CN113107724B - 一种进气系统的空气滤清器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种进气系统的空气滤清器结构，包括滤清器壳体，滤清器壳体内沿其进气方向轴向依次设置有多个用于消除低频噪音的低频腔室、多个用于消除高频噪音的高频腔室和沿气体流动方向与滤清器壳体内尾部的低频腔室连通并穿过高频腔室的出气管，低频腔室内设置有滤芯，滤芯的内部和外部分别设置有至少一条气体通道与相邻的低频腔室连通。将空气滤清器和多频消音器集成为一体，通过多条不同的空气通路，在过滤空气的同时，对不同频率范围内的噪声进行衰减，从而在实现净化空气和降低中频和低频噪声的同时，减小空气滤清器总成的尺寸，节省了布置空间。

Description

一种进气系统的空气滤清器结构
技术领域
本发明涉及车用空滤结构技术领域，具体地指一种进气系统的空气滤清器结构。
背景技术
空气滤清器总成，用于过滤空气中的颗粒杂质，需要满足进气阻力和容尘量的性能要求，同时空气滤清器总成作为一个扩张腔消声元件，可以降低从发动机传递过来的噪声，空气滤清器总成的消声特性均与空气滤清器总成的结构尺寸相关。由于发动机传递过来的噪声频率复杂，在NVH调音过程中需要针对多个频率进行消声设计，仅靠空气滤清器总成无法消除所有频率的噪声，常规的做法是在进气管路上设计多个消声元件(谐振腔、扩张腔、穿孔消声器等)。但随着目前机舱中电子设备越来越多以及混合动力车型的普及，机舱中用于给进气系统设计消声元件的空间越来越小，这使得进气系统消声方案的设计变得十分困难。
CN210127914U公开了一种带进气消音器和双谐振腔的空气滤清器结构，如图5所示，该专利在空气滤清器下壳体上设置了高频谐振腔，该高频谐振腔卡接在空虑下壳体的入口处，在引气管和空滤下壳体上分别集成了两个谐振腔(第一谐振腔和第二谐振腔)，腔体和主管道之间设置了单独的连接管(第一连接管和第二连接管)，可通过调整连接管的长度改变谐振腔的消声频率。现有技术虽然也形成有高频消声器、谐振腔等消音结构单元，但是各消声单元是通过拼接的方式与空气滤清器下壳体或者引气管设计在同一套模具上，尽管减少了模具的数量，但是提升了模具的复杂程度，另外，气流从进气管进入以后为单一通路，需要依次通过各个消音单元，整体进气系统的布置空间仍然较大。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、所需布置空间小的同时具有良好消声效果的进气系统的空气滤清器结构。
为实现此目的，本发明所设计的进气系统的空气滤清器结构，包括滤清器壳体，其特征在于：所述滤清器壳体内沿其进气方向轴向依次设置有多个用于消除低频噪音的低频腔室、多个用于消除高频噪音的高频腔室和沿气体流动方向与所述滤清器壳体内尾部的所述低频腔室连通并穿过所述高频腔室的出气管，所述低频腔室内设置有滤芯，所述滤芯的内部和外部分别设置有至少一条气体通道与相邻的所述低频腔室连通。气体进入空气滤清器后可经由不同的气体通道流经空气滤清器的各个腔室，并通过各隔板的气体过孔形成消音结构，具有良好的低频和高频消声效果。同时减少了进气系统的布置空间。
进一步的，所述滤清器壳体内沿其进气方向轴向依次设置有进气腔室和多个用于消除不同频率的低音噪音的低频腔室，所述进气腔室、第一低频腔室和第二低频腔室沿气体流动方向轴向连通。
进一步的，所述低频腔室包括第一低频腔室和第二低频腔室，所述进气腔室、第一低频腔室和所述第二低频腔室内均设置有一个圆筒形的所述滤芯，分别为第一滤芯、第二滤芯和第三滤芯，每个所述滤芯的内部和外部分别设置有一条气体通道与相邻的所述低频腔室连通。每个滤芯均可沿空气滤清器的轴向方向或径向方向布置，或可在一个腔室内布置多个轴向或径向布置的滤芯，以达到更好的空气过滤效果。
进一步的，所述滤清器壳体包括圆筒形壳体板和固定于所述圆筒形壳体板轴向两端的端板，分别为第一端板和第二端板，所述圆筒形壳体板内沿其轴向间隔固定有三块隔板，分别为第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一端板与所述第一隔板之间的空间为所述进气腔室，所述第一隔板与所述第二隔板之间的空间为所述第一低频腔室，所述第二隔板与所述第三隔板之间的空间为所述第二低频腔室，所述出气管的前端固定于所述第三隔板的后表面上，所述出气管的后端穿过所述第二端板。
进一步的，所述第一滤芯的前后两端端面分别固定于所述第一端板的中部和所述第一隔板上，所述第二滤芯的两端端面分别固定于所述第一隔板的中部和所述第二隔板的中部，所述第三滤芯的两端端面分别固定于所述第二隔板的中部和所述第三隔板的中部。
进一步的，所述第一端板为内侧表面与所述第一滤芯前端面固定的圆板，所述第一隔板为前后两侧表面分别与所述第一滤芯后端面和所述第二滤芯前端面固定的第一环形板，所述第一环形板上开设有进气孔，所述进气孔包括同心布置的多圈环孔，每圈环孔均包括沿圆周方向间隔布置的多个进气圆孔，位于外圈的进气圆孔的孔径大于位于内圈的进气圆孔的孔径，所述第一滤芯与所述滤清器壳体内表面之间的空间和所述进气孔构成一条所述气体通道，所述第一滤芯的轴孔和所述第一环形板的内孔构成另一条所述气体通道。
进一步的，所述第二隔板为前后两侧表面分别与所述第二滤芯的后端面和所述第三滤芯的前端面固定的第二环形板，所述第二环形板沿其圆周方向间隔开设有多个梯形气体过孔，所述梯形气体过孔靠近所述第二滤芯一端的孔径小于所述梯形气体过孔远离所述第二滤芯一端的孔径；所述进气孔、所述第二滤芯与所述滤清器壳体内表面之间的空间和所述多个梯形气体过孔构成一条所述气体通道，所述第一环形板的内孔、所述第二滤芯的轴孔和所述第二环形板的内孔构成一条所述气体通道，所述进气孔、所述第二滤芯的轴孔和所述第二环形板的内孔构成另一条所述气体通道。
进一步的，所述第三隔板为与所述第三滤芯的后端面固定的第三环形板，所述第三环形板的后表面中部垂直固定有所述出气管，所述出气管的管壁表面开设有出气孔，所述多个梯形气体过孔、所述第三滤芯的轴孔和所述出气管的进气口构成一条所述气体通道，所述第二环形板的轴孔、所述第三滤芯的轴孔和所述出气管的进气口构成另一条所述气体通道。
进一步的，所述出气孔包括沿气体流动方向开设于所述出气管前部的第一排气孔组和开设于所述出气管后部的第二排气孔组，所述第一排气孔组包括沿所述出气管轴向间隔布置的多圈第一排气孔，每圈第一排气孔均包括沿所述出气管周向表面间隔布置的多个排气小孔，所述第二排气孔组包括沿所述出气管轴向间隔布置的多圈第二排气孔，每圈第二排气孔均包括沿所述出气管周向表面间隔布置的多个排气大孔，所述排气大孔的孔径大于所述排气小孔的孔径。
更进一步的，所述滤清器壳体内固定有出气管隔板，位于所述第一排气孔组与所述第二排气孔组之间的出气管段固定于所述出气管隔板的中部，所述第三隔板与所述出气管隔板之间的空间为第一高频腔室，所述出气管隔板与所述第二端板之间的空间为第二高频腔室。
本发明的有益效果是：将空气滤清器和多频消音器集成为一体，通过多条不同的空气通路，在过滤空气的同时，对不同频率范围内的噪声进行衰减，从而在实现净化空气和降低中频和低频噪声的同时，减小空气滤清器总成的尺寸，节省了布置空间。可以通过改变隔板之间的长度及隔板上的穿孔分布来调整消声频率，结构适应性高，具有很好的通用性和市场应用价值。
附图说明
图1为本发明中空气滤清器结构的轴向截面图；
图2为图1中B向视图；
图3为图1中A-A剖视图；
图4为本发明中空气滤清器内部的气体流向视图；
图5为现有技术中空气滤清器的结构图；
其中，1—滤清器壳体(1.1—第一端板，1.2—第二端板，1.3—圆筒形壳体板)，2—出气管，3—进气腔室，4—第一低频腔室，5—第二低频腔室，6—第一滤芯，7—第二滤芯，8—第三滤芯，9—进气孔，10—梯形气体过孔，11—第一隔板，12—第二隔板，13—第三隔板，14—第一排气孔组，15—第二排气孔组，16—出气管隔板，17—第一高频腔室，18—第二高频腔室，19—第一谐振腔，20—第一连接管，21—高频谐振腔，22—空滤下壳体，23—空滤滤芯，24—空滤上壳体，25—第二谐振腔，26—第二连接管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—4所示的进气系统的空气滤清器结构，包括滤清器壳体1，滤清器壳体1内沿其进气方向轴向依次设置有多个用于消除低频噪音的低频腔室、多个用于消除高频噪音的高频腔室和沿气体流动方向与滤清器壳体1内尾部的低频腔室连通并穿过高频腔室的出气管2。
滤清器壳体1包括圆筒形壳体板1.3和固定于圆筒形壳体板1.3轴向两端的端板，分别为第一端板1.1和第二端板1.2，圆筒形壳体板1.3内沿其轴向间隔固定有三块隔板，分别为第一隔板11、第二隔板12和第三隔板13，第一端板1.1与第一隔板11之间的空间为进气腔室3，第一隔板11与第二隔板12之间的空间为第一低频腔室4，第二隔板12与第三隔板13之间的空间为第二低频腔室5，出气管2的前端固定于第三隔板13的后表面上，出气管2的后端穿过第二端板1.2。进气腔室3、第一低频腔室4和第二低频腔室5内均设置有一个圆筒形的滤芯，分别为第一滤芯6、第二滤芯7和第三滤芯8。
第一滤芯6的前后两端端面分别固定于第一端板1.1的中部和第一隔板11上，第二滤芯7的两端端面分别固定于第一隔板11的中部和第二隔板12的中部，第三滤芯8的两端端面分别固定于第二隔板12的中部和第三隔板13的中部。第一端板1.1为内侧表面与第一滤芯6前端面固定的圆板，第一隔板11为前后两侧表面分别与第一滤芯6后端面和第二滤芯7前端面固定的第一环形板，第一环形板上开设有进气孔9，进气孔9包括同心布置的多圈环孔，每圈环孔均包括沿圆周方向间隔布置的多个进气圆孔，位于外圈的进气圆孔的孔径大于位于内圈的进气圆孔的孔径，第一滤芯6与滤清器壳体1内表面之间的空间和进气孔9构成一条气体通道，第一滤芯6的轴孔和第一环形板的内孔构成另一条气体通道。
第二隔板12为前后两侧表面分别与第二滤芯7的后端面和第三滤芯8的前端面固定的第二环形板，第二环形板沿其圆周方向间隔开设有多个梯形气体过孔10，梯形气体过孔10靠近第二滤芯7一端的孔径小于梯形气体过孔10远离第二滤芯7一端的孔径；进气孔9、第二滤芯7与滤清器壳体1内表面之间的空间和多个梯形气体过孔10构成一条气体通道，第一环形板的内孔、第二滤芯7的轴孔和第二环形板的内孔构成一条气体通道，进气孔9、第二滤芯7的轴孔和第二环形板的内孔构成另一条气体通道。
第三隔板13为与第三滤芯8的后端面固定的第三环形板，第三环形板的后表面中部垂直固定有出气管2，出气管2的管壁表面开设有出气孔，多个梯形气体过孔10、第三滤芯8的轴孔和出气管2的进气口构成一条气体通道，第二环形板的轴孔、第三滤芯8的轴孔和出气管2的进气口构成另一条气体通道。
出气孔包括沿气体流动方向开设于出气管2前部的第一排气孔组14和开设于出气管2后部的第二排气孔组15，第一排气孔组14包括沿出气管2轴向间隔布置的多圈第一排气孔，每圈第一排气孔均包括沿出气管2周向表面间隔布置的多个排气小孔，第二排气孔组15包括沿出气管2轴向间隔布置的多圈第二排气孔，每圈第二排气孔均包括沿出气管2周向表面间隔布置的多个排气大孔，排气大孔的孔径大于排气小孔的孔径。
滤清器壳体1内固定有出气管隔板16，位于第一排气孔组14与第二排气孔组15之间的出气管段固定于出气管隔板16的中部，第三隔板13与出气管隔板16之间的空间为第一高频腔室17，出气管隔板16与第二端板1.2之间的空间为第二高频腔室18。
本发明中，如图4所示，气流的具体流向过滤路径有3条
过滤路径一：空气从进气腔室3进入后，依次经过第一滤芯6的轴孔、第二滤芯7的轴孔、第三滤芯8的轴孔后直接进入到出气管2排出。对于过滤路径一中的空气，第一低频腔室4和第二低频腔室5可以起到双频谐振腔的效果，第一隔板11和第二隔板12的厚度对应于双频谐振腔的喉管长度。该双频谐振腔有两个中心消声频率，第二低频腔体5的消音频率比第一低频腔体4的消音频率低，对中、低频噪声消声效果较好，可通过调整第一低频腔室4、第二低频腔室5的容积和第一隔板11、第二隔板12的厚度及穿孔率对消声频率进行设计。
过滤路径二：空气从进气腔体3进入后从第一隔板11上的进气孔9进入到第一低频腔室4，再穿过第二滤芯7的轴孔、第三滤芯8的轴孔后进入到出气管2。对于过滤路径二中的空气，第二低频腔室5可以起到谐振腔的效果，该谐振腔对中、低频噪声消声效果较好，可通过调整第二低频腔室5的容积、第二隔板12的厚度和穿孔率对消声频率进行设计。
过滤路径三：空气从进气腔体3进入后依次穿过第一隔板11上的进气孔9、第一低频腔室4、第二隔板12上的梯形气体过孔10进入到第二低频腔室5，最后穿过第三滤芯8的轴孔进入到出气管2。对于过滤路径三中的空气，第一低频腔室4可以起到扩张腔的效果，气流从第一隔板11上的进气孔9进入第一低频腔室4后从第二隔板12上的梯形气体过孔10进入第二低频腔体5，经第三滤芯8进入出气管2。该扩张腔对中、低频噪声消声效果较好，可通过调整第一隔板11和第二隔板12的穿孔率对消声频率进行设计。
经过过滤后的空气达到出气管2时，出气管2上的第一排气孔组14、第二排气孔组15、第一高频腔室17和第二高频腔室18分别组成两个多孔消声器，该多孔消声器对高频噪声消声效果较好，可通过调整第一高频腔室17和第二高频腔室18的容积和出气管2上的穿孔率对消声频率进行设计。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种进气系统的空气滤清器结构，包括滤清器壳体（1），其特征在于：所述滤清器壳体（1）内沿其进气方向轴向依次设置有多个用于消除低频噪音的低频腔室、多个用于消除高频噪音的高频腔室和沿气体流动方向与所述滤清器壳体（1）内尾部的所述低频腔室连通并穿过所述高频腔室的出气管（2），所述低频腔室内设置有滤芯，所述滤芯的内部和外部分别设置有至少一条气体通道与相邻的所述低频腔室连通；所述滤清器壳体（1）内沿其进气方向轴向依次设置有进气腔室（3）、用于消除低频噪音的第一低频腔室（4）和第二低频腔室（5），所述进气腔 室（3）、第一低频腔室（4）和第二低频腔室（5）沿气体流动方向轴向连通；所述进气腔室（3）、第一低频腔室（4）和所述第二低频腔室（5）内均设置有一个圆筒形的所述滤芯，分别为第一滤芯（6）、第二滤芯（7）和第三滤芯（8），每个所述滤芯的内部和外部分别设置有一条气体通道与相邻的所述低频腔室连通。
2.如权利要求1所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述滤清器壳体（1）包括圆筒形壳体板（1.3）和固定于所述圆筒形壳体板（1.3）轴向两端的端板，分别为第一端板（1.1）和第二端板（1.2），所述圆筒形壳体板（1.3）内沿其轴向间隔固定有三块隔板，分别为第一隔板（11）、第二隔板（12）和第三隔板（13），所述第一端板（1.1）与所述第一隔板（11）之间的空间为所述进气腔室（3），所述第一隔板（11）与所述第二隔板（12）之间的空间为所述第一低频腔室（4），所述第二隔板（12）与所述第三隔板（13）之间的空间为所述第二低频腔室（5），所述出气管（2）的前端固定于所述第三隔板（13）的后表面上，所述出气管（2）的后端穿过所述第二端板（1.2）。
3.如权利要求2所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述第一滤芯（6）的前后两端端面分别固定于所述第一端板（1.1）的中部和所述第一隔板（11）上，所述第二滤芯（7）的两端端面分别固定于所述第一隔板（11）的中部和所述第二隔板（12）的中部，所述第三滤芯（8）的两端端面分别固定于所述第二隔板（12）的中部和所述第三隔板（13）的中部。
4.如权利要求3所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述第一端板（1.1）为内侧表面与所述第一滤芯（6）前端面固定的圆板，所述第一隔板（11）为前后两侧表面分别与所述第一滤芯（6）后端面和所述第二滤芯（7）前端面固定的第一环形板，所述第一环形板上开设有进气孔（9），所述进气孔（9）包括同心布置的多圈环孔，每圈环孔均包括沿圆周方向间隔布置的多个进气圆孔，位于外圈的进气圆孔的孔径大于位于内圈的进气圆孔的孔径，所述第一滤芯（6）与所述滤清器壳体（1）内表面之间的空间和所述进气孔（9）构成一条所述气体通道，所述第一滤芯（6）的轴孔和所述第一环形板的内孔构成另一条所述气体通道。
5.如权利要求4所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述第二隔板（12）为前后两侧表面分别与所述第二滤芯（7）的后端面和所述第三滤芯（8）的前端面固定的第二环形板，所述第二环形板沿其圆周方向间隔开设有多个梯形气体过孔（10），所述梯形气体过孔（10）靠近所述第二滤芯（7）一端的孔径小于所述梯形气体过孔（10）远离所述第二滤芯（7）一端的孔径；所述进气孔（9）、所述第二滤芯（7）与所述滤清器壳体（1）内表面之间的空间和所述多个梯形气体过孔（10）构成一条所述气体通道，所述第一环形板的内孔、所述第二滤芯（7）的轴孔和所述第二环形板的内孔构成一条所述气体通道，所述进气孔（9）、所述第二滤芯（7）的轴孔和所述第二环形板的内孔构成另一条所述气体通道。
6.如权利要求5所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述第三隔板（13）为与所述第三滤芯（8）的后端面固定的第三环形板，所述第三环形板的后表面中部垂直固定有所述出气管（2），所述出气管（2）的管壁表面开设有出气孔，所述多个梯形气体过孔（10）、所述第三滤芯（8）的轴孔和所述出气管（2）的进气口构成一条所述气体通道，所述第二环形板的轴孔、所述第三滤芯（8）的轴孔和所述出气管（2）的进气口构成另一条所述气体通道。
7.如权利要求6所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述出气孔包括沿气体流动方向开设于所述出气管（2）前部的第一排气孔组（14）和开设于所述出气管（2）后部的第二排气孔组（15），所述第一排气孔组（14）包括沿所述出气管（2）轴向间隔布置的多圈第一排气孔，每圈第一排气孔均包括沿所述出气管（2）周向表面间隔布置的多个排气小孔，所述第二排气孔组（15）包括沿所述出气管（2）轴向间隔布置的多圈第二排气孔，每圈第二排气孔均包括沿所述出气管（2）周向表面间隔布置的多个排气大孔，所述排气大孔的孔径大于所述排气小孔的孔径。
8.如权利要求7所述的进气系统的空气滤清器结构，其特征在于：所述滤清器壳体（1）内固定有出气管隔板（16），位于所述第一排气孔组（14）与所述第二排气孔组（15）之间的出气管段固定于所述出气管隔板（16）的中部，所述第三隔板（13）与所述出气管隔板（16）之间的空间为第一高频腔室（17），所述出气管隔板（16）与所述第二端板（1.2）之间的空间为第二高频腔室（18）。
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