JP3920077B2 - 過給機付内燃機関の空気冷却器 - Google Patents
過給機付内燃機関の空気冷却器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3920077B2 JP3920077B2 JP2001343434A JP2001343434A JP3920077B2 JP 3920077 B2 JP3920077 B2 JP 3920077B2 JP 2001343434 A JP2001343434 A JP 2001343434A JP 2001343434 A JP2001343434 A JP 2001343434A JP 3920077 B2 JP3920077 B2 JP 3920077B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- cooling
- chamber
- supercharger
- air cooler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
-
- 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
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
- F28D7/1623—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機から加圧された空気が供給される空気冷却器の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来の過給機付内燃機関の空気冷却器200の縦断平面図である。空気冷却器200は、多数のフィン91を複数の冷却管90が貫通して冷却管90とフィン91の間で冷却空間を形成している。冷却管90の左端側には仕切89で仕切られた室98と室99とが形成されており、室98には冷却水供給管92が接続されており、室99には排水管94が接続されている。冷却水供給管92から供給される冷却水は室98に連通する冷却管90を通って室93(冷却管90の右端側に形成された室)へ達し、さらに室93から室99と連通する冷却管90を通って昇温した冷却水が室99を経て排水管94から排水されるようになっている。
【0003】
入口95から空気冷却器200内に入った高温の加圧空気は、フィン91と冷却管90とで形成された微細な空間を通る際に冷却され、室97を経て出口96から機関へと向かう。ところで、空気は入口95から入って出口96から出て行くまでの間に冷却されるが、フィン91や冷却管90等が抵抗となり、圧力損失が生じる。また、冷却された空気は体積が減少し、入口95と出口96とで圧力差が生じてしまい、機関の高出力化に伴う空気の供給量を確保するのが困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、空気の入口と出口とで圧力差を減少させることができる空気冷却器を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1記載の発明では、冷却水が通過する複数の冷却管27と冷却フィン28とを内蔵し、前記冷却管27と冷却フィン28の間の冷却用の微細空間に、過給機から供給される加圧空気を通過させることにより、該加圧給気を冷却する空気冷却器において、上記冷却用の微細空間を流れる加圧空気の圧力損失を低減させるように、過給機に接続された空気流入口21の入口面積を、空気排出口22の出口面積よりも大きく設定すると共に、前記空気流入口21から空気排出口22まで、空気流通面積が徐々に小さくなるように形成している。
【0006】
【発明の実施の形態】
(請求項1の発明の実施例)
図1は、請求項1の発明による空気冷却器100の縦断平面図である。また、図2は図1のII−II断面図である。さらに図5は空気冷却器100を備えた内燃機関の空気の流通経路図である。
【0007】
図5に示すように吸入空気がコンプレッサ50(過給機)で加圧され、加圧された空気が空気冷却器100に供給され、空気冷却器100で冷却された空気は機関60へ供給されて燃焼に寄与し、機関60から排出空気(排気ガス)が排出される。この排気ガスによりタービン70が駆動され、コンプレッサ50で吸入された空気が圧縮されるようになっている。
【0008】
図1に示すように空気冷却器100は、多数のフィン28が空気の流れ方向と平行に配置され、このフィン28を複数の冷却管27が貫通している。冷却管27の両端は側板18,19を介して空気通路壁29に固定されている。
【0009】
空気通路壁29には図1で見て左側にハウジング23が固着されており、右側にはハウジング24が固着されている。側板18とハウジング23の間には室30が形成されており、また、側板19とハウジング24の間には室31が形成されている。
【0010】
さらにハウジング23には冷却水供給管25が接続されており、ハウジング24には排水管26が接続されている。冷却水供給管25から室30に低温(例えば30℃程度)の冷却水が供給され、冷却水は冷却管27を通って室31に至り、昇温した冷却水が室31から排水管26を経て外部へ排出される。
【0011】
空気冷却器100の空気流入口21には過給機(コンプレッサ50)から高温(例えば200℃〜250℃)の加圧空気が供給され、加圧空気は冷却管27とフィン28の間の微細空間内に流入して50℃程度に冷却され空気排出口22から機関60(図5)へ流出する。
【0012】
ところで、図2に示す空気流入口21の流路幅x1(入口面積)と空気流出口22の流路幅y1(出口面積)は、空気流入口21の流路幅x1の方が大きくなるように設定されており、空気流入口21と空気排出口22とは流路幅が徐々に狭くなるように円滑に連結されている。
【0013】
高温の加圧空気は、冷却されるにつれて体積が小さくなり、加えてフィン28や冷却管27等が抵抗として作用し、空気排出口22に近づくにつれて減圧される。流路幅x1及びy1はこの減圧を考慮し、空気流入口21における高温の加圧空気の空気圧と空気排出口22における低温の空気の空気圧との圧力差が極力小さくなるように機関60(図5)の運転形態及び運転環境に応じて任意に設定する。
【0014】
また、過給機(コンプレッサ50)の圧縮率が向上するほど加圧空気の温度は上昇するので、流路幅y1(出口面積)に対して流路幅x1(入口面積)を大きくする。小型機関で高出力が要求される機関ほどその差を大きく設定するのが好ましい。
【0015】
(参考例)
図3は、参考例を示す空気冷却器110の縦断平面図である。空気冷却器110は、複数の冷却管14が多数のフィン15を貫通しており、冷却管14の両端は銅製のプレート部材17,32を介して空気通路壁16に固着されている。
【0016】
プレート部材32,17の外側にはハウジング5及び6が設けられ、それぞれ空気通路壁16に固着されている。プレート部材32とハウジング5の間には室11が形成されている。ハウジング6には仕切3が設けてあり、この仕切3はプレート部材17に当接しており、プレート部材17とハウジング6の間には室9と室10とが形成されている。
【0017】
また、空気通路壁16の右端にはハウジング4が固着されている。冷却管14とフィン15とで形成された多数の微細空間の右方にはハウジング4で囲われた室12が形成されている。
【0018】
空気通路壁16で囲われた空気流路は仕切13で仕切られており、図3で見て仕切13より上側の左端には、図5に示すコンプレッサ50(過給機)から加圧空気が供給される空気流入口1が形成されている。また、図3で見て仕切13より下側の左端には機関60に連通する空気排出口2が形成されている。
【0019】
空気流入口1から流入した高温の加圧空気は、仕切13より上側の冷却管14とフィン15とで形成された微細空間を通過して室12内に入り、室12から仕切13より下側の冷却管14とフィン15とで形成された微細空間を通過して空気排出口2から機関60(図5)へ冷却された空気が流れる。
【0020】
ハウジング6には室9と連通する冷却水供給管7が接続されており、また、室10と連通する排水管8が接続されている。冷却水供給管7から室9内に低温(例えば30℃)の冷却水が供給され、冷却水は室9と連通する冷却管14を通って室11内へ流入し、さらに室11から室10と連通する冷却管14を通って室10に至り、排水管8からは昇温した冷却水が排出されるようになっている。
【0021】
以下に記す流路幅x2,y2は、図2の流路幅x1,y1とは示す向きが異なっている(図1にはx1,y1を示すことができず、x1,y1は図1の断面図である図2に示される。)が、ここでは同じ用語の「流路幅」を用いている。後述の流路幅x3,y3も同じである。
【0022】
図3に示すように、空気流入口1の流路幅x2と空気排出口2の流路幅y2は一致しておらず、空気流入口1の流路幅x2の方が大きくなるように設定されている。空気流入口1から空気冷却器110内に流入する高温の加圧空気と、空気排出口2から排出される低温の空気の圧力差が小さくなるように、面積比に換算して空気流入口1の面積は、例えば空気排出口2の面積の1.3倍に設定されている。
【0023】
この面積比は、内燃機関の運転の仕方や運転環境により適正値が異なるため、異なる型式の内燃機関の場合はもちろんのこと、同じ型式の内燃機関同士であっても適正な面積比は異なる。事前に諸条件を調査することにより適正な面積比を設定するのが好ましい。
【0024】
図4は、別の参考例を示す空気冷却器120の縦断平面図である。基本的な構造は図3の空気冷却器110と同じであるが、空気冷却器110では空気の進行方向が途中で(室12において)1回変更するが、空気冷却器120では途中で(室48,49において)2回変更する。その他の空気冷却器120の構成は、基本的に空気冷却器110の構成と同じである。
【0025】
冷却水が冷却水供給管40から室52内に供給され、室52内の低温の冷却水は室52と連通している冷却管43内を通過して室53内に流入する。室53内の冷却水は、室54と連通している冷却管43を介して室54内へ流れ、昇温した冷却水が排水管51から外部へと排水される。
【0026】
図4において、流路幅x3の空気流入口41から流入した高温の加圧空気は、冷却管43とフィン44の間の微細空間を通って冷却されながら室48に流入する。室48には後から加圧空気が送りこまれてくるので、室48内の多少冷却された空気は、流路幅zの範囲内にあるフィン44と冷却管43の間の微細空間を通って室49に到達する。室49内の空気は、室48内の空気よりも冷却されている。
【0027】
また、室49内の空気は、流路幅y3の範囲内にあるフィン44と冷却管43の間の微細空間を通って空気排出口42を経て機関60(図5)へ流れる。空気排出口42における空気は、室49内の空気よりもさらに冷却されている。
【0028】
ここで、空気流入口41における加圧空気の空気圧と室48,室49内の空気圧及び空気排出口42における空気圧が、ほぼ一致するように(理想的には完全に一致するように)流路幅x3,zおよびy3(つまり流路面積比)が設定される。
【0029】
空気冷却器120では空気冷却器100(図1)や空気冷却器110(図3)と比較して、空気抵抗が大きくなるので、その分を勘案して各流路の面積比を設定するのが好ましい。
【0030】
以上の空気冷却器100,110及び120は、図5に示す過給機(コンプレッサ50)を備えた内燃機関に設置して使用することができるが、また、図6に示す排気ガスの一部をリサイクルするEGR式の内燃機関に設置して使用することもできる。図6には図5に加えて排出空気冷却用の空気冷却器が設けてあるが、この空気冷却器についても図1,図3及び図4に示す空気冷却器100,110及び120を適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、圧力損失を低減させるように空気の入口面積と出口面積の比を設定したので、過給機(コンプレッサ50)の空気圧縮効率を向上させることができ、機関60の高出力化に良好に対応することができる。
【0032】
冷却効果を向上させることができるので、機関60の高出力化に伴い、過給機(コンプレッサ50)による圧縮率が向上し加圧空気の温度が上昇しても、出口温度を50℃程度に設定することができる。
【0034】
新設の内燃機関に限らず、既設の内燃機関に対しても、改造することにより本発明による空気冷却器100を構成することができ、過給機(コンプレッサ50)の圧縮効率を向上させ、機関60の高出力化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による空気冷却器の実施例の縦断平面図である。
【図2】 図1のII−II断面図である。
【図3】 参考例を示す空気冷却器の縦断平面図である。
【図4】 参考例を示す空気冷却器空気冷却器の縦断平面図である。
【図5】 内燃機関の空気の流通経路図である。
【図6】 EGRを利用する内燃機関の空気の流通経路図である。
【図7】 従来の過給機付内燃機関の空気冷却器の縦断平面図である。
【符号の説明】
1 空気流入口
2 空気排出口
3 仕切
4〜6 ハウジング
7 冷却水供給管
8 排水管
9〜12 室
13 仕切
14 冷却管
15 フィン
16 空気通路壁
21 空気流入口
22 空気排出口
23,24 ハウジング
25 冷却水供給管
26 排水管
27 冷却管
28 フィン
29 空気通路壁
30,31 室
40 冷却水供給管
41 空気流入口
42 空気排出口
43 冷却管
44 フィン
45 空気通路壁
46,47 ハウジング
48,49 室
50 コンプレッサ(過給機)
51 排水管
52〜54 室
55 仕切
60 機関
100 空気冷却器
Claims (1)
- 冷却水が通過する複数の冷却管27と冷却フィン28とを内蔵し、前記冷却管27と冷却フィン28の間の冷却用の微細空間に、過給機から供給される加圧空気を通過させることにより、該加圧給気を冷却する空気冷却器において、
上記冷却用の微細空間を流れる加圧空気の圧力損失を低減させるように、過給機に接続された空気流入口21の入口面積を、空気排出口22の出口面積よりも大きく設定すると共に、前記空気流入口21から空気排出口22まで、空気流通面積が徐々に小さくなるように形成していることを特徴とする過給機付内燃機関の空気冷却器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001343434A JP3920077B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 過給機付内燃機関の空気冷却器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001343434A JP3920077B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 過給機付内燃機関の空気冷却器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003148148A JP2003148148A (ja) | 2003-05-21 |
JP3920077B2 true JP3920077B2 (ja) | 2007-05-30 |
Family
ID=19157133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001343434A Expired - Fee Related JP3920077B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 過給機付内燃機関の空気冷却器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3920077B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007010123A1 (de) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, System zur Turboaufladung und/oder Ladeluftkühlung, Verfahren zur Ladeluftkühlung |
US20100071639A1 (en) * | 2007-02-28 | 2010-03-25 | Behr Gmbh & Co. Kg | Charge-air cooling device, system for turbocharging and/or charge-air cooling, method for charge-air cooling |
KR100823654B1 (ko) * | 2007-10-02 | 2008-04-21 | 주식회사 코렌스 | 이지알 쿨러 |
DE102009012024A1 (de) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Behr Gmbh & Co. Kg | Ladeluftkühler zur Anordnung in einem Saugrohr |
JP5625952B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2014-11-19 | トヨタ自動車株式会社 | インタークーラ |
JP5229344B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2013-07-03 | 株式会社豊田自動織機 | 熱交換器 |
JP5488510B2 (ja) | 2011-03-25 | 2014-05-14 | 株式会社豊田自動織機 | 熱電変換ユニット |
FR2977306B1 (fr) * | 2011-06-30 | 2017-12-15 | Valeo Systemes Thermiques | Echangeur thermique notamment pour vehicule automobile |
WO2016198727A1 (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-15 | Wärtsilä Finland Oy | Charge air cooler arrangement |
-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343434A patent/JP3920077B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003148148A (ja) | 2003-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7992628B2 (en) | Multi-passing liquid cooled charge air cooler with coolant bypass ports for improved flow distribution | |
KR101341469B1 (ko) | 이중 냉각제 루프를 가지는 배기가스 재순환 쿨러 | |
US9038610B2 (en) | Charge air cooler, and intake manifold including the same | |
US8794299B2 (en) | 2-Pass heat exchanger including thermal expansion joints | |
US9038609B2 (en) | Charge air cooler, and intake manifold including the same | |
US7059308B2 (en) | Cooling device | |
US20080087402A1 (en) | Apparatus for cooling charge air for a combustion engine, system with an apparatus for cooling charge air | |
US20090260605A1 (en) | Staged arrangement of egr coolers to optimize performance | |
JP2010521619A (ja) | 充填流体吸入モジュールおよび内燃機関 | |
PL1957784T3 (pl) | Trój-przepływowy wymiennik ciepła systemu EGR | |
JP2001027157A (ja) | Egrクーラの構造 | |
JP5039065B2 (ja) | 熱伝達装置 | |
JP2011132852A (ja) | エンジンの排ガス浄化装置 | |
JP3920077B2 (ja) | 過給機付内燃機関の空気冷却器 | |
JP2011185267A (ja) | 内燃機関の冷却回路 | |
CN108603729A (zh) | 热交换器和用于热交换器的芯 | |
JP2001248448A (ja) | 内燃機関の給気冷却装置 | |
KR20090103405A (ko) | 자동차용 egr 쿨러 | |
EP3018318A2 (en) | Charge air cooler, and intake manifold including the same | |
JPH1113550A (ja) | Egrクーラ | |
JP2001280130A (ja) | エンジンの冷却構造 | |
JP4274746B2 (ja) | 複数のエアクーラを備えた内燃機関 | |
US10895196B2 (en) | Supercharger charge air cooler with improved air flow characteristics | |
EP3847357A1 (en) | Charge air cooling unit for a two-staged turbocharger | |
KR20200031905A (ko) | 엔진 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061031 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3920077 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150223 Year of fee payment: 8 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |