JPS61182419A - 過給機付エンジンのインタク−ラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ッ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ｌ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、この過給機によっ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
に伴いノッ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５８−２３９
３２６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と吸気コンプレッサ４からなる過給機
で、その吸気コンプレッサ４からの加圧吸気を７［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／、＝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の上部には然気通路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、エンジンのラジェータ（図示しない）
とほぼ同じような構造で、走行風や冷却ファン（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、真空ポンプ等によっ
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７０ｍｍＨａ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、こ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、ここで冷却ファン等か
らの送風により放熱し冷却され、ち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によってクーラ本体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、したがっ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
過給圧が過大となっ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
ジンのアイドリンク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
、アイドリンク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
Ｚ９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によってクーラ本体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。

したがって、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っ
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。

（問題点を解決づるための手段） この発明は、過給機の下流の吸気通路に所定山の冷媒が
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（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ぎには、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
り凝縮器内の冷媒がクーラ本体に房されるのであるが、
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。

したがって、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ｍが小さくても、吸気の
冷却を開始するときには冷媒を房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
蒸気を冷却ファ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
続覆る冷媒通路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
に間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（Ｎ車面）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ぎ、例えばエンジ
ンの暖機時やアイドリンク時に前記電磁弁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。イの他の構成に
ついて第２図、第３図と同一の部分には同符号を（＝ｊ
すことにする。

このような構成により、エンジンの１１１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ＩＩ１．は通路面積の大
きい補助通路２２を介して凝縮器９に索♀く回収され、
吸気の温度が低い暖機時やアイドリンク時に吸気の冷却
は中止される。

一方、ｒＩＪＡｇ３Ｉ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。

したがって、過給機２から高湿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違すると、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１３＋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（せザとも吸気
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さに凝縮器内
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、２
２・・・補助通路、２３・・・弁、２４．２５・・・温
度センサ、２６・・・制御回路。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。