JP2001329920A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸込ファンを用いてエンジンの吸気抵抗を低
減することにより、排気ガスの浄化を促進し、エアクリ
ーナの寿命を向上する。 【解決手段】 吸気配管１０の途中には、接続配管１１
と外気導入管１４との間に位置してエアクリーナ１３を
設ける。また、外気導入管１４内には、電動モータ１９
により駆動される吸込ファン２０を設ける。そして、エ
ンジン本体９の運転時には、吸込ファン２０の送風動作
によって吸気配管１０の管路抵抗を減少させることによ
り、エアクリーナ１３の通気抵抗が目詰り等によって増
大する場合でも、エンジンの吸気抵抗を小さく保持す
る。これにより、エンジンの燃焼性を高めて排気ガスを
浄化でき、エアクリーナ１３の寿命を延ばすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建設機械、
自動車等のエンジンに対して好適に用いられるエンジン
の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械や自動車等の車両に
は、そのエンジンに吸入空気を供給するための吸気装置
が設けられている。この種の従来技術によるエンジンの
吸気装置は、車両に搭載されたエンジン本体の吸気側に
設けられ該エンジン本体に吸入空気を供給する吸気配管
と、該吸気配管に接続して設けられ前記吸入空気を清浄
化するエアクリーナとを備えている（例えば、実開平２
−６４４２９号公報等）。

【０００３】そして、エンジンの運転時には、例えばエ
ンジン回転数等に応じた負圧が吸気配管内に発生するこ
とにより、吸気配管の上流側からエンジン本体の吸気側
に向けて吸入空気が吸込まれ、この吸入空気は、例えば
吸気配管の途中でエアクリーナを通過することによって
清浄化される。

【０００４】この場合、吸入空気は、吸気配管内を流通
するときに一定の管路抵抗を受けるだけでなく、エアク
リーナのフィルタエレメント等を通過するときにも通気
抵抗を受けるため、エンジンが吸入空気を吸込むときに
は、これらの管路抵抗と通気抵抗との和に対応した一定
の吸気抵抗が発生する。

【０００５】そして、エンジンは、この吸気抵抗に抗し
て吸入空気を燃焼室内に吸込みつつ、噴射弁等から燃焼
室に向けて噴射された燃料と吸入空気とを混合して燃焼
室内で燃焼させるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術のエンジンでは、その吸気抵抗を小さく抑えるこ
とによって吸入空気が燃焼室内へと円滑に吸込まれるよ
うになると、吸入空気と噴射燃料とによって形成される
混合気の燃焼性が向上し、例えば排気ガス中の窒素酸化
物等が減少して排気ガスの浄化を促進できることが知ら
れている。

【０００７】このため、従来技術では、例えば吸気配管
の管路抵抗、エアクリーナの通気抵抗等を小さく抑えた
設計とすることにより、エンジンの吸気抵抗を可能な限
り低減し、排気ガスをより高いレベルで清浄化したいと
いう要求がある。

【０００８】しかし、エンジンを長期間に亘って使用す
るうちには、エアクリーナが目詰り等によって劣化し、
その通気抵抗が増大するのを避けられないため、エンジ
ンの吸気抵抗が大きくなり、排気ガスが汚染され易くな
るという問題がある。

【０００９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、エンジンの吸気抵抗を
低減でき、排気ガスの浄化を促進できると共に、この排
気ガスの浄化状態を長期間に亘って保持できるようにし
たエンジンの吸気装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、車両に搭載されたエンジン本体の吸気
側に設けられ該エンジン本体に吸入空気を供給する吸気
配管と、該吸気配管に接続して設けられ前記吸入空気を
清浄化するエアクリーナとを備えたエンジンの吸気装置
に適用される。

【００１１】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、吸気配管には、前記エンジン本体の吸気抵抗を
低減するため前記エアクリーナ側からエンジン本体の吸
気側に向けて吸入空気を吸込む吸込ファンを設ける構成
としたことにある。

【００１２】このように構成することにより、エンジン
本体が負圧によって吸入空気を吸込むときには、吸込フ
ァンによっても吸入空気を補助的に吸込むことができ
る。この結果、吸込ファンによって吸気配管の管路抵抗
を減少させ、エンジンの吸気抵抗を低減することができ
る。また、吸気配管の管路抵抗を減少させることによ
り、例えばエアクリーナの通気抵抗が目詰り等によって
増大する場合でも、エンジンの吸気抵抗を全体として小
さく保持できるから、例えばエアクリーナの劣化によっ
てエンジンの吸気抵抗が設計上の許容限度等を越えるま
での時間が長くなり、エアクリーナの寿命を延ばすこと
ができる。

【００１３】また、請求項２の発明によると、吸気配管
は、前記エンジン本体の吸気側と前記エアクリーナの流
出側との間を接続する接続配管と、前記エアクリーナの
流入側に設けられ前記エアクリーナに外気を導入する外
気導入管とからなり、前記吸込ファンは前記外気導入管
に設ける構成としている。

【００１４】これにより、吸込ファンを外気導入管に取
付けた状態でエアクリーナの流入側（上流側）に配置す
ることができる。また、エンジン本体の運転時には、吸
込ファンによって吸入空気をエアクリーナの流入側から
流出側へと円滑に吸込む（送込む）ことができ、エンジ
ンの吸気抵抗を低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
エンジンの吸気装置を油圧ショベルに適用した場合を例
に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】１は油圧ショベルの下部走行体、２は該下
部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体で、該
上部旋回体２の旋回フレーム３上には、キャブ４、建屋
カバー５、カウンタウェイト６等が設けられると共に、
作業用のフロント７が俯仰動可能に取付けられている。

【００１７】ここで、建屋カバー５は、図１、図２に示
す如く、複数の鋼板等を用いて形成され、油圧ショベル
の外郭の一部を構成している。そして、建屋カバー５
は、旋回フレームの左，右両側に立設されたサイドカバ
ー５Ａ，５Ａ（一方のみ図示）と、該各サイドカバー５
Ａの上部側に設けられた上部カバー５Ｂと、該上部カバ
ー５Ｂに設けられた点検窓５Ｃを施蓋するエンジン本体
カバー５Ｄとを含んで構成されている。また、旋回フレ
ーム３上には、建屋カバー５内に位置してエンジン本体
カバー５Ｄ等を下側から支持する補助フレーム８が立設
されている。

【００１８】９は上部旋回体２の旋回フレーム３上に設
けられたエンジン本体で、該エンジン本体９は、図２に
示す如く建屋カバー５内に収容され、その出力側には油
圧ポンプ（図示せず）等が設けられている。そして、油
圧ショベルの運転時には、エンジン本体９によって油圧
ポンプが駆動されると、油圧ポンプから吐出される圧油
が車両に設けられた走行モータ、旋回モータ、フロント
７の各油圧シリンダ等に給排される。これにより、オペ
レータは油圧ショベルを走行、旋回させたり、フロント
７を用いて土木作業を行う構成となっている。

【００１９】１０はエンジン本体９の吸気側に接続して
設けられた吸気配管で、該吸気配管１０は、図２に示す
如く、後述の接続配管１１と外気導入管１４とによって
構成され、エンジン本体９の燃焼室（図示せず）に吸入
空気を供給するものである。

【００２０】１１は基端側がエンジン本体９の吸気側に
接続された接続配管で、該接続配管１１は、例えば先端
側が上向きに屈曲した金属管等からなり、長さ方向の途
中部位が取付ブラケット１２等を用いて旋回フレーム３
側の補助フレーム８に取付けられている。また、接続配
管１１の先端側には、後述するエアクリーナ１３の流出
側が接続されている。

【００２１】１３は接続配管１１の先端側に取付けられ
たエアクリーナで、該エアクリーナ１３は、円筒状に形
成されたエアクリーナケース１３Ａと、該エアクリーナ
ケース１３Ａ内に収容されたフィルタエレメント（図示
せず）とを含んで構成されている。

【００２２】ここで、エアクリーナケース１３Ａの外周
側には、エアクリーナ１３の流入側に連通する流入側接
続部１３Ｂが突設され、該流入側接続部１３Ｂには外気
導入管１４が接続されている。

【００２３】そして、エンジン本体９の運転時には、そ
の吸入空気が外気導入管１４からエアクリーナ１３のフ
ィルタエレメントを通過して接続配管１１側に流通し、
これによってエアクリーナ１３は吸入空気を清浄化する
ものである。

【００２４】１４はエアクリーナ１３の流入側に外気を
導入する外気導入管で、該外気導入管１４は、基端側が
エアクリーナ１３の流入側接続部１３Ｂに取付けられ、
先端側が建屋カバー５の上部カバー５Ｂから外部に突出
している。

【００２５】そして、外気導入管１４は、図３、図４に
示す如く、その突出端側（先端側）が段付き大径状に形
成され、この大径部位は後述の吸込ファン２０等が収容
されるファン収容部１４Ａとなっている。また、ファン
収容部１４Ａの先端側には、外気導入管１４の先端開口
を雨水等から保護する有蓋筒状のカバー１５が設けら
れ、該カバー１５は、Ｃ字状の取付金具１６等を用いて
外気導入管１４の外周側に取付けられている。また、カ
バー１５には、下向きに開口した複数の吸気口１５Ａ，
１５Ａ，…が形成されている。

【００２６】１７，１７，…は外気導入管１４のファン
収容部１４Ａ内に径方向に突設された複数のモータ取付
部で、該各モータ取付部１７の先端側には、後述する電
動モータが取付けられる略Ｃ字状の取付金具１８が固着
されている。

【００２７】１９は吸込ファン２０を駆動するための電
動モータで、該電動モータ１９は、取付金具１８等を用
いて外気導入管１４のファン収容部１４Ａ内に固定され
ている。そして、電動モータ１９は、例えばオペレータ
が車両のイグニッションスイッチ（図示せず）等を操作
することによって作動し、バッテリ等から給電されるこ
とによって吸込ファン２０を回転駆動するものである。

【００２８】２０は吸気配管１０の流入側に設けられた
吸込ファンで、該吸込ファン２０は電動モータ１９の出
力側に取付けられ、外気導入管１４のファン収容部１４
Ａ内に収容されると共に、吸入空気の流れに対してエア
クリーナ１３の上流側に配置されている。

【００２９】そして、吸込ファン２０は、その回転軸に
沿って吸入空気を図３中の矢示Ａ方向に送風する軸流フ
ァンにより構成され、エンジン本体９の運転時には、電
動モータ１９によって回転駆動され、吸入空気をエアク
リーナ１３側からエンジン本体９の吸気側に向けて吸込
む（送込む）ことにより、吸気配管１０の管路抵抗を減
少させ、エンジンの吸気抵抗を低減するものである。

【００３０】本実施の形態によるエンジンの吸気装置を
用いた油圧ショベルは上述の如き構成を有するもので、
次にその作動について説明する。

【００３１】まず、エンジン本体９の運転時には、例え
ばエンジン回転数等に応じた負圧が吸気配管１０内に発
生し、また吸込ファン２０が作動することにより、外気
がカバー１５の吸気口１５Ａから外気導入管１４内に吸
入空気となって流入し、この吸入空気は、エアクリーナ
１３と接続配管１１とを通過してエンジン本体９の燃焼
室側に吸込まれる。

【００３２】この場合、エンジン本体９が吸入空気を吸
込むときには、吸気配管１０の管路抵抗とエアクリーナ
１３の通気抵抗との和に対応した吸気抵抗が発生し、こ
の吸気抵抗が例えば設計上の許容限度等よりも大きい場
合には、吸入空気がエンジン本体９の燃焼室に十分に供
給されなくなる虞れがある。

【００３３】しかし、本実施の形態では、外気導入管１
４に吸込ファン２０を設ける構成としたので、エンジン
本体９が負圧によって吸入空気を吸込むときには、吸込
ファン２０によっても吸入空気を補助的に吸込むことが
できる。これにより、吸込ファン２０は、吸気配管１０
の管路抵抗を小さくでき、エンジンの吸気抵抗を低減す
ることができる。

【００３４】この結果、エンジンの運転時には、吸入空
気が吸気配管１０とエアクリーナ１３とを介してエンジ
ン本体９の燃焼室内へと円滑に吸込まれるようになるか
ら、吸入空気と燃料とによって形成される混合気の燃焼
性を向上でき、例えば排気ガス中の窒素酸化物等を減少
させて排気ガスの浄化を促進することができる。

【００３５】また、吸込ファン２０を用いて吸気配管１
０の管路抵抗を減少させることにより、エアクリーナ１
３の通気抵抗が目詰り等によって増大する場合でも、エ
ンジンの吸気抵抗を全体として小さく保持でき、エアク
リーナ１３の寿命を向上させることができる。

【００３６】即ち、エンジンを長期間に亘って使用する
ときには、例えば空気中の塵埃等によってエアクリーナ
１３のフィルタエレメントが少しずつ目詰りしていくた
め、その通気抵抗が徐々に大きくなり、エンジンの吸気
抵抗は時間の経過に伴って増大する。そして、例えば従
来技術のように吸込ファン２０を設けていない場合に
は、図５中に仮想線で示す如く、例えばエンジンの使用
開始時に初期値Ｒ0 ′であった吸気抵抗は、一定の時間
ｔ0 が経過することによって設計上の許容限度ＲL を越
え、この時点でエアクリーナ１３のフィルタエレメント
を交換する必要が生じる。

【００３７】これに対し、本実施の形態では、図５中に
実線で示す如く、吸込ファン２０の送風動作によって吸
気配管１０の管路抵抗が減少するため、吸気抵抗は、エ
ンジンの使用開始時点で従来技術の初期値Ｒ0 ′よりも
小さな初期値Ｒ0 に抑制されている。そして、吸気抵抗
は、その後も抑制された状態に保持されるから、エアク
リーナ１３が従来技術とほぼ同様に目詰りしてエアクリ
ーナ１３の通気抵抗が増大したとしても、エンジンの吸
気抵抗が設計上の許容限度ＲL を越えるまでの時間ｔ1
が長くなり、この時間ｔ1 を従来技術と比較して例えば
時間Δｔ分だけ延長することができる。

【００３８】従って、本実施の形態によれば、エアクリ
ーナ１３のフィルタエレメントを交換するための手間、
費用等を削減でき、メンテナンス性を向上できると共
に、エアクリーナ１３の目詰り等によってエンジンの吸
気抵抗が早期に増大するのを抑制でき、排気ガスを長期
間に亘って安定的に浄化し続けることができる。

【００３９】また、吸込ファン２０をエアクリーナ１３
の上流側に位置して外気導入管１４に設けたので、吸込
ファン２０により吸入空気をエアクリーナ１３の流入側
から流出側に向けて円滑に送込むことができ、エンジン
の吸気抵抗を効率よく低減できると共に、吸込ファン２
０の点検、交換等を外気導入管１４の先端開口側から容
易に行うことができる。

【００４０】さらに、吸込ファン２０を電動モータ１９
によって駆動するようにしたので、これらの部材を外気
導入管１４内にコンパクトに配置でき、その構造を簡略
化することができる。

【００４１】なお、実施の形態では、吸込ファン２０を
吸入空気の流れに対してエアクリーナ１３の上流側に配
置する構成としたが、本発明はこれに限らず、吸込ファ
ンをエアクリーナの下流側に位置する接続配管１１等に
配設する構成としてもよい。また、実施の形態では、吸
込ファン２０を電動モータ１９によって駆動する構成と
したが、本発明はこれに限らず、例えば油圧モータ等に
よって吸込ファンを駆動する構成としてもよい。

【００４２】また、実施の形態では、エンジンの吸気装
置を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて述べた
が、本発明はこれに限らず、油圧ショベル以外の各種建
設機械に適用してもよく、また自動車等の車両にも適用
し得るものである。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、吸気配管には、エアクリーナ側からエンジン本体
の吸気側に向けて吸入空気を吸込む吸込ファンを設ける
構成としたので、エンジンの吸気抵抗を吸込ファンによ
って低減でき、例えば排気ガス中の窒素酸化物等を減少
させて排気ガスの浄化を促進することができる。また、
吸込ファンを用いて吸気抵抗を低減することにより、エ
アクリーナの目詰り等によってエンジンの吸気抵抗が早
期に増大するのを抑制でき、エアクリーナの寿命を延長
することができる。従って、エアクリーナのフィルタエ
レメントを交換するための手間、費用等を削減でき、そ
のメンテナンス性を向上できると共に、排気ガスを長期
間に亘って安定的に浄化し続けることができる。

【００４４】また、請求項２の発明によれば、吸込ファ
ンを、吸気配管のうちエアクリーナの流入側に位置する
外気導入管に設ける構成としたので、吸込ファンにより
吸入空気をエアクリーナの流入側から流出側に向けて円
滑に送込むことができ、エンジンの吸気抵抗を効率よく
低減できると共に、例えば吸込ファンの点検、交換等を
外気導入管の流入側開口等から容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるエンジンの吸気装置
を搭載した油圧ショベルを示す全体図である。

【図２】本発明の実施の形態によるエンジンの吸気装置
等を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。

【図３】図２中の外気導入管を拡大して示す縦断面図で
ある。

【図４】外気導入管を図３中の矢示IV−IV方向からみた
拡大横断面図である。

【図５】エンジンの吸気抵抗と使用時間との関係を示す
特性線図である。

【符号の説明】

１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ 旋回フレーム ４ キャブ ５ 建屋カバー ６ カウンタウェイト ７ フロント ８ 補助フレーム ９ エンジン本体 １０ 吸気配管 １１ 接続配管 １２ 取付ブラケット １３ エアクリーナ １３Ａ エアクリーナケース １４ 外気導入管 １４Ａ ファン収容部 １５ カバー １６，１８ 取付金具 １７ モータ取付部 １９ 電動モータ ２０ 吸込ファン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載されたエンジン本体の吸気側
   に設けられ該エンジン本体に吸入空気を供給する吸気配
   管と、該吸気配管に接続して設けられ前記吸入空気を清
   浄化するエアクリーナとを備えたエンジンの吸気装置に
   おいて、 前記吸気配管には、前記エンジン本体の吸気抵抗を低減
   するため前記エアクリーナ側からエンジン本体の吸気側
   に向けて吸入空気を吸込む吸込ファンを設ける構成とし
   たことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 前記吸気配管は、前記エンジン本体の吸
   気側と前記エアクリーナの流出側との間を接続する接続
   配管と、前記エアクリーナの流入側に設けられ前記エア
   クリーナに外気を導入する外気導入管とからなり、前記
   吸込ファンは前記外気導入管に設ける構成としてなる請
   求項１に記載のエンジンの吸気装置。