JP7255356B2 - エンジンのヒータコア装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒータシャットバルブを備えるエンジンのヒータコア装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、エンジンから流出したエンジン冷却水がラジエータを経由して該エンジンに戻る主冷却水経路と、主冷却水経路と並列に設けられエンジン冷却水が空調装置のヒータコアを経由して該エンジンに戻る副冷却水経路と、副冷却水経路におけるエンジン冷却水の流通を制御する弁が記載されている。

特開２００２－２３５５４４号公報

しかしながら、特許文献１には冷却水の流通を制限するヒータシャットバルブの配置について何ら開示されていない。ヒータシャットバルブの配置によっては、上方から落下する雨水によってヒータシャットバルブが被水し、そのままでは該ヒータシャットバルブのハーネスカプラ部への浸水が発生する可能性がある。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、ヒータシャットバルブのハーネスカプラ部まわりに対して高い防水性を保証することを目的とする。

本発明のヒータコア装置は、車両幅方向に配列される複数の気筒を有するエンジン本体とラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却装置と、気筒列方向に延びるサージタンクとこのサージタンク及び各前記気筒間を連絡する複数の分岐管とを有し、前記エンジン本体の後部に連結される吸気マニホールドと、前記エンジン本体との間で冷却水を循環させるヒータ用冷却水通路によって前記エンジン本体に連結されるヒータコアとカプラ部から供給される電力によって前記ヒータコアへの冷却水の流れを遮断するヒータシャットバルブとからなるヒータコア装置と、を備えたエンジンにおいて、前記ヒータ用冷却水通路を構成するヒータ用冷却水戻し通路の途中に前記ヒータシャットバルブが装着され、前記ヒータ用冷却水戻し通路は、前記ヒータコアの冷却水出口及び前記エンジン本体のヒータ用冷却水戻し口間を連絡し、前記サージタンクは、その底部が車両上下方向で前記冷却水出口及び前記ヒータ用冷却水戻し口との間に配置される一方、前記分岐管が前記サージタンクの上部に連結され、前記ヒータシャットバルブを、前記サージタンクの底部に近接するように配置したことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータシャットバルブのカプラ部に対する浸水の発生を防止し、高い防水性を保証することができる。

本発明の適用例としての車両に搭載されるエンジンまわりの左方側面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明の適用例としての車両に搭載されるエンジンまわりの右方側面図である。 図３の要部拡大図である。 本発明の適用例としての車両に搭載されるエンジンまわりの右後方斜視図である。 図５の要部拡大図である。 本発明の適用例としての車両に搭載されるエンジンまわりの後方正面図である。 本発明の適用例としての車両に搭載されるエンジンにおける冷却水の流れを示す冷却回路のブロック図である。

以下、図面に基づき、本発明によるエンジンのヒータコア装置における好適な実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態に係る本発明のエンジンのヒータコア装置は、車両幅方向に配列される複数の気筒を有するエンジン本体とラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却装置と、気筒列方向に延びるサージタンクとこのサージタンク及び各前記気筒間を連絡する複数の分岐管とを有し、前記エンジン本体の後部に連結される吸気マニホールドと、前記エンジン本体との間で冷却水を循環させるヒータ用冷却水通路によって前記エンジン本体に連結されるヒータコアとカプラ部から供給される電力によって前記ヒータコアへの冷却水の流れを遮断するヒータシャットバルブとからなるヒータコア装置と、を備えたエンジンにおいて、前記ヒータ用冷却水通路を構成するヒータ用冷却水戻し通路の途中に前記ヒータシャットバルブが装着され、前記ヒータ用冷却水戻し通路は、前記ヒータコアの冷却水出口及び前記エンジン本体のヒータ用冷却水戻し口間を連絡し、前記サージタンクは、その底部が車両上下方向で前記冷却水出口及び前記ヒータ用冷却水戻し口との間に配置される一方、前記分岐管が前記サージタンクの上部に連結され、前記ヒータシャットバルブを、前記サージタンクの底部に近接するように配置する。

本発明に係るエンジンのヒータコア装置において、ヒータ用冷却水戻し通路は、サージタンクの底部に近接する位置に配置され、ヒータシャットバルブをそのヒータ用冷却水戻し通路の途中で、サージタンクの底部に近接するように配置する。これによりヒータシャットバルブの上方から滴下する雨水等の液体によりヒータシャットバルブが被水するのを防ぐことができる。

車両として例えば乗用車等の車両であってよく、図１において車両１の前部にエンジンルーム２を有し、エンジンルーム２内にエンジン１０が搭載される。先ず、本実施例に係るエンジン１０の概略構成について説明する。なお、図１等を含め、以下の説明で用いる図においては車両１の運転席から見る方向を車両の前方とし、その逆方向を後方とする。また、右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。ここに、図１はエンジン１０全体の左方側面図、図２は図１の要部拡大図、図３はエンジン１０全体の右方側面図、図４は図３の要部拡大図、図５はエンジン１０全体の右後方斜視図、図６は図５の要部拡大図である。

車両１は、エンジンルーム２の後部に設けられるダッシュパネル３や、エンジンルーム２の側部に配置されて前後方向に沿って延びる左右の車体フレーム（図示せず）等を有する。なお、以下の説明では必要に応じて部品もしくは部材の図示を適宜省略する。ダッシュパネル３が車両１のエンジンルーム２と車室４を仕切り、また、車体フレームにより車体の骨格構造が形成される。エンジン１０はエンジンマウントを介してエンジンルーム２内の所定位置に支持される。エンジンルーム２の上部にはエンジンフードが開閉可能に取り付けられ、エンジンルーム２の前部にはフロントグリル等が付設される。

エンジン１０は本実施例において例えば多気筒、典型的には４気筒エンジン等であってよい。この場合、例えば、１番（＃１）気筒から４番（＃４）気筒が左右方向に一直線状（直列）に配置され、各気筒のそれぞれシリンダ軸線が略鉛直方向を指向する。エンジン１０のクランクケース１１の左側にはトランスミッション（図示せず）が一体的に結合し、これら全体がエンジン１０の右側部、及びトランスミッションの左側部にてエンジンマウントを介して車体フレームに支持される。

エンジン１０において、図３に示したようにクランクケース１１の上部にはシリンダブロック１２がクランクケース１１と一体的に形成されている。シリンダブロック１２の上部には、順次、シリンダヘッド１３及びシリンダヘッドカバー１４が一体的に結合し、上述のように直列４気筒エンジンとして構成され、これが実質的にエンジン本体となる。動弁装置として例えば、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３の右側面には動弁機構のカムシャフトを駆動するためのカムタイミングチェーンが配置され、そのチェーンカバー１５が動弁機構のカムシャフト、カムタイミングチェーンを右方から覆っている。

エンジン１０には更に、エアクリーナから供給される空気を供給する吸気装置、燃料を供給する燃料供給装置、燃焼後の排気ガスをエンジン１０から排出する排気装置、エンジン１０を冷却する冷却装置及びエンジン１０の可動部を潤滑する潤滑装置、更にはそれらを作動制御する制御装置（ＥＣＵ；Engine Control Unit）が付属する。制御装置の制御により複数の装置が上述の補機類等と協働し、これによりエンジン１０全体として円滑な作動が遂行される。

吸気装置において♯１気筒～♯４気筒ともシリンダヘッド１３の後側に吸気ポートが開口し、それらの吸気ポートに接続する吸気マニホールド１６が図３、図４及び図５等に示すようにエンジン１０に連結される。この吸気マニホールド１６を介してエンジン１０の後側から燃焼用空気が供給される。なお、エンジン１０の例えば、左側前方付近にエアクリーナが配置され、該エアクリーナにおいてエアインレットパイプから取り込んだ空気がエアクリーナケースへ送られる。そのエアクリーナケース内にはエアフィルタが装着されており、エアクリーナケース内に取り込まれた空気は該エアフィルタで清浄化される。エアクリーナにより清浄化された空気がスロットルボディを介して、吸気マニホールド１６へ供給される。

本実施例では吸気装置は吸気マニホールド１６へ至るまでの空気供給経路の途中に、エンジン１０に供給する空気を圧縮する過給機（ターボチャージャ）を備えてよい。この場合、過給機はシリンダヘッド１３の前側に配置され、排気ガスの流れによって回転するタービンとこのタービンの回転軸と同軸上に配置されるコンプレッサとを有する。エアクリーナから送られてくる空気は、タービンにより駆動されるコンプレッサで取り込まれて、コンプレッサで圧縮された空気が吸気マニホールド１６側へ送給される。

過給機を備える場合、それに付随して吸気用インタークーラを設けるとよい。過給機のコンプレッサによって圧縮された空気は高温になるため、そのままではエンジン１０に対する吸気効率を低下させる原因となる。そのため過給機から吸気マニホールド１６までの吸気通路の途中にインタークーラを接続し、インタークーラにより、過給機から供給される空気を冷却することで吸気効率を有効に向上することができる。

排気装置において♯１気筒～♯４気筒ともシリンダヘッド１３の前側に排気ポートが開口し、この排気ポートには上述の過給機が連結される。過給機のタービンには、該タービンを回転させた後の排気ガスが排出される排気管が接続される。排気管は過給機から下方へ延びて、エンジン１０の下部に回り込んで、更に後方へ延びる。

次に、エンジン１０の冷却装置において、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３の内部には冷却水が循環するように形成されたウォータジャケット（図示せず）が構成される。図１及び図３等に示すように、ウォータジャケットに送られる冷却水を冷却するラジエータ１７を装備する。本実施例ではラジエータ１７は正面視で矩形状を呈し、図１あるいは図３のようにエンジン１０の前方にエンジン１０から離れて配置され、エンジン１０のシリンダヘッド１３の右側近上方にリザーバタンク１８が配置される。シリンダヘッド１３に接続された配管が、過給機を経てリザーバタンク１８に接続される。なお、ラジエータ１７は車体フレーム等を利用して、その適所に支持される。この場合、インタークーラがラジエータ１７の前側に配置され、そのインタークーラアウトレットホースがラジエータ１７の裏側（後側）に配索されてよい。

エンジン１０はその冷却系に冷却水を循環させるためのウォータポンプ１９を備える。ウォータポンプ１９は図５等に示されるように、シリンダブロック１２の右端部後側に配置され、ラジエータ１７で冷却された冷却水をシリンダブロック１２等のウォータジャケットに給送する。ウォータポンプ１９から吐出されてエンジン１０のウォータジャケット内を流通した冷却水は、図１及び図２に示すようにシリンダヘッド１３の左側端部に設けた冷却水流出部２０に接続された冷却水ホース２１（アッパホース）を介してラジエータ１７へ送られる。各図において冷却水の流れを適宜実線矢印で示す。ラジエータ１７により冷却された冷却水は冷却水ホース２２（ロアホース）を介してウォータポンプ１９へ還流される。図８にも示すようにエンジン１０とラジエータ１７の間は冷却水ホース２１及び冷却水ホース２２で接続され、この主要冷却水通路にウォータポンプ１９で冷却水を循環させる。

更に冷却装置には、図１～図４等に示されるように吸気マニホールド１６より後方に配置され、エンジン１０のエンジン本体との間で冷却水を循環させるヒータ用冷却水通路２３によってエンジン本体に連結されるヒータコア２４を含むヒータコア装置が付帯する。ヒータコア２４はダッシュパネル３を挟んでエンジンルーム２とは反対の車室４側に配設され、冷却水が循環されることで暖房用熱源となる。

ヒータ用冷却水通路２３として、図２に示されるようにヒータ用冷却水供給通路２３Ａとヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂとを有する。ヒータ用冷却水供給通路２３Ａは、冷却水流出部２０に接続され、冷却水流出部２０から後方へ延出する。ヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂは、ヒータ用冷却水通路２３の一部を構成し、ヒータコア２４の冷却水出口２５及びエンジン１０のエンジン本体のヒータ用冷却水戻し口２６（図７をも参照）間を連絡する。ヒータ用冷却水供給通路２３Ａは冷却水流出部２０から後方へ延出して山状に湾曲して後に、ダッシュパネル３の冷却水入口２７に接続される。冷却水は冷却水入口２７から、図示しない冷却水通路を介してヒータコア２４に流入する。ヒータコア２４を循環した冷却水は、図示しない冷却水通路を介して冷却水出口２５に送られ、ヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂに流入する。ヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂは冷却水出口２５から吸気マニホールド１６の後端部付近まで延出し、その後下方へ屈曲し、更に図７等に示されるように右方へ延出してウォータポンプ１９の左方付近に設定されたヒータ用冷却水戻し口２６に接続される。

図２、図６及び図７等に示されるようにヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂの途中にヒータシャットバルブ２８が配置される。このヒータシャットバルブ２８は、カプラ部２８ａから供給される電力によって冷却水の流れを遮断するバルブを作動させるように構成されている。ここで、吸気マニホールド１６は、図６等に示されるように♯１気筒～♯４気筒の気筒列方向に延びるサージタンク２９とこのサージタンク２９及び各気筒間を連絡する複数（この例では４つ）の分岐管３０とを有する。吸気マニホールド１６において概して筒状容器型を呈する単一のサージタンク２９から、♯１気筒～♯４気筒のそれぞれ吸気ポートに向けて対応する分岐管３０が延出する。そして、これらの分岐管３０がシリンダヘッド１３の後側で開口する♯１気筒～♯４気筒の吸気ポートに接続・固定されることで、吸気マニホールド１６がエンジン本体の後部に連結される。

サージタンク２９は図２、図７等に示されるように、その底部２９ａが車両上下方向で冷却水出口２５及びヒータ用冷却水戻し口２６との間に配置される一方、分岐管３０がサージタンク２９の上部にて図４のように斜め上方へ突出するかたちで連結される。
サージタンク２９及び分岐管３０からなる吸気マニホールド１６において、分岐管３０が上方へ突出するためサージタンク２９の底部２９ａが上下方向で最も低い位置に設定される。

また、ヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂの一部は、サージタンク２９の底部２９ａに近接する位置に配置され、ヒータシャットバルブ２８が、サージタンク２９の底部２９ａに近接するようにヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂに配置される。
上述したようにヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂは冷却水出口２５から吸気マニホールド１６のサージタンク２９の後端部付近まで延出してその後下方へ屈曲するが、図２及び図７等のようにヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂの一部２３ａがサージタンク２９の底部２９ａの下側に潜り込むようにして近接して配置される。ヒータシャットバルブ２８は、このヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂの一部２３ａに配置される。

ヒータシャットバルブ２８は、図６等に示されるように、上端がサージタンク２９に連結され、下端がサージタンク２９の底部２９ａの下方へ延出するブラケット３１を介して、サージタンク２９に固定される。
ブラケット３１は、図４に示されるように薄金属板により概略「く」の字状を呈して形成され、その上端及び下端がそれぞれボルト３２によりサージタンク２９の右後端部とヒータシャットバルブ２８の上部付近に締結される。

ここで、エンジン１０はＥＧＲシステム（Exhaust Gas Recirculation）を採用し、排気ガスの一部を吸気側へ再循環させるようにしている。この場合、図２あるいは図６等に示されるように吸気マニホールド１６の左寄りの分岐管３０の上方にＥＧＲクーラ３３が搭載され、ＥＧＲクーラ３３のコア部に排気ガスが導入される。各図において排気ガスの流れを適宜点線矢印で示す。吸気マニホールド１６の上面には、図６のように排気ガスをサージタンク２９に導入するためのＥＧＲ通路３４が吸気マニホールド１６の上面から外方へ膨出するように形成される。なお、サージタンク２９に対する排気ガスの導入量はＥＧＲバルブ３５により制御される。
図６あるいは図７に示されるようにＥＧＲ通路３４は、ブラケット３１の上方を横切るように形成される。

ＥＧＲクーラ３３には、ヒータ用冷却水供給通路２３Ａから分岐するＥＧＲ用冷却水通路３６（図２、図６等参照）が接続され、冷却水を利用してコア部を冷却しその排気ガスの温度を下げるようにしている。ＥＧＲクーラ３３を流通した冷却水はＥＧＲ用冷却水通路３６を介して冷却水ホース２２に還流される。

エンジン１０が始動することで冷却系の冷却水が所定温度になると、ウォータポンプ１９が作動して冷却系に冷却水を循環させる。ウォータポンプ１９から吐出されてエンジン１０のウォータジャケット内を流通した冷却水は、シリンダヘッド１３から冷却水ホース２１を介してラジエータ１７へ送られる。ラジエータ１７により冷却された冷却水は冷却水ホース２２を介してウォータポンプ１９へ還流される。エンジン１０とラジエータ１７の間で冷却水を循環させ、エンジン１０が冷却される。一方、冷却水の一部は冷却水流出部２０からヒータ用冷却水通路２３を介してヒータコア２４に送られ、その際、ヒータシャットバルブ２８がヒータコア２４に対する冷却水の流れを遮断して、空調温度が適温となるように制御する。

本発明において特に、サージタンク２９の底部２９ａが車両上下方向で冷却水出口２５及びヒータ用冷却水戻し口２６との間に配置され、分岐管３０がサージタンク２９の上部に連結されるため、サージタンク２９の底部２９ａの下側にヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂを直線的な経路で配置する空間を確保できる。
この場合、更にヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂは、サージタンク２９の底部２９ａに近接する位置に配置され、ヒータシャットバルブ２８をそのようなヒータ用冷却水戻し通路２３Ｂの途中で、サージタンク２９の底部２９ａに近接するように配置する。これによりヒータシャットバルブ２８の上方から滴下する雨水等の液体によりヒータシャットバルブ２８が被水するのを防ぐことができる。従って、ヒータシャットバルブ２８のカプラ部２８ａに対する浸水の発生を防止し、ヒータコア装置の安全作動を保証することができる。

また、ヒータシャットバルブ２８をサージタンク２９に固定するブラケット３１は、サージタンク２９の後方からアクセスして、ボルト３２による締結作業ができるため、ヒータシャットバルブ２８の組付け性を大幅に改善することが可能である。

更に、吸気マニホールド１６の上面から外方へ膨出するＥＧＲ通路３４がブラケット３１の上方を横切るように形成されるため、ＥＧＲ通路３４が、吸気マニホールド１６の上面に沿って流れる雨水を遮る。これにより雨水等でヒータシャットバルブ２８が被水するのを更に確実に防ぐことができる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の構成を左右逆の関係で構成することも可能である。
またヒータシャットバルブ２８は、ヒータ用冷却水通路２３のうちヒータ用冷却水供給通路２３Ａの途中に設けることも可能である。

１ 車両、２ エンジンルーム、３ ダッシュパネル、４ 車室、１０ エンジン、１１ クランクケース、１２ シリンダブロック、１３ シリンダヘッド、１４ シリンダヘッドカバー、１５ チェーンカバー、１６ 吸気マニホールド、１７ ラジエータ、１８ リザーバタンク、１９ ウォータポンプ、２０ 冷却水流出部、２１，２２ 冷却水ホース、２３ ヒータ用冷却水通路、２４ ヒータコア、２５ 冷却水出口、２６ ヒータ用冷却水戻し口、２７ 冷却水入口、２８ ヒータシャットバルブ、２９ サージタンク、３０ 分岐管、３１ ブラケット、３２ ボルト、３３ ＥＧＲクーラ、３４ ＥＧＲ通路、３５ ＥＧＲバルブ、３６ ＥＧＲ用冷却水通路、３７ 冷却装置。

Claims (3)

1. 車両幅方向に配列される複数の気筒を有するエンジン本体とラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却装置と、
   気筒列方向に延びるサージタンクとこのサージタンク及び各前記気筒間を連絡する複数の分岐管とを有し、前記エンジン本体の後部に連結される吸気マニホールドと、
   前記エンジン本体との間で冷却水を循環させるヒータ用冷却水通路によって前記エンジン本体に連結されるヒータコアとカプラ部から供給される電力によって前記ヒータコアへの冷却水の流れを遮断するヒータシャットバルブとからなるヒータコア装置と、を備えたエンジンにおいて、
   前記ヒータ用冷却水通路を構成するヒータ用冷却水戻し通路の途中に前記ヒータシャットバルブが装着され、
   前記ヒータ用冷却水戻し通路は、前記ヒータコアの冷却水出口及び前記エンジン本体のヒータ用冷却水戻し口間を連絡し、
   前記サージタンクは、その底部が車両上下方向で前記冷却水出口及び前記ヒータ用冷却水戻し口との間に配置される一方、前記分岐管が前記サージタンクの上部に連結され、
   前記ヒータシャットバルブを、前記サージタンクの底部に近接するように配置したことを特徴とするエンジンのヒータコア装置。
2. 前記ヒータシャットバルブは、上端が前記サージタンクに連結され、下端が前記サージタンクの底部の下方へ延出するブラケットを介して、前記サージタンクに固定されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのヒータコア装置。
3. 前記吸気マニホールドの上面には、排気ガスを前記サージタンクに導入するＥＧＲ通路が前記吸気マニホールドの上面から外方へ膨出するように形成され、
   前記ＥＧＲ通路は、前記ブラケットの上方を横切るように形成されることを特徴とする請求項２に記載のエンジンのヒータコア装置。

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