WO2020054729A1 - エアクリーナ - Google Patents

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幸博 川島
文雄 小倉
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いすゞ自動車株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02Air cleaners
    • F02M35/024Air cleaners using filters, e.g. moistened

Definitions

  • the present disclosure relates to an air cleaner used for an internal combustion engine or the like.
  • Air cleaners for purifying intake air from internal combustion engines and the like are widely used.
  • Such an air cleaner may be provided with a flow meter for measuring a flow rate of air taken into the internal combustion engine for controlling combustion of the internal combustion engine or the like.
  • the flow meter may be located, for example, at the outlet tube of the air cleaner.
  • an air cleaner disclosed in Patent Literature 1 is connected to an engine and has an outlet pipe having a curved portion, and a flow meter is provided upstream of the curved portion of the outlet pipe.
  • the inlet of the outlet pipe is opened inside the air cleaner, and a rectifying section is provided at the inlet of the outlet pipe to eliminate a difference in flow velocity caused by the curved portion in the outlet pipe.
  • the rectifying portion is an opening edge or a rectifying grid in which a portion corresponding to the outer peripheral side of the curved portion protrudes in the axial direction of the outlet pipe from a portion corresponding to the inner peripheral side of the curved portion.
  • the present disclosure aims to provide an air cleaner that can effectively suppress air turbulence in an outlet pipe.
  • An air cleaner includes a case that accommodates a filter element, an outlet pipe that is connected to an opening of the case, and through which air that is filtered by the filter element flows, and that is provided inside the outlet pipe.
  • a flow straightening tube protruding inside the case.
  • turbulence of air in the outlet pipe of the air cleaner can be effectively suppressed.
  • FIG. 1 Perspective view of an air cleaner according to an embodiment of the present disclosure. Sectional view of the air cleaner in a plane perpendicular to the central axis of the cylindrical shape of the case View of the case opening from inside the case
  • FIG. 1 is a perspective view of an air cleaner 10 according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the air cleaner 10 has a case 11, an inlet pipe 12, and an outlet pipe 13.
  • the case 11 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • An inlet pipe 12, which is a pipe through which air flows into the case 11, is connected to a part of the cylindrical side surface of the case 11.
  • An outlet pipe 13 which is a pipe through which air in the case 11 flows out is connected to one of the cylindrical bottom surfaces of the case 11.
  • the air cleaner 10 is mounted on a vehicle such as a truck, for example.
  • the inlet pipe 12 is connected to an air intake or the like of the vehicle via a rubber tube or the like
  • the outlet pipe 13 is connected to an internal combustion engine such as an engine.
  • the air cleaner 10 can purify the air taken in from the air intake and supply it to the internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the air cleaner 10 on a plane including the central axis of the cylindrical shape of the case 11. As shown in FIG. 2, a filter element 111, a first space 112, and a second space 113 are provided inside the case 11.
  • the filter element 111 is a filter element generally called a chrysanthemum flower type formed by folding a filter material such as a nonwoven fabric or a filter paper into a pleated shape, and further bending the pleated filter material into a cylindrical shape.
  • the inside of the case 11 of the air cleaner 10 is divided into a first space 112 and a second space 113 by a filter element 111.
  • the first space 112 is a space formed by the inner wall surface of the case 11 and the filter element 111.
  • the second space 113 is a space inside the filter element 111 having a cylindrical shape. The air that has flowed into the case 11 from the inlet pipe 12 passes through the first space 112, passes through the filter element 111, is filtered, and reaches the second space 113.
  • An opening 114 is provided on one of the bottom surfaces of the case 11, and the outlet pipe 13 is connected to the opening 114. It is desirable that the connection between the opening 114 side of the filter element 111 and the outlet pipe 13 be sealed so that unpurified air does not enter the second space 113 which is the space inside the filter element 111.
  • a straightening pipe 14 is inserted and fixed inside the outlet pipe 13. As shown in FIG. 2, the end portion 141 of the flow straightening tube 14 on the case 11 side is provided so as to protrude from the opening 114 by a predetermined length Lp into the second space 113. The filtered air in the second space 113 flows into the straightening pipe 14 from the tip 141 and flows out of the air cleaner 10 as it is.
  • the dashed line arrow shown in FIG. 2 illustrates the flow of air in the air cleaner 10.
  • An MAF (Mass Air Flow) sensor 15 is provided inside the flow straightening tube 14 and downstream of the opening 114 of the case 11.
  • the MAF sensor 15 is an example of a flow meter according to the present disclosure.
  • the MAF sensor 15 is a sensor that measures the air supplied from the air cleaner 10 to the internal combustion engine, in other words, the air intake amount of the internal combustion engine. Since the MAF sensor 15 is smaller than the inner diameter of the flow straightening tube 14, it is difficult for the MAF sensor 15 to accurately measure the air intake amount when there is a difference in flow velocity depending on the position inside the flow straightening tube 14. .
  • the tip 141 of the flow straightening tube 14 on the case 11 side is provided so as to protrude from the opening 114 by a predetermined length Lp into the second space 113.
  • the distance from the tip 141 of the rectifier tube 14 to the MAF sensor 15 is increased by the length Lp, as compared with the case where the tip 141 of the rectifier tube 14 does not protrude into the second space 113.
  • the MAF sensor 15 can accurately measure the flow rate of the air flowing through the flow straightening pipe 14 (the air intake amount of the internal combustion engine).
  • the predetermined length Lp of the flow straightening tube 14 protruding into the second space 113 for example, when the turbulent flow flowing from the tip 141 of the flow straightening tube 14 reaches the MAF sensor 15, the laminar flow is almost laminar. It is desirable that the length be as long as Therefore, it is desirable that the predetermined length Lp of the flow straightening tube 14 projecting into the second space 113 be determined experimentally after adjusting the installation conditions of the air cleaner 10.
  • specific examples of the installation conditions of the air cleaner include, for example, the displacement of the internal combustion engine, the installation direction of the air cleaner, and the length and direction of the outlet pipe 13.
  • the distal end portion 141 of the flow straightening tube 14 is formed in a trumpet-like shape as shown in FIG. 2 so that the air in the second space 113 easily enters without being disturbed.
  • the flow straightening pipe 14 is disposed inside the outlet pipe 13, and the diameter D of the flow straightening pipe 14 is smaller than the diameter of the outlet pipe 13. For this reason, a gap is formed between the outer peripheral surface of the rectifier tube 14 and the peripheral edge of the opening 114 at the opening 114 which is a connection portion between the outlet pipe 13 and the case 11. From the viewpoint of accurately measuring the air intake amount of the internal combustion engine by the MAF sensor 15, it is desirable that no air flows into this gap.
  • FIG. 3 is a view of the opening 114 of the case 11 as viewed from the inside of the case 11 (the second space 113 side).
  • a lid 115 is provided so as to seal a gap G between the outer peripheral surface of the flow straightening tube 14 and the outer peripheral edge of the opening 114 in the opening 114.
  • the air cleaner 10 includes the case 11 that houses the filter element 111 and the outlet pipe that is connected to the opening 114 of the case 11 and through which the air filtered by the filter element 111 flows out. 13, and a rectifying tube 14 provided inside the outlet tube 13 and protruding from the opening 114 into the case 11.
  • the above-described effect can be obtained more reliably.
  • the gap G generated between the outer peripheral surface of the rectifying tube 14 and the outer peripheral edge of the opening 114 at the opening 114 that is a connection portion between the outlet pipe 13 and the case 11 is sealed by the lid 115.
  • the gap G may not be sealed, in which case the purified air also flows out of the gap G to the internal combustion engine. Even in this case, since the air has a laminar flow at the position of the MAF sensor 15 in the flow straightening pipe 14, the air intake amount of the internal combustion engine can be accurately measured.
  • the air cleaner 10 supplies air only to the internal combustion engine, but the present disclosure is not limited to this.
  • the air cleaner 10 according to the present disclosure may supply purified air to other components that use air, such as an air compressor.
  • a hole may be formed in the cover 115 covering the gap G, and a pipe leading to another configuration may be provided in the gap G.
  • the present disclosure is useful for an air cleaner equipped with a flow meter.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

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。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。

Description

エアクリーナ
 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。
日本国特開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。
 本出願は、2018年9月10日付で出願された日本国特許出願(特願2018-169004)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 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。
PCT/JP2019/035575 2018-09-10 2019-09-10 エアクリーナ WO2020054729A1 (ja)

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