JP4607175B2 - 自動車用内燃機関の吸気フィルタ - Google Patents

Description

本発明は自動車用内燃機関の吸気フィルタに関し、清浄前空気吸入領域、濾過媒体、および清浄空気管からなり、前記清浄前空気吸入領域は自動車のエンジンボンネットの下に配置されて該エンジンボンネットに連結されてる。

米国特許公報第４９３２４９０号に内燃機関を搭載した自動車が開示されている。該エンジンに吸入空気を供給するために、自動車の前側から流入する空気を通す清浄前空気通路がエンジンボンネットに設けられている。該清浄前空気通路はフィルタハウジングに導かれ、該フィルタハウジング内には前記清浄前空気を濾過するフィルタエレメントが装着されている。濾過により清浄化された空気は、エンジンボンネット側に設けられた清浄空気通路を通って空気受け入れ部に流れ、そこからフレキシブルチューブを通って前記内燃機関に導かれる。エンジンボンネットを開く際に、該フレキシブルチューブは前記清浄空気通路から外れることがない。空気フィルタは、前記エンジンボンネットに固定され、要すれば交換することができる。空気フィルタを固定するためにハウジングが設けられており、該ハウジングは開くことができる。

この装置における欠点は、空気フィルタのハウジングはリジッドに構成されており、同様にエンジンボンネットに設けられる特殊な形状に形成された板部材からなる清浄空気および清浄前空気を導く部材もリジッドに構成されていることである。このことは、安全性のためにエンジンボンネットの比較的しなやかに形成されていなければならない領域を強化することになる。そのほか、空気フィルタエレメントを装着するためにハウジングが必要であり、該ハウジングはエンジンボンネットの重量を少なからず増大させる。
米国特許第４９３２４９０号公報

本発明は、エンジンボンネットに取り付けられて、該エンジンボンネットの機能を損なうことなく、また特別なハウジングを必要とすることがない内燃機関の吸気フィルタを提供することを課題とする。

この課題は、濾過媒体がチューブ状物体からなり、該チューブ状物体は内燃機関の吸入空気を濾過するのに十分な多孔質のものであるという独立請求項１に記載の上位概念により解決される。

本発明の基本的利点は、フィルタ装置を自動車のエンジンルーム内に場所をとらないで装着できることである。自動車のエンジンボンネット及びエンジンボンネットとエンジンの間の空間を、比較的柔らかい部材あるいは柔らかいチューブ状の濾過体を配置するために好都合に利用することができる。比較的広い面を利用することができるので、多数のチューブ状物体を並置することができる。この形態はエンジンボンネットの構造に適合することができる。

本発明の実施形態では、チューブ状物体を直径が４０〜８０mmのフィルタチューブとすることが提案される。このようなフィルタチューブは、例えば不織布体からなり、該不織布が濾過媒体としての特性を有している。勿論、本発明の別の実施形態においては、前記チューブ状物体は円弧状に配置できるように折り畳み形状にすることも可能である。このフィルタエレメントの折り畳みは、フィルタの長手方向を横切る多数の互いに平行で互いに接することができる折り畳みに形成される。

さらに他の実施形態では、前記濾過部材は清浄空気側に弾性の支持手段を備えている。該支持手段は、特に螺旋状に走る支持線条あるいはそれに対応するような形状の支持格子である。勿論、支持線条は金属材料のみではなくポリマー材で製作することができる。エンジンにより暖められた空気が吸入されるのを防ぐために、本発明の好ましい実施形態では前記チューブ状物体には覆いがなされる。該覆いは、吸入すべき新鮮空気が一定の場所、例えばラジエータグリルの上部領域から流入し、吸気フィルタに導かれるようにする。該覆いは音響特性を有している、すなわち、特に内燃機関の吸気騒音が低減される。

別の実施形態のチューブ状物体は、多数の溝状空洞を有する巻きフィルタである。このような巻きフィルタは、短い長さで広い有効濾過面積を有するように構成でき、加えて簡潔に構成でき交換が容易であるという利点を有する。

上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求項のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請する。

図１において、自動車のエンジン１０は概略的に示されている。該エンジンには開口１１があり、該開口を通って吸入空気が流入しエンジンの各シリンダに分配される。エンジンルーム１２の上部にはエンジンボンネット１３が設けられている。ここに示した図においてはこのボンネットは開けられている。図に見えるエンジンボンネット１３の下には清浄空気開口１５を有する空気集合箱１４がある。該空気集合箱は、さらにチューブ状のフィルタエレメント部材（フィルタチューブ１６、１７、１８、１９、２０）に連通する開口を有する。これらのフィルタチューブは同様に概略的に示されているが円形あるいは楕円形の断面を有している。さらに、これらのフィルタチューブには開口を介して前記空気集合箱に連通する共鳴室２１、２２が対応して設けられており、これにより吸気騒音が減衰される。フィルタチューブと共鳴箱は、基本的に気密な覆い２３によってエンジンに対して覆われている。該覆いは図では単に破線で示されている。該覆いは、新鮮な空気が矢線２４のように前方、つまり自動車の前側からフィルタ領域に流入できるように、自動車の前側、つまりエンジンボンネットの前側に向かって開いている。この新鮮な空気は前記フィルタチューブによって濾過されて内燃機関に吸引される。清浄空気開口１５とエンジン１０における空気吸入のための開口１１との連通はエンジンボンネットを閉じることにより行われる。

前記両開口は弾性連結チューブ２５により耐久性があるように接続することができる。また、適当な連結部材で弾性連結を行って、エンジンボンネットを開いた際には連結が解けるようにすることも可能であるが、その際エンジンボンネットを開いた際には開口１１が閉じられるようにする必要がある。これは、例えば適当なシャッターあるいは弁で行うことができる。

図２は、他の実施例を示し、図１と同じ構成部品には同じ符号が付されている。図１における可撓性のないフィルタチューブの代わりに、ここでは弾性フィルタチューブ２６が空気集合箱１４に連結されている。該フィルタチューブ２６は濾過機能を有する不織布あるいは紙材からなり、該濾過媒体自体はフィルタの軸方向に直交する方向に沿って多数の互いに平行な折り目（ひだ）を有する。これにより、濾過媒体をフレキシブルでエンジンボンネットの構造に適合するように配置することが可能となる。勿論、多くの配置方法が考えられ、特に大きなエンジンの場合にはそれに応じて大きな濾過表面が得られるように配置することが可能である。

図３は巻きフィルタ状の濾過媒体を示す。該巻きフィルタは、第１のフィルタ面部材２７とその上設けられた波状面部材２８を有する。該波状面部材２８の前記フィルタ面部材２７への接着は、フィルタエレメントの片側で接着帯２９により行われる。巻回する際には、フィルタエレメントの反対側に接着帯３０が取り付けられ、該接着帯が前記波状部材２８をすでに巻回されたフィルタ面部材２７に接着する。これにより、空気が流入できる片側に開いた通路３１が形成される。空気は該通路の反対側から流出することはできず、濾過機能を有する前記波状部材２８を通って濾過されて出てくる。勿論、このような巻きフィルタは楕円柱状あるいは図４に示されたような角柱状に形成することもできる。

図４は、各通路の開口が交互に閉じられた状況を示す。清浄前空気は矢線３２のように通路に流入し、これらの通路を矢線３４のように流れ、清浄化されて矢線３４のように流出する。

図５は底板４１の上方にエンジン４０が配置された前輪駆動車を示す。該エンジンの前には冷却システム４２が配置されている。該冷却システム４２の前方にはショックアブソーバ４３が設けられている。エンジンルームはエンジンボンネット４４により閉じられている。該エンジンボンネットの下側には空気集合箱４５が該ボンネットに固定されている。該空気集合箱４５から吸気管４７が接続フランジ４６を介して内燃機関４０まで延びている。前記空気集合箱４５には少なくとも一つの吸入空気導入管４８が連結されている。該吸入空気導入管４８は同様にエンジンボンネット４４の下側に該ボンネットに直接固定され、空気流入口４９まで延びている。該空気流入口４９は内燃機関の前端部領域に設けられている。前記吸入空気導入管４８内にはフィルタチューブ５０が前記空気流入口４９から前記吸入空気導入管４８の長さだけ延びている。

前記空気流入口４９における吸気騒音を低減するために、吸入空気導入管４８に流路弁５１を設けることができる。この流路弁は空気導入管の断面積を空気流量に応じて減少させ、それにより内燃機関の吸気騒音の放射を防止する。前記流路弁は前記空気流入口４９に直接に、あるいはまたフィルタチューブ５０の前に設けることも可能である。前記吸入空気導入管４８の下側には音波吸収遮蔽マット５２が取り付けられ、該マットは同時に複数の吸入空気導入管を覆うことになる。前記吸気管４７はエンジンボンネット４４が開放可能であるように長さ方向にフレキシブルな管からなる。この柔軟性は、例えば蛇腹管あるいは入れ子式の伸縮自在管とすることにより達成される。エンジンボンネットを整備のために取り外すことができるようにする場合には、前記吸気管４７を強固なものとすることができる。この場合には、該吸気管４７は連結フランジ４６で切り離す必要がある。その場合、吸気管４７とフランジ４６の連結は差込式とすることにより行うことができる。

図６はフィルタチューブ５０の詳細を示す図である。このフィルタチューブは長手方向にジグザグに折り目（ひだ）が形成されており、前記吸入空気導入管４８内に配置されている。清浄前空気はフィルタチューブ５０の内側に流入する。勿論、斜線を施した部分は密閉する必要があるが、これはその部分に対応するように形成されたフランジにより行われる。濾過すべき空気は前記フィルタチューブ４８の内側に流入し、外側の清浄空気領域に出て、吸入空気導入管を通って空気集合箱４５へ流れる。

図７は、空気入口領域に配置された個々の吸入空気導入管４８a〜４８ｄを自動車の前方から見た詳細図を示す。図では４個の吸入空気導入管が前記空気集合箱に導かれていることがわかる。個々の吸入空気導入管を設けることの利点は、それらがいろいろに導かれることで、その結果エンジンボンネットを柔軟に構成できることである。吸入空気導入管が空気集合箱に流入する際に断面積が増大する。この断面積の増大は吸気騒音を改善するのに必要である、つまり音波を反射させるのに必要である。流入空気導入管をエンジンボンネットの下側に配置する場合には、空気入口開口は、暖まった空気が吸入されることがなく、常に前部領域の新鮮な空気が導入されるように、エンジンルームに対して気密にされることが得策である。

エンジンボンネットを開いた乗用車のエンジンルームを概略的に示した図である。 図１に示してあるフィルタの変形例を装着した図１対応図である。 エンジンボンネットに取り付ける巻きフィルタを示す図である。 エンジンボンネット構造に最適に適合する巻きフィルタの変形例を示す図である。 自動車のエンジンルームの概略図である。 折り畳みフィルタエレメントである。 図５の前方から見た部分図である。

Claims (6)

1. 自動車のボンネットに取り付けられた内燃機関用吸気フィルタであって、
   前記ボンネットの下面に取り付けられ、自動車前方側に開口部を有する覆いと、
   前記覆いと前記ボンネットの下面とで囲まれた空間内において前記ボンネットの下面に取り付けられ、前記覆いの前記開口部から前記空間内に取り込まれた清浄前空気を濾過する複数のチューブ状のフィルタエレメント部材と、
   前記ボンネットの下面に取り付けられ、複数の前記チューブ状のフィルタエレメント部材と連通する開口を有し、複数の前記チューブ状のフィルタエレメント部材で濾過された清浄空気を集合させる空気集合箱と、
   前記空気集合箱と連通し、前記空気集合箱からの前記清浄空気を内燃機関に導く連結チューブとを備え、
   前記複数のチューブ状のフィルタエレメント部材は、その中心軸方向が前記ボンネットの下面に沿って延びるように配置されていることを特徴とする内燃機関用吸気フィルタ。
2. 前記チューブ状のフィルタエレメント部材は直径が４０〜８０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用吸気フィルタ。
3. 前記チューブ状のフィルタエレメント部材は円弧状に湾曲可能な折り畳み形状をなすものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用吸気フィルタ。
4. 前記チューブ状のフィルタエレメント部材は、その長手方向に直交する方向に沿って設けられた多数の折り目を有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関用吸気フィルタ。
5. 前記連結チューブは前記内燃機関に設けられた開口に接続されており、前記連結チューブ及び前記内燃機関の開口を介して、前記清浄空気を前記空気集合室から前記内燃機関のシリンダに供給するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関用吸気フィルタ。
6. 前記チューブ状のフィルタエレメント部材は、多数の溝状の空洞を有する巻きフィルタであり、各空洞は少なくとも片側が閉ざされていて、空洞に流入した清浄前空気が隣り合う壁を通って流れるように一つの壁を介して隣り合う空洞が交互に閉じられており、該壁は濾過機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用吸気フィルタ。

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