SE519324C2 - Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquid - Google Patents
Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquidInfo
- Publication number
- SE519324C2 SE519324C2 SE0102293A SE0102293A SE519324C2 SE 519324 C2 SE519324 C2 SE 519324C2 SE 0102293 A SE0102293 A SE 0102293A SE 0102293 A SE0102293 A SE 0102293A SE 519324 C2 SE519324 C2 SE 519324C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- charge air
- coolant
- air cooler
- engine
- coolant flow
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F01P7/00—Controlling of coolant flow
- F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
- F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
- F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
-
- 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
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Compressor (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
20 25 30 35 519 524 n a « c o ~ .. 2 lastbil är begränsad och knappast kan ökas måste det ökade kylbehovet tillgodoses genom en ökad effekt- förbrukning i kylfläkten. 20 25 30 35 519 524 n a «c o ~ .. 2 truck is limited and can hardly be increased, the increased cooling demand must be met by an increased power consumption in the cooling fan.
EP O 496 085 beskriver ett sätt att kyla laddluft i tvà steg. I ett första steg kyls laddluften med hela kyl- vattenflödet från motorn. Sensorer känner sedan av kyl- behovet och kan koppla in eller ur ett andra steg i vilket laddluften kyls med omgivningsluft.EP 0 496 085 describes a method of cooling charge air in two steps. In a first step, the charge air is cooled with the entire cooling water flow from the engine. Sensors then sense the need for cooling and can switch on or off a second stage in which the charging air is cooled with ambient air.
FR 2 661 953 beskriver ett sätt att kyla laddluft i två steg. I ett första steg kyls laddluften med kylvatten som tas i en krets från en speciellt utformad kylvatten- pump. Det uppvärmda kylvattnet från det första steget àterförs sedan till kylvattenpumpen och pumpas till motorn.FR 2 661 953 describes a method of cooling charge air in two steps. In a first step, the charging air is cooled with cooling water taken in a circuit from a specially designed cooling water pump. The heated cooling water from the first stage is then returned to the cooling water pump and pumped to the engine.
GB 2 023 797 beskriver ett sätt att kyla laddluft i två steg. I ett första steg kyls laddluften av en kylare som kyls med kylvätska från en kylvattenpump. Den mängd kylvätska som skall passera den första laddluftkylaren styrs av en termostat. I ett andra steg kyls laddluften av omgivningsluft.GB 2 023 797 describes a method of cooling charge air in two steps. In a first step, the charge air is cooled by a cooler that is cooled with coolant from a cooling water pump. The amount of coolant to pass through the first charge air cooler is controlled by a thermostat. In a second step, the charging air is cooled by ambient air.
De ovan beskrivna sätten har den nackdelen att de kräver stor kylvattenkapacitet, ger stort tryckfall i kylvattenkretsen och/eller kräver komplicerad styrning av flödet till den vätskekylda första laddluftkylaren.The methods described above have the disadvantage that they require a large cooling water capacity, give a large pressure drop in the cooling water circuit and / or require complicated control of the flow to the liquid-cooled first charge air cooler.
Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en kylanordning för kylning av laddluft i en motor, vilken kylanordning är enkel och har làg effektförbrukning.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is thus to provide a cooling device for cooling charge air in an engine, which cooling device is simple and has low power consumption.
Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en kylanordning, som är av det inledningsvis angivna slaget och kännetecknas av att nämnda andra kylvätskeflöde är åtminstone 50% större än det kylvätskeflöde vid vilket kylvätskan av laddluften skulle bringas att koka i den första laddluftkylaren men är maximalt ca 35 6 av nämnda första kylvätskeflöde. aajn» 10 15 20 25 30 35 I I nu . , u ' 'I en ' " 'I o. nn- --I == 1 : -- ---"-:.~ "' 0» s n a "" ° I- ø - f ~ o n .n On nu a. .This object is achieved according to the invention with a cooling device, which is of the type indicated initially and is characterized in that said second coolant flow is at least 50% greater than the coolant flow at which the coolant of the charge air would be made to boil in the first charge air cooler but is maximum about 6 of said first coolant flow. aajn »10 15 20 25 30 35 I I nu. , u '' I en '"' I o. nn- --I == 1: - ---" - :. ~ "'0» sna "" ° I- ø - f ~ on .n On nu a.
I o Q . I v o ' I a 4 ,, .n "#200 p v u 1 a o u c c n. 3 Företrädesvis utgör det andra kylvätskeflödet ett delflöde av det första kylvätskeflödet. Detta ger den fördelen att ett gemensamt kylvätskesystem kan användas för kylning av såväl motorn som den första laddluft- kylaren. Vidare är det även möjligt att làta kylvätskan transporteras till motorn och den första laddluftkylaren av en gemensam kylvätskepump, vilket minskar komplexitet- en.I o Q. I vo 'I a 4 ,, .n "# 200 pvu 1 aoucc n. 3 Preferably, the second coolant flow constitutes a partial flow of the first coolant flow. Furthermore, it is also possible to have the coolant transported to the engine and the first charge air cooler by a common coolant pump, which reduces the complexity.
Den första laddluftkylarens tryckfall på laddluft- sidan är lämpligen maximalt 4000 Pa i den driftpunkt där motorn utvecklar sin maximala effekt. Det övertryck som byggs upp i laddluften av en kompressor skall i största möjliga mån bibehàllas vid laddluftens införing i motorn.The pressure drop of the first charge air cooler on the charge air side is suitably a maximum of 4000 Pa at the operating point where the engine develops its maximum power. The overpressure that builds up in the charge air of a compressor must be maintained as far as possible when the charge air is introduced into the engine.
Tryckfallet på laddluftsidan är lämpligen totalt maximalt ca 13000 Pa då motorn utvecklar maxeffekt. En andra ladd- luftkylare, som kyls av omgivningsluft och som är lämplig att placera i fronten pà ett transportfordon har ett tryckfall av ca 9000 Pa, varför tryckfallet i den första laddluftkylaren bör vara maximalt ca 4000 Pa för att inte orsaka omfattande ombyggnader av motorrummet.The pressure drop on the charge air side is suitably a total of a maximum of approx. 13000 Pa as the engine develops maximum power. A second charge air cooler, which is cooled by ambient air and which is suitable for placement in the front of a transport vehicle, has a pressure drop of approx. 9000 Pa, so the pressure drop in the first charge air cooler should be a maximum of approx. 4000 Pa so as not to cause extensive engine compartment rebuilds.
Den första laddluftkylaren har företrädesvis en laddluftkyleffekt av mer än 5 kW/dm3 kylarvolym då motorn utvecklar maximal effekt och då den till den första ladd- luftkylaren ingående laddluften har en temperatur av 200-270°C. Den första laddluftkylaren bör vara hög- effektiv, dvs ha en god kylande effekt på laddluften men samtidigt ta mycket liten plats, då det ofta är mycket trängt i ett transportfordons motorrum.The first charge air cooler preferably has a charge air cooling power of more than 5 kW / dm3 radiator volume when the engine develops maximum power and when the charge air included in the first charge air cooler has a temperature of 200-270 ° C. The first charge air cooler should be highly efficient, ie have a good cooling effect on the charge air but at the same time take up very little space, as it is often very crowded in a transport vehicle's engine compartment.
Företrädesvis är den första laddluftkylaren anordnad att kyla laddluften till en temperatur under 200°C vid såväl motorns maxmoment som motorns maxeffekt. Den van- ligaste typen av andra laddluftkylare, som är avsedd att med hjälp av omgivningsluft kyla laddluften, är fram- ställd med ett inlopp av gjuten aluminium. Detta inlopp utsätts för höga temperaturer och tryck och kraftiga vibrationer. Vid temperaturer över ca 200°C sjunker aluminiumets hàllfasthet snabbt, varför inloppets gods- »naaa 10 15 20 25 30 35 519 z 2 4%* - .- '- 4 tjocklek måste ökas väsentligt för att uppnå önskad livs- längd. Dà laddluften i den första laddluftkylaren kyls till en temperatur under 200°C, är det dock möjligt att använda en konventionell laddluftkylare sàsom andra laddluftkylare, utan att dess livslängd minskar.Preferably, the first charge air cooler is arranged to cool the charge air to a temperature below 200 ° C at both the maximum torque of the engine and the maximum power of the engine. The most common type of second charge air cooler, which is intended to cool the charge air with the help of ambient air, is made with an inlet of cast aluminum. This inlet is exposed to high temperatures and pressures and strong vibrations. At temperatures above about 200 ° C, the strength of the aluminum drops rapidly, so that the goodness of the inlet must be significantly increased in order to achieve the desired service life. However, since the charge air in the first charge air cooler is cooled to a temperature below 200 ° C, it is possible to use a conventional charge air cooler such as other charge air coolers, without reducing its service life.
Enligt en föredragen utföringsform är motorn och den första laddluftkylaren kopplade i serie med avseende pà kylvätskecirkulationen. En stor fördel med detta är att hela kylvätskeflödet passerar motorn, varigenom maximal kylning av denna àstadkommes. Än mer föredraget är att den första laddluftkylaren är kopplad efter motorn med avseende pà kylvätskecirkulationen. I detta fall passerar hela kylvätskeflödet med den lägsta kylvätsketemperaturen motorn, något som är viktigt för att öka livslängden för motorns olja.According to a preferred embodiment, the engine and the first charge air cooler are connected in series with respect to the coolant circulation. A great advantage of this is that the entire coolant flow passes the engine, whereby maximum cooling of this is achieved. Even more preferably, the first charge air cooler is connected to the engine with respect to the coolant circulation. In this case, the entire coolant flow with the lowest coolant temperature passes the engine, which is important to increase the life of the engine oil.
Enligt en annan föredragen utföringsform är motorn och den första laddluftkylaren parallellkopplade med av- seende pà kylvätskecirkulationen. Vid denna utföringsform kyls såväl motorn som den första laddluftkylaren med en kylvätska med lägsta temperatur, vilket ger en effektiv kylning.According to another preferred embodiment, the engine and the first charge air cooler are connected in parallel with respect to the coolant circulation. In this embodiment, both the engine and the first charge air cooler are cooled with a coolant with the lowest temperature, which provides efficient cooling.
Lämpligen är ett rörledningssystem för cirkulation av kylvätska utformat på sådant sätt, att nämnda delflöde av nämnda första kylvätskeflöde kommer att utgöra en väsentligen konstant fraktion av det första kylvätske- flödet oavsett motorns belastning och varvtal, varvid rörledningssystemet är fritt från rörliga delar för styrning av nämnda delflöde. Få rörliga delar ger làg kostnad för tillverkning och underhåll samt mindre risk för driftstörningar. Rörledningssystemet ges lämpligen en sådan utformning att rörledningssystemets tryckfall med- för att en lämplig andel av kylvätskan passerar genom den första laddluftkylaren sàväl vid làgt totalt kylvätske- flöde som vid högt totalt kylvätskeflöde.Suitably a coolant circulation pipeline system is designed in such a way that said partial flow of said first coolant flow will constitute a substantially constant fraction of the first coolant flow regardless of the engine load and speed, the pipeline system being free of moving parts for controlling said coolant. partial flow. Few moving parts provide low cost for manufacturing and maintenance as well as less risk of malfunctions. The pipeline system is suitably designed in such a way that the pressure drop of the pipeline system means that a suitable proportion of the coolant passes through the first charge air cooler both at low total coolant flow and at high total coolant flow.
Vid en föredragen utföringsform har motorn ett rör- ledningssystem för cirkulation av kylvätska och en i detta rörledningssystem ingående huvudtermostat, som är 10 15 20 25 30 35 519 5 inrättad att i beroende av det första kylvätskeflödets temperatur föra en andel, som kan variera mellan 0 och 100%, av det första kylvätskeflödet till en radiator, som kyls av omgivningsluft, varvid motorn och den första laddluftkylaren båda befinner sig i den del av rör- ledningssystemet i vilken kylvätskeflödets storlek är väsentligen opàverkad av huvudtermostaten. Vid start av motorn kan huvudtermostaten under lång tid stà i ett läge där radiatorn är helt eller delvis frànkopplad. Ladd- luften värms dock upp fort, varför det är en stor fördel att den första laddluftkylaren redan vid start är in- kopplad i kylkretsen och tar emot kylvätska, dels för att redan fràn början åstadkomma kylning av laddluften, dels för att minska risken att kylvätskan kokar i den första laddluftkylaren. En ytterligare fördel är att kylvätskan, tack vare att den värms av laddluften, värms fortare vilket gör att motorn snabbare när arbetstemperatur med minskade emissioner som följd.In a preferred embodiment, the engine has a pipeline system for circulating coolant and a main thermostat included in this pipeline system, which is arranged to carry a proportion which can vary between 0 depending on the temperature of the first coolant flow. and 100%, of the first coolant flow to a radiator cooled by ambient air, the engine and the first charge air cooler both being in the part of the pipeline system in which the size of the coolant flow is substantially unaffected by the main thermostat. When starting the engine, the main thermostat can be in a position for a long time where the radiator is completely or partially switched off. However, the charge air heats up quickly, so it is a great advantage that the first charge air cooler is already connected to the cooling circuit at the start and receives coolant, partly to achieve cooling of the charge air from the beginning, partly to reduce the risk of the coolant boils in the first charge air cooler. An additional advantage is that the coolant, thanks to the fact that it is heated by the charging air, heats up faster, which means that the engine reaches working temperature faster with reduced emissions as a result.
Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att under utnyttjande av en kylanord- ning kyla laddluft fràn en kompressor i en motor, vilket sätt är enkelt och medför en làg effektförbrukning.Another object of the present invention is to provide a method of cooling charge air from a compressor in an engine while using a cooling device, which method is simple and results in a low power consumption.
Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med ett sätt att under utnyttjande av en kylanordning kyla ladd- luft från en kompressor i en motor, i vilken ett första kylvätskeflöde àstadkommes för kylning av motorn, vilken kylanordning har en första laddluftkylare, som kyls med hjälp av ett andra kylvätskeflöde, och en andra laddluft- kylare, som kyls med hjälp av omgivningsluft, varvid laddluften först förs genom den första laddluftkylaren och sedan genom den andra laddluftkylaren för att där- efter införas i motorn, vilket sätt kännetecknas av att det andra kylvätskeflödet, som förs genom den första laddluftkylaren, är åtminstone 50% större än det kyl- vätskeflöde vid vilket kylvätskan av laddluften skulle bringas att koka i den första laddluftkylaren men är maximalt ca 35 % av nämnda första kylvätskeflöde. 10 15 20 25 30 35 519 324 « a - . ., 6 Enligt ett föredraget sätt genomförs följande steg: att det första kylvätskeflödet förs genom motorn, att ett delflöde av det första kylvätskeflödet sedan avdelas för att i form av det andra kylvätskeflödet föras genom den första laddluftkylaren, och att det återstående delflödet av det första kyl- vätskeflödet och det andra kylvätskeflödet sammanförs och sedan leds till en i en kylvätskekrets anordnad huvud- termostat.This object is achieved according to the invention with a method of cooling charge air from a compressor in an engine using a cooling device, in which a first coolant flow is provided for cooling the engine, which cooling device has a first charge air cooler, which is cooled by means of a second coolant flow, and a second charge air cooler, which is cooled by means of ambient air, the charge air first passing through the first charge air cooler and then through the second charge air cooler to be subsequently introduced into the engine, which method is characterized in that the second coolant flow passed through the first charge air cooler, is at least 50% greater than the coolant flow at which the coolant of the charge air would be brought to boil in the first charge air cooler but is at most about 35% of said first coolant flow. 10 15 20 25 30 35 519 324 «a -. According to a preferred method, the following steps are performed: that the first coolant flow is passed through the engine, that a partial flow of the first coolant flow is then separated to be passed through the first charge air cooler in the form of the second coolant flow, and that the remaining partial flow of the first the coolant flow and the other coolant flow are combined and then led to a main thermostat arranged in a coolant circuit.
Vid hög belastning kommer motorn att kylas av största möjliga mängd kylvatten och vid lägsta till- gängliga temperatur. Vid start kommer den första ladd- luftkylaren att värma upp kylvattnet så att motorn snabbare nàr sin arbetstemperatur.At high loads, the engine will be cooled by the largest possible amount of cooling water and at the lowest available temperature. At start-up, the first charge air cooler will heat the cooling water so that the engine reaches its operating temperature faster.
Enligt ett annat föredraget sätt genomförs följande steg: att det första kylvätskeflödet delas i tvà del- flöden, att det ena av dessa delflöden förs genom motorn, att det andra av dessa delflöden utnyttjas som nämnda andra kylvätskeflöde och förs genom den första laddluftkylaren, och att de två delflödena sammanförs och sedan leds till en i en kylvätskekrets anordnad huvudtermostat.According to another preferred method, the following steps are performed: that the first coolant flow is divided into two partial flows, that one of these partial flows is passed through the engine, that the other of these partial flows is used as said second coolant flow and passed through the first charge air cooler, and that the two substreams are combined and then led to a main thermostat arranged in a coolant circuit.
Vid hög belastning kommer såväl laddluftkylaren som motorn att kylas av kylvätska vid lägsta möjliga tempera- tur, vilket ger en god drivande kraft i kylförloppet. Vid start kommer den första laddluftkylaren att värma upp kylvattnet sà att motorn snabbare när sin arbetstempera- tur.At high loads, both the charge air cooler and the engine will be cooled by coolant at the lowest possible temperature, which provides a good driving force in the cooling process. At start-up, the first charge air cooler will heat the cooling water so that the engine reaches its operating temperature faster.
Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas ytterligare med hjälp av ett par utföringsexempel och under hänvisning till bifogade ritningar.Brief Description of the Drawings The invention will be further described in the following by means of a couple of exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Fig 1 visar schematiskt en första utföringsform av en kylanordning enligt föreliggande uppfinning. »v-n. 10 15 20 25 30 35 Ü Ü IOI I I I 'W i - 21 11.' ' ' H .". ." _" v. . - :n nu .. 2 1 z I un. :'"° 0 v o u I I uu o ° I ' 0 n 'u- ',,' ' I n o n . .' ' ' 0 .u n n ' a » | | a n. 7 Fig 2 visar schematiskt en andra utföringsform av en kylanordning enligt föreliggande uppfinning.Fig. 1 schematically shows a first embodiment of a cooling device according to the present invention. »V-n. 10 15 20 25 30 35 Ü Ü IOI I I I 'W i - 21 11.' ' ' HRS .". ." _ "v.. -: n nu .. 2 1 z I un.: '" ° 0 v o u I I uu o ° I' 0 n 'u-' ,, '' I n o n. . ' '' 0 .u n n 'a »| | a n. 7 Fig. 2 schematically shows a second embodiment of a cooling device according to the present invention.
Fig 3 visar en första laddluftkylare för användning i en kylanordning enligt föreliggande uppfinning.Fig. 3 shows a first charge air cooler for use in a cooling device according to the present invention.
Fig 4 är ett diagram och visar ett exempel pà en värmebalans som uppmätts vid användning av kylanordningen enligt fig 1.Fig. 4 is a diagram showing an example of a heat balance measured using the cooling device according to Fig. 1.
Fig 5 är ett diagram och visar de kylvätsketempera- turer som uppmätts vid exemplet i fig 4.Fig. 5 is a graph showing the coolant temperatures measured in the example of Fig. 4.
Fig 6 är ett digram och visar de laddlufttempera- turer som uppmätts vid exemplet i fig 4.Fig. 6 is a diagram showing the charge air temperatures measured in the example of Fig. 4.
Fig 7 är ett diagram och visar tryckfallet i kyl- vätskan som funktion av kylvätskeflödet för en första laddluftkylare som används i exemplet i fig 4.Fig. 7 is a diagram showing the pressure drop in the coolant as a function of the coolant flow for a first charge air cooler used in the example of Fig. 4.
Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar en första utföringsform av en kyl- anordning enligt uppfinningen i en drivenhet 1 för en lastbil. Kylanordningen kyler laddluft som via en ledning 2 förts till en kompressor 3. Kylanordningen har en första laddluftkylare 4 och en andra laddluftkylare 5.Description of preferred embodiments Fig. 1 shows a first embodiment of a cooling device according to the invention in a drive unit 1 for a truck. The cooling device cools charge air which is fed via a line 2 to a compressor 3. The cooling device has a first charge air cooler 4 and a second charge air cooler 5.
Laddluften leds via en ledning 6 från kompressorn 3 till den första laddluftkylaren 4. Den däri kylda laddluften leds sedan via en ledning 7 till den andra laddluft- kylaren 5. Den andra laddluftkylaren 5 har ett inlopp 5a för laddluft, vilket är framställt av ett gjutet aluminiumämne. Från den andra laddluftkylaren 5 leds laddluften via en ledning 8 till en motor 9, såsom en dieselmotor. I motorn 9 alstras avgaser som via en led- ning 10 leds till en avgasturbin 11, som via en axel 12 driver kompressorn 3. Avgaserna förs via en ledning 13 till ett ej visat efterbehandlingssystem, som innefattar exempelvis ljuddämpning och avgasrening.The charge air is led via a line 6 from the compressor 3 to the first charge air cooler 4. The charge air cooled therein is then led via a line 7 to the second charge air cooler 5. The second charge air cooler 5 has an inlet 5a for charge air, which is made of a cast aluminum blank. From the second charge air cooler 5, the charge air is led via a line 8 to an engine 9, such as a diesel engine. In the engine 9, exhaust gases are generated which are led via a line 10 to an exhaust turbine 11, which via a shaft 12 drives the compressor 3. The exhaust gases are fed via a line 13 to a finishing system (not shown), which includes, for example, sound attenuation and exhaust purification.
En kylvätskepump 14, som drivs av motorn 9, pumpar ett första kylvätskeflöde m1 via en ledning 15 till motorn 9. Kylvätskan kyler motorn 9 och leds sedan ut ur motorn 9 via en ledning 16. Kylvätskeflödet i ledningen 16 delas upp i ett första delflöde, som leds i en bypass- Iupnp 10 15 20 25 30 35 519 324 -non g en o nu « o n ua c - u oo n 8 ledning 17, och ett andra delflöde i form av ett andra kylvätskeflöde m2 som leds till den första laddluft- kylaren 4 via en ledning 18. I denna första utföringsform är således den första laddluftkylaren 4 kopplad i serie efter motorn 9 med avseende på kylvätskecirkulationen.A coolant pump 14, driven by the engine 9, pumps a first coolant flow m1 via a line 15 to the engine 9. The coolant cools the engine 9 and is then led out of the engine 9 via a line 16. The coolant flow in the line 16 is divided into a first partial flow. which is led in a bypass- Iupnp 10 15 20 25 30 35 519 324 -unon g en o nu «on ua c - u oo n 8 line 17, and a second partial flow in the form of a second coolant flow m2 which is led to the first charging air the cooler 4 via a line 18. In this first embodiment, the first charge air cooler 4 is thus connected in series after the engine 9 with respect to the coolant circulation.
Det andra kylvätskeflödet m2 lämnar den första ladd- luftkylaren 4 via en ledning 19 och sammanförs med det första delflödet i en punkt 20. Det sålunda sammanförda kylvätskeflödet förs via en ledning 20a till en huvud- termostat 21. Huvudtermostaten 21 är anordnad att känna av kylvätskans temperatur. Då kylvätskans temperatur är låg, termostaten 21 att leda huvuddelen av eller hela kyl- vätskeflödet via en ledning 22 tillbaka till kylvätske- pumpen 14. Då kylvätskans temperatur stiger kommer huvud- exempelvis vid start av motorn 9, kommer huvud- termostaten 21 att leda åtminstone en del av kylvätske- flödet till en radiator 23 via en ledning 24. I radiatorn 23 kyls kylvätskan av ett flöde 25 av omgivningsluft som sugs genom radiatorn 23 med hjälp av en kylfläkt 26 som drivs av motorn 9. Den i radiatorn 23 kylda kylvätskan leds via en ledning 27 till kylvätskepumpen 14.The second coolant flow m2 leaves the first charge air cooler 4 via a line 19 and is connected to the first partial flow at a point 20. The coolant flow thus combined is led via a line 20a to a main thermostat 21. The main thermostat 21 is arranged to sense the coolant temperature. When the temperature of the coolant is low, the thermostat 21 to direct the main part or all of the coolant flow via a line 22 back to the coolant pump 14. When the temperature of the coolant rises, the main thermostat 21 will lead at least at the start of the engine 9, for example a part of the coolant flow to a radiator 23 via a line 24. In the radiator 23 the coolant is cooled by a flow 25 of ambient air which is sucked through the radiator 23 by means of a cooling fan 26 which is driven by the motor 9. The coolant cooled in the radiator 23 is led via a line 27 to the coolant pump 14.
Placeringen av såväl motorn 9 som den första ladd- luftkylaren 4 pà samma sida om (uppströms) huvud- termostaten 21 ger flera fördelar. En viktig aspekt är att det säkerställs att kylvätska alltid kommer att passera genom laddluftkylaren 4, även då kylvätskan är kall och huvudtermostaten 21 därför inte släpper fram någon eller endast lite kylvätska till radiatorn 23. Då de i laddluftsystemet ingående komponenternas massa är mindre än motorns 9 massa kommer laddluften snabbare upp i arbetstemperatur och kräver därför omedelbart vid start av lastbilen att kylvätskan cirkuleras att inte koka i laddluftkylaren 4. Det värme som därvid överförs från laddluften till kylvätskan medför att motorn 9 snabbare kan komma upp i arbetstemperatur med minskade emissioner som följd, eftersom huvudtermostaten 21 vid start återför huvuddelen av kylvätskan, som delvis värmts upp av den nun-ou o v nunnan 10 15 20 25 30 35 519 324 9 första laddluftkylaren 4, direkt till motorn 9, dvs inte via radiatorn 23.The location of both the engine 9 and the first charge air cooler 4 on the same side of the (upstream) main thermostat 21 provides several advantages. An important aspect is that it is ensured that coolant will always pass through the charge air cooler 4, even when the coolant is cold and the main thermostat 21 therefore does not release any or only a little coolant to the radiator 23. As the mass of the components included in the charge air system is less than the engine 9 mass, the charge air rises to working temperature more quickly and therefore requires immediately at the start of the truck that the coolant circulates not to boil in the charge air cooler 4. The heat which is transferred from the charge air to the coolant means that the engine 9 can reach working temperature faster with reduced emissions as a result. since the main thermostat 21 at start-up returns the main part of the coolant, which is partly heated by the nun-ou ov nunn 10 10 20 20 25 30 35 519 324 9 first charge air cooler 4, directly to the engine 9, i.e. not via the radiator 23.
Den andra laddluftkylaren 5 kyls av flödet 25 av omgivningsluft innan detta flöde 25 kyler radiatorn 23.The second charge air cooler 5 is cooled by the flow 25 of ambient air before this flow 25 cools the radiator 23.
Fig 2 visar en andra utföringsform av en kyl- anordning enligt uppfinningen i en drivenhet 1 för en lastbil. Denna utföringsform skiljer sig fràn den i fig 1 visade utföringsformen väsentligen endast avseende det sätt pà vilket kylvätska tillförs den första laddluft- kylaren 4. Sålunda delas det första kylvätskeflödet ml, som lämnar kylvätskepumpen 14 via en ledning 15, upp i ett första delflöde, leds till och ett andra delflöde, som bildar det andra kylvätskeflödet m2 och som via en ledning 18' leds till den första laddluftkylaren 4. Det första delflödet kyler motorn 9 och lämnar sedan motorn 9 via en ledning 16'.Fig. 2 shows a second embodiment of a cooling device according to the invention in a drive unit 1 for a truck. This embodiment differs from the embodiment shown in Fig. 1 essentially only in the manner in which coolant is supplied to the first charge air cooler 4. Thus, the first coolant flow ml, which leaves the coolant pump 14 via a line 15, is led up into a first partial flow, and a second partial flow, which forms the second coolant flow m2 and which is led via a line 18 'to the first charge air cooler 4. The first partial flow cools the engine 9 and then leaves the engine 9 via a line 16'.
Det andra delflödet lämnar den första laddluftkylaren 4 Det första och det andra delflödet som via en ledning 15' motorn 9, via en ledning l9'. sammanförs i en gemensam punkt 20' och förs sedan via en ledning 20a till huvudtermostaten 21. I denna andra ut- föringsform är motorn 9 och den första laddluftkylaren 4 säledes kopplade parallellt med avseende på kylvätske- cirkulationen. Denna utföringsform har fördelar då ett visst överskott av kylvätska utöver motorns 9 behov finns tillgängligt och dä det är önskvärt att den kylvätska som kyler den första laddluftkylaren 4 har så làg temperatur som möjligt.The second subflow leaves the first charge air cooler 4 The first and the second subflow as via a line 15 'the engine 9, via a line l9'. are brought together in a common point 20 'and then passed via a line 20a to the main thermostat 21. In this second embodiment, the engine 9 and the first charge air cooler 4 are thus connected in parallel with respect to the coolant circulation. This embodiment has advantages when a certain excess of coolant in addition to the needs of the engine 9 is available and when it is desirable that the coolant which cools the first charge air cooler 4 has as low a temperature as possible.
I fig 3 visas en första laddluftkylare 4, avsedd för en större lastbil. Den första laddluftkylaren 4, som är (”tube- in-shell”), har ett ytterhölje 30. Med ”högeffektiv” av- att en högeffektiv värmeväxlare av typen rör-i-hölje ses här att värmeväxlaren har en sådan utformning, den har en liten yttre volym och trots detta har förmåga att överföra en stor värmemängd frán laddluften till kyl- vätskan utan att medföra stort tryckfall i laddluft- flödet. ||..| 10 15 20 25 30 35 519 324 lO Ytterhöljet 30 uppbär med hjälp av en tätande gavel- plåt (ej visad i fig 3) ett antal tuber 31 (av vilka endast ett fåtal visas i fig 3) och bildar samtidigt ett utrymme 32 för kylvätskan. Kylvätskan tillförs den första laddluftkylaren 4 via ett inlopp 33. Inloppet 33 är an- slutet till den ledning 18 eller 18' (se fig 1 resp 2) som leder kylvätska till laddluftkylaren 4. Kylvätskan leds sedan in i det utrymme 32 som bildas i ytterhöljet 30 mellan tuberna 31 och förs mot ett utlopp 34. Utloppet 34 är anslutet till den ledning 19 eller 19' (se fig 1 resp 2) som leder kylvätska fràn laddluftkylaren 4.Fig. 3 shows a first charge air cooler 4, intended for a larger truck. The first charge air cooler 4, which is ("tube-in-shell"), has an outer casing 30. With "high-efficiency" in that a high-efficiency heat exchanger of the tube-in-casing type is seen here that the heat exchanger has such a design, it has a small external volume and despite this has the ability to transfer a large amount of heat from the charge air to the coolant without causing a large pressure drop in the charge air flow. || .. | 10 15 20 25 30 35 519 324 10 The outer casing 30 supports by means of a sealing end plate (not shown in Fig. 3) a number of tubes 31 (of which only a few are shown in Fig. 3) and at the same time forms a space 32 for the coolant . The coolant is supplied to the first charge air cooler 4 via an inlet 33. The inlet 33 is connected to the line 18 or 18 '(see Figs. 1 and 2, respectively) which leads coolant to the charge air cooler 4. The coolant is then led into the space 32 formed in the outer casing. Between the tubes 31 and is directed towards an outlet 34. The outlet 34 is connected to the line 19 or 19 '(see Figs. 1 and 2, respectively) which conducts coolant from the charge air cooler 4.
Laddluften leds via ledningen 6 (se fig l och 2) in i tuberna 31 där den kyls av den i utrymmet 32 strömmande kylvätskan. Den kylda laddluften lämnar sedan den första laddluftkylaren 4 via ledningen 7.The charge air is led via line 6 (see Figs. 1 and 2) into the tubes 31 where it is cooled by the coolant flowing in the space 32. The cooled charge air then leaves the first charge air cooler 4 via the line 7.
Den första laddluftkylarens 4 tryckfall pà laddluft- sidan bör maximalt vara ca 4000 Pa, mer föredraget maxi- malt ca 3000 Pa i den driftpunkt i vilken motorn 9 ut- vecklar maxeffekt. Den andra laddluftkylaren 5 kan då tillåtas ha ett maximalt tryckfall av ca 9000 Pa, utan att alltför mycket av det av kompressorn 3 àstadkomna laddlufttrycket gàr förlorat.The pressure drop of the first charge air cooler 4 on the charge air side should be a maximum of approx. 4000 Pa, more preferably a maximum of approx. 3000 Pa at the operating point in which the engine 9 develops maximum power. The second charge air cooler 5 can then be allowed to have a maximum pressure drop of about 9000 Pa, without too much of the charge air pressure achieved by the compressor 3 being lost.
Den första laddluftkylarens 4 kyleffekt beräknas ur den totala volymen för värmeväxlaren (frànräknat anslut- ningsflänsar, inlopp och utlopp) och den mängd värme som kan överföras till laddluften dà temperaturen hos den till laddluftkylaren 4 ingående laddluften är 200-270°C och motorn utvecklar maxeffekt. Denna kyleffekt bör vara åtminstone 5 kW/dm3, mera föredraget åtminstone 7,5 kw/dm3.The cooling effect of the first charge air cooler 4 is calculated from the total volume of the heat exchanger (excluding connection flanges, inlets and outlets) and the amount of heat that can be transferred to the charge air when the temperature of the charge air to the charge air cooler 4 is 200-270 ° C. . This cooling power should be at least 5 kW / dm3, more preferably at least 7.5 kw / dm3.
Fig 4-7 visar exemplifierande kurvor för en kyl- anordning enligt den första utföringsformen (fig 1) av föreliggande uppfinning, vilken kylanordning installerats i en lastbil, som har en dieselmotor med en maxeffekt av ca 300 kW. I kylanordningen ingår en första laddluft- kylare 4 av den högeffektiva värmeväxlartyp som visas i fig 3. Den första laddluftkylaren 4 har i detta exempel 111.» lO 15 20 25 30 35 519 524 ll 168 tuber 31 av stàl med en innerdiameter av 6 mm och en ytterdiameter av 7 mm. Den första laddluftkylarens 4 ytterdiameter D är 150 mm och dess längd L (som är den- samma som tubernas 31 längd) är 250 mm. Den första ladd- luftkylarens 4 yttervolym enligt ovannämnda definition är sàledes endast 4,4 dm3.Figs. 4-7 show exemplary curves for a cooling device according to the first embodiment (Fig. 1) of the present invention, which cooling device is installed in a truck which has a diesel engine with a maximum power of about 300 kW. The cooling device includes a first charge air cooler 4 of the high-efficiency heat exchanger type shown in Fig. 3. The first charge air cooler 4 in this example has 111. » 10 15 20 25 30 35 519 524 ll 168 tubes 31 of steel with an inner diameter of 6 mm and an outer diameter of 7 mm. The outer diameter D of the first charge air cooler 4 is 150 mm and its length L (which is the same as the length of the tubes 31) is 250 mm. The outer volume of the first charge air cooler 4 according to the above definition is thus only 4.4 dm3.
Fig 4 visar värmeöverföringen R i radiatorn 23, värmeöverföringen F i den första laddluftkylaren 4 och värmeöverföringen S i den andra laddluftkylaren 5 i kW som funktion av förhållandet mellan det andra kylvätske- flödet m2 och det första kylvätskeflödet ml då motorn 9 utvecklar maxeffekt (med m2/ml = 0,2 avses att m2 är 20% av ml). Då det andra kylvätskeflödet m2 är 0 sker all värmeöverföring via radiatorn 23 och den andra laddluft- kylaren 5. Dà ett litet flöde m2, motsvarande endast ca 4% av det första kylvätskeflödet ml, förs genom den första laddluftkylaren 4, minskar den mängd värme som mäste kylas bort i den andra laddluftkylaren 5 överras- kande mycket. Samtidigt ökar den mängd värme som kyls bort i radiatorn 23.Fig. 4 shows the heat transfer R in the radiator 23, the heat transfer F in the first charge air cooler 4 and the heat transfer S in the second charge air cooler 5 in kW as a function of the ratio between the second coolant flow m2 and the first coolant flow ml when the engine 9 develops maximum power (with m2 / ml = 0.2 means that m2 is 20% of ml). When the second coolant flow m2 is 0, all heat transfer takes place via the radiator 23 and the second charge air cooler 5. When a small flow m2, corresponding to only about 4% of the first coolant flow ml, is passed through the first charge air cooler 4, the amount of heat must be cooled down in the second charge air cooler 5 surprisingly much. At the same time, the amount of heat cooled in the radiator 23 increases.
Ofta dimensioneras radiatorn 23 för tillräcklig kylning vid motorns 9 maxmoment, vilket för en diesel- motor i en lastbil ligger vid ett varvtal av ca 1100 rpm.The radiator 23 is often dimensioned for sufficient cooling at the maximum torque of the engine 9, which for a diesel engine in a truck is at a speed of approx. 1100 rpm.
Motorn 9 utvecklar sin maxeffekt vid ett varvtal av ca 1900 rpm. Värmeutvecklingen i motorn 9 är ofta lägre vid maxeffekt än vid maxmoment i förhållande till kyl- vätskans kylkapacitet eftersom kylvätskepumpen 14 och kylfläkten 26 vid motorns 9 maxeffekt arbetar vid höga varvtal (enär kylvätskepumpen 14 och kylfläkten 26 nor- malt drivs av motorn 9). Därmed kommer det ofta att finnas en överkapacitet för kylning i radiatorn 23 vid maxeffekt. Kompressorn 3 för laddluften utvecklar störst mängd värme vid maxeffekt och ger därmed den varmaste laddluften vid maxeffekt. Den första laddluftkylaren 4 kommer således att ge störst uppvärmning av kylvätskan vid just det lastfall (maxeffekt) där radiatorn 23 har bäst kapacitet att kyla kylvätskan. »|».- 10 15 20 25 30 35 519 324 12 Det framgår även av fig 4 att en ökning av det andra kylvätskeflödet m2 över ca 35% av det första kylvätske- flödet ml på överraskande vis ger en mycket begränsad ök- ning av värmeöverföringen i den första laddluftkylaren 4.The engine 9 develops its maximum power at a speed of about 1900 rpm. The heat development in the engine 9 is often lower at maximum power than at maximum torque in relation to the cooling capacity of the coolant because the coolant pump 14 and the cooling fan 26 at the engine 9 maximum power operate at high speeds (since the coolant pump 14 and cooling fan 26 are normally driven by the engine 9). Thus, there will often be an overcapacity for cooling in the radiator 23 at maximum power. The compressor 3 for the charging air develops the largest amount of heat at maximum power and thus provides the warmest charging air at maximum power. The first charge air cooler 4 will thus provide the greatest heating of the coolant at the very load case (maximum power) where the radiator 23 has the best capacity to cool the coolant. »|» .- 10 15 20 25 30 35 519 324 12 It also appears from Fig. 4 that an increase of the second coolant flow m2 over about 35% of the first coolant flow ml surprisingly gives a very limited increase of the heat transfer in the first charge air cooler 4.
Vid ett laddluftflöde av 0,6 kg/s vid maxeffekt för den ovannämnda dieselmotorn och ett andra kylvätskeflöde m2 som är ca 20 % av ml överförs såsom visas i fig 4 ca 29 kW i den första laddluftkylaren 4, vilket motsvarar en kyleffekc av 29 kw/4,4 dm3 = 6,6 kw/dnß. Tryckfailec avseende laddluften i den första laddluftkylaren 4 är då 3600 Pa.At a charge air flow of 0.6 kg / s at maximum power for the above-mentioned diesel engine and a second coolant flow m2 which is about 20% of ml, as shown in Fig. 4 about 29 kW is transmitted in the first charge air cooler 4, which corresponds to a cooling effect of 29 kw / 4.4 dm3 = 6.6 kw / dnß. Pressure failure regarding the charge air in the first charge air cooler 4 is then 3600 Pa.
Fig 5 visar kylvätskans temperatur AF efter den första laddluftkylaren 4 (dvs temperaturen i ledningen 19) samt temperaturen IR före radiatorn 23 (dvs i led- ningen 24) vid maxeffekt. Den aktuella kylvätskan inne- höll ca 50 vikt% glykol och resten vatten. Vid denna sammansättning och det aktuella trycket har kylvätskan en kokpunkt av ca ll4°C. Såsom framgår av fig 5, motsvarar denna temperatur ett andra kylvätskeflöde m2 som är ca 4% av det första kylvätskeflödet ml. I den första laddluft- kylaren 4, som är av högeffektiv typ, föreligger dock en risk för ojämn temperaturfördelning, ojämnt kylvätske- flöde och s k ”hotspots”. För att undvika lokal kokning bör flödet m2 vara åtminstone 50% större än flödet vid kokning, företrädesvis åtminstone dubbelt så stort som flödet vid kokning. I det fall som visas i fig 4-7 bör alltså det andra kylvätskeflödet m2 vara åtminstone 6%, företrädesvis åtminstone 8%, av det första kylvätske- flödet ml. Det andra kylvätskeflödet m2 är således åt- minstone 50% större än det flöde, räknat på jämn temperatur- och vätskefördelning utan ”hotspots” i den första laddluftkylaren 4, vid vilket kylvätskan av ladd- luften skulle bringas att koka i den första laddluft- kylaren 4. Det framgår även av fig 5 att temperaturen IR i den kylvätska som tillförs radiatorn 23 stiger något, från ca 86°C till ca 87,5°C, då den första laddluft- kylaren 4 kopplas in. Temperaturen i kylvätskan efter 10 15 20 25 30 35 519 324 13 radiatorn 23 (dvs i den kylvätska som via ledningen 15 leds till motorn 9) som radiatorn 23 vid motorns 9 maxeffekt har en över- stiger dock endast obetydligt efter- kapacitet för kylning.Fig. 5 shows the coolant temperature AF after the first charge air cooler 4 (ie the temperature in line 19) and the temperature IR before the radiator 23 (ie in line 24) at maximum power. The coolant in question contained about 50% by weight of glycol and the rest water. At this composition and the actual pressure, the coolant has a boiling point of about 114 ° C. As shown in Fig. 5, this temperature corresponds to a second coolant flow m2 which is about 4% of the first coolant flow ml. In the first charge air cooler 4, which is of the highly efficient type, however, there is a risk of uneven temperature distribution, uneven coolant flow and so-called “hotspots”. To avoid local boiling, the flow m2 should be at least 50% greater than the flow at boiling, preferably at least twice as large as the flow at boiling. Thus, in the case shown in Figs. 4-7, the second coolant flow m2 should be at least 6%, preferably at least 8%, of the first coolant flow ml. The second coolant flow m2 is thus at least 50% greater than the flow, calculated on an even temperature and liquid distribution without "hotspots" in the first charge air cooler 4, at which the coolant of the charge air would be made to boil in the first charge air cooler 4. It can also be seen from Fig. 5 that the temperature IR in the coolant supplied to the radiator 23 rises slightly, from about 86 ° C to about 87.5 ° C, when the first charge air cooler 4 is switched on. However, the temperature in the coolant after the radiator 23 (ie in the coolant which is led via the line 15 to the engine 9) which the radiator 23 has at the maximum power of the engine 9 exceeds, however, only an insignificant after-capacity for cooling.
Såsom visas i fig 6 åstadkommer den första ladd- luftkylaren 4 att temperaturen CAI hos den laddluft som leds till den andra laddluftkylaren 5 sjunker från ca 2l5°C till ca l68°C då det andra kylvätskeflödet m2 ökas från 0 till ca 20% av det första kylvätskeflödet ml.As shown in Fig. 6, the first charge air cooler 4 causes the temperature CAI of the charge air led to the second charge air cooler 5 to drop from about 215 ° C to about 168 ° C as the second coolant flow m2 is increased from 0 to about 20% of the first coolant flow ml.
Temperaturen CAO hos den laddluft som lämnar den andra laddluftkylaren 5 (via ledningen 8) sjunker då från ca 36,5°C till ca 33,8°C vilket förbättrar motorns 9 effekt.The temperature CAO of the charge air leaving the second charge air cooler 5 (via line 8) then drops from about 36.5 ° C to about 33.8 ° C, which improves the engine 9 power.
Fig 7 visar tryckfallet DP, som avser kylvätskan för en första laddluftkylare 4 med ovannämnda utformning som funktion av det andra kylvätskeflödet m2. Det första kyl- vätskeflödet ml i en motor 9 med ovannämnda prestanda är vid maxeffekt ca 6 kg/s. Om hela detta flöde passerar genom den första laddluftkylaren 4, kommer tryckfallet, att bli ca 26,5 kPa. Vid ett andra kylvätskeflöde m2 som är ca 20 % av ml, dvs ett såsom framgår av fig 7, andra kylvätskeflöde m2 av ca l,2 kg/s vid maxeffekt, kommer tryckfallet endast att bli ca 1,5 kPa. Således kan med hjälp av uppfinningen överraskande mycket effekt spa- ras i kylvätskepumpen 14 utan att det går ut över kyl- ningen av laddluften.Fig. 7 shows the pressure drop DP, which refers to the coolant for a first charge air cooler 4 with the above-mentioned design as a function of the second coolant flow m2. The first coolant flow ml in an engine 9 with the above-mentioned performance is at maximum power approx. 6 kg / s. If all this flow passes through the first charge air cooler 4, the pressure drop will be about 26.5 kPa. At a second coolant flow m2 which is about 20% of ml, ie an as shown in Fig. 7, second coolant flow m2 of about 1.2 kg / s at maximum power, the pressure drop will only be about 1.5 kPa. Thus, with the aid of the invention, a surprising amount of power can be saved in the coolant pump 14 without affecting the cooling of the charging air.
Det andra kylvätskeflödet m2 är lämpligen inte större än ca 35% av det första kylvätskeflödet ml, före- trädesvis inte större än 25% av det första kylvätske- flödet ml och än mer föredraget inte större än 20 % av det första kylvätskeflödet ml. Det är ofta optimalt att använda ett andra kylvätskeflöde m2, som ligger så nära som möjligt det kylvätskeflöde vid vilket kylvätskan av laddluften skulle bringas att koka i den första laddluft- kylaren 4, dock åtminstone 50% större än flödet vid kok- ning, företrädesvis åtminstone dubbelt så stort som flö- det vid kokning, för att ta hänsyn till ojämn temperatur- >|pa» 10 15 20 25 30 35 519 324 14 fördelning mm i den högeffektiva första laddluftkylaren 4.The second coolant flow m2 is suitably not greater than about 35% of the first coolant flow ml, preferably not greater than 25% of the first coolant flow ml and even more preferably not greater than 20% of the first coolant flow ml. It is often optimal to use a second coolant flow m2, which is as close as possible to the coolant flow at which the coolant of the charge air would be brought to boil in the first charge air cooler 4, however at least 50% greater than the flow at boiling, preferably at least twice as large as the flow at boiling, to take into account uneven temperature-> | pa »10 15 20 25 30 35 519 324 14 distribution mm in the highly efficient first charge air cooler 4.
De med hjälp av fig 4-7 beskrivna fördelarna med föreliggande uppfinning blir än större vid den ut- föringsform som visas i fig 2 där motorn 9 och den första laddluftkylaren 4 är parallellkopplade avseende kyl- vätskecirkulationen. I denna utföringsform kommer det andra kylvätskeflödet m2 inte att passera motorn 9, varför kylningen av motorn 9 försämras. Genom att använda ett andra kylvätskeflöde m2 i enlighet med uppfinningen kan man dock åstadkomma en tillräckligt god kylning av motorn 9 samtidigt som kylvätskeflödet och tryckfallet i kylvätskan hålls på låg nivå, vilket sparar effekt.The advantages of the present invention described with the aid of Figs. 4-7 become even greater in the embodiment shown in Fig. 2 where the engine 9 and the first charge air cooler 4 are connected in parallel with respect to the coolant circulation. In this embodiment, the second coolant flow m2 will not pass the engine 9, so the cooling of the engine 9 is impaired. By using a second coolant flow m2 in accordance with the invention, however, a sufficiently good cooling of the engine 9 can be achieved while the coolant flow and the pressure drop in the coolant are kept at a low level, which saves power.
Det inses att en mängd modifieringar av de ovan be- skrivna utföringsformerna är möjliga inom uppfinningens ram.It will be appreciated that a variety of modifications of the embodiments described above are possible within the scope of the invention.
Sålunda kan den första laddluftkylaren 4 utformas på en mängd olika sätt. Den första laddluftkylaren kan exem- pelvis innefatta bafflar som tvingar kylvätskeflödet att passera tuberna flera gånger. Den första laddluftkylaren kan även vara av annan typ, exempelvis s k ”tube-and-fin” där tuberna är försedda med kylflänsar för förbättrad värmeöverföring. För både ”tube-and-shell” och ”tube-and- fin” gäller att kylvätskan respektive laddluften valfritt kan ledas utanpå tuberna eller inuti dem, så länge som gavelplåtarna håller tätt och förhindrar blandning av kylvätska och laddluft. Det är även möjligt att använda plattvärmeväxlare och andra typer av högeffektiva värme- växlare som är lämpliga för överföring av värme från en gas till en vätska.Thus, the first charge air cooler 4 can be designed in a variety of ways. The first charge air cooler may, for example, comprise baffles which force the flow of coolant to pass through the tubes several times. The first charge air cooler can also be of another type, for example so-called "tube-and-fin" where the tubes are equipped with cooling fins for improved heat transfer. For both “tube-and-shell” and “tube-and-fine”, the coolant and charge air can optionally be led outside the tubes or inside them, as long as the end plates are tight and prevent mixing of coolant and charge air. It is also possible to use plate heat exchangers and other types of high-efficiency heat exchangers that are suitable for transferring heat from a gas to a liquid.
Den kompressor 3 som komprimerar laddluften kan drivas av motorns 9 avgaser, såsom beskrivits ovan, eller på annat sätt, exempelvis med hjälp av motorns vevaxel.The compressor 3 which compresses the charge air can be driven by the exhaust gases of the engine 9, as described above, or in another way, for example by means of the crankshaft of the engine.
Det är även möjligt att den första laddluftkylaren 4 förses med kylvätska av en separat kylvätskepump. Denna separata kylvätskepump kan vara ansluten till motorns kylvätskekrets men kan också vara kopplad till en separat :»»., 10 15 20 25 30 35 519 324 15 radiator. En enda gemensam kylvätskepump för motorn och den första laddluftkylaren är dock normalt att föredra.It is also possible for the first charge air cooler 4 to be supplied with coolant by a separate coolant pump. This separate coolant pump can be connected to the engine coolant circuit but can also be connected to a separate: »»., 10 15 20 25 30 35 519 324 15 radiator. However, a single common coolant pump for the engine and the first charge air cooler is normally preferred.
Det är lämpligt att utforma rörledningssystemet 15-20 på sådant sätt, att en konstant fraktion av kyl- vätskan alltid förs till den första laddluftkylaren 4.It is convenient to design the pipeline system 15-20 in such a way that a constant fraction of the coolant is always fed to the first charge air cooler 4.
Ett sätt att åstadkomma detta är att välja kylvätske- rörens diametrar på lämpligt sätt samt eventuellt införa andra komponenter, såsom fasta strypbrickor, enligt för fackmannen kända förfaranden, så att tryckfallet i bypassledningen 17 förhåller sig till tryckfallet i den första laddluftkylarens 4 kylvätskekrets 18, 4, 19 på sådant sätt att det önskade andra kylvätskeflödet m2 kommer att föras igenom den första laddluftkylaren 4.One way of accomplishing this is to select the diameters of the coolant tubes appropriately and possibly introduce other components, such as fixed throttle washers, according to methods known to those skilled in the art, so that the pressure drop in the bypass line 17 relates to the pressure drop in the first charge air cooler 4. , 19 in such a way that the desired second coolant flow m2 will be passed through the first charge air cooler 4.
Därmed behövs inga ventiler eller termostater för att styra ett korrekt kylvätskeflöde till den första ladd- luftkylaren 4. Motsvarande gäller ledningarna 15'-16' resp 18'-19' vid den i fig 2 visade utföringsformen.Thus, no valves or thermostats are needed to control a correct coolant flow to the first charge air cooler 4. The same applies to lines 15'-16 'and 18'-19' in the embodiment shown in Fig. 2.
Föreliggande uppfinning är användbar för såväl bensin- som dieselmotorer. Dieselmotorernas högre laddlufttryck och större luftöverskott gör dock upp- finningen speciellt lämplig för dessa motorer.The present invention is useful for both gasoline and diesel engines. However, the higher charge air pressure and larger excess air of the diesel engines make the invention particularly suitable for these engines.
Huvudtermostaten 21 kan med fördel vara en elek- troniskt styrd termostat, som ger bättre kontroll av temperaturen i motorn och i laddluften.The main thermostat 21 can advantageously be an electronically controlled thermostat, which provides better control of the temperature in the engine and in the charging air.
Det är möjligt att som alternativ till den i fig l visade utföringsformen placera radiatorn 23 framför den andra laddluftkylaren 5. I detta fall kommer således radiatorn 23 att kylas av en kallare luft 25, vilket ger en effektivare kylning av kylvätskan men en något högre temperatur i den laddluft som lämnar den andra laddluft- kylaren 5 för att införs i motorn 9.As an alternative to the embodiment shown in Fig. 1, it is possible to place the radiator 23 in front of the second charge air cooler 5. In this case, the radiator 23 will thus be cooled by a colder air 25, which gives a more efficient cooling of the coolant but a slightly higher temperature in the charge air leaving the second charge air cooler 5 to be introduced into the engine 9.
Det är även möjligt att styra kylvätskeflödena med hjälp av ventiler. Detta medger en noggrannare kontroll av kylvätskeflödena men kräver också mer komplicerad kringutrustning.It is also possible to control the coolant flows by means of valves. This allows a more accurate control of the coolant flows but also requires more complicated peripherals.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0102293A SE519324C2 (en) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0102293A SE519324C2 (en) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquid |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0102293D0 SE0102293D0 (en) | 2001-06-28 |
| SE0102293L SE0102293L (en) | 2002-12-29 |
| SE519324C2 true SE519324C2 (en) | 2003-02-11 |
Family
ID=20284644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0102293A SE519324C2 (en) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE519324C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3757389A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor cooling systems |
-
2001
- 2001-06-28 SE SE0102293A patent/SE519324C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3757389A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor cooling systems |
| US11201524B2 (en) | 2019-06-26 | 2021-12-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor cooling systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0102293D0 (en) | 2001-06-28 |
| SE0102293L (en) | 2002-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8950184B2 (en) | Device for utilizing waste heat | |
| US6802283B2 (en) | Engine cooling system with variable speed fan | |
| US7806091B2 (en) | Cooling system for a vehicle | |
| EP1035306B1 (en) | Internal combustion engines having separated cooling circuits for the cylinder head and the engine block | |
| US20170248065A1 (en) | Thermal management system and method ofmaking and using the same | |
| SE509903C2 (en) | Cooling and heating systems | |
| SE523073C2 (en) | Methods and apparatus for cooling charge air and hydraulic oil | |
| EP2118456B1 (en) | Arrangement for heating oil in a gearbox | |
| US9403588B1 (en) | Open loop cooling systems and methods for marine engines | |
| US20170241324A1 (en) | Thermal management system with heat recovery and method of making and using the same | |
| RU2421643C2 (en) | Heat exchanger with built-in bypass valve | |
| US8316806B2 (en) | Arrangement for cooling of oil in a gearbox for a vehicle | |
| US20040016411A1 (en) | Engine thermal management for internal combustion engine | |
| GB2392237A (en) | Engine cooling system with variable speed water pump | |
| EP0888912A3 (en) | Automotive air conditioning system | |
| CN101011933A (en) | Hybrid drive unit having a low-temperature circuit | |
| US8596201B2 (en) | Engine warming system for a multi-engine machine | |
| EP3532715B1 (en) | A cooling system for cooling of a combustion engine and a whr system | |
| US6701733B2 (en) | Air conditioning system for marine applications | |
| JP6069724B2 (en) | Vehicle heat exchanger system and method of operating a vehicle heat exchanger system | |
| EP3635227B1 (en) | A cooling system for a combustion engine and a whr system | |
| EP2855872B1 (en) | Cooling system and a motor vehicle comprising such a cooling system | |
| SE519324C2 (en) | Cooling system for air from compressor in engine, comprises two coolers which are cooled by surrounding air and specific flow of liquid | |
| EP3574195B1 (en) | A cooling system for cooling of a combustion engine | |
| SE523041C2 (en) | Device is for cooling charge air from compressor in engine, and simultaneous cooling of exhaust gases fed back to engine and produces first cooling fluid flow in cooling fluid conduit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |