SE533416C2 - Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor - Google Patents

Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor

Info

Publication number
SE533416C2
SE533416C2 SE0802031A SE0802031A SE533416C2 SE 533416 C2 SE533416 C2 SE 533416C2 SE 0802031 A SE0802031 A SE 0802031A SE 0802031 A SE0802031 A SE 0802031A SE 533416 C2 SE533416 C2 SE 533416C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cooler
coolant
temperature
cooled
cooling system
Prior art date
Application number
SE0802031A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0802031A1 (sv
Inventor
Zoltan Kardos
Erik Soederberg
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0802031A priority Critical patent/SE533416C2/sv
Priority to CN2009801379686A priority patent/CN102165162B/zh
Priority to BRPI0913166A priority patent/BRPI0913166A2/pt
Priority to US13/062,237 priority patent/US8590494B2/en
Priority to JP2011528980A priority patent/JP5172017B2/ja
Priority to PCT/SE2009/051017 priority patent/WO2010036185A1/en
Priority to EP09816521.0A priority patent/EP2331801A4/en
Publication of SE0802031A1 publication Critical patent/SE0802031A1/sv
Publication of SE533416C2 publication Critical patent/SE533416C2/sv

Links

Classifications

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

Landscapes

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

Description

533 418 dieselmotorer. För att tillföra en stor mängd avgaser till iörbränningsmotorn erfordras en elïektiv kylning av avgasema innan de leds till törbränningsmotom. Avgaserna kan kylas i ett iörsta steg i en EGR-kylare som är kyld av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem och i ett andra steg i en lufikyld EGR-kylare. Därmed kan avgaserna även kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Avgaser innehåller vattenånga som kondenserar inuti EGR-kylaren då avgaserna kyls i det andra steget till en temperatur som är lägre än vattenångans daggpunkt. Då den omgivande luñens temperatur är lägre än 0°C finns det även en risk att det bildade kondensatet fiyser till is inuti den andra EGR-kylaren. En sådan isbildning medför att avgasernas strömníngskanaler inuti EGR-kylaren mer eller mindre täpps igen. Då återcirkulationen av avgaser upphör eller reduceras erhålls en förhöjd halt av kväveoxider i avgaserna.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang där ett gasformigt medium som innefattar vattenånga kan erhålla en mycket god kylning i en kylare samtidigt som risken för att kylaren täpps igen av is elimineras.
Detta syfize uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. För att det gasformiga mediet ska kurma kylas effektivt erfordras att det kyls av en kylvätska som har en låg temperatur. Ett kylsystem som innehåller en sådan kylvâtska kan benämnas såsom ett lågtemperatiirkylsystem. Då kylvätska i ett lågtemperaturkylsystem utnyttjas kyls det gasformiga mediet i regel till en temperatur vid vilken vatten i vätskeform fälls ut inuti kylaren. Om kylvätskan dessutom är kallare än 0°C finns det en uppenbar risk att vattnet fryser till is inuti kylaren. Denna risk ökar ju lägre temperatur som kylvåtskan har i lågtemperattirkylsystemet. Enligt uppfinningen utnyttjas således åtminstone en sensor som avkärmer en parameter som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren. Då en sådan risk föreligger stänger styrenheten av kylvätskepumpen i lågtemperatiirkylsystemet eller så reducerar den kylvätskepumpens varvtal till ett lämpligt värde. Styrenheten kan vara en datorenhet med en tör detta ändamål lämplig programvara. Den kylelïekt som erhålls i en kylvätskekyld kylare är relaterad till kylvätskans temperatur och kylvâtskeflödet genom kylaren. Genom att på detta vis helt stoppa eller reducera kylvåtskeflödet genom kylaren kan således den 533 415 kylefïekt som det gasformiga mediet erhåller i kylaren reduceras på ett snabbt och effektivt sätt då risk för isbildning föreligger. Då risken för isbildning är över aktiverar styrenheten åter kylvätskepumpen så att den cirkulerar ett normalt kylvåtskeflöde genom kylaren. Med en sådan intermittent aktivering av kylvätskepumpen kan det gasformiga mediet kylas till en låg temperatur och hållas inom ett temperaturområde där det inte riskerar att kylas till en så låg temperatur att is bildas inuti kylaren då en låg omgivningstemperatur råder. Med en sådan styrning av kylvätskepumpen erfordras ingen extra energitillförsel för att värma upp kylvåtskan eller smälta eventuell is utan energiåtgången reduceras snarare under tillfällen då kylvätskepumpen står stilla.
Enligt en föredragen trfiöringsform av uppfinningen är nämnda sensor en temperatursensor som är anpassad att avkänna en temperatur som indikerar om det gasformiga mediet kyls så att isbildning eller risk för isbildning föreligger i kylaren.
Lämpligen kan temperatursensorn avkänna det gasformiga mediets temperatur efter att det kylts i kylaren. Alternativt kan nämnda sensor vara en trycksensor som avkänner en parameter som är relaterad till gasformiga mediets tryck efter kylaren eller mediets tryckfall i kylaren. Styrenheten är med fördel anpassad att styra kylvätskepumpen så att den temporärt stängs av eller att den cirkulerar ett reducerat flöde av kylvätska genom kylaren då den mottar ett parametervärde som underskrider ett nedre tröskelvärde. Detta tröskelvärde kan utgöras av ett lägsta temperaturvärde eller tryekvärde som inte bör underskridas. Det nedre tröskelvärdet är företrädesvis satt med en lämplig marginal till ett kritiskt värde då isbildning sker i kylaren. Om temperatursensor används som avkânner mediets temperatur efier att det kylts i kylaren är i regel det kritiska temperaturvärdet 0°C . Genom att använda ett nedre tröskelvärde som är ett lämpligt antal grader över 0°C säkerställs att isbildning inte kan uppkommaí kylaren.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenheten anpassad att styra kylvätskepumpen så att den åter cirkulerar ett normalt flöde av kylvåtska genom kylaren då den mottar ett parametervärde som överskrider ett övre tröskelvärde. Då kylvåtskepumpen är avstängd eller då den cirkulerar ett reducerat flöde genom kylaren erhåller det gasformiga mediet en reducerad kylning i kylaren. Därmed erhåller det gasformiga mediet som lämnar kylaren en successivt stigande temperatur. Då mediets temperatur stigit till det övre tröskelvärdet konstaterar styrenheten att risken för isbildning åtminstone temporärt är över varefter den åter startar kylvätskepumpen.
Kylvåtskepumpen är med fördel elektriskt driven. En sådan kylvätskepump kan lätt 533 416 startas och stängas av. Det finns även möjlighet att reglera en elektrisk kylvätskepumps varvtal för att erhålla ett önskat kylvätskeflöde genom kylaren.
Enligt en annan fiåredragen utfliringsform av uppfinningen innefattar nämnda lâgtemperaturkylsystem ett kylarelement där den cirkirlerande kylvätskan kyls av luft med omgivningens temperatur. Därmed kan kylvätskan kylas till en temperatur i närheten av omgivningen temperatur. Kylvätskan kan därmed under gynnsamma omständigheter även tillhandahålla en kylning av det gasformiga mediet till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Enligt en arman föredragen utfliringsform av uppfinningen innefattar arrangemanget en ytterligare kylare där det gasformiga mediet är anpassat att kylas i ett första steg av kylvätskan i ett högtemperaturkylsystem innan det gasformiga mediet leds till ovan nämnda kylare där det kyls i ett andra steg av kylvåtskan i lågtemperaturkylsystemet.
Det gasformiga mediet kan vara komprimerad lufi som leds i en inloppsledning till förbränningsmotorn. Då lufi komprimeras erhåller det en uppvärmning som är relaterad till luftens kompressionsgrad. I överladdade fiârbrånningsmotorer används luft med ett allt högre tryck. Luften erfordrar därför en effektiv kylning. Det är av den anledningen lämpligt att kyla den komprimerade luften i fler än en s.k. laddlufikylare och i flera steg så att den kan nå en önskad låg temperatur innan den leds till fiirbränningsmotorn. Nämnda gasformiga medium kan även vara återcirkulerande avgaser som leds i en returledriing till förbränningsmotorn. Avgasema kan ha en temperatur av 500-600°C då de leds in i returledningen. Det är således även lämpligt att kyla avgasema i fler än en s.k. EGR-kylare och i flera steg så att de kan nå en önskad låg temperatur innan de leds till törbränningsmotom. Kylsystemet som kyler en Rirbränningsmotor har under normal drift en temperatur av 80-100°C. Detta kylsystem kan därmed benämnas såsom ett högtemperaturkylsystem. Detta befintliga kylsystem är därmed mycket lämpligt att utnyttja fór att kyla det gasformiga mediet i ett första steg.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en uttöringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: 533 416 Fig. 1 visar ett arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor enligt en uttöringsform av uppfinníngen och Fig. 2 visar ett diagram över hur den komprimerade lufiens temperatur och de återcirkulerande avgasernas temperaiur kan variera med tiden t under drifi av förbränningsmotorn.
DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Av UPPFINNNGEN Fig. 1 visar ett arrangemang hos en överladdad förbränníngsmotor som är anpassad att driva ett schematiskt visat fordon 1. Förbränningsmotorn är här exemplifierad som en dieselmotor 2. Dieselmotom 2 kan vara avsedd som drivmotor för ett tyngre fordon 1.
Avgasema från dieselmotorns 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4. Dieselmotorn 2 är försedd med ett turboaggregat, som innefattar en turbin 5 och en kompressor 6. Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds inledningsvis till turbinen 5. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en för-bindning, till kompressorn 6. Kompressom 6 komprimerat därvid luft som, via ett lufifilter 7, sugs in i en inloppsledning 8 ñr luft. Luften i inloppsledningen kyls inledningsvis i en första kylvätskekyld laddluflkylare 9. Luften kyls i den första laddlufikylaren 9 av kylvätska från förbrämiingsmotoms kylsystem.
Den komprimerade luften kyls därefter i en andra kylvätskekyld laddlufikylare 10.
Luften kyls i den andra laddlufikylaren 10 av kylvätska fiån ett lågtemperaturkylsystem dvs. ett kylsystem som har en kylvätska med en relativt låg temperatur.
Arrangemanget innefattar en returledning ll för att tillhandahålla en återcirkulation av en del av avgaserna i avgasledningen 4. Returledningen 11 har en sträckning mellan avgasledningen 4 och inloppsledningen 8. Retur-ledningen 11 innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i returledningen 11 kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas för att reglera den mängd avgaser som leds fi°ån avgasledningen 4, via returledningen 11, till inloppsledningen 8. En styrenlret 13 är anpassad att styra EGR- ventilen 12 med information om dieselmotoms 2 aktuella driftstillstånd.
Returledningen ll innefattar en första kylvätskekyld EGR-kylare 14 för att kyla avgaserna i ett första steg. Avgasema kyls i den första EGR-kylaren 14 av kylvätska ifrån förbränningsmotorns kylsystem. Avgaserna kyls i en kylvätskekyld EGR-kylare 533 4'l6 i ett andra steg. Avgasema kyls i den andra laddluñkylaren 15 av kylvätska från lågtemperatiirkylsystemet.
Hos överladdade dieselmotorer 2 är, under vissa drifistillstånd, avgasemas tryck i avgasledningen 4 lägre än den komprimerade luftens tryck i inloppsledningen 8. Under sådana drifistillstånd är det inte möjligt att direkt blanda avgaserna i returledningen 11 med den komprimerade lufteni inloppsledningen 8 utan speciella hjälpmedel. Härvid kan, exempelvis, en venturi 16 eller ett turboaggregat med en variabel geometri användas. Om törbränningsmotom 2 istället är en överladdad ottomotor kan avgaserna i returledningen 11 direkt ledas in i inloppsledningen 8 då avgaserna i avgasledningen 4 hos en ottomotor väsentligen under alla drifistillstånd uppvisar ett högre tryck än den komprimerade lufizen i inloppsledningen 8. Efter att avgaserna blandats med den komprimerade lufien i inloppsledningen 8 leds blandningen, via en iörgrening 17, till dieselmotorns 2 respektive cylindrar.
F örbränningsmotom 2 kyls på ett konventionellt sätt medelst ett kylsystem som innefattar en cirkulerande kylvätska. En kylvätskepump 18 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet. Ett huvudsakligt flöde av kylvätskan cirkuleras genom törbränningsmotom 2. Efier att kylvätskan kylt törbränningsmotorn 2 leds den i en ledning 21 till en termostat 19 i kylsystemet. Då kylvätskan uppnått en normal drifistemperatur är termostaten 19 anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20, som är monterad vid ett främre parti av fordonet, ßr att kylas. En mindre del av kylvätskan i kylsystemet leds dock inte till törbränningsmotom 2 utan den cirkuleras genom en ledning 22 som övergår i två parallella ledningar 22a, 22b. Ledningen 22a leder kylvätska till den första laddluflkylaren 9 där den kyler den komprimerade luften i ett första steg. Ledningen 22b leder kylvätska till den första EGR-kylaren 14 där den kyler de återcirkulerande avgasema i ett första steg. Kylvätskan som kylt luften i den första laddlufikylaren 9 och kylvätskan som kylt avgaserna i den första EGR-kylaren 14 leds åter samman i ledningen 22 som leder tillbaka kylvätskan till ledningen 21. Den varma kylvätskan leds i ledningen 21 till kylaren 20.
Lågtemperaturkylsystemet innefattar ett kylarelement 24 som är monterat framför kylaren 20 i ett perifert omrâde av fordonet l. I detta fall är det perifera området beläget vid ett frontparti av fordonet 1. En kylarfläkt 25 är anpassad att alstra en luttström av omgivande lufi genom kylan-elementet 24 och kylaren 20. Eftersom kylarelementet 24 är placerat framför kylaren 20 kyls kylvätskan i kylarelementet 24 533 ING av luft med omgivningens temperatur. Kylvätskan i kylarelementet 24 kan därmed kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Den kalla kylvätskan från kylarelementet 24 cirkuleras i det separata kylsystemet i en ledning 26 medelst en elektriskt driven kylvätskepump 27. Ledningen 26 övergår i två parallella ledningar 26a, 26b. Ledningen 26a leder kylvätska till den andra laddlufikylaren 10 där den kyler den komprimerade luften i ett andra steg. Ledningen 26b leder kylvätska till den andra EGR-kylaren 15 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett andra steg. Efter att kylvätskan passerat genom den andra Iaddluftkylaren 10 och den andra EGR-kylaren går ledningarna 26a, 26b åter samman. Kylvätskan leds därefizer i ledningen 26 till kylarelementet 24 för att kylas. En första temperatursensor 33 är anordnad i lufiledningen 8 för att avkänna luftens temperatur efier att den kylts i den andra laddlufikylaren 10. En andra temperatursensor 35 är anordnad i returledningen 11 för att avkänna avgasernas temperatur efter att de kylts i den andra EGR-kylaren 15.
Styrenheten 31 är anpassad att mottaga information från temperatursensorerna 33, 35 avseende liifiens och avgasernas temperatur.
Under drift av dieselmotom 2 strömmar avgaser genom avgasledningen 4 vilka driver turbinen 5. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som driver kompressom 6.
Kompressom 6 suger in omgivande luft, via luftfiltret 7, och komprimerar lufien i inloppsledningen 8. Luften tillhandahåller därvid ett förhöjt tryck och en förhöjd temperatur. Den komprimerade lufien kyls i den första laddluflkylaren 9 medelst kylarvätskan i förbränningsmotorns kylsystem. Kylarvätskan kan här ha en temperatur av cirka 80-85°C. I och med det kan den komprimerade luften kylas i den första laddluftkylaren 9 i ett första steg till en temperatur i närheten av kylvätskans temperatur. Den komprimerade luften leds därefter genom den andra laddlufikylaren där den kyls av kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet. Kylvätskan kan här ha en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Därmed kan den komprimerade lufien under gynnsamma omständigheter kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur.
Styrenheten 13 håller, under de flesta av dieselmotoms 2 driflstillstând, EGR-ventilen 12 öppen så att en del av avgasemai avgasledningen 4 leds in i returledningen ll.
Avgasema i avgasledningen 4 kan ha en temperatur av cirka 500°C - 600°C då de når den första EGR-kylaren 14. De återcirkulerande avgasema kyls i den första EGR- kylaren 14 i ett första steg av kylvätskan i törbränningsmotorrls kylsystem.
Kylarvätskan i förbränningsrnotorns kylsystem har således en relativt hög temperatur 533 415 men den är klart lägre än avgasemas temperatur. Det är därmed möjligt att tillhandahålla en god kylning av avgasema i den första EGR-kylaren 14. De återcirkulerande avgasema leds därefter till den andra EGR-kylaren 15 där de kyls av kylvätskan i làgtemperatrrrkylsystemet. Kylvätskan har här en klart lägre temperatur och avgasema kan under gynnsamma omständigheter kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Avgaserna i retur-ledningen ll kan därmed tillhandahålla en kylning till väsentligen samma låga temperatur som den komprimerade luffen innan de blandas och leds till flirbränningsmotorn 2. Därmed kan en väsentligen optimal mängd lufi och återcirkulerande avgaser ledas in i flirbränningsmotom. I och med det möjliggörs en förbränning i fiirbränningsmotom 2 med en väsentligen optimal prestanda. Den låga temperaturen på den komprimerade luften och de återeirkulerande avgaserna resulterar även i en lägre förbränningstemperatur och därmed i en lägre halt av kväveoxider i avgaserna.
Denna effektiva kylning av den komprimerade luften och de återcirkrrlerande avgasema har även nackdelar. Den komprimerade lufien kyls i den andra laddlufikylaren 10 till en temperatur vid vilken vatten i vätskeform fälls ut inuti laddlufikylaren 10. På ett motsvarande sätt kyls avgasemai den andra EGR-kylaren 15 till en temperatur vid vilken kondensat bildas inuti den andra EGR-kylaren 15. Då den omgivande luftens temperatur är lägre än 0°C finns det även en risk att det uttällda vattnet fiyser till is inuti den andra laddluftkylaren 10 och det uttällda kondensatet íryser till is inuti den andra EGR-kylaren 15. lsbildning inuti den andra laddlufikylaren och den andra EGR-kylaren 15 kan allvarligt störa driften av törbränningsmotorn 2.
För att förhindra att den andra laddlufikylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15 fryser igen mottar styrenheten 31 väsentligen kontinuerligt information ifrån temperatursensorn 33 avseende lufiens temperatur TA efter att den kylts i den andra laddlufikylaren 10 och fiån temperatursensorn 35 avseende de återcirkrrlerande avgasemas temperatur TE efter att de kylts i den andra laddlufikylaren 15 .
Fig. 2 visar ett diagram som åskådliggör hur den komprimerade luftens temperatur T A och de återcirkulerande avgasemas temperatur TE kan variera med tiden t under drifi av förbränningsmotorn 2. Ett kritiskt temperaturvärde T0= 0°C är markerat i diagrammet vid vilket lsbildning med stor sannolikhet erhålls i laddluñkylaren 10 och EGR-kylaren 15. I diagrammet är ett nedre nöskelvärde T; markerat vilket är satt med en lämplig marginal till det kritiska värdet To. I detta fall är det nedre tröskelvärdet T1= °C. I diagrammet är även ett övre tröskelvärde T; markerat vilket i detta fall är satt till 533 418 °C. Vid tiden to uppvisar den komprimerade lufien en temperatur TA av cirka 8°C då den lämnar den andra laddluflkylaren 10 och avgaserna en temperatur TE av cirka ll°C då de lämnar den andra EGR-kylaren 15. Styrenheten 31 driver, vid tiden to, kylvätskepumpen 27 så att ett normalt kylvâtskeflöde erhålls genom den andra laddlufikylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15. Omgivande luft har i detta exempel en relativt låg temperatur. Kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet kyls därmed i kylaren 24 till en nästan lika låg temperatur. Denna kalla kylvätska tillhandahåller en mycket eiïektív kylning av den komprimerade luften i den andra laddlufikylaren 10 och avgaserna i den andra EGR-kylaren 15. Den komprimerade luñens temperatur TA och avgasemas temperatur TE sjunker i och med det med tiden t.
Vid tiden t; har den komprimerade luftens temperatur TA sjunkit till det nedre tröskelvärdet T1. Då styrenheten 31 erhåller denna information fi-ån temperatursensom 33 stänger den av kylvâtskepumpen 27 så att cirkulationen av kylvätska i lágtemperatiirkylsystemet upphör. Kylningen av den komprimerade luften i den andra laddlufikylaren 10 och avgaserna i den andra EGR-kylaren 15 reduceras därmed avsevärt. Detta leder till att den komprimerade luftens temperatur TA slutar att sjunka.
Den komprimerade luftens temperatur TA förhindras därmed med marginal att närma sig den kritiska temperaturen To vid vilken is bildas i den andra laddlirfikylaren 10.
Eftersom cirkulationen av kall kylvätska genom den andra laddlufikylaren 10 och den andra EGR-kylaren 15 upphört börjar den komprimerade lufiens temperatur TA att stiga liksom avgasemas temperatur TE. Vid tiden tg, har den komprimerade luftens temperatur TA stigit till det övre tröskelvärdet Tg. Avgasemas temperatur TE ligger i detta fall något över tröskelvärdet T2. Då styrenheten 31 mottar information från temperatursensorn 33 som indikerar att den komprimerade luftens temperatur TA stigit till det övre tröskelvärdet T; konstaterar den att risken for isbildning åtminstone temporärt är över. Styrenheten 31 startar därvid kylvätskepumpen 27 så att cirkulationen av kylvätska återupptas i lågtemperaturkylsystemet. Den återupptagna cirkulationen av kall kylvätska leder åter till en mycket effektiv kylning av den komprimerade luften i den andra laddlufikylaren 10 och avgaserna i den andra EGR- kylaren 15. Därmed slutar den komprimerade luftens temperatur TA att stiga. Den komprimerade luftens temperatur TA och avgasemas temperatur TE börjar därefter åter att sjunka. I detta exempel stängs kylvätskepumpen 27 av då den komprimerade luftens temperatur TA når det nedre tröskelvärdet TI. Om istället avgasemas temperatur TE först skulle kylas ned till det nedre tröskelvârdet T1, stänger styrenhetcn 31 även i detta fall av kylvätskepumpen 27. Kylvätskepumpen 27 hålls avstängd tills styrenheten 31 533 416 mottar information från temperatursensorn 35 som indikerar att avgasernas temperatur TE har stigit tills det övre tröskelvârdet Tg. Då detta sker startar styrenheten 31 åter kylvätskepumpen 27.
Då en låg omgivningstemperatur råder aktiveras styrenheten 31 kylvätskepumpen 27 intermittent så att inget eller ett reducerat kylvätskeflöde temporärt erhålls i lågtemperattirkylsystemet. Därmed reduceras kylningen av den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna så att de väsentligen inte kyls till en lägre temperatur än det nedre tröskelvårdet Tl. En viss tröghet i systemet kan dock medföra att den komprimerade luften och avgaserna under en kort period erhåller en något lägre temperatur än det nedre tröskelvärdet Ti. Det nedre tröskelväniet TI är dock satt med en marginal så att den komprimerade lufien och de återcirkulerande avgaserna med säkerhet inte kyls ned till den kritiska temperaturen To. Med en sådan styrning av kylvätskepumpen 27 elimineras väsentligen helt risken att is bildas i den andra laddlufikylaren 10 och i den andra EGR-kylaren 15. Det nedre tröskelvärdet T; och det övre tröskelvärdet T; kan självfallet ges andra vüden än i det ovan angivna exemplet.
Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Iutförlngsexemplet utnyttjas en temperatursensor 33 för att avkånna den komprimerade lufiens temperatur TA efter att den kylts i den andra laddhiftkylaren 10 och en temperatursensor 35 för att avkånna avgasernas temperatur TB efier att de kylts i den andra EGR-kylaren 15. Alternativt kan trycksensorer istället användas för att uppskatta då is har börjat bildas inuti den andra iadaiunkyatren 10 ena mufi den andra EGR-kylaren is. nå means vyer efter laddlufikylaren 10 eller avgasernas tryck efler EGR-kylaren 15 sjunker under ett förbestämt tryekvärde kan styrenheten 31 i detta fall konstatera då is börjar bildas inuti en av dessa kylarel0, 15. Styrenheten stänger därvid av kylvätskepumpen 27 . Därmed reduceras kylningen i laddluttkylaren 10 respektive EGR-kylaren så att den bildade isen snabbt smälter bort. Styrenheten aktiverar kylvätskepumpen 27 igen så snart som den mottar ett önskat tryckvärde från nämnda trycksensor. I exemplet ovan stänger styrenheten 31 helt av kylvätskepumpen 27 då risk för isbildníng föreligger. Det är även möjligt att reducera kylvätskepumpens varvtal istället för att helt stänga av den då risk för isbildning föreligger. Kylvätskepumpen 27 levererar därmed ett reducerat kylvätskeflöde till de respektive kylama vilket kan vara tilhäckligt för att förhindra isbildning i kylarna. Arrangemanget är visat för en överladdad förbränningsmotor där ett turboaggregat används för att komprimera luflcen som leds till förbränningsmotorn. 533 416 11 Självfallet kan arrangemanget även utnyttjas hos överladdade iörbränningsmotor där luften komprimeras av flera turboaggregat. Den första laddluñkylaren kan här utnyttjas som en mellankylare för att kyla luften mellan komprimeringaxna i tmboaggregatens kompressorer.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 533 418 12 Patentluav
1. Arrangemang hos en överladdad törbränningsmotor (2), varvid arrangemanget innefattar ett högtemperaturkylsystem med en cirkulerande kylvätska lör kylning av ñrbrärmingsmotorn, en första kylare (9, 14) i vilken ett gasformigt medium, som innefattar vattenånga, är anpassat att kylas av kylvatskan i högtemperaturkylsystemet i ett första steg, ett separat lågtemperatixrkylsystem med en cirkulerande kylvätska, en kylvätskepump (27) som är anpassad att cirkulera kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet och en andra kylare (10, 15) i vilken det gasformigt medium, som innefattar vattenånga, är anpassat att kylas av kylvätskan i lâgtemperaturkylsystemet i ett andra steg, kännetecknat av att arrangemanget innefattar åtminstone en temperatursensor (33, 35) som är anpassad att avkänna det gasformiga mediets temperatur efter att det kylts i den andra kylaren (10, 15) och en styrenhet (31) som är anpassad att mottaga information 'från nämnda temperatursensor (33, 35) och att avgöra om isbildning eller risk tör isbildning föreligger i den andra kylaren (10, 15), varvid styrenheten (31) är anpassad att styra kylvätskepumpen (27) så att den temporärt stängs av då den mottar ett temperaturvårde som underskrider ett nedre tröskelvärde (T1) vid vilket risk tör isbildning föreligger och att styra kylvätskepumpen (27) så att den åter cirkulerar ett normalt flöde av kylvätska genom den andra kylaren (10, 15) då den mottar ett temperaturvärde som överskrider ett övre tröskelvärde (Tg) vid vilket risken for isbildning åtminstone temporärt är över.
2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att det nedre tröskelvardet (Ti) är satt med en marginal till ett lcritiskt värde (To) då isbildning sker i den andra kylaren (10, 1 5) .
3. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att kylvätskepumpen (27) är elektriskt driven.
4. Arrangemang enligt något av föregående krav, kag eteck_na_t av att nämnda lâgtemperattirkylsystem innefattar ett kylarelement (24) där den cirkulerande kylvåtskan kyls av lufi med omgivningens temperatur.
5. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda gasformiga medium är komprimerad lufi som leds i en inloppsledning (8) till törbränningsmotorn (2). 533 418 13
6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kärmetecknat av att nämnda gasformiga medium är återcirkulerande avgaser som leds i en returledning (11) till fórbränningsmotom (2).
SE0802031A 2008-09-25 2008-09-25 Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor SE533416C2 (sv)

Priority Applications (7)

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

Applications Claiming Priority (1)

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

Publications (2)

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

Family

ID=42059948

Family Applications (1)

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

Country Status (7)

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

Families Citing this family (10)

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

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58150022A (ja) * 1982-03-02 1983-09-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気冷却装置
DE4104093A1 (de) * 1991-02-11 1992-08-13 Behr Gmbh & Co Kuehlanlage fuer ein fahrzeug mit verbrennungsmotor
US6244256B1 (en) * 1999-10-07 2001-06-12 Behr Gmbh & Co. High-temperature coolant loop for cooled exhaust gas recirculation for internal combustion engines
US6230668B1 (en) * 2000-05-22 2001-05-15 General Electric Company Locomotive cooling system
US6530347B2 (en) * 2000-09-18 2003-03-11 Denso Corporation Cooling apparatus for liquid-cooled internal combustion engine
KR100389698B1 (ko) 2000-12-11 2003-06-27 삼성공조 주식회사 고/저온 수냉식 냉각시스템
EP1270895A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-02 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Ladelufttemperaturkontrolle für Motoren mit Ladeluftkühler
DE10335567A1 (de) * 2003-07-31 2005-03-10 Behr Gmbh & Co Kg Kreislaufanordnung zur Kühlung von Ladeluft und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Kreislaufanordnung
SE526821C2 (sv) * 2004-03-31 2005-11-08 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
SE527479C2 (sv) * 2004-05-28 2006-03-21 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
CN100573017C (zh) * 2004-10-07 2009-12-23 贝洱两合公司 气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器
SE528621C2 (sv) * 2005-05-18 2006-12-27 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
JP2007040141A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Toyota Motor Corp Egrクーラシステム
SE529731C2 (sv) * 2006-03-21 2007-11-06 Scania Cv Ab Kylararrangemang hos ett fordon
SE530242C2 (sv) * 2006-11-27 2008-04-08 Scania Cv Ab Arrangemang för återcirkulation av avgaser hos en överladdad förbränningsmotor
SE530583C2 (sv) * 2006-11-29 2008-07-08 Scania Cv Ab Kylararrangemang hos ett fordon
SE0602837L (sv) * 2006-12-29 2008-05-20 Valeo Engine Cooling Ab Hög-/lågtemperaturvattenkylsystem med en vattenkyld laddluftkylare för en förbränningsmotor och en fyrvägsventil för ett sådant system
FR2924756A1 (fr) * 2007-12-05 2009-06-12 Renault Sas Vehicule automobile comprenant un circuit de gaz recircules, et procede de mise en oeuvre
EP2096276A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-02 Behr GmbH & Co. KG Method for the control of an engine supercharging system, control system, computer programm product, storage medium and an engine supercharging system

Also Published As

Publication number Publication date
SE0802031A1 (sv) 2010-03-26
EP2331801A4 (en) 2017-06-28
US20110162596A1 (en) 2011-07-07
EP2331801A1 (en) 2011-06-15
WO2010036185A1 (en) 2010-04-01
JP5172017B2 (ja) 2013-03-27
CN102165162A (zh) 2011-08-24
US8590494B2 (en) 2013-11-26
BRPI0913166A2 (pt) 2016-01-12
CN102165162B (zh) 2013-06-05
JP2012503740A (ja) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE533416C2 (sv) Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor
RU2450133C1 (ru) Устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом
EP2286068B1 (en) Cooling arrangement for a supercharged internal combustion engine
EP2262991B1 (en) Arrangement at a supercharged internal combustion engine
EP2324221B1 (en) Cooling arrangement for a supercharged combustion engine
RU2628682C2 (ru) Система двигателя для транспортного средства
KR20190045592A (ko) 이지알 쿨러를 구비한 엔진 냉각시스템
SE1151273A1 (sv) Arrangemang och förfarande för att kyla kylvätska i ett kylsystem i ett fordon
US10655529B2 (en) Engine system
SE1050444A1 (sv) Arrangemang och förfarande för att värma kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem
RU155350U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением со вторичным контуром
SE534412C2 (sv) Arrangemang för att kyla komprimerad luft som leds till en förbränningsmotor
CN220336970U (zh) 进气热管理***、增压发动机以及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed