(57)【要約】【課題】エンジン１の燃焼室への水の浸入を十分に規制し、燃焼の不安定化や停止などの不具合を解消する。【解決手段】吸気ダクト８を、吸気入口部８０ａから車両の後方に向かって延びる第１ダクト８０と、下流端部がエアクリーナ７のハウジング（上流側のハウジング部材７０）に接続された第２ダクト８１とに分割する。第１ダクト８０の下流端部（後端部）に液溜まり部８２を設けて上方に開口させるとともに、その上方に離間させて第２ダクト８１の上流端部８１ａを開口させる。第１ダクト８０を、吸気入口部８０ａおよび液溜まり部８２の位置が車幅方向にずれるように湾曲させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナよりも吸気流の上流側に設けられた吸気ダクトに、外気を取り入れる入口部よりも低位置の液溜まり部が設けられているエンジンの吸気装置において、
前記吸気ダクトが、前記入口部から車両の後方に向かって延びる第１ダクトと、下流端部が前記エアクリーナのハウジングに接続された第２ダクトとに分割され、
前記液溜まり部が前記第１ダクトの下流端部である後端部において上方に開口し、その上方に離れて前記第２ダクトの上流端部が開口しており、
前記第１ダクトは、その入口部および液溜まり部の位置が車幅方向にずれるように湾曲していることを特徴とするエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの吸気装置に関し、特に、エアクリーナよりも吸気流の上流側に位置する吸気ダクトの構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に、自動車などの車両に搭載されるエンジンの吸気系には、吸気中の塵埃を除去するためのエアクリーナが配設されており、上流側の吸気ダクトから吸い込んだ外気をフィルタによって濾過するようになっている。また、例えば特許文献１に記載された吸気装置では、吸気とともに吸い込んだ雪がエアクリーナに浸入しないように、吸気ダクトの途中で吹き溜まるような構造としている。
【０００３】
すなわち、エンジンの吸気効率を高めるためには、エンジンルーム内の暖められた空気ではなく、これに比べて温度の低い外気を取り入れることが好ましいし、車両の走行中にはラム圧も利用することができる。そこで一般的に、吸気ダクトの上流側の部分はラジエータの上部を乗り越えて、車両の前方に向かって開口するように設けられており、その前端部が外気の取り入れ口（吸気の入口部）となっている。
【０００４】
こうした構造では、降雪時に走行風に乗って吸気ダクトに吸い込まれた雪がエアクリーナのハウジングにまで浸入し、フィルタを閉塞するおそれがあるので、前記特許文献１の吸気装置では、吸気ダクトを途中で下方にＵ字状に湾曲させるとともに、その最低位置に容積室を設けている。こうすると、吸気ダクトに吸い込まれた雪がＵ字状の湾曲部に沿って流れる吸気に追従できず、容積室に吹き溜まるようになる。
【０００５】
さらに、前記特許文献１の吸気装置では前記のＵ字状の湾曲部および容積室を、ラジエータファンからの熱風が直接、吹き当たるように配置している。こうすると、前記のように容積室に吹き溜まった雪が溶かされて、容積室の側壁に設けられた水抜き穴から排水されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１３７０１２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、自動車のような車両は、台風による大雨などによって冠水した道路を走行することもあり、深い水溜まりに比較的高い車速で進入してしまうと、バンパー下の開口部から浸入した水がラジエータによって堰き止められたようになって、その水位が一時的に急上昇することがある。こうして上昇した水位がラジエータの上方にて開口する吸気ダクトの入口部に達すれば、水が流れ込んでしまう。
【０００８】
このようにして吸気ダクトに流れ込んだ水の一部は、エアクリーナを通過してエンジンの燃焼室にまで吸い込まれ、燃焼の不安定化やエンジンの停止、損傷などの不具合を引き起こすおそれがある。この点、前記従来例の吸気装置では、吸気中を漂う雪片が吸気ダクトの途中で吹き溜まるようになっているものの、吸気ダクトに流れ込んだ水を堰き止めることはできないので、前記の不具合を解消することはできない。
【０００９】
このような不具合を考慮して本発明の目的は、エアクリーナよりも上流側の吸気ダクトの途中に入口部よりも低位置の液溜まり部を設けて、その下流側への水の流入を概ね阻止し、エンジンへの水の浸入を十分に規制して、燃焼の不安定化などの不具合を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成すべく本発明は、エアクリーナよりも吸気流の上流側に設けられた吸気ダクトに、外気を取り入れる入口部よりも低位置の液溜まり部を設けたエンジンの吸気装置を対象として、まず、前記吸気ダクトを、前記入口部から車両の後方に向かって延びる第１ダクトと、下流端部が前記エアクリーナのハウジングに接続された第２ダクトとに分割する。
【００１１】
そして、前記液溜まり部を前記第１ダクトの下流端部である後端部において上方に開口させるとともに、その上方に離して前記第２ダクトの上流端部を開口させ、その上さらに前記第１ダクトを、その入口部および液溜まり部の位置が車幅方向にずれるように湾曲させたものである。なお、前記の「位置が車幅方向にずれる」というのは、車両の前後方向に見て入口部および液溜まり部が重ならない、という意味である。
【００１２】
前記の特定事項により、例えば車両が冠水路などを走行しいているときに、吸気ダクトに水が流れ込んだとしても、この水が流れるのは第１ダクトの液溜まり部までであり、この液溜まり部が上方に開口しているので、溢れた水は吸気ダクトの外へ排出されることになる。一方、吸気の流れは液溜まり部の上方に向かい、そこに開口する第２ダクトに吸い込まれてエンジンの燃焼室に供給される。つまり、液溜まり部において吸気の流れと水の流れとを好適に分離し、その下流側への吸気の供給を担保しながら、水の流入は阻止することができる。
【００１３】
しかも、前記のように水が流入する第１ダクトは、その入口部および液溜まり部の位置が車幅方向にずれるように湾曲しているので、この第１ダクトを流れる水には車幅方向に向かう力が付与されて、液溜まり部において水の流れが渦を巻くようになる。これにより水の流れの勢いが削がれ、液溜まり部の上方への水跳ねも抑制される。よって、第２ダクトからエンジンの燃焼室への水の浸入を十分に規制して、燃焼の不安定化やエンジンの停止、損傷などの不具合が起きないようにすることができる。
【００１４】
また、第２ダクトの上流端部の開口の下方に第１ダクトの液溜まり部が位置しており、エンジンルーム内で暖められて上昇する空気を遮ることになるので、第２ダクトに吸い込まれる空気の温度の上昇も抑制される。よって、前記したようにエンジンの燃焼室への水の浸入を十分に規制しながら、比較的温度の低い外気を導入するという、相容れない要求を高い次元で両立できる。
【００１５】
好ましくは前記第２ダクトの上流端部を、エンジンなどの熱源とは反対側に向かって開口させることである。例えばエアクリーナがエンジンの前方に配置されているのであれば、第２ダクトの上流端部を前方に向かって開口させればよく、エアクリーナがエンジンの左側に配置されているのであれば、第２ダクトの上流端部を左側に向かって開口させればよい。
【００１６】
また、好ましいのは、前記第２ダクトの上流側の部分を車幅方向に延びるように設けて、上下方向に見ると、第１ダクトの後側の部分と交差するように配置することである。こうすると、液溜まり部の後側壁に衝突し、後方に向かって跳ね上がる水が第２ダクトに浸入し難くなって、エンジンの燃焼室への水の浸入をより規制し易い。
【００１７】
さらに、そうして第２ダクトの上流側の部分を車幅方向に延びるように設けるのであれば、その上流端部が開口する向きを、第１ダクトの液溜まり部が入口部に対してずれている側にするのが好ましい。こうすれば、第１ダクトの湾曲形状に沿って車幅方向に指向される水の流れが液溜まり部の側壁に衝突して、水が跳ね上がっても第２ダクトには浸入し難いからである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るエンジンの吸気装置によると、自動車などの車両が冠水した道路を走行しているときに、水溜まりの水などが吸気ダクトに流れ込んだとしても、この水は上流側の第１ダクトの液溜まり部から排出され、下流側の第２ダクトへは流入しない。よって、エンジンの燃焼室への水の浸入を十分に規制して、燃焼の不安定化やエンジンの停止、損傷などの不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】エンジンが自動車のエンジンルームに搭載された状態で、本発明に係るエンジンの吸気装置を上方から見た概略構成図である。
【図２】自動車の左側から見たエアクリーナおよびその上流側の吸気ダクトの側面図である。
【図３】エアクリーナおよび吸気ダクトの斜視図である。
【図４】自動車の左側から見てエアクリーナと、第１ダクトおよびその水の流れとを示す断面図である。
【図５】第１ダクトおよびその水の流れを上方から見て示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されたエンジン１の吸気系に本発明を適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、エンジン１の搭載されている自動車（図示せず）のエンジンルーム２を上方から見たものであり、同図において模式的に示すようにエンジンルーム２の左右両側には、それぞれ前後方向に延びるフロントサイドメンバー２ａと、エプロンメンバ２ｂ、サスタワー２ｃなどが設けられている。また、フロントサイドメンバー２ａの前端部の付近には、図示しないラジエータサポートに支持されてラジエータ３が配設されている。
【００２２】
そして、ラジエータ３の後方やや右寄りにエンジン１が横置き搭載され、図示しないエンジンマウントを介してフロントサイドメンバー２ａに支持されている。また、エンジン１の車体左側（図１における右側）には、オートマチックトランスミッション（以下ＡＴという）４が取り付けられている。なお、以下では自動車の車体の前後左右をそれぞれ、簡略化して単に前後左右と呼ぶものとする。
【００２３】
一例としてエンジン１は直列３気筒ガソリンエンジンであり、図示しない気筒内の燃焼室に空気を供給するために、気筒毎に分岐する吸気通路を有する吸気マニホルド５や、その上流側（吸気の流れの上流側）で吸気の流れを絞るスロットルバルブ６などが装備されている。また、吸気系の上流側には吸気を濾過するためのエアクリーナ７が設けられている。
【００２４】
この例ではエアクリーナ７はエンジンルーム２の左側前方の隅部に配設され、その右側から延びる下流側の吸気ダクト１０がスロットルバルブ６に接続されている。一方、エアクリーナ７よりも上流側の吸気ダクト８は、ラジエータ３の上部を乗り越えて前方に向かって開口している。なお、図１において符号９として示すのは、エンジンルーム２における車両左側かつ後側に配置されたバッテリである。
【００２５】
図２、３には拡大して示すようにエアクリーナ７は、上流側および下流側の２つのハウジング部材７０，７１を組み合わせ、その内部にフィルタエレメント７２（図４を参照）を配設したものである。前記ハウジング部材７０，７１は、それぞれ樹脂の成形品であって、一方に開放された矩形ボックス状をなし、その開放端には全周に亘ってフランジ７０ａ，７１ａが設けられている。
【００２６】
そして、それら２つのハウジング部材７０，７１の開放端同士を突き合わせて、４つの角部を金属製のクランプ７３によって把持することにより、エアクリーナ７のハウジングが構成されている。また、図４に表れているように２つのハウジング部材７０，７１のフランジ７０ａ，７１ａの間には、フィルタエレメント７２の外周に突設されたガスケット７２ａが圧接されている。
【００２７】
こうして２つのハウジング部材７０，７１の間に固定されたフィルタエレメント７２は、エアクリーナ７のハウジング内を吸気流の上流側（図４の下側）の空気導入室７０ｂと、下流側（図４の上側）の空気導出室７１ｂとに区画している。そして、上流側のハウジング部材７０の右側壁部には、空気導入室７０ｂを上流側の吸気ダクト８に連通させる丸穴７０ｃ（図４にのみ示す）が開口している。
【００２８】
一方、下流側のハウジング部材７１の右側壁部には、その表面から右側に突出する円筒部７１ｃが形成され、その内部の通路が空気導出室７１ｂに臨んで開口している。この円筒部７１ｃには下流側の吸気ダクト１０の上流端部が接続されていて、空気導出室７１ｂから流出した吸気がスロットルバルブ６まで流通するようになっている。なお、円筒部７１ｃには、吸気の流量を計測するためのエアフローメータ７４が配設されている。
【００２９】
−吸気ダクトの構造−
次に、前記エアクリーナ７の上流側の吸気ダクト８の構造について詳細に説明する。この吸気ダクト８は、上述したように（ラジエータ３の上部を乗り越えて）前方に向かって開口する相対的に上流側の第１ダクト８０と、下流端部（図示せず）がエアクリーナ７の上流側のハウジング部材７０に接続された相対的に下流側の第２ダクト８１とに２分割されている。
【００３０】
前記第１ダクト８０は、図２に表れているようにラジエータ３の上方位置を頂点として、そこから前方に向かい緩やかな傾斜で斜め下向きに延びている一方、ラジエータ３の上方位置から後方に向かって相対的には急な傾斜で斜め下向きに延びている。そして、この第１ダクト８０の後端部（下流端部）、即ち第１ダクトにおける最低位置には上方に開口する液溜まり部８２が設けられている。
【００３１】
詳しくは前記第１ダクト８０は、断面矩形状の樹脂製ダクト部材を２つ、長手方向に継ぎ合わせてなり、その中央付近で左右両側に延出するフランジ部８３が、図示しないラジエータサポート上に重ね合わされて締結されている。図４のように上方から見ると明らかなように第１ダクト８０は、前端の吸気入口部８０ａにおいて右側が前方に位置するよう斜めにカットされているとともに、後方に向かってＳ字状に湾曲している。
【００３２】
すなわち、第１ダクト８０はその前端部から後方に向かって徐々に左側（車幅方向の外側）に向かうように湾曲し、前後方向の中央付近からは徐々に湾曲度合いが緩やかになってゆき、前後方向にほぼ真っ直ぐになって後端部の液溜まり部８２に至る。これにより、第１ダクト８０の後端の液溜まり部８２の位置は、前端の吸気入口部８０ａに対して左側にずれていて、前後方向に見て両者は重ならないようになっている。
【００３３】
そして、その液溜まり部８２は、第１ダクト８０の後端面を閉ざす一方、上方には開口させた矩形断面のボックス状に形成されており、その上方に離間して第２ダクト８１の上流端部８１ａが開口している。この第２ダクト８１は断面が円形状とされ、これを半割りにした樹脂製ダクト部材を組み合わせてなる。また、第２ダクト８１の上流側の部分は車幅方向に延びるように設けられており、上方から見ると、第１ダクト８０の後側の部分（液溜まり部８２）と交差（本実施形態ではほぼ直交）している。
【００３４】
そして、第２ダクト８１の上流端部８１ａはラッパ状に拡径しつつ、左側に向かって、即ち、熱源であるエンジン１とは反対側に向かって開口しており、暖められた空気を吸い込み難くなっている。言い換えると第２ダクト８１は、第１ダクト８０の後端の液溜まり部８２が、前端の吸気入口部８０ａに対して車幅方向にずれている側（左側）に向かって開口している。
【００３５】
そうして左側に向かって開口する上流端部８１ａからほぼ水平に右側に延びた後に、第２ダクト８１は下方に向かうように湾曲し、続いて左側に向かうように湾曲しつつ徐々に後方に位置を変えていって、下流端部（図示せず）がエアクリーナ７の上流側のハウジング部材７０の右側壁部に接続されている。また、そうして湾曲する途中で第２ダクト８１には後方に延出するフランジ部（図示せず）が設けられ、エアクリーナ７の下流側のハウジング部材７１に締結されている。
【００３６】
以上、説明したように本実施形態のエンジン１の吸気系においては、エアクリーナ７よりも上流側の吸気ダクト８を構成する第１ダクト８０がラジエータ３の上部を前後に跨ぐように配設されて、その前端の吸気入口部８０ａが前方に向かって開口している。このため、吸気ダクト８には、エンジンルーム２内で暖められた空気に比べて温度の低い外気を取り入れることができ、自動車の走行中にはラム圧も利用できる。
【００３７】
その一方で、例えば自動車が冠水路を走行していて、深い水溜まりに比較的高い車速で進入してしまうと、前記の吸気入口部８０ａから第１ダクト８０に水が流れ込むことがある。こうして流れ込んだ水の一部がエアクリーナ７を通過すると、エンジン１の気筒内の燃焼室に吸い込まれ、燃焼の不安定化やエンジンの停止、損傷などの不具合を引き起こすおそれがあった。
【００３８】
これに対し本実施形態では吸気ダクト８を、相対的に上流側の前記第１ダクト８０と、相対的に下流側の第２ダクト８１とに分割し、その第１ダクト８０の下流端部（後端部）には液溜まり部８２を設けている。このため、図３、４に太い矢印Ｗで示すように、吸気入口部８０ａから流れ込んだ水が第１ダクト８０を流れるのは液溜まり部８２までであり、上方に開口する液溜まり部から８１は水が溢れて排出されるようになる。
【００３９】
一方、第１ダクト８０における吸気の流れは、図３、４に細い矢印Ａで示すように液溜まり部８２から上方に向かい、そこに開口する第２ダクト８１に吸い込まれて、エンジン１の気筒内の燃焼室に供給されるようになる。つまり、液溜まり部８２において吸気の流れＡと水の流れＷとを好適に分離し、下流側の第２ダクト８１への吸気の供給を担保しながら、水の流入は阻止することができる。
【００４０】
しかも、前記の第１ダクト８０における水の流れは、図５に矢印Ｗとして示すように、第１ダクト８０の湾曲する形状に沿って左側に指向されるので、液溜まり部８２において水の流れが渦を巻くようになり、その勢いが削がれることになる。これにより、液溜まり部８２の後側壁や左側壁に衝突して跳ね上げられる水の量が少なくなるので、この水が第２ダクト８１へ吸い込まれることも抑制される。
【００４１】
すなわち、前記のように第１ダクト８０を流れる水は、主に液溜まり部８２の後側壁に衝突し、後方に向かって跳ね上がるとともに、前記のように左側に指向されることから、一部は液溜まり部８２の左側壁にも衝突し、左側に向かって跳ね上がるようになる。こうして液溜まり部８２の後方および左側に向かって跳ね上げられる水は、前記のように液溜まり部８２の上方において左側に向かって開口する第２ダクト８１には浸入し難い。
【００４２】
よって、吸気ダクト８の第１ダクト８０には水が流れ込んだとしても、この水を殆ど第２ダクト８１には浸入させずに排出することができる。つまり、エンジン１の気筒内の燃焼室への水の浸入を十分に規制して、燃焼の不安定化やエンジンの停止、損傷などの不具合が起きないようにすることができる。
【００４３】
その上さらに本実施形態では、第２ダクト８１の上流端部８１ａの開口を熱源であるエンジン１とは反対の左側に向けて開口させ、その下方には第１ダクト８０の液溜まり部８２を位置付けて、暖められて上昇する空気を遮るようにしているので、第２ダクト８１に吸い込まれる空気の温度の上昇も抑制できる。つまり、前記したようにエンジン１への水の浸入を十分に規制しながら、比較的温度の低い外気を導入するという、相容れない要求を高い次元で両立できる。
【００４４】
−他の実施形態−
以上、説明した実施形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記の実施形態においては、エアクリーナ７よりも上流側の吸気ダクト８を第１ダクト８０および第２ダクト８１に分割し、その第２ダクト８１の上流側の部分を車幅方向に延びるように配設し、前後方向に延びる第１ダクト８０の下流側の部分とは、上方から見て交差するようにしているが、これには限らない。
【００４５】
例えば、前後方向に延びる第１ダクト８０の下流側の部分の上方において、第２ダクト８１の上流側の部分が前後方向に延びて、後方に向かって開口するようにしてもよいし、第１ダクト８０の下流側の部分を車幅方向に延びるように配設する一方、その上方において第２ダクト８１の上流側の部分が前後方向に延びるように配設してもよい。
【００４６】
また、前記の実施形態では第２ダクト８１の上流端部を、左側に向かって開口させているが、これにも限定されず、第２ダクト８１の上流端部を右側に向かって開口させてもよい。但し、第２ダクト８１の上流端部はエンジン１などの熱源と反対向きに開口させるのが好ましいので、これを右側に向かって開口させるのであれば、吸気ダクト８をエンジンルーム２の内部において右側に配置するのが好ましい。
【００４７】
さらに、第１ダクト８０の湾曲形状についても前記の実施形態に限定されず、例えば、第１ダクト８０の後端の液溜まり部８２の位置が、前端の吸気入口部８０ａに対して右側にずれるように、第１ダクト８０が湾曲していてもよい。
【００４８】
さらにまた前記の実施形態は、一例として直列３気筒ガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、これにも限定されず本発明は、例えばガスエンジン、ディーゼルエンジンなどにも適用できる。また、駆動力源としてエンジン以外に電動モータも搭載したハイブリッド車両のエンジンに対しても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、比較的低温の外気をエンジンに取り入れながら、自動車などが冠水した道路を走行しているときにも、エンジンへの水の浸入による不具合が起きないようにすることができる、という自動車用のエンジンに適用して優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【００５０】
１          エンジン
２          エンジンルーム
７          エアクリーナ
７０      上流側のハウジング部材（ハウジング）
７１      下流側のハウジング部材（ハウジング）
８          上流側の吸気ダクト
８０      第１ダクト
８０ａ    吸気入口部
８１      第２ダクト
８１ａ    上流端部
８２      液溜まり部
【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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