JP2014156854A - エアクリーナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エアクリーナにおいては、アウトレット9の入口部ではなく、キャップ2のクリーンサイド5の全面を占有するように全面メッシュ7が配置されている。そして、全面メッシュ7を、その整流部31の吸気流方向の上下流において、エレメント6を含む他の部品と非接触となるように配置することにより、エアフロメータ10よりも吸気流方向の上流側で吸気の流れを効率良く整流することが可能となるので、圧力損失を極力増加させることなく、山部と谷部とが交互に繰り返すように襞折りされたエレメント6の折りばらつきの影響に伴う吸気の乱れを防止することができる。
【選択図】 図1
Description
ところで、エレメントからアウトレットに流れ込む吸気の乱れが大きいと、エアフロメータの出力変動が増大し、エンジン制御上、悪影響を与えるという問題がある。
ところで、整流格子106の上流側に設置されるエレメント102は、山部と谷部とが交互に襞折りされた不織布よりなる濾材が用いられている。
ところで、エレメント102を通過した空気の流れの整流効果を高めようとした場合、整流格子106の目を細かくしたり、整流格子106の厚みを厚くしたりする必要があるが、整流格子106を通り抜ける空気の圧力損失が増加するという問題が生じる。これにより、エンジン制御上、悪影響を与える。
燃料吸着フィルタは、通気性を有する一対のメッシュシート間に、燃料蒸気を吸着する粒子状の吸着体(多数の活性炭)が収納されている。
ところが、燃料吸着フィルタを設置したエアクリーナの場合には、一対のメッシュシート間における活性炭の分布ばらつきの影響により、燃料吸着フィルタからアウトレットへ流れる空気の流れに乱れが生じる。
また、一対のメッシュシート間の多数の活性炭が吸気抵抗または通気抵抗となって、燃料吸着フィルタを通過する空気の圧力損失が増加するという問題が生じる。これにより、エンジン制御上、悪影響を与える。
これによって、エアフロメータよりも吸気流れ方向の上流側で吸気の流れを効率良く整流することが可能となるので、圧力損失を極力増加させることなく、例えば襞折り状に形成されたエレメントの折りばらつきの影響に伴う吸気の乱れを防止することができる。
これにより、エアフロメータが設置されるアウトレットを通過する空気の流れが安定するため、エアフロメータの出力特性のばらつきを低減することができる。
図1および図2は、本発明を適用した内燃機関のエアクリーナ(実施例1)を示したものである。
エンジンの吸気ポートには、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成する吸気管(吸気ダクト)が接続され、また、エンジンの排気ポートには、燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路を形成する排気管(排気ダクト)が接続されている。なお、吸気ダクトには、エンジンの燃焼室に連通する吸気通路を流れる吸気の流量を調整する吸気絞り弁(スロットル弁)が設けられている。
ケース1は、合成樹脂による射出成形によって、外部に向けて突出する円筒状または角筒状のインレットダクト(以下インレット)8を有する有底角筒形状に形成されている。 キャップ2は、合成樹脂による射出成形によって、外部に向けて突出する円筒状または角筒状のアウトレットダクト(以下アウトレット)9を有する有天角筒形状に形成されている。
なお、キャップ2のアウトレット9には、エンジンの燃焼室に供給する吸気流量を測定するエアフロメータ10が取り付けられている。
センサボディの内部には、バイパス流路が形成されている。このバイパス流路は、エレメント6を通過した吸気の一部を流路入口から取り込み、この取り込んだ吸気をアウトレット9の下流側へ排出する流路出口を有している。
また、ケース1の一側面には、外部へ向けて突出する円筒状または角筒状の流路管(入口パイプ)であるインレット8が一体的に形成されている。このインレット8は、エレメント6および全面メッシュ7の面方向に対して平行な方向に向かって延伸している。
ケース1の出口開口部の周囲には、エレメント挟持部である角環状のフランジ13が設けられている。
また、アウトレット9の内部には、キャップ2のクリーンサイド5から清浄な吸気が導入される出口流路14が形成されている。この出口流路14は、クリーンサイド5よりも流路断面積が減少(急縮小)する縮流流路となっている。
また、アウトレット9は、パイプまたはホース等を介して、吸気通路を開閉するスロットルバルブ、およびこのスロットルバルブを収容するスロットルボディ等により構成されるスロットル弁に接続している。このスロットルボディは、サージタンクおよびインテークマニホールドを介して、エンジンの吸気ポートに接続している。
キャップ2の入口開口部の周囲には、エレメント挟持部である角環状のフランジ16が設けられている。
また、キャップ2のフランジ16のシール面には、エレメント6のエレメント本体21の外周端縁(周縁部22)を押圧する角環状の嵌合凸部18が設けられている。これにより、周縁部22が弾性変形するため、フランジ13、16の各シール面に対する周縁部22の密着力(シール性)が高まる。
なお、嵌合凸部18が、ケース1のフランジ13のシール面に設けられていても構わない。
エレメント6は、濾紙または不織布等よりなる濾材を山部と谷部とが交互に繰り返すように襞折りされたエレメント本体21等を有している。
エレメント6は、周縁部22がケース1のフランジ13とキャップ2のフランジ16との間に挟み込まれた状態で、フランジ13、16間に保持固定されている。このとき、エレメント6は、ハウジング(ケース1、キャップ2)内においてほぼ水平に保持されている。
エレメント本体21は、濾材の一部(山部23)が、周縁部22よりもダストサイド4側に張り出している。
周縁部22は、濾材によってエレメント本体21と一体に設けられた軟質の枠状部である。
整流部31は、枠体32の内部空間を縦方向、横方向または斜め方向に均等な幅で仕切る格子部により構成される。この整流部31は、クリーンサイド5の全面を占有するように配置されている。
すなわち、全面メッシュ7の整流部31は、エレメント6を含む他の部品との間に所定の距離を隔てて配置されている。
なお、エレメント6および全面メッシュ7の固定(取付)方法として、上記以外の方法を採用しても良い。
次に、本実施例のエアクリーナの作用を図1および図2に基づいて簡単に説明する。
ダストサイド4に導入された吸気は、ダストサイド4の全面に広がって流れ、エレメント6のエレメント本体21を通り抜けてクリーンサイド5に導入される。
このとき、エレメント本体21を通り抜ける際に、吸気に含まれる異物は、エレメント本体21に捕捉される。
エレメント本体21を通り抜けた吸気は、図2に実線矢印で示したように、クリーンサイド5の全面に配置された全面メッシュ7を通り抜けてアウトレット9の出口流路14に導入される。
このとき、全面メッシュ7を通り抜ける際に、吸気が整流される。
したがって、クリーンサイド5から出口流路14に流入する吸気の流れは、縮流のため、乱れが低減された状態で、エアフロメータ10の流路入口へ導入される。
その後、吸気は、吸気導出口15から導出して、例えばスロットルボディ、サージタンク、インテークマニホールド等の吸気ダクト、エンジンの吸気ポートを通って、吸気ポートからエンジンの燃焼室に導入される。
このようにエレメント6によって異物が除去された清浄な吸気が燃焼室に導入されることになるので、エンジンのシリンダ内に摺動可能に支持されるピストンやシリンダ等の摺動摩耗を防止することができる。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、アウトレット9の入口部ではなく、キャップ2のクリーンサイド5の全面を占有するように全面メッシュ7が配置されている。そして、全面メッシュ7を、その整流部31の吸気流方向の上下流において、エレメント6を含む他の部品と非接触となるように配置することにより、全面メッシュ7の吸気流方向の上下流には、全面メッシュ7の整流部31と接触する部品(吸気抵抗または通気抵抗となる部品)は何もない。
したがって、例えば圧力損失に伴う吸気流量の不足によりエンジンの出力が低下する等のエンジン制御上、悪影響を解消することができる。
これに対し、本実施例のエアクリーナにおいては、キャップ2のクリーンサイド5の全面、つまり中空部3の吸気通路全面が全面メッシュ7(または整流格子)として形成されることによって、全面メッシュ7(または整流格子)を通り抜ける吸気流の圧力損失の増大を抑制しつつ、吸気流を整流することができる。
これによって、メッシュ固定部17と枠体32との隙間をシールすることができるので、エレメント6のエレメント本体21を通り抜けてキャップ2の内壁面に沿って流れる吸気の流れが、枠体32の周囲とキャップ2の内壁面との間に回り込んで、全面メッシュ7の整流部31を通らずに全面メッシュ7の下流側に流入してしまう不具合を防止できる。これにより、キャップ2の内壁面に沿って流れる吸気の流れを整流することができる。
図3は、本発明を適用した内燃機関のエアクリーナ(実施例2)を示したものである。 ここで、実施例1と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
これにより、中空部3で全面メッシュ7を通過してからキャップ2のクリーンサイド5を通ってアウトレット9の出口流路14へ導かれる吸気は、キャップ2の内壁面(徐々に流路断面積が縮小するテーパ面19)に案内されて縮流しつつ出口流路14に流入する。 したがって、クリーンサイド5から出口流路14に流入する吸気の流れは、乱れが低減された状態で、エアフロメータ10の流路入口へ導入される。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、実施例1と同様な効果を奏する。
図4ないし図9は、本発明を適用した内燃機関のエアクリーナ(実施例3)を示したものである。
ここで、実施例1及び2と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
整流突起41は、キャップ2のクリーンサイド5側の内壁面に設けられる角環状の突起固定部43の環状端面に密着する基端部44、および突起固定部43の内周端からクリーンサイド5の流路断面積を狭くする側(クリーンサイド5の中心線側)に突出する角環状の突出部45を有している。この突出部45は、図5および図6において破線で囲まれた部分で、キャップ2の内壁面から直角(急激)に立ち上がる角環突条となっている。
すなわち、整流突起41の突出部45は、エレメント6を含む他の部品との間に所定の距離を隔てて配置されている。
なお、整流突起41は、キャップ2の突起固定部43に対して別体部品で構成されている。
また、吸気の流れ方向における整流突起41の断面形状は、図6に示したように、矩形状または長方形状とされている。この場合、吸気の流れ方向における整流突起41の上流側端面形状は、吸気の流れ方向に対して対向するように平面形状となる。
なお、整流突起41の固定(取付)方法として、上記以外の方法を採用しても良い。
この図7(a)のグラフからも確認できるように、整流突起41の高さ(L)が5mmよりも大きくなると、急激にエアフロメータ10の出力特性のばらつきが小さくなる傾向にあることが分かる。
ここで、図7(a)のグラフ中の実線斜線部は、整流突起41を設けていない場合のエアフロメータ10の出力特性のばらつき量を示している。
この図7(a)のグラフからも確認できるように、整流突起41の高さ(L)が25mmよりも大きくなると、急激に圧力損失が増大する傾向にあることが分かる。
ここで、図7(a)のグラフ中の破線斜線部は、整流突起41を設けていない場合のクリーンサイド5を通過する吸気流の圧力損失を示している。
したがって、整流突起41の高さ(L)は、5〜25mmの範囲内に設定することが望ましい。
以上のように、図7(b)のグラフからも確認できるように、整流突起41の位置(A)が5mmよりも小さくなると、急激にエアフロメータ10の出力特性のばらつきが大きくなる傾向にあることが分かる。また、整流突起41の位置(A)が25mmよりも大きくなると、急激にエアフロメータ10の出力特性のばらつきが大きくなる傾向にあることが分かる。
ここで、図7(b)のグラフ中の実線斜線部は、整流突起41を設けていない場合のエアフロメータ10の出力特性のばらつき量を示している。
したがって、整流突起41の位置(A)は、5〜25mmの範囲内に設定することが望ましい。
また、整流突起41の凹曲面47を、キャップ2の内壁面から整流突起41の最大突出部分へ向けて徐々にキャップ2のクリーンサイド5の中心線側に突出する突き出し量(または曲率半径)が大きくなるように滑らかな連続曲面で形成しても良い。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、実施例1及び2と同様な効果を奏する。
図8ないし図10は、本発明を適用した内燃機関のエアクリーナ(実施例4)を示したものである。
ここで、実施例1〜3と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
ここで、圧力損失を極力増加させることなく、エアフロメータ10の出力特性のばらつきを小さくする、あるいは所望の範囲内に収めるという目的で、実験やシミュレーション等を実施して、実施例3と同様に、整流突起41の寸法や形状を適宜変更しても良い(図8及び図9参照)。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、実施例1〜3と同様な効果を奏する。
図7、図11および図12は、本発明を適用した内燃機関のエアフロメータ(実施例5)を示したものである。ここで、実施例1〜4と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
整流リブ51は、キャップ2のクリーンサイド5側の内壁面に設けられる角環状のリブ固定部53の環状端面に密着する基端部54、およびこの基端部54の内側端部からエレメント6側にクリーンサイド5側の内壁面に沿うように突出する突出部55を有している。この突出部55は、図12において破線で囲まれた部分で、キャップ2のリブ固定部53から直角(急激)に立ち上がる角筒状の突条スリーブとなっている。
すなわち、整流リブ51の突出部55は、エレメント6を含む他の部品との間に所定の距離を隔てて配置されている。
なお、整流リブ51は、キャップ2の突起固定部43に対して別体部品で構成されている。
また、整流リブ51の突出部55は、キャップ2のクリーンサイド5の内壁面との間に所定の隙間を隔てて対向して配置されている。この整流リブ51は、エレメント6のエレメント本体21を通り抜けてキャップ2の内壁面に沿って流れる吸気を強制的に剥離して、エアフロメータ10よりも吸気流方向の上流側で吸気の流れを効率良く整流することが可能な整流部を構成している。
なお、整流リブ51の固定(取付)方法として、上記以外の方法を採用しても良い。
第1の実験は、整流リブ51の高さ(L)を変化させて、エアフロメータ10の出力特性のばらつきについて調査したもので、その実験結果を図7(a)のグラフに示した。
第2の実験は、整流リブ51の高さ(L)を変化させて、整流リブ51を通過する吸気の圧力損失について調査したもので、その実験結果を図7(a)のグラフに示した。
この実験は、整流リブ51の位置(A)を変化させて、エアフロメータ10の出力特性のばらつきについて調査したもので、その実験結果を図7(b)のグラフに示した。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、実施例1〜4と同様な効果を奏する。
図13は、本発明を適用した内燃機関のエアクリーナ(実施例6)を示したものである。ここで、実施例1〜5と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
ここで、圧力損失を極力増加させることなく、エアフロメータ10の出力特性のばらつきを小さくする、あるいは所望の範囲内に収めるという目的で、実験やシミュレーション等を実施して、実施例3〜5と同様に、整流リブ51の寸法や形状を適宜変更しても良い。
以上のように、本実施例のエアクリーナにおいては、実施例1〜5と同様な効果を奏する。
本実施例では、本発明のエアクリーナを、内燃機関(エンジン)の燃焼室に供給される吸気を濾過する内燃機関のエアクリーナに適用しているが、本発明のエアクリーナを、例えば自動車等の車両または住宅等の建造物の室内を空調する空調装置に供給される外気または内気を濾過するエアクリーナに適用しても良い。
ここで、実施例1又は2に、実施例3又は4を組み合わせても構わない。また、実施例1又は2に、実施例5又は6を組み合わせても構わない。また、実施例3又は4に、実施例5又は6を組み合わせても構わない。また、実施例1又は2に、実施例3又は4、および実施例5又は6を組み合わせても構わない。
また、整流突起41をキャップ2の内壁部に樹脂一体成形しても良い。
また、整流突起41よりも吸気流方向の下流側のキャップ2の肉厚を、整流突起41よりも吸気流方向の上流側のキャップ2の肉厚と略同一にしても構わない。
また、整流リブ51をキャップ2の内壁部に樹脂一体成形しても良い。
また、整流リブ51よりも吸気流方向の下流側のキャップ2の肉厚を、整流リブ51よりも吸気流方向の上流側のキャップ2の肉厚と略同一にしても構わない。
2 キャップ(ハウジング)
3 中空部
4 ダストサイド
5 クリーンサイド
6 エレメント
7 全面メッシュ(整流手段)
8 インレット
9 アウトレット
10 エアフロメータ
Claims (10)
- (a)インレット(8)とアウトレット(9)との間に中空部(3)を有する中空状のハウジング(1、2)と、
(b)前記中空部(3)をダストサイド(4)とクリーンサイド(5)とに区画すると共に、前記インレット(8)から前記中空部(3)に導入された空気を濾過するエレメント(6)と、
(c)前記アウトレット(9)に設置されて、前記アウトレット(9)を通過する空気の流量を測定するエアフロメータ(10)と、
(d)前記エレメント(6)と前記アウトレット(9)との間に配置されて、前記エレメント(6)を通過した空気の流れを整流する整流手段(7、41、51)と
を備え、
前記整流手段(7、41、51)は、その空気が通過する領域(31、42、45、52、55)の空気流れの上下流方向において、前記エレメント(6)を含む他の部品と非接触となるように配置されていることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1に記載のエアクリーナにおいて、
前記整流手段(7)とは、前記クリーンサイド(5)の全面を占有するように配置された全面メッシュ(31、32)または整流格子のことであることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項2に記載のエアクリーナにおいて、
前記全面メッシュ(7、31)または整流格子の外周端縁を保持すると共に、前記ハウジング(1、2)に固定される環状の枠体(32)を備え、
前記全面メッシュ(7、31)または整流格子は、前記枠体(32)と一体に構成されていることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項2または請求項3に記載のエアクリーナにおいて、
前記中空部(3)で前記全面メッシュまたは整流格子を通過してから前記アウトレット(9)へ導かれる空気の流れは、縮流となっていることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載のエアクリーナにおいて、
前記整流手段(41)とは、前記クリーンサイド(5)側の内壁から前記クリーンサイド(5)の流路断面積を狭くする側に突出し、前記クリーンサイド(5)側の内壁に沿って流れる空気を整流する整流突起(41、44、45)のことであることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載のエアクリーナにおいて、
前記整流手段(51)とは、前記クリーンサイド(5)側の内壁から前記エレメント(6)側に前記クリーンサイド(5)側の内壁に沿うように突出し、前記クリーンサイド(5)側の内壁に沿って流れる空気を整流する整流リブ(51、54、55)のことであることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載のエアクリーナにおいて、
前記整流手段(7、41、51)は、前記ハウジング(1、2)に対して別体部品で構成されていることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載のエアクリーナにおいて、
前記アウトレット(9)の内部には、前記中空部(3)よりも流路断面積が減少する出口流路(14)が形成されていることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載のエアクリーナにおいて、
前記エレメント(6)は、不織布または濾紙により形成される濾材(21)、およびこの濾材(21)の周囲を取り囲む環状の周縁部(22)を有していることを特徴とするエアクリーナ。 - 請求項9に記載のエアクリーナにおいて、
前記濾材(21)は、その一部(23)が、前記周縁部(22)よりも前記ダストサイド(4)側に張り出していることを特徴とするエアクリーナ。
Priority Applications (2)
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