JP2017008912A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの吸気装置において、各シリンダに分配される吸気に生じる温度差を小さくすること。【解決手段】吸気を冷媒によって冷却するエンジンの吸気装置１は、複数のシリンダ９に吸気を分配するインテークマニホールド１０と、インテークマニホールド１０を通過する吸気を冷媒によって冷却する熱交換器２０と、を備え、熱交換器２０は、インテークマニホールド１０の流路中央部に対して冷媒が対称的に流れる第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、吸気を冷媒によって冷却するエンジンの吸気装置に関する。

特許文献１には、エンジンの吸気を導くインテークマニホールドと、循環する冷却水によって吸気を冷却する水冷式のインタークーラと、を備える吸気装置が開示されている。

上記インテークマニホールドは、過給器によって加圧された吸気が流入するサージタンク部と、サージタンク部にて分流される吸気をエンジンの各シリンダに導く複数の多岐部と、を有する。

上記インタークーラは、サージタンク部を横断するように設けられる。インタークーラを通過して冷却された吸気は、サージタンク部から多岐部を通じてエンジンの各シリンダに分配される。

特開２０１２−２２５３１１号公報

しかしながら、このような従来の吸気装置にあっては、インタークーラを循環する冷却水が吸気の熱を奪いながらサージタンク部を横断するように流れるため、サージタンク部の両端部における冷却水の温度差が大きくなる。このため、エンジンの各シリンダに分配される吸気に生じる温度差が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの吸気装置において、各シリンダに分配される吸気に生じる温度差を小さくすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、吸気を冷媒によって冷却するエンジンの吸気装置であって、エンジンの複数のシリンダに吸気を分配するインテークマニホールドと、インテークマニホールドを通過する吸気を冷媒によって冷却する熱交換器と、を備え、熱交換器は、インテークマニホールドの流路中央部に対して冷媒が対称的に流れる第１の冷却通路及び第２の冷却通路を有するエンジンの吸気装置が提供される。

上記態様によれば、第１の冷却通路及び第２の冷却通路では、冷媒がインテークマニホールドの流路中央部に対して対称的に流れるため、冷媒がインテークマニホールドを横断して流れる従来装置に比べて、冷媒の温度上昇幅が小さく抑えられる。これにより、吸気装置では、熱交換器において冷媒の流れ方向について生じる吸気の放熱量の差が小さく抑えられるため、エンジンの各シリンダに分配される吸気に生じる温度差を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る吸気装置を示す概略構成図である。 吸気装置の変形例を示す概略構成図である。 吸気装置の他の変形例を示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るエンジン８の吸気装置１を示す概略構成図である。

エンジン８は、車両に搭載され、車輪を駆動する動力源として用いられる。エンジン８は、一列に並ぶ４つのシリンダ９を有する。エンジン８は、各シリンダ９に吸入される吸気によって燃料を燃焼させて、動力を取り出すようになっている。エンジン８は、吸気（外気）を加圧して供給する過給器（図示省略）を備える。

エンジン８の吸気装置１は、過給器から送られる吸気を各シリンダ９に分配するインテークマニホールド１０と、インテークマニホールド１０を通過する吸気を冷却液（冷媒）によって冷却する熱交換器２０（チャージエアクーラ）と、を備える。

インテークマニホールド１０は、過給器から送られる吸気を導入するマニホールド入口１２と、熱交換器２０が設けられるマニホールド部１３と、マニホールド部１３から各シリンダ９に向けて分岐する４つのマニホールド出口１４〜１７と、隣り合うマニホールド出口１４を仕切る隔壁１８と、を有する。

熱交換器２０は、シリンダ９が一列に並ぶ列方向に延び、マニホールド部１３を横断するように設けられる。

車両には、冷却液が循環する冷媒回路（図示省略）が設けられる。熱交換器２０は、冷媒回路に介装され、冷却液が循環する第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１を備える。

第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１は、シリンダ９の列方向について熱交換器２０の中央部２０Ａを挟んで並ぶように配置される。第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１は、インテークマニホールド１０の流路中心線Ｏ（流路中央部）について対称的に形成される。なお、流路中心線Ｏは、マニホールド部１３の吸気が流れる流路中央部を通る直線である。

第１の冷却通路２１は、冷却液が出入りする第１タンク部２２と、第１タンク部２２によって導かれる冷却液が吸気の熱を吸収しながら流れる第１冷却部２５と、第１タンク部２２との間で冷却液が折り返す第１ターン部２６と、を備える。第１冷却部２５は、第１タンク部２２と第１ターン部２６との間に設けられる。

第１タンク部２２は、冷媒回路を循環する冷却液が流入する冷媒入口２３と、冷却液が流出する冷媒出口２４と、を備える。

第１冷却部２５は、冷却液が循環する複数のチューブ（図示省略）によって構成され、チューブの外部をフィン（図示省略）などを介して吸気が流れるようになっている。

第２の冷却通路３１は、上記第１の冷却通路２１と同様に構成される。第２の冷却通路３１は、冷却液が出入りする第２タンク部３２と、第２タンク部３２によって導かれる冷却液が吸気の熱を吸収しながら流れる第２冷却部３５と、第２タンク部３２との間で冷却液が折り返す第１ターン部２６と、を備える。

第２タンク部３２は、冷媒回路を循環する冷却液が流入する冷媒入口３３と、冷却液が流出する冷媒出口３４と、を備える。

第１タンク部２２及び第２タンク部３２は、流路中心線Ｏを挟んで並び、熱交換器２０の中央部２０Ａに配置される。第１タンク部２２及び第２タンク部３２は、流路中心線Ｏ上に設けられる隔壁１８の上流側に並んで配置される。

第１ターン部２６は、熱交換器２０の一方の端部２０Ｂに配置される。第２ターン部３６は、熱交換器２０の他方の端部２０Ｃに配置される。第１冷却部２５と第２冷却部３５とは、互いに並んでマニホールド部１３を横断するように配置される。

次に、吸気装置１の作用、効果について説明する。

エンジン８の運転時に過給器から送られる吸気は、矢印Ａで示すように、マニホールド入口１２からマニホールド部１３に流入する。マニホールド部１３にて熱交換器２０を通過する吸気は、第１の冷却通路２１、第２の冷却通路３１をそれぞれ循環する冷却液に放熱して冷却される。熱交換器２０の第１冷却部２５を通過した吸気は、矢印Ｂ、Ｃで示すように、２つのマニホールド出口１４、１５を通って各シリンダ９に吸入される。また、熱交換器２０の第２冷却部３５を通過した吸気は、矢印Ｄ、Ｅで示すように、２つのマニホールド出口１４、１５を通って各シリンダ９に吸入される。

第１の冷却通路２１では、第１タンク部２２の冷媒入口２３に流入する冷却液が、矢印Ｅで示すように、第１冷却部２５を図にて右方向に流れた後に、第１ターン部２６で折り返し、第１冷却部２５を図にて左方向に流れて第１タンク部２２に戻り、冷媒出口２４から流出する。

第１の冷却通路２１を流れる冷却液は、吸気の熱を奪いながら流れることによって次第に温度上昇する。矢印Ｃで示すように、マニホールド出口１５に流入する吸気は、第１の冷却通路２１の第１ターン部２６より上流部を流れる比較的低温の冷却液と、冷却通路２１の第１ターン部２６より下流部を流れる比較的高温の冷却液と、に放熱する。矢印Ｂで示すように、マニホールド出口１４に流入する吸気は、第１の冷却通路２１の第１ターン部２６の付近を流れる中間温度の冷却液に放熱する。これにより、２つのマニホールド出口１４、１５に導かれる吸気の温度差が小さく抑えられる。

第２の冷却通路３１では、上記第１の冷却通路２１における冷却液の流れと対称的な冷却液の流れが生じる。第２の冷却通路３１では、第２タンク部３２の冷媒入口３３に流入する冷却液が、矢印Ｆで示すように、第２冷却部３５を図にて左方向に流れた後に、第２ターン部３６で折り返し、第２冷却部３５を図にて右方向に流れて第２タンク部３２に戻り、冷媒出口３４から流出する。この場合にも、第２の冷却通路３１を流れる冷却液は、吸気の熱を奪いながら流れることによって次第に温度上昇するが、冷却液が第２ターン部３６で折り返して流れることにより、２つのマニホールド出口１６、１７に導かれる吸気の温度差が小さく抑えられる。

吸気装置１では、冷却液がインテークマニホールド１０の流路中央部に対して対称的に流れるため、冷媒がインテークマニホールドを横断して流れる従来装置に比べて、冷却液が吸気の熱を奪いながら流れる流路の長さが短縮される。これにより、第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１を循環する冷却液が吸気の熱を奪いながら流れる過程で上昇する温度が小さくなるため、マニホールド出口１４〜１７を通じて各シリンダ９に導かれる吸気の温度差が小さく抑えられる。こうして各シリンダ９に分配される吸気が均一に冷却されることにより、エンジン８の運転が安定して行われる。

マニホールド部１３の中央部を流れる吸気は、第１タンク部２２及び第２タンク部３２を迂回した後、隔壁１８に沿ってマニホールド出口１５、１６に分配される。吸気の流れ方向についてタンク部２２、３２と隔壁１８と並ぶように配置されているため、吸気がタンク部２２、３２及び隔壁１８に沿って円滑に流れる。これにより、吸気装置１では、タンク部２２、３２が吸気の流れに与える抵抗が小さく抑えられる。

第１タンク部２２及び第２タンク部３２が共に熱交換器２０の中央部２０Ａに配置されるため、第１タンク部２２及び第２タンク部３２に接続される冷媒回路の配管が中央部２０Ａの近傍に集中して設けられ、配管の設置スペースが小さくて済む。

次に、図２に示す吸気装置１の変形例を説明する。

第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１は、共通のタンク部４２を有する。１つのタンク部４２は、冷媒回路を循環する冷却液を第１の冷却通路２１及び第２の冷却通路３１に導くようになっている。

タンク部４２は、冷媒回路を循環する冷却液が流入する冷媒入口４３と、冷却液が流出する冷媒出口４４と、を備える。冷媒入口４３及び冷媒出口４４には、冷媒回路を循環する冷却液を導く配管（図示省略）が接続される。

タンク部４２は、吸気の流れ方向について隔壁１８と並ぶように熱交換器２０の中央部２０Ａに配置される。タンク部４２及び隔壁１８は、流路中心線Ｏ上に並んで配置される。

エンジン８の運転時に、第１の冷却通路２１における冷却液は矢印Ｈで示すようにタンク部４２から一方の端部２０Ｂで折り返して流れる。一方、第２の冷却通路３１における冷却液が矢印Ｉで示すようにタンク部４２から他方の端部２Ｃで折り返して流れる。

この場合、熱交換器２０に１つのタンク部４２を備えるため、熱交換器２０に設けられるタンク部４２の設置スペースが小さくて済み、第１冷却部２５及び第２冷却部３５の設置スペースが拡大する。これにより、熱交換器２０の熱交換量が増大して、吸気の冷却性能が高められる。また、タンク部４２に接続される配管の本数が減ることにより、インテークマニホールド１０のまわりに設けられる配管の設置スペースが小さくて済む。

次に、図３に示す吸気装置１の他の変形例を説明する。

第１の冷却通路５１は、冷却液が出入りする第１タンク部５２と、第１タンク部５２によって導かれる冷却液が吸気の熱を吸収しながら流れる第１冷却部５５と、第１タンク部５２との間で冷却液が折り返す第１ターン部５６と、を備える。

第２の冷却通路６１は、冷却液が出入りする第２タンク部６２と、第２タンク部６２によって導かれる冷却液が吸気の熱を吸収しながら流れる第２冷却部６５と、第２タンク部６２との間で冷却液が折り返す第２ターン部６６と、を備える。

第１タンク部５２及び第２タンク部６２は、熱交換器２０の両端部２０Ｂ、２０Ｃにそれぞれ配置される。第１ターン部５６及び第２ターン部６６が流路中心線Ｏを挟んで並び、熱交換器２０の中央部２０Ａに配置される。

第１の冷却通路５１では、第１タンク部５２の冷媒入口５３に流入する冷却液が、矢印Ｊで示すように、第１冷却部５５を図にて右方向に流れた後に、第１ターン部５６で折り返し、第１冷却部５５を図にて左方向に流れて第１タンク部５２に戻り、冷媒出口２４から流出する。

第２の冷却通路６１では、第２タンク部６２の冷媒入口６３に流入する冷却液が、矢印Ｋで示すように、第２冷却部６５を図にて左方向に流れた後に、第２ターン部６６で折り返し、第２冷却部６５を図にて右方向に流れて第２タンク部６２に戻り、冷媒出口３４から流出する。

吸気装置１では、冷却液が熱交換器２０の両端部２０Ｂ、２０Ｃから導かれ、熱交換器２０の中央部２０Ａを通過する吸気の冷却が十分に行われるため、マニホールド出口１４〜１７を通じて各シリンダ９に導かれる吸気の温度差が小さく抑えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ 吸気装置
８ エンジン
９ シリンダ
１０ インテークマニホールド
１３ マニホールド部
１４ マニホールド出口
１８ 隔壁
２０ 熱交換器
２０Ａ 中央部
２０Ｂ 端部
２１、５１ 第１冷却通路
２２、３２、４２、５２、６２ タンク部
２６、３６、５６、６６ ターン部
３１、６１ 第２冷却通路

Claims (5)

1. 吸気を冷媒によって冷却するエンジンの吸気装置であって、
   前記エンジンの複数のシリンダに吸気を分配するインテークマニホールドと、
   前記インテークマニホールドを通過する吸気を冷媒によって冷却する熱交換器と、を備え、
   前記熱交換器は、前記インテークマニホールドの流路中央部に対して冷媒が対称的に流れる第１の冷却通路及び第２の冷却通路を有することを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの吸気装置であって、
   前記第１の冷却通路及び前記第２の冷却通路は、
   前記熱交換器の中央部に設けられて冷媒が出入りするタンク部と、
   前記熱交換器の端部に設けられて前記タンク部との間で冷媒が折り返して流れるターン部と、を有することを特徴とするエンジンの吸気装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの吸気装置であって、
   前記インテークマニホールドは、
   前記熱交換器が設けられるマニホールド部と、
   前記マニホールド部からそれぞれの前記シリンダに向けて分岐する複数のマニホールド出口と、
   隣り合う前記マニホールド出口を仕切る隔壁と、を有し、
   前記タンク部は、前記マニホールド部における吸気の流れ方向について前記隔壁と並ぶように配置されることを特徴とするエンジンの吸気装置。
4. 請求項２又は３に記載のエンジンの吸気装置であって、
   前記第１の冷却通路及び前記第２の冷却通路は、共通の前記タンク部を有することを特徴とするエンジンの吸気装置。
5. 請求項１に記載のエンジンの吸気装置であって、
   前記第１の冷却通路及び前記第２の冷却通路は、
   前記熱交換器の端部に設けられて冷媒が出入りするタンク部と、
   前記熱交換器の中央部に設けられて前記タンクとの間で冷媒が折り返して流れるターン部と、を有することを特徴とするエンジンの吸気装置。

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