WO2013054406A1 - 車両前部構造 - Google Patents

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WO2013054406A1
WO2013054406A1 PCT/JP2011/073442 JP2011073442W WO2013054406A1 WO 2013054406 A1 WO2013054406 A1 WO 2013054406A1 JP 2011073442 W JP2011073442 W JP 2011073442W WO 2013054406 A1 WO2013054406 A1 WO 2013054406A1
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heat exchanger
cooling
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正夫 田島
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle front structure.
  • Cooling modules are known in which an axial fan is disposed behind the radiator and condenser (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-056717 and 2008-019741).
  • An object of the present invention is to obtain a vehicle front structure that can efficiently guide cooling air to a heat exchanger.
  • the vehicle front structure includes a heat exchanger and an air flow that has passed through the air-side flow path of the heat exchanger from an opening facing downward in the vehicle toward the heat exchanger.
  • a flow path member that forms a discharge flow path that discharges to the outside of the vehicle and a reduced flow path that gradually narrows from the front end side toward the rear end side increase the traveling wind that flows from under the vehicle floor on the front end side.
  • an air flow promoting structure for flowing out from between the heat exchanger and the opening in the discharge flow path.
  • the vehicle traveling wind flows into the reduced flow path of the air flow promoting structure, and flows out from the reduced flow path portion to the intermediate portion of the discharge flow path.
  • the flow velocity of the traveling wind is increased.
  • negative pressure is generated around the outflow portion of the traveling wind from the reduced flow path in the discharge flow path, that is, behind the heat exchanger (negative pressure increases), compared with a configuration in which no air flow promotion structure is provided.
  • the cooling air passing through the air side flow path of the heat exchanger is generated or promoted.
  • the cooling air can be efficiently guided to the heat exchanger.
  • the air flow promotion structure includes an exhaust system component disposed on the vehicle front side with respect to the opening of the exhaust flow channel, and at least a part of the exhaust system component, wherein at least a part of the reduced flow channel is formed. It is good also as a structure comprised by the member containing the heat insulation member covered from the vehicle front and upper direction.
  • the reduced flow path portion is configured using the parts required for the function of the vehicle. Further, exhaust system parts, that is, exhaust gas can be cooled by the traveling wind.
  • the exhaust system component may be configured to include a muffler that is arranged to be longitudinal in the vehicle width direction and flattened in the vehicle vertical direction.
  • the air flow comes into contact with the wide surface of the flat muffler, and the exhaust cooling effect is great.
  • the air that passes through the heat exchanger by operating by being provided on the rear side of the vehicle with respect to the heat exchanger in the discharge flow path and on the front side of the vehicle with respect to the portion through which the air flows out. It is good also as a structure provided with the fan which produces
  • the amount of cooling air passing through the air-side flow path of the heat exchanger can be secured.
  • the vehicle front structure according to the present invention has an excellent effect that the cooling air can be efficiently guided to the heat exchanger.
  • FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a vehicle front structure according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a plan view schematically showing a vehicle front structure according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the sub muffler and insulator which comprise the vehicle front part structure which concerns on embodiment of this invention.
  • a vehicle front structure 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the schematic structure of the automobile V to which the vehicle front structure 10 is applied, the cooling unit structure, the air flow promoting structure for promoting the introduction of traveling wind to the cooling unit, and the operation of this embodiment will be described in this order.
  • an arrow FR appropriately shown in the drawing indicates a forward direction in the vehicle longitudinal direction
  • an arrow UP indicates an upward direction in the vehicle vertical direction
  • an arrow W indicates a vehicle width direction.
  • the front-rear direction of the vehicle and the up-down direction of the vehicle are indicated.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the front portion of the automobile V to which the vehicle front structure 10 is applied.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the front portion of the automobile V. It is shown.
  • a power unit chamber 14 in which a power unit 12 is disposed is disposed on the front end side of the automobile V.
  • the power unit 12 in this embodiment includes an engine 12E that is an internal combustion engine as a drive source for driving a front wheel Wf as a wheel.
  • the power unit 12 may be configured as a hybrid type including an electric motor for driving the front wheel Wf in addition to the engine 12E.
  • the vehicle V includes an exhaust system 16 for discharging the exhaust of the engine 12E constituting the power unit 12 to the outside of the vehicle.
  • the exhaust system 16 includes an exhaust pipe 18, one end of which is connected to an engine exhaust port, a catalytic converter 20, and a silencer 22.
  • the catalytic converter 20 and the silencer 22 are provided in series with the exhaust pipe 18 and may be regarded as constituting a part of the exhaust pipe 18.
  • the exhaust pipe 18 is connected to the front side of the engine 12E, and is led into the floor tunnel 24 through the side of the engine 12E.
  • the rear end of the exhaust pipe 18, that is, the atmosphere open end reaches the vicinity of the rear end of the automobile V.
  • the catalytic converter 20 is provided in the exhaust pipe 18 (between the engine 12E) and is disposed on the front side with respect to the engine 12E.
  • the silencer 22 includes a sub-muffler 22S partially or wholly disposed in the floor tunnel 24, and a main muffler (not shown) provided behind the sub-muffler 22S (exhaust downstream side).
  • the specific shape and arrangement of the sub muffler 22S will be described later together with the main part of the present embodiment.
  • the sub-muffler 22S corresponds to the exhaust system part and muffler of the present invention.
  • the power unit chamber 14 in which the power unit 12 including the engine 12E that is an internal combustion engine is disposed can be regarded as a so-called engine room.
  • the rear end portion of the power unit chamber 14 in the vehicle front-rear direction is defined by a dash panel 26 that separates from the vehicle compartment C.
  • the dash panel 26 is joined to the front end of the floor panel 28 in the vehicle front-rear direction.
  • the above-described floor tunnel 24 having a “U” shape opening downward in a front sectional view is formed.
  • the floor tunnel 24 opens toward the power unit chamber 14 at the front end (dash panel 26), and a portion from the middle portion to the rear portion of the exhaust pipe 18 inside thereof, a sub muffler 22S forming a part of the silencer 22 and the like. Is housed.
  • a cooling unit 30 that is a heat exchanger is provided so as to close the opening end 24F on the front side of the floor tunnel 24 when viewed from inside the power unit chamber 14. Therefore, in this embodiment, the cooling unit 30 is arranged on the rear side with respect to the power unit 12. In addition, the cooling unit 30 in this embodiment is in a forward inclined posture so that the upper end side is positioned forward of the lower end side.
  • the cooling unit 30 includes a radiator that is a heat exchanger that circulates cooling water between the power unit 12 and the engine 12E to cool the engine 12E.
  • the cooling unit 30 includes a condenser (condenser) that is a heat exchanger constituting an air conditioner (refrigeration cycle) (not shown).
  • a fan unit 32 including a fan 32F is provided on the rear side of the cooling unit 30.
  • the fan unit 32 has a fan shroud 32S that covers between the fan 32F and the cooling unit 30, and is modularized with the cooling unit 30 via the fan shroud 32S.
  • the cooling air after heat exchange with the engine cooling water and the air conditioner refrigerant passes through an exhaust duct 24D as an exhaust passage, which is a space in the floor tunnel 24, and below the floor through a downward opening 24L of the floor tunnel 24. It is supposed to be discharged. Although details will be described later, the cooling air that has passed through the exhaust duct 24D is discharged from the rear portion of the air flow promotion structure 40 (sub muffler 22S) in the downward opening 24L of the floor tunnel 24 to the outside of the vehicle.
  • the floor tunnel 24 (floor panel 28) corresponds to the flow path member forming the exhaust flow path in the present invention.
  • the rear portion of the air flow promotion structure 40 in the downward opening 24L of the floor tunnel 24 corresponds to the downward opening of the vehicle in the exhaust passage.
  • the under cover 34 is a resin plate-like member that covers the power unit chamber 14 from below.
  • the air intake 36 is disposed in front of the cooling unit 30 in the under cover 34.
  • the under cover 34 has a rear end position that is substantially coincident with a lower end (front end of the floor panel 28) of the dash panel 26 and does not cover the downward opening 24L of the floor tunnel 24.
  • the rear end of the under cover 34 is coupled to and supported by a cross member 37 forming a vehicle body skeleton.
  • the cross member 37 also supports the lower end of the cooling unit 30 via the bracket 37A.
  • the cooling air introduced from the air intake 36 is mainly a traveling air of the automobile V or an air flow generated by the operation of the fan unit 32 (hereinafter referred to as forced cooling air). That is, heat exchange in the cooling unit 30 is performed by running air from the vehicle V or forced cooling air from the fan unit 32 flowing through the air-side flow path of the cooling unit 30.
  • the cooling ECU determines that the vehicle speed of the vehicle V is a predetermined vehicle speed (for example, 80 km / hr) or less and the cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined temperature
  • the cooling ECU performs fan operation.
  • the unit 32 is configured to be operated. When the fan unit 32 is operated, the air under the floor of the automobile V is guided to the cooling unit 30 through the air intake 36 as forced cooling air by the suction force.
  • the cooling ECU stops or maintains the fan unit 32 in the stopped state. Thereby, when the vehicle speed of the automobile V exceeds a predetermined vehicle speed, the traveling wind is guided to the cooling unit 30 through the air intake 36.
  • the vehicle front structure 10 includes a sub-muffler 22 ⁇ / b> S constituting the silencer 22, and a heat insulator 38 as a heat insulating (heat insulating) member, and an air flow for promoting traveling air passing through the cooling unit 30.
  • a promotion (assist) structure 40 is formed. Therefore, in this embodiment, the sub-muffler 22S corresponds to the exhaust system component and muffler in the present invention. This will be specifically described below.
  • the sub muffler 22 ⁇ / b> S is formed in a rectangular shape that is long in the vehicle width direction in a plan view, and is formed in an elliptical shape in which the vertical direction is substantially coincided with the minor axis direction in a side view. ing. That is, the sub muffler 22S is a flat muffler that is flattened in the vertical direction. As shown in FIG. 1, the sub muffler 22 ⁇ / b> S is disposed behind the fan unit 32 and substantially along the opening surface (horizontal plane) of the downward opening 24 ⁇ / b> L of the floor tunnel 24.
  • the exhaust pipe 18 on the power unit 12 (upstream) side is connected to the end surface in the vehicle width direction of the sub muffler 22S, and the exhaust pipe 18 on the main muffler (downstream) side extends rearward from the center in the vehicle width direction of the sub muffler 22S. It extends toward.
  • the heat insulator 38 is a plate-like member disposed between the sub muffler 22S, the cooling unit 30, and the fan unit 32. That is, the fan unit 32 covers the sub muffler 22S in a non-contact manner and is disposed so as to block the heat transfer path from the sub muffler 22S to the cooling unit 30 and the fan unit 32.
  • the front end 38F of the heat insulator 38 protrudes forward from the sub muffler 22S and reaches the vicinity of the lower end (cross member 37) of the cooling unit 30 and the opening surface of the downward opening 24L of the floor tunnel 24.
  • the rear end 38R of the heat insulator 38 reaches a substantially central portion in the front-rear direction of the sub muffler 22S.
  • a reduced flow path (throttle flow path) 42 is formed between the sub-muffler 22S and the heat insulator 38 described above.
  • the reduced flow path 42 has a flow path height that gradually decreases from the front side of the vehicle to the rear side in a side sectional view (the cross-sectional area of the flow path gradually decreases). It is made into a shape.
  • the vehicle front structure 10 includes a lower plate 44 that forms the lower wall of the reduction flow path 42 in front of the sub muffler 22S.
  • the reduced flow path 42 in this embodiment is formed by the sub muffler 22S, the lower plate 44, and the heat insulator 38 as a flow path whose flow path height gradually decreases from the vehicle front side toward the rear side as a whole. ing.
  • the lower plate 44 is positioned below the opening surface of the downward opening 24L of the under cover 34 and the floor tunnel 24 with the front end 44F positioned below the rear end 44R from the downward opening 24L of the floor tunnel 24. It is overhanging. Accordingly, the lower plate 44 is configured to function also as an aerodynamic member for guiding the traveling wind into the reduced flow path 42.
  • the vertical position of the front end 44F of the lower plate 44 is substantially coincident with the vertical position of the lowermost part of the sub muffler 22S. Furthermore, the front end 44 ⁇ / b> F of the lower plate 44 is disposed behind the front end 38 ⁇ / b> F of the heat insulator 38.
  • the opening end 42 ⁇ / b> F on the front side of the reduced flow path 42 is opened forward and downward below the downward opening 24 ⁇ / b> L of the floor tunnel 24.
  • the open end 42R on the rear side of the reduced flow path 42 is opened substantially directly rearward.
  • the rear portion of the reduced flow path 42 is divided into a plurality of flow paths by a partition wall 46 erected so as to connect the sub muffler 22S and the heat insulator 38.
  • the sub-muffler 22S and the heat insulator 38 have substantially the same position in the vehicle width direction end portion, and the vehicle width direction end portion on the same side is connected by the standing wall 48. Therefore, the reduced flow path 42 is closed in the vehicle width direction by the pair of standing walls 48 and is divided into a plurality of flow paths by the partition wall 46 in the vehicle width direction.
  • the reduced flow path 42 described above increases the flow velocity of the traveling wind due to the throttle shape and flows out from the opening end 42R.
  • the traveling wind is further discharged below the floor from a portion behind the sub muffler 22S in the downward opening 24L of the floor tunnel 24.
  • a negative pressure is generated in the vicinity of the opening end 42 ⁇ / b> R of the reduced flow path 42, and the air flow passing through the cooling unit 30 is promoted.
  • the reduced flow path 42 formed by the sub muffler 22 ⁇ / b> S, the heat insulator 38, the lower plate 44, the partition wall 46, and the standing wall 48 is the main part of the air flow promotion structure 40.
  • cooling water circulates between the power unit 12 and the radiator portion of the cooling unit 30 when traveling.
  • the cooling water is cooled by heat exchange with air in the cooling unit 30.
  • the refrigerant circulates in the order of the condenser portion of the cooling unit 30, the expansion valve, the evaporator, and the compressor to form a refrigeration cycle.
  • the cooling unit 30 functions as a condenser that cools and condenses the refrigerant by heat exchange with air.
  • the heat exchange in the cooling unit 30 is performed by running air of the automobile V or an air flow generated by the operation of the fan unit 32, that is, forced cooling air, flows through the air-side flow path of the cooling unit 30.
  • the cooling ECU (not shown) determines that the vehicle speed of the vehicle V is equal to or lower than a predetermined vehicle speed and the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature
  • the fan unit 32 is operated by the cooling ECU. Then, the air under the floor is guided to the cooling unit 30 as forced cooling air through the air intake 36 by the suction force of the fan unit 32.
  • an air flow flowing from the front to the rear through the reduced flow path 42 is generated or promoted by the negative pressure generated by the forced cooling air. That is, in a state where the vehicle speed is low and the amount of traveling wind is small, the flow of the reduced flow path 42 is promoted by the air flow in which the forced cooling air flows out from the downward opening 24L of the floor tunnel 24 behind the opening end 42R. . Thereby, the exhaust in the sub muffler 22S is cooled.
  • the fan unit 32 is stopped by the cooling ECU.
  • the blades of the stopped fan 32 ⁇ / b> F in the fan unit 32 serve as ventilation resistance to the traveling wind passing through the cooling unit 30.
  • the capacity and arrangement of the cooling unit 30 are relied upon in order to obtain the required cooling performance.
  • the traveling wind flows into the reduced flow path 42 from the opening end 42F, and the traveling wind is reduced (choke) in the reduced flow path 42.
  • the speed is increased by the effect and flows out from the opening end 42R (see arrow F1 in FIG. 1). Further, the traveling wind is discharged out of the vehicle from the downward opening 24L of the floor tunnel 24 behind the sub muffler 22S (see arrow F2 in FIG. 1).
  • negative pressure is generated around the open end 42 ⁇ / b> R in the exhaust duct 24 ⁇ / b> D of the floor tunnel 24, that is, behind the cooling unit 30.
  • the cooling unit 30 can be downsized compared to the comparative example, or can be applied to a large engine and an air conditioner of the same size. That is, the required cooling performance can be ensured by the cooling unit 30 arranged in the floor tunnel 24.
  • the fan unit 32 is stopped because the vehicle speed of the automobile V is equal to or lower than the predetermined vehicle speed and the cooling water temperature is lower than the predetermined temperature, the traveling wind is accelerated through the reduced flow path 42 and the exhaust duct. To 24D.
  • the flow of air passing through the cooling unit 30 from the front side toward the rear side is promoted by being pulled by the negative pressure in the exhaust duct 24D.
  • the cooling water temperature is low, so that sufficient cooling performance is secured for low cooling requirements.
  • the exhaust passing through the sub muffler 22S is cooled by the traveling wind passing through the reduced flow path 42.
  • the fan unit 32 operates, as described above, the air flow passing through the reduced flow path 42 is generated or promoted by the forced cooling air generated by the operation of the fan unit 32.
  • the cooling effect of the exhaust in the sub muffler 22S can be obtained even when the automobile V is traveling at a low speed or stopped.
  • the sub-muffler 22S having a low exhaust flow velocity in the components at the front part of the exhaust system 16 is configured to come in contact with fresh traveling air on its wide upper surface (flat surface), the exhaust cooling efficiency is high.
  • the insulator is not required in the exhaust system 16 behind (downstream side) the sub muffler 22S. That is, the heat insulator 38 is reduced in size as compared with the comparative example in which the air flow promotion structure 40 is configured without using the components of the exhaust system 16.
  • the exhaust system 16 is required to maintain a high temperature up to the catalytic converter 20, but the exhaust performance is maintained by the sub-muffler 22S on the downstream side of the catalytic converter 20, so that the required exhaust performance is maintained. Rather, the volume (pressure) of the exhaust is reduced by cooling, which contributes to the promotion of exhaust.
  • the sub muffler 22S and the heat insulator 38 cover the cooling unit 30 and the fan unit 32 from the downward opening 24L side of the floor tunnel 24. For this reason, foreign matters such as mud, stones, and dust are prevented from entering the cooling unit 30 and the fan unit 32. In particular, when the vehicle V is traveling backward (reversing), foreign matter can easily enter the fan 32F of the fan unit 32. However, since the sub muffler 22S and a part of the heat insulator 38 are disposed below the fan 32F, Intrusion is effectively suppressed.
  • the sub-muffler 22S and the heat insulator 38 constitute the air flow promotion structure 40 (reduction channel 42) that promotes the air flow passing through the cooling unit 30 when the fan unit 32 is stopped.
  • the present invention is not limited to this.
  • a reduced flow path that performs the above function may be formed by a dedicated part, and the reduced flow path 42 is formed by a component (for example, the exhaust pipe 18) of the exhaust system 16 other than the sub muffler 22S and a heat insulator. Also good.
  • An exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat to engine cooling water or the like may be used as an exhaust system component that is disposed in the floor tunnel 24 and constitutes at least a part of the air flow promotion structure 40. good. Furthermore, you may comprise an airflow promotion structure using the cross member etc. which connect a pair of frame
  • the cooling unit 30 includes a radiator and an air conditioning capacitor.
  • the present invention is not limited to this, and the cooling unit 30 is either a radiator or an air conditioning capacitor. It is good also as a structure which has only one side.
  • the cooling unit 30 includes a radiator and the exhaust passage 16 is used to form the reduced flow path 42.
  • an example (general FF vehicle, FR vehicle, engine vehicle such as 4WD vehicle) in which the power unit 12 is disposed in the power unit chamber 14 positioned in front of the vehicle interior C is shown.
  • the invention is not limited to this.
  • the cooling unit 30 and the like may be disposed in the above embodiment.
  • the power unit 12 may not include the engine 12E.
  • the cooling air to the cooling unit 30 is introduced from the bottom of the floor through the air intake port 36 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the cooling air flowing from the air intake formed in the front bumper cover 50 is cooled along the front-rear direction by the cooling unit 30. It is good also as a structure led to.
  • the fan unit 32 that is the forced cooling air means is provided behind the cooling unit 30, but the present invention is not limited to this.
  • it may be configured not to include forced cooling air generation means, or may be configured to include forced cooling air generation means of a type different from the fan 32F that is an axial flow fan.
  • a configuration may be provided in which forced cooling air generating means arranged at the site is provided.
  • the cooling unit 30 is arranged in the forward tilt posture, but the present invention is not limited to this.
  • the cooling unit 30 may be in an upright posture so as to be along the vertical direction in a side view.

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Abstract

熱交換器に対して効率的に冷却風を導くことができる車両前部構造を得る。 車両前部構造(10)は、熱交換器(30)と、熱交換器(30)の空気側流路を通過した空気流を該熱交換器(30)に対する後方で下向きの開口部(24L)から車外に排出させる排出流路(24D)を形成する流路部材(24)と、前端側から後端側に向けて徐々に狭くなる縮小流路(42)を成し前端側で車両フロア下から流入した走行風を増速して排出流路(24D)における熱交換器(30)と開口部(24L)との間から流出させる空気流促進構造(40)と、を備えている。

Description

車両前部構造
 本発明は、車両前部構造に関する。
 ラジエータ及びコンデンサの車両後方に軸流ファンを配置したクーリングモジュールが知られている(例えば、特開2007-056717号公報、特開2008-019741号公報参照)。
 しかしながら、ラジエータやコンデンサに対し効率的に冷却風を導くことについて、改善の余地がある。
 本発明は、熱交換器に対して効率的に冷却風を導くことができる車両前部構造を得ることが目的である。
 本発明の第1の態様に係る車両前部構造は、熱交換器と、前記熱交換器の空気側流路を通過した空気流を、該熱交換器に対する車両後方で車両下向きの開口部から車外に排出させる排出流路を形成する流路部材と、前端側から後端側に向けて徐々に狭くなる縮小流路を成し、前端側で車両フロア下から流入した走行風を増速して、前記排出流路における前記熱交換器と前記開口部との間から流出させる空気流促進構造と、を備えている。
 上記態様によれば、車両走行風は、空気流促進構造の縮小流路に流入し、該縮小流路部から排出流路の中間部に流出される。縮小流路を通過するのに伴って、走行風の流速は増速される。このため、排出流路における縮小流路からの走行風の流出部位の周囲すなわち熱交換器の後方に負圧が生じ(負圧が大きくなり)、空気流促進構造を設けない構成と比較して、熱交換器の空気側流路を通過する冷却風が生成又は促進される。
 このように、上記態様の車両前部構造では、熱交換器に対して効率的に冷却風を導くことができる。
 上記態様において、前記空気流促進構造は、前記排出流路の開口部に対する車両前側に配置された排気系部品と、前記排気系部品の少なくとも一部を、前記縮小流路の少なくとも一部が形成されるように車両前方及び上方から覆う断熱部材と、を含む部材で構成されている、構成としても良い。
 上記態様によれば、車両の機能上必要とされる部品を利用して縮小流路部が構成されている。また、走行風による排気系部品すなわち排気の冷却が可能となる。
 上記態様において、前記排気系部品は、車幅方向に長手となるように配置されると共に車両上下方向に扁平とされたマフラを含んで構成されている、構成としても良い。
 上記態様によれば、扁平マフラの広い面に空気流が接触することとなり、排気の冷却効果が大きい。
 上記態様において、前記排出流路内における前記熱交換器に対する車両後側でかつ前記縮小流路部が空気を流出させる部分に対する車両前側に設けられ、作動することで前記熱交換器を通過する空気流を生成し、車速が所定値を超えた場合に作動が禁止されるファンを備えた、構成としても良い。
 上記態様によれば、車速が所定値を超えてファンが作動されない状態において、熱交換器の空気側流路を通過する冷却風量を確保することができる。
 以上説明したように本発明に係る車両前部構造は、熱交換器に対して効率的に冷却風を導くことができるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係る車両前部構造の要部を拡大して示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る車両前部構造を模式的に示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る車両前部構造を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車両前部構造を構成するサブマフラとインシュレータとを示す斜視図である。
 本発明の実施形態に係る車両前部構造10について、図1~図4に基づいて説明する。車両前部構造10が適用された自動車Vの概略構造、冷却ユニット構造、及び冷却ユニットへの走行風の導入を促進する空気流促進構造、本実施形態の作用の順に説明することとする。なお、図中に適宜記す矢印FRは車両前後方向の前方向を、矢印UPは車両上下方向の上方向を、矢印Wは車幅方向をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。
(自動車の概略構造)
 図2には、車両前部構造10が適用された自動車Vの前部が模式的な側面図にて示されており、図3には、自動車Vの前部が模式的な平面図にて示されている。これらの図に示される如く、自動車Vの前端側には、パワーユニット12が配設されたパワーユニット室14が配置されている。この実施形態におけるパワーユニット12は、車輪としてのフロントホイールWfを駆動するための駆動源として内燃機関であるエンジン12Eを含んで構成されている。パワーユニット12は、エンジン12Eに加えてフロントホイールWf駆動用の電気モータを含むハイブリッド型として構成とされても良い。
 また、図3に示すように、自動車Vは、パワーユニット12を構成するエンジン12Eの排気を車外に排出するための排気系16を備えている。排気系16は、一端がエンジンの排気ポートに接続された排気管18と、触媒コンバータ20と、消音装置22とを含んで構成されている。触媒コンバータ20及び消音装置22は、排気管18に直列に設けられており、排気管18の一部を構成しているものと捉えても良い。
 この実施形態では、排気管18は、エンジン12Eの前側に接続され、該エンジン12Eの側方を回り込むように通してフロアトンネル24内に導かれている。図示は省略するが、排気管18の後端すなわち大気開放端は、自動車Vの後端近傍まで至っている。触媒コンバータ20は、排気管18(とエンジン12Eとの間)に設けられ、エンジン12Eに対する前側に配置されている。
 消音装置22は、一部又は全部がフロアトンネル24内に配置されたサブマフラ22Sと、該サブマフラ22Sに対する後方(排気下流側)に設けられた図示しないメインマフラとを主要部として構成されている。サブマフラ22Sの具体的な形状、配置については、本実施形態の要部と共に後述する。この実施形態ではサブマフラ22Sが本発明の排気系部品、マフラに相当する。
(冷却ユニット構造)
 上記の通り内燃機関であるエンジン12Eを含んで構成されるパワーユニット12が配設されたパワーユニット室14は、所謂エンジンルームとして捉えることができる。図2及び図3に示される如く、パワーユニット室14の車両前後方向の後端部は、車室Cとの間を隔てるダッシュパネル26にて規定されている。ダッシュパネル26は、フロアパネル28の車両前後方向の前端部に接合されている。
 フロアパネル28における車幅方向の中央部には、正面断面視で下向きに開口する「U」字状を成す上記のフロアトンネル24が形成されている。フロアトンネル24は、その前端(ダッシュパネル26)においてパワーユニット室14に向けて開口しており、その内部に排気管18の中間部から後部にかけての部分、消音装置22の一部を成すサブマフラ22S等を収容している。
 そして、車両前部構造10が適用された自動車Vでは、パワーユニット室14内から見てフロアトンネル24の前側の開口端24Fを塞ぐように、熱交換器である冷却ユニット30が設けられている。したがって、この実施形態では、冷却ユニット30がパワーユニット12に対する後側に配置されている。また、この実施形態における冷却ユニット30は、上端側が下端側よりも前方に位置するように前傾姿勢とされている。この冷却ユニット30は、パワーユニット12のエンジン12Eとの間で冷却水を循環させて該エンジン12Eを冷却する熱交換器であるラジエータを含んで構成されている。この実施形態では、冷却ユニット30は、図示しない空調装置(の冷凍サイクル)を構成する熱交換器であるコンデンサ(凝縮器)をも含んで構成されている。
 また、図1にも示される如く、冷却ユニット30の後側には、ファン32Fを含むファンユニット32が設けられている。この実施形態では、ファンユニット32は、ファン32Fと冷却ユニット30との間を覆うファンシュラウド32Sを有し、該ファンシュラウド32Sを介して冷却ユニット30とモジュール化されている。このファンユニット32の作動によって、冷却ユニット30には、その前面側から後面側に向けて、エンジン冷却水及びエアコン冷媒との熱交換を行う冷却風が通過するようになっている。
 エンジン冷却水及びエアコン冷媒との熱交換を行った後の冷却風は、フロアトンネル24内の空間である排気流路としての排気ダクト24Dを通過し、フロアトンネル24の下向き開口部24Lを通じてフロア下に排出されるようになっている。詳細は後述するが、排気ダクト24Dを通過した冷却風は、フロアトンネル24の下向き開口部24Lにおける空気流促進構造40(サブマフラ22S)の後方部分から車外に排出される構成である。換言すれば、フロアトンネル24(フロアパネル28)が、本発明における排気流路を成す流路部材に相当する。また、フロアトンネル24の下向き開口部24Lにおける空気流促進構造40の後方部分が、排気流路における車両下向きの開口部に相当する。
 一方、冷却ユニット30に対しては、アンダカバー34に形成された空気取り入れ口36から導入された空気が、ラジエータのエンジン冷却水及びコンデンサの空調冷媒との熱交換を行う冷却風として導かれるようになっている。アンダカバー34は、パワーユニット室14を下方から覆う樹脂製の板状部材である。空気取り入れ口36は、アンダカバー34における冷却ユニット30の直前方に配置されている。
 より具体的には、冷却ユニット30の下端と空気取り入れ口36の後端との前後方向における位置が略一致されている。また、アンダカバー34は、その後端位置がダッシュパネル26の下端(フロアパネル28の前端)位置と略一致され、フロアトンネル24の下向き開口部24Lを覆うことのない構成とされている。この実施形態では、図1及び図2に示される如く、アンダカバー34の後端は車体骨格を成すクロスメンバ37に結合されて支持されている。なお、クロスメンバ37は、ブラケット37Aを介して冷却ユニット30の下端をも支持している。
 空気取り入れ口36から導入される冷却風は、自動車Vの走行風、及びファンユニット32の作動により生じる空気流(以下、強制冷却風という)の何れかが主流とされる。すなわち、冷却ユニット30での熱交換は、自動車Vの走行風、又はファンユニット32による強制冷却風が冷却ユニット30の空気側流路を流れることで行われる。この実施形態では、図示しない冷却ECUによって、自動車Vの車速が所定の車速(例えば、80km/hr)以下でかつ冷却水温が所定の温度以上であると判断された場合に、該冷却ECUによってファンユニット32が作動される構成とされている。ファンユニット32が作動されると、その吸引力によって自動車Vのフロア下の空気が強制冷却風として空気取り入れ口36を通じて冷却ユニット30に導かれる構成である。
 一方、自動車Vの車速が所定の車速を超えたと判断された場合に冷却ECUは、ファンユニット32を停止し、又は停止状態に維持するようになっている。これにより、自動車Vの車速が所定の車速を越えた場合には、走行風が空気取り入れ口36を通じて冷却ユニット30に導かれる構成である。
(空気流促進構造)
 車両前部構造10では、消音装置22を構成するサブマフラ22Sと、断熱(遮熱)部材としてのヒートインシュレータ38とを含んで、走行風が冷却ユニット30を通過することを促進するための空気流促進(アシスト)構造40が構成されている。したがって、この実施形態では、サブマフラ22Sが本発明における排気系部品、マフラに相当する。以下、具体的に説明する。
 図3及び図4に示される如く、サブマフラ22Sは、平面視で車幅方向に長手の矩形状に形成されると共に、側面視で上下方向が短径方向に略一致された楕円形状に形成されている。すなわち、サブマフラ22Sは、上下方向に扁平された扁平マフラとされている。このサブマフラ22Sは、図1に示される如く、ファンユニット32に対する後方で、フロアトンネル24の下向き開口部24Lの開口面(水平面)に略沿って配置されている。サブマフラ22Sは、その下端側の一部がフロアトンネル24の下向き開口部24Lから下方に突出されている。なお、パワーユニット12(上流)側の排気管18は、サブマフラ22Sの車幅方向端面に接続されており、メインマフラ(下流)側の排気管18は、サブマフラ22Sの車幅方向中央部から後方に向けて延びている。
 ヒートインシュレータ38は、サブマフラ22Sと冷却ユニット30及びファンユニット32との間に配置された板状部材とされている。すなわち、ファンユニット32は、サブマフラ22Sを非接触で覆って、サブマフラ22Sから冷却ユニット30及びファンユニット32への熱移動経路を遮るように配置されている。この実施形態では、ヒートインシュレータ38の前端38Fは、サブマフラ22Sから前方に張り出して冷却ユニット30の下端(クロスメンバ37)近傍でかつフロアトンネル24の下向き開口部24Lの開口面近傍に至っている。ヒートインシュレータ38の後端38Rは、サブマフラ22Sの前後方向の略中央部に至っている。
 以上説明したサブマフラ22Sとヒートインシュレータ38との間には、縮小流路(絞り流路)42が形成されている。具体的には、縮小流路42は、図1に示される如く、側断面視で車両前側から後側に向けて流路高さが徐々に低くなる(流路断面積が徐々に小さくなる)形状とされている。また、車両前部構造10は、サブマフラ22Sの前方において縮小流路42の下壁を成すロアプレート44を備えている。すなわち、この実施形態における縮小流路42は、サブマフラ22S及びロアプレート44と、ヒートインシュレータ38とで、全体として車両前側から後側に向けて流路高さが徐々に低くなる流路として形成されている。
 ロアプレート44は、フロアトンネル24の下向き開口部24Lから、前端44Fが後端44Rよりも下側に位置する姿勢で、アンダカバー34及びフロアトンネル24の下向き開口部24Lの開口面よりも下方に張り出している。これにより、ロアプレート44は、縮小流路42内に走行風を案内する空力部材としても機能する構成とされている。ロアプレート44の前端44Fの上下位置は、サブマフラ22Sの最下部の上下位置に略一致されている。さらに、ロアプレート44の前端44Fは、ヒートインシュレータ38の前端38Fよりも後方に配置されている。以上により、縮小流路42の前側の開口端42Fは、フロアトンネル24の下向き開口部24Lの下方で前向き及び下向きに開口されている。一方、縮小流路42の後側の開口端42Rは、ほぼ真後を向けて開口されている。
 さらに、図3及び図4に示される如く、縮小流路42の後部は、サブマフラ22Sとヒートインシュレータ38とを繋ぐように立設された仕切壁46によって複数の流路に分割されている。また、サブマフラ22Sとヒートインシュレータ38とは、車幅方向端部の位置が略一致されており、同じ側の車幅方向端部は立壁48にて繋がれている。したがって、縮小流路42は、一対の立壁48にて車幅方向に閉じられると共に、仕切壁46にて車幅方向に複数に分割された流路とされている。
 以上説明した縮小流路42は、自動車Vの走行に伴って開口端42Fから走行風が導入されると、その絞り形状により走行風の流速を増して開口端42Rから流出させる。この走行風は、さらにフロアトンネル24の下向き開口部24Lにおけるサブマフラ22Sよりも後方の部分からフロア下に排出される。以上により、車両前部構造10では、縮小流路42の開口端42R近傍では、負圧が発生して冷却ユニット30を通過する空気流が促進されるようになっている。
 このため、車両前部構造10では、サブマフラ22S、ヒートインシュレータ38、ロアプレート44、仕切壁46、及び立壁48で形成された縮小流路42が空気流促進構造40の主要部とされている。
(作用)
 次に、実施形態の作用を説明する。
 上記構成の車両前部構造10が適用された自動車Vでは、その走行の際に、パワーユニット12と冷却ユニット30のラジエータ部分とを冷却水が循環する。この冷却水は、冷却ユニット30において空気との熱交換により冷却される。また、空調装置を作動時には、冷媒が冷却ユニット30のコンデンサ部分、膨張弁、エバポレータ、コンプレッサの順で循環して冷凍サイクルが形成される。冷却ユニット30は、空気との熱交換により冷媒を冷却して凝縮させるコンデンサとして機能する。
 この冷却ユニット30での熱交換は、自動車Vの走行風、又はファンユニット32の作動により生じる空気流すなわち強制冷却風が冷却ユニット30の空気側流路を流れることで行われる。例えば、図示しない冷却ECUによって、自動車Vの車速が所定の車速以下でかつ冷却水温が所定の温度以上であると判断された場合には、該冷却ECUによってファンユニット32が作動される。すると、ファンユニット32の吸引力によってフロア下の空気が空気取り入れ口36を通じて強制冷却風として冷却ユニット30に導かれる。
 この場合、強制冷却風により生じる負圧によって、縮小流路42を前から後へ流れる空気流が生成又は促進される。すなわち、車速が低く走行風の風量が少ない状態において、強制冷却風が開口端42Rの後方でフロアトンネル24の下向き開口部24Lから流出される空気流によって、縮小流路42の流れが促進される。これにより、サブマフラ22S内の排気が冷却される。
 そして、冷却ECUによって自動車Vの車速が所定の車速を超えたと判断された場合には、該冷却ECUによってファンユニット32が停止される。ここで、空気流促進構造40すなわち縮小流路42を備えない比較例では、ファンユニット32における停止状態のファン32Fの羽根が、冷却ユニット30を通過する走行風に対する通風抵抗とされる。このため本比較例では、冷却ユニット30での熱交換に要する冷却風量の確保が難しい。したがって、比較例の構成では、所要の冷却性能を得るために、冷却ユニット30の容量や配置に頼ることとなる。
 これに対して本実施形態では、自動車Vの車速が所定の車速を超えている場合、走行風が開口端42Fから縮小流路42に流入し、この走行風は縮小流路42の絞り(チョーク)効果によって増速されて開口端42Rから流出される(図1の矢印F1参照)。さらに、この走行風は、サブマフラ22S後方でフロアトンネル24の下向き開口部24Lから車外に排出される(図1の矢印F2参照)。これにより、フロアトンネル24の排気ダクト24D内における開口端42Rの周囲、すなわち冷却ユニット30の後方には負圧が発生する。この負圧に引っ張られるようにして(チョーク効果によって)、冷却ユニット30を前側から後側に向けて通過する空気の流れ(図1の矢印F3参照)が促進される。
 以上により、車両前部構造10では、ファンユニット32が停止されている場合でも、所要の冷却風量が確保される。したがって、車両前部構造10では、例えば上記比較例に対して冷却ユニット30を小型化したり、同じサイズで大型のエンジンや空調装置への適用が可能とされたりする。すなわち、フロアトンネル24内に配置した冷却ユニット30にて所要の冷却性能を確保することが可能となる。一方、自動車Vの車速が所定の車速以下でかつ冷却水温が所定の温度未満であるためにファンユニット32が停止される場合、走行風は縮小流路42を通過して増速されつつ排気ダクト24Dに流出される。この場合も、排気ダクト24D内の負圧に引っ張られるようにして冷却ユニット30を前側から後側に向けて通過する空気の流れが促進される。この場合、高速走行時と比較して走行風量が少ないための効果は小さいものの、冷却水温が低いために低い冷却要求に対しては十分な冷却性能が確保される。
 また、車両前部構造10では、縮小流路42を通過する走行風によってサブマフラ22S内を通過する排気が冷却される。一方、ファンユニット32が作動する場合には、上記した通り、ファンユニット32の作動により生じる強制冷却風によって縮小流路42を通過する空気流が生成又は促進される。これにより、自動車Vの低速走行時や停止時においてもサブマフラ22S内の排気の冷却効果が得られる。特に、排気系16前部の構成部品における排気流速の低いサブマフラ22Sが、その広い上面(扁平面)においてフレッシュな走行風と接触する構成であるため、排気の冷却効率が高い。
 以上により、本実施形態の車両前部構造10では、サブマフラ22Sよりも後方(下流側)の排気系16においてインシュレータを不要とすることが実現された。すなわち、排気系16の構成部品を用いずに空気流促進構造40を構成する比較例と比較して、ヒートインシュレータ38の小型化が図られている。なお、排気系16は、触媒コンバータ20までは高温の維持が要求されるが、触媒コンバータ20よりも下流側のサブマフラ22Sで排気を冷却するため、所要の排気性能は維持される。むしろ、冷却により排気の体積(圧力)が低減され、排気促進に寄与する。
 さらに、車両前部構造10では、サブマフラ22S及びヒートインシュレータ38がフロアトンネル24の下向き開口部24L側から冷却ユニット30及びファンユニット32を覆っている。このため、泥や石やゴミなどの異物が冷却ユニット30、ファンユニット32内に侵入することが抑制される。特に、自動車Vのバック走行(後進)時には、ファンユニット32のファン32Fに異物が侵入しやすいが、ファン32Fの後下方にサブマフラ22S及びヒートインシュレータ38の一部が配置されるため、該異物の侵入が効果的に抑制される。
 なお、上記した実施形態では、サブマフラ22Sとヒートインシュレータ38とで、ファンユニット32の停止時に冷却ユニット30を通過する空気流を促進する空気流促進構造40(縮小流路42)が構成された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、専用の部品にて上記機能を果たす縮小流路を形成しても良く、サブマフラ22S以外の排気系16の構成部品(例えば排気管18)とヒートインシュレータとで縮小流路42を形成しても良い。また、フロアトンネル24内に配置されて空気流促進構造40の少なくとも一部を構成する排気系部品として、排気熱をエンジン冷却水などに回収させる排気熱回収器(熱交換器)を用いても良い。さらに、トンネル両側を前後に延びる一対の骨格部材を連結するクロスメンバ等を利用して空気流促進構造を構成しても良い。
 また、上記した実施形態では、冷却ユニット30がラジエータ及び空調用コンデンサを含んで構成された礼を示したが、本発明はこれに限定されず、冷却ユニット30がラジエータ及び空調用コンデンサの何れか一方のみを有する構成としても良い。パワーユニット12が内燃機関であるエンジン12Eを含む構成では、冷却ユニット30がラジエータを含むと共に排気系16を利用して縮小流路42を形成する構成とすることが好ましい。
 さらに、上記した実施形態では、パワーユニット12が車室Cの前方に位置するパワーユニット室14に配置された例(一般的なFF車、FR車、4WD車等のエンジン車)を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン12Eを含むパワーユニット12が車室Cの後方に位置するパワーユニット室に配置される構成において、冷却ユニット30等を上記実施形態の配置としても良い。また、パワーユニット12がエンジン12Eを含まない構成としても良い。
 またさらに、上記した実施形態では、冷却ユニット30への冷却風が空気取り入れ口36を通じてフロア下から流入される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、空気取り入れ口36からの冷却風に代えて又は加えて、フロントバンパカバー50(図2、図3参照)に形成した空気取り入れ口から流入された冷却風が前後方向に沿って冷却ユニット30に導かれる構成としても良い。
 また、上記した実施形態では、冷却ユニット30の後方に強制冷却風手段であるファンユニット32を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、強制冷却風生成手段を備えない構成としても良く、軸流ファンであるファン32Fとは異なる形式の強制冷却風生成手段を設けた構成としても良く、冷却ユニット30の前方等、後方以外の部位に配置した強制冷却風生成手段を設けた構成としても良い。本発明の空気流促進構造を備えることにより、強制冷却風生成手段の有無に関わらず、冷却ユニット30を冷却風が通過することを促進する効果が得られる。
 さらに、上記した実施形態では、冷却ユニット30が前傾姿勢で配置される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、冷却ユニット30は、側面視で上下方向に沿うように直立姿勢とされても良い。
 その他、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各種変形して実施可能であることは言うまでもない。

Claims (4)

  1.  熱交換器と、
     前記熱交換器の空気側流路を通過した空気流を、該熱交換器に対する車両後方で車両下向きの開口部から車外に排出させる排出流路を形成する流路部材と、
     前端側から後端側に向けて徐々に狭くなる縮小流路を成し、前端側で車両フロア下から流入した走行風を増速して、前記排出流路における前記熱交換器と前記開口部との間から流出させる空気流促進構造と、
     を備えた車両前部構造。
  2.  前記空気流促進構造は、
     前記排出流路の開口部に対する車両前側に配置された排気系部品と、
     前記排気系部品の少なくとも一部を、前記縮小流路の少なくとも一部が形成されるように車両前方及び上方から覆う断熱部材と、
     を含む部材で構成されている請求項1記載の車両前部構造。
  3.  前記排気系部品は、車幅方向に長手となるように配置されると共に車両上下方向に扁平とされたマフラを含んで構成されている請求項2記載の車両前部構造。
  4.  前記排出流路内における前記熱交換器に対する車両後側でかつ前記縮小流路部が空気を流出させる部分に対する車両前側に設けられ、作動することで前記熱交換器を通過する空気流を生成し、車速が所定値を超えた場合に作動が禁止されるファンを備えた請求項1~請求項3の何れか1項記載の車両前部構造。
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