(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの吸気ポート内に挿入して吸気を冷却するインタークーラの圧力損失を減らして、エンジン出力の低下を防ぐ。【解決手段】インタークーラ１は、シリンダヘッド３の吸気ポート４内に挿入配置される水冷パイプ５によって、シリンダヘッド３から吸気が受熱する不具合を回避しつつ、気筒近傍まで吸気を冷却することができるため、吸気を高効率で冷却することができる。また、インタークーラ１は、吸気の通過部位にコルゲートフィンを用いないため、コルゲートフィンによる吸気の圧力損失が生じない。このため、吸気の圧力損失を抑え、エンジン２の出力低下を防ぐことができる。さらに、吸気ポート４内に配置した水冷パイプ５によって気筒近傍までＥＧＲガスを高効率に冷却できるため、ＥＧＲガスの増量が可能になり、高ＥＧＲガス化によって燃料消費を向上することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド（３）の吸気ポート（４）内に挿入配置される水冷パイプ（５）を備え、この水冷パイプ（５）を冷却水によって冷却して、前記水冷パイプ（５）内を通過する吸気の冷却を行う水冷式のインタークーラ（１）において、
このインタークーラ（１）は、薄板を波状に設けたコルゲートフィンを、吸気の通過部位に用いないことを特徴とするインタークーラ。
【請求項２】
請求項１に記載のインタークーラ（１）において、
前記水冷パイプ（５）の吸気下流側の内側には、吸気下流側に向けてパイプ内を絞る傾斜状のスロープ（１１）が設けられることを特徴とするインタークーラ。
【請求項３】
請求項２に記載のインタークーラ（１）において、
前記スロープ（１１）は、当該スロープ（１１）の絞り効果によって流速を上げた強吸気流を、吸気バルブ（１２）とバルブシート（１３）の間に形成される隙間（α）に向けることを特徴とするインタークーラ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインタークーラ（１）において、
前記水冷パイプ（５）の吸気入口には、当該水冷パイプ（５）の吸気入口の通路面積を変更してエンジン気筒内に渦流を生じさせる渦流コントロールバルブ（２１）が設けられ、
前記水冷パイプ（５）の内部には、前記渦流コントロールバルブ（２１）で絞られた吸気流を、当該水冷パイプ（５）の吸気出口まで案内する吸気流強化板（２２）が設けられることを特徴とするインタークーラ。
【請求項５】
請求項４に記載のインタークーラ（１）において、
前記吸気流強化板（２２）は、当該吸気流強化板（２２）による区画通路を通過した強吸気流を、吸気バルブ（１２）とバルブシート（１３）の間に形成される隙間（α）に向けることを特徴とするインタークーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドの吸気ポート内に挿入配置される水冷式のインタークーラ（吸気冷却装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドの吸気ポート内に水冷パイプを挿入し、水冷パイプ内を通過する吸気を冷却するインタークーラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
水冷パイプをシリンダヘッドの吸気ポートの内部に挿入配置することで、シリンダヘッドからの受熱によって吸気が加熱される不具合を防ぎつつ、気筒近傍まで吸気を冷却することができるため、気筒に吸引される空気を高効率で冷却することができる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される周知技術では、冷却水と吸気との熱交換を高めるために、コルゲートフィンを吸気の通過部位に設けている。
コルゲートフィンは、金属製の薄板を波状に設けて、吸気との接触面積を増やすものであるため、コルゲートフィンが吸気と高効率で接触することで、吸気の圧力損失が大きくなってしまう。
特に、エンジンの高回転時や高負荷時に吸気量が増加した際に、コルゲートフィンによる圧力損失が増大し、エンジン出力を低下させてしまう問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１２−２１９６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力損失を減らしてエンジンの高出力を維持できるインタークーラの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインタークーラは、吸気の通過部位にコルゲートフィンを用いていないため、コルゲートフィンによる吸気の圧力損失が生じない。このため、インタークーラによる吸気の圧力損失を抑えることができ、インタークーラによるエンジンの出力低下を防ぐことができる。
即ち、本発明は、シリンダヘッドの吸気ポート内に挿入配置される水冷パイプによって、シリンダヘッドから吸気が受熱する不具合を回避しつつ気筒近傍まで吸気を冷却することができるため、吸気を高効率で冷却することができるとともに、インタークーラによる吸気の圧力損失を防いで、エンジンを高出力に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】エンジンに組付けられたインタークーラの説明図である。
【図２】（ａ）インタークーラの斜視図、（ｂ）水冷パイプの断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）インテークマニホールドの吸気出口に設けたインタークーラの説明図、（ｂ）インテークマニホールドに組付けたインタークーラの説明図である（実施例１）。
【図４】エンジンに組付けられたインタークーラの説明図である（実施例２）。
【図５】（ａ）インタークーラの斜視図、（ｂ）インタークーラの要部断面図である（実施例２）。
【図６】（ａ）、（ｂ）インタークーラの斜視図である（実施例２）。
【図７】（ａ）渦流コントロールバルブを開いた説明図、（ｂ）渦流コントロールバルブを閉じた説明図である（実施例３）。
【図８】エンジンに組付けられたインタークーラの説明図である（実施例５）。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、［発明を実施するための形態］を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
以下の実施例は、具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００１０】
［実施例１］
図１〜図３を参照して実施例１を説明する。
インタークーラ１は、車両走行用エンジン２の吸気システムに用いられるものであり、シリンダヘッド３の吸気ポート４内に挿入配置される水冷パイプ５と、冷却水の受渡しを行う配管ジョイント６とを備える。
【００１１】
水冷パイプ５は、冷却水によって冷却されて、水冷パイプ５の内側を通過する吸気（気筒内に吸い込まれる吸気）を冷却するものであり、図２（ｂ）に示すように、内部に冷却水路５ａが形成された管材をパイプ形状に設けたものである。
【００１２】
水冷パイプ５の具体的な一例を、図２を参照して説明する。
水冷パイプ５は、
（ｉ）内部を冷却水が流れる偏平チューブを、半パイプ形状（略コ字形等）に形成し、
（ｉｉ）半パイプ形状の偏平チューブを２つ接合してパイプ形状に設けたものである。
【００１３】
そして、
（ｉ）一方の偏平チューブの冷却水路５ａに吸気上流から吸気下流側（挿入奥側）へ向かう冷却水を流し、
（ｉｉ）他方の偏平チューブの冷却水路５ａに吸気下流から吸気上流側（挿入入口側）へ向かう冷却水を流す。
なお、水冷パイプ５の端（挿入奥側の端）には、一方の偏平チューブから、他方の偏平チューブへ冷却水を導く冷却水のＵターン部（ヘッダ部）が設けられている。
【００１４】
配管ジョイント６は、
（ｉ）外部から冷却水の供給を受ける入口パイプ６ａと、
（ｉｉ）水冷パイプ５を通過した冷却水を外部へ導く出口パイプ６ｂとを備える。
【００１５】
そして、
（ｉ）入口パイプ６ａは、配管ジョイント６の内部において上述した一方の偏平チューブに接続され、
（ｉｉ）出口パイプ６ｂは、配管ジョイント６の内部において上述した他方の偏平チューブに接続される。
【００１６】
インタークーラ１に供給される冷却水は、車両走行風を受ける部位（車両のフロントグリルの内部等）に搭載された放熱器（ラジエータ）と、インタークーラ１とを循環するものであり、冷却水の循環経路には、冷却水を循環駆動するためのウォータポンプが設けられている。冷却水は、エンジン冷却水と共用で用いられるものであっても良いし、エンジン冷却水とは異なる循環系の冷却水であっても良い。
【００１７】
インタークーラ１は、
（ａ）図２（ａ）に示すように、１つの水冷パイプ５に１つの配管ジョイント６が設けられるものであっても良いし、
（ｂ）図３（ｂ）に示すように、複数の水冷パイプ５に対して１つの配管ジョイント６が設けられるものであっても良い（図面では１つの配管ジョイント６に２つの水冷パイプ５を設ける例を示す）。
【００１８】
インタークーラ１の取付手段は限定するものではなく、
（ａ）図３（ａ）に示すように、インタークーラ１をインテークマニホールド７と独立して設けて、インテークマニホールド７の出口部に接続させても良いし、
（ｂ）図３（ｂ）に示すように、インタークーラ１をインテークマニホールド７に組み付けて、インテークマニホールド７のサージタンク７ａから水冷パイプ５を外部に露出させ、インテークマニホールド７をシリンダヘッド３に固定した際に、水冷パイプ５を吸気ポート４に挿入するように設けても良い。
【００１９】
なお、図２（ａ）に示す気筒毎のインタークーラ１は、図３（ａ）に示す結合ベース１ａに結合されるものであり、複数のインタークーラ１を搭載する結合ベース１ａがシリンダヘッド４とインテークマニホールド７の間に結合配置されるものである。
【００２０】
この実施例１のインタークーラ１は、吸気の通過部位にコルゲートフィンを用いていない。コルゲートフィンは、金属製の薄板を波状に設けて、吸気との接触面積を増やすものであるため、吸気の圧力損失が大きくなってしまう。
これに対して、この実施例１は、コルゲートフィンによる吸気の圧力損失が生じない。このため、この実施例１のインタークーラ１は、従来技術に比較して、吸気の圧力損失を抑えることができる。
【００２１】
このように、この実施例１のインタークーラ１は、シリンダヘッド３の吸気ポート４内に挿入配置される水冷パイプ５によって、シリンダヘッド３から吸気が受熱する不具合を回避しつつ、気筒近傍まで吸気を冷却することができるため、吸気を高効率で冷却することができるとともに、インタークーラ１における吸気の圧力損失を抑えることができ、エンジン２の高出力を維持することができる。
また、吸気ポート４内に挿入配置した水冷パイプ５によって、気筒近傍までＥＧＲガスを高効率で冷却できるため、ＥＧＲガスの増量が可能になり、高ＥＧＲガス化によって燃料消費を向上することが可能になる。
【００２２】
［実施例２］
図４〜図６を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
この実施例２は、水冷パイプ５の吸気下流側の内側に、吸気下流側に向けてパイプ内を絞る傾斜状のスロープ１１を設けたものである。
このスロープ１１によって、水冷パイプ５の吸気出口において気筒内へ向かう吸気が絞られるため、気筒内へ向かう吸気の流速を速くする吸気流強化を実施できる。
【００２３】
ここで、水冷パイプ５は、吸気ポート４内に挿入配置されるものであるため、水冷パイプ５の吸気出口から吸気バルブ１２までの距離が近い。このため、スロープ１１の絞り効果によって流速を上げた強吸気流を、高い流速を維持したまま、気筒内に吸い込ませることができる。
【００２４】
特に、この実施例２は、図４に示すように、スロープ１１の絞り効果によって流速を上げた強吸気流を、吸気バルブ１２とバルブシート１３の間に形成される隙間αに向けている。即ち、スロープ１１による強吸気流が隙間αを狙って吹き出される。
このため、スロープ１１によって流速を上げた強吸気流を、高い流速を維持したまま、より効果的に気筒内に吸い込ませることができる。
【００２５】
このように、この実施例２は、スロープ１１によって流速を上げた強吸気流を、直接的に気筒内に入れる構成を採用するため、気筒内における渦流（タンブル流やスワール流）を強化できる。
その結果、気筒内における混合気の燃焼速度を高めることができ、燃料消費を向上できる。
【００２６】
なお、スロープ１１を設ける位置は、図５（ａ）に示す縦位置に限定するものではなく、
（ａ）図６（ａ）に示すように、スロープ１１を水冷パイプ５の横位置に設けても良いし、
（ｂ）図６（ｂ）に示すように、スロープ１１を水冷パイプ５の全周に設けても良い。
【００２７】
［実施例３］
図７、図８を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、水冷パイプ５の吸気入口に、渦流コントロールバルブ２１（タンブル流コントロールバルブやスワール流コントロールバルブ等）を設けている。
渦流コントロールバルブ２１は、水冷パイプ５の吸気入口の通路面積を変更して気筒内に渦流を生じさせる。
【００２８】
具体的に渦流コントロールバルブ２１は、
（ａ）エンジン２の高回転時（吸気量が多い時）に、図７（ａ）に示すように、水冷パイプ５の吸気入口を開いて吸気抵抗の発生を抑え、
（ａ）エンジン２の低回転時（吸気量が少ない時）に、図７（ｂ）に示すように、水冷パイプ５の吸気入口を閉じて、渦流コントロールバルブ２１に設けた絞り開口２１ａによって吸気を絞って強吸気流を発生させるものであり、吸気量が少ない状態であっても気筒内に渦流を生じさせるものである。
【００２９】
水冷パイプ５の内部には、図８に示すように、渦流コントロールバルブ２１で絞られた吸気流（絞り開口２１ａを通過した強吸気流）を、水冷パイプ５の吸気出口まで案内する吸気流強化板２２が設けられている。
これにより、絞り開口２１ａを通過した強吸気流が、減衰することなく水冷パイプ５から吹き出される。
【００３０】
ここで、水冷パイプ５は、上述したように、吸気ポート４内に挿入配置されるものであるため、水冷パイプ５の吸気出口から吸気バルブ１２の距離が近い。このため、吸気流強化板２２により維持した強吸気流（水冷パイプ５から吹き出す強吸気流）を、高い流速を維持したまま、気筒内に吸い込ませることができる。
【００３１】
特に、この実施例３の吸気流強化板２２は、吸気流強化板２２による区画通路を通過した強吸気流を、吸気バルブ１２とバルブシート１３の間に形成される隙間αに向けている。即ち、強吸気流が隙間αを狙って吹き出される。
その結果、渦流コントロールバルブ２１の絞り効果と、吸気流強化板２２による流速の維持効果とによって、水冷パイプ５から吹き出させた強吸気流を、高い流速を維持したまま、気筒内に吸い込ませることができる。
【００３２】
このように、この実施例３は、渦流コントロールバルブ２１と吸気流強化板２２によって流速を上げた強吸気流を、直接的に気筒内に吹き入れる構成を採用するため、気筒内における渦流（タンブル流やスワール流）を強化できる。
その結果、気筒内における混合気の燃焼速度を高めることができ、燃料消費を向上できる。
【００３３】
一方、この実施例３では、気流強化板２２によって吸気の接触面積が増える。そこで、吸気流強化板２２を、水冷パイプ５と同様、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた薄板等で設けることで、吸気の冷却性能を高めることができる。
さらに、吸気流強化板２２は、水冷パイプ５の内部を横切って設けられる。このため、水冷パイプ５の剛性を高めることができ、結果的にインタークーラ１の強度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
インタークーラ１は、吸気過給機（ターボチャージャ、スーパーチャージャ等）を用いた吸気システムに用いることが好ましいが、限定するものではなく、吸気過給機を搭載しない吸気システムに用いて、増量したＥＧＲガス等を冷却するように設けても良い。
【００３５】
本発明は、ガソリンエンジンに適用しても良いし、ディーゼルエンジンに適用しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１  インタークーラ
３  シリンダヘッド
４  吸気ポート
５  水冷パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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