JPH10317981A - ピストン式内燃機関 - Google Patents

ピストン式内燃機関

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JPH10317981A
JPH10317981A JP10063745A JP6374598A JPH10317981A JP H10317981 A JPH10317981 A JP H10317981A JP 10063745 A JP10063745 A JP 10063745A JP 6374598 A JP6374598 A JP 6374598A JP H10317981 A JPH10317981 A JP H10317981A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 給気冷却器に流入する空気によって、給気冷
却器内で過剰な負荷の掛からないピストン式内燃機関を
提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの排ガスターボ過給機３
を備え、この排ガスターボ過給機のコンプレッサがディ
フューザ８を介して後方に設けられた給気冷却器４に結
合されるピストン式内燃機関において、給気冷却器４の
ケーシング７の断面全体にわたって空気を良好に分散さ
せ給気冷却器４の部材に局所的な負担がかからないよう
にするために、ディフューザ８の冷却器側には、漏斗状
の、好ましくはトーラス状に拡大された移行領域１２が
設けられる。同じ目的で、ディフューザ８には、円錐形
の挿入部あるいはガイド板を設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は少なくとも一つの排
ガスターボ過給機を備えたピストン式内燃機関、特に大
型ディーゼルエンジンに関するものである。前記排ガス
ターボ過給機のコンプレッサは、流れの方向に円錐状に
拡大する管を有するディフューザを介して後段に設けら
れた給気冷却器に結合される。
【０００２】
【従来の技術】コンプレッサを出た空気は接線方向速度
及び軸方向速度のほぼ等しい螺旋形の運動を行なう。従
って前記空気は放射状に外側に突き進み、前記ディフュ
ーザの管内部円周面に付着される。前記冷却器のケーシ
ングの断面は前記ディフューザの末端断面よりもはるか
に大きいので、前記空気はディフューザを出て冷却器の
ケーシングに入る際、ケーシングの上部領域に分散せざ
るをえない。
【０００３】従来用いられていた上記の種類の構成にお
いては、円錐状に拡大する前記ディフューザの管は移行
部を有さずに前記給気冷却器のケーシングに設けられ
る。そのため空気が不均一に分散され、空気の速度及び
渦巻き形成が局所的に増大し、それに応じて大きな空気
力が生じる可能性がある。このような理由から、前記給
気冷却器の部材、特に前記冷却管に設けられた冷却リブ
に過剰な負担がかかり、破損する恐れがある。その結
果、給気冷却器の寿命は比較的短くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、上記の如き理由に基づき、給気冷却器に流入する空
気によって該給気冷却器内で過剰な負荷の掛からない、
上記タイプのピストン式内燃機関を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による上記課題の
第一の解決策は、前記ディフューザの末端を、漏斗状に
拡大された移行領域として形成し、該移行領域を給気冷
却器のケーシングに接続することである。その際、特に
好適な形成は、漏斗状に拡大された前記移行領域の断面
がトーラス (torus) 状に湾曲していることである。こ
の第一の解決策によってディフューザの開口部領域の鋭
角さは消滅される。
【０００６】本発明による第二の解決策は、前記ディフ
ューザ内に円錐形の挿入部を設け、該挿入部の円錐角度
を前記ディフューザと境界を成す管の円錐角度に対して
小さく、又は同一に、あるいは大きくすることである。
これによって円環状の空間が形成され、該円環状の空間
によって方向性のある流れが生じ、この方向性のある流
れによって、前記ディフューザの開口部領域の縁部が鋭
いことに起因する危険が防止されるので、前記冷却リブ
などに過剰な負担が掛からなくなる。
【０００７】本発明によるさらに別の解決策は、前記デ
ィフューザの開口部領域にリング状の流れ通路を形成す
る、少なくとも一つのガイド板を設けることである。こ
の方法は空気が均一に分配されるのを支援し、前記給気
冷却器内部で、局所的な過負荷が掛かることが抑えられ
る。
【０００８】以上の解決策は、単独でも、二つ又は三つ
全てを組み合わせて用いることも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】上位の請求項に記載された手段の
有利な形態及びさらに好適なる形態は下位の請求項に記
載され、図面を参照した以下の実施形態の説明において
詳述される。
【００１０】図１は、本発明と同種のピストン式内燃機
関の正面図；図２は、開口部領域がトーラス状に湾曲し
たディフューザを有する本発明の第一の実施形態の部分
断面図；図３は、円錐形部材が内設されたディフューザ
を有する本発明の第二の実施形態の部分断面図；図４
は、前記ディフューザの開口部領域にガイド板を設けた
本発明の第三の実施形態を示す図である。
【００１１】図１に示す基本的なピストン式内燃機関
は、例えば船の駆動などに使用される大型２サイクルデ
ィーゼルエンジンである。この種のエンジンの構造及び
作動は周知であるので、本発明との関連で詳しく説明す
る必要のないもである。
【００１２】シリンダ１から排出される排ガスは排ガス
集合管２に集められ、この排ガスによって排ガスターボ
過給器３のタービンが駆動される。この排ガスターボ過
給器のコンプレッサは前記シリンダ１に供給される給気
を圧縮する。排ガスターボ過給器を複数設けることも当
然可能である。排ガスターボ過給器３の後段には給気冷
却器４が設けられ、該給気冷却器によって予め圧縮され
た給気が冷却され、良好な充填性が得られる。前記給気
冷却器４を出た空気は分配管５を介してシリンダ１に至
る。該シリンダには流入スリットが設けられている。
【００１３】前記排ガスターボ過給器３のコンプレッサ
の排出口６と前記給気冷却器４のケーシング７はディフ
ューザ８によって互いに接続されている。このディフュ
ーザは、流れ方向に円錐状に拡大する管によって形成さ
れる。この管は、小さい方の直径が、該径と同一径を有
した、排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出口６
に接合され、反対側の、大きい方の直径に対応する端部
が給気冷却器４のケーシング７に接続される。該ケーシ
ングはディフューザ８の開口部断面に対してはるかに大
きな断面を有しているので、空気の分散が生じざるを得
ない。このような空気の分散はできる限り均一に行なわ
れなければならない。従って、給気冷却器４の冷却部材
の上部には、分配室９として機能する空洞のケーシング
領域が設けられる。
【００１４】前記ディフューザ８内では、経験からわか
るように、軸方向成分及び接線方向成分がほぼ等しい螺
旋形の空気の流れが生じる。その際、高速で移動される
空気は放射状に外側に押され、前記デフューザ８を形成
する前記管の内部円周面に付着し、それによって前記空
気が前記給気冷却器４のケーシング７に流入する際、問
題が起こる恐れがある。
【００１５】前記空気が前記ケーシング７に流入する
際、前記分配室９内で不都合な分散が生じ、又は渦巻き
が形成され、あるいは強力な空気の流れが前記給気冷却
器４の冷却部材に強い局所的な効果を及ぼし、それによ
って前記冷却管の冷却リブに機械的及び動力学的な負荷
が過剰に掛かったりすることを防止するため、図２によ
る実施形態ではディフューザ８が二つの部材から構成さ
れる。該ディフューザはこの場合、排ガスターボ過給器
３のコンプレッサの排出管６に接続された、円錐状に拡
大するディフューザ管１０から成り、該ディフューザ管
に接続管１１が接続されている。該接続管のもう一方の
端部には、漏斗状に拡大される移行領域１２が設けら
れ、該移行領域によって前記給気冷却器４のケーシング
７に接続されている。
【００１６】図２に示す例では、上記の漏斗状に拡大さ
れた移行領域１２は断面がトーラス(torus) 状に湾曲し
ているので、半径ｒで示される如きトランペット形の移
行湾曲部が形成されるが、この移行領域に湾曲部を設け
ずに、単に円錐形の端部部材として形成することも考え
られる。その場合は比較的大きな円錐角度（少なくとも
４５°、あるいはそれ以上であるのことが好適である）
を設けなければならない。何れにせよ、移行領域が漏斗
状に拡大されると、前記分配室９内部の空気の分散が良
好に行なわれ、図に示す実施形態のように移行領域を円
形に形成すると特に優れた結果が得られることが経験か
ら分かっている。
【００１７】図３に示される実施形態では、同じ目的の
ために、前記ディフューザ８内に円錐形の挿入部１３が
設けられる。ディフューザ８はこの場合、小さい直径を
有する方が排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出
管６に接続されかつ大きい直径を有する方が給気冷却器
４のケーシング７に直接固定された、円錐状に拡大する
管１４を有している。前記円錐状の挿入部１３は管１４
と同じ長さを有している。従って円錐状の挿入部１３の
先端は、管１４の過給器側の端部領域に設けられる。円
錐状の挿入部１３の底面は前記管１４の開口部断面と同
一平面上にある。円錐状の挿入部１３の円錐角度ａは、
管１４の円錐角度よりも大きくても、同一であっても、
また小さくてもよい。図示例では、前記挿入部１３の円
錐角度ａは、前記管１４の円錐角度よりも大きいので、
流れの方向に減少する僅かな幅を有するリング状空間１
５が生じ、その結果空気が加速される。逆の場合には、
空気速度が比較的小さくなる。これは特にディフューザ
が小さく構成される場合に好適である。
【００１８】前記円錐状の挿入部１３の円錐角度ａは、
例えば４°から６０°といった広範囲内に設けられ、３
０°から５０°の範囲が好適であ。この場合は特に３５
°となっている。前記管１４の円錐角度は４°から４５
°に設けられ、２５°から４５°の範囲が好適である。
この場合は特に３０°となっている。従って、図３に記
載された外部角度ｂはこの場合、好適に１５０°とな
る。図３による実施形態では、図２と比較して分かるよ
うに、ディフューザの配置が比較的短くなるので、全体
の構成が好適に特にコンパクトになる。
【００１９】図４による実施の形態のものでは、やはり
上記と同じ目的で、ディフューザ８の開口部領域に、放
射状に前後に段差を有して囲むガイド板１６が設けられ
ている。これらガイド板が円環状の流れ通路１７を形成
している。該流れ通路はこの場合、ディフューザ８が前
記分配室９に合流する際に、前記ディフューザ８と前記
給気冷却器４のケーシング７との間に生じる鋭いエッジ
の周囲を巡っている。従ってガイド板１６はこの場合、
前記エッジの放射状内部で該縁の周囲を巡っている。前
記ガイド板１６は、前記ディフューザ内に突出して設け
ても、完全にディフューザ内に設けてもよい。簡単な場
合は、ガイド板を一つ設けるだけでも足る。
【００２０】通常は、図２から図４の手段が、図に示し
た実施形態に見られるように、択一的に用いられれば十
分である。何れの場合も試験によって明らかなように、
前記給気冷却器４の冷却部材は十分に負担を軽減され、
それによって給気冷却器の寿命が延長される。しかしな
がら効果を高めるために、上記の手段を二つずつあるい
は全て組み合わせることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明と同種のピストン式内燃機関を示す正
面断面図である。
【図２】 開口部領域がトーラス状に湾曲したディフュ
ーザを有する本発明の第一の実施形態の部分断面図であ
る。
【図３】 円錐形部材が内設されたディフューザを有す
る本発明の第二の実施形態の部分断面図である。
【図４】 前記ディフューザの開口部領域にガイド板を
設けた本発明の第三の実施形態の部分断面図である。
【符号の説明】
３ 排ガスターボ過給機 ４ 給気冷却器 ７ ケーシング ８ ディフューザ １０ 管 １２ 移行領域 １３ 挿入部 １４ 管 １６ ガイド板 １７ 流れ通路 ａ 円錐角度

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの排ガスターボ過給機
    （３）を備えたピストン式内燃機関、特に大型ディーゼ
    ルエンジンであって、前記排ガスターボ過給機のコンプ
    レッサは流れの方向に円錐状に拡大する管を有するディ
    フューザ（８）を介して後段側に設けられた給気冷却器
    （４）に結合され、前記ディフューザ（８）の端部が漏
    斗状に拡大された移行領域（１２）として形成され、該
    移行領域が前記給気冷却器（４）のケーシング（７）に
    接続されていることを特徴とするピストン式内燃機関。
  2. 【請求項２】 前記漏斗状に拡大される移行領域（１
    ２）の断面がトーラス状に湾曲していることを特徴とす
    る請求項１記載のピストン式内燃機関。
  3. 【請求項３】 前記漏斗状に拡大される移行領域（１
    ２）が、前記ディフューザ（８）の円錐角度と異なる円
    錐角度を有する円錐状の端部として形成されていること
    を特徴とする請求項１記載のピストン式内燃機関。
  4. 【請求項４】 前記ディフューザ（８）の円錐状に拡大
    する管（１０）に、前記拡大される移行領域（１２）を
    有する接続管（１１）が接続されていることを特徴とす
    る請求項１ないし３の何れかに記載のピストン式内燃機
    関。
  5. 【請求項５】 前記ディフューザ（８）内に円錐形の挿
    入部（１３）が設けられていることを特徴とする請求項
    １ないし４の何れかに記載のピストン式内燃機関。
  6. 【請求項６】 前記挿入部（１３）の円錐角度（ａ）が
    前記ディフューザ（８）と境界を成す管（１４）の円錐
    角度よりも小さいことを特徴とする請求項５記載のピス
    トン式内燃機関。
  7. 【請求項７】 前記挿入部（１３）の円錐角度（ａ）
    が、前記ディフューザ（８）と境界を成す管（１４）の
    円錐角度よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の
    ピストン式内燃機関。
  8. 【請求項８】 前記挿入部（１３）の円錐角度（ａ）が
    ４°から６０°の範囲、好ましくは３０°から５０°の
    範囲にあることを特徴とする請求項５ないし７の何れか
    に記載のピストン式内燃機関。
  9. 【請求項９】 前記挿入部（１３）の円錐角度が３５°
    であることを特徴とする請求項８記載のピストン式内燃
    機関。
  10. 【請求項１０】 前記ディフューザ（８）と境界を成す
    管（１４）の円錐角度が４°から４５°の領域、好まし
    くは２５°から４５°の範囲にあることを特徴とする請
    求項５ないし９の何れかに記載のピストン式内燃機関。
  11. 【請求項１１】 前記ディフューザ（８）と境界をなす
    管（１４）の円錐角度が３０°であることを特徴とする
    請求項１０記載のピストン式内燃機関。
  12. 【請求項１２】 前記ディフューザ（８）の前記開口部
    領域に、少なくとも一つの円環状の流れ通路（１７）を
    形成するガイド板（１６）が設けられていることを特徴
    とする請求項１ないし１１項の何れかに記載のピストン
    式内燃機関。
  13. 【請求項１３】 多数の放射状に段を有して設けられた
    ガイド板（１６）が備えられることを特徴とする請求項
    １２記載のピストン式内燃機関。
  14. 【請求項１４】 前記ガイド板（１６）がディフューザ
    （８）と給気過給器（４）のケーシング（７）との間の
    エッジの内側に放射状に、該エッジの周囲に巡らされて
    いることを特徴とする請求項１２又は１３記載のピスト
    ン式内燃機関。
  15. 【請求項１５】 前記給気冷却気（４）のケーシンング
    における、前記ディフューザ（８）が接続された側に
    は、気体分配室（９）を構成する非占有領域が形成され
    ていることを特徴とする請求項１，５，又は１２記載の
    ピストン式内然機関。
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