SE1050410A1 - Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine - Google Patents

Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
SE1050410A1
SE1050410A1 SE1050410A SE1050410A SE1050410A1 SE 1050410 A1 SE1050410 A1 SE 1050410A1 SE 1050410 A SE1050410 A SE 1050410A SE 1050410 A SE1050410 A SE 1050410A SE 1050410 A1 SE1050410 A1 SE 1050410A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
combustion engine
refrigerant
exhaust gases
internal combustion
steam generator
Prior art date
Application number
SE1050410A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE534872C2 (en
Inventor
Hans Wikstroem
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE1050410A priority Critical patent/SE534872C2/en
Priority to BR112012023331A priority patent/BR112012023331A2/en
Priority to EP11775366.5A priority patent/EP2564043A4/en
Priority to PCT/SE2011/050439 priority patent/WO2011136717A1/en
Priority to JP2013507913A priority patent/JP5475924B2/en
Publication of SE1050410A1 publication Critical patent/SE1050410A1/en
Publication of SE534872C2 publication Critical patent/SE534872C2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0412Multiple heat exchangers arranged in parallel or in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0425Air cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F02B47/10Circulation of exhaust gas in closed or semi-closed circuits, e.g. with simultaneous addition of oxygen
    • F02M25/0731
    • F02M25/0732
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/24Layout, e.g. schematics with two or more coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/27Layout, e.g. schematics with air-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373Sensors for intake systems
    • F02M35/1038Sensors for intake systems for temperature or pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

13 Sarnmandrag Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang för att kyla åtminstone ett mediumsom leds- till en förbränningsmotor (2). Arrangemanget innefattar en ledning (8, 11)som är anpassad att leda mediet till forbränningsmotom (2) och åtminstone en kylare(9, 15) för att kyla mediet i ledningen (8, 11). Arrangemanget innefattar en kylkretsmed ett cirkulerande köldmedium som är anpassat att andra fas under drift, drivmedel(24, 25, 33, 34) som är anpassat att tillhandahålla drift av kylkretsen huvudsakligenmed hjälp av värmeenergi fiån en värmekälla och en förångare (16) som är anordnad iledning (8, 11) i en position nedströms ovan nämnda kylare (9, 15) med avseende påmediets flödesriktning i ledningen (8, 11) så att mediet kyls i ett avslutande steg iförångaren (16) innan det leds till förbranningsmotorn (2). (Fia 1) The present invention relates to an arrangement for cooling at least one medium which is fed to an internal combustion engine (2). The arrangement comprises a conduit (8, 11) adapted to direct the medium to the internal combustion engine (2) and at least one cooler (9, 15) for cooling the medium in the conduit (8, 11). The arrangement comprises a cooling circuit with a circulating refrigerant which is adapted to the second phase during operation, fuels (24, 25, 33, 34) which are adapted to provide operation of the cooling circuit mainly by means of heat energy from a heat source and an evaporator (16) which is arranged line (8, 11) in a position downstream of the above-mentioned cooler (9, 15) with respect to the direction of destruction of the medium fl in the line (8, 11) so that the medium is cooled in a final step on the evaporator (16) before being led to the internal combustion engine (2). (Fia 1)

Description

15 20 25 30 35 till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka 10-15°C. De återcirkulerande avgaserna och den komprimerade kyls således till en temperatur som är beroende av omgivningens temperatur. Under tillfällen då omgivningen har en hög temperatur erhålls därmed en betydligt sämre kylning än då omgivningen har en låg temperatur. To a temperature that exceeds the ambient temperature by about 10-15 ° C. The recirculating exhaust gases and the compressed one are thus cooled to a temperature which is dependent on the ambient temperature. At times when the environment has a high temperature, a significantly worse cooling is thus obtained than when the environment has a low temperature.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang som kyler kornprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor på ett relativt enkelt och ekonomiskt sätt till en önskad låg temperatur även då omgivande luften har en relativt hög temperatur.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an arrangement which cools grain-primed air and / or recirculating exhaust gases which are led to an internal combustion engine in a relatively simple and economical manner to a desired low temperature even when the ambient air has a relatively high temperature.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Enligt uppfinningen kyls den komprimerade luften ochfeller de återcirkulerande avgaser i åtminstone ett steg i en kylare vilket kan med hjälp av luft eller en cirkulerande kylvätska. Den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser kan därmed ges en relativt låg temperatur innan den kyls i ett avslutande steg i en förångare hos en kylkrets med ett fasomvandlande köldrnedium. En sådan kylkrets behöver således endast utnyttjas for att kyla den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser i ett avslutande steg. Därmed kan kylkretsen tillhandahålla en kylning av mediet till en temperatur som motsvarar eller understiger omgivningens temperatur utan att den ges alltför stora dimensioner. För att driva kylkretsen utnyttjas värmeenergi. Det finns gott om överskottsvarme i anslutning till en forbränningsmotor.This object is achieved with the arrangement of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1. According to the invention, the compressed air is cooled and traps the recirculating exhaust gases in at least one step in a cooler which can with the aid of air or a circulating coolant. The compressed air and / or the recirculating exhaust gases can thus be given a relatively low temperature before it is cooled in a final step in an evaporator of a cooling circuit with a phase-converting cooling medium. Such a cooling circuit thus only needs to be used to cool the compressed air and / or the recirculating exhaust gases in a final step. Thus, the cooling circuit can provide a cooling of the medium to a temperature which corresponds to or falls below the ambient temperature without it being given too large dimensions. Heat energy is used to drive the cooling circuit. There is plenty of excess heat in connection with an internal combustion engine.

Genom att utnyttja en sådan befintlig energikälla kan kylkretsen drivas på ett mycket - ekonomiskt sätt. Den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaser kan kylas separat ivar sin förångare eller i en gemensam förångare efter att de blandats med varandra.By utilizing such a reliable energy source, the cooling circuit can be operated in a very - economical way. The compressed air and the recirculating exhaust gases can be cooled separately in their evaporator or in a common evaporator after they have been mixed with each other.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar nämnda drivmedel en ånggenerator där köldmediet är anpassat att värmas upp av nämnda värmekälla till en temperatur vid vilket det förångas. Med hjälp av en ånggenerator kan en relativt stor mängd värrneenergi upptas från en värrnekälla på ett mycket effektivt sätt då köldmediet förångas. Nämnda drivmedel innefattar med fördel ett ejektororgan som är anpassat att blanda gasforrnigt köldmedium från forångaren med gasformigt 10 15 20 25 30 35 köldmedium från ånggeneratorn. Ejektororganet kan vara en ej ektorpurnp eller en venturi som har ett avsmalnande parti där det gasformiga köldmediet från ånggeneratorn strömmar igenom med en hög hastighet. Därmed skapas ett lågt statiskt tryck inuti ejektororganet så att köldmedium från förångaren kan sugas in och blandas med köldmediurn från ånggeneratorn. Ejektororganet möjliggör således blandning av köldmedium från förångaren som har ett lågt tryck med köldmediet från ånggeneratorn som har ett betydligt högre tryck. Genom att ejektororganet har förmågan att suga köldmedium från förångaren kan en cirkulation av köldmediurn till och från förångarcn skapas som möjliggör kylning av den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser i förångaren.According to an embodiment of the present invention, said propellant comprises a steam generator where the refrigerant is adapted to be heated by said heat source to a temperature at which it evaporates. With the help of a steam generator, a relatively large amount of heat energy can be absorbed from a heat source in a very efficient manner when the refrigerant evaporates. Said propellant advantageously comprises an ejector means which is adapted to mix gaseous refrigerant from the evaporator with gaseous refrigerant from the steam generator. The ejector means may be a non-ejector purge or a venturi having a tapered portion through which the gaseous refrigerant from the steam generator flows through at a high velocity. This creates a low static pressure inside the ejector means so that refrigerant from the evaporator can be sucked in and mixed with the refrigerant from the steam generator. The ejector means thus enables mixing of refrigerant from the evaporator which has a low pressure with the refrigerant from the steam generator which has a significantly higher pressure. Because the ejector means has the ability to suck refrigerant from the evaporator, a circulation of the refrigerant to and from the evaporator can be created which enables cooling of the compressed air and / or the recirculating exhaust gases in the evaporator.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar kylkretsen en kondensor där köldmediet från ej ektororganet är anpassat att kylas till en temperatur vid vilket" den kondenserar. I en sluten kylkrets måste ett cirkulerande köldmedium som förångas i en förångare återföras till ett vätskefonnigt tillstånd i en kondensor. Kylkretsen kan innefatta en förgrening som är anordnad nedströms kondensorn, vilken innefattar en första ledning med en pump som pumpar vätskeformi gt köldmedium från kondensorn till ånggeneratorn och en andra ledning med en expansionsventil vilken leder vätskeforrrrigt köldmedium fiån kondensorn till förångaren. Det köldmedium som leds till ånggeneratorn utnyttjas för att uppta värme från värmekällan för drift av kylkretsen medan köldmediet som leds till forångaren utnyttjas för att kyla den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser i förångaren.According to another preferred embodiment of the present invention, the cooling circuit comprises a condenser in which the refrigerant from the non-eector means is adapted to cool to a temperature at which it condenses. In a closed cooling circuit a circulating refrigerant evaporated in an evaporator must be returned to a liquid state in a The cooling circuit may comprise a branch arranged downstream of the condenser, which comprises a first line with a pump which pumps liquid refrigerant from the condenser to the steam generator and a second line with an expansion valve which conducts liquid-cooled refrigerant to the condenser to the condenser. to the steam generator is used to absorb heat from the heat source for operation of the cooling circuit while the refrigerant which is led to the evaporator is used to cool the compressed air and / or the recirculating exhaust gases in the evaporator.

Enligt en föredragen uttöringsform av föreliggande uppfinning innefattar arrangemanget en styrenhet som är anpassad att styra driften av kylkretsen.According to a preferred embodiment of the present invention, the arrangement comprises a control unit which is adapted to control the operation of the cooling circuit.

Styrenheten kan vara en datorenhet med en lämplig programvara. Styrenheten kan uppskatta då kylkretsen behöver användas. Under vissa driftstillfallen kan det vara tillräckligt att kyla den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser i nämnda kylare. Kylkretsen bör åtminstone inte aktiveras under tillfällen då det finns risk att den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser kyls till en temperatur under 0°C. Det äri detta fall risk för isbildning inuti kylaren och attvflödet till förbränningsmotorn stoppas. Styrenheten kan mottaga information ifrån exempelvis en sensor som avkänner den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser temperatur efter att det kylts i kylaren eller av omgivningens temperatur för att uppskatta om kylkretsen ska aktiveras eller inte. 10 15 20 25 30 35 Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser anpassade att kylas direkt eller indirekt av luft med omgivningens temperatur i nämnda kylare. Kylaren kan därmed vara luttkyld och genomströrnmas av lufi med omgivningens temperatur eller vätskekyld och kylas av en cirkulerande kylvätska som. är kyld av luft med omgivningens temperatur. Med en sådan kylare kan den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser kylas till en relativt låg temperatur i förhållande till omgivningens temperatur innan den avslutande kylningen i förångaren. Därmed kan kylkretsen göras tämligen liten.The control unit can be a computer unit with a suitable software. The control unit can appreciate when the cooling circuit needs to be used. During certain operating cases, it may be sufficient to cool the compressed air and / or the recirculating exhaust gases in said cooler. The cooling circuit should at least not be activated during occasions when there is a risk that the compressed air and / or the recirculating exhaust gases will be cooled to a temperature below 0 ° C. In this case there is a risk of ice formation inside the radiator and that the supply to the internal combustion engine is stopped. The control unit can receive information from, for example, a sensor that senses the compressed air and / or the recirculating exhaust gas temperature after it has cooled in the radiator or the ambient temperature to estimate whether the cooling circuit should be activated or not. According to a preferred embodiment of the present invention, the compressed air and / or the recirculating exhaust gases are adapted to be cooled directly or indirectly by air with ambient temperature in said cooler. The cooler can thus be liquefied and permeated by lu fi with ambient temperature or liquid-cooled and cooled by a circulating coolant which. is cooled by air at ambient temperature. With such a cooler, the compressed air and / or the recirculating exhaust gases can be cooled to a relatively low temperature in relation to the ambient temperature before the final cooling in the evaporator. Thus, the cooling circuit can be made rather small.

Enligt en utföring sform av föreliggande uppfinning är nämnda ånggenerator anordnad i en position så att den upptar värme från avgaserna i en avgasledning hos förbränningsmotorn. Avgaserna fiån en törbränningsmotor är en befintlig energikälla som med fördel kan utnyttjas för att driva kylkretsen. Alternativt kan ånggeneratorn vara anordnad i en position så att den upptar värme från den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser i nämnda ledning i en i position uppströms kylaren. Därmed kan den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser avge värmeenergi till. ånggeneratorn och således kylas i ett första steg. Detta underlättar belastningen på. den efterföljande ordinarie kylaren. Enligt ett ytterligare alternativ kan ånggenerator vara anordnad i en position så att den upptar värme från kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem som kyler förbränningsmotorn. Kylvätskan i kylsystemet har en konstant hög temperatur. Den är därmed lämplig att använda som värmek-älla för att förånga köldmediet i ånggeneratorn. Kylsystemets ordinarie kylare avlastas härmed.According to an embodiment of the present invention, said steam generator is arranged in a position so that it absorbs heat from the exhaust gases in an exhaust line of the internal combustion engine. The exhaust gases from a dry combustion engine are an existing energy source that can be used to advantage to drive the cooling circuit. Alternatively, the steam generator may be arranged in a position so that it absorbs heat from the compressed air and / or the recirculating exhaust gases in said line in a position upstream of the cooler. Thus, the compressed air and / or the recirculating exhaust gases can emit heat energy to. the steam generator and thus cooled in a first step. This eases the load on. the subsequent ordinary cooler. According to a further alternative, the steam generator can be arranged in a position so that it absorbs heat from coolant circulating in a cooling system which cools the internal combustion engine. The coolant in the cooling system has a constant high temperature. It is thus suitable for use as a heat source for evaporating the refrigerant in the steam generator. The cooling system's ordinary cooler is hereby relieved.

KORT BESKRIVNING AV RITNÉNGARN A I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang för att kyla komprimerad luft och återcirkuierande avgaser som leds till en förbränningsmotor, Fig. 2 visar ejektorpumpen i Fig. 1 mer i detalj och Fig. 3 visar ett alternativt arrangemang för att kyla komprimerad lufi och återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor. 10 15 20 25 30 35 DETALJERAD BESKRIVNING AV F ÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORIVIER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett fordon l som drivs av en överladdad forbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad dieselmotor. Avgaserna från förbränningsmotorns 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, exemplary preferred embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows an arrangement for cooling compressed air and recirculating exhaust gases which are led to an internal combustion engine, Fig. 2 shows the ejector pump in Figs. Fig. 1 shows in more detail and Fig. 3 shows an alternative arrangement for cooling compressed lu fi and recirculating exhaust gases which are led to an internal combustion engine. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Fig. 1 shows a vehicle 1 driven by a supercharged internal combustion engine 2. The vehicle 1 may be a heavy vehicle driven by a supercharged diesel engine. The exhaust gases from the cylinders of the internal combustion engine 2 are led, via an exhaust gas collector 3, to an exhaust line 4.

Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett öveltryck, leds till en turbin 5 hos ett turboaggregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en forbindning, till en kompressor 6. Kompressom 6 komprimerat luft som, via ett lufifilter 7, leds ini en luftledning 8. En laddlufikylare 9 är anordnad i luftledningen 8.The exhaust gases in the exhaust line 4, which have an overpressure, are led to a turbine 5 of a turbocharger. The turbine 5 then provides a driving force, which is transmitted, via a connection, to a compressor 6. The compressor 6 compressed air which, via an air filter 7, is led into an air line 8. A charge cooler 9 is arranged in the air line 8.

Laddlufikylaren 9 är arrangerad vid ett frontparti av fordonet 1. Laddluftkylarens 9 uppgift är att kyla den komprimerade luften innan den leds till for forbränningsmotorn 2. Den komprimerade luften kyls i laddlufikylaren 9 av luft med omgivningens temperatur som strömmar genom laddlufikylaren 9 med hjälp av en kylarflälct 10.The charge cooler 9 is arranged at a front part of the vehicle 1. The task of the charge air cooler 9 is to cool the compressed air before it is led to the internal combustion engine 2. The compressed air is cooled in the charge cooler 9 by air flowing at ambient temperature through the charge cooler 9. 10.

Kylarfläkten 10 drivs av forbränningsmotorn 2 medelst en lämplig forbindning.The cooling shaft 10 is driven by the internal combustion engine 2 by means of a suitable connection.

F örbränningsmotorn 2 är forsedd med ett EGR- system (Exhaust Gas Reeirculation) for återcirkulation av avgaserna. Genom att blanda in avgaser i den komprimerade luften som leds till motorns cylindrar sänks iörbränningstemperaturen och därmed även halten av kväveoxider NOX som bildas under förbränningsprocessernä. En returledning 11 för âtercirkulation av avgaser sträcker sig från avgasledningen 4 till luftledningen 8. Returledningen ll innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i returledningen 11 kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas for att steglöst styra den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen ll., till lufiledningen 8. Returledningen 11 innefattar en forsta EGR- kylare 14 och en andra EGR-kylare 15 for att kyla de återcirkulerande avgaserna i två steg. Hos överladdade dieselmotorer 2 är, under vissa driftstillstånd, avgasernas tryck i avgasledningen 4 lägre än den komprimerade luftens tryck i inloppsledningen 8. Under sådana driftstillstånd är det inte möjligt att direkt blanda avgaserna i returledningen 11 med den komprimerade luften i inloppsledningen 8 utan Speciella hjälpmedel. Härvid kan, exempelvis, en venturi eller ett turboaggregat med en variabel geometri användas.The combustion engine 2 is equipped with an EGR (Exhaust Gas Reeirculation) system for recirculation of the exhaust gases. By mixing exhaust gases in the compressed air that is led to the engine cylinders, the combustion temperature is lowered and thus also the content of nitrogen oxides NOX that are formed during the combustion processes. An exhaust line 11 for recirculation of exhaust gases extends from the exhaust line 4 to the air line 8. The return line 11 comprises an EGR valve 12, with which the exhaust gas flow in the return line 11 can be switched off. The EGR valve 12 can also be used to steplessly control the amount of exhaust gases led from the exhaust line 4, via the return line 11, to the lu line 8. The return line 11 comprises a first EGR cooler 14 and a second EGR cooler 15 for cooling the recirculating the exhaust gases in two steps. In supercharged diesel engines 2, under certain operating conditions, the exhaust gas pressure in the exhaust line 4 is lower than the compressed air pressure in the inlet line 8. Under such operating conditions it is not possible to directly mix the exhaust gases in the return line 11 with the compressed air in the inlet line 8 without special aids. In this case, for example, a venturi or a turbocharger with a variable geometry can be used.

Om törbränningsmotorn 2 istället är en överladdad ottomotor kan avgaserna i returledningen ll direkt ledas in i inloppsledningen 8 då avgaserna i avgasledningen 4 hos en ottornotor väsentligen under alla driftstillstånd uppvisar ett högre tryck än den komprimerade luften i inlopp sledningen 8. Efter att avgaserna blandats med den komprimerade lufien i positionen 8a av inloppsledningen 8 leds blandningen till en 10 15 20 25 30 35 forångare 16 där blandningen kylas i ett avslutande steg innan den, via en förgrening 17, leds till dieselmotorns 2 respektive cylindrar.If the dry combustion engine 2 is instead an overcharged otto engine, the exhaust gases in the return line 11 can be led directly into the inlet line 8 as the exhaust gases in the exhaust line 4 of an ottor engine under substantially all operating conditions have a higher pressure than the compressed air in the inlet line 8. the compressed air in the position 8a of the inlet line 8, the mixture is led to an evaporator 16 where the mixture is cooled in a final step before it, via a branch 17, is led to the respective cylinders of the diesel engine 2.

Förbrärmingsmotorn 2 kyls på ett konventionellt sätt medelst ett kylsystem som innefattar en cirkulerande kylvätska. En kylvätskepump 18 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet. Kylvätskepumpen 18 cirkulerar ett huvudsakligt flöde av kylvätskan genom förbränningsrnotorn 2. Efter att kylvätskan kylt förbränningsmotorn 2 leds den i en ledning 21 till en termostat 19 i kylsystemet. Då. kylvätskan uppnått en normal driftsternperatur är terrnostaten 19 anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20 för att kylas. En del av kylvätskan i kylsysteniet leds emellertid, via en ledning 22, till den första EGR-kylaren 14 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett forsta steg.The internal combustion engine 2 is cooled in a conventional manner by means of a cooling system which comprises a circulating coolant. A coolant pump 18 circulates the coolant in the cooling system. The coolant pump 18 circulates a main flow of the coolant through the combustion engine 2. After the coolant has cooled the combustion engine 2, it is led in a line 21 to a thermostat 19 in the cooling system. Then. the coolant has reached a normal operating temperature, the thermostat 19 is adapted to direct the coolant to a cooler 20 for cooling. However, some of the coolant in the cooling system is led, via a line 22, to the first EGR cooler 14 where it cools the recirculating exhaust gases in a first step.

Efter att kylvätskan kylt avgaserna i den forsta EGR-kylaren 14 leds den tillbaka till ledningen 21 via en ledning 23. Den varma kylvätskan kyls i kylaren 20 som är monterad vid ett främre parti av fordonet l. Kylaren 20 är här dock monterad nedströms laddluftkylaren 9 och den lufikylda andra EGR-kylaren 15 med avseende på luftens avsedda strömningsriktning. Med en sådan placering av den andra EGR- kylaren 15 och laddlufikylaren 9 kan de återcirkulerande avgaserna och den komprimerade luften kylas av luft med omgivningens temperatur. Med normalt dimensionerade sådana kylare 9, 15 tillhandahåller den komprimerade luften och de âtercirkulerande avgaserna här en kylning till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka 10-l5°C. Ju lägre temperatur som luften och avgaserna har desto större mängd luft och återcirkulerande avgaser kan ledas till förbränningsmotorns cylindrar.After the coolant has cooled the exhaust gases in the first EGR cooler 14, it is returned to the line 21 via a line 23. The hot coolant is cooled in the cooler 20 which is mounted at a front part of the vehicle 1. However, the cooler 20 is mounted downstream of the charge air cooler 9 and the lu fi cooled second EGR cooler 15 with respect to the intended flow direction of the air. With such a location of the second EGR cooler 15 and the charge cooler 9, the recirculating exhaust gases and the compressed air can be cooled by air at ambient temperature. With normally dimensioned such coolers 9, 15, the compressed air and the recirculating exhaust gases here provide a cooling to a temperature which exceeds the ambient temperature by about 10-15 ° C. The lower the temperature of the air and the exhaust gases, the greater the amount of air and recirculating exhaust gases can be led to the cylinders of the internal combustion engine.

Förångaren 16 utgör en komponent i en kylkrets med ett cirkulerande köldmedium.The evaporator 16 forms a component of a cooling circuit with a circulating refrigerant.

Kylkretsen innefattar en ånggenerator 24 som är anordnad i avgasledningen 4 i en position nedströms turbinen 5. Köldmediet värms upp i ånggeneratorn 24 av avgaserna i avgasledningen 4 till en temperatur så att det förångas. Det förångade köldmediet leds till en ejektorpump 25. Gasformigt köldmedium från ånggeneratorn 24 blandas här med gasforrnigt köldmedium från förångaren 16. Det gasformiga köldmediet leds från ejektorn 25 till en kondensor 26. En fläkt 27 som drivs av en elektrisk motor 28 forcerar här en kylande luftström genom kondensorn 26 så att köldmediet kyls till en temperatur vid vilket det kondenserar. Kylkretsen innefattar en förgrening som är belägen nedströms kondensorn 26. Förgreningen innefattar en första ledning med en pump 29 som leder vätskeforrnigt köldmedium från kondensorn 26 till ånggeneratorn 24 och en andra ledning med en strypventil 30 som leder vätskeforrriigt köldmedium 10 15 20 25 30 35 från kondensom 26 till forångaren 16. En styrenhet 31 som är anpassad att styra driften av nämnda kylkrets med hjälp av information från, exempelvis, en sensor 32 som avkänner lacldluften och de återcirkulerande avgasernas temperatur i inloppsledningen 8.The cooling circuit comprises a steam generator 24 which is arranged in the exhaust line 4 in a position downstream of the turbine 5. The refrigerant is heated in the steam generator 24 by the exhaust gases in the exhaust line 4 to a temperature so that it evaporates. The vaporized refrigerant is led to an ejector pump 25. Gaseous refrigerant from the steam generator 24 is mixed here with gaseous refrigerant from the evaporator 16. The gaseous refrigerant is led from the ejector 25 to a condenser 26. A fan 27 driven by an electric motor 28 forces a cooling air stream here through the condenser 26 so that the refrigerant is cooled to a temperature at which it condenses. The cooling circuit includes a manifold located downstream of the condenser 26. The manifold includes a first conduit with a pump 29 which conveys liquid refrigerant from the condenser 26 to the steam generator 24 and a second conduit with a throttle valve 30 which directs liquid refrigerant 10 from the condenser 26 to the evaporator 16. A control unit 31 which is adapted to control the operation of said cooling circuit by means of information from, for example, a sensor 32 which senses the lacquer air and the temperature of the recirculating exhaust gases in the inlet line 8.

Under drift av forbränningsmotorn 2, då EGR-ventilen 12 är öppen, returneras varma avgaser genom returledningen 11. Avgaserna kan ha en temperatur av 500°C-600°C då. de når den första EGR-kylaren 14. Avgaserna kyls i den första EGR-kylaren 14 av kylvätskan i ett första steg. Efter att avgaserna har kylts i den först EGR-kylaren 14 leds de vidare i returledningen 11 till den andra EGR-kylaren 15. Avgaserna kyls här i ett andra steg av lufi med omgivningens temperatur till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka 10-1 5°C. Den komprimerade lufien kyls i laddluftkylaren 9 av lufi med omgivningens temperatur. Den komprimerade luften kan därmed även kylas till en temperatursom överstiger omgivningens temperatur med 10- l5°C. De kylda avgaserna blandas med den kylda luften i positionen 8a i inloppsledningen 8.During operation of the internal combustion engine 2, when the EGR valve 12 is open, hot exhaust gases are returned through the return line 11. The exhaust gases may have a temperature of 500 ° C-600 ° C then. they reach the first EGR cooler 14. The exhaust gases are cooled in the first EGR cooler 14 by the coolant in a first step. After the exhaust gases have been cooled in the first EGR cooler 14, they are passed on in the return line 11 to the second EGR cooler 15. The exhaust gases are cooled here in a second step of lu fi with ambient temperature to a temperature exceeding the ambient temperature by about 10-1 5 ° C. The compressed hatch is cooled in the charge air cooler 9 by the hatch at ambient temperature. The compressed air can thus also be cooled to a temperature which exceeds the ambient temperature by 10-15 ° C. The cooled exhaust gases are mixed with the cooled air in position 8a in the inlet line 8.

Sensorn 32 avkänner temperaturen på blandningen av luft och avgaser i inloppsledningen 8. Med hjälp av bla. denna information uppskattar styrenheten 31 om det' är möjligt att kyla blandningen i ett ytterligare steg i förångaren 16. Luft och i synnerhet avgaser innehåller relativt rikligt med vattenånga. Då luften och avgaserna kyls fälls vatten i Vätskeforrn ut inuti laddlultkylaren 9 och EGR-kylaren 15. Därmed kommer vatten i vätskeform att ledas till förbränningsmotorn 2. Detta är dock inget problem så länge som det sker under kontrollerade former. Luften och avgaserna bör dock inte kylas till en lägre temperatur än 0°C eftersom det utfällda vattnet i detta fall riskerar att frysa till is och stoppa flödet i inloppsledningen 8. Då styrenheten 31 bedömer att det inte föreligger risk för isbildning aktiveras kylkretsen. I detta fall aktiverar styrenheten pumpen 29 som pumpar vätskeforrnigt köldmedium till ånggeneratorn 24. Kylvätskan tillhandahåller ett tryck pg, i ånggeneratorn 24. De varma avgaserna i avgasledningen 4 värmer upp köldmediet så att det forångas vid det rådande trycket pg. Det gasformiga köldmediet som bildas i ånggeneratorn 24 leds till ejektorpumpen 25.The sensor 32 senses the temperature of the mixture of air and exhaust gases in the inlet line 8. Using e.g. From this information, the control unit 31 estimates whether it is possible to cool the mixture in a further step in the evaporator 16. Air and in particular exhaust gases contain relatively abundant water vapor. As the air and exhaust gases are cooled, water in the liquid form precipitates inside the charge cooler 9 and the EGR cooler 15. Thus, liquid water will be led to the internal combustion engine 2. However, this is not a problem as long as it takes place under controlled conditions. However, the air and exhaust gases should not be cooled to a temperature lower than 0 ° C as the precipitated water in this case risks freezing to ice and stopping the fl fate in the inlet line 8. When the control unit 31 assesses that there is no risk of ice formation, the cooling circuit is activated. In this case, the control unit activates the pump 29 which pumps liquid refrigerant to the steam generator 24. The coolant provides a pressure pg, in the steam generator 24. The hot exhaust gases in the exhaust line 4 heat the refrigerant so that it evaporates at the prevailing pressure pg. The gaseous refrigerant formed in the steam generator 24 is led to the ejector pump 25.

Fig. 2 visar ejektorpumpen 25 mer i detalj. Då det gasformiga köldmediet från ånggeneratorn 24 når ejektorpumpen 25 tillhandahåller det en acceleration i ett avsmalnande parti 25a. Det gasformiga köldmediet från ånggeneratorn 24 erhåller _10 15 20 25 30 35 därmed en mycket hög hastighet då det strömmar ut från det avsmalnande partiet 25a och in i ett invändigt utrymme 25b hos ejektorpumpen 25. Därmed tillhandahålls ett mycket lågt statiskt tryck pg i utrymmet 25b. -Ej ektorpumpen 25 innefattar ett inlopp 25c i anslutning till utrymmet 25b. Inloppet 25c är förbundet med en ledning som leder köldmediurn från förångaren 16 till ejektorpurnpen 25. Det låga statiska trycket po i utrymmet 25b är lägre än det tryck p 1 som råder i förångaren 16. Därmed sugs gasformigt köldrnediurn från förångaren 16 till nämnda utrymme 25b i ejektorpumpen 25. Det gasformiga köldmediet från förångaren 16 blandas här med det gasformiga köldmediet från ånggeneratorn 24. Ejektorpurnpen 25 innefattar slutligen ett expanderande parti 25d med en ökande tvärsnittsarea där det gasformiga köldmediet bromsas upp. Det gasformiga köldmediet erhåller trycket p; då det leds från ejektorpumpen 25 till kondensorn26; Trycket pg är högre än trycket pl men lägre än trycket pg.. Ovan nämnda tryck pg, p1, pg, pg har försetts med sifferbenämningar som är relaterade till tryckens inbördes storlek.Fig. 2 shows the ejector pump 25 in more detail. When the gaseous refrigerant from the steam generator 24 reaches the ejector pump 25, it provides an acceleration in a tapered portion 25a. The gaseous refrigerant from the steam generator 24 thus obtains a very high velocity as it flows out from the tapered portion 25a and into an interior space 25b of the ejector pump 25. Thereby a very low static pressure pg is provided in the space 25b. The eector pump 25 does not comprise an inlet 25c adjacent to the space 25b. The inlet 25c is connected to a line leading the refrigerant from the evaporator 16 to the ejector purge 25. The low static pressure po in the space 25b is lower than the pressure p1 prevailing in the evaporator 16. Thus gaseous refrigerant is sucked from the evaporator 16 to said space 25b in the ejector pump 25. The gaseous refrigerant from the evaporator 16 is mixed here with the gaseous refrigerant from the steam generator 24. The ejector pump 25 finally comprises an expanding portion 25d with an increasing cross-sectional area where the gaseous refrigerant is slowed down. The gaseous refrigerant receives the pressure p; as it is led from the ejector pump 25 to the condenser 26; The pressure pg is higher than the pressure p1 but lower than the pressure pg. The above-mentioned pressures pg, p1, pg, pg have been provided with numerical designations which are related to the mutual magnitude of the pressures.

Köldmediet kyls i kondensorn 26 av luft som forceras genom kondensorn 26 av fläkten 27. Köldmediet kyls här till en temperatur så att köldmediet kondenserar vid det rådande trycket p; inuti kondensorn 26. Kylkretsen innefattar således en forgrening i form av två ledningar nedströms kondensorn 26. En av ledningarna innefattar pumpen 29 som leder en del av det vätskeforrniga köldmedium från kondensom 26 tillbaka till ånggeneratorn 24. Pumpen 29 tillför här ett tryck till köldmediet så att kylrnediets tryck ökar från p; till pg. Den andra ledning som innefattar expansionsventilen 30 leder en resterande del av det vätskeformiga köldmediet till förångaren 16.The refrigerant is cooled in the condenser 26 by air forced through the condenser 26 by the fan 27. The refrigerant is cooled here to a temperature so that the refrigerant condenses at the prevailing pressure p; inside the condenser 26. The cooling circuit thus comprises a branch in the form of two lines downstream of the condenser 26. One of the lines comprises the pump 29 which leads a part of the liquid refrigerant from the condenser 26 back to the steam generator 24. The pump 29 here supplies a pressure to the refrigerant so that refrigerant pressure increases from p; to pg. The second conduit comprising the expansion valve 30 directs a remaining portion of the liquid refrigerant to the evaporator 16.

Expansionsventilen 30 sänker trycket på köldmediet från p; till p1. Det vätskefonniga köldmediet har vid trycket p; en lägre temperatur än luften och avgaserna i inloppsledningen 8. Köldmediet upptar därmed värme från luften och avgaserna i förångaren 16. Köldmediet har en törångningsternperatur, vid trycket pt, som med fördel är lägre än omgivningens temperatur. Därmed kan blandningen av lufi och avgaser kylas till en temperatur som är lika med eller lägre än omgivningens temperatur i förångaren 16. Köldmediets som förångas i förångaren 16 sugs till ejektorpumpen 25 där det således blandas med köldmediet från ânggeneratorn 24.The expansion valve 30 lowers the pressure of the refrigerant from p; to p1. The liquid refrigerant has at the pressure p; a lower temperature than the air and the exhaust gases in the inlet line 8. The refrigerant thus absorbs heat from the air and the exhaust gases in the evaporator 16. The refrigerant has a dry evaporation temperature, at the pressure pt, which is advantageously lower than the ambient temperature. Thus, the mixture of lu fi and exhaust gases can be cooled to a temperature equal to or lower than the ambient temperature in the evaporator 16. The refrigerant evaporated in the evaporator 16 is sucked to the ejector pump 25 where it is thus mixed with the refrigerant from the steam generator 24.

I detta fall utnyttjas således en kylkrets för att kyla den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna i ett avslutande steg innan de leds in i förbränningsmotorn 2. Driften av kylkretsen erhålls väsentligen från den värmeenergi som köldmediet upptar i ånggeneratorn 24 från avgaserna i avgasledningen 4. Denna vänneenergi 10 15 20 25 30 35 utnyttjas för att förånga köldmediet vid det högsta trycket pg i kylkretsen. Det förångade köldmediet, som således har ett relativt högt tryck pg, utnyttjas för att skapa ett flöde med en hög hastighet genom ejektorpumpen 25. Därmed kan ett mycket lågt statiskt tryck pg skapas inuti ejektorpumpen 25 vilket resulterar i att köldmediet från förångaren 16 med trycket p1 kan sugas in i ejektorpumpen 25 och blandas med köldmediet från ånggeneratorn 24. Förutom nämnda värmeenergi behövs endast energi tillföras för drift av pumpen 29. Den energi som erfordras för att driva pumpen 29 är väsentligen försumbar. I detta fall utnyttjar man således befintlig värmeenergi för att driva kylkretsen.In this case, a cooling circuit is thus used to cool the compressed air and the recirculating exhaust gases in a final step before they are led into the internal combustion engine 2. The operation of the cooling circuit is obtained essentially from the heat energy which the refrigerant absorbs in the steam generator 24 from the exhaust gases. friendly energy is used to evaporate the refrigerant at the highest pressure pg in the cooling circuit. The evaporated refrigerant, which thus has a relatively high pressure pg, is used to create a fate at a high velocity through the ejector pump 25. Thus, a very low static pressure pg can be created inside the ejector pump 25 which results in the refrigerant from the evaporator 16 with the pressure p1 can be sucked into the ejector pump 25 and mixed with the refrigerant from the steam generator 24. In addition to said heat energy, only energy needs to be supplied for operation of the pump 29. The energy required to drive the pump 29 is substantially negligible. In this case, the existing heat energy is thus used to drive the cooling circuit.

Under tillfällen då styrenheten 3l mottar information från sensorn 32 som indikerar att luften och avgaserna riskerar att kylas till en temperatur under O°C avaktiveras driften av pumpen 29 och därmed driften av kylkretsen. I detta fall utnyttjas således inte förångaren 16 för att kyla luften ochavgaserna innan de leds till förbränningsmotorn 2.At times when the control unit 31 receives information from the sensor 32 which indicates that the air and the exhaust gases risk being cooled to a temperature below 0 ° C, the operation of the pump 29 and thus the operation of the cooling circuit is deactivated. In this case, the evaporator 16 is thus not used to cool the air and the exhaust gases before they are led to the internal combustion engine 2.

En alternativ ånggenerator 35 är markerad med streckade linjer i Fig. l. Då en sådan ånggenerator 35 används utnyttjas kylvätskan i kylsystemet som kyler forbränningsmotorn 2 som värmekälla. Kylvätskan kan ha en temperatur av cirka 100°C då den lämnar förbränningsmotorn 2. I' detta fall tillhandahålls således en extra kylning av kylvätskan vilket minskar belastningen på den ordinarie kylaren 20.An alternative steam generator 35 is marked with dashed lines in Fig. 1. When such a steam generator 35 is used, the coolant in the cooling system which cools the internal combustion engine 2 is used as a heat source. The coolant may have a temperature of about 100 ° C as it leaves the internal combustion engine 2. In this case, an additional cooling of the coolant is thus provided which reduces the load on the ordinary cooler 20.

Fig. 3 visar en alternativ kylkrets för att kyla lufien och avgaserna som leds till förbränningsmotorn 2. I detta fall utnyttjas en ånggenerator 33 som upptar värme från den komprimerade luften i en position uppströrns laddlufikylaren och en ånggenerator 34 som upptar värmeenergi från de återcirktllerande avgaserna i en position uppströms EGR-kylaren 9. Då både den komprimerade luften och i synnerhet de återcirkulerande avgaserna kan ha en mycket hög temperatur kan köldmediet värmas effektivt till den temperatur vid vilket det förångas i sådana ånggeneratorer 33, 34. Den upptagna värmeenergi utnyttjas även här för att driva en motsvarande kylkrets som beskrivs i utföringsformen i Fig. 1 . Vi gör därför inte här någon ytterligare genomgång av kylkretsen fimktion. De två ånggeneratorerna 33, 34 är här parallellt anordnade. I och med att värmeenergi upptas från den komprimerade lufien och de återcirkulerande avgaserna tillhandahåller de en kylning i ett första steg i de två ånggeneratorerna 33, 34. Därefter kyls den komprimerade luften i laddluftkylaren 9 och de återcirkulerande avgaserna i EGR-kylaren 15 innan de blandas. Blandningen kyls i ett avslutande steg i förångaren 16. Då de två ånggeneratorerna 33, 34 tillhandahåller en initial kylning 10 effektiviseras kylningen av den komprimerade luften och de återcirlculerande avgaserna ytterligare.Fig. 3 shows an alternative cooling circuit for cooling the air and the exhaust gases led to the internal combustion engine 2. In this case a steam generator 33 which absorbs heat from the compressed air in a position upstream of the charge cooler and a steam generator 34 which absorbs heat energy from the recirculating exhaust gases are used. a position upstream of the EGR cooler 9. Since both the compressed air and in particular the recirculating exhaust gases can have a very high temperature, the refrigerant can be heated efficiently to the temperature at which it is evaporated in such steam generators 33, 34. The absorbed heat energy is also used here for to operate a corresponding cooling circuit as described in the embodiment in Fig. 1. We therefore do not make any further review of the cooling circuit function here. The two steam generators 33, 34 are arranged in parallel here. As heat energy is absorbed from the compressed air and the recirculating exhaust gases, they provide a first stage cooling in the two steam generators 33, 34. Thereafter, the compressed air in the charge air cooler 9 and the recirculating exhaust gases in the EGR cooler 15 are cooled before being mixed. . The mixture is cooled in a final step in the evaporator 16. When the two steam generators 33, 34 provide an initial cooling, the cooling of the compressed air and the recirculating exhaust gases is further made more efficient.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till de på ritningarna beskrivna utforingsforrnerna utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Det exempelvis, möjligt att kyla endast de återcirkulerande avgaserna eller den komprimerade luften på ovan nämnd sätt. Det vill säga forångaren 16 anordnas i en ledning som enbart leder återcirkulerande avgaser eller komprimerad lufi.The invention is in no way limited to the embodiments described in the drawings but can be varied freely within the scope of the claims. For example, it is possible to cool only the recirculating exhaust gases or the compressed air in the manner mentioned above. That is, the evaporator 16 is arranged in a conduit which only conducts recirculating exhaust gases or compressed air.

Claims (10)

'10 15 20 25 30 11 Patentlcrav'10 15 20 25 30 11 Patentlcrav 1. l. Arrangemang for att kyla åtminstone ett medium som leds till en förbränningsmotor (2), varvid arrangemanget innefattar en ledning (8, 11) som är anpassad att leda mediet till forbränningsmotorn (2) och åtminstone en kylare (9, 15) för att kyla mediet i ledningen (S, ll), kännetecknat av att arrangemanget innefattar en kylkrets med ett cirkulerande köldmedium som är anpassat att ändra fas under drift, drivmedel (24, 25, 33, 34) som är anpassat att tillhandahålla drift av kylkretsen huvudsakligen med hjälp av värmeenergi från en värmekälla och en forângare (16) som är anordnad i ledning (S, ll) i en position nedströms ovan nämnda kylare (9, 15) med avseende på mediets flödesriktning i ledningen (8, ll) så att mediet kyls i ett avslutande steg i forångaren (16) innan det leds till förbränningsmotorn (2)An arrangement for cooling at least one medium which is led to an internal combustion engine (2), the arrangement comprising a line (8, 11) adapted to lead the medium to the internal combustion engine (2) and at least one cooler (9, 15). for cooling the medium in the line (S, 11), characterized in that the arrangement comprises a cooling circuit with a circulating refrigerant adapted to change phase during operation, fuels (24, 25, 33, 34) adapted to provide operation of the cooling circuit mainly by means of heat energy from a heat source and an evaporator (16) arranged in line (S, ll) in a position downstream of the above-mentioned cooler (9, 15) with respect to the direction of destruction of the medium i in the line (8, ll) so that the medium is cooled in a final step in the evaporator (16) before being led to the internal combustion engine (2) 2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknar av att nämnda drivmedel innefattar en ånggenerator (24, 33, 34) där köldmediet är anpassat att värmas upp av nämnda värmekälla till en temperatur vid vilket det forångas.Arrangement according to claim 1, characterized in that said propellant comprises a steam generator (24, 33, 34) where the refrigerant is adapted to be heated by said heat source to a temperature at which it evaporates. 3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att nämnda drivmedel innefattar ett ejektororgan (25) som är anpassat att blanda gasformigt köldmedium från iörångaren (16) med gasformigt köldmediurn från ånggeneratorn (24, 33, 34).Arrangement according to claim 2, characterized in that said propellant comprises an ejector means (25) adapted to mix gaseous refrigerant from the evaporator (16) with gaseous refrigerant from the steam generator (24, 33, 34). 4. Arrangemang enligt krav 3, kännetecknat av att kylkretsen innefattar en kondensor (26) där köldmediet från ejektororganet (25) är anpassat att kylas till en temperatur vid vilket den kondenserar.Arrangement according to claim 3, characterized in that the cooling circuit comprises a condenser (26) where the refrigerant from the ejector means (25) is adapted to be cooled to a temperature at which it condenses. 5. Arrangemang enligt krav 4, känneteoknat av att kylkretsen innefattar en förgrening som är anordnad nedströms kondensorn (26), vilken innefattar en första ledning med en pump (29) som leder vätskeformigt köldmedium från kondensorn (26) till ånggeneratorn (24, 33, 34) och en andra ledning med en expansionsventil (30) vilken leder vätskeforrnigt köldrnedium från kondensorn (26) till förångaren (16).Arrangement according to claim 4, characterized in that the cooling circuit comprises a branch arranged downstream of the condenser (26), which comprises a first line with a pump (29) which conducts liquid refrigerant from the condenser (26) to the steam generator (24, 33, 34) and a second conduit with an expansion valve (30) which conducts liquid refrigerant from the condenser (26) to the evaporator (16). 6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en styrenhet (31) som är anpassad att styra driften av nämnda kylkrets. 10 15 20 12Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement comprises a control unit (31) which is adapted to control the operation of said cooling circuit. 10 15 20 12 7. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser är anpassade att kylas direkt eller indirekt av lufi med omgivningens temperatur i nämnda kylare(9, 15).Arrangement according to any one of the preceding claims, characterized in that the compressed air and / or the recirculating exhaust gases are adapted to be cooled directly or indirectly by lu fi with the ambient temperature in said cooler (9, 15). 8. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 2-7, kännetecknat av att nämnda ånggenerator (24) är anordnad i en position så att den upptar värme från avgaserna i en avgasledning (4) hos forbränningsmotorn.Arrangement according to any one of the preceding claims 2-7, characterized in that said steam generator (24) is arranged in a position so that it absorbs heat from the exhaust gases in an exhaust line (4) of the internal combustion engine. 9. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 2-7, känneteckïnat av att nämnda ånggenerator (33, 34) är anordnad i en position så att den upptar värme från mediet i nämnda ledning (S, ll) i en i position uppströms kylaren (9, 15).Arrangement according to any one of the preceding claims 2-7, characterized in that said steam generator (33, 34) is arranged in a position so that it absorbs heat from the medium in said conduit (S, 11) in a position upstream of the cooler ( 9, 15). 10. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 2-7 , kännetecknat av att nämnda ånggenerator (3 5) är anordnad i en position så att den upptar värme från kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem som kyler fórbränningsmotorn (2).Arrangement according to any one of the preceding claims 2-7, characterized in that said steam generator (35) is arranged in a position so that it absorbs heat from coolant circulating in a cooling system which cools the combustion engine (2).
SE1050410A 2010-04-26 2010-04-26 Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine SE534872C2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050410A SE534872C2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine
BR112012023331A BR112012023331A2 (en) 2010-04-26 2011-04-12 arrangement for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases that are driven to a combustion engine
EP11775366.5A EP2564043A4 (en) 2010-04-26 2011-04-12 Arrangement for cooling of compressed air and/or recirculating exhaust gases which are led to a combustion engine
PCT/SE2011/050439 WO2011136717A1 (en) 2010-04-26 2011-04-12 Arrangement for cooling of compressed air and/or recirculating exhaust gases which are led to a combustion engine
JP2013507913A JP5475924B2 (en) 2010-04-26 2011-04-12 Device for cooling compressed air and / or recirculated exhaust gas sent to an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050410A SE534872C2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1050410A1 true SE1050410A1 (en) 2011-10-27
SE534872C2 SE534872C2 (en) 2012-01-31

Family

ID=44861771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050410A SE534872C2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2564043A4 (en)
JP (1) JP5475924B2 (en)
BR (1) BR112012023331A2 (en)
SE (1) SE534872C2 (en)
WO (1) WO2011136717A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013108379A (en) * 2011-11-18 2013-06-06 Calsonic Kansei Corp Exhaust gas recirculation system
FR3001768B1 (en) * 2013-02-04 2016-08-26 Dalkia France GAS TURBINE INSTALLATION AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME
JP6428328B2 (en) * 2015-02-05 2018-11-28 株式会社デンソー Intake air cooling system and control device
JP6630651B2 (en) 2016-10-03 2020-01-15 本田技研工業株式会社 Intake and exhaust devices for internal combustion engines
WO2021064980A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 株式会社Ihi原動機 Cooling system
US11873785B1 (en) * 2023-01-18 2024-01-16 GM Global Technology Operations LLC Vehicle coolant circuits including jet manifolds

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2353966A (en) * 1941-01-24 1944-07-18 Heat Pumps Ltd Liquid cooling system for internal-combustion engines
US4237689A (en) * 1978-05-26 1980-12-09 Sampietro Achilles C Internal combustion engines
GB2105456B (en) * 1981-06-25 1984-12-12 Serck Industries Ltd Cooling system
JPS60164614A (en) * 1984-02-07 1985-08-27 Nissan Motor Co Ltd Boiling-cooling device for engine with supercharger
JPS6379437U (en) * 1986-11-13 1988-05-25
JPS63129117A (en) * 1986-11-17 1988-06-01 Calsonic Corp Intercooler
JPH04334724A (en) * 1991-05-02 1992-11-20 Kubota Corp Engine supercharge with intercooler
JPH0618121A (en) * 1992-06-30 1994-01-25 Nippondenso Co Ltd Engine driven heat pump type air conditioner
US6321552B1 (en) * 1998-06-22 2001-11-27 Silentor Holding A/S Waste heat recovery system
US6182643B1 (en) * 2000-01-31 2001-02-06 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with cooling circuit
JPWO2007086418A1 (en) * 2006-01-26 2009-06-18 株式会社小松製作所 Fluid cooling device
DE102007018428A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Behr Gmbh & Co. Kg Method for operating a refrigerant circuit with a charge air / refrigerant evaporator
SE531841C2 (en) * 2007-12-07 2009-08-25 Scania Cv Ab Arrangement and method for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine
SE533416C2 (en) * 2008-09-25 2010-09-21 Scania Cv Ab Cooling arrangements that reduce the risk of ice formation in the cooler of a supercharged internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012023331A2 (en) 2016-05-24
SE534872C2 (en) 2012-01-31
EP2564043A1 (en) 2013-03-06
JP2013527369A (en) 2013-06-27
EP2564043A4 (en) 2017-06-28
JP5475924B2 (en) 2014-04-16
WO2011136717A1 (en) 2011-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101508327B1 (en) System for converting thermal energy to mechanical energy in a vehicle
EP2959145B1 (en) System for recuperating heat from the exhaust gases in an internal combustion engine, with two heat exchangers on a gas recirculation circuit
CN103237967B (en) For the cooling arrangement of Motor Vehicle driven by supercharged engine
US8028522B2 (en) Cooling system for a motor vehicle
US8919328B2 (en) Rankine cycle waste heat recovery system and method with improved EGR temperature control
US20130074497A1 (en) Waste heat recovery system
US9074492B2 (en) Energy recovery arrangement having multiple heat sources
BR102013014645A2 (en) super-compressed internal combustion engine and method for operation
SE531705C2 (en) Arrangement of a supercharged internal combustion engine
SE529101C2 (en) Cooling arrangement for the recirculation of gases of a supercharged internal combustion engine
SE1050410A1 (en) Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine
SE530239C2 (en) Radiator arrangement of a vehicle
SE533942C2 (en) Arrangement of a supercharged internal combustion engine
JP2018059418A (en) Intake and exhaust device of internal combustion engine
SE529731C2 (en) Radiator arrangement of a vehicle
KR20190043172A (en) Cooling system for combustion engine and WHR system cooling
EP3574195B1 (en) A cooling system for cooling of a combustion engine
GB2533648A (en) The ultimate thermodynamically efficient eco-boost, or exhaust eco-throttled engine
US11306634B2 (en) Arrangement with internal combustion engine and heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed