(57)【要約】【課題】車両用内燃機関のエアクリーナ装置において、ケースに水抜き穴を設けても、冠水時にケースの内部に水が流入することを防止する。【解決手段】エアクリーナ装置は本体１７とこれに接続された空気導入通路２２を有しており、本体１７に水抜き穴２４を設けている。空気導入通路２２の下水平部２２ｂに、フロート２８の上昇によって内部を塞ぐ弁装置２５を設けている。弁装置２５は、弁体２７と従動アーム３０及び主動アーム３３とを有しており、フロート２８の上昇が両アーム３０，３３の回動を介して弁体２７の回転に変換される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタエレメントが内蔵されると共に空気導入通路が接続されたケースの底部に水抜き穴を設けている構成であって、
前記空気導入通路に、機関の運転停止状態で車両が水に浸かって水位が前記ケースに至っても、前記空気導入通路を閉塞することで前記水抜き穴からケース内への水の侵入を阻止又は抑止する弁手段が設けられている、
車両搭載内燃機関用エアクリーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両（自動車）に搭載される内燃機関に使用するエアクリーナ装置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、フィルタエレメントが内蔵されたケースを備えており、ケースの内部をフィルタ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導入通路を接続してクリーン室には清浄空気出口を設けた構成になっている。いずれにしても、空気導入通路から雨水や洗浄水がケース（ダーティ室）室に入り込むことがあり、そこで、ケースの底に水抜き穴を空けていることがある。
【０００３】
さて、車両用内燃機関の場合は、車両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、水抜き穴からケース内に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（一方弁）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て吸気系に流水する可能性も高い。従って、抜本的な対策になっているか疑問である。更に、フロート弁（一方弁）は水に晒されるため、水に混入していた異物が軸部に混入して戻り回動せずに機関の始動や運転に支障をきたす可能性もある。
【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、冠水時に水がケース内に入ることを的確に阻止又は抑止しつつ、通常の状態で雨水や洗浄水がケース室に流入した場合の排除は的確に行えるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、フィルタエレメントが内蔵されると共に空気導入通路が接続されたケースの底部に水抜き穴を設けているエアクリーナ装置において、前記空気導入通路に、機関の運転停止状態で車両が水に浸かって水位が前記ケースに至っても、前記空気導入通路を閉塞することで前記水抜き穴からケース内への水の侵入を阻止又は抑止する弁手段が設けられている。
【００１０】
弁手段は様々な構造を採用できる。まず、弁体の構造としては、バタフライ式やニードル式、開閉蓋方式などの各種のものを採用できる。水位の上昇によって弁体を動かす駆動手段としては、水位に応じて動くフロートの動きを弁体の動きに機械的に変換してもよいし、電磁ソレノイドやモータ等の遠隔的に制御できるアクチユェータを使用して、フロート式等の水位センサ（リミットスイッチ）によってアクチユェータを駆動することも可能である。フロートを使用する場合、その形態は任意に設定できる。
【発明の効果】
【００１１】
機関の停止状態では、一般に、スロットルバルブ及び吸排気バルブは閉じていることが多いため、車両が水に浸かって水位がケースまで上昇しても、エアクリーナ装置の空気導入通路が閉じることで、吸気系は閉じた空間になって空気が抜け出ることができなくなる。これにより、水が水抜き穴からケースに侵入しようとしても、水はケースの内圧の抵抗によって侵入できなくなる。或いは、水が多少はケースに侵入しても、フィルタエレメントが濡れる程には侵入できない。また、水がケース内に侵入しても、水位の低下によって水は水抜き穴から排水される。
【００１２】
従って、本願発明では、水抜き穴による雨水や洗浄水の排水機能は確保しつつ、ケースが冠水しても水の影響を無くして次の始動時をトラブルなく行える。また、弁手段を構成する弁体は空気導入通路の内部に配置されていることから、水に濡れることはないため、始動・運転に支障をきたしたりすることはないと共に、弁体の錆びや異物の噛み込みといったことはなくて機能低下も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内燃機関の模式図である。
【図２】第１実施形態の断面図である。
【図３】第１実施形態を示す図で、（Ａ）は動きを示す側面図、（Ｂ）は分離正面図である。
【図４】第２実施形態を示す図で、（Ａ）は縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は一部破断側面図である。
【図５】第３実施形態の縦断側面図である。
【図６】第４実施形態の一部破断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
(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。
【００１５】
内燃機関は、機関本体１とエアクリーナ装置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。
【００１６】
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。サージタンク１１にはスロットルバルブ１３を一体に設けている（別体に設けてもよい。）。他方、シリンダヘッド６の上面には排気マニホールド１４が接続されており、排気マニホールド１４には、触媒ケース１５を含む排気通路１６が接続されている。
【００１７】
本実施形態のエアクリーナ装置２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エレメント１９が配置されている。従って、ケースの内部は、フィルタエレメント１９の下に位置したダーティ室２０と、フィルタエレメント１９の上に位置したクリーン室２１とに区分されており、本体１７には、ダーティ室２０に開口した空気導入通路２２が接続されており、蓋１８には、クリーン室２１に開口した空気出口２３を設けている。
【００１８】
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。フィルタエレメント１９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。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。本体１７の底部には、筒状の水抜き穴２４を設けている。
【００１９】
空気導入通路２２は鉛直部２２ａとその下端に連続した下水平部２２ｂとを有しており、下水平部２２ｂが本体１７に接続されている。そして、下水平部２２ｂに、弁装置（弁手段）２５を設けている。図１では、弁装置２５は模式的に円で表示しているが、具体的な構造は図２，３に表示されている。この点を次に説明する。
【００２０】
(2).弁装置の構造
弁装置２５は、空気導入通路２２の下水平部２２ｂに内蔵した弁体２７と、水位Ｗ２８の上昇によって弁体２７を閉じ回転させるためのフロート２８とを有している。弁体２７は同心型バタフライ方式であり、その中央部を横切るようにして弁軸２９が固定されている。弁軸２９の両端は下水平部２２ｂの外側に突出しており、図示しない軸受けによって下水平部２２ｂに回転自在に保持されている。
【００２１】
図３に明示するように、弁軸２９の両端にはＬ型の従動アーム３０が固定されている。従動アーム３０は弁軸２９と直交した方向に長い部分を有しており、弁体２７が開いている状態では、従動アーム３０の長手部は下向きに延びている。また、通常の状態では従動アーム３０が自重で下向き姿勢になるため、弁体２７は全開姿勢に付勢されている。
【００２２】
機関の運転中は空気導入通路２２に吸引風が発生しているが、弁体２７は全開姿勢において吸引風に対する抵抗が最も小さい安定姿勢になるため、吸引風が弁体２７を全開姿勢に保持する機能を果たしている。従って、弁体２７を配置したことで機関の運転が悪影響を受けることはない。
【００２３】
空気導入通路２２における下水平部２２ｂの下面には、下水平部２２ｂを横切る方向に沿って配置された一対の軸受け３１が固定されており、この軸受け３１に筒体３２が回転自在に保持されており、筒体３２に、一対の主動アーム３３が一緒に回動するように嵌め込み固定されている。
【００２４】
主動アーム３３は、筒体３２に嵌まった下水平部３３ａとその先端から立ち上がった起立部３３ｂとその上端から下水平部３３ｂに向けて延びた上水平部３３ｃとを有しており、上下の水平部３３ａ，３３ｃは下水平部２２ｂの軸線と直交した方向に延びている。軸受け３１は従動アーム３０よりも本体１７に寄った部位に位置しており、起立部３３ｂを従動アーム３０に向けて傾斜させ、上水平部３３ｃを本体１７と反対側から従動アーム３０に当てている。
【００２５】
そして、筒体３２には下向きに延びるロッド３４が固定されており、ロッド３４の下端にフロート２８を取り付けている。ロッド３４は、常に、下に行くに従って本体１７から遠ざかるような姿勢に傾斜しており、例えば軸受け３１に設けたストッパー３５にロッド３４が当たることで、フロート２８の下降下限位置が規制されている。フロート２８の下降下限位置は水抜き穴２４の下端よりも下に位置している。
【００２６】
なお、図３（Ａ）では、主動アーム３３の上下水平部３３ａ，３３ｃはその全体を実線の円に描いているが、これは便宜的なものであり、正確には、主動アーム３３の上下水平部３３ａ，３３ｃの半分は点線で描かれる。
【００２７】
以上の構成において、運転を停止した状態で道路等が冠水して水位Ｗが上昇してくると、水位Ｗが水抜き穴２４に至る前にフロート２８が上昇を開始し、これに伴って弁体２７が開き姿勢から閉じ姿勢に回動していき、水位Ｗが本体１７に至る前にフロート２８が上昇し切って、空気導入通路２２の下水平部２２ｂが弁体２７で全閉される。
【００２８】
すると、機関停止状態ではスロットルバルブ１３が全閉されているため、空気導入通路２２の下水平部２２ｂが弁体２７で全閉されることにより、吸気系の内部は密閉状態になんで空気の逃げ場がなくなり、その結果、本体１７が水に漬かる事態に至っても、水位Ｗが水抜き穴２４から本体１７の内部に流入することはない。
【００２９】
また、多少の水が本体１７に流入しても、水位Ｗの低下と共に水は水抜き穴２４から排出されるのみならず、フィルタエレメント１９が濡れる状態まで水が流入することはないため、次の始動時に影響を受けることはない。
【００３０】
なお、機関の停止状態では吸気弁と排気弁とは閉じていることが多いため（偶数気筒の場合は、構造的な要因によって全の吸気弁と排気弁とが閉じている。）、仮にスロットルバルブ１３が多少開いていても、吸気通路を全閉状態に保持できる。更に、排気管の終端はエアクリーナより低い場合が多いため、スロットル弁と吸気弁及び排気弁が僅かに開いていても、排気系の終端が水で封止されることで吸気系を全閉状態に保持できる。
【００３１】
弁体２７は、従動アーム３０がストッパー３６に当たることで全閉状態に保持されている。また、従動アーム３０がストッパー３６に当たっていることで主動アーム３３も回動不能に保持されているため、水位Ｗがどんどん上昇してもフロート２８は上昇せず、弁体２７は全閉状態に保持されている。本実施形態では、従動アーム３０と主動アーム３３とにより、フロート２８の動きを弁体２７の閉じ回動に変換する連動手段が構成されている。
【００３２】
(3).他の実施形態
図４に示す第２実施形態では、空気導入通路２２の下水平部２２ｂに角形の弁ケース３８を介在させて、弁ケース３８に、一端に弁軸２９を設けた弁体２７を取付けている。すなわち、下水平部２２ｂの分割された１つの端面２２ｃに弁体２７が当接・離脱することで、下水平部２２ｂが開閉される。
【００３３】
そして、フロート２８の上昇動を弁体２７の閉じ回動に変換する連動手段として、弁軸２９の両端に従動アーム３０を固定して、弁ケース３８に主動アーム３３をガイド筒３９にて上下スライド自在に配置し、主動アーム３３の上端で従動アーム３０を下方から押している。
【００３４】
主動アーム３３は、下水平部２２ｂの軸線方向から見て左右の起立部を有する上向き開口コの字形になっており、左右の起立部の上端で従動アーム３０を押している。また、主動アーム３０は弁軸２９よりも本体１７の側に寄っており、そこで、従動アーム３０は弁軸２９の軸線方向から見てく字形に曲げている。
【００３５】
本実施形態では、フロート２８は上限まで上昇すると水位Ｗが上がってもそれ以上には上昇しないが、フロート２８に作用する水の上向き押動力は水位の上昇と共に強くなるため、弁体２７が下水平部２２ｂの端面２２ｃに強く密着した全閉状態がしっかり保持される。この点は、本実施形態の利点の一つである。
【００３６】
図５に示す第３実施形態では弁体２７がニードル式になっており、弁体２７が後退した状態で空気の流れを確保するため、下水平部２２ｂには膨らみ部２２ｄを設けている。弁体２７は下水平部２２ｂの軸心を通るガイド軸４０が一体に設けられており、ガイド軸３０は、下水平部２２ｂに内蔵したガイド筒４１にスライド自在に保持されている。ガイド筒４１は、周方向に飛び飛びで配置したブリッジ４１′で下水平部２２ｂに固定されている。
【００３７】
この実施形態も、フロート２８（図示せず）が固定されたロッド３４を有している。ロッド３４の上端部が下水平部２２ｂの内部に入り込んでおり、下水平部２２ｂを横切る方向に延びる平状のピン４２により、下水平部２２ｂに回動自在に連結されている。
【００３８】
ロッド３４のうち下水平部２２ｂの内部に入り込んだ部分には長穴４３が形成されており、ガイド軸４０に設けたピン４４を長穴４３に嵌め込んでいる。このため、水位が上昇するとロッド３４の傾斜姿勢が大きくなって弁体２７が前進し、下水平部２２ｂが閉じられる。この実施形態でも、水位が高くなるほどフロート２８に対する上向き圧力が高くなって、弁体２７は下水平部２２ｂをしっかり閉じる。
【００３９】
図６に示す第４実施形態では、弁軸２９にギア４５を固定し、駆動シンリダ４６に設けたピストン４７にラック４８を固定し、ラック４８をギア４５に噛合させている。そして、空気導入通路２２の下水平部２２ｂ等の任意の部位に軸心を上下方向の姿勢にした加圧シリンダ４９を配置し、加圧シリンダ４９に嵌め入れたピストン５０にロッド３４を固定し、これにフロート２８を取付けている。加圧シリンダ４９の上端部と駆動シリンダ４６の終端部とは、管路５１で接続されている。
【００４０】
この実施形態では、水位が上昇するとフロート２８が上昇して加圧シリンダ４９のピストン５０が上昇し、すると、加圧シリンダ４９の内部の空気が駆動シリンダ４６に移行することでラック４８が前進し、これによってギア４５及び弁体２７が回転する。下水平部２２ｂの内部に弁体２７が閉じ姿勢で当接するストッパーを設けて、水位が高くなるほど弁体２７がストッパーに強く当たるように構成することも可能である。空圧に代えて油圧を採用することも可能である。
【００４１】
図示の説明は省略するが、弁体２７をモータや電磁ソレノイド等のアクチユェータで駆動すること可能である。この場合は、フロートでＯＮになるリミットスイッチを設けて、リミットスイッチのＯＮによって弁体２７を動かしたらよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本願発明は、エアクリーナ装置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】
【００４３】
１  機関本体
２  エアクリーナ装置
６  シリンダヘッド
１０  吸気マニホールド
１７  ケースを構成する本体
１８  ケースを構成する蓋
１９  フィルタエレメント
２０  ダーティ室
２１  クリーン室
２２  空気導入通路
２５  弁装置（弁手段）
２７  弁体
２８  フロート
２９  弁軸
３０  連動手段を構成する従動アーム
３２  軸受け
３３  連動手段を構成する主動アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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