DE19744826A1

DE19744826A1 - Self-cleaning air filter

Info

Publication number: DE19744826A1
Application number: DE19744826A
Authority: DE
Inventors: Sung-Kwan Byon
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1998-07-02
Also published as: JPH10202032A; KR19980058744A; GB2320690A; GB9720745D0

Abstract

An air filter 31 is continuously cleaned by backwashing with a portion of the filtered air. The filter 31 is mounted in a casing 32, and rotated by a motor 40. Air is drawn in through inlet duct 33, filtered, and passed to outlet duct 35. A portion of the filtered air is passed back along duct 37 to backwash the filter as it rotates, and the dirt is collected in box 47. A dirt sensor 41 in inlet duct 33 controls the speed of rotation of the filter. A sensor 45 gives an indication of filter clogging by measuring passage of light through the filter. The filter is used in the air intake to an internal combustion engine of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter mit einer Selbstreinigungsfunktion, bei dem Schmutz, der sich an einem Filterelement angesammelt hat, automatisch entfernt wird.The invention relates to an air filter with a self-cleaning function, at the dirt that has accumulated on a filter element automatically Will get removed.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Filter mit einem Kanal 11 zum Heranführen von Luft von außen her, mit einem Filterelement 10 zum Herausfiltern von Schmutz, der in der eingezogenen Luft enthalten ist, und mit einem Abgabekanal 13 zum Abgeben reiner Luft, die von Schmutz befreit ist. Wird solch ein Luftfilter über eine lange Zeitspanne betrieben oder an einem Ort, an dem eine hohe Schmutzkonzentration herrscht, so schlägt sich demgemäß viel Schmutz auf dem Filterelement 10 nieder. Der Wirkungsgrad des Filters wird dabei abgesenkt. Der Luftfilter muß demgemäß häufig gereinigt, oder das Filterelement 10 gegen ein neues ausgetauscht werden. Um den Luftfilter zu reinigen, muß der Benutzer das Filterelement 10 vom Luftfilter abnehmen, was Zeit und Mühe kostet. Außerdem haftet viel mehr Schmutz an einem benachbarten Teil des Einlaßkanales 11 des Filterelementes als an anderen Teilen an, so daß das Filterelement 10 häufiger gereinigt werden muß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftfilter anzugeben, bei welchem der am Filterelement haftende Schmutz automatisch entfernt wird, so daß das Filterelement nicht auf herkömmliche Weise gereinigt oder häufig ausgetauscht werden muß, und bei dem der Reinigungs-Wirkungsgrad besser ist. Fig. 1 shows a known filter with a channel 11 for introducing air from the outside, with a filter element 10 for filtering out dirt contained in the drawn-in air, and with a discharge channel 13 for discharging clean air which removes dirt is. If such an air filter is operated for a long period of time or in a location where there is a high concentration of dirt, a lot of dirt is accordingly deposited on the filter element 10 . The efficiency of the filter is reduced. Accordingly, the air filter must be cleaned frequently, or the filter element 10 must be replaced with a new one. To clean the air filter, the user has to remove the filter element 10 from the air filter, which takes time and effort. In addition, much more dirt adheres to an adjacent part of the inlet channel 11 of the filter element than to other parts, so that the filter element 10 has to be cleaned more frequently. The invention has for its object to provide an air filter in which the dirt adhering to the filter element is automatically removed so that the filter element does not have to be cleaned in a conventional manner or replaced frequently, and in which the cleaning efficiency is better.

Diese Aufgabe wird mit einem Luftfilter gelöst, der die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.This task is solved with an air filter that has the characteristics of Claim 1 has.

Die Förderrichtung des in Anspruch 1 genannten Rückführkanales verläuft umgekehrt zur Richtung der Eintrittsströmung der Luft durch den Einlaßkanal. The conveying direction of the return duct mentioned in claim 1 runs reverse to the direction of the inlet flow of air through the inlet duct.

Ein Luftfilter gemäß der Erfindung kann weiterhin einen Schmutzsensor zum Erfassen der Schmutzdichte im Einlaßkanal aufweisen, ferner einen Regler zum Regeln der Drehzahl des Antriebsmotors. Aufgrund der Arbeit des Reglers wird der Antriebsmotor mit einer Drehzahl angetrieben, die der vom Sensor erfaßten Schmutzdichte entspricht. Ist die am Filterelement niedergeschlagene Schmutzmenge entsprechend groß, so ist auch die abgenommene Schmutzmenge groß.An air filter according to the invention can also be a dirt sensor Detect the dirt density in the inlet channel, furthermore a controller to regulate the speed of the drive motor. Because of the work of the Regulator, the drive motor is driven at a speed that that of the Corresponds to the detected dirt density. Is that on the filter element the amount of dirt deposited is correspondingly large Large amount of dirt removed.

Der Luftfilter gemäß der Erfindung kann weiterhin einen Sensor aufweisen, der die am Filterelement selbst anhaftende Schmutzmenge erfaßt, ferner ein Display zum Anzeigen der vom Sensor erfaßten Schmutzmenge. Ist die Schmutzmenge ungewöhnlich hoch, so kann es notwendig sein, das Filterelement auszutauschen. Der richtige Zeitpunkt des Austauschs wird durch das Display angezeigt. Der genannte Schmutzhaftsensor kann beispielsweise auf dem folgenden Prinzip beruhen: er kann auf der einen Seite des Filterelementes einen Lichtgeber, und gegenüberliegend einen Lichtaufnehmer aufweisen.The air filter according to the invention can furthermore have a sensor which the amount of dirt adhering to the filter element itself is also detected Display to show the amount of dirt detected by the sensor. Is the The amount of dirt is unusually high, so it may be necessary Exchange filter element. The right time for the exchange will be indicated by the display. The so-called dirt adhesion sensor can for example, based on the following principle: it can be based on one Side of the filter element, a light emitter, and opposite one Have light sensors.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. In it is in The following are shown individually:

Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Darstellung in einem Teilschnitt, wie bereits erwähnt, einen herkömmlichen Luftfilter auf. Fig. 1 illustrates in a schematic representation in a partial section, as already mentioned, a conventional air filter.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die einzelnen Stationen des zu reinigenden Luftstromes in einem Fahrzeug zeigt. Fig. 2 is a block diagram showing the individual stations of the air flow to be cleaned in a vehicle.

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht eines Luftfilters gemäß der Erfindung. Fig. 3 is a partial sectional view of an air filter according to the invention.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 3, wobei Teile weggeschnitten sind. Fig. 4 is a top view of the subject of Fig. 3 with portions cut away.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines Regelsystemes in einem Fahrzeug mit einem Luftfilter gemäß der Erfindung. Fig. 5 is a block diagram of a control system in a vehicle with an air filter according to the invention.

Die vorliegende Ausführungsform ist bestimmt für ein Luftfilter in einem Fahrzeug.The present embodiment is for an air filter in one Vehicle.

Aus Fig. 2 ist zunächst der Strömungsweg der zu reinigenden Luft dargestellt. Zu diesem Zwecke ist der Motor eines Fahrzeug es mit einem Luftansaugsystem zum Heranfördern von Luft von außen her ausgerüstet. Die Luft wird zum Verbrennen von Kraftstoff benötigt. Man erkennt in Fig. 2 einen Luftfilter 30 zum Filtern der von außen hereinkommenden Luft, einen Luftströmungssensor 21 zum Erfassen der angesaugten Luftmenge, eine Drossel 23 zum Regeln der Menge der eingesaugten Luft, ein Luftventil 25, einen Behälter 27 zum Verteilen der angesaugten Luft sowie einen Luftsaugverteiler 28 zum Führen der verteilten Luft zum Motor 29 zusammen mit dem von einem Injektor herangeführten Kraftstoff.From Fig. 2, the flow path is initially displayed the air to be purified. For this purpose, the engine of a vehicle is equipped with an air intake system for conveying air from outside. The air is needed to burn fuel. It can be seen in Fig. 2 an air filter 30 for filtering the outside incoming air, an air flow sensor 21 for detecting the intake air quantity, a throttle 23 for regulating the amount of sucked in air, an air valve 25, a tank 27 for distributing the air sucked in as well as an air intake manifold 28 for directing the distributed air to the engine 29 along with the fuel supplied by an injector.

Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, weist der Luftfilter 30 ein zylindrischen Gehäuse 32 auf, ein zylindrisches Filterelement 31, das im Gehäuse 32 drehbar gelagert ist, einen Antriebsmotor 40 zum Antreiben des Filterelementes 31, einen Ansaugkanal 33, der der Unterseite des Gehäuses 32 angeformt ist, einen Abgabekanal 35, der der Oberseite des Gehäuses 32 angeformt ist sowie einen Rückführkanal 37, der zwischen Abgabekanal 35 und Filterelement 31 eine leitende Verbindung herstellt.Such as 3 and 4 seen from the Fig., The air filter 30, a cylindrical housing 32, a cylindrical filter element 31 which is rotatably supported in the housing 32, a drive motor 40 for driving the filter element 31, an intake port 33, which the underside of the Housing 32 is formed, a discharge channel 35 which is molded onto the top of the housing 32 and a return channel 37 which creates a conductive connection between the discharge channel 35 and filter element 31 .

Der Ansaugkanal 33 leitet die mittels eines (nicht gezeigten) Lüfters angesaugte Luft zum Filterelement 31. Das Ende des Ansaugkanales 33 ist an einem Teil des Filterelementes 31 offen. Dieses offene Teil ist gegen die Drehachse des Filterelementes 31 versetzt, so daß die durch den Ansaugkanal 33 angesaugte Luft einem Teil des Filterelementes 31 zugeführt wird. Im Ansaugkanal 33 befindet sich ein Schmutzsensor 41 zum Erfassen der in der Ansaugluft im Ansaugkanal 33 enthaltene Schmutzmenge.The intake duct 33 guides the air drawn in by means of a fan (not shown) to the filter element 31 . The end of the intake duct 33 is open on part of the filter element 31 . This open part is offset against the axis of rotation of the filter element 31 , so that the air sucked in through the intake duct 33 is supplied to a part of the filter element 31 . In the intake passage 33 there is a dirt sensor 41 for detecting the amount of debris contained in the intake air in the intake passage 33rd

Der Abgabekanal 35 gibt die von Filterelement 31 gereinigte Luft ab, die sodann dem Luftansaugverteiler 28 zugeführt wird. Der Rückführkanal 37 stellt eine Abzweigung des Abgabekanales 35 dar; er ist gegen das Filterelement 31 hin offen. Ein Teil der durch Abgabekanal 35 abgegebenen Luft wird über den Rückführkanal 37 dem Filterelement 31 zugeführt. Rückführkanal 37 ist an jenem Teil des Filterelementes 31 offen, der dem vom Ansaugkanal 33 beaufschlagten Teil des Filterelementes 31 gegenüberliegt. Auf diese Weise wird die Luft durch den Rückführkanal 37 demjenigen Teil des Filterelementes 31 zugeführt, die dem filternden Teil des Filterelementes 31 gegenüberliegt. Die Förderrichtung des Rückführkanales 37 verläuft somit umgekehrt der Ansaugrichtung im Ansaugkanal 33.The discharge channel 35 discharges the air cleaned by the filter element 31 , which is then fed to the air intake manifold 28 . The return channel 37 represents a branch of the delivery channel 35 ; it is open towards the filter element 31 . Part of the air discharged through the discharge duct 35 is fed to the filter element 31 via the return duct 37 . The return duct 37 is open at that part of the filter element 31, which is opposed to the intake port 33 is acted upon by part of the filter element 31st In this way, the air is supplied through the recirculation duct 37 that part of the filter element 31, which is opposed to the filtering part of the filter element 31st The conveying direction of the return duct 37 thus runs in the opposite direction to the suction direction in the suction duct 33 .

Im Gehäuse 32 befindet sich ein Schmutzsensor 35 zum Erfassen der Menge des am Filterelement 31 haftenden Schmutzes - im folgenden "Haftsensor" genannt. Haftsensor 45 weist einen Lichtgeber 45a, der sich über dem Filterelement 31 befindet, so wie einen Lichtaufnehmer 45b, der unterhalb des Filterelementes 31 angeordnet ist. Das von Lichtgeber 45a abgegebene Licht wird vom Lichtaufnehmer 45b aufgenommen. Je größer die Menge des am Filterelement 31 anhaftenden Schmutzes ist, um so weniger Licht wird vom Lichtaufnehmer 45b aufgenommen - bei gleicher Menge des von Lichtgeber 45a abgegebenen Lichtes, so daß die am Filterelement 31 anhaftende Schmutzmenge durch Ermitteln der Helligkeit des aufgenommenen Lichtes erfaßt wird. An der Unterseite des Gehäuses befindet sich eine Schmutzsammelbox. Diese nimmt den Schmutz auf, der vom Filterelement 31 abgelöst wurde durch die Luftmenge, die vom Rückführkanal 37 auf dem Filterelement 31 aufprallt. In the housing 32 there is a dirt sensor 35 for detecting the amount of dirt adhering to the filter element 31 - hereinafter referred to as "adhesion sensor". Pressure-sensitive sensor 45 has a light emitter 45a that is located over the filter element 31, such as a light receptor 45b that is disposed below the filter element 31st The light emitted by light transmitter 45 a is received by light sensor 45 b. The greater the amount of dirt adhering to the filter element 31 , the less light is absorbed by the light sensor 45 b - with the same amount of light emitted by the light transmitter 45 a, so that the amount of dirt adhering to the filter element 31 is detected by determining the brightness of the light received becomes. There is a dirt collection box on the underside of the housing. This takes up the dirt that has been detached from the filter element 31 by the amount of air that impinges on the filter element 31 from the return duct 37 .

Das in Fig. 5 gezeigte Blockschaltbild veranschaulicht ein Regelsystem eines Fahrzeuges, das mit einem Luftfilter gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Der Antriebsmotor 40 wird von einem Motor-Regel-Modul (MRM) 50 geregelt. Der Ausgangs des Schmutzsensors 41 wird dem MRM 50 eingegeben. Der MRM regelt den Antriebsmotor 40 entsprechend dem Ausgang des Sensors 41, um die Drehzahl des Filterelementes 31 entsprechend zu verändern. Je höher die Schmutzdichte in der Ansaugluft ist, um so höher wird demgemäß die Drehzahl des Filterelementes 31. So wird beispielsweise der Antriebsmotor 40 dahingehend geregelt, daß er dann mit einer hohen Drehzahl umläuft, wenn die Schmutzdichte zwischen 0,5 und 1,0 g/m³ liegt. Der Motor dreht mit mittlerer Drehzahl, wenn die Schmutzdichte zwischen 0,3 und 0,5 g/m³ liegt. Er dreht mit geringer Drehzahl bei einer Schmutzdichte zwischen 0,02 und 0,3 g/m³.The block diagram shown in FIG. 5 illustrates a control system of a vehicle which is equipped with an air filter according to the invention. The drive motor 40 is controlled by a motor control module (MRM) 50 . The output of the dirt sensor 41 is input to the MRM 50 . The MRM controls the drive motor 40 in accordance with the output of the sensor 41 in order to change the speed of the filter element 31 accordingly. Accordingly, the higher the dirt density in the intake air, the higher the speed of the filter element 31 . For example, the drive motor 40 is regulated in such a way that it rotates at a high speed when the dirt density is between 0.5 and 1.0 g / m ³ . The motor rotates at medium speed when the dirt density is between 0.3 and 0.5 g / m ³ . It rotates at low speed with a dirt density between 0.02 and 0.3 g / m ³ .

Der Ausgang eines Haftsensors 45 wird dem MRM 50 eingegeben. Das MRM 50 gibt die Menge des am Filterelement 31 anhaftenden Schmutzes über ein außerhalb befindliches Display 51 wieder. Der Benutzer kann den richtigen Zeitpunkt zum Austausch des Filterelementes 31 gegen ein neues Filterelement aus der Anzeige des Display 51 ersehen. Das Display 51 wird am besten an einem Ort angeordnet, der leicht zu überblicken ist, beispielsweise am Armaturenbrett eines Fahrzeugs. Das MRM 50 beurteilt den Betriebszustand des Motors des Fahrzeug es durch den erfaßten Wert eines Absolut-Drucksensors 53 (Manifold Absolute Pressure Sensor), um den Druck des Luftansaugverteilers 28 zu erfassen, so wie eines Drehzahlsensors 55 zum Erfassen der Drehzahl des Motors und eines Fahrzeugs- Geschwindigkeitssensors 57.The output of an adhesion sensor 45 is input to the MRM 50 . The MRM 50 reproduces the amount of dirt adhering to the filter element 31 via a display 51 located outside. The user can see the right time to replace the filter element 31 with a new filter element from the display 51 . The display 51 is best located in a location that is easy to see, for example on the dashboard of a vehicle. The MRM 50 judges the operational state of the engine of the vehicle by the detected value of a manifold absolute pressure sensor 53 to detect the pressure of the air intake manifold 28 , such as a speed sensor 55 for detecting the rotational speed of the engine and a vehicle - Speed sensor 57 .

Im folgenden sollen der Betrieb und die Wirkungsweise des Luftfilters gemäß der Erfindung beschrieben werden. The operation and operation of the air filter are described below of the invention are described.

Nimmt das Fahrzeug Fahrt auf, so beginnt die Förderung von Luft, die zum Verbrennen des Kraftstoffes im Motor erforderlich ist. Es wird von außen her durch einen nicht gezeigten Lüfter Luft durch den Ansaugkanal 33 eingezogen. Diese Luft wird mittels eines Teiles des Filterelementes 31 gefiltert und am den Luftansaugverteiler 28 durch den Abgabekanal 35 abgegeben, um dem Motor 29 zugeführt zu werden. Während dieser Phase läuft das Filterelement 31 um, angetrieben durch den Antriebsmotor 40. Dabei gelangt ein Teil der durch Abgabekanal 35 strömenden Luft durch den Rückführkanal 37 und prallt auf einen anderen Teil des Filterelementes 31 auf. Der Schmutz, der am Filterelement 31 anhaftet, wird von diesem aus Rückführkanal 37 aufprallenden Luftstrom gelöst. Der abgelöste Schmutz wird in der Schmutzsammelbox 47 aufgefangen. Da die angesaugte Luft an einem Teil des Filterelementes 31 gefiltert, und der am Filterelement 31 anhaftende Schmutz anschließend abgelöst wird, wird der Luftreinigungswirkungsgrad hoch und die Lebensdauer des Filterelementes 31 verlängert.When the vehicle picks up speed, the air that is required to burn the fuel in the engine begins to be pumped. Air is drawn in from the outside through the intake duct 33 by a fan (not shown). This air is filtered by a part of the filter element 31 and discharged to the air intake manifold 28 through the discharge duct 35 to be supplied to the engine 29 . During this phase, the filter element 31 rotates, driven by the drive motor 40 . A part of the air flowing through the discharge duct 35 passes through the return duct 37 and impinges on another part of the filter element 31 . The dirt that adheres to the filter element 31 is loosened by the air flow impinging on the return duct 37 . The detached dirt is collected in the dirt collecting box 47 . Since the sucked-in air is filtered on a part of the filter element 31 and the dirt adhering to the filter element 31 is then detached, the air cleaning efficiency becomes high and the service life of the filter element 31 is extended.

Der MRM 50 regelt den Antriebsmotor 40 auf eine Drehzahl ein, die proportional zur Dichte des Schmutzes in der angesaugten Luft ist, erfaßt durch den Schmutzsensor 41. Je höher die Menge des am Filterelement 31 anhaftenden Schmutzes ist, desto höher wird die Antriebsdrehzahl des Filterelementes 31. Hierbei nimmt die Menge des vom Filterelement 31 abgelösten Schmutzes zu, und der Filterwirkungsgrad wird noch höher.The MRM 50 regulates the drive motor 40 to a speed that is proportional to the density of the dirt in the intake air, detected by the dirt sensor 41 . The higher the amount of dirt adhering to the filter element 31 , the higher the driving speed of the filter element 31 . Here, the amount of dirt detached from the filter element 31 increases, and the filter efficiency becomes even higher.

Der MRM 50 erfaßt die Menge des am Filterelement 31 anhaftenden Schmutzes und gibt diese in einem Display außerhalb wieder, falls die Schmutzmenge einen vorgegebenen Wert übersteigt, so daß sich der Benutzer ein Bild darüber machen kann, ob das Filterelement 31 ersetzt werden soll oder nicht.The MRM 50 detects the amount of dirt adhering to the filter element 31 and displays it on a display outside if the amount of dirt exceeds a predetermined value, so that the user can get an idea of whether the filter element 31 should be replaced or not.

Da die an Filterelement 31 anhaftende Luft durch die Luft aus dem Rückführkanal 37 abgelöst wird, wird die Lebensdauer des Filterelementes 31 vergrößert, und der Luftreinigungswirkungsgrad wird hoch. Der Benutzer kann den Zeitpunkt erfassen, zu dem es notwendig ist, das Filterelement 31 auszutauschen.Since the air adhering to the filter element 31 is detached by the air from the return duct 37 , the life of the filter element 31 is increased and the air cleaning efficiency becomes high. The user can grasp the point in time at which it is necessary to replace the filter element 31 .

Claims

1. Air filter for filtering out dirt in sucked-in air, comprising:

1.1 a filter element ( 31 ) which is rotatably mounted in a housing ( 32 );
1.2 a drive motor ( 40 ) for driving the filter element ( 31 );
1.3 an intake duct ( 33 ) for guiding an intake air flow from the outside to a part of the filter element ( 31 );
1.4 a discharge channel ( 35 ) for discharging air which has been filtered by means of the filter element ( 31 );
1.5 a return channel ( 37 ) which creates a conductive connection between the discharge channel ( 35 ) and the filter element ( 31 );
1.6 the return duct ( 37 ) is designed and arranged in such a way that it branches off a partial stream from the air stream of the discharge duct ( 35 ) and directs it to another part of the filter element ( 31 ) than that part which receives air from the intake duct ( 31 ), to remove dirt from the filter element ( 31 ).

2. Air filter according to claim 1, characterized in that the return duct ( 37 ) is designed such that it promotes the partial flow against the flow direction of the sucked air in the suction duct ( 33 ).

3. Air filter according to claim 1 or 2, characterized by the following features:

3.1 a dirt sensor is provided in the intake duct ( 33 );
3.2 a controller is provided for regulating the speed of the drive motor ( 40 );
3.3 the controller is designed and arranged in such a way that the drive motor ( 40 ) rotates at a speed which is proportional to the amount of dirt detected by the dirt sensor.

4. Air filter according to one of claims 1 to 3, characterized by a sensor for detecting the amount of dirt adhering to the filter element 31 and by a display for displaying the value detected by the sensor.

5. Air filter according to claim 4, characterized in that the dirt-holding sensor has a light transmitter which is arranged on one side of the filter element ( 31 ) and a light sensor on the opposite side.

6. Air filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that a collecting box ( 47 ) is provided for receiving the detached dirt.