JP6790939B2 - 内燃機関のエアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のエアクリーナに関する。

内燃機関の吸気通路には、吸気を濾過するためのエアクリーナが設けられている。エアクリーナは、インレット及びアウトレットを有するハウジングと、ハウジングの内部に設けられたフィルタエレメントとを備えている。

また、吸気騒音の低減及び吸気の圧力損失の低減の両立を図るために、２つのインレットを有するエアクリーナが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のエアクリーナでは、負圧式アクチュエータにより開閉されるバルブが設けられた第１のインレットと、常時開放された第２のインレットとが設けられている。

特許文献１の図６には、吸気マニホールド内と、エアクリーナのハウジングの外部に設けられた負圧タンクとが第１の配管を介して接続されており、負圧タンクと、切替弁とが第２の配管を介して接続されている。また、切替弁と負圧式アクチュエータとが第３の配管を介して接続されている。

内燃機関の低出力時には、切替弁が閉じられており、負圧式アクチュエータに対して吸気管負圧が供給されないため、バルブが閉弁状態に維持される。このとき、第２のインレットのみを通じて吸気が導入されることから、第１のインレットを通じて吸気音が外部に漏れることが阻止され、吸気騒音を低減することができる。

一方、内燃機関の高出力時には、切替弁が開弁されることにより、負圧タンクに溜められている吸気管負圧が負圧式アクチュエータに対して供給され、負圧式アクチュエータによりバルブが開弁される。このとき、両方のインレットを通じて吸気が導入されるようになり、吸気の圧力損失を低減することができる。

また、例えばＶ型内燃機関などのように一対のシリンダ列（バンク）を備える内燃機関においては、一対のシリンダ列に対応して一対の吸気通路及び一対の排気通路が設けられている。こうした内燃機関では、吸気通路毎にエアクリーナが設けられているものがある。

特開２０１０−２５５４７０号公報

ところで、例えば一対の吸気通路を備え、吸気通路毎にエアクリーナが設けられる内燃機関において、各エアクリーナが前述した第１のインレット及び第２のインレットを備える場合には、負圧タンク、切替弁、及び第１〜第３の配管がエアクリーナ毎に必要となり、部品点数が増大するなどの問題が生じる。

これに対して、本願発明者は、一方のエアクリーナの切替弁に接続された第３の配管をその途中で２つに分岐させ、その分岐された配管の一方を一方のエアクリーナの負圧式アクチュエータに接続するとともに、その分岐された配管の他方を他方のエアクリーナの負圧式アクチュエータに接続することを考えた。これにより、他方のエアクリーナの負圧タンク、切替弁、並びに第１の配管及び第２の配管を省略することができる。

ただし、この場合には、切替弁に接続された配管と、各負圧式アクチュエータに接続された配管との間に、吸気管負圧を分配する部品が必要となる。そのため、そうした部品をエアクリーナのハウジングに対して組み付ける工程が必要となり、エアクリーナの組み付け工程が煩雑になる。

なお、こうした問題は、２つの負圧式アクチュエータに対して吸気管負圧を分配する分配通路を備えるエアクリーナに限られるものではなく、吸気管負圧を分配する分配通路を備えるエアクリーナであれば、共通して生じるものである。

本発明の目的は、エアクリーナの組み付け工程を簡単にすることのできる内燃機関のエアクリーナを提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関のエアクリーナは、インレットが設けられた第１のハウジング及びアウトレットが設けられた第２のハウジングを有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられたフィルタエレメントとを備える。前記第１のハウジング及び第２のハウジングのいずれか一方に形成された第１の通路形成部と、前記第１の通路形成部に接合されるとともに前記第１の通路形成部とにより内燃機関の吸気管負圧を分配する分配通路を形成する第２の通路形成部と、を備える。

同構成によれば、第１のハウジング及び第２のハウジングのいずれか一方に形成された第１の通路形成部と第２の通路形成部とが接合されることによって、内燃機関の吸気管負圧を分配する分配通路が形成される。このため、エアクリーナのハウジングの少なくとも一部分を利用して分配通路を形成することができ、エアクリーナのハウジングに対して別途、吸気管負圧を分配するための別部品を組み付ける工程を省略することができる。

本発明によれば、組み付け工数を低減することができる。

内燃機関のエアクリーナの一実施形態について、第１のインレット側から視た第１のエアクリーナの斜視図。 同実施形態の第１のエアクリーナについて、第２のインレット側から視た斜視図。 同実施形態の第１のエアクリーナを構成する部品を互いに離間して示す分解斜視図。 図５の４−４線に沿った第１のエアクリーナの断面図。 図４の５−５線に沿った第１のエアクリーナの断面図。 同実施形態の第１のハウジングの開口側から視た平面図。 同実施形態の第２のハウジングの開口側から視た平面図。 同実施形態の分配通路を中心とした断面図。 同実施形態のエアクリーナが適用される内燃機関の吸気システムの概略構成を示す模式図。

以下、図１〜図９を参照して、一実施形態について説明する。
図９に示すように、本実施形態の吸気システムが適用される内燃機関は、一対のシリンダ列を備えたＶ型内燃機関であり、一対のシリンダ列に対応する第１の吸気通路７０及び第２の吸気通路８０を備えている。

第１の吸気通路７０には、上流側から順に、第１のエアクリーナ１０、スロットルバルブ７１、及び吸気マニホールド７２が設けられている。
第２の吸気通路８０には、上流側から順に、第２のエアクリーナ９０、スロットルバルブ８１、及び吸気マニホールド８２が設けられている。

第１のエアクリーナ１０のハウジング１１には、第１のインレット２６及び第２のインレット２７が設けられている。
第１のインレット２６には、バルブユニット２８が設けられている。バルブユニット２８は、第１のインレット２６を開閉するバルブ２８ａと、吸気管負圧によりバルブ２８ａを開閉駆動する負圧式アクチュエータ２８ｂとを備えている。負圧式アクチュエータ２８ｂは、例えばダイヤフラム式のアクチュエータである。

一方、第２のインレット２７には、バルブユニットが設けられていない。したがって、第２のインレット２７は常時開放されている。
第２のエアクリーナ９０のハウジング９１には、第１のインレット９６及び第２のインレット９７が設けられている。

第１のインレット９６には、バルブユニット９８が設けられている。バルブユニット９８は、第１のインレット９６を開閉するバルブ９８ａと、同バルブ９８ａを開閉駆動する負圧式アクチュエータ９８ｂとを備えている。負圧式アクチュエータ９８ｂは、例えばダイヤフラム式のアクチュエータである。

一方、第２のインレット９７には、バルブユニットが設けられていない。したがって、第２のインレット９７は常時開放されている。
ここで、各負圧式アクチュエータ２８ｂ，９８ｂに対して吸気管負圧を供給する基本的な構成について説明する。

第１の吸気通路７０の吸気マニホールド７２内と、第１のエアクリーナ１０のハウジング１１に連結されたタンク１２内とは、第２のホース５２を介して接続されており、タンク１２内には、吸気マニホールド７２内の吸気管負圧が溜められるようになっている。

タンク１２内と、ハウジング１１に形成された分配通路１５の導入口１６とは、第２のホース５２、切替弁１３、及び第３のホース５３を介して接続されている。
分配通路１５の第１の供給口１７と、第１のエアクリーナ１０の負圧式アクチュエータ２８ｂとは、第４のホース５４を介して接続されている。

分配通路１５の第２の供給口１８と、第２のエアクリーナ９０の負圧式アクチュエータ９８ｂとは、第５のホース５５を介して接続されている。
次に、図１〜図８を参照して、第１のエアクリーナ１０の具体的な構成について説明する。

図１〜図５に示すように、第１のエアクリーナ１０のハウジング１１は、第１のインレット２６及び第２のインレット２７を有する第１のハウジング２０と、アウトレット３６を有する第２のハウジング３０とを備えている。ハウジング１１の内部には、フィルタエレメント４５を有するフィルタユニット４０が挿入されている。また、ハウジング１１の外部には、タンク１２が連結されている。

＜第１のハウジング２０＞
図４〜図６に示すように、第１のハウジング２０は、硬質樹脂材料により形成されており、開口２１を取り囲むとともに第１のインレット２６及び第２のインレット２７が開口する側壁２２を有している。開口２１の周縁部（以下、開口周縁部２３）には、接合面２３ａが形成されている。

図５及び図６に示すように、側壁２２には、フィルタユニット４０を挿入するための挿入凹部２５が開口２１に連なって形成されている。したがって、挿入凹部２５には、上記接合面２３ａが形成されていない。

図６及び図８に示すように、開口周縁部２３には、第１の通路形成部２４が一体に形成されている。第１の通路形成部２４には、上記接合面２３ａに連なるとともに同接合面２３ａと同一平面上に位置する環状の接合面２４ａが形成されている。接合面２４ａによって囲まれた部分の底部には、円筒状をなす第１の供給口１７が外部に向けて突設されている。

＜第２のハウジング３０＞
図４、図５及び図７に示すように、第２のハウジング３０は、硬質樹脂材料により形成されており、開口３１を取り囲むとともに筒状のアウトレット３６が開口する側壁３２を有している。開口３１の周縁部（以下、開口周縁部３３）には、シール面３３ｂが全周にわたって形成されている。また、シール面３３ｂの外周側には、接合面３３ａが形成されている。

図５及び図７に示すように、開口周縁部３３のうち第１のハウジング２０の挿入凹部２５に対向する部分には、シール面３３ｂのみが形成されており、接合面３３ａは形成されていない。

図７に示すように、開口周縁部３３のうち第１のハウジング２０の挿入凹部２５に対向する部分とは開口３１を挟んで反対側の部分には、一対の掛止部３７が形成されている。
図４及び図７に示すように、第２のハウジング３０の接合面３４ａよりも外周側には、硬質樹脂材料により形成された別体の第１の半割部１９（図１、図３、及び図４参照）と共にタンク１２を構成する第２の半割部３９が一体に形成されている。第２の半割部３９の開口周縁部には、環状の接合面３９ａが形成されている。第２の半割部３９には、切替弁１３を取り付ける取付座３９ｂが形成されている。第１の半割部１９の底部には、筒状の接続口１９ｂが突設されている（図３参照）。

図７及び図８に示すように、開口周縁部３３には、第２の通路形成部３４が一体に形成されている。第２の通路形成部３４には、上記接合面３３ａに連なるとともに同接合面３３ａ、及び接合面３９ａと同一平面上に位置する環状の接合面３４ａが形成されている。接合面３４ａによって囲まれた部分の底部には、いずれも円筒状をなす導入口１６及び第２の供給口１８が外部に向けて突設されている。

第１のハウジング２０の接合面２３ａ，２４ａ、第２のハウジング３０の接合面３３ａ、３４ａ、及び第１の半割部１９の接合面１９ａ（図４参照）を突き合わせた状態で振動溶着することにより、第１のハウジング２０、第２のハウジング３０、及び第１の半割部１９が接合されている。このとき、第１の通路形成部２４の接合面２４ａと第２の通路形成部３４の接合面３４ａとが接合されることにより分配通路１５が形成される。

＜フィルタユニット４０＞
図３〜図５に示すように、フィルタユニット４０は、フィルタエレメント４５と、フィルタエレメント４５を収容するフレーム４１とを有している。

図４及び図５に示すように、フィルタエレメント４５は、濾過部４６と、濾過部４６の外周縁に形成された環状のシール部４７とを有している。濾過部４６は、例えば不織布などの濾材シートを襞折りすることにより形成されている。シール部４７は、例えば独立気泡のポリウレタンなどにより形成されている。

フレーム４１は、硬質樹脂材料により形成されており、濾過部４６の外周を取り囲むとともにシール部４７を支持する外周部４２、ハウジング１１の外部に位置するとともに挿入凹部２５を閉塞する蓋部４３、及び外周部４２から突出するとともに第２のハウジング３０の一対の掛止部３７に掛止される突出部４４を有している。

図５に示すように、同図の左側からハウジング１１の挿入凹部２５を通じてフィルタユニット４０が挿入されるとともに、フレーム４１の一対の突出部４４が第２のハウジング３０の一対の掛止部３７にそれぞれ掛止される。そして、フレーム４１の蓋部４３の両側に揺動可能に支持された一対のクランプ６０を第２のハウジング３０に形成された一対の係合部３８に係合することにより、ハウジング１１に対してフィルタユニット４０が組み付けられる。

図４及び図５に示すように、フィルタエレメント４５のシール部４７が、フレーム４１の外周部４２の上面と第２のハウジング３０のシール面３３ｂとにより挟持されている。これにより、シール部４７とシール面３３ｂとの間がシールされる。

図１及び図３に示すように、第２のホース５２の一端は、第１の半割部１９の接続口１９ｂに接続されており、他端は、切替弁１３の導入部に接続されている。
図１及び図８に示すように、第３のホース５３の一端は、切替弁１３の導出部に接続されており、他端は、第２の通路形成部３４の導入口１６に接続されている。

第４のホース５４の一端は、第１の通路形成部２４の第１の供給口１７に接続されており、他端は、負圧式アクチュエータ２８ｂに接続されている。
第５のホース５５の一端は、第２の通路形成部３４の第２の供給口１８に接続されている。なお、第５のホース５５の他端は、第２のエアクリーナ９０の負圧式アクチュエータ９８ｂに接続される（図９参照）。また、第１のホース５１の一端は、タンク１２の図示しない導入部に接続される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図１、図８及び図９に示すように、本実施形態の内燃機関の吸気システムにおいては、第１の吸気通路７０の吸気マニホールド７２内の吸気管負圧が第１のホース５１を介してタンク１２内に溜められる。

ここで、内燃機関の高出力時に機関運転を制御する電子制御装置（図示略）からの指令信号により切替弁１３が開弁されると、タンク１２内の吸気管負圧が第２のホース５２、切替弁１３、第３のホース５３、導入口１６を通じて分配通路１５に導入される。

分配通路１５に導入された吸気管負圧は、第１の供給口１７及び第４のホース５４を介して第１のエアクリーナ１０の負圧式アクチュエータ２８ｂに対して供給される。これにより、第１のインレット２６のバルブ２８ａが開弁される。

またこのとき、分配通路１５に導入された吸気管負圧は、第２の供給口１８及び第５のホース５５を介して第２のエアクリーナ９０の負圧式アクチュエータ９８ｂに対して供給される。これにより、第２のインレット２７のバルブ９８ａが開弁される。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関のエアクリーナによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）第１のエアクリーナ１０は、第１のハウジング２０に形成された第１の通路形成部２４と、第１の通路形成部２４に接合されるとともに第１の通路形成部２４とにより内燃機関の吸気管負圧を分配する分配通路１５を形成する第２の通路形成部３４とを備えている。

こうした構成によれば、第１のハウジング２０に形成された第１の通路形成部２４と、第２の通路形成部３４とが接合されることによって、内燃機関の吸気管負圧を分配する分配通路１５が形成される。このため、第１のエアクリーナ１０のハウジング１１の少なくとも一部分を利用して分配通路１５を形成することができ、第１のエアクリーナ１０のハウジング１１に対して別途、吸気管負圧を分配するための別部品を組み付ける工程を省略することができる。したがって、組み付け工数を低減することができる。

（２）ハウジング１１は、第１のハウジング２０の開口周縁部２３と第２のハウジング３０の開口周縁部３３とが接合されることにより形成されている。第１の通路形成部２４は、第１のハウジング２０の開口周縁部２３に一体に形成されており、第２の通路形成部３４は、第２のハウジング３０の開口周縁部３３に一体に形成されている。

こうした構成によれば、第１のハウジング２０の開口周縁部２３と第２のハウジング３０の開口周縁部３３とを接合することにより、第１の通路形成部２４と第２の通路形成部３４とが接合される。したがって、第２の通路形成部が第２のハウジングとは別部材とされる場合に比べて、第１のエアクリーナ１０の部品点数を削減することができる。

（３）第１のハウジング２０は、負圧式アクチュエータ２８ｂによって駆動されるバルブ２８ａにより開閉される第１のインレット２６と、常時開放されている第２のインレット２７とを有している。第２の通路形成部３４には、タンク１２内の吸気管負圧を導入する第３のホース５３が接続される導入口１６が形成されている。第１の通路形成部２４には、負圧式アクチュエータ２８ｂに対して吸気管負圧を供給する第４のホース５４が接続される第１の供給口１７が設けられている。第２の通路形成部３４には、第１の供給口１７とは別の第２の供給口１８が設けられている。

こうした構成によれば、例えば内燃機関の機関回転速度が高い運転領域において、吸気管負圧が第１の供給口１７を通じて負圧式アクチュエータ２８ｂに対して供給されることにより、第１のインレット２６のバルブ２８ａが開弁される。これにより、両方のインレット２６，２７を通じて吸気が導入されるようになり、吸気の圧力損失を低減することができる。

またこのとき、上記構成によれば、吸気管負圧を第２の供給口１８を通じて他の負圧式アクチュエータ９８ｂに対して供給することが可能となる。
（４）導入口１６に接続される第３のホース５３と、タンク１２に接続される第２のホース５２との間には、負圧式アクチュエータ２８ｂに対する吸気管負圧の供給態様を切り替える切替弁１３が介設されている。

こうした構成によれば、切替弁１３により負圧式アクチュエータ２８ｂに対する吸気管負圧の供給態様を切り替えることができる。またこのとき、第２の供給口１８を通じて供給される吸気管負圧の供給態様が切り替えられる。このため、第２の供給口１８に接続される第５のホース５５を介して第２のエアクリーナ９０の負圧式アクチュエータ２８ｂに対して吸気管負圧を供給することができる。これにより、第２のエアクリーナ９０の第１のインレット９６のバルブ９８ａを開閉することができる。したがって、１つの切替弁１３によって、２つのエアクリーナ１０，９０のバルブ２８ａ，９８ａを同時に開閉することができ、吸気システム全体の部品点数を削減できる。

（５）ハウジング１１には、吸気管負圧を溜めるタンク１２が連結されている。
こうした構成によれば、タンク１２が第１のエアクリーナ１０とは別の吸気系部品に設けられる構成に比べて、タンク１２と導入口１６との距離を短くすることができ、タンク１２と導入口１６との間に介設される第２のホース５２及び第３のホース５３の全長を短くすることができる。

（６）ホース５３，５４，５５がハウジング１１と一体に形成された分配通路１５に接続されているため、ホース５３，５４，５５が安定して保持される。これにより、ホース５３，５４，５５の変位を効果的に規制することができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・導入口１６を第１の通路形成部２４に形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、２つの供給口１７，１８を有する分配通路１５について例示したが、供給口の数を３つ以上にすることもできる。
・第２の供給口１８に接続される配管を、第２のエアクリーナ９０の第１のインレット９６の負圧式アクチュエータ９８ｂ以外の負圧式アクチュエータに対して供給するようにしてもよい。また、第１の供給口１７に接続される配管を、第１のエアクリーナ１０の第１のインレット２６の負圧式アクチュエータ２８ｂ以外の負圧式アクチュエータに対して供給するようにしてもよい。

・タンク１２を構成する第１の半割部１９を第１のハウジング２０と一体に形成するようにしてもよい。この場合、第２の半割部３９を第２のハウジング３０と別体にしてもよい。また、第１の半割部１９及び第２の半割部３９をハウジング１１とは別体にて形成してもよい。

・第２の通路形成部３４を第２のハウジング３０とは別体にて形成してもよい。あるいは、第１の通路形成部２４を第１のハウジング２０とは別体にて形成してもよい。
・第１のハウジング２０と第２のハウジング３０との接合態様は振動溶着に限定されず、接着剤などを介して接合されるものであってもよい。

・上記実施形態では、第１のハウジング２０の挿入凹部２５を通じてフィルタユニット４０がハウジング１１の内部に挿入されるエアクリーナについて例示した。これに代えて、第１のハウジングの開口周縁部に形成されたフランジと第２のハウジングの開口周縁部に形成されたフランジとによりフィルタエレメントのシール部が挟持されるエアクリーナに対して本発明を適用することもできる。

１０…第１のエアクリーナ、１１…ハウジング、１２…タンク、１３…切替弁、１５…分配通路、１６…導入口、１７…第１の供給口、１８…第２の供給口、１９…第１の半割部、１９ａ…接合面、１９ｂ…接続口、２０…第１のハウジング、２１…開口、２２…側壁、２３…開口周縁部、２３ａ…接合面、２４…第１の通路形成部、２４ａ…接合面、２５…挿入凹部、２６…第１のインレット、２７…第２のインレット、２８…バルブユニット、２８ａ…バルブ、２８ｂ…負圧式アクチュエータ、３０…第２のハウジング、３１…開口、３２…側壁、３３…開口周縁部、３３ａ…接合面、３３ｂ…シール面、３４…第２の通路形成部、３４ａ…接合面、３６…アウトレット、３７…掛止部、３８…係合部、３９…第２の半割部、３９ａ…接合面、３９ｂ…取付座、４０…フィルタユニット、４１…フレーム、４２…外周部、４３…蓋部、４４…突出部、４５…フィルタエレメント、４６…濾過部、４７…シール部、５１…第１のホース、５２…第２のホース（配管）、５３…第３のホース（配管）、５４…第４のホース（配管）、５５…第５のホース（配管）、６０…クランプ、７０…第１の吸気通路、７１…スロットルバルブ、７２…吸気マニホールド、８０…第２の吸気通路、８１…スロットルバルブ、８２…吸気マニホールド、９０…第２のエアクリーナ、９１…ハウジング、９６…第１のインレット、９７…第２のインレット、９８…バルブユニット、９８ａ…バルブ、９８ｂ…負圧式アクチュエータ。

Claims (5)

1. インレットが設けられた第１のハウジング及びアウトレットが設けられた第２のハウジングを有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられたフィルタエレメントとを備える内燃機関のエアクリーナにおいて、
   前記第１のハウジング及び第２のハウジングのいずれか一方に形成された第１の通路形成部と、
   前記第１の通路形成部に接合されるとともに前記第１の通路形成部とにより内燃機関の吸気管負圧を分配する分配通路を形成する第２の通路形成部と、を備える、
   内燃機関のエアクリーナ。
2. 前記ハウジングは、前記第１のハウジングの開口周縁部と前記第２のハウジングの開口周縁部とが接合されることにより形成されており、
   前記第１の通路形成部は、前記第１のハウジングの開口周縁部に一体に形成されており、
   前記第２の通路形成部は、前記第２のハウジングの開口周縁部に一体に形成されている、
   請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
3. 前記第１のハウジングは、前記インレットとして、負圧式アクチュエータによって駆動されるバルブにより開閉される第１のインレットと、常時開放されている第２のインレットとを有しており、
   前記第１の通路形成部及び前記第２の通路形成部のいずれか一方には、吸気管負圧を導入する配管が接続される導入口が形成されており、
   前記第１の通路形成部及び前記第２の通路形成部のいずれか一方には、前記負圧式アクチュエータに対して吸気管負圧を供給する配管が接続される第１の供給口が設けられており、
   前記第１の通路形成部及び前記第２の通路形成部のいずれか一方には、前記第１の供給口とは別の第２の供給口が設けられている、
   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。
4. 前記導入口に接続される配管には、前記負圧式アクチュエータに対する吸気管負圧の供給態様を切り替える切替弁が接続されている、
   請求項３に記載の内燃機関のエアクリーナ。
5. 前記ハウジングには、吸気管負圧を溜めるタンクが連結されている、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関のエアクリーナ。