SE538407C2 - Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system - Google Patents
Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system Download PDFInfo
- Publication number
- SE538407C2 SE538407C2 SE1450441A SE1450441A SE538407C2 SE 538407 C2 SE538407 C2 SE 538407C2 SE 1450441 A SE1450441 A SE 1450441A SE 1450441 A SE1450441 A SE 1450441A SE 538407 C2 SE538407 C2 SE 538407C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- medium
- retarder
- vehicle
- arrangement according
- common
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
- F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
- B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
- B60T1/08—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels using fluid or powdered medium
- B60T1/087—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels using fluid or powdered medium in hydrodynamic, i.e. non-positive displacement, retarders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
- B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
- F16D57/04—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
- F01P2060/06—Retarder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Transportation (AREA)
- Transmission Of Braking Force In Braking Systems (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
Arrangemang i ett fordon som innefattar en retarder och ett WHR-system UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang i ett fordon enligt patentkravets 1 ingress. BACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART The present invention relates to an arrangement in a vehicle according to the preamble of claim 1.
Hydrodynamiska retardrar används många gånger som tillsatsbromsar i tunga fordon. Därmed kan belastningen och slitaget på fordonets hjulbromsar reduceras. En hydrodynamisk retarder innefattar i regel en stator och en rötor som definierar ett toroidformat utrymme för mottagning av ett arbetsmedium. Statom och rotorn innefattar ett flertal skövlar som är anordnade med likformiga mellanrum i det toroidformade utrymmet. Statom är fast anordnat vid en stationär yta hos fordonet medan rotorn är förbunden med fordonets drivlina via en rörelseöverförande mekanism. Vid aktivering av retardern tillförs ett arbetsmedium till det toroidformade utrymmet. Arbetsmediet leds genom det toroidformade utrymmet i kontakt med skovlama så att det motverkar rotoms rotation i förhållande till statorn vilket resulterar i att fordonet bromsas. Arbetsmediets rörelseenergi i det toroidformade utrymmet omvandlas under bromsprocessen till värmeenergi. Arbetsmediet leds relativt snabbt igenom det toroidformade så att det inte erhåller en alltför hög temperatur. I en viss typ av hydraulisk retarder används kylvätska både som arbetsmedium. Hydrodynamic retarders are often used as auxiliary brakes in heavy vehicles. Thus, the load and wear on the vehicle's wheel brakes can be reduced. A hydrodynamic retarder typically includes a stator and a rotor that define a toroidal space for receiving a working medium. The stator and rotor comprise a plurality of vanes which are arranged at uniform intervals in the toroidal space. The stator is fixedly mounted on a stationary surface of the vehicle while the rotor is connected to the vehicle's driveline via a motion transmitting mechanism. When the retarder is activated, a working medium is added to the toroidal space. The working medium is guided through the toroidal space in contact with the blades so that it counteracts the rotation of the rotor relative to the stator, which results in the vehicle being braked. The kinetic energy of the working medium in the toroidal space is converted during the braking process into heat energy. The working medium is passed relatively quickly through the toroidal shape so that it does not obtain too high a temperature. In a certain type of hydraulic retarder, coolant is used both as a working medium.
WHR-system (Waste Heat Recovery-system) utvecklas för att användas i fordon och omvandla värmeenergin till mekanisk energi. Ett WHR-system innefattar en pump som trycksätter och cirkulerar ett medium i en ledningskrets. Ledningskretsen innefattar en eller flera förångare där mediet värms upp och förångas med hjälp av en eller flera värmekällor. Det förångade mediet tillhandahåller därmed en förhöjd temperatur och ett förhöjt tryck. Det uppvärmda och trycksatta mediet leds därefter till en expander såsom en turbin där det expanderar så att mekanisk energi alstras. Den mekaniska energin kan utnyttjas direkt för drift av olika slag eller omvandlas och lagras som elektrisk energi. Efter att mediet expanderat i turbinen leds det till en kondensor där det kyls ned så att det kondenserar och på nytt övergår i vätskeform. Det vätskeformiga mediet trycksätts därefter åter av pumpen. Med hjälp av ett WHR-system kan värmeenergi, exempelvis, återvinnas ur avgaserna från en förbränningsmotor och användas för drift av ett fordon. Ett WHR-system är komplext och det innefattar ett stort antal komponenter. Att utrusta ett fordon med ett WHR-system är därför relativt kostsamt. WHR (Waste Heat Recovery) system is being developed for use in vehicles and converting heat energy into mechanical energy. A WHR system includes a pump that pressurizes and circulates a medium in a line circuit. The line circuit comprises one or more evaporators where the medium is heated and evaporated by means of one or more heat sources. The vaporized medium thus provides an elevated temperature and an elevated pressure. The heated and pressurized medium is then passed to an expander such as a turbine where it expands so that mechanical energy is generated. The mechanical energy can be used directly for operation of various kinds or converted and stored as electrical energy. After the medium has expanded in the turbine, it is led to a condenser where it cools down so that it condenses and again turns into a liquid form. The liquid medium is then pressurized again by the pump. With the help of a WHR system, heat energy can, for example, be recovered from the exhaust gases from an internal combustion engine and used for the operation of a vehicle. A WHR system is complex and includes a large number of components. Equipping a vehicle with a WHR system is therefore relatively expensive.
DE 102011017762 visar en del av en drivlina hos ett tungt fordon. Fordonet är utrustat med ett WHR-system som utvinner värmeenergi och överför det till mekanisk energi för drift av fordonet. WHR-systemet innefattar expansionsmaskin som drivs av mediet som cirkuleras i WHR-systemet. Expansionsmaskinen rotationsrörelser överförs till fordonets drivlina via en första rörelseöverförande mekanism. Fordonet är även utrustad med en hydrodynamisk retarder. Den hydrodynamiska retardern är förbunden med fordonets drivlina via en andra rörelseöverförande mekanism. DE 102011017762 shows a part of a driveline of a heavy vehicle. The vehicle is equipped with a WHR system that extracts heat energy and transfers it to mechanical energy for operation of the vehicle. The WHR system includes an expansion machine driven by the medium circulated in the WHR system. The rotational movements of the expansion machine are transmitted to the driveline of the vehicle via a first motion-transmitting mechanism. The vehicle is also equipped with a hydrodynamic retarder. The hydrodynamic retarder is connected to the vehicle's driveline via a second motion transmission mechanism.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är tillhandahålla ett arrangemang i ett fordon som innefattar ett hydrodynamiskt retardersystem och ett WHR-system där antalet ingående komponenter kan reduceras och därmed den totala kostnaden för de två systemen. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an arrangement in a vehicle which comprises a hydrodynamic retarder system and a WHR system where the number of components can be reduced and thus the total cost of the two systems.
Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Ett hydrodynamiskt retardersystem innefattar en retarder som är i konstant ingrepp med fordonets drivlina via en rörelseöverförande mekanism. Då den hydrodynamiska retardern aktiveras tillförs ett arbetsmedium ett utrymme mellan en rotorenhet och en statorenhet hos retardern vilket motverkar rotorenhetens rotationsrörelse och därmed drivlinans rotationsrörelse. Då retardern aktiveras tillför den ett bromsmoment till drivlinan och fordonet. Ett WHR-system innefattar ett cirkulerande medium som värms upp och förångas varefter det expanderar i en turbin. Turbinen tillhandahåller därmed en rotationsrörelse som överförs till fordonets drivlina via en rörelseöverförande mekanism. WHR-systemet tillför därmed ett drivmoment till drivlinan. Det kan konstateras att retardersystemets retarder och WHR-systemets turbin är förbundna med drivlinan vid olika drifttillfällen. Det är därmed möjligt att utnyttja samma rörelseöverförande mekanism mellan retardersystemets retarder och WHR-systemets turbin. I och med det kan den ena rörelseöverförande mekanismen uteslutas hos ett fordon som innefattar båda systemen. Därmed kan antalet ingående komponenter reduceras och därmed den totala kostnaden för de två systemen. This object is achieved with the arrangement of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1. A hydrodynamic retarder system includes a retarder that is in constant engagement with the vehicle's driveline via a motion transmitting mechanism. When the hydrodynamic retarder is activated, a working medium is supplied with a space between a rotor unit and a stator unit of the retarder, which counteracts the rotational movement of the rotor unit and thus the rotational movement of the driveline. When the retarder is activated, it applies a braking torque to the driveline and the vehicle. A WHR system comprises a circulating medium which is heated and evaporated after which it expands in a turbine. The turbine thus provides a rotational movement which is transmitted to the vehicle's driveline via a motion transmitting mechanism. The WHR system thus adds a driving torque to the driveline. It can be stated that the retarder system retarder and the WHR system turbine are connected to the driveline at different operating times. It is thus possible to use the same motion-transmitting mechanism between the retarder system retarder and the WHR system turbine. As a result, one motion transmitting mechanism can be excluded in a vehicle that includes both systems. Thus, the number of components can be reduced and thus the total cost of the two systems.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar den rörelseöverförande mekanismen en roterbar axel som är roterbart förbunden med retardern och turbinen. Axeln roterar således med ett varvtal som är relaterat till retardens varvtal och turbinens varvtal. Retardern kan därmed överföra ett bromsmoment, via nämnda axel, till drivlinan då retardern är aktiverad och turbinen kan tillföra ett drivmoment, via nämnda axel, till drivlinan då WHR-systemet är aktiverat. According to an embodiment of the present invention, the motion transmitting mechanism comprises a rotatable shaft which is rotatably connected to the retarder and the turbine. The shaft thus rotates at a speed that is related to the deceleration speed and the turbine speed. The retarder can thus transmit a braking torque, via said shaft, to the driveline when the retarder is activated and the turbine can supply a driving torque, via said shaft, to the driveline when the WHR system is activated.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning har den gemensamma axeln en parallell sträckning med en axel hos fordonets drivlina som är i kontakt med den rörelseöverförande mekanismen. Med en sådan utformning kan den rörelseöverförande mekanismen göras tämligen okomplicerad och med ett fåtal ingående komponenter. Den rörelseöverförande mekanismen kan innefatta ett första kugghjul som är fäst på den gemensamma axeln, vilket, via ett andra mellanliggande kugghjul, är förbundet med ett tredje kugghjul som är fäst på nämnda axel hos drivlinan. En sådan rörelseöverförande mekanism är relativt okomplicerad och utgör en tillförlitlig mekanisk transmission som överför rotationsrörelser mellan retarder/turbinen och drivlinan. Den rörelseöverförande mekanismen kan självfallet innefatta andra rörelseöverförande komponenter än kugghjul. According to an embodiment of the present invention, the common shaft has a parallel stretch with a shaft of the vehicle driveline which is in contact with the motion transmitting mechanism. With such a design, the motion transmitting mechanism can be made fairly uncomplicated and with a few components included. The motion transmitting mechanism may comprise a first gear attached to the common shaft, which, via a second intermediate gear, is connected to a third gear attached to said shaft of the driveline. Such a motion transmitting mechanism is relatively straightforward and provides a reliable mechanical transmission that transmits rotational motions between the retarder / turbine and the driveline. The motion transmitting mechanism may, of course, include motion transmitting components other than gears.
Den rörelseöverförande mekanismen kan vara förbunden med fordonets drivlina via en utgående axel hos en växellåda. Därmed kan både retardern och turbinen arrangeras i närheten av fordonets växellåda. The motion transmitting mechanism may be connected to the vehicle's driveline via an output shaft of a gearbox. Thus, both the retarder and the turbine can be arranged in the vicinity of the vehicle's gearbox.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar fordonet ett kylsystem med en ledningskrets som innefattar ett cirkulerande medium, varvid retardersystemets ledningskrets är förbunden med kylsystemets ledningskrets och att de utnyttjar ett gemensamt medium. De flesta konventionella hydrodynamiska retardersystem utnyttjar olja som arbetsmedium. Efter att oljan har använts som medium i retardern leds den till en värmeväxlare där den kyls av kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem. I denna utföringsform används ett retardersystem där kylvätska utnyttjas både som medium för att tillföra ett bromsmoment då den leds till retardern och för att kyla retardern. Ett sådant retardersystem behöver inte utrustas med en separat värmeväxlare som överför värme mellan mediet i retardern och kylvätskan i ett kylsystem. Ett sådant hydrodynamiskt retarder system har därmed utformas med färre komponenter än ett konventionellt hydrodynamiskt retardersystem. Det är dock möjligt att arrangemanget innefattar ett konventionellt retardersystem som har en gemensam rörelseöverförande mekanism med ett WHR-system. According to an embodiment of the present invention, the vehicle comprises a cooling system with a conduction circuit comprising a circulating medium, wherein the conduction circuit of the retarder system is connected to the conduction circuit of the cooling system and that they use a common medium. Most conventional hydrodynamic retarder systems use oil as the working medium. After the oil has been used as a medium in the retarder, it is led to a heat exchanger where it is cooled by coolant circulating in a cooling system. In this embodiment, a retarder system is used where coolant is used both as a medium to supply a braking torque when it is led to the retarder and to cool the retarder. Such a retarder system does not need to be equipped with a separate heat exchanger which transfers heat between the medium in the retarder and the coolant in a cooling system. Such a hydrodynamic retarder system has thus been designed with fewer components than a conventional hydrodynamic retarder system. However, it is possible that the arrangement comprises a conventional retarder system which has a common motion transmitting mechanism with a WHR system.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar kylsystemets ledningskrets och WHR-systemets ledningskrets åtminstone ett gemensamt ledningsparti och ett gemensamt medium. I detta fall utnyttjas således samma medium i kylsystemet som i WHR-systemet. Mediet måste i detta fall ha egenskapen att det förångas vid de tryck och temperaturer som uppkommer i förångaren och att det kondenserar vid de temperaturer och tryck som uppkommer i kondensorn. According to an embodiment of the present invention, the conductor circuit of the cooling system and the conductor circuit of the WHR system comprise at least one common conduit portion and one common medium. In this case, the same medium is thus used in the cooling system as in the WHR system. In this case, the medium must have the property that it evaporates at the pressures and temperatures which arise in the evaporator and that it condenses at the temperatures and pressures which arise in the condenser.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar retardersystemets ledningskrets och WHR-systemets ledningskrets åtminstone ett gemensamt ledningsparti och ett gemensamt medium. I och med det kan retardersystemet och WHR-systemet erhålla gemensamma ledningar vilket ytterligare reducerar antalet komponenter. Det gemensamma mediet i WHR-systemet och i retardern kan vara en alkohol som har lämpliga egenskaper. Det är möjligt att samma medium i all tre systemen nämligen i kylsystemet, i retardersystemet och i WHR-systemet. According to an embodiment of the present invention, the control circuit of the retarder system and the control circuit of the WHR system comprise at least one common conduit portion and one common medium. As a result, the retarder system and the WHR system can receive common wires, which further reduces the number of components. The common medium in the WHR system and in the retarder may be an alcohol which has suitable properties. It is possible to use the same medium in all three systems, namely in the cooling system, in the retarder system and in the WHR system.
Enligt uppfinningen utgörs retardersystemets retarder och WHR-systemets turbin av en och samma komponent. Då retardersystemets retarder och WHR-systemet turbin har en liknande uppbyggnad och då de aldrig behöver användas samtidigt är det möjligt att utnyttja en och samma komponent både som retarder och turbin. Därmed kan arrangemanget reduceras med ytterligare en komponent. According to the invention, the retarder of the retarder system and the turbine of the WHR system consist of one and the same component. Since the retarder system retarder and the WHR system turbine have a similar structure and since they never need to be used at the same time, it is possible to use one and the same component both as a retarder and a turbine. Thus, the arrangement can be reduced by an additional component.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är mediet i WHR-systemet anpassat att värmas upp i förångaren av avgaser som leds ut från en förbränningsmotor i fordonet. Avgaser från en förbränningsmotor innehåller en hel del värmeenergi som normalt släpps ut till omgivningen. Med hjälp av ett WHR-system kan denna värmeenergi tas till vara och utnyttjas för drift av fordonet. Även då avgaserna används för att driva ett turboaggregat har de i regel en tillräckligt hög temperatur nedströms turboaggregatet för att tillhandahålla en uppvärmning av ett medium i ett WHR-system så att det förångas. According to an embodiment of the present invention, the medium in the WHR system is adapted to be heated in the evaporator by exhaust gases discharged from an internal combustion engine in the vehicle. Exhaust gases from an internal combustion engine contain a lot of heat energy that is normally emitted to the environment. With the help of a WHR system, this heat energy can be utilized and used for operation of the vehicle. Even when the exhaust gases are used to drive a turbocharger, they usually have a sufficiently high temperature downstream of the turbocharger to provide a heating of a medium in a WHR system so that it evaporates.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning har WHR-systemet en luftkyld kondensor. Kondensorn kan anordnas vid ett frontparti hos ett fordon i anslutning till en kylare där kylvätskan kyls som kyler fordonets förbränningsmotor. Lämpligen arrangeras kondensorn i en position så att den kyls av luft med omgivningens temperatur. Alternativt kan mediet i kondensorn kylas av kylvätska från kylsystemet som kyler förbränningsmotorn eller ett lågtemperaturkylsystem. According to one embodiment of the present invention, the WHR system has an air-cooled condenser. The condenser can be arranged at a front part of a vehicle adjacent to a radiator where the coolant is cooled which cools the internal combustion engine of the vehicle. Conveniently, the condenser is arranged in a position so that it is cooled by air at ambient temperature. Alternatively, the medium in the condenser can be cooled by coolant from the cooling system that cools the internal combustion engine or a low temperature cooling system.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig. 1 visar ett arrangemang enligt en första utföringsform av uppfinningen. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING In the following, as an example, a preferred embodiment of the invention is described with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows an arrangement according to a first embodiment of the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en överladdad förbränningsmotor 1 som kan vara en ottomotor eller en dieselmotor. Förbränningsmotorn 1 kan, exempelvis, utgöra drivmotor för ett fordon 2 som kan vara ett tungt fordon. Fordonet innefattar en växellåda 3 som är anordnad i anslutning till förbränningsmotorn 1. Växellådan 3 har en utgående axel 4a som utgör en del av fordonets drivlina 4. Avgaserna från förbränningsmotorns 1 leds ut via en avgasledning 5. Avgasledningen 5 innefattar en turbin 6 hos ett turboaggregat. Turbinen 6 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till en kompressor 7 hos turboaggregatet. Kompressorn 7 komprimerar luft som leds, via en inloppsledning 8, till en laddluftkylare 9 för kylning innan den komprimerade luften leds till förbränningsmotorn 1. DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Fig. 1 shows a supercharged internal combustion engine 1 which may be an otto engine or a diesel engine. The internal combustion engine 1 may, for example, be the drive engine for a vehicle 2 which may be a heavy vehicle. The vehicle comprises a gearbox 3 which is arranged in connection with the internal combustion engine 1. The gearbox 3 has an output shaft 4a which forms part of the vehicle's driveline 4. The exhaust gases from the internal combustion engine 1 are led out via an exhaust line 5. The exhaust line 5 comprises a turbine 6 of a turbocharger . The turbine 6 then provides a driving force which is transmitted, via a connection, to a compressor 7 of the turbocharger. The compressor 7 compresses air which is led, via an inlet line 8, to a charge air cooler 9 for cooling before the compressed air is led to the internal combustion engine 1.
Förbränningsmotorn 1 innefattar ett kylsystem med en cirkulerande medium. Mediet cirkuleras i kylsystemet med hjälp av en pump 10 som är anordnad i en inloppsledning II till förbränningsmotorn 1. Efter att mediet kylt förbränningsmotorn leds den, via en utloppsledning 12, till ett första ventilorgan 13. Under normal drift av fordonet då det inte bromsas ställs ventilorganet 13 i ett första läge i vilket det leder mediet från det första ventilorganet 13, via en ledning 14, till en returledning 15. Returledningen 15 leder mediet till en termostat 16. Då mediet har en lägre temperatur än termostatens 16 regleringstemperatur ställs den i ett stängt läget i vilket den leder mediet till en bypassledning 17 och åter till pumpen 10 och förbränningsmotorn 1 utan kylning. Då mediet har en högre temperatur än regleringstemperaturen ställs termostatanordningen 16 i ett öppet läge i vilket kylvätskan leds, via en ledning 18, till en kylare 19 för att kylas. Mediet kyls i kylaren 19 av luft som forceras genom kylaren 19 med hjälp av en inte visad kylarfläkt och fordonets fartvind. Det kylda mediet som lämnar kylaren 19 leds, via en returledning 20, åter till inloppsledningen 11 och kylvätskepumpen 10 för förnyad cirkulation i kylsystemet. The internal combustion engine 1 comprises a cooling system with a circulating medium. The medium is circulated in the cooling system by means of a pump 10 which is arranged in an inlet line II to the internal combustion engine 1. After the medium has cooled the internal combustion engine, it is led, via an outlet line 12, to a first valve means 13. During normal operation of the vehicle when not braking the valve means 13 in a first position in which it conducts the medium from the first valve means 13, via a line 14, to a return line 15. The return line 15 leads the medium to a thermostat 16. When the medium has a lower temperature than the control temperature of the thermostat 16 it is set in a closed the position in which it leads the medium to a bypass line 17 and back to the pump 10 and the internal combustion engine 1 without cooling. When the medium has a higher temperature than the control temperature, the thermostat device 16 is placed in an open position in which the coolant is led, via a line 18, to a cooler 19 to be cooled. The medium is cooled in the radiator 19 by air which is forced through the radiator 19 by means of a radiator fan (not shown) and the speed wind of the vehicle. The cooled medium leaving the cooler 19 is led, via a return line 20, back to the inlet line 11 and the coolant pump 10 for re-circulation in the cooling system.
Fordonet 2 är utrustad med en hydrodynamiskt retarder system som innefattar en retarder 21, en rörelseöverförande mekanism 22 som förbinder retardern 21 med fordonets drivlina 4 och en ledningskrets för tillförsel av nämnda medium till retardern 21 då den aktiveras. Retardern 21 består av en rotorenhet 21a och en statorenhet 21b. Rotorenheten 21a och statorenheten 21b definierar ett toroidformat utrymme för mottagning av nämnda medium, Rotorenheten 21a och statorenheten 21b innefattar ett flertal skövlar som är anordnade i det toroidformade utrymmet. Statorenheten 21b är stationärt anordnad i fordonet medan rotorenheten 21a är roterbart anordnad på en axel 22a som innefattas i nämnda rörelseöverförande mekanism 22 som förbinder retardern 21 med fordonets drivlina 4. Den rörelseöverförande mekanismen 22 innefattar även ett första kugghjul 22b som är anordnad på nämnda axel 22a. Det första kugghjulet 22b är, via ett andra kugghjul 22c, förbundet med ett tredje kugghjul 22d som är anordnat växellådans utgående axel 4a som således utgör en komponent hos fordonets drivlina 4. Axeln 22a har en parallell sträckning med växellådans utgående axel 4a. En styrenhet 23 är anpassad att aktivera retardern 21 med hjälp av information från ett bromsreglage 24. The vehicle 2 is equipped with a hydrodynamic retarder system which comprises a retarder 21, a motion transmitting mechanism 22 which connects the retarder 21 to the vehicle driveline 4 and a line circuit for supplying said medium to the retarder 21 when it is activated. The retarder 21 consists of a rotor unit 21a and a stator unit 21b. The rotor unit 21a and the stator unit 21b define a toroidal space for receiving said medium. The rotor unit 21a and the stator unit 21b comprise a plurality of vanes arranged in the toroidal space. The stator unit 21b is stationary mounted in the vehicle while the rotor unit 21a is rotatably mounted on a shaft 22a included in said motion transmitting mechanism 22 which connects the retarder 21 to the vehicle driveline 4. The motion transmitting mechanism 22 also includes a first gear 22b mounted on said shaft 22a . The first gear 22b is, via a second gear 22c, connected to a third gear 22d which is arranged on the output shaft 4a of the gearbox which thus forms a component of the vehicle driveline 4. The shaft 22a has a parallel stretch with the output shaft 4a of the gearbox. A control unit 23 is adapted to activate the retarder 21 by means of information from a brake control 24.
Då styrenheten 23 mottar information från bromsreglaget 24 som indikerar att retardern ska aktiveras ställer styrenheten 23 det första ventilorganet 13 i ett andra läge så att mediet leds från ledningen 12 till en ledning 25. Ledningen 25 leder mediet till ett andra ventilorgan 26. Styrenheten 23 har samtidigt ställt det andra ventilorganet 26 i ett första läge i vilket det leder mediet till en ledning 27 och retardern 21. Eftersom rotorenheten 21a är förbunden med fordonets drivlina 4 via nämnde rörelseöverförande mekanism 22 roterar den kontinuerligt med ett varvtal som är relaterat till drivlinans varvtal. Tillförseln av mediet till det toroidformade utrymmet resulterar i att det kommer i kontakt med rotorenhetens 21a och statorenhetens 21b skövlar som är så utformade att de tillsammans med det tillförda mediet tillhandahåller ett bromsmoment som motverkar rotorenhetens 21a rotationsrörelse. Eftersom rotorenheten 21a är förbunden med fordonets drivlina 4 via den rörelseöverförande mekanismen 22 resulterar tillförseln av mediet till det toroidformade utrymmet i att fordonet 2 bromsas. Mediets rörelseenergi i det toroidformade utrymmet omvandlas under bromsprocessen till värmeenergi. Mediet leds relativt snabbt igenom det toroidformade så att det inte erhåller en alltför hög temperatur. Mediet leds från det toroidformade utrymmet, via en ledning 28, till ett tredje ventilorgan 29. Då retardern 21 är aktiverad ställer styrenheten 23 det tredje ventilorganet 29 i ett första läge så att mediet leds till returledningen 15 och termostaten 16. Mediet har väsentligen alltid en högre temperatur än termostatens 16 regleringstemperatur då retardern är aktiverad. Därmed leds mediet i regel från termostaten 16 till kylaren 19 för kylning innan den åter leds till pumpen 10 och förbränningsmotorn 1. When the control unit 23 receives information from the brake control 24 indicating that the retarder is to be activated, the control unit 23 places the first valve means 13 in a second position so that the medium is led from the line 12 to a line 25. The line 25 leads the medium to a second valve means 26. The control unit 23 has at the same time placing the second valve means 26 in a first position in which it leads the medium to a line 27 and the retarder 21. Since the rotor unit 21a is connected to the vehicle driveline 4 via said motion transmitting mechanism 22, it rotates continuously at a speed related to the driveline speed. The supply of the medium to the toroidal space results in it coming into contact with the vanes of the rotor unit 21a and the stator unit 21b which are designed so that together with the supplied medium they provide a braking torque which counteracts the rotational movement of the rotor unit 21a. Since the rotor unit 21a is connected to the vehicle driveline 4 via the motion transmitting mechanism 22, the supply of the medium to the toroidal space results in the vehicle 2 being braked. The kinetic energy of the medium in the toroidal space is converted during the braking process into heat energy. The medium is passed relatively quickly through the toroidal shape so that it does not obtain too high a temperature. The medium is led from the toroidal space, via a line 28, to a third valve member 29. When the retarder 21 is activated, the control unit 23 places the third valve member 29 in a first position so that the medium is led to the return line 15 and the thermostat 16. The medium essentially always has a higher temperature than the control temperature of the thermostat 16 when the retarder is activated. Thus, the medium is generally led from the thermostat 16 to the cooler 19 for cooling before it is led back to the pump 10 and the internal combustion engine 1.
Fordonet 2 är även utrustat med ett WHR-system för återvinning av värmeenergi. WHR-systemet innefattar en ledningskrets som innehåller samma medium som används i kylsystemet och i retardersystemet. Mediet cirkuleras och trycksätts i ledningskretsen med hjälp av en pump 30. Mediet leds från pumpen 30, via en ledning 31, till en förångare 32. Mediet värms i förångaren 32 av avgaser i avgasledningen 5 så att det förångas. Det förångade mediet leds, via det andra ventilorganet 26, som styrenheten 23 ställer i ett andra läge då WHR-systemet är aktiverat, till ledningen 27 och en turbin 21 som i detta fall utgörs av samma komponent som retardern 21. Turbinen 21 innefattar således i detta fall en rotorenhet 21a och statorenhet 21b. Rotorenheten 21a är förbunden med fordonets drivlina 4 via en och samma rörelseöverförande mekanism 22 som förbinder retardern 21 med fordonets drivlina 4. Då det gasformiga trycksatta mediet leds till det toroidformade utrymmet som definieras av rotorenheten 21a och statorenheten 21b tillhandahålls en drivkraft som resulterar i att rotorenheten 21a erhåller ett ökat varvtal. Rotorenhetens 21a ökade varvtal överförs, via den rörelseöverförande mekanismen 22, till fordonets drivlina 4 som därmed erhåller en extra drivkraft. Vehicle 2 is also equipped with a WHR system for heat recovery. The WHR system includes a control circuit that contains the same medium used in the cooling system and in the retarder system. The medium is circulated and pressurized in the line circuit by means of a pump 30. The medium is led from the pump 30, via a line 31, to an evaporator 32. The medium is heated in the evaporator 32 by exhaust gases in the exhaust line 5 so that it evaporates. The evaporated medium is led, via the second valve means 26, which the control unit 23 places in a second position when the WHR system is activated, to the line 27 and a turbine 21 which in this case consists of the same component as the retarder 21. The turbine 21 thus comprises in in this case a rotor unit 21a and stator unit 21b. The rotor unit 21a is connected to the vehicle driveline 4 via one and the same motion transmitting mechanism 22 which connects the retarder 21 to the vehicle driveline 4. When the gaseous pressurized medium is led to the toroidal space defined by the rotor unit 21a and the stator unit 21b, a driving force is provided 21a receives an increased speed. The increased speed of the rotor unit 21a is transmitted, via the motion transmitting mechanism 22, to the driveline 4 of the vehicle, which thereby obtains an extra driving force.
Efter att det gasformiga mediet expanderat genom turbinen 21 leds det, via ledningen 28, till det tredje ventilorganet 29. Då WHR-systemet är aktiverat ställer styrenheten 23 det tredje ventilorganet 29 i ett andra läge i vilket det gasformiga mediet leds, via en ledning 33 till en kondensor 34 som är anordnad vid ett främre parti av fordonet 2. Kondensorn 34 är i detta fall anordnad framför laddluftkylaren 9 och kylaren 19 vid fordonets frontparti. Det gasformiga mediet kyls därmed i kondensorn 34 av luft med omgivningens temperatur. Det gasformiga mediet kyls ned till en temperatur vid vilken det kondenserar. Mediet är således åter i vätskeform då det leds från kondensorn 34, via en ledning 35, till pumpen 30 för förnyad cirkulation i WHR-systemet. WHR-systemet kan självfallet även innefatta ytterligare komponenter såsom, exempelvis, en recuperator och en uppvärmningsanordning som är placerad uppströms förångaren 32 vilken säkerställs att allt medium i WHR-systemet förångas innan det når turbinen 21. After the gaseous medium has expanded through the turbine 21, it is led, via the line 28, to the third valve means 29. When the WHR system is activated, the control unit 23 places the third valve means 29 in a second position in which the gaseous medium is led, via a line 33 to a condenser 34 which is arranged at a front part of the vehicle 2. The condenser 34 is in this case arranged in front of the charge air cooler 9 and the cooler 19 at the front part of the vehicle. The gaseous medium is thus cooled in the condenser 34 by air at ambient temperature. The gaseous medium is cooled to a temperature at which it condenses. The medium is thus again in liquid form as it is led from the condenser 34, via a line 35, to the pump 30 for recirculation in the WHR system. The WHR system may, of course, also include additional components such as, for example, a recuperator and a heater located upstream of the evaporator 32 which ensures that all medium in the WHR system is evaporated before it reaches the turbine 21.
Retardersystemet och WHR-systemet utnyttjar i detta fall en gemensamma hydrodynamisk komponent 21 som då retardersystemet är aktiverat fungerar som retarder och då WHR-systemet är aktiverat fungerar som turbin. Retardersystemet och WHR-systemet utnyttjar även en gemensam rörelseöverförande mekanism 22 som förbinder en rotorenhet 21a hos retardern/turbinen med fordonets drivlina 4. Denna rörelseöverförande mekanism 22 överför ett bromsmoment till drivlinan 4 då retardersystemet är aktiverat och ett drivmoment till drivlinan då WHR-systemet är aktiverat. Eftersom retardersystemet och WHR-systemet aldrig är aktiverade samtidigt är det möjligt att de innefattar ovan nämnda gemensamma komponenter. I detta fall utnyttjar kylsystemet, retardersystemet och WHR-systemet även ett gemensamt cirkulerande medium. Därmed kan dessa system innefatta ett antal gemensamma ledningar. Mediet bör ha egenskapen att det är i vätskeform då det cirkulerar i kylsystemet och i retardersystemet. Det bör även egenskapen att det förångas vid den temperatur och det tryck som skapas i förångaren 32 då det cirkulerar i WHR-systemet. Mediet kan vara ett godtyckligt slag men att det har ovan nämnda egenskaper. Mediet kan vara en lämplig alkohol. The retarder system and the WHR system in this case use a common hydrodynamic component 21 which when the retarder system is activated functions as a retarder and when the WHR system is activated acts as a turbine. The retarder system and the WHR system also utilize a common motion transmitting mechanism 22 which connects a rotor unit 21a of the retarder / turbine to the vehicle driveline 4. This motion transmitting mechanism 22 transmits a braking torque to the driveline 4 when the retarder system is activated and a torque to the driveline when the WHR system is activated. Since the retarder system and the WHR system are never activated simultaneously, it is possible that they include the above-mentioned common components. In this case, the cooling system, the retarder system and the WHR system also use a common circulating medium. Thus, these systems may include a number of common lines. The medium should have the property that it is in liquid form as it circulates in the cooling system and in the retarder system. It should also have the property of evaporating at the temperature and pressure created in the evaporator 32 as it circulates in the WHR system. The medium can be an arbitrary kind but that it has the above mentioned properties. The medium may be a suitable alcohol.
Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. The invention is in no way limited to the embodiment described in the drawing but can be varied freely within the scope of the claims.
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1450441A SE538407C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system |
DE112015001161.7T DE112015001161T5 (en) | 2014-04-09 | 2015-03-25 | Arrangement in a vehicle comprising both a retarder and a WHR system |
PCT/SE2015/050356 WO2015156721A1 (en) | 2014-04-09 | 2015-03-25 | Arrangement in a vehicle comprising both a retarder and a whr- system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1450441A SE538407C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1450441A1 SE1450441A1 (en) | 2015-10-10 |
SE538407C2 true SE538407C2 (en) | 2016-06-14 |
Family
ID=54288166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1450441A SE538407C2 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE112015001161T5 (en) |
SE (1) | SE538407C2 (en) |
WO (1) | WO2015156721A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017202900A1 (en) | 2017-02-23 | 2018-08-23 | Robert Bosch Gmbh | A waste heat recovery system and a method of operating such a waste heat recovery system |
WO2021083532A1 (en) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | Volvo Truck Corporation | A combined cooling and water braking system for a vehicle, and a method for cooling a propulsion device of a vehicle and water braking a pair of wheels of a vehicle |
US11536339B2 (en) * | 2020-09-11 | 2022-12-27 | Hyundai Motor Company | Cooling system and method for auxiliary brake device of hydrogen fuel cell truck |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60139538A (en) * | 1983-12-27 | 1985-07-24 | Hino Motors Ltd | Retarder for vehicle |
DE102007006420A1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-08-07 | Voith Patent Gmbh | Motor vehicle drive train of a motor vehicle with a compressed air system |
DE102009028153A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive device with an internal combustion engine and an expansion engine using a loss of heat |
DE102011017762A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive train for motor vehicle, has combustion engine with drive shaft, step-by-step variable speed transmission with input shaft and output shaft, and gear level |
-
2014
- 2014-04-09 SE SE1450441A patent/SE538407C2/en unknown
-
2015
- 2015-03-25 WO PCT/SE2015/050356 patent/WO2015156721A1/en active Application Filing
- 2015-03-25 DE DE112015001161.7T patent/DE112015001161T5/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE1450441A1 (en) | 2015-10-10 |
DE112015001161T5 (en) | 2016-12-01 |
WO2015156721A1 (en) | 2015-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103237967B (en) | For the cooling arrangement of Motor Vehicle driven by supercharged engine | |
EP2959145B1 (en) | System for recuperating heat from the exhaust gases in an internal combustion engine, with two heat exchangers on a gas recirculation circuit | |
CN103154488B (en) | Apparatus for utilizing waste heat from internal combustion engine | |
EP3227536B1 (en) | A cooling arrangement for a whr-system | |
SE535316C2 (en) | Systems for converting thermal energy into mechanical energy in a vehicle | |
KR20080019268A (en) | Organic Rankine cycles mechanically and thermally coupled to engines driving common loads | |
CN109844424A (en) | The cooling optimization of vehicle Waste Heat Recovery | |
SE535680C2 (en) | Arrangements for converting thermal energy into mechanical energy in a vehicle | |
CN107109965A (en) | Cooling device for waste heat recovery system | |
SE538407C2 (en) | Arrangements in a vehicle comprising a retarder and a WHHR system | |
US20230073678A1 (en) | Device and method for energy recovery for an electrically driven motor vehicle | |
US20170074123A1 (en) | Enhanced condenser for a waste heat recovery system | |
CN110709592B (en) | Cooling system for a combustion engine and a WHR system | |
SE1050410A1 (en) | Arrangements for cooling compressed air and / or recirculating exhaust gases led to an internal combustion engine | |
SE533402C2 (en) | Arrangement for energy recovery of a vehicle powered by an internal combustion engine | |
EP3574195B1 (en) | A cooling system for cooling of a combustion engine | |
EP3402964B1 (en) | A cooling system for a combustion engine and a WHR system | |
JP2019090397A (en) | Waste heat collector | |
SE538119C2 (en) | Arrangement comprising a cooling system and a coolant pump a vehicle |