JP4079771B2 - ターボ過給機付き多気筒内燃機関の過給空気冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はターボ過給機付き多気筒内燃機関の過給空気冷却装置に関する。
【０００２】
過給された内燃機関を有する自動車の過給空気クーラは公報ＤＥ３１０４１２４Ａ１で知られ、過給空気クーラのサイズを小さくするため、内燃機関が低回転数のときは遮断される弁装置付きバイパスが設けられている。
【０００３】
また公報ＤＥ４３３１０７２Ｃ１にはエンジン加熱を速める方法が記載され、過給空気は冷却水温度と過給空気温度に依存して過給空気クーラまたはバイパスを介して内燃機関に導かれる。
【０００４】
過給空気温度が高い場合、これら公報に開示された過給空気冷却装置には、過給空気クーラの表面は十分な冷却を達成するためにできる限り大きくしなければならないが、エンジンルームのスペースが制限されているためこれを実現することが非常に困難となるという問題を有している。
【０００５】
最後に、並行に作用する２つの排気ガスターボ過給機付きＶ型内燃機関が公報ＤＥ１９５４７９９４Ａ１で知られ、２つの各排気ガスターボ過給機から隣接配置された２つの各過給空気クーラに空気導管が導かれ、２つの各過給空気クーラから吸気マニホールドに下流空気導管が導かれる。バイパスを切り換え可能にするため、一方の過給空気クーラの上流空気導管を他方のターボ過給機クーラの下流空気導管に接続し、この接続は切り換えバイパスフラップで行うようにしている。
【０００６】
上記公報に記載のすべての過給空気冷却装置の場合、達成可能な冷却性能は完全には満たされていないという問題がさらにある。
この技術の現状に鑑み、本発明の課題はエンジンルームに有利に取り付けられ、技術の現状に対して改善された冷却性能が備わる、ターボ過給機付き多気筒内燃機関の過給空気冷却装置を構築することにある。
【０００７】
この課題は、ターボ過給機から出た過給空気を分離された２つの過給空気クーラに導くことによって解決される。第１の過給空気クーラにおいて過給空気が２つの分岐空気導管に分配されて、第１の分岐空気導管は有効に冷却され、第２の分岐空気導管はほとんど冷却されない状態で通過する。さらに第２の過給空気クーラにおいて第１の空気導管はほとんど冷却されない状態で通過し、第２の分岐空気導管は有効に冷却され、そして２つの分岐空気導管は再度合流する。
【０００８】
したがって大きな１つの過給空気クーラの代りに小さな２つの過給空気クーラを設け、この２つの過給空気クーラをエンジンルームの好都合な位置に置いて互いに妨害しないように互いに独立して離して配置することが可能となる。発明による過給空気冷却装置の実験が示すところによれば、異なる場所で、あるいは異なる順番で行われる２つの分岐空気導管の冷却は特に有利に作用するので、２つの分岐空気導管に分岐した過給空気は有効に冷却される。
【０００９】
発明によれば、第１の過給空気クーラは過給空気の入口部を備え、そこに分岐点を有する空気箱が接続される。分岐点から下流の第１の分岐空気導管は冷却通路に導かれ、分岐点から下流の第２の分岐空気導管はバイパス通路に導かれ、そして２つの分岐空気導管は冷却通路とバイパス通路に分離された２つの出口部に導かれる。
【００１０】
発明によると、第２の過給空気クーラはバイパス通路と冷却通路に接続される、２つの分岐空気導管に分離された２つの入口部を備える。第１の分岐空気導管はバイパス通路に導かれ、第２の分岐空気導管は冷却通路に導かれる。２つの分岐空気導管は空気箱内の合流点まで導かれて、過給空気の出口部が合流点に接続される。
【００１１】
第１の過給空気クーラと第２の過給空気クーラとは互いに鏡面対称に形成されることが有利である。なぜならば、この方法で２つの過給空気クーラは有利なコストで製造することができる。
【００１２】
２つの分岐空気導管を合流点の領域でほぼ等しい温度にして、内燃機関の吸気システムに供給される過給空気が均一な温度分布にするために、２つの分岐空気導管にはそれぞれ等しい過給空気量が適切に導かれる。
【００１３】
同様に、第１の過給空気クーラの空気箱内の分岐点から第２の過給空気クーラの空気箱内の合流点までの２つの分岐空気導管の長さはほぼ等しくする。これによって２つの分岐空気導管を等しく配設することが比較的簡単となる。
【００１４】
内燃機関のコールドスタート時に過給空気冷却装置の性能を減少させるように、第１の過給空気クーラの空気箱内の分岐点及び／又は第２の過給空気クーラの空気箱内の合流点に制御可能な要素を備えることが勿論できる。というのは、過給空気を内燃機関の吸気システムにほとんど冷却しない状態で、すなわちバイパス通路のみを介して導き、所定の温度に達してから初めて過給空気を冷却することが制御可能な要素によって可能になるからである。
【００１５】
２つの過給空気クーラの間に延びる分岐空気導管は剛性のある二重管で少なくとも部分的に形成され、２つの過給空気クーラと剛性のある二重管とは柔軟な圧力ホースで互いに接続されることが望ましい。これによって、過給空気はエンジンルーム内で比較的長い距離に渡って導かれ、長い距離に使用すると損傷しやすい圧力ホースの使用が避けられる。
【００１６】
特別の実施の形態では、２つの過給空気クーラはエンジンルーム内で多気筒内燃機関の両側に、空気流に都合のよい位置に、配置される。また、２つの過給空気クーラの冷却通路は内燃機関に対向する側に配置され、一方バイパス通路は内燃機関の反対側に配置されるので、さらにこの配置は特にＶ型多気筒内燃機関における過給空気クーラの組み立てに調和する。
【００１７】
第２の過給空気クーラの空気箱の領域に圧力センサが取り付けられると、そこに発生する圧力を検査することによって、また場合によってはターボ過給機を制御することによって内燃機関の運転状態に最適な過給圧が調節できる。
【００１８】
本発明は付帯する図面を参照して詳細に説明する。
シリンダーを互いにＶ型に配置した多気筒内燃機関１において、排気ガスはターボ過給機２を通って排気ガスシステム３に導かれる。
【００１９】
排気ガスで駆動されるターボ過給機２によって、空気導管に配置された空気フィルタ４を介して吸入された新鮮空気が所定の過給圧に圧縮され、それによって過給空気の温度は上昇する。
【００２０】
高温の過給空気は内燃機関１の吸気システム５に供給される前に、第１の過給空気クーラ６によって、さらに第２の過給空気クーラによって冷却される。これは、全過給空気はまず第１の過給空気クーラ６に供給され、クーラの空気箱７に配置された分岐点８で過給空気は２つの分岐空気導管Ｉ、IIに分岐され、第１の分岐空気導管Ｉは第１の過給空気クーラ６内の冷却通路９に導かれ、一方第２の分岐空気導管IIは第１の過給空気クーラ６内のバイパス通路１０に導かれることによって行われる。その後、２つの分岐空気導管Ｉ、IIは第１の過給空気クーラ６から出て、分離した空気導管１１，１２を通って第２の過給空気クーラ６’に導かれる。この空気導管１１，１２は剛性のある二重管で少なくとも部分的に形成され、これによって配置の機械的安定性が向上する。第２の過給空気クーラ６’では第１の分岐空気導管Ｉはバイパス通路１０’に導かれ、一方第２の分岐空気導管IIは冷却通路９’に導かれる。バイパス通路１０’と冷却通路９’を出た２つの分岐空気導管Ｉ、IIは２つの分岐空気導管Ｉ、IIの合流点１３が配置された、第２の過給空気クーラ６’の空気箱７’に導かれる。第２の過給空気クーラ６’に続いて全過給空気は内燃機関１の吸気システム５に供給される。
【００２１】
第１および第２の過給空気クーラ６、６’は内燃機関１の両側に配置され、
このことは特に空気流に好都合であり、エンジンルームの場所状況が制限されているにもかかわらず比率的に大きい冷却面が可能となる。２つの冷却通路９、９’は過給空気クーラ６の、内燃機関１に対向する側に配置され、２つのバイパス通路１０，１０’は過給空気クーラ６の、内燃機関１の反対側に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ターボ過給機付き多気筒内燃機関の本発明による過給空気冷却装置を示す。

Claims (11)

1. ターボ過給機付き多気筒内燃機関の過給空気冷却装置において、
   冷却手段を有する第１の分岐空気導管（Ｉ）と、第２の分岐空気導管（ II ）とを有する第１の過給空気クーラ（６）と、
   冷却手段を有する第２の分岐空気導管（ II ）と、第１の分岐空気導管（Ｉ）とを有する第２の過給空気クーラ（６’）と、
   前記過給機と接続している入力ラインと、
   前記内燃機関と接続している出力ラインと、
   前記第１の過給空気クーラ（６）の前記冷却手段によって冷却する前記第１の分岐空気導管（Ｉ）と、前記第２の過給空気クーラ（６’）の前記第１の分岐空気導管（Ｉ）とを通じて、前記入力ラインと出力ラインに連続して接続している第１の分岐ラインと、
   前記第１の過給空気クーラ（６）の前記第２の分岐空気導管（ II ）と、前記第２の過給空気クーラ（６’）の前記冷却手段によって冷却する前記第２の分岐空気導管（ II ）とを通じて、前記入力ラインと出力ラインに連続して接続している第２の分岐ラインと、
   を有することを特徴とするターボ過給機付き多気筒内燃機関の過給空気冷却装置。
2. 第１の過給空気クーラ（６）には過給空気の入口部を備え、そこに分岐点（８）を有する空気箱（７）が接続され、その際に、第１の分岐空気導管（Ｉ）は分岐点（８）の下流で冷却通路（９）に導かれ、第２の分岐空気導管は分岐点（８）の下流でバイパス通路（１０）に導かれ、さらに２つの分岐空気導管（Ｉ、II）はそこから冷却通路（９）とバイパス通路（１０）に分離された２つの出口部に導かれることを特徴とする請求項１に記載の過給空気冷却装置。
3. 第２の過給空気クーラ（６’）にはバイパス通路（１０’）と冷却通路（９’）に接続される、２つの分岐空気導管（Ｉ、II）に分離された２つの入口部を備え、そこから第１の分岐空気導管（Ｉ）はバイパス通路（１０’）に導かれ、第２の分岐空気導管（II）は冷却通路（９’）に導かれ、２つの分岐空気導管（Ｉ、II）はそこから合流点（１３）を有する空気箱（７’）に導かれ、かつ過給空気の出口部が合流点（１３）に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の過給空気冷却装置。
4. 第１の過給空気クーラ（６）と第２の過給空気クーラ（６’）とは互いに鏡面対称に形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
5. ２つの分岐空気導管（Ｉ、II）のそれぞれには等しい空気量が導かれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
6. 第１の過給空気クーラ（６）の空気箱（７）内の分岐点（８）から、第２の過給空気クーラ（６’）の空気箱（７’）内の合流点（１３）までの２つの分岐空気導管（Ｉ、II）の長さはそれぞれ等しくすることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
7. 第１の過給空気クーラ（６）の空気箱（７）内の分岐点（８）及び／又は第２の過給空気クーラ（６’）の空気箱（７’）内の合流点（１３）に制御可能な要素を備えることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
8. ２つの過給空気クーラ（６，６’）間に延びる２つの分岐空気導管（Ｉ、II）は剛性のある二重管で少なくとも部分的に形成され、２つの過給空気クーラと剛性のある二重管とはそれぞれ柔軟な圧力ホースによって接続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
9. ２つの過給空気クーラ（６，６’）はエンジンルーム内の多気筒内燃機関（１）の両側に配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
10. ２つの過給空気クーラ（６，６’）において冷却通路（９，９’）は内燃機関（１）に対向する側に配置され、一方バイパス通路（１０，１０’）は内燃機関（１）の反対側に配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。
11. 第２の過給空気クーラ（６’）の空気箱（７’）の領域に圧力センサが取り付けられることを特徴とする請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の過給空気冷却装置。

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