JP2019007359A - エアクリーナおよびフィルタエレメント - Google Patents

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、複数のひだ部７０を備えた筒状の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とが設けられている。複数のひだ７０部のうち少なくとも、吸入口２の近傍に位置するひだ部７０ａ〜７０ｄは、吸入口２からフィルタエレメント７を通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。【選択図】図２

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およびフィルタエレメントに関する。

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（Mass Air Flow）センサ等で計測される。

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センサの計測結果の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およびフィルタエレメントを提供することである。

本発明のエアクリーナは、複数のひだ部を備えた筒状の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、前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。

本発明のフィルタエレメントは、エアクリーナの筐体内に収容され、複数のひだ部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。

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 本発明の比較例に係るエアクリーナの断面を示す模式図 本発明の変形例に係るエアクリーナの断面を示す模式図

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ひだ部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、ひだ部は、「折山部」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パンチングメタル８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。パンチングメタル８、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、パンチングメタル８、９の図示を省略している。なお、本実施の形態では、パンチングメタルを用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、例えば、エキスパンドメタルを用いてもよい。例えば、図２において、パンチングメタル８の代わりにエキスパンドメタルを適用してもよい。

パンチングメタル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の各ひだ部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のひだ部７０は、それぞれ、吸入口２からフィルタエレメント７を通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。ここでは例として、各ひだ部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、時計回りに傾斜している。なお、各ひだ部７０の傾斜角度は、均一でなくてもよい。

図２において、ひだ部７０ａ〜７０ｄは、吸入口２に面して設けられたひだ部（吸入口２の近傍に位置するひだ部の一例）である。

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、パンチングメタル８の各貫通孔を介して、ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、ひだ部７０ｃとひだ部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、各ひだ部間（所定のひだ部７０とその隣にあるひだ部７０との間）へ流入する。

各ひだ部間（ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、ひだ部７０ｃとひだ部７０ｄの間を含む）へ流入したエアは、パンチングメタル８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。このとき、ＭＡＦセンサ６により、エアの流量が計測される。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、図２、図３を用いて説明する。

図３は、エアクリーナ１００の比較例であるエアクリーナ２００の径方向の断面を示す模式図である。図３において、図２と同一の構成要素には、同一符号を付している。また、図３に示す各矢印は、図２と同様に、エアの流れの一部を示している。

図３に示すように、エアクリーナ２００は、エアクリーナ１００と比べて、各ひだ部７０が吸入口２からのエアの流れを阻害しにくい向き（ここでは例として反時計回り）に傾斜している。なお、それ以外の構成は、図１、図２に示したエアクリーナ１００の構成と同様である。

基本的に、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、ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、および、ひだ部７０ｃとひだ部７０ｄの間のそれぞれに流入するエアの流速は、流路１０から各ひだ部間に流入するエアの流速よりも速くなる。

ここで、エアクリーナ２００では、ひだ部７０ａ〜７０ｄはエアの流れを阻害しにくい向きに傾いているため、ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、および、ひだ部７０ｃとひだ部７０ｄのそれぞれに流入したエアの流速は、ほぼ低下しない。

そのため、ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、および、ひだ部７０ｃとひだ部７０ｄの間のそれぞれから流路１１内に流入するエア（図３中の矢印ｘ、ｙ、ｚで示すエア）の流速は、それら以外の各ひだ部間から流路１１内に流入するエアの流速よりも速くなる。よって、流路１１において部分的に速い流速が発生する。

このように、エアクリーナ２００では、流路１１に流入するエアの流速分布は各ひだ部７０（特にひだ部７０ａ〜７０ｄ）の傾斜角度や間隔の違いに敏感であるため、フィルタエレメント７を流れるエアの流量分布がばらつく。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が大きくなる。

これに対して、本実施の形態のエアクリーナ１００では、上述したとおり、ひだ部７０ａ〜７０ｄはフィルタエレメント７を通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜しているため、ひだ部７０ａとひだ部７０ｂの間、ひだ部７０ｂとひだ部７０ｃの間、および、ひだ部７０ｃとひだ部７０ｄのそれぞれに流入したエアの流速は減少する。よって、流路１１において部分的に速い流速が発生しにくい。

このように、エアクリーナ１００では、各ひだ部７０の傾斜角度が不均一であったとしても、流路１１に流入するエアの流速分布は各ひだ部７０（特にひだ部７０ａ〜７０ｄ）の傾斜角度や間隔の違いに鈍感であるため、フィルタエレメント７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。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。

例えば、実施の形態では、図２に示したようにひだ部７０が全て時計回りに傾斜してい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、ひだ部７０のうち少なくとも、吸入口２の近傍に位置するひだ部７０ａ〜７０ｄを、吸入口２からのフィルタエレメント７を通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜させてもよい。

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、図４に示すように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４において、吸気管３を流れるエアを示す各矢印の長さは、流速の違いを示しており、矢印が長いほど流速は速い。

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、各ひだ部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、反時計回りに傾斜する。

＜本開示のまとめ＞
本発明のエアクリーナは、複数のひだ部を備えた筒状の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、前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。

なお、上記エアクリーナにおいて、前記吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記フィルタエレメントの径方向の断面を、前記フィルタエレメントを通過したエアの流路の上流側から見た場合において、時計回りまたは反時計回りに傾斜していてもよい。

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。

本発明のフィルタエレメントは、エアクリーナの筐体内に収容され、複数のひだ部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している。

本発明は、エアを清浄するエアクリーナおよびフィルタエレメントに適用できる。

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
６ ＭＡＦセンサ
７ フィルタエレメント
８、９ パンチングメタル
１０、１１ 流路
７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ ひだ部
１００、２００ エアクリーナ

Claims (4)

1. 複数のひだ部を備えた筒状の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、
   前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している、
   エアクリーナ。
2. 前記吸入口の近傍に位置するひだ部は、
   前記フィルタエレメントの径方向の断面を、前記フィルタエレメントを通過したエアの流路の上流側から見た場合において、時計回りまたは反時計回りに傾斜している、
   請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 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または２に記載のエアクリーナ。
4. エアクリーナの筐体内に収容され、複数のひだ部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、
   前記複数のひだ部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置するひだ部は、前記吸入口から前記フィルタエレメントを通過するエアの流れを阻害する向きに傾斜している、
   フィルタエレメント。

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