SE0802031A1 - Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor - Google Patents

Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor

Info

Publication number
SE0802031A1
SE0802031A1 SE0802031A SE0802031A SE0802031A1 SE 0802031 A1 SE0802031 A1 SE 0802031A1 SE 0802031 A SE0802031 A SE 0802031A SE 0802031 A SE0802031 A SE 0802031A SE 0802031 A1 SE0802031 A1 SE 0802031A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
coolant
cooler
temperature
cooled
cooling system
Prior art date
Application number
SE0802031A
Other languages
English (en)
Other versions
SE533416C2 (sv
Inventor
Zoltan Kardos
Erik Soederberg
Original Assignee
Scania Cv Ab
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 Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0802031A priority Critical patent/SE533416C2/sv
Priority to CN2009801379686A priority patent/CN102165162B/zh
Priority to EP09816521.0A priority patent/EP2331801A4/en
Priority to US13/062,237 priority patent/US8590494B2/en
Priority to PCT/SE2009/051017 priority patent/WO2010036185A1/en
Priority to JP2011528980A priority patent/JP5172017B2/ja
Priority to BRPI0913166A priority patent/BRPI0913166A2/pt
Publication of SE0802031A1 publication Critical patent/SE0802031A1/sv
Publication of SE533416C2 publication Critical patent/SE533416C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/162Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by cutting in and out of pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/16Indicating devices; Other safety devices concerning coolant temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/12Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/164Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by varying pump speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0412Multiple heat exchangers arranged in parallel or in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0493Controlling the air charge temperature
    • F02M25/0731
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/24Layout, e.g. schematics with two or more coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/02Intercooler
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

en effektiv kylning av avgaserna innan de leds till förbränningsmotorn. Avgasema kan kylas i ett första steg i en EGR-kylare som är kyld av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem och i ett andra steg i en lufikyld EGR-kylare. Därmed kan avgaserna även kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Avgaser innehåller vattenånga som kondenserar inuti EGR-kylaren då avgaserna kyls i det andra steget till en temperatur som är lägre än vattenångans daggpunkt. Då den omgivande luftens temperatur är lägre än O°C finns det även en risk att det bildade kondensatet fryser till is inuti den andra EGR-kylaren. En sådan isbildning medför att avgasernas strömningskanaler inuti EGR-kylaren mer eller mindre täpps igen. Då återcirkulationen av avgaser upphör eller reduceras erhålls en förhöjd halt av kväveoxider i avgaserna.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang där ett gasformigt medium som innefattar vattenånga kan erhålla en mycket god kylning i en kylare samtidigt som risken för att kylaren täpps igen av is elimineras.
Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. För att det gasformiga mediet ska kunna kylas effektivt erfordras att det kyls av en kylvätska som har en låg temperatur. Ett kylsystem som innehåller en sådan kylvätska kan benämnas såsom ett lågtemperaturkylsystem. Då kylvätska i ett lågtemperaturkylsystem utnyttjas kyls det gasformiga mediet i regel till en temperatur vid vilken vatten i vätskeform falls ut inuti kylaren. Om kylvätskan dessutom är kallare än 0°C finns det en uppenbar risk att vattnet fryser till is inuti kylaren. Denna risk ökar ju lägre temperatur som kylvätskan har i lågtemperaturkylsystemet. Enligt uppfinningen utnyttjas således åtminstone en sensor som avkänner en parameter som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren. Då en sådan risk föreligger stänger styrenheten av kylvätskepumpen i lågtemperaturkylsystemet eller så reducerar den kylvätskepumpens varvtal till ett lämpligt värde. Styrenheten kan vara en datorenhet med en för detta ändamål lämplig programvara. Den kyleffekt som erhålls i en kylvätskekyld kylare är relaterad till kylvätskans temperatur och kylvätskeflödet genom kylaren. Genom att på detta vis helt stoppa eller reducera kylvätskeflödet genom kylaren kan således den kyleffekt som det gasformiga mediet erhåller i kylaren reduceras på ett snabbt och effektivt sätt då risk för isbildning föreligger. Då risken för isbildning är över aktiverar styrenheten åter kylvätskepumpen så att den cirkulerar ett normalt kylvätskeflöde genom kylaren. Med en sådan intermittent aktivering av kylvätskepumpen kan det gasformiga mediet kylas till en låg temperatur och hållas inom ett temperaturområde där det inte riskerar att kylas till en så låg temperatur att is bildas inuti kylaren då en låg omgivningstemperatur råder. Med en sådan styrning av kylvätskepumpen erfordras ingen extra energitillförsel för att värma upp kylvätskan eller smälta eventuell is utan energiåtgången reduceras snarare under tillfällen då kylvätskepumpen står stilla.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda sensor en temperatursensor som är anpassad att avkänna en temperatur som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren.
Lämpligen kan temperatursensorn avkänna det gasformiga mediets temperatur efter att det kylts i kylaren. Alternativt kan nämnda sensor vara en trycksensor som avkänner en parameter som är relaterad till gasformiga mediets tryck efter kylaren eller mediets tryckfall i kylaren. Styrenheten är med fördel anpassad att styra kylvätskepumpen så att den temporärt stängs av eller att den cirkulerar ett reducerat flöde av kylvätska genom kylaren då den mottar ett parametervärde som underskrider ett nedre tröskelvärde. Detta tröskelvärde kan utgöras av ett lägsta temperaturvärde eller tryckvärde som inte bör underskridas. Det nedre tröskelvärdet är företrädesvis satt med en lämplig marginal till ett kritiskt värde då isbildning sker i kylaren. Om temperatursensor används som ävkänner mediets temperatur efter att det kylts i kylaren är i regel det kritiska temperaturvärdet 0°C . Genom att använda ett nedre tröskelvärde som är ett lämpligt antal grader över 0°C säkerställs att isbildning inte kan uppkomma i kylaren.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenheten anpassad att styra kylvätskepumpen så att den åter cirkulerar ett normalt flöde av kylvätska genom kylaren då den mottar ett parametervärde som överskrider ett övre tröskelvärde. Då kylvätskepumpen är avstängd eller då den cirkulerar ett reducerat flöde genom kylaren erhåller det gasformiga mediet en reducerad kylning i kylaren. Därmed erhåller det gasformiga mediet som lämnar kylaren en successivt stigande temperatur. Då mediets temperatur stigit till det övre tröskelvärdet konstaterar styrenheten att risken för isbildning åtminstone temporärt är över varefter den åter startar kylvätskepumpen.
Kylvätskepumpen är med fördel elektriskt driven. En sådan kylvätskepump kan lätt startas och stängas av. Det finns även möjlighet att reglera en elektrisk kylvätskepumps varvtal för att erhålla ett önskat kylvätskeflöde genom kylaren.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda lågtemperaturkylsystem ett kylarelement där den cirkulerande kylvätskan kyls av luñ med omgivningens temperatur, Därmed kan kylvätskan kylas till en temperatur i närheten av omgivningen temperatur. Kylvätskan kan därmed under gynnsamma omständigheter även tillhandahålla en kylning av det gasformiga mediet till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar arrangemanget en ytterligare kylare där det gasformiga mediet är anpassat att kylas i ett första steg av kylvätskan i ett högtemperaturkylsystem innan det gasformiga mediet leds till ovan nämnda kylare där det kyls i ett andra steg av kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet.
Det gasformiga mediet kan vara komprimerad luft som leds i en inloppsledning till förbränningsmotorn. Då lufi komprimeras erhåller det en uppvärmning som är relaterad till luftens kompressionsgrad. I överladdade förbränningsmotorer används lufi med ett allt högre tryck. Luften erfordrar därför en effektiv kylning. Det är av den anledningen lämpligt att kyla den komprimerade luften i fler än en s.k_ laddluftkylare och i flera steg så att den kan nå en önskad låg temperatur innan den leds till förbränningsmotorn. Nämnda gasformiga medium kan även vara återcirkulerande avgaser som leds i en returledning till förbränningsmotom. Avgaserna kan ha en temperatur av 500-600°C då de leds in i returledningen. Det är således även lämpligt att kyla avgaserna i fler än en sk. EGR-kylare och i flera steg så att de kan nå en önskad låg temperatur innan de leds till förbränningsmotorn. Kylsystemet som kyler en förbränningsmotor har under normal driñ en temperatur av 80-l00°C. Detta kylsystem kan därmed benämnas såsom ett högtemperaturkylsystem. Detta befintliga kylsystem är därmed mycket lämpligt att utnyttja för att kyla det gasformiga mediet i ett första steg.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARN A I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor enligt en utföringsform av uppfinningen och Fig. 2 visar ett diagram över hur den komprimerade luftens temperatur och de återcirkulerande avgasernas temperatur kan variera med tiden t under drifi av forbränningsmotorn.
DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor som är anpassad att driva ett schematiskt visat fordon l. Förbränningsmotorn är här exemplifierad som en dieselmotor 2. Dieselmotorn 2 kan vara avsedd som drivmotor för ett tyngre fordon 1.
Avgaserna från dieselmotorns 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4. Dieselmotorn 2 är försedd med ett turboaggregat, som innefattar en turbin 5 och en kompressor 6. Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds inledningsvis till turbinen 5. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till kompressorn 6. Kompressorn 6 komprimerar därvid luft som, via ett luftfilter 7, sugs in i en inloppsledning 8 för luft. Luften i inloppsledningen kyls inledningsvis i en första kylvätskekyld laddluftkylare 9. Lufien kyls i den första laddluftkylaren 9 av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem.
Den komprimerade lufien kyls därefter i en andra kylvätskekyld laddluitkylare 10.
Luften kyls i den andra laddluftkylaren 10 av kylvätska från ett lågtemperaturkylsystem dvs. ett kylsystem som har en kylvätska med en relativt låg temperatur.
Arrangemanget innefattar en returledning 11 för att tillhandahålla en återcirkulation av en del av avgaserna i avgasledningen 4. Returledningen 11 har en sträckning mellan avgasledningen 4 och inloppsledningen 8. Returledningen ll innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i returledningen 11 kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas för att reglera den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen 11, till inloppsledningen 8. En styrenhet 13 är anpassad att styra EGR- ventilen 12 med information om dieselmotorns 2 aktuella driftstillstånd.
Returledningen ll innefattar en första kylvätskekyld EGR-kylare 14 för att kyla avgaserna i ett första steg. Avgaserna kyls i den första EGR-kylaren 14 av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem. Avgaserna kyls i en kylvätskekyld EGR-kylare i ett andra steg. Avgaserna kyls i den andra laddluftkylaren 15 av kylvätska från lågtemperaturkylsystemet.
Hos överladdade dieselmotorer 2 är, under vissa drifistillstånd, avgasernas tryck i avgasledningen 4 lägre än den komprimerade luftens tryck i inloppsledningen 8. Under sådana drifistillstånd är det inte möjligt att direkt blanda avgaserna i returledningen 11 med den komprimerade luften i inloppsledningen 8 utan speciella hjälpmedel. Härvid kan, exempelvis, en venturi 16 eller ett turboaggregat med en variabel geometri användas. Om förbränningsmotorn 2 istället är en överladdad ottomotor kan avgaserna i returledningen 11 direkt ledas in i inloppsledningen 8 då avgaserna i avgasledningen 4 hos en ottomotor väsentligen under alla driftstillstånd uppvisar ett högre tryck än den komprimerade luften i inloppsledningen 8. Efter att avgaserna blandats med den komprimerade luften i inloppsledningen 8 leds blandningen, via en förgrening 17, till dieselmotorns 2 respektive cylindrar.
Förbränningsmotorn 2 kyls på ett konventionellt sätt medelst ett kylsystem som innefattar en cirkulerande kylvätska. En kylvätskepump 18 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet. Ett huvudsakligt flöde av kylvätskan cirkuleras genom förbränningsmotorn 2. Efier att kylvätskan kylt förbränningsmotorn 2 leds den i en ledning 21 till en termostat 19 i kylsystemet. Då kylvätskan uppnått en normal driftstemperatur är termostaten 19 anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20, som är monterad vid ett främre parti av fordonet, för att kylas. En mindre del av kylvätskan i kylsystemet leds dock inte till förbränningsmotom 2 utan den cirkuleras genom en ledning 22 som övergår i två parallella ledningar 22a, 22b. Ledningen 22a leder kylvätska till den första laddluftkylaren 9 där den kyler den komprimerade luften i ett första steg. Ledningen 22b leder kylvätska till den första EGR-kylaren 14 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett första steg. Kylvätskan som kylt luften i den första laddluftkylaren 9 och kylvätskan som kylt avgaserna i den första EGR-kylaren 14 leds åter samman i ledningen 22 som leder tillbaka kylvätskan till ledningen 21. Den varma kylvätskan leds i ledningen 21 till kylaren 20. i Lågtemperaturkylsystemet innefattar ett kylarelement 24 som är monterat framför kylaren 20 i ett perifert område av fordonet 1. I detta fall är det perifera området beläget vid ett frontparti av fordonet 1. En kylarfläkt 25 är anpassad att alstra en lufiström av omgivande luft genom kylarelementet 24 och kylaren 20. Efiersom kylarelementet 24 är placerat framför kylaren 20 kyls kylvätskan i kylarelementet 24 av luft med omgivningens temperatur. Kylvätskan i kylarelementet 24 kan därmed kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 24 cirkuleras i det separata kyl systemet i en ledning 26 medelst en elektriskt driven kylvätskepump 27. Ledningen 26 övergår i två parallella ledningar 26a, 26b. Ledningen 26a leder kylvätska till den andra laddluftkylaren 10 där den kyler den komprimerade luften i ett andra steg. Ledningen 26b leder kylvätska till den andra EGR-kylaren 15 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett andra steg. Efter att kylvätskan passerat genom den andra laddluftkylaren 10 och den andra EGR-kylaren går ledningarna 26a, 26b åter samman. Kylvätskan leds därefier i ledningen 26 till kylarelementet 24 för att kylas. En första temperatursensor 33 är anordnad i luftledningen 8 för att avkänna luftens temperatur efter att den kylts i den andra laddluftkylaren 10. En andra temperatursensor 35 är anordnad i returledningen 11 för att avkänna avgasernas temperatur efter att de kylts i den andra EGR-kylaren 15.
Styrenheten 31 är anpassad att mottaga information från temperatursensorerna 33, 35 avseende lufiens och avgasernas temperatur.
Under drift av dieselmotorn 2 strömmar avgaser genom avgasledningen 4 vilka driver turbinen 5. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som driver kompressorn 6.
Kompressorn 6 suger in omgivande luft, via lultfiltret 7, och komprimerar luften i inloppsledningen 8. Luften tillhandahåller därvid ett förhöjt tryck och en förhöjd temperatur. Den komprimerade luften kyls i den första laddluftkylaren 9 medelst kylarvätskan i förbränningsmotorns kylsystem. Kylarvätskan kan här ha en temperatur av cirka 80-85°C. I och med det kan den komprimerade luften kylas i den första laddluftkylaren 9 i ett första steg till en temperatur i närheten av kylvätskans temperatur. Den komprimerade lufien leds därefter genom den andra laddluftkylaren där den kyls av kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet. Kylvätskan kan här ha en temperatur i närheten av omgivningens temperatur, Därmed kan den komprimerade lufien under gynnsamma omständigheter kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Styrenheten 13 håller, under de flesta av dieselmotorns 2 driftstillstånd, EGR-ventilen 12 öppen så att en del av avgasema i avgasledningen 4 leds in i returledningen 11.
Avgaserna i avgasledningen 4 kan ha en temperatur av cirka 500°C - 600°C då de når den första EGR-kylaren 14. De återcirkulerande avgaserna kyls i den första EGR- kylaren 14 i ett första steg av kylvätskan i förbränningsmotorns kylsystem.
Kylarvätskan i förbränningsmotorns kylsystem har således en relativt hög temperatur men den är klart lägre än avgasernas temperatur. Det är därmed möjligt att tillhandahålla en god kylning av avgaserna i den första EGR-kylaren 14. De återcirkulerande avgaserna leds därefter till den andra EGR-kylaren 15 där de kyls av kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet. Kylvätskan har här en klart lägre temperatur och avgaserna kan under gynnsamma omständigheter kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Avgaserna i returledningen ll kan därmed tillhandahålla en kylning till väsentligen samma låga temperatur som den komprimerade luften innan de blandas och leds till förbränningsmotorn 2. Därmed kan en väsentligen optimal mängd luft och återcirkulerande avgaser ledas in i förbränningsmotorn. I och med det möjliggörs en förbränning i förbränningsmotorn 2 med en väsentligen optimal prestanda. Den låga temperaturen på den komprimerade lufien och de återcirkulerande avgaserna resulterar även i en lägre förbränningstemperatur och därmed i en lägre halt av kväveoxider i avgaserna.
Denna effektiva kylning av den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna har även nackdelar. Den komprimerade luften kyls i den andra laddluftkylaren 10 till en temperatur vid vilken vatten i vätskeform fälls ut inuti laddluftkylaren 10. På ett motsvarande sätt kyls avgaserna i den andra EGR-kylaren 15 till en temperatur vid vilken kondensat bildas inuti den andra EGR-kylaren 15. Då den omgivande lufiens temperatur är lägre än O°C finns det även en risk att det utfällda vattnet fryser till is inuti den andra laddluftkylaren 10 och det utfällda kondensatet fryser till is inuti den andra EGR-kylaren 15. Isbildning inuti den andra laddluftkylaren och den andra EGR-kylaren 15 kan allvarligt störa driften av förbränningsmotorn 2.
För att förhindra att den andra laddluftkylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15 fryser igen mottar styrenheten 31 väsentligen kontinuerligt information från temperatursensorn 33 avseende luftens temperatur TA efter att den kylts i den andra laddluftkylaren 10 och från temperatursensorn 35 avseende de återcirkulerande avgasernas temperatur TE etter att de kylts i den andra laddluftkylaren 15.
Fig. 2 visar ett diagram som åskådliggör hur den komprimerade luftens temperatur T A och de återcirkulerande avgasernas temperatur TE kan variera med tiden t under drifi av förbränningsmotorn 2. Ett kritiskt temperaturvärde T 0= O°C är markerat i diagrammet vid vilket isbildning med stor sannolikhet erhålls i laddluftkylaren 10 och EGR-kylaren 15. I diagrammet är ett nedre tröskelvärde T1 markerat vilket är satt med en lämplig marginal till det kritiska värdet TO. I detta fall är det nedre tröskelvärdet T1= °C. I diagrammet är även ett övre tröskelvärde T; markerat vilket i detta fall är satt till °C. Vid tiden to uppvisar den komprimerade luften en temperatur TA av cirka 8°C då den lämnar den andra laddlufikylaren 10 och avgaserna en temperatur TE av cirka 11°C då de lämnar den andra EGR-kylaren 15. Styrenheten 31 driver, vid tiden to, kylvätskepumpen 27 så att ett normalt kylvätskeflöde erhålls genom den andra laddlufikylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15. Omgivande lufi har i detta exempel en relativt låg temperatur. Kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet kyls därmed i kylaren 24 till en nästan lika låg temperatur. Denna kalla kylvätska tillhandahåller en mycket effektiv kylning av den komprimerade luften i den andra laddluftkylaren 10 och avgaserna i den andra EGR-kylaren 15. Den komprimerade luftens temperatur TA och avgasernas temperatur TE sjunker i och med det med tiden t.
Vid tiden t1 har den komprimerade luftens temperatur TA sjunkit till det nedre tröskelvärdet T1. Då styrenheten 31 erhåller denna information från temperatursensorn 33 stänger den av kylvätskepumpen 27 så att cirkulationen av kylvätska i lågtemperaturkylsystemet upphör. Kylningen av den komprimerade luften i den andra laddlufikylaren 10 och avgaserna i den andra EGR-kylaren 15 reduceras därmed avsevärt. Detta leder till att den komprimerade luftens temperatur TA slutar att sjunka.
Den komprimerade lufiens temperatur TA förhindras därmed med marginal att närma sig den kritiska temperaturen TO vid vilken is bildas i den andra laddluftkylaren 10.
Eftersom cirkulationen av kall kylvätska genom den andra laddluftkylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15 upphört börjar den komprimerade lufiens temperatur TA att stiga liksom avgasernas temperatur TE. Vid tiden tg, har den komprimerade luftens temperatur TA stigit till det övre tröskelvärdet T2. Avgasernas temperatur TE ligger i detta fall något över tröskelvärdet T2. Då styrenheten 31 mottar information från temperatursensorn 33 som indikerar att den komprimerade lufiens temperatur TA stigit till det övre tröskelvärdet T; konstaterar den att risken för isbildning åtminstone temporärt är över. Styrenheten 31 startar därvid kylvätskepumpen 27 så att cirkulationen av kylvätska återupptas i lågtemperaturkylsystemet. Den återupptagna cirkulationen av kall kylvätska leder åter till en mycket effektiv kylning av den komprimerade luften i den andra laddluitkylaren 10 och avgaserna i den andra EGR- kylaren 15. Därmed slutar den komprimerade luftens temperatur TA att stiga. Den komprimerade luftens temperatur TA och avgasernas temperatur TE börjar därefter åter att sjunka. I detta exempel stängs kylvätskepumpen 27 av då den komprimerade luftens temperatur TA når det nedre tröskelvärdet T1. Om istället avgasernas temperatur TE först skulle kylas ned till det nedre tröskelvärdet Tj, stänger styrenheten 31 även i detta fall av kylvätskepumpen 27. Kylvätskepumpen 27 hålls avstängd tills styrenheten 31 mottar information från temperatursensorn 35 som indikerar att avgasernas temperatur TE har stigit tills det övre tröskelvärdet Tg. Då detta sker startar styrenheten 31 åter kylvätskepumpen 27.
Då en låg omgivningstemperatur råder aktiveras styrenheten 31 kylvätskepumpen 27 intermittent så att inget eller ett reducerat kylvätskeflöde temporärt erhålls i lågtemperaturkylsystemet. Därmed reduceras kylningen av den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna så att de väsentligen inte kyls till en lägre temperatur än det nedre tröskelvärdet T1. En viss tröghet i systemet kan dock medföra att den komprimerade luften och avgaserna under en kort period erhåller en något lägre temperatur än det nedre tröskelvärdet Ti. Det nedre tröskelvärdet T1 är dock satt med en marginal så att den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna med säkerhet inte kyls ned till den kritiska temperaturen TO. Med en sådan styrning av kylvätskepumpen 27 elimineras väsentligen helt risken att is bildas i den andra laddluftkylaren 10 och i den andra EGR-kylaren 15. Det nedre tröskelvärdet T1 och det övre tröskelvärdet T; kan självfallet ges andra värden än i det ovan angivna exemplet.
Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. I utföringsexemplet utnyttjas en temperatursensor 33 för att avkänna den komprimerade luftens temperatur TA efter att den kylts i den andra laddluftkylaren 10 och en temperatursensor 35 för att avkänna avgasernas temperatur TB efter att de kylts i den andra EGR-kylaren 15. Alternativt kan trycksensorer istället användas för att uppskatta då is har börjat bildas inuti den andra laddluftkylaren 10 eller inuti den andra EGR-kylaren 15. Då luftens tryck efter laddlufikylaren 10 eller avgasemas tryck efier EGR-kylaren 15 sjunker under ett förbestämt tryckvärde kan styrenheten 31 i detta fall konstatera då is börjar bildas inuti en av dessa ky1are10, 15. Styrenheten stänger därvid av kylvätskepumpen 27. Därmed reduceras kylningen i laddluftkylaren 10 respektive EGR-kylaren så att den bildade isen snabbt smälter bort. Styrenheten aktiverar kylvätskepumpen 27 igen så snart som den mottar ett önskat tryckvärde från nämnda trycksensor. I exemplet ovan stänger styrenheten 31 helt av kylvätskepumpen 27 då risk för isbildning föreligger. Det är även möjligt att reducera kylvätskepumpens varvtal istället för att helt stänga av den då risk för isbildning föreligger. Kylvätskepumpen 27 levererar därmed ett reducerat kylvätskeflöde till de respektive kylarna vilket kan vara tillräckligt för att förhindra isbildning i kylarna. Arrangemanget är visat för en överladdad forbränningsmotor där ett turboaggregat används för att komprimera luften som leds till förbränningsmotom. 11 Självfallet kan arrangemanget även utnyttjas hos överladdade förbränningsmotor där luften komprimeras av flera turboaggregat. Den första laddlufikylaren kan här utnyttjas som en mellankylare för att kyla lufien mellan komprimeringarna i turboaggregatens kompressorer.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 35 12 Patentkrav 1, Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor (2), varvid arrangemanget innefattar ett lågtemperaturkylsystem med en kylvätska, en kylvätskepump (27) som är anpassad att cirkulera kylvätskan i kylsystemet och en kylare (10, 15) i vilken ett gasformigt medium, som innefattar vattenånga, är anpassat att kylas av kylvätskan i kylsystemet, kännetecknat av att arrangemanget innefattar åtminstone en sensor (33, 35) som är anpassad att avkänna en parameter som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk for isbildning föreligger i kylaren (10, 15), och en styrenhet (31) som är anpassad att mottaga information från nämnda sensor (33, 35) och att avgöra om isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren (10, 15) och om så är fallet styra kylvätskepumpen så att den temporärt stängs av eller så att den cirkulerar ett reducerat flöde av kylvätska genom kylaren (10, 15) i förhållande till ett normalt flöde.
2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att nämnda sensor är en temperatursensor (33, 35) som är anpassad att avkänna en temperatur som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren (10, 15).
3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att styrenheten (31) är anpassad att styra kylvätskepumpen (27) så att den temporärt stängs av eller så att den cirkulerar ett reducerat flöde av kylvätska genom kylaren (10, 15) då den mottar ett parametervärde som underskrider ett nedre tröskelvärde (TI).
4. Arrangemang enligt krav 3, kännetecknat av att det nedre tröskelvärdet (T1) är satt med en marginal till ett kritiskt värde (TO) då isbildning sker i kylaren (10, 15) _
5. Arrangemang enligt krav 3 eller 4, kännetecknat av att styrenheten (31) är anpassad att styra kylvätskepumpen (27) så att den åter cirkulerar ett normalt flöde av kylvätska genom kylaren (10, 15) då den mottar ett parametervärde som överskrider ett övre tröskelvärde (Tz).
6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att kylvätskepumpen (27) är elektriskt driven. 10 15 13
7. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda lågtemperaturkylsystem innefattar ett kylarelement (24) där den cirkulerande kylvätskan kyls av luft med omgivningens temperatur.
8. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det innefattar en ytterligare kylare (9, 14) där det gasformiga mediet är anpassat att kylas i ett första steg av kylvätskan i ett högtemperaturkylsystem innan det gasformiga mediet leds till ovan nämnda kylare (10, 15) där det kyls i ett andra steg av kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet.
9. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda gasformiga medium är komprimerad luft som leds i en inloppsledning (8) till förbränningsmotorn (2).
10. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda gasformiga medium är återcirkulerande avgaser som leds i en returledning (11) till forbränningsmotorn (2).
SE0802031A 2008-09-25 2008-09-25 Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor SE533416C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0802031A SE533416C2 (sv) 2008-09-25 2008-09-25 Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor
CN2009801379686A CN102165162B (zh) 2008-09-25 2009-09-14 用于增压燃烧发动机的低温冷却***中的装置
EP09816521.0A EP2331801A4 (en) 2008-09-25 2009-09-14 Arrangement in a low-temperature cooling system for a supercharged combustion engine
US13/062,237 US8590494B2 (en) 2008-09-25 2009-09-14 Arrangement in a low-temperature cooling system for a supercharged combustion engine
PCT/SE2009/051017 WO2010036185A1 (en) 2008-09-25 2009-09-14 Arrangement in a low-temperature cooling system for a supercharged combustion engine
JP2011528980A JP5172017B2 (ja) 2008-09-25 2009-09-14 過給式内燃機関用の低温冷却システムにおける装置
BRPI0913166A BRPI0913166A2 (pt) 2008-09-25 2009-09-14 arranjo em um sistema de resfriamento a baixa temperatura para um motor de combustão supercarregado

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0802031A SE533416C2 (sv) 2008-09-25 2008-09-25 Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0802031A1 true SE0802031A1 (sv) 2010-03-26
SE533416C2 SE533416C2 (sv) 2010-09-21

Family

ID=42059948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0802031A SE533416C2 (sv) 2008-09-25 2008-09-25 Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8590494B2 (sv)
EP (1) EP2331801A4 (sv)
JP (1) JP5172017B2 (sv)
CN (1) CN102165162B (sv)
BR (1) BRPI0913166A2 (sv)
SE (1) SE533416C2 (sv)
WO (1) WO2010036185A1 (sv)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE534872C2 (sv) * 2010-04-26 2012-01-31 Scania Cv Ab Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor
US9004046B2 (en) * 2012-11-08 2015-04-14 Ford Global Technologies, Llc System and method to identify ambient conditions
US8974346B2 (en) 2012-11-08 2015-03-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system to control vehicle operation
GB2509737A (en) * 2013-01-11 2014-07-16 Gm Global Tech Operations Inc Exhaust gas recirculation (EGR) system with active control of EGR coolant temperature
KR101601088B1 (ko) * 2013-12-23 2016-03-09 현대자동차주식회사 엔진 냉각 시스템
KR101755838B1 (ko) 2015-09-09 2017-07-07 현대자동차주식회사 엔진 예열장치 및 그 예열방법
SE540918C2 (en) * 2016-01-15 2018-12-18 Scania Cv Ab A method for controlling a cooling system delivering coolant to heat exchanger in a vehicle
JP2017137828A (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 いすゞ自動車株式会社 吸気温度制御システム
JP6958196B2 (ja) * 2017-09-29 2021-11-02 いすゞ自動車株式会社 冷却システム
DE102018113395A1 (de) * 2018-06-06 2019-12-12 Man Energy Solutions Se Kühlsystem einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58150022A (ja) * 1982-03-02 1983-09-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気冷却装置
DE4104093A1 (de) * 1991-02-11 1992-08-13 Behr Gmbh & Co Kuehlanlage fuer ein fahrzeug mit verbrennungsmotor
US6244256B1 (en) * 1999-10-07 2001-06-12 Behr Gmbh & Co. High-temperature coolant loop for cooled exhaust gas recirculation for internal combustion engines
US6230668B1 (en) * 2000-05-22 2001-05-15 General Electric Company Locomotive cooling system
US6530347B2 (en) * 2000-09-18 2003-03-11 Denso Corporation Cooling apparatus for liquid-cooled internal combustion engine
KR100389698B1 (ko) * 2000-12-11 2003-06-27 삼성공조 주식회사 고/저온 수냉식 냉각시스템
EP1270895A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-02 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Ladelufttemperaturkontrolle für Motoren mit Ladeluftkühler
DE10335567A1 (de) * 2003-07-31 2005-03-10 Behr Gmbh & Co Kg Kreislaufanordnung zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Kreislaufanordnung
SE526821C2 (sv) * 2004-03-31 2005-11-08 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
SE527479C2 (sv) * 2004-05-28 2006-03-21 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
CN100573017C (zh) * 2004-10-07 2009-12-23 贝洱两合公司 气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器
SE528621C2 (sv) * 2005-05-18 2006-12-27 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
JP2007040141A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Toyota Motor Corp Egrクーラシステム
SE529731C2 (sv) * 2006-03-21 2007-11-06 Scania Cv Ab Kylararrangemang hos ett fordon
SE0602517L (sv) * 2006-11-27 2008-04-08 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
SE530583C2 (sv) * 2006-11-29 2008-07-08 Scania Cv Ab Kylararrangemang hos ett fordon
SE0602837L (sv) * 2006-12-29 2008-05-20 Valeo Engine Cooling Ab Hög-/lågtemperaturvattenkylsystem med en vattenkyld laddluftkylare för en förbränningsmotor och en fyrvägsventil för ett sådant system
FR2924756A1 (fr) * 2007-12-05 2009-06-12 Renault Sas Vehicule automobile comprenant un circuit de gaz recircules, et procede de mise en oeuvre
EP2096276A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-02 Behr GmbH & Co. KG Method for the control of an engine supercharging system, control system, computer programm product, storage medium and an engine supercharging system

Also Published As

Publication number Publication date
SE533416C2 (sv) 2010-09-21
CN102165162A (zh) 2011-08-24
JP2012503740A (ja) 2012-02-09
US8590494B2 (en) 2013-11-26
BRPI0913166A2 (pt) 2016-01-12
CN102165162B (zh) 2013-06-05
EP2331801A4 (en) 2017-06-28
EP2331801A1 (en) 2011-06-15
US20110162596A1 (en) 2011-07-07
JP5172017B2 (ja) 2013-03-27
WO2010036185A1 (en) 2010-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE0802031A1 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
EP2262991B1 (en) Arrangement at a supercharged internal combustion engine
EP2262990B1 (en) Arrangement at a supercharged internal combustion engine
EP2286068B1 (en) Cooling arrangement for a supercharged internal combustion engine
EP2324221B1 (en) Cooling arrangement for a supercharged combustion engine
KR20190045592A (ko) 이지알 쿨러를 구비한 엔진 냉각시스템
SE536283C2 (sv) Arrangemang och förfarande för att kyla kylvätska i ett kylsystem i ett fordon
SE530239C2 (sv) Kylararrangemang hos ett fordon
JP4288200B2 (ja) 高、低温冷却系を備えた内燃機関
CN111102060B (zh) 增压发动机***及其冷凝控制方法
SE1050444A1 (sv) Arrangemang och förfarande för att värma kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem
SE527481C2 (sv) Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
RU155350U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением со вторичным контуром
CN220336970U (zh) 进气热管理***、增压发动机以及车辆
RU177204U1 (ru) Автоматическая система регулирования температуры наддувочного воздуха двс
JP2018100633A (ja) 冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed