SE538986C2 - Arrangemang i samband med luftfilter - Google Patents

Abstract

Ett arrangemang (2) vid förrening i ett luftfilter (4) för Iuftintag av ett begärt Iuftflöde (6) till en förbränningsmotor. Arrangemanget (2) innefattar en ejektor (8)anpassad att suga ut ett andra Iuftflöde (10) med luft och partiklar från enförrenare (12) i nämnda luftfilter (4), och en utsugningsenhet (14) anordnad ianslutning till nämnda ejektor (8) och anpassad att generera nämnda andraIuftflöde (10) frän nämnda förrenare (12). Arrangemanget (2) innefattar vidare enstyrenhet (16) anpassad att styra nämnda andra Iuftflöde (10) för nämndautsugningsenhet (14) medelst en styrsignal (18), varvid styrenheten (16) äranpassad att styra nämnda andra Iuftflöde (10) enligt förutbestämda styrregler i beroende av en eller flera parametrar (20) relaterade till förbränningsmotorns drift. (Figur 1)

Description

TitelArrangemang i samband med luftfilter Uppfinninqens område Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang enligt ingressen av detoberoende patentkravet, och mera specifikt ett arrangemang i samband med enförrenare i ett luftfilter för att separera partiklar från ett begärt luftflöde till en förbränningsmotor.

Bakqrund till uppfinninqen En så kallad ejektor förbättrar verkningsgraden på en luftrenare med förrenare. Enförrenare utgör en del av luftrenaren och är placerad uppströms om ett huvudfilter(ibland kallad filterpatron) i luftrenaren och som med centrifugalkraft separerarstörre partiklar från luften innan den filtreras i filterpatronen.

En ejektor ökar luftmassflödet genom förrenaren vilket ökar verkningsgraden. Idagåstadkommes luftflödet genom ejektorn till exempel genom att koppla ejektorn iförrenaren till slutröret på avgassystemet vilket gör att smutsig luft sugs ut avejektorn och förs sedan ut via avgaserna och på så sätt ökar massflödet genom förrenaren.

Vid installationer där luftinloppet och avgassystemet sitter långt ifrån varandra ärdet ibland svårt att åstadkomma en bra verkningsgrad för ejektorn eftersom en lång och komplicerad rördragning kan göra att ejektorn blir verkningslös.

En annan nackdel med en sådan lösning (att koppla ejektorn till avgassystemet)är att för motorer med lågt luftmassflöde har även de en sämre verkningsgrad förejektorn, p.g.a. att venturieffekten i avgasröret blir så liten när det är små massflöden.

Följande patentdokument visar exempel på användning av förrenare i luftreningsanordningar. 2 GB1491157 visar en centrifugalseparerande förrenare som töms pä separerat damm med hjälp av en sugfläkt.

EP2136066 visar en centrifugalseparerande förrenare som rengörs med enanordning. Anordningen innefattar en fläkt och används tillsammans med en venturianordning för att suga ut smutsen ur förrenaren.

US1530645 visar att som alternativ till ett venturirör i avgassystemet för att sugaut partiklar från en centrifugalseparerande luftrenare kan en fläkt i kombination med venturirör användas eller enbart en fläkt.

EP1918009 visar en förrenare som separerar partiklar frän luften medcentrifugalkraft. Stora partiklar i närheten av förrenarens yttervägg sugs ut medhjälp av kylfläkten.

US5472463 visar en förrenare som rengörs genom att en elektriskt driven fläkt suger ut partiklar.

Syftet med föreliggande uppfinning är att ästadkomma ett förbättrat arrangemangi samband med luftrenare som uppvisar energimässiga och konstruktionsmässiga fördelar i jämförelse med dagens system.

Sammanfattninq av uppfinningenOvan nämnda syften ästadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Uppfinningen avser en elektriskt driven fläkt för att ejektera partiklar frånförrenare. Den ejekterande fläkten ökar verkningsgraden pä förrenaren genom attöka luftflödet genom förrenaren och pä sä sätt öka centrifugalkraften som bidrartill ökande reningsgrad för förrenaren samtidigt som den suger ut smutsig luft.

Den elektriska ejektorn enligt uppfinningen uppvisar en behovsstyrd styrning, dvs.den är aktiverad vid ett angivet Iuftmassflöde och att den dä levererar en kapacitet av en förutbestämd del, exv. 10 %, av det Iuftmassflöde som begärts av turbon.

Vid ett lägt Iuftmassflöde så suger man inte in så mycket damm i inloppssystemetoch om den dä är aktiverad sä skulle det bara vara en onödig energiätgäng.

Arrangemanget enligt uppfinningen är helt oberoende av hur avgassystemet äruppbyggt och fungerar för alla installationer.

Förrenarens prestanda förbättras vilket medför att man förlänger bytesintervalletav luftfiltret för fordonet.

För fordon som idag inte kan ha en förrenare med ejektor p.g.a. svärigheter attinstallera anslutningar till avgassystemet (bl.a. i bussar och andra fordon) kanmed arrangemanget enligt uppfinningen installera en sädan och därmed förbättraprestandan avsevärt för luftfiltret.

Den behovsstyrda ejektorverkan säkerställer att man fär ejektorverkan när denbehövs och ger mest effekt.

Kort ritninqsbeskrivninq Figur 1 visar ett schematiskt blockschema som illustrerar föreliggande uppfinning.Figur 2 visar ett schematiskt tvärsnitt som illustrerar en utföringsform avföreliggande uppfinning.

Figur 3 visar ett schematiskt tvärsnitt av en förrenare i ett luftfilter som illustrerar en annan utföringsform av uppfinningen.

Detalierad beskrivninq av föredraqna utförinqsformer av uppfinninqen Med hänvisning till de bifogade figurerna kommer nu uppfinningen att beskrivas idetalj.

I figurerna har samma eller liknande detaljer genomgäende erhällit samma hänvisningsbeteckningar. 4 Uppfinningen avser ett arrangemang 2 som schematiskt visas i figur 1.Arrangmanget är avsett att användas vid förrening i ett luftfilter 4 för luftintag avett begärt luftflöde 6 till en förbränningsmotor, via en förgasaranordning eller vi ettbränsleinsprutningssystem. Förbränningsmotorn visas ej i figuren då det är en isig känd anordning med känd funktion som därför inte närmare behöver beskrivas här.

Arrangemanget 2 innefattar en ejektor 8 anpassad att suga ut ett andra luftflöde10 med luft och partiklarfrän en förrenare 12 i nämnda luftfilter 4 och enutsugningsenhet 14 anordnad i anslutning till ejektorn 8 och anpassad attgenerera det andra luftflödet 10 frän förrenaren 12.

Arrangemanget 2 innefattar vidare en styrenhet 16 anpassad att styra det andraluftflödet 10 för utsugningsenheten 14 medelst en styrsignal 18. Styrningen av detandra luftflödet 10 sker enligt förutbestämda styrregler i beroende av en eller flera parametrar 20 relaterade till förbränningsmotorns drift.

Luftfiltret 4 är ett luftfilter av en allmänt använd sort som innefattar ett huvudfilter22 i anslutning till förrenaren och att förrenare 12 är anpassad att rena lufteninnan den kommer till huvudfiltret 22. Förrenaren 12 är anpassad att separerapartiklar från luften med centrifugalkraft till en radiellt belägen yttre del avförrenaren 12 och att nämnda ejektor 8 är anordnad i nämnda yttre del för attsuga ut det andra luftflödet 10. Huvudfiltret 22 har vidare en öppning för insugningav ett luftflöde 23 som utgör summan av det begärda luftflödet 6 och det andraluftflödet 10.

Enligt en utföringsform innefattar nämnda parametrar 20 det begärda luftflödet 6till förgasaranordningen. Storleken pä det begärda luftflödet 6 beror naturligtvisbland annat pä motorstyrkan, begärt motorvarvtal, motorlast, etc. För lastbilar ärett normalt luftflöde i intervallet 15-35 ms/minut beroende pä motorstyrka och förbussar ligger det i intervallet 15-28 mß/minut. Ett luftflöde på 10 mß/minut betraktas som ett lågt luftflöde.

Enligt en annan utföringsform innefattar nämnda parametrar 20 ett begärt varvtal för förbränningsmotorn.

Enligt ytterligare en utföringsform innefattar nämnda parametrar 20 motorlasten för förbränningsmotorn.

Ofta är det en kombination av ett flertal parametrar som används, till exempelanvänds begärt motorvarvtal och motorlast i kombination med motorstorlek ettbegärt luftflöde, Naturligtvis kan flera parametrar av de nämnda parametrarna användas samtidigtför att åstadkomma en behovsstyrd aktivering av utsugningsenheten 14.

Parametrarna finns företrädesvis tillgängliga för styrenheten frän fordonets CAN- buss (inte visad).

Företrädesvis innefattar styrreglerna en regel som innebär attjämföra nämndabegärda luftflöde 6 till förgasaranordningen med ett tröskelvärde för begärtluftflöde 6, och om det begärda luftflödet 6 understiger tröskelvärdet styrs nämndaandra luftflöde 10 till att vara noll. Tröskelvärdet kan till exempel vara ett begärt luftflöde som är pä en låg nivä, vilket exemplifierades ovan.

Enligt en annan styrregel ästadkommes den behovsstyrda styrningen av detandra luftflödet. Mera specifikt sker detta genom att styrregler är anpassade attstyra det andra luftflödet 10 så att det utgör en förutbestämd del av det begärdaluftflödet 6.

Den förutbestämda delen ligger i intervallet 5-15%, företrädesvis i intervallet 8-12%, till exempel ca 10%. 6 Det andra luftflödet kan åstadkommas på ett antal olika sätt av utsugningsenheten14. Enligt en variant utgörs utsugningsenheten 14 av en fläkt som antingen direkteller indirekt kan generera det andra luftflödet. Fläkten är företrädesvis elektriskt driven. Naturligtvis kan även pneumatiskt och hydrauliskt drivna fläktar användas.

I det schematiska blockschemat visat i figur 2 visas en utföringsform därutsugningsenheten 14 utgörs av en fläkt som har monterats i en röranslutningsom är kopplad till ejektorn 8, dvs. fläkten genererar ett direkt luftflöde som sugerut luft från förrenaren. Fläkten styrs av styrsignalen 18 så att det önskade andraluftflödet 10 åstadkommes.

I det schematiska blockschemat visat i figur 3 åstadkommes istället det andraluftflödet 10 indirekt. Här ärfläkten 14 placerad så att den suger in luft frånomgivningen och flödet (illustrerat med pilar) som då genereras i ett ytterrör 24åstadkommer ett undertryck i mynningen av ett innerrör 26 som mynnar iytterröret. Undertrycket genererar ett flöde, det andra flödet 10, i innerröret 26.lnsugningsöppningen 28 för ytterröret kan till exempel vara monterad imotorrummet för förbränningsmotorn. Vid en sådan montering bidrar detta till attsänka temperaturen i motorrummet vilket har positiva effekter på livslängden avmotorkomponenterna. Ett nät 28 är företrädesvis anordnat på insugningsöppningen för att förhindra att partiklar sugs in i det yttre röret.

Vid en jämförelse mellan de båda utföringsformerna som illustrerats i figurerna 2och 3 avseende den effekt som fläkten måste kunna generera finns det följande skillnader.

I utföringsformen visad i figur 2 behöver man en fläkt som bara klarar 10% av det av förgasaren begärda luftmassflödet.

I utföringsformen visad i figur 3 sitter inte fläkten i det andra luftflöde. Detta medföratt man behöver ha ett högre massflöde än för fläkten i figur 2. Enligt ett exempelskulle effektiviteten för installationen enligt figur 3 vara ca 10% och det skulle 7 innebära att fläktens kapacitet skulle behöva vara av samma storleksordning som för att åstadkomma det begärda Iuftflödet.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragnautföringsformer. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas.Utföringsformerna ovan skall därför inte betraktas som begränsandeuppfinningens skyddsomfäng vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (5)

1. Ett arrangemang (2) vid förrening i ett luftfilter (4) för luftintag av ettbegärt Iuftflöde (6) till en förbränningsmotor, arrangemanget (2) innefattar: - en ejektor (8) anpassad att suga ut ett andra Iuftflöde (10) med luft och partiklarfrån en förrenare (12) i nämnda luftfilter (4), - en utsugningsenhet (14) anordnad i anslutning till nämnda ejektor (8) ochanpassad att generera nämnda andra Iuftflöde (10) från nämnda förrenare (12),k ä n n e t e c k n a d a v att arrangemanget (2) innefattar - en styrenhet (16) anpassad att styra nämnda andra Iuftflöde (10) för nämndautsugningsenhet (14) medelst en styrsignal (18), varvid styrenheten (16) äranpassad att styra nämnda andra Iuftflöde (10) enligt förutbestämda styrregler iberoende av en eller flera parametrar (20) relaterade till förbränningsmotorns drift,- nämnda parametrar (20) innefattar nämnda begärda Iuftflöde (6) tillförbränningsmotorn, - styrregler innefattar att jämföra nämnda begärda Iuftflöde (6) tillförbränningsmotor med ett tröskelvärde för begärt Iuftflöde (6), och om detbegärda Iuftflödet (6) understiger nämnda tröskelvärde styrs nämnda andraIuftflöde (10) till att vara noll.

2. Arrangemanget (2) enligt krav 1, varvid nämnda parametrar (20) innefattar begärt varvtal för förbränningsmotorn.

3. Arrangemanget (2) enligt något av kraven 1-2, varvid nämnda parametrar (20) innefattar motorlasten för förbränningsmotorn.

4. Arrangemanget (2) enligt något av kraven 1-3, varvid nämndastyrregler är anpassade att styra nämnda andra Iuftflöde (10) så att det utgör enförutbestämd del av det begärda Iuftflödet (6).

5. Arrangemanget (2) enligt krav 4, varvid nämnda förutbestämda del liggeri intervallet 5-15%, företrädesvis i intervallet 8-12%. 9 6 Arrangemanget (2) enligt något av kraven 1-5, varvid nämndautsugningsenhet (14) är en fläkt. 7 Arrangemanget (2) enligt något av kraven 1-6, varvid nämnda luftfilter(4) innefattar ett huvudfilter (22) och att nämnda förrenare (12) är anpassad att rena luften innan den kommer till huvudfiltret (22). 8 Arrangemanget (2) enligt något av kraven 1-7, varvid förrenaren (12)är anpassad att separera partiklar från luften med centrifugalkraft till en radielltbelägen yttre del av förrenaren (12) och att nämnda ejektor (8) är anordnad inämnda yttre del.