CN102383974B - 水/空气分离器 - Google Patents

Abstract

一种滤清器装配件，具有：空气滤清器；将空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；以及遮盖空气滤清器室的盖。盖具有沿盖的内部侧壁设置的肋。肋、室的外部侧壁和盖的内部侧壁形成多个通道，通道具有用于接收空气和水的混合物的入口。通道的壁收集进入通道的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通过重力从滤清器装配件中被去除。空气滤清器室接收离开通道出口的混合物的空气部分。由室接收的离开的空气部分通过空气滤清器，并且在通过空气滤清器之后，离开滤清器装配件。

Description

水/空气分离器

技术领域

本公开大体涉及水/空气分离器，并且更具体地涉及在内燃发动机中使用的水/空气分离器。

背景技术

如本领域中所公知的，在现今的汽车发动机蒸发(EVAP)排放控制系统中，需要碳滤罐来吸收和储存燃料蒸汽以避免大气污染。滤罐操作涉及两种主要模式——负荷模式和抽取模式。在抽取模式期间，新鲜空气进入碳滤罐以清除储存在其中的燃料蒸汽。为了防止灰尘污染物进入滤罐，需要在至新鲜空气进气道的入口处使用空气滤清器。为了检测EVAP泄漏，隔膜型自然真空泄漏检测(NVLD)装置被安装在EVAP系统中并且位于空气滤清器与碳滤罐之间。为了保护NVLD不受灰尘和水的影响，使用优良的空气滤清器。对于这种优良的滤清器，暴露于水可能降低它的性能并且甚至可能损坏它。

发明内容

根据本公开，提供水/空气分离的方法和装置，其具有至少一个细长的通道，该细长的通道用于使空气和水的混合物通过，并且该通道的壁收集水的液滴，并且其中所收集的水通过重力去除。

在一个实施例中，EVAP滤清器设有遮盖空气滤清器室入口格栅(grille)的盖。盖中的流通道使水从流向EVAP滤清器的空气/水混合物分离，并引导混合物的空气部分进入空气滤清器室，同时通道的内壁收集混合物的水部分，使收集的水部分在重力的作用下离开盖。

在一个实施例中，提供水/空气分离器，该水/空气分离器包括：至少一个细长的通道，其用于使空气和水的混合物通过，该通道的壁收集水的液滴并且其中所收集的水通过重力去除。

在一个实施例中，分离器包括内部室，该内部室用于从至少一个细长的通道接收混合物的空气部分，并且其中该内部室具有用于从分离器去除混合物的空气部分的出口。

在一个实施例中，内部室具有布置在其中的空气滤清器以接收由室接收的空气部分以便过滤该接收的空气部分，并且其中出口接收经过滤的混合物的空气部分。

在一个实施例中，内部室的外部提供至少一个通道的内壁部分。

在一个实施例中，滤清器装配件包括：空气滤清器；将空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；以及遮盖空气滤清器室的盖。该盖具有沿盖的内部侧壁设置的肋。肋、室的外部侧壁和盖的内部侧壁形成多个通道，该通道具有用于接收空气和水的混合物的入口。通道的壁收集进入通道的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通过重力从滤清器装配件去除。空气滤清器室接收离开通道出口的混合物的空气部分，由室接收的这些离开的空气部分通过空气滤清器，并且在通过空气滤清器之后离开滤清器组件。

在一个实施例中，室包括入口格栅，该入口格栅用于接收来自通道出口的混合物的空气部分，并且其中盖具有从盖向外伸出的弹性卡扣元件(snap element)，并且其中该格栅具有形成于其上的用于接收卡扣元件的部分以使盖能够被压紧到格栅。

在一个实施例中，盖具有用于使由重力去除的混合物的水部分通过的孔。

在一个实施例中，形成肋以给通道提供形状使进入通道的混合物产生旋涡状的流。

在一个实施例中，形成肋以给通道提供形状使进入通道的混合物产生螺旋状的流。

在一个实施例中，滤清器装配件包括：空气滤清器；将空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；以及遮盖空气滤清器室的盖，这个盖具有沿盖的内部侧壁设置的肋，这些肋、室的外部侧壁和盖的内部侧壁形成多个通道，该通道具有用于接收空气和水的混合物的入口，通道的壁收集进入通道的混合物的水部分的液滴，并且其中所收集的水部分通过重力从滤清器装配件去除，并且其中空气滤清器室具有在外部侧壁中的孔，该孔用于接收离开通道出口的混合物的空气部分，由室接收的这些离开的空气部分通过空气滤清器，并且在通过空气滤清器之后，离开滤清器装配件。

在一个实施例中，提供用于从空气/水混合物分离水和空气的方法，该方法包括：将混合物传递到至少一个细长的通道的入口；将水滴收集在至少一个通道的内壁上；以及通过重力从至少一个通道去除收集的水。

在一个实施例中，中间管在外部侧壁中具有孔，用于接收离开通道出口的混合物的空气部分，这些离开的空气部分离开中间管。

在一个实施例中，该方法包括从室中的至少一个通道的出口接收混合物的空气部分，将室接收的空气部分过滤，其中室的出口部分提供至少一个通道的内壁部分。

在一个实施例中，内燃发动机系统包括：具有进气歧管的内燃发动机；蒸发滤罐；其中进气歧管被连接至燃料箱并被连接至蒸发滤罐的第一口；联接在大气与蒸发滤罐的第二口之间的空气/水分离器，该空气/水分离器具有用于使大气中的空气和水的混合物通过的至少一个细长的通道，通道的壁收集混合物的水部分的液滴，并且其中所收集的水通过重力去除。

在一个实施例中，内燃发动机系统包括：具有进气歧管的内燃发动机；蒸发滤罐；其中进气歧管被连接至燃料箱并且被连接至蒸发滤罐的第一口；通过电控阀联接在大气与蒸发滤罐的第二口之间的滤清器装配件，该滤清器装配件包括：空气滤清器；将空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；遮盖空气滤清器室的盖，该盖具有沿盖的内部侧壁设置的肋，这些肋、室的外部侧壁和盖的内部侧壁形成多个通道，该通道具有用于接收空气和水的混合物的入口，通道的壁收集进入通道的混合物的水部分的液滴，并且其中所收集的水部分通过重力从滤清器装配件去除，并且其中空气滤清器室接收离开通道出口的混合物的空气部分，室接收的这些离开的空气部分通过空气滤清器，并且在通过空气滤清器之后，离开滤清器装配件。

在一个实施例中，水/空气分离器，其中分离器包括用于从至少一个细长的通道接收混合物的空气部分的内部室，并且其中该内部室具有用于从分离器去除混合物的空气部分的出口。

在一个实施例中，水/空气分离器，其中内部室具有布置在其中的空气滤清器以接收室接收的空气部分以便过滤该接收的空气部分，并且其中出口接收经过滤的混合物的空气部分。

在一个实施例中，水/空气分离器，其中内部室的外部提供至少一个通道的内壁部分。

本公开的一个或更多个实施例的细节在下文的附图和描述中得到阐述。本公开的其他特征、目的和优点根据说明书和附图以及权利要求书将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的运送至具有滤清器装配件的发动机的车辆燃料运送系统的示意简图；

图2A-2C是示出根据本公开的一个实施例的滤清器装配件和其盖的示图；

图2A’是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件的示图；

图3A-3D是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件和其盖的示图；

图4A-4C是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件和其盖的示图；

图5A-5B是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件和其盖的示图；

图6是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件的示图；

图7A-7B是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件和其盖的示图；

图8是示出根据本公开的另一个实施例的滤清器装配件的示图；以及

图9是示出根据本公开的空气/水分离器的示图。

各附图中相同的参考标记表示相同的元件。

具体实施方式

首先参考图1，车辆配备有蒸发(燃料蒸汽)排放控制系统，总体用数字10指示。排放控制系统10包括燃料箱12，燃料箱12的上部内部体积与一个或更多个蒸发滤罐16以及内燃发动机(ICE)38的进气歧管14相通。燃料箱12提供燃料至发动机38，并且通常包括蒸汽排放阀18以及翻车安全阀(rollover valve)20。燃料箱12还可以包括与燃料箱盖一体的真空安全阀22，用于防止过量的真空或压力施加到燃料箱12。燃料箱12还包括压力传感器24，压力传感器24用于监测燃料箱压力或真空并且用于提供对应的输入信号到发动机电子控制(EEC)34。压力传感器24可以直接安装到燃料箱12中或者远程地安装并通过线连接到燃料箱12。

提供蒸发储存滤罐16用于捕集并随后使用从燃料箱12驱散的燃料蒸汽。蒸发滤罐16通过滤罐排放阀(CVV)或自然真空泄漏检测(NVLD)装置26被连接至大气(ATM)。在下文更详细描述的滤清器装配件28，此处为具有水/空气分离器的EVAP滤清器，被设在CVV或NVLD 26与具有空气和水的混合物(即，空气/水混合物)的大气之间，用于过滤吸入装配件28的混合物的空气部分，并且用于去除混合物的水部分。CVV或NVLD 26可以包括常开电磁阀，该常开电磁阀经由连接至CVV或NVLD 26的电连接被EEC34控制。

蒸汽管理阀(VMV)30被联接在进气歧管14与燃料箱12及蒸发滤罐16之间。VMV 30可以包括同样由EEC34通电的常闭真空操作电磁阀。当VMV 30打开时，进气歧管14的真空从蒸发滤罐16抽取燃料蒸汽，用于发动机38的汽缸中的燃烧。当EEC 34使VMV 30断电时，燃料蒸汽被储存在蒸发滤罐16中。系统10还可以包括联接在VMV30与燃料箱12及蒸发滤罐16之间的服务端口(service port)32。

除了控制CVV或NVLD 26和VMV 30之外，EEC 34还控制形成节气门体(未示出)的一部分的节流板36，其进而控制进入进气歧管14的空气流。

现在参考图2A、图2B和图2C，滤清器装配件28(图2A)被示为包括：空气滤清器壳体38和设置在壳体38的顶部上的盖39。壳体具有室40(图2B)，室40具有设置在其中的空气滤清器42(图2B)。壳体38的顶部具有形成于其中的气孔43(图2A和图2B)，这些气孔43使气流(用箭头41所示)能够进入室40，之后通过空气滤清器并且之后通过出口45离开壳体38。

在图2C中更清楚地示出的遮盖气孔43的盖39具有沿盖的内部圆周侧壁形成的多个肋46。当与壳体38装配时(更具体地，当盖39被布置在壳体38的室40的外部侧壁50的上部上时)，肋46、室40的外部侧壁50和盖39的内部侧壁形成图2B的多个空气流通道56，其具有用于接收来自大气的空气和水的混合物的入口58，通道56的壁(即，盖39的内壁52和室40的外部侧壁50)收集进入通道56的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通过重力从滤清器装配件28去除(即，水由于重力通过入口58落回)，而室40中的空气滤清器42接收通过壳体38的顶部中的气孔43离开通道出口的混合物的空气部分。如上所述，离开的空气部分被室中的空气滤清器接收并通过空气滤清器42，并且在通过空气滤清器42之后，其离开滤清器装配件28。

更具体地，通常有6至8个通道56；此处，有由图2C所示的8个肋46形成的8个通道。肋46(和由此的通道56)均匀围绕在盖39的内部表面52分布。此处，肋46与盖39一起被模制。

每个通道56的宽度在此处为4-5mm，并且每个通道56的长度在此处为20-28mm。水和空气的分离基于利用空气的密度与水的密度之间的较大差别的空气动力学原理。以下列出了概念上的基础：

●应用空气/水的重力差使水与空气分离。

●使用窄的流通道引导双相流。

●利用将描述的离心力的效果——旋转、螺旋、圆锥形等。

●减少空气/水入口面积以限制进入滤清器的污染物。

在发动机EVAP系统抽取过程期间，空气/污染物的混合物流48从环形入口58(图2B)进入。当混合物通过流通道56时，流体在朝向通道56的出口的轴向流动。混合物流中离开的空气如图2B中的气流41所示，容易地转过将近180度从而进入气孔43并进入室40；然而，水却留在盖39的内壁52(图2C)上。当越来越多的水积聚在盖39的内壁52(图2C)上时，它将在盖和流通道56的内壁上滑动，并且最终由于重力从通道56的入口58排出。一些细微的固体灰尘微粒物可能进入室40；然而，带有细孔的滤清器42的介质元件将灰尘微粒物阻挡在其表面上。最后，清洁的空气49从出口45排出并且流到滤罐16(图1)。整个系统像“两级”过滤系统：液体水在第一级被过滤出并且细微的灰尘在第二级中被过滤出。由于滤清器/盖装配件28竖直向上地安装，通道56中的水和灰尘是“自洁”的。

积聚在盖39的内部表面52中的水分布在盖39顶的流引导件(即，肋46)和内部室部分44的内壁上。当更多的水积聚时，水沿内壁向下滴落。

注意到，柱61(图2A、图2B)形成于壳体的顶部处，并且孔63(图2C)形成于盖39的内部表面的中间以容纳柱61。盖39的内径为D。选择室44的高度H和直径D以便引导水排出；高度/直径(H/D)的建议比值在1/10-1/7的范围中。

现在参考图2A’，其示出卡扣机构的实施例可被用来将盖39固定到壳体38。此处，盖39具有方孔60以容纳形成于壳体38的顶部上的伸出的揿钮62。卡扣机构(即，孔60和掀钮62)的功能是：(1)保持盖39的顶部内表面52’(图2C)与滤清器室40的入口格栅(即，气孔43(图2A))之间的特定间隙；(2)固定盖39的位置和角度取向；以及(3)将盖39固定到壳体38。环形水/空气入口(即，入口58(图2B))位于盖的底部。滤清器室40的内侧包括滤清器介质元件42和平的底部表面或基底64以形成边界。滤清器介质元件42被牢固地安装在滤清器基底64上。

现在参考图3A-图3D，其示出滤清器装配件28’的实施例，其中过滤的空气必须朝着向上的方向从装配件离开。此处，盖39’具有排水孔70以使重力能够使水通过孔70排出装配件28’。由此，此处水的液滴被收集在通道的内壁上，但收集的液滴在重力的作用下通过孔70而不是通过通道的入口离开。

现在参考图4A-图4C，此处，结构28”使得进入的流在具有肋46”的流域(fluid domain)内侧打漩以产生漩涡流，肋46”的形状类似涡轮机叶轮的叶片。作用在水滴上的离心力引起水滴向盖39”的内壁移动。当分布在壁上的积聚的水的量足以流动时，水向下流动并且最后从通道56的入口58排出。

现在参考图5A和图5B，这是另一个实施例，其被示为引起流域中的漩涡。代替图4A-图4C的涡轮机叶轮的叶片，此实施例使用螺旋的流引导件产生漩涡。螺旋的流引导件可以具有如所示的转的多达6个或8个叶片。在此实施例中，尺寸是关键的：推荐H1/G≥7，并且G＝3-4mm以允许产生的漩涡具有一定的力度。

现在参考图6，在此实施例中，水/空气混合物68从盖39”’的底部入口69进入，并且流体通过通道56。通道56起到双重作用：作为流体流径引导件，并且还收集分布在其内部表面上的水滴。滤清器室40’被修改成具有如所示的侧面馈送口70。气流通过直径在3.5-5mm范围内的6-8个侧面馈送口入口70进入滤清器室40’。然而，水沿通道56的内壁排回并在重力的作用下通过盖39”中的入口孔69离开。通道56可以是如上所述的直的或螺旋的形状。注意到，在此实施例中，防止污染物进入系统的更小的入口面积是可能的。更小的入口包括盖入口69和滤清器室入口70。

现在参考图7A和图7B，此处，如所示的，水/空气混合物71从盖入口72进入。水/空气流体流71进入形成于盖39””中的涡轮机型叶片46”’，其产生绕室80中的滤清器室40”的轴线的漩涡流。由于离心力，水滴被推至形成于盖39””中的室80中的周边，并分布在盖39””的内壁81上。收集在壁81上的水经由盖39””中的排水孔82离开盖39””。然而，空气容易地转过90度并通过滤清器室壁的周边上的入口孔86进入滤清器室40”。

如果不使用涡轮机型叶片，系统被减少为图8所示的实施例的更简单的结构。当EVAP抽取流速较低时，这个结构能够分离水和空气。

现在参考图9，对于管状入口型的EVAP滤清器，可以使用如图9所示的单独的水/空气分离器。图9示出了这一分离器。与图8的实施例类似，水/空气混合物流91轴向地进入分离器。水滴落在室80’中并且最后通过排水孔82排出。清洁空气通过孔86’进入中间的管87并且通过出口88放出。

已经描述了本公开的多个实施例。然而，应该理解的是，可以进行各种修改而不脱离于本公开的主旨和范围。因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种水/空气分离器，包括：

至少一个具有通道入口细长的通道，用于接收空气和水的混合物并且用于使空气和水的混合物通过通道出口，所述通道的壁收集所述混合物的水部分的液滴，并且其中通过重力去除所收集的水；

内部室，其具有分离的出口；

空气滤清器；

其中所述内部室具有设置在其中的空气滤清器，以接收从所述通道出口接收的所述空气部分从而过滤该被接收的空气部分，并且其中所述分离器出口接收所述混合物的过滤后的空气部分；并且

其中所述内部室的外部提供所述至少一个通道的内壁部分。

2.一种滤清器装配件，包括：

空气滤清器；

将所述空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；

遮盖所述空气滤清器室的盖，该盖具有沿所述盖的内部侧壁设置的肋，这些肋、所述室的外部侧壁和所述盖的内部侧壁形成多个通道，所述通道具有用于接收空气和水的混合物的入口，所述通道的壁收集进入所述通道的所述混合物的水部分的液滴，并且其中所收集的水部分通过重力从所述滤清器装配件中被去除，并且其中所述空气滤清器室接收离开所述通道出口的所述混合物的所述空气部分，由所述室接收的这些离开的空气部分通过所述空气滤清器，并且在通过所述空气滤清器之后，离开所述滤清器装配件。

3.如权利要求2所述的滤清器装配件，其中所述室包括入口格栅，所述入口格栅用于接收来自所述通道的出口的所述混合物的所述空气部分，并且其中所述盖具有从盖向外伸出的弹性卡扣元件，并且其中所述格栅具有形成于其上的一部分，用于接收所述卡扣元件，以使所述盖能够被卡扣到所述格栅。

4.根据权利要求3所述的滤清器装配件，其中所述盖具有用于使由重力去除的所述混合物的水部分通过的孔。

5.根据权利要求3所述的滤清器装配件，其中肋被制成给所述通道提供形状从而使进入所述通道的所述混合物形成漩涡状的流。

6.根据权利要求3所述的滤清器装配件，其中肋被制成给所述通道提供形状从而使进入所述通道的所述混合物形成螺旋状的流。

7.一种滤清器装配件，包括：

空气滤清器；

将所述空气滤清器设置在其中的空气滤清器室；

遮盖所述空气滤清器室的盖，该盖具有沿所述盖的内部侧壁设置的肋，这些肋、所述室的外部侧壁和所述盖的内部侧壁形成多个通道，所述通道具 有用于接收空气和水的混合物的入口，所述通道的壁收集进入所述通道的所述混合物的水部分的液滴，并且其中所收集的水部分通过重力从所述滤清器装配件中被去除，并且其中所述空气滤清器室具有在外部侧壁中的孔，用于接收离开所述通道的出口的所述混合物的所述空气部分，由所述室接收的这些离开的空气部分通过所述空气滤清器，并且在通过所述空气滤清器之后，离开所述滤清器装配件。