SE500057C2 - Laddluftkylare - Google Patents

Description

500 057 2 lägre fronter, vilket samtidigt minskar det tillgängliga luftintaget och därmed även begränsar det maximala luft- flödet över kylarna. Denna ogynnsamma kombination av ett flertal kylare och modern design medför att det under ofördelaktiga omständigheter kan uppstå kylproblem med avseende på laddluft, kupéluft och/eller motorns kylvat- ten. Nämnda problem blir naturligtvis akuta under varma sommardagar. Om fordonet dessutom är tungt lastat eller drar en släpvagn/husvagn, kan det i sådana fall inte bli fråga om något ökat effektuttag, eftersom laddluftkyla- ren inte förmår att kyla laddluften i erforderlig ut- sträckning.

Man kan naturligtvis ändra kylarnas placering i förhållande till varandra, vilket framgår av exempelvis GB-A-2 200 741 som visar en annan kylarkonfiguration. I detta fall är en efterkylare till laddluftkylaren inrät- tad främst i fordonets front och är det bakom denna in- rättat luftkonditioneringssystemets kondensor och där- efter motorkylaren. I tomgång eller vid krypfart är kylbehovet av motorns kylvätska störst, eftersom den kylande fartvinden är noll eller försumbart liten. Kyl- ning åstadkommes i sådana fall av antingen en elektrisk kylfläkt eller en av förbränningsmotorn driven kylfläkt, vilken suger omgivningsluft genom kylarna in i motorrum- met. Uppfinningen enligt GB-A-2 200 741 avser en paral- lellkoppling av motorkylaren och laddluftkylarens efter- kylare för ökning av den totala konvektionsytan. Denna teknik förutsätter att behovet av ökat effektuttag genom utnyttjande av laddluftkylaren inte uppstår förrän vid en viss hastighet V1 som är större än noll.

En nackdel med den beskrivna lösningen är att den är olämplig att användas i fordon med så kallad låg- varvsturbo, dvs ett turboaggregat som medger ökat ef- fektuttag redan vid låga motorvarvtal.

En annan nackdel med den kända lösningen är att mo- torkylkretsen och laddluftkylkretsen kan parallellkopp- 500 057 3 las, vilket i praktiken innebär att samma kylmedium, nämligen vatten eller en blandning av vatten och en Detta är lämplig alkohol, cirkulerar i båda kylkretsar. dock inte optimalt, eftersom temperaturen hos motorns kylmedium i regel är alldeles för hög.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en anordning hos en laddluftkylare i mo- torfordon, vilken medger ökat effektuttag även vid låg fart eller från stillestånd, genom säkerställande av att den till motorn matade, komprimerade laddluften alltid har jämförelsevis låg temperatur.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning hos en laddluftkylare i mo- torfordon, vilken tillvaratar ledig kylkapacitet hos ett i fordonet inrätta luftkonditioneringssystem. Ännu ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning hos en laddluftkylare i motorfordon, vilken har en från motorkylkretsen skild kylkrets.

Den uppfinningsenliga anordningen skall dessutom vara kompakt, eftersom det i fordonets motorutrymme tillgängliga utrymmet är starkt begränsat.

Dessa och andra ändamål med föreliggande uppfinning uppnås med en anordning enligt patentkravets 1 känne- tecknande del.

Andra särdrag och fördelaktiga utföringsformer framgår av underkraven.

I det följande beskrivs ett exempel på en utfö- ringsform av den uppfinningsenliga anordningen närmare i detalj under hänvisning till medföljande ritningar.

Fig 1 är en schematisk illustration av en uppfin- ningsenlig anordning hos en laddluftkylare i motorfor- don.

Fig 2 är ett tid-effekt-diagram som åskådliggör ef- fektuttagets variation över tiden. 500 057 4 Fig 3 är ett tid-temperatur-diagram för ett medium, vilket kan användas för ökning av kylkapaciteten hos anordningen enligt föreliggande uppfinning.

I fig l åskådliggörs den uppfinningsenliga anord- ningen hos en laddluftkylare i ett motorfordon med en med ett turboaggregat försedd förbränningsmotor. Anord- ningen innefattar en laddluftkylare 2 av känt slag, vil- ken tillsammans med en konventionell motorkylare och kondensorn 4 hos ett i fordonet inrättat luftkonditione- ringssystem är inrättad i successiv följd bakom ett luftintag i fronten hos ett motorfordon.

Anordningen innefattar vidare en ytterligare kylare 6, i vilken kylning åstadkommes medelst den i denna lagrade kylan, och därför kan den ytterligare kylaren 6 inrättas pà en plats som inte passeras av fartvinden.

Av fig 1 framgår vidare att anordningen innefattar ett spjäll 8 som är inrättat i laddluftens passage mel- lan laddluftkylaren 2 och motorn 10 och som styrs i beroende av effektuttagsbehovet. En detektor avkänner när ett ökat effektuttag önskas, vid exempelvis en snabb omkörning eller vid körning uppför en brant stigning. I beroende av en utsignal från denna detektor ändras spjällets 8 läge så, att hela eller en del av den ladd- luftkylaren 2 passerade laddluften leds via den ytterli-5 gare kylaren 6. Med avseende på laddluftens flödesväg kan den ytterligare kylaren 6 således vid behov serie- kopplas med den ordinära laddluftkylaren 2, varvid flö- det genom den ytterligare kylaren 6 företrädesvis är reglerbart mellan 0% och 100%.

Den av kompressorn 12 hos turboaggregatet komprime- rade laddluften har en temperatur Tw pà omkring +l40°C, när den når laddluftkylaren 2. Den till motorn 10 mata- de, kylda laddluften bör ha en så låg temperatur Tm-som möjligt. Genom inkoppling av den ytterligare kylaren 6 enligt föreliggande uppfinning är det möjligt att uppnå en temperatur Tm på omkring +20°C. Vid en temperatur- 500 057 skillnad TW - lig värmemängd måste kylas bort i de två laddluftkylarna 2 respektive 6. Av detta skäl utgör den ytterligare kylaren 6 en separat enhet med avseende på det i denna TM-på omkring +120°C inses att en betyd- använda kylmediet. Den ytterligare kylaren 6 är i likhet med motorkylaren fylld med vatten eller en blandning av vatten och alkohol och saknar i motsats till den i GB-A- 2 200 74l beskrivna uppfinningen förbindelse med motor- kylkretsen. Därför kan det hållas en avsevärt lägre temperatur i den ytterligare kylaren 6, vilken dessutom används enbart vid behov för ytterligare kylning av laddluften.

För àstadkommande av nämnda låga temperatur, är det i den ytterligare kylaren inrättat en förångare 14, 18 är förbunden så sätt bildas en separat kylkrets som utnyttjar ledig kapacitet hos vilken via ett inlopp 16 och ett utlopp med luftkonditioneringens kylsystem. På luftkonditioneringens kylkrets för kylning av mediet i den ytterligare kylaren 6.

Temperaturen hos mediet i den ytterligare kylaren 6 övervakas av en detektor 16, vilken vid passering av ett förinställt värde, den så kallade omslagspunkten, via exempelvis en ventil 18 föranleder "laddning" av den ytterligare kylaren 6 med kyla. Även mycket varma dagar med intensiv solinstrålning sker ingen kontinuerlig kylning av kupéluften, utan arbetar luftkonditionerings- systemet intermittent. Vidare sker ökat effektuttag från fordonets motor vanligtvis under relativt korta tids- perioder, exempelvis vid en snabb omkörning, vilket åskådliggörs av det i fig 2 visade tid-effekt-diagram- met. Topparna i detta diagram representerar ökat effekt- uttag, medan dalarna i detta diagram representerar tids- perioder under vilka "laddning" av den ytterligare kyla- ren 6 kan ske. "Laddning" av den ytterligare kylaren 6 sker således vid behov genom utnyttjande av luftkondi- tioneringssystemets överkapacitet, genom att det av 500 057 6 förångaren 14 upptagna värmet via utloppet 18 transpor- teras till luftkonditioneringssystemets kondensor 4, i vilken det kyls bort. Kylmedlet i förångaren 14 är det- samma som fordonets luftkonditioneringssystem, eftersom dessa är sammankopplade och bildar ett gemensamt system.

Bortföring av värme frán, dvs kylning av mediet i den ytterligare kylaren 6 sker till dess att den förin- ställda temperaturen åter passeras och det åter har uppnåtts önskad, låga temperatur.

För förbättring av möjligheten att lagra kyla i den ytterligare kylaren 6, är det möjligt att inrätta en behållare 20 som är fylld med en saltlösning. I detta fall utnyttjas lösningens förmåga att i ett tillstånds- område uppta värme från det i den ytterligare kylaren befintliga kylmediet utan att lösningens temperatur ökar.

Hänvisning görs nu till fig 3. I detta tid-tempera- tur-diagram åskådliggörs tillstàndsförandringarna hos en lösning som kan användas i detta sammanhang. I ett till- ståndsområde 61 (mellan en temperatur T1 och T2) förelig- ger lösningen i fast form, exempelvis i form av kristal- ler vid användning av en saltlösning. Vid uppnådd tempe- ratur T2 vid en tidpunkt t1 påbörjas ett andra till- stàndsområde 52 som sträcker sig till en tidpunkt tg, i vilket lösningen föreligger i både fast (kristallin) och flytande form. I detta tillstândsområde 52 är lösningens temperatur väsentligen konstant, samtidigt som fastform- andelen (den kristallina delen i lösningen) sjunker kontinuerligt vid tillförsel av värmeenergi. Detta fak- tum utnyttjas för upptagning av värme från det i den ytterligare kylaren befintliga kylmedium, så att kylning av mediet i den ytterligare kylaren 6 via luftkonditio- neringssystemets kondensor 4 sker med större tidsinter- vall, jämfört med fallet utan behållare 20. Vid fortsatt värmetillförsel efter tidpunkten tg skulle lösningens temperatur i ett tillstândsområde 53 öka till en tempe- 500 057 7 ratur T3, vid vilken den skulle börja koka för att slut- ligen förångas. Detta inträffar dock ej, eftersom kyl- mediet i den ytterligare kylaren 6 kyls vid passering av ett visst, förinställt temperaturvärde, enligt ovanstå- ende beskrivning.

Det åstadkommes således en anordning hos en ladd- luftkylare, jämförelsevis låg temperatur även vid körning i låg fart vilken innefattar ett "köldmagasin" som har och vid tomgång och därmed gör det möjligt att snabbt kyla laddluften vid ett plötsligt effektuttagsbehov.

Tack vare att anordningens kylkrets är helt separerad från motorkylkretsen kan dessa arbeta oberoende från varandra och kan det i de olika kylkretsarna hållas olika, för optimering av den givna uppgiften lämpliga temperaturer.

Det är underförstått att fackmannen kan finna andra medel och varianter för uppnående av samma tekniska effekt. Således är föreliggande uppfinning användbar även i andra system för effektivt utnyttjande av över- skottskylan från ett kylaggregat. Dessutom kan det istället för nämnda saltlösning användas andra, lämpliga medier. Alla sådana varianter och modifieringar som innefattas av den bakomliggande uppfinningstanken skall därför omfattas av det begärda skyddsomfånget.

Claims (8)

500 057 10 15 20 25 30 8 PATENTKRAV

1. Anordning hos en med laddluftkylare försedd för- bränningsmotor i ett med ett luftkonditioneringssystem utrustat fordon, vilken laddluftkylare (2) är så inrät- tad i fordonet, att den genomströmmas av en luftström, k ä n n e t e c k n a d för laddluften, kylning av laddluften åstadkommes med ett i kylaren (6) när fordonet förflyttas framåt, av en ytterligare kylare (6) hos vilken befintligt kylmedium som håller jämförelsevis låg tempe- (14), da ytterligare kylare (6) och vilken med nämnda luftkon- ratur, en förångare vilken är inrättad inuti nämn- ditioneringssystem bildar en kylkrets, samt organ vilka är inrättade att leda laddluften från nämnda laddluft- kylare (2) genom alternativt till nämnda ytterligare kylare (6) (10)

2. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k - och vidare till motorns förbränningsrum. n a d av att nämnda organ innefattar ett spjäll (8) för steglös fördelning av laddluften till nämnda ytterligare kylare (6).

3. Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda organ vidare innefattar en detek- tor, vilken är inrättad att i beroende av erforderligt effektuttag från förbränningsmotorn styra nämnda spjäll (8) för fördelning av laddluften till nämnda ytterligare (6).

4. Anordning enligt något av kraven l-3, k ä n - (16), temperaturavvikelser hos kylmediet i den ytterligare kylare n e t e c k n a d av en detektor vilken avkänner kylaren (6) och vilken som gensvar på en avvikelse i viss riktning från ett förinställt temperaturvärde (T2) initierar kylning av kylmediet genom funktionssättning av en i den väsentligen av förångaren (14) och luftkon- ditioneringssystemet bildade kylkretsen inrättad ventil (18). 10 15 20 500 057 9

5. Anordning enligt kravet 4, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda kylning av kylmediet i den ytterli- gare kylaren (6) sker intermittent under tidsperioder, då luftkonditioneringens kylsystem har ledig kapacitet.

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, k ä n - n e t e c k n a d av att nämnda kylmedium i den ytter- ligare kylaren (6) utgörs av vatten eller en blandning av vatten och lämpligt frostskydd.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, k ä n - n e t e c k n a d av att det i den ytterligare kylaren (20), vilken behål- lare är fylld med ett medium som har ett förhållandevis (52), i både fast och flytande form, (6) är inrättat en sluten behållare stort tillståndsområde i vilket mediet föreligger varvid detta medium är kapabelt att uppta värme från kylmediet i den ytterli- (6).

8. Anordning enligt kravet 7, gare kylaren k ä n n e t e c k - av att nämnda behållare (20) är integrerad med (14). n a d föràngaren