SE416989B

SE416989B - ARRANGEMENTS FOR CLEANING INLET AIR TO A COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: SE416989B
Application number: SE7909165A
Authority: SE
Inventors: S S Sjostrom
Original assignee: Saab Scania Ab
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1979-11-06
Publication date: 1981-02-16
Also published as: IT8068694A0; JPS5681253A; FR2468756A1; GB2061774B; DE3041547C2; GB2061774A; DE3041547A1; IT1129373B; BR8007150A; FR2468756B1

Description

7909165-8 10 15 20 25 30 35 av att sugleclrlingeli från kanrnarerx är ansluten till inloppsluftledningen nedströms grovfiltret, att nämnda anslutning till inloppsluftledriingexi utgör mdertryckskällarx som ger upphov till under-tryck i sugledixingeii samt att sugledningen mellandess anslutningar till grovfiltrets kamnare och inloppsluftledriingezi irmefattar ett filter, vilket avskiljer fasta föroreningar i den gencm sugledningai strönrnande luften. 7909165-8 10 15 20 25 30 35 35 that said suction line from the duct is connected to the inlet air line downstream of the coarse filter, that said connection to the inlet air line duct constitutes a negative pressure source x which gives rise to negative pressure in the suction line and that the suction line , which separates solid pollutants in the gencm suction line in the scattering air.

Vid det uppfinningserxlíga arrangemanget erfordrar inte undertryckskäl- lan nâgra separata delar och uppvisar till följd därav en symerligern god driftsäkerhet. Förekomsten av ett filter i 'sugledningen säkerställer att den i sugledningen strömmande luften' renas innan den åter tillföres in- loppsluftledningen.In the arrangement according to the invention, the source of negative pressure does not require any separate parts and consequently has a very good operational reliability. The presence of a filter in the 'suction line ensures that the air flowing in the suction line' is purified before it is supplied to the inlet air line again.

En fördelaktig utföringsfonn av uppfinningen är tillämpad vid ett for- don med en på ett chassi fjädrande upphängd karossenhet. Därvid är åtmin- stone grovfiltret, sugledningen med det däri anordnade filtret samt den i del av inloppsluftledrringm som utgör rmdertryckskällan anfästade vid nämnda karossenhet. Härigenom kräver inte arrangemanget några rörelseupp- tagande förbindningar mellan chassit och karossenheten, och därmed und¿ vikes problem kostnader för att utforma dylika förbindningar läckage- fria. ' Övriga uppfinningenuurxärkande särdrag framgår av efterföljande patent- krav och nedanstående beskrivning av en uppfinningen exenplifierande ut- föringsform. Beskrivningen utföres med hänvisning till en bifogad ritning som visar en vy bakifrån av ett uppfinningsenligt arrangemang på bakre väggen av en lastbilshytt. Figuren irmefattar begränsade snitt och ut- skämingar för att bättre visa i arrangemanget ingående delar.An advantageous embodiment of the invention is applied to a vehicle with a body unit suspended resiliently on a chassis. In this case, at least the coarse filter, the suction line with the filter arranged therein and the part of the inlet air duct ring which constitutes the source of vacuum pressure are attached to said body unit. As a result, the arrangement does not require any motion-absorbing connections between the chassis and the body unit, and thus problems are avoided to design such connections leak-free. Other features of the invention are set forth in the appended claims and the following description of an exemplary embodiment of the invention. The description is made with reference to an attached drawing which shows a rear view of an arrangement according to the invention on the rear wall of a truck cab. The figure includes limited cuts and cut-outs to better show the parts included in the arrangement.

Den exenplifierade delen av en lastbilshytt 1 är försedd med en bakre vägg 2 vid vilken det uppfinningseliliga arrangemanget är anfäst medelst ej- visade unfàßtniragsorgarl. I arrangemanget ingår ett grovfilter 4 som i for- donets färdriktrning har utsträckning över hyttens 1 tak S. En inloppsluft- ledning 6 leder inloppsluftexi ned längs hyttväggern 2 till ett finfilter 7, varifrån inloppsluften ledes vidare till en ej visad förbränningsmotor via en ledning 8.1 - i Inloppsluftledningen 6 är utförd i två delar, en nedre del 10 anfäst ' till fordonets chassi 12 och en övre del 11 ganfäst till hytten 1. Den senare är fjädrande upphängd (ej visat) relativt chassit 12, och med hän- syn därtill är delarna 10,11 förbundna med varandra .genom en gunmirnanschett 13, vilken» upptager relativrörelser mellan delama 10,11. Manschetten 13 10 15 20 25 30 35 '7909165-8 är också utformad att medgiva ett enkelt särskiljande av delarna 10,11 för att möjliggöra tippning av hytten 1 framåt.The exemplified part of a truck cab 1 is provided with a rear wall 2 to which the inventive arrangement is attached by means of non-attached mounting members. The arrangement includes a coarse filter 4 which in the direction of travel of the vehicle extends over the roof 1 of the cab. An inlet air line 6 leads the inlet air taxi down along the cab wall 2 to a fine filter 7, from where the inlet air is led to an internal combustion engine (not shown) via a line 8.1 - The inlet air duct 6 is made in two parts, a lower part 10 attached to the chassis 12 of the vehicle and an upper part 11 attached to the cab 1. The latter is resiliently suspended (not shown) relative to the chassis 12, and with respect to this the parts are 10,11 connected to each other by a gunmitter sleeve 13, which absorbs relative movements between the parts 10,11. The cuff 13 10 15 20 25 30 35 '7909165-8 is also designed to allow a simple distinction of the parts 10,11 to enable tilting of the cab 1 forward.

Grovfiltret 4 är synmetriskt uppbyggt kring ett längsgående vertikal- plan, och varje filterhalva 15,16 innefattar ett flertafs k genomgångs- cykloner 17 på ett i och för sig förut känt sätt. Cyklonema 17 uppvisar inga rörliga delar utan har fasta skovlar (ej visade), vilka påverkar den genomströnmande 'luften en roterande rörelse. Rörelsen medför att i luften förekomznande fasta föroreningar av centrifugalkraften pressas ut mot cyklo- nens :nantelyta och vidare ut i encyklonema 17 angivande sxnutssanxlarxde kammare 18 genom en öppning 19 i cyklonväggm. Dylika cykloner är väl kända inom filtertekniken och avgränsas därför från ytterligare beskrivning.The coarse filter 4 is built symmetrically around a longitudinal vertical plane, and each filter half 15,16 comprises a multi-axis k passage cyclones 17 in a manner known per se. The cyclones 17 have no moving parts but have fixed blades (not shown), which affect the flowing air in a rotating motion. The movement causes the solid pollutants of the centrifugal force present in the air to be forced out against the cyclone surface and further out into the encyclopedias 17 indicating snout chamber 18 through an opening 19 in the cyclone wall. Such cyclones are well known in the filter technology and are therefore delimited from further description.

I grovfiltret 4 ingår lämpligen mellan 20-30 cykloner, och från varje cyklon 17 strönrnar reriad 'luft vidare i inloppsluftledniixgezr 6. Från den smutssamlande karnmarexi 18 i respektive filterhalvor 15,16 leder en ledning 20 till ett filter 21, vilket med en ledning 23 även står i förbindelse med en í inloppsluftledrlingen 6 anordnad venturistryprling 22. Detta iJme- bär att ett i inloppsluftledningen 6 alstrat :mdertryck vidareledes genom ledningarna 20,23 till gmvfiltrets smutssaxnlande kammare 18. Ledningarna 20,23 kunmer fortsättningsvis att gemensamt benämnas sugledrling 20.The coarse filter 4 suitably contains between 20-30 cyclones, and from each cyclone 17 purified air flows further into the inlet air duct 6. From the dirt-collecting core marquee 18 in the respective filter halves 15,16, a duct 20 leads to a filter 21, which with a duct 23 is also connected to a venturi clutch 22 arranged in the inlet air duct 6. This means that a pressure generated in the inlet air duct 6 is furthermore through the ducts 20,23 to the dirt-collecting chamber 18 of the gmv filter. The ducts 20,23 can henceforth be collectively referred to as suction duct 20.

Filtret 21 innefattar ett flertal i rad eller på annat sätt anordnade cmlänlcrringscykloner 25, av vilka endast en är visad i figuren. Även dessa omladdningscykloner är väl kända element inom filtertelmikezi, varför be- skrivningen av desarrma avgränsas till att endast avse uppgifter sun krävs för förståelse av föreliggande uppfinning. I omlänkrxingscyklonerna 25 er- håller luften inte bara en roterande rörelse utan även en 1800 cmlänkxring av strömniiigsriktiiingerx innan luften lämnar en sådan omlänlcnizrgscyklon 25.The filter 21 comprises a plurality of in-line or otherwise arranged circulating cyclones 25, only one of which is shown in the figure. These recharging cyclones are also well known elements in filter telemics, so the description of desarrma is limited to the tasks required for understanding the present invention. In the deflection cyclones 25, the air receives not only a rotating motion but also a 1800 cm deflection of flow direction before the air leaves such a deflection cyclone 25.

Denna är uppbyggdav .två i ändarna öppna rör 26,27, vilka koncentriskt orm-- sluter varandra utefter en del av deras längd. I det så bildade ringfonnade spaltutrynunet är anordnade skovlar, som fast förenar de båda rören 26,27 vid varandra. e Vid den exernplifíerade utformningen är omlänlaiirxgscyklonema 25 belägna i rad i en mittre kanrnare 28 i filtret 21 och anlänlmingscyklonemas 25 respektive ändar är fästade till mittkanrnarens gavelväggar 30,31. Hål i respektive gavelväggar _30,31 möjliggör strönming genom rören 26,27, varvid föroreningar avledas till en nedre sxnutssarnlande kammare 32 i filtret 21 och renad luft tilledes en övre kanmare 33 i filtret 21, vilken kaznmare 33 vía ledningen 23 har förbindelse med undertryckskällan 22. 7909165-8 10 15 20 25 30 35 Rening i filtret 21 àstadkonmes på följande sätt. Den förorenade luften från grovfiltrets 4 snrutssanﬂarzde kanrnare 18 ledes genom 'sugledningen 20 tillfiltrets 21 mittre karnmare 28. 'Luften suges därvid, i enlighet med en i figuren visad pil, ned genom det med skovlar försedda spaltutrynmet mel- lan rören .26,27 i mllänhxingscyklonenxa 25. Skovlama bibringar luften en roterande rörelse, varefter det rådande xmdertrycket i det smala röret 26 påverkar 'item aniännﬁng 1so° och streaming in i den övre mmm ss för vidareledning in i venturistrypningell 22 i inloppsluftleàxingm 6. Luftled- ningen är i figuren visad med en strömingspil, vilken utgår från rörets 27 övre del.This is made up of two at the ends open tubes 26,27, which concentric snake-- close each other along a part of their length. In the ring-shaped slit truncation thus formed, vanes are arranged, which firmly connect the two tubes 26,27 to each other. In the exemplary design, the circumferential cyclones 25 are located in a row in a central core 28 in the filter 21 and the respective ends of the parallel cyclones 25 are attached to the end walls 30,31 of the central core. Holes in the respective end walls 30,31 allow flow through the pipes 26,27, whereby contaminants are diverted to a lower snout chamber 32 in the filter 21 and purified air is fed to an upper chamber 33 in the filter 21, which chamber 33 via the conduit 23 is connected to the source of negative pressure 22 7909165-8 10 15 20 25 30 35 Purification in the filter 21 is accomplished in the following manner. The polluted air from the coarse filter 18 of the coarse filter 4 is passed through the suction line 20 to the middle core 28 of the filter 21. The air is then sucked, in accordance with an arrow shown in the figure, down through the vane gap between the tubes 26,27 in mllänhxingscyklonenxa 25. The vanes impart a rotating motion to the air, after which the prevailing xmderpressure in the narrow tube 26 affects the item aniänn 1 ng 1so ° and streaming into the upper mmm ss for redirection into the venturi clutch 22 in the inlet air duct. with a flow arrow, which starts from the upper part of the tube 27.

Luftens rotation tillsammans med omlänluiingerx medför att fasta förore- ,ningar i luften faller ut i den nedre karnmaren 32. I dess_nedre del är anordnad en s k idaxmrventil 35 i form av tvâ mot varandra liggande 'gumni- läppari Till följd av fordonets vibrationer under färd eller när motom är avslagen och xmdertryck-ej längre bildas i filtret 21 öppnar ventilen 35 och släpper ut förekommande föroreningar i omgivningen.The rotation of the air together with the circumferential ring causes solid pollutants in the air to fall out in the lower carriage 32. In its lower part a so-called idax butter valve 35 is arranged in the form of two opposite 'rubber lip pairs' due to the vehicle's vibrations while driving or when the engine is switched off and pressure is no longer formed in the filter 21, the valve 35 opens and releases any pollutants into the environment.

Venturistrypningen 22 är belägen uppströzns manschetten 13; varigenomdet uppfinningserxliga arrangemanget bestående av grovfiltret 4, sugledningen 20 med filtret 21 samt mdertryckskällan 22 utgör en samnanbyggd enhet, som är elastiskt anfäst vid fordonshytten 1. En dylik enhet är även enkelt mon- terbar vid andra typer av motorinstallationer, exempelvis vid motorer in- stallerade i truckar, anläggningsmaskiner eller för drivning av kompresso- rer i mobilt eller stationärt bruk.The venturi constriction 22 is located upstream of the cuff 13; whereby the inventive arrangement consisting of the coarse filter 4, the suction line 20 with the filter 21 and the pressure source 22 constitute a built-in unit, which is elastically attached to the vehicle cab 1. Such a unit is also easily mountable in other types of engine installations, for example in engines installed in trucks, construction machinery or for driving compressors in mobile or stationary use.

Den i figuren visade strypningen av venturityp medför relativt andra strypningsutforxnningar en fördelaktig koznbinatíon av lågt tryclcfall i in- loppsluftsystemet och ett stort undertryck vid 'sugledningeris anslutning till inloppsluftledxxingezx 6. Nämnda anslutning sker vid venturins 22 största förträngning av inloppsluftledningen 6. För att uppnå den eftersträvade effekten bör venturins strypning vara mellan 25-75 procent av inloppsluft- ledningens genomströrrmingsarea. _ - ' För grovfilter av ovan beskriven typ avpassade för dieselmotorer intunga lastfordon har det dock visat sig att den somurxdertryckskälla utnyttjade strypningen ej bör förorsaka ett tryckfall i inloppsltrftledningen sun över- stiger det tryclcfall som råder över grovfiltret. Kraftigare tryckfall över strypningerx och ett därmed sammanhängande ökat mdertryck i grovfiltrets smutssalnlande kanrnare medför nämligen icke en sådan ökning av grovfiltrets reningsgrad att denna förmår koznpensera rninslmingerx av finfiltrets tillåtna 10 15 20 ”ZS 7909165-'8 tryckfallsomràde. Nämnda minskning är ett resultat av det ökade tryckfallet i strypningen, eftersom inloppsluftsystanet i sin helhet är konstruerat för ett visst högsta tryckfall sun ej får överskridas. Inter-vallen mellan byten och/eller rengöring av fínfiltret blir sålunda tätare genom att den tid som förflyter innan finfiltret uppnå-tt det relativt lagt satta högsta tillåtna tryckfallsvärdet blir kortare än tidigare. Detta trots att grovfiltrets reningsgrad ökat och finfiltret sålunda tillförts renare 'luft än tidigare.The throttling of the venturi type shown in the figure, relative to other throttling designs, results in an advantageous combination of low pressure drop in the inlet air system and a large negative pressure at the suction line connection to the inlet air duct. the effect, the throttling of the venturi should be between 25-75 percent of the flow area of the inlet air line. However, for coarse filters of the type described above, suitable for heavy-duty trucks, it has been found that the throttle used as the pressure source should not cause a pressure drop in the inlet lift line which exceeds the pressure drop prevailing over the coarse filter. More powerful pressure drops across the throttling axis and a consequent increased back pressure in the coarse filter's soiling canister do not entail such an increase in the coarse filter's degree of purification that it is able to compensate for the reduction of the fine filter's permissible pressure drop range of 15 ° Zs 7909165-'8. Said reduction is a result of the increased pressure drop in the throttle, since the inlet air system as a whole is designed for a certain maximum pressure drop which must not be exceeded. The intervals between replacements and / or cleaning of the fine filter thus become more frequent in that the time which elapses before the fine filter reaches the relatively set maximum permissible pressure drop value becomes shorter than before. This is despite the fact that the degree of purification of the coarse filter has increased and the fine filter has thus been supplied with cleaner air than before.

Goda resultat vad avser ökad reningsgrad i grovfiltret, lågt tryckfall i strypningerx och därmed längre bytesintervaller för finfiltret har upp- nåtts med det xxppfirulingsenlíga arrangananget när xmdertryclskällan genom sugledniixgezi 20 förmått avleda omkring sex procent av det cyklonerna 47 tillförda luftflödet. Detta har vid praktiska försök àstadkmmits när venturistryprzingen uppvisar en minskning av inloppsluftledxxingens genun- strünningsarea med omkring 45 procent. Ovannänmda delflöde på sex procent genom sugledrzingeri 20 medför att reningsgradeli för ett visst beskrivet grovfilter ökar från 70 procent utan mdertryck i ledningen 20 ti1l_ 90 procent med nämnda undertryck i ledningen 20. För att påtagligt ökad re- ningsgrad skall erhållas i grovfiltret 4 bör delflödet genom 'sugledningen 20 uppgå till åtminstone två procent av det totala luftflödet som tillföras grovfiltret 4.Good results in terms of increased degree of purification in the coarse filter, low pressure drop in throttling x and thus longer change intervals for the fine filter have been achieved with the xxppfirulingsenlíga arrangement when the xmdertryclsskäll through sugledniixgezi 20 managed to divert about six percent of the cyclone flue 47 supplies. In practical experiments, this has been achieved when venturi pressure shows a reduction in the inlet air duct discharge area by about 45 percent. The above-mentioned partial flow of six per cent through suction line 20 means that the degree of purification for a certain described coarse filter increases from 70 per cent without negative pressure in the line 20 to 90 per cent with the said negative pressure in the line 20. In order to obtain a significantly increased degree of purification in the coarse filter 4 the suction line 20 amounts to at least two percent of the total air flow supplied to the coarse filter 4.

Inom ramen för efterföljande patentkrav kan Imdertryckskällan även ut- göras av andra mer eller mindre speciellt utformade strypningar. Utnytt- jandet av ejektorverkan i inloppsluftledrxingexl kan i detta fall också användas för att skapa mdertryck i sugledningen 2Q.- Uppfinningen är -ej heller 'himden till de beskrivna filter-typerna, exiär även andra filter- konstruktioner är användbara.Within the framework of the following patent claims, the source of impression can also consist of other more or less specially designed throttles. The utilization of the ejector effect in the inlet air duct axis can in this case also be used to create a negative pressure in the suction line 20. The invention is not the membrane for the described filter types, but other filter constructions are also useful.

Claims

7909165-8 10 15 20 25 30 PATENT CLAIMS

An arrangement for purifying inlet air to an internal combustion engine comprising in the engine inlet air duct (6) a coarse filter (4) and a fine filter (7) arranged downstream of the coarse filter (4), in which coarse filter (4) the air is imparted such movement as to separate contaminants. to a dirt collecting chamber (18), from which contaminants are extracted via a * suction line (20) connected to a source of negative pressure (22), while the air in the coarse filter (4) is further purified through the inlet air duct (6) to the fine filter (7), characterized in that the suction duct (20) of the cannula: (18) is connected to the inlet air duct (6) downstream of the coarse filter (4), that said connection to the inlet air duct (6) constitutes the medium source which gives rise to x the suction conductor (20) and that the suction conductor (20) between its connections to the chamber (18) of the g-coarse filter (4) and the inlet air conductor (6) comprises a filter (21) which separates solid contaminants in the sugledrxiixgen (20) soothing air.

Arrangement according to claim 1, wherein the engine is installed in a vehicle with a body unit (1) suspended from a chassis (12), characterized in that at least the coarse filter (4), suction line part (20) with the the filter (21) and the part of the inlet air line (o) which constitute the source of pressure (22) are attached to said body unit (1).

Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the suction line cable (till) connection to the inlet air line duct (6) opens at a choke (22) formed in the latter. '

Arrangement according to claim 3, characterized in that the choke (22) is. of venturity type and includes, at a minimum cross-section, a reduction of the inlet air duct (6) throughput area by at least 25 percent.

Arrangement according to Claim 3 or 4, characterized in that the negative pressure created by the source of pressure (22) is able to divert at least two per cent of the air flows entering the coarse filter (4).

Arrangement according to one of Claims 3, 4 or 5, characterized in that the pressure source (22) causes an increased pressure drop in the inlet air line (6), which increase in pressure drop is less than one in the coarse fin: (4). _ 7909165-8 7

Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the filter (21) in the suction line (20) is of a type known per se, in which the air is subjected to such a movement that solid pollutants are separated into a lower medium-sensing chamber (32). with a bottom valve (35) that automatically dispenses contaminants to the environment. _

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the groove filter (4) consists of a plurality of per se known cyclones (17) and that the filter (21) in the suction guide ring (20) consists of a plurality of known cyclization cyclones (25).