JP4531772B2 - エアフィルタシステム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の、往復動ピストン式の内燃機関用のエアフィルタシステムに関する。

特許文献１には、特にコンプレッサ及び吸気機構用の、吸気騒音を低減するためのダンパエアフィルタエレメントが開示されており、該フィルタエレメントにおいては、二分割型ハウジングの縦断面が楕円形を成しており、２つのハウジング半部はそれぞれ、楕円の焦点の上に連続気泡型ＰＵＲフォームを充填され、シールを形成するように接合されている。

自動車の全騒音のうち大部分は、吸気系、エンジン、排気系、動力伝達装置、シャシ、ファン及びタイヤの騒音源が占めている。自動車の他の全ての騒音源からの騒音放出の低減、及び、吸気側にあるエアフィルタシステムの減衰効果のいずれもますます注目を集めている。内燃機関で発生される騒音は基本的に、エンジンの振動、内圧の脈動及び燃焼プロセスから生じる。例えば内圧の脈動などの吸気騒音は、エンジンから出されて、吸気マニホールド、熱膜式空気流量計（ＨＦＭ）及びエアダクトを通ってエアフィルタ内に伝わる。ここで、これらの吸気騒音は通常、共振器及び対応するエアフィルタ空間によって減衰される。しかし、この減衰は十分でなく、エアフィルタの壁はなお騒音を通し、この騒音は乗員室内に侵入する。騒音の透過を低減するか又は無くすために、いわゆる大面積でかさばる制振材のマットがエアフィルタに用いられることが多い。しかし、これらのマットには、これらが比較的広い面積を覆う必要があり、しかも高価であるという欠点がある。

独国特許出願公開第２３ ４２ １５４ Ａ１号明細書

したがって、本発明は、比較的少ない費用で実現可能でありかつ低いプロセスコストしかかからない、冒頭に記載したタイプのエアフィルタシステムを実現可能にすることを目的とする。

本発明は、請求項１の特徴を有するエアフィルタシステムを実現可能にすることによって、上記課題を解決するものである。このエアフィルタシステムの吸気騒音を減衰又は低減するための手段は、一方で、吸気騒音が接触減衰（ｊｏｉｎｔ ｄａｍｐｉｎｇ）によって吸収され、他方で、吸気騒音がインピーダンスの変化、特にインピーダンスの上昇によって減衰されるように構成され、配置される。

請求項２に記載のように発展されたエアフィルタシステムでは、騒音を減衰又は低減するための手段は、清浄エア流出口の反対側（対面する側）にある上半分フィルタハウジングの側面に配置される。

請求項３に記載の代替的実施形態では、騒音を減衰又は低減するための手段の幾何学形状を、上半分フィルタハウジングの幾何学形状に適合させることが可能である。

請求項４に記載の本発明の１つの発展形態では、騒音を減衰又は低減するための手段は金属で構成される。

請求項５に記載の本発明の１つの有利な発展形態では、騒音を減衰又は低減するための手段は、厚さ１ｍｍ未満のプレートで構成される。

請求項６によれば、該プレートの表面は、清浄エア流出口の表面より広いか又はそれとほぼ等しい。

請求項７によれば、該プレートは、整流要素によって、上半分フィルタハウジングの壁に対して圧着可能である。

本発明のさらなる特徴、利点及び有利な改良形態が、従属請求項、及び、例として添付された図面を参照した本発明の以下の説明から明らかとなる。

図１は、往復動ピストン式の内燃機関用の、本発明によるエアフィルタシステム１の極めて簡略化した図である。エアフィルタシステム１は、空気流入口を備えた少なくとも１つの外気導入ライン２（好ましくは２つの外気導入ライン）と、図２及び３に示されるような上半分ハウジング１２及び下半分ハウジング（図示せず）を備えたフィルタハウジング３と、内燃機関のスムーズな運転を確実にするために、吸入された原料空気から不純物及び粒子を除去する少なくとも１つのフィルタエレメント４（好ましくは２つのフィルタエレメント）とを備えている。このようにして予め浄化された、以下で清浄エアと呼ばれる空気は、フィルタハウジング３中の清浄エアダクト５を介して、本発明による、吸気騒音を減衰又は低減するための手段（独立して図示せず）が置かれた、いわゆる整流作用領域６内に流れ込む。この後、清浄エアはエアフィルタ３の少なくとも１つの清浄エア流出口７を介して、往復動ピストン式の内燃機関の吸気系９につながる隣接した清浄エアダクト８に流れ込む。また、本明細書では、熱膜式空気流量計（ＨＦＭ）１０及びＥ−Ｇａｓ式［電子式スロットル制御］アクチュエータ１１が、清浄エア流出口７と内燃機関の吸気系９との間に配置されるのが好ましい。

図２及び３は、エアフィルタ３の上半分ハウジング１２の斜視図を示す。分かりやすくするために、機能的に同一の構成部品又は同一の働きをする構成部品には同じ参照符号が用いられる。これに関して、図１についての上記の説明を参照することができる。吸気騒音を減衰又は低減するための手段１３は、本発明によれば、上半分フィルタハウジング１２の、清浄エア流出口（図示せず）とは対面する側に配置され、いわゆる整流作用領域６内に位置決めされている。上記手段１３は、金属製であるのが好ましい。この手段１３は、厚さ１ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満の金属プレートで構成されるのが特に好ましい。かかる金属プレートの表面は、図２及び３に示されるように、プレート１３の反対側にある清浄エア流出口の表面より広いか又はほぼそれと等しくすることが可能である。プレート１３の幾何学形状は、図２及び３に示されるように、上半分フィルタハウジング１２の幾何学形状に適合させることが可能である。整流作用領域６の右隣及び左隣には、原料空気を浄化するためのエアフィルタエレメント（図示せず）を配置する、好ましくは２つのエアフィルタカートリッジケース１４がある。

図４は、本発明にしたがって構成及び配置された、騒音を減衰又は低減するための手段１３を備えたエアフィルタハウジング３の断面図を示す。本明細書では、通常用いられる、制振材でできた大面積でかさばる部材の代わりに、小さい金属プレート１３を用いることが有利であり、この小さい金属プレートは、エアフィルタ３の上半分ハウジング１２の壁と、空気流出口７に対面する整流要素１５との間に位置決めされる。この金属プレート１３は整流要素１５によって保持され、独国特許出願公開第１０３ １４０ ２０ Ａ１号明細書にさらに詳細に記載されているように、好ましくはプラスチック製であり、かつ、個別の箇所でのみフィルタ壁１２に溶接されたこの整流要素１５によって、金属プレート１３又はシートメタル片が上半分フィルタハウジング１２の壁に対して圧着されるように保持される。図５ａに示されるように、このことは、制振要素１３が、フィルタ壁１２と整流要素１５との間に挿まれるように位置決めされ、単に圧着接合によって保持されていることを意味している。例えば圧力脈動に起因する発振（振動）がフィルタ壁１２内で引き起こされ、その結果、図５ｂに示されるように、構成部品が必然的に変形されると、この「緩い」接触によって、フィルタ壁１２と整流要素１５との間で接線方向に制振要素１３の相対的な移動又は変位がもたらされる。このため、エネルギーの消散、すなわち発振の減衰が、摩擦接触での摩擦力Ｆ_Ｒによって生じる。このタイプの減衰は接触減衰とも呼ばれる。

さらに、インピーダンスの変化Δ_Ｉ、特にインピーダンスの上昇が生じる、音をよく反射する材料と音をあまり反射しない材料との間（すなわち制振要素１３とフィルタ壁１２又は整流要素１５との間）のサンドイッチ状の構成により、例えば圧力脈動に起因する内燃機関の運転中に生じる騒音レベルの低減がもたらされることも有利である。かかる構成は、高い減音特性も示す。インピーダンスの上昇Δ_Ｉによる音の減衰の原理は、図５ｂにも示されている。

ここで、制振要素１３の形状及び重量に関連する両方の物理的効果が、吸気騒音によって、特に圧力脈動によって引き起こされる騒音レベルに最適で高い音減衰効果をもたらすことが有利である。さらなる軽量化及び設置に必要なスペースの縮小に加えて、制振要素に用いられる金属プレート１３は、エアフィルタの調達及び設置にかかるコストが低くて済むことも有利である。

本発明によるエアフィルタシステムの極めて概略的な図である。 騒音を減衰又は低減するための、本発明によるプレートを備えたエアフィルタ上側部分の斜視図である。 騒音を減衰又は低減するための、本発明による比較的大きいプレートを備えたエアフィルタ上側部分の別の斜視図である。 騒音を減衰又は低減するための、本発明によるプレートを備えたエアフィルタの断面図を示す。 構成部品に応力をかけていない状態の、エアフィルタの概略断面図を示す。 構成部品に応力をかけた（変形させた）状態の、エアフィルタの概略断面図を示す。

Claims (6)

1. 空気流入口を備えた外気エアダクト（２）と、上半分ハウジング（１２）及び下半分ハウジングを備えたフィルタハウジング（３）と、フィルタエレメント（４）と、往復動ピストン式内燃機関の吸気系（９）につながる清浄エアダクト（８）が隣接した清浄エア流出口（７）と、吸気騒音を減衰又は低減するための手段（１３）とを備えた、往復動ピストン式の内燃機関用のエアフィルタシステム（１）であって、
   前記吸気騒音を減衰又は低減するための手段（１３）は、一方で、吸気騒音が接触減衰によって吸収され、他方で、吸気騒音がインピーダンスの変化、特にインピーダンスの上昇によって減衰されるように、前記上半分ハウジング（１２）の壁と整流要素（１５）との間にサンドイッチ状に位置決めされ、前記整流要素（１５）によって、前記上半分ハウジング（１２）の壁に対して圧着されるように保持されることを特徴とするエアフィルタシステム。
2. 前記騒音を減衰又は低減するための手段（１３）は、前記上半分ハウジング（１２）の側面であって、前記清浄エア流出口（７）の対面部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタシステム。
3. 前記騒音を減衰又は低減するための手段（１３）の幾何学形状を、前記上半分ハウジング（１２）の幾何学形状に適合されることを特徴とする請求項２に記載のエアフィルタシステム。
4. 前記騒音を減衰又は低減するための手段（１３）は、金属で構成されることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタシステム。
5. 前記騒音を減衰又は低減するための手段（１３）は、厚さ１ｍｍ未満のプレートで構成されることを特徴とする請求項４に記載のエアフィルタシステム。
6. 前記プレート（１３）の表面は、前記清浄エア流出口（７）の面積より広いか又はそれとほぼ等しいことを特徴とする請求項５に記載のエアフィルタシステム。

Images