JP6331603B2 - 過給機付き内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の吸気装置に関し、特に、過給機から内燃機関に導入される空気を冷却するインタクーラを備えた過給機付き内燃機関の吸気装置に関する。

一般に、自動車等の車両の内燃機関には、過給機のコンプレッサにより過給されて温度が上昇した空気を冷却するインタクーラが設けられている。このインタクーラでは、コア部を通過する外気との熱交換を通じて空気の温度を低下させることにより、内燃機関の充填効率を高めることができる。

従来のこの種のインタクーラを備えた内燃機関としては、特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１および特許文献２に記載されたものは、エンジンルーム内に搭載された内燃機関の前方にインタクーラが設置されているとともに、内燃機関の後方で、かつ内燃機関の上部に吸気マニホールドが設置されており、インタクーラと吸気マニホールドとが、内径寸法が同一のインタクーラアウトレット配管によって連結される。

特許文献１に記載されたインタクーラアウトレット配管は、インタクーラの上部タンクから内燃機関の変速機側の車幅方向一端部と反対側の車幅方向他端部に沿って内燃機関の上側に向けて車両の斜め上方に延びた後、内燃機関の後部上方から内燃機関の上方を横切るようにして吸気マニホールドに連結されている。
また、インタクーラアウトレット配管に対して車両の前後方向前方側において、車両の前後方向に重なるようにしてエアクリーナインレット配管が設置されている。

特許文献２に記載されたインタクーラアウトレット配管（第３の吸気管）は、同一の内径寸法に形成されており、インタクーラアウトレット配管が、インタクーラの下部タンクから内燃機関の変速機側の車幅方向一端部と反対側の車幅方向他端部に沿って内燃機関の上側に向けて車両の斜め上方に延在している。

特開２０１１−２１５７１号公報 特開２００９−２２７１３２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたものにあっては、車幅方向他端部に熱を発生するオルタネータ等の補機が設置される場合に、インタクーラアウトレット配管が補機の上方に位置することになる。

このため、補機から発生して上昇する熱が補機の上方に滞留すると、インタクーラアウトレット配管がこの熱に晒されてしまい、インタクーラアウトレット配管を通過する空気が加熱されてしまうおそれがある。

また、特許文献１に記載されたものは、インタクーラアウトレット配管に対して車両の前後方向前方側において、車両の前後方向に重なるようにしてエアクリーナインレット配管が設置されている。このため、車両の前方からの走行風がエアクリーナインレット配管に遮られてしまい、インタクーラアウトレット配管に当たり難く、インタクーラアウトレット配管を流れる空気を効率よく冷却できない。

以上の結果、インタクーラによって冷却された空気をインタクーラアウトレット配管によってさらに冷却できず、吸気マニホールドを介して冷却した空気を内燃機関に導入できない。したがって、内燃機関の充填効率を高めることができず、内燃機関の出力性能を高めることが困難となる。

また、特許文献１、２に記載されるインタクーラアウトレット配管は、同一の内径寸法に形成されているため、例えば、インタクーラアウトレット配管を２気筒エンジンに適用した場合に、吸気脈動が最適化されず、吸気抵抗が増大してしまう。

具体的には、２気筒エンジン等において、ピストンの位相が３６０°で上下動する場合には、吸気バルブによる吸気ポートの開閉タイミングが同一となって、所謂、間欠吸気が行われ、吸気脈動が発生し、吸気脈動に起因する圧力波が発生する。

インタクーラアウトレット配管の内径寸法が同一であると、インタクーラアウトレット配管の固有振動数が低くなり、インタクーラアウトレット配管と吸気バルブに衝突して跳ね返る反射波との共鳴により、エンジンの通常回転域（例えば、３０００〜４５００ｒｐｍ）において、インタクーラアウトレット配管の吸気抵抗が大きくなる。このため、エンジンに吸入される空気量が低下しまい、内燃機関における空気の充填効率が低下する。この結果、エンジンの出力が低下するおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、インタクーラアウトレット配管を流れる空気が加熱されることを防止して、内燃機関の出力性能を高めることができるとともに、内燃機関の出力性能が低下することを防止できる過給機付き内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、過給機を有する内燃機関に取付けられた吸気装置であって、内燃機関の前後方向後部に取付けられたサージタンクおよびサージタンクの上流部に設けられた吸気導入管を有する吸気マニホールドと、内燃機関の前方に設置されるとともに、空気出口管部を有し、過給機にインタクーラインレット配管を介して接続されるインタクーラと、インタクーラの空気出口管部から内燃機関の車幅方向端部に沿って延びた後、吸気導入管に連結されるインタクーラアウトレット配管とを備え、インタクーラアウトレット配管が、インタクーラアウトレット配管の内径寸法から形成される断面積が大きい大径部と、大径部よりも内径寸法から形成される断面積が小さい小径部とを含んで構成され、小径部が、インタクーラアウトレット配管のうち空気出口管部に接続される上流端からインタクーラアウトレット配管の長さ方向中央部まで形成され、大径部が、インタクーラアウトレット配管の長さ方向中央部から吸気導入管に接続される下流端までの間に形成されるものから構成されている。

本発明の第２の態様としては、内燃機関の車幅方向端部がマウント装置を介して車両の車体に支持されるとともに、内燃機関の前後方向後部で、かつサージタンクの下方に、作動時に熱を発生する補機が取付けられ、吸気導入管を、サージタンクから車両の下方に延長させるとともに、車両の高さ方向において少なくとも補機の下部に延長させ、車両の高さ方向において空気出口管部をマウント装置よりも上方に設置するとともに、補機をマウント装置よりも下方に設置し、インタクーラアウトレット配管を、空気出口管部からマウント装置の下方および補機の下方を通して吸気導入管に接続し、大径部を、マウント装置の下方側で、かつマウント装置の車両の前後方向後部から補機の下方を通過して、少なくとも吸気導入管から下方に離隔した位置までの間に形成してもよい。

本発明の第３の態様としては、大径部の内径寸法が、大径部の長さ方向に亙って同一に形成されてもよい。
本発明の第４の態様としては、内燃機関を上方から見た状態において、大径部が補機の下方側で補機の周囲に設置されてもよい。

本発明の第５の態様としては、大径部は、小径部に連続し、補機の上端部よりも低い位置で、かつマウント装置の下方を通過する直線部と、直線部に連続し、直線部から補機の下方側に向かって延在する傾斜部と、傾斜部に連続し、傾斜部から補機の下方側に向かって湾曲する第１の湾曲部と、第１の湾曲部に連続するとともに補機の下方を車幅方向に通過し、車両の前後方向で内燃機関から後方に向かって湾曲した後、吸気導入管の下方側に向かって延在する第２の湾曲部とを含んで構成され、第２の湾曲部の下流部に、第２の湾曲部の上流から下流に向かって内径寸法が漸次縮小するテーパ部を形成し、テーパ部の下流端にテーパ部と吸気導入管とを接続する小径管部を形成し、テーパ部および小径管部とによって構成される大径部の下流部を湾曲形状に形成してもよい。

このように上記の第１の態様によれば、インタクーラアウトレット配管が、インタクーラアウトレット配管の内径寸法が大きい大径部と大径部よりも内径寸法が小さい小径部とを含んで構成され、大径部が、インタクーラアウトレット配管の長さ方向中央部から吸気導入管に接続される下流端までの間に形成される。

このため、吸気バルブの開閉に伴い発生する吸気脈動を最適化して、内燃機関の高回転域でインタクーラアウトレット配管の共鳴を発生できる。したがって、内燃機関の通常回転域においてインタクーラアウトレット配管の下流部の吸気抵抗を小さくして、内燃機関に吸入される空気量が低下することを防止できる。この結果、内燃機関の充填効率を向上でき、内燃機関の出力を向上できる。

また、インタクーラアウトレット配管の下流部に大径部を設けたので、インタクーラアウトレット配管の下流部の表面積を増大できるとともにインタクーラアウトレット配管の下流部の内径寸法を増大できる。

このため、車両の前方から車両に導入される走行風がインタクーラアウトレット配管に当たる表面積を増大でき、大径部を流れる流量の大きい空気をインタクーラアウトレット配管で効率よく冷却できる。

この結果、インタクーラアウトレット配管を流れる空気の温度を走行風によってさらに低下させて、内燃機関の吸気効率をより効果的に高めることができ、内燃機関の出力をより効果的に向上できる。

上記の第２の態様によれば、吸気導入管をサージタンクから車両の下方に延長させるとともに、車両の高さ方向において少なくとも補機の下部に延長させ、インタクーラアウトレット配管を、空気出口管部からマウント装置の下方および補機の下方を通して吸気導入管に接続した。

このため、補機の側方から下側に亙って囲むようにインタクーラアウトレット配管および吸気導入管を設置でき、補機から上昇する熱にインタクーラアウトレット配管および吸気導入管が晒されることを防止できる。

したがって、インタクーラで冷却された空気が加熱されることを防止でき、インタクーラアウトレット配管を流れる空気を低温に保つことができる。
この結果、インタクーラで冷却された空気をインタクーラアウトレット配管から吸気マニホールドを通して内燃機関に導入でき、内燃機関の充填効率をより高めて内燃機関の出力性能をより効果的に高めることができる。

また、車両の高さ方向において空気出口管部をマウント装置よりも上方に設置するとともに、補機をマウント装置よりも下方に設置し、インタクーラアウトレット配管を、空気出口管部からマウント装置の下方および補機の下方を通して吸気導入管に接続した。

このため、車両の高さ方向においてインタクーラアウトレット配管を車両の前方（上流部）から後方（下流部）に向かって低く設置でき、車両の高さ方向においてインタクーラアウトレット配管の高さ方向の寸法を長くできる。

したがって、車両の前方から車両に導入される走行風がインタクーラアウトレット配管に当たる表面積を増大でき、インタクーラアウトレット配管を効率よく冷却できる。この結果、インタクーラアウトレット配管を流れる空気の温度を走行風によってさらに低下でき、内燃機関の充填効率をより効果的に高めることができる。

また、インタクーラアウトレット配管の下流部に位置する大径部を、車両の高さ方向において上流部よりも低い位置に設置できるので、車両の底部（例えば、エンジンルームの底部）を流れる走行風が多い位置に大径部を設置できる。

このため、より多くの走行風を表面積の大きい大径部により多く当てることができ、空気をより効果的に冷却することができる。したがって、内燃機関の充填効率をより効果的に高めることができる。

また、補機の下方に大径部が設けられるので、補機から上昇する熱に大径部が晒されることを防止できる。このため、インタクーラで冷却された空気が加熱されることを防止でき、内燃機関に低温の空気を導入することができる。

また、補機の上方のスペースにインタクーラアウトレット配管が設置されないので、補機の上方のスペースを拡大できる。このため、上方から補機に容易にアクセスでき、内燃機関に対して補機を容易に着脱できる。したがって、補機のメンテナンス作業の作業性を向上できる。

さらに、インタクーラアウトレット配管をマウント装置の下方を通過させることにより、インタクーラアウトレット配管が内燃機関に取付けられた状態で、内燃機関を下方から車体に組み付ける作業時に、インタクーラアウトレット配管に邪魔されることなく、内燃機関を、マウント装置を介して車体に取付けることができる。このため、車体に内燃機関を容易に組み付けることができる。

上記の第３の態様によれば、大径部の内径寸法が、大径部の長さ方向に亙って同一に形成されるので、大径部で吸気脈動が減衰されてしまうことを防止して、吸気脈動を最適化できる。このため、内燃機関の通常運転域において内燃機関に吸入される空気量が低下することを防止して、内燃機関の充填効率をより効果的に向上でき、内燃機関の出力をより効果的に向上できる。

上記の第４の態様によれば、内燃機関を上方から見た状態において、大径部が補機の下方側で補機の周囲に設置される。このため、大径部を緩やかなカーブを描く曲率半径にすれば、大径部を通過する空気の体積を増大させた状態で緩やかなカーブに沿ってより多くの空気を内燃機関に導入できる。
この結果、内燃機関に吸入される空気量を増大させて内燃機関の充填効率をより効果的に向上でき、内燃機関の出力をより効果的に向上できる。

上記の第５の態様によれば、大径部を、直線部、傾斜部および第１の湾曲部および第２の湾曲部から構成することで、内燃機関に導入される空気量を増加できるとともに、走行風が当たる大径部の表面積を増大できる。

また、大径部が、傾斜部から補機の下方側に向かって湾曲する第１の湾曲部と、第１の湾曲部に連続するとともに補機の下方を車幅方向に通過し、車両の前後方向で内燃機関から後方に向かって湾曲した後、吸気導入管の下方側に向かって延在する第２の湾曲部とを含んで構成される。
このため、インタクーラアウトレット配管の上流から下流に流れる空気を第１の湾曲部および第２の湾曲部を通過するときの遠心力によって勢いを保ったままで内燃機関に導入できる。

また、第２の湾曲部の下流部に、第２の湾曲部の上流から下流に向かって内径寸法が漸次縮小するテーパ部を形成し、テーパ部の下流端にテーパ部と吸気導入管とを接続する小径管部を形成し、テーパ部および小径管部とによって構成される大径部の下流部を湾曲形状に形成した。

このため、吸気導入管に空気を導入する手前において小径管部によって空気の流速を高めることができる。したがって、流速の高い空気をサージタンクに導入することができ、内燃機関に導入される空気の充填効率により効果的に高めることができる。

図１は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、車両の前部の上面図である。 図２は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、車両の前部の側面図である。 図３は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、内燃機関を後面図である。 図４は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、インタクーラアウトレット配管の周辺の内燃機関の側面図である。 図５は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、オルタネータおよび吸気マニホールドを取り外した状態の車両の前部の上面図である。 図６は、本発明の過給機付き内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す図であり、内径寸法が一定の従来のインタクーラアウトレット配管と、内径寸法が異なる本実施形態のインタクーラアウトレット配管とにおけるエンジン回転数と充填効率との関係を示す図である。

以下、本発明に係る過給機付き内燃機関の吸気装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、本発明に係る一実施形態の過給機付き内燃機関の吸気装置を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、車両１は、車体２を備えており、車体２は、車両１の前後方向に延在するとともに車幅方向に設置されるサイドフレーム２Ａ、２Ｂを有する。

図１、図２において、車体２は、車両１の前後方向前方にダッシュパネル３を備えており、ダッシュパネル３は、車体２を、車両１の前後方向前方に設置されるエンジンルーム４と車両１の前後方向後方に設置されて搭乗者が搭乗する車室５とに区画する。以後、前方、後方等のような前と後とを表す表現は、車両１の前後方向に対する方向である。

エンジンルーム４には内燃機関としてのエンジン６が設置されており、エンジン６は、車幅方向一端部６ａに取付けられたマウント装置７を介してサイドフレーム２Ａに支持される。

また、マウント装置７は、エンジン６の車幅方向一端部６ａに締結する第１のマウントブラケット７ａと、第１のマウントブラケット７ａに連結して、サイドフレーム２Ａ側に延びる第２のマウントブラケット７ｂと、第２のマウントブラケット７ｂに連結して、サイドフレーム２Ａに取付けられるマウントインシュレータ部７ｃとを有する。

図３に示すように、エンジン６の車幅方向他端部６ｂには変速機８が設けられており、変速機８は、図示しないマウント装置を介してサイドフレーム２Ｂに支持される。ここで、エンジン６の車幅方向一端部６ａは、本発明の内燃機関の車幅方向端部を構成する。

図１、図２において、エンジン６には過給機９および吸気装置１０が設けられている。図１〜図３において、吸気装置１０は、エンジン６の前方に設けられ、車両１の前方から空気を取り入れる吸気ダクト１１と、吸気ダクト１１の下流端に接続され、空気を浄化するエアクリーナ１２と、エアクリーナ１２によって浄化された空気を過給機９のコンプレッサハウジング９ａに導入するエアクリーナアウトレット配管１３とを備えている。

図１において、過給機９は、コンプレッサハウジング９ａの内部に設けられた図示しないコンプレッサと、排気ガスの圧力によって回転する図示しないタービンを内蔵するタービンハウジング９ｂとを備えている。

また、吸気装置１０は、インタクーラインレット配管１４、インタクーラ１５、インタクーラアウトレット配管１６および吸気マニホールド１７を備えている。

インタクーラインレット配管１４の上流端は、過給機９のコンプレッサハウジング９ａに接続されており、インタクーラインレット配管１４の下流端は、インタクーラ１５に接続されている。

インタクーラ１５にはインタクーラアウトレット配管１６の上流端１６ａが接続されており、インタクーラアウトレット配管１６の下流端１６ｂは、吸気マニホールド１７に接続されている。ここで、上流、下流とは空気の流れる方向に対して、上流、下流を表す。

過給機９は、排気ガスの圧力を受けて回転するタービンと共に一体的に回転するコンプレッサによってエアクリーナアウトレット配管１３からコンプレッサハウジング９ａに導入される空気をインタクーラインレット配管１４に過給する。

この過給された空気は、温度が上昇するので、この高温の空気は、インタクーラ１５に導入されてインタクーラ１５によって冷却される。これにより、空気の酸素密度が高められる。この酸素密度が高められた空気は、インタクーラアウトレット配管１６から吸気マニホールド１７を介してエンジン６の図示しない吸気ポートを介して燃焼室に導入される。なお、吸気ポートは、図示しない吸気バルブによって開閉される。

図２において、インタクーラ１５は、エンジン６の前方に設置されており、インタクーラ１５は、コア部１８、アッパタンク１９およびロアタンク２０を備えている。コア部１８は、過給機９から供給される空気を走行風によって冷却するものであり、空気が流通する図示しない流通部が図示しない走行風の流通路を介して上下方向または車幅方向に並んで設置されている。

ロアタンク２０は、コア部１８の下部に設けられており、ロアタンク２０にはインタクーラインレット配管１４が接続される空気入口管部２０ａが設けられている。ロアタンク２０は、インタクーラインレット配管１４から空気入口管部２０ａを通して導入される空気をコア部１８に導入する。

アッパタンク１９は、コア部１８の上部に設けられており、アッパタンク１９にはインタクーラアウトレット配管１６の上流端１６ａが接続される空気出口管部１９ａが設けられている（図１、図２参照）。

アッパタンク１９にはコア部１８で冷却された空気が導入されるようになっており、アッパタンク１９に導入される空気は、空気出口管部１９ａからインタクーラアウトレット配管１６を介して吸気マニホールド１７に導入される。

図４において、エンジン６の後部にはオルタネータ２１が設けられており、エンジン６の車幅方向一端部６ａにはウォータポンプ２２が設けられている。

オルタネータ２１は、発電機を構成するものであり、図示しないロータおよびステータ等を備えている。ロータは、オルタネータ２１のハウジング２１Ａに回転自在に支持されており、ロータの端部にはエンジン６の車幅方向一端部６ａから外方に突出するオルタネータプーリ２１Ｂが設けられている。このため、オルタネータ２１は、作動時に高温の熱を発生する。本実施形態のオルタネータ２１は、本発明の補機を構成する。

ウォータポンプ２２は、例えば、図示しないインペラが取付けられる回転軸がエンジンの車幅方向一端部６ａから外方に突出しており、この回転軸の端部にウォータポンププーリ２２Ａが取付けられる。

オルタネータプーリ２１Ｂおよびウォータポンププーリ２２Ａにはタイミングベルト２３が巻き掛けられている。タイミングベルト２３は、クランクプーリ２４に巻き掛けられており、クランクプーリ２４は、図示しないクランクシャフトの端部に設けられ、エンジン６の車幅方向一端部６ａから外方に突出している。

これにより、オルタネータ２１およびウォータポンプ２２にはクランクシャフトの回転がタイミングベルト２３を介して伝達され、オルタネータ２１およびウォータポンプ２２は、クランクシャフトの回転に同期して駆動される。

図１〜図３において、オルタネータ２１は、吸気マニホールド１７のサージタンク２５の下方で、かつ変速機８と反対側のエンジン６の車幅方向一端部６ａ寄りに設置されており、車両１の高さ方向において、エンジン６の中央部に設置されている。

図３において、吸気マニホールド１７は、エンジン６の後部に取付けられており、エンジン６に吸入空気を分配するサージタンク２５およびサージタンク２５の上流部に設けられた吸気導入管２６を有する。ここで、図１、図２、図５において、矢印Ｗ１で示す小さい矢印は、空気の流れる方向を示している。
図３に示すように、吸気導入管２６は、サージタンク２５から車両１の下方に延長しており、車両１の高さ方向においてオルタネータ２１の下部２１ａに延長している。

図１〜図４において、インタクーラアウトレット配管１６は、インタクーラ１５の空気出口管部１９ａからエンジン６の車幅方向一端部６ａに沿って延びた後、下流端１６ｂが吸気導入管２６に連結されている。

図４に示すように、車両１の高さ方向において空気出口管部１９ａは、マウント装置７よりも上方に設置されており、オルタネータ２１は、マウント装置７を構成する第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂよりも下方に設置されている。なお、図４において、空気出口管部１９ａの高さを符号Ｔで示す。

インタクーラアウトレット配管１６は、空気出口管部１９ａからマウント装置７を構成する第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方を通過した後、オルタネータ２１の下方を通して吸気導入管２６に接続されている。

インタクーラアウトレット配管１６は、インタクーラアウトレット配管１６の内径寸法が大きい大径部１６Ａと大径部１６Ａよりも内径寸法が小さい小径部１６Ｂとを含んで構成されている。

大径部１６Ａは、インタクーラアウトレット配管１６の長さ方向中央部Ｃから吸気導入管２６に接続される下流端１６ｂまでの間に形成されており、図４、図５に示すように、エンジン６を上方から見た状態において、大径部１６Ａは、オルタネータ２１の下方側でオルタネータ２１の周囲に設置される。

また、車両１の高さ方向において、空気出口管部１９ａは、マウント装置７よりも上方に設置されており、オルタネータ２１は、第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂよりも下方に設置されている。

インタクーラアウトレット配管１６は、空気出口管部１９ａから第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方およびオルタネータ２１の下方を通して吸気導入管２６に接続されている。

大径部１６Ａは、第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方側で、かつマウント装置７の後部からオルタネータ２１の下方を通過して、吸気導入管２６から下方に離隔した位置までの間に形成されており、この範囲に設置される大径部１６Ａの内径寸法は、大径部１６Ａの長さ方向に亙って同一に形成される。

図４において、大径部１６Ａは、テーパ状の先端部を介して小径部１６Ｂに連結され、オルタネータ２１の上端部２１ｂよりも低い位置で、かつマウント装置７を構成する第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方を通過する直線部１６ｃと、直線部１６ｃに連続し、直線部１６ｃからオルタネータ２１の下方側に向かって延在する傾斜部１６ｄとを備えている。

ここで、図４において、オルタネータ２１の上端部２１ｂと直線部１６ｃの上端部１６ｕとの位置関係を分かり易くするために、オルタネータ２１の上端部２１ｂと直線部１６ｃの上端部１６ｕとを引き出し線で示す。

また、大径部１６Ａは、傾斜部１６ｄに連続し、傾斜部１６ｄからオルタネータ２１の下方側に向かって湾曲する湾曲部１６ｅと、湾曲部１６ｅに連続するとともにオルタネータ２１の下方を車幅方向に通過し、エンジン６の後方に向かって湾曲した後、吸気導入管２６の下方側に向かって延在する湾曲部１６ｆとを備えている。ここで、湾曲部１６ｅは、本発明の第１の湾曲部を構成し、湾曲部１６ｆは、本発明の第２の湾曲部を構成する。

図５において、湾曲部１６ｆの下流部には湾曲部１６ｆの上流から下流に向かって内径寸法が漸次縮小するテーパ部１６ｇが形成されており、テーパ部１６ｇの下流端にはテーパ部１６ｇと吸気導入管２６とを接続する小径管部１６ｈが形成されている。

これにより、本実施形態の大径部１６Ａは、テーパ部１６ｇおよび小径管部１６ｈによって構成される下流部が湾曲形状に形成される。

なお、大径部１６Ａは、大径部１６Ａの上流端から下流端に向かって一体で成形されており、小径管部１６ｈの下流端がインタクーラアウトレット配管１６の下流端１６ｂを構成する。また、小径部１６Ｂの上流端がインタクーラアウトレット配管１６の上流端１６ａを構成する。図４において、直線部１６ｃから傾斜部１６ｄ、湾曲部１６ｅ、１６ｆまでの範囲を示す。

次に、作用を説明する。
２気筒エンジン等において、ピストンの位相が３６０°で上下動する場合には、吸気ポートの開閉タイミングが同一となって、所謂、間欠吸気が行われ、吸気脈動が発生し、吸気脈動に起因する圧力波が発生する。

この吸気脈動は、吸気バルブの開閉で反射波が発生し、反射波が吸気マニホールド１７からインタクーラアウトレット配管１６を通ってインタクーラ１５に流れ、インタクーラ１５の空気出口管部１９ａで跳ね返ることで定在波が発生する。

この定在波により、インタクーラアウトレット配管１６がエンジン６の通常回転域（例えば、３０００〜４５００ｒｐｍ）において共鳴すると、インタクーラアウトレット配管１６の下流部の吸気抵抗が増大してしまい、エンジン６に吸入される空気量が低下する。これにより、エンジン６の通常回転域でエンジン６の充填効率が低下してエンジン６の出力が低下するおそれかある。

これに対して、本実施形態の吸気装置１０によれば、インタクーラアウトレット配管１６を、インタクーラアウトレット配管１６の内径寸法が大きい大径部１６Ａと大径部１６Ａよりも内径寸法が小さい小径部１６Ｂとを含んで構成し、大径部１６Ａを、インタクーラアウトレット配管１６の長さ方向中央部Ｃから吸気導入管２６に接続される下流端１６ｂまでの間に形成した。

このため、吸気脈動をエンジン６の高回転域にずらすことができ、吸気脈動を最適化できる。すなわち、本実施形態の吸気装置１０は、インタクーラアウトレット配管１６に大径部１６Ａを設け、大径部１６Ａの内径寸法や長さ寸法を拡大することで、インタクーラアウトレット配管１６の固有振動数を高めて、固有振動数をエンジン６の高回転域にずらすことができる。

また、吸気脈動は、インタクーラアウトレット配管１６の内部で発生する定在波が圧力波となり、インタクーラアウトレット配管１６の下流部に大径部１６Ａを設けた場合に、吸気バルブから反射する反射波の減衰量の低下を抑えて、インタクーラアウトレット配管１６を通してインタクーラ１５の空気出口管部１９ａに反射波を伝達することができ、吸気脈動をエンジン６の高回転域にずらすことができる。

これに対して、インタクーラアウトレット配管の内径寸法が同一であると、本実施形態の大径部１６Ａを有するインタクーラアウトレット配管よりも共鳴周波数が低くなり、エンジン６の通常回転域に吸気脈動がずれてしまう。

また、大径部をインタクーラアウトレット配管１６の上流部に設けると、吸気バルブによって生じる反射波の圧力が、小径部から大径部に変化するインタクーラアウトレット配管の部位で急激に下がり、インタクーラアウトレット配管１６の上流部に到達するまでに反射波が減衰してしまう。

このように反射波が減衰してしまうと、吸気脈動をエンジン６の高回転域にずらすことができず、しかも、インタクーラアウトレット配管の共鳴周波数が通常回転域にあるため、通常回転域で吸気脈動が共鳴してしまい、インタクーラアウトレット配管の下流で吸気抵抗が大きくなる。

図６は、内径寸法が一定の従来のインタクーラアウトレット配管と、内径寸法が異なる本実施形態のインタクーラアウトレット配管１６とにおけるエンジン回転数（ｒｐｍ）とエンジン６の充填効率（％）とを、実験によって測定した結果を示す図である。

図６から明らかなように、内径寸法が同一のインタクーラアウトレット配管を用いた場合（矢印Ａで示す）よりも、下流部に大径部１６Ａを有するインタクーラアウトレット配管１６を用いた場合（矢印Ｂで示す）の方が、エンジン６の高回転域においてエンジン６の充填効率を、矢印Ｃで示す分だけ向上することが証明された。

このように本実施形態の吸気装置１０は、インタクーラアウトレット配管１６の固有振動数を高めること、および吸気バルブから反射する反射波の減衰量の低下を抑えてインタクーラ１５の空気出口管部１９ａに反射波を伝達することができる。

これにより、定在波とインタクーラアウトレット配管１６の大径部１６Ａとの共鳴点を高回転領域に移動させて、エンジン６の通常回転域でインタクーラ１５の下流の吸気抵抗を低下させることができる。この結果、エンジン６の通常回転域においてエンジン６に吸入される空気量が低下することを防止して、エンジン６の充填効率を向上でき、エンジン６の出力を向上できる。

一方、本実施形態の吸気装置１０において、インタクーラ１５は、エンジン６の前方に設置されており、吸気マニホールド１７は、エンジン６の後部に設置されている。また、エンジン６の車幅方向一端部６ａには作動時に高温の熱を発生するオルタネータ２１が設置されている。

このため、インタクーラアウトレット配管１６は、エンジン６の前方から車幅方向一端部６ａを通してエンジン６の後方にレイアウトする必要がある。ところが、エンジン６の運転時に、オルタネータ２１から発生して上昇する熱（図３に矢印Ｈで示す）がオルタネータ２１の上方に滞留しており、インタクーラアウトレット配管１６をオルタネータ２１の上方に設置すると、インタクーラ１５によって冷却された空気が上方に滞留する熱によって加熱されるおそれがある。

これに対して、本実施形態の吸気装置１０によれば、インタクーラアウトレット配管１６の下流部に大径部１６Ａを設けたので、インタクーラアウトレット配管１６の下流部の表面積を増大できるとともにインタクーラアウトレット配管１６の下流部の内径寸法を増大できる。

このため、車両１の前方から車両１に導入される走行風Ｗ（図２、図４参照）がインタクーラアウトレット配管１６に当たる表面積を増大でき、大径部１６Ａを流れる流量の大きい空気をインタクーラアウトレット配管１６で効率よく冷却できる。

この結果、インタクーラアウトレット配管１６を流れる空気の温度を走行風Ｗによってさらに低下させて、エンジンの吸気効率をより効果的に高めることができ、エンジン６の出力をより効果的に向上できる。

また、本実施形態の吸気装置１０によれば、吸気導入管２６をサージタンク２５から車両１の下方に延長させるとともに、車両１の高さ方向においてオルタネータ２１の下部に延長させ、インタクーラアウトレット配管１６を、空気出口管部１９ａからマウント装置を構成する第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方およびオルタネータ２１の下方を通して吸気導入管２６に接続した。

このため、オルタネータ２１の側方から下側に亙って囲むようにインタクーラアウトレット配管１６および吸気導入管２６を設置でき、オルタネータ２１から上昇する熱にインタクーラアウトレット配管１６および吸気導入管２６が晒されることを防止できる。したがって、インタクーラ１５で冷却された空気が加熱されることを防止でき、インタクーラアウトレット配管１６を流れる空気を低温に保つことができる。

この結果、インタクーラ１５で冷却された空気をインタクーラアウトレット配管１６から吸気マニホールド１７を通してエンジン６に導入でき、エンジン６の充填効率を高めてエンジン６の出力性能を高めることができる。

また、車両１の高さ方向において空気出口管部１９ａを第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂよりも上方に設置するとともに、オルタネータ２１を第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂよりも下方に設置し、インタクーラアウトレット配管１６を、空気出口管部１９ａから第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方およびオルタネータ２１の下方を通して吸気導入管２６に接続した。

このため、車両１の高さ方向においてインタクーラアウトレット配管１６を車両の前方（上流部）から後方（下流部）に向かって低く設置でき、車両１の高さ方向においてインタクーラアウトレット配管１６の高さ方向の寸法を長くできる。

したがって、車両１の前方から車両１に導入される走行風Ｗがインタクーラアウトレット配管１６に当たる表面積を増大でき、インタクーラアウトレット配管１６を効率よく冷却できる。この結果、インタクーラアウトレット配管１６を流れる空気の温度を走行風Ｗによってさらに低下でき、エンジン６の充填効率をより効果的に高めることができる。

また、インタクーラアウトレット配管１６の下流部に位置する大径部１６Ａを、車両１の高さ方向において上流部よりも低い位置に設置できるので、エンジンルーム４の底部を流れる走行風が多い位置に大径部１６Ａを設置できる。このため、より多くの走行風を表面積の大きい大径部１６Ａにより多く当てることができ、空気をより効果的に冷却することができる。したがって、エンジン６の充填効率をより効果的に高めることができる。

また、オルタネータ２１の下方に大径部１６Ａが設けられるので、オルタネータ２１から上昇する熱に大径部１６Ａが晒されることを防止できる。インタクーラ１５で冷却された空気が加熱されることを防止でき、エンジン６に低温の空気を導入することができる。

また、オルタネータ２１の上方のスペースにインタクーラアウトレット配管１６が設置されないので、オルタネータ２１の上方のスペースを拡大できる。このため、上方からオルタネータ２１に容易にアクセスでき、エンジン６に対してオルタネータ２１を容易に着脱できる。したがって、オルタネータ２１のメンテナンス作業の作業性を向上できる。

さらに、インタクーラアウトレット配管１６を第１のマウントブラケット７ａまたは第２のマウントブラケット７ｂの下方を通過させるようにした。これにより、インタクーラアウトレット配管１６がエンジン６に取付けられた状態で、エンジン６を下方から車体２に組み付ける作業時に、インタクーラアウトレット配管１６に邪魔されることなく、エンジン６に設けられた第１のマウントブラケット７ａを、マンウトインシュレータ部７ｃに連結された第２のマウントブラケット７ｂに向けることで、エンジン６を、マウント装置７を介してサイドフレーム２Ａに取付けることができる。このため、車体２にエンジン６を容易に組み付けることができる。

また、本実施形態の吸気装置１０によれば、大径部１６Ａの内径寸法が、大径部１６Ａの長さ方向に亙って同一に形成されるので、大径部１６Ａで吸気脈動が減衰されてしまうことを防止して、吸気脈動を最適化できる。このため、エンジン６の通常運転域において、エンジン６に吸入される空気量が低下することを防止して、エンジン６の充填効率をより効果的に向上でき、エンジン６の出力をより効果的に向上できる。

また、本実施形態の吸気装置１０によれば、エンジン６を上方から見た状態において、大径部１６Ａがオルタネータ２１の下方側でオルタネータ２１の周囲に設置される。このため、大径部１６Ａを緩やかなカーブを描く曲率半径にすれば、大径部１６Ａを通過する空気の体積を増大させた状態で緩やかなカーブに沿ってより多くの空気をエンジン６に導入できる。
この結果、エンジン６に吸入される空気量を増大させてエンジン６の充填効率をより効果的に向上でき、エンジン６の出力をより効果的に向上できる。

また、本実施形態によれば、大径部１６Ａを、直線部１６ｃ、傾斜部１６ｄおよび湾曲部１６ｅ、１６ｆから構成することで、エンジン６に導入される空気量を増加できるとともに、走行風が当たる大径部１６Ａの表面積を増大できる。

また、大径部１６Ａが傾斜部１６ｄからオルタネータ２１の下方側に向かって湾曲する湾曲部１６ｄと、湾曲部１６ｄに連続するとともにオルタネータ２１の下方を車幅方向に通過し、車両１の前後方向でエンジン６から後方に向かって湾曲した後、吸気導入管２６の下方側に向かって延在する湾曲部１６ｆとを含んで構成される。
このため、インタクーラアウトレット配管１６の上流から下流に流れる空気を湾曲部１６ｅ、１６ｆを通過するときの遠心力によって勢いを保ったままでエンジン６に導入できる。

また、湾曲部１６ｆの下流部に、湾曲部１６ｆの上流から下流に向かって内径寸法が漸次縮小するテーパ部１６ｇを形成し、テーパ部１６ｇの下流端にテーパ部１６ｇと吸気導入管２６とを接続する小径管部１６ｈを形成し、テーパ部１６ｇおよび小径管部１６ｈとによって構成される大径部１６Ａの下流部を湾曲形状に形成した。

このため、吸気導入管２６に空気を導入する手前において小径管部１６ｈによって空気の流速を高めることができる。したがって、流速の高い空気をサージタンク２５に導入することができ、エンジン６に導入される空気の充填効率により効果的に高めることができる。
なお、本実施形態の吸気装置１０において、補機をオルタネータ２１から構成したが、熱を発生する補機であれば、オルタネータ２１に限定されるものではない。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…車両、２…車体、６…エンジン（内燃機関）、６ａ…車幅方向一端部（車幅方向端部）、７…マウント装置、９…過給機、１０…吸気装置、１５…インタクーラ、１６…インタクーラアウトレット配管、１６Ａ…大径部、１６Ｂ…小径部、１６ｃ…直線部、１６ｄ…傾斜部、１６ｅ…湾曲部（第１の湾曲部）、１６ｆ…湾曲部（第２の湾曲部）、１６ｄ…テーパ部、１６ｈ…小径管部、１７…吸気マニホールド、１９ａ…空気出口管部、２１…オルタネータ（補機）、２１ｂ…上端部（補機の上端部）、２５…サージタンク、２６…吸気導入管

Claims (5)

1. 過給機を有する内燃機関に取付けられた吸気装置であって、
   前記内燃機関の前後方向後部に取付けられたサージタンクおよび前記サージタンクの上流部に設けられた吸気導入管を有する吸気マニホールドと、
   前記内燃機関の前方に設置されるとともに、空気出口管部を有し、前記過給機にインタクーラインレット配管を介して接続されるインタクーラと、
   前記インタクーラの前記空気出口管部から前記内燃機関の車幅方向端部に沿って延びた後、前記吸気導入管に連結されるインタクーラアウトレット配管とを備え、
   前記インタクーラアウトレット配管が、前記インタクーラアウトレット配管の内径寸法から形成される断面積が大きい大径部と、前記大径部よりも内径寸法から形成される断面積が小さい小径部とを含んで構成され、
   前記小径部が、前記インタクーラアウトレット配管のうち前記空気出口管部に接続される上流端から前記インタクーラアウトレット配管の長さ方向中央部まで形成され、
   前記大径部が、前記インタクーラアウトレット配管の前記長さ方向中央部から前記吸気導入管に接続される下流端までの間に形成されることを特徴とする過給機付き内燃機関の吸気装置。
2. 前記内燃機関の車幅方向端部がマウント装置を介して車両の車体に支持されるとともに、前記内燃機関の前後方向後部で、かつ前記サージタンクの下方に、作動時に熱を発生する補機が取付けられ、
   前記吸気導入管を、前記サージタンクから前記車両の下方に延長させるとともに、前記車両の高さ方向において少なくとも前記補機の下部に延長させ、
   前記車両の高さ方向において前記空気出口管部を前記マウント装置よりも上方に設置するとともに、前記補機を前記マウント装置よりも下方に設置し、
   前記インタクーラアウトレット配管を、前記空気出口管部から前記マウント装置の下方および前記補機の下方を通して前記吸気導入管に接続し、
   前記大径部を、前記マウント装置の下方側で、かつ前記マウント装置の前記車両の前後方向後部から前記補機の下方を通過して、少なくとも前記吸気導入管から下方に離隔した位置までの間に形成したことを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の吸気装置。
3. 前記大径部の内径寸法が、前記大径部の長さ方向に亙って同一に形成されることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の吸気装置。
4. 前記内燃機関を上方から見た状態において、前記大径部が前記補機の下方側で前記補機の周囲に設置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の過給機付き内燃機関の吸気装置。
5. 前記大径部は、前記小径部に連続し、前記補機の上端部よりも低い位置で、かつ前記マウント装置の下方を通過する直線部と、前記直線部に連続し、前記直線部から前記補機の下方側に向かって延在する傾斜部と、前記傾斜部に連続し、前記傾斜部から前記補機の下方側に向かって湾曲する第１の湾曲部と、前記第１の湾曲部に連続するとともに前記補機の下方を車幅方向に通過し、前記車両の前後方向で前記内燃機関から後方に向かって湾曲した後、前記吸気導入管の下方側に向かって延在する第２の湾曲部とを含んで構成され、
   前記第２の湾曲部の下流部に、前記第２の湾曲部の上流から下流に向かって内径寸法が漸次縮小するテーパ部を形成し、前記テーパ部の下流端に前記テーパ部と前記吸気導入管とを接続する小径管部を形成し、前記テーパ部および前記小径管部とによって構成される前記大径部の下流部を湾曲形状に形成したことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の過給機付き内燃機関の吸気装置。

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