JPS6172831A - 内燃機関の給気冷却装置 - Google Patents

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） 本発明は、過給機付多気筒エンジンなどに好適な内燃機
関の給気冷却装置に関する。

（従来の技術） 例えば舶用の内燃機関において、従来冷却水管に丸管を
採用した給気冷却装置が使用されている（例えば特開昭
５７−１７１０２７号）。しかしその構成では、冷却水
管により冷却される空気がド流側部分の冷却水管近傍で
停滞し、冷却効率が悪い。

一方断面が偏平な環状のパイプを使用し、空気の停滞を
無（して冷却効率を向上する構成が既に知られている（
例えば実開昭５７−１９３９２５号）。この場合には冷
却水管が偏平であるため、冷却水管とそれを両端で支持
する管板とをろう付けして固定する必要がある。ところ
が例えば舶用内燃機関に使用した場合には、冷却水管を
通る冷却水が約２０°Ｃであるのに対し、その外方を流
れる給気が約１００°Ｃと高温であることから、冷却水
管が殆んど膨張しないにも拘らず、冷却水管を収納する
クーラーケースが給気からの熱を得て大きく膨張してし
まう。そのため冷に１木管と管板との間のろう付は部分
にかかる力が大となり、ろう付は部や冷却水管の損傷、
管板の割れ等を生じる場合がある。特にクーラーケース
がアルミ鋳物の場合には熱膨張率が大であることから、
この傾向が著しい。

（発明が解決しようとする問題点） 冷却水管として丸管を使用した上記従来の構成では、冷
却効率が悪いという問題点を有している。

偏平な断面を有するパイプを使用した上記従来の構成を
内燃機関の給気供給装置に採用した場合では、ろう付は
部や冷却水管の損傷、管板の割れ等を生じるという問題
点を有している。

本発明は、冷却効率を向トさせることのできる偏平な断
面を有する冷却水管を使用し、又クーラーケースとして
アルミ鋳物を使用することにまり給気冷却装置の小型軽
石化を図りながら、同時に上記問題点を解決しようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、断面が偏平な環状である複数の冷却′：　　
　　　水管の両端を管板の挿通孔に挿通して固着し、各
冷却水管の間に波形のフィンを配するとともに、上記冷
却水管とフィンとをアルミ鋳物で形成されたクーラーケ
ース内に挿入して管板を固定し、に記管板の厚さをクー
ラーケースの熱による伸縮が管板の撓みによって吸収で
きる程度に薄く設定したことを特徴とする内燃機関の給
気冷却装置である。

（実施例） 第１図において、アルミ鋳物よりなるクーラーケース１
１は中央に仕切り１２を有し、仕切り１２の両側に給気
入口１３及び給気出口１４が−Ｌ方に向かい開１」シて
いる。クーラーウ“−ス１１内には図の左右方向に延在
する複数の冷却水管１５が互いに平行となるように挿入
されており、各冷却水管１５間及び冷却水管１５とクー
ラーケース１１の内壁面との間にはそれぞれ波形のフィ
ン１６が挿入されている（一部省略）。冷却水管１５の
両端はそれぞれ管板１７．１８に固定されている（後に
詳述）。管板１７．１８は、左右両件りから管板１７．
１８に圧接する入口側タンク１９と出口側タンク２０と
ともに各ナツト２１、スタットボルト２２で共線めされ
ることによって、クーラーケース１１と−・体的に固定
されている。なおり−ラーケース１１及びタンク１９・
、２０と管板１７．１８との間には液密性を保持するた
めにそれぞれパツキン２３が介在している。

第２図に示すように、冷却水管１５は例えば８本設けら
れており、断面形状は上下に長い長円形となっている。

冷却水管１５は４本が一トド２段にそれぞれ等間隔に配
置されており、各冷却水管１５間及び冷却水管１５とク
ーラーケース１１の内側壁面との間に配置された５枚の
フィン１６は１Ｆ方向には折曲げられていない。なお図
では省略したが、フィン１６には好ましくはルーバーが
形成される。又フィン１６は冷却水管１５と接触する部
分がろう付けによって冷却水管１５に固定されており、
これによって所定位置に配置されている。フィン１６の
下端はクーラーケース１１内に形成された空間の上下方
向中間部に配置されており、クーラーケース１１内の下
部には障害物の存在しない空間が形成されることにより
下部室２４が設けられている。

第３図に示ずように、冷却水ｔＲ１５の両端は管板１７
（１８）に固定される。管板１７（１８）には各冷却水
管１５に対応する位置に、冷却水管１５の外径に対応す
る長円形の孔３０が形成されている。冷却水管１５の両
端部は８孔３０に挿入された後、ろう付けによって気密
性を保持した状態で固定される。管板１７（１８）の外
周部にはスタットボルト２２（第１図）の挿通される孔
３１が４個形成されており、管板１７（１Ｂ）の外周部
分のうら、仮想線へよりも外周側の部分がクーラーケー
ス１１及びタンク１９．２０（第１図）の外周部分によ
って挾持される部分に相当している。

管板１７（１８）は冷却水管１５の長手方向の　　□長
さに対して１．５％程度の一様な厚みを有しており、冷
却水管１５の固定位置よりも外周側が比較的容易に撓み
得るようになっている。管板１７（１８）の厚みは、撓
みの程度を考慮すると冷却水管１５の長手方向の長さに
対して通常３．０％程度が一ト限となる。又管板１７（
１８）の耐食性−〇　− や強度を考慮した場合には、０．８ｍｍｍｍトートみを
有することが好ましい。

第１図から第３図に示した給気冷却装置は例えば第４図
のように内燃機関に装着される。第４図（矢印Ｆが前方
）において、シリンダブロックやシリンダヘッド等から
なるエンジン本体４０は例えば後端部にフライホイール
ハウジング４１を有し、フライホイールハウジング４１
の概ね上方かつエンジン本体４０の後方に過給機４２が
配置され、反対側（前側）の上部近傍にオルタネータ４
３が配置され”Ｃいる。過給機４２とオルタネータ４３
の間において、エンジン本体４０の上部側方には排気マ
ニホールド４５と本発明による給気冷却装置４６（イン
タークーラ）がクランク軸４７（中心線のみ図示）と平
行に延びる形で設けられており、排気マニホールド４５
の上端内に沿って清水クーラー５０が設けられている。

給気冷却装置４６に装着される吸入」ニアダクト５１は
過給機４２の概ね上方かつ清水クーラー５０の後方を延
びて出口が給気冷却装置４６の給気入Ｄ１３（第１図）
に接続している。又給気冷却装置４６に装着される排出
エアダクト５２は吸入エアダクト５１の前面かつ上面に
沿って延びており、入口が給気冷却装置４６の給気用ｎ
１４（第１図）に接続されている。

過給機４２にはミキシングエルボ５５が併設されている
。ミキシングエルボ５５は排気マニホールド４５や給気
冷却装置４６の後方に位置しており、ミキシングエルボ
５５と清水クーラー５０間に海水管５６が設けられてい
る。海水管５６は清水クーラー５０の後端とミキシング
エルボ５５の前端を繋いでおり、清水クーラー５０から
海水管５６を経て海水をミキシングエルボ５５へ供給す
るようになっている。清水クーラー５０へ海水を供給す
る海水管５７は海水管５６の近傍に設けられている。ミ
キシングエルボ５５の排気用［１５８は後方かつ斜め下
向きに開口しており、図示しない排気管に接続されてい
る。

次に作動を説明する。第４図において、エンジンの排気
ガスは刊気管５４を経て過給機４２のタービンに入り、
過給１１４２を駆動した後、ミキシングエルボ５５から
図示しない排気管へ排出される。又海水管５７から清水
クーラー５０へ供給された海水は清水クーラー５０内に
おいて清水（冷却水）を冷却した後、海水管５６を経て
ミキシングエルボ５５へ送られる。この海水はミキシン
グエルボ５５内において前記排気ガスと混ざりあって排
気ガスの熱エネルギーや騒音エネルギーを低減し、排気
ガスとともに排気管へ排出される。

一方、過給ｖｓ４２に吸入ざまた空気は加圧された後、
吸入１アダクト５１から給気冷却装置４６へ流入する。

第１図、第２図に示す冷却水管１５には、入口側タンク
１９から出口側タンク２０へと上記冷却水が通っている
。給気は給気入口１３からクーラーケース１１内に導入
され、フィン１６の間隙を上方から下部室２４へと通過
し、下部室２４で反転して再びフィン１６の間隙を通っ
て給気出口１４からｕｌ出エアダクト５２へと紡出され
る。この間において給気は冷却水管１５内を通る冷却水
に熱を奪われて冷却され、排出工７ダクト５２から図示
しない給気マニホールドを経て燃焼室に供給される。

ここで通常冷却水管１５内を流れる冷却水の温度は約２
０°Ｃであるるのに対し、給気は約１００°Ｃにまぐ断
熱圧縮的に加熱されている。従って冷却水の通る冷却水
管１５の熱膨張は殆んど無いのに比較して、クーラーケ
ース１１は給気により加熱されて大きく熱膨張を行なう
。゛しかしこの場合には、冷却水管１５とクーラーケー
ス１１とを連結する管板１７．１８が充分に薄く設定さ
れており、容易に撓み得るようになっていることから、
主として第３図の仮想線へよりも内周側の部分が撓んで
上記熱膨張による歪みを吸収する。この結束クーラーケ
ース１１と冷却水管１５間で熱膨張に差異が生じるにも
かかわらず、冷却水管１５と管板１７．１８間のろう付
は部や冷却水管１５自体の損傷、管板１７．１８の割れ
等は発生しない。

（発明の効果） 断面が偏平な環状である複数の冷却水管１５の両端を管
板１７．１８の挿通孔３０に挿通して固着し、各冷却水
管１５の間に波形のフィン１６を配するとともに、上記
冷却水管１５どフィン１６とをアルミ鋳物で形成された
クーラーケース１１内に挿入して管板１７．１８を固定
し、上記管＆１７．１８の厚さをクーラーケース１１の
熱による伸縮が管板１７．１８の撓みによって吸収でき
る程麿に薄く設定したので； （ａ）クーラーケース１１が熱膨張しても管板１７．１
８によって歪みは吸収されることから、冷却水管１５と
管板１７．１８間のろう付は部、冷却水管１５自体の損
傷や管板１７．１８の割れ等の発生を防止できる。従っ
て給気冷却装置の耐久性を大幅に向上させることができ
る。

（ｂ）クーラーケース１１として熱膨張率の大きいアル
ミ鋳物を使用しても、熱膨張による破損が生じない。従
ってクーラーケース１１をアルミニラ１　　　　　ム鋳
物とすることにより、耐久性を損うことなく、給気冷却
装置の軽量化を図ることができる。

（Ｃ）冷却水管１５と管板１７．１８間のろう付け　１
１一 部の損傷が防止できることから、冷却水管１５として熱
交換効率に勝れた断面が偏平な管状であるパイプを使用
ずことができる。断面が偏平な環状である冷却水管１５
とフィン１６との組合せにより、丸管とフィンとを組合
せた従来の構成に比べて冷却効率が格段（例えば約２倍
）に向上する。

この結果、給気冷却装置自体の小型化も可能となる。従
って例えば排気マニホールドの外側に取付けた場合でも
張出しを小さくすることができるようになることから、
給気冷却装置を取付１ノることによって排気マニホール
ドの外側のゲットスペースを有効に利用することが可能
になり、内燃機関自体のコンパクト化が図れる。

（別の実施例） （ａ）上記実施例では２パス式の給気冷却装置に本発明
を実施した場合を説明したが、例えば１パスや３パス以
上の給気冷却装置にも同様に本発明を採用できる。

（ｂ）管板１７（１８）を第５図に示す構成とすること
もできる。第５図において、管板１７（１８）の外周部
のみが第３図の実施例と同様に薄く設定されており、冷
却水管１５の近傍は管板１７（１８）と冷却水管１５と
のろう付は部の強度を容易に確保できるように厚く設定
されている。この場合にも周縁部の薄い部分が撓むこと
によって熱膨張による歪みを吸収することができ、同様
の効果が得られる。

（Ｃ）管板１７（１８）を第６図に示す構成とすること
もできる。第６図では、孔３０にバーリングが施される
ことによってボス部が形成されており、管板１７（１８
）が薄いにもかかわらず、冷却水管１５と管板１７（１
８）間のろう付は部の強度を容易に確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による給気冷却装置の平面図、第２図、
第３図は第１図の■−■断面図及び■−■断面部分図、
第４図は本発明による給気冷却装置の採用された内燃機
関の側面略図、第５図、第６図はそれぞれ別の実施例の
縦断面部分図である。 １１・・・クーラーケース、１５・・・冷却水管、１６
・・・−１３〜 フィン、１７．１８・・・管板、３０・・・挿通孔特許
出願人　ヤンマーディーゼル株式会社（他１名） 派 ＬＤ　　　　　　　　　　　　。 法

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　断面が偏平な環状である複数の冷却水管の両端
   を管板の挿通孔に挿通して固着し、各冷却水管の間に波
   形のフィンを配するとともに、上記冷却水管とフィンと
   をアルミ鋳物で形成されたクーラーケース内に挿入して
   管板を固定し、上記管板の厚さをクーラーケースの熱に
   よる伸縮が管板の撓みによつて吸収できる程度に薄く設
   定したことを特徴とする内燃機関の給気冷却装置。
2. （２）　上記管板の厚さを冷却水管の長さの３％以下に
   設定した特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の給気冷
   却装置。