JPH0343403Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンに対する給気を圧縮して同
エンジンに供給する過給エンジンの改良に関する
ものである。

技術上良く知られているように、過給エンジン
においては、過給機によつて給気を圧縮する際に
吸気温度が不可避的に上昇するため充填効率の向
上が妨げられる不具合がある。そこで、過給機の
吐出圧縮空気を冷却することによつてエンジンの
充填効率を一層改善するために、車両用過給エン
ジンにおいては従来屡々インタクーラが採用され
ている。インタクーラは、一般に、エンジンの冷
却水を冷却するラジエータと同様な構造を有し、
多数の放熱フイン付熱交換管の内部に過給空気を
流通させ、同熱交換管の外部に流れる走行風によ
つて過給空気を冷却するものであるが、構造複雑
で高価であり、又狭いエンジンルーム内で大きい
スペースを占拠する不具合があり、更に車両の走
行速度によつて冷却能力が著しく変動する等の欠
点があつた。一方、過給空気の温度を低下させて
充填効率を向上する他の方法として、過給空気内
に水を噴射しその気化によつて空気温度を低下さ
せる手法が既に提案されているが、負荷及び回転
数が大巾に変動する車両用過給エンジンにおい
て、エンジンの運転状態に応じ過不足なく適量の
水を噴射することは決して容易ではなく、とくに
未蒸発の水滴がエンジンの内部に取込まれると、
各部分の発錆や、潤滑油の希釈による潤滑不良及
びこれに基づくエンジン構成部品の異常摩耗等を
惹起する惧れがあり、極めて危険である。

本考案は、上記に鑑み創案されたもので、エン
ジンの給気を圧縮して同エンジンに供給する過給
機、上記過給機の吐出圧縮空気をエンジンの給気
管に導く圧縮空気通路、上記圧縮空気通路内に配
設され圧縮空気温度の高低に応じて増減する量の
水を噴射する水噴射装置、上記水噴射装置の下流
側における圧縮空気通路内に設けられ未蒸発水分
を分離して通路外に排除する気水分離装置、上記
気水分離装置の下流側における圧縮空気通路内に
設けられた圧縮空気の相対湿度を検知する結露セ
ンサ、及び上記結露センサにより検知された相対
湿度が設定値を越えたとき上記水噴射装置の作動
を停止させる水噴射作動停止装置を具備したこと
を特徴とする過給エンジンを要旨とするものであ
る。

以下本考案の実施例を添付図面について具体的
に説明する。図中符号１０は車両用のエンジンを
総括的に示し、同エンジンは排気管１２と給気管
１４とを具えている。１６は上記排気管１２に連
結されエンジン１０の排気ガスによつて駆動され
る排気ガスタービン１８と、同排気ガスタービン
に直結して駆動されるコンプレツサ２０とからな
る過給機であつて、上記コンプレツサ２０は、エ
アクリーナ２２を経て吸入した外気を圧縮し、圧
縮した空気を圧縮空気通路２４を経て上記給気管
１４に供給する。２６は上記圧縮空気通路２４内
に設けられた水噴射ノズルであつて、水タンク２
８内に貯溜された水が、電磁式水ポンプ３０、電
磁切換弁３２及び温度検知給水弁３４を経て供給
され、一方、水の噴霧化を促進するための圧縮空
気が、空気タンク３６、フイルタ３８、電磁切換
弁４０及び調圧弁４２を経て供給されるようにな
つている。４４は上記圧縮空気通路２４内におい
て水噴射ノズル２６の下流側に設けられた気水分
離装置であつて、図示の実施例では、圧縮空気通
路２４を構成する管の一部を切り離して距離ｄだ
け離間させかつ好ましくは上流側の管径を下流側
の管径より若干大きくし、当該離間部４４ａの外
周を囲むケーシング４４ｂを設けた簡単な構造の
ものである。４６は上記気水分離装置のケーシン
グ４４ｂに溜つた未蒸発水を受容するトラツプで
あつて、同トラツプに補集された水は上記水タン
ク２８に回収される。４８は上記気水分離装置４
４の下流側における圧縮空気通路２４内に設けら
れた感温センサであつて、例えば感温ワツクス、
バイメタル等の温度応動素子によつて構成され、
圧縮空気の温度が高いときには上記温度検知給水
弁３４を開いて噴射水量を増加させ、圧縮空気温
度が低いときには同給水弁３４の開度を小さくし
て噴射水量を低減するように、同給水弁３４に対
し作動的に連結されている。５０は同様に気水分
離装置４４の下流側における圧縮空気通路２４内
に設けられた結露センサーであつて、相対湿度が
94％以上になつたときスイツチング作用を行なつ
て常閉の第１リレー５２のコイル５２ａを付勢
し、上記電磁切換弁３２及び４０の付勢回路内に
挿入された同リレー接点５２ｂを開くように設け
られている。５４は上記エンジン１０の負荷即ち
アクセル開度に対応するスイツチであつて、予め
設定されたアクセル開度例えば75％開度以上で閉
成されて、第２リレー５６のコイル５６ａを付勢
し上記電磁切換弁３２及び４０の付勢回路内に挿
入されたリレー接点５６ｂを閉じるように設けら
れている。５８は車載電源例えばバツテリ、６０
は前記噴射水供給回路内に介装された周知のリリ
ーフ弁である。

上記構成において、エンジン１０の運転中、そ
の排気ガスが過給機１６の排気タービン１８に供
給されてコンプレツサ２０が駆動され、同コンプ
レツサがエアフイルタ２２を経て吸入した外気を
圧縮して圧縮空気通路２４からエンジンの給気管
１４に圧送し、エンジン１０に過給空気を供給す
る。この場合、コンプレツサ２０内で行なわれる
断熱圧縮によつて給気の温度が不可避的に上昇
し、エンジン１０に対する過給の効果、換言すれ
ば充填効率の向上を妨げるので、コンプレツサ２
０の吐出圧縮空気を冷却してエンジンに供給する
ことが好ましい。さて、車両の運転車がエンジン
の負荷に応じアクセルペダルを踏込んでアクセル
開度が75％を越えると、アクセルスイツチ５４が
閉成されて第２リレー５６のリレーコイル５６ａ
が付勢されリレー接点５６ｂが閉じる。一方、圧
縮空気通路２４内を流れる過給空気の相対湿度が
94％以下で結露の惧れがない状態では、第１リレ
ー５２の接点５２ｂが閉じているので、電源５８
から電磁切換弁３２，４０及び電磁式水ポンプ３
０に電源が流れ、切換弁３２，４０が開かれ、同
時に水ポンプ３０が作動を開始する。水タンク２
８内の水が水ポンプ３０によつて切換弁３２、温
度検知給水弁３４を経て水噴射ノズル２６に圧送
され、同時に空気タンク３６内の圧縮空気がフイ
ルタ３８、切換弁４０、調圧弁４２を経て水噴射
ノズル２６に供給されるので、圧縮空気によつて
効果的に霧化された水が圧縮空気通路２４内に噴
射され、圧縮空気即ち過給空気と混合して気化
し、過給空気を冷却する。この際、温度センサ４
８によつて過給空気の温度が検知され、温度が高
いときは給水弁３４の開度を大きくし、反対に温
度が低いときは給水弁の開度を小さくして、相対
湿度が略一定になるように噴射水量が制御され
る。また、水噴射ノズル２６から噴射された水の
うち未蒸発のものは、気水分離装置４４によつて
捕捉され、水タンク２８に還流されるので、水滴
がエンジン１０内に持込まれて、各構成部品を錆
つかせたり、潤滑油を希釈して潤滑不良及びこれ
に基づく異常摩耗を生起したりすることがない。
更に又、気水分離装置４４の下流側に結露センサ
５０が設けられていて、過給空気の相対湿度が94
％以上となり結露の惧れがある場合には、リレー
５２によつてその接点５２ｂが開かれるので、切
換弁３２及び４０が閉止され、水噴射が停止され
る。これによつて気水分離装置４４より下流側の
過給空気管路内の結露に基づく水滴がエンジン１
０内に持込まれることが確実に防止される。な
お、エンジン１０の低負荷運転域では、水噴射の
メリツトが小さいので、上記実施例では、アクセ
ルスイツチ５４によつて、アクセル開度75％以上
ではじめて水噴射が行なわれるように設定した
が、この設定負荷は任意に変更することができる
し、又場合によつてはアクセルスイツチ５４及び
第２リレー５６を省略することもできる。そし
て、この装置は従来のインタクーラと較べて構造
簡単で安価であり、又走行速度によつて冷却能力
が大巾に変動する不具合がない。更に水タンク２
８は敢て狭いエンジンルームに設ける必要がな
く、スペース的制約が小さい他の場所に容易に設
定スペースを得ることができるので有利である。
なお、水噴射によつてインタクーラと同様、又は
それ以上に給気の温度を低下し充填効率を改善し
得るだけでなく、給気内の水蒸気の存在によつて
排気ガス中の有害成分であるNO_Xの発生が抑制
され更にNO_X発生の抑制により燃費を改善し得
る追加の利点がある。

叙上のように、本考案に係る過給エンジンは、
エンジンの給気を圧縮して同エンジンに供給する
過給機、上記過給機の吐出圧縮空気をエンジンの
給気管に導く圧縮空気通路、上記圧縮空気通路内
に配設され圧縮空気温度の高低に応じて増減する
量の水を噴射する水噴射装置、上記水噴射装置の
下流側における圧縮空気通路内に設けられ未蒸発
水分を分離して通路外に排除する気水分離装置、
上記気水分離装置の下流側における圧縮空気通路
内に設けられた圧縮空気の相対湿度を検知する結
露センサ、及び上記結露センサにより検知された
相対湿度が設定値を越えたとき上記水噴射装置の
作動を停止させる水噴射作動停止装置を具備した
ことを特徴とし、構造簡単かつ安価な構成によつ
て過給空気を効果的に冷却し、エンジンの充填効
率を向上してその性能を改善することができるの
で、極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の一実施例を示す概略構成図
である。 １０……エンジン、１６……過給機、２４……
圧縮空気通路、２６……水噴射ノズル、３０……
水ポンプ、３４……温度検知給水弁、４４……気
水分離装置、４８……感温センサ、５０……結露
センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの給気を圧縮して同エンジンに供給す
   る過給機、上記過給機の吐出圧縮空気をエンジン
   の給気管に導く圧縮空気通路、上記圧縮空気通路
   内に配設され圧縮空気温度の高低に応じて増減す
   る量の水を噴射する水噴射装置、上記水噴射装置
   の下流側における圧縮空気通路内に設けられ未蒸
   発水分を分離して通路外に排除する気水分離装
   置、上記気水分離装置の下流側における圧縮空気
   通路内に設けられた圧縮空気の相対湿度を検知す
   る結露センサ、及び上記結露センサにより検知さ
   れた相対湿度が設定値を越えたとき上記水噴射装
   置の作動を停止させる水噴射作動停止装置を具備
   したことを特徴とする過給エンジン。