(57)【要約】      （修正有）【課題】車両用内燃機関のエアクリーナにおいて、ケースに水抜き穴を空けなくても、ダーティ室に浸入した水を害のない状態で除去する。【解決手段】エアクリーナはフィルターエレメント２０で仕切られたダーティ室２１とクリーン室２２とを有しており、ダーティ室２１に空気取り入れ口２３が開口してクリーン室２２に空気出口２４が開口している。ダーティ室２１の底と排気通路１５とがバイパス通路２７で接続されており、ダーティ室２１の底部に弁室２６を設けている。弁室２６にはフロートで作動する弁体３１が配置されており、弁室２６に水が溜まると開弁して水はバイパス通路２７から排気通路１５に排出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体とエアクリーナとを有しており、
前記機関本体には排気通路が接続されている一方、
前記エアクリーナは、フィルターエレメントで仕切られたダーティ室とクリーン室を有しており、前記ダーティ室には空気取り入れ口が開口して前記クリーン室には空気出口が開口しており、前記空気取り入れ口からダーティ室に水が入り込み得る構成であって、
前記エアクリーナのダーティ室と前記排気通路とは、前記排気通路を通る排気ガスによって負圧が作用しているバイパス通路で接続されており、前記エアクリーナのダーティ室又はバイパス通路に通水弁を設けている、
車両用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エアクリーナを備えた車両用内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のエアクリーナはケースとフィルターエレメントを備えており、ケースの内部をフィルターエレメントにてダーティ室とクリーン室とに仕切り、ダーティ室には空気取り入れ口を設けてクリーン室には空気出口を設けた構成になっている。いずれにしても、空気取り入れ口から雨水や洗浄水がダーティ室に入り込むことがあり、そこで、ダーティ室の底に水抜き穴を空けていることがある。
【０００３】
さて、自動車用内燃機関の場合は、自動車の構造によってはエンジルームの上下高さに制約を受ける場合があり、そこで、内燃機関をスラント型にして大きく傾けた姿勢で配置せねばならない場合がある。この場合は、エアクリーナもエンジルームの下部に配置せざるを得ないことが多い。ところが、大雨や洪水で道路等が冠水する等してエンジルームの下部が水に漬かることがあり、すると、水抜き穴からダーティ室の水が入り込んでしまうことがあった。
【０００４】
他方、空気取り入れ口がダーティ室より下にあると、冠水等によって空気取り入れ口から水が流入することがある。この点について特許文献１では、エアクリーナのダーティ室にメインダクトとサブダクトとを接続し、メインダクトに水の浸入によって閉じるフロート弁を設けて、フロート弁が閉じるとサブダクトからエアクリーナに吸気する構成が開示されている。この特許文献１では、フロート弁が閉じ切るまではメインダクトに水が浸入しており、そこで、メインダクトに連通した拡張室（水タンク）を設けて、拡張室の底に水抜き穴を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５５４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、メインダクトとサブダクトとを設けなければならないため、構造が複雑化してコストが嵩む問題がある（そもそも、冠水でも影響を受けないサブダクトを配置できるスペースがあれば、わざわざメインダクトとサブダクトを設ける必要もないと思われる。）。
【０００７】
また、メインダクトから浸水する状況では、メインダクトより下に配置されている拡張室は既に浸水しており、すると、水抜き穴から拡張室に水が流入してこれがエアクリーナに吸い込まれる可能性も高い。従って、抜本的な対策になっているか疑問である。
【０００８】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、冠水等によるダーティ室への浸水は阻止しつつ、通常の状態でダーティ室に流入する水は的確に処理せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は機関本体とエアクリーナとを有する内燃機関に関するもので、前記機関本体には排気通路が接続されている一方、前記エアクリーナは、フィルターエレメントで仕切られたダーティ室とクリーン室を有しており、前記ダーティ室には空気取り入れ口が開口して前記クリーン室には空気出口が開口しており、前記空気取り入れ口からダーティ室に水が入り込み得る基本構成になっている。
【００１０】
そして、前記エアクリーナのダーティ室と前記排気通路とは、前記排気通路を通る排気ガスによって負圧が作用しているバイパス通路で接続されており、前記エアクリーナのダーティ室又はバイパス通路に通水弁を設けている。
【００１１】
バイパス通路に負圧を作用させるには、バイパス通路を排気通路に開口させて、エジェクタのような吸引作用を利用したらよい。また、通水弁はダーティ室の底部のうちバイパス通路との接続部に設けたり、バイパス通路の任意の部分に設けたりすることができる。通水弁をバイパス通路に設けた場合は、バイパス通路の一部を水溜まり部として機能させることが可能である。
【００１２】
通水弁は電磁ソレノイド等のアクチュエータで駆動される遠隔操作式のものでもよいが、実施形態のように水の水位を利用して自動的に開閉するフロート弁を採用すると、構造が簡単でコスト面でも優れているため好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、空気取り入れ口からダーティ室に水が流入しても、その水は通水弁を介してバイパス通路から排気通路に排除される。従って、水は吸気系や燃焼室に流入することはなくて、水が吸気系部材に悪影響を与えたり燃焼を阻害したりすることはない。また、排気通路にリークした水は熱によって瞬時に蒸発するため、排気通路や消音器に悪影響を及ぼすこともない。バイパス通路の負圧は排気ガスの動圧を利用して発生させるものであるため、構造は簡単で動作も確実である。
【００１４】
また、ダーティ室に水抜き穴を空ける必要はないため、道路の冠水等によってダーティ室が水に漬かるような事態に至っても、水位が空気取り入れ口の始端まで上がらない限り水がダーティ室に入り込むことはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の模式図である。
【図２】負圧発生手段を示す図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は通水弁の一例を示す図、（Ｃ）は横型のエアクリーナに適用した例を示す図、（Ｄ）はバイパス通路の遮蔽手段の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(1).内燃機関の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて内燃機関の概要を説明する。
【００１７】
内燃機関は、機関本体１とエアクリーナ２とを有している。機関本体１は、シリンダボア３が形成されると共にクランク軸４が回転自在に保持されたシリンダブロック５と、クランク軸４と反対側においてシリンダブロック５に固定されたシリンダヘッド６と、シリンダヘッド６に固定されたシリンダヘッドカバー７と、シリンダブロック５のクランクケース部に固定されたオイルパン８とを有している。
【００１８】
本実施形態の内燃機関はスラント型であり、機関本体１は、シリンダボア３の軸心Ｏが水平９に近づくように大きく傾斜している。シリンダヘッド６の下面には吸気マニホールド１０が接続されて、これにサージタンク１１を有する吸気通路１２が接続されている。他方、シリンダヘッド６の上面には排気マニホールド１３が接続されており、排気マニホールド１３には、触媒ケース１４を含む排気通路１５が接続されている。
【００１９】
本実施形態のエアクリーナは縦型であり、上向きに開口した本体１７とこれに上から被さった蓋１８とでケースが構成され、ケースの内部にフィルターエレメント２０が配置されている。従って、ケースの内部は、フィルターエレメント２０の下に位置したダーティ室２１と、フィルターエレメント２０の上に位置したクリーン室２２とに区分されており、本体１７には、ダーティ室６に開口した空気取り入れ口２３を設け、蓋１８には、クリーン室２２に開口した空気出口２４を設けている。敢えて述べる必要はないが、空気出口２４は吸気通路１２に接続されている。
【００２０】
なお、本体１７と蓋１８とはクリップで保持されているが、詳細は省略している。フィルターエレメント２０は、その外周部が本体１７と蓋１８とで挟まれて、ずれ不能に保持されている。
【００２１】
(2).エアクリーナの水抜き構造
エアクリーナ２におけるダーティ室２１の底には下向きに凹んだ弁室（フロート室）２６を設けており、弁室２６の下端と排気通路１５のうち触媒ケース１４より下流側の部位とがバイパス通路２７で接続されている。バイパス通路２７には、排気ガスの動圧によって負圧が発生するようになっている。その構造の例を図２に示している。
【００２２】
図２のうち（Ａ）に示す例では、バイパス通路２７の始端部である吸引口２８を排気通路１５の内周面に単純に開口させているが、吸引口２８を、排気ガスの流れ方向と反対側に延びるように傾斜させることにより、排気ガスの流れによって吸引口２８から空気が吸引されるように構成している。また、吸引口２８は、排気通路１５に近づくに従って断面積が大きくなるテーパ状に構成しており、これにより、排気ガスによる吸引作用がより強く発揮される。
【００２３】
図２の（Ｂ）に示す例では、吸引口２８は（Ａ）と同様に傾斜姿勢して、その先端部を排気通路１５の内部に突出させている。この例では、吸引口２８の開口縁には排気ガスの動圧がより強く作用するため、吸引口２８が細くても高い負圧を発生させることができる（排気ガスの圧力は、排気通路１５の中心に近づくほど高くなる。）。
【００２４】
図２の（Ｃ）に示す例は（Ｂ）に示した例の変形例であり、吸引口２８を排気通路１５の中心近くまで延長すると共に、吸引口２８の外周部に排気ガスが進入するガイド穴２９を空けている。この例では、排気ガスによって吸引口２８の内部の空気が強く引かれるため、バイパス通路２７に強い負圧を作用させることができる。
【００２５】
図２のうち（Ｄ）に示す例では、排気通路１５にその内径を絞ったオリフィス部３０を形成して、オリフィス部３０の拡径部３０ａに吸引口２８を開口させている。この例では、排気ガスはオリフィス部３０において流速が高くなるため、バイパス通路２７に対しても強い負圧を作用させることができる。
【００２６】
ダーティ室２１の弁室２６に水が溜まると、通水弁が開いて水は自動的にバイパス通路２７に流れる。通水弁の一例を図３（Ａ）（Ｂ）に示している。この例では、弁室２６は、ダーティ室２１の底に繋がった大径部２６ａと、その先端（下端）に繋がった中間径部２６ｂと、更にその先端（下端）に繋がった小径部２６ｃとで段違い異径構造になっている。大径部２６ａの上には、異物を補集するフィルター２６ｄが配置されている。
【００２７】
そして、中間径部２６ｂには、弁体の一例としての球弁３１が上下動自在に嵌まって、大径部２６ａには円板状（球状でもよい）のフロート３２が上下動自在に配置されており、球弁３１とフロート３２とはロッド３３で一体に繋がっている。従って、弁室２６と球弁３１及びフロート３２で通水弁が構成されている。
【００２８】
球弁３１が小径部２６ｃの上端に当たると小径部２６ｃ及びバイパス通路２７は閉じており、この状態では、フロート３２は大径部２６ａの下端よりも少し上に位置している。従って、球弁３１が小径部２６ｃの上端を塞いだ状態が保持されている。また、バイパス通路２７には負圧が作用しているため、球弁３１が負圧によって小径部２６ｃを塞いだ状態が保持されている。
【００２９】
何らかの理由でダーティ室２１に水が進入して弁室２６に流入すると、水位がフロート３２の下面に到るまでは球弁３１で小径部２６ｃを塞いだ状態が保持されているが、水位がフロート３２まで到ると、フロート３２が上昇することで球弁３１が小径部２６ｃから離脱して、弁室２６とバイパス通路２７とが連通する。これにより、弁室２６に溜まった水はバイパス通路２７から排気通路１５に排出される。従って、ダーティ室２１に流入した水によって吸気系の部材が悪影響を受けたり、燃焼が阻害されたりすることはない。
【００３０】
図示の例では球弁３１とフロート３２とをロッド３３で接続しているが、ロッド３３を使用せずに球弁３１とフロート３２をと一体化してもよい。水が僅かに溜まっただけで開弁させるには、僅かの水でフロート３２を上昇させる必要があるので、球弁３１とフロート３２とを一体化するのは合理的である。弁室から水が抜け切ってから閉弁するのが好ましいが、この点については、球弁３１の戻りが緩慢になるようなダンパ装置を設けたらよい。
【００３１】
(3).他のバリエーション
図３（Ｃ）に示す実施形態は、フィルターエレメント４の左右にダーティ室２１とクリーン室２２とを配置した横型のエアクリーナ２に適用している。このような横型の場合、クリーン室２２にも水が流入するおそれがあるので、ダーティ室２１とクリーン室２２とを枝管３４で弁室３５に接続している。
【００３２】
さて、内燃機関の運転停止中にエアクリーナ２の内部に水が入ると、これがバイパス通路２７を介して排気通路１５に流入するおそれがあり、すると、排気通路１５の腐食等の原因になる虞がある。この点について図３（Ｄ）では、内燃機関の停止中はバイパス通路２７が自動的に閉じるように配慮している。
【００３３】
すなわち図３（Ｄ）の例では、バイパス通路の途中に開閉弁３６を設けて、開閉弁３６をダイヤフラム３７のピスヒン３８で駆動するように設定すると共に、ダイヤフラム３７の駆動室と排気通路１５とを管路３９で接続している。
【００３４】
この例では、機関の運転停止中はダイヤフラム３７のピスヒン３８はばね４０で押されていて開閉弁３６は閉じており、機関が始動されると、管路３９に作用した負圧によってダイヤフラム３７のピスヒン３８がばね４０に抗して後退し、開閉弁３６が開く。従って、機関の運転停止中にダーティ室２１やバイパス通路２７に水が溜まっていても、その水は運転開始と共に排気通路１５に排出されて蒸発する。
【００３５】
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、弁室はバイパス通路の適宜部位に設けてもよい。通水弁としては、ニードル弁やバタフライ弁など、各種の弁を使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本願発明は、エアクリーナ付き内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  機関本体
２  エアクリーナ
６  シリンダヘッド
１０  吸気マニホールド
１２  吸気通路
１３  排気マニホールド
１５  排気通路
１９  ケース
２０  フィルターエレメント
２１  ダーティ室
２２  クリーン室
２３  空気取り入れ口
２４  空気出口
２６  弁室（フロート室）
２７  バイパス通路
２８  吸引口
３１  球弁
３２  フロート
【図１】
2015045286.tif 000003
【図２】
2015045286.tif 000004
【図３】
2015045286.tif 000005