JP2570269B2

JP2570269B2 - 内燃機関用エアクリ−ナ装置

Info

Publication number: JP2570269B2
Application number: JP61227760A
Authority: JP
Inventors: 弘之後藤; 秀樹大林; 時男小浜; 一幸堀江; 佳高西尾
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPS6385251A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関用エアクリーナ装置に係り、特に外
気導入のため長いクールエアダクトを装着したエアクリ
ーナ装置に関する。

（従来の技術）内燃機関の摩耗防止のため、吸入空気から塵埃等を除
去するエアクリーナ装置が従来より用いられている。と
ころで、内燃機関にエアクリーナ装置を装着した場合に
は、内燃機関の体積効率が最大となる回転数は、第15図
に示す如く装着しない場合に比して低回転域に移行す
る。このため、高回転域のトルクが大幅に低下するとい
う問題が有つた。

また、機関出力向上の目的で、機関室内の高温空気の
吸入を避けて温度の比較的に低い外気を導入できるよう
に、長いクールエアダクトを空気取入口に装着したエア
クリーナ装置がある。このクールエアダクトは吸気騒音
の低減にも大きな効果があり、特にほとんどの車両用内
燃機関で採用されている。しかし、クールエアダクトの
装置によつて吸気系の長さが増加し、第15図に見られる
様に、最大体積効率となる回転数はさらに低くなり、上
述の不都合が一層顕著になる。

このような問題の解決のため従来においては、エアク
リーナ装置に小穴を穿設したり共鳴装置を設けるなどに
より、吸気系の音響特性を変更して吸入空気への慣性効
果を改善をしようとする方策が試みられている。また、
実公昭38-9001および9002号公報には、エアクリーナ装
置に補助のエアインレツトを設け、この補助インレツト
を吸入空気量に応じてバルブで開閉する構成が提案され
ている。

（発明が解決しようとする課題）上記従来の改善策では、エアクリーナ装置の構造が複
雑となつてコストアツプや取り付けスペースの増大を招
くといつた問題と、その様な方策を施してもなお中、高
回転域での体積効率を充分に向上させ得ないという問題
とが残存していた。

本発明の目的は、上述の従来技術の問題点に鑑みて、
簡潔な構成によりクールエアダクトを含む吸気系の音響
特性を改善し、内燃機関の広回転域に渡つて高い体積効
率を得られるエアクリーナ装置の提供にある。

（問題点を解決するための手段および作用）上述の目的のため、本発明に係る内燃機関用エアクリ
ーナ装置は、濾過エレメント組立体を収容するケーシン
グと、クールエアダクトを構成しかつエレメント組立体
の中央部に向けて空気を導入するようケーシングに接合
された第１インレツトとを備え、別のクールエアダクト
を構成する第２インレツトをエレメント組立体の中央部
に向けて空気を導入するように第１インレツトの軸線上
に整合して配設すると共に、第１および第２インレツト
のいずれか一方に該インレツトを開閉する弁装置を設
け、さらに内燃機関の回転に応じてこの弁装置の開閉作
動を制御する制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関の低回転域では弁装置によ
る閉鎖で第１および第２インレツトのいずれか一方を介
して吸気が導入され、従来の装置を装着している場合と
同様に、高い体積効率が得られる。一方、中、高回転域
で弁装置が開かれると、内燃機関のシリンダで生じた圧
力波は第１および第２インレツトに分かれて進み、これ
らインレツトの大気開放端で反射されてケーシングの方
向へ伝播され、ケーシング内において衝突して干渉す
る。この場合、それぞれインレットが同じ長さであって
も、衝突した２つの圧力波は何らかの干渉を生じて、吸
気系の音響特性に影響する。その干渉度合いは、インレ
ットの長さや断面積の違いなどによって変化する。かく
して、吸気系の音響特性が変わって、中・高回転域でも
体積効率が向上する。

また、第１および第２インレツトのいずれかを介する
場合であつても、吸気はエレメント組立体の中央部に向
けて導入され、同組立体の全面をまんべんなく通過す
る。このため、塵埃の局部付着によるエレメントの早期
目づまりがなく、通気抵抗も低くできる。

（実施例）以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明を説明
する。

第１図は、本発明の第１実施例に成るエアクリーナ装
置１の全体構成を示す。エアクリーナ装置１は、浅鍋状
のケース２とこのケースの下部に装着されたキヤツプ５
とで構成されるケーシングを備える。このケーシングに
は、軸流式の空気濾過エレメント組立体３がケーシング
とほぼ同軸状に収容される。ケース２は吸気導入用の第
１インレツト４を有し、このインレツトはその長手方向
軸線をケースの中心軸へ向けて同ケースの側部に接合さ
れている。キヤツプ５はエレメント組立体３を交換可能
とするため着脱自在であり、このキヤツプに空気アウト
レツト5aが穿設されている。第１インレツト４は温度の
低い外気を吸入できるように、エンジンルーム外に開口
する寸法の長いクールエアダクトを構成している。ま
た、キヤツプ５のアウトレツト5aは、内燃機関の気化器
等（図示なし）に接続される。

第１インレツト４と断面が矩形状に形成されており、
その内部に第２インレツト６が設けられている。第２図
および第３図に示す如く、第２インレツト６は第１イン
レツト４の上側内壁に固定された樋状部材で画定され
る。この樋状部材は、第１インレツト４と同様に吸気を
エレメント組立体３の中央部へ向けるように、第１イン
レツト４の軸線上に整合して配置されている。第２イン
レツトのケース側開放端6aは、ケース２と第１インレツ
ト４との接合部4aを越えてケース中央部の近くに配設さ
れている。開放端6aはその横方向の幅を大きく設定され
ており、通気抵抗が高くならないように開口面積を確保
している。第２インレツト６の設置により、インレツト
４内は第１吸気通路4bと、第２吸気通路6bとに仕切られ
る。

エアクリーナ装置１はさらに、弁装置７およびこの弁
装置に接続された制御装置８を有している。弁装置７は
第２インレツト６内に配設された弁部材71と、この弁部
材に連結されたバキユームモータ72とを備える。弁部材
71はシヤフト73により回動自在に軸支され、バキユーム
モータ72の駆動に応じて第２吸気通路6bを開閉する。

また、制御装置８は電磁切替弁81とCPU82とを備え
る。弁装置７のバキユームモータ72は負圧によつて作動
するが、電磁切替弁81はバキユーム・タンク等の負圧源
９からの負圧供給を制御するようにバキユームモータ72
の負圧室に接続される。CPU82は内燃機関の回転数を入
力信号として演算を行い、その結果を電磁切替弁81に出
力する。電磁切替弁81はこの指示によつて、例えば通電
時には負圧源９とバキユームモータ72とを連通してバキ
ユームモータの負圧室へ負圧を導き、非通電時にはこの
負圧室を大気開放するように、回路切替作動を行う。

以下に、第４図のブロツク図を参照してCPU82の構成
について説明する。CPU82は、入力側が内燃機関の回転
に応じて回転数に対応したパルス信号列を発生する電磁
ピツクアツプ式のエンジン回転数センサ110に電気的に
接続され、出力側が電磁切替弁81と電気的に接続されて
いる。CPU82は、回転数センサ110の発生信号によりパル
ス信号を発生するようにされたパルス発生回路111を備
える。CPU82はさらに回転速度検出回路114を備え、この
検出回路114はパルス発生回路111のパルス信号の周期を
クロツク回路112からの一定周波数のクロツク信号C₁に
もとづきエンジン回転速度の逆数として検出するととも
に、この検出信号を２進コードに変換してマイクロコン
ピユータ113に出力する。また、マイクロコンピユータ1
13はクロツク回路112のクロツク信号C₂にもとづき後述
するような処理を実行し、電磁切替弁81へ駆動電流を流
す駆動回路115への制御信号を出力する。

マイクロコンピユータ113は電源が投入されると第５
図に示すような処理を開始する。

まず、開始時にのみステツプ201において、イニシャ
ル処理を実行する。このイニシャル処理には、例えばRA
Mの初期値セツト、入出力ボートの初期値セツト、マイ
クロコンピユータ作動のための初期値セツトなどが含ま
れる。

続いて、ステツプ202からステツプ206までを１ブロツ
クとする処理を繰り返すことにより、弁装置７の開閉制
御のための処理を実行する。

まず、回転速度検出回路114からエンジン回転信号の
周期データＡを読み込む（ステツプ202）。次に周期デ
ータＡをＮ＝K1・1/Aなる式により逆数・スケーリング
してエンジン回転数Ｎを求める（ステツプ203）。この
エンジン回転数Ｎと、電磁切替弁81を開・閉のいずれか
に切替える基準となるエンジン回転数N₀（第６図参照）
との大小を比較し（ステツプ204）、Ｎ＜N₀の時は弁部
材71を閉弁すべく対応する制御信号を駆動回路115へ出
力する（ステツプ206）。一方、Ｎ≧N₀の時は弁部材71
を開弁すべく対応する制御信号を駆動回路115へ出力す
る（ステツプ205）。以後、前記ステツプ202に移行し、
上述した処理を繰り返す。

かくて、上述の実施例によれば、内燃機関の回転数が
所定値以下の低回転域にある場合、弁部材71により第２
吸気通路6bは閉じられている。このため、低温度の外気
は第１インレツト４のみを介して吸入される。第１吸気
通路4bを経た空気はケース２内に導入され、エレメント
組立体３の全面を通つて濾過される。この様に浄化され
た空気は、続いてエレメント組立体３下方のアウトレツ
ト5aを経て内燃機関の気化器等へ吸入される。

一方、内燃機関の回転数が所定値以上の中、高回転域
になると、弁部材71が回動されて第２吸気通路6bを開放
する。このため、外気は第１インレツト４および第２イ
ンレツト６に分かれてエアクリーナ装置に導入され、浄
化後アウトレツト5aを経て内燃機関の気化器等へ吸入さ
れる。なお、吸入空気はエレメント組立体３の中心に対
して偏向することなく導入され、同組立体の全面を低い
通気抵抗をもつて通過する。その結果、エレメント組立
体に塵埃等が片寄つて付着することがなく、エレメント
組立体３の早期目づまりが防止される。

以上のような作動の際に、内燃機関で発生した圧力波
はケーシング内から第１および第２インレツト4,6を通
つて吸気系の外方へ向い、第１および第２インレツトの
大気開放端で反射されて再びケーシング内に戻る。戻り
伝播する圧力波はケーシング内において相互に衝突し
て、吸気系の音響特性を変更せしめる。この結果、吸気
系の長さの影響を取り除くことが可能となり、第６図の
特性図を示す如く中、高回転域の体積効率が改善され、
内燃機関の広い回転域にわたつて良好な体積効率が得ら
れる。

続いて、本発明の他の実施例を説明する。以下の説明
においては、前述の第１実施例と相違する構成部分につ
いてのみ言及し、第１の実施例と同様な部分については
図示を省略、若しくは同一の参照符号で図示して詳細な
説明を省略する。

第７図に示される第２実施例では、第１吸気通路4bは
第２インレツト両側の出口部分における空気の導出方向
が第２吸気通路6bのそれと交差するように形成されてい
る。即ち、本実施例において、第２インレツトのケース
側開放端61aはケース２と第１インレツトとの接合部41a
にほぼ整合する位置に配置される。また、開放端61aの
両側には、第１吸気通路4b内に横方向へ突出する山形の
張出し部61bがそれぞれ設けられている。一方、これら
の張出し部61bに対向する整合部41aの部分は、同張出し
部の外形に沿つて湾曲形成されている。この構成によれ
ば、第１吸気通路4bを通つた空気の一部は第２吸気通路
6bにより導入された空気と衝突し、両者をケーシング内
でさらに積極的に干渉させることができる。

第８図から第11図は、それぞれ位置並びに形状の異な
る第１および第２インレツトを備えた実施例を示してい
る。第８図の実施例では、前述の第１実施例の場合とは
逆に、樋状部材が第１インレツト４の下側内壁に固定さ
れて第２インレツト16を構成している。第９図に示され
る実施例では、第２インレツト26は第１インレツト４よ
り寸法の小さい矩形断面の管状に形成され、支持部材
（図示なし）に支えられて第１インレツト４内に同軸状
に保持される。また、第10図の実施例において、第１お
よび第２インレツト34,36は上下配置で一体に形成さ
れ、ほぼ同一の断面形状を有する。第11図に示される実
施例では、第１および第２インレツト54,56は並列配置
で一体に形成され、第２インレツト56の両側に一対の第
１吸気通路54b,54bが設けられている。

第12図から第14図を参照して、さらに別の実施例を説
明する。本実施例のエアクリーナ装置91は、浅鍋状のケ
ース92とこのケース上部に装着された着脱自在なキヤツ
プ95とで構成されるケーシングを有する。このケーシン
グ内に菊花型の濾過エレメント組立体93が収容され、ケ
ース92の底部には空気アウトレツト92aが穿設される。
また、ケース92の側部には、矩形断面の管状部材100が
その長手方向軸線をケース92の中心軸に向けて接合され
ている。

管状部材100内には、平坦なセパレータ板101が取り付
けられる。セパレータ板101はこの管状部材の上下方向
のほぼ中間位置に延在し、管状部材100は上下に仕切ら
れて第２および第１インレツト96,94を画定している。
前述の実施例の場合と同様に、第２インレツト96に弁部
材71が配置され、バキユームモータ72がこの弁部材に連
結される。セパレータ板101のケーシング側端部101a
は、エレメント組立体93をほぼ半周にわたつて取り巻く
位置まで、ケース92内へ延ばされている。このセパレー
タ板の端部101aは圧力波干渉防止手段として作用し、第
１および第２インレット94,96を戻り伝播する圧力波が
ケース92と管状部材100との接合部付近で干渉するのを
防いで、この接合部から離れた装置91内の位置で干渉さ
せるように機能する。その結果、内燃機関の体積効率が
より向上する。

以上本発明を例示の実施例に基づいて説明したが、本
発明はこれ等のみに限定されるものではない。例えば、
上述の実施例においては第２インレツトを第１インレツ
トより小さく或はそれと同等に形成して、この第２イン
レツトに弁装置を設けるものとしたが、必要とされる吸
気量に応じて第１インレツトに弁装置を設ける構成とし
ても良い。

（発明の効果）本発明によれば、大幅なコスト増を伴うことのない極
めて簡潔な構造により、クールエアダクトを含む吸気系
の長さの影響を取り除き、その音響特性を改善すること
ができる。このため、内燃機関の広い回転域にわたつて
良好な体積効率が得られ、動力性能の向上が可能であ
る。また、エレメント組立体の中央に向けて空気を導入
してその全面を通過させる構成であるため、エレメント
を所期の寿命まで効率的に使用することができ、かつエ
アクリーナ装置全体の通気抵抗が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に成る内燃機関用エアクリ
ーナ装置の全体構成を示す図、第２図は第１実施例の断
面平面図、第３図は第２図のIII-III線に沿う断面図、
第４図は第１実施例に用いられるCPUの構成を示すブロ
ツク図、第５図は同CPUのマイクロコンピユータの処理
を示すフローチヤート、第６図は第１実施例と従来の装
置との特性を比較して示した線図、第７図は第２実施例
を示す断面平面図、第８図乃至第11図はそれぞれ本発明
の第３実施例、第４実施例、第５実施例および第６実施
例を示す断面図、第12図は第７実施例を示す断面側図、
第13図は第７実施例の断面平面図、第14図は第12図のXI
V-XIV線に沿う断面図、そして第15図はエアクリーナ装
着の有無およびクールエアダクトを備えたエアクリーナ
を装着する場合の内燃機関の特性を比較して示す線図で
ある。図中、1,91……エアクリーナ装置、2,92……ケース、5,
95……キヤツプ、3,93……エレメント組立体、4,34,54,
94……第１インレツト、6,16,26,36,56,96……第２イン
レツト、７……弁装置、そして８……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀江一幸刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者西尾佳高刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献実開昭49−57703（ＪＰ，Ｕ) 実公昭38−9001（ＪＰ，Ｙ１) 実公昭38−9002（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関用エアークリーナ装置にして、濾
過エレメント組立体を収容するケーシングと、クールエ
アダクトを構成しかつ前記エレメント組立体の中央部に
向けて空気を導入するよう前記ケーシングに接合された
第１インレットとを備え、別のクールエアダクトを構成
する第２インレットを前記エレメント組立体の中央部に
向けて空気を導入するように前記第１インレットの軸線
上に整合して配設すると共に、前記第１および第２イン
レットのいずれか一方に該インレットを開閉する弁装置
を設け、さらに内燃機関の回転に応じて前記弁装置の開
閉作動を制御する制御装置を備える内燃機関用エアクリ
ーナ装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、前記第１インレットと前記ケーシングとの接合部付
近に配置された圧力波干渉防止手段を備え、前記第１お
よび第２インレットからそれぞれ前記ケーシング内へ伝
播される圧力波の相互干渉を前記接合部付近から離れた
前記ケーシング内の位置で発生させる内燃機関用エアク
リーナ装置。
【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の装置におい
て、前記第２インレットは前記第１インレット内に配置
された小径の樋状部材によって形成され、前記圧力波干
渉防止手段は前記接合部を越えて前記ケーシングの中央
部に向けて延びた前記樋状部材の端部で構成される内燃
機関用エアクリーナ装置。
【請求項４】特許請求の範囲第２項記載の装置におい
て、前記圧力波干渉防止手段は、前記接合部付近で前記
第１および第２インレットの開放端を仕切るセパレータ
板で構成される内燃機関用エアクリーナ装置。