SE448643B

SE448643B - ALCOHOLIC DRIVE WATER-COOLED COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: SE448643B
Application number: SE8007082A
Authority: SE
Inventors: H Bergmann
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1987-03-09
Also published as: FR2467299A1; SE8007082L; AU6305780A; AU542208B2; FR2467299B1; DE2941169A1; BR8006539A

Description

448 643 nämnda termostatventilen kopplas kylvattenskretsloppet för in- sugningsluftförvärmningsanordningen med ökande temperatur hos förbränningsmotorn i allt större grad till förbiströmningsled- ningen så att vid driftsvarm förbränningsmotor genomströmningen genom luftförvärmningsanordningen blir helt avstängd. Genom den i det gemensamma ledningsavsnittet inkopplade avgasvärmeväxlaren, som på sin värmeupptagningssida är påverkad av avgaserna från förbränningsmotorn, sker redan efter de första tändningarna hos motorn vid kallstart en omedelbar uppvärmning av kylvattens- kretsloppet och därmed av förångningsanordningen och insug- ningsluftförvärmningsanordningen. Dessutom kan avgasvärmeväxla- ren på sin värmeupptagande sida förutom av det separat uppvärm- bara vattenkretsloppet också vara genomströmmad av kylvattens- kretsloppet i samma strömningsriktning. Därigenom kan avgas- värmeväxlaren vid kallstart ytterligare uppvärmas både av det separat uppvärmbara vattenkretsloppet och av kylvattenskrets- loppet, som snabbt uppvärms, så att driftstemperaturen uppnås på mycket kort tid. 448 643 said thermostat valve, the cooling water circuit for the intake air preheater is connected with increasing temperature of the combustion engine to an increasing degree to the bypass line so that in the case of an internal combustion engine the flow through the air preheater is completely shut off. Through the exhaust heat exchanger connected in the common line section, which on its heat absorption side is affected by the exhaust gases from the internal combustion engine, an immediate heating of the cooling water circuit and thus of the evaporator and intake air takes place after the first ignitions of the engine. In addition, the exhaust heat exchanger on its heat-absorbing side can, in addition to the separately heatable water circuit, also be flowed through by the cooling water circuit in the same flow direction. As a result, the exhaust gas heat exchanger can be further heated during a cold start, both by the separately heatable water circuit and by the cooling water circuit, which heats up quickly, so that the operating temperature is reached in a very short time.

Enligt en vidareutvecklad utföringsform av uppfinningen kan på värmeupptagningssídan vara anordnad en avgasförbiledning, som är manöv- rerbar medelst ett termostatstyrt spjäll eller liknande. Genom detta spjäll kan de från motorn eller ett separat uppvärmningsaggregat kommande avgaserna föras via den till förångningsanordníngen ledande värmeväx- laren eller också kan avgaserna via en med spjället förbunden regler- cylinder i förbindelse med en 3/2-vägsventil valbart ledas via en för- biströmningsledning vid uppnäendet av en bestämd kylvattentemperatur. 5/2-vägsventilen är så utförd att den är omställbar endast till det ena eller det andra ändläget. ' Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, på vilken fig 1 visar ett kopplingsschema över en al- koholdriven förbränningsmotor enligt uppfinningen och fig 2 visar ett kopplingsschema över en termostatreglerad avgasvärmeväxlare för för- ângningsanordníngen vid denna förbränningsmotor.According to a further developed embodiment of the invention, an exhaust bypass can be arranged on the heat absorption side, which is manoeuvrable by means of a thermostat-controlled damper or the like. Through this damper the exhaust gases coming from the engine or a separate heating unit can be fed via the heat exchanger leading to the evaporator or the exhaust gases can be selectively led via a bypass flow line via a control cylinder connected to the damper in connection with a 3/2-way valve. at the attainment of a certain cooling water temperature. The 5/2-way valve is designed in such a way that it can be adjusted only to one or the other end position. The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a wiring diagram of an alcohol-driven internal combustion engine according to the invention and Fig. 2 shows a wiring diagram of a thermostatically controlled exhaust heat exchanger for the evaporator of this internal combustion engine.

Enligt det i fig 1 visade kopplingsuchnmat förs Flytande bränsle (alkohol) från en bränsletank 1 med hjälp av en bränslepump 2 genom en bränsletillförselledning 3 till en bränsleförångningsanordning H. Genom en mellan bränslepumpen 2 och bränsleförångningsanordningen H anordnad överströmningsventil 5 kan överskott av frampumpat bränsle äterFörnn 3 448 643 till bränsletanken 1 via en ledning 6.According to the coupling furnace shown in Fig. 1, Liquid fuel (alcohol) is conveyed from a fuel tank 1 by means of a fuel pump 2 through a fuel supply line 3 to a fuel evaporator device H. Through an overflow valve 5 arranged between the fuel pump 2 and the fuel evaporator H, excess fuel 448 643 to the fuel tank 1 via a line 6.

Från bränsleförângningsanordningen H förs förångat och alltså gasformmigt bränsle via ett rörsystem 7 till en luftlgasblandningsan- ordning 8 och via en insugningsstutß 9 med strypspjäll 10 till cylindrar- na i en förbränningsmotor 11. Kylvattenkretsloppet 12 i förbränninge- motorn 11 har en vattenpump 15 och kan på i och för sig känt sätt medelst en termostat lü regleras i beroende av temperaturen med hjälp av en fordonskylare 15.From the fuel evaporator H, evaporated and thus gaseous fuel is conveyed via a piping system 7 to an air-gas mixing device 8 and via an intake nozzle 9 with throttle 10 to the cylinders of an internal combustion engine 11. The cooling water circuit 12 in the internal combustion engine 11 has a water pump 15 per se known method by means of a thermostat lü is regulated depending on the temperature by means of a vehicle cooler 15.

I kylvattenkretsloppet 12 är dessutom anordnad en termostatven- til 16, vilken är utformad såsom en 3/2-vägsventil och vilken kan om- koppla kylvattenkretsloppet 12 på sådant sätt att kylvattnet via en rör- ledning 17 kan föras till en avgasvärmeväxlare 18, vilken är ansluten framför värmeväxlaren 19 till förångningsanordningen H. Från värmeväx- laren 19 utgår sedan en ledning 20, i vilken är anordnad en varmkörnings- termostatventil 21, vilken valbart kan inkoppla insugningsluftför- värmningsanordningen 23 eller en ledning 22, 22' förbi denna, vilken se- danvia enledning 2H leder kylvattnet fram till vattenpumpen 13 i för- bränningsmotorn 11.In the cooling water circuit 12 there is also arranged a thermostatic valve 16, which is designed as a 3/2-way valve and which can switch the cooling water circuit 12 in such a way that the cooling water can be supplied via a pipeline 17 to an exhaust heat exchanger 18, which is connected in front of the heat exchanger 19 to the evaporator H. From the heat exchanger 19 then emerges a line 20, in which a hot-running thermostat valve 21 is arranged, which can optionally connect the intake air preheater 23 or a line 22, 22 'past it, which danvia single line 2H leads the cooling water to the water pump 13 in the internal combustion engine 11.

Förutom kylvattenkretsloppet 12 finns ett ytterligare, separat uppvärmbart vattenkretslopp 25, i vilket rörledningen 17 inmynnar.In addition to the cooling water circuit 12, there is a further, separately heatable water circuit 25, into which the pipeline 17 opens.

Vattnet i detta kretslopp 25, som exempelvis cirkuleras medelst en elek- trisk pump 26 och vilket uppvärms medelst ett separat uppvärmningsaggre- gat 27, företrädesvis drivet med samma flytande bränsle (alkohol), strömmar likaså genom avgasvärmeväxlaren 18, genom värmeväxlaren 19 i förångningsanordningen U och genom ledningen 20 till den mellankopplade varmkörningstermostatventilen 21. Beroende på arbetstemperaturen odiläget av varmkörningstermostatventilen 21 kan vattnet i det separat uppvärmbara vattenkretsloppet 25strömma tillbaka till cirkulationspumpen 26 via insugningsluftförvärmningsanordningen 25 till luft/gasblandningsanord- ningen 8 eller via förbiströmningsledningen 22 och via ledningen 28, vid vilken pump 26 detta vatten återigen uppvärms och på HYSS beskrivet sätt cirkuleras.The water in this circuit 25, which is circulated, for example, by means of an electric pump 26 and which is heated by means of a separate heating unit 27, preferably powered by the same liquid fuel (alcohol), also flows through the exhaust heat exchanger 18, through the heat exchanger 19 in the evaporator U and through the line 20 to the interconnected hot running thermostat valve 21. Depending on the operating temperature the position of the hot running thermostat valve 21, the water in the separately heatable water circuit 25 can flow back to the circulation pump 26 via the intake air preheating device 25 to the air / gas mixing device via the line 26 this water is reheated and circulated in the manner described by HYSS.

Omkopplingspunkten för termostatventilen 16 ligger några grader Celsius lägre än omkopplingspunkten för termostaten 1H. Beroende på läget av termostatventilen 16 kan vattenkretsloppet 25 och/eller kyl- vattenkretsloppet 12 till avgasvärmeväxlaren 18 och värmeväxlaren 19 till bränsleförångningsanordningen Ä genomströmmas och följaktligen också uppvärma insugningsluftförvärmningsanordningen 23. Vid uppnåendet av arbetstemperaturen för förångningsanordningen urkopplas det separata uppvärmningsaggregatet 27 medelst en termostatströmställare ÄO.The switching point of the thermostat valve 16 is a few degrees Celsius lower than the switching point of the thermostat 1H. Depending on the position of the thermostatic valve 16, the water circuit 25 and / or the cooling water circuit 12 to the exhaust heat exchanger 18 and the heat exchanger 19 to the fuel evaporator Ä can be passed through and consequently also heat the intake air preheater 23. Upon reaching the operating temperature of the evaporator.

Avgasvärmeväxlaren 18 är så utformad att kylvattnet tillförs 'S 448 643 4 åtminstone så mycket värme som krävs för förångningen av bränslet och insugningsluftförvärmningsanordningen 23. Därigenom kan det separata uppvärmningsaggregatet 27 avstängas redan direkt efter start av den kalla Förbrännïngsmotorn. P g a avgaskaraktäristíken inreglerar sig värmutlllförseln till förångningsanordningen U automatiskt. Man måste dock tillförsäkra att så länge som kylvattentemperaturen hos förbrän- ningsmotorn ligger lägre än omkopplingspunkten för termostatventilen 16 skall den elektriska vattenpumpen 26 hållas i drift. Avgasvärme- växlaren 18 och bränsleförångningsanordningen H kan bilda en konstruk- tiv enhet.The exhaust heat exchanger 18 is designed so that the cooling water is supplied with at least as much heat as is required for the evaporation of the fuel and the intake air preheater 23. As a result, the separate heating unit 27 can be switched off already immediately after starting the cold internal combustion engine. Due to the exhaust gas characteristics, the heat output to the evaporator U automatically adjusts. However, it must be ensured that as long as the cooling water temperature of the internal combustion engine is lower than the switching point of the thermostatic valve 16, the electric water pump 26 must be kept in operation. The exhaust heat exchanger 18 and the fuel evaporator H can form a structural unit.

Deﬂ i fíñ 2 visade avgasvärmeväxlaren 18 är utförd på sådant sätt att densamma kan uppvärmas såväl med avgaserna från förbränningsmotorn, alltså via avgasröret 29 som via den i förbindelse med det separata upp- värmningsaggregatet 27 stående ledningen 25. Den vid förângnings- anordningen 4 (fig 1) förefintliga värmeväxlaren 19 utmynnar i ledningen 20. 1 uvgasröret P9 är ett spjäll 50 så anordnat tillsammans mod en regleringscylinder 51 att beroende på läget av spjället 30 kan avgaserna bortföras antingen via avgasvärmeväxlaren 18 eller direkt under förbi- gående av denna. Regleringscylindern 31 står i förbindelse med en 5/2- vägsventil 32, vilken är utförd som en snäppventil, d v s att densamma alltid utför distinkta omställningsrörelser mellan ändlägena.The exhaust heat exchanger 18 shown in Fig. 2 is designed in such a way that it can be heated both with the exhaust gases from the combustion engine, i.e. via the exhaust pipe 29 and via the line 25 connected to the separate heating unit 27. 1) the existing heat exchanger 19 opens into the line 20. In the exhaust pipe P9 a damper 50 is arranged together against a control cylinder 51 that depending on the position of the damper 30 the exhaust gases can be removed either via the exhaust heat exchanger 18 or directly below it. The control cylinder 31 communicates with a 5/2-way valve 32, which is designed as a snap valve, i.e. it always performs distinct adjustment movements between the end positions.

Denna 5/2-vägsventil manövreras elektriskt eller medelst en vax- kropp 53 på sådant sätt att vid överskridande av en gränstemperatur för kylvattnet efter förångningsanordningen kommer spjället 30 att öppnas. Denna gränstemperatur måste ligga mellan omkopplingspunkterna för termostatventilerna 13 och 16. Därigenom tillförsäkres att vid driftsvarm förbränningsmotor sker ingen värmetillförsel med hjälp av avgaserna. Vid alltför stort värmeuttag, exempelvis genom fordonsvärme- aggregatet inkopplas dock avgasvärmeväxlaren 18 på nytt och därmed upp- rätthålls den för bränsleförångningen erforderliga temperaturnivån hos kylvattnet under samtidig avlastning av det separata uppvärmnings- aggregatet.This 5/2-way valve is operated electrically or by means of a wax body 53 in such a way that when a limit temperature for the cooling water is exceeded after the evaporator, the damper 30 will be opened. This limit temperature must be between the switching points of the thermostatic valves 13 and 16. This ensures that in the case of an internal combustion engine there is no heat supply by means of the exhaust gases. In the event of excessive heat dissipation, for example through the vehicle heating unit, however, the exhaust heat exchanger 18 is switched on again and thus the temperature level of the cooling water required for fuel evaporation is maintained while simultaneously relieving the separate heating unit.

Det separata uppvärmningsaggregatet 27 kan vid driftsvarm för- ångníngsanordning avstängs medelst termostatströmställaren H0 (fig 1).The separate heating unit 27 can be switched off by means of a thermostatic switch H0 (Fig. 1) when the evaporator is hot.

Vid utloppet av det förångade bränslet ur förångningsanordningen H är enligt fig U på i och för sig känt sätt anordnad en tryckregle~ ringsventil BÄ liksom en säkerhetsventil 35. 'llAt the outlet of the evaporated fuel from the evaporator H, according to Fig. U, a pressure control valve BÄ is arranged in a manner known per se, as well as a safety valve 35.

Claims

P a t e n t

Alcohol-powered water-cooled for trucks, (12) in the engine, which circuit contains for circulation of the cooling water, connection of a cooler (15) in additional thermostatic valve (16), the circuit can be connected to circuit (25) IïlOtOInS with its own water pump from sep through a common line cut-off evaporator device (4) for alcohol device (23) for intake air, that in the common line in the direction of flow an exhaust heat exchanger (18), which depending on the engine cooling water circuit heated the water circuit (25), the count calculated after the evaporation device valve (21), further to the preheater or through a line (22, 22 ') (23) for intake air.

Internal combustion engine according to Claim 1, 11, in that the gas heat exchanger (18) has an exhaust gas bypass (29), which is a thermostatically controlled damper (30). with a thermostatically controlled cooling water circuit heated water circuit is the contact section (20 n calculated before evaporation ane e of the temperature of the through-flowing combustion engine, in particular the water circuit a water pump (13) (14) cooling water circuit to a to a separate heatable water d both cooling water it arranged to circulate (26), whereby as well as hot water from tt (20) containing a preheated and a preheating characteristic) are connected partly, the dning (4), is connected and disconnectable in the hot water (12) or from it separately and partly, in the direction of flow (4), a thermostat (23) for bypass the pre-heating device intake air characteristic - is provided with a switchable by means of _.._ .. __._.__._.._.._...__._.____.___._.- -v