DE1526454A1

DE1526454A1 - Method for operating a supercharged internal combustion engine with charge air cooling

Info

Publication number: DE1526454A1
Application number: DE19661526454
Authority: DE
Inventors: Rudolf Bullinger
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1966-07-23
Filing date: 1966-07-23
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB1153655A; NL6707786A; AT283825B

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg, AktiengesellschaftMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg, public limited company

Augsburg
Stadtbachstraße 1augsburg
Stadtbachstrasse 1

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Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit LadeluftkühlungMethod for operating a supercharged internal combustion engine with charge air cooling

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung.The invention relates to a method for operating a charged one Internal combustion engine with charge air cooling.

Bisher wurden aufgeladene Brennkraftmaschinen unabhängig von Motorbelastung und Drehzahl möglichst mit konstanter Ladelufttemperatur betrieben. Die ständige Erhöhung der Motorleistungen zwingt jedoch dazu, die Ladelufttemperatur bei hoher Belastung aus bekannten Gründen möglichst niedrig zu halten. Bei Teillast und im Leerlauf wirkt sich diese Maßnahme jedoch insofern ungünstig aus, als sich ein unerwünschter Zündverzug einstellt, der insb. bei Gasmotoren und im Schwerölbetrieb zu Schwierigkeiten führt.So far, supercharged internal combustion engines have been independent of the engine load and speed operated with a constant charge air temperature as far as possible. However, the constant increase in engine output forces the charge air temperature to be as low as possible under high loads for known reasons to keep it low. At part load and idling, however, this measure has an unfavorable effect in that it is undesirable Ignition delay sets, especially in gas engines and in heavy oil operation leads to difficulties.

Zur Behebung dieser Mängel wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Ladelufttemperatur kontinuierlich im umgekehrten Verhältnis zur jeweiligen Motorleistung in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck mittels eines in den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers geschalteten Wärmetauschers zu verändern. Durch diese Maßnahme wird nicht nur der Verbrennungsablauf verbessert, sondern auch neben einem ruhigeren Betrieb der Wärmeverbrauch günstiger und der Verschleiß verringert.To remedy these shortcomings it is proposed according to the invention that Charge air temperature continuously in inverse proportion to the respective engine power depending on the charge air pressure by means of an in to change the coolant circuit of the intercooler switched heat exchanger. This measure does not only reduce the combustion process Improved, but also, in addition to quieter operation, the heat consumption is more favorable and the wear and tear is reduced.

Es sind zwar Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Luft vor dem Eintritt in die Zylinder einen Wärmetauscher, d.h, LadeluftkühlerAlthough there are internal combustion engines known in which the air before Entry into the cylinder is a heat exchanger, i.e., intercooler

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durchströmt, der mit Mitteln versehen ist, durch welche bei kleiner Belastung Heißwasser, bei höherer Belastung hingegen ein anderer Wärmeträger niederer Temperatur im Flüssigkeitskreislauf wirksam ist. Die Schaltung ist dort jedoch so getroffen, daß keine kontinuierliche Veränderung der Wärmeträgertemperatur möglich ist, sondern nur Kalt- oder Heißwasser, aber kein Mischwasser zur Verfügung steht.flows through, which is provided with means through which at low load Hot water, but at higher loads another heat transfer medium with a lower temperature is effective in the liquid circuit. the However, the circuit is made so that no continuous change in the heat transfer medium temperature is possible, but only cold or Hot water but no mixed water is available.

^ Bei einer anderen bekannten Ausführung wird bei einer Flüssigkeitskühlanlage für aufgeladene Brennkraftmaschinen durch einen Regler in Abhängigkeit von der Temperatur im Kühlmittelkreislauf die Zufuhr von heißem Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in den Kühlmittelkreislauf des Ladeluftkühlers ermöglicht. Diese Maßnahme dient jedoch lediglich dem Zweck, das Einfrieren des Kühlwassers im Ladeluftkühlsystem bei tiefen Außentemperaturen zu verhindern.^ In another known design, a liquid cooling system for supercharged internal combustion engines by a controller depending on the temperature in the coolant circuit, the supply of allows hot coolant from the coolant circuit of the internal combustion engine in the coolant circuit of the intercooler. This measure however, its only purpose is to prevent the cooling water in the charge air cooling system from freezing at low outside temperatures.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.

fc Zwischen dem Gebläse 1 und der Brennkraftmaschine 2 ist in bekannter Weise ein Ladeluftkühler 3 angeordnet, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, dessen Wärmeträger bei 4 zugeführt und bei 5 ab bzw. in den gezeichneten Mischbehälter geführt wird. Letzterer wird durch 6 zusätzlich mit Kaltwasser beschickt. Vom Mischbehälter aus gelangt über 7 das Kühlwasser zum Vierwegeventil 8. Dieses ist im Kreislauf des Wärmeträgers für den Ladeluftkühler angeordnet, das durch ein durch die Leitung 9 mit der Ladeluftleitung verbundenes Membranventil 10 betätigbar ist, und zwar in Abhängigkeit vom jeweiligen Ladeluftdruck, Das Membranventil ist mit vorspannbaren Federn versehen, um auf Sommer und Winterbetrieb entsprechend der veränderten Außentemperatur die Ventileinstellung abstimmen zu können.fc between the fan 1 and the internal combustion engine 2 is in a known manner a charge air cooler 3 is arranged, which is designed as a heat exchanger, the heat carrier of which is supplied at 4 and at 5 from or in the drawn Mixing container is performed. The latter is served by 6 in addition with cold water loaded. From the mixing tank, the cooling water passes through 7 to the four-way valve 8. This is in the circuit of the heat transfer medium for the Intercooler arranged by a through line 9 to the charge air line connected diaphragm valve 10 is actuatable, depending on the respective charge air pressure, the diaphragm valve can be preloaded Provide springs to adjust the valve setting to summer and winter operation according to the changed outside temperature to be able to.

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Bei hoher Maschinenbelastung strömt kühles Wasser aus der Leitung 7 über das Membranventil 8 zur Leitung 4 durch den Wärmetauscher 3 und kühlt dort die von 1 kommende Ladeluft herunter. Beim Anfahren hingegen und geringer Maschinenbelastung soll die Verbrennungsluft der Maschine erfindungsgemäß mit höherer Temperatur zugeführt werden. Zu diesem Zweck sind die beiden übrigen Anschlüsse des Vier wege ventile mit einem Warmwasserkreislauf 11 verbunden. Das Rohwasser in der Leitung 11 wird in einem vom Motorkühlwasser durchflossenen Wärmetauscher 12 erwärmt. Im normalen Betrieb (hohe Maschinenbelastung) fließt das Warmwasser bei 13 dem Vierwegeventil 6 zu und bei 14 wieder ab. Bei geringer Belastung der Maschine, d. h. !feinerem Ladedruck in der Leitung 9 ändert sich die Stellung des Membranventils 10 und gibt den Zulauf des Warmwassers in die Leitung frei, so daß der Ladeluftkühler mit Wasser höherer Temperatur beschickt wird. Die bei 14 ablaufende Menge ist demzufolge geringer, ebenso wie die zulaufende Kaltwassermenge 7.When the machine is heavily loaded, cool water flows out of line 7 via the membrane valve 8 to the line 4 through the heat exchanger 3 and cools down the charge air coming from 1 there. On the other hand, when starting up and with a low machine load, the combustion air of the machine should according to the invention are supplied at a higher temperature. To this Purpose, the other two connections of the four-way valves with a hot water circuit 11 are connected. The raw water in line 11 is heated in a heat exchanger 12 through which the engine cooling water flows. During normal operation (high machine load) the hot water flows to the four-way valve 6 at 13 and out again at 14. With a low load of the Machine, d. H. ! finer boost pressure in line 9 changes the position of the diaphragm valve 10 and releases the inflow of hot water into the line, so that the charge air cooler is charged with water at a higher temperature will. The amount draining off at 14 is consequently less, as is the incoming amount of cold water 7.

Das Motorkühlwasser strömt nach dem Verlassen des Wärmetauschers 12 durch einen dahinter geschalteten weiteren Wärmetauscher 15, dessen Wärmeträger 16 temperaturabhängig geregeltes Rohwasser ist. Durch die Unterteilung des Motorkühlwasserwärmetauschers kann ein eigener Wärmetauscher für die Erwärmung des Ladeluftkühlerwärmeträgers eingespart werden. Überdies ist durch die vorbeschriebene Ausbildung des Kalt- und Warmwasserkreislaufs eine exakte Trennung des Motorkühlwassers und des Ladeluftkühlwassers möglich.The engine cooling water flows after leaving the heat exchanger 12 by a further heat exchanger 15 connected downstream, the heat transfer medium 16 of which is raw water which is regulated as a function of temperature. Through the subdivision of the engine cooling water heat exchanger, a separate heat exchanger for heating the intercooler heat transfer medium can be saved. Besides is an exact separation of the engine cooling water and the charge air cooling water due to the design of the cold and hot water circuit described above possible.

In der Rücklaufleitung 5 ist ein einstellbarer Temperaturregler 17 eingebaut, der bei großer Motorbelastung die Ladelufttemperatur nach dem Kühler auf ein zulässiges Höchstmaß und Tiefstmaß begrenzt. Mit abnehmender Last hingegen gibt er in zunehmendem Maße die obere Begrenzung frei und schafft so die Möglichkeit zur Vorwärmung. Durch die gewählte Regleranordnung im Kühlwasserrücklauf werden infolge des besseren WärmeübergangsAn adjustable temperature controller 17 is installed in the return line 5, which limits the charge air temperature downstream of the radiator to a maximum and minimum permissible when the engine is under heavy load. With decreasing load on the other hand, it increasingly releases the upper limit and thus creates the possibility of preheating. Due to the selected controller arrangement in the cooling water return as a result of the better heat transfer

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gegenüber einer Anordnung in der Luft kürzere Ausregelzeiten ermöglicht. Der Temperaturfühler kann aber auch im Luftstrom nach dem Ladeluftkühler sitzen. Um das vom Regler 17 betätigte Ventil 18 ist eine Kurzschlußleitung 19 vorgesehen.enables shorter settling times compared to an arrangement in the air. The temperature sensor can, however, also be located in the air flow after the intercooler. Around the valve 18 actuated by the controller 17 is a short-circuit line 19 provided.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann, wie erwähnt, anstelle der beiden Wärmetauscher im Motorkühlkreislauf ein gesonderter Wärmetauscher vorgesehen sein, welcher durch den Anschluß 13 vom Netzwasser 4, 5 durchflossen wird, das vor dem Kühler 3 in die Leitung 4 wieder eingeführt wird.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described. As mentioned, this can be used instead of the two heat exchangers in the engine cooling circuit a separate heat exchanger can be provided, through which the network water 4, 5 flows through the connection 13, which is in front of the cooler 3 in the line 4 is reinserted.

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Claims

P.B. 2417 claims:

1. Method for operating a supercharged internal combustion engine with charge air cooling, characterized in that the charge air temperature is continuously in inverse proportion to the load on the machine as a function is changed by the boost pressure.

2. Internal combustion engine for performing the method according to claim 1, characterized in that a coolant circuit for the charge air cooler The four-way valve acted upon by the charge air pressure is arranged, the connections of which for the inlet of cold water, the inlet and outlet of hot water and for the outlet of cold water or mixed water.

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that for the The hot water is generated by the engine cooling water flowing through it Heat exchanger is provided.

4. Internal combustion engine according to claim 2 and 3, characterized in that behind the heat exchanger for hot water generation in the engine cooling water circuit Another heat exchanger is provided with the coolant regulated by the cooling water temperature.

5. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that in the Cooling water return line from the intercooler to a temperature controller Regulation of the charge air is provided at higher engine loads.

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