(57)【要約】【課題】吸気マニホールド装置において、製造性の低下を招くことなく冷却されていない空気の下流側への流通を確実に防止すると同時に、熱交換器による冷却効率を向上させる。【解決手段】吸気マニホールド装置１０を構成する吸気マニホールド１２には、ハウジング２０の内部にインタークーラ１４が収納され、前記吸気マニホールド１２と前記インタークーラ１４との間の隙間Ｓを流れる空気の流通状態を切替可能な切替機構１６を有している。この切替機構１６は、上流側空間２８から隙間Ｓへの空気の流通を遮断し、反対に、下流側空間３０から上流側空間２８への空気の流通を可能とする第１及び第２切替弁３８、４０を備え、前記第１及び第２切替弁３８、４０を前記隙間Ｓを流れる空気によって回動させることで流通状態を切り替えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数のシリンダ室に空気を導く吸気マニホールドと、該吸気マニホールドに内蔵され前記空気を冷却する熱交換器とを有した吸気マニホールド装置において、
前記吸気マニホールドの内部には、前記熱交換器との間に形成された隙間に臨み、該隙間を通じた前記熱交換器の上流側から下流側への空気の流れを遮断し、且つ、前記下流側から前記上流側への流れを許容する切替機構が設けられることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項２】
請求項１記載の吸気マニホールド装置において、
前記切替機構は、前記下流側への回動が規制され、前記上流側へ回動可能な切替弁を有することを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項３】
請求項２記載の吸気マニホールド装置において、
前記切替機構には、前記切替弁の回動動作を規制するストッパが設けられることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の吸気マニホールド装置において、
前記切替弁は、前記吸気マニホールド又は前記熱交換器に支持された支軸を支点として回動するドア部を有した片持ち構造であることを特徴とする吸気マニホールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を冷却するための熱交換器が内蔵された吸気マニホールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気マニホールドの内部を通過する空気を冷却するためのインタークーラが収納された吸気マニホールド装置が知られている。このような吸気マニホールド装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、所定容積を有し吸気導入口と複数の分岐通路との間となるコレクタ部を備え、前記コレクタ部にインタークーラが収納されている。このコレクタ部を含むマニホールドは樹脂製材料から形成され、内部を通過する高温の空気によって生じる熱収縮等を考慮し、インタークーラの熱交換部とコレクタ部の内壁面との間には所定間隔の隙間が設けられると共に、この隙間を通じた高温の空気の下流側への流通を抑制するための複数のリブが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８６６０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような吸気マニホールド装置では、コレクタ部の壁面に設けられた複数のリブによって隙間を通じた下流側から上流側への空気の流れも抑制されてしまい前記空気をインタークーラへと再循環させることができないと同時に、前記隙間の寸法管理が難しく製造性の低下を招くこととなる。また、隙間を通じた高温の空気の下流側への流入を完全に阻止することが困難である。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、製造性を低下させることなく冷却されていない空気の下流側への流通を確実に防止すると同時に、熱交換器による冷却効率を向上させることが可能な吸気マニホールド装置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】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室に空気を導く吸気マニホールドと、吸気マニホールドに内蔵され空気を冷却する熱交換器とを有した吸気マニホールド装置において、
吸気マニホールドの内部には、熱交換器との間に形成された隙間に臨み、隙間を通じた熱交換器の上流側から下流側への空気の流れを遮断し、且つ、下流側から上流側への流れを許容する切替機構が設けられることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、吸気マニホールドの内部に空気を冷却する熱交換器が収納された吸気マニホールド装置において、吸気マニホールドと熱交換器の間の隙間に臨むように切替機構を設け、この切替機構によって熱交換器の上流側から下流側への隙間を通じた空気の流れが遮断された状態と、下流側から上流側への流れが許容された状態とを切り替える。
【０００８】
従って、熱交換器を通過していない高温の空気が隙間を通じて上流側から下流側へと流れることが切替機構によって確実に防止されると共に、切替機構を介して隙間を通じて下流側から上流側へと空気を流通可能とすることで、逆流した空気を再び熱交換器へと導いて冷却することができるため冷却効率を高めることができる。また、隙間にシール手段等を設けて空気の流れを遮断する場合と比較し、切替機構を設けることで隙間の管理が容易となるため製造性を向上させることができる。
【０００９】
さらに、切替機構は、下流側への回動が規制され、上流側へ回動可能な切替弁を有するとよい。
【００１０】
さらにまた、切替機構に、切替弁の回動動作を規制するストッパを設けるとよい。
【００１１】
またさらに、切替弁を、吸気マニホールド又は熱交換器に支持された支軸を支点として回動するドア部を有した片持ち構造とするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、吸気マニホールドと熱交換器の間の隙間に臨むように切替機構を設け、熱交換器の上流側から下流側への隙間を通じた空気の流れを遮断可能とすることで、熱交換器を通過していない高温の空気が上流側から下流側へと流れることが確実に防止され、一方、切替機構を切り替えて隙間を通じた下流側から上流側へと空気を流通可能とすることで、逆流した空気を再び熱交換器へと導いて冷却できるため冷却効率を高めることができる。また、シール手段等を隙間に設けて空気の流れを遮断する場合と比較し、切替機構を設けることで隙間の管理を容易とし製造性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド装置の全体断面図である。
【図２】図２Ａは、図１における切替機構の第１切替弁近傍を示す拡大断面図であり、図２Ｂは、図１における切替機構の第２切替弁近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図３Ａは、図２Ａにおける第１切替弁が弁閉状態となり隙間を通じた空気の流通が遮断された場合を示す説明図であり、図３Ｂは、図３Ａの第１切替弁が弁開状態となり下流側空間からの空気が逆流可能な状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る吸気マニホールド装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド装置を示す。
【００１６】
この吸気マニホールド装置１０は、車両等に搭載される多気筒（例えば、３気筒）の内燃機関に適用されるものであって、図示しない過給器により圧縮された空気を冷却して複数のシリンダ室に導く。
【００１７】
吸気マニホールド装置１０は、図１に示されるように、例えば、樹脂製材料によって一体的に射出成形された吸気マニホールド１２と、該吸気マニホールド１２に内蔵されたインタークーラ（熱交換器）１４と、前記吸気マニホールド１２の内壁面とインタークーラ１４との間の隙間Ｓを通じた空気の流通状態を切り替える切替機構１６とを含む。
【００１８】
吸気マニホールド１２は、図示しない吸気通路に接続される管状の導入部１８と、前記導入部１８から導かれた空気を冷却するインタークーラ１４を収容するハウジング２０と、前記インタークーラ１４によって冷却された空気を図示しない内燃機関の各シリンダ室に導く導出部２２とを有している。
【００１９】
ハウジング２０は、導入部１８の開口方向と略直交した幅方向（矢印Ａ方向）に沿って延在し、その内部にインタークーラ１４が収納される。
【００２０】
また、インタークーラ１４に臨むハウジング２０の内壁面には、該インタークーラ１４側に向かって突出した第１凸部２４が形成され、該第１凸部２４の中央には、該インタークーラ１４から離間する方向に窪んだ溝部が形成される。
【００２１】
さらに、ハウジング２０の内部には、インタークーラ１４よりも上流側（矢印Ｂ１方向）となる位置に導入部１８から導入された空気を前記インタークーラ１４へと導くための上流側空間２８が形成されている。一方、インタークーラ１４よりも下流側（矢印Ｂ２方向）には、該インタークーラ１４により冷却された空気を一時的に溜める下流側空間３０が形成されている。すなわち、インタークーラ１４には、上流側空間２８から下流側空間３０に向かうように空気が流通する。
【００２２】
導出部２２は、下流側空間３０と連通した直線状に延出した３本の分岐管３２ａ〜３２ｃを有し、該分岐管３２ａ〜３２ｃは、導入部１８の延在方向（矢印Ａ方向）に沿って等間隔離間して並んでおり、図示しない内燃機関のシリンダヘッドとそれぞれ接続される。
【００２３】
インタークーラ１４は、例えば、アルミニウム等の金属製材料から形成され、ハウジング２０の長手方向に延在した直方体形状の外形を有し、冷却水の流通する複数の冷却水流路（図示せず）を有して空気の通過する熱交換部３４を備える。そして、インタークーラ１４の熱交換部３４において冷却水との熱交換によって冷却された空気は、下流側となる下流側空間３０へと供給される。
【００２４】
また、インタークーラ１４の幅方向（矢印Ａ方向）に沿った外側面には、ハウジング２０側に向かって突出した第２凸部３６がそれぞれ設けられ、該第２凸部３６は、ハウジング２０における第１凸部２４の溝部へと挿入されることで、前記ハウジング２０に対して所定位置で位置決めされ固定される。
【００２５】
さらに、図１〜図２Ｂに示されるように、インタークーラ１４の外側面とハウジング２０の内壁面との間には所定間隔の隙間Ｓが設けられ、この隙間Ｓは、吸気マニホールド１２が樹脂製材料から形成され、その熱収縮等によって変形した場合のインタークーラ１４との干渉を回避する目的で設けられている。
【００２６】
切替機構１６は、図１〜図３Ｂに示されるように、例えば、ハウジング２０の内部において上流側空間２８、且つ、インタークーラ１４の外側面とハウジング２０の内壁面との間に形成された隙間Ｓに臨むように設けられている。
【００２７】
この切替機構１６は、例えば、インタークーラ１４の幅方向端部にそれぞれ設けられる第１及び第２切替弁（切替弁）３８、４０と、該第１及び第２切替弁３８、４０に臨むハウジング２０の内壁面に設けられ前記第１及び第２切替弁３８、４０の回動動作を規制する第１ストッパ（ストッパ）４２と、前記インタークーラ１４に設けられ前記第１及び第２切替弁３８、４０の回動動作を規制する第２ストッパ（ストッパ）４４とを含む。
【００２８】
第１及び第２切替弁３８、４０は、例えば、略同一形状で形成され、インタークーラ１４に対して回動自在に設けられ、前記インタークーラ１４に対して支持される支軸４６と、該支軸４６の延在方向と直交方向に延在するドア部４８とからなり、前記ドア部４８が隙間Ｓ側となるように配置される。このように第１及び第２切替弁３８、４０は、支軸４６を支点として回動可能な片持ち式の弁体である。
【００２９】
そして、第１及び第２切替弁３８、４０は、隙間Ｓを流れる空気の風圧によって支軸４６を支点として回動自在に設けられ、図２Ａ〜図３Ａに示されるように、そのドア部４８が下流側に設けられた第１ストッパ４２に当接することで前記隙間Ｓを通じた上流側空間２８と下流側空間３０との連通を遮断した弁閉状態とし、一方、図３Ｂに示されるように、前記ドア部４８が上流側に設けられた第２ストッパ４４側へと回動することで、前記隙間Ｓを通じて上流側空間２８と下流側空間３０とが連通した弁開状態となる。
【００３０】
第１ストッパ４２は、上流側空間２８側（矢印Ｂ１方向）となるインタークーラ１４の端面に臨み、ハウジング２０の内壁面に対して略直交し、前記インタークーラ１４側（矢印Ｂ２方向）に向かって所定高さだけ突出するように形成される。また、第１ストッパ４２は、第１及び第２切替弁３８、４０におけるドア部４８の先端に臨み、且つ、該ドア部４８に対して下流側となる隙間Ｓ内に設けられる。
【００３１】
そして、第１及び第２切替弁３８、４０のドア部４８が下流側（矢印Ｃ１方向）へと回動する際、そのドア部４８の先端が第１ストッパ４２に対して当接することで、インタークーラ１４を通過する空気の流れ方向（矢印Ｂ２方向）と略平行な状態となり回動動作が規制される。すなわち、第１ストッパ４２は、第１及び第２切替弁３８、４０の下流側（矢印Ｃ１方向）への回動を規制する目的で設けられている。
【００３２】
第２ストッパ４４は、インタークーラ１４における上流側（矢印Ｂ１方向）の端面近傍に設けられ、第１及び第２切替弁３８、４０におけるドア部４８の先端が前記インタークーラ１４側（矢印Ｃ２方向）に向かって回動した際に、その回動動作を規制可能に設けられる。
【００３３】
すなわち、第１ストッパ４２は、第１及び第２切替弁３８、４０の下流側、すなわち、インタークーラ１４から離間する方向（矢印Ｃ１方向）への回動動作を規制し、第２ストッパ４４は、第１及び第２切替弁３８、４０の上流側、すなわち、インタークーラ１４側（矢印Ｃ２方向）への回動動作を規制する。
【００３４】
なお、上述した第１及び第２ストッパ４２、４４は、樹脂製材料や弾性材料から形成するとよい。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３６】
先ず、図１に示される吸気マニホールド装置１０を構成する吸気マニホールド１２の導入部１８を通じてハウジング２０の上流側空間２８へと空気が導入され、下流側に配置されたインタークーラ１４の熱交換部３４を通過することで、冷却水流路（図示せず）を循環する冷却水との間で熱交換がなされ、冷却された空気が下流側空間３０へと流れた後に、複数の分岐管３２ａ〜３２ｃへと分配され内燃機関（図示せず）へと供給される。
【００３７】
また、上流側空間２８における空気の一部が、ハウジング２０と前記インタークーラ１４との隙間Ｓへ流入した際、第１及び第２切替弁３８、４０のドア部４８が前記空気によって下流側（矢印Ｃ１方向）へと押されて回動することで、図２Ａ〜図３Ａに示されるように、前記ドア部４８の先端が第１ストッパ４２にそれぞれ当接する。これにより、第１及び第２切替弁３８、４０、第１ストッパ４２によって隙間Ｓが閉塞され、隙間Ｓを通じた上流側空間２８と下流側空間３０との連通が遮断された弁閉状態となる。
【００３８】
そのため、インタークーラ１４を通過せずに冷却されていない空気（温風）が隙間Ｓを通じて下流側空間３０へと流入してしまうことが防止される。
【００３９】
一方、インタークーラ１４を通過して冷却された空気の一部が、下流側空間３０から隙間Ｓへと流入した場合には、該隙間Ｓに流入した空気によって第１及び第２切替弁３８、４０が上流側へと押されることで支軸４６を支点としてドア部４８が第１ストッパ４２から離間する方向（図２Ａ及び図２Ｂ中、矢印Ｃ２方向）へと回動した弁開状態となる。
【００４０】
これにより、下流側空間３０と上流側空間２８とが隙間Ｓを通じて連通し、冷却された空気の一部（冷風）が再び上流側空間２８へと流入してインタークーラ１４を通過することで再び冷却される。なお、第１及び第２切替弁３８、４０は、第２ストッパ４４に当接するまで回動することで回動動作が規制される。
【００４１】
以上のように、本実施の形態では、吸気マニホールド装置１０を構成する吸気マニホールド１２とインタークーラ１４との隙間Ｓを流れる空気の流通状態を切替可能な切替機構１６を備え、この切替機構１６には、インタークーラ１４に対して回動自在に設けられた第１及び第２切替弁３８、４０を有している。これにより、上流側空間２８の空気が隙間Ｓ側へと流れる際、その空気の流れによって第１及び第２切替弁３８、４０を回動させ弁閉状態とすることで前記隙間Ｓを通じた下流側空間３０への流入が防止される。
【００４２】
また、下流側空間３０から隙間Ｓへと空気の一部が流入した場合には、逆流する空気の流れによって第１及び第２切替弁３８、４０を前記とは反対方向（インタークーラ１４側）へと回動させ弁開状態とすることで、前記空気を再び上流側空間２８へと導いた後、インタークーラ１４を通過させ冷却することができるため前記空気の冷却効率を高めることができる。
【００４３】
さらに、吸気マニホールド１２の内壁面とインタークーラ１４との間となる隙間Ｓにシール手段を設け、上流側空間２８から下流側空間３０への空気の流入を防止する場合と比較し、その隙間に応じた切替機構１６を設けることで該隙間の管理が容易であり、隙間に複数のリブを設けていた従来技術に係る吸気マニホールド装置と比較し、製造性の低下を招くことがなく好適である。
【００４４】
さらにまた、上述した切替機構１６では、第１及び第２切替弁３８、４０をインタークーラ１４に設ける場合に限定されるものではなく、例えば、吸気マニホールド１２側に支軸４６を有した第１及び第２切替弁３８、４０を設け、インタークーラ１４側に第１ストッパ４２、前記吸気マニホールド１２側に第２ストッパ４４を設けるようにしてもよい。
【００４５】
なお、本発明に係る吸気マニホールド装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…吸気マニホールド装置          １２…吸気マニホールド
１４…インタークーラ                １６…切替機構
１８…導入部                        ２０…ハウジング
２２…導出部                        ２８…上流側空間
３０…下流側空間                    ３８…第１切替弁
４０…第２切替弁                    ４２…第１ストッパ
４４…第２ストッパ                  ４６…支軸
４８…ドア部                        Ｓ…隙間
【図１】
2018053809.tif 000003
【図２】
2018053809.tif 000004
【図３】
2018053809.tif 000005