DE2363686A1 - I.C. engine with thermal storage - to reheat engine in connection with starting, in a controlled sequence - Google Patents

I.C. engine with thermal storage - to reheat engine in connection with starting, in a controlled sequence

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DE2363686A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

I.C. engine for a motor vehicle has a liq. cooling circuit or air cooling; the lost cooling heat is stored in a store during stationary periods of the engine, and briefly brings the engine back to operating temp. before, during or just after the starting phase. Preferably the cooling liq. itself is a separate heat energy storage mass and the cooling circuit components are insulated against quick cooling. With a separate store, only this is insulated; the storage mass consists of a solid/liq. cpd. and/or mixt., with a phase change with high thermal yield and a phase change temp. with 50-80 deg.C somewhat below the engine operating temp. and as high as possible above ambient.

Description

Bezeichnung: Thermospeicher für KFZ-Verbrennungsmotor-Kühlsysterne. Designation: Thermal storage for vehicle internal combustion engine cooling systems.

Beschreibung: Die Abgas-Schadstoffemmission von PKW-Ottomotoren in Stadtgebieten mit bevo.rzugtem Kurzstreckenverkehr wird bis zu etwa 50%" durch noch nicht warmqelaufene Motoren verursacht. Die Ursache liegt z.T. darin, daß während der Warmlaufohase ungünstige^?). durch sogenannte Starthilfe-Eingriffe (z.B. Cocke und Startautomatik) mit absichtlicher Gemischanreicherung verstärkt werden.Description: The exhaust gas pollutant emissions from car gasoline engines In urban areas with preferred short-haul traffic, up to about 50% "is due to traffic that has not yet warmed up Motors caused. The cause is partly that during the warm-up phase unfavorable ^?). through so-called jump start interventions (e.g. cocke and automatic starter) with deliberate mixture enrichment be reinforced.

Außerdem ist das verminderte.Start- und Fahrverhalten des kalten oder noch nicht durchgewärmt.en Motors für den Fahrer hinderlich und verursacht im Kurzstreckenverkehr einen bis zu ca. 30-50% höheren Treibstoffverbrauch.In addition, this is reduced starting and driving behavior the cold or not yet warmed up engine is a hindrance for the driver and causes the Short-haul traffic results in up to approx. 30-50% higher fuel consumption.

Hier soll erfindungsgemäß ein Thermospeicher Abhilfe schaffen, der den Motor vor oder während des Startvorganges bzw. der Warmlaufphase erwärmt. Dabei wird die Thermospeichermasse während der 2. Fahrstrecke, auf·der der Motor bereits voll durchgewärmt ist und in herkömmlicher Weise Verlustwärme über ein Kühlsystem an die Umgebung abgeben müßte, von dieser Kühlverlustleistung aufgewärmt. Nach Stillegung des Motors wird diese zusätzliche Wärmeenergie durch die Speichermasse, je nach Güte der thermischen Isolation des Systems bis zum nächsten Startvorgang bzw. der nächsten Betriebsphase des Motors gespeichert und kurzfristig an den Motor zurückgegeben.According to the invention, a thermal storage device is intended to remedy this create that heats the engine before or during the starting process or the warm-up phase. Included the thermal storage mass is used during the 2nd route, on which the engine is already fully warmed up and would have to give off heat loss to the environment in a conventional manner via a cooling system, warmed up by this cooling power dissipation. After the engine is shut down, this is additional thermal energy through the storage mass, depending on the quality of the thermal insulation of the system to the next The start process or the next operating phase of the engine is saved and sent to the engine for a short time returned.

Die Speichermasse besteht bevorzugt aus einer Flüssig/Fest-Mischung und/oder Verbindung die durch hohe spezifische Wärme und/oder Phasenänderung eine besonders hohe Wärmekapazität aufweist. Dabei kann entweder die übliche Kühlkreislauf-Flüssigkeit durch eine entsprechende Speichermasse ersetzt und die Kühlkreislaufoberflachen nach außen thermisch isoliert werden; oder die Speichermasse befindet sich in einem besonderen Behälter, durch den die Kühlflüssigkeit im Wärmetausch hindurchgeleitet wird und der in kompakter Form besonders leicht und gut isoliert wird. Auch eine Kombination beider Anordnungen weist Vorteile auf.The storage mass preferably consists of a liquid / solid mixture and / or compound which is through high specific heat and / or phase change has a particularly high heat capacity. Here can either the usual cooling circuit liquid is replaced by a corresponding storage mass and the cooling circuit surfaces thermally to the outside to be isolated; or the storage mass is in a special container through which the Cooling liquid is passed through in heat exchange and which is particularly light and in compact form is well insulated. A combination of the two arrangements also has advantages.

Im Falle einer günstigen thermischen Isolation der entsprechenden Bauteile kann die Wärmespeicherung gut 12 Stunden so aufrechterhalten werden, daß ein am Abend mit warmen Motor und Speicher abgestelltes KFZ am nächsten Morgen mit Warmstart gestartet oder unmittelbar mit warmen Motor angefahren werden kann. Der Warmstart wäre z.B. möglich, wenn vor dem Start durch eine elektrisch betriebene Umwälzpumpe die Kühlmittelflüssigkeit von dem Speicher kurzfristig aufgewärmt wird oder das Kühlmittel selbst die Speichermasse darstellt und der komplette Kühlkreis-' lauf isoliert wird.In the case of a favorable thermal insulation of the corresponding components, the heat storage can be maintained for a good 12 hours so that an engine and storage unit that is warm in the evening can be turned off The vehicle can be started the next morning with a warm start or immediately started with a warm engine. The warm start would be possible, for example, if the Coolant liquid is briefly warmed up by the memory or the coolant itself Represents storage mass and the complete cooling circuit is isolated.

Gemischaufbereitung und Yerbrennungs-j _ 2 ablaufe vorliegen, die noch !Mixture preparation and combustion processes present that still!

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_ or _ or

Die Speichermasse stellt bevorzugt eine Flüssig/Fest-Mischung und/oder Verbindung dar, die einen Phasenumwandlungspunkt bei ca. 50-80 C aufweist bzw. bei einer Temperatur die etwas unter der Betriebstemperatur des Motors liegt. ·The storage mass is preferably a liquid / solid mixture and / or compound which has a phase transition point at about 50-80 C or at a temperature slightly below the operating temperature of the Motor lies. ·

Bei einem luftgekühlten Motor könnte die Kühlluft durch einen seperaten Thermospeieher im Wärmeaustausch geleitet werden. Bei einem wasser- und/oder luftgekühlten Motor kann auch die Abgaswärme zum Aufheizen einer Thermospeichermasse herangezogen werden, die eine hohe Speichertemperatur und/oder Phasenwea-hseltemperatur aufweist und nach Bedarf die gespeicherte Wärme vor oder während des Kaltstarts an das KUhIm 1 IAeI -.um Vorwärmen oder schnelleren Erwärmen abgibt. Hierfür sind Thermospeichermassen mit höchster Wärmekapazität bekannt.In the case of an air-cooled motor, the cooling air could be passed through a separate thermal store in the heat exchange will. In the case of a water-cooled and / or air-cooled engine, the exhaust gas heat can also be used to heat a Thermal storage mass are used, which have a high storage temperature and / or phase change temperature and, as required, transfers the stored heat to the KUhIm 1 IAeI before or during the cold start for preheating or faster heating. For this are Thermal storage masses with the highest heat capacity known.

Bei Wasser und/oder luf tgekülilten Motoren besteht auch die Möglichkeit entsprechende Wärme aus dem Speicher an den Sehmierölkreislauf,an den Schmierölsammelbehälter oder an anderer geeigneter Stelle dem Schmieröl zuzufühten um ein Warmlaufen oder Vorwärmen des Motors zu unterstützen.In the case of water and / or air-cooled motors, there is also the option of using appropriate heat from the storage tank the Sehmieröl circuit, to the lubricating oil collecting tank or to be added to the lubricating oil at another suitable point in order to support warming up or preheating of the engine.

Es kann auch zweckmäßig sein mit einem besonderen Heizkreislauf und/oder Wärmeleitungssystem den Thermospeieher mit dem Verbrennungsmotor oder mit kritischen Bauteilen wie z.B. Zylinderkopf und Ansaugrohr zur Vorwärmung zu verbinden·It can also be expedient to use a special heating circuit and / or heat conduction system for the thermal store with the combustion engine or with critical components such as cylinder head and intake pipe for preheating associate·

original 509826/0138'original 509826/0138 '

Claims (11)

Patentansprüche: . % % Claims:. %% ΓΐΛ KFZ-Verbrennungsmotor mit Flüssigkeitskühlkreislauf " V_y oder Luftkühlung dergestalt, daß Verlustkühlwärme in einem Thermospeicher während d.es Motorstillstandes so gespeichert wird, daß vor, während oder kurz nach der Startphase die gespeicherte Wärmemenge kurzfristig den Verbrennungsmotor wieder auf Betriebstemperatur bringt.ΓΐΛ Internal combustion engine with liquid cooling circuit " V_y or air cooling in such a way that lost cooling heat in a thermal storage is stored during d.es engine standstill so that before, during or shortly after the Starting phase, the stored amount of heat briefly brings the combustion engine back to operating temperature. 2. KFZ-Motor nach Anspruch 1.) dergestalt, daß die Kühlmittelflüssigkeit selbst eine besondere Wärmeenergie-Speichermasse darstellt und die Kühlkreislaufbauteile thermisch gegen schnelle Abkühlung isoliert sind.2. Motor vehicle engine according to claim 1) such that the coolant liquid itself represents a special thermal energy storage mass and the cooling circuit components are thermally insulated against rapid cooling. 3. KFZ-Motor nach 1.) dergestalt, daß ein besonderer Thermoenergiespeicher von. dem herkömmlichen Kühlmittel durchströmt wird, und nur der Speicher besonders thermisch nach außen isoliert wird.3. Motor vehicle engine according to 1.) such that a special thermal energy storage of. the conventional coolant is flowed through, and only the memory is particularly thermally isolated from the outside. 4. KFZ-Motor nach 1.) bis 3.) dergestalt, daß die thermische Speichermasse bevorzugt aus einer fest/flüssigen Verbindung und/oder Mischung besteht, die eine Phasenumwandlung mit hoher thermischer Leistung durchläuft, wobei die Phasenumwandlungstemperatur mit etwa 50-80 C etwas unter der Motorbetriebstemperatur und möglichst hoch über der Umgebungstemperatur liegt.4. Motor vehicle engine according to 1.) to 3.) such that the thermal storage mass preferably consists of a solid / liquid There is a compound and / or mixture that undergoes a phase transition with high thermal output, where the phase transition temperature is about 50-80 C slightly below the engine operating temperature and if possible is high above the ambient temperature. 5. KFZ-Motor nach 1.) und 3.) dergestalt, daß der übliche Kühlkreislauf mit einer -besonderen Flüssigkeit niedriger spez. Wärmekapazität und geringer Masse gebildet wird um eine möglichst schnelle Erwärmung durch den Wärmespeicher zu ermöglichen.5. Motor vehicle according to 1.) and 3.) such that the usual Cooling circuit with a special liquid of lower spec. Heat capacity and low mass formed is to enable the fastest possible warming by the heat accumulator. 6. KFZ-Motor nach 1.) bis 5.) dergestalt, daß nur einige Bauteile des Motors, die den gewünschten Warmbetrieb besonders beeinflussen, wie z.B. Ansauqrohr und/oder Zylinderkopf speziell wärmeisoliert sind, um derartige Bauteile schneller erwärmen zu können.6. Motor vehicle according to 1.) to 5.) such that only a few Components of the engine that particularly influence the desired warm operation, such as intake pipe and / or Cylinder head are specially thermally insulated in order to be able to heat such components more quickly. 7. KFZ-Motor nach 1. bis 6. dergestalt, daß die Abgaswärme während der Fahrt zum Aufheizen einer Thermospeichermasse benutzt wird, die eine höhere Temperatur und/oder Phasenwechseltemperatur wie Z.B. Lithiumfluorid aufweist. . ,7. Motor vehicle engine according to 1. to 6. such that the exhaust gas heat while driving to heat a thermal storage mass is used, which has a higher temperature and / or phase change temperature such as e.g. Has lithium fluoride. . , S. KFZ-Motor nach 1. bis 7. dergestalt, daß die Thermospeichermasse zum regenerativen Wärmeaustausch sowohl von den heißen Abgasen als auch von dem seperaten Kühlmittel wahlweise durchströmt werden.S. car engine according to 1. to 7. such that the thermal storage mass for regenerative heat exchange, both the hot exhaust gases and the separate coolant can optionally flow through. 9· KFZ-Motor nach "!."bis §. dadurch ge kennzeichnet, daß auch das Schiaieröl mit in den Vorwärmprozeß mit einbezogen wird.9 · Motor vehicle engine according to "!." To §. characterized in that the ski oil is also included in the preheating process. 10. KFZ-Motor nach 1 .bis 9. dadurch gekennzeichnet,daß insbesondere bei luftgekühlten Motoren die Luft vorgewärmt wird und mit einem Gebläse vor oder nach, dem Start durch. den Motor geblasen wird.10. Motor vehicle engine according to 1 .to 9, characterized in that in particular In air-cooled engines, the air is preheated and with a blower before or after the start. the engine is blown. 11. KFZ-Liotor nach 1 .bis 1o. dadurch gekennzeichnet,daß der Thermospeicher über ein besonderes Warmeleitsystem mit kritischen Bauteilen zu deren Vorwärmung verbunden werden kann.11. Motor vehicle after 1. To 1o. characterized in that the Thermal storage with a special heat conduction system critical components can be connected to preheat them. 509 82 6/0 1 3509 82 6/0 1 3 LeerseiteBlank page
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