BRPI0912359B1

BRPI0912359B1 - Disposição para um motor de combustão supercarregado

Info

Publication number: BRPI0912359B1
Application number: BRPI0912359-8A
Authority: BR
Inventors: Zoltan Kardos; Erik Söderberg
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2020-02-11
Also published as: BRPI0912359A2; EP2307681A4; SE0801347L; KR20110016997A; JP5054840B2; EP2307681B1; EP2307681A1; CN102057142A; US8490392B2; SE533750C2; RU2449137C1; US20110088668A1; WO2009151378A1; JP2011522995A; CN102057142B; KR101577368B1

Abstract

disposição para um motor de combustão supercarregado a presente invenção refere-se a uma disposição para um motor de combustão supercarregado (2). a disposição compreende um primeiro compressor (6a) adaptado para submeter o ar a uma primeira etapa de compressão, um segundo compressor (6b) adaptado para submeter o ar a uma segunda etapa de compressão, um primeiro sistema de arrefecimento com um agente refrigerante circulante e um segundo sistema de arrefecimento com um agente refrigerante circulante que está a uma temperatura menor que o agente refrigerante no primeiro sistema de arrefecimento. a disposição compreende um primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9a) aplicado entre o primeiro compressor (6a) e o segundo compressor (6b) e arrefecido por agente refrigerante proveniente do segundo sistema de arrefecimento, um segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9b) disposto a uma posição a jusante do segundo compressor (6b) e arrefecido por agente refrigerante proveniente do primeiro sistema de arrefecimento, e um terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9c) aplicado a uma posição a jusante do segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9b) e arrefecido por agente refrigerante proveniente do segundo sistema de arrefecimento.

Description

“DISPOSIÇÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO SUPERCARREGADO” FUNDAMENTO DA INVENÇÃO E ESTADO DA ARTE

A presente invenção refere-se a uma disposição para um motor de combustão supercarregado de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

A quantidade de ar que pode ser alimentado em um motor de combustão supercarregado depende da pressão do ar, mas também da temperatura do ar. Alimentar com a maior quantidade possível de ar um motor de combustão implica em o ar ter primeiro que ser comprimido a uma alta pressão e posteriormente ser arrefecido antes de ele ser conduzido para o motor de combustão. Quando ar precisa compressão a alta pressão, é vantajoso que ele seja comprimido em duas etapas. Isto pode envolver um compressor de uma primeira unidade turbo submetendo o ar a uma primeira etapa de compressão, e um compressor em uma segunda unidade turbo submetendo o ar a uma segunda etapa de compressão. Arrefecer o ar entre as duas etapas de compressão é uma prática conhecida. O arrefecimento do ar após ele ter sido submetido à primeira etapa de compressão leva o ar a ficar a uma temperatura mais baixa. Assim, o ar ficará a um volume específico menor, ou seja, ele ocupará um volume menor por unidade de peso. À medida que um compressor tem normalmente um espaço com um volume em que receber e comprimir ar, este tipo de arrefecimento intermediário torna possível uma quantidade maior de ar ser dirigido para o segundo compressor e submetido à segunda etapa de compressor. Isto significa que uma grande quantidade de ar pode ser comprimida a uma alta pressão. Isto também é importante para arrefecer o ar comprimido antes que ele seja conduzido para o motor de combustão, de modo que uma grande quantia do ar comprimido pode ser conduzida para o motor de combustão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é prover uma disposição para um motor de combustão supercarregado, que resulte em arrefecimento efetivo de ar comprimido que é conduzido para o motor de combustão mesmo quando o ar é comprimido a uma pressão muito alta.

Este objeto é atingido com a disposição do tipo mencionado na introdução, que é caracterizada pelas características indicadas na parte caracterizante da reivindicação 1. Quando ar é comprimido, ele fica sujeito a uma quantidade de aquecimento que está relacionado ao grau de compressão. Isto significa que o ar que é comprimido a alta pressão fica sujeito a aquecimento muito poderoso. Nestes casos, o ar é, portanto, comprimido em duas etapas, com um arrefecimento intermediário.

Agente refrigerante do segundo sistema de arrefecimento é usado aqui para arrefecer o ar de sobrealimentação entre as etapas de compressão. O fato de que o agente refrigerante no segundo sistema de arrefecimento está a uma temperatura mais baixa que o agente refrigerante no primeiro sistema torna possível arrefecimento efetivo do ar de sobrea2 limentação entre as compressões. Esta compressão em duas etapas com um arrefecimento intermediário leva à eficiência da compressão a ser consideravelmente mais alta que se a compressão fosse efetuada em uma etapa. O inter-arrefecimento faz o ar após a segunda etapa de compressão estar a uma temperatura significativamente mais baixa que se ele fosse submetido de uma maneira convencional a apenas uma etapa de compressão. A temperatura mais baixa do ar após a compressão significa que componentes para receber e transportar o ar comprimido não precisam ser feitos de materiais relativamente caros, com boas características de tolerância térmica. Após a compressão do ar, ele é arrefecido primeiro por agente refrigerante do primeiro sistema e, posteriormente, por agente refrigerante do segundo sistema de arrefecimento. Arrefecer o ar comprimido primeiro com o agente refrigerante mais quente no primeiro sistema de arrefecimento torna desnecessário que o segundo sistema de arrefecimento realize o arrefecimento completo do ar de sobrealimentação. A carga no segundo sistema de arrefecimento será, assim, menor, e a temperatura do agente refrigerante pode, por conseguinte, ser mantida a um baixo nível. A baixa temperatura do agente refrigerante no segundo sistema de arrefecimento assegura que o ar de sobrealimentação seja arrefecido a uma baixa temperatura antes que ele seja conduzido para o motor de combustão.

De acordo com um modo de realização preferido da invenção, o primeiro sistema de arrefecimento compreende um primeiro radiador, em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar. Este tipo de radiador pode ser disposto em um local adequado, por exemplo, em um veículo, onde ele tem um fluxo de ar de arrefecimento passando através dele. O primeiro sistema de arrefecimento compreende com vantagem um radiador extra, em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar. Particularmente em veículos, a carga em sistemas de arrefecimento existentes pode se tornar severa. Em muitos casos, é, portanto, vantajoso prover este tipo de radiador arrefecido a ar extra em um local adequado no veículo. O radiador extra e o primeiro radiador são preferencialmente em paralelo no primeiro sistema de arrefecimento. Assim, parte do agente refrigerante será arrefecida no primeiro radiador e o restante do agente refrigerante será arrefecido no dispositivo de arrefecimento extra. Após o arrefecimento, o agente refrigerante proveniente de vários dispositivos de arrefecimento pode ser reunido e misturado antes do agente refrigerante ser usado novamente para arrefecimento. O primeiro sistema de arrefecimento destina-se preferencialmente a arrefecer o motor de combustão. É vantajoso usar o agente refrigerante neste sistema de arrefecimento existente para submeter o ar comprimido a uma primeira etapa de arrefecimento após a segunda compressão. Durante operação normal, este agente refrigerante ficará certamente a uma temperatura de 80-100°C, mas isto é definitivamente mais baixo que a temperatura do ar comprimido após ele ter sido submetido à segunda etapa de compressão.

De acordo com um modo de realização preferido da invenção, o segundo sistema de arrefecimento compreende um elemento de radiador, em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar na temperatura do ambiente. Para o agente refrigerante no segundo sistema de arrefecimento adquirir uma baixa temperatura, é vantajoso fazer com que ele seja arrefecido em um elemento de radiador que tenha ar na temperatura do ambiente escoando através dele. Mediante dimensionamento adequado do elemento radiador, é, portanto, possível também arrefecer o agente refrigerante para uma temperatura próxima à temperatura do ambiente. O segundo sistema de arrefecimento pode compreender uma linha adaptada para conduzir agente refrigerante para o primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação, e uma linha adaptada para conduzir agente refrigerante para o terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação, cujas linhas são dispostas em paralelo, de modo que elas conduzem agente refrigerante substancialmente na mesma temperatura para os dispositivos de arrefecimento de ar de sobrealimentação respectivos. Estas linhas paralelas torna possível que o compressor de ar seja arrefecido por agente refrigerante na mesma baixa temperatura. Desse modo, o ar pode ser arrefecido a uma baixa temperatura ótima entre as etapas de compressão e antes de ele ser conduzido para o motor de combustão. O segundo sistema de arrefecimento pode compreender pelo menos uma outra linha paralela que conduz agente refrigerante para um outro radiador. Em um veículo, por exemplo, existe um grande número de componentes e meios que são vantajosos para arrefecer por meio de agente refrigerante a uma baixa temperatura, por exemplo, unidades de controle elétricas, agentes refrigerantes e sistemas de condicionamento de ar e óleo de caixa de engrenagens.

De acordo com outro modo de realização preferido da invenção, a disposição compreende a linha de retorno conectando a linha de escape na linha de admissão, de modo que é possível, através da linha de retorno, recircular gases de escape da linha de escape para a linha de admissão. A técnica conhecida como EGR (Recirculação de Gás de Escape) é um modo conhecido de recircular parte dos gases de escape a partir de um processo de combustão em um motor de combustão. Os gases de escape de recirculação são misturados com o ar de entrada para o motor de combustão antes da mistura ser conduzida aos cilindros do motor. Adicionar gases de escape ao ar provoca uma temperatura de combustão mais baixa, o que resulta entre outras coisas em um conteúdo reduzido de óxido de nitrogênio NO_X nos gases de escape. Alimentar uma grande quantia de gases de escape para o motor de combustão também requer arrefecimento efetivo dos gases de escape antes de eles serem conduzidos para o motor de combustão. A linha de retorno pode compreender um primeiro dispositivo de arrefecimento EGR adaptado para ser arrefecido por agente refrigerante proveniente do primeiro sistema de arrefecimento, e um segundo dispositivo de arrefecimento EGR adaptado para ser arrefecido por agente refrigerante proveniente do se4 gundo sistema de arrefecimento. Os gases de escape podem ficar sujeitos assim a arrefecimento pela mesma baixa temperatura que o ar circulante antes de eles misturarem-se e serem conduzidos para o motor de combustão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Modos de realização preferidos da invenção são descritos abaixo por meio de exemplos, fazendo-se referência aos desenhos anexo, em que:

A fig. 1 ilustra uma disposição para um motor diesel supercarregado de acordo com um primeiro modo de realização da invenção.

A fig. 2 ilustra uma disposição para um motor diesel supercarregado de acordo com 10 um segundo modo de realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS DA INVENÇÃO

A fig. 1 representa uma disposição para um motor de combustão supercarregado destinado a energizar um veículo 1 representado esquematicamente. O motor de combustão 15 é exemplificado aqui como um motor diesel 2. O motor diesel 2 pode ser usado para energizar um veículo pesado. O motor diesel 2 é arrefecido por um primeiro sistema de arrefecimento com um agente refrigerante circulante. Os gases de escape provenientes dos cilindros do motor diesel 2 são conduzidos através de um manifolde de escape 3 até uma linha de escape 4. O motor diesel 2 é provido com uma primeira unidade turbo compreendendo 20 uma turbina 5a e um compressor 6a, e uma segunda unidade turbo compreendendo uma turbina 5b e um compressor 6b. Os gases de escape na linha de escape 4, que estão acima da pressão atmosférica, são conduzidos inicialmente para a turbina 5b da segunda unidade turbo. A turbina 5b é provida, assim, com energia de acionamento que é transferida, por meio de uma conexão, para o compressor 6b da segunda unidade turbo. Os gases de esca25 pe são levados, posteriormente, através da linha de escape 4 para a turbina 5a da primeira unidade turbo. A turbina 5a é provida, assim, com energia de acionamento que é transferida, por meio de uma conexão, para o compressor 6a da primeira unidade turbo.

A disposição compreende uma linha de admissão 8 adaptada para conduzir ar para o motor de combustão 2. O compressor 6a da primeira unidade turbo comprimi ar que é diri30 gido para a linha de admissão 8 através de um filtro de ar 7. O ar é arrefecido posteriormente em um primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a por agente refrigerante a partir de um segundo sistema de arrefecimento. O segundo sistema de arrefecimento contém agente refrigerante que durante operação normal está a uma temperatura menor que a temperatura do agente refrigerante no sistema de arrefecimento do motor de 35 combustão. O ar comprimido e arrefecido deixando o primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a é conduzido na linha 8 para o compressor 6b da segunda unidade turbo, em que ele é submetido a uma segunda etapa de compressão. O ar é poster!5 ormente conduzido através da linha 8 para um segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9b em que ele é arrefecido por agente refrigerante a partir do sistema de arrefecimento do motor de combustão. O ar de sobrealimentação é finalmente arrefecido em um terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c, em que ele é arrefecido pelo agente refrigerante frio no segundo sistema de arrefecimento.

A disposição compreende uma linha de retorno 11 para recirculação de gases de escape a partir da linha de escape 4. A linha de retorno 11 tem uma extensão entre a linha de escape 4 e a linha de admissão 8. A linha de retorno 11 compreende uma válvula EGR 12 através da qual o fluxo de escape na linha de retorno 11 pode ser fechado. A válvula EGR 12 também pode ser usada para controlar continuamente a quantidade de gases de escape que é conduzida da linha de escape 4 para a linha de admissão 8 através da linha de retorno 11. Uma primeira unidade de controle 13 é adaptada para controlar a válvula EGR 12 com base em informação sobre o estado de operação atual do motor diesel 2. A linha de retorno 11 compreende um primeiro dispositivo de arrefecimento EGR esfriado a agente refrigerante 14a para submeter os gases de escape a uma primeira etapa de arrefecimento. Os gases de escape são arrefecidos no primeiro dispositivo de arrefecimento EGR 14a por agente refrigerante a partir do sistema de arrefecimento do motor de combustão. Os gases de escape são posteriormente submetidos a uma segunda etapa de arrefecimento em um segundo dispositivo de arrefecimento EGR arrefecido por agente refrigerante 14b. Os gases de escape são arrefecidos no segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b por agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento.

Em certas situações operacionais em motores diesel supercarregados 2, a pressão dos gases de escape na linha de escape 4 será menor que a pressão do ar comprimido na linha de admissão 8. Neste tipo de operações operacionais não é possível misturar os gases de escape na linha de retorno 11 diretamente com o ar comprimido na linha de admissão 8 sem meios auxiliares especiais. Para tanto, é possível usar, por exemplo, um venturi 16 ou uma unidade turbo com geometria variável. Se, em vez disso, o motor de combustão 2 for um motor Otto supercarregado, os gases de escape na linha de retorno 11 podem ser conduzidos na linha de admissão 8, uma vez que os gases de escape na linha de escape 4 de um motor Otto em substancialmente todas as situações operacionais serão a uma pressão mais alta que o ar comprimido na linha de admissão 8. Após os gases de escape terem-se misturado com o ar comprimido na linha de admissão 8, a mistura é conduzida aos respectivos cilindros do motor diesel 2 através de um manifolde 17.

O motor de combustão 2 é arrefecido de uma maneira convencional por agente refrigerante que é circulado no primeiro sistema de arrefecimento. O agente refrigerante no primeiro sistema de arrefecimento é circulado por uma bomba de agente refrigerante 18. O fluxo principal de agente refrigerante resfria o motor de combustão 2. Neste caso, o agente refrigerante também resfria óleo de motor em um dispositivo de arrefecimento de óleo 15. Após o agente refrigerante ter arrefecido o motor de combustão 2, ele é conduzido em uma linha 21 para um elemento de dispositivo de arrefecimento de óleo 28 por um retardador. Após o agente refrigerante ter arrefecido o óleo no elemento de dispositivo de arrefecimento 5 de óleo 28, ele é conduzido na linha 21 para um termostato 19. O termostato 19 conduz uma quantidade variável do agente refrigerante para uma linha 21a e uma linha 21b dependendo da temperatura do agente refrigerante. A linha 21a conduz agente refrigerante para o motor de combustão 2, enquanto que a linha 21b conduz agente refrigerante para um radiador 20 instalado em uma porção frontal do veículo 1. Quando o agente refrigerante alcançou uma 10 temperatura operacional normal, substancialmente todo o agente refrigerante é conduzido para o radiador 20 a fim de ser arrefecido. Uma linha 23 conduz o agente refrigerante arrefecido de volta para o motor de combustão 2. Uma pequena porção do agente refrigerante no sistema de arrefecimento não é usada para arrefecer o motor de combustão, mas é levada para duas linhas paralelas 22a, 22b. A linha 22a conduz agente refrigerante para o pri15 meiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9, em que ele resfria o ar comprimido. A linha 22b conduz agente refrigerante para o primeiro dispositivo de arrefecimento EGR 14a, em que ele submete os gases de escape recirculante para uma primeira etapa de arrefecimento. O agente refrigerante que resfriou o ar no segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9b e o agente refrigerante que resfriou os gases 20 de escape no primeiro dispositivo de arrefecimento EGR 14a são reunidos em uma linha 22c. A linha 22c conduz o agente refrigerante para um local no sistema de arrefecimento que está situado entre a válvula de três vias 19 e a bomba 18, onde ele é misturado com agente refrigerante arrefecido a partir do radiador 20.

O segundo sistema de arrefecimento compreende um elemento de radiador 24 ins25 talado na frente do radiador 20 em uma região periférica do veículo 1. Neste caso, a região periférica está situada em uma porção frontal do veículo 1. Uma ventoinha de radiador 25 é adaptada para gerar um fluxo de ar ambiente através do elemento de radiador 24 e o radiador 20. Como o elemento de radiador 24 está situado na frente do radiador 20, o agente refrigerante é arrefecido no elemento de radiador 24 por ar a temperatura do ambiente. To 30 agente refrigerante no elemento de radiador 24 assim pode ser arrefecido a uma temperatura próxima à temperatura do ambiente. O agente refrigerante frio proveniente do elemento de radiador 24 é circulado no segundo sistema de arrefecimento em um circuito de linha 26 por uma bomba 27. O circuito de linha 26 compreende uma primeira linha 26a que conduz agente refrigerante frio para fora do elemento de radiador 24 para vários dispositivos de ar35 refecimento para arrefecer vários media. O circuito de linha 26 compreende uma segunda linha 26b que conduz o agente refrigerante de volta para o elemento de radiador após ele ter sido usado para arrefecer ditos media.

Uma primeira linha conectora 30 conecta o segundo sistema de arrefecimento ao sistema de arrefecimento do motor de combustão. A primeira linha conectora 30 tem ma extremidade conectada à segunda linha 26b do segundo sistema de arrefecimento e uma extremidade oposta conectada à linha 21 do primeiro sistema de arrefecimento. A primeira linha conectora 30 é conectada à linha 21 através de uma primeira válvula de três vias 32. O agente refrigerante no sistema de arrefecimento do motor de combustão está em sua temperatura mais alta na linha 21 próxima à primeira válvula de três vias 32. Uma segunda linha conectora 33 conecta o segundo sistema de arrefecimento ao primeiro sistema de arrefecimento. A segunda linha conectora 33 é conectada à primeira linha 26a do segundo sistema de arrefecimento através de uma segunda válvula de três vias 34. A segunda válvula de três vias 34 está disposta na linha 26a em um local onde o agente refrigerante acabou de ser arrefecido no radiador 24. A primeira linha 26a divide-se em uma série de linhas paralelas 26c-f que conduzem agente refrigerante frio a uma série de dispositivos de arrefecimento 9a, 9c, 14b, 35 para arrefecer vários media. A linha 26c é adaptada para conduzir agente refrigerante frio ao primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a, em que ele submete o ar comprimido a uma etapa inicial de arrefecimento. A linha 26d é adaptada para conduzir agente refrigerante frio ao terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c, em que ele submete o ar comprimido a uma etapa final de arrefecimento. A linha 26e é adaptada para conduzir agente refrigerante frio a um dispositivo de arrefecimento 35 que pode ser de qualquer tipo desejado. O dispositivo de arrefecimento 35 pode ser adaptado, por exemplo, para arrefecer um meio que arrefece unidades de controle elétricas, um agente refrigerante em um sistema de ar condicionado ou óleo de caixa de engrenagens. A linha 26f é adaptada para conduzir agente refrigerante frio para o segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b, em que ele submete os gases de escape recirculantes a uma segunda etapa de arrefecimento. Após o agente refrigerante ter passado através de dito dispositivo de arrefecimentos 9a, 9c, 14b, 35, o agente refrigerante aquecido é conduzido de volta para o radiador 24 através da linha 26b. Uma segunda unidade de controle 31 é adaptada para controlar as válvulas de três vias 32,34.Durante operação do motor diesel 2, gases de escape escoam através da linha de escape 4 e acionam as turbinas 5a, b das unidades turbo. As turbinas 5a, b são assim providas com energia de acionamento que acionam os compressores 6a, 6b das unidades turbo. O compressor 6a da primeira unidade turbo extrai ar ambiente através do filtro de ar 7 e submete o ar na linha de admissão 8 a uma primeira etapa de compressão. O ar assim adquire uma pressão maior e uma temperatura mais alta. O ar comprimido é arrefecido no primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a pelo agente refrigerante no segundo sistema de arrefecimento. Em circunstâncias favoráveis, o agente refrigerante no segundo sistema de arrefecimento pode estar a uma temperatura substancialmente correspondente à temperatura do ambiente quando ela alcança o primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a. O ar comprimido pode assim ser arrefecido a uma temperatura próxima à temperatura do ambiente no primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a. O ar arrefecido mantém sua pressão no primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a. Ar que é arrefecido tem um volume específico menor, ou seja, ele ocupa um volume menor por unidade de peso. O ar assim torna-se mais compacto. Um compressor normalmente tem um espaço com um volume constante em que recebe e comprime ar. O arrefecimento do ar no primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9a assim torna possível que uma quantidade maior de ar seja comprimido no compressor 6b da segunda unidade turbo. O ar é aqui submetido a uma segunda etapa de compressão a uma pressão ainda mais alta. O ar comprimido é posteriormente conduzido através do segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9b, em que ele é arrefecido por agente refrigerante proveniente do sistema de arrefecimento do motor de combustão. O ar comprimido aqui pode ser arrefecido a uma temperatura próxima à temperatura do agente refrigerante no sistema de arrefecimento do motor de combustão. O ar comprimido é posteriormente conduzido ao terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c, em que ele é arrefecido por agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento. O ar comprimido aqui pode ser arrefecido a uma temperatura próxima à temperatura do ambiente.

Em muitos estados operacionais do motor diesel 2, a unidade de controle 13 manterá a válvula EGR 12 aberta de modo que parte dos gases de escape na linha de escape 4 é conduzida na linha de retorno 11. Os gases de escape na linha de escape 4 pode ser a uma temperatura de cerca de 500-600°C quando eles alcançam o primeiro dispositivo de arrefecimento EGR 14a. Os gases de escape recirculantes fica submetido a uma primeira etapa de arrefecimento no primeiro dispositivo de arrefecimento EGR 14a. O agente refrigerante no sistema de arrefecimento do motor de combustão é usado aqui como meio de arrefecimento. Durante operação normal do veículo, este agente refrigerante estará a uma temperatura dentro da faixa de 70-100°C. Os gases de escape recirculantes assim podem ficar submetidos a uma primeira etapa de arrefecimento a uma temperatura próxima à temperatura do agente refrigerante. Os gases de escape posteriormente são conduzidos para o segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b. O segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b é arrefecido por agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento. Com um dispositivo de arrefecimento EGR 14b adequadamente dimensionado, os gases de escape recirculantes podem ser arrefecidos a uma temperatura próxima à temperatura do ambiente. Gases de escape na linha de retorno 11 assim podem ficar submetidos a arrefecimento substancialmente a mesma temperatura que o ar comprimido no terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c.

O ar comprimido é assim submetido a três etapas de arrefecimento. Arrefecer o ar entre as compressões nos compressores 6a, b faz com que o ar seja de volume específico relativamente baixo quando ele é submetido à segunda etapa de compressão pelo compressor c6b. Uma quantidade relativamente alta de ar, portanto, pode ser submetida à segunda etapa de compressão pelo compressor 6b. O ar comprimido posteriormente é arrefecido no segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9b e o terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c a uma temperatura substancialmente correspondente à temperatura do ambiente. Tanto os gases de escape quanto o ar comprimido estarão assim a uma temperatura substancialmente correspondente à temperatura do ambiente quando eles se misturam. Assim, uma quantidade substancialmente ótima de gases de escape recirculantes e uma quantidade substancialmente ótima de ar pode ser conduzido para o motor de combustão a uma alta temperatura. Combustão no motor de combustão com alto desempenho e redução ótima de óxidos de nitrogênio nos gases de escape torna-se assim possível.

Durante operação normal, a unidade de controle 31 é adaptada para manter a primeira válvula de três vias 32 e a segunda válvula de três vias 34 em posições tais que nenhum troca de agente refrigerante ocorre entre o primeiro sistema de arrefecimento e o segundo sistema de arrefecimento. Entretanto, o arrefecimento efetivo do ar comprimido e os gases de escape recirculantes podem levar a formação de gelo nos dispositivos de arrefecimento 9c, 14b. Se recebe informação que indica que existe risco de formação de gelo ou que se formou gelo dentro de um ou outro dos dispositivos de arrefecimento 9c, 14b, a segunda unidade de controle 31 para a operação da bomba 27. A segunda unidade de controle 31 coloca a primeira válvula de três vias 32 em uma posição tal que agente refrigerante quente proveniente do sistema de arrefecimento do motor de combustão é conduzido para o segundo sistema de arrefecimento através da primeira linha conectora 30. Na segunda posição, a primeira válvula de três vias 32 conduz o agente refrigerante quente em um sentido oposto ao sentido normal de escoamento no segundo sistema de arrefecimento. O agente refrigerante quente proveniente do sistema de arrefecimento do motor de combustão escoará assim no sentido inverso através do terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c e o segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b. O agente refrigerante quente derreterá rapidamente qualquer gelo que se tenha formado dentro do dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c e/ou o segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b. Após um intervalo de tempo predeterminado ou quando se recebe informação que indica que o gelo foi derretido no dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c e/ou o segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b, a segunda unidade de controle 31 retornará as válvulas de três vias 32, 34 para suas primeiras posições respectivas. Qualquer formação de gelo no dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação 9c e/ou no segundo dispositivo de arrefecimento EGR 14b pode então ser eliminada facilmente e efetivamente.

O veículo 1 neste caso está equipado com retardador arrefecido a óleo. O óleo de retardador é arrefecido no elemento de dispositivo de arrefecimento de óleo 28 pelo agente refrigerante no sistema de arrefecimento do motor de combustão. A capacidade de frenagem de um retardador é normalmente limitada pela capacidade do sistema de arrefecimento de arrefecer além da energia térmica que é gerada quando o retardador é ativado. A segunda unidade de controle 31 é adaptado para receber informação quando o retardador é ativado. Quando isto ocorre, a segunda unidade de controle 31 desliga a bomba 27 no segundo sistema de arrefecimento. A segunda unidade de controle também coloca as válvulas de três vias 32, 34 em uma terceira posição. A primeira válvula de três vias 32 então conduz agente refrigerante quente do sistema de arrefecimento do motor de combustão para o segundo sistema de arrefecimento através da primeira linha conectora 30. Neste caso, a primeira válvula de três vias 32 conduz o agente refrigerante quente in de modo que ele é circulado no sentido normal de escoamento no sistema de arrefecimento. O agente refrigerante quente é conduzido da primeira válvula de três vias 32 para o elemento de radiador 24, em que ele é arrefecido por ar na temperatura do ambiente. O agente refrigerante fica submetido a efetivo arrefecimento aqui antes de ser conduzido para a segunda válvula de três vias 34 através da linha 26a. A segunda válvula de três vias 34, que assim também foi colocada em uma terceira posição, conduz o agente refrigerante de volta para o sistema de arrefecimento do motor de combustão através da primeira linha conectora 33. Durante ativação do retardador, agente refrigerante que arrefeceu o óleo no dispositivo de arrefecimento de óleo 28 então é conduzido parcialmente para o radiador do motor de combustão 20 e parcialmente para o segundo elementos de radiador do sistema de arrefecimento 24. Isto significa que o agente refrigerante fica submetido a arrefecimento consideravelmente maior quando o retardador é ativado. O resultado é que o retardador pode ser ativado por um intervalo de tempo significativamente mais longo antes que o agente refrigerante alcance uma temperatura máxima aceitável.

A fig. 2 representa uma modo de realização alternativo, em que o primeiro sistema de arrefecimento é provido com um radiador extra 36 instalado em uma região periférica do veículo 1. Uma ventoinha de radiador 37 é provida para gerar um fluxo de ar ambiente através do radiador 36. A ventoinha de arrefecimento 37 é acionada por um motor elétrico 38. O agente refrigerante é arrefecido no radiador 36 por ar à temperatura do ambiente. Parte do agente refrigerante que circula na linha 21 b será assim conduzida através do radiador 36, enquanto que uma porção restante do agente refrigerante é arrefecido no radiador 20. A porção do agente refrigerante que é arrefecido no radiador 36 é conduzida para a linha 23 no primeiro sistema de arrefecimento. O radiador extra 36 é disposto aqui em paralelo em relação ao radiador comum 20.

A invenção não está limitada de modo algum ao modo de realização descrito, com referência ao desenho, mas sim, pode variar livremente dentro do escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Disposição para um motor de combustão supercarregado (2), cuja disposição compreende uma linha de admissão (8) adaptada para conduzir ar acima da pressão atmosférica para o motor de combustão (2), um primeiro compressor (6a) adaptado para submeter o ar na linha de admissão (8) a uma primeira etapa de compressão, um segundo compressor (6b) adaptado para submeter o ar na linha de admissão (8) a uma segunda etapa de compressão, um primeiro sistema de arrefecimento com um agente refrigerante circulante e um segundo sistema de arrefecimento com um agente refrigerante circulante que, durante operação normal do motor de combustão, está a uma temperatura menor que o agente refrigerante no primeiro sistema de arrefecimento, CARACTERIZADO pelo fato de que a disposição compreende um primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9a) aplicado na linha de admissão (8) em um local entre o primeiro compressor (6a) e o segundo compressor (6b), e adaptado para ser arrefecido pelo agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento, um segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9b) disposto na linha de admissão (8) em uma posição a jusante do segundo compressor (6b), e adaptado para ser arrefecido pelo agente refrigerante a partir do primeiro sistema de arrefecimento, e um terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9c) aplicado na linha de admissão (8) em uma posição a jusante do segundo dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9b), e adaptado para ser arrefecido pelo agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento.

2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro sistema de arrefecimento compreende um primeiro radiador (20) em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar.

3. Disposição, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro sistema de arrefecimento compreende um radiador extra (36) em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar.

4. Disposição, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o radiador extra (36) e o primeiro radiador (20) são dispostos em paralelo ao primeiro sistema de arrefecimento.

5. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro sistema de arrefecimento é adaptado para arrefecer o motor de combustão (2).

6. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de arrefecimento compreende um elemento de radiador (24) em que o agente refrigerante destina-se a ser arrefecido por ar à temperatura do ambiente.

7. Disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,

CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de arrefecimento compreende uma linha (26c) adaptada para conduzir o agente refrigerante para o primeiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9a), e uma linha (26d) adaptada para conduzir o agente refrigerante para o terceiro dispositivo de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9c), cujas linhas (26c, 26d) são dispostas em paralelo, de modo que elas conduzam agente refrigerante a substancialmente a mesma temperatura para os respectivos dispositivos de arrefecimento de ar de sobrealimentação (9a, 9c).

8. Disposição, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sistema de arrefecimento compreende pelo menos uma linha paralela adicional (26e, 26f) que conduz o agente refrigerante para um dispositivo de arrefecimento adicional (14b, 35).

9. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que ela compreende uma linha de retorno (11) conectando a linha de escape (4) à linha de admissão (8) para tornar possível, através da linha de retorno (11), recircular gases de escape da linha de escape (4) para a linha de admissão (8).

10. Disposição, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADA pelo fato de que a linha de retorno (11) compreende um primeiro dispositivo de arrefecimento EGR (14a) adaptado para ser arrefecido pelo agente refrigerante a partir do primeiro sistema de arrefecimento, e um segundo dispositivo de arrefecimento EGR (14b) adaptado para ser arrefecido pelo agente refrigerante a partir do segundo sistema de arrefecimento.