JP2621264B2 - ▲ろ▼過エレメントの目詰り検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の吸入空気を過する過エレメ
ントの目詰りを検出する装置に関する。

［従来の技術］ 自動車等に使用される内燃機関は、燃焼用空気ととも
に微小な土砂や、粉塵等が燃焼室に流入するのを防ぐた
め、燃焼室に供給される空気を浄化するエアクリーナを
備えている。

このエアクリーナは、その過エメレントが塵埃によ
って目詰りすると、燃焼用空気の供給量が少なくなり、
内燃機関の性能が低下する。このため、エアフィルタの
過エレメントは、目詰りする以前に交換、あるいは清
掃する必要がある。

この過エレメントの交換、あるいは清掃の時期は、
経験や使用時間（自動車においては走行距離）等によっ
て行うのが一般的であるが、経験では過エメレントの
状態を適確に判断することはできず、使用時間によって
判断するものは、その内燃機関の使用環境によって著し
い相違があるため、目詰りを適切に検出することができ
なかった。

そこで、上記問題点を解決する技術として、実公昭59
−36688号、実開昭60−72969号広報に開示されているエ
アクリーナ（過エメレント）の目詰り検出装置が知ら
れている。

これらは、ベローズやダイヤフラム等よりなる可動部
材によって隔てられる作動室および従動室のうち、作動
室をエアクリーナの下流の吸気路に連通させるととも
に、使用者に可動部材の移動位置に応じた情報を表示す
るよう、可動部材にスイッチを用いた電気的な目詰り表
示機構や、可動部材に指針等の表示体を連動させた機械
的な目詰り表示機構を用いていた。

そして、過エレメントの目詰りが進行することによ
り吸気路内の負圧が上昇して作動室と従動室との圧力差
が大きくなって可動部材が移動し、電気的な目詰り表示
機構を用いたものはスイッチがONしてランプやブザーに
よって使用者に過エレメントの目詰りを知らせてい
た。また、機械的な目詰り表示機構を用いたものは、表
示体の示す指示値によって使用者に過エメレントの目
詰りの状態を知らせていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 一方、吸気路の内部には、吸気脈動による脈動圧が存
在するため、吸気路内の負圧は、この脈動圧に大じて大
きく変動している（第３図参照）。

そして、上記に示される従来のものは、吸気路内の負
圧がそのまま作動室に導かれる構造のため、作動室内の
圧力が吸気路の内部の脈動圧に応じて変化し、可動部材
も脈動圧に応じて振動していた。

このため、電気的な目詰り表示機構を用いたものは、
第14図に示すように、作動設定値P2付近で脈動圧によっ
てスイッチが細かくON−OFFを繰り返すため、ランプや
ブザーへの通電電圧が変動してしまう。つまり、例えば
ランプでは、初め弱く点灯し、目詰りがひどくなるほど
強く点灯するため、何時が過エレメントの交換、また
は清掃時期なのか判断がしがたい問題点を備えていた。

また、機械的な目詰り表示機構を用いたものは、表示
体が脈動圧に応じて振動するため、使用者は、振動する
表示体より指示値を読み取らねばならなず、適確な数値
を読み取ることが困難であった。

そこで、吸気路と作動室との間に、脈動圧を減衰する
オリフィスやノズルを介在させることが考えられるが、
オリフィスやノズルは、その径を極めて細く設ける必要
がるため、径の管理がきわめて困難で、実用化できない
問題点を備えていた。

本発明の目的は、吸気路内の脈動圧による検出精度の
低下を防止して検出精度を高めるとともに、濾過エレメ
ントの目詰りを検出するスイッチの作動点の調節が可能
で、さらに外観をシンプルなものとして汚損を防止して
信頼性を向上させることのできる濾過エレメントの目詰
り検出装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の濾過エレメントの目詰り検出装置は、上記目
的を達成するために、次の技術的手段を採用する。

濾過エレメントの目詰り検出装置は、エアクリーナの
濾過エレメントの下流の吸気路に連通する作動室の圧力
低下により、前記濾過エレメントの目詰りを検出する目
詰り検出部と、この目詰り検出部と前記吸気路との間に
介装され、前記吸気路から前記作動室へ伝わる脈動圧を
減衰させる脈動減衰部と、を備える。

前記目詰り検出部は、ダイヤフラムあるいはベローズ
よりなる可動部材、この可動部材の動きに連動して作動
するスイッチ、前記可動部材および前記スイッチを収納
し、前記可動部材によって内部が前記作動室と従動室に
区画されるとともに、前記作動室を外部に連通させる筒
状の連絡口を備えるハウジング、前記連絡口から前記作
動室内に配置され、前記可動部材を付勢するスプリン
グ、および前記連絡口内に捩じ込まれ、捩じ込み量で前
記スプリングの付勢力を調節して前記スイッチの作動点
を調節する内部に負圧導入口が貫通した調節ネジを具備
する。

前記脈動減衰部は、前記連絡口を覆った状態で前記ハ
ウジングに固定されるとともに、濾過エレメントの下流
の吸気路に取り付けられ、前記吸気路内と前記連絡口内
を連通させる筒状の弁ケース、この弁ケースに設けら
れ、前記吸気路内と前記連絡口内を連絡する穴を備えた
弁座、および前記穴を塞ぐように前記弁座に押し付けら
れる弁体を具備する。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は、作動室と吸気路との間
に、作動室と吸気路とを連通する穴を備えた弁座に弁体
を押し付けて、穴を弁体で塞ぐ構造の脈動減衰部が介在
される。この弁座と弁体との間には、微小間隙が形成さ
れる。このため、吸気路と作動室とは、微小間隙、穴を
介して連絡される。そして、吸気路内の脈動圧は、微小
間隙を通過する際に脈動圧が減衰し、静圧となって作動
室に導かれる。

［発明の効果］ 本発明によれば、脈動圧によって変動する吸気路内の
負圧が、脈動減衰部によって静圧に変換されて作動室に
導かれるため、従来のように、可動部材が脈動圧に応じ
て振動するのが防がれる。

この結果、可動部材は、吸気路内の脈動圧の影響を受
けることなく静圧に変換された吸気路内の負圧に応じて
移動するため、目詰り表示機構によって、使用者に過
エレメントの目詰りを適確に知らせることができる。

また、本発明の脈動減衰部は、弁体と弁座との間に形
成される微小間隙によって脈動圧を減衰させるため、オ
リフィスやノズルのように、径の管理をする必要がな
い。この結果、小型で性能のバラツキの少ない脈動減衰
部を量産することができる。

弁ケースと接続される連絡口の内部には、スプリング
の付勢力を調節してスイッチの作動点を調節する調節ネ
ジが捩じ込まれている。このため、弁ケースと連絡口が
接続されない状態（組付前あるいは取外時）において、
調節ネジの捩じ込み量を調節することにより、製造上の
作動点のばらつきや、使用される車種等に応じて容易に
作動点を調節することができる。

吸気路に取り付けられる弁ケースは、連絡口を覆った
状態でハウジングに固定される。つまり、弁ケースは、
可動部（調節ネジ）を収納する連絡口を、外部から覆い
隠すようにして目詰り検出部に装着される。このため、
目詰り検出部と脈動減衰部からなる目詰り検出装置の外
観がシンプルになり、汚損を防止でき、信頼性を向上す
ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の過エレメントの目詰り検出装置を図
面に示す一実施例に基づき説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示すもの
で、第１図は過エレメントの目詰り検出装置（以下、
目詰り検出装置）の概略断面図、第２図は目詰り検出装
置の取り付け状態を示す内燃機関の吸気系の概略断面図
を示す。

車両走行用の内燃機関100は、燃焼室（図示しない）
内に供給される燃焼用の空気を浄化するエアクリーナ11
0を備え、エアクリーナ110内で吸入空気を過する過
エレメント111の下流と燃焼室とが吸気路120によって連
絡されている。

この吸気路120には、吸気路120内の負圧を測定して
過エレメント111の目詰りを検出する目詰り検出装置200
が取り付けられている。

なお、この目詰り検出装置200は、後述するダイヤフ
ラム機構300およびスイッチ420で構成される目詰り検出
部（符号なし）と、後述する脈動減衰部500とからな
る。また、後述するダイヤフラムハウジング340および
スイッチケース421が本発明のハウジングに相当する。

この目詰り検出装置200は、本発明の可動部材である
ダイヤフラム310を介して対向する作動室320、従動室33
0を備えるダイヤフラム機構300と、ダイヤフラム310と
作動棒410を介して連動するスイッチ420を備えた電気的
な目詰り表示機構400と、吸気路120と作動室320との間
に介在された脈動減衰部500とから構成される。

ダイヤフラム機構300は、ダイヤフラム310とともに作
動室320を形成する作動室側ハウジング341と、ダイヤフ
ラム320とともに従動室330を形成する従動室側ハウジン
グ342とを組み合わせたダイヤフラムハウジング340を備
え、ダイヤフラム310は、作動室側ハウジング341と従動
室側ハウジング342との間に挟まれて保持されている。

作動室側ハウジング341はアルミニウムなどの金属よ
りなり、作動室320と外部とを連絡する連絡口341aが開
設されている。この連絡口341aの内周には、メネジ341b
が設けられている。このメネジ341b内には、内部に負圧
導入口351が開設された調節ネジ350が捩じ込まれてい
る。この調節ネジ350は、ダイヤフラム310、作動棒410
を介して常閉接点であるスイッチ420を開く方向に付勢
する圧縮コイルスプリング360の付勢力を調節するもの
である。

なお、ダイヤフラム310には、圧縮コイルスプリング3
60の一端を保持するばね受け311、および圧縮コイルス
プリング360の荷重がダイヤフラム310に集中して掛るの
を防ぐ保持板312がリベット313によって取り付けられて
いる。また、リベット313とダイヤフラム310との間に
は、Ｏ−リング341が配され、作動室320と従動室330と
の間が気密に保たれる。

従動室側ハウジング342は樹脂製で、作動棒410を軸方
向に摺動可能に保持するための摺接穴342aが開設される
とともに、従動室330内を外部と連通させる連通穴342b
が開設されている。

そして、作動室側ハウジング341と従動室側ハウジン
グ342は、内部にスイッチ420が内設された樹脂製のスイ
ッチケース421とともに、作動室側ハウジング341の端部
に設けられたカシメ部341cによって固定されている。

スイッチケース421の内部には、スイッチ420を構成す
る接点422および接点ばね423が内設され、この接点ばね
423が作動棒410によってスイッチ420が開くように付勢
される。そして、接点422および接点ばね423は、外部と
ターミナル424を介してスイッチケース421の外部と接続
される。なお、このターミナル424は、スイッチケース4
21に設けられたターミナル組み付け用の穴421a内に挿通
後、カシメによって取り付けられるもので、スイッチケ
ース421の内部は、穴421aを介して外部と連通される。
この結果、従動室330は、連通穴342b、穴421aを介して
大気に連通する。

目詰り表示機構400は、ダイヤフラム310の移動量に応
じた情報を車両乗員に表示するもので、本実施例では、
ダイヤフラム310の移動によりスイッチ420がONすること
により、車両乗員の視覚範囲内に設けられた目詰り表示
用ランプ440が車載バッテリ450に通電されて点灯し、車
両乗員に過エレメント111の目詰りの表示を行うもの
である。なお、図中に示す符号460は、キースイッチを
示す。

脈動減衰部500は、一端外周にオネジ511が形成され、
他端内周にメネジ512が形成された筒状の弁ケース510を
備え、オネジ511が吸気路120に設けられたネジ穴121に
螺合し、メネジ512が作動室側ハウジング341の連絡口34
1aの外周に設けられたオネジ341dに螺合するものであ
る。弁ケース510の内部には、筒形の負圧室513が形成さ
れる。そして、オネジ511側の端部には、オネジ511が吸
気路120のネジ穴121に螺合する際、吸気路120内の負圧
を負圧室513内に導く負圧導入穴514が設けられている。

負圧室513の作動室側ハウジング341が装着される側の
端部には、負圧室513と連絡口341aとを連通する穴521を
備えた弁座520が、メネジ512側より挿入されている。こ
の弁座520の負圧室513側の穴521の周囲は、平滑な面522
とされ、面522の周囲には、弁ケース510内に嵌め合わさ
れる円筒系のフランジ523が設けられている。

また、負圧室513の内部には、面522よりわずか小径な
円筒径の弁体530が配設されている。この弁体530の一方
端の面531も平滑に設けられている。そして、弁体530の
面531は、圧縮コイルスプリング540によって弁座520の
面522に押し付けられ、面522と面531との間には、微小
な間隙Ａが形成される。

なお、作動室側ハウジング341のオネジ341dと、弁ケ
ース510のメネジ512とが螺合する際は、その間にＯ−リ
ング550が介在される。このＯ−リング550は、オネジ34
1dとメネジ512との間を気密にシールするとともに、弁
座520の外周と弁ケース510との間を気密にシールするも
のである。本実施例ではＯ−リング550によって、オネ
ジ341dとメネジ512との間、および弁座520の外周と弁ケ
ース510との間を気密にシールさせたが、接着剤やシー
ル剤によってシールさせたり、あるいは、弁ケース510
と弁座520とを打込みにより固着し、作動室側ハウジン
グ341と弁ケース510も打込みにより固着させることによ
ってシールさせても良い。

次に、上記実施例の作動を説明する。

内燃機関100が作動すると、内燃機関100の開弁作用お
よび吸気作用によってエアクリーナ110の過エレメン
ト111で過された燃焼用の空気が吸気路120を介して燃
焼室内に吸入される。この吸入作用により、吸気路120
内には、第３図に示すように、吸気負圧P0が脈動圧とな
って発生する。

この吸気負圧P0は、吸気路120に取り付けられた、目
詰り検出装置200の脈動減衰部500の負圧導入穴514より
負圧室513内に導かれる。この負圧室513内においても負
圧P0は、第３図同様、脈動圧となって大きく変動してい
る。

この負圧室513内の負圧P0は、圧縮コイルスプリング5
40によって押し付けられた、弁座520の面522と弁体530
の面531との間の微小間隙Ａを通過した後、弁座50に設
けられた穴521、調節ネジ350内の負圧導入口351を介し
て作動室320に導かれる。

脈動圧は、面522と面531との間の微小間隙Ａを通過す
る間に減衰されて、第４図に示す静圧に変換された後、
弁座520の穴521を通過する。

このため、作動室320には、脈動減衰部500によって静
圧に変換された負圧P1が導かれるため、ダイヤフラム31
0は、作動室320に導かれた静圧の負圧P1と、従動室330
に導かれた大気圧との圧力差に応じて、従来のように、
振動することなく変位する。

エアクリーナ110の過エレメント111が、塵埃等によ
って目詰りが進行すると、吸気路120内の負圧が上昇す
る。この過エレメント111の目詰りの進行、つまり負
圧の上昇に応じて脈動減衰部500によって静圧に変換さ
れ、作動室320内に導かれる負圧p1が上昇し、ダイヤフ
ラム310が作動室320側へ移動する。ダイヤフラム310が
作動室320側へ移動すると、その移動量に応じて作動棒4
10を介してスイッチ420の接点ばね423が接点422に向か
って移動する。そして、作動室320内の負圧P1が、作動
設定圧P2（第５図参照）に達すると、接点422と接点ば
ね423が接触し、第５図に示すようにスイッチ420がON
し、目詰り表示用ランブ440が車載バッテリ450に通電さ
れて点灯する。この結果、車両乗員は、目詰り表示用ラ
ンプ440の点灯により、過エレメント111が交換時期、
あるいは清掃時期に達したこと知る。

なお、作動設定圧P2は、圧縮コイルスプリング360の
ばね定数、および調節ネジ350のねじ込み量によって設
定される。

上記実施例に示されるように、本発明が適用された目
詰り検出装置200は、作動室320に脈動減衰部500によっ
て静圧に変換された負圧P1が導かれるため、従来のよう
に、ダイヤフラム310（可動部材）が脈動圧に応じて振
動するのが防がれる。この結果、ダイヤフラム310は、
吸気路120内の脈動圧の影響を受けることなく静圧に変
換された負圧P1に応じて移動するため、目詰り表示機構
400によって、使用者に過エレメント111の目詰りを適
確に知らせることができる。

また、本実施例に示される脈動減衰部500は、弁座520
と弁体530との間に形成される微小間隙Ａによって脈動
圧を減衰し、静圧に変換させる機構のため、従来脈動圧
を減衰させるものとして知られているオリフィスやノズ
ルのように、径の管理をする必要がない。この結果、小
型で性能のバラツキの少ない脈動減衰部500を量産する
ことができる。

第６図および第７図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例は、脈動減衰部500の弁体530の面531に、弁
座520の穴521の周囲を囲むリング状の突出部532を設け
たものである。これによって、弁座520と弁体530との間
の微小間隙Ａの精度を高くでき、脈動減衰部500の性能
のバラツキをさらに低くすることができる。

第８図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例は、弁体520の面531を円錐形状に設けるとと
もに、弁座520の面522も、面531に対応して円錐形状に
設けたものである。

第９図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例は、弁体530を球形状に設け、弁座520の面52
2を弁体520が穴521に導かれるように湾曲させたもので
ある。

第10図に本発明の第５実施例を示す。

本実施例は、弁体530自体を板ばねで設け、板ばねの
付勢力によって弁体530が弁座520に押し付けられて穴52
1を塞ぐものである。

第11図および第12図に本発明の第６実施例および第７
実施例を示す。

本実施例は、弁体530自体を硬質ゴムで設け、硬質ゴ
ムの付勢力によって弁体530が弁座520に押し付けられて
穴521を塞ぐものである。

第13図に本発明の第８実施例を示す。

上記実施例の付勢手段は、弁体530を負圧に逆らって
弁座520に押し付けたが、本実施例に示すように、圧縮
コイルスプリング540のばね定数を上記実施例より低く
設定し、弁体530が負圧により吸引される方向に押圧し
ても、弁体530と弁座520との間に形成される微小間隙Ａ
により、脈動圧を減衰することができる。なお、本実施
例は、吸気路120と負圧室513とを連通する負圧導入穴51
4が本発明の穴とされ、穴を形成する壁面515が本発明の
弁座とされる。

（変形例） 上記実施例では可動部材にダイヤフラムを設けたが、
ベローズなど他の隔壁による可動部材を用いても良い。

また、目詰り表示機構にランプを点灯させることによ
り、使用者に過エレメントの交換時期、あるいは清掃
時期を知らせる例を示したが、ブザーにより知らせた
り、可動部材に可変抵抗器を連動させ、可動部材の位置
に応じた数値を使用者に表示させるよう設けても良い。
また、可動部材に指針などの表示体を設け、表示体の示
す指示値によって使用者に過エレメントの目詰りの状
態を示すように設けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示すもの
で、第１図は過エレメントの目詰り検出装置の概略断
面図、第２図は目詰りの検出装置の取り付け状態を示す
内燃機関の吸気系の概略断面図、第３図は脈動圧による
負圧の変動を示すグラフ、第４図は脈動減衰部により静
圧に変換された負圧を示すグラフ、第５図は作動室に導
かれる負圧とスイッチの関係を示すグラフ、第６図は第
２実施例の過エレメントの目詰り検出装置の要部断面
図、第７図はその弁体の断面図、第８図は第３実施例を
示す脈動減衰部の断面図、第９図は第４実施例を示す脈
動減衰部の断面図、第10図は第５実施例を示す脈動減衰
部の断面図、第11図は第６実施例を示す脈動減衰部の断
面図、第12図は第７実施例を示す脈動減衰部の断面図、
第13図は第８実施例を示す脈動減衰部の断面図、第14図
は従来の目詰り検出装置の作動室に導かれる負圧とスイ
ッチの関係を示すグラフである。 図中100……内燃機関、110……エアクリーナ、111……
過エレメント、120……吸気路、200……目詰り検出装
置、310……ダイヤフラム（可動部材）、320……作動
室、330……従動室、400……目詰り表示機構、500……
脈動減衰部、520……弁座、521……穴、530……弁体、5
40……圧縮コイルスプリング（付勢手段）、Ａ……微小
間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭53−129384（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭18−5209（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭59−36688（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭50−147（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭60−3467（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭58−19468（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エアクリーナの濾過エレメントの下流の吸
   気路に連通する作動室の圧力低下により、前記濾過エレ
   メントの目詰りを検出する目詰り検出部と、この目詰り
   検出部と前記吸気路との間に介装され、前記吸気路から
   前記作動室へ伝わる脈動圧を減衰させる脈動減衰部と、
   を備え、 （ａ）前記目詰り検出部は、 （ａ−１）ダイヤフラムあるいはベローズよりなる可動
   部材、 （ａ−２）この可動部材の動きに連動して作動するスイ
   ッチ、 （ａ−３）前記可動部材および前記スイッチを収納し、
   前記可動部材によって内部が前記作動室と従動室に区画
   されるとともに、前記作動室を外部に連通させる筒状の
   連絡口を備えるハウジング、 （ａ−４）前記連絡口から前記作動室内に配置され、前
   記可動部材を付勢するスプリング、および （ａ−５）前記連絡口内に捩じ込まれ、捩じ込み量で前
   記スプリングの付勢力を調節して前記スイッチの作動点
   を調節する内部に負圧導入口が貫通した調節ネジを具備
   し、 （ｂ）前記脈動減衰部は、 （ｂ−１）前記連絡口を覆った状態で前記ハウジングに
   固定されるとともに、濾過エレメントの下流の吸気路に
   取り付けられ、前記吸気路内と前記連絡口内を連通させ
   る筒状の弁ケース、 （ｂ−２）この弁ケースに設けられ、前記吸気路内と前
   記連絡口内を連絡する穴を備えた弁座、および （ｂ−３）前記穴を塞ぐように前記弁座に押し付けられ
   る弁体を具備する ことを特徴とする濾過エレメントの目詰り検出装置。