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

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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。
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