JP2009108706A - エンジン吸気系の気水分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置において、吸気中の水滴が細分化しても、吸気抵抗が上がるのを抑えつつ、これを効率よく気水分離しえるようにする。
【解決手段】外気導入部側ダクトから流入する吸気に対する遮水面４６を持つ上流側部屋４１ａと、この部屋と隔壁４８を介して仕切られる下流側部屋４１ｂと、これら部屋間を連通する第１通路４２と、第１通路４２からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく下流側部屋４１ｂの壁面に形成されるガイド４３と、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されるとともに他端の開口部が下流側部屋４１ｂの壁を貫通して外部のエアクリーナ側ダクトと接続する第２通路４４と、分離後の水を排出するドレン孔６０と、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置に関する。

図１０で示すように、車両に搭載されるエンジン５の吸気系においては、外気に含まれる雨水などを気水分離して系外へ排除するため、外気導入部６とエアクリーナ７との間に気水分離装置８が介装される（特許文献１）。気水分離装置８としては、図１１のようなものが考えられる。

図１１において、１０は水切り用の部屋を形成する箱（ケーシング）であり、部屋１４を２つに仕切る隔壁１２が形成される。部屋１４ａの一端側に開口部１６が形成され、その突出部１６ａに外気導入側ダクト６が接続される。１８は外部から部屋１４ａを貫通して部屋１４ｂに挿入される筒体であり、その突出部１８ａにエアクリーナ側ダクト７ａが接続される。隔壁１２の一端側に開口部１６からの吸気の流れを強制的に転向させる遮水（水切り）面１３が形成され、隔壁１２の他端側に２つの部屋１４ａ，１４ｂを連通させる切欠部１５（通孔）が形成される。２０は箱１０の底壁に配置されるドレン孔である。

外気導入部６からの吸気は、開口部１６から部屋１４ａに入り、隔壁１２の遮水面１３にぶつかって下向きの流れに変えられ、隔壁１２の切欠部１５への上向きの流れとなって部屋１４ｂに吸い込まれ、筒体１８からエアクリーナ側ダクト７ａを介してエンジン５へ流れる。吸気が矢印のように部屋１４ａを転向しながら流れる間に吸気中の水滴が気水分離され、遮水面１３などに付着した水滴は、部屋１４ａの底面に落下してドレン孔２０から外部へ排除されるため、エンジン５へ水滴が浸入するのを防止できるようになる。
実開昭０４−１３２４５１

このような気水分離装置においては、吸気中の水滴が水切り面１３にぶつかって細分化され、これが吸気と一緒に部屋１４ａから部屋１４ｂへ流れ、筒体１８からエンジン５へ吸い込まれてしまう。つまり、エンジン５の高速域などにおいて、エンジン５への水滴の浸入を十分に防止しえない可能性が考えられる。このため、水切り面１３を新たに又は別に追加したり、大きくしたりすると、吸気抵抗が上がり、エンジン性能に影響を及ぼしかねない。

この発明は、このような課題を解決するための有効な手段の提供を目的とする。

第１の発明は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置において、前記外気導入部との接続部を形成すると共に部屋の壁を内外に貫通する第１通路と、第１通路からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく前記部屋の壁面に形成されるガイドと、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されると共に他端の開口部が前記部屋の壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部を形成する第２通路と、前記部屋に溜まる水を外部へ排出するドレン孔と、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置において、前記外気導入部側ダクトとの接続部およびそこから流入する吸気に対する遮水面を持つ上流側部屋と、この上流側部屋と隔壁を介して仕切られる下流側部屋と、これら部屋間を連通する第１通路と、前記各部屋に溜まる水を外部へ排出するドレン孔と、第１通路からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく前記下流側部屋の壁面に形成されるガイドと、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されるとともに他端の開口部が前記下流側部屋の壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部を形成する第２通路と、を備えることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係るエンジン吸気系の気水分離装置において、前記ガイドは、吸気の旋回方向へ滑らかに湾曲する壁面を形成することを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明または第２の発明に係るエンジン吸気系の気水分離装置において、前記ガイドは、複数の平面が吸気の旋回方向へ多角形状に接続される壁面を形成することを特徴とする。

第１の発明においては、外気導入部からの吸気は、第１通路から部屋に入り、部屋の壁面に形成されるガイドにより、旋回流を生成しつつ、第２通路からエアクリーナ側ダクトを介してエンジンへ吸い込まれる。部屋において、吸気の旋回流が生成され、吸気中の水滴は、旋回に伴う遠心力によって飛ばされ、壁面に付着する。つまり、吸気中の水滴が気水分離され、ドレン孔から外部へ排除される。従って、吸気抵抗が上がるのを抑えつつ、エンジンへ水滴が浸入するのを防止できるようになる。吸気の旋回に伴う遠心力は、エンジン回転が高くなるほど、大きくなるため、エンジン高速域などにおいて、細分化されやすい水滴を効率よく気水分離しえるのである。

第２の発明においては、外気導入部側ダクトとの接続部から上流側部屋へ入る吸気は、遮水（水切り）面にぶつかり、強制的に転向させられながら、下流側部屋へ吸い込まれる。吸気中の水滴が遮水面にぶつかって付着する（１次処理）。つまり、上流側部屋において、吸気中の水滴が気水分離され、ドレン孔から外部へ排除されるのである。吸気は、さらに下流側部屋へ流れ、壁面のガイドにより、旋回流を生成しつつ、第２通路からエアクリーナ側ダクトを介してエンジンへ吸い込まれる。下流側部屋において、吸気中の水滴は、吸気の旋回に伴う遠心力によって飛ばされ、壁面に付着する（２次処理）。これにより、さらに吸気の気水分離が促進され、吸気抵抗が上げるのを抑えつつ、エンジンへ水滴が浸入するのを確実に防止できるようになる。吸気の旋回に伴う遠心力は、エンジン回転が高くなるほど、大きくなるため、エンジン高速域などにおいて、細分化されやすい水滴についても、これを効率よく気水分離しえるのである。壁面に付着した水滴は、ドレン孔から外部へ排除される。

第３の発明においては、吸気の旋回方向へ滑らかに湾曲する壁面（ガイド）により、吸気を抵抗なく旋回させることができる。

第４の発明においては、壁面の構成が複数の平面から多角形状になるので、ガイドが加工しやすく、安価に実現できる。

図１〜図３に基づいて、この発明に係る第１の実施形態を説明する。図１〜図３において、３０は気水分離装置の水切り用の部屋３１を形成するケーシング（箱）である。なお、気水分離分離装置は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される（図１０、参照）。

ケーシング３０は、外気導入部側ダクトとの接続部３５を形成すると共に部屋３１の側壁を内外に貫通する第１通路３２と、第１通路３２からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく部屋の側壁に形成されるガイド３３と、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されるとともに他端の開口部が部屋３１の底壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部３９を形成する第２通路３４と、部屋３１に溜まる水を外部へ排出するドレン孔（図示せず）と、を備える。

ガイド３３としては、吸気の旋回方向へ滑らかな円弧状に湾曲する側壁面が設定される。第１通路３２および第２通路３４は、同径の円筒パイプにより形成される。第１通路３２は、円筒パイプの軸芯が、円弧状に湾曲するガイド３３の接線方向に対し、平行となるように配置される。第２通路３４は、部屋３１の側壁に貫通され、円筒パイプの軸芯が第１通路３２の軸芯と平行となるように配置される。第２通路３４は、吸気の流れとの干渉を回避するべく、第１通路３２に対し、上下方向へオフセットされる。図示の場合、第２通路３４の方が高く、吸気の旋回方向の後側に配置される開口部３４ａが第１通路３２の開口部３２ａより高く配置される。

このような構成により、外気導入部からの吸気は、第１通路３２から部屋３１に入り、ガイド３３により、旋回流を生成しつつ、第１通路３２より高位の第２通路３４からエアクリーナ側ダクトを介してエンジンへ吸い込まれる。吸気の旋回方向へ滑らかに湾曲する側壁面（ガイド３３）により、吸気を抵抗なく旋回させることができる。矢印は、吸気の流れを示すものである。

部屋３１において、吸気の旋回流が生成され、吸気中の水滴は、旋回に伴う遠心力によって飛ばされ、壁面に付着する。つまり、吸気中の水滴が気水分離され、ドレン孔から外部へ排除される。従って、水切り面を設定する場合に較べると、吸気抵抗が上がるのを抑えつつ、エンジンへの水滴の浸入を防止できるようになる。

吸気の旋回に伴う遠心力は、エンジン回転が高くなるほど、大きくなるため、エンジン高速域などにおいて、細分化されやすい水滴に対しても、これを効率よく気水分離しえるのである。

図４，図５に基づいて、この発明に係る第２の実施形態を説明する。図４，図５において、４０は気水分離装置の水切り用の部屋４１を形成するケーシング（箱）であり、外気導入部側ダクトとの接続部４５およびそこから流入する吸気に対する遮水（水切り）面４６を持つ上流側部屋４１ａと、この部屋４１ａと隔壁４８を介して仕切られる下流側部屋４１ｂと、を備える。なお、気水分離分離装置は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される（図１０、参照）。

ケーシング４０においては、上流側部屋４１ａと下流側部屋４１ｂとの間を連通する第１通路４２と、各部屋４１ａ，４１ｂに溜まる水を外部へ排出するドレン孔６０と、第１通路４２からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく下流側部屋４１ｂの側壁に形成されるガイド４３と、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されるとともに他端の開口部が下流側部屋４１ｂの底壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部４９を形成する第２通路４４と、が備えられる。

ガイド４３としては、複数の平面が吸気の旋回方向へ多角形状に接続される側壁面が設定される。第１通路４２および第２通路４４は、同径の円筒パイプにより形成される。第１通路４２は、円筒パイプの軸芯が、ガイド４３から想定される旋回流（第２通路４４を中心とする円形）の接線方向に対し、平行となるように配置される。第２通路４４は、部屋４１ｂの底壁に対し、垂直に貫通され、吸気の旋回方向の後側に配置される開口部４４ａが、第１通路４２側へ向けて直角に曲げられ、その先端（開口）の軸芯が第１通路４２の軸芯より上方に配置される。

ドレン孔６０は、上流側部屋４１ａの底壁に１つ配置され、下流側部屋４１ｂからドレン孔６０へ水を排除するための通孔６１（切欠部）が隔壁に形成される。

このような構成により、外気導入部側ダクトとの接続部４５から上流側部屋４１ａへ入る吸気は、遮水面４６にぶつかり、転向しつつ、第１通路４２からから下流側部屋４１ｂへ吸い込まれる。上流側部屋４１ａにおいては、吸気中の水滴が遮水面４６にぶつかって付着する（１次処理）。これにより、吸気中の水滴が気水分離され、ドレン孔６０から外部へ排除されるのである。

吸気は、さらに下流側部屋４１ｂへ流れ、ガイド４３により、旋回流を生成しつつ、第１通路４２より開口部４４ａが高位の第２通路４４からエアクリーナ側ダクトを介してエンジンへ吸い込まれる。下流側部屋４１ｂにおいて、吸気中の水滴は、吸気の旋回に伴う遠心力によって飛ばされ、壁面に付着する（２次処理）。これにより、さらに吸気の気水分離が促進され、吸気抵抗が上げるのを抑えつつ、エンジンへの水滴の浸入を確実に防止することができる。

矢印は、吸気の流れを示すものである。吸気の旋回に伴う遠心力は、エンジン回転が高くなるほど、大きくなるため、エンジン高速域などにおいて、細分化されやすい水滴についても、これを効率よく気水分離しえるのである。壁面に付着した水滴は、隔壁４８の通孔６１を抜けてドレン孔６０から外部へ排除される。

ガイド４３の構成は、複数の平面から多角形状になるので、ガイドが加工しやすく、下流側部屋４１ｂに旋回流の生成手段を安価に実現できる。

第１の実施形態に係る気水分離装置の部屋３１、または、第２の実施形態に係る気水分離装置の部屋４１ｂについては、これらの仕切りのない広い空間が拡張型レゾネータの役割を果たすため、吸気こもり音を低減する効果も得られることになる。

図６，図７に基づいて、この発明に係る第３の実施形態を説明する。図６，図７において、５０は気水分離装置の水切り用の部屋を形成するケーシング（箱）であり、外気導入部側ダクトとの接続部５５およびそこから流入する吸気に対する遮水（水切り）面５６を持つ上流側部屋５１ａと、この部屋５１ａと隔壁５８を介して仕切られる下流側部屋５１ｂと、を備える。なお、気水分離分離装置は、エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される（図１０、参照）。

ケーシング５０においては、上流側部屋５１ａと下流側部屋５１ｂとの間を連通する第１通路５２と、各部屋に溜まる水を外部へ排出するドレン孔６０と、第１通路５２からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく下流側部屋の側壁に形成されるガイド５３と、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されるとともに他端の開口部が下流側部屋５１ｂの底壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部５９を形成する第２通路５４と、が備えられる。

第１通路５２および上流側部屋５１ａは、ケーシング５０の側壁に沿って曲がるダクト状に連通する一体構造に形成される。上流側部屋５１ａは、外気導入部側ダクトとの接続部５５が開口する側壁と、遮水面５６を形成する側壁と、下流側部屋５１ｂの底壁と面一に連なる底壁と、下流側部屋５１ｂの上壁と面一に連なる上壁と、この上壁と第１通路５２の上壁との間を継ぐ傾斜壁と、からなり、第１通路５２の上方が下流側部屋５１ｂとして拡張される。第２通路５４は、部屋５１ｂの底壁に対し、垂直に貫通され、吸気の旋回方向の後側に配置される開口部５４ａが、第１通路５２の上方（下流側部屋５１ｂを拡張する空間）へ直角に曲げられる。

ガイド５３としては、複数の平面が吸気の旋回方向へ多角形状に接続される側壁面が設定される。第１通路５２は、ガイド５３から想定される旋回流（第２通路５４を中心とする円形）の接線方向に対し、平行となるように配置されるのである。ドレン孔６０は、ケーシング５０の底壁に１つ配置され、ドレン孔へ水を排除するための通孔（切欠部）が隔壁５８に形成される。

このような構成により、外気導入部側ダクトとの接続部５５から上流側部屋５１ａへ入る吸気は、遮水面５６にぶつかり、転向しつつ、第１通路５２から下流側部屋５１ｂへ吸い込まれる。上流側部屋５１ｂにおいては、吸気中の水滴が遮水面５６にぶつかって付着する（１次処理）。これにより、吸気中の水滴が気水分離され、ドレン孔６０から外部へ排除されるのである。

吸気は、さらに下流側部屋５１ｂへ流れ、ガイド５３により、旋回流を生成しつつ、第１通路５２より開口部５４ａが高位の第２通路５４からエアクリーナ側ダクトを介してエンジンへ吸い込まれる。下流側部屋５１ｂにおいて、吸気中の水滴は、吸気の旋回に伴う遠心力によって飛ばされ、壁面に付着する（２次処理）。これにより、吸気の気水分離が促進されるため、吸気抵抗が上がるのを抑えつつ、エンジンへの水滴の浸入を確実に防止できるようになる。

矢印は、吸気の流れを示すものである。吸気の旋回に伴う遠心力は、エンジン回転が高くなるほど、大きくなるため、エンジン高速域などにおいて、細分化されやすい水滴についても、これを効率よく気水分離しえるのである。壁面に付着した水滴は、隔壁５８の通孔６１を抜けてドレン孔６０から外部へ排除される。

ガイド５３の構成は、第２の実施形態と同じく、複数の平面から多角形状になるので、ガイドが加工しやすく、下流側部屋に旋回流の生成手段を安価に実現できる。下流側部屋５１ｂについては、拡張型レゾネータの役割を果たすため、吸気こもり音を低減する効果も得られることになる。

第１の実施形態〜第３の実施形態において、気水分離装置は、設置の向きを変えて実施できるようにしても良い。例えば、第１の実施形態については、気水分離装置は、図８のように第１通路３２および第２通路３４の軸芯が横になる取付状態に設置されるが、これを図９のように第１通路３２および第２通路３４の軸芯が縦になる取付状態に変えて設置しても良い。その場合、設置の向きが変わるので、図８において、部屋の底壁とある部位は、図９において、部屋の側壁となり、図８において、部屋の側壁とある部位は、図９において、部屋の底壁となる。図８，図９において、７はエアクリーナであり、７ａはエアクリーナ側ダクトである。

第１の実施形態〜第３の実施形態は、各請求項に記載の発明を例示するものであり、各請求項に記載の発明は、第１の実施形態〜第３の実施形態に限定されない。

第１の実施形態に係る気水分離装置の斜視図である。 同じく図１中のＡ矢視図である。 同じく図１中のＢ矢視図である。 第２の実施形態に係る気水分離装置の斜視図である。 同じく気水分離装置の平面図である。 第３の実施形態に係る気水分離装置の斜視図である。 同じく気水分離装置の平面図である。 気水分離装置の設置に関する説明図である。 同じく設置に関する説明図である。 従来の気水分離装置を搭載する車両の説明図である。 同じく気水分離装置の斜視図である。

符号の説明

３０，４０，５０ ケーシング（箱）
３１，４１，５１ 部屋
３２，４２，５２ 第１通路
３３，４３，５３ ガイド
４３，４４，５４ 第２通路
４１ａ，５１ａ 上流側部屋
４１ｂ，５１ｂ 下流側部屋
４６，５６ 遮水（水切り）面
４８，５８ 隔壁
６０ ドレン孔
６１ ドレン用通孔

Claims (4)

1. エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置において、前記外気導入部との接続部を形成すると共に部屋の壁を内外に貫通する第１通路と、第１通路からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく前記部屋の壁面に形成されるガイドと、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されると共に他端の開口部が前記部屋の壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部を形成する第２通路と、前記部屋に溜まる水を外部へ排出するドレン孔と、を備えることを特徴とするエンジン吸気系の気水分離装置。
2. エンジン吸気系の外気導入部とエアクリーナとの間に介装される気水分離装置において、前記外気導入部側ダクトとの接続部およびそこから流入する吸気に対する遮水面を持つ上流側部屋と、この上流側部屋と隔壁を介して仕切られる下流側部屋と、これら部屋間を連通する第１通路と、前記各部屋に溜まる水を外部へ排出するドレン孔と、第１通路からの吸気の流れを旋回方向へ案内させるべく前記下流側部屋の壁面に形成されるガイドと、一端の開口部が吸気の旋回方向の後側に配置されると共に他端の開口部が前記下流側部屋の壁を貫通して外部にエアクリーナ側ダクトとの接続部を形成する第２通路と、を備えることを特徴とするエンジン吸気系の気水分離装置。
3. 前記ガイドは、吸気の旋回方向へ滑らかに湾曲する壁面を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に係るエンジン吸気系の気水分離装置。
4. 前記ガイドは、複数の平面が吸気の旋回方向へ多角形状に接続される壁面を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に係るエンジン吸気系の気水分離装置。

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