專利名稱：用于增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的冷卻裝置的制作方法
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)：
能夠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。壓縮空氣可以在增壓空氣冷卻器中經(jīng)受第一步冷卻，其通過來自燃燒發(fā)動機(jī) 的冷卻系統(tǒng)的冷卻劑冷卻，并且在增壓空氣冷卻器中經(jīng)受第二步冷卻，其通過來自一冷卻 系統(tǒng)的冷卻劑冷卻，所述一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑處于比燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中顯著較低 的溫度。這種低溫冷卻系統(tǒng)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，壓縮空氣經(jīng)受第二步冷卻到可能低于空氣露點(diǎn)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o°c時(shí)，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(xiǎn)。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(yùn)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。廢氣可以在EGR冷卻器中經(jīng)受第一步冷卻，其通過來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng) 的冷卻劑冷卻，并且在EGR冷卻器中經(jīng)受第二步冷卻，其通過來自低溫冷卻系統(tǒng)的冷卻劑 冷卻。因此廢氣同樣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 二步冷卻到水蒸汽露點(diǎn)以下的溫度時(shí)，所述水蒸汽凝結(jié)在EGR冷卻器內(nèi)。當(dāng)環(huán)境空氣的溫 度低于0°C時(shí)，還有所形成的冷凝物可能在第二 EGR冷卻器內(nèi)凍結(jié)成冰的風(fēng)險(xiǎn)。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。如果EGR冷卻器受到阻塞并且廢氣 再循環(huán)停止或減小時(shí)，結(jié)果將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)可以在散熱器中經(jīng)受 很好的冷卻，而同時(shí)所述散熱器受到阻塞的風(fēng)險(xiǎn)被基本消除。所述目的利用在引言中提到的類型的裝置而實(shí)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)能夠被有效地冷卻，其需要由處于低溫的冷卻 劑冷卻。然而，如果第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑比o°c更冷，則存在已經(jīng)在散熱器中凝結(jié)的水 可能凍結(jié)成冰的明顯的風(fēng)險(xiǎn)。第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度越低，所述風(fēng)險(xiǎn)越大。所述裝 置因此還包括第一冷卻系統(tǒng)，其帶有比第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑更熱的冷卻劑。有利地，所 述第一冷卻系統(tǒng)是冷卻劑在其中可以處于大約80-85°C的溫度的對燃燒發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻的冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，帶有第一閥機(jī)構(gòu)的連接管線被使用，以使得可以從所述第一冷卻系 統(tǒng)供給熱的(暖的)冷卻劑到所述第二冷卻系統(tǒng)。在燃燒發(fā)動機(jī)常規(guī)運(yùn)行期間，第一閥機(jī) 構(gòu)被置于第一位置由此來自第一系統(tǒng)的冷卻劑被阻止引導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)。當(dāng)?shù)谝婚y機(jī)構(gòu) 被置于第二位置時(shí)，來自第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑被允許引導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)，冷卻劑 在其中沿使其經(jīng)過所述散熱器的方向被引導(dǎo)。在結(jié)冰可能在散熱器中出現(xiàn)的情況下，更熱 的冷卻劑到第二冷卻系統(tǒng)中的散熱器的這種供給是有利的。如果冰已經(jīng)在散熱器內(nèi)形成， 則來自第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑將迅速且有效地熔化冰。當(dāng)冰已經(jīng)被熔化時(shí)，第一閥機(jī) 構(gòu)被設(shè)置回其第一位置。利用這種裝置，氣態(tài)介質(zhì)能夠提供散熱器中很好的冷卻，而同時(shí)散 熱器中的所有結(jié)冰都可以被簡單且有效地清除。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述裝置包括將所述第一冷卻系統(tǒng)與所述第二 冷卻系統(tǒng)連接的第二連接管線、以及第二閥機(jī)構(gòu)，所述第二閥機(jī)構(gòu)可以被置于第一位置由 此其阻止來自所述第二冷卻系統(tǒng)的冷卻劑經(jīng)由所述第二連接管線被引導(dǎo)至所述第一冷卻 系統(tǒng)，并且所述第二閥機(jī)構(gòu)可以被置于第二位置由此其允許已經(jīng)通過散熱器的冷卻劑經(jīng)由 所述第二連接管線被引導(dǎo)回第一冷卻系統(tǒng)。這種第二連接管線使得冷卻劑可以一旦在其已 經(jīng)經(jīng)過第二冷卻系統(tǒng)中包括散熱器的部分時(shí)就被引導(dǎo)回第一冷卻系統(tǒng)。有利地，在熱的冷 卻劑被供給到第二冷卻系統(tǒng)的情況下，第二系統(tǒng)中的冷的冷卻劑的流動被停止。為此，控制 單元可以停止泵等的運(yùn)行，所述泵等適于使存在于第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述裝置包括適于控制相應(yīng)的閥機(jī)構(gòu)的控制單 元、以及至少一個(gè)適于檢測參數(shù)傳感器，所述參數(shù)指示氣態(tài)介質(zhì)是否被冷卻到使所述散熱 器中存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)的程度，所述控制單元適于從所述傳感器接收信息以及確 定在所述散熱器中是否存在結(jié)冰或是否存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)，并且如果存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的 風(fēng)險(xiǎn)的話，所述控制單元適于將第一閥機(jī)構(gòu)和第二閥機(jī)構(gòu)置于它們各自的第二位置。這種 控制單元使得一旦在結(jié)冰出現(xiàn)于散熱器中或結(jié)冰被懷疑出現(xiàn)于散熱器中時(shí)，閥機(jī)構(gòu)可以被 自動地置于它們的第二位置?？刂茊卧梢允茄b有適用于這一目的的軟件的計(jì)算機(jī)單元。 所述傳感器可以是檢測第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑溫度的溫度傳感器。如果冷卻劑的溫度在 其被引導(dǎo)至散熱器時(shí)明確地低于0°C，則存在散熱器中可能出現(xiàn)結(jié)冰的明顯的風(fēng)險(xiǎn)。裝置可 以備選地包括適于檢測與散熱器中氣態(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。如果散熱器中的壓力降或溫度降不符合可接受值，則控制單元可以發(fā)現(xiàn)散 熱器中的流動通道已經(jīng)至少部分地變得被阻塞。在這種情況下，控制單元將閥機(jī)構(gòu)置于它 們的第二位置以使得來自第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑流過散熱器，以使得熱的冷卻劑熔化 散熱器中的冰。當(dāng)控制單元從傳感器接收到指示散熱器中的壓力降或溫度降已經(jīng)恢復(fù)到可 接受值的信息時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)冰已經(jīng)熔化，于是控制單元將閥機(jī)構(gòu)設(shè)置回它們各自的第一位 置。備選地，閥機(jī)構(gòu)可以被手動地操作。由此在散熱器中出現(xiàn)結(jié)冰的情況下個(gè)人可以將閥 機(jī)構(gòu)置于它們的第二位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一閥機(jī)構(gòu)可以被置于第三位置，第一 閥機(jī)構(gòu)在所述第三位置允許熱的冷卻劑經(jīng)由第一連接管線從所述第一冷卻系統(tǒng)被引導(dǎo)至 所述第二冷卻系統(tǒng)，并且來自所述第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑預(yù)定為至少在所述第二冷卻 系統(tǒng)中循環(huán)一定距離以使其經(jīng)過所述第二冷卻系統(tǒng)中的已有的散熱器元件。在這種情況 下，熱的冷卻劑可以沿與第一閥機(jī)構(gòu)處于第二位置的情況相反的方向在第二冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。冷卻劑由此可以在第二冷卻系統(tǒng)中循環(huán)另一段包括散熱器元件的距離。所述第二閥機(jī) 構(gòu)還可以被置于第三位置，其中所述第二閥機(jī)構(gòu)允許已經(jīng)經(jīng)過散熱器元件的冷卻劑經(jīng)由第 二連接管線被引導(dǎo)回所述第一冷卻系統(tǒng)。有利地，第一閥機(jī)構(gòu)和第二閥機(jī)構(gòu)是三通閥。在第 一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑處于過高溫度的情況下，閥機(jī)構(gòu)可以被置于它們的第三位置。因此， 第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑不僅能夠利用第一冷卻系統(tǒng)中的已有散熱器元件，而且能夠利用 第二冷卻系統(tǒng)中的已有散熱器元件，以冷卻冷卻劑。第一冷卻系統(tǒng)能夠由此暫時(shí)被提供增 大的冷卻能力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述裝置包括適于接收指示第一系統(tǒng)中的冷 卻劑是否存在過熱或是否存在過熱的風(fēng)險(xiǎn)的信息的控制單元，并且如果存在過熱或存在過 熱的風(fēng)險(xiǎn)的話，所述控制單元適于將第一閥機(jī)構(gòu)和第二閥機(jī)構(gòu)置于第三位置。在這種情況 下，當(dāng)?shù)谝焕鋮s系統(tǒng)中的冷卻劑存在過熱的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，各個(gè)閥機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動復(fù)位。第一冷卻系 統(tǒng)可以包括用于緩速器的油冷卻器，以及在緩速器啟動時(shí)可適于將第一閥機(jī)構(gòu)和第二閥機(jī) 構(gòu)置于第二位置的控制單元。緩速器的制動能力通常受到冷卻系統(tǒng)將緩速器的制動過程期 間所逐步形成的熱能冷卻掉的能力限制。控制單元可以在一旦緩速器啟動時(shí)將閥機(jī)構(gòu)置于 它們各自的第三位置。備選地，在緩速器制動期間，控制單元可以在第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻 劑超過預(yù)定溫度時(shí)將閥機(jī)構(gòu)置于它們的第三位置。同樣，閥機(jī)構(gòu)也可以被手動地操作。由 此，在第一冷卻系統(tǒng)處于劇烈(或過度)的載荷下的情況下，個(gè)人可以將閥機(jī)構(gòu)置于它們的 第三位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第二冷卻系統(tǒng)中的散熱器元件適于使處于環(huán) 境溫度的空氣流經(jīng)過它。冷卻劑因此能夠在散熱器元件中被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。 所述冷卻器可以是用于冷卻被引導(dǎo)至燃燒發(fā)動機(jī)的壓縮空氣的增壓空氣冷卻器。為了使得 可以供給最優(yōu)化的量的空氣到燃燒發(fā)動機(jī)，空氣需要被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。所述 冷卻器還可以是用于冷卻被再循環(huán)至燃燒發(fā)動機(jī)的廢氣的EGR冷卻器。為了使得可以供給 最優(yōu)化的量的再循環(huán)廢氣到燃燒發(fā)動機(jī)，廢氣需要被冷卻到接近環(huán)境溫度的溫度。有利地， 第二冷卻系統(tǒng)用于冷卻增壓空氣冷卻器中的壓縮空氣和EGR冷卻器中的再循環(huán)廢氣。為 此，第一冷卻系統(tǒng)可以用于使壓縮空氣和再循環(huán)廢氣在它們承受由第二冷卻系統(tǒng)進(jìn)行的第 二步冷卻之前經(jīng)受第一步冷卻。


下面將參考附圖以示例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于增壓燃燒發(fā)動機(jī)的裝置。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于驅(qū)動示意性示出的交通工具1的增壓燃燒發(fā)動機(jī)的裝置。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可以用來驅(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8中的空氣在冷卻劑冷卻的第一增壓空氣冷卻器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。壓縮空氣此后在冷卻劑冷卻的第二增壓空氣冷卻器10中被冷卻?？?氣在第二增壓空氣冷卻器10中通過來自第二冷卻系統(tǒng)的冷卻劑冷卻，冷卻劑在所述第二 冷卻系統(tǒng)中處于比燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑低的溫度。裝置包括回流管線11，所述回流管線11用于實(shí)施排氣管線4中部分廢氣的再循 環(huán)?；亓鞴芫€11具有處于排氣管線4和進(jìn)氣管線8之間的長度?；亓鞴芫€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。第一控制單元13適于基 于關(guān)于柴油發(fā)動機(jī)2的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的信息控制EGR閥12?；亓鞴芫€11包括用于使廢氣 經(jīng)受第一步冷卻的冷卻劑冷卻的第一 EGR冷卻器14。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第二 EGR冷卻器15中承 受第二步冷卻。在第二 EGR冷卻器15中廢氣通過來自第二冷卻系統(tǒng)的冷卻劑被冷卻。在增壓柴油發(fā)動機(jī)2中的某些運(yùn)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(yùn)行狀況下，在沒有專用輔助裝置的情況下，無法將回流 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?yàn)樵诖笾滤械倪\(yùn)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。在廢氣已經(jīng)與 進(jìn)氣管線8中的壓縮空氣混合之后，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)通過并且冷卻燃燒發(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)至用于緩速器的油冷卻器元件 28。在冷卻劑已經(jīng)在油冷卻器元件28中冷卻了油之后，其在管線21中被引導(dǎo)至恒溫器19。 當(dāng)冷卻劑已經(jīng)達(dá)到正常工作溫度時(shí)，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裝配在交通工具前部處。管線23將經(jīng)冷卻的冷卻劑引導(dǎo)回燃燒發(fā)動機(jī)2。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(gè)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 劑使壓縮空氣經(jīng)受第一步冷卻。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)廢氣經(jīng)受第一步冷卻。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所述冷卻劑在恒溫器19上游的位置處在 被引導(dǎo)回管線21之前在管線22中重新結(jié)合。冷卻劑可以在此后被引導(dǎo)至散熱器20或冷 卻劑泵18。第二冷卻系統(tǒng)包括裝配在交通工具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在管線系統(tǒng)26 中的第二冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。第一連接管線30將燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)與第二冷卻系統(tǒng)連接。第一連接管線30具有從管線21中的位置21a到第一三通閥32的長度。燃燒發(fā)動機(jī) 的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑在所述位置21a處處于其最高溫度。第一三通閥32被布置在處于 第一連接管線與管線系統(tǒng)26的管線26d之間的連接區(qū)域中。第二三通閥34被布置在管線 系統(tǒng)26中。第二三通閥34和在第二冷卻系統(tǒng)與燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的管線23之間延 伸的第二連接管線33連接。第二三通閥34被布置在管線系統(tǒng)26的管線26a中，所述管線 系統(tǒng)26包含剛剛在散熱器24中被冷卻的冷的冷卻劑。管線26a分成兩個(gè)并聯(lián)管線26b、 26c。管線26b適于引導(dǎo)冷的冷卻劑到第二增壓空氣冷卻器10，在其中所述冷卻劑使壓縮空 氣經(jīng)受第二步冷卻。管線26c適于引導(dǎo)冷的冷卻劑到第二 EGR冷卻器15，在其中所述冷卻 劑使再循環(huán)廢氣經(jīng)受第二步冷卻。在冷卻劑已經(jīng)通過第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR 冷卻器15之后，管線26b、26c在管線26d中重新結(jié)合，所述管線26d引導(dǎo)冷卻劑到散熱器 24。第二控制單元31適于控制三通閥32、34。在柴油發(fā)動機(jī)2運(yùn)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。在常規(guī)運(yùn)行期間，控制單元31適于將第二三通閥34保持在 第一位置，在所述第一位置中冷卻劑從管線26a被引導(dǎo)至管線26b、26c。管線26b中的冷的 冷卻劑冷卻第二增壓空氣冷卻器10中的壓縮空氣。冷卻劑在此可以處于接近環(huán)境溫度的 溫度。因此在第二增壓空氣冷卻器10中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。在柴油發(fā)動機(jī)2的大多數(shù)運(yùn)行狀態(tài)下，第一控制單元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(shí)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)中的冷卻劑經(jīng)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(shí)現(xiàn)第一 EGR 冷卻器14中廢氣的良好的冷卻。在常規(guī)運(yùn)行期間，控制單元31因此適于將第二三通閥34 保持在第一位置，以使得冷的冷卻劑從管線26a被引導(dǎo)至管線26b、26c。管線26c中的冷 的冷卻劑冷卻第二 EGR冷卻器15中的再循環(huán)廢氣。從而冷卻劑在此可以處于接近環(huán)境溫 度的溫度。在有利的情況下，在第二 EGR冷卻器15中，再循環(huán)廢氣因此可以同樣被冷卻到 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。充分最優(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)致低燃燒溫度以及廢氣中的低氮氧化物含量。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中被冷卻到液態(tài)形式的水在增壓空氣冷卻器10中凝結(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(shí)，還有第二增壓空氣冷卻器10中凝結(jié)的水和第二 EGR冷卻器15中凝結(jié) 的冷凝物可能凍結(jié)成冰的風(fēng)險(xiǎn)。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(yùn)行。第二控制單元31適于從至少一個(gè)傳感器接收指示 冰是否已經(jīng)形成或者指示在第二增壓空氣冷卻器10和/或第二 EGR冷卻器15中是否存在 形成冰的風(fēng)險(xiǎn)的信息。圖1示出了檢測第二冷卻系統(tǒng)中的管線26a中冷卻劑溫度的傳感器 35。如果管線26a中的冷卻劑處于明確地低于0°C的溫度，則存在可能在第二增壓空氣冷 卻器10和/或第二 EGR冷卻器15中形成冰的明顯的風(fēng)險(xiǎn)。控制單元31可以備選地從兩 個(gè)或更多個(gè)溫度傳感器接收信息。一個(gè)所述溫度傳感器可以測量壓縮空氣在其已經(jīng)在第二 增壓空氣冷卻器10中冷卻之后的溫度，而另一個(gè)溫度傳感器可以測量再循環(huán)廢氣在它們 已經(jīng)在第二 EGR冷卻器15中冷卻之后的溫度。如果壓縮空氣和/或再循環(huán)廢氣處于低于 0°C的溫度，則意味著在增壓空氣冷卻器10內(nèi)和/或在第二 EGR冷卻器15內(nèi)即將形成冰。如果其接收到指示存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)或者指示在冷卻器10、15中的任何一個(gè)內(nèi)已 經(jīng)形成冰的信息，則第二控制單元31停止泵27的運(yùn)行。第二控制單元31將第一三通閥 32置于第二位置，以使得熱的冷卻劑經(jīng)由第一連接管線30從燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)被引 導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)。在第二位置，第一三通閥32沿著與第二冷卻系統(tǒng)中流動的常規(guī)方向相 反的方向引導(dǎo)熱的冷卻劑。來自燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑由此將沿相反方向流 動通過第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR冷卻器15。所述熱的冷卻劑將迅速熔化已經(jīng)在 增壓空氣冷卻器10和/或第二 EGR冷卻器15內(nèi)形成的所有冰。在冷卻劑已經(jīng)經(jīng)過冷卻器 10、15之后，其流過泵27。泵27的配置被設(shè)置為使其在關(guān)斷狀態(tài)下允許冷卻劑沿逆流方向 流過它。第二控制單元31還將第二三通閥34置于第二位置，以使得已經(jīng)沿相反方向流動 通過第二增壓空氣冷卻器10和第二 EGR冷卻器15的冷卻劑經(jīng)由第二連接管線33被引導(dǎo) 回燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)。在預(yù)定時(shí)間之后或者在第二控制單元31接收到指示冰已經(jīng)在 增壓空氣冷卻器10和/或第二 EGR冷卻器15中融化的信息時(shí)，第二控制單元31將三通閥 32、34設(shè)置回到它們各自的第一位置。因此能夠以簡單且有效的方式除去增壓空氣冷卻器 10和/或第二 EGR冷卻器15中的所有結(jié)冰。交通工具1在這種情況下裝配有油冷卻的緩速器。在油冷卻器元件28中緩速器 油通過燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑被冷卻。緩速器的制動能力通常受到冷卻系統(tǒng)將 在緩速器啟動時(shí)所生成的熱能冷卻掉的能力限制。第二控制單元31適于在緩速器啟動時(shí) 接收信息。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，第二控制單元31切斷第二冷卻系統(tǒng)中的泵27。第二控制單 元還將三通閥32、34置于第三位置。第一三通閥32于是將熱的冷卻劑經(jīng)由第一連接管線 30從燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)引導(dǎo)到第二冷卻系統(tǒng)。在這種情況下，第一三通閥32引入熱的 冷卻劑以使其沿第二冷卻系統(tǒng)中流動的常規(guī)方向循環(huán)。熱的冷卻劑從第一三通閥32被引 導(dǎo)到散熱器元件24，在其中它通過處于環(huán)境溫度下的空氣冷卻。冷卻劑在其經(jīng)由管線26a 被引導(dǎo)至第二三通閥34之前在此承受有效的冷卻。由此也已經(jīng)被置于第三位置的第二三 通閥34將冷卻劑經(jīng)由第一連接管線33引導(dǎo)回燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)。當(dāng)?shù)诙刂茊卧?1接收到指示所述緩速器已經(jīng)停止工作的信息時(shí)，其將三通閥 32,34設(shè)置回它們的第一位置，在此之后泵27啟動以使得冷卻劑的常規(guī)循環(huán)在第二冷卻系 統(tǒng)中恢復(fù)。在緩速器啟動期間，已經(jīng)冷卻了油冷卻器28中的油的冷卻劑由此被部分地引導(dǎo) 至燃燒發(fā)動機(jī)的散熱器20以及被部分地引導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)的散熱器元件24。這意味著 在緩速器啟動時(shí)所述冷卻劑承受被顯著改進(jìn)的冷卻。結(jié)果是在冷卻劑達(dá)到最大可接受溫度 之前，緩速器能夠被啟動顯著地較長的時(shí)間。交通工具1借助于緩速器的制動器因此能夠被用于更大的范圍。備選地，在緩速器啟動時(shí)，控制單元31可以延遲將三通閥32、34置于 它們的第三位置，直到它例如從溫度傳感器接收到指示燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑 已經(jīng)超過預(yù)定溫度的信息。 本發(fā)明決不限于附圖所指的實(shí)施方式，而是可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)自由變 化。裝置還可以用于保持僅使所述冷卻器10、15中的一個(gè)基本上沒有冰。在所示出的實(shí)施 方式中，當(dāng)緩速器的冷卻施加負(fù)載到燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)上時(shí)，閥機(jī)構(gòu)32、34被置于它 們的第三位置。然而，也可能是，交通工具的其它構(gòu)件或受非常劇烈的負(fù)載的燃燒發(fā)動機(jī)的 冷卻可能使得燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑變得過熱。在這種情況下，閥機(jī)構(gòu)32、34 也可以被置于它們的第三位置以便于冷卻燃燒發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑。
權(quán)利要求
1.一種用于增壓燃燒發(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(yùn)行期間處于比所述第一冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑低的 溫度的循環(huán)冷卻劑的第二冷卻系統(tǒng)、以及在其中包含水蒸汽的氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定為由所述第二 冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑冷卻的冷卻器(10、15)，其特征在于，所述裝置包括將所述第一冷卻系 統(tǒng)與所述第二冷卻系統(tǒng)連接的第一連接管線(30)、以及第一閥機(jī)構(gòu)(32)，所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)可以被置于第一位置由此其阻止來自所述第一冷卻系統(tǒng)的冷卻劑經(jīng)由所述第一連接 管線(30)被引導(dǎo)至所述第二冷卻系統(tǒng)，并且所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)可以被置于第二位置由 此其允許來自所述第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑經(jīng)由所述第一連接管線(30)被引導(dǎo)至所述 第二冷卻系統(tǒng)，來自所述第一冷卻系統(tǒng)的所述熱的冷卻劑預(yù)定為至少在所述第二冷卻系統(tǒng) 中循環(huán)一定距離(26b、26c)以使其經(jīng)過所述冷卻器(10、15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括將所述第一冷卻系統(tǒng)與所 述第二冷卻系統(tǒng)連接的第二連接管線(33)、以及第二閥機(jī)構(gòu)(34)，所述第二閥機(jī)構(gòu)(34) 可以被置于第一位置由此其阻止來自所述第二冷卻系統(tǒng)的冷卻劑經(jīng)由所述第二連接管線(33)被引導(dǎo)至所述第一冷卻系統(tǒng)，并且所述第二閥機(jī)構(gòu)(34)可以被置于第二位置由此其 允許已經(jīng)通過所述冷卻器(10、15)的冷卻劑經(jīng)由所述第二連接管線(33)被引導(dǎo)回所述第 一冷卻系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括適于控制相應(yīng)的閥機(jī) 構(gòu)(32、34)的控制單元(31)、以及至少一個(gè)適于檢測參數(shù)的傳感器(35)，所述參數(shù)指示所 述氣態(tài)介質(zhì)是否被冷卻到使所述冷卻器(10、15)中存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)的程度，所 述控制單元(31)適于從所述傳感器(35)接收信息以及確定在所述冷卻器(10、15)中是否 存在結(jié)冰或是否存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)，并且如果存在結(jié)冰或存在結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)的話，所述控制單 元(31)適于將所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)和所述第二閥機(jī)構(gòu)(34)置于它們各自的第二位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)可以被置于第 三位置，所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)在所述第三位置允許來自所述第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑 經(jīng)由所述第一連接管線(30)被引導(dǎo)至所述第二冷卻系統(tǒng)，并且來自所述第一冷卻系統(tǒng)的 熱的冷卻劑預(yù)定為至少在所述第二冷卻系統(tǒng)中循環(huán)一定距離(26a、26d)以使其經(jīng)過所述 第二冷卻系統(tǒng)中的已有的散熱器元件(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第二閥機(jī)構(gòu)(34)可以被置于第三位 置由此其允許已經(jīng)經(jīng)過所述散熱器元件(24)的冷卻劑經(jīng)由所述第二連接管線(33)被引導(dǎo) 回所述第一冷卻系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括適于接收指示所述第一系 統(tǒng)中的冷卻劑是否存在過熱或是否存在過熱的風(fēng)險(xiǎn)的信息的控制單元(31)，并且如果存在 過熱或存在過熱的風(fēng)險(xiǎn)的話，所述控制單元(31)適于將所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)和所述第二 閥機(jī)構(gòu)(34)置于它們各自的第三位置。
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)包括用于緩速器的油 冷卻器(28)，并且所述控制單元(31)適于在所述緩速器啟動時(shí)將所述第一閥機(jī)構(gòu)(32)和 所述第二閥機(jī)構(gòu)(34)置于所述第三位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第二冷卻系統(tǒng)中的所述 散熱器元件(24)適于使處于環(huán)境溫度的冷卻空氣流經(jīng)過它。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述冷卻器是用于冷卻被引 導(dǎo)至所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)的壓縮空氣的增壓空氣冷卻器(10)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述冷卻器是用于冷卻被再 循環(huán)至所述燃燒發(fā)動機(jī)(2)的廢氣的EGR冷卻器(15)。
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。裝置包括帶有循環(huán)冷卻劑的第一冷卻系統(tǒng)、帶有處于比第一冷卻系統(tǒng)中冷卻劑低的溫度的循環(huán)冷卻劑的第二冷卻系統(tǒng)、以及冷卻器(10、15)，其中包含水蒸汽的氣態(tài)介質(zhì)預(yù)定為由第二冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑冷卻。裝置包括第一閥機(jī)構(gòu)(32)，其可以被置于第一位置由此阻止來自第一冷卻系統(tǒng)的冷卻劑經(jīng)由第一連接管線(30)引導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)，以及可以被置于第二位置由此允許來自第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑經(jīng)由所述第一連接管線(30)引導(dǎo)至第二冷卻系統(tǒng)。來自第一冷卻系統(tǒng)的熱的冷卻劑預(yù)定為至少在第二冷卻系統(tǒng)中循環(huán)一定距離(26b、c)以使其經(jīng)過所述冷卻器(10、15)。
文檔編號F02B29/04GK102007280SQ200980113685
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18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