JP3545144B2

JP3545144B2 - 内燃機関の給気冷却器取付構造

Info

Publication number: JP3545144B2
Application number: JP31664596A
Authority: JP
Inventors: 一樹前谷; 浩一沢田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: JPH10159571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付ディーゼル機関に付設される給気冷却器（インタークーラー）の取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付ディーゼル機関では、過給機で温度上昇した給気を冷却して、シリンダの給気通路（給気マニホルド）に送り込むため、給気冷却器（インタークーラー）を配設する。
しかし、従来の給気冷却器は、図６と図７に図示する如く、空気通路の入口・出口を対向側に設けている。これに伴い、従来の冷却器取付構造としては、まず、図６及び図７図示（図６は従来の内燃機関における冷却器取付部分の正面図、図７は同じく側面図であり、図中の一点鎖線矢印は空気の流れを示す。）の如く、給気冷却器ＡＣ’における空気通路の入口・出口よりそれぞれ過給機・給気マニホルドに連通する入口・出口ダクト１１・１２を設け、給気冷却器の取付台１０には、給気冷却器ＡＣ’をエンジン（ディーゼルエンジン）Ｅに付設するための取付用部材としての機能しか有していないものが一般的である。
また、実開平５−７９３５には、取付台を給気冷却器の出口ダクトとして兼用したものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図６及び図７図示の構造では、給気冷却器を取り付けるに当たっては、取付台とは別に、給気冷却器の入口と出口に、それぞれ過給機・給気マニホルドに連通するエアダクト（入口ダクト１１と出口ダクト１２）を設けなければならない。
また、実開平５−７９３５においても、入口ダクトの配管が必要である。
また、これらの配管に当たっては、継手部分に熱膨張緩衝機構（図６及び図７中の熱膨張緩衝機構１３）を必要とする。更に、給気冷却器の空気通路の入口・出口が対向側に設けられている場合、フィン等で形成した冷却通路内に入り込まずに入口側から出口側へと直線状に短絡してしまう空気が多く、また、短絡しなくとも、フィン等で形成冷却通路部断面の全体ではなく、一部に空気が偏って通過することが多いため、冷却効率が悪く、その分、大型の給気冷却器を使用する必要があった。更に、機関の冷却に関して、エアダクトや取付台とは別に、冷却水管の配管も必要である。
【０００４】
エアダクトの配設に際し、構成部品の点数の多さは免れることができず、それ故、コスト高に繋がる。また、エアダクト内を流れる過給機からの高温空気の熱によって生じる構成部品の熱変形による歪みは、部品の接合部における空気漏れを発生させることから、部品点数と空気漏れ発生部が比例して多くなるという不具合がある。
更に、高温空気により、各構成部品が高温にさらされることから、各部品の材料の耐熱性も問題となる。また、高温となった部材には、直接触れて火傷等を負わないように、防熱カバー等を設ける必要があり、耐熱性材料の採用とともに高コスト化の要因となる。
【０００５】
ここで、空気冷却器の入口・出口ダクトの配管を削除することを図って、取付台内に、入口・出口空気通路（エアダクト）を形成することを考える。このことで、部品間の接合部が二箇所となり、空気漏れのおそれが低下し、構成部品の材料・種類数も低減させることができる。しかし、依然、高温空気が流れる取付台は高温となるものであり、高温の取付台に直接触れて火傷を負わないように、防熱用のカバーを設ける等の対策が必要で、結局、高コスト化に繋がってしまう。
【０００６】
また、入口・出口の両エアダクトを取付台内に形成するのに伴っては、取付台の一面（上面）に空気入口・出口を並設し、給気冷却器の入口・出口を同一側に形成することとすることで、コンパクト化が実現し、入口・出口が対向状に配設されることによる空気短絡もなくなる。
但し、これは、同一側に形成される入口・出口間が有効に隔離されていることが前提となるものであり、もしもこの部分の隔離が不十分であれば、却って入口・出口間の短絡が余計に生じ、冷却効率を低下させる。
【０００７】
例えば、もしもこの隔離を、給気冷却器内の冷却通路を形成するプレートフィンにて形成すれば、構造的に弱いので、流入空気の圧力や熱による歪みが生じ、このような問題が発生する。歪みの生じないような仕切り板を設けようと思えば、給気冷却器の断面全体をカバーするような大きなものになりがちであり、取付ボルトの多数化を招き、仕切り板自体のコストも高くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の給気冷却器取付構造に関しての以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。
請求項１においては、内燃機関に連設される取付台１に給気冷却器ＡＣを取り付ける構造において、該取付台１の内燃機関に連設される側に給気冷却器ＡＣの空気通路の入口・出口を形成し、該取付台１の内部に前記空気通路の入口・出口に各々連通し、かつ他端が取付台１の上端部１ｂに取り付ける給気冷却器ＡＣに連通する入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅを一体状に内設し、更に、該取付台１に、機関冷却水の通路１ｇを一体状に内設したものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載の内燃機関の給気冷却器取付構造において、該取付台１内における入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅの二経路の空気ダクトの間に隔壁１ｃを設け、該隔壁１ｃに連接すべく、該給気冷却器ＡＣ内に、空気通路の入口・出口を隔離する仕切板７を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面より説明する。
図１は本発明に係るディーゼル機関における給気冷却器取付部の正面図、
図２は同じく側面図、
図３は給気冷却器及びこれを取り付ける取付台の正面図、
図４は同じく側面断面図、図５は仕切板７の側面断面図である。
なお、図４中、一点鎖線矢印は空気の流れ、二点鎖線矢印は冷却水の流れを示す。
【００１１】
まず、エンジンにおける本発明の給気冷却器（インタークーラー）取付構造の概略構造について、図１及び図２より説明する。
エンジン（ディーゼルエンジン）Ｅにおいて、一側面に冷却水ポンプＰが設けられている。また、該冷却水ポンプＰの取付側面には、エンジンＥ内に形成する過給機からの給気通路の出口と、給気弁への給気通路の入口とを並設して開口させている。
【００１２】
そして、該冷却水ポンプＰ上方におけるエンジンＥ側面の給気通路の出入口に対して、取付台１の側面フランジ部１ａを取り付け、該取付台１の上端部１ｂに給気冷却器ＡＣを搭載固定しているのである。
【００１３】
次に、取付台１内に形成するエアダクト及び冷却水通路の構造について、図１乃至図４より説明する。
取付台１は、後記給気冷却器ＡＣの取付部となる上端部１ｂが水平状となって開口しており、エンジンＥに取り付ける該側面フランジ部１ａと該上端部との各開口部間にて、内部に、隔壁１ｃにて隔離した入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅとを形成している。
即ち、側面フランジ部１ａと上端部１ｂとは、入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅの入口・出口を形成している。隔壁１ｃは、取付台１の構成部材と一体状に成形されるものである。
【００１４】
更に、取付台１の正面下部には、冷却水入口フランジ部１ｆを形成しており、前記の側面フランジ部１ａにて開口される冷却水出口との間に冷却水通路１ｇを形成しており、該冷却水入口フランジ部１ｆと、該取付台１の下方に配設される冷却水ポンプＰの吐出口との間には、冷却水管９を介設して、冷却水ポンプＰより吐出される機関冷却水を、冷却水通路１ｇに通して、エンジンＥ内の冷却水ジャケットに導入するようにしている。
【００１５】
図２及び図４の如く、該入口ダクト１ｄの入口部分（側面フランジ部１ａ寄り部分）は該出口ダクト１ｅの出口部分の下方に並設されていて、その直下に冷却水通路１ｇが近接して通っている。入口ダクト１ｄは過給機からの高温空気が通過するため、これを冷却しないと、取付台１に熱変形が発生するおそれもある。
そこで、本来、別系統である機関冷却水を取付台１内に引込み、これを利用して入口ダクト１ｄの冷却を図るべく、このような冷却水通路１ｇを設けているのである。これに伴って、冷却水ポンプＰからの配管は、近接する取付台１への冷却水管９のみですみ、配管長も短縮され、配管構造を容易化する。
【００１６】
次に、給気冷却器ＡＣの構成について図１乃至図５より説明する。
内設する後記の冷却水管５を支える前後のチューブシート２ａ・２ａと、その前後に冷却水管５の冷却水出入口を具備する冷却水ヘッダ２・２と、左右側面を形成する側面パネル３・３にて横四方を囲み、上部には空気回行路４ａを内部に形成するヘッダ４を取り付けて、筐体を構成している。
底部は開口していて、これを取付台１の上端部１ｂに取り付けると、図４図示の矢印の如く、該取付台１の上端部１ｂにおける入口ダクト１ｄの出口より給気が上方向きに入り込み、ヘッダ４内の空気回行路４ａを介してＵターンし、下向きになった給気が、取付台１の上端部１ｂにおける出口ダクト１ｅの入口へと流れる。このように、給気冷却器ＡＣ内には、空気回行路４ａを経て、対向状の二経路の空気通路が生じる。
従来は入口・出口が対向位置にあって、直線状で一方向の空気通路を形成していたが、この場合には、充分に冷却されないままに入口から出口まで早く流動する空気も多く、冷却効率があまりよくなかったが、このように空気を回行させることで、この空気経路を辿れば、短絡的に早く流動してしまう空気は殆どなくなり、略全量の空気に冷却作用を施すことができる。
【００１７】
給気冷却器ＡＣの内部においては、図４の如く、冷却水管５を配管し、垂直板状のプレートフィン６・６・・・を配設している。空気は、入口ダクト１ｄより給気冷却器ＡＣ内に導入され、ヘッダ５内を経て、出口ダクト１ｅへと流動する過程で、プレートフィン６・６間に導かれ、その途中で、冷却水管５及びプレートフィン６に接触して冷却されるのである。
【００１８】
しかし、給気冷却器ＡＣ内において、図４の矢印に示すように、給気が入口ダクト１ｄから垂直上方に流動して、空気回行路４ａにて回行し、出口ダクト１ｅへと垂直下方に流動しなければ、前記の冷却効果が有効に得られない。即ち、底部付近（取付台１の上端部１ｂへの取付部分付近）にて、入口ダクト１ｄより流入した空気が水平状に流れて、出口ダクト１ｅへと短絡しては、冷却効果が少なくなる。
これを防ぐには、給気冷却器ＡＣ内における空気の、入口ダクト１ｄからの垂直上方の流れと、出口ダクト１ｅへの垂直下方への流れとを隔離しなければならない。まず、プレートフィン６・６・・・・部分においては、プレートフィン６がそのまま隔壁の機能をする。
【００１９】
問題は、底部の空気出入口付近である。入口ダクト１ｄから出口ダクト１ｅへの短絡を隔絶する手段として、まず、中央のプレートフィン６の下端部を、隔壁１ｃ上端に当接するまで延設することが考えられるが、構造上弱いので、歪みを生じるおそれがある。
そこで、別体の仕切板を設けることが考えられるが、できるだけ取付が簡単で小型の構造としたい。
【００２０】
図４及び図５図示の仕切板７は、この要望に応えて構成したものである。該仕切板７は、多少熱膨張する部材よりなっており、上下面が精度仕上げされ、またこれに伴って、隔壁１ｃの上端面も、精度仕上げされている。
該仕切板７は、図４の如く、中央のプレートフィン６下端と、取付台１の隔壁１ｃの上端との間にて横設され、左右端を、図３の如く、側板プレート３・３に対して、ボルト８・８・・・にて締止されものであり、このように側板プレート３・３間に横設することで、仕切板７自身の取付形態の安定は勿論、側板プレート３・３の支持部材としての機能をも奏する。
【００２１】
こうして給気冷却器ＡＣ内に仕切板７を配設した状態で、入口ダクト１ｄからの空気が流入すると、この空気の熱によって、該仕切板７が熱膨張し、その下端面は、該隔壁１ｃの上端面に一層密着し、その上端面は、プレートフィン６の熱膨張もあって、中央のプレートフィン６の下端部に密着するので、プレートフィン６下端と取付台１の上端部１ｂとの間における入口ダクト１ｄから出口ダクト１ｅへの空気の短絡は確実に防止され、入口ダクト１ｄより給気冷却器ＡＣ内に流入した空気は、全量（略全量）が垂直上方に流れて、プレートフィン６・６・・・及び冷却水管５の配設部分へと導かれて、冷却効果を得る。
このように、導入した空気が短絡せず、全量（略全量）に冷却作用を施すことができるので、冷却効率がよく、従って、その分、給気冷却器ＡＣ自体の小型化をも促すことができるのである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上のような内燃機関の給気冷却器取付構造としたので、以下のような効果を奏する。
請求項１記載の如く構成したので、取付台が給気冷却器の入口用・出口用空気ダクトを兼用しており、給気冷却器に対して、別途、空気の入口ダクトと出口ダクトを配管する必要がなく、これらの配管に伴う煩雑な熱膨張緩衝機構の取付も不要である。
また、請求項１記載の構成とすることにより、取付台内部に過給機からの高温空気が流動する構造であっても、冷却水通路１ｇも一体的に構成したので、内設した機関冷却水の通路に機関冷却水を導入することで、この高温空気の流れる空気通路を冷却させることができ、取付台の熱変形を回避させ、複雑な熱変形防止用の構成部材を必要とせず、また、取付台自体の高温化が回避されるため、火傷防止用の防熱カバー等を施す必要もない。
【００２３】
更に、請求項１記載の、給気冷却器内の空気通路が回行する構造と相まって、請求項２の如く構成することにより、給気冷却器ＡＣ内に仕切板７を配設した状態で、入口ダクト１ｄからの空気が流入すると、この空気の熱によって、該仕切板７が熱膨張し、その下端面は、該隔壁１ｃの上端面に一層密着し、入口ダクト１ｄより給気冷却器ＡＣ内に流入した空気は、全量（略全量）が垂直上方に流れて冷却効果を得る。
故に、給気冷却器内に導入された空気が空気通路出口へと短絡するのが防止され、取付台の空気通路より給気冷却器内に導入される空気の略全量が、本来の冷却作用を得る請求項１記載の空気経路を辿る。
従って、非常に冷却効率の高い給気冷却器となるので、冷却効率がよくなる分、給気冷却器の小型化にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼル機関における給気冷却器取付部の正面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】給気冷却器及びこれを取り付ける取付台の正面図である。
【図４】同じく側面断面図である。
【図５】仕切板７の側面断面図である。
【図６】従来の内燃機関における冷却器取付部分の正面図である。
【図７】同じく側面図である。
【符号の説明】
ＡＣ給気冷却器
Ｅエンジン（ディーゼルエンジン）
Ｐ冷却水ポンプ
１取付台
１ａ側面フランジ部
１ｂ上端部
１ｃ隔壁
１ｄ入口ダクト
１ｅ出口ダクト
１ｆ冷却水入口フランジ部
１ｇ冷却水通路
２冷却水ヘッダ
２ａチューブシート
３側面パネル
４ヘッダ
４ａ空気回行路
５冷却水管
６プレートフィン
７仕切板
８ボルト

Claims

内燃機関に連設される取付台１に給気冷却器ＡＣを取り付ける構造において、該取付台１の内燃機関に連設される側に給気冷却器ＡＣの空気通路の入口・出口を形成し、該取付台１の内部に前記空気通路の入口・出口に各々連通し、かつ他端が取付台１の上端部１ｂに取り付ける給気冷却器ＡＣに連通する入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅを一体状に内設し、更に、該取付台１に、機関冷却水の通路１ｇを一体状に内設したことを特徴とする内燃機関の給気冷却器取付構造。
請求項１記載の内燃機関の給気冷却器取付構造において、該取付台１内における入口ダクト１ｄと出口ダクト１ｅの二経路の空気ダクトの間に隔壁１ｃを設け、該隔壁１ｃに連接すべく、該給気冷却器ＡＣ内に、空気通路の入口・出口を隔離する仕切板７を設けたことを特徴とする内燃機関の給気冷却器取付構造。