JP2012036805A - 熱交換部材、および、それを用いた吸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】吸気冷却器によって冷却された吸気の温度上昇を抑制可能な熱交換部材および吸気システムを提供する。
【解決手段】熱交換部材１は、エンジン４０への吸気が流通する吸気通路２１を形成する吸気管２０、および、吸気通路２１内の吸気を冷却するインタークーラ３０を有する吸気システム１０に設置される。熱交換部材１は、被冷却部１１０および熱交換部１２０を備える。被冷却部１１０は、インタークーラ３０により冷却される。熱交換部１２０は、インタークーラ３０下流側の吸気との間で熱交換可能である。熱交換部材１は、被冷却部１１０がインタークーラ３０によって冷却されることにより全体が冷却されつつ、熱交換部１２０が吸気との間で熱交換を行うことで当該吸気を冷却可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という。）の吸気系に設けられる熱交換部材、および、それを用いた吸気システムに関する。

従来、エンジンの各気筒に吸気を導くインテークマニホールドの上流側近傍にインタークーラを設けた吸気システムが知られている（例えば特許文献１および２参照）。この吸気システムでは、過給器により圧縮されて温度が上昇した吸気を、吸気通路のうちエンジンに比較的近い箇所で冷却することが可能である。

しかしながら、特許文献１および２の吸気システムでは、吸気は、インタークーラによって冷却されるものの、冷却後、インタークーラの下流側においてエンジンやエンジンルームからの熱を受け、温度が上昇するという問題がある。このように、インタークーラで吸気を冷却したにもかかわらずエンジン等からの受熱により吸気の温度が上昇すると、過給器による過給の効果が低下するおそれがある。また、吸気が高温の状態でエンジンの気筒に流入すると、自然発火あるいはノッキングを招くおそれがある。

独国特許出願公開第４２０２０７７号明細書 独国特許出願公開第１９９０２５０４号明細書

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気冷却器によって冷却された吸気の温度上昇を抑制可能な熱交換部材および吸気システムを提供することにある。

請求項１に記載の熱交換部材の発明は、内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管、および、吸気通路内の吸気を冷却する吸気冷却器を有する吸気系に設置される。本発明は、被冷却部と熱交換部とを備える。被冷却部は、吸気冷却器により冷却される。熱交換部は、吸気冷却器下流側の吸気との間で熱交換可能である。

本発明による熱交換部材は、被冷却部が吸気冷却器によって冷却されることにより全体が冷却されつつ、熱交換部が吸気との間で熱交換を行う。つまり、吸気冷却器下流側の吸気は、熱交換部と熱交換することによって冷却される。これにより、吸気冷却器の下流側の吸気は、内燃機関等から受熱しても、温度上昇が抑制される。したがって、本発明では、吸気冷却器によって冷却された吸気の、吸気冷却器下流側での温度上昇を抑制することができる。その結果、内燃機関の気筒内における自然発火およびノッキングを抑制することができる。また、過給器を搭載する吸気システムに本発明による熱交換部材を適用した場合、過給器による過給の効果を向上することができる。

請求項２および３に記載の発明は、熱交換部材の被冷却部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項２に記載の発明では、被冷却部は、吸気冷却器に当接するよう設けられることで吸気冷却器により冷却される第１被冷却部を有する。
請求項３に記載の発明では、被冷却部は、吸気冷却器の下流側近傍に吸気冷却器とは非当接の状態で設けられることで、吸気冷却器により冷却された吸気によって冷却される第２被冷却部を有する。

請求項４および５に記載の発明は、被冷却部の第２被冷却部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項４に記載の発明では、第２被冷却部は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔を有する。本発明では、吸気冷却器により冷却された吸気が複数の孔を流通することにより、第２被冷却部を効果的に冷却することができる。
請求項５に記載の発明では、第２被冷却部は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。これにより、吸気冷却器によって冷却された吸気を第２被冷却部に効果的に接触させることができる。したがって、第２被冷却部をより効果的に冷却することができる。なお、第２被冷却部には吸気が流通可能な複数の孔が形成されているため、第２被冷却部によって吸気の流れが遮られることはない。

請求項６および１２に記載の発明は、熱交換部材の熱交換部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項６に記載の発明では、熱交換部は、吸気冷却器の下流側に吸気通路の少なくとも一部を覆うよう設けられ吸気との間で熱交換可能な第１熱交換部を有する。第１熱交換部が吸気との間で熱交換することにより、「吸気冷却器の下流側で吸気を冷却することができる」。また、第１熱交換部は吸気通路の少なくとも一部を覆うよう設けられているため、「内燃機関等、外部からの熱を第１熱交換部で遮ることができる」。その結果、前記熱によって吸気の温度が上昇するのを抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、熱交換部の第１熱交換部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項７に記載の発明では、第１熱交換部は、内燃機関の気筒に対応する吸気ポートに接続する吸気管の内側を延びるようにして形成される延伸部を有している。そのため、上述の「第１熱交換部によって吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」をより高めることができる。

請求項８〜１０は、第１熱交換部の延伸部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項８に記載の発明では、延伸部は、吸気通路（内燃機関の気筒に対応する吸気ポートに接続する吸気管の内側に形成される吸気通路）を周方向に覆うよう形成されている。
請求項９に記載の発明では、延伸部は、先端部が内燃機関の吸気ポート内に位置するよう形成されている。
請求項１０に記載の発明では、延伸部は、吸気ポートにより形成される通路を周方向に覆うよう形成されている。
請求項８〜１０に記載の発明では、上述の「第１熱交換部によって吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」をさらに高めることができる。

請求項１１に記載の発明では、熱交換部の第１熱交換部は、内燃機関の複数の気筒に対応して分岐する吸気管および吸気通路に対応し、前記延伸部を複数有している。すなわち、本発明は、多気筒の内燃機関に適用される場合の構成を具体的に例示するものである。上述のように、本発明では、第１熱交換部は、内燃機関の複数の吸気ポート、および、それに接続する分岐吸気管に対応し、複数の延伸部を有している。これにより、多気筒の内燃機関に適用される場合であっても、上述の「第１熱交換部によって吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」を効果的に発揮することができる。

請求項１２に記載の発明では、熱交換部は、内燃機関の気筒に対応する吸気ポートの上流側に設けられ吸気との間で熱交換可能な第２熱交換部を有する。第２熱交換部が吸気との間で熱交換することにより、「内燃機関の上流側で吸気が冷却され、当該冷却された吸気を内燃機関に供給することができる」。

請求項１３〜１５に記載の発明は、熱交換部の第２熱交換部の構成をより具体的に例示するものである。
請求項１３に記載の発明では、第２熱交換部は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔を有している。第２熱交換部に形成された複数の孔を吸気が流通することによって、上述の「内燃機関の上流側で吸気が冷却される効果」をより高めることができる。

請求項１４に記載の発明では、第２熱交換部は、板面の少なくとも一部が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。これにより、吸気を第２熱交換部に効果的に接触させることができる。したがって、吸気をより効果的に冷却することができる。なお、第２熱交換部には吸気が流通可能な複数の孔が形成されているため、第２熱交換部によって吸気の流れが遮られることはない。

請求項１５に記載の発明では、第２熱交換部は、吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されている。これにより、第２熱交換部の吸気との接触面の面積を大きくすることができる。その結果、上述の「内燃機関の上流側で吸気が冷却される効果」をさらに高めることができる。また、第２熱交換部が吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されていることにより、吸気の流れに対する第２熱交換部の強度を高めることができる。そのため、第２熱交換部の板厚を小さくでき、部材コストを低減することができる。

請求項１６に記載の吸気システムの発明は、吸気管と吸気冷却器と熱交換部材とを備えている。吸気管は、内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成している。吸気冷却器は、吸気通路内の吸気を冷却する。本発明の熱交換部材は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の熱交換部材である。当該熱交換部材は、吸気冷却器によって冷却された吸気の、吸気冷却器下流側での温度上昇を抑制することができる。したがって、本発明では、内燃機関の気筒内における自然発火およびノッキングを抑制することができる。また、吸気システムが過給器を搭載する構成の場合、過給器による過給の効果を向上することができる。

本発明の第１実施形態による熱交換部材を吸気システムに適用した状態を示す模式図。 本発明の第１実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換部材を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）を矢印Ｃ方向から見た図、（Ｄ）は熱交換部材の斜視図。 本発明の第２実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換部材を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）を矢印Ｃ方向から見た図、（Ｄ）は（Ｂ）を矢印Ｄ方向から見た図、（Ｅ）は熱交換部材の斜視図。 本発明の第３実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図、（Ｂ）は熱交換部材の斜視図。 本発明の第４実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図、（Ｂ）は熱交換部材の斜視図。 本発明の第５実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換部材を矢印Ｂ方向から見た図。 本発明の第６実施形態による熱交換部材を示す図であって、（Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の熱交換部材を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）を矢印Ｃ方向から見た図。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による熱交換部材を車両の吸気システムに適用した例を図１および２に示す。図１に示すように、熱交換部材１は、吸気システム１０に設けられている。吸気システム１０は、エンジン４０の吸気系を構成している。

ここで、エンジン４０について説明する。エンジン４０は、４つの気筒４１を有している。エンジン４０は、気筒４１の一方の端部を塞ぐシリンダヘッド４２を有している。シリンダヘッド４２には、気筒４１に対応し、４つの吸気ポート４３が設けられている。吸気ポート４３の内側には、通路４３１が形成されている。通路４３１は、気筒４１の内側の燃焼室４１１に連通している。また、気筒４１の吸気ポート４３とは反対側には、排気ポート４４が設けられている。排気ポート４４の内側には、通路４４１が形成されている。通路４４１は、燃焼室４１１に連通している。

図２（Ａ）に示すように、燃焼室４１１には、ピストン４５が設けられている。ピストン４５は、気筒４１の軸方向へ往復移動可能に設けられている。シリンダヘッド４２には、吸気弁４６、排気弁４７、インジェクタ４８および点火プラグ４９が設けられている。吸気弁４６は、燃焼室４１１と通路４３１との間を開閉可能である。排気弁４７は、燃焼室４１１と通路４４１との間を開閉可能である。インジェクタ４８は、燃料としてのガソリンを燃焼室４１１に噴射する。点火プラグ４９は、燃焼室４１１内のガソリンに点火する。このように、エンジン４０は、インジェクタ４８から噴射されたガソリンを燃焼室４１１で燃焼させることにより稼動する。つまり、エンジン４０は、４気筒の直噴式ガソリンエンジンである。

次に、吸気システム１０および排気系について説明する。
図１および２に示すように、吸気システム１０は、吸気管２０、吸気冷却器としてのインタークーラ３０および熱交換部材１等を備えている。

吸気管２０は、内側に吸気通路２１を形成している。吸気管２０の一方の端部には、吸気口２２が形成されている。吸気管２０の他方の端部は、４つに分岐し、インテークマニホールド２３を形成している。インテークマニホールド２３は、４つに分岐する部分のそれぞれが、エンジン４０の吸気ポート４３に接続している。これにより、吸気口２２から流入した空気は、吸気通路２１および通路４３１を流通しエンジン４０の燃焼室４１１に導かれる。

図２に示すように、燃焼室４１１内でピストン４５が下降するとき、燃焼室４１１と、吸気通路２１との間に差圧が生じる。これにより、吸気通路２１の気体（空気）は、燃焼室４１１に吸入される。以下、燃焼室４１１に吸入される気体を「吸気」という。また、吸気通路２１および通路４３１において、吸気流れの上流側を単に「上流側」、吸気流れの下流側を単に「下流側」という。

エンジン４０の排気ポート４４には、排気管５０が接続している。排気管５０の排気ポート４４側の端部は４つに分岐し、それぞれが排気ポート４４に接続している。排気管５０の排気ポート４４とは反対側の端部には、排気口５２が形成されている。排気管５０は、内側に排気通路５１を形成している。各燃焼室４１１でガソリンが燃焼することにより生じる燃焼ガスは、燃焼室４１１から排出されて排気ポート４４内および排気通路５１を流通し、排気口５２を通じて車両の外部へ放出される。以下、各燃焼室４１１から排出される燃焼ガスを「排気」という。また、排気通路５１において、排気流れの上流側を単に「上流側」、排気流れの下流側を単に「下流側」という。排気管５０の排気口５２の上流側には、排気浄化部５３が設けられている。排気浄化部５３は、例えばモノリス三元触媒を有している。これにより、排気浄化部５３を通過する排気は浄化される。このように、排気管５０および排気浄化部５３は、エンジン４０の排気系を構成している。

吸気管２０のインテークマニホールド２３の上流側には、所定の容積をもつサージタンク２４が形成されている。また、吸気通路２１のインテークマニホールド２３の上流側には、スロットルバルブ１１が設けられている。スロットルバルブ１１は、吸気通路２１を開閉することにより、エンジン４０に供給される吸気の量を調節可能である。なお、吸気管２０のうち、サージタンク２４およびインテークマニホールド２３は樹脂により形成されている。
吸気管２０の吸気口２２の下流側には、エアフィルター１２が設けられている。エアフィルター１２は、吸気中の異物を捕集する。

本実施形態では、吸気管２０と排気管５０との間に過給器６０が設けられている。過給器６０は、タービン６１、コンプレッサ６２およびシャフト６３を有している。タービン６１は、排気通路５１のエンジン４０と排気浄化部５３との間に回転可能に設けられている。一方、コンプレッサ６２は、吸気通路２１のエアフィルター１２とスロットルバルブ１１との間に回転可能に設けられている。シャフト６３は、タービン６１とコンプレッサ６２とを接続している。排気通路２１を排気が流れると、タービン６１が回転する。これにより、コンプレッサ６２が回転する。コンプレッサ６２が回転すると、吸気は、コンプレッサ６２により圧縮されてエンジン４０に供給される。つまり、過給器６０は、吸気をエンジン４０に過給するターボチャージャーである。なお、コンプレッサ６２により圧縮された吸気は、コンプレッサ６２の下流側において、コンプレッサ６２の上流側の吸気と比べ、温度が上昇した状態となる。

インタークーラ３０は、サージタンク２４内に設けられている。すなわち、インタークーラ３０は、過給器６０（コンプレッサ６２）の下流側に設けられている。インタークーラ３０は、略直方体状に形成され、サージタンク２４に形成された開口２４１から挿し込まれるようにしてサージタンク２４内に設けられる。

インタークーラ３０は、内部を冷却水が流通するよう構成されている。そのため、インタークーラ３０の周囲を通過する吸気は、インタークーラ３０によって冷却される。本実施形態では、過給器６０により圧縮された吸気は、過給器６０の下流側で温度が上昇するものの、インタークーラ３０により冷却されることで温度が低下する。これにより、過給器６０による過給の効果を高めることができる。

次に、熱交換部材１について説明する。
熱交換部材１は、サージタンク２４内のインタークーラ３０の下流側に設けられている。熱交換部材１は、例えばアルミまたはステンレス等の金属により形成されている。図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、熱交換部材１は、被冷却部１１０および熱交換部１２０を有している。

被冷却部１１０は、第１被冷却部１１１を有している。本実施形態では、第１被冷却部１１１は、インタークーラ３０の両側面（側面３１、側面３２）を挟むようにして２つ設けられている（図２（Ａ）〜（Ｃ）参照）。第１被冷却部１１１の一方は、板状に形成され、インタークーラ３０の側面３１に当接している。第１被冷却部１１１の他方は、板状に形成され、インタークーラ３０の側面３２に当接している。第１被冷却部１１１は、インタークーラ３０に当接するよう設けられることで、インタークーラ３０により冷却される。これにより、熱交換部材１は、全体が冷却される。

熱交換部１２０は、２つの被冷却部１１０の間に設けられ、被冷却部１１０と一体に形成されている（図２（Ａ）〜（Ｃ）参照）。熱交換部１２０は、第１熱交換部１２１を有している。第１熱交換部１２１は、インタークーラ３０の下流側に設けられ、サージタンク２４の内壁の形状に沿うよう曲面状に形成されている。より具体的には、第１熱交換部１２１は、図２（Ａ）に示すように、インタークーラ３０近傍からインテークマニホールド２３の入口２３１近傍まで延びるようにして形成されている。このように、第１熱交換部１２１は、吸気通路２１の少なくとも一部を覆うよう設けられている。そのため、第１熱交換部１２１は、インタークーラ３０の下流側の吸気との間で熱交換可能である。これにより、インタークーラ３０の下流側の吸気は、第１熱交換部１２１により冷却される。

また、第１熱交換部１２１が吸気通路２１の少なくとも一部を覆うよう設けられているため、エンジン４０から発せられる熱およびエンジン４０を収容するエンジンルームの熱は、第１熱交換部１２１により遮られる。これにより、インタークーラ３０の下流側の吸気がエンジン４０等から受熱するのを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態では、熱交換部材１は、被冷却部１１０がインタークーラ３０によって冷却されることにより全体が冷却されつつ、熱交換部１２０が吸気との間で熱交換を行う。つまり、インタークーラ３０の下流側の吸気は、熱交換部１２０と熱交換することによって冷却される。これにより、インタークーラ３０の下流側の吸気は、エンジン４０等から受熱しても、温度上昇が抑制される。したがって、本実施形態では、インタークーラ３０によって冷却された吸気の、インタークーラ３０下流側での温度上昇を抑制することができる。その結果、エンジン４０の気筒４１内における自然発火およびノッキングを抑制することができる。また、過給器６０を搭載する吸気システム１０では、熱交換部材１を設けることによりインタークーラ３０下流側での吸気の温度上昇を抑制することができるため、過給器６０による過給の効果を向上することができる。

また、本実施形態では、被冷却部１１０は、インタークーラ３０に当接するよう設けられることでインタークーラ３０により冷却される第１被冷却部１１１を有する。また、熱交換部１２０は、インタークーラ３０の下流側に吸気通路２１の少なくとも一部を覆うよう設けられ吸気との間で熱交換可能な第１熱交換部１２１を有する。第１熱交換部１２１が吸気との間で熱交換することにより、「インタークーラ３０の下流側で吸気を冷却することができる」。また、第１熱交換部１２１は吸気通路２１の少なくとも一部を覆うよう設けられているため、「エンジン４０等、外部からの熱を第１熱交換部１２１で遮ることができる」。その結果、前記熱によって吸気の温度が上昇するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による熱交換部材を図３に示す。第２実施形態による熱交換部材２は、被冷却部の構成が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、特に図３（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、被冷却部１１０は、第２被冷却部１１２を有している。第２被冷却部１１２は、板状に形成され、図３（Ｄ）に示すように、複数の孔１１３が形成されている。第２被冷却部１１２は、図３（Ａ）に示すように、インタークーラ３０の下流側近傍に、インタークーラ３０とは非当接の状態で、インタークーラ３０に対向するようにして設けられている。そのため、第２被冷却部１１２は、インタークーラ３０により冷却された吸気が接触することによって冷却される。これにより、熱交換部材２は、全体が冷却される。また、第２被冷却部１１２は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。ここで、吸気は、第２被冷却部１１２の複数の孔１１３を流通可能である。
熱交換部材２の熱交換部１２０の構成は、第１実施形態の熱交換部１２０と同様である。

以上説明したように、本実施形態では、被冷却部１１０は、インタークーラ３０の下流側近傍にインタークーラ３０とは非当接の状態で設けられることで、インタークーラ３０により冷却された吸気によって冷却される第２被冷却部１１２を有する。第２被冷却部１１２は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔１１３を有する。本実施形態では、インタークーラ３０により冷却された吸気が複数の孔１１３を流通することにより、第２被冷却部１１２を効果的に冷却することができる。

また、本実施形態では、第２被冷却部１１２は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。これにより、インタークーラ３０によって冷却された吸気を第２被冷却部１１２に効果的に接触させることができる。したがって、第２被冷却部１１２をより効果的に冷却することができる。なお、第２被冷却部１１２には吸気が流通可能な複数の孔１１３が形成されているため、第２被冷却部１１２によって吸気の流れが遮られる（遮断される）ことはない。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による熱交換部材を図４に示す。第３実施形態による熱交換部材３は、第１実施形態による熱交換部材１の変形例である。

第３実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、第１熱交換部１２１は、複数の延伸部１２３を有している。本実施形態では、第１熱交換部１２１は、エンジン４０の気筒４１に対応して４つに分岐する吸気管２０（インテークマニホールド２３）に対応し、４つの延伸部１２３を有している。

延伸部１２３は、図４（Ａ）に示すように、インテークマニホールド２３により形成される吸気通路２１中を延びるようにして形成されている。また、延伸部１２３は、先端部がエンジン４０の吸気ポート４３内（通路４３１）に位置するよう形成されている。
本実施形態の熱交換部材３は、上述した点（延伸部１２３）以外は、第１実施形態の熱交換部材１の構成と同様である。

以上説明したように、本実施形態では、第１熱交換部１２１は、エンジン４０の気筒４１に対応する吸気ポート４３に接続する吸気管２０（インテークマニホールド２３）の内側を延びるようにして形成される延伸部１２３を有している。また、延伸部１２３の先端部は、エンジン４０の吸気ポート４３内に位置している。この構成により、第１熱交換部１２１による、「吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」をより高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による熱交換部材を図５に示す。第４実施形態による熱交換部材４は、第２実施形態による熱交換部材２の変形例である。

第４実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、第１熱交換部１２１は、複数の延伸部１２３を有している。本実施形態では、第１熱交換部１２１は、エンジン４０の気筒４１に対応して４つに分岐する吸気管２０（インテークマニホールド２３）に対応し、４つの延伸部１２３を有している。

延伸部１２３は、図５（Ａ）に示すように、インテークマニホールド２３により形成される吸気通路２１中を延びるようにして形成されている。また、延伸部１２３は、先端部がエンジン４０の吸気ポート４３内（通路４３１）に位置するよう形成されている。
このように、第４実施形態による熱交換部材４は、第２実施形態による熱交換部材２に、第３実施形態による熱交換部材３の特徴部分である延伸部１２３を組み合わせた構成である。
本実施形態の熱交換部材４は、上述した点（延伸部１２３）以外は、第２実施形態の熱交換部材２の構成と同様である。

以上説明したように、本実施形態では、第１熱交換部１２１は、エンジン４０の気筒４１に対応する吸気ポート４３に接続する吸気管２０（インテークマニホールド２３）の内側を延びるようにして形成される延伸部１２３を有している。また、延伸部１２３の先端部は、エンジン４０の吸気ポート４３内に位置している。この構成により、第３実施形態と同様、第１熱交換部１２１による、「吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」をより高めることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による熱交換部材を図６に示す。

第５実施形態による熱交換部材５は、第１実施形態による熱交換部材１と同様、例えばアルミまたはステンレス等の金属により形成されている。熱交換部材５は、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、被冷却部５１０および熱交換部５２０を有している。
被冷却部５１０は、第１被冷却部５１１を有している。第１被冷却部５１１は、板状に形成され、インタークーラ３０の前面３３に当接している（図６（Ａ）参照）。第１被冷却部５１１は、インタークーラ３０に当接するよう設けられることで、インタークーラ３０により冷却される。これにより、熱交換部材５は、全体が冷却される。

熱交換部５２０は、被冷却部５１０と一体に形成されている（図６（Ａ）および（Ｂ）参照）。熱交換部５２０は、第２熱交換部５２２を有している。第２熱交換部５２２は、エンジン４０の気筒４１に対応する吸気ポート４３の上流側に設けられている。より具体的には、第２熱交換部５２２は、図６（Ａ）に示すように、サージタンク２４内においてインタークーラ３０とインテークマニホールド２３の入口２３１との間に設けられている。

第２熱交換部５２２は、板状に形成され、図６（Ｂ）に示すように、複数の孔５２３が形成されている。また、第２熱交換部５２２は、図６（Ａ）に示すように、吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されている。つまり、第２熱交換部５２２は、板面の少なくとも一部（特に中央）が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。ここで、吸気は、第２熱交換部５２２の複数の孔５２３を流通可能である。このとき、第２熱交換部５２２は、インタークーラ３０の下流側の吸気との間で熱交換可能である。これにより、インタークーラ３０の下流側の吸気は、第２熱交換部５２２により冷却される。

以上説明したように、本実施形態では、熱交換部材５は、被冷却部５１０がインタークーラ３０によって冷却されることにより全体が冷却されつつ、熱交換部５２０が吸気との間で熱交換を行う。つまり、インタークーラ３０の下流側の吸気は、熱交換部５２０と熱交換することによって冷却される。これにより、インタークーラ３０の下流側の吸気は、エンジン４０等から受熱しても、温度上昇が抑制される。したがって、本実施形態では、インタークーラ３０によって冷却された吸気の、インタークーラ３０下流側での温度上昇を抑制することができる。その結果、エンジン４０の気筒４１内における自然発火およびノッキングを抑制することができる。また、過給器６０を搭載する吸気システム１０では、熱交換部材５を設けることによりインタークーラ３０下流側での吸気の温度上昇を抑制することができるため、過給器６０による過給の効果を向上することができる。

また、本実施形態では、被冷却部５１０は、インタークーラ３０に当接するよう設けられることでインタークーラ３０により冷却される第１被冷却部５１１を有する。また、熱交換部５２０は、エンジン４０の気筒４１に対応する吸気ポート４３の上流側に設けられ吸気との間で熱交換可能な第２熱交換部５２２を有する。第２熱交換部５２２が吸気との間で熱交換することにより、「エンジン４０の上流側で吸気が冷却され、当該冷却された吸気をエンジン４０に供給することができる」。

また、本実施形態では、第２熱交換部５２２は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔５２３を有している。第２熱交換部５２２に形成された複数の孔５２３を吸気が流通することによって、上述の「エンジン４０の上流側で吸気が冷却される効果」をより高めることができる。

また、本実施形態では、第２熱交換部５２２は、板面の少なくとも一部が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。これにより、吸気を第２熱交換部５２２に効果的に接触させることができる。したがって、吸気をより効果的に冷却することができる。なお、第２熱交換部５２２には吸気が流通可能な複数の孔５２３が形成されているため、第２熱交換部５２２によって吸気の流れが遮られる（遮断される）ことはない。

また、本実施形態では、第２熱交換部５２２は、吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されている。これにより、第２熱交換部５２２の吸気との接触面の面積を大きくすることができる。その結果、上述の「エンジン４０の上流側で吸気が冷却される効果」をさらに高めることができる。また、第２熱交換部５２２が吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されていることにより、吸気の流れに対する第２熱交換部５２２の強度を高めることができる。そのため、第２熱交換部５２２の板厚を小さくでき、部材コストを低減することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による熱交換部材を図７に示す。第６実施形態による熱交換部材６は、被冷却部の構成が第５実施形態と異なる。

第６実施形態では、特に図７（Ａ）および（Ｃ）に示すように、被冷却部５１０は、第２被冷却部５１２を有している。第２被冷却部５１２は、板状に形成され、図７（Ｃ）に示すように、複数の孔５１３が形成されている。第２被冷却部５１２は、図７（Ａ）に示すように、インタークーラ３０の下流側近傍に、インタークーラ３０とは非当接の状態で、インタークーラ３０に対向するようにして設けられている。そのため、第２被冷却部５１２は、インタークーラ３０により冷却された吸気が接触することによって冷却される。これにより、熱交換部材６は、全体が冷却される。また、第２被冷却部５１２は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。ここで、吸気は、第２被冷却部５１２の複数の孔５１３を流通可能である。このように、第６実施形態の第２被冷却部５１２の構成は、第２実施形態および第４実施形態の第２被冷却部１１２の構成と概ね同様である。
熱交換部材６の熱交換部５２０の構成は、第５実施形態の熱交換部５２０と同様である。

以上説明したように、本実施形態では、被冷却部５１０は、インタークーラ３０の下流側近傍にインタークーラ３０とは非当接の状態で設けられることで、インタークーラ３０により冷却された吸気によって冷却される第２被冷却部５１２を有する。第２被冷却部５１２は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔５１３を有する。本実施形態では、インタークーラ３０により冷却された吸気が複数の孔５１３を流通することにより、第２被冷却部５１２を効果的に冷却することができる。

また、本実施形態では、第２被冷却部５１２は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられている。これにより、インタークーラ３０によって冷却された吸気を第２被冷却部５１２に効果的に接触させることができる。したがって、第２被冷却部５１２をより効果的に冷却することができる。なお、第２被冷却部５１２には吸気が流通可能な複数の孔５１３が形成されているため、第２被冷却部５１２によって吸気の流れが遮られる（遮断される）ことはない。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、阻害要因がない限り、上述の各実施形態をどのように組み合わせてもよい。例えば、熱交換部材は、第１被冷却部、第２被冷却部、第１熱交換部および第２熱交換部のすべてを有することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第２被冷却部は、吸気冷却器の下流側近傍に吸気冷却器とは非当接の状態で設けられるのであれば、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられていなくてもよい。また、第２被冷却部は、吸気を遮断しないような状態で設けられるのであれば、複数の孔を有していなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第１熱交換部の延伸部は、吸気通路（上述の実施形態ではインテークマニホールドの内側に形成される吸気通路）を周方向に覆うよう形成されていてもよい。また、延伸部は、吸気ポートにより形成される通路を周方向に覆うよう形成されていてもよい。この構成では、「第１熱交換部によって吸気を冷却する効果」、および、「外部からの熱を遮る効果」をより一層高めることができる。また、延伸部の先端部は、内燃機関の吸気ポート内に位置していなくてもよい。すなわち、延伸部の先端部は、吸気通路（上述の実施形態ではインテークマニホールドの内側に形成される吸気通路）に位置するよう形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第２熱交換部は、吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されていなくてもよい。また、第２熱交換部は、吸気を遮断しないような状態で設けられるのであれば、複数の孔を有していなくてもよい。

上述の実施形態では、ターボチャージャー（過給器）を搭載する車両に熱交換部材を適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、スーパーチャージャー（過給器）を搭載する車両に熱交換部材を適用してもよい。また、過給器を搭載しない車両であっても、吸気冷却器を備えるのであれば、本発明による熱交換部材を適用することができる。

本発明による熱交換部材は、多気筒エンジンに限らず、単気筒エンジンに適用してもよい。また、本発明は、ディーゼルエンジンを搭載する車両に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４、５、６ ・・・熱交換部材
１０ ・・・・・・・・・・・・吸気システム（吸気系）
２０ ・・・・・・・・・・・・吸気管
２１ ・・・・・・・・・・・・吸気通路
３０ ・・・・・・・・・・・・インタークーラ（吸気冷却器）
４０ ・・・・・・・・・・・・エンジン（内燃機関）
１１０、５１０ ・・・・・・・被冷却部
１２０、５２０ ・・・・・・・熱交換部

Claims (16)

1. 内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管、および、前記吸気通路内の吸気を冷却する吸気冷却器を有する吸気系に設置される熱交換部材であって、
   前記吸気冷却器により冷却される被冷却部と、
   前記吸気冷却器下流側の吸気との間で熱交換可能な熱交換部と、
   を備えることを特徴とする熱交換部材。
2. 前記被冷却部は、前記吸気冷却器に当接するよう設けられることで前記吸気冷却器により冷却される第１被冷却部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換部材。
3. 前記被冷却部は、前記吸気冷却器の下流側近傍に前記吸気冷却器とは非当接の状態で設けられることで、前記吸気冷却器により冷却された吸気によって冷却される第２被冷却部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換部材。
4. 前記第２被冷却部は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔を有することを特徴とする請求項３に記載の熱交換部材。
5. 前記第２被冷却部は、板面が吸気の流れに対向するような状態で設けられていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換部材。
6. 前記熱交換部は、前記吸気冷却器の下流側に前記吸気通路の少なくとも一部を覆うよう設けられ吸気との間で熱交換可能な第１熱交換部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換部材。
7. 前記第１熱交換部は、前記内燃機関の気筒に対応する吸気ポートに接続する前記吸気管の内側を延びるようにして形成される延伸部を有していることを特徴とする請求項６に記載の熱交換部材。
8. 前記延伸部は、前記吸気通路を周方向に覆うよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換部材。
9. 前記延伸部は、先端部が前記吸気ポート内に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の熱交換部材。
10. 前記延伸部は、前記吸気ポートにより形成される通路を周方向に覆うよう形成されていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換部材。
11. 前記第１熱交換部は、前記内燃機関の複数の前記気筒に対応して分岐する前記吸気管および前記吸気通路に対応し、前記延伸部を複数有していることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱交換部材。
12. 前記熱交換部は、前記内燃機関の気筒に対応する吸気ポートの上流側に設けられ吸気との間で熱交換可能な第２熱交換部を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換部材。
13. 前記第２熱交換部は、板状に形成され、吸気が流通可能な複数の孔を有することを特徴とする請求項１２に記載の熱交換部材。
14. 前記第２熱交換部は、板面の少なくとも一部が吸気の流れに対向するような状態で設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換部材。
15. 前記第２熱交換部は、吸気流れの上流側に向かって凸となるよう形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換部材。
16. 内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管と、
    前記吸気通路内の吸気を冷却する吸気冷却器と、
    請求項１〜１５のいずれか一項に記載の熱交換部材と、
    を備えることを特徴とする吸気システム。

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