DE102015115211A1 - Motor vehicle with intercooler - Google Patents
Motor vehicle with intercooler Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015115211A1 DE102015115211A1 DE102015115211.8A DE102015115211A DE102015115211A1 DE 102015115211 A1 DE102015115211 A1 DE 102015115211A1 DE 102015115211 A DE102015115211 A DE 102015115211A DE 102015115211 A1 DE102015115211 A1 DE 102015115211A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- charge air
- engine
- motor vehicle
- temperature
- coolant
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
- F01P9/06—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00 by use of refrigerating apparatus, e.g. of compressor or absorber type
-
- 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
- F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
- F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
-
- 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
- F02B29/0493—Controlling the air charge temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
- F01P2060/02—Intercooler
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
Es wird ein Kraftfahrzeug MV mit einem Ladeluftkühler 5 zum Kühlen der zu einem Motor 6 des Kraftfahrzeugs MV fließenden Ladeluft bereitgestellt. Dem Ladeluftkühler 5 wird kaltes Kühlmittel aus einem Kühlsystem 30 des Kraftfahrzeugs MV zugeführt. Das kalte Kühlmittel wird zum Kühlen der Ladeluft, bei deren Durchfluss durch den Ladeluftkühler 5, durch Wärmeaustausch zwischen der Ladeluft und dem kalten Kühlmittel verwendet. In dem Fall, in dem der Motor ein Zwangsinduktionsmotor 6 ist, ist vorzugsweise ein Luft-zu-Luft-Zwischenkühler 4 stromaufwärts von dem Ladeluftkühler 5 angeordnet. Der Zwischenkühler 4 ist stromabwärts von einem Kompressor 3 angeordnet, der zum Verdichten der Ladeluft für den Motor 6 verwendet wird.There is provided a motor vehicle MV with a charge air cooler 5 for cooling the charge air flowing to an engine 6 of the motor vehicle MV. The intercooler 5 is supplied with cold coolant from a cooling system 30 of the motor vehicle MV. The cold coolant is used to cool the charge air as it passes through the charge air cooler 5, through heat exchange between the charge air and the cold coolant. In the case where the engine is a forced induction motor 6, an air-to-air intercooler 4 is preferably disposed upstream of the charge air cooler 5. The intercooler 4 is disposed downstream of a compressor 3 used for compressing the charge air for the engine 6.
Description
Diese Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das einen Motor und ein Heizungs- und Klimasystem auf Kühlmittelbasis aufweist, und insbesondere die Verwendung von Kühlmittel aus dem Heizungs- und Klimasystem zur Kühlung von Ladeluft, die in den Motor einströmt.This invention relates to a motor vehicle having a motor and a radiator-based heating and cooling system, and more particularly to the use of coolant from the heating and cooling system for cooling charge air flowing into the engine.
Es ist bekannt, dass die Dichte von Luft oder eines Luft/Kraftstoffgemisches eines Motors durch Erhöhung des Drucks des Ansaugluftstroms vor Eintritt in einen Zylinder eines Motors erhöht werden kann. Die Nutzung dieser Aufladung kann durch „Turboladung” oder „Motoraufladung” des Motors erzielt werden und wird vorwiegend zur Erhöhung der Leistungsdichte (Watt pro Kubikmeter) eines Motors angewendet.It is known that the density of air or an air / fuel mixture of an engine can be increased by increasing the pressure of the intake air flow before entering a cylinder of an engine. The use of this charge can be achieved by "turbocharging" or "engine charging" the engine and is used primarily to increase the power density (watts per cubic meter) of an engine.
Da Druck direkt mit Wärme in Zusammenhang steht, versteht es sich, dass der Kompressor auch die Temperatur des Ansaugluftstroms erhöht, wenn er den Druck des Ansaugluftstroms erhöht. Im Fall eines Turboladers kann die Temperatur der Luft darüber hinaus auch durch den Wärmeaustausch zwischen den heißen und kalten Seiten des Turboladers erhöht werden.Since pressure is directly related to heat, it is understood that the compressor also increases the temperature of the intake air flow as it increases the pressure of the intake air flow. In addition, in the case of a turbocharger, the temperature of the air may be increased by the heat exchange between the hot and cold sides of the turbocharger.
In modernen Motoren ist es ferner allgemein üblich, einen Teil des aus dem Motor austretenden Abgases zur Ansaugseite des Motors zurückzuführen. Dieses Verfahren wird häufig als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet. Dieses zurückgeführte Abgas weist eine relativ hohe Temperatur auf und neigt deshalb dazu, die Temperatur der dem Motor zugeführten Ladeluft zu erhöhen.Further, in modern engines, it is common practice to recycle a portion of the exhaust gas exiting the engine to the intake side of the engine. This process is often referred to as exhaust gas recirculation (EGR). This recirculated exhaust gas has a relatively high temperature and therefore tends to increase the temperature of the charge air supplied to the engine.
Es gibt mehrere Gründe, warum es wünschenswert ist, die Temperatur der Ladeluft so niedrig wie möglich zu halten. Erstens ist kühlere Luft dichter und deshalb wird durch die Kühlung des Ansaugluftstroms die in den Motor eingeführte Luftmasse erhöht, was zu einer potentiell höheren Leistung des Motors führt.There are several reasons why it is desirable to keep the temperature of the charge air as low as possible. First, cooler air is denser and therefore, cooling the intake airflow increases the air mass introduced into the engine, resulting in potentially higher engine output.
Zweitens ist die Produktion von NOx-Emissionen eines Motors stark von der Verbrennungstemperatur in den Zylindern des Motors abhängig. Deshalb ist es wünschenswert, die Ladeluft zu kühlen (ob es sich ausschließlich um Umgebungsluft handelt oder um ein Gemisch aus Umgebungsluft und zurückgeführtem Abgas), um die Spitzenverbrennungstemperaturen möglichst niedrig zu halten und die Produktion von übermäßigem NOx aus dem Motor zu verhindern.Second, the production of NOx emissions from an engine is highly dependent on the combustion temperature in the cylinders of the engine. Therefore, it is desirable to cool the charge air (whether it be ambient only or a mixture of ambient air and recirculated exhaust gas) to minimize peak combustion temperatures and prevent the production of excessive NOx from the engine.
Es ist bekannt, Ladeluft zur Reduzierung der Temperatur der Ladeluft durch Verwendung eines Luft-zu-Luft-Zwischenkühlers zu kühlen. Ein Zwischenkühler ist ein Wärmeaustauscher, der in dem Luftstrom zwischen dem Kompressor und dem Ansaugkrümmer des Motors platziert wird. Der Wärmeaustauscher verwendet Umgebungsluft, die zum Kühlen der Ladeluft in den Zwischenkühler geführt wird, und er kann Lamellen verwenden, um die Rate zu erhöhen, mit der Wärme von der Ladeluft aufgenommen und in die Umgebung zurückgestrahlt wird.It is known to cool charge air to reduce the temperature of the charge air by using an air-to-air intercooler. An intercooler is a heat exchanger that is placed in the airflow between the compressor and the intake manifold of the engine. The heat exchanger uses ambient air which is conducted into the intercooler to cool the charge air, and it can use fins to increase the rate at which heat is taken up by the charge air and re-radiated into the environment.
Mit bekannten Zwischenkühlern sind zahlreiche Probleme verbunden, unter anderem die relativ große Größe, die aufgrund der relativ geringen Kühleffizienz einer solchen Vorrichtung erforderlich ist. Die große Größe eines herkömmlichen luftgekühlten Zwischenkühlers macht es häufig schwierig, den Zwischenkühler im Motorraum eines modernen Kraftfahrzeugs in einer idealen Position zur Aufnahme von zugeführter Umgebungsluft unterzubringen. Dieses Problem trifft insbesondere im Fall eines kleinen Kraftfahrzeugs zu, und kleine Kraftfahrzeuge verwenden immer häufiger Aufladung, um die Verkleinerung des Motors zu erleichtern.Known intercoolers are associated with numerous problems, including the relatively large size required by the relatively low cooling efficiency of such a device. The large size of a conventional air-cooled intercooler often makes it difficult to accommodate the intercooler in the engine compartment of a modern motor vehicle in an ideal position for receiving incoming ambient air. This problem is especially true in the case of a small motor vehicle, and small motor vehicles are using more and more charging to facilitate the downsizing of the motor.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass selbst bei optimierter Platzierung des Wärmeaustauschers in dem Kraftfahrzeug die Temperatur der in den Zwischenkühler eintretenden Umgebungsluft eine unkontrollierbare Variable ist. Es versteht sich, dass die Wärmeaustauschrate zwischen der Ladeluft und der Umgebungsluft mit dem Temperaturunterschied zwischen der in den Zwischenkühler eintretenden Umgebungsluft und der Temperatur der zu kühlenden Ladeluft in Beziehung steht. Deshalb wird für dieselbe Ladelufttemperatur die Wärmeaustauschrate bei hoher Temperatur der Umgebungsluft erheblich niedriger sein als bei niedriger Temperatur der Umgebungsluft.Another problem is that even with optimized placement of the heat exchanger in the motor vehicle, the temperature of the ambient air entering the intercooler is an uncontrollable variable. It is understood that the heat exchange rate between the charge air and the ambient air is related to the temperature difference between the ambient air entering the intercooler and the temperature of the charge air to be cooled. Therefore, for the same charge air temperature, the heat exchange rate at high temperature of the ambient air will be significantly lower than at low ambient air temperature.
Darüber hinaus muss die niedrigste Temperatur, die von einem Luft-zu-Luft-Zwischenkühler für die Ladeluft erhalten werden kann, immer höher als die Temperatur der Umgebungsluft sein. Wenn die Temperatur der Umgebungsluft hoch ist, existiert daher eine physikalische Begrenzung für die Temperatur der Ladeluft, die von einem herkömmlichen Zwischenkühler bereitgestellt werden kann. In dem Bemühen, diese Einschränkung zu überwinden, ist es aus der
Es besteht aber nach wie vor ein Bedarf nach einem Ladeluftkühler, der kompakt und preiswert herzustellen ist und unabhängig von seiner Befestigungsstelle in dem Motorraum effizient arbeiten kann.However, there is still a need for a charge air cooler that is compact and inexpensive to manufacture and can operate efficiently regardless of its location in the engine compartment.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Ladeluftkühler für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der kompakt ist, nicht von dem Umgebungsluftstrom zur Kühlung der Ladeluft abhängig ist und auf wirtschaftliche Weise bereitgestellt werden kann. It is an object of the invention to provide a charge air cooler for a motor vehicle which is compact, does not depend on the ambient air flow for cooling the charge air, and can be provided in an economical manner.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das einen Motor und einen Ladeluftkühler stromaufwärts von dem Motor zur Kühlung der zum Motor fließenden Ladeluft aufweist, wobei der Ladeluftkühler mit kaltem Kühlmittel von einem Kühlsystem, das auf dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, versorgt wird, und das kalte Kühlmittel zum Kühlen der Ladeluft durch Wärmeaustausch dazwischen verwendet wird, wobei das Kühlsystem ein Heizungs- und Klimasystem auf Kältemittelbasis des Kraftfahrzeugs ist, das einen primären Verdampfer zur Bereitstellung eines kalten Luftstroms zu einem Kraftfahrzeuginnenraum, einen sekundären Verdampfer, der den mit dem primären Verdampfer parallel geschalteten Ladeluftkühler bildet, eine elektronische Steuereinheit und ein elektronisch geregeltes Ventil zur Kontrolle der Kühlmittelströmung durch die primären und sekundären Verdampfer umfasst, wobei die elektronische Steuereinheit zur Steuerung der Kühlmittelströmung durch die primären und sekundären Verdampfer unter Verwendung des elektronisch geregelten Ventils auf Basis eines Vergleichs des jeweiligen Bedarfs nach Ladeluftkühlung mit einem Bedarf nach Innenraumkühlung bedient werden kann.According to a first aspect of the invention there is provided a motor vehicle having an engine and a charge air cooler upstream of the engine for cooling the charge air flowing to the engine, the cold air charge air cooler being supplied by a cooling system located on the motor vehicle, and the cold coolant is used to cool the charge air by heat exchange therebetween, the cooling system being a vehicle-based heating and cooling system comprising a primary evaporator for providing a cold airflow to an automotive interior, a secondary evaporator similar to the primary one Evaporator parallel-connected intercooler forms, an electronic control unit and an electronically controlled valve for controlling the flow of coolant through the primary and secondary evaporator comprises, wherein the electronic control unit for controlling the flow of coolant you The primary and secondary evaporators can be operated using the electronically controlled valve based on a comparison of their respective needs for intercooling with a need for interior cooling.
Ein Zwischenkühler kann stromaufwärts von dem Ladeluftkühler angeordnet sein.An intercooler may be located upstream of the charge air cooler.
Der Motor kann ein Zwangsinduktionsmotor sein und ein Ladeluftverdichter ist stromaufwärts von dem Ladeluftkühler angeordnet.The engine may be a forced induction engine and a charge air compressor is disposed upstream of the charge air cooler.
Der Ladeluftverdichter kann stromaufwärts von dem Zwischenkühler angeordnet sein.The charge air compressor may be located upstream of the intercooler.
Das Kühlsystem kann ein auf einem Kühlmittel basierendes Heizungs- und Klimasystem des Kraftfahrzeugs sein.The cooling system may be a coolant-based heating and air conditioning system of the motor vehicle.
Wenn die Temperatur des Kraftfahrzeuginnenraums innerhalb annehmbarer Grenzen liegt und die Höhe der NOx-Emissionen des Motors des Kraftfahrzeugs oberhalb einer vordefinierten Grenze liegt, kann das elektronisch gesteuerte Ventil zur Beeinflussung der Kühlmittelströmung bedient werden, um die Kühlung der in den Motor eintretenden Ladeluft bevorzugt vor der Innenraumkühlung zu erhöhen.If the temperature of the automotive interior is within acceptable limits and the level of NOx emissions of the motor of the motor vehicle is above a predefined limit, the electronically controlled valve may be operated to affect the flow of coolant to facilitate cooling of the charge air entering the engine Increase interior cooling.
Wenn die Temperatur des Kraftfahrzeuginnenraums innerhalb annehmbarer Grenzen liegt und die Temperatur der in den Motor eintretenden Ladeluft oberhalb einer bevorzugten Temperatur liegt, kann das elektronisch gesteuerte Ventil zur Beeinflussung der Kühlmittelströmung bedient werden, um die Kühlung der in den Motor eintretenden Ladeluft bevorzugt vor der Innenraumkühlung zu erhöhen.When the temperature of the automotive interior is within acceptable limits and the temperature of the charge air entering the engine is above a preferred temperature, the electronically controlled valve may be manipulated to affect the flow of coolant to facilitate cooling of the charge air entering the engine, preferably prior to interior cooling increase.
Wenn die Temperatur im Kraftfahrzeuginnenraum oberhalb einer erforderlichen Temperatur liegt, kann das elektronisch gesteuerte Ventil zur Beeinflussung der Kühlmittelströmung bedient werden, um die Innenraumkühlung zu erhöhen.If the temperature in the motor vehicle interior is above a required temperature, the electronically controlled valve may be operated to affect the flow of coolant to increase interior cooling.
Der Ladeluftkühler kann die Ladeluft auf eine Temperatur kühlen, die niedriger als die Temperatur der Umgebungsluft ist, in der das Kraftfahrzeug betrieben wird.The charge air cooler may cool the charge air to a temperature lower than the temperature of the ambient air in which the motor vehicle is operated.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen der einem Motor eines Kraftfahrzeugs zugeführten Ladeluft bereitgestellt, umfassend die Anordnung eines Ladeluftkühlers in einem Ladeluft-Strömungsweg zum Motor und Zuführung von kaltem Kühlmittel von einem Heizungs- und Klimasystem auf Kühlmittelbasis für einen Kraftfahrzeuginnenraum zur Bereitstellung des kalten Kühlmittels an den Ladeluftkühler zum Kühlen der Ladeluft vor ihrer Einführung in den Motor, worin das Verfahren ferner den Vergleich eines Bedarf nach Ladeluftkühlung mit einem Bedarf nach Innenraumkühlung und die Steuerung der Kühlmittelströmung auf Basis des Vergleichs umfasst.According to a second aspect of the invention, there is provided a method of cooling the charge air supplied to an engine of a motor vehicle, comprising providing an intercooler in a charge air flow path to the engine and supplying cool coolant from a coolant based heating and air conditioning system for an automotive interior to provide of the cold coolant to the charge air cooler for cooling the charge air prior to its introduction into the engine, wherein the method further comprises comparing a demand for charge air cooling with a need for interior cooling and controlling the coolant flow based on the comparison.
Das Verfahren kann ferner die Befestigung eines Zwischenkühlers stromaufwärts von dem Ladeluftkühler umfassen, um die Ladeluft teilweise zu kühlen, bevor sie durch den Ladeluftkühler strömt.The method may further include attaching an intercooler upstream of the charge air cooler to partially cool the charge air before passing through the charge air cooler.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung der Kühlmittelströmung umfassen, damit die Ladeluft bevorzugt gekühlt wird, wenn die NOx-Emissionen des Motors eine vorbestimmte NOx-Grenze überschreiten und die Innenraumtemperatur innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereichs liegt.The method may further include controlling the flow of coolant to preferentially cool the charge air when the engine's NOx emissions exceed a predetermined NOx limit and the cabin temperature is within an acceptable temperature range.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung der Kühlmittelströmung umfassen, damit die Ladeluft bevorzugt gekühlt wird, wenn die Temperatur der in den Motor eintretenden Ladeluft oberhalb einer bevorzugten Temperatur liegt und die Innenraumtemperatur innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereichs liegt.The method may further comprise controlling the flow of coolant to preferentially cool the charge air when the temperature of the charge air entering the engine is above a preferred temperature and the interior temperature is within an acceptable temperature range.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung der Kühlmittelströmung umfassen, damit der Innenraum bevorzugt gekühlt wird, wenn die Innenraumtemperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet.The method may further include controlling the flow of coolant to preferentially cool the interior when the interior temperature exceeds a predetermined temperature limit.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung der Kühlmittelströmung umfassen, damit der Innenraum bevorzugt gekühlt wird, wenn eine vom Anwender geforderte Innenraumtemperatur nicht erreicht ist.The method may further include controlling the flow of coolant to preferentially cool the interior when a user-required indoor temperature is not reached.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
Bezugnehmend auf
Das Kraftfahrzeug MV weist einen Motor
Eine mit dem Pfeil „A” angezeigte Umgebungsluftzufuhr wird über einen Luftfilter
Der Kompressor
Es versteht sich, dass wenn der Kompressor
Das Heizungs- und Klimasystem (HLK)
Der Verdampfer
Der Kondensator
Es versteht sich auch, dass in einigen Heizungs- und Klimasystemen die gekühlte Luft von dem Verdampfer
Die Kühlmittelpumpe
Das flüssige Kühlmittel fließt dann zu dem Expansionsventil
Stromaufwärts von dem Verdampfer
Eines der Hauptmerkmale der Erfindung ist, dass die durch den Ladeluftkühler
Der Ladeluftkühler
Es versteht sich, dass nur die Hauptbestandteile des HLK
Das elektronisch gesteuerte Ventil
Die elektronische Steuereinheit
Die Eingaben
Die elektronische Steuereinheit
Wenn die Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs MV beispielsweise oberhalb einer erforderlichen Temperatur liegt, beeinflusst das elektronisch gesteuerte Ventil
Wenn dagegen der Kraftfahrzeuginnenraum MV innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereichs liegt, aber entweder die Höhe der NOx-Emissionen des Motors
Deshalb kann die elektronische Steuereinheit
Das elektronisch gesteuerte Ventil
Im Gebrauch dringt Umgebungsluft in das Luftansaugsystem des Motors über den Luftfilter
Es hat sich gezeigt, dass eine sehr kleine Verringerung der Temperatur der in den Motor
Durch alleinige Verwendung eines konventionellen Zwischenkühlers kann die Temperatur der Ladeluft durch den Zwischenkühler beispielsweise von 180°C auf 40°C verringert werden. Durch Hinzufügen eines Ladeluftkühlers auf Kühlmittelbasis, der stromabwärts von dem Zwischenkühler angeordnet wird, wie es in dieser Erfindung vorgeschlagen wird, ist jedoch eine weitere Reduzierung der Ladelufttemperatur möglich.By using only a conventional intercooler, the temperature of the charge air through the intercooler, for example, from 180 ° C to 40 ° C can be reduced. However, by adding a coolant-based charge air cooler located downstream of the intercooler, as suggested in this invention, a further reduction in charge air temperature is possible.
Beispielsweise kann die Ladelufttemperatur von 40°C wie oben beschrieben auf 30°C verringert werden, indem die Kombination eines Zwischenkühlers
Einer der Vorteile der Anordnung des Ladeluftkühlers
Bezugnehmend auf
Die zweite Ausführungsform ist größtenteils mit dem Kraftfahrzeug MV der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identisch, funktioniert auf ähnliche Weise und gleiche Bezugsziffern beziehen sich auf Teile mit derselben Konstruktion und derselben Bedienung.The second embodiment is largely identical to the motor vehicle MV of the first embodiment described above, operates in a similar manner, and like reference numerals refer to parts having the same construction and operation.
Der einzige bedeutende Unterschied zwischen der ersten, in
Wie zuvor kühlt der Ladeluftkühler
Bezugnehmend auf
Die dritte Ausführungsform ist größtenteils mit dem Kraftfahrzeug MV der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform identisch, funktioniert auf ähnliche Weise und gleiche Bezugsziffern beziehen sich auf Teile mit derselben Konstruktion und derselben Bedienung.The third embodiment is largely identical to the motor vehicle MV of the second embodiment described above, works on Similar and like reference numbers refer to parts having the same construction and operation.
Der einzige bedeutende Unterschied zwischen der zweiten, in
Obwohl die Anwendung von Ladeluftkühlung besonders für Zwangsinduktionsmotoren mit einem Kompressor zum Verdichten der Ladeluft relevant ist, hat der Erfinder erkannt, dass die Verwendung von Ladeluftkühlung auch für einen normalen Saugmotor relevant ist, der in einer Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur arbeitet. Die vorgeschlagenen künftigen Anforderungen an die Abgasemission bedeuten, dass es insbesondere in Ländern mit hoher Umgebungstemperatur immer schwieriger werden wird, die vorgeschlagenen NOx-Ziele zu erreichen.Although the use of charge air cooling is particularly relevant to positive induction engines having a compressor to compress the charge air, the inventor has recognized that the use of charge air cooling is also relevant to a normal suction engine operating in a high ambient temperature environment. The proposed future requirements for exhaust emissions mean that, especially in countries with high ambient temperatures, it will become increasingly difficult to meet the proposed NOx targets.
Durch Verwendung eines Ladeluftkühlers der in dieser Erfindung verwendeten Art zum Kühlen der Ladeluft kann die Temperatur der Ladeluft auf eine Temperatur unter der Umgebungstemperatur gekühlt werden, was zu verringerten NOx-Emissionen des Motors führt.By using a charge air cooler of the type used in this invention to cool the charge air, the temperature of the charge air can be cooled to a temperature below ambient, resulting in reduced engine NOx emissions.
Deshalb ist es bei Verwendung eines Ladeluftkühlers auf Kühlmittelbasis bei einem normalen Saugmotor potenziell einfacher, diese vorgeschlagenen strengen NOx-Ziele in Gebieten mit hohen Umgebungstemperaturen zu erreichen. Wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise 40°C beträgt, kann eine erhebliche Verringerung der NOx-Emissionen des Motors durch Reduzierung der Ladelufttemperatur um 10°C bis 30°C erreicht werden.Therefore, using a coolant-based charge air cooler in a normal naturally aspirated engine, it is potentially easier to meet these proposed stringent NOx targets in high ambient temperature areas. For example, if the ambient temperature is 40 ° C, a significant reduction in engine NOx emissions can be achieved by reducing the charge air temperature by 10 ° C to 30 ° C.
Obwohl in den drei oben beschriebenen Ausführungsformen eine Abgasrückführungsströmung zu einer Stelle stromaufwärts von dem Ladeluftkühler vorliegt, versteht es sich, dass die Erfindung für Motoren ohne Abgasrückführung gleichermaßen vorteilhaft ist.Although in the three embodiments described above there is EGR flow to a location upstream of the charge air cooler, it is to be understood that the invention is equally advantageous to engines without EGR.
Einer der Vorteile der Erfindung ist, dass die zur Erleichterung der Anwendung der Erfindung erforderliche Hardware größtenteils in jedem Fahrzeug mit einem Heizungs- und Klimasystem auf Kühlmittelbasis bereits vorhanden ist. Deshalb sind die Zusatzkosten durch Hinzufügen des Ladeluftkühlers im Vergleich zu den potenziellen Vorteilen im Hinblick auf die NOx-Emission relativ niedrig.One of the advantages of the invention is that the hardware required to facilitate the application of the invention is for the most part already present in every vehicle with a coolant-based heating and cooling system. Therefore, the added cost of adding the intercooler is relatively low compared to the potential benefits in terms of NOx emission.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Ladeluftkühler entweder in dem Ansaugkanal zum Motor angebracht ist oder als Teil des Ansaugkanals geformt ist. Deshalb wird nur sehr wenig zusätzlicher Platz für den Ladeluftkühler benötigt und er kann leichter im Motorraum untergebracht werden.Another advantage of the invention is that the charge air cooler is either mounted in the intake passage to the engine or formed as part of the intake passage. Therefore, very little additional space is needed for the intercooler and it can be more easily accommodated in the engine compartment.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Kühlung der Ladeluft nicht von der Temperatur der Umgebungsluft abhängt, so dass NOx-Emissionen selbst in Gebieten mit heißer Umgebungsluft bedeutend verringert werden können.Another advantage of the invention is that the cooling of the charge air does not depend on the temperature of the ambient air, so that NOx emissions can be significantly reduced even in hot ambient air areas.
Obwohl es aus Kostengründen und vom Standpunkt des Bauraums extrem vorteilhaft ist, das Kühlmittel aus einem existierenden Heizungs- und Klimasystem abzuziehen, versteht es sich, dass ein separates Kühlsystem ausschließlich zum Zwecke der Bereitstellung von kaltem Kühlmittel für den Ladeluftkühler bereitgestellt werden könnte.Although it is extremely advantageous for cost and space reasons to extract the coolant from an existing HVAC system, it will be understood that a separate cooling system could be provided solely for the purpose of providing cold coolant to the intercooler.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlung von Ladeluft für einen Motor eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt.According to a second aspect of the invention, there is provided a method of improving charge air cooling for an engine of a motor vehicle.
Das Verfahren umfasst die Anordnung eines Ladeluftkühlers in einem Ladeluft-Strömungsweg zu einem Motor und die Zuführung von kaltem Kühlmittel zu dem Ladeluftkühler zur direkten Kühlung der Ladeluft vor ihrer Einführung in den Motor.The method includes placing an intercooler in a charge air flow path to an engine, and supplying cool coolant to the intercooler to directly cool the charge air prior to its introduction into the engine.
Vorzugsweise wird das Kühlmittel von einem Heizungs- und Klimasystem auf Kühlmittelbasis abgezogen, das zumindest zur Innenraumkühlung eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.Preferably, the coolant is withdrawn from a coolant based heating and air conditioning system which is used at least for interior cooling of a motor vehicle.
Das Verfahren umfasst vorteilhafterweise ferner die Befestigung eines Zwischenkühlers stromaufwärts von dem Ladeluftkühler, um die Ladeluft teilweise zu kühlen oder vorzukühlen, bevor sie durch den Ladeluftkühler strömt.Advantageously, the method further includes attaching an intercooler upstream of the charge air cooler to partially cool or pre-cool the charge air before passing through the charge air cooler.
Das Verfahren umfasst ferner die Schaffung eines Gleichgewichts zwischen dem Bedarf nach Ladeluftkühlung und dem Bedarf nach Innenraumkühlung und die Steuerung der Kühlmittelströmung durch den Ladeluftkühler, um diesen Bedarf zu erfüllen.The method further includes providing a balance between the need for intercooling and the need for interior cooling and controlling the coolant flow through the charge air cooler to meet this need.
Die Schaffung eines Gleichgewichts zwischen dem Bedarf nach Ladeluftkühlung und dem Bedarf nach Innenraumkühlung kann den Vergleich eines Bedarfs nach Ladeluftkühlung mit dem Bedarf nach Innenraumkühlung und die Steuerung der Kühlmittelströmung auf Basis des Vergleichs umfassen.Creating a balance between the need for intercooling and the need for interior cooling may include comparing a need for intercooling with the need for interior cooling and controlling the coolant flow based on the comparison.
Die Schaffung eines Gleichgewichts zwischen dem Bedarf nach Ladeluftkühlung und dem Bedarf nach Innenraumkühlung und die Steuerung der Kühlmittelströmung durch den Ladeluftkühler kann umfassen, dass der Ladeluftkühlung Vorrang eingeräumt wird, wenn die NOx-Emissionen des Motors eine vorbestimmte NOx-Grenze überschreiten.Establishing a balance between the need for intercooling and the need for interior cooling and the control of coolant flow through the intercooler may include intercooling priority is granted when the NOx emissions of the engine exceed a predetermined NOx limit.
Die Schaffung eines Gleichgewichts zwischen dem Bedarf nach Ladeluftkühlung und dem Bedarf nach Innenraumkühlung und die Steuerung der Kühlmittelströmung durch den Ladeluftkühler kann auch umfassen, dass der Innenraumkühlung Vorrang eingeräumt wird, wenn die Innenraumtemperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze überschreitet oder eine vom Insassen geforderte Innenraumtemperatur nicht erreicht wird.Providing a balance between the need for intercooling and the need for interior cooling and controlling the coolant flow through the intercooler may also include prioritizing interior cooling when the interior temperature exceeds a predetermined temperature limit or an interior temperature required by the occupant is not achieved.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es offensichtlich, dass obwohl die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.It will be apparent to those skilled in the art that while the invention has been described by way of example with reference to one or more embodiments, it is not limited to the disclosed embodiments and alternative embodiments could be constructed without departing from the scope of the invention as set forth in U.S. Pat is defined in the appended claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011056616 [0010] DE 102011056616 [0010]
Claims (16)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1416815.7A GB2530509B (en) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | A motor vehicle having a charge air cooler |
| GB1416815.7 | 2014-09-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015115211A1 true DE102015115211A1 (en) | 2016-04-07 |
Family
ID=51869376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015115211.8A Withdrawn DE102015115211A1 (en) | 2014-09-24 | 2015-09-10 | Motor vehicle with intercooler |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015115211A1 (en) |
| GB (1) | GB2530509B (en) |
| MX (1) | MX2015011082A (en) |
| RU (1) | RU2690302C2 (en) |
| TR (1) | TR201511771A2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017168076A1 (en) | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Valeo Systemes Thermiques | Intake air management system for a motor vehicle heat engine |
| FR3049656B1 (en) * | 2016-04-01 | 2018-04-27 | Valeo Systemes Thermiques | INTAKE AIR MANAGEMENT SYSTEM FOR A THERMAL MOTOR OF A MOTOR VEHICLE |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011056616A1 (en) | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Combustion engine for vehicle such as motor car, has heat exchanger that is arranged at intercooler such that cooling performance of intercooler for cooling compressed combustion air is increased |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU882784A1 (en) * | 1980-03-28 | 1981-11-23 | Ташкентский Тракторный Завод Им.50-Летия Ссср | Apparatus for heating and cooling vehicle cabin |
| US4683725A (en) * | 1984-07-31 | 1987-08-04 | Diesel Kiki Co., Ltd. | Air conditioner for automotive vehicles capable of cooling intake air supplied to an internal combustion engine |
| JPS6165017A (en) * | 1984-09-05 | 1986-04-03 | Mazda Motor Corp | Intake device of engine with supercharger |
| US6006540A (en) * | 1998-08-03 | 1999-12-28 | Ford Global Technologies, Inc. | Charge air management system for automotive engine |
| US6347618B1 (en) * | 1999-07-30 | 2002-02-19 | Klem Flying Boats, L.P. | Intercooler system for internal combustion engine |
| JP2002352866A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Honda Motor Co Ltd | Battery cooling system for electric vehicle |
| US6748934B2 (en) * | 2001-11-15 | 2004-06-15 | Ford Global Technologies, Llc | Engine charge air conditioning system with multiple intercoolers |
| US6779515B2 (en) * | 2002-08-01 | 2004-08-24 | Ford Global Technologies, Llc | Charge air conditioning system with integral intercooling |
| JP4981713B2 (en) * | 2008-03-05 | 2012-07-25 | 三菱重工業株式会社 | Intake air cooling device for internal combustion engine and automobile using the same |
| DE102013215608A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Behr Gmbh & Co. Kg | Cooling system and associated operating method |
-
2014
- 2014-09-24 GB GB1416815.7A patent/GB2530509B/en not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-08-26 MX MX2015011082A patent/MX2015011082A/en unknown
- 2015-09-10 DE DE102015115211.8A patent/DE102015115211A1/en not_active Withdrawn
- 2015-09-14 RU RU2015138980A patent/RU2690302C2/en not_active IP Right Cessation
- 2015-09-21 TR TR2015/11771A patent/TR201511771A2/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011056616A1 (en) | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Combustion engine for vehicle such as motor car, has heat exchanger that is arranged at intercooler such that cooling performance of intercooler for cooling compressed combustion air is increased |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB201416815D0 (en) | 2014-11-05 |
| RU2690302C2 (en) | 2019-05-31 |
| TR201511771A2 (en) | 2017-04-21 |
| GB2530509A (en) | 2016-03-30 |
| GB2530509B (en) | 2016-11-02 |
| RU2015138980A3 (en) | 2019-03-28 |
| RU2015138980A (en) | 2017-03-17 |
| MX2015011082A (en) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112007002957B4 (en) | Arrangement for a supercharged combustion engine | |
| EP2108807B1 (en) | Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine | |
| EP1342893B1 (en) | Apparatus for cooling charge air and method of operating such an apparatus | |
| DE102011108729A1 (en) | Air conditioning for tempering components and an interior of a motor vehicle | |
| DE3200764A1 (en) | Charging air cooling device for an internal combustion engine with turbocharger | |
| DE102012209893A1 (en) | Charged internal combustion engine with charge air cooling and method for operating such an internal combustion engine | |
| EP2978948B1 (en) | Intake module for a supercharged internal combustion engine | |
| DE102016204069B4 (en) | Vehicle air conditioning system | |
| DE102010010594A1 (en) | Cooling circuit for an internal combustion engine | |
| DE102007045347A1 (en) | Charge air cooling device and charge air cooling method | |
| DE102012223069A1 (en) | Coolant circuit for an internal combustion engine | |
| DE102013021259A1 (en) | Charging device for an internal combustion engine of a motor vehicle and method for operating such a charging device | |
| DE102015216420A1 (en) | Cooling arrangement for intercooling | |
| DE102014107219A1 (en) | Control method of an air conditioning system for an electric vehicle | |
| DE102015004741B4 (en) | Drive device and method for operating a drive device | |
| DE102014019097A1 (en) | Charge air cooling device and vehicle with such a device | |
| DE102018104105A1 (en) | Internal combustion engine and motor vehicle | |
| DE102007061495A1 (en) | Explosion internal combustion engine for motor vehicle, has cooler arrangement including low temperature cooling circuit with air heat exchanger that cools compressed combustion air and condenser heat exchanger | |
| DE102015118221A1 (en) | Refrigerant circuit for a vehicle air conditioner with heat pump function | |
| DE102015115211A1 (en) | Motor vehicle with intercooler | |
| EP3201449B1 (en) | Supercharged internal combustion engine and vehicle | |
| DE102007019089A1 (en) | Exhaust gas heat exchanger, exhaust gas heat exchanger system, internal combustion engine and method for treating exhaust gases of an internal combustion engine | |
| DE102015122736A1 (en) | Device for heat transfer and refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle | |
| DE102010062714A1 (en) | Method for controlling high temperature intercooler connected with engine cooling circuit for cooling loading air of combustion engine in motor car, involves controlling flow of coolant by high temperature intercooler based on parameter | |
| DE102015016394A1 (en) | Cooling arrangement for a charge air cooler and method for its operation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: ETL IP PATENT- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT M, DE Representative=s name: ETL WABLAT & KOLLEGEN PATENT- UND RECHTSANWALT, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: ETL IP PATENT- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT M, DE |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |