CN103195621A - 分流式车用空气滤清器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车用空气滤清器。一种分流式车用空气滤清器，包括外壳和滤芯，所述滤芯将外壳的内部空间分割为进气腔和出气腔，所述进气腔设有空气进口，所述出气腔设有空气出口，所述滤芯位于进气腔一侧表面上平置有分流板，所述分流板设有栅格孔，所述分流板位于滤芯靠近空气出口的一端。本发明提供了一种进气阻力小且滤芯能够得到充分利用的分流式车用空气滤清器，解决了现有的车用空气滤清器进气阻力大且滤芯得不到充分利用的问题。

Description

分流式车用空气滤清器

技术领域

    本发明涉及车用空气滤清器，尤其涉及一种分流式车用空气滤清器。

背景技术

空气滤清器是进气***中的主要零部件之一，车用空气滤清器的作用是为发动机提供清洁的空气，以防发动机在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而产生磨蚀和损坏。

在中国专利号为2011201903962、授权公告日为2012年2月1日、名称为“一种乘坐车用空气滤清器”的专利文件中公开了一种车用滤清器。现有的车用空气滤清器都同上述专利文件中的结构形式一样，由外壳和滤芯组成，滤芯将外壳的内部空间分割为进气腔和出气腔，在进气腔中设置空气进口，在出气腔中设置空气出口，经空气进口进入的空气经滤芯过滤后从空气出口供给发动机。

现有的车用空气滤清器存在以下不足：由于受到汽车空间布局的限制，出气口和进气口不可能完全正对，故空气滤清器内的气流并非平顺规则的，气流经过空气滤芯器时会在空气滤清器内产生紊乱气流，紊乱气流会引起空气柱相互碰撞造成进气阻力增大；气体均集中于滤芯器靠近空气出口的区域经过，而滤芯远离空气出口的区域不能被有效利用，使得滤芯实际有效过滤面积降低，气体流通截面变窄，最终导致进气阻力增大；滤芯使用一段候后过流量大的区域会被灰尘严重堵塞，而过流量小的区域则完好如初，导致进气***进气阻力进一步恶化升级，而不得不在滤清器中的滤芯没有被充分利用的前提下更换，从而缩短了滤芯的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种进气阻力小且滤芯能够得到充分利用的分流式车用空气滤清器，解决了现有的车用空气滤清器进气阻力大且滤芯得不到充分利用的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种分流式车用空气滤清器，包括外壳和滤芯，所述滤芯将外壳的内部空间分割为进气腔和出气腔，所述进气腔设有空气进口，所述出气腔设有空气出口，所述滤芯位于进气腔一侧表面上平置有分流板，所述分流板设有栅格孔，所述分流板位于滤芯靠近空气出口的一端。

分流板的设计方法为，首先对进气***在空气滤清器没有安装分流板的情况下进行CFD（Computational Fluid Dynamics）流体仿真分析，掌握进气***内气体流动特性；进而提取滤芯进气侧、出气侧流速分布云图；最后在滤芯进气侧或出气侧增加分流板，并改变分流板的开孔率到气流能够均匀平顺地流过滤芯，该结构形式的分流板即为符合要求的分流板。

使用过程中，发动机节气门开启后，外界气体被发动机强制吸入。气流依次流经空气进口、进气腔、滤芯、出气腔和空气出口而进入发动机。在空气进入滤芯前，由于受到分流板阻碍，被分流板改变流动方向，原先气流密集的区域即靠近空气出口的区域的气流变得疏松、原先气流疏松的区域及远离空气出口的气流变得密集，从而实现导流，使得气流在滤芯上均匀分布且平顺的通过。

本发明还包括滤芯架和驱动滤芯架转动的动力设备，所述滤芯通过所述滤芯架安装在所述外壳内，所述滤芯架同所述外壳密封转动连接在一起，所述分流板同外壳连接在一起。因分流板实体部分阻挡住的滤芯部分没有得到有效利用，且气流不可能绝对平均地流过滤芯，也即滤芯的利用还有可待提高之处，该设计使用时通过动力设备驱动滤芯架转动，滤芯架带动滤芯转动，使得滤芯在气流密集区和稀疏区的部位是在不断的变化的、滤芯同分流板的相对位置也是变化的，能够使滤芯得到更加充分的利用，滤芯利用越充分即意味着相同的滤芯能够使用的时间更长。

作为优选，所述动力设备为蜗轮机，所述涡轮机包括涡轮机轴、安装在涡轮机轴上的涡轮和罩在涡轮外的涡壳，所述涡壳设有进气口和出气口，所述涡轮机轴同所述滤芯架相连接，所述进气口同发动机的排气口相连接。当发动机起到后，发动机排出的废气经进气口进入到涡壳内驱动涡轮转动、涡轮驱动涡轮机轴转动、涡轮机轴带动滤芯架转动、滤芯架带动滤芯转动。利用发动机排出的废气的动能驱动滤芯转动、无需额外消耗能源去实现滤芯的转动，滤芯的转动不会增加车辆的能耗。滤芯的转动能够同发动机的工作状态自动可靠地同步，即发动机启动时滤芯转动、停止时停止、发动机消耗气体量速度快时滤芯转动得快、发动机消耗气体量速度慢时滤芯转动得慢。不但能够避免发动机停止时滤芯转动而导致的各传递部件的不必要的磨损，而且对滤芯的利用效果更好，能避免需要滤芯转动时而没有及时转动的现象产生。

作为优选，所述涡壳内设有沿涡壳周向延伸的环形隔音绝热腔。设置隔音绝热腔，一方面能够降低涡壳外表面的温度以提高安全性，同时还能降低涡壳的重量；另一方面能够有效地降低涡轮机内的噪音外传，对环境的噪音污染小。

作为优选，所述隔音绝热腔设有排气孔，所述涡壳内表面上设有连通进气口和出气口的流道，所述排气孔同所述流道连通，所述排气孔设有朝向所述流道开启的单向阀，所述排气孔同流道内的气流方向的夹角为锐角。发动机排出的废气在流道内流动时，能够在排气孔处产生负压空间（射流原理），如果该负压空间的压力低于隔音绝热腔内的压力、则单向阀开启，使得隔音绝热腔内的压力始终保持在负压且为历史压力最低值，隔音绝热腔内的气体稀薄，从而起到更好地提高隔音绝热腔的降噪绝热效果的作用。该方式无需对隔音绝热腔进行制作时抽真空，提高了制作时的方便性。

作为优选，所述排气孔设置在所述流道的进气端。废气流经进气端时的流速快，能使隔音绝热腔内的压力更低，绝热隔噪效果更好。

作为优选，所述滤芯架设有增压叶片。滤芯架转动时带动增压叶片转动，增压叶片起到增大滤芯位于进气腔一侧同储气腔一侧的气体的压差的作用，使得滤清器的设置不但不会导致气流阻力的增加，还能够起到促进气体进入发动机，使发动机气缸内的油更加充分地燃烧。

作为优选，所述增压叶片位于所述出气腔内。增压叶片不容易被空气中的粉尘脏污、无需对增压叶片进行清洁工作，该设置是通过降低滤芯出气侧的压力来提高滤芯进出气侧的压差的，增压叶片对流过滤芯的气流的均匀性的影响小，不会因为局部高压而导致的颗粒透过滤芯的现象，滤芯过滤时的可靠性更好。

作为优选，所述滤芯架和所述外壳的连接处设有相互配套的圆形转动槽和圆形转动环，所述转动环插接在所述转动槽内，所述滤芯架通过所述转动槽配合所述转动环同所述外壳转动连接在一起，所述滤芯位于所述转动环所围成的区域内，所述滤芯架还设有齿圈，所述齿圈同所述转动环同轴，所述动力设备通过所述齿圈驱动所述滤芯架转动。滤芯架转动时对流过滤芯的气流的干扰小。

作为优选，所述滤芯架位于所述外壳的内部，所述齿圈啮合有齿轮，齿轮设有从动轴，从动轴上连接有从动扇形齿轮，从动扇形齿轮上啮合有主动扇形齿轮，主动扇形齿轮设有同所述动力设备相连接的主动轴，所述动力设备位于外壳外部，所述主动轴贯穿所述外壳。动力设备设置在外壳的外部而滤芯架设置在外壳的内部，布局时方便。外壳能够兼作中间传动件（齿轮和扇形齿轮）的外罩，防止裸露的转动部件导致安全事故产生，不但安全性好而且结构紧凑性好。

本发明具有下述优点，通过设置分流板，使得气流流过滤芯时的平顺性、均匀性好、发动机进气阻力小，滤芯的利用充分，发动机气缸的供气充分，能够提高整车动力性和经济性；分流板设置在滤芯的进气侧，在达到相同的分流效果的情况小，气流流经滤芯时的阻力要低于分流板设置在出气侧时的阻力且分流板的结构能够制作得更小，即分流板设计在进气侧时发动机进气阻力更小、进气效果更好、分流板的结构可以更加紧凑。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图3为本发明实施例三的结构示意图。

图中：外壳1，下壳体11，上壳体12，进气腔13，出气腔14，空气进口15，空气出口16，支撑板17，通孔171，转动槽172，滤芯2，滤芯架3，转动环31，齿圈32，齿轮33，从动轴34，从动扇形齿轮35，主动扇形齿轮36，主动轴37，连接辐条38，电机输出轴39，分流板4，栅格孔41，连接架42，增压叶片5，动力设备6，涡轮机轴61，涡轮62，涡壳63，进气口64，出气口65，流道66，隔音绝热腔67，排气孔68，单向阀69，发动机7，排气口71，废气8，连接座9。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种分流式车用空气滤清器，包括外壳1和滤芯2。

外壳1包括下壳体11和上壳体12。下壳体11和上壳体12之间夹持有滤芯架3。滤芯2安装在滤芯架3上。滤芯2将外壳1的内部空间分割为进气腔13和出气腔14。进气腔13的左端设有空气进口15。出气腔14的右端设有空气出口16。

滤芯2的下表面上平置有分流板4。分流板4是同滤芯架3固定在一起的。分流板4位于滤芯2的右端。分流板4设有栅格孔41。

使用时，空气出口16同发动机的进气口相连接，发动机启动后，发动机气缸产生的负压促使空气依次流经空气进口15、进气腔13、滤芯2、出气腔14后经空气出口16流出而进入发动机。空气流向分流板4时，一部分穿过栅格孔41后从滤芯2的右端区域流过、另一部分在扰流板4的分流作用下，转向滤芯2的左端区域，从滤芯2的左端区域流过，使得空气能够均匀地从滤芯上流过。如果不设置分流板4，则气流大部分集中在滤芯2的右端区域流过而左端区域几乎没有气流流过。

实施例二，参见图2，同实施例一的不同之处为：下壳体11的内表面设有带通孔171的支撑板17。支撑板17的上表面上设有圆形转动槽172。滤芯架3位于外壳1的内部。滤芯架3的下端面上设有圆形转动环31。转动环31密封插接在转动槽172内。滤芯2位于转动环31所围成的区域内。分流板4通过连接架42同支撑板17连接在一起。滤芯架3的上端上设有增压叶片5。增压叶片5位于出气腔14内。滤芯架3的侧面上还设有齿圈32。齿圈32为外齿圈。齿圈32同转动环31同轴。齿圈32啮合有齿轮33。齿轮33设有从动轴34。从动轴34上连接有从动扇形齿轮35。从动扇形齿轮35上啮合有主动扇形齿轮36。主动扇形齿轮36设有主动轴37。主动轴37贯穿外壳1。主动轴37同动力设备6连接在一起。

动力设备6为蜗轮机。涡轮机包括涡轮机轴61、安装在涡轮机轴上的涡轮62和罩在涡轮外的涡壳63。涡壳63通过连接座9固定在外壳1的外部。涡轮机轴61同主动轴37连接在一起。

涡壳63设有进气口64、出气口65和流道66。进气口64同发动机7的排气口71相连接。涡壳63内设有沿涡壳周向延伸的环形隔音绝热腔67。隔音绝热腔67设有排气孔68。排气孔68同流道66连通。排气孔68设置在流道66的进气端。排气孔68同流道66内的气流方向的夹角为锐角。排气孔68设有朝向流道66开启的单向阀69。

本实施例的进气分流过程同实施例一相同，滤芯的转动增压过程如下：发动机7启动后，从发动机7的排气口71排出的废气8经进气口64进入流道66后从出气口65流出，废气8流过流道66时驱动涡轮62转动，涡轮62带动涡轮机轴61转动，涡轮机轴61带动主动轴37转动，主动轴37带动主动扇形齿轮36转动，主动扇形齿轮36带动从动扇形齿轮35转动，从动扇形齿轮35带动从动轴34转动，从动轴34带动齿轮33转动，齿轮33带动齿圈32转动，齿圈32带动滤芯架3转动，滤芯架3带动转动环31在转动槽172内转动，使得滤芯2在外壳1内的位置产生改变，滤芯架3还带动增压叶片5转动，增压叶片5的转动驱动加速出气腔14内的空气离开滤芯2的表面而经空气出口16排出给发动机气缸，此过程使得滤芯2上下侧的压差增加，空气能够快速流过滤芯2，使得滤芯2对进入发动机的空气的阻力降低。

由于排气孔68同废气8的流动方向成锐角，在废气8流动时所产生的射流作用下，排气孔68位于单向阀69和流道66之间的部分产生负压，如果该部分的压力低于隔音绝热腔67内的气体压力，单向阀69开启而使得隔音绝热腔67内的压力进一步降低而变得稀薄，起到提高隔音绝热效果的作用，且隔音绝热腔67内的压力为负压且为历史最低值。

实施例三，参见图3，同实施例二的不同之处为：分流板4通过连接架42直接固定在下腔体11的内表面上。转动环31设置在连接板17的内周面上。转动槽172设置在滤芯架3的外表面上。动力设备6为直流电机。滤芯架3通过连接辐条38固定在电机输出轴39上。工作过程中通过汽车蓄电池给动力设备供电，电机输出轴39通过连接辐条38驱动滤芯架3转动。

Claims (10)

1. 一种分流式车用空气滤清器，包括外壳（1）和滤芯（2），所述滤芯（2）将外壳（1）的内部空间分割为进气腔（13）和出气腔（14），所述进气腔（13）设有空气进口（15），所述出气腔（14）设有空气出口（16），其特征在于，所述滤芯（2）位于进气腔一侧表面上平置有分流板（4），所述分流板设有栅格孔（41），所述分流板（4）位于滤芯靠近空气出口的一端。

2.根据权利要求1所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，还包括滤芯架（3）和驱动滤芯架转动的动力设备（6），所述滤芯（2）通过所述滤芯架（3）安装在所述外壳（1）内，所述滤芯架（3）同所述外壳（1）密封转动连接在一起，所述分流板（4）同外壳（1）连接在一起。

3.根据权利要求2所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述动力设备（6）为蜗轮机，所述涡轮机包括涡轮机轴（61）、安装在涡轮机轴上的涡轮（62）和罩在涡轮外的涡壳（63），所述涡壳（63）设有进气口（64）和出气口（65），所述涡轮机（61）轴同所述滤芯架（3）相连接，所述进气口（64）同发动机（7）的排气口（71）相连接。

4.根据权利要求3所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述涡壳（63）内设有沿涡壳周向延伸的环形隔音绝热腔（67）。

5.根据权利要求4所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述隔音绝热腔（67）设有排气孔（68），所述涡壳（63）内表面上设有连通进气口和出气口的流道（66），所述排气孔（68）同所述流道（66）连通，所述排气孔（68）设有朝向所述流道（66）开启的单向阀（69），所述排气孔（68）同流道内的气流方向的夹角为锐角。

6.根据权利要求5所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述排气孔（68）设置在所述流道（66）的进气端。

7.根据权利要求3或4或5或6所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述滤芯架（3）设有增压叶片（5）。

8.根据权利要求7所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述增压叶片（5）位于所述出气腔（14）内。

9.根据权利要求2或3或4或5或6所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述滤芯架和所述外壳的连接处设有相互配套的圆形转动槽（172）和圆形转动环（31），所述转动环（31）插接在所述转动槽（172）内，所述滤芯架（3）通过所述转动槽（172）配合所述转动环（31）同所述外壳（1）转动连接在一起，所述滤芯（2）位于所述转动环（31）所围成的区域内，所述滤芯架（3）还设有齿圈（32），所述齿圈（32）同所述转动环（31）同轴，所述动力设备（6）通过所述齿圈（32）驱动所述滤芯架（3）转动。

10.根据权利要求9所述的分流式车用空气滤清器，其特征在于，所述滤芯架（3）位于所述外壳（1）的内部，所述齿圈（32）啮合有齿轮（33），齿轮（33）设有从动轴（34），从动轴（34）上连接有从动扇形齿轮（35），从动扇形齿轮（35）上啮合有主动扇形齿轮（36），主动扇形齿轮（36）设有同所述动力设备（6）相连接的主动轴（37），所述动力设备（6）位于外壳（1）外部，所述主动轴（37）贯穿所述外壳（1）。

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