DE3821138A1 - Heating system for vehicles - Google Patents
Heating system for vehiclesInfo
- Publication number
- DE3821138A1 DE3821138A1 DE3821138A DE3821138A DE3821138A1 DE 3821138 A1 DE3821138 A1 DE 3821138A1 DE 3821138 A DE3821138 A DE 3821138A DE 3821138 A DE3821138 A DE 3821138A DE 3821138 A1 DE3821138 A1 DE 3821138A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- heat transfer
- cooling water
- transfer medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
- B60H1/18—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the air being heated from the plant exhaust gases
- B60H1/20—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the air being heated from the plant exhaust gases using an intermediate heat-transferring medium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/025—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from both the cooling liquid and the exhaust gases of the propulsion plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
- F01N3/043—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids without contact between liquid and exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizsystem für Fahrzeuge, bei dem Wärmeenergie aus dem Kühlmedium der Verbrennungs maschine für Heizzwecke entnommen wird und wobei Wärme energie aus den Abgasen in das Kühlmedium einkoppelbar ist.The invention relates to a heating system for vehicles, in the thermal energy from the cooling medium of the combustion machine is removed for heating purposes and being heat energy from the exhaust gases can be coupled into the cooling medium.
Für die Beheizung von Fahrzeugräumen wird vorzugsweise die Wärme aus dem Kühlwassersystem des Fahrzeugmotors genutzt. Bei Omnibussen reicht diese Wärme jedoch oft nicht aus, so daß bei diesen Fahrzeugen üblicherweise eine Zusatzheizung vorgesehen ist, die mit Brennstoff betrieben wird und mit der zusätzliche Wärmeenergie in den Kühlwasserkreislauf eingebracht werden kann. Diese Lösung bedarf jedoch eines Mehrverbrauches an Brennstoff.For heating vehicle compartments, the Heat from the cooling water system of the vehicle engine is used. This heat is often not sufficient for buses, however that these vehicles usually have an auxiliary heater is provided, which is operated with fuel and with the additional thermal energy in the cooling water circuit can be introduced. However, this solution needs one More fuel consumption.
Aus der DE-30 19 786 Al ist ein Heizsystem der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Kühlwasserstrom bei Be darf zusätzlich durch einen in der Abgasleitung vorgesehenen Feststoff-Wärmespeicher aufgeheizt werden kann. Hiermit soll bei Betrieb des Fahrzeugs vorhandene Wärmeenergie gespeichert bzw. zurückbehalten werden, um sie bei Stand zeiten zur Vorwärmung des Motors oder für die Fahrzeughei zung zu nutzen. Eine kontinuierliche Übertragung der Wärme energie aus den Abgasen über einen längeren Zeitraum ist mit einer derartigen Anordnung auch während des Motorbe triebes nicht möglich bzw. bei großem Wärmebedarf nicht aus reichend.From DE-30 19 786 Al is a heating system at the beginning known type, in which the cooling water flow at Be may additionally be provided in the exhaust pipe Solid heat storage can be heated. Hereby existing thermal energy when operating the vehicle saved or retained to keep them at stand times to preheat the engine or to heat the vehicle to use the tongue. A continuous transfer of heat energy from the exhaust gases over a longer period of time with such an arrangement even during the engine not possible or if there is a great demand for heat reaching.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der für aus reichende Raumheiz-Wärmeenergie für Fahrzeuge, insbesondere während des Motorbetriebes, gesorgt werden kann, ohne zusätzlichen Brennstoff verbrauchen zu müssen.The invention has for its object a device of the type mentioned at the beginning with which for sufficient space heating thermal energy for vehicles, in particular during engine operation, can be taken care of without need to consume additional fuel.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.The object is achieved with those in claim 1 marked features solved.
Damit ist ein flexibles System geschaffen, bei dem die er forderliche Zusatzenergie zeitdauerunabhängig aus der ver fügbaren Wärmeenergie der Abgase in das Heizungssystem ein koppelbar ist. Diese Übertragung erfolgt zudem ohne unmit telbare Wärmeübertragung zwischen Abgas und Kühlmedium, so daß kein Kühlmediumverlust bei einer Beschädigung des Abgaswärmetauschers befürchtet werden muß. Der Übertragungs mediumstrom des zweiten Kreislaufes ist dabei steuerbar ausgebildet. Damit kann die Wärmeübertragung in einer ein fachen Weise und außerhalb des Abgassystems geregelt werden, wobei die Möglichkeit besteht, in Zeiten, in denen kein (zusätzlicher) Heizbedarf besteht, d. h., wenn reine Kühl wasserwärme ausreicht, den dem Abgas zugeordneten Wärme tauscher trocken zu halten. Auf diese Weise wird überhaupt keine Wärme vom Abgas an das Kühlwasser übertragen, welche durch einen vergrößerten Kühler abgeführt werden müßte, wenn kein Heizbedarf besteht. Störende Geräuschentwicklungen durch Dampfschläge sind dadurch ebenfalls vermeidbar, was beispielsweise bei der unmittelbaren Wärmeübertragung der Fall sein würde. This creates a flexible system in which he required additional energy independent of time from the ver heat energy of the exhaust gases into the heating system can be coupled. This transfer also takes place without immediately heat transfer between exhaust gas and cooling medium, see above that no loss of cooling medium if the Exhaust gas heat exchanger must be feared. The transmission The medium flow of the second circuit can be controlled educated. This allows heat transfer in one be regulated in a simple manner and outside the exhaust system, with the possibility of at times when there is no (Additional) heating is required, d. that is, if pure cooling water heat is sufficient, the heat assigned to the exhaust gas to keep exchanger dry. That way at all no heat from the exhaust gas to the cooling water, which would have to be dissipated through an enlarged cooler if there is no heating requirement. Annoying noise developments steam strikes are also avoidable, what for example in the direct heat transfer of the Would be case.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist als Wärme tauscher für das Abgassystem ein Verdampfer und für das Kühlmediumsystem ein Kondensator vorgesehen. Durch die da durch erreichbare hohe Wärmeübergangszahl ist es möglich, kleine kompakte Wärmetauscher vorzusehen.According to an embodiment of the invention is as heat Exchanger for the exhaust system and for the Cooling system provided a condenser. Because of that the achievable high heat transfer coefficient makes it possible to provide small, compact heat exchangers.
Aus der DE-14 30 598 Al ist zwar ein an einen Abgaswärme tauscher angeschlossener Wärmeübertragungsmedium-Kreislauf bekannt, der als Verdampfer/Kondensator ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich aber um eine mit Abgaswärme betrie bene Fahrzeugheizung, bei der die Wärme aus dem als Konden sator ausgebildeten Wärmetauscher des Kreislaufs direkt an die Heizluft abgegeben wird. Derartige Heizsysteme sind jedoch bei hohem Heizbedarf und insbesondere bei Fahrzeugen mit Dieselmotoren, wie z. B. bei Bussen, aufgrund der starken Beeinträchtigung der Wärmeübertragung durch Ruß ablagerung im Wärmetauscher ungeeignet.From DE-14 30 598 A1 there is indeed an exhaust gas heat exchanger connected heat transfer medium circuit known, which is designed as an evaporator / condenser. This is, however, operated with exhaust gas heat level vehicle heating, in which the heat from the condensate sator-trained heat exchanger of the circuit directly the heating air is emitted. Such heating systems are however, when there is a high heating requirement and especially in vehicles with diesel engines, such as. B. on buses, due to severe impairment of heat transfer due to soot deposits in the heat exchanger unsuitable.
Zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator ist vorzugsweise eine Dampfleitung und eine Kondensatleitung zwischengeschal tet, so daß die Steuermittel für das Wärmeträgermedium in einfacher Art in eine Leitung, vorzugsweise in die kühlere Kondensatleitung, zwischengeschaltet werden können.Between the evaporator and the condenser is preferred a steam line and a condensate line interposed tet, so that the control means for the heat transfer medium in simple type in a pipe, preferably in the cooler Condensate line, can be interposed.
Damit entfallen jegliche Absperr- bzw. Regelorgane in der Abgasleitung, die aufgrund der aggressiven Bestandteile der Abgase störungsanfällig und meistens undicht sind.This eliminates any shut-off or control elements in the Exhaust pipe, which due to the aggressive components of the Exhaust gases are prone to failure and are usually leaky.
Um zu verhindern, daß über die Kondensatleitung flüssiges Wärmeträgermedium in den Kondensator zurückfließt, kann in der Kondensatleitung ein Rückschlagventil vorgesehen werden. To prevent liquid from flowing through the condensate line Heat transfer medium flows back into the condenser a check valve should be provided in the condensate line.
Die Dampfleitung wird vorzugsweise mit einem Sicherheits ventil versehen, um das Ablassen des Wärmeträgermediums bei Überschreiten des maximal zulässigen Betriebsdruckes zu ermöglichen. Es ist aber auch möglich, ein derartiges Sicherheitsventil in der Kondensatleitung in Strömungs richtung nach dem letzten Absperrventil vorzusehen.The steam line is preferably with a security provided valve to drain the heat transfer medium Exceeding the maximum permissible operating pressure enable. But it is also possible to use one Safety valve in the condensate line in flow direction after the last shut-off valve.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kondensator so ausgebildet, daß das gesamte Wärmeträgermedium darin gespeichert werden kann, womit beispielsweise in Zeiten, in denen kein (zusätzlicher) Heizbedarf besteht, d. h., wenn reine Kühlwasserwärme ausreicht, der dem Abgas zugeordnete Wärmetauscher vom Wärmeträgermedium freigehalten werden kann. Die Anordnung der Wärmetauscher und etwaiger Verbindungs leitungen sind dabei so zu wählen, daß ein selbständiger Rücklauf des Wärmeübertragungsmediums in den Abgaswärme tauscher vermieden wird. Der Abgaswärmetauscher ist in diesem Zustand trocken, das hat den Vorteil, daß er durch die Abgase stärker aufgeheizt werden kann und daß damit Ablagerungen verbrannt werden, die die Funktionsfähigkeit des Wärme tauschers beeinträchtigen könnten.According to a further embodiment of the invention, the Condenser designed so that the entire heat transfer medium can be stored in it, for example, at times, in which there is no (additional) heating requirement, d. i.e. if pure cooling water heat is sufficient, the assigned to the exhaust gas Heat exchanger can be kept free from the heat transfer medium. The arrangement of the heat exchangers and any connection cables are to be chosen so that an independent Return of the heat transfer medium in the exhaust gas heat exchanger is avoided. The exhaust gas heat exchanger is in this Condition dry, which has the advantage that it is due to the exhaust gases can be heated more and that deposits be burned, the functionality of the heat could affect exchanger.
Der Abgaswärmetauscher kann ferner als Energiespeicher ausge bildet werden, um kürzere Schwachlastperioden des Motors zu überbrücken.The exhaust gas heat exchanger can also be used as an energy store be formed to shorter periods of low load the engine to bridge.
Für Fahrzeuge mit Dieselmotoren ist es vorteilhaft, wenn im Abgassystem vor dem Abgaswärmetauscher ein Partikelfilter, insbesondere ein mit einer Wärmequelle ausgestatteter Par tikelfilter vorgeschaltet ist. Mit dem Filter können Ruß partikel aus den Abgasen ausgefiltert und damit deren Ab lagerungen an den Wärmetauscherwänden verhindert werden. For vehicles with diesel engines, it is advantageous if in Exhaust system in front of the exhaust gas heat exchanger a particle filter, in particular a par equipped with a heat source particle filter is connected upstream. With the filter, soot Particles are filtered out of the exhaust gases and thus their waste storage on the heat exchanger walls can be prevented.
Ist der Partikelfilter mit einer Wärmequelle zum Abbrennen der im Filter eingefangenen Partikel, insbesondere mit einem Öl- oder Gasbrenner gekoppelt, dann kann diese Wärme quelle gleichzeitig dazu genutzt werden, in Standzeiten des Fahrzeugs Wärmeenergie für das Heizsystem zu liefern.Is the particulate filter with a heat source to burn off of the particles trapped in the filter, especially with coupled with an oil or gas burner, then this heat can source can be used simultaneously during downtimes to supply the vehicle with thermal energy for the heating system.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Er findung schematisch dargestellt.In the drawing, embodiments according to the Er the invention is shown schematically.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Rohres 10 des Kühlwasser systems für eine nicht dargestellte Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs sowie einen Rohrabschnitt 11 der zugehörigen Abgasleitung. Fig. 1 shows a section of a pipe 10 of the cooling water system for an internal combustion engine of a vehicle, not shown, and a pipe section 11 of the associated exhaust pipe.
Dem Abgasrohr 11 ist ein erster Wärmetauscher 12 und dem Kühl wasserrohr 10 ist ein zweiter Wärmetauscher 13 zugeordnet, die über Leitungen 14 und 15 strömungstechnisch miteinander verbunden sind, die zum Austausch eines Wärmeträgermediums 18 zwischen den beiden Wärmetauschern 12 und 13 dienen. Als Wärmeträgermedium 18 bietet sich Wasser an, es können jedoch andere Wärmeträgermedien oder auch Wasser mit Zusätzen ver wendet werden.The exhaust pipe 11 is a first heat exchanger 12 and the cooling water pipe 10 is assigned a second heat exchanger 13 which are fluidically connected via lines 14 and 15 , which are used to exchange a heat transfer medium 18 between the two heat exchangers 12 and 13 . Water is a suitable heat transfer medium 18 , but other heat transfer media or water with additives can be used.
Das Wärmeträgermedium nimmt Wärme aus den Abgasen 16 und über trägt diese Wärme im zweiten Wärmetauscher 13 an das Kühl wasser 17. Dem Wärmeträgermedium-Kreislauf wird eine Pumpe 19 zugeordnet, wenn ein Umlauf des Wärmeträgermediums allein durch Schwerkraft nicht möglich ist, unabhängig von der Art der Wärmetauscher und unabhängig vom Medium (z. B. bei langen Kondensatleitungen oder wenn Abgaswärmetauscher über Kühl wasser-Wärmetauscher angeordnet sind). Der Motor 20 der Pumpe 19 ist mittels einer Regeleinrichtung 21 steuerbar. Über die Pumpe 19 wird der Wärmeträgermedium-Durchfluß, z. B. in Abhängigkeit der Temperatur des aus dem zweiten Wärme tauscher 13 kommenden Kühlwassers, geregelt. Hierzu ist ein Temperaturfühler 22 am Ausgang des Wärmetauschers 13 vorgesehen, dessen Meßsignale 23 der Regeleinrichtung 21 zugeführt werden. In der Regeleinrichtung 21 können Para meter 24, wie zum Beispiel die Atmosphärentemperatur für den Regelvorgang, mitberücksichtigt werden. In Nichtheizperioden wird das Medium aus dem Abgaswärmetauscher 12 ausgedampft. Das Medium bleibt in der Zeit im Kühlwasser-Wärmetauscher 13 gespeichert. Hierzu ist der Kühlwasser-Wärmetauscher 13 so ausgebildet, daß er den Anteil des Wärmeträgermediums 18, der im Wärmebetrieb sich im Abgaswärmetauscher 12 befindet, mit aufnehmen kann. Auf diese Weise wird eine Überhitzung des Wärmeträgermediums 18 im Abgaswärmetauscher 12 vermieden.The heat transfer medium takes heat from the exhaust gases 16 and carries this heat in the second heat exchanger 13 to the cooling water 17th A pump 19 is assigned to the heat transfer medium circuit if it is not possible to circulate the heat transfer medium solely by gravity, regardless of the type of heat exchanger and regardless of the medium (e.g. in the case of long condensate lines or if exhaust gas heat exchangers are arranged via cooling water heat exchangers ). The motor 20 of the pump 19 can be controlled by means of a control device 21 . Via the pump 19 , the heat transfer medium flow, z. B. regulated depending on the temperature of the coming from the second heat exchanger 13 cooling water. For this purpose, a temperature sensor 22 is provided at the output of the heat exchanger 13 , the measurement signals 23 of which are fed to the control device 21 . In the control device 21 , parameters 24 , such as the atmospheric temperature for the control process, can also be taken into account. In non-heating periods, the medium is evaporated out of the exhaust gas heat exchanger 12 . The medium remains stored in the cooling water heat exchanger 13 . For this purpose, the cooling water heat exchanger 13 is designed such that it can also take up the portion of the heat transfer medium 18 that is in the exhaust gas heat exchanger 12 during heating operation. In this way, overheating of the heat transfer medium 18 in the exhaust gas heat exchanger 12 is avoided.
Im Regelfall wird man bei der Verwendung von Wasser als Wärme trägermedium 18 den Abgaswärmetauscher 12 als Verdampfer und den Kühlwasserwärmetauscher 13 als Kondensator ausbilden. Mit den hohen Abgastemperaturen wird das Wasser im Verdampfer 12 verdampft und über die eine als Dampfleitung ausgebildete Leitung 14 in den Kondensator 13 transportiert. Um einen Über druck im Wärmeträgermedium-System zu vermeiden, ist in der Dampfleitung ein Sicherheitsventil 30 vorgesehen. Unter Ab gabe der Verdampfungswärme im Kondensator 13 an das Kühl wasser 17 kondensiert der Dampf. Das Kondensat sammelt sich am unteren Ende des Kondensatorbehälters 13 und wird über die zweite als Kondensatleitung 15 ausgebildete Leitung wieder in den Verdampfer 12 zurückgeführt. As a rule, when using water as the heat transfer medium 18, the exhaust gas heat exchanger 12 is formed as an evaporator and the cooling water heat exchanger 13 as a condenser. With the high exhaust gas temperatures, the water is evaporated in the evaporator 12 and transported via a line 14 designed as a steam line into the condenser 13 . In order to avoid excess pressure in the heat transfer medium system, a safety valve 30 is provided in the steam line. From giving up the heat of vaporization in the condenser 13 to the cooling water 17, the steam condenses. The condensate collects at the lower end of the condenser container 13 and is fed back into the evaporator 12 via the second line designed as a condensate line 15 .
Der Wärmeträgermedium-Transport erfolgt aufgrund der Dichte unterschiede zwischen den beiden Phasen und wird über die Absperrdrossel 25, z.B. in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlwassers oder anderer Parameter 24, so gesteuert, daß der Wärmeträgermediumfluß und damit die Einkopplung der Wärme aus den Abgasen 16 in das Kühlwasser 17 entsprechend dem Heizbedarf erfolgt. Um einen Kondensatrückfluß in den Konden sator 13 zu verhindern, ist in der Kondensatleitung 15 ein Rückschlagventil 31 zwischengeschaltet. Wenn keine Wärmeüber tragung an das Kühlwasser 17 erforderlich ist, sperrt die Regeleinrichtung 21 das Ventil 25 ab. Damit kann kein Kondensat aus dem Kondensator 13 in den Verdampfer 12 zurück fließen, während noch im Verdampfer befindliches Wärmeträger medium weiter verdampft und schließlich vollständig in den Kondensator 13 gelangt, wo es als Kondensat so lange verbleibt, bis das Absperrventil 25 bei Wärmebedarf wieder geöffnet wird.The heat transfer medium is transported due to the density differences between the two phases and is controlled via the shut-off throttle 25 , for example depending on the temperature of the cooling water or other parameters 24 , so that the heat transfer medium flow and thus the coupling of the heat from the exhaust gases 16 into the Cooling water 17 takes place according to the heating requirement. In order to prevent condensate backflow into the condenser 13 , a check valve 31 is interposed in the condensate line 15 . If no heat transfer to the cooling water 17 is required, the control device 21 shuts off the valve 25 . So that no condensate from the condenser 13 can flow back into the evaporator 12 , while the heat transfer medium still in the evaporator continues to evaporate and finally completely reaches the condenser 13 , where it remains as condensate until the shut-off valve 25 is opened again when heat is required .
Auch bei der Ausgestaltung der Wärmetauscher als Verdampfer und Kondensator kann eine Förderpumpe 19 vorgesehen werden, wenn aufgrund der Anordnung des Einzelfalles eine einwandfreie Zirkulation des Wärmeträgermediums nicht gewährleistet ist. Weiterhin kann auch ein Strömungswächter 32 vorgesehen werden, der über die Regeleinrichtung 21 ebenfalls Einfluß auf die Wärmeträgermedium-Durchflußregelung nimmt.A feed pump 19 can also be provided in the configuration of the heat exchangers as evaporators and condensers if, owing to the arrangement of the individual case, proper circulation of the heat transfer medium is not guaranteed. Furthermore, a flow monitor 32 can also be provided, which also influences the heat transfer medium flow control via the control device 21 .
Das erfindungsgemäße Wärmeübertragungssystem ist nicht auf Fahrzeuge eingeschränkt. Vom Prinzip her ist das System für alle Arten von Heißgasen (nicht nur von Motoren) nutzbar. Der Einsatz eines solchen Wärmeübertragungssystems ist immer dann sinnvoll, wenn die Abgaswärmeenergie nicht immer genutzt werden soll oder kann und wenn die Temperatur der Abgase über der jeweiligen Verdampfungstemperatur des Wärmeträger mediums 18 liegt.The heat transfer system according to the invention is not restricted to vehicles. In principle, the system can be used for all types of hot gases (not just engines). The use of such a heat transfer system is always useful when the exhaust heat energy should not or should not always be used and when the temperature of the exhaust gases is above the respective evaporation temperature of the heat transfer medium 18 .
Bei Fahrzeugmotoren, die brennbare Bestandteile im Abgas ent halten (z. B. Ruß, Kohlenwasserstoffe), verschmutzt der Ver dampfer abgasseitig, so daß der Wärmedurchgang sich wesent lich verschlechtert. Durch Trockenfahren des Verdampfers (ohne Wärmeträgermedium) werden diese brennbaren Partikel bei Voll lastbetrieb des Motors wieder verbrannt. Der Verdampfer bleibt dadurch langfristig funktionstüchtig.In vehicle engines, the flammable components in the exhaust gas ent hold (e.g. soot, hydrocarbons), the Ver steamer on the exhaust side, so that the heat transfer is essential worsened. By running the evaporator dry (without Heat transfer medium) these flammable particles at full engine burned again. The evaporator remains thereby functional in the long term.
In Fig. 2 ist der Abgaswärmetauscher 12 dargestellt, dem ein Partikelfilter 35 beliebiger Art im Abgassystem 11 vor geschaltet ist. Mit dem Filter 35 wird das in den Wärme tauscher 14 eintretende Gas 16′ von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, befreit, so daß die Wärmeübertragung an das Medium 18 im Wärmetauscher 12 nicht durch Ablagerungen auf der inneren Oberfläche 37 der Wärmetauscherwand 38 beein trächtigt wird.In Fig. 2 the exhaust gas heat exchanger 12 is shown, which is connected to a particle filter 35 of any kind in the exhaust system 11 before. With the filter 35 in the heat exchanger 14 entering gas 16 'of particles, in particular soot particles, is freed so that the heat transfer to the medium 18 in the heat exchanger 12 is not affected by deposits on the inner surface 37 of the heat exchanger wall 38 .
Bei den meisten Rußfiltersystemen 35 ist eine Heizquelle vorgesehen, mit der eingefangene Rußpartikel innerhalb des Filters 35 oxidiert werden können.In most soot filter systems 35 , a heating source is provided with which trapped soot particles within the filter 35 can be oxidized.
In Fig. 2 ist zu diesem Zweck ein Brenner 36 vorgesehen, der mit Brennstoff 40 und Verbrennungsluft 41 versorgt wird. In FIG. 2, a burner 36 is provided for this purpose, which is supplied with fuel 40 and combustion air 41st
Ein derartiges System hat in Verbindung mit dem Abgaswärme tauscher 12 die zusätzliche Wirkung, daß dieser Brenner 36 in Standzeiten des Fahrzeugs zum Beheizen des Fahrzeug raumes genutzt wird, indem die Energie aus den heißen Brenngasen über den Wärmetauscher 12 und den Kühlmittel kreislauf der Verbrennungsmaschine an die Heizluft abge geben wird.Such a system has in connection with the exhaust gas heat exchanger 12 the additional effect that this burner 36 is used in the vehicle's downtime to heat the vehicle space by the energy from the hot fuel gases via the heat exchanger 12 and the coolant circuit of the internal combustion engine to the Heating air is given off.
Im Fall einer anderen Wärmequelle für den Regeneriervor gang eines Rußfilters, wie z. B. einer elektrischen Heizung oder dergleichen, wird man für eine zusätzliche Luft strömung sorgen müssen, wenn die Regeneriereinheit zusätz lich in Standzeiten als Heizquelle dienen soll.In the case of another heat source for regeneration a soot filter, such as. B. an electric heater or the like, one is going for extra air must provide flow if the regeneration unit additional Lich should serve as a heating source during downtimes.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3821138A DE3821138A1 (en) | 1987-09-03 | 1988-06-23 | Heating system for vehicles |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3729469 | 1987-09-03 | ||
| DE3821138A DE3821138A1 (en) | 1987-09-03 | 1988-06-23 | Heating system for vehicles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3821138A1 true DE3821138A1 (en) | 1989-03-16 |
Family
ID=25859364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3821138A Withdrawn DE3821138A1 (en) | 1987-09-03 | 1988-06-23 | Heating system for vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3821138A1 (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3908994A1 (en) * | 1989-03-18 | 1990-09-20 | Daimler Benz Ag | PASSENGER HEATING, ESPECIALLY BUS HEATING |
| US4974667A (en) * | 1989-10-10 | 1990-12-04 | Hughes Aircraft Company | Thermal actuated switchable heat pipe |
| EP0442331A1 (en) * | 1990-02-15 | 1991-08-21 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Method and apparatus for diminishing the possibility of gas detection |
| EP0463361A1 (en) * | 1990-06-27 | 1992-01-02 | Zeuna-Stärker Gmbh & Co Kg | Exhaust gas conduit |
| DE4208621A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | Exhaust gas system for vehicle IC engine - uses waste heat from burner for catalytic converter to warm vehicle interior |
| DE4408826C1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-05-24 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Exhaust gas system with heat exchanger |
| DE4340463A1 (en) * | 1993-11-27 | 1995-06-01 | Webasto Thermosysteme Gmbh | Exhaust system for IC engine |
| ES2092930A2 (en) * | 1993-04-05 | 1996-12-01 | Rosell Joan Carbo | System for utilizing the energy of the exhaust gases of heat (thermal) engines and corresponding utilization |
| EP0826868A1 (en) | 1996-08-24 | 1998-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method to purify the exhaust gas of an internal combustion engine |
| EP1496327A3 (en) * | 2003-07-11 | 2007-11-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Heat exchanger |
| DE102010010624A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | GM Global Technology Operations LLC , (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Coaxial heat exchanger for a motor vehicle exhaust system |
| US11220946B1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-01-11 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas heat recovery system having a thermosiphon heat transfer circuit with an accumulator |
-
1988
- 1988-06-23 DE DE3821138A patent/DE3821138A1/en not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5016705A (en) * | 1989-03-18 | 1991-05-21 | Daimler-Benz Ag | Passenger compartment heating system, in particular bus heating system |
| DE3908994A1 (en) * | 1989-03-18 | 1990-09-20 | Daimler Benz Ag | PASSENGER HEATING, ESPECIALLY BUS HEATING |
| US4974667A (en) * | 1989-10-10 | 1990-12-04 | Hughes Aircraft Company | Thermal actuated switchable heat pipe |
| EP0442331A1 (en) * | 1990-02-15 | 1991-08-21 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Method and apparatus for diminishing the possibility of gas detection |
| EP0463361A1 (en) * | 1990-06-27 | 1992-01-02 | Zeuna-Stärker Gmbh & Co Kg | Exhaust gas conduit |
| DE4208621A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | Exhaust gas system for vehicle IC engine - uses waste heat from burner for catalytic converter to warm vehicle interior |
| ES2092930A2 (en) * | 1993-04-05 | 1996-12-01 | Rosell Joan Carbo | System for utilizing the energy of the exhaust gases of heat (thermal) engines and corresponding utilization |
| DE4340463A1 (en) * | 1993-11-27 | 1995-06-01 | Webasto Thermosysteme Gmbh | Exhaust system for IC engine |
| DE4408826C1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-05-24 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Exhaust gas system with heat exchanger |
| EP0826868A1 (en) | 1996-08-24 | 1998-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method to purify the exhaust gas of an internal combustion engine |
| US5950420A (en) * | 1996-08-24 | 1999-09-14 | Volkswagen Ag | Method and arrangement for controlling exhaust emissions from an internal combustion engine |
| EP1496327A3 (en) * | 2003-07-11 | 2007-11-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Heat exchanger |
| DE102010010624A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | GM Global Technology Operations LLC , (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Coaxial heat exchanger for a motor vehicle exhaust system |
| GB2478650B (en) * | 2010-03-09 | 2017-06-14 | Gm Global Tech Operations Llc | Coaxial heat exchanger for a motor vehicle exhaust gas system |
| US11220946B1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-01-11 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas heat recovery system having a thermosiphon heat transfer circuit with an accumulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69834891T2 (en) | Cooling system for the internal combustion engine of a locomotive | |
| DE2810191C3 (en) | Method and device for extracting heat from at least one flowing heat transfer medium | |
| DE19930148B4 (en) | Temperature control in electric vehicle | |
| DE3821138A1 (en) | Heating system for vehicles | |
| DE102014220816B4 (en) | Device for heating a lubricant of an internal combustion engine | |
| DE4014501C2 (en) | ||
| EP2527147B1 (en) | Tempering system for printers with multiple temperature levels | |
| DE3245026C2 (en) | Method and heat exchanger arrangement for temperature control in motor vehicles | |
| DE102011015196B4 (en) | Heating for heating vehicle consumables and corresponding rail vehicle | |
| EP2345803A1 (en) | Coolant circuit of a combustion engine and a work method for operating same | |
| DE102018205394B3 (en) | Motor vehicle and method for operating a motor vehicle | |
| DE102005036861B4 (en) | Device for providing a cooled or heated liquid on board an aircraft | |
| DE19857107A1 (en) | Temperature control device for printing machines | |
| DE19631981A1 (en) | Cooler for closed fuel circuit of vehicle Diesel engine | |
| DE1601788A1 (en) | Circulation arrangement for a steam generator | |
| DE102016215836A1 (en) | Apparatus and method for energy recovery | |
| EP2108813A1 (en) | Device for cooling or heating a combustion engine | |
| DE3825966C2 (en) | Hot water heating system | |
| DE10301797A1 (en) | Internal combustion engine with coolant circuit, has coolant pump connected to fourth switching element on outlet side, heat storage device connected to fifth switching element on input side | |
| DE4413030C1 (en) | Sorption air-conditioning system (air-conditioning plant, air-conditioning set) | |
| DE102009048394A1 (en) | Cooling system for cooling fuel cell system in airplane, has cooling circuit with heat exchanger that forms thermal connection between fuel cell system and fuel from fuel tank of vehicle, where heat exchanger is connected to fuel outlet | |
| DE602004013382T2 (en) | ENGINE COOLING | |
| DE4413032C1 (en) | Sorption air-conditioning system (air-conditioning plant, air-conditioning set) and method for operating such a system | |
| DE3819535C2 (en) | heat exchangers | |
| EP2034265A2 (en) | Heat exchanger and method for operating and manufacturing same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MAN TECHNOLOGIE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |