SE534540C2 - Skyddselement för en komponent i en ledningskrets som återcirkulerar avgaser hos en förbränningsmotor - Google Patents

Description

20 25 30 35 534 540 svavelsyra bildas i EGR-kylaren och nedströms belägna ledningar som återcirkulerar avgaserna. EGR-kylaren och flertalet av de ledningar som återcirkulerar avgaserna tillverkas av den anledningen av korrosionsresistenta material. Laddluftkylare kan vara försedda med en laddlufttankshals som leder ut den kylda laddlufien från laddlufien.

Laddluftkylaren och laddlufttankhalsen tillverkas vanligtvis av aluminium som är ett material med goda värmeöverförande egenskaper. Aluminium är inte resistent mot svavelsyra. I fall då de kylda återcirkulerande avgasema blandas med laddluften i laddlufttankhalsen kan svavelsyra bildas och orsaka korrosionsskador inuti laddlufttankhalsen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syfiet med föreliggande uppfinning är att på ett enkelt och effektivt sätt förhindra att korrosionsskador uppkommer i känsliga komponenter som återcirkulerar avgaser hos en förbränningsmotor.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. I ledningskretsar som återcirkulerar avgaser kyls avgasema innan de leds till törbränningsmotorn. Om avgaserna kyls till en tillräckligt låg temperatur kan vattenångan i avgaserna kondensera så att vatten i vätskeform bildas. Vatten i vätskeforrn bildar således tillsammans med svaveldioxiden i avgaserna svavelsyra som är ett mycket korrosivt material. Mindre korrosionsresistenta komponenter i en ledningskrets som utsätts för svavelsyra kan därför behöva bytas ut efter en relativt kort tids användning. Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas ett separat skyddsclcment som appliceras i avgaspassagen hos en sådan komponent på ett sätt så att avgasema förhindras att kommer i direkt kontakt med komponenten. Eventuellt bildad svavelsyra i avgaspassagen kan därmed inte orsaka korrosionsskador på komponenten. Eftersom skyddselementet är tillverkat av ett korrosionsresistent material kan det användas under en relativt lång tid. Då skyddselementet är lösgörbart monterbart inuti komponenten kan det lätt bytas ut efter en tids användning och ersättas av ett nytt. Genom att använda ett sådant skyddsclcment behöver alla komponenter som återcirkulerar avgaser inte vara tillverkade av dyra korrosionsresistenta material. 10 15 20 25 30 35 534 540 Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är skyddselementet tillverkat av ett material med. elastiska egenskaper. Därmed kan skyddselementet deformeras elastiskt då det monteras oeh demonteras i avgaspassagen inuti komponenten. Skyddselementet har med fördel i ett obelastat tillstånd en utvändig yta som har en motsvarande form som en invändig yta hos avgaspassagen hos nämnda komponent. Därmed kommer skyddselementets utvändiga yta att kontinuerligt anligga mot avgaspassagens invändiga yta då skyddselementet har monterats i en önskad position inuti avgaspassagen hos nämnda komponent. Skyddselementet är med fördel tunnväggigt så att det bildar ett relativt tunt skyddande materialskikt som förhindrar att avgasema i avgaspassagen kommer i direkt kontakt med materialet hos nämnda komponent.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen är skyddselementet anpassat att monteras i ett ledningsparti i ett område av ledningskretsen där de återcirkulerande avgaser blandas med luft. I laddluftkylare bildas ingen svavelsyra varför laddluftkylaren och anslutande utloppsledningar vanligtvis tillverkas av material med mindre korrosionsresistenta egenskaper. Ett sådant material är aluminium. I synnerhet i området där avgaser och lufi blandas kan det därför finnas komponenter som inte är lika korrosionsresistenta som övriga komponentema i en ledningskrets för återcirkulation av avgaser. I detta fall kan skyddselementet vara anpassat att monteras i ett ledningsparti som utgör åtminstone en del av en laddlufttankhals hos en laddluftkylare. Laddluftshalsen är vanligtvis tillverkad i samma material som laddluftkylaren i övrigt och korrosionsskador uppträder många gånger i det parti av laddlufistankhalsen som kommer i kontakt med återeirkulerade avgaser.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen har skyddselementet ett första parti med en inloppsöppning för mottagning av återcirkulerande avgaser, ett andra parti med en inloppsöppning för mottagning av luft och ett tredje parti med en utloppsöppning för att leda ut en blandning av återcirkulerande avgaser och luft. Ett sådant skyddselement har således separata inloppsöppningar för avgaser och lufi och en gemensam utloppsöppning för avgaser och lufl. I detta fall kan skyddselementet vara anordnat i en avgaskanal i en komponent där de återeirkulerande avgaserna blandas med luft. Denna komponent kan därmed vara tillverkad av ett material som är mindre resistent mot korrosion.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är skyddselementet anpassat att fixeras lösgörbart i en avsedd position inuti avgaspassagen med hjälp av förbindningsmedel. 10 15 20 25 30 35 534 540 För att inte skyddselementet ska förskjutas från sin avsedda monteringsposition av avgaserna som strömmar genom avgaspassagen måste skyddselementet fixeras på ett lämpligt sätt inuti avgaspassagen. För att säkerställa att hela skyddselementet hålls i en fixerad position inuti avgaspassagen bör det fixeras på åtminstone två olika ställen.

Nämnda förbindningsmedel kan innefatta befintliga fórbindningsorgan som används för att förbinda nämnda komponent med en anslutande komponent i ledningskretsen.

Genom att anordna ett parti av skyddselementet mellan nämnda komponent och en anslutande komponent kan detta parti av skyddselementet klämmas fast mellan komponenterna då de förbinds med befintliga förbindningsorgan. Därmed erhålls på ett enkelt sätt en lösgörbar fixering av skyddselementet inuti avgaspassagen.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är skyddselementet tillverkat av ett material som är kemiskt beständigt mot svavelsyra. I och med det kan skyddselementet erhålla en relativt lång livslängd innan det behöver bytas ut. Skyddselementet kan vara tillverkat av ett silikongummimaterial, flourgummimatcrial eller teflongummimaterial.

Detta är exempel på material som är elastiska och resistenta mot svavelsyra. Att tillverka ett rörformigt tunnväggi gt skyddselement med en lämplig form av dessa material kan göras på ett okomplicerat sätt och till en relativt låg kostnad. Det är dock möjligt att tillverka skyddselementet i väsentligen godtyckliga material som har lämpliga egenskaper.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utföringsforrn av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar ett arrangemang för att återcirkulera avgaser hos en förbränningsmotor, Fig. 2 visar ett skyddselement som är anordnat i ett fórbindningsoniråde för återcirkulerande avgaser och luft och Fig. 3 visar skyddselementet i Fig. 2 separat.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Av UPPFiNNiNGEN Fig. 1 visar ett fordon 1 som drivs av en överladdad förbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad dieselmotor. Avgasema från 10 15 20 25 30 35 534 540 förbränningsmotoms 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4.

Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds till en turbin 5 hos ett turboaggregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en anslutning, till en kompressor 6. Kompressorn 6 komprimerar luft som leds in i en inloppsledning 7. En laddluftkylare 8 är anordnad i inloppsledningen 7.

Laddluftkylaren 8 är anordnad vid ett frontparti av fordonet 1. Laddluftkylaren 8 har till uppgift är att kyla den komprimerade luften innan den leds till för förbränningsmotom 2. Den komprimerade luften kyls i laddluftkylaren 8 av lufi som strömmar genom laddluftkylaren 8 med hjälp av en kylarfläkt 9.

Förbränningsmotom 2 är försedd med ett EGR- system (Exhaust Gas Recirculation) för återcirkulation av avgaserna. Genom att blanda avgaser med den komprimerade luften som leds till motoms cylindrar sänks förbränningstemperaturen och därmed även halten av kväveoxider (NOX) som bildas under förbränningsprocessema. En rcturledning 10 för återcirkulation av avgaser sträcker sig från avgasledningen 4 till inloppsledningen 7. Returledningen 10 innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i returledningen 10 vid behov kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas för att steglöst styra den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen 10, till inloppsledningen 7. En styrenhet 13 är anpassad att styra EGR- ventilen 12 med information om förbränningsmotorns 2 driftstillstånd. Returledningen 10 innefattar en första EGR-kylare 14 för att kyla avgasema i ett första steg och en andra EGR-kylare 15 för att kyla avgasema i ett andra steg. Efter att avgasema blandats med den komprimerade lufien i ett område 16 leds blandningen, via en ledning 11 och en förgrening 17, till förbränningsmotoms 2 respektive cylindrar.

Förbränningsmotom 2 kyls på ett konventionellt sätt med ett kylsystem som innefattar en cirkulerande kylvätska. Kylvätskan cirkuleras i kylsystemet med hjälp av en kylvätskepump 18. Kylsystemet innefattar även en termostat 19 som är anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20 då kylvätskan har uppnått en temperatur vid vilken den behöver kylas. Kylaren 20 är monterad vid ett främre parti av fordonet 1 i en position nedströms laddluftkylaren 8 och den andra EGR-kylaren 15 med avseende på lufiens avsedda strömningsriktning vid fordonets 1 frontparti. Kylvätskan i kylsystemet utnyttjas för att kyla de återcirkulerande avgasema i det första steget i den första EGR-kylaren 14. Kylsystemet innefattar en ledning 21 som initialt leder kylvätska till den första EGR-kylaren 14 för kylning av de återeirkulerande avgasema i det första steget. Den första EGR-kylaren 14 kan vara monterad på eller i anslutning 10 15 20 25 30 35 534 540 till förbränningsmotom 2. De återcirkulerande avgasema kan här kylas från en temperatur av cirka 500 - 600°C till en temperatur i närheten av kylvätskans temperatur som i regel är inom området 70 - 90°C. Efter att kylvätskan passerat genom den forsta EGR-kylaren 14 leds den, via en ledning 22, till en ledning 23 där den blandas med vann kylvätska från förbränningsmotom 2. Kylvätskan leds, via ledningen 23, till kylaren 20 där den kyls innan den åter används för kylning av förbränningsmotom 2 eller de återcirkulerande avgasema i den första EGR-kylaren 14.

Den komprimerade luften i laddluftkylaren 8 och de återcirkulerande avgasema i den andra EGR-kylaren 15, som är monterade vid en frontyta hos fordonet 1, gcnomströmmas av lufi med omgivningens temperatur. Det är därmed möjligt att kyla den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Luften och de återcirkulerande avgaserna får en lägre volymitet då de kyls dvs. de upptar en mindre volym per viktenhet. Genom att kyla den komprimerade luften och avgasema till en temperatur som väsentligen motsvarar omgivningens temperatur kan en väsentligen optimal mängd lufl och återcirkulerande avgaser ledas till förbränningsmotoms 2 cylindrar.

Fig. 2 visar blandningsområdet 16 mellan de återcirkulerande avgaserna och laddlufien mer i detalj. De kylda återcirkulerande avgasema leds från den andra EGR-kylaren 15, via returledningen 10 till ett ledningsparti 27 som utgör en del av en laddluñtankhals 8b hos laddluftkylaren 8. Laddlufitankhalsen 8b utgör en förlängning av en laddlufttank 8a där den komprimerade luften motas efter kylningen i laddluftkylaren 8.

Ledningspartiet 27 innefattar en första del 27a med en öppning för att mottaga kylda avgaser från returledningen 10, en andra del 27b för mottagning av komprimerad lufi från laddluftkylaren 8 och en tredje del 27c med en öppning för att leda avgaser och lufl till ledningen 11. Ett rörformigt förbindningsorgan 24 är anpassat att förbinda den första delen 27a av ledningspartiet med returledningen 10 med hjälp av två slangklämmor 25. Ett ringforrnat förbindningsorgan 26 är anpassat att förbinda ett anslutningsparti 27c; hos den tredje delen 27c av ledningspartiet med ett motsvarande format anslutningsparti 11a hos ledningen 11 med hjälp av en slangklämma 28.

Laddluftkylaren 8 är i detta fall tillverkad av aluminium, vilket är ett relativt billigt material med mycket goda värmeledande egenskaper. Laddlufttankhalsen 8b och ledningspartiet 27 är även tillverkad av aluminium. 10 15 20 25 30 35 534 540 Ett skyddselement 29 enligt föreliggande uppfinning är här applicerat inuti ledningspartiet 27. Skyddselementet 29 visas i ett monterat tillstånd i Fig. 2 och separat tillstånd i Fig. 3. Skyddselement 29 består av en tunn rörformjg flexible enhet som är lösgörbart monterbar inuti ledningspartiet 27. Skyddselementet 29 har en utvändig yta som i ett obelastat tillstånd har en helt motsvarande form som ledningspartiets 27 invändiga yta. Skyddselementet 29 innefattar ett första parti 29a som har en inloppsöppning för mottagning av återcirkulerande avgaser, ett andra parti 29b som har en inloppsöppning fór mottagning av luft och ett tredje parti 29c som har en utloppsöppning for leda ut avgaser och lufi. Skyddselementet 29 har vid det tredje partiets 29c utloppsöppning ett utskjutande förbindningsparti 29c1. Skyddselementet 29 är tillverkat av ett material som är väsentligen kemiskt beständigt mot svavelsyra.

Ett sådant material kan med fördel vara ett lämpligt silikongummimaterial, ett flourgummimaterial eller ett teflongummimaterial.

Då skyddselementet 29 ska monteras inuti det ledningspartiet 27 kan det föras in genom öppningen vid den tredje delen 27c hos ledningspartiet. Skyddselementet 29 förs in i ledningspartiet 27 tills det utskjutande förbindningspartiet 2901 kommer i kontakt med en ändyta hos anslutningspartiet 27e1. Skyddselementet 29 appliceras i en vridposition så att det forsta partiet 29a kan anordnas inuti den forsta delen 27a hos ledningspartiet och att det andra partiet 29b kan anordnas inuti den andra delen 27b hos ledningspartiet . Då skyddselementet 29 är anordnad i denna position inuti ledningspartiet 27 erhåller det samma form som i ett obelastat tillstånd.

Skyddselementets 29 utvändiga yta anligger här kontinuerligt i kontakt med det ledningspartiets 27 invändiga yta. Då skyddselementet 29 har anordnats i denna position inuti ledningspartiet 27 skjuter det första partiet 29a ut ett stycke från den första delen 27a hos ledningspartiet. Det utskjutande stycket av det forsta partiet 29a viks runt den första delens 27a fria ändyta, vilket kan ses i Fig. 2.

Det rörformiga fórbindningsorganet 24 appliceras därefter runt den första delens 27a och returledningens 10 fria ändar. Slangklämmorna 25 dras åt runt fórbindningsorganet 24 så att förbindningsorganet 24 kläms fast på den första delen 27a av ledningspartiet och returledningen 10 så att en tät förbindning erhålls. Eftersom skyddselementets första parti 29a har vikts runt den första delens 27 a fi°ia ändyta kommer det första partiet 29a hos skyddselementet även att klämmas fast och fixeras med hjälp av nämnda förbindningsorgan 24, 25. Det ringforrnade förbindningsorganet 26 appliceras sedan runt anslutningsparti 27c; hos den tredje delen 27c av ledningspartiet och 10 '15 20 25 30 35 534 540 anslutningspartiet lla hos ledningen ll. Slangklämman 28 dras åt runt förbindningsorganet 26 så att anslutningspartiema lla, 27c1 klärns samman så att en tät förbindning erhålls mellan ledningspartiet 27 och ledningen l 1. Det utskjutande förbindningspartiet 29c1 kläms samtidigt fast mellan anslutningspartierna lla, 27c 1.

Därmed kommer det tredje partiet 29c av skyddselementet 29 även att fixeras i en önskad position med hjälp av nämnda befintliga förbindningsorgan 26, 28. l och med att skyddselementet 29 är fixerbart infäst på två ställen inuti ledningspartiet 27 hålls det säkert kvar i inuti ledningspartiet 27 en position där det täcker hela ledningspartiets 27 invändiga yta som kan komma i kontakt med avgaser.

Under drift av förbränningsmotom 2 kyls de återcirkulerande avgaserna kyls i ett första steg i den första EGR-kylaren 14 av kylvätska och i ett andra steg i den andra EGR-kylaren 15 av luft med omgivningens temperatur. Avgaser innehåller bl.a. vattenånga och svaveldioxid. Med en kylning enligt ovan kyls de återcírkulerande avgasema många gånger ned till en temperatur som är lägre än vattenångans kondenseringstemperatur. Vatten i vätskeform fälls därmed ut i den andra EGR- kylaren 15 och i de nedströms belägna ledningama 10, ll och i ledningspartiet 27. Då svaveldioxiden i avgasema kommer i kontakt med det utfällda vattnet i vätskeform bildas svavelsyra. Under vissa driftstillstånd av förbränningsmotom 2 bildas det därför svavelsyra i den andra EGR-kylaren 15 och i de nedströms belägna ledningama 10, 11 och i ledningspartiet 27. Den andra EGR-kylaren 15 och ledningama 10, 11 är normalt utformade av korrosionsbeständiga material såsom lämpliga material av rostfritt stål.

Dessa komponenter klarar sig därmed relativt väl från att drabbas av korrosionsskador.

Ledningspartiet 27 är däremot tillverkat av aluminium, vilket är ett material som är betydligt mer känsligt för korrosion. I detta fall förhindrar dock skyddselementet 29 att ledningspartiets 27 invändiga yta kommer i direkt kontakt med eventuell svavelsyra som bildas inuti avgaspassagen genom ledningspartiet 27. Därrned förhindras på ett enkelt och effektivt sätt att ledningspartiets 27 material korroderas trots att det är utfört i ett material som inte är kemiskt beständigt mot svavelsyra. Efter en bestämd tids användning kan skyddselementet 29 lossas och bytas ut mot ett nytt. Skyddselementet 29 lossas genom att lösgöra det rörformiga förbindningsorganet 24 med slangklämmoma 25 och det ringformade förbindningsorganet 26 med slangklämman 28. Att byta ut ett skyddselement 29 är betydligt mindre kostsamt än att byta ut en korrosionsskadad laddlufttankhals 8b. 534 540 Uppfinningen är på intet sätt begränsad till de beskrivna utfóringsforrnema utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Skyddselementet 29 kan självfallet anordnas i andra komponenter i en ledningskrets som återcirkulerar avgaser än det ovan beskrivna ledningspartiet 27.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 534 540 Patentkrav

1. Skyddselement för en komponent (27) i en ledningskrets som återcirkulerar avgaser hos en förbränningsmotor (2), kännetecknat av att skyddselementet (29) innefattar en separat enhet som är tillverkad av ett korrosionsresistent material vilken är utformad så att den är lösgörbart monterbar inuti en avgaspassage hos nämnda komponent (27) på ett sätt så att den förhindrar att avgaserna som leds genom avgaspassagen kommer i direkt kontakt med nämnda komponent (27) och att skyddselementet är anpassat att fixeras lösgörbart i en avsedd position inuti avgaspassagen med hjälp av befintliga törbindningsorgan (24, 25, 26, 28) som används för att förbinda nämnda komponent (27) med en anslutande komponent (10, 11) i ledningskretsen.

2. Skyddselement enligt krav l, kännetecknat av att skyddselementet (29) är tillverkat av ett material med elastiska egenskaper.

3. Skyddselement enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att skyddselementet (29) i ett obelastat tillstånd har en utvändig yta som har en motsvarande form som en invändig yta hos avgaspassagen genom nämnda komponent (27).

4. Skyddselement enligt något av föregående krav, kännetecknat av att skyddselementet (29) är anpassat att monteras i ett ledningsparti (27) i ett område (16) av ledningskretsen där de återcirkulerande avgaser blandas med luñ.

5. Skyddselement enligt krav 4, kännetecknat av att skyddselementet (29) är anpassat att monteras i ett ledningsparti (27) som utgör åtminstone en del av en laddlufttankhals (8b) hos en laddlultkylare (8).

6. Skyddselement enligt krav 4 eller 5, kännetecknat av att skyddselementet (29) har ett första parti (29a) med en inloppsöppning för mottagning av återcirkulerande avgaser, ett andra parti (29b) med en inloppsöppning för mottagning av luft och ett tredje parti (290) med en utloppsöppning för att leda ut en blandning av återcirkulerande avgaser och luft.

7. Skyddselement enligt något av föregående krav, kännetecknat av att skyddselementet (29) är tillverka av ett material som är kemiskt beständigt mot svavelsyra. 534 540

8. Skyddselement enligt något av föregående krav, kännetecknat av att skyddselementet (29) är tillverkat av ett silikongummimateñal, flourgummimaterial eller teflongummimaterial.