SE523073C2 - Sätt och anordning för kylning av laddluft och hydraulolja - Google Patents

Description

finn. - 1. I n .,, *S23 Û73 mfi=H::--Wwu.-~ . "10 va.. " , 1:-.. I: ~~.:,,:_ _. o ø - - a. 2 ökade kylbehovet tillgodoses genom en ökad effekt- förbrukning i kylfläkten.

En retarder är en hydraulisk hjälpbroms, exempelvis av den typ som beskrivs i GB 974 663, vilken med hjälp av inpumpad hydraulolja hjälper till att bromsa fordonet.

Retarder är vanligt vid stora diesellastbilar. Vid broms- ning med hjälp av retardern alstras stora mängder värme i hydrauloljan. Hydrauloljan kyls därför av kylvätska som via motorn pumpas till en retarderkylare.

US 5 394 854 beskriver ett sätt att med hjälp av två radiatorer och två vätskekylda laddluftkylare kyla ladd- luft. En värmeväxlare är anordnad att även kyla olika oljor, bland annat motorolja, smörjolja och eventuellt en retarders hydraulolja.

De ovan beskrivna sätten har den nackdelen att de kräver stor kylvattenkapacitet, ger stort tryckfall i kylvattenkretsen och/eller kräver flera radiatorer och laddluftkylare.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en anordning för kylning av laddluft samt hydraul- olja från en retarder, vilken anordning ger làgt tryck- fall i kylvätskekretsen och utnyttjar få komponenter.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en kyl- anordning som är av det inledningsvis beskrivna slaget och uppvisar de i patentkrav l angivna särdragen.

Företrädesvis är såväl retarderkylaren som den första laddluftkylaren inkopplade efter motorn med av- seende pà kylvätskecirkulationen. Denna koppling har den fördelen att motorn alltid kommer att kylas med hjälp av en kylvätska, som har lägsta möjliga temperatur, dvs en kylvätska som inte värmts upp i en laddluftkylare eller en retarderkylare. En kylvätska, som har låg temperatur, ökar livslängden för motorns olja. Motorn kommer dessutom att kylas av hela det första kylvätskeflödet, vilket minskar det totala kylvätskeflöde som krävs. lO l :l.ccø; , ._ ._ _ _ - v. . » ,“¿_-.: ;;-- .aug _- 0 _ _ ~..'."' ."""~ ""H u , 'I o 'U von.. z 0 Q . U aa' ' ' 'u nu .- a ~ « n » .q 3 Lämpligen är en kylvätskekrets anordnad att leda kylvätska förbi den första laddluftkylaren. Detta minskar tryckfallet i den första laddluftkylaren och sänker där- med energiförbrukningen i en kylvätskepump.

Enligt en föredragen utföringsform är den första laddluftkylaren och retarderkylaren kopplade parallellt med varandra med avseende pà kylvätskecirkulationen, var- vid en ventil är anordnad att stänga av det andra kyl- vätskeflödet dà retardern verksamgörs. Dà retardern verk- samgörs, dvs då ett fordon bromsas, behövs ingen kylning av laddluften. All kylvätska leds därför till retarder- kylaren för maximal kylning av denna. Dà motorn driver fordonet kyls den andra laddluftkylaren av det andra kyl- vàtskeflödet medan retarderkylaren kyls av ett tredje kylvätskeflöde, bromsning. som är mindre än motsvarande flöde vid Företrädesvis är nämnda ventil en prioriterings- ventil, som vid eventuell felfunktion alltid leder det andra kylvätskeflödet till den första laddluftkylaren.

Tack vare detta säkerställs att laddluften även vid fel- funktion i ventil, styrsystem eller liknande kan kylas då motorn driver fordonet.

Kylanordningen har lämpligen ett ledningssystem för cirkulation av kylvätska och en i detta ledningssystem ingående huvudtermostat, som är inrättad att i beroende av det första kylvätskeflödets temperatur leda en andel, som kan variera mellan O och 100%, av det första kyl- vätskeflödet till en radiator, som kyls med hjälp av omgivningsluft, varvid motorn, den första laddluftkylaren och retarderkylaren samtliga befinner sig i den del av ledningssystemet i vilken kylvätskeflödets storlek är väsentligen opàverkad av huvudtermostaten. En fördel med detta utförande är att kylvätska alltid, oavsett huvud- termostatens verkan, tillförs den första laddluftkylaren, retarderkylaren och motorn, vilket minskar risken för skador pà dessa. En annan fördel är att temperaturstyr- ningen blir mycket enkel. Med hjälp av en enda huvud- f» 523 073 4 som inte har tillförs den första laddluftkylaren, retarderkylaren och motorn. Detta gör det enkelt att an- termostat säkerställs att kylvätskeflöden, för hög temperatur, passa kylanordningen till befintliga temperaturstyrning- ar. Det är inte heller nödvändigt med några extra kompo- nenter för temperaturstyrningen utöver en huvudtermostat. (m2) tone 50% större än det kylvätskeflöde vid vilket kyl- Lämpligen är det andra kylvätskeflödet åtmins- vätskan av laddluften skulle bringas att koka i den första laddluftkylaren (4) nämnda första kylvätskeflöde men är maximalt ca 35% av (ml). Ett andra kylvätske- flöde som optimerats enligt ovanstående ger en överras- kande bra kylning av laddluften, samtidigt som endast ett litet flöde av kylvätska krävs och tryckfallet avseende kylvätskan är lågt. Båda dessa effekter minskar en kyl- vätskepumps energiförbrukning.

Den första laddluftkylaren har lämpligen, i den driftpunkt där motorn utvecklar maximal effekt och där den till den första laddluftkylaren ingående laddluften har en temperatur av 200-270°C, ett tryckfall vad avser laddluften, och en laddluftkyl- effekt av mer än 5 kW/dm3 kylarvolym. Det övertryck som som är maximalt 4000 Pa, byggs upp i laddluften av en kompressor skall i största möjliga mån bibehállas vid laddluftens införing i motorn.

Tryckfallet på laddluftsidan är lämpligen totalt ca maxi- malt 13000 Pa då motorn utvecklar maxeffekt. laddluftkylare, som kyls av omgivningsluft och som är En andra lämplig att placera i fronten på ett transportfordon har ett tryckfall av ca 9000 Pa, varför tryckfallet i den första laddluftkylaren bör vara maximalt ca 4000 Pa för att inte medföra omfattande ombyggnader av motorrummet orsakade av att den andra laddluftkylaren måste göras större för åstadkommande av ett minskat tryckfall i denna. Den första laddluftkylaren bör vara högeffektiv, dvs ha en god kylande effekt på laddluften men samtidigt ta mycket liten plats, då det ofta är mycket trångt i ett transportfordons motorrum. Ä525 073;:;¿;;wv@if;< Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt, vid vilket hydraulolja från en re- tarderkylare samt laddluft kyls under låg effektförbruk- ning.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med ett sätt enligt patentkrav 9.

Företrädesvis leds det första kylvätskeflödet först genom motorn för att därefter utnyttjas för kylning av den första laddluftkylaren och retarderkylaren. Såsom ovan nämnts är det en fördel att motorn kyls av hela det första kylvätskeflödet och dessutom vid lägsta möjliga temperatur.

Lämpligen stängs det andra kylvätskeflödet av 1-10 sekunder efter det att retardern verksamgjorts. På detta vis säkerställs att den första laddluftkylaren kylts till en tillräckligt låg temperatur för undvikande av kokning innan det andra kylvätskeflödet stängs av.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas ytterligare med hjälp av utföringsexempel och under hän- visning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar schematiskt en första utföringsform av en kylanordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar schematiskt en andra utföringsform av en kylanordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig 3 visar en första laddluftkylare för användning i en kylanordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig 4 är ett diagram och visar ett exempel på en värmebalans som uppmätts vid användning av kylanordningen enligt fig 1.

Fig 5 är ett diagram och visar tryckfallet i kyl- vätskan som funktion av kylvätskeflödet för en första laddluftkylare som används i exemplet i fig 4.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar en första utföringsform av en kyl- anordning enligt uppfinningen i en drivenhet 1 för en lastbil. Kylanordningen kyler laddluft som via en ledning « 523 073 6 2 förts till en kompressor 3. Kylanordningen har en första laddluftkylare 4 och en andra laddluftkylare 5.

Laddluften leds via en ledning 6 fràn kompressorn 3 till den första laddluftkylaren 4. Den däri kylda laddluften leds sedan via en ledning 7 till den andra laddluft- kylaren 5. Den andra laddluftkylaren 5 har ett inlopp Sa för laddluft, vilket är framställt av ett gjutet alumi- niumämne. Fràn den andra laddluftkylaren 5 leds ladd- luften via en ledning 8 till en dieselmotor 9. I motorn 9 alstras avgaser som via en ledning 10 leds till en avgas- turbin 11, gaserna förs via en ledning 13 till ett ej visat efter- som via en axel 12 driver kompressorn 3. Av- behandlingssystem, som innefattar exempelvis ljuddämpning och avgasrening.

Drivenheten 1 är även försedd med en retarder 14, som är kopplad pà en fràn motorn 9 utgående axel 15, som sträcker sig genom retardern 14 och är anordnad att driva ej visade drivhjul pà lastbilen. Dà lastbilen skall brom- sas fylls retardern 14 med olja frän ett ej visat hyd- rauloljeförràd. Hydrauloljan i retardern 14 leds via en ledning 16 till en retarderkylare 17. Hydrauloljan kyls i retarderkylaren 17 och leds sedan via en ledning 18 till- baka till retardern 14.

En kylvätskepump 19, som drivs av motorn 9, pumpar ett första kylvätskeflöde ml via en ledning 20 till motorn 9. Kylvätskan kyler motorn 9 och leds sedan ut ur motorn 9 via en ledning 21. Kylvätskeflödet i ledningen 21 delas upp i ett första delflöde i form av ett andra kylvätskeflöde m2, som leds till den första laddluft- kylaren 4 via en ledning 22, och ett andra delflöde i form av ett tredje kylvätskeflöde m3, som leds till retarderkylaren 17 via en ledning 23.

Det andra kylvätskeflödet m2 lämnar den första laddluftkylaren 4 via en ledning 24 och det tredje kyl- vätskeflödet m3 lämnar retarderkylaren 17 via en ledning . Det andra och det tredje kylvätskeflödet m2 resp m3 sammanförs i en ledning 26 för att àterbilda det första 523 073 c n u | n 7 kylvätskeflödet ml. Det sàlunda sammanförda kylvätske- flödet leds till en huvudtermostat 28. Huvudtermostaten 28 är anordnad att känna av kylvätskans temperatur. Dä kylvätskans temperatur är läg, exempelvis vid start av motorn 9, kommer huvudtermostaten 28 att leda huvuddelen av eller hela kylvätskeflödet via en ledning 29 tillbaka till kylvätskepumpen 19. Dä kylvätskans temperatur stiger kommer huvudtermostaten 28 att leda åtminstone en del av kylvätskeflödet till en radiator 30 via en ledning 31. I radiatorn 30 kyls kylvätskan av ett flöde av omgivnings- luft 32, som sugs genom radiatorn 30 och den andra ladd- luftkylaren 5 med hjälp av en kylfläkt 33 som drivs av motorn 9. Den i radiatorn 30 kylda kylvätskan leds via en ledning 34 till kylvätskepumpen 19.

Kylanordningen har även en prioriteringsventil 35, som är inkopplad i den ledning 22 som leder det andra kylvätskeflödet m2 till den första laddluftkylaren 4. Då motorn 9 driver lastbilen är ventilen 35 öppen och släp- per fram kylvätska till den första laddluftkylaren 4. Dä lastbilen bromsas stängs prioriteringsventilen 35, varvid all kylvätska i ledningen 21 via ledningen 23 kommer att ledas till retarderkylaren 17. Prioriteringsventilen 35 har en prioriteringsfunktion, som innebär att ventilen 35 vid en eventuell felfunktion i ventilens 35 styrning eller i dess styrenhet 36 alltid kommer att vara öppen och leda kylvätska till den första laddluftkylaren 4. Vid felfunktion utlöses även en signal till lastbilens föra- re, vilken signal visar att retarderkylaren 17 har be- gränsad kylkapacitet och att lastbilen bör köras till verkstad.

Styrenheten 36 är anordnad att styra ventilens 35 funktion. Dä bromsning pàbörjas avger styrenheten 36 en stängningssignal till ventilen 35. Ventilen 35 stängs dä, lämpligen med en fördröjning av ca 1 till ca 10 sekunder.

Fördröjningen säkerställer att den första laddluftkylaren 4 har kylts ned tillräckligt för undvikande av lokal överhettning innan ventilen 35 stänger flödet av kyl- i 523 073 8 vätska. Då motorn 9 åter börjar driva fordonet öppnas ventilen 35 omedelbart för att undvika att kylvätskan kokar i den första laddluftkylaren 4 då varm laddluft àter matas in i den.

I fig 2 visas en andra utföringsform av uppfin- ningen. I denna utföringsform leds laddluft och avgaser pà samma sätt som i fig 1, vilket därför inte visas i fig 2. Kylanordningen är även i övrigt identisk med den i fig 1 visade utföringsformen, sånär som pà att priorite- ringsventilen 35 har ersatts med en prioriteringsventil i form av en trevägsventil 101. Trevägsventilen 101 är kopplad till ledningarna 21, 22 och 23 pà sådant sätt, att den kan leda det från motorn 9 via ledningen 21 kommande första kylvätskeflödet ml till den första ladd- luftkylaren 4 och retarderkylaren 17. Dà motorn driver lastbilen har trevägsventilen 101 ett sådant öppnings- läge, att den leder ett andra kylvätskeflöde m2 till den första laddluftkylaren 4 via ledningen 22 och ett tredje kylvätskeflöde m3 till retarderkylaren 17 via ledningen 23. Dä lastbilen bromsas ändrar trevägsventilen läge och stänger av det andra kylvätskeflödet m2 genom ledningen 22. I likhet med prioriteringsventilen 35 har trevägs- ventilen 101 en prioriteringsfunktion, som innebär att ventilen 101 vid en eventuell felfunktion i ventilens 101 styrning eller i dess styrenhet (ej visad) alltid kommer att vara öppen och leda det andra kylvätskeflödet m2 till den första laddluftkylaren 4.

De i fig 1 och 2 visade utföringsformerna har en stor fördel i att kylvätskan utnyttjas optimalt. Då motorn 9 utnyttjas för att driva lastbilen kommer en an- del av det första kylvätskeflödet ml att ledas till den första laddluftkylaren 4 för att kyla laddluften. I detta tillstànd behövs ingen eller ringa kylning av retarderns 14 hydraulolja. Dä lastbilen bromsas värms retarderns 14 hydraulolja. Respektive ventil 35, 101 stänger då kyl- vätsketillförseln till den första laddluftkylaren 4 och leder all kylvätska via ledningen 23 till retarderkylaren 523 0713 9 17. Under bromsningsförloppet komprimeras ingen laddluft i kompressorn 3, varför den första laddluftkylaren 4 inte behöver någon tillförsel av kylvätska. Dä motorn 9 äter skall driva lastbilen öppnas ventilen 35, 101, kylvätska åter leds till den första laddluftkylaren 4 via 101 är öppen och leder ett varvid ledningen 22. Dä ventilen 35, andra kylvätskeflöde m2 till den första laddluftkylaren 4 och samtidigt ett tredje kylvätskeflöde m3 till retarder- kylaren 17 kommer det totala tryckfallet i kylvätske- kretsen att bli làgt, tack vare att kylvätska leds genom bàde retarderkylaren 17 och den första laddluftkylaren 4, vilka är kopplade parallellt med varandra, jämfört med om hela det första kylvätskeflödet m1 hela tiden leds genom enbart retarderkylaren 17. Därmed sparas energi i kyl- vätskepumpen 19 då motorn 9 driver fordonet. Vid broms- ning blir tryckfallet i kylvätskekretsen högre eftersom hela kylvätskeflödet leds genom retarderkylaren 17, men detta är snarast en fördel dä detta ökade tryckfall för- stärker motorns motorbromsverkan nàgot. Det optimala ut- nyttjandet av kylvätskan, dvs att både retarderkylaren 17 och den första laddluftkylaren 4 kan utnyttja det första kylvätskeflödet m1 tack vare att deras maximala kylbehov inte föreligger i samma driftsituation, minskar det nöd- vändiga totala kylvätskeflödet, vilket ytterligare mins- kar effektförbrukningen i kylvätskepumpen.

Den i fig 1 och 2 visade placeringen av sàväl motorn 9 som den första laddluftkylaren 4 och retarderkylaren 17 pà samma sida om (uppströms) huvudtermostaten 28 ger flera fördelar. En viktig aspekt är att det säkerställs att kylvätska alltid kommer att passera genom laddluft- kylaren 4 och retarderkylaren 17, även då kylvätskan är kall och huvudtermostaten 28 därför inte släpper fram någon kylvätska eller släpper fram endast lite kylvätska till radiatorn 30. Eftersom de i laddluftsystemet ingående komponenternas massa är mindre än motorns 9 massa, kommer laddluften snabbt upp i arbetstemperatur och kräver därför omedelbart vid start av lastbilen att S22» 073 kylvätskan cirkuleras för att inte koka i laddluftkylaren 4. Det värme som därvid överförs fràn laddluften till kylvätskan medför att motorn 9 snabbare kommer upp i arbetstemperatur med minskade emissioner som följd, eftersom huvudtermostaten 28 vid start àterför huvuddelen av kylvätskan, som delvis vàrmts upp av den första laddluftkylaren 4, direkt till motorn 9, dvs inte via radiatorn 30. Även retarderkylaren 17 bör alltid matas med ett visst flöde av kylvätska för att undvika kokning.

Eftersom kylvätskeflödena m2 och m3 sammanförs i ledningen 26, kommer eventuella olikheter i kylvätske- flödenas m2, m3 temperaturer att jämnas ut. Om tempera- turen i det àterbildade första kylvätskeflödet ml i ledningen 26 blir för hög, kommer huvudtermostaten 28 att leda en andel av kylvätskan till radiatorn 30, varvid kylvätskans temperatur sjunker. Pà detta vis säkerställs med hjälp av en mycket enkel styrning, som innefattar huvudtermostaten 28 och en eventuell, till denna kopplad, ej visad styrenhet, att den första laddluftkylaren 4, retarderkylaren 17 och motorn 9 alltid matas med kylvätska som ej har för hög temperatur.

I fig 3 visas en första laddluftkylare 4, avsedd för en större lastbil. Den första laddluftkylaren 4, som är en högeffektiv värmeväxlare av typen rör-i-hölje (”tube- in-shell”), har ett ytterhölje 40. Med ”högeffektiv” av- att den har en liten yttre volym men trots detta har förmåga ses här att värmeväxlaren har en sådan utformning, att överföra en stor värmemängd fràn laddluften till kyl- vätskan utan att medföra stort tryckfall i laddluft- flödet.

Ytterhöljet 40 uppbär med hjälp av en tätande gavel- plåt endast ett fåtal visas i fig 3) (ej visad i fig 3) ett antal tuber 41 (av vilka och bildar samtidigt ett utrymme 42 för kylvätskan. Kylvätskan tillförs den första laddluftkylaren 4 via ett inlopp 43. Inloppet 43 är an- slutet till den ledning 22 (se fig 1-2) kylvätska till laddluftkylaren 4. Kylvätskan leds sedan som leder 523 ll in i det utrymme 42 som bildas i ytterhöljet 40 mellan tuberna 41 och förs mot ett utlopp 44. Utloppet 44 är anslutet till den ledning 24 kylvätska från laddluftkylaren 4.

Laddluften leds via ledningen 6 (se fig 1) (se fig 1-2) som leder in 1 tuberna 41 där den kyls av den i utrymmet 42 strömmande kylvätskan. Den kylda laddluften lämnar sedan den första laddluftkylaren 4 via ledningen 7 Den första laddluftkylarens 4 tryckfall på laddluft- sidan bör maximalt vara ca 4000 Pa, mer föredraget maxi- (se fig 1). malt ca 3000 Pa i den driftpunkt i vilken motorn 9 ut- vecklar maxeffekt. Den andra laddluftkylaren 5 kan då tillåtas ha ett maximalt tryckfall av ca 9000 Pa, utan att alltför mycket av det av kompressorn 3 åstadkomna laddlufttrycket går förlorat.

Den första laddluftkylarens 4 kyleffekt beräknas ur den totala volymen för värmeväxlaren (frànräknat anslut- ningsflänsar, inlopp och utlopp) och den mängd värme som kan överföras till laddluften då temperaturen hos den till laddluftkylaren 4 ingående laddluften är 200-270°C och motorn utvecklar maxeffekt. Denna kyleffekt bör vara åtminstone 5 kW/dm3, mera föredraget åtminstone 7,5 kw/dm3.

Fig 4-5 visar exemplifierande kurvor för en första laddluftkylare 4, visas i fig 3 och som i enlighet med den utföringsform som är av den högeffektiva typ som som visas i fig 1 har installerats i en lastbil, som har en dieselmotor med en maxeffekt av ca 300 kW. Den första laddluftkylaren 4 har i detta exempel 168 tuber 41 av stål med en innerdiameter av 6 mm och en ytterdiameter av 7 mm. Den första laddluftkylarens 4 ytterdiameter D är 150 mm och dess längd L (som är densamma som tubernas 41 längd) är 250 mm. Den första laddluftkylarens 4 ytter- volym enligt ovannämnda definition är således endast 4,4 dm3.

Vid ett laddluftflöde av 0,6 kg/s vid maxeffekt för den ovannämnda dieselmotorn och ett andra kylvätskeflöde o o ooo o o oo oo oo oo o oo o F o o o o o o o o o o o o o o oo o o oo o o o o o o o o o o o o o o o o o o , ooo ooo o o o o o o o o ooo o o o o o o o oo o o o o o o o o n o o o o oooo oo oo ooo oooo w 12 m2 som är ca 20 % av det första kylvätskeflödet ml över- förs ca 29 kW i den första laddluftkylaren 4, vilket mot- svarar en kyleffekt av 29 kW/4,4 dm3 = 6,6 kW/dm3. Tryck- fallet avseende laddluften i den första laddluftkylaren 4 är då 3600 Pa.

Såsom visas i fig 4 åstadkommer den första laddluft- kylaren 4 att temperaturen CAI hos den laddluft som leds till den andra laddluftkylaren 5 sjunker från ca 2l5°C till ca l68°C då det andra kylvätskeflödet m2 ökas från O till ca 20% av det första kylvätskeflödet ml. Tempera- turen CAO hos den laddluft som lämnar den andra laddluft- sjunker då från ca 36,5°C till ca 33,8°C vilket förbättrar motorns 9 effekt. Såväl kylaren 5 (via ledningen 8) inloppet 5a av aluminium som övriga delar av den andra laddluftkylaren 5 erhåller även en längre livslängd då temperaturen i den till den andra laddluftkylaren 5 in- förda laddluften understiger 200°C.

Det framgår även av fig 4 att en ökning av det andra kylvätskeflödet m2 över ca 35% av det första kylvätske- flödet ml på överraskande vis ger en mycket begränsad ök- ning av värmeöverföringen i den första laddluftkylaren 4.

Den aktuella kylvätskan innehöll ca 50 vikt% glykol och resten vatten. Vid denna sammansättning och det aktuella trycket har kylvätskan en kokpunkt av ca ll4°C.

Denna kokpunkt motsvarar ett andra kylvätskeflöde m2 som är ca 4 % av det första kylvätskeflödet ml. Redan vid detta mycket låga kylvätskeflöde m2 åstadkommes av den första laddluftkylaren 4, mycket god kylning av laddluften. I den första laddluft- såsom framgår av fig 4, en kylaren 4, som är av ovannämnda, högeffektiva typ, före- ligger dock en risk för ojämn temperaturfördelning, ojämnt kylvätskeflöde och s k ”hotspots”. För att undvika lokal kokning bör flödet m2 vara åtminstone 50% större än flödet vid kokning, stort som flödet vid kokning. företrädesvis åtminstone dubbelt så I det fall som visas i fig 4 bör alltså det andra kylvätskeflödet m2 vara åtminstone 6%, företrädesvis åtminstone 8%, av det första kylvätske- 523 073 aik. ø n a Q nu 13 flödet ml. Det andra kylvätskeflödet m2 är således åtminstone 50% större än det flöde, räknat på jämn temperatur- och vätskefördelning utan ”hotspots” i den första laddluftkylaren 4, vid vilket kylvätskan av ladd- luften skulle bringas att koka i den första laddluft- kylaren 4.

Fig 5 visar tryckfallet DP, som avser kylvätskan för en första laddluftkylare 4 med ovannämnda utformning som funktion av det andra kylvätskeflödet m2. Det första kyl- vätskeflödet ml i en motor 9 med ovannämnda prestanda är ca 6 kg/s. Om hela detta flöde passerar genom den första laddluftkylaren 4, kommer tryckfallet, såsom framgår av fig 5, att bli ca 26,5 kPa. Vid ett andra kylvätskeflöde m2 som är ca 20% av det första kylvätskeflödet ml, dvs ca 1,2 kg/s, kommer tryckfallet endast att bli ca 1,5 kPa. Således kan med hjälp av uppfinningen över- raskande mycket effekt sparas i kylvätskepumpen 19 utan att det går ut över kylningen av laddluften. Vid den i fig 2 visade utföringsformen skulle vid i övrigt lika betingelser erhållas väsentligen samma resultat som ovan redovisas avseende utföringsformen i fig l.

Det totala tryckfallet från ledningen 21 till ledningen 26 i den i fig 1 visade utföringsformen är ca 21 kPa, då enbart retarderkylaren 17 är inkopplad, dvs då ventilen 35 är stängd, och sjunker till ca 13 kPa då % av det första kylvätskeflödet ml i form av det andra kylvätskeflödet m2 leds till den första laddluftkylaren 4 och resterande 80 % av det första kylvätskeflödet ml i form av det tredje kylvätskeflödet m3 leds till retarder- kylaren 17.

Det andra kylvätskeflödet m2 är lämpligen inte större än ca 35% av det första kylvätskeflödet ml, företrädesvis inte större än 25% av det första kyl- vätskeflödet ml och än mer föredraget inte större än 20% av det första kylvätskeflödet ml. Det är ofta optimalt att använda ett andra kylvätskeflöde m2, som ligger så nära som möjligt det kylvätskeflöde vid vilket kylvätskan '_ _ I I IOI I O OI ll OO II l I) q 0 N . .. . . . . .. . . .. . .. . . .. .. g . .. . . . . . . . . . . . . . . . ... ... .. . . . .. . .... . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. .... .. .. ....... . . 14 av laddluften skulle bringas att koka i den första ladd- luftkylaren 4, dock åtminstone 50% större än flödet vid kokning, företrädesvis åtminstone dubbelt så stort som flödet vid kokning, för att ta hänsyn till ojämn tempera- turfördelning mm i den högeffektiva första laddluft- kylaren 4.

Vid val av storlek pà det andra kylvätskeflödet m2 bör även hänsyn tas till det totala tryckfallet, spe- ciellt vid utföringsformer där den första laddluftkylaren 4 och retarderkylaren 17 är kopplade parallellt med var- andra (se fig 1-2). flöde m2, vätskeflödet ml, Ett relativt stort andra kylvätske- som är exempelvis 20-50% av det första kyl- kan ibland visa sig optimalt ur tryck- fallssynpunkt. Prioriteringsventilen 35 är, som ovan nämnts, och leda kylvätska till den första laddluftkylaren 4. Om hydrauloljan i retardern 14 blir för varm, löser en tem- anordnad att vid felfunktion alltid vara öppen peraturvakt ut och kopplar ur retarderns 14 bromsverkan.

För att alltför mycket bromskapacitet i retardern 14 under dessa förhållanden inte ska förloras bör det andra kylvätskeflödet m2 inte överstiga 40%, än mer föredraget inte överstiga 35%, av det första kylvätskeflödet ml, varvid åtminstone 60% resp 65% av det första kylvätske- flödet ml i form av det tredje kylvätskeflödet m3 under alla omständigheter leds till retarderkylaren 17.

Det inses att en mängd modifieringar av de ovan be- skrivna utföringsformerna är möjliga inom uppfinningens ram.

Sälunda kan den första laddluftkylaren 4 och retarderkylaren 17, vilka båda är vätskekylda, utformas pä en mängd olika sätt. Den första laddluftkylaren och/eller retarderkylaren kan exempelvis innefatta bafflar som tvingar kylvätskeflödet att passera tuberna flera gånger. Kylarna kan även vara av annan typ, exem- pelvis s k ”tube-and-fin” där tuberna är försedda med kylflänsar för förbättrad värmeöverföring. För bàde ”tube-and-shell” och ”tube-and-fin” gäller att kylvätskan i 523 073 š-ï* ~ Q n . .n respektive laddluften alternativt hydrauloljan valfritt kan ledas utanpå tuberna eller inuti dem, så länge som gavelplåtarna håller tätt och förhindrar blandning av nämnda medier. Det är även möjligt att använda platt- värmeväxlare och andra typer av högeffektiva värmeväxlare som är lämpliga för överföring av värme från en gas eller en hydraulolja till en vätska.

Den kompressor 3 som komprimerar laddluften kan drivas av motorns 9 avgaser, såsom beskrivits ovan, eller på annat sätt, exempelvis med hjälp av motorns vevaxel.

Det är lämpligt att utforma ledningssystemet 22, 23, 24, 25 på sådant sätt, att konstanta fraktioner av kyl- vätskan alltid leds till den första laddluftkylaren 4 och till retarderkylaren 17. Ett sätt att åstadkomma detta är att välja kylvätskeledningarnas diametrar på lämpligt sätt samt eventuellt införa andra komponenter, såsom fasta strypbrickor, enligt för fackmannen kända för- faranden, så att tryckfallet i retarderkylaren 17 och dess ledningar 23, 24 förhåller sig till tryckfallet i den första laddluftkylaren 4, samt ventilen 35 på sådant sätt, dennas ledningar 22, 24 att de önskade andra och tredje kylvätskeflödena m2 resp m3 kommer att ledas genom den första laddluftkylaren 4 och retarderkylaren 17.

Ventilernas 35 och 101 öppningsläge kan även justeras på sådant sätt, att det önskade andra kylvätskeflödet m2 leds till den första laddluftkylaren 4 då respektive ventil är öppen. Lämpligen utförs inställningen av detta öppningsläge på verkstad, varvid ventilen 35, 101 endast har till/från-funktion vid drift av lastbilen.

Ventilen 35 kan antingen inkopplas före den första laddluftkylaren 4, dvs i ledningen 22, eller inkopplas efter den första laddluftkylaren 4, Då flödet genom den första laddluftkylaren 4 är relativt dvs i ledningen 24. litet får ventilen små dimensioner. Ventilen 35 bör lämp- ligen ej inkopplas i ledningen 23 eller 25, eftersom risken då är större att inte fullt flöde genom retarder- kylaren 17 säkerställs och eftersom det då är svårare att lO to too c ao u n -o n c a n» n nu a un g: a I v u a s l u n n u u» u n - a a u n f n a f q 4 a . g ., u. .nn » .. .- u a u - - .nu a . m v n .w n s a a a .

I u u - ou n-.an na n. 16 styra hela kylvätskeflödet till retarderkylaren 17 vid bromsning. Ventilen 35 kan exempelvis vara en kulventil, en nàlventil eller en slidventil. Ventilen är lämpligen av typen ”fail-safe", dvs en ventil som automatiskt över- gàr till ett öppet läge dä dess styrning inte fungerar.

Ventilens 35 läge kan lämpligen manövreras med hjälp av ett elektriskt eller ett tryckluftsdrivet ställdon. Vid den i fig l visade utföringsformen räcker det med en enda ventil 35 för att styra flödet tack vare ventilens place- ring och att ledningssystemet 22, 35, 4, 23, 24, 17, 25 har sådant tryckfall, att de önskade andra och tredje kylvätskeflödena m2 resp m3 alstras då ventilen 35 står i öppet läge. Det är naturligtvis möjligt att använda flera ventiler och även att styra ventilerna exempelvis för att variera kylvätskeflödena i beroende av kylbehoven i den första laddluftkylaren 4 och retarderkylaren 17. En sàdan mer komplicerad anordning blir dock dyrare och inte lika driftsäker som de som visas i figur l och 2.

Kylningen av den andra laddluftkylaren 5 kan ske med hjälp av omgivningsluft 32 såsom ovan beskrivits eller med hjälp av ett annat làgtemperaturmedium, såsom kyl- vätska från en làgtemperaturkylvätskekrets. En sàdan läg- temperaturkylvätskekrets innefattar vanligen en separat làgtemperaturradiator och är normalt åtminstone delvis skild fràn den krets som matar motorn (9) med kylvätska.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 5235 973 17 PATENTKRAV

1. Kylanordning för kylning av laddluft från en kompressor (3) i en motor (9) och kylning av hydraulolja från en retarder (14), i vilken kylanordning ett första kylvätskeflöde (ml) àstadkommes i en kylvätskeledning (20), k ä n n e t e c k n a d av att motorn (9) kyls av hela det första kylvätske- flödet (m1), att kylanordningen har en första laddluftkylare (4), som kyls med hjälp av ett andra kylvätskeflöde (m2), och en andra laddluftkylare (5), som kyls med hjälp av ett làgtemperaturmedium (32), varvid laddluften först leds genom den första laddluftkylaren (4) och sedan genom den andra laddluftkylaren (5) (9), att kylanordningen även har en retarderkylare (17) för att därefter införas i motorn för kylning av hydraulolja fràn retardern (14), vilken retarderkylare (17) kyls med hjälp av ett tredje kyl- vätskeflöde (m3), att såväl det andra kylvätskeflödet (m2) som det tredje kylvätskeflödet (m3) utgör delflöden av det första kylvätskeflödet (ml).

2. Kylanordning enligt krav 1, vid vilken såväl (17) som den första laddluftkylaren (4) är inkopplade efter motorn (9) med avseende pà kylvätske- och retarderkylaren cirkulationen.

3. Kylanordning enligt krav 1 eller 2, vid vilken en kylvätskekrets (23, 25) är anordnad att leda kylvätska förbi den första laddluftkylaren (4).

4. Kylanordning enligt krav 3, vid vilken den första laddluftkylaren (4) (17) parallellt med varandra med avseende pà kylvätskecirkula- (35; 101) av det andra kylvätskeflödet (m2) då retardern (14) verk- och retarderkylaren är kopplade tionen, varvid en ventil är anordnad att stänga samgörs. 10 15 20 25 30 35 ~s2s ovz 18

5. Kylanordning enligt krav 4, vid vilken ventilen (35; 101) är en prioriteringsventil, som vid eventuell felfunktion alltid leder det andra kylvätskeflödet (m2) till den första laddluftkylaren (4).

6. Kylanordning enligt något av föregående krav, vilken har ett ledningssystem (20-26, 29, 31, 34) för cirkulation av kylvätska och en i detta ledningssystem ingående huvudtermostat (28), som är inrättad att i be- roende av det första kylvätskeflödets (ml) temperatur leda en andel, som kan variera mellan 0 och 100%, av det första kylvätskeflödet (ml) till en radiator (30), som kyls med hjälp av omgivningsluft (32), varvid motorn (9), den första laddluftkylaren (4) och retarderkylaren (17) samtliga befinner sig i den del (20-26) av lednings- systemet i vilken kylvätskeflödets storlek är väsentligen opàverkad av huvudtermostaten (28).

7. Kylanordning enligt något av föregående krav, vid vilken det andra kylvätskeflödet (m2) är åtminstone 50% större än det kylvätskeflöde vid vilket kylvätskan av laddluften skulle bringas att koka i den första laddluft- kylaren (4) men är maximalt ca 35% av nämnda första kyl- vätskeflöde (ml).

8. Kylanordning enligt krav 7, vid vilken den första laddluftkylaren (4), i den driftpunkt där motorn (9) ut- vecklar maximal effekt och där den till den första ladd- luftkylaren (4) ingående laddluften har en temperatur av 200-270°C, har ett tryckfall vad avser laddluften som är maximalt 4000 Pa och en laddluftkyleffekt av mer än 5 kW/dm3 kylarvolym.

9. Sätt att under utnyttjande av en kylanordning kyla laddluft från en kompressor (3) i en motor (9) och kyla hydraulolja från en retarder (14), i vilken kyl- anordning ett första kylvätskeflöde (ml) àstadkommes i en kylvätskeledning (20), att motorn (9) kyls med hjälp av hela det första kylvätskeflödet (ml), k ä n n e t e c k n a t av 10 15 20 25 30 i 523 073 19 att laddluften först kyls med hjälp av en i kyl- (4). med hjälp av ett andra kylvätskeflöde (m2), och därefter anordningen ingående första laddluftkylare som kyls kyls med hjälp av en i kylanordningen ingående andra laddluftkylare (5), som kyls med hjälp av ett làgtempe- (9), att hydraulolja frän retardern (14) kyls med hjälp raturmedium (32), för att därefter införas i motorn av en i kylanordningen ingående retarderkylare (17), som kyls med hjälp av ett tredje kylvätskeflöde (m3), och att såväl det andra kylvätskeflödet (m2) som det tredje kylvätskeflödet (m3) utgörs av delflöden av det första kylvätskeflödet (ml).

10. Sätt enligt krav 9, vid vilket det första kyl- vätskeflödet (ml) (9) för att därefter utnyttjas för kylning av den första laddluft- först leds genom motorn kylaren (4) och retarderkylaren (17).

11. ll. Sätt enligt krav 10, vid vilket det första kyl- vätskeflödet (m2), som leds genom den första laddluftkylaren (4), och (ml) delas upp i ett andra kylvätskeflöde ett tredje kylvätskeflöde (m3), som leds genom retarder- kylaren (17), som är kopplad parallellt med den första laddluftkylaren (4) med avseende på kylvätskecirkulation- en, varvid det andra kylvätskeflödet (m2) stängs av vid verksamgöring av retardern (14).

12. Sätt enligt krav ll, vid vilket det andra kyl- vätskeflödet (m2) stängs av l-10 sekunder efter det att retardern (14) verksamgjorts.