JP3830249B2

JP3830249B2 - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP3830249B2
Application number: JP29872097A
Authority: JP
Inventors: 利明中山; 豊川合; 英樹稲葉
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Denso Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Denso Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11132120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアクリーナや吸気マニホールド等を一体化した内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される内燃機関（エンジン）の吸気装置は、エアクリーナ、スロットル、サージタンク、吸気マニホールド等からなっている。運転者がアクセルペダルを踏んだときに、アクセルペダルに連動してスロットルバルブが開いて、エンジンへの吸入空気、すなわち燃料を含む混合気の量が増えてエンジン出力が増すようになっている。
【０００３】
また、最近では、上述した吸気装置の各部品を集積化する手法が知られている。例えば、特開平６−８１７３５号公報や欧州特許公開番号第０５２３０２７Ａ２号公報には、エアクリーナ、スロットル、サージタンク、吸気マニホールド等を一体構造とした「内燃機関の吸気装置」が開示されている。このように吸気装置の各構成部品を一体化することにより、部品点数や組立工数を低減でき、省スペース化が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した各従来公報に開示された吸気装置のエアクリーナに含まれるエアクリーナエレメントは、側面にろ材が配置されており、その側面外周側から導入された空気をろ材を通して内周側に導入して塵芥を除去する構造となっている。したがって、このエアクリーナエレメントを長期間使用していると、側面の外周側表面に塵芥が堆積し、目詰まりの原因になる。このため、一定期間あるいは一定走行距離毎に、汚れたエアクリーナエレメントの交換や清掃が必要になる。
【０００５】
ところが、汚れたエアクリーナエレメントを取り外す場合に、ろ材の外壁面に堆積した塵芥が取り外し作業中にスロット内に落下するおそれがあるという問題があった。このようにして塵芥がスロットル内に落下した状態でエンジンを始動すると、この塵芥がエンジンのシリンダ内に入り込んでシリンダやピストンが摩耗したり、スロットルバルブに塵芥が付着してその開閉動作が鈍くなっていわゆるオーバーランの原因になったりする。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的はエアクリーナエレメントを取り外す際に、堆積した塵芥の落下を防止することができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、上面が開口したハウジング内に、一方端がエンジンに取り付けられる吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドの他方端に設けられたサージタンクと、前記サージタンクに取り付けられ、エンジンへの吸入空気を制御するスロットルと、上方に向けて開口する開口部を有し、該開口部から導入された吸入空気を前記スロットルに向けて導くダクトと、が収容され、前記ハウジングの上面の開口部が、吸入空気を取り込む取込口を有するカバーによって覆われて、前記エンジンに隣接して配置される吸気装置であって、前記ダクトの開口部と前記カバーとの間には空間が形成され、前記ダクトの開口部には、平板状の形状を有するエアクリーナエレメントが取り外し可能に嵌合されているため、エアクリーナエレメントを取り外す際に、堆積した塵芥がダクトの開口に落下することを防止することができる。
【０００８】
上述したエアクリーナエレメントは、内部空間に吸入空気を導入する筒型形状とする場合や、上面のみが吸入空気に接する平板状の形状とする場合が考えられる。筒型形状にした場合には内部に塵芥が堆積し、平板状の形状にした場合には上面の内側に塵芥が堆積するため、いずれの場合も堆積した塵芥を落下させずにエアクリーナエレメントを取り外すことができる。
【０００９】
特に、エアクリーナエレメントの形状を平板状に形成した場合には、上面周縁にシール部を備えて、このシール部をダクトの開口の端部に隙間なく接触させることにより、吸入空気がエアクリーナエレメントの側部を通して進入することを防ぐことができるため、塵芥等をその上面のみに堆積させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した一実施形態のエンジンの吸気装置は、エアクリーナ部の内部空間に向けて下方から延びた通路としてのダクトが開口しており、その上部に装着されたエアクリーナエレメントの形状を内部に塵芥を捕集可能な形状としたことに特徴がある。以下、本発明を適用した一の実施形態のエンジンの吸気装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本発明を適用した一実施形態によるエンジンの吸気装置の縦断面図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、カバーを外して上部から見た吸気装置の内部構造を示す図である。
これらの図に示すように、本実施形態の吸気装置は、取込口１２から吸入された空気に含まれる塵芥を取り除くエアクリーナ部１０と、一方端がエンジンに取り付けられる吸気マニホールド２０と、吸気マニホールド２０の他方端に設けられたサージタンク３０と、サージタンク３０のほぼ中央に取り付けられたスロットル４０と、スロットル４０とエアクリーナ部１０とを連結する通路としてのダクト５０と、燃料噴射装置としてのインジェクタ６０と、インジェクタ６０に燃料を供給するデリバリパイプ６２とを含んで構成されている。
【００１２】
上述した吸気装置の各部品は一体化されている。例えば、図１に示すように、ハウジング７０とカバー７２とによって筐体が形成され、他の部品とともに吸気装置の全体が一体化されている。この一体化された状態でエンジン９０に取り付けられる。以下、上述した吸気装置の各部品の構成について詳細に説明する。
エアクリーナ部２０は、不織布やろ紙を材料とするエアクリーナエレメント１４と、取込口１２が一部に形成されてエアクリーナエレメント１４の端部に嵌合したキャップ１６と、カバー７２とハウジング７０の一部によって形成されるエアクリーナケース１８とを含んで構成されている。
【００１３】
エアクリーナエレメント１４は、筒型形状を有しており、カバー７２の一部に形成されている突出部７４とキャップ１６に形成されている取込口１２によって挟み込むことによりエアクリーナケース１８内に装着される。
図４は、エアクリーナエレメント１４の装着の状態を示す拡大断面図である。図４に示すように、エアクリーナエレメント１４の先端内周部をカバー７２の一部に形成された突出部７４の外周部にシール部材８０を介して密着させるとともに、エアクリーナエレメント１４の取込口側内周部を取込口１２の内部空間側突出部７５の外周部にシール部材８２を介して密着させる。このように、エアクリーナエレメント１４の内側筒部をシール部材８０、８２を介して突出部７４、７５によって挟み込んでエアクリーナエレメント１４の装着を行うことにより、内側筒部の気密性が確保される。
【００１４】
この内側筒部、すなわちエアクリーナエレメント１４のろ材によって囲まれた内部空間がダスティサイド空間８４を形成し、外部空間がクリーンサイド空間８６を形成する。取込口１２を通ってダスティサイド空間８４に導入された空気は、エアクリーナエレメント１４を内部から外部に通されることにより塵芥が取り除かれてクリーンサイド空間８６に導入される。
【００１５】
また、このエアクリーナエレメント１４は、キャップ１６を水平方向に引き出して、スライドさせることにより着脱が可能であり、エアクリーナエレメント１４の交換作業あるいは清掃作業が容易に行えるようになっている。
ダクト５０は、エアクリーナ部１０のクリーンサイド空間８６に向けて下方から延びた開口５２を有する筒状部材であって、エアクリーナエレメント１４を通してクリーンサイド空間８６に通された空気をスロットル４０を介してサージタンク３０に導くためのものである。
【００１６】
スロットル４０は、スロットルバルブとスロットルボディによって構成されており、アクセルペダル（図示せず）と連動してスロットルバルブの開度を変化させることにより、エンジンの各気筒列に吸入される空気の吸い込み量が調整される。
サージタンク３０は、所定容量の内部空間を有する箱形形状を有し、その上面のほぼ中央にスロットル４０が配設されており、このスロットル４０を介して吸入空気が導入される。
【００１７】
また、サージタンク３０の側面には吸気マニホールド２０が取り付けられており、サージタンク３０内の空気が吸気マニホールド２０に吸入される。上述したように、スロットル４０の取付位置をサージタンク３０の中央にすることにより、吸気音の音色を改善するとともに気筒分配を向上させることができる。
吸気マニホールド２０は、サージタンク３０を介して導入された塵芥が除去された後の空気をエンジンの各気筒列に導入するためのものであり、エンジンの気筒数と同数の枝管２４を有している。例えば、本実施形態の吸気装置が取り付けられるエンジンは４気筒であり、吸気マニホールド２０は４本の枝管を有している。
【００１８】
インジェクタ６０は、燃料供給管としてのデリバリパイプ６２から供給される燃料（ガソリン）を所定のタイミングでエンジン９０内に噴射する。このインジェクタ６０は、ハウジング７０の一部に形成された装着孔６４に装着される。また、インジェクタ６０の固定は、その端部（エンジン９０と反対側）に取り付けられたデリバリパイプ６２を固定することにより行われる。
【００１９】
本実施形態の吸気装置はこのような構造を有しており、次にその動作を説明する。取込口１２からエアクリーナ部１０のダスティサイド空間８４に取り込まれた空気は、エアクリーナエレメント１４を通すことにより塵芥が取り除かれてクリーンサイド空間８６に導かれる。さらに、この吸入空気は、クリーンサイド空間８６に向けて下方から開いた開口５２を介してダクト５０内の吸引され、ダクト５０を通った後にスロットル４０を介してサージタンク３０に流入する。サージタンク３０は、この流入空気を吸気マニホールド２０の４本の枝管２４に分配し、この分配された空気が各枝管２４を介してエンジン９０の各気筒に、インジェクタ６０から噴射される燃料とともに供給される。エンジン９０の各気筒の空気の吸入量は、スロットル４０内のスロットルバルブの開度によって制御される。
【００２０】
このように、本実施形態の吸気装置は、エアクリーナ部１０に装着されるエアクリーナエレメント１４を筒型形状に形成し、その内側をダスティサイド空間８４として利用している。したがって、吸入した空気を浄化して塵芥等を分離したときに、この分離した塵芥等がエアクリーナエレメント１４の内部に捕集される。このため、定期的なメインテナンス等によって交換や清掃を行うために、エアクリーナエレメント１４をスライドしてカバー７２から引き出す際に、堆積した塵芥がエアクリーナエレメント１４からダクト５０の開口５２内に落下することを防止することができる。
【００２１】
ところで、上述した実施形態では、エアクリーナエレメント１４の形状を筒型形状に形成したが、それ以外の形状、例えば平板状に形成したエアクリーナエレメントを用いるようにしてもよい。図５は、平板状のエアクリーナエレメントを用いた吸気装置の縦断面図である。また、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。これらの図に示す吸気装置は、図１〜図４に示した吸気装置に対して、主にエアクリーナ部とこれに接続されるダクトの構造が異なっており、ダクトの開口に平板状のエアクリーナエレメントを直接装着した点に特徴がある。
【００２２】
図５および図６に示す吸気装置は、取込口１１２から吸入された空気に含まれる塵芥を取り除くエアクリーナ部１１０と、一方端がエンジン９０に取り付けられる吸気マニホールド２０と、吸気マニホールド２０の他方端に設けられたサージタンク３０と、サージタンク３０のほぼ中央に取り付けられたスロットル４０と、スロットル４０とエアクリーナ部１１０とを連結する通路としてのダクト１５０と、燃料噴射装置としてのインジェクタ６０と、インジェクタ６０に燃料を供給するデリバリパイプ６２とを含んで構成されている。
【００２３】
エアクリーナ部１１０は、平板状に形成されたエアクリーナエレメント１１４を有している。また、ダクト１５０は、その一方端の開口が拡大されてエレメント支持部１５２が形成されている。エアクリーナエレメント１１４の装着は、エレメント支持部１５２にエアクリーナエレメント１１４の側部を嵌合することにより行われる。
【００２４】
図７は、エアクリーナエレメント１１４の装着の状態を示す拡大図である。図７に示すように、エアクリーナエレメント１１４の上面周縁につば部１２０を形成しておいて、これをシール部材として使用し、エレメント支持部１５２の上端周縁との間の気密性を確保する。あるいは別部品としてのシール部材（図示せず）を追加して、エアクリーナエレメント１１４の上面周縁に形成したつば部１２０とエレメント支持部１５２との間の気密性を確保するようにしてもよい。
【００２５】
このように、エアクリーナエレメント１１４の上面周縁のつば部１２０において気密性を確保してエアクリーナエレメント１１４の装着を行うことにより、エアクリーナエレメント１１４の４つの側面と下面とがクリーンサイド空間（この実施形態ではダクト１５０内部がクリーンサイド空間に対応する）に接し、上面のみがダスティサイド空間に接することになるため、吸入空気から分離した塵芥が上面内側のみに堆積する。したがって、このようなエアクリーナエレメント１１４を交換する際には、エアクリーナエレメント１１４内に堆積した塵芥がダクト１５０内に落下することを防止することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、エアクリーナエレメント１４等の形状を筒型あるいは平板状に形成したが、筒型といった場合には閉塞した箱形あるいは球形等も含ませて考えることができ、平板状といったときには内側にある程度の凹部あるいは凹凸を有する場合も含ませて考えることができる。
【００２７】
また、上述した実施形態では、４本の枝管２４を有する吸気マニホールド２０を例にとって説明したが、枝管２４の数はエンジンの気筒数に合わせて適宜変更することができる。スロットル４０をサージタンク３０の下面のほぼ中央に配置するとともに、吸気マニホールド２０の各枝管２４の長さをほぼ等しく設定したが、スロットル４０の位置や各枝管２４の長さは適宜変更することができる。また、インジェクタ６０は吸気装置内に必ずしもある必要はなく、エンジン９０側に装着するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態によるエンジンの吸気装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した吸気装置をカバーを外して上部から見た構造を示す図である。
【図４】エアクリーナエレメントの装着の状態を示す拡大断面図である。
【図５】平板状のエアクリーナエレメントを用いた吸気装置の縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】エアクリーナエレメントの装着の状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０、１１０エアクリーナ部
１２、１１２取込口
１４、１１４エアクリーナエレメント
２０吸気マニホールド
３０サージタンク
４０スロットル
５０、１５０ダクト
５２開口
７４、７５突出部
１２０つば部
１５２エレメント支持部

Claims

上面が開口したハウジング内に、一方端がエンジンに取り付けられる吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドの他方端に設けられたサージタンクと、前記サージタンクに取り付けられ、エンジンへの吸入空気を制御するスロットルと、上方に向けて開口する開口部を有し、該開口部から導入された吸入空気を前記スロットルに向けて導くダクトと、が収容され、
前記ハウジングの上面の開口部が、吸入空気を取り込む取込口を有するカバーによって覆われて、
前記エンジンに隣接して配置される吸気装置であって、
前記ダクトの開口部と前記カバーとの間には空間が形成され、
前記ダクトの開口部には、平板状の形状を有するエアクリーナエレメントが取り外し可能に嵌合されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
請求項１において、
前記エアクリーナエレメントには、上面周縁にシール部が形成され、
前記ダクトの開口部には、前記エアクリーナエレメントを支持するエレメント支持部が形成され、
前記シール部を前記エレメント支持部に隙間なく接触させて、取り外し可能に嵌合されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。