JP2019007360A

JP2019007360A - エアクリーナ

Info

Publication number: JP2019007360A
Application number: JP2017120951A
Authority: JP
Inventors: 浩司夏目; Koji Natsume; 文雄小倉; Fumio Ogura; 崇彰稲森; Takaaki Inamori
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2019-01-17

Abstract

【課題】フィルタエレメントを流れるエアの流量分布のばらつきを抑制すること。【解決手段】エアクリーナ１００は、フィルタエレメント７が筐体１内に収容され、筐体１に、エアを吸入する吸入口２と、フィルタエレメント７を通過したエアが排出される排出口４とが設けられている。また、エアクリーナ１００は、フィルタエレメント７の表面上の、少なくとも吸入口２とフィルタエレメント７との間に、複数の貫通孔１４、１５を備えたパンチングメタル８が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の内燃機関に供給されるエアを清浄するエアクリーナに関する。

従来、車両の内燃機関の吸気系統に備えられる装置として、車外から取り込まれたエアに含まれる微細な異物（例えば、ごみや埃等）を、フィルタエレメント（例えば、濾紙）によって除去するエアクリーナが知られている。

このようなエアクリーナには、複数のひだ部が設けられた、筒状のフィルタエレメントを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２０７５４０号公報

ところで、車外から取り込まれたエアの流量は、例えばＭＡＦセンサ（Mass Air Flow）等で計測される。

このＭＡＦセンサをフィルタエレメントの下流側近傍に設けた場合、フィルタエレメントを流れる際のエアの流量分布のばらつきの影響により、ＭＡＦセンサの計測結果がばらつくおそれがある。特に、エアの流路の断面の一部分におけるエアフローを測定する熱線式（ホットワイヤー）等のエアフローセンサでは、エアの流路の断面における流量分布の変化により計測結果のばらつきが大きくなる。

本発明の目的は、フィルタエレメントを流れるエアの流量分布のばらつきを抑制することができるエアクリーナを提供することである。

本発明のエアクリーナは、フィルタエレメントが筐体内に収容され、前記筐体に、エアを吸入する吸入口と、前記フィルタエレメントを通過したエアが排出される排出口とが設けられたエアクリーナであって、前記フィルタエレメントの表面上の、少なくとも前記吸入口と前記フィルタエレメントとの間に、前記吸入口からの流速を減らす複数の貫通孔を備えたメッシュ部が設けられている。

本発明によれば、フィルタエレメントを流れるエアの流量分布のばらつきを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るエアクリーナの全体構成を示す模式図本発明の実施の形態に係るエアクリーナの断面を示す模式図本発明の実施の形態に係るエアクリーナのエキスパンドメタルを示す模式図本発明の実施の形態に係る第１部分および第２部分それぞれの部分拡大図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るエアクリーナ１００の構成について、図１、図２を用いて説明する。

図１は、エアクリーナ１００の全体構成を示す模式図である。図２は、エアクリーナ１００の筐体１およびフィルタエレメント７の径方向の断面を示す模式図である。なお、図２は、フィルタエレメント７の径方向の断面を、フィルタエレメント７を通過したエアの流路１１の上流側から見た場合を示している。図２に示す各矢印は、エアの流れの一部を示している。

エアクリーナ１００は、車両の内燃機関の吸気系統に備えられる。図１に示すように、エアクリーナ１００は、円筒形の筐体１を有する。

筐体１の外周面には、エアを筐体１の内部へ吸入するための吸入口２が設けられている。吸入口２には、図２に示すように、車両の外部から取り込まれたエアが流れる吸気管３（図１では図示略）が接続されている。

また、筐体１の両端面のうちの一方の端面には、図１に示すように、筐体１の内部からエアを排出するための排出口４が設けられている。排出口４には、円筒形のアウトレットパイプ５が接続されている。

アウトレットパイプ５の内部には、排出口４からのエアの流量を計測するＭＡＦセンサ６が設けられている。なお、ＭＡＦセンサ６の設置位置は、図１に示す位置に限定されない。ＭＡＦセンサ６は、例えば、熱線式（ホットワイヤー）エアフローセンサである。

図示は省略するが、アウトレットパイプ５の一端（排出口４と接続された端部とは反対の端部）には、車両の内燃機関へ通じるダクトが接続される。

筐体１の内部には、筒状のフィルタエレメント７が収容される。

フィルタエレメント７は、例えば、平板状の濾材（例えば、濾紙）を蛇腹状に曲折することで複数の折山部７０（図２参照。図１では図示略）を形成し、その後、濾材を筒状に丸めて作成されたものである。なお、折山部は、「ひだ部」と言い換えてもよい。

図２に示すように、フィルタエレメント７の外周部分には円筒形のエキスパンドメタル８（メッシュ部の一例）が設けられ、フィルタエレメント７の内周部分には円筒形のパンチングメタル９が設けられる。エキスパンドメタル８、パンチングメタル９には、複数の貫通孔（図示略）が形成されている。なお、図１では、エキスパンドメタル８、パンチング９の図示を省略している。

本実施の形態では、フィルタエレメント７の外周部分にエキスパンドメタル８、フィルタエレメント７の内周部分にパンチングメタル９を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、フィルタエレメント７の外周部分および内周部分の両方において、エキスパンドメタル８またはパンチングメタル９のいずれかを設けてもよい。また、エキスパンドメタル８やパンチングメタル９以外の、複数の貫通孔が形成された部品を設けてもよい。

ここで、図３、図４を用いて、メッシュ部の一例であるエキスパンドメタル８について説明する。図３は、エキスパンドメタル８を示す模式図である。図３において、フィルタエレメント７の折山部７０（図２参照）の図示は省略している。図４は、図３に示す第１部分１２および第２部分１３それぞれの部分拡大図である。

図３に示すエキスパンドメタル８は、フィルタエレメント７の表面（外周面）上の、少なくとも吸入口２とフィルタエレメント７との間に設けられる。

図３に示すように、エキスパンドメタル８は、吸入口２（図２参照）に面する（対向する）領域である第１部分１２と、第１部分１２以外の領域である第２部分１３とを有する。

図４（ａ）は、第１部分１２の一部分を拡大して示した図である。図４（ａ）に示すように、第１部分１２には、複数の貫通孔１４が設けられている。

図４（ｂ）は、第２部分１３の一部分を拡大して示した図である。図４（ｂ）に示すように、第２部分１３には、複数の貫通孔１５が設けられている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、各貫通孔１４の面積は、各貫通孔１５の面積よりも小さい。すなわち、第１部分１２の開口率は、第２部分１３の開口率よりも小さい。なお、ここでは例として、貫通孔の面積により開口率が異なるようにしたが、貫通孔の数や密度等により開口率を異ならせてもよい。

以上、エキスパンドメタル８について説明した。以下、図２の説明に戻る。

エキスパンドメタル８と筐体１の内壁との間には、吸入口２から流入したエアが流れる流路１０が形成されている。また、パンチングメタル９の内周には、フィルタエレメント７の各折山部７０間を通過したエアが流れる流路１１が形成されている。

図２に示すように、フィルタエレメント７の折山部７０は、それぞれ、フィルタエレメント７の径方向の断面を流路１１の上流側から見た場合において、反時計回りに傾斜している場合がある。折山部７０ａ〜７０ｄは、吸入口２に面して設けられた折山部（吸入口２の近傍に位置する折山部の一例）である。

なお、図２において、各折山部７０（折山部７０ａ〜７０ｄを含む）の傾斜角度は、均一でなくてもよい。

以上、本発明の実施の形態に係るエアクリーナ１００の構成について、説明した。

次に、図２を用いて、エアクリーナ１００におけるエアの流れについて説明する。上述したとおり、図２の各矢印は、エアの流れの一部を示している。

吸気管３を流れるエア（車外から取り込まれた未清浄のエア）は、吸入口２から筐体１内へ流入する。

吸入口２から流入したエアのうちの一部は、エキスパンドメタル８の各貫通孔を介して、折山部７０ａと折山部７０ｂの間、折山部７０ｂと折山部７０ｃの間、折山部７０ｃと折山部７０ｄの間に流入する。

一方、吸入口２から流入したエアのうちの残りは、流路１０へ流入する。その後、エアは、各折山部間（所定の折山部７０とその隣に位置する折山部７０との間）へ流入する。

各折山部間（折山部７０ａと折山部７０ｂの間、折山部７０ｂと折山部７０ｃの間、折山部７０ｃと折山部７０ｄの間を含む）へ流入したエアは、パンチングメタル９の各貫通孔を介して、流路１１へ流入する。流路１１へ流入するエアは、フィルタエレメント７の通過によってエア中の異物が除去されたエアである。

流路１１へ流入したエアは、図１に示す排出口４へ向かって流れる。その後、エアは、排出口４から、アウトレットパイプ５内へ流入する。アウトレットパイプ５へ流入したエアの流量は、ＭＡＦセンサ６によって計測される。ＭＡＦセンサ６は、随時、計測結果をＥＣＵ（図示略）へ送信する。

そして、アウトレットパイプ５から出たエアは、図示しないダクトを介して、内燃機関へ供給される。

以上、エアクリーナ１００におけるエアの流れについて説明した。

次に、本実施の形態のエアクリーナ１００の作用効果について、説明する。

まず、従来構造（メッシュ部が無い構成）におけるエアの流れについて、図２を用いて説明する。

図２において、吸入口２を流れるエアの流速は、流路１０を流れるエアの流速よりも速い。よって、折山部７０ａと折山部７０ｂの間、折山部７０ｂと折山部７０ｃの間、および、折山部７０ｃと折山部７０ｄの間のそれぞれに流入するエアの流速は、流路１０から各折山部間に流入するエアの流速よりも速くなる。

ここで、折山部７０ａ〜７０ｄは、流入するエアの流れにほぼ沿って傾斜している場合は、エアの流れを阻害しにくくなっている。よって、折山部７０ａと折山部７０ｂの間、折山部７０ｂと折山部７０ｃの間、および、折山部７０ｃと折山部７０ｄのそれぞれに流入したエアの流速は、ほぼ減少しない。

そのため、折山部７０ａと折山部７０ｂの間、折山部７０ｂと折山部７０ｃの間、および、折山部７０ｃと折山部７０ｄの間のそれぞれから流路１１内に流入するエア（図２中の矢印ｘ、ｙ、ｚで示すエア）の流速は、それら以外の各折山部間から流路１１内に流入するエアの流速よりも速くなる。その結果、部分的に流速が速いエアの流れが発生し、エアの流量分布にばらつきがでる。

このようなエアの流量をそのままＭＡＦセンサ６によって計測した場合、計測結果にばらつきが出てしまう。

そこで、本実施の形態では、上述したとおり、吸入口２とフィルタエレメント７との間に、開口率が異なる第１部分１２および第２部分１３を有するエキスパンドメタル８を設ける構成とした。第１部分１２および第２部分１３における開口率は、各貫通孔１４，１５を通過したエアの流量分布のばらつきが抑制されるように、予め調整されている。

よって、吸入口２を流れるエアと、流路１０を流れるエアとの間で、流量分布がばらついたとしても、パンチングメタル９により、フィルタエレメント７を通るエアの流量流速分布のばらつきが低減される。よって、エアの流量をＭＡＦセンサ６で計測した場合、エアクリーナ個体間の測定結果のばらつきを小さくできる。

以上、本実施の形態のエアクリーナ１００の作用効果について、説明した。

本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

また、吸入口２に接続される吸気管３の向きは、図２に示す向きに限定されない。図２では、吸入口２に向かって接線方向からエアが流入するように吸気管３が設けられている場合を示したが、例えば、半径方向からエアが流入するように吸気管３が設けられてもよい。この場合でも、流路１０においてフィルタエレメント７の外周を旋回するエアの流れ方向は、図２に示す流れ方向と同様である。

また、図２では、吸入口２が図中の右側に設けられる場合を図示したが、吸入口２は、図中の左側に設けられてもよい。その場合、各折山部７０は、フィルタエレメント７の径方向の断面を流路１１の上流側から見た場合において、時計回りに傾斜する。

また、上記実施の形態では、メッシュ部がエキスパンドメタル８である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、メッシュ部は、エキスパンドメタル８とは別に設けられる部材であってもよい。

＜本開示のまとめ＞
本発明のエアクリーナは、フィルタエレメントが筐体内に収容され、前記筐体に、エアを吸入する吸入口と、前記フィルタエレメントを通過したエアが排出される排出口とが設けられたエアクリーナであって、前記フィルタエレメントの表面上の、少なくとも前記吸入口と前記フィルタエレメントとの間に、前記吸入口からの流速を減らす複数の貫通孔を備えたメッシュ部が設けられている。

なお、上記エアクリーナにおいて、前記メッシュ部は、前記吸入口に面する第１部分と、前記第１部分以外の第２部分とを有し、前記第１部分の開口率と、前記第２部分の開口率とが異なっていてもよい。

また、上記エアクリーナにおいて、前記第１部分の開口率は、前記第２部分の開口率よりも小さくてもよい。

また、上記エアクリーナにおいて、前記フィルタエレメントは、複数の折山部を備えた筒状であってもよい。

また、上記エアクリーナにおいて、前記排出口に接続されたアウトレットパイプをさらに有し、前記アウトレットパイプには、前記排出口から排出されるエアの流量を計測するセンサが備えられてもよい。

本発明は、吸気を清浄するエアクリーナに適用できる。

１筐体
２吸入口
３吸気管
４排出口
５アウトレットパイプ
６ＭＡＦセンサ
７フィルタエレメント
８エキスパンドメタル
９パンチングメタル
１０、１１流路
１２第１部分
１３第２部分
１４、１５貫通孔
７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ折山部（ひだ部）
１００エアクリーナ

Claims

フィルタエレメントが筐体内に収容され、前記筐体に、エアを吸入する吸入口と、前記フィルタエレメントを通過したエアが排出される排出口とが設けられたエアクリーナであって、
前記フィルタエレメントの表面上の、少なくとも前記吸入口と前記フィルタエレメントとの間に、前記吸入口からの流速を減らす複数の貫通孔を備えたメッシュ部が設けられている、
エアクリーナ。
前記メッシュ部は、
前記吸入口に面する第１部分と、前記第１部分以外の第２部分とを有し、
前記第１部分の開口率と、前記第２部分の開口率とが異なる、
請求項１に記載のエアクリーナ。
前記第１部分の開口率は、
前記第２部分の開口率よりも小さい、
請求項２に記載のエアクリーナ。
前記フィルタエレメントは、
複数の折山部を備えた筒状である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のエアクリーナ。
前記排出口に接続されたアウトレットパイプをさらに有し、
前記アウトレットパイプには、前記排出口から排出されるエアの流量を計測するセンサが備えられる、
請求項１から４のいずれか１項に記載のエアクリーナ。