JP6501184B2 - 車両用内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、車両に搭載される内燃機関に関するものである。

内燃機関には空気（吸気）が供給されるが、脈動低減や吸気音低減等のために、エアクリーナよりも上流側にバッファ機能を有する容積ボックス（或いは容積室）を配置することがある。その例が、特許文献１に記載されている。

すなわち特許文献１においては、クランク軸線を車幅方向に長い左右横長の姿勢にした横置き方式において、エアクリーナと機関本体の右側に配置しており、エアクリーナの入口に接続された吸気ダクトを横向きにして、吸気ダクトの中途部に容積室を設けている。また、吸気ダクトはラジエータの後ろに配置されている。

特開２０１４−１３７０１２号公報

特許文献１の構成では、吸気ダクトは機関本体の左横に配置されているため、走行風を機関本体に当てて、走行風による機関本体の冷却性を高めることができる利点はあるが、幾つかの問題点も考えられる。

例えば、容積室は吸気ダクトの一部を拡大した状態に形成されているため、空気が容積室を素通りする傾向を呈してバッファ機能が必ずしも高くない可能性がある問題や、吸気ダクトは左右横長でその中途部に容積ボックスを設けているため、吸気ダクトの左右長さはどうしても長くならざるを得ず、すると、エンジンルームに占める吸気ダクトの左右長さが長くなって、車種によっては設置できない場合もあり得る。

更に、吸気ダクトはラジエータの後ろに配置されているため、吸気ダクトを通る空気（吸気）がラジエータから排出された熱風で加温されて膨張し、充填効率の低下を招くおそれも懸念される。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は、車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関に関し、請求項１の発明では、内燃機関は、
「機関本体よりも前側の位置に、前記機関本体に供給される吸気のバッファ室として機能する容積ボックスを配置し、前記容積ボックスの上側に、当該容積ボックスに空気を取り込む左右横長の吸気ダクトが、前記容積ボックスの上面との間に走行風が通過する隙間が開くようにして設けられている」
という基本構成において、
「前記吸気ダクトの上面と下面とは平坦部を有しており、前記吸気ダクトにおける上下平坦部の間隔は後ろに行くに従って大きくなっている」
という構成が付加されている。

請求項２の発明は、請求項１と同じ基本構成において、
「前記吸気ダクトは、その前部が前記容積ボックスの前方に迫り出した状態に配置されている」 という構成が付加されている。

請求項３の発明は、請求項１と同じ基本構成において、
「前記吸気ダクトは左右方向の横向きに開口しており、その開口縁のうち少なくとも下部がファンネル状に拡径されていて前記容積ボックスと一体に接続されている」
という構成が付加されている。
また、請求項４の発明は、請求項１と同じ基本構成において、
「前記吸気ダクトの下面は平坦部を有しており、前記吸気ダクトの平坦な下面を後ろに行くに従って低くなるように傾斜させることにより、吸気ダクトと容積ボックスとの間の隙間が前から後ろに向けて小さくなっている」
という構成が付加されている。

なお、本願発明において、容積ボックスは機関本体よりも前側の位置に配置されているが、これは前後の位置関係をいうものであり、容積ボックスが機関本体の真ん前に配置されることを限定するものではない。すなわち、容積ボックスはその全体が機関本体の真ん前に位置していてもよいし、一部が機関本体の真ん前に位置していてもよいし、左右方向に完全にずれた位置において機関本体の前に配置されていてもよい。

本願発明では、吸気ダクトは横長姿勢で容積ボックスの上に配置されているため、空気（吸気）は大きく方向変換して容積ボックスに流入する。このため、空気は容積ボックスにおいて流速が大きく低下し、それから下流側に送られる。その結果、脈動を低減したり吸気騒音を低減したりする機能に優れている。

また、容積ボックスと吸気ダクトは機関本体の手前側に配置されているため、機関本体の横にスペースがない車両にも対応できると共に、容積ボックス及び吸気ダクトに走行風が当たることで空気の昇温を防止できるため、充填効率の向上にも貢献できる。更に、吸気ダクトは容積ボックスの上に配置されているため、エンジンルームのスペースを有効利用して、容積ボックスの横の空間に他の装置や部材を配置することが容易に行える。

そして、吸気ダクトの下面と容積ボックスの上面との間に走行風が通過し得る隙間が空いているため、機関本体の冷却性を向上させたり、エンジンルームの換気性能を高めて各種部材の耐久性向上に貢献できたりすることができる（エンジンルームに熱気が籠もるとハーネス類の劣化が進む等の不具合が生じるおそれがあるが、エンジンルームの換気性を高めることにより、熱気の籠もりを防止又は抑制して部材の耐久性を向上できる。）。

容積ボックスの前面には走行風が当たることがあり得るが、この場合、請求項２の構成を採用すると、容積ボックスの前面に当たって上向きに方向を変えた走行風は吸気ダクトの迫り出し部に下方から当たり、吸気ダクトと容積ボックスとの間の隙間に流れるようにガイドされる。このため、走行風を容積ボックス及び吸気ダクトの後ろに導く整流機能に優れていて、機関本体の冷却性能やエンジンルームの換気性能を更に向上できる。

請求項３の構成を採用すると、吸気ダクトの開口縁がファンネル形状であることにより、吸気ダクトが横向きであるにもかかわらず空気の取り入り性能に優れているが、ファンネル形状を利用して吸気ダクトと容積ボックスとを一体化しているため、構造の複雑化を招来することなく、容積ボックスに対する吸気ダクトの接続強度を向上できる。

また、請求項４の構成を採用すると、空気が吸気ダクトと容積ボックスとの間を通過する過程で流速を増すため、機関本体の冷却性能やエンジンルームの換気性能の向上により一層貢献できる。更に、走行風に乗って雨粒や塵埃がエンジンルームに流入した場合、それら雨粒や塵埃は空気に比べて重いため、吸気ダクトの下面のガイド作用によって下向きに誘導されて、エンジンルームの床下方向に速やかに導かれ得る。その結果、雨粒や塵埃がエンジンルームの奥に飛来して電装品やハーネス類等の部材に腐食等の悪影響を与えることが抑制され得る。

実施形態の平面図である。 図１のII-II 視側面図である。 図１のIII-III 視図である。 図１の IV-IV視断面図である。

(1).内燃機関の概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用しているが、これは、車両の前進方向を前として（或いは運転者の向いた方向を前として）を定義にしている。左右方向は車幅方向である。図１に方向を明示している。まず、図１，２に基づいて内燃機関の概略を説明する。

内燃機関は機関本体１を有しており、機関本体１は、クランク軸線２を車両の前後方向に向けた縦置き姿勢でエンジンルーム３に配置されている。エンジンルーム３の前端には、左右方向に長いフロントフレーム４が配置されている。図示していないが、エンジンルーム３はボンネットで上から覆われる。

図２に大まかに示すように、機関本体１は、シンリダブロック５とその上面に固定されたシリンダヘッド６、及び、シリンダヘッド６の上面に固定されたヘッドカバー７とを有している。本実施形態の内燃機関は４気筒であり、前方に向けて少し高くなるように水平に対して少し傾斜している。

ヘッドカバー７の右側方には、エアクリーナ８が配置されている。エアクリーナ８は、下に位置した本体ケース９と上に位置したカバーケース１０とを有しており、両者でエアクリーナボックスが構成されている。図１では、本体ケース９とカバーケース１０とに平行斜線を施している。本体ケース９は、前後２つのブラケット１１を介してヘッドカバー７にボルトで固定されている。

エアクリーナ８における本体ケース９の前端部には空気入口１２を設けており、空気入口１２は、エアクリーナ８の前方に配置された容積ボックス１３の空気出口にホース１４で接続されている。容積ボックス１３は、フロントフレーム４にボルト１７で固定された左右２本のブラケットアーム１５，１６に取付けられている。また、容積ボックス１３の上面には、空気取り込み口１９ａを右横に向けた左右横長の吸気ダクト１９が一体に接続されている。

カバーケース１０の後部のうち機関本体１と反対側には、筒状の空気出口２０が形成されており、空気出口２０とサージタンク２１とがフレキシブルホース２２を介して接続されている。サージタンク２１は吸気マニホールド２３と一体化しており、サージタンク２１から分岐した吸気枝管２４がシリンダヘッド５の吸気ポート（図示ぜ）に接続されている。

図１のとおり、エアクリーナ８は機関本体１の右横に配置されており、容積ボックス１３及び吸気ダクト１９はエアクリーナ８の真ん前に配置している。このため、容積ボックス１３及び吸気ダクト１９は、機関本体１の手前の位置にはあるものの、大部分が機関本体の右横にずれて配置されている。

(2).容積ボックス及び吸気ダクト
次に、図３，４も参照して容積ボックス１３と吸気ダクト１９を説明する。図１に示すように、容積ボックス１３は、平面視では基本的には左右横長の角形であるものの、右側部分は前後巾が小さくなっている。従って、平面視では横向きＬ形の形態をなしている。他方、図３に示すように、正面視では、四角形に近いものの、下面は下向き凸の山形になっている。

また、図１，２，４のとおり、容積ボックス１３のうち概ね左右中間部の上部には、後傾姿勢の傾斜面２７ａを有する凹部２７が形成されており、傾斜面２７ａに突設した空気出口２７ｂに既述のホース１４が接続されている。

吸気ダクト１９は既述のとおり左右横長であって、先端は容積ボックス１３の右側面よりも僅かに左側に後退している。また、容積ボックス１３をフロントフレーム４に固定する左右ブラケット１５，１６のうち、右側のブラケット１６の後端は、容積ボックス１３の右側面に突設した張り出し部２６に固定されているが、張り出し部２６を容積ボックス１３の上面よりも下方に位置させることにより、右側のブラケット１６が吸気ダクト１９の前方に位置しないように配慮している。

図１に示すように、吸気ダクト１９の終端部は少し縮径して後ろ向きに曲がっており、終端と容積ボックス１３とが連通している。吸気ダクト１９と容積ボックス１３との連通部を符号２８で示している。

容積ボックス１３及び吸気ダクト１９からなる吸気ユニットは樹脂の射出成形品であり、図３から理解できるように、容積ボックス１３は、上部材１３ａと下部材１３ｂとからなっていて、両者は溶着等で一体に接合されている。他方、吸気ダクト１９も上部材１９ｂと下部材１９ｃとから成っていて、両者は溶着や接着等によって一体に繋がっている。図４に示すように、吸気ダクト１９の上部部材１９ｂと下部部材１９ｃとの重合部は互いに嵌まり合う凹凸形状になっている。このため、シール性及び接合強度に優れている。

そして、吸気ダクト１９の下部材１９ｃと容積ボックス１３の上部材１３ａとは、両者の間に隙間２９を空けた状態に一体に成形されている。すなわち、両者は１部材で構成されている。従って、吸気ユニットは上下３つのパーツから成っている。この場合、吸気ダクト１９の開口縁を、その全周に亙ってファンネル状（或いはラッパ状）の拡径部３０に形成し、拡径部３０の下端と容積ボックス１３の上端とを一体化している。また、図３のとおり、吸気ダクト１９と容積ボックス１３とは、複数の中間リブ（ブリッジ部）３１によっても一体に繋がっている。なお、中間リブ３１はなくてもよいし、設ける場合は１枚のみでもよい。

図４に示すように、容積ボックス１３の上面は略水平姿勢になっている一方、吸気ダクト１９の下面は平坦部を有していて、平坦部は後ろに行くに従って低くなるように若干傾斜している。このため、隙間２９の上下間隔Ｅは、後ろに行くに従って小さくなっている。

吸気ダクト１９は、上面も平坦部を有しており、後ろに行くに従って上下平坦部の間隔が大きくなっており、このため、吸気ダクト１９の上面は後ろに行くに従って高くなった傾斜面になっている。また、吸気ダクト１９は、上下平坦部の間隔が後ろに行くに従って大きくなっていることにより、縦断側面視で台形状の形態になっているが、各角部を丸めた形態になっている。更に、図４のとおり、吸気ダクト１９の前端部は、容積ボックス１３の前面から若干の寸法Ｌだけ前方に迫り出している（オーバーハングしている。）。図２に示すように、容積ボックス１３の後部は、フロントブラケット３２で支持されている。

(3).まとめ
以上の構成において、容積ボックス１３と吸気ダクト１９とが上下に配置されているため、容積ボックス１３の左右外側を各種部材の配置スペースとして利用できる。つまり、容積ボックス１３の上のデッドスペースを吸気ダクト１９の配置スペースに有効利用できるのであり、このため、容積ボックス１３と吸気ダクト１９とから成る吸気ユニットをコンパクトにまとめて、エンジンルーム３の内部での各種部材の配置の設計の自由性を向上できる。

容積ボックス１３の上面は、フロントフレーム４の上面と略同じ高さになっている。このため、フロントフレーム４の上を通ってきた走行風は、図１に矢印３３，３４で示すように、吸気ダクト１９と容積ボックス１３との間の隙間２９を通って後ろに吹き抜ける。この場合、走行風は、矢印３３に示すように真後ろに抜き抜けたり、矢印３４で示すように、エクリーナ８等の部材に当たることによって方向を変えられて機関本体１の外面を舐めるように流れたりする。

このため、容積ボックス１３及び吸気ダクト１９を機関本体１の片側に寄せて配置していても、走行風で機関本体１を冷却することができる。また、走行風が隙間２９から後ろに吹き抜けることによってエンジンルーム３の換気が促進されるため、エンジンルーム３の内部での熱の籠もりを抑制して、電装品等の耐久性向上に貢献できる。

本実施形態のように、容積ボックス１３の上面とフロントフレーム４の上面とを略同じ高さに設定すると、フロントフレーム４の上を通ってきた走行風を効率よく隙間２９に導入できる利点がある。また、実施形態では、吸気ダクト１９の前端の下角部が側面視で丸みを持っているため、フロントフレーム４の上を流れてきた走行風が隙間２９にスムース案内される。

更に、吸気ダクト１９の上面は後ろに向かって高くなるように緩く傾斜しているため、吸気ダクト１９の上面に沿って流れた走行風はボッネット（図示せず）の下面に沿って流れる傾向を呈して、エンジンルーム３の換気の向上に貢献できる。

また、フロントフレーム４の下方からも走行風がエンジンルーム３に流入し得るが、吸気ダクト１９の前部が容積ボックス１３の前方に迫り出しているため、図４に矢印３５で示すように、容積ボックス１３の前面に沿って上向きに流れてきた走行風は、吸気ダクト１９の前部の迫り出し部により、隙間２９に流入するように導かれる。このため、機関本体１の冷却やエンジンルーム３の換気の性能をより一層向上できる。

また、吸気ダクト１９の開口縁の拡径部３０が容積ボックス１３の上面に一体成形されているため、空気の取り込み性能に優れている吸気ダクト１９でありながら、容積ボックス１３に対する接合強度のアップを簡単に実現できる。なお、実施形態のように中間リブ３１を設ける場合、中間リブ３１を後ろに行くに従って機関本体１に近づくように傾斜させることも可能であり、この場合は、機関本体１に向かう走行風の量を増大できるため、機関本体１の冷却性能を向上できる。

更に、実施形態のように、吸気ダクト１９の下面を傾斜させて隙間２９の上下間隔を後ろ窄まりに構成すると、通過する走行風の流速を増大させてエンジンルーム３の換気性能向上等に貢献できるのみならず、矢印３６で示すように、走行風に乗って飛来した雨粒や塵埃のような重い異物を、下向きに案内して床下空間に速やかに導くことができる。このため、電装品やハーネス等の部材が雨粒や塵埃によって悪影響を受けることも防止又は著しく抑制できる。

本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、機関本体は横置きにしてもよいし、エアクリーナと容積ボックスとは左右方向にずらして配置してもよい。吸気ダクトは概ね左右方向に長い形態であればよいのであり、平面視で多少傾斜していてもよい。容積ボックスと吸気ダクトとは別部材で構成してもよい。

本願発明は、実際に車両用内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 機関本体
３ エンジンルーム
４ フロントフレーム
６ シリンダヘッド
７ ヘッドカバー
８ エアクリーナ
１３ 容積ボックス
１３ａ 上部材
１３ｂ 下部材
１４ ホース
１９ 吸気ダクト
１９ａ 空気取り込み口
１９ｂ 上部材
１９ｃ 下部材
２８ 連通部
２９ 隙間
３０ 拡径部

Claims (4)

1. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   機関本体よりも前側の位置に、前記機関本体に供給される吸気のバッファ室として機能する容積ボックスを配置し、前記容積ボックスの上側に、当該容積ボックスに空気を取り込む左右横長の吸気ダクトが、前記容積ボックスの上面との間に走行風が通過する隙間が開くようにして設けられている構成において、
   前記吸気ダクトの上面と下面とは平坦部を有しており、前記吸気ダクトにおける上下平坦部の間隔は後ろに行くに従って大きくなっている、
   車両用内燃機関。
2. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   機関本体よりも前側の位置に、前記機関本体に供給される吸気のバッファ室として機能する容積ボックスを配置し、前記容積ボックスの上側に、当該容積ボックスに空気を取り込む左右横長の吸気ダクトが、前記容積ボックスの上面との間に走行風が通過する隙間が開くようにして設けられている構成において、
   前記前記吸気ダクトは、その前部が前記容積ボックスの前方に迫り出した状態に配置されている、
   車両用内燃機関。
3. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   機関本体よりも前側の位置に、前記機関本体に供給される吸気のバッファ室として機能する容積ボックスを配置し、前記容積ボックスの上側に、当該容積ボックスに空気を取り込む左右横長の吸気ダクトが、前記容積ボックスの上面との間に走行風が通過する隙間が開くようにして設けられている構成において、
   前記吸気ダクトは左右方向の横向きに開口しており、その開口縁のうち少なくとも下部がファンネル状に拡径されていて前記容積ボックスと一体に接続されている、
   車両用内燃機関。
4. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   機関本体よりも前側の位置に、前記機関本体に供給される吸気のバッファ室として機能する容積ボックスを配置し、前記容積ボックスの上側に、当該容積ボックスに空気を取り込む左右横長の吸気ダクトが、前記容積ボックスの上面との間に走行風が通過する隙間が開くようにして設けられている構成において、
   前記吸気ダクトの下面は平坦部を有しており、前記吸気ダクトの平坦な下面を後ろに行くに従って低くなるように傾斜させることにより、吸気ダクトと容積ボックスとの間の隙間が前から後ろに向けて小さくなっている、
   車両用内燃機関。

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