JPH0338412Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はエンジンのシリンダに入る吸入空気
温度が極端に低くならないように温度調節して、
エンジンの性能低下を防ぐことができる吐出温度
調節装置付インタクーラに関する。

近年、過給機付エンジンを搭載してエンジンの
パワーを増大した車両が増えつつある。このよう
な傾向の中で最近、過給機により加圧された吸気
温度を下げ、空気濃度を高めて吸入効率を飛躍的
に向上させると共に、燃焼室内の混合気温度を下
げてノツキングの発生を抑え、安全にさらにエン
ジンのパワーを高めようとするインタクーラを備
えた過給機付エンジンが出現している。

このインタクーラには水冷式と空冷式とがある
が、いずれも過給機と吸気マニホルドとを結ぶ吸
気経路に設けられ、過給機によつて加圧されて温
度の高められた吸気温度をインタクーラ内を通過
させることにより下げるようになつているもので
ある。

しかしながら、このようなインタクーラを備え
た過給機付エンジンでは、インタクーラの熱交換
率を向上させるとシリンダ内への吸入空気量が増
すので、供給燃料を増すことが可能となり、出力
の向上等の性能的利点や、燃焼温度を低くするこ
とができることによる耐久的な利点が得られる
が、反面、インタクーラを通過した後の吸入空気
が冷えすぎる場合（例えば冬期等）があり、この
ような時には燃焼温度が低すぎて不完全燃焼をひ
き起し、有害なHCや刺激臭（ホルムアルデヒド
等による）を排出し、燃料消費量も悪化するとい
う欠点がある。また、極低温時には冷えすぎた吸
入空気によつて着火性の悪化により始動性が悪く
なり、暖気性も悪くなるという欠点がある。

このために、吸気経路にインタクーラをバイパ
スするバイパス管路を設け、温度センサにより吸
気温度が低い状態を検出した時には、吸気をこの
バイパス管路を通してインタクーラを通過させな
いようにした考案（実開昭57−28123号公報）も
見られるが、吸気配管が複雑になり、コストも上
昇するという欠点がある。

また、インタークーラに関しては実開昭56−
11327号公報、実開昭58−181932号公報等によつ
て考案が提案されている。

実開昭56−11327号公報に記載された考案は、
清水で冷却される過給空気冷却装置と、海水で冷
却される過給空気冷却装置とを並列に配置して両
冷却装置の入口部に切換装置を設けて両冷却装置
を選択的に使用するようにした装置である。

しかし、この装置は、舶用エンジンに関するも
のであつて、ピストンの圧縮比を車両用のものよ
りもかなり低くし、過給率を最大限に上げる手法
を採用している。従つて、圧縮比が極端に低いた
めに寒い時の低負荷運転時に刺激臭を含んだ白煙
が発生するので、これを防止するために吸気を温
める必要があり、これを実施するためのものであ
り、車両用エンジンには実質的に利用することが
できないものである。

また、インタークーラの供給ヘツダと排出ヘツ
ダをラジエータの供給・排出面積に合わせて次第
に縮小する三角形と、次第に拡大する三角形に形
成し、更に供給ヘツダの途中に流量制御弁を設け
た装置を開示するものではない。

一方、実開昭58−181932号公報に記載された考
案はラジエータコアに通ずる第１ヘツダを隔壁に
よつて左右に二分してＵ形に流れる通路を形成
し、更にこの隔壁に設けた開口部に吸気温度によ
つて開閉する開閉弁を設け、温度が高い時にはこ
れを閉鎖してラジエータコアを直列的でＵ形に流
れる通路に流し、温度が低い時には開放して並列
的に使用することによつて冷却する温度差に変化
を与えるように構成したものである。

この装置は、吸気の温度が高い時にはラジエー
タコアを直列にして吸気を流すので通路断面が通
常の装置の半分で、しかも長さが二倍となる。そ
のために吸気の温度が高い時には一方のラジエー
タコアより他方のラジエータコアに移るＵターン
部分において大きな流動抵抗を生ずることにな
る。更に、流路が長くなるためにその分、流動抵
抗が加算されることになる欠点がある。

そこで、この考案は、従来のインタークーラの
有する欠点を解消するためになされたものであつ
て、その目的とするところは、ラジエータコアの
全体を使用する時には、これに流入する空気をほ
ぼ一定にするように配慮し、更に吸気温度が低い
時にはこのインタークーラの熱交換を抑えて吐出
空気の温度が極低温になるのを防ぐ。そして通常
時はラジエータコアを全面的に均等に使用して高
熱交換率を発揮でき、エンジンの高性能化を図る
ことができ、構造が簡単で優れた温度調節能力を
有するインタークーラを提供するものである。

前記目的を達成するためのこの考案は、過給機
と吸気マニホルドとの間を結ぶ吸気経路にインタ
ークーラを設置し、このインタークーラはラジエ
ータコアの上部に気体の流動方向に次第に縮小し
た供給ヘツダを、下部に次第に拡大した排出ヘツ
ダを形成し、供給ヘツダの広い部分に吸気入口部
を、排出ヘツダの広い部分に吸気出口部を設け、
更に、供給ヘツダの中間部分であつて、この供給
ヘツダの天井部とラジエータコアの上面との間の
通路を、吸気の温度によつて作動してラジエータ
コアに供給される吸気の流量を制御する流路制御
弁を設けてなる吐出空気温度調節装置付インター
クーラである。

以下図面を用いてこの考案の実施例を説明す
る。

第１図はこの考案のインタクーラ１を装着した
過給機２を備えたエンジン３の平面図である。エ
ンジン３の排気マニホルド４から排出される排気
ガスＧにより過給機２のタービン２Ａが駆動され
ると、エアクリーナ６から吸入された吸気Ａは、
コンプレツサ２Ｂで圧縮昇温されて吸気管７から
この考案のインタクーラ１に入り、このインタク
ーラ１内で熱交換されて冷却され、吸気管８、吸
気マニホルド５を経てエンジン３の各シリンダに
供給される。

以上のような過給機付エンジンの吸気系におい
て、この考案のインタクーラ１は、吸気管７内の
吸気温度が高い時には熱交換効率を高めて吸気を
最大限冷却するが、吸気管７内の吸気温度が高く
ない時には熱交換効率を低下させて、吸気管８に
吐出する吸気温度の低下のしすぎを防ぐように作
用する。このために、この考案のインタクーラ１
は、その本体ケーシング内を流れる吸気の流れ
を、吸気温度により変更するようにしている。

第２図は前記のように機能するこの考案のイン
タクーラ１の第１の実施例のインタクーラ１０の
断面図である。この実施例では、インタークーラ
１の本体を上面と下面を斜めにして略菱形に形成
し、ラジエータコア１２の上部には吸気入口部１
１を上流部の隅部に開口し、吸気の流動方向に通
路の幅が次第に縮小され、全体として三角形の供
給ヘツダー１３を配置する。更にラジエータコア
１２の下部にも前記供給ヘツダー１３の形状に類
似し、これを反転させた形状を有する排出ヘツダ
ーを設け、これの下流の広い部分に吸気出口部１
６を開口している。

そして供給ヘツダー１３の吸気入口部１１に近
い天井部１４にバイメタルからなる流路制御弁１
５を取付けるこのバイメタル式の流路制御弁１５
は、吸気入口部１１側を天井部１４に固定し、そ
の自由端は吸気の流れの方向に向け、温度が高い
時には屈曲せずに前記天井部１４に沿うようにし
て吸気の流れを妨げないように構成する。そし
て、吸気温度が低くなつた時には、前記ラジエー
タコア１２側に屈曲変形して吸気の流れを変更す
るように構成する。

この結果、インタクーラ１０に吸気入口部１１
から流入する吸気の温度が高い時には、前記バイ
メタル式の流路制御弁１５は第２図Ａの状態にあ
り、吸気の流れを妨げることなくこれをラジエー
タコア１２全域に案内するので、吸気はラジエー
タコア１２全域で熱交換されて大きく温度低下し
て吸気出口部１６から吐出される。ところが、吸
気温度がそれほど高くない時には、バイメタル式
の流路制御弁１５は第２図Ｂのようにラジエータ
コア１２側に屈曲変形し、吸気がこの流路制御弁
１５の後方に流れないように妨げる。この流路制
御弁１５の変形により吸気入口部１１からインタ
クーラ１０内に流入した吸気は、ラジエータコア
１２の一部のみに流れるようになり、流路制御弁
１５の後方にはほとんど流れなくなつて熱交換効
率が低下し、温度低下の度合が下がる。従つて、
吸気出口部１６から吐出される吸気温度が極端に
低下することがない。

また、この考案においては、吸気の温度調節を
正確にするために、ラジエータコア１１に吸気を
供給するヘツダー１３と、冷却された吸気を集合
させる排出ヘツダーの形状に特徴を持たせてい
る。

即ち、供給ヘツダー１３は吸気入口部１１が設
けられている部分を最も広く、流動方向に次第に
縮小して吸気の通過量に合わせて正面視において
略三角形に形成している。また、ラジエータコア
１２の下部に設けた排出ヘツダーは最も上流側が
狭く、下流側に次第に拡大された面積を有するよ
うに形成し、吸気出口部１６を最も広い場所に設
け、これによつて吸気をラジエータコア１１に全
面的に供給する場合には均等に分散させるように
構成した点にも特徴がある。

この考案のインタクーラ１０は、以上のように
インタクーラ１０内に流入する吸気温度の高低に
より、吸気がラジエータコア１２を流れる時の流
路を流路制御弁１５により変更し、吸気温度が高
い時には吸気をラジエータコア全域に流して熱交
換効率を上げ、吸気温度が低い時には吸気の流れ
るラジエータコアの領域を制限して熱交換効率を
下げるので、インタクーラ１０の吸気出口部１６
から吐出される吸気が極端に低い温度になること
が防止されるのである。

そして、前記流路制御弁１５は、温度によりそ
の形状が変形し、吸気が低温の時にインタクーラ
のラジエータコア１２の一部に吸気を流れにくく
するように機能するものであるから、特に弁のシ
ール性は必要としないため、前記バイメタル式以
外にも種々の方式が考えられる。

第３図はこの考案の第２実施例を示すものであ
り、ワツクスピストン方式の流路制御弁２０を用
いた例である。この流路制御弁２０は、ヘツダ１
３の途中にブラケツト２１を設け、このブラケツ
ト２１にワツクスピストン２２を介して弁体２３
を取り付けたものであり、吸気温度が低い時には
ワツクスピストン２２が収縮して弁体２３により
吸気の流れを妨げ（実線）、吸気温度が高くなる
とワツクスピストン２２が膨張して弁体２３を破
線位置まで押し上げて吸気をラジエータコア１２
全域に流すように作動する。

第４図はこの考案の第３実施例を示すものであ
り、バイメタル３２をコイル状にしてヘツダ１３
の中央付近に設けた回転軸３３に取り付け、この
回転軸に弁体３１を突設して流路制御弁３０を構
成したものである。この実施例の流路制御弁３０
は、温度差によりコイル状にしたバイメタル３２
が変形すると回転力が生じることを利用したもの
であり、吸気温度が低い時に弁体３１が吸気の流
れを妨げるようにし（実線）、吸気温度が高くな
ると弁体３１が破線位置まで回転して吸気の流れ
を妨げないように作動する。

第５図はこの考案の第４実施例を示すものであ
り、流路制御弁４０に温度により変形する形状記
憶合金製のコイル４１を使用したものである。す
なわち、インタクーラのヘツダ１３の天井部１４
に吸気の流れ方向に自由端４３が位置するように
柔軟な弁体４２の一端を取り付け、吸気温度が低
い時に前記自由端４３がラジエータコア１２側に
たれ下がつて吸気の流れを妨げるようにし、一方
前記天井部１４とこの自由端４３とを前記形状記
憶合金製コイル４１で結んで、吸気温度が上昇し
た時にこのコイル４１の収縮変形により弁体４２
を天井部１４側に引き上げて吸気をラジエータコ
ア１２の全域に流すようにしたものである。

第６図はこの考案の第５実施例を示すものであ
る。この実施例では前記第２図に示した第１実施
例の構成に加えて、インタクーラ１０の吸気入口
部１１側の内部に、ラジエータコア１２をバイパ
スして吸気出口部１６側の吸気集合部１７に通じ
るバイパス通路５１を設け、さらにこのバイパス
通路５１のヘツダ１３側の開口５２には、前記バ
イメタル式流路制御弁１５と同様のバイメタル式
流路制御弁５０を取り付けている。従つて、この
実施例のインタクーラ１０では、吸気低温時に流
路制御弁１５が変形して吸気の流れを妨げると共
に、流路制御弁５０も変形してバイパス通路５１
を連通させるので、ラジエータコア１２を通る吸
気の割合が第１実施例のインタクーラより少なく
なるが、吸気温度が高くなつた時は、バイパス通
路５１も閉じるので、熱交換効率は第１実施例と
同じになる。

以上のようにこの考案のインタクーラ１０に使
用する流路制御弁としては、温度変化によりそれ
自体で変形して吸気の流れを変化させるようなも
のであれば良いので、温度センサやアクチユエー
タ等の他の制御機器を設ける必要は全くない。

この考案に係る吐出空気温度調節装置付インタ
ークーラは、過給機と吸気マニホルドとの間を結
ぶ吸気経路にインタークーラを設置し、このイン
タークーラはラジエータコアの上部に気体の流動
方向に次第に縮小した供給ヘツダを、下部に次第
に拡大した排出ヘツダを形成し、供給ヘツダの広
い部分に吸気入口部を、排出ヘツダの広い部分に
吸気出口部を設け、更に、供給ヘツダの中間部分
であつて、このヘツダの天井部とラジエータコア
の上面との間の通路を、吸気の温度によつて作動
してラジエータコアに供給される吸気の流量を制
御する流路制御弁を設けて構成されている。

従つて、吸気温度が低い時には流路制御弁を作
動させてラジエータコアを使用する部分を制限し
てインタークーラの熱交換容量を低くすることが
できるので、寒冷時や暖機時の吸気の冷えすぎを
防止して排気ガスの白煙を防止し、また、シリン
ダ内の吸気の冷えすぎによる急激な爆発を抑える
ことができて、エンジン音を静粛にすることが可
能である。

更に、吸気温度が高い時には、流路制御弁を開
放して吸気の通過量に合わせて形成した供給ヘツ
ダー内に吸気を供給してラジエータコアに偏りな
く吸気を供給して冷却することができるので、高
効率で冷却をすることができ、インタークーラを
小型化することも可能である。

本考案に係る装置によれば、シリンダ内の吸気
の冷えすぎによる急激な爆発を抑えることができ
てエンジンの音が静かになるという効果がある。

さらに、流路制御弁の設置により定常時のイン
タクーラの熱交換容量は従来よりも大きくするこ
とが可能となるので、この考案のインタクーラは
出力を大きくする必要のある高性能エンジン用の
インタクーラとして非常に適したものとなるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のインタクーラを装着した過
給機付エンジンの平面図、第２図Ａ，Ｂはこの考
案のインタクーラの第１実施例を示す第１図−
線における断面図であり、Ａは吸気温度が高い
時、Ｂは吸気温度が低い時の状態を示す断面図、
第３図から第５図はそれぞれこの考案のインタク
ーラの第２実施例から第４実施例を示す部分断面
図、第６図はこの考案の第５実施例の断面図であ
る。 １，１０……インタクーラ、２……過給機、３
……エンジン、５……吸気マニホルド、１１……
吸気入口部、１２……ラジエータコア、１３……
ヘツダ、１５，２０，３０，４０，５０……流路
制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 過給機と吸気マニホルドとの間を結ぶ吸気経路
   にインタークーラを設置し、このインタークーラ
   はラジエータコアの上部に気体の流動方向に次第
   に縮小した供給ヘツダを、下部に次第に拡大した
   排出ヘツダをそれぞれ形成し、供給ヘツダの広い
   部分に吸気入口部を、排出ヘツダの広い部分に吸
   気出口部を設け、更に、供給ヘツダの中間部分で
   あつて、このヘツダの天井部とラジエータコアの
   上面との間の通路を、吸気の温度によつて作動し
   てラジエータコアに供給される吸気の流量を制御
   する流路制御弁を設けてなる吐出空気温度調節装
   置付インタークーラ。