JP2007291915A - エンジンの給気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気冷却器のエレメント表面に発生する凝縮水のドレンを空気流の一部の漏出を伴うことなく効果的に排出可能として、空気冷却器の効率低下を防止したエンジンの給気装置を提供する。
【解決手段】過給機の空気出口を水冷式の空気冷却器に接続し、該空気冷却器を鉛直方向に複数段配設してなるエンジンの給気装置において、前記空気冷却器は、複数段のエレメントを冷却水流が前記過給機からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って複数段配設するとともに、前記エレメントで発生した凝縮水を案内するガイド部材を、少なくとも前記凝縮水発生エレメントの後段側のエレメントの両側部に近接して設けたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、主としてディーゼルエンジンに適用され、過給機の空気出口を水冷式の空気冷却器に接続し、該空気冷却器を鉛直方向に複数段配設してなるエンジンの給気装置に関する。

Ｖ型ディーゼルエンジンにおいては、クランクケースのＶバンク間の上方に複数台の過給機を設置し、当該過給機間に水冷式の空気冷却器をエンジン軸方向に設置し、該過給機出口の空気を下方の空気冷却器に導入し、該空気冷却器のエレメント内を流れる冷却水によって前記空気を冷却してエンジンのシリンダに送り込むようにした給気装置をそなえたものがある。
かかる水冷式空気冷却器をそなえたエンジンにおいては、過給機からの高温空気を空気冷却器において１００〜１５０℃程度降温させるため、エレメント表面に凝縮水滴が発生し、この凝縮水が空気冷却器からのエンジン空気流とともにクランクケースのＶバンク間に形成された給気室に溜まる。該給気室に溜まった凝縮水は、クランクケースに穿孔された排出口からドレンとして外部に排出される。

尚、１台の室外機に対して複数の室内機（空気冷却器）を設けた空気冷却設備の一例として、特許文献１（特開２００３−５６９３３号公報）の技術が提供されている。

特開２００３−５６９３３号公報

前記のように、クランクケースのＶバンク間の上方に複数台の過給機を設置し、当該過給機間に水冷式の空気冷却器をクランクケース上面に取付けてエンジン軸方向に配置し、該過給機出口の空気を下方の空気冷却器に導入し、該空気冷却器のエレメント内を流れる冷却水によって前記空気を冷却して、シリンダに送り込むようにした給気装置をそなえたエンジンにおいては、過給機からの高温空気の冷却に伴いエレメント表面に凝縮水が発生するが、従来は、次の手段によって凝縮水を排出していた。
（１）前段エレメントで発生した凝縮水を、前段エレメントと後段エレメントとの中間部に凝縮水排出用の孔を設けて、該孔を通して外部に排出する。
（２）後段エレメントまたはその取付け部の空気シール部に設けた凝縮水排出用の孔を経由させ、Ｖバンク間に形成された給気室内に落下させる。

前記（１）の凝縮水排出手段にあっては、前段、後段各エレメントで発生した凝縮水の排出口を、前段エレメント出口あるいは後段エレメント出口に、各々少なくとも１個設けなければならず、このため空気冷却器で冷却した空気の一部が凝縮水排出口からエンジン外部に排出され、給気装置の効率が低下するという問題がある。
また（２）の凝縮水排出手段にあっては、前段エレメントで冷却した空気流の一部が後段エレメントを通らずに凝縮水排出口からＶバンク間に形成された給気室内に流入し、この場合も給気装置の効率が低下するという問題がある。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、空気冷却器のエレメント表面に発生する凝縮水のドレンを空気流の一部の漏出を伴うことなく効果的に排出可能として、空気冷却器の効率低下を防止したエンジンの給気装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、過給機の空気出口を水冷式の空気冷却器に接続し、該空気冷却器を鉛直方向に複数段配設してなるエンジンの給気装置において、前記空気冷却器は、複数段のエレメントを冷却水流が前記過給機からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って複数段配設するとともに、前記エレメントで発生した凝縮水を案内するガイド部材を、少なくとも前記凝縮水発生エレメントの後段側のエレメントの両側部に近接して設けたことを特徴とする（請求項１）。

かかる発明において、好ましくは、前記ガイド部材は、後段側の前記エレメントの側面補強板に当接するガイド部と、前段側エレメントの取付けケースと後段エレメントの取付けケースとに挟持される締付固定部とよりなり、断面がＬ字状に形成される（請求項２）。
また、前記ガイド部材を、全段の前記エレメントの側面補強板の上部部位に当接して設けることも可能である（請求項３）。

本発明によれば、空気冷却器の複数段のエレメントを冷却水流が前記過給機からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って複数段配設するとともに、前記エレメントで発生した凝縮水を案内する断面Ｌ字状のガイド部材を、少なくとも凝縮水発生エレメントの後段側のエレメントの両側部に近接して設け、好ましくは後段側のエレメントの側面補強板に当接して設けたことにより（請求項１、２）、空気の冷却によって前段側のエレメントの表面で生成された凝縮水が、後段側のエレメントの両側部に近接して、好ましくは後段側のエレメントの側面補強板に当接して設置されたガイド部材のガイド部に沿って、下方に、後段側のエレメントの空気流入口へと垂下するので、従来技術のように、前段側のエレメントで冷却された空気流の一部が外部に排出され、あるいは後段側のエレメントで冷却されずに下方の給気室内へ導入されるのを回避できる。

従って本発明によれば、空気冷却器のエレメント表面に発生する凝縮水のドレンを、前記のような空気流の一部の漏出を伴うことなく効果的に排出することができて、空気冷却器の効率低下を防止できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施例に係るＶ型ディーゼルエンジン用空気冷却器のエンジン軸方向配置を示す構成図、図２は前記実施例における図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１〜２において、１１はエンジンのクランクケース、１０は過給機（排気ターボ過給機）で、該過給機１０は前記クランクケース１１の上面にエンジン軸方向に沿って２台（１台でも３台以上でもよい）配設されている。８はクランクケース１１のＶバンク間の下部に形成された給気室である。

１ｆ及び１ｒは前段側空気冷却器及び後段側空気冷却器で、前記クランクケース１１内のＶバンク間の前記過給機１０の直下部位置に、前段側エレメント２ｆ及び，後段側エレメント２ｒを、冷却水流が前記過給機１０からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って２段（３段以上でも良い）配設して構成されている。
６１は前記過給機１０の空気出口と前記前段側エレメント２ｆの空気入口とを接続する入口空気通路、１２は前記前段側エレメント２ｆの空気出口と後段側エレメント２ｒの空気入口とを接続する中間空気通路、７１は前記後段側エレメント２ｒの空気出口と前記給気室８とを接続する出口空気通路である。

図１において、３ｆは前段側空気冷却器１ｆの入口水室、４ｆは出口水室、３ｒは後段側空気冷却器１ｒの入口水室、４ｒは出口水室である。５は前記入口水室３ｆあるいは３ｒに開口する冷却水入口、６は前記出口水室４ｆあるいは４ｒに開口する冷却水出口である。
図１のように、この実施例では、前記前段側空気冷却器１ｆと後段側空気冷却器１ｒとは、エンジンの軸方向において、エレメント２ｆ、２ｒ内を流れる冷却水流が互いに逆方向流となるように構成されている（互いに順方向流でもよい）。

図２において、２０は前記前段側エレメント２ｆで生じた凝縮水を案内するガイドプレートである。該ガイドプレート２０は、前記後段側エレメント２ｒの側面補強板２ａに、高さ方向（空気流に方向）上段部位に対向して設置されている。また、該ガイドプレート２０はＬ字状に形成されて、前記後段側エレメント２ｒの側面補強板２ａに当接して上下方向に延びるガイド部２０ａと、該ガイド部２０ａの上部に連設され前段側エレメントケース２１と後段側エレメントケース２２とに挟持される締付固定部２０ｂとよりなる。
そして、前記後段側のガイドプレート２０は、図２のように、複数のボルト２３によって、これの締付固定部２０ｂと、前段側エレメントケース２１と、後述する前段側のガイドプレート２０の締付固定部２０ｂと、空気ダクト２４とを共締めにて後段側エレメントケース２２に締着する。

この実施例では、前段側エレメント２ｆについても、これの側面補強板２ａに、高さ方向（空気流に方向）上段部位に対向し且つ該側面補強板２ａに当接して、前記後段側エレメント２ｒ用と同様なガイドプレート２０を設置している。尚、前記前段側エレメント２ｆに用取り付けるガイドプレート２０を省略してもよく、また、３段以上のエレメントについては、該ガイドプレート２０を全段に設けても、２段目以降に設けてもよい。

かかる空気冷却器をそなえたエンジンの運転時において、前記過給機１０で加圧された高温空気は図１，２の太矢印のように流れて前記前段側エレメント２ｆ及び後段側エレメント２ｒを通流する。一方、冷却水入口５から前段側空気冷却器１ｆの入口水室３ｆに入った冷却水は、図１のように、前段側エレメント２ｆの管内を前記空気流と直角方向に流れて前記高温空気と熱交換することにより、該高温空気を冷却した後、出口水室４ｆに流出し、冷却水出口６から外部に排出される。
また冷却水入口５から後段側空気冷却器１ｒの入口水室３ｒに入った冷却水は、図１のように、後段側エレメント２ｒの管内を前記空気流と直角方向に且つ前記前段側エレメント２ｆ内の水流とは逆方向に流れて、前記前段側エレメント２ｆで降温後の高温空気と熱交換することにより、該高温空気を冷却した後、出口水室４ｒに流出し、冷却水出口６から外部に排出される。

前記空気冷却器１においては、前記高温空気を冷却して１００〜１５０℃程度降温せしめるため、各エレメント２の表面に凝縮水滴が発生する。前段側エレメント２ｆで発生した凝縮水は前記後段側エレメント２ｒ側のガイドプレート２０の締付固定部２０ｂとガイド部２０ａに沿って後段側エレメント２ｒの空気入口に到達し、後段側エレメント２ｒで発生した凝縮水とともに下降して、前記給気室８の底部に溜まる。溜まった凝縮水はドレンとともにドレン排出口９から外部に排出される。

かかる実施例によれば、２段の空気冷却器１ｆ，１ｒの前段側エレメント２ｆ及び後段側エレメント２ｒを、冷却水流が過給機１０からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って複数段（この例では２段）配設するとともに、前記エレメント２ｆ（及びエレメント２ｒ）で発生した凝縮水を案内する断面Ｌ字状のガイド部材２０を、少なくとも凝縮水発生エレメント２ｆの後段側のエレメント２ｒの両側部の側面補強板２ａに当接して設けたことにより、空気の冷却によって前段側のエレメント２ｆの表面で生成された凝縮水が、後段側のエレメント２ｒの両側部の側面補強板２に当接して設置されたガイド部材２０のガイド部２０ａに沿って、下方に、後段側エレメント２ｒの空気流入口へと垂下するので、従来技術のように、前段側エレメント２ｆで冷却された空気流の一部が外部に排出され、あるいは後段側エレメント２ｒで冷却されずに下方の給気室８内へ導入されるのを回避できる。
これによって、空気冷却器１ｆ，１ｒのエレメント２ｆ，２ｒ表面に発生する凝縮水のドレンを、前記のような空気流の一部の漏出を伴うことなく効果的に排出することができて、空気冷却器１ｆ，１ｒの効率低下を防止できる。

本発明によれば、空気冷却器のエレメント表面に発生する凝縮水のドレンを空気流の一部の漏出を伴うことなく効果的に排出可能として、空気冷却器の効率低下を防止したエンジンの給気装置を提供できる。

本発明の実施例に係るＶ型ディーゼルエンジン用空気冷却器のエンジン軸方向配置を示す構成図である。 前記実施例における図１のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ｆ 前段側空気冷却器
１ｒ 後段側空気冷却器
２ｆ 前段側エレメント
２ｒ 後段側エレメント
２ａ 側面補強板
３ｆ，３ｒ 入口水室
４ｆ，４ｒ 出口水室
５ 冷却水入口
６ 冷却水出口
６１ 入口空気通路
７１ 出口空気通路
８ 給気室
９ ドレン排出口
１０ 過給機（排気ターボ過給機）
１１ クランクケース
１２ 中間空気通路
２０ ガイドプレート
２０ａ ガイド部
２０ｂ 締付固定部
２１ 前段側エレメントケース
２２ 後段側エレメントケース
２３ ボルト
２４ 空気ダクト

Claims (3)

1. 過給機の空気出口を水冷式の空気冷却器に接続し、該空気冷却器を鉛直方向に複数段配設してなるエンジンの給気装置において、前記空気冷却器は、複数段のエレメントを冷却水流が前記過給機からの空気流と直交するように且つ前記空気流に沿って複数段配設するとともに、前記エレメントで発生した凝縮水を案内するガイド部材を、少なくとも前記凝縮水発生エレメントの後段側のエレメントの両側部に近接して設けたことを特徴とするエンジンの給気装置。
2. 前記ガイド部材は、後段側の前記エレメントの側面補強板に当接するガイド部と、前段側エレメントの取付けケースと後段エレメントの取付けケースとに挟持される締付固定部とよりなり、断面がＬ字状に形成されたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの給気装置。
3. 前記ガイド部材を、全段の前記エレメントの側面補強板の上部部位に当接して設けたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの給気装置。
   

Images