水の全量がバイ
パス管9を流れるため通水されないようになっている。
来のディーゼル機関の給気温度制御装置にあっては、機
関の低負荷時に、前記空気加熱器3への高温冷却水の流
量が、空気加熱器3の下流側の給気温度にもとづきフィ
ードバック制御により自動調整されないので、負荷の違
いにより給気温度が一定しない問題があった。また、空
気加熱器3における高温冷却水の流量調整のために、空
気制御式バタフライ弁10a,10bを作動させるシリ
ンダやこれらに対する作動流体の供給制御をする電磁弁
等が複数個必要であり、構成が複雑になり、保守、点検
が面倒である等の問題があった。さらに、空気冷却器2
に流す低温冷却水として海水を使用する場合には、海水
により前記冷却水配管5、バイパス管7に生ずる錆、ス
ケール等に起因して、前記自動温度調整弁6に損傷、作
動不良等の不具合が生じるおそれがあった。
であって、機関のシリンダに給気する過給空気の温度
を、機関の高負荷、低負荷等の各負荷範囲に対応した適
切な給気温度になるように制御することができるディー
ゼル機関の給気温度制御装置を提供することを目的とす
る。また、本発明の他の目的は、構成が簡単で故障のお
それが少なく、保守、点検が容易なディーゼル機関の給
気温度制御装置を提供することにある。
決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、
請求項1に係るディーゼル機関の給気温度制御装置は、
過給機から機関の給気管に過給空気を供給する空気流路
に、低温冷却水が通水される冷却水配管を有する上流側
の空気冷却器と、高温冷却水が通水される冷却水配管を
有する下流側の空気加熱器とを設け、該空気加熱器に通
水される高温冷却水の流量を機関の負荷に応じて調節す
ることにより、機関の給気温度を制御するディーゼル機
関の給気温度制御装置において、前記空気加熱器の冷却
水配管に設けられて空気加熱器への高温冷却水の流量を
調節する自動温度調整弁と、前記空気加熱器の下流側に
おける空気流路に設けた温度検出器で検出された給気温
度にもとづいて前記自動温度調整弁を制御する温度調整
弁制御装置とが設けられ、該温度調整弁制御装置は、前
記温度検出器で検出された給気温度が、機関の負荷が複
数に区分され各区分の負荷範囲に対して設定された目標
給気温度になるように前記自動温度調整弁の開閉動作量
を制御する構成とされていることを特徴とする。
おいては、機関が運転中は、過給機からの過給空気が上
流側で空気冷却器に通水される低温冷却水によって冷却
され、下流側で空気加熱器に通水される高温冷却水によ
って加熱されて温度調節され給気管を経て機関のシリン
ダに給気される。その際、前記温度調整弁制御器は、前
記温度検出器で検出された給気温度が、機関の各負荷範
囲に対して設定された目標給気温度と比較され、その比
較結果にもとづいて前記自動温度調整弁の開閉動作量が
制御され、前記空気加熱器の冷却水配管に通水する高温
加熱水の流量が調整されることにより、前記給気温度が
目標給気温度になるように制御される。
よれば、空気加熱器に通水する高温冷却水の流量が、温
度調整弁制御装置の制御指令で機関の各区分の負荷範囲
に応じて自動調整されるので、各区分の負荷範囲に対応
した適切な一定の給気温度が得られる。また、空気加熱
器の高温冷却水の流量制御のためにシリンダで作動させ
る流量制御弁を使用しないので、構造が簡単になり、故
障の心配もなく、保守、点検が容易に行える。さらに、
空気冷却器の冷却水配管には自動温度調整弁を設けない
ので、低温冷却水として海水を使用しても、錆、スケー
ル等による自動温度調整弁の故障等の不具合が生じる心
配もない。
制御装置は、請求項1に記載のディーゼル機関の給気温
度制御装置において、温度調整弁制御装置は、機関の負
荷を監視し、機関の各区分の負荷範囲に対応した目標給
気温度を選択する切換手段を備えていることを特徴とす
る。このディーゼル機関の給気温度制御装置では、機関
の各区分の負荷範囲に対して目標の給気温度が適切に選
択され、各負荷範囲に応じた給気温度の制御が良好に行
われる。
制御装置は、請求項1または2に記載のディーゼル機関
の給気温度制御装置において、機関の負荷が、空気加熱
器の下流側における空気流路に設けた圧力検出器とによ
り検出された給気圧力にもとづいて区分されていること
を特徴とする。このディーゼル機関の給気温度制御装置
では、圧力検出器により実際の機関の負荷情報が容易に
得られので、自動温度調整弁による給気温度の制御が的
確に行われる。
制御装置は、請求項1〜3のいずれかに記載のディーゼ
ル機関の給気温度制御装置において、空気加熱器の冷却
水配管には、機関のジャケットを経て供給される冷却水
が通水されることを特徴とする。このディーゼル機関の
給気温度制御装置では、空気加熱器への高温冷却水が、
特別の加熱水源を設けずに容易に得られ、装置の構成が
簡単になる。
制御装置は、請求項1〜4に記載のディーゼル機関の給
気温度制御装置において、空気冷却器の冷却水配管に
は、空気冷却器に通水される低温冷却水の流量を調節す
る開閉調節弁が設けられていることを特徴とする。この
ディーゼル機関の給気温度制御装置では、空気冷却器に
通水される低温冷却水の流量を、給気温度が機関の最大
使用負荷時の給気温度より若干低い一定値になるように
調節することにより、空気加熱器側による給気の温度制
御が機関の負荷範囲に関わりなく容易に行える。
関の給気温度制御装置の一実施の形態を図1、図2にも
とづいて説明する。なお、図1において、図3に示す従
来の装置と同一の構成部分には、同一の符号を付して説
明する。図1において、4は、従来装置と同様に空気冷
却器2と空気加熱器3とを備えた二段式熱交換器であ
る。前記空気冷却器2の冷却水配管5には、空気冷却器
2の入口側と出口側を接続するバイパス管7が設けら
れ、該バイパス管7と、冷却水配管5における空気冷却
器2の出口側であって、前記バイパス管7が接続する位
置より上流側の部分とには、手動式の冷却水加減用のバ
タフライ弁(開閉調整弁)11a,11bがそれぞれ設
けられている。また、前記冷却水配管8における空気加
熱器3の出口側には、空気加熱器3の入口側から分岐し
たバイパス管9との接続部に、電子サーボ制御式のロー
タリ三方弁からなる給気温調弁(自動温度調整弁)6が
設けられている。
閉動作量を制御する指令信号f1を送信す温調弁制御器
12が電気的に接続されている。該温調弁制御器12に
は、前記給気管1aに設けた温度検出器13が電気的に
接続され、給気管1a内の給気温度Tの検出信号i1が
入力されるようになっている。また、前記給気管1aに
は、圧力検出器14が取り付けられており、給気管1a
内の給気圧力Pの検出信号i2が機関の制御盤15に送
られるようになっている。さらに、前記温度検出器13
によって検出された給気温度Tは、前記温調弁制御器1
2を経て機関の制御盤15に送られるようになってい
る。
荷を高負荷、低負荷の2つに区分した各負荷範囲に対し
て、異なる数値の目標給気温度を設定する設定器を有
し、該設定器で設定された各目標給気温度の設定値T
1,T2のうちから、給気温度切換スイッチ(図示せ
ず)の切り換えにより、いずれかの設定値を選択し得る
ようになっている。そして、前記給気圧力Pにもとづき
機関の負荷を監視する制御盤15から、前記温調弁制御
器12に対して、上記負荷範囲に対応した目標給気温度
を選択すべく前記給気温度切換スイッチを切り換える指
令信号f2が送信されるようになっている。
された目標給気温度の設定値T1(または設定値T2)
と前記給気温度Tとにもとづいて電気量による制御指令
を作成して前記給気温調弁6に送信することにより、該
給気温調弁6が前記電気量にもとづいて開閉動作量をフ
ィードバック制御され、前記冷却水配管8を経て空気加
熱器3に通水する高温冷却水量が調節され、これによ
り、給気管1aの給気温度Tが目標給気温度に調整され
るように構成されている。
負荷を示すパラメータである給気圧力Pの大きさにもと
づいて、負荷が大きく給気圧力Pが0.03MPa以上
となる負荷範囲のとき、設定値T1を45℃とし、負荷
が小さく給気圧力Pが0.03MPa以下となる負荷範
囲のとき、給気温度Tが65℃以下であることを条件
に、設定値T2を60℃とされている。
弁6を作動させるか否かを切り換える動作切換スイッチ
(図示せず)が設けられている。前記温調弁制御器12
と前記制御盤15とで前記給気温調弁6の開閉動作量を
制御する温度調整弁制御装置16を構成し、温調弁制御
器12の前記給気温度切換スイッチと制御盤15とで機
関の負荷を監視し、前記各区分の負荷範囲に対応した目
標給気温度を選択する切換手段を構成している。なお、
図1において、符号17は機関のジャケットから冷却水
配管8に高温冷却水を送水する冷却水ポンプである。
機関の給気温度制御装置の作用について図2をも参照し
ながら説明する。先ず、前記空気冷却器2の冷却水配管
5とバイパス管7に設けたバタフライ弁11a,11b
の開度を、最大使用負荷時に給気温度が前記目標給気温
度の設定値T1の45℃より若干低い値になるように調
整しておく。この調整は機関の負荷運転状態の高負荷、
低負荷に関係なく一定である。そして、前記温調弁制御
器12を、制御盤15の動作切換スイッチにより作動側
に切り換えて、動作状態にして(ステップS1)、機関
の運転を開始する。
給空気が、空気管路1から二段式熱交換器4を経て給気
管1aに入って後、機関の各シリンダに供給される。そ
の際、給気管1aを流れる過給空気の給気圧力Pと給気
温度Tとが、それぞれ、圧力検出器14と温度検出器1
3とにより検出されて、機関の制御盤15に送られてい
るので、その検出信号i2の大きさにより機関の負荷運
転状態が前記制御盤15において判断される(ステップ
S2,S3)。
a以上の場合には、機関の負荷運転状態は高負荷と判断
されて、前記制御盤15から切換指令信号f2が出て前
記温調弁制御器12の給気温度切換スイッチが高負荷側
に切り換えられて、前記温調弁制御器12は目標給気温
度の設定値T1を45℃として温度制御の動作をするよ
うになる(ステップS4)。これにより、前記冷却水配
管8に設けた給気温調弁6の開度が、機関のジャケット
から空気加熱器3に流れる高温冷却水の流量を小流量域
側に変わるように調整される。
る給気管1aの給気温度Tは、常時、温調弁制御器12
により前記目標給気温の度設定値T1の45℃以上か否
かを監視されており(ステップS5)、前記設定値T1
の45℃以下の場合には、前記給気温調弁6は、温調弁
制御器12のフィードバック制御により高温冷却水の空
気加熱器3へ通水される流量を増す方向に調整し(ステ
ップS6)、前記給気温度Tが目標給気温度45℃に維
持されるように作動する(ステップS7)。
温度の設定値T1の45℃以上の場合には、前記給気温
調弁6は、温調弁制御器12の指令により、冷却水配管
8における空気加熱器3の下流側を全閉とされ(ステッ
プS8)、空気加熱器3へ高温冷却水は流されず、その
全量が機関のジャケットの出口側へ流されるので、給気
温度Tは、空気冷却器2の冷却水配管5とバイパス管7
に設けた各バタフライ弁11a,11bの開度によって
空気冷却器2に流れる低温冷却水の流量に応じて定まる
(ステップS9)。その給気温度Tは、前記のように、
最大使用負荷時に前記目標給気温度の設定値T1の45
℃より若干低い値に設定されている。
MPa以下で機関の負荷運転状態は低負荷と判断され、
かつ、ステップS3で給気管1aの給気温度Tが65℃
以下の場合には、前記制御盤15から切換指令信号f2
が出て前記温調弁制御器12の給気温度切換スイッチが
低負荷側に切り換えられて、前記温調弁制御器12は目
標給気温度の設定値T2を60℃として温度制御の動作
をするようになる(ステップS10)。これにより、前
記冷却水配管8に設けた給気温調弁6の開度が、機関の
ジャケットから空気加熱器3に通水される高温冷却水の
流量が大流量域側に変わるように調整される。このた
め、前記給気温調弁6は、温度検出器13の検出温度T
にもとづく温調弁制御器12のフィードバック制御によ
り、高温冷却水の空気加熱器3へ通水される流量を調整
し(ステップS11)、給気温度Tが目標給気温度60
℃に維持される(ステップS12)。前記ステップS3
で給気管1aの給気温度Tが65℃以上の場合には、ス
テップS4に進んで、ステップS2で給気圧力Pが0.
03MPa以上の場合と同様に、前記給気温調弁6は空
気加熱器3に流れる高温冷却水の流量を小流量域側に変
わるよう調整され、安全が確保される。
おける高負荷と低負荷との境界を給気圧力0.03MP
aとし、低負荷時に空気加熱器3に流れる高温冷却水の
流量を小流量側に変える給気温度を65℃に設定してい
るが、この設定値は、固定的なものではなく、機関の使
用状態によって変更することができる。また、前記高負
荷時には、ステップS5で給気温度Tが45℃以上のと
き、空気加熱器3への高温冷却水の供給を止めて、空気
冷却器2への低温冷却水の流量に依存した給気温度に設
定されるようにしたが、この高負荷時においても、給気
温度Tの検出値が45℃以上であるか否かに関係なく、
フィードバック制御により、45℃に自動調整すること
ができる。この場合には、前記バタフライ弁11a,1
1bの開度を再調整し、前記給気温調弁6が作動してい
ない状態で、常に給気温度Tが45℃以下になるように
調整しておく必要がある。
装置によれば、二段熱交換器4の空気加熱器3に通水す
る高温冷却水の流量を、冷却水配管8とそのバイパス管
9との接続部に設けた給気温調弁6の開度を機関の高負
荷、低負荷(給気管1aの給気圧力Pの大きさ)に応じ
て2つに区分して切り換えて調整することにより加減で
きるようにすると共に、各区分の負荷範囲に対する給気
温度Tの目標給気温度の設定値T1,T2が定められ、
給気管1aの給気温度Tの検出値にもとづく前記温調弁
制御器12のフィードバック制御により、前記給気温調
弁6が動作されて、給気温度Tが各負荷範囲に対応した
目標給気温度に自動調節されるようにしたので、機関の
負荷が変わっても過給空気を各負荷範囲に対応した一定
の温度にそれぞれ維持することができる。したがって、
機関燃焼室での燃料の燃焼状態を常に良好にすることが
できる。
気温調弁6が設けられていないので、低温冷却水として
海水を使用しても、錆、スケール等による不具合は発生
しない。さらに、空気冷却器2の冷却水配管2には、低
温冷却水を負荷運転状態に関係なく一定流量通水する手
動式のバタフライ弁11a,11bが設けられるだけで
あるので、これらを自動制御する必要がなく、そのため
の制御機器は不要であり、構成が簡単で、故障が生じる
おそれも少なく、保守、点検も容易である。
給気温度制御装置においては、機関の負荷を低負荷と高
負荷の2つの負荷範囲に区分して、それらに対応した目
標給気温度の設定値T1,T2を2つ設定するようにし
たので、給気温度の制御系が単純になるが、前記負荷区
分は2つに限らず、3つ以上にしてもよい。また、目標
設定温度の設定値T1,T2も高負荷時で45℃、低負
荷時で60℃に限定する必要はなく、それぞれ、他の温
度に設定してもよい。
御式のロータリ三方弁で構成したが、他の形式の三方弁
や二方弁等であってもよく、それらの設ける位置も空気
加熱器3の冷却水配管8におけるバイパス管9との接続
部でなく、他の個所でもよく、空気加熱器3に通水する
高温加熱水の流量が調整できる位置であれば、いずれの
位置でもよく、バイパス管9を省略することもできる。
さらに、前記空気冷却器2の冷却水配管5とそのバイパ
ス管7に手動式のバタフライ弁11a,11bを設けた
が、これに代えて、他の形式の手動式、自動式の開閉調
節弁を設けてもよく、それらの設ける位置も特に実施形
態のものに限定されず、空気冷却器2への通水量を調節
できれば、いずれの位置でもよく、設置個数も制限はな
い。
給気温度制御装置においては、機関の負荷を、給気管1
aの給気圧力Pをパラメータとして検出するようにした
ので、圧力検出器により実際の機関の負荷情報が容易に
得られ、給気温調弁6による給気温度の制御が的確に行
われて好ましいが、これに限らず、機関の燃料制御ラッ
ク、その他の負荷運転状態を示す部分から得られる情報
を上記パラメータに代えて用いてもよい。
給気温度制御装置においては、空気加熱器の高温冷却水
として機関のジャケット冷却水を使用したので、他に特
別の高温冷却水源を設ける必要がなく、装置の構成が簡
単になる点で好ましいが、これに限らず、必要に応じて
別途に高温冷却水源を設けてもよい。
下の優れた効果を奏する。請求項1に係るディーゼル機
関の給気温度制御装置によれば、空気加熱器に通水する
高温冷却水の流量を、温度調整弁制御装置の制御指令で
機関の各区分の負荷範囲に応じて自動調整することがで
きるので、各区分の負荷範囲に応じた適切な一定の給気
温度を容易に得ることができる。また、空気加熱器の高
温冷却水の流量制御のためにシリンダで作動させる流量
制御弁を使用しないので、構造が簡単になり、故障の心
配もなく、保守、点検を容易に行うことができる。さら
に、空気冷却器の冷却水配管には自動温度調整弁を設け
ないので、低温冷却水として海水を使用しても、錆、ス
ケール等による自動温度調整弁の故障等の不具合が生じ
る心配もない。
制御装置によれば、機関の各区分の負荷範囲に対して目
標の給気温度が適切に選択することができ、各負荷範囲
に応じた給気温度の制御を良好に行うことができる。請
求項3に係るディーゼル機関の給気温度制御装置によれ
ば、圧力検出器により実際の機関の負荷情報を容易に得
ることができるので、自動温度調整弁による給気温度の
制御を的確に行うことができる。
制御装置によれば、空気加熱器への高温冷却水が、特別
の加熱水源を設けずに容易に得ることができ、装置の構
成を簡単にすることができる。請求項5に係るディーゼ
ル機関の給気温度制御装置によれば、空気冷却器に通水
される低温冷却水の流量を、給気温度が機関の最大使用
負荷時の給気温度より若干低い一定値になるように調節
することにより、空気加熱器側による給気の温度制御が
機関の負荷範囲に関わりなく容易に行うことができる。
装置の一実施の形態における系統図である。
系統図である。
給気管 2 空気冷却器 3 空
気加熱器 4 二段式熱交換器 5,8
冷却水配管 6 給気温調弁(自動温度調整弁) 7,9
バイパス管 11a,11b バタフライ弁(開閉調節弁) 12
温調弁制御器 13 温度検出器 14
圧力検出器 15 制御盤 16
温度調整弁制御装置
Claims (5)
- 【請求項1】 過給機から機関の給気管に過給空気を供
給する空気流路に、低温冷却水が通水される冷却水配管
を有する上流側の空気冷却器と、高温冷却水が通水され
る冷却水配管を有する下流側の空気加熱器とを設け、該
空気加熱器に通水される高温冷却水の流量を機関の負荷
に応じて調節することにより、機関の給気温度を制御す
るディーゼル機関の給気温度制御装置において、 前記空気加熱器の冷却水配管に設けられて空気加熱器へ
の高温冷却水の流量を調節する自動温度調整弁と、前記
空気加熱器の下流側における空気流路に設けた温度検出
器で検出された給気温度にもとづいて前記自動温度調整
弁を制御する温度調整弁制御装置とが設けられ、該温度
調整弁制御装置は、前記温度検出器で検出された給気温
度が、機関の負荷が複数に区分され各区分の負荷範囲に
対して設定された目標給気温度になるように前記自動温
度調整弁の開閉動作量を制御する構成とされていること
を特徴とするディーゼル機関の給気温度制御装置。 - 【請求項2】 前記温度調整弁制御装置は、機関の負荷
を監視し、前記各区分の負荷範囲に対応した目標給気温
度を選択する切換手段を備えていることを特徴とする請
求項1に記載のディーゼル機関の給気温度制御装置。 - 【請求項3】 前記機関の負荷は、前記空気加熱器の下
流側における空気流路に設けた圧力検出器により検出さ
れた給気圧力にもとづいて区分されていることを特徴と
する請求項1または2に記載のディーゼル機関の給気温
度制御装置。 - 【請求項4】 前記空気加熱器の冷却水配管には、機関
のジャケットを経て供給される冷却水が通水されること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のディーゼ
ル機関の給気温度制御装置。 - 【請求項5】 前記空気冷却器の冷却水配管には、空気
冷却器に通水される低温冷却水の流量を調節する開閉調
節弁が設けられていることを特徴とする請求項1〜4の
いずれかに記載のディーゼル機関の給気温度制御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000201532A JP3619429B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | ディーゼル機関の給気温度制御装置 |
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JP2000201532A JP3619429B2 (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | ディーゼル機関の給気温度制御装置 |
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JP2002021653A true JP2002021653A (ja) | 2002-01-23 |
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