JPH0520563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、液体の気化潜熱を利用して過給機
付エンジンの加圧吸気を冷却するようにしたイン
タクーラ装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の高出力化を図るものとして、排気ガ
スのエネルギによりタービンを駆動し、これと連
動するコンプレツサタービンにより機関に吸入さ
れる空気を過給するターボ過給機等が知られてい
る。

このような過給機では、自然吸気に比較して多
量の空気をシリンダ内に押し込むので、その分だ
け燃料の増量が可能となり、機関を大型化するこ
となく最高出力を増大することができるのであ
る。

ところが、この過給機によつて吸入空気を圧縮
する際に吸気温度が上昇し、これをそのまま機関
に供給する場合には、空気密度の低下により実質
的な吸気充填効率はそれほど高まらず、またガソ
リン機関では吸気温度の上昇に伴いノツキングが
生じやすくなるという問題が発生した。

そこで、温度の上昇した吸入空気をシリンダに
吸入される前に冷却するようにしたインタクーラ
がある。このインタクーラとして冷媒の沸騰蒸発
を利用して行なうものが本出願人より提案されて
いる（特願昭58−239326号）。

これを第２図に基づいて説明すると、１はエン
ジン、２は排気タービン３と吸気コンプレツサ４
からなる過給機で、その吸気コンプレツサ４から
の加圧吸気をエンジン１に導く吸気通路５の途中
にインタクーラの本体６が介装される。

このクーラ本体６は、その内側に吸気通路５と
接続して加圧吸気を通すパイプ状もしくは多層管
状の空気通路７が多数配列され、これらと隔成し
た本体６の内部に冷媒が所定量充填される。

冷媒は、例えば水と不凍液とを混合したもの
で、この場合クーラ本体６の上部にいくらかの空
間を残して充填される。

クーラ本体６の上部には蒸気通路８が接続し、
その反対側に冷媒の凝縮器９が配設、接続され
る。

この凝縮器９は、エンジンのラジエータ（図示
しない）とほぼ同じような構造で、走行風や冷却
フアン（図示しない）等からの送風により冷却さ
れる。

また、凝縮器９の下部とクーラ本体６の下部と
が冷媒通路１０を介して接続され、その途中に供
給ポンプ１１が設置され、これらで閉ループの冷
却回路が形成される。

そして、この冷却回路内の圧力が、真空ポンプ
等によつて予め所定の圧力に減圧される。冷媒に
水等を用いた場合、その沸点は大気圧下で約100
℃であり、これを下げるよう、例えば回路内の圧
力を約70mmHgまで減圧し、冷媒の沸点が約45℃
に設定される。

いま、このインタクーラにおいて、過給機２で
加圧された高温の吸気がクーラ本体６を通ると、
その吸気からの熱でクーラ本体６内の冷媒が加熱
されその温度が上昇するが、そのとき所定の温度
に達すると、冷媒は沸騰し初め、吸気から気化潜
熱を奪いながら蒸発を始める。

冷媒は冷却回路内の圧力に応じた所定低温下で
沸騰、蒸発し、その大きな気化潜熱により吸気か
ら充分に熱を奪うのである。

そして、この冷媒蒸気はクーラ本体６の上部か
ら蒸気通路８を介して凝縮器９に流入し、ここで
冷却フアン等からの送風により放熱し冷却され、
もとの液体に凝縮される。

この蒸気による凝縮器９での放熱効率は極めて
良好で、このため比較的弱い通風でも蒸気の冷
却、凝縮は充分に促進される。

そして、ここで凝縮液化された冷媒は、凝縮器
９下部の冷媒通路１０から供給ポンプ１１によつ
てクーラ本体６へと循環される。この供給ポンプ
１１は常時駆動され、クーラ本体６の冷媒量を常
に所定レベルに保つ。

このようにして、過給機２からの高温吸気が効
率良く冷却され、したがつて少量の冷媒でも吸気
温度を的確に下げることができ、優れた冷却性能
が得られるのである。

なお、１２はエアフローメータ、１３は絞り
弁、１４は燃料噴射弁、１５は排気通路で、１６
は過給機２による過給圧が過大となつたときに排
気タービン３のバイパス通路１７を開いて排気の
一部を逃がす排気バイパス弁である。

ところで、このような装置では、過給機２が最
高に働くときでも吸気の冷却を十分に行なえるよ
うにクーラ本体６や凝縮器９等の容量が設定され
ており、このためエンジンのアイドリング時や低
負荷時のようにほとんど過給が行なわれずもとも
と吸気温度が低いときには、吸気温度が必要以上
に低下してしまう。

そこでこの対策として、従来装置では、さらに
第３図に示すように冷媒通路１０とは別にクーラ
本体６の下部と凝縮器９の下部とを接続するドレ
ーン管１８が形成され、アイドリング時等には供
給ポンプ１１を停止すると共に、ドレーン管１８
に介装した電磁弁１９を開くようにしている。

これにより、吸気を冷却する必要がないときに
は、クーラ本体６内の冷媒が凝縮器９に回収さ
れ、冷却が中止されるのである。

なお、２０はクーラ本体６内の冷媒液面を適正
レベルに保つためのオーバーフロー通路で、ドレ
ーン管１８に接続される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようにクーラ本体６内の冷
媒を凝縮器９に回収すると、吸気の冷却を開始す
るときにはその冷媒を供給ポンプ１１によつてク
ーラ本体６へと戻すのであるが、この供給ポンプ
１１の吐出量は小さいため、クーラ本体６内の液
面がもとの状態に復帰するまでにかなりの時間が
かかつてしまう。クーラ本体６の下部は所定の容
積を有しており、また冷媒が空気通路７をある程
度覆うようになるまで沸騰、蒸発は開始されない
のである。

したがつて、その間吸気の冷却を行なえず、一
時的に高温の吸気がエンジンに流入しかねないと
いう心配があつた。なお、供給ポンプ１１の容量
を上げることによりある程度改善は可能である
が、このような装置では、供給ポンプ１１の小型
化を図れることも１つの利点であり、そのため容
量を大きくすれば通常運転時に大きな駆動損失と
なることが避けられない。

（問題点を解決するための手段） この発明は、過給機の下流の吸気通路に所定量
の冷媒が充填された蒸発器からなるクーラ本体を
介装し、このクーラ本体と冷媒の凝縮器とを、冷
媒蒸気を導く蒸気通路と、凝縮液化冷媒を供給ポ
ンプを介して戻す冷媒通路とで連通して閉ループ
の冷却回路を形成した過給機付エンジンのインタ
クーラ装置において、前記冷媒通路をクーラ本体
の吸気の入口側上方に開口すると共に、クーラ本
体の下部と凝縮器の下部とを接続する補助通路を
形成し、この補助通路を吸気温度に応じて開く弁
と、この開時に前記供給ポンプを停止する手段と
を設ける。

（作用） 吸気の冷却の必要がないときには、補助通路が
開いてクーラ本体内の冷媒が凝縮器に回収され、
一方吸気の冷却を開始するときには、補助通路が
閉じて供給ポンプによ凝縮器内の冷媒がクーラ本
体に戻されるのであるが、この冷媒は冷媒通路に
よりクーラ本体の上方からその吸気の入口側に戻
される。

したがつて、冷媒は過給機からの吸気が通るク
ーラ本体の空気通路の入口側壁面にふきかけられ
るのであり、これにより特に供給ポンプの吐出量
が小さくても、吸気の冷却を開始するときには冷
媒を戻すとほぼ同時に空気通路の壁面から冷媒が
沸騰、蒸発を始め、冷却が行なわれる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す構成断面図で、
６は過給機２の下流の吸気通路５に介装されたク
ーラ本体、８はクーラ本体６からの冷媒蒸気を導
く蒸気通路、９は冷媒蒸気を冷却フアン等からの
送風により冷却液化する凝縮器である。

凝縮器９で冷却液化された冷媒は、凝縮器９の
下部に接続する冷媒通路２１とその途中に設置さ
れた供給ポンプ１１によりクーラ本体６へと戻さ
れるが、この冷媒通路２１はクーラ本体６の吸気
の入口側上方に開口するように接続される。

即ち、冷媒通路２１は、クーラ本体６の内側に
配設された、過給機２からの吸気が通る空気通路
７の入口側上方に開口するように接続される。

そして、クーラ本体６の下部と凝縮器９の下部
とを接続する通路面積の大きい補助通路２２が形
成され、その途中に補助通路２２を開閉する弁
（電磁弁）２３が介装される。

一方、エンジンの運転条件を検出する手段とし
て、例えばエンジンの冷却水温と、吸気マニホー
ルド（クーラ本体６の下流）内の吸気温度を検出
する温度センサ２４，２５が設けられ、これらの
検出信号は制御回路２６に送られる。

制御回路２６は、温度センサ２５の信号に基づ
き過給機２からの吸気を冷却する必要がないと
き、例えばエンジンの暖機時やアイドリング時に
前記電磁弁２３を開くように制御する。そして、
同時に冷媒通路２１の供給ポンプ１１を停止す
る。

また、上記条件以外の時、制御回路２６は電磁
弁２３を閉じると共に、供給ポンプ１１を駆動す
るように制御する。

なお、図示しないが、第３図と同様通常の冷却
運転時にクーラ本体６内の冷媒液面を適正レベル
に保つように、オーバーフロー通路を形成しても
良い。その他の構成について第２図、第３図と同
一の部分には同符号を付すことにする。

このような構成により、エンジンの暖機時やア
イドリング時には冷媒通路２１の供給ポンプ１１
が停止されると共に、補助通路２２の電磁弁２３
が開かれる。

このため、クーラ本体６内の冷媒は通路面積の
大きい補助通路２２を介して凝縮器９に素早く回
収され、吸気の温度が低い暖機時やアイドリング
時に吸気の冷却は中止される。

一方、暖機やアイドリングを終了し通常の運転
状態に入ると、補助通路２２の電磁弁２３が閉じ
られると共に、供給ポンプ１１が駆動される。

このため、凝縮器９内の冷媒はクーラ本体６へ
と戻されるが、この冷媒は冷媒通路２１を介して
クーラ本体６の上方からその吸気の入口側に、つ
まりクーラ本体６内の空気通路７の入口側上方に
戻され、空気通路７の入口側壁面にふきかけられ
る。

したがつて、過給機２から高温の吸気が送られ
ると、その熱を受けて特に温度が高くなる空気通
路７の入口側壁面より冷媒が沸騰、蒸発を始め、
吸気の冷却が即ちに始められるのである。

そして、この後クーラ本体６内の冷媒量が増加
していきその液面が適正レベルに達すると、通常
の冷却運転に入る。

このように、吸気の冷却の必要がない暖機時等
にはクーラ本体６内の冷媒が凝縮器９に素早く回
収され、吸気の冷却が中止される一方、吸気の冷
却を行なう運転状態になると、凝縮器９内の冷媒
がクーラ本体６に戻されると同時に吸気の冷却が
行なわれるのである。

この結果、供給ポンプ１１の容量を大きくせず
とも吸気の冷却の切換えを応答良く行なうことが
でき、吸気の温度をエンジンの運転条件に応じた
温度に的確に設定することが可能となる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気の冷却を中
止するときにはクーラ本体内の冷媒が補助通路を
介して凝縮器に回収される一方、吸気の冷却を開
始するときに凝縮器内の冷媒が冷媒通路を介して
クーラ本体の上方からその吸気の入口側に戻され
るので、吸気の冷却の切換えが応答良く行なわ
れ、吸気温度を運転条件に応じた温度に素早く的
確に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成断面図、第
２図、第３図は先願例の構成断面図と部分構成図
である。 ２……過給機、５……吸気通路、６……クーラ
本体、７……空気通路、８……蒸気通路、９……
凝縮器、１１……供給ポンプ、２１……冷媒通
路、２２……補助通路、２３……弁、２４，２５
……温度センサ、２６……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 過給機の下流の吸気通路に所定量の冷媒が充
   填された蒸発器からなるクーラ本体を介装し、こ
   のクーラ本体と冷媒の凝縮器とを、冷媒蒸気を導
   く蒸気通路と、凝縮液化冷媒を供給ポンプを介し
   て戻す冷媒通路とで連通して閉ループの冷却回路
   を形成した過給機付エンジンのインタクーラ装置
   において、前記冷媒通路をクーラ本体の吸気の入
   口側上方に開口すると共に、クーラ本体の下部と
   凝縮器の下部とを接続する補助通路を形成し、こ
   の補助通路を吸気温度に応じて開く弁と、この開
   時に前記供給ポンプを停止する手段とを設けたこ
   とを特徴とする過給機付エンジンのインタクーラ
   装置。