WO2011138194A2 - Vorwärmanlage zum vorwärmen grosser dieselmotoren - Google Patents

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WO2011138194A2
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temperature circuit
preheating
low
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Stefan Hintermeir
Franz MÜHL
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • F02N19/10—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of engine coolants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/18—Heater

Definitions

  • the invention relates to a preheating plant for heating a diesel engine, which has a high-temperature circuit and a low-temperature circuit, with a circulation pump and a preheating unit for circulating and heating a heat exchange fluid, wherein an inlet, in which an inlet branch for connecting the high-temperature circuit and the low-temperature circuit is arranged, and a return ⁇ run are provided in which a return branch for connection of the high-temperature circuit and the Niedertempera ⁇ turnikanks is arranged.
  • Such a preheating circuit is known from practice.
  • the ⁇ selmotoren and in particular large diesel engines that used in locomotives or railcars of a rail vehicle ⁇ the, can not be started in the cold state.
  • a preheating system is provided which is driven electrically or by means of fuel.
  • the cooling liquid of the diesel engine is heated, whereby the cooling liquid is circulated via a preheating circuit.
  • the cooling liquid which in the later diesel operation ensures the cooling of the diesel engine, thus serves as a warming medium in the cold system.
  • the high temperature circuit is mainly used to cool the cylinder heads and cylinder liners.
  • engine oil coolers, exhaust gas recirculation systems and other components can be used via the high-temperature be cooled.
  • the low-temperature circuit serves to cool the combustion air, which was previously heated by compression in a turbocharger. The cooling of the combustion air causes the combustion process of the diesel engine, a higher power output. In the Never ⁇ dertemperaturnikank also other modules can be involved beyond. The reason for the formation of two independent cooling circuits in a diesel engine can be seen in the different operating temperatures required for their particular application.
  • both the high-temperature circuit and the low-temperature circuit are each equipped with their own radiator, which enables the release of heat during operation of the diesel engine.
  • both cooling circuits have radiator thermostats, which are ver ⁇ connected with a bypass of the respective radiator and with the radiator itself. When cold, each radiator thermostat opens to the bypass, so that when preheating the cooling water is not circulated through the respective radiator. However, when the cooling water reaches a previously set at the radiator thermostat operating temperature, the radiator thermostat opens to the radiator and closes the bypass, so that the circulation subsequently ⁇ chd only on the respective radiator.
  • both radiator thermostats are only open towards the bypass, so that the preheated heat exchange fluid is not conducted via the radiator.
  • the object of the invention is therefore to provide a preheating of the type mentioned, with the preheating losses can be avoided as much as possible and accelerates the preheating.
  • the invention solves this problem in that the flow ⁇ branch and / or return branch is formed by a respective thermostatic valve / each thermos ⁇ tatventil a circulation of the heat exchange liquid either in the high-temperature circuit or the low-temperature circuit in response to a switching temperature ⁇ enabled light.
  • a thermostatic valve is arranged in the flow of Voriserrm Vietnamesees, which arises after the connection of the flow and the return of Voriserrman ⁇ position with the high-temperature circuit and the Niedertempera ⁇ tur Vietnamesemaschinelauf of the diesel engine, which represents a switchable branch point ⁇ .
  • the thermostatic valve can should be laid down if the heat exchange fluid is circulated to heat the ⁇
  • the selmotors either the high-temperature circuit, or via the low-temperature circuit ⁇ . In this way, it is possible to direct the recirculation process selectively via one of the two circuits or then cancel if, for example, the necessary operating temperature he ⁇ is sufficient. In this way, losses can be avoided and the preheating phase can thus be shortened.
  • each thermostatic valve is connected to a Tempe ⁇ temperature sensor, which provides a control signal for opening or closing the thermostatic valve.
  • a Tempe ⁇ temperature sensor which provides a control signal for opening or closing the thermostatic valve.
  • the thermostatic valve and temperature sensor are formed thermostatic valve and temperature sensor as two separate components.
  • the thermostatic valve remotely controllable by the temperature sensor, wherein the temperature sensor at any point in the diesel engine, for example in the low-temperature cooling circuit, can be arranged.
  • the connection between the thermostatic valve and the temperature sensor is for example a mechanical connection, where ⁇ is transmitted hydraulically or pneumatically to the thermostatic valve in the extension of a temperature sensitive substance, or a temperature-sensitive material in the temperature sensor on the completed media line.
  • connection is an electrical Signalver ⁇ bond, for example a cable-guided Medunikationslei ⁇ processing.
  • a wireless communication connection for example via radio, Bluetooth or the like, between the temperature sensor and thermostatic valve is possible.
  • the switching of the thermostatic valve can be done quickly, so that either a circulation takes place only via the high-temperature circuit or only via the low-temperature circuit. Deviating from this switching occurs gradually descend ⁇ Lich, so so slowly that is made via a relevant with regard to a detectable heat exchange period of time of circulation both the low temperature as well as on the high-temperature circuit.
  • the temperature sensor in the low-temperature circuit can be arranged and set up for detecting the temperature of a heat exchange fluid in the low-temperature circuit.
  • the thermostatic valve is set so that initially the low-temperature circuit is heated by the preheating plant according to the invention, wherein the connection of the flow is interrupted with the high-temperature circuit.
  • the thermostat valve switches, so that the circulation pump circulates the preheating at least the heated heat from ⁇ exchange fluid via the high-temperature ⁇ circuit.
  • the thermostatic valve works preferably mechanically, namely by thermal expansions of thermostatic cartridges, which could also be arranged away from the valve ⁇ nen. In these cases, it is not a digital switchover, but a gradual opening of the thermostatic valve. Thus, high temperature and low temperature ⁇ tur Vietnamese Stamm are heated across the same time on the commutation.
  • the use of digital thermostatic valves which connect either one circuit or the other circuit with the preheating system is within the scope of the invention. Subsequently falls below the remaining in the low Tempe ⁇ ratur Vietnamese Vietnamese valve then heat exchange fluid at the changeover, it comes to a RETRY ⁇ th switching of the thermostatic valve and thus to a ninth ⁇ he enhanced circulating through the low-temperature circuit.
  • the thermostatic valve If, for example, by the thermostatic valve, the first Ver ⁇ bond between flow and low-temperature circuit ge ⁇ opens, heating the diesel engine via the Never ⁇ takes place dertemperaturniklauf. Just before the temperature of the heat ⁇ exchange medium in the low-temperature circuit reaches the switching ⁇ temperature of the radiator thermostat low temperature ⁇ run and this would then release the connection to the radiator with heat loss to wake, the thermostatic valve interrupts the circulation through the low-temperature circuit and opens the connection between flow and high temperature circuit, so that it is heated until the operating temperature is reached.
  • the flow branching check valves downstream prevent subsequent to the pre-heating during engine the cooling liquid is circulated via ⁇ the components of the preheating vice.
  • each thermostatic valve connectable to the high-temperature circuit high-temperature bypass un connected to the low-temperature circuit Niedertem peraturbypass connected in parallel, wherein shut-off valves are arranged in the high-temperature turbypass ⁇ and in the low-temperature bypass.
  • the shut-off valves are controllable shut-off valves. Controllable shut-off valves, for example, from the cab of the Rail vehicle are operated remotely. Notwithstanding this, the shut-off valves are manually operated shut-off valves.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the inventive preheating
  • Figure 3 show another embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention preheating.
  • 1 shows a first embodiment of the preheating 1 Inventive ⁇ invention that has a pre-heating unit 2 for heating a heat exchange fluid, and a fi ⁇ Gürlich not shown recirculation pump which circulates the heated heat exchange fluid via a lead 3 and a return.
  • the preheating system 1 further has a power supply, not shown here, here a Batte ⁇ rie to power the preheating unit 2 and the circulation pump.
  • the flow 3 and the return 4 each have a branch point 5 and 6, with which the flow 3 is split into the flow branches 3 H and 3 T. At the branch point 6 return branches 4 H and 4 T are combined.
  • the preheating system 1 is connected to the cooling system of a diesel engine 7. Said cooling system forms a high temperature area or in other words high-temperature circuit 8 and a Nie ⁇ dertemperatur Society or Niedertemperatur Vietnamese- running 9 from.
  • the flow 3 of the preheater 1 is connected via the preheating branch 3 H with the high-temperature circuit 8 and the preheating branch 3 T with the low-temperature circuit 9 on the input side, the high-temperature circuit 8 on the output side with the return branch 4 H and the low-temperature circuit 9 output side with the Return branch 4 T is connected ⁇ ver.
  • Heat exchange points 11 and 12 of the diesel engine of the high-temperature circuit 8 and the Niedertem ⁇ peratur Vietnamese Marvels 9 are also shown schematically.
  • the high-temperature circuit 8 has a high tempera ⁇ turkühlerthermostat 13.
  • the low-temperature circuit 9 has a low-temperature cooling thermostat 14.
  • the kuh ⁇ lerthermostate 14, 13 are respectively equipped with a condenser 15 connected ver ⁇ which is provided by a fan sixteenth
  • Each cooler 15 can be bridged via a bypass 17 when the inlet side detected by the respective radiator thermostat 13 and 14, a temperature bathMIflüs ⁇ stechnik is smaller than the set at the respective radiator thermostat 13, 14 operating temperature.
  • the temperature detection of the respective radiator thermostats 13 or 14 is shown in FIG. 1 by the dashed line.
  • the respective fan 16 is bridged both in the high-temperature circuit 8 and in the low-temperature circuit 9.
  • the flow branch point 5 is formed by a thermostatic valve 18, which is connected via a communication connection 19 to a temperature sensor (not shown in FIG.
  • the communication link 19 is either a media line, which transmits the expansion of the temperature sensitive substance by the temperature sensor of the thermostatic valve, or an electrical or optical data transmission line via which the output side, provided by the temperature sensor measurement signals to the thermostat valve 18 via ⁇ ,
  • the mode of operation of the preheating system shown in FIG. 1 is as follows: To start the diesel engine 7, it must be heated .
  • the preheating unit 2 has the elekt ⁇ driven or fuel-driven operated pre-heating unit 2, which heats the heat exchange fluid.
  • the just ⁇ if driven by the battery of the preheating, not shown circulating pump circulates the heated choiraus ⁇ exchange fluid on the flow 3 and the thermostatic valve 18, wherein the flow 3 is initially connected only via the flow branch 3 T with the low-temperature circuit 9.
  • the he heated heat exchange liquid thus enters from the flow 3 in the low-temperature circuit 9 and flows through the return branch 4 T then in the return 4 of Vormaschinerm ⁇ system 1.
  • the preheating is thus by the flow 3, the low-temperature circuit 9 and the return. 4 educated.
  • the thermostatic valve 18 is set to a switching temperature. Exceeds the temperature of the heat exchange fluid in the low-temperature circuit 9 Umschalttempe ⁇ temperature, the thermostat valve 18 switches the flow 3, so that it is connected via the flow branch 3 H only with the high ⁇ temperature circuit 8.
  • the operating temperature of the Thermos ⁇ tatventils 18 is located just below the switching temperature of the NIE dertemperaturkühlerthermostats 14, so that the cooler 15 is bypassed during preheating and no undesired balver- loss arises.
  • the preheating circuit is then formed by the flow 3, the high-temperature circuit 8 and the return 4. If the preheating circuit 8 also reaches operating temperature, the diesel engine 7 can be started. An expedient display in the driver's cab clarifies the heating state of the diesel engine 7.
  • FIG 2 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention preheating 1, which largely corresponds to the preheating system 1 shown in Figure 2, except that in the pre-run 3 of the aforementioned system 1, both in the flow path 3 H as well as in the flow path 3, T check valves 20 are arranged on ⁇ prevent the heat exchange fluid in the diesel mode opposite to the direction shown in Figure 1 on the preheating plant 1 is circulated.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention preheating 1, wherein the thermostat valve 18 once through a high-temperature bypass 21 and a NIE is bridged dertemperaturbypass 22nd
  • the high temperature Pass 21 and the low-temperature bypass 22 each have an electrically controllable shut-off valve 23.
  • a whe ⁇ res controllable shut-off valve 23 is arranged on the input side of the thermostatic valve 18.
  • the shut-off valves 23 it is possible to selectively connect either the high ⁇ temperature circuit 8 and low-temperature circuit 9 and both temperature circuits simultaneously with the pre ⁇ heat plant 1, wherein the input side of Ther ⁇ mostatventils 18 arranged shut-off valve 23 in its locked position is transferred.
  • Such from the thermostat 18 ent ⁇ coupled connection of the cooling circuits 8, 9 with the preheating ⁇ system 1 is desirable, for example, in Zuloom vulgar tribe, in which the preheater 1 with running diesel engine 7 continues to provide heat for rapid heating of the diesel engine.

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Abstract

Um eine Vorwärmanlage (1) zum Erwärmen eines Dieselmotors, der einen Hochtemperaturkreislauf (8) und einen Niedertemperaturkreislauf (9) aufweist, mit einer Umwälzpumpe und einer Vorwärmeinheit (2) zum Umwälzen und Erwärmen einer Wärmeaustauschflüssigkeit, wobei ein Zulauf (3), in dem eine Zulauf-Verzweigung (5) zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs (8) und Niedertemperaturkreislaufs (9) angeordnet ist, und ein Rücklauf (4) vorgesehen sind, in dem eine Rücklaufverzweigung (6) zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs (8) und des Niedertemperaturkreislaufs (9) angeordnet ist, bereitzustellen, mit der Vorwärmeverluste soweit wie möglich vermieden werden können und sich der Vorwärmvorgang beschleunigt, wird vorgeschlagen, dass die VorlaufVerzweigung (5) und/oder RücklaufVerzweigung (6) durch jeweils ein Thermostatventil (18) ausgebildet ist/sind, wobei jedes Thermostatventil (18) einen Umlauf der Wärmeaustauschflüssigkeit entweder in dem Hochtemperaturkreislauf (8) oder dem Niedertemperaturkreislauf (9) in Abhängigkeit einer Umschalttemperatur ermöglicht.

Description

Beschreibung
Vorwärmanlage zum Vorwärmen großer Dieselmotoren Die Erfindung betrifft eine Vorwärmanlage zum Erwärmen eines Dieselmotors, der einen Hochtemperaturkreislauf und einen Niedertemperaturkreislauf aufweist, mit einer Umwälzpumpe und einer Vorwärmeinheit zum Umwälzen und Erwärmen einer Wärmeaustauschflüssigkeit, wobei ein Zulauf, in dem eine Zulauf- Verzweigung zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs und des Niedertemperaturkreislaufs angeordnet ist, und ein Rück¬ lauf vorgesehen sind, in dem eine RücklaufVerzweigung zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs und des Niedertempera¬ turkreislaufs angeordnet ist.
Ein solcher Vorwärmkreislauf ist aus der Praxis bekannt. Die¬ selmotoren und insbesondere Großdieselmotoren, die in Lokomotiven oder Triebwagen eines Schienenfahrzeugs eingesetzt wer¬ den, können im kalten Zustand nicht gestartet werden. Aus diesem Grunde ist bei Fahrzeugen mit einem solchen Dieselmotor eine Vorwärmanlage vorgesehen, die elektrisch oder mittels Kraftstoff angetrieben wird. Um die benötigte Wärme in den kalten Dieselmotor einzubringen, wird die Kühlflüssigkeit des Dieselmotors beheizt, wobei die Kühlflüssigkeit über ei- nen Vorwärmkreis umgewälzt wird. Die Kühlflüssigkeit, die im späteren Dieselbetrieb für die Kühlung des Dieselmotors sorgt, dient im kalten System somit als wärmendes Medium.
Großdieselmotoren besitzen üblicherweise zwei parallele Kühl- kreisläufe, nämlich einen Hochtemperaturkreislauf und einen Niedertemperaturkreislauf. Der Hochtemperaturkreislauf dient hauptsächlich zum Kühlen der Zylinderköpfe und der Zylinderlaufbuchsen. Darüber hinaus können Motorölkühler, Abgasrückführungssysteme und weitere Komponenten über den Hochtempera- turkreislauf gekühlt werden. Der Niedertemperaturkreislauf dient hingegen zum Kühlen der Verbrennungsluft, die zuvor durch Komprimierung in einem Turbolader erhitzt wurde. Die Kühlung der Verbrennungsluft bewirkt beim Verbrennungsprozess des Dieselmotors eine höhere Leistungsausbeute. In dem Nie¬ dertemperaturkreislauf können darüber hinaus auch weitere Baugruppen eingebunden sein. Der Grund für die Ausbildung zweier unabhängiger Kühlkreisläufe in einem Dieselmotor ist in den unterschiedlichen Arbeitstemperaturen zu sehen, die für ihren jeweiligen Einsatz erforderlich sind.
Zum Abführen der Wärme sind sowohl der Hochtemperaturkreis¬ lauf als auch der Niedertemperaturkreislauf jeweils mit einem eigenen Kühler ausgerüstet, der die Abgabe von Wärme während des Betriebs des Dieselmotors ermöglicht. Um beim Vorwärmen durch die Kühler keine Wärmeverluste zu erzeugen, verfügen beide Kühlkreisläufe über Kühlerthermostate, die mit einem Bypass des jeweiligen Kühlers und mit dem Kühler selbst ver¬ bunden sind. Im kalten Zustand öffnet jedes Kühlerthermostat zum Bypass hin, so dass beim Vorwärmen das Kühlwasser nicht über den jeweiligen Kühler umgewälzt wird. Erreicht jedoch das Kühlwasser eine zuvor am Kühlerthermostat eingestellte Betriebstemperatur, öffnet das Kühlerthermostat zum Kühler hin und verschließt den Bypass, so dass der Umlauf anschlie¬ ßend nur noch über den jeweiligen Kühler erfolgt. Da die Betriebstemperaturen des Hochtemperaturkreislaufs und des Nie¬ dertemperaturkreislaufs unterschiedlich sind, öffnen auch die jeweiligen Kühlerthermostate bei unterschiedlichen Temperatu¬ ren den Umlauf zum Kühler hin. Zum Vorwärmen des Dieselmotors werden sowohl der Hochtemperaturkreislauf als auch der Nie¬ dertemperaturkreislauf mit einem Zulauf beziehungsweise einem Rücklauf einer Vorwärmanlage verbunden, so dass ein Vorwärm¬ kreis ausgebildet ist, bei dem eine Wärmeaustauschflüssigkeit über Hoch- und Niedertemperaturabschnitt des Dieselmotors um- gewälzt wird. Die vorgewärmte Wärmeaustauschflüssigkeit wird somit über beide Kühlkreisläufe geführt. Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, sind zunächst beide Kühlerthermostate lediglich zum Bypass hin geöffnet, so dass die vorgewärmte Wärmeaustauschflüssigkeit nicht über die Kühler geführt wird. Da die Betriebstemperaturen der Kühlkreisläufe unterschied¬ lich sind, öffnet eines der Kühlerthermostate, nämlich das Kühlerthermostat des Niedertemperaturkreislaufs, bevor die Betriebstemperatur des Hochtemperaturkreislaufs erreicht ist. Dadurch wird beim Vorwärmen die eingebrachte Wärme über den Kühler des Niedertemperaturkreislaufs wieder an die Außenum¬ gebung abgegeben. Der dabei entstehende Energieverlust ist unerwünscht. Darüber hinaus verlangsamt sich der Vorwärmvor¬ gang .
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, beim Vorwärmen einen größeren Volumenstrom an Wärmeaustauschflüssigkeit in den Hochtemperaturkreislauf einzubringen. Dieser wird nicht nur bei einer höheren Betriebstemperatur betrieben, sondern weist auch ein größeres Flüssigkeitsvolumen auf als der parallel geschaltete Niedertemperaturkreislauf. Ein unterschiedlich großer Volumenstrom an erwärmter Vorwärmflüssigkeit wird durch eine Drosselblende erzeugt, die im Niedertemperatur¬ kreislauf angeordnet ist. Die Drosselblende stellt für die beim Vorwärmen umgewälzte Wärmeaustauschflüssigkeit einen Strömungswiderstand dar, so dass mehr Wärmeaustauschflüssig¬ keit in den Hochtemperaturkreislauf eingebracht wird. Die Einstellung der Drosselblende ist jedoch aufwändig, weil un¬ terschiedliche Umgebungstemperaturen zu unterschiedlichen Vorwärmzeiten und unterschiedlichen Energieeinträgen in die jeweiligen Kühlkreise führen. Darüber hinaus wird selbst bei Aufnahme einer Drosselblende in den Niedertemperaturkreis der Nachteil hingenommen, dass das Kühlerthermostat des Nieder¬ temperaturkreises vor Beendigung der Vorwärmphase öffnet. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorwärmanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der Vorwärmeverluste soweit wie möglich vermieden werden können und sich der Vorwärmvorgang beschleunigt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Vorlauf¬ verzweigung und/oder RücklaufVerzweigung durch jeweils ein Thermostatventil ausgebildet ist/sind, wobei jedes Thermos¬ tatventil einen Umlauf der Wärmeaustauschflüssigkeit entweder in dem Hochtemperaturkreislauf oder dem Niedertemperaturkreislauf in Abhängigkeit einer Umschalttemperatur ermög¬ licht .
Erfindungsgemäß ist im Vorlauf eines Vorwärmkreises, der nach der Verbindung des Vorlaufs und des Rücklaufs der Vorwärman¬ lage mit dem Hochtemperaturkreislauf und dem Niedertempera¬ turkreislauf des Dieselmotors entsteht, ein Thermostatventil angeordnet, das einen schaltbaren Verzweigungspunkt dar¬ stellt. Mit Hilfe des Thermostatventils kann festgelegt wer¬ den, ob die Wärmeaustauschflüssigkeit zum Aufheizen des Die¬ selmotors entweder über den Hochtemperaturkreislauf oder aber über den Niedertemperaturkreislauf umgewälzt wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Umwälzvorgang gezielt über einen der beiden Kreisläufe zu lenken oder dann abzubrechen, wenn beispielsweise die notwendige Betriebstemperatur er¬ reicht ist. Auf diese Art und Weise können Verluste vermieden und die Vorwärmphase somit verkürzt werden.
Zweckmäßigerweise ist jedes Thermostatventil mit einem Tempe¬ ratursensor verbunden ist, der ein Steuersignal zum Öffnen oder Schließen des Thermostatventils bereitstellt. Gemäß die¬ ser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung sind Thermostatventil und Temperatursensor als zwei separate Bauteile ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Thermostatventil durch den Temperatursensor fernsteuerbar, wobei der Temperatursensor an beliebigen Stellen im Dieselmotor, beispielsweise im Niedertemperaturkühlkreislauf, angeordnet sein kann. Die Verbindung zwischen dem Thermostatventil und dem Tempera- tursensor ist beispielsweise eine mechanische Verbindung, wo¬ bei die Ausdehnung einer temperaturempfindlichen Substanz oder eines temperaturempfindlichen Materials im Temperatursensor über eine abgeschlossene Medienleitung hydraulisch oder pneumatisch an das Thermostatventil übertragen wird. Ab- weichend davon ist die Verbindung eine elektrische Signalver¬ bindung, beispielsweise eine kabelgeführte Kommunikationslei¬ tung. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine kabellose Kommunikationsverbindung, beispielsweise über Funk, Bluetooth oder dergleichen, zwischen Temperatursensor und Thermostat- ventil möglich. Auf diese Art und Weise ist ein ganz geziel¬ tes Verknüpfen des Umschaltvorgangs des Thermostatventils mit der Temperatur eines zweckmäßigen Bauteiles oder Kühlkreises des Dieselmotors ermöglicht. Erfindungsgemäß kann das Umschalten des Thermostatventils schnell erfolgen, so dass entweder ein Umlauf nur über den Hochtemperaturkreis oder nur über den Niedertemperaturkreis erfolgt. Abweichend hiervon erfolgt das Umschalten allmäh¬ lich, also so langsam, dass über eine sich im Hinblick auf einen erfassbaren Wärmeaustausch relevante Zeitdauer hinweg der Umlauf sowohl über den Niedertemperatur- als auch über den Hochtemperaturkreislauf erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Temperatursensor im Niedertemperaturkreislauf anordenbar und zum Erfassen der Temperatur einer Wärmeaustauschflüssigkeit in dem Niedertemperaturkreislauf eingerichtet. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist das Thermostatventil so eingestellt, dass zunächst der Niedertemperaturkreislauf durch die erfindungsgemäße Vorwärmanlage erwärmt wird, wobei die Verbindung des Vorlaufs mit dem Hochtemperaturkreislauf unterbrochen ist. Erreicht die Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit im Niedertemperaturkreislauf die eingestellte Um¬ schalttemperatur, schaltet das Thermostatventil um, so dass die Umwälzpumpe der Vorwärmanlage die erwärmte Wärmeaus¬ tauschflüssigkeit zumindest auch über den Hochtemperatur¬ kreislauf umwälzt. Das Thermostatventil arbeitet bevorzugt mechanischen, nämlich durch Wärmeausdehnungen von Thermostatpatronen, die auch entfernt vom Ventil angeordnet sein kön¬ nen. Es handelt sich in diesen Fällen nicht um eine digitale Umschaltung, sondern um ein allmähliches Öffnen des Thermostatventils. Somit können Hochtemperatur- und Niedertempera¬ turkreislauf über die UmschaltZeitdauer hinweg gleichzeitig erwärmt werden. Selbstverständlich liegt auch der Einsatz digitaler Thermostatventile, die entweder den einen Kreislauf oder den anderen Kreislauf mit der Vorwärmanlage verbinden im Rahmen der Erfindung. Unterschreitet die in dem Niedertempe¬ raturkreislauf dann verbleibende Wärmeaustauschflüssigkeit anschließend die Umschalttemperatur, kommt es zu einem erneu¬ ten Umschalten des Thermostatventils und somit zu einem er¬ neuten verstärkten Umwälzen über den Niedertemperaturkreislauf. Dieser wird anschließend wieder so weit erwärmt, bis die Betriebstemperatur erreicht ist. Anschließend erfolgt ein erneutes Umschalten und Umwälzen über den Hochtemperaturkreislauf. Dieser Vorgang kann sich so lange wiederholen, bis die Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit in dem Hochtem¬ peraturkreislauf der zuvor eingestellten Betriebstemperatur entspricht. Anschließend kann der Dieselmotor gestartet und die Vorwärmanlage abgeschaltet werden. Zweckmäßigerweise wird die Wärmeaustauschflüssigkeit dann von der Motorkühlung ent¬ gegen der Umwälzrichtung der Vorwärmanlage durch den Dieselmotor geführt. Zweckmäßigerweise liegt die Umschalttemperatur unterhalb ei¬ ner Öffnungstemperatur eines Kühlerthermostats des Niedertem peraturkreislaufs oder des Hochtemperaturkreislaufs. Wird beispielsweise durch das Thermostatventil zunächst die Ver¬ bindung zwischen Vorlauf- und Niedertemperaturkreislauf ge¬ öffnet, erfolgt ein Erwärmen des Dieselmotors über den Nie¬ dertemperaturkreislauf. Kurz bevor die Temperatur des Wärme¬ austauschmittels im Niedertemperaturkreislauf die Umschalt¬ temperatur des Kühlerthermostats des Niedertemperaturkreis¬ laufs erreicht und dieses dann die Verbindung zum Kühler mit einem Wärmeverlust um Gefolge freigegeben würde, unterbricht das Thermostatventil das Umwälzen über den Niedertemperaturkreislauf und öffnet die Verbindung zwischen Vorlauf- und Hochtemperaturkreislauf, so dass dieser so lange erwärmt wird, bis die Betriebstemperatur erreicht ist.
Zweckmäßigerweise sind der VorlaufVerzweigung Rückschlagventile nachgeordnet. Die Rückschlagventile verhindern, dass im Anschluss an das Vorwärmen bei laufendem Dieselmotor die Kühlflüssigkeit über die Komponenten der Vorwärmanlage umge¬ wälzt wird.
Zweckmäßigerweise ist jedem Thermostatventil ein mit dem Hochtemperaturkreislauf verbindbarer Hochtemperaturbypass un ein mit dem Niedertemperaturkreislauf verbindbarer Niedertem peraturbypass parallel geschaltet, wobei in dem Hochtempera¬ turbypass und in dem Niedertemperaturbypass Absperrventile angeordnet sind. Mit Hilfe des Bypasses ist es möglich, bei laufendem Dieselmotor entweder den Hochtemperaturkreislauf oder den Niedertemperaturkreislauf oder beide gleichzeitig zusätzlich zu beheizen. Hierbei ist es zweckmäßig, dass die Absperrventile ansteuerbare Absperrventile sind. Ansteuerbar Absperrventile können beispielsweise vom Führerstand des Schienenfahrzeugs fern betätigt werden. Abweichend hiervon sind die Absperrventile von Hand betätigbare Absperrventile.
Weitere Ausführungsbeispiel und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bautei¬ le verweisen und Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorwärmanlage in einer schematischen Darstel¬ lung,
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Vorwärmanlage und
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorwärmanlage zeigen. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs¬ gemäßen Vorwärmanlage 1, die über eine Vorwärmeinheit 2 zum Erwärmen einer Wärmeaustauschflüssigkeit sowie über eine fi¬ gürlich nicht dargestellte Umwälzpumpe verfügt, welche die erwärmte Wärmeaustauschflüssigkeit über einen Vorlauf 3 sowie einen Rücklauf 4 umwälzt. Die Vorwärmanlage 1 verfügt ferner über eine nicht gezeigte Energieversorgung, hier eine Batte¬ rie, zur Energieversorgung der Vorwärmeeinheit 2 und der Umwälzpumpe. Der Vorlauf 3 sowie der Rücklauf 4 weisen jeweils einen Verzweigungspunkt 5 beziehungsweise 6 auf, mit welcher der Vorlauf 3 in die Vorlaufzweige 3H sowie 3T aufgespaltet wird. Am Verzweigungspunkt 6 werden Rücklaufzweige 4H und 4T vereinigt . Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung die schwarz gezeichneten, mit Pfeilen versehenen Striche schematisch rohrförmigen Leitungen darstellen, die das Führen der Wärmeaustauschflüssigkeit unter gleichzeitigem Wärmeaustausch ermöglichen. Die Vorwärmanlage 1 ist mit dem Kühlsystem eines Dieselmotors 7 verbunden. Das besagte Kühlsystem bildet einen Hochtemperaturbereich oder mit anderen Worten Hochtemperaturkreislauf 8 sowie einen Nie¬ dertemperaturbereich beziehungsweise Niedertemperaturkreis- lauf 9 aus. Der Vorlauf 3 der Vorwärmanlage 1 ist über den Vorwärmzweig 3H mit dem Hochtemperaturkreislauf 8 und über den Vorwärmzweig 3T mit dem Niedertemperaturkreislauf 9 ein- gangsseitig verbunden, wobei der Hochtemperaturkreislauf 8 ausgangsseitig mit dem Rücklaufzweig 4H und der Niedertempe- raturkreislauf 9 ausgangsseitig mit dem Rücklaufzweig 4T ver¬ bunden ist. Wärmeaustauschstellen 11 und 12 des Dieselmotors des Hochtemperaturkreislaufs 8 beziehungsweise des Niedertem¬ peraturkreislaufs 9 sind ebenfalls schematisch dargestellt. Der Hochtemperaturkreislauf 8 verfügt über ein Hochtempera¬ turkühlerthermostat 13. Der Niedertemperaturkreislauf 9 weist hingegen ein Niedertemperaturkühlthermostat 14 auf. Die Küh¬ lerthermostate 14, 13 sind jeweils mit einem Kühler 15 ver¬ bunden ist, der von einem Lüfter 16 versehen ist. Dabei kann jeder Kühler 15 über einen Bypass 17 überbrückt werden, wenn die vom jeweiligen Kühlerthermostat 13 beziehungsweise 14 eingangsseitig erfasste Temperatur einer Wärmeaustauschflüs¬ sigkeit kleiner ist als die am jeweiligen Kühlerthermostat 13, 14 eingestellte Betriebstemperatur. Die Temperaturerfas- sung der jeweiligen Kühlerthermostate 13 beziehungsweise 14 ist in Figur 1 durch die gestrichelte Linie dargestellt. Im kalten Zustand wird der jeweilige Lüfter 16 sowohl im Hochtemperaturkreislauf 8 als auch im Niedertemperaturkreislauf 9 überbrückt . Erfindungsgemäß ist der Vorlauf erzweigungspunkt 5 durch ein Thermostatventil 18 ausgebildet, das mit einem im Dieselmotor 7 an der Wärmeaustauschstelle 12 angeordneten figürlich nicht dargestellten Temperatursensor über eine Kommunikationsver- bindung 19 verbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsverbindung 19 entweder eine Medienleitung, die die Ausdehnung der temperaturempfindlichen Substanz vom Temperatursensor an das Thermostatventil überträgt, oder eine elektrische oder optische Datenübertragungs- leitung, über die die ausgangsseitig vom Temperatursensor bereitgestellten Messsignale an das Thermostatventil 18 über¬ führt werden.
Die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Vorwärmanlage ist wie folgt: Zum Starten des Dieselmotors 7 muss dieser er¬ wärmt werden. Die Vorwärmeinheit 2 weist hierzu die elekt¬ risch oder kraftstoffbetriebene betriebene Vorwärmeinheit 2 auf, welche die Wärmeaustauschflüssigkeit erwärmt. Die eben¬ falls durch die Batterie der Vorwärmanlage angetriebene, nicht dargestellte Umwälzpumpe wälzt die erwärmte Wärmeaus¬ tauschflüssigkeit über den Vorlauf 3 und das Thermostatventil 18 um, wobei der Vorlauf 3 zunächst nur über den Vorlaufzweig 3T mit dem Niedertemperaturkreislauf 9 verbunden ist. Die er¬ wärmte Wärmeaustauschflüssigkeit tritt somit von dem Vorlauf 3 in den Niedertemperaturkreislauf 9 ein und fließt über den Rücklaufzweig 4T anschließend in den Rücklauf 4 der Vorwärm¬ anlage 1. Der Vorwärmkreis ist somit durch den Vorlauf 3, den Niedertemperaturkreislauf 9 sowie den Rücklauf 4 ausgebildet. Das Thermostatventil 18 ist auf eine Umschalttemperatur ein- gestellt. Überschreitet die Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit im Niedertemperaturkreislauf 9 die Umschalttempe¬ ratur, schaltet das Thermostatventil 18 den Vorlauf 3 um, so dass dieser über den Vorlaufzweig 3H lediglich mit dem Hoch¬ temperaturkreislauf 8 verbunden ist. Zweckmäßigerweise liegt die Betriebstemperatur des Thermos¬ tatventils 18 knapp unterhalb der Umschalttemperatur des Nie- dertemperaturkühlerthermostats 14, so dass der Kühler 15 beim Vorwärmen überbrückt bleibt und kein unerwünschter Wärmever- lust entsteht. Der Vorwärmkreis ist dann durch den Vorlauf 3, den Hochtemperaturkreislauf 8 sowie den Rücklauf 4 gebildet. Erreicht der Vorwärmkreislauf 8 ebenfalls Betriebstemperatur, kann der Dieselmotor 7 gestartet werden. Eine zweckmäßige Anzeige im Führerstand verdeutlicht der Erwärmungszustand des Dieselmotors 7.
Während der Vorwärmphase sind die Umwälzpumpen des Niedertem¬ peraturkreislaufs 9 sowie des Hochtemperaturkreislaufs 8 aus¬ geschaltet. Nach dem Starten des Dieselmotors 7 wird die Vor- wärmanlage abgeschaltet. Anschließend übernehmen die Umwälz¬ pumpen der Dieselmotorkühlung, die in Figur 1 nicht dargestellt sind, das Umwälzen der Wärmeaustauschflüssigkeit ent¬ gegen gesetzt zu der in der Figur durch die Pfeile einge¬ zeichneten Richtung. Die Vorwärmanlage 1 kann dann überbrückt werden.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorwärmanlage 1, die weitestgehend der in Figur 2 gezeigten Vorwärmanlage 1 entspricht, wobei jedoch im Vor- lauf 3 der vorgenannten Anlage 1 und zwar sowohl im Vorlaufzweig 3H als auch im Vorlaufzweig 3T Rückschlagventile 20 an¬ geordnet sind, die verhindern, dass Wärmeaustauschflüssigkeit im Dieselbetrieb entgegen gesetzt zu der in Figur 1 gezeigten Richtung über die Vorwärmanlage 1 umgewälzt wird.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorwärmanlage 1, wobei das Thermostatventil 18 einmal durch einen Hochtemperaturbypass 21 sowie einen Nie- dertemperaturbypass 22 überbrückt ist. Der Hochtemperaturby- pass 21 sowie der Niedertemperaturbypass 22 weisen jeweils ein elektrisch ansteuerbares Absperrventil 23 auf. Darüber hinaus ist eingangsseitig des Thermostatventils 18 ein weite¬ res ansteuerbares Absperrventil 23 angeordnet. Mit Hilfe der Absperrventile 23 ist es möglich, gezielt entweder den Hoch¬ temperaturkreislauf 8 als auch Niedertemperaturkreislauf 9 als auch beide Temperaturkreisläufe gleichzeitig mit der Vor¬ wärmanlage 1 zu verbinden, wobei das eingangsseitig des Ther¬ mostatventils 18 angeordnete Absperrventil 23 in seine Sperr- Stellung überführt wird. Eine solche vom Thermostat 18 ent¬ koppelte Verbindung der Kühlkreisläufe 8, 9 mit der Vorwärm¬ anlage 1 ist beispielsweise im Zuheizbetrieb erwünscht, bei dem die Vorwärmanlage 1 bei laufendem Dieselmotor 7 weiterhin Wärme zum schnellen Erwärmen des Dieselmotors bereitstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorwärmanlage (1) zum Erwärmen eines Dieselmotors, der ei¬ nen Hochtemperaturkreislauf (8) und einen Niedertemperatur- kreislauf (9) aufweist, mit einer Umwälzpumpe und einer Vor¬ wärmeinheit (2) zum Umwälzen und Erwärmen einer Wärmeaustauschflüssigkeit, wobei ein Zulauf (3) , in dem eine Zulauf¬ verzweigung (5) zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs (8) und Niedertemperaturkreislaufs (9) angeordnet ist, und ein Rücklauf (4) vorgesehen sind, in dem eine Rücklaufverzweigung (6) zum Anschluss des Hochtemperaturkreislaufs (8) und des Niedertemperaturkreislaufs (9) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die VorlaufVerzweigung (5) und/oder RücklaufVerzweigung (6) durch jeweils ein Thermostatventil (18) ausgebildet ist/sind, wobei jedes Thermostatventil (18) einen Umlauf der Wärmeaus¬ tauschflüssigkeit entweder in dem Hochtemperaturkreislauf (8) oder dem Niedertemperaturkreislauf (9) in Abhängigkeit einer Umschalttemperatur ermöglicht.
2. Vorwärmanlage (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jedes Thermostatventil (18) mit einem Temperatursensor ver¬ bunden ist, der ein Steuersignal zum Öffnen oder Schließen des Thermostatventils bereitstellt.
3. Vorwärmanlage (1) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Temperatursensor an dem Niedertemperaturkreislauf (9) anordenbar und zum Erfassen der Temperatur einer Wärmeaustauschflüssigkeit in dem Niedertemperaturkreislauf (9) einge¬ richtet ist.
4. Vorwärmanlage (1) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Temperaturfühler an einem Bauteil (12) des Dieselmotors anordenbar ist.
5. Vorwärmanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Umschalttemperatur unterhalb einer Öffnungstemperatur eines Kühlerthermostats (13,14) des Niedertemperaturkreislaufs (9) oder Hochtemperaturkreislaufs (8) liegt.
6. Vorwärmanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der VorlaufVerzweigung (5) Rückschlagventile (20) nachgeord- net sind.
7. Vorwärmanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jedem Thermostatventil (18) ein mit dem Hochtemperaturkreis- lauf (8) verbindbarer Hochtemperaturbypass (21) und ein mit dem Niedertemperaturkreislauf (9) verbindbarer Niedertempera- turbypass (22) parallel geschaltet ist, wobei in dem Hochtem¬ peraturbypass (21) und dem Niedertemperaturbypass (22) Ab¬ sperrventile (23) angeordnet sind.
8. Vorwärmanlage (1) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Absperrventile ansteuerbare Absperrventile (23) sind.
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