УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ Российский патент 2012 года по МПК F02B29/04 F01P7/16 F02M25/07 

Настоящее изобретение относится к устройству для двигателя внутреннего сгорания с наддувом.

Количество воздуха, которое можно подавать в двигатель внутреннего сгорания с наддувом, зависит от давления воздуха и также от температуры воздуха. Подача наибольшего возможного количества воздуха в двигатель внутреннего сгорания требует эффективного охлаждения воздуха перед тем, как он подается в двигатель внутреннего сгорания (см., например, публикацию US 5598705). Воздух обычно охлаждают в охладителе нагнетаемого воздуха, установленном в передней части транспортного средства. В этом положении охладитель нагнетаемого воздуха обдувается потоком охлаждающего воздуха, имеющего температуру окружающей среды, что позволяет сжатому воздуху охладиться до температуры, близкой к температуре окружающей среды. При холодной погоде сжатый воздух может охлаждаться до температуры ниже точки росы воздуха, что приводит к попаданию водяных паров в жидкой форме в охладитель нагнетаемого воздуха. Когда температура окружающей среды ниже 0°С, возникает эффект превращения проникшей воды в лед в охладителе нагнетаемого воздуха. Такое образование льда в большей или меньшей степени создает препятствие в воздуховодах охладителя нагнетаемого воздуха, что приводит к уменьшению потока воздуха, нагнетаемого в двигатель внутреннего сгорания, и вследствие этого двигатель работает неправильно или глохнет.

Известным способом рециркуляции части выхлопных газов из процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания является технология, известная как EGR (рециркуляция выхлопных газов). Отбираемые выхлопные газы смешивают с внешним воздухом и эту смесь подают в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Добавление выхлопных газов в воздух приводит к снижению температуры сгорания, что обеспечивает, помимо прочего, снижение содержания оксидов азота NO _x в выхлопных газах. Такой способ применяется как для двигателей с искровым зажиганием, так и для дизельных двигателей. Подача большого количества выхлопных газов в двигатель внутреннего сгорания требует эффективного охлаждения перед подачей в двигатель внутреннего сгорания. На первом этапе выхлопные газы можно охлаждать в охладителе системы рециркуляции выхлопных газов, который охлаждается жидкостью системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, а на втором этапе - в воздушном охладителе системы рециркуляции выхлопных газов. Таким образом, выхлопные газы также можно охлаждать до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Выхлопные газы содержат водяной пар, который конденсируется в охладителе системы рециркуляции выхлопных газов на втором этапе охлаждения до температуры, которая ниже точки росы водяного пара. Когда температура окружающей среды ниже 0°С, также возникает риск замораживания конденсата внутри второго охладителя системы рециркуляции выхлопных газов. Такое формирование льда в большей или меньшей степени приводит к забиванию воздуховодов в охладителе системы рециркуляции выхлопных газов. Когда рециркуляция выхлопных газов прекращается или существенно уменьшается, в выхлопных газах увеличивается содержание оксидов азота.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, с помощью которого газообразную среду, содержащую водяные пары, можно очень хорошо охлаждать в охладителе, избегая риска забивания охладителя.

Эта задача решается посредством создания устройства для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащего первую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, вторую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, который при нормальной работе двигателя внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой системе охлаждения, и охладитель, в котором газообразная среда, содержащая водяной пар, охлаждается хладагентом второй системы охлаждения. Устройство содержит теплообменник, содержащий канал, выполненный с возможностью пропускания хладагента первой системы охлаждения, и канал, выполненный с возможностью пропускания хладагента второй системы охлаждения, и средство клапана, выполненное с возможностью перехода в первое положение, в котором хладагент, по меньшей мере, одной из систем охлаждения не течет через теплообменник, и во второе положение, в котором хладагент обеих систем охлаждения течет через теплообменник, так что хладагент второй системы охлаждения подогревается хладагентом первой системы охлаждения, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью измерения параметра, указывающего на то, что газообразная среда охлаждена до такой степени, что в охладителе образуется лед или существует риск образования льда, и управляющее устройство, выполненное с возможностью принятия информации от датчиков и определения того, образуется ли лед или имеется ли риск формирования льда в охладителе и, если лед образуется или имеется риск образования льда, переведения средства клапана во второе положение.

Предпочтительно, устройство содержит датчики давления или датчики температуры, выполненные с возможностью измерения параметра, связанного с перепадом давления или перепадом температуры газообразной среды в охладителе.

Предпочтительно, вторая система охлаждения имеет элемент радиатора, в котором циркулирующий хладагент охлаждается воздухом, имеющим температуру окружающей среды.

Предпочтительно, теплообменник расположен во второй системе охлаждения после элемента радиатора и перед охладителем в направлении потока хладагента во второй системе охлаждения.

Предпочтительно, первая система охлаждения выполнена с возможностью охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Предпочтительно, первая система охлаждения содержит линию, выполненную с возможностью направления теплого хладагента в теплообменник из положения в первой системе охлаждения, находящегося по существу непосредственно после двигателя внутреннего сгорания.

Предпочтительно, устройство содержит дополнительный охладитель, в котором газообразная среда проходит первый этап охлаждения хладагентом первой системы охлаждения перед тем, как эта газообразная среда будет подана в указанный охладитель, в котором она проходит второй этап охлаждения хладагентом второй системы охлаждения.

Предпочтительно, газообразная среда является сжатым воздухом, нагнетаемым по впускной линии в двигатель внутреннего сгорания.

Предпочтительно, газообразная среда является выхлопными газами, подвергающимися рециркуляции, которые подаются по возвратной линии в двигатель внутреннего сгорания.

Таким образом, для эффективного охлаждения газообразной среды требуется хладагент в системе охлаждения, которую можно назвать низкотемпературной системой охлаждения. Если используется хладагент для низкотемпературной системы охлаждения, устройство обычно охлаждается до температуры, при которой вода в жидкой форме кристаллизуется внутри охладителя. Если хладагент имеет температуру ниже 0°С, существует очевидный риск того, что вода замерзнет внутри охладителя. При этом чем ниже температура хладагента в низкотемпературной системе охлаждения, тем выше этот риск. Устройство также содержит систему охлаждения с хладагентом, более теплым, чем в низкотемпературной системе охлаждения. Такую систему можно назвать высокотемпературной системой охлаждения. Согласно настоящему изобретению для обеспечения возможности подогрева хладагента в низкотемпературной системе охлаждения более теплым хладагентом из высокотемпературной системы охлаждения используют теплообменник и средство клапана. При нормальной работе двигателя внутреннего сгорания средство клапана переходит в первое положение, в результате чего хладагент из, по меньшей мере, одной из этих систем охлаждение не может попасть в теплообменник. В результате теплообмен между хладагентами этих двух систем охлаждения не осуществляется. Однако когда средство клапана переходит во второе положение, хладагент из обеих систем охлаждения протекает через теплообменник. В этом случае хладагент из низкотемпературной системы охлаждения подогревается в теплообменнике более теплым хладагентом из высокотемпературной системы охлаждения. Такой подогрев полезен в ситуациях, когда хладагент в низкотемпературной системе охлаждения находится при такой низкой температуре, что возникает риск охлаждения газообразной среды до такой степени, что внутри охладителя начнет образовываться лед. Если будет определено, что существует риск замораживания охладителя или охладитель замораживается, средство клапана можно вручную перевести во второе положение. Когда риск формирования льда устраняется, средство клапана можно вернуть в первое положение. Таким образом можно обеспечить очень сильное охлаждение газообразной среды в охладителе, в то же время избегая образования льда в охладителе.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения устройство содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью измерения параметра, который указывает, охладилась ли газообразная среда в достаточной степени, чтобы возник риск образования льда в охладителе, и управляющее устройство, выполненное с возможностью принятия информации от такого компонента (компонентов) и принятия решения о возникновении риска образования льда в охладителе и, если такой риск существует, перевода средства клапана во второе положение. Такая конфигурация позволяет автоматически переводить средство клапана во второе положение, когда существует риск формирования льда в охладителе. Управляющее устройство может быть компьютером с соответствующим программным обеспечением. Датчик может быть датчиком температуры, который измеряет температуру хладагента в низкотемпературной системе охлаждения. Если температура хладагента при подаче в охладитель превышает 0°С, риск образования льда в охладителе отсутствует. Чтобы полностью исключить образование льда, управляющее устройство может переводить средство клапана во второе положение, как только температура охладителя падает ниже 0°С. Такое устройство предпочтительно содержит датчики температуры или датчики давления, выполненные с возможностью измерения параметра, который связан с перепадом давления или падением температуры газообразной среды в охладителе. Один датчик может измерять давление или температуру газообразной среды до ее подачи в охладитель, а один датчик может измерять давление или температуру газообразной среды, когда она выходит из охладителя. Если перепад давления или температуры выходит за заранее установленные пределы, управляющее устройство может определить, что воздуховоды в охладителе могут быть забиты льдом. В таких случаях управляющее устройство переводит средство клапана во второе положение, чтобы хладагент в низкотемпературной системе охлаждения начала подогреваться. Подогретый хладагент, текущий через охладитель, приводит к таянию льда, образовавшегося внутри охладителя. Когда лед растает, управляющее устройство получает информацию от датчиков, указывающую, что перепад давления или перепад температур в охладителе вернулся к приемлемым значениям. Управляющее устройство возвращает средство клапана в первое положение. В этом случае в охладителе может образовываться ограниченное количество льда, и результатом является очень эффективное охлаждение газообразной среды при температуре хладагента ниже 0°С, если охладитель не начинает замораживаться.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения вторая система охлаждения имеет элемент радиатора, в котором циркулирующий хладагент охлаждается воздухом при температуре окружающей среды. Таким образом, хладагент можно охладить до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Теплообменник, преимущественно, расположен во второй системе охлаждения после радиатора и перед охладителем в заданном направлении потока хладагента во второй системе охлаждения. Хладагент во второй системе охлаждения может таким образом подогреваться непосредственно перед подачей в охладитель. В ситуациях, когда средство клапана переведено во второе положение, в охладитель можно подать относительно теплый хладагент, чтобы лед, образовавшийся в охладителе, быстро растаял.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения первая система охлаждения выполнена с возможностью охлаждения двигателя внутреннего сгорания. При нормальной работе система охлаждения, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания, находится при температуре 80-100°С. Следовательно, такой уже имеющийся хладагент вполне пригоден для подогрева хладагента в низкотемпературной системе охлаждения. Система охлаждения, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания, может содержать линию, выполненную с возможностью подачи теплого хладагента в теплообменник из положения в системе охлаждения, расположенного по существу сразу после двигателя внутреннего сгорания. После того как хладагент охладил двигатель внутреннего сгорания, он имеет наивысшую температуру в системе охлаждения и, следовательно, ее можно эффективно использовать для подогрева хладагента в низкотемпературной системе охлаждения, когда образуется лед.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения устройство содержит еще один охладитель, и газообразная среда подвергается охлаждению на первом этапе охлаждения хладагентом в первой системе охлаждения, после чего газообразная среда подается в указанный охладитель, в котором она подвергается второму этапу охлаждения хладагентом второй системы охлаждения. Газообразная среда может быть сжатым воздухом, который подается во впускную линию двигателя внутреннего сгорания. Когда воздух сжат, его температура повышается на величину, зависящую от степени сжатия. В двигателях внутреннего сгорания с наддувом используют воздух под очень высоким давлением. Поэтому воздух требует эффективного охлаждения. Соответственно, желательно охлаждать сжатый воздух более чем в одном охладителе и двумя или более этапами, чтобы достичь требуемой низкой температуры до подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания. Этой газообразной средой могут быть и рециркулирующие выхлопные газы, которые подаются в возвратную линию двигателя внутреннего сгорания. Выхлопные газы при входе в возвратную линию могут иметь температуру 500-600°С. Таким образом, полезно охлаждать выхлопные газы в более чем одном охладителе и на двух или более этапах, чтобы понизить их температуру до желательного низкого уровня перед подачей в двигатель внутреннего сгорания.

Далее следует подробное описание предпочтительного варианта настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом согласно варианту настоящего изобретения.

На фиг.1 показано устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, предназначенного для установки на схематически показанное транспортное средство 1. В настоящем описании двигатель внутреннего сгорания является дизельным двигателем 2. Дизельный двигатель 2 может быть предназначен для установки на большегрузное транспортное средство 1. Выхлопные газы из цилиндров дизельного двигателя 2 подаются через выпускной коллектор 3 в выпускную линию 4. Дизельный двигатель 2 снабжен турбинным узлом, содержащим турбину 5 и компрессор 6. Выхлопные газы в выпускной линии 4 под давлением, превышающим атмосферное, сначала подаются на турбину 5. Таким образом, турбина 5 получает приводную мощность, которая передается на компрессор 6. Компрессор 6 использует эту мощность для сжатия воздуха, который засасывается во впускную воздушную линию 8 через воздушный фильтр 7. Воздух во впускной линии сначала охлаждается в первом охладителе 9 нагнетаемого воздуха, который в свою очередь охлаждается хладагентом. Воздух в первом охладителе 9 нагнетаемого воздуха охлаждается хладагентом из системы охлаждения двигателя. Затем сжатый воздух охлаждается во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха. Во втором охладителе 10 нагнетаемый воздух охлаждается хладагентом из отдельной системы охлаждения.

Устройство содержит возвратную линию 11 для рециркуляции части выхлопных газов, текущих по выпускной линии 4. Эта возвратная линия проходит между выпускной линией 4 и впускной линией 8. Возвратная линия 11 содержит клапан 12 системы рециркуляции выхлопных газов, посредством которого поток выхлопных газов в возвратной линии 11 можно прервать. Клапан 12 системы рециркуляции выхлопных газов также можно использовать для бесступенчатого регулирования количества выхлопных газов, подаваемых из выпускной линии 4 во впускную линию 8 через возвратную линию 11. Управляющее устройство 13 выполнено с возможностью управления клапаном 12 системы рециркуляции выхлопных газов на основе информации о текущем рабочем состоянии дизельного двигателя 2. Возвратная линия 11 содержит первый охладитель 14 системы рециркуляции выхлопных газов, охлаждаемый хладагентом для первого этапа охлаждения выхлопных газов. Выхлопные газы охлаждаются в первом охладителе 14 системы рециркуляции выхлопных газов хладагентом из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. На втором этапе охлаждения выхлопные газы охлаждаются в охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов, охлаждаемом хладагентом. Во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов выхлопные газы охлаждаются хладагентом из отдельной системы охлаждения.

В определенных рабочих ситуациях в дизельном двигателе 2 с наддувом давление выхлопных газов в выпускной линии 4 будет ниже, чем давление сжатого воздуха во впускной линии 8. В таких ситуациях невозможно подмешать выпускные газы из возвратной линии непосредственно к сжатому воздуху во впускной линии 8 без специального вспомогательного средства. Для этого, например, можно использовать трубку 16 Вентури или турбонагнетатель с изменяемой геометрией. Если вместо дизельного двигателя 2 используется двигатель с искровым зажиганием, выпускные газы из выпускной линии 4 можно направлять непосредственно во впускную линию 8, поскольку выпускные газы из выпускной линии 4 в двигателе с искровым зажиганием почти во всех рабочих ситуациях будут иметь более высокое давление, чем сжатый воздух во впускной линии 8. Когда выпускные газы смешаны с сжатым воздухом во впускной линии 8, эта смесь направляется в соответствующие цилиндры дизельного двигателя 2 через впускной коллектор 17.

Двигатель 2 внутреннего сгорания охлаждается обычным способом с помощью системы охлаждения, в которой содержится циркулирующий хладагент. Циркуляцию хладагента в системе охлаждения осуществляет насос 18. Основной поток хладагента циркулирует через двигатель 2 внутреннего сгорания. После того как хладагент охладит двигатель 2 внутреннего сгорания, она направляется по линии 21 на термостат 19 системы охлаждения. Когда хладагент достигнет нормальной рабочей температуры, термостат 19 направляет его в радиатор 20, установленный в передней части транспортного средства для охлаждения. Меньшая часть хладагента системы охлаждения, тем не менее, не возвращается в двигатель 2 внутреннего сгорания, а циркулирует по линии 22, которая делится на две параллельные линии 22а и 22b. Линия 22а направляет хладагент на первый охладитель 9 нагнетаемого воздуха, в котором она осуществляет первый этап охлаждения сжатого воздуха. Линия 22b направляет хладагент на первый охладитель 14 системы рециркуляции выхлопных газов, в котором она осуществляет первый этап охлаждения выхлопных газов в системе рециркуляции. Хладагент, охладивший воздух в первом охладителе 9 нагнетаемого воздуха, и хладагент, охладивший выхлопные газы в первом охладителе 14 системы рециркуляции выхлопных газов, возвращается в линию 22, которая направляет хладагент обратно в линию 21. Нагретый хладагент направляется по линии 21 в радиатор 20.

Отдельная система охлаждения содержит элемент 24 радиатора, установленный перед радиатором 20 в периферийной части транспортного средства 1. В этом случае периферийная часть расположена на переднем участке транспортного средства 1. Вентилятор 25 радиатора выполнен с возможностью генерирования потока окружающего воздуха через элемент 24 радиатора и радиатор 20. Поскольку элемент 24 радиатора расположен перед радиатором 20, хладагент в элементе 24 радиатора охлаждается воздухом, имеющим температуру окружающей среды. Холодный хладагент из элемента 24 радиатора циркулирует в отдельной системе охлаждения по линии 26 под действием насоса 27. В линии 26 расположен теплообменник 28. При необходимости холодный хладагент в отдельной системе охлаждения можно подогревать в теплообменнике 28 теплой хладагентом из системы охлаждения двигателя. Система охлаждения двигателя содержит линию 29, выходящую из положения 21а в линии 21, где она принимает теплый хладагент, только что прошедший через двигатель внутреннего сгорания. Линия 29 содержит клапан 30, который управляющим устройством 31 может быть переведен в закрытое положение и в, по меньшей мере, одно открытое положение. Когда клапан 30 находится в открытом положении, теплый хладагент пропускается по линии 29, проходящей через теплообменник 28. После этого хладагент поступает в линию 23, которая образует обычную часть системы охлаждения двигателя и которая направляет охлажденный хладагент из радиатора в двигатель 2 внутреннего сгорания.

После того как хладагент в отдельной системе охлаждения пройдет через теплообменник 28, линия 26 делится на две параллельные линии 26а и 26b. Линия 26а направляет хладагент на второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха, в котором сжатый воздух проходит второй этап охлаждения. Линия 26b направляет хладагент на второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов, в которой выхлопные газы проходят второй этап охлаждения. После того как хладагент пройдет через второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха и второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов, линии 26а, 26b соединяются. После этого хладагент направляется по линии 26 в элемент 24 радиатора для охлаждения. В воздушной линии 8 расположен первый датчик 32 давления, измеряющий давление воздуха перед подачей во второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха. В воздушной линии 8 установлен второй датчик 33 давления для измерения давления воздуха, прошедшего через второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха. В возвратной линии 11 установлен третий датчик 34 давления для измерения давления выхлопных газов до того, как они будут направлены во второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов. В возвратной линии 11 установлен четвертый датчик 35 давления для измерения давления выхлопных газов, прошедших через второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Управляющее устройство 31 выполнено с возможностью принятия от этих датчиков информации об измеренном давлении.

При работе двигателя 2 внутреннего сгорания выхлопные газы текут по выпускной линии 4 и приводят в действие турбину 5. Таким образом, на турбину 5 подается приводная мощность, которая приводит в действие компрессор 6. Компрессор 6 засасывает окружающий воздух через воздушный фильтр 7 и сжимает его, подавая во впускную линию 8. Давление и температура воздуха, таким образом, повышаются. Сжатый воздух охлаждается в первом охладителе 9 нагнетаемого воздуха вышедшей из радиатора хладагентом системы охлаждения двигателя. Хладагент системы охлаждения двигателя, вышедший из радиатора, может иметь температуру 80-85°С. Поэтому на первом этапе охлаждения в первом охладителе 9 нагнетаемого воздуха сжатый воздух может охлаждаться до температуры, близкой к температуре хладагента. Затем сжатый воздух направляется через второй охладитель 10, в котором он охлаждается хладагентом отдельной системы охлаждения. Этот хладагент может иметь температуру, близкую к температуре окружающей среды. Таким образом, сжатый воздух в благоприятных условиях может быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды.

В большинстве рабочих состояний дизельного двигателя 2 управляющее устройство 13 удерживает клапан 12 системы рециркуляции выхлопных газов открытым так, что часть выхлопных газов из выпускной линии 4 направляется в возвратную линию 11. Выхлопные газы в выпускной линии 4 могут иметь температуру 500-600°С, когда они попадают в первый охладитель 14 системы рециркуляции выхлопных газов. В первом охладителе 14 системы рециркуляции выхлопных газов эти выхлопные газы проходят первый этап охлаждения хладагентом из системы охлаждения двигателя. Хладагент из системы охлаждения двигателя имеет относительно высокую температуру, которая, однако, намного ниже температуры выхлопных газов. Таким образом, в первом охладителе 14 системы рециркуляции выхлопных газов эти выхлопные газы можно значительно охладить. Затем выхлопные газы поступают во второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов, где они охлаждаются хладагентом отдельной системы охлаждения. Этот хладагент имеет значительно более низкую температуру, и выхлопные газы в благоприятных условиях можно охладить до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Выхлопные газы в возвратной линии 11, таким образом, можно охладить по существу до той же низкой температуры, что и сжатый воздух перед тем, как они будут смешаны и поданы в двигатель 2 внутреннего сгорания. Таким образом, в двигатель внутреннего сгорания можно подавать по существу оптимальное количество воздуха и выхлопных газов. Таким образом, в двигателе внутреннего сгорания возникает возможность сгорания по существу с оптимальными характеристиками. Низкая температура жатого воздуха и выхлопных газов системы рециркуляции также позволяют снизить температуру сгорания и, следовательно, понизить содержание окислов азота в выхлопных газах.

Однако такое эффективное охлаждение сжатого воздуха и выхлопных газов в системе рециркуляции имеет и недостатки. Сжатый воздух охлаждается во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха до температуры, при которой вода попадает во второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха в жидкой форме. Аналогично, выхлопные газы во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов охлаждаются до температуры, при которой во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов образуется конденсат. Когда температура окружающего воздуха ниже 0°С, возникает риск превращения воды, проникшей во второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха, и конденсата во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов в лед. Формирование льда во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов может серьезно нарушить работу двигателя 2 внутреннего сгорания. Для предотвращения замораживания второго охладителя 10 нагнетаемого воздуха и второго охладителя 15 системы рециркуляции выхлопных газов управляющее устройство 31 по существу непрерывно принимает информацию от датчиков 32, 33 давления о давлении воздуха до и после второго охладителя 10 нагнетаемого воздуха и от датчиков 34, 35 давления о давлении выхлопных газов до и после второго охладителя 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Если датчики 32, 33 давления показывают перепад давления на втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха, превышающий заранее установленную пороговую величину, управляющее устройство 31 может обнаружить, что внутри второго охладителя 10 нагнетаемого воздуха образовался лед. Если датчики 34, 35 давления показывают перепад давления на втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов, превышающий заранее установленную пороговую величину, управляющее устройство 31 может обнаружить, что внутри второго охладителя 15 системы рециркуляции выхлопных газов образовался лед.

Если управляющее устройство 31 получает такую информацию, оно открывает клапан 30, чтобы теплый хладагент из системы охлаждения двигателя по линии 29 пошел в теплообменник 28. Теплый хладагент из системы охлаждения двигателя подогревает холодный хладагент отдельной системы охлаждения, который непрерывно течет через теплообменник 28. Теплообменник 28 расположен в отдельной системе охлаждения после элемента 24 радиатора и перед вторым охладителем 10 нагнетаемого воздуха и вторым охладителем 15 системы рециркуляции выхлопных газов в направлении потока хладагента в отдельной системе охлаждения. Таким образом, хладагент в отдельной системе охлаждения существенно подогревается, по существу непосредственно перед подачей во второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха и во второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Когда теплый хладагент проходит чрез второй охладитель 10 нагнетаемого воздуха и через второй охладитель 15 системы рециркуляции выхлопных газов, он быстро и эффективно плавит лед, сформировавшийся в охладителях 10, 15.

Как только управляющее устройство 31 получит информацию, указывающую на то, что перепад давления на втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и на втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов вернулся к приемлемой величине, управляющее устройство 31 зарывает клапан 30, прекращая тем самым циркуляцию теплого хладагента из системы охлаждения жидкости через теплообменник 28. Подогрев хладагента в отдельной системе охлаждения прекращается, и холодный хладагент, который был остужен в элементе 24 радиатора, вновь можно использовать для охлаждения воздуха во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и для охлаждения выхлопных газов во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Если транспортное средство работает в условиях очень низкой температуры окружающей среды, управляющее устройство 31 может переводить клапан 30 в открытое положение с регулярными интервалами, чтобы предотвратить образование слишком большого количества льда во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Таким образом, устройство позволяет очень эффективно охлаждать воздух во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов. В то же время во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха и во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов предотвращается образование льда, которое может нарушить работу двигателя 2 внутреннего сгорания.

Настоящее изобретение не ограничено вариантом, показанным на чертеже, и в него могут быть внесены различные изменения, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения. В приведенном примере в качестве параметра, указывающего на формирование льда в охладителях, используется перепад давления на охладителях, измеряемый датчиками давления. В равной степени можно использовать и датчики температуры, измеряющие перепад температур на охладителях, служащий параметром, указывающим на формирование льда. Согласно другому альтернативному варианту для определения температуры хладагента, подаваемой в охладитель 10, 15, можно использовать датчик температуры. Если температура хладагента выше 0°С, в охладителях 10, 15 лед не образуется. В показанном варианте устройство используется для предотвращения образования льда как во втором охладителе 10 нагнетаемого воздуха, так и во втором охладителе 15 системы рециркуляции выхлопных газов. Устройство может использоваться для предотвращения образования льда только в одном из этих охладителей 10, 15. Устройство предназначено для использования в двигателе внутреннего сгорания с наддувом, в котором для сжатия воздуха, подаваемого в двигатель, используется турбокомпрессор. Устройство, разумеется, можно использовать для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в котором воздух сжимается более чем одним турбокомпрессором. В таком случае первый охладитель 9 нагнетаемого воздуха можно использовать как промежуточный охладитель для охлаждения воздуха между ступенями сжатия в турбокомпрессорах.

Изобретение относится к устройству для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом, выполненному с возможностью предотвращения образования льда в охладителе (10, 15). Устройство содержит первую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, вторую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, который при нормальной работе двигателя (2) имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой системе охлаждения, и охладитель (10 15), в котором газообразная среда, содержащая водяной пар, охлаждается хладагентом второй системы охлаждения. Устройство также содержит теплообменник (28) и средство (30) клапана, выполненное с возможностью перехода в первое положение, в котором хладагент, по меньшей мере, одной из систем охлаждения не течет через теплообменник (28), и во второе положение, в котором хладагент обеих систем охлаждения течет через теплообменник (28) так, что хладагент второй системы охлаждения подогревается хладагентом первой системы охлаждения. Изобретение обеспечивает повышение качества охлаждения газообразной среды, содержащей водяные пары. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом, содержащее первую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, вторую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, который при нормальной работе двигателя (2) внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой системе охлаждения, и охладитель (10 15), в котором газообразная среда, содержащая водяной пар, охлаждается хладагентом второй системы охлаждения, отличающееся тем, что оно содержит теплообменник (28), содержащий канал (29), выполненный с возможностью пропускания хладагента первой системы охлаждения, и канал (26), выполненный с возможностью пропускания хладагента второй системы охлаждения, и средство (30) клапана, выполненное с возможностью перехода в первое положение, в котором хладагент, по меньшей мере, одной из систем охлаждения не течет через теплообменник (28), и во второе положение, в котором хладагент обеих систем охлаждения течет через теплообменник (28), так что хладагент второй системы охлаждения подогревается хладагентом первой системы охлаждения, по меньшей мере, один датчик (32-35), выполненный с возможностью измерения параметра, указывающего на то, что газообразная среда охлаждена до такой степени, что в охладителе (10, 15) образуется лед или существует риск образования льда, и управляющее устройство (31), выполненное с возможностью принятия информации от датчиков (32-35) и определения того, образуется ли лед или имеется ли риск формирования льда в охладителе (10, 15), и, если лед образуется или имеется риск образования льда, переведения средства (30) клапана во второе положение.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит датчики (32-35) давления или датчики температуры, выполненные с возможностью измерения параметра, связанного с перепадом давления или перепадом температуры газообразной среды в охладителе (10, 15).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая система охлаждения имеет элемент (24) радиатора, в котором циркулирующий хладагент охлаждается воздухом, имеющим температуру окружающей среды.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник (28) расположен во второй системе охлаждения после элемента (24) радиатора и перед охладителем (10, 15) в направлении потока хладагента во второй системе охлаждения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая система охлаждения выполнена с возможностью охлаждения двигателя (2) внутреннего сгорания.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первая система охлаждения содержит линию (29), выполненную с возможностью направления теплого хладагента в теплообменник (28) из положения (21а), в первой системе охлаждения, находящегося, по существу, непосредственно после двигателя (2) внутреннего сгорания.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный охладитель (9, 14), в котором газообразная среда проходит первый этап охлаждения хладагентом первой системы охлаждения перед тем, как эта газообразная среда будет подана в указанный охладитель (10, 15), в котором она проходит второй этап охлаждения хладагентом второй системы охлаждения.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газообразная среда является сжатым воздухом, нагнетаемым по впускной линии (8) в двигатель (2) внутреннего сгорания.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газообразная среда является выхлопными газами, подвергающимися рециркуляции, которые подаются по возвратной линии (11) в двигатель (2) внутреннего сгорания.