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

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

Количество воздуха, которое можно подавать в двигатель внутреннего сгорания с наддувом, зависит от давления воздуха, а также от температуры воздуха. Подача возможно большего количества воздуха в двигатель внутреннего сгорания требует сначала сжатия воздуха с высоким давлением и охлаждения после этого перед направлением в двигатель внутреннего сгорания. Когда воздух необходимо сжимать до высокого давления, предпочтительно выполнять сжатие в два этапа. Для этого может быть предусмотрен компрессор первого турбоблока, подвергающий воздух первому этапу сжатия, и компрессор во втором турбоблоке, подвергающий воздух второму этапу сжатия. Охлаждение воздуха между двумя этапами сжатия известно из практики. Охлаждение воздуха после первого этапа его сжатия приводит к тому, что воздух имеет меньший удельный объем, т.е. занимает меньший объем на единицу веса. Поскольку компрессор обычно имеет пространство с постоянным объемом для приема и сжатия воздуха, то такое промежуточное охлаждение обеспечивает возможность всасывания большего количества воздуха во второй компрессор и сжатия со вторым этапом сжатия. Поэтому желательно охлаждать воздух между сжатиями до возможно низкой температуры. Желательно также охлаждать воздух после второго этапа сжатия до такой низкой температуры, чтобы направлять возможно большее количество сжатого воздуха в двигатель внутреннего сгорания. Один пример системы для двигателя внутреннего сгорания с наддувом раскрыт в патенте США №6158398, который является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.

Задачей данного изобретения является создание системы для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, с помощью которой можно охлаждать сжатый воздух до очень низкой температуры перед его направлением в двигатель внутреннего сгорания.

Эта задача решается посредством создания системы для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащей впускную линию, выполненную с возможностью направления воздуха с давлением выше атмосферного в двигатель внутреннего сгорания; по меньшей мере, один компрессор, выполненный с возможностью сжатия воздуха во впускной линии; возвратный трубопровод, соединяющий выхлопную трубу с впускной линией, с целью обеспечения возможности рециркуляции отработавших газов через возвратный трубопровод из выхлопной трубы во впускную линию; первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который предназначен для охлаждения сжатого воздуха во впускной линии в охладителе подаваемого воздуха и возвращаемых отработавших газов в возвратном трубопроводе в охладителе рециркуляции отработавших газов; вторую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе. Вторая охлаждающая система содержит первый радиаторный элемент и второй радиаторный элемент, расположенный последовательно с первым радиаторным элементом во второй охлаждающей системе, так что, по меньшей мере, часть хладагента, который циркулирует во второй охлаждающей системе, подвергается двум этапам понижения температуры во время единственного круга циркуляции во второй охлаждающей системе, при этом хладагент во второй охлаждающей системе предназначен для охлаждения сжатого воздуха во впускной линии в, по меньшей мере, одном дополнительном охладителе подаваемого воздуха и возвращаемых отработавших газов в возвратном трубопроводе в дополнительном охладителе рециркуляции отработавших газов. Таким образом, когда воздух сжимается, то он приобретает повышенную температуру, которая связана с давлением, до которого сжат воздух. Когда воздух сжимается до высокого давления, то он требует эффективного охлаждения с целью охлаждения воздуха до низкой температуры перед его направлением в двигатель внутреннего сгорания. Поэтому согласно изобретению используется система со второй охлаждающей системой, которую можно называть низкотемпературной системой охлаждения. Таким образом, хладагент, который охлаждает воздух в охладителе подаваемого воздуха, может иметь низкую температуру, когда он направляется через охладитель подаваемого воздуха. Охладитель подаваемого воздуха предпочтительно относится к типу, называемому противоточным теплообменником, так что холодный хладагент, направляемый в охладитель подаваемого воздуха, приходит в контакт с воздухом, который направляется из охладителя подаваемого воздуха. С помощью имеющего подходящие размеры охладителя подаваемого воздуха подаваемый воздух можно здесь охлаждать до температуры, близкой к температуре хладагента. Таким образом, подаваемый воздух приобретает низкую температуру перед его направлением в двигатель внутреннего сгорания.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения хладагент во второй охлаждающей системе охлаждается в первом радиаторном элементе с помощью воздуха. Это обеспечивает простой способ подвергания хладагента хорошему охлаждению в первом радиаторном элементе. Предпочтительно предусмотрен радиаторный вентилятор для обеспечения принудительного потока воздуха через первый радиаторный элемент с целью достижения более эффективного охлаждения хладагента. Однако предпочтительно, если воздух имеет температуру, которая соответствует температуре окружения, так что достигается возможно более эффективное охлаждение хладагента в радиаторном элементе. Хладагент во второй охлаждающей системе предпочтительно охлаждается во втором радиаторном элементе с помощью воздуха с температурой окружения. Таким образом, хладагент можно охлаждать до температуры, близкой к окружающей температуре. Здесь предпочтительно снова предусмотрен радиаторный вентилятор для обеспечения принудительного потока воздуха через второй радиаторный элемент с целью достижения более эффективного охлаждения хладагента.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения вторая охлаждающая система содержит первый трубопровод с хладагентом, который был подвергнут первому этапу охлаждения с помощью первого радиаторного элемента, и второй трубопровод с хладагентом, который был подвергнут второму этапу охлаждения с помощью второго радиаторного элемента. Таким образом, вторая охлаждающая система имеет хладагент в первом трубопроводе с первой температурой и хладагент во втором трубопроводе со второй температурой. Хладагент с различными температурами можно использовать для охлаждения компонентов и сред, которые имеют различные требования к охлаждению. Вторая охлаждающая система предпочтительно содержит трубопровод, который направляет хладагент обратно после использования в первый радиаторный элемент. Такой трубопровод может объединять и направлять теплый хладагент из нескольких охладителей, в которых хладагент использовался для охлаждения. Трубопровод направляет хладагент в первый радиаторный элемент, в котором он снова охлаждается.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения вторая охлаждающая система содержит трубопровод, предназначенный для направления хладагента в первый охладитель подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента в другой охладитель подаваемого воздуха, при этом трубопроводы направляют хладагент по существу с одинаковой температурой в соответствующие охладители подаваемого воздуха. Когда воздух сжимается до высокого давления, то предпочтительно подвергать его более чем одному этапу охлаждения в нескольких охладителях подаваемого воздуха. Поэтому в этом случае хладагент из второй охлаждающей системы используется для охлаждения воздуха в двух охладителях подаваемого воздуха. Вторая охлаждающая система может содержать, по меньшей мере, один трубопровод, предназначенный для направления хладагента в охладитель подаваемого воздуха, и, по меньшей мере, один трубопровод, предназначенный для направления хладагента в радиатор для охлаждения некоторой другой среды, отличной от воздуха. Например, в транспортном средстве имеется множество компонентов и сред, которые предпочтительно охлаждать с помощью хладагента с низкой температурой, такие как масло коробки передач в охладителе для масла, хладагент в системе кондиционирования воздуха и электрические управляющие блоки.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения первая охлаждающая система предназначена для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Можно предпочтительно использовать хладагент в этой существующей системе охлаждения для подвергания сжатого воздуха первого этапа охлаждения после сжатия воздуха. Этот хладагент обязательно имеет температуру 80-100°С во время нормальной работы двигателя, однако эта температура обычно значительно ниже температуры сжатого воздуха. После этого хладагент во второй охлаждающей системе можно использовать для охлаждения воздуха на втором этапе охлаждения до низкой температуры.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения система содержит возвратный трубопровод, соединяющий выхлопную трубу с впускной линией, так что обеспечивается возможность рециркуляции отработавших газов из выхлопной трубы к впускной линии через возвратный трубопровод. Технология, известная как EGR (Рециркуляция Отработавших Газов), является известным способом рециркуляции части отработавших газов из процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Возвращаемые отработавшие газы смешиваются с входным воздухом двигателя перед направлением смеси в цилиндры двигателя. Добавление отработавших газов в воздух вызывает более низкую температуру сгорания, что приводит среди прочего к уменьшению содержания оксидов азота NO_x в отработавших газах. Подача большого количества отработавших газов в двигатель внутреннего сгорания также требует эффективного охлаждения отработавших газов перед направлением их в двигатель внутреннего сгорания. Возвратный трубопровод может содержать охладитель возвращаемых отработавших газов, предназначенный для охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Таким образом, отработавшие газы можно подвергать охлаждению до той же низкой температуры, что и циркулирующий воздух, перед их смешиванием и направлением в двигатель внутреннего сгорания.

Следовательно, предпочтительными вариантами настоящего изобретения являются случаи, когда:

- хладагент во второй охлаждающей системе подлежит охлаждению в первом радиаторном элементе с помощью воздуха;

- хладагент во второй охлаждающей системе подлежит охлаждению во втором радиаторном элементе с помощью воздуха с температурой окружающей среды;

- вторая охлаждающая система содержит первый трубопровод с хладагентом, который был подвергнут первому этапу охлаждения с помощью первого радиаторного элемента, и второй трубопровод с хладагентом, который был подвергнут второму этапу охлаждения с помощью второго радиаторного элемента;

- вторая охлаждающая система содержит трубопровод, который направляет хладагент после использования обратно в первый радиаторный элемент;

- вторая охлаждающая система содержит трубопровод, предназначенный для направления хладагента к одному дополнительному охладителю подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента к другому дополнительному охладителю подаваемого воздуха, при этом трубопроводы расположены параллельно, так что они направляют хладагент по существу с одинаковой температурой к соответствующим охладителям подаваемого воздуха;

- вторая охлаждающая система содержит, по меньшей мере, один трубопровод, предназначенный для направления хладагента в дополнительный охладитель подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента в охладитель с целью охлаждения какой-либо другой среды, отличной от воздуха; и/или

- первая охлаждающая система выполнена с возможностью охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Далее приводится в качестве примера описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом согласно первому варианту выполнения изобретения; и

фиг.2 - система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом согласно второму варианту выполнения изобретения.

На фиг.1 показана система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, предназначенного для приведения в действие схематично изображенного транспортного средства 1. Двигатель внутреннего сгорания показан здесь в качестве примера в виде дизельного двигателя 2. Дизельный двигатель 2 можно использовать для приведения в действие тяжелого транспортного средства 1. Дизельный двигатель 2 охлаждается с помощью первой охлаждающей системы с циркулирующим хладагентом. Первая охлаждающая система называется в последующем системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Отработавшие газы из цилиндров дизельного двигателя 2 направляются через выпускной коллектор 3 в выхлопную трубу 4. Дизельный двигатель 2 снабжен первым турбоблоком, содержащим турбину 5а и компрессор 6а, и вторым турбоблоком, содержащим турбину 5b и компрессор 6b. Отработавшие газы в выхлопной трубе 4, которые находятся под атмосферным давлением, направляются сначала в турбину 5b второго турбоблока. Таким образом, турбина 5b создает приводную энергию, которая передается через соединение в компрессор 6b второго турбоблока. После этого отработавшие газы направляются через выхлопную трубу 4 в турбину 5а первого турбоблока. Таким образом, турбина 5а создает приводную энергию, которая передается через соединение в компрессор 6а первого турбоблока.

Система содержит впускную линию 8, предназначенную для направления воздуха в двигатель 2 внутреннего сгорания. Компрессор 6а первого турбоблока сжимает воздух, который всасывается во впускную линию 8 через воздушный фильтр 7. После этого воздух охлаждается в первом охладителе 9а подаваемого воздуха с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Вторая охлаждающая система содержит хладагент, который во время нормальной работы имеет более низкую температуру, чем температура хладагента в охлаждающей системе двигателя внутреннего сгорания. Сжатый и охлажденный воздух, выходящий из первого охладителя 9а подаваемого воздуха, направляется по линии 8 в компрессор 6b второго турбоблока, в котором он подвергается второму этапу сжатия. После этого воздух направляется через линию 8 во второй охладитель 9b подаваемого воздуха, в котором он охлаждается с помощью хладагента из охлаждающей системы двигателя внутреннего сгорания. Наконец, подаваемый воздух охлаждается в третьем охладителе 9с подаваемого воздуха, в котором он охлаждается с помощью холодного хладагента из второй охлаждающей системы.

Система содержит возвратный трубопровод 11 для рециркуляции отработавших газов из выхлопной трубы 4. Возвратная линия 11 проходит между выхлопной трубой 4 и впускной линией 8. Возвратный трубопровод 11 содержит клапан 12 рециркуляции отработавших газов, с помощью которого можно перекрывать поток отработавших газов в возвратной линии 11. Клапан 12 рециркуляции отработавших газов можно также использовать для бесступенчатого управления количеством отработавших газов, которое направляется к впускной линии 8 через возвратный трубопровод 11. Первый управляющий блок 13 предназначен для управления клапаном 12 рециркуляции отработавших газов на основании информации о текущем рабочем состоянии дизельного двигателя 2. Возвратный трубопровод 11 содержит охлаждаемый хладагентом первый охладитель 14а рециркуляции отработавших газов для подвергания отработавших газов первого этапа охлаждения. Отработавшие газы охлаждаются в первом охладителе 14а рециркуляции отработавших газов с помощью хладагента из охлаждающей системы двигателя внутреннего сгорания. После этого отработавшие газы подвергаются второму этапу охлаждения в охлаждаемом хладагентом втором охладителе 14b рециркуляции отработавших газов. Отработавшие газы охлаждаются во втором охладителе 14b рециркуляции отработавших газов с помощью хладагента из второй охлаждающей системы.

В определенных ситуациях работы дизельных двигателей 2 с наддувом давление отработавших газов в выхлопной трубе 4 может быть ниже давления сжатого воздуха во впускной линии 8. В таких рабочих ситуациях невозможно смешивать отработавшие газы из возвратного трубопровода 11 непосредственно со сжатым воздухом во впускной линии 8 без специальных вспомогательных средств. Для этого можно использовать, например, сопло 16 Вентурри или турбоблок с изменяемой геометрией. Если вместо дизельного двигателя 2 имеется бензиновый двигатель внутреннего сгорания, то отработавшие газы в возвратном трубопроводе 11 можно направлять непосредственно во впускной линии 8, поскольку отработавшие газы в выхлопной трубе бензинового двигателя по существу во всех рабочих состояниях имеют более высокое давление, чем сжатый воздух во впускной линии 8. После смешивания отработавших газов со сжатым воздухом во впускной линии 8 смесь направляется в соответствующие цилиндры дизельного двигателя 2 через коллектор 17.

Двигатель 2 внутреннего сгорания охлаждается обычным образом с помощью хладагента, который циркулирует с помощью насоса 18 хладагента в охлаждающей системе двигателя внутреннего сгорания. Основной поток хладагента охлаждает двигатель 2 внутреннего сгорания. В этом случае хладагент также охлаждает моторное масло в охладителе 15 масла. После охлаждения двигателя 2 внутреннего сгорания хладагент направляется по трубопроводу 21 в элемент 28 охладителя масла для замедлителя. После охлаждения масла в элементе 28 охладителя масла хладагент направляется по трубопроводу 21 в трехходовой клапан 19. Трехходовой клапан 19 направляет изменяемое количество хладагента в трубопровод 21а и трубопровод 21b в зависимости от температуры хладагента. Трубопровод 21а направляет хладагент в двигатель 2 внутреннего сгорания, в то время как трубопровод 21b направляет хладагент в радиатор 20, установленный в передней части транспортного средства 1. Когда хладагент достигает нормальной рабочей температуры, то по существу весь хладагент направляется в радиатор 20 для охлаждения. Трубопровод 23 направляет хладагент обратно в двигатель 2 внутреннего сгорания. Небольшая часть хладагента в охлаждающей системе не используется для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, а направляется в два параллельных трубопровода 22а, 22b. Трубопровод 22а направляет хладагент в первый охладитель 9 подаваемого воздуха, в котором он охлаждает сжатый воздух. Трубопровод 22b направляет хладагент в первый охладитель 14а рециркуляции отработавших газов, в котором он подвергает возвратные отработавшие газы первого этапа охлаждения. Хладагент, который охлаждал воздух во втором охладителе 9b подаваемого воздуха, и хладагент, который охлаждал отработавшие газы в первом охладителе 14а рециркуляции отработавших газов, возвращаются в трубопровод 22 с. Трубопровод 22с направляет хладагент в место в охлаждающей системе, которое расположено между трехходовым клапаном 19 и насосом 18, где он смешивается с охлажденным хладагентом из радиатора 20.

Вторая охлаждающая система содержит трубопроводный контур 26 с хладагентом, который циркулирует с помощью насоса 27. Радиаторный элемент 24 второй охлаждающей системы установлен перед радиатором 20 в периферийной зоне транспортного средства 1. В данном случае периферийная зона расположена в передней части транспортного средства 1. Вентилятор 25 радиатора предназначен для создания потока окружающего воздуха через радиаторный элемент 24 и радиатор 20. Поскольку радиаторный элемент 24 расположен перед радиатором 20, то хладагент охлаждается в радиаторном элементе 24 с помощью воздуха с температурой окружения. Хладагент, который был охлажден в радиаторном элементе 24, принимается трубопроводом 26а. Хладагент имеет в трубопроводе 26а первую температуру. Вторая охлаждающая система содержит дополнительный радиаторный элемент 36, который также установлен в периферийной зоне транспортного средства 1. Радиаторный вентилятор 37 предназначен для создания потока воздуха через радиатор 36. Радиаторный вентилятор 37 приводится в действие электродвигателем 38. Хладагент охлаждается в радиаторном элементе 36 с помощью воздуха с температурой окружения. Хладагент, который был охлажден в дополнительном радиаторном элементе 36, принимается трубопроводом 26i. Хладагент в трубопроводе 26i имеет более низкую температуру, чем в трубопроводе 26а. В трубопроводе 26i хладагент предпочтительно имеет температуру, близкую к температуре окружения. От трубопровода 26i отходит несколько параллельных трубопроводов 26c-h. Трубопровод 26с направляет хладагент в первый охладитель 9а подаваемого воздуха для охлаждения воздуха, сжатого первым компрессором 6а. Трубопровод 26d направляет хладагент в третий охладитель 9с подаваемого воздуха для охлаждения воздуха, сжатого вторым компрессором 6b. Трубопровод 26е направляет хладагент в охладитель 35 масла для охлаждения масла коробки передач. Трубопровод 26f направляет хладагент во второй охладитель 14b рециркуляции отработавших газов для охлаждения возвращаемых отработавших газов. Трубопровод 26g направляет хладагент в конденсатор 39 для охлаждения хладагента в системе кондиционирования воздуха. Трубопровод 26h направляет хладагент в радиатор 40 для охлаждения электрических блоков. Трубопроводный контур 26 содержит трубопровод 26b, который принимает хладагент и направляет его обратно в радиаторный элемент 24 после его использования для охлаждения указанных выше компонентов.

Первый соединительный трубопровод 30 соединяет вторую охлаждающую систему с охлаждающей системой двигателя внутреннего сгорания. Первый соединительный трубопровод 30 имеет один конец, соединенный со вторым трубопроводом 26b второй охлаждающей системы, и противоположный конец, соединенный с трубопроводом 21 первой охлаждающей системы. Первый соединительный трубопровод 30 соединен с трубопроводом 21 через первый трехходовой клапан 32. Хладагент в охлаждающей системе двигателя внутреннего сгорания находится на самой высокой температуре в трубопроводе 21 вблизи первого трехходового клапана 32. Второй соединительный трубопровод 33 соединяет вторую охлаждающую систему с первой охлаждающей системой. Второй соединительный трубопровод 33 соединен с трубопроводом 26i второй охлаждающей системы через второй трехходовой клапан 34. Второй трехходовой клапан 34 расположен в трубопроводе 26i в месте, где хладагент имеет свою наименьшую температуру во второй охлаждающей системе. Второй управляющий блок предназначен для управления трехходовыми клапанами 32, 34.

Во время работы дизельного двигателя 2 отработавшие газы проходят через выхлопную трубу 4 и приводят во вращение турбины 5а, 5b турбоблоков. Таким образом, турбины 5а, b создают приводную энергию, которая приводит в действие компрессоры 6а, 6b турбоблоков. Компрессор 6а первого турбоблока всасывает окружающий воздух через воздушный фильтр 7 и подвергает воздух во впускной линии 8 первого этапа сжатия. Таким образом, воздух приобретает повышенное давление и повышенную температуру. Сжатый воздух охлаждается в первом охладителе 9а подаваемого воздуха с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. При благоприятных обстоятельствах хладагент, который направляется по трубопроводу 26с из второй охлаждающей системы, может иметь температуру, близкую к температуре окружения, когда он достигает первого охладителя 9а подаваемого воздуха. Таким образом, сжатый воздух может охлаждаться до температуры, близкой к температуре окружения, в первом охладителе 9а подаваемого воздуха. Охлажденный воздух сохраняет свое давление в первом охладителе 9а подаваемого воздуха. Охлажденный воздух имеет низкий удельный объем, т.е. он занимает меньший объем на единицу веса. Таким образом воздух становится более компактным. Компрессор обычно имеет пространство с постоянным объемом для приема и сжатия воздуха. Таким образом, охлаждение воздуха в первом охладителе 9а подаваемого воздуха позволяет сжимать большее количество воздуха в компрессоре 6b второго турбоблока. Здесь воздух подвергается второму этапу сжатия до еще большего давления. После этого сжатый воздух направляется через второй охладитель 9b подаваемого воздуха, в котором он охлаждается с помощью хладагента из охлаждающей системы двигателя внутреннего сгорания. Сжатый воздух может здесь охлаждаться до температуры, близкой к температуре хладагента в охлаждающей системе двигателя внутреннего сгорания. После этого сжатый воздух направляется в третий охладитель 9c подаваемого воздуха, в котором он охлаждается с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Сжатый воздух может охлаждаться здесь до температуры, близкой к температуре окружения.

В большинстве рабочих состояний дизельного двигателя 2 управляющий блок 13 удерживает клапан 12 рециркуляции отработавших газов открытым, так что часть отработавших газов в выхлопной трубе 4 направляется в возвратный трубопровод 11. Отработавшие газы в выхлопной трубе 4 могут иметь температуру примерно 500-600°С, когда они достигают первого охладителя 14а рециркуляции отработавших газов. Возвращаемые отработавшие газы подвергаются первому этапу охлаждения в первом охладителе 14а рециркуляции отработавших газов. Хладагент в охлаждающей системе двигателя внутреннего сгорания используется здесь в качестве охлаждающей среды. Во время нормальной работы транспортного средства хладагент имеет температуру в диапазоне от 70 до 100°С. Таким образом, возвращаемые отработавшие газы могут подвергаться первому этапу охлаждения до температуры, близкой к температуре хладагента. После этого отработавшие газы направляются во второй охладитель 14b рециркуляции отработавших газов. Второй охладитель 14b отработавших газов охлаждается хладагентом из второй охлаждающей системы. При правильно выбранных размерах второго охладителя 14b рециркуляции отработавших газов возвращаемые отработавшие газы можно охлаждать до температуры, близкой к температуре окружения. Таким образом, отработавшие газы в возвратном трубопроводе могут подвергаться охлаждению по существу до той же температуры, что и сжатый воздух в третьем охладителе 9а подаваемого воздуха.

Таким образом, сжатый воздух подвергается трем этапам охлаждения. Охлаждение воздуха между сжатием в компрессорах 6а, 6b приводит к тому, что воздух имеет относительно низкий удельный объем, когда он подвергается второму этапу сжатия с помощью компрессора 6b. Поэтому относительно большое количество воздуха можно подвергать второму этапу сжатия с помощью компрессора 6b. После этого сжатый воздух охлаждается во втором охладителе 9b подаваемого воздуха и в третьем охладителе 9с подаваемого воздуха до температуры, по существу соответствующей температуре окружения. Таким образом, как отработавшие газы, так и сжатый воздух имеют температуру, по существу соответствующую окружающей температуре, когда они смешиваются. Таким образом, по существу оптимальное количество возвращаемых отработавших газов и по существу оптимальное количество воздуха можно направлять с высоким давлением в двигатель внутреннего сгорания. Таким образом обеспечивается возможность сгорания в двигателе внутреннего сгорания с высокой эффективностью и оптимальным уменьшением оксидов азота в отработавших газах.

Хладагент во второй охлаждающей системе используется также для других целей охлаждения. Трубопровод 26е направляет хладагент по существу с температурой окружения из второй охлаждающей системы в охладитель 35 масла, в котором он охлаждает масло коробки передач. Трубопровод 26g направляет хладагент по существу с температурой окружения в конденсатор 39, в котором он охлаждает хладагент в системе кондиционирования воздуха, и трубопровод 26h направляет хладагент по существу с температурой окружения в радиатор 40 для охлаждения электрических блоков транспортного средства 1. После использования хладагента второй охлаждающей системы для охлаждения соответствующих компонентов он соединяется в трубопроводе 26b. Трубопровод 26b направляет теплый хладагент в радиаторные элементы 24, 26 для нового охлаждения.

Во время нормальной работы управляющий блок 31 предназначен для удерживания первого трехходового клапана 32 и второго трехходового клапана 34 в таком положении, что не происходит обмена хладагентом между первой охлаждающей системой и второй охлаждающей системой. Однако эффективное охлаждение сжатого воздуха и возвращаемых отработавших газов может приводить к образованию льда в охладителях 9с, 14b. Если управляющий блок получает информацию, указывающую на опасность образования льда или на то, что лед образовался внутри любого из охладителей 9с, 14b, то второй управляющий блок 31 останавливает работу насоса 27. Второй управляющий блок 31 переводит первый трехходовой клапан 32 в такое положение, что теплый хладагент из охлаждающей системы двигателя внутреннего сгорания направляется во вторую охлаждающую систему через первый соединительный трубопровод 30. Во втором положении первый трехходовой клапан 32 направляет теплый хладагент в противоположном к нормальному направлению потока направлении во вторую охлаждающую систему. Таким образом, теплый хладагент из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания протекает в обратном направлении через третий охладитель 9 с подаваемого воздуха и второй охладитель 14b рециркуляции отработавших газов. Теплый хладагент быстро растапливает любой лед, образовавшийся внутри охладителя 9с подаваемого воздуха и/или второго охладителя 14b рециркуляции отработавших газов. После заданного времени или при получении информации, которая указывает, что лед расплавлен в охладителе 9с подаваемого воздуха и/или втором охладителе 14b рециркуляции отработавших газов, второй управляющий блок 31 возвращает трехходовые клапаны 32, 34 в их соответствующие первые положения. Таким образом, любое образование льда в охладителе 9 с подаваемого воздуха и/или втором охладителе 14b рециркуляции отработавших газов устраняется просто и эффективно.

Транспортное средство 1 в данном случае оборудовано замедлителем с охлаждаемым маслом. Масло замедлителя охлаждается в элементе 28 охлаждения масла с помощью хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Тормозная способность замедлителя обычно ограничена способностью охлаждающей системы рассеивать тепловую энергию, которая создается при приведении в действие замедлителя. Второй управляющий блок 31 выполнен с возможностью приема информации о приведении в действие замедлителя. Когда это происходит, второй управляющий блок 31 выключает насос 27 во второй охлаждающей системе. Второй управляющий блок 31 переводит также трехходовые клапаны 32, 34 в третье положение. После этого первый трехходовой клапан 32 направляет теплый хладагент из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания во вторую охлаждающую систему через первый соединительный трубопровод 30. В этом случае первый трехходовой клапан 32 направляет теплый хладагент так, что он циркулирует в нормальном направлении потока во второй охлаждающей системе. Теплый хладагент направляется из первого трехходового клапана 32 в радиаторные элементы 24 и 36, в которых он охлаждается с помощью воздуха с температурой окружения. Здесь хладагент подвергается эффективному охлаждению, прежде чем он направляется ко второму трехходовому клапану 34 через трубопровод 26i. Второй трехходовой клапан 34, который был также переведен в третье положение, направляет хладагент обратно в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания через первый соединительный трубопровод 30. Таким образом, во время приведения в действие замедлителя хладагент, который охлаждал масло в охладителе 28 масла, направляется частично в радиатор 20 двигателя внутреннего сгорания и частично в радиаторный элемент 24 второй охлаждающей системы. Это означает, что хладагент подвергается значительно улучшенному охлаждению, когда приводится в действие замедлитель. В результате замедлитель можно приводить в действие на значительно более длительное время перед достижением хладагентом максимально допустимой температуры.

На фиг.2 показан альтернативный вариант выполнения, в котором дополнительный радиаторный элемент 36 находится в другом месте во второй охлаждающей системе. Однако здесь снова хладагент охлаждается в радиаторном элементе 36 с помощью воздуха с температурой окружения. Предусмотрен вентилятор 37 радиатора для создания потока окружающего воздуха через радиатор 36. Охлаждающий вентилятор 37 приводится в действие с помощью электродвигателя 38. В этом случае трубопроводы 26с, 26d, 26e, 26f направляют хладагент из трубопровода 26а к соответствующим охладителям 9а, 9с, 14b, 35. Хладагент охлаждается в данном случае в радиаторном элементе 24 до достаточно низкой температуры, чтобы обеспечивать желаемое охлаждение в соединенных охладителях 9а, 9с, 14b, 35. Таким образом, хладагент подвергается в дополнительном радиаторном элементе 36 дополнительному этапу охлаждения до еще более низкой температуры. Трубопроводы 26g, 26h направляют хладагент из трубопровода 26i в охладители 39, 40. Таким образом, в охладителях 39, 40 обеспечивается охлаждение с помощью хладагента, имеющего особенно низкую температуру. После этого хладагент из всех охладителей 9а, 9с, 14b, 35, 39, 40 направляется в трубопровод 26b для охлаждения снова в радиаторном элементе 24.

Изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанным вариантом выполнения, приведенным со ссылкой на чертежи, и может свободно изменяться в рамках объема формулы изобретения.

Изобретение относится к системе для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом. Система содержит, по меньшей мере, один компрессор (6а, 6b), предназначенный для сжатия воздуха, первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, вторую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе, и, по меньшей мере, один охладитель (9а, 9с) подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии (8) и предназначенный для охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Вторая охлаждающая система содержит первый радиаторный элемент (24) и второй радиаторный элемент (36), расположенный последовательно с первым радиаторным элементом (24) во второй охлаждающей системе, так что, по меньшей мере, часть хладагента, который циркулирует во второй охлаждающей системе, подвергается двум этапам понижения температуры во время единственного круга циркуляции во второй охлаждающей системе. Изобретение обеспечивает понижение температуры отработавших газов до температуры циркулирующего воздуха. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащая: впускную линию, выполненную с возможностью направления воздуха с давлением выше атмосферного в двигатель внутреннего сгорания; по меньшей мере, один компрессор, выполненный с возможностью сжатия воздуха во впускной линии; возвратный трубопровод, соединяющий выхлопную трубу с впускной линией, с целью обеспечения возможности рециркуляции отработавших газов через возвратный трубопровод из выхлопной трубы во впускную линию; первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который предназначен для охлаждения сжатого воздуха во впускной линии в охладителе подаваемого воздуха и возвращаемых отработавших газов в возвратном трубопроводе в охладителе рециркуляции отработавших газов; вторую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит первый радиаторный элемент и второй радиаторный элемент, расположенный последовательно с первым радиаторным элементом во второй охлаждающей системе, так что, по меньшей мере, часть хладагента, который циркулирует во второй охлаждающей системе, подвергается двум этапам понижения температуры во время единственного круга циркуляции во второй охлаждающей системе, при этом хладагент во второй охлаждающей системе предназначен для охлаждения сжатого воздуха во впускной линии в, по меньшей мере, одном дополнительном охладителе подаваемого воздуха и возвращаемых отработавших газов в возвратном трубопроводе в дополнительном охладителе рециркуляции отработавших газов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что хладагент во второй охлаждающей системе подлежит охлаждению в первом радиаторном элементе с помощью воздуха.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что хладагент во второй охлаждающей системе подлежит охлаждению во втором радиаторном элементе с помощью воздуха с температурой окружающей среды.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит первый трубопровод с хладагентом, который был подвергнут первому этапу охлаждения с помощью первого радиаторного элемента, и второй трубопровод с хладагентом, который был подвергнут второму этапу охлаждения с помощью второго радиаторного элемента.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит трубопровод, который направляет хладагент после использования обратно в первый радиаторный элемент.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит трубопровод, предназначенный для направления хладагента к одному дополнительному охладителю подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента к другому дополнительному охладителю подаваемого воздуха, при этом трубопроводы расположены параллельно, так что они направляют хладагент, по существу, с одинаковой температурой к соответствующим охладителям подаваемого воздуха.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит, по меньшей мере, один трубопровод, предназначенный для направления хладагента в дополнительный охладитель подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента в охладитель с целью охлаждения какой-либо другой среды, отличной от воздуха.

8. Система по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что первая охлаждающая система выполнена с возможностью охлаждения двигателя внутреннего сгорания.