DE2624576A1

DE2624576A1 - Verfahren zum kuehlen insbesondere der einspritzduesen von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2624576A1
Application number: DE19762624576
Authority: DE
Inventors: Zdenek Dipl Ing Cermak; Josef Dipl Ing Chladek; Vaclav Dipl Ing Rysan
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1976-12-16
Also published as: CS188374B1; FR2313571B3; DD125156A1; FR2313571A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R.BEETZ sen. Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr.

80OO München 22

Steinsdorfstraße 1O

Tel. (Ο8Θ) 2272O1 /227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 522O48

233-25.65IP

1. 6. 1976

CKD PRAHA, oborovy podnik, PRAG - CSSR

Verfahren zum Kühlen insbesondere der Einspritzdüsen von Brennkraftmaschinen

rsie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von bauteilen, insoesondere von Einspritzdüsen an Napbthamotoren, auf eine annähernd konstante Betriebstemperatur mit Hilfe eines Flüssigkeits- z. B. Was^erkühlkreines.

Bei Dieselmotoren kommt es bei höheren Temperaturen der Einspritzdüsen zur Bildung von Kohlenstoffansätzen oder bei niedrigen Temperaturen zur Bildung

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von falter Korrosion bei V^v-wendung eines .schwefelhaltigen Treibstoffes. Diese unerwünschten Er&eheim;ngen können dadurch vermieden werden, daß Temperaturen an der Stirn der Spritzdüsen in einem Bereich vcn 120 - l80 C über den gesamten Betriebsbereich der Maschinen eingehalten werden. Zur Einhaltung dieses Temperaturbereiches werden die Spritzdüsen von Dieselmotoren durch einen geschlossenen Flüssigkeitskühlkreis gekühlt. Die Flüssigkeit durchströmt in der Düse angeordnete K'/hlkanäle und wird über einen empfindlichen Thermostaten und einen Kühler zurückgefördert. Dabei wird ihre Temperatur derart geregelt, daß die Temperatur an der Stirn der Einspritzdüse möglichst in den vorgeschriebenen Grenzen liegt.

Ein Nachteil dieser bekannten Kühlung bzw. Temperaturregelung der Einspritzdüsen liegt in den verhältnismäßig hohen Anschaffungskosten der thermostatisehen Regeleinrichtung, die außerdem sehr kompliziert ist und die Zuverlässigkeit der ganzen Kühlvorrichtung herabsetzt. Darüber hinaus tritt ein verzögerter Regeleingriff ein, der zu Schwankungen der Betriebstemperatur von Einspritzdüsen, insbesondere bei plötzlichen Belastungsänderungen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine technisch eini'acne FlussigKeitsK-tuiiuiiK fur iuouüüOi^srv; Einspritzdüsen von Diesel-Brennkraftmaschinen (Naphthamotoren) aufzuzeigen, die die Betriebstemperatur der Düsenspitzen bei verschiedenen Motorleistungen in einem vorgegebenen engen Bereich ohne thermostatisehe Regeleinrichtung hält.

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Das Einhalten einer weitgehend konstanten Temperatur oder eines engen Temperaturbereiches erfolgt erfindungsgemäß durch Heranziehen des physikalischen Phänomens der Wärmeübertragung beim Verdampfen (Bläschenkochen) der Kühlflüssigkeit, insbesondere des Wassers. Durch Drosseln des Wasserdurchflusses in einer bestimmten Stelle des Kühlkreises,nämlich an den Düsenspitzen, bilden sich schon bei geringen Motorbelastungen Druck- und Strömungsverhältnisse aus, die zur Verdampfung und damit zur Bildung von Bläschen in den Kühlkanälen an der Spitze der Einspritzdüse nötig sind.

Das Bläschensieden des V/assers bildet die erste Phase der Verdampfung, bei der es an der Wand des Kühlkanals der Einspritzdüse zur Entstehung und zum Abreißen einer großen Menge von kugelförmigen Dampfbläschen und zum Zufluß neuen Wassers in die Stellen kommt, wo die Bläschen gebildet worden sind. Der Wärmeübergangskoeffizient erreicht bei dieser Verdampfung des Wassers die höchsten Werte, die mehrmals größer sind als bei anderen Zuständen des Kühlwassers. Das Bläschenkochen weist weiter die vorteilhafte physikalische Eigenschaft auf, daß auch bei mehrfacher Vergrößerung der Wärmeabgabe an das Kühlwasser, z. B. bei Erhöhung der Maschinenleistung, die Temperatur der Wand der Einspritzdüse sich nur um verhältnismäßig kleine Werte von ungefähr 10 ⁰C erhöht. Der Kühlprozeß ist selbstregelbar, weil sich die Temperatur während der Verdampfung nicht weiter erhöht. Dadurch erübrigen sich irgendwelche besonderen Regeleinrichtungen und damit auch deren Anschaffungskosten. Auch bei größeren Änderungen der Motorleistung werden Temperaturschwankungen an der Stirn der Einspritzdüsen vermieden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin-609851 /0345

dung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines geschlossenen Wasserkühlkreises zum Einhalten der Temperatur der Einspritzdüsen eines Dieselmotors,

Fig. 2 die Abhängigkeit der Stirntemperatur einer gekühlten und einer ungekühlten Einspritzdüse von der Motorleistung.

Das Kühlwasser wird aus einem Behälter 1 durch eine Umwälzpumpe 2 über einen Reiniger 3 in einen Kühlkanal 7 gefördert, der möglichst nahe an der Stirn der Einspritzdüsen 4 angeordnet ist. Das Kühlwasser hat vor seinem Eintritt in die Düse die Temperatur t,, den Druck £ und die Durchflußmenge ist m. Aus den Einspritzdüsen 4 fließt das erwärmte Wasser mit einer Temperatur t~ über ein Drosselorgan 5> z. B. ein Regelventil, und einen Kühler wieder in den Behälter 1 zurück.

Zur Bildung des Bläschensiedens an der Wand der Einspritzdüse muß die Temperatur der gekühlten Wand höher sein als die Gleichgewichtstemperatur des gesättigten Dampfes bei dem gegebenen Druck p_ des Wassers. In Praxis bewegt sich dieser Temperaturunterschied zwischen 6 ° und 30 ⁰C. Dabei stellt die Solltemperatur von z. B. I50 °C an der Stirn der Einspritzdüse in einem günstigen Einklang mit der Bedingung des Druckes p_ für das Bläschenkochen. Durch das Drosselorgan 5 und durch Einstellung der Pumpe 2 wird beim Leerlauf oder bei einer geringen Maschinenleistung die Durchflußmenge m des Wassers und sein Druck £ im Kühlkanal J eingestellt, die physikali-

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sehen Tabellen für das Bläschensieden des Wassers bei der erwünschten Betriebstemperatur der Einspritzdüse entnommen werden. Wenn die Maschinenleistung auf das Maximum ansteigt, wird die Temperatur an der Stirn der Einspritzdüsen selbsttätig und kontinuierlich in dem gesamten Bereich der Motorbelastung auf einem ungefähr gleichen Wert cc¹.:""* in einem engen Bereich von nur einigen Graden gehalten.

In Fig. P bedeutet die Linie A die Abhängigkeit der Temperatur T an der Stirn der* Einspritzdüse von der Leistung P des Motors bei einer ungekühlten Düse und die Linie B eine analoge Temperaturabhängigkeit, jedoch bei Kühlung der Stirn der Einspritzdüse durch das erfindungsgemäße Verfahren. Diese;?: Diagramm ist zu entnehmen, daß bei einer ungekühlten Tf r_?pritzdüse und maximaler inaschinenieistung die Temperaturen an der Stirn der Einspritzdüse 2OU ⁰G übersteigen. Demgegenüber erreicnt bei einer gekühlten Einspritzdüse die Temperatur an der Stirn der Einspritzdüse auch bei maximaler Leistung höchstens 1^0 <J. Durch bloße Erhöhung des Wasserdruckes jd im Kühlkreis,ζ. B. durch das Drosselorgan !?, kann die Linie B, d. h. die Temperatur aer Einspritzdüse, zu näheren Werten bei der gleichen Neigung der Linie ß verschoben werden, umgekehrt wird durch Herabsetzen dieses Druckes die Temperatur an der Stirn der Einspritzdüse auf niedrigere Werte verschoben.

609851 /03A5 BAOOBIQINAi.

Claims

-D-

Ansprüche

L.JVerfahren zum Kühlen insbesondere der Einspritzdüsen von BrennKraftmaschinen, z. B. von Dieselmotoren, durch einen Flüssigkeitskreis, insbesondere einen geschlossenen Wasserkühlkreis, dadurch gekennzeichnet, daß aer Druck und die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit im Kühlkreis in Abhängigkeit von der Maschinenleistung derart geregelt wird, daß in den Kühlkanälen an den Stirnenden der Einspritzdüsen ein Bläschensieden (Verdampfungskühlung) erfolgt.
2. Kühlsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Umwälzpumpe, Kühlkanälen in den Einspritzdüsen, einem Rücklaufkühler und einem Sammelbehälter, gekennzeichnet durch ein in Abhängigkeit von der Maschinenleistung betätigtes Drosselglied/zum Einstellen eines Kühlflüssigkeitsdruckes, bei dem eine kontinuierliche Verdampfung der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen (7) im Bereich der Stirnenden der Einspritzdüsen (4) eintritt.

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