JP6056229B2 - 車両用インタークーラ - Google Patents

Description

本発明は、車両用インタークーラに関する。

一般的に、車両用インタークーラは、吸気を流通させる複数のチューブを車幅方向に配置したコア部と、過給機側に接続される入口パイプ部、及びコア部の吸気上流側に取り付けられる縦長の入口ヘッダー部を有する吸気導入部と、コア部の吸気下流側に取り付けられる縦長の出口ヘッダー部、及びエンジン側に接続される出口パイプ部を有する吸気導出部とを備えている。また、吸気導入部の入口パイプ部と入口ヘッダー部とは入口曲面部で連結されると共に、吸気導出部の出口ヘッダー部と出口パイプ部とは出口曲面部で連結されている。このような車両用インタークーラは、例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１１−１３３１９８号公報

ところで、吸気の冷却効率を向上するには、コア部を拡張してインタークーラを大型化することが好ましい。しかしながら、インタークーラを設置する車両のスペースはシャシフレームや周辺部品等により制約を受ける。そのため、コア部を車幅方向に拡張する場合は、シャシフレーム等との干渉を避けるべく、入口ヘッダー部や出口ヘッダー部の下方の形状を縮小させる必要がある。

特に、出口曲面部と出口パイプ部との接続位置が、出口ヘッダー部の長手方向（上下方向）中心よりも上方に偏心されている場合、下方のチューブを流れた吸気は縮小された出口ヘッダー部の下方領域に流れ込んで合流する。その結果、出口ヘッダー部内の下方領域では、圧損が増加して下方のチューブの吸気流れを悪化させる可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、出口ヘッダー部の流路容積を大きく確保することで、出口ヘッダー部内の圧損を効果的に低減することができる車両用インタークーラを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の車両用インタークーラは、エンジンへの吸気を流通させる複数のチューブを横方向に配置したコア部と、前記コア部の吸気上流側に取り付けられて前記チューブに吸気を導入する入口ヘッダー部、及び該入口ヘッダー部にその中心位置から偏心して接続された入口パイプ部を有する吸気導入部と、前記コア部の吸気下流側に取り付けられて前記チューブから吸気が流入する出口ヘッダー部、及び該出口ヘッダー部にその中心位置から偏心して接続された出口パイプ部を有する吸気導出部と、を備える車両用インタークーラにおいて、前記入口ヘッダー部は、前記入口パイプ部の偏心側とは反対側の領域に形成された第１の入口中空部と、前記入口パイプ部の偏心側の領域に前記第１の入口中空部よりも横断面積を大きく形成された第２の入口中空部と、前記第１の入口中空部と前記第２の入口中空部とを連結して該第２の入口中空部に向かうに従い横断面積を大きく形成された第３の入口中空部と、を備え、前記出口ヘッダー部は、前記出口パイプ部の偏心側とは反対側の領域に形成された第１の出口中空部と、前記出口パイプ部の偏心側の領域に前記第１の出口中空部よりも横断面積を大きく形成された第２の出口中空部と、前記第１の出口中空部と前記第２の出口中空部とを連結して該第２の出口中空部に向かうに従い横断面積を大きく形成された第３の出口中空部と、を備え、前記第１の出口中空部は、前記チューブを介して前記第１の入口中空部と前記第３の入口中空部とに接続され、前記第２の出口中空部は、前記チューブを介して前記第２の入口中空部と前記第３の入口中空部とに接続され、前記第１の出口中空部と前記第２の出口中空部においては、車幅方向におけるある一縦断面につき、前記第３の出口中空部の端部から所定の範囲において、前記出口ヘッダー部の内部空間を画定する対向した壁面が概ね平行に配置され、前記第３の出口中空部は、前記チューブを介して前記第３の入口中空部のみに接続されると共に、同一のチューブを基準として前記第３の入口中空部よりも横断面積を大きく形成された部分を有することを特徴とする。

また、前記第３の入口中空部の外壁は、縦断面形状を円弧状に形成された入口円弧外壁部を含み、前記第３の出口中空部の外壁は、縦断面形状を円弧状に形成された出口円弧外壁部を含み、前記出口円弧外壁部の曲率を前記入口円弧外壁部の曲率よりも大きく設定してもよい。

本発明の車両用インタークーラによれば、出口ヘッダー部の流路容積を大きく確保することで、出口ヘッダー部内の圧損を効果的に低減することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用インタークーラを示す模式的な斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の車両用インタークーラによる出口ヘッダー部内の圧損低減効果を説明する図である。

以下、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両用インタークーラについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施形態の車両用インタークーラ１は、図１に示すように、吸気と外気との熱交換を行うコア部１０と、図示しない過給機からの吸気をコア部１０に導入する吸気導入部２０と、コア部１０から図示しないエンジンに吸気を導出する吸気導出部３０とを備えている。

コア部１０は、吸気を流通させる複数のチューブ１１と、各チューブ１１間に介装された複数のアウターフィン１２と、貫通形成された図示しない複数の穴に各チューブ１１の吸気上流端を挿通して固定する縦長の入口プレート１３と、貫通形成された図示しない複数の穴に各チューブ１１の吸気下流端を挿通して固定する縦長の出口プレート１４とを備えている。

吸気導入部２０は、過給機側の吸気管４１に接続された入口パイプ部２１と、コア部１０の入口プレート１３に取り付けられた縦長の入口ヘッダー部２２と、入口パイプ部２１と入口ヘッダー部２２とを滑らかに連結する曲面状の入口曲面部２３とを備えている。本実施形態において、入口パイプ部２１と入口曲面部２３との接続位置は、入口ヘッダー部２２の長手方向（上下方向）中心位置よりも上方に偏心されている。

吸気導出部３０は、エンジン側の吸気管４２に接続された出口パイプ部３１と、コア部１０の出口プレート１４に取り付けられた縦長の出口ヘッダー部３２と、出口パイプ部３１と出口ヘッダー部３２とを滑らかに連結する曲面状の出口曲面部３３とを備えている。本実施形態において、出口パイプ部３１と出口曲面部３３との接続位置は、出口ヘッダー部３２の長手方向（上下方向）中心位置よりも上方に偏心されている。

次に、図２に基づいて、本実施形態の入口ヘッダー部２２、及び出口ヘッダー部３２の詳細構成を説明する。

入口ヘッダー部２２は、下方に形成された入口下方中空部２ａと、上方に形成された入口上方中空部２ｂと、これら入口下方中空部２ａと入口上方中空部２ｂとを連結する入口中間中空部２ｃとを備えている。なお、本実施形態において、入口下方中空部２ａは本発明の第１の入口中空部、入口上方中空部２ｂは本発明の第２の入口中空部、入口中間中空部２ｃは本発明の第３の入口中空部に相当する。

入口下方中空部２ａは、その外壁面がシャシフレーム７０や図示しない周辺部品と干渉しないように、横断面積を縮小して形成されている。入口上方中空部２ｂの横断面積は、入口下方中空部２ａの横断面積よりも大きく（本実施形態では約３倍）形成されている。入口中間中空部２ｃは、入口下方中空部２ａから入口上方中空部２ｂに向かうに従いその横断面積を大きく形成されている。

出口ヘッダー部３２は、下方に形成された出口下方中空部３ａと、上方に形成された出口上方中空部３ｂと、これら出口下方中空部３ａと出口上方中空部３ｂとを連結する出口中間中空部３ｃとを備えている。なお、本実施形態において、出口下方中空部３ａは本発明の第１の出口中空部、出口上方中空部３ｂは本発明の第２の出口中空部、出口中間中空部３ｃは本発明の第３の出口中空部に相当する。

出口下方中空部３ａは、その外壁面がシャシフレーム７０や図示しない周辺部品と干渉しないように、横断面積を縮小して形成されている。出口上方中空部３ｂの横断面積は、出口下方中空部３ａの横断面積よりも大きく（本実施形態では約３倍）形成されている。出口中間中空部３ｃは、出口下方中空部３ａから出口上方中空部３ｂに向かうに従いその横断面積を大きく形成されている。

入口中間中空部２ｃの車幅方向における外壁の縦断面形状は、外方に円弧状に突出した入口上方円弧外壁部４ａと、内方に円弧状に突出した入口下方円弧外壁部４ｂとを備えて略Ｓ字状に形成されている。

出口中間中空部３ｃの車幅方向における外壁の縦断面形状は、外方に円弧状に突出した出口上方円弧外壁部５ａと、内方に円弧状に突出した出口下方円弧外壁部５ｂとを備えて略Ｓ字状に形成されている。

本実施形態において、出口中間中空部３ｃは、出口下方中空部３ａから出口上方中空部３ｂに向けて横断面積（流路面積）が急拡張するように、出口上方円弧外壁部５ａの曲率を入口上方円弧外壁部４ａの曲率よりも大きく設定されると共に、出口下方円弧外壁部５ｂの曲率を入口下方円弧外壁部４ｂの曲率よりも大きく設定されている。すなわち、出口中間中空部３ｃの上下方向の長さは、入口中間中空部２ｃよりも短く形成され、出口中間中空部３ｃの横断面積は、同一のチューブ１１を基準として入口中間中空部２ｃよりも大きく形成されている。

次に、本実施形態に係る車両用インタークーラ１による作用効果を説明する。

吸気導出部３０において、出口パイプ部３１と出口曲面部３３との接続位置は、出口ヘッダー部３２の長手方向（上下方向）中心位置よりも上方に偏心されている。そのため、下方のチューブ１１を流れた吸気は、出口ヘッダー部３２の出口下方中空部３ａに流れ込んで合流した後、出口中間中空部３ｃから出口上方中空部３ｂを介して出口曲面部３３、出口パイプ部３１に流入する。

本実施形態の出口ヘッダー部３２は、出口中間中空部３ｃの横断面積が急拡張して形成されているので、下方のチューブ１１から出口下方中空部３ａに流れ込んだ吸気は、大きな抵抗を受けることなく出口中間中空部３ｃに円滑に流入する。すなわち、図３に示すように、出口中間中空部３ｃの横断面積をなだらかに増加させる従来の構造に比べて、出口上方中空部３ｂの横断面積を大きく確保したことで、出口下方中空部３ａにおける圧損を大幅に低減することが可能になる。

したがって、本実施形態の車両用インタークーラ１によれば、出口ヘッダー部３２内における下方領域の圧損を効果的に低減して、下方のチューブ１１の吸気流れ悪化を確実に防止することができる。また、各チューブ１１の吸気流れが均一化されて、コア部１０による吸気の冷却効率を効果的に向上することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、シャシフレーム７０や周辺部品が出口ヘッダー部３２の上方側面に隣接する場合は、出口上方中空部３ｂの横断面積を縮小させて、出口下方中空部３ａの横断面積を出口上方中空部３ｂよりも大きく形成してもよい。この場合は、出口中間中空部３ｃの横断面積を出口上方中空部３ｂから出口下方中空部３ａに向かうに従い急拡張させればよい。

１ 車両用インタークーラ
１０ コア部
１１ チューブ
２０ 吸気導入部
２１ 入口パイプ部
２２ 入口ヘッダー部
３０ 吸気導出部
３１ 出口パイプ部
３２ 出口ヘッダー部
２ａ 入口下方中空部（第１の入口中空部）
２ｂ 入口上方中空部（第２の入口中空部）
２ｃ 入口中間中空部（第３の入口中空部）
３ａ 出口下方中空部（第１の出口中空部）
３ｂ 出口上方中空部（第２の出口中空部）
３ｃ 出口中間中空部（第３の出口中空部）
４ａ 入口上方円弧外壁部（入口円弧外壁部）
５ａ 出口上方円弧外壁部（出口円弧外壁部）

Claims (2)

1. エンジンへの吸気を流通させる複数のチューブを横方向に配置したコア部と、前記コア部の吸気上流側に取り付けられて前記チューブに吸気を導入する入口ヘッダー部、及び該入口ヘッダー部にその中心位置から偏心して接続された入口パイプ部を有する吸気導入部と、前記コア部の吸気下流側に取り付けられて前記チューブから吸気が流入する出口ヘッダー部、及び該出口ヘッダー部にその中心位置から偏心して接続された出口パイプ部を有する吸気導出部と、を備える車両用インタークーラにおいて、
   前記入口ヘッダー部は、前記入口パイプ部の偏心側とは反対側の領域に形成された第１の入口中空部と、前記入口パイプ部の偏心側の領域に前記第１の入口中空部よりも横断面積を大きく形成された第２の入口中空部と、前記第１の入口中空部と前記第２の入口中空部とを連結して該第２の入口中空部に向かうに従い横断面積を大きく形成された第３の入口中空部と、を備え、
   前記出口ヘッダー部は、前記出口パイプ部の偏心側とは反対側の領域に形成された第１の出口中空部と、前記出口パイプ部の偏心側の領域に前記第１の出口中空部よりも横断面積を大きく形成された第２の出口中空部と、前記第１の出口中空部と前記第２の出口中空部とを連結して該第２の出口中空部に向かうに従い横断面積を大きく形成された第３の出口中空部と、を備え、
   前記第１の出口中空部は、前記チューブを介して前記第１の入口中空部と前記第３の入口中空部とに接続され、
   前記第２の出口中空部は、前記チューブを介して前記第２の入口中空部と前記第３の入口中空部とに接続され、
   前記第１の出口中空部と前記第２の出口中空部においては、車幅方向におけるある一縦断面につき、前記第３の出口中空部の端部から所定の範囲において、前記出口ヘッダー部の内部空間を画定する対向した壁面が概ね平行に配置され、
   前記第３の出口中空部は、前記チューブを介して前記第３の入口中空部のみに接続されると共に、同一のチューブを基準として前記第３の入口中空部よりも横断面積を大きく形成された部分を有することを特徴とする車両用インタークーラ。
2. 前記第３の入口中空部の外壁は、縦断面形状を円弧状に形成された入口円弧外壁部を含み、
   前記第３の出口中空部の外壁は、縦断面形状を円弧状に形成された出口円弧外壁部を含み、
   前記出口円弧外壁部の曲率を前記入口円弧外壁部の曲率よりも大きく設定した請求項１に記載の車両用インタークーラ。