JP2005120916A - 内燃機関のエアクリーナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアクリーナケース内に浸入した水をエアクリーナエレメントに影響を与えずに処理することができる内燃機関のエアクリーナ装置を供する。
【解決手段】 偏平状のエアクリーナエレメント13が、エレメント本体13ａ周縁のフランジ13ｂの外周端部のシール支持部13ｃをエアクリーナケース11，12に支持されて通常略水平に近い姿勢でエアクリーナケース11，12内に張設されてエアクリーナケース11，12内を上下に仕切る内燃機関のエアクリーナ装置10において、前記エアクリーナエレメント13のフランジ13ｂに液溜まり凹部14が形成された内燃機関のエアクリーナ装置。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、内燃機関のエアクリーナ装置に関する。

ブローバイガスの大気放出を止め、燃焼室へ戻して燃焼処理する通称ＰＣＶシステムを備える内燃機関においては、内燃機関のシリンダヘッドカバー（またはクランクケース）と吸気系のスロットルボディより上流側とを新気導入管が、スロットルボディより下流側とをブローバイガス排出管が連結し、内燃機関の低負荷時等の通常運転時には新気導入管を介して新気が機関内に導入され、ブローバイガス排出管を介してブローバイガスが燃焼室に戻されて燃焼される。

しかし、内燃機関の高負荷時にはブローバイガスの吹き返しにより新気導入管をブローバイガスが逆流してスロットルボディの上流側吸気系に吐出される。
スロットルボディの上流側にはエアクリーナがあり、ブローバイガスのオイルミストがエアクリーナエレメントを汚損するおそれがある。

そこで、このブローバイガスのオイルミストによるエアクリーナエレメントの汚損を防止した例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２９４２７１号公報

特許文献１における新気導入管は、エアクリーナケースの上部のクリーンサイドに臨む開口に連結されており、同開口を囲むようにブローバイガス室が形成され、同ブローバイガス室の底面が吸気管の方へ下向きに傾斜している。

したがって新気導入管を逆流して開口から吐出したブローバイガスは、ブローバイガス室で気液分離して水分が底面に沿って吸気管の方へ流れ、エアクリーナエレメントを汚損するのを回避することができる。

しかし、吸気管に浸入した水分は、吸気管の傾斜角度によってスロットルボディに達したり、逆にエアクリーナケース内に戻ることになる。
スロットルボディに水が達し、低温環境で氷結するようなことがあると、バルブの作動に支障をきたす。

また吸気管からエアクリーナケース内に水が伝わって浸入するときは、ケース内面に沿って水が流れ、エアクリーナエレメントの周縁を挟むようにして支持するケースの支持部のシール部材との隙間に沁みこんでしまい、低温環境で氷結するようなことがあると、氷結により膨張した氷によりケースの支持部が開き、シール不良となる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、、エアクリーナケース内に浸入した水をエアクリーナエレメントに影響を与えずに処理することができる内燃機関のエアクリーナ装置を供する点にある。

請求項１記載の発明は、偏平状のエアクリーナエレメントが、エレメント本体周縁のフランジの外周端部のシール支持部をエアクリーナケースに支持されて通常略水平に近い姿勢でエアクリーナケース内に張設されてエアクリーナケース内を上下に仕切る内燃機関のエアクリーナ装置において、前記エアクリーナエレメントのフランジに液溜まり凹部が形成された内燃機関のエアクリーナ装置とした。

エアクリーナエレメントのフランジに液溜まり凹部を形成したので、エアクリーナケース内に浸入した水を液溜まり凹部に溜めて蒸発により処理することができ、エレメント本体およびシール支持部に水が達しないようにして、水によるスロットルバルブおよびエアクリーナの不具合を回避することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置において、エアクリーナエレメントが傾斜している場合に、前記フランジのシール支持部より下方に前記液溜まり凹部が形成されたことを特徴とする。

水がエアクリーナケースの内面を伝わって流下してもシール支持部への付着を抑制し、エアクリーナエレメントのフランジに達すると傾斜したフランジ上面を下方に流れ液溜まり凹部に入る。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の内燃機関のエアクリーナ装置において、前記液溜まり凹部は、前記シール支持部に沿って形成されたことを特徴とする。

シール支持部に沿って液溜まり凹部を形成することで、液溜まり凹部の容積を大きくとることができる。
メンテナンス時に液溜まり凹部を利用してエアクリーナエレメントを持ち易い。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置において、前記液溜まり凹部は、前記フランジの前記エレメント本体と前記シール支持部との間の幅が最小部分以外の部分に形成されることを特徴とする。

エレメント本体とシール支持部との間の幅が最小部分以外のフランジ部分に、液溜まり凹部を設けることで、当該フランジ部分の剛性を高めることができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の内燃機関のエアクリーナ装置において、前記液溜まり凹部は、前記フランジの前記エレメント本体と前記シール支持部との間の幅が最大の部分に形成されることを特徴とする。

エレメント本体とシール支持部との間の幅が最大のフランジ部分は、剛性が最も低い部分であり、同部分に液溜まり凹部を設けることで、当該フランジ部分の剛性を高めることができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１および図１０に基づいて説明する。
本実施の形態に係るエアクリーナ装置10を適用した自動４輪車搭載の内燃機関における吸気系の部分を図１に図示する。

該内燃機関は４ストロークサイクル内燃機関であり、同内燃機関のシリンダヘッドの吸気ポートから延出する吸気管が集合する吸気マニホールド２にスロットルボディ３が接続されており、スロットルボディ３から上流側に延出する吸気連結管４がエアクリーナ装置10に連結されている。

エアクリーナ装置10は、上下に分割された上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12がエアクリーナエレメント13を間に挟んで合体されたもので、吸気連結管４は上側エアクリーナケース11に連結されて、ケース内のクリーンサイドと連通している。

下側エアクリーナケース12に連結されケース内のダストサイドと連通する連通管５が、車体前方（図１で矢印Ｆ方向）に延出して前方に開口した空気取入れ口６に至っている。
連通管５の途中から分岐した分岐管５ａがレゾネータ７に連結している。
この大きく偏平に展開したレゾネータ７の下方に内燃機関が位置している。

概ね以上のように吸気系が構成されており、空気取入れ口６より取入れられた空気は、連通管５を通ってエアクリーナ装置10のダストサイドに吸引され、エアクリーナエレメント13により浄化されてエアクリーナ装置10のクリーンサイドから吸気連結管４を通り、スロットルボディ３を経て吸気管２を介して燃料噴射弁による燃料を混合して内燃機関の燃焼室に至る。
連通管５を通る空気による吸気音は、レゾネータ７により吸収されて低減される。

エアクリーナ装置10は、図２を参照して前記したように上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12がエアクリーナエレメント13を間に挟んで合体されたものである。

上側エアクリーナケース11は、略矩形箱状をなし、図３に示すように下方に開口した矩形枠状の開口端面が合せ面11ａとなり、その概ね４隅に膨出した取付ボス部11ｂにボルト孔11ｃが穿設されている。

矩形箱状の側壁の１角部から斜めに接合管11ｄが突出形成されており、接合管11ｄはケース内部と連通している。
この接合管11ｄの内側への延長部分の両側に支持片11ｅ，11ｅが１対互いに平行に突設されており、支持片11ｅ，11ｅの端面に長溝11ｆ，11ｆが形成されている。

上側エアクリーナケース11の内部は、この１対の支持片11ｅ，11ｅの周辺を除いた部分に、格子状にリブ11ｇが形成されている。

他方、下側エアクリーナケース12は、略矩形箱状をなすケース本体部12ａと後方へ大きく膨出した連結部12ｂとからなり、図４に示すようにケース本体部12ａの上方に開口した矩形枠上の開口端面が合せ面12ｃとなり、その略４隅に膨出した取付ボス部12ｄにナット12ｅが固着されている。
連結部12ｂに接合管12ｆが突出形成されている。

図５に示すようにエアクリーナエレメント13は、偏平矩形状をして、エレメント本体13ａが蛇腹状に折り込まれていて、その周囲にフランジ13ｂが延出している。
フランジ13ｂの外周縁部は、シール部材17を介して支持されるシール支持部13ｃであり、この矩形環状のシール支持部13ｃは、前記上側エアクリーナケース11および下側エアクリーナケース12の合せ面11ａ，12ｃに対応している。

エレメント本体13ａの１角部が斜めに欠損して面積の大きい幅広フランジ部13ｄが形成されており、同幅広フランジ部13ｄに斜めに欠損したエレメント本体13ａの端縁に対して斜めに指向して長溝である液溜まり凹部14が所定位置に形成されている。

このようなエアクリーナエレメント13を、図２に示すように上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12とが間に挟むようにして合体し、エアクリーナ装置10が構成される。

その際、エアクリーナエレメント13の外周縁のシール支持部13ｃにシール部材17が嵌合され、このシール部材17を上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12の両合せ面11ａ，12ｃが挟みつけ、ケース内を下側のダストサイドと上側のクリーンサイドとに画成する（図１０参照）。

上側エアクリーナケース11の４ヶ所の取付ボス部11ｂと下側エアクリーナケース12の４ヶ所の取付ボス部12ｄとは、各々互いに当接し、取付ボス部11ｂのボルト孔11ｃにボルト18を貫通させて取付ボス部12ｄのナット12ｅに螺合することで、上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12とを合体する。

その上側エアクリーナケース11の内部には、接合管11ｄの延長方向に延びるダクトであるエアファンネル15が取り付けられている。
図６ないし図８を参照して、エアファンネル15は、接合管11ｄと略同径の円筒の一方の上流側開口が徐々に径を大きくして開いたジョウゴ状のファンネル本体15ａを形成しており、そのファンネル本体15ａの外側面から左右に取付け片15ｂ，15ｂが突出している。

左右の取付け片15ｂ，15ｂは、エアファンネル15の中心軸Ｃ方向に長尺であり、その取付け片15ｂ，15ｂの上面に長尺方向に指向して突条15ｃ，15ｃが形成されている。
本エアファンネル15は、ファンネル本体15ａの下流側開口の下側が切欠かれて連通口16が形成されている。

以上のようなエアファンネル15が、左右一対の取付け片15ｂ，15ｂを前記上側エアクリーナケース11の内部の１対の支持片11ｅ，11ｅに支持されて取り付けられる。
取付け片15ｂ，15ｂの突条15ｃ，15ｃが、支持片11ｅ，11ｅの長溝11ｆ，11ｆに嵌入され、超音波溶着されて図９に示すようにエアファンネル15が上側エアクリーナケース11の内部に取付けられる。

上側エアクリーナケース11の１対の支持片11ｅ，11ｅに取り付けられたエアファンネル15は、そのファンネル本体15ａの中心軸Ｃを略同径の接合管11ｄの中心軸と一致させて、下流側開口端面を接合管11ｄのケース内の開口端面に当接して、恰も接合管11ｄがケース内まで延長されたような構成となっている。

ただし連通する接合管11ｄとファンネル本体15ａの当接部には、下方に開口した連通口16が位置して、ファンネル本体15ａの内外を連通している。

エアファンネル15は上側エアクリーナケース11と別体であり、エアファンネル15の取付け片15ｂ，15ｂにより上側エアクリーナケース11内部に取り付けられるので、上側エアクリーナケース11の成形も容易である。

連通口16が切欠きによって形成されていることは、エアファンネル15の成形を容易にしている。
またエアファンネル15の連通口16は、取付け片15ｂ，15ｂを避けた位置に形成されるので、取付剛性を低下させることがない。

このようなエアファンネル15が内部に取り付けられた上側エアクリーナケース11が、エアクリーナエレメント13を間にして下側エアクリーナケース12と前記したように合体されると、エアファンネル15の下方に開口した連通口16の略真下にエアクリーナエレメント13に形成された液溜まり凹部14が位置している（図１０参照）。

以上のような構成のエアクリーナ装置10は、その上側エアクリーナケース11の接合管11ｄに吸気連結管４が接続され、下側エアクリーナケース12の接合管12ｆに連通管５が接続され、車体に支持されるが、図１０に示すようにエアクリーナエレメント13が後方を幾らか低くして傾いた姿勢で支持される。

したがってエアクリーナエレメント13の前側にある液溜まり凹部14は高い位置にあり、エアクリーナエレメント13に平行な接合管11ｄおよびエアファンネル15も若干傾斜している。

吸気連結管４の接合管11ｄとの接続部近傍には、内燃機関のシリンダヘッドカバー内またはクランクケース内と連通する新気導入管20が接続されており、同新気導入管20を介してエアクリーナ装置10のクリーンサイドから新気を内燃機関のクランクケース内に導入する。

なお図示されないがシリンダヘッドカバー内またはクランクケース内のブリーザチャンバーとスロットルボディ３の下流側とをブローバイガス戻し通路が連通しており、ブローバイガスを燃焼室に戻して燃焼に供するＰＣＶシステムが構成されている。

本エアクリーナ装置10は、上側エアクリーナケース11内にエアファンネル15を突出形成することで、吸気連結管４の管長を延長して吸気脈動を利用する管長を確保して必要なトルク特性が維持されるようにしている。

そしてエアファンネル15の一部に連通口16を形成することで、エアファンネル15内と上側エアクリーナケース11内とを連通させて上側エアクリーナケース11内をレゾネータとして作用させスロットルボディ３内のバイパスバルブの作動音等の空気振動を共振により抑え共鳴を防止することができる。

吸気連結管４には新気導入管20が接続されて、エアクリーナ装置10の新気を内燃機関のシリンダヘッドカバー内に導入するようになっているが、内燃機関の高負荷時にはブローバイガスの吹き返しにより新気導入管20をブローバイガスが逆流して新気導入管20の開口20ａから吸気連結管４に吐出される。

その際、ブローバイガスの気液分離した水分が、図１０に破線矢印で示すように新気導入管20の開口20ａから吸気連結管４の内面に沿って流下し、傾斜した接合管11ｄに沿って上側エアクリーナケース11内に浸入するが、途中エアファンネル15の切欠かれて下方に開口した連通口16より下方へ滴下して水抜きすることができる。

この連通口16の略真下にはエアクリーナエレメント13の液溜まり凹部14が位置しているので、下方へ滴下した水は液溜まり凹部14に溜まる。
液溜まり凹部14に溜まった水は、蒸発により処理される。

したがってエアクリーナエレメント13のエレメント本体13ａに水がかかり不具合が生じるのを防止することができる。

また吸気連結管４の新気導入管20の開口20ａより上流部分および接合管11ｄがエアクリーナ装置10の方向を下向きに傾斜しているので、新気導入管20の開口20ａから吸気連結管４の内面に沿って流下した水は、エアクリーナ装置10の方へ流れ、スロットルボディ３側へは流れない。

したがってスロットルボディ３に水が浸入して、低温環境で氷結してバルブの作動に支障をきたすような不具合はない。

エアクリーナエレメント13も傾斜していて液溜まり凹部14の近傍のシール部材17は、液溜まり凹部14より上方に位置しているので、エアファンネル15の連通口16より下方へ滴下する水がシール部材17に達することはなく、よってシール部材17が上側エアクリーナケース11と下側エアクリーナケース12に挟着されるシール部に水が浸入して氷結により膨張した氷によりシール不良を起こすようなことも回避できる。

液溜まり凹部14の容積は大きい方が溢れさせることがなく良いが、エアクリーナエレメント13のシール支持部13ｃに沿って形成することでフランジ13ｂのスペースを有効に利用して凹部の容積を大きくとることができる。
また、メンテナンス時に液溜まり凹部14を利用してエアクリーナエレメント13を持ち易い。

エレメント本体13ａとシール支持部13ｃとの間の幅が最大のフランジ部分は、剛性が最も低い部分であり、同部分に液溜まり凹部14が設けられているので、同フランジ部分の剛性を高めることができる。
なお、エレメント本体13ａとシール支持部13ｃとの間の幅が最小部分以外のフランジ部分に、液溜まり凹部を設けることで、当該フランジ部分の剛性を高めることができる。

本実施の形態におけるエアファンネル15は、ファンネル本体15ａの下流側開口の切欠きを連結口16としていたが、連結口を別の構成で形成した例を図１１に示す。

すなわち本エアファンネル30は、左右に取付け片を備えたジョウゴ状のファンネル本体30ａの下流側開口に切欠きはなく、下流側開口端面が上側エアクリーナケース11の接合管11ｄのケース内の開口端面から離れ、間に隙間による連結口31を構成するよう位置している。
なお、エアファンネル30以外の部材は、前記実施の形態の部材と同じであり、同じ符号を用いる。

このような構成であっても、吸気連結管４の管長をエアクリーナケース内までエアファンネル30により実質延長して吸気慣性や吸気脈動を利用する管長を確保して必要なトルク特性が維持されるとともに、エアファンネル30の開口端の連結口31によりエアファンネル30内とエアクリーナケース内とを連通させてケース内をレゾネータとして作用させデバイスの作動音等の空気振動を共振により抑え共鳴を防止することができる。

そしてエアファンネル30の形状が単純化して剛性を確保し易い。
また、上側エアクリーナケース11の接合管11ｄのケース内の開口端面から離れてエアファンネル30を取付けるので、取付けも精度を要求されず容易である。

さらに、エアファンネル30の開口端の連結口31は、前記実施の形態と同様に水抜き口としても利用される。

上側エアクリーナケース11における接合管11ｄのケース内の開口端の開口径を、エアファンネル30の下流端開口端の内径より大きくすることで、吸気連結管４に連なる接合管11ｄの開口とエアファンネル30の中心軸のずれを吸収することができ、高い取付け精度を要求されない。

また、前記実施の形態におけるエアクリーナエレメント13は、液溜まり凹部14がエレメント本体13ａの端縁に対して斜めに指向していてエレメント本体13ａが、矩形の１角部が斜めに欠損した形状をしていたが、図１２に図示するように該エアクリーナエレメント40は、エレメント本体40ａが略完全な矩形状をしており、フランジ40ｂに設けられる液溜まり凹部41がエレメント本体40ａの端縁に対して平行に形成されている。

エアクリーナエレメント13の略矩形をした外周縁の一部が欠損しているが、その欠損部の狭くなったフランジ部分は避けて広い面積のフランジ部分に液溜まり凹部41が形成されている。

このような形状のエアクリーナエレメント40であっても、液溜まり凹部41がエアファンネルの連通口の下方に位置していれば、ブローバイガスから分離した水がエアファンネルの連通口から滴下し、下方に位置する液溜まり凹部41に入り、溜めることができる。

エレメント本体40ａが欠損部なく矩形に形成されるので、面積を大きくとれ、空気の浄化効率を向上させることができる。

内燃機関の吸気系の部分の斜視図である。 エアクリーナ装置の分解側面図である。 上側エアクリーナケースの下面図である。 下側エアクリーナケースの上面図である。 エアクリーナエレメントの上面図である。 エアファンネルの上面図である。 同側面図である。 同前面図である。 エアファンネルを取り付けた上側エアクリーナケースの下面図である。 エアクリーナ装置の要部断面図である。 別の実施の形態に係るエアクリーナ装置の要部断面図である。 別の実施の形態に係るエアクリーナエレメントの上面図である。

符号の説明

２…吸気マニホールド、３…スロットルボディ、４…吸気連結管、５…連通管、６…空気取入れ口、７…レゾネータ、
10…エアクリーナ装置、11…上側エアクリーナケース、12…下側エアクリーナケース、13…エアクリーナエレメント、14…液溜まり凹部、15…エアファンネル、16…連通口、17…シール部材、18…ボルト、20…新気導入管、
30…エアファンネル、31…連通口、
40…エアクリーナエレメント、41…液溜まり凹部。

Claims (5)

1. 偏平状のエアクリーナエレメントが、エレメント本体周縁のフランジの外周縁のシール支持部をエアクリーナケースに支持されて通常略水平に近い姿勢でエアクリーナケース内に張設されてエアクリーナケース内を上下に仕切る内燃機関のエアクリーナ装置において、
   前記エアクリーナエレメントのフランジに液溜まり凹部が形成されたことを特徴とする内燃機関のエアクリーナ装置。
2. エアクリーナエレメントが傾斜している場合に、前記フランジのシール支持部より下方に前記液溜まり凹部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
3. 前記液溜まり凹部は、前記シール支持部に沿って形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
4. 前記液溜まり凹部は、前記フランジの前記エレメント本体と前記シール支持部との間の幅が最小部分以外の部分に形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
5. 前記液溜まり凹部は、前記フランジの前記エレメント本体と前記シール支持部との間の幅が最大の部分に形成されることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
   
   
   

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