JP2019007427A - Intake air cooling device of supercharging engine - Google Patents

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Abstract

To provide an intake air cooling device of a supercharging engine which utilizes shaft rotating force of a supercharger with a simple structure, enables decrease of an intake air temperature, and enables operation without deteriorating the efficiency even when the intake air temperature is higher than normal time.SOLUTION: An intake air cooling device of a supercharging engine includes: a first heat exchanger 22 for cooling intake air 10 which is compressed by a supercharger 16 to be heated to a high temperature; a refrigerant compressor 27 for compressing a refrigerant 26; a refrigerant liquefaction heat exchanger 29 for liquefying the refrigerant 26 at the downstream of the refrigerant compressor 27; an expander 30 for vaporizing the refrigerant 26 liquefied at the downstream of the refrigerant liquefaction heat exchanger 29; and a second heat exchanger 31 for conducting heat exchange between the refrigerant 26 vaporized at the downstream of the expander 30 and the intake air 10 cooled by the first heat exchanger 22. The air intake cooling device is configured so that the refrigerant compressor 27 is connected to a shaft of the supercharger 16 to transmit shaft rotating force of the supercharger 16 to the refrigerant compressor 27.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、過給式エンジンの吸気冷却装置に関するものである。   The present invention relates to an intake air cooling device for a supercharged engine.

一般に、過給式エンジンは、燃焼用の空気を吸い込む過給機を備え、過給機のコンプレッサの下流側には熱交換器を配置して吸込空気を冷媒との熱交換により冷却及び凝縮し、その後、吸込空気をシリンダ内へ供給するようになっている。   In general, a supercharged engine includes a supercharger that sucks in combustion air, and a heat exchanger is disposed downstream of the compressor of the supercharger to cool and condense the intake air by heat exchange with the refrigerant. Thereafter, the intake air is supplied into the cylinder.

図５は、一般的な２ストロークエンジンの形状を示すものであり、図６は、一般的な過給式エンジンの吸排気系統を示すものである。   FIG. 5 shows the shape of a general two-stroke engine, and FIG. 6 shows the intake / exhaust system of a general supercharged engine.

エンジン１は、筒状のライナ２、そのライナ２の外周の段部を上部壁３ａ中央の開口部に係合して保持する外衣３、外衣３の図５において右側に開口する開口部３ｂに装着される掃気溜４、ライナ２の上面に装着される中空状のシリンダ蓋５を備える。さらに、エンジン１は、シリンダ蓋５の中央の開口部に上方から装着される排気弁筐６を備える。   The engine 1 includes a cylindrical liner 2, an outer garment 3 that holds and holds a stepped portion on the outer periphery of the liner 2 with an opening in the center of the upper wall 3 a, and an opening 3 b that opens to the right in FIG. A scavenging reservoir 4 to be mounted and a hollow cylinder lid 5 to be mounted on the upper surface of the liner 2 are provided. Further, the engine 1 includes an exhaust valve housing 6 that is mounted on the central opening of the cylinder lid 5 from above.

ライナ２の中空部（内周）には円柱状のピストン７が上下移動可能に嵌合される。ピストン７は、下方に延びるピストン棒８が外衣３の下方内側に設けた鍔部３ｃの中央に装着されるスタッフィングボックス９に保持されることで、ライナ２及び外衣３に保持される。外衣３の開口部３ｂに連なる中空部３ｄに臨んで、ライナ２の側壁には複数の掃気ポート２ａが形成される。掃気ポート２ａは、ピストン７が下死点にある状態で、外衣３の中空部３ｄからライナ２の内部に吸気１０を取り入れるようになっている。   A cylindrical piston 7 is fitted in the hollow portion (inner periphery) of the liner 2 so as to be movable up and down. The piston 7 is held by the liner 2 and the outer garment 3 by holding a piston rod 8 extending downward in a stuffing box 9 attached to the center of a collar portion 3 c provided on the lower inner side of the outer garment 3. A plurality of scavenging ports 2 a are formed on the side wall of the liner 2 so as to face the hollow portion 3 d connected to the opening 3 b of the outer garment 3. The scavenging port 2a is configured to take in the intake air 10 from the hollow portion 3d of the outer garment 3 into the liner 2 in a state where the piston 7 is at the bottom dead center.

排気弁筐６には、燃焼室１１に開口する底部から斜め上方に向かう排気通路６ａが形成される。また、排気弁筐６には、下端部に排気弁１２を有する排気弁棒１３が上下動自在に軸支される。排気弁１２は、燃焼室１１と排気通路６ａを開閉する。排気弁棒１３は、排気弁駆動部１４によって上下し、排気弁１２により燃焼室１１と排気通路６ａを開閉する。そして、排気弁筐６は、排気ガス流路１５を介して過給機１６のタービン１７と接続されている。   The exhaust valve housing 6 is formed with an exhaust passage 6 a that extends obliquely upward from the bottom that opens to the combustion chamber 11. An exhaust valve rod 13 having an exhaust valve 12 at the lower end is pivotally supported on the exhaust valve housing 6 so as to be movable up and down. The exhaust valve 12 opens and closes the combustion chamber 11 and the exhaust passage 6a. The exhaust valve rod 13 is moved up and down by the exhaust valve drive unit 14 and the exhaust valve 12 opens and closes the combustion chamber 11 and the exhaust passage 6a. The exhaust valve housing 6 is connected to the turbine 17 of the supercharger 16 via the exhaust gas passage 15.

過給機１６においては、タービン１７とコンプレッサ１８とが軸で直結されている。コンプレッサ１８には、外部から空気１９を取り入れる空気流路２０と、コンプレッサ１８で圧縮した空気１９を送り込む圧縮空気流路２１とが接続され、圧縮空気流路２１は、吸気を冷却する熱交換器２２に接続されている。熱交換器２２は、外衣３に取り付けられた掃気溜４の内部に取り付けられている。   In the supercharger 16, the turbine 17 and the compressor 18 are directly connected by a shaft. The compressor 18 is connected to an air flow path 20 for taking in air 19 from the outside, and a compressed air flow path 21 for sending the air 19 compressed by the compressor 18. The compressed air flow path 21 is a heat exchanger that cools intake air. 22 is connected. The heat exchanger 22 is attached to the inside of the scavenging reservoir 4 attached to the outer garment 3.

次に、このような構成のエンジン１の動作を説明する。   Next, operation | movement of the engine 1 of such a structure is demonstrated.

ディーゼル機関の場合、ライナ２内を下死点から上死点に向けて移動するピストン７により圧縮された空気に燃料を噴射することで、燃焼（爆発）させる。この爆発により、ピストン７は上死点から下死点に向けて移動する。このようにして、ピストン７が１往復（２行程＝２ストローク）することで、１周期の動作が終了する。   In the case of a diesel engine, fuel is injected (combusted) by injecting fuel into air compressed by a piston 7 that moves from the bottom dead center toward the top dead center in the liner 2. Due to this explosion, the piston 7 moves from the top dead center toward the bottom dead center. Thus, one cycle of operation is completed when the piston 7 reciprocates once (2 strokes = 2 strokes).

また、ガソリンエンジンやガスエンジンといったオットー機関の場合は、ライナ２内を下死点から上死点に向けて移動するピストン７により圧縮された混合気に着火することで混合気を燃焼（爆発）させる。この爆発により、ピストン７は上死点から下死点に向けて移動する。このようにして、ピストン７が１往復（２行程＝２ストローク）することで、１周期の動作が終了する。   In the case of an Otto engine such as a gasoline engine or a gas engine, the mixture is combusted (explosion) by igniting the mixture compressed by the piston 7 moving from the bottom dead center toward the top dead center in the liner 2. Let Due to this explosion, the piston 7 moves from the top dead center toward the bottom dead center. Thus, one cycle of operation is completed when the piston 7 reciprocates once (2 strokes = 2 strokes).

排気ガス２３は、排気弁棒１３の開時に排気弁筐６を通り、さらに排気主管２４から排気ガス流路１５を通ってタービン１７を駆動し、外部に排出される。尚、図５には、ユニフロー式の２ストロークエンジンが図示されているが、掃気の方式はユニフロー式に限定されるものではなく、横断掃気式やループ掃気式であってもよい。   The exhaust gas 23 passes through the exhaust valve housing 6 when the exhaust valve rod 13 is opened, and further drives the turbine 17 through the exhaust gas passage 15 from the exhaust main pipe 24 and is discharged to the outside. Although FIG. 5 shows a uniflow type two-stroke engine, the scavenging method is not limited to the uniflow type, and may be a transverse scavenging type or a loop scavenging type.

そして、タービン１７はコンプレッサ１８と直結しているので、タービン１７の駆動によりコンプレッサ１８も駆動される。コンプレッサ１８の回転により、空気流路２０から空気１９を取り込み、圧縮し圧縮空気流路２１に送り込む。その後、圧縮され高温になった空気１９は圧縮空気流路２１を介して、熱交換器２２を通過し冷却され、吸気１０として吸気流路２５を介してエンジン１に供給されるようになっている。   Since the turbine 17 is directly connected to the compressor 18, the compressor 18 is also driven by the driving of the turbine 17. As the compressor 18 rotates, the air 19 is taken in from the air flow path 20, compressed, and sent to the compressed air flow path 21. Thereafter, the compressed and heated air 19 passes through the heat exchanger 22 via the compressed air passage 21 and is cooled, and is supplied to the engine 1 as the intake air 10 via the intake passage 25. Yes.

ここで、過給機においては、その軸回転力を他の構成要素を駆動させるために利用することが考えられてきた。   Here, in the supercharger, it has been considered to use the rotational force of the shaft to drive other components.

過給機の軸回転力を利用する従来の技術としては、特許文献１が示すような過給機の軸端部に発電機を設け、電力系統に連携するものが知られている。   As a conventional technique using the shaft rotational force of a supercharger, there is known a technology in which a generator is provided at a shaft end portion of a supercharger as shown in Patent Document 1 and linked to an electric power system.

特開２０１２−１３７０１７号公報JP 2012-137017 A

しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、過給機の回転数が一定ではないため、系統に連携させるためにはコンバータで一旦直流に変換し、インバータを用いて交流に変換しなければならなかった。   However, in the one disclosed in Patent Document 1, since the rotation speed of the supercharger is not constant, in order to link it to the system, it must be converted into direct current by a converter and converted into alternating current using an inverter. There wasn't.

このため、軸回転力を利用するためには、システムが複雑になるという欠点を有していた。   For this reason, in order to utilize shaft rotational force, there was a fault that a system became complicated.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、簡単な構造で過給機の軸回転力を利用するとともに、吸気温度を下げることを可能とし、通常よりも吸入空気温度が高い場合でも効率を低下させること無く運転することを可能にし得る過給式エンジンの吸気冷却装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and it is possible to reduce the intake air temperature while using the shaft rotational force of the supercharger with a simple structure, and the intake air temperature is higher than usual. Even in such a case, it is an object of the present invention to provide an intake air cooling device for a supercharged engine that can be operated without reducing efficiency.

本発明は、過給機により圧縮され高温になった吸気を冷却する第一の熱交換器と、冷媒を圧縮する冷媒用コンプレッサと、該冷媒用コンプレッサの下流で冷媒を液化する冷媒液化用熱交換器と、該冷媒液化用熱交換器の下流で液化された冷媒を気化する膨張器と、該膨張器の下流で気化した冷媒と第一の熱交換器で冷却された吸気の熱交換を行う第二の熱交換器とを備え、前記冷媒用コンプレッサを前記過給機の軸に接続し、前記過給機の軸回転力を前記冷媒用コンプレッサに伝達し得るように構成したことを特徴とする過給式エンジンの吸気冷却装置にかかるものである。   The present invention relates to a first heat exchanger that cools intake air that has been compressed by a supercharger and has reached a high temperature, a refrigerant compressor that compresses refrigerant, and heat for liquefaction of refrigerant that liquefies the refrigerant downstream of the refrigerant compressor. An exchanger, an expander that vaporizes the refrigerant liquefied downstream of the refrigerant liquefaction heat exchanger, and heat exchange between the refrigerant vaporized downstream of the expander and the intake air cooled by the first heat exchanger. And a second heat exchanger to be connected, wherein the refrigerant compressor is connected to a shaft of the supercharger, and the shaft rotational force of the supercharger can be transmitted to the refrigerant compressor. It relates to the intake air cooling device of the supercharged engine.

前記過給式エンジンの吸気冷却装置において、前記過給機から前記冷媒用コンプレッサに伝わる回転数を減少させる減速機を備え、該減速機を介して前記過給機の軸と前記冷媒用コンプレッサの軸を接続するように構成することができる。   The intake air cooling device for the supercharged engine further includes a speed reducer that reduces the number of revolutions transmitted from the supercharger to the refrigerant compressor, and the shaft of the supercharger and the refrigerant compressor are connected via the speed reducer. It can be configured to connect shafts.

前記過給式エンジンの吸気冷却装置において、前記冷媒用コンプレッサは、リショルム式のコンプレッサであることが好ましい。   In the intake air cooling device for the supercharged engine, the refrigerant compressor is preferably a Rishorum type compressor.

前記過給式エンジンの吸気冷却装置において、前記冷媒用コンプレッサは、ルーツ式のコンプレッサであることが好ましい。   In the intake air cooling device for the supercharged engine, the refrigerant compressor is preferably a Roots type compressor.

本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置によれば、簡単な構造で過給機の軸回転力を利用するとともに、吸気温度を下げることを可能とし、通常よりも吸入空気温度が高い場合でも効率を低下させること無く運転することを可能にし得るという優れた効果を奏し得る。   According to the intake air cooling device for a supercharged engine of the present invention, the shaft rotational force of the supercharger can be used with a simple structure, and the intake air temperature can be lowered, even when the intake air temperature is higher than usual. It is possible to achieve an excellent effect that the operation can be performed without reducing the efficiency.

本発明における熱交換器の配置図である。It is an arrangement plan of a heat exchanger in the present invention. 本発明における吸排気系統図である。It is an intake-exhaust system diagram in the present invention. 本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置の第一実施例を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the 1st Example of the intake air cooling device of the supercharged engine of this invention. 本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置の第二実施例を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the 2nd Example of the intake air cooling device of the supercharged engine of this invention. 一般的な２ストロークエンジンの断面図である。1 is a cross-sectional view of a general two-stroke engine. 一般的な過給式エンジンの吸排気系統図である。It is an intake and exhaust system diagram of a general supercharged engine.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１〜図３は本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置の第一実施例であって、図中、図５及び図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。   1 to 3 show a first embodiment of an intake air cooling apparatus for a supercharged engine according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 5 and 6 denote the same components.

第一実施例の場合、過給式エンジンの吸気冷却装置は、図１〜図３に示す如く、空気１９を取り込む空気流路２０と、空気流路２０から送り込まれる空気１９を圧縮するコンプレッサ１８と、コンプレッサ１８で圧縮された空気１９が通る圧縮空気流路２１と、圧縮空気流路２１を介して送り込まれる圧縮された空気１９を冷却する第一の熱交換器２２と、第一の熱交換器２２で冷却された吸気１０が通る吸気流路２５と、エンジン１から発生した排気ガス２３が通る排気ガス流路１５と、排気ガス流路１５を介して送り込まれる排気ガス２３により回転するタービン１７とを備えている。   In the case of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the intake air cooling device for the supercharged engine includes an air flow path 20 that takes in air 19 and a compressor 18 that compresses the air 19 fed from the air flow path 20. A compressed air flow path 21 through which the air 19 compressed by the compressor 18 passes, a first heat exchanger 22 that cools the compressed air 19 fed through the compressed air flow path 21, and a first heat It rotates by an intake passage 25 through which the intake air 10 cooled by the exchanger 22 passes, an exhaust gas passage 15 through which the exhaust gas 23 generated from the engine 1 passes, and an exhaust gas 23 fed through the exhaust gas passage 15. And a turbine 17.

更に、第一実施例の場合、過給式エンジンの吸気冷却装置は、図１〜図３に示す如く、冷媒２６を圧縮する冷媒用コンプレッサ２７と、冷媒用コンプレッサ２７で圧縮された冷媒２６が通る冷媒用流路２８と、冷媒用流路２８を介して送り込まれる冷媒２６を液化する冷媒液化用熱交換器２９と、冷媒液化用熱交換器２９で液化された冷媒２６を気化する膨張器３０と、膨張器３０で気化した冷媒２６と吸気流路２５を介して送り込まれる第一の熱交換器２２で冷却された吸気１０の熱交換を行う第二の熱交換器３１と、第二の熱交換器３１から冷媒用コンプレッサ２７に冷媒２６を流す冷媒用流路３２とを備えている。   Further, in the case of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the intake air cooling device for the supercharged engine includes a refrigerant compressor 27 that compresses the refrigerant 26 and a refrigerant 26 that is compressed by the refrigerant compressor 27. A refrigerant flow path 28 passing therethrough, a refrigerant liquefaction heat exchanger 29 that liquefies the refrigerant 26 that is sent through the refrigerant flow path 28, and an expander that vaporizes the refrigerant 26 liquefied by the refrigerant liquefaction heat exchanger 29. 30, a second heat exchanger 31 for exchanging heat of the intake air 10 cooled by the first heat exchanger 22 sent through the refrigerant 26 vaporized by the expander 30 and the intake passage 25, And a refrigerant flow path 32 for flowing the refrigerant 26 from the heat exchanger 31 to the refrigerant compressor 27.

空気流路２０にコンプレッサ１８を配置し、コンプレッサ１８の下流側に圧縮空気流路２１を介して第一の熱交換器２２を設け、第一の熱交換器２２の下流側に吸気流路２５を介して第二の熱交換器３１を設け、エンジン１に吸気１０を供給するようにしている。   A compressor 18 is disposed in the air flow path 20, a first heat exchanger 22 is provided on the downstream side of the compressor 18 via a compressed air flow path 21, and an intake flow path 25 is disposed on the downstream side of the first heat exchanger 22. A second heat exchanger 31 is provided via the engine so as to supply the intake air 10 to the engine 1.

また、エンジン１の下流側に排気ガス流路１５を介してタービン１７を設けている。   A turbine 17 is provided on the downstream side of the engine 1 through an exhaust gas passage 15.

そして、冷媒用コンプレッサ２７の下流側に冷媒用流路２８を介して冷媒液化用熱交換器２９を設け、冷媒液化用熱交換器２９の下流側に膨張器３０を設け、膨張器３０の下流側に第二の熱交換器３１を設け、冷媒用流路３２を介して第二の熱交換器３１と冷媒用コンプレッサ２７を接続している。   A refrigerant liquefaction heat exchanger 29 is provided downstream of the refrigerant compressor 27 via a refrigerant flow path 28, an expander 30 is provided downstream of the refrigerant liquefaction heat exchanger 29, and the downstream of the expander 30. A second heat exchanger 31 is provided on the side, and the second heat exchanger 31 and the refrigerant compressor 27 are connected via a refrigerant flow path 32.

更に、本第一実施例の場合、図２に示す如く、過給機１６内において、タービン１７とコンプレッサ１８とが軸で直結されるとともに、コンプレッサ１８と同じく、冷媒用コンプレッサ２７もタービン１７の軸に直結され、過給機１６の軸回転力を冷媒用コンプレッサ２７に伝達し得るように構成する点を特徴としている。   Further, in the case of the first embodiment, as shown in FIG. 2, in the supercharger 16, the turbine 17 and the compressor 18 are directly connected by a shaft, and like the compressor 18, the refrigerant compressor 27 is also connected to the turbine 17. It is directly connected to the shaft, and is characterized in that the shaft rotational force of the supercharger 16 can be transmitted to the refrigerant compressor 27.

次に、上記第一実施例の作用を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

エンジン１から発生した排気ガス２３は、排気ガス流路１５を通り、過給機１６内を通過しタービン１７に回転力を与える。   Exhaust gas 23 generated from the engine 1 passes through the exhaust gas passage 15, passes through the supercharger 16, and gives a rotational force to the turbine 17.

過給機１６内において、タービン１７とコンプレッサ１８とが軸で直結されているため、タービン１７が回転するに伴いコンプレッサ１８も回転し、コンプレッサ１８の回転により、空気流路２０から空気１９を取り込み、圧縮し圧縮空気流路２１に送り込むようになっている。   In the supercharger 16, the turbine 17 and the compressor 18 are directly connected by a shaft, so that the compressor 18 also rotates as the turbine 17 rotates, and the air 19 is taken in from the air flow path 20 by the rotation of the compressor 18. Compressed and sent to the compressed air passage 21.

その後、圧縮空気流路２１の圧縮された空気１９は、第一の熱交換器２２を通過し冷却され、吸気１０として吸気流路２５を介して第二の熱交換器３１に送り込まれ、第二の熱交換器３１によって更に吸気温度を下げられ、エンジン１に供給されるようになっている。尚、第二の熱交換器３１によって更に吸気温度を下げるためには、第二の熱交換器３１に流れる冷媒２６の温度を、第一の熱交換器２２に流れる冷媒の温度より低くしなければならない。   Thereafter, the compressed air 19 in the compressed air passage 21 passes through the first heat exchanger 22 and is cooled, and is sent to the second heat exchanger 31 via the intake passage 25 as the intake air 10. The intake air temperature is further lowered by the second heat exchanger 31 and supplied to the engine 1. In order to further reduce the intake air temperature by the second heat exchanger 31, the temperature of the refrigerant 26 flowing through the second heat exchanger 31 must be lower than the temperature of the refrigerant flowing through the first heat exchanger 22. I must.

冷媒用コンプレッサ２７は、図３に示す如く、コンプレッサ１８の軸と直結されているため、コンプレッサ１８が回転するに伴い、冷媒用コンプレッサ２７も回転するようになっている。   As shown in FIG. 3, the refrigerant compressor 27 is directly connected to the shaft of the compressor 18, so that the refrigerant compressor 27 rotates as the compressor 18 rotates.

そして、冷媒用コンプレッサ２７が回転することにより、冷媒用流路３２から流れてきた冷媒２６は、冷媒用コンプレッサ２７で圧縮され、冷媒用流路２８に送り込まれるようになっている。   When the refrigerant compressor 27 rotates, the refrigerant 26 flowing from the refrigerant flow path 32 is compressed by the refrigerant compressor 27 and sent to the refrigerant flow path 28.

続いて、冷媒用流路２８を通る冷媒２６は、冷媒液化用熱交換器２９を介して液化される。   Subsequently, the refrigerant 26 passing through the refrigerant flow path 28 is liquefied via the refrigerant liquefaction heat exchanger 29.

その後、液化された冷媒２６は、膨張器３０で気化した後、第二の熱交換器３１に供給され、吸気流路２５から送り込まれた吸気１０と熱交換を行い、冷媒用流路３２を通って冷媒用コンプレッサ２７側に循環するようになっている。   After that, the liquefied refrigerant 26 is vaporized by the expander 30 and then supplied to the second heat exchanger 31 to exchange heat with the intake air 10 fed from the intake flow path 25, and through the refrigerant flow path 32. It circulates through the refrigerant compressor 27 side.

このように、冷媒用コンプレッサ２７は、過給機１６のタービン１７及びコンプレッサ１８の軸と直結されているので、過給機１６の軸回転力を利用して駆動することができる。   Thus, since the refrigerant compressor 27 is directly connected to the shafts of the turbine 17 and the compressor 18 of the supercharger 16, the refrigerant compressor 27 can be driven by using the shaft rotational force of the supercharger 16.

更に、冷媒液化用熱交換器２９と、膨張器３０と、第二の熱交換器３１を備えるので、第一の熱交換器２２で冷却された吸気１０を第二の熱交換器３１によって更に冷却することができる。   Furthermore, since the heat exchanger 29 for refrigerant liquefaction, the expander 30 and the second heat exchanger 31 are provided, the intake air 10 cooled by the first heat exchanger 22 is further supplied by the second heat exchanger 31. Can be cooled.

以上のように、上記本第一実施例の過給式エンジンの吸気冷却装置は、過給機１６により圧縮され高温になった吸気１０を冷却する第一の熱交換器２２と、冷媒２６を圧縮する冷媒用コンプレッサ２７と、該冷媒用コンプレッサ２７の下流で冷媒２６を液化する冷媒液化用熱交換器２９と、該冷媒液化用熱交換器２９の下流で液化された冷媒２６を気化する膨張器３０と、該膨張器３０の下流で気化した冷媒２６と前記第一の熱交換器２２で冷却された吸気１０の熱交換を行う第二の熱交換器３１とを備え、前記冷媒用コンプレッサ２７を前記過給機１６の軸に接続し、前記過給機１６の軸回転力を前記冷媒用コンプレッサ２７に伝達し得るように構成しているので、過給機１６の軸回転力を利用して冷媒用コンプレッサ２７を駆動することができ、更に、第一の熱交換器２２で冷却した吸気１０を第二の熱交換器３１によって更に冷却することができる。   As described above, the intake air cooling device for the supercharged engine according to the first embodiment includes the first heat exchanger 22 that cools the intake air 10 that has been compressed by the supercharger 16 and has reached a high temperature, and the refrigerant 26. A refrigerant compressor 27 for compression, a refrigerant liquefaction heat exchanger 29 for liquefying the refrigerant 26 downstream of the refrigerant compressor 27, and an expansion for vaporizing the liquefied refrigerant 26 downstream of the refrigerant liquefaction heat exchanger 29 The refrigerant compressor 26 and a second heat exchanger 31 for exchanging heat of the intake air 10 cooled by the first heat exchanger 22, and the refrigerant compressor 27 is connected to the shaft of the supercharger 16 so that the shaft rotational force of the supercharger 16 can be transmitted to the refrigerant compressor 27. Therefore, the shaft rotational force of the supercharger 16 is used. And driving the refrigerant compressor 27 It can, furthermore, can be further cooled intake air 10 cooled in the first heat exchanger 22 by the second heat exchanger 31.

こうして、簡単な構造で過給機１６の軸回転力を利用するとともに、吸気温度を下げることを可能とし、通常よりも吸入空気温度が高い場合でも効率を低下させること無く運転することを可能にし得る。   In this way, the shaft rotational force of the turbocharger 16 can be used with a simple structure, the intake air temperature can be lowered, and even when the intake air temperature is higher than usual, the operation can be performed without reducing the efficiency. obtain.

図４は本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置の第二実施例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。   FIG. 4 shows a second embodiment of the intake air cooling system for a supercharged engine according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components.

第二実施例の場合、第一実施例のように、冷媒用コンプレッサ２７を過給機１６の軸に直結するように構成する代わりに、過給機１６から冷媒用コンプレッサ２７に伝わる回転数を減少させる減速機３３を介して過給機１６の軸と冷媒用コンプレッサ２７の軸を接続するように構成したものであり、図４に示す如く、冷媒用コンプレッサ２７として既存のリショルム式のコンプレッサを使用するとともに、減速機３３を介してコンプレッサ１８の軸と冷媒用コンプレッサ２７を接続するように構成している。   In the case of the second embodiment, instead of configuring the refrigerant compressor 27 directly to the shaft of the supercharger 16 as in the first embodiment, the rotational speed transmitted from the supercharger 16 to the refrigerant compressor 27 is changed. The shaft of the supercharger 16 and the shaft of the refrigerant compressor 27 are connected via a reduction gear 33 to be reduced. As shown in FIG. 4, an existing Rishorum type compressor is used as the refrigerant compressor 27. While being used, the shaft of the compressor 18 and the refrigerant compressor 27 are connected via the speed reducer 33.

尚、冷媒用コンプレッサ２７には、既存のルーツ式のコンプレッサを用いることもできる。   The refrigerant compressor 27 may be an existing roots type compressor.

次に、上記第二実施例の作用を説明する。   Next, the operation of the second embodiment will be described.

過給機の回転数は低いものでも１００００min-1以上の高速で回転するため、過給機１６から冷媒用コンプレッサ２７に伝わる回転数を減速機３３により減少させて冷媒用コンプレッサ２７を駆動させ、冷媒用コンプレッサ２７が回転することによって、冷媒用流路３２からの冷媒２６を圧縮し、冷媒用流路２８に送るようになっている。 Even if the number of revolutions of the supercharger is low, it rotates at a high speed of 10,000 min −1 or more. Therefore, the number of revolutions transmitted from the supercharger 16 to the refrigerant compressor 27 is reduced by the speed reducer 33 to drive the refrigerant compressor 27. When the refrigerant compressor 27 rotates, the refrigerant 26 from the refrigerant flow path 32 is compressed and sent to the refrigerant flow path 28.

このように、冷媒用コンプレッサ２７は、減速機３３を介して過給機１６のタービン１７及びコンプレッサ１８の軸と接続されているので、過給機１６の回転数が高くても、過給機１６の軸回転力を利用して冷媒用コンプレッサ２７の回転数を抑えた状態で駆動することができる。   Thus, since the refrigerant compressor 27 is connected to the turbine 17 of the supercharger 16 and the shaft of the compressor 18 via the speed reducer 33, the supercharger can be used even if the rotational speed of the supercharger 16 is high. It is possible to drive the refrigerant compressor 27 in a state where the rotational speed of the refrigerant compressor 27 is suppressed by using the 16 shaft rotational force.

また、冷媒用コンプレッサ２７として既存のリショルム式のコンプレッサを用いているので、振動や騒音を抑えつつ遠心型のコンプレッサと比較して高圧縮比を得ることができる。   Further, since the existing Rishorum type compressor is used as the refrigerant compressor 27, a high compression ratio can be obtained as compared with the centrifugal compressor while suppressing vibration and noise.

そして、第一実施例と同様に、冷媒液化用熱交換器２９と、膨張器３０と、第二の熱交換器３１を備えるので、第一の熱交換器２２で冷却された吸気１０を第二の熱交換器３１によって更に冷却することができる。   Since the refrigerant liquefaction heat exchanger 29, the expander 30, and the second heat exchanger 31 are provided as in the first embodiment, the intake air 10 cooled by the first heat exchanger 22 is supplied to the first heat exchanger 22. Further cooling can be performed by the second heat exchanger 31.

以上のように、上記本第二実施例の過給式エンジンの吸気冷却装置は、前記過給機１６から前記冷媒用コンプレッサ２７に伝わる回転数を減少させる減速機３３を備え、該減速機３３を介して前記過給機１６の軸と前記冷媒用コンプレッサ２７の軸を接続するように構成している。更に、第二実施例の場合、前記冷媒用コンプレッサ２７は、リショルム式のコンプレッサである。このように構成すると、過給機１６の回転数が高くても、過給機１６の軸回転力を利用して冷媒用コンプレッサ２７の回転数を抑えた状態で駆動することができるとともに、振動や騒音を抑えつつ遠心型のコンプレッサと比較して高圧縮比を得ることができる。   As described above, the intake air cooling device for the supercharged engine according to the second embodiment includes the speed reducer 33 that reduces the rotational speed transmitted from the supercharger 16 to the refrigerant compressor 27. The shaft of the supercharger 16 and the shaft of the refrigerant compressor 27 are connected to each other. Furthermore, in the case of the second embodiment, the refrigerant compressor 27 is a Rishorum type compressor. If comprised in this way, even if the rotation speed of the supercharger 16 is high, while being able to drive in the state which suppressed the rotation speed of the compressor 27 for refrigerant | coolants using the axial rotational force of the supercharger 16, while vibrating In addition, a high compression ratio can be obtained as compared with a centrifugal compressor while suppressing noise and noise.

こうして、第二実施例においても第一実施例と同様、簡単な構造で過給機１６の軸回転力を利用するとともに、吸気温度を下げることを可能とし、通常よりも吸入空気温度が高い場合でも効率を低下させること無く運転することを可能にし得る。   Thus, in the second embodiment as well, as in the first embodiment, the shaft rotational force of the supercharger 16 can be used with a simple structure, the intake air temperature can be lowered, and the intake air temperature is higher than usual. However, it may be possible to operate without reducing efficiency.

尚、本発明の過給式エンジンの吸気冷却装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、過給式エンジンはディーゼル機関、或いはガソリンエンジンやガスエンジンといったオットー機関に限定されるものではなく、また掃気の方式はユニフロー式に限定されるものではなく、横断掃気式やループ掃気式であってもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   The intake air cooling device for a supercharged engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the supercharged engine is limited to a diesel engine or an Otto engine such as a gasoline engine or a gas engine. However, the scavenging method is not limited to the uniflow type, and may be a transverse scavenging type or a loop scavenging type, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.

１０ 吸気
１６ 過給機
２２ 熱交換器（第一の熱交換器）
２６ 冷媒
２７ 冷媒用コンプレッサ
２９ 冷媒液化用熱交換器
３０ 膨張器
３１ 第二の熱交換器
３３ 減速機 10 Intake 16 Supercharger 22 Heat exchanger (first heat exchanger)
26 Refrigerant 27 Refrigerant compressor 29 Refrigerant liquefaction heat exchanger 30 Expander 31 Second heat exchanger 33 Reducer

Claims (4)

過給機により圧縮され高温になった吸気を冷却する第一の熱交換器と、
冷媒を圧縮する冷媒用コンプレッサと、
該冷媒用コンプレッサの下流で冷媒を液化する冷媒液化用熱交換器と、
該冷媒液化用熱交換器の下流で液化された冷媒を気化する膨張器と、
該膨張器の下流で気化した冷媒と第一の熱交換器で冷却された吸気の熱交換を行う第二の熱交換器とを備え、
前記冷媒用コンプレッサを前記過給機の軸に接続し、前記過給機の軸回転力を前記冷媒用コンプレッサに伝達し得るように構成したことを特徴とする過給式エンジンの吸気冷却装置。 A first heat exchanger that cools the intake air that has been compressed by the supercharger and has become high temperature;
A refrigerant compressor for compressing the refrigerant;
A refrigerant liquefaction heat exchanger for liquefying the refrigerant downstream of the refrigerant compressor;
An expander for vaporizing the refrigerant liquefied downstream of the refrigerant liquefaction heat exchanger;
A refrigerant vaporized downstream of the expander and a second heat exchanger for exchanging heat of the intake air cooled by the first heat exchanger,
An intake air cooling apparatus for a supercharged engine, wherein the refrigerant compressor is connected to a shaft of the supercharger, and a shaft rotational force of the supercharger can be transmitted to the refrigerant compressor. 前記過給機から前記冷媒用コンプレッサに伝わる回転数を減少させる減速機を備え、
該減速機を介して前記過給機の軸と前記冷媒用コンプレッサの軸を接続するように構成したことを特徴とする請求項１記載の過給式エンジンの吸気冷却装置。 A speed reducer for reducing the number of revolutions transmitted from the supercharger to the refrigerant compressor;
2. The intake air cooling apparatus for a supercharged engine according to claim 1, wherein the supercharger shaft and the refrigerant compressor shaft are connected via the speed reducer. 前記冷媒用コンプレッサは、リショルム式のコンプレッサであることを特徴とする請求項２記載の過給式エンジンの吸気冷却装置。   3. The intake air cooling apparatus for a supercharged engine according to claim 2, wherein the refrigerant compressor is a Rishorum type compressor. 前記冷媒用コンプレッサは、ルーツ式のコンプレッサであることを特徴とする請求項２記載の過給式エンジンの吸気冷却装置。   The intake air cooling device for a supercharged engine according to claim 2, wherein the refrigerant compressor is a Roots type compressor.
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