Устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом - RU2449136C1

Чертежи

Описание

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

Количество воздуха, который может подаваться в двигатель внутреннего сгорания с наддувом, зависит от давления воздуха, а также от температуры воздуха. Подача наибольшего возможного количества воздуха в двигатель внутреннего сгорания приводит к эффективному охлаждению воздуха до его направления в двигатель внутреннего сгорания (см., например, публикацию US 20070261400). Воздух обычно охлаждается в охладителе наддувочного воздуха, установленном в передней части автомобиля. При таком расположении протекающий через охладитель наддувочного воздуха охлаждающий воздушный поток имеет температуру окружающей среды, что позволяет охлаждать сжатый воздух до температуры, близкой к температуре окружающей среды. При холодных погодных условиях сжатый воздух может быть охлажден до температуры ниже точки росы воздуха, что приводит к осаждению водяного пара в жидкую форму в охладителе наддувочного воздуха. Когда температура окружающего воздуха ниже 0°С, существует риск замерзания осажденной воды до состояния льда внутри охладителя наддувочного воздуха. Такое ледяное образование будет вызывать большее или меньшее засорение трубопроводов воздушного потока в охладителе наддувочного воздуха, приводя к уменьшению потока воздуха к двигателю внутреннего сгорания и к последующим недостаткам работы или остановкам.

Технический прием, известный как система рециркуляции выхлопных газов (система EGR), является известным способом рециркуляции части выхлопных газов, получаемых от процесса горения в двигателе внутреннего сгорания. Рециркулирующие выхлопные газы смешиваются с входным воздухом, подаваемым к двигателю внутреннего сгорания перед тем, как смесь поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Добавление выхлопных газов к воздуху вызывает пониженную температуру горения, приводя, в числе прочего, к пониженному содержанию оксида азота NO_X в выхлопных газах. Этот технический прием используется как в двигателях Отто, так и в дизельных двигателях. Подача большого количества выхлопных газов к двигателю внутреннего сгорания приводит к эффективному охлаждению выхлопных газов до их подачи в двигатель внутреннего сгорания. Выхлопные газы могут быть подвергнуты первому этапу охлаждения в охладителе системы EGR, который охлаждается хладагентом из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, и второму этапу охлаждения в охладителе системы EGR, который охлаждается воздухом. Выхлопные газы также могут быть охлаждены до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Выхлопные газы содержат водяные пары, которые конденсируются внутри охладителя системы EGR, когда выхлопные газы проходят второй этап охлаждения до температуры, которая ниже, чем точка росы водяного пара. Когда температура окружающей среды ниже 0°С, существует также риск замерзания до состояния льда образуемого конденсата во втором охладителе системы EGR. Такое образование льда будет вызывать большую или меньшую величину засорения трубопроводов протекания газа в охладителе системы EGR. Когда рециркуляция выхлопных газов прекращается или существенно уменьшается, результатом будет повышенное содержание оксидов азота в выхлопных газах.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, посредством которого газовая среда, которая содержит водяной пар, может быть подвергнута очень хорошему охлаждению в охладителе, с одновременным устранением риска засорения охладителя.

Эта задача решается посредством создания устройства для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащего низкотемпературную систему охлаждения с циркулирующим хладагентом и охладителем, в котором газовая среда, которая содержит водяной пар, подвергается охлаждению хладагентом в системе охлаждения, и дополнительным охладителем, в котором газовая среда подвергается первому этапу охлаждения хладагентом в высокотемпературной системе охлаждения перед тем, как газовая среда подается в охладитель, в котором она подвергается второму этапу охлаждения хладагентом в низкотемпературной системе охлаждения. Устройство содержит электрическую цепь, содержащую электрический нагревательный элемент, который расположен в контакте с хладагентом в системе охлаждения, источник напряжения и прерыватель цепи, который может быть установлен в первое положение, в котором он отсоединяет нагревательный элемент от источника напряжения, и во второе положение, в котором он соединяет вместе нагревательный элемент и источник напряжения так, что нагревательный элемент получает электроэнергию и нагревает хладагент в системе охлаждения, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью определения параметра, который показывает, охлаждена ли газовая среда настолько, что образуется лед или существует риск образования льда в охладителе, и блок управления, выполненный с возможностью получения информации от упомянутых датчиков и принятия решения, существует ли образование льда или риск образования льда в охладителе и, если существует, установки прерывателя цепи во второе положение.

Предпочтительно, устройство содержит датчики давления или датчики температуры, выполненные с возможностью определения параметра, который относится к перепаду давления газовой среды или к перепаду температуры в охладителе.

Предпочтительно, низкотемпературная система охлаждения содержит радиаторный элемент, в котором циркулирующий хладагент охлаждается воздухом при температуре окружающей среды.

Предпочтительно, нагревательный элемент расположен в низкотемпературной системе охлаждения в положении ниже по потоку радиаторного элемента.

Предпочтительно, нагревательный элемент расположен в низкотемпературной системе охлаждения в положении выше по потоку охладителя по отношению к заданному направлению потока хладагента в системе охлаждения.

Предпочтительно, нагревательный элемент расположен внутри охладителя.

Предпочтительно, газовая среда является сжатым воздухом, который подается во впускной трубопровод к двигателю внутреннего сгорания.

Предпочтительно, газовая среда является рециркулирующими выхлопными газами, которые подаются в возвратный трубопровод к двигателю внутреннего сгорания.

Таким образом, когда в низкотемпературной системе охлаждения используется хладагент, устройство обычно охлаждается до температуры, при которой вода в жидкой форме осаждается внутри охладителя. Также, если хладагент холоднее, чем 0°С, существует очевидный риск замерзания воды до состояния льда внутри охладителя. Чем ниже температура хладагента в низкотемпературной системе охлаждения, тем больше этот риск. Для осуществления этого согласно изобретению при необходимости используется электрическая цепь с электрическим нагревательным элементом и прерывателем цепи для нагревания хладагента в низкотемпературной системе охлаждения. Во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания прерыватель цепи установлен в первое положение, в результате чего источник напряжения отсоединен от электрического нагревательного элемента. В этом положении нагревательный элемент не производит никакого нагревания хладагента в системе охлаждения. Когда прерыватель цепи установлен во второе положение, электрическая энергия подается к нагревательному элементу от источника напряжения, приводя к тому, что хладагент в системе охлаждения нагревается нагревательным элементом. Такое нагревание является благоприятным в ситуациях, когда хладагент в низкотемпературной системе охлаждения находится при такой низкой температуре, так что существует риск того, что он будет охлаждать газовую среду настолько сильно, что будет образовываться лед внутри охладителя. Если пользователь решает, что существует риск замораживания охладителя или что он близок к состоянию замораживания, прерыватель цепи может быть установлен вручную во второе положение. Когда исчезает риск замораживания льда, прерыватель цепи может быть возвращен в первое положение. Таким образом, может быть обеспечено очень хорошее охлаждение газовой среды в охладителе при одновременном исключении образования льда в охладителе.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения устройство содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью определения параметра, который показывает, охлаждена ли газовая среда настолько, что существует образование льда или риск образования льда в охладителе, и блок управления, выполненный с возможностью получения информации от упомянутого элемента (элементов) и решения, существует ли образование льда или риск образования льда в охладителе, и если существует, то для установки прерывателя цепи во второе положение. При такой конфигурации прерыватель цепи может быть автоматически установлен во второе положение, когда существует риск образования льда в охладителе. Блок управления может быть вычислительным устройством с подходящим программным обеспечением для этой цели. Упомянутый датчик может быть датчиком температуры, который определяет температуру хладагента в низкотемпературной системе охлаждения. Если температура хладагента больше 0°С, когда он поступает в охладитель, риска образования льда внутри охладителя не существует. Чтобы полностью исключить образование льда, блок управления может устанавливать прерыватель цепи во второе положение, как только температура хладагента упадет ниже 0°С. Устройство предпочтительно содержит датчики температуры или датчики давления, выполненные с возможностью определения параметра, который относится к перепаду давления газовой среды или к перепаду температуры в охладителе. Один датчик может определять давление или температуру газовой среды перед ее входом в охладитель, и один датчик может определять давление или температуру газовой среды, когда она выходит из охладителя. Если перепад давления или перепад температуры в охладителе не находится в заданных пределах, блок управления может обнаружить, что каналы в охладителе находятся в состоянии возможного засорения льдом. В таких случаях блок управления устанавливает прерыватель цепи во второе положение так, что хладагент в низкотемпературной системе охлаждения подвергается нагреванию. Нагретый хладагент, который протекает через охладитель, будет растапливать лед, который образовался внутри охладителя. После растапливания льда блок управления получает информацию от датчиков, которая показывает, что перепад давления или перепад температуры в охладителе вернулся к приемлемым значениям. Блок управления возвращает прерыватель цепи в первое положение. В этом случае ограниченное количество льда допускается внутри охладителя, но результатом является очень эффективное охлаждение газовой среды, когда температуры хладагента ниже 0°С являются приемлемыми до тех пор, пока охладитель не начнет замораживаться.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения вторая система охлаждения имеет радиаторный элемент, посредством которого циркулирующий хладагент охлаждается воздухом при температуре окружающей среды. Хладагент, таким образом, может быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Нагревательный элемент преимущественно расположен в низкотемпературной системе охлаждения в положении на выходе из радиаторного элемента. Хладагент имеет свою самую низкую температуру после того, как он был охлажден в радиаторном элементе, и, поэтому, это является преимущественным для нагревания хладагента в таком местоположении. Нагревательный элемент может быть расположен на входе в охладитель относительно заданного направления потока хладагента во второй системе охлаждения. Хладагент в низкотемпературной системе охлаждения, таким образом, может быть нагрет до того, как он будет подаваться в охладитель. В ситуациях, когда прерыватель цепи установлен во втором положении, относительно теплый хладагент, таким образом, может подаваться в охладитель так, что лед, который образовался внутри охладителя, будет быстро расплавляться. Нагревательный элемент может быть альтернативно расположен внутри охладителя, тогда нагревательный элемент может быть преимущественно расположен ближе к входу хладагента в охладитель.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения устройство содержит дополнительный охладитель, посредством которого газовая среда подвергается первому этапу охлаждения хладагентом в высокотемпературной системе охлаждения перед тем, как газовая среда поступает в вышеупомянутый охладитель, в котором она подвергается второму этапу охлаждения хладагентом в низкотемпературной системе охлаждения. Газовая среда может быть сжатым воздухом, который подается во впускной трубопровод к двигателю внутреннего сгорания. Когда воздух сжимается, он переносит количество тепла, которое соотносится со степенью сжатия воздуха. В двигателях внутреннего сгорания с наддувом используется воздух под очень высоким давлением. Поэтому требуется эффективное охлаждение воздуха. Соответственно преимущественно охлаждать сжатый воздух в более чем одном охладителе и на двух или более этапах так, что он может достичь требуемой низкой температуры перед его подачей в двигатель внутреннего сгорания. Упомянутая газообразная среда может также представлять собой рециркулирующие выхлопные газы, которые поступают в возвратный трубопровод к двигателю внутреннего сгорания. Выхлопные газы могут иметь температуру 500-600°С, когда они поступают в возвратный трубопровод. Поэтому также преимущественно охлаждать выхлопные газы в более чем одном охладителе и на двух или более этапах так, чтобы они могли достичь требуемую низкую температуру перед тем, как они поступят в двигатель внутреннего сгорания. Система охлаждения, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания, во время нормальной работы находится при температуре 80-100°С. Поэтому, такая система охлаждения может быть определена как высокотемпературная система охлаждения. Таким образом, очень преимущественно использовать эту существующую систему охлаждения для того, чтобы подвергать газовую среду первому этапу охлаждения.

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

Фиг.1 - устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения; и

Фиг.2 - устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.1 показано устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, которое предназначено для приведения в действие изображенного схематически автомобиля 1. Показанный здесь для примера двигатель 2 внутреннего сгорания является дизельным двигателем. Дизельный двигатель 2 может быть предназначен для приведения в действие большегрузного автомобиля. Выхлопные газы из цилиндров дизельного двигателя 2 направляются через выпускной коллектор 3 к выпускному трубопроводу 4. В дизельном двигателе 2 предусмотрен турбоагрегат, который содержит турбину 5 и компрессор 6. Выхлопные газы в выпускном трубопроводе 4, которые находятся под давлением выше атмосферного, первоначально направляются к турбине 5. Турбина 5, таким образом, обеспечивается приводной мощностью, которая передается через соединение к компрессору 6. Компрессор 6 использует эту мощность для сжатия воздуха, который всасывается в воздушный впускной трубопровод 8 через воздушный фильтр 7. Воздух во входном трубопроводе первоначально охлаждается в первом охлаждаемом хладагентом охладителе 9 наддувочного воздуха. Воздух охлаждается в первом охладителе 9 надувочного воздуха посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Сжатый воздух после этого охлаждается во втором охлаждаемом хладагентом охладителе 10 наддувочного воздуха. Воздух охлаждается во втором охладителе 10 наддувочного воздуха посредством хладагента из отдельной системы охлаждения.

Устройство содержит возвратный трубопровод 11 для осуществления рециркуляции части выхлопных газов в выпускной трубопровод 4. Возвратный трубопровод проходит между выпускным трубопроводом 4 и впускным трубопроводом 8. Возвратный трубопровод 11 содержит клапан 12 системы EGR, посредством которого поток выхлопных газов в возвратном трубопроводе 11 может быть отсечен. Клапан 12 системы EGR может быть также использован для плавного регулирования количества выхлопных газов, которые поступают из выпускного трубопровода 4 к впускному трубопроводу 8 через возвратный трубопровод 11. Блок управления 13 выполнен с возможностью управления клапаном 12 системы EGR на основе информации о текущем рабочем состоянии дизельного двигателя 2. Возвратный трубопровод 11 содержит первый, охлаждаемый хладагентом, охладитель 14 системы EGR для того, чтобы подвергать выхлопные газы первому этапу охлаждения. Выхлопные газы охлаждаются в первом охладителе 14 системы EGR посредством хладагента из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Выхлопные газы подвергаются второму этапу охлаждения в охлаждаемом хладагентом охладителе 15 системы EGR. Выхлопные газы охлаждаются во втором охладителе 15 системы EGR посредством хладагента из отдельной системы управления.

В определенных рабочих ситуациях в дизельных двигателях 2 с наддувом давление выхлопных газов в выпускном трубопроводе 4 будет ниже, чем давление сжатого воздуха во впускном трубопроводе 8. При таких рабочих ситуациях невозможно смешивать выхлопные газы в возвратном трубопроводе 11 непосредственно со сжатым воздухом во впускном трубопроводе 8 без специального вспомогательного средства. Для этой цели возможно использовать, например, трубку Вентури 16 или турбо-агрегат с изменяемой геометрией. Если вместо этого двигатель внутреннего сгорания 2 является двигателем Отто с наддувом, выхлопные газы в возвратном трубопроводе 11 могут быть направлены непосредственно во впускной трубопровод 8, поскольку выхлопные газы в выпускном трубопроводе 4 двигателя Отто, по существу, во всех рабочих ситуациях будут иметь большее давление, чем сжатый воздух в впускном трубопроводе 8. После смешивания выхлопных газов со сжатым воздухом во впускном коллекторе 8 смесь направляется к соответствующим цилиндрам дизельного двигателя 2 через коллектор 17.

Двигатель внутреннего сгорания 2 охлаждается обычным образом посредством системы охлаждения, которая содержит циркулирующий хладагент. Хладагент циркулирует в системе охлаждения посредством насоса 18 хладагента. Основной поток хладагента циркулирует через двигатель внутреннего сгорания 2. После того, как хладагент охладит двигатель внутреннего сгорания 2, он направляется в трубопровод 21 к термостату 19 в системе охлаждения. После того, как хладагент достигнет нормальной рабочей температуры, термостат 19 адаптируется для направления его к радиатору 20, установленному в передней части автомобиля для охлаждения. Меньшая часть хладагента в системе охлаждения, тем не менее, не направляется к двигателю внутреннего сгорания 2, а циркулирует через трубопровод 22, который разделяется на два параллельных трубопровода 22а и 22b. Трубопровод 22а подает хладагент к первому охладителю 9 наддувочного воздуха, в котором он подвергает сжатый воздух первому этапу охлаждения. Трубопровод 22b подает хладагент к первому охладителю 14 системы EGR, в котором он подвергает рециркулирующие выхлопные газы первому этапу охлаждения. Хладагент, который охладил воздух в первом охладителе 9 наддувочного воздуха, и хладагент, который охладил выхлопные газы в первом охладителе 14 системы EGR, снова соединяются в трубопроводе 22, который подает хладагент обратно в трубопровод 21. Нагретый хладагент направляется в трубопроводе 21 к радиатору 20.

Отдельная система охлаждения содержит радиаторный элемент 24, установленный перед радиатором 20 в периферийной области автомобиля 1. В данном случае периферийная область расположена в передней части автомобиля 1. Вентилятор 25 радиатора выполнен с возможностью выработки воздушного потока окружающего воздуха через радиаторный элемент 24 и радиатор 20. Так как радиаторный элемент 24 расположен перед радиатором 20, хладагент охлаждается в радиаторном элементе 24 воздухом, имеющим температуру окружающей среды. Таким образом, хладагент в радиаторном элементе 24 может быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Холодный хладагент из радиаторного элемента 24 циркулирует в отдельной системе охлаждения в трубопроводе 26 под действием насоса 27. В трубопроводе 26 установлен нагревательный элемент 28. При необходимости холодный хладагент в отдельной системе охлаждения может быть нагрет нагревательным элементом 28. Нагревательный элемент 28 входит в электрическую цепь. Электрическая цепь также содержит прерыватель 30 цепи, который может находиться в замкнутом положении и в разомкнутом положении под действием блока управления 31. Когда прерыватель 30 цепи находится в замкнутом положении, нагревательный элемент 28 соединяется с источником напряжения 36 так, что он получает электрическую энергию и нагревает хладагент в отдельной системе охлаждения.

После прохождения хладагента в отдельной системе охлаждения через нагревательный элемент 28, трубопровод 26 разделяется на два параллельных трубопровода 26а, 26b. Трубопровод 26а подает хладагент ко второму охладителю 10 наддувочного воздуха, в котором он подвергает сжатый воздух второму этапу охлаждения. Трубопровод 26b подает хладагент ко второму охладителю 15 системы EGR, в котором он подвергает рециркулирующие выхлопные газы второму этапу охлаждения. После того, как хладагент проходит через второй охладитель 10 наддувочного воздуха и второй охладитель 15 системы EGR, трубопроводы 26а и 26b соединяются вместе. После этого хладагент подается в трубопроводе 26 к радиаторному элементу 24 для охлаждения. Первый датчик давления 32 установлен в трубопроводе 8 для определения давления воздуха перед подачей его во второй охладитель 10 наддувочного воздуха. Второй датчик давления 33 установлен в воздушном трубопроводе 8 для определения давления воздуха после его прохождения через второй охладитель 10 наддувочного воздуха. Третий датчик давления 34 установлен в возвратном трубопроводе 11 для определения давления выхлопных газов до подачи их во второй охладитель 15 системы EGR. Четвертый датчик давления 35 установлен в возвратном трубопроводе 11 для определения давления выхлопных газов после их прохождения через второй охладитель 15 системы EGR. Блок управления 31 выполнен с возможностью получения информации от упомянутых датчиков, касающейся измеренных давлений.

Во время работы дизельного двигателя 2 выхлопные газы проходят через выпускной трубопровод 4 и приводят в движение турбину 5. Таким образом, турбина 5 обеспечивается входной мощностью, которая приводит компрессор 6. Компрессор 6 втягивает окружающий воздух через воздушный фильтр 7 и сжимает воздух во впускном трубопроводе 8. Воздух, таким образом, приобретает повышенное давление и повышенную температуру. Сжатый воздух охлаждается в первом охладителе 9 наддувочного воздуха посредством радиаторной жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Радиаторная жидкость здесь может иметь температуру около 80-90°С. Таким образом, сжатый воздух может подвергаться в первом охладителе 9 наддувочного воздуха первому этапу охлаждения до температуры, близкой к температуре хладагента. После этого сжатый воздух проходит через второй воздушный охладитель 10, в котором он охлаждается хладагентом в отдельной системе охлаждения. Здесь хладагент может иметь температуру, близкую к температуре окружающей среды. Таким образом, сжатый воздух может быть охлажден в благоприятных условиях до температуры, близкой к температуре окружающей среды.

В большинстве рабочих состояний дизельного двигателя 2 блок управления 13 будет поддерживать клапан 12 системы EGR открытым так, чтобы часть выхлопных газов в выпускном трубопроводе 4 направлялась в возвратный трубопровод 11. Выхлопные газы в выпускном трубопроводе 4 могут находиться при температуре около 500-600°С, когда они достигают первый охладитель 14 системы EGR. Рециркулирующие выхлопные газы подвергаются в первом охладителе 14 системы EGR первому этапу охлаждения хладагентом в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Хладагент в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания будет, таким образом, иметь относительно высокую температуру, но определенно меньшую, чем температура выхлопных газов. Таким образом, можно осуществлять хорошее охлаждение выхлопных газов в первом охладителе 14 системы EGR. Рециркулирующие выхлопные газы после этого направляются ко второму охладителю 15 системы EGR, в котором они охлаждаются хладагентом в отдельной системе охлаждения. Здесь хладагент будет находиться при определенно более низкой температуре, и выхлопные газы могут быть охлаждены при благоприятных условиях до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Выхлопные газы в возвратном трубопроводе 11 также могут подвергаться охлаждению, по существу, до такой же низкой температуры, что и сжатый воздух, перед их смешиванием и направлением в двигатель внутреннего сгорания 2. Поэтому, по существу, оптимальное количество воздуха и рециркулирующих выхлопных газов может быть направлено в двигатель внутреннего сгорания. Таким образом, представляется возможным горение, по существу, с оптимальными характеристиками в двигателе внутреннего сгорания 2. Низкая температура сжатого воздуха и рециркулирующих выхлопных газов также приводит к низкой температуре горения и, следовательно, к низкому содержанию оксидов азота в выхлопных газах.

Это эффективное охлаждение сжатого воздуха и рециркулирующих газов имеет также недостатки. Сжатый воздух охлаждается во втором охладителе 10 наддувочного воздуха до температуры, при которой вода в жидкой форме осаждается внутри охладителя 10 наддувочного воздуха. Таким же образом, выхлопные газы во втором охладителе 15 системы EGR охлаждаются до температуры, при которой внутри второго охладителя 15 системы EGR образуется конденсат. Когда температура окружающего воздуха ниже 0°С, также существует риск замораживания осажденной воды до льда внутри второго охладителя 10 наддувочного воздуха и замораживания осажденного конденсата до состояния льда во втором охладителе 15 системы EGR. Образование льда внутри второго охладителя 10 наддувочного воздуха и второго охладителя 15 системы EGR может серьезно нарушать работу двигателя внутреннего сгорания 2. Для защиты второго охладителя 10 наддувочного воздуха и второго охладителя 15 системы EGR от замерзания, блок управления 31 по существу постоянно получает информацию от датчиков давления 32, 33 относительно давления воздуха до и после второго охладителя 15 системы EGR, и от датчиков давления 34, 35 относительно давления рециркулирующих газов до и после второго охладителя 15 системы EGR. Если датчики давления 32, 33 показывают перепад давления, который превышает заданное пороговое значение во втором охладителе 10 наддувочного воздуха, блок управления 31 может обнаружить, что внутри охладителя 10 наддувочного воздуха образовался лед. Если датчики давления 34, 35 показывают перепад давления, который превышает заданное пороговое значение во втором охладителе 15 системы EGR, таким же образом может быть обнаружено, что во втором охладителе 15 системы EGR образовался лед.

Если блок управления 31 получает такую информацию, прерыватель 30 цепи переводится в замкнутое положении так, чтобы нагревательный элемент 28 получал электрическую энергию от источника 36 напряжения. Поэтому нагревательный элемент 28 нагревает протекающий мимо холодный хладагент в отдельной системе охлаждения. Нагревательный элемент 28 расположен в отдельной системе охлаждения на выходе из радиаторного элемента 24 и на входе во второй охладитель 10 наддувочного воздуха, и второго охладителя 15 системы EGR относительно заданного направления потока хладагента в отдельной системе управления. Таким образом, обеспечивается заметное нагревание хладагента в отдельной системе охлаждения перед тем, как он подается во второй охладитель 10 наддувочного воздуха. Когда теплый хладагент подается через второй охладитель 10 наддувочного воздуха и второй охладитель 15 системы EGR, он быстро и эффективно расплавляет лед, который образовался в охладителях 10, 15.

Как только блок управления 31 получает информацию, которая показывает, что перепад давления во втором охладителе 10 наддувочного воздуха и во втором охладителе 15 системы EGR возвратился к приемлемым значениям, блок управления 31 размыкает прерыватель 30 цепи так, что соединение между нагревательным элементом 28 и источником напряжения 36 прерывается, останавливая, тем самым, подачу электроэнергии к нагревательному элементу 28. Нагревание хладагента в отдельной нагревательной системе прекращается, и холодный хладагент, который был охлажден в радиаторном элементе 24, может быть заново использован для охлаждения воздуха во втором охладителе 10 наддувочного воздуха, и выхлопных газов во втором охладителе 15 системы EGR. Если во время работы автомобиля возникает очень низкая температура окружающей среды, блок управления 31 через регулярные интервалы может переводить прерыватель 30 цепи в замкнутое положение для предотвращения образования слишком большого количества льда во втором охладителе 10 наддувочного воздуха и во втором охладителе 15 системы EGR. Устройство, таким образом, обеспечивает очень эффективное охлаждение воздуха во втором охладителе 10 наддувочного воздуха и выхлопных газов во втором охладителе 15 системы EGR. В то же время происходит предотвращение образования льда во втором охладителе 10 наддувочного воздуха и во втором охладителе 15 системы EGR, которое может нарушать работу двигателя внутреннего сгорания 2. Даже во время холодного запуска автомобиля 1, можно перевести прерыватель 30 цепи непосредственно в замкнутое положение, чтобы предотвратить образование льда во втором охладителе 10 наддувочного воздуха и во втором охладителе 15 системы EGR.

На фиг.2 показан вариант осуществления, в котором при необходимости используется отдельный нагревательный элемент 2 8а для нагревания хладагента, который поступает во второй охладитель 10 наддувочного воздуха. Нагревательный элемент 28а установлен здесь в трубопроводе 26а, который подает хладагент во второй охладитель 10 наддувочного воздуха. Здесь снова используется электрическая цепь с прерывателем 30а цепи и источником напряжения 36а. Таким образом, хладагент, который подается во второй охладитель 10 наддувочного воздуха, может быть легко нагрет.Второй нагревательный элемент 28b используется для нагревания хладагента, который подается во второй охладитель 15 системы EGR. Второй нагревательный элемент 28b установлен в трубопроводе 26b, который подает хладагент ко второму охладителю 15 системы EGR. Здесь снова используется электрическая цепь с прерывателем цепи 30b и источником напряжения 36b. Таким образом, охладитель, который подается во второй охладитель 15 системы EGR, может быть легко нагрет таким же образом. Два нагревательных элемента 28а, 28b делают возможным отдельное нагревание хладагента, который подается во второй охладитель 10 наддувочного воздуха и во второй охладитель 15 системы EGR. Таким образом, нагревательные элементы 28а, 28b могут быть активированы независимо друг от друга, когда существует риск образования льда в одном из соответствующих охладителей 10, 15. В данном случае нагревательные элементы 28а, 28b расположены вовне соответствующих охладителей 10, 15 ближе к входу хладагента в охладители 10, 15. Нагревательные элементы 28а, 28b могут быть альтернативно расположены внутри соответствующих охладителей 10, 15 ближе к входу хладагента в охладители 10, 15.

Изобретение никоим образом не ограничивается вариантом осуществления, изображенном на чертеже, и может быть свободно изменено в объеме формулы изобретения. В приведенном для примера варианте осуществления для определения перепада давления через охладители в качестве параметра для определения того, что лед образовался в охладителях, используются датчики давления. Таким же образом, для определения перепада температуры через охладители в качестве параметра для определения того, что лед образовался в охладителях, могут быть использованы датчики температуры. Согласно другой альтернативе, датчик температуры может быть использован для определения температуры хладагента, который подается в охладители 10, 15. Если температура охладителя выше 0°С, образование льда не может возникнуть в охладителях 10, 15. В изображенном варианте осуществления устройство используется для того, чтобы сохранять как второй охладитель 10 наддувочного воздуха, так и второй охладитель системы EGR, по существу, свободными ото льда. Устройство также может быть использовано для сохранения только одного из упомянутых охладителей 10, 15, по существу, свободным ото льда. Устройство предназначено для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, в котором для сжатия воздуха, который подается к двигателю внутреннего сгорания, используется турбо-агрегат. Разумеется, устройство также может быть успешно использовано для двигателей внутреннего сгорания с наддувом, в которых воздух сжимается более чем одним турбо-агрегатом. В таких случаях первый охладитель 9 наддувочного воздуха может быть использован в качестве альтернативного охладителя для охлаждения воздуха между сжатиями в компрессорах турбо-агрегатов.

Реферат

Изобретение относится к устройству для двигателя внутреннего сгорания (2) с наддувом, причем устройство выполнено с возможностью предотвращения образования льда в охладителе (10, 15). Устройство содержит низкотемпературную систему охлаждения с циркулирующим хладагентом и охладителем (10, 15), в котором газовая среда, которая содержит водяной пар, охлаждается хладагентом в системе охлаждения. Устройство содержит электрическую цепь с электрическим нагревательным элементом (28, 28а, 28b), который расположен в контакте с хладагентом в системе охлаждения, источник (36, 36а, 36b) напряжения и прерыватель (30, 30а, 30b) цепи, который может быть установлен в первое положение, в котором он отсоединяет нагревательный элемент (28, 28а, 28b) от источника напряжения (36, 36а, 36b), и во второе положение, в котором он соединяет вместе нагревательный элемент (28, 28а, 28b) и источник напряжения (36) так, что нагревательный элемент (28, 28а, 28b) получает электрическую энергию и нагревает хладагент в системе охлаждения. Изобретение обеспечивает безопасное охлаждение газовой среды, которая содержит водяной пар с одновременным устранением риска засорения охладителя. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула