DE2831879A1 - HEAT PUMP DRIVE - Google Patents

HEAT PUMP DRIVE

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DE2831879A1
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combustion engine
heat pump
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Dieter Dr Ing Lutz
Dietmar Dr Ing Schumann
Wolfgang Ing Grad Thieler
Josef Ing Grad Vonderau
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Sachs Systemtechnik GmbH
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

SACHS SYSTEMTECHNIK GMBH - 8720 SCHWEINFURTSACHS SYSTEMTECHNIK GMBH - 8720 SCHWEINFURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNGPATENT AND UTILITY MODEL APPLICATION

Wärmepumpena.ntriebHeat pump drive

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmepj^mpenantrieb, bestehend aus einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, die mit einem Hubkolbenverdichter verbunden ist und Wärmeaustauscher zur Abfuhr der während des Arbeitsprozesses entstehenden Wärme angeordnet sind "^ und diese Wärmemenge einem Wärmeabnehmer zugeführt wird, wobei zumindest ein Wärmetauscher im Innern der Hubkolbenmaschine angeordnet ist.The invention relates to a Wärmepj ^ mpenantrieb consisting of a reciprocating internal combustion engine which is connected to a reciprocating compressor and arranged heat exchanger for removal of heat during the work process heat "^ and this heat quantity of a heat consumer is supplied, wherein at least one heat exchanger in Is arranged inside the reciprocating engine.

Bekannt ist ein Kältekompressor, der direkt mit einem mehrzylindrigen Dieselmotor gekuppelt ist, wobei ein Dieselmotorzylinder durch einen Kältekompressor ersetzt ist. Weiter ist eine als Wärmepumpe ausgebildete Wärmeanlage bekannt, die einen von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kompressor aufweist, wobei ein von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmter Wärmeaustauscher nachgeschaltet ist. Dieser Abgaswärmeaustauscher ist separat vom Motorgehäuse in die Abgasleitung einbezogen und die aus den Abgasen zurückgewonnene Wärme wird zu Heizzwecken verwendet. J Nachteilig ist, daß die getrennte Anordnung des Abgaswärmeaustauschers nicht nur sehufvteuer ist, sondern auch einen hohen Bauaufwand aufweist sowie einen großen Bauraum beansprucht.A refrigeration compressor is known which is coupled directly to a multi-cylinder diesel engine, a diesel engine cylinder being replaced by a refrigeration compressor. Furthermore, a heat system designed as a heat pump is known which has a compressor driven by an internal combustion engine, a heat exchanger through which the exhaust gases of the internal combustion engine flow is connected downstream. This exhaust gas heat exchanger is integrated into the exhaust pipe separately from the engine housing and the heat recovered from the exhaust gases is used for heating purposes. The disadvantage is that the separate arrangement of the exhaust gas heat exchanger is not only expensive, but also involves high construction costs and takes up a large amount of space.

Bei den heute bekannten Wärmepumpen zur energiesparenden Beheizung und Brauchwasserversorgung von Gebäuden, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben sind, ist üblicherweise die Brennkraftmaschine mit dem Verdichter über einen Riementrieb oder eine Wellenkupplung verbunden. Dabei wird die Brennkraftmaschine von dem zur Gebäudeheizung dienenden Wasserkreislauf gekühlt. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es bekannt;, zusätzlich einen weiteren Wärmetauscher, der von den Abgasen durchströmt wird, im Heizungskreislauf anzuordnen. With the heat pumps known today for energy-saving heating and the domestic hot water supply of buildings that are powered by internal combustion engines is usually the internal combustion engine connected to the compressor via a belt drive or a shaft coupling. The internal combustion engine is of the The water circuit used for heating the building is cooled. As already mentioned above, it is known, in addition to another To arrange the heat exchanger through which the exhaust gases flow in the heating circuit.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen aus Hubkolben-Brennkraftmaschine und Hubkolbenverdichter bestehenden Wärmepumpenantrieb zu schaffen, wobei eine gute Ausnutzung der von der Brennkraftmaschine und dem Verdichter anfallenden Wärme gewährlei stet ist, der eine billige Herstellung gewährleistet, einen kompakten und einfachen Aufbau aufweist sowie eine einwandfreie Kühlung der Brennkraftmaschine und des Verdichters sowie eine gute Schalldämpfung garantiert. -The object of the present invention is to provide a reciprocating internal combustion engine and reciprocating compressors to create existing heat pump drives, taking good advantage of the Internal combustion engine and the compressor accruing heat is always guaranteed, which ensures cheap production, a compact and has a simple structure and proper cooling of the internal combustion engine and the compressor as well as good Sound absorption guaranteed. -

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch 'gelöst, daß zusätzlich zu dem die Hubkolben-Brennkraftmaschine kühlenden Wärmeaustauscher ein von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmter Abgaswärmeaustauscher in der Hubkolben-Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Integration des Abgaswärmeaustauschers im Gehäuse der Brennkraftmaschine ermöglicht einen kompakten und einfachen Aufbau des Gesamtaggregates« wobei eine gute Ausnutzung der von der Brennkraftmaschine anfallenden Wärme gewährleistet ist. Außer dem wird die Wärmepumpenanlage in der Herstellung billiger und weist eine gute· Schalldämpfung auf. Da die Brennkraftmaschinengehäuse als Gußteile, hergestellt werden, ist die Anordnung des Abgaswärmeaustauschers im Gehäuse der Brennkraftmaschine an beliebiger Stelle möglich.According to the invention this object is achieved in that, in addition to the heat exchanger cooling the reciprocating internal combustion engine one through which the exhaust gases from the internal combustion engine flow Exhaust heat exchanger is arranged in the reciprocating internal combustion engine. The integration of the exhaust gas heat exchanger in the housing of the internal combustion engine enables a compact and simple structure of the overall unit, with good utilization of the the internal combustion engine accumulating heat is guaranteed. In addition, the heat pump system is cheaper and cheaper to manufacture has good sound absorption. As the engine housing as cast parts, is the arrangement of the exhaust gas heat exchanger possible at any point in the housing of the internal combustion engine.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird der Abgaswärmeaustauscher vorzugsweise im Zylinder und/oder im Zylinderkopf ange— ordnet, wobei der Zylinder bzw. der Zylinderkopf mit einem zusätzlichen Wärmetauscherkreislauf versehen ist, der nicht nur einen intensiven Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeabnehmer ermöglicht,' sondern gleichzeitig eine gute Dämpfung der Brennkraftmaschinengeräusche ergibt. Die Anordnung von zwei getrennten Wärmetauscherkreisläufen ermöglicht eine einfache Temperaturregelung und hat außerdem den Vorteil, daß die kälteren .Tauscherteile im Bereich der Außenfläche der Brennkraftmaschine angeordnet werden.According to a feature of the invention, the exhaust gas heat exchanger preferably arranged in the cylinder and / or in the cylinder head, the cylinder or the cylinder head with an additional Heat exchanger circuit is provided, which is not just one enables intensive heat exchange between the heat consumer, ' but at the same time good damping of the engine noise results. The arrangement of two separate heat exchanger circuits enables simple temperature control and also has the advantage that the colder .Tauscherteile im Area of the outer surface of the internal combustion engine are arranged.

Eine wesentliche Verbilligung des Wärmepumpenantriebes wird, wie die Erfindung zeigts dadurch erhalten, daß der Abgaswärmeaustauscher mit dem den Zylinder und den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine kühlenden Wärmeaustauscher integriert ist und beide Wärmeaustauscher einen gemeinsamen Kühlflüssigkeitskreislauf aufwei- A significant cost reduction of the heat pump drive is how the invention s is thereby obtained that the exhaust gas heat exchanger with the cylinder and the cylinder head of the engine cooling heat exchanger is integrated and both heat exchangers a common cooling liquid circuit aufwei-

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sen. Dem Wärmeabnehmer, d. h., dem Heizkreislauf bzw. dem Kreislauf zur Brauchwassererwärmung, wird ein Großteil der in den Abgasen enthaltenen Wärmeenergie zugeführt. Da im Heizkreislauf üblicherweise eine Umwälzpumpe vorhanden ist, wird für den Kühlflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine, welche ja den Heizkreislauf darstellt, keine zusätzliche Wasserpumpe benötigt.sen. The heat consumer, d. h., the heating circuit or the circuit For domestic water heating, a large part of the thermal energy contained in the flue gases is supplied. As usually in the heating circuit A circulating pump is available for the coolant circuit of the internal combustion engine, which is the heating circuit represents, no additional water pump is required.

Einen sehr intensiven Wärmeaustausch erhält man entsprechend der Erfindung' dadurchj. daß die von den Abgasen durchströmten Kanäle des Abgaswärmeaustauschers allseitig von Kühlflüssigkeit umgeben sind. Um gießtechnisch eine einfachere Form des Brennkraftmaschinengehäuses zu erhalten,' kann es entsprechend der Erfindung zweckmäßig sein, die Abgaskanäle nur teilweise mit Flüssigkeit zu J umgeben. Damit ein guter Wärmeaustausch gewährleistet ist, wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung an der zwischen den Abgaskanälen und der Kühlflüssigkeit angeordneten Trennwand eine in die Abgaskanäle ragende Verrippung vorgesehen.A very intensive heat exchange is obtained according to the invention. that the channels of the exhaust gas heat exchanger through which the exhaust gases flow are surrounded on all sides by cooling liquid. In order to obtain by casting a simpler form of the engine housing, 'it can be advantageous to only partially surround the exhaust passages with liquid to J according to the invention. In order to ensure a good heat exchange, a ribbing projecting into the exhaust gas channels is provided according to a feature of the invention on the partition wall arranged between the exhaust gas channels and the cooling liquid.

Wenn beim Wärjnepumpenantrieb der Brennkraftmaschinen-Zylinderblöck einteilig mit dem Verdichterzylinderblock ausgebildet ist, wird eine besonders gute Ausnutzung der von der Brennkraftmaschine anfallenden Wärme und der vom Verdichter bei der Verdichtung entstehenden Wärme dadurch erzielt, daß der Abgaswärmeaustauscher und der Wärmetauscher sowohl" den Brennkraftmaschinenzylinder als auch den Verdichterzylinder umgibt.If the internal combustion engine cylinder block is used in the heat pump drive is formed in one piece with the compressor cylinder block, a particularly good utilization of the internal combustion engine Accumulated heat and the heat generated by the compressor during compression achieved in that the exhaust gas heat exchanger and the heat exchanger surrounds both the engine cylinder and the compressor cylinder.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Kühlflüssigkeitskreislauf zwiscfflSn den beiden Wärmeaustauschern derart geführt, daß der Kühlflüssigkeitseintritt am Verdichterzylinder angeordnet ist und zuerst in einen Flüssigkeitskanal mündet, welcher den Druckraum umgibt, und zumindest ein Kanal angeordnet ist, welcher in den den Verdichterzylinder umgebenden Ringraum führt, während dieser Ringraum mit dem den Brennkraftmaschinenzylinder umgebenden Raum verbunden ist und von diesem Raum ein Durchfluß- ■ kanal zum Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf angeordnet ist. Auf diese Weise wird zuerst der im Verdichter angeordnete Druckraum, dann der Verdichterzylinder und anschließend der Brennkraftmaschinenzylinder und zuletzt der Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf ■ von der Kühlflüssigkeit durchströmt. Erfindungsgemäß weisen die Abgaskanäle Ringkanäle auf, welche die den Brennkraftmaschinenzy-According to a further feature of the invention is the cooling liquid circuit between the two heat exchangers in such a way that that the cooling liquid inlet is arranged on the compressor cylinder and first opens into a liquid channel which surrounds the pressure chamber, and at least one channel is arranged which leads into the annular chamber surrounding the compressor cylinder, while this annular space is connected to the space surrounding the internal combustion engine cylinder and from this space a flow-through is arranged channel to the engine cylinder head. on in this way, the pressure chamber arranged in the compressor becomes the first, then the compressor cylinder and then the internal combustion engine cylinder and finally the internal combustion engine cylinder head ■ flows through the coolant. According to the invention, the exhaust ducts Ring channels, which the internal combustion engine

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linder und den Verdichterzylinder umgebenden Plüssigkeitsräume umgeben. Die Kanalführung ist, wie die Erfindung zeigt, so gewählt, daß der .vom Auslaßventil führende Abgaskanal an der vom Verdichterzylinder möglichst weit entfernten Stelle in den Ringkanal mündet, während der Abgasauslaß an der dem Brennkraftmaschinenzylinder abgewandten Seite des Verdichterzylinderblocks angeordnet ist. Diese Führung der Kühlflüssigkeit und der Abgase gestattet eine sehr gute Ausnutzung der von der Brennkraftmaschine und dem Verdichter anfallenden Wärme, wobei gleichzeitig der Aufbau des Wärmepumpenantriebes-sehr kompakt und einfach ist.Linder and fluid spaces surrounding the compressor cylinder surround. As the invention shows, the channel routing is chosen so that the exhaust gas duct leading from the outlet valve into the annular duct at the point as far away as possible from the compressor cylinder opens, while the exhaust outlet at the internal combustion engine cylinder remote side of the compressor cylinder block is arranged. This guidance of the coolant and the exhaust gases allows a very good utilization of the heat generated by the internal combustion engine and the compressor, while at the same time the Construction of the heat pump drive is very compact and simple.

Einen sehr guten Wärmeaustausch zwischen den Abgasen der Brennkraftmaschine und der Kühlflüssigkeit wird entsprechend der Erfindung dadurch erhalten, daß die Verrippung nur teilweise am Umfang der Trennwand angeordnet ist und zwischen den Zylindern in der verrippungsfreien Zone Umlenkvorrichtungen für die Abgase angeordnet sind. Dadurch, daß die im"Zylinderblock angeordneten Abgaskanäle nach außen hin von am Zylinderblock befestigten Deckeln begrenzt sind, kann eine Reinigung der Abgaskanäle sehr leicht vorgenommen werden. Dabei ist es, wie die Erfindung zeigt, vorteilhaft, wenn die Umlenkvorrichtungen an den Deckeln angeordnet sind.A very good heat exchange between the exhaust gases of the internal combustion engine and the cooling liquid is obtained according to the invention in that the ribs are only partially on the circumference of the Partition is arranged and between the cylinders in the rib Zone deflectors for the exhaust gases are arranged. The fact that the exhaust ducts arranged in the "cylinder block limited to the outside by covers attached to the cylinder block the exhaust ducts can be cleaned very easily. As the invention shows, it is advantageous if the deflection devices are arranged on the covers.

Weitere'Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt:Further training opportunities and beneficial effects result can be derived from the description of the structure and the mode of operation of the embodiment shown in the following as an example the invention. It shows:

Fig. 1 einen Längsschmitt durch den WärmepumpenantriebjFig. 1 shows a longitudinal schmitt through the heat pump drive

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Brennkraftmaschinenteil des Wärmepumpenantriebes gemäß· der Schnittlinie II-II in Fig. IjFig. 2 shows a cross section through the internal combustion engine part of the Heat pump drive according to the section line II-II in Fig. Ij

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie III-III inFig. 3 shows a section according to the section line III-III in

Fig. 2. ·Fig. 2. ·

Der in den Figuren gezeigte Wärmepumpenantrieb besteht aus einer als Einzylindermaschine ausgebildeten Hubkolben-Brennkraftmaschine 1, die in den Zeichnungen als Dieselmotor dargestellt ist. Das Einlaßventil 3 und das Auslaßventil 4 werden über die oben liegende Nockenwelle 5 betätigt, die ebenfalls die Einspritzpumpe 6 The heat pump drive shown in the figures consists of one designed as a single-cylinder reciprocating internal combustion engine 1, which is shown in the drawings as a diesel engine. That The inlet valve 3 and the outlet valve 4 are actuated via the overhead camshaft 5, which also controls the injection pump 6

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antreibt. Der Zylinderblock 7 der Brennkraftmaschine 1 und der Zylinderblock 8 des Hubkolbenverdichters 2 ist als einstückiges Bauteil gezeigt und mit der Zylinderbüchse 9 für den Kolben der Hubkolben-Brennkraftmaschine und der Zylinderbüchse 10 für den Verdichterkolben versehen. In der Lagerebene der Kurbelwelle 11 ist das Kurbelgehäuse-Unterteil 13 an das von Zylinderblock 7 und 8 gebildete Kurbelgehäuse angeflanscht. Auf einer mit der Kurbelwelle 11 verbundenen und den Hubzapfen aufweisenden Hubscheibe 12 ist das Pleuel des Verdichters 2 fliegend gelagert.drives. The cylinder block 7 of the internal combustion engine 1 and the cylinder block 8 of the reciprocating compressor 2 are in one piece Component shown and with the cylinder liner 9 for the piston of the reciprocating internal combustion engine and the cylinder liner 10 for the Compressor piston fitted. In the bearing plane of the crankshaft 11, the crankcase lower part 13 is attached to that of the cylinder block 7 and 8 formed crankcase flanged. On one with the crankshaft 11 connected and the crank pin having crank disk 12, the connecting rod of the compressor 2 is overhung.

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Der Zylinderkopf von Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 und Verdichter 2 ist ebenfalls einstückig ausgebildet und mit der Bezugsziffer 14 versehen. Die Ventile des Verdichters 2 sind als selbstfe-The cylinder head of the reciprocating internal combustion engine 1 and the compressor 2 is also formed in one piece and is provided with the reference number 14. The valves of compressor 2 are self-locking

J dernde Platterventile ausgebildet, wobei das Einlaßventil 15 und das Auslaßventil 16 auf der Ventilplatte befestigt sind. Die im Innenraum des Zylinders 9 der Brennkraftmaschine 1 bei der Verbrennung entstehende Wärme wird teilweise über die Zylinderbüchse 93 den Zylinderkopf 14 und die durch das Auslaßventil 4 strömenden Abgase abgeführt. Ein Wärmeaustauscher der Brennkraftmaschine 1 hat die Aufgabe, die beim Arbeitsprozeß frei werdende Wärme von Zylinderbüchse 9 und Zylinderkopf 14 abzuführen, wobei hierzu der Ringraum 23 sowie Räume im Zylinderkopf 14 mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Um die Abwärme der Brennkraftmaschine noch besser ausnützen zu können, wird über das Auslaßventil 4 und den Abgaskanal 25 das heiße Abgas in den Ringkanal 26 geführt. Dieser J changing plate valves formed, the inlet valve 15 and the outlet valve 16 are mounted on the valve plate. The heat generated in the interior of the cylinder 9 of the internal combustion engine 1 during combustion is partially dissipated via the cylinder liner 9 3, the cylinder head 14 and the exhaust gases flowing through the exhaust valve 4. A heat exchanger of the internal combustion engine 1 has the task of dissipating the heat released during the working process from the cylinder liner 9 and cylinder head 14, for this purpose the annular space 23 and spaces in the cylinder head 14 are flowed through with cooling liquid. In order to be able to utilize the waste heat from the internal combustion engine even better, the hot exhaust gas is fed into the annular channel 26 via the exhaust valve 4 and the exhaust gas duct 25. This

■v Ringkanal 26 ist weitgehend von mit Kühlflüssigkeit durchflossenen Kanälen umgeben. So sind insbesondere beim Eintritt in den Ringkanal 26 zu beiden" Seiten Kühlflüssigkeit führende Kanäle vorgesehen, nämlich rechts der Raum 23 und links ebenfalls ein von Kühlflüssigkeit durchströmter Kanal. Zur intensiveren Wärmeübertragung vom Abgas auf die Kühlflüssigkeit ist die den Raum 23 begrenzende Wand mit einer Verrippung 17 versehen, die in den als Abgaskanal wirkenden Ringkanal 26 ragt und so die Oberfläche wesentlich vergrößert. Diese Verrippung dient gleichzeitig der Führung für die Abgase und zusätzlich als schalldämpfende Einrichtung. Die von Kühlflüssigkeit durchströmten Kanäle und die von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmten Kanäle bilden den Abgaswärmeaustauscher. Sowohl der Abgaswärmeaustauscher als auch der zuerst beschriebene Wärmeaustauscher besitzen den selben Kühlflüssigkeitskreislauf.■ v ring channel 26 is largely traversed by coolant Surrounding channels. In particular, when entering the annular channel 26, there are channels carrying cooling liquid on both sides provided, namely on the right the space 23 and on the left also a channel through which cooling liquid flows. For more intensive heat transfer from the exhaust gas to the cooling liquid, the wall delimiting the space 23 is provided with ribs 17, which in the as Exhaust duct acting annular duct 26 protrudes and thus significantly increases the surface area. This ribbing also serves as a guide for the exhaust gases and also as a sound-absorbing device. The channels through which the cooling liquid flows and those of Channels through which the exhaust gases from the internal combustion engine flow form the exhaust gas heat exchanger. Both the exhaust gas heat exchanger as the heat exchangers described first also have the same coolant circuit.

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Über den Kühlflüssigkeitseintritt 18 im Zylinderkopf 14 gelangt die Kühlflüssigkeit zuerst in den Flüssigkeitskanal 19 und umströmt den Druckraum 20, in welchem sich das vom Verdichter 2 komprimierte Kältemittel befindet. Vom Flüssigkeitskanal 19 gelangt die Kühlflüssigkeit über mindestens einen Kanal 21 in den die Zylinderbüchse 10 umgebenden Ringraum 22 und strömt dort von oben nach unten. Dieser Ringraum 22 ist an seinem unteren Ende mit einer Durchlaßöffnung zum Raum 23 versehen. Diese Durchlaßöffnung mündet ebenfalls am unteren Ende in diesen Raum 23, der wiederum die Zylinderbüchse 9 umgibt. Hier strömt nuti die Kühlflüssigkeit von unten nach oben und gelangt schließlich in den Zylinderkopf und kühlt dort insbesondere die heiße Partie im Bereich des Auslaßventils 4. Eine weitere Durchlaßöffnung ermöglicht es, daß das nun relativ· heiße Kühlwasser wieder in den Zylinderblock 7 zurückfließt und dort die heiße Stelle des von Abgasen .durchzogenen Ringkanals 26 kühlt. Das heiße Kühlwasser verläßt anschließend die Brennkraftmaschine 1'durch einen in den Zeichnungen nicht sichtbaren Auslaßstutzen. Der in der Brennkraftmaschine integrierte Abgaswärmeaustauscher besteht aus dem vom Auslaßventil 4 führenden Abgaskanal 25, der in den Ringkanal 26 an der dem Verdichter 2 am weitesten entfernten Stelle mündet. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, umströmt das heiße Abgas die den Raum 23 nach außen begrenzende Wand, welche die Verrippung 17 trägt. Um eine intensive Wärmeübertragung zu gewährleisten, sind im Deckel 29 die Umlenkkörper 30 befestigt, so daß die heißen Abgase auf einem relativ großen Weg die Wärme an die im Raum 23 und im Ringraum 22 vorhandene Kühlflüssigkeit abgeben. Nachdem diese nun abgekühlten Abgase auch den den Verdichter 2 umgebenden Kanal 27 durchströmt haben, verlassen sie über den Abgasauslaß 28, der an der dem Brennkraftmaschinenzylinder am weitesten entfernten Stelle im Zylinderblock 8 angeordnet ist. Die Deckel 29 sind, wie in den Figuren 2 und 3 ersichtlich, beidseitig zu den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 und des Verdichters 2 angeordnet und sind mit wenigen Schrauben am einstückigen, aus Brennkraftmaschinen-Zylinderblock 7 und Verdichterzylinderblock 8 bestehenden Zylinderblock befestigt. Die Ausbildung der durch· den Deckel recht großen öffnung und das leichte Entfernen dieser Deckel gestatten es, die Abgaskanäle ohne großen Aufwand zu reinigen.Passes through the coolant inlet 18 in the cylinder head 14 the cooling liquid first enters the liquid channel 19 and flows around it the pressure chamber 20 in which the refrigerant compressed by the compressor 2 is located. Arrived from the liquid channel 19 the cooling liquid flows through at least one channel 21 into the annular space 22 surrounding the cylinder liner 10 and flows from there up down. This annular space 22 is at its lower end with a passage opening to space 23 is provided. This passage opening also opens at the lower end into this space 23, which in turn surrounds the cylinder liner 9. The coolant flows here nuti from bottom to top and finally reaches the cylinder head and cools there in particular the hot part in the area of the exhaust valve 4. Another passage opening enables the cooling water, which is now relatively hot, to flow back into the cylinder block 7 and there the hot point of the annular duct 26, through which exhaust gases are drawn, cools. The hot cooling water then leaves the internal combustion engine 1 'by one in the drawings is not visible outlet port. The exhaust gas heat exchanger integrated in the internal combustion engine consists of the exhaust gas heat exchanger leading from the exhaust valve 4 Exhaust duct 25, which is in the annular duct 26 at the the compressor 2 at the furthest point. As in the figures 2 and 3, the hot exhaust gas flows around the space 23 after externally delimiting wall which carries the ribbing 17. To ensure intensive heat transfer, the cover 29 are Deflector 30 attached so that the hot exhaust gases on a relative large way to give off the heat to the cooling liquid present in space 23 and in annular space 22. After this has now cooled down Exhaust gases have also passed through the channel 27 surrounding the compressor 2, they leave via the exhaust outlet 28, which is connected to the Internal combustion engine cylinder is arranged at the most distant point in the cylinder block 8. The lids 29 are, as in Figures 2 and 3 can be seen, arranged on both sides of the cylinders of the internal combustion engine 1 and the compressor 2 and are with few screws on the one-piece, from internal combustion engine cylinder block 7 and compressor cylinder block 8 attached existing cylinder block. The design of the opening, which is quite large through the lid, and the easy removal of this lid allow clean the exhaust ducts with little effort.

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Die Integration des Abgaswärmeaustauschers im Brennkraftmaschinengehäuse bzw. im Brennkraftmaschinenzylinder und Zylinderkopf ist nicht auf eine einzylindrige Brennkraftmaschine begrenzt'. Außerdem ist eine solche Ausführung auch dann möglich, wenn Brennkraftmaschine und Verdichter nicht eine einzige Baueinheit bilden, wobei dann durch entsprechende Verbindungskanäle wie Schläuche o. dgl. Brennkraftmaschine und Verdichter zur Ausnutzung der Abwärme miteinander verbunden werden. Da der Kühlflüssigkeitskreislauf im allgemeinen bei derartigen Wärmepumpenanlagen mit dem Heizkreislauf identisch ist, ist keine zusätzliche Kühlwasserpumpe am Motor erforderlich. Die Zirkulation des Kühlwasserkreislaufes wird entweder durch die Umwälzpumpe der Heizung oder durch Schwerkraft erzielt.The integration of the exhaust gas heat exchanger in the internal combustion engine housing or in the internal combustion engine cylinder and cylinder head is not limited to a single-cylinder internal combustion engine '. aside from that Such a design is also possible when the internal combustion engine and compressor do not form a single structural unit, with then through appropriate connecting channels such as hoses or the like. Internal combustion engine and compressor to utilize the waste heat be connected to each other. Since the coolant circuit generally in such heat pump systems with the Heating circuit is identical, no additional cooling water pump is required on the engine. The circulation of the cooling water circuit is achieved either by the circulation pump of the heater or by gravity.

27.O6.I978
TIPP-I Be/whm-27.O6.I978
TIP-I Be / whm-

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Claims (1)

I1S '■ = , ; - P .'Α-ί % Ε ,/N T A N S P R1 Ü' Cr μ E'I 1 S '= ■; - P .'Α-ί % Ε, / NTANSPR 1 Ü ' Cr μ E' (1Λ Wärmepumpenantrieb, bestehend aus einer Hubkolben-Brennkraft- ^~"^ maschine, die mit einem Hubkolbenverdichter verbunden ist und Wärmeaustauscher zur Abfuhr der während des Arbeitsprozesses entstehenden Wärme angeordnet sind und diese Wärmemenge einem Wärmeabnehmer zugeführt wird, wobei zumindest ein Wärmeaustauscher im Innern der Hubkolbenmaschine vorgesehen ist, dad. gek., daß zusätzlich zu dem die Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) kühlenden Wärmeaustauscher'(Zylinderinnenraumkühlung mittels Kühlflüssigkeit im Raum 23) ein von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmter Abgaswärmeaustauscher in der Hubkolben-Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.(1Λ heat pump drive consisting of a reciprocating piston Brennkraft- ^ ~ "^ machine, which is connected to a reciprocating compressor and heat exchanger are arranged for removal of heat during the work process heat and this heat quantity is supplied to a heat consumer, said at least one heat exchanger in the interior of A reciprocating piston engine is provided, because in addition to the heat exchanger cooling the reciprocating piston internal combustion engine (1) (cylinder interior cooling by means of cooling liquid in space 23), an exhaust gas heat exchanger through which the exhaust gases from the internal combustion engine flow is arranged in the reciprocating internal combustion engine (1). 2. Wärmepumpenantrieb nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Abgaswärmeaustauscher im Zylinder (Zylinderblock 7) und/oder im Zylinderkopf (1^1) angeordnet ist.2. Heat pump drive according to claim 1, dad. gek. that the exhaust gas heat exchanger is arranged in the cylinder (cylinder block 7) and / or in the cylinder head (1 ^ 1). 3. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 und 23 dad. gek., daß der Abgaswärmeaustauscher mit dem den Zylinder und Zylinderkopf der Brennkraftmaschine (1) kühlenden Wärmeaustauscher integriert ist und beide Wärmeaustauscher einen gemeinsamen Kühlflüssigkeitskreislauf aufweisen.3. Heat pump drive according to claims 1 and 2 3 dad. gek. That the exhaust gas heat exchanger is integrated with the heat exchanger cooling the cylinder and cylinder head of the internal combustion engine (1) and both heat exchangers have a common cooling liquid circuit. k. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß die von den Abgasen durchströmten Kanäle (25, 26, 27) des Abgaswärmeaustauschers allseitig von Kühlflüssigkeit umgeben sind. k. Heat pump drive according to claims 1 to 3, dad. gek. That the channels (25, 26, 27) of the exhaust gas heat exchanger through which the exhaust gases flow are surrounded on all sides by cooling liquid. 5. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß die Abgaskanäle. (.25, 26) nur teilweise von Kühlflüssigkeit umgeben sind. 5. Heat pump drive according to claims 1 to 3, dad. gek. that the exhaust ducts. (.25, 26) are only partially surrounded by coolant. 6. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dad. gek., daß' die zwischen den Abgaskanälen (26, 27) und der Kühlflüssigkeit (Ringraum 22, Raum 23) angeordnete Trennwand eine in die Abgaskanäle (26, 27) ragende Verrippung (17) aufweist.6. Heat pump drive according to claims 1 to 5, dad. gek. that ' between the exhaust ducts (26, 27) and the cooling liquid (Annular space 22, space 23) arranged partition one into the exhaust ducts (26, 27) has protruding ribs (17). 7. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei welchem der Brennkraftmaschinen-Zylinderblöck einteilig mit dem Ver-7. Heat pump drive according to claims 1 to 6, in which the internal combustion engine cylinder block is integral with the 909886/0109909886/0109 ORIGINAL INSPECTED · ·ORIGINAL INSPECTED · · dichterzylinderblock ausgebildet ist, dad. gek., daß der Abgaswärmeaustauscher und der Wärmeaustauscher sowohl den Brennkraftmaschinenzylinder (Zylinderbüchse 9) als auch den Verdichterzylinder (.Verdichterzylinderbüchse 10) umgeben.Denser cylinder block is formed, dad. gek. that the exhaust gas heat exchanger and the heat exchanger both the engine cylinder (cylinder liner 9) and the compressor cylinder (. Compressor cylinder liner 10). 8. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7* dad. gek., daß der Kühlflüssigkeitseintritt (18) am Verdichterzylinderkopf (14) angeordnet ist und zuerst in einen Flüssigkeitskanal (19) mündet, welcher den Druckraum (20) umgibt, und zumindest ein Kanal (.21) angeordnet ist, welcher in daß. den Verdichterzylinder (Zylinderbüchse 10) umgebenden Ringraum (22) führt, während dieser Ringraum (22) mit dem den Brennkraftmaschinenzylinder umgebenden Raum (23) verbunden ist und von diesem Raum ein8. Heat pump drive according to claims 1 to 7 * dad. gek. that the cooling liquid inlet (18) is arranged on the compressor cylinder head (14) and first into a liquid channel (19) opens, which surrounds the pressure chamber (20), and at least one channel (.21) is arranged, which in that. the compressor cylinder (Cylinder liner 10) surrounding annular space (22) leads, while this annular space (22) with the internal combustion engine cylinder surrounding space (23) is connected and from this space λ Durchflußkanal (24) zum Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf (14) angeordnet ist.λ flow channel (24) to the engine cylinder head (14) is arranged. 9. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 8, dad. gek., daß die Abgaskanäle Ringkanäle (26, 27) aufweisen, welche die den Brennkraftmaschinenzylinder (Zylinderbüchse 9) und den Verdichterzylinder (Zylinderbüchse 10) umgebenden Kühlflüssigkeitsräume (22, 23) umgeben.9. Heat pump drive according to claims 1 to 8, dad. gek. That the exhaust gas channels have annular channels (26, 27) which the Internal combustion engine cylinder (cylinder liner 9) and the compressor cylinder (Cylinder liner 10) surrounding coolant spaces (22, 23). 10. Wärmppumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 9, dad. gek., daß der vom Auslaßventil (4) führende Abgaskanal (25) an der vom Verdichterzylinder (Zylinderbüchse 10) möglichst weit entfernten Stelle in den Ringkanal (26) mündet, während der Abgasaus-10. Heat pump drive according to claims 1 to 9, dad. that the exhaust gas duct (25) leading from the outlet valve (4) opens into the annular duct (26) at the point as far away as possible from the compressor cylinder (cylinder liner 10), while the exhaust gas outlet J laß (28) an der dem Brennkraftmaschinenzylinder (Zylinderbüchse 9) abgewannten Seite des Verdichterzylinderblocks (8) angeordnet ist. J let (28) is arranged on the side of the compressor cylinder block (8) facing away from the internal combustion engine cylinder (cylinder liner 9). 11. Wärmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 10, dad. gek., daß die Verrippung (17) nur teilweise am Umfang der Trennwand angeordnet ist und zwischen den Zylindern (Zylinderbüchsen 9 und 10) in der verrippungsfreien Zone Umlenkvorrichtungen (30). für die Abgase angeordnet sind.11. Heat pump drive according to claims 1 to 10, dad. gek. That the ribs (17) only partially on the circumference of the partition is arranged and between the cylinders (cylinder liners 9 and 10) in the ribbing-free zone deflection devices (30). for the exhaust gases are arranged. 12. Wärmgpumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 11, dad. gek., daß die im Zylinderblock (Brennkraftmaschinen-Zylinderblock 7 und Verdichterzylinderblock 8) angeordneten Abgaskanäle (26, 27) nach außen hin von am Zylinderblock befestigten»Deckeln12. Heat pump drive according to claims 1 to 11, dad. approved, that the exhaust gas ducts (26, 27) to the outside from »covers attached to the cylinder block (29) begrenzt sind. 9Q98S 6/0 109(29) are limited. 9Q 98 S 6/0 109 13. Warmepumpenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 12 3 dad. gek., daß die Umlenkvorrichtungen (3Q) an den Deckeln· (29) angeordnet sind.13. Heat pump drive according to claims 1 to 12 3 dad. gek. That the deflection devices (3Q) are arranged on the covers · (29). 27.O6.1978
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