專利名稱：水/空氣分離器的制作方法
技術領域：
本公開大體涉及水/空氣分離器，并且更具體地涉及在內燃發(fā)動機中使用的水/ 空氣分離器。
背景技術：
如本領域中所公知的，在現(xiàn)今的汽車發(fā)動機蒸發(fā)(EVAP)排放控制系統(tǒng)中，需要碳濾罐來吸收和儲存燃料蒸汽以避免大氣污染。濾罐操作涉及兩種主要模式——負荷模式和抽取模式。在抽取模式期間，新鮮空氣進入碳濾罐以清除儲存在其中的燃料蒸汽。為了防止灰塵污染物進入濾罐，需要在至新鮮空氣進氣道的入口處使用空氣濾清器。為了檢測EVAP 泄漏，隔膜型自然真空泄漏檢測(NVLD)裝置被安裝在EVAP系統(tǒng)中并且位于空氣濾清器與碳濾罐之間。為了保護NVLD不受灰塵和水的影響，使用優(yōu)良的空氣濾清器。對于這種優(yōu)良的濾清器，暴露于水可能降低它的性能并且甚至可能損壞它。

發(fā)明內容
根據(jù)本公開，提供水/空氣分離的方法和裝置，其具有至少一個細長的通道，該細長的通道用于使空氣和水的混合物通過，并且該通道的壁收集水的液滴，并且其中所收集的水通過重力去除。在一個實施例中，EVAP濾清器設有遮蓋空氣濾清器室入口格柵(grille)的蓋。蓋中的流通道使水從流向EVAP濾清器的空氣/水混合物分離，并引導混合物的空氣部分進入空氣濾清器室，同時通道的內壁收集混合物的水部分，使收集的水部分在重力的作用下離開蓋。在一個實施例中，提供水/空氣分離器，該水/空氣分離器包括至少一個細長的通道，其用于使空氣和水的混合物通過，該通道的壁收集水的液滴并且其中所收集的水通過重力去除。在一個實施例中，分離器包括內部室，該內部室用于從至少一個細長的通道接收混合物的空氣部分，并且其中該內部室具有用于從分離器去除混合物的空氣部分的出口。在一個實施例中，內部室具有布置在其中的空氣濾清器以接收由室接收的空氣部分以便過濾該接收的空氣部分，并且其中出口接收經(jīng)過濾的混合物的空氣部分。在一個實施例中，內部室的外部提供至少一個通道的內壁部分。在一個實施例中，濾清器裝配件包括空氣濾清器；將空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；以及遮蓋空氣濾清器室的蓋。該蓋具有沿蓋的內部側壁設置的肋。肋、室的外部側壁和蓋的內部側壁形成多個通道，該通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口。 通道的壁收集進入通道的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通過重力從濾清器裝配件去除?？諝鉃V清器室接收離開通道出口的混合物的空氣部分，由室接收的這些離開的空氣部分通過空氣濾清器，并且在通過空氣濾清器之后離開濾清器組件。在一個實施例中，室包括入口格柵，該入口格柵用于接收來自通道出口的混合物的空氣部分，并且其中蓋具有從蓋向外伸出的彈性卡扣元件(snap element)，并且其中該格柵具有形成于其上的用于接收卡扣元件的部分以使蓋能夠被壓緊到格柵。在一個實施例中，蓋具有用于使由重力去除的混合物的水部分通過的孔。在一個實施例中，形成肋以給通道提供形狀使進入通道的混合物產(chǎn)生旋渦狀的流。在一個實施例中，形成肋以給通道提供形狀使進入通道的混合物產(chǎn)生螺旋狀的流。在一個實施例中，濾清器裝配件包括空氣濾清器；將空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；以及遮蓋空氣濾清器室的蓋，這個蓋具有沿蓋的內部側壁設置的肋，這些肋、室的外部側壁和蓋的內部側壁形成多個通道，該通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口，通道的壁收集進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過重力從濾清器裝配件去除，并且其中空氣濾清器室具有在外部側壁中的孔，該孔用于接收離開通道出口的混合物的空氣部分，由室接收的這些離開的空氣部分通過空氣濾清器，并且在通過空氣濾清器之后，離開濾清器裝配件。在一個實施例中，提供用于從空氣/水混合物分離水和空氣的方法，該方法包括 將混合物傳遞到至少一個細長的通道的入口 ；將水滴收集在至少一個通道的內壁上；以及通過重力從至少一個通道去除收集的水。在一個實施例中，中間管在外部側壁中具有孔，用于接收離開通道出口的混合物的空氣部分，這些離開的空氣部分離開中間管。在一個實施例中，該方法包括從室中的至少一個通道的出口接收混合物的空氣部分，將室接收的空氣部分過濾，其中室的出口部分提供至少一個通道的內壁部分。在一個實施例中，內燃發(fā)動機系統(tǒng)包括具有進氣歧管的內燃發(fā)動機；蒸發(fā)濾罐； 其中進氣歧管被連接至燃料箱并被連接至蒸發(fā)濾罐的第一口 ；聯(lián)接在大氣與蒸發(fā)濾罐的第二 口之間的空氣/水分離器，該空氣/水分離器具有用于使大氣中的空氣和水的混合物通過的至少一個細長的通道，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過重力去除。在一個實施例中，內燃發(fā)動機系統(tǒng)包括具有進氣歧管的內燃發(fā)動機；蒸發(fā)濾罐； 其中進氣歧管被連接至燃料箱并且被連接至蒸發(fā)濾罐的第一口 ；通過電控閥聯(lián)接在大氣與蒸發(fā)濾罐的第二口之間的濾清器裝配件，該濾清器裝配件包括空氣濾清器；將空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；遮蓋空氣濾清器室的蓋，該蓋具有沿蓋的內部側壁設置的肋，這些肋、室的外部側壁和蓋的內部側壁形成多個通道，該通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口，通道的壁收集進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過重力從濾清器裝配件去除，并且其中空氣濾清器室接收離開通道出口的混合物的空氣部分，室接收的這些離開的空氣部分通過空氣濾清器，并且在通過空氣濾清器之后，離開濾清器裝配件。在一個實施例中，水/空氣分離器，其中分離器包括用于從至少一個細長的通道接收混合物的空氣部分的內部室，并且其中該內部室具有用于從分離器去除混合物的空氣部分的出口。在一個實施例中，水/空氣分離器，其中內部室具有布置在其中的空氣濾清器以接收室接收的空氣部分以便過濾該接收的空氣部分，并且其中出口接收經(jīng)過濾的混合物的空氣部分。在一個實施例中，水/空氣分離器，其中內部室的外部提供至少一個通道的內壁部分。本公開的一個或更多個實施例的細節(jié)在下文的附圖和描述中得到闡述。本公開的其他特征、目的和優(yōu)點根據(jù)說明書和附圖以及權利要求書將是顯而易見的。


圖1是根據(jù)本公開的運送至具有濾清器裝配件的發(fā)動機的車輛燃料運送系統(tǒng)的示意簡圖；圖2A-2C是示出根據(jù)本公開的一個實施例的濾清器裝配件和其蓋的示圖；圖2A’是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件的示圖；圖3A-3D是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件和其蓋的示圖；圖4A-4C是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件和其蓋的示圖；圖5A-5B是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件和其蓋的示圖；圖6是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件的示圖；圖7A-7B是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件和其蓋的示圖；圖8是示出根據(jù)本公開的另一個實施例的濾清器裝配件的示圖；以及圖9是示出根據(jù)本公開的空氣/水分離器的示圖。各附圖中相同的參考標記表示相同的元件。
具體實施例方式首先參考圖1，車輛配備有蒸發(fā)(燃料蒸汽)排放控制系統(tǒng)，總體用數(shù)字10指示。 排放控制系統(tǒng)10包括燃料箱12，燃料箱12的上部內部體積與一個或更多個蒸發(fā)濾罐16以及內燃發(fā)動機(ICE) 38的進氣歧管14相通。燃料箱12提供燃料至發(fā)動機38，并且通常包括蒸汽排放閥18以及翻車安全閥(rollover valve) 20。燃料箱12還可以包括與燃料箱蓋一體的真空安全閥22，用于防止過量的真空或壓力施加到燃料箱12。燃料箱12還包括壓力傳感器對，壓力傳感器M用于監(jiān)測燃料箱壓力或真空并且用于提供對應的輸入信號到發(fā)動機電子控制(EEC)34。壓力傳感器M可以直接安裝到燃料箱12中或者遠程地安裝并通過線連接到燃料箱12。提供蒸發(fā)儲存濾罐16用于捕集并隨后使用從燃料箱12驅散的燃料蒸汽。蒸發(fā)濾罐16通過濾罐排放閥(CVV)或自然真空泄漏檢測(NVLD)裝置沈被連接至大氣(ATM)。 在下文更詳細描述的濾清器裝配件觀，此處為具有水/空氣分離器的EVAP濾清器，被設在 CVV或NVLD沈與具有空氣和水的混合物(即，空氣/水混合物)的大氣之間，用于過濾吸入裝配件觀的混合物的空氣部分，并且用于去除混合物的水部分。CVV或NVLD沈可以包括常開電磁閥，該常開電磁閥經(jīng)由連接至CVV或NVLD 26的電連接被EEC34控制。蒸汽管理閥(VMV) 30被聯(lián)接在進氣歧管14與燃料箱12及蒸發(fā)濾罐16之間。VMV 30可以包括同樣由EEC34通電的常閉真空操作電磁閥。當VMV 30打開時，進氣歧管14的真空從蒸發(fā)濾罐16抽取燃料蒸汽，用于發(fā)動機38的汽缸中的燃燒。當EEC 34使VMV 30斷電時，燃料蒸汽被儲存在蒸發(fā)濾罐16中。系統(tǒng)10還可以包括聯(lián)接在VMV30與燃料箱12 及蒸發(fā)濾罐16之間的服務端口(service port)32。除了控制CVV或NVLD 26和VMV 30之外，EEC 34還控制形成節(jié)氣門體(未示出) 的一部分的節(jié)流板36，其進而控制進入進氣歧管14的空氣流?，F(xiàn)在參考圖2A、圖2B和圖2C，濾清器裝配件28 (圖2A)被示為包括空氣濾清器殼體38和設置在殼體38的頂部上的蓋39。殼體具有室40 (圖2B)，室40具有設置在其中的空氣濾清器42 (圖2B)。殼體38的頂部具有形成于其中的氣孔43 (圖2A和圖2B)，這些氣孔43使氣流(用箭頭41所示)能夠進入室40，之后通過空氣濾清器并且之后通過出口 45離開殼體38。在圖2C中更清楚地示出的遮蓋氣孔43的蓋39具有沿蓋的內部圓周側壁形成的多個肋46。當與殼體38裝配時(更具體地，當蓋39被布置在殼體38的室40的外部側壁 50的上部上時)，肋46、室40的外部側壁50和蓋39的內部側壁形成圖2B的多個空氣流通道56，其具有用于接收來自大氣的空氣和水的混合物的入口 58，通道56的壁(即，蓋39的內壁52和室40的外部側壁50)收集進入通道56的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通過重力從濾清器裝配件觀去除(即，水由于重力通過入口 58落回)，而室40中的空氣濾清器42接收通過殼體38的頂部中的氣孔43離開通道出口的混合物的空氣部分。如上所述，離開的空氣部分被室中的空氣濾清器接收并通過空氣濾清器42，并且在通過空氣濾清器42之后，其離開濾清器裝配件觀。更具體地，通常有6至8個通道56 ；此處，有由圖2C所示的8個肋46形成的8個通道。肋46(和由此的通道56)均勻圍繞在蓋39的內部表面52分布。此處，肋46與蓋39 一起被模制。每個通道56的寬度在此處為4-5mm，并且每個通道56的長度在此處為20_28mm。 水和空氣的分離基于利用空氣的密度與水的密度之間的較大差別的空氣動力學原理。以下列出了概念上的基礎 應用空氣/水的重力差使水與空氣分離。 使用窄的流通道引導雙相流。 利用將描述的離心力的效果——旋轉、螺旋、圓錐形等。 減少空氣/水入口面積以限制進入濾清器的污染物。在發(fā)動機EVAP系統(tǒng)抽取過程期間，空氣/污染物的混合物流48從環(huán)形入口 58 (圖 2B)進入。當混合物通過流通道56時，流體在朝向通道56的出口的軸向流動。混合物流中離開的空氣如圖2B中的氣流41所示，容易地轉過將近180度從而進入氣孔43并進入室 40 ；然而，水卻留在蓋39的內壁52(圖2C)上。當越來越多的水積聚在蓋39的內壁52 (圖 2C)上時，它將在蓋和流通道56的內壁上滑動，并且最終由于重力從通道56的入口 58排出。一些細微的固體灰塵微粒物可能進入室40 ；然而，帶有細孔的濾清器42的介質元件將灰塵微粒物阻擋在其表面上。最后，清潔的空氣49從出口 45排出并且流到濾罐16(圖1)。 整個系統(tǒng)像“兩級”過濾系統(tǒng)液體水在第一級被過濾出并且細微的灰塵在第二級中被過濾出。由于濾清器/蓋裝配件28豎直向上地安裝，通道56中的水和灰塵是“自潔”的。積聚在蓋39的內部表面52中的水分布在蓋39頂?shù)牧饕龑Ъ?即，肋46)和內部室部分44的內壁上。當更多的水積聚時，水沿內壁向下滴落。
注意到，柱61 (圖2A、圖2B)形成于殼體的頂部處，并且孔63 (圖2C)形成于蓋39 的內部表面的中間以容納柱61。蓋39的內徑為D。選擇室44的高度H和直徑D以便引導水排出；高度/直徑(H/D)的建議比值在1/10-1/7的范圍中。現(xiàn)在參考圖2A’，其示出卡扣機構的實施例可被用來將蓋39固定到殼體38。此處，蓋39具有方孔60以容納形成于殼體38的頂部上的伸出的撳鈕62?？蹤C構(即，孔 60和掀鈕62)的功能是(1)保持蓋39的頂部內表面52’ (圖2C)與濾清器室40的入口格柵(即，氣孔43(圖2A))之間的特定間隙；(2)固定蓋39的位置和角度取向；以及(3) 將蓋39固定到殼體38。環(huán)形水/空氣入口(即，入口 58(圖2B))位于蓋的底部。濾清器室40的內側包括濾清器介質元件42和平的底部表面或基底64以形成邊界。濾清器介質元件42被牢固地安裝在濾清器基底64上?，F(xiàn)在參考圖3A-圖3D，其示出濾清器裝配件觀’的實施例，其中過濾的空氣必須朝著向上的方向從裝配件離開。此處，蓋39’具有排水孔70以使重力能夠使水通過孔70排出裝配件觀’。由此，此處水的液滴被收集在通道的內壁上，但收集的液滴在重力的作用下通過孔70而不是通過通道的入口離開?，F(xiàn)在參考圖4A-圖4C，此處，結構28”使得進入的流在具有肋46”的流域(fluid domain)內側打漩以產(chǎn)生漩渦流，肋46”的形狀類似渦輪機葉輪的葉片。作用在水滴上的離心力引起水滴向蓋39”的內壁移動。當分布在壁上的積聚的水的量足以流動時，水向下流動并且最后從通道56的入口 58排出?，F(xiàn)在參考圖5A和圖5B，這是另一個實施例，其被示為引起流域中的漩渦。代替圖 4A-圖4C的渦輪機葉輪的葉片，此實施例使用螺旋的流引導件產(chǎn)生漩渦。螺旋的流引導件可以具有如所示的K - 1 轉的多達6個或8個葉片。在此實施例中，尺寸是關鍵的推薦 H1/G彡7，并且G = 3-4mm以允許產(chǎn)生的漩渦具有一定的力度。現(xiàn)在參考圖6，在此實施例中，水/空氣混合物68從蓋39”’的底部入口 69進入， 并且流體通過通道56。通道56起到雙重作用作為流體流徑引導件，并且還收集分布在其內部表面上的水滴。濾清器室40’被修改成具有如所示的側面饋送口 70。氣流通過直徑在 3. 5-5mm范圍內的6_8個側面饋送口入口 70進入濾清器室40’。然而，水沿通道56的內壁排回并在重力的作用下通過蓋39”中的入口孔69離開。通道56可以是如上所述的直的或螺旋的形狀。注意到，在此實施例中，防止污染物進入系統(tǒng)的更小的入口面積是可能的。更小的入口包括蓋入口 69和濾清器室入口 70?，F(xiàn)在參考圖7A和圖7B，此處，如所示的，水/空氣混合物71從蓋入口 72進入。水 /空氣流體流71進入形成于蓋39””中的渦輪機型葉片46”’，其產(chǎn)生繞室80中的濾清器室 40”的軸線的漩渦流。由于離心力，水滴被推至形成于蓋39””中的室80中的周邊，并分布在蓋39””的內壁81上。收集在壁81上的水經(jīng)由蓋39””中的排水孔82離開蓋39””。然而，空氣容易地轉過90度并通過濾清器室壁的周邊上的入口孔86進入濾清器室40”。如果不使用渦輪機型葉片，系統(tǒng)被減少為圖8所示的實施例的更簡單的結構。當 EVAP抽取流速較低時，這個結構能夠分離水和空氣?，F(xiàn)在參考圖9，對于管狀入口型的EVAP濾清器，可以使用如圖9所示的單獨的水/ 空氣分離器。圖9示出了這一分離器。與圖8的實施例類似，水/空氣混合物流91軸向地進入分離器。水滴落在室80’中并且最后通過排水孔82排出。清潔空氣通過孔86’進入中間的管87并且通過出口 88放出。 已經(jīng)描述了本公開的多個實施例。然而，應該理解的是，可以進行各種修改而不脫離于本公開的主旨和范圍。因此，其他實施例在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種水/空氣分離器，包括至少一個細長的通道，用于使空氣和水的混合物通過，所述通道的壁收集所述混合物的水部分的液滴，并且其中通過重力去除所收集的水。
2.根據(jù)權利要求1所述的水/空氣分離器，其中所述分離器包括內部室，所述內部室用于從所述至少一個細長的通道接收所述混合物的空氣部分，并且其中所述內部室具有用于從所述混合物的所述空氣部分去除污垢的出口濾清器。
3.根據(jù)權利要求2所述的水/空氣分離器，其中所述內部室具有設置在其中的空氣濾清器，以接收由所述室接收的所述空氣部分從而過濾該被接收的空氣部分，并且其中出口接收所述混合物的過濾后的空氣部分。
4.根據(jù)權利要求3所述的水/空氣分離器，其中所述內部室的外部提供所述至少一個通道的內壁部分。
5.一種濾清器裝配件，包括空氣濾清器；將所述空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；遮蓋所述空氣濾清器室的蓋，該蓋具有沿所述蓋的內部側壁設置的肋，這些肋、所述室的外部側壁和所述蓋的內部側壁形成多個通道，所述通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口，所述通道的壁收集進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過重力從所述濾清器裝配件中被去除，并且其中所述空氣濾清器室接收離開所述通道出口的所述混合物的所述空氣部分，由所述室接收的這些離開的空氣部分通過所述空氣濾清器，并且在通過所述空氣濾清器之后，離開所述濾清器裝配件。
6.如權利要求5所述的濾清器裝配件，其中所述室包括入口格柵，所述入口格柵用于接收來自所述通道的出口的所述混合物的所述空氣部分，并且其中所述蓋具有從蓋向外伸出的彈性卡扣元件，并且其中所述格柵具有形成于其上的一部分，用于接收所述卡扣元件， 以使所述蓋能夠被卡扣到所述格柵。
7.根據(jù)權利要求6所述的濾清器裝配件，其中所述蓋具有用于使由重力去除的所述混合物的水部分通過的孔。
8.根據(jù)權利要求6所述的濾清器裝配件，其中肋被制成給所述通道提供形狀從而使進入所述通道的所述混合物形成漩渦狀的流。
9.根據(jù)權利要求6所述的濾清器裝配件，其中肋被制成給所述通道提供形狀從而使進入所述通道的所述混合物形成螺旋狀的流。
10.一種濾清器裝配件，包括空氣濾清器；將所述空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；遮蓋所述空氣濾清器室的蓋，該蓋具有沿所述蓋的內部側壁設置的肋，這些肋、所述室的外部側壁和所述蓋的內部側壁形成多個通道，所述通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口，所述通道的壁收集進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過重力從所述濾清器裝配件中被去除，并且其中所述空氣濾清器室具有在外部側壁中的孔， 用于接收離開所述通道的出口的所述混合物的所述空氣部分，由所述室接收的這些離開的空氣部分通過所述空氣濾清器，并且在通過所述空氣濾清器之后，離開所述濾清器裝配件。
全文摘要
一種濾清器裝配件，具有空氣濾清器；將空氣濾清器設置在其中的空氣濾清器室；以及遮蓋空氣濾清器室的蓋。蓋具有沿蓋的內部側壁設置的肋。肋、室的外部側壁和蓋的內部側壁形成多個通道，通道具有用于接收空氣和水的混合物的入口。通道的壁收集進入通道的混合物的水部分的液滴。所收集的水部分通過重力從濾清器裝配件中被去除?？諝鉃V清器室接收離開通道出口的混合物的空氣部分。由室接收的離開的空氣部分通過空氣濾清器，并且在通過空氣濾清器之后，離開濾清器裝配件。
文檔編號F02M25/08GK102383974SQ20111019787
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權日2010年7月15日
發(fā)明者C·F·巴圖斯, M·尤斯曼, M·董, S·K·艾利 申請人:福特環(huán)球技術公司