JP2008232111A - エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】雪などの障害物が空気吸気口から侵入しても、空気を吸入しフィルタエレメントにより清浄した空気をエンジンに供給することができ、エンジンの良好な出力特性を維持することができるエアクリーナを提供する。
【解決手段】メインフィルタエレメント７と第１の吸気口１１と供給口３ｄとを有し、上側ケース３および下側ケース４とを備え、メインフィルタエレメント７および下側ケース４によって画成される吸気側スペースと、メインフィルタエレメント７および上側ケース３によって画成される供給側スペース１３とを有したエアクリーナにおいて、吸気側スペース内にサブフィルタエレメント８を設けてメインスペース１４とサブスペース１５に画成し、サブスペース１５に開口し外気を吸入するよう下側ケース４の側壁に第２の吸気口１２を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に供給される空気をろ過するためのエアクリーナに関し、特に雪などの障害物による目詰まりの影響を受けないエアクリーナに関する。

従来、雪などの障害物による目詰まり対策を施したこの種のエアクリーナとしては、空気を吸入する吸気管をロアケース内部に延長した延長部を備えたものが知られている。
例えば、図８に示すように、このエアクリーナ３１においては、供給管３５を有する上側ケース３２と、吸気管３６を有する下側ケース３３と、フィルタエレメント３４とを備え、吸気管３６の延長部３６ａの先端側に設けた開口３６ｂが、フィルタエレメント３４から離間し、かつ下側ケース３３の底面方向に向くように吸気管３６を設けている。
この構成により、雪などの障害物Ｄがフィルタエレメント３４に案内されることを抑制し、フィルタエレメント３４の目詰まりを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２３６０５７号公報

しかしながら、上述のような従来のエアクリーナ３１にあっては、吸気管３６の開口３６ｂが下側ケース３３の底面方向に向くように吸気管３６を配置しても、フィルタエレメント３４の目詰まりの防止は充分であるとはいえない。すなわち、吸入した空気が開口３６ｂからフィルタエレメント３４へ流動するのに伴って、雪などの障害物Ｄが一緒に流動してしまうので、フィルタエレメント３４の表面に少しずつ堆積して目詰まりを起こしてしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来技術の未解決の課題に鑑みてなされたもので、雪などの障害物が空気吸気口から侵入しても、空気を吸入しフィルタエレメントにより清浄した空気をエンジンに供給することができ、エンジンの良好な出力特性を維持することができるエアクリーナを提供することを目的とする。

本発明に係るエアクリーナは、上記目的達成のため、（１）吸入した空気をろ過するメインフィルタエレメントと、外気を吸入する第１の吸気口および吸入した空気をエンジンに供給する供給口を有し、前記メインフィルタエレメントを収容するケースと、を備え、前記ケースが、前記第１の吸気口が開口し前記メインフィルタエレメントおよび前記ケースによって画成される吸気側スペースと、前記供給口が開口し前記メインフィルタエレメントおよび前記ケースによって画成される供給側スペースと、を有したエアクリーナにおいて、前記吸気側スペース内に画成部材を設けてメインスペースとサブスペースに画成し、前記サブスペースに開口し外気を吸入するよう前記ケースの側壁に第２の吸気口を設けた。

この構成により、例えば、雪などが混在した外気が第１の吸気口から吸入され、吸気側スペースのメインスペースに流入すると、メインスペース内は雪と空気が混在した状態になる。メインスペース内の空気は、画成部材を通過し、さらにメインフィルタエレメントを通過することによりメインフィルタエレメント内で浄化されて供給側スペースに流入し、供給口を通過してエンジンに供給される。他方、メインスペース内の雪は、画成部材を通過しないので画成部材の近傍で滞留する。さらに、雪などが混在した外気が第１の吸気口から吸入され、メインスペース内に流入し続けると、メインスペース内の雪の堆積量が増加して画成部材およびメインフィルタエレメントを通過する空気は減少し、エンジンに供給される空気も減少傾向になる。エンジンに供給される空気の減少に応じて、第２の吸気口からエンジンルーム内の雪が混在しない空気が吸入されて供給側スペースのサブスペースに流入し、さらにメインフィルタエレメントを通過することによりメインフィルタエレメント内で浄化されて供給側スペースに流入し、供給口を通過してエンジンに供給される。その結果、メインスペース内に雪が充満しても、第２の吸気口から空気が吸入されてエンジンに浄化された空気が供給されるので、エンジンの良好な出力特性が維持される。

上記（１）の構成を有するエアクリーナにおいては、（２）前記サブスペースの体積は、前記メインスペースの体積より小さいことが好ましい。
この構成により、エアクリーナが正常な状態のときは、体積の大きいメインスペース内に外気が吸入され、エアクリーナに雪が堆積するような異常な状態のときは、体積の小さいサブスペース内に外気が吸入されるので、サブスペースの体積がメインスペースの体積より小さいと、サブスペースがエアクリーナの異常時における一種の安全装置として機能する。例えば、雪などが混在していない外気が第１の吸気口から吸入される正常な状態のときは、吸入された空気は、メインスペースを経由して画成部材およびメインフィルタエレメントを通過し、供給口からエンジンに浄化された空気が供給される。雪などが混在した外気が第１の吸気口から吸入される異常な状態のときは、メインスペース内で堆積する雪の量が増加してメインフィルタエレメントの清浄および空気供給機能が低下しても、第２の吸気口からエンジンルーム内の雪が混在しない空気が吸入され、サブスペースを経由してメインフィルタエレメントを通過し、供給口からエンジンに浄化された空気が供給される。その結果、エンジンの良好な出力特性が維持される。
ここで正常な状態とは、吸気側スペース内に雪などの障害物の堆積がなくメインフィルタエレメントが正常に機能している状態をいい、異常な状態とは、吸気側スペース内に雪などの障害物が堆積しメインフィルタエレメントを通過する空気量が減少しエンジンの吸気工程で生ずる負圧が高まりメインフィルタエレメントが正常に機能していない状態をいう。

また、上記（１）または（２）の構成を有するエアクリーナにおいては、（３）前記画成部材が、前記メインフィルタエレメントと前記第１の吸気口との間の前記吸気側スペース内に設けられたサブフィルタエレメントによって構成される。
この構成により、画成部材がサブフィルタエレメントであると、メインスペース内に吸入された外気が正常な状態のときは、サブフィルタエレメントを通過しメインフィルタエレメントを通過して清浄化され、供給側スペースに流入し、供給口を通過してエンジンに供給される。メインスペース内に吸入された外気が異常な状態で、サブフィルタエレメントに雪などの障害物が堆積したときは、第２の吸気口からエンジンルーム内の雪が混在しない空気が吸入され、サブスペースを経由してメインフィルタエレメントを通過し、供給口からエンジンに浄化された空気が供給される。その結果、サブフィルタエレメントは、外気が正常な状態のときは、メインフィルタエレメントの補助として空気を浄化するとともに、外気が異常な状態のときは、外気の障害物を遮断してメインフィルタエレメントに堆積しないようにする遮断作用を有する。また、サブフィルタエレメントにより雪などの障害物が遮断され、メインフィルタエレメントを障害物が通過しないので、メインフィルタエレメントの清掃または交換の目安となる航続距離を約１．５倍程度長くすることができる。

また、上記（１）または（２）の構成を有するエアクリーナにおいては、（４）前記画成部材が、前記ケースの壁面から前記メインフィルタエレメントまで突出して設けられた隔壁で構成される。
この構成により、画成部材が、ケースの壁面からメインフィルタエレメントまで突出して設けられた隔壁であると、メインスペース内が雪などの障害物で充満しても、隔壁により障害物がサブスペースに進入することが阻止される。その結果、第２の吸気口からサブスペースに吸入された雪が混在しない空気は、メインフィルタエレメントを通過し、供給口からエンジンに浄化された空気が供給される。

また、上記（１）〜（３）の構成を有するエアクリーナにおいては、（５）前記メインフィルタエレメントと前記サブフィルタエレメントとを外気の流れる方向に所定の間隔で離隔させることにより、前記メインフィルタエレメントと前記サブフィルタエレメントの間に前記サブスペースを形成してもよい。
この構成により、サブスペースがメインフィルタエレメントとサブフィルタエレメントとを離隔した両者の隙間部分で形成されていると、第２の吸気口からサブスペースに吸入された空気は、第１の吸気口から吸入された空気と同様にメインフィルタエレメントの全体を通過して浄化され、供給口からエンジンに供給される。

また、上記（１）〜（５）の構成を有するエアクリーナにおいては、（６）外気を導入する外気導入通路を有する外気導入管を備え、前記外気導入通路の内端を前記第２の吸気口に連通させ、前記外気導入通路の外端を外気に開放させるようにして外気導入管を配置してもよい。
この構成により、外気導入通路の内端を第２の吸気口に連通させ、外気導入通路の外端を外気に開放させるようにして外気導入管が配置されると、第２の吸気口への外気の吸入が促進される。また、外気導入管を備えていると、第２の吸気口付近で生ずる吸気騒音が減少する。

また、上記（６）の構成を有するエアクリーナにおいては、（７）前記外気導入管の前記外気導入通路の外端を自動車のバッテリー近傍に位置させるようにして前記外気導入管を配置してもよい。
この構成により、外気導入管の外気導入通路の外端が自動車のバッテリー近傍に位置すると、第１の吸気口から雪などの障害物が混在する外気が吸入されても、雪などの障害物の混在がない自動車のバッテリー近傍などの外気が第２の吸気口から吸入される。

また、上記（１）〜（７）の構成を有するエアクリーナにおいては、（８）前記第２の吸気口を開閉するよう前記ケースの側壁に設けられたバルブを有し、前記バルブは、エアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態ではエンジンの吸気工程で生ずる負圧により前記バルブを開放するようにしてもよい。
この構成により、バルブはエアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態ではエンジンの負圧により開放されると、エアクリーナが正常な状態では第１の吸気口のみから外気が吸入され、エアクリーナが異常な状態では、第１の吸気口からの外気の吸入が減少し、主に第２の吸気口から外気が吸入される。また、ケースの側壁にバルブが設けられていると、第２の吸気口付近で生ずる吸気騒音が減少する。

また、上記（１）〜（７）の構成を有するエアクリーナにおいては、（９）前記第２の吸気口を開閉するよう前記ケースの側壁に設けられたバルブと、前記バルブの開閉を制御するバルブ開閉制御部とを有し、前記バルブは、エアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態では前記バルブ開閉制御部により前記バルブを開放するようにしてもよい。
この構成により、バルブがエアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態では、例えば、エアフローセンサなどにより供給管内の空気量を検出し、検出結果に基づいてバルブ開閉制御部により開放されるので、供給管内の空気量が所定値になったとき第２の吸気口から外気が吸入される。その結果、より正確に第２の吸気口からの外気の吸入がコントロールされ、エンジンの良好な出力特性が維持される。

また、上記（１）〜（９）の構成を有するエアクリーナにおいては、（１０）前記ケースが上側ケースと下側ケースとを有し、前記供給側スペースが前記上側ケースと前記フィルタエレメントとにより画成され、前記吸気側スペースが前記下側ケースと前記フィルタエレメントとにより画成されることが好ましい。
この構成により、供給側スペースが上側ケースとフィルタエレメントとにより画成され、吸気側スペースが下側ケースとフィルタエレメントとにより画成されると、上側ケースと下側ケースが着脱自在に構成することができ、例えば、下側ケースにメインフィルタエレメントを装着し、上側ケースを下側ケースから着脱することにより、メインフィルタエレメントの清掃、交換などのメンテナンスが容易になる。

本発明によれば、雪などの障害物が空気吸気口から侵入しても、空気を吸入しフィルタエレメントにより清浄した空気をエンジンに供給することができ、良好なエンジン出力特性を維持することができるエアクリーナを提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１から図４は本発明の第１の実施の形態に係るエアクリーナを示す図である。

まず、その構成について説明すると、図１に示すように、エアクリーナ２は、上側ケース３と、下側ケース４と、吸気管５と、供給管６と、メインフィルタエレメント７と、サブフィルタエレメント８とにより構成されている。図２に示すように、このエアクリーナ２は、図示しない支持部をエンジンなどの部品に固定することにより、自動車１のエンジンルーム内に配置され、図１に示すように、自動車１の前方の矢印Ａ方向から空気を吸入し、メインフィルタエレメント７で清浄した空気を矢印Ｃ方向に排出してエンジンに供給するようになっている。

第１の実施の形態においては、図３に示すように、吸気側スペースはメインスペース１４とサブスペース１５とにより構成される。
メインフィルタエレメント７に近接してサブフィルタエレメント８を設けるときは、図３に示すように、メインスペース１４は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とにより画成され、サブスペース１５は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とメインフィルタエレメント７とにより画成される。
メインフィルタエレメント７に間隔Ｌだけ離隔して、サブフィルタエレメント８を設けるときも、図４に示すように、メインスペース１４は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とにより画成され、サブスペース１５は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とメインフィルタエレメント７とにより画成される。
このサブスペース１５の体積は、メインスペース１４の体積より小さいことが好ましい。エアクリーナ２が正常な状態のときは、体積の大きいメインスペース１４内に外気が吸入される。このメインスペース１４内に雪が堆積するような異常な状態のときは、体積の小さいサブスペース１５内に外気が吸入されるので、サブスペース１５の体積がメインスペース１４の体積より小さいと、サブスペース１５がエアクリーナ２の異常時における一種の安全装置として機能するようになっている。

上側ケース３は、一側面が開口された箱型のケースで、成形されたプラスチックなどからなる。また、上側ケース３は、下側ケース４に固定するためのフランジ部３ａと、下側ケース４に設けられたクリップ４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅと係合する係合部３ｂ、３ｃ、図示しない他の２箇所の係合部と、供給口３ｄとで構成されている。
以上の構成により、図３に示すように、上側ケース３と下側ケース４とを固定したとき、上側ケース３とメインフィルタエレメント７とにより供給側スペース１３が画成される。

下側ケース４は、図１に示すように、一側面が開口された箱型のケースで、成形されたプラスチックなどからなる。また、下側ケース４は、一側面に貫通した第１の吸気口１１と、一側面と対向する側面に貫通した第２の吸気口１２とを有し、上側ケース３に固定するためのフランジ部４ａと、上側ケース３に設けられた係合部３ｂ、３ｃ、図示しない他の２箇所の係合部と係合させるクリップ４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅと、サブフィルタエレメント８を支持するサブフィルタエレメント支持部４ｆ、４ｇとで構成されている。なお、下側ケース４は、エンジンのシリンダヘッドカバー、エンジンカバーなどのエンジンを構成する部品と一体に形成してもよい。
第２の吸気口１２は、自動車１の車速を維持しうる空気量の吸入が可能な大きさであれば、第１の吸気口１１と同じ大きさでもよく、異なった大きさでもよい。エアクリーナ２が使用されるエンジンの諸条件や寒冷地仕様などの車種により、第１の吸気口１１および第２の吸気口１２の大きさは決定される。

以上の構成により、図３に示すように、上側ケース３と下側ケース４とメインフィルタエレメント７とを固定したとき、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とにより吸気側スペースとしてのメインスペース１４が画成されるとともに、下側ケース４とメインフィルタエレメント７とサブフィルタエレメント８とにより吸気側スペースとしてのサブスペース１５が画成される。メインフィルタエレメント７を通過して浄化された空気は矢印Ｃ方向に供給口３ｄから排出されて供給管６を通ってエンジンに供給されるようになっている。

また、メインフィルタエレメント７に間隔Ｌだけ離隔して、サブフィルタエレメント８を設けるときも、図４に示すように、メインスペース１４は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とにより画成され、サブスペース１５は、下側ケース４とサブフィルタエレメント８とメインフィルタエレメント７とにより画成される。サブフィルタエレメント８は間隔Ｌだけメインフィルタエレメント７から離隔しているので、サブフィルタエレメント８をメインフィルタエレメント７に近接している場合と比較して、サブフィルタエレメント８を間隔Ｌだけ離隔して設けた構成の方が、サブスペース１５の体積は、大きくなっている。サブスペース１５の体積が大きいと、メインスペース１４内に雪などの障害物Ｄが体積した異常な状態のとき、サブスペース１５から充分な空気がメインフィルタエレメント７に供給されるので、空気流量計測装置（ＡＦＭ）により測定された特性値、いわゆるＡＦＭ特性値に与える影響が少なくて済み、正常な状態と同等の機能を発揮することができる。

吸気管５は、図１に示すように、内部に両端部が開口された吸気通路を有するプラスチックなどからなり、所定の長さを有する円筒形の管で、吸気通路の一端部が第１の吸気口１１に連結され、他端部は矢印Ａ方向（自動車の前方）から外気が吸入されるよう、例えば、図２に示すように、エンジンルームの前方で外気を吸入し易い位置に配置されている。吸気管５は、下側ケース４と同じ材料で一体的に形成してもよい。以上の構成により、他端部から吸入された空気は吸気通路を通って第１の吸気口１１から、メインスペース１４に流入するようになっている。

供給管６は、図１に示すように、内部に両端部が開口された供給通路を有するプラスチックなどからなり、所定の長さを有する円筒形の管で、供給通路の一端部が供給口３ｄに連結され、他端部は図示しない吸気マニホールドの吸気口に連結されている。
以上の構成により、供給側スペース１３内の浄化された空気は、矢印Ｃ方向に供給管６を介して、吸気マニホールドの吸気口に供給されるようになっている。

メインフィルタエレメント７は、図１に示すように、紙や微小な穴をもつ合成繊維、不織布などからなるろ過部７ａと、下側ケース４のフランジ部４ａに固定するためのフランジ部７ｂとで構成される。以上の構成により、ろ過部７ａにおいては、砂やゴミなどの粒子の大きなものから数ミクロン単位の超微粒ダストのような粒子の小さいものまでろ過するようになっている。また、フランジ部７ｂは上側ケース３のフランジ部３ａおよび下側ケース４のフランジ部４ａに挟持されて固定されるので、エアクリーナ２は、上側ケース３と下側ケース４とフランジ部７ｂとにより内部に塵埃などが侵入しないよう密閉される。

サブフィルタエレメント８は、雪など水分が含まれている障害物Ｄをメインフィルタエレメント７の上流側で効果的に遮断でき、圧力損失が少ない材料で形成されることが好ましい。例えば、メインフィルタエレメント７よりは比較的目の粗いワイヤーメッシュ（金網）、スチールウール（繊維状の鋼）、ウレタンフォームなどからなるプラスチック発泡体および目の粗い不織布などで形成されることが好ましい。このサブフィルタエレメント８は、下側ケース４に形成されたサブフィルタエレメント支持部４ｆ、４ｇに装着されて下側ケース４に固定されている。以上の構成により、サブフィルタエレメント８の上流側のメインスペース１４に侵入した障害物Ｄを、メインフィルタエレメント７に通過させないよう、メインフィルタエレメント７の上流側で遮断するようになっている。

エアクリーナ２においては、以上の構成により、まず、下側ケース４のサブフィルタエレメント支持部４ｆ、４ｇにサブフィルタエレメント８を装着し、次いで、メインフィルタエレメント７のフランジ部７ｂを下側ケース４のフランジ部４ａに当接させてメインフィルタエレメント７を下側ケース４に装着し、上側ケース３のフランジ部３ａをメインフィルタエレメント７のフランジ部７ｂに当接させて上側ケース３をメインフィルタエレメント７に装着する。次いで、下側ケース４のクリップ４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを上側ケース３の係合部３ｂ、３ｃおよび図示しない他の２箇所の係合部と係合させることにより、メインフィルタエレメント７が上側ケース３と下側ケース４とに挟持されて固定される。

次に、第１の実施の形態におけるエアクリーナ２の動作について説明する。
図３および図４に示すように、障害物Ｄが混在した外気が矢印Ａ方向から吸気管５内を通って第１の吸気口１１から吸入され、メインスペース１４に流入すると、メインスペース１４内は障害物Ｄと空気が混在した状態になる。メインスペース１４内の空気は、サブフィルタエレメント８を通過し、さらにメインフィルタエレメント７を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、矢印Ｃ方向に供給口３ｄから排出され供給管６内を通過してエンジンに供給される。他方、メインスペース１４内の障害物Ｄは、サブフィルタエレメント８で遮断されてサブフィルタエレメント８内を通過しないのでサブフィルタエレメント８の上流側で滞留する。さらに、障害物Ｄが混在した外気が第１の吸気口１１から吸入されてメインスペース１４内に流入し続けると、メインスペース１４内の障害物Ｄの堆積量が増加してサブフィルタエレメント８およびメインフィルタエレメント７を通過する空気は減少し、エンジンに供給される空気も減少傾向になる。エンジンに供給される空気の減少に応じて、第２の吸気口１２から矢印Ｂ方向にエンジンルーム内の障害物Ｄが混在しない空気が吸入されてサブスペース１５に流入する。さらに、メインフィルタエレメント７を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、供給口３ｄから矢印Ｃ方向に排出されて供給管６内を通過してエンジンに供給される。メインスペース１４内に障害物Ｄが充満しても、第２の吸気口１２から障害物Ｄが混在しない空気が吸入されてエンジンに浄化された空気が供給されるので、エンジンの良好な出力特性が維持される。

（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態に係るエアクリーナを示す断面図である。

なお、第２の実施の形態は、エアクリーナの構成自体は上述の第１の実施の形態とほぼ同様で、下側ケース４１に形成された画成部材としての隔壁９が上述の第１の実施の形態ではサブフィルタエレメント８で構成されている点が異なっている。したがって、各構成要素については、図１〜図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点について詳述する。

まず、その構成について説明すると、図５に示すように、エアクリーナ４０は、上側ケース３と、下側ケース４１と、吸気管５と、供給管６と、メインフィルタエレメント７とにより構成されている。第１の実施の形態と同様に、図２に示すように、このエアクリーナ４０は、図示しない支持部をエンジンなどの部品に固定することにより、自動車１のエンジンルーム内に配置され、図５に示すように、自動車１の前方の矢印Ａ方向から空気を吸入し、清浄した空気を矢印Ｃ方向に供給口３ｄから排出して供給管６を通してエンジンに供給するようになっている。

下側ケース４１は、図５に示すように、一側面が開口された箱型のケースで、成形されたプラスチックなどからなる。また、下側ケース４１は、底面４１ａからメインフィルタエレメント７まで突出して隔壁９が設けられている。隔壁９は、障害物Ｄがメインスペース１４からサブスペース１５に侵入しないよう遮断する機能を有する材料であればよく、プラスチック、金属などからなる。例えば、メインフィルタエレメント７よりは比較的目の粗いワイヤーメッシュ（金網）、スチールウール（繊維状の鋼）、ウレタンフォームなどのプラスチック発泡体および目の粗い不織布などのフィルタ機能を有する部材で形成してもよい。また、隔壁９は、下側ケース４１と一体的に形成してもよく、別個の部品として底面４１ａに固定することにより形成してもよい。

以上の構成により、図５に示すように、上側ケース３と下側ケース４１とメインフィルタエレメント７とを固定したとき、下側ケース４１の隔壁９とメインフィルタエレメント７とにより吸気側スペースとしてのメインスペース１４が画成されるとともに、下側ケース４１の隔壁９とメインフィルタエレメント７とにより吸気側スペースとしてのサブスペース１５が画成される。メインフィルタエレメント７を通過して浄化された空気は供給口３ｄから矢印Ｃ方向に排出され、供給管６内を通ってエンジンに供給されるようになっている。

第２の実施の形態におけるエアクリーナ４０の動作について説明する。
図５に示すように、例えば、障害物Ｄが混在した外気が矢印Ａ方向から吸気管５内を通って第１の吸気口１１から吸入され、吸気側スペースのメインスペース１４に流入すると、メインスペース１４内は障害物Ｄと空気が混在した状態になる。メインスペース１４内の空気は、メインフィルタエレメント７を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、供給口３ｄから排出されてエンジンに供給される。他方、メインスペース１４内の障害物Ｄは、隔壁９を通過しないのでサブスペース１５に侵入することはない。
さらに、障害物Ｄが混在した外気が第１の吸気口から吸入され、メインスペース１４内に流入し続けると、メインスペース１４内の障害物Ｄの堆積量が増加してメインフィルタエレメント７を通過する空気は減少し、エンジンに供給される空気も減少傾向になる。エンジンに供給される空気の減少に応じて、第２の吸気口１２からエンジンルーム内の障害物Ｄが混在しない空気が矢印Ｂ方向に吸入されてサブスペース１５に流入し、さらにメインフィルタエレメント７を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、供給口３ｄから排出されてエンジンに供給される。メインスペース１４内に障害物Ｄが充満しても、第２の吸気口１２から障害物Ｄが混在しない空気が吸入されてエンジンに浄化された空気が供給されるので、エンジンの良好な出力特性が維持される。

（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態に係るエアクリーナ５０を示す断面図である。

なお、第３の実施の形態は、エアクリーナの構成自体は上述の第１の実施の形態とほぼ同様で、第２の吸気口１２の開口部に外気導入通路１６ａを有する外気導入管１６を設けた構成が上述の第１の実施の形態と異なっているものである。したがって、各構成要素については図１〜図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点について詳述する。

まず、その構成について説明すると、図６に示すように、エアクリーナ５０は、上側ケース３と、下側ケース４と、吸気管５と、供給管６と、メインフィルタエレメント７と、サブフィルタエレメント８と、外気導入管１６とにより構成されている。第１の実施の形態と同様に、図２に示すように、このエアクリーナ５０は、図示しない支持部をエンジンなどの部品に固定することにより、自動車１のエンジンルーム内に配置され、図６に示すように、自動車１の前方の矢印Ａ方向から空気を吸入し、清浄した空気を矢印Ｃ方向に排出してエンジンに供給するようになっている。メインフィルタエレメント７と、サブフィルタエレメント８とは、図６に示すように、隣接して構成してもよく、図４に示すように、メインフィルタエレメント７から間隔Ｌだけ離隔して構成してもよい。

外気導入管１６は、プラスチック、金属などからなる円筒状の管で形成され、その内部に外気導入通路１６ａを有する。外気導入通路１６ａは、内端が第２の吸気口１２に連結され、外端が障害物Ｄの侵入がし難い自動車１のエンジンルーム内の位置、例えば、車種などによっても異なるが、部品と部品との間やバッテリー近傍などに位置するよう開口部１６ｂで開放されている。この外気導入管１６は、下側ケース４と一体的に形成してもよく、別個の部品として形成し第２の吸気口１２の開口部に固定してもよい。

第３の実施の形態におけるエアクリーナ５０の動作について説明する。
図６に示すように、例えば、障害物Ｄが混在した外気が矢印Ａ方向から吸気管５内を通って第１の吸気口１１から吸入され、吸気側スペースのメインスペース１４に流入すると、メインスペース１４内は障害物Ｄと空気が混在した状態になる。メインスペース１４内の空気は、サブフィルタエレメント８を通過し、さらにメインフィルタエレメント７を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、供給口３ｄから矢印Ｃ方向に排出され供給管６を通過してエンジンに供給される。他方、メインスペース１４内の障害物Ｄは、サブフィルタエレメント８を通過しないのでサブフィルタエレメント８の上流側で滞留する。さらに、障害物Ｄが混在した外気が第１の吸気口から吸入され、メインスペース１４内に流入し続けると、メインスペース１４内の障害物Ｄの堆積量が増加してサブフィルタエレメント８およびメインフィルタエレメント７を通過する空気は減少し、エンジンに供給される空気も減少傾向になる。エンジンに供給される空気の減少に応じて、開口部１６ｂからエンジンルーム内の障害物Ｄが混在しない空気が矢印Ｂ方向に吸入され、外気導入通路１６ａを通ってサブスペース１５に流入する（矢印Ｂ）。さらにメインフィルタエレメント７の周側面から入り内部を通過することによりメインフィルタエレメント７内で浄化されて供給側スペース１３に流入し、供給口３ｄから矢印Ｃ方向に排出されてエンジンに供給される。メインスペース１４内に障害物Ｄが充満しても、外気導入管１６の開口部１６ｂから第２の吸気口１２から障害物Ｄが混在しない空気が吸入されてエンジンに浄化された空気が供給されるので、エンジンの良好な出力特性が維持される。

（第４の実施の形態）
図７は本発明の第４の実施の形態に係るエアクリーナ６０を示す断面図である。

なお、第４の実施の形態は、エアクリーナの構成自体は上述の第１の実施の形態とほぼ同様で、第２の吸気口１２を開閉するバルブ２２およびバルブ駆動部２３を第２の吸気口１２の周囲部に設けた構成が上述の第１の実施の形態と異なっているものである。したがって、各構成要素については図１〜図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点について詳述する。

まず、その構成について説明すると、図７に示すように、エアクリーナ６０は、上側ケース３と、下側ケース４と、吸気管５（図４参照）と、供給管６（図４参照）と、メインフィルタエレメント７とサブフィルタエレメント８とバルブ２２とバルブ駆動部２３とバルブ開閉制御部としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０およびエアフローメータ２１とにより構成されている。第１の実施の形態と同様に、図２に示すように、このエアクリーナ６０は、図示しない支持部をエンジンなどの部品に固定することにより、自動車１のエンジンルーム内に配置され、図４に示すように、自動車１の前方の矢印Ａ方向から空気を吸入し、清浄した空気を矢印Ｃ方向に排出してエンジンに供給するようになっている。

バルブ２２は、弁体２２ａと回動軸２２ｂと支持部２２ｃとにより構成される。
弁体２２ａは、プラスチック、金属などからなる板状体で形成された第２の吸気口１２を開閉するための弁部と、回動軸２２ｂに軸支され回動軸２２ｂの軸心を中心として回動するリング部とにより構成される。回動軸２２ｂは、プラスチック、金属などからなり、支持部２２ｃに支持されるとともに、弁体２２ａの弁部を回動可能に支持する。支持部２２ｃは、プラスチック、金属などからなり、下側ケース４の内壁面に固定され回動軸２２ｂを支持する。また、支持部２２ｃは、下側ケース４と一体的に形成してもよく、別個の部品を下側ケース４の内壁面に固定することにより形成してもよい。

以上の構成により、バルブ２２は、弁体２２ａで第２の吸気口１２を閉止した状態を開度が０度とすると、回動軸２２ｂの軸心を中心として弁体２２ａは略１８０度開くようになっている。この弁体２２ａの開度は最大の１８０度に近い方が好ましい。開度が１８０度であると、第２の吸気口１２から流入する空気の流動の妨げとならない。

バルブ駆動部２３は、下側ケース４の内壁面に固定された筐体部とＥＣＵ２０に接続された図示しないステッピングモータなどからなるモータ部とにより構成され、ＥＣＵ２０から出力された制御指令に基づいて弁体２２ａが所定の開度で開くよう回動軸２２ｂを回動させるようになっている。

ＥＣＵ２０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリーを利用するバックアップ用メモリとしてのＢ−ＲＡＭ（Ｂａｃｋ−ｕｐ ＲＡＭ）に加えて、Ａ／Ｄ変換器等を含む図示しない入力インターフェース回路及び出力インターフェース回路等を含んで構成されている。なお、ＥＣＵ２０の電源はキースイッチを介してバッテリーから供給される。

また、このＥＣＵ２０の入力インターフェース回路には、供給管６内に設けられたエアフローメータ２１およびその他のクランク角センサ、スロットルセンサ、車速センサ、カムポジションセンサ、吸気温センサ、水温センサ、酸素センサ等のセンサ群が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＵ２０に取り込まれるようになっている。

以上の構成により、エアフローメータ２１が供給管６内を流れる空気の量を計測し、計測した空気量の信号がＥＣＵ２０に出力される。ＥＣＵ２０は空気量を受領すると、所定の基準値と比較し測定した空気量が基準値以下であるときは、バルブ駆動部２３に、バルブ２２を開くよう指令する。バルブ駆動部２３は、ＥＣＵ２０の指令に基づいて弁体２２ａを略１８０度で開放する。また、メインスペース１４内に堆積した障害物Ｄが温度上昇などにより解けて消滅したときは、メインスペース１４内からメインフィルタエレメント７に空気が供給されるので、サブスペース１５のみからメインフィルタエレメント７に空気が供給される場合と比較して、供給管６内を通過する空気の量は増大する。この空気量の増大により、エアフローメータ２１から出力される空気量が基準値以上になると、ＥＣＵ２０は、バルブ駆動部２３に、バルブ２２を閉じるよう指令する。バルブ駆動部２３は、ＥＣＵ２０の指令に基づいて弁体２２ａを閉止する。

なお、上述の第４の実施の形態においては、バルブ２２は、バルブ駆動部２３とＥＣＵ２０とにより、その開閉が制御されるよう構成したが、バルブ駆動部２３とＥＣＵ２０の代わりにエンジンの負圧によって開閉するようにしてもよい。例えば、バルブ２２を弁体２２ａと回動軸２２ｂと弁体２２ａを閉止する方向に付勢する図示しないコイルバネとにより構成し、メインスペース１４内に障害物Ｄが堆積し、供給口３ｄから排出される空気量が少なくなり、エンジンが空気を吸込むときに発生する負圧が所定以上になったとき、その負圧が弁体２２ａを閉じる方向に作用するコイルバネの付勢力に抗して弁体２２ａを開く方向に作用し、負圧により弁体２２ａを開くことができる。エンジンの負圧が低下すると、コイルバネの付勢力が勝ることになり、弁体２２ａはコイルバネの付勢力によって閉じられる。

以上説明したように、本発明のエアクリーナ２は、吸入した空気をろ過するメインフィルタエレメント７と、外気を吸入する第１の吸気口１１および吸入した空気をエンジンに供給する供給口３ｄを有し、メインフィルタエレメント７を収容する上側ケース３および下側ケース４とを備え、下側ケース４が、第１の吸気口１１が開口しメインフィルタエレメント７および下側ケース４によって画成される吸気側スペースと、供給口３ｄが開口しメインフィルタエレメント７および上側ケース３によって画成される供給側スペース１３とを備えるよう構成されている。このような構成に加え、特に、吸気側スペース内にサブフィルタエレメント８を設けてメインスペース１４とサブスペース１５とで画成し、サブスペース１５に開口するよう下側ケース４の側壁に第２の吸気口１２を設け、第１の吸気口１１および第２の吸気口１２から外気を吸入することができるようにしたので、雪などの障害物Ｄが第１の吸気口１１から侵入しても、吸入された空気が清浄され、エンジンの良好な出力特性を維持することができるという作用効果を奏するものであり、車両などのエアクリーナ全般に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るエアクリーナを分解した状態で示すその斜視図である。 本発明の第１〜第４の実施の形態に係るエアクリーナを自動車のエンジンルーム内に配置した場合を示すその斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、エアクリーナのメインフィルタエレメントに近接してサブフィルタエレメントを設けた状態を示す。 図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、エアクリーナのメインフィルタエレメントに離隔してサブフィルタエレメントを設けた状態を示す。 エアクリーナの下側ケースに隔壁を設けた第２の実施の形態に係るエアクリーナの断面図である。 エアクリーナの第２の吸気口に外気導入管を設けた第３の実施の形態に係るエアクリーナの断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエアクリーナの下側ケースに開口した第２の吸気口にカバーを設けた第４の実施の形態に係るエアクリーナの部分拡大断面図である。 従来のエアクリーナの断面図である。

符号の説明

１ 自動車
２、３１、４０、５０、６０ エアクリーナ
３、３２ 上側ケース
３ａ、７ｂ フランジ部
３ｂ、３ｃ 係合部
３ｄ 供給口
４、３３、４１ 下側ケース
４ａ フランジ部
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ クリップ
４ｆ、４ｇ サブフィルタエレメント支持部
５、３６ 吸気管
６、３５ 供給管
７ メインフィルタエレメント
７ａ ろ過部
８ サブフィルタエレメント
９ 隔壁
１１ 第１の吸気口
１２ 第２の吸気口
１３ 供給側スペース
１４ メインスペース（吸気側スペース）
１５ サブスペース（吸気側スペース）
１６ 外気導入管
１６ａ 外気導入通路
１６ｂ 開口部
２０ ＥＣＵ（バルブ開閉制御部）
２１ エアフローメータ（バルブ開閉制御部）
２２ バルブ
２２ａ 弁体
２２ｂ 回動軸
２２ｃ 支持部
２３ バルブ駆動部
３４ フィルタエレメント
４１ａ 底面
Ｄ 障害物

Claims (10)

1. 吸入した空気をろ過するメインフィルタエレメントと、
   外気を吸入する第１の吸気口および吸入した空気をエンジンに供給する供給口を有し、前記メインフィルタエレメントを収容するケースと、を備え、
   前記ケースが、前記第１の吸気口が開口し前記メインフィルタエレメントおよび前記ケースによって画成される吸気側スペースと、前記供給口が開口し前記メインフィルタエレメントおよび前記ケースによって画成される供給側スペースと、を有したエアクリーナにおいて、
   前記吸気側スペース内に画成部材を設けてメインスペースとサブスペースに画成し、前記サブスペースに開口し外気を吸入するよう前記ケースの側壁に第２の吸気口を設けたことを特徴とするエアクリーナ。
2. 前記サブスペースの体積は、前記メインスペースの体積より小さいことを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記画成部材が、前記メインフィルタエレメントと前記第１の吸気口との間の前記吸気側スペース内に設けられたサブフィルタエレメントによって構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエアクリーナ。
4. 前記画成部材が、前記ケースの壁面から前記メインフィルタエレメントまで突出して設けられた隔壁で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエアクリーナ。
5. 前記メインフィルタエレメントと前記サブフィルタエレメントとを外気の流れる方向に所定の間隔で離隔させることにより、前記メインフィルタエレメントと前記サブフィルタエレメントの間に前記サブスペースを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエアクリーナ。
6. 外気を導入する外気導入通路を有する外気導入管を備え、前記外気導入通路の内端を前記第２の吸気口に連通させ、前記外気導入通路の外端を外気に開放させるようにして前記外気導入管を配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエアクリーナ。
7. 前記外気導入管の前記外気導入通路の外端を自動車のバッテリー近傍に位置させるようにして前記外気導入管を配置したことを特徴とする請求項６に記載のエアクリーナ。
8. 前記第２の吸気口を開閉するよう前記ケースの側壁に設けられたバルブを有し、前記バルブは、エアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態ではエンジンの吸気工程で生ずる負圧により前記バルブを開放することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエアクリーナ。
9. 前記第２の吸気口を開閉するよう前記ケースの側壁に設けられたバルブと、前記バルブの開閉を制御するバルブ開閉制御部とを有し、前記バルブは、エアクリーナが正常な状態では閉止し、異常な状態では前記バルブ開閉制御部により前記バルブを開放することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエアクリーナ。
10. 前記ケースが上側ケースと下側ケースとを有し、前記供給側スペースが前記上側ケースと前記フィルタエレメントとにより画成され、前記吸気側スペースが前記下側ケースと前記フィルタエレメントとにより画成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のエアクリーナ。

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