DE2640732A1 - Ladeluft-waermetauscheranlage - Google Patents

Ladeluft-waermetauscheranlage

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DE2640732A1 DE19762640732 DE2640732A DE2640732A1 DE 2640732 A1 DE2640732 A1 DE 2640732A1 DE 19762640732 DE19762640732 DE 19762640732 DE 2640732 A DE2640732 A DE 2640732A DE 2640732 A1 DE2640732 A1 DE 2640732A1
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Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
Friedrichshafen "·*■
Ladeluft-Wärmetauscheranlage
Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranlage für die Ladeluft einer niedrig verdichteten, mit Abgasturboaufladung arbeitenden Kolbenbrennkraftmaschine mit einem ersten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher,, der bei Start- und Teillastbetrieb die Wärmeenergie einer Heizeinrichtung der Ladeluft zuführt und an den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann, und mit einem zweiten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher, der an einen maschinenexternen Kühlwasserkreislauf angeschlossen ist,
Zweck derartiger Wärmetauscheranlagen ist es, die vom Verdichter der Brennkraftmaschine zugeführte Ladeluft temperaturmäßig so aufzubereiten, daß für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine günstige Voraussetzungen für die Entzündung und den Verbrennungsablauf der Ladung in den Zylindern gewährleistet sind.
Es ist entsprechend der DT-PS 14 51 887, F 02 N, 17/04 bekannt, den Ladeluftkühler mit einem Vorwärmgerät und dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zu koppeln. Die dort vorgesehene Regelung der Ladelufttemperatur erfolgt jedoch für den bei Brennkraftmaschinen vorkommenden schnellen Be-
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lastungswechsel zu träge, weil bei jeder von den Temperatur- oder sonstigen, den Belastungszustand der Brennkraftmaschine anzeigenden Fühlern befohlenen Ladelüft-Temperaturänderung zuerst die Temperatur der Wassermenge des Ladeluftkühlkreislaufes geändert werden muß, was zwangsläufig eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Außerdem ist für Hochleistungsbrennkraftmaschinen bei Vollastbetrieb eine intensivere Kühlung der Ladeluft wünschenswert, als sie mit der Rückkühlung des Kühlwassers durch die Umgebungsluft erreicht werden kann.
Es ist auch bekannt, die Ladeluft über einen maschinenexternen Kühlwasserkreislauf zu kühlen. Dabei ist jedoch die Erwärmung der Ladeluft für den Start- und Teillastbetrieb problematisch, weil das externe Kühlwasser zumeist mit niedrigen Temperaturen zur Verfügung steht und außerdem eine Aufheizung dieses Rohwassers wegen der damit verbundenen Ausfällungen nicht durchführbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile der beiden bekannten Ladeluftkühlmöglichkeiten zu nutzen und dabei eine feinfühlige, unmittelbar in Abhängigkeit von der Belastung bzw» dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine wirkende Regelung der Ladelufttemperatur zu erzielen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher von der - Ladeluft" parallel durchströmt werden und daß eine Reguliereinrichtung angeordnet ist, die
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eine stufenlose Steuerung des Ladeluft-Durchsatzes durch die einzelnen Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur der Ladeluft vor den Zylindern und vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine erlaubt.
Mit einer derartigen Anlage ist es möglich, die Ladeluft zum Start- und Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine mit einer kleinen und damit schnell aufheizbaren Wassermenge anzuwärmen, mit zunehmender Leistung die Abwärme der Brennkraftmaschine zur Ladelufterwärmung zu verwenden oder die Ladeluft über den Kühler der Brennkraftmaschine zu kühlen und bei Vollastbetrieb durch den maschinenexternen Kühlwasserkreislauf eine einwandfreie Ladeluftkühlung zu erzielen.
Die Höhe der Ladelufttemperatur kann dabei stufenlos und ohne Verzögerung den Bedürfnissen für eine einwandfreie
Verbrennung der Ladung in den Zylindern angepaßt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Abgase einer Kolbenbrennkraftmaschine 11 werden über eine Abgasleitung 12 einem Abgasturbolader I3 zugeführt. Die verdichtete Ladeluft gelangt über eine Leitung 14,
eine Reguliereinrichtung I5, einem ersten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher 16 oder einem zweiten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher VJ in eine Ladeluftleitung 18 und wird von dort
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aus den einzelnen Zylindern der Kolbenbrennkraftmaschine zugeführt.
Ein Kühlwasserkreislauf I9 wird von einer von der Brennkraftmaschine aus angetriebenen Pumpe 20 aufrechterhalten. Ein Kühler 21 dient zum Abführen der in der Brennkraftmaschine anfallenden Verlustwärmemenge an die Umgebungsluft.
Über eine im Beispiel mit elektrischer Energie betriebene Heizeinrichtung 22 kann eine kleine durch den Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher 16 strömende Wassermenge aufgeheizt werden und die Ladeluft beim Start- und Teillastbetrieb erwärmen. Der Wasserkreislauf wird von einer Pumpe 23 aufrechterhalten.
Über Magnetventile 24 und 25 kann der Ladeluft-Wasser-Wärmetausoher 16 an den Kühlwasserkreislauf I9 angeschlossen werden. Je nach Lage der von dem Magnetventil 25 gesteuerten Abzweigung vor oder hinter dem Kühler 21 kann damit eine Kühlung oder weitere Erwärmung der Ladeluft vorgenommen werden.
Bei Vollastbetrieb wird die Kühlung der Ladeluft durch den mit externem Kühlwasser beaufschlagten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher 17 vorgenommen. Der Wasserkreislauf wird durch eine Pumpe 26 aufrechterhalten.
Die Steuerung der Reguliereinrichtung I5 für die Ladeluft erfolgt durch eine Steuereinheit 27 und einen Stellmotor in Abhängigkeit von der Temperatur in der Ladeluftleitung
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und vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Mit der Steuereinheit 27 können auch die Magnetventile 24 und 25 sowie die Pumpen 2~5 und 26 entsprechend den Erfordernissen der Brennkraftmaschine gesteuert werden, so daß ein vollautomatischer Betrieb der Ladeluftregulierung möglich ist.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Wärmetauscheranlage für die Ladeluft einer niedrig verdichteten., mit Abgasturboaufladung arbeitenden Kolbenbrennkraftmas chine mit einem ersten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher, der bei Start- und Teillastbetrieb die Wärmeenergie einer Heizeinrichtung der Ladeluft zuführt und an den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann, und mit einem zweiten Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher, der an einen maschinenexternen Kühlwasserkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ladeluft-Wasser-Wärmetauscher (16, I7) von der Ladeluft parallel durchströmt werden und daß eine Reguliereinrichtung (15) angeordnet ist, die eine stufenlose Steuerung des Ladeluft-Durchsatzes durch die einzelnen Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur der Ladeluft vor den Zylindern und vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (11) erlaubt.
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