BRPI1001489A2 - double stage egr refrigeration flex - Google Patents
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Abstract
<B>REFRIGERAÇçO DE EGR DE ESTÁGIO DUPLO FLEX.<D>A presente invenção refere-se a um circuito para refrigerar gás de exaustão sendo recirculado através de um sistema de EGR (36) de um motor (10) a partir de um sistema de exaustão (20) sucessivamente através dos primeiro e segundo permutadores de calor (38, 40) para um sistema de entrada (16) para arrasto com ar de entrada. Cada permutador de calor compreende uma entrada de refrigerante respectiva através da qual o refrigerante líquido entra, e uma saída de refrigerante respectiva através da qual o refrigerante líquido sai depois de ter absorvido calor do gás de exaustão sendo recirculado. O circuito tem um terceiro permutador de calor (32) no qual o refrigerante vindo da saída de um dos primeiro e segundo permutadores de calor rejeita calor, e ramificações paralelas (84, 86) através das quais o refrigerante entra na entrada do outro dos primeiro e segundo permutadores de calor. Uma das ramificações paralelas tem um quarto permutador de calor (34) no qual o refrigerante que flui através desta ramificação rejeita calor, e um ou mais dispositivos (50, 50A) para controlar a quantidade de refrigerante que flui através de cada ramificação.<B> FLEX DOUBLE STAGE EGR COOLING. <D> The present invention relates to a circuit for cooling exhaust gas being recirculated through an EGR system (36) of an engine (10) from a system exhaust fans (20) successively through the first and second heat exchangers (38, 40) to an intake system (16) for entraining with intake air. Each heat exchanger comprises a respective refrigerant inlet through which the liquid refrigerant enters, and a respective refrigerant outlet through which the liquid refrigerant exits after having absorbed heat from the exhaust gas being recirculated. The circuit has a third heat exchanger (32) in which the refrigerant coming from the outlet of one of the first and second heat exchangers rejects heat, and parallel branches (84, 86) through which the refrigerant enters the entrance of the other of the first and second heat exchangers. One of the parallel branches has a fourth heat exchanger (34) in which the refrigerant flowing through this branch rejects heat, and one or more devices (50, 50A) for controlling the amount of refrigerant flowing through each branch.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REFRIGE-RAÇÃO DE EGR DE ESTÁGIO DUPLO FLEX".Patent Descriptive Report for "FLEX DOUBLE STAGE EGR COOLING".
CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD
A presente invenção refere-se a motores de combustão interna,especialmente motores a diesel em veículos a motor, que usam recirculaçãode gás de exaustão (EGR) como um componente de estratégia de controlede emissão de cano de descarga.The present invention relates to internal combustion engines, especially diesel engines in motor vehicles, which use exhaust gas recirculation (EGR) as a component of exhaust pipe control strategy.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Um sistema de EGR típico de um motor inclui uma ou mais vál-vulas de EGR para controlar o fluxo de gás de exaustão de motor do sistemade exaustão do motor para o sistema de entrada do motor para medir umaquantidade apropriada de gás de exaustão em ar fresco passando atravésdo sistema de entrada onde o ar suporta a combustão de combustível noscilindros do motor. O gás de exaustão medido de fato dilui o ar de modo quea subida de temperatura no cilindro resultante da combustão seja limitadadaquela que ocorreria na ausência de tal diluição. Como uma conseqüência,a quantidade de óxidos de nitrogênio (NOx) no gás de exaustão que resultada combustão é também limitada.A typical single engine EGR system includes one or more EGR valves for controlling the engine exhaust gas flow from the engine exhaust system to the engine inlet system to measure an appropriate amount of fresh air exhaust gas. passing through the inlet system where air supports the combustion of fuel in the engine cylinders. The measured exhaust gas actually dilutes the air so that the temperature rise in the cylinder resulting from combustion is limited to that which would occur in the absence of such dilution. As a consequence, the amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas that results in combustion is also limited.
Alguns sistemas de EGR1 especialmente aqueles designadospara motores de ignição de compressão (isto é, diesel), têm um ou maispermutadores de calor para refrigerar o gás de exaustão recirculado. A refri-geração do gás de exaustão pode ainda limitar a geração de NOx.Some EGR1 systems, especially those designed for compression ignition engines (ie diesel), have one or more heat exchangers to cool the recirculated exhaust gas. Exhaust gas cooling may further limit NOx generation.
É reconhecido na indústria que a refrigeração de gás de exaus-tão recirculado cria o potencial para condensação de certos constituintesgasosos do gás de exaustão. Com o tempo tais condensados podem se a-cumular suficientemente para ter um efeito prejudicial em desempenho e/oucomponentes. Por exemplo, passagens de refrigerante em refrigeradorespodem se tornar restritas, componentes podem se corroer e partes móveispodem grudar.It is recognized in the industry that recirculated exhaust gas cooling creates the potential for condensation of certain exhaust gas gaseous constituents. Over time such condensates may accumulate sufficiently to have a detrimental effect on performance and / or components. For example, refrigerant passageways in refrigerators may become restricted, components may corrode, and moving parts may stick together.
A condensação pode ser mais extrema e/ou talvez mesmo inevi-tável em certos momentos, tal como quando um motor embebido a frio estáaquecendo depois da partida e partes de seu sistema de EGR não atingiramainda a temperatura de operação. Quando ocorre a condensação ao longode uma trajetória de fluxo de EGR e a temperatura de partes circundantes ésuficientemente baixa, o condensado pode congelar e consequentementerestringir, ou mesmo bloquear, o fluxo até que partes aquecem suficiente-mente para descongelar o condensado congelado.Condensation may be more extreme and / or perhaps even unavoidable at times, such as when a cold-soaked motor is warming up after starting and parts of its EGR system have not yet reached operating temperature. When condensation occurs along an EGR flow path and the temperature of surrounding parts is sufficiently low, the condensate may freeze and thereby restrict, or even block, the flow until parts heat sufficiently to thaw the frozen condensate.
Para tratar de tais situações, práticas conhecidas em estratégiasde controle de EGR incluem retardar e/ou limitar EGR sob condições de par-tida fria. Embora tais medidas possam ser úteis em tornar mais lento o acú-mulo de condensados na medida em que o motor envelhece, não impactama quantidade de NOx em emissões de cano de descarga.SUMÁRIO DA INVENÇÃOTo address such situations, known practices in EGR control strategies include retarding and / or limiting EGR under cold start conditions. While such measures may be useful in slowing down condensate buildup as the engine ages, it does not impact the amount of NOx in tailpipe emissions.
Esta descrição refere-se a um sistema e método para refrigera-ção em dois estágios do gás de exaustão de motor recirculado associandoos primeiro e segundo permutadores de calor em um sistema de EGR (al-gumas vezes referido como refrigeradores de EGR) com um sistema de re-frigeração de líquido do motor. Os circuitos completos de fluxo de refrigeran-te respectivos contêm os refrigerantes de EGR respectivos. Os refrigerado-res fornecem para o gás de exaustão mais quente que flui através de cadaum para transferir calor para o refrigerante líquido que circula no circuitocompleto respectivo. O calor do refrigerante é rejeitado em terceiro e quartopermutadores de calor (mais comumente referidos como radiadores quandoo motor é a unidade de força de um veículo a motor).This description relates to a system and method for two-stage cooling of recirculated engine exhaust gas by associating the first and second heat exchangers in an EGR system (sometimes referred to as EGR coolers) with a system. engine coolant. The respective complete refrigerant flow circuits contain the respective EGR refrigerants. Coolers provide for the warmer exhaust gas that flows through each to transfer heat to the liquid refrigerant circulating in the respective complete circuit. Refrigerant heat is rejected in third and fourth heat exchangers (most commonly referred to as radiators when the engine is the power unit of a motor vehicle).
Um dos circuitos completos contém uma válvula de controle quedivide de modo proporcional o fluxo em ramificações paralelas respectivasdo circuito completo, uma das quais contém um dos radiadores. A válvula decontrole é controlada por temperaturas em localizações no sistema de EGRe o sistema de entrada para dividir de modo proporcional o fluxo do circuitoem uma maneira que fornece controle de temperatura de gás de exaustãosendo recirculado. Um exemplo de controle de temperatura é refrigerar gásde exaustão sendo recirculado para uma temperatura apropriadamente bai-xa que minimiza ou evita inteiramente a condensação de certos produtos decombustão no gás de exaustão.Um aspecto geral da invenção refere-se ao motor de combustãointerna compreendendo uma estrutura de motor que compreende cilindrosdo motor dentro dos quais a combustão de combustível ocorre para operar omotor e passagens de refrigerante através das quais o refrigerante líquidocircula para refrigerar a estrutura do motor, um sistema de entrada paratransportar ar para os cilindros do motor para suportar a combustão de com-bustível, um sistema de exaustão para transportar o gás de exaustão criadopor combustão dos cilindros, e um sistema de EGR para recircular algumgás de exaustão do sistema de exaustão sucessivamente através de umprimeiro permutador de calor e um segundo permutador de calor para o sis-tema de entrada para arraste com ar sendo transportado para os cilindros.One of the complete circuits contains a control valve which proportionally divides the flow in respective parallel branches of the complete circuit, one of which contains one of the radiators. The control valve is temperature controlled at locations in the EGR system and the inlet system to proportionally divide the circuit flow in a manner that provides recirculated exhaust gas temperature control. An example of temperature control is to cool exhaust gas by being recirculated to a suitably low temperature which entirely minimizes or prevents condensation of certain combustion products in the exhaust gas. A general aspect of the invention relates to the internal combustion engine comprising a structure. which comprises engine cylinders within which fuel combustion occurs to operate the engine and coolant passages through which liquid coolant circulates to cool the engine structure, an inlet system for transporting air to the engine cylinders to withstand the combustion of a fuel system, an exhaust system for conveying the exhaust gas created by combustion of the cylinders, and an EGR system for recirculating some exhaust gas from the exhaust system successively through a first heat exchanger and a second heat exchanger to the system. input theme for dragging with air being transported to the cylinders.
Um circuito de refrigeração circula líquido refrigerante em umprimeiro circuito que compreende um dos permutadores de calor através doqual o gás de exaustão recircula, um terceiro permutador de calor, e pelomenos alguma das passagens de refrigerante na estrutura do motor, e emum segundo circuito que compreende o outro dos permutadores de caloratravés do qual o gás de exaustão recircula, um quarto permutador de calor,e pelo menos algumas das passagens de refrigerante na estrutura do motor.O segundo circuito compreende ramificações paralelas, uma das quais incluio quadro permutador de calor, e um ou mais dispositivos para controlarquanto do refrigerante que circula no segundo circuito flui através de cadaramificação.A refrigerant circuit circulates coolant in a first circuit comprising one of the heat exchangers through which the exhaust gas recirculates, a third heat exchanger, and at least one of the refrigerant passages in the engine frame, and in a second circuit comprising the heat exchanger. another of the heat exchangers through which the exhaust gas recirculates, a fourth heat exchanger, and at least some of the refrigerant passages in the engine structure. The second circuit comprises parallel branches, one of which includes a heat exchanger frame, and a or more devices for controlling how much of the refrigerant circulating in the second circuit flows through cadramification.
Outro aspecto geral da invenção refere-se a um motor de com-bustão interna compreendendo a estrutura do motor que compreende cilin-dros do motor dentro dos quais a combustão de combustível ocorre paraoperar o motor, um sistema de entrada para transportar ar para os cilindrosdo motor para suportar a combustão de combustível, um sistema de exaus-tão para conduzir gás de exaustão criado por combustão dos cilindros, e umsistema de EGR para recircular algum gás de exaustão do sistema de e-xaustão sucessivamente através de um primeiro permutador de calor e umsegundo permutador de calor para o sistema de entrada para arraste com arsendo transportado para os cilindros.Um circuito de refrigeração circula refrigerante líquido através depassagens de refrigerante na estrutura do motor e externamente da estrutu-ra do motor em um primeiro circuito que compreende o primeiro permutadorde calor, e uma válvula controlada por temperatura que retorna o fluxo derefrigerante do primeiro permutador de calor para a estrutura do motor quan-do a temperatura do motor está abaixo de alguma temperatura mínima, masdesvia o fluxo para um terceiro permutador de calor quando a temperaturado motor é maior que a mínima antes de retornar o fluxo para a estrutura domotor, e em um segundo circuito que compreende uma válvula de controle,ramificações paralelas separadas da válvula de controle para o segundopermutador de calor, e um retorno do segundo permutador de calor para aestrutura do motor. Uma das ramificações paralelas inclui o quarto permuta-dor de calor, e a válvula de controle é controlada para dividir de modo pro-porcional o refrigerante entre uma ramificação e uma segunda ramificaçãocomo uma função de temperatura em uma ou mais localizações no motor.Another general aspect of the invention relates to an internal combustion engine comprising the engine structure comprising engine cylinders within which fuel combustion occurs to operate the engine, an inlet system for conveying air to the cylinders of the engine. engine to withstand fuel combustion, an exhaust system for conducting exhaust gas created by combustion of cylinders, and an EGR system for recirculating some exhaust gas from the exhaust system through a first heat exchanger and A second heat exchanger for the inlet dragging system is carried to the cylinders. A refrigerant circuit circulates liquid refrigerant through refrigerant passages in the engine frame and externally from the engine frame into a first circuit comprising the first heat exchanger. heat, and a temperature-controlled valve that returns the cooling flow of the first heat exchanger for the engine frame when the engine temperature is below some minimum temperature, but diverts the flow to a third heat exchanger when the engine temperature is higher than the minimum before returning the flow to the domotor frame, and in a second circuit comprising a control valve, separate parallel branches of the control valve to the second heat exchanger, and a return of the second heat exchanger to the engine structure. One of the parallel branches includes the fourth heat exchanger, and the control valve is controlled to proportionally split the refrigerant between one branch and a second branch as a temperature function at one or more locations in the engine.
Outro aspecto geral da invenção refere-se a um método de refri-gerar gás de exaustão criado por combustão sendo recirculado a partir deum sistema de exaustão de motor de combustão interna que transporta gásde exaustão criado por combustão de combustível em cilindros do motor pa-ra operar o motor em um sistema de entrada do motor através do qual o arpara suportar a combustão de combustível é distribuído para os cilindros,desse modo arrastando o gás de exaustão recirculado no ar, o motor tendoestrutura do motor que contém ambos os cilindros e passagens de refrige-rante através das quais o refrigerante líquido circula para resfriar a estruturado motor.Another general aspect of the invention relates to a method of cooling combustion-generated exhaust gas being recirculated from an internal combustion engine exhaust system that carries exhaust gas created by combustion of fuel in engine cylinders to the engine. operate the engine in an engine inlet system through which air to withstand fuel combustion is distributed to the cylinders, thereby dragging the recirculated exhaust gas into the air, the engine having engine structure containing both cylinders and fuel passages. coolant through which liquid refrigerant circulates to cool the structured engine.
O método compreende fluir o gás de exaustão recirculado su-cessivamente através de um primeiro permutador de calor e um segundopermutador de calor, circular o refrigerante líquido em um primeiro circuitoque compreende um dos permutadores de calor através do qual o gás deexaustão recirculado flui, um terceiro permutador de calor, e pelo menos al-gumas das passagens de refrigerante na estrutura do motor, e em um se-gundo circuito que compreende o outro dos permutadores de calor atravésdos quais o gás de exaustão recirculado flui, um quarto permutador de calor,e pelo menos alguma das passagens de refrigerante na estrutura do motor,incluindo fluir refrigerante através de ramificações paralelas no segundo cir-cuito, um dos quais inclui o quarto permutador de calor, e controlar quantodo refrigerante circular no segundo circuito flui através de cada ramificação.The method comprises flowing the recirculated exhaust gas successively through a first heat exchanger and a second heat exchanger, circulating the liquid refrigerant in a first circuit which comprises one of the heat exchangers through which the recirculated exhaust gas flows, a third heat exchanger, and at least some of the refrigerant passages in the engine structure, and in a second circuit comprising the other of the heat exchangers through which recirculated exhaust gas flows, a fourth heat exchanger, and at least some of the refrigerant passages in the engine structure, including refrigerant flowing through parallel branches in the second circuit, one of which includes the fourth heat exchanger, and controlling how much circular refrigerant in the second circuit flows through each branch.
Outro aspecto geral da descrição refere-se a um método de re-frigerar o gás de exaustão criado por combustão sendo recirculado de umsistema de exaustão de motor de combustão interna que transporta o gás deexaustão criado por combustão de combustível em cilindros do motor paraoperar o motor em um sistema de entrada do motor através do qual o ar pa-ra suportar a combustão de combustível é distribuído aos cilindros, dessemodo arrastando o gás de exaustão recirculado no ar, o motor tendo umaestrutura de motor que contém ambos os cilindros e passagens de refrige-rante através das quais o refrigerante líquido circula para resfriar a estruturado motor.Another general aspect of the description relates to a method of re-cooling the combustion exhaust gas being recirculated from an internal combustion engine exhaust system which carries the combustion exhaust gas in engine cylinders to operate the engine. in an engine inlet system through which air to withstand fuel combustion is distributed to the cylinders, thereby dragging the recirculated exhaust gas into the air, the engine having an engine structure containing both cylinders and cooling passages. - through which liquid refrigerant circulates to cool the structured engine.
O método compreende recircular algum gás de exaustão do sis-tema de exaustão sucessivamente através de um primeiro permutador decalor e um segundo permutador de calor para o sistema de entrada para ar-raste com ar sendo transportado para os cilindros, circular o refrigerante Ii-quido através das passagens de refrigerante na estrutura do motor e entãoexternamente da estrutura do motor em um primeiro circuito que compreen-de o primeiro permutador de calor, e uma válvula controlada por temperaturaque retorna o fluxo de refrigerante do primeiro permutador de calor para aestrutura do motor quando a temperatura do motor está abaixo de algumatemperatura mínima, mas desvia o fluxo para um terceiro permutador e calorquando a temperatura do motor é maior que este mínimo antes de retornar ofluxo para a estrutura do motor, e em um segundo circuito que compreendeuma válvula de controle, ramificações paralelas separadas, uma das quaisinclui o quarto permutador de calor, da válvula de controle para o segundopermutador de calor, e um retorno do segundo permutador de calor para aestrutura do motor, e controlar a válvula de controle para dividir de modoproporcional entre uma ramificação e uma segunda ramificação como umafunção de temperatura em uma ou mais localizações no motor.The method comprises recirculating some exhaust gas from the exhaust system successively through a first decal heat exchanger and a second heat exchanger for the air-in-air inlet system being conveyed to the cylinders, circulating the liquid refrigerant. through the refrigerant passages in the engine frame and then externally from the engine frame into a first circuit comprising the first heat exchanger, and a temperature controlled valve that returns the refrigerant flow from the first heat exchanger to the engine frame when the engine temperature is below some minimum temperature, but shifts the flow to a third heat exchanger and when the engine temperature is higher than this minimum before returning the flow to the engine frame, and in a second circuit comprising a control valve, separate parallel branches, one of which includes the fourth heat exchanger control for the second heat exchanger, and a return of the second heat exchanger to the engine frame, and controlling the control valve to split proportionally between a branch and a second branch as a temperature function at one or more locations in the engine.
Outro aspecto geral da invenção refere-se a um circuito pararefrigerar gás de exaustão sendo recirculado através de um sistema de EGRde um motor de combustão interna a partir de um sistema de exaustão domotor sucessivamente através de um primeiro permutador de calor e umsegundo permutador de calor para um sistema de entrada do motor paraarrasto com ar sendo transportado para os cilindros do motor dentro dosquais a combustão do combustível é feita para criar o gás de exaustão. Ca-da permutador de calor compreende uma entrada de refrigerante respectivaatravés da qual o refrigerante líquido entra, e uma saída de refrigerante res-pectiva através da qual o refrigerante líquido sai depois de ter absorvido ca-lor do gás de exaustão sendo recirculado. O circuito compreende um terceiropermutador de calor no qual o refrigerante vindo da saída de um dos primei-ro e segundo permutadores de calor rejeita calor, e ramificações paralelasatravés das quais o refrigerante entra na entrada do outro dos primeiro esegundo permutadores de calor, uma das ramificações paralelas incluindoum quarto permutador de calor no qual o refrigerante que flui através destaramificação rejeita calor, e um ou ais dispositivos para controlar a quantidadede refrigerante que flui através de cada ramificação.Another general aspect of the invention relates to an exhaust gas cooling circuit being recirculated through an EGR system from an internal combustion engine from a domotor exhaust system successively through a first heat exchanger and a second heat exchanger to an air-entrained engine inlet system being conveyed to the engine cylinders within which fuel combustion is made to create the exhaust gas. Each heat exchanger comprises a respective refrigerant inlet through which liquid refrigerant enters, and a respective refrigerant outlet through which liquid refrigerant exits after it has absorbed heat from the exhaust gas being recirculated. The circuit comprises a third heat exchanger in which the refrigerant coming from the outlet of one of the first and second heat exchangers rejects heat, and parallel branches through which the refrigerant enters the inlet of the other of the first second heat exchangers, one of the branches. Parallels included a fourth heat exchanger in which the refrigerant flowing through the distamination rejects heat, and one or more devices for controlling the amount of refrigerant flowing through each branch.
Outro aspecto geral da invenção refere-se a um método pararefrigerar gás de exaustão sendo recirculado através de um sistema de EGRde um motor de combustão interna de um sistema de exaustão do motorsucessivamente através de um primeiro permutador de calor e um segundopermutador de calor para um sistema de entrada do motor para arrasto comar sendo transportado para cilindros do motor dentro do qual a combustãode combustível é feita para criar o gás de exaustão. Cada permutador decalor compreende uma entrada de refrigerante respectiva através da qual orefrigerante líquido sai depois de ter absorvido calor do gás de exaustãosendo recirculado. O método compreende fluir o refrigerante que vem dasaída de um dos primeiro e segundo permutadores de calor através de umterceiro permutador de calor no qual o refrigerante rejeita calor, e fluir refrige-rante através de ramificações paralelas antes de entrar na entrada do outrodos primeiro e segundo permutadores de calor, incluindo fluir refrigeranteatravés de um quarto permutador de calor em uma das ramificações parale-las na qual o refrigerante que passa através desta ramificação rejeita calor, econtrolar a quantidade e refrigerante que flui através de cada ramificação.Another general aspect of the invention relates to a method for cooling exhaust gas being recirculated through an EGR system from an internal combustion engine of a motorsuccessively through a first heat exchanger and a second heat exchanger for a system. drag engine inlet as being transported to engine cylinders within which fuel combustion is made to create the exhaust gas. Each heat exchanger comprises a respective refrigerant inlet through which the liquid refrigerant exits after it has absorbed heat from the exhaust gas being recirculated. The method comprises flowing refrigerant from one of the first and second heat exchangers through a third heat exchanger in which the refrigerant rejects heat, and cooling flow through parallel branches before entering the first and second inlets. Heat exchangers, including refrigerant flow through a fourth heat exchanger in one of the parallel branches, wherein the refrigerant passing through this branch rejects heat, controlling the amount and refrigerant flowing through each branch.
O sumário precedente, acompanhado por detalhe adicional dainvenção, será apresentado na descrição detalhada abaixo com referênciaaos desenhos seguintes que são parte desta invenção.The foregoing summary, accompanied by further detail of the invention, will be set forth in the detailed description below with reference to the following drawings which are part of this invention.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema para refri-geração em dois estágios do gás de exaustão recirculado.Figure 1 is a schematic diagram of a system for two-stage refrigeration of recirculated exhaust gas.
A figura 2 é um diagrama esquemático geral de uma estratégiade controle para o sistema mostrado na figura 1.Figure 2 is a general schematic diagram of a control strategy for the system shown in Figure 1.
A figura 3 é um diagrama esquemático geral de uma estratégiade controle para uma forma modificada de sistema.Figure 3 is a general schematic diagram of a control strategy for a modified form of system.
DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION
Um motor a diesel 10, como aquele mostrado na figura 1, com-preende uma estrutura 12 contendo cilindros do motor 14, dentro dos quaisocorre a combustão de combustível para operar o motor, tal estrutura com-preendendo tipicamente um bloco, uma caixa de eixo de manivela, e um oumais cabeçotes de cilindro dependendo da configuração particular do motor.A diesel engine 10, such as that shown in Figure 1, comprises a frame 12 containing engine cylinders 14, within which fuel combustion occurs to operate the engine, such a frame typically comprising a block, a shaft housing crankshaft, and one or more cylinder heads depending on the particular engine configuration.
O motor 10 também compreende um sistema de entrada e ar 16, que incluiuma tubulação de entrada 18, para transportar ar fresco para os cilindros 14para suportar a combustão de combustível, e um sistema de exaustão 20,que inclui uma tubulação de exaustão 22 para transportar o gás de exaustãocriado por combustão a partir dos cilindros.The engine 10 also comprises an inlet and air system 16 including an inlet pipe 18 for conveying fresh air to the cylinders 14 to support fuel combustion, and an exhaust system 20 including an exhaust pipe 22 for conveying the exhaust gas created by combustion from the cylinders.
O motor 10 também compreende um turbocompressor 24 tendouma turbina 24T operada por gás de exaustão que passa através do sistemade exaustão 20 para operar um compressor 24C que arrasta o ar fresco paradentro do sistema de entrada 16 para criar ar de carga para o motor. Porquea compressão do ar eleva sua temperatura, o ar comprimido flui através deum refrigerador de ar de carga 26 onde algum do calor é rejeitado antes queo ar de carga entre nos cilindros 14.O motor 10 compreende um sistema de refrigeração de líquido27 que inclui um sistema de passagens de refrigerante 28 na estrutura 12através da qual o refrigerante é circulado por uma bomba 30, que por meiode exemplo é uma bomba de refrigerante acionada por motor. O refrigerantecirculante absorve calor do motor quando passa através do sistema de pas-sagens e rejeita o calor absorvido em radiadores 32, 34. Quando o motor 10é a unidade de força de um veículo a motor tal como um caminhão grande,os radiadores 32, 34 são tipicamente permutadores de calor de líquido paraar através dos quais o ar ambiente pode fluir por efeito de ar forçado e/oupor um ventilador ou ventiladores puxando ou empurrando ar através dosmesmos.The engine 10 also comprises a turbocharger 24 having an exhaust gas operated turbine 24T that passes through the exhaust system 20 to operate a compressor 24C which draws fresh air into the inlet system 16 to create charge air for the engine. Because air compression raises its temperature, the compressed air flows through a charge air cooler 26 where some of the heat is discarded before the charge air enters the cylinders 14. Motor 10 comprises a liquid cooling system27 including a system of refrigerant passages 28 in the frame 12 through which the refrigerant is circulated by a pump 30, which for example is a motor driven refrigerant pump. Circulating coolant absorbs engine heat as it passes through the pass-through system and rejects heat absorbed in radiators 32, 34. When engine 10 is the power unit of a motor vehicle such as a large truck, radiators 32, 34 they are typically paraar liquid heat exchangers through which ambient air may flow by forced air and / or by a fan or fans pulling or pushing air therethrough.
O motor 10 também compreende um sistema de EGR 36 pararecircular algum gás de exaustão 20 sucessivamente através de um primeiropermutador de calor 38 e um segundo permutador de calor 40 para o siste-ma de entrada 16 para arrasto com o fluxo de ar de carga para os cilindros14. Uma válvula de EGR 42 controla o fluxo de recirculação que entra nopermutador de calor 38 a partir da tubulação de exaustão 22.The motor 10 also comprises an EGR system 36 for recirculating some exhaust gas 20 successively through a first heat exchanger 38 and a second heat exchanger 40 for the inlet system 16 for dragging with the charge air flow to the engines. cylinders14. An EGR valve 42 controls the recirculation flow entering the heat exchanger 38 from the exhaust pipe 22.
Permutadores de calor 38 e 40 estão associados com ao siste-ma de refrigeração 27 da seguinte maneira.Heat exchangers 38 and 40 are associated with cooling system 27 as follows.
A saída de refrigerante 44 na estrutura 12, que pode fisicamentecompreender um ou mais orifícios ou pontos de conexão para condutos ex-ternos tais como os dois comumente marcados na figura 1, está em comuni-cação fluida com uma entrada 46 do permutador de calor 328 e em comuni-cação fluida com uma entrada 46 do permutador de calor 38 e em comuni-cação fluida com uma entrada 48 de uma válvula de controle de refrigerante 50.The refrigerant outlet 44 in frame 12, which may physically comprise one or more external conduit ports or connection points such as the two commonly marked in FIG. 1, is in fluid communication with a heat exchanger inlet 46 and in fluid communication with an inlet 46 of heat exchanger 38 and in fluid communication with an inlet 48 of a refrigerant control valve 50.
O permutador de calor 38 tem uma saída 52 que está em comu-nicação fluida com uma entrada 54 de uma válvula controlada por tempera-tura 56, tal como um termostato. A válvula 56 compreende duas saídas 58,60. A saída 58 está em comunicação fluida com uma entrada 62 da bomba30, e a saída 60 está em comunicação fluida com uma entrada 64 do radia-dor 32. O radiador 32 tem uma saída 66 em comunicação fluida com a en-trada da bomba 62.Heat exchanger 38 has an outlet 52 which is in fluid communication with an inlet 54 of a temperature controlled valve 56, such as a thermostat. Valve 56 comprises two outlets 58.60. Output 58 is in fluid communication with an inlet 62 of pump 30, and output 60 is in fluid communication with an inlet 64 of radiator 32. Radiator 32 has an outlet 66 in fluid communication with the inlet of pump 62 .
A válvula de controle de refrigerante 48 compreende uma saída68 que está em comunicação fluida com uma entrada 70 do radiador 34 euma saída 72 que está em comunicação fluida com numa entrada 74 dopermutador de calor 40. O radiador 34 tem uma saída 76 que está em co-municação fluida com a entrada 74. O permutador de calor 40 tem uma saí-da 78 que está em comunicação fluida com a entrada de bomba 62.Refrigerant control valve 48 comprises an outlet68 which is in fluid communication with an inlet 70 of radiator 34 and an outlet 72 which is in fluid communication with an inlet 74 of heat exchanger 40. Radiator 34 has an outlet 76 which is in co fluid communication with inlet 74. Heat exchanger 40 has an outlet 78 which is in fluid communication with pump inlet 62.
Quando o motor 10 está funcionando e tem a temperatura deoperação alcançada, a bomba 30 está circulando refrigerante em um primei-ro circuito 80 que compreende o permutador de calor 38, o permutador decalor 32, e pelo menos algumas das passagens de refrigerante 28 na estru-tura do motor 12. A bomba 30 está também circulando refrigerante em umsegundo circuito 82 que compreende o permutador de calor 34, o permuta-dor de calor 40 e pelo menos algumas passagens de refrigerante 28. Antesde o motor atingir alguma temperatura mínima que pode ser ligeiramentemenor que a temperatura de operação, a válvula 56 não permite o refrige-rante que fluiu através do permutador de calor 38 fluir para o permutador decalor 32, mas uma vez que a temperatura foi excedida, a válvula 56 desvia ofluxo para o permutador de calor 32.When the engine 10 is running and has reached the operating temperature, the pump 30 is circulating refrigerant in a first circuit 80 comprising heat exchanger 38, decal heat exchanger 32, and at least some of the refrigerant passages 28 in the structure. 12. Pump 30 is also circulating refrigerant in a second circuit 82 comprising heat exchanger 34, heat exchanger 40 and at least some refrigerant passages 28. Before the engine reaches any minimum temperature that can be slightly as the operating temperature, valve 56 does not allow the coolant that flowed through the heat exchanger 38 to flow to the heat exchanger 32, but once the temperature has been exceeded, valve 56 diverts the flow to the heat exchanger. heat 32.
Entre a válvula de controle 50 e o permutador de calor 40, o cir-cuito 82 tem duas ramificações paralelas 84, 86. A ramificação 84 contém opermutador de calor 34. A válvula de controle 50 divide de modo proporcio-nal o refrigerante que circula no circuito 82 entre as duas ramificações, masos fluxos divididos de modo proporcional se fundem de modo que o fluxointeiro que entra na válvula 50, eventualmente entra no permutador de calor40.Between control valve 50 and heat exchanger 40, circuit 82 has two parallel branches 84, 86. Branch 84 contains heat exchanger 34. Control valve 50 proportionally divides the circulating refrigerant in the circuit 82 between the two branches, but the proportionally divided streams fuse so that the inlet that enters valve 50 eventually enters the heat exchanger40.
A válvula 50 é controlada para dividir de modo proporcional osfluxos através das ramificações respectivas como uma função de temperatu-ra em uma ou mais localizações no motor. A figura 1 mostra duas de taislocalizações, uma localização 88 sendo no sistema de EGR 36 entre o per-mutador de calor 40 e o sistema de entrada 16, e a outra localização 90sendo no sistema de entrada 16 depois que o gás de exaustão recirculadofoi arrastado com o ar de carga.Valve 50 is controlled to proportionally split the flows through the respective branches as a function of temperature at one or more locations in the engine. Figure 1 shows two such locations, one location 88 being in EGR system 36 between heat exchanger 40 and inlet system 16, and another location 90 being in inlet system 16 after recirculated exhaust gas has been entrained. with the charge air.
A figura 2 mostra a estratégia de controle geral que foi descritaacima em detalhe. As temperaturas medidas, em geral designadas T1, T2são entradas para um controlador 92 que controla um atuador de válvula 50de acordo com uma estratégia de controle no controlador 92. A medição dastemperaturas pode ser feita por sensores devotados e/ou deduzida ou esti-mada a partir de dados de outras fontes.Figure 2 shows the overall control strategy that was described above in detail. Measured temperatures, typically referred to as T1, T2, are inputs to a controller 92 that controls a valve actuator 50 according to a control strategy on controller 92. Temperature measurements can be made by devoted and / or deduced or estimated sensors. from data from other sources.
Qualquer uma das várias estratégias de controle pode ser usa-da. Estratégias diferentes podem ser usadas por condições de motores eambiente diferentes. Qualquer estratégia de controle pode usar entradasadicionais para, ou mesmo diferentes, daquelas que foram especificamentemencionadas, porque qualquer estratégia de controle particular dependerádo motor particular e no objetivo particular a ser obtido pelo controle da válvula 50.Any of the various control strategies can be used. Different strategies can be used for different engine and environmental conditions. Any control strategy can use additional or even different inputs from those specifically specified, because any particular control strategy will depend on the particular engine and the particular purpose to be achieved by valve control 50.
Uma estratégia representativa compreende dividir de modo pro-porcional os fluxos de ramificação para refrigerar o gás de exaustão sendorecirculado para uma temperatura apropriadamente baixa que minimiza ouevita inteiramente a condensação de certos produtos de combustão no gásde exaustão.A representative strategy comprises proportionally dividing the branching streams to cool the recycled exhaust gas to a suitably low temperature that minimizes or entirely prevents condensation of certain combustion products in the exhaust gas.
A figura 3 mostra outra estratégia de controle geral para um sis-tema como aquele na figura 1, mas tendo uma válvula de controle de refrige-rante 50 substituída pela válvula 50A. A válvula 50A é como a válvula 50 emque pode dividir de modo proporcional o fluxo entre as ramificações 84, 86,mas difere em que pode também estrangular os fluxos. Uma modalidadeexemplar da válvula 50A compreende dois atuadores, um para controlar umelemento de válvula de divisão proporcional para dividir de modo proporcio-nal o fluxo entre as ramificações 84, 86, e outro para controlar um elementode válvula de estrangulamento à montante do elemento de válvula de divisãoproporcional para estrangular o fluxo antes de ser subseqüentemente dividi-do de modo proporcional.Figure 3 shows another general control strategy for a system like that in Figure 1, but having a refrigerant control valve 50 replaced by valve 50A. Valve 50A is like valve 50 where it can proportionally split flow between branches 84, 86, but differs in that it can also strangle flows. An exemplary embodiment of valve 50A comprises two actuators, one for controlling a proportionally split valve element to proportionally split the flow between branches 84, 86, and another for controlling a throttle valve element upstream of the pressure valve element. proportional division to strangle the flow before it is subsequently divided proportionally.
O atuador que controla o elemento de válvula de estrangulamen-to é controlado por uma parte do controlador 92 enquanto o elemento deválvula de divisão proporcional é controlado por outra parte. Existem váriasestratégias possíveis para controlar os elementos de válvula respectivos. Asestratégias podem ser coordenadas dentro do controlador 92 usando astemperaturas T1 e T2. Alternativamente, podem ser coordenados dentro docontrolador 92 ainda usando temperaturas Τ1, T2, mas com uma entrada deestrangulador adicional TH para controle de estrangulamento.The actuator controlling the throttle valve element is controlled by one part of the controller 92 while the proportional split valve element is controlled by another part. There are several possible strategies for controlling the respective valve elements. Strategies can be coordinated within controller 92 using temperatures T1 and T2. Alternatively, they may be coordinated within controller 92 still using temperatures Τ1, T2, but with an additional TH throttling input for throttling control.
Na medida em que a construção física é considerada, as duasfunções de estrangulamento e divisão proporcional podem ser integradas emuma montagem única, como sugerido na figura 3, ou podem ser montagensseparadas. Com a função de estrangulamento sendo realizada à montanteda função de divisão proporcional, o estrangulamento afetará os fluxos emambas as ramificações quando o fluxo está sendo dividido de modo propor-cional. Em vez de estrangular o fluxo antes de dividi-lo de modo proporcio-nal, em vez disto, o estrangulamento poderia ser realizado em cada uma ouem ambas as ramificações depois de ser dividido de modo proporcional.To the extent that physical construction is considered, the two throttling and proportional division functions can be integrated into a single assembly, as suggested in Figure 3, or can be separate assemblies. With the choke function being performed at the amount of the proportional split function, the choke will affect the flows and both branches when the flow is being split proportionally. Instead of strangling the flow before proportionally dividing it, instead, the strangulation could be performed on each or both branches after being divided proportionally.
Claims (38)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18150009P | 2009-05-27 | 2009-05-27 | |
| US12/577,522 US8393314B2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | FLEX dual stage EGR cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI1001489A2 true BRPI1001489A2 (en) | 2011-07-26 |
Family
ID=43069985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI1001489-6A BRPI1001489A2 (en) | 2009-05-27 | 2010-05-26 | double stage egr refrigeration flex |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI1001489A2 (en) |
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-
2010
- 2010-05-25 DE DE102010017073A patent/DE102010017073A1/en not_active Withdrawn
- 2010-05-25 FR FR1002185A patent/FR2946084A1/en active Pending
- 2010-05-26 BR BRPI1001489-6A patent/BRPI1001489A2/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2946084A1 (en) | 2010-12-03 |
| DE102010017073A1 (en) | 2010-12-16 |
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