JP2016205394A - インタクーラが組み込まれた吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスターボチャージャ装置を備えた往復動ピストン構造形態の内燃機関に用いられる、インタクーラが組み込まれた吸気装置を提供する。【解決手段】内燃機関は船外機として形成されており、前記機関ブロックは、直立したクランク軸システムと、横置きの前記シリンダとを有し、タービンと過給器とにより形成された前記排ガスターボチャージャ装置は、前記機関ブロックの上側の端面に配置されており、前記第１の容器部分１５と、前記第２の容器部分１７と、前記第３の容器部分１８とは、軽金属から成る１つのピースにまとめられて、吸気装置構成ユニット１９を形成しており、前記第３の容器部分１８は、前記第２の容器部分１７から前記過給器の方向に先細りになる管体２０として形成。【選択図】図２

Description

本発明は、排ガスターボチャージャ装置を備えた往復動ピストン構造形態の内燃機関に用いられる、インタクーラが組み込まれた吸気装置に関する。

吸込み空気を案内するハウジング、好ましくは吸込みモジュールに取り付けられている熱交換器が公知である（欧州特許出願公開第２５３２８５５号明細書参照）。内燃機関は、第１の冷媒ボックスと第２の冷媒ボックスとを有している。両冷媒ボックスの間には、複数のリブと管とから成るブロックが延在している。このブロックの管は、それぞれ１つの底部に開口しており、それぞれ１つの底部は、各冷媒ボックスに密に接続されている。第１の冷媒ボックスと第２の冷媒ボックスとは、熱交換器を、吸込み空気を案内するハウジングに支持していて、このハウジングに内燃機関の吸込みモジュールが取り付けられている。

独国特許出願公開第１０２０１００６３３２４号明細書は、内燃機関の給気を冷却するための装置を取り扱っている。この装置は、第２の冷媒を案内するための複数の第２の冷媒管を有している。複数の第１の冷媒管が、当該装置の長手延在方向に沿って延在している。そして、複数の第１の冷媒管は、複数の第２の冷媒に対して横延在方向に配置されている。

独国特許出願公開第１０２０１２２０４２１１号明細書から、内燃機関に用いられる給気冷却装置が明らかである。この給気冷却装置は、インタクーラが内部に配置されたハウジングを有している。このハウジングはプラスチックから成っていて、複数のハウジング部分、しかも、給気管を備えた第１のハウジング部分と、インタクーラを収容するための第２のハウジング部分と、インタクーラに空気を供給するための第３のハウジング部分とを有している。給気冷却装置のこれらのハウジング部分の構成は、大幅な空間的な拡がりを招いている。この拡がりは、構成スペース状況が制限されている内燃機関では、前述した給気冷却装置のコンパクトな配置を妨げている。

欧州特許出願公開第２６９６０５４号明細書によれば、内燃機関により形成された船外機が、シリンダヘッドとシリンダブロックとを備えた機関ブロックを有している。この機関ブロック内には、クランク軸システムの２つの鉛直なクランク軸が配置されている。両クランク軸は、連接棒を介して、横置きのシリンダ内で作業する往復動ピストンによって操作される。出力・消費率最適化のために、内燃機関は、機関ブロックの上側の端壁に取り付けられた排ガスターボチャージャ装置を備えている。

欧州特許出願公開第２５３２８５５号明細書 独国特許出願公開第１０２０１００６３３２４号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２２０４２１１号明細書 欧州特許出願公開第２６９６０５４号明細書

本発明の課題は、目的および作用に適った幾何学的な構成により少ないスペース要求で内燃機関の機関ブロックに接合することができ、これに加えて、一層軽量に実現可能である、インタクーラが組み込まれた吸気装置を有する内燃機関を構想することである。しかしながら、その上、内燃機関の放射熱が、規定された強度を有する装置容器によって難なく吸収されることも確保されることが望ましい。

本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴によって解決される。本発明を構成する更なる特徴は、従属請求項に含まれている。

本発明により得られる利点は、組み込まれたインタクーラを有する吸気装置を有利に、すなわち、幾何学的なかつ機能的な配置（パッケージ）の観点で、船外機として作用する往復動ピストン構造形態の内燃機関に統合することができる点に認めることができる。このことは、往復動ピストンを収容する横置きの２つのシリンダを有する内燃機関の構造形式によってアシストされる。シリンダは、シリンダブロックと、複数の吸気通路を有するシリンダヘッドとを備えた機関ブロックの構成要素である。吸気通路には、吸気装置が複数の接続通路でもって案内されている。装置容器を備えた簡単に形成することができる吸気装置が巧みに解決されている。装置容器は、接続通路を有する第１の容器部分と１つにまとめられている。この第１の容器部分は、典型的には、インタクーラを収容する第２の容器部分に接続されている。この第２の容器部分には、インタクーラに空気を案内する第３の容器部分が接続されている。別個に形成された内燃機関の機関ブロック内には、２つのクランク軸を備えた鉛直なクランク軸システムと、横置きのシリンダとが収納されている。タービンと過給器とにより形成された排ガスターボチャージャ装置は、位置最適化されて機関ブロックの上側の端面に配置されている。第１の容器部分と、第２の容器部分と、第３の容器部分とは、軽金属から成る１つのピースにまとめられて、吸気装置構成ユニットを形成している。この吸気装置構成ユニットは、強度および内燃機関の放射熱の吸収に関して高レベルの特性を有している。さらに、第２の容器部分から過給器の方向に先細りになる管体として形成された第３の容器部分が、優れた技術的な解決手段として拡張されている。

また、吸気管装置の第１の容器部分と第２の容器部分とが、水平な平面で見て、一方では、内面で機関ブロックに比較的少ない間隔を置いて隣接していて、他方では、外面で船外機のカバーフードに隣り合って延在していることも強調することができる。これによって、吸気装置の作用は良好なまま、この吸気装置を、たとえば船外機の、制限されて与えられたスペース条件において好適に使用することも可能となる。これには、インタクーラが円筒形状を有しており、この円筒形状に第２の容器部分が適合されており、第１の円筒部分の奥行きが、水平な平面で見て、インタクーラの直径にほぼ相当していることも寄与している。

管体の接続領域が、第２の容器部分に案内されていて、この第２の容器部分の主要な高さにわたって比較的大きな長さを有して延在しており、さらに、管体が包囲部分でもってインタクーラの上流側の空気供給室を覆っていると、優れた態様と云える。

１つには、第２の容器部分への管体の接続領域が、ほぼ楕円の形状を有しており、この楕円の形状が、管体の長さにわたって見て、横断面形状変化により円形の端領域に移行していると好適である。もう１つには、管体の端領域が、排ガスターボチャージャの過給器の出口領域の近くに案内されており、管体の端領域と過給器の出口領域との間で、弾性的なスリーブが有効である。

最後に、好ましい技術的なコンセプトは、第２の容器部分が、インタクーラの第１の端部分および第２の端部分に隣り合って、孔の形態で形成された端領域を有していて、この端領域内にインタクーラの円筒部分が挿入されていると達成される。このためには、端領域と円筒部分との間に封止体が設けられている。端領域は、封止体を収容するための収容部を備えている。

図面には、１つの実施の形態が示してあり、この実施の形態を以下で詳しく説明する。

１つの吸気装置を備えた、船外機として機能する内燃機関の概略的な斜視図である。 インタクーラが組み込まれた吸気装置の断面図である。 図２の矢印方向Ａで見た図である。 図２の個別部分Ｘを拡大した寸法で示す図である。 吸気装置の管体の端領域と、排ガスターボチャージャ装置の過給器の出口領域との間の接続部を示す図である。 図１に示した吸気装置の斜視図である。

内燃機関１は、冒頭で引用した欧州特許出願公開第２６９６０５４号明細書に説明・図示されているように、船舶推進装置として働く船外機として形成されている。ディーゼル原理に従って直接噴射式に作業する内燃機関１は、往復動ピストンを収容する、たとえば２つのシリンダを備えた往復動ピストン構造形態によって形成されている。シリンダは、シリンダブロックと、複数の吸気通路を有するシリンダヘッドとを備えた機関ブロック２の構成要素である。機関ブロック２内には、クランク軸システムの、直立した２つのクランク軸が支持されている。両クランク軸のうち、一方のクランク軸は、伝動装置を介して船舶プロペラと協働する。クランク軸は、往復動ピストン１つあたり２つの連接棒を介して回転運動させられる。機関ブロック２の上側の端面３には、タービン４と過給器５とを有する排ガスターボチャージャ装置６が配置されている。そして、両クランク軸の自由端部が、端面３よりも上側にフライホイール７，８（図１参照）を備えている。両フライホイール７，８は、互いに高さをずらして配置されていて、相互に部分的に重なり合っている。

シリンダヘッドの吸気通路（図示せず）には、吸気装置９が、装置容器１４の複数の接続通路１０，１１，１２，１３でもって案内されている。装置容器１４は、シリンダヘッドの吸気通路に通じる、（シリンダヘッド１つあたり２つの吸気弁であるので、シリンダヘッド１つあたり２つの）接続通路１０，１１，１２，１３を有する第１の容器部分１５（図２参照）と、インタクーラ１６を収容する第２の容器部分１７と、インタクーラ１６に空気を案内する第３の容器部分１８とから形成されている。これらの容器部分１５，１７，１８は、たとえば鋳造法で一体型に製造されていて、まとめられて、吸気装置構成ユニット１９を形成している。この吸気装置構成ユニット１９に用いられる材料として、たとえば軽金属が適している。第３の容器部分１８は、第２の容器１７から過給器５の方向に先細りになる管体２０として延在している。

吸気装置９もしくは装置容器１４の第１の容器部分１５と第２の容器部分１７とは、水平な平面ＨＥで見て、一方では、内面２１で機関ブロック２に比較的少ない間隔Ａｇを置いて隣接している。他方では、吸気装置の外面２２が、船外機もしくは内燃機関１のカバーフード２３に隣り合って延在している。インタクーラ１６は、少なくとも部分的に円筒形状２４を有していて、この円筒形状２４に第２の容器部分１７が適合されている。奥行きＴｉは、水平な平面ＨＥで見て、インタクーラ１６の直径Ｄｕにほぼ合わされている。

第２の容器部分１７には、第３の容器部分１８としての管体２０の接続領域２５が案内されている。この接続領域２５は、第２の容器部分１７の主要な高さＨにわたって比較的大きな長さＬＩを有して延在している。管体２０は凸面状の包囲部分２６でもってインタクーラ１６の上流側の空気供給室２７をアーチ形に湾曲させている。そして、第２の容器部分１７への管体２０の接続領域２５は、ほぼ楕円２８の形状（図３参照）を有している。この楕円２８の形状は、管体２０の長さＬＩＩにわたって形状変化により円形の端領域２９に移行している。管体２０の端領域２８は、排ガスターボチャージャ装置６の過給器５の出口領域３０の近くに案内されている。管体２０の端領域２９と過給器５の出口領域３０との間では、たとえば弾性的な材料から成るスリーブ３１が有効である（図５参照）。

第２の容器部分１７は、インタクーラ１６の第１の端部分３２および第２の端部分３３に隣り合って、孔の形態で形成された端領域３４，３５を有していて、この端領域３４，３５内にインタクーラ１６の円筒部分３６，３７が挿入されている。インタクーラ１６の端部分３２，３３とインタクーラ１６の円筒部分３６，３７との間には、封止体３８，３９が設けられている。さらに、本実施の形態では、端部分３２，３３が、封止体３８，３９を軸方向で位置固定する横断面Ｕ字形の収容部４０，４１を備えている。

最後に、鋳造技術的な理由から、吸気装置９の第１の容器部分１５にカバー４２（図１参照）を設けることが可能である。このカバー４２は、第１の容器部分１５の鉛直な画定面４３に沿って延在していて、内室４４を閉鎖している。カバー４２は、第１の容器部分１５に複数のねじ４５を介して結合されている。

Claims (10)

1. 排ガスターボチャージャ装置を備える往復動ピストン構造形態の内燃機関用の、インタクーラが組み込まれた吸気装置であって、前記内燃機関は、往復動ピストンを収容する、たとえば２つのシリンダを備え、該シリンダは、シリンダブロックと、複数の吸気通路を有するシリンダヘッドとを備える機関ブロックの構成要素であり、前記吸気通路に前記吸気装置は複数の接続通路でもって案内されており、装置容器を有する前記吸気装置は、前記接続通路を有する第１の容器部分を有し、該第１の容器部分は、前記インタクーラを収容する第２の容器部分に接続されており、該第２の容器部分は、前記インタクーラに空気を案内する第３の容器部分に接続されている、インタクーラが組み込まれた吸気装置において、
   前記内燃機関（１）は船外機として形成されており、前記機関ブロック（２）は、直立したクランク軸システムと、横置きの前記シリンダとを有し、タービン（４）と過給器（５）とにより形成された前記排ガスターボチャージャ装置（６）は、前記機関ブロック（２）の上側の端面（３）に配置されており、前記第１の容器部分（１５）と、前記第２の容器部分（１７）と、前記第３の容器部分（１８）とは、軽金属から成る１つのピースにまとめられて、吸気装置構成ユニット（１９）を形成しており、前記第３の容器部分（１８）は、前記第２の容器部分（１７）から前記過給器（５）の方向に先細りになる管体（２０）として形成されていることを特徴とする、インタクーラが組み込まれた吸気装置。
2. たとえば、前記吸気装置（９）の前記第１の容器部分（１５）と前記第２の容器部分（１７）とは、水平な平面（ＨＥ）で見て、一方では、内面（２１）で前記機関ブロック（２）に比較的少ない間隔（Ａｇ）を置いて隣接していて、他方では、外面（２２）で前記船外機のカバーフード（２３）に隣り合って延在している、請求項１記載の吸気装置。
3. 前記インタクーラ（１６）は円筒形状を有し、該円筒形状に前記第２の容器部分（１７）が適合されており、前記第１の容器部分（１５）の奥行き（Ｔｉ）は、前記水平な平面（ＨＥ）で見て、前記インタクーラ（１６）の直径（Ｄｕ）にほぼ適合されている、請求項１または２記載の吸気装置。
4. 前記第３の容器部分（１８）の前記管体（２０）の接続領域（２５）が、前記第２の容器部分（１７）に接続されていて、該第２の容器部分（１７）の主要な高さ（Ｈ）にわたって比較的大きな長さ（ＬＩ）を有して延在している、請求項１記載の吸気装置。
5. 前記管体（２０）は、包囲部分（２６）において前記インタクーラ（１６）の上流側の空気供給室（２７）をアーチ形に湾曲させている、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸気装置。
6. 前記第２の容器部分（１７）への前記管体（２０）の前記接続領域（２５）は、ほぼ楕円（２８）の形状を有し、該楕円（２８）の形状は、前記管体（２０）の長さ（ＬＩＩ）にわたって形状変化により円形の端領域（２９）に移行している、請求項４記載の吸気装置。
7. 前記管体（２０）の前記端領域（２９）は、前記排ガスターボチャージャ装置（６）の前記過給器（５）の出口領域（３０）の近くに案内されており、前記管体（２０）の前記端領域（２９）と前記過給器（５）の前記出口領域（３０）との間で、たとえば弾性的なスリーブ（３１）が有効である、請求項６記載の吸気装置。
8. 前記第２の容器部分（１７）は、前記インタクーラ（１６）の第１の端部分（３２）および第２の端部分（３３）に隣り合って、孔の形態で形成された端領域（３４，３５）を有し、該端領域（３４，３５）内に前記インタクーラ（１６）の円筒部分（３６，３７）が挿入されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の吸気装置。
9. 前記端領域（３４，３５）と前記円筒部分（３６，３７）との間に封止体（３８，３９）が設けられている、請求項８記載の吸気装置。
10. たとえば、前記第２の容器部分（１７）の前記端部分（３２，３３）は、前記封止体（３８，３９）を収容するための収容部（４０，４１）を備える、請求項９記載の吸気装置。

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