RO120782B1 - Filtru de aer - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un filtru de aer pentru separarea particulelor de praf grosolane, medii şi fine, din aerul aspirat de cilindrii motoarelor cu aprindere prin scânteie sau prin compresie. Filtrul conform invenţiei este constituit dintr-o carcasă (1) prevăzută cu o cameră (a) principală de depresiune şi cu o cameră (f) secundară de depresiune,în scopul micşorării vitezei particulelor de impurităţi faţă de un tub (8) de aspiraţie şi rotirea acestora de către nişte palete (e) de forma unei elice, care dirijează particulele în sensul forţei de gravitaţie şi al depresiunii suplimentare automată, creată de nişte ştuţuri (7 şi 9) care comunică între ele, printr-un tub elastic.

Description

Invenția se referă la un filtru de aer, destinat în special separării particulelor de praf grosolane, medii și fine, din aerul aspirat de cilindrii motoarelor cu aprindere prin scânteie sau prin compresie.

Formarea unui amestec între aer și combustibil, pe termen lung, cu păstrarea nealterată a parametrilor celor două elemente, care sunt obligate să treacă înainte de amestec prin dispozitivele cu autofrânare existente pe liniile de alimentare ale celor două elemente, constituie un proces complex, care constă în dozarea optimă a combustibilului și pulverizarea cât mai fină a acestuia peste un curent de aer cât mai curat și constant, pentru a se obține o aprindere optimă în camera de ardere.

Acest proces de separare a particulelor grosolane, medii și fine de praf, din aerul aspirat, înainte de a pătrunde în cartușul filtrant, trebuie să aibă loc, astfel încât particulele menționate să fie reținute într-o cameră de depresiune așezată înaintea cartușului filtrant, pentru ca acesta să nu fie colmatat prematur. Odată cu avansarea colmatării suprafeței filtrante, crește consumul de combustibil prin îmbogățirea amestecului carburant și, totodată, creșterea noxelor ducând la o funcționare anormală a motorului.

Aerul curat, preparat în filtrul de aer, trebuie să corespundă cerințelor esențiale, pentru realizarea unui amestec optim funcționării motoarelor, pe termen cât mai lung, acestea fiind în principal păstrarea suprafeței filtrante pe timp îndelungat, necolmatată cu particule grele, medii și ușoare, consumul de combustibil să nu fie influențat de frânarea aerului trecut prin filtru, precum și proporțiile obținute în amestecul aer combustibil, pe termen lung, în scopul realizării unui carburant cu grad ridicat de inflamabilitate la intrarea în colectorul de admisie, așa cum a fost proiectat sau trebuia să fie proiectat.

Măsura în care sunt realizate aceste cerințe se reflectă în toate performanțele motorului cu aprindere prin scânteie sau compresie.

Sunt cunoscute diverse filtre de aer, utilizate la aspirația aerului în carburatoare sau în galeria de amestec, la pompele de injecție existente, la care cartușul filtrant este prevăzut cu o hârtie de calitate superioară, iar carcasa cu tubulatura liniei de alimentare cu aer a cartușului filtrant a rămas neschimbată.

Această carcasă este construită din metal sau din material plastic, aceste filtre fiind regăsite la diverse tipuri de autovehicule, cu aspirația aerului pe interiorul cartușului filtrant sau pe exterior. Spațiul îngust oferit cartușului de către carcasă, cu alimentarea arătată anterior, imprimă particulelor grele, medii și ușoare, o viteză mare în porii suprafeței hârtiei cartușului, colmatând-o în timp relativ scurt și începe creșterea nejustificat de mare a consumului de combustibil, perturbând astfel raportul optim dintre cele două elemente, care formează amestecul carburant cu grad ridicat de inflamabilitate.

Un filtru de aer ideal ar trebui să asigure la ieșirea din cartușul filtrant spre camera de amestec un aer bine purificat, cu un volum cât mai constant, pe o perioadă cât mai lungă și controlată, pentru a se realiza un amestec carburant perfect omogen, în întreaga secțiune a camerei de amestec, pentru toate regimurile de funcționare ale motorului (turații și sarcini).

Această cerință, ca filtrul de aer să livreze o cantitate cât mai constantă a volumului de aer pe o perioadă cât mai lungă, presupune ca, în carcasa cartușului filtrant, viteza imprimată să fie cu 1/10 + 1/20 mai mică decât la intrare în tubul de aspirație. Deci, pentru a se realiza un debit de aer cât mai constant și controlat, la ieșirea din tubulatura de aspirație, trebuie să existe o cameră de depresiune prevăzută cu șicane de reținere a particulelor grosolane, medii și fine, care sunt supuse acțiunii forței de gravitație, să nu mai ajungă pe suprafața activă a cartușului filtrant, prelungind în acest fel durata de colmatare a acestuia, livrând în amestecul carburant un debit de aer curat și constant, pe termen lung, pentru asigurarea unui amestec carburant optim și cu grad ridicat de inflamabilitate.

RO 120782 Β1

Tot în acest scop, carcasa cartușului filtrant mai conține niște piese rotitoare sau 1 obstacole radiale sau tuburi ajutătoare de depresiune, care ajută la mărirea depresiunii înaintea cartușului filtrant. Aici, particulele de impurități grele, medii și ușoare intră mai repede sub 3 acțiunea forței de gravitație, nemaiajungând pe suprafața activă a cartușului filtrant, prelungind în acest fel alimentarea optimă a camerei de amestec carburant. 5

Aplicând metoda drumului invers și imprimând datele de ieșire a unui volum constant de aer din carcasa filtrului spre camera de amestec, rezultă ca necesară controlarea celor 7 două elemente (aer și combustibil) care intră în amestecul final, asigurându-se celor două fluide, prin măsuri constructive, un regim cu volume și debite constante, pe termen lung, 9 pentru realizarea unui amestec optim și a unui grad ridicat de inflamabilitate.

Se cunosc filtre de aer, care au în componența lor o carcasă și în interiorul acesteia 11 un cartuș filtrant unde aerul este aspirat direct pe interiorul cartușului filtrant (Dacia după licență franceză) sau pe exterior, ambele sisteme având rolul de purificare a aerului aspirat 13 pentru alimentarea carburatoarelor sau a galeriilor de amestec la pompele de injecție. Atât la primul sistem, cât și la cel de-al doilea sistem, viteza imprimată particulelor de praf pe su- 15 prafața cartușului filtrant, pe interior sau pe exterior, este foarte mare, colmatând aceste suprafețe active într-un timp relativ scurt, de aceea controlul asupra depresiunii trebuie să fie 17 prezent în sistem întrucât viteza curentului de aer este realizată de carcasa cartușului filtrant, consumul de combustibil crescând proporțional cu viteza de colmatare a cartușului filtrant. 19 Aceste soluții prezintă dezavantajul creșterii consumului nejustificat de combustibil, creșterea consumului de combustibil numai pe aceste cartușe colmatate fiind cuprins între 1,30 și 21

1,6 1/100 km parcurși.

Mai este cunoscută o variantă de filtru de aer (la Dacia NOVA sau la 1310) cu pompă 23 de injecție, la care carcasa a fost realizată din plastic și cu aspirația aerului direct din atmosferă pe interiorul cartușului filtrant, acesta colmatându-se la fel ca celelalte, numai că 25 la sfârșitul cartușului filtrant este prevăzută o cameră de depresiune în care ajung numai particulele grosolane de impurități, sub acțiunea forței de inerție și acestea nu prea au de-a 27 face cu colmatarea suprafeței active a filtrului.

Este de asemenea cunoscut sistemul de filtre cu absorbție pe verticală, pe un tub de 29 secțiune dreptunghiulară sau cilindrică, la motoarele care au gura de aspirație deasupra cabinei și în sensul invers de deplasare a autovehiculului, unde depresiunea crește la gura 31 de aspirație a acesteia odată cu creșterea vitezei de deplasare a autovehiculului, la care particulele medii fine și foarte fine imprimă în sensul forței de gravitație o viteză și mai mare, 33 mergând direct pe cartușul filtrant, astfel încât, datorită acestei viteze, filtrul se colmatează înainte de termenul stabilit de proiectant. 35

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei carcase a cartușului filtrant cu pliurile pe orizontală sau cu pliurile pe verticală, prevăzută cu o cameră 37 de depresiune cu șicane, cu dispozitiv suplimentar de depresiune și dispozitiv de control a scăderii depresiunii aerului în amestecul optim. 39

Filtrul conform invenției rezolvă problema tehnică menționată, prin aceea că are carcasa prevăzută la interior, în fața cartușului filtrant, cu o cameră de depresiune cu șicane 41 și cu un dispozitiv suplimentar de depresiune, în care depresiunea trebuie să fie cu 1/10 1/20 mai mică decât cea aspirată la intrare, cameră în care este prevăzut un guler divergent 43 la intrarea aerului în acesta, precum și niște palete de rotire pe tija capacului carcasei, la filtrele de tip orizontal, și la celelalte, cu șicane pe verticală, de urcare și coborâre, unde se 45 imprimă viteze sporite particulelor, acestea rămânând în camera de depresiune fără a mai ajunge (cu excepția celor foarte fine) pe pliurile cartușului filtrant. 47

RO 120782 Β1

Filtrul de aer, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- permite îmbunătățirea funcționării motorului pe termen lung, la toate regimurile;

- realizează coeficienții de umplere proiectați, pentru toți cilindrii, pe termen lung;

- reduce nivelul de noxe din gazele de evacuare, pe termen lung;

- controlează gradul de colmatare parțial și total, al cartușului filtrant;

- preîntâmpină arderile incomplete la regimul de lucru cel mai greu, plină sarcină și turații scăzute;

- ușurează pornirea pe orice anotimp, pe termen lung;

- reduce consumul de combustibil la regimul de circulație în mediul urban și rural.

Se dau, în continuare, exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...5, care reprezintă:

- fig. 1, secțiune longitudinală printr-un filtru cu carcasă și cartuș filtrant cu pliurile pe orizontală;

- fig. 2, secțiune în plan vertical printr-un filtru circular sau de formă ovală, cu cartușul filtrant cu pliurile pe verticală;

- fig. 3, secțiune cu un plan I -1 din fig. 2;

- fig. 4, vedere laterală a tubului de aspirație din fig. 3;

- fig. 5, vedere laterală a tubului de aspirație din fig. 4.

Filtrul de aer pentru separarea particulelor grosolane, medii și fine, înainte ca acestea să intre în cartușul filtrant, conform invenției, într-un prin exemplu de realizare, este constituit dintr-o carcasă 1 în care este introdus un cartuș filtrant 2, de construcție cunoscută și cu pliurile pe orizontală, și o diafragmă 3 rigidizată pe un cot de aspirație 4 și acesta rigidizat pe carcasa 1, unde aspirația aerului purificat 100% ajunge la sursă. Pe cotul 4, la ieșirea acestuia din carcasa 1 și pe muchia răsfrântă în sus, este prevăzut de asemenea un dispozitiv 5 de control al depresiunii din interiorul cartușului filtrant 2, din spatele diafragmei 3 și din exteriorul divergent al cotului 4. Mărginită circular de carcasa 1, se află camera principală de depresiune a, închisă de capacul mobil 6, prevăzut și acesta cu un ștuț 7 de formare a depresiunii suplimentare în camera de depresiune menționată. Capacul 6 are prevăzut la centrul pe exterior și orizontal un tub 8 de aspirație a aerului din atmosferă, pe care este prevăzut un ștuț de aspirație 9, coborât spre interiorul tubului 8 și îndoit cu capătul terminal în sensul de deplasare a aerului aspirat, formând o depresiune suplimentară, în funcție și de turația motorului și fiind legat printr-un tub din cauciuc neindicat în desen și cuplat la ștuțul 7, formând în mod automat depresiunea suplimentară în camera de depresiune a. Tubul 8 are prevăzut la gura de aspirație o piesă circulară 10, pentru primirea aerului din mediu, fiind de formă divergentă b, și la partea dinapoi, spre gura tubului, de formă convergentă c, unde aerul curățat de o parte din particulele grosolane și medii intră ușor în tubul de aspirație 8. O piesă 10 divergent convergentă este rigidizată și centrată de niște tije 11. La interior, tubul 8 are prevăzută o clapetă 12 de închidere și deschidere a unui tub 13 de degivrare, prin aspirația unui aer cald, pe timp rece. Pe capacul 6, la interior, sunt prevăzute două tije 14 plate și înguste, prevăzute spre centru cu niște palete e de formă divergentă, pentru rotirea aerului și de reținere a cât mai multe particule în camera a de depresiune, particule obligate să urmeze drumul forței de gravitație. Cele două tije 14 au montat pe centru, între ele, un ax 15 care trece printr-o bucșă de centrare și etanșare 16 și printr-o piesă de centrare 17. Tija 15 centrează un capac 18 care închide etanș carcasa 1 și cartușul filtrant 2, între care se formează și o cameră secundară de depresiune f, capacul 18 fiind asigurat cu o garnitură de etanșare 19 și cu o piuliță fluture 20.

RO 120782 Β1 într-un al doilea exemplu de realizare, reprezentat în fig. 2, 3, 4 și 5, filtrul conform 1 invenției este constituit dintr-o carcasă 21 circulară sau ovală, în interiorul căreia este montat un cartuș filtrant 22, circular, alimentat pe exterior prin intermediul carcaselor 21, 23 și 24, 3 astfel încât o parte din particulele grosolane și din cele medii sunt separate înainte de a intra într-un tub de absorbție 25, de către o piesă aerodinamică 26 de forma picăturii prelungite 5 și înclinată la circa 30’ în jurul unui orificiu 27 și fixată în funcție de regiunea de circulație, de niște suporturi 28. în tubul de aspirație 25 mai intră o parte din particulele care sunt mai 7 ușoare, împreună cu cele fine și foarte fine, și sunt pe rând reținute de niște șicane g, h și i, formate între carcasele 21, 23 și 24, iar particulele de impurități care au mai ajuns aici, 9 rămân, tot pe rând, în funcție de greutate și mărime, într-o cameră de depresiune j, formată la partea inferioară a carcasei 21, unde și forța de gravitație a acționat asupra lor în șicanele 11 g, h și i, cu circulație pe verticală în sensuri de coborâre, în șicana g, în sensul de urcare, în șicana h, în sensul de coborâre, în șicana i, aici ajungând de asemenea particulele foarte 13 fine care ajung și pe suprafața pliurilor cartușului filtrant 22. Carcasa 21 mai are prevăzut un ștuț de aspirație 29, la partea inferioară și superioară. Pe partea exterioară a diametrului inte- 15 rior a camerei de depresiune j, prin care se realizează o depresiune suplimentară, pentru a proteja mai mult cartușul filtrant 22, tot pe tubul 25 se mai află un ștuț de aspirație 30 care 17 face legătura cu ștuțul 29 prin intermediul unui furtun 31. Ștuțul 30 la capătul din interiorul tubului 25 este întors cu gura în sensul de deplasare a aerului, pentru formarea depresiunii 19 în mod automat și funcție de turația motorului care realizează viteza aerului pe tubul de aspirație 25. Această aspirație este transmisă în carcasa 21 circular și mărind depresiunea în 21 spațiul 1, unde sub forța gravitației se captează toate particulele de impurități. Aerul curat (circa 99,99%) este aspirat în interiorul unui spațiu k al cartușului filtrant 22 și mai departe, 23 trece printr-un spațiu I, spre camera de amestec a carburatorului sau spre galeria de amestec a pompei de injecție. Cartușul filtrant 22 este închis la partea superioară, de 25 carcasa intermediară 23 și de un capac 32, care ambele fac corp comun prin niște puncte de sudură. La partea superioară, capacul 32 are prevăzut un dispozitiv 33 de control parțial 27 și total al colmatării cartușului filtrant 22, pe toată secțiunea circulară, în mod egal.

Realizarea aerului purificat are loc prin separarea treptată și controlată prin controlul 29 depresiunii parțiale și totale în etape succesive, a aerului purificat, pentru formarea unei depresiuni constante și circulare a aerului, care trebuie să ajungă în camera de amestec cu 31 o viteză optimă în funcție de deschiderea dispozitivului de accelerație, pentru a realiza un amestec optim și omogen în toată secțiunea galeriei de alimentare, egală pentru toți cilindrii 33 motorului.

în prima etapă, aerul purificat, pentru prima livrare către cartușul filtrant, este realizat 35 de dispozitivul format din piesa aerodinamică 26, care este înclinată la circa 30° și cu partea superioară frontală la o distanță de 1/1 din gura de aspirație a tubului de aspirație 25 pe 37 orizontală, în care particulele grosolane, medii și o parte din cele fine nu mai ajung în tubul 25 întrucât forma piesei 26 nu le permite să mai pătrundă. în etapa următoare, aerul separat 39 de impurități, de către piesa 26 și cu contribuția forței de gravitație, ajunge în carcasa 21. Pe interiorul carcasei 21 și exteriorul carcasei 23 și între acestea se formează șicana g, care 41 imprimă particulelor ajunse aici o viteză egală sau mai mare decât viteza forței de gravitație și egală pe toată secțiunea circulară a șicanei. Aici, particulele fine și foarte fine sunt obligate 43 să rămână sub acțiunea depresiunii principale și suplimentare, în camera de depresiune j, apoi o parte din particulele foarte fine, care încearcă să se urce pe șicana circulară h, ajung 45 în șicana i și de aici pe toată suprafața circulară și în mod egal pe pliurile cartușului filtrant 22, care prin această alimentare distribuie în interiorul m și mai departe în orificiul n de 47

RO 120782 Β1 alimentare a camerelor de amestec, un aer purificat, cu un volum constant, pe termen cât mai lung, realizând un amestec carburant optim, cu grad de inflamabilitate ridicat, pentru toți cilindrii motorului, în mod egal.

în ultima etapă, cartușul filtrant 22 este alimentat uniform și circular datorită sistemului de șicane g, h și i, și în final, camerei de depresiune I, astfel încât este controlată parțial și total colmatarea pliurilor cartușului filtrant 22.

Claims (4)

Revendicări

1. Filtru de aer, pentru separarea particulelor grosolane, medii și fine, înainte ca acestea să intre în cartușul filtrant, caractarizat prin aceea că, într-un prin exemplu de realizare, este constituit dintr-o carcasă (1) în interiorul căreia este prevăzut un cartuș filtrant (2), de construcție cunoscută, care se sprijină și etanșează pe o diafragmă (3) fixată rigid pe un cot (4), rigidizat de asemenea pe carcasă (1), prin interiorul cotului (4) se aspiră aerul purificat (circa 99%) timp îndelungat către camera de amestec, depresiunea din cotul (4) menționat și din interiorul cartușului (31) fiind controlată parțial și total de către dispozitivul (5), iar în fața diafragmei (3) și în spatele cotului (4), în interiorul carcasei (1), este formată camera de depresiune principală (a) în care sunt reținute impurități de toate formele și mărimile și care este închisă etanș de un capac (6) prevăzut cu un tub (8) de aspirație, prevăzut și acesta cu un ștuț (9) de realizare a depresiunii suplimentare și cu o piesă (10), având o suprafață divergentă (b) și o suprafață convergentă (c), care separă particulele grosolane, medii și o parte din cele ușoare, fără a mai intra în tub (8), precum și cu un guler divergent (d), pentru orientarea radială și dirijarea lor spre forța de gravitație, de capacul (6) fiind fixate rigid niște tije (14) plate și înguste, prevăzute la centru cu palete (e), între tije (14) fiind montat un ax (15) care trece centrat printr-ο bucșă (16) fixată pe cotul (4), care are prevăzut tot pentru centrare presa (17), iar la celălalt capăt, axul (15) fixează și asigură capacele (6 și 18) carcasei (1), între carcasă (1) și partea exterioară a cartușului filtrant (2) fiind formată o cameră secundară de depresiune (f), unde mai ajung particulele foarte fine pe suprafața exterioară a pliurilor mari ale cartușului filtrant (2), iar pe interiorul pliurilor, aerul purificat spre camera de amestec.

2. Filtru de aer, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, într-un al doilea exemplu de realizare, din aerul aspirat în tubul (25), particulele grosolane, medii și o parte din cele fine sunt separate de o piesă (26) de formă aerodinamică, care obligă particulele menționate să urmeze direcția forței de gravitație, fără a mai pătrunde în tubul de aspirație (25), piesa (26) putând fi reglată de la bord, în funcție de circulația pe drumul rural sau urban.

3. Filtru de aer, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că aerul absorbit prin tubul de aspirație (25) pătrunde circular, uniform distribuit, într-o șicană (g), în sensul forței de gravitație, astfel încât particulele ajung în camera de depresiune (j), aerul fiind obligat să circule în sensul invers forței de gravitație printr-o altă șicană (h), unde particulele ușoare sunt și ele coborâte în camera de depresiune (j), în care particulele foarte fine trebuie să mai ajungă în șicana circulară (i), de aici ajungând cele foarte fine pe exteriorul pliurilor cartușului filtrant (22), prelungind alimentarea cu aer purificat cu un volum constant pe termen lung.

4. Filtru de aer, pentru separarea particulelor grosolane, medii și fine, înainte ca acestea să intre în cartușul filtrant, conform revendicărilor 1,2 și 3, caracterizat prin aceea că, pentru a evita consumul excesiv de combustibil, cartușele filtrante (2, 22) sunt montate în legătură cu niște dispozitive de control (5, 33) parțial și total al colmatării.