JP2020041473A - エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】出口管における空気の乱れを効果的に抑えることができるエアクリーナを提供する。【解決手段】エアクリーナ１０は、フィルタエレメント１１１を収容するケース１１と、ケース１１の開口１１４に接続され、フィルタエレメント１１１で濾過された空気が流出する出口管１３と、出口管１３の内部に設けられ、開口１１４からケース１１の内部に突出する整流管１４と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、内燃機関等に用いられるエアクリーナに関する。

内燃機関等の吸気を浄化するためのエアクリーナが普及している。このようなエアクリーナにおいて、内燃機関の燃焼制御等のため、内燃機関に吸入される空気の流量を計測するための流量計が設けられていることがある。流量計は、例えばエアクリーナの出口管に配置されることがある。

流量計はわずかな空気の乱れも検出できるため、流量計の配置位置における空気の流れに乱れがある場合、流量計の検出値に変動が生じ、流量計が空気の流量を正確に検出することが困難となる。例えば特許文献１に開示されたエアクリーナは、エンジンに接続されており、かつ湾曲部を有する出口管を有し、出口管の湾曲部より上流側には流量計が設けられている。そして、出口管の入口はエアクリーナ内部に開口されており、この出口管の入口部分に、出口管内における、湾曲部に起因する流速の差を解消するための整流部が設けられている。この整流部は、湾曲部の外周側に対応する部分が、湾曲部の内周側に対応する部分より出口管の軸線方向に突出した形状を有する開口縁、または整流格子である。

特開２０００−１１０６７６号公報

より効果的に出口管内の空気の乱れを抑えることが要望されている。

本開示は、出口管における空気の乱れを効果的に抑えることができるエアクリーナを提供することを目的とする。

本開示のエアクリーナは、フィルタエレメントを収容するケースと、前記ケースの開口に接続され、前記フィルタエレメントで濾過された空気が流出する出口管と、前記出口管の内部に設けられ、前記開口から前記ケースの内部に突出する整流管と、を有する。

本開示によれば、エアクリーナの出口管における空気の乱れを効果的に抑えることができる。

本開示の実施の形態に係るエアクリーナの斜視図 ケースの円筒形状の中心軸に垂直な平面におけるエアクリーナの断面図 ケースの開口部をケースの内側から見た図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

図１は、本開示の実施の形態に係るエアクリーナ１０の斜視図である。図１に示すように、エアクリーナ１０は、ケース１１と、入口管１２と、出口管１３と、を有する。

ケース１１は、ほぼ円筒形状に形成されている。ケース１１の円筒形状の側面の一部には、ケース１１内に空気を流入させるための管である入口管１２が接続されている。また、ケース１１の円筒形状の底面の一方には、ケース１１内の空気を流出させるための管である出口管１３が接続されている。

エアクリーナ１０は例えばトラック等の車両に搭載される。図示は省略するが、入口管１２はラバーチューブ等を介して車両のエアインテーク等に接続されており、出口管１３はエンジン等の内燃機関に接続されている。これにより、エアクリーナ１０はエアインテークから取り入れた空気を浄化して内燃機関に供給することができる。

図２は、ケース１１の円筒形状の中心軸を含む平面におけるエアクリーナ１０の断面図である。図２に示すように、ケース１１の内部には、フィルタエレメント１１１と、第１空間１１２と、第２空間１１３と、が設けられている。

フィルタエレメント１１１は、不織布や濾紙等のフィルタ素材をひだ状に折り曲げ、ひだ状のフィルタ素材をさらに円筒形状に湾曲させて形成された、一般に菊花型等と呼ばれるフィルタエレメントである。エアクリーナ１０のケース１１内部は、フィルタエレメント１１１によって第１空間１１２と第２空間１１３とに分割されている。

第１空間１１２は、ケース１１の内壁面とフィルタエレメント１１１とによって構成される空間である。また、第２空間１１３は、円筒形状をなすフィルタエレメント１１１の内部の空間である。入口管１２からケース１１内部に流入した空気は、第１空間１１２を経て、フィルタエレメント１１１を通過し、濾過されて第２空間１１３へ到達する。

ケース１１の底面の一方には開口１１４が設けられ、出口管１３が接続されている。フィルタエレメント１１１の内部の空間である第２空間１１３に浄化されていない空気が入り込まないように、フィルタエレメント１１１の開口１１４側と出口管１３との接続部分は封止されていることが望ましい。

出口管１３の内部には、整流管１４が挿入されて固定されている。図２に示すように、整流管１４のケース１１側の先端部１４１は、開口１１４から所定の長さＬｐだけ、第２空間１１３内に突出するように設けられている。第２空間１１３内の濾過された空気は、先端部１４１から整流管１４内に流れ込み、そのままエアクリーナ１０の外部へと流出する。図２に示す一点鎖線の矢印は、エアクリーナ１０における空気の流れを例示している。

整流管１４の内部、かつケース１１の開口１１４より下流側には、ＭＡＦ（Mass Air Flow）センサ１５が設けられている。ＭＡＦセンサ１５は、本開示の流量計の一例である。ＭＡＦセンサ１５は、エアクリーナ１０から内燃機関へ供給される空気、換言すれば内燃機関の空気吸入量を計測するセンサである。このＭＡＦセンサ１５は整流管１４の内径と比較して小さいため、整流管１４内部の位置によって流速に差がある場合には、ＭＡＦセンサ１５が正確な空気吸入量を計測することは困難である。

本開示のエアクリーナ１０では、上記したように整流管１４のケース１１側の先端部１４１は、開口１１４から所定の長さＬｐだけ、第２空間１１３内に突出するように設けられている。これにより、整流管１４の先端部１４１が第２空間１１３内に突出していない場合と比較して、整流管１４の先端部１４１からＭＡＦセンサ１５までの距離を長さＬｐの分だけ長くすることができる。

これにより、フィルタエレメント１１１を通過して第２空間１１３内に流入した空気に乱れがあったとしても、整流管１４に流入した空気がＭＡＦセンサ１５を通過する際には空気の流れは整流されてほぼ層流となることが期待される。このため、ＭＡＦセンサ１５が整流管１４内を流れる空気の流量（内燃機関の空気吸入量）を正確に計測することができるようになる。

整流管１４が第２空間１１３内に突出している量（所定の長さＬｐ）については、例えば整流管１４の先端部１４１から流入した乱流が、ＭＡＦセンサ１５に到達した際にほぼ層流となるだけの長さであることが望ましい。従って、整流管１４が第２空間１１３内に突出している所定の長さＬｐについては、エアクリーナ１０の設置条件を整えた上で、実験的に決定されることが望ましい。ここでエアクリーナの設置条件の具体例としては、例えば内燃機関の排気量、エアクリーナの設置向き、出口管１３の長さや向き等が挙げられる。

望ましい一例としては、例えば、ＭＡＦセンサ１５から先端部１４１までの長さを、整流管１４の直径の２倍程度とすればよい。すなわち、この例では、開口１１４からＭＡＦセンサ１５までの長さをＬｓとし、整流管１４の直径をＤとすると、開口１１４から先端部１４１までの長さＬｐ、開口１１４からＭＡＦセンサ１５までの長さＬｓ、および整流管１４の直径Ｄの関係は、以下の式（１）で与えられる。
Ｌｐ＋Ｌｓ＝２Ｄ （１）

整流管１４の先端部１４１は、第２空間１１３内の空気が乱れずに入りやすいように、図２に示すようにラッパ状に口が広がった形状に形成されているとより好適である。

整流管１４は、出口管１３の内部に配置されており、整流管１４の直径Ｄは出口管１３の直径より小さい。このため、出口管１３とケース１１との接続部分である開口１１４において、整流管１４の外周面と開口１１４の周縁部との間には隙間が生じる。ＭＡＦセンサ１５により内燃機関の空気吸入量を正確に計測するという観点からすれば、この隙間には空気が流入しないことが望ましい。

図３は、ケース１１の開口１１４をケース１１の内側（第２空間１１３側）から見た図である。図３に示すように、開口１１４における、整流管１４の外周面と開口１１４の外周縁との間の隙間Ｇを封止するように、蓋１１５が設けられている。これにより、エアクリーナ１０において、フィルタエレメント１１１により浄化された空気は、全て整流管１４を通過して内燃機関へと流れることになる。このため、整流管１４内に設けられたＭＡＦセンサ１５によって、内燃機関の空気吸入量が正確に計測される。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の実施の形態に係るエアクリーナ１０は、フィルタエレメント１１１を収容するケース１１と、ケース１１の開口１１４に接続され、フィルタエレメント１１１で濾過された空気が流出する出口管１３と、出口管１３の内部に設けられ、開口１１４からケース１１の内部に突出する整流管１４と、を有する。

このような構成により、ケース１１内においてフィルタエレメント１１１により浄化された空気が、乱流の状態で整流管１４内に入り込んだとしても、整流管１４内に設けられたＭＡＦセンサ１５に到達する空気は層流になっていることが期待される。これは、整流管１４の先端部１４１が、開口１１４から所定の長さＬｐだけ、第２空間１１３内に突出するように設けられており、整流管１４の先端部１４１が第２空間１１３内に突出していない場合と比較して、整流管１４の先端部１４１からＭＡＦセンサ１５までの距離を長く取っているからである。

より好適な例として、ＭＡＦセンサ１５から整流管１４の先端部１４１までの距離が整流管１４の直径のほぼ２倍であれば、上記効果がより確実に得られるようになる。

以上、図面を参照しながら本開示に係る実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせてられてもよい。

上記した実施の形態において、出口管１３とケース１１との接続部分である開口１１４において、整流管１４の外周面と開口１１４の外周縁との間に生じた隙間Ｇは、蓋１１５によって封止されていたが、本開示はこれに限定されない。この隙間Ｇは封止されずともよく、その場合は隙間Ｇからも浄化された空気が内燃機関へ流出する。この場合でも、整流管１４内においてＭＡＦセンサ１５の位置では空気が層流になっているため、内燃機関の空気吸入量を正確に測定することができる。

また、上記した実施の形態では、エアクリーナ１０は内燃機関にのみ空気を供給していたが、本開示はこれに限定されない。本開示に係るエアクリーナ１０は、例えばエアコンプレッサ等、空気を用いる他の構成に対しても浄化した空気を供給してもよい。その場合、例えば上記隙間Ｇを覆う蓋１１５に穴を開け、他の構成へと繋がる管を隙間Ｇの中に配設すればよい。

本開示は、流量計を備えたエアクリーナに有用である。

１０ エアクリーナ
１１ ケース
１１１ フィルタエレメント
１１２ 第１空間
１１３ 第２空間
１１４ 開口
１１５ 蓋
１２ 入口管
１３ 出口管
１４ 整流管
１４１ 先端部
１５ ＭＡＦセンサ
Ｇ 隙間

Claims (3)

1. フィルタエレメントを収容するケースと、
   前記ケースの開口に接続され、前記フィルタエレメントで濾過された空気が流出する出口管と、
   前記出口管の内部に設けられ、前記開口から前記ケースの内部に突出する整流管と、
   を有する、エアクリーナ。
2. 前記整流管の前記開口より下流側には流量計が設けられている、
   請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記整流管において、前記流量計から、前記ケースの内部に突出した先端部までの長さは、前記整流管の直径のほぼ２倍である、
   請求項２に記載のエアクリーナ。

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