(57)【要約】【課題】コンパクトに配置できる内燃機関の吸気冷却装置を提供する。【解決手段】外気によって吸気を冷却するインタークーラ４１およびバイパス冷凍回路４５を循環する冷媒によって吸気を冷却する蒸発器４３がこの順序で、過給器２１からガソリンエンジン１５への吸気通路３９に備えられたガソリンエンジン１５の吸気冷却装置１であって、インタークーラ４１は外気が通過する外気ダクト４９内に設置され、蒸発器４３は、吸気が通過するケース５１内に設置され、ケース５１の下板部５３が外気ダクト４９の一部を構成していることを特徴とする。【選択図】  図３
2009138635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気によって吸気を冷却するインタークーラおよび冷媒回路を循環する冷媒によって前記吸気を冷却する蒸発器がこの順序で、過給器から内燃機関への吸気通路に備えられた内燃機関の吸気冷却装置であって、
前記インタークーラは前記外気が通過するダクト内に設置され、
前記蒸発器は、前記吸気が通過するケース内に設置され、
該ケースの一の壁部が前記ダクトの一部を構成していることを特徴とする内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項２】
前記ケースへの前記吸気の流入部は、前記一の壁部側に位置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項３】
前記一の壁部は、前記ダクトの上部を構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項４】
前記ダクトを構成する側板の前部には、前記ケースの下部位置に切込が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項５】
前記一の壁部は、前記ダクトの側部を構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項６】
前記一の壁部は、前記ダクトの後方部を構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項７】
前記ケースは、後方への突出を少なくするように上下方向に長く配置されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の吸気冷却装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関の吸気冷却装置を備えていることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気冷却装置およびこれを用いた自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン等の内燃機関では、過給器によって吸気量を増加して出力を高めることが広く行われている。
過給器によって吸気を圧縮すると、吸気の温度が増加し、ガソリンエンジンへの吸入温度が上昇するので、充填効率が低下するとともに、混合気温度が上昇してノッキングが発生し易くなる。
ノッキングを抑制するためには、点火時期を遅らせたり、混合気の空燃比を濃くしたりすることを行うが、これらは出力および燃費の悪化をもたらす。
このため、過給器からの吸気を冷却してガソリンエンジンへ吸気することが広く行われている。
【０００３】
この冷却を効果的に行うものとして、たとえば、特許文献１に示されるように、外気を用いて過給器からの吸気を冷却する熱交換器の下流側に、車室内冷房装置の冷媒回路を循環する冷媒によって吸気を冷却するチャージクーラを備えたものが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−１４６５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、たとえば、自動車のエンジンルームはスペースが限られているので、これらの機器はできるだけコンパクトに配置することが求められる。
しかしながら、特許文献１に記載されたもの等これまでに提案されたものは、コンパクトに配置する構造に関し何ら触れていないのが現状である。たとえば、所定の大きさの熱交換器が配置できないと、スペースに合わせて大きさを小さくすることになるので、冷却性能がその分低下することになる。
したがって、これらをコンパクトに配置することは、実用化に当って求められる課題である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、コンパクトに配置できる内燃機関の吸気冷却装置およびこれを用いた自動車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の内燃機関の吸気冷却装置は、外気によって吸気を冷却するインタークーラおよび冷媒回路を循環する冷媒によって前記吸気を冷却する蒸発器がこの順序で、過給器から内燃機関への吸気通路に備えられた内燃機関の吸気冷却装置であって、前記インタークーラは前記外気が通過するダクト内に設置され、前記蒸発器は、前記吸気が通過するケース内に設置され、該ケースの一の壁部が前記ダクトの一部を構成していることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、インタークーラは外気が通過するダクト内に設置され、蒸発器は、吸気が通過するケース内に設置され、ケースの一の壁部がダクトの一部を構成しているので、インタークーラと蒸発器とはダクトおよびケースを介して一体構造とされていることになる。したがって、インタークーラおよび蒸発器をコンパクトに配置することができる。
しかも、ケースの一の壁部がダクトの一部を構成しているので、構造部材が共通に用いられることになり、一層コンパクトにすることができる。
【０００９】
また、本発明の内燃機関の吸気冷却装置では、前記ケースへの前記吸気の流入部は、前記一の壁部側に位置されていることを特徴とする。
【００１０】
このように、ケースへの吸気の流入部は、一の壁部側に位置されているので、吸気の流出部は一の壁部の反対側、言い換えると、一の壁部から離れた位置になる。
したがって、蒸発器で冷却された吸気は一の壁部に接することがないので、ダクトを通る外気の温度に影響されるのを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の吸気冷却装置では、前記一の壁部は、前記ダクトの上部を構成していることを特徴とする。
【００１２】
このように、一の壁部は、ダクトの上部を構成しているので、蒸発器はインタークーラの上部に配置されることになる。また、ダクトは略水平方向に外気を通過させることになる。
したがって、上下方向に余裕が取れる床置き配置に好適である。
たとえば、自動車のエンジンルームでは、外気の取り入れを考慮すると、最前方（ラジエータ、コンデンサの前）の床に設置するのに好適である。
この場合、上下方向のスペースを考慮すると、蒸発器はできるだけ水平に近づくように設置するのが好ましい。
【００１３】
上記発明において、前記ダクトを構成する側板の前部には、前記ケースの下部位置に切込が設けられている。
【００１４】
このように、ダクトを構成する側板の前部には、ケースの下部位置に切込が設けられているので、切込のところの強度は、他の部分と比較して弱くなっている。このため、冷却装置に前方から大きな衝撃力が作用すると、この切込のところで容易に変形する、言い換えると、ケースがダクトと分離して後方に移動することになる。
たとえば、自動車のエンジンルームの最前方の床に設置した場合、衝突の衝撃を吸収することができる。すなわち、クラッシャブル構造として用いることができる。
【００１５】
また、本発明の内燃機関の吸気冷却装置では、前記一の壁部は、前記ダクトの側部を構成していることを特徴とする。
【００１６】
このように、一の壁部は、ダクトの側部を構成しているので、蒸発器はインタークーラの側部に配置されることになる。
この場合、ダクトは略水平方向に、あるいは、略上下方向に外気を通過させることになるので、たとえば、自動車のエンジンルームでは、外気の取り入れを考慮すると、最前方の床、あるいは、ボンネットの下方で、横方向にスペースが確保できるところに設置するのに好適である。
また、たとえば、エンジンに隣り合うように配置する場合、ケースをエンジンに近い側に設けると、インタークーラへ吸入される外気に対する熱源としてのエンジンの影響を抑制することができ、冷却効率を向上させることができる。
この場合、横方向のスペースを考慮すると、蒸発器はできるだけ垂直に近づくように設置するのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の内燃機関の吸気冷却装置では、前記一の壁部は、前記ダクトの後方部を構成していることを特徴とする。
【００１８】
このように、一の壁部は、ダクトの後方部を構成しているので、蒸発器はインタークーラの後方に配置されることになる。また、ダクトは略上下方向に外気を通過させることになる。
たとえば、自動車のエンジンルームでは、外気の取り入れを考慮すると、ボンネットの下方に設置するのに好適である。
この場合、上下方向のスペースを考慮すると、蒸発器はできるだけ水平に近づくように設置するのが好ましい。
【００１９】
また、上記発明において、前記ケースは、後方への突出を少なくするように上下方向に長く配置されていてもよい。
たとえば、エンジンルームの最後方に設置すると、外気の取り入れをボンネットの後端部分となり、後方のスペースが十分に確保できない場合、この配置が好適である。
【００２０】
また、本発明の自動車は、上記に記載の内燃機関の吸気冷却装置を備えていることを特徴とする。
【００２１】
このように、コンパクトに配置できる吸気冷却装置を用いているので、スペースに合わせて大きさを小さくすることになる事態を抑制することができる。これにより、十分な冷却性能を確保することができ、たとえば、ガソリンエンジンの燃費および出力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、インタークーラは外気が通過するダクト内に設置され、蒸発器は、吸気が通過するケース内に設置され、ケースの一の壁部がダクトの一部を構成しているので、インタークーラおよび蒸発器をコンパクトに配置することができる。
しかも、ケースの一の壁部がダクトの一部を構成しているので、構造部材が共通に用いられることになり、一層コンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態にかかる自動車のガソリンエンジンに用いられる吸気冷却装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態にかかる吸気冷却装置１の概略構成を示すブロック図である。図２はこの吸気冷却装置１を搭載した自動車３の全体概略構造を示す側面図である。
【００２４】
自動車３には、エンジンルーム５と、車室７とが備えられている。エンジンルーム５は、１個の空間を形成し、上部は一部が開閉可能とされたボンネット９で、前面は車外の空気（外気）を取り入れる開口を有する前面グリル１１で、後方は車室７とを区切るファイアウォール１３で構成されている。
エンジンルーム５内には、ガソリンエンジン１５と、車室内の空調を行う車両空調装置１７と、冷却水や潤滑油の冷却に用いられるラジエータ１９と、ガソリンエンジン１５に圧縮した空気を供給する過給器２１と、が備えられている。
【００２５】
車両空調装置１７には、ガソリンエンジン１５によって回転駆動され冷媒を圧縮して高温高圧とする圧縮機２３と、冷媒および外気の間で熱交換するコンデンサ２５と、冷媒中の液分を送るレシーバ２７と、車室７内の空気および冷媒の間で熱交換するエバポレータ２９と、が備えられている。
圧縮機２３、コンデンサ２５およびエバポレータ２９を循環するように冷凍回路３１が形成されている。冷凍回路３１におけるエバポレータ２９のコンデンサ２５側には、冷媒を減圧する膨張弁３３が備えられている。
【００２６】
過給器２１は、ガソリンエンジン１５の排気によって回転され駆動されるタービン３５と、タービン３５と同軸的に連結され、タービン３５の回転に伴い回転駆動され空気を圧縮するブロア３７とで主として構成されている。
ブロア３７によって圧縮された空気（吸気）は、吸気通路３９を通ってガソリンエンジン１５に供給される。
【００２７】
吸気通路３９には、吸気冷却装置１が備えられている。吸気冷却装置１には、吸気と外気との間で熱交換するインタークーラ４１と、冷凍回路３１を循環する冷媒と吸気との熱交換を行う蒸発器４３とが備えられている。
冷凍回路３１には、レシーバ２７の下流側の点Ａからエバポレータ２９の下流側の点Ｂとの間を接続するバイパス冷凍回路（冷媒回路）４５が備えられている。バイパス冷凍回路４５は、蒸発器４３を通過するように構成されている。バイパス冷凍回路４５には、蒸発器４３の上流側に冷媒を減圧するバイパス膨張弁４７が備えられている。
【００２８】
図３は、吸気冷却装置１の全体概略構成を示す斜視図である。図４は、吸気冷却装置１の側面図である。
吸気冷却装置１は、図２に示されるようにラジエータ１９およびコンデンサ２５の側部に設置されている。
インタークーラ４１は略直方体形状をした、チューブヘッダタイプの熱交換器である。インタークーラ４１の周囲を囲うように外気が通過する外気ダクト（ダクト）４９が形成されている。
前面グリル１１から導入された外気は外気ダクト４９に沿って、後方に向かい略水平方向に移動し、インタークーラ４１の内部を流れる吸気を冷却する。
過給器２１で、たとえば、百数十℃となった吸気は、インタークーラ４１によって、たとえば、５０〜６０℃まで冷却される。
【００２９】
外気ダクト４９の上方に、蒸発器４３を収納するケース５１が設けられている。ケース５１は略直方体形状をした中空箱体であり、その下板部（一の壁部）５３は外気ダクト４９の上部を構成している。
蒸発器４３は、略直方体形状をした、チューブヘッダタイプの熱交換器である。
蒸発器４３は、ケース５１の前後方向略中間位置に、前方に向かって起立するように傾斜して配置され、ケース５１内を前方および後方の２空間に区切っている。
蒸発器４３の一側面には、バイパス冷凍回路４５と接続されるための継手５９が設けられている。
【００３０】
蒸発器４３は、バイパス冷凍回路４５によってバイパス膨張弁４７で減圧された一部ガス化した液状の冷媒を供給される。通過する吸気に、蒸発潜熱を与えることによって吸気を冷却するものである。
なお、バイパス冷凍回路４５には、車両空調装置１７が作動中であれば常に冷媒が流れるようにされている。
ケース５１の後方空間には、インタークーラ４１を通って外気によって冷却された吸気が、配管ダクト５５を通って導入される。この導入された吸気は蒸発器４３を通って前方空間に移動する際、蒸発器４３によってさらに、たとえば、３０〜４０°にまで冷却される。
この冷却された吸気は、配管ダクト５７を通ってガソリンエンジン１５へ供給される。
なお、インタークーラ４１および蒸発器４３は、プレート式の熱交換器としてもよい。
【００３１】
このように、外気ダクト４９とケース５１とは固定されているので、インタークーラ４１と蒸発器４３とは外気ダクト４９およびケース５１を介して一体構造とされている。したがって、インタークーラ４１および蒸発器４３をコンパクトに配置することができる。
しかも、外気ダクト４９の上部は、ケース５１の下板部５３で形成されているので、構造部材が共通に用いられることになり、一層コンパクトにすることができる。
【００３２】
本実施形態のようにケース４３がダクト４１の上部に配置されるものでは、図２に示されるように、上下方向に余裕が取れる床置き配置に好適である。
また、吸気冷却装置１は、前面グリル１１の後方に設置されているので、外気を効率的に取り込むことができる。
この場合、蒸発器４３は、傾斜して設置されているので、上下方向のスペースに余裕を持たせることができる。
【００３３】
図５および図６は、本実施形態の別の実施態様を示す。すなわち、本態様の吸気冷却装置１では、外気ダクト４９の両側を構成する、側板６１の前部には、ケース５１の下部位置にノッチ（切込）６３が形成されている。
このように、側板６１の前部には、ノッチ６３が設けられているので、ノッチ６３のところの強度は、他の部分と比較して弱くなっている。
このため、吸気冷却装置１に前方から大きな衝撃力が作用すると、ノッチ６３のところで容易に変形する、言い換えると、図６に示されるようにケース５１が外気ダクト４９と分離して後方に移動することになる。
このようにすると、自動車３のエンジンルーム５の前部の床に設置した場合、衝突の衝撃を吸収することができる。すなわち、クラッシャブル構造として用いることができる。
【００３４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、吸気冷却装置１の構造が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７は、吸気冷却装置１を搭載した自動車３の前部概略構造を示す側面図である。図８は、吸気冷却装置１の全体概略構造を示す斜視図である。
【００３５】
本実施形態では、吸気冷却装置１は、ボンネット９の下方に配置されている。ボンネット９には、開口部が形成され外気をインタークーラ４１へ案内する外気ダクト５０およびインタークーラ４１からエンジンルーム５内へ案内する外気ダクト４９が，設けられている。
外気ダクト４９，５０は、外気を略上下方向に導入するようにされている。インタークーラ４１は、図７，８に示されるようにボンネット９の傾斜に沿って傾斜、すなわち、略水平方向に寝かされている。
ケース５１の前板部（一の壁部）６５は、外気ダクト４９の後方部を構成している。ケース５１と外気ダクト４９とは一体に固定されている。
【００３６】
このように、外気ダクト４９とケース５１とは固定されているので、インタークーラ４１と蒸発器４３とは外気ダクト４９およびケース５１を介して一体構造とされている。したがって、インタークーラ４１および蒸発器４３をコンパクトに配置することができる。
しかも、外気ダクト４９の上部は、ケース５１の下板部５３で形成されているので、構造部材が共通に用いられることになり、一層コンパクトにすることができる。
【００３７】
蒸発器４３は、ケース５１の前後方向略中間位置に、前方に向かって起立するように傾斜して配置され、ケース５１内を前方および後方の２空間に区切っている。
ケース５１の前方空間には、インタークーラ４１を通って外気によって冷却された吸気が、配管ダクト５５を通って導入される。この導入された吸気は蒸発器４３を通って後方空間に移動する際、蒸発器４３によって冷却される。
この冷却された吸気は、配管ダクト５７を通ってガソリンエンジン１５へ供給される。
【００３８】
このように、ケース４１への吸気の流入部は、前板部６５側に位置されているので、吸気の流出部は後方空間からとなる。
したがって、蒸発器４３で冷却された吸気は前板部６５に接することがないので、ダクト４９を通る外気の温度に影響されるのを抑制することができる。
【００３９】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図９〜図１１を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、吸気冷却装置１の構造が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図９は、吸気冷却装置１を搭載した自動車３の前部概略構造を示す正面図である。図１０は、吸気冷却装置１の全体概略構造を示す斜視図である。図１１は、吸気冷却装置１を示す平面図である。
【００４０】
本実施形態では、吸気冷却装置１は、コンデンサ２５の前方に配置されている。この位置では、側方に余裕があるので、ケース４１は、インタークーラ４１の側部に配置されている。
ケース５１の側板部（一の壁部）６７は、外気ダクト４９の側方部を構成している。ケース５１と外気ダクト４９とは一体に固定されている。
【００４１】
このように、外気ダクト４９とケース５１とは固定されているので、インタークーラ４１と蒸発器４３とは外気ダクト４９およびケース５１を介して一体構造とされている。したがって、インタークーラ４１および蒸発器４３をコンパクトに配置することができる。
しかも、外気ダクト４９の上部は、ケース５１の下板部５３で形成されているので、構造部材が共通に用いられることになり、一層コンパクトにすることができる。
【００４２】
蒸発器４３は、ケース５１の前後方向略中間位置に、面部が略上下方向に延在し、水平面内で回転した形とされて、ケース５１内を遠側方および近側方の２空間に区切っている。
ケース５１の近側方空間には、インタークーラ４１を通って外気によって冷却された吸気が、配管ダクト５５を通って導入される。この導入された吸気は蒸発器４３を通って遠側方空間に移動する際、蒸発器４３によって冷却される。
この冷却された吸気は、配管ダクト５７を通ってガソリンエンジン１５へ供給される。
【００４３】
このように、ケース４１への吸気の流入部は、側板部６７側に位置されているので、吸気の流出部は遠側方空間からとなる。
したがって、蒸発器４３で冷却された吸気は側板部６７に接することがないので、外気ダクト４９を通る外気の温度に影響されるのを抑制することができる。
【００４４】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１２および図１３を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態（第二実施形態）と基本的構成は同様であり、吸気冷却装置１の構造が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１２は、吸気冷却装置１を搭載した自動車３の前部概略構造を示す側面図である。図１３は、吸気冷却装置１の全体概略構造を示す斜視図である。
【００４５】
本実施形態では、吸気冷却装置１は、エンジンルーム５の最後部に設置されている。
吸気冷却装置１の構成は、第二実施形態と略同じ構造であるが、ケース５１の後部が車室７側に突出するようにされているので、その突出量を少なくするため前後方向の長さを小さくし、その分上下方向に長くされている。また、蒸発器４３はできるだけ上下方向に延在するように立てて、ケース４１の底部からインタークーラ４１に至るところまで配置されている。
そして、ケース５１の前板部６５は、外気ダクト４９の後方部を構成している。ケース５１と外気ダクト４９とは一体に固定されている。
したがって、外気ダクト４９は第二実施形態のものと比べて上下方向に長くなっている。
ケース５１の後部は車室７側に突出するようにされているので、インタークーラ４１は、ボンネット９の最後部に位置することになる。また、上述のように上下方向に長くされているのは、ケース５１の車室７側への突出量を小さくするためでもある。
この部分は、最も負圧が大きくなるので、ボンネット９にグリル６９を開口させるだけでも、大量の外気を流入させることができる。したがって、冷却効率を大幅に向上させることができる。
その他の作用効果は、第二実施形態と同じである。
【００４６】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置を搭載した自動車の全体概略構造を示す側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置の全体概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置の側面図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置の別の実施態様を示す側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる吸気冷却装置の別の実施態様を示す側面図である。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる吸気冷却装置を搭載した自動車の前部概略構造を示す側面図である。
【図８】本発明の第二実施形態にかかる吸気冷却装置の全体概略構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第三実施形態にかかる吸気冷却装置を搭載した自動車の前部概略構造を示す正面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態にかかる吸気冷却装置の全体概略構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第三実施形態にかかる吸気冷却装置を示す平面図である。
【図１２】本発明の第四実施形態にかかる吸気冷却装置を搭載した自動車の前部概略構造を示す側面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態にかかる吸気冷却装置の全体概略構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  吸気冷却装置
３  自動車
１５  ガソリンエンジン
２１  過給器
３９  吸気通路
４１  インタークーラ
４３  蒸発器
４５  バイパス冷凍回路
４９  外気ダクト
５１  ケース
５３  下板部
５５  配管ダクト
６１  側板
６３  ノッチ
６５  前板部
６７  側板部
【図１】
2009138635.tif 000003
【図２】
2009138635.tif 000004
【図３】
2009138635.tif 000005
【図４】
2009138635.tif 000006
【図５】
2009138635.tif 000007
【図６】
2009138635.tif 000008
【図７】
2009138635.tif 000009
【図８】
2009138635.tif 000010
【図９】
2009138635.tif 000011
【図１０】
2009138635.tif 000012
【図１１】
2009138635.tif 000013
【図１２】
2009138635.tif 000014
【図１３】
2009138635.tif 000015