SE521990C2

SE521990C2 - Water cooling device for motor vehicle engine, comprises fan, heat exchanger and fan housing connected to engine air intake

Info

Publication number: SE521990C2
Application number: SE9902176A
Authority: SE
Inventors: Arne Andersson
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2003-12-23
Also published as: SE9902176L; SE9902176D0

Abstract

The cooling device comprises a radial fan, a housing enclosing the downstream side of the fan, and at least one heat exchanger. The housing includes at least one channel connected to the engine air intake.

Description

15 20 .30 :cava 521 9901 2 genom nämnda första kylare och ett andra delﬂöde passerar genom nämnda andra kylare. 20 .30: cava 521 9901 2 through said first cooler and a second part ﬂ desolate passes through said second cooler.

Efter att det första delﬂödet passerat den första kylaren så bringas det att passera även den andra kylaren.After the first part ﬂ has passed the first radiator, it is brought to pass the second radiator as well.

Tekniskt problem Det är således ett tekniskt problem att tillse att motorn, i synnerhet vid hög omgivningstemperatur och/eller hög motorbelastning, tillförs tillräcklig mängd luft.Technical problem It is thus a technical problem to ensure that the engine, in particular at high ambient temperature and / or high engine load, is supplied with a sufficient amount of air.

Vidare är det i detta sammanhang viktigt att den till motorn tillförda luften är så fri som möjlig från smutspartiklar och vatten. Enligt känd teknik är därför anordnat ett luftﬁlter i anslutning till luftintaget. En nackdel med en sådan konstruktion är att luftfiltret måste ta hand om stora mängder föroreningar vilket kan leda till igensättning och därpå följande motorstopp.Furthermore, in this context it is important that the air supplied to the engine is as free as possible from dirt particles and water. According to the prior art, an air filter is therefore arranged in connection with the air intake. A disadvantage of such a construction is that the air filter must handle large amounts of contaminants, which can lead to clogging and subsequent engine stalling.

Det är dessutom ett konstruktionsmässigt problem att i fordonets front kunna inrymma värmeväxlare, och luﬁintag, vars kylyta ska vara så dimensionerade att risk för överhettning av motorn ej uppkommer.It is also a design problem to be able to accommodate heat exchangers and air intakes in the front of the vehicle, the cooling surface of which must be dimensioned so that there is no risk of the engine overheating.

Redogörelse för uppfinningen Den uppﬁnningsenliga lösningen av ovannämnda problem återges med hänsyn till kylararrangemanget vars särdrag framgår av det självständiga patentkravet 1. De osj älvständiga patentkraven anger fördelaktiga utföringsfornier av det uppfinningsenliga kylararrangemanget (patentkrav 2-7). Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat kylararrangemang till en i ett fordon anordnad vätskekyld förbränningsmotor.Disclosure of the invention The inventive solution of the above-mentioned problem is reproduced with regard to the radiator arrangement, the features of which appear from the independent claim 1. The independent claims state advantageous embodiments of the radiator arrangement according to the invention (claims 2-7). The object of the present invention is to provide an improved radiator arrangement for a liquid-cooled internal combustion engine arranged in a vehicle.

Ovannärnnda ändamål uppnås medelst ett kylararrangemang enligt uppfinningen vilket innefattar en radialﬂäkt, ett hus vilket nedströms omsluter nämnda radialﬂäkt och innefattar åtminstone ett värmeväxlarelement varvid nämnda hus är försett med åtminstone en kanal till vilken förbränningsmotorns luftintag, och därmed luftinsug, är anslutet.The above object is achieved by means of a radiator arrangement according to the invention which comprises a radial shaft, a housing which downstream encloses said radial shaft and comprises at least one heat exchanger element, said housing being provided with at least one channel to which the combustion engine air intake, and thus air intake, is connected.

Genom att förbrärmingsmotoms luftinsug trycksätts, då radialﬂäkten roterar, uppnås att motorn tillförs mer luft varvid mer bränsle kan förbrännas och därigenom kan det av motorn levererade momentet ökas.By pressurizing the air intake of the internal combustion engine, when the radial shaft rotates, it is achieved that more air is supplied to the engine, whereby more fuel can be burned and thereby the torque delivered by the engine can be increased.

Vidare medför kanalens placering relativt radialﬂäkten att då ﬂäkten roterar fungerar den som ett första luftﬁlter då smutspartiklar och vatten som träffar ﬂäktbladen kastas ut, i tangentiell riktning, och därmed avskiljs från den till förbränningsmotom inströmmande luften. Även vid stillastående fläkt sker en viss avskiljning av smutspartiklar och vatten på grund av den .nu v; :vann 10 15 20 521 990 3 omlänkning av luñen som ﬂäkten ger upphov till.Furthermore, the placement of the duct relative to the radial shaft means that when the shaft rotates, it acts as a first air filter when dirt particles and water hitting the blade leaves are ejected, in the tangential direction, and thus separated from the air flowing into the internal combustion engine. Even with a stationary fan, a certain separation of dirt particles and water takes place due to the .nu v; : won 10 15 20 521 990 3 diversion of the luñen that ﬂ marriage gives rise to.

Med föreliggande uppﬁnning har åstadkommits ett kombinerat kylararrangemang och luftintag som är eñektivt och utrymmesbesparande och därmed tar till vara det utrymme som står till förfogande i fordonets front.With the present invention, a combined radiator arrangement and air intake has been achieved which is efficient and space-saving and thus takes advantage of the space available in the front of the vehicle.

Figurbeskrivning Uppfrnningen skall i det följ ande närmare förklaras med ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade två ﬁgurer, vilka schematiskt visar ett kombinerat kylararrangemang och luftintag, på vilka Fig. 1 Fig. 2 visar kylararrangemanget enligt uppfinningen från sidan, medan visar kylararrangemanget framifrån.Description of the invention The invention will be explained in more detail below with an exemplary embodiment with reference to the enclosed two clocks, which schematically show a combined radiator arrangement and air intake, on which Fig. 1 Fig. 2 shows the radiator arrangement according to the invention from the side, while showing the radiator arrangement from the front.

F öredragen utföringsfonn I figur 1 visas schematiskt ett kylararrangemang 1 med en förbränningsmotor 2, exempelvis en dieselmotor, för framdrivning av ett fordon 3, exempelvis en lastbil eller buss. Vidare visas schematiskt en luftrenare 4b, med tillhörande luftﬁlter 4a, med ett rörsystem 5a,5b vilket sammanbinder motorns luftinsug 6 med en kanal 7 i kylararrangemangets bakstycke 8.Preferred embodiment Figure 1 schematically shows a radiator arrangement 1 with an internal combustion engine 2, for example a diesel engine, for propelling a vehicle 3, for example a truck or bus. Furthermore, an air purifier 4b, with associated air filter 4a, is schematically shown, with a pipe system 5a, 5b which connects the engine air intake 6 with a duct 7 in the rear piece 8 of the radiator arrangement.

Kylararrangemanget är konﬁgurerat som en kub varvid kubens sidor utgörs av fyra värmeväxlare 10,1 l,l2,13 vilka tillsammans med bakstycket 8 bildar ett, för en radialﬂäkt 14, omslutande hus. Huset uppvisar ett, mittför radialﬂäkten 14, anordnat inlopp 9 genom vilket radialﬂäkten 14 suger in luft, se pilen L, som är avsedd att strömma dels genom värmeväxlama lO,11,l2,13 och dels till motorns luftinsug via kanalen 7 i bakstycket 8.The radiator arrangement is configured as a cube, the sides of the cube consisting of four heat exchangers 10.1, 1.2, 13 which together with the back piece 8 form a housing, enclosing a radial shaft 14. The housing has an inlet 9 arranged opposite the radial ﬂ spigot 14, through which the radial spigot 14 sucks in air, see arrow L, which is intended to flow partly through the heat exchangers 10, 11, l2,13 and partly to the engine air intake via the duct 7 in the rear piece 8.

Inloppet 9 är i en föredragen utföringsform riktat i fordonets huvudsakliga fardriktning varvid fartvind bidrar till trycksättning av huset och därmed trycksättning av motorns 2 luftinsug 6.The inlet 9 is in a preferred embodiment directed in the main direction of travel of the vehicle, whereby speed wind contributes to pressurization of the housing and thereby pressurization of the air intake 6 of the engine 2.

Värmeväxlama 10,1 1,12 ingår i ett hos förbränningsmotorn 2 anordnat kylvätskesystem för kylning av förbränningsmotom genom att ett kylvätskeﬂöde bringas att cirkulera, medelst en ej visad kylvätskepump, dels mellan motom 2 och värrneväxlarna 10,1 1,12 dels mellan motorn 2 och en ej visad förbiströmningskrets förbi värmeväxlarna 10,1 1,12, varvid kylvätskeﬂödet styrs i beroende av kylvätsketemperaturen. Värmeväxlaren 13 är en laddluftkylare vilken på känt sätt är inrättad att sänka temperaturen hos den i förbrärmingsmotom inströmmande luften. Kylning åstadkommes då temperaturen hos den luft som bringas att strömma genom värmeväxlarna 10,11,12,13, huvudsakligen vinkelrätt genom dessa, understiger temperaturen hos det mediet som strömmar i värmeväxlarna 10,1 l,l2,13 varigenom värmeenergi överförs till luften. oo: oc l0 15 20 25 Radialfläkten 14 är anordnad i centrum av huset och dess diameter understiger något avståndet mellan motstående värmeväxlare. Fläkten kan antingen drivas av en separat elmotor, som kan vara styrd för anpassning av det aktuella kylbehovet, eller drivas av íörbränningsmotom 2 via någon form av transmission. Nämnda drivning är, enligt ovan, företrädesvis termostatreglerad vilket innebär att radialﬂäkten skall vara inkopplad endast då vald gränstemperatur överskrids, exempelvis temperaturen hos kylvätskan.The heat exchangers 10,1 1,12 are part of a coolant system arranged with the internal combustion engine 2 for cooling the internal combustion engine by circulating a coolant de destiny, by means of a coolant pump (not shown), partly between the engine 2 and the heat exchangers 10,1 1,12 partly between the engine 2 and a bypass circuit (not shown) past the heat exchangers 10,1 1,12, the coolant ﬂ fate being controlled depending on the coolant temperature. The heat exchanger 13 is a charge air cooler which in a known manner is arranged to lower the temperature of the air flowing into the combustion engine. Cooling is effected when the temperature of the air which is caused to flow through the heat exchangers 10,11,12,13, substantially perpendicularly thereto, is below the temperature of the medium flowing in the heat exchangers 10,1 l, 12,13 whereby heat energy is transferred to the air. The radial fan 14 is arranged in the center of the housing and its diameter is slightly less than the distance between opposing heat exchangers. The fan can either be driven by a separate electric motor, which can be controlled to adapt to the current cooling need, or driven by the combustion engine 2 via some form of transmission. Said drive is, as above, preferably thermostatically controlled, which means that the radial switch must be switched on only when the selected limit temperature is exceeded, for example the temperature of the coolant.

Då radialﬂäkten 14 roterar, exempelvis vid hög yttertemperatur och/eller hög motorbelastning, sugs luft in genom öppningen 9 varvid förbränningsmotorns 2 luftinsug 6 trycksätts så att motom 2 kan ge mer kraﬂ/vridmoment än vad som skulle varit möjligt utan närrmda trycksättning. Vidare bidrar trycksättningen till att öka luftens densitet och därmed motverkas densitetsminskningen hos luften till följd av hög yttertemperatur. En särskild fördel med luftintagets 7 placering nedströms och bakom radialﬂäkten 14 är att då fläkten roterar fungerar den som ett första luftfilter då smutspartiklar och vatten som passerar in genom öppningen 9 träffar fläktbladen varvid de kastas ut, i tangentiell riktning genom värmeväxlamas ej visade luftkanaler, och därmed inte tillåts följa luften in i förbrärmingsmotorns 2 luftintag 7. Då närrmda luftﬁlters 4 livslängd är beroende av graden av föroreningar i den luft som skall filtreras bidrar uppfinningen således till att luftﬁlters 4 livslängd ökar.When the radial spindle 14 rotates, for example at high outside temperature and / or high engine load, air is sucked in through the opening 9 whereby the air intake 6 of the internal combustion engine 2 is pressurized so that the engine 2 can give more force / torque than would be possible without approximate pressurization. Furthermore, the pressurization contributes to increasing the density of the air and thus counteracts the decrease in density of the air due to high outside temperature. A particular advantage of the location of the air intake 7 downstream and behind the radial 14 14 is that when the fan rotates it acts as a first air filter as dirt particles and water passing through the opening 9 hit the fan blades whereby they are ejected, in tangential direction through the heat channels not shown, and thus the air is not allowed to follow into the air intake 7 of the internal combustion engine 2.

Då radialﬂäkten 14 ej roterar sker också en viss avskiljning av smutspartiklar och vatten till följd av den omlänkning av luftströmmen som blir fallet med luftintagets 7 placering nedströms och bakom radialﬂäkten 14. Luftintagets 7 placering i bakstycket är med fördel i ett område som motsvarar bakstyckets 8 övre del då smutspartiklar och vatten som träffar radialfläkten 14 faller neråt och därmed ej når nämnda övre område.When the radial spout 14 does not rotate, there is also a certain separation of dirt particles and water due to the deflection of the air flow which occurs with the location of the air intake 7 downstream and behind the radial spout 14. The location of the air intake 7 in the rear is advantageously in an area corresponding to the upper back 8 part when dirt particles and water hitting the radial fan 14 fall down and thus do not reach said upper area.

I en föredragen utföringsform innefattar nämnda hus ett vid inloppet 9 anordnat luftinloppsmunstycke 15 vilket är anordnat mittför och uppströms radialﬂäkten 14.In a preferred embodiment, said housing comprises an air inlet nozzle 15 arranged at the inlet 9, which is arranged opposite and upstream of the radial spout 14.

Luftinloppsmunstycket är dels utformat att väsentligen motsvarar radialﬂäktens yttre diameter, dels att ansluta till värmeväxlama 10,1 l,12,13 varvid en förbättrad ﬂäktverkningsgrad uppnås. 521 990 5 Uppﬁnningen är ej begränsad till ovan beskrivna och i ﬁgurema visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis är det möjligt att istället för att konﬁgurera värmeväxlarna som sexhöming, istället för som en fyrhörnig kub, och på så vis få möjlighet att inrymma ytterligare två värmeväxlare. 5 Vidare kan nämnda bakstycke 8 vara försett med ﬂer än en kanal 7, företrädesvis 2, vilka är anordnade i ett övre område av bakstycket 8, företrädesvis i anslutning till hömen av bakstycket 8. I ytterligare ett altemativt utförande är nämnda kanal 7 utformad som en långsträckt öppning vilken sträcker sig mellan två motstående värmeväxlare (l0,l2) eller (1 1,13). ovan:The air inlet nozzle is partly designed to substantially correspond to the outer diameter of the radial ﬂ, and partly to connect to the heat exchangers 10.1 l, 12,13, whereby an improved kt efficiency is achieved. The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the figures, but can be varied within the scope of the appended claims. For example, instead of configuring the heat exchangers as a hexagon, instead of as a quadrangular cube, it is possible to accommodate two more heat exchangers. Furthermore, said back piece 8 may be provided with än more than one channel 7, preferably 2, which are arranged in an upper area of the back piece 8, preferably in connection with the corner of the back piece 8. In a further alternative embodiment, said channel 7 is formed as a elongate opening extending between two opposing heat exchangers (l0, l2) or (1 1,13). above:

Claims

521 990 .un v »

1.) Radiator arrangement (1) for a liquid-cooled internal combustion engine (2) arranged in a vehicle (3), comprising a radial ﬂ shaft (14), a housing which downstream encloses said radial fan (14) and comprises at least one heat exchanger element (10,11,12 , 13) characterized in that said housing is provided with at least one channel (7) to which the air intake (6) of said internal combustion engine (2) is connected.

Cooler arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the housing consists of four sides and a back piece (8).

3. A radiator arrangement (1) according to claim 2, characterized in that each of said four sides comprises a heat exchanger element (10.1 l, l2, l3). 10

Cooler arrangement (1) according to claim 3, characterized in that said back piece (8) consists of a wall element which is provided with at least one channel (7) to which said air intake (6) of said combustion engine (2) is connected.

5.) Cooler arrangement (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said channel (7) is arranged in an upper area of said back piece (8). 15

6. A radiator arrangement (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that an air inlet nozzle (15) is arranged opposite the center and upstream of the radial shaft (14).

7.) Radiator arrangement (1) according to claim 6, characterized in that the air inlet nozzle (15) is directed in the main direction of travel of the vehicle (3). »Away