RU2690302C2 - Vehicle with charge air cooler and supercharging air cooling method - Google Patents

Vehicle with charge air cooler and supercharging air cooling method Download PDF

Info

Publication number
RU2690302C2
RU2690302C2 RU2015138980A RU2015138980A RU2690302C2 RU 2690302 C2 RU2690302 C2 RU 2690302C2 RU 2015138980 A RU2015138980 A RU 2015138980A RU 2015138980 A RU2015138980 A RU 2015138980A RU 2690302 C2 RU2690302 C2 RU 2690302C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge air
cooling
engine
temperature
refrigerant
Prior art date
Application number
RU2015138980A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015138980A3 (en
RU2015138980A (en
Inventor
Джеральд Джеральд БАРР
Original Assignee
Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
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 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк filed Critical Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Publication of RU2015138980A publication Critical patent/RU2015138980A/en
Publication of RU2015138980A3 publication Critical patent/RU2015138980A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690302C2 publication Critical patent/RU2690302C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • 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
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F01P9/06—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00 by use of refrigerating apparatus, e.g. of compressor or absorber type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0493—Controlling the air charge temperature
    • 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
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to vehicle cooling systems. Motor vehicle comprises a supercharging air cooler (5) for cooling supercharge air supplied to motor vehicle (6). In cooler (5) of supercharging air cold coolant is supplied from system (30) of cooling of automobile vehicle. Cold coolant is used for cooling of supercharging air passing through cooler (5) of supercharging air by means of heat transfer from supercharging air to cold coolant. In engine (6) with supercharging, upstream of cooler (5) of supercharging air is preferably located air-and-air intercooler (4). Intercooler (4) is located downstream of compressor (3) used for compression of supercharging air for engine (6).EFFECT: compactness of coolant and efficiency in production.14 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates.

Изобретение касается автомобильного транспортного средства, содержащего двигатель и систему обогрева и кондиционирования воздуха на основе хладагента, и, в частности, использования хладагента из системы обогрева и кондиционирования воздуха для охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель.The invention relates to a motor vehicle comprising an engine and a heating and air conditioning system based on a refrigerant, and in particular the use of a refrigerant from a heating and air conditioning system to cool the charge air entering the engine.

Уровень техникиThe level of technology

Известна методика увеличения плотности воздушно-топливной смеси двигателя путем повышения давления потока впускного воздуха перед его вводом в цилиндр двигателя. Такое принудительное нагнетание может быть осуществлено путем «турбонаддува» или «надудва» двигателя, причем его в основном используют для увеличения удельной мощности двигателя (измеряемой в ваттах на кубический метр).A known method of increasing the density of the air-fuel mixture of the engine by increasing the pressure of the flow of intake air before it enters the engine cylinder. Such forced injection can be carried out by “turbocharging” or “head” of the engine, and it is mainly used to increase the specific power of the engine (measured in watts per cubic meter).

Следует учитывать, что, поскольку давление непосредственно связано с температурой, то по мере повышения компрессором давления потока впускного воздуха компрессор также увеличивает температуру потока впускного воздуха. Кроме того, в случае использования турбонагнетателя, температура воздуха также может быть увеличена вследствие теплопередачи между горячей и холодной сторонами турбонагнетателя.It should be noted that since the pressure is directly related to temperature, as the compressor increases the pressure of the intake air flow, the compressor also increases the temperature of the intake air flow. In addition, in the case of using a turbocharger, the air temperature can also be increased due to heat transfer between the hot and cold sides of the turbocharger.

Кроме того, в современных двигателях широко применяют рециркуляцию части отработавших газов, выходящих из двигателя, на впуск двигателя в рамках процесса, часто называемого рециркуляцией отработавших газов (РОГ). Такие рециркулируемые отработавшие газы имеют сравнительно высокую температуру и способствуют повышению температуры наддувочного воздуха, подаваемого в двигатель.In addition, in modern engines it is widely used to recirculate a portion of the exhaust gases leaving the engine to the engine intake as part of a process often referred to as exhaust gas recirculation (EGR). Such recirculated exhaust gases have a relatively high temperature and contribute to raising the temperature of the charge air supplied to the engine.

Существует несколько причин, по которым температуру наддувочного воздуха желательно сохранять как можно более низкой. Во-первых, холодный воздух обладает большей плотностью, в связи с чем охлаждение входящего потока наддувочного воздуха увеличивает массу воздуха, всасываемого в двигатель, что может привести к увеличению мощности двигателя.There are several reasons why it is desirable to keep the charge air temperature as low as possible. Firstly, the cold air has a higher density, and therefore the cooling of the incoming charge air flow increases the mass of air drawn into the engine, which can lead to an increase in engine power.

Во-вторых, уровень выбросов оксидов азота (NOx) из двигателя в сильной степени зависит от температуры сгорания в цилиндрах двигателя. Таким образом, для максимального снижения пиковых значений температуры сгорания с целью предотвращения чрезмерных выбросов NOx из двигателя желательно обеспечить охлаждение наддувочного воздуха (будь то чистый атмосферный воздух или смесь атмосферного воздуха с рециркулируемыми отработавшими газами).Secondly, the level of emissions of nitrogen oxides (NOx) from the engine is strongly dependent on the combustion temperature in the engine cylinders. Thus, in order to minimize peak combustion temperatures in order to prevent excessive NOx emissions from the engine, it is desirable to provide charge air cooling (be it pure atmospheric air or a mixture of atmospheric air with recirculated exhaust gases).

Для снижения температуры наддувочного воздуха в соответствии с известными технологиями предусматривают охлаждение наддувочного воздуха при помощи воздуховоздушного промежуточного охладителя (интеркулера). Интеркулер представляет собой теплообменник, расположенный в воздушном потоке между компрессором и впускным коллектором двигателя. Теплообменник использует для охлаждения наддувочного воздуха атмосферный воздух, подаваемый в интеркулер, причем для повышения степени поглощения теплоты из наддувочного воздуха и ее излучения в окружающую среду могут быть предусмотрены ребра.To reduce the temperature of the charge air in accordance with known technologies provide for the cooling of charge air using an air-air intercooler (intercooler). The intercooler is a heat exchanger located in the air flow between the compressor and the engine intake manifold. The heat exchanger uses to cool the charge air, the atmospheric air supplied to the intercooler, and fins can be provided to increase the degree of heat absorption from the charge air and its radiation to the environment.

Известные интеркулеры обладают рядом недостатков, в число которых входят сравнительно большие размеры, необходимые в связи со сравнительно низким к.п.д. охлаждения такого оборудования. Большие размеры интеркулера, соответствующего известным технологиям, часто затрудняют его размещение в двигательном отсеке современного автомобильного транспортного средства в положении, оптимальном для обеспечения подачи в него атмосферного воздуха. Данный недостаток особенно значителен в случае малоразмерных автомобилей при том, что в малоразмерных автомобилях все чаще используют двигатели с наддувом для обеспечения возможности уменьшения размеров двигателя.Known intercoolers have a number of drawbacks, which include the relatively large size required due to the relatively low efficiency. cooling such equipment. The large size of the intercooler, corresponding to known technologies, often make it difficult to place it in the engine compartment of a modern automobile vehicle in a position that is optimal for ensuring the supply of atmospheric air into it. This disadvantage is particularly significant in the case of small cars, despite the fact that in small cars it is increasingly used with supercharged engines to ensure the possibility of reducing the size of the engine.

Другой недостаток состоит в том, что даже при оптимальном расположении теплообменника в автомобильном транспортном средстве температура атмосферного воздуха, поступающего в интеркулер, представляет собой нерегулируемую величину. Следует понимать, что скорость теплообмена между наддувочным воздухом и атмосферным воздухом зависит от разности температур атмосферного воздуха, поступающего в интеркулер, и охлаждаемого наддувочного воздуха. Таким образом, при постоянной температуре наддувочного воздуха скорость теплообмена значительно ниже при высокой температуре атмосферного воздуха, чем при низкой температуре атмосферного воздуха.Another disadvantage is that even with the optimal location of the heat exchanger in the automobile vehicle, the temperature of the atmospheric air entering the intercooler is an unregulated value. It should be understood that the rate of heat exchange between the charge air and atmospheric air depends on the temperature difference between the atmospheric air entering the intercooler and the cooled charge air. Thus, at a constant charge air temperature, the heat exchange rate is much lower at high atmospheric air temperatures than at low ambient air temperatures.

Кроме того, минимальная температура наддувочного воздуха, которая может быть получена в воздуховоздушном интеркулере, всегда по необходимости выше, чем температура атмосферного воздуха. Таким образом, если температура атмосферного воздуха высока, существует физическое ограничение на температуру наддувочного воздуха, которая может быть получена в интеркулере, соответствующем известным технологиям. Известная попытка преодоления этого ограничения была предпринята в патентной публикации Германии №102011056616 путем предложения интеркулера для двигателя, использующего испаритель контура охлаждения для охлаждения воздуха, поступающего в интеркулер. Такая конструкция обеспечивает возможность уменьшения температуры воздуха, используемого для охлаждения наддувочного воздуха, ниже температуры окружающей среды.In addition, the minimum charge air temperature that can be obtained in an air-air intercooler is always necessarily higher than the temperature of atmospheric air. Thus, if the temperature of the atmospheric air is high, there is a physical limitation on the charge air temperature, which can be obtained in an intercooler conforming to known technologies. A well-known attempt to overcome this limitation was made in German patent publication No. 102011056616 by proposing an intercooler for an engine using an evaporator cooling circuit to cool the air entering the intercooler. This design provides the ability to reduce the temperature of the air used to cool the charge air below the ambient temperature.

Однако потребность в охладителе наддувочного воздуха, компактном, недорогом в производстве и способном к работе с высоким к.п.д. вне зависимости от места его установки в двигательном отсеке, по-прежнему существует.However, the need for a charge air cooler that is compact, inexpensive to manufacture and capable of working with high efficiency. regardless of where it is installed in the engine compartment, it still exists.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в предложении охладителя наддувочного воздуха для автомобильного транспортного средства, компактного, не использующего для охлаждения наддувочного воздуха потока атмосферного воздуха и экономичного в изготовлении.The problem to which the present invention is directed is to propose a charge air cooler for an automobile vehicle that is compact and does not use atmospheric air flow for cooling the charge air and is economical to manufacture.

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается автомобильное транспортное средство, содержащее двигатель и охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от двигателя, для охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, причем охладитель наддувочного воздуха выполнен с возможностью подачи в него холодного хладагента из системы охлаждения, установленной в автомобильном транспортном средстве, а холодный хладагент выполнен с возможностью охлаждения наддувочного воздуха посредством теплообмена между ними, причем система охлаждения представляет собой систему отопления и кондиционирования воздуха автомобильного транспортного средства на основе хладагента, содержащую первичный испаритель для подачи в кабину автомобильного транспортного средства холодного воздуха, вторичный испаритель, образующий охладитель наддувочного воздуха, установленный параллельно первичному испарителю, электронный контроллер и клапан с электронным управлением, выполненный с возможностью регулирования потока хладагента через первичный и вторичный испарители, причем электронный контроллер выполнен с возможностью регулирования потока хладагента через первичный и вторичный испарители при помощи клапана с электронным управлением в соответствии с результатами сравнения потребности в охлаждении наддувочного воздуха с потребностью в охлаждении кабины.In accordance with a first aspect of the invention, an automobile vehicle comprising an engine and a charge air cooler located upstream of the engine is proposed for cooling the charge air entering the engine, the charge air cooler being adapted to supply cold coolant to it, installed in an automobile vehicle, and the cold refrigerant is adapted to cool the charge air by heat exchange m waiting for them, and the cooling system is a refrigerant-based heating and air conditioning system of a motor vehicle containing a primary evaporator for supplying cold air to the cab of a motor vehicle, a secondary evaporator forming a charge air cooler parallel to the primary evaporator, an electronic controller and a valve Electronically controlled, configured to control refrigerant flow through the primary and secondary spariteli, wherein the electronic controller is adapted to regulate the flow of refrigerant through the primary and secondary evaporators by the valve with an electronically controlled in accordance with the results of the comparison need for cooling of charge air with the need for cooling the cab.

Выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха может быть расположен интеркулер.An intercooler can be located upstream of the charge air cooler.

Двигатель может представлять собой двигатель с наддувом, а выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха расположен компрессор наддувочного воздуха.The engine may be a supercharged engine, and a downstream compressor is located upstream of the charge air cooler.

Компрессор наддувочного воздуха может быть расположен выше по потоку от интеркулера.The charge air compressor can be located upstream of the intercooler.

Система охлаждения может представлять собой систему отопления и кондиционирования воздуха автомобильного транспортного средства на основе хладагента.The cooling system may be a heating and air conditioning system of an automobile vehicle based on a coolant.

В случае нахождения температуры кабины автомобильного транспортного средства в приемлемых пределах и превышения уровнем выбросов NOx из двигателя автомобильного транспортного средства заданного предела клапан с электронным управлением может изменять поток хладагента для усиления охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, преимущественно по сравнению с охлаждением кабины.If the cabin temperature of the vehicle is within acceptable limits and the NOx emissions from the engine of the vehicle exceed the predetermined limit, the electronically controlled valve can change the flow of refrigerant to enhance the cooling of the charge air entering the engine, mainly compared to the cooling of the cabin.

В случае нахождения температуры кабины автомобильного транспортного средства в приемлемых пределах и превышения температурой наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, заданной температуры клапан с электронным управлением может изменять поток хладагента для усиления охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, преимущественно по сравнению с охлаждением кабины.If the temperature of the cabin of the automobile vehicle is within acceptable limits and the temperature of the charge air entering the engine reaches a predetermined temperature, the electronically controlled valve can change the flow of refrigerant to enhance the cooling of the charge air entering the engine, predominantly compared to the cooling of the cabin.

В случае превышения температурой кабины автомобильного транспортного средства требуемой температуры клапан с электронным управлением может изменять поток хладагента для усиления охлаждения кабины.If the temperature of the cab of an automobile vehicle exceeds the required temperature, the electronically controlled valve can change the flow of the refrigerant to enhance the cooling of the cab.

Охладитель наддувочного воздуха может охлаждать наддувочный воздух до температуры, меньшей, чем температура атмосферного воздуха, в котором работает автомобильное транспортное средство.The charge air cooler can cool the charge air to a temperature lower than the temperature of the atmospheric air in which the vehicle operates.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ охлаждения наддувочного воздуха, подаваемого в двигатель автомобильного транспортного средства, включающий в себя установку охладителя наддувочного воздуха в тракте наддувочного воздуха в двигатель и отбор холодного хладагента из системы отопления и кондиционирования воздуха кабины автомобильного транспортного средства на основе хладагента для подачи холодного хладагента в охладитель наддувочного воздуха для охлаждения наддувочного воздуха перед его подачей в двигатель, причем способ дополнительно включает в себя сравнение потребности в охлаждении наддувочного воздуха с потребностью в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента в соответствии с результатами такого сравнения.In accordance with a second aspect of the invention, a method for cooling charge air supplied to an engine of an automobile vehicle is proposed, comprising installing a charge air cooler in the charge air path to the engine and taking cold refrigerant from the heating and air conditioning system of the cabin of the automobile vehicle based on the refrigerant supply of cold refrigerant to the charge air cooler to cool the charge air before it is supplied to the engine tor, the method further includes comparing requirements for cooling of charge air with the need for cooling cabins and refrigerant flow control in accordance with the results of this comparison.

Способ может дополнительно включать в себя установку интеркулера выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха для частичного охлаждения наддувочного воздуха перед его прохождением через охладитель наддувочного воздуха.The method may further include installing an intercooler upstream of the charge air cooler to partially cool the charge air before it passes through the charge air cooler.

Способ может дополнительно включать в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения наддувочного воздуха в случае превышения уровнем выбросов NOx из двигателя заданного предельного содержания NOx и нахождения температуры кабины в приемлемых пределах.The method may additionally include controlling the refrigerant flow to preferentially cool the charge air if the NOx emissions from the engine exceed a given limit of NOx and the cabin temperature is within acceptable limits.

Способ может дополнительно включать в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения наддувочного воздуха в случае превышения температурой наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, заданной температуры и нахождения температуры кабины в приемлемых пределах.The method may additionally include controlling the refrigerant flow to preferentially cool the charge air in case the temperature of the charge air entering the engine exceeds the set temperature and the cabin temperature is within acceptable limits.

Способ может дополнительно включать в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения кабины в случае превышения температурой кабины автомобильного транспортного средства заданной предельной температуры.The method may further include adjusting the flow of the refrigerant to preferentially cool the cab in the event that the temperature of the cab of an automobile vehicle exceeds a predetermined temperature limit.

Способ может дополнительно включать в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения кабины в случае невыполнения требований пользователя к температуре кабины.The method may further include adjusting the refrigerant flow to preferentially cool the cabin in the event that the user does not comply with the cabin temperature requirements.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже следует описание примеров осуществления изобретения, приведенное со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:The following is a description of embodiments of the invention, given with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

На фиг. 1 представлена блок-схема автомобильного транспортного средства по первому варианту осуществления первого аспекта изобретения;FIG. 1 is a block diagram of a motor vehicle in a first embodiment of the first aspect of the invention;

На фиг. 2 представлена блок-схема автомобильного транспортного средства по второму варианту осуществления первого аспекта изобретения; иFIG. 2 is a block diagram of a motor vehicle in a second embodiment of the first aspect of the invention; and

На фиг. 3 представлена блок-схема автомобильного транспортного средства по третьему варианту осуществления первого аспекта изобретения.FIG. 3 is a block diagram of a motor vehicle according to a third embodiment of the first aspect of the invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг. 1 представлен первый или предпочтительный вариант осуществления автомобильного транспортного средства MV, спроектированного в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.FIG. 1 shows a first or preferred embodiment of an automobile MV, designed in accordance with the first aspect of the present invention.

Автомобильное транспортное средство MV содержит двигатель 6 и систему 30 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) на основе хладагента.The MV vehicle contains an engine 6 and a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system 30 based on a refrigerant.

Поток атмосферного воздуха, обозначенный стрелкой А, подают через воздушный фильтр 1 в систему впуска двигателя 6 и пропускают через патрубок во вход компрессора 3. Поток рециркулированных отработавших газов (РОГ) смешивают с атмосферным воздухом выше по потоку от компрессора 3. Регулирование потока РОГ осуществляет клапан 8 РОГ с электронным управлением в соответствии с технологиями, хорошо известными специалистам в данной области.The flow of atmospheric air, indicated by arrow A, is fed through the air filter 1 into the engine intake system 6 and passed through the nozzle into the inlet of compressor 3. The recirculated exhaust gas (EGR) is mixed with atmospheric air upstream of compressor 3. The EGR is controlled by the valve 8 Electronically controlled EGR, in accordance with technologies well known to those skilled in the art.

Компрессор 3 сжимает смесь атмосферного воздуха с РОГ и подает полученный наддувочный воздух высокого давления в воздуховоздушный интеркулер 4 известной конструкции, в котором происходит его охлаждение в результате взаимодействия с потоком атмосферного воздуха, поступающим извне автомобильного транспортного средства MV в соответствии с технологиями, хорошо известными специалистам в данной области. Охлажденный наддувочный воздух проходит из интеркулера 4 в теплообменник, выполненный в виде охладителя 5 наддувочного воздуха и расположенный ниже по потоку от интеркулера 4, в котором происходит дополнительное охлаждение наддувочного воздуха, после чего наддувочный воздух поступает в двигатель 6 через впускной коллектор 9in. Отработавшие газы двигателя 6 выходят из двигателя 6 через выпускной коллектор 9out и проходят через выпускную систему 7, которая может содержать один или несколько устройств дополнительной обработки, после чего выходят в атмосферу, как обозначено стрелкой Е.Compressor 3 compresses the mixture of atmospheric air with EGR and delivers the resulting high-pressure charge air into the air-air intercooler 4 of known construction, in which it is cooled as a result of interaction with the flow of atmospheric air coming from outside the MV vehicle in accordance with technologies well known to specialists this area. The cooled charge air passes from the intercooler 4 to a heat exchanger made in the form of charge air cooler 5 and located downstream of the intercooler 4, in which additional cooling of the charge air occurs, after which the charge air enters the engine 6 through the intake manifold 9 in . The exhaust gases of the engine 6 exit the engine 6 through the exhaust manifold 9 out and pass through the exhaust system 7, which may contain one or more additional processing devices, and then go to the atmosphere, as indicated by arrow E.

Следует понимать, что если компрессор 3 входит в состав турбонагнетателя, то турбина турбонагнетателя, приводящая в действие компрессор 3, расположена на выпускной стороне двигателя 6.It should be understood that if the compressor 3 is included in the turbocharger, the turbine of the turbocharger, which drives the compressor 3, is located on the exhaust side of the engine 6.

Система 30 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) представляет собой двухфазный охлаждающий контур, содержащий в данном случае испаритель 10, клапан 11 с электронным управлением, насос 12 хладагента, конденсатор 13, расширительный клапан 14 и электронный контроллер 20.The heating, ventilation and air-conditioning system 30 (HVAC) is a two-phase cooling circuit, which in this case contains an evaporator 10, an electronically controlled valve 11, a refrigerant pump 12, a condenser 13, an expansion valve 14 and an electronic controller 20.

Испаритель 10 представляет собой теплообменник, используемый для извлечения тепла из проходящего через него воздуха и его передачи газообразному хладагенту, проходящему через испаритель 10. Воздух, проходящий через испаритель 10, может быть выборочно использован для охлаждения пассажирского салона или кабины автомобильного транспортного средства MV, причем для регулирования воздушного потока через испаритель 10 используют нагнетатель или вентилятор (не представлен).The evaporator 10 is a heat exchanger used to extract heat from the air passing through it and transfer it to the gaseous refrigerant passing through the evaporator 10. The air passing through the evaporator 10 can be selectively used to cool the passenger compartment or cabin of an MV motor vehicle, and for regulating the air flow through the evaporator 10 uses a blower or a fan (not shown).

Конденсатор 13 представляет собой теплообменник, используемый для извлечения тепла из жидкого хладагента, проходящего через конденсатор 13, и его передачи воздуху, проходящему через конденсатор 13. Воздух, проходящий через конденсатор 13, может быть выборочно использован для отопления кабины автомобильного транспортного средства MV. Следует понимать, что для регулирования воздушного потока через конденсатор 13, с целью изменения расхода нагретого воздуха, поступающего в пассажирскую кабину, обычно используют нагнетатель или вентилятор.The condenser 13 is a heat exchanger used to extract heat from the liquid refrigerant passing through the condenser 13 and transfer it to the air passing through the condenser 13. The air passing through the condenser 13 can be selectively used to heat the cab of an MV motor vehicle. It should be understood that in order to control the air flow through the condenser 13, in order to change the flow rate of the heated air entering the passenger cabin, a blower or a fan is usually used.

Также следует понимать, что в некоторых системах отопления и кондиционирования воздуха охлажденный воздух, поступающий из испарителя 10, и нагретый воздух, поступающий из конденсатора 13, перед подачей в кабину смешивают в смесителе с добавлением атмосферного воздуха.It should also be understood that in some heating and air-conditioning systems, the cooled air coming from the evaporator 10 and the heated air coming from the condenser 13 are mixed in the mixer with the addition of atmospheric air before it enters the cabin.

Электронный контроллер 20 управляет насосом 12 хладагента, осуществляя регулирование потока хладагента в контуре охлаждения системы 30 ОВКВ в соответствии с технологиями, хорошо известными специалистам в данной области. Насос 12 хладагента может быть приведен в действие двигателем 6 через отсоединяемый привод или электродвигателем. Хладагент выходит из насоса 12 хладагента в виде горячего газа под высоким давлением и поступает в конденсатор 13. Теплообмен с воздухом, протекающим через конденсатор 13, обеспечивает значительное снижение температуры хладагента к выходу конденсатора 13, а также изменение его фазы с газообразной на жидкую.The electronic controller 20 controls the refrigerant pump 12 by controlling the flow of refrigerant in the cooling circuit of the HVAC system 30 in accordance with techniques well known to those skilled in the art. The coolant pump 12 may be driven by the engine 6 via a detachable drive or by an electric motor. The refrigerant leaves the pump 12 refrigerant in the form of hot gas under high pressure and enters the condenser 13. Heat exchange with air flowing through the condenser 13 provides a significant decrease in the temperature of the refrigerant to the outlet of the condenser 13, as well as changing its phase from gaseous to liquid.

Затем жидкий хладагент поступает в расширительный клапан 14, причем при прохождении расширительного клапана 14 происходит его расширение. Это связано с тем, что ниже по потоку от расширительного клапана 14 существует участок низкого давления, создаваемый насосом 12 хладагента, который подает хладагент через расширительный клапан 14 и в место ниже по потоку от расширительного клапана 14, а также с тем, что расширительный клапан значительно ограничивает поток хладагента, проходящий через него. Расширение хладагента приводит к его закипанию и возникновению в нем фазового перехода, который вызывает его испарение в холодный газ. Затем холодный газообразный хладагент проходит от нижней по потоку стороны расширительного клапана 14 через испаритель 10 и регулирующий клапан 11, возвращаясь в насос 12 хладагента для повторения всей процедуры.Then the liquid refrigerant enters the expansion valve 14, and with the passage of the expansion valve 14 is its expansion. This is due to the fact that downstream of the expansion valve 14 there is a low pressure section created by the refrigerant pump 12, which delivers the refrigerant through the expansion valve 14 and into the place downstream of the expansion valve 14, and also because the expansion valve significantly limits the flow of refrigerant through it. The expansion of the refrigerant leads to its boiling and the occurrence of a phase transition in it, which causes its evaporation into cold gas. Then the cold gaseous refrigerant passes from the downstream side of the expansion valve 14 through the evaporator 10 and the control valve 11, returning to the refrigerant pump 12 to repeat the whole procedure.

Выше по потоку от испарителя 10 расположен входной патрубок вторичного контура охлаждения, соединенный с каналом, соединяющим расширительный клапан 14 с испарителем 10. Вторичный контур охлаждения содержит охладитель 5 наддувочного воздуха и выходной канал, соединенный с клапаном 11 с электронным управлением.Upstream of the evaporator 10 is located the inlet of the secondary cooling circuit connected to the channel connecting the expansion valve 14 to the evaporator 10. The secondary cooling circuit contains the charge air cooler 5 and the output channel connected to the electronically controlled valve 11.

Одна из основных особенностей изобретения состоит в том, что для охлаждения наддувочного воздуха, проходящего через охладитель 5 наддувочного воздуха, используют холодный хладагент, отводимый из системы 30 ОВКВ, а не атмосферный воздух.One of the main features of the invention is that to cool the charge air passing through the charge air cooler 5, a cold coolant is withdrawn from the HVAC system 30 and not atmospheric air.

Охладитель 5 наддувочного воздуха представляет собой теплообменник, различные варианты конструкции которого могут быть использованы, но который в любом случае выполняет функцию вторичного испарителя, соединенного с системой 30 ОВКВ, и содержит один или несколько каналов, по которым протекает хладагент, отводимый из системы 30 ОВКВ. Передача тепла хладагенту, протекающему по таким каналам, приводит к охлаждению воздушного потока, протекающего через охладитель 5 наддувочного воздуха в двигатель 6.Charge air cooler 5 is a heat exchanger, various designs of which can be used, but which in any case serves as a secondary evaporator connected to the 30 HVAC system, and contains one or more channels through which the refrigerant flows from the 30 HVAC system. The transfer of heat to the refrigerant flowing through such channels leads to the cooling of the air flow through the charge air cooler 5 to the engine 6.

Следует понимать, что лишь основные компоненты системы 30 ОВКВ представлены на чертежах и раскрыты в описании, и что настоящее изобретение не ограничено использованием системы ОВКВ, точно соответствующей чертежам и описанию.It should be understood that only the main components of the HVAC system 30 are represented in the drawings and disclosed in the description, and that the present invention is not limited to the use of the HVAC system that exactly matches the drawings and description.

Электронный контроллер 20 осуществляет управление клапаном 11 с электронным управлением для регулирования потока хладагента через охладитель 5 наддувочного воздуха и испаритель 10 в соответствии с заранее определенными правилами, сохраненными в виде исполнимой программы в электронном контроллере 20.The electronic controller 20 controls the electronically controlled valve 11 to control the flow of refrigerant through the charge air cooler 5 and the evaporator 10 in accordance with predetermined rules stored as an executable program in the electronic controller 20.

Электронный контроллер 20 принимает входные сигналы, в целом обозначенные на чертежах ссылочным номером 21. Входные сигналы 21 обычно представляют собой выходные сигналы датчиков, которые электронный контроллер 20 использует для управления работой системы 30 ОВКВ и, в частности, для управления насосом 12 хладагента и работой клапана 11 с электронным управлением.The electronic controller 20 receives the input signals, generally designated with the reference number 21 in the drawings. The input signals 21 are typically the sensor output signals that the electronic controller 20 uses to control the operation of the HVAC system 30 and, in particular, to control the refrigerant pump 12 and the valve 11 with electronic control.

В число входных сигналов 21 в примере, не накладывающем каких-либо ограничений, входят выходной сигнал датчика температуры атмосферного воздуха, выходной сигнал датчика температуры воздуха в кабине, выходные сигналы одного или нескольких датчиков наддувочного воздуха, выходной сигнал датчика температуры отработавших газов, выходной сигнал датчика температуры хладагента, выходной сигнал датчика NOx в отработавших газах и входной сигнал, отражающий требуемые пользователем автомобиля параметры управления микроклиматом.The number of input signals 21 in the example, which does not impose any restrictions, includes the output signal of the ambient air temperature sensor, the output signal of the cabin air temperature sensor, the output signals of one or more charge-air sensors, the output signal of the exhaust temperature sensor, the sensor output the refrigerant temperature, the output signal of the NOx sensor in the exhaust gases and the input signal reflecting the climate control parameters required by the vehicle user.

Электронный контроллер 20 использует входные сигналы 21 для обеспечения оптимального баланса между охлаждением кабины и охлаждением наддувочного воздуха.The electronic controller 20 uses the input signals 21 to provide an optimal balance between cabin cooling and charge air cooling.

Например, если температура в кабине автомобильного транспортного средства MV превышает требуемую температуру, клапан 11 с электронным управлением обычно изменяет поток хладагента так, чтобы усилить охлаждение кабины автомобильного транспортного средства MV. В частности, это справедливо, если уровень выбросов NOx из двигателя 6 находится в допустимых пределах, и температура наддувочного воздуха, поступающего в двигатель 6, находится в допустимых пределах.For example, if the temperature in the cab of an automobile vehicle MV exceeds the desired temperature, the electronically controlled valve 11 usually changes the flow of refrigerant so as to enhance the cooling of the cab of the vehicle MV. In particular, this is true if the level of NOx emissions from engine 6 is within acceptable limits, and the temperature of the charge air entering engine 6 is within acceptable limits.

В то же время, если температура в кабине автомобильного транспортного средства MV находится в допустимых пределах, но уровень выбросов NOx из двигателя 6 превышает заданный предел или температура наддувочного воздуха, поступающего в двигатель 6, превышает предпочтительное значение, электронный контроллер 20 изменяет поток хладагента посредством клапана 11 с электронным управлением так, чтобы усилить охлаждение наддувочного воздуха, поступающего в двигатель 6, преимущественно по сравнению с охлаждением кабины автомобильного транспортного средства MV.At the same time, if the temperature in the cab of an automobile vehicle MV is within acceptable limits, but the level of NOx emissions from engine 6 exceeds the set limit or the charge air temperature entering engine 6 exceeds the preferred value, electronic controller 20 changes the refrigerant flow through the valve 11 with electronic control so as to enhance the cooling of the charge air entering the engine 6, mainly in comparison with the cooling of the cab of the automobile transport redstva MV.

Таким образом, электронный контроллер 20 осуществляет в рабочем режиме управление системой 30 ОВКВ и, в частности, клапаном 11 с электронным управлением в соответствии с результатами сравнения потребности в охлаждении наддувочного воздуха и потребности в охлаждении кабины, определенных по одному или нескольким входным сигналам 21.Thus, the electronic controller 20 controls the HVAC system 30 and, in particular, the electronically controlled valve 11 in accordance with the results of comparing the demand for cooling the charge air and the cooling needs of the cab, determined by one or more input signals 21.

Клапан 11 с электронным управлением предпочтительно представляет собой регулирующий клапан, в котором может быть изменено соотношение потоков хладагента через охладитель 5 наддувочного воздуха и испаритель 10. Однако в некоторых вариантах осуществления клапан 11 с электронным управлением представляет собой запорный клапан, который либо допускает течение хладагента через охладитель 5 наддувочного воздуха, либо не допускает его.The electronically controlled valve 11 is preferably a control valve in which the ratio of the refrigerant flow through the charge air cooler 5 and the evaporator 10 can be changed. However, in some embodiments, the electronically controlled valve 11 is a shut-off valve that either allows the refrigerant to flow through the cooler 5 charge air, or does not allow it.

В рабочем режиме атмосферный воздух поступает в систему впуска воздуха двигателя через воздушный фильтр 1, после чего его смешивают с рециркулированными отработавшими газами и сжимают в компрессоре 3. Температура наддувочного воздуха на выходе из компрессора 3 обычно составляет порядка 200°С, и такой горячий наддувочный воздух поступает в интеркулер 4, в котором его охлаждают путем передачи тепла атмосферному воздуху, проходящему через интеркулер 4. Затем более холодный наддувочный воздух проходит через охладитель 5 наддувочного воздуха, в котором происходит его дополнительное охлаждение благодаря теплообмену с хладагентом, протекающим через охладитель 5 наддувочного воздуха. Охлажденный наддувочный воздух поступает в двигатель 6 через впускной коллектор 9in, после чего происходит добавление топлива к наддувочному воздуху и сгорание смеси в цилиндре или цилиндрах двигателя 6. Следует понимать, что хотя в случае большинства современных двигателей добавление топлива обычно производят путем прямого впрыска топлива в каждый из цилиндров двигателя 6, настоящее изобретение не ограничено способами или аппаратами, используемыми для добавления топлива.In operation, atmospheric air enters the engine air intake system through the air filter 1, after which it is mixed with recycled exhaust gases and compressed in compressor 3. The charge air temperature at the outlet of compressor 3 is usually about 200 ° C, and such hot charge air enters the intercooler 4, in which it is cooled by transferring heat to atmospheric air passing through the intercooler 4. Then the cooler charge air passes through the charge air cooler 5, which is its additional cooling by heat exchange with the refrigerant flowing through the charge air cooler 5. The cooled charge air enters the engine 6 through the intake manifold 9 in , after which the fuel is added to the charge air and the mixture burns in the cylinder or cylinders of the engine 6. It should be understood that although in the case of most modern engines, the fuel is usually added by direct injection each of the cylinders of the engine 6, the present invention is not limited to the methods or apparatus used to add fuel.

На опытном двигателе, работающем как дизельный двигатель, было выяснено, что чрезвычайно малое понижение температуры наддувочного воздуха, поступающего в двигатель 6, например, на 5°С, приводит к значительному снижению выбросов NOx.On an experimental engine operating as a diesel engine, it was found that an extremely small decrease in the temperature of the charge air entering the engine 6, for example, by 5 ° C, leads to a significant reduction in NOx emissions.

При использовании только интеркулера по известным технологиям температура наддувочного воздуха может быть снижена интеркулером, например, со 180°С до 40°С. Однако добавление охладителя наддувочного воздуха на основе хладагента, расположенного ниже по потку от интеркулера в соответствии с решением по настоящему изобретению, обеспечивает возможность дополнительного понижения температуры наддувочного воздуха.When using only an intercooler using known technologies, the charge air temperature can be lowered by an intercooler, for example, from 180 ° С to 40 ° С. However, the addition of a charge-air cooler based on a refrigerant located downstream from the intercooler in accordance with the solution of the present invention provides the possibility of further lowering the temperature of the charge-air.

Например, использование сочетания интеркулера 4 и установленного ниже по потоку охладителя 5 наддувочного воздуха позволяет понизить температуру наддувочного воздуха с вышеупомянутых 40°С до 30°С. Такое понижение температуры наддувочного воздуха оказывает значительное влияние на снижение выбросов NOx из двигателя 6.For example, using a combination of an intercooler 4 and a charge air cooler 5 installed downstream allows lowering the temperature of the charge air from the above-mentioned 40 ° C to 30 ° C. This lowering of the charge air temperature has a significant effect on reducing NOx emissions from engine 6.

Одно из преимуществ расположения охладителя 5 наддувочного воздуха ниже по потоку от интеркулера 4 состоит в том, что такая конфигурация позволяет понизить температуру наддувочного воздуха ниже температуры атмосферного воздуха, в котором работает автомобильное транспортное средство MV. В то же время, в случае расположения охладителя 5 наддувочного воздуха выше по потоку от интеркулера 4 получение наддувочного воздуха с температурой ниже температуры атмосферного воздуха было бы невозможно в связи с последующим взаимодействием наддувочного воздуха с атмосферным воздухом во время прохождения интеркулера.One of the advantages of the location of the charge-air cooler 5 downstream of the intercooler 4 is that this configuration allows to lower the temperature of the charge air below the temperature of the atmospheric air in which the MV vehicle operates. At the same time, if the charge air cooler 5 is located upstream of the intercooler 4, obtaining charge air with a temperature below the ambient air temperature would be impossible due to the subsequent interaction of the charge air with atmospheric air during the passage of the intercooler.

На фиг. 2 представлен второй вариант осуществления автомобильного транспортного средства MV, разработанного в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.FIG. 2 shows a second embodiment of an automotive vehicle MV developed in accordance with the first aspect of the present invention.

Второй вариант осуществления в большинстве отношений идентичен вышеописанному автомобильному транспортному средству MV по первому варианту осуществления изобретения и работает аналогичным образом, причем элементы, имеющие одинаковую конструкцию и выполняющие одинаковые функции, обозначены одинаковыми ссылочными номерами.The second embodiment is, in most respects, identical to the above described automobile vehicle MV according to the first embodiment of the invention and operates in a similar manner, with elements having the same construction and performing the same functions are denoted by the same reference numbers.

Единственное значительное различие между первым вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 1, и данным вторым вариантом осуществления состоит в том, что в случае данного второго варианта осуществления изобретения между охладителем 5 наддувочного воздуха и компрессором 3 не установлен интеркулер. Таким образом, все охлаждение наддувочного воздуха, поступающего в двигатель 6, обеспечено охладителем 5 наддувочного воздуха. Такое решение может быть полезно в случае автомобильного транспортного средства, в котором недостаточно места для установки интеркулера по известным технологиям, но существует потребность в сокращении уровня выбросов NOx из двигателя автомобильного транспортного средства. В число примеров таких автомобильных транспортных средств входят, в частности, автомобильные транспортные средства чрезвычайно малых размеров и/или автомобильные транспортные средства, двигатель которых расположен под полом автомобильного транспортного средства.The only significant difference between the first embodiment illustrated in FIG. 1, and according to the second embodiment, in the case of this second embodiment of the invention, an intercooler is not installed between the charge air cooler 5 and the compressor 3. Thus, all the cooling of the charge air entering the engine 6 is provided by the charge air cooler 5. Such a solution may be useful in the case of an automobile vehicle, in which there is not enough space to install an intercooler using known technologies, but there is a need to reduce NOx emissions from the engine of an automobile vehicle. Examples of such motor vehicles include, in particular, extremely small motor vehicles and / or motor vehicles whose engine is located under the floor of the motor vehicle.

Как и в ранее описанном случае, охладитель 5 наддувочного воздуха обеспечивает прямое охлаждение наддувочного воздуха путем передачи тепла хладагенту, протекающему через охладитель наддувочного воздуха. Однако в данном варианте осуществления изобретения наддувочный воздух не охлаждают до температуры, равной или меньшей температуры окружающей среды, а лишь охлаждают до температуры, меньшей, чем его температура на выходе из компрессора 3. Это связано с тем, что значительное снижение температуры, необходимое для охлаждения горячего наддувочного воздуха, поступающего из компрессора, до температуры окружающей среды, потребовало бы использования чрезвычайно большого охладителя наддувочного воздуха, а требуемое количество хладагента, отбираемого из стандартной системы отопления и кондиционирования воздуха, потенциально могло бы снизить уровень охлаждения кабины автомобильного транспортного средства до неприемлемого уровня. Однако, как было указано выше, даже сравнительно небольшое понижение температуры наддувочного воздуха, поступающего на вход двигателя, может обеспечить значительное сокращение выбросов NOx из двигателя.As in the previously described case, the charge air cooler 5 provides direct cooling of the charge air by transferring heat to the refrigerant flowing through the charge air cooler. However, in this embodiment of the invention, the charge air is not cooled to a temperature equal to or lower than the ambient temperature, but only cooled to a temperature lower than its temperature at the outlet of compressor 3. This is due to the fact that a significant decrease in temperature required for cooling the hot charge air coming from the compressor to ambient temperature would have required the use of an extremely large charge air cooler, and the required amount of refrigerant, A standard heating and air-conditioning system could potentially reduce the level of cooling of the vehicle’s cab to an unacceptable level. However, as mentioned above, even a relatively small decrease in the temperature of the charge air entering the engine inlet can provide a significant reduction in NOx emissions from the engine.

На фиг. 3 представлен третий вариант осуществления автомобильного транспортного средства MV, разработанного в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.FIG. 3 shows a third embodiment of an automotive vehicle MV designed in accordance with the first aspect of the present invention.

Третий вариант осуществления в большинстве отношений идентичен вышеописанному автомобильному транспортному средству MV по третьему варианту осуществления изобретения и работает аналогичным образом, причем элементы, имеющие одинаковую конструкцию и выполняющие одинаковые функции, обозначены одинаковыми ссылочными номерами.The third embodiment in most respects is identical to the above described MV automobile vehicle according to the third embodiment of the invention and operates in a similar manner, with elements having the same construction and performing the same functions are denoted by the same reference numbers.

Единственное значительное различие между вторым вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 2, и данным третьим вариантом осуществления состоит в том, что в случае данного второго варианта осуществления изобретения двигатель не является двигателем с наддувом, а представляет собой двигатель с естественным всасыванием атмосферного воздуха, вследствие чего компрессор выше по потоку от охладителя 5 наддувочного воздуха не установлен.The only significant difference between the second embodiment illustrated in FIG. 2, and according to the third embodiment, in the case of this second embodiment of the invention, the engine is not a supercharged engine, but is a motor with natural intake of atmospheric air, as a result of which the compressor is not installed upstream from the charge air cooler 5.

Хотя охлаждение наддувочного воздуха особенно важно для двигателей с наддувом, автор настоящего изобретения пришел к выводу, что использование охлаждения наддувочного воздуха также актуально для двигателей с естественным всасыванием атмосферного воздуха в условиях высокой температуры окружающей среды. Предлагаемые будущие требования к выбросам отработавших газов означают, что достижение заданных уровней выбросов NOx будет все более затруднительным, особенно в странах с высокой температурой атмосферного воздуха.Although the charge-air cooling is especially important for supercharged engines, the author of the present invention came to the conclusion that the use of charge-air cooling is also important for engines with natural intake of atmospheric air under conditions of high ambient temperature. The proposed future exhaust emissions requirements mean that it will be increasingly difficult to achieve specified levels of NOx emissions, especially in countries with high ambient temperatures.

Использование охладителя наддувочного воздуха типа, предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением, для охлаждения наддувочного воздуха обеспечивает возможность понижения температуры наддувочного воздуха до температуры, меньшей температуры окружающей среды, и приводит к сокращению выбросов NOx из двигателя.The use of a charge air cooler of the type proposed in accordance with the present invention for cooling the charge air provides the possibility of lowering the temperature of the charge air to a temperature lower than the ambient temperature, and leads to a reduction in NOx emissions from the engine.

Таким образом, применение охладителя наддувочного воздуха на основе хладагента в двигателях с естественным всасыванием атмосферного воздуха потенциально может облегчить обеспечение соответствия предлагаемым жестким требованиям к уровням выбросов NOx в условиях высокой температуры окружающей среды. Например, если температура атмосферного воздуха равна 40°С, понижение температуры наддувочного воздуха на 10°С до 30°С позволяет получить значительное сокращение выбросов NOx из двигателя.Thus, the use of a coolant-based charge air cooler in engines with natural intake of ambient air can potentially facilitate compliance with the proposed stringent requirements for NOx emissions in high-temperature environments. For example, if the ambient air temperature is 40 ° C, lowering the charge air temperature by 10 ° C to 30 ° C allows for a significant reduction in NOx emissions from the engine.

Хотя в трех вышеописанных вариантах осуществления предусмотрена рециркуляция отработавших газов в точку, расположенную выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, следует понимать, что настоящее изобретение также может быть выгодно применено к двигателям, в которых отсутствует рециркуляция отработавших газов.Although in the three embodiments described above, exhaust gas recirculation is provided to a point upstream of the charge air cooler, it should be understood that the present invention can also be advantageously applied to engines that do not have exhaust gas recirculation.

Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что большая часть оборудования, необходимого для обеспечения возможности применения изобретения, уже присутствует в любом автомобильном транспортном средстве, оборудованном системой отопления и кондиционирования воздуха на основе хладагента. Таким образом, дополнительные затраты, связанные с добавлением охладителя наддувочного воздуха, невелики по сравнению с потенциальным экономическим эффектом от сокращения выбросов NOx.One of the advantages of the present invention is that a large part of the equipment necessary to enable the application of the invention is already present in any automobile vehicle equipped with a refrigerant-based heating and air conditioning system. Thus, the additional costs associated with adding a charge air cooler are small compared to the potential economic effect of reducing NOx emissions.

Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что охладитель наддувочного воздуха либо устанавливают внутри входного патрубка двигателя, либо выполняют в виде части такого входного патрубка. Таким образом, охладитель наддувочного воздуха требует чрезвычайно мало дополнительного пространства и легко может быть размещен в двигательном отсеке.Another advantage of the present invention is that the charge-air cooler is either installed inside the engine inlet or is carried out as part of such an inlet. Thus, the charge air cooler requires extremely little additional space and can easily be placed in the engine compartment.

Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что охлаждение наддувочного воздуха не зависит от температуры атмосферного воздуха, что обеспечивает возможность значительного сокращения выбросов NOx даже в условиях высокой температуры атмосферного воздуха.Another advantage of the present invention is that the charge air cooling does not depend on the temperature of the atmospheric air, which makes it possible to significantly reduce NOx emissions even in high ambient temperature conditions.

Хотя отбор хладагента из имеющейся системы отопления и кондиционирования воздуха чрезвычайно выгоден с точки зрения стоимости и компоновки, следует понимать, что также может быть предусмотрена отдельная система охлаждения, используемая исключительно для обеспечения подачи холодного хладагента в охладитель наддувочного воздуха.While taking refrigerant from an existing heating and air-conditioning system is extremely beneficial in terms of cost and layout, it should be understood that a separate cooling system can also be used exclusively to provide cold refrigerant to the charge air cooler.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ улучшения охлаждения наддувочного воздуха для двигателя автомобильного транспортного средства.In accordance with the second aspect of the invention, a method for improving charge air cooling for an automobile vehicle engine is proposed.

Способ включает в себя установку охладителя наддувочного воздуха в тракте наддувочного воздуха к двигателю и подачу холодного хладагента в охладитель наддувочного воздуха для непосредственного охлаждения наддувочного воздуха перед его подачей в двигатель.The method includes installing a charge air cooler in the charge air path to the engine and supplying cold refrigerant to the charge air cooler for direct cooling of the charge air before it is fed to the engine.

Хладагент предпочтительно отбирают из системы отопления и кондиционирования воздуха на основе хладагента, используемой для обеспечения по меньшей мере охлаждения кабины автомобильного транспортного средства.The refrigerant is preferably taken from the heating and air conditioning system based on the refrigerant used to provide at least the cooling of the cab of the motor vehicle.

В оптимальном варианте способ дополнительно включает в себя установку выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха интеркулера для частичного или предварительного охлаждения наддувочного воздуха перед его прохождением через охладитель наддувочного воздуха.Optimally, the method further includes installing an intercooler upstream of the charge air cooler to partially or pre-cool the charge air before it passes through the charge air cooler.

Способ дополнительно включает балансировку потребности в охлаждении наддувочного воздуха и потребности в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента через охладитель наддувочного воздуха в соответствии с такими потребностями.The method further includes balancing the demand for cooling the charge air and the need for cooling the cabin and regulating the flow of the refrigerant through the charge air cooler in accordance with such needs.

Балансировка потребности в охлаждении наддувочного воздуха и потребности в охлаждении кабины может включать в себя сравнение потребности в охлаждении наддувочного воздуха с потребностью в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента через охладитель наддувочного воздуха в соответствии с результатами такого сравнения.Balancing the demand for cooling the charge air and the need for cooling the cabin may include comparing the need for cooling the charge air with the need for cooling the cabin and adjusting the flow of refrigerant through the charge air cooler according to the results of this comparison.

Балансировка потребности в охлаждении наддувочного воздуха и потребности в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента через охладитель наддувочного воздуха могут включать в себя преимущественное обеспечение охлаждения наддувочного воздуха в случае превышения уровнем выбросов NOx из двигателя заданного предельного уровня выбросов NOx.Balancing the demand for cooling the charge air and the need for cooling the cab and regulating the flow of refrigerant through the charge air cooler may include preferentially cooling the charge air if the NOx emissions from the engine are exceeded by a given NOx limit.

Балансировка потребности в охлаждении наддувочного воздуха и потребности в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента через охладитель наддувочного воздуха также могут включать в себя преимущественное обеспечение охлаждения кабины в случае превышения температурой кабины заданного предельного значения температуры или невыполнения требований пользователя к температуре кабины.Balancing the demand for cooling the charge air and the need for cooling the cabin and regulating the flow of refrigerant through the charge air cooler can also include preferential cooling of the cabin if the cabin temperature exceeds the specified temperature limit or the user does not meet the cabin temperature requirements.

Специалистам в данной области должно быть очевидно, что хотя настоящее изобретение было раскрыто на примере одного или нескольких вариантов его осуществления, оно не ограничено описанными вариантами осуществления, и могут быть предусмотрены альтернативные варианты его осуществления, не выходящие за рамки изобретения, определенного прилагаемыми пунктами формулы изобретения.It should be obvious to those skilled in the art that, although the present invention has been disclosed by the example of one or more embodiments thereof, it is not limited to the embodiments described, and alternative embodiments may be envisaged without departing from the scope of the invention defined by the appended claims. .

Claims (15)

1. Автомобильное транспортное средство, содержащее двигатель и охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от двигателя, для охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, причем охладитель наддувочного воздуха выполнен с возможностью подачи в него холодного хладагента из системы охлаждения, установленной в автомобильном транспортном средстве, а холодный хладагент выполнен с возможностью охлаждения наддувочного воздуха посредством теплообмена между ними, причем система охлаждения представляет собой систему отопления и кондиционирования воздуха автомобильного транспортного средства на основе хладагента, содержащую первичный испаритель для подачи в кабину автомобильного транспортного средства холодного воздуха, вторичный испаритель, образующий охладитель наддувочного воздуха, установленный параллельно первичному испарителю, электронный контроллер и клапан с электронным управлением, выполненный с возможностью регулирования потока хладагента через первичный и вторичный испарители, причем электронный контроллер выполнен с возможностью регулирования потока хладагента через первичный и вторичный испарители при помощи клапана с электронным управлением в соответствии с результатами сравнения потребности в охлаждении наддувочного воздуха с потребностью в охлаждении кабины.1. Automobile vehicle containing the engine and charge air cooler located upstream from the engine to cool the charge air entering the engine, the charge air cooler being configured to supply cold coolant to it from the cooling system installed in the vehicle and the cold refrigerant is capable of cooling the charge air by heat exchange between them, the cooling system being a refrigerant-based vehicle heating and air conditioning system containing a primary evaporator for supplying cold air into the cabin of a motor vehicle, a secondary evaporator forming a charge air cooler installed parallel to the primary evaporator, an electronic controller and an electronically controlled valve with adjustable the refrigerant flow through the primary and secondary evaporators, and the electronic controller is made with the possibility The ability to control the flow of refrigerant through the primary and secondary evaporators using an electronically controlled valve in accordance with the results of comparing the demand for cooling the charge air with the need for cooling the cab. 2. Автомобильное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха расположен интеркулер.2. The automobile vehicle according to claim 1, characterized in that an intercooler is located upstream of the charge air cooler. 3. Автомобильное транспортное средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что двигатель представляет собой двигатель с наддувом, а выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха расположен компрессор наддувочного воздуха.3. Automobile vehicle under item 1 or 2, characterized in that the engine is a supercharged engine, and upstream from the charge air cooler there is a charged air compressor. 4. Автомобильное транспортное средство по п. 3, отличающееся тем, что компрессор наддувочного воздуха расположен выше по потоку от интеркулера.4. Automobile vehicle according to claim 3, characterized in that the charge air compressor is located upstream of the intercooler. 5. Автомобильное транспортное средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что клапан с электронным управлением выполнен с возможностью изменения потока хладагента для усиления охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, преимущественно по сравнению с охлаждением кабины в случае нахождения температуры кабины автомобильного транспортного средства в приемлемых пределах и превышения уровнем выбросов оксидов азота (NOx) из двигателя автомобильного транспортного средства заданного предела.5. Automobile vehicle under item 1 or 2, characterized in that the electronically controlled valve is made with the possibility of changing the refrigerant flow to enhance the cooling of the charge air entering the engine, mainly compared to the cooling of the cab in case of finding the temperature of the cab of the automobile vehicle within acceptable limits and exceeding the level of emissions of nitrogen oxides (NOx) from the engine of a motor vehicle of a given limit. 6. Автомобильное транспортное средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что клапан с электронным управлением выполнен с возможностью изменения потока хладагента для усиления охлаждения наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, преимущественно по сравнению с охлаждением кабины в случае нахождения температуры кабины автомобильного транспортного средства в приемлемых пределах и превышения температурой наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, предпочтительной температуры.6. Automobile vehicle under item 1 or 2, characterized in that the electronically controlled valve is made with the possibility of changing the refrigerant flow to enhance the cooling of the charge air entering the engine, mainly compared to the cooling of the cab in the case of finding the temperature of the cab of the automobile vehicle within acceptable limits and the temperature of the charge air entering the engine, the preferred temperature. 7. Автомобильное транспортное средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что клапан с электронным управлением выполнен с возможностью изменения потока хладагента для усиления охлаждения кабины в случае превышения температурой кабины автомобильного транспортного средства требуемой температуры.7. Automobile vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the electronically controlled valve is adapted to change the flow of the refrigerant to enhance the cooling of the cab in the event that the temperature of the cab of the automobile vehicle exceeds the required temperature. 8. Автомобильное транспортное средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что охладитель наддувочного воздуха охлаждает наддувочный воздух до температуры, меньшей, чем температура атмосферного воздуха, в котором работает автомобильное транспортное средство.8. A motor vehicle under item 1 or 2, characterized in that the charge air cooler cools the charge air to a temperature lower than the temperature of the atmospheric air in which the motor vehicle operates. 9. Способ охлаждения наддувочного воздуха, подаваемого в двигатель автомобильного транспортного средства, включающий в себя установку охладителя наддувочного воздуха в тракте наддувочного воздуха в двигатель и отбор холодного хладагента из системы отопления и кондиционирования воздуха кабины автомобильного транспортного средства на основе хладагента для подачи холодного хладагента в охладитель наддувочного воздуха для охлаждения наддувочного воздуха перед его подачей в двигатель, причем способ9. The method of cooling the charge air supplied to the engine of a motor vehicle, including the installation of a charge air cooler in the charge air path in the engine and the selection of cold refrigerant from the heating and air conditioning system of the cab of the motor vehicle based on the coolant to supply cold refrigerant to the cooler charge air to cool the charge air before it enters the engine, and the method дополнительно включает в себя сравнение потребности в охлаждении наддувочного воздуха с потребностью в охлаждении кабины и регулирование потока хладагента в соответствии с результатами такого сравнения.additionally includes comparing the demand for cooling the charge air with the need for cooling the cabin and regulating the flow of the refrigerant in accordance with the results of this comparison. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя установку интеркулера выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха для частичного охлаждения наддувочного воздуха перед его прохождением через охладитель наддувочного воздуха.10. The method according to p. 9, characterized in that it further includes the installation of the intercooler upstream of the charge air cooler for partial cooling of the charge air before it passes through the charge air cooler. 11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения наддувочного воздуха в случае превышения уровнем выбросов NOx из двигателя заданного предельного содержания NOx и нахождения температуры кабины в приемлемых пределах.11. The method according to p. 9 or 10, characterized in that it further includes regulating the refrigerant flow to preferentially cool the charge air in case the level of NOx emissions from the engine exceeds the specified NOx limit and the cabin temperature is within acceptable limits. 12. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения наддувочного воздуха в случае превышения температурой наддувочного воздуха, поступающего в двигатель, предпочтительной температуры и нахождения температуры кабины в приемлемых пределах.12. The method according to p. 9 or 10, characterized in that it further includes controlling the flow of refrigerant to preferentially cool the charge air in case the temperature of the charge air entering the engine exceeds the preferred temperature and the cabin temperature is within acceptable limits. 13. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения кабины в случае превышения температурой кабины автомобильного транспортного средства заданной предельной температуры.13. The method according to p. 9 or 10, characterized in that it further includes regulating the flow of the refrigerant for preferential cooling of the cab in the event that the temperature of the cab of an automobile vehicle exceeds a predetermined temperature limit. 14. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя регулирование потока хладагента для преимущественного охлаждения кабины в случае невыполнения требований пользователя к температуре кабины.14. The method according to p. 9 or 10, characterized in that it further includes the regulation of the refrigerant flow for preferential cooling of the cabin in case of non-compliance with the user's requirements to the temperature of the cabin.
RU2015138980A 2014-09-24 2015-09-14 Vehicle with charge air cooler and supercharging air cooling method RU2690302C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1416815.7A GB2530509B (en) 2014-09-24 2014-09-24 A motor vehicle having a charge air cooler
GB1416815.7 2014-09-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015138980A RU2015138980A (en) 2017-03-17
RU2015138980A3 RU2015138980A3 (en) 2019-03-28
RU2690302C2 true RU2690302C2 (en) 2019-05-31

Family

ID=51869376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138980A RU2690302C2 (en) 2014-09-24 2015-09-14 Vehicle with charge air cooler and supercharging air cooling method

Country Status (5)

Country Link
DE (1) DE102015115211A1 (en)
GB (1) GB2530509B (en)
MX (1) MX2015011082A (en)
RU (1) RU2690302C2 (en)
TR (1) TR201511771A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017168076A1 (en) 2016-04-01 2017-10-05 Valeo Systemes Thermiques Intake air management system for a motor vehicle heat engine
FR3049656B1 (en) * 2016-04-01 2018-04-27 Valeo Systemes Thermiques INTAKE AIR MANAGEMENT SYSTEM FOR A THERMAL MOTOR OF A MOTOR VEHICLE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU882784A1 (en) * 1980-03-28 1981-11-23 Ташкентский Тракторный Завод Им.50-Летия Ссср Apparatus for heating and cooling vehicle cabin
US4683725A (en) * 1984-07-31 1987-08-04 Diesel Kiki Co., Ltd. Air conditioner for automotive vehicles capable of cooling intake air supplied to an internal combustion engine
WO2001009494A1 (en) * 1999-07-30 2001-02-08 Klem Flying Boats, L.P. Intercooler system for internal combustion engine
JP2002352866A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Honda Motor Co Ltd Battery cooling system for electric vehicle

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6165017A (en) * 1984-09-05 1986-04-03 Mazda Motor Corp Intake device of engine with supercharger
US6006540A (en) * 1998-08-03 1999-12-28 Ford Global Technologies, Inc. Charge air management system for automotive engine
US6748934B2 (en) * 2001-11-15 2004-06-15 Ford Global Technologies, Llc Engine charge air conditioning system with multiple intercoolers
US6779515B2 (en) * 2002-08-01 2004-08-24 Ford Global Technologies, Llc Charge air conditioning system with integral intercooling
JP4981713B2 (en) * 2008-03-05 2012-07-25 三菱重工業株式会社 Intake air cooling device for internal combustion engine and automobile using the same
DE102011056616B4 (en) 2011-12-19 2021-07-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Internal combustion engine with intercooler
DE102013215608A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Behr Gmbh & Co. Kg Cooling system and associated operating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU882784A1 (en) * 1980-03-28 1981-11-23 Ташкентский Тракторный Завод Им.50-Летия Ссср Apparatus for heating and cooling vehicle cabin
US4683725A (en) * 1984-07-31 1987-08-04 Diesel Kiki Co., Ltd. Air conditioner for automotive vehicles capable of cooling intake air supplied to an internal combustion engine
WO2001009494A1 (en) * 1999-07-30 2001-02-08 Klem Flying Boats, L.P. Intercooler system for internal combustion engine
JP2002352866A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Honda Motor Co Ltd Battery cooling system for electric vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
GB2530509B (en) 2016-11-02
GB201416815D0 (en) 2014-11-05
GB2530509A (en) 2016-03-30
DE102015115211A1 (en) 2016-04-07
TR201511771A2 (en) 2017-04-21
RU2015138980A3 (en) 2019-03-28
RU2015138980A (en) 2017-03-17
MX2015011082A (en) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4571673B2 (en) Vehicle cooling device
EP1886012B1 (en) An arrangement for recirculation of exhaust gases of a supercharged internal combustion engine
US7254947B2 (en) Vehicle cooling system
US9657688B2 (en) Assembly comprising a heat engine and an electric compressor
KR101846886B1 (en) Engine system and method thereof
US7693645B2 (en) Method and apparatus for controlling low pressure EGR valve of a turbocharged diesel engine
US7322192B2 (en) Exhaust gas recirculation system
KR101508327B1 (en) System for converting thermal energy to mechanical energy in a vehicle
US7059308B2 (en) Cooling device
AU2011358652B2 (en) Engine arrangement with charge air cooler and EGR system
US8251023B2 (en) Cooling arrangement at a vehicle
US20070277523A1 (en) Arrangement For Cooling Exhaust Gas And Charge Air
US20100089088A1 (en) Cooling arrangement for air or gas input in a vehicle
US20080047267A1 (en) Arrangement For Recirculation Of Exhaust Gases Of A Super-Charged Internal Combustion Engine
US20070204619A1 (en) Arrangement for recirculation of exhaust gases of a super-charged internal combustion engine
WO2006091331A3 (en) Thermal management system for a vehicle
JP2011503436A (en) Supercharged combustion engine configuration
KR101323776B1 (en) Arrangement for cooling of recirculated exhaust gases in a combustion engine
RU2518764C1 (en) Device and method for heating of heat carrier circulating in cooling system
KR20180053102A (en) Engine system for removing condensed water
US9599069B2 (en) Cooling device for an engine exhaust gas recirculation circuit
RU2690302C2 (en) Vehicle with charge air cooler and supercharging air cooling method
WO2011136717A1 (en) Arrangement for cooling of compressed air and/or recirculating exhaust gases which are led to a combustion engine
US8261549B2 (en) Arrangement for recirculation of exhaust gases of a supercharged internal combustion engine
US9638139B2 (en) Engine with coolant throttle and method for controlling the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200915