專利名稱：增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)的裝置。
背景技術(shù)：
可以被供給到增壓燃燒發(fā)動機(jī)的空氣的量不僅取決于空氣壓力而且取決于空氣 溫度。供給可能的最大量的空氣到燃燒發(fā)動機(jī)需要空氣在其被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)之前進(jìn)行 有效的冷卻?？諝馔ǔＴ谖挥诮煌üぞ咔安康脑鰤嚎諝饫鋮s器中被冷卻。在所述位置增壓 空氣冷卻器使處于環(huán)境溫度的冷卻空氣流流過它，這使得壓縮空氣可以被冷卻到接近環(huán)境 溫度的溫度。在冷的天氣條件下，壓縮空氣可以被冷卻到低于空氣露點溫度的溫度，使得呈 液態(tài)形式的水蒸汽在增壓空氣冷卻器中凝結(jié)。當(dāng)環(huán)境空氣的溫度低于0°c時，還有凝結(jié)的水 在增壓空氣冷卻器內(nèi)凍結(jié)成冰的風(fēng)險。所述結(jié)冰將導(dǎo)致增壓空氣冷卻器內(nèi)空氣流導(dǎo)管的更 大或更小量的阻塞，從而引起至燃燒發(fā)動機(jī)的減小的空氣流量以及隨之而來的運行故障或 停止。被稱為EGR(廢氣再循環(huán))的技術(shù)是將一部分來自燃燒發(fā)動機(jī)中的燃燒過程的廢 氣進(jìn)行再循環(huán)的一種已知的方法。再循環(huán)廢氣與到燃燒發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣空氣混合，所述混合 在該混合物被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)的氣缸之前進(jìn)行。將廢氣添加到空氣中產(chǎn)生較低的燃燒溫 度，特別地產(chǎn)生廢氣中氮氧化物NOx的減小的含量。所述技術(shù)既用于奧托發(fā)動機(jī)也用于柴 油發(fā)動機(jī)。供給大量的廢氣到燃燒發(fā)動機(jī)需要廢氣在它們被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)之前進(jìn)行有 效的冷卻。廢氣可以受到EGR冷卻器中的第一步冷卻以及空氣冷卻的EGR冷卻器中的第二 步冷卻，所述第一步冷卻通過來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑冷卻。因此廢氣還可以 被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。廢氣包含水蒸汽，當(dāng)廢氣承受第二步冷卻到低于水蒸汽露 點的溫度時，所述水蒸汽凝結(jié)在EGR冷卻器內(nèi)。當(dāng)環(huán)境溫度的溫度低于0°C時，還有所形成 的冷凝物在第二 EGR冷卻器內(nèi)凍結(jié)成冰的風(fēng)險。所述結(jié)冰將導(dǎo)致EGR冷卻器內(nèi)廢氣流導(dǎo)管 的更大或更小量的阻塞。當(dāng)廢氣再循環(huán)停止或顯著地減小時，結(jié)果是廢氣中氮氧化物含量 的增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裝置，由此包含水蒸汽的氣態(tài)介質(zhì)可以在冷卻器中受到 很好的冷卻，而同時冷卻器受到阻塞的風(fēng)險被避免。所述目的利用在引言中提到的類型的裝置而實現(xiàn)，所述裝置的特征在于權(quán)利要求 1的特征部分中所指出的特征。為了氣態(tài)介質(zhì)被有效地冷卻，其需要通過一冷卻系統(tǒng)中的冷 卻劑冷卻，所述冷卻系統(tǒng)可以被稱作低溫冷卻系統(tǒng)。當(dāng)?shù)蜏乩鋮s系統(tǒng)中的冷卻劑被使用時， 所述裝置通常被冷卻到在冷卻器內(nèi)呈液態(tài)形式的水被凝結(jié)的溫度。如果冷卻劑還低于o°c， 則還有水在冷卻器內(nèi)凍結(jié)成冰的明顯的風(fēng)險。低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度越低，所述 風(fēng)險越大。所述裝置還包括帶有比低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑更暖的冷卻劑的冷卻系統(tǒng)。所 述冷卻系統(tǒng)因此可以被稱作高溫冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，熱交換器和閥機(jī)構(gòu)被使用以使得可以借助于高溫冷卻系統(tǒng)中更暖的冷卻劑對低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑加溫。在燃燒發(fā)動機(jī) 常規(guī)運行期間，閥機(jī)構(gòu)被置于第一位置由此來自至少一個所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被阻止流 過熱交換器。結(jié)果在兩個冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑之間沒有傳熱。然而，當(dāng)閥機(jī)構(gòu)被置于第二 位置時，來自兩個冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被允許流過熱交換器。在這種情況下，低溫冷卻系統(tǒng)中 的冷卻劑在熱交換器中被高溫冷卻系統(tǒng)中更暖的冷卻劑加溫。在低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑 處于使其冒著將氣態(tài)介質(zhì)冷卻到在冷卻器內(nèi)形成冰的程度的風(fēng)險的低溫的情況下，所述加 溫是有利的。如果有人確定冷卻器冒著凍結(jié)或即將凍結(jié)的風(fēng)險，則閥機(jī)構(gòu)可以被人工地置 于第二位置。當(dāng)結(jié)冰停止時，閥機(jī)構(gòu)可以返回第一位置。氣態(tài)介質(zhì)因此可以在冷卻器中得 到很好的冷卻，而同時冷卻器中的結(jié)冰可以被避免。 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述裝置包括至少一個傳感器，以及控制單元， 所述至少一個傳感器適于檢測表示氣態(tài)介質(zhì)是否被冷卻到在冷卻器中存在結(jié)冰或存在結(jié) 冰的風(fēng)險的程度的參數(shù)，所述控制單元適于從所述構(gòu)件接收信息和確定在冷卻器中是否存 在結(jié)冰或是否存在結(jié)冰的風(fēng)險，并且如果存在的話則將閥機(jī)構(gòu)置于第二位置。利用所述結(jié) 構(gòu)，當(dāng)在冷卻器中存在結(jié)冰的風(fēng)險時閥機(jī)構(gòu)可以被自動地置于第二位置?？刂茊卧梢允?裝有用于此目的的適當(dāng)軟件的計算機(jī)單元。所述傳感器可以是檢測低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻 劑溫度的溫度傳感器。如果冷卻劑溫度在其被引導(dǎo)至冷卻器時高于o°c，則在冷卻器內(nèi)沒有 結(jié)冰的風(fēng)險。為了完全避免結(jié)冰，控制單元可以一旦冷卻劑溫度降到低于o°c時就將閥機(jī)構(gòu) 置于第二位置。裝置優(yōu)選地包括適于檢測與冷卻器中氣態(tài)介質(zhì)的壓力降或溫度降相關(guān)的參 數(shù)的溫度傳感器或壓力傳感器。一個傳感器可以檢測氣態(tài)介質(zhì)在其被引導(dǎo)至冷卻器之前的 壓力或溫度，一個傳感器可以檢測在其從冷卻器被引導(dǎo)出時的壓力或溫度。如果冷卻器中 的壓力降或溫度降不處于預(yù)定值內(nèi)，則控制單元可以發(fā)現(xiàn)冷卻器中的流動通道即將被冰阻 塞。在這種情況下控制單元將閥機(jī)構(gòu)置于第二位置以使得低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑受到加 溫。流動通過冷卻器的加溫的冷卻劑將熔化已經(jīng)形成在冷卻器內(nèi)的冰。當(dāng)冰已經(jīng)熔化時， 控制單元從傳感器接收表示冷卻器中的壓力降或溫度降已經(jīng)回復(fù)到容許值的信息?？刂茊?元將閥機(jī)構(gòu)返回到第一位置。由此在這種情況下在冷卻器內(nèi)允許有限量的結(jié)冰，但結(jié)果是， 當(dāng)?shù)陀趏°c的冷卻劑溫度可接受時，只要冷卻器沒有開始凍結(jié)，就存在氣態(tài)介質(zhì)的非常有效 的冷卻。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，第二冷卻系統(tǒng)具有散熱器元件，由此循環(huán)冷 卻劑被處于環(huán)境溫度的空氣冷卻。冷卻劑因此能夠被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。相對于 在第二冷卻系統(tǒng)中冷卻劑流動的預(yù)定方向，熱交換器有利地在散熱器元件下游和冷卻器上 游的位置處位于第二冷卻系統(tǒng)中。第二系統(tǒng)中的冷卻劑因此可以在其被引導(dǎo)至冷卻器之前 基本上立即被加溫。在閥機(jī)構(gòu)被置于第二位置的情況下，相對暖的冷卻劑由此可以被引導(dǎo) 至冷卻器以使得已經(jīng)形成在冷卻器內(nèi)的冰將迅速融化。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，第一冷卻系統(tǒng)適于冷卻燃燒發(fā)動機(jī)。在常規(guī) 運行期間，冷卻燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)處于80-100°C的溫度。所述已有的冷卻劑因此非常 適用于對低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑加溫。冷卻燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)可以包括適于將暖的 冷卻劑從冷卻系統(tǒng)中大致緊挨著燃燒發(fā)動機(jī)下游的位置引導(dǎo)到熱交換器的線路。當(dāng)冷卻劑 已經(jīng)冷卻了燃燒發(fā)動機(jī)時，冷卻劑將處于其在冷卻系統(tǒng)中的最高溫度，并且可以非常有效 地用于對冷卻劑進(jìn)行最優(yōu)化的加溫以便于在存在結(jié)冰時對低溫冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑加溫。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，裝置包括另外的冷卻器，由此氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定 為在氣態(tài)介質(zhì)被引導(dǎo)至前述冷卻器之前通過第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑受到第一步冷卻，所 述氣態(tài)介質(zhì)在所述前述冷卻器中通過第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑承受第二步冷卻。氣態(tài)介質(zhì) 可以是被引導(dǎo)進(jìn)至燃燒發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管線中的壓縮空氣。當(dāng)空氣被壓縮時，其承受大量的 熱量，這與空氣的壓縮度相關(guān)。在增壓燃燒發(fā)動機(jī)中，空氣在非常高的壓力下被使用?？諝?因此需要有效的冷卻。因此，有利的是，在多于 一個冷卻器中并且在兩個或更多個階段中冷 卻壓縮空氣，以使其可以在被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)之前達(dá)到期望的低溫。所述氣態(tài)介質(zhì)還可 以是在回流管線中被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)的再循環(huán)廢氣。廢氣在它們被引導(dǎo)進(jìn)回流管線中時 可以處于500-600°C的溫度下。因此，還有利的是，在多于一個冷卻器中并且在兩個或更多 個階段中冷卻廢氣，以使得它們可以在被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)之前達(dá)到期望的低溫。


下面將參考附圖以示例的方式描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)的裝置。
具體實施例方式圖1示出了用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)的裝置，所述增壓燃燒發(fā)動機(jī)用于驅(qū)動示意性地 示出的交通工具(車輛)1。燃燒發(fā)動機(jī)在此示例為柴油發(fā)動機(jī)2。柴油發(fā)動機(jī)2可以用于 驅(qū)動重型車輛1。來自柴油發(fā)動機(jī)2的氣缸的廢氣經(jīng)由排氣集管3被引導(dǎo)至排氣管線4。柴 油發(fā)動機(jī)2設(shè)有包括渦輪機(jī)5和壓縮機(jī)6的渦輪單元。排氣管線4中處于高于大氣壓力下 的廢氣最初被引導(dǎo)至渦輪機(jī)5。因此渦輪機(jī)5被提供經(jīng)由連接機(jī)構(gòu)被傳遞至壓縮機(jī)6的驅(qū) 動力。壓縮機(jī)6使用所述力壓縮經(jīng)由空氣過濾器7被抽吸進(jìn)空氣進(jìn)氣管線8的空氣。進(jìn)氣 管線中的空氣在第一冷卻劑冷卻的增壓空氣冷卻器9中被初始地冷卻。在第一增壓空氣冷 卻器9中空氣通過來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被冷卻。壓縮空氣此后在第二冷卻 劑冷卻的增壓空氣冷卻器10中被冷卻。在第二增壓空氣冷卻器10中空氣通過來自獨立冷 卻系統(tǒng)的冷卻劑被冷卻。裝置包括回流管線11，所述回流管線11用于實施排氣管線4中部分廢氣的再循 環(huán)?；亓鞴芫€具有在排氣管線4和進(jìn)氣管線8之間的長度。回流管線11包括EGR閥12， 回流管線11中的廢氣流可以被所述EGR閥12切斷。EGR閥12還可以用于無級地控制從 排氣管線4經(jīng)由回流管線11被引導(dǎo)至進(jìn)氣管線8的廢氣的量。控制單元13適于基于關(guān)于 柴油發(fā)動機(jī)2的當(dāng)前運行狀態(tài)的信息控制EGR閥12?；亓鞴芫€11包括第一冷卻劑冷卻的 EGR冷卻器14以用于使廢氣受到第一步冷卻。在第一 EGR冷卻器14中廢氣通過來自燃燒 發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被冷卻。廢氣在冷卻劑冷卻的EGR冷卻器15中受到第二步冷 卻。在第二 EGR冷卻器15中廢氣通過來自所述獨立冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被冷卻。在增壓柴油發(fā)動機(jī)2中的某些運行狀態(tài)下，排氣管線4中廢氣的壓力將低于進(jìn)氣 管線8中壓縮空氣的壓力。在這種運行狀況下，在沒有專用輔助裝置的情況下，不可能將回 流管線11中的廢氣直接與進(jìn)氣管線8中的壓縮空氣混合。為此可以使用例如帶有可變幾 何結(jié)構(gòu)的文丘里管16或渦輪單元。如果相反地燃燒發(fā)動機(jī)2是增壓奧托發(fā)動機(jī)，則回流管 線11中的廢氣可以被直接引導(dǎo)至進(jìn)氣管線8中，因為在基本上所有的運行情形下，奧托發(fā)動機(jī)的排氣管線4中的廢氣都將處于比進(jìn)氣管線8中的壓縮空氣更高的壓力下。當(dāng)廢氣已經(jīng)與進(jìn)氣管線8中的壓縮空氣混合時，混合物經(jīng)由集管17被引導(dǎo)至柴油發(fā)動機(jī)2的相應(yīng)的 氣缸。燃燒發(fā)動機(jī)2通過包含循環(huán)冷卻劑的冷卻系統(tǒng)以傳統(tǒng)的方式被冷卻。冷卻劑通過 冷卻劑泵18在冷卻系統(tǒng)中被循環(huán)。冷卻劑的主流動被循環(huán)貫穿燃燒發(fā)動機(jī)2。在冷卻劑 已經(jīng)冷卻了燃燒發(fā)動機(jī)2之后，其在管線21中被引導(dǎo)至冷卻系統(tǒng)中的恒溫器19。當(dāng)冷卻 劑已經(jīng)達(dá)到正常工作溫度時，恒溫器19適于將其引導(dǎo)至散熱器20以便于被冷卻，所述散熱 器20安裝在交通工具前部處。然而冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的較小部分并不被引導(dǎo)回燃燒發(fā) 動機(jī)2，而是在被分成兩個并聯(lián)管線22a、22b的管線22中循環(huán)。管線22a引導(dǎo)冷卻劑到第 一增壓空氣冷卻器9，在其中冷卻劑使壓縮空氣受到第一步冷卻。管線22b引導(dǎo)冷卻劑到第 一 EGR冷卻器14，在其中冷卻劑使再循環(huán)廢氣受到第一步冷卻。已經(jīng)在第一增壓空氣冷卻 器9中冷卻了空氣的冷卻劑和已經(jīng)在第一 EGR冷卻器14中冷卻了廢氣的冷卻劑在管線22 中重新結(jié)合，所述管線22引導(dǎo)冷卻劑回到管線21。被加溫的冷卻劑在管線21中被引導(dǎo)至 散熱器20。所述獨立冷卻系統(tǒng)包括安裝在交通工具1外圍區(qū)域中散熱器20前面的散熱器元 件24。在這種情況下所述外圍區(qū)域位于交通工具1的前部。散熱器風(fēng)扇25適于產(chǎn)生通過 散熱器元件24和散熱器20的環(huán)境空氣的空氣流。由于散熱器元件24位于散熱器20的前 面，冷卻劑在散熱器元件24中通過處于環(huán)境溫度的空氣冷卻。散熱器元件24中的冷卻劑因 此能夠被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。來自散熱器元件24的冷的冷卻劑通過泵27在管線 26中在所述獨立冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。熱交換器28被布置在管線26中。如果有必要，獨立冷 卻系統(tǒng)中冷的冷卻劑可以通過來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的暖的冷卻劑在熱交換器28中 被加溫。燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)包括管線29，其具有從管線21中其接收剛剛經(jīng)過燃燒發(fā)動 機(jī)的暖的冷卻劑的位置21a開始的長度。管線29包括可以通過控制單元31被置于關(guān)閉位 置和至少一個打開位置的閥30。當(dāng)閥30處于打開位置時，暖的冷卻劑被引導(dǎo)通過管線29， 其延伸貫穿熱交換器28。冷卻劑此后被引導(dǎo)至管線23，所述管線23構(gòu)成燃燒發(fā)動機(jī)的冷 卻系統(tǒng)和的一普通部分，并且將經(jīng)冷卻的冷卻劑從散熱器20引導(dǎo)到燃燒發(fā)動機(jī)2。在獨立冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑已經(jīng)經(jīng)過熱交換器28之后，管線26分成兩個并聯(lián)管 線26a、26b。管線26a引導(dǎo)冷卻劑到第二增壓空氣冷卻器10，在其中冷卻劑使壓縮空氣受 到第二步冷卻。管線26b引導(dǎo)冷卻劑到第二 EGR冷卻器15，在其中冷卻劑使再循環(huán)廢氣受 到第二步冷卻。在冷卻劑已經(jīng)經(jīng)過第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR冷卻器15之后，管 線26a、26b結(jié)合到一起。冷卻劑此后在管線26中被引導(dǎo)至散熱器元件24以便于被冷卻。 第一壓力傳感器32被布置在空氣管線8中以在空氣被弓I導(dǎo)至第二增壓空氣冷卻器10之前 檢測空氣壓力。第二壓力傳感器33被布置在空氣管線8中以在空氣已經(jīng)經(jīng)過第二增壓空 氣冷卻器10之后檢測空氣壓力。第三壓力傳感器34被布置在回流管線11中以在廢氣被 引導(dǎo)至第二 EGR冷卻器15之前檢測廢氣的壓力。第四壓力傳感器35被布置在回流管線11 中以在廢氣已經(jīng)經(jīng)過第二 EGR冷卻器15之后檢測廢氣的壓力。控制單元31適于從所述傳 感器接收關(guān)于測量壓力的信息。在柴油發(fā)動機(jī)2運行期間，廢氣流動通過排氣管線4并且驅(qū)動渦輪機(jī)5。由此渦輪 機(jī)5被供給驅(qū)動壓縮機(jī)6的驅(qū)動力。壓縮機(jī)6經(jīng)由空氣過濾器7抽吸進(jìn)環(huán)境空氣并且壓縮進(jìn)氣管線8中的空氣?？諝庖虼双@得增大的壓力和升高的溫度。在第一增壓空氣冷卻器9 中壓縮空氣通過燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的散熱器液體被冷卻。散熱器液體在此可以處于 大約80-85°C的溫度。因此壓縮空氣可以在第一增壓空氣冷卻器9中承受第一步冷卻以冷 卻到接近冷卻劑溫度的溫度。壓縮空氣此后被引導(dǎo)通過第二增壓空氣冷卻器10，在其中所 述壓縮空氣通過獨立冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑被冷卻。冷卻劑在此可以處于接近環(huán)境溫度的溫 度。因此廢氣也可以在有利的情況下被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。
在柴油發(fā)動機(jī)2的大多數(shù)運行狀態(tài)下，控制單元13將保持EGR閥12打開，以使得 排氣管線4中的部分廢氣被引導(dǎo)至回流管線11。排氣管線4中的廢氣在它們到達(dá)第一 EGR 冷卻器14時可以處于大約500-600°C的溫度下。再循環(huán)廢氣在第一 EGR冷卻器14中通過 燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑承受第一步冷卻。燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑將 由此處于相對高的溫度下但是該溫度絕對低于廢氣的溫度。因此可以實現(xiàn)第一 EGR冷卻器 14中廢氣的良好的冷卻。再循環(huán)廢氣此后被引導(dǎo)至第二 EGR冷卻器15，在其中它們通過獨 立冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑被冷卻。冷卻劑在此將處于顯著地較低的溫度并且廢氣可以在有利 的情況下被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。由此回流管線11中的廢氣可以在它們混合和被 引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)2之前承受冷卻到與壓縮空氣大致相同的低溫。大致最優(yōu)化的量的空氣 和再循環(huán)廢氣因此可以被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)。因此可以得到帶有充分最佳性能的燃燒發(fā)動 機(jī)中的燃燒。壓縮空氣和再循環(huán)廢氣的低溫還導(dǎo)致較低的燃燒溫度并且因此導(dǎo)致廢氣中氮 氧化物的較低的含量。壓縮空氣和再循環(huán)廢氣的所述有效的冷卻也具有缺陷。壓縮空氣在第二增壓空氣 冷卻器10中被冷卻到呈液態(tài)形式的水在增壓空氣冷卻器10內(nèi)凝結(jié)的溫度。類似地，第二 EGR冷卻器15中的廢氣被冷卻到使得冷凝物在第二 EGR冷卻器15內(nèi)形成的溫度。當(dāng)環(huán)境 空氣的溫度低于0°C時，還有凝結(jié)的水在第二增壓空氣冷卻器10內(nèi)凍結(jié)成冰以及凝結(jié)的冷 凝物在第二 EGR冷卻器15內(nèi)凍結(jié)成冰的風(fēng)險。在第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR冷卻 器15內(nèi)的結(jié)冰可能嚴(yán)重地妨礙燃燒發(fā)動機(jī)2的運行。為了防止第二增壓空氣冷卻器10和 第二 EGR冷卻器15凍結(jié)，控制單元31從壓力傳感器32、33大致連續(xù)地接收關(guān)于第二增壓 空氣冷卻器10之前和之后的空氣壓力的信息，并且從壓力傳感器34、35大致連續(xù)地接收關(guān) 于第二 EGR冷卻器15之前和之后的再循環(huán)廢氣的壓力的信息。如果壓力傳感器32、33指 示出超過第二增壓空氣冷卻器10中的預(yù)定閾值的壓力降，則控制單元31可以發(fā)現(xiàn)冰已經(jīng) 在增壓空氣冷卻器10內(nèi)形成。如果壓力傳感器34、35指示出超過第二 EGR冷卻器15中的 預(yù)定閾值的壓力降，則其可以類似地發(fā)現(xiàn)冰已經(jīng)在第二 EGR冷卻器15中形成。如果控制單元31接收所述信息，則其打開閥30以使得來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系 統(tǒng)的暖的冷卻劑被引導(dǎo)通過管線29和熱交換器28。來自燃燒發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的暖的冷卻 劑將對連續(xù)流過熱交換器28的獨立冷卻系統(tǒng)中的冷的冷卻劑加溫。相對于獨立冷卻系統(tǒng) 中冷卻劑流動的預(yù)定方向，熱交換器28在散熱器元件24下游以及第二增壓空氣冷卻器10 和第二 EGR冷卻器15上游的位置處位于獨立冷卻系統(tǒng)中。由此獨立系統(tǒng)中的冷卻劑在其 被引導(dǎo)至第二增壓空氣冷卻器10和被引導(dǎo)至第二 EGR冷卻器15之前基本上立即被供給顯 著的加溫。當(dāng)暖的冷卻劑被引導(dǎo)通過第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR冷卻器15時，其 將迅速且有效地熔化在冷卻器10、15中已經(jīng)形成的冰。一旦控制單元31接收到表示第二增壓空氣冷卻器10中和第二 EGR冷卻器15中的壓力降已經(jīng)回復(fù)到容許值的信息，控制單元31就關(guān)閉閥機(jī)構(gòu)30，由此停止來自燃燒發(fā)動 機(jī)冷卻系統(tǒng)的暖的冷卻劑通過熱交換器28循環(huán)。獨立冷卻系統(tǒng)中冷卻劑的加溫停止，并且 已經(jīng)在散熱器元件24中冷卻的冷的冷卻劑可以被重新使用以用于冷卻第二增壓空氣冷卻 器10中的空氣和EGR冷卻器15中的廢氣。如果在交通工具運行期間出現(xiàn)很低的環(huán)境溫度， 則控制單元31可以每隔一定間隔就將閥機(jī)構(gòu)30置于打開位置，以防止在第二增壓空氣冷 卻器10中和第二 EGR冷卻器15中過多地結(jié)冰。所述配置因此使得可以非常有效地冷卻第 二增壓空氣冷卻器10中的空氣和第二 EGR冷卻器15中的廢氣。同時，在第二增壓空氣冷 卻器10中和第二 EGR冷卻器15中防止了結(jié)冰，所述結(jié)冰可能妨礙燃燒發(fā)動機(jī)2的運行。
本發(fā)明決不限于在附圖中示出的實施方式，而是可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)自由 變化。在實施方式示例中，壓力傳感器用于確定穿過冷卻器的壓力降以作為用于表示冰已 經(jīng)在冷卻器中形成時的一個參數(shù)。溫度傳感器同樣也可以用于確定冷卻器中的溫度降以作 為用于表示冰已經(jīng)在冷卻器中形成時的一個參數(shù)。根據(jù)另一個備選方案，溫度傳感器可以 用來檢測被引導(dǎo)至冷卻器10、15的冷卻劑的溫度。如果冷卻劑溫度高于0°C，則在冷卻器 10,15中不會出現(xiàn)結(jié)冰。在示出的實施方式中，裝置被用于保持第二增壓空氣冷卻器10和 第二 EGR冷卻器15都基本上沒有冰。裝置還可以用于保持僅僅所述冷卻器10、15中的一 個基本上沒有冰。裝置用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)，在其中一渦輪單元用于壓縮被引導(dǎo)至燃燒發(fā) 動機(jī)的空氣。裝置當(dāng)然也可以用于在其中空氣通過多于一個的渦輪單元壓縮的增壓燃燒發(fā) 動機(jī)。在這種情況下，第一增壓空氣冷卻器9可以被用作中間冷卻器，以用于在冷卻渦輪單 元的壓縮機(jī)中的壓縮之間的空氣。
權(quán)利要求
一種用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)(2)的裝置，所述裝置包括帶有循環(huán)冷卻劑的第一冷卻系統(tǒng)、帶有在所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)常規(guī)運行期間處于比所述第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑更低的溫度的循環(huán)冷卻劑的第二冷卻系統(tǒng)、以及冷卻器(10、15)，在所述冷卻器(10、15)中包含水蒸汽的氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定為被所述第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑冷卻，其特征在于，所述裝置包括熱交換器(28)和閥機(jī)構(gòu)(30)，所述熱交換器(28)本身包括適于使來自所述第一冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流過所述熱交換器(28)的通道(29)和適于使來自所述第二冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流過所述熱交換器(28)的通道(26)，所述閥機(jī)構(gòu)(30)可以在來自至少一個所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被阻止流過所述熱交換器(28)時被置于第一位置，以及在來自兩個所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑都流過所述熱交換器(28)以使得所述第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑被所述第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑加溫時被置于第二位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少一個傳感器(32-36)和 一控制單元(31)，所述至少一個傳感器(32-36)適于檢測表示所述氣態(tài)介質(zhì)是否被冷卻到 在所述冷卻器(10、15)中存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的風(fēng)險的程度的參數(shù)，所述控制單元(31)適 于從所述傳感器(32-35)接收信息并且確定在所述冷卻器(10、15)中是否存在結(jié)冰或是否 存在結(jié)冰的風(fēng)險，并且如果存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的風(fēng)險則將所述閥機(jī)構(gòu)(30)置于所述第 二位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括適于檢測與所述冷卻器 (10、15)中所述氣態(tài)介質(zhì)的壓力降或溫度降相關(guān)的參數(shù)的壓力傳感器(32-35)或溫度傳感ο
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二冷卻系統(tǒng)具有散熱 器元件(24)，在所述散熱器元件(24)中所述循環(huán)冷卻劑通過處于環(huán)境溫度的空氣冷卻。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，相對于第二冷卻系統(tǒng)中冷卻 劑流動的預(yù)定方向，所述熱交換器(28)在所述散熱器元件(24)下游和所述冷卻器(10、15) 上游的位置位于所述第二冷卻系統(tǒng)中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一冷卻系統(tǒng)適于冷卻 所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一冷卻系統(tǒng)包括管線(29)，所述管 線(29)適于將暖的冷卻劑從所述第一冷卻系統(tǒng)中位于大致緊挨著所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)下 游的位置(21a)引導(dǎo)到所述熱交換器(28)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括另外的冷卻器 (9、14)，所述氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定為在所述氣態(tài)介質(zhì)被引導(dǎo)至前述冷卻器(10、15)之前在所述另 外的冷卻器(9、14)中通過所述第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑受到第一步冷卻，所述氣態(tài)介質(zhì) 在前述冷卻器(10、15)中通過所述第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑受到第二步冷卻。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述氣態(tài)介質(zhì)是在進(jìn)氣管線 (8)中被引導(dǎo)至所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)的壓縮空氣。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述氣態(tài)介質(zhì)是在回流管線 (11)中被引導(dǎo)至所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)的再循環(huán)廢氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)(2)的裝置，其適于防止冷卻器(10、15)中結(jié)冰。所述裝置包括帶有循環(huán)冷卻劑的第一冷卻系統(tǒng)、帶有在燃燒發(fā)動機(jī)(2)常規(guī)運行期間處于比第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑更低的溫度的循環(huán)冷卻劑的第二冷卻系統(tǒng)、以及所述冷卻器(10、15)，在所述冷卻器中包含水蒸汽的氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定為被第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑冷卻。所述裝置還包括熱交換器(28)和閥機(jī)構(gòu)(30)，所述閥機(jī)構(gòu)可以在來自至少一個所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被阻止流過熱交換器(28)時被置于第一位置，以及在來自兩個所述冷卻系統(tǒng)的冷卻劑都流過熱交換器(28)以使得第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑被第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑加溫時被置于第二位置。
文檔編號F01P7/16GK101960116SQ200980107962
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者E·瑟德貝里, Z·卡多斯 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司