DE4414133A1

DE4414133A1 - Air conditioning system in connection with power and heat generation and refrigeration

Info

Publication number: DE4414133A1
Application number: DE4414133A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Elsbett
Original assignee: ELSBETT MAX WALTER
Current assignee: ELSBETT MAX WALTER
Priority date: 1993-05-05
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1994-11-10

Abstract

It is proposed to utilise the excess air created by improved turbochargers for a branch to the air conditioning system of a vehicle and similarly also in fixed systems for extending the delivery of cold air in addition to power and heat.

Description

Die Verbesserung der thermodynamischen Leistungsmöglichkei ten einer Abgasturbine wurde besonders durch den Wegfall von wärmeleitendem Aluminium im Brennraum und durch das duothermische Verbrennungsprinzip bei Selbstzündermotoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung eingeleitet (siehe P 43 13 264.2).The improvement of thermodynamic performance One of the exhaust gas turbines became particularly obsolete of heat-conducting aluminum in the combustion chamber and through that duothermal combustion principle in compression-ignition engines initiated with direct fuel injection (see P 43 13 264.2).

Äußerlich gekennzeichnet sind solche Motoren schon dadurch, daß kein Wassermantel und auch keine Kühlrippen am Zylinder und Zylinderkopf mehr nötig sind. Für die Abgasturbine wurden noch keine Konsequenzen gezogen. Unlogisch ist dies deshalb, weil die Energievermehrung im Abgas, das ja etwa die Hälfte von der bei der Kühlung eingesparten Energie pro fitiert, ja gebraucht werden kann. Generell wurde bisher bei allen Motoren viel zu wenig auf die nützliche Verwen dung der hohen Abgasenergie geachtet. Im Zuge der Umwelt- und Fahrkomfortmaßnahmen sind mit Katalysator, Abgasruß filter und Klimaanlagen sogar immer mehr Verluste im Motor entstanden auch die Erzeugung von klimatisierter Luft geht auf Kosten von Verbrauch und CO₂-Belastung.Such motors are already externally characterized by that no water jacket and no cooling fins on the cylinder and cylinder head are more necessary. For the exhaust gas turbine no consequences have been drawn yet. This is illogical that's because the energy increase in the exhaust gas, that's about half of the energy saved in cooling pro fit, yes can be used. Generally, so far far too little on the useful use of all engines attention to the high exhaust gas energy. In the course of environmental and driving comfort measures are with catalytic converter, exhaust soot filters and air conditioners even more and more losses in the engine the generation of conditioned air also arises at the expense of consumption and CO₂ pollution.

Obwohl bei allen aufgeladenen Motoren bereits mit der Abgas turbine ein Turboverdichter von Frischluft mit einem Lade luftkühler vorhanden ist, werden ein mechanisch angetriebe ner Verdichter und ein zusätzlicher Kühler zum vorhandenen Ladeluftkühler eingebaut. Der Aufwand für alle Anbaugeräte einschließlich der Abgasrückführung und die vielen Regler und Elektronik erreicht inzwischen den Kostenfaktor eines Motors.Although with all turbocharged engines already with the exhaust gas turbine a turbo compressor of fresh air with a drawer air cooler is available, a mechanical drive ner compressor and an additional cooler to the existing one Intercooler installed. The effort for all attachments including exhaust gas recirculation and the many regulators and electronics has now reached the cost factor of one Motors.

Im Falle der Klimaanlage, die in unserem Klima nur wenige Tage des Jahres gebraucht wird, wird deshalb vorgeschlagen, an einer verbesserten Abgasenergieanlage einen Teil der Frischluft nach ihrer Kompression und nach dem Wärmeentzug im Ladeluftkühler abzuzweigen und sie expandiert, also abge kühlt, der Kabine oder anderen Nutzräumen zuzuleiten. Prak tisch entsteht im Ladeluftkühler je nach Motorenleistung ein Temperaturgefälle von 40 bis 140°C. Die gewünschten 20 bis 25°C im Nutzraum sind also in einer Expansionsdüse dadurch erreichbar, daß deren Austrittsöffnung geregelt wird. Bei voller Öffnung ist die Luft am kältesten. Ist der Luftaustritt nicht größer als der Eintritt, ist die Luft am wärmsten.In the case of air conditioning, which in our climate is few Days of the year is therefore proposed part of an improved exhaust gas power plant Fresh air after compression and after heat has been removed branch off in the intercooler and it expands, so abge cools to the cabin or other utility rooms. Prak table is created in the intercooler depending on the engine power Temperature drops from 40 to 140 ° C. The desired 20 to This means 25 ° C in the usable space in an expansion nozzle achievable that their outlet opening is regulated. At the air is coldest when fully opened. Is the air outlet no bigger than the entrance, the air is warmest.

Wird Warmluft gebraucht, muß man nicht auf die Erwärmung von Wasser oder Öl warten.If warm air is needed, you do not have to warm up Wait for water or oil.

Bei stationärer Energieerzeugung weitet sich die Energielie ferung auf drei Bereiche aus. Es sind dies:With stationary energy generation, the energy level expands three areas. These are:

- Supply of electricity via cable
- Delivery of hot water via pipe
- Delivery of cold or warm air via Air tube.

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit erfolgt bei stationären Anlagen bei Warmluftbedarf zuerst ein Wärmetausch mit dem Ölkühler, die Nachkühlung der verdichteten Luft dann im Luftrohr, das im Boden verlegt ist. Die Expansion der ver dichteten und gekühlten Luft erfolgt erst beim Eintritt in die Wohnräume.For reasons of economy, stationary If hot air is required, first heat exchange with the Oil cooler, then the cooling of the compressed air in the Air tube that is laid in the floor. The expansion of ver sealed and cooled air takes place only when entering the living quarters.

Um die Klimaluft von allen Möglichkeiten der Verunreinigung fernzuhalten, wird eine Frischluftlagerung des Turboladers anstelle der bisherigen Öllagerung vorgeschlagen.To keep the air from all pollution possibilities To keep away, the turbocharger is stored in fresh air proposed instead of the previous oil storage.

Fig. 1 zeigt die aus einer vorausgegangenen Anmeldung be schriebenen Energievermehrung im Abgasturbo durch Vermeidung von Wärme und Druckverlusten des Abgases auf dem Weg vom Ventil bis zur Turbine und die Anwendung dieses Energie gewinns für Klimaanlagen. Als weitere Vermehrung der Tur boenergie wird hier eine Luftlagerung der Verbindungswel le 1 vom Turbinenrad 2 zum Luftverdichter 3 gezeigt. Zur Vermeidung von Luftverunreinigung durch Ölgeruch bei einer Ölschmierung der Welle ist eine Luftlagerung auf zwei La gerkegeln 4 und 5 gezeigt, die aus dem Luftverdichter 3 ge speist wird. Erreicht wird die Luftlagerung durch die Luft spalten 6 und 7. Über eine Druckentlastungsöffnung wird die über 9 geführte Lagerungsluft entspannt. Fig. 1 shows the energy increase from a previous application be described in the exhaust gas turbo by avoiding heat and pressure losses of the exhaust gas on the way from the valve to the turbine and the application of this energy gain for air conditioning. As a further increase in the turbo energy, an air bearing of the connection shaft 1 from the turbine wheel 2 to the air compressor 3 is shown here. To avoid air pollution by smell of oil when oiling the shaft, an air bearing on two bearing cones 4 and 5 is shown, which is fed from the air compressor 3 ge. Air storage is achieved through the air gaps 6 and 7 . The storage air, which is guided via 9 , is released via a pressure relief opening.

Der Luftverdichter 3 liefert seine je nach Förderdruck er wärmte Frischluft 10 über den Ladeluftkühler 11 an den Motor 12, der die Turbine 2 über die Abgasrohre 13 antreibt. Ein Teil der im Ladeluftkühler 11 abgekühlten Luft wird über eine Expansionsdüse 14 für menschlichen Verbrauch entnommen, nach dem der Luftdruck auf Normalatmosphäre in der Expansions düse 14 abgesenkt wurde. Die Temperatur der Luft sinkt dabei auf die gewünschte Abkühlung, also wesentlich unter die an der Ansaugstelle 15 herrschende Temperatur ab. Mit dieser abgekühlten und bei 16 entwässerten Gebrauchsluft wird ent weder der Nutzraum des Fahrzeuges 17 oder bei stationären Anlagen die angeschlossenen Wohnräume belüftet. Auf dem Weg zu den Wohnräumen 19 wird die Luft in der im Boden verlegten Leitung 18 weiter abgekühlt und erst dann expandiert.The air compressor 3 supplies its fresh air 10 , which is heated depending on the delivery pressure, via the charge air cooler 11 to the engine 12 , which drives the turbine 2 via the exhaust pipes 13 . A portion of the air cooled in the charge air cooler 11 is removed via an expansion nozzle 14 for human consumption, after which the air pressure has been lowered to the normal atmosphere in the expansion nozzle 14 . The temperature of the air drops to the desired cooling, ie substantially below the temperature prevailing at the suction point 15 . With this cooled and dewatered service air at 16 , either the usable space of vehicle 17 or, in the case of stationary systems, the connected living spaces are ventilated. On the way to the living rooms 19 , the air in the line 18 laid in the floor is cooled further and only then expands.

Die Temperaturregelung der Luft kann über das Ventil 20 auf die einfachste Weise dadurch erfolgen, daß bei Wärmluftbe darf das Ventil bis auf den Querschnitt der Warmluftzufüh rung geschlossen wird. Wird Kaltluft benötigt, öffnet man das Ventil bis auf den Querschnitt des Düsenaustritts.The temperature control of the air can be done in the simplest way via the valve 20 in that in the case of warm air the valve may be closed except for the cross section of the warm air supply. If cold air is required, the valve is opened except for the cross section of the nozzle outlet.

Claims

1. Air conditioning system for vehicles and stationary rooms, characterized in that the production of warm and cold air is regulated by excess exhaust gas energy in that part of the air compressed by the exhaust gas turbo is fed via an air cooler to an expansion nozzle, the outlet end opening of which is adjustable, and thus the temperature of the outlet air is controlled.

2. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that the generation of excess air by air storage the turbo wave is improved.

3. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that this use of exhaust gas turbine energy on engines which leads to the avoidance of thermally conductive aluminum minium and without water jacket and cooling fins on the cylinder an increased proportion of exhaust gas energy is available to have.

4. Air conditioners according to claim 1 and 3, characterized in that this use of exhaust gas energy is carried out on engines is, the exhaust gases without any contact with the exhaust gases of a Cylinders with the exhaust gases of other cylinders into the exhaust gas get bo system and thereby more excess energy in the Turbo system is available.

5. Air conditioners according to claim 1 and following, characterized records that when cold air is required, in particular stationary plants cooling the compressed Ab gas turbo air via a generator of heated use water takes place.