JP2018084200A - 自動車用エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用のエアクリーナにおいて、インレットダクトを前向きに開口させて充填効率を向上させつつ、雨水の侵入によるトラブルを防止して濾過性能も高める。【解決手段】空気入口４はロアケース５の短手一側面５ａに設けており、空気入口４から噴出した空気は、湾曲した空気入口４に当たって下向きに方向変換する。これにより、雨粒を霧化して、エンジントラブルを防止できる。空気は第１方向変換部２１の下方で上向きに方向変換し、開口２０に流入する。開口２０から上向きに流れる空気は、ジョウゴ機能を有する第１〜第４の方向変換部２１，２２，２４，２５等によって、フィルターエレメント９の下面全体に均等に広がっていく。【選択図】図４

Description

本願発明は、自動車のエンジンルームに配置してエンジンに清浄空気を供給するエアクリーナに関するものである。

エアクリーナは、空気入口（インレット）と空気出口（アウトレット）とを備えており、自動車用のエアクリーナでは、空気入口を横向きに配置していることが多い。これは、取り込む空気に雨水が入り込むことを防止するためであるが、エンジンルーム内の空気は機関の熱で昇温しているため、空気入口を横向きに開口させていると、エンジンの充填効率が悪化するという問題である。

そこで、エアクリーナの空気入口を前向きに（車両前方に向けて）開口させることにより、昇温していない空気（走行風）をエアクリーナに取り込みつつ、雨水（水滴）の侵入を防止する工夫が成されている。

その例として特許文献１には、エアクリーナを構成するロアケースに、空気入口をそのまま延長した筒状のインレット通路を形成し、インレット通路に横向きの穴を開口させることにより、取り込んだ空気の流れを横向きに方向させることが開示されている。この特許文献１では、雨粒は筒体の底部に衝突して霧化するため、雨粒（水滴）がフィルターエレメントに侵入することを防止できる。

他方、特許文献２には、ロアケースの側面部に空気入口を形成した場合において、ロアケースの内部に、流入した空気の流れ方向を直角に方向変換させてフィルターエレメントに向かわせる分離室を設けることが開示されている。つまり、特許文献２は、ロアケースの内部に、空気入口と連通した分離室を形成して、この分離室に、フィルターエレメントの側に向いて開口したスリットを形成することにより、空気が方向変換してスリットを通過し、フィルターエレメントに向かうように形成したもので、雨水は、特許文献１と同様に分離室の内面に衝突して霧化する。

特開２００４−２１９４８２号公報 特開２０１６−０８９７６６号公報

特許文献１，２では、空気入口を前向きにしてフロントグリルの近傍部に配置しても、雨粒（水滴）がフィルターエレメントに当たることを防止できるため、吸気系や気筒内への水滴の侵入を防止しつつ、充填効率を向上できる利点がある。

しかし、特許文献１，２では、空気は、インレット通路や分離室に流入してから直角に方向変換してロアケースの内部に噴出するものであり、空気の流れがいったん止まるような状態になるため、空気の流れ抵抗が大きくならざるを得ず、すると、空気の取り込み効率が良くなくて、加速の応答性もよくないというおそれがある。

また、空気は方向性（直進性）を持ってインレット通路や分離室から噴出するため、フィルターエレメントの特定の部位に空気が強く当たる傾向を呈しており、このため、フィルターエレメントは全体を使用できずに寿命が短くなりやすいというおそれもある。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明のエアクリーナは、自動車のエンジンルームに配置されるエンジン用に使用するものであり、このエアクリーナは、
空気入口を設けたロアケースと、空気出口を設けたアッパケースと、前記アッパケースとロアケースとの間に介在させたフィルターエレメントとを備えており、
前記空気入口は前記ロアケースの側面部又は底部に設けており、前記フィルターエレメントの下方に、前記空気入口から流入した空気をいったん下向きに方向変換させてから上向きに反転させてフィルターエレメントの下面全体に拡散させるガイド部が設けられている。

本願発明において、ガイド部はその全体をロアケースとは別部材で構成してもよいし、ロアケースの一部をガイド部に兼用してもよい。つまり、ロアケースの一部を、空気の流れをガイドする形状に形成してもよい。このようにロアケースの一部をガイド部に兼用すると、それだけ構造を簡単化できる利点がある。

本願発明では、空気入口からロアケースに流入した空気は、流れ方向をいったん下向きに変えてから、ロアケースの底面によって上向きに方向変換し、それからフィルターエレメントを通過してアッパケースの空間に流入するが、まず、空気入口から流入した空気がいったん下向きに方向変換するため、取り込んだ空気に雨水が混入していても、雨水はまずガイド部に衝突して霧化する。更に、ロアケース底部に衝突して霧化を促進させることも可能になる。

従って、空気を取り込むダクトを自動車の進行方向に向けて開口させつつ、雨粒が吸気系に侵入することを防止して、充填効率を向上できる。また、空気はロアケースの底部の反射作用で上向きに方向を反転させるため、ロアケースの内部からフィルターエレメントに至る空気の流れはスムースであり、流れ抵抗は特許文献１，２に比べて著しく小さい。このため、高い加速応答性を確保できる。

しかも、本願発明では、流れ方向を上向きに反転させた空気は、ガイド部によって水平方向に拡散してフィルターエレメントの下面全体に広がるため、フィルターエレメントの全体を濾過に均等に使用できる。これにより、空気の流れ抵抗を低減して加速応答性の更なる向上に貢献できると共に、フィルターエレメントの寿命も長くすることができる。

実施形態のように、円弧状の（彎曲した）第１ガイド部を形成して、この第１ガイド部に空気が当たって下向きにガイドされる構成を採用すると、空気の下向きへの方向変換が一層スムースになると共に、第１ガイド部は、上向きに流れる空気を水平方向に拡散させる作用も有するため、空気をフィルターエレメントの全体に広がらせることを、簡単な構造で実現できる。

（Ａ）はエアクリーナの斜視図、（Ｂ）は実施形態に搭載した状態での模式的な平面図である。 エアクリーナの分離斜視図である。 （Ａ）は中間部材を上方から見た斜視図、（Ｂ）は中間部材を下方から見た斜視図である。 （Ａ）はエアクリーナを空気入口の箇所で切断した縦断正面図で（Ｂ）のＡ−Ａ視断面図、（Ｂ）は中間部材とロアケースとをセットした状態での平面図である。 図４（Ｂ）の V-V視断面図である。

(1).概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、概略を説明する。以下では、方向を特定するため前後左右の文言を使用するが、この方向は、運転者から見た状態を基準にしている。正面視は、運転者と対向した方向から見た状態である。

図１（Ｂ）に、エンジンルーム１をおおまかに表示している。エンジンルーム１には、エンジン本体２が、例えばクランク軸を前後方向に向けた縦置きで配置されており、その横にエアクリーナ３を配置している。エアクリーナ３は、空気入口４を外周の一部に開口させたロアケース５と、空気出口６を外周の一部に開口させたアッパケース７と、両者の間に介在した中間部材８とを有しており、図２のとおり、フィルターエレメント９は中間部材８に入り込んでいる。アッパケース７、中間部材８、ロアケース５は樹脂の成形品である。

図では省略しているが、アッパケース７は、左右短手側縁のうち片方の短手側縁の箇所を中心にして回動するようにロアケース５に連結されており、弾性変形するクリップによって連結状態が維持されている。アッパケース７を空けると、フィルターエレメント９を交換できる。なお、アッパケース７は着脱式であってもよい。

各部材は長手辺と短手辺とを有する平面視長方形の形態であり、空気入口４は、ロアケース５における一方の短手側面５ａの下部に設けている。正確に述べると、空気入口４は、ロアケース５における１つの短手側面５ａのうち、下端寄り部位で、かつ、ロアケース５の１つの長手側面５ｂに寄った部位に設けており、斜め下向きに開口している。従って、空気は、正面視では図４（Ａ）のとおり斜め上向きロアケース５に向かっている。

エアクリーナ３は、エンジンルーム１には左右横長の姿勢で配置している。従って、空気入口４は左横向きに開口しているが、図１（Ｂ）のとおり、手前側に若干傾斜している。従って、図４（Ｂ）に明示するように、空気入口４は、平面視では、ロアケース５の中央部に向かうように少し傾斜している。

空気入口４にはインレットダクト１０が接続されており、インレットダクト１０の前端は、自動車のフロントグリルの近くにおいて前向きに開口している。従って、エアクリーナ３には、エンジン本体２で加熱されていない空気が取り込まれる。エアクリーナ３の空気出口６にはアウトレットダクト１１が接続されており、アウトレットダクト１１の終端はスロットルボデー１２に接続されている。

(2).エアクリーナの詳細
次に、エアクリーナ３の詳細を説明する。ロアケース５は上向きに開口した箱状の形態であるが、空気入口４と反対側の部分は湾曲した状態に抉られている。従って、底部１４の左右幅は上辺の左右幅に比べて数分の一の寸法しかなく、底部１４の短手他側面は、湾曲後ろ壁１５になっている。また、ロアケース５における一方の短手側面５ａは、空気入口４の下方において内側に入り込んでいる。このため、底部１４の左右幅は一層小さくなっている。

アッパケース７は下向きに開口した略箱形であり、下端にはフランジ１６を設けている。そして、上面（天面）は、空気入口４の側のコーナーが低くて空気入口４と反対側のコーナーが高くなるように傾斜しており、空気入口４と反対側の短手他側面に空気出口６を設けている。なお、図４に一点鎖線で示すように、空気出口６を一方の長手側面部に設けることも可能である。或いは、空気出口６を天面に設けることも可能である。

図２に示すように、フィルターエレメント９の上端にはフランジ１７を設けており、フランジ１７が中間部材８とアッパケース７とで挟まれている。敢えて述べるまでもないが、フィルターエレメント９の本体部は、例えばジグザグ状に折った濾紙で構成されている。

中間部材８は、フィルターエレメント９が入り込む平面視四角形（長方形）の枠部１８を備えている。枠部１８の下端はフィルターエレメント９の下端よりも少し下に位置している。従って、枠部１８の下端とフィルターエレメント９との間には、空気が流れる空間が空いている。

そして、枠部１８の下端に、空気入口４に流入した空気をいったん下向きに方向変換させてから上向きに反転させて、フィルターエレメント９の下面全体に拡散させるガイド部１９が設けられている。このガイド部１９は、まず、ロアケース５に流入した空気をフィルターエレメント９に向けて流す開口（連通穴）２０を備えている。開口２０は空気入口４の側に寄せて形成されており、前後方向（ロアケース５の短手方向）に長くて、平面視ではロアケース５の短手一側面５ａに向けて凸の状態に湾曲している。従って、開口２０は、平面視ではカマボコ形の形態である。

開口２０を挟んで空気入口４の側には、空気入口４の延長方向に位置した第１方向変換部２１と、空気入口４から前後方向にずれた第２方向変換部２２とが前後に隣り合って形成されている。第１方向変換部２１は、正面視で空気入口４の側に向けて凹の状態に湾曲しており、逆に、第２方向変換部２２は、第１方向変換部２１の側（短手一側面５ａ）に向けて凸の上端に湾曲しており、これら第１方向変換部２１と第２方向変換部２２とは、前部隔壁２３を介して一体に繋がっている。開口２０のうち空気入口４の側の面は、第１方向変換部２１と第２方向変換部２２との先端で構成されている。

また、第１方向変換部２１の下端は、ロアケース５の深さの中間点よりも上に位置している。従って、第１方向変換部２１と底部１４との間には大きな間隔が空いている。従って、空気は第１方向変換部２１の下方を速やかに通過する。他方、第２方向変換部２２の下端は、ロアケース５の深さの中間点よりも底部１４に寄った箇所に位置している。従って、第１方向変換部２１に向かった空気が第２方向変換部２２の下方に逃げることはあまりない。

開口２０を挟んで第１方向変換部２１と反対の側には第３方向変換部２４が形成されて、開口２０を挟んで第２方向変換部２２と反対の側には第４方向変換部２５が形成されている。第３方向変換部２４と第４方向変換部２５とは概ね水平状に近い姿勢であり、両者とも、湾曲後ろ壁１５から短手一側面５ａの側に向けて突出している。この場合、第３方向変換部２４はロアケース５の枠部１８の下端近くに位置しており、第４方向変換部２５は、第３方向変換部２４よりも低い位置（ロアケース５の深さの中間位置よりも少し高い部位）に位置している。第４方向変換部２５は、先端に向けて高さが高くなるように、若干傾斜している。

第３方向変換部２４と第４方向変換部２５とは、傾斜した後部隔壁２６を介して一体に連結されている。従って、開口２０のうち空気入口４と反対側の面は、第３方向変換部２４と第４方向変換部２５の先端で形成されている。第３方向変換部２４と第４方向変換部２５とは、ロアケース５の湾曲後ろ壁１５に密接した湾曲部２７を介して枠部１８に連続している。また、中間部材８の枠部１８は、ロアケース５に形成した土手部２８に嵌まっている。

(3).空気の流れ
空気入口４に流入した空気は、第１方向変換部２１で下向きに方向変換し、底部１４に向かう。そして、底部１４の上で反転して上向きに方向を変えて、開口２０に向かう。このとき、空気に雨粒（水滴）２８が混入していると、図４（Ａ）にドットで示すように、雨粒２９はまず第１方向変換部２１に衝突して霧化し、さらに、底部１４への衝突によっても霧化が促進されている。

従って、図１（Ｂ）のように、インレットダクト１０の前端を前向きに開口させていることによって雨粒が取り込まれても、雨粒がそのままフィルターエレメント９に侵入することはない。このため、雨粒が吸気系や気筒に侵入することによりトラブルを防止しつつ、充填効率を向上できる。また、フィルターエレメント９の濡れも抑制できるため、濾過性能悪化も防止できる。

第１方向変換部２１は正断面視で直線状の姿勢でもよいが、実施形態のように、第１方向変換部２１の側に凹状に湾曲させると、空気を下向きにスムースに方向変換できるため、整流機能に優れている。また、既述のとおり、第２方向変換部２２は底部１４の近くまで延びているため、空気が第２方向変換部２２の下方に流れることは殆ど無くて、空気流の方向変換機能に優れている。

第１方向変換部２１で方向変換された空気のうち、その一部は第３方向変換部２４に向かって反転し、開口２０のうち手前側の部分からフィルターエレメント９に向かう。この場合、第１方向変換部２１が湾曲しているため、開口２０に流入した空気は第１方向変換部２１にガイドされて、ロアケース５の短手一側面５ａの側に流れるようにガイドされながら拡散していく。従って、第１方向変換部２１は、空気を下向きにガイドする役割と、空気をフィルターエレメント９の下面に向けて拡散させる役割とを併有している。

第３方向変換部２４と湾曲後ろ壁１５との間の空間は、袋状のバッファ空間３０になっている。このため、湾曲後ろ壁１５に沿って上向きに反転した空気は、バッファ空間３０で勢いを削がれてから、第１方向変換部２１にガイドされて上向きにスムースに流れていく。より正確に述べると、ロアケース５が湾曲後ろ壁１５を備えていることと、第２方向変換部２２の先端は第１方向変換部２１の下端よりも上に位置しているととにより、空気は、バッファ空間３０による流速低下作用とガイド作用とを受けて、第１方向変換部２１の上の空間に向けてスムースに流れていき、それから、フィルターエレメント９の下面に広がるように拡散していく。従って、ロアケース５の湾曲後ろ壁１５もガイド部の一部を構成している。

第１方向変換部２１で下向きに方向変換した空気の一部は、底部１４に沿って第２方向変換部２２の下方に向かって流れて、第２方向変換部２２の箇所において、湾曲後ろ壁１５にガイドされながら上向きに方向変換する。つまり、空気はロアケース５の内部で均一の圧力になろうとして圧力が低い場所に流れるため、第１方向変換部２１で方向変換された空気の一部（大まかには、半分程度かそれ以上）は、底部１４に沿って横移動するような状態で第２方向変換部２２の下方に向けて流れて、第２方向変換部２２の箇所において上向きに反転する。

すると、第４方向変換部２５が存在するため、空気は第２方向変換部２２の側に向かいつつ上向きに流れるが、第２方向変換部２２と湾曲部２７とでジョウゴのような形態を成しているため、空気はフィルターエレメント９の下面全体に広がるように拡散していく（従って、第３方向変換部２４と第４方向変換部２５とは、空気を上向きに案内する役割と、フィルターエレメント９に向けて拡散する役割とを併有している。）。

また、第２方向変換部２２の上方に流入した空気の一部は第４方向変換部２５の上方に向かうが、第４方向変換部２５と第３方向変換部２４とを繋ぐ後部隔壁２６が傾斜しているため、第４方向変換部２５の上方に流れ込んだ空気の一部は、後部隔壁２６にガイドされて、第３方向変換部２４の上方にスムースに流れ込む。このように、空気が水平方向に広く拡散していく。

結局、第１方向変換部２１と第２方向変換部２２と第３方向変換部２４と第４方向変換部２５と湾曲部２７（及び後ろ壁１５、後部隔壁２６）が、全体としてジョウゴのような形態になっているため、開口２０から上向きに流れ込んだ空気は、フィルターエレメント９の下面に均等に広がるように拡散していく。このため、フィルターエレメント９の濾過効率を向上できると共に、寿命も長くすることができる。

更に述べると、本実施形態では、底部で上向きに流れ方向を反転させた空気は、第３方向変換部２４と第４方向変換部２５とによって勢いが削がれて第１方向変換部２１及び第２方向変換部２２の方向に流れるが、このときの方向変換によって空気の直進性が著しく低下するため、各変換部や湾曲部２７（及び湾曲後ろ壁１５）等からなる仕切りの上方の空間にまんべんなく広がっていくのであり、これにより、空気をフィルターエレメント９の下面全体に均等に拡散させることができるのである。なお、中間部材８は、容易に型抜きできる状態で製造できるので、コストアップも抑制できる。

本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、開口２０を挟んで空気入口４の側に第１方向変換部２１のみを形成し、開口２０を挟んで湾曲後ろ壁１５の側に第４方向変換部２５のみを形成することも可能である。この場合は、第１方向変換部２１は、ロアケース５における短手一側面５ａの前後中間部に設けたらよい。

また、実施形態の中間部材８は枠部１８を備えているが、枠部１８をロアケース５又はアッパケース７に形成して、中間部材８にはガイド部１９のみを形成することも可能である。更に、製造上の問題がなければ、ガイド部の前部又は一部をロアケース５に一体形成することも可能であるし、ガイド部をロアケース５に溶着するといったことも可能である。エアクリーナ３の形状は平面視四角形には限らず、円形なども採用できる。

空気入口は、ロアケースの底面に設けることも可能である。この場合は、空気はガイド部によってＵターンして底部に向かい、次いで、上向きに方向変換して、拡散しつつフィルターエレメントの下面に広がっていく。

本願発明は、自動車用のエアクリーナに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ エンジンルーム
２ エンジン本体
３ エアクリーナ
４ 空気入口
５ ロアケース
６ 空気出口
７ アッパケース
８ 中間部材
９ フィルターエレメント
１０ インレットダクト
１１ アウトレットダクト
１４ 底部
１５ 湾曲後ろ壁
１９ ガイド部
２０ 開口
２１〜２４ ガイド部の中核である方向変換部

Claims (1)

1. 自動車のエンジンルームに配置されるエンジン用に使用するエアクリーナであって、
   空気入口を設けたロアケースと、空気出口を設けたアッパケースと、前記アッパケースとロアケースとの間に介在させたフィルターエレメントとを備えており、
   前記空気入口は前記ロアケースの側面部又は底部に設けており、前記フィルターエレメントの下方に、前記空気入口から流入した空気をいったん下向きに方向変換させてから上向きに反転させてフィルターエレメントの下面全体に拡散させるガイド部が設けられている、
   自動車用エアクリーナ。

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