专利名称：空气过滤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型一般地涉及一种空气过滤装置，并且具体涉及一种用于燃料蒸汽回收 系统的空气过滤装置。更具体地，本实用新型涉及一种用于机动车辆燃料蒸汽回收系统的 空气过滤器，该机动车辆燃料蒸汽回收系统包括用于从蒸汽回收系统净化空气流中逐渐分 离出不需要的灰尘颗粒、湿气、碳烟及类似物的结构。
背景技术：
如本领域所公知的，用于机动车辆内的传统燃料蒸汽回收系统典型地包括用于回 收产生于燃料箱内的过量燃料蒸气的碳罐。碳罐中的活性炭吸收燃料蒸汽并临时保留蒸气 直到碳罐被净化(purge，蒸气释放)。在机动车辆工作过程中，在由程控机动车辆校准决定 的时间，通过将外面的空气，或扫气引入碳罐，被活性炭吸收的燃料蒸气被释放。因此释放 的燃料蒸气被供应给发动机以用于燃烧。更特别地，机动车辆内燃发动机利用连接到燃料箱的碳罐收集当燃料箱被再次加 满时或泊车时来自燃料箱的燃料蒸气。连接到发动机上的碳罐在“净化”清洁过程中还允 许碳罐内储存的蒸气被吸入发动机以供燃烧。被过滤的新鲜空气对于净化过程是必要的， 以使环境污染物不会最终堵塞碳床或损坏一些阀门，这可能导致车载诊断(0BD-II)检测 错误的产生。具有内置的碳罐通风阀(CVV)的空气过滤装置可以成为保证该清洁空气供应 的重要设计元件。将过滤净化空气引入蒸汽回收系统以净化碳罐并不是新的。为了达到所述的目 的，现有技术示例提出了包含过滤媒介，隔板装置，或二者都包含的一个或多个组件的使 用。更特别地，Murdock等的申请号为5，058，693的美国专利，Waller的申请号为5，024，687 的美国专利，和Gimby的申请号5，638，786的美国专利中的每一个都公开了包含隔板和过 滤器元件装置组合的远置燃料蒸汽回收系统过滤器组件。‘693和'687专利都包括包 含不超过两个独立隔板体的简单隔板装置。本实用新型公开了多个互相配合或非互相配 合的平面隔板，与本实用新型增加的复杂性相伴随的是增加的功效。‘768专利提供了包 含有多种实施例的过滤器元件的自净化空气过滤器。在每一个实施例中，所述的元件都明 显是薄的、坚硬的、类似屏幕的实体，并且过滤器包括依靠该元件的“闭塞”提供功能，因此 该元件可以通过该公开的过滤器清洁部件清洁。本实用新型包含坚固的和饱满的(厚的、 宽的和高的)过滤器元件和隔板区域，并已经被证明能够持续车辆的平均使用寿命(大约 150，000英里)而不需要清洁。本实用新型公开的持久功能性具有两个主要和新颖的因素。第一个在于隔板部分 设计。设计多个隔板以使当空气流从进气口流向过滤器部分时，空气流中的具有宽尺寸和 惯性分布的颗粒被吸收。这是由于隔板之间减小的隔板间距和对空气流活动性要求的相应 增加。本实用新型第二个主要和新颖的特点在于过滤器元件的布置，以使最小颗粒(那些 幸免于隔板部分的颗粒)被大体容纳在过滤器元件的上半部分，并且最终由于重力、振动 等，将转移到该元件的下部分。以此方式，将保证空气的彻底净化和空气过滤器元件的持久动能。DeMinco等的编号为4，693，393的美国专利和Korama的编号为5，501, 198的美国 专利公开了通过分别只包含隔板装置和只包含过滤元件装置而整体地结合在碳罐内的过 滤系统的实施例。Turner等的编号为5，149，347的美国专利也公开了只包含隔板部分的分 离器装置，隔板部分远置地连接到碳罐。很明显任何只包含隔板装置或只包含过滤器装置 的结构不会像既包含隔板又包含颗粒过滤器装置的本实用新型一样有效和坚固。Satarino等的编号为5，912，368的美国专利描述了在过滤器组件内包括渐进的 隔板分离装置和过滤器元件装置的过滤器。这保证最大程度地将颗粒、杂质，比如碳烟和道 路灰尘、湿气以及其中存在的其它类似物从新鲜空气中分离出来。
实用新型内容依照本公开，本实用新型提供了一种用于蒸发排放物控制碳罐的空气过滤器组 件，所述蒸发排放物控制碳罐用于内燃发动机燃料系统。所述空气过滤器组件包含壳体， 具有形成于所述壳体上部内的进气口 ；以及出气口 ；以及多个垂直延伸隔板，其被设置在 所述壳体内并介于所述壳体上部和所述壳体下部之间。所述隔板形成通过水平互联通道水 平互联的多个垂直延伸通道，所述水平互联通道设置为邻近所述壳体上部和壳体相对的底 部。第一个垂直延伸通道接受从所述进气口进入壳体的空气。所述空气然后在所述壳体内 横向向外流动，以迂回的气流连续地向上和向下并通过所述水平互联通道，从所述第一个 垂直延伸通道连续地向其它垂直延伸通道流动，并最终通过所述出气口从所述壳体排出。 过滤器，设置所述多个垂直延伸通道中的一个内，并处于通过所述多个垂直延伸通道中的 一个的所述空气的迂回气流路径中。在一个实施例中，所述壳体具有外侧圆周部分并且所述出气口设置在邻近所述壳 体外侧圆周部分的壳体底部的部分内。在一个实施例中，所述壳体具有外侧圆周部分并且所述出气口设置为邻近所述壳 体外侧圆周部分。在以下的附图和说明中阐明了本实用新型一个或多个实施例的细节。根据说明和 附图以及权利要求，本实用新型的其他特征、目的和优点将会更明显。
图1为根据本实用新型的机动车辆蒸发排放物系统的示意图，该系统具有利用空 气过滤器组件的燃料蒸汽回收系统；图2为根据本实用新型的在图1中使用的空气过滤器组件侧视图；图3为根据本实用新型的在图1中使用的空气过滤器组件俯视图；图4为根据本实用新型的在图1中使用的空气过滤器组件截面视图，根据本实用 新型该截面沿着图3中的直线4-4作出；图5为根据本实用新型的在图1中使用的空气过滤器组件截面视图，根据本实用 新型该截面与图4 一样沿着图3中的直线4-4作出，根据本实用新型在此用箭头示出通过 空气过滤器组件的空气流动；以及图6为根据本实用新型的在图1中使用的空气过滤器组件截面视图，根据本实用新型沿着图5中的直线6-6作出。不同附图中的同一附图标记指的是同一元件。
具体实施例图1示出了具有在内部整体设置有燃料蒸气储存系统(FVSS)的车辆蒸发排放系 统。虽然不同车辆的蒸发排放系统的细节、形状和零件名称可能不同，但主要结构和结构零 件仍然一样。机动车辆蒸发排放系统的主要零件是燃料箱10和内燃发动机12。液体燃料通过 首先被引入燃料入口 14，然后通过加油管16进入燃料箱10，从而进入车辆。凭借燃料泵 18，燃料通过燃料过滤器20被输送并且通过燃料管路22、燃料导管24和燃料喷射器26的 路径到达发动机12。可选地，通过经燃料回流线路28将燃料运送回燃料箱10，一些系统将 回收发动机12未用的燃料。通常在两种主要的情况下充满燃料蒸发的空气被排出燃料箱10。第一种情况是在 上文描述的向燃料箱10中加油的过程中，而另一个发生在当燃料箱中的燃料蒸气膨胀时 (通常由于燃料和/或燃料蒸气的温度增加)并且将一些燃料蒸气排出燃料箱。在每一种 情况下，充满燃料蒸气的空气都通过燃料回收线路30被输送到碳罐32，在碳罐32中充满燃 料蒸气的空气在被输送到大气中之前得到清洁。碳罐32充满吸收来自空气流中的燃料蒸 气的活性炭。碳罐32在吸收和清洁充满燃料蒸气的空气之后，必须周期性地释放或净化其中 的燃料蒸气。该更新被实施以使碳罐可以容纳和吸收来自燃料箱10中的额外的燃料蒸气。被用作净化空气的大气被压入并和排出碳罐32并且然后通过蒸发净化管路34和 碳罐净化阀36被输送，直接到达发动机12以供使用。如上所述，被用作净化空气的室外空气必须在被引入碳罐通风阀38(CVV)和碳罐 32之前基本被清除所有物质。这就是空气过滤器组件40与CVV38 —起被包含在共用壳体 70中的目的。空气过滤器组件40的优选设计在图2-6中可以最好地看到。简要地，空气过滤器 组件40具有能够使该组件直接安装到碳罐32上的整体装配特征。进一步地，除了多个同心 圆形隔板50-54 (图4) ( S卩，隔板50-54是具有圆形壁的圆形罐装结构)、矩形隔板56 (图4) (即隔板56是具有矩形壁的矩形管状结构)、过滤器58 (图4)之外，空气过滤器组件40在 其中还包括碳罐通风阀(CVV)38。提供进气口 60以吸入新鲜空气，并且提供出气口 62 (图 4)并连接到CVV38上，如图1所示。注意到隔板50-54关于设置通过进气口 60的中心的纵 向轴线61同心。注意到CVV38可以是壳体70的内置或插入部分。阀38可以是电的、机械 的、气动的或通过未示出的微控制器以允许气流通道打开/关闭的其它装置。更具体地，并且现在参照图4和图5，空气过滤器组件40包括壳体70，壳体70具 有形成于壳体70的上部73内的进气口 60，以及出气口 62。隔板50从壳体70的上部73 内的进气口 60向下垂直延伸，但是不达到壳体70的底部75。隔板50-56形成多个垂直延 伸通道74-82，通道74-82通过设置为与壳体70的上部72以及壳体70相对的底部邻近的 水平互联通道84-86水平地互联。注意到通道74-80关于设置为通过进气口 60中心的纵 向轴线61同心。[0027]因此，隔板52-56的壁形成多个垂直延伸通道74_82，通道74_82通过水平互联通 道84-90互联，水平互联通道84-90形成于隔板50-56的远端与壳体70的视情况而定的上 部或下部71、73之间。如图5所示，垂直延伸通道的第一个，在此是通道74接受从进气口 60进入壳体的空气。空气在第一个通道74内向下流动，然后横向向外流动通过水平互联通 道84，然后向上流动通过第二个垂直延伸通道76，并且最终通过出气口排出壳体。过滤器 结构设置在第二个垂直延伸通道内。
垂直延伸通道74-82的第一个，在此是通道74，接受从进气口 60进入壳体的空 气。该空气然后在壳体70内横向向外流动，以迂回的气流连续地向上和向下并通过水平 互联通道84-86，从而从第一个垂直延伸通道74连续地向其它垂直延伸通道76，然后为垂 直延伸通道78，然后为垂直延伸通道80，然后为垂直延伸通道82流动，并最终通过出气口 62排出壳体70。空气流在图5中以箭头示出，注意到随着空气流连续地通过通道76，然后 78，然后80，然后82，空气的速率减小，其通过长度连续变小的箭头示出。更特别地，注意到 空气连续流动通过这些垂直延伸通道76-82，因为通道76-82的横截面区域连续增加，通道 76-82中的每一个内的空气体积连续增加，所以连续减小了空气的速率。因此，随着空气连 续通过通道82，空气中相对较大的颗粒将落在位于靠近轴线61的通道下面的壳体底部上， 而较小的颗粒将落在位于远离轴线61的通道下面的壳体底部上。过滤器58设置在多个垂直延伸通道74-82中的其中一个内，在此是通道80，并位 于通过垂直延伸通道74-82中的一个的空气的迂回气流的路径中。本实用新型三个主要的/新的特征在吸收大量的灰尘之前或之后以最少的气流 限制在不同方向上提供了有效的过滤。如图6所示，首先，在隔板50-56之间的具有适当间 距的同心隔板50-54以这样的方式布置径向分散空气流，使气流垂直撞击装置的表面，急 剧改变空气的方向。这样迅速地减小了速率，以使当空气流从进气口通过这些隔板流动时， 从空气流中分离出具有相对较宽的尺寸范围和惯性分布的尘粒。第二，过滤媒介元件50的 实施捕获了一些具有低动力的较小颗粒(那些幸免通过同心隔板部分的颗粒)。第三，矩形 隔板56使突然改变方向的空气流流动越过并围绕隔板56以到达组件40的出气口 62。这 可以进一步地减小速率以容纳那些在位于矩形隔板与装置外壁之间的间隔内的最细小的 幸存的灰尘。因此，空气过滤器将保证对进入燃料蒸汽回收系统的空气彻底的净化。除了过滤功能，过滤装置还减小了零件复杂性。同心圆形或矩形隔板50-56直接 在过滤器体(即壳体70)内模塑。该内塑装配特征是为了将过滤器装置50安装进碳罐内； 并且内置CVV38用于汽车车载诊断(OBD-II)泄露检查功能。因此，它减小了零件的复杂性。 过滤器50可以通过任何方便的装置，比如通过从通道80的上壳体部分或下壳体部分伸入 过滤器58的上表面和下表面内的细柱(未示出)，从而被支撑在壳体70内。已经描述了本实用新型的多个实施例。然而，应当理解可以做出不脱离本实用新 型的精神和范围的各种修改。例如隔板50-54可以是矩形。更进一步地，可以使用更多或 更少的隔板。因此，其它实施例在以所附利要求的范围内。
权利要求一种空气过滤器组件，所述蒸发排放物控制碳罐用于内燃发动机燃料系统，包含壳体，具有形成于所述壳体上部内的进气口；以及出气口；多个垂直延伸隔板，设置在所述壳体内，并介于所述壳体上部和所述壳体下部之间，所述隔板形成通过水平互联通道水平互联的多个垂直延伸通道，所述水平互联通道设置为邻近所述壳体上部和所述壳体相对的底部，第一个垂直延伸通道接受从所述进气口进入所述壳体的空气，所述空气然后在所述壳体内横向向外流动，以迂回气流连续地向上和向下并通过所述水平互联通道，从所述第一个垂直延伸通道连续地向其它垂直延伸通道流动，并最终通过所述出气口从所述壳体排出；以及过滤器，设置在所述多个垂直延伸通道中的一个垂直延伸通道内，并处于通过所述多个垂直延伸通道中的一个垂直延伸通道的所述空气的所述迂回气流的路径中。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中所述多个隔板关于所述进气口中心轴 线同心。
3.根据权利要求2所述的空气过滤器组件，其中所述隔板的部分具有圆形壁。
4.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中所述多个隔板是中空管状结构。
5.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中所述壳体具有外侧周围部分并且所述 出气口被设置在所述壳体底部的部分内，该部分邻近所述壳体的所述外侧周围部分。
6.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中所述壳体具有外侧周围部分并且所述 出气口被设置为邻近所述壳体的所述外侧周围部分。
7.一种空气过滤器组件，包含壳体；多个垂直延伸隔板，设置在所述壳体内，并介于所述壳体上部和所述壳体下部之间，所 述隔板形成通过水平互联通道水平互联的多个垂直延伸通道，第一个所述垂直延伸通道接 受从进气口进入所述壳体的空气，所述空气然后在所述壳体内横向向外流动，以迂回气流 连续地向上和向下并通过所述水平互联通道，从所述第一个垂直延伸通道连续地向其它垂 直延伸通道流动，并最终通过所述出气口排出所述壳体；以及过滤器，设置在所述多个垂直延伸通道中的一个垂直延伸通道内，并处于通过所述多 个垂直延伸通道中的一个垂直延伸通道的所述空气的所述迂回气流的路径中。
8.根据权利要求7所述的空气过滤器组件，其中所述多个隔板关于所述进气口中心轴 线同心。
9.根据权利要求8所述的空气过滤器组件，其中所述隔板的部分具有圆形壁。
10.根据权利要求7所述的空气过滤器组件，其中所述多个隔板是中空管状结构。
专利摘要本实用新型提供了空气过滤器组件，用于内燃发动机燃料系统的蒸发排放物控制碳罐。空气过滤器组件包含壳体，形成于所述壳体上部内的进气口；出气口；以及多个垂直延伸隔板，其被设置在所述壳体内并介于所述壳体上部和所述壳体下部之间。隔板形成通过水平互联通道水平互联的多个垂直延伸通道，水平互联通道设置为邻近壳体上部和壳体相对的底部。第一个垂直延伸通道接受从进气口进入壳体的空气。空气然后在壳体内横向流动，气流连续地向上和向下并通过水平互联通道，从第一个垂直延伸通道连续地向其它垂直延伸通道流动，并通过出气口从壳体排出。过滤器设置在多个垂直延伸通道中的一个内，并处于通过多个垂直延伸通道中空气的迂回气流路径中。
文档编号F02M25/08GK201747490SQ20102020464
公开日2011年2月16日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者J·G·温塞克, J·林, M·E·希普 申请人:福特环球技术公司