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Dokumentenidentifikation DE4311036C2 21.10.1999
Titel Vorrichtung zum Abkühlen von Verbrennungsluft für Dieselmotoren
Anmelder MaK Motoren GmbH & Co. KG, 24159 Kiel, DE
Erfinder Wetzel, Stefan, Dipl.-Ing., 24161 Altenholz, DE
Vertreter Patentanwälte HANSMANN-KLICKOW-HANSMANN, 22767 Hamburg
DE-Anmeldedatum 03.04.1993
DE-Aktenzeichen 4311036
Offenlegungstag 06.10.1994
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1999
IPC-Hauptklasse F02M 31/20
IPC-Nebenklasse F02B 29/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abkühlen von Verbrennungsluft für Dieselmotoren, insbesondere aufgeladene Dieselmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 32 00 683 A1).

Bei aufgeladenen Dieselmotoren ist es erforderlich, die Leistung zu reduzieren, wenn sie mit hohen Verbrennungsluft-Temperaturen betrieben werden müssen. Diese Leistungsreduzierung verteuert Diesel-Kraftanlagen erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, betriebssichere und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, mit der die Abkühlung von Verbrennungsluft vor Eintritt in den Motor erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch eine konstruktiv einfache Vorrichtung die Verbrennungsluft vor Eintritt in den Dieselmotor abgekühlt wird.

Dieses erfolgt in der Weise, daß in der Luftzuführleitung vor dem Motor der Wärmetauscher angeordnet ist, der mit einem Kühlmedium aus einer entsprechenden Einrichtung besprüht wird, wodurch das Kühlmedium im Wärmetauscher verdampft und hiermit der Umgebung - also der Verbrennungsluft - Wärme entzogen wird, wobei die Verbrennungsluft abgekühlt wird. Die Abführung der mit Kühlmediumdampf gesättigten Luft wird mit einem Ventilator durchgeführt.

Das versprühte Kühlmedium wird in einem Behälter aufgefangen und über eine Umwälzpumpe wieder der Sprüheinrichtung zugeführt.

Vorteilhafterweise wird die gesamte Vorrichtung, bestehend aus Wärmetauscher, Sprüheinrichtung, Ventilator, Auffangbehälter und Umwälzpumpe in einer kompakten Baueinheit integriert.

Diese Baueinheit kann sowohl vor oder hinter dem Abgasturbolader eingeordnet sein, wobei es vorteilhaft ist, eine Anordnung, in Strömungsrichtung betrachtet, vor dem Turbolader vorzusehen, damit Luft gekühlt dem Verdichter zugeführt wird. Auch kann vor und/oder nach der Abkühlvorrichtung ein Verbrennungsluftgebläse eingesetzt werden, um die verbrennungsluftseitige Druckdifferenz in der Vorrichtung zu verringern und außerdem die Wirkung eines beispielsweise nachgeschalteten Abgasturboladers zu verbessern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Die gezeigte Vorrichtung zum Abkühlen umfaßt im wesentlichen in einer Leitung 1 zur Führung von Verbrennungsluft 9 zum Motor einen Wärmetauscher 2, eine Wasser- Sprüheinrichtung 3, einen Ventilator 4, einen Wasser- Auffangbehälter 5 sowie eine Umwälzpumpe 6.

Der Wärmetauscher 2 ist zwischen einem Luftfilter 7 und dem nicht näher dargestellten Motor angeordnet. Die Verbrennungsluft 9 strömt in Pfeilrichtung 8 durch die Leitung 1 und durchströmt den Wärmetauscher 2 zur Abkühlung, indem der Wärmetauscher 2 mit Wasser über .die Einrichtung 3 besprüht wird. Hierzu weist diese eine Leitung 10 mit einer Vielzahl von Düsen 11 auf, die dem Wärmetauscher 2 zugewandt sind. Zum Auffangen des Sprühwassers ist unterhalb des Wärmetauschers 2 der Auffangbehälter 5 vorgesehen und dieser ist über eine Leitung 12 mit der eigentlichen Leitung 10 der Sprüheinrichtung 3 verbunden. Zum Umpumpen des aufgefangenen Wassers im Behälter 5 dient die Umwälzpumpe 6.

Zur Abführung der durch die Verdampfung entstehenden, mit Wasserdampf gesättigten Luft, dient der Ventilator 4, welcher entsprechend zum Wärmetauscher 2 oberhalb der Sprüheinrichtung 3 angeordnet ist. Der Ventilator 4 kann in saugender oder drückender Anwendung als Radial- oder Axialventilator ausgebildet sein.

Die Abkühlvorrichtung mit Wärmetauscher 2 ist in bezug auf den Luftstrom 8 vorzugsweise hinter einem Abgasturbolader angeordnet. Es ist aber auch eine Anordnung vor dem Abgasturbolader denkbar.

Ein Luftgebläse 13 ist vor oder hinter dem Wärmetauscher 2 vorgesehen, wie in der Zeichnung angedeutet ist.

Der Wärmetauscher 2 wird vorteilhafterweise als Glattrohr, Rippenrohr oder Plattenapparat ausgebildet und ist in der luftführenden Leitung 1 zum Motor eingesetzt, um die relativ hohe Temperatur von ca. 50°C stromauf bis auf ca. 35°C stromab herunterzukühlen. Dies erfolgt in einem einfachen Verfahren, indem der Wärmetauscher 2 mit Wasser über die Einrichtung 3 flächig besprüht wird. Das Wasser verdampft in dem Wärmetauscher 2 und entzieht damit seiner Umgebung, also der Verbrennungsluft Wärme, wodurch diese dann abgekühlt wird. Die mit Wasserdampf gesättigte Luft wird mit dem Ventilator 4 abgeführt und das überschüssige Wasser wird im Behälter 5 abgefangen. Über eine Umwälzpumpe 6 ist eine erneute Zuführung zur Sprüheinrichtung 3 möglich.

Die Vorrichtung zum Abkühlen, bestehend aus dem Wärmetauscher 2, der Sprüheinrichtung 3, dem Ventilator 4, dem Gebläse 13, dem Auffangbehälter 5 und der Umwälzpumpe 6 ist in einer Baueinheit B, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt, zusammengefaßt.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Abkühlen von Verbrennungsluft für Dieselmotoren, insbesondere aufgeladene Dieselmotoren, vor einem Eintritt in den Motor, wobei in einer Leitung (1) zur Luftzuführung zwischen einem Luftfilter (7) und dem Motor ein Wärmetauscher (2) angeordnet ist, der primärseitig von Verbrennungsluft (9) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sekundärseitig ein, über eine Sprüheinrichtung (3) zugeführtes Kühlmedium mit einem luftabführenden Ventilator (4) vorgesehen 4 ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (3) in einer Leitung (10) angeordnete Düsen (11) umfaßt, die dem Wärmetauscher (2) zugerichtet sind und eine verbindende weitere Leitung (12) mit einem Auffangbehälter (5) verbunden ist, wobei in dieser Leitung (12) zwischen der Sprüheinrichtung (3) und dem Behälter (5) eine Umwälzpumpe (6) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) sowie die Sprüheinrichtung (3) mit Ventilator (4) und Auffangbehälter (5) mit Umwälzpumpe (6) eine kompakte Baueinheit (B) bilden.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlvorrichtung (2 bis 6) - in bezug auf den Luftstrom - hinter dem Abgasturbolader angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsluftgebläse (13) vor und/oder nach der Abkühlvorrichtung (2) angeordnet ist.






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