JP2006027596A - 自動車用隔壁上吸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】水分の含有量が少なく、温度の低い外部空気を効率的に得る自動車エンジン用吸気システムを提供する。
【解決手段】エンジン室の前部を横切る隔壁６４に結合された吸気筐体１４を含み、グリル１８、ラジエータ２０、および隔壁６４の前方のボンネット２４の前部は、吸気筐体１４の吸気口４６への流路を形成する。フローチャネルを通る水と粒子の流れを阻止するために隔壁６４からグリル１８まで延在するスクリーン６０を含む。流路が利用不可能になった場合に、エンジン室２８から吸気筐体１４まで空気を導く代替空気経路を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、一般に自動車用吸気システムに関する。より詳細には、本発明は、空気を内燃機関に吸い込むための自動車用隔壁上吸気システム(automobile over-bulkhead air intake system)および方法に関する。

吸気システムは、燃焼プロセスを支援するために内燃機関に必要な空気を提供する。従来の吸気システムは、エンジン室内部から空気を吸い込むかまたは外部吸気口を介して車両外部から空気を吸い込んでいる。一般に、空気をエンジン室内部から吸い込むように設計されたシステムには、外気よりも高温でかつ低密度の空気を吸い込むという欠点がある。このため、温度が低い外気を使用する場合よりもエンジンの効率が低い。これらのシステムの欠点に対処する解決策は、温度の低い外気を吸い込むことである。しかしながら、空気を外部吸気口を介して吸い込むように設計されたシステムには、一般に、エンジン吸気を阻止し、空気流を妨げ、またはエンジンを破損させる場合がある水または粒子を含む空気を吸い込むという欠点がある。そのような外部吸気口システムの欠点に対処する解決策が提案されてきた。

Wibleらに発行された米国特許第５，５６４，５１３号は、ボンネット(vehicle hood)の下のラジエータ前に配置された吸気口を有する内燃機関用外部吸気システムを開示している。吸気口は、吸気から固体粒子を除去し空気から水を分離するためのフィルタを含む。しかしながら、この吸気口は、車両のボンネットの下のラジエータ前に大きなスペースを必要とし、現代の車両の密集したエンジン室内に収めるのは困難である。さらに、フィルタが吸気口の外側開口の近くにあるので、フィルタがすぐに詰まって空気流を妨げやすく、頻繁な交換を必要とする場合がある。

Maurerらに発行された米国特許第６，５１０，８３２号は、外部空気に対する主空気入口、補助空気入口、水分センサ、および主空気入口を閉じる電気弁を備えることによって水の吸い込みを回避する内燃機関用外部吸気システムを開示している。主入口で水分が感知されると、電気弁が主入口を閉じ、空気がエンジン室から補助空気入口に吸い込まれる。しかしながら、Maurerシステムは、空気式または電空式の駆動機構と電気式水分センサを必要とする。これらの複雑な要素は、故障する可能性が高い。

Kiserらに発行された米国特許第５，０２２，４７９号は、ボンネット内に形成され、前方周囲空気入口と後方空気出口を含む長方形チャネルを開示している。チャネルは、中を流れる空気から水分を捕捉する一連のバッフルを含む。チャネルとエンジンエアクリーナの間に架ける封止スリーブが提供される。Kiserのシステムには、このシステムがボンネット・スペースの大きな部分を占め、エアクリーナシステムと接続する特殊なスリーブ設計に依存するという欠点がある。

Hoffmanらに発行された米国特許第４，９７１，１７２号は、空気の流れから水と重い粒子を除去するためにトラックのボンネット内に形成されたエアダクトを開示している。吸気経路は、経路内に集まった水の排出を可能にする水抜き穴を備えた垂直ダクトを含む。吸気経路は、ボンネット・スペースの大きな部分を占め、効率的な空気流を妨げる吸気システムまでの長い導管を作成する。

したがって、改善された吸気システムが必要である。さらに、内燃機関用の水分および／または粒子の含有量が少ない温度の低い外部空気を効率的に得る方法が必要である。

従来技術の欠点を克服しかつ／または代替構成を提供するために、本発明の態様は、エンジン室の外部からエンジンに空気を提供するための自動車用吸気システムを提供する。本発明の実施形態による自動車用吸気システムは、エンジン室の前を横切る隔壁に結合された吸気筐体を含む。自動車グリル、ラジエータ、および隔壁前のボンネットの前部が、吸気筐体の吸気口までの空気流チャネルを形成する。本発明の態様は、空気流チャネル内を通る水と粒子の流れを阻止しかつ横方向の吸気経路を形成するために隔壁からグリルまで延在するスクリーンを含む。他の態様は、エンジン室から吸気筐体まで空気を導くための代替の空気経路を提供する。

本発明の態様は、さらに、ボンネット内の吸気経路を介してエンジン室から自動車エンジンに空気を提供する自動車用吸気システムを提供する。ボンネット内の吸気経路は、主経路が少なくとも部分的に塞がれたときにエンジンに空気を提供する代替経路でよい。本発明の実施形態によれば、自動車用吸気システムは、吸気筐体と、エンジン室内から吸気筐体に空気を提供するための通路を有するボンネットとを含む。本発明の様々な態様の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明と図面を参照することにより明らかになるであろう。

本発明は、添付図面を参照して好ましい実施形態の以下の説明において詳細に説明される。

本発明の様々な態様を様々な形で具体化することができる。以下の説明は、本発明の態様を実施することができる様々な実施形態を実例として示す。他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく構造的および機能的な修正を行うことができる。次に図１〜図８を参照して、本発明の実施形態による自動車用吸気システム１０を自動車１２の一部として示す。示したように、自動車用吸気システム１０は、一般に、自動車１２の前部に配置された吸気筐体１４と、吸気筐体１４までの流路１６（図８参照）とを含み、流路１６は全体がグリル１８を通るグリル開口１９、ラジエータ２０およびボンネット２４の前部２２によって構成されている。自動車用吸気システム１０は、吸気筐体１４に吸い込まれる空気に含まれる粒子と水の侵入を防ぎながらエンジン室の外部から自動車エンジン（図示せず）に低い温度の空気を提供する。

図１〜図４に示したように、自動車１２は、エンジン室２８の境界を構成するフレーム２６を有する。エンジン室２８の前部を横切って、一般に隔壁３０と呼ばれる横フレーム要素が配置されている。隔壁３０は、一般に、Ｕ字型棒鋼などの構造フレーム部材であり、エンジン室の上部に沿ってエンジン室の前部を横切っている。吸気筐体１４は、隔壁３０の上に配置され、ボルトおよび／または他の共通コネクタなどの金物によって、隔壁、隔壁カバー５６および／または他の構造物に直接取り付けることができる。図４に示したように、吸気筐体１４は、ろ過した空気を自動車エンジン（図示せず）まで導くエア・フィルタ・ユニット３４までの空気通路を提供する。

具体的には図５と図６を参照すると、吸気筐体１４は、一般に、壁３７を有し、この壁３７は共に、空気流路４５を介して空気をエア・フィルタ・ユニット３４に導くチャネル４４を形成する。吸気筐体１４の前部において、壁３７は、上壁３８と向かい合う基板３６と、両側の一対の側壁４０および４２を含むことができる。基板３６、上壁３８、および側壁４０と４２の前部が、自動車１２のほぼ前方に向かう吸気口４６を構成する。吸気口４６は、吸気口４６における空気流路４５に対して垂直なチャネル断面４４よりも大きい開口を提供するように、基板３６かつ／または空気流路４５の断面から傾斜していることが好ましい。例えば、図６に示したように、吸気口４６は、吸気口４６内の点４５ａにおいて空気流路４５および／または基板３６と鋭角αを形成することができる。鋭角αは、約５度〜８５度であることが好ましく、約３０度〜６０度であることがより好ましい。さらに、鋭角αは約４５度であることが好ましく、これにより、空気流路４５に対して垂直なチャネル断面４４よりも大きい面積を有する吸気口４６が提供される。後でさらに詳しく説明するように、これにより、吸気口４６における気流速度が遅くなり、空気中の水と粒子を吸い込む可能性が低下する。図示したように、基板３６、上壁３８、側壁４０および４２は共に、エア・フィルタ・ユニット３４に向かって延在する円形の管４８を形成するように、空気流路４５に沿って湾曲している。

空気流路４５に対して垂直なチャネル断面４４は、点４５ａの位置の幅Ｗとチャネル高さによって作成される点４５ａにおける比較的大きい断面積から、エア・フィルタ・ユニット３４に至る管４８の直径Ｄに基づいくより小さい断面積まで、徐々に減少することが好ましい。点４５ａにおける空気流路４５に対して垂直なチャネル断面積４４は、管４８に沿った点４５ｄにおける空気流路４５に対して垂直なチャネル断面積の有効径よりも１０パーセント以上大きい有効径を有することが好ましい。これにより、所定の体積流量がチャネル４４を通る場合、吸気口４６における空気速度は、管４８に沿った空気速度よりも遅くなる。例えば、点４５ａの有効径は約９９ｃｍ^２であり、点４５ｄの有効径は約８８ｃｍ^２である。図８と関連して後で説明するように、吸気筐体１４には、点４５ｄにおける小さい断面による速度が点４５ａに存在するかのように、吸気口で高い空気速度で吸い込まれるのではなく、点４５ａにおける相対的に大きい断面積によって可能な低い空気速度で、吸気口４６を介して、少ない含有量の粒子および／または水が吸い込まれる。吸気筐体１４は、気密性があり、一般に軽量で、頑強で、さらには製造が安価な当技術分野で既知のモールド成形したプラスチック・ユニットであることが好ましいが、金属部品またはプラスチック部品の組立体のような他の既知の製造技術によって形成されてもよい。

吸気筐体１４は、ラジエータ２０の上に延在するように形成され適応されており、ラジエータ２０は、吸気筐体１４（図８を参照）の基板３６の高い点または頂点５０より下に位置合わせされるこが好ましい。したがって、図６に示したように、点４５ｂにおける基板３６と空気流路４５は、吸気口４６から基板頂点５０まで延在するときに上に傾けられている。これは、チャネル４４に吸い込まれるかあるいはチャネル４４内に落下した粒子、物体、水などが、吸気口４６を介してチャネル４４から出るようにする。別の言い方をすると、基板頂点５０は、吸気筐体１４の前部から吸気口４６を介して粒子、水分または物体を放出するために、吸気筐体１４の前方に重力バイアスを形成する。さらにそのような要素がチャネル４４から出ることを促進するために、基板３６は、吸気口４６内に配置された段５２を形成する。ボンネットが開いた構造のときに工具などの物体が吸気口４６内に落ちた場合、段５２は、そのような物体がチャネル４４から吸気口４６を介して出ることを促進する。

ラジエータ２０を基板頂点５０よりも下に配置することによって、ラジエータを隔壁２０の後ろに配置することができる。図８と共に後で述べるように、ラジエータ２０は、隔壁３０と並んで配置されるか隔壁３０の前に配置されるよりも、隔壁３０の後方に配置されることが好ましく、これは、従来の車両では最も一般的である。ラジエータ２０が隔壁２０より後方にずれているため、流路１６に沿った乱れが減少し、吸気によるラジエータ２０からの熱の吸収が減少し、隔壁３０をジエータ２０の頂部よりも低くすることによって隔壁３０の頂部に吸気口４６のスペースが提供される。

図６に示したように、基板３６、チャネル４４、および空気流路４５は、点４５ｃと４５ｄによって示したように、基板頂点５０から管４８に沿ってエア・フィルタ・ユニット３４の方に下方に傾けられて延在することが好ましい。管４８に沿ってエア・フィルタ・ユニット３４（図４を参照）と接続する前に最下点５４が存在することができ、この最下点５４は、チャネル４４に吸い込まれた物体または水分が、エア・フィルタの交換に合わせて引き上げ回収することができかつ／または流体タップとして働くことができる。必要に応じて、チャネル４４に吸い込まれた水分を排出できるように、管４８の最下点５４に排出口が形成されてもよい。

図２、図３および図８に示したように、隔壁カバー５６が、隔壁３０の上に配置され、隔壁３０の上に実質的に平らに取り付けられることが好ましい。隔壁カバー５６は、隔壁３０の上からグリル１８の上まで前方に延在し、網またはスクリーン６０を形成する貫通形成された複数の孔５８を含む。スクリーン６０は、入る空気の流量に大きな影響を及ぼすことなく、水滴と比較的大きい粒子が吸気筐体１４に入ることを防ぐために、流路１６を横切る通気性バリアを形成する。スクリーン６０は、ほとんどのほこりを遮断できるほど小さくかつ空気流を実質的に制限するほど小さくない孔を有するべきである。例えば、スクリーン６０は、ほとんどのほこりの侵入を防ぎかつ良好な空気流の通過を可能にする約１４０平方ミリメートルの領域を有する穴を含む。水滴と粒子は、自動車１２の前面にはねかけられまたは浴びせかけられた水または粒子ならびに吸気によって運ばれる水分または粒子からのものであることがある。スクリーン６０は、これらの要素の初期の偏向を実現し、これにより、吸気システムの詰まりを防いだりエア・フィルタ（図示せず）の早すぎる交換の必要を防いだりすることができる。

スクリーン６０は、隔壁３０とグリル１８の間に、スクリーン６０で収集された粒子または水分が下に流れスクリーン６０から落ちるのを促進するために水平から斜めに延在することが好ましい。より好ましくは、図８に示したように、スクリーン６０は、隔壁カバー５６からグリル１８まで隔壁カバー５６の上部から下向き角度γで傾けられ、これにより、スクリーン６０に集められた粒子または水分はラジエータ２０から下に流れ、ラジエータを通って吸い込まれるのが回避される。下向き角度γは、約１５度〜８５度であることが好ましく、約３０度〜６０度であることがより好ましい。さらに好ましくは、角度γは約４５度である。これらの範囲の下向き角度γは、スクリーン６０が、角度γで下に傾けられたときに要素がスクリーン６０とぶつかりそうな小さい入射角のために流路１６の方にはねかけられまたは浴びせかけられた要素を偏向することを可能にする。

具体的には図８を参照すると、吸気システム１０の様々な構成要素に対する流路１６が示されている。図示したように、ラジエータ２０は、車両内で、基板頂点５０の下で隔壁３０の後方に配置されている。従来の車両では、ラジエータ２０は、隔壁３０の下のグリル１８の比較的近くに重ねて配置されている。ラジエータ２０を全体的に隔壁３０の後方にずらすところにより、ラジエータ２０を隔壁３０の真下に配置する場合よりも前面スペース６２が大きくなる。ラジエータ２０が隔壁３０の下に重ならないので、隔壁３０をラジエータ２０の頂点とほぼ同じ高さにするかそれより低くするような、隔壁３０をエンジン室内において従来の構成よりも低く配置する設計の柔軟性が提供される。（また、これにより、ボンネット２４の高さを著しく高くすることなく吸気口４６のスペースが提供される）。前面スペース６２が大きいと、従来の構成よりも乱流が少ない空気ポケットが提供され、それにより吸気とラジエータ２０近くの高温の空気との混合が減少する。したがって、温度の高い空気よりも高密度でかつ高燃料効率の温度の低い外気を、吸気筐体１４に提供し、最終的に自動車エンジン（図示せず）に提供することができる。また、前面スペース６２は、吸気経路の領域に入った水が吸気口４６から下に出るための場所を提供する。

図８に示したように、空気は、流路１６に沿って吸気筐体１４に吸い込まれる。空気は、車両１２の前方からグリル１８の隙間１９を通って流れ込む。車両１２が、標準的な運転状態で操作されているとき、車両１２の前進運動により、空気は、流路１６の一部分１６ａに沿ってほぼ後方に前面スペース６２に送り込まれる。ラジエータ２０および／または車両１２の他の構成要素が空気を部分的に堰止め、それにより前面スペース６２内の空気圧が上昇する。これにより、空気が、部分１６ｂにおいてその後方経路から約９０度以上向きを変え、部分１６ｃに沿って上方に流れるように促進される。したがって、グリル１８を通る空気は、部分１６ｂにおいてその入った経路に対して角度δで流れ、スクリーン６０を通って部分１６ｃに沿って上方前方に流れるように向きを変える。角度δは、約１５度〜８５度であることが好ましく、約４５度であることがより好ましい。吸気を角度δだけ向きを変えるように導くことによって、部分１６ａに沿った空気中に浮遊する水滴と粒子が、流路１６に沿った１６ｂの相対的に鋭い曲がりに沿って吸い込まれることなく引き続き後方に流れるように促進される。

エンジン吸気システムは、前面スペース６２からの空気が部分１６ｂに沿って曲がり、部分１６ｃに沿って上方に流れるのをさらに促進するように、吸気筐体１４の吸気口４６を介して減圧する。吸気システムによる減圧は、車両が動いていないときまたは後方に移動しているときに、空気が流路１６に沿って動くように促進する主原動力である場合がある。吸気が部分１６ｃに沿ってスクリーン６０を介して吸い込まれた後で、ボンネット２４の前部分のボンネット・フレーム１７２の内側によって、空気が、部分１６ｄで後方に向きを変えるように導かれ、部分１６ｅに沿って吸気口４６の方に導かれる。部分１６ｄにおける後方の曲がりにより、残っている水滴または粒子が、例えばボンネット・フレーム１７２の側面に集まることにより空気から落下するのがさらに促進される。したがって、流路１６は、垂直面にほぼＳ字形に形成された蛇行経路でもよく、この蛇行経路により、グリル１８を介して吸い込まれた浮遊する粒子と水滴が、空気よりも大きいその質量と運動量に基づいて、ラジエータの方に引き続き後方に流れることが促進される。さらに、流路１６が、残りの粒子と水滴をスクリーン６０またはボンネット・フレーム１７２の側面に沿って集まることを促進する。したがって、吸気システムに吸い込まれる水分と粒子の量は、曲がりくねっていない吸気経路よりも少なくなる。

通常の車両運転速度においてグリル１８に入る粒子と水滴の大きい後方運動量によってその粒子と水滴が空気から分離されることが促進されるので、この構成には、もっと単純な蛇行した吸気経路よりも優れた長所がある。粒子と水滴の含有量をさらに減少させるために、流路１６の部分１６ｃに沿って流れ続けるか空気経路に沿って跳ね上がる可能性のある粒子と液滴を捕捉するスクリーン６０が配置される。垂直面で見てほぼＳ字形に形成された蛇行流路１６は、吸気から大量の水滴と粒子を除去することができ、これは、スクリーン６０によって強化される。

図８に示したほぼＳ字形で示したように吸気を垂直方向に導く他に、流路１６は、粒子と水滴の量をさらに減らすために吸気の大部分を水平方向にも導く。図１に示したように、スクリーン６０は、一般に、吸気口４６の幅Ｗよりもかなり広い距離Ｓだけグリル１８を横切って延在する。したがって、図８に断面で示したように、グリル１８の上部、隔壁カバー５６、スクリーン６０、およびボンネット・フレーム１７２の内側の間には、ほぼ水平な隔壁チャネル６４が形成される。吸気口４６との横方向の関係により、吸気はスクリーン６０を介して吸い込まれた後で、吸気を隔壁チャネル６４に沿って横方向に導くことができる。隔壁チャネル６４内で、吸気は、吸気口４６の方に導くために約９０度角度を変える。

隔壁チャネル６４の前と後には、ボンネット・フレーム１７２の下面に取り付けられ、吸気口４６の方に横方向に延在するほぼ気密な流路１６を提供することができるシール６６と６８が配置されることが好ましい。シール６６と６８は、ゴムや発泡材などの圧縮可能な材料から作成されることが好ましく、ボンネット・フレーム１７２とグリル１８の内側と吸気筐体１４の上部と隔壁カバー５６との間に気密シールを提供することができる。気密シールは、吸気の大部分が空気流路１６を介して吸気口４６に入ることを保証することによって、吸気システム１０の有効性を高める。隔壁チャネル６４をほぼ封止するために、ボンネット２４の内側１７２と隔壁カバー５６や他の構造物の間のさねはぎ構造のような他のシールも意図される。エンジンによる減圧が、吸気筐体１４内側の気圧を下げ、吸気が隔壁チャネル６４に沿って吸気口４６に入ることを促進する。吸気口４６よりもグリル１８とスクリーン６０の幅が広いので、さらに、車両１２の前進中に吸気スペース６２内の圧力が高くなると、吸気が隔壁チャネル６４に沿って吸気口４６に入るのが促進される。したがって、吸気の一部がスクリーン６０を通って吸気口４６内に直接ほぼ垂直に上昇することができるので、吸気の大部分は、隔壁チャネル６４内で、吸気口４６のすぐ前には配置されていないスクリーン６０の一部分から隔壁カバー５６に沿って横方向に進むことができる。吸気の多くをそのように横方向の導くことにより、水滴と粒子が吸気から落下するのがさらに促進される。

吸気システム１０の様々な態様を組み合わせて吸気中の水滴と粒子の量を減らす。吸気中の水滴と粒子の量を減らすと、エア・フィルタ・ユニット３４に入れられたエア・フィルタの寿命が長くなり、吸気システムとエンジンに提供される空気が清浄になり、燃焼のために温度が低い外気が提供され、それにより、エンジン（図示せず）の効率を大幅に高めることができる。流路１６の垂直部分の曲がり１６ｂと１６ｄは、流路１６の隔壁チャネル６４部分内の空気の横方向の流れおよび流路１６に沿った低い空気速度と組み合わさって、吸気口４６に入る前に多くの粒子と水滴が吸気から出ることを促進する。吸気口４６の幅と比べて隔壁チャネル６４の長さが大きいので、スクリーン６０に吸い込まれる空気の速度を吸気口４６に入る空気の速度より遅くすることができる。図５と図６と共に前に述べたように、吸気口４６の吸気速度は、管４８に沿った速度よりも遅く維持され、それにより水分と粒子の侵入がさらに減少する。これらの態様が組み合わさって、吸気システム１０への水分と粒子の侵入が大幅に減少する。

個々または一緒に実施することができる吸気システム１０の前述の態様によって提供される通常の運転条件の間により温度が低くかつ清浄な空気を提供する他に、吸気システム１０は、さらに、より極端な運転条件の間に吸気システムに水分と粒子が吸い込まれる可能性を小さくする。吸気口４６をボンネット２４内側に対してできるだけ高く配置することにより、激しい暴風雨や洪水などによる極端な運転条件の間に水が吸気システムに入る可能性が減少する。空気がグリル１８の上部などを介して流路１６に入る可能性のある間、水分と粒子の含有量が少ない温度の低い外部吸気を吸気システムに提供することができる。そのような極端に濡れた条件においても、空気流路１６に沿った空気の縦方向と横方向の流れ、空気流路１６を通る低い吸気流速度、およびスクリーン６０を通る空気のろ過により、水滴が吸気システム１０に吸い込まれる可能性が減少する。

次に図１〜図８と共に図９〜図１２を参照すると、本発明のもう１つの実施形態による自動車用吸気システム１１０が示されている。吸気システム１１０は、外気への主吸気経路が利用不可能かまたは部分的に塞がった場合に、エンジン室２８に収容された空気を吸気口４６まで導く代替吸気経路を提供する。自動車用吸気システム１１０は、一般に、代替吸気経路に関するもの以外は、前述の吸気システム１０の態様と選択物を含む。吸気システム１１０は、一般に、吸気システム１０の態様と選択物を含むが、代替吸気経路に関する吸気システム１１０の態様は、吸気システム１０の態様および選択物と別に実施されてもよい。さらに、システム１１０の代替吸気経路の態様は、エンジン室からエンジンに空気を提供するための主または単独の吸気経路として実施されてもよい。

実施形態１０と共に開示された特徴の他に、自動車用吸気システム１１０は、一般に、エンジン室２８と隔壁チャネル６４の間に延在するボンネット２４内の吸気経路を含む。図１０に示したように、ボンネット２４は、ほぼ途切れのない外板１７０と、ボンネット板１７０の下側から離間されて取り付けられたボンネット・フレーム１７２とを含む。ボンネット・フレーム１７２は、エンジン室２８内部から空気を吸い込むためにボンネット２４のほぼ中央領域に配置された複数の吸気オリフィス１７４を形成する。ボンネット板１７０とボンネット・フレーム１７２の間の隙間は、エンジン室２８内から吸気オリフィス１７４を介して空気を出口１７８に導く１つまたは複数の空気通路１７６を構成し、その空気は隔壁チャネル６４に流れ込む。図示したように、出口１７８は、ボンネット２４が閉じた位置にあるときにラッチ１７９と係合するように使用される、ボンネット・フレーム１７２を貫通するラッチ穴でよい。通路１７６は、エンジン室内部から隔壁チャネル６４までの代替吸気経路を提供し、この代替吸気経路は吸気口４６に至る。したがって、外気を吸気口４６に提供する主空気流路１６が部分的にあるいは全体的に塞がった場合に、エンジン室２８内の空気をエンジン（図示せず）に導いて、エンジンを動作し続けることができる。これは、深い洪水の水の中に運転してゆくような予期しない緊急状態には大きな利点である。

図１１は、エンジン室２８から吸気オリフィス１７４を介して出口１７８まで空気を導くボンネット２４内の通路１７６を示すために、ボンネット板１７０を取り外した状態のボンネット・フレーム１７２の上部斜視図である。吸気オリフィス１７４は、ボンネット・フレーム１７２の要素をなくすことによりボンネット２４の重量を減らしかつ空気通路１７６内に大きな気流を提供する２つの目的を果たすことができる大きいオリフィス１７４ａと、小さいオリフィス１７４ｂとを含む。小さいオリフィスは、吸気の長所を提供するためにボンネット・フレーム１７２内に戦略的に形成されることがある。例えば、小さいオリフィス１７４ｂは、大きいオリフィス１７４ａよりも出口１７８の近くに配置されて、ボンネット・フレーム１７２の強度に大きな影響を及ぼすことなくボンネット通路１７６の流量を改善することができる。小さいオリフィス１７４ｂと比べて、大きいオリフィス１７４ａの配置は、ボンネット・フレーム強度を考慮することによりより厳しく管理されることがある。もう１つの例において、小さいオリフィス１７４ｂは、ボンネット２４内の高い箇所やエンジン熱の集中から遠い位置など、エンジン室２８内の望ましい吸入位置に配置することができる。

図１１に示したボンネット・フレーム１７２は、その反対側に、ボンネット・フレーム１７２の下面に吸気筐体キャビティ１８０を形成するバルジ１８２を含む。図８に示したように、キャビティ１８０は、吸気筐体１４の上部を受け、吸気口４６の前にスペース１８４を提供し、このスペース８１４により、吸気口４６に入る吸気が、吸気筐体１４の管４８に沿った速度と比べて相対的に遅い速度を有することができる。図１２に示したように、出口１７８から出る空気は、隔壁チャネル６４に入り、キャビティ１８０を介して吸気口４６に導かれる。

図１１に示した通路１７６は、流路１６などの主経路が少なくとも部分的に塞がった状態で空気を自動車エンジンに提供するために使用されることが好ましい。例えば、車両が、図１０に示したようにグリル１８またはそれを超える高さまでの深さ１８６ａの水位を有する洪水１８６に遭遇した仮定する。水は、流路１６の一部分１６ａにある空気流が、空気を隔壁チャネル６４に提供し、それにより空気が吸気口４６に提供されるのを妨げる。したがって、吸気システム１１０のない自動車の自動車エンジン（図示せず）はエンストしかつ／または水を吸い込むことがあり、車両ドライバが立ち往生することになる場合がある。自動車用吸気システム１１０などの吸気システムによって、吸気口４６は、通路１７６、出口１７８、および隔壁チャネル６４を介してエンジン室２８内部から空気を吸い込み、それによりエンジン（図示せず）の連続動作を可能にすることができる。

吸気オリフィス１７４が、ボンネット２４内のエンジン室２８の最上部に配置されているので、吸い込まれた空気は、エンジン室２８内の水１８８の近くにない。さらに、自動車が前進している間に自動車のラジエータ２０、グリル１８および他の前部がダムとして働くので、エンジン室内の水のレベル１８８ａは、ラジエータ２０の前にある水１８６ｂのレベルすなわち車両の前にある水１８６ａのレベルよりも低くなるはずである。したがって、自動車エンジン（図示せず）は、空気通路１７６、出口１７８および隔壁チャネル６４を介して空気を吸気口４６に吸い込むことにより、高水位の間も動作し続けることができる。

自動車用吸気システム１１０は、吸気の代替経路を提供する他に、吸気筐体１４内へ水滴と粒子の取り入れを阻止するために蛇行通路を提供する。ボンネット・フレーム１７２内の大きいサイズの吸気オリフィス１７４とボンネット内の通路１７６により、吸気筐体１４を通る速度と比べて相対的に低い速度でエンジン室から空気を取り出すことができる。通路１７６に沿ったボンネット２４の内側は、吸気に含まれる水分を圧縮し捕捉するバッフルのように働くことができる。さらに、出口１７８と隔壁チャネル６４を通る流路は、空気が出口１７８から出て隔壁チャネル６４に入るときに空気の向きを変えることによって、流路１６と同じように吸気から水分と粒子を除去することを促進する。

流路１６が覆い隠されていない自動車１２の通常の動作において、あっても少ししかない空気が、通路１７２を介してエンジン室２４から吸い込まれる。これは、車両前進中に前面スペース６２内の高い圧力が空気を隔壁チャネルに押し込むからであり、これは、好ましくなく、出口１７８から隔壁チャネル６４内への気流を妨げる可能性がある。車両１２が動いていないときは、空気流路１６よりも出口１７８の流れ断面積が小さいため、抵抗が最も小さい経路は、出口１７８を介してではなく空気流路１６を通る可能性が高い。したがって、通路１７６は、空気を流すために空気流路１６よりも大きい圧力差を必要とする。通常の動作状態において、空気は、流路１６の相対的に大きい吸気領域を介して容易に入手可能である。しかしながら、流路１６が部分的にまたは完全に塞がったとき、吸気筐体１４を介してエンジン（図示せず）から吸い込まれた真空は、吸気量が制限されているため出口１７８で高くなり、これにより、エンジン室２８と隔壁チャネル６４の間の圧力差が高くなり、それにより空気通路１７２と出口１７４に空気が引き込まれる。

次に図１３と図１４を参照すると、本発明の実施形態による自動車用吸気システム２１０が示される。自動車用吸気システムは、一般に、ボンネット板１７２内の第２の出口と関連するものを除き、自動車用吸気システム２１０の態様および選択物を含む。図１３に示したように、ボンネット・フレーム１７２は、隆起１８０を貫通する第２の出口１９２と、吸気口４６の前のスペース１８４内に延在する吸気筐体キャビティ１８０を形成する。この追加のポートは、流路１６が部分的または完全に塞がった状態で、エンジン室２４から吸気筐体１４に大量の気流を提供する。通路１９０は、空気を出口１７８に導くために、通路１７６と協力してエンジン室２４から第２の出口１９２に空気を導く。吸気は、図１４に示した経路１８３を介して第２の出口１９２から出て吸気口４６に入る。必要に応じて、通常の動作状態の間の代替通路からの流入を防ぐために、出口オリフィス１７８と１９２にばね式弁などの１つまたは複数の弁（図示せず）が提供される。限られた空気供給により隔壁チャネル６４内で引かれる真空が高くなるとき、オプションの弁（図示せず）が開き、代替通路１７２と１９０に通路が開く。

自動車用吸気システム１０、１１０および２１０は、本発明による自動車用吸気システムの様々な態様を示す。これらのシステムは、通常の運転状態において、エンジンに、より少ない粒子と低い水分含有量を含むことができる温度の低い外部空気を提供することができる。さらに、このようなシステムの態様は、豪雨や洪水の状態のようなより極端な運転状態において吸気システムに水分と粒子を吸い込む可能性を減らすことができる。これらの実施形態において開示された本発明の態様は、個々に実施されても一緒に実施されてもよい。例えば、空気流路１６に関連した態様は、吸気筐体１４の構成に関連した態様を実施することなく実施されてもよい。もう１つの例において、システム１１０の代替吸気経路の態様は、エンジン室からエンジンに空気を提供するための主吸気経路として実施されてもよく単独吸気経路として実施されてもよい。

本発明を、示した実施形態に関して説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく修正を行うことができることは評価され理解されるであろう。詳細には、本発明は、多くの様々なタイプの車両と吸気構造に適用される。

本発明の実施形態による自動車用吸気システムの正面斜視図である。 図１の細部２の拡大前面右斜視図である。 ボンネットが開位置の状態で示した図１の自動空吸気システムの一部分の前面左斜視図である。 ボンネットが開位置にある状態でエンジン室内から見た図１の自動車用吸気システムの一部分の後面斜視図である。 図１の吸気筐体の上面図である。 図１の吸気筐体の側面図である。 ボンネットが閉位置にある状態で示した図１の自動車用吸気システムの一部分の正面図である。 図７の線８−８に沿って切断した部分断面図である。 本発明のもう１つの実施形態による自動車用吸気システムの正面斜視図である。 図９の線１０−１０に沿って切断した部分断面図である。 ボンネット板を取り外した状態のボンネットフレームの図９の細部１１の斜視図である。 吸気筐体への空気流を示す図９の自動車用吸気システムの一部分の斜視図である。 ボンネット板を取り外した状態のボンネット・フレームを示す本発明のさらに他の実施形態による図１１と類似の自動車用吸気システムの部分斜視図である。 吸気筐体への空気流を示す図１３の自動車用吸気システムの部分斜視図である。

符号の説明

１０ 自動車用吸気システム
１４ 吸気筐体
１６ 蛇行空気流路
１８ グリル
２４ ボンネット
２８ エンジン室
４６ 吸気口
６４ 隔壁

Claims (36)

1. エンジン室の前部を横切って配置された隔壁と、
   隔壁の前方の車両前部に沿って配置されたグリル
   エンジン室の上に配置されたボンネットと、
   隔壁に結合され、吸気口を有する吸気筐体とを含み、
   グリル、隔壁、およびボンネットが、吸気口までの蛇行空気流路を作成する自動車用吸気システム。
2. 蛇行空気流路を横切って隔壁からグリルまで延在するスクリーンをさらに含む請求項１の自動車用吸気システム。
3. スクリーンが、隔壁からグリルまで下方に傾けられた請求項２に記載の自動車用吸気システム。
4. スクリーンが、１５度〜８５度の角度で水平から下方に傾けられた請求項４に記載の自動車用吸気システム。
5. スクリーンは、４０〜５０度の角度で水平から下方に傾けられた請求項５に記載の自動車用吸気システム。
6. 吸気筐体が、吸気チャネルを形成する複数の壁と基板を含み、壁と基板の端部が吸気チャネルへの入口として吸気口を形成し、吸気壁の端部が、吸気口において基板から１５度〜８５度の角度で傾斜している請求項１に記載の自動車用吸気システム。
7. 角度が３０〜６０度である請求項６に記載の自動車システム。
8. 吸気口が、ほぼ車両の前方に向き、吸気壁が、車両の後方に傾けられた請求項６に記載の自動車用吸気システム。
9. ボンネットと吸気筐体の間に配置されたシールをさらに含む請求項１に記載の自動車用吸気システム。
10. シールは、ボンネットの下側に付けられ、吸気筐体の上面と嵌合する請求項９に記載の自動車用吸気システム。
11. ボンネットとグリルの間に配置されたシールをさらに含む請求項１に記載の自動車用吸気システム。
12. 吸気筐体は、筐体の第１の端にある吸気口から第２の端に結合されたエア・フィルタまで空気を導く吸気チャネルを形成し、吸気チャネルが、吸気口より下流の点で第２の断面積まで先細になる吸気口に近い第１の断面積を有し、第１の断面積が、吸気口における空気速度を遅くするために第２の断面積よりも約１０％以上大きい有効径を有する請求項１に記載の自動車用吸気システム。
13. 第１の断面積の有効径が約９９ｃｍ^２であり、第２の断面積の有効径が約８８ｃｍ^２である請求項１２に記載の自動車用吸気システム。
14. 吸気筐体は、筐体の第１の端における吸気口から第２の端と結合されたエア・フィルタまで空気を導くための吸気チャネルを形成し、吸気チャネルが、吸気口から延在するときに上に傾斜された請求項１に記載の自動車用吸気システム。
15. 吸気チャネルが、吸気口から頂点まで上に傾斜し、頂点から吸気チャネルに沿って下に傾斜する請求項１４に記載の自動車用吸気システム。
16. エンジン室内に配置されたラジエータをさらに含み、頂点が、隔壁の後方に配置され、ラジエータが実質的に頂点の下に位置合わせされた請求項１５に記載の自動車用吸気システム。
17. 吸気筐体が、頂点と交差する平面において吸気口近くのチャネルの最下部に段が付けられた請求項１６に記載の自動車用吸気システム。
18. ボンネットは、外側ボンネット板と内側ボンネット・フレームを含み、ボンネット板とボンネット・フレームが、エンジン室と吸気口を流体連通した状態で配置するために間に代替吸気通路を形成する請求項１に記載の自動車用吸気システム。
19. ボンネットを閉じた構成でロックするラッチをさらに含み、ボンネットが閉じた構成のときにボンネット・フレームがボンネット・ラッチの近くに出口を構成する請求項１８に記載の自動車用吸気システム。
20. ボンネットが閉じた構成にあるときにボンネット・フレームが筐体吸気口の近くに出口を形成する請求項１８に記載の自動車用吸気システム。
21. 自動車用吸気筐体であって、
    基板と、
    複数の壁であって、壁と基板が、第１の端、第２の端、および第１の端に吸気口を有する吸気筐体を通る空気流チャネルを形成する複数の壁とを含み、
    基板が、吸気口から頂点にチャネルに沿って上に傾き、頂点から第２の端に向かって下に傾く自動車用吸気筐体。
22. 基板と壁は、第１の端の第１の断面積を有する第１のチャネル部分と、第２の断面積を有する第２のチャネル部分とを形成し、第１の断面積は、第２の断面積の有効径より約１０パーセント以上大きい有効径を有する請求項２１に記載の自動車用吸気筐体。
23. 基板が、吸気口の近くに、吸気チャネルから物体が出ることを促進する段を有する請求項２１に記載の自動車用吸気システム。
24. 吸気口が、基板から５度〜８５度に傾けられた平面に形成される請求項２１に記載の自動車用吸気システム。
25. 自動車用吸気筐体であって、
    基板と、
    複数の壁であって、壁と基板が、第１の端、第２の端、および第１の端の吸気口を有する吸気筐体を通る空気流チャネルを形成する複数の壁とを含み、
    空気流チャネルが、第１と第２の端の間の第１と第２の端の間の高い点に隆起部を含み、吸気口が、基部から５度〜８５度で傾けられた平面に形成された自動車用吸気筐体。
26. 基板と壁は、第１の端の第１の断面積を有する第１のチャネル部分と、第２の断面積を有する第２のチャネル部分とを形成し、第１の断面積が、第２の断面積の有効径よりも約１０パーセント以上大きい有効径を有する請求項２５に記載の自動車用吸気筐体。
27. 基板が、吸気口の近くに、物体が吸気チャネルから出ることを促進するための段を有する請求項２５に記載の自動車用吸気システム。
28. 内燃機関に空気を吸い込む方法であって、
    車両のボンネットを閉じてグリル、隔壁、およびボンネットの内側との間に蛇行吸気通路を形成する段階と、
    蛇行通路を介して吸気システムの吸気口に空気を吸い込む段階とを含む方法。
29. 空気を吸い込む段階が、
    空気が蛇行経路を通るときに空気から大きい粒子と液滴をスクリーニングする段階と、
    空気から大きな粒子と液滴をスクリーニングした後でフィルタに空気を通す段階とを含む請求項２８に記載の方法。
30. 空気を吸い込む段階が、
    体積流量と第１の速度で吸気口に空気を吸い込む段階と、
    通路に沿って空気を送る段階と、
    体積流量を維持しながら空気速度を第２の速度に高め、空気を通路に沿って送る段階とを含む請求項２８に記載の方法。
31. 吸い込む段階が、空気を吸気口から頂点まで通路に沿って上方に送り、空気を頂点からの通路に沿って下方に送る段階を含む請求項２８に記載の方法。
32. 蛇行した通路が少なくとも部分的に塞がれた状態で、エンジン室から、ボンネット板とボンネット・フレームの間に形成されたボンネット通路を介して吸気システムの吸気口まで空気を導く段階をさらに含む請求項２８に記載の方法。
33. エンジン室から空気を導く段階が、エンジン室の空気を蛇行通路の一部分に導く段階を含む請求項３２に記載の方法。
34. エンジン室から空気を導く段階がさらに、ボンネットが閉じた位置にあるときに、ボンネット・ラッチ近くのボンネットフレームに形成されたボンネット・ラッチ開口を介してエンジン室の空気を導く段階を含む請求項３３に記載の方法。
35. エンジン室からの空気を導く段階が、さらに、ボンネットが閉じた位置にあるときに、吸気筐体近くのボンネットフレームに形成されたボンネット吸気口を介してエンジン室の空気を導く段階を含む請求項３２に記載の方法。
36. 自動車用吸気システムであって、
    車両のエンジン室を形成するフレームと、
    エンジン室の前部に沿って配置された隔壁と、
    隔壁の後方のエンジン室内に配置されたラジエータと、
    隔壁の前方に車両に沿って配置されたグリルと、
    隔壁に結合された吸気口を形成する吸気筐体であって、吸気筐体が吸気チャネルを形成する複数の壁と基板を含み、壁の端部と基板が、吸気チャネルへの入口として吸気口を形成し、端部が、吸気口における吸気チャネルの断面よりも大きい吸気口を形成するために５度〜８５度の角度で吸気チャネルを横切る基板から傾けられ、吸気口が隔壁の上部に配置された、吸気筐体と、
    エンジン室の上に配置されたボンネットと、
    吸気チャネルを通る水と大きな粒子の流れを阻止するために、グリル、隔壁、およびボンネットによって形成された蛇行空気流路と交差する隔壁からグリルまで延在するスクリーンと、
    ボンネットと吸気筐体の間に配置されたシールとを含む自動車用吸気システム。
    

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