以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の代表的な実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
先ず、図1には、本発明に従う構造を有するエンジンアンダーカバーの一例としてのエンジンアンダーカバー10を備える車両(自動車12)のエンジンルーム:E部分が、側面視断面形態において、示されている。かかる図1から明らかなように、エンジンアンダーカバー10は、自動車12のエンジン14の下方に離間し、車両前後方向及び車幅方向のそれぞれに拡がるような形態で、エンジン14の下側を覆うようにして、配設されている。なお、以下においては、図1の左右方向に対応する方向を車両前後方向と言い、図1の上下方向に対応する方向を車両上下方向と言い、更に、図1の紙面に垂直な方向に対応する方向を車幅方向と言うこととする。
ここで、エンジンアンダーカバー10は、図2乃至図4に示されるような構成を有している。具体的には、図2から明らかなように、エンジンアンダーカバー10は、平面形態において、車両前後方向に延びると共に、車両前方側部位が幅広で車両後方側部位が幅狭とされた、略T字状形状を呈する、合成樹脂材料製の板状部材からなる基板部16を有しており、基板部16の前端部位及び後端部位の所定の位置には、複数(ここでは、前端部位に6個、後端部位に4個の合計10個)の取付孔18が形成されている。また、図3から明らかなように、かかる基板部16の上面(エンジン14側の面)及び下面は略平坦面とされている。
なお、そのようなエンジンアンダーカバー10の基板部16を構成する合成樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン)、及びABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)等を挙げることができる。本実施形態においては、基板部16が、剛性や耐熱性を向上させるためにガラス繊維が配合されてなるポリプロピレン樹脂(ガラス繊維強化ポリプロピレン)を用いて、射出成形にて一体成形された合成樹脂成形品により、構成されている。
ところで、本実施形態のエンジンアンダーカバー10にあっては、基板部16におけるエンジン14(図3において二点鎖線で示す)よりも車両後方側に対応する部位:R(以下、単に車両後方側部位:Rとも称する)の構造に、大きな特徴を有している。即ち、二つの電極20及び22が合成樹脂材料(ガラス繊維強化ポリプロピレン)製の基板部16を挟んで非対称な部位に配設されていることにより、プラズマアクチュエータ24がエンジンアンダーカバー10の車両後方側部位:Rに構成されているのである。
具体的には、基板部16の車両後方側部位:Rには、図2及び図3に示されているように、車幅方向に延びる長手矩形板形状を呈する、金属材料からなる二つの電極20及び22(内側電極20及び外側電極22)が、それぞれ、互いに直接接触しない状態で、配設されている。
また、図4に示されるように、内側電極20は、その上面及び車両後方側の端面が、基板部16の上面(エンジン14側の面)側に露出せしめられた状態で、基板部16に対して一体的に配設されている。ここで、内側電極20の車両前方側の端部部位においては、内側電極20の上面と、基板部16の内側電極20よりも車両前方側の部位における上面とが、面一となるように、換言すれば、内側電極20の車両前方側の端部部位において、内側電極20の上面と基板部16の上面との間に凹凸が生じないようにされている。
一方、外側電極22は、内側電極20よりも下方、且つ車両後方側に対応する位置において、周囲を基板部16に覆われた状態で、基板部16内に埋設(封止)されている。即ち、外側電極22は、基板部16の外面には露出されず、かかる基板部16の外面(特に下面)に外側電極22の配設による凹凸が生じないようにされている。
そして、エンジンアンダーカバー10においては、基板部16における二つの電極20、22間に挟まれた部位が、プラズマアクチュエータ24における誘電体としての機能を発揮することとなり、以て、かかるエンジンアンダーカバー10が、その車両後方側部位:Rにおいて、誘電体(基板部16)を挟んで非対称な部位に配設された二つの電極20、22を有するプラズマアクチュエータ24を備えることとなるのである。
一方、図4に示されているように、エンジンアンダーカバー10の基板部16における、プラズマアクチュエータ24よりも車両後方側の部位には、かかる基板部16を貫通し、車幅方向において電極20、22と略同等の長さに亘って延びる(図2参照)、長手矩形孔形状を呈する排熱口26が形成されている。
また、図2及び図4に示されているように、排熱口26の車両後方側端部においては、排熱口26の車幅方向全長に亘って、車両前方に向かって基板部16より車両上方に向かって所定の角度で傾斜して滑らかに立ち上がる導風壁部28が設けられている。ここにおいて、図4に示されているように、かかる導風壁部28の車両前方側端部は、プラズマアクチュエータ24の上面(ここでは、内側電極20の上面)よりも所定の距離:Xだけ上方に位置するように構成されている。
かくして、本実施形態のエンジンアンダーカバー10においては、その基板部16における、エンジン14よりも車両後方側に対応する部位:Rに、プラズマアクチュエータ24、排熱口26、及び導風壁部28が、所定の位置関係で設けられているのである。
そして、このような構造を有する本実施形態のエンジンアンダーカバー10が、図1に示されるように、自動車12のエンジン14の下方に配設されることとなるのである。
すなわち、エンジンアンダーカバー10は、その前端部位に形成された複数の取付孔(18)において、車両の前方に車幅方向に延びるように配設されたフロントバンパ30に取り付けられる一方、後端部位に形成された複数の取付孔(18)において、エンジンルーム:Eの下部に配設された車両の構成部材等(図示せず)に取り付けられている。このようにして、エンジンアンダーカバー10は、基板部16が車両前後方向及び車幅方向のそれぞれに拡がるような形態で、エンジンルーム:Eの下側において配置されているのである。なお、エンジンアンダーカバー10が自動車12へ取り付けられた状態において、プラズマアクチュエータ24を構成する内側電極20及び外側電極22は、それぞれ、自動車12に搭載された電源ユニット(図示せず)に接続されている。また、エンジンルーム:Eは、エンジンアンダーカバー10に形成された排熱口26、及びフロントバンパ30に形成されている開口部31によって、外部と連通されている。
なお、図1中には、上述した構成部材の他にも、それぞれ、ラジエータサポート32、ラジエータ34、ボンネット36、フロントガラス38、ダッシュパネル40、フロアパネル42、及び排気管44が示されているが、それらは、自動車12におけるエンジンルーム:E及びその周辺の構成を説明するために図示されたものであり、従来と同様な構成を有するものであるところから、それらの詳細な説明については省略することとする。
このようにして自動車12に取り付けられたエンジンアンダーカバー10のプラズマアクチュエータ24においては、図5に示されるように、誘電体(絶縁体)としての基板部16を挟んで、非対称な部位に配設された2つの電極20、22間に、プラズマアクチュエータ24を駆動せしめるための電源ユニット(図示せず)により、高圧(数kV程度。好ましくは2kV〜10kV程度。)且つ高周波(数kHz程度。好ましくは3kHz〜10kHz程度。)の交流電圧又はパルス電圧が印加されることによって、内側電極20の後方部位に放電が生起せしめられ、そこで作り出された表面プラズマ:P(図5中のクロスハッチ部分)によって、基板部16のエンジン側の面(上面)上において、車両の前方から後方に向かう噴流状の気流(図5において白抜き矢印にて示す)が、誘起されることとなる。
なお、各電極20、22の厚さ(板厚)は、自動車12のデザインや構成部材のレイアウト、及び所望の誘起気流の態様等に応じて、適宜に決定されることとなるが、好ましくは、0.1mm〜2.0mm程度の範囲とされ、本実施形態では、それぞれ、1mm程度の厚さとされている。
そして、このような構造を有するエンジンアンダーカバー10が配設された、自動車12のエンジンルーム:E内の空気の流れについて、図5を参照して、説明するならば、以下の如くなるのである。
すなわち、プラズマアクチュエータ24によって発生せしめられる、自動車12の前方から後方に向かう誘起気流によって、エンジンルーム:E内の空気の少なくとも一部が、かかる誘起気流に引っ張られるようにして、基板部16の上面(エンジン14側の面)に沿って後方へ導かれることとなる(図5の細線矢印:F1参照)。
さらに、ここでは、そのように後方へ導かれたエンジンルーム:E内の空気が、導風壁部28に沿って、エンジンアンダーカバー10の基板部16におけるプラズマアクチュエータ24の車両後方側に設けられた排熱口26から、エンジンルーム:Eの外部に排出されることとなるのである(図5の細線矢印:F2参照)。
以上の説明から明らかなように、本実施形態のエンジンアンダーカバー10にあっては、板状部材からなる基板部16における、エンジン14よりも車両後方側に対応する部位:Rに、誘電体(基板部16)を挟んで非対称な部位に配設された二つの電極20、22を有するプラズマアクチュエータ24が設けられ、かかるプラズマアクチュエータ24によって、基板部16のエンジン側の面(上面)上において、車両(自動車12)の前方から後方に向かう誘起気流が発生せしめられるところから、そのような誘起気流によって、エンジンルーム:E内の空気が後方へ導かれることとなる。そのため、エンジン14等により熱せられた空気(加熱空気)がエンジンルーム:E内に留まり難くされ、以て、エンジンルーム:E内に配置された車両部品、例えば、ゴム材料や合成樹脂材料製の配管等が、熱による損傷等を被ること、即ち、エンジンルーム:E内における熱害の発生を、有利に抑制乃至は阻止することができるのである。
特に、エンジンアンダーカバー10においては、プラズマアクチュエータ24が、基板部16における車両後方側部位:Rに設けられているところから、エンジンルーム:E内でエンジン14によって熱せられた空気が、有利に車両後方、即ちエンジン14から遠ざかる方向へ導かれるようになっている。更に、そのような高温の空気と入れ替わるようにして、エンジンルーム:E内に、車両前方に形成されたフロントバンパ30の開口部31から低温の外気が取り入れられることにより、エンジンルーム:E内における熱害の発生が、効果的に抑制乃至は阻止されるようになっているのである。
また、エンジンアンダーカバー10にあっては、エンジンルーム:E内の空気(熱)を導く誘起気流が、車両(自動車12)の走行状態の如何に関わらず、プラズマアクチュエータ24の駆動によって発生せしめられるものであるところから、停車時等のエンジンがアイドリング状態にある場合(走行風が何等生じていない場合)であっても、エンジンルーム:E内の空気を効果的に後方へ導くことが可能となり、以て、エンジンルーム:E内における熱害の発生を有利に抑制乃至は阻止することができることとなる。
なお、特許文献1に開示されているような、走行風を利用して負圧領域を形成することによってエンジンルーム内の空気を排出せしめるエンジンアンダーカバーにおいては、形成された負圧領域が車両の走行に対する抵抗となったり、かかる負圧領域を形成するための構造(縦壁等)によって車体下の走行風の流れが乱されてしまうことが避けられず、それにより、エンジンアンダーカバーによる車両の空力特性の改善性能が低下してしまう恐れがある。これに対し、本実施形態のエンジンアンダーカバー10にあっては、何等、負圧領域を形成することなく、更には、そのような負圧領域を形成するための構造を設けることなく、エンジンルーム:E内の空気を後方へ導くことが可能な構成とされているところから、エンジンアンダーカバー10の本来の機能である、自動車12の空力特性の改善性能を維持しつつ、エンジンルーム:E内における熱害の発生を、有利に抑制乃至は阻止することが可能となっているのである。
さらに、プラズマアクチュエータ24を構成する内側電極20及び外側電極22が、基板部16の上面及び下面において凹凸が生じないようにして、配設されている。そのため、かかるエンジンアンダーカバー10の上面及び下面の両面において、走行時に生ずる気流(走行風)をスムーズに後方に導き得るのである。
そして、エンジンアンダーカバー10にあっては、基板部16におけるプラズマアクチュエータ24よりも車両後方側の部位に、基板部16を貫通する排熱口26が形成されていると共に、排熱口26の車両後方側端部において、車両前方に向かって基板部16より車両上方に傾斜して立ち上がる導風壁部28が設けられているところから、プラズマアクチュエータ24によって発生せしめられる誘起気流により後方に導かれたエンジンルーム:E内の空気(加熱空気)が、導風壁部28に沿って、排熱口26から、エンジンルーム:Eの外部に排出されるようになっている。このように、エンジン14等より加熱された空気がエンジンルーム:Eの外部に効果的に排出せしめられることにより、エンジンルーム:E内における熱害の発生が有利に抑制乃至は阻止されるのである。
また、そのような導風壁部28の車両前方側端部が、プラズマアクチュエータ24の上面(ここでは、内側電極20の上面)よりも上方に位置するように構成されているところから、プラズマアクチュエータ24によって発生せしめられる誘起気流により後方に導かれた空気が、排熱口26及び導風壁部28を越えて、エンジンルーム:E内に留まることが有利に阻止されるようになっているのである。なお、このような作用・効果は、かかる導風壁部28の車両前方側端部が、少なくともプラズマアクチュエータ24の上面と車両上下方向において同一の高さに位置する(即ち、図4における距離:Xが0以上となる)ように構成されていれば、発揮され得るものである。
次いで、図6及び図7には、本発明に従う車両のエンジンルームの排熱構造の一例として、エンジンアンダーカバー46及びアンダーカバー部材48を備える車両(自動車50)のエンジンルーム:E部分が、側面視断面形態において、示されている。なお、以下において、先の実施形態に係るエンジンアンダーカバー10と同様又は対応する構造の部分、並びに自動車12と同様な構造の部位及び部材には、同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
図6に示されるように、自動車50においては、エンジンアンダーカバー46が、自動車50のエンジン14の下方に離間して配設されると共に、アンダーカバー部材48が、エンジンアンダーカバー46より車両後方に離間して配設されている。それらエンジンアンダーカバー46及びアンダーカバー部材48は、それぞれ、所定の位置に設けられた取付孔(18)において、車両の構成部材(図示せず)に固定的に取り付けられており、車両前後方向及び車幅方向のそれぞれに拡がるような形態で、エンジン14の下側に配設されている。なお、エンジンアンダーカバー46とアンダーカバー部材48との間には隙間52が形成されており、そのような隙間52により、エンジンルーム:Eが外部と連通されている。
より詳細には、エンジンアンダーカバー46は、平面形態(図示せず)において、車両前後方向に延びると共に、車両前方側部位が幅広で車両後方側部位が幅狭とされた、略T字状形状を呈する、合成樹脂材料(ここでは、ガラス繊維強化ポリプロピレン)製の板状部材からなる基板部54を有している。そして、図7に示されるように、エンジンアンダーカバー46の基板部54における、エンジン14よりも車両後方側に対応する部位:Rには、基板部54(誘電体)を挟んで非対称な部位に配設された内側電極20及び外側電極22を有するプラズマアクチュエータ24が設けられている。
一方、アンダーカバー部材48は、平面形態(図示せず)において、車両前後方向及び車幅方向に拡がる略矩形形状を呈する、合成樹脂材料(ここでは、ガラス繊維強化ポリプロピレン)製の板状部材からなる基板部56を有している。そして、図7に示されるように、アンダーカバー部材48の基板部56における車両前方側端部には、車両前方に向かって基板部56より車両上方に傾斜して立ち上がる導風壁部57が設けられている。ここにおいて、かかる導風壁部57の車両前方側端部は、エンジンアンダーカバー46に設けられたプラズマアクチュエータ24の上面(ここでは、内側電極20の上面)よりも所定の距離だけ上方に位置するように構成されている。
従って、このような構造を有するエンジンアンダーカバー46及びアンダーカバー部材48が配設された、自動車50のエンジンルーム:E内の空気の流れについて、図7を参照して、説明するならば、以下の如くなるのである。
すなわち、エンジンアンダーカバー46に設けられたプラズマアクチュエータ24によって発生せしめられる、自動車50の前方から後方に向かう誘起気流(図7において白抜き矢印にて示す)によって、エンジンルーム:E内の空気の少なくとも一部が、かかる誘起気流に引っ張られるようにして、エンジンアンダーカバー46の基板部54の上面(エンジン14側の面)に沿って後方へ導かれることとなる(図7の細線矢印:F3参照)。
さらに、そのように後方へ導かれたエンジンルーム:E内の空気が、アンダーカバー部材48に設けられた導風壁部57に沿って、エンジンアンダーカバー46とアンダーカバー部材48との間に形成された隙間52を通じて、エンジンルーム:Eの外部に排出されることとなるのである(図7の細線矢印:F4参照)。
このようにして、自動車50においては、エンジンアンダーカバー46に設けられたプラズマアクチュエータ24によって発生せしめられる誘起気流によって、エンジンルーム:E内の空気の少なくとも一部を、アンダーカバー部材48に設けられた導風壁部57に沿って、隙間52からエンジンルーム:Eの外部へ排出する、自動車50のエンジンルーム:Eの排熱構造が、上述の如き構造を有するエンジンアンダーカバー46とアンダーカバー部材48とから構成されているのである。
以上の説明から明らかなように、本実施形態における、エンジンアンダーカバー46とアンダーカバー部材48を有する車両(自動車50)のエンジンルーム:Eの排熱構造にあっても、先の実施形態に係るエンジンアンダーカバー10と同様に、自動車50の走行状態の如何に関わらず、エンジンルーム:E内の空気(加熱空気)が効果的にエンジンルーム:Eの外部へ排出されることとなるのであり、以て、エンジンルーム:E内における熱害の発生を有利に抑制乃至は阻止することができることとなるのである。
以上、本発明の代表的な実施形態について幾つか詳述してきたが、それらは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
例えば、図8に示されるように、導風壁部28(又は57。以下同じ。)の下面に、導風壁部28の立上り方向に向かって延びる複数の溝(流路58)を形成することも可能である。ここで、流路58の底面の水平面に対する傾斜角度は、導風壁部28における流路58が形成されていない部位の下面の水平面に対する傾斜角度よりも緩やかにされることが、望ましい。これにより、エンジンルーム:E内から導風壁部28に沿って外部に排出される空気の一部を、流路58内において、より滑らかな角度で有利に導き得る(図8の細線矢印:F5参照)と共に、導風壁部28の周辺における空気抵抗の増大や走行風の乱れを有利に抑制することができる。なお、このような流路58を形成した場合であっても、導風壁部28の流路58が形成されていない部位の板厚が確保されているため、導風壁部28自体の強度は有利に維持され得る。
また、図9の(a)や(b)に示されるように、導風壁部28の下方側(後方側)部位において、導風壁部28の下面や流路58の底面から突出する突起部60(ボルテックスジェネレータやタービュレータとも呼ばれる)を形成することも有効である。このような、突起部60によって、その後方に渦:V[図9の(a)及び(b)中のクロスハッチ部分]を形成し、エンジンルーム:E内から導風壁部28に沿って外部に排出される空気の流れ(気流)の剥離を抑制乃至は遅らせることにより[図9(a)及び(b)の二点鎖線矢印:F6参照]、有利に空気抵抗を減少させたり、気流の乱れを防ぐことができる。なお、このような突起部60は、車体下の走行風を乱すことがないよう、エンジンアンダーカバー10(46)の基板部16(54)や、アンダーカバー部材(48)の基板部(56)の下面から、下方に突出しないように形成することが、望ましい。また、渦:Vを形成(気流の乱流化を促進)するための構成として、このような突起部60に代えて、例えば、導風壁部28の下面や流路58の底面の一部を粗面化する等してもよい。
さらに、図10に示されるように、導風壁部28の下面に別のプラズマアクチュエータ24を設けることもできる。これにより、導風壁部28の下面において、導風壁部28に沿う誘起気流を発生せしめ、エンジンルーム:E内の空気を、より一層有利に外部に排出することが可能となる。
なお、プラズマアクチュエータを構成する二つの電極を構成する金属材料としては、特に限定されず、要求特性に応じて公知のものを適宜に選択することができるが、そのような金属材料に代えて、それら二つの電極のうちの一方又は両方を、合成樹脂材料に導電性物質が配合されてなる導電性樹脂材料によって構成してもよい。そのような導電性樹脂材料にて電極(樹脂電極)を構成することにより、不可避的にエンジンアンダーカバーの上面に侵入してくる異物(小石や水等)によって樹脂電極が破損及び腐食等することが防止されることとなり、以て、プラズマアクチュエータを備えるエンジンアンダーカバーの耐久性を有利に向上せしめることができる。
また、そのような導電性樹脂材料は加工性に優れ、多様な形状を呈する成形体を作成可能であるところから、かかる樹脂電極の形状、ひいては、そのような樹脂電極が取り付けられることとなるエンジンアンダーカバー自体の形状を、より自由に設計することが可能となる利点がある。
さらに、樹脂電極を採用することにより、合成樹脂材料製のエンジンアンダーカバーの基板部との二色成形が可能となり、以て、エンジンアンダーカバーの製造コストを有利に低減せしめることも可能である。
なお、樹脂電極を構成する合成樹脂材料としては、各種の公知の合成樹脂材料の中から、強度や靭性、耐熱性、耐候性、及びコスト等の種々の性能を考慮して、適宜選択された材料が用いられることとなるのであるが、好ましくは、エンジンアンダーカバーの基板部を構成する合成樹脂材料と同一又は同質の合成樹脂材料が用いられる。これにより、樹脂電極と基板部とが熱融着せしめられることによって、強固な一体物を構成することができる
また、上記した合成樹脂材料と共に、樹脂電極を構成する導電性物質としては、例えば、カーボンブラックやグラファイトの粉末又は繊維、並びに、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、及びニッケル等の各種金属材料の粉末又は繊維、等を挙げることができ、それらのうちの一種が選択されて又は二種以上が組み合わされて、適宜用いられ得ることとなる。
さらに、プラズマアクチュエータは、上述の如き形態に何等限定されるものではなく、公知の各種の形態を採用することが可能である。例えば、図11に示されるプラズマアクチュエータ62においては、内側電極64が車幅方向に延びる丸棒形状を呈し、その周囲が合成樹脂材料等の絶縁体(誘電体)からなる被覆部材66によって覆われている一方、外側電極68が、その上面が、エンジンアンダーカバー10(46)の基板部16(54)の上面に露出するようにして、内側電極64の後方にまで延びるようにして配置されている。なお、ここでも、導風壁部28の車両前方側端部は、プラズマアクチュエータ62の上面(ここでは、被覆部材66の上端部)よりも所定の距離:Yだけ上方に位置するように構成されることが、望ましい。
このような構成を有するプラズマアクチュエータ62にあっても、誘電体(絶縁体)としての被覆部材66を挟んで、非対称な部位に配設された2つの電極64、68間に、高圧且つ高周波の交流電圧又はパルス電圧が印加されることによって、内側電極64の後方部位に放電が生起せしめられ、そこで作り出された表面プラズマ:P(図11中のクロスハッチ部分)によって、車両の前方から後方に向かう噴流状の気流(図11において白抜き矢印にて示す)が、誘起されることとなるのである。なお、プラズマアクチュエータは、ここに例示した形態以外のものであっても、何等差支えない。
また、エンジンアンダーカバーとアンダーカバー部材とを有する車両のエンジンルームの排熱構造にあっては、エンジンアンダーカバーの一部とアンダーカバー部材の一部とが互いに重ね合わされる等した上で、それらエンジンアンダーカバーとアンダーカバー部材とが連結されていても、何等差支えない。即ち、車両のエンジンの下方に配設されるエンジンアンダーカバー(46)と、その車両後方に配設されるアンダーカバー部材(48)との間に、エンジンルーム(E)内の空気の少なくとも一部を、かかるエンジンルーム(E)の外部へ排出可能な隙間(52)が形成されていればよいのである。
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、そして、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。