CN103047055B - 一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置，包括：安装基座，以及设置在安装基座上的m-1根气门杆，m为正整数；所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；所述气门杆沿导向管运动，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时气门杆上的气门压紧所述气门座，所述气门杆继续运动时，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动使气门和气门座分离；所述调节装置通过对各气门杆上气门与气门座的闭合状态的改变，对旋流管式空气滤清器进行调节的调节级数为m。

Description

一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置和方法

技术领域

本发明涉及空气滤清器领域，特别是涉及一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置和方法。

背景技术

旋流管式空气滤清器的滤芯由多根旋流管紧密排列组成，通过其对空气进行导流和分离，达到气固分离的效果。

直通式旋流管是一种典型的气固分离设备，利用旋转气流的离心作用将气流中的灰尘分离出来，其入口气流要具有一定的速度才能达到有效气固分离的目的。具体而言，即旋流管有一个设计流量范围，偏离了这个流量范围将会导致分离效率降低，流动阻力升高。

用于车辆发动机空气过滤的旋流管流通截面积比较小，所以要由若干个旋流管并列组合成板式旋流管空气滤清器。同时，车用发动机在全工况范围内的进气量变化范围很大，会超过旋流管的设计流量范围，所以要使旋流管式空气滤清器在车用发动机全工况范围内都处于高效分离的工作状态，必须采取一定的措施。

现有技术中，一般通过配合使用抽尘技术使旋流管一直工作在所设计的高效工作区域，设计与发动机的工况及旋流管的工况相适应的抽尘技术。具体而言，当发动机转速低、进气流量小时，通过控制抽尘电机，增大抽尘量，使通过旋流管的流量达到所设计的流量要求，使发动机在全工况内旋流管都工作在设计流量范围内，保证高效过滤。

以上现有技术中存在的问题是，采用交流电机抽尘需要电机转速在很大的范围内变化，以保证每根旋流管都在设计流量范围内工作，对抽尘电机要求较高。此外，在发动机进气流量较小、抽尘流量较大时，抽尘电机易与发动机抢气，致使发动机低负荷性变差。

因此，目前需要本领域技术人员解决的一个技术问题就是，提供一种旋流管式空气滤清器的流量调节机制，以保证旋流管式空气滤清器在发动机全工况范围内都具有较高的滤清效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置，以保证旋流管式空气滤清器在发动机全工况范围内都具有较高的滤清效率。

本发明还提供了一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法，用以保证上述方法在实际中的应用及实现。

为了解决上述问题，本发明公开了一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置，所述调节装置安装在旋流管式空气滤清器上，所述调节装置包括：

安装基座，以及设置在安装基座上的m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述气门杆沿导向管运动，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，所述气门杆继续运动时，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离；

所述调节装置通过对各气门杆上气门与气门座的闭合状态的改变，对旋流管式空气滤清器进行调节的调节级数为m。

优选的，所述装置上还设置有凸轮轴和凸轮，所述凸轮驱动所述气门杆运动，所述凸轮个数与所述气门杆的个数相同。

优选的，各个凸轮具有相同的推程运动角β、回程运动角β、基圆半径和行程，前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都为δ，第i个凸轮远休止角为(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角为360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1；

所述凸轮轴转动时，带动第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始转动，进而依次带动凸轮上的气门杆沿导向管运动。

优选的，所述调节级数m满足以下关系式：

$\frac{Q_{E\min }+Q_d}{Q_{E\max }+Q_d}\≤{\left(\frac{Q_1}{Q_2}\right)}^{m+1}$

其中，Q_Emin是旋流管式空气滤清器最小进气量，Q_Emax是旋流管式空气滤清器的最大进气量，Q₁是单根旋流管设计的最小流量，Q₂是单根旋流管设计的最大流量，Q_d是抽尘泵抽尘流量。

优选的，每根气门杆上所控制的旋流管的数量n满足以下关系式：

$n=\frac{X}{m+1}$

其中，x是旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，m是调节级数。

优选的，所述凸轮轴通过轴承和轴承座固定在安装基座上。

优选的，所述安装基座上还设置有驱动电机、电机驱动轴和传动齿轮，所述驱动电机通过电机驱动轴带动传动齿轮转动，进而带动凸轮轴转动。

优选的，所述传动齿轮为直齿锥齿轮或链传动齿轮。

优选的，所述装置上还设置有电磁阀，所述电磁阀驱动所述气门杆运动。

本申请还提供了一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法，在旋流管式空气滤清器上设置安装基座，所述安装基座上设置有m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述方法包括：

驱动所述气门杆沿导向管运动；

当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座；

若驱动所述气门杆继续运动，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离；

通过改变各气门杆上气门与气门座的闭合状态，对旋流管式空气滤清器进行调节m级调节。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种安装在旋流管式空气滤清器的流量调节装置，包括设置有多个气门座的安装基座，气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应，安装基座上设计有气门杆、气门，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，从而关闭该气门杆对应的旋流管入口；继续运动时，导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离，从而打开旋流管入口，因此，本发明可以通过调节各根气门杆对应的旋流管的入口是否关闭，进而可以改变旋流管式空气滤清器进气截面，当气门杆的个数为m-1时，可以对旋流管式空气滤清器进行m级调节，依据发动机的工况和旋流管的设计流量可以设计合适的气门杆的数量，以及气门杆上气门的数量，进而可以实现旋流管式滤清器在发动机全工况下始终在设计流量范围内工作，保证较高的滤清效率和相对恒定的进气阻力，使空气过滤技术更好地适应车辆的需求。

本发明可以通过设计凸轮轴和凸轮及其连接装置，并采用驱动电机带动凸轮旋转一定的角度，控制气门的开启与关闭，且通过设计不同型线的凸轮，控制工作时开启与关闭的气门的数量，即控制开启与关闭的旋流管的数量，进而实现旋流管式空气滤清器进气截面的分级调节。

并且，由于本发明的调节装置的模块化设计，方便了调节装置与旋流管式空气滤清器的安装和更换。

当然，实施本发明的任一产品不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1a是旋流管式空气滤清器的滤芯的示意图；

图1b是旋流管式空气滤清器的工作原理示意图；

图2和图3分别是某旋流管空气滤清器的分离效率随入口流量的变化关系曲线及不同流量下的阻力曲线；

图4是发动机的进气量与旋流管式空气滤清器抽尘泵的抽尘量随发动机转速变化的对应关系示意图；

图5是本发明的一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置实施例；

图6是本发明中三个不同型线的凸轮所对应的升程曲线；

图7是发动机进气量随发动机工况变化的曲线；

图8是本发明的一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明给出了一种旋流管式空气滤清器流量调节装置。

图1a示出了旋流管式空气滤清器的滤芯的示意图，图1b示出了旋流管式空气滤清器的工作原理示意图。旋流管式空气滤清器的滤芯由多根旋流管紧密排列组成。直通式旋流管是一种典型的气固分离设备，由导流管、导流叶片和排气管组成，气固两项流进入导流管，在导流叶片的作用下产生旋转，气流中的大粒子在离心力的作用下从气流中分离到管壁，并沿着壁面向下运动，最后从排尘气流出口分离出来，分离后的洁净气体从排气管排出。

由于旋流管是利用旋转气流的离心作用将气流中的灰尘分离出来，所以其入口气流要达到一定的速度才能达到有效分离的目的，即旋流管有一个设计流量范围，偏离了这个流量范围将会造成分离效率低，或者流动阻力过高的结果。图2和图3分别给出了某旋流管空气滤清器的分离效率随入口流量的变化关系曲线及不同流量下的阻力曲线。其中旋流管的设计流量范围是800~900m³/h。从图中可以看出，当旋流管的流量小于设计流量时，其分离效率随着流量的减少而迅速降低；而当旋流管的流量大于设计流量时，其运行阻力明显增加，而效率增加缓慢。空气滤清器的进气阻力直接影响着发动机的功率和经济性。

用于车辆发动机空气过滤的旋流管一般都比较小，所以要由若干个旋流管并联组合成板式旋流管空气滤清器。车用发动机在全工况范围内的进气量变化范围很大，会超过旋流管的设计工况范围。比如发动机转速低时，进气量小于旋流管的设计流量，使旋流管内部的气流速度降低，分离效果变差，造成空气滤清器滤清效率下降。所以，要使旋流管式空气滤清器在发动机全工况范围内都处于高效分离的工作状态，必须采取一定的措施。

现有技术中，使旋流管一直工作在所设计的高效工作区域的一种解决办法是与抽尘相配合，设计与发动机的工况及旋流管的工作状况相适应的抽尘技术。也就是说，当发动机转速低、进气流量小时，通过控制抽尘电机，增大抽尘量，使通过旋流管的流量达到所设计的流量范围内，从而保证在发动机全工况内旋流管都工作在设计流量范围内，从而保证高效过滤。

图4示出了发动机的进气量与旋流管式空气滤清器抽尘泵的抽尘量随发动机转速变化的对应关系示意图，该技术方案一般通过交流电机控制抽尘泵，实现抽尘泵的转速随发动机转速的降低而升高，

现有技术中存在的问题是，旋流管式滤清器抽尘自适应调节技术采用交流电机，电机转速要在很大的范围内变化，以保证每根旋流管都在设计流量范围内工作，对抽尘电机要求较高。此外，在发动机进气流量较小，抽尘流量较大时，抽尘电机易与发动机抢气，致使发动机低负荷性变差。

本发明的目的在于设计一种旋流管式空气滤清器进气截面控制装置与方法，根据发动机不同工况的进气量控制旋流管式空气滤清器中旋流管元件的工作数量，使处于工作中的每根旋流管都工作在其设计流量范围内，进而保证旋流管式空气滤清器在发动机全工况范围内都具有高的滤清效率和相对恒定的进气阻力，使空气过滤技术更好地适应车辆的需求。

本发明的旋流管式空气滤清器的流量调节装置包括：

安装基座，以及设置在安装基座上的m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述气门杆沿导向管运动，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，所述气门杆继续运动时，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离；

所述调节装置通过对各气门杆上气门与气门座的闭合状态的改变，对旋流管式空气滤清器进行调节的调节级数为m。

本发明的旋流管式空气滤清器流量调节装置的设计原理为，旋流管式空气滤清器流量调节装置通过安装基座与旋流管式空气滤清器安装在一起，在旋流管式空气滤清器安装基座上设置有多个气门座，气门座的形状与旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应，气门座的形状与气门的形状相适应，这样，在气门可以压紧气门座，同时气门座的底面紧贴每根旋流管的空气入口，以保证密封性。

安装基座上设计有多个气门杆，每个气门杆上有多个气门，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，从而关闭该气门杆对应的旋流管入口；继续运动时，导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离，从而打开旋流管入口

因此，本发明可以通过调节各根气门杆对应的旋流管的入口是否关闭，进而可以改变旋流管式空气滤清器进气截面，当气门杆的个数为m-1时，进气截面的大小可以有m种，即可以对旋流管式空气滤清器进行m级调节，依据发动机的工况和旋流管的设计流量可以设计合适的气门杆的数量，以及气门杆上气门的数量，进而可以实现旋流管式滤清器在发动机全工况下始终在设计流量范围内工作，保证较高的滤清效率和相对恒定的进气阻力，使空气过滤技术更好地适应车辆的需求。

在本发明的一种优选实施例中，可以通过设置电磁阀来驱动气门杆运动。

在本发明的另一种优选实施例中，可以通过设置凸轮轴和不同型线的凸轮，用于驱动所述气门杆运动，凸轮的个数和气门杆的个数相等，为m-1个。在凸轮的推动下，凸轮上气门杆沿导向管向下运动，当凸轮转动使气门杆运动到最大行程处时，气门杆上固定的气门关闭旋流管入口，当凸轮继续旋转时，气门杆在导向管中回位弹簧的作用下带动气门向上运动，进而打开旋流管入口。

本发明可以通过对各个凸轮的参数设计，实现所述凸轮轴转动时，带动第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始转动，进而依次带动凸轮上的气门杆沿导向管运动，实现对流量的m级调节。

具体而言，由m-1个凸轮依次转动，可以实现对m-1个气门杆对应的m-1列旋流管的关闭控制，若所有的气门均关闭，则剩余的旋流管工作，当每开启一个气门杆对应的多个气门时，开启的旋流管的数量增加，因此，工作状态下的旋流管数量共有m种，即实现了流量的m级调节。

为了保证旋流管式空气滤清器流量调节装置工作时，各级调节互不干涉，在凸轮轴旋转一周后，各级凸轮及凸轮调节装置都能正常的工作，要求在凸轮设计时，所有凸轮具有相同的推程运动角、回程运动角、基圆半径和行程。

并且，由于从第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始工作，当前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都记为δ，所有凸轮的推程运动角和回程运动角的均记为β。即第m-1个凸轮远休止角为δ，第m-2个凸轮远休止角为2δ+β，......，依次类推，第1个凸轮远休止角为(m-1)δ+(m-2)β，因而，第1个凸轮近休止角为360°-(m-1)δ-mβ，进而可以得到所有凸轮的设计参数。即第i个凸轮远休止角满足(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角满足360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1。

气门杆和气门的数量依据旋流管式空气滤清器具体的进气量范围，以及单根旋流管的流量设计范围来确定，在本发明中，优选的，可以通过以下关系式来确定气门杆和每根气门杆上气门的数量。

所述气门杆的数量，即调节级数m满足以下关系式：

$\frac{Q_{E\min }+Q_d}{Q_{E\max }+Q_d}\≤{\left(\frac{Q_1}{Q_2}\right)}^{m+1}$

其中，Q_Emin是旋流管式空气滤清器最小进气量，Q_Emax是旋流管式空气滤清器的最大进气量，Q₁是单根旋流管设计的最小流量，Q₂是单根旋流管设计的最大流量，Q_d是抽尘泵抽尘流量，m是调节级数。

旋流管式空气滤清器流量调节装置中每级调节的旋流管数量决定了旋流管式空气滤清器滤芯流量调节的最小变化截面积，每级旋流管数量由旋流管式空气滤清器滤芯的具体结构和气门杆的数量确定，每根气门杆上气门的数量，也即是每根气门杆上所控制的旋流管的数量n满足以下关系式：

$n=\frac{X}{m+1}$

其中，x是旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，m是气门杆的数量。

进一步优选的，所述凸轮轴可以通过轴承和轴承座固定在安装基座上。

进一步优选的，所述安装基座上还可以设置有驱动电机、电机驱动轴和传动齿轮，所述驱动电机通过电机驱动轴带动传动齿轮转动，进而带动凸轮轴转动。

进一步优选的，所述传动齿轮可以为直齿锥齿轮或链传动齿轮。

当使用驱动电机和直齿锥齿轮时，驱动电机的转矩、所提供凸轮的重力、凸轮重心距凸轮轴距离、回位弹簧力、气门杆作用点距凸轮轴距离，直齿锥齿轮传动效率的关系为：

$T*\mathrm{\η}=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{m}_i{x}_i+2\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{f}_j{x}_j$

其中T表示驱动电机转矩，η表示传动齿轮传动效率，m_i表示凸轮的重力，x_i表示凸轮重心距凸轮轴距离，f_j表示单个回位弹簧力，x_j气门杆作用点距凸轮轴距离。

图5示出了本发明的一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置实施例，其中，调节级数为4，气门杆的数量为3。

旋流管式空气滤清器流量调节装置的功能结构为：

旋流管式空气滤清器流量调节装置通过安装基座（3）与旋流管式空气滤清器（1）安装在一起，安装基座（3）上每个孔的底面紧贴每根旋流管的空气入口，以保证密封性。

孔的顶面上有与气门配合的气门座（4），保证气门关闭时的密封性。此外，安装基座（3）提供了旋流管式空气滤清器（1）进气截面控制装置其他机构必要的安装基础。

凸轮轴（9）通过轴承及轴承座（16）固定在安装基座（3）上。

安装在基座上的驱动电机（5）通过电机驱动轴（6）和传动齿轮（7，8）带动凸轮轴（9）旋转，进而带动凸轮轴（9）上的凸轮（10，11，12）转动，在凸轮（10，11，12）的推动下，气门杆（13，14，15）沿导向管（2）向下运动，当凸轮（10，11，12）转动使气门杆（13，14，15）运动到最大行程处时，气门杆上（13，14，15）固定的气门（18）关闭旋流管入口。

当凸轮（10，11，12）继续旋转时，气门杆（13，14，15）在导向管（2）中的回位弹簧的作用下带动气门（18）向上运动，进而打开旋流管入口，最终达到调节旋流管式空气滤清器流量的分级调控。

其中，本实施例设计的旋流管式空气滤清器的流量调节装置，调节级数气门杆的数量是依据发动机进气量的变化范围、单根旋流管设计流量的变化范围和抽尘量来确定，调节级数m满足以下关系式：

$\frac{Q_{E\min }+Q_d}{Q_{E\max }+Q_d}\≤{\left(\frac{Q_1}{Q_2}\right)}^{m+1}$

其中，Q_Emin是旋流管式空气滤清器最小进气量，Q_Emax是旋流管式空气滤清器的最大进气量，Q₁是单根旋流管设计的最小流量，Q₂是单根旋流管设计的最大流量，Q_d是抽尘泵抽尘流量。

本示例中，通过计算可得调节级数为4，气门杆的数量为3。

气门杆（13，14，15）上固定有若干个气门，每根气门杆上的气门数量决定了旋流管式空气滤清器滤芯进气截面调节的最小变化截面积。气门的数量，即每根气门杆上所控制的旋流管的数量n，由旋流管式空气滤清器滤芯的具体结构和调节级数决定，n满足以下关系式：

$n=\frac{X}{m+1}$

其中，x是旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，m是调节级数。

本申请中旋流管的总数量x为28，由m为4可得，n=28/（4+1），n取整为6。

如图5所示，设计了3个型线不同的凸轮，各个凸轮具有相同的推程运动角β、回程运动角β、基圆半径和行程，前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都为δ，第i个凸轮远休止角为(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角为360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1。以β=75°，δ=15°为例，得出第1个凸轮远休止角为195°，近休止角15°；第2个凸轮远休止角为105°，近休止角105°；第3个凸轮远休止角为15°，近休止角195°。

如图6所示，给出了本发明中三个不同型线的凸轮所对应的升程曲线。从左到右依次为第一凸轮、第二凸轮及第三凸轮的凸轮轮廓线。

从图中可以看出，三个凸轮行程、推程运动角和回程运动角相同，且三个凸轮在经过相同的回程运动时同时到达近休止角。此外，第一凸轮在达到一定远休止角后，第二凸轮才开始运动，第二凸轮达到相同的远休止角度后，第三凸轮才开始推程运动，这保证了三个凸轮可以实现三组气门分级调节。

也就是说，当第一凸轮到达最大行程时，第二凸轮和第三凸轮的行程可以为0，这就实现了第一凸轮所对应的第一组气门完全关闭其对应的旋流管入口，而其他两组气门则处于全开状态；当第二凸轮到达最大行程时，第一凸轮仍然保持在最大行程位置，第三凸轮行程可以为0，这就实现了第一凸轮和第二凸轮所对应的两组气门处于全闭状态，第三凸轮所对应的第三气门组处于全开状态；当第三凸轮到达最大行程时，三个凸轮均位于最大行程位置，则三组气门全处于全闭状态；当三个凸轮经过回程运动后，三个凸轮的行程均为0，则这时气门处于全开状态，如此即实现了旋流管式空气滤清器进气截面的四级调节。

如图7所示，给出了发动机进气量随发动机工况变化的曲线。以此发动机为例，说明本实施例如何实现流量四级调节：

A、当发动机进气量小于单根旋流管设计的最小流量，即Q_E≤Q₁时：

假设抽尘流量为Q_d，发动机的进气量为Q_e，并且保持不变。那么，流经旋流管式空气滤清器的流量Q_e+Q_d≤[x-(m-2)n]Q₁，x为旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，此流量范围可使[x-(m-1)n]根旋流管都工作在设计流量范围内。

本实施例中，x等于28，m等于4，n等于6，[x-(m-1)n]＝10，即可以使10根旋流管都工作在设计流量范围内。

控制驱动电机旋转，使凸轮轴带动三个凸轮旋转，推动气门杆克服回位腔内回位弹簧力向下运动，三组凸轮所对应的三组气门都处于关闭状态，此时参与工作的旋流管数量为10根。

B、当流经旋流管式空气滤清器的流量[x-(m-2)n]Q₁＜Q_e+Q_d≤[x-(m-3)n]Q₁，此流量范围可使[x-(m-2)n]根，即16根旋流管都工作在设计流量范围内。控制驱动电机旋转，使凸轮轴带动三个凸轮旋转，第一、第二组气门仍处于关闭状态，第三组气门所对应的凸轮旋转，并在回位弹簧力的作用下使第三组气门打开，此时参与工作的旋流管数量为16根。

C、当流经旋流管式空气滤清器的流量[x-(m-3)n]Q₁＜Q_e+Q_d≤xQ₁，此流量范围可使[x-(m-3)n]根，即22根旋流管都工作在设计流量范围内。控制驱动电机旋转，使凸轮轴带动三个凸轮旋转，第一组气门仍处于关闭状态，第二、第三组气门所对应的凸轮旋转，并在回位弹簧力的作用下使第二、第三组气门都打开，此时参与工作的旋流管数量为22根；

D、流经旋流管式空气滤清器的流量Q_e+Q_d＞xQ₁，此流量范围可使旋流管式空气滤清器的所有旋流管，即28根旋流管都工作在设计流量范围内。因此，控制驱动电机旋转，使凸轮轴带动三个凸轮旋转，在回位弹簧力的作用下使三组气门都打开，此时全部旋流管都参与工作。

本发明技术方案可以在保证滤清效率的基础上，保持发动机相对恒定的进气阻力。本发明的旋流管式空气滤清器的流量调节装置，不仅适用于安装了旋流管式空气滤清器的车用发动机，还可以适用于其他类似多孔管道的截面流量调节。

参考图8，示出了本发明的一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法实施例的流程图，在旋流管式空气滤清器上设置安装基座，所述安装基座上设置有m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述方法具体可以包括以下步骤：

步骤801、驱动所述气门杆沿导向管运动；

步骤802、当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座；

步骤803、若驱动所述气门杆继续运动，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离。

步骤804、通过改变各气门杆上气门与气门座的闭合状态，对旋流管式空气滤清器进行调节m级调节。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置上还可以设置有凸轮轴和凸轮，所述凸轮可以驱动所述气门杆运动，所述凸轮个数与所述气门杆的个数可以相同。

在本发明的一种优选实施例中，各个凸轮可以具有相同的推程运动角β、回程运动角β、基圆半径和行程，前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都可以为δ，第i个凸轮远休止角可以为(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角可以为360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1；

所述凸轮轴转动时，带动第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始转动，进而依次带动凸轮上的气门杆沿导向管运动。

在本发明的一种优选实施例中，所述调节级数m可以满足以下关系式：

$\frac{Q_{E\min }+Q_d}{Q_{E\max }+Q_d}\≤{\left(\frac{Q_1}{Q_2}\right)}^{m+1}$

其中，Q_Emin是旋流管式空气滤清器最小进气量，Q_Emax是旋流管式空气滤清器的最大进气量，Q₁是单根旋流管设计的最小流量，Q₂是单根旋流管设计的最大流量，Q_d是抽尘泵抽尘流量。

在本发明的一种优选实施例中，每根气门杆上所控制的旋流管的数量n可以满足以下关系式：

$n=\frac{X}{m+1}$

其中，x是旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，m是调节级数。

在本发明的一种优选实施例中，所述凸轮轴可以通过轴承和轴承座固定在安装基座上。

在本发明的一种优选实施例中，所述安装基座上还可以设置有驱动电机、电机驱动轴和传动齿轮，所述驱动电机通过电机驱动轴带动传动齿轮转动，进而带动凸轮轴转动。

在本发明的一种优选实施例中，所述传动齿轮可以为直齿锥齿轮或链传动齿轮。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置上还可以设置有电磁阀，所述电磁阀驱动所述气门杆运动。

由于所述方法实施例基本相应于前述图5所示的装置实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此就不赘述了。

综上所述，本发明提供了一种安装在旋流管式空气滤清器的流量调节装置和方法，所述装置包括设置有多个气门座的安装基座，气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应，安装基座上设计有气门杆、气门，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，从而关闭该气门杆对应的旋流管入口；继续运动时，导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离，从而打开旋流管入口，因此，本发明可以通过调节各根气门杆对应的旋流管的入口是否关闭，进而可以改变旋流管式空气滤清器进气截面，当气门杆的个数为m-1时，可以对旋流管式空气滤清器进行m级调节，依据发动机的工况和旋流管的设计流量可以设计合适的气门杆的数量，以及气门杆上气门的数量，进而可以实现旋流管式滤清器在发动机全工况下始终在设计流量范围内工作，保证较高的滤清效率和相对恒定的进气阻力，使空气过滤技术更好地适应车辆的需求。

本发明可以通过设计凸轮轴和凸轮及其连接装置，并采用驱动电机带动凸轮旋转一定的角度，控制气门的开启与关闭，且通过设计不同型线的凸轮，控制工作时开启与关闭的气门的数量，即控制开启与关闭的旋流管的数量，进而实现旋流管式空气滤清器进气截面的分级调节。

并且，由于本发明的调节装置的模块化设计，方便了调节装置与旋流管式空气滤清器的安装和更换。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置，以及，一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种旋流管式空气滤清器的流量调节装置，其特征在于，所述调节装置安装在旋流管式空气滤清器上，所述调节装置包括：

安装基座，以及设置在安装基座上的m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述气门杆沿导向管运动，当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座，所述气门杆继续运动时，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离；

所述调节装置通过对各气门杆上气门与气门座的闭合状态的改变，对旋流管式空气滤清器进行调节的调节级数为m；

所述装置上还设置有凸轮轴和不同型线的凸轮，用于驱动所述气门杆运动，所述凸轮的个数和气门杆的个数相同；

所有凸轮具有相同的推程运动角β、回程运动角β、基圆半径和行程，从第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始工作，当前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都记为δ，第i个凸轮远休止角满足(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角满足360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节级数m满足以下关系式：

$\frac{Q_{E\min }+Q_d}{Q_{E\max }+Q_d}\≤{\left(\frac{Q_1}{Q_2}\right)}^{m+1}$

其中，Q_E min是旋流管式空气滤清器最小进气量，Q_E max是旋流管式空气滤清器的最大进气量，Q₁是单根旋流管设计的最小流量，Q₂是单根旋流管设计的最大流量，Q_d是抽尘泵抽尘流量。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每根气门杆上所控制的旋流管的数量n满足以下关系式：

$n=\frac{X}{m+1}$

其中，x是旋流管式空气滤清器滤芯所包含的旋流管的总数量，m是调节级数。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凸轮轴通过轴承和轴承座固定在安装基座上。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装基座上还设置有驱动电机、电机驱动轴和传动齿轮，所述驱动电机通过电机驱动轴带动传动齿轮转动，进而带动凸轮轴转动。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述传动齿轮为直齿锥齿轮或链传动齿轮。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置上还设置有电磁阀，所述电磁阀驱动所述气门杆运动。

8.一种旋流管式空气滤清器的流量调节方法，其特征在于，在旋流管式空气滤清器上设置安装基座，所述安装基座上设置有m-1根气门杆，m为正整数；

所述安装基座上设置有多个气门座，所述气门座的形状分别与气门，以及旋流管式空气滤清器的旋流管的进口形状相适应；

各根气门杆对应有导向管，各根气门杆上有n个气门，对应控制旋流管式空气滤清器的n个旋流管，n为正整数；

所述方法包括：

驱动所述气门杆沿导向管运动；

当所述气门杆沿导向管向下运动到最大行程处时，气门杆上的气门压紧所述气门座；

若驱动所述气门杆继续运动，所述导向管中的回位弹簧带动气门向上运动，使气门和气门座分离；

通过改变各气门杆上气门与气门座的闭合状态，对旋流管式空气滤清器进行调节m级调节；

其中，所述安装基座上还设置有凸轮轴和凸轮，所述凸轮驱动所述气门杆运动，所述凸轮个数与所述气门杆的个数相同；

各个凸轮具有相同的推程运动角β、回程运动角β、基圆半径和行程，前一个凸轮达到最大行程时，后一个凸轮还没有开始工作时的角度都为δ，第i个凸轮远休止角为(m-i)δ+(m-i-1)β，第i个凸轮的近休止角为360°-(m-i)δ+(m-i-3)β，其中1≤i≤m-1；

所述凸轮轴转动时，带动第1个凸轮到第m-1个凸轮依次开始转动，进而依次带动凸轮上的气门杆沿导向管运动。