JPH0754654A - 内燃機関の空気冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気冷却器の冷却水通路中の目詰まりを自動
的に検出することによって、その目詰まりを解消するこ
とを可能にし、或は、その目詰まりを機関を停止するこ
となく解消出来るようにする。 【構成】 空気冷却器（２）の入口・出口に対応した冷
却水圧力、給気温度、排気温度を測定して、それらの変
化により目詰まりを検出する。また、冷却水の流れ方向
を切替えることで通路を逆洗し目詰まりを解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の過給機の
下流に設けられる空気冷却器であって、特に、その冷却
器の冷却媒体である冷却水通路の目詰まりを解消するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】過給機付の機関において、その過給機の
下流に空気冷却器を設けて、機関の出力向上とＮＯx の
低減を図ることが行われている。この場合、空気を冷却
する媒体として冷却水が用いられ、従来一般には、空気
通路側にはフィンを配置するが、冷却水の通路はチュー
ブを配置してそのチューブ内を通過させるだけの構造の
ものが用いられてきた。しかしながら、最近この冷却水
通路についてもプレート状のフィンを配置したものを用
いることによって、より冷却効率を高め、ＮＯx低減効
果を増大させることが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、冷却効
率を高めた空気冷却器においては、冷却水通路にもフィ
ンが配置されていることから、通路構造が複雑となり、
冷却水中のスケール、水垢、藻などがそのフィンに付着
して、目詰まりを生じやすい欠点がある。そのため、こ
のような空気冷却器を備えた機関においては、かなり頻
繁に冷却器の清掃を行う必要があるが、コージェネレー
ションシステムのように長時間連続運転しなければなら
ない機関の場合には、そのような目詰まりの解消を機関
を停止することなく、或は、自動的に行うことが出来る
ようにすることが必要である。

【０００４】すなわち、この発明は空気冷却器の冷却水
通路中の目詰まりを自動的に検出することによって、そ
の目詰まりを解消することを可能にし、或は、その目詰
まりを機関を停止することなく解消出来るようにするこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この出願の請求項１の発明は、吸入空気と冷却水と
の熱交換で吸入空気の冷却を行う空気冷却器において、
空気冷却器の冷却水入口側と出口側との間の圧力差、空
気冷却器の冷却水入口側と出口側に対応する気筒間の吸
入空気温度差、機関の前記入口側と出口側に対応する気
筒の排気温度の少なくとも何れか一つを測定して、冷却
水通路の詰まりを検出することを特徴とする。

【０００６】同じくこの出願の請求項２の発明は、吸入
空気と冷却水との熱交換で吸入空気の冷却を行う空気冷
却器において、前記空気冷却器の冷却水の流れ方向を正
逆切替える切替手段を備え、その冷却水通路の目詰まり
を前記切替手段の切替えによる冷却水の逆流によって解
消することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記請求項１の発明では、冷却水圧力差、空気
温度差及び排気温度を測定することにより、これらの変
化を代用特性として冷却水通路の目詰まりを検出出来る
ので、この検出結果に応じて目詰まりの解消手段を講ず
ることで自動的に目詰まりを解消することが可能とな
る。

【０００８】また、請求項２の発明では、冷却水を逆流
させることでフィンに付着したスケールを取り除くこと
が出来、前記切替手段を目詰り状態に応じて、或は定期
的に切替えることで、同様に機関を停止することなく目
詰まりを解消することが出来る。

【０００９】

【実施例】図１において、（１）は過給機の給気ブロ
ア、（２）は、この給気ブロア（２）の出口側に接続さ
れた空気冷却器、（３）は、空気冷却器（２）の出口側
と機関（５）の間に接続された給気マニホールド、
（４）は、機関（５）の排気マニホールドを示してい
る。（６）は、空気冷却器（２）の入口側に接続された
冷却水通路、（７）は同じく出口側に接続された冷却水
通路を示している。

【００１０】上記のような構成において、空気冷却器の
冷却水通路入口側（６）には、その入口側の冷却水圧力
P₁を測定する圧力センサー(8a)が取付けられ、他方、出
口通路（７）には、その出口側の冷却水圧力P₂を測定す
る圧力センサー(8b)が配置され、これらの測定結果が、
マイクロコンピュータからなるコントローラ（10）へ入
力されるようになっている。

【００１１】また、給気マニホールド（３）には、空気
冷却器（２）の冷却水の入口側の冷却水によって冷却さ
れた空気が吸入される気筒部分において、その冷却水の
入口側の給気の温度T₁を測定する温度センサー(10a) が
配置され、同じく、出口側の冷却水によって冷却された
空気が吸入される気筒部分において、その冷却水出口側
の給気の温度T₂を測定する温度センサー(10b) が配置さ
れ、これらの測定結果が、コントローラ（10）へ入力さ
れるようになっている。

【００１２】更に、排気マニホールド（４）において、
空気冷却器（２）の入口側の冷却水によって冷却された
空気が吸入される気筒の出口部分において、その気筒の
排気温度E₁を測定する排気温センサー(11a) が配置さ
れ、同じく、空気冷却器（２）の冷却水の出口側におい
て冷却された空気が供給される気筒の出口部分におい
て、その気筒の排気温度E₂を測定する排気温センサー(1
1b) が配置されて、それらの測定結果が、同様にコント
ローラ（10）へ入力されている。

【００１３】そして、上記コントローラ（10）では、そ
れぞれ入口側の冷却水圧力センサー(8a)によって測定さ
れた冷却水圧力P₁と出口側の冷却水圧力センサー(8b)に
よって測定された冷却水圧力P₂とを常時比較するように
している。同様に、冷却水入口・出口側に対応する給気
温度センサー(10a) (10b) によって測定された温度T₁・
T₂を比較し、また、同じく冷却水入口・出口側に対応す
る気筒の排気温センサー(11a) (11b) による排気温度E₁
・E₂を比較する。

【００１４】図２は、機関運転時間の変化に伴う冷却水
圧力、吸入温度及び排気温度の変化を示したもので、例
えば、前記空気冷却器（２）の冷却水通路に目詰まりを
生じると冷却水量も減少するが、これに伴って、冷却水
の入口側圧力P₁と出口側圧力P₂との圧力差が大きくなる
から、この圧力差が一定値以上になったときに目詰まり
を生じたとして、前記コントローラ（10）から目詰まり
警告信号を発し、或いは、その目詰まりを解消するため
の手段を動作させるよう制御信号を出力する。また、吸
入温度も、出口側の温度T₂と入口側の温度T₁の差が徐々
に増大するから、同様にして、一定温度差になったとき
に同様の信号を発するようにすれば良い。更に、排気温
度についても同様である。なお、このグラフで示すよう
に、目詰まりの増大に伴って、ＮＯx 濃度も増大してい
ることがわかる。

【００１５】次に、図３及び図４は、上記目詰まりを解
消するための具体的な手段を示したものである。（15）
は、空気冷却器（２）へ冷却水を供給するための冷却水
ポンプであり、このポンプ（15）の出口通路（16）の途
中に、その出口通路（16）の冷却水を、順方向通路（1
7）と逆方向通路（18）の一方へ選択的に冷却水を流す
よう切替える第１の三方切替弁（19）が配置されてい
る。順方向通路（17）の途中には、第２の三方切替弁
（20）が配置されて、その順方向通路（17）の冷却水
を、空気冷却器（２）の入口通路（21）へ供給する側と
戻し通路（22）側へ供給する側とに選択的に切替えるよ
うにしている。他方、前記逆方向通路（18）の途中に
は、その逆方向通路（18）と空気冷却器（２）の冷却水
の出口通路（23）とを連通する側と、同じく出口通路
（23）と前記冷却水ポンプ（15）の吸入通路（24）とを
連通させる側に選択的に切替える第３の三方切替弁（2
5）が設けられている。なお、冷却水ポンプ（15）の吸
入通路（24）の途中には、冷却水を冷却するための放熱
器（26）を設けている。更に、前記戻し通路（22）の出
口側が、この放熱器（26）の上流側において、吸入通路
（24）に接続されている。

【００１６】図３は、冷却水を順方向に流す場合であっ
て、冷却水ポンプ（15）の吐出冷却水は、第１の三方切
替弁（19）から順方向通路（17）を通って、更に第２の
三方切替弁（20）より入口通路（21）へ流出するととも
に、この入口通路（21）から空気冷却器（２）内を通っ
て、出口通路（23）及び第３の三方切替弁（25）より吸
入通路（24）側に流れる。図の太線で描かれた通路が冷
却水の循環している通路で、細線で描かれた通路は冷却
水が流れていない通路である。

【００１７】上記の状態から、各三方切替弁（19）（2
0）（25）を、その反対側に切替えると、図４のように
なり冷却水ポンプ（15）の吐出通路（16）の冷却水は、
第１の三方切替弁（19）により逆方向通路（18）側に流
され、更に第３の三方切替弁（25）から空気冷却器
（２）の出口通路（23）を逆方向に流れて、この空気冷
却器（２）内に供給され、更にその空気冷却器（２）の
入口通路（21）を逆方向に流れるとともに、第２の三方
切替弁（20）を通って戻し通路（22）側に流れて、再び
吸入通路（24）よりポンプ（15）へ吸入されて循環する
ようになっている。

【００１８】即ち、上記三方切替弁（19）（20）（25）
を切替えることによって、空気冷却器（２）内の冷却水
を互いに逆方向に流れるよう切替えることができ、例え
ば順方向によって運転した状態において、その冷却水通
路に目詰まりが生じた場合には、その冷却水を逆方向に
流すことによって、その冷却水通路のフィンの目詰まり
を逆洗して解消することができる。このような、冷却水
の流れ方向の切替えは、前記図１の各センサーにより目
詰まりを検出した時点でコントローラ（10）からの制御
信号によって切替えても良いし、或いは、定期的に切替
えて順方向と逆方向の流れを交互に行なうようにしても
良い。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ま
ず、空気冷却器の入口、出口の冷却水圧力、冷却水入口
側と出口側の給気温度、或いは、冷却水入口側と出口側
に対応する排気温度のを検出して比較することにより、
冷却水の目詰まりを簡単に検出することができるため、
このような目詰まりを検出した時点で警告信号或いはそ
の目詰まりを解消するための装置の制御信号を出力し
て、機関を停止させることなく自動的に目詰まりを解消
できるという効果がある。

【００２０】また、この出願の請求項２の発明によれ
ば、空気冷却器の冷却水の流れを適宜或いは必要なとき
に切替えることによって、簡単に冷却水通路中の目詰ま
りを解消することができ、かかる流れを正逆転させるた
めの弁の切替え等を、コントローラ等によって行なうこ
とによって完全に自動的に目詰まりを解消しながら、機
関を停止させることなく自動運転できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の請求項１の実施例に基づいて実施さ
れる装置のブロック図である。

【図２】機関運転時間と冷却水圧力・給気温度及び排気
温度の変化を示すグラフである。

【図３】空気冷却器の冷却水の流れを正逆切替えるため
の装置を示す冷却水の回路図である。

【図４】図３の回路図において冷却水を逆方向に流す場
合の冷却水の流れ方向を示す回路図である。

【符号の説明】 （１） 過給機 （２） 空気冷却器 （５） 機関 (8a) 冷却水の入口圧力を測定する圧力センサー (8b) 冷却水の出口圧力を測定する圧力センサー (10a) 冷却水の入口側の給気温度を測定する温度セン
サー (10b) 冷却水の出口側の給気温度を測定する温度セン
サー (11a) 空気冷却器の冷却水の入口側に対応する排気温
度を測定する排気温センサー (11b) 空気冷却器の冷却水の出口側に対応する排気温
度を測定する排気温センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入空気と冷却水との熱交換で吸入空気
   の冷却を行う空気冷却器において、空気冷却器冷却水入
   口側と出口側との間の圧力差、空気冷却器の冷却水入口
   側と出口側に対応する気筒間の吸入空気温度差、機関の
   前記入口側と出口側に対応する気筒の排気温度の少なく
   とも何れか一つを測定して、冷却水通路の詰まりを検出
   することを特徴とする内燃機関の空気冷却器。
2. 【請求項２】 吸入空気と冷却水との熱交換で吸入空気
   の冷却を行う空気冷却器において、前記空気冷却器の冷
   却水の流れ方向を正逆切替える切替手段を備え、その冷
   却水通路の目詰まりを前記切替手段の切替えによる冷却
   水の逆流によって解消することを特徴とする内燃機関の
   空気冷却器。