JP6721272B2 - 車両用内燃機関のインタークーラ装置 - Google Patents

Description

本願発明は、車両前部のエンジンルームに配置される内燃機関の一部を構成するインタークーラ装置に関するものである。

過給機を備えた車両用内燃機関では、過給通路中にインタークーラを配置しており、空冷式のインタークーラは、多数のフィンを有するケーシングと、このケーシングに取り付けた導風ダクトとを有しており、走行風が導風ダクトを介してケーシングに導かれるようになっている。

インタークーラのケーシングは、一般に上向きに開口している一方、走行風は前から後ろに向けて直進性をもって進入してくる。そこで、導風ダクトは、後ろ向きに流れる走行風を下向きに方向変換する構造になっており、その例として特許文献１には、導風ダクトを斜め上向きに開口した形態として、導風ダクトの上端に、エンジンルームを覆うフードを当接させることにより、フードをガイド部材として兼用することが開示されている。

他方、特許文献２には、導風ダクトを前向きに開口した形態とした場合において、フードの下面に、走行風を導風ダクトに導くアッパガイドを設けることが図示されている（図１において、フード２の前半部の下面に配置されている部材。）。

特開２００１−０３９１７１号公報 特開２００７−２７０７３９号公報

特許文献１のようにフードをガイド部材に兼用することは、一見すると合理的であるが、フードを閉じたときに導風ダクトに衝撃が作用する問題や、導風ダクトの高さは変更できないため、設計変更に迅速に対応し難いという問題がある。

これに対して、特許文献２のようにフードにアッパガイドを設けると、内燃機関に設計変更があって導風ダクトの高さが変更になっても、アッパガイドの寸法を変更することで簡単に対応できる利点があり、融通性に優れている。また、導風ダクトとアッパガイドとの間にある程度の間隔を空けることにより、フードを閉じたときに導風ダクトに衝撃が掛かることも確実に防止できる。

他方、導風ダクトは一般に合成樹脂の成形品が採用されているが、特許文献１，２とも導風ダクトは筒状に形成されているため、製造に手間が掛かってコストが嵩むおそれがある。この点については、導風ダクトを上向きにも開口した形態とすると、単純な構造の金型装置で成形できるため、製造コストを抑制できる利点がある。

しかし、上記のとおり、フードを閉めたときの衝撃が導風ダクトに作用することを防止したり、エンジンの振動や車体のバウンドによってアッパガイドと導風ダクトとが接触することを防止したりするためには、導風ダクトとアッパガイドとの間にはある程度の間隔を空けておかねばならないため、導風ダクトを上向きにも開口した形態にしていると、導風ダクトに向かった走行風が、導風ダクトの上で左右外側に逃げる現象が生じて、冷却効率を高めることに限度があるという問題が生じる。

更に述べると、導風ダクトに向かって走行風がケーシングの内部に流入すると、走行風は多数のフィンに接触することによって流れ抵抗が生じるため、導風ダクトに至った走行風の一部が左右両側に逃げようとする傾向を呈するのであり、このため、限られた大きさの導風ダクトの下で冷却効率を向上させることに限界があった。

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、フードで覆われたエンジンルームに配置される内燃機関のインタークーラ装置に関するものであり、このインタークーラ装置は、
冷却風導入口を上向きに開口させたケーシングと、走行風を前記ケーシングの冷却風導入口に導くために前記ケーシングの上面に配置した導風ダクトと、前記フードに設けられていて走行風を前記導風ダクトの開口に導くアッパガイドとを備えており、前記導風ダクトは上方にも開口していて後部には後ろ壁を設けていて、前記アッパガイドと導風ダクトとの間にある程度の間隔が空いている構成において、
前記冷却風導入口を挟んだ左右両側のうち一方又は両方に、走行風を略上下方向に方向変換させて前記冷却風導入口の横を流れるようにガイドする風向変換ガイド部が設けられている。

風向変換ガイド部は、走行風の流れを上下方向に反らせる機能を備えていたらよい。従って、溝（凹所）の形態を採用したり、リブの形態を採用したりすることができる。凹所とリブとを併用することも可能である。また、凹所にしてもリブにしても、様々な態様に具体化できる。更に、風向変換ガイド部は、導風ダクトに形成してもよいし、ケーシングに形成してもよいし、アッパダクトに形成してもよい。複数の部材に形成することも可能である。風向変換ガイド部をケーシング又は導風ガイド部に設けた場合、走行風は上向きに巻き上げられて、アッパガイドに設けた場合は、走行風は下向きに反らされる。

本願発明では、導風ダクトは上向きにも開口しているため、密着・離反する金型を使用して容易に製造できる。このため、コストを抑制できる。また、風向変換ガイド部によって走行風が上方に巻き上げられたり下向きに反らされたりすることにより、ケーシングの冷却風導入口の横の片側又は両側に一種のエアカーテンができるため、導風ダクトから冷却風導入口に向かった空気が外側に逃げることを防止又は抑制できる。

つまり、走行風を利用して生成されたエアカーテンにより、走行風を冷却風導入口に押し込むことができるのであり、これにより、限られた大きさの導風ダクトを使用しつつ、インタークーラの冷却効率を向上できるのであり、延いては、充填効率を向上させて内燃機関の出力の応答性を向上できる。また、ガイド部材を別に設けるものではなく、インタークーラ装置の構成部材にガイドを設けて走行風自体を利用して走行風の流れを制御するものであるため、インタークーラ装置が大型化することはなく、燃費の低下も生じない。

また、エンジンルーム内に雨水が進入することがあるが、風向変換ガイド部によって形成されたエアカーテンが雨水に対する遮壁としても機能するため、雨水が横向きに飛散して冷却風導入口に進入したり、内燃機関の各種機器に付着したりすることも、防止又は抑制することができる。

第１実施形態のインタークーラを備えた内燃機関の斜視図である。 （Ａ）はアッパガイドの斜視図、（Ｂ）は実施形態に係る導風ダクトの斜視図である。 フードとアッパガイドとを下方から見た分離斜視図である。 要部の平面図である。 図４の V-V視断面図である。 図４のVI-VI 視断面図である。 他の実施形態を示す図である。

(1).第１実施形態の基本構成
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するために前後・左右の文言を使用するが、この方向は、車両の前進方向を前として定義している。図１に方向を明示している。

図１に示すように、車両前部のエンジンルームに内燃機関１が配置されている。シリンダブロックやシリンダヘッドから成る機関本体よりも上の位置に、過給空気を冷却するためのインタークーラ２が配置されている。なお、符号３で示すのはエアクリーナである。

インタークーラ２は、上下に開口したケーシング４と、ケーシング４に上から重なる導風ダクト５とを有している。ケーシング４は略前後長手の箱状構造であり、内部には、過給空気が通るフィン６が多数配置されている。冷却風（走行風）は、ケーシング４を上から下に流れていく。ケーシング４のうち冷却風導入口４ａの手前にはフロントヘッド部７が形成されて、冷却風導入口４ａの後ろにはリアヘッド部８が形成されており、導風ダクト５は、これら前後のヘッド部７，８に取付けられている。

導風ダクト５は樹脂製であり、下端部がケーシング４の冷却風導入口４ａに近接した角筒状のインナーフレーム９を備えている（インナーフレーム９の下端部をケーシング４に入り込ませてもよい。）。インナーフレーム９の後部には、走行風を下向きにガイドする前傾姿勢の後ろ壁１０が一体に形成されている。後ろ壁１０は、後ろから手前に向けて高さが高くなるように傾斜（湾曲）している。インナーフレーム９の左右側板９ａは、後ろ壁１０と一連に繋がっており、後ろ壁１０の上端から手前に向けて徐々に低くなっている。従って、インナーフレーム９の側板９ａは側面視山形になっている。

インナーフレーム９の前端（一端）には、平面視でケーシング４のフロントヘッド部７に重なるフロントデッキ部１１が形成されており、フロントデッキ部１１に、下向きに突出した１つのセンター突起１２と、その左右両側に位置した一対の締結部１３とが形成さている。他方、ケーシング４のフロントヘッド部７には、センター突起１２が嵌まる受け筒１４と、締結部１３が重なる受け座１５とが形成されており、左右の締結部１３が、拡張式のクリップ１６によって受け座１５に締結されている。

センター突起１２は、平面視十字形でかつ下方に向けて窄まっている。従って、導風ダクト５の前部は下向きに押すと、締結部１３の取付け穴と受け座１５の取付け穴とが同心になるように、自動的に位置決めされる。

図１から容易に理解できるように、導風ダクト５の後端には１つのセンターブラケット１７を後ろ向きに突設しており、センターブラケット１７に係合ピン１８を下向きに突設している。係合ピン１８は爪状の形態であり、ケーシング４のリアヘッド部８に形成した雌型受け部１９に、ゴム等の弾性体から成るグロメット１９ａを介して嵌合している。

導風ダクト５の後面のうちセンターブラケット１７を挟んだ左右両側には、それぞれサイドブラケット２０が後ろ向きに突設されており、サイドブラケット２０にボス体２１を下向き突設している。図示していないが、ボス体２１には、ゴム等の弾性体から成る筒型プラグが下方から嵌まっており、筒型プラグがリアヘッド部８に当接している。従って、導風ダクト５の後部は安定的に支持されている。

導風ダクト５は、基本的には上下に開口した形態であり、後ろ壁１０が前傾姿勢であることにより、走行風は、後ろ壁１０に遮られて下向きに方向変換して流れる。そして、導風ダクト５は、曲がった筒状の形態ではないため、基本的には、密着・離反する金型を使用して容易に製造できる。

(2).風向変換ガイド部
インナーフレーム９の左右外側面には、フロントデッキ部１１と連続した左右のサイドデッキ部２２，２３が一体に形成されている。左右のサイドデッキ部２２，２３は等幅ではなく、エアクリーナ３に近い右サイドデッキ部２３が左サイドデッキ部２２よりも広幅になっており、この右サイドデッキ部２３に、走行風を上向きに巻き上げる（反らせる）風向変換ガイド部の一例として、風向反らせ溝２４が前後方向に並べて多数形成されている。

風向反らせ溝２４は左右横長のカマボコ形になっており、後ろに向けて深さが深くなって、後端面は急傾斜で立ち上がっている。従って、右サイドデッキ部２３の縦断側面視形状は階段状になっている。

フロントデッキ部１１にも、風向反らせ溝２４と同じ断面形状の左右横長のフロント溝２４ａを形成している。フロント溝２４ａの右端部は風向反らせ溝２４の群の手前に位置しているので、フロント溝２４ａも風向変換ガイド部の一部を構成していると云える。

各図でケーシング４の上面は水平状に描いているが、実際には、ケーシング４の上面は若干の角度で前傾している。図６では水平面を一点鎖線Ｈで表示している。走行風は各風向反らせ溝２４に至って上向きに巻き上げられるが、ケーシング４は前傾しているため、巻き上げ機能が強く発揮される。

図５，６に示すように、インタークーラ２の上側には、車両の前部からエンジンルームに入った走行風を導風ダクト５に向けて案内するアッパガイド２５が配置されている。アッパガイド２５は、車両のエンジンルームを覆うフード（ボンネット）２６の下面に取付けられている。図２（Ａ）はアッパガイド２５を斜め下方から見たものであり、方向を表示している。本願発明では、インタークーラ２とアッパガイド２５とによってインタークーラ装置が構成されている。

アッパガイド２５は前後２か所ずつの締結部２７，２８を有しており、拡張式のクリップ（図示せず）により、フード２６に形成した受け部２９，３０に締結されている。図５，６に示すように、アッパガイド２５は、走行風を導風ダクト５に向かうように案内する案内口２５ａを有しており、案内口２５ａは導風ダクト５の開口と対向している。図５，６の実線では、アッパガイド２５は後ろにズラシテ描いているが、一点鎖線で実際の位置の一部を表示している。

アッパガイド２５と導風ダクト５との間には、ある程度の間隔が空いている。従って、フード２６を閉じるにおいて閉じた弾みでフード２６が多少変形したり、機関の振動や走行に伴うバウンドでアッパガイド２５及び導風ダクト５が上下方向に振動したりしても、アッパガイド２５が導風ダクト５に当たるようなことはない。

そして、ケーシング４に流入した走行風にとってフィン６は抵抗になる一方、導風ダクト５は上向きにも開口していると共に、アッパガイド２５と導風ダクト５との間に間隔が空いているため、導風ダクト５に至った走行風の一部は、図１及び図２（Ｂ）に点線矢印３１で示すように、隣り合った左右外側に逃げようとする。

しかるに、本実施形態では、右サイドデッキ部２３に風向反らせ溝２４の群が形成されているため、右サイドデッキ部２３に至った走行風は、図１及び図２（Ｂ）に実線矢印３２で示すように上向きに巻き上げられて、右サイドデッキ部２３の箇所には、インナーフレーム９の側板９ａに沿ったエアカーテンが形成されて、導風ダクト５から横向きに逃げようとする走行風が、エアカーテンで導風ダクト５に押し返される。このため、走行風がケーシング４に強引に押し込まれる傾向を呈して、インタークーラ２の冷却効率を向上でき、結果として、充填効率を高めて走行応答性を向上できる。

(3).他の実施形態・その他
図７では、巻き上げガイド部の他の実施形態を示している。このうち（Ａ）に示す実施形態では、巻き上げガイド部として多数のリブ（反らせ板）３３を上向きに突設している。右サイドデッキ部２３には、リブ３３の下方に開口した穴３４が空いているが、これは、リブ３３を金型の抜き違いで成形するためにできたものである。リブ３３は、後ろに行くに従って高くが高くなっている。このため、ケーシング４が水平姿勢であっても、走行風を的確に巻き上げることができるし、ケーシング４が前傾していると、巻き上げ機能を一層向上できる。

図７のうち（Ｂ）に示す実施形態では、右サイドデッキ部２３に、巻き上げガイド部の例として、インナーフレーム９の側板９ａと相似形で前後長手のガイドリブ３５を形成している。ガイドリブ３５は、インナーフレーム９の側板９ａとの間隔が後ろに向けて小さくなっている。

このため、右サイドデッキ部２３に沿って流れる走行風は、後ろに行く程流れ抵抗が増大するため、上向きに逃げざるを得ず、従って、インナーフレーム９の側板９ａに沿ったエアカーテンが形成される。一点鎖線で示すように、ガイドリブ３５の前端を高くすると、走行風を導風ダクト５に向けて押し込むことも可能になる。

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、実施形態のように導風ダクト５の左右両側にサイドデッキ部２２，２３を設けた場合、風向反らせ溝２４等の風向変更ガイド部は、左サイドデッキ部２２に形成してもよいし、左右のサイドデッキ部２２，２３に形成してもよい。更に、溝やリブ等の風向変換上げガイド部は、ケーシング又はアッパガイドに形成したり、導風ダクトとアッパガイドとの両方に形成したりすることも可能である。

本願発明は、実際にインタークーラに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 内燃機関
２ インタークーラ
４ ケーシング
４ａ 冷却風導入口
５ 導風ダクト
６ フィン
９ インナーフレーム
９ａ インナーフレームの側板
１０ 後ろ壁
２３ 右サイドデッキ部
２４ 風向変換ガイド部の一例としての風向反らせ溝
２５ アッパガイド
２６ フード
３１ 導風ダクトから逃げようとする風
３２ 巻き上げられた風

Claims (1)

1. フードで覆われたエンジンルームに配置される内燃機関のインタークーラ装置であって、
   冷却風導入口を上向きに開口させたケーシングと、走行風を前記ケーシングの冷却風導入口に導くために前記ケーシングの上面に配置した導風ダクトと、前記フードに設けられていて走行風を前記導風ダクトの開口に導くアッパガイドとを備えており、前記導風ダクトは上方にも開口していて後部には後ろ壁を設けていて、前記アッパガイドと導風ダクトとの間にある程度の間隔が空いている構成において、
   前記冷却風導入口を挟んだ左右両側のうち一方又は両方に、走行風を略上下方向に方向変換させて前記冷却風導入口の横を流れるようにガイドする風向変換ガイド部が設けられている、
   車両用内燃機関のインタークーラ装置。

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