JPH05209529A - ２段階式の過給空気冷却機構を備えた内燃機関 - Google Patents

２段階式の過給空気冷却機構を備えた内燃機関

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JPH05209529A
JPH05209529A JP4006228A JP622892A JPH05209529A JP H05209529 A JPH05209529 A JP H05209529A JP 4006228 A JP4006228 A JP 4006228A JP 622892 A JP622892 A JP 622892A JP H05209529 A JPH05209529 A JP H05209529A
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supercharged air
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱に対する反応性が迅速であり、ひいては有
害物質及び騒音発生を減じること並びに、エネルギを節
約することができる過給空気冷却機構を備えた内燃機関
を提供する。 【構成】 第１の熱交換機６が冷却水回路７内に配置さ
れ、第２の熱交換機１２が、ファン１４によって供給さ
れる冷却媒体として働く空気によって直接負荷され、フ
ァン１４が、冷却水回路７における第２及び第３のセン
サ１７，１８によって第２の熱交換機１２の後ろで回転
数調整可能であり、第１の熱交換機６と第２の熱交換機
１２との間に、過給空気導管４における第１のセンサ１
６によって制御されかつ調整装置１３ａによって切換え
可能なフラップ１３が設けられ、該フラップが第２の熱
交換機１２の迂回を可能にするように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２段階式の過給空気冷
却機構を備えた内燃機関であって、過給空気がまず初
め、比較的高い温度レベルの冷却媒体によって負荷され
る第１の熱交換機において再冷却され、次いで過給空気
が、第１の熱交換機に直列に接続されていて比較的低い
温度レベルの冷却媒体によって負荷される第２の熱交換
機を貫流する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】過給空気式の内燃機関では、過給空気を
段階式に冷却することが公知である。コンプレッサから
もたらされる加熱された過給空気の温度の応じて、過給
空気は、直列に接続された２つの熱交換機つまり第１の
熱交換機と第２の熱交換機とによって再冷却される。流
れ方向で見てコンプレッサの後ろに位置している第１の
熱交換機は、内燃機関の冷却水回路からの冷却水によっ
て負荷される。この第１の熱交換機の後ろには第２の熱
交換機が配置されており、この第２の熱交換機は、過給
空気の低い温度に応じて固有の冷却水回路からの冷却水
によって貫流されている。この冷却水は、ファンを備え
た別体の熱交換機において再冷却される。そしてこの同
じファンが、機関冷却回路のクーラのためにも働く。両
熱交換機は所属の冷却回路における弁によって接続・遮
断可能である。このような過給空気冷却機構は著しく鈍
い反応性を有している、それというのは第２の熱交換機
は、例えば水のような媒体を介在させて作動するからで
ある。過給空気温度の迅速な変化が望まれている場合に
は、まず初め、第２の熱交換機における水を加熱又は冷
却しなくてはならず、当然ながらこのことにはある程度
の時間が必要である。しかしながら燃焼経過を制御する
ためには、過給空気温度の迅速な変化が必要であり、こ
のことは、公知形式の過給空気冷却機構においてはその
熱に関する反応性が鈍いことによって、不可能である
（ドイツ連邦共和国特許第２６５５０１７号明細書）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の内燃機関、特にその過給空気冷
却機構を改善して、熱に対する反応性が迅速であり、こ
れによって有害物質及び騒音発生を減じることができ、
しかも同時にエネルギを節約することができる内燃機関
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、第１の熱交換機が冷却水回路内に
配置されており、第２の熱交換機が、ファンによって供
給される冷却媒体として働く空気によって直接負荷され
るようになっており、この場合ファンが、冷却水回路に
おける第２及び第３のセンサによって第２の熱交換機の
後ろで回転数調整可能であり、第１の熱交換機と第２の
熱交換機との間に、過給空気導管における第１のセンサ
によって制御されかつ調整装置によって切換え可能なフ
ラップが設けられており、該フラップが第２の熱交換機
の迂回を可能にするように構成されている。
【０００５】
【発明の効果】本発明のように構成されていると、熱伝
達媒体を介在させることなしに第２の熱交換機において
過給空気を直接冷却することが出来るので、過給空気の
温度を所望の目標値にほぼ遅延なしに適合させることが
可能である。アイドリング時又は部分負荷時には、青煙
を回避するために過給空気の温度を迅速に上昇させるこ
とができる。特に有利には、本発明による過給空気冷却
方式は内燃機関の迅速な始動運転時における騒音発生を
減じるために使用することができる。低い負荷状態から
高い負荷状態への移行時には、比較的冷たい燃焼室壁の
ために点火遅れが生じ、このような点火遅れが起きる
と、集められた燃料・空気混合物の爆発的な燃焼による
ノック状の騒音が発生する。
【０００６】このような点火遅れは過給空気温度の迅速
な上昇によって回避される。そしてまた不変の全負荷状
態への接近時に、過給空気温度は同様に遅延なしに降下
することができ、これによって十分な燃焼空気質量を利
用することができる。
【０００７】本発明の別の有利な構成は、請求項２に記
載されている。フラップは、温度特性に合わせられてか
つ内燃機関のその瞬間の運転状態と調和させられて、迅
速かつ所望のように操作することができる。
【０００８】請求項３に記載の構成では、センサはサー
モスイッチとして構成されていてもよい。制御に対する
要求があまり高くない場合には、電磁式又はニューマチ
ック式の経路においてフラップの切換えを行うサーモス
イッチを使用すると有利である。
【０００９】本発明のさらに別の有利な構成は請求項４
に記載されている。すなわちファンを回転数調整するこ
とによって、付加的に過給空気の温度と冷却水の温度と
に影響を与えることができる。特性制御式の電子装置に
よって、過給空気及び冷却水の温度を内燃機関の運転パ
ラメータに調和させることができる。そして同時にファ
ンを駆動するための作業コストも減少させることができ
る。
【００１０】
【実施例】次に図面につき本発明の実施例を説明する。
【００１１】内燃機関１はターボチャージャ２を有して
いる。ターボチャージャ２のコンプレッサ３は、前圧縮
された空気を過給空気導管４を介して吸気管入口５に圧
送する。吸気管入口５への途中で、過給空気はまず初め
熱交換機６を通過し、この熱交換機において過給空気は
熱を冷却水に放熱する。第１の熱交換機６はこのために
冷却水回路７に接続されており、従って熱交換機６は常
に冷却水によって貫流されている。冷却水回路７の冷却
水は、汎用のように冷却水ポンプ８によって還流させら
れ、この際にクーラ９において再冷却される。冷却水温
度の低下時にはクーラ９は迂回される。この場合サーモ
スタット１０がクーラ９の経路を遮断して、冷却水をバ
イパス導管１１を介して案内する。第１の熱交換機６は
コンプレッサ３に後置されていて、常に過給空気及び冷
却水によって貫流される。過給空気をさらに冷却するた
めに第２の熱交換機１２が設けられていて、この熱交換
機は第１の熱交換機６と直列に接続されており、この第
２の熱交換機１２において過給空気はその熱を該熱交換
機によって直接周囲空気に放熱する。
【００１２】本発明によれば熱交換機１２は接続・遮断
可能である。このために過給空気導管４は、第１の熱交
換機６の後ろで、第２の熱交換機１２に通じる第１の区
分４ａと、吸気管入口５に通じる第２の区分４ｂとに分
岐している。
【００１３】第２の区分４ｂには、調整装置１３ａによ
って切換え可能なフラップ１３が設けられており、この
フラップは図示の位置では、吸気管入口５への経路を開
放しているが、第２の熱交換機１２を介した過給空気の
経路を遮断している。調整装置１３ａを用いたフラップ
１３の切換え時には、吸気管入口５への過給空気の直接
的な経路が遮断され、過給空気は第２の熱交換機１２を
貫流しなくてはならず、この第２の熱交換機において再
冷却される。クーラ９及び第２の熱交換機１２はファン
１４によって冷却空気を供給される。ファン１４は図示
されていないクランク軸によって駆動される。そしてこ
のファン１４は、介在させられた回転数調整可能なカッ
プリング、例えばビスカスカップリング１５によって、
冷却出力を無段階式に調整可能である。
【００１４】過給空気の調整のため及び冷却水温度の精
密調整のために、センサ１６，１７，１８が設けられて
いる。冷却水温度に対する付加的な影響及び冷却水温度
の大まかな調整は、もちろん通常のようにサーモスタッ
ト１０を介して行うことができる。
【００１５】過給空気冷却のための本発明による装置
は、燃焼経過及びその結果生じる排ガス値並びに騒音の
発生に所望の影響を与えることができる。低い負荷状態
から高い負荷状態への急激な移行時には、その間に、高
められた過給空気温度が望まれており、これによって、
冷たい燃焼室壁に基づいて生ぜしめられる点火遅れを回
避することができる。
【００１６】このことを達成するために、第１のセンサ
１６における実際値と図示されていない特性制御式電子
装置の目標値との比較によって、フラップ１３が制御さ
れる。低い負荷状態から高い負荷状態への移行中に、フ
ラップ１３は図示の位置を占めており、この結果第２の
熱交換機１２は迂回される。コンプレッサ３からの過給
空気は、第１の熱交換機６を貫流し、まず初め冷却水に
よって予め暖められ、吸気管入口５に直接供給される。
これによって燃焼室における温度レベルが上昇する。こ
れによって点火遅れが減じられ、その結果として、燃焼
騒音の発生及び青煙の発生が減じられる。不変の全負荷
状態への接近時には、低い過給空気温度が望まれてい
る。第１のセンサ１６と特性制御式電子装置との協働に
よって、フラップ１３は図示の位置から切り換えられ、
この結果過給空気は第２の熱交換機１２を介して吸気管
入口５に達する。いまや高められた温度でコンプレッサ
３から供給される過給空気が第１の熱交換機６において
再冷却されるのみならず、過給空気は第２の熱交換機１
２においてもさらに冷却されて、吸気管入口５に供給さ
れる。過給空気の熱は本発明によれば第２の熱交換機１
２において周囲空気への熱伝達によって直接放出される
ので、温度の調整は極めて高い反応性を有しており、こ
の結果温度調整は変化する機関パラメータに迅速に適合
することができる。
【００１７】このような迅速な適合は、伝達媒体が介在
している場合には、この伝達媒体の熱に対する鈍い反応
性に基づいて不可能である。第２の熱交換機１２を介し
て過給空気を流すためのフラップ１３の協働と、第２の
熱交換機１２を用いた周囲空気への過給空気熱の直接的
な伝達とによって、反応性の高い所望の運転が可能であ
る。
【００１８】本発明によればまた、回転数調整されるフ
ァン１４によってエネルギを節約される。ファン１４の
回転数は、冷却水回路７における第２及び第３のセンサ
１７，１８によって、つまり特性制御式の電子装置と協
働する第２の熱交換機１２の後ろで調整することができ
る。
【００１９】クーラ９と第２の熱交換機１２とは互いに
調和させられて寸法設定されており、この結果内燃機関
の公称負荷時には、両回路のために必要な冷却作用が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の１実施例を概略的に示
す図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ ターボチャージャ、 ３ コンプ
レッサ、 ４ 過給空気導管、 ５ 吸気管入口、
６，１２ 熱交換機、 ７ 冷却水回路、 ８冷却水ポ
ンプ、 ９ クーラ、 １０ サーモスタット、 １１
バイパス導管、 １３ フラップ、 １５ ビスカス
カップリング、 １６，１７，１８ センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２段階式の過給空気冷却機構を備えた内
    燃機関であって、過給空気がまず初め、比較的高い温度
    レベルの冷却媒体によって負荷される第１の熱交換機に
    おいて再冷却され、次いで過給空気が、第１の熱交換機
    に直列に接続されていて比較的低い温度レベルの冷却媒
    体によって負荷される第２の熱交換機を貫流する形式の
    ものにおいて、第１の熱交換機（６）が冷却水回路
    （７）内に配置されており、第２の熱交換機（１２）
    が、ファン（１４）によって供給される冷却媒体として
    働く空気によって直接負荷されるようになっており、こ
    の場合ファン（１４）が、冷却水回路（７）における第
    ２及び第３のセンサ（１７，１８）によって第２の熱交
    換機（１２）の後ろで回転数調整可能であり、第１の熱
    交換機（６）と第２の熱交換機（１２）との間に、過給
    空気導管（４）における第１のセンサ（１６）によって
    制御されかつ調整装置（１３ａ）によって切換え可能な
    フラップ（１３）が設けられており、該フラップが第２
    の熱交換機（１２）の迂回を可能にするように構成され
    ていることを特徴とする、２段階式の過給空気冷却機構
    を備えた内燃機関。
  2. 【請求項２】 調整装置（１３ａ）が、特性制御式の電
    子装置として構成されており、該電子装置が、過給空気
    によって負荷される第１のセンサ（１６）によって影響
    可能であり、始動時のような内燃機関の所定の運転状態
    において、第２の熱交換機（１２）がフラップ（１３）
    の切換えによって迂回されるようになっている、請求項
    １記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 センサ（１６，１７，１８）がサーモス
    イッチとして構成されている、請求項１記載の内燃機
    関。
  4. 【請求項４】 ファン（１４）の回転数調整が、クラン
    ク軸とファン（１４）との間に配置されたビスカスカッ
    プリング（１５）のような調整可能なカップリングによ
    って行われ、該カップリングが特性制御式の電子装置に
    よって調整可能であり、この場合電子装置がセンサ（１
    ７，１８）によって制御されるようになっている、請求
    項１記載の内燃機関。
JP4006228A 1991-01-22 1992-01-17 ２段階式の過給空気冷却機構を備えた内燃機関 Pending JPH05209529A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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