JP2008528857A - Engine after cooling system - Google Patents
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Abstract
エンジン・アフタークーリング・システム(10)は、圧縮機から排出され、内熱機関で燃焼させるために用いられる圧縮空気を冷却するための液対空気式アフタークーラー(11)、アフタークーラー(11)から排出された冷却液を冷却するラジエター(19)、システム(10)内にて冷却液を連続的に送液するポンプ(21)、アフタークーラー(11)で冷却された圧縮空気の温度を検知する出口空気温度センサー(27)、アフタークーラー(11)から排出された冷却液の温度を検知する冷却液温度センサー、ならびに、検知された空気温度および冷却液温度に応じて、システム(10)を流れる冷却液の流速を制御するコントローラー(26)を有して成る。The engine aftercooling system (10) includes a liquid-to-air aftercooler (11) and an aftercooler (11) for cooling the compressed air discharged from the compressor and used for combustion in the internal heat engine. The radiator (19) that cools the discharged coolant, the pump (21) that continuously feeds the coolant in the system (10), and the temperature of the compressed air cooled by the aftercooler (11) are detected. The outlet air temperature sensor (27), the coolant temperature sensor that detects the temperature of the coolant discharged from the aftercooler (11), and the system (10) flow according to the detected air temperature and coolant temperature. It has a controller (26) for controlling the flow rate of the coolant.
Description
本発明は、一般的に冷却システムに関する。より詳細には、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャー(もしくは過給機)等の圧縮機から排出され、内熱機関(または内熱エンジン)で燃焼させるために用いる圧縮空気を冷却するエンジン・アフタークーリング・システム(engine after-cooling system)に関する。 The present invention relates generally to cooling systems. More specifically, an engine aftercooling system that cools compressed air discharged from a compressor such as a turbocharger or a supercharger (or supercharger) and used for combustion in an internal heat engine (or internal heat engine). (Engine after-cooling system)
ディーゼルエンジンは、多くの場合、ターボチャージャーまたはサーチャージャー等の圧縮機(またはコンプレッサー)を含んでおり、ディーゼル燃料と混合され、燃焼に付される前の入口空気を圧縮している。入口空気を圧縮することによって、ディーゼルエンジンの各サイクルに際してディーゼル燃料をより多く燃焼させることができるので、エンジンの出力エネルギーが増加することになる。 Diesel engines often include a compressor (or compressor), such as a turbocharger or a searcher, that is mixed with diesel fuel and compresses the inlet air before it is subjected to combustion. By compressing the inlet air, more diesel fuel can be burned during each cycle of the diesel engine, resulting in an increase in engine output energy.
最近の多くのディーゼルエンジンのエネルギー出力および燃料消費量は、排出要件を満たすようにコンピューター制御されている。それゆえ、このような種類のエンジンは、しばしば「排出制御エンジン(emission-controlled engine)」とも呼ばれる。ディーゼルエンジンの周りの外界温度が増加し、それによってエンジンの入口空気の温度が増加すると、エンジンのエネルギー出力が減少するように制御コントローラーによって自動的にエンジンの出力レベルが下がることになる。尚、入口空気の温度が増加すると、圧縮機から排出される圧縮空気が膨張して薄くなり、その結果、単位体積の空気当たり効率的に燃焼できるディーゼルの量が減少するので、エンジンの出力レベルが下がる。このことは、エンジンの各燃焼サイクルに際して燃焼するディーゼルおよび空気が少なくなり、エンジンの出力エネルギーが減少することを意味している。エンジンの出力レベルが下がると、エンジンから排出される汚染物質の量が減少するものの、エンジンのエネルギー出力が相当に減少してしまう(特に負荷が大きい条件の場合)。 The energy output and fuel consumption of many modern diesel engines are computer controlled to meet emission requirements. Therefore, this type of engine is often referred to as an “emission-controlled engine”. As the ambient temperature around the diesel engine increases, thereby increasing the temperature of the engine inlet air, the controller will automatically reduce the engine output level so that the engine energy output decreases. Note that as the temperature of the inlet air increases, the compressed air discharged from the compressor expands and thins, resulting in a decrease in the amount of diesel that can be efficiently burned per unit volume of air. Go down. This means that less diesel and air will burn during each combustion cycle of the engine, reducing engine output energy. Decreasing the engine output level reduces the amount of pollutants emitted from the engine, but significantly reduces the engine energy output (especially under heavy load conditions).
ディーゼルエンジンの圧縮された入口空気の温度は、エンジンの周囲の外界空気温度にのみ依存するものではない。入口空気がターボチャージャーまたはサーチャージャーなどの圧縮機で圧縮される場合、かかる圧縮によって入口空気の温度が相当に増加する。エンジンに組み込まれたコンピューター管理システムによって出力レベルを下げることができる最近のディーゼルエンジンの場合では、圧縮に伴う入口空気の温度の増加によって、エンジンの出力レベルが低下し、エンジンから生じるエネルギーが少なくなってしまう。 The temperature of the compressed inlet air of a diesel engine does not depend solely on the ambient air temperature surrounding the engine. When the inlet air is compressed with a compressor such as a turbocharger or a searcher, such compression increases the temperature of the inlet air considerably. In modern diesel engines where the power level can be reduced by a computer management system built into the engine, the increase in inlet air temperature associated with compression reduces the engine power level and reduces the energy produced by the engine. End up.
圧縮入口空気に依存するディーゼルエンジンが自動車用途および定置式機械用途に用いられる場合、通常、ディーゼルエンジンにはアフタークーリング・システム(after-cooling system)が設けられる。かかるアフタークーリング・システムは、圧縮された入口空気を冷却できるので、エンジン性能が向上することになる。アフタークーリング・システムは、「空気対空気式アフタークーラー(air-to-air after-cooler)」を含んでいる。かかる空冷式アフタークーラーは、常套の「水対空気式ラジエター(water-to-air radiator)」と同様の設計となっており、圧縮された入口空気が通過する複数の冷却チューブ、および、かかる冷却チューブに隣接して配置された冷却フィンを有しており、圧縮入口空気からの熱が冷却フィンを介して冷却フィンの周囲の空気流れへ伝達するようになっている。自動車用途および定置式機械用途では、エンジンの正面に通常配置される水冷式ラジエターの正面に対して、「空気対空気式アフタークーラー」が通常配置されている。 When diesel engines that rely on compressed inlet air are used in automotive and stationary mechanical applications, the diesel engine is typically provided with an after-cooling system. Such an aftercooling system can cool the compressed inlet air, thereby improving engine performance. The aftercooling system includes an “air-to-air after-cooler”. Such an air-cooled aftercooler has a design similar to a conventional “water-to-air radiator”, a plurality of cooling tubes through which compressed inlet air passes, and such cooling. A cooling fin is disposed adjacent to the tube so that heat from the compressed inlet air is transferred through the cooling fin to the air flow around the cooling fin. In automotive applications and stationary machine applications, an “air-to-air aftercooler” is usually placed against the front of a water-cooled radiator that is usually placed in front of the engine.
「空気対空気式アフタークーラー」を含むようなアフタークーリング・システムは、圧縮入口空気の冷却およびエンジン性能の増加の点で効率的であるものの、外界空気温度が高くなると、「空気対空気式アフタークーラー」の冷却効率が減少してしまうという欠点を抱えている。「空気対空気式アフタークーラー」の冷却効率が減少すると、アフタークーラーから排出される圧縮入口空気の温度が増加することになるので、エンジン性能が減じられると共に、エンジンに組み込まれたコンピューター管理システムが、排出要件および排出規制を満たすべく、冷却効率の低下に応じてエンジンのエネルギー出力レベルを自動的に下げることになる。 Aftercooling systems, including “air-to-air aftercoolers”, are efficient in terms of cooling the compressed inlet air and increasing engine performance, but when the ambient air temperature increases, the “air-to-air aftercooler” The cooling efficiency of the “cooler” is reduced. Decreasing the cooling efficiency of the “air-to-air aftercooler” increases the temperature of the compressed inlet air discharged from the aftercooler, which reduces engine performance and reduces the computer management system built into the engine. In order to meet the emission requirements and emission regulations, the energy output level of the engine is automatically lowered as the cooling efficiency decreases.
外界空気温度の上昇に伴う「空気対空気式アフタークーラー」の冷却効率の低下は、かかるアフタークーラーのサイズを大きくすることによって或る程度は解消する。なぜなら、アフタークーラーのサイズを大きくと、外界空気温度の上昇を少なくとも部分的に相殺するように、より多くの冷却が行われるからである。しかしながら、現実的には、「空気対空気式アフタークーラー」のサイズを大きくするにも限度がある。例えば、「空気対空気式アフタークーラー」のサイズは、かかるアフタークーラーを収納できるスペースの大きさによって制限される。 The decrease in the cooling efficiency of the “air-to-air aftercooler” accompanying an increase in the outside air temperature can be solved to some extent by increasing the size of the aftercooler. This is because if the size of the aftercooler is increased, more cooling is performed so as to at least partially offset the increase in ambient air temperature. In reality, however, there is a limit to increasing the size of the “air-to-air aftercooler”. For example, the size of an “air-to-air aftercooler” is limited by the size of the space in which such an aftercooler can be stored.
圧縮空気の凝縮に「空気対空気式アフタークーラー」を用いる代わりに「水対空気式アフタークーラー」を用いると、アフタークーリング・システムの効率は相当に増加する。「水対空気式アフタークーラー」は、舶用ディーゼルエンジンに用いられており、アフタークーラーの冷却に空気ではなく海水を用いている。このような舶用アフタークーリング・システムでは、同じ海水がアフタークーラーを通るように連続的に流れるのではなく、常に新しい海水がアフタークーラーおよび熱交換機を通るように連続的に流れる。舶用エンジンにおいて、空冷式のアフタークーリング・システムでなく海水冷式のアフタークーリング・システム(即ち、海水を用いて冷却を行うアフタークーリング・システム)が用いられると、出力エネルギーが増加する。 If a “water-to-air aftercooler” is used instead of an “air-to-air aftercooler” to condense compressed air, the efficiency of the aftercooling system is significantly increased. The “water-to-air aftercooler” is used in marine diesel engines, and seawater is used instead of air for cooling the aftercooler. In such marine aftercooling systems, the same seawater does not flow continuously through the aftercooler, but always fresh seawater flows continuously through the aftercooler and heat exchanger. When a marine engine uses a seawater-cooled aftercooling system (that is, an aftercooling system that cools using seawater) instead of an air-cooled aftercooling system, the output energy increases.
海水を用いて冷却を行うアフタークーリング・システムは、陸用エンジンに対して使用するには明らかに適していない。陸用エンジンとして用いるべく既存の「水対空気式クーリング・システム」を改良する試みが行われたことがあったものの、本願出願の発明者の知る限り成功した例は特にないといえる。 Aftercooling systems that use seawater for cooling are clearly not suitable for use on land engines. Although attempts have been made to improve the existing “water-to-air cooling system” for use as a land engine, there are no particularly successful examples as far as the inventors of the present application know.
従来技術の「水対空気式アフタークーリング・システム」の例は、米国特許第4697551号(Larsen等)に開示されている。この米国特許第4697551号では、冷却液が低流速となっている冷却システムにおいて、冷却液流れを迅速に調整する方法および装置が開示されている。冷却液流れを迅速に調整することによって、アフタークーリングを通過した後の空気の温度を所望の温度に維持することができ、また、種々のエンジン負荷および外界温度においてエンジンブロックの温度を所定範囲内におさえることができる。米国特許第4697551号では特に、迅速に作動する比例弁としてのシャトル弁、および、アフタークーラー用の迅速に作動するシャトル弁が開示されており、シャトル弁は、「ラジエターの入口から得られる高温の冷却液」と、「ラジエターの出口から得られる冷却され、アフタークーラーに用いられる冷却液」との混合のために用いられている。また、アフタークーラー用のシャトル弁は、「ラジエターの出口から得られる冷却された冷却液」と、「アフタークーラーから得られ、エンジンブロックに用いられる冷却液」との混合のために用いられている。ラジエター用のシャトル弁の操作は、バルブ駆動コントローラーによって制御されており、アフタークーラーから排出される空気温度(空気温度センサーによって測定される温度)に応じて制御されている。また、アフタークーラー用のシャトル弁の操作は、バルブ駆動コントローラーによって制御されており、エンジンブロックにおける冷却液の温度に応じて制御されている。尚、ラジエター、アフタークーラーおよびエンジンブロックを冷却液が流れるように、ポンプが用いられている。 An example of a prior art “water-to-air aftercooling system” is disclosed in US Pat. No. 4,697,551 (Larsen et al.). U.S. Pat. No. 4,697,551 discloses a method and apparatus for quickly adjusting the coolant flow in a cooling system having a low coolant flow rate. By adjusting the coolant flow quickly, the air temperature after passing after-cooling can be maintained at a desired temperature, and the engine block temperature can be kept within a predetermined range at various engine loads and ambient temperatures. You can hold it. In particular, US Pat. No. 4,697,551 discloses a shuttle valve as a fast acting proportional valve and a fast acting shuttle valve for an aftercooler, which is a “high temperature obtained from the radiator inlet. "Cooling liquid" and "cooled liquid obtained from the outlet of the radiator and used for the aftercooler" are used for mixing. The shuttle valve for the aftercooler is used for mixing the “cooled coolant obtained from the outlet of the radiator” and the “coolant obtained from the aftercooler and used for the engine block”. . The operation of the shuttle valve for the radiator is controlled by a valve drive controller, and is controlled according to the temperature of the air discharged from the aftercooler (the temperature measured by the air temperature sensor). The operation of the shuttle valve for the aftercooler is controlled by a valve drive controller, and is controlled according to the temperature of the coolant in the engine block. A pump is used so that the coolant flows through the radiator, the aftercooler, and the engine block.
また、従来技術の「水対空気式アフタークーラー」の別の例は、米国特許第5201285号(McTaggart)に開示されている。米国特許第5201285号には、ターボチャージャーを備えた内熱機関用の制御可能な冷却システムが開示されている。この冷却システムは、熱交換ラジエター、エンジンからの熱を吸収する液体クーラント、クーラントを循環させるポンプ、エンジン冷却液用ラジエターを備えた熱交換機に空気を強制的に送り込むためのファン、ならびに、空気が含まれたアフタークーラー用クーラントのための別のラジエターを有して成る。エンジンのための冷却ターボ過給システムは、温度制御弁を含んでおり、それによって、エンジンから排出された液体クーラントの一部をラジエターへと導き、また、エンジンから排出された後の液体クーラントの温度に応じて液体クーラントの一部がエンジンを迂回するように導いている。液体サブクーラー熱交換機では、ファンによって強制的に空気が送り込まれる熱交換機に通過させることによって液体クーラントの温度が下げられる。フロー制御バルブによって、ラジエターから排出された液体クーラントの一部がサブクーラー熱交換機へと導かれ、液体クーラントの一部の残りがエンジンへと導かれる。また、アフタークーラー熱交換機では、液体サブクーラー熱交換機から得られる液体クーラントが流れる熱交換機を通過させることによって、ターボ圧縮機から排出される燃焼空気の温度が下げられる。 Another example of a prior art “water-to-air aftercooler” is disclosed in US Pat. No. 5,201,285 (McTaggart). US Pat. No. 5,201,285 discloses a controllable cooling system for an internal heat engine equipped with a turbocharger. The cooling system includes a heat exchange radiator, a liquid coolant that absorbs heat from the engine, a pump that circulates the coolant, a fan for forcing air into a heat exchanger with an engine coolant radiator, and air It has a separate radiator for the included aftercooler coolant. A cooling turbocharger system for an engine includes a temperature control valve, which directs a portion of the liquid coolant discharged from the engine to the radiator and the liquid coolant after being discharged from the engine. Depending on the temperature, part of the liquid coolant leads to bypass the engine. In the liquid subcooler heat exchanger, the temperature of the liquid coolant is lowered by passing it through a heat exchanger in which air is forcibly sent by a fan. A part of the liquid coolant discharged from the radiator is guided to the subcooler heat exchanger by the flow control valve, and a part of the liquid coolant is guided to the engine. In the aftercooler heat exchanger, the temperature of the combustion air discharged from the turbo compressor is lowered by passing the heat exchanger through which the liquid coolant obtained from the liquid subcooler heat exchanger flows.
従来技術の「水対空気式アフタークーリング・システム」の更に別の例は、米国特許第4977862号(アイハラ等)に開示されている。米国特許第4977862号には、アフタークーリング・システムを含んだエンジンのための機関室冷却制御システムが開示されている。アフタークーリング・システムは、圧縮機(ターボチャージャーの形態の圧縮機)から排出され、エンジンで燃焼させるために用いられる圧縮ガスを冷却する「液対空気式アフタークーラー」または中間冷却機を含んでいる。また、開示されているアフタークーリング・システムは、アフタークーラーから排出された液体クーラントを冷却するためのラジエター、システム内を流れるようにクーラントを送液するポンプ、アフタークーラーで冷却された圧縮空気の温度を検知する空気温度センサー、アフタークーラーから排出されたクーラントの温度を検知するクーラント温度センサー、ならびに、検知された空気温度およびクーラント温度に応じて、システム内を流れるクーラントの流速を制御するコントローラーを有している。開示されている冷却回路では、アフタークーラーが冷やされるだけでなく、圧縮機も冷やされている。 Yet another example of the prior art “water-to-air aftercooling system” is disclosed in US Pat. No. 4,977,862 (Aihara et al.). U.S. Pat. No. 4,977,862 discloses an engine room cooling control system for an engine including an aftercooling system. The aftercooling system includes a “liquid-to-air aftercooler” or intercooler that cools the compressed gas discharged from the compressor (compressor in the form of a turbocharger) and used for combustion in the engine . The disclosed after-cooling system includes a radiator for cooling the liquid coolant discharged from the after-cooler, a pump for sending the coolant to flow through the system, and the temperature of the compressed air cooled by the after-cooler. Air temperature sensor to detect the coolant, coolant temperature sensor to detect the temperature of the coolant discharged from the aftercooler, and controller to control the flow rate of the coolant flowing through the system according to the detected air temperature and coolant temperature. is doing. The disclosed cooling circuit not only cools the aftercooler, but also cools the compressor.
米国特許第4977862号に開示されているアフタークーリング・システムは幾つかの欠点を有している。最も顕著な欠点は、システムのコントローラーによって、ポンプによるアフタークーラーへのクーラントの供給が停止し得ることである。アフタークーラーを通るクーラントの流れが停止すると、アフタークーラー自体の故障が引き起こされてしまう。かかるアフタークーリング・システムのアフタークーラー・アッセンブリの入口および出口は通気口またはダクトを含んでおり、それによって、アフタークーラーの入口側の加圧空気がアフタークーラーのコアのより大きい内面へと分配されることになる。圧縮空気が第1アフタークーラー・コアの中央に衝突する箇所にホット・スポット(hot-spot)が存在する。クーラントがコアを通るように動かないと、高温の空気が衝突する中央領域から熱を除去することができない。このように除熱できない中央領域は、加熱に伴って大きくなる。アフタークーラー・コアの周囲構造は、かかるホット・スポットの影響を受けないので、クーラントは流れることがなく、アフタークーラー・コアの座屈破壊および構造破壊が生じてしまう。かかる現象が一旦生じると、空気に起因してクーラントが沸点に達することになるので、冷却能力が失われ、正常な運転するのに必要なクーラントポンプの性能が大きく減じられることになる。ポンプの吸引側において空気がシステム内に閉じ込められるので、クーラントの流れに悪影響が及ぼされることになる。 The aftercooling system disclosed in US Pat. No. 4,977,862 has several disadvantages. The most notable drawback is that the system controller can stop the pump from supplying coolant to the aftercooler. If the coolant flow through the aftercooler stops, the aftercooler itself will be damaged. The inlets and outlets of the aftercooler assembly of such aftercooling systems include vents or ducts so that the pressurized air at the inlet side of the aftercooler is distributed to the larger inner surface of the core of the aftercooler. It will be. There is a hot-spot where the compressed air collides with the center of the first aftercooler core. If the coolant does not move through the core, heat cannot be removed from the central area where hot air impinges. Thus, the center area | region which cannot remove heat becomes large with a heating. Since the structure around the aftercooler core is not affected by such hot spots, the coolant does not flow, and the aftercooler core is buckled and structurally broken. Once such a phenomenon occurs, the coolant reaches the boiling point due to air, so that the cooling capacity is lost, and the performance of the coolant pump necessary for normal operation is greatly reduced. Since air is trapped in the system on the suction side of the pump, the coolant flow will be adversely affected.
それゆえ、陸用ディーゼルエンジン等の陸用エンジンに使用するのに適当な「水対空気式アフタークーリング・システム」が望ましい。 Therefore, a “water-to-air aftercooling system” suitable for use in land engines such as land diesel engines is desirable.
本発明の目的は、上述の従来技術の不利益な点の1つ以上を解消又は少なくとも軽減することであり、あるいは、有用な選択肢または商業的に好ましい選択肢を供することがである。 The object of the present invention is to eliminate or at least reduce one or more of the disadvantages of the prior art described above, or to provide a useful or commercially preferred option.
本発明の他の目的および利点は、図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。尚、かかる説明は、本発明の好ましい態様を示しており、単なる例示にすぎない。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the drawings. Note that this description shows a preferred embodiment of the present invention, and is merely an example.
第1の要旨として、本発明では、エンジン・アフタークーリング・システムが提供される。かかるエンジン・アフタークーリング・システムは、
圧縮機から排出され、内熱機関(または内熱エンジン)で燃焼させるために用いられる圧縮空気(または圧縮された空気)を冷却するための液対空気式アフタークーラー(liquid-to-air after-cooler)、
前記アフタークーラーから排出された冷却液を冷却するラジエター、
前記システム内にて冷却液を連続的に送液するポンプ、
前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気の温度を検知する出口空気温度センサー、
前記アフタークーラーから排出された冷却液の温度を検知する冷却液温度センサー、ならびに
検知された空気温度および冷却液温度に応じて、前記システムを流れる冷却液の流速を制御するコントローラー
を有して成る。
As a first aspect, the present invention provides an engine aftercooling system. Such an engine aftercooling system is
Liquid-to-air after-cooler for cooling the compressed air (or compressed air) that is discharged from the compressor and used to burn in the internal heat engine (or internal heat engine) cooler),
A radiator for cooling the coolant discharged from the aftercooler,
A pump for continuously feeding the coolant in the system;
Outlet air temperature sensor for detecting the temperature of the compressed air cooled by the aftercooler,
A coolant temperature sensor for detecting the temperature of the coolant discharged from the aftercooler, and a controller for controlling the flow rate of the coolant flowing through the system according to the detected air temperature and coolant temperature. .
アフタークーリング・システムは、適当な内熱機関を共に用いられ得る。かかる適当な内熱機関は、「出力レベルを下げることが可能な排出制御エンジン」であってよいし、そうでなくてもよい。また、かかる内熱機関は、車両に取り付けられてもよいし、取り付けられていなくてもよい。しかしながら、アフタークーリング・システムは、例えば、「出力レベルを下げることが可能な排出制御ディーゼルエンジン」などの「出力レベルを下げることが可能な排出制御エンジン」と共に使用されることが好ましい。 The aftercooling system can be used with any suitable internal heat engine. Such a suitable internal heat engine may or may not be an “emission control engine capable of lowering the output level”. Moreover, this internal heat engine may be attached to the vehicle or may not be attached. However, the aftercooling system is preferably used in conjunction with an “emission control engine capable of lowering the output level” such as “an emission control diesel engine capable of lowering the output level”.
エンジン・アフタークーリング・システムによって、出力レベルを下げることが可能な排出制御制御エンジン(例えばアフタークーリング・システムを用いた「出力レベルを下げることが可能な排出制御ディーゼルエンジン」)が、比較的高い外界温度であっても高い出力レベルを下げることなく維持される。また、アフタークーリング・システムによって、かかるエンジンの燃焼消費が減じられる。 Emission control engine that can reduce the output level by the engine after cooling system (for example, “emission control diesel engine that can reduce the output level” using the after cooling system) has a relatively high external environment. Even temperature is maintained without lowering the high power level. The aftercooling system also reduces the combustion consumption of such engines.
アフタークーリング・システムは、適用な圧縮機(例えば、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーなどの圧縮機)を備える適当な内熱機関(例えば、ディーゼル、ガソリンまたはガスをエネルギー源にした内熱機関)と共に用いることができる。尚、入口空気(inlet air)は、内熱機関で燃焼させる前に、圧縮機によって圧縮させられる。 The aftercooling system should be used in conjunction with a suitable internal heat engine (eg, an internal heat engine powered by diesel, gasoline or gas) with an appropriate compressor (eg, a compressor such as a turbocharger or supercharger) Can do. The inlet air is compressed by a compressor before being burned by the internal heat engine.
本発明のアフタークーリング・システムは、同様のサイズの他のエンジン・アフタークーリング・システムよりも優れた性能を有している。このため、本発明のアフタークーリング・システムは、エンジン・アフタークーリング・システムを収容できるスペースが重要となるような状況で使用するのに特に適している。 The aftercooling system of the present invention has better performance than other engine aftercooling systems of similar size. For this reason, the aftercooling system of the present invention is particularly suitable for use in a situation where a space capable of accommodating the engine aftercooling system is important.
好ましくは、アフタークーリング・システムは、エンジン冷却システム等の他の冷却システムとは独立している。 Preferably, the aftercooling system is independent of other cooling systems such as engine cooling systems.
エンジン・アフタークーリング・システムの「液対空気式アフタークーラー」は、いずれの適当な種類であってよい。好ましい態様では、液対空気式アフタークーラーは、圧縮機から排出された「圧縮された入口空気」が通過するパイプ、および、かかるパイプに隣接して配置される複数の冷却チューブを有して成る。熱は、圧縮された入口空気から冷却チューブを流れる冷却液へと伝わることになる。特に好ましい態様では、液対空気式アフタークーラーは、複数の冷却チューブを各々含んだ3つの冷却セクションを含んでいる。冷却セクションの各々は、入口ポートおよび出口ポートを有している。 The “liquid-to-air aftercooler” of the engine aftercooling system may be of any suitable type. In a preferred embodiment, the liquid-to-air aftercooler comprises a pipe through which the “compressed inlet air” discharged from the compressor passes, and a plurality of cooling tubes arranged adjacent to the pipe. . Heat will be transferred from the compressed inlet air to the coolant flowing through the cooling tube. In a particularly preferred embodiment, the liquid-to-air aftercooler includes three cooling sections, each including a plurality of cooling tubes. Each of the cooling sections has an inlet port and an outlet port.
エンジン・アフタークーリング・システムでは、適当な液対空気式冷却ラジエターが使用され得る。例えば、垂直方向に延在する冷却チューブを幾つか備えたような液対空気式冷却ラジエターを用いてよい。好ましい態様において、高温および/または高い負荷の用途では、ラジエターは、複数の水平な冷却チューブを各々含んだ3つのセクションを備えたトリプルパス・ラジエター(triple-pass radiator)であることが特に有用である。 In an engine aftercooling system, a suitable liquid-to-air cooling radiator may be used. For example, a liquid-to-air cooling radiator may be used that includes several vertically extending cooling tubes. In a preferred embodiment, for high temperature and / or high load applications, it is particularly useful for the radiator to be a triple-pass radiator with three sections each containing a plurality of horizontal cooling tubes. is there.
好ましくは、第1セクションの冷却チューブは、ラジエターの入口ポートから延在している。そのため、入口ポートを介して、冷却液が第1セクションの冷却チューブ内に流入できる。第2セクションの冷却チューブは、好ましくは第1セクションの下方に位置している。好ましくは、第2セクションの冷却チューブは、第1セクションが設けられている側とは反対側にて入口ポートに接続されている。そのため、第1セクションの冷却チューブを通る冷却液の流れとは反対方向となるように、冷却液が、第1セクションの冷却チューブから第2セクションの冷却チューブへと流れることができる。第3セクションの冷却チューブは、好ましくは第2セクションの下方に位置している。好ましくは、第3セクションの冷却チューブは、第1セクションが接続されている第2セクション端部とは反対側の第2セクション端部に接続されている。そのため、第2セクションの冷却チューブを通る冷却液の流れとは反対方向となるように、冷却液が、第2セクションの冷却チューブから第3セクションの冷却チューブへと流れることができる。好ましくは、第2セクションの冷却チューブが接続されていない側の「第3セクションの冷却チューブの端部」は、ラジエターの出口に接続されており、それによって、冷却液が、第3セクションの冷却チューブから出口を通って流れることができる。水平に延在する冷却チューブを備えたラジエターは、垂直な冷却チューブを備えたラジエターよりも効率的に「ラジエターを流れる冷却液」を冷却することができることを見出しており、それゆえ、ラジエターは、水平に延在する冷却チューブを有することが好ましい。尚、水平に延在する冷却チューブを備えたラジエターでは、望ましくない「高い温度範囲」または「ホット・スポット」が生じにくい。ラジエターは、いずれの適当なサイズおよび形状であってよく、いずれの適当な材料から形成されてもよい。 Preferably, the cooling tube of the first section extends from the inlet port of the radiator. Therefore, the cooling liquid can flow into the cooling tube of the first section through the inlet port. The cooling tube of the second section is preferably located below the first section. Preferably, the cooling tube of the second section is connected to the inlet port on the side opposite to the side where the first section is provided. Therefore, the cooling liquid can flow from the cooling tube of the first section to the cooling tube of the second section in a direction opposite to the flow of the cooling liquid through the cooling tube of the first section. The cooling tube of the third section is preferably located below the second section. Preferably, the cooling tube of the third section is connected to the second section end opposite to the second section end to which the first section is connected. Therefore, the cooling liquid can flow from the cooling tube of the second section to the cooling tube of the third section in a direction opposite to the flow of the cooling liquid through the cooling tube of the second section. Preferably, the “end of the third section cooling tube” on the side to which the second section cooling tube is not connected is connected to the outlet of the radiator, so that the coolant is cooled in the third section. Can flow from the tube through the outlet. It has been found that a radiator with a horizontally extending cooling tube can cool the "coolant flowing through the radiator" more efficiently than a radiator with a vertical cooling tube, so the radiator It is preferred to have a cooling tube that extends horizontally. It should be noted that an undesired “high temperature range” or “hot spot” is unlikely to occur in a radiator having a horizontally extending cooling tube. The radiator may be any suitable size and shape and may be formed from any suitable material.
好ましくは、複数の垂直な冷却フィンは、ラジエターの種々のセクションの冷却チューブに隣接して配置されている。そのため、熱は、冷却チューブ内の冷却液から冷却フィンへと伝わり、その後、冷却フィンを通過する空気へと伝わることになる。 Preferably, the plurality of vertical cooling fins are arranged adjacent to the cooling tubes of the various sections of the radiator. Therefore, heat is transferred from the cooling liquid in the cooling tube to the cooling fin, and then transferred to the air passing through the cooling fin.
好ましくは、ラジエターは、その側部にヘッダー・タンクを有している。ラジエターは、ヘッダー・タンクにて複数のバッフル・プレートを含んでいることが好ましい。かかるバッフル・プレートによって、ラジエターの種々のセクションへと流れるように冷却液が方向付けられる。 Preferably, the radiator has a header tank on its side. The radiator preferably includes a plurality of baffle plates in a header tank. Such baffle plates direct the coolant to flow to the various sections of the radiator.
好ましくは、ラジエターは、アルミニウム合金から形成されている。 Preferably, the radiator is formed from an aluminum alloy.
ラジエターとアフタークーラーとは互いに似ていることが好ましい。 The radiator and the aftercooler are preferably similar to each other.
ポンプは、いずれの適当な種類であってよい。例えば、ポンプは、可変流速ポンプまたは一定流速ポンプであってよい。ポンプが可変式の流速ポンプである場合では、例えば、容積移送式の羽根ポンプを用いてもよい。特に好ましい態様では、ポンプの流速は、1分間当たりの冷却液量が1〜250Lまたは30〜180Lとなる流速であってよい。ポンプが一定流速ポンプである場合、例えば遠心ポンプを用いてもよい。好ましくは、ポンプは液圧モーター(または油圧モーター)または電気モーターによって駆動するものであることが好ましく、ポンプ流速を変えられるポンプ又はポンプ流速を変えられないポンプのいずれでもよい。 The pump can be of any suitable type. For example, the pump may be a variable flow pump or a constant flow pump. In the case where the pump is a variable flow rate pump, for example, a volume transfer type blade pump may be used. In a particularly preferable aspect, the flow rate of the pump may be a flow rate at which the coolant amount per minute is 1 to 250 L or 30 to 180 L. When the pump is a constant flow rate pump, for example, a centrifugal pump may be used. Preferably, the pump is driven by a hydraulic motor (or hydraulic motor) or an electric motor, and may be either a pump that can change the pump flow rate or a pump that cannot change the pump flow rate.
エンジンが作動している間、ポンプによって、エンジン・アフタークーリング・システム内に冷却液が連続的に送液されることが好ましい。特に好ましくは、エンジンが作動している間だけ、ポンプによって、エンジン・アフタークーリング・システム内に冷却液が連続的に送液される。 While the engine is running, it is preferred that the pump continuously delivers coolant into the engine aftercooling system. Particularly preferably, the coolant is continuously fed into the engine aftercooling system by the pump only while the engine is running.
好ましくは、アフタークーラーで冷却される前の圧縮空気の温度を検知する入口空気温度センサーが備えられる。入口温度センサーは、アフタークーラーによって冷却される前の圧縮空気の温度を検知するのに適当な空気温度センサーであってよい。好ましい態様では、入口空気温度センサーは、空気温度プローブの形態を有している。入口空気温度センサーは、例えば赤外線センサー等のリモートセンサーであってもよい。入口空気温度センサーは、圧縮空気が流入されるアフタークーラーの入口に隣接するように配置されることが好ましい。 Preferably, an inlet air temperature sensor that detects the temperature of the compressed air before being cooled by the aftercooler is provided. The inlet temperature sensor may be an air temperature sensor suitable for detecting the temperature of the compressed air before being cooled by the aftercooler. In a preferred embodiment, the inlet air temperature sensor has the form of an air temperature probe. The inlet air temperature sensor may be a remote sensor such as an infrared sensor. The inlet air temperature sensor is preferably arranged adjacent to the inlet of the aftercooler into which the compressed air is introduced.
出口空気温度センサーは、アフタークーラーによって冷却された圧縮空気の温度を検知するのに適当な空気温度センサーであってよい。好ましくは、出口空気温度センサーは、空気温度プローブの形態を有している。出口空気温度センサーは、例えば赤外線センサー等のリモートセンサーであってもよい。出口空気温度センサーは、冷却された圧縮空気が排出される「アフタークーラーの出口」に隣接するように配置されることが好ましい。 The outlet air temperature sensor may be an air temperature sensor suitable for detecting the temperature of the compressed air cooled by the aftercooler. Preferably, the outlet air temperature sensor has the form of an air temperature probe. The outlet air temperature sensor may be a remote sensor such as an infrared sensor. The outlet air temperature sensor is preferably arranged adjacent to the “aftercooler outlet” from which the cooled compressed air is discharged.
冷却液温度センサーは、アフタークーラーから排出される冷却液の温度を検知するのに適当ないずれの種類の温度センサーであってよい。好ましい態様では、冷却液温度センサーは、水温度プローブの形態を有している。冷却液温度センサーは、例えば赤外線センサー等のリモートセンサーであってもよい。 The coolant temperature sensor may be any type of temperature sensor suitable for detecting the temperature of the coolant discharged from the aftercooler. In a preferred embodiment, the coolant temperature sensor has the form of a water temperature probe. The coolant temperature sensor may be a remote sensor such as an infrared sensor.
コントローラーは、空気温度センサーおよび冷却液温度センサーによって検知された空気温度および冷却液温度に応じて、システム内を流れる冷却液の流速を制御するのに適当なものであれば、いずれのコントローラーであってもかまわない。好ましい態様では、ポンプの速度を制御する液圧コントローラーまたは電子コントローラーが含まれており、また、検知された空気温度および冷却液温度に応じて、液圧コントローラーまたは電子コントローラーを制御するためのプログラマブル論理コントローラー(PLC)が含まれている。 The controller is any controller that is suitable for controlling the flow rate of the coolant flowing through the system according to the air temperature and coolant temperature detected by the air temperature sensor and coolant temperature sensor. It doesn't matter. A preferred embodiment includes a hydraulic controller or electronic controller that controls the speed of the pump, and programmable logic for controlling the hydraulic controller or electronic controller in response to the sensed air temperature and coolant temperature. A controller (PLC) is included.
コントローラーによって、システム内を流れる冷却液の流速が適当な方法で制御され得る。好ましくは、コントローラーは、ポンプによりシステム内を送液される冷却液の流速、即ち、ポンプの流速を制御する。別の好ましい態様では、コントローラーは、ポンプの流速を制御することによって、システム内を流れる冷却液の制御を行わない。例えば、ポンプは、システム内を一定の速度で流れるように冷却液を連続的に送液する一定流速ポンプであってよく、システムが、コントローラーで制御することのできるブリード弁を1つ以上備えたものであってよい。尚、システムがブリード弁を備えていると、システム内を流れる冷却液の量を増加または減少させることができるので、システム内を流れる冷却液を制御することができる。 By the controller, the flow rate of the coolant flowing through the system can be controlled in an appropriate manner. Preferably, the controller controls the flow rate of the cooling liquid fed through the system by the pump, that is, the flow rate of the pump. In another preferred embodiment, the controller does not control the coolant flowing through the system by controlling the pump flow rate. For example, the pump may be a constant flow rate pump that continuously delivers coolant to flow through the system at a constant rate, and the system includes one or more bleed valves that can be controlled by a controller. It may be a thing. If the system includes a bleed valve, the amount of the coolant flowing through the system can be increased or decreased, so that the coolant flowing through the system can be controlled.
好ましくは、ポンプは、ラジエターにより冷却された冷却液を、ラジエターからアフタークーラーへと送液する。 Preferably, the pump sends the cooling liquid cooled by the radiator from the radiator to the aftercooler.
好ましくは、アフタークーリング・システムは、システムの周囲付近に存在する外界空気の温度を検知する外界空気温度センサーを含んでいる。外界空気温度センサーは、アフタークーリング・システムの周りに存在する空気の温度を検知するのに適当な空気温度センサーであればいずれの種類の空気温度センサーであってよい。好ましい態様では、外界空気温度センサーは、空気温度プローブの形態を有している。外界空気温度センサーは、例えば赤外線センサー等のリモートセンサーであってもよい。外界空気温度センサーは、アフタークーリング・システムに隣接して配置されることが好ましい。 Preferably, the aftercooling system includes an ambient air temperature sensor that senses the temperature of the ambient air present near the periphery of the system. The ambient air temperature sensor may be any type of air temperature sensor that is suitable for sensing the temperature of the air present around the aftercooling system. In a preferred embodiment, the ambient air temperature sensor has the form of an air temperature probe. The outside air temperature sensor may be a remote sensor such as an infrared sensor. The ambient air temperature sensor is preferably located adjacent to the aftercooling system.
アフタークーリング・システムは、空気を強制的にラジエターへと送るファンを含んでいることが好ましい。アフタークーリング・システムにファンが設けられると、ラジエターを通過する冷却液を冷却する点でにおいてラジエターが助力される。ファンはいずれの種類のファンであってよく、例えば、可変速ファンまたは一定速度ファンであってよい。尚、ファンの回転方向を変えることができるファンが好ましい。好ましくは、コントローラーが、ファンの速度(もしくは回転速度)またはファンの回転方向を制御することができる。 The aftercooling system preferably includes a fan that forces air to the radiator. When a fan is provided in the aftercooling system, the radiator is assisted in cooling the coolant that passes through the radiator. The fan may be any type of fan, for example, a variable speed fan or a constant speed fan. In addition, the fan which can change the rotation direction of a fan is preferable. Preferably, the controller can control the speed (or rotational speed) of the fan or the direction of rotation of the fan.
好ましい態様では、外界空気温度センサーによって検知される外界空気温度と、入口温度センサーによって検知される「圧縮機(例えばターボチャージャーまたはスーパーチャージャー)から得られ、冷却または凝縮が行われるアフタークーラーへと供給される圧縮空気の温度」との差をコントローラーが決定する。また、好ましい態様では、外界空気温度センサーによって検知される外界空気温度と、出口空気温度センサーによって検知される「アフタークーラーから排出される圧縮空気の温度」との差をコントローラーが決定する。更に、好ましい態様では、冷却液温度およびアフタークーラーから排出された圧縮空気の温度が最適温度に維持される冷却液流速(即ち、システム内を流れる冷却液の流速)およびファンの速度を決定するために、コントローラーが、
外界空気温度とアフタークーラーで冷却される前の圧縮入口空気の温度との差、
外界空気温度とアフタークーラーから排出された圧縮入口空気の温度との差、および
冷却液温度センサーで検知された冷却液の温度
を用いる。
In a preferred embodiment, the ambient air temperature sensed by the ambient air temperature sensor and the “compressor (eg turbocharger or supercharger) sensed by the inlet temperature sensor and fed to an aftercooler where cooling or condensation takes place The controller determines the difference from the "compressed air temperature". In a preferred embodiment, the controller determines the difference between the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor and the “temperature of the compressed air discharged from the aftercooler” detected by the outlet air temperature sensor. Further, in a preferred embodiment, to determine the coolant flow rate (ie, the flow rate of the coolant flowing through the system) and the fan speed at which the coolant temperature and the temperature of the compressed air discharged from the aftercooler are maintained at the optimum temperature. And the controller
The difference between the ambient air temperature and the temperature of the compressed inlet air before being cooled by the aftercooler,
The difference between the ambient air temperature and the temperature of the compressed inlet air discharged from the aftercooler, and the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor are used.
好ましくは、ファンの速度に起因して、アフタークーラーから排出された圧縮入口空気が冷却液温度によって最適温度に維持されるように、コントローラーがファンを制御する。好ましくは、冷却液の流速に起因して、アフタークーラーから排出された圧縮入口空気が最適温度に維持されるように、コントローラーが、ポンプによって前記システム内を流れる冷却液の流速(即ち、ポンプの流速)を制御する。 Preferably, due to the speed of the fan, the controller controls the fan so that the compressed inlet air discharged from the aftercooler is maintained at an optimum temperature by the coolant temperature. Preferably, due to the coolant flow rate, the controller causes the coolant flow rate through the system by the pump (i.e., the pump flow rate) so that the compressed inlet air discharged from the aftercooler is maintained at an optimum temperature. The flow rate).
最適温度は、いずれの適当な温度であってよい。エンジンが「出力レベルを下げることが可能なエンジン」である場合、アフタークーラーから排出された圧縮入口空気の最適温度は、エンジンの出力レベルの低下を防止する温度、または、エンジンの出力レベル低下量が最小限となる温度であることが好ましい。 The optimum temperature may be any suitable temperature. When the engine is an “engine capable of lowering the output level”, the optimum temperature of the compressed inlet air discharged from the aftercooler is the temperature at which the output level of the engine is prevented from decreasing or the amount of decrease in the engine output level It is preferable that the temperature be a minimum.
好ましくは、アフタークーリング・システムは、マニホールド・タンクを含んでいる。マニホールド・タンクは、いずれの適当なサイズおよび形状であってよく、いずれの適当な材料から形成されてもよい。また、マニホールド・タンクは、ポンプの出口およびアフタークーラーの入口に接続されていることが好ましい。 Preferably, the aftercooling system includes a manifold tank. The manifold tank may be any suitable size and shape and may be formed from any suitable material. The manifold tank is preferably connected to the outlet of the pump and the inlet of the aftercooler.
好ましくは、アフタークーリング・システムは、ヘッダー・タンクを含んでいる。ヘッダー・タンクは、いずれの適当なサイズおよび形状であってよく、いずれの適当な材料から形成されてもよい。また、ヘッダー・タンクはマニホールド・タンクに接続されていることが好ましい。 Preferably, the aftercooling system includes a header tank. The header tank may be any suitable size and shape and may be formed from any suitable material. The header tank is preferably connected to the manifold tank.
アフタークーリング・システムは、冷却液レベル・センサーを含んでいることが好ましい。冷却液レベル・センサーは、いずれの適当な種類のセンサーであってよい。好ましい態様では、冷却液レベル・センサーは、ヘッダー・タンクの冷却液レベル(または冷却液の液面)を検知する。 The aftercooling system preferably includes a coolant level sensor. The coolant level sensor may be any suitable type of sensor. In a preferred embodiment, the coolant level sensor detects the coolant level (or coolant level) of the header tank.
好ましくは、アフタークーリング・システムは、補助タンク(または膨張タンク,expansion tank)を含んでいる。補助タンクは、いずれの適当なサイズおよび形状であってよく、いずれの適当な材料から形成されてもよい。また、補助タンクはヘッダー・タンクに接続されていることが好ましい。 Preferably, the aftercooling system includes an auxiliary tank (or expansion tank). The auxiliary tank may be any suitable size and shape and may be formed from any suitable material. The auxiliary tank is preferably connected to the header tank.
アフタークーラー、ラジエター、ポンプおよび「種々の要素を接続するパイプもしくは導管」が含まれる熱回路を備えたアフタークーリング・システムは、いずれの適当な材料から形成されていてもよい。好ましい形態では、熱回路は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。アルミニウムおよびアルミニウム合金は優れた熱伝導性を有しているので、システム10内の温度変化がコントローラーによって比較的迅速に検知され、検知された温度変化にコントローラーが迅速に対応することができる。その結果、コントローラーが、システムをリアルタイムに効率的に制御することが可能となる。 The aftercooling system with the thermal circuit including the aftercooler, radiator, pump and "pipe or conduit connecting the various elements" may be made of any suitable material. In a preferred form, the thermal circuit is made of aluminum or an aluminum alloy. Since aluminum and aluminum alloys have excellent thermal conductivity, temperature changes in the system 10 can be detected relatively quickly by the controller, and the controller can quickly respond to the detected temperature changes. As a result, the controller can efficiently control the system in real time.
図1を参照しながら、本発明の好ましい態様について説明する。これにより、本発明をより十分に理解できると共に、本発明の実施が可能であるであろう。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This will allow a better understanding of the present invention and practice of the present invention.
図1は、「出力レベルを下げることが可能な排出制御ディーゼルエンジン」に使用するのに適当な本発明のエンジン・アフタークーリング・システム10の好ましい態様を模式的に示している。 FIG. 1 schematically illustrates a preferred embodiment of an engine aftercooling system 10 of the present invention suitable for use in an “emission controlled diesel engine capable of lowering power levels”.
エンジン・アフタークーリング・システム10は、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャー等の圧縮機から排出され、内熱機関で燃焼させるのに用いられる圧縮空気を冷却する「液対空気式アフタークーラー11」を含んでいる。アフタークーラー11は、圧縮機(例えばターボチャージャーまたはスーパーチャージャー)の出口に接続されたパイプ12を含んでいる。そのため、圧縮機から排出された圧縮入口空気がパイプ12を通過することになる。アフタークーラー11は、各々が複数の冷却チューブを備えたセクション13を複数有している。かかるセクション13は、パイプ12に隣接して配置されているので、パイプ12を通過する圧縮空気の熱が、各々のセクション13の複数のチューブを通過する冷却液(例えば水)へと伝えられることになる。セクション13は、入口ポート14および出口ポート15をそれぞれ有している。それゆえ、冷却液が、各々の入口ポート14を介して各々のセクション13へと流入した後、各々の出口ポート15を介して各々のセクション13から排出される。
The engine aftercooling system 10 includes a “liquid-to-
アフタークーラー11の各々の入口ポート14はマニホールド・タンク16に接続されている。そのため、マニホールド・タンク16から流出する冷却液が、入口ポート14を介してセクション13へと流れることになる。
Each
アフタークーラー11の各々の出口ポート15は冷却液温度センサー17と接続されている。その結果、出口ポート15を介してセクション13から流出する冷却液が冷却液温度センサー17を通過するので、かかる冷却液の温度が検知されることになる。
Each
かかる水温度センサー17は、ラジエター19の入口ポート18に接続されている。そのため、温度センサー17を通過した冷却液は入口ポート18を介してラジエターコアに流入することになる。ラジエター19は、水平冷却チューブおよび出口ポート20を備えたトリプルパス・ラジエターである。尚、ラジエター19の上部に入口ポート18が設けられており、かかる入口ポート18と斜め向かいに出口ポート20が設けられている。入口ポート18を介してラジエター19に流入した冷却液は、ラジエター19の水平冷却チューブを流れる。従って、冷却液の熱は、水平冷却チューブの周囲の空気へと伝えられるので、冷却液から熱が除去される。そして、「冷却された冷却液」は、ラジエター19の底部の出口ポート19を介してラジエター19から排出される。
The
ラジエター19の出口ポート20は、液圧モーターまたは電気モーター22によって駆動する冷却液ポンプ21の入口ポートに接続されている。ポンプ21は、1分間当たり1〜250Lまたは30〜180Lの冷却液を連続的に送液できるポンプである。ポンプ21の出口ポートはマニホールド・タンク16に接続され、マニホールド・タンク16とヘッダー・タンク23とが互いに接続されている。従って、ポンプ21の出口ポートから排出された冷却液が、マニホールド・タンク16およびヘッダー・タンク23に貯まることになる。
The
ヘッダー・タンク23は補助タンク(膨張タンク)24に隣接して配置されている。冷却液レベル・センサー25は、管理システムのために、ヘッダー・タンク23の内側の冷却液のレベル(液面)を検知する。エンジン・アフタークーリング・システム10を循環する冷却液は、ヘッダー23および補助タンク24から補給される。
The
ラジエター19には、ラジエターコアへと空気を強制的に送ることができる可変速ファン30が設けられている。そのため、「ラジエター19を通過する冷却液」から「ファン30によってラジエター19へと強制的に送られる空気」へと熱が伝わることになるので、冷却液が冷却される。
The
「冷却液温度センサー17によって検知された冷却液温度」、「出口空気温度センサー27によって検知された“アフタークーラー11から排出された圧縮入口空気の温度”」、「入口空気温度センサー28によって検知された“アフタークーラー11によって冷却される前の圧縮入口空気の温度」および「外界空気温度センサー29によって検知された外界空気温度”」に応じて、コントローラー26は、液圧モーター22の速度を制御し、それによって、ポンプ21の流速を制御する。特に、コントローラー26は、検知された冷却液温度および空気温度に応じて、システム10内を流れる冷却液を送液するポンプ21の速度(即ち、ポンプ21の流速)を制御するので、アフタークーラー11から排出される「冷却された圧縮入口空気」の温度を最適温度に維持することができる。アフタークーラー11から排出される圧縮空気の最適温度は、例えば、エンジンの出力レベル低下を防止できるような温度であり、あるいは、エンジンの出力レベルの低下量を最小限にできる温度である。
"Coolant temperature detected by
コントローラー26は、プログラマブル論理制御装置(PLC)またはコンピューター、および、液圧コントローラーまたは電子コントローラーを含んでいる。冷却液温度センサー17および空気温度センサー27〜29の出力側は、PLCまたはコンピューターの入力側に接続されている。PLCまたはコンピューターでは、センサー17および27〜29によって検知される空気温度および冷却液温度が処理され、液圧コントローラーまたは電子コントローラーを制御するための制御信号が出力される。センサー17および27〜29で検知された「エンジン入口空気温度」および「冷却液温度」の処理の一部として、PLCまたはコンピューターは、空気温度センサー29によって検知された外界空気温度と、空気温度センサー28によって検知された「アフタークーラー11へと送られる入口空気温度」との差を算出する。また、PLCまたはコンピューターは、入口空気温度センサー29によって検知された外界空気温度と、入口空気温度センサー27によって検知された「アフタークーラー11から排出される出口空気の温度」との差を計算する。PLCまたはコンピューターは、かかる温度差および冷却液温度センサー17を使用することによって、アフタークーラー11から排出された圧縮入口空気が最適温度または最適温度付近に維持されるポンプ21の流速およびファン30の速度を決定している。PLCまたはコンピューターは、ファン30およびポンプ21の液圧コントローラーまたは電子コントローラーに対して制御信号を出力するので、ポンプ21の流速およびファン30の速度が、PLCまたはコンピューターで計算された値に維持される。特に、液圧コントローラーまたは電子コントローラーは、PLCまたはコンピューターからの流速制御信号に応じて、液圧モーターまたは電気モーター22の速度を制御するので、ポンプ21の流速がPLCまたはコンピューターで計算された値に維持される(それゆえ、システム10を流れる冷却液の流速も同様に維持される)。
The
PLCまたはコンピューターは、ファン30の速度を制御できるだけでなく、ファン30の回転方向も制御できる。ファン30の回転方向は、コントローラー26のPLCまたはコンピューターで設定されるパラメーターによって決定される。
The PLC or computer can control not only the speed of the
アフタークーラー11、ラジエター19、ポンプ21および「種々の要素を接続するパイプ」を含め、熱回路のあらゆる要素は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。アルミニウムまたはアルミニウム合金の優れた熱伝導性に起因して、システム10内の温度変化がコントローラー26によって比較的迅速に検知できるので、コントローラー26が検知された温度変化に迅速に対応できる。その結果、コントローラー26によって、システム10がリアルタイムに効率的に制御される。
All elements of the thermal circuit, including the
本明細書で特に言及しない限り、特許請求の範囲および明細書で用いられている「有して成る」または「含んで成る」という表現は、言及している要素の他に更なる別の要素をも有する又は含むことを意味している。 Unless stated otherwise in the specification, the expressions “comprising” or “comprising” as used in the claims and specification refer to other elements in addition to the elements referred to. Is also meant to include or include.
また、本明細書で特に言及しない限り、特許請求の範囲および明細書で用いられている「実質的」または「約」という表現は、それによって規定さている数値にのみ限定されるものではないことを意味している。 Further, unless stated otherwise in this specification, the expressions “substantially” or “about” used in the claims and the specification are not limited only to the numerical values defined thereby. Means.
本発明の範囲または概念から逸脱することなく、当業者によって本発明に修正および変更を加えることができることを理解されたい。尚、当業者に明らかである修正および変更は、特許請求の範囲で規定された範囲内またはその均等の範囲にあるものといえる。 It should be understood that modifications and changes can be made to the present invention by those skilled in the art without departing from the scope or concept of the invention. It should be noted that modifications and changes apparent to those skilled in the art are within the scope defined by the claims or equivalents thereof.
先行技術に関する刊行物が本明細書で言及されている場合、その言及は、その刊行物がオーストラリアその他の国における当該分野の共通一般認識の一部を形成していると認めることにはならないことは明白に理解できるであろう。 If a prior art publication is mentioned in this specification, that reference shall not acknowledge that the publication forms part of the common general knowledge of the field in Australia or other countries. Will be clearly understood.
Claims (19)
圧縮機から排出され、内熱機関で燃焼させるために用いられる圧縮空気を冷却するための液対空気式アフタークーラー、
前記アフタークーラーから排出された冷却液を冷却するラジエター、
前記システム内にて冷却液を連続的に送液するポンプ、
前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気の温度を検知する出口空気温度センサー、
前記アフタークーラーから排出された冷却液の温度を検知する冷却液温度センサー、ならびに
検知された空気温度および冷却液温度に応じて、前記システムを流れる冷却液の流速を制御するコントローラー
を有して成る、エンジン・アフタークーリング・システム。 An engine aftercooling system,
Liquid-to-air aftercooler for cooling the compressed air discharged from the compressor and used for combustion in the internal heat engine,
A radiator for cooling the coolant discharged from the aftercooler,
A pump for continuously feeding the coolant in the system;
Outlet air temperature sensor for detecting the temperature of the compressed air cooled by the aftercooler,
A coolant temperature sensor for detecting the temperature of the coolant discharged from the aftercooler, and a controller for controlling the flow rate of the coolant flowing through the system according to the detected air temperature and coolant temperature. Engine after-cooling system.
圧縮機から得られる圧縮入口空気が通過するパイプ、および
前記パイプに隣接した配置された複数の冷却セクション
を有して成る、請求項1に記載のエンジン・アフタークーリング・システム。 The liquid-to-air aftercooler is
The engine aftercooling system according to claim 1, comprising a pipe through which compressed inlet air obtained from a compressor passes, and a plurality of cooling sections disposed adjacent to the pipe.
外界空気温度とアフタークーラーで冷却される前の圧縮入口空気の温度との差、
外界空気温度とアフタークーラーから排出された圧縮入口空気の温度との差、および
冷却液温度センサーで検知された冷却液の温度
を用いる、請求項16に記載のエンジン・アフタークーリング・システム。 In order to determine the coolant flow rate at which the coolant temperature and the temperature of the compressed air discharged from the aftercooler are maintained at the optimum temperature, the controller
The difference between the ambient air temperature and the temperature of the compressed inlet air before being cooled by the aftercooler,
The engine aftercooling system according to claim 16, wherein the difference between the ambient air temperature and the temperature of the compressed inlet air discharged from the aftercooler and the temperature of the coolant detected by the coolant temperature sensor are used.
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