(57)【要約】【課題】搭載性を向上させるとともに、部品点数を低減することができる吸気冷却システムを提供する。【解決手段】過給器３の吸気流れ下流側に配置され、過給器３により加圧された吸気と冷却風との間で熱交換を行い、吸気を冷却するインタークーラ４と、過給器３とインタークーラ４との間に設けられ、過給器３により加圧された吸気と冷却風との間で熱交換を行い、吸気を予冷するプリクーラ５とを備える吸気冷却システムにおいて、インタークーラ４は、吸気が流れる複数本のチューブに分配される吸気または複数本のチューブから集合した吸気が流れるタンク４２を備え、プリクーラ５の少なくとも一部が、タンク４２と一体化されている。【選択図】図２
2010065670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の吸気を加圧する過給器（３）の吸気流れ下流側に配置され、前記過給器（３）により加圧された前記吸気と冷却流体との間で熱交換を行い、前記吸気を冷却するインタークーラ（４）と、
前記過給器（３）と前記インタークーラ（４）との間に設けられ、前記過給器（３）により加圧された吸気と前記冷却流体との間で熱交換を行い、前記吸気を予冷するプリクーラ（５）とを備える吸気冷却システムであって、
前記インタークーラ（４）は、前記吸気が流れる複数本のチューブに分配される前記吸気または前記複数本のチューブから集合した前記吸気が流れるタンク（４２）を有しており、
前記プリクーラ（５）の少なくとも一部が、前記タンク（４２）と一体化されていることを特徴とする吸気冷却システム。
【請求項２】
前記プリクーラ（５）は、前記吸気中に置かれて前記吸気との間で熱の授受を行う吸気側伝熱部材（５１１）を有する吸気側熱交換部（５１）と、前記冷却流体中に置かれて前記冷却流体との間で熱の授受を行う冷却側伝熱部材（５２１）を有する冷却側熱交換部（５２）とを備えており、
前記吸気側伝熱部材（５１１）および前記冷却側伝熱部材（５２１）は、熱伝導性を有する伝熱中継部材（５３）に接合され、前記伝熱中継部材（５３）を介して互いに熱伝導可能になっており、
前記吸気側熱交換部（５１）が、前記タンク（４２）内に配置されて、前記タンク（４２）と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気冷却システム。
【請求項３】
前記インタークーラ（４）に前記冷却流体を供給する送風機（７）を保持するとともに、前記インタークーラ（４）から前記送風機（７）に至る冷却流体通路を形成するシュラウド（８）には、貫通孔（８１）が形成されており、
前記冷却側熱交換部（５２）を通過した冷却流体が、前記貫通孔（８１）を介して前記冷却流体通路に流入するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の吸気冷却システム。
【請求項４】
前記内燃機関（１）は、車両の走行用駆動源として用いられ、
前記冷却側熱交換部（５２）には、車両走行風が通過するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の吸気冷却システム。
【請求項５】
前記吸気側伝熱部材（５１１）が銅からなり、
前記冷却側伝熱部材（５２１）がアルミニウムからなることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の吸気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気を冷却する吸気冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の内燃機関において、排気ガス規制による過給器の圧力比の増大等により、過給気の温度および圧力が上昇する傾向にあり、過給気を冷却するインタークーラの耐久性確保が課題となっている。
【０００３】
これに対し、過給器とインタークーラとの間にプリクーラを設け、過給気をプリクーラで予冷した後に、インタークーラで冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７８５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、プリクーラとインタークーラとが別置きされる構成となっているため、プリクーラの搭載スペースを確保しなければならず、車両への搭載性が悪化するという問題がある。また、プリクーラを車両へ取り付けるための部品が必要となるので、部品点数が増加するという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、搭載性を向上させるとともに、部品点数を低減することができる吸気冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、インタークーラ（４）は、吸気が流れる複数本のチューブに分配される吸気または複数本のチューブから集合した吸気が流れるタンク（４２）を有しており、プリクーラ（５）の少なくとも一部が、タンク（４２）と一体化されていることを特徴としている。
【０００７】
このように、プリクーラ（５）の少なくとも一部をインタークーラ（４）のタンク（４２）と一体化することで、プリクーラ（５）の搭載スペースを確保する必要がなくなるため、搭載性を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、プリクーラ（５）を車両へ取り付けるためには、プリクーラ（５）が一体化されたインタークーラ（４）を車両へ取り付ければよい、すなわちプリクーラ（５）はインタークーラ（４）を介して車両へ取り付けられるので、プリクーラ（５）のみを車両へ取り付けるための部品を廃止することができる。これにより、部品点数を低減することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明のように、プリクーラ（５）は、吸気中に置かれて吸気との間で熱の授受を行う吸気側伝熱部材（５１１）を有する吸気側熱交換部（５１）と、冷却流体中に置かれて冷却流体との間で熱の授受を行う冷却側伝熱部材（５２１）を有する冷却側熱交換部（５２）とを備えており、吸気側伝熱部材（５１１）および冷却側伝熱部材（５２１）は、熱伝導性を有する伝熱中継部材（５３）に接合され、伝熱中継部材（５３）を介して互いに熱伝導可能になっており、吸気側熱交換部（５１）が、タンク（４２）内に配置されて、タンク（４２）と一体化されていてもよい。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、インタークーラ（４）に冷却流体を供給する送風機（７）と、インタークーラ（４）から送風機（７）に至る冷却流体通路を形成するシュラウド（８）とを備えており、シュラウド（８）には、貫通孔（８１）が形成されており、冷却側熱交換部（５２）を通過した冷却流体が、貫通孔（８１）を介して冷却流体通路に流入するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
これによれば、冷却側熱交換部（５２）には、インタークーラ（４）を通過していない、すなわち低温の冷却流体が通過するため、プリクーラ（５）の放熱性能を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、内燃機関（１）は、車両の走行用駆動源として用いられ、冷却側熱交換部（５２）には、車両走行風が通過するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、冷却側熱交換部（５２）を通過する冷却流体として、インタークーラ（４）を通過していない低温の車両走行風を用いることで、プリクーラ（５）の放熱性能を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、吸気側伝熱部材（５１１）が銅からなり、冷却側伝熱部材（５２１）がアルミニウムからなることを特徴としている。
【００１５】
このように、吸気側伝熱部材（５１１）を銅製とすることで、吸気側伝熱部材（５１１）を薄肉化できるので、圧力損失の低減が可能となる。なお、銅は耐熱性が高いので、高温の吸気に対して十分な耐熱性を確保することができる。また、耐熱性をそれほど要求されない冷却側伝熱部材（５２１）をアルミニウム製とすることで、プリクーラ（５）の軽量化を図ることができる。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、車両に搭載される水冷式ディーゼル内燃機関であり、その車両は内燃機関１にて駆動される。すなわち、内燃機関１は、車両の走行用駆動源として用いられている。
【００１９】
内燃機関１は、吸気通路を構成する吸気管１１および吸気マニホールド１２、排気通路を構成する排気マニホールド２１および排気管２２、吸入空気を加圧する過給器３を備えている。
【００２０】
過給器３は、吸気管１１に配置されたコンプレッサ３ａと、排気管２２に配置されたタービン３ｂとを有し、コンプレッサ３ａとタービン３ｂはタービン軸を介して連結されている。これにより、排出ガスの熱エネルギーを利用してタービン３ｂを駆動するとともに、タービン軸を介してコンプレッサ３ａを駆動し、吸気管１１に導入される吸気をコンプレッサ３ａで加圧する。
【００２１】
過給器３のコンプレッサ３ａの下流側の吸気管１１には、コンプレッサ３ａにより圧縮された吸気と冷却流体としての冷却風（外気）との間で熱交換を行い、吸気を冷却するインタークーラ４が設けられている。吸気管１１におけるコンプレッサ３ａとインタークーラ４との間にプリクーラ５が設けられており、コンプレッサ３ａにより圧縮された吸気はプリクーラ５で予冷された後にインタークーラ４に送り込まれる。
【００２２】
インタークーラ４の冷却風流れ下流側には、内燃機関１の冷却水と冷却風との間で熱交換を行い、冷却水を冷却するラジエータ６が設けられている。ラジエータ６の冷却風流れ下流側には、インタークーラ４およびラジエータ６に冷却風を供給する送風機７が設けられている。また、ラジエータ６には、送風機７を保持するとともに、インタークーラ４およびラジエータ６から送風機７に至る冷却風通路を形成するシュラウド８が接続されている。
【００２３】
図２は、本第１実施形態に係る吸気冷却システムの要部を示す斜視図である。なお、図２では、インタークーラ４およびラジエータ６の詳細な図示を省略している。
【００２４】
図２に示すように、インタークーラ４は、フィンチューブ型の熱交換器であり、平行に複数本配置されたチューブ（図示せず）と、隣り合うチューブ同士の間に配置されたフィン（図示せず）とからなるコア部４１を備えている。また、インタークーラ４は、コア部４１の長手方向両端側に配置された一対のタンク４２を備えている。ここで、一対のタンク４２のうち、過給器３（図１参照）から圧送された吸気を各チューブに分配供給するものを入口側タンク４２ａといい、チューブから流出する吸気を集合回収して内燃機関１の吸気マニホールド１２（図１参照）に送り出すものを出口側タンク４２ｂという。
【００２５】
ここで、プリクーラ５の詳細な構成について説明する。図３（ａ）は図２のＡ矢視図で、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、プリクーラ５は、吸気中に置かれて吸気との間で熱の授受を行う複数の吸気側伝熱板５１１を有する吸気側熱交換部５１と、冷却風中に置かれて冷却風との間で熱の授受を行う複数の冷却側伝熱板５２１を有する冷却側熱交換部５２とを備えている。吸気側伝熱板５１１および冷却側伝熱板５２１は、熱伝導性に優れた材質からなる中継伝熱板５３にそれぞれ接合されており、この中継伝熱板５３と熱伝導可能になっている。このため、吸気側伝熱板５１１と冷却側伝熱板５２１とは、中継伝熱板５３を介して熱伝導可能となっている。
【００２７】
本実施形態では、吸気側熱交換部５１は、インタークーラ４の入口側タンク４２ａ内に配置されており、入口側タンク４２ａの壁面に形成された溝に嵌合され、熱伝導シート５５（もしくは熱伝導ペースト）を介して中継伝熱板５３に固定されることで、入口側タンク４２ａと一体化されている。また、冷却側熱交換部５２は、入口側タンク４２ａの外側に配置されており、シュラウド８の外壁面における送風機７と対向する面と反対側の面、すなわち車両幅方向における外側の面に接合されている。また、中継伝熱板５３は、入口側タンク４２ａの壁面に、ボルト５６によって締結固定されている。
【００２８】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、中継伝熱板５３は、インタークーラ４を通過する冷却風の流れ方向、すなわち車両前後方向からみた断面が略Ｌ字状に形成されている。すなわち、中継伝熱板５３は、車両幅方向に対して直交する第１伝熱面５３１と、第１伝熱面５３１の下端部に接続され、車両上下方向に対して直交する第２伝熱面５３２とから構成されている。
【００２９】
中継伝熱板５３の第１伝熱面５３１における送風機７側の面には、複数の吸気側伝熱板５１１が接合されている。複数の吸気側伝熱板５１１は、車両上下方向に並んで配置されている。各吸気側伝熱板５１１は、第２伝熱面５３２と平行に、すなわち車両上下方向に対して直交するように配置されている。また、隣接する吸気側伝熱板５１１の間には、波形状のフィン５１２が配置されており、フィン５１２は吸気側伝熱板５１１に接合されている。
【００３０】
中継伝熱板５３の第２伝熱面５３２における車両下方側の面には、複数の冷却側伝熱板５２１が接合されている。複数の冷却側伝熱板５２１は、車両前後方向に並んで配置されている。各冷却側伝熱板５２１は、車両前後方向に対して直交するように配置されている。また、隣接する冷却側伝熱板５２１の間には、波形状のフィン５２２が配置されており、フィン５２２は冷却側伝熱板５２１に接合されている。
【００３１】
入口側タンク４２ａの外壁面のうち送風機７と対向する面と反対側の面には、入口側タンク４２ａ内外を連通させる第１貫通孔４３が形成されている。また、シュラウド８の外壁面のうち送風機７と対向する面と反対側の面には、シュラウド８の内部、すなわち冷却風通路と外部とを連通させる第２貫通孔８１が形成されている。
【００３２】
入口側タンク４２ａの第１貫通孔４３に、入口側タンク４２ａの外方側からプリクーラ５の吸気側熱交換部５１を挿入し、第１貫通孔４３の外縁部と中継伝熱板５３の第１伝熱面５３１とを接合することにより、吸気側熱交換部５１が入口側タンク４２ａに一体化されている。このとき、シュラウド８の第２貫通孔８１の外縁部と、冷却側熱交換部５２のシュラウド８と対向する側の端部とが所定のクリアランス（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ）を保った状態で配置されている。
【００３３】
図１に示すように、プリクーラ５は、車両幅方向から見たときに、インタークーラ４のコア部４１およびラジエータ６の冷却風流れ下流側、かつ、送風機７の冷却風流れ上流側に配置されている。送風機７は、プリクーラ５の冷却側熱交換部５２およびシュラウド８の第２貫通孔８１から、冷却風としての外気を吸い込むようになっている。すなわち、プリクーラ５の冷却側熱交換部５２には、冷却風が通過するようになっている。
【００３４】
なお、本実施形態では、吸気側熱交換部５１の吸気側伝熱板５１１およびフィン５１２は銅製であり、中継伝熱板５３、および冷却側熱交換部５２の冷却側伝熱板５２１とフィン５２２はアルミニウム製である。
【００３５】
以上説明したように、プリクーラ５の吸気側熱交換部５１をインタークーラ４の入口側タンク４２ａと一体化することで、プリクーラ５の搭載スペースを確保する必要がなくなるため、搭載性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、プリクーラ５を車両へ取り付けるためには、プリクーラ５が一体化されたインタークーラ４を車両またはラジエータ６へ取り付ければよい。プリクーラ５を一体化した状態で組み付けが困難な場合は、インタークーラ４を車両またはラジエータ６に組み付けた後、プリクーラ５をインタークーラ４に取り付ければよい。このため、プリクーラ５はインタークーラ４を介して車両へ取り付けられることになるので、プリクーラ５のみを車両へ取り付けるための部品を廃止することができる。これにより、部品点数を低減することが可能となる。
【００３７】
また、冷却側熱交換部５２を、シュラウド８に形成した第２貫通孔８１の外縁部に接続することで、冷却側熱交換部５２には、インタークーラ４を通過していない、すなわち低温の冷却風が通過することになるため、プリクーラ５の放熱性能を向上させることが可能となる。
【００３８】
また、吸気側伝熱板５１１を銅製とすることで、吸気側伝熱板５１１を薄肉化できるので、圧力損失の低減が可能となる。なお、銅は耐熱性が高いので、高温の吸気に対して十分な耐熱性を確保することができる。
【００３９】
また、耐熱性をそれほど要求されない冷却側伝熱板５２１をアルミニウム製とすることで、プリクーラ５の軽量化を図ることができる。
【００４０】
したがって、吸気側伝熱板５１１を銅製とし、冷却側伝熱板５２１および中継伝熱板５３をアルミニウム製とすることで、プリクーラ５の軽量化を図りつつ、熱交換効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４および図５に基づいて説明する。図４は、本第２実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図である。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態のプリクーラ５は、車両幅方向から見たときに、インタークーラ４のコア部４１およびラジエータ６の冷却風流れ下流側、かつ、送風機７の冷却風流れ下流側に配置されている。このため、プリクーラ５の冷却側熱交換部５２には、ラジエータ６およびインタークーラ４を通過した後の冷却風が供給される。
【００４３】
図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。図５に示すように、本実施形態のプリクーラ５では、吸気側熱交換部５１と冷却側熱交換部５２とが車両幅方向に並列に配置されている。より詳細には、中継伝熱板５３は、車両幅方向に対して直交する平面を有する平板状に形成されている。そして、中継伝熱板５３の一面に、吸気側伝熱板５１１が接合されており、中継伝熱板５３の他面に、冷却側伝熱板５２１が接合されている。
【００４４】
以上説明したように、プリクーラ５の吸気側熱交換部５１をインタークーラ４の入口側タンク４２ａと一体化することで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６および図７に基づいて説明する。図６は本第３実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図で、図７は本第３実施形態に係る吸気冷却システムの要部を示す斜視図である。なお、図７では、インタークーラ４およびラジエータ６の詳細な図示を省略している。
【００４６】
図６および図７に示すように、本実施形態のプリクーラ５は、冷却側熱交換部５２が、吸気側熱交換部５１より車両幅方向における外側に配置されている。このため、冷却側熱交換部５２には、車両走行風が通過するようになっている。
【００４７】
以上説明したように、プリクーラ５の吸気側熱交換部５１をインタークーラ４の入口側タンク４２ａと一体化することで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４８】
また、冷却側熱交換部５２を通過する冷却流体として、インタークーラ４を通過していない低温の車両走行風を用いることで、プリクーラ５の放熱性能を向上させることが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、吸気側伝熱板５１１を銅製とし、冷却側伝熱板５２１および中継伝熱板５３をアルミニウム製とした例について説明したが、これに限らず、吸気側伝熱板５１１、冷却側伝熱板５２１および中継伝熱板５３を全て銅製としてもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態では、プリクーラ５の一部である吸気側熱交換部５３をインタークーラ４のタンク４２と一体化した例について説明したが、これに限らず、プリクーラ５全体をタンク４２と一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る吸気冷却システムの要部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ矢視図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第２実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第３実施形態に係る吸気冷却システムの全体構成を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る吸気冷却システムの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      内燃機関
３      過給器
４      インタークーラ
５      プリクーラ
７      送風機
８      シュラウド
４２    タンク
５１    吸気側熱交換部
５２    冷却側熱交換部
５３    中継伝熱板（伝熱中継部材）
８１    貫通孔
５１１  吸気側伝熱板（吸気側伝熱部材）
５２１  冷却側伝熱板（冷却側伝熱部材）
【図１】
2010065670.tif 000003
【図２】
2010065670.tif 000004
【図３】
2010065670.tif 000005
【図４】
2010065670.tif 000006
【図５】
2010065670.tif 000007
【図６】
2010065670.tif 000008
【図７】
2010065670.tif 000009