SE534872C2 - Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor - Google Patents

Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor Download PDF

Info

Publication number
SE534872C2
SE534872C2 SE1050410A SE1050410A SE534872C2 SE 534872 C2 SE534872 C2 SE 534872C2 SE 1050410 A SE1050410 A SE 1050410A SE 1050410 A SE1050410 A SE 1050410A SE 534872 C2 SE534872 C2 SE 534872C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
medium
combustion engine
evaporator
exhaust gases
refrigerant
Prior art date
Application number
SE1050410A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1050410A1 (sv
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/sv
Priority to EP11775366.5A priority patent/EP2564043A4/en
Priority to PCT/SE2011/050439 priority patent/WO2011136717A1/en
Priority to JP2013507913A priority patent/JP5475924B2/ja
Priority to BR112012023331A priority patent/BR112012023331A2/pt
Publication of SE1050410A1 publication Critical patent/SE1050410A1/sv
Publication of SE534872C2 publication Critical patent/SE534872C2/sv

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02B29/0425Air 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

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)

Description

25 30 35 53¿l B72 till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka 10-15°C. De återcirkiilerande 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.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNTNGEN Syflet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang som kyler komprimerad lufi och/eller återcirlmlerande avgaser som leds till en forbränningsmotor på ett relativt enkelt och ekonomiskt sätt till en önskad låg temperatur även då omgivande luften har en relativt hög temperatur.
Detta sylte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 känneteclcnande del. Enligt uppfinningen kyls den komprimerade luften ochleller de återcirkulerande avgaser i åtminstone ett stegi en kylare vilket kan med hjälp av lufi eller en cirkulerande kylvätska. Den komprimerade luften och/eller de återcirlnilerande avgaser kan därmed ges en relativt lâg temperatur innan den kyls i ett avslutande steg i en förângare hos en kylkrets med ett fasomvandlande köldrnedium. En sådan kylkrets behöver således endast utnyttjas for att kyla den komprimerade luften 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 överskottsvärme i anslutning till en törbränningsrnotor.
Genom att utnyttja en sådan befintlig energikälla kan kylkretsen drivas på ett mycket - ekonomiskt sätt. Den komprimerade luften och de återcirlnilerande avgaser kan kylas separat i var sin forârigare eller i en gemensam iörångare efter att de blandats med varandra.
Enligt en uttöringsforrn av foreliggande 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 värmeenergi upptas från en värmekàlla på ett mycket effektivt sätt då köldmediet törångas. Nämnda drivmedel innefattar med fördel ett ejektororgan som är anpassat att blanda gasformigt köldmedium från fórångaren med gasformigt 10 15 20 25 30 35 534 B72 köldmedium från ånggeneratorn. Ejektororganet kan vara en ejektorpump eller en venturi som har ett avsmalnande parti där det gasformiga köldmediet från ånggeneratom strömmar igenom med en hög hastighet. Därmed skapas ett lågt statiskt tryck inuti ejektororganet så att köldmedium från törångaren kan sugas in och blandas med koldmedium fiån ånggeneratom. Ejektororganet möjliggör således blandning av köldmedium från fórângaren som har ett lågt tryck med köldmediet fiån ånggeneratorn som har ett betydligt högre tryck. Genom att ejektororganet har fornnågan att suga köldmedium från förângaren kan en cirkulation av köldmedium till och från fiårångaren skapas som möjliggör kylning av den komprimerade luften och/eller de återcirlnilerande avgaser i förångaren. ~ Enligt en annan fóredragen utfóringsform av föreliggande uppfinning innefattar kylkretsen en kondensor där köldrnediet från ejektororganet är anpassat att kylas till en temperatur vid vilket' den kondenserar. I en sluten kylkrets måste ett cirkulerande köldmedium som fórångas i en förångare återfiâras till ett vätskeforrnigt tillstånd i en kondensor. Kylkretsen kan innefatta en fórgrening som är anordnad nedströms kondensorn, vilken innefattar en första ledning med en pump som pumpar vätskefonnigt köldmedium från kondensom till ånggeneratom och en andra ledning med en expansionsventil vilken leder vätskeforniigt köldmedium ñån kondensorn till forångaren Det köldmedium som leds till ânggeneratorn utnyttjas for att uppta värme från värrnekällan for drift av kylkretsen medan köldmediet som leds till törångaren utnyttjas for att kyla den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser i fórångaren.
Enligt en föredragen utíöringsform av föreliggande uppfinning innefattar arrangemanget en styrenhet som är anpassad att styra drifien av kylkretsen.
Styrenheten kan vara en datorenhet med en lämplig programvara. Styrenheten kan uppskatta då kylkretsen behöver användas. Under vissa drittstillfallen kan det vara tillräckligt att kyla den komprimerade lufien och/eller de återcirktllerande avgaser i nämnda kylare. Kylkretsen bör åtminstone inte aktiveras under tillfällen då det finns risk att den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser kyls till en temperatur under 0°C. Det är i detta fall risk för isbildning inuti kylaren och att- flödet till iörbränningsmotorn stoppas. Styrenheten kan mottaga information från exempelvis en sensor som avkänner den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser temperatur efier att det kylts i kylaren eller av omgivningens temperatur for att uppskatta om kylkretsen ska aktiveras eller inte. 10 15 20 25 30 35 534 B72 Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är den komprimerade lufien och/eller de återcirkulerande avgaser anpassade att kylas direkt eller indirekt av lufi med omgivningens temperatur i nämnda kylare. Kylaren kan därmed vara luftkyld och genomströrnmas av luft med omgivningens temperatur eller vätskekyld och kylas av en cirkulerande kylvätska som är kyld av lufi med omgivningens temperatur. Med en sådan kylare kan den komprimerade luften och/eller de återcirkulerande avgaser kylas till en relativt låg temperaturi förhållande till omgivningens temperatur innan den avslutande kylningen i förångaren. Därmed kan kylkretsen göras tämligen liten.
Enligt en utföririgsform av föreliggande uppfinning är nämnda ånggenerator anordnad i en position så att den upptar värme fi'ån avgaserna i en avgasledning hos förbränningsmotorn. Avgaserna från en förbränningsmotor är en befintlig energikälla som med fördel kan 'umyttjas för att driva kylkretsen. Alternativt kan ânggeneratorn vara anordnad i en position så att den upptar värme fiån den komprimerade luften och/eller de återcirlnllerande 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 altemativ kan ånggenerator vara anordnad i en position så att den upptar värme fiân kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem som kyler förbränningsmotom. Kylvätskan i kylsystemet har en konstant hög temperatur. Den är därmed lämplig att använda som värmekålla för att fórånga köldmediet i ånggeneratorn. Kylsystemets ordinarie kylare avlastas härmed.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARN A I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utíöringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang för att kyla komprimerad lufi och återcirkulerande avgaser som leds till en törbränningsmotor, Pig. 2 visar ejektorpumpen i Fig. l mer i detalj och Fig. 3 visar ett alternativt arrangemang för att kyla komprimerad luft och återcirlnilerande avgaser som leds till en förbränningsmotor. 10 15 20 25 30 35 534 B72 DETALJERAD BESKRIVNING AV F ÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORNIER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett fordon I som drivs av en överladdad forbränningsmotor 2. Fordonet 1 kan vara ett tungt fordon som drivs av en överladdad dieselmotor. Avgaserna från forbränningsmotorns 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4.
Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryclc, leds till en turbin 5 hos ett turboaggregat. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till en kompressor 6. Kompressom 6 komprimerat lufi som, via ett luftfilter 7, leds in i en luftledning 8. En laddluflkylare 9 är anordnad i lufiledningen 8.
Laddlufrkylaren 9 är arrangerad vid ett frontparti av fordonet 1. Laddlufikylarens 9 uppgift är att kyla den komprimerade lufien innan den leds till for fórbränningsmotorn 2. Den komprimerade luften kyls i laddluttkylaren 9 av luñ med omgivningens temperatur som strömmar genom laddluflkylaren 9 med hjälp av en kylarfläkt 10.
Kylarfläkten 10 drivs av förbränningsmotom 2 medelst en lämplig förbindning.
Förbrânníngsmotom 2 försedd med ett EGR- system (Exhaust Gas Recircul ation) för återcirkulafion av avgaserna. Genom att blanda in avgaser i den komprimerade luften som leds till motorns cylindrar sänks förbränningstemperaturen och därmed även halten av kväveoiáder NOX som bildas under fórbränningsprocesserna. En returledning 11 for återcirkulation av avgaser sträcker sig fiân avgasledningen 4 till luítledningen 8. Returledningen 11 innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgasflödet i retur-ledningen 11 kan stängas av. EGR-ventilen 12 kan även användas för att steglöst styra den mängd avgaser som leds från avgasledningen 4, via returledningen 11, till lufiledningen 8. Returledningen 11 innefattar en första 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 drifistillstånd, avgasemas tryck i avgasledningen 4 lägre än den komprimerade luftens tryck i inloppsledningen 8. Under sådana drifistíllstånd är det inte möjligt att direkt blanda avgaserna i returledningen 11 med den komprimerade lufien i inloppsledningen 8 utan speciella hjälpmedel. Härvid kan, exempelvis, en venturi eller ett turboaggregat med en variabel geometri användas.
Om förbränningsrnotorn 2 istället är en överladdad ottomotor kan avgaserna i returledningen 11 direkt ledas in i inloppsledningen 8 då avgaserna i avgasledningen 4 hos en ottomotor väsentligen under alla driftstillstånd uppvisar ett högre tryck än den komprimerade luften i inloppsledningen 8. Efter att avgaserna blandats med den komprimerade lufien i positionen Sa av inloppsledníngen 8 leds blandningen till en 10 15 20 25 30 35 534 B72 förângare 16 där blandningen kylas i ett avslutande steg innan den, via en törgrening 17, leds till dieselmotorns 2 respektive cylindrar.
Förbränningsmotom 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 förbränningsmotom 2. Efter att kylvätskan kylt forbräruiingsmotorn 2 leds den i en ledning 21 till en termostat 19 i kylsystemet. Då kylvätskan uppnått en normal driftsternperatur är termostaten 19 anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20 for att kylas. En del av kylvätskan i kylsystemet leds emellertid, via en ledning 22, till den forsta EGR-kylaren 14 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett forsta steg.
Efter att kylvätskan kylt avgaserna i den första 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 fiänlre parti av fordonet l. Kylaren 20 är här dock monterad nedströms laddluflkylaren 9 och den lufilcylda andra EGR-kylaren 15 med avseende på luftens avsedda strörnningsriktning. Med en sådan placering av den andra EGR- kylaren 15 och laddlufikylaren 9 kan de återeirkulerande avgaserna och den komprimerade luften kylas av lufi med omgivningens temperatur. Med normalt dimensionerade sådana kylare 9, 15 tillhandahåller den komprimerade lufien och de âtercirkulerande avgaserna här en kylning till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka l0-l5°C. Ju lägre temperatur som luften och avgaserna har desto större mängd luft och återcirkulerande avgaser kan ledas till törbränningsmotoms cylindrar.
F örângaren 16 utgör en komponent i en kylkrets med ett cirkulerande köldmediurn.
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 forångade köldmediet leds till en ejektorpump 25. Gasformigt köldmedium från ånggeneratom 24 blandas här med gasformigt köldmedium fiân förångaren 16. Det gasformiga köldmediet leds från ejektom 25 till en kondensor 26. En fläkt 27 som drivs av en elektrisk motor 28 forcerar här en kylande lufiström genom kondensorn 26 så att köldmediet kyls till en temperatur vid vilket det kondenserar. Kylkretsen innefattar en fórgrening som är belägen nedströms kondensorn 26. Förgreningen innefattar en forsta ledning med en pump 29 som leder vätskeforrnigt köldmediurn från kondensorn 26 till ånggeneratom 24 och en andra ledning med en stiypventil 30 som leder vätskeforrrrigt köldmedium 10 15 20 25 30 35 534 B72 från kondensorn 26 till .iörångaren 16. En styrenhet 31 som är anpassad att styra driften av nämnda kyllcrets med hjälp av information från, exempelvis, en sensor 32 som avkänner laddlufien och de återcirkrilerande avgasemas temperatur i inloppsledningen 8.
Under drifi av förbränningsmotorn 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 avgasema 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 luft med omgivningens temperatur till en temperatur som överstiger omgivningens temperatur med cirka 10-1 5°C. Den komprimerade lufien kyls i laddlufikylaren 9 av luft med omgivningens temperatur. Den komprimerade luften kan därmed även kylas till en temperatursom överstiger omgivningens temperatur med 10- I5°C. De kylda avgaserna blandas med den kylda luften i positionen Sa i inloppsledningen 8.
Sensorn 32 avkänner temperaturen på blandningen av lufi: 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 förângaren 16. Lufi och i 'synnerhet avgaser innehåller relativt rikligt med vattenånga. Då luften och avgaserna kyls falls vatten i vätskeform ut inuti laddlufikylaren 9 och EGR-kylaren 15. Därmed kommer vatten i vätskeform att ledas till törbränningsmotorn 2. Detta är dock inget problem så länge som det sker under kontrollerade former. Lufien och avgaserna bör dock inte kylas till en lägre temperatur än 0°C eftersom det utfállda vattneti 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 köldrnedium till ånggeneratorn 24. Kylvätskan tillhandahåller ett tryck p; i ånggeneratorn 24. De varma avgaserna i avgasledningen 4 värmer upp köldmediet så att det iörângas vid det rådande trycket pg. Det gasformiga köldmediet som bildas i ånggeneratom 24 leds till ejektorpumpen 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 35 534 B72 därmed en mycket hög hastighet då det strömmar ut lirån det avsrnalnande partiet 25a och in i ett invändigt utrymme 25b. hos ejektorpumpen 25. Därmed tillhandahålls ett mycket lågt statiskt tryck po i utrymmet 25b. -Ejektorpumpen 25 innefattar ett inlopp 250 i anslutning till utrymmet 25b. Inloppet 25c är förbundet med en ledning som leder köldmedium från fórângaren 16 till ejektorpumpen 25. Det låga statiska trycket po i utrymmet 25b är lägre än det tryck pl som råder i förångaren 16. Därmed sugs gasformigt köldmediurn från fârångaren 16 till nämnda utrymme 25b i ejektoipumpen 25. Det gasformiga köldmediet från fórångaren 16 blandas här med det gasformiga köldmediet från ånggeneratom 24. Ejektorpunrpen 25 innefattar slutligen ett expanderande parti 25d med en ökande tvätsnittsarea där det gasformiga köldmediet bromsas upp. Det gasformiga köldmediet erhåller trycket p; då det leds fi-ån ejektorpumpen 25 till kondensorn.261. Trycket p; är högre än trycket p; men lägre än trycketpo. Ovan nämnda tryck po, p1, po, p; har försetts med siñerbenämningar som är relaterade till nyekens inbördes storlek.
Köldmediet kyls i kondensorn 26 av luft som forceras genom kondensom 26 av gfläkten 21. köldmediet kyls har till en temperatur så aa köldmediet konaaosemf vid det rådande trycket p; inuti kondensorn 26. Kylkretsen innefattar således en forgrening i form av två ledningar nedströms kondensom 26. En av ledningarna innefattar pumpen 29 som leder en del av det vätskefonniga köldmedium från kondensorn 26 tillbaka till ånggeneratorn 24. Pumpen 29 tillför här ett tryck till köldmediet så att kylmediets tryck ökar från po till po. Den andra ledning som innefattar expansíonsventilen 30 leder en resterande del av det vätskefonniga köldmediet till forângaren 16.
Expansionsventilen 30 sänker trycket på köldmediet från p; till po. Det vätskeformiga köldmediet har vid trycket p; en lägre temperatur luften och avgaserna i inloppsledningen 8. Köldrnediet upptar därmed värme från luften och avgaserna i forångaren 16. Köldmediet har en fórångningstemperanzr, vid trycket pi, 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 forångaren 16. Köldmediets som förângas i fórångaren 16 sugs till» ejektorpumpen 25 där det således blandas med köldmediet från ånggeneratorn 24.
I detta fall utnyttjas således en lcylkrets för att kyla den komprimerade luften och de återcirkulerande avgaserna i ett avslutande steg irman de leds ini fórbränningsmotorn 2. Drifien av kylkretsen erhålls väsentligen från den värmeenergi som köldmediet upptari ånggeneratorn 24 från avgaserna i avgasledningen 4. Denna värmeenergi 10 15 20 25 30 35 534 a?2_ utnyttjas for att lörånga köldmediet vid det högsta trycket pgi 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 po skapas inuti ejektorpurnpen 25 vilket resulterar i att köldmediet från törångaren 16 med trycket p; kan sugas in i ejektorpumpen 25 och blandas med köldmediet fiån ånggeneratom 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. l detta fall utnyttjar man således befintlig värmeenergi for att driva kylkretsen Under tillfällen då styrenheten 31 mottar information från sensorn 32 som indikerar att lufien och avgaserna riskerar att kylas till en temperatur under 0°C avaktiveras driften av pumpen 29 och därmed driften av kylkretseri. I detta fall utnyttjas således inte törångaren 16 för att kyla luften och avgaserna innan de leds till fórbränningsmotorn 2.
En altemativ ånggenerator 35 är markerad med streckade linjer i Fig. I. Då en sådan ånggenerator 35 används utnyttjas kylvätskan i kylsystemet som kyler fórbränningsmotom 2 som värrnekälla. Kylvätskan kan ha en temperatur av cirka l00°C då, den lämnar förbränningsrnotorn 2. I detta fall tillhandahålls således en extra kylning av kylvätskan vilket minskar belastningen på den ordinarie kylaren 20.
Fig. 3 visar en alternativ kylkrets för att kyla luften och avgaserna som leds till törbränningsmotom 2. I detta fall utnyttjas en ånggenerator 33 som upptar värme från den komprimerade luften i en position uppströms laddluftkylaren och en ånggenerator 34 som upptar värmeenergi fiån de återcirkulerande 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 efiektivt till den temperatur vid vilket det íörângas i sådana ånggeneratorer 33, 34. Den upptagna värmeenergi utnyttjas även här för att driva en motsvarande kylkrets som beskrivs i uttönngsformen i Fig, 1 . Vi gör därför inte här någon ytterligare genomgång av kylkretsen fiirrlction. De två ånggeneratorerna 33, 34 är här parallellt anordnade. I och med att värrneenergi upptas från den komprimerade lufien och de återcirkirlerande avgaserna tillhandahåller de en kylning i ett första steg i de två ånggeneratorerna 33, 34. Därefier 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 fórångaren 16. Då de tva ånggeneratorerna 33, 34 tillhandahåller en initial kylning 534 B72 10 effektiviseras kylningen av den komprimerade lufien och de âtereirkiilerande avgaserna ytterligare.
Uppfinningen är på intet sätt begränsad till de på ritningarna beskrivna utfóringsforrnerna utan kan varieras fiítt inom patentkravens ramar. Det är, exempelvis, möjligt att kyla endast de återcirkulerande avgasema eller den komprimerade luften på ovan nämnd sätt. Det vill säga fórångaren 16. anordnas i en ledning som enbart leder återcirkulerande avgaser eller komprimemd luft.

Claims (6)

10 15 20 25 30 534 B72 1'\ Patentkrav
1. Arrangemang for att kyla åtminstone ett medium som leds till en forbränningsmotor (2), varvid arrangemanget innefattar en ledning (8, ll) som är anpassad att leda mediet till forbränningsmotorn (2) och en forsta kylare (9, 15) for att kyla mediet i ett inledande steg i ledningen (8, l 1) med hjälp av lufi eller en cirkulerande kylvätska, en kylkrets med ett cirkulerande köldmedium som är anpassat att ändra fas under drifi, drivmedel (24, 25, 33, 34) som är anpassat att tillhandahålla drift av kylkretsen huvudsakligen med hjälp av värmeenergi från en värmekälla, en forångare (16) som är anordnad i ledningen (8, 11) i en position nedströms ovan nämnda första kylare (9, 15) med avseende på mediets flödesriktning i ledningen (8, 1 1) så att mediet kyls i ett avslutande steg i forångaren (16) innan det leds till forbränningsmotorn (2), varvid nämnda drivmedel innefattar en ånggenerator (24, 33, 34) där köldmediet är anpassat att värmas upp av nämnda värmekälla till en temperatur vid vilket det lörångas och ett ejektororgan (25) som är anpassat att blanda gasformigt köldmedium från forångaren (16) med gasformigt köldmedium från ånggeneratom (24, 33, 34) och varvid kylkretsen innefattar en kondensor (26) där köldmediet från ejektororganet (25) är anpassat att kylas till en temperatur vid vilket det kondenserar, kärmetecknat av att arrangemanget innefattar en styrenhet (31) som är anpassad att styra driften av kylkretsen så att mediet kyls i det avslutande steget i forångaren (16) till en temperatur som motsvarar eller understiger omgivningens temperatur så länge som mediet inte riskerar att kylas till en temperatur under 0°C.
2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att kylkretsen innefattar en forgrening som är anordnad nedströms kondensom (26), vilken innefattar en forsta ledning med en pump (29) som leder vätskeformigt köldmedium från kondensom (26) till ånggeneratom (24, 33, 34) och en andra ledning med en expansionsventil (30) vilken leder vätskeforrnigt köldmedium från kondensom (26) till forângaren (16).
3. Arrangemang enligt krav 1 eller 2, kärmetecknat av att nämnda medium är komprimerad lufi och/eller âtercirkulerande avgaser och att de är anpassade att kylas direkt eller indirekt av luft med omgivningens temperatur i nämnda första kylare (9, 15). 10 15 534 8?2 12
4. Arrangemang enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att nämnda ånggenerator (24) är anordnad i en position så att den upptar värme från avgaserna i en avgasledning (4) hos forbränningsmotom.
5. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 1-3, kännetecknat av att nämnda ånggenerator (33, 34) är anordnad i en position så att den upptar värme från mediet i nämnda ledning (8, ll) i en i position uppströms kylaren (9, 15).
6. Arrangemang enligt något av de föregående kraven 1-3, kännetecknat av att nämnda ånggenerator (35) är anordnad i en position så att den upptar värme från kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem som kyler fórbränningsmotorn (2).
SE1050410A 2010-04-26 2010-04-26 Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor SE534872C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050410A SE534872C2 (sv) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor
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 (ja) 2010-04-26 2011-04-12 内燃機関へ送られる圧縮空気および/または再循環排気ガスを冷却する装置
BR112012023331A BR112012023331A2 (pt) 2010-04-26 2011-04-12 disposição para resfriamento de ar comprimido e/ou gases de exaustão recirculantes que são conduzidos a um motor de combustão

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050410A SE534872C2 (sv) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor

Publications (2)

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

Family

ID=44861771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050410A SE534872C2 (sv) 2010-04-26 2010-04-26 Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor

Country Status (5)

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

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013108379A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Calsonic Kansei Corp 排気ガス再循環システム
FR3001768B1 (fr) * 2013-02-04 2016-08-26 Dalkia France Installation a turbine a gaz et procede de regulation de ladite installation
JP6428328B2 (ja) * 2015-02-05 2018-11-28 株式会社デンソー 吸気冷却システム及び制御装置
JP6630651B2 (ja) 2016-10-03 2020-01-15 本田技研工業株式会社 内燃機関の吸排気装置
JP7229381B2 (ja) * 2019-10-04 2023-02-27 株式会社Ihi原動機 冷却システム
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 (ja) * 1984-02-07 1985-08-27 Nissan Motor Co Ltd 過給機付エンジンの沸騰冷却装置
JPS6379437U (sv) * 1986-11-13 1988-05-25
JPS63129117A (ja) * 1986-11-17 1988-06-01 Calsonic Corp インタ−ク−ラ
JPH04334724A (ja) * 1991-05-02 1992-11-20 Kubota Corp エンジンのインタクーラ付き過給装置
JPH0618121A (ja) * 1992-06-30 1994-01-25 Nippondenso Co Ltd エンジン駆動ヒートポンプ空調装置
ATE256570T1 (de) * 1998-06-22 2004-01-15 Silentor Holding As Wärmerückgewinnungssystem
US6182643B1 (en) * 2000-01-31 2001-02-06 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with cooling circuit
US20090020263A1 (en) * 2006-01-26 2009-01-22 Akihiro Ohsawa Cooling Apparatus for Fluid
DE102007018428A1 (de) * 2007-04-17 2008-10-23 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs mit einem Ladeluft/Kältemittel-Verdampfer
SE531841C2 (sv) * 2007-12-07 2009-08-25 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande för återcirkulation av avgaser hos en förbränningsmotor
SE533416C2 (sv) * 2008-09-25 2010-09-21 Scania Cv Ab Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012023331A2 (pt) 2016-05-24
EP2564043A1 (en) 2013-03-06
WO2011136717A1 (en) 2011-11-03
JP5475924B2 (ja) 2014-04-16
SE1050410A1 (sv) 2011-10-27
EP2564043A4 (en) 2017-06-28
JP2013527369A (ja) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101508327B1 (ko) 차량에서 열 에너지를 기계 에너지로 변환하는 시스템
US8028522B2 (en) Cooling system for a motor vehicle
CN103237967B (zh) 用于由增压式内燃机驱动的机动车的冷却器装置
CN103154488B (zh) 内燃机的废热利用装置
EP2959145B1 (en) System for recuperating heat from the exhaust gases in an internal combustion engine, with two heat exchangers on a gas recirculation circuit
JP4991868B2 (ja) 車輌の冷却装置
SE531705C2 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
BR102013014645A2 (pt) motor de combustão interna supercomprimido e método para operação
SE533942C2 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE532245C2 (sv) Kylarrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE529101C2 (sv) Kylarrangemang för återcirkulation av gaser hos en överladdad förbränningsmotor
SE534872C2 (sv) Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor
SE532143C2 (sv) Kylarrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE531200C2 (sv) Kylararrangemang i ett fordon
SE532361C2 (sv) Kylarrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE533750C2 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE531102C2 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
SE533416C2 (sv) Kylarrangemang som minskar risken för isbildning i kylare hos en överladdad förbränningsmotor
BRPI0708116B1 (pt) disposição de refrigeração em um veículo
SE534270C2 (sv) Arrangemang för kylning av återcirkulerande avgaser hos en förbränningsmotor
SE1050444A1 (sv) Arrangemang och förfarande för att värma kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem
US10662862B2 (en) Engine cooling system with two cooling circuits
US20130220290A1 (en) Cooling device for an engine exhaust gas recirculation circuit
GB2533648A (en) The ultimate thermodynamically efficient eco-boost, or exhaust eco-throttled engine
GB2495754A (en) Intake Air Cooler and EGR Circuit for an Internal-Combustion Engine

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed