(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
前記ディフューザ（８）は、外側の円錐状のディフューザ管（１４）によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
さらに前記ディフューザ（８）は、前記外側のディフューザ管（１４）内に設けられた円錐形の挿入部（１３）を有し、該挿入部（１３）の円錐角度は前記外側のディフューザ管（１４）の円錐角度よりも大きいことを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記挿入部（１３）の円錐角度（ａ）が３０°から５０°の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のピストン式内燃機関。
【請求項３】
前記挿入部（１３）の円錐角度が３５°であることを特徴とする請求項２記載のピストン式内燃機関。
【請求項４】
前記ディフューザ（８）を形成する管（１４）の円錐角度が３０°であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のピストン式内燃機関。
【請求項５】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
前記ディフューザ（８）は、円錐状のディフューザ管によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
前記ディフューザ（８）の前記ケーシング（７）への開口部領域には、放射状に段を有して設けられた多数のガイド板（１６）が備えられており、これらガイド板が、ディフューザ（８）とケーシング（７）との間のエッジの内側に該エッジの周囲に沿って放射状に巡らされ、円環状の流れ通路を形成していることを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【請求項６】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
該ディフューザ（８）は、前記排ガスターボ過給機（３）の前記コンプレッサの前記排出口（６）に接続された前記円錐状のディフューザ管（１０）と、該ディフューザ管に接続された接続管（１１）との２つの部分から成り、該接続管（１１）の前記ディフューザ管（１０）から離れた端部には漏斗状に拡大された移行領域（１２）が設けられ、該移行領域によって、該ディフューザ（８）は、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続されており、
かつ前記ディフューザ（８）は、外側の円錐状のディフューザ管（１４）によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
さらに前記ディフューザ（８）は、前記外側のディフューザ管（１４）内に設けられた円錐形の挿入部（１３）を有し、該挿入部（１３）の円錐角度は前記外側のディフューザ管（１４）の円錐角度よりも大きいことを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【請求項７】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
該ディフューザ（８）は、前記排ガスターボ過給機（３）の前記コンプレッサの前記排出口（６）に接続された前記円錐状のディフューザ管（１０）と、該ディフューザ管に接続された接続管（１１）との２つの部分から成り、該接続管（１１）の前記ディフューザ管（１０）から離れた端部には漏斗状に拡大された移行領域（１２）が設けられ、該移行領域によって、該ディフューザ（８）は、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続されており、
その際、前記ディフューザ（８）は、円錐状のディフューザ管によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
前記ディフューザ（８）の前記ケーシング（７）への開口部領域には、放射状に段を有して設けられた多数のガイド板（１６）が備えられており、これらガイド板が、ディフューザ（８）とケーシング（７）との間のエッジの内側に該エッジの周囲に沿って放射状に巡らされ、円環状の流れ通路を形成していることを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【請求項８】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
前記ディフューザ（８）は、外側の円錐状のディフューザ管（１４）によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
かつ前記ディフューザ（８）は、前記外側のディフューザ管（１４）内に設けられた円錐形の挿入部（１３）を有し、該挿入部（１３）の円錐角度は前記外側のディフューザ管（１４）の円錐角度よりも大きく、
前記ディフューザ（８）は、円錐状のディフューザ管によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
前記ディフューザ（８）の前記ケーシング（７）への開口部領域には、放射状に段を有して設けられた多数のガイド板（１６）が備えられており、これらガイド板が、ディフューザ（８）とケーシング（７）との間のエッジの内側に該エッジの周囲に沿って放射状に巡らされ、円環状の流れ通路を形成していることを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【請求項９】
少なくとも１つの排ガスターボ過給機（３）と該排ガスターボ過給機の後段側に設けられた給気冷却器（４）とを備えた大型ディーゼルエンジンであって、
前記排ガスターボ過給機（３）のコンプレッサの排出口（６）と前記給気冷却器（４）とがディフューザ（８）を介して互いに結合され、該ディフューザ（８）は円錐状のディフューザ管（１０）を有し、前記給気冷却器（４）のケーシング（７）が、前記ディフューザ（８）の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有し、前記給気冷却器（４）の冷却部材と前記ディフューザ（８）の開口部との間に、気体分配室（９）を形成する空洞のケーシング領域を有し、
該ディフューザ（８）は、前記排ガスターボ過給機（３）の前記コンプレッサの前記排出口（６）に接続された前記円錐状のディフューザ管（１０）と、該ディフューザ管に接続された接続管（１１）との２つの部分から成り、該接続管（１１）の前記ディフューザ管（１０）から離れた端部には漏斗状に拡大された移行領域（１２）が設けられ、該移行領域によって、該ディフューザ（８）は、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続されており、
かつ前記ディフューザ（８）は、外側の円錐状のディフューザ管（１４）によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
さらに前記ディフューザ（８）は、前記外側のディフューザ管（１４）内に設けられた円錐形の挿入部（１３）を有し、該挿入部（１３）の円錐角度は前記外側のディフューザ管（１４）の円錐角度よりも大きく、
前記ディフューザ（８）は、円錐状のディフューザ管によって、前記気体分配室（９）を形成する前記給気冷却器（４）の前記ケーシング（７）の前記空洞のケーシング領域に接続され、
前記ディフューザ（８）の前記ケーシング（７）への開口部領域には、放射状に段を有して設けられた多数のガイド板（１６）が備えられており、これらガイド板が、ディフューザ（８）とケーシング（７）との間のエッジの内側に該エッジの周囲に沿って放射状に巡らされ、円環状の流れ通路を形成していることを特徴とする大型ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくとも一つの排ガスターボ過給機を備えたピストン式内燃機関、特に大型ディーゼルエンジンに関するものである。前記排ガスターボ過給機のコンプレッサは、流れの方向に円錐状に拡大する管を有するディフューザを介して後段に設けられた給気冷却器に結合される。
【０００２】
【従来の技術】
コンプレッサを出た空気は接線方向速度及び軸方向速度のほぼ等しい螺旋形の運動を行なう。従って前記空気は放射状に外側に突き進み、前記ディフューザの管内部円周面に付着される。前記冷却器のケーシングの断面は前記ディフューザの末端断面よりもはるかに大きいので、前記空気はディフューザを出て冷却器のケーシングに入る際、ケーシングの上部領域に分散せざるをえない。
【０００３】
従来用いられていた上記の種類の構成においては、円錐状に拡大する前記ディフューザの管は移行部を有さずに前記給気冷却器のケーシングに設けられる。そのため空気が不均一に分散され、空気の速度及び渦巻き形成が局所的に増大し、それに応じて大きな空気力が生じる可能性がある。このような理由から、前記給気冷却器の部材、特に前記冷却管に設けられた冷却リブに過剰な負担がかかり、破損する恐れがある。その結果、給気冷却器の寿命は比較的短くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、上記の如き理由に基づき、給気冷却器に流入する空気によって該給気冷却器内で過剰な負荷の掛からない、上記タイプのピストン式内燃機関を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による上記課題の第一の解決策は、前記ディフューザの末端を、漏斗状に拡大された移行領域として形成し、該移行領域を給気冷却器のケーシングに接続することである。その際、特に好適な形成は、漏斗状に拡大された前記移行領域の断面がトーラス (torus) 状に湾曲していることである。この第一の解決策によってディフューザの開口部領域の鋭角さは消滅される。
【０００６】
本発明による第二の解決策は、前記ディフューザ内に円錐形の挿入部を設け、該挿入部の円錐角度を前記ディフューザと境界を成す管の円錐角度に対して小さく、又は同一に、あるいは大きくすることである。これによって円環状の空間が形成され、該円環状の空間によって方向性のある流れが生じ、この方向性のある流れによって、前記ディフューザの開口部領域の縁部が鋭いことに起因する危険が防止されるので、前記冷却リブなどに過剰な負担が掛からなくなる。
【０００７】
本発明によるさらに別の解決策は、前記ディフューザの開口部領域にリング状の流れ通路を形成する、少なくとも一つのガイド板を設けることである。この方法は空気が均一に分配されるのを支援し、前記給気冷却器内部で、局所的な過負荷が掛かることが抑えられる。
【０００８】
以上の解決策は、単独でも、二つ又は三つ全てを組み合わせて用いることも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上位の請求項に記載された手段の有利な形態及びさらに好適なる形態は下位の請求項に記載され、図面を参照した以下の実施形態の説明において詳述される。
【００１０】
図１は、本発明と同種のピストン式内燃機関の正面図；
図２は、開口部領域がトーラス状に湾曲したディフューザを有する本発明の第一の実施形態の部分断面図；
図３は、円錐形部材が内設されたディフューザを有する本発明の第二の実施形態の部分断面図；
図４は、前記ディフューザの開口部領域にガイド板を設けた本発明の第三の実施形態を示す図である。
【００１１】
図１に示す基本的なピストン式内燃機関は、例えば船の駆動などに使用される大型２サイクルディーゼルエンジンである。この種のエンジンの構造及び作動は周知であるので、本発明との関連で詳しく説明する必要のないもである。
【００１２】
シリンダ１から排出される排ガスは排ガス集合管２に集められ、この排ガスによって排ガスターボ過給器３のタービンが駆動される。この排ガスターボ過給器のコンプレッサは前記シリンダ１に供給される給気を圧縮する。排ガスターボ過給器を複数設けることも当然可能である。排ガスターボ過給器３の後段には給気冷却器４が設けられ、該給気冷却器によって予め圧縮された給気が冷却され、良好な充填性が得られる。前記給気冷却器４を出た空気は分配管５を介してシリンダ１に至る。該シリンダには流入スリットが設けられている。
【００１３】
前記排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出口６と前記給気冷却器４のケーシング７はディフューザ８によって互いに接続されている。このディフューザは、流れ方向に円錐状に拡大する管によって形成される。この管は、小さい方の直径が、該径と同一径を有した、排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出口６に接合され、反対側の、大きい方の直径に対応する端部が給気冷却器４のケーシング７に接続される。該ケーシングはディフューザ８の開口部断面に対してはるかに大きな断面を有しているので、空気の分散が生じざるを得ない。このような空気の分散はできる限り均一に行なわれなければならない。従って、給気冷却器４の冷却部材の上部には、分配室９として機能する空洞のケーシング領域が設けられる。
【００１４】
前記ディフューザ８内では、経験からわかるように、軸方向成分及び接線方向成分がほぼ等しい螺旋形の空気の流れが生じる。その際、高速で移動される空気は放射状に外側に押され、前記デフューザ８を形成する前記管の内部円周面に付着し、それによって前記空気が前記給気冷却器４のケーシング７に流入する際、問題が起こる恐れがある。
【００１５】
前記空気が前記ケーシング７に流入する際、前記分配室９内で不都合な分散が生じ、又は渦巻きが形成され、あるいは強力な空気の流れが前記給気冷却器４の冷却部材に強い局所的な効果を及ぼし、それによって前記冷却管の冷却リブに機械的及び動力学的な負荷が過剰に掛かったりすることを防止するため、図２による実施形態ではディフューザ８が二つの部材から構成される。該ディフューザはこの場合、排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出管６に接続された、円錐状に拡大するディフューザ管１０から成り、該ディフューザ管に接続管１１が接続されている。該接続管のもう一方の端部には、漏斗状に拡大される移行領域１２が設けられ、該移行領域によって前記給気冷却器４のケーシング７に接続されている。
【００１６】
図２に示す例では、上記の漏斗状に拡大された移行領域１２は断面がトーラス (torus) 状に湾曲しているので、半径ｒで示される如きトランペット形の移行湾曲部が形成されるが、この移行領域に湾曲部を設けずに、単に円錐形の端部部材として形成することも考えられる。その場合は比較的大きな円錐角度（少なくとも４５°、あるいはそれ以上であるのことが好適である）を設けなければならない。何れにせよ、移行領域が漏斗状に拡大されると、前記分配室９内部の空気の分散が良好に行なわれ、図に示す実施形態のように移行領域を円形に形成すると特に優れた結果が得られることが経験から分かっている。
【００１７】
図３に示される実施形態では、同じ目的のために、前記ディフューザ８内に円錐形の挿入部１３が設けられる。ディフューザ８はこの場合、小さい直径を有する方が排ガスターボ過給器３のコンプレッサの排出管６に接続されかつ大きい直径を有する方が給気冷却器４のケーシング７に直接固定された、円錐状に拡大する管１４を有している。前記円錐状の挿入部１３は管１４と同じ長さを有している。従って円錐状の挿入部１３の先端は、管１４の過給器側の端部領域に設けられる。円錐状の挿入部１３の底面は前記管１４の開口部断面と同一平面上にある。円錐状の挿入部１３の円錐角度ａは、管１４の円錐角度よりも大きくても、同一であっても、また小さくてもよい。図示例では、前記挿入部１３の円錐角度ａは、前記管１４の円錐角度よりも大きいので、流れの方向に減少する僅かな幅を有するリング状空間１５が生じ、その結果空気が加速される。逆の場合には、空気速度が比較的小さくなる。これは特にディフューザが小さく構成される場合に好適である。
【００１８】
前記円錐状の挿入部１３の円錐角度ａは、例えば４°から６０°といった広範囲内に設けられ、３０°から５０°の範囲が好適であ。この場合は特に３５°となっている。前記管１４の円錐角度は４°から４５°に設けられ、２５°から４５°の範囲が好適である。この場合は特に３０°となっている。従って、図３に記載された外部角度ｂはこの場合、好適に１５０°となる。図３による実施形態では、図２と比較して分かるように、ディフューザの配置が比較的短くなるので、全体の構成が好適に特にコンパクトになる。
【００１９】
図４による実施の形態のものでは、やはり上記と同じ目的で、ディフューザ８の開口部領域に、放射状に前後に段差を有して囲むガイド板１６が設けられている。これらガイド板が円環状の流れ通路１７を形成している。該流れ通路はこの場合、ディフューザ８が前記分配室９に合流する際に、前記ディフューザ８と前記給気冷却器４のケーシング７との間に生じる鋭いエッジの周囲を巡っている。従ってガイド板１６はこの場合、前記エッジの放射状内部で該縁の周囲を巡っている。前記ガイド板１６は、前記ディフューザ内に突出して設けても、完全にディフューザ内に設けてもよい。簡単な場合は、ガイド板を一つ設けるだけでも足る。
【００２０】
通常は、図２から図４の手段が、図に示した実施形態に見られるように、択一的に用いられれば十分である。何れの場合も試験によって明らかなように、前記給気冷却器４の冷却部材は十分に負担を軽減され、それによって給気冷却器の寿命が延長される。しかしながら効果を高めるために、上記の手段を二つずつあるいは全て組み合わせることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明と同種のピストン式内燃機関を示す正面断面図である。
【図２】  開口部領域がトーラス状に湾曲したディフューザを有する本発明の第一の実施形態の部分断面図である。
【図３】  円錐形部材が内設されたディフューザを有する本発明の第二の実施形態の部分断面図である。
【図４】  前記ディフューザの開口部領域にガイド板を設けた本発明の第三の実施形態の部分断面図である。
【符号の説明】
３  排ガスターボ過給機
４  給気冷却器
７  ケーシング
８  ディフューザ
１０  管
１２  移行領域
１３  挿入部
１４  管
１６  ガイド板
１７  流れ通路
ａ  円錐角度
【図１】
0003895453.tif 000002
【図２】
0003895453.tif 000003
【図３】
0003895453.tif 000004
【図４】
0003895453.tif 000005