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一種車載空氣過濾器及自清潔方法

技術領域

本說明書涉及車載氫燃料電池系統過濾技術領域，具體涉及一種車載空氣過濾器及自清潔方法。

背景技術

車載氫燃料電池系統的空氣過濾器需要過濾空氣中的灰塵，當灰塵在過濾器中積累過多時，會導致進氣受阻，嚴重時可能會損壞過濾材料。目前的解決方法是定時取出過濾材料，拍打自清潔。也有一些嘗試通過空壓機反吹的方式，但效果并不理想，并且燃料電池系統中的空氣子系統需要做較大的架構變動，成本較高。

發明內容

有鑒于此，本說明書實施例提供一種車載空氣過濾器及自清潔方法，通過在殼體上增設第二進氣管和第二出氣管，同時在殼體內部開設導向槽，以使得清潔進氣沿著導向槽流動，在過濾材料外側形成低靜壓區，通過氣體吸入機構控制第一出氣管與大氣相連通，第一出氣管處形成高靜壓區，在壓力梯度的驅使下，第一出氣管中的空氣不斷被吸至過濾材料外側，從第二出氣管流出，帶動過濾材料上附著的灰塵流出。

本說明書實施例提供以下技術方案：一種車載空氣過濾器，包括：

殼體，所述殼體上設置有第一進氣管、第一出氣管、第二進氣管和第二出氣管，所述第一進氣管用于車輛工作進氣，所述第一出氣管設置于所述殼體靠近車輛的一側，所述第一出氣管用于車輛工作出氣，所述第二進氣管用于過濾器的清潔進氣，所述第二出氣管用于過濾器的清潔出氣，所述殼體內壁開設有導向槽，以使得所述清潔進氣沿著導向槽流動；

過濾材料，所述過濾材料設置于所述殼體內，所述過濾材料對所述工作進氣進行過濾；

集風管，所述集風管第一端與所述第二進氣管相連接，所述集風管第二端與車輛行進方向相同；

氣體吸入機構，所述氣體吸入機構設置于所述第一出氣管處，所述氣體吸入機構用于控制所述第一出氣管處氣體的流動速度及所述第一出氣管是否與大氣相連通。

優選的，所述集風管為L型管，從所述集風管第二端到第一端，所述集風管的內徑逐漸變小。

優選的，所述集風管第一端與所述第二進氣管之間采用焊接或密封膠粘接的方式進行連接。

優選的，所述第一進氣管設置于車輛非迎風側，所述第一進氣管的軸心線與所述殼體的中心線之間相互垂直。

優選的，所述第二出氣管與所述殼體連接處到所述第一出氣管之間的距離小于所述第一進氣管與所述殼體連接處到所述第一出氣管之間的距離。

優選的，所述第二進氣管和所述第二出氣管之間相互平行設置，所述第二進氣管和所述第二出氣管分別與所述殼體的相對兩側相連接，所述第二進氣管和所述第二出氣管的軸心線均與所述殼體的中心線之間相互垂直。

優選的，所述導向槽包括螺旋槽。

優選的，所述氣體吸入機構包括空壓機、節氣門和旁通閥，所述空壓機用于控制所述第一出氣管內的氣體流動，所述節氣門和所述旁通閥用于控制所述第一出氣管內的氣體流量。

優選的，所述車載空氣過濾器還包括溫壓一體傳感器，所述溫壓一體傳感器安裝于空壓機上，通過所述溫壓一體傳感器判斷所述空壓機的工作狀態，從而進一步判斷所述過濾材料的存灰狀態。

一種自清潔方法，應用于如上述任一項所述的車載空氣過濾器，包括：

車輛的燃料電池系統停止工作，氣體吸入機構不工作，車輛以第一速度行駛，第一進氣管和第一出氣管處無空氣流動，外部氣體經由集風管和第二進氣管進入殼體內形成清潔進氣，沿著殼體內壁的導向槽流動，在過濾材料外側形成低靜壓區；

通過氣體吸入機構控制第一出氣管與大氣相連通，第一出氣管處形成高靜壓區，在壓力梯度的驅使下，第一出氣管中的空氣不斷被吸至過濾材料外側，從第二出氣管流出，帶動過濾材料上附著的灰塵流出，完成清潔。

與現有技術相比，本說明書實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到的有益效果至少包括：

通過在殼體上增設第二進氣管和第二出氣管，當需要對過濾材料進行清潔時，第二進氣管用于過濾器的清潔進氣，第二進氣管上連接集風管，便于外部空氣進入殼體內部，同時在殼體內部開設導向槽，以使得清潔進氣沿著導向槽流動，在過濾材料外側形成低靜壓區，通過氣體吸入機構控制第一出氣管與大氣相連通，第一出氣管處形成高靜壓區，在壓力梯度的驅使下，第一出氣管中的空氣不斷被吸至過濾材料外側，從第二出氣管流出，帶動過濾材料上附著的灰塵流出。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本申請提供的車載空氣過濾器的結構示意圖；

圖2是本申請提供的車載空氣過濾器的殼體內部結構示意圖。

圖中，1、殼體；2、第一進氣管；3、第一出氣管；4、第二進氣管；5、第二出氣管；6、集風管；7、過濾材料；8、導向槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本申請實施例進行詳細描述。

以下通過特定的具體實例說明本申請的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本申請的其他優點與功效。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。本申請還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本申請的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

要說明的是，下文描述在所附權利要求書的范圍內的實施例的各種方面。應顯而易見，本文中所描述的方面可體現于廣泛多種形式中，且本文中所描述的任何特定結構及/或功能僅為說明性的。基于本申請，所屬領域的技術人員應了解，本文中所描述的一個方面可與任何其它方面獨立地實施，且可以各種方式組合這些方面中的兩者或兩者以上。舉例來說，可使用本文中所闡述的任何數目和方面來實施設備及/或實踐方法。另外，可使用除了本文中所闡述的方面中的一或多者之外的其它結構及/或功能性實施此設備及/或實踐此方法。

還需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本申請的基本構想，圖式中僅顯示與本申請中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。

另外，在以下描述中，提供具體細節是為了便于透徹理解實例。然而，所屬領域的技術人員將理解，可在沒有這些特定細節的情況下實踐所述方面。

車載氫燃料電池系統的空氣過濾器需要過濾空氣中的灰塵，當灰塵在過濾器中積累過多時，會導致進氣受阻，嚴重時可能會損壞過濾材料。目前對于過濾材料的清潔主要采用如下方法：

1、通過定時取出過濾材料，拍打自清潔，但是操作較為麻煩。

2、通過空壓機反吹的方式，但清潔效果并不理想，并且燃料電池系統中的空氣子系統需要做較大的架構變動，成本較高。

發明人經過了廣泛和深入的試驗，設計出涉及一種車載空氣過濾器及自清潔方法。

以下結合附圖，說明本申請各實施例提供的技術方案。

如圖1-圖2所示，一種車載空氣過濾器，應用于車載燃燒電池系統，包括：

殼體1，所述殼體1上設置有第一進氣管2、第一出氣管3、第二進氣管4和第二出氣管5，所述第一進氣管2用于車輛工作進氣，所述第一出氣管3設置于所述殼體1靠近車輛的一側，所述第一出氣管3用于車輛工作出氣，所述第二進氣管4用于過濾器的清潔進氣，所述第二出氣管5用于過濾器的清潔出氣，所述殼體1內壁開設有導向槽8，以使得所述清潔進氣沿著導向槽8流動；

過濾材料7，所述過濾材料7設置于所述殼體1內，所述過濾材料7對所述工作進氣進行過濾；

集風管6，所述集風管6第一端與所述第二進氣管4相連接，所述集風管6第二端與車輛行進方向相同，集風管6在車輛行駛時捕獲相對車輛流速較快的空氣；

氣體吸入機構，所述氣體吸入機構設置于所述第一出氣管3處，所述氣體吸入機構用于控制所述第一出氣管3處氣體的流動速度及所述第一出氣管3是否與大氣相連通。

通過在殼體1上增設第二進氣管4和第二出氣管5，當需要對過濾材料7進行清潔時，第二進氣管4用于過濾器的清潔進氣，第二進氣管4上連接集風管6，且集風管6的第二端與車輛的行進方向相同，便于外部空氣車輛行進時通過集風管6進入殼體1內部，同時在殼體1內部開設導向槽8，導向槽8環繞過濾材料7設置，以使得清潔進氣沿著導向槽8流動，在過濾材料7外側形成低靜壓區，通過氣體吸入機構控制第一出氣管3與大氣相連通，第一出氣管3處形成高靜壓區，在壓力梯度的驅使下，第一出氣管3中的空氣不斷被吸至過濾材料7外側，從第二出氣管5流出，帶動過濾材料7上附著的灰塵流出，實現對過濾材料7的清潔操作。

需要說明的是，當空氣過濾器和燃料電池系統正常工作時，氣體吸入機構控制第一出氣管3處形成低靜壓區，第一進氣管2、第二進氣管4和第二出氣管5處的空氣靜壓接近環境大氣壓，將被吸入殼體1中。當燃料電池系統不工作，車輛在行駛，但空氣過濾器不需要清潔時，通過氣體吸入機構控制第一出氣管3與大氣不連通，即可避免第一出氣管3中的空氣向第二出氣管5處流動。

還需要說明的是，殼體1為圓筒狀結構，第一出氣管3的軸心線的延長線與殼體1的軸心線相重合。

如圖1所示，在一些實施方式中，所述集風管6為L型管，從所述集風管6第二端到第一端，所述集風管6的內徑逐漸變小，通過將集風管6設置成L型狀，保證集風管6的第一端與第二進氣管4相連接后，集風管6的第二端能夠沿著車輛的行進方向，便于外部空氣車輛行進時通過集風管6進入殼體1內部，同時集風管6的第二端到第一端內徑逐漸變小，可以進一步提升空氣的流速，保證空氣在導向槽8內的流動速度。

如圖1-圖2所示，在一些實施方式中，所述集風管6第一端與所述第二進氣管4之間采用焊接或密封膠粘接的方式進行連接，集風管6與第二進氣管4之間采用焊接或密封膠粘接的方式進行連接，保證集風管6與第二進氣管4之間的密封性，同時集風管6與第二進氣管4之間連接后的穩定性較好。

如圖1-圖2所示，在一些實施方式中，所述第一進氣管2設置于車輛非迎風側，所述第一進氣管2的軸心線與所述殼體1的中心線之間相互垂直，將第一進氣管2設置在車輛的非迎風側，當車輛行進時，第一進氣管2內基本上無空氣流動，避免空氣直接通過第一進氣管2進入殼體1內。

需要說明的是，在本實施方式中，第一進氣管2豎直向上設置，在其他實施方式中第一進氣管2也可以選擇其它方向設置，可以根據實際情況進行設置。

如圖1-圖2所示，在一些實施方式中，所述第二出氣管5與所述殼體1連接處到所述第一出氣管3之間的距離小于所述第一進氣管2與所述殼體1連接處到所述第一出氣管3之間的距離，通過將第二出氣管5設置在相比較第一進氣管2更靠近第一出氣管3的位置處，保證清潔出氣能夠經由第二出氣管5處流出。

如圖1-圖2所示，在一些實施方式中，所述第二進氣管4和所述第二出氣管5之間相互平行設置，所述第二進氣管4和所述第二出氣管5分別與所述殼體1的相對兩側相連接，所述第二進氣管4和所述第二出氣管5的軸心線均與所述殼體1的中心線之間相互垂直，第二進氣管4和第二出氣管5分別設置在殼體1的相對兩側，且第二出氣管5與第一出氣管3之間的距離大于第二進氣管4與第一出氣管3之間的距離，使得第二進氣管4進入的空氣從第二出氣管5流出時能夠經過過濾材料7的外側，且第二進氣管4和第二出氣管5的軸心線均與殼體1的中心線之間相互垂直，便于空氣在殼體1內壁的導向槽8內流動。

在本實施方式中，第二進氣管4和第二出氣管5均水平設置，第二進氣管4與殼體1的底部相連接，第二出氣管5與殼體1的頂部相連接，保證第二進氣管4進入的空氣從第二出氣管5流出時能夠經過過濾材料7的外側。在其他實施方式中第二進氣管4和第二出氣管5也可以選擇其它位置設置，可以根據實際情況進行設置。

如圖2所示，在一些實施方式中，所述導向槽8包括螺旋槽，通過設置螺旋槽對空氣進行導向，螺旋槽環繞過濾材料7設置，當空氣沿著螺旋槽流動時，在過濾材料7外側形成低靜壓區。

在一些實施方式中，所述氣體吸入機構包括空壓機、節氣門和旁通閥，所述空壓機用于控制所述第一出氣管3內的氣體流動，所述節氣門和所述旁通閥用于控制所述第一出氣管3內的氣體流量，通過設置空壓機，在車載空氣過濾器正常工作時，通過空壓機吸入空氣，通過設置節氣門和旁通閥，可以對第一出氣管3內的氣體流量進行調節。

在一些實施方式中，所述車載空氣過濾器還包括溫壓一體傳感器，所述溫壓一體傳感器安裝于空壓機上，通過所述溫壓一體傳感器判斷所述空壓機的工作狀態，從而進一步判斷所述過濾材料7的存灰狀態，通過在空壓機的前端設置溫壓一體傳感器，通過溫壓一體傳感器檢測空壓機的溫度和壓力數值，從而判斷空氣過濾器存灰狀態。

綜上所述，本申請實現了車載燃料電池系統空氣過濾器不拆裝、隨時可行的除灰保養功能，將顯著減小空氣過濾器的維護保養周期與維護保養操作拆卸工作；燃料電池系統在工作時可以根據空壓機工作狀態或空壓機前端環境溫壓一體傳感器的壓力數值，判斷空氣過濾器存灰狀態，通過通訊網絡發送自清潔需求至車輛控制器。車輛控制器在綜合車輛車速、燃料電池系統工作狀態、鋰電池電量等因素后，下發自清潔指令，燃料電池系統開啟節氣門和旁通閥，開始空氣過濾器的自清潔。

請參閱圖1-圖2，基于相同發明構思，本說明書實施例提供一種自清潔方法，應用于如上述任一項所述的車載空氣過濾器，包括：

車輛的燃料電池系統停止工作，氣體吸入機構不工作，空壓機關閉，節氣門同時關閉，車輛以第一速度行駛，第一進氣管2和第一出氣管3處無空氣流動，外部氣體經由集風管6和第二進氣管4進入殼體1內形成清潔進氣，集風管6的第二端到第一端內徑逐漸變小，可以進一步提升空氣的流速，保證空氣在導向槽8內的流動速度，清潔進氣沿著殼體1內壁的導向槽8流動，在過濾材料7外側形成低靜壓區；

通過氣體吸入機構控制打開燃料電池系統空氣路節氣門和旁通閥，第一出氣管3與大氣相連通，第一出氣管3處形成高靜壓區，在壓力梯度的驅使下，第一出氣管3中的空氣不斷被吸至過濾材料7外側，從第二出氣管5流出，帶動過濾材料7上附著的灰塵流出，完成清潔。

需要說明的是，第一速度根據集風管6的迎風面積而定，一般在60km/h以上。

本說明書中的各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例側重說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于后面說明的方法實施例而言，由于其與系統是對應的，描述比較簡單，相關之處參見系統實施例的部分說明即可。

以上所述，僅為本申請的具體實施方式，但本申請的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本申請揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本申請的保護范圍之內。因此，本申請的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。