DE2008159C - Brennkraftmaschine, insbesondere fur Vielstoffbetrieb, mit Aufladung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkral'tmaschine, insbesondere für Vielstoffbetrieb, mit Aufladung, vorzugsweise durch Abgasturbolader, bei der im Ladeluftstrom zwischen Lader und Einlaß in die Brennkraftmaschine ein Wärmetauscher angeordnet ist, durch den die Ladeluft bei niedrigen Drehzahlen (niedriger Last) der Brennkraftmaschine aufgeheizt und bei höheren Drehzahlen (höherer Last) gekühlt wird.

Bei einer bekannten wassergekühlten Brennkraft- · maschine dieser Art (schweizerische Patentschrift 848) wird die Umstellung des Betriebes von Beheizung der Ladeluft auf Kühlung der Ladelufl in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgase selbständig vorgenommen. Der Aufwand für die eine Umstellung besorgenden Einrichtungen ist verhältnismäßig hoch, zumal diese Einrichtungen zur Vermeidung von Schaden an der Brennkraftmaschine sehr exakt arbeiten müssen.

In überraschender Weise wurde gefunden, daß auf solche aufwendigen Einrichtungen verzichtet werden kann, wenn erfindungsgemäß bei Luftkühlung der Brennkraftmaschine der Wärmetauscher im Abluftstrom der Motorkühlluft liegt.

Durch die Beschickung des Wärmetauschers mit der Abluft der zur Kühlung der Brennkraftmaschine verwendeten Luft gelingt es, die Ladeluft bis in einen mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine hinein in einem solchen Maße aufzuheizen, daß auch bei Verwendung an sich zündträger Kraftstoffe eine sichere Zündung dieser Kraftstoffe und damit eine gute Verbrennung gewährleistet ist. Da die Temperatur der Ladeluft bei höheren Drehzahlen die Temperatur der Abluft überholt, findet bei höheren Drehzahlen eine Kühlung der Ladeluft statt, ohne daß zur Umstellung von Beheizung der Ladeluft auf Kühlung der Ladeluft irgendwelche Einrichtungen notwendig wären.

Um auch unte/ extremen Bedingungen anwachsende Temperaturen der Ladeluft zu beherrschen, kann der Wärmetauscher zur zusätzlichen Kühlung der Ladeluft in an sich bekannter Weise an den Zuluftstrom der Kühlluft anschließbar sein. Damit unter klimatisch ungünstigen Verhältnissen eine ausreichende Erwärmung der Ladeluft sichergestellt wird, kann zur zusätzlichen Erwärmung in an sich bekannter Weise ein Heizgerät im Kühlluftstrom angeordnet sein. Zum gleichen Zweck kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Abluftstrom über die Abgasleitung der Brennkraftmaschine geleitet sein.

Bei einer Brennkraftmaschine mit von der Temperatur der Ladeluft als Regelgröße einander zugeordnet betätigbaren Klappen zur Veränderung der Warm- und Kaltluftmengen zum Wärmetauscher kann die Anordnung derart getroffen sein, daß eine Klappe in geöffneter Stellung den Austritt des Abluftstromes ins Freie ermöglicht, wenn eine zweite Klappe den Zutritt der Abluft zum Wärmetauscher verschließt.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. I eine luftgekühlte Vielstoff-Brennkraftmaschine mit Aufladung bei Betrieb im Leerlauf und Teillast und

F i g. 2 die Vielstoff- Brennkraftmaschine nach F i g. 1 bei Betrieb in Vollast.

Bei der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vielstoff-Brennkraftmaschine 1 wird der Zylinderblock! und der Zylinderkopf 3 mit Luft gekühlt, die durch ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Gebläse gefördert und innerhalb des zur Führung der Kühlluft dienenden Gehäuses 4 in Pfeilrichtung 5 geblasen wird. Die zur Verbrennung der Kraftstoffe benötigte Luft wird aufgeladen. Zu diesem Zweck ist ein Abgasturbolader 6 vorgesehen, dessen Turbine 7 mittels der Abgasleitung 8 an die Abgassammclleitung 9 der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Der von der Turbine 7 angetriebene Lader 10 saugt Luft aus der Atmosphäre und drückt sie durch die Leitung 11 in das Sammelrohr 12 an der Einlaßseite der Brennkraftmaschine.

In der Leitung U ist ein Wärmetauscher 13 angeordnet, der durch eine Verbindungsleitung 14 mit einem an der Auslaßseite der Brennkraftmaschine im Bereich des Zylinderkopfes 3 angeordneten Behälter 15 zum Auffangen der am Zylinderkopf 3 austretenden Abluft der zur Kühlung der Brennkraftmaschine dienenden Luft verbunden ist. In der Verbindungsleitung 14 mündet eine den Zylinderkopf 3 umgehende Leitung 16, durch die ein Teil des Kühlluftstromes ohne Wärmeaufnahme an der Brennkraftmaschinedi-

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14 ,V Sm. Kh.n \n ^g , ^{d&T Verbind}"ngsleitung luni nSi P?m ^geordnet, die in der einen Stelfnna in „ H · η ^Verblndung^sleitung 14 von der

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dtn können und umgekehrt.

Am Uenause4 ist em von der Brennkraftmaschine unabhangiges Heizgerät 22 angeordnet. Statt dessen Jcann, wie mit gesfnchelien Linien angedeutet ist, ein soiciies Heizgerat 22a auch an der Verbindungsleitung 14 angeordnet sein.

w.inrenü des Anlaßvorgange.s der Brennkralimasctiine I bei Leerlauf und Teillast nehmen die Klap^pe.ⁿ ' !»«ie stellung nach Fig. 1 ein, wobei als Regelgroöc tür die Betätigung der Klappen die Temperatur der Ladeluft dient. Das Heizgerät 22 schaltet sich vorzugsweise automatisch ein und erwärmt im Genuuse 4 die Kühlluft, ehe sie zu dem Zylinderblock 2 und zu dem Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine gelangt und die Brennkraftmaschine anwärmt. Der über den Zylinderkopf 3 strömende Teil der Kühlluft wird als erwärmte Abluft im Behälter 15 gesammelt und durch die Verblndungsleitung 14 zum Wärmetauscher U geleitet. Dort wird die vom Lader 10 des Abgasturboladcrs6 geforderte Ladeluft in der Leitung Il erwärmt, so daß mit erwärmter Ladeluft in der Vielstoff-Brennkraftmaschine günstige Voraussetzungen fur die Verbrennung auch zündträger Kraftstoffe geschaffen werden. Die Anordnung des Heizgerates 22 am Gehäuse 4 begünstigt eine schnelle Erwärmung der gesamten Brennkraftmaschine. Wenn die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat, schaltet das Heizgerät 22 ab. Die über den Zylinderkopf 3 strömende Kühlluft nimmt als Abluft von dem Abgassammeirohr9 zusätzlich Wärme auf, so daß die Ladeluft im Wärmetauscher 13 gut angewärmt wird.

^{Sobald die Ladeluft s}° ^weit angewärmt ist, daß der Zündvorgang und die Verbrennung in der Brennkraftmaschine in günstiger Weise ablaufen, werden bei ^VolIast mittels der Stange 21, des Gestänges 20 und der Hebel 19 die Klappen 17, 18 um 90° in die aus _Fi _{2 ersichtliche} Äng umgeklappt. Die Klappe 17 schließt dabei den Behälter 15 von der Verbindungsleitung 14 ab. Die Klappe 18 öffnet den Behälter 15 ins Freie. Die über den Zylinderkopf 3 strtimende Kühlluft gelangt wie die durch den Zylindcr_{block 2 strömend} ⁶ _{e Kü}f_{l]luft ais} Abluft ins Freie. Dagegen strömt ein Teil der Kühlluft unter Umgehunu des Zylinderkopfes 3 durch die Leitung 16 in die Vor bindungsleilung 14 und von dort zum Wärmetauscher 13. Da dieser Teil der Kühlluft bei Vollast der Brennkraftmaschine kühler ist als die Ladeluft, wird die durch den Wärmetauscher 13 strömende Ladeluft in wirkungsvoller Weise gekühlt.

Durch eine entsprechende Regelung der Klappen 17, 18 ist es möglich, die Temperatur des durch den Wärmetauscher 13 strömenden Anteiles von AbIuIi und/oder Zuluft aus dem Kühlluftstrom so einzuste!- len, daß die Temperatur der Ladeluft stets auf gleicher Höhe bleibt. Es ist aber auch möglich, die Umstellung von Erwärmung auf Kühlung der Ladeluft und unmekehrt, nach Maßgabe des Druckes in der Ladcluftleitung, der Kraftstoffmenge, der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Temperatur der Abgase zu steuern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine, insbesondere für Vielstoffbetrieb, mit Aufladung, vorzugsweise durch Abgasturbolader, bei der im Ladeluftstrom zwischen Lader und Einlaß in die Brennkraftmaschine ein Wärmetauscher angeordnet ist, durch den die Ladeluft bei niedrigen Drehzahlen (niedriger Last) der Brennkraftmaschine aufgeheizt und bei höheren Drehzahlen (höherer Last) gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Luftkühlung der Brennkraftmaschine (1) der Wärmetauscher (13) im Abluftstrom der Motorkühlluft liegt

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) zur zusätzlichen Kühlung der Ladeluft in an sich bekannter Weise an den Zuluftstrom anschließbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Erwärmung in an sich bekannter Weise ein Heizgerät (22 bzw. 22 η) im Kühlluftstrom angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom über die Abgasleitung (9) der Brennkraftmaschine geleitet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche I bis 4 und mit von der Temperatur der Ladeluft als Regelgröße einander zugeordnet bctätigbanm Klappen zur Veränderung der anteiligen Warm- und Kaltluftmengcn zum Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klappe (18) in geöffneter Stellung den Austritt des Abluftstromes ins Freie ermöglicht, wenn eine zweite Klappe (17) den Zutritt der Abluft zum Wärmetauscher verschließt.