JP7495205B2 - エアクリーナ - Google Patents

Description

本開示は、車両用のエアクリーナに関する。

剛性を確保するためにリブを備えるエアクリーナにおいて、リブの形状を最適化することにより圧力損失の発生を低減または抑制する技術が提案されている（例えば、引用文献１）。

特開平１０－２８８１０２号公報

しかしながら、エアクリーナの内部を流動する空気流がリブを通過する際には、リブの下流側端部にて渦が発生し、空気流に乱れが発生する。流れが乱れた空気流が空気流量検出装置に流入すると、空気量を正確に測定することができない場合がある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、エアクリーナが提供される。このエアクリーナは、本体部であって、前記本体部に空気を導入するための吸気部と、空気流量検出装置を装着するための装着部を有し、導入された空気を前記本体部から排出するための管状の排気部とを備える、前記本体部と、前記本体部の内面において、前記排気部に向かって延伸して複数形成されているリブと、前記装着部よりも前記本体部側における前記排気部の内壁に、前記リブの延伸方向と同方向に延伸して流線形状に形成されている突状の整流部であって、前記リブの最も外側に位置する２つの前記リブの間において、空気の流れ方向における複数の前記リブの下流端と前記整流部の上流端とが、近接するように形成されている整流部とを備えている。
この形態のエアクリーナによれば、本体部の内面のリブに対して、装着部よりも本体部側における排気部の内壁に整流部を備えることにより、リブの下流側端部にて発生した空気乱れを整流部で効率的に抑制することが可能となる。

第１実施形態としてのエアクリーナ及び吸気の流れを示した断面図。 リブと整流部の位置関係を示す断面図。 図１に示したＡ－Ａ断面の端面図。 第２実施形態としてのエアクリーナを示した端面図。 第３実施形態としてのエアクリーナを示した端面図。

Ａ. 第１実施形態：
［エアクリーナの構成］
図１に示すように、本実施形態に係るエアクリーナ１０は、本体部１１、吸気部１７および排気部１８を備えている。

本体部１１は、中空箱型形状を有し、空気導入側に位置するエアクリーナケース１２および空気排出側に位置するエアクリーナキャップ１３を備えている。エアクリーナケース１２は、矩形状の平面１２ａと平面１２ａの４辺と接続されている４つの側面と、４つの側面によって規定される矩形状の開口部１２ｆとを備えている。「４つの側面」には、図１に示す１２ｂ、１２ｃが含まれる。吸気部１７は、４つの側面の内の１つの側面１２ｃに形成されており、空気を本体部１１の内面に導入する。エアクリーナケース１２は、開口部１２ｆを介してエアクリーナキャップ１３と接続されている。

エアクリーナキャップ１３は、矩形状の平面１３ａと平面１３ａの４辺と接続されている４つの側面と、４つの側面によって規定される矩形状の開口部１３ｆとを備えている。「４つの側面」には、図１に示す１３ｂ、１３ｃが含まれる。排気部１８は、４つの側面の内の１つの側面１３ｂに形成されており、吸入した空気を本体部１１から外部に排出する。エアクリーナキャップ１３は、開口部１３ｆを介してエアクリーナケース１２と接続される。エアクリーナキャップ１３の平面１３ａには、排気部１８に向かって延伸する補強用のリブ２０が複数形成されている。

吸気部１７は、断面が円環状を成す筒状形状を有し、本体部１１から外側に突出されている。排気部１８は、断面が円環状を成す管状形状を有し、本体部１１から吸気部１７とは逆方向に突出されている。なお、他の方向に突出されていてもよい。排気部１８は、エアクリーナキャップ１３の内側に位置する第１の部分１８ａとエアクリーナキャップ１３の外側に位置する第２の部分１８ｂとを備えている。排気部１８は、上流端に空気導入口１６ａ、下流端に空気導出口１６ｂを有している。空気導出口１６ｂは、パイプを介してエンジンの燃焼室と連通されている。排気部１８は、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａと同じ側に空気流量検出装置４０を装着するための装着部１９を備えている。

複数のリブ２０は、側面１３ｃから排気部１８に向かって延伸するように、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａから突出して形成されている。各リブ２０の下流側端部、すなわち、排気部１８側の端部は、排気部１８の第１の部分１８ａの近傍まで延伸している。なお、本実施形態では、リブは３つであるが１つであってもよく、２つでも４つでもよい。

装着部１９には、エンジンの燃焼室に供給される空気流量を測定する空気流量検出装置４０がプラグイン方式によって着脱自在に取り付けられている。空気流量検出装置４０は、その空気導入部が排気部１８の断面中心に位置するように配置される。

整流部５０は、排気部１８の第１の部分１８ａであって装着部１９と対向する側に、リブ２０の延伸方向と同一方向に延伸するように形成されている。すなわち、整流部５０は、空気の流れ方向の下流方向へ向かってリブ２０と斜めに対向する第１の部分１８ａの内壁に形成されている。単にリブ２０と対向するとは、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａからリブ２０の突出側へ垂線を延ばした先の部分、すなわち、リブ２０と相対する位置づけである。本実施形態では、リブ２０と対向する側とは、リブ２０と相対する位置に限らず、リブ２０と相対する位置から排気部１８の空気導出口１６ｂに向かって移動した位置、すなわち、空気の流れ方向の下流方向へ向かってリブ２０と斜めに対向する側も含まれる。整流部５０は、流線形状の突状体であり、平面視で、排気部１８の空気導出口１６ｂに向かって、すなわち、空気の流れの下流方向へ向かって幅が徐々に小さくなる。

整流部５０は、リブ２０の延伸方向と略平行に形成されている。整流部５０は、複数のリブ２０の幅方向、すなわち、空気導出口１６ｂの近傍における空気流れに直交する方向において、最も外側に位置する２つのリブ２０ａと２０ｃの間に位置するように形成されている。整流部５０は、空気導出口１６ｂの近傍における空気の流れ方向における複数のリブ２０の内の１つのリブ２０ｂの下流端２０ｂ１と整流部５０ｂの上流端５０ｂ１とが、近接するように配置されている。整流部５０ｂは、複数のリブ２０の内の１つのリブ２０ｂの下流端２０ｂ１と整流部５０ｂの上流端５０ｂ１とが幅方向に一致するように形成されていることが望ましい。この場合には、より高い整流効果を得ることができる。

本体部１１の内部には、ダストサイド１４とクリーンサイド１５とに区分するフィルタエレメント３０が備えられている。フィルタエレメント３０は、吸気部１７よりエアクリーナケース１２のダストサイド１４に導入された吸気中に含まれる異物を捕捉するエアフィルタである。

次に、図１および図３に基づいてエアクリーナ１０内の空気の流れを説明する。吸気部１７から吸入された空気は、エアクリーナケース１２内に広がって流れ、フィルタエレメント３０を通過する。

フィルタエレメント３０を通過した空気は、エアクリーナキャップ１３へと導入される。エアクリーナキャップ１３に導入された空気の一部は平面１３ａに当たり、複数のリブ２０によって排気部１８に向かって流れが整流される。リブ２０に沿って流れる空気流には、リブ２０の下流端で渦や乱れが発生する。リブ２０の下流端において発生した渦や乱れは、整流部５０によって低減または解消される。したがって、乱れが低減または解消された空気流が排気部１８内の空気流量検出装置４０の検出部を通過し、空気流量の検出精度を向上させることができる。排気部１８に導入された空気は、空気導出口１６ｂからエアクリーナ１０の外部へと排出される。

以上説明したように、本実施形態のエアクリーナ１０は、リブ２０の延伸方向と同方向に延伸して形成されている整流部５０を備えるので、リブ２０の下流側端部において空気流に発生した渦や乱れを低減または解消することができる。したがって、乱れた空気流が流入することに起因する空気流量検出装置における空気流量の測定精度の低下を解消し、空気流量の測定精度を向上させることができる。空気流量検出装置４０は、その空気導入部が排気部１８の断面中心に位置するように配置されているので、整流部５０に対向する側、すなわちリブ２０と同一面上に整流部５０を配置すれば、更に空気流量の測定精度を向上させることができると考えられる。

Ｂ. 第２実施形態：
図４に示すように、第２実施形態のエアクリーナ１０は、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａの３つのリブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対してそれぞれ対応する整流部５０ａ、５０ｂ、５０ｃを備える点において、第１実施形態のエアクリーナ１０とは異なる。他の構成は第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。

整流部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、空気の流れ方向の下流方向へ向かってリブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとそれぞれ斜めに対向する第１の部分１８ａの内壁に形成されている。平面視で、３つのリブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの軸線上に３つの整流部５０ａ、５０ｂ、５０ｃがそれぞれ対応して配置されている。

第２の実施形態としてのエアクリーナ１０によれば、３つのリブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにそれぞれ対応して、３つの整流部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが配置されているので、リブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの下流側端部で発生した渦や空気の乱れを、各整流部５０ａ、５０ｂ、５０ｃで低減または解消することができる。したがって、空気の乱れを更に効率的に低減または解消可能となり、空気流量の測定精度を向上させることができる。

Ｃ. 第３実施形態：
図５に示すように、第３実施形態のエアクリーナ１０は、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａの３つのリブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して、４つの整流部５０ｆ、５０ｄ、５０ｂ、５０ｅを排気部１８の曲面壁に９０度毎に配置し、エアクリーナキャップ１３の側面のうちの１つの側面１３ｄに、２つのリブ２０ｄ、２０ｅを備える点で、第１実施形態および第２実施形態のエアクリーナ１０と異なる。他の構成は第１実施形態および第２実施形態のエアクリーナ１０と同じであるから、同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態の４つの整流部５０ｂ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆのうちの整流部５０ｂは、第１実施形態と同様に、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａのリブ２０ｂと対向する側に配置される。整流部５０ｄは、整流部５０ｂと対向する側に備えられる。つまり、エアクリーナキャップ１３の平面１３ａのリブ２０ｂと同一面上にある。整流部５０ｅは、整流部５０ｄから排気部１８の曲面壁に沿って、側面１３ｄ寄りに９０度移動させた地点に配置されている。整流部５０ｆは、整流部５０ｅと対向する側に配置されている。すなわち、整流部５０ｂから、排気部１８の曲面壁に沿って時計周りに９０度間隔で、整流部５０ｆ、整流部５０ｄ、整流部５０ｅが順次配置されている。

第３実施形態としてのエアクリーナ１０は、排気部１８の第１の部分１８ａであって装着部１９側の曲面壁、すなわち、リブ２０ｂと同一面上に整流部５０ｄが配置されているので、リブ２０ｂの下流端２０ｂ１において空気流に発生した渦や乱れを、直後の整流部５０ｄで効率的に低減または解消することができる。また、整流部５０ｄ以外の他の整流部５０ｅ、５０ｂ、５０ｆによって、空気流の全体の流れが整流可能となり、空気流量の測定精度を向上させることができる。

Ｄ. 他の実施形態
Ｄ１. 第１の他の実施形態：
第１の他の実施形態としてのエアクリーナ１０は、リブ２０が、排気部１８の上流端の範囲内、すなわち、平面視で、排気部１８において、空気流れの方向に直行する排気部１８の幅の範囲内にあればよい。整流部５０についても、リブ２０と同様に排気部１８の幅の範囲内にあればよい。このようなリブ２０と整流部５０の位置関係とすれば、リブ２０において発生した空気流の乱れを効率的に低減可能となる。

Ｄ２. 第２の他の実施形態：
第２の他の実施形態としてのエアクリーナ１０は、第１～第３の実施形態の各エアクリーナ１０のリブ２０ａ、リブ２０ｂ、リブ２０ｃと同一面上に、すなわち、第１の部分であって、リブ２０ａ、リブ２０ｂ、リブ２０ｃと同じ側の曲面壁に整流部５０を３つ配置されてもよい。リブ２０と同一面上、すなわちリブ２０の直後に整流部５０を配置するのが最も効率的に空気の乱れを抑制することと、整流部５０は１つであっても整流効果を有し、３つの整流部５０により更なる整流効果が創出されることから、空気流量の測定精度を向上させることが可能となる。

Ｄ３. 第３の他の実施形態：
第３の他の実施形態としてのエアクリーナ１０は、エアクリーナ１０の構成によって空気流の乱れが異なってくることから、距離の比を設定したエアクリーナ１０であってもよい。図１に示すように、排気部１８が形成されている本体部１１の壁面の内側面と排気部１８の上流端の中心との距離はＤＬである。排気部１８の上流端の中心は、クリーンサイド１５からの吸入空気が導入される空気導入口１６ａ、すなわち、開口部の中心を意味する。したがって、距離ＤＬは、本体部１１の壁面の内側面から空気導入口１６ａの中心に至る距離である。フィルタエレメント３０と排気部１８の上流端との距離はＤＨである。具体的には、フィルタエレメント３０の下流側面からフィルタエレメント３０に最も近い排気部１８の上流端までの距離である。ＤＬとＤＨは、（ＤＬ^２／ＤＨ）>＝４００の関係を満たすとき、空気の乱れが空気流量検出装置４０に到達する。すなわち、エアクリーナ１０の構成が上式の関係を満たすとき、空気の乱れが発生しやすいので、整流による効果がより顕著になり、空気流量の測定精度を向上させることが可能となる。したがって、上式の関係性を適用した構成のエアクリーナ１０とするとよい。

Ｄ４. 第４の他の実施形態：
第４の他の実施形態としてのエアクリーナ１０は、排気部１８全体が、エアクリーナキャップ１３の外側に位置するエアクリーナ１０であってもよい。排気部１８全体を外側に出すことにより、リブ２０ｂの下流端２０ｂ１から空気流量検出装置４０までの距離が長くなり、リブ２０ｂと同一面上に整流部５０を配置するスペースが広くなる。リブ２０に当たってから空気流量検出装置４０に到達するまでの距離は長くなるが、リブ２０ｂと同一面側の部分の広くなったスペースに、空気流れの下流方向に向かって空気流量検出装置４０の直前までに縦列に整流部５０を複数配置することも可能となる。このようなエアクリーナ１０により、リブ２０と整流部５０による更なる整流効果を創出し、空気流量の測定精度を向上させることが可能となる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…エアクリーナ １１…本体部 １７…吸気部 １８…排気部 １９…装着部 ２０…リブ ４０…空気流量検出装置 ５０…整流部

Claims (4)

1. エアクリーナ（１０）であって、
   本体部（１１）であって、前記本体部に空気を導入するための吸気部（１７）と、空気流量検出装置（４０）を装着するための装着部（１９）を有し、導入された空気を前記本体部から排出するための管状の排気部（１８）とを備える、前記本体部と、
   前記本体部の内面において、前記排気部に向かって延伸して複数形成されているリブ（２０）と、
   前記装着部よりも前記本体部側における前記排気部の内壁に、前記リブの延伸方向と同方向に延伸して流線形状に形成されている突状の整流部（５０）であって、複数の前記リブの最も外側に位置する２つの前記リブの間において、空気の流れ方向における複数の前記リブの下流端と前記整流部の上流端とが、近接するように形成されている前記整流部と、を備えるエアクリーナ。
2. 請求項１に記載のエアクリーナにおいて、
   前記整流部は、前記排気部において前記リブと対向する側に形成されている、エアクリーナ。
3. 請求項１に記載のエアクリーナにおいて、
   前記整流部は、前記排気部において、前記リブと同一の側に形成されている、エアクリーナ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のエアクリーナにおいて、さらに、
   前記本体部の内部に、フィルタエレメントを備え、
   前記排気部が形成されている前記本体部の壁面の内面と前記排気部の上流端との距離ＤＬと、前記フィルタエレメントと前記排気部の上流端との距離ＤＨは、（ＤＬ^２／ＤＨ）＞＝４００の関係を満たすように設定されている、エアクリーナ。

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