JP4448636B2 - 内燃機関の給気冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給気マニホールドに冷却水を通す複数の平行な冷却水通水管と冷却水通水管に貫通される多数のフィンからなる冷却コアを備えた内燃機関の給気冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の内燃機関の給気冷却器２００の一部縦断正面図である。図３に示すように従来の給気冷却器２００は、紙面と直角方向に並列に配置された多数のフィン９２（図３では１枚のみを表示）を複数の冷却水通水管９３で貫通させた冷却コア部を備えている。この給気冷却器２００は、上流側には高温の空気流９０を通すエアダクト９１がボルト８８で接続されており、下流側には給気マニホールド９４がボルト８９で接続されている。さらに給気マニホールド９４はシリンダヘッド９５内の吸気ポートと連通するように接続されている。
【０００３】
図４は、図３とは別の従来の給気冷却器３００（コルゲートタイプ）の縦断正面図である。給気冷却器３００も給気冷却器２００と同様に、上流側にはエアダクト９６がボルト８６で接続されており、下流側には給気マニホールド９７がボルト８７で接続されて冷却された空気がシリンダヘッド９８内の給気通路に流入するようになっている。
【０００４】
図３の給気冷却器２００では冷却水として主に海水が使用され、また、図４の給気冷却器３００では清水（水道水等）が使用され、両者の間には冷却水が海水か清水かの違いによる構造上の相違点はあるものの、基本的にエアダクト（９１，９６）と給気マニホールド（９４，９７）の間に挟持されるような形で設置されている。
【０００５】
そのため、部品点数が多くなり、接続箇所にはボルト（８６〜８９）を設けるためのフランジ部やボルト孔，ねじ穴等を多数設ける必要があり、組立の工数もかかり、コストダウンの図りにくい構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、部品点数が少なく、組立が容易な給気冷却装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、
空気の流れ方向と平行に配置された多数のフィンを複数の冷却水通水管が貫通するように構成された冷却コア部を、給気マニホールドのハウジングの中に内蔵し、
前記複数の冷却水通水管の両端部は、それぞれ、厚肉円板状の支持部材又は有底で円筒状の支持部材の平坦部に対して水密を保ちながら貫通するように構成され、前記２つの支持部材の曲面状の外壁と給気マニホールドのハウジングとの間にそれぞれ水密保持部材を設け、前記支持部材のうちの少なくとも一方が前記ハウジングに対して摺動可能であり、
前記給気マニホールドのハウジング全体を補強するとともに前記冷却コア部を流れる空気を整流する補強整流部を、前記給気マニホールド内に配設してなることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は請求項１〜３の発明を実施した給気冷却装置１００の一部縦断正面略図である。また、図２は図１のII−II断面図である。給気冷却装置１００は、エアダクト部１，冷却コア部２及び給気マニホールド部３から構成されている。エアダクト部１と給気マニホールド部３は共通のハウジング１２により一体成形されている。
【０００９】
図１に示すようにエアダクト部１は、内部に整流部１３，１４を備えており、図示しない過給機から供給される高温の圧縮空気流２０を整流し、圧縮空気流２０を下流側へほぼ一様に分配させている。また、整流部１３，１４は、エアダクト部１の補強機能を有しており、給気冷却装置１００の強度を向上させる役割を果たしている。但し、エアダクト部１の強度が十分に確保されており、かつ、空気流が下流側へほぼ一様に分配される場合には、これら整流部１３，１４を要しないのは言うまでもない。
【００１０】
エアダクト部１と給気マニホールド部３の間のハウジング１２には同芯に対向する２つの孔６，７が設けてある。この孔６，７の間に冷却コア部２が挿入配置されている。
【００１１】
冷却コア部２は、多数の平行に配置されたフィン８を複数の冷却水通水管９で貫通させて主要部が構成されており、冷却水通水管９の両端は有底で筒状の支持部材１０，１１に気密を保ち貫通させてある。支持部材１０，１１の代わりに、厚肉状の円板を使用することもできる。
【００１２】
支持部材１０と孔６の間にはＯリング２４，２５（気密保持部材）が設けてある。孔６には給水側蓋４が水密を保ち固着されており、支持部材１０はハウジング１２に対して移動不能に孔６（ハウジング１２）に固定されている。
【００１３】
また、孔７には排水側蓋５が水密を保ち固着されている。排水側蓋５とハウジング１２の間にはＯリング１９が設けてあり、Ｏリング１９の内周部分に支持部材１１の円筒側壁が密着してハウジング１２内と冷却水通路の間の水密及び気密が保たれている。また、排水側蓋５には段２２が形成されており、支持部材１１は冷却水通水管９が熱膨張した際に段２２と支持部材１１の間に形成された隙間２１の間で摺動移動が可能となっている。
【００１４】
図１は、６気筒の内燃機関に適用した場合を示している。給気マニホールド部３は、６つの枝管部２３ａ〜２３ｆが形成されており、各枝管部２３ａ〜２３ｆは図２に示すようにそれぞれシリンダヘッド１７に設けた吸気ポート１８ａ〜１８ｆ（図２にはそのうちの吸気ポート１８ｃのみを表示）と連通している。
【００１５】
また、給気マニホールド部３には下流側整流部１５，２６が設けてある。下流側整流部１５，２６は、冷却コア部２で冷却された低温の空気流を整流し、枝管部２３ａ〜２３ｆから吸気ポート１８ａ〜１８ｆへ円滑に流れるようにすることができる。また整流部１５，２６は、給気マニホールド部３の補強部として機能し、給気冷却装置１００の強度を向上させる役割を果たしている。但し、給気マニホールド部３の強度が十分に確保されており、かつ空気流が下流側へ円滑に流れる場合には、これら整流部１５，２６を要しないのは言うまでもない。
【００１６】
以上のように構成された給気冷却装置１００では、図示しない過給機から高温の圧縮空気流２０が供給され、圧縮空気流２０は上流側整流部１３，１４により三手に分岐して進行し、エアダクト部１の長手方向（図１で見て左右方向）に一様に分散され、冷却コア部２へと流入する。
【００１７】
圧縮空気は冷却コア部２で冷却され、低温の空気流が給気マニホールド部３の枝管部２３ａ〜２３ｆ及びシリンダヘッド１７の吸気ポート１８ａ〜１８ｆを介して各気筒の燃焼室内に供給される。
【００１８】
冷却水通水管９及びフィン８は、低温の冷却水と高温の圧縮空気流の間の熱交換が良好に行われるように、熱伝導率の高い金属（例えば銅）で形成されている。冷却水通水管９は、給水側蓋４から供給される冷却水をハウジング１２内に混入させないように排水側蓋７まで導く。フィン８は薄い略円板形であり、例えば厚さ０．２ｍｍのフィン８が１ｍｍ間隔で配置されて多数の冷却水通水管９に貫通されている。
【００１９】
図１の給気冷却装置１００では、支持部材１１のみが移動可能な構成になっているが、支持部材１０も支持部材１１と同様に構成して移動可能にしても差し支えない。ただし、その際には、支持部材１０の移動範囲は孔６と給水側蓋４の内周面（孔６と同径の部分）に限定されるようにする。図１の空気冷却器では、冷却水は一方の給水側蓋６から入り、冷却水通水管９を経て他方の排水側蓋５へと流れるが、一方の側蓋に給排水口を設け、他方の側蓋で折り返す（Ｕターン）方式を採用することもできる。
【００２０】
給気冷却装置１００を鋳物で一体成形すると、図１，図２に示すように、ハウジング１２にリブ１６を一体に設け、冷却コア部２を内蔵する部分のハウジング１２を容易に補強することができる。
【００２１】
比較的低出力の内燃機関においては、圧縮空気流２０の温度が比較的低温となり、冷却水通水管９が昇温して膨張する度合が小さくなるので、支持部材１０，１１の両方を摺動移動不能にハウジング１２に拘束（固着）するようにしてもよい。また、気筒数の少ない内燃機関においても、冷却コア部の全長が短く膨張量が小さいので、支持部材１０，１１の両方を摺動移動不能にハウジング１２に拘束（固着）するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、給気マニホールド部３を形成するハウジング１２に冷却コア部２を内蔵させるようにしたので、従来のような給気冷却器２００（図３）と給気マニホールド９４とを接続するために必要な部材が不要であり、部品点数の削減と組立の容易化を図ることができる。
【００２３】
請求項２の発明では、冷却水通水管９の両端に設けた支持部材１０、１１のうちの少なくとも一方がハウジング１２に対して摺動可能にしたので、冷却水通水管９が昇温して膨張しても、支持部材１０，１１の少なくともどちらか一方をハウジング１２に対して摺動させることにより冷却コア部２及びハウジング１２にかかる負担を軽減して破損を回避することができ、安全性を確保することができる。
【００２４】
請求項３の発明において、エアダクト部１（給気マニホールド）内に整流部１３，１４を設けると、過給機から供給される高温の圧縮空気流２０を整流し、圧縮空気流２０を下流側へほぼ一様に分配させることができる。また、給気マニホールド３内に下流側整流部１５，２６を設けると、冷却された空気流は円滑に枝管部２３ａ〜２３ｆからシリンダヘッド１７の吸気ポート１８ａ〜１８ｆ内へ流入させることができる。さらに、整流部１３，１４は一体成形された給気冷却装置１００のエアダクト部１の補強部材として機能させることができ、下流側整流部１５，２６は、一体成形された給気冷却装置１００の給気マニホールド部３の補強部材として機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１〜３の発明による給気冷却装置の一部縦断正面略図である。
【図２】 図１のII−II断面図である。
【図３】 従来の内燃機関の給気冷却器の一部縦断正面図である。
【図４】 図３とは別の従来の給気冷却器（コルゲートタイプ）の一部縦断正面図である。
【符号の説明】
１ エアダクト部
２ 冷却コア部
３ 給気マニホールド部
４ 給水側蓋
５ 排水側蓋
６，７ 孔
８ フィン
９ 冷却水通水管
１０，１１ 支持部材
１２ ハウジング
１３，１４ 上流側整流部
１５，２６ 下流側整流部
１６ リブ
１７ シリンダヘッド
１８ 吸気ポート
１９，２４，２５ Ｏリング
２０ 圧縮空気流
２１ 隙間
２２ 段
２３ 枝管部
１００ 給気冷却装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、給気マニホールドに冷却水を通す複数の平行な冷却水通水管と冷却水通水管に貫通される多数のフィンからなる冷却コアを備えた内燃機関の給気冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の内燃機関の給気冷却器２００の一部縦断正面図である。図３に示すように従来の給気冷却器２００は、紙面と直角方向に並列に配置された多数のフィン９２（図３では１枚のみを表示）を複数の冷却水通水管９３で貫通させた冷却コア部を備えている。この給気冷却器２００は、上流側には高温の空気流９０を通すエアダクト９１がボルト８８で接続されており、下流側には給気マニホールド９４がボルト８９で接続されている。さらに給気マニホールド９４はシリンダヘッド９５内の吸気ポートと連通するように接続されている。
【０００３】
図４は、図３とは別の従来の給気冷却器３００（コルゲートタイプ）の縦断正面図である。給気冷却器３００も給気冷却器２００と同様に、上流側にはエアダクト９６がボルト８６で接続されており、下流側には給気マニホールド９７がボルト８７で接続されて冷却された空気がシリンダヘッド９８内の給気通路に流入するようになっている。
【０００４】
図３の給気冷却器２００では冷却水として主に海水が使用され、また、図４の給気冷却器３００では清水（水道水等）が使用され、両者の間には冷却水が海水か清水かの違いによる構造上の相違点はあるものの、基本的にエアダクト（９１，９６）と給気マニホールド（９４，９７）の間に挟持されるような形で設置されている。
【０００５】
そのため、部品点数が多くなり、接続箇所にはボルト（８６〜８９）を設けるためのフランジ部やボルト孔，ねじ穴等を多数設ける必要があり、組立の工数もかかり、コストダウンの図りにくい構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、部品点数が少なく、組立が容易な給気冷却装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、
空気の流れ方向と平行に配置された多数のフィンを複数の冷却水通水管が貫通するように構成された冷却コア部を、給気マニホールドのハウジングの中に内蔵し、
前記複数の冷却水通水管の両端部は、それぞれ、厚肉円板状の支持部材又は有底で円筒状の支持部材の平坦部に対して水密を保ちながら貫通するように構成され、前記２つの支持部材の曲面状の外壁と給気マニホールドのハウジングとの間にそれぞれ水密保持部材を設け、前記支持部材のうちの少なくとも一方が前記ハウジングに対して摺動可能であり、
前記給気マニホールドのハウジング全体を補強するとともに前記冷却コア部を流れる空気を整流する補強整流部を、前記給気マニホールド内に配設してなることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は請求項１〜３の発明を実施した給気冷却装置１００の一部縦断正面略図である。また、図２は図１のII−II断面図である。給気冷却装置１００は、エアダクト部１，冷却コア部２及び給気マニホールド部３から構成されている。エアダクト部１と給気マニホールド部３は共通のハウジング１２により一体成形されている。
【０００９】
図１に示すようにエアダクト部１は、内部に整流部１３，１４を備えており、図示しない過給機から供給される高温の圧縮空気流２０を整流し、圧縮空気流２０を下流側へほぼ一様に分配させている。また、整流部１３，１４は、エアダクト部１の補強機能を有しており、給気冷却装置１００の強度を向上させる役割を果たしている。但し、エアダクト部１の強度が十分に確保されており、かつ、空気流が下流側へほぼ一様に分配される場合には、これら整流部１３，１４を要しないのは言うまでもない。
【００１０】
エアダクト部１と給気マニホールド部３の間のハウジング１２には同芯に対向する２つの孔６，７が設けてある。この孔６，７の間に冷却コア部２が挿入配置されている。
【００１１】
冷却コア部２は、多数の平行に配置されたフィン８を複数の冷却水通水管９で貫通させて主要部が構成されており、冷却水通水管９の両端は有底で筒状の支持部材１０，１１に気密を保ち貫通させてある。支持部材１０，１１の代わりに、厚肉状の円板を使用することもできる。
【００１２】
支持部材１０と孔６の間にはＯリング２４，２５（気密保持部材）が設けてある。孔６には給水側蓋４が水密を保ち固着されており、支持部材１０はハウジング１２に対して移動不能に孔６（ハウジング１２）に固定されている。
【００１３】
また、孔７には排水側蓋５が水密を保ち固着されている。排水側蓋５とハウジング１２の間にはＯリング１９が設けてあり、Ｏリング１９の内周部分に支持部材１１の円筒側壁が密着してハウジング１２内と冷却水通路の間の水密及び気密が保たれている。また、排水側蓋５には段２２が形成されており、支持部材１１は冷却水通水管９が熱膨張した際に段２２と支持部材１１の間に形成された隙間２１の間で摺動移動が可能となっている。
【００１４】
図１は、６気筒の内燃機関に適用した場合を示している。給気マニホールド部３は、６つの枝管部２３ａ〜２３ｆが形成されており、各枝管部２３ａ〜２３ｆは図２に示すようにそれぞれシリンダヘッド１７に設けた吸気ポート１８ａ〜１８ｆ（図２にはそのうちの吸気ポート１８ｃのみを表示）と連通している。
【００１５】
また、給気マニホールド部３には下流側整流部１５，２６が設けてある。下流側整流部１５，２６は、冷却コア部２で冷却された低温の空気流を整流し、枝管部２３ａ〜２３ｆから吸気ポート１８ａ〜１８ｆへ円滑に流れるようにすることができる。また整流部１５，２６は、給気マニホールド部３の補強部として機能し、給気冷却装置１００の強度を向上させる役割を果たしている。但し、給気マニホールド部３の強度が十分に確保されており、かつ空気流が下流側へ円滑に流れる場合には、これら整流部１５，２６を要しないのは言うまでもない。
【００１６】
以上のように構成された給気冷却装置１００では、図示しない過給機から高温の圧縮空気流２０が供給され、圧縮空気流２０は上流側整流部１３，１４により三手に分岐して進行し、エアダクト部１の長手方向（図１で見て左右方向）に一様に分散され、冷却コア部２へと流入する。
【００１７】
圧縮空気は冷却コア部２で冷却され、低温の空気流が給気マニホールド部３の枝管部２３ａ〜２３ｆ及びシリンダヘッド１７の吸気ポート１８ａ〜１８ｆを介して各気筒の燃焼室内に供給される。
【００１８】
冷却水通水管９及びフィン８は、低温の冷却水と高温の圧縮空気流の間の熱交換が良好に行われるように、熱伝導率の高い金属（例えば銅）で形成されている。冷却水通水管９は、給水側蓋４から供給される冷却水をハウジング１２内に混入させないように排水側蓋７まで導く。フィン８は薄い略円板形であり、例えば厚さ０．２ｍｍのフィン８が１ｍｍ間隔で配置されて多数の冷却水通水管９に貫通されている。
【００１９】
図１の給気冷却装置１００では、支持部材１１のみが移動可能な構成になっているが、支持部材１０も支持部材１１と同様に構成して移動可能にしても差し支えない。ただし、その際には、支持部材１０の移動範囲は孔６と給水側蓋４の内周面（孔６と同径の部分）に限定されるようにする。図１の空気冷却器では、冷却水は一方の給水側蓋６から入り、冷却水通水管９を経て他方の排水側蓋５へと流れるが、一方の側蓋に給排水口を設け、他方の側蓋で折り返す（Ｕターン）方式を採用することもできる。
【００２０】
給気冷却装置１００を鋳物で一体成形すると、図１，図２に示すように、ハウジング１２にリブ１６を一体に設け、冷却コア部２を内蔵する部分のハウジング１２を容易に補強することができる。
【００２１】
比較的低出力の内燃機関においては、圧縮空気流２０の温度が比較的低温となり、冷却水通水管９が昇温して膨張する度合が小さくなるので、支持部材１０，１１の両方を摺動移動不能にハウジング１２に拘束（固着）するようにしてもよい。また、気筒数の少ない内燃機関においても、冷却コア部の全長が短く膨張量が小さいので、支持部材１０，１１の両方を摺動移動不能にハウジング１２に拘束（固着）するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、給気マニホールド部３を形成するハウジング１２に冷却コア部２を内蔵させるようにしたので、従来のような給気冷却器２００（図３）と給気マニホールド９４とを接続するために必要な部材が不要であり、部品点数の削減と組立の容易化を図ることができる。
【００２３】
請求項２の発明では、冷却水通水管９の両端に設けた支持部材１０、１１のうちの少なくとも一方がハウジング１２に対して摺動可能にしたので、冷却水通水管９が昇温して膨張しても、支持部材１０，１１の少なくともどちらか一方をハウジング１２に対して摺動させることにより冷却コア部２及びハウジング１２にかかる負担を軽減して破損を回避することができ、安全性を確保することができる。
【００２４】
請求項３の発明において、エアダクト部１（給気マニホールド）内に整流部１３，１４を設けると、過給機から供給される高温の圧縮空気流２０を整流し、圧縮空気流２０を下流側へほぼ一様に分配させることができる。また、給気マニホールド３内に下流側整流部１５，２６を設けると、冷却された空気流は円滑に枝管部２３ａ〜２３ｆからシリンダヘッド１７の吸気ポート１８ａ〜１８ｆ内へ流入させることができる。さらに、整流部１３，１４は一体成形された給気冷却装置１００のエアダクト部１の補強部材として機能させることができ、下流側整流部１５，２６は、一体成形された給気冷却装置１００の給気マニホールド部３の補強部材として機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１〜３の発明による給気冷却装置の一部縦断正面略図である。
【図２】 図１のII−II断面図である。
【図３】 従来の内燃機関の給気冷却器の一部縦断正面図である。
【図４】 図３とは別の従来の給気冷却器（コルゲートタイプ）の一部縦断正面図である。
【符号の説明】
１ エアダクト部
２ 冷却コア部
３ 給気マニホールド部
４ 給水側蓋
５ 排水側蓋
６，７ 孔
８ フィン
９ 冷却水通水管
１０，１１ 支持部材
１２ ハウジング
１３，１４ 上流側整流部
１５，２６ 下流側整流部
１６ リブ
１７ シリンダヘッド
１８ 吸気ポート
１９，２４，２５ Ｏリング
２０ 圧縮空気流
２１ 隙間
２２ 段
２３ 枝管部
１００ 給気冷却装置
Claims (3)
- 空気の流れ方向と平行に配置された多数のフィンを複数の冷却水通水管が貫通するように構成された冷却コア部を、給気マニホールドのハウジングの中に内蔵し、
前記複数の冷却水通水管の両端部は、それぞれ、厚肉円板状の支持部材又は有底で円筒状の支持部材の平坦部に対して水密を保ちながら貫通するように構成され、前記２つの支持部材の曲面状の外壁と給気マニホールドのハウジングとの間にそれぞれ水密保持部材を設け、前記支持部材のうちの少なくとも一方が前記ハウジングに対して摺動可能であり、
前記給気マニホールドのハウジング全体を補強するとともに前記冷却コア部を流れる空気を整流する補強整流部を、前記給気マニホールド内に配設してなることを特徴とする内燃機関の給気冷却装置。 - 前記給気マニホールドのハウジングには、同芯に対向した孔が配設されており、
前記冷却コア部は、前記孔の間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の給気冷却装置。 - 前記摺動可能な支持部材は、水密を保ちながら前記孔に固着された蓋に形成された段と支持部材との間に形成された隙間によって摺動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の給気冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302648A JP4448636B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 内燃機関の給気冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302648A JP4448636B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 内燃機関の給気冷却装置 |
Publications (2)
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