JP2017036687A - 内燃機関のエアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】通気抵抗の増大を抑制しつつ、吸着シートに吸着されている燃料を効率よく除去することができる。【解決手段】エアクリーナ１１は、インレット２５を有する第１ハウジング２０、アウトレット３５を有する第２ハウジング３０、及び第１ハウジング２０と第２ハウジング３０との間に設けられたフィルタエレメント４０を備えている。第２ハウジング３０には、第２ハウジング３０の内外を連通するとともに第２ハウジング３０と吸気通路１０のスロットルバルブ１４の下流側とを連通する迂回通路１７の少なくとも一端を構成する連通部３６が形成されている。第２ハウジング３０の内部には、連通部３６に対向するとともにアウトレット３５に連なる空間Ｓ１と連通部３６に連なる空間Ｓ２とを仕切るシートであって内燃機関の燃料蒸気を吸着可能な吸着シート５０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のエアクリーナに関する。

この種の内燃機関のエアクリーナとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のエアクリーナは、インレットを有するケース、アウトレットを有するキャップ、及びケースとキャップとの間に設けられたフィルタエレメントを備えている。また、キャップの内部には、燃料蒸気を吸着する吸着シートがキャップの開口の全体にわたって設けられている。

特許文献１に記載のエアクリーナを備えた内燃機関においては、機関運転が停止されると、吸気通路内を吸気上流側に向けて移動する燃料蒸気がエアクリーナの内部に設けられた吸着フィルタによって吸着されることとなる。その後、内燃機関が始動されると、吸着シートを通過する吸気によって吸着シートに吸着されている燃料が持ち去られるとともに、吸気と共に燃焼に供される。したがって、こうした吸着シートの作用により、燃料が大気へ放出されることを抑制することができる。

また、特許文献２には、機関停止時に閉状態とされるスロットルバルブが設けられた吸気通路と、スロットルバルブを迂回するように吸気通路に接続される迂回通路とを備え、この迂回通路の途中に燃料蒸気を吸着する吸着材を収容したタンクが設けられた内燃機関が開示されている。

特許文献２に記載の内燃機関においては、機関運転が停止されると、スロットルバルブが閉状態とされる。このため、吸気通路内を吸気上流側に向けて移動する燃料蒸気は、スロットルバルブよりも吸気上流側に移動することができず、迂回通路に流入する。そして、タンクに収容された吸着材によって吸着されることとなる。その後、内燃機関が始動されると、迂回通路を通過する吸気によって吸着シートに吸着されている燃料が持ち去られるとともに、吸気と共に燃焼に供される。

特開２００３−４２０１７号公報 特開２００６−４６１３４号公報

ところで、特許文献１のエアクリーナの場合、吸着シートがキャップの開口の全体にわたって設けられているため、通気抵抗が増大するといった問題がある。
また、特許文献２に記載の内燃機関の場合、迂回通路の途中に設けられたタンクの内部に吸着材を設ける必要がある。そのため、吸気システム全体の体格が増大するといった問題や、タンクを複数の部品からなる分割構造としなければならず、部品点数の増大や組み付け性の悪化といった問題が生じる。

本発明の目的は、簡単な構成によって、通気抵抗の増大を抑制しつつ、吸着シートに吸着されている燃料を効率よく除去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。

上記目標を達成するための内燃機関のエアクリーナは、インレットを有する第１ハウジング、アウトレットを有する第２ハウジング、及び前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に設けられたフィルタエレメントを備えるものであり、前記第２ハウジングには、同第２ハウジングの内外を連通するとともに前記第２ハウジングと吸気通路のスロットルバルブの下流側とを連通する迂回通路の少なくとも一端を構成する連通部が形成され、前記第２ハウジングの内部には、前記連通部に対向するとともに前記アウトレットに連なる空間と前記連通部とを仕切るシートであって内燃機関の燃料蒸気を吸着可能な吸着シートが設けられている。

機関運転が停止されると、燃焼室などに残留している燃料の一部は気化して燃料蒸気となり、吸気通路内を吸気上流側に向けて移動する。このとき、スロットルバルブが閉じられていれば、燃料蒸気は、スロットルバルブよりも吸気上流側に移動することができず、燃料蒸気は迂回通路を経て、エアクリーナの第２ハウジングに設けられた連通部を通じて第２ハウジングの内部に流入する。そして、連通部に対向して設けられた吸着シートに吸着される。

その後、内燃機関が始動されると、エアクリーナの内部を流れる吸気の大部分はアウトレットを通じてスロットルボディに流入し、スロットルバルブによって調量された後、燃焼室に供給される。

一方、エアクリーナの内部を流れる吸気の一部は、上記連通部を通じて迂回通路に流入し、迂回通路を経て、吸気通路におけるスロットルバルブの吸気下流側に流入し、燃焼室に供給される。このとき、第２ハウジングの内部には、吸着シートが連通部に対向して設けられているため、エアクリーナの内部において吸着シートを通過して迂回通路へ流れる吸気によって吸着シートに吸着されている燃料が持ち去られる。

また、第２ハウジングの内部においてはアウトレットに連なる空間と連通部とが吸着シートによって仕切られている。このため、第２ハウジングの開口の全体にわたって吸着シートが設けられた従来の構成とは異なり、アウトレットに流入しようとする吸気の流れが吸着シートによって妨げられることを抑制することができる。

また上記構成によれば、エアクリーナを構成する第２ハウジングの内部に吸着シートが設けられることから、迂回通路の途中に吸着シートを収容するタンクなどを別途設ける構成とは異なり、吸気システム全体の体格の増大や部品点数の増加を回避することができる。

本発明によれば、通気抵抗の増大を抑制しつつ、吸着シートに吸着されている燃料を効率よく除去することができる。

内燃機関のエアクリーナの第１実施形態について、同エアクリーナを中心とした内燃機関の吸気システムの一部を示す断面図。 図１の一部を示す図であって、機関停止時における燃料蒸気の流れを説明する断面図。 図１の一部を示す図であって、機関運転時における吸気の流れを説明する断面図。 内燃機関のエアクリーナの第２実施形態について、同エアクリーナを中心とした内燃機関の吸気システムの一部を示す断面図。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図３を参照して、第１実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関の吸気システムは、吸気上流側から順に、エアクリーナ１１、接続ダクト１２、スロットルバルブ１４を有するスロットルボディ１３、及び吸気ダクト１５を備えており、これらによって燃焼室に吸気を供給するための吸気通路１０の一部が構成される。

エアクリーナ１１は、上部開口２１を有する第１ハウジング２０と、下部開口３１を有する第２ハウジング３０とを備えている。これらの開口２１，３１は共に平面視四角形状をなしている。また、ハウジング２０，３０は共に硬質樹脂材料によって形成されている。

第１ハウジング２０は、上部開口２１を形成する側壁２３と、上部開口２１に対向する下壁２４とを備えている。側壁２３には、筒状のインレット２５が外側に向けて突設されている。また、第１ハウジング２０における上部開口２１の周縁には、フランジ２２が全周にわたって形成されている。

第２ハウジング３０は、下部開口３１を形成する側壁３３と、下部開口３１に対向する上壁３４とを備えている。側壁３３には、筒状のアウトレット３５が外側に向けて突設されている。また、第２ハウジング３０における下部開口３１の周縁には、フランジ３２が全周にわたって形成されている。なお、アウトレット３５には、図示しないエアフローメータが取り付けられる。

第２ハウジング３０の側壁３３は、アウトレット３５が形成された第１壁部３３１と同第１壁部３３１に対向する第２壁部３３２とを有している。
上壁３４における第２壁部３３２よりも第１壁部３３１に近い部位には、第２ハウジング３０の内外を連通する筒状の連通部３６が外側に向けて突設されている。

第２ハウジング３０の側壁３３の内側面には、台座３７が周方向の全体にわたって突設されている。台座３７の下面には、それぞれ下方に向けて延びる複数のピン３８が周方向に間隔をおいて形成されている。

第２ハウジング３０の内部には、内燃機関の燃料蒸気を吸着可能な平面視四角形状の吸着シート５０が連通部３６に対向して設けられている。
吸着シート５０は周知の構成であり、例えば活性炭などの粒状の吸着材５１がほぼ均一な分布でシート基材５２に保持された保持シート５３と、保持シート５３を上下から被覆する一対の被覆シート５４とから構成されている。保持シート５３のシート基材５２及び一対の被覆シート５４は、例えば不織布により形成されている。そして、吸着シート５０の外周縁には、一対の被覆シート５４の外周縁部を接着することによりフランジ部５５が形成されている。このフランジ部５５には、複数の上記ピン３８にそれぞれ対応した複数の取付孔５６が形成されている。

吸着シート５０の複数の取付孔５６に複数のピン３８をそれぞれ挿通させ、吸着シート５０の外周縁と台座３７の下面とを当接させた状態で複数のピン３８をそれぞれ熱カシメすることによって、第２ハウジング３０に対して吸着シート５０が固定される。したがって、吸着シート５０は連通部３６から離間して配置される。また、第２ハウジング３０の側壁３３と吸着シート５０との間には全周にわたって隙間がない。

こうした吸着シート５０によって、第２ハウジング３０の内部がアウトレット３５に連なる空間Ｓ１と連通部３６に連なる空間Ｓ２とに仕切られる。
第１ハウジング２０と第２ハウジング３０との間には、吸気に含まれるダストを捕捉するフィルタエレメント４０が設けられている。フィルタエレメント４０は、襞折りされた平面視四角形状の濾材４１を有しており、同濾材４１の外周には、シール材４２が全周にわたって設けられている。このシール材４２が第１ハウジング２０のフランジ２２と第２ハウジング３０のフランジ３２とによって挟持されることによって第１ハウジング２０と第２ハウジング３０との間がシールされる。

図１の右側に示すように、吸気ダクト１５の周壁には、吸気ダクト１５の内外を連通する筒状の分岐部１５１が外側に向けて突設されている。この分岐部１５１と第２ハウジング３０の連通部３６とは接続パイプ１６によって接続されている。したがって、連通部３６、接続パイプ１６、及び分岐部１５１によって、吸気通路１０のスロットルバルブ１４を迂回する迂回通路１７が構成される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図２に矢印にて示すように、機関運転が停止されると、燃焼室などに残留している燃料の一部は気化して燃料蒸気となり、吸気通路１０内を吸気上流側に向けて移動する。このとき、内燃機関を制御する制御装置からの指令に基づいてスロットルバルブ１４が閉弁状態とされる。このため、燃料蒸気は、スロットルバルブ１４を通じて吸気上流側に移動することができず、同図に矢印にて示すように、分岐部１５１から迂回通路１７を経て、エアクリーナ１１の第２ハウジング３０の上壁３４に設けられた連通部３６を通じて第２ハウジング３０の内部に流入する。ここで、吸着シート５０が連通部３６から離間して設けられているため、燃料蒸気は拡散しつつ吸着シート５０に吸着される。

その後、内燃機関が始動されると、図３に白抜きの矢印にて示すように、エアクリーナ１１の内部を流れる吸気の大部分はアウトレット３５を通じてスロットルボディ１３に流入し、スロットルバルブ１４によって調量された後、燃焼室に供給される。

一方、同図に実線の矢印にて示すように、エアクリーナ１１の内部を流れる吸気の一部は、連通部３６を通じて迂回通路１７に流入し、迂回通路１７を経て、吸気通路１０におけるスロットルバルブ１４の吸気下流側に流入し、燃焼室に供給される。このとき、第２ハウジング３０の内部には、吸着シート５０が連通部３６に対向して設けられているため、エアクリーナ１１の内部において吸着シート５０を通過して迂回通路１７へ流れる吸気によって吸着シート５０に吸着されている燃料が持ち去られる。

また、第２ハウジング３０の内部においてはアウトレット３５に連なる空間Ｓ１と連通部３６に連なる空間Ｓ２とが吸着シート５０によって仕切られている。このため、第２ハウジング３０の開口の全体にわたって吸着シート５０が設けられた従来の構成とは異なり、アウトレット３５に流入しようとする吸気の流れが吸着シート５０によって妨げられることが抑制される。

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２ハウジング３０に、第２ハウジング３０の内外を連通するとともに第２ハウジング３０と吸気通路１０のスロットルバルブ１４の下流側とを連通する迂回通路１７の一端を構成する連通部３６を形成するようにした。また、第２ハウジング３０の内部に、連通部３６に対向するとともにアウトレット３５に連なる空間Ｓ１と連通部３６に連なる空間Ｓ２とを仕切るシートであって内燃機関の燃料蒸気を吸着可能な吸着シート５０を設けるようにした。

こうした構成によれば、上記作用を奏することができる。
また上記構成によれば、エアクリーナ１１を構成する第２ハウジング３０の内部に吸着シート５０が設けられることから、迂回通路１７の途中に吸着シートを収容するタンクなどを別途設ける構成とは異なり、吸気システム全体の体格の増大や部品点数の増加を回避することができる。

したがって、簡単な構成によって、通気抵抗の増大を抑制しつつ、吸着シート５０に吸着されている燃料を効率よく除去することができる。
（２）連通部３６を、上壁３４における第２壁部３３２よりも第１壁部３３１に近い部位に形成するようにした。

エアクリーナ１１の内部においてはアウトレット３５へ向かう吸気の流れが支配的となる。そのため、連通部３６をアウトレット３５から離間させるほど、連通部３６に向けて吸気が流れにくくなり、圧力損失が増大するおそれがある。

この点、上記構成によれば、連通部３６に向けて吸気が円滑に流れやすくなる。したがって、圧力損失の増大を抑制することができる。
（３）吸着シート５０を連通部３６から離間して設けたことから、連通部３６から第２ハウジング３０の内部に流入した燃料蒸気を拡散させつつ吸着シート５０に吸着させることができる。このため、吸着シート５０のうち燃料蒸気が吸着される面積を大きくすることができる。したがって、より多くの燃料蒸気を吸着することができる。

＜第２実施形態＞
以下、図４を参照して、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、本実施形態では、第１壁部３３１の台座３７が第２壁部３３２の台座３７よりも鉛直方向下方に形成されている。これにより、吸着シート５０における連通部３６に近い部位が連通部３６から遠い部位よりも鉛直方向下方に位置するように吸着シート５０が傾斜して配置されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に矢印にて示すように、連通部３６から第２ハウジング３０の内部に流入した燃料蒸気は拡散することとなるが、燃料蒸気は空気よりも重いために自重により吸着シート５０の傾斜に沿って第１壁部３３１に向けて移動する。このため、吸着シート５０のうち連通部３６に近い部位に多くの燃料が吸着されることとなる。そして、内燃機関が始動されると、連通部３６に向けて流れる吸気によって、吸着シート５０の多くの燃料が吸着されている部位から燃料が持ち去られる。

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、第１実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、新たに以下に示す効果が得られるようになる。
（４）吸着シート５０を、同吸着シート５０における連通部３６に近い部位が同連通部３６から遠い部位よりも鉛直方向下方に位置するように傾斜させて配置した。このため、上記作用を奏することによって、吸着シート５０に吸着されている燃料を効率よく除去することができる。

＜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。
・上記各実施形態のように第２ハウジング３０の側壁３３と吸着シート５０との間に全周にわたって隙間を設けないようにすることが、燃料蒸気の大気への放出を抑制する上で好ましい。しかしながら、本発明における吸着シートの配置態様はこれに限定されるものではなく、第２ハウジング３０の側壁３３と吸着シートとの間に部分的に隙間を形成することもできる。

・連通部３６を塞ぐように第２ハウジング３０の上壁３４の裏面に吸着シートを貼着してもよい。この場合であっても、吸着シートは連通部３６に対向するとともにアウトレット３５に連なる空間Ｓ１と連通部３６とを仕切ることとなる。

・連通部３６の形成位置を上壁３４の任意の位置に変更することもできる。
・例えば第１壁部３３１におけるアウトレット３５よりも上側に連通部を形成するようにしてもよい。この場合であっても、アウトレット３５に連なる空間と連通部に連なる空間とを仕切るように吸着シートを設ければよい。

・連通部は、第２ハウジング３０と吸気通路１０のスロットルバルブ１４の下流側とを連通する迂回通路１７の少なくとも一端を形成するものであればよい。すなわち、第２ハウジング３０の上壁３４や側壁３３に形成される貫通孔を連通部とすることもできる。また、筒状の連通部を延長することによって迂回通路全体を形成するようにしてもよい。

１０…吸気通路、１１…エアクリーナ、１２…接続ダクト、１３…スロットルボディ、１４…スロットルバルブ、１５…吸気ダクト、１５１…分岐部、１６…接続パイプ、１７…迂回通路、２０…第１ハウジング、２１…上部開口、２２…フランジ、２３…側壁、２４…下壁、２５…インレット、３０…第２ハウジング、３１…下部開口、３２…フランジ、３３…側壁、３３１…第１壁部、３３２…第２壁部、３４…上壁、３５…アウトレット、３６…連通部、３７…台座、３８…ピン、４０…フィルタエレメント、４１…濾材、４２…シール材、５０…吸着シート、５１…吸着材、５２…シート基材、５３…保持シート、５４…被覆シート、５５…フランジ部、５６…取付孔。

Claims (5)

1. インレットを有する第１ハウジング、アウトレットを有する第２ハウジング、及び前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に設けられたフィルタエレメントを備えた内燃機関のエアクリーナにおいて、
   前記第２ハウジングには、同第２ハウジングの内外を連通するとともに前記第２ハウジングと吸気通路のスロットルバルブの下流側とを連通する迂回通路の少なくとも一端を構成する連通部が形成され、
   前記第２ハウジングの内部には、前記連通部に対向するとともに前記アウトレットに連なる空間と前記連通部とを仕切るシートであって内燃機関の燃料蒸気を吸着可能な吸着シートが設けられている、
   内燃機関のエアクリーナ。
2. 前記第２ハウジングは、前記アウトレットが形成された第１壁部及び同第１壁部に対向する第２壁部を含む側壁と、同第２ハウジングの下部開口に対向する上壁とを備え、
   前記連通部は、前記上壁における前記第２壁部よりも前記第１壁部に近い部位に形成されている、
   請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
3. 前記第２ハウジングは、前記アウトレットが形成された第１壁部及び同第１壁部に対向する第２壁部を含む側壁と、同第２ハウジングの下部開口に対向する上壁とを備え、
   前記連通部は、前記第１壁部に形成されている、
   請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
4. 前記吸着シートは前記連通部から離間して設けられている、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のエアクリーナ。
5. 前記吸着シートは、同吸着シートにおける前記連通部に近い部位が同連通部から遠い部位よりも鉛直方向下方に位置するように傾斜する部位を有している、
   請求項４に記載の内燃機関のエアクリーナ。