DE1451887C

DE1451887C - Device for facilitating the starting of diesel engines

Info

Publication number: DE1451887C
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. 7000 Stuttgart-Heumaden Scherenberg
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Publication date: 1971-09-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erleichtern des Anlassens von Dieselmotoren, deren Verbrennungsluft während des Anlaßvorganges, kurz »Anlaßluft«, mittels eines Wärmetauschers vorgewärmt wird.The invention relates to a device for facilitating the starting of diesel engines, the Combustion air during the starting process, or "starting air" for short, is preheated by means of a heat exchanger will.

Im allgemeinen wird bei Dieselmotoren durch hohe Verdichtung der angesaugten Luft die Zündung des eingespritzten Brennstoffes erreicht. Die Verbrennungsluft wird so hoch verdichtet, daß ihre hierbei entstehende Verdichtungstemperatur für das Entflammen des Brennstoffes ausreicht. Die Verdichtungsendtemperatur ist neben anderen Faktoren von der Außenlufttemperatur abhängig. Eine höhere Außenlufttemperatur erhöht die Verdichtungsendtemperatur, und eine niedere setzt sie herab. Im allgemeinen wird den thermodynamischen Auslegungen eine Temperatur der anzusaugenden Luft von 20° C zugrunde gelegt. Muß nun ein Dieselmotor bei sehr niedriger Außenlufttemperatur angelassen werden, so kann die Verdichtungsendtemperatur so weit absinken, daß die Zündung sehr erschwert oder sogar unmöglich ist. Für eine auch bei sehr niedrigen Außenlufttemperaturen einwandfreie Zündung müssen deshalb Anlaßhilfen angewandt werden.In general, in diesel engines, the high compression of the intake air causes ignition of the injected fuel is reached. The combustion air is so highly compressed that your the resulting compression temperature is sufficient for the fuel to ignite. The compression end temperature depends, among other factors, on the outside air temperature. A higher outside air temperature increases the compression end temperature, and a lower one lowers them. In general, the thermodynamic designs based on a temperature of the air to be sucked in of 20 ° C. Must now have a diesel engine at a lot If the outside air temperature is low, the compression end temperature can drop so far that that the ignition is very difficult or even impossible. For one even at very low levels Outside air temperatures, perfect ignition must therefore be used starting aids.

Eine angewandte Anlaßhilfe ist das Vorwärmen der Verbrennungsluft. Hierfür werden bei Dieselmotoren mit unterteiltem Brennraum Anlaßglühkerzen eingesetzt. Ein erheblicher Nachteil dieser Methode ist, daß die Glühkerze nur eine Vorkammerfüllung erwärmt. Läuft der Motor nach der ersten Zündung nicht an, so wird bei den folgenden Takten die erwärmte Luft aus der Vorkammer herausgespült. Die nachfolgende Frischluft wird durch die in der Vorkammerwandung gespeicherte Wärme zwar noch etwas erwärmt, doch ist dies ohne größere Bedeutung, da zum einen die gespeicherte Wärmemenge gering ist und zum anderen ein relativ schlechter Wärmeübergang von der Vorkammerwandung an die Verbrennungsluft vorhanden ist. Ein Vorglühen der Glühkerzen über einen größeren Zeitraum ist wegen des bei niedrigen Temperaturen geringen Leistungsvermögens der Batterie jedoch nicht unbegrenzt möglich.An applied starting aid is the preheating of the combustion air. This is done with diesel engines with a subdivided combustion chamber, starter glow plugs are used. A major disadvantage of this The method is that the glow plug only heats one pre-chamber filling. The engine runs after the first If the ignition is not switched on, the heated air is flushed out of the antechamber during the following cycles. The subsequent fresh air is still due to the heat stored in the antechamber wall warmed up a bit, but this is of no great importance because, on the one hand, the amount of heat stored is low and, on the other hand, a relatively poor heat transfer from the antechamber wall to the Combustion air is available. A preheating of the glow plugs over a longer period of time is due However, the low performance of the battery at low temperatures is not unlimited possible.

Bekannt ist auch das Aufheizen des Motorkühlwassers, um dadurch indirekt die Verbrennungsluft vorzuwärmen. Das heiße Motorkühlwasser umspült den Zylinder, und durch die Zylinderwandungen hindurch wird die Verbrennungsluft vorgewärmt. Diese Methode ist jedoch unvollkommen.It is also known to heat up the engine cooling water, thereby indirectly reducing the combustion air to preheat. The hot engine cooling water washes around the cylinder and through the cylinder walls the combustion air is preheated. However, this method is imperfect.

Weiterhin sind zur Vorwärmung der Verbrennungsluft elektrische Luftvorwärmer bekannt, deren Hauptbestandteil ein Zwischenflansch mit einer Glühspirale ist, die in das Luftansaugrohr der einzelnen Zylinder eingesetzt werden. Die Wärmeleistung der Glühspiralen ist jedoch beschränkt. Auch ist diese Anordnung sehr aufwendig.Furthermore, electrical air preheaters are known for preheating the combustion air, their The main component is an intermediate flange with an incandescent spiral, which is inserted into the air intake pipe of the individual Cylinders are used. However, the heat output of the filament is limited. Also is this arrangement is very complex.

Um das Anlassen von Verbrennungskraftmaschinen zu erleichtern, ist es auch bekannt, einen Wärmetauscher vorzusehen, der im normalen Arbeitsbetrieb die die Verbrennungsgase austreibende Spülluft kühlt und der zum Anlassen mit einem Wärmeträger beschickt wird.In order to facilitate the starting of internal combustion engines, it is also known to use a heat exchanger to be provided that cools the scavenging air that expels the combustion gases during normal operation and which is charged with a heat transfer medium for tempering.

Bei einer weiteren bekannten Bauart einer Brennkraftmaschine, die wahlweise als Schweröl-Dieselmaschine oder als Gas-Gemischmaschine laufen soll, ist es bekannt, um bei gleichen Verdichtungsgraden arbeiten zu können, zwei Wärmetauscher vorzusehen, von denen einer zum Anlassen mit einer äußeren Wärmequelle und der andere für den Arbeitsbereich von der Motorwärme beheizt wird. Beide Wärmetauscher arbeiten nicht als Kühler.In another known type of internal combustion engine, optionally as a heavy oil diesel engine or as a gas mixture machine, it is known to operate at the same compression levels to be able to provide two heat exchangers, one of which for starting with one external heat source and the other for the work area is heated by the engine heat. Both heat exchangers do not work as coolers.

Es ist auch eine stationäre Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei der die Verbrennungsluft mindestens einen Wärmetauscher durchströmt. Dieser Wärmetauscher kann wahlweise an ein Kalt- oder 'Warmwassernetz angeschlossen werden, so daß die Luft je nach Betrieb in Abhängigkeit von einerA stationary internal combustion engine is also known in which the combustion air is at least flows through a heat exchanger. This heat exchanger can optionally be connected to a cold or 'Hot water network can be connected, so that the air depending on the operation depending on a

ίο Betriebsgröße entweder gekühlt oder erwärmt wird. Bei dieser Bauart sind das Kühlmittel und der Wärmeträger voneinander getrennt, da innerhalb, relativ kurzer Zeit je nach Betriebszustand die Verbrennungsluft vorgewärmt oder gekühlt werden muß.ίο Company size is either cooled or heated. In this design, the coolant and the heat transfer medium are separated from one another, because they are inside, relatively Depending on the operating status, the combustion air must be preheated or cooled for a short period of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln und geringstmöglichem baulichem Aufwand eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß der Wärmetauscher für die Anlaßluft über mit Absperr- oder Umschaltorganen ausgerüstete Rohrleitungen mit dem Vorwärmgerät für die Motorkühlflüssigkeit derart verbunden ist, daß das Vorwärmgerät dem Wärmetauscher vorgewärmte Motorkühlflüssigkeit für die Aufwärmung der Anlaßluft zuführt. Hierdurch wird es ermöglicht, in baulich äußerst einfacher Weise das sowieso vorhandene Vorwärmgerät für die Motorkühlflüssigkeit durch eine bestimmte Schaltung zur Vorwärmung der Anlaßluft heranzuziehen. Der bauliche Aufwand wird deshalb nur geringfügig erhöht.The invention is based on the object with the simplest possible means and the least possible structural effort to create a device of the type mentioned. The invention exists in that the heat exchanger for the starting air is equipped with shut-off or switching devices Pipes are connected to the preheater for the engine coolant in such a way that the preheater engine coolant preheated in the heat exchanger for warming up the starting air feeds. This makes it possible, in a structurally extremely simple manner, to use what is already present Preheater for the engine coolant through a specific circuit for preheating the starting air to use. The structural effort is therefore only slightly increased.

Da die Kapazität der gebräuchlichen Vorwärmgeräte für die Motorkühlflüssigkeit nicht ausreichend sein könnte, um ein gleichzeitiges Vorwärmen der Motorkühlflüssigkeit, des Motoröls und der von dem laufenden Motor angesaugten Verbrennungsluft sicherzustellen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Motorkühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise in zwei unterschiedlichen Flüssigkeitskreisen umläuft, die wahlweise dem gemeinsamen Vorwärmgerät zuschaltbar sind. Dadurch ist eine wahlweise Aufheizung der Kühlflüssigkeit möglich.Because the capacity of the common preheaters for the engine coolant is insufficient could be a simultaneous preheating of the engine coolant, the engine oil and that of the Ensure that the combustion air is sucked in when the engine is running, in a further embodiment of the Invention provided that the engine coolant in a known manner in two different Circulating fluid circuits, which can optionally be connected to the common preheater. Through this optional heating of the coolant is possible.

Bei Verbrennungsmotoren mit einer Ladeluftkühlanlage und einem Rückkühler ist es vorteilhaft, wenn für die Dauer der Verbrennungsluftvorwärmung der Rückkühler vom Kühlflüssigkeitskreislauf abschaltbar ist. Die im Rückkühler vorhandene Kühlflüssigkeit braucht dann nicht mit aufgeheizt zu werden, wobei der Rückkühler so lange abgeschaltet bleiben kann, bis sein Einsatz erforderlich erscheint, nachdem der Motor bereits schon vorher gezündet hat.For internal combustion engines with a charge air cooling system and a dry cooler, it is advantageous to if the dry cooler can be switched off from the coolant circuit for the duration of the combustion air preheating is. The coolant in the recooler then does not need to be heated up, whereby the dry cooler can remain switched off until it appears necessary to use it, after the engine has already started.

An Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird das Prinzip der Erfindung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet The principle of the invention is illustrated using an exemplary embodiment shown in a drawing explained in more detail below. In the drawing means

1 Abgasturbine1 exhaust turbine

2 Luftverdichter
3 Ladeluftkühler2 air compressors
3 intercoolers

4 Kühlwassersammelleitung4 cooling water collecting line

5 Dieselmotor5 diesel engine

6 Kühlwasserthermostat6 cooling water thermostat

7 Kurzschlußleitung für Kühlwasser
8 Motorkühler7 Short-circuit line for cooling water
8 engine cooler

9 Rückkühler für Ladeluftkühlung9 dry coolers for charge air cooling

10 Kurzschlußleitung10 short-circuit line

11 Dreiwegehahn11 three-way cock

Claims

3 43 4

12 Water pump for charge air cooling If engine 5 has started, it should be useful

13 three-way valve, the preheating of the intake air continued for so long

14 three-way stopcock until motor 5 runs smoothly.

..... As soon as the motor 5 cranks, it also works

15 preheater ₅ water pump 12 for the coolant of the charge air

16 Engine cooling water pump radiator. But since, as already mentioned, the cock 11 18 Combustion air supply pipe closes the pressure line to the charge air cooler 3,

there is also no water through the dry cooler 9

The coolant - in the example water - for pumped. So that the pump 12 does not pump against the engine cooling and the charge air cooling of the slide 11 closed in io and thus absorbs a high liquid power loss, which is unnecessarily shown in the drawing, the short-circuit-cooled supercharged diesel engine running in two lines 10 can be provided, which circuits separate the pumps um, which optionally short-circuits an occurrence with the pump inlet,
heating device can be switched on. If the motor 5 does not run evenly round, lines 15 contributing to the invention can first be switched off, the preheating device 15. The on sliders etc. are omitted. The arrows on the intake air will then no longer show lines or devices in the charge air cooler 3 that are heated but also not cooled down. Will the Temricht. temperature of the intake air after the charge air cooler 3 If the cooled engine 5 is too high in the cold - without heating up - it can be started last the taps 11 and 13 are put back into operation. The preheaters are working in the "normal" position. This can be done by hand, usually with diesel fuel as heating material, or automatically, expediently in and have their own circulation pump. The circulation dependence on the charge air temperature after the pump pushes the heated water through the three-gas temperature, which is 25 charge air cooler 3 or depending on the exhaust »normal and engine preheating«.

Wegehahn 13 - dashed position - should the engine cooling circuit and the charge air to the engine cooling water pump 16. The water through cooling or heating circuit should be completely separated, the standing engine cooling water pump 16 flows, so without pressure and water level equalization, the Oil heat exchanger, the engine crankcase and 30 then the cylinder heads must still be installed at the inlet to the preheater 15 and then run cooled down again a third three-way valve 14 (in the cooling water manifold 4, the cooling of the drawing in dotted lines), which is connected to the other water thermostat 6 and the short-circuit line 7 to the two taps 11 and 13 is actuated at the same time. Preheater 15 back. In a known manner When it is very cold, the starting process closes the cooling water thermostat 6 with cold Mo- 35 summarized as follows: first gate 5 heats the cooling water line to the engine water cooler 8, the preheater via the engine cooling water from the, so that only the water in the engine and engine possibly also the engine oil. Needs to be heated shortly before quantity. The kickback to the start is then the engine cooling water circuit, flap 17 prevents the heated water from being switched off by the preheater and instead the I bypassing the engine 5 flows back to the pre-I to the preheater 15 via the short-circuit line 7 4 ° cooling water circuit of the charge air cooler. heater switched on. The engine can then be started if the engine 5 has been sufficiently preheated. All of the heat generated by the preheater I by hand or automatically as a function of temperature is now communicated to the entire intake air I three-way valve 13 in the one shown in the drawing. The heat output of the usual preheating I position »cold start« is set. 45 devices is sufficient to have a charge air cooler. The heat supplied by the medium pressure preheater to the entire intake air of approx.
₍ To heat up the air cooler 3. Contrary to its actual According to the invention, 5 ° additional effort is therefore without major task of extracting heat from the combustion air, in that in particular the pre-heating is now flowing from the charge air cooler 3 through the pre-heating device for the engine cooling water and the guide pipe 18 Combustion air heat is introduced into the intercooler, which is also available for this purpose, a highly effective preheating of the three combustion air is achieved at the same time with the tap 13, which is switched from the start to the way tap 11 so that the flow through 55 a steady, safe run of the The engine is blocked and the dry cooler 9 is blocked.
So there is no need for water from the preheater 15
to be heated. Patent claims:

As soon as the intercooler 3 has reached its highest temperature, which happens very quickly, the engine 5 can be started up in the first device to facilitate starting. of diesel engines, the combustion air of the diesel engine with exhaust gas charging starts practically during the starting process (in short: "starting air") Vtisch naturally aspirated engine, as no exhaust gas is preheated to using a heat exchanger, * drive the exhaust gas turbine 1 that the characterized in the usual way by that the air compressor 2 drives, are available. The 65 heat exchangers (3) for the starting air via the air volume sucked in and through the charge air cooler 3 shut-off or switch-over elements (13, 14) is therefore less in the correspondingly equipped pipelines with the preheater. (15) _r fy the engine cooling fluid in such a way connectedness

den is that the preheater (15) the heat exchanger (3) supplies preheated engine coolant for warming up the starting air.

2. Device according to claim 1, in particular for charged diesel engines, characterized in that that the engine coolant in a known manner in two different Circles of liquid circulating, which can optionally be switched on to the common preheater (15).

3. Apparatus according to claim 1 or 2 with charge air cooling system and dry cooler, characterized characterized that for the duration of the combustion air preheating of the dry cooler (9) can be switched off from the coolant circuit.

1 sheet of drawings