**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Vermeidung von Belagsbildung im Auslassreceiver einer ölbetriebenen aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschinezwecks Erhöhung deren Betriebssicherheit, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unteren Lastbereich die Abgastemperatur erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Abgastemperatur durch Vorwärmen der Ladeluft bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeluft auf mindestens 1300C vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Abgastemperatur durch Erhitzung der Abgase selbst bewirkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur mindestens auf einen Wert oberhalb des Taupunktes von unverbrannt gebliebenem Brennstoff erhöht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur auf mindestens 200"C erhöht wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeluftführung (27,26,28,32) und/oderAbgasführung (16, 18,64,78,20,24,25) Mittel (30, 40,48,56,66,68,80) zur Wärmezufuhr vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (30) als Lufterhitzer umschaltbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ladeluftkühler (30) ein Lufterhitzer (40) vorgeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ladeluftkühler (30) ein Lufterhitzer (48) nachgeschaltet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansaugleitung (27) wenigstens eines Turboladers (22) ein Lufterhitzer (56) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslassreceiver (64) wenigstens ein Öl-/oder Gasbrenner (66, 68) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslassreceiver (78) eine Wärmeaustauschfläche (80) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeaustauschfläche (80) Rauchgasrohrevorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Belagsbildung im Auslassreceiver einer ölbetriebenen, aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschine zwecks Erhöhung deren Be triebssicherheit sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Teillastbetrieb einer Dieselbrennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art ist die Abgastemperatur vor der Turbine des Turboladers verhältnismässig tief, z. B. nur etwa 1200 C, statt ca. 400" C bei Vollast, insbesondere bei Verwendung von billigem, hochviskosem Schweröl, welches bei Teillastbetrieb nur unvollständig verbrennt. Als Folge dieser unvollständigen Verbrennung in einem unteren Lastbereich kann sich im Auslassreceiver ein unerwünschter, schmieriger bis pflasterartiger, aus Öl, Teer und Russ bestehender Belag bilden, dessen Dicke von der Zeit abhängig ist, während der die Dieselbrennkraftmaschine im unteren Lastbereich betrieben wird.
Falls die Dieselbrennkraftmaschine wieder in einem höheren Lastbereich mit höherer Verbrennungstemperatur betrieben wird, verbrennt der genannte Belag wieder. Hierbei kann es jedoch, je nach Dicke des Belages, zu unkontrollierten Verbrennungserscheinungen bzw. Verpuffungen mit unerwünschtem Druck- und Temperaturanstieg kommen, welche insbesondere eine nachteilige Einwirkung auf einen nachgeschalteten Turbolader haben können. Bei den genannten Verpuffungen wird die
Turbine des Turboladers oft in einem unzulässig hohen Drehzahlbereich betrieben. Die dadurch entstehenden übermässigen
Fliehkräfte in Verbindung mit extremer Temperaturbeanspruchung können bisweilen zu vollständiger Havarie des Turboladers führen.
Zwar liesse sich der genannte Übelstand wenigstens teilweise durch Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses der Dieselbrennkraftmaschine beheben. Dies hat jedoch den Nachteil, dass sich der Zünddruck der Maschine bei Vollast erhöht, was eine stärkere und somit teurere Bauart erfordert. Insbesondere gilt dies beim Betrieb der Maschine mit den heute aus wirtschaftlichen Gründen vielfach zur Anwendung gelangenden minderwertigen Schwerölen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs erwähnte Belagsbildung und die damit verbundenen Nachteile zu vermeiden, ohne dass die eigentliche Bauweise der Dieselbrennkraftmaschine modifiziert werden muss und ohne dass zu besseren und somit teuren Brennstoffen gegriffen werden muss.
Die Lösung dieser Aufgabe mittels des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem unteren Lastbereich die Abgastemperatur erhöht wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeluftführung und/oder Abgasführung Mittel zur Wärmezufuhr vorgesehen sind.
Hierdurch wird erreicht, dass die erwähnte Belagsbildung verhindert und somit die Betriebssicherheit in dem gefährdeten unteren Lastbereich wesentlich erhöht wird, ohne dass die Betriebseigenschaften der Dieselbrennkraftmaschine in den oberen Lastbereichen betroffen werden.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Erhöhung der Abgastemperatur durch Vorwärmen der Ladeluft bewirkt werden. Hierdurch wird eine günstige Beeinflussung des Verbrennungsvorganges in den Zylindern derDieselbrennkraftmaschine erreicht, so das die erwähnte Belagsbildung verhindert wird. Eine besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann darin bestehen, dass die Ladeluft auf mindestens 1300 C vorgewärmt wird.
Nach einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Erhöhung der Ab gastemperatur durch Erhitzung der Abgase selbst bewirkt werden.
Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Abgastemperatur mindestens auf einen Wert oberhalb des Taupunktes von unverbrannt gebliebenem Brennstoff erhöht werden. Hierdurch wird die Verdampfung bzw. Vergasung des gesamten Brennstoffes sichergestellt.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Abgastemperatur auf mindestens 200" C erhöht werden.
Diese Mindesttemperatur hat sich für den praktischen Betrieb als besonders zweckmässig erwiesen.
Eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann darin bestehen, dass der Ladeluftkühler als Lufterhitzer umschaltbar ist.
Hierdurch erübrigen sich zusätzliche Erhitzer, Wärmetauscher usw.
Eine weitere Ausführung der Vorrichtung kann darin bestehen, dass dem Ladeluftkühler ein Lufterhitzer vorgeschaltet ist.
Dabei lässt sich der Ladeluftkühler ganz oder teilweise ausschalten.
Eine andere Ausführung der Vorrichtung kann darin bestehen, dass dem Ladeluftkühler ein Lufterhitzer nachgeschaltet ist.
Hierdurch können bei gewissen Bauarten von Dieselbrennkraft
maschinen günstigere Platzverhältnisse für den Lufterhitzer erzielt werden.
Gemäss einer zusätzlichen Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann in der Ansaugleitung wenigstens eines Turboladers ein Lufterhitzer angeordnet sein. In der Praxis lässt sich bei mehreren Turboladern an einer Dieselbrennkraftmaschine mit einem einzigen Lufterhitzer auskommen.
Nach einer anderen Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann im Auslassreceiver wenigstens ein Öl- oder Gasbrenner angeordnet sein.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann darin bestehen, dass im Auslassreceiver eine Wärmeaustauschfläche angeordnet ist. Eine zusätzliche Ausführung der Vorrichtung kann darin bestehen, dass als Wärmeaustauschfläche Rauchgasrohre vorgesehen sind.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer Anlage gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 die Anlage nach Fig. 1 in Vorderansicht, teilweise im Schnitt;
Fig. 3 eine Anlage gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Anlage gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Anlage gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ein Schema einer Anlage gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein Schema einer Anlage gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die Zylinder 10 (Fig. 1, 2) einer Dieselbrennkraftmaschine 12, deren Ständer mit 14 bezeichnet ist, sind über Abgasleitungen 16, einen Auslassreceiver 18 und eine Leitung 20 mit einem Turbolader 22 verbunden, dessen Turbine mit 24 bezeichnet ist und eine Abgasleitung 25 aufweist. Der über eine Welle 23 mit der Turbine gekoppelte Verdichter 26 des Turboladers weist eine Ansaugleitung 27 auf und ist über eine Leitung 28, einen Ladeluftkühler 30 und eine mit nicht dargestellten Abzweigungen versehene Leitung 32 mit den einzelnen Zylindern 10 verbunden. Der Ladeluftkühler 30 weist eine mit Zu- und Abströmleitungen 34, 36 versehene, als Wärmeaustauschfläche dienende Rohrschlange 38 auf. Diese ist so ausgelegt, dass sie sowohl mit Kühlmedium, wies. B. Wasser, wie auch mit einem Heizmedium, wie z. B. Dampf, betrieben werden kann.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich wird die Rohrschlange 38 über nicht dargestellte Mittel auf Dampfbetrieb umgeschaltet. Die vorgewärmte Ladeluft wird, wie oben beschrieben, den Zylindern 10 zugeführt.
Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Ladeluft auf mindestens 130 C vorzuwärmen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 befindet sich in der Leitung 28 vor dem Ladeluftkühler 30 ein Lufterhitzer 40 mit einer Zu- und Abströmleitungen 42,44 aufweisenden Rohrschlange 46.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich wird der Lufterhitzer 40 in Betrieb gesetzt, indem die Rohrschlange 46 z. B. mit Dampf gespeist wird. Dabei kann der Ladeluftkühler 30 ausgebildet sein.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 ist in der Leitung 32 nach dem Ladeluftkühler 30 ein Lufterhitzer 48 mit einer Zu- und Abströmleitungen 50,52 aufweisenden Rohrschlange 54 angeordnet.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich wird der Lufterhitzer 48, wie vorstehend beschrieben, in Betrieb gesetzt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist in der Ansaugleitung 27 des Verdichters 26 des Turboladers 22 ein Lufterhitzer 56 mit Zu- und Abströmrohren 58, 60 sowie Rauchgasrohren 62 angeordnet. Zur Rauchgaserzeugung kann z. B. ein Ölbrenner dienen.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich wird der Lufterhitzer 56 in Betrieb gesetzt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 sind im Auslassreceiver64 Ölbrenner66, 68 mit Ölleitungen 70,72 angeordnet, wobei die Flammen der Ölbrenner mit 74, 76 bezeichnet sind.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich werden die Ölbrenner 66, 68 in Betrieb gesetzt, wobei deren Flammen 74,76 den Innenraum und die Innenwand des Auslassreceivers 64 bestreichen. Hierdurch wird unverbrannt gebliebener Brennstoff verbrannt bzw. vergast und eine Belagbildung verhindert.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 lediglich dadurch, dass im Auslassreceiver 78 als Wärmeaustauschfläche 80 dienende Rauchgasrohre angeordnet sind, durch welche die Rauchgase des in diesem Falle einzigen Ölbrenners 66 geführt sind und über eine separate Abgasleitung 82 ins Freie strömen.
Beim Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine in einem unteren Lastbereich wird der Ölbrenner 66 eingeschaltet und beheizt die von den Abgasen der Dieselbrennkraftmaschine umströmten Rauchgasrohre 80.
Zur Verhinderung einer Belagsbildung durch Ausscheiden von unverbrannt gebliebenem Brennstoff genügt es in vielen Fällen, die Abgastemperatur auf einen Wert etwas oberhalb des Taupunktes zu erhöhen. In der Praxis hat es sich besonders zweckmässig erwiesen, die Abgastemperatur auf mindestens 200"C zu erhöhen.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Method for avoiding the formation of deposits in the outlet receiver of an oil-charged supercharged diesel internal combustion engine in order to increase its operational safety, characterized in that the exhaust gas temperature is increased in a lower load range.
2. The method according to claim 1, characterized in that the increase in the exhaust gas temperature is effected by preheating the charge air.
3. The method according to claim 2, characterized in that the charge air is preheated to at least 1300C.
4. The method according to claim 1, characterized in that the increase in the exhaust gas temperature is effected by heating the exhaust gases themselves.
5. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas temperature is increased at least to a value above the dew point of unburned fuel.
6. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas temperature is increased to at least 200 "C.
Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that means (30, 40.) In the charge air duct (27, 26, 28, 32) and / or exhaust gas duct (16, 18, 64, 78, 20, 24, 25) , 48,56,66,68,80) are provided for the supply of heat.
8. The device according to claim 7, characterized in that the charge air cooler (30) is switchable as an air heater.
9. The device according to claim 7, characterized in that the charge air cooler (30) is preceded by an air heater (40).
10. The device according to claim 7, characterized in that the charge air cooler (30) is followed by an air heater (48).
11. The device according to claim 7, characterized in that an air heater (56) is arranged in the intake line (27) of at least one turbocharger (22).
12. The device according to claim 7, characterized in that in the outlet receiver (64) at least one oil / or gas burner (66, 68) is arranged.
13. The apparatus according to claim 7, characterized in that a heat exchange surface (80) is arranged in the outlet receiver (78).
14. The apparatus according to claim 13, characterized in that flue gas pipes are provided as the heat exchange surface (80).
The invention relates to a method for avoiding the formation of deposits in the outlet receiver of an oil-powered, charged diesel internal combustion engine for the purpose of increasing its operational safety and a device for performing the method.
In part-load operation of a diesel engine of the type mentioned, the exhaust gas temperature in front of the turbine of the turbocharger is relatively low, for. B. only about 1200 C instead of about 400 "C at full load, especially when using cheap, highly viscous heavy oil, which only burns incompletely during part load operation. As a result of this incomplete combustion in a lower load range, an undesirable, greasy to can occur in the outlet receiver form plaster-like covering consisting of oil, tar and soot, the thickness of which depends on the time during which the diesel engine is operated in the lower load range.
If the diesel internal combustion engine is operated again in a higher load range with a higher combustion temperature, the mentioned coating burns again. Depending on the thickness of the coating, however, this can lead to uncontrolled combustion phenomena or deflagrations with undesirable pressure and temperature increases, which in particular can have an adverse effect on a downstream turbocharger. With the deflagrations mentioned, the
Turbocharger turbine often operated in an impermissibly high speed range. The resulting excessive
Centrifugal forces in connection with extreme temperature stress can sometimes lead to a complete breakdown of the turbocharger.
Admittedly, the aforementioned malfunction could be remedied at least in part by increasing the compression ratio of the diesel internal combustion engine. However, this has the disadvantage that the ignition pressure of the machine increases at full load, which requires a stronger and therefore more expensive design. This applies in particular to the operation of the machine with the inferior heavy oils that are frequently used today for economic reasons.
The object of the invention is to avoid the formation of deposits mentioned at the outset and the disadvantages associated therewith, without the actual design of the diesel internal combustion engine having to be modified and without having to resort to better and therefore more expensive fuels.
The solution to this problem by means of the method according to the invention is characterized in that the exhaust gas temperature is increased in a lower load range. The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that means for supplying heat are provided in the charge air duct and / or exhaust duct.
It is hereby achieved that the above-mentioned formation of deposits is prevented and thus the operational safety in the endangered lower load range is significantly increased without the operating properties of the diesel internal combustion engine being affected in the upper load ranges.
According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the increase in the exhaust gas temperature can be brought about by preheating the charge air. This has a favorable influence on the combustion process in the cylinders of the diesel internal combustion engine, so that the aforementioned formation of deposits is prevented. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention can consist in that the charge air is preheated to at least 1300 C.
According to a further embodiment of the method according to the invention, the increase in the exhaust gas temperature can be brought about by heating the exhaust gases themselves.
According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the exhaust gas temperature can be increased at least to a value above the dew point of fuel that has remained unburned. This ensures the evaporation or gasification of the entire fuel.
In a further embodiment of the method according to the invention, the exhaust gas temperature can be increased to at least 200 ° C.
This minimum temperature has proven to be particularly useful for practical operation.
An advantageous embodiment of the device for carrying out the method according to the invention can consist in the charge air cooler being switchable as an air heater.
This eliminates the need for additional heaters, heat exchangers, etc.
A further embodiment of the device can consist of an air heater connected upstream of the charge air cooler.
The intercooler can be switched off completely or partially.
Another embodiment of the device can be that an air heater is connected downstream of the charge air cooler.
This can cause certain types of diesel fuel
machines more favorable space for the air heater can be achieved.
According to an additional embodiment of the device according to the invention, an air heater can be arranged in the intake line of at least one turbocharger. In practice, multiple turbochargers on a diesel internal combustion engine can make do with a single air heater.
According to another embodiment of the device according to the invention, at least one oil or gas burner can be arranged in the outlet receiver.
A further embodiment of the device according to the invention can consist in that a heat exchange surface is arranged in the outlet receiver. An additional embodiment of the device can consist in that flue gas pipes are provided as the heat exchange surface.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments in conjunction with the drawing below. Show it:
Figure 1 is a diagram of a system according to a first embodiment.
Fig. 2 shows the system of Figure 1 in front view, partially in section.
3 shows a system according to a second exemplary embodiment;
4 shows a system according to a third exemplary embodiment;
5 shows a system according to a fourth exemplary embodiment;
6 shows a diagram of a system according to a fifth exemplary embodiment;
Fig. 7 is a diagram of a system according to another embodiment.
The cylinders 10 (FIGS. 1, 2) of a diesel internal combustion engine 12, the stator of which is designated by 14, are connected via exhaust lines 16, an exhaust receiver 18 and a line 20 to a turbocharger 22, the turbine of which is designated 24 and has an exhaust line 25 . The compressor 26 of the turbocharger, which is coupled to the turbine via a shaft 23, has an intake line 27 and is connected to the individual cylinders 10 via a line 28, a charge air cooler 30 and a line 32, which is not shown with branches. The charge air cooler 30 has a pipe coil 38 provided with inflow and outflow lines 34, 36 and serving as a heat exchange surface. This is designed so that it pointed both with cooling medium. B. water, as well as with a heating medium, such as. B. steam can be operated.
When the diesel internal combustion engine is operating in a lower load range, the pipe coil 38 is switched to steam operation by means not shown. The preheated charge air is supplied to the cylinders 10 as described above.
It has proven expedient to preheat the charge air to at least 130 ° C.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, there is an air heater 40 in the line 28 in front of the charge air cooler 30 with a tube coil 46 having inlet and outlet lines 42, 44.
When operating the diesel internal combustion engine in a lower load range, the air heater 40 is put into operation by the pipe coil 46 z. B. is fed with steam. The charge air cooler 30 can be designed.
In the exemplary embodiment according to FIG. 4, an air heater 48 is arranged in the line 32 after the charge air cooler 30 with a pipe coil 54 having inlet and outlet lines 50, 52.
When the diesel engine is operating in a lower load range, the air heater 48 is activated as described above.
5, an air heater 56 with inlet and outlet pipes 58, 60 and flue gas pipes 62 is arranged in the intake line 27 of the compressor 26 of the turbocharger 22. For smoke gas generation z. B. serve an oil burner.
When the diesel internal combustion engine is operating in a lower load range, the air heater 56 is put into operation.
In the exemplary embodiment according to FIG. 6, oil burners 66, 68 with oil lines 70, 72 are arranged in the outlet receiver 64, the flames of the oil burners being designated 74, 76.
When the diesel internal combustion engine is operating in a lower load range, the oil burners 66, 68 are put into operation, their flames 74, 76 covering the interior and the inner wall of the outlet receiver 64. This burns or gasifies unburned fuel and prevents the formation of deposits.
The embodiment according to FIG. 7 differs from the embodiment according to FIG. 6 only in that flue gas pipes serving as heat exchange surface 80 are arranged in the outlet receiver 78, through which the flue gases of the oil burner 66, which in this case is the only one, are led and via a separate exhaust pipe 82 to the outside stream.
When the diesel internal combustion engine is operating in a lower load range, the oil burner 66 is switched on and heats the flue gas pipes 80 around which the exhaust gases of the diesel internal combustion engine flow.
In many cases, it is sufficient to prevent the build-up of deposits through the elimination of unburned fuel by raising the exhaust gas temperature to a value slightly above the dew point. In practice, it has proven particularly expedient to raise the exhaust gas temperature to at least 200 ° C.