インタークーラー

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インタークーラー
シングルインタークーラー(図は2ストローク機関の例)とツインインタークーラー(図は4ストローク機関の例)における冷却方法の比較

インタークーラー: intercooler)は、船舶鉄道車両自動車航空機発電機等に用いられる過給機ターボスーパーチャージャー等)付き内燃機関用補機で、過給機の圧縮により温度が上がった空気を冷却する熱交換器である。燃費効率と出力(トルク仕事率)が向上する。

解説[編集]

本来インタークーラーとは、多段過給において過給機と過給機との間に置かれて、一段目の過給機で圧縮された空気を冷却する中間冷却機のことを指し、エンジンの手前の冷却器はアフタークーラーであるが、今では自動車用語でインタークーラーが後述のものを指す言葉として用いられることがある。いつ頃過給機と過給機との間にあるものがインタークーラーと定義されたのか定かではないが、1930〜1940年代の航空機開発ではタービンからインタークーラー、インタークーラーからキャブレター、と過給機とエンジン間の物として通例的に使われている。この種の吸気冷却器全般を指してチャージクーラーとも呼ばれる。舶用エンジン等ではアフタークーラーという語が用いられることが多い。イギリスのロールス・ロイス マーリンではインタークーラー、アリソンV-1650ではアフタークーラーと呼ぶが習慣の違いである。外気による空冷式と、水冷式とがある。ラジエーターオイルクーラー同様、放熱するためのフィンが並んでいる。

熱機関は、熱サイクルの低温熱源と高温熱源の温度差が大きい程効率が良く、内燃機関は、同圧力では吸気温度が低いほど単位容積当たりの吸気質量が増え、より多くの燃料を燃焼させることが可能となり出力が向上する。過給機付きエンジンは自然吸気より圧縮比が低くするため効率が下がるが、インタークーラーによる吸気温度低下に比例圧力が低下する(圧縮空気の密度は変わらない)ため、そのぶん圧縮比を高く設定出来る。さらに圧力低下をなるべく抑えたり、インタークーラーを前提に過給機を設計する事により、更に空気の密度が増す。

自動車への設置方式[編集]

水平に設置されたインタークーラー(スバル・インプレッサ

構造の簡便さから空冷式が多いが、近年は大排気量エンジンをターボ過給した小排気量エンジンに置き換えることにより燃費の向上を目指したエンジン(ダウンサイジングコンセプト)が増えつつあり、吸気系の容量を減らすために専用のラジエーターによる水冷式が採用されることもある。

ターボによる過給エンジンではターボラグが生ずる場合があるが、スーパーチャージャーによる場合でもインタークーラーを設置すると、空気が圧縮されてからエンジンに供給されるまでの吸気系距離が長くなり、輸送時間が増加することでレスポンスが低下する。そのため、フォルクスワーゲン社のTSIでは水冷式を採用し、吸気通路を短縮して応答性の向上に努めている。大型化等冷却性能を上げる程レスポンスが低下する事になるので、最適に設計される。

フロントエンジン車の場合は車体前部に、ミッドシップリアエンジン車の場合は車体後部に取り付けられることが多い。改造によって新たに設置されたり別の個所へ移動させられる事もある。

車体に空気取り入れ口を設け、そこから導入された外気をインタークーラーにあてる構造のものも多数存在する。エンジンルームの構造によっては外気を効率良く当てるためにダクトを利用したものもある。

主に採られる設置方式を記す。

前置き
ラジエーターの前に平行になるよう設置。純正の配置で採られる車種もあれば、チューニングにより配管を変更して前置きにする場合もある。
中置き
ラジエーター後方に平行に設置。水温対策やクラッシュによるエンジンブローなどを防ぐ目的で採られる。
水平
エンジンルーム上部に水平になるよう設置。ボンネットにはインタークーラーへエアを導く為のダクトが存在するのが一般的。
Vマウント
ラジエーターとインタークーラーがVの字になるよう設置。
  • 水冷式インタークーラー

市販車ではトヨタ・ソアラトヨタ・セリカXXのM-TEU搭載車、トヨタ・セリカ GT-four RC、ホンダ・レジェンド V6 Tiなど一部の車種で水冷式が採用された事がある。 水冷式は同じ熱効率でも空冷式よりもクーラーコアを小型に設計でき、低速走行時の熱交換率にも優れる為、当初はインタークーラーにおいても水冷式の普及が期待されたが、水経路をエンジン冷却系統と共有した水冷式には「吸気温度の下限がラジエーター水温に依存する」という欠点があった。例えばラジエーター水温がサーモスタットで81度に保たれた場合、インタークーラーを通過する空気は81度以下には冷却されない。これを回避するにはエンジン冷却系統とは別に、インタークーラー用のサブラジエーターを設ける必要が生じてしまう。

エンジン冷却系統から独立したサブラジエーターを設けた場合、エンジン冷却系統のウォーターポンプが使用できない為、ベルト駆動あるいは電動式のウォーターポンプが別途必要となる。当然ながら、停車中や低速走行時の冷却も考慮して、インタークーラー用のサブラジエーターには(エンジン冷却系統とは別の)クーリングファンを設けなければならない。このような結果、トータルのシステムで比較した場合、水冷式は空冷式に比べて複雑で大規模なシステムとなってしまい、当初期待されたダウンサイジングは達成できなかった。

船舶、艦船への設置方式[編集]

外部から取り込んだ水を使用する水冷式の為、効率が高い。

関連項目[編集]