JP2004316601A - マリンエンジンの吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アイドリング時の吸気量を確保しつつ、これを充分加熱できるマリンエンジンの吸気装置を提供する。
【解決手段】エンジン1の排気ガスで駆動されるターボチャージャ5と、吸気を海水で冷却するインタクーラ7とを有するマリンエンジンの吸気装置において、上記インタクーラ7からエンジン1に至る主吸気通路8に接続された副吸気通路18と、上記副吸気通路18上には、吸気をエンジン冷却水によって加熱するための吸気加熱用熱交換器15と、必要に応じて副吸気通路18を大気と連通するための開閉弁19とを備えたものである。
【選択図】 図1
【解決手段】エンジン1の排気ガスで駆動されるターボチャージャ5と、吸気を海水で冷却するインタクーラ7とを有するマリンエンジンの吸気装置において、上記インタクーラ7からエンジン1に至る主吸気通路8に接続された副吸気通路18と、上記副吸気通路18上には、吸気をエンジン冷却水によって加熱するための吸気加熱用熱交換器15と、必要に応じて副吸気通路18を大気と連通するための開閉弁19とを備えたものである。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水等でエンジン冷却水を冷却するインタクーラを備えたマリンエンジンに係り、特にそのマリンエンジンのアイドリング時に、排気ガスの白煙化と未燃燃料の排出を防ぐことができるマリンエンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マリンエンジンは、図2(特許文献1)に示すように、エンジン31の吸気マニホールド35に至る吸気通路33に、インタクーラ34が接続され、その吸気通路33の吸気口にターボチャージャ32のコンプレッサ32bが接続され、排気マニホールド36に接続されたターボチャージャ32のタービン32dが接続されて構成され、インタクーラ34には、取水口38、海水ポンプ37、海水通路42、オイルクーラ39を通し、さらに切替弁40を介して海水が導入され、インタクーラ34を通る吸気を冷却するようになっている。また、インタクーラ34を通った海水は、下流側の海水通路42を通して、清水クーラ41に導入され、そこで清水クーラ41に導入されたエンジン冷却水を冷却して、排水口42aから排水されるようになっている。
【0003】
この海水による冷却は、エンジンの定格の冷却性能に合わせて設定されている。通常、マリンエンジンは、再始動しない場合に遭難の恐れがあるため、エンジン始動後は帰港するまでエンジンを停止させないことが多い。そのため、エンジン始動後、漁を行っている間は長時間アイドリングを行い、この時間が4時間以上におよぶこともある。
【0004】
このアイドリング時の海水量は、上述のように、エンジンの定格の冷却性能に合わせられているために、アイドリング時では海水の流量が多く、長時間アイドリングを行うと海水等と熱交換しているエンジン冷却水の温度が低くなり、エンジン31全体の温度も低下する。
【0005】
また、インタクーラ34において吸気を冷却しているため、吸気温度も低下する。その結果、エンジン31が過冷却となり、燃焼が悪化し、排気ガスに未燃焼分の燃料が排気され、白煙が発生する。これは、鼻や目への刺激を伴う。更に酷い場合は、生燃料(未燃燃料)が排出され、排気ガスを海水に排出している場合は、海水に燃料が浮き、漁ができない状態になる。また、寒冷地において使用する場合、外気温度が低い時でもインタクーラ34において吸気を冷却するため、エンジン31が過冷却となる。その場合においても、白煙が発生し、生燃料が排出される。
【0006】
そのため、図2のマリンエンジンにおいては、アイドリング時に切替弁40にて海水がインタクーラ34に流れないようバイパスして、吸気の過冷却を防止するようにしている。
【0007】
また、別の手段として、図3(特許文献2)に示すように、アイドリング時に吸気をエンジン冷却水で加熱するシステムが提案されている。
【0008】
図3に示すエンジン51において、吸気は、ターボチャージャ52の吸気口52aより吸気され、コンプレッサ52bで昇圧される。昇圧された吸気は、主吸気通路53、インタクーラ54、切替弁58を介して、吸気マニホールド55に供給されて、エンジン51へと送り込まれる。そして、エンジン51からは、排気ガスが排出され、排気マニホールド56、熱交換器57、ターボチャージャ52のタービン52dを駆動して排出される。
【0009】
海水は、取水口62より、海水ポンプ63にて汲み上げられ、海水通路65を通して、インタクーラ54に流れ、そこで、コンプレッサ52bで昇圧され吸気マニホールド55に至る吸気を冷却し、さらにインタクーラ54から熱交換器57に流れ、そこで冷却管66を通るエンジン冷却水を冷却した後、排出口64から排出される。
【0010】
アイドリング時には、コンプレッサ52bからの吸気は、切替弁60から熱交換器57を通る副吸気通路61に流して加熱し、切替弁59を介して、吸気マニホールド55に供給するようになっている。
【0011】
このマリンエンジン51のアイドリング時の吸気は、エンジン冷却水で加熱されるため、図2のマリンエンジンに比べて、吸気の冷却をより防止できる利点がある。
【0012】
【特許文献1】
実願昭51−132094号(実開昭53−50313号)のマイクロフィルム
【特許文献2】
実公平7−7573号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の手段のうち図2のエンジンにおいては、吸気が海水により冷却されないだけで、その吸気温度は吸気の過冷却を避けるのに十分ではなく、吸気を加熱する必要があった。
【0014】
また、図3のエンジンにおいては、吸気を加熱しているため、図2のエンジンに比べて、過冷却を防止できるものの、吸気口にはターボチャージャ52が接続されており、アイドリング時の排気ガス量が少ないため、ターボチャージャ52が充分駆動されず、コンプレッサ52bによる吸気量は僅かであり、またそのコンプレッサ52bが吸気抵抗となって十分な吸気量をエンジンに供給できないため、熱交換器57で加熱しても十分な加熱量は得られない問題があった。
【0015】
本発明の目的は、上記課題を解決し、アイドリング時の吸気量を確保しつつ、これを充分加熱できるマリンエンジンの吸気装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、エンジンの排気ガスで駆動されるターボチャージャと、吸気を海水で冷却するインタクーラとを有するマリンエンジンの吸気装置において、上記インタクーラからエンジンに至る主吸気通路に接続された副吸気通路と、上記副吸気通路上には、吸気をエンジン冷却水によって加熱するための吸気加熱用熱交換器と、必要に応じて副吸気通路を大気と連通するための開閉弁とを備えたことを特徴とするマリンエンジンの吸気装置である。
【0017】
請求項2の発明は、アイドリング時の回転数を検出して、上記副吸気通路を大気と連通させ、吸気をエンジン側に供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載のマリンエンジンの吸気装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0019】
図1に示すように、エンジン1は、エンジン1に吸気を供給するための吸気マニホールド2、およびエンジン1からの排気ガスを排出するための排気マニホールド3が接続されている。エンジン1は、6個の燃焼室を備えており、吸気マニホールド2および排気マニホールド3のエンジン1との接続部は、それぞれの燃焼室へ吸気又は燃焼室から排気を行うため、図示例にあっては6個分に分岐されている。
【0020】
また、排気マニホールド3には、排気ガスをエンジン冷却水で冷却するための排気ガス冷却用熱交換器4、エンジン1の排気ガスで駆動されるターボチャージャ5のタービン5aが接続されている。このターボチャージャ5は、吸気を吸い込むための吸気口5d、排気ガスを排出するための排気口5e、吸気を昇圧するためのコンプレッサ5b、排気ガスによりコンプレッサ5bを駆動するためのタービン5a、およびコンプレッサ5bとタービン5aを接続するためのセンタシャフト部5cを備えている。
【0021】
そして、吸気マニホールド2には、吸気を吸気マニホールド2へ流すための下流側主吸気通路6、吸気を海水で冷却するためのインタクーラ7、吸気を流すための主吸気通路8を経て、ターボチャージャ5のコンプレッサ5bに接続されている。
【0022】
吸気は、ターボチャージャ5の吸気口5dより吸気され、コンプレッサ5bで昇圧される。昇圧された吸気は、主吸気通路8より、インタクーラ7、下流側主吸気通路6および吸気マニホールド2を経て、エンジン1へと送り込まれる。そして、エンジン1からは、排気ガスが排出され、排気マニホールド3、ターボチャージャ5のタービン5cおよび排気口5eを経て、外部へと排出される。
【0023】
図1のエンジン1は、海水を汲み上げるため、海水を取り入れるための取水口9、海水を汲み上げるための海水ポンプ10を備えており、インタクーラ7、およびエンジン冷却水を海水により冷却するためのエンジン冷却水冷却用熱交換器11が海水通路12でそれぞれが接続されている。
【0024】
インタクーラ7は、海水を取り入れるための入口部7a、複数本の海水通路7b、海水を排出するための出口部7c、吸気を流すための吸気通路7dを備えている。吸気は、吸気通路7dを流れ、海水通路7bを流れる海水により、冷却される。
【0025】
また、エンジン冷却水冷却用熱交換器11は、海水を取り入れるための入口部11a、複数本の海水通路11b、海水を排出するための出口部11c、エンジン冷却水を流すためのエンジン冷却水通路11dを備えている。
【0026】
エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路11dを流れ、海水通路11bを流れる海水により、冷却される。海水は、海水ポンプ10を駆動することにより、取水口9より汲み上げられる。そして、インタクーラ7、下流側の海水通路12、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を経て、排出口11cより排出される。
【0027】
図1のエンジン1を冷却するためのエンジン冷却水は、エンジン1の内部および排気ガスの冷却を行うため、排気ガス冷却用熱交換器4、および海水と熱交換するエンジン冷却水冷却用熱交換器11を循環するように構成されている。エンジン1には、分岐13を介して、エンジン冷却水をエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流すためのエンジン冷却水通路14a、および後述する吸気を加熱するための吸気加熱用熱交換器15に流すためのエンジン冷却水通路14bが接続されている。エンジン冷却水通路14aは、排気ガス冷却用熱交換器4に接続されており、サーモスタット22を介して、エンジン冷却水をエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流すためのエンジン冷却水通路14c、およびエンジン冷却水をエンジンに流すためのエンジン冷却水通路14dに接続されている。
【0028】
エンジン冷却水冷却用熱交換器11の出口には、エンジン冷却水をエンジン1に取り入れるためのポンプ16を介して、エンジン1の内部へエンジン冷却水を流すエンジン冷却水通路14eに接続されている。また、エンジン冷却水通路14dは、エンジン冷却水通路14eに接続されている。また、エンジン冷却水通路14bは、吸気加熱用熱交換器15、およびエンジン冷却水をエンジン冷却水通路14cに流すためのエンジン冷却水通路14fが接続されている。
【0029】
エンジン1の内部を循環したエンジン冷却水は、分岐13において、エンジン冷却水通路14aおよびエンジン冷却水通路14bへと流れる。エンジン冷却水通路14aへと流れたエンジン冷却水は、排気ガス冷却用熱交換器4を経てサーモスタット22へ流れる。ここで、エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路14c又はエンジン冷却水通路14dを経てエンジン冷却水通路14eへと流れる。
エンジン冷却水通路14cへと流れたエンジン冷却水は、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を経てポンプ16によりエンジン冷却水通路14eへと送り込まれる。他方、エンジン冷却水通路14bへと流れたエンジン冷却水は、吸気加熱用熱交換器15、エンジン冷却水通路14fを経て、エンジン冷却水通路14cへ流される。
【0030】
さて、本発明においては、インタクーラ7からエンジン1の吸気マニホールド2に至る下流側主吸気通路6に、最上流側が大気開放された副吸気口17を有する副吸気通路18が接続され、その副吸気通路18に吸気をエンジン冷却水により加熱するための吸気加熱用熱交換器15を接続したものである。
【0031】
この吸気加熱用熱交換器15は、エンジン1の内部を通過したエンジン冷却水を取り入れるための入口部15a、複数本のエンジン冷却水通路15b、エンジン冷却水を排出するための出口部15c、吸気を流すための吸気通路15dを備えている。
【0032】
また、副吸気通路18には、副吸気通路18を大気に連通するための吸気加熱用の開閉弁19が備えられる。この開閉弁19は、副吸気通路18の管路径、および下流側主吸気通路6と副吸気通路18との接続角度によっては必ずしも備える必要はなく、必要に応じて備えるようにする。開閉弁19には、エンジン回転数センサ20を備えた開閉弁制御装置21が接続されている。
【0033】
副吸気通路18は、ターボチャージャ5のコンプレッサ5aの吸気抵抗より十分低くなっており、副吸気通路18が大気と連通された時に、エンジン1の吸入力に応じて、吸気が副吸気口17より吸い込まれる。また、吸気加熱用熱交換器15には、エンジン冷却水が常時供給されるが、アイドリング時にのみエンジン冷却水を吸気加熱用熱交換器15に流すように構成しても良い。
【0034】
次に本発明の作用を説明する。
【0035】
定格運転時は、エンジン1からの排気ガスがターボチャージャ5のタービン5aに送り込まれて、コンプレッサ5bが駆動される。そして、吸気は、吸気口5dから吸気され、コンプレッサ5bによって昇圧され、主吸気通路8を通って、インタクーラ7に流れる。
【0036】
このインタクーラ7において、吸気は、海水との熱交換により冷却された後、下流側主吸気通路6、吸気マニホールド2を通って、エンジン1に送り込まれる。その後、エンジン1から排出され、排気マニホールド3、タービン5aを介して、排気口5eから排出される。
【0037】
海水は、海水ポンプ10より、海水通路12を通り、インタクーラ7に流れて、吸気を冷却し、さらに下流側の海水通路12よりエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流れ、排出口11cから排出される。エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路14aを通って、排気ガス冷却用熱交換器4に流れ、そこで、排気ガスを冷却した後、サーモスタット22に至り、そのエンジン冷却水の温度に応じて、エンジン冷却水通路14c又は14dに流れるかが切り替えられる。
【0038】
定格運転時は、サーモスタット22は、エンジン冷却水通路14cにエンジン冷却水が流れるようにし、エンジン冷却水は、エンジン冷却水冷却用熱交換器11に流れ、海水で冷却されてポンプ16を通して、エンジン1に戻される。
【0039】
次に、アイドリング時について説明する。
【0040】
アイドリング時のエンジン1の回転数は、エンジン回転数センサ20により、検出され、開閉弁制御装置21に送られる。開閉弁制御装置21は、エンジン回転数センサ20のエンジン回転数からエンジン1がアイドリング運転になっていることを判断し、開閉弁19を開放することにより、副吸気通路18を大気と連通させる。
【0041】
副吸気通路18が大気に連通されると、吸気は、副吸気口17より副吸気通路18を通って、下流側主吸気通路6に流れる。この副吸気通路18から吸気される吸気は、エンジン1の吸入力に応じた吸気量となる。また、副吸気通路18の吸気抵抗は、コンプレッサ5bを通して、主吸気通路8に吸気される吸気抵抗より十分低いため、吸気は、主に副吸気通路18を通して吸気される。
【0042】
副吸気通路18を通る吸気は、吸気加熱用熱交換器15内でエンジン冷却水により加熱されて、下流側主吸気通路6を介して、エンジン1に流れる。このエンジン冷却水で加熱された吸気は、エンジン1のアイドリング回転数に応じた吸気量となるため、十分な熱量があり、白煙と未燃燃料の排出が防止できる。
【0043】
また、エンジン冷却水は、サーモスタット22によりエンジン冷却水通路14d側に流路が切り替えられるため、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を通って海水で冷却されることなく、エンジン1内に戻され、過冷却になることが防止されて、吸気加熱用熱交換器15に供給される。よって、吸気加熱用熱交換器15による副吸気通路18の吸気の加熱量は、十分な熱量が確保される。
【0044】
上述の実施の形態においては、開閉弁19をアイドリング時に開閉弁制御装置21にて開放し、副吸気通路18を大気に連通するようにしたが、副吸気通路18には開閉弁19を必ずしも備えなくてもよい。
【0045】
すなわち、副吸気通路18の管路径は、アイドリング時の吸気量を確保する程度であればよく、その管路径は十分小さい。また、下流側主吸気通路6との副吸気通路18との接続角度を、例えば図示のように垂直とすると、定格運転時には、吸気は、下流側主吸気通路6を十分な流速で流れており、管路径が小さく、開口部が下流側主吸気通路6に対して垂直に向いている副吸気通路18へはほとんど漏れないため、開閉弁19を備えなくてもよい。
【0046】
このように、下流側主吸気通路6に副吸気通路18を接続することで、アイドリング時に十分な吸気量が得られると共に、十分な吸気加熱が行えるため、白煙と未燃燃料の排出が防止できる。
【0047】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アイドリング時に主吸気通路とは別個に副吸気通路から吸気を導入して、その吸気を加熱することにより、白煙及び生燃料の排出を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施の形態を示すマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【図2】従来のマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【図3】同じく従来のマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン
8 主吸気通路
15 吸気加熱用熱交換器
17 副吸気口
18 副吸気通路
19 開閉弁
20 エンジン回転数センサ
21 開閉弁制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水等でエンジン冷却水を冷却するインタクーラを備えたマリンエンジンに係り、特にそのマリンエンジンのアイドリング時に、排気ガスの白煙化と未燃燃料の排出を防ぐことができるマリンエンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マリンエンジンは、図2(特許文献1)に示すように、エンジン31の吸気マニホールド35に至る吸気通路33に、インタクーラ34が接続され、その吸気通路33の吸気口にターボチャージャ32のコンプレッサ32bが接続され、排気マニホールド36に接続されたターボチャージャ32のタービン32dが接続されて構成され、インタクーラ34には、取水口38、海水ポンプ37、海水通路42、オイルクーラ39を通し、さらに切替弁40を介して海水が導入され、インタクーラ34を通る吸気を冷却するようになっている。また、インタクーラ34を通った海水は、下流側の海水通路42を通して、清水クーラ41に導入され、そこで清水クーラ41に導入されたエンジン冷却水を冷却して、排水口42aから排水されるようになっている。
【0003】
この海水による冷却は、エンジンの定格の冷却性能に合わせて設定されている。通常、マリンエンジンは、再始動しない場合に遭難の恐れがあるため、エンジン始動後は帰港するまでエンジンを停止させないことが多い。そのため、エンジン始動後、漁を行っている間は長時間アイドリングを行い、この時間が4時間以上におよぶこともある。
【0004】
このアイドリング時の海水量は、上述のように、エンジンの定格の冷却性能に合わせられているために、アイドリング時では海水の流量が多く、長時間アイドリングを行うと海水等と熱交換しているエンジン冷却水の温度が低くなり、エンジン31全体の温度も低下する。
【0005】
また、インタクーラ34において吸気を冷却しているため、吸気温度も低下する。その結果、エンジン31が過冷却となり、燃焼が悪化し、排気ガスに未燃焼分の燃料が排気され、白煙が発生する。これは、鼻や目への刺激を伴う。更に酷い場合は、生燃料(未燃燃料)が排出され、排気ガスを海水に排出している場合は、海水に燃料が浮き、漁ができない状態になる。また、寒冷地において使用する場合、外気温度が低い時でもインタクーラ34において吸気を冷却するため、エンジン31が過冷却となる。その場合においても、白煙が発生し、生燃料が排出される。
【0006】
そのため、図2のマリンエンジンにおいては、アイドリング時に切替弁40にて海水がインタクーラ34に流れないようバイパスして、吸気の過冷却を防止するようにしている。
【0007】
また、別の手段として、図3(特許文献2)に示すように、アイドリング時に吸気をエンジン冷却水で加熱するシステムが提案されている。
【0008】
図3に示すエンジン51において、吸気は、ターボチャージャ52の吸気口52aより吸気され、コンプレッサ52bで昇圧される。昇圧された吸気は、主吸気通路53、インタクーラ54、切替弁58を介して、吸気マニホールド55に供給されて、エンジン51へと送り込まれる。そして、エンジン51からは、排気ガスが排出され、排気マニホールド56、熱交換器57、ターボチャージャ52のタービン52dを駆動して排出される。
【0009】
海水は、取水口62より、海水ポンプ63にて汲み上げられ、海水通路65を通して、インタクーラ54に流れ、そこで、コンプレッサ52bで昇圧され吸気マニホールド55に至る吸気を冷却し、さらにインタクーラ54から熱交換器57に流れ、そこで冷却管66を通るエンジン冷却水を冷却した後、排出口64から排出される。
【0010】
アイドリング時には、コンプレッサ52bからの吸気は、切替弁60から熱交換器57を通る副吸気通路61に流して加熱し、切替弁59を介して、吸気マニホールド55に供給するようになっている。
【0011】
このマリンエンジン51のアイドリング時の吸気は、エンジン冷却水で加熱されるため、図2のマリンエンジンに比べて、吸気の冷却をより防止できる利点がある。
【0012】
【特許文献1】
実願昭51−132094号(実開昭53−50313号)のマイクロフィルム
【特許文献2】
実公平7−7573号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の手段のうち図2のエンジンにおいては、吸気が海水により冷却されないだけで、その吸気温度は吸気の過冷却を避けるのに十分ではなく、吸気を加熱する必要があった。
【0014】
また、図3のエンジンにおいては、吸気を加熱しているため、図2のエンジンに比べて、過冷却を防止できるものの、吸気口にはターボチャージャ52が接続されており、アイドリング時の排気ガス量が少ないため、ターボチャージャ52が充分駆動されず、コンプレッサ52bによる吸気量は僅かであり、またそのコンプレッサ52bが吸気抵抗となって十分な吸気量をエンジンに供給できないため、熱交換器57で加熱しても十分な加熱量は得られない問題があった。
【0015】
本発明の目的は、上記課題を解決し、アイドリング時の吸気量を確保しつつ、これを充分加熱できるマリンエンジンの吸気装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、エンジンの排気ガスで駆動されるターボチャージャと、吸気を海水で冷却するインタクーラとを有するマリンエンジンの吸気装置において、上記インタクーラからエンジンに至る主吸気通路に接続された副吸気通路と、上記副吸気通路上には、吸気をエンジン冷却水によって加熱するための吸気加熱用熱交換器と、必要に応じて副吸気通路を大気と連通するための開閉弁とを備えたことを特徴とするマリンエンジンの吸気装置である。
【0017】
請求項2の発明は、アイドリング時の回転数を検出して、上記副吸気通路を大気と連通させ、吸気をエンジン側に供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載のマリンエンジンの吸気装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0019】
図1に示すように、エンジン1は、エンジン1に吸気を供給するための吸気マニホールド2、およびエンジン1からの排気ガスを排出するための排気マニホールド3が接続されている。エンジン1は、6個の燃焼室を備えており、吸気マニホールド2および排気マニホールド3のエンジン1との接続部は、それぞれの燃焼室へ吸気又は燃焼室から排気を行うため、図示例にあっては6個分に分岐されている。
【0020】
また、排気マニホールド3には、排気ガスをエンジン冷却水で冷却するための排気ガス冷却用熱交換器4、エンジン1の排気ガスで駆動されるターボチャージャ5のタービン5aが接続されている。このターボチャージャ5は、吸気を吸い込むための吸気口5d、排気ガスを排出するための排気口5e、吸気を昇圧するためのコンプレッサ5b、排気ガスによりコンプレッサ5bを駆動するためのタービン5a、およびコンプレッサ5bとタービン5aを接続するためのセンタシャフト部5cを備えている。
【0021】
そして、吸気マニホールド2には、吸気を吸気マニホールド2へ流すための下流側主吸気通路6、吸気を海水で冷却するためのインタクーラ7、吸気を流すための主吸気通路8を経て、ターボチャージャ5のコンプレッサ5bに接続されている。
【0022】
吸気は、ターボチャージャ5の吸気口5dより吸気され、コンプレッサ5bで昇圧される。昇圧された吸気は、主吸気通路8より、インタクーラ7、下流側主吸気通路6および吸気マニホールド2を経て、エンジン1へと送り込まれる。そして、エンジン1からは、排気ガスが排出され、排気マニホールド3、ターボチャージャ5のタービン5cおよび排気口5eを経て、外部へと排出される。
【0023】
図1のエンジン1は、海水を汲み上げるため、海水を取り入れるための取水口9、海水を汲み上げるための海水ポンプ10を備えており、インタクーラ7、およびエンジン冷却水を海水により冷却するためのエンジン冷却水冷却用熱交換器11が海水通路12でそれぞれが接続されている。
【0024】
インタクーラ7は、海水を取り入れるための入口部7a、複数本の海水通路7b、海水を排出するための出口部7c、吸気を流すための吸気通路7dを備えている。吸気は、吸気通路7dを流れ、海水通路7bを流れる海水により、冷却される。
【0025】
また、エンジン冷却水冷却用熱交換器11は、海水を取り入れるための入口部11a、複数本の海水通路11b、海水を排出するための出口部11c、エンジン冷却水を流すためのエンジン冷却水通路11dを備えている。
【0026】
エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路11dを流れ、海水通路11bを流れる海水により、冷却される。海水は、海水ポンプ10を駆動することにより、取水口9より汲み上げられる。そして、インタクーラ7、下流側の海水通路12、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を経て、排出口11cより排出される。
【0027】
図1のエンジン1を冷却するためのエンジン冷却水は、エンジン1の内部および排気ガスの冷却を行うため、排気ガス冷却用熱交換器4、および海水と熱交換するエンジン冷却水冷却用熱交換器11を循環するように構成されている。エンジン1には、分岐13を介して、エンジン冷却水をエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流すためのエンジン冷却水通路14a、および後述する吸気を加熱するための吸気加熱用熱交換器15に流すためのエンジン冷却水通路14bが接続されている。エンジン冷却水通路14aは、排気ガス冷却用熱交換器4に接続されており、サーモスタット22を介して、エンジン冷却水をエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流すためのエンジン冷却水通路14c、およびエンジン冷却水をエンジンに流すためのエンジン冷却水通路14dに接続されている。
【0028】
エンジン冷却水冷却用熱交換器11の出口には、エンジン冷却水をエンジン1に取り入れるためのポンプ16を介して、エンジン1の内部へエンジン冷却水を流すエンジン冷却水通路14eに接続されている。また、エンジン冷却水通路14dは、エンジン冷却水通路14eに接続されている。また、エンジン冷却水通路14bは、吸気加熱用熱交換器15、およびエンジン冷却水をエンジン冷却水通路14cに流すためのエンジン冷却水通路14fが接続されている。
【0029】
エンジン1の内部を循環したエンジン冷却水は、分岐13において、エンジン冷却水通路14aおよびエンジン冷却水通路14bへと流れる。エンジン冷却水通路14aへと流れたエンジン冷却水は、排気ガス冷却用熱交換器4を経てサーモスタット22へ流れる。ここで、エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路14c又はエンジン冷却水通路14dを経てエンジン冷却水通路14eへと流れる。
エンジン冷却水通路14cへと流れたエンジン冷却水は、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を経てポンプ16によりエンジン冷却水通路14eへと送り込まれる。他方、エンジン冷却水通路14bへと流れたエンジン冷却水は、吸気加熱用熱交換器15、エンジン冷却水通路14fを経て、エンジン冷却水通路14cへ流される。
【0030】
さて、本発明においては、インタクーラ7からエンジン1の吸気マニホールド2に至る下流側主吸気通路6に、最上流側が大気開放された副吸気口17を有する副吸気通路18が接続され、その副吸気通路18に吸気をエンジン冷却水により加熱するための吸気加熱用熱交換器15を接続したものである。
【0031】
この吸気加熱用熱交換器15は、エンジン1の内部を通過したエンジン冷却水を取り入れるための入口部15a、複数本のエンジン冷却水通路15b、エンジン冷却水を排出するための出口部15c、吸気を流すための吸気通路15dを備えている。
【0032】
また、副吸気通路18には、副吸気通路18を大気に連通するための吸気加熱用の開閉弁19が備えられる。この開閉弁19は、副吸気通路18の管路径、および下流側主吸気通路6と副吸気通路18との接続角度によっては必ずしも備える必要はなく、必要に応じて備えるようにする。開閉弁19には、エンジン回転数センサ20を備えた開閉弁制御装置21が接続されている。
【0033】
副吸気通路18は、ターボチャージャ5のコンプレッサ5aの吸気抵抗より十分低くなっており、副吸気通路18が大気と連通された時に、エンジン1の吸入力に応じて、吸気が副吸気口17より吸い込まれる。また、吸気加熱用熱交換器15には、エンジン冷却水が常時供給されるが、アイドリング時にのみエンジン冷却水を吸気加熱用熱交換器15に流すように構成しても良い。
【0034】
次に本発明の作用を説明する。
【0035】
定格運転時は、エンジン1からの排気ガスがターボチャージャ5のタービン5aに送り込まれて、コンプレッサ5bが駆動される。そして、吸気は、吸気口5dから吸気され、コンプレッサ5bによって昇圧され、主吸気通路8を通って、インタクーラ7に流れる。
【0036】
このインタクーラ7において、吸気は、海水との熱交換により冷却された後、下流側主吸気通路6、吸気マニホールド2を通って、エンジン1に送り込まれる。その後、エンジン1から排出され、排気マニホールド3、タービン5aを介して、排気口5eから排出される。
【0037】
海水は、海水ポンプ10より、海水通路12を通り、インタクーラ7に流れて、吸気を冷却し、さらに下流側の海水通路12よりエンジン冷却水冷却用熱交換器11に流れ、排出口11cから排出される。エンジン冷却水は、エンジン冷却水通路14aを通って、排気ガス冷却用熱交換器4に流れ、そこで、排気ガスを冷却した後、サーモスタット22に至り、そのエンジン冷却水の温度に応じて、エンジン冷却水通路14c又は14dに流れるかが切り替えられる。
【0038】
定格運転時は、サーモスタット22は、エンジン冷却水通路14cにエンジン冷却水が流れるようにし、エンジン冷却水は、エンジン冷却水冷却用熱交換器11に流れ、海水で冷却されてポンプ16を通して、エンジン1に戻される。
【0039】
次に、アイドリング時について説明する。
【0040】
アイドリング時のエンジン1の回転数は、エンジン回転数センサ20により、検出され、開閉弁制御装置21に送られる。開閉弁制御装置21は、エンジン回転数センサ20のエンジン回転数からエンジン1がアイドリング運転になっていることを判断し、開閉弁19を開放することにより、副吸気通路18を大気と連通させる。
【0041】
副吸気通路18が大気に連通されると、吸気は、副吸気口17より副吸気通路18を通って、下流側主吸気通路6に流れる。この副吸気通路18から吸気される吸気は、エンジン1の吸入力に応じた吸気量となる。また、副吸気通路18の吸気抵抗は、コンプレッサ5bを通して、主吸気通路8に吸気される吸気抵抗より十分低いため、吸気は、主に副吸気通路18を通して吸気される。
【0042】
副吸気通路18を通る吸気は、吸気加熱用熱交換器15内でエンジン冷却水により加熱されて、下流側主吸気通路6を介して、エンジン1に流れる。このエンジン冷却水で加熱された吸気は、エンジン1のアイドリング回転数に応じた吸気量となるため、十分な熱量があり、白煙と未燃燃料の排出が防止できる。
【0043】
また、エンジン冷却水は、サーモスタット22によりエンジン冷却水通路14d側に流路が切り替えられるため、エンジン冷却水冷却用熱交換器11を通って海水で冷却されることなく、エンジン1内に戻され、過冷却になることが防止されて、吸気加熱用熱交換器15に供給される。よって、吸気加熱用熱交換器15による副吸気通路18の吸気の加熱量は、十分な熱量が確保される。
【0044】
上述の実施の形態においては、開閉弁19をアイドリング時に開閉弁制御装置21にて開放し、副吸気通路18を大気に連通するようにしたが、副吸気通路18には開閉弁19を必ずしも備えなくてもよい。
【0045】
すなわち、副吸気通路18の管路径は、アイドリング時の吸気量を確保する程度であればよく、その管路径は十分小さい。また、下流側主吸気通路6との副吸気通路18との接続角度を、例えば図示のように垂直とすると、定格運転時には、吸気は、下流側主吸気通路6を十分な流速で流れており、管路径が小さく、開口部が下流側主吸気通路6に対して垂直に向いている副吸気通路18へはほとんど漏れないため、開閉弁19を備えなくてもよい。
【0046】
このように、下流側主吸気通路6に副吸気通路18を接続することで、アイドリング時に十分な吸気量が得られると共に、十分な吸気加熱が行えるため、白煙と未燃燃料の排出が防止できる。
【0047】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アイドリング時に主吸気通路とは別個に副吸気通路から吸気を導入して、その吸気を加熱することにより、白煙及び生燃料の排出を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施の形態を示すマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【図2】従来のマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【図3】同じく従来のマリンエンジンの吸気装置の構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン
8 主吸気通路
15 吸気加熱用熱交換器
17 副吸気口
18 副吸気通路
19 開閉弁
20 エンジン回転数センサ
21 開閉弁制御装置
Claims (2)
- エンジンの排気ガスで駆動されるターボチャージャと、吸気を海水で冷却するインタクーラとを有するマリンエンジンの吸気装置において、上記インタクーラからエンジンに至る主吸気通路に接続された副吸気通路と、上記副吸気通路上には、吸気をエンジン冷却水によって加熱するための吸気加熱用熱交換器と、必要に応じて副吸気通路を大気と連通するための開閉弁とを備えたことを特徴とするマリンエンジンの吸気装置。
- アイドリング時の回転数を検出して、上記副吸気通路を大気と連通させ、吸気をエンジン側に供給するように制御することを特徴とする請求項1記載のマリンエンジンの吸気装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003114245A JP2004316601A (ja) | 2003-04-18 | 2003-04-18 | マリンエンジンの吸気装置 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-04-18 JP JP2003114245A patent/JP2004316601A/ja active Pending
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