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一种车载空气过滤器及自清洁方法
一种车载空气过滤器及自清洁方法
技术领域
本说明书涉及车载氢燃料电池系统过滤技术领域,具体涉及一种车载空气过滤器及自清洁方法。
背景技术
车载氢燃料电池系统的空气过滤器需要过滤空气中的灰尘,当灰尘在过滤器中积累过多时,会导致进气受阻,严重时可能会损坏过滤材料。目前的解决方法是定时取出过滤材料,拍打自清洁。也有一些尝试通过空压机反吹的方式,但效果并不理想,并且燃料电池系统中的空气子系统需要做较大的架构变动,成本较高。
发明内容
有鉴于此,本说明书实施例提供一种车载空气过滤器及自清洁方法,通过在壳体上增设第二进气管和第二出气管,同时在壳体内部开设导向槽,以使得清洁进气沿着导向槽流动,在过滤材料外侧形成低静压区,通过气体吸入机构控制第一出气管与大气相连通,第一出气管处形成高静压区,在压力梯度的驱使下,第一出气管中的空气不断被吸至过滤材料外侧,从第二出气管流出,带动过滤材料上附着的灰尘流出。
本说明书实施例提供以下技术方案:一种车载空气过滤器,包括:
壳体,所述壳体上设置有第一进气管、第一出气管、第二进气管和第二出气管,所述第一进气管用于车辆工作进气,所述第一出气管设置于所述壳体靠近车辆的一侧,所述第一出气管用于车辆工作出气,所述第二进气管用于过滤器的清洁进气,所述第二出气管用于过滤器的清洁出气,所述壳体内壁开设有导向槽,以使得所述清洁进气沿着导向槽流动;
过滤材料,所述过滤材料设置于所述壳体内,所述过滤材料对所述工作进气进行过滤;
集风管,所述集风管第一端与所述第二进气管相连接,所述集风管第二端与车辆行进方向相同;
气体吸入机构,所述气体吸入机构设置于所述第一出气管处,所述气体吸入机构用于控制所述第一出气管处气体的流动速度及所述第一出气管是否与大气相连通。
优选的,所述集风管为L型管,从所述集风管第二端到第一端,所述集风管的内径逐渐变小。
优选的,所述集风管第一端与所述第二进气管之间采用焊接或密封胶粘接的方式进行连接。
优选的,所述第一进气管设置于车辆非迎风侧,所述第一进气管的轴心线与所述壳体的中心线之间相互垂直。
优选的,所述第二出气管与所述壳体连接处到所述第一出气管之间的距离小于所述第一进气管与所述壳体连接处到所述第一出气管之间的距离。
优选的,所述第二进气管和所述第二出气管之间相互平行设置,所述第二进气管和所述第二出气管分别与所述壳体的相对两侧相连接,所述第二进气管和所述第二出气管的轴心线均与所述壳体的中心线之间相互垂直。
优选的,所述导向槽包括螺旋槽。
优选的,所述气体吸入机构包括空压机、节气门和旁通阀,所述空压机用于控制所述第一出气管内的气体流动,所述节气门和所述旁通阀用于控制所述第一出气管内的气体流量。
优选的,所述车载空气过滤器还包括温压一体传感器,所述温压一体传感器安装于空压机上,通过所述温压一体传感器判断所述空压机的工作状态,从而进一步判断所述过滤材料的存灰状态。
一种自清洁方法,应用于如上述任一项所述的车载空气过滤器,包括:
车辆的燃料电池系统停止工作,气体吸入机构不工作,车辆以第一速度行驶,第一进气管和第一出气管处无空气流动,外部气体经由集风管和第二进气管进入壳体内形成清洁进气,沿着壳体内壁的导向槽流动,在过滤材料外侧形成低静压区;
通过气体吸入机构控制第一出气管与大气相连通,第一出气管处形成高静压区,在压力梯度的驱使下,第一出气管中的空气不断被吸至过滤材料外侧,从第二出气管流出,带动过滤材料上附着的灰尘流出,完成清洁。
与现有技术相比,本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括:
通过在壳体上增设第二进气管和第二出气管,当需要对过滤材料进行清洁时,第二进气管用于过滤器的清洁进气,第二进气管上连接集风管,便于外部空气进入壳体内部,同时在壳体内部开设导向槽,以使得清洁进气沿着导向槽流动,在过滤材料外侧形成低静压区,通过气体吸入机构控制第一出气管与大气相连通,第一出气管处形成高静压区,在压力梯度的驱使下,第一出气管中的空气不断被吸至过滤材料外侧,从第二出气管流出,带动过滤材料上附着的灰尘流出。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请提供的车载空气过滤器的结构示意图;
图2是本申请提供的车载空气过滤器的壳体内部结构示意图。
图中,1、壳体;2、第一进气管;3、第一出气管;4、第二进气管;5、第二出气管;6、集风管;7、过滤材料;8、导向槽。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
要说明的是,下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见,本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中,且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请,所属领域的技术人员应了解,本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施,且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说,可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外,可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想,图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外,在以下描述中,提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而,所属领域的技术人员将理解,可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
车载氢燃料电池系统的空气过滤器需要过滤空气中的灰尘,当灰尘在过滤器中积累过多时,会导致进气受阻,严重时可能会损坏过滤材料。目前对于过滤材料的清洁主要采用如下方法:
1、通过定时取出过滤材料,拍打自清洁,但是操作较为麻烦。
2、通过空压机反吹的方式,但清洁效果并不理想,并且燃料电池系统中的空气子系统需要做较大的架构变动,成本较高。
发明人经过了广泛和深入的试验,设计出涉及一种车载空气过滤器及自清洁方法。
以下结合附图,说明本申请各实施例提供的技术方案。
如图1-图2所示,一种车载空气过滤器,应用于车载燃烧电池系统,包括:
壳体1,所述壳体1上设置有第一进气管2、第一出气管3、第二进气管4和第二出气管5,所述第一进气管2用于车辆工作进气,所述第一出气管3设置于所述壳体1靠近车辆的一侧,所述第一出气管3用于车辆工作出气,所述第二进气管4用于过滤器的清洁进气,所述第二出气管5用于过滤器的清洁出气,所述壳体1内壁开设有导向槽8,以使得所述清洁进气沿着导向槽8流动;
过滤材料7,所述过滤材料7设置于所述壳体1内,所述过滤材料7对所述工作进气进行过滤;
集风管6,所述集风管6第一端与所述第二进气管4相连接,所述集风管6第二端与车辆行进方向相同,集风管6在车辆行驶时捕获相对车辆流速较快的空气;
气体吸入机构,所述气体吸入机构设置于所述第一出气管3处,所述气体吸入机构用于控制所述第一出气管3处气体的流动速度及所述第一出气管3是否与大气相连通。
通过在壳体1上增设第二进气管4和第二出气管5,当需要对过滤材料7进行清洁时,第二进气管4用于过滤器的清洁进气,第二进气管4上连接集风管6,且集风管6的第二端与车辆的行进方向相同,便于外部空气车辆行进时通过集风管6进入壳体1内部,同时在壳体1内部开设导向槽8,导向槽8环绕过滤材料7设置,以使得清洁进气沿着导向槽8流动,在过滤材料7外侧形成低静压区,通过气体吸入机构控制第一出气管3与大气相连通,第一出气管3处形成高静压区,在压力梯度的驱使下,第一出气管3中的空气不断被吸至过滤材料7外侧,从第二出气管5流出,带动过滤材料7上附着的灰尘流出,实现对过滤材料7的清洁操作。
需要说明的是,当空气过滤器和燃料电池系统正常工作时,气体吸入机构控制第一出气管3处形成低静压区,第一进气管2、第二进气管4和第二出气管5处的空气静压接近环境大气压,将被吸入壳体1中。当燃料电池系统不工作,车辆在行驶,但空气过滤器不需要清洁时,通过气体吸入机构控制第一出气管3与大气不连通,即可避免第一出气管3中的空气向第二出气管5处流动。
还需要说明的是,壳体1为圆筒状结构,第一出气管3的轴心线的延长线与壳体1的轴心线相重合。
如图1所示,在一些实施方式中,所述集风管6为L型管,从所述集风管6第二端到第一端,所述集风管6的内径逐渐变小,通过将集风管6设置成L型状,保证集风管6的第一端与第二进气管4相连接后,集风管6的第二端能够沿着车辆的行进方向,便于外部空气车辆行进时通过集风管6进入壳体1内部,同时集风管6的第二端到第一端内径逐渐变小,可以进一步提升空气的流速,保证空气在导向槽8内的流动速度。
如图1-图2所示,在一些实施方式中,所述集风管6第一端与所述第二进气管4之间采用焊接或密封胶粘接的方式进行连接,集风管6与第二进气管4之间采用焊接或密封胶粘接的方式进行连接,保证集风管6与第二进气管4之间的密封性,同时集风管6与第二进气管4之间连接后的稳定性较好。
如图1-图2所示,在一些实施方式中,所述第一进气管2设置于车辆非迎风侧,所述第一进气管2的轴心线与所述壳体1的中心线之间相互垂直,将第一进气管2设置在车辆的非迎风侧,当车辆行进时,第一进气管2内基本上无空气流动,避免空气直接通过第一进气管2进入壳体1内。
需要说明的是,在本实施方式中,第一进气管2竖直向上设置,在其他实施方式中第一进气管2也可以选择其它方向设置,可以根据实际情况进行设置。
如图1-图2所示,在一些实施方式中,所述第二出气管5与所述壳体1连接处到所述第一出气管3之间的距离小于所述第一进气管2与所述壳体1连接处到所述第一出气管3之间的距离,通过将第二出气管5设置在相比较第一进气管2更靠近第一出气管3的位置处,保证清洁出气能够经由第二出气管5处流出。
如图1-图2所示,在一些实施方式中,所述第二进气管4和所述第二出气管5之间相互平行设置,所述第二进气管4和所述第二出气管5分别与所述壳体1的相对两侧相连接,所述第二进气管4和所述第二出气管5的轴心线均与所述壳体1的中心线之间相互垂直,第二进气管4和第二出气管5分别设置在壳体1的相对两侧,且第二出气管5与第一出气管3之间的距离大于第二进气管4与第一出气管3之间的距离,使得第二进气管4进入的空气从第二出气管5流出时能够经过过滤材料7的外侧,且第二进气管4和第二出气管5的轴心线均与壳体1的中心线之间相互垂直,便于空气在壳体1内壁的导向槽8内流动。
在本实施方式中,第二进气管4和第二出气管5均水平设置,第二进气管4与壳体1的底部相连接,第二出气管5与壳体1的顶部相连接,保证第二进气管4进入的空气从第二出气管5流出时能够经过过滤材料7的外侧。在其他实施方式中第二进气管4和第二出气管5也可以选择其它位置设置,可以根据实际情况进行设置。
如图2所示,在一些实施方式中,所述导向槽8包括螺旋槽,通过设置螺旋槽对空气进行导向,螺旋槽环绕过滤材料7设置,当空气沿着螺旋槽流动时,在过滤材料7外侧形成低静压区。
在一些实施方式中,所述气体吸入机构包括空压机、节气门和旁通阀,所述空压机用于控制所述第一出气管3内的气体流动,所述节气门和所述旁通阀用于控制所述第一出气管3内的气体流量,通过设置空压机,在车载空气过滤器正常工作时,通过空压机吸入空气,通过设置节气门和旁通阀,可以对第一出气管3内的气体流量进行调节。
在一些实施方式中,所述车载空气过滤器还包括温压一体传感器,所述温压一体传感器安装于空压机上,通过所述温压一体传感器判断所述空压机的工作状态,从而进一步判断所述过滤材料7的存灰状态,通过在空压机的前端设置温压一体传感器,通过温压一体传感器检测空压机的温度和压力数值,从而判断空气过滤器存灰状态。
综上所述,本申请实现了车载燃料电池系统空气过滤器不拆装、随时可行的除灰保养功能,将显著减小空气过滤器的维护保养周期与维护保养操作拆卸工作;燃料电池系统在工作时可以根据空压机工作状态或空压机前端环境温压一体传感器的压力数值,判断空气过滤器存灰状态,通过通讯网络发送自清洁需求至车辆控制器。车辆控制器在综合车辆车速、燃料电池系统工作状态、锂电池电量等因素后,下发自清洁指令,燃料电池系统开启节气门和旁通阀,开始空气过滤器的自清洁。
请参阅图1-图2,基于相同发明构思,本说明书实施例提供一种自清洁方法,应用于如上述任一项所述的车载空气过滤器,包括:
车辆的燃料电池系统停止工作,气体吸入机构不工作,空压机关闭,节气门同时关闭,车辆以第一速度行驶,第一进气管2和第一出气管3处无空气流动,外部气体经由集风管6和第二进气管4进入壳体1内形成清洁进气,集风管6的第二端到第一端内径逐渐变小,可以进一步提升空气的流速,保证空气在导向槽8内的流动速度,清洁进气沿着壳体1内壁的导向槽8流动,在过滤材料7外侧形成低静压区;
通过气体吸入机构控制打开燃料电池系统空气路节气门和旁通阀,第一出气管3与大气相连通,第一出气管3处形成高静压区,在压力梯度的驱使下,第一出气管3中的空气不断被吸至过滤材料7外侧,从第二出气管5流出,带动过滤材料7上附着的灰尘流出,完成清洁。
需要说明的是,第一速度根据集风管6的迎风面积而定,一般在60km/h以上。
本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于后面说明的方法实施例而言,由于其与系统是对应的,描述比较简单,相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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