JP2016070146A - エアクリーナーおよびエンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの運転時間の長期化に伴う断熱効果の低下を好適に抑えることができるエアクリーナーおよびエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】エアクリーナーにあって、内部に濾材を収容したハウジング２０の外面に、その外壁面２０ａとその外壁面２０ａに接合されたカバー２４の内壁面２４ａとの間に壁間空間２５が介在した二重壁構造の断熱部２２を設ける。さらに、断熱部２２の壁間空間２５とハウジング２０の内部とを連通する連通孔２７と、同壁間空間２５に連通される配管２３を接続するための配管接続部２８とを設けるとともに、配管２３を吸気通路のサージタンクに接続することで、エンジン運転中の吸気負圧を利用して壁間空間２５を通過する空気の流れを形成するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、エアクリーナーおよびエンジンの吸気装置に関する。

従来、特許文献１には、エンジンの吸気装置に設けられるエアクリーナーとして、濾材を内部に収容したハウジングの外面におけるエンジンに対向する部分に、ハウジングの外壁面に形成されたリブとそのリブを覆う遮熱板とにより構成された二重壁構造の断熱部を設けたものが知られている。そして同文献には、断熱部の壁間空間に空気を密封したり、断熱部材を挿入したりすることが開示されている。

特開２００２−２７６４８５号公報

こうしたエアクリーナーでは、断熱部の壁間空間に存在する空気や断熱部材の断熱効果により、エアクリーナーを通過する吸気がエンジンの熱を受けて高温化することを抑制している。ところが、エアクリーナーがエンジンの放熱に曝され続けると、やがては断熱部内の空気や断熱部材の温度が上昇して、その断熱効果が低下してしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、エンジンの運転時間の長期化に伴う断熱効果の低下を好適に抑えることができるエアクリーナーおよびエンジンの吸気装置を提供することにある。

上記課題を解決するエアクリーナーは、内部に濾材を収容したハウジングを備える。ハウジングの外面には、空気層または通気性を有した断熱部材層が二壁間に介在した二重壁構造の断熱部が設けられる。そして、同エアクリーナーは、上記断熱部の壁間空間とハウジングの内部とを連通する連通孔と、同断熱部の壁間空間に連通される配管を接続するための配管接続部と、を備えている。

こうしたエアクリーナーでは、断熱部の壁間空間が、連通孔を介してハウジングの内部に連通している。また、配管接続部に接続される配管を介して、断熱部の壁間空間を外部に連通可能となってもいる。そのため、連通孔、壁間空間、配管を通じた空気の流れを形成して、壁間空間内の空気を順次入れ替えることが可能となる。したがって、エンジンの熱による壁間空間内の温度上昇を抑えることが、ひいてはその温度上昇に伴う断熱部の断熱効果の低下が抑えられる。

こうしたエアクリーナーにあって、上記連通孔は、ハウジングの内部における濾材の吸気流れ方向下流側の部分に開口されていることが望ましい。こうした場合、連通孔を通って壁間空間に流入するハウジング内部の空気が濾材により濾過されているため、壁間空間への異物の混入が抑えられる。

ちなみに、こうしたエアクリーナーにあって、断熱部の壁間空間は、例えばハウジングの外壁面とその外壁面に接合されたカバーの内壁面との間に形成することができる。
上記課題を解決するエンジンの吸気装置は、ハウジングの内部に濾材を収容したエアクリーナーが配設された吸気通路と、その吸気通路における前記エアクリーナーの吸気流れ方向下流側の部分に設けられたスロットルバルブと、を備える。そして、同エンジンの吸気装置は、空気層または通気性を有した断熱部材層が二壁間に介在した二重壁構造の断熱部がハウジングの外面に設けられるとともに、その断熱部の壁間空間とハウジングの内部とを連通する連通孔と、吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分と断熱部の壁間空間とを連通する配管と、を備えている。

こうしたエンジンの吸気装置では、断熱部の壁間空間が連通孔を介してエアクリーナーのハウジングの内部に、配管を通じて吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分にそれぞれ連通している。エンジンの運転中には、吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分では、スロットルバルブの絞りによって負圧が生じて、エアクリーナーのハウジングの内部との間に気圧差が発生する。そして、その気圧差により、エアクリーナーのハウジングの内部から、連通孔、断熱部の壁間空間、配管を通って吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分に至る空気の流れが形成される。そのため、壁間空間内の空気の入れ替えが行われるようになり、エンジンの熱による壁間空間内の温度上昇を抑えることが、ひいてはその温度上昇に伴う断熱部の断熱効果の低下が抑えられる。

こうしたエンジンの吸気装置にあって、上記連通孔は、ハウジングの内部における濾材の吸気流れ方向下流側の部分に開口されていることが望ましい。こうした場合、濾材により濾過された空気が、断熱部の壁間空間を通って吸気通路のスロットルバルブの下流側の部分に流入するため、エンジンのシリンダーに流入する吸気に異物が混入することが抑えられる。

ちなみに、こうしたエンジンの吸気装置にあって、上記断熱部の壁間空間は、例えばハウジングの外壁面とその外壁面に接合されたカバーの内壁面との間に形成することができる。

本発明によれば、断熱部の壁間空間内の空気を入れ替えてその温度上昇を抑えることで、エンジンの運転時間の長期化に伴う断熱効果の低下を好適に抑えることができる。

エンジンの吸気装置の構成を模式的に示す略図。 同吸気装置のエアクリーナーのハウジング外壁に設けられた断熱部の断面図。

以下、本発明のエアクリーナーおよびエンジンの吸気装置を具体化した一実施の形態を、図１および図２を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかるエンジンの吸気装置は、エンジンに吸入される空気を濾過するエアクリーナー１１を備える。エアクリーナー１１は、箱状のハウジング２０とその内部に収容された濾材２１とを備える。ハウジング２０の内部は、濾材２１により２つの空間に区画されている。なお、以下では、ハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向上流側をダーティーサイドと記載する。また、ハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向下流側をクリーンサイドと記載する。

ハウジング２０のダーティーサイドには、吸気取り入れ口であるエアインテーク１０が取り付けられている。そして、ハウジング２０のダーティーサイドは、このエアインテーク１０を介して外気に開放されている。一方、ハウジング２０のクリーンサイドには、吸気管１２が接続されている。吸気管１２は、スロットルバルブ１３を内蔵したスロットルボディー１４を介して、吸気の脈動を抑制するための容積部であるサージタンク１５に接続されている。さらにサージタンク１５は、エンジンの気筒ごとに吸気の流れを分岐させる分岐管である吸気マニホールド１６を介してエンジン本体１７に接続されている。なお、このエンジンの吸気装置では、これらエアインテーク１０、エアクリーナー１１、吸気管１２、スロットルボディー１４、サージタンク１５および吸気マニホールド１６により吸気通路が構成されている。

本実施形態では、エアクリーナー１１は、そのハウジング２０の外面におけるエンジン本体１７に対向する部分に断熱部２２を備えている。断熱部２２には、配管２３の一端が接続されており、その配管２３の他端は、サージタンク１５に接続されている。なお、この配管２３の管径は、吸気管１２の管径に比して小さいものとなっている。

図２に示すように、ハウジング２０の外壁面２０ａには、カバー２４が取り付けられている。カバー２４は、その周縁部分において、例えば振動溶着によりハウジング２０の外壁面２０ａに接合されている。そして、断熱部２２は、ハウジング２０の外壁面２０ａとカバー２４の内壁面２４ａと間に壁間空間２５が介在した二重壁構造となっている。壁間空間２５には、発泡樹脂材や不織布などからなる断熱部材２６が、接着などによりハウジング２０の外壁面２０ａに取り付けられた状態で収容されている。そして、壁間空間２５における断熱部材２６の周囲の部分には、空気層が介在している。

ハウジング２０の外壁面２０ａには、同ハウジング２０の内部と壁間空間２５とを連通する連通孔２７が形成されている。連通孔２７は、ハウジング２０のクリーンサイド、すなわちハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向下流側の部分に開口している。

さらにカバー２４には、円管形状の配管接続部２８が外部に突き出すように設けられている。そして、この配管接続部２８に上述の配管２３が接続されるようになっている。
続いて、以上のように構成された本実施形態のエアクリーナーおよびエンジンの吸気装置の作用を説明する。

上記のような断熱部２２を備えるエアクリーナー１１では、壁間空間２５に存在する空気層および断熱部材２６の断熱効果によって、エアクリーナー１１の内部を流れる吸気へのエンジンの放熱の伝達が抑えられる。その結果、エンジンの放熱による吸気温度の上昇が抑えられ、シリンダーへの吸気の充填効率が高まるため、エンジンの出力性能や燃費性能が向上するようになる。

一方、エンジンの運転中には、スロットルバルブ１３の絞りにより発生する負圧のため、エアクリーナー１１のハウジング２０の内部とサージタンク１５との間に気圧差が生じる。そして、その気圧差により、連通孔２７、壁間空間２５および配管２３を通って、ハウジング２０の内部からサージタンク１５へと空気が流れる。その結果、壁間空間２５内の空気の入れ替えが行われ、エンジンの熱による壁間空間２５内の空気層や断熱部材２６の温度上昇が、ひいてはその温度上昇に伴うそれらの断熱効果の低下が抑えられるようになる。なお、図２には、このときの断熱部２２での空気の流れが点線矢印で示されている。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、断熱部２２の壁間空間２５が連通孔２７を介してハウジング２０の内部に連通されるとともに、配管２３を介してサージタンク１５に連通されており、エンジン運転中に壁間空間２５を通過する空気の流れが形成されるようになっている。そのため、エンジン運転中に壁間空間２５内の空気が入れ替えられて、エンジンの放熱による同壁間空間２５内の空気層および断熱部材２６の温度上昇が、ひいてはその温度上昇に伴う断熱効果の低下が抑えられる。したがって、エンジンの運転時間の長期化に伴う断熱部２２の断熱効果の低下を好適に抑えることができる。

（２）本実施形態では、サージタンク１５内に発生する吸気負圧を利用して壁間空間２５を通じた空気の流れを形成しているため、ポンプやブロワーなどにより空気を流す場合に比して構成を簡易とすることができる。

（３）本実施形態では、ハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向下流側の部分に連通孔２７が開口しているため、濾材２１により濾過されたクリーンな空気を壁間空間２５に流すことができる。そのため、壁間空間２５や配管２３への異物の侵入を抑えることが可能となる。また、壁間空間２５の通過後に吸気中に流入する空気がクリーンなものとなるため、エンジンのシリンダーに流入する吸気への異物の混入が抑えられることにもなる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、ハウジング２０の外壁面２０ａにおけるエンジンに対向する部分に二重壁構造の断熱部２２を設けるようにしていたが、ハウジング２０の外壁面２０ａにおけるそれ以外の部分も含むように断熱部２２を形成してもよい。

・上記実施形態では、ハウジング２０の外壁面２０ａにカバー２４を接合することで、二重壁構造の断熱部２２を形成していたが、ハウジング２０の内壁面にカバーを接合したり、ハウジングを内外二重の容器で構成したりするなど、他の方法で二重壁構造の断熱部を形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、壁間空間２５内に断熱部材２６を配設するようにしていたが、空気層のみで十分な断熱効果が得られるのであれば、断熱部材２６を省略してもよい。
・上記実施形態では、壁間空間２５に空気層が介在するように断熱部２２が構成されていたが、通気性を有する断熱材料を壁間空間２５に充填した構成としてもよい。そうした場合にも、壁間空間２５に充填された断熱材料が十分な通気性を有していれば、壁間空間２５を通じた空気の流れを形成することができ、その空気の流れにより壁間空間２５内の温度上昇を抑えられる。

・上記実施形態では、配管２３をサージタンク１５に接続していたが、吸気通路におけるスロットルバルブ１３の下流側の部分であれば、それ以外の部分（例えば吸気マニホールド１６）に配管２３を接続するようにしても、吸気負圧による壁間空間２５内の空気の入れ替えを行うことが可能である。

・上記実施形態では、吸気通路におけるスロットルバルブ１３の下流側の部分に配管２３を接続して吸気負圧により壁間空間２５内の空気の入れ替えを行うようにしていたが、配管２３をポンプやブロワーなどに接続してそれらにより空気の入れ替えを行うようにしてもよい。なお、そうした場合、配管２３側から空気を送り込み、壁間空間２５および連通孔２７を通ってハウジング２０の内部へと空気を流すようにすることも可能である。

・上記実施形態では、ハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向下流側の部分に連通孔２７が開口されていたが、ハウジング２０の内部における濾材２１の吸気流れ方向上流側の部分に連通孔２７を開口させるようにしてもよい。壁間空間２５内を通過した空気を外気に放出する場合や、配管２３側から壁間空間２５内に空気を送り込む場合などには、そうした場合にも、吸気への異物の混入が生じることはない。

１０…エアインテーク（吸気通路）、１１…エアクリーナー（吸気通路）、１２…吸気管（吸気通路）、１３…スロットルバルブ、１４…スロットルボディー（吸気通路）、１５…サージタンク（吸気通路）、１６…吸気マニホールド（吸気通路）、１７…エンジン本体、２０…ハウジング（２０ａ…外壁面）、２１…濾材、２２…断熱部、２３…配管、２４…カバー（２４ａ…内壁面）、２５…壁間空間、２６…断熱部材、２７…連通孔、２８…配管接続部。

Claims (6)

1. 内部に濾材を収容したハウジングを備えるエアクリーナーにおいて、
   二壁間に壁間空間が介在した二重壁構造の断熱部が前記ハウジングの外面に設けられるとともに、
   前記断熱部の壁間空間と前記ハウジングの内部とを連通する連通孔と、
   前記断熱部の壁間空間に連通される配管を接続するための配管接続部と、
   を備えることを特徴とするエアクリーナー。
2. 前記連通孔は、前記ハウジングの内部における前記濾材の吸気流れ方向下流側の部分に開口されている請求項１に記載のエアクリーナー。
3. 前記断熱部の壁間空間は、前記ハウジングの外壁面と、その外壁面に接合されたカバーの内壁面との間に形成されている請求項１または２に記載のエアクリーナー。
4. ハウジングの内部に濾材を収容したエアクリーナーが配設された吸気通路と、その吸気通路における前記エアクリーナーの吸気流れ方向下流側の部分に設けられたスロットルバルブと、を備えるエンジンの吸気装置において、
   二壁間に壁間空間が介在した二重壁構造の断熱部が前記ハウジングの外面に設けられるとともに、
   前記断熱部の壁間空間と前記ハウジングの内部とを連通する連通孔と、
   前記吸気通路における前記スロットルバルブの下流側の部分と前記断熱部の壁間空間とを連通する配管と、
   を備えることを特徴とするエンジンの吸気装置。
5. 前記連通孔は、前記ハウジングの内部における前記濾材の吸気流れ方向下流側の部分に開口されている請求項４に記載のエンジンの吸気装置。
6. 前記断熱部の壁間空間は、前記ハウジングの外壁面と、その外壁面に接合されたカバーの内壁面との間に形成されている請求項４または５に記載のエンジンの吸気装置。