本申请要求2011年2月11日提交的美国专利申请No.13/026,171的优先权，本申请的全部内容通过参考结合于此。
背景技术：
本申请主要涉及例如用于内燃机的空气滤清器和空气滤清器总成领域。
内燃机通常包括用于清除燃烧过程中从空气中进入内燃机的灰尘、污垢或其它碎片的空气滤清器。空气滤清器总成可以布置在壳体中，并且包括过滤元件，所述过滤元件包括诸如滤纸、泡沫材料、网、油槽或其他媒介。在通过过滤媒介后，过滤的空气流向汽化器获得燃料，然后流向发动机的燃烧室。清除来自空气的污垢有助于保护诸如活塞、曲轴等发动机的运动部件，避免过度的摩擦和磨损，并防止堵塞燃料输送系统。
技术实现要素：
本发明的一种实施方式涉及一种发动机，所述发动机包括排气管、进气管以及空气滤清器总成。所述空气滤清器总成包括壳体和过滤元件。所述壳体包括第一开口和第二开口，所述第一开口用于容纳所述排气管，所述第二开口用于容纳所述进气管。所述过滤元件包括第一孔、第二孔以及过滤媒介，所述过滤媒介至少部分地限定了所述过滤元件的内腔。所述过滤元件的所述第一孔和所述第二孔至少部分地分别与所述壳体的所述第一开口和所述第二开口对准。所述过滤元件位于所述壳体之内，使得所述排气管和所述出气管分别导入或导出所述过滤元件的内腔，因此由所述过滤媒介过滤的空气与来自所述排气管的未过滤气体在进入进气管之前，在所述过滤元件的内腔中混合。
本发明的另一种实施方式涉及一种用于内燃机的空气滤清器总成。所述空气滤清器总成包括基体和外罩，所述外罩固定于所述基体。所述基体与所述外罩限定了所述空气滤清器总成的内部容积以容纳空气过滤元件。所述空气滤清器总成还包括第一开口和第二开口，所述第一开口穿过所述基体和所述外罩中的至少一者，所述第二开口穿过所述基体和所述外罩中的至少一者。所述第一开口用于接收来自曲轴箱排气管的空气，所述第二开口用于将空气传送至进气管。所述第一开口和所述第二开口关于所述内部容积对称地布置。
本发明的又一种实施方式涉及一种用于内燃机的空气滤清器总成的过滤元件。所述过滤元件包括顶壁、底壁和过滤媒介，所述过滤媒介在所述顶壁和所述底壁之间延伸。所述过滤元件还包括第一孔和第二孔，所述第一孔用于接收来自排气管的空气，所述第二孔用于向进气管传送空气。所述第一孔和所述第二孔与过滤元件的中心部分具有相等的间隔。
本发明的再一种具体实施方式涉及一种发动机，所述发动机包括排气管、进气管以及空气滤清器总成。所述空气滤清器总成包括过滤元件和壳体。所述过滤元件包括顶壁、底壁、第一孔、第二孔和过滤媒介，所述第一孔穿过所述底壁，所述第二孔穿过所述底壁，所述过滤媒介在所述顶壁和所述底壁之间延伸并且至少部分地限定了所述过滤元件的内腔。所述第一孔和所述第二孔具有相同的形状、尺寸并且与所述底壁的中心部分距离相同的间隔。所述壳体包括基体、第一开口、第二开口以及外罩，所述第一开口用于容纳形成在所述基体中的所述排气管，所述第二开口用于容纳形成在所述基体中的所述进气管，所述外罩固定于所述基体。所述基体和所述外罩限定了所述空气滤清器总成的内部容积以容纳所述过滤元件，同时所述过滤元件的所述第一孔和所述第二孔至少部分地分别与所述壳体的所述第一开口和所述第二开口对准。所述过滤元件设置成容纳在所述壳体内，使得所述排气管和所述出气管分别导入或导出所述过滤元件的内腔，因此由所述过滤媒介过滤的空气与来自所述排气管的未过滤气体在进入进气管之前，在所述过滤元件的内腔中混合。
本发明的另一种实施方式涉及一种发动机的空气滤清器总成的过滤元件。所述过滤元件包括过滤媒介、第一壁以及第二壁。所述过滤媒介具有闭合的圈、顶部和底部。所述第一壁设置在所述过滤媒介的所述顶部，并且没有开口。所述第二壁设置在所述过滤媒介的所述底部，并且具有两个独立的开口。
本发明的另一种实施方式涉及一种制造用于发动机空气滤清器总成的过滤元件的方法。所述方法包括向第一模具中注入第一批量的泡沫材料，将过滤媒介的第一部分插入到所述第一批量的泡沫材料中，使第一批量的泡沫材料凝固以形成所述过滤元件的第一壁，因此所述过滤媒介的第一部分与所述第一壁结合为一体。所述方法还包括向第二模具中注入第二批量的泡沫材料，将所述过滤媒介的第二部分插入到所述第二批量的泡沫材料中，以及使第二批量的泡沫材料凝固以形成所述过滤元件的第二壁，因此所述过滤媒介的第二部分与所述第二壁结合为一体。所述第一壁和所述第二壁中的一者包括两个独立的开口。
涉及其他特征和组合特征的可选择的示例性的实施方式通常可以在权利要求中叙述。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，将更充分地理解本发明的公开内容，其中：
图1是根据本发明的一种具体实施方式的内燃机的立体图。
图2是根据本发明的一种示例性的实施方式的滤清器总成的外罩沿第一方向的立体图。
图3是图2中的外罩沿第二方向的立体图。
图4是根据本发明的一种示例性的实施方式的滤清器总成的基体沿第一方向的立体图。
图5是图4中的基体沿第二方向的立体图。
图6是根据本发明的一种示例性的实施方式的滤清器总成的过滤元件沿第一方向的立体图。
图7是图6中的过滤元件沿第二方向的立体图。
图8是图6中的过滤元件的仰视图。
图9是图6中的过滤元件沿图8中的9-9线剖切的剖视图。
图10是图4中的基体和图6中的过滤元件的立体图。
图11是图10中的基体沿图10中的11-11线剖切的剖视图。
具体实施方式
在着手用于说明本发明具体实施方式的附图之前，应当理解的是本申请并不局限于说明书所描述和附图所示出的细节和方法。还应当理解的是术语仅用于说明目的，而不应认为起限制作用。
参照图1，将发动机表示为内燃机110，内燃机110包括发动机盖112、曲轴箱114、燃料箱116和盖子118以及消音器120。在某些实施方式中，发动机110包括用于反冲启动系统的自动反绕装置（automatic remind）122以及用于相应拉绳的把手124。在某些实施方式中，发动机110还包括摇杆盖126。根据本发明的一种示例性的实施方式，发动机110包括空气滤清器总成128，空气滤清器总成128包括带有外罩132的壳体130。起动注油器总成134可以与空气滤清器总成128的壳体130结合为一体。在其他实施方式中，不包括起动注油器或起动注油器总成。
根据一种示例性的实施方式，空气滤清器总成128与发动机110的排气管136和进气管138连接。排气管136可以包括橡胶软管、金属导管或其他形式的连接至发动机110的曲轴箱114的导管，排气管136设置成用于缓解由于活塞的运动、曲轴箱114内温度变化引起的气体膨胀和收缩或其他原因造成的波动压力。进气管138设置成用于向发动机110的燃烧室提供来自空气滤清器总成128的滤清空气。在某些实施方式中，进气管138通过诸如进气歧管、进风道与汽化器（未示出）连接，或直接与汽化器的喉部连接。在其他的实施方式中，进气管138与发动机110的燃料喷嘴或另一系统连接。进气管138可以是独立的或者可以至少部分地与发动机本体或气缸盖（未示出）结合，并且由金属、塑料或其他材料形成。
在某些实施方式中，发动机110是如图1所示在大体垂直位置的垂直轴发动机。在其他经过考虑的实施方式中，所述发动机可以是水平轴的，其中所述轴从所述发动机的一侧诸如大致与图1所示的起动注油器134或摇杆外罩126的位置相邻的位置延伸。虽然图1所示为具有摇杆外罩126的顶置气门发动机（overhead-valve engine），但在其他具体实施方式中，发动机110可以是侧置气门发动机或其他结构的发动机。在经过考虑的实施方式中，发动机110可以具有一个、两个或更多的气缸。发动机110可以以四冲程循环或二冲程循环运行。在经过考虑的实施方式中，发动机110可以是汽油机、柴油机或其他燃料发动机。在某些经过考虑的实施方式中，发动机110可以用于驱动割草机、便携式发电机、高压清洗机、除雪机、削片机/碎纸机、劈木机、牵引机、乘式割草机或其他室外动力设备。在其他经过考虑的实施方式中，空气滤清器总成128可以用于向诸如气动泵或促动器、冷却系统或其他系统的提供滤清空气，而不是向内燃机提供滤清空气。
参照图2至图5，空气滤清器总成128的外罩132（图2至图3）紧扣和松开空气滤清器总成128的基体140（图4至图5），以形成壳体130（图1）。外罩132的外面142（图2）提供了发动机110的外表面，基体140的外面144（图5）通过诸如螺孔196（图4至图5）或其他紧固方式扣紧而与发动机110连接。外罩132的内部146（图3）和基体140的内部148（图4）至少部分形成空气滤清器总成128的内部容积。在某些实施方式中，外罩132和基体140由塑料材料模制而成。在其他实施方式中，外罩132和基体140中的至少一者由铝和另一种材料压制或装配，或者通过材料的组合及制造过程形成。
根据本发明的一种示例性的实施方式，外罩132还包括铰翼150、一体钩152和导引结构154（如法兰）（图2至图3）。铰翼150设计为连接与基体140形成为一体的销156（图4至图5）。外罩132设置成绕销156旋转。在某些实施方式中，所述铰翼与基体140形成为一体并且所述销与外罩132形成为一体。在其他实施方式中，外罩132与基体140通过其他形式的一体或分离的紧固件（如螺母和螺栓）固定。
根据本发明的一种示例性的实施方式，钩子152设置成与基体140上的对应的钩部158（图4至图5）咬合或紧固以确保壳体130处于封闭的状态中。引导块194有助于钩子152的定位并帮助防止钩子152从钩部158横向滑落。为了解开钩子152，钩子152的顶部可以从钩部158上卸下。然后外罩132可以绕销156旋转至开放的状态。在其他经过考虑的实施方式中，使用了诸如滑块、螺丝钉等其他形式的可拆卸锁定机构。打开外罩132允许位于壳体130的内部146、内部148中的过滤元件（见诸如图6至图10所示的的过滤元件160）的插入、移除和状态检查。
参照图6至图9，过滤元件160包括顶壁162、底壁164以及过滤媒介166，其中过滤媒介166在顶壁162和底壁164之间延伸。根据本发明的一种示例性的实施方式，过滤媒介166至少部分限定了过滤元件160的内腔168，顶壁162和底壁164也至少部分限定了内腔168。在某些此类实施方式中，过滤媒介166的结构为，具有圆、椭圆、矩形或其他闭合圈状的外边缘。在某些经过考虑的实施方式中，过滤媒介166可以填充顶壁162和底壁164之间的部分或全部空间。在其他经过考虑的实施方式中，过滤元件包括底壁和过滤媒介，除了所述过滤媒介的顶部，不包括顶壁。在某些实施方式中，过滤元件160具有形成于在圆形端部之间伸展的直线部分上的边缘。
根据本发明的一种示例性的实施方式，顶壁162和底壁164由诸如塑料、纸板、木材、复合材料、铝或其他坚硬的材料制成。在某些实施方式中，过滤媒介166包括起褶的过滤纸，同时在其他实施方式中使用其他形式的过滤媒介。在某些实施方式中，过滤元件160大体为长圆形，包括直线侧边和圆形的端部。然而，在经过考虑的实施方式中，过滤元件可以是矩形的、椭圆的、不对称形状的或其他形状的。
参照图7至图8，过滤元件160包括第一孔170（如开口、洞）和第二孔172，第一孔170用于接收来自排气管136（图1）的空气，第二孔172用于向进气管138（图1）提供空气。根据本发明的某些示例性的实施方式，孔170和孔172具有大体相同的尺寸和形状，允许在某些此类实施方式中有较小的变化。在其他经过考虑的实施方式中，其中一个孔可以比另一个孔大或者小2倍、5倍或10倍。在某些实施方式中，第一孔170和第二孔172为圆形，同时在其他经过考虑的实施方式中，所述孔可以是六边形、长圆形或其他形状。第一孔170和第二孔172的一部分具有大体相同的尺寸，在一些实施方式中，第一孔170和第二孔172的沿第一孔170和第二孔172穿过过滤元件160的底壁164的路径的横截面与第一孔170和第二孔172的其他部分的截面可以是不同的。相似地，开口180和开口182可以包括几乎完全相同的部分，如图4和图11所示的开口180包括台阶部198（如肩部），台阶部198改变了开口180的一部分的横截面宽度。
在使用中，过滤媒介166的接近第二孔172，的部分可以比过滤媒介166的接近第一孔的部分收集更多的碎片，其中，第二孔172可以与进气口138连接（比如直接结合、连接），第一孔170可以与排气口136结合。根据本发明的一种示例性的实施方式，孔170和孔172在过滤元件160上设置的方式为允许过滤元件160颠倒，因此在空气滤清器总成28中，第一孔170代替地与进气管138结合，第二孔172与排气管136结合。相应地，在某些此类实施方式中，第一孔170与第二孔172的尺寸和间隔允许过滤元件160旋转，使得过滤媒介166的更清洁的部分更接近进气管138，这样设计的意图是通过更平均地使用过滤媒介166以允许过滤元件160有更长的使用寿命。然而，在其他实施方式中，过滤器是不可反转的。
根据本发明的一种示例性的实施方式，过滤元件160的结构中限定的两个尺寸平均、相同形状的第一孔170和第二孔172的作用是促进过滤元件160的反转。在其他实施方式中，第一孔170和第二孔172对称地设置在过滤元件160的同一个顶壁162和底壁164上，其中按180°旋转过滤元件160以对换第二孔172和第一孔170（如图7-图8）。图8所示的剖面线9-9也限定了第一孔170和第二孔172的对称线。在某些具体实施方式中，沿底壁164的外部、穿过基体140的中心、与剖面线9-9正交的线对称地将每个孔分为两部分。在其他实施方式中，第一孔170和第二孔172可以位于不同的顶壁162和底壁164上，对齐或相对地定位在不同的顶壁162和底壁164上，以使得翻转过滤元件160对换第一孔170和第二孔172。仍在其他经过考虑的实施方式中，所述过滤元件不可以对换。
根据本发明的一种示例性的实施方式，过滤元件160上与进气管138相连的所述孔并没有在过滤元件160的中心。代替地是，第一孔170和第二孔172都处于偏心位置，并且过滤媒介166的内腔168延长，允许大的容积用于容纳过滤后的新鲜空气和来自排气管136在进入进气管138之前将要混合的空气。混合新鲜空气和排出空气通过更好地帮助燃烧排出空气中碳氢化合物可以降低碳氢化合物的排放。另外，诸如通过延长过滤元件160的形状以增加过滤媒介166围绕内腔168的表面区域，目的是扩宽空气穿过过滤媒介166的流通路径、增加过滤元件160的使用寿命、减少对进入发动机110的空气进入的阻碍。
参照图3至图4，空气滤清器总成128的基体140包括区域174，区域174用于容纳过滤元件160或其他复合过滤元件。在用于容纳过滤元件160的区域174中，基体140包括第一凸起176（比如延伸件、突起件、引导件）和第二凸起178。根据一种示例性的实施方式，第一凸起176和第二凸起178的尺寸和位置形成为能够容纳过滤元件160的第一孔170和第二孔172。在一些实施方式中，第一孔170和第二孔172包括设计成有助于第一凸起176和第二凸起178容纳第一孔170和第二孔172的倾斜的开口。在某些实施方式中第一凸起176和第二凸起178每一个都包括设计成有助于插入第一孔170和第二孔172的锥形的末端。例如，图7中所示的第一孔170和第二孔172包括圆形外边缘，图4所示的第一凸起176和第二凸起178向顶部边缘变窄。
根据本发明的一种示例性的实施方式，第一开口180定义在第一凸起176中，第二开口182限定在第二凸起178中。在某些实施方式中，第一开口180和第二开口182大体上具有相同的尺寸和形状，并且通过第一凸起176和第二凸起178的内部形成。另外，第一开口180和第二开口182大体上与基体140中用于容纳过滤元件160的区域170的中心相隔相同的距离。所述间隔与位置意在提升新鲜空气与优先燃烧的排出空气混合，以减少碳氢化合物的排放。在其他经过考虑的实施方式中，一个或更多的第一凸起176和第二凸起178、一个或更多的第一开口180和第二开口182可以形成在空气滤清器总成的壳体的外罩上。在诸如使用了两个或更多排气管的实施方式中，多于两个的凸起和开口形成在壳体上，多于两个的孔形成在过滤元件上。
参照图4、图7和图10，当过滤元件160插入基体140用于容纳过滤元件160的区域174时，第一凸起176和第二凸起178插入第一孔170和第二孔172，并且基体140的突出件184（比如密封件）容纳在过滤元件160的凹槽186内。形成在基体140上的夹子188与过滤元件160的底壁164啮合，并且可以用于促进空气清洁器基体140依附在发动机上。在某些经过考虑的实施方式中，夹子188可以包括依附在材料的弹性部分的钩子、法兰或其他形式的连接部，其中所述钩子偏斜地勾住过滤元件160的对应的连接部，比如底壁162。当过滤元件160位于区域174上时，夹子188可以锁在底壁162上。夹子188还可以在向后拉动时从过滤元件160上解开，以移除过滤元件160。在其他经过考虑的实施方式中，夹子188可以通过插入过滤元件的对应的孔操作，可以通过在过滤元件上旋转以抓在过滤元件操作，或者可以在合适的位置夹持过滤元件。在其他经过考虑的实施方式中，可以不包括夹子。在基体140的外部144，第一开口180向连接部190变窄以容纳排气管136，并且第二开口182的尺寸形成为能够与进气管138连接。软管尾部连接部192从起动注油器134后面的导管延伸。
根据本发明的一种示例性的实施方式，过滤元件160顶部和底部的顶壁162和底壁164设计为能够容易地在第一凸起176和第二凸起178上滑动，以有助于在所述空气滤清器壳体130上快速地插入和移除过滤元件160，这是由于第一孔170和第二孔172位置固定，以与壳体130中所相关的第一开口180和第二开口182相配合。在某些此类实施方式中，由于顶壁162、底壁164和容纳区域174的设计，在插入过程中，或移除时偶然地抓住或撕裂过滤媒介166时，媒介166不会挠曲或弯曲。另外，第一凸起176和第二凸起178的固体表面与底壁162上的第一孔170和第二孔172的固体表面之间的界面可以允许过滤元件160与排气管136和进气管138之间具有更紧的密封。根据这样的实施方式，如果过滤媒介没有合适地安装在对应的空气滤清器上，将大大降低过滤媒介166周围空气泄漏的可能性。
在操作过程中，随着发动机110的运转，新鲜的空气（比如外部的空气）通过外罩132上的开口被吸入空气滤清器总成128的内部容积146、148中。随着新鲜空气穿过过滤媒介166新鲜空气中的碎片被过滤掉。同时，发动机110的曲轴箱中的波动压力吸入或提供通过排气管136穿过第一孔170的空气，该空气中含有来自曲轴箱的油。排出的空气和新鲜的空气容纳在过滤元件160的内腔168中。所述空气通过第二孔172被吸入并通过进气管138传送到发动机110的内部用于发动机110内的燃烧。在某些实施方式中，与排气管136相连的第一孔172垂直地位于与进气管138相连的第二孔174的上面，因此重力将任何从排气管136转移的液体拉到进气管138中燃烧。
在某些实施方式中，过滤元件160的顶壁162和底壁164由诸如柔韧尿烷泡沫材料的泡沫材料制成。在某些此类实施方式中，第一批量的流动状态的泡沫材料注入模具中以形成顶壁162和底壁164中的一个壁。起褶纸166（或其他过滤媒介）的顶部或底部边缘在模具中的泡沫材料凝固之前被插入泡沫材料中。随着泡沫材料凝固，所述起褶纸的边缘与第一壁面结合（比如固定、紧贴）为一体。第二批量的泡沫材料注入另一个模具以形成顶壁162和底壁164中的另一个壁。然后所述起褶纸的自由边缘在第二壁面凝固前插入第二批量的泡沫材料中。根据本发明的一种示例性的实施方式，除了起褶纸166和泡沫材料以外，没有使用其他的紧固件以形成过滤元件160。
在某些实施方式中，起褶纸166为顶壁162和底壁164之间的过滤元件160提供了钢性，维持顶壁162和底壁164彼此分隔在合适的位置。另外，所述起褶纸增加了纸166的表面区域，增加了过滤空气所穿过的区域。凝固（比如变硬、有弹性）的泡沫材料在顶壁162和底壁164中的使用意在提升过滤元件160的第一孔170和第二孔172与第一凸起176和第二凸起178之间的密封性，因为第一孔170和第二孔172围绕第一凸起176和第二凸起178的外壁展开并将其稳稳地抓住。在其他经过考虑的实施方式中，只有底壁164由泡沫材料制成。
在不同示例性的实施方式中展示的所述空气滤清器总成的结构和装配仅仅是说明性的。虽然在本公开内容中仅详细描述了几个实施方式，在不显著地背离此处所述主旨的新颖技术和优点的情况下，可以对本发明进行多种修改（比如尺寸、容积、结构、形状、不同元素的比例、参数取值、安装装配、材料使用、颜色、方向等的变化）。一些显示为形成为一体的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或进行其他变化，并且分开的元件的性质或数量、位置可以更改或变化。任意过程、逻辑运算或方法步骤的顺序或次序可以根据不同的具体实施方式而变化或重新排序。在不超出本发明范围的情况下，可以在设计、操作条件、装配方面对多种示例性的实施方式，进行其他的替代、修改、变化以及省略。