JP6791587B2 - 車両吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は自動車の吸気構造に関する発明で、外気導入口からエアクリーナに至る吸気経路の構造に関するものである。

エンジンへ供給される吸気温度が高くなると、エンジン効率は低下する。近年車両の小型化と居住空間の拡大化のために、エンジンルーム内の密度が高くなり、エンジンルーム内の熱気が吸気としてエンジンに送られる機会が増えている。

そのため、吸気温度の上昇を抑制するための吸気構造についての提案がなされている。特許文献１では、自動車のフロント部分のグリル内のガイドダクト上面から吸気の取入れを行い吸気温度の上昇を抑制する発明が紹介されている。

図７を参照して、フロントバンパーフェイシャ１０９の上方にグリル１０７、下方に取り入れ孔１１１が設けられた車両前端部の後方には、コンデンサ１０３およびラジエータ１０５が設けられている。グリル１０７からコンデンサ１０３までの間には、ガイドダクト１２５が形成され、ガイドダクト１２５の上部に吸気ダクト１２９が配置されている。なお、「Ａ」は外気を示している。

特開２００５−２６３１２０号公報

特許文献１の発明は車体内に取り込まれた外気とエンジンルーム内の熱気が混合しないように、外気の取り込み口近くに吸気ダクトを配置した構成である。このような構成であれば、吸気温度の上昇は抑制できる。

しかし、このような構成では冠水時に水が吸気ダクトを伝ってエンジンに直接供給されエンジンストールを起こしてしまうという課題があった。特に、近年いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる短時間で地域集中的に降水量が高い状態になる場合がよくあり、道路が冠水するのも、珍しくなくなった。そのような状況で、エンジンストールが発生しやすいことは大きな問題と考えられる。

本発明は上記の状況に鑑みて想到されたもので、吸気にエンジンルーム内の熱気が混入しにくく、比較的温度の低い吸気をエンジンに与えることのできる車両吸気構造を提供するものである。

より具体的に本発明に係る車両吸気構造は、
車両の吸気構造であって、
車両前端部に設けられた外気導入口と、
前記外気導入口の後方に設けられた熱交換器と、
前記熱交換器の後方に設けられたファンと、
前記熱交換器の前方上部に設けられた吸気孔と、
前記外気導入口から前記熱交換器までの間を前記吸気孔を除いた上下左右に渡って気密に覆うシール構造と、
前記吸気孔からエアクリーナまでを連結する吸気通路と、
前記吸気孔と前記吸気通路の入り口までの間に設けられたバッファドームを有し、
前記吸気通路の入口と、前記吸気孔は、オフセットしており、
前記バッファドームは天井から下方に向かうくびれ部が設けられ、
前記くびれ部には、前記吸気通路と反対側に向かって排水口が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る車両吸気構造は、ラジエタファンによって風の流れがある部分から吸気を行うので、吸気温度の上昇を抑制することができる。また、冠水路を走行して、水が勢いよく吸気孔から吸気ユニット内に侵入しても、排水口から排出することができる。また吸気通路は吸気孔に対してオフセットしているので、水がエンジンに流れ込みにくいという効果を奏する。

本発明に係る車両吸気構造の組立図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 吸気ユニットの斜視図である。 図３（ｂ）の正面図である。 吸気ユニットの他の実施形態を示す斜視図である。 吸気ユニットと熱交換器の関係の変化例を示す図である。 従来の車両吸気構造を示す断面図である。

以下に本発明に係る車両吸気構造について図面を用いながら説明を行う。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されない。したがって、以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて改変することができる。なお、本明細書において矢印Ｆｒは車両前方向を示し、矢印Ｒｒは車両後方向を示すものとする。また矢印Ｕｐは重力上方向を示し、Ｄｎは重力下方を示す。

図１に本発明に係る車両吸気構造の組立図を示す。車両吸気構造１は、外気導入口１０（図２参照）と、シール構造１２と、熱交換器１４と、ファン１６と、吸気ユニット２０を有する。

外気導入口１０は、車両の前端部に設けられている。図２は、図１のＢ−Ｂ断面図を示す。車両において、最も前端には、バンパー５０が配置される。バンパー５０の直下にグリル５２が配置される。このグリル５２の部分が外気導入口１０となる。

再び図１を参照する。外気導入口１０の後方には、熱交換器１４が配置される。熱交換器１４は、図示しないクーラーの熱交換器であるコンデンサ１４ａと、ラジエータ１４ｂである。ラジエータ１４ｂの直後にはファンシュラウド１６ｓで覆われたファン１６が配置されている。

再度図２を参照して、外気導入口１０と熱交換器１４の間の空間は、左右および下側にシール材１２ｓが配置される。また、上側は、バンパー５０と吸気ユニット２０で覆われている。したがって、外気導入口１０と熱交換器１４の間は、エンジンルーム内の熱気が浸入することはなく、また、エンジンルーム内の熱気によって外気が温められることもない。つまり、外気導入口１０と熱交換器１４の間は、シール構造１２が施されている。シール構造１２で囲まれた部分を外気通路１３と呼ぶ。

図３（ａ）には、吸気ユニット２０だけを示す斜視図を示し、図３（ｂ）には、図２のＣ−Ｃ断面で切断した吸気ユニット２０の一部破断図を示す。吸気ユニット２０の底面２０ｄには、下方に開口した吸気孔２４が設けられている。外気通路１３（図２参照）を通過する外気を取り込むためである。また、吸気孔２４の直下には、吸気孔２４を覆うように、邪魔板２６が２段に設けられている。邪魔板２６は、前後方向には開口している。つまり、吸気孔２４を覆う邪魔板２６は、前後方向には単なる空気通路となる。

吸気孔２４の上方には、バッファドーム２８が設けられる。バッファドーム２８は、吸気孔２４の上方に設けられた上部空間といってよい。バッファドーム２８の天井２８Ｔの、吸気孔２４とオフセットした位置に、吸気通路３０の入口３０ｉが設けられる。吸気通路３０は図示しないエアクリーナまで気密に連通している。

吸気孔２４と吸気通路３０の入口３０ｉとの間のバッファドーム２８には、天井２８Ｔから下方に向かうくびれ部３２が設けられている。また、吸気孔２４の上方のバッファドーム２８には、吸気通路３０と反対側に向かって排水口３４が設けられている。

吸気ユニット２０の底面２０ｄには、補強および水の侵入に対する抵抗のためのリブ２０Ｌが設けてある。リブ２０Ｌの脇には、下方に貫通する小さな貫通孔２０ｈが設けてある。これは、バッファドーム２８内に水が浸入した後、リブ２０Ｌで囲われた部分に貯留する水を抜くための水抜き孔である。

図４には、図３（ｂ）の前方視を示す。吸気ユニット２０の下方には、シール材１２ｓが配置される。また、コンデンサ１４ａの正面が見える。吸気ユニット２０の底面２０ｄを基準面として、バッファドーム２８のくびれ部３２までの高さ３２ｈは、排水口３４の最下端３４ｄの高さ３４ｄｈよりもΔｈだけ高く設定されている。より具体的にはΔｈはおよそ１〜３ｍｍ程度である。

また、吸気通路３０の入口３０ｉまでの高さ３０ｉｈは、排水口３４の最上端３４ｕの高さ３４ｕｈより高い。したがって、くびれ部３２の高さ３２ｈから吸気通路入口３０ｉまでの間にも空間ができる。これを気液分離空間３６と呼ぶ。気液分離空間３６はバッファドーム２８の一部である。

再び図２を参照する。吸気ユニット２０の底面２０ｄ下方に設けられた邪魔板２６の後端は、熱交換器１４の車両前方に配置される。一方、邪魔板２６の前方には、バンパー５０が配置される。バンパー５０の下面５０ｄと、吸気ユニット２０によって、外気通路１３の上部のシール構造１２を形成している。

以上の構成を有する車両吸気構造１の作用について説明する。図２を参照して、外気導入口１０から車内に取り込まれた外気は、シール構造１２で囲まれた外気通路１３を通り、熱交換器１４に到達し、熱交換に使用される。また外気通路１３中の外気の一部は、外気通路１３の上部を形成する吸気ユニット２０の底面２０ｄからバンパー５０の裏面５０ｂを通り、邪魔板２６前方から熱交換器１４に向かって流れる。

これをさらに詳しく説明する。図３（ａ）を参照する。外気導入口１０から取り込まれた外気Ｗは、熱交換器１４に流れるが、そのうちの一部は、上方に流れ、吸気ユニット２０の底面２０ｄの裏側２０ｄｄにぶつかる。そして、車両前方方向に流れ、バンパー５０の裏面５０ｂ（図２参照）に沿って、車両幅方向に流れる。この流れを外気Ｗ５０ｂと表した。この流れは、邪魔板２６で形成された空気通路を通り、熱交換器１４に流れる。

この流れの中の一部が吸気孔２４からバッファドーム２８に入る。そしてバッファドーム２８の天井２８Ｔに設けられた吸気通路入口３０ｉからエアクリーナに送られる。

図２に戻って、外気通路１３はシール構造１２で断熱的にシールされているので、エンジンルーム内の熱気で吸気の温度が上がることは防止されている。また、ファン１６で吸引し流れのある部分から吸気を得ているので、エンジンルーム内の熱気で吸気の温度が上昇することが回避されるともいえる。また、エンジンルーム内の熱気が吸気に混ざることも回避されている。したがって、吸気は外気に近い温度でエンジンに供給される。つまり、吸気温度の上昇が抑制されている。

次に冠水状態での走行において、水位が上昇した場合について説明する。熱交換器１４の下端を超える冠水路を走行すると、水は熱交換器１４の前面に沿って上昇する。しかし、バッファドーム２８への吸気の入口である吸気孔２４は下方に邪魔板２６が２段に設けられているので、そもそも水はバッファドーム２８内に入り込みにくい。

再度図３（ｂ）を参照する。また、吸気孔２４を通って、バッファドーム２８に水が入り込んでも、くびれ部３２から排水口３４方向に水は流される。くびれ部３２が、吸気通路３０側への障壁となっているからである。

また、エアクリーナに向かう吸気通路３０の入口３０ｉは、排水口３４方向とは逆方向で、吸気孔２４から位置的にオフセットしている。さらに、吸気孔２４から吸気通路入口３０ｉ側にはリブ２０Ｌが設けてあるので、よりエアクリーナ方向には水は進みにくい。なお、リブ２０Ｌで囲った部分にたまった水は、水抜き孔（貫通孔２０ｈ）から下方に流される。

次に図４を参照する。仮に、バッファドーム２８内に水が定常的に入り込み一定量が貯留したとしても、排水口３４の最下端３４ｄがくびれ部３２より下方に設定されているため、排水口３４から定常的に排水される。一方、バッファドーム２８内に水が貯留したとしても、排水口３４からくびれ部３２を通って、空気を吸い込むことができる。吸い込みの際には、バッファドーム２８内の水を吸気通路入口３０ｉに向かって飛散させるが、気液分離空間３６があることによって、吸気通路入口３０ｉから吸気通路３０に水が入りエアクリーナに届くことはない。

以上のように本発明に係る車両吸気構造１では、吸気温度の上昇を抑制し、エンジン負荷を低減させることができる。また、冠水時であっても、エンジンに水が直接流れにくい構造を提供しているので、水によってエンジンがストールすることを回避できる。

図５には、吸気ユニット２０の他の実施形態を示す。吸気ユニット２１には、排水口３４と気液分離空間３６の間に連通路３８が設けられる。このような構成にすることで、バッファドーム２８に水が貯留した際に、排水口３４経由で吸気を得やすくなる。なお、連通路３８の断面積は、エンジンルーム内の熱気の混入が実質的に無視できる程度の断面積に抑えるのが望ましい。

図６には、吸気ユニットと熱交換器の配置関係の他の実施形態（変化例）を示す。図６に示す実施形態ではコンデンサ１４ａの上端とラジエータ１４ｂの上端に段差があり、邪魔板２６の後端は、この段差の前方に配置される。言い換えると、邪魔板２６の後端はラジエータ１４ｂ表面に対向するように配置される。

このように配置されると、邪魔板２６によって形成される空気通路は、直接ラジエータ１４ｂに流れる。したがって、コンデンサ１４ａがあるよりも空気抵抗が減り、流速が速くなる。結果、吸気孔２４からの吸気取り込み量も多くなる。

本発明は、車両吸気構造に好適に利用することができる。

１ 車両吸気構造
１０ 外気導入口
１２ シール構造
１２ｓ シール材
１３ 外気通路
１４ 熱交換器
１４ａ コンデンサ
１４ｂ ラジエータ
１６ ファン
１６ｓ ファンシュラウド
２０、２１ 吸気ユニット
２０ｄ （吸気ユニットの）底面
２０ｄｄ （吸気ユニットの底面の）裏側
２０ｈ 貫通孔
２４ 吸気孔
２６ 邪魔板
２８ バッファドーム
２８Ｔ （バッファドームの）天井
３０ 吸気通路
３０ｉ 入口（吸気通路入口）
３０ｉｈ （吸気通路入口の）高さ
３２ くびれ部
３２ｈ （くびれ部の）高さ
３４ 排水口
３４ｄ （排水口の）最下端
３４ｄｈ （排水口の最下端の）高さ
３４ｕ （排水口の）最上端
３４ｕｈ （排水口の最上端の）高さ
３６ 気液分離空間
３８ 連通路
５０ バンパー
５０ｄ （バンパーの）下面
５０ｂ （バンパーの）裏面
５２ グリル
Ｗ 外気
Ｗ５０ｂ （バンパーの裏面で車両幅方向に流れるが変わった）外気

Claims (1)

1. 車両の吸気構造であって、
   車両前端部に設けられた外気導入口と、
   前記外気導入口の後方に設けられた熱交換器と、
   前記熱交換器の後方に設けられたファンと、
   前記熱交換器の前方上部に設けられた吸気孔と、
   前記外気導入口から前記熱交換器までの間を前記吸気孔を除いた上下左右に渡って気密に覆うシール構造と、
   前記吸気孔からエアクリーナまでを連結する吸気通路と、
   前記吸気孔と前記吸気通路の入り口までの間に設けられたバッファドームを有し、
   前記吸気通路の入口と、前記吸気孔は、オフセットしており、
   前記バッファドームは天井から下方に向かうくびれ部が設けられ、
   前記くびれ部には、前記吸気通路と反対側に向かって排水口が設けられていることを特徴とする車両吸気構造。