JP5397769B2 - 車両用エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両前面に形成された開口部からエンジンルーム内に導入される冷却風によって排気装置と吸気装置を冷却する車両用エンジンの冷却装置に関するものである。

車両においては、吸気ダクトやエアクリーナ等によって構成される吸気装置は、エンジンルーム内のスペース効率の向上や部品点数の削減、組付性の向上等の点からエンジン上部に配置されるが、該吸気装置よりも下方に配置される排気マニホールドやターボ過給機等によって構成される排気装置からの輻射熱等によって吸気装置周辺の温度が上昇し、吸気装置からエンジンに導入される吸気の温度も上昇するためにエンジンの充填効率が下がり、エンジン性能が低下するという問題がある。

そこで、従来は図７及び図８に示すようなエンジンの冷却装置が採用されていた。

即ち、図７は従来の冷却装置を備えた車両前部の正面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図であり、図７に示すように、車両前部のフロントバンパ１０１にはその後方に配されたラジエータ１０２に冷却風を導入するための比較的大きな開口部１０３が形成されているが、この開口部１０３とは別に小さな開口部１０９，１１０を形成していた。

図８に示すように、車両前部のエンジンルーム１０４には、駆動源であるエンジン１１４が配置されており、該エンジン１１４の上方には吸気装置１１５を構成するエアクリーナ１２０や吸気ダクト１２１が配置され、エンジン１１４の前方には排気装置１２３を構成する排気マニホールド１２４やターボ過給機１２５が配置されている。そして、フロントバンパ１０１に形成された一方（上方）の開口部１０９はエアクリーナ１２０や吸気ダクト１２１の前方に開口し、他方（下方）の開口部１１０は排気マニホールド１２４やターボ過給機１２５の前方に開口している。

而して、車両の走行中に上方の開口部１０９からエンジンルーム１０４内に導入される冷却風（外気）は、図８に矢印Ｂ１にて示すようにエアクリーナ１２０や吸気ダクト１２１に向かって略水平に流れてこれらを冷却し、下方の開口部１１０からエンジンルーム１０４内に導入される冷却風は、図８に矢印Ｂ２にて示すように排気マニホールド１２４やターボ過給機１２５に衝突して上下の流れＢ２１，Ｂ２２に分岐し、吸気装置１１５や排気装置１２３を冷却する。

又、吸気装置の冷却に関して特許文献１には、第１偏向部と第２偏向部が並設された外気偏向部材をフロントバンパの裏面に一体に形成し、該外気偏向部材の第１偏向部によって外気をエアクリーナに向けて流し、第２偏向部によって外気をエアインテーク（吸気ダクト）に向けて流すことによってエアクリーナやエアインテークを冷却するようにした構成が提案されている。

特開２００６−０４４５７２号公報

しかしながら、図７及び図８に示した従来の冷却構造では、下方の開口部１１０からエンジンルーム１０４内に導入される冷却風が図８に矢印Ｂ１にて示すように排気マニホールド１２４やターボ過給機１２５に衝突して上下の流れＢ２１，Ｂ２２に分岐し、排気マニホールド１２４やターボ過給機１２５によって暖められた冷却風の一部（矢印Ｂ２１にて示す流れ）が吸気装置１１５に向かうため、該吸気装置１１５を構成するエアクリーナ１２０や吸気ダクト１２１の温度が上昇し、これらに吸引される吸気の温度も上昇するためにエンジン１１４の充填効率が下がってエンジン出力が低下するという問題を解決することができない。

又、ラジエータ１０２の前方に開口する開口部１０３以外に２つの開口部１０９，１１０をフロントバンパ１０１に形成すると、車両の空気抵抗（抗力係数Ｃｄ値）が増大して燃費性能の低下を招くという問題も発生する。

他方、特許文献１において提案された構成では、フロントバンパに形成された外気偏向部材とエアクリーナやエアインテークの中間に配置された排気系部品の上部を冷却風が通過するため、この冷却風が排気系部品によって暖められてエアクリーナやエアインテークを加熱する。このため、エアクリーナやエアインテークの温度が上昇し、これらに吸引される吸気の温度が上昇してエンジン性能の低下を招くという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、開口部の開口面積を拡大することなく吸気装置と排気装置をそれぞれ効率良く冷却してエンジン性能の向上を図るとともに、車両の空気抵抗を低減して燃費性能の向上を図ることができる車両用エンジンの冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車両前面の正面視でラジエータを避けた位置に開口部を形成し、該開口部からエンジンルーム内に導入される冷却風によってエンジン前方に配された排気装置とエンジン上方に配された吸気装置を冷却する車両用エンジンの冷却装置において、前記開口部を車両側面視で前記排気装置の上端よりも高い位置に配置するとともに、該開口部を上下２段に区画し、上段の開口部の後方に冷却風を前記吸気装置に向けて略水平に流す第１ダクトを形成し、下段の開口部の後方に冷却風を前記排気装置に向けて斜め下方に流す第２ダクトを形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸気装置を前記エンジンのシリンダヘッドカバーの上方に所定の隙間を隔てて配置するとともに、両者間の前記隙間に車両正面視において重なる高さ位置に前記第１ダクトを形成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載において、前記第２ダクトが正面視において前記下段の開口部を遮蔽するよう該第２ダクトを前記排気装置に向けて斜め下方に屈曲させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、上下２段に区画された開口部のうち、上段の開口部の後方に形成された第１ダクトによって略水平に流される冷却風によって吸気装置が冷却され、下段の開口部の後方に形成された第２ダクトによって排気装置に向けて斜め下方に流される冷却風によって排気装置が冷却され、この排気装置を冷却して温度の高くなった冷却風は直ちにエンジンルームの下側から車両外へと排出されて吸気装置に向かうことがないため、吸気装置及びその周辺の温度上昇が抑えられ、吸気の温度上昇に伴うエンジンの充填効率の低下を防いでエンジン出力の向上を図ることができる。又、排気装置の熱によるエンジンルーム内の雰囲気温度の上昇も同時に防がれる。つまり、車両の走行中に開口部からエンジンルーム内に導入される冷却風の流れを第１ダクトと第２ダクトによって２つに分け、一方の流れを吸気装置の冷却に供し、他方の流れを排気装置の冷却に供するようにしたため、吸気装置と排気装置をそれぞれ独立に効率良く冷却してエンジン性能の向上を図ることができる。

又、第１ダクトを通過して吸気装置に向かう冷却風の温度上昇が防がれるため、開口部の開口面積を拡大することなく吸気装置を効率良く冷却することができ、開口部の面積を小さく抑えることによって車両の空気抵抗（抗力係数Ｃｄ値）を低減して燃費性能の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、吸気装置をエンジンのシリンダヘッドカバーの上方に所定の隙間を隔てて配置するとともに、両者間の前記隙間に車両正面視において重なる高さ位置に第１ダクトを形成したため、該第１ダクトを通過してエンジンルーム内に導入される流速の大きな冷却風をエンジンの熱気が滞留し易い吸気装置下方のシリンダヘッドカバーとの間の隙間に導き、この冷却風によって吸気装置を効率良く冷却してその温度上昇を抑えることができる。

請求項３記載の発明によれば、第２ダクトを排気装置に向けて斜め下方に屈曲させて該第２ダクトが正面視において下段の開口部を遮蔽するようにしたため、車両の空気抵抗（抗力係数Ｃｄ値）が低く抑えられて燃費性能が高められる。

本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を備えた車両前部の正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ部拡大詳細図である。 本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を備えた車両のエンジンルームの正面図である。 本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を示す車両のエンジンルームを前方から見た部分斜視図である。 本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を示す車両のエンジンルームを後方から見た部分斜視図である。 従来の車両用エンジンの冷却装置を備えた車両前部の正面図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を備えた車両前部の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ部拡大詳細図、図４は車両のエンジンルームの正面図、図５は本発明に係る車両用エンジンの冷却装置を示す車両のエンジンルームを前方から見た部分斜視図、図６は同車両のエンジンルームを後方から見た部分斜視図である。

車両前面に配置された樹脂製のフロントバンパ１には、その後方に配されたラジエータ２に冷却風を導入するための比較的大きな矩形の開口部３が形成されている。ここで、ラジエータ２は、図４に示すように、エンジンルーム４の左寄り前端に垂直に支持されて配置されており、フロントバンパ１に形成された前記開口部３からエンジンルーム４内に導入される冷却風との熱交換によって冷却水を冷却する。尚、図４において、５はエンジンルーム４の左右に垂直に立設されたサイドブレースであり、これらのサイドブレース５の上下にはフードロックメンバ６とフロントロアクロスメンバ７が水平に横架されている。そして、ラジエータ２の右横のフードロックメン６バとフロントロアクロスメンバ７との間には垂直なフードロックブレース８が架設されている。

又、図１に示すように、前記フロントバンパ１の正面視でラジエータ２を避けた位置、具体的には前記開口部３の右斜め上方位置には横方向に長い扁平な開口部９が形成されており、その開口面積は開口部３のそれよりも小さく設定されている。尚、フロントバンパ１の前記開口部３の右横にはナンバプレート１０が取り付けられ、同フロントバンパ１の上方の左右両端部にはヘッドランプ１１が取り付けられている。又、図１において、１２はフロントバンパ１の上方の車幅方向中央に配置された左右方向に細長い意匠パネル、１３はエンジンルーム４の上面開口部を開閉するフロントフードである。

ところで、図２及び図４に示すように、エンジンルーム４の前記ラジエータ２の右斜め後方には駆動源としてのエンジン１４が配置されており、該エンジン１４の上方には吸気装置１５が配設されている。ここで、エンジン１４は、シリンダブロック１６の上部にシリンダヘッド１７を被着し、該シリンダヘッド１７の上部をシリンダヘッドカバー１８で覆うとともに、シリンダブロック１６の下部にオイルパン１９を取り付けて構成されている。又、前記吸気装置１５は、図１及び図５に示すように、矩形ボックス状のエアクリーナ２０とこれに連なる吸気ダクト２１及びエアクリーナアウトレットホース２２等によって構成されており、図１に示すように、上下方向において吸気装置１５とエンジン１４のシリンダヘッドカバー１８との間には所定の隙間δが形成されている。

尚、図４及び図５に示す吸気装置１５において、エアクリーナ２０の右側面の後端下部に前記吸気ダクト２１が連結されており、該吸気ダクト２１の端部は吸気口２１ａとしてエンジンルーム４の右側部に向かって開口している。又、エアクリーナアウトレットホース２２は、エアクリーナ２０の右側面の前端から右側方に延びた後に前方に向かって斜め下方に延びている。

又、図２及び図４に示すように、エンジン１４の前方には排気装置２３が配置されており、この排気装置２３は、エンジン１４のシリンダヘッド１７の前面に接続された排気マニホールド２４と、該排気マニホールド２４に連なる不図示の排気管と、該排気管の途中に接続されたターボ過給機２５と、ターボ過給機２５から延びる排気管２６（図４参照）の途中に接続された触媒コンバータ２７等によって構成されている。ここで、ターボ過給機２５は、排気管２６を流れる排気によって回転する排気タービンと、該排気タービンに直結されたコンプレッサを備えており、コンプレッサの入口にはエアクリーナ２０から延びる前記エアクリーナアウトレットホース２２が接続されている。そして、コンプレッサの出口から延びる吸気管２８は、図５に示すように上方へと立ち上がり、エンジン１４の前方において略直角に折り曲げられて車両の左側方に向かって延びている。尚、この吸気管２８は、不図示のインタークーラーやスロットルボディ、吸気マニホールド等を経てエンジン１４のシリンダヘッド１７に形成された不図示の吸気ポートに接続されている。

而して、フロントバンパ１に形成された前記開口部９は、図２に示すように、車両側面視で前記排気装置２３の排気マニホールド２４の上端よりも高い位置に配置されており、図３及び図５に示すように、該開口部９は上下２段に区画されている。そして、上下段の開口部９ａ，９ｂは格子状に区画されており、上段の開口部９ａの後方には冷却風を図２に矢印Ｂ１にて示すように前記吸気装置１５に向けて略水平に流す第１ダクト２９が一体に形成されており、下段の開口部９ｂの後方には冷却風を図２に矢印Ｂ２にて示すように前記排気装置２３に向けて斜め下方に流す第２ダクト３０が一体に形成されている。尚、本実施の形態では、第１ダクト２９及び第２ダクト３０はフロントバンパ１とは別体に構成されており、これらは一体としてフロントバンパ１に取り付けられる。

ところで、前述のように吸気装置１５を構成するエアクリーナ２０はエンジン１４のシリンダヘッドカバー１８の上方に所定の隙間δを隔てて配置されているが（図２参照）、前記第１ダクト２９は、上下方向においてエアクリーナ２０とエンジン１４のシリンダヘッドカバー１８との間に形成された隙間δに車両正面視において重なる高さ位置に配置されている。

又、図３及び図６に示すように、前記第２ダクト３０は、正面視において下段の開口部９ｂを遮蔽するように排気装置２３に向けて斜め下方に屈曲している。

以上において、エンジン１４が駆動されると、該エンジン１４に発生する吸気負圧によって外気（新気）が吸気ダクト２１の吸気口２１ａから吸気ダクト２１内に吸引され、この外気は吸気ダクト２１を通ってエアクリーナ２０へと流入し、該エアクリーナ２０に収容された不図示のクリーナエレメントを通過することによって浄化される。そして、エアクリーナ２０によって浄化された外気は、エアクリーナアウトレットホース２２からターボ過給機２５へと導入され、該ターボ過給機２５のコンプレッサによって加圧された後、吸気管２８を通って不図示のインタークーラー、スロットルボディ、吸気マニホールド等を通ってエンジン１４へと供給され、その過程で該外気（新気）に燃料が噴射されて所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成される。ここで、外気（新気）はターボ過給機２５によって加圧されているため、エンジン１４の不図示のシリンダには混合気が過給され、この過給された混合気が燃焼することによってエンジン１４が連続的に運転され、その出力が高められる。

そして、エンジン１４での混合気の燃焼によって発生した高温・高圧の排気ガスは、排気マニホールド２４へと排出されてターボ過給機２５に導入され、ターボ過給機２５の排気タービンの駆動に供される。そして、ターボ過給機２５の排気タービンの駆動に供された排気ガスは、排気管２６から触媒コンバータ２７へと導入されて浄化された後に車両後方へと流れて大気中に排出される。

以上の作用が繰り返されてエンジン１４が連続運転されるが、車両の走行中においては車両前方からの走行風は冷却風としてフロントバンパ１に形成された開口部３，９からエンジンルーム４へと導入され、一方の開口部３から導入される冷却風は、ラジエータ２を通過することによって冷却水の冷却に供される。又、他方の開口部９から導入される冷却風は、吸気装置１５と排気装置２３の冷却に供される。

而して、本実施の形態では、開口部９を上下２段に区画し、上段の開口部９ａの後方に冷却風を吸気装置１５に向けて略水平に流す第１ダクト２９を形成し、下段の開口部９ｂの後方に冷却風を排気装置２３に向けて斜め下方に流す第２ダクト３０を形成したため、第１ダクト２９によって図２に矢印Ｂ１にて示すように略水平に流される冷却風によって吸気装置１５が冷却され、第２ダクト３０によって図２に矢印Ｂ２にて示すように排気装置２３に向けて斜め下方に流される冷却風によって排気装置２３が冷却される。この場合、排気装置２３を冷却して温度の高くなった冷却風は直ちにエンジンルーム４の下側から車両外へと排出されて吸気装置１５に向かうことがないため、吸気装置１５及びその周辺の温度上昇が抑えられ、吸気の温度上昇に伴うエンジン１４の充填効率の低下が防がれてエンジン出力の向上が図られる。又、排気装置２３の熱によるエンジンルーム４内の雰囲気温度の上昇も同時に防がれる。

つまり、本実施の形態では、車両の走行中に開口部９からエンジンルーム４内に導入される冷却風の流れを第１ダクト２９と第２ダクト３０によってＢ１とＢ２の２つに分け、一方の流れＢ１を吸気装置１５の冷却に供し、他方の流れＢ２を排気装置２３の冷却に供するようにしたため、吸気装置１５と排気装置２３をそれぞれ独立に効率良く冷却してエンジン性能の向上を図ることができる。

又、第１ダクト２９を通過して吸気装置１５に向かう冷却風の温度上昇が防がれるため、開口部９の開口面積を拡大することなく吸気装置１５を効率良く冷却することができ、開口部９の面積を小さく抑えることによって車両の空気抵抗（抗力係数Ｃｄ値）を低減して燃費性能の向上を図ることができる。

更に、本実施の形態では、吸気装置１５（エアクリーナ２０）をエンジン１４のシリンダヘッドカバー１８の上方に所定の隙間δを隔てて配置するとともに、両者間の前記隙間δに車両正面視において重なる高さ位置に第１ダクト２９を形成したため、該第１ダクト２９を通過してエンジンルーム４内に導入される流速の大きな冷却風（図２に矢印Ｂ１にて示す）をエンジン１４の熱気が滞留し易い吸気装置１５下方のシリンダヘッドカバー１８との間の隙間δに導き、この冷却風によって吸気装置１５を効率良く冷却してその温度上昇を抑えることができる。

又、本実施の形態では、第２ダクト３０を排気装置２３に向けて斜め下方に屈曲させて該第２ダクト３０が正面視において下段の開口部９ｂを遮蔽するようにしたため、車両の空気抵抗（抗力係数Ｃｄ値）が低く抑えられて燃費性能が高められるという効果も得られる。

尚、以上は本発明をターボ過給機付きエンジンの冷却装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、過給機を備えない自然吸気式エンジンの冷却装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ フロントバンパ
２ ラジエータ
３ フロントバンパの開口部
４ エンジンルーム
５ サイドブレース
６ フードロックメンバ
７ フロントロアクロスメンバ
８ フードロックブレース
９ フロントバンパの開口部
９ａ 上段の開口部
９ｂ 下段の開口部
１０ ナンバプレート
１１ ヘッドランプ
１２ 意匠パネル
１３ フロントフード
１４ エンジン
１５ 吸気装置
１６ シリンダブロック
１７ シリンダヘッド
１８ シリンダヘッドカバー
１９ オイルパン
２０ エアクリーナ
２１ 吸気ダクト
２１ａ 吸気ダクトの吸気口
２２ エアクリーナアウトレットホース
２３ 排気装置
２４ 排気マニホールド
２５ ターボ過給機
２６ 排気管
２７ 触媒コンバータ
２８ 吸気管
２９ 第１ダクト
３０ 第２ダクト
Ｂ１，Ｂ２ 冷却風の流れ方向
δ 吸気装置都シリンダヘッドカバーの間の隙間

Claims (3)

1. 車両前面の正面視でラジエータを避けた位置に開口部を形成し、該開口部からエンジンルーム内に導入される冷却風によってエンジン前方に配された排気装置とエンジン上方に配された吸気装置を冷却する車両用エンジンの冷却装置において、
   前記開口部を車両側面視で前記排気装置の上端よりも高い位置に配置するとともに、該開口部を上下２段に区画し、上段の開口部の後方に冷却風を前記吸気装置に向けて略水平に流す第１ダクトを形成し、下段の開口部の後方に冷却風を前記排気装置に向けて斜め下方に流す第２ダクトを形成したことを特徴とする車両用エンジンの冷却装置。
2. 前記吸気装置を前記エンジンのシリンダヘッドカバーの上方に所定の隙間を隔てて配置するとともに、両者間の前記隙間に車両正面視において重なる高さ位置に前記第１ダクトを形成したことを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの冷却装置。
3. 前記第２ダクトが正面視において前記下段の開口部を遮蔽するよう該第２ダクトを前記排気装置に向けて斜め下方に屈曲させたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用エンジンの冷却装置。
   
   

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