JPH0139863Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、負荷に応じて吸気を加熱または冷却
する高速デイーゼル機関の吸気加熱冷却装置に関
する。

主として船舶などに搭載される高速デイーゼル
機関は、小型軽量かつ高出力にその特徴を有し、
また低燃費を実現するため、排気過給機により吸
気を高圧化し、さらにこれを冷却して密度を高め
てから機関へ供給している。このため吸気の冷却
系は機関の冷却系と別回路にしたものが多い。ま
た高圧の吸気を供給すると最大爆発圧力が高くな
りすぎて機関の強度に問題が生じるので、一般に
は圧縮比を下げて爆発圧力を低くしている。この
ような低圧縮比、別の吸気冷却系を有する機関は
高負荷時その性能を充分に発揮するが、無負荷
時、または低速回転に近い状態で使用された場
合、過給吸気の温度が低いにもかかわらず、さら
に吸気冷却系で冷却され、また圧縮比も低いこと
から、燃焼不良を起して噴射ノズルの噴孔付近に
カーボンが堆積したり、排気より未燃焼ガスが噴
出されて悪臭や白煙が発生するなどの不具合があ
つた。

他方、一般に、吸気温度（排気過給機出口空気
温度）は排気過給機の回転速度（機関の排気エ気
エネルギーすなわち機関の負荷）により常温から
約150℃変化し、機関冷却水温度は、機関の負荷
及び運転時間等により常温から約80℃迄変化し、
また、吸気冷却水温度は、配管途中での熱の授受
を無視すれば、一般的に常温である。

そして、通常の運転において、機関始動後の暖
気運転時（無負荷）すなわち700〜1000rpmにて
３〜５分においては、機関冷却水温度は常温から
約20℃上昇し、吸気温度は常温からあまり上昇せ
ず、吸気冷却水温度は常温であり、この状態にお
いては、吸気温度を常温プラス約20℃の機関冷却
水で加熱して上述の不具合を改善することが好ま
しいものであり、また、暖気運転完了後、低−中
負荷運転時（負荷率30〜50％）においては、機関
冷却水温度は常温プラス約20℃から最高の約80℃
迄約５〜10分間で上昇し、吸気温度は常温附近か
ら約80℃迄上昇し略一定となり、吸気冷却水温度
は常温であり、負荷により吸気温度の方が機関冷
却水温度より先に上昇するが、吸気温度が約50〜
70℃附近迄は燃焼に充分な温度であり、この状態
においては吸気温度は機関冷却水や吸気冷却水で
加熱又は冷却不要な温度範囲であり、さらに、高
速高負荷運転時（負荷率80〜90％）においては、
機関冷却水温度は約80℃一定であり、吸気温度は
約150℃と高温であり、吸気冷却水温度は常温で
あり、この状態においては、吸気温度が大巾に高
いので機関冷却水及び吸気冷却水で冷却すること
が好ましいものであり、さらにまた、上記高速高
負荷運転後の低−中負荷運転時（負荷率30〜50
％）においては、機関冷却水温度は、約80℃から
約30分経過後70〜75℃となり、機関を中−低速に
変更した当初は、吸気温度が過給機の回転速度に
ほぼ追随して急激に低下し、吸気温度より機関冷
却水温度が高いが時間経過とともにその差は小さ
くなるものであつて、吸気温度は上述の如き燃焼
に充分な温度になるものであり、この状態におい
ては、吸気温度は機関冷却水や吸気冷却水で加熱
又は冷却不要な温度範囲である。

本考案は、上記事情に鑑みなされたものであつ
て、吸気冷却器に、必要に応じて機関冷却水・吸
気冷却水を流入することにより吸気を加熱又は冷
却するとともに、不必要時には機関冷却水・吸気
冷却水を流入させないようにして、高出力、低燃
費でありかつ燃焼状態の良好な機関を得ることを
目的とするものである。

以下この考案の一実施例を図面を参照して詳述
すると、図において１は高速デイーゼル機関、２
は吸気冷却器、３は排気遠心過給機を示す。上記
排気遠心過給機３は、機関１より排気管４を介し
て流入される排気により回転されるタービン３ａ
と、該タービン３ａにより駆動されるブロワ３ｂ
とよりなり、ブロワ3bにより加圧された空気は、
吸気となつて上記吸気冷却器２を経て機関１へ供
給される。また上記吸気冷却器２は、内部が２室
の冷却室２ａ，２ｂに区割され、一方の冷却室２
ａ内には、機関１を冷却する機関冷却系５の冷却
水が管路５ａを介して流入され、他方の冷却室２
ｂ内には、吸気冷却系６の冷却水が管路６ａを介
して流入される。上記機関冷却系５は、機関１に
より駆動される機関冷却用水ポンプ７を有してお
り、この水ポンプ７により吐出された冷却水は、
機関１へ供給されて機関１を冷却すると共に、一
部は制御部８により開閉制御される機関冷却水回
路弁９を介して管路５ａへ流れ、上記冷却室２ａ
へ流入する。また機関１を冷却した冷却水は、管
路５ｂにより上記冷却室２ａより出た冷却水とと
もに熱交換器１１へ流入され、熱交換器１１で冷
却された後再び機関冷却用水ポンプ７により機関
１へ循環させるように構成されている。

一方吸気冷却系６は、機関１により駆動される
吸気冷却用水ポンプ１２を有し、この水ポンプ１
２より吐出された冷却水は、上記管路６ａにより
冷却室２ｂ側へ流入されると共に、一部は制御部
８により開閉制御される吸気冷却水回路弁１３を
介して冷却室２ｂの出口側へバイパスできるよう
になつている。また冷却室２ｂを出た冷却水は、
熱交換器１４により冷却された後吸気冷却用水ポ
ンプ１２へ流入され、この水ポンプ１２により再
び冷却室２ｂへ循環されると共に、吸気冷却器２
の吸気流入口には、吸気温度検出器１５が、また
冷却室２ａの入口には、機関冷却水温度検出器１
６が夫々設けられていて、これら検出器１５，１
６により検出された温度信号に応じて、各回路弁
９，１３が次述のように制御部８により制御され
る。

すなわち、始動後の暖気運転時には、吸気温度
が50℃以下であつて、吸気温度より機関冷却水温
度が高い時は、機関冷却水回路弁９が開、吸気冷
却水回路弁１３は閉とし、吸気温度が機関冷却水
温度より高い時は、機関冷却水回路弁９及び吸気
冷却水回路弁１３は共に閉とするよう制御部８に
より制御するものであり、給気温度より機関冷却
水温度が高い時のみ機関冷却水回路弁９を開と
し、機関冷却水を吸気冷却２へ流入させ、吸気冷
却水回路弁１３は閉となつて吸気冷却用水ポンプ
１２からの冷却水は吸気冷却器２の出口側へバイ
パスされ、吸気冷却器２の冷却室２ｂへは流入せ
ず、これにより、吸気は、温度の高い機関冷却系
５の冷却水により加熱されるため、燃焼が良好と
なり、排気の悪臭や白煙化が防止できる。

また、暖気運転完了後、低−中負荷運転時であ
つて、吸気温度が50〜80未満℃においては、前述
のとおり機関冷却系５の冷却水の温度と吸気の温
度とは略同じであつて温度差があまりなくかつ燃
焼するに充分な温度であるから、吸気を加熱ある
いは冷却する必要がなく、したがつて、機関冷却
水回路弁９及び吸気冷却水回路弁１３は閉とする
よう制御部８により制御するものであつて、各回
路弁９，１３とも閉となつているから、吸気冷却
器２へ冷却水は流入しない。

なお、この状態においては、機関冷却系５の温
度は吸気の温度と略同じであるから、機関冷却水
回路弁９を開として機関冷却系５の冷却水を吸気
冷却器２へ流入させても何ら弊害は生じない。

さらに、高速高負荷運転時には、吸気温度が機
関冷却水温度より大巾に高いものであり、吸気温
度が80℃以上であつて、機関冷却水温度より吸気
温度が高い時は、機関冷却水回路弁９及び吸気冷
却水回路弁１３が共に開となるよう制御弁８によ
り制御するものであり、各回路弁９，１３とも開
となつているから、吸気冷却器２の両冷却室２
ａ，２ｂに機関冷却水及び吸気冷却水が流入し
て、吸気冷却器２に流入した吸気を機関冷却水で
冷却し、さらに温度の低い吸気冷却水で冷却した
後、機関１へ供給するものであつて、高密度の吸
気を機関１へ供給でき、高出力、低燃費が得られ
るものである。

さらにまた、上記高速高負荷後の低−中負荷運
転時には、前述のとおり当初においては吸気温度
が低く機関冷却水温度が高いものであつて両者の
間に差があるけれども、その差はまもなくなるも
のであつて、吸気温度は前述如き50〜80未満℃に
なるものであり、この状態においては、吸気を加
熱あるいは冷却する必要がなく、したがつて、機
関冷却水回路弁９及び吸気冷却水回路弁１３は閉
とするよう制御部８は制御するものであつて、各
回路弁９，１３は閉となつているから、吸気冷却
器２へ冷却水は流入しない。

なお、上記実施例では吸気冷却器２内を２室に
分割して夫々の冷却室２ａ，２ｂに機関冷却水及
び吸気冷却水を流通させるようにしたが、第２図
に示すように内部を一室にして、吸気を加熱する
場合は機関冷却水を流通させ、吸気を冷却する場
合は、機関冷却水及び吸気冷却水を流通させるよ
うにしても同様な効果が得られる。また各回路弁
９，１３は制御部８からの信号で開閉される電磁
弁などを使用しているが、吸気温度及び機関冷却
水温度を感知して開閉するサーモスタツト弁など
であつてもよい。

本考案は上述のように、機関冷却系５の循環回
路における上記吸気冷却器２の冷却水流入口附近
にその冷却水温度を検出する検出器１６及び上記
吸気冷却器２における上記排気過給機３よりの空
気流入口附近にその吸気温度を検出する検出器１
５をそれぞれ設け、これら検出器１５，１６より
得られた信号により、上記機関冷却系及び吸気冷
却系に設けられた各回路弁９，１３を開閉し、必
要時、すなわち暖気運転時には機関冷却水を吸気
冷却器２へ流入させて吸気を加熱することによ
り、燃焼状態が良好となり、排気の悪臭や白煙化
が防止でき、また高速高負荷運転時には、機関冷
却水及び吸気冷却水を吸気冷却器２へ流入させて
吸気を冷却することにより高出力低燃費が実現で
き、しかも低−中負荷運転時には、吸気を加熱あ
るいは冷却する必要がないことからして、各回路
弁９，１３を閉じ、機関冷却水及び吸気冷却水を
吸気冷却器２へ流入させないようにして、吸気を
不必要な加熱あるいは冷却することがなくなるも
のであつて、合理的あり、かつ悪弊が生じる惧れ
がなくなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す回路図、第
２図は他の実施例を示す回路図である。 １は機関、２は吸気冷却器、５は機関冷却系、
６は吸気冷却系、７は機関冷却用水ポンプ、９は
機関冷却水回路弁、１２は吸気冷却用水ポンプ、
１３は吸気冷却用水ポンプ、１５，１６は検出
器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気過給機３により加圧された空気を吸気冷却
   器２を経て機関１へ供給するようにすると共に、
   該機関１により駆動される機関冷却用水ポンプ７
   により、冷却水が上記機関１を経て循環する循環
   回路を有する機関冷却系５と、上記機関１により
   駆動される吸気冷却用水ポンプ１２により、冷却
   水が上記吸気冷却器２を経て循環する循環回路を
   有する吸気冷却系６とを具備する高速デイーゼル
   機関において、 上記機関冷却系５の循環回路における、上記機
   関１の上流側を、機関冷却水回路弁９及び上記吸
   気冷却器２を経て、上記機関１の下流側へ連絡
   し、 上記吸気冷却系６の循環回路における、上記吸
   気冷却器２の上流側を、吸気冷却水回路弁１３及
   びバイパス路を経て上記吸気冷却器２の下流側へ
   連絡し、 上記機関冷却系５の循環回路における上記吸気
   冷却器２の冷却水流入口附近にその冷却水温度を
   検出する検出器１６を設けると共に、上記吸気冷
   却器２における上記排気過給機３よりの空気流入
   口附近にその吸気温度を検出する検出器１５を設
   け、 これら検出器１５，１６により吸気温度と機関
   冷却水温度をそれぞれ検出し、吸気温度が50℃以
   下であつて、吸気温度より冷却水温度が高い時、
   上記機関冷却水回路弁９を開、上記吸気冷却水回
   路弁１３を閉とし、吸気温度が機関冷却水温度よ
   り高い時、上記機関冷却水回路弁９及び吸気冷却
   水回路弁１３を閉とすると共に、吸気温度が50〜
   80未満℃にあつては、上記機関冷却水回路弁９及
   び吸気冷却水回路弁１３を閉とし、かつ吸気温度
   が80℃以上であつて、機関冷却水温度より吸気温
   度が高い時、上記機関冷却水回路弁９及び吸気冷
   却水回路弁１３を開とするように、上記機関冷却
   水回路弁９及び吸気冷却水回路弁１３を制御する
   制御部８を設けた ことを特徴とする吸気加熱冷却装置。