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ターボチャージャーは、エンジンが自力で吸える以上の空気を押し込みますが、空気を圧縮すると加熱され、最新の高圧エンジンでは150 °C以上になります。高温の空気は薄く、燃焼を高温にするため、空気はシリンダーに入る前に再び冷やされます。これが給気冷却で、それを行う冷却器が給気冷却器、すなわちインタークーラーです。このガイドでは、その2つの方式と、大型エンジンでなぜ給気が冷却系統全体で最も厳しい負荷になるのかを説明します。
給気を冷却する理由
冷たい空気は密度が高いため、同じシリンダーでもより多くの酸素を吸い込み、より多くの燃料を燃やし、より大きな出力を出します。冷たい空気は燃焼温度も下げるため、窒素酸化物の排出が抑えられ、ピストンと弁が限界内に保たれます。そのためエンジンメーカーは、冷却器後の給気温度（通常45〜60 °C）を指定し、それに基づいてエンジンを定格します。暑い日に冷却器がその温度に届かない場合、エンジン制御は自らを守るために出力を下げます。
空対空か空対水か
空対空の給気冷却器は、高温の給気をエンジンラジエーターの前または横にあるフィン付きコアに通し、ラジエーターファンが両方を冷却します。単純で、ラジエーター搭載の小型発電機セットで一般的ですが、給気を冷却器まで往復で配管しなければならず、コンパクトな設置に限られます。
空対水の給気冷却器はエンジン上にあり、給気の熱を冷却水回路に渡し、その回路がラジエーターの設置場所まで熱を運びます。大型エンジンは2段式を用います。ジャケット冷却水（HT）回路で空気を冷やす高温段と、別のLT回路上で最終温度まで下げる低温段です。LT回路は潤滑油の冷却も兼ねることが多くあります。
高温の現場でのLT回路
LT回路は、給気が目標に達するよう、冷却水を40〜55 °Cで戻さなければなりません。これは45 °Cや50 °Cの周囲温度よりわずか数ケルビン高いだけです。この小さな温度差のため、LTコイルはLT/HTラジエーターの中で最大かつ最も敏感な部分になります。最も冷たい空気を気流の最初に受け、1キロワットあたりの表面積が最大になります。暑い午後にエンジンが出力を下げる場合、その理由は通常LT回路です。
TECSは、LT/HTラジエーターを、現地の設計周囲温度におけるエンジンメーカーの給気制限に合わせてLTコイルの容量を決めて設計し、設置条件に応じて空対空の給気冷却器も設計します。LT回路のデータを含むエンジンのデータシートをお送りいただければ、現場に必要なものを提案書にてお示しします。
要点
- ターボ過給は吸気を150 °C以上に加熱する
- 冷却すると出力が上がり、NOxと部品温度が下がる
- 小型機は空対空、大型エンジンは空対水
- 大型エンジンは2段階で冷却：HT回路とLT回路
- 高温の現場では、LT戻り温度は周囲温度に近い
- TECSはエンジンメーカーの給気制限に合わせてLTコイルを選定
お問い合わせ時にお送りいただきたい情報
- エンジンのメーカー、型式、冷却データシート
- LT回路：熱量、流量、入口温度と要求出口温度
- オイルクーラーがLT回路にあるかどうか
- 現地の周囲温度、標高、湿度
- 空対空か空対水かの構成
- 設置条件と騒音制限
よくあるご質問
インタークーラーと給気冷却器の違いは何ですか？
実際には違いはありません。どちらの名前もターボチャージャーとシリンダーの間の冷却器を指します。「アフタークーラー」も使われますが、厳密には最終圧縮段の後の冷却器です。
給気が高温すぎるとどうなりますか？
エンジンの出力が下がり、より高温で運転し、NOxの排出が増えます。制御は限界内に収まるよう負荷を下げます。発電機セットでは、暑い日の出力低下として現れます。
LTラジエーターになぜこれほど大きな表面積が必要ですか？
冷却水が周囲空気よりわずか数ケルビン高い温度で戻らなければならないからです。小さな温度差で熱を移すには大きな表面積が必要です。
LTの熱は回収できますか？
まれです。40〜55 °Cではほとんどの熱需要家には低温すぎます。ラジエーターへ送られ、HT段の熱はCHPプラントで回収できます。
大型エンジンで空対空冷却器は使われますか？
まれです。大型エンジンはエンジン上に水冷式給気冷却器を備え、LT回路を通じて熱をリモートラジエーターへ送ります。
お問い合わせ
熱負荷、流体温度と流量、周囲条件、設置上の制約をお送りください。設計提案にてご回答します。次の方法でもご連絡いただけます： WhatsApp。
