ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ПРИВОДИМОГО В ДВИЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ Российский патент 2014 года по МПК F01P3/20 F01P7/14 F02B29/04 F02G5/04 

Область техники, к которой относится изобретение и уровень техники

Настоящее изобретение относится к охлаждающему устройству для транспортного средства, которое приводится в движение двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Улучшение производительности двигателей внутреннего сгорания и требование постоянно снижающегося уровня выбросов в отработавших газах привели в результате к постоянному росту требований по охлаждению в транспортных средствах. Воздух, который направляется к двигателю внутреннего сгорания, сжимается до высокого давления, перед тем как он направляется к двигателю. Сжатие воздуха вызывает рост его температуры, которая связана со степенью сжатия. Чтобы уменьшать объем сжатого воздуха, он охлаждается в одном или более охладителях воздуха турбонаддува, прежде чем он направляется к двигателю. Технология, называемая EGR (рециркуляция отработавшего газа), является известным способом направления обратно части отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Добавление отработавших газов к воздуху приводит к более низкой температуре в камере сгорания, что дает в результате, помимо прочего, уменьшенное содержание окислов азота NO_x в отработавших газах. Отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания могут иметь высокую температуру. Чтобы уменьшать объем рециркулирующих отработавших газов, они охлаждаются в одном или более EGR-охладителях перед смешиванием с воздухом и направлением к двигателю. Эффективное охлаждение сжатого воздуха и рециркулирующих отработавших газов обеспечивает направление большего объема воздуха и отработавших газов к двигателю. Производительность двигателя внутреннего сгорания увеличивается с объемом подаваемого воздуха и рециркулирующих отработавших газов.

US 2009/0211253 относится к устройству регенерации энергии, посредством которой циркулирующий агент поглощает тепловую энергию от множества теплообменников в форме, среди прочего, охладителя воздуха турбонаддува и EGR-охладителя. Агент нагревается посредством поглощаемой тепловой энергии до температуры, при которой он испаряется. Испарившийся агент имеет не только повышенную температуру, но также повышенное давление. Агент затем направляется через турбину. Часть поглощенной тепловой энергии преобразуется в турбине в механическую энергию. Агент направляется после этого к конденсатору, в котором охлаждается посредством потока охлаждающего воздуха до температуры, при которой он конденсируется. Получающийся в результате жидкий агент циркулирует от конденсатора обратно к упомянутым охладителям для того, чтобы опять поглощать тепловую энергию, так что он снова испаряется.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является уменьшение расхода топлива транспортного средства, которое приводится в движение двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом.

Эта задача достигается посредством охлаждающего устройства типа, упомянутого во вступлении, которое характеризуется признаками, указанными в отличительной части пункта 1 формулы. Объем воздуха, направленного в двигатель внутреннего сгорания, взаимосвязан с производительностью двигателя и расходом топлива. В этом случае используется охлаждающее устройство, которое содержит три контура охлаждения с хладагентом при различных температурах. Третий контур охлаждения, который имеет хладагент с наименьшей температурой, может здесь быть использован, чтобы охлаждать сжатый воздух в охладителе воздуха турбонаддува. Сжатый воздух может, таким образом, быть охлажден до очень низкой температуры, прежде чем он направляется к двигателю внутреннего сгорания. Такое охлаждение обеспечивает направление большого объема воздуха к двигателю внутреннего сгорания, давая в результате низкий расход топлива. Чтобы дополнительно уменьшать свой расход топлива, транспортное средство имеет систему регенерации энергии, содержащую преобразующийся по фазе агент, который поглощает тепловую энергию от соответствующих источников тепла, близких к двигателю внутреннего сгорания. Обычно эта тепловая энергия не используется, а высвобождается в окружающую среду. Агент, которым может быть вода, имеет такую характеристику, что он испаряется при более низкой температуре, чем температура, по меньшей мере, одного из упомянутых источников тепла. Испарившийся агент, таким образом, получает повышенное давление и повышенную температуру. Испарившийся агент направляется к турбине, которая преобразует часть тепловой энергии агента в механическую энергию. Агент после этого охлаждается в конденсаторе до температуры, при которой он возвращается в жидкую форму. В этом случае хладагент в третьем контуре охлаждения может быть использован, чтобы охлаждать агент в конденсаторе. Агент может, таким образом, быть охлажден до температуры, близкой к температуре хладагента в третьем контуре охлаждения. Чем ниже температура, до которой агент охлаждается в конденсаторе, тем больше тепловой энергии система регенерации энергии может поглощать от упомянутых источников тепла и преобразовывать в механическую энергию. В случаях, когда сжатый воздух или агент подвергается нескольким этапам охлаждения, предпочтительно использовать хладагент в третьем контуре охлаждения, чтобы подвергать сжатый воздух и/или агент конечному этапу охлаждения. В случаях, когда хладагент в третьем контуре охлаждения не используется, чтобы охлаждать как сжатый воздух, так и упомянутый агент, хладагент во втором контуре охлаждения может быть использован, чтобы охлаждать воздух или агент, который не охлаждается хладагентом в третьем контуре охлаждения.

Согласно предпочтительному варианту осуществления первый охладитель, второй охладитель и третий охладитель расположены в области транспортного средства, в которой, по существу, общий поток охлаждающего воздуха проходит через них, и они расположены таким образом, что второй охладитель расположен выше по потоку, чем первый охладитель, а третий охладитель расположен выше по потоку, чем второй охладитель, относительно предполагаемого направления потока воздуха через охладители. Воздух, направляемый через охладители, таким образом, получает постепенно увеличивающуюся температуру, поскольку он охлаждает хладагенты в соответствующих охладителях. Поскольку температура охлаждающего воздуха является наименьшей, когда он достигает третьего охладителя, хладагент в третьем охладителе будет охлажден до наименьшей температуры. Поскольку воздух, достигающий второго охладителя, имеет более низкую температуру, чем воздух, достигающий первого охладителя, хладагент во втором охладителе достигает более низкой температуры, чем хладагент в первом охладителе. Третий охладитель предпочтительно расположен таким образом в транспортном средстве, что через него протекает воздух при температуре окружающей среды. Хладагент в третьем охладителе может, таким образом, быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Следовательно, сжатый воздух и/или преобразуемый по фазе агент могут также быть охлаждены посредством хладагента в третьем охладителе до температуры, близкой к температуре окружающей среды.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения образуют часть общей системы охлаждения. В этом случае насос для хладагента может осуществлять циркуляцию одного и того же хладагента через все три контура. Конфигурация этой общей системы охлаждения может предпочтительно быть такой, что хладагент в третьем контуре охлаждения подвергается трем этапам охлаждения, прежде чем он используется для охлаждения сжатого воздуха и/или агента. В этом случае, хладагент сначала охлаждается в первом охладителе, после этого во втором охладителе и, наконец, в третьем охладителе. Хладагент в третьем контуре охлаждения может, таким образом, достигать эффективного охлаждения до низкой температуры. В качестве альтернативы, первый контур охлаждения может образовывать отдельную систему охлаждения, а второй контур охлаждения и третий контур охлаждения могут совместно образовывать другую систему охлаждения. В этом случае насос для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента в первом контуре охлаждения. Другой насос для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента в системе охлаждения, которая содержит второй контур охлаждения и третий контур охлаждения. Согласно дополнительной альтернативе первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения образуют три отдельные системы охлаждения. В этом случае насос для хладагента требуется в каждой из трех отдельных систем охлаждения.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения система регенерации энергии содержит два конденсатора, и хладагент во втором контуре охлаждения используется, чтобы охлаждать агент в первом конденсаторе, а хладагент в третьем контуре охлаждения используется, чтобы охлаждать агент во втором конденсаторе, который находится ниже по потоку, чем первый конденсатор. Охлаждение агента важно для достижения хорошего поглощения тепловой энергии в системе регенерации тепла. Поэтому может быть необходимым подвергать агент двум этапам охлаждения в двух отдельных конденсаторах. В этом случае предпочтительно использовать хладагент во втором контуре охлаждения, чтобы подвергать агент первому этапу охлаждения, и хладагент в третьем контуре охлаждения, чтобы подвергать агент второму этапу охлаждения. Поглощающая энергию система содержит предпочтительно по меньшей мере один теплообменник, в котором агент предназначен для того, чтобы поглощать тепловую энергию от источника тепла в форме теплого хладагента, сжатого воздуха, отработавших газов в выпускном трубопроводе или рециркулирующих отработавших газов. Все из этих источников тепла содержат избыточное тепло, которое может быть использовано в системе регенерации энергии. Хладагент, сжатый воздух и рециркулирующие отработавшие газы обычно охлаждаются, по меньшей мере, в одном охладителе до более низкой своей температуры, в таком случае теплообменник может заменять или дополнять такой обычный охладитель.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения транспортное средство содержит обратный трубопровод для рециркуляции отработавших газов, и рециркулирующие отработавшие газы охлаждаются в EGR-охладителе посредством хладагента из третьего контура охлаждения или посредством агента, после того как он был охлажден хладагентом из третьего контура охлаждения, или посредством агента, после того как он был охлажден хладагентом в третьем контуре охлаждения в конденсаторе. В случаях, когда отработавшие газы добавляются к сжатому воздуху, который направляется к двигателю внутреннего сгорания, предпочтительно охлаждать рециркулирующие отработавшие газы до той же низкой температуры, что и сжатый воздух. Поэтому подходящим является использование хладагента в третьем контуре охлаждения для этой цели. В качестве альтернативы, агент может быть использован для аналогичного результата, после того как он охлажден хладагентом в третьем контуре охлаждения. Первый контур охлаждения содержит предпочтительно хладагент, который используется для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Рабочая температура этого хладагента должна быть обычно около 70-90°C, чтобы охлаждать двигатель внутреннего сгорания до надлежащей температуры. Хладагент в первом контуре охлаждения, втором контуре охлаждения и третьем контуре охлаждения может, конечно, использоваться, чтобы удовлетворять другим требованиям по охлаждению в транспортном средстве. Поскольку хладагент будет находиться при различных температурах в трех контурах охлаждения, хладагент, который имеет наиболее подходящую температуру, может быть использован в каждом случае.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом согласно первому варианту осуществления изобретения, и

Фиг. 2 представляет собой охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом согласно второму варианту осуществления изобретения, и

Фиг. 3 представляет собой охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фиг. 1 изображает двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом, выполненный с возможностью приведения в движение схематично изображенного транспортного средства 1, которое может быть транспортным средством 1 повышенной грузоподъемности. Двигатель 2 внутреннего сгорания здесь представлен в качестве примера как дизельный двигатель 2. Отработавшие газы из цилиндров дизельного двигателя 2 направляются в выхлопной трубопровод 4 через выпускной коллектор 3. Дизельный двигатель 2 снабжен первым блоком турбонаддува, который содержит турбину 5 и компрессор 6. Отработавшие газы в выхлопном трубопроводе 4 расширяются через турбину 5, которая, таким образом, снабжается приводной мощностью, которая передается через соединение компрессору 6. Устройство содержит впускной трубопровод 8, приспособленный так, чтобы направлять воздух к двигателю 2 внутреннего сгорания. Компрессор 6 первого блока турбонаддува сжимает воздух, который всасывается во впускной трубопровод 8 через воздушный фильтр 7. Во впускном трубопроводе 8 воздух подвергается первому этапу охлаждения в первом охладителе 9 воздуха турбонаддува и второму этапу охлаждения во втором охладителе 10 воздуха турбонаддува.

Устройство содержит возвратный трубопровод 11 для рециркуляции отработавших газов из выпускного трубопровода 4. Возвратный трубопровод 11 протягивается между выпускным трубопроводом 4 и впускным трубопроводом 8. Возвратный трубопровод 11 содержит EGR-клапан 12, посредством которого поток отработавшего газа в возвратном трубопроводе 11 может быть перекрыт. EGR-клапан 12 может также использоваться, чтоб плавно управлять объемом отработавших газов, направляемых из выпускного трубопровода 4 во впускной трубопровод 8 через возвратный трубопровод 11. Блок 13 управления выполнен с возможностью управления EGR-клапаном 12 на основе информации о текущем рабочем состоянии дизельного двигателя 2. Возвратный трубопровод 11 содержит первый EGR-охладитель 14, чтобы подвергать рециркулирующие отработавшие газы первому этапу охлаждения, и второй EGR-охладитель 15, чтобы подвергать отработавшие газы второму этапу охлаждения. Сжатый воздух и рециркулирующие отработавшие газы смешиваются в части 16, прежде чем они направляются к соответствующим цилиндрам дизельного двигателя 2 через коллектор 17.

Транспортное средство 1 в этом случае снабжено охлаждающим устройством в форме трех контуров охлаждения, содержащих хладагент при различных температурах. Хладагент циркулирует в охлаждающем устройстве посредством насоса 18 для хладагента. Конфигурация первого контура охлаждения охлаждающего устройства соответствует, по существу, обычной системе охлаждения для охлаждения двигателя 2 внутреннего сгорания. Первый контур охлаждения содержит систему 21 трубопроводов, которая направляет хладагент через двигатель 2 внутреннего сгорания. После того как он охладил двигатель 2 внутреннего сгорания, хладагент направляется в дополнительный охладитель, который может быть охладителем 22 масла для замедлителя (ретардера). После того как он охладил масло в охладителе 22 масла, хладагент направляется к термостату 19. Термостат 19 направляет хладагент к двигателю 2 внутреннего сгорания в ситуациях, когда он не достиг необходимой рабочей температуры, или к первому охладителю 20 для охлаждения, когда он нуждается в охлаждении. Первый охладитель 20 расположен близко к передней части транспортного средства 1. Вентилятор 23 радиатора нагнетает поток охлаждающего воздуха через первый охладитель 20. После охлаждения в первом охладителе 20 хладагент направляется обратно к двигателю 2 внутреннего сгорания.

Второй контур охлаждения охлаждающего устройства содержит вторую систему 24 трубопроводов. Система 24 трубопроводов принимает часть хладагента из первой системы 21 трубопроводов в местоположении 25, находящемся непосредственно ниже по потоку от насоса 18 для хладагента. Хладагент подвергся первому этапу охлаждения в первом охладителе 20, когда он достигает местоположения 25. Хладагент во втором контуре охлаждения направляется в системе 24 трубопроводов ко второму охладителю 26, в котором он подвергается второму этапу охлаждения. Второй охладитель 26 расположен выше по потоку, чем первый охладитель 20, относительно направления потока охлаждающего воздуха через охладители 20, 26. Это означает, что хладагент во втором охладителе 26 охлаждается воздухом, который имеет более низкую температуру, чем воздух, который течет через первый охладитель 20. Хладагент во втором охладителе 26, таким образом, получает более низкую температуру, чем хладагент, который охлажден в первом охладителе 20. Второй контур охлаждения содержит в местоположении 27 соединение с третьим контуром охлаждения.

Третий контур охлаждения охлаждающего устройства содержит систему 28 трубопроводов, которая принимает часть хладагента из второго контура охлаждения в местоположении 27. Этот хладагент, следовательно, подвергся первому этапу охлаждения в первом охладителе 20 и второму этапу охлаждения во втором охладителе 26. Хладагент направляется в системе 28 трубопроводов к третьему охладителю 29, расположенному выше по потоку, чем второй охладитель 26 и первый охладитель 20, относительно направления потока воздуха через охладители 20, 26, 29. Это означает, что хладагент в третьем охладителе 29 подвергается третьему этапу охлаждения воздухом при более низкой температуре, чем воздух, который течет через второй охладитель 26. Хладагент, покидающий третий охладитель 29, следовательно, имеет более низкую температуру, чем хладагент, покидающий второй охладитель 26. Третий охладитель 29 расположен в местоположении в транспортном средстве 1, где он находится в соприкосновении с воздухом при температуре окружающей среды. Хладагент в третьем охладителе 29 может, следовательно, быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Хладагент в третьем контуре охлаждения направляется обратно во второй контур охлаждения в местоположении 30. Хладагент из второго контура охлаждения после этого направляется обратно в первый контур охлаждения в местоположении 31.

Двигатель 2 внутреннего сгорания снабжен системой регенерации энергии. Система регенерации энергии содержит контур 32 трубопровода с циркулирующим агентом, который имеет подходящую температуру испарения. Агентом предпочтительно является вода. Агент циркулирует в контуре 32 посредством насоса 33. Агент направляется в жидкой форме посредством насоса 33 к первому теплообменнику 34. Агент нагревается в первом теплообменнике 34 посредством хладагента в первом контуре охлаждения. Хладагент может здесь иметь температуру приблизительно до около 100°C. Агент после этого направляется ко второму теплообменнику, который здесь принимает форму первого охладителя 9 воздуха турбонаддува. Сжатый воздух может иметь температуру приблизительно до около 200°C. Агент может полностью или частично испаряться в охладителе 9 воздуха турбонаддува, когда он нагревается посредством сжатого воздуха. Агент затем направляется к третьему теплообменнику 35, в котором он нагревается посредством отработавших газов в выпускном трубопроводе 4. Отработавшие газы, которые здесь расширяются через турбину 5, могут иметь температуру приблизительно до около 350°C. Агент, который теперь находится в полностью испарившемся состоянии, нагревается окончательно в четвертом теплообменнике в форме первого EGR-охладителя 14. Рециркулирующие отработавшие газы могут иметь температуру приблизительно до около 650°C. Агент подвергается в первом EGR-охладителе 14 четвертому этапу нагревания до относительно высокой температуры и относительно высокого давления.

Контур 32 трубопровода содержит ниже по потоку от четвертого теплообменника 14 клапан 36, который может направлять агент к турбине 37 или к обводному трубопроводу 38. Испарившийся агент обычно направляется к турбине 37, в которой он расширяется. Турбина 37, таким образом, получает вращательное движение, которое передается через механическую трансмиссию 39 маховому колесу 40 на выходном валу 41 из коробки 42 передач, который соединен с двигателем 2 внутреннего сгорания. Выходной вал 41, таким образом, получает дополнительную движущую энергию, чтобы приводить в движение транспортное средство 1. Механическая трансмиссия 39 может содержать подходящее число передающих движение элементов в виде цилиндрических зубчатых передач или т.п., так что движение от турбины 37 подвергается соответствующему понижению передачи, прежде чем оно передается маховому колесу 40. Обводной трубопровод 38 имеет первый конец, соединенный с контуром 32 трубопровода в месте выше по потоку от турбины 37, и второй конец, соединенный с контуром 32 трубопровода в месте ниже по потоку от турбины 37 относительно направления потока агента в контуре 32 трубопровода. Клапан 36 может, таким образом, быть расположен в первом положении, тем самым он направляет испарившийся агент к турбине 37, и во втором положении, тем самым он направляет агент через обводной трубопровод 38 и, следовательно, мимо турбины 37. Агент может быть направлен через обводной трубопровод 38 в ситуациях, например, когда агент не полностью испарился, или когда транспортное средство не требует какой-либо дополнительной движущей силы.

После того как испарившийся агент прошел через турбину 37 или обводной трубопровод 38, он направляется к конденсатору 43. Агент охлаждается в конденсаторе 43 посредством хладагента во втором контуре охлаждения до температуры, при которой он конденсируется. Хладагент во втором контуре охлаждения, таким образом, будет находиться при более низкой температуре, чем хладагент в первом контуре охлаждения. Агент, следовательно, охлаждается в конденсаторе 43 до относительно низкой температуры, прежде чем он снова используется, чтобы поглощать тепловую энергию в теплообменниках 34, 9, 35, 14. Упомянутый контур 32 трубопровода позволяет тепловой энергии от хладагента в первом контуре охлаждения, воздуха турбонаддува, отработавших газов в выхлопном трубопроводе и рециркуляции отработавших газов использоваться и преобразовываться в механическую энергию, чтобы приводить в движение транспортное средство 1. Двигатель 2 внутреннего сгорания, таким образом, получает больше мощности и эффективности без подачи дополнительного топлива. Охлаждающее действие агента в контуре 32 трубопровода на воздух турбонаддува во втором охладителе 9, рециркулирующие отработавшие газы в EGR-охладителе 14 и хладагент в теплообменнике 34 снижают нагрузку на обычные охладители 10, 15, 20 в их задаче охлаждения этих агентов. Размеры обычных охладителей 10, 15, 20 могут поэтому быть сделаны меньшими.

Во время работы дизельного двигателя 2 отработавшие газы текут через выхлопной трубопровод 4. Отработавшие газы приводят в действие турбины 5 блока турбонаддува. Турбины 5, таким образом, снабжаются приводной мощностью, которая приводит в действие компрессор 6 блока турбонаддува. Компрессор 6 всасывает и сжимает окружающий воздух во впускном трубопроводе 8. Сжатие воздуха повышает его давление и температуру. Сжатый воздух подвергается первому этапу охлаждения в первом охладителе 9 воздуха турбонаддува посредством агента, циркулирующего в контуре 32 трубопровода, и второму этапу охлаждения во втором охладителе 10 воздуха турбонаддува посредством хладагента, циркулирующего в третьем контуре охлаждения. Хладагент в третьем контуре охлаждения имеет, после охлаждения в третьем охладителе 29, температуру, по существу, соответствующую температуре окружающей среды. Это означает, что сжатый воздух может аналогично быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды, во втором охладителе 10 воздуха турбонаддува.

В большинстве рабочих состояний дизельного двигателя 2 блок 13 управления удерживает EGR-клапан 12 открытым, так что часть отработавших газов в выпускном трубопроводе 4 направляется в возвратный трубопровод 11. Рециркулирующие отработавшие газы подвергаются в первом EGR-охладителе 14 первому этапу охлаждения посредством агента, циркулирующего в контуре 32 трубопровода. Рециркулирующие отработавшие газы после этого направляются во второй EGR-охладитель 15, в котором они охлаждаются посредством хладагента из третьего контура охлаждения. С помощью имеющего подходящие размеры второго EGR-охладителя 15 рециркулирующие отработавшие газы могут быть охлаждены до температуры, близкой к температуре окружающей среды.

Отработавшие газы в возвратном трубопроводе 11 могут, следовательно, подвергаться охлаждению, по существу, до такой низкой температуры, что и сжатый воздух, прежде чем они смешиваются.

Это означает, что, по существу, оптимальный объем сжатого воздуха и рециркулирующих отработавших газов может быть направлен в двигатель 2 внутреннего сгорания при высоком давлении, предоставляя в результате возможность сгорания в двигателе 2 с высокой производительностью и оптимальным уменьшением окислов азота в отработавших газах.

Вариант осуществления на фиг. 1, таким образом, использует первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения, которые формируют часть общей системы охлаждения с общим хладагентом. Хладагент циркулирует в общей системе охлаждения посредством насоса 18 для хладагента. Хладагент может подвергаться в общей системе охлаждения одному, двум или трем этапам охлаждения, прежде чем он используется для охлаждения. Хладагент в первом контуре охлаждения охлаждается в первом охладителе 20, прежде чем он используется, чтобы охлаждать двигатель 2 внутреннего сгорания и масло в охладителе 22 масла. Хладагент, принятый во втором контуре охлаждения, уже подвергнут первому этапу охлаждения в первом охладителе 20. Хладагент затем подвергается второму этапу охлаждения во втором охладителе 26, прежде чем он используется, чтобы охлаждать циркулирующий агент в конденсаторе 43. Хладагент, принятый в третьем контуре охлаждения, уже подвергся этапам охлаждения в первом охладителе 20 и втором охладителе 26. Хладагент после этого подвергается третьему этапу охлаждения в третьем охладителе 29 посредством воздуха при температуре окружающей среды, прежде чем он используется, чтобы охлаждать сжатый воздух во втором охладителе 10 воздуха турбонаддува и рециркулирующие отработавшие газы во втором EGR-охладителе 15.

Фиг. 2 изображает альтернативный вариант осуществления охлаждающего устройства. В этом случае первый контур охлаждения образует отдельную систему охлаждения. Эта отдельная система охлаждения соответствует, по существу, обычной системе охлаждения для охлаждения двигателя 2 внутреннего сгорания. Хладагент циркулирует в первом контуре охлаждения посредством насоса 18 для хладагента. Хладагент в системе охлаждения охлаждает не только двигатель внутреннего сгорания, но также масло в охладителе 22 масла. Хладагент в первом контуре охлаждения охлаждается в теплообменнике 34 посредством циркулирующего агента и в первом охладителе 20. Второй контур охлаждения и третий контур охлаждения здесь образуют объединенную систему охлаждения с циркулирующим хладагентом. Насос 44 для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента в объединенной системе охлаждения. После того как хладагент охладился во втором охладителе 26, он направляется во второй системе 24 трубопроводов к первому конденсатору 43, в котором он подвергает первому этапу охлаждения агент, циркулирующий в поглощающей энергию системе. Хладагент после этого направляется обратно ко второму охладителю 26 для возобновленного охлаждения.

Третий контур охлаждения содержит систему 28 трубопроводов, которая принимает часть хладагента из второго охладителя в местоположении 27. Хладагент, принятый в этом местоположении, следовательно, уже охлажден во втором охладителе 26. Хладагент направляется в системе 28 трубопроводов к третьему охладителю 29, который расположен выше по потоку от второго охладителя 26 относительно направления потока воздуха через охладители 26, 29. Это означает, что хладагент охлаждается в третьем охладителе 29 воздухом, который имеет более низкую температуру, чем воздух, который течет через второй охладитель 26. Хладагент, покидающий третий охладитель 29, таким образом, имеет более низкую температуру, чем хладагент, покидающий второй охладитель 26. Хладагент в третьем контуре охлаждения направляется ко второму конденсатору 45, в котором он подвергает второму этапу охлаждения агент, циркулирующий в системе поглощения энергии. Хладагент после этого направляется обратно в систему 24 трубопроводов второго контура охлаждения в местоположении 47 и второй охладитель 26 для того, чтобы охлаждаться.

Агент в системе регенерации энергии подвергается в этом случае первому этапу охлаждения в первом конденсаторе 43 посредством хладагента во втором контуре охлаждения и второму этапу охлаждения во втором конденсаторе 45 посредством хладагента в третьем контуре охлаждения. Циркулирующий агент может, таким образом, быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Такое эффективное охлаждение агента, циркулирующего в системе регенерации энергии, позволяет ей поглощать относительно большое количество тепловой энергии, которое может быть регенерировано в турбине 37. В этом случае агент в системе регенерации энергии используется, чтобы охлаждать рециркулирующие отработавшие газы во втором EGR-охладителе 15.

Фиг. 3 изображает дополнительный альтернативный вариант осуществления охлаждающего устройства. В этом случае первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения образуют отдельные системы охлаждения. Насос 18 для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента в первом контуре охлаждения. Этот контур охлаждения соответствует полностью контуру охлаждения на фиг. 2. Насос 44 для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента во втором контуре охлаждения. Хладагент во втором контуре охлаждения охлаждает сжатый воздух во втором EGR-охладителе 10 и агент в первом конденсаторе 43. Хладагент после этого охлаждается во втором охладителе 26. Насос 46 для хладагента осуществляет циркуляцию хладагента в третьем контуре охлаждения. Хладагент в третьем контуре охлаждения охлаждает сжатый воздух во втором EGR-охладителе 10 и агент во втором конденсаторе 45. Хладагент после этого охлаждается в третьем охладителе 29.

Изобретение никоим образом не ограничено вариантом осуществления, на который ссылаются чертежи, а может быть изменено свободно в рамках формулы изобретения.

Изобретение может быть использовано в охлаждающих устройствах транспортных средств, приводимых двигателем внутреннего сгорания. Охлаждающее устройство для транспортного средства, которое приводится в движение двигателем (2) внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержит впускной трубопровод (8), направляющий сжатый воздух к двигателю (2) внутреннего сгорания, первый охладитель (9) воздуха турбонаддува и второй охладитель (10) воздуха турбонаддува для охлаждения сжатого воздуха, перед тем как он направляется в двигатель внутреннего сгорания, и систему регенерации энергии, содержащую контур (32) трубопровода с циркулирующим агентом, по меньшей мере один теплообменник (9, 14, 15, 34, 35), в котором циркулирующий агент должен поглощать тепло, так что он испаряется, турбину (37), в которой испарившийся агент должен расширяться, и по меньшей мере один конденсатор (43), в котором агент должен охлаждаться до температуры, при которой он конденсируется. Охлаждающее устройство содержит первый контур охлаждения с первым охладителем (20), выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента, и второй контур охлаждения со вторым охладителем (26), выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента до более низкой температуры, чем температура, до которой хладагент охлажден в первом охладителе. Охлаждающее устройство содержит третий контур охлаждения с третьим охладителем (29), выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента до более низкой температуры, чем температура, до которой хладагент охлажден во втором охладителе (26). Хладагент, охлажденный в третьем контуре охлаждения, используется для охлаждения сжатого воздуха во втором охладителе (10) воздуха турбонаддува и агента в конденсаторе. Поглощающая тепло система выполнена с возможностью поглощения тепловой энергии из сжатого воздуха в первом охладителе (9) воздуха турбонаддува. Технический результат заключается в уменьшении расхода топлива. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Охлаждающее устройство для транспортного средства, которое приводится в движение двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом и которое содержит впускной трубопровод, направляющий сжатый воздух к двигателю внутреннего сгорания, первый охладитель воздуха турбонаддува и второй охладитель воздуха турбонаддува для охлаждения сжатого воздуха, перед тем как он направляется в двигатель внутреннего сгорания, и систему регенерации энергии, содержащую контур трубопровода с циркулирующим агентом, по меньшей мере один теплообменник, в котором циркулирующий агент должен поглощать тепло, так что он испаряется, турбину, в которой испарившийся агент должен расширяться, и по меньшей мере один конденсатор, в котором агент должен охлаждаться до температуры, при которой он конденсируется, причем охлаждающее устройство содержит первый контур охлаждения с первым охладителем, выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента, и второй контур охлаждения со вторым охладителем, выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента до более низкой температуры, чем температура, до которой хладагент охлажден в первом охладителе, отличающееся тем, что оно содержит третий контур охлаждения с третьим охладителем, выполненным с возможностью охлаждения циркулирующего хладагента до более низкой температуры, чем температура, до которой хладагент охлажден во втором охладителе, при этом хладагент, охлажденный в третьем контуре охлаждения, используется для охлаждения сжатого воздуха во втором охладителе воздуха турбонаддува и агента в конденсаторе, причем поглощающая тепло система выполнена с возможностью поглощения тепловой энергии из сжатого воздуха в первом охладителе воздуха турбонаддува.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый охладитель, второй охладитель и третий охладитель расположены в области транспортного средства, в которой по существу общий поток охлаждающего воздуха проходит через них, при этом охладители расположены так, что второй охладитель расположен выше по потоку, чем первый охладитель, а третий охладитель расположен выше по потоку, чем второй охладитель, относительно предполагаемого направления потока воздуха через охладители.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что третий охладитель расположен так, что через него протекает воздух при температуре окружающей среды.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения образуют общую систему охлаждения.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый контур охлаждения образует отдельную систему охлаждения, а второй контур охлаждения и третий контур охлаждения совместно образуют другую систему охлаждения.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый контур охлаждения, второй контур охлаждения и третий контур охлаждения образуют три отдельные системы охлаждения.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система регенерации энергии содержит два конденсатора, при этом хладагент во втором контуре охлаждения используется для охлаждения агента в первом конденсаторе, а хладагент в третьем контуре охлаждения используется для охлаждения агента во втором конденсаторе, который расположен ниже по потоку, чем первый конденсатор.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглощающая энергию система содержит по меньшей мере один теплообменник, в котором агент должен поглощать тепловую энергию от источника тепла в виде хладагента, отработавших газов в выпускном трубопроводе или рециркулирующих отработавших газов.

9. Устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что транспортное средство содержит возвратный трубопровод для рециркуляции отработавших газов, при этом рециркулирующие отработавшие газы охлаждаются в EGR-охладителе посредством хладагента из третьего контура охлаждения или посредством агента, после того как он был охлажден хладагентом в третьем контуре охлаждения в конденсаторе.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый контур охлаждения содержит хладагент, который используется для охлаждения двигателя внутреннего сгорания.