IT202000014785A1 - Apparato di condizionamento per un motore - Google Patents

Apparato di condizionamento per un motore Download PDF

Info

Publication number
IT202000014785A1
IT202000014785A1 IT102020000014785A IT202000014785A IT202000014785A1 IT 202000014785 A1 IT202000014785 A1 IT 202000014785A1 IT 102020000014785 A IT102020000014785 A IT 102020000014785A IT 202000014785 A IT202000014785 A IT 202000014785A IT 202000014785 A1 IT202000014785 A1 IT 202000014785A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
flow
medium
line
orifice
branch
Prior art date
Application number
IT102020000014785A
Other languages
English (en)
Inventor
Harald Fessler
Original Assignee
Fpt Motorenforschung Ag
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 Fpt Motorenforschung Ag filed Critical Fpt Motorenforschung Ag
Priority to IT102020000014785A priority Critical patent/IT202000014785A1/it
Priority to EP21180448.9A priority patent/EP3926153B1/en
Publication of IT202000014785A1 publication Critical patent/IT202000014785A1/it

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/12—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0417—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating/cooling the heat exchange medium at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F01P2003/185—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/02—Intercooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/06—Retarder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Means For Warming Up And Starting Carburetors (AREA)

Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?APPARATO DI CONDIZIONAMENTO PER UN MOTORE?
CAMPO TECNICO
L?invenzione riguarda un apparato di condizionamento per un motore, in particolare un motore turbocompresso.
BACKGROUND DELL?INVENZIONE
Gli apparati di condizionamento per motori comunemente includono un primo circuito di condizionamento per far circolare un refrigerante (ad esempio acqua) da una camicia di refrigerante di motore a un radiatore, in cui il refrigerante trasferisce calore assorbito dal motore all?aria ambiente.
Gli apparati di condizionamento includono anche un secondo circuito di condizionamento per raffreddare l?aria di alimentazione del motore.
Il secondo circuito di condizionamento solitamente include un refrigeratore dell?aria di alimentazione attraverso cui ? indirizzata l?aria ambiente per assorbire calore dall?aria di alimentazione.
In alcuni casi, il secondo circuito di condizionamento ? un circuito di condizionamento indiretto, in cui un refrigerante, solitamente acqua a bassa temperatura, viene fatto circolare dal refrigeratore dell?aria di alimentazione ad un ulteriore radiatore, normalmente posizionato davanti all?altro radiatore per l?acqua del motore.
In questo contesto, si sente la necessit? di un miglioramento degli apparati di condizionamento noti, possibilmente in termini di riduzione dei componenti e/o aumento di flessibilit? d?uso e pertanto delle prestazioni di condizionamento.
Oggetto dell?invenzione ? soddisfare la necessit? di cui sopra, preferibilmente in modo semplice ed economico.
RIEPILOGO DELL?INVENZIONE
L?oggetto ? conseguito mediante un apparato di condizionamento come rivendicato nell?insieme di rivendicazioni allegato.
Le rivendicazioni dipendenti espongono forme di realizzazione particolari della divulgazione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione dell?invenzione, nel seguito sono descritte forme di realizzazione preferite, a titolo di esempi non limitativi, con riferimento ai disegni allegati in cui:
? la figura 1 ? uno schema che rappresenta la configurazione di un apparato di condizionamento secondo una forma di realizzazione della divulgazione;
? la figura 2 ? un altro schema che rappresenta la configurazione di un apparato di condizionamento secondo un?ulteriore forma di realizzazione della divulgazione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Nella figura 1, il simbolo di riferimento CA indica un apparato di condizionamento per un motore ICE, in particolare un motore a combustione interna dotato di un turbocompressore TC.
I gas di scarico dal motore ICE sono diretti verso il turbocompressore TC in modo che l?entalpia degli stessi sia convertita in lavoro meccanico per comprimere l?aria di alimentazione.
L?apparato di condizionamento CA comprende:
? un dispositivo di condizionamento CD configurato per raffreddare un mezzo, in particolare acqua, (o una miscela di acqua e sostanze chimiche quali antigelo e/o antiruggine) ad una pluralit? di livelli di temperatura;
? una camicia di motore o blocco WJ che definisce una zona di scambio di calore tra il mezzo e il motore ICE; e ? un refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC configurato per raffreddare l?aria di alimentazione del motore ICE mediante il mezzo.
In maggiore dettaglio, il dispositivo di condizionamento CD comprende uno scambiatore di calore R, in particolare un radiatore, che definisce un percorso MP per il mezzo e un altro percorso AP per un ulteriore mezzo, nello specifico aria e pi? nello specifico che deve essere presa dall?ambiente.
Il dispositivo di condizionamento CD comprende inoltre uno o pi? elementi di ventilazione VF, ad esempio ventole, per aspirare o spingere aria dall?ambiente e per forzarla lungo il percorso AP.
Pi? precisamente, i percorsi MP, AP sono separati l?uno dall?altro ma sono a contatto termico tra loro per consentire che si verifichino scambi di calore tra i due mezzi che avanzano attraverso i rispettivi percorsi MP, AP.
In modo simile, il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC definisce internamente due percorsi separati CP, WP in comunicazione termica tra loro e rispettivamente per l?aria di alimentazione del motore ICE e il mezzo, in modo che possano verificarsi scambi di calore tra il mezzo e l?aria di alimentazione.
Il percorso CP ? collegato a un?uscita del turbocompressore TC attraverso una linea di aria di alimentazione CL fornita per condurre l?aria di alimentazione compressa dal turbocompressore TC attraverso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC. Il turbocompressore TC riscalda l?aria ambiente comprimendola grazie al lavoro meccanico prodotto dallo stesso turbocompressore TC convertendo l?entalpia dei gas di scarico del motore ICE.
Il motore ICE comprende una linea di scarico EL collegata al turbocompressore TC per alimentare quest?ultimo con i gas di scarico.
L?apparato di condizionamento CA comprende inoltre un circuito di condizionamento CC, pi? precisamente un circuito di raffreddamento, che consente la circolazione del mezzo attraverso la camicia di motore WJ e il dispositivo di condizionamento CD, pi? precisamente attraverso il percorso MP dello scambiatore di calore R.
Il circuito di condizionamento CC include una linea di distribuzione DL configurata per portare il mezzo dal dispositivo di condizionamento CD, ossia dal percorso MP dello scambiatore di calore R, alla camicia di motore WJ, ossia verso la zona di scambio di calore definita al suo interno.
Inoltre, il circuito di condizionamento CC include anche una linea di ritorno RL configurata per prendere il mezzo riscaldato dalla camicia di motore WJ e per alimentare tale mezzo riscaldato nel circuito di condizionamento CC.
In pratica, il dispositivo di condizionamento CD o, pi? precisamente, lo scambiatore di calore R ha un?apertura I1 che ? collegata alla linea di ritorno RL per ricevere il mezzo riscaldato e un?ulteriore apertura O1 che ? collegata alla linea di mandata DL per consentire a un mezzo di scorrervi attraverso verso la zona di scambio di calore nella camicia di motore WJ.
In altre parole, la linea di ritorno RL e la linea di mandata DL hanno rispettive estremit? collegate allo scambiatore di calore R in corrispondenza delle aperture I1, O1, rispettivamente. Le altre estremit? della linea di ritorno RL e della linea di mandata DL sono entrambe collegate alla camicia di motore WJ.
Le aperture I1, O1 definiscono rispettivamente un ingresso e un?uscita dello scambiatore di calore R; pertanto, il mezzo scorre all?interno dello scambiatore di calore R attraverso il percorso MP secondo una direzione di avanzamento, ossia dall?apertura I1 verso l?apertura O1.
Il dispositivo di condizionamento CD riceve il mezzo in corrispondenza dell?apertura I1 ad un primo livello di temperatura in funzione del calore assorbito dal mezzo in corrispondenza della zona di scambio di calore definita dalla camicia di motore WJ. Inoltre, il dispositivo di condizionamento CD rilascia il mezzo ricevuto attraverso l?apertura O1 ad un secondo livello di temperatura, che ? inferiore al primo livello di temperatura poich? il mezzo trasferisce calore all?ulteriore mezzo che scorre attraverso il percorso AP.
Infatti, il dispositivo di condizionamento CD definisce, nelle forme di realizzazione mostrate, un dispositivo di raffreddamento per raffreddare il mezzo riscaldato dal funzionamento del motore ICE.
Il dispositivo di condizionamento CD (pi? precisamente, lo scambiatore di calore R) comprende un ulteriore apertura O2 in comunicazione di fluido con il percorso MP posizionata a valle dell?apertura O1 secondo la direzione di avanzamento del mezzo all?interno dello scambiatore di calore R.
Pertanto, il dispositivo di condizionamento CD ? configurato per rilasciare il mezzo attraverso l?apertura O2 ad un terzo livello di temperatura inferiore al secondo livello di temperatura che ? il livello di temperatura di rilascio del mezzo in corrispondenza dell?apertura O1.
Infatti, il mezzo che raggiunge l?apertura O2 scorre attraverso una porzione pi? lunga del percorso MP. Pertanto, all?ulteriore mezzo attraverso il percorso AP viene trasferita una quantit? di calore maggiore di quella trasferita dal mezzo rilasciato attraverso l?apertura O1.
In altre parole, il mezzo rilasciato attraverso l?apertura O2 scorre su una superficie di scambio di calore pi? grande di quella su cui scorre il mezzo rilasciato attraverso l?apertura O1. L?apertura O2 definisce una seconda uscita per il dispositivo di raffreddamento CD, pi? precisamente per lo scambiatore di calore R.
Il mezzo rilasciato attraverso l?apertura O2 viene sfruttato per raffreddare l?aria di alimentazione del motore ICE. Il circuito di condizionamento CC comprende, infatti, una linea aggiuntiva AL che collega l?apertura O2 al percorso WP all?interno del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC. La stessa linea aggiuntiva AL collega il percorso WP alla linea di ritorno RL.
Pertanto, la linea aggiuntiva AL collega l?apertura O2 in corrispondenza di un?estremit? ad un nodo N1 della linea di ritorno RL in corrispondenza dell?altra estremit?, passando attraverso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC. Pertanto, il percorso WP ? definito da una porzione della linea aggiuntiva AL.
Preferibilmente, la linea di ritorno RL comprende un dispositivo di pompaggio PD, in particolare una pompa, per forzare il mezzo riscaldato dalla zona di trasferimento di calore, all?interno della camicia di motore WJ, verso l?apertura I1. Nelle forme di realizzazione mostrate, il dispositivo di pompaggio PD ? disposto a valle del nodo N1, secondo la direzione di avanzamento del mezzo riscaldato attraverso la linea di ritorno RL.
In maggiore dettaglio, il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC ha due aperture I2, O3 che definiscono le estremit? del percorso WP e sono rispettivamente un ingresso e un?uscita per il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC stesso. All?interno del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC, il mezzo avanza lungo il percorso WP dall?apertura I2 all?apertura O3. Inoltre, attraverso la linea aggiuntiva AL, il mezzo scorre dall?apertura O2 al nodo N1.
In modo simile al percorso WP, il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC ha due aperture I3, O4 che definiscono le estremit? del percorso CP e sono rispettivamente un ulteriore ingresso e un?ulteriore uscita per il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC stesso.
All?interno del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC, l?aria di alimentazione avanza lungo il percorso CP dall?apertura I3 all?apertura O4.
L?apparato di condizionamento CA ? configurato in modo che le quantit? di mezzo, ossia la portata, rilasciate attraverso le aperture O1, O2, siano controllate.
In effetti, la linea di mandata DL e la linea aggiuntiva AL rispettivamente comprendono gruppi di regolazione T1, T2 che sono rispettivamente configurati per controllare il flusso attraverso le aperture O1, O2 diretto verso la camicia di motore WJ e il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC.
In maggiore dettaglio, i gruppi di regolazione T1, T2 comprendono ciascuno un dispositivo di regolazione di flusso, quale un termostato o una valvola, eventualmente controllabile elettronicamente; in quest?ultimo caso, l?apparato di condizionamento CA includerebbe anche un?unit? di controllo (non mostrata) per controllare elettronicamente l?apertura o la chiusura dei dispositivi di regolazione di flusso.
Per esempio, uno dei gruppi di regolazione T1, T2 pu? consistere in un dispositivo di regolazione di flusso avente un singolo corpo di valvola o corpo di regolazione.
La linea di mandata DL include due rami DL1, DL2 rispettivamente a monte e a valle del dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T1; inoltre, la linea aggiuntiva AL include due rami AL1, AL2 rispettivamente a monte e a valle del dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T2.
Da qui in avanti, espressioni come ?a monte di? e ?a valle di? faranno riferimento alla direzione di avanzamento del mezzo, in uso, attraverso la porzione rilevante del circuito di condizionamento CC.
Il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T1 ha un orifizio P1 collegato al ramo DL1 e un altro orifizio P2 collegato al ramo DL2 per ricevere rispettivamente il flusso del mezzo dall?apertura O1 e per lasciar scorrere in mezzo verso la camicia di motore WJ.
Convenientemente, lo stesso dispositivo di regolazione di flusso comprende un ulteriore orifizio P3; di conseguenza, il circuito di condizionamento CC comprende inoltre una linea di bypass BL che collega la linea di ritorno RL all?ulteriore orifizio P3 e pertanto alla linea di mandata DL in modo che il mezzo riscaldato che scorre attraverso la linea di ritorno RL possa bypassare il dispositivo di condizionamento CD.
Pi? precisamente, la linea di bypass BL si estende da un nodo N2 della linea di ritorno RL all?ulteriore orifizio P3 del gruppo di regolazione T1. Preferibilmente, il nodo N2 ? posizionato a valle del nodo N1 e convenientemente a valle del dispositivo di pompaggio PD.
Il gruppo di regolazione T1 ? configurato per controllare il flusso del mezzo attraverso la linea di bypass BL insieme al flusso del mezzo attraverso le aperture I1, O1. Il flusso del mezzo attraverso l?orifizio P2 collegato al ramo DL2 ? la somma dei flussi attraverso gli altri orifizi P1, P3, ossia la somma del flusso dall?apertura O1 e dalla linea di bypass BL.
Pertanto, il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T1 ? rappresentato nella figura 1 come una valvola a tre vie, senza perdite di generalit?, sebbene possa comprendere due termostati coordinati separati. Gli orifizi P1, P2, P3 del gruppo di regolazione T1 comunicano tra loro in modo selettivo a causa dell?azionamento del corrispondente dispositivo di regolazione di flusso.
Il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T2 ha un orifizio P4 collegato al ramo AL1 e un altro orifizio P5 collegato al ramo AL2 per ricevere rispettivamente il flusso del mezzo dall?apertura O2 e per lasciar scorrere il mezzo verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC.
Convenientemente, lo stesso dispositivo di regolazione di flusso comprende un ulteriore orifizio P6; di conseguenza, la linea di mandata DL comprende inoltre un ulteriore ramo DL3, in particolare che si dirama dal ramo DL2, che collega la stessa linea di mandata DL all?ulteriore orifizio P6 e pertanto alla linea aggiuntiva AL a monte del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC, in modo che parte del flusso attraverso la linea di mandata DL possa essere ridiretta verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC.
Pi? precisamente, il ramo DL3 si estende da un nodo N3 della linea di mandata DL all?ulteriore orifizio P6 del gruppo di regolazione T2.
Il gruppo di regolazione T2 ? configurato per controllare il flusso del mezzo attraverso il ramo DL3 insieme al flusso del mezzo attraverso l?apertura O2. Di conseguenza, il gruppo di regolazione T2 ? anche configurato per controllare il flusso del mezzo verso la camicia di motore WJ.
Nella forma di realizzazione della figura 1, il flusso di mezzo attraverso l?orifizio P5 collegato al ramo AL2 ? la somma dei flussi attraverso gli altri orifizi P4, P6, ovvero la somma del flusso dal ramo DL3 e di almeno una porzione del flusso dall?apertura O2.
Pertanto, il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T2 ? rappresentato nella figura 1 come una valvola a tre vie, senza perdite di generalit?, sebbene possa comprendere due termostati coordinati separati.
Preferibilmente, l?apparato di condizionamento CA comprende inoltre un altro gruppo di regolazione T3 configurato per controllare il flusso del mezzo verso la camicia di motore WJ.
Come i dispositivi di regolazione T1, T2, il gruppo di regolazione T3 comprende un dispositivo di regolazione di flusso, quale un termostato o una valvola, eventualmente controllabile elettronicamente.
La linea di mandata DL include un ulteriore ramo DL4 a valle del dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T3. Pi? precisamente, quest?ultimo dispositivo di regolazione di flusso ? posizionato tra i rami DL2, DL4, in particolare a valle del nodo N3.
Il gruppo di regolazione T3 ? configurato per controllare il flusso di mezzo attraverso il ramo DL4.
Il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T3 ha un orifizio P7 collegato al ramo DL2 e un altro orifizio P8 collegato al ramo DL4 per ricevere rispettivamente il flusso del mezzo dal ramo DL2 e per lasciar scorrere il mezzo verso la camicia di motore WJ.
In particolare, il ramo DL4 si estende dall?ultimo orifizio P8 alla camicia di motore WJ.
Convenientemente, lo stesso dispositivo di regolazione di flusso comprende un ulteriore orifizio P9; di conseguenza, la linea aggiuntiva AL comprende inoltre un ulteriore ramo AL3, in particolare che si dirama dal ramo AL1, che collega la stessa linea aggiuntiva AL all?ulteriore orifizio P9 e pertanto alla linea di mandata DL, in modo che parte del flusso attraverso la linea aggiuntiva AL possa bypassare il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC.
Pi? precisamente, il ramo AL3 si estende da un nodo N4 della linea aggiuntiva AL all?ulteriore orifizio P9 del gruppo di regolazione T3. Il nodo N4 ? posizionato a monte del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC e convenientemente a monte del dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T2.
Pertanto, il gruppo di regolazione T3 ? configurato per controllare il flusso del mezzo attraverso il ramo AL3 e di conseguenza il flusso del mezzo verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC, in particolare insieme al flusso di mezzo attraverso i rami DL2, DL3. Nella forma di realizzazione della figura 1, il flusso di mezzo attraverso l?orifizio P8 collegato al ramo DL4 ? la somma dei flussi attraverso gli altri orifizi P7, P9, ossia la somma dei flussi dal ramo DL2, in particolare a valle dell?nodo N3, e dal ramo AL3.
Il funzionamento dell?apparato di condizionamento CA dipende dal funzionamento dei gruppi di regolazione T1, T2, T3.
Il gruppo di regolazione T1 pu? consentire un flusso A1 dall?apertura O1 alla camicia di motore WJ e/o un flusso A2 dalla linea di ritorno LR alla camicia di motore WJ, in modo da bypassare il dispositivo di condizionamento CD.
Quando il flusso A1 non ? consentito e il flusso A2 ? consentito, il mezzo circola attraverso la camicia di motore WJ senza essere sottoposto ad alcun processo di raffreddamento. Questa situazione ? appropriata, ad esempio, durante una condizione di riscaldamento del motore ICE, in cui un aumento della temperatura del motore ? positivo.
In alcune forme di realizzazione, il gruppo di regolazione T1 pu? regolare le dimensioni dei flussi A1, A2 ad esempio ostruendo parzialmente o completamente gli orifizi P1, P3 del dispositivo di regolazione di flusso corrispondente. In questo modo, la temperatura del motore ICE pu? essere controllata per un intervallo di valori continuo. Questo vale per il flusso A1 indipendentemente dalla presenza della linea di bypass BL e dell?ulteriore orifizio P3 corrispondente, ossia indipendentemente dalla possibilit? di avere un flusso A2.
Il gruppo di regolazione T2 pu? consentire un flusso B1 dall?apertura O2 al refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC e/o un flusso B2 dall?apertura O1. Quando ? consentito solo il flusso B1, la temperatura dell?aria di alimentazione ? minore di quanto ? consentito anche al flusso B2. Una temperatura massima dell?aria di alimentazione pu? essere ottenuta consentendo solamente il flusso B2, specialmente quando il flusso A1 non ? consentito. In quest?ultimo caso, le perdite di calore verso l?ambiente sono ridotte al minimo, specialmente in combinazione con il bypass dello scambiatore di calore R, il che significa che consentito solamente il flusso A2. Ci? ? particolarmente appropriato durante il riscaldamento del motore ICE. Inoltre, dato che la temperatura dell?aria di alimentazione influenza la temperatura dei gas di scarico dal motore ICE, la regolazione dei flussi B1 e B2 ? adatta a controllare quest?ultima temperatura, in particolare in base a possibili necessit? specifiche di un sistema di post-trattamento (non mostrato) associato alla linea di scarico EL.
In alcune forme di realizzazione, il gruppo di regolazione T2 pu? regolare le dimensioni dei flussi come il gruppo di regolazione T1. In questo modo, la temperatura dell?aria di alimentazione pu? essere controllata per un intervallo di valori continuo. Ci? vale per il flusso B1 indipendentemente dalla presenza del ramo DL3 e dell?ulteriore orifizio P6 corrispondente, ossia indipendentemente dalla possibilit? di avere un flusso B2.
Il gruppo di regolazione T3 pu? consentire un flusso C1 dall?apertura O1 alla camicia di motore WJ e/o un flusso C2 dall?apertura O2 alla camicia di motore WJ. Quando il flusso C1 non ? consentito, il flusso dall?apertura O1 pu? essere reindirizzato verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC. Quando il flusso C2 ? consentito, parte del flusso dall?apertura O2 ? usata per un raffreddamento supplementare del motore ICE, mentre al raffreddamento di aria di alimentazione CAC viene alimentato meno mezzo. Questa condizione ? appropriata quando ? richiesto un raffreddamento di motore elevato, ad esempio durante il freno motore, mentre l?espulsione di calore dell?aria di alimentazione ? ridotta.
Inoltre, per esempio, l?apparato di condizionamento CA pu? essere usato per condizionare anche un dispositivo ritardatore (non mostrato) associato al motore ICE e avente una propria camicia collegata alla camicia di motore WJ, ad esempio attraverso il circuito di condizionamento c.c., per ricevere il mezzo. In questo caso, una temperatura minore del mezzo ? appropriata durante il funzionamento del dispositivo ritardatore. Qui, il flusso C2 e vantaggiosamente consentito (preferibilmente massimizzato) durante tale funzionamento.
In alcune forme di realizzazione, il gruppo di regolazione T3 pu? regolare le dimensioni dei flussi come gruppi di regolazione T1, T2. In questo modo, il controllo sia della temperatura dell?aria di alimentazione sia del motore ICE pu? essere controllato con un grado di libert? aggiuntivo. In alcune altre forme di realizzazione, il flusso C1 pu? essere sempre consentito completamente, il che significa che l?orifizio P7 rimane sempre non ostruito.
La figura 2 mostra un apparato di condizionamento CAE secondo una forma di realizzazione simile a quella mostrata nella figura 1. Alla luce di tale similitudine, l?apparato di condizionamento CAE sar? descritto solamente nella misura in cui differisce dall?apparato di condizionamento CA.
Laddove possibile, gli stessi simboli di riferimento saranno usati per indicare componenti equivalenti.
L?apparato di condizionamento CAE ? diverso dall?apparato di condizionamento CA per l?assenza dei rami DL3 e AL3 e per la sostituzione dei gruppi di regolazione T2, T3 con un gruppo di regolazione T4. Pertanto, l?apparato di condizionamento CAE mostra un numero ridotto di componenti e in questo senso ? pi? semplice dell?apparato di condizionamento CA.
Il gruppo di regolazione T4 ha un dispositivo di regolazione di flusso con quattro orifizi aventi lo stesso ruolo degli orifizi P4, P5, P7, P8 e pertanto indicati con gli stessi simboli di riferimento. Gli orifizi P4, P7 rispettivamente ricevono flussi dai rami AL2, DL2, mentre gli orifizi P5, P8 rispettivamente lasciano scorrere il mezzo verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC e la camicia di motore WJ.
Il dispositivo di regolazione di flusso del gruppo di regolazione T4 ? configurato per controllare i flussi del mezzo attraverso l?apertura O2 e attraverso il ramo DL2. Inoltre, lo stesso dispositivo di regolazione di flusso controlla i flussi verso il dispositivo di raffreddamento di aria di alimentazione CAC e la camicia di motore WJ come rispettive porzioni della somma dei flussi ricevuti dall?apertura O2 e dal ramo DL2.
In particolare, il dispositivo di regolazione di flusso include una valvola di controllo a quattro vie configurata per controllare i quattro flussi di cui sopra.
Gli orifizi P4, P5, P7, P8 comunicano tra loro in modo selettivo. Per esempio, il dispositivo di regolazione di flusso ? configurato per ostruire parzialmente o totalmente ciascuno degli orifizi P4, P5, P7, P8.
Il funzionamento dell?apparato di condizionamento CAE ? simile a quello dell?apparato di condizionamento CA. L?unica differenza ? relativa al funzionamento del gruppo di regolazione T4, in sostituzione dei gruppi di regolazione T2, T3.
Il funzionamento del gruppo di regolazione T4 ? tipico delle comuni valvole di controllo a quattro vie; pertanto, quest?ultimo funzionamento non sar? descritto in dettaglio.
Il gruppo di regolazione T4 consente i quattro flussi B1, B2, C1, C2 come la combinazione dei gruppi di regolazione T2, T3.
Alla luce di quanto precede, i vantaggi degli apparati di condizionamento CA, CAE secondo l?invenzione sono evidenti.
In particolare, ? evidente una flessibilit? di uso molto elevata degli apparati di condizionamento CA, CAE dovuta alla possibilit? di controllare le temperature dell?aria di alimentazione del motore ICE in base alle condizioni operative di quest?ultimo.
Nello specifico, l?apparato di condizionamento CAE consente un bypass completo del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC per massimizzare il raffreddamento del motore ICE, in particolare durante il freno motore, e di eventuali dispositivi associati come un dispositivo ritardatore.
Un singolo scambiatore di calore con due uscite, ovvero le aperture O1, O2, ? fornito per raffreddare solo un mezzo a diversi livelli di temperatura, il che consente un raffreddamento flessibile sia dell?aria di alimentazione sia del motore ICE.
L?energia generata dal motore ICE sotto forma di calore pu? essere trattenuta all?interno degli apparati di condizionamento CA, CAC durante un avvio a freddo del motore inibendo entrambi i flussi A1 e B1. Ci? permette un rapido riscaldamento del motore ICE.
La capacit? di raffreddamento del dispositivo di condizionamento DC viene completamente sfruttata reindirizzando la porzione pi? fredda del mezzo verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC. Secondo le soluzioni note, d?altra parte, la capacit? di raffreddamento viene mantenuta elevata per soddisfare una necessit? di raffreddamento supplementare data dal freno motore, ma questa capacit? di raffreddamento elevata non pu? essere sfruttata durante il normale funzionamento del motore.
Inoltre, la completa capacit? di raffreddamento del dispositivo di condizionamento CD pu? essere sfruttata per massimizzare il raffreddamento dell?aria di alimentazione quando ? appropriata una sovralimentazione elevata.
Preferibilmente, quando gli apparati di condizionamento CA, CAE sono usati per raffreddare un dispositivo ritardatore, tale dispositivo pu? avere una potenza di frenata maggiore del solito grazie alle capacit? di raffreddamento maggiori degli apparati di condizionamento CA, CAC.
Inoltre, gli apparati di condizionamento CA, CAC essenzialmente hanno componenti che sono gi? usati negli apparati noti, sebbene in modo meno flessibile. Pertanto, gli apparati di condizionamento CA, CAE sono semplici da realizzare in modo economico.
Rispetto agli apparati noti, il numero di componenti e perfino ridotto a causa del collegamento dello scambiatore di calore R e del refrigeratore dell?aria di alimentazione CAC allo stesso circuito di condizionamento CC. In particolare, si consegue il raffreddamento indiretto dell?aria di alimentazione senza la necessit? di un ulteriore scambiatore di calore.
Infine, ? chiaro che agli apparati di condizionamento descritti CA, CAE possono essere apportate modifiche che non si estendono al di l? dell?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.
Per esempio, le forme di realizzazione delle figure 1 e 2 possono essere combinate in una forma di realizzazione in cui sono presenti tutti i gruppi di regolazione T2, T3, T4. Il gruppo di regolazione T1 pu? essere interamente assente se almeno uno dei gruppi di regolazione T3 e T4 ? presente. Inoltre, altri componenti descritti come componenti preferiti devono essere considerati come opzionali e pertanto rimovibili.
Inoltre, lo schema delle linee del circuito di condizionamento CC pu? essere diverso da quello illustrato nelle figure 1 e 2. Infine, il dispositivo di condizionamento CD potrebbe essere diverso da un comune scambiatore di calore e potrebbe includere, per esempio, una pluralit? di celle refrigerate comunicanti.

Claims (5)

RIVENDICAZIONI
1. Apparato di condizionamento (CA; CAE) per un motore (ICE) comprendente:
- un dispositivo di condizionamento (CD) per raffreddare un mezzo a una pluralit? di livelli di temperatura, detto dispositivo di condizionamento (CD) avendo una prima apertura (I1) per ricevere il mezzo ad un primo livello di temperatura e una seconda apertura (O1) per rilasciare il mezzo ad un secondo livello di temperatura inferiore al primo livello di temperatura;
- una linea di mandata (DL) collegata alla seconda apertura (O1) per portare il mezzo in contatto termico con il motore (ICE) in corrispondenza di una regione di scambio di calore (WJ) e comprendente primi mezzi di regolazione (T1) per controllare un primo flusso (A1) del mezzo dalla seconda apertura (O1) verso la regione di scambio di calore (WJ);
- una linea di ritorno (RL) collegata alla prima apertura (I1) per alimentare il dispositivo di condizionamento (CD) con il mezzo portato in contatto termico con il motore (ICE) in corrispondenza della regione di scambio termico (WJ); e
- un refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC) per raffreddare un flusso di aria di aspirazione del motore (ICE) mediante il mezzo;
in cui il dispositivo di condizionamento (CD) ha una terza uscita (O2) per rilasciare il mezzo ad un terzo livello di temperatura inferiore al secondo livello di temperatura, detto apparecchio comprendendo una linea aggiuntiva (AL) per condurre il mezzo dalla terza apertura (O2) alla linea di ritorno (RL);
la linea aggiuntiva (AL) passando attraverso il refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC) e comprendendo secondi mezzi di regolazione (T2; T4) per controllare un secondo flusso (B1; B1, C2) del mezzo dalla terza apertura (O2) verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC).
2. Apparato di condizionamento secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una prima linea di bypass (BL) che collega la linea di ritorno (RL) alla linea di mandata (DL), in modo da consentire al mezzo che scorre attraverso la linea di ritorno (RL) di bypassare il dispositivo di condizionamento (CD);
in cui detti primi mezzi di regolazione (T1) comprendono un primo dispositivo di regolazione di flusso configurato per controllare detto primo flusso (A1) e un terzo flusso (A2) del mezzo attraverso la prima linea di bypass (BL); il primo dispositivo di regolazione di flusso avendo un primo orifizio (P1) disposto per ricevere il primo flusso (A1) dalla seconda apertura (O2), un secondo orifizio (P3) disposto per ricevere il terzo flusso (A2) dalla prima linea di bypass (BL) e un terzo orifizio (P2) che comunica selettivamente con il primo e il secondo orifizio (P1, P3) per consentire l?avanzamento della somma del primo flusso (A1) e del terzo flusso (A2) attraverso la linea di mandata (DL) verso la regione di scambio di calore (WJ).
3. Apparato di condizionamento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la linea di mandata (DL) comprende un primo ramo (DL3; DL2) che si collega alla linea aggiuntiva (AL) a monte del refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC) secondo la direzione del secondo flusso (B1; B1, C2);
e in cui detti secondi mezzi di regolazione (T2; T4) comprendono un secondo dispositivo di regolazione di flusso configurato per controllare detto secondo flusso (B1; B1, C2) e un quarto flusso (B2; B2, C1) del mezzo dal primo ramo (DL3; DL2) verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC);
il secondo dispositivo di regolazione di flusso (T2; T4) avendo un quarto orifizio (P4) disposto per ricevere il secondo flusso (B1) dalla terza apertura, un quinto orifizio (P6; P7) disposto per ricevere il quarto flusso (B2) da detto primo ramo (DL3; DL2) e un sesto orifizio (P5) che comunica selettivamente con il quarto (P4) e il quinto orifizio (P6; P7) per consentire l?avanzamento di almeno una prima porzione della somma del secondo flusso (B1; B1, C2) e del quarto flusso (B2; B2, C1) attraverso la linea aggiuntiva (AL) verso il refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC).
4. Apparato di condizionamento secondo la rivendicazione 3, in cui la linea di mandata (DL) comprende un secondo ramo (DL4) che si collega alla linea aggiuntiva (AL) a monte del refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC) secondo la direzione del secondo flusso (B1);
e in cui detto secondo dispositivo di regolazione di flusso comprende un settimo orifizio (P8) che comunica selettivamente con il quarto e il quinto orifizio (P4, P7) per consentire l?avanzamento di almeno una seconda porzione della somma del secondo flusso (B1; B1, C2) e del quarto flusso (B2; B2, C1) attraverso il secondo ramo (DL4) verso la regione di scambio di calore (WJ);
detto secondo dispositivo di regolazione di flusso essendo configurato per controllare la dimensione della prima e della seconda porzione.
5. Apparato di condizionamento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la linea di mandata (DL) comprende un terzo ramo (DL2) e un terzo dispositivo di regolazione di flusso (T3) configurato per controllare un quinto flusso (C1) del mezzo dal terzo ramo (DL2) verso la regione di scambio di calore (WJ);
detto apparato comprendendo una seconda linea di bypass (AL3) che collega la linea aggiuntiva (AL) al terzo ramo (DL2), in modo da consentire al mezzo che scorre attraverso la linea aggiuntiva (AL) di bypassare detto refrigeratore dell?aria di alimentazione (CAC);
in cui il terzo dispositivo di regolazione di flusso (T3) ? inoltre configurato per controllare un sesto flusso (C2) del mezzo dalla seconda linea di bypass (AL3) verso la regione di scambio di calore (WJ);
il terzo dispositivo di regolazione di flusso (T3) avendo un ottavo orifizio (P7) disposto per ricevere il quinto flusso (C1) dal terzo ramo (DL2), un nono orifizio (P9) disposto per ricevere il sesto flusso (C2) dalla seconda linea di bypass (AL3) e un decimo orifizio (P8) che comunica selettivamente con l?ottavo e il nono orifizio (P7, P9) per consentire l?avanzamento della somma del quinto flusso e del sesto flusso (C1, C2) attraverso la linea di mandata (DL) verso la regione di scambio di calore (WJ).
IT102020000014785A 2020-06-19 2020-06-19 Apparato di condizionamento per un motore IT202000014785A1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000014785A IT202000014785A1 (it) 2020-06-19 2020-06-19 Apparato di condizionamento per un motore
EP21180448.9A EP3926153B1 (en) 2020-06-19 2021-06-18 A conditioning apparatus for an engine and a control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000014785A IT202000014785A1 (it) 2020-06-19 2020-06-19 Apparato di condizionamento per un motore

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT202000014785A1 true IT202000014785A1 (it) 2021-12-19

Family

ID=72266742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102020000014785A IT202000014785A1 (it) 2020-06-19 2020-06-19 Apparato di condizionamento per un motore

Country Status (1)

Country Link
IT (1) IT202000014785A1 (it)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4061187A (en) * 1976-04-29 1977-12-06 Cummins Engine Company, Inc. Dual cooling system
US4620509A (en) * 1985-08-05 1986-11-04 Cummins Engine Company, Inc. Twin-flow cooling system
US5353757A (en) * 1992-07-13 1994-10-11 Nippondenso Co., Ltd. Vehicular use cooling apparatus
WO2002048516A1 (en) * 2000-12-11 2002-06-20 Samsung Climate Control Co., Ltd. High/low temperature water cooling system
WO2003042619A1 (fr) * 2001-11-13 2003-05-22 Valeo Thermique Moteur Module d'echange de chaleur comportant un radiateur principal et un radiateur secondaire

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4061187A (en) * 1976-04-29 1977-12-06 Cummins Engine Company, Inc. Dual cooling system
US4620509A (en) * 1985-08-05 1986-11-04 Cummins Engine Company, Inc. Twin-flow cooling system
US5353757A (en) * 1992-07-13 1994-10-11 Nippondenso Co., Ltd. Vehicular use cooling apparatus
WO2002048516A1 (en) * 2000-12-11 2002-06-20 Samsung Climate Control Co., Ltd. High/low temperature water cooling system
WO2003042619A1 (fr) * 2001-11-13 2003-05-22 Valeo Thermique Moteur Module d'echange de chaleur comportant un radiateur principal et un radiateur secondaire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7207298B2 (en) Cooling system for an engine
US10718256B2 (en) Powertrain thermal management system and method
US8534571B2 (en) Switchable radiator bypass valve set point to improve energy efficiency
JP5787994B2 (ja) 冷機運転時および／または暖機運転時の冷却用の冷媒集合管を備えた内燃機関
CN104791071B (zh) 用于车辆的热管理系统及方法
US11085357B2 (en) Method and device for ventilating a heat management system of an internal combustion engine
US10866037B2 (en) Process valve manifold and heat exchanger system
US9599069B2 (en) Cooling device for an engine exhaust gas recirculation circuit
CN111114264B (zh) 车辆换热循环系统和具有其的车辆
IT202000014785A1 (it) Apparato di condizionamento per un motore
CN107869407A (zh) 集成有排气再循环、热回收及潜热存储的排气热管理模块
CN114654967B (zh) 空调系统及车辆
CN111114263B (zh) 车辆换热循环系统和具有其的车辆
JP5907275B2 (ja) 内燃機関の冷却装置
IT202000025024A1 (it) Apparato di condizionamento per un motore e metodi di controllo di esso
GB2286039A (en) Engine cooling system
EP3926153B1 (en) A conditioning apparatus for an engine and a control method thereof
KR101338441B1 (ko) 차량용 열교환기
IT201900015372A1 (it) Sistema per il controllo della temperatura di una batteria in un veicolo
JP2001271644A (ja) エンジンのオイル温度調節方法及びオイル温度調節装置
US9921009B2 (en) Dual-use ram-primary/regen hx
JP2020091067A (ja) 熱交換装置およびこれを用いた車両用熱授受装置
JP7413976B2 (ja) エンジンシステム
JP2011252454A (ja) 内燃機関の冷却装置
KR20130058432A (ko) 차량용 열교환기 및 이를 구비한 냉각 시스템