CN103842198B

CN103842198B - 车辆前部结构

Info

Publication number: CN103842198B
Application number: CN201180073903.7A
Authority: CN
Inventors: 田岛正夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: US20140251241A1; JP5655952B2; US9188052B2; WO2013054406A1; CN103842198A; JPWO2013054406A1

Abstract

本发明涉及一种车辆前部结构，其目的在于，获得一种能够高效地向热交换器引导冷却风的车辆前部结构。车辆前部结构（10）具备：热交换器（30）；流道构件（24），其形成排出流道（24D），所述排出流道（24D）将从热交换器（30）的空气侧流道中通过的空气流在相对于该热交换器（30）的车辆后方从朝向车辆下方的开口部（24L）排出到车外；空气流促进结构（40），其形成从前端侧朝向后端侧逐渐变窄的缩小流道（42），并且在前端侧使从车辆地板下流入的行驶风增速并从排出流道（24D）中的热交换器（30）与开口部（24L）之间流出。

Description

车辆前部结构

技术领域

本发明涉及一种车辆前部结构。

背景技术

已知一种将轴流风扇配置于散热器及冷凝器的车辆后方的冷却组件(例如，参照日本特开2007-056717号公报、日本特开2008-019741号公报)。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，关于高效地向散热器或冷凝器引导冷却风的技术，还存在改进的余地。

本发明的目的在于，获得一种能够高效地向热交换器引导冷却风的车辆前部结构。

用于解决课题的方法

本发明的第一方式所涉及的车辆前部结构具备：热交换器，其被配置在相对于动力单元的车辆后方，且通过形成于车身底罩上的空气进入口而被导入空气流；流道构件，其形成排出流道，所述排出流道将从所述热交换器的空气侧流道中通过的空气流在相对于该热交换器的车辆后方从朝向车辆下方的开口部排出到车外；空气流促进结构，其被配置于所述热交换器和所述开口部之间且所述排出流道的车辆下方，并形成从前端侧朝向后端侧逐渐变窄的缩小流道，并且在前端侧使从车辆地板下流入的行驶风增速并从所述排出流道中的所述热交换器与所述开口部之间流出。

根据上述方式，车辆行驶风流入空气流促进结构的缩小流道，并从该缩小流道部流出至排出流道的中间部。随着从缩小流道通过，行驶风的流速被增速。因此，在排出流道中的来自缩小流道的行驶风的流出部位的周围即热交换器的后方产生负压(负压变大)，从而与未设置空气流促进结构的结构相比，生成或促进了从热交换器的空气侧流道通过的冷却风。

如此，在上述方式的车辆前部结构中，能够高效地向热交换器引导冷却风。

在上述方式中，也可以采用如下的结构，即，所述空气流促进结构由如下的构件构成，所述构件包括：排气系统部件，其被配置于相对于所述排出流道的开口部的车辆前侧；绝热构件，其以形成有所述缩小流道的至少一部分的方式而从车辆前方及上方覆盖所述排气系统部件的至少一部分。

根据上述方式，利用在车辆的功能上所必需的部件来构成了缩小流道部。另外，能够实现行驶风对排气系统部件即排气的冷却。

在上述方式中，也可以采用如下的结构，即，所述排气系统部件以包含消声器的方式而构成，所述消声器以使车辆宽度方向成为长度方向的方式而配置，并且在车辆上下方向上被设为扁平。

根据上述方式，空气流与扁平消声器的较宽的面接触，从而排气的冷却效果较大。

在上述方式中，也可以采用如下的结构，即，具备风扇，所述风扇被设置在所述排出流道内的相对于所述热交换器的车辆后侧、且相对于所述缩小流道部使空气流出的部分的车辆前侧，并通过工作而生成从所述热交换器通过的空气流，并且在车速超过了预定值时被禁止工作。

根据上述方式，在车速超过预定值且风扇不工作的状态下，能够确保从热交换器的空气侧流道通过的冷却风量。

发明效果

如以上所说明的那样，本发明所涉及的车辆前部结构实现了能够高效地向热交换器引导冷却风的优异效果。

附图说明

图1为将本发明的实施方式所涉及的车辆前部结构的主要部分放大表示的侧剖视图。

图2为模式化地表示本发明的实施方式所涉及的车辆前部结构的侧剖视图。

图3为模式化地表示本发明的实施方式所涉及的车辆前部结构的俯视图。

图4为表示构成本发明的实施方式所涉及的车辆前部结构的副消声器和隔热体的立体图。

具体实施方式

根据图1至图4，对本发明的实施方式所涉及的车辆前部结构10进行说明。对应用了车辆前部结构10的汽车V的概要结构、冷却单元结构、及促进向冷却单元的行驶风的导入的空气流促进结构、本实施方式的作用依次进行说明。另外，图中适当示出的箭头标记FR表示车辆前后方向的前方，箭头标记UP表示车辆上下方向的上方，箭头标记W表示车宽方向。在以下的说明中，在无特别记载而使用前后、上下的方向时，表示车辆前后方向的前后、车辆上下方向的上下。

(汽车的概要结构)

在图2中，通过模式化的侧面图而图示了应用车辆前部结构10的汽车V的前部，在图3中，通过模式化的俯视图而图示了汽车V的前部。如这些图所示，在汽车V的前端侧配置有动力单元室14，在所述动力单元室14中配置有动力单元12。本实施方式中的动力单元12被构成为，包含内燃机即发动机12E以作为驱动源，所述驱动源用于对作为车轮的前轮Wf进行驱动。动力单元12也可以被构成为，除发动机12E以外还包括前轮Wf驱动用的电动电机的混合动力型。

另外，如图3所示，汽车V具备排气系统16，所述排气系统16用于将构成动力单元12的发动机12E的排气排出到车外。排气系统16被构成为，包括：一端与发动机的排气口相连接的排气管18、催化剂转化器20、消声装置22。催化剂转化器20及消声装置22被直列设置于排气管18上，并可以被理解为构成排气管18的一部分的构件。

在本实施方式中，排气管18与发动机12E的前侧相连接，并以绕过的方式通过该发动机12E的侧方，并且被导入至地板通道24内。虽然省略了图示，但是，排气管18的后端即大气开放端到达汽车V的后端附近。催化剂转化器20被设置于排气管18上(与发动机12E之间)，并被配置在相对于发动机12E的前侧处。

消声装置22被构成为，以副消声器22S和未图示的主消声器为主要部分，副消声器22S的一部分或全部被配置于地板通道24内，未图示的主消声器被设置于相对于该副消声器22S的后方(排气下游侧)。关于副消声器22S的具体形状、配置，将与本实施方式的主要部分一起在后文进行叙述。在本实施方式中，副消声器22S相当于本发明的排气系统部件、消声器。

(冷却单元结构)

如上所述，配置有动力单元12的动力单元室14能够被理解为所谓的发动机舱，动力单元12被构成为，包含作为内燃机的发动机12E。如图2及图3所示，动力单元室14的车辆前后方向上的后端部通过将其与车厢C之间隔开的车厢前壁26来规定。车厢前壁26与地板面板28的车辆前后方向上的前端部相接合。

在地板面板28中的车宽方向上的中央部，形成有在主视剖视观察时向下方开口的“U”字状的上述的地板通道24。地板通道24在其前端(车厢前壁26)处朝向动力单元室14开口，在其内部收纳有排气管18的从中间部至后部的部分、构成消声装置22的一部分的副消声器22S等。

而且，在应用了车辆前部结构10的汽车V中，以从动力单元室14内观察时堵塞地板通道24的前侧的开口端24F的方式，设置有作为热交换器的冷却单元30。因此，在本实施方式中，冷却单元30被配置于相对于动力单元12的后侧。另外，本实施方式中的冷却单元30以上端侧位于与下端侧相比靠前方的位置处的方式而被设为前倾姿态。该冷却单元30以包含作为热交换器的散热器的方式而构成，所述散热器使冷却水自在散热器与动力单元12的发动机12E之间进行循环从而对该发动机12E进行冷却。在本实施方式中，冷却单元30被构成为，还包括构成未图示的空调装置(的制冷循环)的作为热交换器的压缩机(冷凝器)。

另外，还如图1所示，在冷却单元30的后侧，设置有包含风扇32F的风扇单元32。在本实施方式中，风扇单元32具有覆盖风扇32F与冷却单元30之间的风扇护罩32S，并通过该风扇护罩32S而与冷却单元30被组件化。通过该风扇单元32的工作，从而使实施与发动机冷却水及空调制冷剂之间的热交换的冷却风从冷却单元30的前面侧朝向后面侧通过冷却单元30。

实施了与发动机冷却水及空调制冷剂之间的热交换之后的冷却风从地板通道24内的空间、即作为排气流道的排气管24D中通过，并通过地板通道24的朝向下方的开口部24L而被排出至地板下。详细情况将在后文进行叙述，但是，通过排气管24D的冷却风被构成为，从地板通道24的朝向下方的开口部24L中的空气流促进结构40(副消声器22S)的后方部分被排出至车外。换言之，地板通道24(地板面板28)相当于构成本发明中的排气流道的流道构件。另外，地板通道24的朝向下方的开口部24L中的空气流促进结构40的后方部分相当于排气流道中的朝向车辆下方的开口部。

另一方面，向冷却单元30引导从形成于车身底罩34上的空气进入口36导入的空气，以作为实施与散热器的发动机冷却水及压缩机的空调制冷剂之间的热交换的冷却风。车身底罩34为从下方覆盖动力单元室14的、由树脂制成的板状构件。空气进入口36被配置于车身底罩34中的冷却单元30的紧前方。

更具体而言，冷却单元30的下端与空气进入口36的后端的前后方向上的位置大致一致。另外，车身底罩34采用如下的结构，即，其后端位置与车厢前壁26的下端(地板面板28的前端)位置大致一致，且不会覆盖地板通道24的朝向下方的开口部24L。在本实施方式中，如图1及图2所示，车身底罩34的后端被结合并支承在构成车身框架的横向构件37上。另外，横向构件37还通过托架37A而对冷却单元30的下端进行支承。

从空气进入口36导入的冷却风以汽车V的行驶风和通过风扇单元32的工作而产生的空气流(以下，称为强制冷却风)中的任意一个为主流。即，冷却单元30中的热交换是通过使汽车V的行驶风、或由风扇单元32产生的强制冷却风流通于冷却单元30的空气侧流道之中而实施的。在本实施方式中，采用如下的结构，即，在通过未图示的冷却ECU而判断为，汽车V的车速在预定的车速(例如，80km/hr)以下且冷却水温度在预定的温度以上的情况下，通过该冷却ECU而使风扇单元32进行工作。由此，形成如下的结构，即，当风扇单元32进行工作时，通过其抽吸力而使汽车V的地板下方的空气通过空气进入口36而被引导至冷却单元30以作为强制冷却风。

另一方面，在判断为汽车V的车速超过了预定的车速的情况下，冷却ECU使风扇单元32停止、或者维持停止状态。由此，形成如下的结构，即，在汽车V的车速超过了预定的车速的情况下，行驶风通过空气进入口36而被引导至冷却单元30。

(空气流促进结构)

在车辆前部结构10中，以包括构成消声装置22的副消声器22S、和作为绝热(隔热)构件的隔热体38的方式，构成了用于促进行驶风通过冷却单元30的空气流促进(辅助)结构40。因此，在本实施方式中，副消声器22S相当于本发明中的排气系统部件、消声器。以下，进行具体说明。

如图3及图4所示，副消声器22S在俯视观察时被形成为以车辆宽度方向为长边的矩形形状，并且在侧视观察时被形成为上下方向与短轴方向大致一致的椭圆形状。即，副消声器22S被设置成在上下方向上被扁平化了的扁平消声器。如图1所示，该副消声器22S在相对于风扇单元32的后方，大致沿着地板通道24的朝向下方的开口部24L的开口面(水平面)而配置。副消声器22S的下端侧的一部分从地板通道24的朝向下方的开口部24L向下方突出。另外，动力单元12(上游)侧的排气管18与副消声器22S的车宽方向端面相连接，主消声器(下游)侧的排气管18从副消声器22S的车宽方向中央部向后方延伸。

隔热体38被设为被配置于副消声器22S与冷却单元30及风扇单元32之间的板状构件。即，风扇单元32被配置为，以非接触的方式覆盖副消声器22S，并截断从副消声器22S向冷却单元30及风扇单元32的热量移动路径。在本实施方式中，隔热体38的前端38F从副消声器22S向前方伸出，并到达冷却单元30的下端(横向构件37)附近且地板通道24的朝向下方的开口部24L的开口面附近。隔热体38的后端38R到达副消声器22S的前后方向上的大致中央部。

在以上所说明的副消声器22S与隔热体38之间，形成有缩小流道(缩窄流道)42。具体而言，如图1所示，缩小流道42被设为，在侧视俯视观察时从车辆前侧向后侧流道高度逐渐变低(流道断面积逐渐变小)的形状。另外，车辆前部结构10在副消声器22S的前方具备构成缩小流道42的下壁的下板44。即，本实施方式中的缩小流道42通过副消声器22S及下板44、隔热体38而被形成为，整体上从车辆前侧向后侧流道高度逐渐变低的流道。

下板44从地板通道24的朝向下方的开口部24L起，以前端44F位于与后端44R相比靠下侧的位置上的姿态，与车身底罩34及地板通道24的朝向下方的开口部24L的开口面相比向下方伸出。由此，下板44被设为，作为在缩小流道42内引导行驶风的空气动力构件而发挥功能的结构。下板44的前端44F的上下位置与副消声器22S的最下部的上下位置大致一致。而且，下板44的前端44F被配置在与隔热体38的前端38F相比靠后方的位置上。由此，缩小流道42的前侧的开口端42F在地板通道24的朝向下方的开口部24L的下方朝向前方且朝向下方开口。另一方面，缩小流道42的后侧的开口端42R朝向大致正后方开口。

而且，如图3及图4所示，缩小流道42的后部通过以连接副消声器22S和隔热体38的方式而被竖直设立的分隔壁46而被分割成多个流道。另外，副消声器22S和隔热体38的车辆宽度方向端部的位置大致一致，且相同侧的车宽方向端部通过立壁48而被连接在一起。因此，缩小流道42被设置成如下的流道，即，通过一对立壁48而在车辆宽度方向上被关闭，并且通过分隔壁46而在车辆宽度方向上被分割成多个。

当以上所说明的缩小流道42随着汽车V的行驶而从开口端42F被导入行驶风时，通过其缩窄形状而使行驶风的流速增加并从开口端42R流出。该行驶风还从地板通道24的朝向下方的开口部24L中的与副消声器22S相比靠后方的部分被排出至地板下方。由此，在车辆前部结构10中，在缩小流道42的开口端42R附近，产生负压从而促进了通过冷却单元30的空气流。

因此，在车辆前部结构10中，由副消声器22S、隔热体38、下板44、分隔壁46、以及立壁48形成的缩小流道42被设为空气流促进结构40的主要部分。

(作用)

接下来，对实施方式的作用进行说明。

在应用了上述结构的车辆前部结构10的汽车V中，在其行驶时，冷却水在动力单元12和冷却单元30的散热器部分之间进行循环。该冷却水在冷却单元30中通过与空气之间的热交换而被冷却。另外，在使空调装置进行工作时，制冷剂在按照冷却单元30的冷凝器部分、膨胀阀、蒸发器、压缩机的顺序进行循环从而形成了制冷循环。冷却单元30作为通过与空气之间的热交换而对制冷剂进行冷却并使其冷凝的冷凝器而发挥功能。

该冷却单元30中的热交换是通过使汽车V的行驶风、或由风扇单元32的工作而产生的空气流即强制冷却风流通于冷却单元30的空气侧流道中而被实施的。例如，在通过未图示的冷却ECU而判断为汽车V的车速在预定的车速以下且冷却水温度在预定的温度以上的情况下，通过该冷却ECU而使风扇单元32进行工作。于是，地板下的空气通过风扇单元32的抽吸力而通过空气进入口36，并作为强制冷却风而被引导至冷却单元30。

在该情况下，通过由强制冷却风产生的负压，生成或促进从前向后流通于缩小流道42中的空气流。即，在车速较低从而行驶风的风量较少的状态下，通过使强制冷却风在开口端42R的后方从地板通道24的朝向下方的开口部24L流出的空气流，从而促进了缩小流道42中的流动。由此，使副消声器22S内的排气被冷却。

而且，在通过冷却ECU而判断为汽车V的车速超过了预定的车速的情况下，通过该冷却ECU而使风扇单元32停止。在此，在不具备空气流促进结构40即缩小流道42的比较例中，风扇单元32中的处于停止状态的风扇32F的叶片成为，对于通过冷却单元30的行驶风而言的通风阻力。因此，在本比较例中，难以确保在冷却单元30中的热交换所需的冷却风量。因此，在比较例的结构中，为了获得所需的冷却性能而要依赖于冷却单元30的容量或配置。

与之相对，在本实施方式中，在汽车V的车速超过了预定的车速的情况下，行驶风从开口端42F流入至缩小流道42，该行驶风通过缩小流道42的缩窄(阻风门)效果而被增速并从开口端42R流出(参照图1的箭头标记F1)。而且，该行驶风在副消声器22S后方从地板通道24的朝向下方的开口部24L而被排出至车外(参照图1的箭头标记F2)。由此，在地板通道24的排气管道24D内的开口端42R的周围、即冷却单元30的后方产生负压。通过被该负压牵拉(通过阻风门效果)，从而促进了从前侧向后侧通过冷却单元30的空气的流动(参照图1的箭头标记F3)。

由此，在车辆前部结构10中，即使在风扇单元32停止的情况下，也确保了所需的冷却风量。因此，在车辆前部结构10中，例如，与上述比较例相比能够使冷却单元30小型化、或者能够以相同的大小将其应用于大型的发动机或空调装置中。即，能够通过配置于地板通道24内的冷却单元30来确保所需的冷却性能。另一方面，在由于汽车V的车速在预定的车速以下且冷却水温度小于预定的温度而使风扇单元32停止的情况下，行驶风在从缩小流道42中通过并被增速的同时被排出到排气管道24D中。即使在该情况下，也以被排气管24D内的负压牵拉的方式促进了从前侧向后侧通过冷却单元30的空气的流动。在该情况下，虽然与高速行驶时相比，由于行驶风量较小而导致效果较小，但是，由于冷却水温较低因此相对于较低的冷却要求而确保了充分的冷却性能。

另外，在车辆前部结构10中，从副消声器22S内通过的排气通过从缩小流道42中通过的行驶风而被冷却。另一方面，在风扇单元32进行工作的情况下，如上所述，通过由风扇单元32的工作而产生的强制冷却风，从而生成或促进了从缩小流道42通过的空气流。由此，即使在汽车V的低速行驶时或停止时，也能够获得副消声器22S内的排气的冷却效果。特别是，由于排气系统16前部的结构部件中的排气流速的较低的副消声器22S的结构为在其较宽的上表面(扁平面)上与新鲜的行驶风接触，因此，排气的冷却效率较高。

由此，在本实施方式的车辆前部结构10中，实现了在与副消声器22S相比靠后方(下游侧)的排气系统16中不需要隔热体的情况。即，与不使用排气系统16的结构部件而构成空气流促进结构40的比较例相比，实现了隔热体38的小型化。另外，虽然在排气系统16中，到达催化剂转化器20为止要求维持高温，但是，由于通过与催化剂转化器20相比靠下游侧的副消声器22S而对排气进行冷却，因此，维持了所需的排气性能。另外，通过冷却而降低了排气的体积(压力)，从而有助于排气促进。

而且，在车辆前部结构10中，副消声器22S及隔热体38从地板通道24的朝向下方的开口部24L侧覆盖冷却单元30及风扇单元32。因此，抑制了泥石或垃圾等异物进入冷却单元30、风扇单元32内的情况。特别是，虽然在汽车V的后退行驶(后进)时，异物容易进入风扇单元32的风扇32F，但是，由于在风扇32F的后下方配置有副消声器22S及隔热体38的一部分，因此，有效地抑制了该异物的进入。

另外，虽然在上述的实施方式中例示了如下的示例，即，通过副消声器22S和隔热体38，从而构成了在风扇单元32停止时促进从冷却单元30经过的空气流的空气流促进结构40(缩小流道42)，但是，本发明并不限定于此。例如，也可以通过专用的部件来形成实现上述效果的缩小流道，还可以通过副消声器22S以外的排气系统16的结构部件(例如排气管18)和隔热体来形成缩小流道42。另外，作为被配置于地板通道24内且构成空气流促进结构40的至少一部分的排气系统部件，也可以使用将排气热量回收至发动机冷却水等中的排气热回收器(热交换器)。而且，也可以利用连结在通道两侧前后地延伸的一对框架构件的横向构件等来构成空气流促进结构。

另外，虽然在上述的实施方式中，例示了冷却单元30以包含散热器及空调用冷凝器的方式而构成的示例，但是，本发明并不限定于此，也可以采用冷却单元30仅具有散热器和空调用冷凝器中的任意一方的结构。在动力单元12包含作为内燃机的发动机12E的结构中，优选为采用冷却单元30包含散热器并且利用排气系统16来形成缩小流道42的结构。

而且，虽然在上述的实施方式中，例示了动力单元12被配置于位于车厢C的前方的动力单元室14中的示例(普通的FF车、FR车、4WD车等的发动机车)，但是，本发明并非限定于此。例如，在包括发动机12E在内的动力单元12被配置于位于车厢C的后方的动力单元室的结构中，也可以将冷却单元30等设为上述实施方式的配置。另外，也可以采用动力单元12不包含发动机12E的结构。

另外，虽然在上述的实施方式中，例示了流向冷却单元30的冷却风通过空气进入口36而从地板下流入的示例，但是，本发明并非限定于此。例如，也可以采用如下结构，即，代替来自空气进入口36的冷却风、或者在该冷却风的基础上，将从形成于前保险杠罩50(参照图2、图3)上的空气进入口流入的冷却风沿着前后方向而向冷却单元30引导的结构。

另外，虽然在上述的实施方式中，例示了在冷却单元30的后方设置作为强制冷却风单元的风扇单元32的示例，但是，本发明并非限定于此。例如，也可以采用不具备强制冷却风生成单元的结构，也可以采用设置了与作为轴流风扇的风扇32F不同的形式的强制冷却风生成单元的结构，还可以采用设置被配置于冷却单元30的前方等的、后方以外的部位上的强制冷却风生成单元的结构。通过具备本发明的空气流促进结构，从而无论有无强制冷却风生成单元，都能够获得促进冷却风通过冷却单元30的效果。

而且，虽然在上述的实施方式中，例示了冷却单元30以前倾姿态配置的示例，但是，本发明并非限定于此。例如，冷却单元30也可以在俯视观察下以沿着上下方向的方式而被设为直立姿态。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内，当然能够进行各种变形而实施。

Claims

1.一种车辆前部结构，具备：

热交换器，其被配置在相对于动力单元的车辆后方，且通过形成于车身底罩上的空气进入口而被导入空气流；

流道构件，其形成排出流道，所述排出流道将从所述热交换器的空气侧流道中通过的空气流在相对于该热交换器的车辆后方从朝向车辆下方的开口部排出到车外；

空气流促进结构，其被配置于所述热交换器和所述开口部之间且所述排出流道的车辆下方，并形成从前端侧朝向后端侧逐渐变窄的缩小流道，并且在前端侧使从车辆地板下流入的行驶风增速并从所述排出流道中的所述热交换器与所述开口部之间流出。

2.如权利要求1所述的车辆前部结构，其中，

所述空气流促进结构由如下的构件构成，所述构件包括：

排气系统部件，其被配置于相对于所述排出流道的开口部的车辆前侧；

绝热构件，其以形成有所述缩小流道的至少一部分的方式而从车辆前方及上方覆盖所述排气系统部件的至少一部分。

3.如权利要求2所述的车辆前部结构，其中，

所述排气系统部件以包含消声器的方式而构成，所述消声器以使车辆宽度方向成为长度方向的方式而配置，并且在车辆上下方向上被设为扁平。

4.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的车辆前部结构，其中，

具备风扇，所述风扇被设置在所述排出流道内的相对于所述热交换器的车辆后侧、且相对于所述缩小流道部使空气流出的部分的车辆前侧，并通过工作而生成从所述热交换器通过的空气流，并且在车速超过了预定值时被禁止工作。