CN112261983A - 带有关闭装置的空气过滤器壳体、空气过滤器和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在空气清洁装置(9)中使用的空气过滤器壳体(15)，该空气清洁装置(9)用于清洁待提供至内燃机(7)的空气入口(17)的空气。空气过滤器壳体包括：过滤器壳体入口(23)，该过滤器壳体入口(23)用于接收空气；以及过滤器壳体出口(25)，当空气过滤器(28)被布置在空气过滤器壳体(15)的内部且在过滤器壳体入口(23)与过滤器壳体出口(25)之间时，该过滤器壳体出口(25)用于将过滤后的空气提供至内燃机的空气入口(17)。空气过滤器壳体(15)还包括关闭装置(27)，该关闭装置(27)能够被控制成处于第一状态和第二状态中的每一个状态，在该第一状态中，过滤器壳体出口(25)由关闭装置(27)关闭，在该第二状态中，过滤器壳体出口(25)打开。关闭装置可以包括虹膜遮板。

Description

带有关闭装置的空气过滤器壳体、空气过滤器和车辆
技术领域
本发明涉及一种空气过滤器壳体和一种用于车辆的空气过滤器，并且涉及一种包括这种空气过滤器壳体的车辆。
本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用于其他车辆，例如公共汽车或各种作业车辆，诸如轮式装载机、挖掘机或铰接式运输车等。
背景技术
由于内燃机(ICE)需要清洁的空气以用于燃烧，所以通常在环境空气与ICE的空气入口之间的流动路径中布置有空气清洁装置。
这种空气清洁装置通常包括：空气过滤器壳体，该空气过滤器壳体具有用于接收空气的过滤器壳体入口和用于向ICE的空气入口提供过滤后的空气的过滤器壳体出口；以及可更换的空气过滤器，该空气过滤器被布置在空气过滤器壳体的内部且在过滤器壳体入口与过滤器壳体出口之间。
空气过滤器应该被定期更换，以将空气清洁保持在期望的水平。在空气过滤器更换操作期间，移除脏的空气过滤器，并用新的空气过滤器进行更换。在常规的空气清洁装置中，ICE的空气入口可能被暴露，并且不清洁的空气和/或颗粒可能进入ICE。这可能导致发动机零件损坏。
为了减少与空气过滤器更换相关的风险，US 2005/0284118公开了一种安全过滤器，该安全过滤器被布置在被更换的过滤器元件的下游。尽管显然以与空气过滤器更换有关的方式保护了ICE的空气入口，但可以预料的是，安全过滤器会增加空气清洁装置上的压降，并且由于灰尘积聚在安全过滤器中，所以该压降会随着时间增加。这可能降低ICE的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的空气清洁装置，特别地，该空气清洁装置在以与空气过滤器更换有关的方式防止灰尘进入ICE的空气入口的同时，能够使空气清洁装置上的压降较小。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种在空气清洁装置中使用的空气过滤器壳体来实现，该空气清洁装置用于清洁待提供至内燃机的空气入口的空气，该空气过滤器壳体包括：过滤器壳体入口，该过滤器壳体入口用于接收空气；过滤器壳体出口，当空气过滤器被布置在空气过滤器壳体的内部且位于过滤器壳体入口与过滤器壳体出口之间的预定空气过滤器位置处时，该过滤器壳体出口用于将过滤后的空气提供至内燃机的空气入口，其中，空气过滤器壳体还包括关闭装置，该关闭装置能够被控制成处于第一状态和第二状态中的每一个状态，在该第一状态中，过滤器壳体出口由关闭装置关闭，在该第二状态中，过滤器壳体出口打开。
本发明基于以下认识：仅在与空气过滤器更换有关时需要额外的保护以防止颗粒(诸如灰尘)通过空气入口进入ICE，而在空气过滤器被正确地布置在空气过滤器壳体的内部时则不需要这种额外的保护。发明人已经进一步认识到，这可以通过关闭装置来实现，该关闭装置能够被控制成处于第一状态和第二状态中的每一个状态，在该第一状态中，过滤器壳体出口由关闭装置关闭，在该第二状态中，过滤器壳体出口打开。关闭装置应该被布置在空气过滤器的下游，并且可以被有利地布置在过滤器壳体出口中。
根据实施例，关闭装置可以包括至少一个可移动关闭构件。
有利地，关闭装置可以包括虹膜遮板，该虹膜遮板提供了非常紧凑的解决方案。然而，可替代地，可以使用其他种类的遮板，诸如所谓的帘幕式遮板。
根据各种实施例，关闭装置还可以有利地包括致动器，该致动器连接到所述至少一个可移动关闭构件，并且该致动器能够被控制成移动所述至少一个可移动关闭构件。
在实施例中，致动器可以是电动致动器，诸如电动机。
可替代地或组合地，致动器可以被布置成能够手动操作，以手动移动所述至少一个可移动关闭构件，以将关闭装置控制到第一状态。例如，关闭装置可以包括杆或其他机械接口，以允许技术人员在移除空气过滤器之前手动关闭过滤器壳体出口。该机械接口可以与用于关闭装置的自动操作的另一个致动器组合地设置，或者空气过滤器壳体可以仅设置有机械接口。
关闭装置还可以包括用于控制电动机的操作的控制单元。控制单元可以被构造成获取指示空气过滤器壳体中存在空气过滤器的信号，并取决于该信号而控制电致动器移动所述至少一个可移动关闭构件。特别地，当信号指示在空气过滤器壳体中没有空气过滤器时，控制单元可以被构造成控制致动器移动所述至少一个可移动关闭构件，以关闭过滤器壳体出口，并且当信号指示空气过滤器已经被安装在空气过滤器壳体中时，控制单元可以被构造成控制致动器移动所述至少一个可移动关闭构件，以打开过滤器壳体出口。有利地，上述信号还可以指示安装的空气过滤器是否是正确构造的空气过滤器(诸如原始空气过滤器)和/或空气过滤器是否已经被正确地安装。然后，当信号指示正确的空气过滤器已经被正确地安装在空气过滤器壳体中时，控制单元可以被构造成仅控制致动器移动所述至少一个可移动关闭构件，以打开过滤器壳体出口。
空气过滤器壳体还可以包括过滤器移除检测器，该过滤器移除检测器被构造成检测过滤器移除的开始；并且关闭装置的控制单元可以连接到过滤器移除检测器，并且该关闭装置被构造成当过滤器移除检测器检测到过滤器移除的开始时控制致动器移动所述至少一个可移动关闭构件，以将关闭装置控制到第一状态。过滤器移除检测器可以例如被构造成检测空气过滤器壳体的打开和/或空气过滤器的轴向移动。例如，过滤器移除检测器可以包括断路器，该断路器被布置成当发生空气过滤器壳体的打开和/或空气过滤器的轴向移动时断开或关闭电路。响应于指示开始过滤器移除的来自过滤器移除检测器的信号，控制单元可以立即控制关闭装置关闭过滤器壳体出口，使得能够防止灰尘进入ICE。
在实施例中，可以使用机械致动器来实现相同或相似的功能，该机械致动器连接到所述至少一个可移动关闭构件并且能够被控制成移动所述至少一个可移动关闭构件。例如，致动器可以被构造成以与新的空气过滤器的安装有关的方式与空气过滤器机械地相互作用，以在新的空气过滤器移动到其安装位置时移动所述至少一个可移动关闭构件，以打开过滤器壳体出口。此外，在这些实施例中，机械致动器可以被构造成仅能够被控制成由于将正确的空气过滤器正确地安装在空气过滤器壳体中而打开空气过滤器壳体出口。
为了促进新的空气过滤器的正确安装，空气过滤器壳体还可以包括引导结构，该引导结构用于将空气过滤器朝向预期的空气过滤器位置引导。
根据本发明的第二方面，提供了一种在空气清洁装置中使用的空气过滤器，该空气过滤器用于清洁待提供至内燃机的空气入口的空气，该空气过滤器包括：过滤器材料，该过滤器材料允许空气通过该过滤器材料并防止悬浮在空气中的颗粒通过该过滤器材料，其中，空气过滤器还包括控制装置，当空气过滤器被布置在根据本发明的第一方面的空气过滤器壳体的内部时，该控制装置用于控制被包括在该空气过滤器壳体中的关闭装置从其第一状态转变到其第二状态。
当空气过滤器被布置在空气过滤器壳体内部的预定空气过滤器位置处时，换句话说，当空气过滤器被正确地布置在空气过滤器壳体的内部时，空气过滤器的控制装置可以有利地被构造成仅控制空气过滤器壳体的关闭装置从其第一状态转变到其第二状态。
根据实施例，控制装置可以包括电子电路，该电子电路被构造成识别空气过滤器。除了识别空气过滤器之外，电子电路还可以包括定时电路，该定时电路被构造成在安装空气过滤器时被触发，以允许空气过滤器提供指示何时更换空气过滤器的信号。例如，空气过滤器可以向车辆中的电路提供时间戳信号。由这种时间戳信号和/或其他信号(诸如指示新的空气过滤器的安装定时的信号)所携带的信息可以被提供至车辆的电子服务手册。
此外，根据本发明的上述第一方面的空气过滤器壳体和根据本发明的上述第二方面的空气过滤器可以有利地被包括在空气清洁装置中，该空气清洁装置用于清洁待提供至内燃机入口的空气。
空气清洁装置可以被包括在内燃机中，该内燃机还包括具有空气入口的内燃机。
附图说明
参考附图，以下是作为示例而引用的本发明的实施例的更详细描述。
在附图中：
图1是根据本发明的实施例的卡车形式的车辆的侧视图。
图2示意性地示出了根据本发明示例性实施例的空气清洁装置。
图3A至图3C示意性地示出了根据本发明的空气过滤器壳体的示例性实施例以及根据本发明的空气过滤器的示例性实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出了在此为卡车1形式的车辆，该车辆包括：车身3和多个车轮5，每个车轮被可旋转地连接到卡车1；以及内燃机(ICE)7，该内燃机7被布置成驱动车轮5中的至少两个车轮。如图1中示意性示出的，卡车1还包括空气清洁装置9，该空气清洁装置9用于清洁ICE 7的操作所需的空气。
参考图2，空气清洁装置9包括进气口11、空气管道13和空气过滤器壳体15，空气过滤器壳体15中布置有空气过滤器(在图2中不可见)。进气口11以流体流的方式连接到空气过滤器壳体15，该空气过滤器壳体15又以流体流的方式连接到ICE 7的空气入口17。当ICE7在操作中时，在进气口11处接收环境空气，并且该环境空气在被提供至ICE 7的空气入口17之前通过空气过滤器壳体15中的空气过滤器。由此，防止了环境空气中的灰尘等到达ICE7的空气入口17。
现在参考图3A至图3C，根据本发明示例性实施例的空气过滤器壳体15包括第一过滤器壳体部19和第二过滤器壳体部21。在图3A至图3D的示例性实施例中，第一过滤器壳体部19大体呈圆筒形，第二过滤器壳体部21被设置成盖的形式，该盖可以被装配到第一过滤器壳体部19上，以在第一过滤器壳体部19与第二过滤器壳体部21之间提供气封。空气过滤器壳体15具有：过滤器壳体入口23，该过滤器壳体入口23用于接收空气；以及过滤器壳体出口25，该过滤器壳体出口25用于将过滤后的空气提供至ICE 7的空气入口17，如图2中示意性所示。
在过滤器壳体出口25处，空气过滤器壳体15还设置有关闭装置27，该关闭装置能够被控制成处于第一状态和第二状态中的每一个状态，在该第一状态中，过滤器壳体出口25由关闭装置27关闭，在该第二状态中，过滤器壳体出口25打开，使得可以向ICE 7的进气口17提供空气。
在图3A至图3C中所示的示例性实施例中，关闭装置27包括：所谓的虹膜遮板(有时也被称为隔膜遮板)，其包括叶片31形式的可移动关闭构件；以及致动器。在此，致动器被设置成被包括在遮板控制组件33中的电动机的形式，该致动器还包括控制单元(在图3A至图3D中不可见)。如图3C中示意性示出的，关闭装置27可以包括致动器，该致动器在此是用于关闭装置27的手动操作的杆37的形式。在使用杆37的情况下，执行空气过滤器更换的技术人员可以在打开盖21以移除脏的空气过滤器之前手动关闭该关闭装置27。然而，在实施例中，关闭装置27可以在检测到开始空气过滤器更换时自动关闭。下面将参考图3B进一步描述实现该目的的一种示例性方式。
参考图3B，关闭装置还包括过滤器感测模块34，该过滤器感测模块34被布置成感测针对特定车辆构造而设计和核准的正确安装的空气过滤器28的存在。在图3B中，大体圆筒形的空气过滤器28被示出为被正确地安装在空气过滤器壳体15中。过滤器识别与通信模块35被嵌入在空气过滤器28的端部中，以与空气过滤器壳体15中的过滤器感测模块34通信。例如，空气过滤器壳体15中的过滤器感测模块34可以是NFC近距离读取器，并且空气过滤器28中的识别与通信模块35可以是NFC标签，该NFC标签在紧靠过滤器感测模块34时由过滤器感测模块34无线供电。可替代地，当空气过滤器28被正确地安装在空气过滤器壳体15中时，过滤器感测模块34和过滤器识别与通信模块35可以被构造成用于通过常规连接器直接导电连接。
如图3B中示意性示出的，空气过滤器保持器15可以附加地设置有过滤器移除检测器39，该过滤器移除检测器39可以被设置成断路器的形式，该断路器可以被布置成通过与空气过滤器28的插入端接触而被激活(如图3B中示意性所示)，或者可替代地，该断路器可以被布置成当盖21关闭时被激活。通过设置过滤器移除检测器39，当空气过滤器28与第一过滤器壳体部19之间的密封力被释放时或当盖21被打开时，关闭装置27可以被立即关闭。由此，能够确保在空气过滤器移除的早期阶段没有灰尘落入ICE的空气入口17中。
在将空气过滤器28安装在图3B中的空气过滤器壳体15中之前，关闭装置27被关闭。当图3B中的空气过滤器28被正确地插入空气过滤器壳体15中时，过滤器感测模块34能够与空气过滤器28中的过滤器识别与通信模块35建立连接。在询问过滤器识别与通信模块35之后，此时可能已经确定空气过滤器28是正确的类型并且仍具有剩余使用寿命(使得该空气过滤器28不是已经使用过的空气过滤器)，遮板控制组件33的控制单元获取指示正确安装了正确的空气过滤器的信号，并作为响应而控制遮板控制组件33的电动机，以控制关闭装置27从其第一关闭状态到其第二打开状态。
在安装空气过滤器28之后，过滤器感测模块34可以间歇地或连续地检查空气过滤器28仍被正确地布置。如果不再是这种情况并且ICE 7正在运行，则可以将指示空气过滤器28移位的信号提供给发动机控制单元(ECU)，使得ECU可以采取适当的措施，诸如警告驾驶员。当ICE 7未在运行并且确定出空气过滤器28不再处于其正确位置(已被移除)时，遮板控制组件33的控制单元可以直接控制电动机,以关闭遮板和/或将指示空气过滤器28移位的上述信号提供给ECU，然后该ECU可以控制遮板控制组件33，以关闭遮板。
如图3C中示意性示出的，当遮板已经被关闭时，当在安装新的空气过滤器之前已经移除了旧的空气过滤器时，更换空气过滤器28的技术人员可以安全且方便地清洁空气过滤器壳体15的内部。例如，这可以通过用湿布擦拭或用压缩空气吹扫来完成。
应当理解，本发明不限于上述和附图中示出的实施例；而是，技术人员将认识到，可以在所附权利要求的范围内进行许多修改和变型。例如，用于在安装新的空气过滤器28时打开关闭装置27的、空气过滤器28与关闭装置27之间的相互作用可以是至少部分机械的相互作用。例如，空气过滤器可以被设计成向下推动弹簧加载销，该弹簧加载销可以连接到用于打开遮板的致动器。

Claims (15)

1.一种在空气清洁装置(9)中使用的空气过滤器壳体(15)，所述空气清洁装置(9)用于清洁待提供至内燃机(7)的空气入口(17)的空气，所述空气过滤器壳体包括：
过滤器壳体入口(23)，所述过滤器壳体入口(23)用于接收空气；以及
过滤器壳体出口(25)，当空气过滤器(28)被布置在所述空气过滤器壳体(15)的内部且位于所述过滤器壳体入口(23)与所述过滤器壳体出口(25)之间时，所述过滤器壳体出口(25)用于将过滤后的空气提供至所述内燃机的所述空气入口(17)，
其特征在于，所述空气过滤器壳体(15)还包括关闭装置(27)，所述关闭装置(27)能够被控制成处于第一状态和第二状态中的每一个状态中，在所述第一状态中，所述过滤器壳体出口(25)由所述关闭装置(27)关闭，在所述第二状态中，所述过滤器壳体出口(25)打开。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述关闭装置(27)包括至少一个可移动关闭构件(31)。
3.根据权利要求2所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述关闭装置(27)包括虹膜遮板。
4.根据权利要求2或3所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述关闭装置(27)还包括致动器(33；37)，所述致动器(33；37)连接到所述至少一个可移动关闭构件(31)，并且所述致动器(33；37)能够被控制成移动所述至少一个可移动关闭构件(31)。
5.根据权利要求4所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述致动器(33)是电致动器。
6.根据权利要求5所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述致动器(33)是电动机。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述关闭装置(27)还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述致动器(33)的操作。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的空气过滤器壳体(15)，其中，
所述空气过滤器壳体(15)还包括过滤器移除检测器(39)，所述过滤器移除检测器(39)被构造成检测过滤器移除的开始；并且
所述关闭装置(27)连接到所述过滤器移除检测器，并且所述关闭装置(27)被构造成：当所述过滤器移除检测器检测到过滤器移除的开始时，所述关闭装置关闭所述过滤器壳体出口(25)。
9.根据权利要求4所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述致动器(37)被布置成能够手动操作，以手动移动所述至少一个可移动关闭构件(31)，以将所述关闭装置(27)控制到所述第一状态。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的空气过滤器壳体(15)，其中，所述空气过滤器壳体还包括引导结构，所述引导结构用于将所述空气过滤器(28)朝向预期的空气过滤器位置引导。
11.一种在空气清洁装置(9)中使用的空气过滤器(28)，所述空气清洁装置(9)用于清洁待提供至内燃机(7)的空气入口(17)的空气，所述空气过滤器包括：
过滤器材料(29)，所述过滤器材料(29)允许空气通过所述过滤器材料，并且防止悬浮在空气中的颗粒通过所述过滤器材料，
其特征在于，所述空气过滤器(28)还包括控制装置(35)，当所述空气过滤器(28)被布置在根据权利要求1至10中的任一项所述的空气过滤器壳体(15)的内部时，所述控制装置用于控制被包括在所述空气过滤器壳体(15)中的所述关闭装置(27)从其第一状态转变到其第二状态。
12.根据权利要求11所述的空气过滤器(28)，其中，所述控制装置(33)包括电子电路，所述电子电路被构造成识别所述空气过滤器(28)。
13.一种空气清洁装置(9)，所述空气清洁装置(9)用于清洁待提供至内燃机(7)的空气入口(17)的空气，所述空气清洁装置(9)包括：
根据权利要求1至10中的任一项所述的空气过滤器壳体(15)；以及
根据权利要求11或12所述的空气过滤器(28)，所述空气过滤器(28)被布置在所述空气过滤器壳体的内部。
14.一种内燃机装置，包括：
内燃机(7)，所述内燃机(7)具有空气入口(17)；以及
根据权利要求13所述的空气清洁装置(9)，所述空气清洁装置(9)被布置成将过滤后的空气提供至所述内燃机(7)的所述空气入口(17)。
15.一种车辆(1)，包括：
车身(3)；
至少一个车轮(5)，所述至少一个车轮(5)可旋转地连接到所述车身(3)；以及
根据权利要求14所述的内燃机装置，所述内燃机装置被布置成驱动所述至少一个车轮。
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