| 【発明の名称】 |
内燃機関のエアクリーナ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】三宅 和幸
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| 【要約】 |
【課題】構造が簡単で、しかも全体形状をコンパクト化した消音機能を備えているエアクリーナ装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１５のエアクリーナ装置５０の基本構造を、吸入口２が配設されたエアクリーナケース１０と、このエアクリーナケース１０内をダーティーサイド１８とクリーンサイド１９に分割し、かつ吸入口２から吸入された外気を清浄化するエレメント１２と、ダーティーサイド１８に配設される別室２７とからなる構造とする。そして、この別室２７は、開放部２６を備え、かつ複数の孔２４、２５を対向して配設した区画壁２０と開放部２６に面し、かつ外気と連通する通気孔７が配設されたエアクリーナケース１０にて構成されている内燃機関１５のエアクリーナ装置５０とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 吸入口が配設されたエアクリーナケースと、該エアクリーナケース内をダーティーサイドとクリーンサイドに分割し、かつ前記吸入口から吸入された外気を清浄化するエレメントと、前記ダーティーサイドに配設される別室とからなる内燃機関のエアクリーナ装置であって、該別室は、開放部を備え、かつ複数の孔を対向して配設した区画壁と、前記開放部に面し、かつ外気と連通する通気孔が配設された前記エアクリーナケースにて構成されることを特徴とする内燃機関のエアクリーナ装置。
【請求項２】 前記別室内に吸音材を配設したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
【請求項３】 前記エアクリーナケース外に配設され、かつ外気から遮断されたレゾネータに、前記通気孔を連通することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のエアクリーナ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアクリーナケース内に吸入された外気を、このエアクリーナケースに内蔵されたエレメントを通過させることで外気を清浄化して内燃機関に供給するエアクリーナ装置に関するものである。詳しくは、４輪自動車、自動２輪車、または汎用内燃機関等に使用される消音機能を備えた内燃機関のエアクリーナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】消音機能を備えた内燃機関用のエアクリーナ装置に関する従来の技術は、一般的には、レゾネータと呼ばれる音響管（音響室）を利用した技術が多い。例えば、特開平９−３２６６９号公報の従来技術として図４、図５に開示されているように、エアクリーナケース内に連通して外気を吸入する機能を持つ吸入管に、レゾネータと呼ばれる音響管（音響室）を配設して消音機能を持たせる技術である。この消音技術は、下記に示す内容の技術である。基本構造は、吸入管の途中箇所に、吸入管とは別部材の音響管を付設した構造である。そして、消音は、この音響管の働き（内部の気柱共鳴により、ある特定の周波数で音のエネルギーを減衰させる働き）により、内燃機関で発生した騒音を低減させる技術である。
【０００３】また、この特開平９−３２６６９号公報に開示されているように、音響管を使用しない方法で消音機能を備えた内燃機関用のエアクリーナ装置に関する技術もある。この消音技術は、下記に示す内容の技術である。基本構造は、エレメントにより区画されたエアクリーナケース内の吸入口側であるダーティーサイドに、エレメントに対して間隔を隔てて対向する箇所であって、エアクリーナケースの内面に対しても間隔を隔てて、振動板を配設する。そして、この振動板とエアクリーナケースの内面との間に形成された別室を、エアクリーナケース外部と空気流通孔にて外気に連通させた構造である。そして、消音は、振動板を使用して音エネルギーを振動エネルギーに変換する技術を応用することにより、内燃機関で発生した騒音を低減するという技術である。また、この消音は、吸気の振動（脈動）に対応して振動板が振動するので、脈動の圧力変動が大きいほど効果的に作用する技術である。さらに、振動板をエアクリーナケースに弾性支持部材を介して取付けると、振動板を伝わる振動がこの弾性支持部材にても吸収されるため、より良好な消音機能が確保されるという技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平９−３２６６９号公報の従来技術に開示されている、レゾネータと呼ばれる音響管（音響室）を配設して消音機能を発揮させるためには、レゾネータの容積を充分に確保する必要がある。しかし、小型４輪自動車では、自動車自体がもともとコンパクトに設計されているため、エンジンルーム内に消音機能を充分に発揮するだけの容積を持つレゾネータを配設するスペースの確保が容易ではない。そして、エアクリーナ装置本体であるエアクリーナケースまでの外気吸入管を、コンパクトに設計されたエンジンルームやエンジンルーム周辺の車体に配設すると、この外気吸入管を曲がりくねらせて配設する必要があり、一般的にレイアウトが複雑になりやすい。このため、外気吸入管内での通気抵抗が増加して、出力低下の原因となることがある。さらに、このレゾネータの取付けは、コンパクトに設計されたエンジンルームやエンジンルーム周辺の車体の狭いスペースに無理に押し込む作業となりやすく、作業性が悪いことが多い。
【０００５】特開平９−３２６６９号公報に開示されている、振動板を使用して音エネルギーを振動エネルギーに変換して消音効果を発揮させるには、いかに振動板の振幅を吸気の振動（脈動）に正確に追従させるか、そして、いかに振動板の振幅を大きく確保するかが課題となる。また、振動板自体が備えている減衰性能によっても消音機能の良否が左右されやすい。つまり、振動板の設計の良否により、消音性能がほぼ決定されてしまう構造を持つ発明である。従って、振動板の材質や、板厚、さらに振動板のエアクリーナケースへの取付け方法等を充分に検討しないと、狙った消音効果が得られない場合がありうる。そして、振動板を振動させて消音効果を発揮するという構造的特性上、振動板、およびエアクリーナケースへの取付け部分の耐久性を充分に考慮して設計することが要求される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、内燃機関のエアクリーナ装置の基本構造を、吸入口が配設されたエアクリーナケースと、このエアクリーナケース内をダーティーサイドとクリーンサイドに分割し、かつ吸入口から吸入された外気を清浄化するエレメントと、ダーティーサイドに配設される別室とからなる構造とする。そして、この別室は、開放部を備え、かつ複数の孔を対向して配設した区画壁と、開放部に面し、かつ外気と連通する通気孔が配設されたエアクリーナケースにて構成されている内燃機関のエアクリーナ装置とするものである。なお、上記エアクリーナケースは、内部にエレメントや区画壁等を内蔵するため、一般的に分割構造タイプのエアクリーナケースとなるが、分割数については複数であればよく、その数については特に限定されない。そして、エレメントや区画壁に対するエアクリーナケース分割面の合わせ面方向についても同様に、特に指定方向はない。
【０００７】また、本発明は、前記別室内に吸音材を配設した内燃機関のエアクリーナ装置とするものである。
【０００８】さらに、本発明は、エアクリーナケース外に配設され、かつ外気から遮断されたレゾネータに、前記通気孔を連通する内燃機関のエアクリーナ装置とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１から図６に本発明の実施例を示す。図１は、本発明のエアクリーナ装置を取り付けた内燃機関を内燃機関の上方から見た図、図２は、図１における断面ＡーＡ図、図３は、本発明のエアクリーナ装置に使用する区画壁の全体形状を示す斜視図である。そして、図４は、本発明を適用したエアクリーナ装置における、エアクリーナケース内に吸入された外気の流れ、および吸気管から伝達される内燃機関の吸気脈動波の状態を示す図である。また、図５は、本発明を適用したエアクリーナ装置の他の実施例の要部断面を示す図であり、さらに図６も、本発明を適用したエアクリーナ装置の他の実施例の要部断面を示す図である。
【００１０】本発明を適用したエアクリーナ装置５０の、内燃機関１５に対する取付け位置を図１、図２に示す。この内燃機関１５は、４輪自動車、汎用内燃機関等に主に適する内燃機関１５である。エアクリーナ装置５０は、吸気管１６を介して内燃機関１５に連結し、取付位置を内燃機関１５の上方位置としている。なお、本実施例はあくまでも一実施例であり、機能的には、本発明を適用したエアクリーナ装置５０の取付位置は、内燃機関１５の側方、または下方としてもよい。
【００１１】以下に、本発明を適用したエアクリーナ装置５０の具体的構造について、図１から図３を参照しながら説明する。エアクリーナケース１０は、内燃機関１５に対して上下方向に、アッパエアクリーナケース３と、ロアエアクリーナケース６の２分割構造としている。材質は、樹脂や、鋼板等の金属等を使用している。このエアクリーナ装置１０の詳細構造は、アッパエアクリーナケース３については、アッパエアクリーナケース本体１に吸入口２が配設されている。また、このアッパエアクリーナケース３には、吸入口２とは別位置に、アッパエアクリーナケース３内に外気を連通する通気孔７が配設されている。そして、ロアエアクリーナケース６には、ロアエアクリーナケース本体４に、清浄化した外気を吸気管１６に吐出する吐出口５が配設されている。エレメント１２の外周プロフィールは、エアクリーナケース１０の外週プロフィールと略相似形状としている。エレメント１２の外気を清浄化する部分の材質は、紙、ウレタン等を使用している。また、このエレメント１２の外周には、シール部材１１が取付けられている。このシール部材１１は、アッパエアクリーナケース３とロアエアクリーナケース６との合わせ面に挟まれる状態で配設される。そして、複数のクランプ８にてアッパエアクリーナケース３とロアエアクリーナケース６を固定することで、水、泥等のエアクリーナケース１０内への侵入を防止している。さらに、このエレメント１２は、エアクリーナケース１０内を、外気を基準に、吸入口から吸入されたままの状態で清浄化の前段階あるダーティーサイド１８と、エレメント１２により清浄化された後段階の状態であるクリーンサイド１９に分割している。
【００１２】また、このダーティーサイド１８には、区画壁２０を、アッパエアクリーナケース３に溶着、または接着等で固着することで、通気口１７を形成するとともに、別室２７が配設されている。区画壁２０の材質は、樹脂や、鋼板等の金属等を使用している。この別室２７の構造について詳しく説明すると、区画壁２０の全体形状は、開放部２６と、一対の対向壁２１、２３を連結壁２２により連結した、外観形状を略コ字形状としたものである。そして、この対向壁２１には、孔２４を、そして、対向壁２３には、孔２５を、それぞれ複数配設してある。この孔２４、２５の位置は、連結壁２２を基準に略同一位置で、さらに互いに略同一の開口面積としている。一方、開放部２６が面するアッパエアクリーナケース３の位置は、区画壁２０をアッパエアクリーナケース３に固着した状態で、通気孔７が配設されている位置としている。つまり、区画壁２０をアッパエアクリーナケース３に固着した状態で、連通孔７にて、別室２７を外気と連通可能としている。なお、本実施例では、この連通孔７は、アッパエアクリーナケース３の外周に複数配設されているが、基本的には少なくとも一つあれば機能上の問題はない。
【００１３】以上が、本発明を適用したエアクリーナ装置５０の詳細構造である。以下に、本発明を適用したエアクリーナ装置５０の外気の清浄化作用と、消音作用について図４を参照しながら説明する。まず、エアクリーナ装置５０の本来の機能である外気の清浄化作用について説明する。外気の流れは、エアクリーナケース１０内のダーティーサイド１８に、吸入口２から吸入され、通気口１７を経由してエレメント１２を通過する経路（矢印Ｂ）と、アッパエアクリーナケース３に配設された連通孔７から別室２７内に吸入され、区画壁の孔２４、２５を経由してエレメント１２を通過する経路（矢印Ｃ）の２系統がある。この２系統から吸入され、エレメント１２を通過して清浄化された外気は、吐出口５から吸気管１６を経由して内燃機関１５に吸入される。
【００１４】次に、本発明を適用したエアクリーナ装置５０の消音作用について説明する。本発明が消音の対象としている騒音は、内燃機関１５のピストン往復運動により内燃機関１５から吸気管１６を経由して、エアクリーナ装置５０に伝達される吸気の脈動波に起因する騒音である。このエアクリーナ装置５０内に伝達されるエレメント１２を透過した脈動波は、２系統に大別することができる。まず、一方は、対向壁２３に向かって進行し、孔２５を通過する脈動波（矢印Ｄ）である。そして、他方は、通気口１７を経由し、アッパエアクリーナケース本体１にて反射され、その後、対向壁２１とアッパエアクリーナケース本体１との間で反射されながら孔２４を通過する脈動波（矢印Ｅ）である。孔２４、２５を通過したこの２系統の脈動波は、別室２７内にて正面から衝突して干渉し合う。言い換えれば、別室２７内で空気（別室内に連通孔７から吸入された外気）の振動が干渉し、相殺し合い、互いに打ち消し合うか、または振動を低減させる現象が発生する。従って、この干渉作用により、脈動波に起因する騒音を、排除または低減することができる。
【００１５】以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はこの実施例以外にも本発明の技術思想に基づいて他の実施例が可能である。以下に、本発明の技術思想に基づいた他の実施例を示すが、上述した実施例と同一部品を使用する箇所についは、同一符号を記載するか、または符号の記載を省略する。図５は、本発明を適用した他のエアクリーナ装置５０’の要部断面を示す図である。この断面位置は、上述したエアクリーナ装置５０における断面ＡーＡと同じ位置である。このエアクリーナ装置５０’は、具体的には、上述したエアクリーナ装置５０の別室２７内に、吸音材２８を配設したものである。吸音材２８の材質は、通気性のあるウレタン等が適している。そして、吸音材２８の別室２７内への配設方法は、区画壁２０をアッパエアクリーナケース３に固着する作業工程にて、あらかじめ、区画壁２０内に装着しておく方法とする。
【００１６】図６も、本発明を適用した他のエアクリーナ装置５０”の要部断面を示す図である。この断面位置は、上述したエアクリーナケース５０における断面ＡーＡと同じ位置である。このエアクリーナ装置５０”は、具体的には、上述したエアクリーナ装置５０に配設されている連通孔７のうち、少なくともー箇所をエアクリーナケース１０’の外側から、外気とは遮断されたレゾネータ３０内に連通させたものである。図６は、連通孔７を、全てレゾネータ３０内に連通させた実施例である。この実施例での消音効果は、レゾネータによる共鳴作用により、上述した実施例と比べて、ある特定の周波数にて、孔２４、２５からの空気の出入りが特に激しくなるので、音の干渉を促進することになり、さらに消音効果を増すことができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、消音構造をエアクリーナ装置と一体構造としたので、エアクリーナ装置までの外気吸入管とエアクリーナ装置の全体形状をコンパクトにまとめることが可能となる。このため、コンパクトな設計が要求される小型４輪自動車のエンジンルーム内や、その車体に採用が可能となり、騒音を低下させた小型４輪自動車を市場に提供することができる。同様に、騒音を低下させた自動２輪車や、汎用内燃機関等を市場に提供することができる。また、本発明によれば、消音機能が特開平９ー３２６６９号公報に開示されている技術のように、振動板の設計の良否により大きく左右されることがなく、しかも耐久性の面でも、特開平９ー３２６６９号公報に開示されている技術よりすぐれている。従って、設計がしやすく、耐久性のある消音機能を備えたエアクリーナ装置を提供することができる。
【００１８】さらに、本発明によれば、エアクリーナケース内に吸入される外気の量を充分に確保することが容易である。これは、別室とエアクリーナケースとで形成される通気口の面積を充分に確保して外気の通気抵抗を低減するとともに、別室からも外気を吸入するからである。従って、内燃機関の出力を低下させることなく騒音を低減することができる。そして、本発明によれば、全体をコンパクトにまとめたエアクリーナ装置とすることができる。このため、特に小型４輪自動車のエンジンルーム等の取付けスペースが限られた狭い箇所にも容易に取付けが可能であり、従来技術に比べて取付作業性を大幅に向上することができる。従って、全体がコンパクトにまとまり、部品の小型化によるコストダウンの他に、さらに、作業者の取付作業工数の削減によるコストダウンも期待できる。また、全体がコンパクトであるので、本発明を、自動２輪車や汎用内燃機関等にも幅広く適用が可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２０８２
【氏名又は名称】スズキ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚男 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２８０５７６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月１２日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−８０６４０ |
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