JP2019157795A - 内燃機関のエアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、エアの流量を調節することができる内燃機関のエアクリーナを提供する。【解決手段】エアクリーナ１１は、第１インレット１５及び第２インレット１６を有するケース１２と、アウトレット１８を有するキャップ１３と、ケース１２とキャップ１３との間に配置される可撓性を有したフィルタエレメント１４とを備える。フィルタエレメント１４は、濾過部２０と、非通気部２１とを有し、ケース１２内に突出する第２インレット１６の端部１６ａが非通気部２１に接触されることにより当該端部１６ａの開口１６ｂが閉塞されている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路に配置され、エアの流量を調節可能な内燃機関のエアクリーナに関する。

従来、この種のエアクリーナとして例えば特許文献１に示すものが知られている。こうしたエアクリーナは、ハウジングと、当該ハウジング内の中央位置に配置されたフィルタエレメントとを備えている。ハウジングにおけるフィルタエレメントよりも上流側の側壁には、ハウジング内にエアを吸入するための吸気側ダクトが接続されている。ハウジングにおけるフィルタエレメントよりも下流側の側壁には、一端側がエンジンの吸気系に接続された送気側ダクトの他端が接続されている。そして、吸気側ダクトからハウジング内に吸入されたエアは、フィルタエレメントで濾過された後、送気側ダクトを経由してエンジンの吸気系に送られる。

吸気側ダクトの下流側端部には、流量調整パイプがアクチュエータの作動により軸線方向にスライドするように配置されている。そして、上述のエアクリーナでは、流量調整パイプが下流側へスライドしたときに吸気側ダクト内の吸気通路が全開開度となり、流量調整パイプが上流側へスライドしたときに吸気側ダクト内の吸気通路が半開開度となるように構成されている。

すなわち、上述のエアクリーナでは、吸気側ダクトからハウジング内に吸入されるエアの流量を調節するために、流量調整パイプを上流側と下流側との間でスライドさせることで吸気側ダクト内の吸気通路の開度を全開開度と半開開度との間で切り替えるようにしている。つまり、上述のエアクリーナでは、エンジンの低回転時など、吸気音を低減させたい場合に吸気側ダクト内の吸気通路を半開開度にする一方、エンジンの高回転時など、吸気流量が多く必要な場合に吸気側ダクト内の吸気通路を全開開度にするようにしている。

特開２０１２−１８４６７４号公報

しかし、上述のエアクリーナでは、流量調整パイプのスライドにアクチュエータを必要とするため、構成が複雑化するという問題がある。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、簡単な構成で、エアの流量を調節することができる内燃機関のエアクリーナを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関のエアクリーナは、第１インレット及び第２インレットを有するケースと、アウトレットを有するキャップと、前記ケースと前記キャップとの間に配置される可撓性を有したフィルタエレメントと、を備えたエアクリーナであって、前記フィルタエレメントは、濾過部と、非通気部とを有し、前記ケース内に突出する前記第２インレットの端部が前記非通気部に接触されることにより当該端部の開口が閉塞されている。

この構成によれば、第１インレットからケース内に流入するエアの流量の変化に伴うフィルタエレメントの弾性変形により、非通気部による第２インレットの端部の開口の閉塞状態が維持されたり、非通気部による第２インレットの端部の開口の閉塞状態が解除されたりする。すなわち、エンジンの低回転時には非通気部による第２インレットの端部の開口の閉塞状態が維持され、エンジンの高回転時には非通気部による第２インレットの端部の開口の閉塞状態が解除される。このため、フィルタエレメントの非通気部を、第２インレットの端部の開口を開閉する弁として機能させることができるので、第２インレットの端部の開口の開閉動作にアクチュエータを必要としない。したがって、簡単な構成で、エアの流量を調節することができる。

本発明によれば、簡単な構成で、エアの流量を調節することができる。

一実施形態における内燃機関のエアクリーナの分解斜視図。 同エアクリーナの断面図。 フィルタエレメントの斜視図。 図３の４−４線矢視断面図。 エアクリーナのフィルタエレメントが弾性変形したときの状態を示す断面図。 変更例のエアクリーナの要部拡大断面図。 変更例のエアクリーナの要部拡大断面図。 変更例のエアクリーナの要部拡大断面図。 変更例のエアクリーナの断面図。

以下、内燃機関のエアクリーナの一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、エアクリーナ１１は、車載内燃機関であるエンジンの吸気通路に配置される。エアクリーナ１１は、上端部に開口部１２ａを有した有底矩形箱状をなす合成樹脂製のケース１２と、下端部に開口部１３ａを有した有蓋矩形箱状をなす合成樹脂製のキャップ１３と、ケース１２とキャップ１３との間に配置されるフィルタエレメント１４とを備えている。

ケース１２の側壁には、エアが流入する円筒状の第１インレット１５が設けられている。ケース１２の底壁における中央部寄りの位置には、エアが流入する円筒状の第２インレット１６がケース１２の内外を貫通するように設けられている。第２インレット１６の内径は、第１インレット１５の内径よりも大きくなっている。第２インレット１６におけるケース１２内に突出する部分の端部１６ａは、ケース１２の底壁からの距離が開口部１２ａと同じになっている。ケース１２における開口部１２ａの外側には、ケース側フランジ１７が全周にわたって設けられている。

キャップ１３の側壁には、エアが流出する円筒状のアウトレット１８が設けられている。キャップ１３における開口部１３ａの外側には、キャップ側フランジ１９が全周にわたって設けられている。キャップ側フランジ１９の先端部は、ケース１２側に向かって直角に屈曲している。

図３及び図４に示すように、フィルタエレメント１４は、エアを濾過する波板状の濾過部２０と、通気性を有さない矩形板状の非通気部２１と、周縁部全体にわたって設けられた矩形枠状のシール部２２とを備えている。フィルタエレメント１４は、不織布などの繊維成形体によって構成され、可撓性を有している。すなわち、フィルタエレメント１４は、濾過部２０と、非通気部２１と、シール部２２とが一体成形された繊維成形体によって構成されている。

濾過部２０は、非通気部２１と隣接しており、非通気部２１よりも専有面積が広くなっている。第２インレット１６の端部１６ａは、フィルタエレメント１４の非通気部２１に当接（接触）されることにより、その開口１６ｂが閉塞されている。この場合、第２インレット１６の端部１６ａは、非通気部２１におけるフィルタエレメント１４の中央部寄りの位置に当接している。

シール部２２は、ケース側フランジ１７とキャップ側フランジ１９とで挟持されることで、ケース側フランジ１７とキャップ側フランジ１９との間をシールしている。ケース１２とキャップ１３とは、クランプ（図示略）によって締結されている。

次に、エアクリーナ１１の作用について説明する。
図２に示すように、エンジンが始動されると、エンジンの吸気負圧により、第１インレット１５からエアがケース１２内に流入する。ケース１２内に流入したエアは、濾過部２０で濾過されてキャップ１３内に流れた後、アウトレット１８からエンジン側へ供給される。そして、エンジンの低回転時には、第１インレット１５からケース１２内に流入するエアの流量が比較的少ないため、ケース１２内に流入したエアが濾過部２０で円滑に濾過されてエンジン側へ流れる。このため、フィルタエレメント１４はほとんど弾性変形しないので、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂがフィルタエレメント１４の非通気部２１によって閉塞された状態が維持される。

一方、エンジンの高回転時には、第１インレット１５からケース１２内に流入するエアの流量がエンジンの低回転時に比べて格段に多くなるため、ケース１２内の圧力が一気に上昇する。そして、ケース１２内の圧力が上昇してケース１２内とキャップ１３内との圧力差がある程度大きくなると、この圧力差によってフィルタエレメント１４は、図５に示すように、中央部がキャップ１３側に張り出すように弾性変形する。なぜなら、フィルタエレメント１４は、周縁部に位置するシール部２２がケース側フランジ１７とキャップ側フランジ１９とで挟持されているからである。このため、フィルタエレメント１４は、周縁部から中央部に向かうほど、弾性変形量（変位量）が大きくなる。

そして、フィルタエレメント１４が上述のように弾性変形すると、第２インレット１６の端部１６ａからフィルタエレメント１４の非通気部２１が離れ、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂがフィルタエレメント１４の非通気部２１によって閉塞された状態が解除される。すなわち、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂが開放される。すると、ケース１２内には、第１インレット１５から流入するエアに加えて第２インレット１６からもエアが流入するようになる。これにより、濾過部２０で濾過されてエンジン側へ流れるエアの量が増加するため、エンジンに十分なエアが供給される。

そして、エンジンが高回転状態から低回転状態になると、第１インレット１５からケース１２内に流入するエアの流量も第２インレット１６からケース１２内に流入するエアの流量も減少するため、ケース１２内の圧力が一気に下がる。そして、ケース１２内の圧力が下がってケース１２内とキャップ１３内との圧力差がある程度小さくなると、弾性変形していたフィルタエレメント１４が自身の弾性復元力によって弾性変形前の元の形状に戻るため、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂがフィルタエレメント１４の非通気部２１によって閉塞された状態になる。

このように、本実施形態のエアクリーナ１１では、エンジンの低回転域で第１インレット１５からのみケース１２内にエアが流入するため、吸気音が低く抑えられ、エンジンの高回転域で第１インレット１５及び第２インレット１６の両方からケース１２内にエアが流入するため、エンジンへの必要なエアの供給量を確保できる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）エアクリーナ１１は、ケース１２内に突出する第２インレット１６の端部１６ａがフィルタエレメント１４の非通気部２１に接触されることにより第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂが閉塞されている。この構成によれば、第１インレット１５からケース１２内に流入するエアの流量の変化に伴うフィルタエレメント１４の弾性変形により、非通気部２１による第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂの閉塞状態が維持されたり、非通気部２１による第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂの閉塞状態が解除されたりする。すなわち、エンジンの低回転時には非通気部２１による第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂの閉塞状態が維持され、エンジンの高回転時には非通気部２１による第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂの閉塞状態が解除される。このため、フィルタエレメント１４の非通気部２１を、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂを開閉する弁として機能させることができるので、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂの開閉動作にアクチュエータを必要としない。したがって、簡単な構成で、ケース１２内に流入するエアの流量を調節することができる。

（２）エアクリーナ１１において、フィルタエレメント１４は、濾過部２０と非通気部２１とが一体成形された繊維成形体によって構成されている。この構成によれば、１種類の材料で濾過部２０と非通気部２１とを一体成形できるので、フィルタエレメント１４を容易に製造することができる。

（３）エアクリーナ１１において、第２インレット１６の内径は、第１インレット１５の内径よりも大きくなっている。この構成によれば、エンジンの低回転域では、第１インレット１５からのみケース１２内にエアが流入するため、吸気音を効果的に低く抑えることができ、エンジンの高回転域では、第１インレット１５及び第２インレット１６の両方からケース１２内にエアが流入するため、エンジンへの必要なエアの供給量を十分に確保できる。

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・図６に示すように、フィルタエレメント１４の非通気部２１における第２インレット１６の端部１６ａとの接触部分に、第２インレット１６の端部１６ａと係合することによってフィルタエレメント１４の位置を決める凹部３０を形成するようにしてもよい。この場合、凹部３０は、第２インレット１６の端部１６ａが遊嵌可能な大きさの円形状をなしている。この構成によれば、フィルタエレメント１４が弾性変形した後、フィルタエレメント１４が弾性復元力によって元の形状に戻る際に、フィルタエレメント１４の非通気部２１を、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂを閉塞する位置に精度よく戻すことができる。

・図７に示すように、上述の図６のフィルタエレメント１４の非通気部２１に形成される円形状の凹部３０を、円環状の凹部３１に変更してもよい。この場合、凹部３１は、第２インレット１６の端部１６ａが遊嵌可能な大きさの円環状をなしている。このようにしても、上述の図６の凹部３０と同様の作用効果を得ることができる。

・図８に示すように、フィルタエレメント１４の非通気部２１における第２インレット１６の端部１６ａとの接触部分に、例えばエラストマーなどの密着性の高い材料で構成された板材３２を設けるようにしてもよい。このようにすれば、第２インレット１６の端部１６ａを板材３２に当接させた際の開口１６ｂの密閉性を高めることができる。

・図９に示すように、フィルタエレメント１４において、非通気部２１を中央部に配置し、非通気部２１を挟んだ両側に濾過部２０を配置するようにしてもよい。フィルタエレメント１４が弾性変形した際の非通気部２１の変位量を大きくすることができるので、第２インレット１６の端部１６ａの開口１６ｂを好適に開放することができる。

・フィルタエレメント１４は、必ずしも濾過部２０と非通気部２１とが一体成形された繊維成形体によって構成する必要はない。例えば、濾過部２０を濾紙によって構成し、非通気部２１をエラストマーによって構成してもよい。

・第２インレット１６の端部１６ａは、非通気部２１におけるフィルタエレメント１４の周縁部寄りの位置に当接するようにしてもよい。

１１…内燃機関のエアクリーナ、１２…ケース、１３…キャップ、１４…フィルタエレメント、１５…第１インレット、１６…第２インレット、１６ａ…端部、１６ｂ…開口、１８…アウトレット、２０…濾過部、２１…非通気部、３０，３１…凹部。

Claims (3)

1. 第１インレット及び第２インレットを有するケースと、
   アウトレットを有するキャップと、
   前記ケースと前記キャップとの間に配置される可撓性を有したフィルタエレメントと、
   を備えたエアクリーナであって、
   前記フィルタエレメントは、濾過部と、非通気部とを有し、
   前記ケース内に突出する前記第２インレットの端部が前記非通気部に接触されることにより当該端部の開口が閉塞されていることを特徴とする内燃機関のエアクリーナ。
2. 前記フィルタエレメントは、前記濾過部と前記非通気部とが一体成形された繊維成形体によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
3. 前記非通気部における前記第２インレットの端部との接触部分には、前記第２インレットの端部と係合することによって前記フィルタエレメントの位置を決める凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のエアクリーナ。