(57)【要約】【課題】エアフィルタを通過した空気流に含まれる水分が流量測定装置に到達してしまわないようにする。【解決手段】エアフィルタハウジング（２）が、液滴および／または粒子を空気流（１５）から分離するための変向エレメント（１７）を有しているようにした。【選択図】図３
2005171993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアフィルタハウジング（２）を備えた、内燃機関のためのエアフィルタであって、エアフィルタハウジング（２）が吸込開口（３）を有しており、該吸込開口（３）を介して、フィルタインサート（７）を通過する空気流（１５）が吸い込まれるようになっており、エアフィルタ（１）に、空気流量を検出するための流量測定装置（６）が対応配置されている形式のものにおいて、エアフィルタハウジング（２）が、液滴を空気流（１５）から分離するための変向エレメント（１７）を有していることを特徴とする、流動変向エレメントを備えた、内燃機関のためのエアフィルタ。
【請求項２】
変向エレメント（１７）がエアフィルタハウジング（２）内で、流量測定装置（６）のための流入開口（１６）の手前に配置されている、請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項３】
エアフィルタハウジング（２）を通流する空気流（１５）が変向エレメント（１７）により、少なくとも２つの部分流（２１，２２）に分割される、請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項４】
変向エレメント（１７）が、流量測定装置（６）に通じる流入開口（１６）の、空気流（１５）に面した側に配置されており、かつ流入開口（１６）を部分的に包囲する、請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項５】
変向エレメント（１７）が、半円形の輪郭（１９）を有している、請求項４記載のエアフィルタ。
【請求項６】
変向エレメント（１７）の輪郭（１９）が楕円形または卵形線状に経過する、請求項４記載のエアフィルタ。
【請求項７】
流入開口（１６）がエアフィルタハウジング（２）の底部に配置されており、かつ管付設部により包囲されている、請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項８】
エアフィルタハウジング（２）に、少なくとも１つの壁（１１，１２）が形成されており、該壁（１１，１２）に、壁膜（１４）が、空気流（１５）に含まれる液体により形成される、請求項１記載のエアフィルタ。
【請求項９】
少なくとも１つの壁（１１，１２）が、フィルタインサート（７）の流出側（８）に設けられた集合通路（１０）の制限壁である、請求項８記載のエアフィルタ。
【請求項１０】
部分流（２１，２２）が変向エレメント（１７）により管壁に沿って変向され、該管壁に、壁膜（１４）が液体により形成される、請求項８記載のエアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルタハウジングを備えた、内燃機関のためのエアフィルタであって、エアフィルタハウジングが吸込開口を有しており、該吸込開口を介して、フィルタインサートを通過する空気流が吸い込まれるようになっており、エアフィルタに、空気流量を検出するための流量測定装置が対応配置されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアフィルタは吸気に含まれる塵埃を内燃機関から遠ざけ、これにより内燃機関の早期的な磨耗を防止する。乗用自動車のためのエアフィルタは濾過の他に、吸気温度を予熱および調整し、かつ吸気騒音を減衰するという課題も有している。吸気温度の調整は車両の運転特性および排出ガス組成にとって重要である。部分負荷と全負荷とでは、この温度は異なる場合がある。乗用自動車用エアフィルタは大抵の場合、ペーパインサートを備えた、いわゆる「ホイールケースフィルタ（Ｒａｄｋａｓｔｅｎｆｉｌｔｅｒ）」または「セントラルフィルタ（Ｚｅｎｔｒａｌｆｉｌｔｅｒ）」として構成される。これらは、負荷とはほとんど無関係の、高い分離度を有している。
【０００３】
多くの自動車には今日、空間的な制限に基づいて、極めて狭小に構成されたエアフィルタが組み付けられる。これらの狭小に構成されたエアフィルタ内には、薄いエアフィルタマットが装填され、エアフィルタマットを通して、吸い込まれた外気が通流する。乗用自動車のエアフィルタには、その他の組付けコンポーネントの他に、例えばホットフィルム式空気質量（エアマス）メータのようなセンサも組み込まれている。ホットフィルム式空気質量メータを介して、内燃機関の吸気管もしくは給気管における空気流量が測定され得る。燃焼の化学的なプロセスにとって、質量比は重要であるので、吸気／給気の質量流量が測定されねばならない。その際、測定したい空気質量流量はエンジン出力に応じて４００〜１０００ｋｇ／時の範囲にある。現代の内燃機関の、低いアイドリング所要量に基づいて、空気流量の最小値の、最大値に対する比は１：９０〜１：１００である。
【０００４】
ホットフィルム式流量メータは全ての測定エレメントならびに閉ループ制御電子回路を１つの基板上に統合する。ヒータ抵抗は今日の構成では担体片の背面に位置し、所属の温度センサは担体片の前面に位置する。これにより、ホットワイヤ式センサに比して若干高い遅延効果を有している。温度凝縮センサ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｋｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｓｓｅｎｓｏｒ）とヒータエレメントとはレーザ切断によりセラミックス基板内で熱的に切り離されている。ホットワイヤの場合に必要な空焼き（Ｆｒｅｉｇｌｕｅｈｅｎ）はここでは良好な流動特性に基づいて省略できる。
【０００５】
最小の寸法のマイクロメカニカルホットフィルム式空気質量流量メータは熱原理に従って作動する。ヒータ抵抗および測定抵抗はここでは薄い白金層として、担体としてのシリコンチップ上にスパッタリング（蒸着）されている。シリコンチップはヒータ抵抗の領域で、そのホルダからの熱的な切り離しのために、担体の、マイクロメカニカルに薄くされた領域に収容されている。この担体は圧力センサダイヤフラムに類似する。ヒータ抵抗は、密に隣接するヒータ温度センサならびに空気温度センサにより、一定の加熱温度に閉ループ制御される。ただし、これまでの技術に対して、ここでは、ヒータ電流が出力信号として使用されるのではなく、測定媒体、この事例では吸気もしくは給気の、両温度センサにより検出される温度差が出力信号として使用される。一方の温度センサは上流に位置し、他方の温度センサは流動方向で見てヒータ抵抗の下流に位置する。ヒータ電流に対して、この出力値は、非線型のままではあるが、通流の向きを正しく表示する。
【０００６】
ホットフィルム式空気質量センサがフィルタハウジング内に組み込まれている場合、吸い込まれる空気のための狭小な流動横断面およびこれに由来する高い通流速度に基づいて、水滴が流動に連行されてしまう可能性が存在する。狭小に構成されたエアフィルタハウジング内の、高い流動速度に基づいて、空気流に含まれる水分は、最悪の場合、ホットフィルム式空気質量メータにまで達してしまう。この場合、上に説明したホットフィルム式空気質量センサにおいて、信号障害が発生してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式のエアフィルタを改良して、エアフィルタを通過した空気流に含まれる水分が流量測定装置に到達してしまわないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明の構成によれば、エアフィルタハウジングが、液滴を空気流から分離するための変向エレメントを有しているようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により提案された解決策により、壁膜の形成、すなわちエアフィルタの制限壁における水層の形成を促進することが可能である。これにより、流動に含まれる水分はエアフィルタハウジング内の流動通路の通路壁に集合する。このことは特に、吸い込まれた空気の、強い流動変向が発生するエアフィルタハウジングにおいて有利である。自動車のエンジンルームの、制限されたスペースの関係に基づいて、エアフィルタの設計時の開発傾向は、エアフィルタが常に小さくかつコンパクトに構成されるように進展してきた。このことは必然的に強い流動変向を招く。現在のエアフィルタ、ひいては現在のエアフィルタハウジングの、より小さな寸法設定は、僅かな構成スペースに基づき、より小さな流動横断面へと至り、これにより、より高い流動速度が生じる。本発明により提案された、ホットフィルム式空気質量センサへの流入開口に対応配置されている変向エレメントにより、空気流に含まれる水滴の慣性を利用することができる。強い流動変向に基づいて、エアフィルタハウジング内に進入する、水滴を含む空気の流動方向の変更が発生する。しかしながら、エアフィルタハウジングを通流する空気に含まれる水滴はその慣性に基づいて、強制された強い流動変向には直接追従することができず、それゆえ、変向エレメントの幾何学形状もしくは流動通路を制限する通路壁の経過および幾何学形状に依存して、変向エレメントもしくは通路壁に衝突し、そこに集積する。一方では、エアフィルタハウジングを通過する空気流の、部分流への分割が達成されることができ、他方では、少なくとも１つの通路壁において、水層の漸次的な形成が実現される。
【００１０】
これにより、空気流に含まれる水滴が、除去格子により覆われていることができる流入開口を介してホットフィルム式空気質量センサへと進入し、ホットフィルム式空気質量センサの測定に誤謬を招くことがなくなることが保証されている。さらに、本発明によりホットフィルム式空気質量センサの流入開口に対応配置された変向エレメントにより、ホットフィルム式空気質量センサのハウジング内に進入する水滴による信号障害の発生がほぼ回避される。
【００１１】
本発明により提案された変向エレメントは例えばリップの形でプラスチック材料または弾性的な材料から製作され得る。変向エレメントは流入開口を、流入方向で見て空気流の風上側で、例えば半円形に包囲する。これにより、エアフィルタハウジングに進入してフィルタインサートを通過した空気流が、強い変向を強要されて、この変向により、水滴が変向エレメント自身においてまたはエアフィルタハウジングの通路壁において集積するに至ることが保証されている。
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例につき詳説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示した図面から、現時点で最新の内燃機関で使用されるエアフィルタハウジングが見て取れる。
【００１４】
エアフィルタ１は、一般にプラスチック射出成形構成部分としてシングルコンポーネント射出成形法またはマルチコンポーネント射出成形法で製作されるエアフィルタハウジング２を有している。エアフィルタ１のフィルタハウジング２は構成スペースの点で最適化されており、種々異なるポジション４でフィルタインサート（エレメント）が交換可能にエアフィルタハウジング２内に組み込まれているように構成されている。交換可能なフィルタインサート４は、エアフィルタハウジング２の、図１に示した変化実施例では、空気流動方向５に対して直交するように配置されている。さらに、エアフィルタ１の、図１に示したエアフィルタハウジング２には、ホットフィルム式空気質量センサ６が組み込まれている。ホットフィルム式空気質量センサ６はハウジングにより包囲されている。エアフィルタ１のエアフィルタハウジング２は、図１では長穴に似た形に形成された吸込開口３を有している。吸込開口３を介して、吸い込まれる空気流１５は流入通路内に進入し、エアフィルタハウジング２を空気流動方向５で通流する。
【００１５】
図２に示した図面から、概略的な形式で、流入側からホットフィルム式空気質量センサまでの空気の流動経路が見て取れる。
【００１６】
エアフィルタ１のエアフィルタハウジング２は図２に、その大まかな輪郭で図示されているにすぎない。気象条件次第では水滴を伴っている可能性のある空気流１５はフィルタインサート７の流入側８で進入し、フィルタインサート７を流出側９で後にする。フィルタインサート７を通過した空気は、エアフィルタハウジング２内に第１の通路側壁１１により制限されている集合通路１０に集合する。そこで、フィルタインサート７の流出側９で流出する、液滴を伴う空気流１５は極めて強い変向を経る。空気流１５に含まれる液滴はその慣性に基づいて、この変向に完全に追随することはできない。その結果、液滴は壁膜１４の形で集合通路１０の第１の通路壁１１に集積する。
【００１７】
フィルタインサート７の流出側９で流出した空気流は集合通路１０を通ってエアフィルタハウジング２内を流動方向５で流動する。集合通路１０に対向して位置する第２の通路壁１２により、集合通路１０から流出した空気流１５に、さらなる第２の強い流動変向が引き起こされる。エアフィルタハウジング２の第１の通路壁１１および第２の通路壁１２は、空気流１５が通過する流動狭窄部１３を制限する。高い流動速度に基づいて、集合通路１０の第１の通路壁１１に形成された壁膜１４は第１の通路壁に沿って移動する。フィルタインサート７の流出側９から流出した空気流１５に含まれる残りの滴は、流出側で集合通路１０に対向して位置する第２の通路壁１２に集積することができる。ほぼ水滴から解放された空気流１５は、図２に示した図面には概略的に暗示されているにすぎない流入横断面１６を経由して、流動狭窄部１３に配置されたホットフィルム式空気質量メータ６へと流入する。
【００１８】
図３に示した図面から、エアフィルタハウジングに組み込まれたホットフィルム式空気質量メータの変化実施例が見て取れる。
【００１９】
エアフィルタ１のエアフィルタハウジング２の、図３に示した変化実施例はリブ付の底部を有している。底部には、ホットフィルム式空気質量メータ６に通じる流入横断面２５が形成されている。流入横断面２５には、除去格子２０が組み込まれていることができ、除去格子２０は粗い異物を阻止する。エアフィルタハウジング２の、リブ形成された底部は壁により包囲されている。壁の上面には、シール２４が形成されていることができる。図３に示したエアフィルタハウジング２は、エアフィルタハウジング２の、下側のハウジング半シェルに対応する、上側のエアフィルタハウジング部分３により閉鎖される。これは図３には図解上の理由で示していない。図３に示したエアフィルタハウジング２の壁は符号２３により識別される。
【００２０】
エアフィルタハウジング２の底部に設けられた流入横断面２５の、空気流１５に面した側には、変向エレメント１７が取り付けられている。変向エレメントはほぼ半円形の輪郭１９を有しており、実質的に壁として形成されている。この壁の上側の端部は、エアフィルタハウジング２の、図３には示されていない上側部分により覆われている。変向エレメント１７で、空気流１５は第１の部分流２１と第２の部分流２２とに分かれる。部分流２１もしくは２２は変向エレメント１７の周囲をその壁１８に沿って流動し、壁終端の後で流入横断面２５内に流入し、その下流に配置されていてハウジング内に収容されているホットフィルム式空気質量メータ６へと流動する。図３に示した図面では、変向エレメント１７がリップ状に形成されており、半円形の輪郭１９を有している。変向エレメント１７は、エアフィルタハウジング２に貼り付けたい発泡材料構成部分として形成されていてもよいし、射出成形構成部分として直接的にエアフィルタハウジング２の製作時にエアフィルタハウジング２内に作り込まれてもよい。変向エレメント１７により、空気流１５は、エアフィルタハウジング２の底部に設けられた流入横断面２５の左右を通過案内される。これにより、第１の部分流２１および第２の部分流２２は管壁の近傍に到達する。変向エレメント１７が存在しなければ、空気流１５の強い方向変動に基づいて、水滴が壁膜から解離し、空気流１５と一緒にセンサエレメント６へと搬送されてしまう。空気流１５を２つの部分流に分流したことにより、水膜を引き剥がす傾向は僅かである。さらに、空気流１５により、水もまた、例えば管路の中央に配置されているホットフィルム式空気質量メータ６のセンサエレメントの側方を通過案内される。別の有利な効果は、壁に付着しているのではなく空気流１５内に存在する水滴が流動から取り除かれる点にある。その高い質量慣性に基づいて、水滴は変向エレメント１７に衝突し、壁膜の形成に寄与する。この最高に有利な効果は、空気流１５に含まれる水滴の、壁膜へのさらなる結合を生ぜしめる。それゆえ、壁膜に結合された水滴がホットフィルム式空気質量メータ６のセンサエレメントに達することはもはや不可能である。
【００２１】
空気流１５に含まれる滴の集積は、変向エレメント１７の壁１８においても、図３に示したエアフィルタハウジング２の下側部分の底部に設けられた、流入横断面２５を包囲する管壁区分においても実施され得る。
【００２２】
エアフィルタハウジング２内での、空気流１５の強い変向は、エアフィルタハウジング２内の相応の通路による、空気の適当な流動案内によって引き起こされることもできるし、変向エレメント１７自体の形成および配置によって引き起こされることもできる。変向エレメント１７が、図３に示した半筒状の輪郭１９で形成されると、第１の部分流２１および第２の部分流２２は変向エレメント１７の壁１８に沿って流過し、その慣性に基づいて変向されない水滴は変向エレメント１７の壁に集積するか、またはフィルタインサート７が組み付けられているエアフィルタハウジング２の、図２に示した概略的な図面によれば、通路壁１１もしくは１２に集積する。図３に示したエアフィルタハウジング２の下側部分に集合する、壁から流れ落ちた水滴はリブ状の凹欠部内に集められ、相応の開口で外部へと導出されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エアフィルタハウジングを示す図である。
【００２４】
【図２】フィルタインサートを通過し、強く変向される空気流の流動経路を概略的に示す図である。
【００２５】
【図３】エアフィルタハウジング内に組み込まれた、本発明により提案される変向エレメントの変化実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  エアフィルタ、  ２  エアフィルタハウジング、  ３  吸込開口、  ４  （フィルタインサートの）ポジション、  ５  空気流動方向、  ６  ホットフィルム式空気質量センサ、  ７  フィルタインサート、  ８  流入側、  ９  流出側、  １０  集合通路、  １１  第１の通路壁、  １２  第２の通路壁、  １３  流動狭窄部、  １４  壁膜（水の層）、  １５  空気流、  １６  （ホットフィルム式空気質量センサへの）流入開口、  １７  変向エレメント、  １８  壁、  １９  輪郭、  ２０  除去格子、  ２１  第１の部分流、  ２２  第２の部分流、  ２３  （エアフィルタハウジングの）壁、  ２４  シール、  ２５  流入横断面
【図１】
2005171993.tif 000003
【図２】
2005171993.tif 000004
【図３】
2005171993.tif 000005