SE529833C2 - - Google Patents

Description

25 30 35 5298š3 nedströms en eller flera andra kylarelement med avseende på den kylande lultström- mens riktning.

US 3,894,52l visar en kylarfläld som tillhandahåller en luftström genom en kylare för kylning av kylvätska och en kondensor hos en luftkonditioneringsanläggning. Kylar- fläkten är här förbunden med en drivmotor och en elmotom via separata kopplingsme- kanismer så att antingen drivmotorn eller elmotorn kan utnyttjas för att driva kylar- fläkten. Då drivmotorn roterar med en varvtal som är för lågt för att kylarfläkten ska tillföra en erforderlig luftström genom kylaren övertar elmotom driften av kylarfiälcten momentant och ger den ett högre varvtal.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett kylarfläktarrangernang som vid behov kan tillhandahålla en förhöjd forcerad luftström genom ett kylarelement så att en erforderlig kylning av ett medium i kylarelement erhålls på ett relativt errkelt och effektivt sätt.

Detta syfte uppnås med kylarfiälctarrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknancfle del.

Under drift av fordonet utnyttjas således en första kylarflälct som kontinuerligt alstrar en forcerad luftström av lufi genom kylarlementet. Därmed tillhandahålls, under de flesta dríftstillfallen, en erforderlig kylning av mediet i kylarelementet. Den kylande effekt som en luftsuöm tillhandahåller på ett varmt medium inuti ett kylareleinent be- ror på luftens temperatur och på den mängd luft som strömmar genom kylaren. Under omständigheter då, exempelvis, en hög omgivande lufitemperatur råder eller dlå mediet i kylarelernentet har en hög temperatur firms det alltid en risk att den befmtlig a luft- strömmen som den första kylarfläkten alstrar inte är tillräcklig för att tillhandahålla en erforderlig kylning av mediet. Om, exempelvis, mediets temperatur stiger över en ac- ceptabel nivå aktiveras den extra kylarflälcten som därvid tillsammans med den första kylarfläkten tillhandahåller en förstärkt forcerad lufiström genom kylarelementet. Den- na aktivering av den extra kylartläkten kan upprätthålls tills mediets temperatur sjunker till en acceptabel nivå. Alternativt kan den extra kylarflâkten aktiveras så snart som en komponent aktiveras som kräver relativt stor kylning av mediet. En sådan komponent kan vara en retarder som många gånger år kyld av törbränningsmotorn kylsystem, 10 15 20 25 30 35 529833 Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar kylararran- gemanget en elektrisk motor som år anpassad att aktiveras för att driva den extra kylar- fläkten. Med en sådan drivning tillhandahålls en relativt enkel extra kylarfläkt som är lätt att aktivera. Elmotorn och den extra kylarfläkten kan vara dimensionerad för att drivas med ett väsentligen kontant varvtal då de aktiveras. Därmed tillhandahåller den extra kylarfläkten en förhöjd luftström genom kylarelementet med ett väsentligen kon- stant värde. Det är även möjligt att driva elmotorn och den extra kylarflälttert med ett varierbart varvtal i beroende av mediets behov av kylning i kylarelementet. Enligt ett annat alternativ kan kylararrangemanget innefatta en kopplingsmekanísm som möjlig- gör upprättandet av en fñrbindning mellan förbränningsmotorn och den extra kylar- fläkten och därmed drift av den extra kylarflâlcten med hjälp av förbränningsinotorn.

En sådan extra kylarfläkt kommer, då den aktiveras, att tillhandahålla en förhöjd luñ- ström genom kylarelementet med ett värde som varierar med förbränningsmotorns varvtal.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar kylararrangernanget en fast förbindning mellan förbränningsmotorn och den första kylarfläkten så att den forsta kylarfläkben drivs kontinuerligt av förbränningsmotorn. Den första kylarfläldtzii kan i detta fall utgöras av en konventionell kylarfläkt. Den första kylarflälden tillhandahåller därmed ett forcerat luftflöde genom kylarelementet av en storlek som är relaterad till förbränningsmotorns varvtal. Alternativt kan kylararrangemanget innefatta en elektrisk motor som år anpassad att kontinuerligt driva den första kylarflålcten då förbrännings- motom är aktiverad. En sådan elektrisk motor och första kylarfläkt kan utgöra en enhet som drivs med ett väsentligen konstant varvtal. Därmed tillhandahålls, under fordonets samtliga driftstillstånd, en väsentligen konstant forcerad lufiström genom kyl :rele- mentet. l detta fall uppstår inga problem med att kyla mediet, under driftstillstêmd då förbränningsmotorn går på tomgång eller vid låga varvtal, vilket kan vara en nackdel då en första kylarfläkt utnyttjas som drivs av förbränningsmotorn.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den första kylarflältten och den extra kylarfläkten placerade i förhållande till varandra så att de tillhandahåller väsentligen parallella luftströmmar genom åtminstone delvis olika områden av kylar- elementet. Genom att placera den extra kylarfläkten vid sidan av den första kylarfläk- ten med avseende på luftens avsedda strömningsriktning genom kylarelementet till- handahålls en bredare luftström genom kylarelementet då bägge kylarfläktarna år akti- verade. Med en lämplig placering av den extra kylarflålcten i förhållande till den första 10 15 20 25 30 35 kylarfläkten är det möjligt att förse kylarelementet med en mer homogen kylande luft- ström vilket resulterar i en likformig kylning av mediet i kylarelementet. Med fördel innefattar kylararrangemanget en styrenhet som är anpassad att aktivera det cIen extra kylarfläkten med hjälp av information från åtminstone en sensor som avkänner en pa- rameter som är relaterad till mediets temperatur då det lämnar kylarelementet. Om styrenheten mottar information från sensom som indikerar att mediet har en för hög temperatur då det lärnnar kylarelementet konstaterar styrenheten att kylningen av me- diet i kylarelementet är otillräcklig. Styrenheten aktiverar därmed den extra kylarfläk- ten så att en förhöjd forcerad luftström erhålls genom kylarelementet och därmed en ökad kylning av mediet i kylarelementet. Då styrenheten erhåller information från sen- sorn att mediets temperatur sjunkit till ett acceptabelt temperaturnivå stänger den av den extra kylarflälcten.

Enligt en annan föredragen utiöringsform av uppfinningen är nämnda kylarelement en kylare som är avsedd att kyla en kylvätska i ett kylsystem för kylning av förbrännings- motorn. Då flera kylarelement används i ett fordon placeras i regel kylaren för kylväts- kan nedströms övriga kylarelement med avseende på de kylande lufistömmens rikt- ning eftersom kylvätskan normalt inte behöver kylas till samma låga temperatur som medierna i övriga kylarelement. Därmed kommer kylvätskan i kylaren att kylas av en lufiström som har en högre temperatur än omgivningen. I och med detta ökar risken att kylvätskan inte tillhandahåller en erforderlig kylning i kylaren. Det är således :i synner- het lärnpligt att utnyttja en extra kylarflälct, enligt föreliggande uppfinning, fbr att till- handahålla en förhöjd kylande luftström i fall då kylaren för kylvätskan är belägen ned- Ströms andra kylarelement. Även andra kylarelement såsom, exempelvis, en .laddluft- kylare kan, under driftstillstånd då luft erhållit en stor kompression i ett tiirboaggregat, vara i behov av en förhöjd kylande luñström. Det är viktigt att luften i en lad :lluftkyla- re kyls till en relativt låg temperatur för att förbränningsmotor ska erhålla en hög pre- standa.

Enligt en annan töredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda kylarelement, den första kylarflälcten och den extra kylarfläkten monterade i ett område som är belä- get vid ett frontparti hos fordonet. I detta område som vanligtvis utnyttjas för att place- ra kylarelement tillhandahålls även en naturlig luftström genom kylarelementet då for- donet framförs, vilken även hjälper till att kyla mediet i kylarelementet. 10 15 20 25 30 35 0"! PO xš) w CN 04 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande beskrivs, såsom exempel, föredragna uttöringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på. vilka: Fig. 1 visar ett fordon med ett kylarfläktarrangemarig enligt en första llfföfíflgsfflfm aV föreliggande uppfinningen, F ig. 2 visar ett kylarfläktarrangemang enligt en andra utfóringsforrn av föreliggande uppfinningen och Fig. 3 visar ett fordon med ett kylarfläktarrangemang enligt en tredje utföringsfonn av föreliggande uppfinningen.

DETALJERAD BESKRlVNlN G AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFlNNlNGEN Fig. l visar ett fordon l som drivs av en överladdad törbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad dieselmotor. Avgaserna från tïñrbränningsmotoms 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledliing 4.

Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds till en turbin 5 hos ett turbo- aggregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbind- ning, till en kompressor 6. Kompressorn 6 komprimerat därvid den luft SOm, Via W luftfilter 7, leds in i en inloppsledning 8. En laddluflkylare 9 är anordnad i inloppsled- ningen 8. Laddluftlqlarens 9 uppgift är att kyla den komprimerade luften innan den leds till för iörbränningsmotorn 2.

F örbrärmingsmotorn 2 är försedd med ett EGR- system (Exhaust Gas Recirculation) för återcirkulation av avgaserna. Medelst en inblandning av avgaser i den koniprimera- de luft som leds till motorns cylindrar sänks törbränningstemperatliren och därmed även halten av kväveoxider (N OX) som bildas under törbränníngsprocessema. En re- turledning 10 för återcirkulation av avgaser sträcker sig från avgasledningen 1- till in- loppsledningen 8. Returledningen 10 innefattar en EGR-ventil 11, med vilker. avgas- flödet i returledningen ll kan stängas av. EGR-ventilen ll kan även användas får att steglöst styra den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen 10, till inloppsledningen 8. Returledningen 10 innefattar en första EGR~kylare 12 för att kyla avgaserna i ett forsta steg och en andra EGR-kylare 13 för att kyla avgaserna i ett andra steg. De kylda avgasema blandas med luften i inloppsledningen med hjälp av 10 15 20 25 30 35 529332 \. en blandare 15. Efter att avgaserna blandats med den komprimerad luft i inlc-ppsled- ningen 8 leds blandningen, via en förgrening 16, till förbränningsmotorns 2 respektive cylindrar.

F örbränningsmotorn 2 kyls på ett konventionellt sätt medelst ett kylsystem som inne- fattar en církulerande kylvätska. Kylvätskan cirkuleras i kylsystemet medelst en kyl- vätskepump 17. Kylsystemet innefattar även en termostat 18. Kylvätskan i lcyllsystemet är avsett att kylas i en kylare 19. Laddlufikylaren 9, den andra EGR-kylaren 13 och kylaren 19 är alla placerade i ett område A vid ett flontparti av fordonet l. De respekti- ve kylarna 9, 13, 19 är avsedda att genomströmmas av luft som forceras genom områ- det A med hjälp av en första kylarfläkt 20. Laddluitkylaren 9 och den andra EGR- kylaren 13 är placerade uppströms kylaren 19 med avseende på luftens strömningsrikt- ning genom området A. Den första kylarfläkten 20 är förbunden med fórbränníngsmo- toms 2 vevaxel via en schematiskt visad fast mekanisk förbindning 21. En sådan for- bindning 21 kan innefatta en transmission som gör att kylarflälden drivs med en be- stämd utväxling i förhållande till förbränningsmotorns 2 varvtal. Den forsta kylarfläk- ten 20 drivs således med ett varvtal som är relaterat till förbrånningsmotoms 2 varvtal.

En extra kylarflälct 22 är anordnad i området A vid sidan av den första kylarilälden 20.

Den andra kylarfläkten 22 är anordnad så att den tillhandahåller en luftström som är väsentligen parallellt med den luftström som tillhandahålls av den första kylarfläkten 20. Den extra kylarfläkten 22 har i detta fall en utsträckning i ett gemensamt plan B med den första kylarfläkten 20. Den extra kylarfläkten 22 drivs av en elmotor 23. En styrenheten 24 är anpassad att styra aktiveringen av elmotorn 23 och därmed den extra kylarfläkten 22. Styrenhet 24 innehåller programvara 24a som är anpassad för att styra den extra kylarflälden 22. Styrenheten 24 är anpassad att mottaga information från en sensor 25 som avkänner kylvätskans temperatur efter att den lämnat kylaren 19. Styr- enheten 24 är även anpassad att mottaga information från en bromsenhet 26 som av- känner om en retarder, som är kyld av kylvätskan i kylsystemet, är aktiverad i fordonet eller inte.

Under drift av förbränníngsmotorn 2 drivs således den första kylarfläkten 20 av för- bränningsmotorn 2 med ett varvtal som är relaterat till förbränningsmotorns 2 varvtal.

Därmed erhålls en luftström genom kylarna med ett värde som även är relate nat till förbränningsmotorn 2 varvtal. Den första kylarfläkten 20 drivs kontinuerligt medelst den fasta mekaniska förbindningen 21 då förbränningsmotorn 2 är i drift. Om styren- heten 24 mottager information från sensorn 25 att kylvätskan har en temperatur över en 10 15 20 25 30 35 529853 referenstemperatur då den lämnar kylaren 19 konstaterar den att den första kylarfläkten 20 inte tillhandahåller en luftström som är tillräcklig för att kyla kylvätskan i kylaren 19 på ett erforderligt sätt. Styrenheten 24 aktiverar därmed elmotorn 23 och den extra kylarflälcten 22. Den forsta lcylarflälcten 20 och den extra kylarfläkten 22 tillhandahåller därmed tillsammans en ökad luftström genom området A vid fordonets l fironttparti.

Kylvätskan i kylaren 19 tillhandahåller därmed en effektivare kylning. Då kylvätskans temperatur sjunker under en referenstemperatiir stänger styrenheten 24 av den extra kylarfläkten 22. I denna utföringsform kan styrenheten 24 även motta inforrnation från bromsenheten 26 om retardern är aktiverad eller inte. En retarder erfordrar en kraftig kylning av kylvätskan i kylsystemet då den är aktiverad. Med den ovan angivria infor- mationen kan styrenheten 24 direkt aktivera den extra kylarflälden 22 då retardern ak- tiveras för att därmed öka kylarens 19 kapacitet att kyla kylarvätskan. Den extra kylar- fläkten 22 kan här startas trots att kylvätskan har en temperatur under referen svärdet.

Fig. 2 visar en frontvy av en första kylarfläkt 20 och två stycken extra kylarfläktar 22 som är avsedda att aktiveras då den forsta kylarflälden 20 inte kan tillhandahålla en luftström som är tillräcklig för att en önskad kylning ska erhållas av kylvätskan i en kylare 19. Kylarfläktar äri regel axialfläktar som tillhandahåller ett lufiström inom ett väsentligen cirkulärt format område. Eftersom konventionella kylare 19 har en väsent- ligen kvadratisk form tvärs luftströmmens riktning blir oftast luftströmmen i kylarens kantområden och i synnerhet i hörnområdena tämligen ringa. Kylníngen av niediet i dessa områden blir därmed många gånger bristfällig. I detta fall har de extra kylarfläk- tama 22 monterats så att en god luftström även erhålls genom kylarens övre hörnornrå- den 19a, b då de extra kylarflälfitaxna 22 aktiveras.

Fig. 3 visar en alternativ utforingsform av uppfinningen. I detta fall drivs en första kylarfläkt 26 kontinuerligt medelst en elmotor 27 då förbränningsmotorn 2 är aktive- rad. En extra kylarfläkt 29 drivs i detta fall av fórbränningsmotom 2. En kopgpllingsme- kanism 30 är här anordnad i en schematiskt visad förbindning 31 mellan förl: rän- ningsmotorn 2 och den extra kylarflälcten 29. Det är medelst kopplingsmekanismen 30 möjligt att drívbart förbinda den extra kylarfläkten 29 med förbränningsmotom 2 under tillfällen då den första kylarfläkten 26 inte förrnår tillhandahålla en tillräckligt kylande luftström genom laddluftkylaren 9, EGR~kylaren 13 och kylaren 19. Det är även möj- ligt att bryta förbindningen 31 mellan forbränningsmotorn 2 och den extra kylarfläkten 29 medelst kopplingsmekariismen 30 då den extra kylatfläkten 29 inte ska aktiveras.

En styrenhet 24 är anpassad att styra kopplingsmekanismen 30 med information från 10 15 20 25 en första sensor 25 som avkänner kylvätskans temperatur efter att den lämnat kylaren 19. Styrenheten 24 år även anpassad att styra kopplingsmekanismen 30 med :mforrna- tion fi-ån en andra sensor 28 som avkänner laddlufitens temperatur efter att den lämnat laddlufikylaren 9 och en tredje sensor 29 som avkänner de returnerade avgasemas tem- peratur efter att de lärnnat den andra EGR~kylaren 13. Under drift av forbränniíngsmo- tom 2 drivs således den första kylarfläkten 26 kontinuerligt av elmotom 27. En sådan första kylarfläkt 26 kan drivas med ett väsentligen konstant varvtal vid vilken en opti- mal luttström erhålls i relation till den av elmotorn 27 genererade effekten. Därmed erhålls en luftström av ett väsentligen konstant värde genom kylama 9, 13, 19 obero- ende av fordonets driftstillstånd. Om styr-enheten 24 mottager information från en av sensorerna 25, 28, 29 att mediet efter passage av den respektive kylen 9, 13, 19 har en temperatur över en referensternperattir konstaterar den att den första kylarfläl-:ten 26 inte tillhandahåller en tillräcklig luttström for att en erforderlig kylning ska erhållas av nämnda medium. Styrenheten 24 initierar därmed en aktivering av kopplingsmekanis- men 30 så att förbränningsmotorn 2 iörbinds med den extra kylarflälden 29, Den forsta kylarflälcten 26 och den extra kylarfläkten 29 tillhandahåller därmed tillsammans en ökad luftström genom kylarna 9, 13, 19. Kylningen av medierna i de respektive kylarna 9, 13, 19 ökar. Då nämnda mediums temperatur åter sjunker under en referenstempe- ratur initierar styrenheten 24 en frikoppling av kopplingsmekanismen 30 så att driften av den extra kylarflälcten 29 upphör.

Uppfinrringen är på intet sätt begränsad till de på ritningen beskrivna uttöringsformerna utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Exempelvis så kan ett godtycklig antal extra kylarfläktar aktiveras då en första kylarflâkt inte kan tillhandahålla en luft- ström som ger en önskad kylning av mediet i ett kylarelement. De två extra kylarfläktar kan aktiveras samtidigt. Alternativt kan den andra extra kylarfläkten aktiveras först då luftströmmen, som alstras av den första kylartlälcten och en första extra kylartläkt, inte är tillräckligt for att tillhandahålla en erforderlig kylning av ett medium i ett kïylarele- ment.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 529833 Patentkrav

1. Kylarfläktarrangemang hos ett fordon (1) som är drivet av en fórbränningslnotor (2), varvid kylarfläktarrangemanget innefattar åtminstone ett kylarelement (9, 13, 19) för kylning av ett medium, en första kylarfläkt (20, 26) som är anpassad att kontinuerlig alstra en forcerad luftström genom åtminstone ett område av kylarelementet (9, 13, 19) för att kyla nämnda medium under drift av förbränningsmotom (2), åtminstone en extra kylarfläkt (22, 29) som är anpassad att aktiveras och att alstra en förstärkt luft ström genom åtminstone ett område av nämnda kylarelement (9, 13, 19) under tillfällen då den första kylarfläkten (20, 26) inte förmår tillhandahålla en tillräcklig luftströin för att kyla mediet i kylarelementet (9, 13, 19) på ett erforderligt sätt och en kopplingsmeka- nism (30) som möjliggör upprättandet av en förbindning (31) mellan förbränningsmo- tom (2) och den extra kylarfläkten (29) och därmed drift av den extra kylarfläkten (29) med hjälp av förbränningsmotorn (2), kännetecknat av att kylararrangemanget inne- fattar en elektrisk motor (27) som är anpassad att kontinuerligt driva den första, kylar- fläkten (26) med ett väsentligen konstant varvtal då förbränningsmotorn (2) är aktive- rad.

2. Kylararrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att den första kylarfläkten (20, 26) och den extra kylarfläkten (22, 29) är placerade i förhållande till varandra så att de till- handahåller väsentligen parallella luftströmmar genom åtminstone delvis olika områ~ den av kylarelementet (9, 13, 19).

3. Kylararrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att kylararran- gemanget innefattar en styrenhet (24) som är anpassad att aktivera den extra ltylarfläk- ten (22, 29) med hjälp av information från åtminstone en sensor (25, 28, 29) som av- känner en parameter som är relaterad till mediets temperatur då det lämnar kylarele- mentet (9, 13, 19).

4. Kylararrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda ky- larelement är en kylare (19) som år avsedd att kyla ett medium i form av en lq/lvätska i ett kylsystem för kylning av förbränningsrnotorn (2).

5. Kylararrangemang enligt något av de föregående kraven 1 till 3, kårmeteckiyttgg att nämnda kylarelement är en laddluftkylare (9) som är avsedd att kyla ett medium i form av komprimerad luft. 529833 10

6. Kylararrangernang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda ky- larelement (9, 13, 19), den första kylarfläkten (20, 26) och den extra kylarfläkten (22, 29) är monterade i ett område (A) som är beläget vid ett frontparti hos fordonet (1).