JP2010208482A - 車両用外気導入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導風ユニットにてエンジンルーム内に導入される外気を制限するに際し、エンジンが必要以上に冷却されることがなく、又エンジンに対しては新気を効率よく供給することができるようにする。
【解決手段】空調装置のコンデンサ８の上流に配設されている導風ユニット１２の各フラップ１５が閉状態にあってエンジンルームＥ内に導入される外気が制限されている場合であっても、導風ユニット１２の下部に常時開口されている開口部１３ｃから下部ダクト部に取込まれる外気にてコンデンサ８が冷却され、冷却後の外気がエンジン６の下方に排風されるので、エンジン６が必要以上に冷却されることはない。又エンジン６の吸気口６ｃが、下部ダクトに導風ダクト１７を介して連通されているので、車体前方の新気を効率よく吸引することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器を通過する外気の通風量を制御する導風ユニットを有し、この導風ユニットに取込んだ外気を、エンジンの吸気口に供給する車両用外気導入装置に関する。

周知のように、自動車等の車両では、車両前部に設けられているフロントバンパやフロントグリル等に形成されている開口部から外気（冷却風）を導入し、導入した外気をエンジンルームの前部に配設されているラジエータや空調用コンデンサ等の熱交換器に導いて、これらを冷却する。

ところで、エンジンルームに導かれる外気は、走行時における空気抵抗となり、燃費悪化を招くことになる。そのため、エンジンルームに導入する外気は必要最小限であることが望ましい。

熱交換器に導入する外気を制御する技術としては、特許文献１（特開昭５８−１８０７１７号公報）や、特許文献２（特開昭６０−１１６８１４号公報）に開示されているように、フロントグリルと熱交換器との間に、開閉自在なフラップを有する導風ユニットを介装し、このフラップを冷却水温に応じて開閉動作させて、外気の通風量を制御するものが知られている。

この導風ユニットを用いると、冬場等の冷態時においてエンジンが冷えているときは、フラップを全閉にして、熱交換器を通過する外気の通風量を制限し、熱交換器の過冷却を防止することが出来る。更に、フラップを全閉にすることで、エンジンルームに導入される外気の通風量が制限されて、エンジンの冷却が抑制されると共に、エンジンルーム内での乱流の発生が抑制されて空気抵抗が低減されるので、燃費を向上させることができる。

又、夏場等の外気温度が高く、エンジン温度が比較的高いときは、フラップを開くことで、エンジンルーム内に外気を積極的に取り入れ、熱交換器を冷却すると共に、エンジン、オイルパン、及び、オルタネータやコンプレッサ等の補記類を通常通りに冷却することができる。

ところで、導風ユニットには、フラップが全閉状態のままで、凍結し、或いは故障した場合、エンジンのオーバヒートを誘発する可能性があるため、フラップを全閉させた状態であっても、最小限の外気を確保することのできる開口部が常時開口されている。

しかし、導風ユニットのフラップが全閉のときは、エンジンが冷えた状態であるため、常時開口されている開口部から導入された外気にてエンジンが冷やされると、エンジンの昇温が阻害されるばかりでなく、エンジン内部を潤滑する潤滑油が必要以上に冷却されてしまい、燃費が悪化してしまう問題がある。

又、一般に、エンジンの吸気口は、エンジンルーム内の前上部に配設されているため、導風ユニットのフラップが全閉状態では、空気の流入路が塞がれて、空気温度が上昇するばかりでなく、空気流量が減少してしまい、その結果、各気筒の充填効率が低下し、特に、スロットル弁が急開する加速運転、及び多く新気を必要とする高負荷運転において、動力性能が低下してしまう問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、導風ユニットにてエンジンルーム内に導入される外気を制限するに際し、常時開口されている開口部にて、熱交換器を通過させる外気の流入量を確保した場合であっても、熱交換器の下流に排風された外気にてエンジンが必要以上に冷却されることが防止されると共に、エンジンに対して新気を効率よく供給することのできる車両用外気導入装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、エンジンルームの前部に熱交換器と該熱交換器を通過する外気の通風量を制御する導風ユニットとが配設され、前記熱交換器の下流にエンジンが配設され、前記導風ユニットの上方に前記エンジンの吸気口が配設されている車両用外気導入装置において、前記導風ユニットの下部に外気を前記熱交換器の下方にガイドする下部ダクト部が設けられ、前記下部ダクト部に車体前方からの外気を取込む開口部が常時開口されており、前記下部ダクト部と前記吸気口とが導風ダクトを介して連通されていることを特徴とする。

本発明によれば、エンジンルームに、熱交換器を通過する外気の通風量を制御する導風ユニットが配設されていても、この導風ユニットの下部に設けた下部ダクト部に常時開口されている開口部から取込んだ外気を導風ダクトを介して吸気口へ導くようにしたので、エンジンに対して新気を効率よく供給することができる。又、外気を取込む開口部が導風ユニットの下部に設けられている下部ダクト部に開口されているので、この開口部から取込まれた外気が前記熱交換器の下部を通過して排風されるため、その下流に配設されているエンジンに対して、この排風が直接吹き付けられ難く、エンジンが必要以上に冷却されることが無くなる。

車両用外気導入装置を搭載する車両の斜視図 図１のII-II断面図 車両用外気導入装置の分解斜視図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１、図２に示すように、車両の一例である自動車の車体前部１は、車幅方向に外側面を形成するフェンダパネル２が設けられ、前部にフロントバンパ３が設けられ、このフロントバンパ３の上部にフロントグリル４が設けられ、内部にエンジンルームＥが設けられている。更に、車体前部１の上部にフロントフード５が設けられ、このフロントフード５にて、エンジンルームＥの上部が開閉自在に覆われている。エンジンルームＥにはエンジン６等のパワーユニットが搭載されている。尚、図１の符号Ｇはフロントガラス、図２の符号６ａはオイルパンである。

又、エンジン６の前方に、エンジン６の冷却系を構成する熱交換器（以下、「ラジエータ」と称する）７が配設されている。図３に示すように、このラジエータ７の後部にシュラウド７ａが設けられ、このシュラウド７ａに冷却ファン７ｂが設けられている。更に、このラジエータ７の前方に、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する熱交換器（以下、「コンデンサ」と称する）８が配設されている。

このコンデンサ８は、サブクールコンデンサであり、図３に示すように、上部にコンデンサ部８ａが設けられ、下部（高さ方向の約１／４の位置）にサブクール部８ｂが設けられ（図２のハッチング部）、又、一側にモジュレータ８ｃが設けられている。コンデンサ部８ａとサブクール部８ｂとはモジュレータ８ｃを介して連通されている。コンデンサ部８ａに流入された気相冷媒は、ここで冷却されて大部分が液相冷媒となりモジュレータ８ｃに流入する。そして、モジュレータ８ｃに流入した冷媒は、ここで、気相冷媒と液相冷媒とに分離され、液相冷媒がサブクール部８ｂへ流入される。このサブクール部８ｂに流入された冷媒は、更に冷却されて、１００[％]に近い液相冷媒となる。従って、コンデンサ８は、少なくともサブクール部８ｂを冷却すれば空調装置の冷房能力を確保することができる。

ラジエータ７、シュラウド７ａ、及びコンデンサ８が、その前方に配設されているラジエータパネル９（図２参照）に固設されている。このラジエータパネル９は略矩形枠状に形成されており、その車幅方向両側が、車幅方向に左右に配設されて車体の前後方向へ延出する一対のフロントサイドフレーム（図示せず）に固設されている。

又、エンジンルームＥの前上部に、エンジン６の吸気系に連通する吸気ダクト６ｂが配設され、この吸気ダクト６ｂの吸気口６ｃがラジエータパネル９上に配設されている。図１に破線で示すように、この吸気口６ｃは、ラジエータパネル９上の車幅方向に細長く配設されている。

又、図２に示すように、フロントフード５の先端側内面と、フロントグリル４の上面、ラジエータパネル９の上面及び後述するダクトフレーム１２ａの上面等、フロントエンドモジュールを構成する各部材の上面とによってエアーチャンバ１１が形成され、このエアーチャンバ１１を形成する各部材の接合面がシール部材１０にてシールされている。更に、このエアーチャンバ１１に吸気ダクト６ｂの吸気口６ｃが臨まされている。

又、フロントサイドフレームの前端にフロントバンパ３が連結されている。このフロントバンパ３の下部の車幅方向中央に外気導入口３ａが開口されている。又、フロントグリル４の車幅方向中央に外気導入口４ａが形成されている。

更に、このフロントバンパ３及びフロントグリル４と、ラジエータパネル９との間の空間に、導風ユニット１２が配設されている。この導風ユニット１２は、矩形枠状のダクトフレーム１２ａを有し、このダクトフレーム１２ａの後部がラジエータパネル９の前部に固設されている。図２、図３に示すように、ダクトフレーム１２ａはフロントバンパ３及びラジエータパネル９の間の空間に対応した車体前後方向の奥行きを有し、且つコンデンサ８全体をカバーする面積を有している。

この導風ユニット１２のダクトフレーム１２ａの下部と上部の、フロントバンパ３とフロントグリル４とに開口されている外気導入口３ａ，４ａの対応する位置に下部導入口１３ａと上部導入口１３ｂとが形成され、この両導入口１３ａ，１３ｂ間の前面にブランクパネル１４が配設されている。更に、この両導入口１３ａ、１３ｂの前面に、この導入口１３ａ，１３ｂを開閉するフラップ１５が配設されている。図２に示すように、下部導入口１３ａは、その上下方向の約半分を開閉する１枚のフラップ１５が車幅方向に延在されている。又、上部導入口１３ｂには、この上部導入口１３ｂ全体を開閉する２枚のフラップ１５が車幅方向に延在されている。

各フラップ１５は、横長の矩形状であって前方に凹湾曲形成された縦断面形状の平板であり、その一端に支持軸１５ａが設けられ、各支持軸１５ａがリンク機構（図示せず）を介して、モータ等の駆動用アクチュエータ（図示せず）に連設されている。この駆動用アクチュエータは、図示しない制御装置からの信号に基づいて動作される。制御装置は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、水温センサ（図示せず）で検出した冷却水温、及び油温センサで検出した潤滑油温と、予め設定した水温判定値、及び油温判定値とを比較し、冷却水温と潤滑油温との少なくとも一方が各判定値よりも低い場合、フラップ１５を閉動作させ、冷却水温と潤滑油温との双方が各判定値を越えている場合、フラップ１５を開動作させる。尚、この水温判定値と油温判定値とは、エンジンの燃費が悪化する冷却水温、及び油温を予め実験などに基づいて求め、その値に基づいて設定されている。

図２に実線で示すように、各フラップ１５が閉動作すると、上部導入口１３ｂの前面が閉塞され、又、下部導入口１３ａは、下半分が閉塞される。従って、この下部導入口１３ａの上半分は、フラップ１５の開閉に拘わらず常時開口している開口部１３ｃとなっている。一方、同図に一点鎖線で示すように、各フラップ１５が開動作すると、各開口部１３ａ，１３ｂが開放され、前方からの冷却風がコンデンサ８、ラジエータ７側へ送られる。

又、下部導入口１３ａの上部に配設されているブランクパネル１４の下部背面に、風向ガイド部材としての風向ガイド板１６が形成されている。この風向ガイド板１６は車幅方向に沿ってダクトフレーム１２ａの幅方向内面間に配設された横長の矩形状に形成されており、図２にハッチングで示すように、ブランクパネル１４の背面から斜め下方へ延出されていると共に、下方に凹湾曲形成された縦断面形状を有している。この風向ガイド板１６は、フロントバンパ３に開口されている外気導入口３ａから下部導入口１３ａに導入された外気（冷却風）を、導風ユニット１２の後方に配設されているコンデンサ８の下部に形成されているサブクール部８ｂに対し、車幅方向全体に導くためのものである。従って、サブクール部８ｂの車幅方向全体に冷却風を導けるものであれば、断面は凹湾曲形状に限らず、平坦であっても、或いは他の形状であっても良い。

又、ダクトフレーム１２ａの両側に、下部導入口１３ａに導入された外気を上方へ導く導風ダクト１７が配設されている。この導風ダクト１７の底部は閉塞されており、又、下部側側面に流入口１７ａが形成されている。この流入口１７ａは、ダクトフレーム１２ａの側面であって、風向ガイド板１６の下方に開口されており、ダクトフレーム１２ａの下部に形成されている下部導入口１３ａから導入された外気（冷却風）を、吸気口６ｃへ導く。又、この導風ダクト１７の上端に開口されている流出口１７ｂが、エアーチャンバ１１に臨まされている。

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。イグニッションスイッチをＯＮすると、制御装置が、水温センサで検出した冷却水温と油温センサで検出した潤滑油温とを読込み、予め設定されている水温判定値と油温判定値と比較する。

そして、冷却水温と潤滑油温との双方或いは一方が判定値よりも低い、冷えた状態のときは、制御装置から導風ユニット１２の駆動用アクチュエータに閉信号を出力する。すると、導風ユニット１２に配設されている各フラップ１５が支持軸１５ａを軸に回転し、図２に実線で示すように、ダクトフレーム１２ａの下部に開口されている下部導入口１３ａの下側半分が閉塞されると共に、上部に開口されている上部導入口１３ｂが全閉される。

導風ユニット１２の下部導入口１３ａの下半分と、上部導入口１３ｂが閉塞された状態（以下、「フラップ閉状態」と称する）では、車体前方の外気の殆どは、下部導入口１３ａの上半分に常時開口されている開口部１３ｃから取り入れられる。

車両が停車しているアイドル運転時、フラップ閉状態のときは冷却水温と潤滑油温が共に低いため、ラジエータ７に冷却風を送る必要はあまりないが、運転者が空調装置をＯＮして冷房運転、或いは除湿運転が開始された場合は、コンデンサ８に外気（冷却風）を通風させる必要がある。空調装置にて冷房運転、或いは除湿運転が実行されると、空調装置に設けられているエアコンコンプレッサ（図示せず）が駆動すると共に、冷却ファン７ｂが駆動し、車体前方の外気がコンデンサ８側に取込まれる。

図２に示すように、フラップ閉状態では、ダクトフレーム１２ａの下部導入口１３ａの上半分の開口部１３ｃのみが開口されているため、取り入れられる外気の通風量が制限される。そして、この開口部１３ｃからダクトフレーム１２ａ内に流入した外気は、その上部に横設されている風向ガイド板１６にガイドされてコンデンサ８の下側に設けられているサブクール部８ｂへ導かれ、このサブクール部８ｂの車幅方向全体を通過して、サブクール部８ｂを流れる液相冷媒を冷却する。コンデンサ８はサブクール部８ｂを流れる液相冷媒を冷却することで、冷房性能の低下を最小限に抑えることができる。その後、サブクール部８ｂを通過した冷却風は、ラジエータ７を通過して、シュラウド７ａに設けられている冷却ファン７ｂにてエンジンルームＥ内へ排風される。エンジンルームＥ内に排風された冷却風は、オイルパン６ａ付近を通過して車体後方へ導かれる。

又、上述したように、冷却ファン７ｂによってエンジンルームＥ内に排風された冷却風は、オイルパン６ａ付近を通過して車体後方へ導かれるため、エンジン６へ吹き付けられることはなく、エンジン６が必要以上に冷却されることはない。

一方、エンジン６が稼働中は、吸気ダクト６ｂの吸気口６ｃからエンジン６に外気が吸引される。この外気は、フロントバンパ３に開口されている外気導入口３ａから供給される。すなわち、外気導入口３ａから吸引された外気は、開口部１３ｃを経てダクトフレーム１２ａの下部に流入し、風向ガイド板１６に沿って車幅方向へ移動し、流入口１７ａから導風ダクト１７に流入する。従って、この風向ガイド板１６と、この風向ガイド板１６の下方であってダクトフレーム１２ａで囲まれた領域が、本発明の下部ダクト部に相当する。

そして、図２に破線の矢印で示すように、外気が導風ダクト１７を上昇して、実線の矢印で示すように、流出口１７ｂからエアーチャンバ１１に流出されて吸気口６ｃに吸い込まれる。

本実施形態では、ダクトフレーム１２ａに形成されている下部導入口１３ａを導風ダクト１７を介して、吸気口６ｃの臨まされているエアーチャンバ１１に連通したので、導風ユニット１２がフラップ閉状態であっても、フロントバンパ３前方の比較的温度の低い外気（新気）をエンジン６に対して常に効率よく供給することができる。

一方、車両が走行すると車体前面にラム圧が発生し、このラム圧により導風ユニット１２の開口部１３ｃからダクトフレーム１２ａの風向ガイド板１６の下側に導入される空気の圧力が高くなり、この圧力を利用して吸気ダクト６ｂの吸気口６ｃからエンジン６に空気を効率よく吸引させることができる。従って、走行中の加速運転等のようにエンジン６に大量の空気を供給する必要がある場合であっても、空気が供給不足となることはない。

更に、吸気ダクト６ｂの吸気口６ｃからフロントバンパ３の下部に開口されている外気導入口３ａ迄が、導風ダクト１７等を介した迂回路となっているため、雪や異物等が吸気口６ｃから吸い込まれ難く、高い信頼性を得ることができる。

その後、冷却水温及び潤滑油温の双方が上昇し、予め設定されている水温判定値及び油温判定値を越えると、制御装置から駆動用アクチュエータに対して開信号が出力される。すると、図２に破線で示すように、各フラップ１５が支持軸１５ａを軸に車体後方へ約９０°回転し、ダクトフレーム１２ａに形成されている下部導入口１３ａと上部導入口１３ｂとが全開状態となる。

その結果、フロントバンパ３と、その上方のフロントグリル４に開口されている各外気導入口３ａ，４ａから外気が導入され、コンデンサ８及びラジエータ７に対して、通常通り冷却風が供給される。一方、エンジン６に対しては、ダクトフレーム１２ａに形成されている下部導入口１３ａとエアーチャンバ１１とを、導風ダクト１７を介して連通させたので、各フラップ１５の開閉状態に拘わらず、フロントバンパ３前方の外気（新気）を、常に効率よく供給することができる。

又、導風ダクト１７は、ダクトフレーム１２ａの両側の空きスペースに配設したので、この導風ダクト１７によって車体前部が大型化してしまうことはない。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばエアーチャンバ１１をダクトフレーム１２ａの上面に箱体にて別途形成するようにしても良い。

１…車体前部、
３…フロントバンパ、
３ａ，４ａ…外気導入口、
４…フロントグリル、
５…フロントフード、
６…エンジン、
６ｃ…吸気口、
７…ラジエータ、
８…コンデンサ、
８ａ…コンデンサ部、
８ｂ…サブクール部、
９…ラジエータパネル、
１１…エアーチャンバ、
１２…導風ユニット、
１２ａ…ダクトフレーム、
１３ａ…下部導入口、
１３ｃ…開口部、
１６…風向ガイド板、
１７…導風ダクト、
１７ａ…流入口、
１７ｂ…流出口
Ｅ…エンジンルーム

特開昭５８−１８０７１７号公報 特開昭６０−１１６８１４号公報

Claims (6)

1. エンジンルームの前部に熱交換器と該熱交換器を通過する外気の通風量を制御する導風ユニットとが配設され、前記熱交換器の下流にエンジンが配設され、前記導風ユニットの上方に前記エンジンの吸気口が配設されている車両用外気導入装置において、
   前記導風ユニットの下部に外気を前記熱交換器の下方にガイドする下部ダクト部が設けられ、
   前記下部ダクト部に車体前方からの外気を取込む導入口が常時開口されており、
   前記下部ダクト部と前記吸気口とが導風ダクトを介して連通されている
   ことを特徴とする車両用外気導入装置。
2. 前記導風ユニットの上部と前記エンジンルームの上部を覆うフロントフードとの間にエアーチャンバが設けられ、
   前記エアーチャンバに前記導風ダクトの下流と前記吸気口とが臨まされている
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用外気導入装置。
3. 前記導風ユニットが前記熱交換器の上流に設けられ、
   前記下部ダクト部の上部に、車体前方から取付ける外気を前記熱交換器の下部方向側へガイドする風向ガイド部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の車両用外気導入装置。
4. 前記熱交換器が空調装置のサブクールコンデンサであり、前記風向ガイド部材にて前記外気が該サブクールコンデンサの下部に設けたサブクール部に導かれる
   ことを特徴とする請求項３記載の車両用外気導入装置。
5. 前記導風ダクトが前記導風ユニットに一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用外気導入装置。
6. 前記エアーチャンバが、前記フロントフードの先端側内面とフロントエンドモジュールを構成する各部材の上面、及び各部材間をシールするシール部材によって形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用外気導入装置。

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