JP7316510B2

JP7316510B2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP7316510B2
Application number: JP2019136601A
Authority: JP
Inventors: 優太鷹村; 基宏有木; 重昭渡邊; 一樹山内; 邦芳田代
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2039-07-25
Also published as: EP3779170B1; JP2021021343A; US20210023938A1; EP3779170A1; US11332002B2

Description

本発明はエンジンの吸気装置に関する。

車両のエンジンルームに遮熱ないし遮音のためにエンジンを覆うエンジンカバーを設けることは一般に行われている。特許文献１には、エンジンルームに、エンジンに空気を導入する吸気管を配設する配管空間とエンジンを収容する収容空間を区画するようにエンジンカバーを設けることが記載されている。この文献１では、吸気管はエンジンカバーの側方を通って車両後方に延び、さらに、エンジンの後側に回り込んでエンジンに接続されている。この文献のエンジンルーム構造によれば、エンジンから吸気管への熱の伝達がエンジンカバーによって抑制されるため、吸気管を通る空気の温度が高くなることが避けられる。従って、その空気の密度の低下が抑えられるため、エンジンの吸気充填効率の低下防止に有利になる。

特開２０１９－３４６３７号公報

ところで、エンジンルームに車両走行風を導入すると、エンジン及びその周辺機器を冷却することができる。しかし、エンジンルームに導入される走行風はエンジンの両側において拡散して車両後方へ抜けていくため、吸気管をエンジンカバーの側方に配置しても吸気管に当たる走行風量は少なく、吸気管を通る空気を効率良く冷却することができない。特に、吸気管がエンジンの後側に回り込んでいるときは、その回り込んだ部分には走行風が当たりにくくなる。

そこで、本発明は、エンジンの吸気管を通る空気を走行風によって効率良く冷却する。

本発明は、上記課題を解決するために、吸気管をエンジンの側方において車両後方に延ばし、エンジンと吸気管の間に隔壁を設けるとともに、走行風が吸気管に沿って流れるようにする走行風案内部材を設けた。

ここに開示するエンジンの吸気装置は、走行風を導入するべく前方側が開口したエンジンルームにエンジンが収容されており、
上記エンジンルームには、
上記エンジンに空気を導入するための上記エンジンの側方を車両後方に向かって延び該エンジンの後側に回り込んだ吸気管と、
上記エンジンと上記吸気管の間に配設された隔壁と、
上記吸気管を挟んで上記隔壁と相対し、上記エンジンルームに導入された上記走行風を上記隔壁の外側において上記吸気管に沿って流れるように案内する縦壁部を有する走行風案内部材とが設けられていることを特徴とする。さらに、上記走行風案内部材は、上記縦壁部の前端部に車両前方に向かって上記吸気管から離れるように斜め外側に延びた傾斜部を備えている。さらに、上記傾斜部の前端が上記エンジンルームの側壁まで延びている。

これによれば、エンジンから吸気管への熱伝達が隔壁によって抑えられる。また、走行風案内部材の縦壁部によって走行風が隔壁の外側を吸気管に沿って流れるように案内されるから、吸気管を通る空気を走行風によって効率良く冷却することができる。よって、吸気管を通る空気の温度上昇が抑えられ、エンジンの吸気充填効率の向上に有利になる。さらに、エンジンルームに導入される走行風を傾斜部によって吸気管に集中させることができるから、吸気管を通る空気の走行風による冷却に有利になる。さらに、傾斜部によって吸気管に集中させることができる走行風量が多くなるから、吸気管を通る空気の走行風による冷却にさらに有利になる。

一実施形態では、上記走行風案内部材の縦壁部は、上記走行風が上記吸気管に沿って上記エンジンの後側に流れるように、該エンジンの後側に回り込んでいる。これによれば、走行風をエンジンの後側にも導くことができるから、吸気管を通る空気の走行風による冷却効率がさらに高くなり、エンジンの吸気充填効率の向上に有利になる。

一実施形態では、上記走行風案内部材は、上記縦壁部の上端に上記吸気管の上側に張り出した庇部を備え、上記縦壁部の下部が上記隔壁に固定されている。これによれば、走行風が吸気管の上方及び下方に逃げることが抑制されるから、吸気管を通る空気の走行風による冷却にさらに有利になる。

本発明によれば、エンジンの側方からエンジンの後側に回り込んだ吸気管とエンジンとの間に隔壁を設け、この隔壁の外側に、吸気管を挟んで隔壁と相対する縦壁部を有する走行風案内部材を設けたから、エンジンから吸気管への熱伝達が隔壁によって抑えられるとともに、走行風案内部材の縦壁部によって走行風が隔壁の外側を吸気管に沿って流れるように案内され、従って、吸気管を通る空気を走行風によって効率良く冷却することができる。よって、吸気管を通る空気の温度上昇が抑えられ、エンジンの吸気充填効率の向上に有利になる。

車両のエンジンルームを示す斜視図。エンジンルームの前部を示す縦断面図。エンジン及びその吸排気系部品を示す平面図。エンジンカバーで覆われたエンジンを示す斜視図図。エンジンカバーで覆われたエンジンを後側から見た斜視図。エンジンルーム内の走行風案内部材が設けられた部分を示す斜視図。図５のＡ－Ａ断面図。図５のＢ－Ｂ断面図。吸気管のエンジン後側に回り込んだった部分の横断面図。吸気管を一部切断して吸気消音器を後方から見た斜視図。吸気側の後面カバーと排気側の後面カバーの接続部を示す斜視図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示す車両１の前部において、エンジン２を収容するエンジンルーム３は、左右の側壁がホイールエプロン４によって形成され、後壁が車室と区画するダッシュパネル５によって形成されている。左右のホイールエプロン４各々の上縁には車両前後方向に延びるエプロンレインフォースメント６が設けられている。左右のエプロンレインフォースメント６の前端は車幅方向に延びるクロスレインフォースメント７によって連結されている。図２に示すように、エンジンルーム３の上面はボンネット８によって覆われ、エンジンルーム３の下面はアンダーカバー９によって覆われている。そして、エンジンルーム３は走行風を導入するべく前方側が開口している。図１において、１０はエンジン２を覆うエンジンカバーである。

＜エンジンルーム３の前部構造＞
図１に示すように、車体の前端部には各々車幅方向に延びる上下のバンパーレインフォースメント１１，１２が設けられている。このバンパーレインフォースメント１１，１２にバンパーフェイス（図示省略）が支持される。上側バンパーレインフォースメント１１の上方には車幅方向に延びるフレームメンバー１３が設けられている。フレームメンバー１３は、その両端がクロスレインフォースメント７に固定されている。

上側バンパーレインフォースメント１１の背部には、下側バンパーレインフォースメント１２とフレームメンバー１３の間から走行風をエンジンルーム３に導入する導風部１４が設けられている。導風部１４は、上壁１４ａ、下壁１４ｂ及び左右の側壁１４ｃを備えて断面矩形状に形成されている。上壁１４ａはフレームメンバー１３に固定され、下壁１４ｂは下側バンパーレインフォースメント１２に固定されている。また、上壁１４ａと上側バンパーレインフォースメント１１とが斜めバー１５によって連結されている。

図２に示すように、導風部１４の奥には走行風の導入量を調整するグリルシャッター２１が固定されている。グリルシャッター２１の背部にエンジン２の冷却水を冷却するためのラジエータ２２が設けられている。導風部１４の上壁１４ａには、導風部１４から空気をエンジン２に導入するべく、吸気ダクト２５の空気取入口部が接続されている。

＜エンジンの吸排気系＞
図３に示すように、本例のエンジン２は、気筒列方向（クランクシャフト長手方向）を車両前後方向に延ばした縦置きエンジンである。エンジン２は、車幅方向の一方の側（車両左側）に吸気マニホールドが設けられ、反対側（車両右側）に排気マニホールドが設けられている。以下では、エンジン２の吸気マニホールドが設けられた側を吸気側と称し、排気マニホールドが設けられた側の排気側と称する。

吸気ダクト２５はエンジンの吸気側に配置されたエアクリーナ２６に接続されている。エアクリーナ２６から吸気管２７がエンジン２の傍ら（吸気側）を車両後方に延びている。その吸気管２７は、エンジン２の後側（トランスミッション３０の上側）に回り込んで、エンジン２の後側からエンジン２の排気側に延び、ターボ過給機２８に接続されている。吸気管２７のエンジン後側に回り込んだ部位に吸気騒音を低減するための吸気消音器２９が設けられている。

ターボ過給機２８のコンプレッサーから過給管３１がエンジン２の上側を通って吸気側に延びている。ターボ過給機２８の作動によって密度が高くなった空気を過給管３１によって吸気マニホールドに送られる。ターボ過給機２８のタービン側から排出される排気ガスは排気ガス浄化装置３２を通って排気管３３により車両後方に送られる。排気ガス浄化装置３３はエンジン２の排気側に配置されている。

＜エンジンカバー＞
図４に示すように、エンジンカバー１０は、エンジン２の上面を覆う上面カバー３５、エンジン２の吸気側を覆って車両前後方向に延びる吸気側の側面カバー３６、並びにエンジン２の排気側を覆って車両前後方向に延びる排気側の側面カバー３７を備えている。エンジン２の前側はエンジンカバー１０では覆われず、前方に開放されている。

上面カバー３５は、固定カバー３５ａと前開きカバー３５ｂとによって構成されている。図１に示すように、固定カバー３５ａは、その後縁が車両１のカウルパネル３９に固定されている。前開きカバー３５ｂは、その後縁が固定カバー３５ａの前縁に枢支されている。前開きカバー３５ｂは、その前縁がクロスレインフォースメント７にクリップ止めされており、その止めを外すと、上方に回動（前開き）することができる。

図５に示すように、エンジンカバー１０は、さらに、エンジン２の後面側を覆う後面カバー３８を備えている。後面カバー３８は、吸気側の後面カバー３８ａと排気側の後面カバー３８ｂとによって構成されている。吸気側の後面カバー３８ａと排気側の後面カバー３８ｂは、エンジン２の車幅方向略中央において互いの中央側の縁が重なっており、その重なり部がクリップ等で止められている。

＜吸気管を通る空気の走行風による冷却等＞
エンジンカバー１０の吸気側の側面カバー３６及び吸気側の後面カバー３８ａは、エンジン２と吸気管２７とを隔てるようにこの両者間に配設された隔壁となっている。エアクリーナ２６も吸気側の側面カバー３６によってエンジン２から隔てられている。吸気側の側面カバー３６の後端は吸気側の後面カバー３８ａに接続されている。

図６に示すように、吸気側の側面カバー３６の後部から吸気側の後面カバー３８ａにわたるエンジンカバー１０のコーナー部の外側に走行風案内部材４１が設けられている。

走行風案内部材４１は、吸気管２７を挟んで側面カバー３６の後部と相対する縦壁部４１ａを備えている。図５に示すように、縦壁部４１ａは、吸気管２７に沿って、側面カバー３６の側方からエンジン２の後側、すなわち、後面カバー３８ａの後方に回り込んでいる。従って、縦壁部４１ａは、エンジン２の後側においても、吸気管２７を挟んで後面カバー３８ａの吸気側寄りの部分と相対している。走行風案内部材４１は、縦壁部４１ａの上端に吸気管２７の上側に張り出した庇部４１ｂを備え、縦壁部４１ａの下部が側面カバー３６及び後面カバー３８ａに固定されている。

さらに、走行風案内部材４１は、側面カバー３６の側方に位置する縦壁部４１ａの前端部に、車両前方に向かって吸気管２７から離れるように斜め外側に延びた傾斜部４１ｃを備えている。傾斜部４１ｃの前端は、エンジンルーム３の側壁を構成するホイールエプロン４及びエプロンレインフォースメント６まで延びている。すなわち、傾斜部４１ｃは、縦壁部４１ａとエンジンルーム３の側壁との間を斜めに横切っている。

また、図５に示すように、走行風案内部材４１の下側には、走行風をエンジン２から車両後方に向かって延びるトランスミッション３０に導く第２の案内部材４２が設けられている。この案内部材４２は、断面コ字状をなし、走行風案内部材４１の下方において、上下のフランジが隔壁に、すなわち、側面カバー３６から後面カバー３８ａにわたる部分に固定されている。走行風案内部材４２と側面カバー３６及び後面カバー３８ａとによって、走行風をトランスミッション３０に導く走行風導入路４３が形成されている。

従って、上記構造によれば、エンジン２の熱は側面カバー３６及び後面カバー３８ａによって遮られて、吸気管２７に伝わることが抑えられる。そうして、エンジンルーム３に導入されてエンジン２の吸気側を車両後方に向かって流れる走行風は、走行風案内部材４１の縦壁部４１ａに案内されて、エンジン２の吸気側の後部からエンジン２の後側まで吸気管２７に沿って流れる。これにより、吸気管２７を通る空気が走行風によって確実に冷却され、エンジンの吸気充填効率の向上に有利になる。

また、上記実施形態では、エンジン２の吸気側を車両後方に向かって流れる走行風が縦壁部４１ａの前端に設けた傾斜部４１ｃによって吸気管２７の方へ集中していくように導かれる。そのため、吸気管２７に沿って流れる走行風量が多くなる。さらに、縦壁部４１ａの上端に吸気管２７の上側に張り出した庇部４１ｂが設けられ、縦壁部４１ａの下部が側面カバー３６及び後面カバー３８ａに固定されているから、走行風が吸気管２７の上方及び下方に逃げることが抑制される。

このように、吸気管２７を通る空気の冷却に車両走行風が効率良く利用されるため、エンジンの吸気充填効率の向上に有利になる。

また、走行風案内部材４１の下方に、走行風をトランスミッション３０に導く走行風導入路４３が形成されているから、トランスミッション３０を走行風によって効率良く冷却することができる。

＜吸気消音器＞
図３に示すように、吸気管２７におけるエンジン２の後側を通る部位に設けられた吸気消音器２９は、吸気管２７内の空気の圧力変動を抑制して吸気音を低減するリアクティブ型消音器であり、より具体的には、拡張型消音器である。吸気消音器２９の拡張室を形成する拡張部４５は吸気管２７から車室の反対側であるエンジン２側に出張っている。すなわち、図７及び図８に示すように、吸気消音器２９の拡張室４６（４６ｂ，４６ｃ）は、吸気管２７から車室とは反対側（エンジン２側）に出張って形成されている。本実施形態では、拡張室４６は吸気管２７の上半周部のエンジン２側から斜め上方に突出している。

また、本実施形態の吸気消音器２９は、拡張型消音器のなかでも、エンジン２に導入される空気が流れる吸気通路２７ａと拡張室４６を仕切る隔壁４７に複数の通気孔４８が形成された多孔拡張型消音器である。図９に示すように、拡張部４５内は仕切壁によって３つの拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃに仕切られている。拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃは吸気管２７の長手方向に並んでいる。図１０に示すように、各拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃが上下に並ぶ複数の通気孔４８によって吸気通路２７ａに連通している。以下では、拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃを総称して「拡張室４６」という。

図９に示すように、吸気管２７は、エンジン２の後側において車室側に凸になるように湾曲しており、且つ図７に示すように吸気消音器２９の存する部分では吸気通路２７ａの高さがその両側よりも低くなるように湾曲している。空気は吸気通路２７ａを一方から他方へ流れるとき最短距離で流れようとするから、吸気管２７が上述の如く湾曲している結果、上記隔壁４７の吸気通路２７ａ側の壁面に沿って流れる空気の流速は、隔壁４７の上下方向の略中央部位Ｈにおいても最も高くなる。

そこで、図７，８，１０に示すように、本実施形態では、隔壁４７の当該壁面における空気の流速が最も高い部位Ｈから上下の両側に離れた、流速が相対的に低い部位に通気孔４８を開口させている。

また、図５に示すように、走行風案内部材４１から出てエンジン２の後側に回った吸気管２７は、吸気側の後面カバー３８ａの外面を該後面カバー３８ａから露出した状態でエンジンの２の排気側に延びている。そして、その吸気管２７は、排気側の後面カバー３８ｂのエンジン中央側の端から該後面カバー３８ｂの内側に入っている。吸気消音器２９は、吸気側の後面カバー３８ａから排気側の後面カバー３８ｂにわたる位置に配置されている。従って、吸気消音器２９は、吸気管２７の空気流れ方向における上流側部分が吸気側の後面カバー３８ａの外側にあって露出し、その下流側部分は排気側の後面カバー３８ｂに覆われている。

要するに、図１１に示すように、エンジンカバー１０には、吸気側の後面カバー３８ａと排気側の後面カバー３８ｂとの境界部において、吸気消音器２９の外形状に合わせて、吸気側の後面カバー３８ａの外面を内側に凹ませ、排気側の後面カバー３８ｂの外面を外側に出張らせることによって、貫通孔４９が形成されている。吸気消音器２９は、エンジンカバー１０の当該貫通孔４９に挿入されており、この貫通孔４９にシール部材５１を介して嵌められている。シール部材５１は圧縮性を有するスポンジ材によって形成されており、吸気消音器２９はシール部材５１によってエンジンカバー１０に弾性的に支持されている。

吸気管２７における吸気消音器２９の下流側部分からターボ過給機２８に至る部分及びターボ過給機２８は排気側の後面カバー３８ｂ及び排気側の側面カバー３７によって外側から覆われている。

従って、上記構造においては、吸気消音器２９は、その下流側部分のみがエンジンカバー１０で覆われ、上流側部分は外部に露出していて走行風によって冷却されるから、吸気消音器２９を通過するときの空気の温度上昇（その空気の密度の低下）が抑えられる。従って、エンジン２の吸気充填効率の低下防止、ひいてはエンジン出力の確保に有利になる。

また、上記構造においては、ターボ過給機２８の作動に伴って、該ターボ過給機２８よりも上流側の吸気管２７内で空気の圧力変動を生じて吸気音を発生する。これに対して、ターボ過給機２８から上流側の吸気管２７及び吸気消音器２９の下流側部分に至る部分がエンジンカバー１０で覆われているから、当該部分からの放射音がエンジンカバー１０で遮られて吸収される。

また、吸気消音器２９では、吸気通路２７ａ側と拡張室４６との通気孔４８による連通によって、吸気通路２７ａ側の圧力変動が拡張室４６によって吸収され、吸気騒音が抑制される。その一方で、当該圧力変動を受けて吸気消音器２９自体からも音が放射される。これに対して、吸気消音器２９の拡張室４６を車室とは反対側のエンジン２側に配置しているから、車室側への騒音の放射が少なくなる。また、吸気消音器２９の下流側部分は排気側の後面カバー３８ｂによって覆われているから、吸気消音器２９からの放射音は後面カバー３８ｂによって遮られて吸収される。よって、吸気消音器２９が発生源となる車室側への二次騒音の伝達が抑えられる。

ここに、吸気消音器２９の下流側部分はエンジンカバー１０で覆われ、上流側部分は外部に露出して走行風により冷却されるということは、吸気消音器２９の内部に温度差を生ずるということである。すなわち、吸気消音器２９の下流側部分は上流側部分に比べて相対的に温度が高くなる。空気中を伝播する音の速さは空気の温度によって異なるため、温度によって消音効果がある周波数域が異なるところ、当該吸気消音器２９では、上述の如く、その内部に温度を生ずることにより、消音周波数域が広がるという効果が得られる。

本例の場合、エンジン２の作動時には、吸気管２７の長手方向に並ぶ３つの拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃのうち、エンジンカバー１０から露出した上流側の拡張室４６ａの温度が低く、エンジンカバー１０で覆われた下流側の拡張室４６ｃの温度が高く、その中間の拡張室４６ｂが中間の温度となる。この拡張室４６ａ，４６ｂ，４６ｃの温度が異なることにより、消音周波数域が広がることになる。

ターボ過給機２８が発生源となる吸気音は周波数が比較的高いところ（数ｋＨｚ）、吸気消音器２９の一部がエンジンカバー１０で覆われているから、そのような覆いがない場合に比べて、消音周波数域が高周波側に広がることになり、ターボ過給機２８の作動に伴う吸気音の低減に有利になる。特に、吸気消音器２９はターボ過給機２８側（下流側の拡張室４６ｃ）がエンジンカバー１０で覆われているから、ターボ過給機２８の作動に伴う吸気音を効果的に抑制することができる。

また、上記吸気消音器２９では、隔壁４７の通気孔４８は、吸気通路２７ａ側の壁面における空気の流速が最も高い部位から外れた、該流速が相対的に低い部位に開口している。従って、隔壁４７の壁面に沿って空気が流れるときの、通気孔４８の開口部での空気流れの剥離が軽度になる。すなわち、空気流れの乱れが大きくならない。そのため、空気の渦流の生成や圧力変動による騒音の発生が抑えられるとともに、吸気消音器２９での圧力損失が大きくならないため、エンジン２の吸気充填効率の確保の点で有利になる。

さらに、上記構造においては、吸気消音器２９は、シール部材５１によってエンジンカバー１０に弾性的に支持されている。従って、吸気消音器２９の振動がシール部材５１によって抑えられるから、振動ないし騒音の低減に有利になる。

１車両
２エンジン
３エンジンルーム
４ホイールエプロン
５ダッシュパネル
６エプロンレインフォースメント
８ボンネット
９アンダーカバー
１０エンジンカバー
２７吸気管
３６側面カバー（隔壁）
３８ａ後面カバー（隔壁）
４１走行風案内部材
４１ａ縦壁部
４１ｂ庇部
４１ｃ傾斜部

Claims

走行風を導入するべく前方側が開口したエンジンルームにエンジンが収容されている車両のエンジンの吸気装置であって、
上記エンジンルームには、
上記エンジンに空気を導入するための上記エンジンの側方を車両後方に向かって延び該エンジンの後側に回り込んだ吸気管と、
上記エンジンと上記吸気管の間に配設された隔壁と、
上記吸気管を挟んで上記隔壁と相対し、上記エンジンルームに導入された上記走行風を上記隔壁の外側において上記吸気管に沿って流れるように案内する縦壁部を有する走行風案内部材とが設けられており、
上記走行風案内部材は、上記縦壁部の前端部に車両前方に向かって上記吸気管から離れるように斜め外側に延びた傾斜部を備えており、
上記傾斜部の前端が上記エンジンルームの側壁まで延びていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
請求項１において、
上記走行風案内部材の縦壁部は、上記走行風が上記吸気管に沿って上記エンジンの後側に流れるように、該エンジンの後側に回り込んでいることを特徴とするエンジンの吸気装置。
請求項１又は請求項２において、
上記走行風案内部材は、上記縦壁部の上端に上記吸気管の上側に張り出した庇部を備え、上記縦壁部の下部が上記隔壁に固定されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。