SE531599C2 - Arrangemang och förfarande för återcirkulation av avgaser hos en förbränningsmotor - Google Patents

Description

25 30 35 avgasernas strömningsriktning genom EGR-kylaren kan sotbeläggningar på EGR- kylarens invändiga ytor avlägsnas, För att sotbeläggningarna ska kunna avlägsnas nå- gorlunda effektivt erfordras att avgasema leds med en mycket hög hastighet genom EGR-kylaren.

US 6,904, 898 visar ett arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor. De återcirkulerande avgaserna kyls här i en EGR-kylare med hjälp av en kylvätska. Om kylvätskan har en temperatur under ett tröskelvärde finns det risk för att avgaserna erhåller en kylning till en temperatur så att kondens bildas inuti EGR- kylaren. Under normal drift tillåts inte återcirkulation av avgaser genom EGR-kylaren då kylvätskan har en temperatur under nämnda tröskelvärde för att förhindra kondens- bildning. Under omständigheter då EGR-kylaren behöver rengöras från sotbeläggning- ar tillåts emellertid avgaser att återcirkulera genom EGR-kylaren då kylvätskan har en temperatur under nämnda tröskelvärde. I detta fall bildas kondens på EGR-kylaren invändiga ytor vilket effektivt löser upp eventuella sotbeläggningar på ytorna. De åter- cirkulerande avgaserna har emellertid en högre temperatur än kondenseringstemperatu- ren under sin huvudsakliga transportväg genom EGR-kylaren. I och med det tillhanda- hålls väsentligen endast kondensbildning inuti en avslutande del av EGR-kylaren och en rengöring av de invändiga ytorna i denna avslutande del av EGR-kylaren.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang och ett förfa- rande av inledningsvis nämnt slag där en EGR- kylaranordnings invändiga ytor hålls rena från sotbeläggningar från avgaserna på ett enkelt och effektivt sätt.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kän- netecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Avgasema kyls successivt ned från en relativt hög temperatur då de strömmar genom en EGR- kylaranordning. Om avgaserna kyls effektivt tillhandahåller de en temperatur i en po- sition inuti EGR-kylaranordningen vid vilken vattenångan i avgaserna kondenserar.

Därmed bildas kondens från denna position i EGR-kylaranordningen fram till en öpp- ning där avgaserna leds ut ur EGR-kylaranordningen. Enligt föreliggande uppfinningen utnyttjas ett ventilorgan for att omväxlande leda de återcirkulerande avgaser i motsatta riktningar genom EGR-kylaranordningen. Därmed kommer kondens att omväxlande bildas inuti EGR-kylaranordningens änddelar som innefattar avgaspassagens första och 10 15 20 25 30 35 53? 555 andra öppningar. Kondens som bildas på EGR-kylaranordningens invändiga väggytor löser upp eventuella sotbeläggningar. Lösgjorda sotbeläggningar förs med av avgaserna och leds till förbränningsmotorn där de förbränns. Då förbränningsmotorn är lågt belas- tad och avgaserna har en lägre temperatur än under normal drift kan avgaserna kylas relativt snabbt till sin kondenseringstemperatur inuti EGR-kylaranordningen. l detta fall kommer kondens att bildas i relativt stora delar av avgaspassagen. Med fördel har kylsystemet som kyler avgasema i EGR-kylaranordningen en kapacitet så att kondens kan bildas i halva avgaspassagen genom EGR-kylaranordningen. Därmed kan den ena halvan av avgaspassagen rengöras från sotbeläggningar när avgaserna leds i en riktning genom EGR-kylaranordningen och en resterande halva av avgaspassagen när avgaserna leds i en motsatt riktning genom EGR-kylaranordningen. I och med det kan hela av- gaspassagen genom EGR-kylaranordningen vid enstaka driftstillfällen tillhandahålla en effektiv rengöring från sotbeläggningar.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar returledning- en ett första ledningsparti som är anpassad att leda återcirkulerande avgaser till ventil- organet, ett andra ledningsparti som sträcker sig mellan ventilorganet och EGR- kylaranordningens första öppning, en tredje ledningspassage som sträcker sig mellan ventilorganet och EGR-kylaranordningens andra öppning och ett fjärde ledningsparti som är anpassat att leda avgaser, som kylts i EGR-kylaranordningen, mot förbrän- ningsmotom. Med en sådan utformning av returledningen kan de återcirkulerande av- gaserna ledas i omväxlande riktningar genom EGR-kylaranordningen. Ventilorganet kan, i det första läget, vara anpassat att förbinda det första ledningspartiet med det and- ra ledningspartiet och det tredje ledníngspartiet med det fjärde ledningspartiet. I det första läget leds således de varma avgaserna in i EGR-kylaranordningen via avgaspas- sagens första öppning och ut genom avgaspassagens andra öppning. Ventilorganet kan, i det andra läget, vara anpassat att förbinda det första ledningspartiet med det tredje ledningspartiet och det andra ledningspartiet med det fjärde ledningspartiet. l det andra läget leds således de varma avgaserna in i EGR-kylaranordningen via avgaspassagens andra öppning och ut genom avgaspassagens första öppning. Ventilorganet kan innefat- ta ett invändigt utrymme med en ventilkropp som är vridbart anordnad mellan det för- sta läget och det andra läget. Med en sådan ventilkropp kan det invändiga utrymmet lätt avdelas så att de olika ledningspartierna som mynnar i ventilorganets invändiga utrymme förbinds på ett önskat satt med varandra då ventilkroppen ställs i det första läget och i det andra läget. Andra typer av ventilorgan som har en motsvarande funk- tion kan även användas. 10 15 20 25 30 35 531 555 Enligt en föredragen utfóringsform av föreliggande uppfinning innefattar EGR- kylaranordningen åtminstone en EGR-kylare som innefattar nämnda avgaspassage och en kylmedieledning som är anpassad att leda kylmedlel genom EGR-kylaren. Avgaser- na i EGR-kylaranordningen tillhandahåller en effektiv kylning av kylmedlel som leds genom kylmedieledningen. EGR-kylaranordningen kan innefatta en första EGR-kylare som har en avgaspassage som innefattar den första öppningen och en andra EGR- kylare som har en avgaspassage som innefattar den andra öppningen och ett lednings- parti som förbinder de två EGR-kylarna. EGR-kylarna är således anordnade i serie. De återcirkulerande avgasema tillhandahåller därmed en kylning i två steg när de i tur och ordning passerar genom de två EGR-kylama. Då avgasema leds genom de två EGR- kylarna kyls de i regel till vattenângans kondenseringstemperatur vid det rådande trycket i den nedströms belägna EGR-kylaren. Genom att byta riktning på avgasema, som leds genom de två EGR-kylama, kan kondens omväxlande bildas på de invändiga ytorna i de två EGR-kylarna och rengöra ytoma från sotbeläggningar.

Enligt en annan föredragen utföríngsform av föreliggande uppfinning är nämnda cirku- lerande kylmedel anpassat att cirkuleras genom EGR-kylaranordningen med hjälp av en reversibel pump som är anpassad att under drift av förbränningsrnotorn omväxlande cirkulera kylvätskan i motsatta riktningar genom EGR-kylaranordningen. EGR- kylaranordningen är med fördel utformad som en motströms värmeväxlare. Avgasema kan här kylas till en optimalt låg temperatur i EGR-kylaranordningen genom att avga- sema som leds ut ur EGR-kylaranordningen erhåller sin slutliga kylning av det opti- malt kalla kylmedel som just leds in i EGR-kylaranordningen. Företrädesvis innefattar arrangemanget ett separat kylsystem som förutom nämnda kylmedeledning och nämn- da reversibla pump även innefattar ett kylarelement där det cirkulerande kylmedlet är anpassat att kylas. Kylarelementet har med fördel en placering så att det genomström- mas av luft med omgivningens temperatur. Kylarelementet kan vara monterat vid ett frontparti hos ett fordon. I ett sådant kylarelement kan kylmedlet i det separata kylsy- stemet kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Då två EGR- kylare utnyttjas kan arrangemanget innefatta ett ventilarrangemang som är anpassat att leda kylvätska från íörbränningsmotorns kylsystem genom den EGR-kylare i vilken de återcirkulerande avgasema kyls i ett första steg och att leda kylmedel från det separata kylsystemet genom den EGR-kylare i vilken de återcirkulerande avgasema kyls i ett andra steg. I detta fall utnyttjas således det separata kylsystemet för att kyla en av EGR- kylare i taget. Hela det separata kylsystemets kapacitet kan därmed utnyttjas för att kyla 10 15 20 25 30 35 de återcirkulerande avgaserna i det andra steget vilket underlättar en kylning av avga- serna till en låg temperatur och bildandet av vattenånga i de respektive EGR-kylama.

Ovan angivna syfte uppnås även med förfarandet av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 11 kännetecknande del.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utföringsfonner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbrän- ningsmotor enligt en första utföringsform, Fig. 2 visar ett arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbrän- ningsmotor enligt en andra utföringsform och Fig. 3 visar ett arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbrän- ningsmotor enligt en tredje utföringsforrn.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRrNGsr-'ORMER Av UPPFINNINGEN Fig. l visar ett fordon l som drivs av en överladdad förbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad dieselmotor. Avgaserna från för- bränningsmotorns 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4. Av- gasema i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds till en turbin 5 hos ett turboag- gregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbind- ning, till en kompressor 6. Kompressorn 6 komprimerar luft som, via ett luftfilter 7, leds in i en luftledning 8. En laddluftkylare 9 är anordnad i luftledningen 8. Laddluft- kylaren 9 är arrangerad vid ett frontparti av fordonet l. Laddluftkylarens 9 uppgift är att kyla den komprimerade luften innan den leds till för förbrärmingsmotorn 2. Den komprimerade luften kyls i laddluftkylaren 9 medelst omgivande luft som strömmar genom laddluftkylaren 9 med hjälp av en kylarfläkt 10. Kylarfläkten 10 drivs av för- brärmingsmotom 2 medelst en lämplig förbindning.

F örbrärmingsmotorn 2 är försedd med ett EGR- system (Exhaust Gas Recirculation) för âtercirkulation av avgaserna. Medelst en inblandning av avgaser i den komprimera- 10 15 20 25 30 35 531 535 de luften som leds till motorns cylindrar sänks förbrärmingstemperaturen och därmed även halten av kväveoxider NOX som bildas under förbränningsprocesserna. En retur- ledning ll fór återcirkulation av avgaser sträcker sig från avgasledningen 4 till luftled- ningen 8. Returledningen 11 innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i returledningen ll kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas för att steglöst styra den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen ll, till luftledningen 8. Returledningen ll innefattar en första EGR-kylare 14 och en andra EGR-kylare 15 för att kyla de återcirkulerande avgaserna. Hos överladdade dieselmo- torer 2 är, under vissa driftstillstånd, avgasernas tryck i avgasledningen 4 lägre än den komprimerade luftens tryck i inloppsledningen 8. Under sådana driftstillstånd är det inte möjligt att direkt blanda avgasema i returledningen 11 med den komprimerade luften i inloppsledningen 8 utan speciella hjälpmedel. Härvid kan, exempelvis, en ven- turi 16 eller ett turboaggregat med en variabel geometri användas. Om förbrännings- motorn 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 väsent- ligen under alla driftstillstånd uppvisar ett högre tryck än den komprimerade luften i inloppsledningen 8. Efter att avgaserna blandats med den komprimerade luften i in- loppsledningen 8 leds blandningen, via en förgrening 17, till dieselmotoms 2 respekti- ve cylindrar.

Förbränningsmotorn 2 kyls på ett konventionellt sätt medelst ett kylsystem som inne- fattar en kylvätska. En kylvätskepump 18 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet. Efter att kylvätskan kylt förbränningsmotom 2 leds den i en ledning 26 till en termostat 19 i kylsystemet. Då kylvätskan uppnått en normal driftstemperatur är termostaten 19 an- passad att leda kylvätskan till en kylare 20 för att kylas. Kylaren 20 är monterad vid ett främre parti av fordonet 1. Kylaren 20 är här monterad nedströms laddluftkylaren 9 och ett kylarelement 21 med avseende på luftens avsedda strömningsriktning vid det främre partiet av fordonet 1. Kylarelementet 21 innefattas i ett separat kylsystem som har till uppgift att kyla avgasema i EGR-kylama 14, 15. Med en sådan placering av kylarele- mentet 21 och laddluftkylaren 9 kan den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Luften och avgaserna kyls för att de ska få en lägre volymitet. Det är därvid möjligt att tillföra en större mängd luft och återcirkulerande avgaser till förbränningsmotorns cylindrar.

Det separata kylsystemet är dimensionerat så att det kan kyla avgasema från en tempe- ratur av cirka 500 - 600°C till en temperatur som understiger vattenångans kondense- 10 15 20 25 30 35 531 533 ringstemperatur i avgaserna vid det rådande avgastrycket. Var och en av EGR-kylarna 14, 15 innefattar en genomgående avgaspassage 14a, 15 a. Det separata kylsystemet innefattar en ledningskrets 22 som är anpassad att leda kylvätskan genom de två EGR- kylama 14, 15. Kylvätskan är anpassad att strömma genom de respektive EGR-kylama 14, 15 i en väsentligen motsatt riktning i förhållande till avgasernas strömningsriktning genom EGR-kylarna 14a, 15a. EGR-kylarna 14, 15 är således anpassade att fungera såsom motströms värmeväxlare. Det separata kylsystemet innefattar en reversibel kyl- vätskepump 23 som är ställbar i ett första läge och ett andra läge. Då kylvätskepumpen 23 är ställd i det första läget cirkulerar den kylvätskan från kylarelementet 21 i en rikt- ning i ledningskretsen 22 så att den först når den andra EGR-kylaren 15 och därefter den första EGR-kylaren 14. Då kylvätskepumpen 23 är ställd i det andra läget cirkule- rar den kylvätskan från kylarelementet 21 i en riktning i ledningskretsen 22 så att den först når den första EGR-kylaren 14 och därefter den andra EGR-kylaren 15. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 kan således ledas till de respektive EGR-kylama 14, 15 i olika ordning i beroende av kylvätskans strömningsriktning genom ledningskret- sen 22.

Returledningen 11 innefattar ett ventilorgan 24 som har en vridbar ventilkropp 24a som är ställbar i åtminstone ett första läge och i ett andra läge. Returledningen ll inne- fattar fyra ledningspartier som är anslutna till ventilorganet 24. Ett första sådant led- ningsparti 11a är anpassat att leda varma avgaser till ventilorganet 24. Ett andra sådant ledningsparti 11b är anpassat att leda avgaser mellan ventilorganet 24 och en öppning 14b hos avgaspassagen l4a som sträcker sig genom den första EGR-kylaren 14. Ett tredje sådant ledningsparti llc är anpassat att leda avgaser mellan ventilorganet 24 och en öppning 15b hos avgaspassagen 15a som sträcker sig genom den andra EGR- kylaren 15. Ett fjärde sådant ledningsparti 11d är anpassat att leda de kylda avgaserna från ventilorganet 24 i riktning mot förbränningsmotom 2. Ett femte ledningsparti Ile sträcker sig mellan den första EGR-kylaren 14 den andra EGR-kylaren 15.

Då ventilorganets 24 vridkropp ställs i ett första läge, vilket är visat med en heldragen linje i Fig. 1, förbinds ledningspartiema 1 la, llb med varandra samtidigt som led- ningspartiema 11c, 1 ld förbinds med varandra. Då ventilorganet 24 ställs i ett andra läge, vilket är visat med en streckad linje i Fig. 1, förbinds ledningspartiema 11a, llc med varandra samtidigt som ledningspartiema llb, 11d förbinds med varandra. En elektrisk styrenhet 25 i form av en datorenhet som är försedd med en lämplig program- vara är anpassad att styra ventilorganet 24 och att omväxlande ställa ventilkroppen 24a 10 15 20 25 30 35 531 539 i de två lägena under drift av fórbränningsmotom 2. Styrenheten 25 är även anpassad att styra den reversibla kylvätskepumpen 23 och EGR-ventilen 12.

Under drifi av forbränningsmotorn 2 kyls den komprimerade luften i laddluftkylaren 9 och kylvätskan i det separata kylsystemet i kylarelementet 21 av en kylande luftström som har omgivningens temperatur. Därmed är det möjligt att kyla den komprimerade luften i laddluftkylaren 9 och kylvätskan i kylarelementet 21 till en temperatur i närhe- ten av omgivningens temperatur. Kylvätskan som lämnar kylarelementet 21 har där- med väsentligen alltid en så låg temperatur att den kan kyla de återcirkulerande avga- serna till en temperatur vid vilken vattenångan i avgaserna kondenserar inuti en av EGR-kylarna 14, 15. Styrenheten 25 är anpassad att ställa ventilorganet 24 omväxlande i det forsta läget och i det andra läget med lämpliga intervall, under drift av förbrän- ningsmotorn 2. När styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det forsta läget ställer den samtidigt den reversibla kylvätskepumpen 23 i det forsta läget så att den cirkulerar den kalla kylvätskan i ledningskretsen 22 i en riktning så att den forst når den andra EGR- kylaren 15 och därefter till den första EGR-kylaren 14.

Då ventilorganet 24 är i det första läget leder den varma avgaserna, som kan ha en temperatur av 500°C-600°C från det forsta ledningspartiet 1 la till det andra lednings- partiet 1 lb. Avgaserna leds in i den forsta EGR-kylaren 14 via öppningen 14b. Avga- serna kyls i den forsta EGR-kylaren 14 av kylvätskan i det separata kylsystemet i ett forsta steg. Efter att avgaserna har kylts i den först EGR-kylaren 14 leds de, via led- ningspartiet lle, till den andra EGR-kylaren 15. Avgaserna kyls här i ett andra steg av optimalt kall kylarvätska som kommer direkt från kylarelementet 21. Den kalla kyl- vätskan leds in i den andra EGR-kylaren 15 i en position i anslutning till öppning l5b.

Inuti den andra EGR-kylaren 15 uppnår i regel avgaserna en temperatur där vattenång- an i avgaserna börjar kondensera på den andra EGR-kylarens 15 invändiga ytor. Från denna position och fram till avgaspassagens öppning l5b bildas kondensat på den and- ra EGR-kylarens 15 värmeöverforande ytor. Det utfällda kondensatet löser upp eventu- ella sotbeläggningar på den andra EGR-kylarens 15 invändiga ytorna. Sotbeläggning- arna lossar från väggarna och fors med ut ur den andra EGR-kylaren 15 med hjälp av avgasströmmen. Efler att avgaserna kylts i ett andra steg i den andra EGR-kylaren 15 leds de åter till ventilorganet 24 via ledningspartiet llc. Ventilorganet 24 leder de kyl- da avgaserna till ledningspartiet l ld för vidare transport mot iörbränningsmotorn 2. Då ventilorganet 24 och den reversibla kylvätskepumpen 23 är i sina respektive första lä- gen tillhandahålls således kondensbildning inuti den andra EGR-kylaren 15 i en del av 10 15 20 25 30 35 53*'l 535 avgaspassagen l5a som är belägen i anslutning till öppningen 15b. Kondensbildningen resulterar i en god rengöring av de invändiga ytorna i denna del av den andra EGR- kylaren 15.

Då styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det andra läget ställer den samtidigt den reversibla kylvätskepumpen 23 i det andra läget så att den kalla kylvätskan cirkuleras i en riktning i ledningskretsen 22 så att den först leds till den första EGR-kylaren 14 och därefter till den andra EGR-kylaren 15. Då ventilorganet 24 är i det andra läget leder den varma avgaserna från det första ledningspartiet lla till den andra EGR-kylaren 15 via det tredje ledningspartiet 1 le. Avgaserna kyls i den andra EGR-kylaren 15 av kyl- vätskan i det separata kylsystemet. Efter att avgaserna har kylt i ett första steg i den andra EGR-kylaren 15 leds de, via ledningspartiet 11e, till den första EGR-kylaren 14.

Avgasema kyls här i ett andra steg av kylarvätska som kommer direkt från kylarele- mentet 21. Den kalla kylvätskan leds in i den första EGR-kylaren i en position i anslut- ning till den första EGR-kylarens öppning l4b. I en position inuti den första EGR- kylaren 14 uppnår avgaserna i regel en temperatur där vattenångan i avgaserna börjar kondensera på den första EGR-kylarens 14 invändiga ytor. Från denna position och fram till avgaspassagens öppning l4b bildas därmed kondensat på de värmeöverföran- de ytorna. Det utfällda kondensatet löser upp sotbeläggningar på den första EGR- kylarens 14 invändiga ytorna. Sotbeläggningarna kan därmed lossa från väggarna och föras med ut ur den första EGR-kylaren 14 med hjälp av avgasströmmen. Efter att av- gaserna kylts i ett andra steg i den första EGR-kylaren 14 leds de, via ledningspartiet 1 lb, till ventilorganet 24. Ventilorganet 24 leder de kylda avgaserna till ledningspartiet 11d för vidare transport mot förbrärmingsrnotorn 2. Då ventilorganet 24 och den rever- sibla kylvätskepumpen 23 är i sina respektive andra lägen tillhandahålls således en kondensbildning i en del av avgaspassagen som är belägen i anslutning till öppningen l4b. Kondensbildningen resulterar i en god rengöring av de invändiga ytorna i denna del av den första EGR-kylaren 14.

Avgasernas temperatur varierar under drift i beroende av bl.a. förbränningsmotorns belastning. Det separata kylsystemet är med fördel så dimensionerat att det under driftstillfallen då avgaserna har en låg temperatur tillhandahåller en kylning av avga- serna så att de uppnår sin kondenseringstemperatur väsentligen direkt då de leds in i den nedströms belägna EGR-kylaren 14, 15. Med en sådan dimensionering av det sepa- rata kylsystemet tillhandahålls kondensbildning i hela den andra EGR-kylaren 15 då ventilorganet är i det första läget under tillfällen då förbränninsmotorn är lågt belastad. 10 15 20 25 30 35 531 538 10 I och med det kan hela den andra EGR-kylaren 15 rengöras på ett effektivt sätt med hjälp av kondensat. På ett motsvarande sätt tillhandahålls kondensbildning i hela den första EGR-kylaren 14 då ventilorganet är i det andra läget samtidigt som förbrän- ningsmotorn är lågt belastad. I och med det kan hela den första EGR-kylaren 14 även rengöras på ett effektivt sätt med hjälp av kondensat.

Fig. 2 visar en altemativ utföringsfonn där endast en EGR-kylare 14 används för att kyla de återcirkulerande avgasernai returledningen 11. EGR-kylaren 14 har en genom- gående avgaspassage l4a med en två öppningar l4b, c. Under drift av förbränningsmo- torn 2 ställer en styrenhet 25 omväxlande ett ventilorgan 24 och en reversibel kylväts- kepump 23 i ett första läge och i ett andra läge. När styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det första läget ställer den även den reversibla kylvätskepumpen 23 i det första läget. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 cirkuleras därmed i en riktning i ledningskretsen 22 så att den leds in i EGR-kylaren 14 i en position i anslutning till öppningen 14c och ut ur EGR-kylaren 14 i anslutning till öppningen 14b. I ventilorga- nets 24 första läge leds varma avgaserna från det första ledningspartiet 1 la till det and- ra ledningspartiet 1 lb. Avgasema leds därefter in EGR-kylarens passage l4a via öpp- ningen l4b och ut via öppningen 14c. I en position inuti EGR-kylaren 14 har i regel avgaserna kylts till en temperatur vid vilken vattenångan i avgaserna börjar kondensera på EGR-kylarens 14 invändiga ytor. Från denna position och fram till dess att avgaser- na leds ut via avgaspassagens öppning 14c bildas kondensat på avgaspassagens l4a invändiga ytor. Sotbeläggningar kan därmed lösgöras från väggama och föras med ut uríEGR-kylaren 14 med hjälp av avgasströmmen. De kylda avgasema leds därefter genom ledningspartiet llc till ventilorganet 24. Ventilorganet 24 som således är i det första läget leder avgaserna till ledningspartiet lld för vidare transport mot förbrän- ningsmotorn 2. Då ventilorganet 24 och den reversibla kylvätskepumpen 23 är i sina respektive första lägen tillhandahålls således en kondensbildning i en del av avgaspas- sagen l4a som är belägen i anslutning till öppningen 14c. Kondensbildningen resulte- rar i en god rengöring av de invändiga ytoma i denna del av EGR-kylaren 14.

När styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det andra läget ställer den även den rever- sibla kylvätskepumpen 23 i det andra läget. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 cirkuleras därmed i en riktning i ledningskretsen 22 så att den leds in i EGR-kylaren 14 i en position i anslutning till öppningen l4b och ut ur EGR-kylaren 14 i anslutning till öppningen 14c. I ventilorganets 24 andra läge leds varma avgaserna från det första ledningspartiet 1 la till det tredje ledningspartiet llc. Avgaserna leds därefter in i av- 10 15 20 25 30 35 523% 535 11 gaspassagen l4a genom EGR-kylaren via öppningen l4c och ut via öppningen 14b. I en position inuti EGR-kylaren 14 har avgasema i regel kylts till en temperatur vid vil- ken vattenångan i avgaserna börjar kondensera på avgaspassagens 1 4a invändiga ytor.

Från denna position och fram till dess att avgaserna leds ut via öppningen 14b bildas kondens på EGR-kylarens värmeöverförande ytor. Sotbeläggningar kan därmed lösgö- ras från Väggarna och föras med ut ur EGR-kylaren 14 med hjälp av avgasströmmen.

De kylda avgaserna leds därefter genom det andra ledningspartiet llb till ventilorganet 24. Ventilorganet 24 som således är i det andra läget leder avgaserna till det fjärde led- ningspartiet lld för vidare transport mot förbränningsmotorn 2. Då ventilorganet 24 och den reversibla kylvätskepumpen 23 är i sina respektive andra lägen tillhandahålls således kondensbildning i en del av EGR-kylaren 14 som är belägen i anslutning till öppningen 14b. Kondensbildningen resulterar i en god rengöring av de invändiga ytor- na i denna del av EGR-kylaren 14.

Det separata kylsystemet är här dimensionerat så att under driftstillfallen då avgaserna har en låg temperatur tillhandahåller det en kylning av avgaserna så att de uppnår sin kondenseringstemperatur då de passerat igenom ungefär halva EGR-kylaren 14. Med en sådan dimensionering av det separata kylsystemet tillhandahålls kondensbildning i den halva av EGR-kylaren 14 som innefattar öppningen 14c då ventilorganet är i det första läget under tillfällen då förbränningsmotorn är lågt belastad. I och med det kan halva EGR-kylaren 14 rengöras på ett effektivt sätt med hjälp av kondensat. På ett motsvarande sätt tillhandahålls kondensbildning i den andra halva av EGR-kylaren 14 som innefattar öppningen 14b då ventilorganet är i det andra läget samtidigt som för- bränningsmotorn är lågt belastad. I och med det kan den andra halvan av EGR-kylaren 14 även rengöras på ett effektivt sätt med hjälp av kondensat. Genom att ställa om ven- tilorganet 24 och den reversibla kylvätskepumpen 23 mellan de första och andra lägena med lämpliga intervall kan hela EGR-kylaren 14 rengöras med kondensat under drift av förbränningsmotorn 2.

Fig. 3 visar en ytterligare alternativ utföringsforrn av uppfinningen. Av tydlighetsskäl visas här endast de delar av fordonet som är relevanta för funktionen hos denna utfö- ringsforrn. De icke visade delarna har med fördel samma utformning som i Fig. 1 och 2. Under tillfällen då styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det första läget ställer den samtidigt den reversibla kylvätskepumpen 23 i det första läget. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 leds därmed av kylvätskepumpen 23 i ledningskretsen 22 till en forsta ventil 22a. Den första ventilen 22a är ställd i ett läge så att kylvätskan leds rakt 10 15 20 25 30 35 531 599 12 fram i Fig. 3. Kylvätskan leds därmed vidare i ledningskretsen 22 till den andra EGR- kylaren 15. Kylvätskan leds in i den andra EGR-kylaren 15 i en position i anslutning till öppningen l5b. Eftersom ventilorganet 24 är i det första heldragna läget har de âtercirkulerande avgaserna redan kylts i den första EGR-kylaren 14 innan de når den andra EGR-kylaren 15. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 kyler avgaserna i den andra EGR-kylaren 15 i ett andra steg till en temperatur vid vilken vattenångan i avgaserna börjar kondensera på den andra EGR-kylarens 15 invändiga ytor. Från denna position och fram till öppningen l5b där avgaserna leds ut från den andra EGR-kylaren 15 bildas kondensat på den andra EGR-kylarens 15 värrneöverförande ytor. Kylvätskan som lämnar den andra EGR-kylaren 15 leds till en andra ventil 22b som är ställd i ett läge så att kylvätskan leds tillbaka till kylarelementet 21 via en sträcka av ledningskret- sen 22 som innefattar en tredje ventil 22c. Samtidigt som ventilerna 22a-c ställs i ovan nämnda lägen så att kylvätska från det separata kylsystemet kan kyla avgaserna i den andra EGR-kylaren 15 ställs en ventil 26b i ledningen 26 i förbränningsmotorns kylsy- stem i ett läge så att åtminstone en del av den varma kylvätskan i ledningen 26 leds, via en ledning 26b1 till den första EGR-kylaren 14. Kylvätskan från förbränningsrnotorns kylsystem kyler här de återcirkulerande avgaserna i ett första steg. Kylvätskan som leds ut från den första EGR-ventilen 14 når en fjärde ventil 22d som är ställd i ett läge så att den leder tillbaka kylvätskan till ledningen 26 via en ledning 26b; Under tillfällen då styrenheten 25 ställer ventilorganet 24 i det andra läget ställer den samtidigt den reversibla kylvätskepumpen 23 i det andra läget. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 leds därmed i en motsatt riktning i ledningskretsen 22 av kyl- vätskepurnpen 23. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 21 leds nu först till den tredje ventil 22c som är ställd i ett läge så att den leder kylvätskan i ledningskretsen 22 i en riktning uppåt i F ig. 3 och in i den första EGR-kylaren 14. Kylvätskan leds in i den första EGR-kylaren 14 i en position i anslutning till öppningen 14b. Eftersom ventilor- ganet 24 är i det andra streckade läget har de återcirkulerande avgaserna redan kylts i den andra EGR-kylaren 15 innan de når den första EGR-kylaren 15. Den kalla kylväts- kan i den första EGR-kylarenl4 kyler avgaserna i ett andra steg till en temperatur vid vilken vattenångan i avgaserna börjar kondensera på den första EGR-kylarens 14 in- vändiga ytor. Från denna position och fram till avgaspassagens öppning 14b hos den första EGR-kylaren 14 bildas kondensat på den första EGR-kylarens 14 värmeöverfö- rande ytor. Kylvätskan lämnar den första EGR-kylaren 14 och leds tillbaka till kylar- elementet 21 i ledningskretsen 22 via den fjärde ventilen 22d och den första ventilen 22a. Samtidigt som ventilerna 22a, c, d är ställda i ovan nämnda lägen så att den kalla 10 15 20 5235! 593 13 kylvätska från det separata kylsystemet 21 kan kyla avgaserna i den första EGR- kylaren l4 ställs en ventil 26a i ledningen 26 i förbränningsmotorns kylsystem i ett läge så att åtminstone en del av kylvätskan i ledningen 26 leds, via en ledning 26a1 till den andra EGR-kylaren l5. Kylvätskan från fórbränningsmotorns kylsystem kyler här de återcirkulerande avgaserna i ett första steg i den andra EGR-kylaren l5. Kylvätskan leds ut från den andra EGR-ventilen 15 och tillbaks till ledningen 26 via den andra ventilen 22b och en ledning 26a2.

I denna utfóringsfonn utnyttjas således ett ventilarrangemang 22a-d för att leda den kalla kylvätskan från det separata kylsystemet genom den av EGR-kylare 14, 15 som for tillfället kyler de återcirkulerande avgasema i det andra steget. Ett ventilarrange- mang 26a-b och ett antal extra ledningar 26a1, 26a2, 26b1, 26b2 utnyttjas för att leda den relativt Vanna kylvätskan från förbränningsmotorns kylsystem genom den av EGR- kylare 14, 15 som for tillfället kyler de återcirkulerande avgaserna kyls i det första ste- get. I detta fall kan således hela det separata kylsystemet utnyttjas för att kyla de åter- cirkulerande avgaserna i det andra steget vilket underlättar en kylning av avgaserna till en låg temperatur och bildandet av vattenånga inuti de respektive EGR-kylarna 14, 15.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 53 'l 535 14 Patentkrav

1. Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en íörbränningsmotor (l), varvid arrangemanget innefattar en returledning (1 1) som är anpassad att returnera avgaser till förbränningsmotorn (2), en EGR-kylaranordning (14, 15) för mottagning och kylning av återcirkulerande avgaser i returledningen (1 l) vilken har en avgaspassage (l4a, 15a) som innefattar en första öppning (l4b) och en andra öppning (14c, l5b), och ett kylsy- stem med ett cirkulerande kylmedel som är anpassat att möjliggöra en kylning av de återcirkulerande avgaserna i EGR-kylaranordningen (14, 15) till vattenångans konden- seringstemperatur i avgaserna, kännetecknat av att returledningen (1 l) innefattar ett ventilorgan (24) som är ställbart i ett första läge då det leder återcirkulerande avgaser i en forsta riktning genom EGR-kylaranordningens avgaspassage (l4a, 15a) och i ett andra läge då det leder återcirkulerande avgaser in i motsatt riktning genom EGR- kylaranordningens avgaspassage (l4a, 15a) och att ventilorganet (24) är anpassat att omväxlande ställas i det första läget och i det andra läget under drift av förbrännings- motorn (2) så att kondensat omväxlande bildas inuti EGR- kylaranordningen i en del av avgaspassagen (l4a, 15a) som innefattar den första öppningen (l4b) och i en del av avgaspassagen (l4a, 15a) som innefattar den andra öppningen (14c, l5b).

2. Arrangemang enligt krav l, kännetecknat av att returledningen (l 1) innefattar ett första ledningsparti (1 la) som är anpassad att leda återcirkulerande avgaser till ventil- organet (24), ett andra ledningsparti (1 lb) som sträcker sig mellan ventilorganet (24) och EGR-kylaranordningens första öppning (l4b), en tredje ledningspassage (1 lc) som sträcker sig mellan ventilorganet (24) och EGR-kylaranordningens andra öppning (14c, l5b) och ett fjärde ledningsparti (l ld) som år anpassat att leda avgaser som kylts i EGR-kylaranordningen (14, 15) mot förbränningsrnotorn (2).

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att ventilorganet (24), i det forsta läget, är anpassat att förbinda det första ledningspartiet (1 la) med det andra ledningspartiet (1 lb) och det tredje ledningspartiet (l lc) med det fjärde ledningspartiet (1 ld).

4. Arrangemang enligt krav 3, kännetecknat av att ventilorganet (24), i det andra läget, är anpassat att förbinda det första ledningspartiet (1 la) med det tredje ledningspartiet (1 lc) och det andra ledningspartiet (1 lb) med det fjärde ledningspartiet (1 ld). 10 15 20 25 30 35 EÄEVE 555 15

5. Arrangemang enligt krav 4, kännetecknat av att ventilorganet (24) innefattar ett in- vändigt utrymme där nämnda ledningspartier (l la-d) mynnar och en ventilkropp (24a) som är vridbart anordnad mellan det första läget och det andra läget.

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att EGR- kylaranordningen innefattar åtminstone en EGR-kylare (14, 15) som innefattar nämnda passage (14a, l5a) för avgaserna och en kylmedieledning (22) som är anpassad att leda nämnda kylmedel genom EGR-kylaren (14, 15).

7. Arrangemang enligt krav 6, kännetecknat av att EGR-kylaranordningen innefattar en första EGR-kylare (14) som har en avgaspassage (l4a) som innefattar den första öpp- ningen (l4b) och en andra EGR-kylare (15) som har en avgaspassage (l5a) som inne- fattar den andra öppningen (l Se) och ett ledningsparti (l le) som förbinder de två EGR- kylarna (14, 15).

8. Arrangemang enligt krav 6 eller 7, kärmetecknat av att nämnda kylsystem innefattar en reversibel pump (23) som är anpassad att under drift av förbränningsrnotorn (2) om- växlande cirkulera nämnda kylmedel i två motsatta riktningar genom EGR- kylaranordningen (14, 15).

9. Arrangemang enligt krav 8, kännetecknat av att förbränningsmotorn är kyld av ett kylsystem med en cirkulerande kylvätska och att nämnda kylsystem, som är anpassat att kyla avgaserna till vattenångans kondenseringstemperatur i avgaserna, är ett kylsy- stem som är separat från förbränningsmotorns kylsystem.

10. Arrangemang enligt krav 7 och 9, kännetecknat av att arrangemanget innefattar ett ventilarrangemang (26a-b) som är anpassat att leda kylvätska från förbränningsmotoms kylsystem genom den EGR-kylare (14, 15) i vilken de återcirkulerande avgaserna kyls i ett första steg och ett ventilarrangemang (22a-d) som är anpassat att leda kylmedel från det separata kylsystemet genom den EGR-kylare (14, 15) i vilken de återcirkulerande avgaserna kyls i ett andra steg.

11. ll. Förfarande för återcirkulation av avgaser hos en förbränningsmotor (1), varvid för- farandet innefattar stegen att retumera avgaser till förbränningsmotorn (2), att kyla de återcirkulerande avgaser medelst en EGR-kylaranordning (14, 15) som har en avgas- passage (14a, l5a) som innefattar en första öppning (l4b) och en andra öppning (14c, 531 555 16 15b), och att kyla de återcirkulerande avgaserna i EGR-kylaranordningen (14, 15) till vattenångans kondenseringstemperatur i avgaserna, kännetecknat av steget att omväx- lande leda återcirkulerande avgaser i motsatta riktningar genom EGR- kylaranordningens avgaspassage (l4a, 15a) så att kondensat omväxlande bildas inuti EGR- kylaranordningen i en del av avgaspassagen (14a, 15a) som innefattar den första öppningen (l4b, 15b) och i en del av avgaspassagen (14a, 15a) som innefattar den and- ra öppningen (l4c, 15c).