DE4100371A1

DE4100371A1 - Preheating fuel for diesel engine - using heat from exhaust gases or from coolant system to heat fuel before injection

Info

Publication number: DE4100371A1
Application number: DE4100371A
Authority: DE
Inventors: Klaus Juergen Nord
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1992-07-23

Abstract

A heat exchanger system (6) warms the fuel lines (7) to the injectors. The heat is supplied via a loop into either the exhaust system or the engine coolant circuit. The fuel is heated immediately prior to injection to a temp. which results in efficient burn with min. of combustion products. The temp. control uses electronic or mechanical regulators. The heating loop can be permanent and has less effect when the engine is hot. The injectors can also be heated. An electric heater covers the first part of the engine start-up. ADVANTAGE - Efficient engine operation, reduction of combustion products.

Description

Die Erfindung wird auf dem Gebiet der Reduzierung von Kraftstoffen und Abgasschadstoffen bei Verbrennungsanlagen mit Einspritzsystemen angewandt.The invention is in the field of fuel reduction and exhaust pollutants in combustion systems with injection systems applied.

Gegenwärtig werden Verbrennungsanlagen, speziell Einspritzmotoren, über eine Hochdruckpumpe und den druckgesteuerten Einspritzdüsen mit Kraftstoff versorgt, wobei der Temperaturunterschied zwischen der komprimierten Brennraumluft und des unter Druck eingespritzten Kraftstoffes eine Zündreaktionsverzögerung bewirkt und dadurch einen erhöhten Kraftstoffverbrauch sowie erhöhte Schadstoffemissionen zur Folge hat. Insbesondere bei Dieselmotoren lassen sich, unter anderem, die Partikelbildung, auf die Zündträgheit des Kraftstoffes zurückführen. Verbesserungen bezüglich der Zündträgheit des Kraftstoffes entgegenzuwirken wurden dadurch erzielt, daß durch neue Brennraumgestaltung, die eine Verwirbelung des Kraftstoffes begünstigen, eine Verbrennung gleichmäßiger und rascher erfolgen kann. Die Partikelbildung konnte allerdings durch solche Maßnahmen nicht so reduziert werden, daß eine Abgasnachbehandlung unter bestimmten Voraussetzungen entfallen kann.Combustion plants, especially injection engines, are currently via a high-pressure pump and the pressure-controlled injection nozzles fueled with the temperature difference between the compressed combustion chamber air and the injected under pressure Fuel causes a delay in ignition reaction and thereby one increased fuel consumption and increased pollutant emissions Consequence. In diesel engines in particular, the particle formation, attributed to the ignition inertia of the fuel. Improvements in fuel inertia To counteract this were achieved by new combustion chamber design, that favor swirling of the fuel, one Combustion can take place more evenly and more quickly. The particle formation however, could not be reduced by such measures that an exhaust gas aftertreatment under certain conditions can be omitted.

Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zugeteilt, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem die Zündträgheit des Kraftstoffes durch Erhöhen der Kraftstofftemperatur entfällt; wodurch der Kraftstoffbedarf und die Schadstoffemission bei den vorgeschlagenen Verbrennungsanlagen reduziert werden kann.The object of the present invention is a method propose in which the ignition inertia of the fuel by increasing the fuel temperature is eliminated; causing the fuel requirement and pollutant emissions from the proposed incinerators can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kraftstoff druch die Energie der Abgase und oder des Kühlwassers so erhitzt wird, daß eine Zündträgheit des Kraftstoffes nicht mehr, oder zumindest verringert vorliegt. This object is achieved in that the fuel druch the energy of the exhaust gases and or the cooling water so heated becomes an ignition inertia of the fuel, or at least reduced.

Durch diese Maßnahmen wird eine Verkürzung der Reaktionszeit von der Brennraumluft und des erhitzten Kraftstoffes erreicht, die besonders durch die im Abgas vorhandenen Energien dem Dieselaggregat eine bessere Oxidation des Brennraumgemisches erlaubt, wodurch der Kraftstoffbedarf und die Schadstoffemissionen gesenkt werden kann. Durch die Einhaltung einer konstanten Kraftstofftemperatur wird dieser Effekt noch optimiert und kann durch elektronische oder mechanische Thermoregelsysteme erreicht werden. Eine solche Steuerung könnte z. B. bewirken, daß die Abgase oder die Kühlflüssigkeit durch eine Umleitung teilweise an das kraftstoff- führende System gebracht wird und da, z. B. an den oder vor den Einspritzdüsen, über einen Wärmetauscher der Kraftstoff befördert, diesen aufheizt und bei Erreichen der notwendigen Temperatur den Energiestrom, z. B. das Abgas so sperrt, daß eine konstante Temperatur der Kraftstoffe, durch Mengenkontrolle eingehalten werden kann.These measures will shorten the response time from Combustion chamber air and the heated fuel achieved that particularly due to the energies present in the exhaust gas, a better one for the diesel engine Oxidation of the combustion chamber mixture allowed, which reduces fuel consumption and pollutant emissions can be reduced. By complying a constant fuel temperature will optimize this effect and can be achieved through electronic or mechanical thermal control systems will. Such control could e.g. B. cause the exhaust gases or by partially diverting the coolant to the fuel leading system is brought and there, z. B. on or before Injectors, the fuel is conveyed via a heat exchanger, this heats up and when the necessary temperature is reached the energy flow, e.g. B. blocks the exhaust gas so that a constant temperature of Fuels that can be maintained through quantity control.

Prinzipiell kann die Energie, die zur Beheizung der Kraftstoffe notwendig ist, an jedem Punkt entlang der Abgasstrecke oder jedem Ort der Kühlanlage entnommen werden. Die Übertragung der Heizenergie durch den Abgastrakt auf den Kraftstoff, ermöglicht sehr hohe Kraftstofftemperaturen, wodurch der Kraftstoff, speziell Dieselöl, sehr fein vernebelt wird und die Energiedifferenz zwischen Kraftstoff und Brennraumluft minimiert werden kann. Nicht so hohe Temperaturen des Kraftstoffes werden durch die Aufheizung der Kühlanlage erreicht, wobei in diesem Falle die Thermosteuerung dadurch entfallen kann, daß der Kühlkreislauf durch einen Thermostaten konstante Temperaturen der Kühlflüssigkeit enthält. Da die Meß- und Regeltechnik bezüglich der Thermosteuerung vielseitige Möglichkeiten anbietet, möchte ich anmerken, daß die praktikabelste Regelung der Temperatur des Kraftstoffes zu verwenden ist. Im einfachsten Falle könnte die Kraftstofftemperatur dadurch vorgegeben werden, daß die kraftstofführende Komponente in das Abgas oder Kühlsystem integriert ist. Die Kraftstofftemperaturkonstanz ergibt sich hierdurch, daß die gewünschte Kraftstofftemperatur von der Einbaulänge, der kraftstoffführenden Komponente und im Falle der Abgaswärmeenergienutzung auch von dem Einbauort abhängt. In principle, the energy needed to heat the fuel is at any point along the exhaust route or at any location Cooling system can be removed. The transfer of heating energy through the Exhaust tract on the fuel, enables very high fuel temperatures, whereby the fuel, especially diesel oil, is atomized very finely and the energy difference between fuel and combustion chamber air can be minimized. Not so high fuel temperatures are achieved by heating the cooling system, in which If the thermal control can be omitted in that the cooling circuit constant temperatures of the coolant through a thermostat contains. Since the measurement and control technology with regard to thermal control offers varied possibilities, I would like to note that the most practical regulation of the temperature of the fuel to use is. In the simplest case, the fuel temperature could do so be specified that the fuel-carrying component in the exhaust gas or cooling system is integrated. The constant fuel temperature this means that the desired fuel temperature of the installation length, the fuel-carrying component and in the case of Exhaust gas heat energy use also depends on the installation location.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen Blatt 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is sheet in the drawings 1 and 2 and is explained in more detail below.

Fig. 1 zeigt stilistisch den Abgastrakt 1 von dem eine abgasführende Leitung 2 zu den Einspritzdüsen 3 führt und den Kraftstoff 4 dadurch erhitzt, daß die Abgase 5, die durch einen Wärmetauscher 6 strömen der die Kraftstoffleitung 7 z. B. vor den Einspritzdüsen 3 umschließt, ihre Energie auf die Leitung 7 überträgt, wodurch der Kraftstoff 4 ebenfalls Wärmeenergie aufnimmt. Eine konstante Kraftstofftemperatur wird dadurch erreicht, daß der Abgasstrom in der abgasführenden Leitung 2 elektronisch oder mechanisch z. B. durch eine Umlenkklappe 8 temperaturabhängig geregelt wird. Fig. 1 shows stylistically the exhaust tract 1 from which an exhaust pipe 2 leads to the injection nozzles 3 and heats the fuel 4 in that the exhaust gases 5 , which flow through a heat exchanger 6 , the fuel line 7 z. B. in front of the injectors 3 , transfers their energy to the line 7 , whereby the fuel 4 also absorbs thermal energy. A constant fuel temperature is achieved in that the exhaust gas flow in the exhaust pipe 2 electronically or mechanically z. B. is regulated depending on the temperature by a deflection valve 8 .

Fig. 2 zeigt stilistisch den Kühlflüssigkeitstrakt 1 von dem eine kühlflüssigkeitsführende Leitung 2 zu den Kraftstoffleitungen 3 z. B. vor den Einspritzdüsen 4 führt, die über einen Wärmetauscher 5 miteinander verbunden sind und durch den das Kühlmittel 6 fließt. Die Regelung der Temperatur des Kraftstoffes wird in diesem Falle automatisch von dem Thermostaten des Kühltraktes übernommen. Die Kraftstofftemperatur steht hier unmittelbar in Beziehung zu der Kühlflüssigkeitstemperatur. Fig. 2 shows stylistically the coolant tract 1 from which a coolant-carrying line 2 to the fuel lines 3 z. B. leads in front of the injection nozzles 4 , which are connected to one another via a heat exchanger 5 and through which the coolant 6 flows. In this case, the temperature control of the fuel is automatically taken over by the thermostat of the cooling section. The fuel temperature is directly related to the coolant temperature.

Fig. 3 zeigt stilistisch einen beliebigen Teil des Abgastraktes 1, in den die Kraftstoffzufuhrleitung 2 integriert ist, wobei im einfachsten Falle diese Leitung an das Abgassystem 1 nur anmontiert werden könnte. Die Regelung der Kraftstofftemperatur hängt in diesem Falle von der Länge der ein oder angebauten Kontaktfläche der Kraftstoffleitung ab, wobei der Einbauort dieser Leitung am oder im Abgastrakt 1 eine erhebliche Differenzierung der Temperatur des Kraftstoffes erlaubt. Fig. 3 shows stylistically any part of the exhaust tract 1 , in which the fuel supply line 2 is integrated, in the simplest case this line could only be attached to the exhaust system 1 . The regulation of the fuel temperature in this case depends on the length of the installed or attached contact surface of the fuel line, the installation location of this line on or in the exhaust tract 1 allowing a considerable differentiation of the temperature of the fuel.

Die unter Fig. 3 genannte Vorgehensweise, kann selbstverständlich auch im Kühlsystem angewandt werden, wobei die Kraftstofftemperatur, die der Kühlflüssigkeit nicht überschreiten kann, da der Kühlflüssigkeitsthermostat die Temperatur vorgibt.The procedure referred to in Fig. 3 can of course also be applied in the cooling system, wherein the fuel temperature, which can not exceed the cooling liquid, since the cooling liquid thermostat dictates the temperature.

Claims

1. A method for heating fuels which are introduced by an injection system into the combustion chamber of incineration plants, characterized in that the fuel of the incineration plant used is heated up by the energy of the heat dissipated by exhaust gases and or the energy of the cooling liquid, the Adherence to a desired, constant fuel temperature by means of regulation via electronic or mechanical control systems of the heat transfer medium.

2. The method according to claim 1, characterized, that the fuel flows through a heat exchanger that with the heat transfer medium is coupled.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the fuel feed line in or on the exhaust gas or coolant tract is mounted.

4. The method according to claims 1-2 and 3, characterized, that a separate exhaust or coolant-carrying circuit system the exhaust gases or the coolant to the fuel-carrying Component of the incinerator leads to a permanent Heat exchange between them, through a heat exchange system can take place.

5. The method according to claims 1-2 and 4, characterized, that the fuel only heats up immediately before the injectors becomes.

6. The method according to claims 1-2 and 4, characterized, that the injectors are heated by the exhaust gases or the coolant be integrated into a heat exchange system are.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized, that this procedure in principle at any place Exhaust system or the cooling system can be done.

8. The method according to claim 2-3 to 7, characterized, that electrical preheating the fuel in the cold start phase, heats up in the heat exchanger.