JP2021024387A - 車両の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、排気部の熱をエンジンルームの上方へ逃がすことができる車両の放熱構造を提供する。【解決手段】車両の放熱構造１は、内燃機関１０の排気部２と、水冷インタークーラ４と、遮熱部材６と、フルード注入口８と、を備える。水冷インタークーラ４は、排気部２よりも車両の上下方向Ｇの上方に配置される。遮熱部材６は、排気部２を車両Ｃの前後方向Ｑおよび車幅方向Ｐから覆い、排気部２を遮熱するとともに、排気部２で発生した熱を誘導する。フルード注入口８は、遮熱部材６を挟んで水冷インタークーラ４と反対側に配置され、水冷インタークーラ４よりも耐熱温度が低い。遮熱部材６は、前後方向Ｑの端部である第１端部６ｃを有する。遮熱部材６は、第１端部６ｃが水冷インタークーラ４に対向し、かつ、上下方向Ｇの上方に向かうにつれてフルード注入口８から離間するように折り曲げられて形成されるとともに、第１端部６ｃが水冷インタークーラ４と隙間を空けて設けられる。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関を有する車両の放熱構造に関する。

従来、車両に搭載された内燃機関の排気部の熱を、エンジンルームの上方へ逃がす放熱構造が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１の車両の放熱構造では、タービンハウジングとシリンダヘッドとの間の排気マニホールドの上方に、上側タービンインシュレータ（上側タービンヒートプロテクタ）、ヘッドカバーインシュレータ（ヘッドカバーヒートプロテクタ）、およびコンプレッサインシュレータ（コンプレッサヒートプロテクタ）が設けられる。特許文献１の車両の放熱構造では、これらのインシュレータが協働して煙突状に配置される。これにより、周囲が囲まれた状態でインシュレータが上下方向に延び、排気部の熱をエンジンルームの上方へ逃がす熱逃がし通路が形成される。

特開２０１５−６２１５６号公報

特許文献１の車両の放熱構造では、各インシュレータを内燃機関に固定することで、熱逃がし通路を形成している。しかし、各インシュレータを固定する場合は、内燃機関に固定箇所を設ける必要がある。内燃機関にインシュレータの固定箇所を設ける場合は、インシュレータの耐久性を考慮する必要がある。

また、エンジンルームには、種々の機器が配置されるため、これら機器のレイアウトを考慮してインシュレータを配置する必要がある。さらに、これら機器には、インシュレータを固定できる程度の耐熱性のない樹脂部品もある。このため、インシュレータのみによって、熱逃がし通路を形成する場合は、インシュレータの形状が複雑になる。

本発明の課題は、簡素な構造で、排気部の熱を上方へ逃がすことができる放熱構造を提供することである。

本発明に係る車両の放熱構造は、内燃機関を有する車両の放熱構造である。車両の放熱構造は、内燃機関の排気部と、第１部材と、遮熱部材と、第２部材と、を備える。第１部材は、排気部よりも車両の上下方向の上方に配置される。遮熱部材は、排気部を車両の前後方向および車幅方向から覆い、排気部を遮熱するとともに、排気部で発生した熱を誘導する。第２部材は、遮熱部材を挟んで第１部材と反対側に配置され、第１部材よりも耐熱温度が低い。遮熱部材は、前後方向の端部である第１端部を有する。遮熱部材は、第１端部が第１部材に対向し、かつ、上下方向の上方に向かうにつれて第２部材から離間するように折り曲げられて形成されるとともに、第１端部が第１部材と隙間を空けて設けられる。

この車両の放熱構造では、排気部で発生した熱は、第１端部と第１部材の隙間に誘導され上方へ逃げる。これにより、遮熱部材を追加することなく、第１部材を利用して熱を上方に逃がすことができる。この結果、簡素な構造で、排気部の熱を上方へ逃がすことができる放熱構造を提供できる。また、遮熱部材は、第１端部が第１部材に対向し、かつ、上下方向の上方に向かうにつれて第２部材から離間する。これにより、熱は遮熱部材に誘導されて第２部材から離間する方向に逃げる。この結果、第１部材よりも耐熱温度が低い第２部材に、排気部の熱が向かうことを防止できる。

第１部材は、壁面を有してもよい。第１端部は、壁面と対向してもよい。

この構成によれば、排気部の熱は、第１端部と、壁面の間を通り、壁面に沿って上昇する。すなわち、熱が上昇する際の方向が第１部材の壁面によって規制される。これにより、新たな遮熱部材を設けることなく、熱が第２部材に向かうことを防止できる。

遮熱部材は、第１端部から車両の後方に向かって延びる面のうち、上下方向の上端である第２端部を有してもよい。車両の側面視で第２端部の延長線と、壁面に沿った線が交差してもよい。

この構成によれば、排気部から遮熱部材を伝わった熱が、壁面と衝突し壁面に沿って上昇する。すなわち、排気部から出た熱が第１部材の壁面と、第１端部の間の隙間に集められ、壁面に沿って拡散することなく上昇する。これにより、新たな遮熱部材を設けることなく、熱を上方に逃がすことができる。

第２端部は、車両の側面視で、第２部材の上面よりも下方に配置されてもよい。

この構成によれば、遮熱部材をコンパクトにしながらも、第１部材よりも耐熱温度が低い第２部材に、排気部の熱が向かうことを防止できる。

内燃機関は過給機を含んでもよい。排気部は、過給機のタービンおよび排気浄化装置を有してもよい。第１部材は、タービンで過給された空気を冷却する水冷インタークーラであってもよい。

この構成によれば、排気部の熱は水冷インタークーラの壁面に沿って上昇する。これにより、水冷インタークーラが温まる。この結果、例えば冷態において、凝縮水が溜まりにくい。一方、水冷インタークーラであれば、内燃機関始動中は冷却水によって冷却されるため、排気部で発生した熱による影響を受けにくい。

車両はダッシュパネルを有してもよい。排気部は、ダッシュパネルと内燃機関の間に配置されてもよい。遮熱部材は、ダッシュパネルと排気部の間に配置されるとともに、ダッシュパネルに固定されてもよい。

この構成によれば、内燃機関に固定する遮熱部材を減らすことができる。これにより、内燃機関に固定されていない遮熱部材は、遮熱部材が受ける振動が減る。この結果、遮熱部材を簡素な構造にできる。

本発明によれば、簡素な構造で、排気部の熱をエンジンルームの上方へ逃がすことができる車両の放熱構造を提供できる。

本発明の一実施形態による車両の放熱構造の上面図。 本発明の一実施形態による遮熱部材をダッシュパネルに取り付けた図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図３における排気部で発生した熱の流れを示す図。 図１のＢ−Ｂ断面における排気部で発生した熱の流れを示す図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、車両Ｃの前後方向をＱと図面に記し、前方側をＦと記す。また車両の左右方向（車幅方向）をＰと図面に記し、右側をＲと記す。また、車両の上下方向Ｇと図面に記し、上側をＵと記す。

図１および図３に示すように、本発明の一実施形態による車両Ｃの放熱構造１は、排気部２と、水冷インタークーラ（第１部材の一例）４と、遮熱部材６と、フルード注入口（第２部材の一例）８と、を備える。車両Ｃは、内燃機関１０と、ダッシュパネル１２と、カウルトップ１４と、を有する。ダッシュパネル１２は、車両Ｃのキャビン（図示せず）と、エンジンルーム１６と分離する隔壁である。カウルトップ１４は、ダッシュパネル１２から車両Ｃの前後方向Ｑの前方へ延びて配置される。

内燃機関１０は、エンジンルーム１６内に、シリンダー列方向が車両Ｃの車幅方向Ｐに沿って配置される横置きの内燃機関１０である。内燃機関１０は、過給機１０ａと、排気浄化装置２ｂと、を含む。過給機１０ａは、内燃機関１０の排気ガスを利用して内燃機関１０に吸い込まれる吸気を加圧する装置である。排気浄化装置２ｂは、タービン２ａから出た排気を浄化する。過給機１０ａは、後述するタービン２ａと同軸上に配置されたコンプレッサ１０ｂと、を具備する。

排気部２は、タービン２ａと、排気浄化装置２ｂと、を有する。排気部２は、ダッシュパネル１２と内燃機関１０の間に配置される。排気部２は、内燃機関１０で燃焼した排気が流れるため、高温となる。排気部２は、車両Ｃが走行中は、エンジンルーム１６内の内燃機関１０の前方にあるラジエタ（図示せず）のファン（図示せず）を通過した走行風によって、冷却される。しかし、車両Ｃが停止し、車両Ｃのイグニッションスイッチ（図示せず）がオフされた際は、走行風が流れず、ラジエタのファンも停止する。この結果、排気部２は冷却されない。このため、排気部２で発生した熱は、エンジンルーム１６内に滞留する。このとき、エンジンルーム１６内に設置された種々の機器を、排気部２で発生した熱から保護する必要がある。

図３に示すように、水冷インタークーラ４は、排気部２よりも車両Ｃの上下方向Ｇの上方に配置される。水冷インタークーラ４は、内燃機関始動中（イグニッションがオンされている間）の任意のタイミングにおいてコア４ｄに冷却水が循環し、コンプレッサ１０ｂで過給された空気を冷却する。これにより、内燃機関始動中は排気部２で発生した熱による影響は受けにくい。水冷インタークーラ４は、壁面４ａを有する。壁面４ａは、水冷インタークーラ４の過給した空気が流れる入口部４ｅ（図１参照）の外壁面である。水冷インタークーラ４は、内燃機関１０の上部に配置される。図１に示すように、水冷インタークーラ４は、上面視において排気浄化装置２ｂと車両Ｃの前後方向Ｑで重なるように配置される。より具体的には、水冷インタークーラ４の車幅方向Ｐの左側端部（端面）は、排気浄化装置２ｂの中心Ｃ１よりも車幅方向Ｐの左側となるように配置される。このような配置とすることで、車両Ｃが走行中に、水冷インタークーラ４の下方を通過した走行風が、排気部２に向かいやすい。これにより、車両Ｃの走行中に排気部２を冷却しやすくなる。

また、図３に示すように、水冷インタークーラ４は、壁面４ａがダッシュパネル１２およびカウルトップ１４に対向するように配置される。水冷インタークーラ４は、上面４ｂが車両Ｃの前後方向Ｑの前方に向くように傾斜して配置され、ブラケット（図示せず）を介して内燃機関１０に固定される。水冷インタークーラ４は、コア４ｄが熱伝達率の高いアルミなどの材料で形成され、入口部４ｅがポリアミド樹脂などの耐熱性の樹脂、または、アルミで形成される。

図１、図２および図３に示すように、遮熱部材６は、排気部２の車両Ｃの前後方向Ｑの後方と、車両Ｃの車幅方向Ｐの左方と、および車両Ｃの上下方向Ｇの上方とを覆う。これにより、排気部２を遮熱し、排気部２で発生した熱がエンジンルーム１６に拡散することを防止する。また、遮熱部材６は、排気部２を遮熱するとともに、排気部２で発生した熱を、車両Ｃのエンジンルーム１６の上下方向Ｇの上方に誘導する。

遮熱部材６は、ダッシュパネル１２およびカウルトップ１４と、排気部２の間に配置される。図２に示すように、遮熱部材６は、第１ヒートプロテクタ（第１遮熱板の一例）６ａと、第２ヒートプロテクタ（第２遮熱板の一例）６ｂと、を有する。本実施形態では、第１ヒートプロテクタ６ａと、第２ヒートプロテクタ６ｂは、板状の金属部材をプレス成形した部材である。このように、遮熱部材６は、第１ヒートプロテクタ６ａと、第２ヒートプロテクタ６ｂと、を含むことで、各ヒートプロテクタの成形が容易となる。第１ヒートプロテクタ６ａと、第２ヒートプロテクタ６ｂは、車幅方向Ｐの左側に第１ヒートプロテクタ６ａ、右側に第２ヒートプロテクタ６ｂが配置される。

第１ヒートプロテクタ６ａ、および第２ヒートプロテクタ６ｂは、ダッシュパネル１２から延びたスタッドボルト（図示せず）が挿通する貫通孔６ｈが設けられる。第１ヒートプロテクタ６ａ、および第２ヒートプロテクタ６ｂは、この貫通孔６ｈにスタッドボルトが挿通することで、位置決めされる。また、第１ヒートプロテクタ６ａ、および第２ヒートプロテクタ６ｂは、スタッドボルトをナットによって締め付けることで固定される。なお、本実施形態では、後述する第１ヒートプロテクタ６ａの第３端部６ｅと、第２ヒートプロテクタ６ｂの車幅方向Ｐの右側の端部は、重なって配置される。このように、第１ヒートプロテクタ６ａと、第２ヒートプロテクタ６ｂを重ねることで、第１ヒートプロテクタ６ａを伝ってきた熱が、第２ヒートプロテクタ６ｂに確実に伝わる。

図２および図３に示すように、遮熱部材６は、第１端部６ｃと、第２端部６ｄと、を有する。第１ヒートプロテクタ６ａは、第３端部６ｅを含む。第１端部６ｃは、第１ヒートプロテクタ６ａの前後方向Ｑの端部である。より具体的には、第１ヒートプロテクタ６ａは、排気部２とダッシュパネル１２の間を、ダッシュパネル１２に沿って排気部２の上方まで延びる。第１ヒートプロテクタ６ａは、排気部２の上方で折れ曲がり、車両Ｃの後方から前方に向かって延びる。このとき、第１ヒートプロテクタ６ａは、水冷インタークーラ４の壁面４ａに向かって延びる。第１端部６ｃは、第１ヒートプロテクタ６ａが車両Ｃの後方から前方に向かって延びる部分のうち、車両Ｃの前後方向Ｑの前方の端部である。第１ヒートプロテクタ６ａは、第１端部６ｃから第１ヒートプロテクタ６ａが折れ曲がった部分まで、車両Ｃの後方に向かって延びる上面６ｆを形成する。第２端部６ｄは、上面６ｆ（図１および図２参照）のうち、上下方向Ｇの上端である。第３端部６ｅは、第１ヒートプロテクタ６ａの車両の車幅方向Ｐの右側の端部である。すなわち、第３端部６ｅは、第１ヒートプロテクタ６ａの車両の車幅方向Ｐの第２ヒートプロテクタ６ｂ側の端部である。第３端部６ｅは、第２ヒートプロテクタ６ｂの車幅方向Ｐの延在方向に向かって配置される。

第１ヒートプロテクタ６ａは、第１端部６ｃのうち少なくとも排気部２と上下方向Ｇで重なる部分が、水冷インタークーラ４の壁面４ａに対向する。また、第１ヒートプロテクタ６ａは、第１端部６ｃが水冷インタークーラ４の壁面４ａと隙間Ｓを空けて設けられる。第１ヒートプロテクタ６ａの第２端部６ｄの延長線６ｇは、車幅方向Ｐの右側からみた側面視において壁面４ａに沿った線４ｃと交差する。このような構成とすることで、第１ヒートプロテクタ６ａは、排気部２で発生した熱を隙間Ｓに誘導できる。

また、図１に示す上面視において、第１ヒートプロテクタ６ａの上面６ｆは、第１端部６ｃの少なくとも一部が、排気部２の排気浄化装置の中心Ｃ１よりも、車両Ｃの前後方向Ｑの前方となるように、排気部２を覆う。また、第１ヒートプロテクタ６ａの上面６ｆは、第１端部６ｃの少なくとも一部が、後述するフルード注入口８のキャップ８ｄの中心Ｃ２よりも、車両Ｃの前後方向Ｑの前方となるように、排気部２を覆う。さらに、図２示すように、第１ヒートプロテクタ６ａは、上面６ｆが車両Ｃの上下方向Ｇの上方に向かうにつれて、フルード注入口８から離間するように折り曲げて形成される。より具体的には、第１ヒートプロテクタ６ａは、排気浄化装置２ｂの左側から排気浄化装置２ｂに沿って上方に延びる。また、第１ヒートプロテクタ６ａは、フルード注入口８の下方で折れ曲がり、車幅方向Ｐの右に向かって延びて上面６ｆと繋がる。このとき、上面６ｆは、車両Ｃの上下方向Ｇの上方に向かうにつれて、フルード注入口８から離間するように延びる。さらに、図３に示すように、第１ヒートプロテクタ６ａの上面６ｆは、車幅方向Ｐの右側からみた側面視において、フルード注入口８のキャップ８ｄの上面８ｅよりも低い位置にある。このような構成によって、第１ヒートプロテクタ６ａは、排気部２の左方を覆う。また、このような構成とすることで、第１ヒートプロテクタ６ａは、フルード注入口８全体を覆うことなく、排気部２とフルード注入口８を隔てる。これにより、第１ヒートプロテクタ６ａは、コンパクトな形状にできる。この結果、遮熱部材６の構造が簡素となる。

図３に示すように、第２ヒートプロテクタ６ｂは、側面視で第１ヒートプロテクタ６ａの第２端部６ｄと重なって車両前方へ延びる。このような構成とすることで、第１ヒートプロテクタ６ａの第３端部６ｅからでた排気部２の熱は、第２ヒートプロテクタ６ｂを伝って、エンジンルーム１６の上方へと流れる。

フルード注入口８は、ブレーキマスターシリンダ８ａに供給するブレーキオイル（ブレーキフルード）を注入するための注入口である。フルード注入口８は、遮熱部材６を挟んで排気部２の反対側に配置される。フルード注入口８は、リザーバタンク８ｂ、リザーバタンク８ｂに連通する連通路８ｃ、および連通路８ｃに蓋をするキャップ８ｄと、を有する。フルード注入口８は、ポリプロピレン樹脂などの樹脂材料で形成される。このため、ポリアミド樹脂などの耐熱性樹脂材料で形成された水冷インタークーラ４に比べて、耐熱温度が低い。

このように構成された、車両の放熱構造１では、車両Ｃのイグニッションがオフになると、図４のドットのハッチングで示すように、排気部２で発生した熱は、第１ヒートプロテクタ６ａに沿って上昇し、第１端部６ｃと水冷インタークーラ４の壁面４ａで挟まれた隙間Ｓ（図３参照）に誘導される。隙間Ｓを通過し上昇した熱は、壁面４ａと衝突し壁面４ａに沿って拡散することなくエンジンルーム１６の上方に上昇する。これにより、水冷インタークーラ４の壁面４ａを利用して熱を上方に逃がすことができる。この結果、内燃機関１０側に取り付けるヒートプロテクタを減らすことができる。内燃機関１０側に遮熱部材を追加する場合は、内燃機関１０の振動を考慮する必要がある。このため、面積の大きいヒートプロテクタを取り付ける場合、リブなどの補強部が必要となり、ヒートプロテクタの形状が複雑になりやすい。

また、第１ヒートプロテクタ６ａの上面６ｆは、上下方向Ｇの上方に向かうにつれてフルード注入口８から離間する。すなわち、第１ヒートプロテクタ６ａの上面６ｆは、車幅方向Ｐの左側から右側に向かうど上下方向Ｇの上方に高くなるように傾斜する。これにより、図５のドットのハッチングで示すように、熱は第１ヒートプロテクタ６ａに誘導されて、フルード注入口８から離間する方向に逃げる。この結果、水冷インタークーラ４よりも耐熱温度が低いフルード注入口８に、排気部２の熱が向かうことを防止できる。また、第３端部６ｅ方向に誘導された熱は、第２ヒートプロテクタ６ｂに誘導されて上昇する。第３端部６ｅは、フルード注入口８から離れた位置に形成されるので、第２ヒートプロテクタ６ｂに誘導されて上昇する熱は、フルード注入口８から離れた位置で上昇する。

さらに、図４のドットのハッチングで示すように、排気部２で発生した熱は水冷インタークーラ４の壁面４ａに沿って上昇する。これにより、例えば車両Ｃが走行終了した後に、氷点下の環境でイグニッションがオフにされた場合であっても、水冷インタークーラ４が氷点下の外気によって急冷されることを抑制できる。この結果、この車両Ｃの放熱構造１では、凝縮水が発生しにくい。

以上説明した通り、本発明によれば、簡素な構造で、排気部２の熱をエンジンルーム１６の上方へ逃がすことができる車両Ｃの放熱構造１を提供できる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（ａ）上記実施形態では、第１部材は水冷インタークーラ４を例に用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。第１部材は、水冷インタークーラ４以外の壁面４ａを有する部材であってもよい。いずれにせよ、第１部材は、第２部材に比べて耐熱性の高い材料で形成された部材であればよい。

（ｂ）上記実施形態では、第２部材は、フルード注入口８を例に用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。第２部材は、フルード注入口８以外の第１部材よりも耐熱温度が低い部材であってもよい。

１：放熱構造，２：排気部，２ａ：タービン
２ｂ：排気浄化装置，４：水冷インタークーラ（第１部材），４ａ：壁面
６：遮熱部材，
６ａ：第１ヒートプロテクタ（第１遮熱板）
６ｂ：第２ヒートプロテクタ（第２遮熱板）
６ｃ：第１端部，６ｄ：第２端部，６ｅ：第３端部
６ｆ：上面，６ｇ：延長線
８：フルード注入口（第２部材），８ｅ：キャップ上面
１０：内燃機関，１０ａ：過給機，１２：ダッシュパネル，１４：カウルトップ
Ｃ：車両，Ｇ：上下方向，Ｐ：車幅方向，Ｑ：前後方向
Ｓ：隙間

Claims (6)

1. 内燃機関を有する車両の放熱構造であって、
   前記内燃機関の排気部と、
   前記排気部よりも前記車両の上下方向の上方に配置される第１部材と、
   前記排気部を前記車両の前後方向および車幅方向から覆い、前記排気部を遮熱するとともに、前記排気部で発生した熱を誘導する遮熱部材と、
   前記遮熱部材を挟んで前記第１部材と反対側に配置され、前記第１部材よりも耐熱温度が低い第２部材と、
   を備え、
   前記遮熱部材は、前記前後方向の端部である第１端部を有し、
   前記遮熱部材は、前記第１端部が前記第１部材に対向し、かつ、前記上下方向の上方に向かうにつれて前記第２部材から離間するように折り曲げられて形成されるとともに、
   前記第１端部が前記第１部材と隙間を空けて設けられる、
   車両の放熱構造。
2. 前記第１部材は、壁面を有し、
   前記第１端部は、前記壁面と対向する、
   請求項１に記載の車両の放熱構造。
3. 前記遮熱部材は、前記第１端部から前記車両の後方に向かって延びる面のうち、上下方向の上端である第２端部を有し、
   前記車両の側面視で前記第２端部の延長線と、前記壁面に沿った線が交差する、
   請求項２に記載の車両の放熱構造。
4. 前記第２端部は、前記車両の側面視で、前記第２部材の上面よりも下方に配置される、
   請求項３に記載の車両の放熱構造。
5. 前記内燃機関は過給機を含み、
   前記排気部は、前記過給機のタービンおよび排気浄化装置を有し、
   前記第１部材は、前記タービンで過給された空気を冷却する水冷インタークーラである、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の車両の放熱構造。
6. 前記車両はダッシュパネルを有し、
   前記排気部は、前記ダッシュパネルと前記内燃機関の間に配置され、
   前記遮熱部材は、前記ダッシュパネルと前記排気部の間に配置されるとともに、前記ダッシュパネルに固定される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の車両の放熱構造。