(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレットを有する第１ハウジングと、アウトレットを有する第２ハウジングと、前記第１ハウジングの開口及び前記第２ハウジングの開口の間に介在される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ハウジング及び前記第２ハウジングの少なくとも一方は、通気性材料により形成された吸音層と、前記吸音層の内面に固定され、前記吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成された内側表皮層とを有する減音壁部を備え、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングのうち前記減音壁部を備えるハウジングには、前記インレット、前記アウトレット、及び前記開口の周縁を形成するフランジの少なくとも１つを構成する樹脂成形部が前記減音壁部と一体に形成されており、
前記吸音層は、厚肉部と、前記厚肉部に比べて前記通気性材料の圧縮度が大きくされた薄肉部とを有し、
前記厚肉部と前記薄肉部との間には、前記厚肉部から前記薄肉部にかけて肉厚が徐々に薄くされた徐変部が設けられており、
前記減音壁部における前記薄肉部が前記樹脂成形部に連結されている、
内燃機関のエアクリーナ。
【請求項２】
前記内側表皮層の通気度が、３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上、５０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下の範囲内である、
請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナ。
【請求項３】
前記通気性材料は不織布である、
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。
【請求項４】
前記第１ハウジングのみに前記減音壁部が設けられている、
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。
【請求項５】
前記吸音層の外側には、前記吸音層よりも通気度の低い材料により形成された外側層が設けられている、
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】
前記内側表皮層は通気性を有しており、
前記内側表皮層と前記吸音層との間には、燃料蒸気を吸着する吸着剤が介在されている、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関のエアクリーナ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載内燃機関のエアクリーナは、インレットを有する第１ハウジングと、アウトレットを有する第２ハウジングと、第１ハウジングの開口と第２ハウジングの開口との間に介在されるフィルタエレメントとを備えている。
【０００３】
特許文献１に記載のエアクリーナでは、濾紙や不織布、連続気泡のスポンジなどの多孔質材料からなる吸音材によりハウジングの壁部が形成されている。特許文献２に記載のエアクリーナのハウジングは、発泡ポリウレタンなどの吸音層により内壁面が形成されている。これらのエアクリーナによれば、吸音材により吸気騒音が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１６６０号公報
【特許文献２】実開昭６４−１１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エアクリーナにおいては、吸気騒音のうち低周波数帯の成分の音圧レベルが高周波数帯の成分の音圧レベルに比べて大きく、騒音の主な原因になっていることを本願発明者が発見した。しかしながら、上記吸音材や吸音層を有する従来のエアクリーナでは、低周波数帯の成分を低減することが難しい。
【０００６】
本発明の目的は、吸気音の低周波数帯の成分を効果的に低減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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための内燃機関のエアクリーナは、インレットを有する第１ハウジングと、アウトレットを有する第２ハウジングと、前記第１ハウジングの開口及び前記第２ハウジングの開口の間に介在されるフィルタエレメントとを備えている。前記第１ハウジング及び前記第２のハウジングの少なくとも一方は、通気性材料により形成された吸音層と、前記吸音層の内面に固定され、前記吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成された内側表皮層とを有する減音壁部を備える。
【０００８】
こうした構成によれば、吸音層の内面に、吸音層よりも通気度の低い材料により形成された内側表皮層が固定されている。このため、内側表皮層に入射される吸気音のうち内側表皮層の共振周波数と同じ周波数の成分によって内側表皮層が共振される。
【０００９】
ここで、内側表皮層の共振周波数は、内側表皮層により通気を阻止される空気の質量が大きくなるほど、内側表皮層の通気度が小さくなるほど低くなる。
上述したように、内側表皮層が吸音層よりも通気度の低い材料により形成されているため、内側表皮層が設けられていない構成に比べて、より低い周波数帯の成分（以下、低周波数帯の成分）が内側表皮層を共振させるとともにその振動のエネルギが吸音層を振動させて摩擦熱に変換されることで消費される。したがって、内側表皮層にて反射される反射音の低周波数帯の成分が低減される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸気音の低周波数帯の成分を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関のエアクリーナの一実施形態について、エアクリーナ全体の斜視構造を示す斜視図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図。
【図４】減音壁部の作用を説明するための減音壁部の断面図。
【図５】減音壁部の作用を説明するためのばねマスモデル。
【図６】減音壁部の作用を説明するためのばねマスモデルの近似モデル。
【図７】変形例における圧縮壁部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図３を参照して、一実施形態について説明する。
図１〜図３に示すように、エアクリーナは車載内燃機関の吸気通路に設けられるものであり、筒状のインレット１８を有する第１ハウジング１０と、筒状のアウトレット２８を有する第２ハウジング２０とを備えている。
【００１３】
図２及び図３に示すように、第１ハウジング１０は、上部開口１１を取り囲む周壁１２と底壁１３とを備えている。上部開口１１の周縁には、外周側に向けて突出するフランジ１６が全周にわたって形成されている。インレット１８は、周壁１２の外周面に突設されている。
【００１４】
第２ハウジング２０は、下部開口２１を取り囲む周壁２２と頂壁２３とを備えている。下部開口２１の周縁には、外周側に向けて突出するフランジ２６が全周にわたって形成されている。アウトレット２８は、周壁２２の外周面に突設されている。
【００１５】
第１ハウジング１０の上部開口１１と第２ハウジング２０の下部開口２１との間には、フィルタエレメント３０が介在されている。フィルタエレメント３０は、例えば濾紙や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た濾過部３１と、濾過部３１の外周縁に設けられた環状のシール部３２とを有している。
【００１６】
第１ハウジング１０のフランジ１６と第２ハウジング２０のフランジ２６とによりシール部３２が挟持されることにより、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との間がシールされている。
【００１７】
次に、第１ハウジング１０の構造について詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、第１ハウジング１０は、硬質樹脂材料により形成された樹脂成形部１５と、不織布シートなどにより形成された減音壁部１４とを有している。樹脂成形部１５は、インサート成形により減音壁部１４と一体に形成されている。
【００１８】
樹脂成形部１５は、フランジ１６、インレット１８、周壁１２の一部を構成する部位であり、フランジ１６とインレット１８との間に介在する樹脂壁部１７、並びに樹脂壁部１７の外周面及びフランジ１６から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ１９により構成されている。
【００１９】
減音壁部１４は、周壁１２のうち樹脂成形部１５を除いた部分と、底壁１３とにより構成されている。
次に、減音壁部１４の断面構造について詳細に説明する。
【００２０】
図２及び図３に示すように、減音壁部１４は、不織布シートにより形成された吸音層４１と、吸音層４１よりも通気度の低い不織布シートにより形成され、吸音層４１の内面に接着剤により固定された内側表皮層４３と、非通気性のフィルムにより形成され、吸音層４１の外面に接着剤により固定された外側表皮層４４とを有している。
【００２１】
＜吸音層４１＞
吸音層４１を形成する不織布シートは、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維により構成されている。
【００２２】
吸音層４１を形成する不織布シートの目付け量は、３００ｇ／ｍ２〜１５００ｇ／ｍ２であることが好ましい。
図２及び図３に示すように、吸音層４１は、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍの厚さの不織布シートを熱プレスすることにより成形されている。吸音層４１は、厚肉部４１ａと、厚肉部４１ａに比べて不織布の圧縮度が大きくされた薄肉部４１ｂと、厚肉部４１ａと薄肉部４１ｂとの間に位置し、厚肉部４１ａから薄肉部４１ｂにかけて肉厚が徐々に薄くされた徐変部４１ｃとを有している。厚肉部４１ａと、徐変部４１ｃのうちの肉厚が比較的厚い部位が、吸気音を吸収して低減する吸音効果を奏する。
【００２３】
厚肉部４１ａは、第１ハウジング１０の底壁１３の中央部から、同中央部よりもインレット１８から離間する側（図２の右側）にわたって設けられている。厚肉部４１ａの肉厚は、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
薄肉部４１ｂは、減音壁部１４の縁部に相当する部分全体にわたって設けられている。減音壁部１４の縁部は、その厚さ方向の両側から樹脂成形部１５の挟持部１５ａにより挟持されており、このことによって減音壁部１４と樹脂成形部１５とが一体に形成されている。薄肉部４１ｂの肉厚は、１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
＜内側表皮層４３＞
内側表皮層４３を形成する不織布シートは、例えばＰＥＴからなる主繊維と、ＰＰ（ポリプロピレン）からなり、主繊維同士を結合するバインダ繊維とにより構成されている。
【００２６】
内側表皮層４３の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上であることが好ましく、５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上であることがより好ましい。
【００２７】
また、内側表皮層４３の通気度は、５０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下であることが好ましく、２０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下であることがより好ましい。
本実施形態では、内側表皮層４３の通気度は、５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ〜２０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓである。
【００２８】
内側表皮層４３の厚さは、１μｍ〜５００μｍであることが好ましい。本実施形態の内側表皮層４３の厚さは、例えば１０μｍ〜１５μｍである。
＜外側表皮層４４＞
外側表皮層４４は、例えばＰＰからなる防水性のフィルムである。外側表皮層４４の厚さは、１０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。
【００２９】
次に、第２ハウジング２０の構造について詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、第２ハウジング２０は、硬質樹脂材料により形成された樹脂成形部２５と、圧縮された不織布シートなどにより形成された圧縮壁部２４とを有している。樹脂成形部２５は、インサート成形により圧縮壁部２４と一体に形成されている。
【００３０】
樹脂成形部２５は、フランジ２６、アウトレット２８、周壁２２の一部を構成する部位であり、フランジ２６とアウトレット２８との間に介在する樹脂壁部２７、並びに樹脂壁部２７の外周面及びフランジ２６から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ２９により構成されている。
【００３１】
圧縮壁部２４は、周壁２２のうち樹脂成形部２５を除いた部分と、頂壁２３とにより構成されている。
次に、圧縮壁部２４の断面構造について詳細に説明する。
【００３２】
図２及び図３に示すように、圧縮壁部２４は、前述した吸音層４１と同一の不織布シートにより形成された圧縮層４２と、圧縮層４２の内面に接着剤により固定された内側表皮層４３と、圧縮層４２の外面に接着剤により固定された外側表皮層４４とを有している。内側表皮層４３及び外側表皮層４４は、減音壁部１４を構成する内側表皮層４３及び外側表皮層４４と同一である。
【００３３】
圧縮層４２は、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍの厚さの不織布シートを熱プレスすることにより成形されている。圧縮層４２の肉厚は、１〜３ｍｍであることが好ましい。
圧縮壁部２４の縁部は、その厚さ方向の両側から樹脂成形部２５の挟持部２５ａにより挟持されており、このことによって圧縮壁部２４と樹脂成形部２５とが一体に形成されている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、第１ハウジング１０では、吸音層４１の内面に、吸音層４１よりも通気度の低い材料により形成された内側表皮層４３が接着剤により固定されている。このため、内側表皮層４３に入射される吸気音Ｅｉのうち内側表皮層４３の共振周波数Ｆと同じ周波数の成分によって内側表皮層４３が共振される。なお、Ｅｒは、内側表皮層４３にて反射される反射音である。Ｅｔは、減音壁部１４を透過する透過音である。
【００３５】
減音壁部１４のばねマスモデルを図５に示す。
ここで、Ｋ１は、吸音層４１のばね定数（Ｎ／ｍｍ）であり、Ｍ１は、吸音層４１の質量（ｋｇ）である。Ｋ２は、吸音層４１と内側表皮層４３との間のばね定数（Ｎ／ｍｍ）であり、Ｍ２は、内側表皮層４３の質量（ｋｇ）と、内側表皮層４３により通気を阻止される空気の質量（ｋｇ）との和である。Ｍ２は、内側表皮層４３の音響透過率Ｔ２に依存する。すなわち、内側表皮層４３の通気度が小さくなるほど、Ｍ２は大きな値になる。また、Ｃ１，Ｃ２はいずれも減衰係数である。
【００３６】
ここで、Ｃ１、Ｃ２、及びＫ２は、内側表皮層４３の共振周波数Ｆへの寄与度が無視できるほど小さい。このため、図５に示すばねマスモデルは、図６に示す近似モデルによって近似することができる。したがって、内側表皮層４３の共振周波数Ｆ（Ｈｚ）は、以下の式１により近似することができる。
【００３７】
【数１】
0006642253.tif 000002
式１から明らかなように、内側表皮層４３の共振周波数Ｆは、Ｋ１が大きくなるほど高くなり、Ｍ１及びＭ２が大きくなるほど低くなる。また、前述したように、内側表皮層４３の通気度が小さくなるほど、Ｍ２は大きな値になる。したがって、内側表皮層４３の共振周波数Ｆは、内側表皮層４３の通気度が小さくなるほど低くなる。
【００３８】
上述したように、内側表皮層４３が吸音層４１よりも通気度の低い材料により形成されているため、内側表皮層４３が設けられていない構成に比べて、より低い周波数帯の成分（以下、低周波数帯の成分）が内側表皮層４３を共振させるとともにその振動のエネルギが吸音層４１の繊維を振動させて繊維同士の摩擦熱に変換されることで消費される。したがって、内側表皮層４３にて反射される反射音Ｅｒの低周波数帯の成分が低減される。
【００３９】
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ハウジング１０は、不織布により形成された吸音層４１と、吸音層４１の内面に固定され、吸音層４１よりも通気度の低い材料により形成された内側表皮層４３とを有する減音壁部１４を備えている。
【００４０】
こうした構成によれば、上述した作用を奏することにより、吸気音の低周波数帯の成分を効果的に低減することができる。
（２）内側表皮層４３の通気度が、５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上、２０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下の範囲内である。
【００４１】
仮に、内側表皮層４３を非通気性材料により形成すると、Ｍ２が更に大きくなり、内側表皮層４３の共振周波数Ｆが更に小さくなる。このため、吸気音のより低い周波数の成分を低減することができると考えられる。
【００４２】
ただし、この場合、吸気音が吸音層４１にほとんど達しなくなるため、吸音層４１による吸音効果が発揮されにくくなる。その結果、吸気音における１ｋＨｚよりも高い高周波数帯の成分が低減されにくくなるという背反が生じる。
【００４３】
この点、上記構成によれば、内側表皮層４３の通気度が５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上、２０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下の範囲内であるため、内側表皮層４３の通気度が過度に低く設定されることにより上述した背反が生じることを阻止できる。したがって、吸気音のうち１ｋＨｚよりも高い周波数帯の成分を吸音層４１による吸音作用により低減することができる。また、吸気音のうち１ｋＨｚ以下の低周波数帯の成分を内側表皮層４３の共振を利用して低減することができる。したがって、吸気音のより広い周波数帯の成分を低減することができる。
【００４４】
（３）内側表皮層４３が吸音層４１に接着剤により固定されている。このため、吸音層４１に対して内側表皮層４３を容易且つ強固に固定することができる。したがって、内燃機関の運転時に発生する吸気負圧によって内側表皮層４３が吸音層４１から剥がれることを適切に回避できる。
【００４５】
（４）吸音層４１よりも通気度の低い内側表皮層４３により第１ハウジング１０の内面が形成されている。
こうした構成によれば、内側表皮層４３を有していない構成、すなわち吸音層４１が第１ハウジング１０の内部に露出する構成に比べて、第１ハウジング１０の内面の平滑度が高められる。したがって、第１ハウジング１０の内面に沿ってエアが円滑に流れるようになり、通気抵抗を低減することができる。
【００４６】
（５）第１ハウジング１０には、フランジ１６、インレット１８、及びフランジ１６とインレット１８との間に介在される樹脂壁部１７を構成する樹脂成形部１５が、減音壁部１４と一体に形成されている。
【００４７】
フランジ１６は、フィルタエレメント３０のシール部３２が圧接される部位であることから高い剛性が求められる。また、インレット１８はインレットダクト（図示略）が接続される部位であることから高い剛性が求められる。この点、上記構成によれば、第１ハウジング１０の剛性が不足することを適切に回避できる。
【００４８】
（６）吸音層４１は、厚肉部４１ａと、厚肉部４１ａと比べて不織布の圧縮度が大きくされた薄肉部４１ｂとを有し、減音壁部１４における薄肉部４１ｂが樹脂成形部１５に連結されている。
【００４９】
こうした構成によれば、減音壁部１４のうち薄肉部４１ｂにより樹脂成形部１５に連結される部位の剛性を高めることができるとともに、厚肉部４１ａにより吸音層４１による吸音効果を発揮させることができる。
【００５０】
（７）厚肉部４１ａと薄肉部４１ｂとの間には、厚肉部４１ａから薄肉部４１ｂにかけて肉厚が徐々に薄くされた徐変部４１ｃが設けられている。
こうした構成によれば、厚肉部４１ａと薄肉部４１ｂとの間で吸音層４１の肉厚が急変する段差が生じにくくなる。このため、第１ハウジング１０の内部においてエアが円滑に流れるようになり、通気抵抗を低減することができる。
【００５１】
（８）第１ハウジング１０のみに減音壁部１４が設けられている。
減音壁部１４の厚肉部４１ａは薄肉部４１ｂに比べて、剛性が低く、耐負圧性が低い。第１ハウジング１０はフィルタエレメント３０よりも吸気上流側に位置しているため、第１ハウジング１０に作用する負圧は第２ハウジング２０に作用する負圧に比べて小さい。
【００５２】
この点、上記構成によれば、第１ハウジング１０のみに減音壁部１４が設けられており、第２ハウジング２０には、減音壁部１４が設けられていない。このため、第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０の耐負圧性の確保と、減音壁部１４による吸気音の低減との両立を図ることができる。
【００５３】
（９）吸音層４１の外側には、非通気性の外側表皮層４４が設けられている。このため、減音壁部１４を透過する透過音Ｅｔを低減することができる。また、外側表皮層４４が防水性であることから、吸音層４１を通じてエアクリーナの内部への水の侵入を阻止することができる。
【００５４】
（１０）第１ハウジング１０の一部が共に不織布からなる吸音層４１及び内側表皮層４３を有する減音壁部１４により形成されている。また、第２ハウジング２０の一部が共に不織布からなる圧縮層４２及び内側表皮層４３を有する圧縮壁部２４により形成されている。
【００５５】
こうした構成によれば、第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０の全体が硬質樹脂材料により形成される構成に比べて、第１ハウジング１０及び第２ハウジング２０の軽量化、ひいてはエアクリーナの軽量化を容易に行うことができる。
【００５６】
（１１）樹脂成形部１５，２５は、減音壁部１４の薄肉部４１ｂ及び圧縮壁部２４の圧縮層４２をそれぞれ挟持する挟持部１５ａ，２５ａを備えている。
こうした構成によれば、減音壁部１４や圧縮壁部２４に樹脂成形部１５，２５をインサート成形する際に、挟持部１５ａ，２５ａを形成する樹脂が、減音壁部１４の薄肉部４１ｂや圧縮壁部２４の圧縮層４２のより広い範囲に染み込む。したがって、減音壁部１４の薄肉部４１ｂや圧縮壁部２４と樹脂成形部１５，２５とをアンカー効果によって強固に接合することができる。
【００５７】
＜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。
・図７に示すように、圧縮壁部２４の内側表皮層４３と圧縮層４２との間に、燃料蒸気を吸着する吸着剤５０を介在させることもできる。また、減音壁部１４の内側表皮層４３と吸音層４１との間に吸着剤５０を介在させてもよい。この場合、機関停止中に吸気通路を通じてエアクリーナに流入する燃料蒸気を吸着剤５０により吸着することができる。このため、吸気通路の途中に吸着シートを設ける構成とは異なり、通気抵抗の悪化を回避できる。
【００５８】
・例えば不織布シートなどの通気性材料により外側表皮層４４を形成することもできる。この場合、外側表皮層を吸音層４１よりも通気度の低い材料により形成すればよい。外側表皮層（外側層）を省略することもできる。
【００５９】
・第２ハウジング２０に減音壁部を設定することもできる。また、第２ハウジング２０全体を樹脂成形部によって形成することもできる。
・吸音層４１の徐変部４１ｃを省略することもできる。
【００６０】
・第１ハウジング１０全体を減音壁部１４により形成することもできる。すなわち、樹脂成形部１５を省略することもできる。
・例えば発泡ポリウレタンなどにより吸音層４１を形成することもできる。
【００６１】
・内側表皮層４３の通気度を３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓよりも小さくすることもできる。また、内側表皮層４３の通気度を５０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓよりも大きくすることもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…第１ハウジング、１１…上部開口、１２…周壁、１３…底壁、１４…減音壁部、１５…樹脂成形部、１５ａ…挟持部、１６…フランジ、１７…樹脂壁部、１８…インレット、１９…リブ、２０…第２ハウジング、２１…下部開口、２２…周壁、２３…頂壁、２４…圧縮壁部、２５…樹脂成形部、２５ａ…挟持部、２６…フランジ、２７…樹脂壁部、２８…アウトレット、２９…リブ、３０…フィルタエレメント、３１…濾過部、３２…シール部、４１…吸音層、４１ａ…厚肉部、４１ｂ…薄肉部、４１ｃ…徐変部、４２…圧縮層、４３…内側表皮層、４４…外側表皮層（外側層）、５０…吸着剤。
【図１】
0006642253.tif 000003
【図２】
0006642253.tif 000004
【図３】
0006642253.tif 000005
【図４】
0006642253.tif 000006
【図５】
0006642253.tif 000007
【図６】
0006642253.tif 000008
【図７】
0006642253.tif 000009