(57)【要約】【課題】フィルタエレメントの自動清掃を簡単な構成により行うこと。【解決手段】エアクリーナ１０は、圧縮機６２とスロットルバルブ６３とが上流側から順に設けられた吸気通路６０と、吸気通路６０における圧縮機６２とスロットルバルブ６３との間の部位と圧縮機６２の上流側とを連通するとともにエアバイパスバルブ７１が設けられたエアバイパス通路７０とを備える内燃機関に適用される。エアクリーナ１０は、インレット２５を有するケース２０と、アウトレット３５を有するキャップ３０と、ケース２０の開口２１とキャップ３０の開口３１との間に設けられる濾過部５１を有するフィルタエレメント５０とを備えている。キャップ３０には、エアバイパス通路７０が接続される接続口４２と、接続口４２を通じて戻されるエアの圧力により駆動されて濾過部５１に堆積しているダストを振るい落とすブロワ機構４０とが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を構成する圧縮機とスロットルバルブとが上流側から順に設けられた吸気通路と、前記吸気通路における前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の部位と前記圧縮機の上流側とを連通するとともにエアバイパスバルブが設けられたエアバイパス通路とを備える内燃機関に適用され、前記吸気通路における前記圧縮機の上流側に設けられるエアクリーナにおいて、
インレットを有するケースと、
アウトレットを有するキャップと、
前記ケースの開口と前記キャップの開口との間に設けられる濾過部を有するフィルタエレメントとを備え、
前記キャップには、前記エアバイパス通路が接続される接続口と、前記接続口を通じて戻されるエアの圧力により駆動されて前記濾過部に堆積しているダストを振るい落とす機構とが設けられている、
内燃機関のエアクリーナ。
【請求項２】
前記機構は、前記接続口を通じて戻されるエアの圧力により回転駆動されて前記濾過部に向けて送風するブロワファンを備える、
請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
【請求項３】
前記キャップには、外側に向けて突出した収容部が設けられており、
前記ブロワファンは、前記収容部の内部に収容されている、
請求項２に記載の内燃機関のエアクリーナ。
【請求項４】
前記ブロワファンは、前記濾過部の中央部に対向して配置されている、
請求項２または請求項３に記載の内燃機関のエアクリーナ。
【請求項５】
前記ケースには、ダストを外部に排出する排塵弁が設けられている、
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。
【請求項６】
内燃機関の燃焼室に対して吸気を導入する吸気通路を備え、
前記吸気通路には、上流側から順に、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のエアクリーナ、過給機を構成する圧縮機、及びスロットルバルブが設けられており、
前記吸気通路における前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の部位と、前記エアクリーナの前記キャップに設けられた前記接続口とは、エアバイパス通路を介して接続されており、
前記エアバイパス通路には、前記吸気通路における前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の圧力を逃がすエアバイパスバルブが設けられている、
内燃機関の吸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のエアクリーナ及び内燃機関の吸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のエアクリーナは、インレットを有するケースと、アウトレットを有するキャップと、ケースの開口とキャップの開口との間に設けられる濾過部を有するフィルタエレメントとを備えている。フィルタエレメントは、濾材シートを襞折りして形成された濾過部と、濾過部の周縁に設けられたシール部とを有している。内燃機関の運転に伴って吸入された空気がフィルタエレメントの濾過部を通過する際に、空気に含まれているダストが捕捉されることにより空気が濾過される。
【０００３】
また従来、フィルタエレメントの寿命を延ばす目的から、濾過部を自動清掃する技術が提案されている（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には、内燃機関の吸気管負圧を利用してケースの内部に設けられた清掃部材を往復動させる清掃装置が設けられている。
【０００４】
すなわち、エアクリーナのケースの外部には、エアシリンダが設けられており、エアシリンダの内部には、清掃部材に連結されたピストンと、ピストンを一方向に向けて付勢するコイルばねとが設けられている。エアシリンダには、エア通路を介して内燃機関のサージタンクが連通されている。エア通路には、エアシリンダの内部を大気圧導入状態と負圧導入状態とに切り替える三方弁が設けられている。
【０００５】
こうした清掃装置においては、三方弁を切り替えることにより、エアシリンダの内部が大気圧導入状態にされると、コイルばねの付勢力により清掃部材が上記一方向に向けて移動される。一方、三方弁を切り替えることにより、エアシリンダの内部が負圧導入状態にされると、吸気管負圧により清掃部材がコイルばねの付勢力に抗して上記一方向とは反対方向に向けて移動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２１９７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の技術は、サージタンクの吸気管負圧を利用するものであり、サージタンクとエアシリンダとを連通するエア通路を必須の構成として備えるものである。そのため、フィルタエレメントの自動清掃を行うための構成が複雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、フィルタエレメントの自動清掃を簡単な構成により行うことのできる内燃機関のエアクリーナ及び内燃機関の吸気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための内燃機関のエアクリーナは、過給機を構成する圧縮機とスロットルバルブとが上流側から順に設けられた吸気通路と、前記吸気通路における前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の部位と前記圧縮機の上流側とを連通するとともにエアバイパスバルブが設けられたエアバイパス通路とを備える内燃機関に適用され、前記吸気通路における前記圧縮機の上流側に設けられるものであり、インレットを有するケースと、アウトレットを有するキャップと、前記ケースの開口と前記キャップの開口との間に設けられる濾過部を有するフィルタエレメントとを備え、前記キャップには、前記エアバイパス通路が接続される接続口と、前記接続口を通じて戻されるエアの圧力により駆動されて前記濾過部に堆積しているダストを振るい落とす機構とが設けられている。
【００１０】
また、上記目的を達成するための内燃機関の吸気システムは、内燃機関の燃焼室に対して吸気を導入する吸気通路を備え、前記吸気通路には、上流側から順に、前記エアクリーナ、過給機を構成する圧縮機、及びスロットルバルブが設けられており、前記吸気通路における前記圧縮機と前記スロットルバルブとの間の部位と、前記エアクリーナの前記キャップに設けられた前記接続口とは、エアバイパス通路を介して接続されており、前記エアバイパス通路には、エアバイパスバルブが設けられている。
【００１１】
過給機付きの内燃機関においては、圧縮機の下流側に位置するスロットルバルブが閉じられることに伴い吸気通路における圧縮機とスロットルバルブとの間の圧力が急激に増大すると、圧縮機などに過大な負荷がかかるおそれがある。そのため、こうした圧力の増大を回避するために、エアバイパスバルブを開いて上記圧力を逃がすようにしている。
【００１２】
上記構成によれば、例えば内燃機関の運転が停止される際、スロットルバルブが閉じられるとともにエアバイパスバルブが開かれることで、エアバイパス通路及び接続口を通じて戻されるエアの圧力によって機構が駆動される。これにより、フィルタエレメントの濾過部に堆積しているダストが振るい落とされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィルタエレメントの自動清掃を簡単な構成により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内燃機関の吸気システムの一実施形態について、機関運転中の状態を示す断面図。
【図２】同実施形態における吸気システムについて、機関運転が停止された直後の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１及び図２を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、車載内燃機関の吸気システムは、燃焼室に対して吸気を導入する吸気通路６０を備えている。
【００１６】
吸気通路６０には、上流側から順に、エアクリーナ１０、過給機６１を構成する圧縮機６２、及びスロットルバルブ６３が設けられている。
吸気通路６０における圧縮機６２とスロットルバルブ６３との間の部位と、圧縮機６２の上流側とを連通するエアバイパス通路７０が設けられている。エアバイパス通路７０には、エアバイパスバルブ７１が設けられている。
【００１７】
スロットルバルブ６３及びエアバイパスバルブ７１は、それぞれ図示しないアクチュエータにより開閉駆動される。また、スロットルバルブ６３及びエアバイパスバルブ７１の開度制御は、図示しない電子制御装置により行われる。
【００１８】
次に、エアクリーナ１０について説明する。
エアクリーナ１０は、上部の開口２１及び筒状のインレット２５を有するケース２０と、下部の開口３１及び筒状のアウトレット３５を有するキャップ３０と、ケース２０の開口２１とキャップ３０の開口３１との間に設けられる濾過部５１を有するフィルタエレメント５０とを備えている。
【００１９】
＜ケース２０＞
ケース２０は、開口２１を取り囲む周壁２２と底壁２３とを有しており、硬質樹脂材料により形成されている。上記インレット２５は、周壁２２の外面から突設されている。開口２１の周縁には、フランジ２４が全周にわたって形成されている。
【００２０】
底壁２３の中央部には、複数の排出孔２６が形成されている。また、底壁２３の中央部の外面には、上記複数の排出孔２６を下側から覆うとともにダストを外部に排出する排塵弁２７が取り付けられている。
【００２１】
排塵弁２７は、ゴム材料により形成された周知の構成であり、機関運転に伴いケース２０の内部、すなわち排塵弁２７の内部が負圧になると先端開口部２８の対向面同士が密着することで閉じられる一方、車両振動が作用すると先端開口部２８の対向面同士が一時的に開かれることでダストを外部に排出するように構成されている。
【００２２】
＜キャップ３０＞
キャップ３０は、開口３１を取り囲む周壁３２と頂壁３３とを有しており、硬質樹脂材料により形成されている。上記アウトレット３５は、周壁３２の外面から突設されている。開口３１の周縁には、フランジ３４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、吸気流量を検出する図示しないエアフローメータが取り付けられる。
【００２３】
＜フィルタエレメント５０＞
フィルタエレメント５０は、不織布や濾紙などの濾材シートを襞折りして形成された濾過部５１と、独立気泡の発泡ウレタンにより形成されるとともに濾過部５１の周縁に設けられた環状のシール部５２とを有している。
【００２４】
ケース２０のフランジ２４とキャップ３０のフランジ３４とによってシール部５２が挟持されることにより、キャップ３０とシール部５２との間がシールされている。
＜ブロワ機構４０＞
エアクリーナ１０のキャップ３０には、エアバイパス通路７０を通じて戻されるエアの圧力によりブロワファン４７を回転駆動させることで濾過部５１に向けて送風し、その風圧により濾過部５１に堆積しているダストを振るい落とすブロワ機構４０が設けられている。
【００２５】
すなわち、キャップ３０の頂壁３３の中央部には、上方に向けて突出するとともにキャップ３０の内部に開口する開口部４３を有する収容部４１が形成されている。
収容部４１の外面には、筒状をなす接続口４２が突設されている。この接続口４２には、上記エアバイパス通路７０の一端が接続されている。
【００２６】
収容部４１の内部には、その内部空間を、接続口４２に連通する上部空間と、開口部４３に連通する下部空間とに仕切る仕切壁４４が設けられている。仕切壁４４には、軸受孔４５が貫通して形成されている。
【００２７】
上部空間及び下部空間には、タービンホイール４６及びブロワファン４７がそれぞれ収容されている。本実施形態では、ブロワファン４７全体が収容部４１の下部空間の内部に収容されている。
【００２８】
タービンホイール４６には、軸受孔４５に挿通された連結軸４８の上端が連結されている。ブロワファン４７には、上記連結軸４８の下端が連結されている。連結軸４８は、軸受孔４５により回転可能に支持されている。
【００２９】
本実施形態では、ブロワファン４７及び開口部４３が、濾過部５１の中央部に対向して配置されている。また、排塵弁２７がブロワファン４７の直下に設けられている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３０】
過給機６１付きの内燃機関においては、圧縮機６２の下流側に位置するスロットルバルブ６３が閉じられることに伴い吸気通路６０における圧縮機６２とスロットルバルブ６３との間の圧力が急激に増大すると、圧縮機６２などに過大な負荷がかかるおそれがある。そのため、こうした圧力の増大を回避するために、エアバイパスバルブ７１を開いて上記圧力を逃がすようにしている。
【００３１】
本実施形態によれば、図２に示すように、内燃機関の運転が停止される際、スロットルバルブ６３が閉じられるとともにエアバイパスバルブ７１が開かれることで、エアバイパス通路７０及び接続口４２を通じて戻されるエアの圧力によってタービンホイール４６が回転駆動されるとともにブロワファン４７が回転駆動される。
【００３２】
このとき、同図に二点鎖線の矢印にて示すように、ブロワファン４７の送風による圧力によって、フィルタエレメント５０の濾過部５１に堆積しているダストが振るい落とされる。そして、振るい落とされたダストは、ケース２０の排出孔２６を通じて排塵弁２７の内部に集められ、車両振動などにより排塵弁２７が開かれたときに外部に排出される。
【００３３】
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及び内燃機関の吸気システムによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エアクリーナ１０のキャップ３０には、エアバイパス通路７０が接続される接続口４２と、接続口４２を通じて戻されるエアの圧力により駆動されて濾過部５１に堆積しているダストを振るい落とすブロワ機構４０とが設けられている。
【００３４】
こうした構成によれば、上記作用を奏することから、フィルタエレメント５０の自動清掃を簡単な構成により行うことができる。
（２）ブロワ機構４０は、接続口４２を通じて戻されるエアの圧力により回転駆動されて濾過部５１に向けて送風するブロワファン４７を備える。
【００３５】
こうした構成によれば、フィルタエレメント５０の濾過部５１に堆積しているダストがブロワファン４７の送風による圧力によって振るい落とされる。このため、濾過部５１を傷つけることなくフィルタエレメント５０の自動清掃を行うことができる。
【００３６】
（３）キャップ３０の頂壁３３には、外側に向けて突出した収容部４１が設けられている。ブロワファン４７全体が、収容部４１の内部に収容されている。このため、ブロワファン４７により通気抵抗が増大することを適切に回避できる。また、ブロワファン４７によりエアの流れが乱されることが適切に抑制されるため、エアフローメータの検出特性に悪影響を及ぼすことを適切に回避できる。
【００３７】
（４）ブロワファン４７は、濾過部５１の中央部に対向して配置されている。
こうした構成によれば、ブロワファン４７による風圧を濾過部５１の中央部に対して作用させることができる。このため、濾過部５１に堆積しているダストを効果的に振るい落とすことができる。
【００３８】
（５）ケース２０には、ダストを外部に排出する排塵弁２７が設けられている。
フィルタエレメント５０の濾過部５１から振るい落とされたダストはケース２０の底壁２３の内面などに堆積することとなるが、これらのダストはインレット２５を通じて導入されるエアによって飛散して濾過部５１に再び堆積するおそれがある。
【００３９】
この点、上記構成によれば、濾過部５１から振るい落とされたダストが排塵弁２７を通じて外部に排出されるため、底壁２３に堆積したダストの再飛散及び濾過部５１への再堆積を抑制することができる。したがって、フィルタエレメント５０の自動清掃を効果的に行うことができる。
【００４０】
（６）排塵弁２７が底壁２３の中央部に設けられている。すなわち、排塵弁２７がブロワファン４７の直下に設けられていることから、濾過部５１から振るい落とされたダストの多くが排塵弁２７に集まりやすくなる。したがって、底壁２３に堆積したダストの再飛散及び濾過部５１への再堆積を効果的に抑制することができる。
【００４１】
（７）内燃機関の吸気システムは、燃焼室に対して吸気を導入する吸気通路６０を備えている。吸気通路６０には、上流側から順に、エアクリーナ１０、過給機６１を構成する圧縮機６２、及びスロットルバルブ６３が設けられている。吸気通路６０における圧縮機６２とスロットルバルブ６３との間の部位と、エアクリーナ１０のキャップ３０に設けられた接続口４２とは、エアバイパス通路７０を介して接続されている。エアバイパス通路７０には、吸気通路６０における圧縮機６２とスロットルバルブ６３との間の圧力を逃がすエアバイパスバルブ７１が設けられている。
【００４２】
こうした構成によれば、上記効果（１）と同様な効果を奏することができる。
＜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。
【００４３】
・排塵弁２７の位置を、ケース２０の底壁２３の隅部などの他の位置に変更することもできる。
・排塵弁２７を省略することもできる。
【００４４】
・ブロワファン４７を濾過部５１の周縁部など中央部以外の部位に対向して配置することもできる。
・例えばブロワファン４７の一部が開口部４３よりも下方に突出するものであってもよい。また、ブロワファン４７の全体が開口部４３よりも下方に突出するものであってもよい。
【００４５】
・濾過部５１に堆積しているダストを振るい落とす機構は、ブロワファン４７を回転駆動させるブロワ機構４０に限定されない。エアバイパス通路７０及び接続口４２を通じて戻されるエアの圧力により加振部材を駆動することにより、キャップ３０の内部においてフィルタエレメント５０の濾過部５１を直接加振させるものであってもよい。この場合、濾過部５１の表面に形状保持のためのプロテクタが設けられているフィルタエレメント５０の場合には、同プロテクタを直接加振させるようにすれば、濾過部５１の摩耗を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…エアクリーナ、２０…ケース、２１…開口、２２…周壁、２３…底壁、２４…フランジ、２５…インレット、２６…排出孔、２７…排塵弁、２８…先端開口部、３０…キャップ、３１…開口、３２…周壁、３３…頂壁、３４…フランジ、３５…アウトレット、４０…ブロワ機構、４１…収容部、４２…接続口、４３…開口部、４４…仕切壁、４５…軸受孔、４６…タービンホイール、４７…ブロワファン、４８…連結軸、５０…フィルタエレメント、５１…濾過部、５２…シール部、６０…吸気通路、６１…過給機、６２…圧縮機、６３…スロットルバルブ、７０…エアバイパス通路、７１…エアバイパスバルブ。
【図１】
2018091313.tif 000003
【図２】
2018091313.tif 000004