专利名称：带整体挡板的控电板式空气过滤器元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，尤其涉及和内燃机一起使用的空气过滤器和过滤器元件。
背景技术：
内燃机使用空气过滤器作为为小效用发动机提供洁净燃烧气体的一种低成本方式。许多发动机目前使用带有控电板式过滤器元件的空气过滤器，控电板式过滤器元件能在狭窄包装尺寸内提供大量过滤表面区域且由于控电板设计的简单性，因此其成本通常很低。
在其基本型内，控电板式过滤器元件由两个部件组成，第一部件是褶片块，它是一段为被交替折叠而形成矩形块的过滤器介质，该褶片块用于在空气到达汽化器前为进入空气提供过滤功能。
第二部件是由例如聚氨酯泡沫或塑料溶胶等弹性材料制成的密封垫圈，该密封垫圈作为所述过滤器元件的框架支撑该褶片块，并在将该过滤器元件装配进该空气过滤器上时提供密封。传统的空气过滤器设计中使用一对相对的肋骨状表面，一个位于该空气过滤器基座上，另一个位于该空气过滤器盖体上，通过夹紧二者之间过滤器元件的密封垫圈来密封该空气过滤器。此外，通过在该密封垫圈的外圆周和该空气过滤器基座外壁的内圆周之间产生的干涉配合，将该过滤器元件保持在该空气过滤器基座里。通过调整该密封垫圈和该空气过滤器基座之间的干涉配合，能不使用紧固件就将该过滤器元件保持在该空气过滤器基座里。该过滤器元件保持在空气过滤器基座里对维修该过滤器元件后重新安装该空气过滤器盖体特别有用。这种保持该过滤器元件且密封该空气过滤器方法的不足之处在于尺寸较大且通过使该空气过滤器基座既具有肋骨状表面又带有外壁而产生的该空气过滤器基座的浇铸设计复杂，。
典型地，为形成完整的过滤器元件，该褶片块直接被浇铸在密封垫圈内。此外，有时会在该过滤元件中增加第三部件即金属栅来加强其刚度和强度。该金属栅典型地也可以被直接浇铸在该密封垫圈内该褶片块的前面。
控电板式过滤器元件目前可在两种设计中用到。在第一种设计中，该密封垫圈形成形状基本为矩形的内部区域，且该内部区域完全由所述褶片块来填充。这种类型的过滤器元件设置在该发动机的进气通道内，典型位于其汽化器前面，在该汽化器处，脏的进气从其过滤器元件的一侧进入，且洁净的空气从另一侧排出并被提供给该汽化器。
在第二个设计中，该密封垫圈形成两个内部区域，第一个内部区域与前述第一设计一样，形状基本为矩形并完全由褶片块填充。由该密封垫圈形成的第二内部区域被打开，且不包含褶片块或任何其它过滤器材料。第二内部区域基本用于密封前面已净化的来自外部的空气，这时该发动机的进气通道必须将该空气过滤器排出的气体旋转180度后到达该汽化器。
为利用控电板式过滤器元件的紧凑设计优点，通常有必要将该过滤器元件直接放置在该汽化器进口的前面。然而，该汽化器通常会由于在其进气阀关闭时形成的空气回流脉冲而‘回喷’燃料，燃料的这种‘回喷’会弄湿该褶片块的过滤介质并使其过早点燃，这就会减少该过滤器元件的有效寿命。进气阀关闭产生的回流气体脉冲使保持干燥的过滤器元件在一段时间内具有自洁的趋势。此外，由于已经实施了发射调节，所以通过曲轴箱通气管的残留在内燃机曲轴箱内的油雾必须被输入进该汽化器内，这样它就会在该发动机中燃烧而不是作为污染物被排放到大气中去。曲轴箱通气管中的油雾也可能弄湿该褶片块的过滤介质并使其过早点燃。
一种最不可能弄湿褶片过滤介质的方法就是在该汽化器进口和曲轴箱通气管前面设置一种挡板，有时称为‘回喷杯’。该挡板阻碍该汽化器的燃料滴回流，并阻碍内燃机曲轴箱通气管的油雾到达该过滤器元件，并提供一表面，在此表面上所述燃料和油可以收集起来并形成最终将回流到该汽化器的更大燃料油滴。这种设计的不足在于由于增加额外的挡板部件而增加了成本并且尺寸较大，并且由于挡板施加了对气流的限制从而损失了发动机动力。
因此将有利的是把过滤器元件设计成(1)包含一种密封所述空气过滤器的密封垫圈并且可以不需要肋形表面及空气过滤器基座里的外壁而被保持在空气过滤器基座内；(2)不需要挡板。尤其是如果该过滤器元件使用肋骨状表面既去密封该空气过滤器又去使该过滤器元件保持在该空气过滤器基座内，那将更为有利，因此无需在该空气过滤器基座上设置额外外壁，且在该过滤器元件本身上包含一体结构的挡板，因而在发动机中不需要使用挡板。
发明内容
本发明的发明人发现了一种不需要在汽化器上增加挡板的空气过滤器和空气过滤器元件设计。空气过滤器中的过滤器元件包括整体的挡板，收集可能从所述汽化器和/或曲轴箱通气管中的流出的液体，并保护该过滤器元件中褶片块的过滤介质。具有挡板作为过滤器元件的一部分消除了在汽化器中设置挡板的需要，从而降低了该汽化器的成本以及尺寸，并减少了通常由于挡板对气流施加的阻碍而造成的发动机动力的损失。此外，该过滤器元件的密封垫圈包含了与所述空气过滤器基座上的密封肋相配的通道。此通道与空气过滤器基座上的密封肋干涉配合，从而使该过滤器元件在装配期间无需在该空气过滤器上设置额外的外壁被保持，因此减少了该空气过滤器的整体尺寸，并简化了该空气过滤器基座的铸造设计。最后，该空气过滤器自身具有进气消音腔，在此，外部空气进入并通过所述过滤器元件的过滤介质。该进气消音腔利用该过滤器元件的密封垫圈与外面空气密封，因此基本上降低了进气噪音水平。
本发明尤其涉及一种使用在内燃机空气过滤器中的过滤器元件，其带有弹性材料制成的密封垫圈。该密封垫圈限定了该过滤器元件的外圆周，并进一步限定了该过滤器元件内的第一区域和第二区域。过滤介质被浇铸在该过滤器元件第一区域的密封垫圈内，以便过滤进入的空气。最后，挡板位于该过滤器元件的第二区域内，以便保护过滤介质不被弄湿。
本发明还涉及一种过滤器元件，其中密封垫圈一侧形成有通道，与通道相反的另一侧形成有表面。该通道用以在装配期间保持该过滤器元件，并与该表面相作用以便密封该空气过滤器内的过滤器元件在。
本发明还涉及一种过滤器元件，其中该密封垫圈进一步限定了该过滤器元件内的第三区域，在进气消音腔和所述过滤介质之间产生密封的流动通道以便降低进气噪音水平。
本发明还涉及一种带有基座的内燃机空气过滤器，该基座包括形成于该基座内的汽化器输入端以及该基座上的第一密封肋。该空气过滤器还设有盖体，包括了形成于其上的第二密封肋。第二密封肋具有与第一密封肋相同的形状和尺寸，以至于在装配该基座和盖体时将密封肋彼此相反设置。该空气过滤器还带有过滤器元件，该过滤器元件具有由弹性材料制成的密封垫圈。该密封垫圈限定所述过滤器元件的外圆周，在装配该基座和盖体时，过滤器元件配在密封肋之间以便密封该空气过滤器，并进一步限定该过滤器元件内的第一区域和第二区域。过滤介质被浇铸到该过滤器元件的第一区域内的密封垫圈中以过滤进入的空气。最后，挡板位于该过滤器的第二区域内，与所述汽化器输入端相对，以便保护该过滤介质不受来自该汽化器输入端液体的影响。
本发明还涉及一种空气过滤器，其中所述过滤器元件的密封垫圈具有形成于一侧的通道，该通道在装配期间与该空气过滤器基座的第一密封肋干涉配合从而将所述过滤器元件保持在该空气过滤器基座上，并在装配该空气过滤器时密封该过滤器元件和该空气过滤器基座。该密封垫圈还具有与通道相对的表面，用于在装配该空气过滤器时与该空气过滤器盖体上的第二密封肋干涉配合从而密封该过滤器元件和该空气过滤器盖体。
本发明还涉及一种空气过滤器，其中设置了所述的进气消音腔以在外界空气传到所述过滤介质之前接收该外界空气，且该密封垫圈进一步限定了该过滤器元件中的第三区域，其在进气消音腔和所述过滤介质之间产生密封流动通路从而降低进气噪音水平。
图1是本发明带有过滤器元件的空气过滤器优选实施例的剖切立体图；图2是本发明空气过滤器元件优选实施例的侧视图；图3是本发明带有平坦挡板插件的过滤器元件的优选实施例的剖切立体图；图4是本发明带有杯状挡板插件的过滤器元件的优选实施例的剖切立体图；图5是是本发明过滤器元件优选实施例的密封垫圈的剖切立体图。
具体实施例方式
参考图1和2，示出了空气过滤器5和相应的过滤器元件20，它们趋向于主要被用于单气缸效用内燃机。虽然下面优选实施例的说明将本发明描述为使用于单气缸效用内燃机中，但本领域普通技术人员将应理解本发明的空气过滤器5和过滤器元件20能被改进以便在带有控电板式过滤器元件的任何类型的内燃机中使用。
本发明的过滤器元件20包括由例如聚氨酯泡沫或塑料溶胶等弹性材料制成的且形成过滤器元件20框架的密封垫圈25。。当过滤器元件20被装配到空气过滤器基座10上时，密封垫圈25还被用来将过滤器元件20保持在空气过滤器基座10上而不需使用紧固件；并于空气过滤器5被完全装配时，在空气过滤器基座10、过滤器元件20和所述空气过滤器盖体15之间产生密封。如图3、4和5所示，为将过滤器元件20保持在空气过滤器基座10上，在密封垫圈25面向空气过滤器基座10的一侧设有通道70。在空气过滤器基座10上设有第一密封肋75且在装配时被插入通道70内，通道70和第一密封肋75之间设计有干涉配合，因此在装配时不需使用紧固件就能将过滤器元件20保持在空气过滤器基座10上。在完全装配空气过滤器时，通道70和第一密封肋75在过滤器元件20和空气过滤器基座10之间也产生密封。为在该过滤器元件20和空气过滤器盖体15之间产生密封，该密封垫圈25在通道70相反一侧具有表面80，该表面面向该空气过滤器盖体15并总体上与通道70和第一密封肋75相垂直。在空气过滤器盖体15上设有第二密封肋85，其与表面80相垂直，平行于且直接与第一密封肋75相对设置。当完全装配空气过滤器5时，密封垫圈25被‘夹’在第一密封肋75和第二密封肋85之间，因此能够完全密封空气过滤器5。
进而，通道70和第一密封肋75之间的密封保证空气过滤器5所有‘洁净’部分都在空气过滤器基座10内，并与空气过滤器5的“脏”部分封闭隔离。被与通道70三侧接触的第一密封肋75的‘包裹住’特性(见图5)，与通过表面80和第二密封肋85提供的密封相比，提供了防止脏物渗透的更健壮密封，其将空气过滤器5的‘脏’部分密封。尽管表面80和第二密封肋85所提供的密封通常有效，但它没有提供像通道70和第一密封肋75所提供的一样结实的密封。如果空气过滤器5变松或轻微损坏时，脏物有可能通过例如表面80和第二密封肋85之间的密封圈而泄露，然而脏物不会从通道70和第一密封肋75之间的密封垫圈泄露。由于表面80和第二密封肋85所提供的密封只用在空气过滤器5的‘脏物’部分，所以如果空气过滤器5变松或轻微损坏，不会造成内燃机损坏，少有空气过滤器5损坏或空气过滤器盖体15及过滤器元件20完全从该内燃机上脱落。
此外，在密封垫圈10的外圆周内设有密封垫圈25以限定出第一区域40，第二区域45和第三区域50。第一区域40的形状基本为矩形，或可能是所需装配于特定空气过滤器中的任何形状，且包含为将被供应到该汽化器中的进入空气提供过滤的褶片块30。褶片块30是一段反复折叠或褶状的过滤介质，例如过滤纸，布或其它纤维材料，以形成与第一区域40内配合的块结构。在本发明的优选实施例中，使用了褶片块，因为它可以在较小空间内提供较大过滤表面区域。然而，本领域普通技术人员将理解设置在第一区域40内的过滤介质不必一定是褶片块，而可以是任何过滤介质设计物，例如是能够为进入空气提供过滤的过滤介质扁平部分、多层扁平过滤介质或波纹式过滤器。第一区域40还可以包括被放置于褶片块30旁边的屏网35，例如延展的金属屏网或铸造的塑料屏网，从而为过滤器元件20提供刚度和强度。在本发明的优选实施例中，褶片块30和屏网35都被直接浇铸到密封垫圈25中，并完全覆盖第一区域40。然而，本领域普通技术人员将理解只要第一区域40完全被褶片块30覆盖以便为穿过第一区域40的空气提供完全过滤，就可通过例如粘结剂、紧固件等任何紧固方式将褶片块30和屏网35紧固到密封垫圈25上。
第二区域45包含挡板60，该挡板直接配置于汽化器进口65的前面。挡板60通过提供一个用于液体的表面，在其上收集液体并将其引回到该汽化器中燃烧，防止了褶片块30被汽化器的‘回喷’和曲轴箱通气管的油雾弄湿。在本发明的优选实施例中，挡板60是由塑料，金属或某种其它合适材料制成的浇铸在密封垫圈25中的单独部件，其浇铸方法与将褶片块30和屏网35浇铸到密封垫圈25中的方法类似。然而本领域普通技术人员将理解，挡板60可以使用与密封垫圈25相同的材料直接被形成于过滤器元件20内，如果该材料具有足够的强度来克服汽化器中的进气震动。如图3和4所示，挡板60的形状依赖于内燃机的设计和功能并且可与图3中所示的一片扁平材料一样简单，或者也可像图4所示的形状一样复杂。
第三区域50不包含任何过滤介质并处于开放状态，第三区域50与空气过滤器基座10内的进气消音腔55彼此连接到包含褶片块30的区域。通过在褶片块30前设置有进气消音腔55，且通过利用密封垫圈25在进气消音腔55到该褶片块的地方产生密封流动通路，进入进气消音腔55的空气被与外界空气密封隔绝，因而很大地减少了空气过滤器5的进气噪音水平。本领域普通技术人员将理解进气消音腔55不一定非被设置在空气过滤器基座10内，其还可被设置在空气过滤器盖体15内、或以任何其它预期形式设置。很大减少进气噪音水平的唯一要求是在褶片块30之前设置进气消音腔55，并且在进气消音腔55与褶片30之间设置有空气的密封流动通道。
现参考图1，在操作中，空气过滤器5将气体通过设置在空气过滤器基座10内的空气进口90引入到用来降低进入噪音水平的进气消音腔55内。空气从进气消音腔55穿过密封垫圈25限定的构成空气密封流动通路的第三区域50，并穿过多个开口95。在这点上，进气还仍未被过滤。空气然后穿过设置在密封垫圈25限定的第一区域40内的褶片块30和屏网35，然后空气在此被过滤。经过滤的空气接着穿过第二开口100到达直接与挡板60相对的汽化器进口65，并被供给了内燃机的汽化器(未示出)。因为挡板60直接位于汽化器开口65的前面，而不是褶片块30前面，所以任何从该汽化器回喷或来自该曲轴箱通气管中的油雾都被收集在挡板60上而不是褶片块30的过滤介质上。
虽然前面的说明内容描述并说明了本发明的优选实施例，但应理解本发明并不局限于此处公开的确切解释。在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，本发明还可以被其他具体形式所体现。因此，本发明所要求保护的范围并不局限于以上的描述，其保护范围应当以权利要求所限定的为准。
权利要求
1.一种使用在内燃机内的过滤器元件，包括a)限定所述过滤器元件外圆周的密封垫圈，和所述外圆周内的至少两个内部区域；b)设置在所述至少两个内部区域之一内的过滤介质；和c)设置在所述至少两个内部区域另外一个区域内的挡板。
2.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中所述过滤介质是褶片块。
3.如权利要求1所述的一种过滤器元件，还包括设置在与过滤介质相同内部区域内的加强构件。
4.如权利要求3所述的一种过滤器元件，其中所述加强构件是屏网。
5.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中所述密封垫圈限定了所述外圆周内的第三区域
6.如权利要求5所述的一种过滤器元件，其中第三内部区域基本不包含阻碍物并且为未过滤空气形成密封流动通道。
7.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中所述过滤介质被浇铸到所述密封垫圈内。
8.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中所述挡板构成了所述密封垫圈的一个整体部分。
9.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中所述挡板被浇铸到所述密封垫圈内。
10.如权利要求1所述的一种过滤器元件，其中在所述密封垫圈的至少一部分的第一侧中设有通道，用于接收过滤壳体的密封肋并保持所述过滤器元件。
11.一种使用在内燃机内的过滤器元件，包括a)限定所述过滤器元件外圆周和所述外圆周内至少三个内部区域的密封垫圈，其中在所述密封垫圈至少一部分的第一侧中设有通道，用于接收过滤壳体的密封肋并保持所述过滤器元件；b)浇铸在所述密封垫圈至少三个内部区域之一内部的褶片块；c)浇铸在所述密封垫圈与褶片块相同内部区域内的屏网；d)浇铸在所述密封垫圈至少三个内部区域的另一个区域内的挡板；e)不设置所述褶片块或所述挡板的内部区域基本上不包含阻碍物且为未过滤空气形成密封流动通道。
12.一种使用在内燃机内的空气过滤器装配件，包括a)带有基座和盖体空气过滤器壳体，所述空气过滤器壳体限定从空气进口到汽化器进口的空气流动通道；b)所述基座上的第一密封肋；c)所述盖体上的第二密封肋；d)设置在所述空气过滤器壳体内的过滤器元件，包括限定所述过滤器元件外圆周的密封垫圈，其与第一密封肋和第二密封肋连接以密封所述空气过滤器壳体内的空气流动通道，且还在所述外圆周内限定至少两个内部区域；e)设置在所述至少两个内部区域之一区域内部的过滤介质；和f)设置在所述至少两个内部区域的另一区域内面向所述汽化器进口的挡板。
13.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述过滤介质是褶片块。
14.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，还包括设置在与与所述过滤质相同内部区域内的加强构件。
15.如权利要求14所述的一种空气过滤器装配件，其中所述加强构件是屏网。
16.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述过滤介质被浇铸到所述密封垫圈内。
17.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述挡板构成所述密封垫圈的一个整体部分。
18.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述挡板被浇铸到所述密封垫圈内。
19.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中在所述密封垫圈至少一部分的第一侧内设有通道，用于接收第一密封肋并保持所述过滤器元件。
20.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述密封垫圈限定所述外圆周内的第三内部区域。
21.如权利要求20所述的一种空气过滤器装配件，其中第三内部区域基本不包括阻碍物且为未过滤空气形成了密封流动通道。
22.如权利要求12所述的一种空气过滤器装配件，其中所述空气过滤器壳体包括所述空气流动通道内的进气消音腔和所述过滤介质的上端。
23.如权利要求20所述的一种空气过滤器装配件，其中a)所述空气过滤器壳体包括所述空气流动通道内的进气消音腔和所述过滤介质的上端；和b)所述进气消音腔的第一部分被设置在所述盖体内，且所述进气消音腔的第二部分被设置在所述基座内，其中第三内部区域基本不包含阻碍物，所述密封垫圈限定第三内部区域的部分连接在所述进气消音腔的第一和第二部分。
24.一种用于内燃机的空气过滤器装配件，包括a)带有基座和盖体的空气过滤器壳体，所述空气过滤器壳体限定从空气进口通过进气消音腔到汽化器进口的空气流动通道；b)所述基座上的第一密封肋；c)所述盖体上的第二密封肋；d)过滤器元件，同在所述进气消音腔下端空气流动通道内的空气过滤器壳体一起设置，包括限定所述过滤器元件外圆周的密封垫圈，其与第一密封肋和第二密封肋连接从而在密封所述空气过滤器壳体内的空气流动通道，并在所述外圆周内进一步限定至少三个内部区域；e)浇铸在所述密封垫圈至少三个内部区域的第一区域内的褶片块；f)浇铸在所述密封垫圈与所述过滤介质相同的内部区域内的屏网；g)浇铸在所述密封垫圈至少三个内部区域的第二区域内的内面向所述汽化器进口的挡板；其中h)设置在所述密封垫圈至少一部分的第一侧内的通道，用于接收第一密封肋并保持所述过滤器元件；和i)所述进气消音腔的第一部分被设置在所述盖体上，且所述进气消音腔的第二部分被设置在所述基座上，其中所述至少三个内部区域的第三个区域中基本不包含阻碍物并且限定第三内部区域的密封垫圈的一部分连接在所述进气消音腔第一和第二部分之间。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机中使用的空气过滤器和相应的过滤器元件。过滤器元件具有由弹性材料制成的密封垫圈，构成了过滤器元件的框架。由过滤介质制成的褶片块被浇铸到该过滤器元件第一区域内的密封垫圈内，且在该过滤器元件的第二区域内设置挡板以保护该褶片块不被弄湿。在该密封垫圈的一侧中设有通道，从而使该过滤器元件在装配器件不需要使用紧固件就可以固定，在该密封垫圈的相对侧设有表面，在完全装配该空气过滤器时，其与该通道相配合将该过滤器元件密封在该空气过滤器中。该空气过滤器带有进气消音腔，用于在将外界空气提供给褶片块之前接收外界空气，并且该过滤器元件的第三区域中设有从该进气消音腔到该褶片块的密封流动通道。
文档编号F02M35/02GK1674973SQ03819041
公开日2005年9月28日 申请日期2003年7月17日 优先权日2002年7月18日
发明者T·M·罗特尔, T·E·卫尔曼, K·G·邦迪 申请人:科勒公司