JPWO2010004889A1 - 車両の吸気構造 - Google Patents

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Abstract

車両1の前端からエアクリーナボックス10までの吸気通路を途中で分離して、エアクリーナボックス10への直接的な異物混入や吸気騒音の発生を低減する吸気構造において、エアクリーナボックス10の上面10aは、前傾形状のエンジンフード7の内面と略平行に対向するような前傾形状とされる。車両1の前端に吸気口を有するエアガイド12は、その排出口がエアクリーナボックス10の上面10aの手前に配置される。エアクリーナボックス10の前傾形状の上面10aと、エンジンフード7の前傾形状のフードインナー7aとは、略平行に所定の空間13を介して対向されている。対向空間13の鉛直方向に沿う間隔は、エアガイド12の排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定されている。このような構成により、比較的低温で異物混入が極力少ない外気を効率良くエンジン3に供給可能になる。

Description

本発明は、自動車等の車両のエンジンに外気を導入するための吸気構造に関する。
車両のエンジンに外気を供給するために、車両前端に吸気ダクトの吸入口を配置して、この吸入口に走行風を流入させるようにし、この吸気ダクトに流入した外気を当該吸気ダクトの排出口に連結されるエアクリーナに直接的に導入させるようにしている(例えば特許文献1,2参照。)。
このような吸気ダクトを用いる構造の場合、吸気ダクトに水、雪あるいは塵埃などの異物が入ると、この異物がエアクリーナ内に直接的に導入されることになり、好ましくない。
特許文献1では、吸気ダクトの吸入口にシールボードを配置し、吸気ダクトに前記のような異物が流入しようとしたときに、シールボードに衝突させることで下に落として、外気のみを吸気ダクトに流入させようとする構造になっている。
この従来例の場合、シールボードと呼ばれる部品が必要であり、また、吸気効率が低下することが懸念される。
また、特許文献2では、吸気ダクトを90度屈曲させ、吸気ダクトの吸入口を車両側面に向くようにし、前記異物の流入を防止しようとする構造になっている。この場合、吸気ダクトの吸入口より後方に、吸気偏向部材を配置し、この吸気偏向部材で走行風を方向転換させて吸気ダクトの吸入口に向かわせるようにすることで、吸気効率を高めるようにしている。
この従来例の場合、吸気偏向部材と呼ばれる部品が必要であり、また、吸気偏向部材に水、雪あるいは塵埃など異物が衝突すると、この異物が反射されて吸気ダクトの吸入口に入ってエアクリーナへ直接的に送られることがありうる。
このように、車両前端で開口する吸気ダクトをエアクリーナに直接連結する構造の場合、異物混入を低減するための部品が余分に必要になる他、吸気通路内を通過する外気によって吸気騒音が発生することがある。
これに対し、前記吸気ダクトを、その外気通過方向の途中で分離させることにより、エアクリーナへの直接的な異物流入を防止しようとする構造が考えられている(例えば特許文献3参照。)。
この特許文献3では、走行風を車両前端からエンジンコンパートメント内に導く第1吸気ダクトと、この第1吸気ダクトと別体でかつエンジンコンパートメント内のエアクリーナに連結される第2、第3吸気ダクトとを用いている。
第1吸気ダクト10の第1開口102(排出口)からの放出外気の流線(図2中のa参照)は、車両の前後方向に沿わされており、第2吸気ダクト11の姿勢は、車両の左右方向(第1吸気ダクト10からの放出外気の流線aに対して略直交する方向)に沿わされている。
なお、第3吸気ダクト12は、第2吸気ダクト11をエアクリーナ13に連結させるための中継部品であって、この第3吸気ダクト12と第2吸気ダクト11とは、連結されていて、連続する一つの吸気通路を形成している。
このように、第1吸気ダクト10の第1開口102と第2吸気ダクト11の第2開口111とを離隔していても、第1吸気ダクト10の第1開口102から放出される外気は、エンジン内で発生する負圧によって第2吸気ダクト11の第2開口111から吸入されるようになる。
実開平5−34019号公報 特開平2006−15949号公報 特許第3676566号公報
上記特許文献3に係る従来例では、当該特許文献3の段落番号0020〜0021や図2に示されているように、平面的に見た状態で、第1吸気ダクト10の第1開口102の延長上に、第2吸気ダクト11の第2開口111を配置したうえで、第1吸気ダクト10の第1開口102の方向(図2中のa参照)と第2吸気ダクト11の第2開口111の方向(図2中のb参照)とで成す角度(図2中のα参照)を、90°より大きく180°より小さく設定するようにしている。
このような特定構成を採用することによって、第2吸気ダクト11に外気を吸入させやすくしたうえで、吸入外気に含まれる塵や水が第2吸気ダクト11に吸い込まれないようにすることを狙っている。
しかしながら、特許文献3に係る従来例では、当該特許文献3の図1や図4に示されているように、第2吸気ダクト11の第2開口111が、第1吸気ダクト10の第1開口102より鉛直方向の僅かに下に配置されていて、かつ、第1吸気ダクト10の第1開口102が第2吸気ダクト11の第2開口111に向くように下向きとされているために、側方から見たときに、第1吸気ダクト10における通過外気の流線(特許文献3の図3中のLを参照)上に第2吸気ダクト11の第2開口111の中心が略一致するようになっている。
しかも、特許文献3に係る従来例では、当該特許文献3の段落番号0019や図3に示されているように、第1吸気ダクト10の第1開口102の近傍に、騒音発生防止用の開口(図3中の108参照)を設けていること、ならびに第1吸気ダクト10の第1開口102から放出される外気でエンジンの補機類の冷却を促進させるようにしていることによって、第1吸気ダクト10の第1開口102から放出される外気が広域に拡散されて流速が遅くなることが容易に推定される。
これらのことと、前記の角度特定構成とを併せて考えた場合、仮に、第1吸気ダクト10から比較的多量の水や雪が入るようなことがあると、それらが第2吸気ダクト11に直線的に入る可能性が極めて高いと言わざるを得ない。
このような事情に鑑み、本発明は、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路を途中で分離して、エアクリーナボックスへの直接的な異物流入や吸気騒音の発生を低減する吸気構造を前提とし、前記従来例の課題を解消することを目的としている。
本発明に係る車両の吸気構造は、車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、前記エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間の鉛直方向に沿う間隔は、前記エアガイドの排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定される、ことを特徴としている。
本発明は、要するに、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路として、別体であるエアガイドとエアインテークとを用いることによって、前記吸気通路を途中で分離する形態の吸気構造を前提としているから、エアクリーナボックスへの直接的な異物(水、雪、塵埃等)混入や吸気騒音の発生を低減することが可能になっている。
このような前提において前記の特徴を有する構成にすれば、エアガイドの排出口から放出される外気が、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間を通って車両後方へ流れるようになるが、この対向空間を通る走行風は、エンジンで発生する負圧によってエアインテークの吸入口から吸引されて、エアクリーナボックスに取り込まれる。
そして、本発明では、エアガイドの排出口を、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間に、あたかも直線的に連通させるようにしていて、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)の排出口を大空間に開放するような形態にしていない。
このような本発明の構成では、エアガイドの排出口から放出される外気が、前記対向空間を通過するときに流速が遅くならずに維持されやすくなるので、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)から放出される外気がその近傍に滞留するということが起きにくくなる。ここで、仮に、エアガイドから放出される外気の流線に対してエアインテークの外気吸入方向を交差させるようにエアガイドとエアインテークとの配置関係を特定していれば、前記理由によりエアガイドから放出される外気に含まれる異物がエアインテークの吸入口から速やかに遠ざけられるように送出されるので、当該外気に含まれる異物がエアインテークに吸入されにくくなる。
これにより、エアクリーナボックスへの異物吸入を可及的に回避しながら、比較的低温の外気を効率よく導入することが可能になるので、エンジンの出力向上ならびにフィルタの長寿命化を図るうえで有利となる。しかも、エアガイドから放出される外気を方向転換させて異物を除去する必要がないので、前記方向転換用の部品が不要である。
本発明に係る車両の吸気構造は、車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、前記エアガイドから放出される外気の流線に対して前記エアインテークの外気吸入方向が交差するように設定され、前記エアガイドの下壁の排出口側に、前記エアクリーナボックスにおいて前向きの面からの離隔距離を大きくするための切り欠きが設けられている、ことを特徴としている。
本発明は、要するに、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路として、別体であるエアガイドとエアインテークとを用いることによって、前記吸気通路を途中で分離する形態の吸気構造を前提としているから、エアクリーナボックスへの直接的な異物(水、雪、塵埃等)混入や吸気騒音の発生を低減することが可能になっている。
このような前提において前記の特徴を有する構成にすれば、エアガイドの排出口から放出される外気が、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間を通って車両後方へ流れるようになるが、この対向空間を通る走行風は、エンジンで発生する負圧によってエアインテークの吸入口から吸引されて、エアクリーナボックスに取り込まれる。
ここで、例えば前記エアガイドの吸入口に、水、雪あるいは塵埃が流入したとしても、エアガイドの排出口から放出される水の大半は、エアガイドの切り欠きを通じてエアクリーナボックスの前面に衝突することになって、下へ落とされることになる。その他、外気に混入する小粒の水、雪あるいは塵埃がエアガイドの排出口から放出されて、エアクリーナボックスの上面とエンジンフードの内面との対向空間に入ると、この対向空間からは、空気よりも比重の重い異物が外気よりも速く後方へに吹き飛ばされることになるので、この異物がエアインテークの吸入口から吸引されずに済む。
というのは、本発明では、エアガイドの排出口を、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間に、あたかも直線的に連通させるようにしていて、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)の排出口を大空間に開放するような形態にしていない。
そのために、本発明の構成では、エアガイドの排出口から放出される外気が、前記対向空間を通過するときに流速が遅くならずに維持されやすいので、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)から放出される外気の流速が遅くなって広域に拡散されるようなことがない。この結果、エアガイドから放出される外気がエアインテークの吸入口から吸引されるようになるものの、空気よりも比重の重い異物は吸引されにくくなるのである。
しかも、エアガイドから放出される外気の流線に対してエアインテークの外気吸入方向を交差させるように特定しているから、エアガイドから放出される外気に含まれる異物がエアインテークの吸入口に入りにくくなる。
これらのことにより、エアクリーナボックスへの異物吸入を可及的に回避しながら、比較的低温の外気を効率よく導入することが可能になるので、エンジンの出力向上ならびにフィルタの長寿命化を図るうえで有利となる。しかも、エアガイドから放出される外気を方向転換させて異物を除去する必要がないので、前記方向転換用の部品が不要である。
好ましくは、前記エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間の鉛直方向に沿う間隔は、前記エアガイドの排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定される。
この構成によれば、前記エアガイドの排出口から放出される走行風の流速が前記対向空間で維持することが可能になるので、エアインテークの吸入口近傍から水、雪あるいは塵埃等の異物を速やかに送出させることが可能になる。
好ましくは、前記エアインテークの吸入口は、前記エアガイドから放出される外気流の進行領域の近傍に配置される。なお、外気流の進行領域とは、エアガイドから放出される外気流の束のことである。
この構成によれば、例えばエアガイドに水、雪あるいは塵埃等の異物が流入したとしても、このエアガイドの排出口から放出される異物がエアインテークの吸入口の内面に直接当接して、エアインテークの吸入口内へ入り込むといったことが発生しにくくなる。
好ましくは、前記エアガイドの排出口とエアインテークの吸入口との離隔空間の下方には、前記エンジンやそれに付設される部品から発する熱気の上昇を遮る遮蔽部材が設けられる。
この構成によれば、エアインテークの吸入口から外気を吸入する際に、前記熱気が巻き込まれて吸入されることが回避されるようになる。
好ましくは、前記吸気構造を平面的に見て、前記エアインテークの吸入口の開口端縁が、前記エアガイドにおけるエアインテーク寄りの壁面の延長線上に配置される状態をオフセットゼロとし、また、前記開口端縁が前記延長線の手前側へ離される状態をプラスオフセットとし、さらに、前記開口端縁が前記延長線を越えてエアガイドの中心側へ近づけられる状態をマイナスオフセットとすると、前記オフセットが、−30mm〜50mmの範囲内で設定される。
ここで、マイナスオフセットを増やし過ぎると、エアガイドから放出される外気がエアインテークの吸入口寄りの側面に衝突して渦流を発生する傾向となり、エアインテーク内に前述の異物が吸入されやすくなることが懸念される。一方、プラスオフセットを増やし過ぎると、エアガイドから放出される外気が広がる傾向となり、エアインテーク内に前述の異物が吸入されやすくなる他、エアインテークにエンジンコンパートメント内の熱気が吸入されやすくなり、エアクリーナボックス内への吸気温度が高くなりやすくなることが懸念される。
これらのことを考慮して、エアインテークとエアガイドとの適切な相対位置関係の範囲を前記のように特定している。
本発明は、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路を途中で分離して、エアクリーナボックスへの直接的な異物流入や吸気騒音の発生を低減する車両の吸気構造において、比較的低温で異物混入が極力少ない外気を効率よくエンジンに供給することが可能になる。これにより、エンジンの出力向上ならびに、エアクリーナボックス内に設置されるフィルタの長寿命化等に貢献できる。
本発明に係る車両前部のエンジンコンパートメント内に配置される吸気構造の一実施形態を側方から見た側面図である。 図1の車両前部のエンジンコンパートメント内を上から見た平面図である。 図1および図2の吸気構造を前から見た前面図である。 図1から図3の吸気構造のみを示した斜視図である。 図1の吸気構造における外気の流通経路を示す説明図である。 図2の吸気構造における外気の流通経路を示す説明図である。 図1の吸気構造を前から見た前面図で、走行風の流れを示している。 図1の実施形態において、エアインテークとエアガイドとの相対位置関係を示す図である。 図1の実施形態において、オフセットの量に対するエアインテークの雪の吸い込み量を示すグラフである。 図1の実施形態において、オフセットの量に対するエアクリーナボックス入口の吸気温度の上昇傾向を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係り、図6においてエアインテークの姿勢を変更した例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係り、図6においてエアガイドの姿勢を変更した例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係り、図1においてエアガイドをエアクリーナボックスから離した例を示す図である。 図13に示す実施形態に係り、図6においてエアガイドをエアクリーナボックスから離した例を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1から図6に本発明の一実施形態が示されている。まず、図1から図4を参照して、本発明の一実施形態に係る車両の吸気構造の概略構成を説明する。
これらの図に示す車両1は、その前部に設けられるエンジンコンパートメント(エンジンルームとも言う)2内に、エンジン3が搭載されるフロントエンジンマウントタイプとされている。
車両1のエンジンコンパートメント2において、エンジン3の前側には、ラジエータ4およびエアコン用のコンデンサ5が配置されている。このラジエータ4の後方には、電動式ファン6が設けられている。この電動ファン6は、ラジエータ4およびエアコン用のコンデンサ5の前方から後方へ外気を通過させるとともにエンジン3へ風を吹き付けるものである。
エンジンコンパートメント2の上側開口は、エンジンフード7によって閉塞される。このエンジンフード7の内面には、フードインナー7aが設けられている。一般的に、エンジンフード7は、その先端がフロントバンパー8の前面に連続するように前傾形状に形成されていて、フロントバンパー8には、コンデンサ5、ラジエータ4、冷却風を導入する開口部9が設けられている。コンデンサ5、ラジエータ4は、上下のラジエータサポート4A,4Bに取り付けられている。
ところで、エンジン3には、一般的に、エアクリーナボックス10内に収納されるエアフィルタ(またはエアクリーナエレメント、図示省略)で濾過された外気が図示していないサージタンクやインテークマニホールド等を介して導入されるようになっている。
この実施形態では、例えば車両1の走行時において、エアクリーナボックス10に対して、比較的低温の走行風を効率よく導入できるようにしたうえで、水、雪や塵埃等の異物を流入させないようにするために、以下のような吸気構造を採用している。
つまり、エンジンコンパートメント2内に配置されているエアクリーナボックス10には、外気を吸入するためのエアインテーク11が設けられており、このエアインテーク11の吸入口に、車両1の前端から比較的低温の走行風を導入するために、エアガイド12が設けられている。
これらエアクリーナボックス10、エアインテーク11ならびにエアガイド12のレイアウトや形状を工夫しているので、以下で詳細に説明する。
まず、前記三者10,11,12の相対位置関係を簡単に説明する。エアクリーナボックス10は、エンジン3とラジエータ4との間の領域の上方で前傾形状のエンジンフード7寄りに配置されている。このエアクリーナボックス10の上に、エアインテーク11が配置されており、このエアインテーク11より車両1の前端に、エアガイド12が配置されている。エアインテーク11の吸入口とエアガイド12の排出口とは、離隔配置されている。
このようなラジエータ4、エアコン用のコンデンサ5、電動ファン6の配置状態だと、停車時に、ラジエータ4、エアコン用のコンデンサ5ならびにエンジン3から発生する熱気が逆流して、コンデンサ5の前に流れるおそれがある。そこで、上側のラジエータサポート4Aとバンパー8との間に、熱気の遮蔽部材としてのデフレクタ15を設けることによって、エンジンコンパートメント2とコンデンサ5の前の空間とを仕切るようにしている。また、デフレクタ15や上側のラジエータサポート4Aによって、ラジエータ4やコンデンサ5から発生する熱気がエアインテーク11側へ上昇することを遮ることが可能になる。
また、電動ファン6からエンジン3に吹き付けた風は、エンジン3の熱を奪って高温となり、エンジン3の上方へ上昇する。この上昇温風をエアインテーク11に流入させないようにするために、エアクリーナボックス10の後方側には、遮風部材16が設けられている。この遮風部材16は、仮にエンジン3と干渉したとしても、破損しにくいように、例えばゴム等の弾性部材で形成するのが好ましい。
次に、上記三者の形状や相対位置関係について詳しく説明する。
エアインテーク11は、U字形に屈曲されており、その折り返し部分よりも上流側領域11aが、前記のエアクリーナボックス10の上面10a上に搭載されており、また、下流側がエアクリーナボックス10の下側空間に連結されている。
このエアインテーク11は、その外気の流線Xが、図2に示すように、車両1の左右方向に沿うように配置されている。
このようなエアインテーク11の場合、その吸入口から吸入した外気は、図4に示すように、例えば車両1の左右方向外側へ流れてから鉛直方向下側に向かい、さらに車両1の左右方向内側へ方向転換されてエアクリーナボックス10の下側空間へ流入されるようになっている。このエアクリーナボックス10の下側空間に流入された外気は、図示していないエアフィルタを通過することにより濾過されてから、エアクリーナボックス10の上側空間に抜けてエンジン3の吸気系に導入されるようになっている。
エアガイド12は、図1に示すように、側方から見て略「く」の字形状に屈曲されている。このエアガイド12の上流側約半分の前半領域12aは、デフレクタ15より鉛直方向下側に配置されており、また、エアガイド12の下流側約半分の後半領域12bは、デフレクタ15の鉛直方向上側に配置されている。
このエアガイド12の前半領域12aの開口端つまり吸入口は、フロントバンパー8の開口部9に開放するように配置されている。
なお、エアガイド12の吸入口は、車両1の前端におけるスタグネーションポイントに配置するのが好ましく、そのようにすれば、車両1の走行中においてエアガイド12の吸入口に走行風を効率よく流入させることが可能になる。
また、エアガイド12の後半領域12bは、車両1の後方へ向かって斜め上向きに傾斜した姿勢とされている。このエアガイド12の後半領域12bの開口端つまり排出口は、後向きに開放されており、この排出口の後方に、前記のエアクリーナボックス10が配置されていて、エアガイド12の排出口とエアインテーク11の吸入口とは、適宜離隔されている。
このようなエアガイド12は、その外気の流線Yが車両1の左右方向の中心P(図2および図6に記載)に対して平面視で僅かに斜めに配置されている。このような配置によって、エアガイド12における外気の流線Yと、エアインテーク11における外気吸入方向Xとが、図2および図6に示すように上から見たときに、略直交するようになっている。具体的に、前記Yに対するXの交差角度β(図6参照)は、鈍角、つまり90°<β<180°に設定される。
なお、前記エアインテーク11における外気吸入方向Xとは、少なくともエアインテーク11の吸入口の中心部分から吸入される外気の流れの方向のことであり、また、前記エアガイド12における外気の流線Yとは、少なくともエアガイド12の排出口から放出される外気の流線のことである。つまり、この実施形態のように、エアインテーク11およびエアガイド12の形状を上から見て直線形状にしている場合には、エアガイド12内を流れる外気の流線やエアインテーク11内を流れる外気の流線が上から見ると直線になる。そのため、前記交差角度βは、エアガイド12内における外気の流線に対するエアインテーク11内における外気の流線の交差角度と言い換えることもできる。また、エアインテーク11およびエアガイド12の形状は、上から見て適宜に曲がった形状にすることも可能である。そのようにした場合、エアガイド12内やエアインテーク11内を流れる外気の流線については、適宜に曲がるものの、エアガイド12から放出される外気の流線Yやエアインテーク11の外気吸入方向Xは直線形状となる。
上述したエアインテーク11およびエアガイド12は、共に、鉛直方向に扁平に形成されることによって、径方向の断面が横長の楕円形または長方形の筒とされており、エアインテーク11の吸入口とエアガイド12の排出口とにおける鉛直方向の間隔は、略同じに設定されている。
この実施形態では、エアインテーク11の吸入口が、外気を吸入しやすいように、外向きに漸次拡径するような漏斗形状とされている。
エアガイド12の通路断面積は、吸入口側から排出口側へ向けて例えば略一定に設定されている。これにより、エアガイド12の吸入口から走行風が入ると、この走行風の流速の低下が抑えられることになって排出口から勢いよく放出されるようになる。
そして、エアクリーナボックス10の上面10aと、エアガイド12の後半領域12bとは、エンジンフード7のフードインナー7aの傾斜角度と略同一の角度で傾斜されている。つまり、エアクリーナボックス10の上面10aは、車両1の前方へ向かって斜降されることで、前傾形状とされている。エアガイド12の後半領域12bは、車両1の後方へ向かって斜め上向きに傾斜されている。
しかも、図1および図5に示すように側方から見たときに、エアガイド12の後半領域12bの下壁12cと、エアクリーナボックス10の上面10aとが、略一直線上か、上面10aが僅かに下に位置されていて、エアガイド12における外気の流線Y上に、エアクリーナボックス10上に配置されるエアインテーク11における外気の流線Xが配置されている。
これにより、図1に示すように、エアガイド12の後半領域12bの下壁12cよりもエアクリーナボックス10の上面10aおよびエアインテーク11の吸入口が鉛直方向で高い位置に配置されるようになる。
そして、エアクリーナボックス10の前傾形状の上面10aと、エンジンフード7の前傾形状のフードインナー7aとは、略平行に所定の空間13を介して対向されている。この対向空間13の鉛直方向に沿う間隔は、エアガイド12の排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じか、僅かに大きい寸法に設定されている。
このように設定すれば、エアガイド12から対向空間13へ外気が放出されると、当該外気の流速を維持するか、低下を抑えることが可能になって、特許文献3に係る従来例のようにエアガイド12から放出された後において外気が広域に拡散されることを防止するのに役立つ。なお、エアガイド12の後半領域12bの上面やエアインテーク11の上面も、フードインナー7aに対して干渉しない程度の隙間を介して対向されている。
さらに、エアインテーク11の吸入口の開口端縁は、図2および図6に示すように上から見たときに、エアガイド12から放出される外気流の進行領域Wの近傍に配置されている。特に、この実施形態では、図6に示すように、エアインテーク11の吸入口の開口端縁を、前記外気流の進行領域Wにおける車両外側の外郭線Lに重ねるように配置している。なお、外気流の進行領域Wとは、エアガイド12から放出される外気流の束のことである。他の言い方としては、エアインテーク11の吸入口の開口端縁を、図2および図6に示すように上から見たときに、エアガイド12においてエアインテーク11寄りの壁面の延長線(Lに相当)上に配置している。
この他、エアガイド12の後半領域12bの下壁12cにおいて排出口側には、エアクリーナボックス10の前面10bからの離隔距離を大きくするための切り欠き12dが設けられている。このような切り欠き12dを設けることによって、エアクリーナボックス10の前面10bの前方に、水切り空間14(図1および図5に記載)が確保されることになる。
以上のように、エアインテーク11の吸入口とエアガイド12の排出口とを離隔して配置している形態では、車両1が停止しているときに、エンジン3の吸気系に発生する負圧によってエアインテーク11の吸入口から、その周辺の空気が吸入される。
その一方で、車両1が走行しているときには、エアガイド12の吸入口に走行風が流入し、このエアガイド12から放出される外気が、エアインテーク11の吸入口に吸入される。その様子について、図4から図6を参照して説明する。
つまり、車両1の走行中は、図5および図6の矢印で示すように、車両1の前端のフロントバンパー8に走行風が衝突することによって、走行風が上下左右に分流されるようになる。この走行風は、フロントバンパー8の開口部9からエアガイド12の吸入口に流入するようになる。
このエアガイド12に入った走行風は、エアガイド12により流速が維持されて排出口から排出される。この放出された外気は、エアクリーナボックス10の上面10aとエンジンフード7のフードインナー7aとの対向空間13を介して車両後方へ流されるようになる。この対向空間13を流れる過程で、エンジン3の吸気系に発生する負圧によってエアインテーク11の吸入口から外気が吸入されることになる。
ここで、例えばエアガイド12の吸入口に水、雪あるいは塵埃等の異物が流入した場合、このような異物も外気と共にエアガイド12の排出口から対向空間13を経て車両後方へ放出されることになるが、エアインテーク11の吸入口をエアガイド12からの外気流の進行領域Wに突入させていないので、エアインテーク11の吸入口には前記異物が直接入り込まなくなるとともに、エンジン3内で発生する負圧によっても吸入されずに済む。
その理由としては、まず、水の塊や大粒水は、図5に示すように、エアガイド12の排出口から放出された後、エアクリーナボックス10の前面10bに衝突することになって、水切り空間14へ落とされる。
また、エアクリーナボックス10の上面10aとフードインナー7aとの対向空間13によってそこを通過する外気の流速を維持するか、あるいは低下を抑えることを可能にしていて、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイド12に相当)から放出される外気の流速が遅くなって広域に拡散されるようなことがないから、エアガイド12の排出口から、空気よりも比重の重い小粒の水、雪あるいは塵埃等の異物が放出されたときには、エアクリーナボックス10の上面10aに沿って車両後方へ吹き飛ばされることになって、エアインテーク11の吸入口に吸入されなくなるのである。
このように、エアインテーク11からエアクリーナボックス10へは、水、雪あるいは塵埃等の異物が混入していない比較的低温の外気を効率よく導入させることが可能になる。それにより、エンジン3の出力向上が可能になる他、エアクリーナボックス10内に設置されるエアフィルタ(図示省略)の目詰まりやダメージを回避することが可能になる等、濾過機能を長期にわたって維持するうえで有利になる。
また、エアガイド12から放出されてエアインテーク11で吸入されずに車両後方へ向かう外気は、エンジン3から上昇した熱気をエンジンコンパートメント2の外部へ排出させる送風としても役立つので、エンジン3の放熱作用向上に貢献できる。
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、要するに、エアインテーク11とエアガイド12とを分離して、エアクリーナボックス10への直接的な異物混入を低減するとともに、吸気の低周波領域での共鳴を防止する構成において、エアクリーナボックス10、エアインテーク11ならびにエアガイド12のレイアウトや形状を工夫しているから、比較的低温で異物混入が極力少ない外気を効率よくエンジン3に供給することが可能になる。これにより、エンジン3の出力向上ならびに、エアクリーナボックス10内に設置されるエアフィルタの長寿命化等に貢献できる。
ところで、上記実施形態では、エアガイド12における外気の流線Yを車両1の左右方向の中心Pに対して斜めに傾けるようにしているが、その場合の優位性について説明する。
つまり、車両1の外表面を流れる走行風つまり外気の流れは、例えば図7の太線矢印で示すように、車両1の左右方向の中心Pにおいて車両1の前方から後方へ向けてまっすぐに流れるが、中心Pよりも両側においては車両1の左右方向中心側から斜め外側(両側)へ向けて流れることになる。
図8に示すように、前記走行風の流れに対し、エアガイド12における外気の流線Yを略一致させるように、この流線Yを車両1の左右方向の中心Pに対して斜めに傾ければ、エアガイド12に流入した外気がエアガイド12により大きく屈曲されずに済む。そのために、エアガイド12内での外気の流通抵抗が小さくなるので、エアガイド12から放出される外気の流速が低下しにくくなる。
このエアガイド12の設置角度θは、走行風の流れの形態に応じて異なると考えられるが、参考までに、車両1の左右方向中心Pに対する前記流線Yの傾き角度θは、例えば0度〜40度、好ましくは5度〜35度とすることができる。
また、上記実施形態では、エアインテーク11をエアガイド12よりも車両1の左右方向一側にずらして配置したうえで、エアインテーク11の吸入口を車両1の左右方向の中心Pへ向けて開口させるようにしている。このようにした場合、エンジン3等から発生する熱気をエアインテーク11が吸入しにくくなってエアインテーク11から外気を吸入しやすくなる。このような点でも、エアインテーク11からエアクリーナボックス10に比較的低温の外気を効率よく吸入させるとともに、空気よりも比重の重い小粒の水、雪あるいは塵埃等の異物を吸入しにくくさせるうえで有利となる。
参考までに、上記実施形態の比較例として、例えば従来例の項目で提示した特許第3676566号公報に示されているように、第2吸気ダクト(エアインテーク11に相当)を第1吸気ダクト(エアガイド12に相当)よりも車両の左右方向中心寄りに偏らせて配置し、第2吸気ダクトの吸入口を車両一側へ向けて開口させるようにしたものがある。
この比較例の場合、第1吸気ダクトに吸入された外気が2度屈曲されるようになっている関係より、外気の流通抵抗が大きくなることが懸念される他、第1吸気ダクトの排出口より第2吸気ダクトを車両の左右方向中心寄りに配置している関係より、エンジン等から発生する熱気を第2吸気ダクトが吸入しやすくなることが懸念される。このような比較例に比べると、上記実施形態のほうが優れていると言える。
この他、上記実施形態では、エアインテーク11とエアガイド12との相対位置関係について、図2および図6に示すように上から見たときに、エアインテーク11の吸入口の開口端縁を、エアガイド12においてエアインテーク寄りの壁面の延長線(Lに相当)上に配置させた例を挙げている。しかしながら、例えば図8の実線で示すように、エアインテーク11の吸入口の開口端縁を、前記延長線Lの手前側へ離すようにオフセットして配置させることが可能であり、また、例えば図8の破線で示すように、エアインテーク11の吸入口の開口端縁を、前記延長線Lを越えてエアガイド12の中心側へ近づけるようにオフセットして配置させることも可能である。
ここで、図2および図6に示す状態をオフセットゼロ、図8の実線で示すオフセット状態をプラスオフセット、また、図8の破線で示すオフセット状態をマイナスオフセットとそれぞれ言うことにする。
ちなみに、マイナスオフセットを増やし過ぎると、エアガイド12から放出される外気がエアインテーク11の吸入口寄りの側面に衝突して渦流を発生する傾向となり、エアインテーク11内に前述の異物が吸入されやすくなることが懸念される。
一方、プラスオフセットを増やし過ぎると、エアガイド12から放出される外気が図8の二点鎖線で示すように広がる傾向となり、エアインテーク11内に前述の異物が吸入されやすくなる他、エアインテーク11にエンジンコンパートメント2内の熱気が吸入されやすくなり、エアクリーナボックス10内への吸気温度が高くなりやすくなることが懸念される。
そこで、マイナスオフセットとプラスオフセットとの各最大値、つまりオフセットの許容範囲を調べているので、図9および図10を参照して説明する。
まず、図9には、オフセットの量に対する雪の吸い込み量を示している。なお、図9の縦軸は、オフセットゼロにおけるエアインテーク11への雪の吸い込み量を示している。図9の横軸は、オフセットの量で、プラスオフセットは正の値となり、マイナスオフセットは負の値となる。
この図9に示す関係を調べるにあたっては、車両1を実際に走行させずに実験室において吹雪中の走行を模擬する条件で実験した。この条件としては、例えばエアガイド12の排出口の幅寸法を100mm、エアガイド12の排出口の高さ寸法を25mm、エアインテーク11の吸入口の幅寸法を120mm、エアインテーク11の吸入口の高さ寸法を25mmとし、車両1外側の環境(実験室)温度を−5℃、走行速度を平均60km/h、降雪量を20g/minに設定している。
結果としては、図9に示しているように、−20mm〜30mmの範囲では、オフセットゼロの場合に比べても遜色のないことが判る。このことから、マイナスオフセットの最大値を−20mmに、また、プラスオフセットの最大値を30mmにそれぞれ特定するのが最適であると言える。
但し、雪の吸い込み量が所定の閾値α以下になるときのオフセット量を調べた結果、図9に示しているように、−30mm〜50mmの範囲になった。前記の閾値αは、エアクリーナボックス10内に収納されるエアフィルタ(図示省略)の目詰まりのしやすさを考慮して設定されるもので、例えば10g/minに設定される。この数値は、エアフィルムの目詰まりを抑制するのに適した値であり、余裕を持たせた値にしている。
次に、図10には、オフセットの量に対するエアクリーナボックス入口の吸気温度の上昇傾向を示している。なお、図10の縦軸は、外気温度を基準にして、オフセットの変化に伴うエアクリーナボックス10の入口における吸気温度の昇温量を示している。前記外気温度とは、一般的に車両1外側の雰囲気温度のことである。ここではマイナスオフセットに関して調べていない。というのは、そもそもオフセットをマイナス側にすると、エアガイド12から排出される外気流によってエンジン3等から発生する熱気を吸入しにくくなるからである。
この図10に示す関係を調べるにあたっては、車両1を実際に走行させずに実験室において走行状況を模擬する条件で実験した。この条件としては、例えばエアガイド12の排出口の幅寸法を100mm、エアガイド12の排出口の高さ寸法を25mm、エアインテーク11の吸入口の幅寸法を120mm、エアインテーク11の吸入口の高さ寸法を25mmとし、外気温度(実験室の室内温度)を30℃、走行速度を平均30km/hに設定している。
結果としては、図10に示しているように、プラスオフセットを大きくするに従いエアクリーナボックス10の入口の吸気温度が高くなる。特に、プラスオフセットの量が50mmを起点にして増えると、エアクリーナボックス10の入口の吸気温度の昇温量が急峻に増加し始めていることが判る。この知見からも、プラスオフセットの最大値を50mmに特定することができる。
以上の結果に基づき総合的に判断すると、オフセットの許容範囲としては、−30mm〜50mm、好ましくは、−20mm〜30mmの範囲で適宜に設定することが適切であると考えるに至った。
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下でいくつかの例を挙げる。
(1)上記実施形態において、エアインテーク11やエアガイド12の姿勢は、前記した交差角度βを保った状態で変更することが可能である。
例えば図11に示すように、エアインテーク11の姿勢を図6に示す実施形態の場合と同じにしたまま、車両の左右方向の中心に沿う線Pに対するエアガイド12の姿勢を図6に示す実施形態の場合よりも大きく傾けることにより、流線Yに対する外気吸入方向Xの交差角度βを図6に示す実施形態の場合よりも大きく設定することが可能である。また、例えば図12に示すように、エアガイド12の姿勢を図6に示す実施形態の場合と同じにしたまま、エアインテーク11の車両外側の端部を車両の後ろ側にずらすようにエアインテーク11の姿勢を変更することにより、流線Yに対する外気吸入方向Xの交差角度βを図6に示す実施形態の場合よりも大きく設定することが可能である。
(2)上記実施形態では、エアガイド12の下壁12cに切り欠き12dを設けることによって、エアクリーナボックス10の前面10bの前方に水切り空間14(図1および図5に記載)を確保した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものでない。
具体的に、例えば図13に示すように、エアガイド12に切り欠き12dを設けずに、このエアガイド12の排出口を、エアクリーナボックス10の前面10bから遠ざけるように配置させることにより、エアガイド12の排出口をエアクリーナボックス10との上面10aの位置から可及的に低くしたうえで、水切り空間14を確保することが可能である。
エアガイド12の排出口からエアクリーナボックス10の前面10bまでの離隔寸法Lnについては、例えば図14に示すように、エアガイド12の排出口から放出される水の塊や大粒水を、エアクリーナボックス10の前面10bに衝突させて水切り空間14に落とすことを可能とするように、適宜に設定される。
このようにすれば、エアガイド12に流入した水の塊や大粒水は、エアガイド12の排出口から放出された後、エアクリーナボックス10の前面10bに衝突することになって、水切り空間14へ落とされるようになる。そのため、エアインテーク11に水分が入ることを防止できるようになる。
(3)上記実施形態において、エアガイド12の通路断面積は、吸入口側から排出口側へ向けて漸次小さくするように設定することもできる。その場合、エアガイド12の吸入口に流入する外気を絞り作用により加速して排出口から勢いよく放出させることが可能になる。
(4)上記実施形態において、エアガイド12における外気の流線Yは、車両1の左右方向の中心線P(図2および図5に記載)と平行に配置することも可能である。
(5)上記実施形態では、エアクリーナボックス10の上面10aと、エアガイド12の後半領域12bとを、エンジンフード7のフードインナー7aの傾斜角度と略同一の角度で傾斜させた例を挙げているが、エアガイド12の後半領域12bは、必ずしも、エンジンフード7のフードインナー7aの傾斜角度と同一とする必要はない。
1 車両
2 エンジンコンパートメント
3 エンジン
7 エンジンフード
7a フードインナー
8 フロントバンパー
9 開口部
10 エアクリーナボックス
10a エアクリーナボックスの上面
10b エアクリーナボックスの前面
11 エアインテーク
12 エアガイド
12b エアガイドの後半領域
12c エアガイドの下壁
12d エアガイドの下壁の切り欠き
13 エアクリーナボックスの上面とフードインナーとの対向空間
X エアインテークの外気吸入方向
Y エアガイドの外気の流線
W エアガイドからの外気流の進行領域
L エアガイドにおけるエアインテーク寄りの壁面の延長線
【0004】
い。
[0020]
このような事情に鑑み、本発明は、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路を途中で分離して、エアクリーナボックスへの直接的な異物流入や吸気騒音の発生を低減する吸気構造を前提とし、前記従来例の課題を解消することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0021]
本発明に係る車両の吸気構造は、車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、前記エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間の鉛直方向に沿う間隔は、前記エアガイドの排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定されており、前記エアガイドから放出される外気の流線に対して前記エアインテークの外気吸入方向が交差するように設定され、かつ、エアインテーク吸入方向は、前記エアクリーナボックス上面に平行とされている、ことを特徴としている。
[0022]
本発明は、要するに、車両前端からエアクリーナボックスまでの吸気通路として、別体であるエアガイドとエアインテークとを用いることによって、前記吸気通路を途中で分離する形態の吸気構造を前提としているから、エアクリーナボックスへの直接的な異物(水、雪、塵埃等)混入や吸気騒音の発生を低減することが可能になっている。
[0023]
このような前提において前記の特徴を有する構成にすれば、エアガイドの排出口から放出される外気が、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間を通って車両後方へ流れるようになるが、この対向空間を通る走行風は、エンジンで発生する負圧によってエアインテ
【0005】
ークの吸入口から吸引されて、エアクリーナボックスに取り込まれる。
[0024]
そして、本発明では、エアガイドの排出口を、エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間に、あたかも直線的に連通させるようにしていて、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)の排出口を大空間に開放するような形態にしていない。
[0025]
このような本発明の構成では、エアガイドの排出口から放出される外気が、前記対向空間を通過するときに流速が遅くならずに維持されやすくなるので、特許文献3に係る従来例のように、第1吸気ダクト(エアガイドに相当)から放出される外気がその近傍に滞留するということが起きにくくなる。本発明では、エアガイドから放出される外気の流線に対してエアインテークの外気吸入方向を交差させるようにエアガイドとエアインテークとの配置関係を特定しており、前記理由によりエアガイドから放出される外気に含まれる異物がエアインテークの吸入口から速やかに遠ざけられるように送出されるので、当該外気に含まれる異物がエアインテークに吸入されにくくなる。
[0026]
これにより、エアクリーナボックスへの異物吸入を可及的に回避しながら、比較的低温の外気を効率よく導入することが可能になるので、エンジンの出力向上ならびにフィルタの長寿命化を図るうえで有利となる。しかも、エアガイドから放出される外気を方向転換させて異物を除去する必要がないので、前記方向転換用の部品が不要である。
[0027]
本発明に係る車両の吸気構造は、車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、前記エアガイドから放出される外気の流線に対して前記エアインテークの外気吸入方向

Claims (6)

  1. 車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、
    吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、
    吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、
    前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、
    前記エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間の鉛直方向に沿う間隔は、前記エアガイドの排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定される、ことを特徴とする車両の吸気構造。
  2. 車両前部のエンジンコンパートメント内において前傾形状のエンジンフード寄りに配置されるエアクリーナボックスと、
    吸入口が車両前端に前向きに開放するように配置されかつ排出口が前記エアクリーナボックスの上面手前に後向きに開放するように配置されるエアガイドと、
    吸入口が前記エアクリーナボックスの上面上で前記エアガイドの排出口近傍に離隔配置されかつ下流側が前記エアクリーナボックスに連結されるエアインテークとを有し、
    前記エアクリーナボックスの上面は、前記エンジンフードの内面と略平行に対向するような前傾形状とされ、
    前記エアガイドから放出される外気の流線に対して前記エアインテークの外気吸入方向が交差するように設定され、
    前記エアガイドの下壁の排出口側に、前記エアクリーナボックスにおいて前向きの面からの離隔距離を大きくするための切り欠きが設けられている、ことを特徴とする車両の吸気構造。
  3. 請求項2に記載の車両の吸気構造において、
    前記エアクリーナボックスの前傾形状の上面とエンジンフードの内面との対向空間の鉛直方向に沿う間隔は、前記エアガイドの排出口の鉛直方向に沿う間隔と略同じに設定される、ことを特徴とする車両の吸気構造。
  4. 請求項2または3に記載の車両の吸気構造において、
    前記エアインテークの吸入口は、前記エアガイドから放出される外気流の進行領域の近傍に配置される、ことを特徴とする車両の吸気構造。
  5. 請求項2から4のいずれか一つに記載の車両の吸気構造において、
    前記エアガイドの排出口とエアインテークの吸入口との離隔空間の下方には、前記エンジンやそれに付設される部品から発する熱気の上昇を遮る遮蔽部材が設けられる、ことを特徴とする車両の吸気構造。
  6. 請求項2から5のいずれか一つに記載の車両の吸気構造において、
    当該吸気構造を平面的に見て、前記エアインテークの吸入口の開口端縁が、前記エアガイドにおけるエアインテーク寄りの壁面の延長線上に配置される状態をオフセットゼロとし、また、前記開口端縁が前記延長線の手前側へ離される状態をプラスオフセットとし、さらに、前記開口端縁が前記延長線を越えてエアガイドの中心側へ近づけられる状態をマイナスオフセットとすると、
    前記オフセットが、−30mm〜50mmの範囲内で設定される、ことを特徴とする車両の吸気構造。
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