专利名称：机动车的适于输入冷空气的发动机舱室的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车的发动机舱室的结构，该机构适于将冷空气送入发动机的进气系统。
近来已提出要求，要将大量空气送入发动机的燃烧室，因为这是使机动车发动机达到较高动力特性必需的。但是，发动机的进气在发动机舱室受到加热，在空气被吸入到燃烧室之前其温度升高。当引入燃烧室的进气温度升高时，空气密度减小，进气的重量因此减小，空气灌注燃烧室的效率也减小。因而发动机的动力减小，产生发动机爆震现象。
图12是示意图，示出机动车的适合将冷空气输入发动机进气系统的先有技术发动机舱室的结构。图12中，内燃机1的进气口2位于发动机舱室的第一头灯3的后面。一对冷却风扇5和5a装在散热器4的后侧，基本上位于相同高度，从发动机侧观看，冷却风扇反时针方向转动。为便于理解，位于图12下部的冷却风扇5和5a被绘制成当从机动车的前部观看时好像是穿过散热器4才看到它们，箭头表示装在散热器4上的冷却风扇5和5a的转动方向。每个冷却风扇5和5a的每分钟转数和叶片长度是相同的。流入进气口2的进入空气按顺序通过进入导管6、空气净化器7、进入管8、调压箱9和进入支管10进入发动机1的燃烧室。从机动车的前部看，传动装置11位于发动机1的右侧。在传动装置11的上面存在一个空间，因为传动装置11的高度低于发动机缸体1的高度。散热器4用一个下盖12盖住。在如上所述的这种将冷空气输入发动机进气系统的发动机舱室的结构中，新鲜空气FA通过与第一头灯3相对的第二头灯3a后面的空间和进气口，从外边进入发动机舱室。另一方面，通过散热器的冷却风扇5和5a之后，加热的空气转向进气口2，该加热的空气提高了进气的温度。这导致发动机燃烧室中的空气注入效率的降低。
作为解决上述问题的一个发明，日本未审查专利出版物No 5-1634公开了一种结构，该结构限制输入发动机进气系统的空气温度的增加。按照该结构，从外边通过进气口和进入导管引入进气系统的空气温度降低了，从而可以改善发动机燃烧室的空气注入效率。为达到这一点，在结构中设置一个挡板，使得可以向车体后方延长散热器的风扇护罩，并特意地使进入导管的进气口对着散热器的相反侧开口，由此可防止穿过散热器冷却风扇的向后的热风进入发动机的进气系统。
但是按照在日本未审查专利出版物No.5-1634中公开的限制进入发动机进气系统的空气温度升高的这种机动车发动机舱室的结构，必须设置挡板，由此需要制作挡板和增加安装挡板工时的额外费用。
由于上述问题而提出本发明，因此本发明的目的是提供一种机动车的使冷空气输入到发动机进气系统的发动机舱室的结构，该结构可以防止穿过一个或多个散热器冷却风扇的向后的热风进入发动机的进气系统而不需要挡板。
为达到本发明的上述目的，按照本发明第一方面的结构，其特征在于，进气口配置在发动机舱室的第一头灯的后面，进气口的开口配置在发动机舱室的前方，而且一对冷却风扇中的第一冷却风扇的转动方向这样确定，使得由第一冷却风扇排出的空气偏离发动机进气口的位置，使一对冷却风扇中的第二冷却风扇的转动方向相反于第一冷却风扇，与第二冷却风扇相比，第一冷却风扇更接近进气口，该一对冷却风扇装在散热器的后侧，基本上在同一高度。
由一对冷却风扇排出的空气一般偏向冷却风扇的转动方向，因为两个冷却风扇的转动方向是相同的。但是，按照本发明第一方向的冷却风扇的转动方向是彼此不同的，所以冷却风扇之一的转动分量抵消了冷却风扇中另一冷却风扇的另一转动分量，反之亦然。结果，当从机动车的前方观看发动机舱室时由冷却风扇排出的空气不偏向发动机舱室的右侧或左侧，并且不转向发动机进气口。因此可以加速外边的新鲜空气引入到进气口。
在本发明第一方面的结构中，由一对冷却风扇中的第一冷却风扇排出的空气体积大于第二冷却风扇排出的体积，该第一冷却风扇比第二冷却风扇更靠近进气口。
例如通过改变冷却风扇的每分钟转数或叶片的尺寸可以设定风扇排出的空气体积。即使冷却风扇的转动速度彼此不同，冷却风扇的向后的风也不偏向位于发动机舱室中头灯之一后侧的进气口，但是稍微偏向进气口的相反侧，即偏向另一头灯后面的空间。
另外，装在散热器上并且更靠近位于发动机舱室第一头灯后面的进气口的第一风扇对一对冷却风扇的向后风的作用被设定为大于装在散热器上位于进气口相对侧的第二冷却风扇的作用。因此，由第一风扇排出的空气体积大于第二风扇排出的体积，散热器冷却风扇的向后的风作为一个整体偏向进气口的相对侧，即向后的风偏向发动机舱室中的第二头灯后侧的空间。
本发明第二方面的结构的特征在于，进气口位于发动机舱室中的第一头灯的后面，进气口的开口配置在发动机舱室的前方，而且装在散热器后侧的基本上位于同样高度的一对冷却风扇的转动方向是这样确定，使得由两个风扇排出的空气指向另一个头灯的后侧，而且由相应冷却风排出的每个空气体积被设定为不相同。
例如通过改变冷却风扇的转速或叶片的直径可以设定排出的空气体积。由第一冷却风扇排出的空气体积可以被设置为大于或小于第二冷却风扇排出的体积，第一冷却风扇比第二冷却风扇更靠近配置在发动机舱室中的第一头灯后侧的进气口。另外 ，因为一对冷却风扇的两个转动方向是如此设定，使得两个风扇向后的风不偏向进气口，即使由冷却风扇排出的空气体积相等，冷却风扇的向后的风也偏向进气口的相对侧，即偏向另一头灯后侧的空间，因此加热空气不流到进气口周围。另外，在冷却风扇排出的空气体积彼此不同的情况下，与冷却风扇排出的空气体积相同的另一种情况相比，可以减小冷却风扇的向后风之间干扰，可以进一步偏转冷却风扇的向后风向，可以减小冷却风扇产生的噪声，而且可以保证从外边进入新鲜空气。
下面参考附图进行说明，根据这些说明可以更清楚地理解本发明，这些附图是图1是示意图，示出本发明第一实施例的机动车的使冷空气送入发动机进气系统的发动机舱室的结构；图2是右侧视图，示出图2所示进气口；图3是平面图，示出图1所示进气口；图4是说明性图，示出风扇叶片后面的流动速度的轴向分量；图5是说明性图，示出风扇叶片后面的流动速度的转动分量；图6至11是示意图，分别示出本发明第二至第七实施例的机动车的使冷空气进入到发动机进气系统的发动机舱室的结构；图12是示意图，示出先有技术的机动车的使冷空气进入发动机进气系统的发动机舱室的结构。
在所有图中，在图1至图12中，相同的编号表示相同的部件。图1是示意图，示出本发明第一实施例的机动车的使冷空气进入发动机进气系统的发动机舱室的结构。示于图1的发动机舱室的结构基本上与图12所示结构相同，不同的是，当从发动机侧观看时，散热器4的冷却风扇5的转动方向是顺时针方向，而冷却风扇5a的转动方向是反时针方向，而且冷却风扇5和5a的叶片形状被作成适合于冷却风扇5和5a的转动方向。图1所示发动机舱室结构与图12所示结构相同之处在于，冷却风扇5和5a的转动速度和叶片长度是相同的。为便于理解，冷却风扇5和5a示于图1的下部，仿佛通过散热器4从车辆的前方看到它们，箭头表示基本上装在散热器上的冷却风扇5和5a的转动方向。第一冷却风扇5的高度充分接近第二冷却风扇5a的高度，使得任何的差别不影响由第一冷却风扇5排出的空气流。同样情况也适合于第二到第七实施例。下面说明围绕进气口的详细结构。
图2是右侧视图，图3是平面图，分别示出图1所示的进气口。如图1所示，发动机1的进气口2位于发动机舱室的第一头灯3的后面。即当从发动机侧观看头灯3时，进气口2位于在左侧的头灯3的后边。进气口2的开口对着发动机舱室的前侧。流入进气口2的进入空气顺序通过进气导管6、空气净化器7、进入管8、调压箱9和进气支管10进入发动机燃烧室。在本发明的机动车辆的使冷空气进入发动机进气系统的发动机舱室结构的实施例中，进入发动机舱室的新鲜空气通过头灯3下面的车档21下面的开口22进入发动机舱室并流入位于头灯3后面的进气口2。进气口2配置在比支承散热器4的散热器支承23低的位置。穿过散热器4的冷却风扇5和5a的被加热的空气不转向进气口2，即使在发动机空载或低速操作时也如此。因此可以避免进气温度的上升。其原因将在下面详细说明。
另外，进入发动机舱室的新鲜空气FA除流过开口22外还流过其它的开口24，该开口24配置在支承散热器4的散热器支承23和冷却风扇5上面的机罩之间，并冷却发动机缸体1和传动装置11。按照开口24，当发动机空载或低速操作时，穿过散热器4的并由冷却风扇5和5a排出的向后的热风既不转向进气口2又不向后流向开口24，因此向后的风不转向散热器4的前部。这使得可以有效地冷却发动机的进气系统。另外，当新鲜空气FA围绕进气口2流过开口24时，进气口2的温度降低，而且围绕进气口2的空气压力不低于发动机中进气系统的压力。因此可以避免空气从发动机的进气系统向后流动，而不用在进入导管6的上游设置例如止回阀，该止回阀例如是由橡皮板等制作的。
而且，进气口2配置在头灯3的后面，进气口2的开口配置在发动机舱室的前方，这一配置由于前灯3而可以防止水和雪直接进入进气口2。下面说明从散热器的冷却风扇向后的风对发动机舱室的气流的影响细节。首先说明作为一个整体的风扇叶片后面的风速的轴向分量。
图4是一个解释性的图，示出风扇叶片后面的气流速度的轴向分量，图5也是一个解释性的图，示出风扇叶片后面的气流速度的转动分量。按照实验结果，风扇叶片后面的气流速度的轴向分量正比于距转动轴线中心的距离r，如由图4中的箭头所例示。在风扇叶片后面的气流速度的转动分量也正比于距转动轴线中心的距离，如由图5中的箭头所例示。
根据以上的实验结果，利用计算机模拟对机动车发动机舱室中的空气流进行了分析，以研究在风扇叶片后面的风扇速度的轴向分量以及转动分量对冷却风扇的向后气流的影响，而按照先有技术，则仅考虑在风扇叶片后面的风扇速度的轴向分量的影响。下面参照图1和图6至12说明这种分析的结果。为便于理解，在图1和图6至12的下部，示出从机动车的前部透过散热器4观看时的冷却风扇5和5a及其转动方向。在图1和6至12中，许多粗线表示的箭头示出，在考虑散热器冷却风扇叶片后面的气流速度的轴向分量和转动分量两种分量时在机动车虑发动机舱室的上部空气流，该空气流如用计算机模拟确定的那样适于按本发明将冷空气引入到发动机的进气系统。
下面简要说明本发明第一至第七实施例的示于图1和图6至11的以及对应于先有技术的示于图12的发动机舱室一对冷却风扇5和5a的转动方向、每分钟转数和叶片长度的设置。
在图12所示先有技术的用于将冷空气引入发动机舱室的发动机进气系统的机动车结构中，一对冷却风扇5和5a从发动机侧观看均反时针方向转动，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2，冷却风扇5的叶片长度L1也等于冷却风扇5a的叶片长度L2。
在图1所示本发明第一实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车的结构中，一对冷却风扇5和5a装在散热器4的后边，基本上位于相同高度，当从发动机侧方向观看时，其中一个冷却风扇5靠近进气口2，顺时针转动，而另一个冷却风扇5a则反时针转动，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2，而冷却风扇5的叶片长度L1也等于冷却风扇5a的叶片长度L2。
在图6所示本发明第二实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，一对冷却风扇5和5a装在散热器4的后面，基本上位于相同高度，当从发动机侧方向观看时，其中一个冷却风扇5靠近进气口2，并顺时针方向转动，而另一个冷却风扇5a则反时针方向转动，冷却风扇5的每分钟转数N1大于冷却风扇5a的每分钟转数N2，而冷却风扇5的叶片长度L1等于冷却风扇5a的叶片长度。
在图7所示本发明第三实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，一对冷却风扇5和5a装在散热器4的后侧，基本上位于相同高度，当从发动机侧观看时，其中一个冷却风扇5靠近进气口2配置，并顺时针转动，而另一个风扇5a则反时针转动，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2，但冷却风扇5的叶片长度L1大于冷却风扇的叶片长度L2。
在图8所示本发明第四实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，装在散热器4后侧的并基本上位于同样高度的一对冷却风扇5和5a当从发动机侧观看时均顺时针转动，冷却风扇5的每分钟转数N1大于冷却风扇5a的每分钟转数N2，但冷却风扇5的叶片长度L1等于冷却风扇5a的叶片长度L2。
在图9所示本发明第五实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，装在散热器4后侧并基本上位于相同高度的一对却风扇5和5a，当从发动机侧观看时均顺时针转动，冷却风扇5的每分钟转数N1小于冷却风扇5a的每分钟转数N2，但是冷却风扇5的叶片长度L1等于冷却风扇5a的叶片长度L2。
在图10所示本发明第六实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，装在散热器4后侧的并基本上在相同高度的一对冷却风扇5和5a当从发动机侧方向观看时均顺时针转动，其中冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2，但冷却风扇5的叶片长度L1大于冷却风扇5a的叶片长度L2。
在图11所示本发明第七实施例的用于将冷空气引入发动机舱室中的发动机进气系统的机动车结构中，装在散热器4后侧的并基本上在相同高度的一对冷却风扇5和5a当从发动机侧观看时均顺时针转动，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2，但是冷却风扇5的叶片长度L1短于冷却风扇5a的叶片长度L2。
以下简要说明示于图1和图6至11的本发明第一至第七实施例的以及示于图12有先有技术的发动机舱室上部空间的空气通道。
先有技术中，由示于图12的箭头可以看到，穿过冷却风扇5和5a的热空气当从发动机的前部观看时偏向右侧，由于在冷却风扇5和5a的风扇叶片后侧的流体速度的转动分量产生很大影响，所以大部分空气流过传动装置上面的空间，一部分空气流过在发动机缸体1和机动车车盖之间的间隙，该车盖在图12中未示出，因此空气受到发动机缸体1的热量的加热，并且加热的空气转向位于前灯3后面的进气口2。另一方面，新鲜空气HA进入在发动机舱室中的前灯3a的后面的空间。
在本发明的第一实施中，由图1所示的箭头可以看到，穿过冷却风扇5和5a的热空气HA不像上面先有技术那样发生偏转，而是相当直地向前流动。这是因为冷却风扇5和5a的转动方向彼此相反，所以在冷却风扇5和5a的风扇叶片后面的流体速度的转动分量彼此相互抵消，因此当从机动车的前部观看时，热空气相当直地流动，而不偏向右侧或左侧，并且热空气不进入进气口2。大部分空气穿过传动装置11上面的空间，一部分空气穿过发动机缸体1和图1中未示出的机动车车盖之间的间隙，因此空气由发动机缸体发散的热量加热，并且加热的空气不转到位于前灯3后侧的进气口2的周围。另一方面，新鲜空气进入发动机舱室中的前灯3后面的空间。
另一方面，示于图6至11的本发明第二至第七实施例的位于发动机舱室上部空间的空气通道与图12所示的先有技术的空气通道相反。即从图6至11所示的箭头可以看到，流过冷却风扇5和5a的加热的空气HA当从机动车的前部观看时偏向左侧，由于在冷却风扇5和5a的风扇叶片后面的流体流速的转动分量产生很大影响，所以大部分空气穿过传动装置11的上面，一部分空气穿过发动机缸体1和未示于图6至11的机动车车盖之间的间隙，因此空气受到发动机缸体1散出的热量的加热，并且加热的空气HA转向在前灯3a后面的空间。另一方面，新鲜空气进入发动机舱室中的前灯3后面的另外空间。
对于图6和7所示的第二和第三实施例，一对冷却风扇5和5a的转动方向与图1的第一实施例相同。但是，在第二实施例的情况下，冷却风扇5的叶片长度L1和冷却风扇5a的叶片长度L2相同(L1＝L2)，而冷却风扇5的转速N1大于冷却风扇5a的转速N2(N1＞N2)，在第二实施例的情况下，冷却风扇5的叶片长度L1大于冷却风扇5a的叶片长度L2，而冷却风扇5的转速N1等于冷却风扇5a的转速(N1＝N2)。因此，在冷却风扇5的风扇叶片后面的流体速度转动分量的影响比冷却风扇5a的风扇叶片的影响大，由冷却风扇5排出的空气体积大于冷却风扇5a排出的空气体积。结果，由冷却风扇5和5a作为一个整体排出的向后的风，当从机动车的前部观看时偏向发动机舱室的左侧。
对于图8至11所示的第四至第七实施例，一对冷却风扇5和5a的两个转动方向当从发动机侧观看时均顺时针转动，这与图12所示的先有技术的情况相反。因此当从机动车的前部观看时，冷却风扇5和5a形成的向后风偏向发动机舱室的左侧。除此而外，对于第四实施例，冷却风扇5的叶片长度L1等于冷却风扇5a的叶片长度L2(L1＝L2)，而冷却风扇5的每分钟转数N1大于冷却风扇5a的每分钟转数N2(N1＞N2)。因此在冷却风扇5的风扇叶片后面的流体速度转动分量的影响大于冷却风扇5a的风扇叶片的影响，因此由冷却风扇5排出的空气体积大于冷却风扇5a排出的空气体积。结果，当从机动车的前部观看时冷却风扇5和5a产生的向后的风作为一个整体偏向发动机舱室的左侧。
对于第五实施例，冷却风扇5的叶片长度L1与冷却风扇5a的叶片长度L2相同(L1＝L2)，但冷却风扇5的每分钟转数N1小于冷却风扇5a的每分钟转数N2(N1＜N2)，因此，在冷却风扇5的风扇叶片后面的流体速度转动分量的影响小于冷却风扇5a的风扇叶片后面的流体速度转动分量的影响，因此由冷却风扇5排出的空气体积小于由冷却风扇5a排出的空气的体积。结果，由冷却风扇5形成的向后的风跟着冷却风扇5a形成的向后的风，所以当从机动车的前方观看时，由冷却风扇5和5a形成的向后的风作为一个整体偏向发动机舱室的左边。
对于第六实施例，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2(N1＝N2)，而冷却风扇5的叶片长度L1大于冷却风扇5a的叶片长度L2(N1＞L2)。因此在冷却风扇5的风扇叶片后面的流体速度转动分量的影响大于冷却风扇5a的风扇叶片的影响，所以由冷却风扇5排出的空气体积大于由冷却风扇5a排出的空气体积。结果，由冷却风扇5和5a形成的向后的风作为一个整体在从机动车的前部观看时偏向发同部分的左侧。
对于第七实施例，冷却风扇5的每分钟转数N1等于冷却风扇5a的每分钟转数N2(N1＝N2)，而冷却风扇5的叶片长度L1短于冷却风扇5a的叶片长度L2(L1＜L2)。因此在风扇叶片5后面的流体速度转动分量的影响小于冷却风扇5a的风扇叶片的影响，所以由冷却风扇5排出的空气体积小于冷却风扇5a排出的空气体积。因而冷却风扇5形成的向后的风便跟随着由冷却风扇5a形成的向后的风，所以当从机动车的前方观看时，由冷却风扇5和5a形成的向后的风作为一个整体偏向发动机舱室的左侧。
如上所述，按照本发明，利用冷却风扇5排出的空气体积与冷却风扇5a排出的空气体积的差别，可以减少冷却风扇5和5a分别形成的向后的风之间的干扰，与由各个冷却风扇5和5a排出的空气体积相等的情况形成鲜明对比，而且当从机动车的前部观看时，可使冷却风扇5和5a形成的向后的风作为一个整体偏向发动机舱室的左侧。
为验证上述参照图1和6至11的计算机模拟的结果，在同一发动机舱室中用烟雾或薄的闪光的比较不易弯曲的丝料作的塔夫绸进行了试验，以便用眼睛验证风扇叶片形成的向后的风的流动，并且得到相同的结果。另外，在图1、6至11和12所示的用于将冷空气引入到发动机进气系统的发动机舱室结构中测量了发动机舱室中不同位置的大气温度。实验结果表明，在图1和图6至11中所示的进气口2周围的温度远低于图12中的温度，特别是在发动机低速操作时。因此，在机动车的速度低时，如图1和6至11所示，本发明的进气口2周围的大气温度低于如图12所示先有技术的温度。这表明与先有技术相比，本发明可以改善燃烧室的空气注入效率。
如上所述，按照本发明的结构，即使没有挡板，但通过确定装在散热器后侧的并位于大体同样高度的每个冷却风扇的转动方向，并通过选择冷却风扇的各自的每分钟转数和叶片长度来确定每个冷却风扇排出的空气体积，便可使流过冷却风扇的加热空气不进入进气口，因此可以减小机动车空载或低速操作时的进入空气的温度，从而改善了燃烧室的空气注入效率，并节省了挡板和安装挡板所费工时的附加成本。
本专业的技术人员可以看出，上述说明是公开装置的优化实施例，在本发明中可以进行各种变化和修改而不违背本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种发动机舱室的结构，其特征在于，进气口配置在发动机舱室的第一前灯的后面，进气口的开口配置在发动机舱室的前方，一对冷却风扇安装在散热器的后侧并位于约相同的高度，其中第一冷却风扇的转动方向这样确定，使得第一冷却风扇排出的空气偏离发动机进气口的位置，一对冷却风扇中的第二冷却风扇的转动方向与第一冷却风扇相反，第一冷却风扇比第二冷却风扇更靠近进气口。
2.如权利要求1所述的发动机舱室的结构，其特征在于，一对冷却风扇中第一冷却风扇排出的空气体积大于第二冷却风扇排出的体积，该第一冷却风扇比第二冷却风扇更接近进气口。
3.一种发动机舱室的结构，其特征在于，进气口配置在发动机舱室中的第一前灯的后面，进气口的开口配置在发动机舱室的前方，安装在散热器的后侧并基本上位于相同的高度的一对冷却风扇的转动方向这样确定，使得由两个冷却风扇排出的空气通向另一前灯的后侧，并使相应冷却风扇排出的各自的空气体积不相同。
全文摘要
发动机舱室的结构，进气口配置在发动机舱室中的第一前灯的后面，进气口的开口位于发动机舱室的前方，一对冷却风扇安装在散热器的后侧并基本上位于相同高度，其中第一冷却风扇的转动方向这样确定，使得第一风扇排出的空气偏离发动机的进气口，一对冷却风扇中的第二冷却风扇的转动方向与第一冷却风扇的转动方向相反，其中第一冷却风扇比第二冷却风扇更靠近进气口。在一对冷却风扇中更靠近进气口的第一冷却风扇排出的空气体积被设置为大于第二冷却风扇。
文档编号F02M35/16GK1151471SQ9611336
公开日1997年6月11日 申请日期1996年9月25日 优先权日1995年9月29日
发明者铃木诚, 安部静生 申请人:丰田自动车株式会社