JPS6189926A - 空冷式インタ−ク−ラ構造 - Google Patents

空冷式インタ−ク−ラ構造

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JPS6189926A
JPS6189926A JP59211518A JP21151884A JPS6189926A JP S6189926 A JPS6189926 A JP S6189926A JP 59211518 A JP59211518 A JP 59211518A JP 21151884 A JP21151884 A JP 21151884A JP S6189926 A JPS6189926 A JP S6189926A
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intercooler
air
heat exchange
exchange tubes
pipes
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JP59211518A
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Taiji Saito
斉藤　泰治
Akira Kotani
彰 小谷
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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、内燃機関の過給機、例えばターボチャージ
ャ用の空冷式インタークーラの冷却効率向上技術に関す
る。
従来の技術 ターボチャージャ等の過給機では過給された空気の温度
を下げるため過給機の下流にインタークーラが設けられ
る。空気温度が下がることによって、ノッキングが生じ
難（なり、圧縮比を高くすることができる。その上、空
気密度が高くなり、充填効率が増大する。高圧縮比と高
充填効率によって、大きな機関出力が得られ、ターボチ
ャージャ設置の本来の目的を達成することができる。イ
ンタークーラとして空冷式のものが知られている。
空冷式のインタークーラは過給機側と機関側との一対の
空気タンクとそのタンク間の複数の並列熱交換管より成
るコアとより構成される。従来の構造では、水平方向に
延びる熱交換管が垂直方向に並べて配置され、熱交換管
の延びる水平方向のコア寸法が熱交換管の並ぶ垂直方向
のコア寸法より大きくなっていた。水平方向の寸法が垂
直方向の寸法より大きい即ち水平方向に細長いのはイン
タークーラはラジェータ前方のラジェータグリル又はエ
アダムスカートに配置するが、この箇所は一般的にいっ
て上下スペースより左右スペースの方が余裕があること
による。しかしながら、この径の小さな熱交換管の長さ
が長いことから空気がコアを通過する際の圧力損失が大
きい問題があった。
圧力損失が大きいことから、機関への必要な圧力を確保
するためにターボチャージャの出口圧力を上げなければ
ならず、このためにはターボチャージャの回転数を高く
することになり、その信頼性にとって好ましくない。ま
た、回転数の増大によって空気温度が増大しインターク
ーラ設置の効果が相殺される。更には、圧力損失の増大
は応答性に悪影響を及ぼし、所謂ターボラグがより問題
となる。（尚、空冷インタークーラについては実開昭５
８−６９２６号参照。） 発明が解決しようとする問題点 この発明はこのような従来技術の問題点を解決するため
なされたものであり、コアにおける圧力損失を減少する
ことができる空冷式のインタークーラ構造を提供するこ
とにある。
問題点を解決するための手段 この発明によれば、空気タンク間を多数の平行熱交換管
よりなるコアによって接続して成る内燃機関の過給機用
空冷式インタークーラにおいて、垂直方向に延びる熱交
換管が水平方向に並ぶように多数配置され、熱交換管の
並ぶ水平方向のコアの寸法が熱交換管が延びる垂直方向
のコアの寸法より大きいことを特徴とする空冷式インタ
ークーラ構造が提供される。
作用 ターボチャージャ等の過給機からの空気は一方の空気タ
ンクに導入され。この空気タンクから空気は上下方向に
延びる熱交換管を通過し、他方の空気タンクに導入され
それから機関に供給される。
実施例 第２図はこの発明の全体構成を概略的に示しており、エ
ンジンルーム内のエンジンを上方より見たものである。
１０はエンジン本体であり、その前端に冷却ファン１２
が設けられる。ファン１２の前方にラジェータ１４が位
置している。このエンジンはターボチャージャを１６八
及び１６Ｂのように２つ備えたツインターボ式である。
夫々のターボチャージャのコンプレッサ側入口通路１８
Ａ、　１８Ｂは吸気管２０に接続され、吸気管２０はエ
アフロメータ２２を介してエアクリーナ２４に接続され
ている。コンプレッサ側出口通路２６Ａ　　、２６Ｂは
吸気管２８を介してインタークーラ３ｏに接続される。
インタークーラ３０は後述するこの発明の構成を有して
おり、吸気管３２、スロットル弁３４、サージタンク３
６、吸気マニホルド３８を介してエンジンの各気筒に連
結される。エンジンは２つの気筒グループ（例えば第１
番目から第３番目までと第４番目から第６番目までの２
つのグループ）に分けられた排気マニホルド４０Ａ　　
、４０Ｂを備え、夫々の排気マニホルド４０Ａ　　、４
０Ｂはターボチャージャ　１６八　、１６Ｂのタビーン
イ則入口４２八　、４２Ｂに接続される。ターボチャー
ジャ１６Ａ、１６Ｂのタビーン側出口４４Ａ　　、４４
Ｂは排気管４６を介してマフラ４８に接続される。
第３図はエンジンルーム５０の内部をエンジン長さ方向
の断面で略示して示しており、インタークーラ３０はラ
ジェータ１４とラジェータグリル５２との間に配置され
ている。５４はパンパ５４であり、その下方にエアダム
スカート５６、その上方にフードロックサポート５７が
あり、ラジェータグリル５２、バンパ５４とこの間の隙
間より走行風が矢印ｅ、ｆのようにエンジンルーム５０
内に導入され、インタークーラ３０の冷却が行われる。
第１図はインタークーラ３０をエンジン前方より見たと
ころであり、上部タンク６０と下部タンク６２とコア６
４とより成る。上部タンク６０は入口管６１を有し、第
２図の吸気管２８に接続され、ターボチャージャからの
過給空気を受は取るようになっている。下部タンク６２
は出口管６３を有し、第２図の吸気管３２に接続される
。コア６４は空気タンク６０と６２とを接続する多数の
熱交換管６６と熱交換管６６間にこれらに接触するよう
に配置された波状フィン６８とよりなる。
第４図に示すように各熱交換管６６は横に細長い断面Ｕ
字状の２枚の板６６ａと６６ｂとをその間に内部フィン
６９を介在させて合わせ溶接することにより作られる。
この発明によれば、第１図に示すように各熱交換管６６
は垂直方向に延びるように配置され、従って熱交換管６
６の並ぶ方向は水平方向である。
コア６４の並ぶ水平方向の寸法Ｘはコアの延びる垂直方
向の寸法Ｙより大きくなっている。
この発明の作動を述べると、排気マニホルド４０Ａ、４
０Ｂからの排気ガスが入口管４２八　、４２Ｂよりター
ボチャージャ１６４．１６Ｂに導入され出口管４４Ａ　
　、４４Ｂより排出される間ターボチャージャは過給作
動を行い、エアフロメータ２２からの空気は入口管１８
Ａ、１８Ｂより吸入され、出口管２６八、２６Ｂより、
吸気管２８、インタークーラ３０、吸気管３２、サージ
タンク３６を介して吸気マニホルド３８よりエンジンｌ
Ｏに導入される。
インタークーラ３０にはターボチャージャ１６Ａ。
１６Ｂからの空気が上部タンク６０に向は矢印りのよう
に過給空気が導入される。空気は矢印ｉのように熱交換
管６６に導入され、熱交換管６２を上から下に向けて流
れ（第４図の矢印ｋ）、下部タンク６２に入る。下部タ
ンク６２よりエンジン側１　　　　に矢印ｊ　（第４図
）のように指向される。ターボチャージャによる圧縮作
用によって上部タンク６０に入ってくる吸入空気の温度
は高まるが、吸入空気が熱交換６６を通過する際に、熱
交換管６６の間を第４図の矢印ｍのように流通するラジ
ェータグリル５２及びエアダムスカート５６からの走行
風との熱交換によって冷却され、適当な温度まで降下さ
れる。
発明の効果 この発明によれば、インタークーラ３０のコア６４は熱
交換管６６の延びる垂直方向の寸法Ｙが熱交換管６６の
並ぶ水平方向の寸法Ｘより小さい。
即ち、流路断面の小さ、い熱交換管の長さが短くなり、
かつ熱交換管の本数が多いことを意味する。
その、結果インタークーラのコア６４での圧力損失が減
少する。
第５図は従来のインタークーラ構造を示すもので、空気
タンク１６０，１６２はこの発明のように上下ではなく
左右に位置し、熱交換管１６６はこの発明のように垂直
方向に延びるのではなく水平方向に延びている。ラジェ
ータの手前のエンジンルーム５０内に収納するという制
約上横長とせざるを得す、熱交換管６６の延びる方向の
長さＹ′が熱交換管の並ぶ方向の長さＸ′より大きくな
っていた。この従来の構造では管径の小さな熱交換管１
６６が長く、かつ上部タンク（１６０）に結合されてい
る熱交換管（１６６）の数が本発明構造と比較すると少
ないため、熱交換管での空気流速が増大する。そのため
コア１６４を通過する際の圧力損失が大きくなる。第６
図にはこの発明のインタークーラと従来のインタークー
ラとでサージタンク３６　（第２図）内の吸入空気圧力
を同一にする場合のコンプレッサ側出口圧の機関回転数
に対する変化をとったものである。このように、圧力損
失が減少することから同じ機関出力（サージタンク内圧
力と等価）を得るためのターボチャージャ１６Ａ、１６
Ｂのコンプレッサ側出口２６Ａ　　、２６Ｂでの圧力は
小さくてすむ。コンプレッサ出口での圧力が小さくてす
むことからターボチャージャの回転数を押さえることが
でき、その作動の信頼性を上げることができる。また、
圧力損失の小さいことから加速応答性を向上することが
できる。第７図のように、圧力損失は加速応答性の代表
値であるサージタンク内の所定圧力（例えば３００ｍｈ
）到達時間に対して大体直線上に乗っており、従来構造
のインタークーラではｐｌの処にあり、この発明のイン
タークーラではｐ２まで応答性がよくなる。
またこの発明のように熱交換管６６を垂直方向とするこ
とによって第３図のエアダムスカート５６からの空気流
ｒを熱交換管間に良好に導くことができる。そのためイ
ンタークーラでの吸入空気の冷却が良好となり、より高
出力化することができる。従来の構造のように熱交換管
が水平方向ではエアダムスカートからの空気流は下流の
熱交換管が邪魔になり上側の熱交換管に行き難かったが
、本発明ではこのようなことはない。また、第３図に示
すようにラジェータグリル又はエアダムスカート後方に
インククーラを配置する場合、上下スペースはフードロ
ックサポートとエアダムスカートに邪魔され、上下に伸
ばすことができず、左右方向の延長は可能であるため、
熱交換管を水平方向から垂直方向にすることにより、圧
力損失の増大なしでインククーラの寸法の大型化（放熱
量増大）が可能となり、高出力化することができる。
実施例では第１図に示すように上部タンクへの入口管６
１、下部タンクからの出口管６３を対向するように設け
ているが、これに限定されることなく同一側に設けるこ
ともできる。
ターボチャージャでなくルーツポンプ等による機械式過
給機にも本発明は応用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のインタークーラの正面図で第２図の
１方向より見た矢視図、 第２図はこの発明のインタークーラを備えたターボチャ
ージャ付内燃機関の全体概略図、第３図はこの発明のイ
ンタークーラのエンジンルーム内での配置を示す第２図
のＩＩＩ−Ｉ［［線に沿う概略図、 第４図はインタークーラの熱交換管の構造を示す破断斜
視図、 第５図は従来のインタークーラの構造を示す正面図、 第６図はエンジン回転数に対する圧力損失特性をこの発
明と従来との比較で示すグラフ、第７図は圧力損失とサ
ージタンク内燃機関所定圧力到達時間との関係を示すグ
ラフ、 ３０・・・インタークーラ、 ６０・・・上部タンク、 ６２・・・下部タンク、 ６４・・・コア、 ６６・・・熱交換管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　空気タンク間を多数の平行熱交換管より成るコアによ
    って接続してなる内燃機関の過給機用空冷式インターク
    ーラにおいて、垂直方向に延びる熱交換管が水平方向に
    並ぶように多数配置され、熱交換管の並ぶ水平方向のコ
    アの寸法が熱交換管が延びる垂直方向のコアの寸法より
    大きいことを特徴とする空冷式インタークーラ構造。
JP59211518A 1984-10-11 1984-10-11 空冷式インタ−ク−ラ構造 Pending JPS6189926A (ja)

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