JP6344405B2 - エンジンの吸気冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気冷却装置に関し、特に、エンジンの組立性向上に寄与するエンジンの吸気冷却装置に関するものである。

エンジン（内燃機関）は、吸気温度が低いほど吸気密度、ひいては吸気質量が増え、より多くの燃料を燃焼させることができ、出力が向上する。そのため、特に過給機付きエンジンにおいて、吸気を冷却するためにインタークーラが吸気通路に設けられる。

この場合、温度の低い吸気を効率よく気筒に導入するには、水冷式のインタークーラを適用し、吸気マニホールドのすぐ上流側にインタークーラを一体的に設けることにより、インタークーラをより吸気ポートに近い位置に配置するのが有効である。例えば、特許文献１には、そのような内燃機関の給気冷却装置が開示されている。

特開２００１−２４８４４８号公報

吸気マニホールドのすぐ上流側にインタークーラを一体的に設ける場合、インタークーラの位置が吸気ポートの位置よりも低いと、インタークーラ内に水（凝縮水）が溜まり、これが吸気と共に燃焼室に導入されて失火をもたらす原因の一つとなる。そこで、インタークーラの位置を比較的高く設け、凝縮した水がインタークーラ内に溜まることなく速やかに燃焼室に導入されるようにすることが望ましい。しかし、ボンネット高さとの関係から、インタークーラの位置を高くするにも制約がある。

従って、インタークーラは、吸気ポートの位置よりも低くならない範囲で、吸気マニホールドのすぐ外側（反シリンダヘッド側）に配置されるのが好適である。しかし、吸気マニホールドは、シリンダヘッドの側面にボルトナットで締結されるため、吸気マニホールドのすぐ外側にインタークーラが一体的に設けられる場合には、インタークーラが邪魔になって（吸気マニホールドの締結位置がインタークーラに隠れて）、吸気マニホールドの締結作業が行い辛くなり、エンジンの組立性が損なわれるという課題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、インタークーラの位置が吸気ポートよりも低くなること、また、エンジンの上方にインタークーラが大きく突出することを抑制しながらシリンダブロックの側方にインタークーラを配置することができ、しかも、エンジンの組立性を著しく阻害することのない、エンジンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、出願人は、吸気マニホールドのすぐ外側にインタークーラが一体的に設けられた構成において、インタークーラに気筒列方向と直交する方向に貫通する工具挿入用の貫通孔を設けることを考えた。これによれば、インタークーラに隠れる締結位置については、前記貫通孔を通じて工具を挿入して締結作業を行うことが可能となるため、上記のような課題を解決することが可能となる。しかしながら、吸気マニホールドの固定強度やインタークーラの構造等の諸条件によっては、吸気マニホールドの締結位置に対応するような位置に貫通孔を設けることができない場合も考えられる。そのため、このような点も考慮して、上記課題を解決する必要がある。

そして、これらの課題は、次のような本発明により解決される。すなわち、本発明は、吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、この吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結されたインタークーラとを有する過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、前記吸気マニホールドは、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の第１固定部と、これら第１固定部よりもインタークーラ側の位置にそれぞれ設けられた複数の第２固定部とを備え、前記インタークーラは、吸気を冷却するインタークーラ本体と、その側面の略下端部に設けられて、前記吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結される連結部と、この連結部のうち、前記第２固定部に対向する位置にそれぞれ設けられた複数の第３固定部とを備え、前記吸気マニホールドと前記インタークーラとは、吸気マニホールドの前記吸気流動方向上流端部とインタークーラの前記連結部とが突き合わされ、前記第２固定部と前記第３固定部とがボルトナットで締結されることより連結されており、前記インタークーラ本体には、当該インタークーラ本体を気筒列方向と直交する方向に貫通し、前記ボルトナットの締結作業用の工具が挿入されることを許容する工具挿入用貫通孔が形成されており、前記第１固定部は、前記吸気マニホールドの外周面上の周方向における複数の位置に設けられ、前記第２固定部は、前記外周面上の周方向における複数の位置であってかつ前記第１固定部とは異なる位置に設けられているものである。

この構成によれば、まず、第１固定部の締結により吸気マニホールドを単体でシリンダヘッドの側面に固定した後、吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部とインタークーラの連結部とを突き合わせ、インタークーラの工具挿入用貫通孔に工具を挿入して、第２固定部と第３固定部とをボルトナットで締結すれば、シリンダヘッドに対して、難なく吸気マニホールドおよびインタークーラを組み付けることができる。そのため、インタークーラの位置が吸気ポートよりも低くなること、また、エンジンの上方にインタークーラが大きく突出することを抑制しながら、シリンダブロックの側方にインタークーラを配置することができ、しかも、エンジンの組立性を著しく阻害することも回避できる。しかも、工具挿入用貫通孔の位置と第１固定部の位置とが必ずしも一致している必要はないので、工具挿入用貫通孔の位置と第１固定部の位置とが相互に制約を受けるといった不都合を回避することができる。

また、第１固定部と第２固定部とが前記周方向に互いにずれていることで、シリンダヘッドの側面への第１固定部の締結作業をより行い易くなる。

なお、前記吸気マニホールドは、前記吸気ポートに連通する複数の独立通路と、これら独立通路よりも吸気流動方向上流側に位置し、前記独立通路が集合する空間である集合部とを有し、かつ前記インタークーラの前記連結部と協働して、当該連結部の内部空間と前記集合部とからなるサージタンクを形成するものである。

この構成によれば、前記独立通路の上流側に必要な比較的広い空間（サージタンク）を良好に確保することが可能となる。

上記吸気冷却装置において、前記インタークーラ本体は、冷媒が循環する冷却用コアを有する冷却部と、この冷却部の下方に位置し、前記冷却用コアを通過して冷却された吸気を前記連結部に案内する案内部とを備えており、前記工具挿入用貫通孔は、前記案内部に設けられているのが好適である。

この構成によれば、工具挿入用貫通孔の位置が冷却用コアによる制約を受けにくくなるため、工具挿入用貫通孔の位置、ひいては第２、第３固定部の位置の自由度が向上する。

なお、上記吸気冷却装置において、前記シリンダヘッドの前記側面が、斜め上方を向く傾斜面である場合には、前記吸気マニホールドは、前記側面に対して垂直な方向に延在し、かつ吸気流動方向における上流側端面が垂直な面により形成されており、前記第１固定部は、前記側面に沿って設けられており、前記第２固定部は、前記上流側端面に沿って垂直に設けられているのが好適である。

この構成によれば、シリンダヘッドが傾いた状態でエンジンルーム内に設置されるような場合に、エンジン本体の上方にインタークーラが大きく突出することを抑制することが可能となる。しかも、吸気マニホールドとインタークーラとの締結作業（第２固定部と第３固定部との締結作業）については、当該作業を水平方向から行うことが可能となるため、組立作業の向上に寄与するものとなる。
なお、本発明の他の一の局面に係る過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置は、吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、この吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結されたインタークーラとを有する過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、前記吸気マニホールドは、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の第１固定部と、これら第１固定部よりもインタークーラ側の位置にそれぞれ設けられた複数の第２固定部とを備え、前記インタークーラは、吸気を冷却するインタークーラ本体と、その側面の略下端部に設けられて、前記吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結される連結部と、この連結部のうち、前記第２固定部に対向する位置にそれぞれ設けられた複数の第３固定部とを備え、前記吸気マニホールドと前記インタークーラとは、吸気マニホールドの前記吸気流動方向上流端部とインタークーラの前記連結部とが突き合わされ、前記第２固定部と前記第３固定部とがボルトナットで締結されることより連結されており、前記インタークーラ本体には、当該インタークーラ本体を気筒列方向と直交する方向に貫通し、前記ボルトナットの締結作業用の工具が挿入されることを許容する工具挿入用貫通孔が形成されており、前記シリンダヘッドの前記側面は、斜め上方を向く傾斜面であって、前記吸気マニホールドは、前記側面に対して垂直な方向に延在し、かつ吸気流動方向における上流側端面が垂直な面により形成されており、前記第１固定部は、前記側面に沿って設けられており、前記第２固定部は、前記上流側端面に沿って垂直に設けられているものである。
この場合、前記吸気マニホールドは、前記吸気ポートに連通する複数の独立通路と、これら独立通路よりも吸気流動方向上流側に位置し、前記独立通路が集合する空間である集合部とを有し、かつ前記インタークーラの前記連結部と協働して、当該連結部の内部空間と前記集合部とからなるサージタンクを形成するものであるのが好適である。
また、前記インタークーラ本体は、冷媒が循環する冷却用コアを有する冷却部と、この冷却部の下方に位置し、前記冷却用コアを通過して冷却された吸気を前記連結部に案内する案内部とを備えており、前記工具挿入用貫通孔は、前記案内部に設けられているのが好適である。

また、上記吸気冷却装置において、前記冷却用コアは、シリンダヘッド側から反シリンダヘッド側に向かって先下がりに傾斜した形状を有しており、前記工具挿入用貫通孔は、前記冷却用コアに沿って傾斜しているものであってもよい。

このような構成の場合も、エンジン本体の上方にインタークーラが大きく突出することを抑制しながら、吸気マニホールドとインタークーラとの締結作業（第２固定部と第３固定部との締結作業）の作業性の向上に寄与するものとなる。

以上説明したように、本発明によれば、インタークーラの位置が吸気ポートよりも低くなること、また、エンジンの上方にインタークーラが大きく突出することを抑制しながらシリンダブロックの側方にインタークーラを配置することができ、しかも、エンジンの組立性を著しく阻害することのない、エンジンの吸気冷却装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る吸気冷却装置を備えたエンジンの全体構成図である。 上記エンジンを吸気側から見た斜視図である。 上記エンジンの吸気マニホールド及びインタークーラの正面図である。 上記吸気マニホールド及び上記インタークーラの側面図である。 上記吸気マニホールド及び上記インタークーラの分解状態の斜視図である。 上記吸気マニホールド及び上記インタークーラの断面図（図４のＶＩ−ＶＩ線断面図）である。 シリンダブロックへの組付手順を示す上記吸気マニホールドおよびインタークーラの断面図であり、（ａ）はシリンダブロックへの吸気マニホールドの組付け工程を、（ｂ）は、吸気マニホールドへのインタークーラの組付け工程を示す。 本発明の第２実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。 本発明の第３実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳述する。
（エンジンの全体構成）
図１は、本発明に係る吸気冷却装置を備えたエンジンの全体構成図である。図１に示すエンジン１は、走行用の動力源として車両に搭載される直列４気筒の４サイクルディーゼルエンジンである。なお、以下の説明において「上流」、「下流」とは、対象物を流れる流体（吸気、排気、冷却水）の流れ方向を基準とする。

このエンジン１のエンジン本体２は、複数の気筒１０ａ（同図では一つのみ図示）を有するシリンダブロック１０と、このシリンダブロック１０上に配設されたシリンダヘッド１１と、シリンダブロック１０の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１２とを有している。エンジン本体２は、車両前部のエンジンルーム内に気筒列方向が車両前後方向を向くように縦置きに搭載されている。

前記エンジン本体２の各気筒１０ａには、ピストン１３が往復動可能に嵌挿されている。ピストン１３には、コンロッド１３ｂを介してクランクシャフト１４が連結されており、このピストン１３の往復運動に応じて前記クランクシャフト１４が中心軸回りに回転する。

前記シリンダヘッド１１には、各気筒１０ａの燃焼室に開口する吸気ポート１５および排気ポート１６が形成されているとともに、これら吸気ポート１５および排気ポート１６を開閉するための吸気弁１７および排気弁１８が設けられている。また、軽油を主成分とする燃料を噴射するインジェクタ１９が、各気筒１０ａにつき１つずつ設けられている。

前記シリンダヘッド１１の一方側の側面、具体的には、吸気ポート１５が開口する吸気側の側面には、各気筒１０ａの吸気ポート１５に連通するように吸気通路２０が接続され、前記シリンダヘッド１１の他方側の側面、つまり、排気ポート１６が開口する排気側の側面には、各気筒１０ａの排気ポート１６に連通するように排気通路３０が接続されている。

吸気通路２０は、シリンダヘッド１１に固定された吸気マニホールド２１と、この吸気マニホールド２１に一体的に設けられたインタークーラ２２と、このインタークーラ２２の上流端部に繋がる主吸気通路２３とを含む。

前記吸気通路２０（主吸気通路２３）および排気通路３０には、大型の第１ターボ過給機４１およびそれよりも小型の第２ターボ過給機４２が設けられている。

前記第１ターボ過給機４１は、主吸気通路２３に配設されたコンプレッサ４１ａと、コンプレッサ４１ａと同軸に連結され、かつ吸気通路２０に配設されたタービン４１ｂとを有している。同様に、前記第２ターボ過給機４２は、主吸気通路２３に配設されたコンプレッサ４２ａと、コンプレッサ４２ａと同軸に連結され、かつ排気通路３０に配設されたタービン４２ｂとを有している。

前記第１ターボ過給機４１のコンプレッサ４１ａは、第２ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ａよりも主吸気通路２３の上流側に配設されており、前記第１ターボ過給機４１のタービン４１ｂは、第２ターボ過給機４２のタービン４２ｂよりも排気通路３０の下流側に配設されている。

前記吸気通路２０（主吸気通路２３）の上流端部には、吸気を濾過するためのエアクリーナ２４が設けられており、このエアクリーナ２４と前記吸気マニホールド２１との間に、上流側から順に、第１ターボ過給機４１および第２ターボ過給機４２の各コンプレッサ４１ａ，４２ａと、吸気通路２０の通路断面積を調節するための開閉可能なスロットルバルブ２５、各コンプレッサ４１ａ，４２ａにより圧縮（加圧）された空気を冷却するための前記インタークーラ２２とが設けられている。

主吸気通路２３における第２ターボ過給機４２（コンプレッサ４２ａ）の下流側には、スロットルバルブ２５をバイパスするバイパス通路２６が設けられている。このバイパス通路２６は、スロットルバルブ２５の上流側の位置で主吸気通路２３から分岐し、前記インタークーラ２２の上流側の位置で主吸気通路２３に接合されている。このバイパス通路２６には、上流側から順に、電動過給機２８よびバイパスバルブ２７が設けられている。電動過給機２８は、バイパス通路２６に配設されたコンプレッサ２８ａと、このコンプレッサ２８ａを駆動する電動モータ２８ｂとを有している。電動モータ２８ｂを駆動源とする電動過給機２８は、排気ガスを駆動源とする上記ターボ過給機４１、４２に比べて応答性がよく、エンジン本体２の運転状態による影響を受け難い。そのため、例えば低回転域での加速時に、ターボ過給機４１、４２のターボラグ（過給遅れ）を補うべくこれらターボ過給機４１、４２と共に駆動される。

前記排気通路３０のうち、エンジン本体１に隣接する上流側部分は、各気筒１０ａの排気ポート１６に連通するように分岐した独立通路と各独立通路が集合する集合部とを含む排気マニホールドとされている。前記排気通路３０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、第２ターボ過給機４２および第１ターボ過給機４１の各タービン４２ｂ，４１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化するための排気浄化装置３１と、排気音を低減するためのサイレンサ３２とが設けられている。

上記排気浄化装置３１には、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化する機能を有する酸化触媒３１ａと、排気ガス中のＰＭ（煤）を捕集する機能を有するＤＰＦ３１ｂとが含まれている。

前記吸気通路２０と排気通路３０との間には、排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するためのＥＧＲ通路４５が設けられている。すなわち、前記吸気マニホールド２１と、排気マニホールドと第２ターボ過給機４２のタービン４２ｂとの間の排気通路３０とが、上記ＥＧＲ通路４５を介して互いに接続されている。ＥＧＲ通路４５には、吸気通路２０への排気ガスの還流量を調整するための開閉可能なＥＧＲバルブ４６と、エンジンの冷却水によって排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４７とが設けられている。また、ＥＧＲ通路４５には、ＥＧＲバルブ４６およびＥＧＲクーラ４７をバイパスするバイパス通路４８が設けられている。バイパス通路４８には、開閉可能なバイパスバルブ４９が設けられており、当該バイパスバルブ４９および前記ＥＧＲバルブ４６が制御されることにより、ＥＧＲクーラ４７を通過する排気ガスの流量が調整される、換言すれば、吸気通路２０に還流される排気ガスの温度が調整される。

（吸気冷却装置の具体的な構成）
次に、本発明に係る吸気冷却装置の具体的な構成について説明する。

図２は、前記エンジン１を吸気側から見た斜視図である。なお、以下の説明中で使用する方向は、特に言及する場合を除き、エンジン本体２を基準とする。具体的には、気筒列方向を前後方向と称し、これと直交する方向を幅方向と称する。上記の通り、エンジン本体２は、エンジンルーム内に縦置きされており、よって、前後は、車両の前後と一致し、左右は、車両の左右と一致する。

図２において符号３はトランスミッションであり、前記エンジン本体２の後端部に組付けられている。なお、図２中では、便宜上、上記ＥＧＲ通路４５および上記バイパス通路４８の図示を省略している。

エンジン本体２は、左側に吸気ポート１５が、右側に排気ポート１６がそれぞれ開口した、左側吸気、右側排気の構成を有する。よって、エンジン本体２の右側面、すなわち排気側の側面には、排気マニホールド、ターボ過給機４１、４２および排気浄化装置３１等が配設されている。一方、エンジン本体２の左側面、すなわち吸気側の側面には、吸気マニホールド２１、インタークーラ２２および電動過給機２８等が配設されている。詳しくは、シリンダヘッド１１の吸気側の側面１１ａに吸気マニホールド２１が固定され、この吸気マニホールド２１に一体的にインタークーラ２２が設けられ、これら吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２の下方に電動過給機２８が配置されている。そして、主吸気通路２３が、第２ターボ過給機４２の位置からエンジン本体２の右側面に沿って上方に延び、エンジン本体２の後端上部を経由してインタークーラ２２の上部に接続されている。また、エンジン本体２の上部で、バイパス通路２６が主吸気通路２３から分岐している。バイパス通路２６のうち、電動過給機２８よりも上流側の上流部２６ａは、エンジン本体２の上部からその左側面に沿って下方に延び、シリンダブロック１０の側面に沿ってほぼ直角に前方に屈曲して電動過給機２８に接続されている。一方、バイパス通路２６のうち、電動過給機２８よりも下流側の下流部２６ｂは、電動過給機２８に一体的に設けられた前記バイパスバルブ２７の位置からエンジン本体２の左側面に沿って後方に延び、インタークーラ２２の後方で屈曲して上方に延び、インタークーラ２２とスロットルバルブ２５との間の位置で前記主吸気通路２３に接合されている。

図３〜図６は、吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２を示している。図３は、吸気マニホールド２１及びインタークーラ２２の正面図であり、図４は、吸気マニホールド２１及びインタークーラ２２の側面図である。また、図５は、吸気マニホールド２１及びインタークーラ２２の分解斜視図であり、図６は、吸気マニホールド２１及びインタークーラ２２の断面図（図４のＶＩ−ＶＩ線断面図）である。

前記吸気マニホールド２１は、シリンダヘッド１１の吸気側の側面１１ａに固定されて幅方向（気筒列方向と直交する方向）に略水平に延びている。

前記吸気マニホールド２１は、前後方向（気筒列方向）に並びそれぞれ吸気ポート１５に連通する複数の独立通路５１と、これら独立通路５１よりも吸気流動方向の上流側に位置し、前記独立通路５１が集合する集合部５２とを備えている。なお、独立通路５１は、一つの吸気ポート１５に対して一つの独立通路５１が設けられる態様の他、複数の吸気ポート１５に対して共通する一の独立通路５１が設けられる態様の何れの構成であってもよい。

吸気マニホールド２１は、その下流側端部の外周面上の周方向における複数の位置にフランジ状の第１固定部５４を有するとともに、上流側端部の外周面上の周方向における複数の位置に、同じくフランジ状の第２固定部５６を備えている。第１固定部５４は、当該吸気マニホールド２１をシリンダヘッド１１に固定するためのものであり、幅方向に貫通する貫通孔５４ａを有しており、第２固定部５６は、当該吸気マニホールド２１にインタークーラ２２を固定するためのものであり、同様に幅方向に貫通する貫通孔５６ａを有している。

第１固定部５４は、吸気マニホールド２１の上側に２つ、下側に３つ設けられている。下側の第１固定部５４は、吸気マニホールド２１の長手方向（前後方向）の両端部および中央部に設けられており、それぞれ吸気マニホールド２１の下面から下向きに突出して設けられている。一方、上側の第１固定部５４は、吸気マニホールド２１の中央部両側の均等な位置に設けられており、それぞれ吸気マニホールド２１の上面から上向きに突出して設けられている。各第１固定部５４は、それらの貫通孔５４ａに図外のボルトが外側から挿入され、当該ボルトが、シリンダヘッド１１の側面１１ａに形成されたねじ孔に螺合、挿入されることによって、前記側面１１ａに締結されており、これによって吸気マニホールド２１がシリンダヘッド１１に固定されている。

一方、第２固定部５６は、吸気マニホールド２１の上下両側にそれぞれ２つ設けられている。第２固定部５６は、第１固定部５４をシリンダヘッド１１に締結する際に邪魔にならないように、当該第１固定部５４に対して前後方向にオフセットされている。つまり、第１固定部５４と第２固定部５６とは、吸気マニホールド２１の周方向（長手方向に沿った方向）における互いに異なる位置に設けられている。具体的には、吸気マニホールド２１の上側２つの第２固定部５６は、上側２つの第１固定部５４の間の位置に所定の間隔で設けられており、吸気マニホールド２１の下側２つの第２固定部５６は、下側３つの第１固定部５４のうち、隣接する第１固定部５４の間の位置に設けられている。

なお、当例では、第１、第２固定部５４、５６のうち、吸気マニホールド２１のそれぞれ上側２つの第１、第２固定部５４、５６は、前後方向においてインタークーラ２２の両端より内側に位置している。つまり、当該第１、第２固定部５４、５６は、エンジン本体２の側面視において（左側から見たときに）、図４、図５に示すように、インタークーラ２２に隠れる位置にある。

前記インタークーラ２２は、図３、図５及び図６に示すように、吸気マニホールド２１のすぐ外側（反シリンダヘッド側）に配置され、当該吸気マニホールド２１に直接、つまり一体的に固定されている。詳しくは、インタークーラ２２は、略直方体形状のインタークーラ本体６０と、このインタークーラ本体６０の側面であってシリンダヘッド１１に対向する側面の下端部に設けられた連結部６１とを備えており、後述するように、当該連結部６１が吸気マニホールド２１の上流端部に連結されることによって、吸気マニホールド２１に一体的に固定されている。

前記インタークーラ本体６０は、主吸気通路２３を通じて導入される吸気を冷却する冷却部６２と、この冷却部６２の下側に位置し、冷却後の吸気を前記連結部６１に案内する案内部６４とを含む。

冷却部６２および案内部６４は、これらに共通するハウジング６５を有しており、冷却部６２は、このハウジング６５の内部に配置される冷却用コア６６を有する。冷却用コア６６は、幅方向に等間隔で配列された複数の冷却プレート（図示省略）と、各冷却プレートに形成された流水路に接続される給排水パイプ６３とを一体に備えたユニットである。冷却用コア６６は、ハウジング６５の左側面カバーを兼ねる固定プレート６７を有しており、図６に示すように、前記ハウジング６５の左側面に形成された開口部６５ｂから当該ハウジング６５内に挿入され、当該ハウジング６５に前記固定プレート６７が図外のボルトで固定されることによって、当該ハウジング６５に支持されている。前記固定プレート６７には、前記給排水パイプ６８の入口ポート６８ａおよび出口ポート６８ｂが設けられており、図外のラジエータで放熱された低温の冷却水が入口ポート６８ａから導入されつつ、各冷却プレートを経由して出口ポート６８ｂから導出されるようになっている。つまり、吸気は、前記ハウジング６５の後側面上部に形成された吸気導入用ポート部６５ａからインタークーラ２２（すなわち、ハウジング６５）の内部に導入され、冷却用コア６６の隣接する冷却プレートの隙間を上方から下方に通過することで冷却水と熱交換されて冷却される。

前記案内部６４は、前記冷却用コア６６を上方から下方に通過した吸気を右方、つまりシリンダヘッド１１側に向かって案内するもので、上記ハウジング６５の下端部が通路状に形成されたものである。案内部６４の下流端部は上記連結部６１に繋がっており、これにより、冷却部６２で冷却された吸気が連結部６１を通じて吸気マニホールド２１に導入されるようになっている。なお、連結部６１は、上流側から下流側（インタークーラ本体６０側から吸気マニホールド２１側）に向かって前後方向にやや拡幅された、前後方向（気筒列方向）に延在する中空形状を成しており、これにより、当該連結部６１の内部空間と吸気マニホールド２１の上流部分（集合部５２）とが協働していわゆるサージタンクを形成している。

なお、案内部６４の内底面６４ａは、図６に示すように、エンジン本体２の幅方向外側から内側（左側から右側）に向かって先下がりに傾斜しており、連結部６１の内底面に連続的に繋がっている。

前記連結部６１の外周面上の複数の位置、具体的には、吸気マニホールド２１の前記第２固定部５６に対向する位置には、それぞれ幅方向に貫通する貫通孔７２ａを有したフランジ状の固定部７２（第３固定部７２と称す）が設けられている。そして、当該連結部６１の下流端部と吸気マニホールド２１の上流端部とが突き合わされ、第２固定部５６と第３固定部７２とが図外のボルトナットで締結されることより、インタークーラ２２が吸気マニホールド２１に固定されている。

なお、第３固定部７２は、第２固定部５６に対応するため、当該第３固定部７２のうち、連結部６１の上側２つの第３固定部７２は、エンジン本体２の側面視において（左側から見たときに）、図４、図５に示すように、インタークーラ２２に隠れる位置にある。そのため、当該第３固定部７２の締結作業を可能とすべく、前記インタークーラ本体６０の案内部６４のうち、第３固定部７２に対応する位置には、それぞれ、図５、図６に示すように、当該案内部６４を幅方向に貫通する一対の工具挿入用貫通孔７０が設けられている。これら工具挿入用貫通孔７０は、前記ハウジング６５の内部を幅方向に横断するように、当該ハウジング６５の一対の側面に亘って接合された筒状体によって形成されている。これら工具挿入用貫通孔７０は、ボルトナット締結用ドライバーを挿入可能な内径を有した断面円形の貫通孔であり、互いに平行にかつ略水平に設けられている。つまり、吸気マニホールド２１をインタークーラ２２に固定する際には、当該工具挿入用貫通孔７０に前記工具（ボルトナット締結用ドライバー）を挿入して作業を行うことで、インタークーラ本体６０に隠れた位置の第２、第３固定部５６、７２の締結作業を行うことが可能となっている。

（吸気冷却装置の作用効果）
上記のような吸気冷却装置の構成によれば、吸気マニホールド２１（マニホールド本体２１ａ）のすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラ２２が配置され、これらが直接連結されて、一体的に設けられているので、インタークーラ２２をより吸気ポート１５に近い位置に配置することができる。そのため、インタークーラ２２に冷却された低温の吸気を効率良く燃焼室に導入することができる。

また、インタークーラ２２は、インタークーラ本体６０の側面の下端部に設けられた連結部６１を介して吸気マニホールド２１に連結されることにより、当該インタークーラ２２の下端部が吸気ポート１５と略同じ高に配置されている。そのため、インタークーラ２２（ハウジング６５）内で発生した凝縮水は、速やかに吸気マニホールド２１を通じて吸気ポート１５に導入されることとなり、これによってインタークーラ２２内に多量の凝縮水が溜まることが抑制される。また、このようにインタークーラ２２の下端部が吸気ポート１５の側方に位置する結果（図６参照）、エンジン本体２に対してインタークーラ２２を比較的低く配置することもできる。つまり、上記吸気冷却装置によれば、インタークーラ２２の下端部（下流側端部）の位置が吸気ポート１５よりも低くなること、また、エンジン本体２の上方にインタークーラ２２が大きく突出することを抑制することができる。

しかも、次のような手順に基づくことで、シリンダヘッド１１に対して吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２を容易に組み付けることもできる。すなわち、図７（ａ）に示すように、まず、吸気マニホールド２１の第１固定部５４をシリンダヘッド１１の側面１１ａに図外のボルトで締結することにより、吸気マニホールド２１を単独でシリンダヘッド１１の側面１１ａに固定する。この場合、第１固定部５４と第２固定部５６とは前後方向（図７（ａ）の紙面に直交する方向）にオフセットされているため、同図中に一点鎖線矢印で示すように、水平方向に沿ってシリンダヘッド１１の側方からボルト締結作業を行うことができる。次に、図７（ｂ）に示すように、吸気マニホールド２１の上流側端部にインタークーラ２２の連結部６１を突き合わせ、第１固定部５４と第３固定部７２とを図外のボルトナットで互いに締結する。この場合、連結部６１の下側の第３固定部７２は、インタークーラ本体６０の下面よりも下方に突出しているため、同図中に一点鎖線矢印で示すように、水平方向に沿ってシリンダヘッド１１の側方から締結作業を行うことができる。一方、連結部６１の上側の第３固定部７２は、インタークーラ本体６０に隠れているが、インタークーラ本体６０に形成された前記工具挿入用貫通孔７０に前記工具を挿入して締結作業を行うことで、同図中に一点鎖線矢印で示すように、同様に水平方向に沿ってシリンダヘッド１１の側方から締結作業を行うことができる。従って、シリンダヘッド１１に対して吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２を容易に組み付けることができる。

また、この吸気冷却装置の構成によれば、次のような利点もある。例えば上記構成において、吸気マニホールド２１とインタークーラ２２のハウジング６５を同一材料により一体成型することにより、第１、第２固定部５４、５６を省略した構成とし、エンジン組立時には、工具挿入用貫通孔７０に挿入した工具を使って、第１固定部５４をシリンダヘッド１１にボルト締結することが考えられる（以下、当該構成を比較例と称す）。しかし、吸気マニホールド２１の固定強度やインタークーラ２２の構造等の諸条件によっては、吸気マニホールド２１の締結位置（第１固定部５４の位置）に対応するような位置に工具挿入用貫通孔７０を設けることができない場合も考えられ、このような場合には、当該構成自体の適用が困難になるという欠点がある。これに対して、上記実施形態の構成によれば、工具挿入用貫通孔７０の位置と第１固定部５４の位置とが一致している必要がないので、工具挿入用貫通孔７０の位置と第１固定部５４の位置とが相互に制約を受けるといった不都合を回避することができる。つまり、工具挿入用貫通孔７０の位置を条件の良い位置に設定し、これを基準に第２固定部５６および第３固定部７２の位置を定める一方、これとは別に、第１固定部５４の位置を設定することができる。そのため、上記比較例のような不都合を伴い難いという利点がある。

なお、上記の実施形態の吸気マニホールド２１では、第２固定部５６は、第１固定部５４に対して前後方向にオフセットされているが、例えば第１固定部５４の締結作業に支障がないような場合、例えば、貫通孔５４ａ、５６ａの位置同士が上下にオフセットされているような構成でれば、第１固定部５４と第２固定部５６とが前後方向の同じ位置に設けられた構成であってもよい。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。なお、第２実施形態の吸気冷却装置の基本的な構成は、第１実施形態の吸気冷却装置と共通するため、以下の説明では、共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ詳細に説明する。後述する第３実施形態に係る吸気冷却装置についても同様である。

第２実施形態は、シリンダヘッド１１の側面１１ａが斜め上方を向くように傾斜している場合に有用な吸気冷却装置である。このような態様としては、エンジン１がエンジンルーム内に傾いた状態で設置される場合の他、例えば、Ｖ型エンジンのようにエンジン本体２のシリンダヘッド自体が傾いている場合がある。

吸気マニホールド２１は、図８に示すように、シリンダヘッド１１の側面１１ａに対して垂直な方向に延在することで、水平面に対して傾斜しているものの、上流側端面は垂直な面により形成されている。そして、第１固定部５４が、前記側面１１ａに沿って設けられている一方で、第２固定部５６は、上流側端面に沿って垂直に設けられている。これにより、吸気マニホールド２１とインタークーラ２２の連結部６１とが屈曲した状態で連結されている。なお、第２実施形態におけるインタークーラ２２は、第１実施形態のものと同一である。

このような第２実施形態の吸気冷却装置によれば、シリンダヘッド１１の側面１１ａが斜め上方を向くように傾斜しているエンジン本体２において、インタークーラ２２の高さを抑える上で有利となる。すなわち、図８に示すように傾斜した前記側面１１ａに、仮に、第１実施形態と同じ吸気マニホールド２１を適用した場合には、吸気マニホールド２１の上流側端面も同様に傾斜するため、これに連結されるインタークーラ２２も、同図中に二点鎖線で示すように、全体が傾斜した状態となる。これに対して、第２実施形態の構成によれば、吸気マニホールド２１の上流側端面が垂直であるため、これに連結されるインタークーラ２２の姿勢は水平に保たれる。従って、図８中の二点鎖線の位置と比較すると明らかなように、インタークーラ２２の高さを抑えることができる。

しかも、吸気マニホールド２１の第２固定部５６は、吸気マニホールド２１の上流側端面に沿って垂直に設けられているので、吸気マニホールド２１にインタークーラ２２を連結する際の第２、第３固定部５４、７２のボルト締結作業も、第１実施形態と同様に水平方向に沿って行うことができる。

従って、第２実施形態の吸気冷却装置によれば、第１実施形態の吸気冷却装置と同等の作用効果を享受しながら、特に、シリンダヘッド１１の側面１１ａが斜め上方を向くように傾斜しているエンジン本体２において、インタークーラ２２の高さを抑えることができる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。

第３実施形態の吸気冷却装置は、以下の点で、インタークーラ２２の構成が第１実施形態のものと相違している。吸気マニホールド２１は、第１実施形態と共通である。

第３実施形態のインタークーラ２２は、図９に示すように、冷却用コア６６がシリンダヘッド側から反シリンダヘッド外側に向かって（右側から左側に向かって）先下がり傾斜した構造を有している。詳しくは、シリンダヘッド側から反シリンダヘッド側に向かうに伴い、冷却プレート（図示省略）の位置が漸次下方にずれるように、前記複数の冷却プレートが配列されている。そのため、前記工具挿入用貫通孔７０も、この冷却用コア６６の下面に沿って傾斜して設けられている。

このような第３実施形態の吸気冷却装置も、インタークーラ２２の高さを抑える上で有利となる。すなわち、吸気を効率的に冷却するには、冷却用コア６６の上方に広い空間を設け、冷却用コア６６の各冷却プレートに対して吸気を偏り無く通過させるのが有効であるが、第３実施形態の構成によれば、シリンダヘッド側から反シリンダヘッド外側に向かって冷却用コア６６が先下がり傾斜している分、ハウジング６５の天井部分を平たく抑えながら、当該空間を確保することができる。そのため、インタークーラ２２の高さを低く抑える上で有利となる。

しかも、工具挿入用貫通孔７０が、冷却用コア６６の下面に沿って傾斜して設けられているので、第２、第３固定部５６、７２の締結作業についても、当該工具挿入用貫通孔７０を通じて工具を挿入することで難なく行うことができる。

従って、このような第３実施形態の吸気冷却装置においても、第１実施形態の吸気冷却装置と同等の作用効果を享受しながら、インタークーラ２２の高さを抑えることができる。

なお、上述した第１〜第３実施形態の吸気冷却装置は、本発明に係るエンジンの吸気冷却装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記の吸気冷却装置では、インタークーラ２２の冷却用コア６６は、冷媒として冷却水が循環する構成であるが、冷却風を導入して吸気を冷却する構成であってもよい。また、冷却水と冷却風とを併用して吸気を冷却するように構成してもよい。

１ エンジン
２ エンジン本体
１０ シリンダブロック
１１ シリンダヘッド
１１ａ 側面
２１ 吸気マニホールド
２２ インタークーラ
５４ 第１固定部
５６ 第２固定部
６０ インタークーラ本体
６１ 連結部
６２ 冷却部
６４ 案内部
６６ 冷却用コア
７０ 工具挿入用貫通孔
７２ 第３固定部

Claims (8)

1. 吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、この吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結されたインタークーラとを有する過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、
   前記吸気マニホールドは、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の第１固定部と、これら第１固定部よりもインタークーラ側の位置にそれぞれ設けられた複数の第２固定部とを備え、
   前記インタークーラは、吸気を冷却するインタークーラ本体と、その側面の略下端部に設けられて、前記吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結される連結部と、この連結部のうち、前記第２固定部に対向する位置にそれぞれ設けられた複数の第３固定部とを備え、
   前記吸気マニホールドと前記インタークーラとは、吸気マニホールドの前記吸気流動方向上流端部とインタークーラの前記連結部とが突き合わされ、前記第２固定部と前記第３固定部とがボルトナットで締結されることより連結されており、
   前記インタークーラ本体には、当該インタークーラ本体を気筒列方向と直交する方向に貫通し、前記ボルトナットの締結作業用の工具が挿入されることを許容する工具挿入用貫通孔が形成されており、
   前記第１固定部は、前記吸気マニホールドの外周面上の周方向における複数の位置に設けられ、前記第２固定部は、前記外周面上の周方向における複数の位置であってかつ前記第１固定部とは異なる位置に設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記吸気マニホールドは、前記吸気ポートに連通する複数の独立通路と、これら独立通路よりも吸気流動方向上流側に位置し、前記独立通路が集合する空間である集合部とを有し、かつ前記インタークーラの前記連結部と協働して、当該連結部の内部空間と前記集合部とからなるサージタンクを形成する、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記インタークーラ本体は、冷媒が循環する冷却用コアを有する冷却部と、この冷却部の下方に位置し、前記冷却用コアを通過して冷却された吸気を前記連結部に案内する案内部とを備えており、
   前記工具挿入用貫通孔は、前記案内部に設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記シリンダヘッドの前記側面は、斜め上方を向く傾斜面であって、
   前記吸気マニホールドは、前記側面に対して垂直な方向に延在し、かつ吸気流動方向における上流側端面が垂直な面により形成されており、
   前記第１固定部は、前記側面に沿って設けられており、前記第２固定部は、前記上流側端面に沿って垂直に設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
5. 吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、この吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結されたインタークーラとを有する過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、
   前記吸気マニホールドは、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の第１固定部と、これら第１固定部よりもインタークーラ側の位置にそれぞれ設けられた複数の第２固定部とを備え、
   前記インタークーラは、吸気を冷却するインタークーラ本体と、その側面の略下端部に設けられて、前記吸気マニホールドの吸気流動方向上流端部に連結される連結部と、この連結部のうち、前記第２固定部に対向する位置にそれぞれ設けられた複数の第３固定部とを備え、
   前記吸気マニホールドと前記インタークーラとは、吸気マニホールドの前記吸気流動方向上流端部とインタークーラの前記連結部とが突き合わされ、前記第２固定部と前記第３固定部とがボルトナットで締結されることより連結されており、
   前記インタークーラ本体には、当該インタークーラ本体を気筒列方向と直交する方向に貫通し、前記ボルトナットの締結作業用の工具が挿入されることを許容する工具挿入用貫通孔が形成されており、
   前記シリンダヘッドの前記側面は、斜め上方を向く傾斜面であって、
   前記吸気マニホールドは、前記側面に対して垂直な方向に延在し、かつ吸気流動方向における上流側端面が垂直な面により形成されており、
   前記第１固定部は、前記側面に沿って設けられており、前記第２固定部は、前記上流側端面に沿って垂直に設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
6. 請求項５に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記吸気マニホールドは、前記吸気ポートに連通する複数の独立通路と、これら独立通路よりも吸気流動方向上流側に位置し、前記独立通路が集合する空間である集合部とを有し、かつ前記インタークーラの前記連結部と協働して、当該連結部の内部空間と前記集合部とからなるサージタンクを形成する、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
7. 請求項５又は６に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記インタークーラ本体は、冷媒が循環する冷却用コアを有する冷却部と、この冷却部の下方に位置し、前記冷却用コアを通過して冷却された吸気を前記連結部に案内する案内部とを備えており、
   前記工具挿入用貫通孔は、前記案内部に設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
8. 請求項３乃至７の何れか一項に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記冷却用コアは、シリンダヘッド側から反シリンダヘッド側に向かって先下がりに傾斜した形状を有しており、
   前記工具挿入用貫通孔は、前記冷却用コアに沿って傾斜している、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
   

Images