Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания



Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2478820:

СКАНИА СВ АБ (SE)

Изобретение может быть использовано в устройствах для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов (EGR) двигателя (2) внутреннего сгорания в транспортном средстве (1) содержит линию (4) вывода выхлопных газов наружу из двигателя (2) внутреннего сгорания, турбину (5), расположенную в линии (4) вывода, компонент (18а, 18b) обработки выхлопных газов, расположенный в линии (4) вывода в местоположении после турбины (5) относительно направления потока выхлопных газов в линии (4) вывода, и обратную линию (11), выполненную с возможностью рециркуляции части выхлопных газов в линии (4) вывода из местоположения до турбины (5) к двигателю (2) внутреннего сгорания. Устройство содержит первый EGR охладитель (14), средство (15) привода, выполненное с возможностью пропускания воздуха через первый EGR охладитель (14) для охлаждения выхлопных газов в обратной линии (11), которые подвергаются первому этапу охлаждения в первом EGR охладителе (14), и, по меньшей мере, один второй EGR охладитель (19, 20), в котором выхлопные газы в обратной линии (11) подвергаются второму этапу охлаждения. Устройство содержит воздухопровод (16), который проходит, по меньшей мере, от первого EGR охладителя (14) до линии (4) вывода в местоположении между турбиной (5) и компонентом (18а, 18b) обработки выхлопных газов. Воздухопровод (16) выполнен с возможностью подачи теплого воздуха от первого EGR охладителя (14) в линию (4) вывода в упомянутое местоположение. Первый EGR охладитель (14) имеет такие размеры, что воздух в нем нагревается до температуры более высокой, чем температура выхлопных газов в линии вывода после турбины (5). Технический результат заключается в улучшении обработки выхлопных газов. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Методика, называемая рециркуляцией выхлопного газа (EGR), является известным способом рециркуляции части выхлопных газов в линии вывода двигателя внутреннего сгорания. Рециркулирующие выхлопные газы проводятся через обратную линию и смешиваются с поступающим воздухом для двигателя внутреннего сгорания перед тем, как смесь проводится к цилиндрам двигателя внутреннего сгорания. Добавление выхлопных газов к воздуху вызывает более низкую температуру сгорания, что в результате среди прочего дает сниженное содержание оксидов азота NOx в выхлопных газах. Эта методика используется как для карбюраторных двигателей, так и для дизельных двигателей. Количество выхлопных газов, которое может быть подано к двигателю внутреннего сгорания, зависит от давления и температуры выхлопных газов. Подача настолько большого количества выхлопных газов к двигателю внутреннего сгорания, насколько возможно, влечет за собой эффективное охлаждение выхлопных газов перед тем, как они проводятся к двигателю внутреннего сгорания. Известной практикой является охлаждение рециркулирующих выхлопных газов в одном или более EGR охладителях перед тем, как они проводятся к двигателю внутреннего сгорания.

Во время функционирования двигателей внутреннего сгорания, например дизельных двигателей, выхлопные газы будут иметь температуру в диапазоне от 150°C до 600°C. Температура выхлопных газов будет изменяться в зависимости от нагрузки на двигатель внутреннего сгорания. В случаях, когда система охлаждения двигателя внутреннего сгорания используется для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов, система охлаждения будет, таким образом, подвергаться пикам высокой нагрузки в моменты времени, когда двигатель внутреннего сгорания находится под высокой нагрузкой. В автомобилях большой грузоподъемности система охлаждения двигателя внутреннего сгорания обычно используется также для других требований охлаждения в автомобиле, например охлаждения масла гидравлического замедлителя. Таким образом, желательно снизить нагрузку на систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

В публикации US 2008/0256949 описано устройство для рециркуляции выхлопных газов, посредством которого рециркулирующие выхлопные газы проходят первый этап охлаждения в EGR охладителе с воздушным охлаждением, установленном в пространстве двигателя в автомобиле. С этой целью вентилятор пропускает поток охлаждающего воздуха через EGR охладитель. Рециркулирующие выхлопные газы затем подвергаются второму этапу охлаждения посредством хладагента в низкотемпературной системе охлаждения. В этом случае воздух, присутствующий в пространстве двигателя, используется для применения к рециркулирующим выхлопным газам первого этапа охлаждения. Так как рециркулирующие выхлопные газы могут иметь очень высокую температуру, воздух, по меньшей мере, локально в пространстве двигателя может нагреваться до очень высокой температуры. Высокая температура воздуха может вызывать повреждение близлежащих компонентов в пространстве двигателя.

Линия вывода в двигателе обычно содержит один или более компонентов для последующей обработки выхлопных газов перед тем, как они выпускаются в окружающий воздух. Такой компонент может быть каталитическим нейтрализатором для удаления оксидов азота NOx из выхлопных газов. Однако большинство типов каталитических нейтрализаторов должны находиться при наименьшей допустимой для них температуре, чтобы осуществлять эффективное удаление оксидов азота NOx из выхлопных газов. Каталитический нейтрализатор выборочного каталитического восстановления (SCR) требует, например, температуру около 200°C. Другой компонент для последующей обработки выхлопных газов дизельных двигателей является фильтром частиц, приспособленным для задерживания и сжигания твердых частиц в выхлопных газах. Фильтр частиц подобным образом должен находиться при наименьшей допустимой температуре для своего удовлетворительного функционирования.

В двигателях внутреннего сгорания с наддувом выхлопные газы проводятся через турбину. После того как выхлопные газы выделили энергию в турбине, они будут находиться под сниженным давлением и иметь сниженную температуру. В некоторых состояниях функционирования двигателя внутреннего сгорания температура выхлопных газов после турбины может быть настолько низкой, что каталитический нейтрализатор не может поддерживать наименьшую допустимую температуру и осуществлять оптимальную очистку выхлопных газов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание устройства типа, упомянутого во введении, которое содержит EGR охладитель с воздушным охлаждением, в котором теплый воздух, являющийся результатом охлаждения рециркулирующих выхлопных газов в первом EGR охладителе, используется способом, который улучшает обработку выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Эта задача решается посредством создания устройства типа, упомянутого во введении, которое характеризуется признаками, указанными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. С таким EGR охладителем с воздушным охлаждением устройство может осуществлять хороший первый этап охлаждения выхлопных газов. Выхлопные газы здесь могут охлаждаться до относительно низкой температуры перед тем, как они проводятся во второй EGR охладитель. Таким образом, нагрузка на систему охлаждения, которая охлаждает рециркулирующие выхлопные газы во втором EGR охладителе, заметно снижается. Выхлопные газы в линии вывода будут, таким образом, приобретать сниженную температуру, когда они распространяются через турбину. В некоторых ситуациях функционирования температура выхлопных газов после турбины может упасть до такого уровня, что они не будут поддерживать наименьшую допустимую температуру компонента обработки выхлопных газов. Однако рециркулирующие выхлопные газы, проводимые в обратную линию, будут иметь более высокую температуру, так как они берутся из линии вывода в местоположении до турбины. Воздух, который охлаждает рециркулирующие выхлопные газы, может быть нагрет до температуры, близкой к температуре рециркулирующих выхлопных газов. С имеющим правильный размер первым EGR охладителем воздух может быть нагрет до большей температуры, чем температура выхлопных газов в линии вывода после турбины. Проведение этого теплого воздуха в линию вывода после турбины обеспечит выхлопные газы нагревом, а компонент обработки выхлопных газов - повышенной температурой. Большинство компонентов обработки выхлопных газов требуют наименьшую допустимую температуру, чтобы поддерживать оптимальное действие по обработке выхлопных газов. Повышенная температура, полученная для компонента обработки выхлопных газов посредством настоящего изобретения, в результате дает возможность для компонента обработки выхлопных газов осуществлять оптимальную обработку выхлопных газов в течение большей части времени функционирования двигателя внутреннего сгорания. Проведение теплого воздуха из пространства двигателя в линию вывода обеспечивает то, что воздух в пространстве двигателя не будет нагрет до такого уровня, при котором может быть вызвано повреждение чувствительных к температуре компонентов в пространстве двигателя.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения средством привода является вентилятор. Вентилятор может располагаться в подходящем местоположении в воздухопроводе или рядом с первым EGR охладителем. Вентилятор будет иметь такой размер, чтобы быть способным обеспечивать желаемый поток воздуха через первый EGR охладитель и проталкивать воздух в линию вывода. В качестве альтернативы средство привода может являться устройством струйного насоса, расположенным в выхлопной трубе рядом с выходным отверстием воздухопровода. Посредством такого устройства струйного насоса в воздухопроводе рядом с линией вывода может создаваться отрицательное давление, когда выхлопные газы протекают через устройство струйного насоса. Таким образом можно создавать поток воздуха через первый EGR охладитель в линию вывода.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения воздухопровод содержит входное отверстие, посредством которого воздух планируется засасывать и проводить к EGR охладителю из области с воздухом, имеющим температуру окружения. Рециркулирующие выхлопные газы могут осуществлять очень хорошее охлаждение, если они охлаждаются воздухом, имеющим температуру окружения. Вход воздухопровода может располагаться в надколесной дуге автомобиля. Относительно короткий воздухопровод здесь может проходить от надколесной дуги до первого EGR охладителя. В качестве альтернативы входное отверстие воздухопровода может располагаться в передней части автомобиля. В таких случаях входные отверстия воздухопроводов должны быть покрыты решеткой или чем-то подобным, чтобы предотвратить засасывание частиц и грязи в воздухопровод. Первый EGR охладитель располагается с преимуществом в пространстве двигателя автомобиля. Во время функционирования двигателя внутреннего сгорания воздух будет иметь повышенную температуру по сравнению с температурой окружающего воздуха, хотя он может использоваться для приемлемого охлаждения выхлопных газов в первом EGR охладителе, когда они имеют значительно более высокую температуру, чем воздух в пространстве двигателя. В этом случае воздухопровод должен проходить лишь от первого EGR охладителя до указанного местоположения в линии вывода.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения упомянутый компонент обработки выхлопных газов является каталитическим нейтрализатором. Каталитическим нейтрализаторам необходима относительно высокая температура для их оптимального функционирования. Добавление теплого воздуха к выхлопным газам в линии вывода до каталитического нейтрализатора в результате дает повышенную температуру каталитического нейтрализатора и оптимальное удаление оксидов азота в течение большей части времени функционирования двигателя внутреннего сгорания. В качестве альтернативы компонент обработки выхлопных газов может являться фильтром частиц. В дизельных двигателях твердые частицы удаляются из выхлопных газов с помощью фильтров частиц. Для того чтобы твердые частицы, задерживаемые в фильтре частиц, сгорали, фильтр частиц должен находиться при очень высокой температуре. Добавление теплого воздуха к выхлопным газам в линии вывода до фильтра частиц в результате даст увеличенное сгорание задерживаемых твердых частиц.

Согласно другому варианту осуществления изобретения рециркулирующие выхлопные газы планируется подвергать второму этапу охлаждения во втором EGR охладителе посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания, является уже существующей системой охлаждения, которая также используется с пользой для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов. Во время обычного функционирования хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания будет иметь температуру 80-100°C. Следовательно, можно использовать хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов до соответствующей температуры. Так как рециркулирующие выхлопные газы уже подвергнутся первому этапу охлаждения в первом EGR охладителе, результатом в этом случае является относительно умеренная нагрузка на систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Так как первичной целью этой системы охлаждения является охлаждение двигателя внутреннего сгорания, она не должна подвергаться слишком большой нагрузке других задач охлаждения, так как это может повлечь за собой ухудшение охлаждения двигателя внутреннего сгорания при таких обстоятельствах.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство содержит третий EGR охладитель, в котором рециркулирующие выхлопные газы планируется подвергать третьему этапу охлаждения посредством хладагента, который во время функционирования двигателя внутреннего сгорания будет иметь более низкую температуру, чем хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Так как хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеет температуру функционирования 80-100°C, выхлопные газы могут охлаждаться лишь до температуры, близкой к температуре хладагента во втором EGR охладителе. Часто желательно охлаждать выхлопные газы до более низкой температуры. С этой целью рециркулирующие выхлопные газы могут охлаждаться в третьем EGR охладителе посредством хладагента в низкотемпературной системе охлаждения, в которой хладагент имеет более низкую температуру, чем хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Такая низкотемпературная система охлаждения может содержать радиаторный элемент, в которой хладагент в системе охлаждения охлаждается воздухом, имеющим температуру окружения. Хладагент в низкотемпературной системе охлаждения может, таким образом, приобретать температуру, близкую к температуре окружения. Выхлопные газы, таким образом, могут охлаждаться до относительно низкой температуры перед тем, как они смешиваются с воздухом и проводятся к двигателю внутреннего сгорания. В качестве альтернативы, выхлопные газы могут подвергаться третьему этапу охлаждения в третьем EGR охладителе, который является охладителем с воздушным охлаждением, в этом случае они с пользой охлаждаются воздухом, имеющим температуру окружения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны далее посредством примеров со ссылкой на прилагающиеся чертежи, на которых:

Фиг. 1 - устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов дизельного двигателя согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 - устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов дизельного двигателя согласно второму варианту осуществления изобретения и

Фиг. 3 - подробный вид устройства струйного насоса с фиг. 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 изображает устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, который должен приводить в действие схематически изображенное транспортное средство 1. Здесь двигатель внутреннего сгорания показан на примере дизельного двигателя 2. Дизельный двигатель 2 может быть предназначен для приведения в действие транспортного средства 1 большой грузоподъемности. Выхлопные газы из цилиндров дизельного двигателя 2 проводятся через выпускной коллектор 3 к линии 4 вывода. Дизельный двигатель 2 оборудован турбоблоком, который содержит турбину 5 и компрессор 6. Выхлопные газы в линии 4 вывода, которые будут находиться при давлении выше атмосферного, изначально проводятся к турбине 5. Турбина 5 таким образом обеспечивается движущей силой, которая посредством соединения передается компрессору 6. Компрессор 6 использует эту энергию, чтобы сжимать воздух, который засасывается в линию 8 входа воздуха через воздушный фильтр 7. Воздух в линии входа изначально охлаждается в первом охладителе 9 наддувочного воздуха с охлаждением хладагентом. Воздух охлаждается в первом охладителе 9 наддувочного воздуха посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. После этого сжатый воздух охлаждается во втором охладителе 10 наддувочного воздуха с охлаждением хладагентом. Воздух охлаждается во втором охладителе 10 наддувочного воздуха посредством хладагента из низкотемпературной системы охлаждения.

Устройство содержит обратную линию 11 для осуществления рециркуляции части выхлопных газов в линии 4 вывода. Обратная линия 11 имеет протяженность от линии 4 вывода в местоположении до турбины 5 до линии 8 входа. Обратная линия 11 содержит EGR клапан 12, посредством которого поток выхлопных газов в обратной линии 11 может быть остановлен. EGR клапан 12 также может использоваться для плавного управления количеством выхлопных газов, которые проводятся от линии 4 вывода до линии 8 входа через обратную линию 11. Блок 13 управления управляет EGR клапаном 12 на основании информации о текущем состоянии функционирования дизельного двигателя 2. Обратная линия 11 содержит первый EGR охладитель 14 с воздушным охлаждением, обеспечивающий первый этап охлаждения выхлопных газов. Вентилятор 15 используется, чтобы пропускать поток воздуха через первый EGR охладитель 14. Вентилятор используется в воздухопроводе 16. Воздухопровод 16 имеет входное отверстие 16a в надколесной дуге 17 транспортного средства 1 и выходное отверстие 16b в линии 4 вывода после турбины 5 и до глушителя 18. Глушитель 18 содержит компоненты обработки выхлопных газов в форме каталитического нейтрализатора 18a, приспособленного для удаления оксидов азота из выхлопных газов, и фильтра 18b частиц, приспособленного для удаления твердых частиц из рециркулирующих выхлопных газов. Выхлопные газы в обратной линии 11 впоследствии охлаждаются во втором EGR охладителе 19 посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Окончательно выхлопные газы охлаждаются в третьем EGR охладителе 20 посредством хладагента из низкотемпературной системы охлаждения.

Двигатель 2 внутреннего сгорания охлаждается традиционным способом с помощью системы охлаждения, которая содержит циркулирующий хладагент. Хладагент в системе охлаждения циркулируется посредством насоса 21 хладагента. Главный поток хладагента циркулирует через двигатель 2 внутреннего сгорания. После того как хладагент охладил двигатель 2 внутреннего сгорания, она проводится через линию 22 к термостату 23 в системе охлаждения. Когда хладагент достиг температуры нормального функционирования, термостат 23 проводит ее к радиатору 24 для охлаждения. Радиатор 24 расположен в передней части транспортного средства 1. Меньшая часть хладагента в системе охлаждения тем не менее не проводится назад к двигателю 2 внутреннего сгорания, но циркулирует через линию 25, которая разделяется на две параллельные линии 25a, 25b. Линия 25a проводит хладагент к первому охладителю 9 наддувочного воздуха, в котором она подвергает сжатый воздух первому этапу охлаждения. Первый охладитель 9 наддувочного воздуха принимает форму противоточного теплообменника. Таким образом, сжатый воздух и хладагент текут в противоположных направлениях через первый охладитель 9 наддувочного воздуха. Это обеспечивает охлаждение сжатого воздуха до температуры, близкой к температуре входа хладагента в первом охладителе 9 наддувочного воздуха. Линия 25b проводит хладагент ко второму EGR охладителю 19, в котором она подвергает рециркулирующие выхлопные газы первому этапу охлаждения. Второй EGR охладитель 19 принимает форму противоточного теплообменника. Таким образом, рециркулирующие выхлопные газы и хладагент текут в противоположных направлениях через второй EGR охладитель 19. Это делает возможным для рециркулирующих выхлопных газов охлаждаться до температуры, близкой к температуре входа хладагента во втором EGR охладителе 19. Хладагент, который охладил воздух в первом охладителе 9 наддувочного воздуха, и хладагент, который охладил воздух во втором EGR охладителе 19, воссоединяются в линии 25, которая проводит хладагент назад к линии 22. Теплый хладагент проводится через линию 22 к радиатору 24.

Низкотемпературная система охлаждения содержит радиаторный элемент 26, расположенный в перед радиатором 24 в периферийной области транспортного средства 1. В данном случае периферийная область расположена в передней части транспортного средства 1. Вентилятор 27 радиатора формирует поток окружающего воздуха через радиаторный элемент 26 и радиатор 24. Так как радиаторный элемент 26 расположен перед радиатором 24, хладагент в радиаторном элементе 26 охлаждается воздухом, имеющим температуру окружения. Хладагент в радиаторном элементе 26 может, таким образом, охлаждаться до температуры, близкой к температуре окружения. Холодный хладагент из радиаторного элемента 26 циркулируется в низкотемпературной системе охлаждения в линии 28 посредством насоса 29. Линия 28 разделяется на две параллельные линии 28a, 28b. Линия 28a проводит хладагент ко второму охладителю 10 наддувочного воздуха, в котором она подвергает сжатый воздух второму этапу охлаждения. Второй охладитель 10 наддувочного воздуха принимает форму противоточного теплообменника. Это делает возможным для сжатого воздуха охлаждаться до температуры, близкой к температуре входа хладагента во втором охладителе 10 наддувочного воздуха. Линия 28b проводит хладагент к третьему EGR охладителю 20, в котором она подвергает рециркулирующие выхлопные газы второму этапу охлаждения. Третий EGR охладитель 20 подобным образом принимает форму противоточного теплообменника. Это обеспечивает охлаждение рециркулирующих выхлопных газов до температуры, близкой к температуре входа хладагента в третьем EGR охладителе 20. После того как хладагент прошел через второй охладитель 10 наддувочного воздуха и третий EGR охладитель 20, линии 28a, 28b воссоединяются. После этого хладагент проводится в линию 28 к радиаторному элементу 26 для охлаждения. Во время функционирования дизельного двигателя 2 выхлопные газы вытекают из дизельного двигателя 2 в линию 4 вывода. Во время большей части состояний функционирования дизельного двигателя 2 блок 13 управления держит EGR клапан 12 открытым, так что часть выхлопных газов в линии 4 вывода проводится в обратную линию 11. Выхлопные газы, проводимые в обратную линию 11, обычно будут иметь температуру в пределах диапазона 150°C-600°C в зависимости от состояния функционирования дизельного двигателя. Рециркулирующие выхлопные газы в обратной линии 11 подвергаются первому этапу охлаждения в первом EGR охладителе 14 посредством воздуха, засасываемого вентилятором 15 в воздухопровод 16 через входное отверстие 16a из надколесной дуги 17. Входное отверстие 16a оборудовано решеткой или чем-то подобным, чтобы предотвратить засасывание грязи и частиц в воздухопровод 16. Воздух, засасываемый в воздухопровод 16 из надколесной дуги, будет иметь температуру, в значительной степени схожую с температурой окружения. Вентилятор пропускает воздух через первый EGR охладитель 14. Рециркулирующие выхлопные газы могут, например, охлаждаться воздухом, так что они будут иметь температуру около 150°C-200°C, когда они покидают первый EGR охладитель 14. Воздух, который охлаждает рециркулирующие выхлопные газы в первом EGR охладителе 14, подвергается соответствующему нагреву. Воздух здесь может быть нагрет до температуры, близкой к температуре, которую имеют рециркулирующие выхлопные газы, когда они проводятся в первый EGR охладитель 14. Теплый воздух выводится из воздухопровода 16 через выходное отверстие 16b, расположенное в линии 4 вывода после турбины 5, и до глушителя 18, который содержит каталитический нейтрализатор 18a и фильтр 18b частиц. После того как выхлопные газы расширились в турбине 5, они будут иметь сниженную температуру. Таким образом, температура выхлопных газов в линии вывода после турбины 5 обычно будет значительно ниже, чем температура теплого воздуха в воздухопроводе 16. Теплый воздух, проведенный в линию 4 вывода, нагревает выхлопные газы в линии 4 вывода, так что выхлопные газы будут иметь повышенную температуру, когда они дойдут до каталитического нейтрализатора 18a и фильтра 18b частиц. Добавление теплого воздуха, таким образом, в результате обеспечивает повышенную температуру функционирования каталитического нейтрализатора 18a и фильтра 18b частиц. Каталитический нейтрализатор 18a и фильтр 18b частиц имеют сниженную эффективность обработки выхлопных газов, когда температура функционирования падает ниже самого низкого допустимого значения температуры. Добавление теплого воздуха в линию 4 вывода, следовательно, повышает температуру функционирования каталитического нейтрализатора 18a и фильтра 18b частиц, в результате чего их температура функционирования менее часто будет опускаться ниже самого низкого допустимого значения температуры.

После того как рециркулирующие выхлопные газы были охлаждены в первом EGR охладителе 14, они проводятся ко второму EGR охладителю 19, в котором они охлаждаются хладагентом из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Здесь хладагент будет обычно находиться при температуре в диапазоне от 80°C до 100°C. Рециркулирующие выхлопные газы, следовательно, могут охлаждаться до температуры около 100°C-120°C во втором EGR охладителе 19. Наконец, рециркулирующие выхлопные газы проводятся к третьему EGR охладителю 20, в котором они подвергаются третьему этапу охлаждения посредством хладагента из низкотемпературной системы охлаждения. Радиаторный элемент 26 в низкотемпературной системе охлаждения охлаждается воздухом, имеющим температуру окружения, который пропускается через радиаторный элемент 26 посредством вентилятора 27 радиатора. Хладагент в низкотемпературной системе охлаждения может, таким образом, иметь температуру, близкую к температуре окружения, когда она проводится к третьему EGR охладителю 20. Следовательно, рециркулирующие выхлопные газы могут охлаждаться до температуры, близкой к температуре окружения, в третьем EGR охладителе 20 перед тем, как они смешиваются со сжатым воздухом, который с пользой будет охлажден до соответствующей температуры в охладителях 9, 10 наддувочного воздуха. Охлажденная смесь выхлопных газов и воздуха проводится к дизельному двигателю 2. В ситуациях функционирования, когда дизельный двигатель 2 находится под высокой нагрузкой, ему необходимо хорошее охлаждение. Выхлопные газы обычно также будут иметь высокую температуру в таких ситуациях. Изначальное охлаждение рециркулирующих выхлопных газов в первом EGR охладителе 14 значительно снижает температуру выхлопных газов перед тем, как они проводятся ко второму EGR охладителю 19, в котором они подвергаются второму этапу охлаждения посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. С таким первым EGR охладителем 14 нагрузка на обычную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания и низкотемпературную систему охлаждения может быть значительно снижена. Первый EGR охладитель 14 устанавливается на двигатель внутреннего сгорания 2 или на шасси в пространстве 30 двигателя в транспортном средстве 1. Теплый воздух, возникающий, когда выхлопные газы охлаждаются в первом EGR охладителе 14, выводится из пространства 30 двигателя через воздухопровод 16 и линию 4 вывода. Следовательно, не будет риска того, что температура пространства 30 двигателя станет настолько высокой, чтобы вызвать повреждение чувствительных к температуре компонентов в пространстве двигателя.

Фиг. 2 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления устройства для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов. В этом случае устройство 31 струйного насоса используется, чтобы пропускать воздух через воздухопровод 16 и первый EGR охладитель 14. В данном случае воздух засасывается из области в передней части транспортного средства 1. Воздухопровод 16 содержит решетку или что-то подобное на входном отверстии 16a, чтобы предотвратить засасывание грязи и частиц в воздухопровод 16. После того как воздух прошел через первый EGR охладитель 14 и подверг рециркулирующие выхлопные газы первому этапу охлаждения, теплый воздух проводится в линию 4 вывода в местоположении после турбины 5 и до глушителя 18. Фиг. 3 более подробно показывает, как может быть сконфигурировано устройство 31 струйного насоса. Линия 4 выхода до и после устройства 31 струйного насоса имеет в значительной степени постоянную внутреннюю площадь поперечного сечения A1. Устройство 31 струйного насоса содержит форсунку 31a, которая ограничивает постепенно уменьшающееся поперечное сечение для выхлопных газов, когда они протекают через устройство 31 струйного насоса. Форсунка 31a имеет выходное отверстие для выхлопных газов, которое имеет площадь поперечного сечения A2, которая значительно меньше, чем площадь поперечного сечения A1 линии вывода до и после устройства 31 струйного насоса. Воздухопровод 16 соединен с устройством 31 струйного насоса через выходное отверстие 16b, расположенное в местоположении, радиально внешнем относительно выходного отверстия форсунки 31a. Выходное отверстие ведет к области 3lb низкого давления устройства 31 струйного насоса. Устройство 31 струйного насоса содержит в местоположении после форсунки 31a сходящийся участок 31c с площадью поперечного сечения A3, которая уменьшается в направлении потока выхлопных газов. Наконец, устройство 31 струйного насоса содержит расходящийся участок 31d с увеличивающейся площадью поперечного сечения A4 в направлении потока выхлопных газов. После расходящегося участка 31d линия 4 вывода возвращается к своей изначальной площади поперечного сечения A1.

Когда выхлопные газы в линии 4 вывода достигают устройства 31 струйного насоса, они приобретают увеличенную скорость, когда протекают через форсунку 31a, которая, таким образом, ограничивает проходное сечение уменьшающейся площадью поперечного сечения. Таким образом, выхлопные газы будут иметь повышенную скорость, когда они покидают форсунку 31a. Низкое статическое давление создается в области 31b низкого давления, которая расположена вокруг форсунки 31a. Низкое статическое давление в результате обеспечивает засасывание воздуха в область 31b низкого давления из воздухопровода 16 через выходное отверстие 16b, расположенное радиально снаружи форсунки 31a. Воздух, засасываемый в область 31b низкого давления, переносится потоком выхлопных газов в сходящийся участок 31c устройства 31 струйного насоса. В сходящемся участке 31c воздух приобретает увеличение скорости. Увеличение скорости в сходящемся участке 31c дополнительно увеличивает способность устройства 31 струйного насоса засасывать воздух в линию 4 вывода и, следовательно, также способность пропускать воздух через воздухопровод 16 и EGR охладитель 14. После этого скорость выхлопных газов и воздуха уменьшается в расходящемся участке 31d устройства 31 струйного насоса. После этого смесь выхлопных газов и теплого воздуха покидает устройство 31 струйного насоса и продолжает движение в линии 4 вывода, которая имеет площадь поперечного сечения A1, к глушителю 18. Таким образом, в этом случае рециркулирующие выхлопные газы подвергаются первому этапу охлаждения в первом EGR охладителе 14 посредством воздуха, засасываемого в воздухопровод 16 через входное отверстие 31a в передней части la автомобиля посредством устройства 31 струйного насоса. В других отношениях этот вариант осуществления соответствует варианту, изображенному на фиг. 1.

Изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описанными выше, и может свободно изменяться в пределах объема формулы изобретения.

1. Устройство для охлаждения рециркулирующих выхлопных газов двигателя (2) внутреннего сгорания в транспортном средстве (1), причем двигатель внутреннего сгорания содержит линию (4) вывода, выполненную с возможностью выведения выхлопных газов наружу из двигателя (2) внутреннего сгорания, турбину (5), расположенную в линии (4) вывода, компонент (18а, 18b) обработки выхлопных газов, расположенный в линии (4) вывода в местоположении после турбины (5) относительно планируемого направления потока выхлопных газов в линии (4) вывода, и обратную линию (11), выполненную с возможностью рециркуляции части выхлопных газов в линии (4) вывода из местоположения до турбины (5) к двигателю (2) внутреннего сгорания, при этом устройство содержит первый EGR охладитель (14), средство (15, 31) привода, выполненное с возможностью пропускания воздуха через первый EGR охладитель (14) для охлаждения выхлопных газов в обратной линии (11), которые подвергаются первому этапу охлаждения в первом EGR охладителе (14), и, по меньшей мере, один второй EGR охладитель (19, 20), в котором выхлопные газы в обратной линии (11) подвергаются второму этапу охлаждения, отличающееся тем, что оно содержит воздухопровод (16), который проходит, по меньшей мере, от первого EGR охладителя (14) до выхлопной трубы (4) в местоположении между турбиной (5) и компонентом (18а, 18b) обработки выхлопных газов, при этом воздухопровод (16) выполнен с возможностью подачи теплого воздуха от первого EGR охладителя (14) в линию (4) вывода в упомянутое местоположение, причем первый EGR охладитель (14) имеет такие размеры, что воздух в нем нагревается до температуры более высокой, чем температура выхлопных газов в линии вывода после турбины (5).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство привода является вентилятором (15), расположенным в воздухопроводе (16) или вблизи него.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство привода является устройством (31) струйного насоса, расположенным в выхлопной трубе (4) в упомянутом местоположении вблизи выходного отверстия (16b) воздухопровода (16).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздухопровод (16) содержит входное отверстие (16а), при этом воздух всасывается и проводится к EGR охладителю (14) из области с воздухом, имеющим температуру окружающей среды.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вход (16а) воздухопровода расположен в надколесной дуге (17) транспортного средства.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вход (16а) воздухопровода расположен в передней части (1а) транспортного средства.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что компонент обработки выхлопных газов является каталитическим нейтрализатором (18а).

8. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что компонент обработки выхлопных газов является фильтром (18b) частиц.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рециркулирующие выхлопные газы подвергаются второму этапу охлаждения во втором EGR охладителе (19) посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит третий EGR охладитель (33, 36), в котором рециркулирующие выхлопные газы подвергаются третьему этапу охлаждения посредством хладагента, который во время функционирования двигателя внутреннего сгорания будет иметь более низкую температуру, чем хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, в частности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для снижения содержания оксидов азота (NOx) в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания транспортного средства в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в дизельных установках судов водного транспорта. .

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

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 обработки отработавших газов (ОГ). .

Изобретение относится к устройствам для рециркуляции отработавших газов дизельных двигателей. .

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 двигателестроению, в частности к двигателю внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с распылением топливного воздуха с помощью эфира для транспортных средств.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, используемым в транспортных средствах, в частности на морских судах. .

Изобретение относится к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания, которые могут быть использованы на транспортных средствах, в частности на морских судах.

Изобретение относится к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания, которые могут быть использованы на транспортных средствах, в частности на морских судах.

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для нейтрализации и разбавления выбросов в окружающую среду выхлопных газов от двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания как с воспламенением от сжатия, так и с принудительным воспламенением.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство (6) для улавливания твердых частиц расположено между трубопроводом (1) рециркуляции отработавших газов (ОГ) и выпускным трубопроводом (2). Устройство (6) имеет по меньшей мере один частично проницаемый полый элемент (3), который отграничивает трубопровод (1) рециркуляции ОГ и своей стенкой (27) определяет первичную форму (7) с внутренним пространством (5), имеющим по меньшей мере одну открытую сторону (28). Стенка (27) является газопроницаемой и имеет вторичную профильную структуру, образованную возвышениями и впадинами между ними. Раскрыты варианты выполнения автомобилей с двигателями, имеющими устройства для улавливания твердых частиц. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства для улавливания твердых частиц. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх