Система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом



Система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом
Система для двигателя внутреннего сгорания с наддувом

 


Владельцы патента RU 2449137:

СКАНИА СВ АБ (SE)

Изобретение относится к системе для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом. Система содержит первый компрессор (6а) для подвергания воздуха первому этапу сжатия, второй компрессор (6b) для подвергания воздуха второму этапу сжатия, первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом и вторую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе. Система содержит первый охладитель (9а) подаваемого воздуха, расположенный между первым компрессором (6а) и вторым компрессором (6b), и охлаждаемый с помощью хладагента из второй охлаждающей системы второй охладитель (9b) подаваемого воздуха, расположенный по потоку ниже второго компрессора (6b) и охлаждаемый с помощью хладагента из первой охлаждающей системы, и третий охладитель (9с) подаваемого воздуха, расположенный по потоку ниже второго охладителя (9b) подаваемого воздуха и охлаждаемый с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения сжатого воздуха. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Данное 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 (см., например, публикацию US 20080087238). 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 понижению температуры воздуха. Таким образом, воздух имеет меньший удельный объем, т.е. он 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 приема большего количества воздуха, подлежащего всасыванию, во второй компрессор и сжатию на втором этапе сжатия. Это означает, что можно сжимать большое количество воздуха до высокого давления. Важно также охлаждать сжатый воздух перед направлением его в двигатель внутреннего сгорания, так что большое количество сжатого воздуха можно подавать в двигатель внутреннего сгорания.

Задачей изобретения является создание системы для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, которая приводит к эффективному охлаждению сжатого воздуха, направляемому в двигатель внутреннего сгорания, когда воздух сжимается до очень высокого давления.

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; первый компрессор, выполненный с возможностью подвергания воздуха во впускной линии первому этапу сжатия; второй компрессор, выполненный с возможностью подвергания воздуха во впускной линии второму этапу сжатия; первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом и вторую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе. Система дополнительно содержит первый охладитель подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии между первым компрессором и вторым компрессором и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы; второй охладитель подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии по потоку ниже второго компрессора и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из первой охлаждающей системы; и третий охладитель подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии по потоку ниже второго охладителя подаваемого воздуха и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы. Таким образом, когда воздух сжимается, то он подвергается определенному нагреванию, которое связано со степенью сжатия. Это означает, что сжатый до высокого давления воздух подвергается очень сильному нагреванию. Поэтому воздух сжимают двумя этапами с промежуточным охлаждением.

Предпочтительно, первая охлаждающая система содержит первый радиатор, в котором хладагент охлаждается воздухом.

Предпочтительно, первая охлаждающая система содержит дополнительный радиатор, в котором хладагент охлаждается воздухом.

Предпочтительно, дополнительный радиатор и первый радиатор расположены параллельно в первой охлаждающей системе.

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

Предпочтительно, вторая охлаждающая система содержит радиаторный элемент, в котором хладагент охлаждается воздухом с температурой окружающей среды.

Предпочтительно, вторая охлаждающая система содержит трубопровод, выполненный с возможностью направления хладагента в первый охладитель подаваемого воздуха; и трубопровод, выполненный с возможностью направления хладагента в третий охладитель подаваемого воздуха; при этом трубопроводы расположены параллельно так, что они направляют хладагент по существу с одинаковой температурой в соответствующие охладители подаваемого воздуха.

Предпочтительно, вторая охлаждающая система содержит, по меньшей мере, один дополнительный параллельный трубопровод, который направляет хладагент в дополнительный радиатор.

Предпочтительно, система содержит возвратный трубопровод, соединяющий выхлопную трубу с впускной линией для обеспечения возможности рециркуляции через возвратный трубопровод отработавших газов из выхлопной трубы во впускную линию.

Предпочтительно, возвратный трубопровод содержит первый охладитель рециркуляции отработавших газов, выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из первой охлаждающей системы; и второй охладитель рециркуляции отработавших газов, выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы.

Как видно из вышеописанного, хладагент из второй охлаждающей системы используется для охлаждения воздуха, поступающего в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, между этапами сжатия. То, что хладагент во второй охлаждающей системе имеет более низкую температуру, чем хладагент в первой охлаждающей системе, позволяет охлаждать подаваемый воздух между этапами сжатия. Такое сжатие на двух этапах с промежуточным охлаждением приводит к значительному повышению эффективности сжатия, чем при выполнении одноэтапного сжатия. Промежуточное охлаждение приводит к тому, что воздух после второго этапа сжатия имеет значительно более низкую температуру, чем при обычном одноэтапном сжатии. Более низкая температура воздуха после сжатия означает, что компоненты для приема и направления сжатого воздуха не должны быть выполнены из относительно дорогих материалов с хорошими характеристиками стойкости к нагреванию. После сжатия воздуха он охлаждается с помощью первого хладагента, а затем - с помощью хладагента из второй системы охлаждения. Охлаждение сжатого воздуха сначала более теплым хладагентом в первой системе охлаждения исключает необходимость выполнения всего охлаждения подаваемого воздуха во второй системе охлаждения. Таким образом, нагрузка второй системы охлаждения уменьшается, так что температуру хладагента можно удерживать на низком уровне. Низкая температура хладагента во второй охлаждающей системе обеспечивает охлаждение подаваемого воздуха до низкой температуры перед направлением в двигатель внутреннего сгорания.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения первая охлаждающая система содержит первый радиатор, предназначенный для охлаждения хладагента воздухом. Такой радиатор может быть размещен в подходящем месте, например, в транспортном средстве, где охлаждающий воздух проходит через него. Первая охлаждающая система предпочтительно содержит дополнительный радиатор, предназначенный для охлаждения хладагента воздухом. В частности, в транспортных средствах нагрузка существующих охлаждающих систем может становиться очень большой. Поэтому во многих случаях предпочтительно предусматривать такой дополнительный охлаждаемый воздухом радиатор в подходящем месте в транспортном средстве. Дополнительный радиатор и первый радиатор предпочтительно расположены параллельно в первой охлаждающей системе. Таким образом, часть хладагента охлаждается в первом радиаторе, а остальной хладагент охлаждается в дополнительном радиаторе. После охлаждения хладагент из различных радиаторов можно сводить вместе и смешивать перед использованием хладагента снова для охлаждения. Первая охлаждающая система предпочтительно предназначена для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно использовать хладагент из существующей охлаждающей системы для подвергания сжатого воздуха первого этапа охлаждения после второго сжатия. Во время нормальной работы этот хладагент может надежно иметь температуру 80-100°С, однако это явно ниже температуры сжатого воздуха после второго этапа сжатия.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения вторая охлаждающая система содержит радиаторный элемент, предназначенный для охлаждения хладагента с помощью воздуха с окружающей температурой. Для достижения хладагентом низкой температуры во второй охлаждающей системе предпочтительно вызывать его охлаждение в радиаторном элементе, через который проходит воздух с окружающей температурой. Вторая охлаждающая система может содержать трубопровод, предназначенный для направления хладагента в первый охладитель подаваемого воздуха, и трубопровод, предназначенный для направления хладагента в третий охладитель подаваемого воздуха, при этом трубопроводы расположены параллельно, так что они могут проводить хладагент при по существу одинаковой температуре к соответствующим охладителям подаваемого воздуха. Такие параллельные трубопроводы обеспечивают возможность охлаждения сжатого воздуха с помощью хладагента с одинаковой низкой температурой. Таким образом, можно охлаждать воздух до оптимальной низкой температуры между этапами охлаждения и перед направлением его в двигатель внутреннего сгорания. Вторая охлаждающая система может содержать, по меньшей мере, один дополнительный параллельный трубопровод, который направляет хладагент к другому радиатору. В транспортном средстве, например, имеется большое количество компонентов и сред, которые предпочтительно охлаждать с помощью хладагента с низкой температурой, например, электрические блоки управления, охладители в системах кондиционирования воздуха и масло коробки передач.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения система содержит возвратный трубопровод, соединенный с выхлопной трубой, так что обеспечивается возможность рециркуляции отработавших газов из выхлопной трубы к впускной линии. 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 NOX 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 первый охладитель возвращаемых отработавших газов, предназначенный для охлаждения с помощью хладагента из первой охлаждающей системы, и второй 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.

Ниже 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 тяжелых транспортных средств. Дизельный двигатель 2 охлаждается с помощью первой охлаждающей системы с циркулирующим хладагентом. 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 первому этапу 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 Вентури 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 впускную линию 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 в первой охлаждающей системе. Хладагент в первой охлаждающей системе циркулирует с помощью насоса 18 хладагента. 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 22с. 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 радиаторный элемент 24, установленный 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. Таким образом, хладагент в радиаторном элементе 24 можно охлаждать до температуры, близкой к температуре окружения. Холодный хладагент из радиаторного элемента 24 циркулирует во второй охлаждающей системе в трубопроводном контуре 26 с помощью насоса 27. Трубопроводный контур 26 содержит первый трубопровод 26а, который направляет холодный хладагент из радиаторного элемента 24 в различные охладители для различных охлаждающих сред. Трубопроводный контур 26 содержит второй трубопровод 26b, который направляет холодный хладагент обратно в радиаторный элемент после его использования для охлаждения указанных сред.

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 первым трубопроводом 26а второй охлаждающей системы через второй трехходовой клапан 34. Второй трехходовой клапан 34 расположен в трубопроводе 26а в месте, где хладагент как раз охлаждался в радиаторе 24. Первый трубопровод 26а разветвляется на несколько параллельных трубопроводов 26c-f, которые направляют холодный хладагент в несколько охладителей 9а, 9с, 14b, 35 для охлаждения различных сред. Трубопровод 26с предназначен для направления холодного хладагента в первый охладитель 9а подаваемого воздуха, в котором он подвергает сжатый воздух первому этапу охлаждения. Трубопровод 26d предназначен для направления холодного хладагента в третий охладитель 9с подаваемого воздуха, в котором он подвергает сжатый воздух конечному этапу охлаждения. Трубопровод 26е предназначен для направления холодного хладагента в охладитель 35, который может быть охладителем любого желаемого вида. Охладитель 35 может быть предназначен, например, для охлаждения охлаждающей среды, которая охлаждает электрические управляющие блоки, хладагент в системе кондиционирования воздуха или масло коробки передач. Трубопровод 26f предназначен для направления холодного хладагента в охладитель 14b рециркуляции отработавших газов, в котором он подвергает возвращаемые отработавшие газы второго этапа охлаждения. После прохождения хладагента через охладители 9а, 9с, 14b, 35 нагретый хладагент направляется обратно в радиатор 24 через трубопровод 26b. Второй управляющий блок 31 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 сжатию. 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 во второй охлаждающей системе может иметь температуру, по существу соответствующую 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 9с 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 является здесь охлаждающей средой. Во время нормальной работы транспортного средства хладагент имеет температуру внутри диапазона 70-100°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 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. При этом 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.

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 их 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 9с 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 9с 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, то 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 радиаторный элемент 24, в котором он охлаждается с помощью воздуха с температурой окружения. Здесь хладагент подвергается эффективному охлаждению, прежде чем он направляется ко второму трехходовому клапану 34 через трубопровод 26а. Второй трехходовой клапан 34, который был также переведен в третье положение, направляет хладагент обратно в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания через первый соединительный трубопровод 33. 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 первая охлаждающая система снабжена дополнительным радиатором 36, установленным в периферийной зоне транспортного средства 1. Предусмотрен вентилятор 37 радиатора для создания потока окружающего воздуха через радиатор 36. Охлаждающий вентилятор 37 приводится в действие с помощью электродвигателя 38. Хладагент охлаждается в радиаторе 36 с помощью воздуха с окружающей температурой. Таким образом, часть хладагента, которая циркулирует в трубопроводе 21b, направляется через радиатор 36, в то время как остальная часть хладагента охлаждается в радиаторе 20. Часть хладагента, которая охлаждается в радиаторе 36, направляется в трубопровод 23 в первой охлаждающей системе. В данном случае дополнительный радиатор 36 расположен параллельно обычному радиатору 20.

Изобретение никоим образом не ограничивается вариантом выполнения, описание которого приведено выше со ссылками на чертежи, и может свободно изменяться в объеме формулы изобретения.

1. Система для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом, содержащая: впускную линию (8), выполненную с возможностью направления воздуха с давлением выше атмосферного в двигатель (2) внутреннего сгорания; первый компрессор (6а), выполненный с возможностью подвергания воздуха во впускной линии (8) первому этапу сжатия; второй компрессор (6b), выполненный с возможностью подвергания воздуха во впускной линии (8) второму этапу сжатия; первую охлаждающую систему с циркулирующим хладагентом и 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 она содержит первый охладитель (9а) подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии (8) между первым компрессором (6а) и вторым компрессором (6b) и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы; второй охладитель (9b) подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии (8) по потоку ниже второго компрессора (6b) и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из первой охлаждающей системы; и третий охладитель (9с) подаваемого воздуха, расположенный во впускной линии (8) по потоку ниже второго охладителя (9b) подаваемого воздуха и выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая охлаждающая система содержит первый радиатор (20), в котором хладагент охлаждается воздухом.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что первая охлаждающая система содержит дополнительный радиатор (36), в котором хладагент охлаждается воздухом.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что дополнительный радиатор (36) и первый радиатор (20) расположены параллельно в первой охлаждающей системе.

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

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит радиаторный элемент (24), в котором хладагент охлаждается воздухом с температурой окружающей среды.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит трубопровод (26с), выполненный с возможностью направления хладагента в первый охладитель (9а) подаваемого воздуха; и трубопровод (26d), выполненный с возможностью направления хладагента в третий охладитель (9с) подаваемого воздуха; при этом трубопроводы (26с, 26d) расположены параллельно так, что они направляют хладагент, по существу, с одинаковой температурой в соответствующие охладители (9а, 9с) подаваемого воздуха.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что вторая охлаждающая система содержит, по меньшей мере, один дополнительный параллельный трубопровод (26е, 26f), который направляет хладагент в дополнительный охладитель (14b, 35).

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит возвратный трубопровод (11), соединяющий выхлопную трубу (4) с впускной линией (8) для обеспечения возможности рециркуляции через возвратный трубопровод (11) отработавших газов из выхлопной трубы (4) во впускную линию (8).

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что возвратный трубопровод (11) содержит первый охладитель (14а) рециркуляции отработавших газов, выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из первой охлаждающей системы; и второй охладитель (14b) рециркуляции отработавших газов, выполненный с возможностью охлаждения с помощью хладагента из второй охлаждающей системы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигательной установке, в частности транспортного средства, с контуром охлаждения и отдельным контуром рекуперации тепла. .

Изобретение относится к системе турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к устройствам для увеличения тормозной мощности многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания транспортного средства во время режима торможения двигателем.

Изобретение относится к компоновке контура (К) циркуляции с низкотемпературным контуром (NK) циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха (13), который подается в двигатель (8), в транспортном средстве с турбонагнетателем.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с двухступенчатым газотурбинным нагнетателем и с охладителем наддувочного воздуха.

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить экономичность путем управления величиной рассогласования подачи топлива и воздуха в цилиндры двигателя на переходных режимах.

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить эффективность двигателя путем сокращения длительности переходных процессов . .

Изобретение относится к устройству для двигателя внутреннего сгорания (2) с наддувом, причем устройство выполнено с возможностью предотвращения образования льда в охладителе (10, 15).

Изобретение относится к системе для двигателя (2) внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащей первую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, вторую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя (2) внутреннего сгорания находится при более низкой температуре, чем хладагент в первой системе охлаждения, и охладитель (10, 15), в котором газообразная среда, которая содержит пары воды, охлаждается с помощью хладагента во второй системе охлаждения.

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания (ДВС), с принудительным зажиганием, оснащенному компрессором. .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно тепловым двигателям, преимущественно двигателям внутреннего сгорания и способам работы тепловых двигателей.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматическим системам регулирования температуры теплоносителей тепловых машин, например дизелей. .

Изобретение относится к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к компоновке контура (К) циркуляции с низкотемпературным контуром (NK) циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха (13), который подается в двигатель (8), в транспортном средстве с турбонагнетателем.

Изобретение относится к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, эксплуатируемым на транспортных средствах, преимущественно на тепловозах. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с двухступенчатым газотурбинным нагнетателем и с охладителем наддувочного воздуха.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к устройству для двигателя (2) внутреннего сгорания с наддувом, выполненному с возможностью предотвращения образования льда в охладителе (10, 15)
Наверх