JP6996409B2

JP6996409B2 - 内燃機関のプリクリーナ

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Publication number: JP6996409B2
Application number: JP2018082267A
Authority: JP
Inventors: 知世大野; 龍介木村
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2038-04-23
Also published as: DE112019000791B4; DE112019000791T5; CN111699313A; JP2019138294A

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路におけるエアクリーナの濾過部よりも上流側に設けられるプリクリーナに関する。

内燃機関の吸気通路には、吸気に含まれる異物を捕集するエアクリーナが設けられている。また、吸気通路におけるエアクリーナの濾過部よりも上流側の部分には、吸気に含まれる比較的大きな異物を取り除くためのプリクリーナが設けられている（例えば特許文献１参照）。

プリクリーナは、吸気通路を構成する筒状のケーシングと、ケーシングの内部に設けられ、吸気が通過することによって同吸気の旋回流を発生させる旋回発生翼と、ケーシングにおける上記旋回発生翼よりも下流側の部分に設けられ、吸気の旋回流により同吸気から遠心分離された異物を外部に排出する排塵部とを備えている。

特開昭６３－１９２９５１号公報

ところで、こうしたプリクリーナにおいて、吸気の旋回流の強さは、旋回発生翼を構成する各羽根の吸気通路の軸線に対する傾斜角度に依存する。すなわち、軸線に対する各羽根の傾斜角度が大きくなるほど旋回流が強くなる。

ところが、旋回流が強くなるほど、遠心分離による異物の分離性能を向上させることができる一方、旋回発生翼を通過する際に発生する吸気音が増大し、吸気騒音が増大するという問題がある。

本発明の目的は、吸気騒音を低減することのできる内燃機関のプリクリーナを提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関のプリクリーナは、内燃機関の吸気通路におけるエアクリーナの濾過部よりも上流側に設けられるものであり、筒状の側壁を有するケーシングと、前記ケーシングの軸線を中心に吸気を旋回させる旋回発生翼と、を備え、前記側壁のうち前記旋回発生翼の上流側に隣り合う部分が通気性の繊維成形体からなる。

旋回発生翼を吸気が通過する際に発生する吸気音は、吸気通路の吸入口を通じて外部に伝播される。
上記構成によれば、旋回発生翼を吸気が通過する際に発生した吸気音のうち、旋回発生翼の上流側に向かう音波がケーシングの側壁のうち旋回発生翼の上流側に隣り合う部分を通過する際に吸収される。すなわち、吸気音の音波の圧力が側壁を構成する繊維成形体の通気により熱エネルギとして放射される。これにより、吸入口を通じて外部に伝播される吸気音が減音される。

本発明によれば、吸気騒音を低減することができる。

内燃機関のプリクリーナの一実施形態について、プリクリーナが設けられたエアクリーナを示す略図。同実施形態のプリクリーナ全体を示す斜視図。同実施形態のプリクリーナについて、ケーシングを構成する各半割体及び旋回発生翼を互いに離間して示す分解斜視図。同実施形態のプリクリーナを中心としたエアクリーナの断面図。図４の５－５線に沿った断面図。変形例のプリクリーナについて、図５に対応する断面図。他の変形例のプリクリーナについて、図５に対応する断面図。他の変形例のプリクリーナについて、図５に対応する断面図。

以下、図１～図５を参照して、内燃機関のプリクリーナ（以下、プリクリーナ１０）の一実施形態について説明する。なお、以降において、内燃機関の吸気通路における吸気流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側と称する。

図１及び図４に示すように、内燃機関の吸気通路には、プリクリーナ１０を備えたエアクリーナ３０が設けられている。
エアクリーナ３０は、インレット３２を有する第１ハウジング３１ａと、アウトレット３４を有する第２ハウジング３１ｂとを備えている。第１ハウジング３１ａと第２ハウジング３１ｂとの間には、吸気を濾過するための濾過部３３が設けられている。

図４に示すように、第１ハウジング３１ａの側壁には、インレット３２と二重管をなす外筒部３５が突設されている。
図２及び図３に示すように、プリクリーナ１０は、円筒状の側壁１１ａを有するケーシング１１を備えている。

ケーシング１１は、上流側端部に内燃機関の空気の入口となる導入部１２と、下流側端部に導出部１３とを有している。
導入部１２は、ファンネル形状をなしており、上流側ほど径が大きくされている。また、側壁１１ａの内周面における軸線方向の中央部には、環状凹部１１ｂが設けられている。

図４に示すように、ケーシング１１の下流側端部である導出部１３は、第１ハウジング３１ａの外筒部３５に接続されている。
図２及び図３に示すように、ケーシング１１の側壁１１ａは、半割筒状の第１半割体１０ａと、第１半割体１０ａの下方に位置する半割筒状の第２半割体１０ｂとからなる。

第１半割体１０ａの周方向の両端には、外周側に向けて突出する接合部１４ａがケーシング１１の軸線方向の全体にわたって設けられている。
第２半割体１０ｂの周方向の両端には、外周側に向けて突出する接合部１４ｂがケーシング１１の軸線方向の全体にわたって設けられている。

第１半割体１０ａの接合部１４ａと、第２半割体１０ｂの接合部１４ｂとが互いに付き合わされて接合されることにより、筒状の側壁１１ａが形成されている。
図２～図４に示すように、ケーシング１１の軸線方向における中央部には、旋回発生翼２０が設けられている。旋回発生翼２０は、円筒状の筒部２１と、筒部２１の中心部に位置するノーズコーン２２と、筒部２１の内周面とノーズコーン２２の外周面との間に配置された複数枚の羽根よりなる羽根群２３とを備えている。羽根群２３は、周方向において等間隔に設けられており、ケーシング１１の軸線Ｃに対して所定の角度で傾斜している。

図５に示すように、筒部２１の外周面には、位置決め凸部２５が設けられている。
また、半割体１０ａの内周面には、位置決め凸部２５に対応する位置決め凹部１５が設けられている。位置決め凸部２５と位置決め凹部１５とが、本発明に係る位置決め部に相当する。

旋回発生翼２０の位置決め凸部２５と半割体１０ａの位置決め凹部１５とが互いに係止され、かつ、筒部２１の外周面が各半割体１０ａ，１０ｂの環状凹部１１ｂの内周面に接合されることによって、旋回発生翼２０は、ケーシング１１の軸線Ｃを中心とする周方向において位置決めされる。

図４に示すように、第１ハウジング３１ａの外筒部３５の下部には、インレット３２と外筒部３５との間のダストを排出する排出口４１が突設されている。
排出口４１には、車両振動などにより開閉するダストカップ４２が組み付けられている。排出口４１及びダストカップ４２によって排塵部４０が構成されている。

また、本実施形態では、各半割体１０ａ，１０ｂが圧縮成形された繊維成形体の一体成形品からなる。
次に、各半割体１０ａ，１０ｂを構成する繊維成形体について説明する。

側壁１１ａは、プリクリーナ１０の内周面を構成する内層と、内層の外周面に固定され、プリクリーナ１０の外周面をなす外層とを備えている（いずれも図示略）。
各層を構成する各繊維成形体は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなる芯部と同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維からなる不織布と、ＰＥＴ繊維からなる不織布とにより構成されている。なお、上記複合繊維の鞘部をなす変性ＰＥＴが繊維同士を結合するバインダとして機能する。

変性ＰＥＴの配合割合は３０～７０％であることが好ましい。本実施形態では、変性ＰＥＴの配合割合が５０％とされている。
なお、こうした複合繊維としては他に、ＰＥＴよりも融点の低いＰＰ（ポリプロピレン）を有するものであってもよい。

各層を構成する各繊維成形体の目付け量は共に、２５０ｇ／ｍ^２～７５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。本実施形態では、各層を構成する各繊維成形体の目付け量が共に４００ｇ／ｍ^２とされている。

各半割体１０ａ，１０ｂは、所定の厚さ（例えば３０～１００ｍｍ）の上記不織布シートを熱圧縮（熱プレス）することにより成形されている。
次に、ケーシング１１（各半割体１０ａ，１０ｂ）の各部の構成について詳細に説明する。

ケーシング１１の導出部１３、各接合部１４ａ，１４ｂ、環状凹部１１ｂ、及び位置決め凹部１５は、いずれも高圧縮部である。また、ケーシング１１におけるそれ以外の部位は、上記高圧縮部よりも低い圧縮率にて熱圧縮成形された通気性の低圧縮部である。すなわち、旋回発生翼２０の上流側及び下流側に隣り合う側壁１１ａは、通気性の繊維成形体により形成されている。

高圧縮部の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、略０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。また、高圧縮部の板厚としては、０．５～１．５ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、高圧縮部の板厚が０．７ｍｍとされている。

低圧縮部の通気度は、３ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとされている。また、低圧縮部の板厚としては、０．８～３．０ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、低圧縮部の板厚が１．０ｍｍとされている。

本実施形態の作用効果について説明する。
（１）ケーシング１１の側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側に隣り合う部分が通気性の繊維成形体からなる。

旋回発生翼２０を吸気が通過する際に発生する吸気音は、導入部１２を通じて外部に伝播される。
上記構成によれば、旋回発生翼２０を吸気が通過する際に発生した吸気音のうち、旋回発生翼２０の上流側に向かう音波がケーシング１１の側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側に隣り合う部分を通過する際に吸収される。すなわち、吸気音の音波の圧力が側壁を構成する繊維成形体の通気により熱エネルギとして放射される。これにより、導入部１２を通じて外部に伝播される吸気音が減音される。

したがって、吸気騒音を低減することができる。
（２）側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の下流側に隣り合う部分が通気性の繊維成形体からなる。

こうした構成によれば、旋回発生翼２０を吸気が通過する際に発生する吸気音のうち、旋回発生翼２０から下流側に向かう音波が、ケーシング１１の側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の下流側に隣り合う部分を通過する際に吸収される。これにより、吸気通路の導入部１２を通じて外部に伝播される吸気音を低減することができる。

（３）側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側及び下流側の双方に隣り合う部分が一体成形されている。
こうした構成によれば、側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側に隣り合う部分及び下流側に隣り合う部分が一体成形されるため、部品点数を低減できる。これにより、側壁１１ａの構成を簡単にすることができる。

ところで、ケーシング１１の側壁１１ａを通気性の繊維成形体で一体成形した場合、剛性が不足しやすいために、吸気負圧によってケーシング１１が変形して閉塞するおそれがある。その点、上記構成によれば、旋回発生翼２０によって側壁１１ａが内周側から支持されるため、ケーシング１１の剛性を高めることができる。

（４）側壁１１ａは、半割筒状をなす一対の半割体１０ａ，１０ｂを有している。旋回発生翼２０は、筒部２１と、筒部２１の内側においてケーシング１１の軸線Ｃに対して傾斜して配置された複数枚の羽根よりなる羽根群２３とを有している。筒部２１の外周面が各半割体１０ａ，１０ｂの環状凹部１１ｂの内周面に接合されてなる。

こうした構成によれば、側壁１１ａの内部に旋回発生翼２０を容易に接合して組み付けることができる。
（５）筒部２１の外周面及び半割体１０ａの内周面には、互いに係止されることで側壁１１ａの軸線Ｃを中心とする周方向におけるケーシング１１に対する旋回発生翼２０の位置決めを行う位置決め凸部２５及び位置決め凹部１５が設けられている。

こうした構成によれば、ケーシング１１に対する旋回発生翼２０の周方向における位置決めを容易に行うことができる。
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・図６～図８に示すように、位置決め凸部は、筒部の外周面から軸線Ｃに対して垂直方向に延びる突片であってもよい。
例えば、図６に示すように、筒部１２１の外周面から延びる突片１２５が挿入される位置決め凹部１１５を、ケーシング１１１の内周面に設けるようにすることもできる。

また、図７に示すように、筒部２２１の外周面から延びる一対の突片２２５を、ケーシング２１１の各半割体の両接合部１４ａ，１４ｂでそれぞれ挟み込み、接合するようにしてもよい。

さらに、図８に示すように、筒部３２１の外周面から延びる一対の突片３２５を、ケーシング３１１に設けた貫通孔３１５に差し込み、突片３２５のうち貫通孔３１５から突出した端部３２６を、貫通孔３１５の周方向の直径よりも大きくなるよう熱かしめすることにより、抜け止め構造をなすようにしてもよい。

・側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側に隣り合う部分と、下流側に隣り合う部分とを別体にて構成することもできる。
・側壁１１ａのうち旋回発生翼２０の上流側に隣り合う部分のみを通気性の繊維成形体により構成することもできる。

１０…プリクリーナ、１１，１１１，２１１，３１１…ケーシング、１１ａ…側壁、１１ｂ…環状凹部、１２…導入部、１３…導出部、１４ａ，１４ｂ…接合部、１５，１１５…位置決め凹部（位置決め部）、２０…旋回発生翼、２１，１２１，２２１，３２１…筒部、２２…ノーズコーン、２３…羽根群、２５…位置決め凸部（位置決め部）、３０…エアクリーナ、３１ａ…第１ハウジング、３１ｂ…第２ハウジング、３２…インレット、３３…濾過部、３４…アウトレット、３５…外筒部、４０…排塵部、４１…排出口、４２…ダストカップ、１２５，２２５，３２５…突片、３１５…貫通孔、３２６…端部。

Claims

内燃機関の吸気通路におけるエアクリーナの濾過部よりも上流側に設けられるプリクリーナにおいて、
筒状の側壁を有するケーシングと、
前記ケーシングの軸線を中心に吸気を旋回させる旋回発生翼と、を備え、
前記側壁の内周面には前記旋回発生翼が接合される環状凹部が設けられており、
前記側壁のうち前記旋回発生翼の上流側に隣り合う部分と前記環状凹部とを少なくとも含む部分が通気性の繊維成形体からなり、
前記繊維成形体は、前記環状凹部を含む高圧縮部と、前記旋回発生翼の上流側に隣り合う部分を含む低圧縮部と、を含んでおり、
前記低圧縮部は、前記高圧縮部よりも低圧縮率にて成形されている、
内燃機関のプリクリーナ。
前記側壁のうち前記旋回発生翼の下流側に隣り合う部分が通気性の繊維成形体からなる、
請求項１に記載の内燃機関のプリクリーナ。
前記側壁のうち前記旋回発生翼の上流側及び下流側の双方に隣り合う部分が一体成形されている、
請求項２に記載の内燃機関のプリクリーナ。
前記側壁は、半割筒状をなす一対の半割体を有しており、
前記旋回発生翼は、筒部と、前記筒部の内側において前記ケーシングの軸線に対して傾斜して配置された複数枚の羽根よりなる羽根群と、を有しており、
前記筒部の外周面が前記半割体の各々の内周面に接合されてなる、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のプリクリーナ。
前記筒部の外周面及び前記半割体の内周面には、互いに係止されることで前記側壁の軸線を中心とする周方向における前記ケーシングに対する前記旋回発生翼の位置決めを行う位置決め部が設けられている、
請求項４に記載の内燃機関のプリクリーナ。
前記一対の半割体の各々は、該半割体の周方向の両端に設けられるとともに外周側に向けて突出する接合部を有しており、
前記高圧縮部はさらに前記接合部を含む、
請求項４に記載の内燃機関のプリクリーナ。