JP6344404B2 - エンジンの吸気冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気冷却装置に関し、特に、エンジンの組立性向上に寄与するエンジンの吸気冷却装置に関するものである。

エンジン（内燃機関）は、吸気温度が低いほど吸気密度、ひいては吸気質量が増え、より多くの燃料を燃焼させることができ、出力が向上する。そのため、特に過給機付きエンジンにおいて、吸気を冷却するためにインタークーラが吸気通路に設けられる。

この場合、温度の低い吸気を効率よく気筒に導入するには、水冷式のインタークーラを適用し、吸気マニホールドのすぐ上流側にインタークーラを一体的に設けることにより、インタークーラをより吸気ポートに近い位置に配置するのが有効である。例えば、特許文献１には、そのような内燃機関の給気冷却装置が開示されている。

特開２００１−２４８４４８号公報

吸気マニホールドのすぐ上流側にインタークーラを一体的に設ける場合、インタークーラの位置が吸気ポートの位置よりも低いと、インタークーラ内に水（凝縮水）が溜まり、これが吸気と共に燃焼室に導入されて失火をもたらす原因の一つとなる。そこで、インタークーラの位置を比較的高く設け、凝縮した水がインタークーラ内に溜まることなく速やかに燃焼室に導入されるようにすることが望ましい。しかし、ボンネット高さとの関係から、インタークーラの位置を高くするにも制約がある。

従って、インタークーラは、吸気ポートの位置よりも低くならない範囲で、吸気マニホールドのすぐ外側（反シリンダヘッド側）に配置されるのが好適である。しかし、吸気マニホールドは、シリンダヘッドの側面にボルトナットで締結されるため、吸気マニホールドのすぐ外側にインタークーラが一体的に設けられる場合には、インタークーラが邪魔になって（吸気マニホールドの締結位置がインタークーラに隠れて）、吸気マニホールドの締結作業が行い辛くなり、エンジンの組立性が損なわれるという課題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの組立性を阻害することなく、吸気マニホールドのすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラを一体的に設けることが可能な、エンジンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、前記シリンダヘッドの側方に配置されて吸気を冷却するインタークーラとを備えた過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、前記エンジンは、排気ガスのエネルギーにより吸気を加圧するターボ過給機と、当該ターボ過給機により加圧された吸気を案内する主吸気通路と、当該主吸気通路から分岐する通路であって、電気モータの駆動力によって吸気を加圧する電動過給機を備えかつ当該電動過給機により加圧された吸気を案内する分岐吸気通路とを備え、前記吸気マニホールドは、シリンダヘッドに締結されて気筒列方向と直交する方向に略水平に延びるマニホールド本体と、このマニホールド本体の吸気流動方向上流端部に一体に繋がって前記インタークーラの下端部を構成するクーラ構成部とを含み、前記クーラ構成部を、第２クーラ構成部と定義したときに、前記インタークーラは、前記第２クーラ構成部の上部に組み付けられる第１クーラ構成部を含み、当該第１クーラ構成部と前記第２クーラ構成部とによって構成され、第１クーラ構成部に、前記主吸気通路が繋がるとともに、冷媒が循環する第１冷却用コアが備えられる一方、前記第２クーラ構成部に、前記分岐吸気通路が繋がるとともに、冷媒が循環する第２冷却用コアが備えられ、さらに前記各冷却用コアにより冷却された吸気を受け入れながら前記マニホールド本体に案内する上向きに開口した凹部が設けられており、前記マニホールド本体は、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の固定部を有し、これら複数の固定部は、気筒列方向と直交する方向に沿った側面視において、前記第２クーラ構成部よりも外側に位置しているものである。

この構成によれば、インタークーラの下端部を構成する第２クーラ構成部が吸気マニホールドに設けられており、この第２クーラ構成部の上部に第１クーラ構成部が固定されることで、当該第１クーラ構成部と第２クーラ構成部とによってインタークーラが構成されている。そのため、インタークーラの位置が吸気ポートよりも低くなること、また、エンジン上方にインタークーラが大きく突出することを抑制しながら、吸気マニホールド（マニホールド本体）のすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラを一体的に設けることが可能なる。しかも、気筒列方向と直交する方向に沿った側面視において、吸気マニホールドの各固定部が第２クーラ構成部よりも外側に位置しているので、第２クーラ構成部から第１クーラ構成部を分離させた状態で、シリンダヘッドの側面に対して前記固定部を締結し、その後、第２クーラ構成部の上部に第１クーラ構成部を固定すれば、吸気マニホールドおよびインタークーラを難なくシリンダヘッドに組付けることができる。従って、上記の構成によれば、エンジンの組立性を阻害することなく、吸気マニホールド（マニホールド本体）のすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラを一体的に設けることが可能となる。
また、第１クーラ構成部に冷却用コアが設けられているので、第２クーラ構成部のボリューム（占有スペース）を小さく抑えて、その重量を軽減することができる。そのため、シリンダヘッドへの吸気マニホールドの組付作業性の向上に寄与するものとなる。
特に、主吸気通路を通じてインタークーラに導入される吸気は第１、第２冷却用コアを通過し、分岐吸気通路を通じてインタークーラに導入される吸気は第２冷却用コアのみを通過することとなる。そのため、吸気経路に応じた吸気の適切な冷却が可能となる。

より具体的に、前記マニホールド本体は、気筒列方向に延びる形状を有し、当該気筒列方向の複数の位置に前記固定部を備えており、前記固定部のうち、前記側面視において前記第２クーラ構成部に対応する位置の固定部は、前記第２クーラ構成部の上面よりも上方、又は前記第２クーラ構成部の下面よりも下方に延設されることにより、前記側面視において前記第２クーラ構成部よりも外側に位置している。

この構成によれば、前記側面視において、第２クーラ構成部に対応する位置の固定部を、当該側面視において、良好に第２クーラ構成部の外側に配置することが可能となる。

この場合、前記第２冷却用コアは、前記第１冷却用コアよりも温度の低い冷媒が循環するものであるのが好適である。

この構成によれば、吸気が２段階に効率良く冷却されるので、吸気の冷却効率をより一層高めることが可能となる。

また、上記の吸気冷却装置において、前記凹部の内底面は、気筒列方向と直交する方向において、前記マニホールド本体に向かって先下がりに傾斜しているのが好適である。

この構成によれば、インタークーラ内で吸気中の水分が凝縮して滴下した場合でも、当該凝縮水は、前記凹部の内底面に沿ってマニホールド本体側に誘導されつつ速やかに吸気と共に吸気ポートに導入される。そのため、インタークーラの内底部に凝縮水が溜まることが効果的に抑制され、多くの凝縮水が一度に気筒内に導入されることに起因する失火等のトラブルを未然に防止することが可能となる。

以上説明したように、本発明にかかるエンジンの吸気冷却装置よれば、エンジンの組立性を阻害することなく、吸気マニホールドのすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラを一体的に設けることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る吸気冷却装置を備えたエンジンの全体構成図である。 上記エンジンを吸気側から見た斜視図である。 上記エンジンの平面図である。 吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。 上記吸気マニホールド及び上記インタークーラの組立斜視図である。 上記吸気マニホールド及び上記インタークーラの分解斜視図である。 上位吸気マニホールドの断面図（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図）である。 上記吸気マニホールドの組付状態を示すエンジン本体の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。 上記吸気マニホールドの組付状態を示すエンジン本体の正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳述する。
（エンジンの全体構成）
図１は、本発明に係る吸気冷却装置を備えたエンジンの全体構成図である。図１に示すエンジン１は、走行用の動力源として車両に搭載される直列４気筒の４サイクルディーゼルエンジンである。なお、以下の説明において「上流」、「下流」とは、対象物を流れる流体（吸気、排気、冷却水）の流れ方向を基準とする。

このエンジン１のエンジン本体２は、複数の気筒１０ａ（同図では一つのみ図示）を有するシリンダブロック１０と、このシリンダブロック１０上に配設されたシリンダヘッド１１と、シリンダブロック１０の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１２とを有している。エンジン本体２は、車両前部のエンジンルーム内に気筒列方向が車両前後方向を向くように縦置きに搭載されている。

前記エンジン本体２の各気筒１０ａには、ピストン１３が往復動可能に嵌挿されている。ピストン１３には、コンロッド１３ｂを介してクランクシャフト１４が連結されており、このピストン１３の往復運動に応じて前記クランクシャフト１４が中心軸回りに回転する。

前記シリンダヘッド１１には、各気筒１０ａの燃焼室に開口する吸気ポート１５および排気ポート１６が形成されているとともに、これら吸気ポート１５および排気ポート１６を開閉するための吸気弁１７および排気弁１８が設けられている。また、軽油を主成分とする燃料を噴射するインジェクタ１９が、各気筒１０ａにつき１つずつ設けられている。

前記シリンダヘッド１１の一方側の側面、具体的には、吸気ポート１５が開口する吸気側の側面には、各気筒１０ａの吸気ポート１５に連通するように吸気通路２０が接続され、前記シリンダヘッド１１の他方側の側面、つまり、排気ポート１６が開口する排気側の側面には、各気筒１０ａの排気ポート１６に連通するように排気通路３０が接続されている。

吸気通路２０は、シリンダヘッド１１に固定された吸気マニホールド２１と、この吸気マニホールド２１に一体的に設けられたインタークーラ２２と、このインタークーラ２２の上流端部に繋がる主吸気通路２３とを含む。

前記吸気通路２０（主吸気通路２３）および排気通路３０には、大型の第１ターボ過給機４１およびそれよりも小型の第２ターボ過給機４２が設けられている。

前記第１ターボ過給機４１は、主吸気通路２３に配設されたコンプレッサ４１ａと、コンプレッサ４１ａと同軸に連結され、かつ吸気通路２０に配設されたタービン４１ｂとを有している。同様に、前記第２ターボ過給機４２は、主吸気通路２３に配設されたコンプレッサ４２ａと、コンプレッサ４２ａと同軸に連結され、かつ排気通路３０に配設されたタービン４２ｂとを有している。

前記第１ターボ過給機４１のコンプレッサ４１ａは、第２ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ａよりも主吸気通路２３の上流側に配設されており、前記第１ターボ過給機４１のタービン４１ｂは、第２ターボ過給機４２のタービン４２ｂよりも排気通路３０の下流側に配設されている。

前記吸気通路２０（主吸気通路２３）の上流端部には、吸気を濾過するためのエアクリーナ２４が設けられており、このエアクリーナ２４と前記吸気マニホールド２１との間に、上流側から順に、第１ターボ過給機４１および第２ターボ過給機４２の各コンプレッサ４１ａ，４２ａと、吸気通路２０の通路断面積を調節するための開閉可能なスロットルバルブ２５、各コンプレッサ４１ａ，４２ａにより圧縮（加圧）された空気を冷却するための前記インタークーラ２２とが設けられている。

主吸気通路２３における第２ターボ過給機４２（コンプレッサ４２ａ）の下流側には、スロットルバルブ２５をバイパスするバイパス通路２６（本発明の分岐吸気通路に相当する）が設けられている。このバイパス通路２６は、スロットルバルブ２５の上流側の位置で主吸気通路２３から分岐し、前記インタークーラ２２の上流側の位置で主吸気通路２３に接合されている。このバイパス通路２６には、上流側から順に、電動過給機２８よびバイパスバルブ２７が設けられている。電動過給機２８は、バイパス通路２６に配設されたコンプレッサ２８ａと、このコンプレッサ２８ａを駆動する電動モータ２８ｂとを有している。電動モータ２８ｂを駆動源とする電動過給機２８は、排気ガスを駆動源とする上記ターボ過給機４１、４２に比べて応答性がよく、エンジン本体２の運転状態による影響を受け難い。そのため、例えば低回転域での加速時に、ターボ過給機４１、４２のターボラグ（過給遅れ）を補うべくこれらターボ過給機４１、４２と共に駆動される。

前記排気通路３０のうち、エンジン本体２に隣接する上流側部分は、各気筒１０ａの排気ポート１６に連通するように分岐した独立通路と各独立通路が集合する集合部とを含む排気マニホールドとされている。前記排気通路３０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、第２ターボ過給機４２および第１ターボ過給機４１の各タービン４２ｂ，４１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化するための排気浄化装置３１と、排気音を低減するためのサイレンサ３２とが設けられている。

上記排気浄化装置３１には、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化する機能を有する酸化触媒３１ａと、排気ガス中のＰＭ（煤）を捕集する機能を有するＤＰＦ３１ｂとが含まれている。

前記吸気通路２０と排気通路３０との間には、排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するためのＥＧＲ通路４５が設けられている。すなわち、前記吸気マニホールド２１と、排気マニホールドと第２ターボ過給機４２のタービン４２ｂとの間の排気通路３０とが、上記ＥＧＲ通路４５を介して互いに接続されている。ＥＧＲ通路４５には、吸気通路２０への排気ガスの還流量を調整するための開閉可能なＥＧＲバルブ４６と、エンジンの冷却水によって排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４７とが設けられている。また、ＥＧＲ通路４５には、ＥＧＲバルブ４６およびＥＧＲクーラ４７をバイパスするバイパス通路４８が設けられている。バイパス通路４８には、開閉可能なバイパスバルブ４９が設けられており、当該バイパスバルブ４９および前記ＥＧＲバルブ４６が制御されることにより、ＥＧＲクーラ４７を通過する排気ガスの流量が調整される、換言すれば、吸気通路２０に還流される排気ガスの温度が調整される。

（吸気冷却装置の具体的な構成）
次に、本発明に係る吸気冷却装置の具体的な構造について説明する。

図２は、前記エンジン１を吸気側から見た斜視図であり、図３は、前記エンジン１の平面図である。なお、以下の説明中で使用する方向は、特に言及する場合を除き、エンジン本体２を基準とする。具体的には、気筒列方向を前後方向と称し、これと直交する方向を幅方向と称する。上記の通り、エンジン本体２は、エンジンルーム内に縦置きされており、よって、前後は、車両の前後と一致し、左右は、車両の左右と一致する。

図２、図３において符号３はトランスミッションであり、前記エンジン本体２の後端部に組付けられている。なお、図２、図３中では、便宜上、上記ＥＧＲ通路４５および上記バイパス通路４８の図示を省略している。

エンジン本体２は、左側に吸気ポート１５が、右側に排気気ポート１６がそれぞれ開口した、左側吸気、右側排気の構成を有する。よって、エンジン本体２の右側面、すなわち排気側の側面には、排気マニホールド、ターボ過給機４１、４２および排気浄化装置３１等が配設されている。一方、エンジン本体２の左側面、すなわち吸気側の側面には、吸気マニホールド２１、インタークーラ２２および電動過給機２８等が配設されている。詳しくは、シリンダヘッド１１の吸気側の側面１１ａに吸気マニホールド２１が固定され、この吸気マニホールド２１に一体的にインタークーラ２２が設けられ、これら吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２の下方に電動過給機２８が配置されている。そして、主吸気通路２３が、第２ターボ過給機４２の位置からエンジン本体２の右側面に沿って上方に延び、エンジン本体２の後端上部を経由してインタークーラ２２の上部に接続されている。また、エンジン本体２の上部で、バイパス通路２６が主吸気通路２３から分岐している。バイパス通路２６のうち、電動過給機２８よりも上流側の上流部２６ａは、エンジン本体２の上部からその左側面に沿って下方に延び、シリンダブロック１０の側面に沿ってほぼ直角に前方に屈曲して電動過給機２８に接続されている。一方、バイパス通路２６のうち、電動過給機２８よりも下流側の下流部２６ｂは、電動過給機２８に一体的に設けられた前記バイパスバルブ２７の位置からエンジン本体２の左側面に沿って後方に延び、インタークーラ２２の後方で屈曲して上方に延び、インタークーラ２２とスロットルバルブ２５との間の位置で前記主吸気通路２３に接合されている。

図４は、吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２を示すエンジン１の正面図であり、図５は、吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２の組立斜視図であり、図６は、吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２の分解斜視図である。また、図７は、吸気マニホールド２１の断面図（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図）である。

これらの図に示すように、吸気マニホールド２１は、シリンダヘッド１１の吸気側の側面１１ａに締結されて幅方向（気筒列方向と直交する方向）に略水平に延びるマニホールド本体２１ａと、このマニホールド本体２１ａの上流端部に繋がってインタークーラ２２の下端部を構成するクーラ構成部２１ｂ（第２クーラ構成部２１ｂと称す）とを含む。

前記マニホールド本体２１ａは、前記側面１１ａに沿って前後方向に延びる形状を有しており、各吸気ポート１５にそれぞれ連通する複数の独立通路５１が形成された下流端部５０と、その上流側に位置し、前記独立通路５１が集合する集合部が形成されたサージタンク部５２とを含む。なお、独立通路５１は、一つの吸気ポート１５に対して一つの独立通路５１が設けられる態様の他、複数の吸気ポート１５に対して共通する一の独立通路５１が設けられる態様の何れの構成であってもよい。

前記第２クーラ構成部２１ｂは、平面視矩形であり、前記マニホールド本体２１ａの前後方向中央部で前記サージタンク部５２に繋がっている。なお、当例では、サージタンク部５２と第２クーラ構成部２１ｂとが同一の金属材料又は樹脂材料により一体に成型され、これとは別に成型された前記下流端部５０がサージタンク部５２に接合されることによって、前記吸気マニホールド２１が構成されている。

前記第２クーラ構成部２１ｂは、上向きに開口する平面視矩形の凹部５６を備えている。この凹部５６の内部は、図７に示すように、サージタンク部５２の前記集合部に連通している。当該凹部５６の内底面５６ａは、エンジン本体２の幅方向外側から内側（左側から右側）に向かって先下がりに傾斜し、サージタンク部５２の前記集合部の内底面に連続的に繋がっている。

前記インタークーラ２２は、図４に示すように、前記吸気マニホールド２１の第２クーラ構成部２１ｂの上部に組み付けられる第１クーラ構成部２２ａを含み、これら、第１、第２クーラ構成部２２ａ、２１ｂによって構成されている。

第１クーラ構成部２２ａは、平面視矩形の冷却用コア６０と、その上部に固定された、上向きに膨出する断面台形状の天井カバー６４とを含み、この天井カバー６４に設けられた入口ポート６４ａに、前記主吸気通路２３がスロットルバルブ２５を介して接続されている。

詳細図を省略するが、冷却用コア６０は、上下方向に開口する断面矩形のハウジング６２と、前記ハウジング６２の内部に前後方向に等間隔で配列される複数の冷却プレートと、各冷却プレートに形成された流水路に接続される給排水パイプ６３とを一体に備えたユニットである。ハウジング６２の前側面には、前記給排水パイプ６３の入口ポート６３ａおよび出口ポート６３ｂが設けられており、図外のラジエータで放熱された低温の冷却水（本発明の冷媒の一つ）が入口ポート６３ａから導入されつつ、各冷却プレートを経由して出口ポート６３ｂから導出されるようになっている。つまり、吸気は、冷却用コア６０の隣接する冷却プレートの隙間を上方から下方に通過することにより冷却水と熱交換されて冷却される。

前記第１クーラ構成部２２ａは、吸気マニホールド２１の前記第２クーラ構成部２１ｂの上部に配置され、ボルトナットで第２クーラ構成部２１ｂに固定されている。具体的には、前記ハウジング６２の下端部に形成された締結用フランジ部６２ａと、第２クーラ構成部２１ｂの前記凹部５６の周囲に形成された締結用フランジ部５８とが上下に重ね合され、これらフランジ部６２ａ、５８が図外のボルトナットで互いに締結されることにより、第２クーラ構成部２１ｂに第１クーラ構成部２２ａが固定されている。そして、このように第１クーラ構成部２２ａと第２クーラ構成部２１ｂとが締結されることにより、これらクーラ構成部２２ａ、２１ｂが協働してインタークーラ２２を構成している。すなわち、第２クーラ構成部２１ｂは、冷却用コア６０の隣接する冷却プレートの隙間を通過した吸気を合流させながらマニホールド本体２１ａに案内する出口ポートとしての機能を有する。

なお、吸気マニホールド２１の前記下流端部５０には、図５〜図７に示すように、幅方向に貫通する貫通孔５４ａを有する固定部５４が一体に形成されている。吸気マニホールド２１は、これら固定部５４によりシリンダヘッド１１の側面１１ａに固定されている。具体的には、図外のボルトが各固定部５４の外側から前記貫通孔５４ａに挿入され、当該ボルトが、前記側面１１ａに形成されたねじ孔に螺合挿入されることによって各固定部５４が前記側面１１ａに締結されている。これにより、吸気マニホールド２１がシリンダヘッド１１に固定されている。

固定部５４は、前記下流端部５０の上側に２つ、下側に３つ形成されており、これらの固定部５４は、気筒列方向（幅方向）と直交する方向に沿った側面視において、すなわちエンジン本体２を左側から見たときに、何れも第２クーラ構成部２１ｂの外側に位置するように形成されている。具体的には、下側の固定部５４は、下流端部５０の長手方向（前後方向）の両端部と中央部とに設けられており、それぞれ、第２クーラ構成部２１ｂの下面よりも下方に位置するように、下流端部５０の外周面から下向きに突出して設けられている。一方、上側の固定部５４は、下流端部５０の長手方向（前後方向）両端部と中央部との間の位置に設けられており、それぞれ、第２クーラ構成部２１ｂの上面、つまり締結用フランジ部５８の上面よりも上方に位置するように、下流端部５０の外周面から上向きに突出して設けられている。

このように、全ての固定部５４が、エンジン本体２の側面視において、第２クーラ構成部２１ｂの外側に位置することで、後述する通り、シリンダヘッド１１への固定部５４の締結作業を難なく行えるようになっている。

（吸気冷却装置の作用効果）
上記のような吸気冷却装置の構成によれば、インタークーラ２２の下端部を構成する第２クーラ構成部２１ｂが吸気マニホールド２１に設けられており、この第２クーラ構成部２１ｂの上部に第１クーラ構成部２２ａが固定されることで、当該第１クーラ構成部２２ａと第２クーラ構成部２１ｂとによってインタークーラ２２が構成されている。そのため、インタークーラ２２の位置が吸気ポート１５よりも低くなること、また、エンジン本体２の上方にインタークーラ２２が大きく突出することを抑制しながら、吸気マニホールド２１（マニホールド本体２１ａ）のすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラ２２を一体的に設けることができ、これにより、インタークーラ２２により冷却された低温の吸気を効率良く燃焼室に導入することができる。

しかも、エンジン本体２の側面視において、吸気マニホールド２１の各固定部５４が第２クーラ構成部２１ｂよりも外側に位置しているので、図８に示すように、第２クーラ構成部２１ｂから第１クーラ構成部２２ａを分離させた状態で、シリンダヘッド１１の側面１１ａに対して前記固定部５４を締結し、その後、第２クーラ構成部２１ｂの上部に第１クーラ構成部２２ａを固定すれば、吸気マニホールド２１およびインタークーラ２２を難なくシリンダヘッド１１に組付けることができる。従って、上記の吸気冷却装置によれば、エンジン１の組立性を阻害することなく、吸気マニホールド２１（マニホールド本体２１ａ）のすぐ外側（反シリンダヘッド側）にインタークーラ２２を一体的に設けることができる、つまり、インタークーラ２２により冷却された低温の吸気を効率良く燃焼室に導入することができる。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る吸気冷却装置の吸気マニホールド及びインタークーラを示すエンジンの正面図である。なお、第２実施形態の吸気冷却装置の基本的な構成は第１実施形態の吸気冷却装置と共通するため、以下の説明では、共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、主に相違点について詳細に説明する。

第２実施形態の吸気冷却装置は、第１クーラ構成部２２ａの冷却用コア６０（第１冷却用コア６０と称す）に加えて、第２クーラ構成部２１ｂにも冷却用コア７０（第２冷却用コア７０と称す）が備えられた構成となっている。第２冷却用コア７０は、前後方向に等間隔で配列された状態で前記凹部５６の内部に配置される複数の冷却プレート（図示省略）と、各冷却プレートに形成された流水路に接続される給排水パイプ７３とを備えている。第２クーラ構成部２１ｂの前側面には、前記給排水パイプ７３の入口ポート７３ａおよび出口ポート７３ｂが設けられており、入口ポート７３ａから冷却水が導入されつつ、各冷却プレートを経由して出口ポート７３ｂから導出されるようになっている。つまり、吸気は、第１冷却用コア６０の冷却プレートの隙間を上方から下方に通過することにより冷却され、さらに第２冷却用コア７０の冷却プレートの隙間を上方から下方に通過することにより冷却される。

なお、第１冷却用コア６０の給排水パイプ７３は、エンジン本体２を冷却するためのエンジン冷却水の循環系統の一部として設けられている。これに対して、第２冷却用コア７０は、エンジン冷却水の循環系統とは別に設けられた専用の冷却水の循環系統、つまり、専用のラジエータと専用のポンプを備えた専用の冷却水循環系統に接続されている。これにより、第２冷却用コア７０には、第１冷却用コア６０よりも低温の冷却水が循環するように構成されている。

このような第２実施形態の吸気冷却装置によれば、吸気は、まず、高温冷却水が流通する第１冷却用コア６０で冷却され、その後、低温冷却水が流通する第２冷却用コア７０で冷却されるので、２段階に効率良く冷却され、吸気の冷却効率が高められる。

なお、第２クーラ構成部２１ｂに第２冷却用コア７０が備えられた第２実施形態の吸気マニホールド２１は、その分、第２クーラ構成部２１ｂが上下方向に大きくなるが、このような場合でも、図１０に示すように、第２クーラ構成部２１ｂよりも外側に位置するように各固定部５４を設けておくことで、第１実施形態と同様に、エンジン１の組立時には、第１クーラ構成部２２ａを分離させておくことで、吸気マニホールド２１をシリンダヘッド１１の側面１１ａに対して難なく固定することが可能となる。

ところで、上述した第１、第２実施形態の吸気冷却装置は、本発明に係るエンジンの吸気冷却装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記の吸気冷却装置では、冷却用コア６０、７０は、冷媒として冷却水が循環する構成であるが、冷却風を導入して吸気を冷却する構成であってもよい。また、冷却水と冷却風とを併用して吸気を冷却するように構成してもよい。

また、第２実施形態の吸気冷却装置では、第２冷却用コア７０に、第１冷却用コア６０よりも温度の低い冷却水が循環するように構成されているが、双方の冷却用コア６０、７０にほぼ同じ温度の冷却水が循環するように構成してもよい。この点は、冷媒として冷却風を適用する場合も同じである。

また、第２実施形態の吸気冷却装置では、バイパス通路２６（下流部２６ｂ）の下流端部が主吸気通路２３に接続されているので、ターボ過給機４１、４２および電動過給機２８により加圧された吸気は、何れも第１冷却用コア６０および第２冷却用コア７０の双方で冷却されることとなるが、例えば、バイパス通路２６（下流部２６ｂ）の下流端部を吸気マニホールド２１の第２クーラ構成部２１ｂに接続することにより、電動過給機２８により加圧された吸気を第２冷却用コア７０のみで冷却するようにしてもよい。このような構成によれば、例えば、エンジン始動直後の加速時に、電動過給機２８で加圧された吸気が過剰に冷却されることを抑制することが可能となる。そのため、ターボ過給機４１、４２および電動過給機２８により加圧された吸気を、その吸気経路（過給機）に応じて適切に冷却することが可能となる。

１ エンジン
２ エンジン本体
１０ シリンダブロック
１１ シリンダヘッド
１１ａ 側面
２１ 吸気マニホールド
２１ａ マニホールド本体
２１ｂ 第２クーラ構成部
２２ インタークーラ
２２ａ 第１クーラ構成部

Claims (4)

1. 吸気ポートが開口する側面を有したシリンダヘッドと、前記側面に固定されて前記吸気ポートに連通する吸気マニホールドと、前記シリンダヘッドの側方に配置されて吸気を冷却するインタークーラとを備えた過給機付き多気筒エンジンの吸気冷却装置であって、
   前記エンジンは、排気ガスのエネルギーにより吸気を加圧するターボ過給機と、当該ターボ過給機により加圧された吸気を案内する主吸気通路と、当該主吸気通路から分岐する通路であって、電気モータの駆動力によって吸気を加圧する電動過給機を備えかつ当該電動過給機により加圧された吸気を案内する分岐吸気通路とを備え、
   前記吸気マニホールドは、シリンダヘッドに締結されて気筒列方向と直交する方向に略水平に延びるマニホールド本体と、このマニホールド本体の吸気流動方向上流端部に一体に繋がって前記インタークーラの下端部を構成するクーラ構成部とを含み、
   前記クーラ構成部を、第２クーラ構成部と定義したときに、前記インタークーラは、前記第２クーラ構成部の上部に組み付けられる第１クーラ構成部を含み、当該第１クーラ構成部と前記第２クーラ構成部とによって構成され、第１クーラ構成部に、前記主吸気通路が繋がるとともに、冷媒が循環する第１冷却用コアが備えられる一方、前記第２クーラ構成部に、前記分岐吸気通路が繋がるとともに、冷媒が循環する第２冷却用コアが備えられ、さらに前記各冷却用コアにより冷却された吸気を受け入れながら前記マニホールド本体に案内する上向きに開口した凹部が設けられており、
   前記マニホールド本体は、前記シリンダヘッドの側面に締結される複数の固定部を有し、これら複数の固定部は、気筒列方向と直交する方向に沿った側面視において、前記第２クーラ構成部よりも外側に位置している、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記マニホールド本体は、気筒列方向に延びる形状を有し、当該気筒列方向の複数の位置に前記固定部を備えており、
   前記固定部のうち、前記側面視において前記第２クーラ構成部に対応する位置の固定部は、前記第２クーラ構成部の上面よりも上方、又は前記第２クーラ構成部の下面よりも下方に延設されることにより、前記側面視において前記第２クーラ構成部よりも外側に位置している、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記第２冷却用コアは、前記第１冷却用コアよりも温度の低い冷媒が循環するものである、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のエンジンの吸気冷却装置において、
   前記凹部の内底面は、気筒列方向と直交する方向において、前記マニホールド本体に向かって先下がりに傾斜している、ことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。

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