SE535319C2 - Arrangemang för avisning av en laddluftkylare - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang för avisning av en laddluftkylare (1).som innefattar åtminstone ett rörforrnigt element (5) som är anpassad att ledakomprimerad luft. Arrangemanget innefattar en källa (10) med ett vätskeformigtmedium som är anpassad att ha en högre temperatur än 0°C, en ledningskrets (12a-12c)som sträcker sig fiån nämnda källan till åtminstone en position i anslutning till nämndarörforrniga element (5) och flödesrnedel (13) som är anpassat att tillhandahållatillförsel av det vätskeforrniga mediet från nämnda källan (10), via nämndaledningskrets (12a-12c), till nämnda position (126) i anslutning till det rörformigaelementet (5) under tillfällen då is har bildats inuti de rörfonniga elementen (5). (Fia 1)

Description

535 819 till förbränningsmotorn bli bristfällig eller upphör helt med följd att törbrärmingsmotom stannar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är tillhandahålla ett arrangemang som möjliggör en snabb och säker avisning av en luftkyld laddluftkylare då is har bildats inuti laddluftkylaren.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Under tillfällen då omgivande luft har en klart lägre temperatur än 0°C och då laddluftkylaren leder komprimerad luft till en överladdad förbränning som är lågt belastad föreligger det en risk för isbildning i laddluftkylaren. Under tillfällen då is har bildats inuti laddluftkylaren leds ett varmt vätskeformigt medium från en mediekälla till en ledning som är anordnad i anslutning till det rörforrniga elementet. Det vätskeformiga mediet har med fördel en temperatur över, exempelvis, SO°C, då det leds till laddluftkylaren.

Med en sådan hög temperatur tillhandahåller mediet en relativt snabb uppvärmning av det rörformiga elementet så att isen inuti det rörformiga elementet smälter. En laddluftkylare innefattar normalt ett relativt stort antal sådana parallellt anordnade rörformiga element där den komprimerade luften kyls av luft med omgivningens temperatur. Ledningskretsen innefattar i detta fall åtminstone en ledning per rörforrni gt element så att isbildning kan förhindras i samtliga rörformiga element hos laddluñskylarens.

Enligt en uttöringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar arrangemanget åtminstone en sensor som är anpassad att detektera en parameter som är relaterad till om is har bildats inuti nämnda rörformiga element. Ett sätt att detektera om isbildning förekommer i laddluftkylaren är att mäta den komprimerade luftens tryckfall då den passerar genom laddluftkylaren. Är tryckfallet omotiverat stort kan det konstateras att flödeskanalema i laddluftkylaren har blivit mer eller mindre igentäppta. Om detta sker under tillfällen då omgivande luft har en låg temperatur torde det stora tryckfallet bero på isbildning i laddluftkylaren. I detta fall kan arrangemanget innefatta en sensor som är anpassad att mäta den komprimerade luftens tryck uppströms det rörfonniga elementet och en sensor som är anpassad att mäta den komprimerade lufiens tryck nedströms det rörformiga elementet. Altemativt eller i kombination kan en 535 319 temperatursensor anordnas nedströms laddluftkylaren där den mäter den komprimerade luftens temperatur då den leds ut från laddluftkylaren. Ifall den komprimerade luften har kylts till en temperatur under O°C i laddluftkylaren kan konstateras att isbildning torde förekomma i laddluttkylaren.

Enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning innefattar arrangemanget en styrenhet som är anpassad att mottaga information från närrmda sensor och att styra nämnda flödesmedel så att det vätskeforrniga mediet leds till nämnda position i anslutning till det rörfonniga elementet under tillfällen då is har bildats inuti de rörformiga elementen. Styrenheten kan vara en datorenhet med en lämplig programvara för detta ändamål. I detta fall leds det varma mediet automatiskt till laddluftkylaren så att den avisas så snait som styrenheten konstaterar att isbildning förekommer i laddluftkylaren. Altemativt eller i kombination kan det vätskeformiga mediet ledas till laddluftkylaren med hjälp av ett reglage som manövreras manuellt av exempelvis en förare i ett fordon då föraren misstänker att laddluftkylaren behöver avisas.

Enligt föreliggande uppfinning innefattar nämnda ledningskrets åtminstone en ledning som är anordnad i anslutning till det rörformiga elementet, vilken ledning har en väsentligen parallell sträckning med det rörformiga elementet. Därmed kan det vätskefonniga mediet ledas i en ledning som har en parallell sträckning med hela det rörfonniga elementet. Då det vätskeforiniga mediet strömmar genom en sådan ledning värmer det effektivt upp det rörformiga elementet så att isen inuti det rörformiga elementet smälter. Ledningen i nänmda anslutande position är anordnad i kontakt med en utvändig yta hos det rörformiga elementet. Lämpligen har det rörformiga elementet och nämnda ledning kontaktytor med en kompletterande forin så att de uppvisar en relativt stor värmeöverförande yta. Det rörforrniga elementet är försett med en inbuktning där nämnda ledning är anordnad. För att effektivisera avisningen av det rörformiga elementet kan flera ledningar med det vätskeformiga mediet anordnas utvändig om det rörformiga elementet.

Enligt föreliggande uppfinning innefattar nämnda källa ett kylsystem med en cirkulerande kylvätska. Fordon kan innefatta ett eller flera kylsystem med en cirkulerande kylvätska. Efter att kylvätskan utnyttjats för att kyla en eller flera komponenter i fordonet kyls den varma kylvätskan i en kylare eller liknande. Att använda sådan befintlig varm kylvätska för att avisa en laddluftkylare kan utföras på 535 319 ett relativt enkelt sätt och med få komponenter. Nämnda kylsystem är ett befintligt kylsystem för att kyla en törbränningsmotor. Kylvätskan i fórbränningsmotorns kylsystem har under normal drift en temperatur av inom området 70-90°C. Avisningen av en laddluftkylare med kylvätska av denna temperatur blir mycket effektiv.

Ledningskretsen innefatta en ledning för mottagning av varm kylvätska från kylsystemet i en position uppströms ett kylarelement hos kylsystemet och en ledning som leder tillbaka kylvätskan till kylsystemet i en position nedströms kylarelementet efter att kylvätskan utnyttjats för avisning. Kylsystemets kylarelement anordnas normalt bakom laddlufikylaren vid ett frontparti i ett fordon. I detta fall erfordras relativt korta ledningar för att leda varm kylvätska till och från laddluftkylaren. Även om syftet med uppfinningen är att avisa en laddluftkylare kan nämnda varma vätskeformiga medium även utnyttjas under andra tillfällen då det är fördelaktigt att reducera kylningen av den komprimerade luften i laddluftkylaren. Ett sådant tillfälle är då avgasema har en så låg temperatur att de inte erhåller en önskad rening i en avgasrenande komponent. Då ett fordon kallstartas eller då förbränningsmotorn har en låg belastning kan avgastemperaturen från fórbränningsmotom ha en för låg temperatur för att renas effektivt i, exempelvis, en katalysator. I dessa fall kan styrenheten leda det varma vätskeformi ga mediet till laddluftkylaren för att reducera kylningen av den komprimerade luften i laddluftkylaren. Därmed kan luften som leds till förbränningsmotorn erhålla en högre temperatur liksom avgaser som därmed värmer upp katalysator till en önskad temperatur.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom exempel, utföringsfonner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en laddlufikylare med ett arrangemang enligt föreliggande uppfinning och Fig. 2 visar en tvärsnittsvy i planet A-A i Fig. 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV F ÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en laddluftkylare 1 som kan vara monterad vid ett frontparti hos ett fordon som drivs av en icke visad överladdad fórbränningsmotor. En överladdad 535 319 törbränningsmotor erfordrar tillförsel av komprimerad luft. Laddluftkylaren l har till uppgift att kyla den komprimerade luften innan den leds till förbränningsmotom.

Kylningen resulterar i att luften blir mer kompakt så att större mängd luft kan tillföras till törbränningsmotorn. Laddluftkylaren l innefattar en inloppstank 2 som, via en inloppsöppning 2a, mottar varm komprimerad luft från en icke visad kompressor.

Laddlufikylaren innefattar ett kylarpaket 3 som sträcker sig mellan den inloppstanken 2 och en utloppstank 4 som mottar den komprimerade luften efter kylning i Kylarpaketet 3. Kylarpaketet 3 innefattar ett flertal rörfonniga element 5 som sträcker sig väsentligen rätlinjigt i ett gemensamt plan mellan inloppstanken 2 och utloppstanken 4.

De rörformiga elementen 5 är parallellt anordnade på väsentligen likforrniga avstånd från varandra så att regelbundna spalter 6 bildas mellan angränsande rörfonniga element 5. Omgivande luft kan därmed strömma genom spaltema 6 mellan de rörformiga elementen 5. Spaltema 6 är försedda med veckade värmeöverförande element för att öka den värmeöverförande ytan mellan den omgivande luften och de rörformiga elementen 5. Strömmen av omgivande luft genom kylarpaketet 3 åstadkoms av fordonets rörelse och/eller av en icke visad kylarfläkt som suger luft genom kylarpaketet 3. Den omgivande luften kyler den komprimerade luften som leds genom de rörforrniga elementen 5. Den kylda komprimerade luften leds ut från utloppstanken 4 via en utloppsöppning 4a. Den komprimerade luften blandas därefter eventuellt med âtercirkulerande avgaser innan den leds till den överladdade förbränningsmotom.

En första trycksensor 7a är anordnad i inloppstanken 2 där den avkänner trycket hos den komprimerade luften innan den leds in i kylarpartiet 3. En andra trycksensor 7b är anordnad så i utloppstanken 4 där den avkärmer trycket hos den komprimerade lufien efter att den har passerat igenom kylarpartiet 3. En styrenhet 8 är anpassad att mottaga information fiån nämnda sensorer avseende de rådande trycken i inloppstanken 2 och i utloppstanken 4. Med hjälp av denna information beräknar styrenheten den komprimerade luftens tryckfall då den leds genom de rörformiga elementen 5. Om den komprimerade luften har ett tryckfall som överstiger ett törbestämt tröskelvärde kan styrenheten 8 konstatera att det har bildats is inuti de rörformiga elementen som blockerar luftflödet genom de rörformiga elementen 5. Lufttillförseln till förbränningsmotorn blir därmed reducerad vilket kan orsaka driftstömingar av förbränningsmotorn. Täpps de rörforrniga elementen 5 igen väsentligen helt av is stannar förbränningsmotom. 535 319 Laddluftkylaren 1 är här med fördel monterad framför ett schematiskt visat kylarement 9 vid ett frontparti hos fordonet. Kylvätskan i kylsystemet som kyler förbränningsrnotorn leds till kylarelementet 9 via en ledning 10 och från kylarelementet 9 via en ledning 1 1. Kylvätskan har under normal drift en temperatur inom området 70°- 90°C då den leds i ledningen 10 till kylarelementet 9 för att kylas. I detta fall har en ledningskrets 12a-g förbundits med förbränningsmotoms kylsystem.

Ledningskretsen 12a-g innefattar en ledning 12a som är förbunden med kylsystemets ledning 10. Ledningen 12a innefattar ett ventilorgan 13 som i ett stängt läge förhindrar att kylvätska från ledningen 10 leds till ledningen 12a och i ett öppet tillåter att kylvätska från ledningen 10 leds till ledningen 12a. Ledningen 12a sträcker sig in i inloppstanken 2 där den övergår i åtminstone en vertikal ledning l2b som sträcker sig i en vertikal riktning inuti inloppstanken 2 i anslutning till de rörforrniga elementens 5 inloppsöppningar.

Fig. 2 visar en tvärsnittsvy i planet A-A av tre av de rörforrniga elementen 5. De rörforrniga elementen 5 är försedda med invändiga turbulatorer 14 för att förbättra kylningen av den komprimerade luften inuti de rörforrniga elementen 5.

I detta fall utnyttjas två parallellt anordnade vertikala ledningar l2b för att leda kylvätska till respektive horisontella parallella ledningar l2c. De rörforrniga elementen 5 är här försedda med inbuktningar vid en front yta och en bakre yta. En av de horisontella ledningarna l2c är anordnad i kontakt med det rörforrniga elementets 5 utvändiga yta i den främre inbuktningen och den andra horisontella ledningen l2c är anordnad i kontakt med det rörforrniga elementets 5 utvändiga yta i den bakre inbuktningen. De respektive horisontella ledningarna l2c mynnar i en respektive vertikal ledning 12d. De vertikala ledningarna 12d är förbundna med en ledning 12e som i sin tur är förbunden med ledningen 1 1 i kylvätskesystemet.

Under drift av förbränningsmotom leds komprimerad luft genom laddluftkylaren 1.

Samtidigt cirkulerar kylvätska i kylsystemet som kyler förbränningsmotorn.

Styrenheten 8 mottar information från en temperatursensor 15 avseende den omgivande luftens temperatur. I de fall då den omgivande luften som kyler den komprimerade luften i laddluftkylaren l har en temperatur över 0°C konstaterar styrenheten 8 att det inte föreligger någon risk för isbildning i laddluftkylaren 1. Under tillfällen då den omgivande luften har en lägre temperatur än 0°C konstaterar styrenheten 8 att risk för isbildning föreligger. Denna risk är bl.a. beroende av den 535 319 omgivande luftens temperatur och forbränningsmotoms belastning. Isbildning i laddluflkylaren 1 sker framför allt under tillfällen då omgivande lufi har en mycket låg temperatur samtidigt som fórbränningsmotorn är lågt belastad. Under tillfällen då omgivande luft har en lägre temperatur än 0°C mottar i detta fall styrenheten 8 information från trycksensorema 7a, 7b. Med hjälp av denna information beräknar styrenheten 8 tryckfallet då den komprimerade luften passerar genom de rörformiga elementen 5. Styrenheten jämför det beräknade tryckfallet med ett tröskelvärde. Överskrider det beräknade tryckfallsvärdet tröskelvärdet konstaterar styrenheten 8 att is har bildats inuti de rörformiga elementen 5 i en mängd så att laddluftkylaren 1 behöver avisas.

Styrenheten 8 öppnar därvid ventilorganet 13 så att en del av den varma kylvätskan i ledningen 10 leds till ledningen l2a. Kylvätskan leds från ledningen 12a till de två vertikala ledningarna l2b. Kylvätskan i de två vertikala ledningarna l2b leds till de horisontella ledningama 12c i var och en av de rörformiga elementen 5. De horisontella ledningarna 12c är anordnade i kontakt med den utvändiga ytan hos de respektive rörfonniga elementen 5. De rörforrniga elementen 5 värms därmed upp av den varma kylvätskan som strömmar inuti de horisontella ledningarna l2c. Is som har bildats i närheten eller i kontakt med de rörformiga elementens 5 invändiga ytor smälter därmed. När kylvätskan har passerat igenom de horisontella ledningama 12c mottas den i de två vertikala ledningama l2d. Kylvätskan leds sedan i ledningen l2e tillbaka till kylsystemet som kyler fórbränningsmotom.

Under den tid som avisningsprocessen pågår mottar styrenheten 8 väsentligen kontinuerligt eller med lämpliga intervall information från trycksensorema 7a, 7b så att den kan beräkna den komprimerade luftens tryckfall över de rörformiga elementen 5.

Då styrenheten 8 mottar tryckvärden från trycksensorema 7a, 7b som indikerar att tryckfallet sjunkit under ett fórbestämt tröskelvärde kan styrenheten 8 konstatera att isen i laddluftkylaren har smält. Styrenheten 8 stänger därvid ventilorganet 13 så att kylvätskeflödet genom ledningskretsen 12a-d upphör.

Uppfmningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utfdringsfonnen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Exempelvis kan antalet horisontella ledningar 12c som anordnas i kontakt med de rörformiga elementen 5 vara godtyckligt.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 535 319 Patentkrav

1. Arrangemang fór avisning av en laddlufikylare (l), varvid laddluftkylaren (l) innefattar ett flertal parallellt anordnade rörfonniga element (5) som är anpassade att leda komprimerad luft och varvid nämnda rörforrniga element (5) är anordnade i ett område där de genomströmmas av omgivande luft så att den komprimerade luften inuti de rörfonniga elementen (5) tillhåller en kylning av den omgivande luften, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en ledningskrets (l2a-l2e) som innefattar en inloppsledning (l2a) för mottagning av varm kylvätska från ett kylsystem for kylning av en förbränningsmotor i en position uppströms ett kylarelement (9) hos kylsystemet, en första vertikal ledning (l2b) som mottar kylvätska från inloppsledningen (l2a), ett flertal horisontella ledningar (l2c) som är parallella med de rörformiga elementen (5) och som mottar kylvätska från den forsta vertikala ledningen (l2b), en andra vertikal ledning (12d) som mottar kylvätska från de horisontella ledningarna (l2c) och en utloppsledning (l2e) som leder tillbaka kylvätskan till kylsystemet i en position nedströms kylarelementet (9), varvid de horisontella ledningarna (l2c) är i anordnade i en position i kontakt med en utvändigt yta i en inbuktning hos de rörforrniga elementen (5), och varvid arrangemanget innefattar flödesmedel (13) som är anpassat att tillhandahålla tillförsel av kylvätskan via ledningskretsen ( l2a-12e), till de horisontella ledningarna (l2c) som är i kontakt med de rörforrniga elementen (5) under tillfällen då is har bildats inuti de rörformiga elementen (5).

2. Arrangemang enligt krav l, kännetecknat av att arrangemanget innefattar åtminstone en sensor (7a, 7b) som är anpassad att detektera en parameter som är relaterad till om is har bildats inuti nämnda rörformiga element (5).

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en sensor (7a) som är anpassad att mäta den komprimerade luftens tryck uppströms de rörfonniga elementen (5) och en sensor (7b) som är anpassad att mäta den komprimerade luftens tryck nedströms de rörfonniga elementen (5).

4. Arrangemang enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en styrenhet (8) som är anpassad att mottaga information från nämnda sensor (7a, 7b) och att styra nämnda flödesmedel (13) så att det vätskeforrniga mediet leds till de 535 319 horisontella ledningarna (l2c) som är i kontakt med de rörformiga elementen (5) under tillfällen då is har bildats inuti de rörformiga elementen (5).