特許 6765270 内燃機関の吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6765270

(24)【登録日】2020年9月17日

(45)【発行日】2020年10月7日

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 13/02 20060101AFI20200928BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20200928BHJP

【ＦＩ】

   B60K13/02 C

   B60K11/04 J

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-193555(P2016-193555)

(22)【出願日】2016年9月30日

(65)【公開番号】特開2018-52411(P2018-52411A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】吉羽 秀彰

(72)【発明者】

【氏名】三田 雅英

(72)【発明者】

【氏名】中野 真介

(72)【発明者】

【氏名】賚 奈穂美

(72)【発明者】

【氏名】小島 良太

【審査官】 畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−１０２０５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−２０３１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−００１３８８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ １３／０２

Ｂ６０Ｋ １１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃機関に外気を取り入れる吸気ダクトの上流側に位置して外気の吸入口を開閉可能な吸気調節弁と、
車両の衝突又は衝突の前兆を検出可能な衝突検出手段と、
該衝突検出手段により前記車両の衝突又は衝突の前兆が検出された場合に、前記吸気調節弁を閉鎖させる制御部とを備え、
前記吸気ダクトは、内部圧力が所定の負圧値より低い場合に潰れる脆弱部を有し、
前記吸気調節弁は、車両の前面に配設されたフロントグリルのグリル開口を開閉可能な可動シャッタの一部であり、
前記可動シャッタは、前記吸気調節弁を構成する第１シャッタと、該第１シャッタの下方に位置して車両の走行状態に応じて開閉制御される第２シャッタとを備え、
前記第１シャッタは、前記車体の衝突又は衝突の前兆が検出されていない状態で、常に開放位置にあることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

【請求項2】

前記吸気ダクトは、車両前方に配置されて衝突荷重により脱落可能な前方部材の下方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。

【請求項3】

前記吸気ダクトは、前記前方部材の後方側に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の吸気装置。

【請求項4】

前記前方部材は、車両のヘッドランプであることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、車両衝突時における歩行者保護のための内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両のエンジン（内燃機関）に空気を導入するための吸気装置では、車両前方に配置されたエンジンルーム内に、外気を取り入れる吸気口からエンジンに外気を導入する吸気ダクトが配置されている（例えば、特許文献１）。吸気ダクトの上流側に位置する吸気口は、内燃機関の吸気作用により吸気ダクト内の負圧が過大になって潰れが生じることのないように、常時、開口した状態にある。

【0003】

一方、エンジンルームの周辺に配置される車両の構成部材（車両の前方部材）は、歩行者との衝突時において、歩行者への障害値を低減して歩行者保護性能を向上するために、衝突荷重によって破壊されやすい構造にすることが望まれている。

【0004】

例えば、特許文献２では、車両の前方に配置されるヘッドランプに、衝突荷重により破壊される脆弱部を設けた構造が記載されている。

【0005】

また、特許文献３では、エンジンルーム内に配置されるストラットタワーバーの本体を衝突時に脱落させる構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−０５８３９９号公報

【特許文献2】特開２０００−３１５４１０号公報

【特許文献3】特開２００６−００７９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、エンジンルーム内に配置された吸気装置は、エンジン駆動時に生じる所要の負圧に耐え得る剛性が必要であり、衝突時においても破壊されにくい構造となっていた。従って、吸気装置の近隣の車両前方部材に関しては、衝突時に脱落や破壊させるためのスペースを確保することが困難であった。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、衝突時に歩行者に作用する反力を低減して障害値を低減することができる内燃機関の吸気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】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、車両の内燃機関に外気を取り入れる吸気ダクトの上流側に位置して外気の吸入口を開閉可能な吸気調節弁と、車両の衝突又は衝突の前兆を検出可能な衝突検出手段と、該衝突検出手段により前記車両の衝突又は衝突の前兆が検出された場合に、前記吸気調節弁を閉鎖させる制御部とを備え、前記吸気ダクトは、内部圧力が所定の負圧値より低い場合に潰れる脆弱部を有し、前記吸気調節弁は、車両の前面に配設されたフロントグリルのグリル開口を開閉可能な可動シャッタの一部であり、前記可動シャッタは、前記吸気調節弁を構成する第１シャッタと、該第１シャッタの下方に位置して車両の走行状態に応じて開閉制御される第２シャッタとを備え、前記第１シャッタは、前記車体の衝突又は衝突の前兆が検出されていない状態で、常に開放位置にあることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

【0010】

この構成によれば、衝突検出手段により衝突又は衝突の前兆が検出された場合に、吸気ダクトの上流側に位置する吸気調節弁が閉鎖されるので、内燃機関による吸気作用によって吸気ダクト内の負圧が高く（すなわち、負圧値が低く）なる。この高い負圧により吸気ダクトが潰れるか又は潰れやすい状態となる。これにより、衝突が生じた際に、吸気ダクトが占めている車両内スペースが小さくなる、又は小さくなりやすい状態が確保されるので、吸気ダクトの近傍にある前方部材が脱落したり破壊されたりするためのスペースが確保される。その結果、前方部材の変形容易性や脱落容易性などが向上して歩行者に作用する反力を低減することができ、歩行者衝突時の障害値を低減することができる。
また、この構成によれば、衝突又は衝突の前兆が検出されて吸気調節弁が閉鎖されて吸気ダクト内が所定の負圧値より低くなった場合に、吸気ダクトの脆弱部を確実に潰すことができる。また、吸気ダクトの上方に衝突衝撃による脱落する前方部材が配置された場合には、吸気ダクトを確実に潰すことで前方部材の脱落ストロークをより確実に確保することができる。
また、この構成によれば、開閉可能なグリルシャッタの一部を吸気ダクトの吸気調節弁として用いることができるので、コストの増加を抑えながら、衝突安全性を向上させることができる。

【0011】

また、本発明は、前記吸気装置において、前記吸気ダクトは、車両前方に配置されて衝突荷重により脱落可能な前方部材の下方に配置されたことを特徴とする。

【0012】

この構成によれば、衝突衝撃により前方部材が脱落した際に、前方部材の下方にある吸気ダクトを負圧で潰して前方部材の脱落ストロークを確保したり、負圧によって潰れやすくなった吸気ダクトを前方部材により潰して破壊することで衝突荷重を吸収したりすることができる。これにより、衝突が生じた際に歩行者に作用する反力を低減して、障害値を低減することができる。

【0013】

また、本発明は、前記吸気装置において、前記吸気ダクトは、前記前方部材の後方側に配置されたことを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、前方からの衝突によって後方へ移動する前方部材に対し、該前方部材の後方への移動ストロークを大きく確保することが可能となる。

【0015】

また、本発明は、前記吸気装置において、前記前方部材は、車両のヘッドランプであることを特徴とする。

【0016】

この構成によれば、比較的壊れにくいヘッドランプにおいて、衝突による破壊のみならず脱落させることで、歩行者に作用する反力を大きく低減することができる。また、ヘッドランプの下方に配置された吸気ダクトを負圧により潰すことでヘッドランプの脱落ストロークを確保することができ、障害値をより確実に低減させることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、衝突時に歩行者に作用する反力を低減して障害値を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態である内燃機関の吸気装置を示す図であって、車両前部の断面図。

【図2】車両前部の要部を示す一部を省略した斜視図。

【図3】吸気装置及び可動シャッタ装置の制御機構を示すブロック図。

【図4】車両前部の断面図であって、吸気装置の吸気調節弁を閉鎖した状態を示す図。

【図5】車両前部の要部を示す斜視図であって、ヘッドランプの脱落状態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、本発明の一実施形態である内燃機関の吸気装置１０を示す図であって、車両前部の断面図であり、図２は車両前部の要部を示す一部を省略した斜視図、図３は吸気装置１０及び可動シャッタ装置４０の制御機構を示すブロック図である。なお、図１及び図４では車両１の左前輪Ｔを仮想線で示しており、図２及び図５では、要部である吸気ダクト１４とヘッドランプ５０との位置関係を示すために、車体の一部を省略している。

【0025】

車両１は、前部に吸気装置１０が配置されるエンジンルーム２を有し、エンジンルーム２は、上方がフード３によって開閉可能に閉蓋される。吸気装置１０は、外気導入路１１と、吸気調節弁である第１シャッタ１２と、エアクリーナ１３と、吸気ダクト１４とを備えるとともに、衝突検出手段１５と、制御部であるＥＣＵ（電子制御ユニット）１６と、第１シャッタ１２を駆動するアクチュエータ１７とを備える。

【0026】

車両前部は、さらに、バンパ２０、フロントグリル３０、ラジエータ２６及びコンデンサ２７等によって構成される。フロントグリル３０には、グリル開口３２を実質的に開閉可能な第１可動シャッタ装置４０Ａが設けられる。また、車幅方向においてフロントグリル３０を挟んだ左右両端部には、それぞれヘッドランプ（車室よりも前方に配置される前方部材）５０が配置される。なお、図１及び図２では車両の左側に配置されたヘッドランプ５０を示している。

【0027】

バンパ２０は、バンパ上部２１と、バンパ上部２１の下方に配置されるバンパ下部２２とを備える。バンパ上部２１及びバンパ下部２２は、それぞれ、車両後方側が開口した略Ｕ字状の縦断面を有し、車幅方向に延在する板状の部材によって形成される。バンパ上部２１の後方には、車幅方向に延在して図示しない車体フレームに支持されたバンパビーム２３が配置され、バンパビーム２３の前面側に樹脂製のバンパフェイス２１ａが取り付けられる。バンパ下部２２は、上下方向の高さ寸法が、バンパ上部２１の上下方向寸法より小さく、かつ前端がバンパ上部２１の前端より車体後方に位置し、軽衝突時にはバンパ下部２２より前方に突出するバンパ上部２１によって衝撃荷重が吸収される。バンパ上部２１とバンパ下部２４との間には、下部開口部となるエア導入口２４が形成される。エア導入口２４には、これを実質的に開閉可能な第２可動シャッタ装置４０Ｂが設けられる

【0028】

ラジエータ２６は、エンジンの冷却水を、走行風との熱交換によって冷却するものであり、エンジンルーム２内に配置され、冷却水が通過するチューブの周囲に多数のフィンを配置して構成される。コンデンサ２７は、図示していないエアコンディショナの気相冷媒を、走行風との熱交換によって冷却し、凝縮させて液相とするものであり、ラジエータ２６の前方に配置される。ラジエータ２６の下方には、閉断面を有して車両の幅方向に延在するラジエータパネルロア２８が配置される。

【0029】

フロントグリル３０は、バンパ上部２１とフード３の前端３ａとの間に配設され、上下方向に並ぶ複数のグリル開口部を有し、各グリル開口部は空気を導入するグリル開口３２を有する。

【0030】

グリル開口３２に設けられる第１可動シャッタ装置４０Ａ及びエア導入口２４に設けられる第２可動シャッタ装置４０Ｂは、それぞれ、筐体４１，４６と、可動シャッタ４２，４７と、可動シャッタ４２，４７を駆動させるアクチュエータ１７とを備える。

【0031】

筐体４１，４６のそれぞれは、グリル開口３２及びエア導入口２４のそれぞれに連通する空気流通路を形成しており、この空気流通路に可動シャッタ４２，４７が配設される。可動シャッタ４２，４７は、それぞれ、筐体４１，４６内に上下方向に間隔をあけて配置された複数の支持軸４３，４８と、該支持軸４３，４８によって回転可能に支持された複数の羽根部材４４，４９とを備える。

【0032】

各羽根部材４４，４９は、略水平に延在する開放位置（図１参照）において、各羽根部材４４，４９の間に開口を形成して筐体３１，３６の空気流通路を開放し、空気の導入が可能な状態とする。一方、該開放位置から支持軸４３，４８を中心に回動して略垂直に延在する閉鎖位置では、筐体３１，３６の空気流通路を閉鎖して空気の導入を実質的に遮断する。

【0033】

フロントグリル３０において、上方側に位置する上部グリル開口部３４は、吸気装置１０の外気導入路１１の一部を形成している。また、第１可動シャッタ装置４０Ａの可動シャッタ４２のうち、上部グリル開口部３４を開閉可能な第１シャッタ１２は、吸気装置１０において吸気量を調節する吸気調節弁を構成しており、第１シャッタ１２より下方に位置する複数の第２シャッタ４５とは別に開閉制御が可能である。

【0034】

上部グリル開口部３４から導入された外気は、吸気装置１０を経てエンジンへ供給される。また、上部グリル開口部３４より下方に位置するグリル開口３２（すなわち、第２シャッタ４５により開閉されるグリル開口３２）及びエア導入口２４から導入された外気は、エンジンルーム２内へ導入される。

【0035】

ヘッドランプ５０は、内部にＬＥＤ（Light-emitting diode），ＨＩＤ（High Intensity Discharge lamp）等の光源が収容されるハウジングと、ハウジングの前面部に配設されるアウタレンズとを備える。ハウジングは、例えばＰＰ樹脂等によって形成されており、アウタレンズは、例えばポリカーボネート樹脂等の透明な材料によって形成される。ヘッドランプ５０は、図示していないボルトやナット等の固定具を用いて車体に取り付けられる。この固定具は、歩行者衝突時に作用する衝突荷重によって外れる或いは破断するように構成されており、これにより、歩行者衝突時にヘッドランプ５０が脱落可能となっている。

【0036】

吸気装置１０の外気導入路１１は、外気をエアクリーナ１３へ導入させる通路であり、本実施形態では、外気導入路１１の上流側の端部が、上部グリル開口部３４によって構成されている。外気導入路１１の内部には、外気導入路１１を開放及び閉鎖可能な吸気調節弁が配設されており、本実施形態では既述のとおり、吸気調節弁１として第１シャッタ１２を用いている。

【0037】

外気導入路１１の下流端部は、エアクリーナ１３のエア流入口に接続される。エアクリーナ１３の内部には図示していないクリーナエレメントが収容されており、外気がクリーナエレメントを通過する際に塵埃等が除去される。

【0038】

吸気ダクト１４は、外気を内燃機関であるエンジンへ流通させる通路であり、上流端部がエアクリーナ１３のエア排出口に接続される。吸気ダクト１４の下流側には図示しない過給機が接続される。吸気ダクト１４は、樹脂製であって、すくなくとも一部に脆弱部１４ａを有する。脆弱部１４ａは、吸気ダクト１４の内部圧力が所定の負圧値より低い場合に潰れるように構成された部位であり、本実施形態では、蛇腹状に形成された脆弱部１４ａを有する。吸気ダクト１４は、設置状態において車両１左側のヘッドランプ５０の下方に位置しており、さらに、ヘッドランプ５０の下方後方側に配置されることが好ましい。なお、吸気ダクト１４は、少なくとも脆弱部１４ａを含む吸気ダクト１４の一部が、ヘッドランプ５０の下方に位置していればよい。

【0039】

衝突検出手段１５は、車両１の周辺の歩行者や障害物、他車両の位置や自車両に対する相対速度を検出して、衝突や衝突の前兆（すなわち、衝突を回避することが困難な状態）を検出可能なものである。このような衝突検出手段１５としては、例えば、車両に搭載したステレオカメラやミリ波レーダ等を用いることができる。

【0040】

ＥＣＵ１６は、例えばＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を有して構成され、衝突検出手段１５、車両状態検出手段６１及びアクチュエータ１７と接続されている。ＥＣＵ１６は、衝突検出手段１５の検出結果に基づいてアクチュエータ１７を作動させ、アクチュエータ１７の駆動力により第１シャッタ１２を開放位置又は閉鎖位置へ移動させる。また、ＥＣＵ１６は、走行状態検出手段６１の検出結果に基づいてアクチュエータ１７を作動させて、第２シャッタ４５及び第２可動シャッタ装置４０Ｂの可動シャッタ４７を開放位置又は閉鎖位置へ移動させる。

【0041】

車両状態検出手段６１としては、例えば、車両の走行状態を検出可能な車速センサ等を用いることができる。車速センサを用いることにより、例えば、車速が所定の閾値よりも高い高速走行の場合に第２シャッタ４５を閉鎖位置とし、所定の閾値以下の低速走行の場合に第２シャッタ４５を開放位置とするように開閉制御することができる。なお、第２シャッタ４５と可動シャッタ４７とは、同一条件かつ同じタイミングで開閉制御してもよいし、互いに異なる条件や異なるタイミングで開閉制御する構成としてもよい。

【0042】

次に、吸気装置１０を備えた車両１における歩行者衝突時の作用について説明する。

【0043】

衝突検出手段１５によって、歩行者に対する衝突又は衝突の前兆が検出されていない通常状態では、図１に示すように、第１シャッタ１２は、ＥＣＵ１６により常に開放位置に制御される。

【0044】

車両走行中に、衝突検出手段１５が歩行者に対する車両１の衝突又は衝突の前兆を検出し、検出信号がＥＵＣ１６へ送信されると、ＥＣＵ１６は、アクチュエータ１７を作動させて第１可動シャッタ１２を閉鎖位置へ移動させる。すると、過給機の吸引作用により、吸気ダクト１４は通常状態よりも内部負圧が過大となる過剰負圧状態になる。

【0045】

これにより、吸気ダクト１４の内部圧力が所定の負圧値より低くなると、図４に示すように、吸気ダクト１４の脆弱部１４ａが潰れ、脆弱部１４ａの周辺にはスペースＳが形成される。

【0046】

一方、車両１が歩行者と衝突すると、図５に示すように、衝突荷重によりヘッドランプ５０が脱落して、下方へ移動する。このとき、ヘッドランプ５０の下方に位置する吸気ダクト１４の潰れにより、ヘッドランプ５０の脱落ストロークは大きく確保される。さらに、吸気ダクト１４は、過大な負圧により潰されやすい状態になっていることから、ヘッドランプ５０の脱落による荷重やその他の衝突荷重を受けることで、吸気ダクト１４をさらに潰したり、破壊したりすることが可能となる。

【0047】

上述した吸気装置１０では、衝突検出手段１５により衝突又は衝突の前兆が検出された場合に、吸気ダクト１４が負圧により潰され、エンジンルーム２内で吸気ダクト１４が占めているスペースが小さくなり、その結果、ヘッドランプ５０の脱落ストロークを大きく確保することができる。これにより、衝突時に歩行者に作用する反力を低減することができ、歩行者の障害値を低減することができる。

【0048】

特に、ヘッドランプ５０は比較的剛性が高く、対人衝突において歩行者と接触しやすい位置に配置されるものの比較的破壊されにくい部材であるが、衝突荷重によって破壊しつつ、さらにヘッドランプ５０自体を脱落させることで、歩行者に作用する反力を大きく低減させることが可能である。

【0049】

また、エンジンやラジエータ２６、吸気装置１０等が配置されるエンジンルーム２は、配置スペースに制限があり、従来の車両構造では、ヘッドランプ４０が衝突荷重によってエンジンルーム２内に脱落した場合に、脱落スペースを確保することが困難であったが、上述のように衝突時に吸気装置１０の吸気ダクト１４を潰すことでエンジンルーム２内のスペースを広く確保することができる。特に、吸気ダクト１４に脆弱部１４ａを設けて、負圧が過大となった場合に、この脆弱部１４ａを負圧により確実に潰すことで、衝突の際の脱落ストロークを確実に確保することが可能となる。

【0050】

また、吸気ダクト１４はヘッドランプ５０の後方側に配置されているので、前方からの衝突によりヘッドランプ５０が後方へ移動した際にも、移動ストロークを大きく確保することができる。

【0051】

また、上述の吸気装置１０では、グリル開口３２を開閉可能な可動シャッタ４２の一部である第１シャッタ１２を吸気ダクト１４の吸気調節弁として用いているので、吸気装置１０の製造コストの増加を抑えることができる。

【0052】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、フロントグリル３０及び第１可動シャッタ装置４０Ａの一部を外気導入路１１及び吸気調節弁として用いているが、これらを用いることなく、外気導入路及び吸気調節弁を別途設ける構成であっても良い。

【0053】

また、吸気ダクト１４は、少なくとも吸気調節弁が閉鎖されることによる過大な負圧により潰れやすくなる構造であればよく、例えば、脆弱部１４ａを有しておらず、衝突時に脱落したヘッドランプ４０の荷重と、内部負圧との２つの作用により潰れたり、破壊されたりする構造であってもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ 車両
２ エンジンルーム
３ フード
１０ 吸気装置
１１ 外気導入路
１２ 第１シャッタ（吸気調節弁）
１３ エアクリーナ
１４ 吸気ダクト
１４ａ 脆弱部
１５ 衝突検出手段
１６ ＥＣＵ（制御部）
１７ アクチュエータ
２０ バンパ
２６ ラジエータ
３０ フロントグリル
４０Ａ 第１可動シャッタ装置
４０Ｂ 第２可動シャッタ装置
４２，４７ 可動シャッタ
４５ 第２シャッタ
５０ ヘッドランプ（前方部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】