JP4788657B2

JP4788657B2 - 内燃機関用吸気装置

Info

Publication number: JP4788657B2
Application number: JP2007130461A
Authority: JP
Inventors: 教久笹野; 信一織田; 明宏前田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008284953A

Description

本発明は、内燃機関に吸入される燃焼用空気の温度を制御する内燃機関用吸気装置に関するものである。

内燃機関に吸入される燃焼用空気の温度が低いほど充填効率が高くなって発生トルクが増加する。そこで、ラジエータを通過しない空気、換言すると、ラジエータにて昇温されていない比較的低温の空気を、内燃機関に吸入させるようにしたものが知られている。しかしながら、低温の燃焼用空気を吸入しても、燃焼用空気は吸気経路を通過中にエンジンルーム内の熱を受けて昇温し、内燃機関の吸気ポート付近ではかなり昇温しているため、低温の燃焼用空気を吸入しても、内燃機関の発生トルクを十分に増加させることができないという問題があった。

これに対し、吸気経路を二重配管で構成するとともに、ラジエータに空気を供給するファンを利用して外側配管に断熱用空気を供給する内燃機関用吸気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１６０１４２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の内燃機関用吸気装置では、外側配管の空気流れ下流側端部とファンの空気流れ上流側の空間とを接続するための連絡ダクトが必要となる。外側配管の空気流れ下流側端部は内燃機関の近傍に配置される一方、ファンは内燃機関から離れた位置に配置されるので、連絡ダクトの車両前後方向の長さが長くなる。このため、内燃機関吸気装置全体としての必要搭載スペースが大きくなり、搭載性が悪化するという問題がある。また、連絡ダクトを設けたために部品点数が増加し、コストが高くなるという問題もある。

本発明は上記点に鑑みて、ファンを利用して断熱用空気を供給する内燃機関用吸気装置において、搭載性の悪化を抑制することを目的とする。

また、ファンを利用して断熱用空気を供給する内燃機関用吸気装置において、部品点数の増加を抑制することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車両に搭載される内燃機関（２０）の吸気装置であって、空気吸入口（４５）から吸入した燃焼用空気を内燃機関（２０）に導く吸気経路（４０）を備え、吸気経路（４０）は、燃焼用空気が流通する内側配管（４１）と、内側配管（４１）が隙間（４３）を介して内挿されるとともに、断熱用空気が流れる外側配管（４２）とからなる二重配管部（４００）を有しており、内側配管（４１）と外側配管（４２）との間の隙間（４３）は、断熱用空気の流れ方向に複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）に仕切られており、複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）は、内燃機関（２０）に近い側の端部同士を接続する接続部（６２）を介して互いに連通しており、複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）のうち少なくとも１つの断熱用空気経路（４３ｂ）における内燃機関（２０）から遠い側の端部は、内燃機関（２０）を冷却する冷却液と空気とを熱交換して冷却液を冷却するラジエータ（３００）に空気を供給するファン（３０２）の空気流れ上流側の空間と連通していることを特徴としている。

このように、内側配管（４１）と外側配管（４２）との間の隙間（４３）を複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）に仕切るとともに、複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）の内燃機関（２０）に近い側の端部同士を接続して断熱用空気をＵターンさせて流すことで、断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）の空気流れ下流側端部とファン（３０２）の空気流れ上流側の空間との距離を従来に比べて短くすることができる。これにより、断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）の空気流れ下流側端部とファン（３０２）の空気流れ上流側の空間とを接続するダクトの車両前後方向の長さを従来に比べて短くすることができるため、搭載性の悪化を抑制することが可能となる。

また、上記特徴の内燃機関用吸気装置において、複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）のうち少なくとも１つの断熱用空気経路（４３ｂ）における内燃機関（２０）から遠い側の端部は、ファン（３０２）の空気流れ上流側の空間に直接接続されていてもよい。

これによれば、断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）の空気流れ下流側端部とファン（３０２）の空気流れ上流側の空間とを接続するダクトを別途設ける必要がないため、部品点数の増加を抑制することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態に係る内燃機関用吸気装置を搭載した車両の模式図である。

図１に示すように、車両の前端部には、空気取り入れ口１００を有するバンパーフェイシャー１０が配設されており、このバンパーフェイシャー１０は補強部材１１に取り付けられている。バンパーフェイシャー１０の上方には、空気取り入れ口１２０を有するグリル１２が配設されている。バンパーフェイシャー１０およびグリル１２の車両後方側には、エンジンルーム１３が形成されており、エンジンルーム１３の上部はフード１４によって覆われている。

エンジンルーム１３には水冷式の内燃機関２０が配設され、また、エンジンルーム１３において、バンパーフェイシャー１０の車両後方側で且つ内燃機関２０の車両前方側には、熱交換ユニット３０が配設されている。

熱交換ユニット３０は、ラジエータ３００、このラジエータ３００の空気流れ上流側に配置されたコンデンサ３０１、ラジエータ３００の空気流れ下流側に配置されたファン３０２、およびラジエータ３００の空気流れ下流側に配置されたシュラウド３０３を備えている。

ラジエータ３００は、内燃機関２０を冷却する冷却液と空気とを熱交換して冷却液を冷却するものである。コンデンサ３０１は、車室内の空調を行うための空調装置における蒸気圧縮式冷凍機の一部をなすもので、冷媒と空気とを熱交換して冷媒を冷却するものである。

ファン３０２は、ラジエータ３００およびコンデンサ３０１に冷却風を送風するものであり、空気流を発生する羽根とこの羽根を回転させる電動モータとを備えている。シュラウド３０３は、ファン３０２によって発生させた空気流がラジエータ３００およびコンデンサ３０１を通過するように空気流をガイドするものである。

内燃機関２０に導入される燃焼用の空気は、吸気配管４０、空気を清浄化するエアクリーナ５０、内燃機関２０の各気筒に空気を分配するインテークマニホールド（図示せず）等を介して、内燃機関２０に導かれる。なお、吸気配管４０が、本発明の吸気経路に相当している。

図２は本第１実施形態における吸気配管４０近傍を示す拡大断面図で、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

図２および図３に示すように、吸気配管４０は、燃焼用空気が流通する内側配管４１と、内側配管４１が隙間４３を介して内挿され内側配管４１とエンジンルーム１３との間を断熱するための断熱用空気が流れる外側配管４２とからなる二重配管部４００を有している。内側配管４１と外側配管４２との間の隙間４３は、仕切部４４により、空気流れ方向に２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂに仕切られている。すなわち、内側配管４１と外側配管４２との間には、２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂが平行に設けられている。本実施形態では、２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂの通路断面積は等しくなっている。

図２に示すように、内側配管４１の車両後方側、すなわち内燃機関２０に近い側の端部は、外側配管４２の車両後方側の端部よりも車両後方側に位置している。

二重配管部４００は、接続配管部６０を介してエアクリーナ５０に接続されている。この接続配管６０は、吸気配管４０の一部を構成している。また、接続配管６０は、内側配管４１の外径よりも若干大きい内径を有する小径部６１と、外側配管４２の外径よりも若干大きい内径を有する大径部６２とを備えている。大径部６２は、小径部６１より車両前方側、すなわち吸気配管４０に近い側に配置されている。

小径部６１の車両前方側の端部は、内側配管４１の車両後方側の端部が入り込んで嵌合する第１嵌合部６１０となっている。また、大径部６２の車両前方側の端部は、外側配管４２の車両後方側の端部が入り込んで嵌合する第２嵌合部６２０となっている。そして、外側配管４２を大径部６２に嵌合させるとともに、内側配管４１を小径部６２に嵌合させることにより、二重配管部４００と接続配管６０とが固定されている。このとき、二重配管部４００における２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂは、大径部６２を介して互いに連通している。なお、大径部６２が、本発明の接続部に相当している。

また、接続配管６０の小径部６１には蛇腹部６３が形成されており、振動吸収、組み付けバラツキの吸収、および組み付け作業性の向上を図っている。

図１に戻り、内側配管４１は、第１空気吸入口４５を有している。第１空気吸入口４５は、グリル１２の車両後方側に位置していて、エンジンルーム１３に流入した直後の空気、換言すると、ラジエータ３００およびコンデンサ３０１を通過していない冷気を内側配管４１内に導入するようになっている。なお、第１空気吸入口４５が、本発明の空気吸入口に相当している。

また、２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂのうち、車両上方側に配置される第１断熱用空気経路４３ａにおける車両前方側、すなわち内燃機関２０から遠い側の端部は、断熱用空気経路４３ａ、４３ｂ内に断熱用空気を導入する第２空気吸引口４６になっている。第２空気吸入口４６は、グリル１２の車両後方側に位置していて、エンジンルーム１３に流入した直後の空気、換言すると、ラジエータ３００およびコンデンサ３０１を通過していない冷気を断熱用空気経路４３ａ、４３ｂ内に導入するようになっている。

一方、２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂのうち、車両下方側に配置される第２断熱用空気経路４３ｂにおける車両前方側の端部は、ラジエータ３００の空気流れ下流側で且つファン３０２の空気流れ上流側の部位空間と連通するようになっている。具体的には、第２断熱用空気経路４３ｂを構成する外側配管４２の車両前方側の端部が、車両下方へ向かって直角に屈曲した屈曲部４７になっており、屈曲部４７の車両下方側の端部がシュラウド３０３の車両上方側の面に接続されている。これにより、ファン３０２によって発生する負圧により、断熱用空気経路４３ａ、４３ｂ内に空気を吸入するようになっている。

なお、本実施形態では、二重配管部４００および接続配管６０は、ともに樹脂製である。

次に、本実施形態における二重配管部４００の詳細な構成について説明する。

図４は、本第１実施形態における二重配管部４００を示す分解斜視図である。なお、図４において、第１、第２空気吸入口４５、４６および屈曲部４７は図示を省略している。

図４に示すように、二重配管部４００は、両端部が開口した円筒を半分に縦割りした形状の第１半円筒部材７１と、第１半円筒部材７１より径が大きい第２半円筒部材７２と、離間して配置した２つの半円筒部材７１、７２の周方向の端部同士を軸方向に亘って連結する連結部材７３とを有する中空半筒部材７０を２つ備えている。そして、２つの中空半筒部材７０を、それぞれの連結部材７３同士が接触するように組み合わせることで、二重配管部４００が形成されている。

より詳細には、２つの中空半筒部材７０のうち一方の中空半筒部材７０の連結部材７３には、他方の中空半筒部材７０に向かって突出する突起部７３ａが、軸方向に亘って形成されている。また、他方の中空半筒部材７０の連結部材７３には、突起部７３ａと嵌合する溝部７３ｂが、軸方向に亘って形成されている。そして、一方の中空半筒部材７０の突起部７３ａを、他方の中空半筒部材７０の溝部７３ｂに嵌合させることで、２つの中空半筒部材７０が一体化され、これにより二重配管部４００が完成する。このとき、２つの第１半円筒部材７１により内側配管４１が構成され、２つの第２半円筒部材７２により外側配管４２が構成され、２つの連結部材７３により仕切部４４が構成される。

以上説明したように、内側配管４１と外側配管４２との間の隙間４３を２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂに仕切るとともに、２つの断熱用空気経路４３ａ、４３ｂの内燃機関２０に近い側の端部同士を接続して断熱用空気をＵターンさせて流すことで、断熱用空気経路４３ａ、４３ｂの空気流れ下流側端部とファン３０２の空気流れ上流側の空間との距離を従来に比べて短くすることができる。このため、本実施形態のように断熱用空気経路４３ａ、４３ｂとファン３０２の空気流れ上流側の空間とを直接接続することができる、すなわち断熱用空気経路４３ａ、４３ｂとファン３０２の空気流れ上流側の空間とを接続するダクトを別途設ける必要がないため、搭載性の悪化や部品点数の増加を抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５および図６に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図５は本第２実施形態における二重配管部４００を示す断面図で、図６は本第２実施形態における二重配管部４００を示す分解斜視図である。なお、図５は図３に対応している。また、図６において、第１、第２空気吸入口４５、４６および屈曲部４７は図示を省略している。

図５および図６に示すように、第１断熱用空気経路４３ａは、隔壁４４０により空気流れ方向に２つの断熱用空気経路４３１ａ、４３２ａに仕切られている。同様に、第２断熱用空気経路４３ｂも、隔壁４４０により空気流れ方向に２つの断熱用空気経路４３１ｂ、４３２ｂに仕切られている。したがって、内側配管４１と外側配管４２との間の隙間４３は、仕切部４４および隔壁４４０により、空気流れ方向に４つの断熱用空気経路４３１ａ、４３２ａ、４３１ｂ、４３２ｂに仕切られている。

これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本第３実施形態における吸気配管４０を示す分解斜視図である。なお、図７において、第１、第２空気吸入口４５、４６および屈曲部４７は図示を省略している。

図５に示すように、本実施形態の吸気配管４０は、両端部が開口した円筒状の円筒部材７６と、円筒部材７６より径が大きい両端部が開口した円筒を半分に縦割りした形状の２つの半円筒部材７７、７８とを備えている。そして、２つの半円筒部材７７、７８の間に円筒部材７６を配置した状態で固定することで、二重配管部４００が形成されている。

より詳細には、円筒部材７６には、径方向外側に向かって突出する２つの突出壁部７６ａが、軸方向に亘って一体に形成されている。本実施形態では、２つの突出壁部７６ａは、同一平面上に配置されている。

２つの半円筒部材７７、７８のうち一方の半円筒部材（以下、第１半円筒部材７７という）のフランジ部７７ａには、径方向外側に向かって突出する第１フランジ部７７ａが、軸方向に亘って形成されている。第１フランジ部７７ａは、突出壁部７６ａの一側の面に接触するようになっている。

２つの半円筒部材７７、７８のうち他方の半円筒部材（以下、第２半円筒部材７８という）における径方向の端部には、径方向外側に向かって突出する第２フランジ部７８ａが、軸方向に亘って形成されている。第２フランジ部７８ａは、突出壁部７６ａの他側の面に接触するようになっている。

第２フランジ部７８ａの径方向外側の端部には、第１フランジ部７７ａ側に向かって突出する弾性変形可能な爪部７８ｂが設けられている。爪部７８ｂには、第１のフランジ部７７ａの径方向外側の端部に係合する突起部７８ｃが形成されている。そして、２つのフランジ部７７ａ、７８ａ間に突出壁部７６ａを挟んだ状態で、突起部７８ｃを第１のフランジ部７７ａの径方向外側の端部に係合することにより、二重配管部４００が完成する。このとき、円筒部材７６により内側配管４１が構成され、２つの半円筒部材７７、７８により外側配管４２が構成され、突出壁部７６ａおよび第１、第２フランジ部７７ａ、７８ａにより仕切部４４が構成される。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、二重配管部４００を複数の部材を組み合わせることにより形成した例について説明したが、これに限らず、図８に示すように、ガスアシスト射出成形等により内側配管４１と外側配管４２とを一体に成形してもよい。

また、上記各実施形態では、断熱用空気経路４３ａ、４３ｂの空気流れ下流側の端部とファン３０２の空気流れ上流側の空間とを直接接続した例について説明したが、これに限らず、断熱用空気経路４３ａ、４３ｂとファン３０２の空気流れ上流側の空間とを接続するダクトを設けてもよい。この場合でも、ダクトの車両前後方向の長さを従来に比べて短くすることができるため、搭載性の悪化を抑制することが可能となる。

また、上記各実施形態では、吸気配管４０をエアクリーナ５０を介して内燃機関２０に接続した例について説明したが、これに限らず、直接内燃機関２０に接続してもよい。

また、上記各実施形態では、二重配管部４００と接続配管６０とを嵌合により固定した例について説明したが、これに限らず、溶着やバンド固定等の方法で固定してもよい。

第１実施形態に係る内燃機関用吸気装置を搭載した車両の模式図である。第１実施形態における吸気配管４０近傍を示す拡大断面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。第１実施形態における吸気配管４０を示す分解斜視図である。第２実施形態における二重配管部４００を示す断面図である。第２実施形態における吸気配管４０を示す分解斜視図である。第３実施形態における吸気配管４０を示す分解斜視図である。他の実施形態における吸気配管４０を示す斜視図である。

符号の説明

２０…内燃機関、４０…吸気配管（吸気経路）、４１…内側配管、４２…外側配管、４３…隙間、４３ａ、４３ｂ…断熱用空気経路、４５…第１空気吸入口、６２…大径部（接続部）、３００…ラジエータ、３０２…ファン、４００…二重配管部。

Claims

車両に搭載される内燃機関（２０）の吸気装置であって、
空気吸入口（４５）から吸入した燃焼用空気を前記内燃機関（２０）に導く吸気経路（４０）を備え、
前記吸気経路（４０）は、前記燃焼用空気が流通する内側配管（４１）と、前記内側配管（４１）が隙間（４３）を介して内挿されるとともに、断熱用空気が流れる外側配管（４２）とからなる二重配管部（４００）を有しており、
前記内側配管（４１）と前記外側配管（４２）との間の前記隙間（４３）は、前記断熱用空気の流れ方向に複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）に仕切られており、
前記複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）は、前記内燃機関（２０）に近い側の端部同士を接続する接続部（６２）を介して互いに連通しており、
前記複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）のうち少なくとも１つの断熱用空気経路（４３ｂ）における前記内燃機関（２０）から遠い側の端部は、前記前記内燃機関（２０）を冷却する冷却液と空気とを熱交換して前記冷却液を冷却するラジエータ（３００）に空気を供給するファン（３０２）の空気流れ上流側の空間と連通していることを特徴とする内燃機関用吸気装置。
前記複数の断熱用空気経路（４３ａ、４３ｂ）のうち少なくとも１つの断熱用空気経路（４３ｂ）における前記内燃機関（２０）から遠い側の端部は、前記ファン（３０２）の空気流れ上流側の空間に直接接続されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用吸気装置。