JPH0295729A

JPH0295729A - 内燃機関の空気冷却器付過給装置

Info

Publication number: JPH0295729A
Application number: JP24569488A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamada; 剛山田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1990-04-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、内燃機関の空気冷却器１寸過給装置の改良
に関し、過給空気中の水分を制御して効率向上を図ると
ともに、排気温度の制御をも可能としたものである。

〔従来の技術〕

舶用推進機関や発電機の駆動機関等として使用されてい
る低速、中速、高速デイ−セル機関等の内燃機関にあっ
ては、出力性能の向上のため過給機を設け、給気を加圧
することが行なわれており、加圧後の給気の密度を高め
るため空気冷却器を設置し、温度を下げて多くの空気を
シリンダ内に送り込むことができるようにすることも多
い。

らのような空気冷却器を備えた過給機は、例えば、第４
図に示すように、内燃機関１の排気ガスを排気管、２を
介して過給機タービン３に導き、これと同軸の過給機ブ
ロワ−４を駆動し、この過給機ブロワ−４で加圧された
給気を過給空気冷却器５に送って冷却媒体供給管６を介
して供給される冷却媒体によって冷却し、給気管７を介
して内燃機関１に送るようになっている。

このような空気冷却器を備えた過給装置では、内燃機関
１に送られる給気の温度を、過給空気中に過度の水分が
混入せず、しかも内燃機関１のシリンダ出口排気温度が
過度に高くならないと考えられる温度範囲を経験的に設
定し、内燃機関１の運転状況にかかわらず、常にこの温
度範囲内となるように過給空気冷却器５に送る冷却媒体
の流量を流量調整弁８で調整するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように給気温度を経験的に設定して過給空気中に含
まれる水分量が一定以下になるようにし、しかも過給機
ブロワ−４に吸い込まれる大気の状態（湿度）によって
過給空気中に含まれる水分量が大きく変化しても安全な
範囲としていることから、本来、内燃機関においては、
機関入口空気温度が低ければ低いほど熱効率を高くでき
るにもかかわらず、必要以上に機関人口空気温度を高く
した状態で運転されていることが多く、熱効率の低下を
招いているという問題がある。

また、内燃機関の過給空気中に含まれる水分量を同等制
御していないなめ、過給機ブロワ−４に吸い込まれる大
気の状態（湿度）によって過給空気中に含まれる水分量
が大きく変化しても給気温度によって過給空気中に含ま
れる水分量が決定されてしまっている。

この発明は、かかる従来技術の課題に孟みてなされたら
めで、内燃機関の過給空気中の水分を制御することで、
給気温度を下げ、熱効率の向上を図ることができる内燃
機関の空気冷却器付過給装置を提供しようとするもので
ある。

また、内燃機関の熱効率の向上と排気温度の制御とを併
せて行うことかできる内燃機関の空気冷却器付過給装置
を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためこの発明の内燃機関の空気冷却
器付過給装置は、給気を加圧する過給機と過給された給
気を冷却する過給空気冷却器を備えた内燃機関の過給装
置において、過給空気冷却器の出口側に過給空気中の水
分を検出する水分センサを設け、この水分センサの検出
値に基づき過給空気冷却器への冷却媒体流量を制御し過
給空気中の水分を調整する制御手段を設けたことを特徴
とするものである。

また、前記内燃機関の空気冷却器付過給装置に加え、シ
リンタ出口に排気温度センサを設け、この排気温度セン
サの検出値に基づき前記過給空気冷却器への冷却媒体流
量を制御し排気温度を制御する制御手段を設けたことを
特徴とする。

〔作用〕

このような内燃機関の空気冷却器付過給装置によれば、
過給空気冷却器の出口部に水分検出のためのセンサを設
け、その信号を制御手段に送って過給空気冷却器の冷却
媒体流量を調整するようにしており、内燃機関のシリン
ダに損傷を与えない範囲の水分量に過給吸気中の水分を
減らし得る最低温度レベルに過給空気冷却器出口の空気
温度を自動調整でき、給気温度の低下による熱効率の向
上を図ることができるとともに、シリンダ内の燃焼温度
の制御によるＮＯＸの低減も可能としている。

また、内燃機関のシリンダの出口に排気温度センサを設
け、その信号を制御手段に送って過給空気冷却器をも制
御するようにしており、熱効率の向上とともに、大気中
の湿度が高く、内燃１忠関のシリンダ入口空気温度か相
当高くなるような場合にも内燃機関のシリンダ出口排気
温度が許容値を越えるようなことを防止することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の内燃機関の空気冷却器付過給装置の
一実施例にかかる概略構成図である。

この内燃機関の空気冷却器付過給装置１０では、過給気
系及び空気冷却系は、第４図で既に説明したものと同一
であり、内燃機関１の排気側に排気管２を介して過給機
タービン３か接続される一方、過給機ブロワ−４の出口
側に給気管７を介して過給空気冷却器５が接続され、さ
らに給気管７を介して内燃機関１の給気側に接続されて
いる。そして、過給空気冷却器５には冷却媒体供給管６
が接続され、過給空気冷却器５の出口側の冷却媒体管に
流量調整弁８が設けられている。

また、過給空気冷却器５の出口側の給気管７には、給気
中の水分を検出する水分センサ１１が設けられるととも
に、内燃機関のシリンダ出口側の排気管２には、排気温
度を検出するための排気温度センサ１２が設けられてお
り、それぞれのセンサ１１，１２が信号伝送線１３．１
４を介して制御装置１５に接続されている。

さらに、過給空気冷却器５の出口側の流量調整弁８と制
御装置１５との間にも信号伝送線１６か接続されている
。

このように構成された内燃機関の空気冷却器付過給装置
１０では、過給機ブロワ−４より吐出された過給空気は
給気管７を経て過給空気冷却８５に送られ、冷却媒体供
給管６を介して供給される冷却媒体と熱交換し冷却され
た後、給気管７により内燃機関１のシリンダに導かれる
。

内燃機関１のシリンダ内で燃焼した排気ガスは排気管２
を経て過給機タービン３へ導かれ、同軸上の過給機ブロ
ワ−４を駆動した後、放出される。

そして、過給空気中の水分量の制御は、給気管７に設け
られた水分センサ１１により給気管７内の給気中の水分
を検出し、その信号を信号伝送線１３により制御装置１
５に送る。

すると、制御装置１５では、予めセットされた許容し得
る水分量となるまで信号伝送線１６により冷却媒体供給
管６の出口側の流量調整弁８に信号を送り、過給空気冷
却器５の出口空気温度を調整する目的で、冷却媒体流量
の調整を行う。

一方、排気管２に設けた排気温度センサ１２によって測
定された排気温度は信号伝送線１４を介して制御装置１
５に送られ、排気温度が過度に高くならないように監視
し、制御する。

このよう、な水分量の制御について具体的に説明すると
、例えば、従来、一義的に決められている過給空気の機
関人口温度ｔ１の状態で、過給空気中の水分がＸ１％で
あった場合を考える。

制御装置１５には、予め内燃機関１のシリンダが許容し
得る限界の水分量Ｘ２％を設定し、入力しておく。

このような状態で、運転されている内燃機関１では、制
御装置１５は現時点での水分量を水分センサ１１で検出
し、その値としてＸ１％の検出信号が入力されると、設
定値Ｘ２％と比較し、過給空気中の水分量がＸ２％にな
るまで冷却媒体の流量調整弁８を開く指令を出す。

その結果、第２図に示すように、冷却媒体の流量が増加
することから、過給空気温度は図中のＡで示すように低
下することになり、水分量は図中のＢで示すように増加
する。

そして、制御が完了した最終の時点では、過給空気中の
水分量はＸ１％からＸ２％に増加し、過給空気温度はｔ
ｌからｔ２に低下した状態になっている。

このように過給空気中の水分量を制御することで、内燃
機関のシリンダ内に水分過多による不具合を生じさせな
いで、過給空気温度を最少限に制御することが可能とな
り、その結果、温度差ｔ２−ｔ１に相当する機関熱効率
の向上を図ることかできる。

同時に、排気温度についても、過給空気温度がｔｌから
ｔ２に低下するため低下することになり、内燃機関の燃
焼室の構成部品などの熱負荷を低減し、信頼性の向上と
なる。

一方、排気温度の制御については、例えば、大気中の湿
度か高い場合には、いくら過給空気温度を上昇しても過
給空気中の水分をＸ２％以下に抑えられない場合が生じ
る場合に行われる。

この場合、過給空気温度の上昇に起因して排気温度が過
度に高くなる可能性があるため、排気温度センサ１２か
らの検出値と、予め制御装置１５に入力しておいな排気
温度の許容値とを比較し、その結果により過給空気冷却
器５に送る冷却媒体の流量を流量調整弁８で制御し、排
気温度が過度に高くなることを防止する。

また、排気温度の制御が必要な場合として、例えば、外
的要因により排気温度が過度に高くなる場合もあるが、
この場合には、制御装置１５により、過給空気中の水分
がＸ２％を越えない範囲で過給空気温度を低下させるよ
うに過給空気冷却器５に送る冷却媒体の流量を流量調整
弁８で制御し、排気温度を低下させることができる。

このように過給空気中の水分量を制御することにより、
その結果として内燃機関の燃焼室内に生成される窒素酸
化物（ＮＯｘ　）の量を抑制することが可能となり、第
３図に示すように、過給空気中の水分量を多くすればす
るほどＮＯＸの発生量を減らすことができ、低ＮＯｘ制
御装置としての機能が期待できる。

尚、上記実施例で使用する水分センサや排気温度センサ
については、これらが検出できるものであれは、どのよ
うなものでも良く、適宜選定すれば良い。

〔発明の効果〕

以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の内燃機関の空気冷却器付過給装置によれば、過給空
気冷却器の出口部に水分検出のためのセンサを設け、そ
の信号を制御手段に送って過給空気冷却器の冷却媒体流
量を調整するようにしたので、内燃機関のシリンダに損
傷を与えない範囲の水分量に過給吸気中の水分を減らし
得る最低温度レベルに過給空気冷却器出口の空気温度を
自動調整でき、給気温度の低下による熱効率の向上を図
ることかできるとともに、シリンダ内の燃焼温度の制御
によるＮＯｘの低減も可能となる。。

また、内燃機関のシリンダの出口に排気温度センサを設
け、その信号を制御手段に送って過給空気冷却器をも制
御するようにすることで、熱効率の向上とともに、大気
中の湿度が高く、内燃機関のシリンダ入口空気温度が相
当高くなるような場合にも内燃機関のシリンダ入口空気
温度が許容値を越えるようなことを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関の空気冷却器付過給装置の
一実施例にかかる概略構成図、第２図は機関入口空気の
水分量および機関入口空気温度の時間に対する変化の説
明図、第３図は給気中の水分量とＮＯｘの発生量との関
係の説明図、第４図は従来装置の概略構成図である。第２図１：内燃機関、２：排気管、３：過給機タービン　４：
過給機ブロワ−５：過給空気冷却器、６：冷却媒体供給
管、７：給気管、８：流量調整弁、１０：内燃機関の空気冷却器付過給装置、１１：水分セ
ンサ、１２：排気温度センサ、１３，１４１６：信号伝
送線、１５：制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）給気を加圧する過給機と過給された給気を冷却す
る過給空気冷却器を備えた内燃機関の過給装置において
、過給空気冷却器の出口側に過給空気中の水分を検出す
る水分センサを設け、この水分センサの検出値に基づき
過給空気冷却器への冷却媒体流量を制御し過給空気中の
水分を調整する制御手段を設けたことを特徴とする内燃
機関の空気冷却器付過給装置
（２）前記内燃機関のシリンダ出口に排気温度センサを
設け、この排気温度センサの検出値に基づき前記過給空
気冷却器への冷却媒体流量を制御し排気温度を制御する
制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の空気冷却器付過給装置。