JP2009215988A - エアクリーナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアフローメータの出力特性のずれを低減する。
【解決手段】入口１６Ｃから流入した吸気を変向しつつエレメント１６Ｂで濾過し、吸気流量Ｑを計測するエアフローメータ２８が取り付けられた出口１６Ｄから流出させるエアクリーナ装置１６において、出口１６Ｄの周囲であって吸気の変向方向の内方に位置する部分の内壁に、エレメント１６Ｂに向かって延びるリブ１６Ｈを突出形成する。このようにすれば、エレメント１６Ｂに目詰まりが発生したとき、リブ１６Ｈにより吸気が整流されて直線的に出口１６Ｄから流出するようになる。このため、出口１６Ｄ近傍において、空気剥離による乱流発生が抑制されると共に、吸気がエアフローメータ２８を通過する直前の直線距離Ｌが長くなって乱流が減衰され、エアフローメータ２８の出力特性のずれを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気からほこりを取り除くエアクリーナ装置に関する。

自動車のエンジンルームには、エンジン及びその補機類に加え、冷却系部品，吸排気系部品などの各種機器が設置されるため、大容量でありながらコンパクトなエアクリーナ装置を使用する必要がある。そこで、エンジンルームの隙間、例えば、前方の左右隅部に設置可能なエアクリーナ装置として、特開２００７−２９１９８２号公報（特許文献１）に記載されるように、入口から流入した吸気を変向しつつエレメントで濾過し、吸気流量を計測するエアフローメータが取り付けられた出口から流出させるものが提案されている。
特開２００７−２９１９８２号公報

従来提案のエアクリーナ装置では、入口から流入した吸気を変向しつつエレメントで濾過するため、吸気に含まれるほこりは遠心力を受けて、変向方向の外方に位置するエレメントを通過するという特性がある。このため、エレメントのうち、吸気変向方向の外方に位置する一端部から他端部に向かって目詰まりが徐々に進行してしまう。このとき、目詰まりが発生していない部分のエレメントで吸気が濾過されるが、エアクリーナ装置内部で吸気流れが偏って出口近傍で大きく変向するため、空気剥離が起こって乱流が発生してしまう。出口近傍で乱流が発生すると、そこに取り付けられたエアフローメータの出力特性がずれ、その出力信号を用いたエンジン制御に影響が及び、例えば、エミッションを低下させてしまう。従って、従来では、エアフローメータの上流に整流効果を発揮するメッシュを設置して出力特性のずれを低減させていたが、部品コスト上昇及び吸気通路面積減少による出力低下を来たしてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エアクリーナ装置内部に整流板として機能するリブを突出形成することで、部品コスト上昇及び出力低下を来たさずに、エアフローメータの出力特性のずれを低減したエアクリーナ装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では、入口から流入した吸気を変向しつつエレメントで濾過し、吸気流量を計測するエアフローメータが取り付けられた出口から流出させるエアクリーナ装置において、出口の周囲であって吸気の変向方向の内方に位置する部分の内壁に、リブを突出形成する。ここで、「吸気の変向方向の外方」及び「吸気の変向方向の内方」とは、吸気流れの流線を考えたとき、その凸側及び凹側に向かう方向のことをいう。

本発明に係るエアクリーナ装置によれば、エレメントのうち吸気の変向方向外方に位置する部分に目詰まりが発生しても、リブによって吸気が整流され、直線的に出口から流出するようになる。このため、出口近傍で吸気が大きく変向することがなく、空気剥離による乱流発生を抑制することができる。また、吸気がエアフローメータを通過する直前の直線距離が長くなり、出口近傍で発生した乱流を減衰させることができる。そして、これらの相乗作用により、エレメントの目詰まり状態の如何にかかわらず、エアフローメータの出力特性のずれを低減することができる。

一方、エレメントに目詰まりが発生していないときには、入口から流入した吸気は、吸気の変向方向外方に位置する内壁に沿って流れる「主流」と、吸気の変向方向内方に位置する内壁に沿って流れる「副流」と、に分流して出口から流出する。このとき、副流は、吸気の出口近傍でリブによって整流され、主流の流れ方向に近づく。このため、主流に対して副流が合流するときの相対角度が小さくなることから、主流に対する副流の干渉が抑制され、通気抵抗を低減することができる。そして、通気抵抗の低減がなされることから、エンジン高負荷・高回転時における出力向上を図ることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明が適用されるガソリンエンジン及びその吸排気系の概略構成を示す。
エンジン１０の吸気マニホールド１２に接続される吸気ダクト１４には、吸気上流から下流に向けて、吸気からほこりを取り除く合成樹脂製のエアクリーナ装置１６と、吸気流路の断面積を増減するスロットルバルブ１８Ａが内蔵されたスロットルチャンバ１８と、がこの順番で配設される。一方、エンジン１０の排気マニホールド２０に接続される排気ダクト２２には、排気上流から下流に向けて、理論空燃比下で排気中のＣＯ，ＨＣ及びＮＯｘを還元浄化する三元触媒２４と、排気音を低減させるマフラー２６と、がこの順番で配設される。

エンジン１０の制御系として、吸気流量Ｑを測定するエアフローメータ２８がエアクリーナ装置１６に取り付けられると共に、排気中のＯ₂濃度を測定するＯ₂センサ３０が排気マニホールド２０直下の排気ダクト２２に取り付けられる。そして、エアフローメータ２８及びＯ₂センサ３０からの測定信号に加え、エンジン回転速度Ｎeを測定する回転速度センサ３２からの測定信号が、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３４へと入力される。コントロールユニット３４では、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、吸気マニホールド１２に取り付けられた燃料噴射弁３６が電子制御される。

エアクリーナ装置１６は、図２に示すように、二分割可能なエアクリーナケース１６Ａと、吸気を濾過してほこりを取り除くエレメント１６Ｂと、を含んで構成される。エアクリーナケース１６Ａには、エレメント１６Ｂにより区画されるダストサイド及びクリーンサイドに吸気の入口１６Ｃ及び出口１６Ｄが夫々開設される。エアクリーナケース１６Ａの入口１６Ｃには、エアクリーナケース１６Ａに吸気を導入するための導入管として機能する筒状部材１６Ｅが固着される一方、その出口１６Ｄには、クリーンサイド側吸気通路として機能する筒状部材１６Ｆが固着される。ここで、エアクリーナ装置１６は、エンジンルーム前方の左右隅部に設置可能とすべく三角形状の横断面をなし、筒状部材１６Ｅを経て入口１６Ｃから流入した吸気を変向しつつエレメント１６Ｂで濾過し、さらに吸気変向方向から更に同方向に変向させつつ出口１６Ｄを経て筒状部材１６Ｆから流出するように構成される。また、エレメント１６Ｂは、長年の使用により目詰まりが発生するので、ダストサイドのエアクリーナケース１６Ａに着脱可能に嵌合固定され、クリーンサイドのエアクリーナケース１６Ａを取り外すことで容易に点検及び交換可能になっている。また、吸気の出口１６Ｄに固着される筒状部材１６Ｆには、吸気流量Ｑを計測するエアフローメータ２８を取り付けるための取付部１６Ｇが形成される。

吸気の出口１６Ｄの周囲であって吸気の変向方向内方に位置する部分の内壁、換言すると、エアクリーナケース１６Ａと筒状部材１６Ｆとの接続部であって、エアクリーナケース１６Ａの出口１６Ｄの吸気変向方向の内方に位置する部分の内壁には、図３に示すように、リブ１６Ｈが突出形成される。リブ１６Ｈの突出方向としては、エレメント１６Ｂに向かう方向、より望ましくは、吸気の変向方向の外方に位置する内壁と平行に延びる方向とする。また、リブ１６Ｈの幅Ｗとしては、吸気の出口１６Ｄの直径φＤより大きいことが望ましい。なお、リブ１６Ｈの形状としては、図に示す直線状のものに限らず、多少の曲率を持った円弧状のものとしてもよい。

かかるエアクリーナ装置１６によれば、エレメント１６Ｂのうち、吸気の変向方向外方に位置する部分に目詰まりが発生したとき、リブ１６Ｈが突出形成されていなければ、吸気が破線で示すような経路で流れ、出口１６Ｄの近傍で空気剥離が起こって乱流が発生してしまう。しかし、リブ１６Ｈが突出形成されていることで、吸気が整流されて実線で示すような経路で流れるようになることから、出口１６Ｄの近傍で大きく変向することがなく、空気剥離による乱流発生を抑制することができる。また、吸気がエアフローメータ２８を通過する直前の直線距離Ｌが長くなり、発生した乱流を減衰させることができる。そして、これらの相乗作用により、エレメント１６Ｂの目詰まり状態の如何にかかわらず、エアフローメータ２８の出力特性のずれを低減することができる。ここで、エアフローメータ２８の出力特性のずれを所望範囲に収めるべく、実験やシミュレーションなどを通して、リブ１６Ｈの寸法及び形状を適宜決定するとよい。

一方、エレメント１６Ｂに目詰まりが発生していないときには、図４に示すように、入口１６Ｃから流入した吸気は、吸気の変向方向外方に位置する内壁に沿って流れる「主流」と、吸気の変向方向内方に位置する内壁に沿って流れる「副流」と、に分流して出口１６Ｄから流出する。このとき、リブ１６Ｈが突出形成されていなければ、主流に対して破線で示す副流が合流して干渉することから、通気抵抗が増大してしまう。しかし、リブ１６Ｈが突出形成されていることで、これが副流を整流する整流板として機能し、実線で示すように、副流が主流の流れ方向に近づく。この副流は、破線で示す副流に比べて、主流に対して副流が合流するときの相対角度が小さくなることから、主流に対する副流の干渉が抑制され、通気抵抗を低減することができる。そして、通気抵抗の低減がなされることから、エンジン高負荷・高回転時における出力向上を図ることができる。

また、リブ１６Ｈの幅Ｗを出口１６Ｄの直径φＤより大きくすることで、出口１６Ｄから筒状部材１６Ｆへと流出する主流に対する副流の干渉抑制の実効が図られ、通気抵抗のさらなる低減をすることができる。

さらに、リブ１６Ｈは、例えば、エアクリーナケース１６Ａを射出成形により製造するときに一体成形可能であるため、部品コストの増加を抑制することができる。また、筒状部材１６Ｆの通路面積が変化しないため、エンジン出力の低下を来たすこともない。

本発明が適用されるガソリンエンジン及びその吸排気系の概略構成図 エアクリーナの内部構造を示す断面図 リブの形成状態の説明図 エレメントに目詰まりが発生していないときの様子を示す断面図

符号の説明

１６ エアクリーナ装置
１６Ｂ エレメント
１６Ｃ 入口
１６Ｄ 出口
１６Ｇ 取付部
１６Ｈ リブ
２８ エアフローメータ

Claims (5)

1. 入口から流入した吸気を変向しつつエレメントで濾過し、吸気流量を計測するエアフローメータが取り付けられた出口から流出させるエアクリーナ装置において、
   前記出口の周囲であって吸気の変向方向の内方に位置する部分の内壁に、リブを突出形成したことを特徴とするエアクリーナ装置。
2. 前記リブの幅は、前記出口の直径より大きいことを特徴とする請求項１記載のエアクリーナ装置。
3. 前記リブは、前記エレメントに向かって突出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアクリーナ装置。
4. 前記リブは、吸気の変向方向の外方に位置する内壁と平行に延びることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエアクリーナ装置。
5. エアクリーナケースに吸気を供給するための導入管を備え、前記エアクリーナケースは前記導入管から流入した吸気を変向しつつエレメントで濾過し、さらに前記変向方向から更に同方向に変向させたクリーンサイド側吸気通路に吸気を供給し、前記クリーンサイド側吸気通路のエアクリーナケース出口近傍に吸気流量を計測するエアフローメータが取り付けられたエアクリーナ装置において、
   前記エアクリーナケースと前記クリーンサイド側吸気通路との接続部であって、エアクリーナケースの出口周囲の吸気変向方向の内方に位置する部分の内壁に、リブを突出形成したことを特徴とするエアクリーナ装置。

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