WO2010013613A1 - エアクリーナ、及びエンジン制御システム - Google Patents

エアクリーナ、及びエンジン制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2010013613A1
WO2010013613A1 PCT/JP2009/063017 JP2009063017W WO2010013613A1 WO 2010013613 A1 WO2010013613 A1 WO 2010013613A1 JP 2009063017 W JP2009063017 W JP 2009063017W WO 2010013613 A1 WO2010013613 A1 WO 2010013613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
air cleaner
cylinder filter
flow rate
egr valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/063017
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寛仁 並松
有宏 嶋津
正 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to CN200980129318.7A priority Critical patent/CN102105667B/zh
Priority to SE1150172A priority patent/SE1150172A1/sv
Priority to US13/057,094 priority patent/US8844286B2/en
Priority to KR1020117002282A priority patent/KR101237844B1/ko
Publication of WO2010013613A1 publication Critical patent/WO2010013613A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2411—Filter cartridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/444—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration by flow measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/62—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series
    • B01D46/64—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series arranged concentrically or coaxially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/0201—Housings; Casings; Frame constructions; Lids; Manufacturing or assembling thereof
    • F02M35/021—Arrangements of air flow meters in or on air cleaner housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0052—Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10262—Flow guides, obstructions, deflectors or the like

Definitions

  • the present invention relates to an air cleaner and an engine control system, and more particularly to an air cleaner that stabilizes the flow rate of air supplied to the engine and an engine control system.
  • an exhaust gas recirculation system for supplying an intake line a portion of the exhaust gas discharged from the engine, so-called EGR (Exhaust Gas Recirculation) system It has been known. Also, in such an EGR system, a variable turbocharger is provided downstream of an air cleaner for taking in external air, and a system for pressurizing air taken in via the air cleaner and supplying it to the engine is also known. The opening control of the nozzle of the variable turbocharger is electronically controlled by the controller.
  • control by the controller measures the flow rate of the air filtered by the air cleaner using a mass flow meter, and is performed based on the measured flow rate of air, and the accuracy of the flow measurement value of the mass flow meter is the controller It greatly affects the accuracy of control by
  • an inner cylinder filter and an outer cylinder filter arranged concentrically in order to improve the dust trapping effect in the air by the air cleaner, and a case for housing these
  • an air cleaner provided with In this air cleaner, since the air taken in from the outside is filtered by the double structure of the inner cylinder filter and the outer cylinder filter, there is an advantage that the cleanliness of the discharged air can be further improved.
  • the inner cylinder filter is usually fixed in a housing for housing the filter, and the outer cylinder filter is replaced according to the state of the filter dirt.
  • An object of the present invention is to provide an air cleaner and an engine control system capable of measuring the flow rate of air discharged from an air cleaner with high accuracy and significantly improving the cleanliness of filtered air. It is.
  • the air cleaner according to the present invention is an air cleaner that takes in external air, removes dust in the air and discharges it, and includes an inner cylinder filter and an outer cylinder filter arranged concentrically, the inner cylinder filter, and the outer cylinder filter. And a case in which the cylindrical filter is housed and the bottomed cylindrical body end face is closed by the lid member, the housing is provided on the outer peripheral side surface of the bottomed cylindrical body, and the external air is received by the housing. It is provided approximately at the center of the upstream side piping taken in to the inside of the body and the end face of the bottomed cylindrical body downstream in the air flow direction, taken from the upstream side piping, and filtered by the inner cylinder filter and the outer cylinder filter.
  • the rectification grid here refers to wire mesh, punching metal or the like.
  • the outer diameter dimension of the flow straightening grid is substantially the same as the pipe diameter of the downstream pipe, or larger than the pipe diameter of the downstream pipe, and between the bottom surface and the inner cylinder filter It is preferable to be attached to.
  • the rectifying grid may be welded between the bottom surface and the inner cylinder filter.
  • an inner diameter dimension of the inner cylinder filter is substantially the same as an inner diameter of the downstream side pipe or larger than an inner diameter of the downstream side pipe.
  • the rectifying grid is preferably formed of a wire mesh grid member, and the void percentage of the rectifying grid is preferably 30% to 50%.
  • the rectifying grid be formed by knitting a wire having a wire diameter of 0.2 mm or more in a grid shape.
  • the wire diameter refers to the thickness of the wire constituting the rectifying grid.
  • an EGR valve provided in an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of the exhaust gas of the engine to the intake side, any of the air cleaners described above, and exhaust gas from the engine
  • a variable turbocharger which is driven and sucks and pressurizes air filtered by the air cleaner to supply the engine, and control means for controlling the EGR valve and the variable turbocharger, the control means
  • a flow rate detection unit for detecting a signal from a mass flow meter provided in the air cleaner
  • an EGR valve opening degree control unit for controlling the opening degree of the EGR valve, and a nozzle opening degree constituting the variable turbocharger
  • a nozzle opening degree control unit for performing control, wherein the EGR valve opening degree control unit and the nozzle opening degree control unit detect the flow rate detected by the flow rate detection unit. Based on the signal, and performs the opening degree control of the EGR valve and the nozzle.
  • the flow of air in the downstream pipe can be rectified by providing the rectifying grid on the upstream side of the mass flow meter, so that the flow rate can be measured with high accuracy by the mass flow meter. it can.
  • the filtration efficiency can be improved by the double-layered filter structure of the inner cylinder filter and the outer cylinder filter, and the cleanliness of the air to be discharged can be improved.
  • the rectifying grid is mounted between the bottom surface and the inner cylinder filter, so the air generated by the positional relationship between the inner cylinder filter and the outer cylinder filter, etc. Even if there is a change in the flow of the air, the air flow in the downstream pipe is not rectified or rectified by the rectification grid and does not cause turbulence or drift.
  • the inner diameter of the inner cylinder filter is approximately the same size as the inner diameter of the downstream side piping, or the inner diameter of the downstream side piping is also larger, thereby preventing turbulence due to expansion in the air flow from the inner cylinder filter to the downstream side piping It is possible to prevent the occurrence of turbulent flow and uneven flow inside the downstream side piping more reliably.
  • the space ratio of the rectifying grid is 30 to 50% or the wire diameter is 0.2 mm or more, the accuracy of the flow rate measurement value with the mass flowmeter can be improved, and the pressure loss of the air flow in the air cleaner is also impaired. It can not be done.
  • the wire diameter By setting the wire diameter to 0.2 mm or more, it is possible to prevent damage due to deterioration of the metal wire constituting the rectifying grid due to long-term use, breakage of the net due to foreign matter, and the like.
  • the flow rate detection unit of the control means detects the detection signal from the mass flow meter to calculate the flow rate, and the valve opening degree of the EGR valve provided in the exhaust gas recirculation passage and the variable turbo according to the flow rate. Since the nozzle opening degree of the turbocharger is controlled and the mass flow rate of the rectified air is measured, precise EGR control can be performed according to the mass flow rate of this air, and the engine control is favorably performed. It can be performed.
  • FIG. 2 is a schematic view of an engine control system according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of the engine control system. Flow of the engine control system.
  • the graph which shows the relationship between the space ratio of a rectification grid, error rate, and pressure loss in case 1 (15 inches).
  • the graph which shows the relationship between the space ratio of a rectification grid, error rate, and pressure loss in case 2 (13 inches).
  • the graph which shows the relationship between the space ratio of a rectification grid, error rate, and pressure loss in case 3 (11 inches).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the air cleaner 10 in the present embodiment.
  • the air cleaner 10 is an air flow filtering device that takes in external air, removes dust in the air and discharges it, and supplies the air from which the dust is removed to an engine or the like.
  • the air cleaner 10 includes a housing 11, an outer cylinder filter 12, an inner cylinder filter 13, and a rectifying grid 18.
  • the outer cylinder filter 12 and the inner cylinder filter 13 are concentrically arranged inside the housing 11.
  • the housing 11 accommodates the outer cylindrical filter 12 and the inner cylindrical filter 13 for filtering air, and includes a case main body 11A and a lid member 14 for closing the open end face of the case main body 11A.
  • the case main body 11A is a bottomed cylindrical body such as a synthetic resin.
  • the lid member 14 is formed of a disk-like body that covers the open end face of the case main body 11A.
  • a rib 141 protruding in the out-of-plane direction is formed on the outer periphery of the lid member 14, and the rib 141 engages with the outer peripheral surface of the case main body 11A.
  • an intake port 15 is provided as an upstream side pipe for taking outside air into the inside of the housing 11.
  • the intake port 15 is disposed eccentrically with respect to the center of the case body 11A. Then, air flows into the outer peripheral side surface of the outer cylinder filter 12.
  • the open end face of the case body 11A, which is open, is closed by the lid member 14, and the air filtered by the outer cylinder filter 12 and the inner cylinder filter 13 is approximately at the center of the bottom surface 111 of the case body 11A.
  • An exhaust port 16 is provided as a downstream pipe for exhausting. According to this, when the outer cylinder filter 12 is deteriorated due to dirt, the lid member 14 can be removed and the outer cylinder filter 12 can be replaced. Further, on the inner surface of the bottom surface 111 of the housing 11, an annular projection 17 is formed that protrudes annularly and has a diameter larger than the inner diameter of the exhaust port 16, and the inner cylindrical filter 13 described later 17 is engaged.
  • the outer cylinder filter 12 is formed of a cylindrical portion 122 formed into a cylindrical shape by folding a general-purpose filter for filtering air taken into the inside of the housing 11 and a urethane circular shape holding one end of the cylindrical portion 122
  • a holding member 123 and an annular holding member 124 made of urethane for holding the other end of the cylindrical portion 122 are provided.
  • a circular holding member 123 is in contact with the bottom surface 111 of the housing 11 and is detachably attached to the outer peripheral surface of the annular projection 17.
  • An annular protrusion 125 is formed on the outer surface side of the annular holding member 124, and the protrusion 125 is in contact with the lid member 14.
  • the cover member 14 urges the projection 125, whereby the urethane annular holding member 124 which is an elastic body is contracted and the lid member 14 and the annular holding member 124 are in close contact with each other.
  • the circular holding member 123 made of urethane which is an elastic body, presses the bottom surface 111 by urging the projection 125, the bottom surface 111 and the circular holding member 123 are in close contact with each other. Thereby, the air which has entered from the air intake port 15 flows only to the outer peripheral side surface of the cylindrical portion 122.
  • the inner cylinder filter 13 further filters the air filtered by the outer cylinder filter 12, and further, prevents the contaminated air from entering the downstream side when the outer cylinder filter 12 is replaced. Further, the inner cylinder filter 13 is housed in the hollow portion 121 of the outer cylinder filter 12 and, similarly to the outer cylinder filter 12, a cylindrical portion 131 formed into a tubular shape by folding a general-purpose filter, and a cylindrical portion 131 A circular holding member 132 made of urethane, which holds one end of the above, and an annular holding member 133 made of urethane, which holds the other end of the cylindrical portion 131.
  • An annular protrusion 134 is formed on the outer surface side of the circular holding member 132, and the protrusion 134 is in contact with the annular holding member 124 of the outer cylinder filter 12. Further, an annular holding member 133 is fitted and fixed to the inner circumferential surface of the annular protrusion 17.
  • the rectifying grid 18 rectifies the flow of filtered air exhausted from the inside of the housing 11, and is formed by knitting a stainless steel wire in a grid shape. Moreover, the resin mold is given to the outer peripheral part of the rectification grid 18 over the perimeter. Then, the flow straightening grid 18 is welded to the annular projection 17 via the resin material 181.
  • the annular holding member 124 of the outer cylinder filter 12 biases the projection 134 of the inner cylinder filter 13, the urethane annular holding member 124, which is an elastic body, is in close contact with the circular holding member 132.
  • the annular holding member 133 urges the resin material 181, and the flow straightening grid 18 is pressed, so that the annular holding member 133 and the resin material 181 adhere closely. Thereby, the deformation of the rectifying grid 18 is suppressed.
  • the rectifying grid 18 used in the present embodiment is the difference between the mass flow rate (actual flow rate) measured in advance at the intake port 15 side and the mass flow rate (measured flow rate) measured at the exhaust port 16 side.
  • a value (hereinafter referred to as an error rate) divided by is small, and one having a low pressure loss due to the rectifying grid 18 is selected, and the specification in this embodiment is 30 mesh, wire diameter 0.29 (mm), space The rate is 43.2 (%).
  • “mesh” is a unit indicating the number of meshes per inch.
  • the “space factor” is calculated by the equation (1) described above with reference to FIG. The reason why the rectifying grid 18 of this specification is used will be described later.
  • the rectifying grid 18 may be made of not only stainless steel but also another material, such as nickel, aluminum, copper, etc., and not only a wire mesh but also punching metal.
  • the inner diameter of the inner cylinder filter 13 is substantially the same as the inner diameter of the exhaust port 16 or larger than the inner diameter of the exhaust port 16. According to this, the air filtered by the outer cylinder filter 12 and the inner cylinder filter 13 is discharged to the exhaust port 16 through the inner surface of the inner cylinder filter 13, but the inner diameter of the inner cylinder filter 13 Since the internal diameter of the exhaust port 16 is substantially the same size or larger than the internal diameter of the exhaust port 16, the disturbance of the air flow from the inner cylinder filter 13 to the exhaust port 16 is prevented. And there is no turbulence or the like. It can provide a rectifying effect to the flow of air.
  • a mass flow sensor 19 as a mass flow meter is attached to the exhaust port 16 to measure the flow rate of air passing through the inside of the exhaust port 16.
  • the mass flow sensor 19 measures the flow of air, it generates a detection signal and outputs it to the controller 30 as a control means.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an engine control system 20 in the present embodiment.
  • the engine control system 20 includes a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 21, a variable turbocharger 24, an EGR line 25 as an exhaust gas recirculation passage, an EGR cooler 26 and an EGR valve provided in the middle of the EGR line 25. 27, the air cleaner 10 described above, a mass flow sensor 19 as a mass flow meter, and a controller 30 as control means.
  • the variable turbocharger 24 is connected to the intake line 22 and the exhaust line 23 to the engine 21, and exhausts the exhaust gas of the engine 21 and a compressor 241 provided in the middle of the intake line 22 that supplies air to the engine 21. And a turbine 242 provided in the middle of the exhaust line 23.
  • the turbine 242 is driven by the exhaust gas from the engine 21, and the intake air supercharged by the compressor 241 rotating with the turbine 242 is supplied to the engine 21 through the aftercooler 28.
  • the variable turbocharger 24 is provided with an opening adjustment mechanism for adjusting the opening of the nozzle unit (not shown), and the controller 30 outputs a signal to the opening adjustment mechanism to open the opening of the nozzle unit. Control.
  • the EGR line 25 is an exhaust gas recirculation passage branched from the exhaust line 23, shorts the intake line 22 and the exhaust line 23, extracts a part of exhaust gas of the engine 21 and takes it into the intake line 22, thereby exhausting the exhaust gas. Recirculate.
  • An EGR cooler 26 and an EGR valve 27 are provided in the middle of the EGR line 25 to cool the exhaust gas returned to the intake side.
  • the EGR valve 27 is an electromagnetic valve that opens and closes according to a signal output from the controller 30 and whose opening degree is controlled.
  • the mass flow sensor 19 is a general-purpose mass air flow sensor (MAF sensor).
  • the mass flow rate sensor 19 measures the flow rate of air passing through the exhaust port 16 and outputs a detection signal to the controller 30.
  • the mass flow rate sensor 19 is attached to the downstream side of the air cleaner 10.
  • FIG. 4 is a block diagram of the controller 30 used in the engine control system 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the controller 30 is electrically connected to the opening adjustment mechanism of the variable turbocharger 24, the EGR valve 27, and the mass flow sensor 19, and a detection signal output from the mass flow sensor 19. The EGR valve 27 and the nozzle portion (not shown) constituting the variable turbocharger 24 are controlled based on the above.
  • the controller 30 is provided with a flow rate detection unit 31, an EGR valve opening degree control unit 32, and a nozzle opening degree control unit 33.
  • the flow rate detection unit 31 detects a detection signal output from the mass flow rate sensor 19, calculates a mass flow rate, and outputs the mass flow rate to the EGR valve opening degree control unit 32 and the nozzle opening degree control unit 33. It is a thing.
  • the EGR valve opening degree control unit 32 calculates the opening degree of the EGR valve 27 based on the mass flow rate output from the flow rate detection unit 31, and outputs a signal to the EGR valve 27.
  • the nozzle opening degree control unit 33 calculates the nozzle opening degree of the variable turbocharger 24 based on the mass flow rate output from the flow rate detection unit 31, and outputs a signal to the opening degree adjusting mechanism.
  • the mass flow sensor 19 measures the flow rate of air flowing through the exhaust port 16, and outputs a detection signal to the flow rate detection unit 31 of the controller 30.
  • the flow rate detection unit 31 calculates the flow rate based on the detection signal (S1). Then, the flow rate detection unit 31 outputs the calculated flow rate to the nozzle opening degree control unit 33, and the nozzle opening degree control unit 33 calculates the opening degree of the nozzle portion of the variable turbocharger 24 based on the flow rate. (S2), and outputs a signal to the opening adjustment mechanism of the variable turbocharger 24.
  • the flow rate detection unit 31 outputs the calculated flow rate to the EGR valve opening degree control unit 32, and the EGR valve opening degree control unit 32 calculates the opening degree of the EGR valve 27 based on the flow rate (S3) , And outputs a signal to the EGR valve 27.
  • the opening adjustment mechanism of the variable turbocharger 24 controls the opening of the nozzle portion so as to be the calculated nozzle opening (S4).
  • the EGR valve 27 controls the opening degree of the EGR valve 27 so as to be the calculated opening degree of the EGR valve 27 (S5).
  • the rectifying grid 18 has a small error rate between the mass flow rate of air measured by the mass flow rate sensor 19 and the mass flow rate of air previously measured at the intake port 15 side, and pressure loss Since the low optimum one is selected, the flow rate of the air discharged from the air cleaner 10 can be measured with high accuracy regardless of the positional relationship between the outer cylinder filter 12 and the inner cylinder filter 13 or the like. Further, since the outer cylinder filter 12 and the inner cylinder filter 13 are housed inside the housing 11 of the air cleaner 10 and have a double structure, dust and the like contained in the air taken in from the outside can be reliably removed. , Air cleanliness can be improved. On the other hand, since the engine 21 is controlled based on the flow rate of air measured with high accuracy, the controller 30 can perform more precise EGR control.
  • Case 1 is 15 inches
  • case 2 is 13 inches
  • case 3 is 11 inches
  • case 4 is 10 inches.
  • a plurality of sample rectification grids are disposed in the air cleaner 10 as in the previous embodiment.
  • the commutation grid samples used in the experiments are shown in Tables 1-4.
  • the attachment position of the outer cylinder filter 12 fluctuates due to the attachment / detachment at the time of replacement of the outer cylinder filter 12, and the air flow fluctuates, which causes an error in the flow rate. It rotated every 45 degrees, measured each error rate (%) and pressure loss (kPa), and experimented by employ
  • the results are shown in FIGS. 6-9.
  • the openings (mm) shown in Tables 1 to 4 are the dimensions between the wires B shown in FIG.
  • the pressure drop (kPa) tends to increase as the porosity (%) decreases, and the tendency becomes stronger when it is less than 40%, and when it is less than 30%, the pressure loss becomes too large, It is assumed that sufficient air can not be supplied to the intake line 22.
  • the error rate tends to increase as the space rate increases as a whole, but it is confirmed that the error rate takes the smallest value within the range of 40% to 50%.
  • the error rate is the smallest, and the sample with the second smallest space rate is optimal. That is, referring to Table 3, a wire mesh with a wire diameter of 0.29 (mm) and 30 mesh is optimal.
  • the error rate is the smallest, and the third smallest sample among the samples is optimal. That is, referring to Table 4, a straight mesh having a wire diameter of 0.29 (mm) and 30 mesh is optimal.
  • the exhaust line 23 is not provided with the treatment device, but an exhaust gas treatment device such as a DPF (Diesel Particulate Filter) may be provided downstream of the variable turbocharger 24.
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the air cleaner and engine control system of the present invention can be suitably used for construction machines, civil engineering machines, agricultural machines, power generators, transport vehicles and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

　エアクリーナ（１０）において、内筒フィルタ（１３）及び外筒フィルタ（１２）を収納し、ケース本体（１１Ａ）の開口端面が蓋部材（１４）で塞がれた筐体（１１）とを備え、筐体（１１）は、ケース本体（１１Ａ）の外周側面に設けられ、外部の空気を取り込む吸気口（１５）と、ケース本体（１１Ａ）の空気流れ方向下流側の底面（１１１）に設けられ、吸気口（１５）から取り込まれ、内筒フィルタ（１３）及び外筒フィルタ（１２）で濾過された空気を排出する排気口（１６）とを備え、排気口（１６）の内部には、空気の流量を計測する質量流量センサ（１９）が設けられ、質量流量センサ（１９）の上流側には、空気の流れを整流する整流格子（１８）が設けられている。

Description

エアクリーナ、及びエンジン制御システム
　本発明は、エアクリーナ、及びエンジン制御システムに関し、特に、エンジンに供給する空気の流量を安定化させるエアクリーナ、及びエンジン制御システムに関する。
　従来、ディーゼルエンジンの燃焼温度を下げてＮＯＸの発生を抑制するために、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気ラインに供給する排気ガス再循環装置、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムが知られている。
　また、このようなＥＧＲシステムにおいて、外部の空気を取り込むエアクリーナの下流側に可変ターボ過給機を設け、エアクリーナを介して取り込まれる空気を加圧してエンジンに供給するシステムも知られ、ＥＧＲバルブや可変ターボ過給機のノズルの開度制御は、コントローラによって電子的に制御される。
　ここで、コントローラによる制御は、エアクリーナで濾過された空気の流量を質量流量計を用いて測定し、測定された空気の流量に基づいて行われ、質量流量計の流量測定値の精度は、コントローラによる制御の精度に大きく影響する。
特開平１０－４８０２１号公報
　ところで、建設機械等に用いられる大型のディーゼルエンジンでは、エアクリーナによる空気中の塵埃補捉効果を向上させるため、同心円状に配置される内筒フィルタ及び外筒フィルタと、これらを収納する筐体とを備えたエアクリーナが知られている。
　このエアクリーナでは、外部から取り込まれた空気を内筒フィルタ及び外筒フィルタの二重構造で濾過しているため、排出される空気の清浄度をより向上させることができる、という利点がある。
　このようなエアクリーナでは、通常内筒フィルタは、フィルタを収納する筐体内に固定されており、フィルタの汚れの状態に応じて、外筒フィルタを交換するようにしている。
　しかしながら、このようなエアクリーナは、外筒フィルタ自体のフィルタ紙のバラつきや、筐体内部に固定された内筒フィルタと、装着した外筒フィルタとの位置関係で筐体内部の空気の流れが微妙に変化することがあり、単純に前記特許文献１に記載の技術を適用しただけでは、質量流量計によって空気の流量を高精度に測定できないという問題がある。
　本発明の目的は、エアクリーナから排出される空気の流量を高精度に測定することができ、かつ、濾過後の空気の清浄度を大幅に向上することのできるエアクリーナ、及びエンジン制御システムを提供することにある。
　本発明に係るエアクリーナは、外部の空気を取り込んで該空気中の塵埃を除去して排出するエアクリーナであって、同心円状に配置される内筒フィルタ及び外筒フィルタと、前記内筒フィルタ及び外筒フィルタを収納し、有底筒状体端面が蓋部材で塞がれた筐体とを備え、前記筐体は、前記有底筒状体の外周側面に設けられ、外部の空気を該筐体の内部に取り込む上流側配管と、前記有底筒状体の空気流れ方向下流側の端面の略中央に設けられ、前記上流側配管から取り込まれ、前記内筒フィルタ及び前記外筒フィルタで濾過された空気を排出する下流側配管とを備え、前記下流側配管の内部には、該下流側配管中の空気の流量を計測する質量流量計が設けられ、前記質量流量計の上流側には、前記下流側配管内の空気の流れを整流する整流格子が設けられていることを特徴とする。
　ここでの整流格子は、金網、パンチングメタル等をいう。
　本発明では、前記整流格子の外径寸法は、前記下流側配管の配管径と略同一か、または前記下流側配管の配管径よりも大きくなっており、前記底面と前記内筒フィルタとの間に装着されていることが好ましい。なお、整流格子は、底面と内筒フィルタとの間に溶着されていてもよい。
　本発明では、前記内筒フィルタの内径寸法は、前記下流側配管の内径と略同一か、または前記下流側配管の内径よりも大きくなっていることが好ましい。
　本発明では、前記整流格子は、金網状の格子部材から構成され、該整流格子の空間率は、３０％～５０％であることが好ましい。
　ここで、空間率（％）は、図２を参照し、以下の式（１）にて求められる。
　空間率（％）＝（Ｂ２／Ａ２）×１００・・・式（１）
　本発明では、前記整流格子には、線径０．２ｍｍ以上の線材を格子状に編んで形成されていることが好ましい。
　ここで、線径とは、整流格子を構成する線材の太さをいう。
　本発明に係るエンジン制御システムは、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させる排気再循環通路中に設けられるＥＧＲバルブと、前述したいずれかのエアクリーナと、前記エンジンからの排気ガスにより駆動され、前記エアクリーナで濾過された空気を吸入、加圧して前記エンジンに供給する可変ターボ過給機と、前記ＥＧＲバルブ及び前記可変ターボ過給機を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エアクリーナに設けられる質量流量計からの信号を検出する流量検出部と、前記ＥＧＲバルブの開度制御を行うＥＧＲバルブ開度制御部と、前記可変ターボ過給機を構成するノズル開度制御を行うノズル開度制御部とを備え、前記ＥＧＲバルブ開度制御部及び前記ノズル開度制御部は、前記流量検出部で検出された検出信号に基づいて、前記ＥＧＲバルブ及び前記ノズルの開度制御を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、質量流量計の上流側に整流格子が設けられることにより、下流側配管中の空気の流れを整流することができるため、質量流量計によって流量を高精度に測定することができる。また、内筒フィルタ及び外筒フィルタという二重構造のフィルタ構造により濾過効率を向上させて、排出させる空気の清浄度を向上させることができる。
　また、整流格子が底面と内筒フィルタとの間に装着されるので、内筒フィルタ通過後の空気を整流格子によって整流しているため、内筒フィルタ及び外筒フィルタの位置関係等によって生じる空気の流れに変化が生じても、整流格子によって整流して下流側配管中の空気の流れに、乱流や偏流を生じさせることがない。
　さらに、内筒フィルタの内径は、下流側配管の内径と略同一寸法か、下流側配管の内径も大きくなっており、内筒フィルタから下流側配管への空気の流れにおいて拡大による乱れを防止することができ、下流側配管内部に乱流や偏流が生じることを一層確実に防止することができる。
　そして、整流格子の空間率が３０～５０％、または線径が０．２ｍｍ以上であるので、質量流量計での流量測定値の精度を向上でき、かつエアクリーナ内の空気流れの圧力損失も損なわれることがない。線径を０．２ｍｍ以上とすることにより、長期間の使用による整流格子を構成する金属線の劣化に伴う破損や、異物混入時による網の破れ等を防止できる。
　また、制御手段の流量検出部は、質量流量計からの検出信号を検出して流量を算出し、この流量に応じて、排気再循環通路中に設けられたＥＧＲバルブのバルブ開度および可変ターボ過給機のノズル開度を制御しており、整流された空気の質量流量を計測しているので、この空気の質量流量に応じて、緻密なＥＧＲ制御を行うことができ、良好にエンジン制御を行うことができる。
本発明の一実施形態に係るエアクリーナの断面図。 前記エアクリーナに用いられる整流格子の拡大図。 前記実施形態に係るエンジン制御システムの概略図。 前記エンジン制御システムのブロック図。 前記エンジン制御システムのフロー。 ケース１（１５インチ）での整流格子の空間率と誤差率及び圧力損失との関係を示すグラフ。 ケース２（１３インチ）での整流格子の空間率と誤差率及び圧力損失との関係を示すグラフ。 ケース３（１１インチ）での整流格子の空間率と誤差率及び圧力損失との関係を示すグラフ。 ケース４（１０インチ）での整流格子の空間率と誤差率及び圧力損失との関係を示すグラフ。
　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（エアクリーナ１０の構造）
　図１は、本実施形態でのエアクリーナ１０の断面図である。
　このエアクリーナ１０は、外部の空気を取り込んで、空気中の塵埃を除去して排出し、塵埃が除去された空気をエンジン等に供給する気流濾過装置である。エアクリーナ１０は、筐体１１、外筒フィルタ１２、内筒フィルタ１３、及び整流格子１８を備えている。外筒フィルタ１２及び内筒フィルタ１３は、筐体１１の内部に同心円状に配置されている。
　筐体１１は、空気を濾過する外筒フィルタ１２及び内筒フィルタ１３を収納するものであり、ケース本体１１Ａと、ケース本体１１Ａの開口端面を塞ぐ蓋部材１４とを備えている。
　ケース本体１１Ａは、合成樹脂等の有底円筒状体である。蓋部材１４は、ケース本体１１Ａの開口端面を覆う円板状体から構成されている。蓋部材１４の外周には、面外方向に突出するリブ１４１が形成されており、リブ１４１がケース本体１１Ａの外周面に係合する。
　ケース本体１１Ａの外周側面には、外部の空気を筐体１１の内部に取り込む上流側配管としての吸気口１５が設けられている。この吸気口１５は、ケース本体１１Ａの中心に対して偏心して配置されている。そして、空気が、外筒フィルタ１２の外周側面に対して流れ込むようになっている。また、開口しているケース本体１１Ａの開口端面は、蓋部材１４にて塞がれ、ケース本体１１Ａの底面１１１の略中央には、外筒フィルタ１２および内筒フィルタ１３で濾過された空気を排気する下流側配管としての排気口１６が設けられている。これによれば、外筒フィルタ１２が汚れにより劣化した際には、蓋部材１４を取り外して、外筒フィルタ１２を交換できるようになっている。また、筐体１１の底面１１１の内面には、環状に突起し、排気口１６の内径寸法よりも大きい径寸法を有する環状突起部１７が形成され、後述する内筒フィルタ１３はこの環状突起部１７に係合されている。
　外筒フィルタ１２は、筐体１１の内部に取り込んだ空気を濾過する汎用的なフィルタをひだ折りして筒状に形成された筒部１２２と、筒部１２２の一端を保持するウレタン製の円形保持部材１２３と、筒部１２２の他端を保持するウレタン製の環状保持部材１２４とを備えている。
　円形保持部材１２３が、筐体１１の底面１１１に当接され、環状突起部１７の外周面に対して、着脱自在に取り付けられている。環状保持部材１２４の外面側には、環状の突起部１２５が形成され、突起部１２５は、蓋部材１４に当接している。
　すなわち、外筒フィルタ１２の交換後、蓋部材１４が突起部１２５を付勢することで、弾性体であるウレタン製の環状保持部材１２４が収縮し、蓋部材１４と環状保持部材１２４とが密着する。さらに、突起部１２５が付勢されることで、弾性体であるウレタン製の円形保持部材１２３が底面１１１を押圧するので、底面１１１と円形保持部材１２３とが密着する。これにより、吸気口１５から入ってきた空気は、筒部１２２の外周側面に対してのみ流れ込むようになっている。
　内筒フィルタ１３は、外筒フィルタ１２で濾過された空気をさらに濾過するものであり、さらに、外筒フィルタ１２の交換時に、汚れた空気が下流側に進入するのを防止するものである。また、内筒フィルタ１３は、外筒フィルタ１２の中空部１２１に収納され、外筒フィルタ１２と同様に汎用的なフィルタをひだ折りして筒状に形成された筒部１３１と、筒部１３１の一端を保持するウレタン製の円形保持部材１３２と、筒部１３１の他端を保持するウレタン製の環状保持部材１３３とを備えている。
　円形保持部材１３２の外面側には、環状の突起部１３４が形成され、突起部１３４は、外筒フィルタ１２の環状保持部材１２４に当接している。また、環状保持部材１３３が、環状突起部１７の内周面に対して嵌合し、固定されている。
　外筒フィルタ１２及び内筒フィルタ１３の内周面及び外周面には、図示しない平板状の金網が覆われている。この金網の両端は、外筒フィルタ１２及び内筒フィルタ１３に溶接され、円筒状体となっている。この溶接部分の外筒フィルタ１２及び内筒フィルタ１３に対する位置関係が筐体１１内の空気の流れを変化させている要因の一つとなっている。
　整流格子１８は、筐体１１の内部から排気される濾過された空気の流れを整流するものであり、ステンレス製の線材を格子状に編んで形成されている。また、整流格子１８の外周部は、全周にわたり、樹脂モールドが施されている。そして、整流格子１８は、環状突起部１７に樹脂材１８１を介して溶着される。
　ここで、外筒フィルタ１２の環状保持部材１２４が、内筒フィルタ１３の突起部１３４を付勢するので、弾性体であるウレタン製の環状保持部材１２４と円形保持部材１３２とが密着する。突起部１３４が環状保持部材１２４に付勢されることで、環状保持部材１３３は樹脂材１８１を付勢し、整流格子１８を押さえ付けて、環状保持部材１３３と樹脂材１８１とが密着する。これにより、整流格子１８の変形を抑制している。
　本実施形態で使用されている整流格子１８は、予め吸気口１５側で計測される質量流量（実流量）と、排気口１６側で測定される質量流量（測定流量）との差を実流量で割った値（以下、誤差率という）が小さく、かつ整流格子１８による圧力損失の低いものが選択されており、本実施形態における仕様は、３０メッシュ、線径０．２９（ｍｍ）、空間率４３．２（％）である。
　なお、「メッシュ」とは、１インチ当たりの網目の数を示す単位である。「空間率」は、図２を参照して、前述した式（１）にて算出される。この仕様の整流格子１８が使用されている理由については、後述する。
　また、整流格子１８は、ステンレス製のみならず、別の材質であってもよく、例えば、ニッケル、アルミニウム、銅等があり、金網のみならず、パンチングメタルであってもよい。
　ここで、内筒フィルタ１３の内径寸法は、排気口１６の内径寸法と略同一寸法か、または排気口１６の内径寸法よりも大きくなっている。これによれば、外筒フィルタ１２および内筒フィルタ１３で濾過された空気は、内筒フィルタ１３の内面を通って、排気口１６へと排出されるのであるが、内筒フィルタ１３の内径寸法は、排気口１６の内径寸法と略同一寸法か、または排気口１６の内径寸法よりも大きくなっているので、内筒フィルタ１３から排気口１６への空気の流れにおいて拡大による乱れを防止することができ、乱流等を生じることがない。空気の流れに整流効果を与えることができる。また、排気口１６には、排気口１６内を通過する空気の流量を計測する質量流量計としての質量流量センサ１９が取り付けられている。この質量流量センサ１９は、空気の流量を計測すると、検出信号を生成し、制御手段としてのコントローラ３０へ出力する。
（エアクリーナ１０の作用）
　外部の空気は、エアクリーナ１０の吸気口１５から筐体１１内部に取り込まれると、まず外筒フィルタ１２で濾過され、次に内筒フィルタ１３で濾過される。そして、濾過された空気は、整流格子１８で空気の流れが整流化され、排気口１６から排気される。
（エンジン制御システム２０の構成）
　図３は、本実施形態でのエンジン制御システム２０を示す概略図である。
　エンジン制御システム２０は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）２１、可変ターボ過給機２４、排気再循環通路としてのＥＧＲライン２５、ＥＧＲライン２５の途中に設けられたＥＧＲクーラ２６およびＥＧＲバルブ２７、前述したエアクリーナ１０、質量流量計としての質量流量センサ１９、及び制御手段としてのコントローラ３０を備えている。
　可変ターボ過給機２４は、エンジン２１への吸気ライン２２及び排気ライン２３に接続され、エンジン２１へ空気を供給する吸気ライン２２の途中に設けられるコンプレッサ２４１と、エンジン２１の排気ガスを排気する排気ライン２３の途中に設けられるタービン２４２とを備えている。
　タービン２４２は、エンジン２１からの排気ガスにて駆動され、このタービン２４２と共に回転するコンプレッサ２４１で過給された吸気がアフタークーラ２８を通って、エンジン２１に供給される。ここで、可変ターボ過給機２４には、図示しないノズル部の開度を調整する開度調整機構が設けられ、コントローラ３０は、開度調整機構に信号を出力し、ノズル部の開度を制御する。
　ＥＧＲライン２５は、排気ライン２３から分岐する排気再循環通路であり、吸気ライン２２及び排気ライン２３を短絡し、エンジン２１の排気ガスの一部を抽出して吸気ライン２２へ取り込み、排気ガスを再循環させる。ＥＧＲライン２５の途中には、吸気側に戻す排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ２６およびＥＧＲバルブ２７が設けられている。
　ＥＧＲバルブ２７は、コントローラ３０から出力された信号により開閉し、開度が制御される電磁弁である。
　質量流量センサ１９は、汎用的なマスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）である。この質量流量センサ１９は、排気口１６を通過する空気の流量を計測し、検出信号をコントローラ３０へ出力するものであり、エアクリーナ１０の下流側に取り付けられる。
（コントローラ３０の構成）
　図４は、エンジン制御システム２０に用いられるコントローラ３０のブロック図である。
　図３に示すように、コントローラ３０は、可変ターボ過給機２４の開度調整機構、ＥＧＲバルブ２７、および質量流量センサ１９にそれぞれ電気的に接続され、質量流量センサ１９から出力される検出信号に基づいてＥＧＲバルブ２７及び可変ターボ過給機２４を構成するノズル部（図示略）を制御する。
　コントローラ３０には、流量検出部３１と、ＥＧＲバルブ開度制御部３２と、ノズル開度制御部３３とが設けられている。
　図４に示すように、流量検出部３１は、質量流量センサ１９から出力された検出信号を検出し、質量流量を算出し、ＥＧＲバルブ開度制御部３２及びノズル開度制御部３３へ出力するものである。
　ＥＧＲバルブ開度制御部３２は、流量検出部３１から出力された質量流量に基づいて、ＥＧＲバルブ２７の開度を算出し、ＥＧＲバルブ２７へ信号を出力するものである。
　ノズル開度制御部３３は、流量検出部３１から出力された質量流量に基づいて、可変ターボ過給機２４のノズル開度を算出し、開度調整機構へ信号を出力するものである。
　図５に示すエンジン制御システム２０のフローを参照し、説明する。
　質量流量センサ１９は、排気口１６を流れる空気流量を計測し、検出信号をコントローラ３０の流量検出部３１へ出力する。流量検出部３１は、この検出信号に基づいて、流量を算出する（Ｓ１）。そして、流量検出部３１は、算出した流量をノズル開度制御部３３へ出力し、ノズル開度制御部３３は、この流量に基づいて、可変ターボ過給機２４のノズル部の開度を算出し（Ｓ２）、信号を可変ターボ過給機２４の開度調整機構に出力する。また、流量検出部３１は、算出した流量をＥＧＲバルブ開度制御部３２へ出力し、ＥＧＲバルブ開度制御部３２は、この流量に基づいて、ＥＧＲバルブ２７の開度を算出し（Ｓ３）、信号をＥＧＲバルブ２７に出力する。次に、可変ターボ過給機２４の開度調整機構は、算出されたノズル開度となるように、ノズル部の開度を制御する（Ｓ４）。また、ＥＧＲバルブ２７は、算出されたＥＧＲバルブ２７の開度となるように、ＥＧＲバルブ２７の開度を制御する（Ｓ５）。
　本実施形態によれば、整流格子１８は、質量流量センサ１９にて計測される空気の質量流量と予め吸気口１５側で計測される空気の質量流量との誤差率が小さく、かつ圧力損失の低い最適なものが選択されているため、外筒フィルタ１２と内筒フィルタ１３との位置関係等に関わらず、エアクリーナ１０から排出される空気の流量を高精度で測定できる。また、エアクリーナ１０の筐体１１の内部には、外筒フィルタ１２および内筒フィルタ１３が収納され、二重構造となっているので、外部から取り込んだ空気に含まれる塵埃等を確実に除去でき、空気の清浄度を向上できる。一方、高精度に測定された空気の流量に基づいて、エンジン２１を制御するため、コントローラ３０は、より緻密なＥＧＲ制御を行うことができる。
　以上、本実施形態で使用された整流格子１８は、以下の実験結果に基づいて、仕様が決定されている。エアクリーナ１０のサイズに応じて、ケース１～４のパターン別に以下の実験方法に基づいて行った。ケース１は１５インチ、ケース２は１３インチ、ケース３は１１インチ、ケース４は１０インチの場合である。
〈実験方法〉
　前述した実施形態と同様に、エアクリーナ１０内に複数のサンプルの整流格子を配置する。実験で使用される整流格子のサンプルは、表１～表４に示している。外筒フィルタ１２の交換時の着脱等により、外筒フィルタ１２の取り付け位置が変動する等して、空気の流れが変動し、流量に誤差を生じることから、本実験では、外筒フィルタ１２を４５°毎に回転させ、それぞれの誤差率（％）および圧力損失（ｋＰａ）を計測し、この中で誤差率（％）が最も小さくなる整流格子１８を採用する実験を行った。この結果は、図６～図９に示している。
　表１～表４に示す目開き（ｍｍ）とは、図２に示す線材間Ｂの寸法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図６～図９の計測結果のグラフを参照すると、以下のことが推察される。
１．圧力損失（ｋＰａ）は、空間率（％）が小さくなるに従って、大きくなる傾向にあり、その傾向は、４０％未満になると、一層強くなり、３０％未満になると、圧力損失が大きくなり過ぎ、吸気ライン２２に十分な空気を供給できなくなることが推認される。
２．一方、誤差率は、全体として空間率が増加するに従って、大きくなる傾向があるが、４０％～５０％の範囲内で誤差率が最も小さな数値を取ることが確認される。
３．エアクリーナ１０として十分に機能させるには、圧力損失があまり大きくならない空間率３０％以上、誤差率が最も小さくなり得る空間率５０％以下の整流格子を採用するのが好ましい。
　次に、図６～図９の各々についての結果を表１～表４を参照しながら説明する。
　図６に示すケース１（１５インチ）でのグラフを参照すると、誤差率が最小であり、サンプルの中で空間率が３番目に小さいものが最適となる。すなわち、表１を参照すると、線径０．２９（ｍｍ）、３０メッシュの整流格子が最適である。
　図７に示すケース２（１３インチ）でのグラフを参照すると、誤差率が最小であり、サンプルの中で空間率が２番目に小さいものが最適となる。すなわち、表２を参照すると、線径０．２９（ｍｍ）、３０メッシュの整流格子が最適である。
　図８に示すケース３（１１インチ）でのグラフを参照すると、誤差率が最小であり、サンプルの中で空間率が２番目に小さいものが最適となる。すなわち、表３を参照すると、線径０．２９（ｍｍ）、３０メッシュの整流格子が最適である。
　図９に示すケース４（１０インチ）でのグラフを参照すると、誤差率が最小であり、サンプルの中で空間率が３番目に小さいものが最適となる。すなわち、表４を参照すると、線径０．２９（ｍｍ）、３０メッシュの整流格子が最適である。
　以上の結果によれば、誤差率が２（％）以内、かつ空間率が３０～５０（％）以内で、圧力損失（ｋＰａ）をある程度小さく抑えることができるのは、エアクリーナの大きさによらず、線径０．２９（ｍｍ）、３０メッシュの整流格子が最適である。この場合の空間率は、４３．２（％）である。
　なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
　従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
　前記実施形態では、排気ライン２３に処理装置を備えていなかったが、可変ターボ過給機２４の下流側にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排気ガス処理装置を設けてもよい。
　本発明のエアクリーナ、およびエンジン制御システムは、建設機械、土木機械、農業機械、発電装置、輸送車両等に好適に利用できる。
　１０…エアクリーナ、１１…筐体、１１Ａ…ケース本体（有底筒状体）、１２…外筒フィルタ、１３…内筒フィルタ、１４…蓋部材、１５…吸気口（上流側配管）、１６…排気口（下流側配管）、１８…整流格子、１９…質量流量センサ（質量流量計）、２０…エンジン制御システム、２１…エンジン、２４…可変ターボ過給機、２５…ＥＧＲライン（排気再循環通路）、２７…ＥＧＲバルブ、３０…コントローラ（制御手段）、３１…流量検出部、３２…ＥＧＲバルブ開度制御部、３３…ノズル開度制御部、１１１…底面。

Claims (6)

  1. 　外部の空気を取り込んで該空気中の塵埃を除去して排出するエアクリーナであって、
    　同心円状に配置される内筒フィルタ及び外筒フィルタと、
    　前記内筒フィルタ及び外筒フィルタを収納し、有底筒状体の開口端面が蓋部材で塞がれた筐体とを備え、
    　前記筐体は、前記有底筒状体の外周側面に設けられ、外部の空気を該筐体の内部に取り込む上流側配管と、前記有底筒状体の空気流れ方向下流側の底面の略中央に設けられ、前記上流側配管から取り込まれ、前記内筒フィルタ及び前記外筒フィルタで濾過された空気を排出する下流側配管とを備え、
    　前記下流側配管の内部には、該下流側配管中の空気の流量を計測する質量流量計が設けられ、
    　前記質量流量計の上流側には、前記下流側配管内の空気の流れを整流する整流格子が設けられている
    　ことを特徴とするエアクリーナ。
  2. 　請求項１に記載のエアクリーナにおいて、
    　前記整流格子の外径寸法は、前記下流側配管の配管径と略同一か、または前記下流側配管の配管径よりも大きくなっており、前記底面と前記内筒フィルタとの間に装着されている
    　ことを特徴とするエアクリーナ。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載のエアクリーナにおいて、
    　前記内筒フィルタの内径寸法は、前記下流側配管の内径と略同一か、または前記下流側配管の内径よりも大きくなっている
    　ことを特徴とするエアクリーナ。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエアクリーナにおいて、
    　前記整流格子は、金網状の格子部材から構成され、該整流格子の空間率は、３０％～５０％である
    　ことを特徴とするエアクリーナ。
  5. 　請求項４に記載のエアクリーナにおいて、
    　前記整流格子には、線径０．２ｍｍ以上の線材を格子状に編んで形成されている
    　ことを特徴とするエアクリーナ。
  6. 　エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させる排気再循環通路中に設けられるＥＧＲバルブと、
    　請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のエアクリーナと、
    　前記エンジンからの排気ガスにより駆動され、前記エアクリーナで濾過された空気を吸入、加圧して前記エンジンに供給する可変ターボ過給機と、
    　前記ＥＧＲバルブ及び前記可変ターボ過給機を制御する制御手段とを備え、
    　前記制御手段は、
    　前記エアクリーナに設けられる質量流量計からの信号を検出する流量検出部と、
    　前記ＥＧＲバルブの開度制御を行うＥＧＲバルブ開度制御部と、
    　前記可変ターボ過給機を構成するノズル開度制御を行うノズル開度制御部とを備え、
    　前記ＥＧＲバルブ開度制御部及び前記ノズル開度制御部は、前記流量検出部で検出された検出信号に基づいて、前記ＥＧＲバルブ及び前記ノズルの開度制御を行う
    　ことを特徴とするエンジン制御システム。
PCT/JP2009/063017 2008-08-01 2009-07-21 エアクリーナ、及びエンジン制御システム Ceased WO2010013613A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200980129318.7A CN102105667B (zh) 2008-08-01 2009-07-21 空气过滤器及发动机控制系统
SE1150172A SE1150172A1 (sv) 2008-08-01 2009-07-21 Luftrenare och motorstyrsystem
US13/057,094 US8844286B2 (en) 2008-08-01 2009-07-21 Air cleaner, and engine control system
KR1020117002282A KR101237844B1 (ko) 2008-08-01 2009-07-21 에어 클리너 및 엔진 제어 시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008199449A JP5219679B2 (ja) 2008-08-01 2008-08-01 エアクリーナ、及びエンジン制御システム
JP2008-199449 2008-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010013613A1 true WO2010013613A1 (ja) 2010-02-04

Family

ID=41610313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/063017 Ceased WO2010013613A1 (ja) 2008-08-01 2009-07-21 エアクリーナ、及びエンジン制御システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8844286B2 (ja)
JP (1) JP5219679B2 (ja)
KR (1) KR101237844B1 (ja)
CN (1) CN102105667B (ja)
SE (1) SE1150172A1 (ja)
WO (1) WO2010013613A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102536461A (zh) * 2010-11-22 2012-07-04 通用电气公司 结合涡轮发动机系统使用的滤筒组件
WO2013035602A1 (ja) * 2011-09-05 2013-03-14 株式会社小松製作所 エアクリーナ

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8828112B2 (en) * 2010-09-07 2014-09-09 Hdt Expeditionary Systems, Inc. Air filter
CN102454489A (zh) * 2010-10-15 2012-05-16 北汽福田汽车股份有限公司 气体整流装置以及发动机的进气系统
JP5912276B2 (ja) * 2011-03-29 2016-04-27 株式会社クボタ エアクリーナ
JP2013053543A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 Kubota Corp 空気浄化装置
KR102032001B1 (ko) * 2011-10-31 2019-10-14 도날드슨 컴파니, 인코포레이티드 에어 필터 어셈블리
NL2008494C2 (en) * 2012-03-15 2013-09-18 Global Power Netherlands B V Screen panel for covering at least partly an air intake opening of an air inlet house of a combustion engine or a compressor.
US10914229B2 (en) 2012-09-14 2021-02-09 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler condensation dispersion element
DE102013012013A1 (de) * 2013-07-18 2015-01-22 Mann + Hummel Gmbh Stützrohr, Filterelement und Filtersystem mit einem Stützrohr sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung des Stützrohrs
DE102013218217A1 (de) * 2013-09-11 2015-03-26 Mahle International Gmbh Luftfilter
CN104747328A (zh) * 2015-03-06 2015-07-01 广西华原过滤系统股份有限公司 一种新型空气滤清器滤芯
CN105833641B (zh) * 2016-04-19 2018-01-02 贾克 双滤芯反向旋转超重力湿法除尘器
CN106321410A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 柳州市国正机电物资有限责任公司 压缩机空气滤清器
JP2018035570A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 住友建機株式会社 ショベル
GB2586664B (en) * 2019-08-30 2022-03-02 Indufil BV Flow optimized filter
DE102019006128A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Deutz Aktiengesellschaft Saugmotor mit Reflektor Ansaugsystem
DE102020128475B4 (de) 2020-10-29 2022-11-17 Mann+Hummel Gmbh Strömungsgleichrichteranordnung, Strömungsgleichrichter, Strömungsgleichrichterset und Verfahren zur Montage einer Strömungsgleichrichteranordnung
CN112555068B (zh) * 2020-12-04 2021-11-12 隆鑫通用动力股份有限公司 空滤器及工作机
CN119345840B (zh) * 2023-07-11 2025-12-09 中国石油化工股份有限公司 一种气井井口气液计量装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0510771U (ja) * 1991-07-16 1993-02-12 日産工機株式会社 空気整流部を備えたエアクリーナー
JP2001286715A (ja) * 2000-04-07 2001-10-16 Toyo Element Industry Co Ltd フィルタエレメント及びフィルタ装置
JP2001289132A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Denso Corp 吸気装置
JP2003315126A (ja) * 2002-04-18 2003-11-06 Hitachi Ltd 空気流量計
US20060162303A1 (en) * 2005-01-27 2006-07-27 Gunderson Larry T Performance air filtration cartridge
JP2008106636A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Mazda Motor Corp エンジンの異常検出装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4013351A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Mitsubishi Motors Corp Wirbelstroemungsmesser
US5253517A (en) * 1990-05-30 1993-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Flow converter
DE59010035D1 (de) 1990-05-30 1996-02-15 Siemens Ag Strömungswandler
US5547480A (en) * 1994-01-21 1996-08-20 Donaldson Company, Inc. Cylindrical air filter with radially directed seal
JP3245362B2 (ja) 1996-08-05 2002-01-15 株式会社日立製作所 空気流量測定装置用整流格子
JP3713865B2 (ja) * 1997-01-23 2005-11-09 株式会社デンソー 内燃機関の吸気装置
US5953920A (en) * 1997-11-21 1999-09-21 Regent Of The University Of California Tapered pulse tube for pulse tube refrigerators
US6797027B2 (en) * 2001-04-11 2004-09-28 Donaldson Company, Inc. Filter assemblies and systems for intake air for fuel cells
DE10126676A1 (de) 2001-06-01 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums mit einem Filter zur Aufnahme von Schadstoffen in der Leitung
US6951697B2 (en) * 2001-09-11 2005-10-04 Donaldson Company, Inc. Integrated systems for use with fuel cells, and methods
JP2003120445A (ja) * 2001-10-05 2003-04-23 Tokyo Roki Co Ltd エアクリーナ
JP3873742B2 (ja) * 2001-12-28 2007-01-24 いすゞ自動車株式会社 可変容量ターボチャージャの制御装置
DE102004000048B4 (de) * 2004-11-17 2008-08-14 Mann + Hummel Gmbh Luftfilter
DE102008049806A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 Man Nutzfahrzeuge Ag Anordnung einer Luftmassen-Durchflussmesseinrichtung in einem Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine
DE102010029217A1 (de) * 2010-05-21 2011-11-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums
JP2014218894A (ja) * 2011-09-05 2014-11-20 株式会社小松製作所 エアクリーナ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0510771U (ja) * 1991-07-16 1993-02-12 日産工機株式会社 空気整流部を備えたエアクリーナー
JP2001289132A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Denso Corp 吸気装置
JP2001286715A (ja) * 2000-04-07 2001-10-16 Toyo Element Industry Co Ltd フィルタエレメント及びフィルタ装置
JP2003315126A (ja) * 2002-04-18 2003-11-06 Hitachi Ltd 空気流量計
US20060162303A1 (en) * 2005-01-27 2006-07-27 Gunderson Larry T Performance air filtration cartridge
JP2008106636A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Mazda Motor Corp エンジンの異常検出装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102536461A (zh) * 2010-11-22 2012-07-04 通用电气公司 结合涡轮发动机系统使用的滤筒组件
US8997450B2 (en) 2010-11-22 2015-04-07 Bha Altair, Llc Filter cartridge assembly for use with turbine engine systems
WO2013035602A1 (ja) * 2011-09-05 2013-03-14 株式会社小松製作所 エアクリーナ
JP2014218894A (ja) * 2011-09-05 2014-11-20 株式会社小松製作所 エアクリーナ

Also Published As

Publication number Publication date
KR101237844B1 (ko) 2013-02-27
CN102105667A (zh) 2011-06-22
US20110219768A1 (en) 2011-09-15
SE1150172A1 (sv) 2011-02-25
CN102105667B (zh) 2014-08-13
US8844286B2 (en) 2014-09-30
JP2010037977A (ja) 2010-02-18
KR20110025860A (ko) 2011-03-11
JP5219679B2 (ja) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5219679B2 (ja) エアクリーナ、及びエンジン制御システム
RU2704382C9 (ru) Система (варианты) и способ обнаружения твердых частиц
CN101165321B (zh) 微粒物质传感器
CN102844553B (zh) 排气传感器
EP2236786B1 (en) Particulate matter concentration measuring apparatus
US20130133631A1 (en) System to measure parameters of a particulate laden flow
US8056405B2 (en) Particulate matter concentration measuring apparatus
KR20080034801A (ko) 배기 가스 정화 장치
US10006416B2 (en) Air filter
US20130008243A1 (en) Air flow measuring device
JP2010138845A (ja) 吸気整流装置
CN107631966B (zh) 用于排气微粒物质感测的方法和系统
JP5736662B2 (ja) 排気センサー
CN107916979B (zh) 用于排气微粒物质感测的方法和系统
US20180347437A1 (en) Method and system for exhaust particulate matter sensing
JP2011075538A (ja) 微粒子濃度測定装置
US10267204B2 (en) Method and system for exhaust particulate matter sensing
JP5520870B2 (ja) 空気浄化装置
CN112673163B (zh) 空气滤清器
JP2010112297A (ja) 内燃機関の吸気装置
JP5324408B2 (ja) Ｅｇｒクーラ
JP6036635B2 (ja) 吸気装置
JP2019148501A (ja) 流体用センサ

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980129318.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09802856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117002282

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13057094

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09802856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1