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DE4411959A1 - Heater for intake air in diesel engines - Google Patents

Heater for intake air in diesel engines

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Publication number
DE4411959A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
burner
air
temperature
fuel
internal combustion
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Withdrawn
Application number
DE4411959A
Other languages
German (de)
Inventor
Guenter Haertel
Armin Schuerfeld
Uwe Rothuysen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Priority to DE4411959A priority Critical patent/DE4411959A1/en
Publication of DE4411959A1 publication Critical patent/DE4411959A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • F02N19/04Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • F02N19/06Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of combustion-air by flame generating means, e.g. flame glow-plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16Other apparatus for heating fuel
    • F02M31/163Preheating by burning an auxiliary mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL 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
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

The heater has a fuel and air burner which blows hot exhaust gases into the air intake system (4). A nozzle (6) is arranged in a combustion chamber (2) in the intake system, and supplies fuel at a slight over-pressure, as well as spraying air from a pressurised source (7). A fuel regulator (14) is arranged at a fixed distance from the nozzle, and controls its fuel supply depending on the operating parameters of the engine. The chamber has an ignition spark line (8,10) generated by a high voltage, and which is located in the region of the cone of spray (9).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vorwärmung der Ansaugluft einer Diesel-Brennkraft­ maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein mit dieser Vorrichtung durchführbares Ver­ fahren.The invention relates to a device for Preheating the intake air of a diesel internal combustion engine Machine according to the preamble of claim 1 and a feasible with this device Ver drive.

Es ist bereits bekannt, daß das Verdichtungsver­ hältnis einer Diesel-Brennkraftmaschine gesenkt werden kann, wenn für den Start die Ansaugluft vor­ gewärmt wird. Aus der DE-A1 15 76 227 beispiels­ weise ist hierfür eine Ausführungsvariante entnehm­ bar, von der es heißt, daß die Anwärmmittel von ei­ nem Brenner gebildet sein können, welcher unmittel­ bar Luft in einem Wärmetauscher erwärmt, wobei die Brennerabgase die Ansaugluft beladen, was nicht nachteilig ist, da die Ansaugluft beim Starten überreichlich vorhanden ist gegenüber dem einge­ spritzten Brennstoff.It is already known that the Verdverdver ratio of a diesel internal combustion engine lowered can be, if for the start the intake air before is warmed. From DE-A1 15 76 227 for example An embodiment variant is wise for this bar, which is said that the heating means of egg Nem burner can be formed, which immediately bar air heated in a heat exchanger, the Burner gases load the intake air, which is not is disadvantageous because the intake air when starting is abundant compared to the one splashed fuel.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei dieser Ausfüh­ rungsvariante bei modernen Fahrzeug-Motoren, bei denen eine den Fahrsituationen angepaßte hohe Dyna­ mik der Leistungsabgabe erforderlich ist, der Nach­ teil auftritt, daß der Brenner ausgeblasen wird.It has now been shown that with this embodiment variant for modern vehicle engines, at which a high Dyna adapted to the driving situation mic of the power output is required, the after partly occurs that the burner is blown out.

Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindungsaufga­ be, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart aus­ zubilden, daß mit ihr eine Vorwärmung der Diesel- Ansaugluft erreichbar wird, wobei in Verbindung mit einem neuen Verfahren zum Betreiben dieser Vor­ richtung eine Verkürzung der Brennkraftmaschinen­ startzeit, eine sichere Funktion der Vorrichtung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und über lange Laufstrecken/-zeiten, bei An­ wendung/Einsatz der Brennkraftmaschinen in einem Fahrzeug, erzielt werden sollen. The task of the invention arises from this be, a generic device like this to convince them to preheat the diesel Intake air can be reached, whereby in connection with a new method of operating this before direction a shortening of the internal combustion engines start time, a safe function of the device in the entire operating range of the internal combustion engine and over long distances / times, at An Use of the internal combustion engines in one Vehicle to be achieved.  

Diese Aufgabe ist mit den im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 hinsichtlich der Vorrichtung ange­ gebenen Merkmalen und mit den im Kennzeichen des Anspruchs 12 hinsichtlich des Verfahrens angegebe­ nen Merkmalen gelöst worden.This task is with the in the characteristics of the Pa claim 1 regarding the device given characteristics and with the characteristics of the Claim 12 specified with regard to the method features have been resolved.

Mit der Erfindung sind folgende Vorteile erreichbar geworden:The following advantages can be achieved with the invention become:

  • - drastische Verkürzung der Startzeit der Brennkraftmaschine bei niedrigen Temperaturen,- drastic reduction in the start time of the Internal combustion engine at low temperatures,
  • - sichere Funktion der Vorrichtung bei Voll­ gasstoß bis in die Drehzahlbegrenzung, Startmöglichkeit der Vorrichtung bei laufendem Motor im gesamten erforderlichen Kennfeldbereich,- Safe function of the device at full gas surge up to the speed limit, Possibility to start the device while it is running Engine in the entire required map area,
  • - Verbesserung des Verbrennungsablaufes bei Brennkraftmaschinen-Kaltlauf, insbesondere bei nie­ drigen Umgebungstemperaturen, und damit starke Ver­ besserung der Abgasemission und Verringerung des Brenngeräusches.- Improve the combustion process Engine cold run, especially when never other ambient temperatures, and thus strong ver improving exhaust emissions and reducing emissions Burning noise.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben.An embodiment of the invention is in the Drawing shown and will be below wrote.

Diese zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer V8-Zyl.-Brennkraftmaschine 1. Eine Brennkammer 2 ist an einem Sammelrohr 3 eines Luft­ ansaugsystems 4 angeordnet. Die Brennkammer 2 wird vorzugsweise durch einen zylindrischen Einsatz ge­ bildet, der mit einem Ende in das Sammelrohr 3 hin­ einragt und an diesem Ende offen ist. Dadurch wird die Brennkammer 2 von der Ansaugluftströmung in ge­ wissem Maße abgeschirmt. Die Wandung der Brennkam­ mer 2 wird auf seiner Anströmseite 5 vorzugsweise etwas tiefer in das Sammelrohr 3 eingeführt, wo­ durch erreicht wird, daß das Brenngemisch im Wind­ schatten der angeströmten Brennkammerwand austreten kann. Dadurch wird direkt am Brennkammeraustritt eine zu intensive Vermischung des Brenngemisches mit dem Ansaugluftstrom vermieden und ein gutes Ausbrennen der Flamme ermöglicht. Dies kann bei ei­ ner im Gegensatz zur Darstellung senkrecht zum Sam­ melrohr 3 angeordneten Brennkammer 2 durch eine entsprechend schräg abgeschnittene Austrittsöffnung erreicht werden. Die Brennkammer 2 beinhaltet eine Brennerdüse 6, die einen definierten Austrittsquer­ schnitt für im wesentlich mit geringem Überdruck Zuge leiteten Brennstoff sowie für von einer Druck­ quelle 7 zugeführte Zerstäubungsluft aufweist und eine Hochspannungs-Zündfunkenstrecke 8 im Bereich des Sprühkegels 9 der Brennerdüse 6.This shows a device according to the invention using the example of a V8 cylinder internal combustion engine 1 . A combustion chamber 2 is arranged on a manifold 3 of an air intake system 4 . The combustion chamber 2 is preferably formed by a cylindrical insert which protrudes at one end into the collecting tube 3 and is open at this end. As a result, the combustion chamber 2 is shielded to a certain extent from the intake air flow. The wall of the Brennkam mer 2 is preferably introduced a little deeper into the collecting tube 3 on its upstream side 5 , where it is achieved that the fuel mixture in the wind can escape the flow of the combustion chamber wall. This prevents excessive mixing of the combustion mixture with the intake air flow directly at the combustion chamber outlet and enables the flame to burn out well. This can be achieved by egg ner in contrast to the representation perpendicular to the Sam melrohr 3 arranged combustion chamber 2 through a corresponding obliquely cut outlet opening. The combustion chamber 2 contains a burner nozzle 6 , which has a defined outlet cross section for fuel which is conducted with a substantially excess pressure and for atomizing air supplied from a pressure source 7 , and a high-voltage spark gap 8 in the region of the spray cone 9 of the burner nozzle 6 .

Eine die Hochspannungs-Funkenstrecke aufweisende Zündelektrode 10 wird über ein Hochspannungskabel 11 von einem Zündmodul 12 angesteuert. Das Zündmo­ dul 12 wird von einem elektronischen Steuergerät 13 angesteuert und generiert die erforderliche Zünd­ energie mit einer Zündfunkenfolge von z. B. 50-100 Hz. Durch intelligente Auswertung des Span­ nungsverlaufes auf der Primärseite des Zündmoduls 12 ist während der Zündphase eine Diagnose der Zündfunktion und während der Brennphase eine Flamm­ diagnose möglich.An ignition electrode 10 having the high-voltage spark gap is driven by an ignition module 12 via a high-voltage cable 11 . The Zündmo module 12 is controlled by an electronic control unit 13 and generates the required ignition energy with a spark sequence of z. B. 50-100 Hz. By intelligent evaluation of the voltage curve on the primary side of the ignition module 12 , a diagnosis of the ignition function is possible during the ignition phase and a flame diagnosis is possible during the combustion phase.

Die Brennerdüse 6 wird von einem Brennstoffregler 14 mit Brennstoff versorgt, wobei der Abstand zwi­ schen Brennerdüse 6 und Brennstoffregler 14 so groß gewählt ist, daß keine Temperatureinwirkung des Brennersystems auf den Brennstoffregler 14 erfolgt.The burner nozzle 6 is supplied with fuel by a fuel regulator 14 , the distance between the burner nozzle 6 and the fuel regulator 14 being chosen so large that there is no temperature effect of the burner system on the fuel regulator 14 .

Die Zerstäubung der vom Brennstoffregler 14 zuge­ messenen Brennstoffmenge erfolgt mittels Druckluft vor der Mündung der Brennerdüse 6 (äußere Gemischbildung). Das von der Brennerdüse 6 erzeugte Brennstoff/Luftgemisch ist stark unterstöchio­ metrisch und bildet durch die druckluftgestütze Brennstoffzerstäubung einen stabilen fetten Flamm­ kern. Der für eine vollständige Verbrennung erfor­ derliche zusätzliche Sauerstoff wird der am Brennkammeraustritt vorbeistreichenden Brenn­ kraftmaschinen-Ansaugluft entnommen. Durch die Tur­ bulenz der Ansaugluftströmung am Brennkammeraus­ tritt gelangt ein Teil der Ansaugluft auch in die Brennkammer 2. Die Anordnung der Zündfunkenstrecke 8 erfolgt vorzugsweise in der Randzone des Sprühke­ gels 9 der Brennerdüse 6. Alternativ zu der darge­ stellten Zündelektrode 10 kann die Zündfunken­ strecke 8 auch zwischen zwei Kerzenelektroden be­ stehen, die einzeln angeordnet sind.The atomization of the amount of fuel metered by the fuel regulator 14 takes place by means of compressed air in front of the mouth of the burner nozzle 6 (external mixture formation). The fuel / air mixture generated by the burner nozzle 6 is strongly substoichio metric and forms a stable, fat flame core through the compressed air-assisted fuel atomization. The additional oxygen required for complete combustion is taken from the internal combustion engine intake air that flows past the combustion chamber outlet. Due to the turbulence of the intake air flow at the combustion chamber outlet, part of the intake air also enters the combustion chamber 2 . The arrangement of the spark gap 8 is preferably carried out in the edge zone of the spray gel 9 of the burner nozzle 6 . As an alternative to the ignition electrode 10 shown , the spark gap 8 can also be between two candle electrodes which are arranged individually.

Es ist vorgesehen, daß die Brennstoffleitung zum Brennersystem hin oder zwischen Brennstoffregler 14 und Brennerdüse 6 ein Absperrventil 15 aufweist und daß in der Brennkammer 2 eine Flammerkennungsein­ richtung 16 angeordnet ist.It is provided that the fuel line to the burner system or between the fuel regulator 14 and the burner nozzle 6 has a shut-off valve 15 and that in the combustion chamber 2 a device 16 is arranged.

Der Brennstoff für das Brennersystem wird vorzugs­ weise dem Einspritzsystem der Diesel-Brennkraft­ maschine nach einer nicht dargestellten Vorför­ derpumpe entnommen und dem Brennstoffregler 14 mit einem Mindestdifferenzdruck gegenüber dem Ansaug­ druck von größer 0,1 bar zugeführt. Die Druckluft zur Zerstäubung des Brennstoffes wird entweder ei­ nem bordeigenen Druckluftsystem eines Fahrzeuges entnommen und der Brennerdüse 6 über ein Druckre­ gelventil 17 zugeführt oder einer elektromotorisch angetriebenen Luftpumpe 18, welche einen Mindest­ differenzdruck gegenüber dem Ansaugsystemdruck von größer 0,15 bar liefert, der ebenfalls von dem Druckregelventil 17 geregelt wird. Bei aufgeladenen Motoren wird im letzteren Fall die von der Luft­ pumpe 18 zu liefernde Zerstäuberluft zweckmäßi­ gerweise dem Sammelrohr 3 zwischen dem Lader und dem Einmündeabschhitt des Brennersystems entnommen.The fuel for the burner system is preferably taken from the injection system of the diesel internal combustion engine after a Vorför pump, not shown, and fed to the fuel regulator 14 with a minimum differential pressure in relation to the intake pressure of greater than 0.1 bar. The compressed air for atomizing the fuel is either taken from an on-board compressed air system of a vehicle and fed to the burner nozzle 6 via a pressure regulating valve 17 or an electric motor-driven air pump 18 , which supplies a minimum differential pressure compared to the intake system pressure of greater than 0.15 bar, which is also from the pressure control valve 17 is controlled. In the case of turbocharged engines, the atomizing air to be supplied by the air pump 18 is expediently removed from the collecting pipe 3 between the charger and the mouth section of the burner system.

Die Leistung des Brennersystems wird durch Modula­ tion der vom Brennstoffregler 14 zugemessenen Brennstoffmenge bestimmt. Die Zerstäuberluft bedarf weder hinsichtlich der Menge noch der Druckdiffe­ renz einer Anpassung an die Brennerleistung.The performance of the burner system is determined by modulating the amount of fuel metered by the fuel controller 14 . The atomizing air does not need to be adapted to the burner output in terms of either the quantity or the pressure difference.

Vorteilhafterweise weist das Luftansaugsystem 4 eine Verwirbelungszone 19 für Brennerabgas und An­ saugluft auf und stromab davon einen Temperatur­ sensor 20 für die Brennerabgasluftmischung.Advantageously, the air intake system 4 has a swirl zone 19 for burner exhaust gas and suction air and downstream thereof a temperature sensor 20 for the burner exhaust air mixture.

Es ist nun vorgesehen, daß die von dem Temperatur­ sensor 20 erfaßte Temperatur der Brennerabgasluft­ mischung durch Variation der Brennerleistung gere­ gelt wird und ggf. in Abhängigkeit von weiteren Be­ triebsparametern der Brennkraftmaschine wie Ansaug­ luftmasse, Last, Drehzahl, Umgebungstemperatur so­ wie der Brennkraftmaschinentemperatur variiert wird. Entsprechende Sensorsignale werden dem elek­ tronischen Steuergerät 13 über Eingangsleitungen 21 zugeführt.It is now provided that the temperature of the burner exhaust gas air mixture detected by the temperature sensor 20 is regulated by varying the burner output and, if necessary, depending on further operating parameters of the internal combustion engine such as intake air mass, load, speed, ambient temperature and the internal combustion engine temperature is varied . Corresponding sensor signals are supplied to the electronic control unit 13 via input lines 21 .

Die Konzeption des Brennersystems erlaubt auch be­ liebige Starts und Stops des Brenners während des Brennkraftmaschinenbetriebs. Dadurch wird es mög­ lich, die Vorrichtung - außer bei einem Kaltstart und in der Warmlaufphase des Motors - auch jeweils dann in Betrieb zu nehmen, wenn dies besondere Um­ stände, wie lange Schubphasen oder längerer Nieder­ lastbetrieb bei niedrigen Umgebungstemperaturen zur Vermeidung erhöhter Abgasemissionen erforderlich machen. Für besondere Einsatzbereiche und/oder bei Verwendung alternativer Kraftstoffe (Ethanol, Methanol, Rapsöl usw.) kann diese Möglichkeit eine Voraussetzung für den Betrieb von Dieselmotoren sein. Durch die volle Verfügbarkeit und den weiten Leistungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, den Verbrennungsablauf bei direkt­ einspitzenden Diesel-Brennkraftmaschinen unter kri­ tischen Betriebsbedingungen in der Weise zu verbes­ sern, daß diese Brennkraftmaschinen auch den erhöh­ ten Komfortansprüchen bei Fahrzeugen voll gerecht werden. Das für gutes Motorstartverhalten bei be­ kannten Motoren extrem hohe Verdichtungsverhältnis von 20 : 1 kann durch die Erfindung auf günstigere Werte z. B. 15 : 1 zurückgenommen werden.The design of the burner system also allows be burner likes starts and stops during the Internal combustion engine operation. This makes it possible Lich, the device - except for a cold start and in the warm-up phase of the engine - also in each case then put into operation if this special order such as long overrun phases or longer down periods load operation at low ambient temperatures Avoidance of increased exhaust emissions required do. For special areas of application and / or at Use of alternative fuels (ethanol, Methanol, rapeseed oil, etc.) can be a possibility Requirement for the operation of diesel engines his. Due to the full availability and the wide Performance range of the device according to the invention it is possible to direct the combustion process at injected diesel engines under kri operating conditions in such a way Ensure that these internal combustion engines also increase  fully meets the comfort requirements of vehicles become. That for good engine start behavior at be knew engines extremely high compression ratio of 20: 1 can be cheaper by the invention Values e.g. B. 15: 1 can be withdrawn.

Alternativ zu der dargestellten Ausführung kann das Brennersystem auch an einem Luftansaugkanalbypass angeordnet sein, wobei dann die Verwirbelungszone 19 und der Temperatursensor 20 stromab der Bypass­ einmündung in das Sammelrohr 3 angeordnet sind.As an alternative to the embodiment shown, the burner system can also be arranged on an air intake duct bypass, in which case the swirl zone 19 and the temperature sensor 20 are arranged downstream of the bypass opening into the collecting pipe 3 .

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann das erfin­ dungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, bei dem in der Startphase der Brennkraftmaschine Brennerab­ gase in das Luftansaugsystem eingeblasen werden, um das Starten zu ermöglichen oder zu erleichtern, und der Brennerbetrieb über die Startphase hinaus auf­ recht erhalten bleibt und in Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen-Betriebsparameterwerten ge­ steuert oder geregelt wird.With the device described, this can be achieved Process according to the invention are carried out in which in the start-up phase of the burner engine gases are blown into the air intake system in order to enable or facilitate starting, and burner operation beyond the start phase remains intact and depends on Internal combustion engine operating parameter values controls or is regulated.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Brennerlei­ stung ausgehend von einem Leerlaufbetriebspunkt in Abhängigkeit von der sich erhöhenden Drehzahl oder der sich erhöhenden Ansaugluftmenge erhöht wird oder alternativ ausgehend von einem Leerlaufbe­ triebspunkt und einer dabei erreichten vorgegebenen Temperatur der Brennerabgasluftmischung derart ge­ steuert/geregelt wird, daß die Mischtemperatur innerhalb vorgegebener Temperaturwerte verbleibt.In addition, it is provided that the Brennerlei starting from an idle operating point in Depending on the increasing speed or the increasing amount of intake air is increased or alternatively starting from an idle speed drive point and a predetermined one achieved Temperature of the burner exhaust gas air mixture such as ge controls / regulates that the mixing temperature remains within predetermined temperature values.

Es hat sich als äußerst wirksam herausgestellt, wenn die Brennerleistung oder die vorgegebenen Tem­ peraturwerte ausgehend von dem Leerlaufbetriebs­ punkt in Abhängigkeit von einer Regelstangenver­ stellung der Einspritzpumpe in Richtung Vollast vermindert wird und ebenso wenn diese in Abhängig­ keit von der Brennkraftmaschinen-Betriebstempera­ turerhöhung oder -erniedrigung erniedrigt oder er­ höht wird.It turned out to be extremely effective if the burner output or the specified tem temperature values based on idle operation point depending on a control rod ver position of the injection pump towards full load is reduced and also if this is dependent speed of the internal combustion engine operating temperature  door increase or decrease, or he is increased.

Es kann darüber hinaus die Brennerleistung oder die vorgegebenen Temperaturwerte in Abhängigkeit von der Umgebungslufttemperaturerhöhung oder -erniedri­ gung erniedrigt oder erhöht werden. Wie bereits er­ wähnt, läßt sich das Verfahren ausdehnen, in dem das im Brennersystem erzeugte Abgas aus einem Brenngemisch gebildet ist, das einen fetten Flamm­ kern bildet, der mit aus der Ansaugluft entnommenem Sauerstoff vollständig verbrennt. Mittels des elek­ tronischen Steuergerätes kann nun vorgesehen wer­ den, daß die Beziehungen zwischen Brennerleistung oder Temperaturwert und den Werten, von denen Ab­ hängigkeit besteht, durch Kennlinien oder Kenn­ felder festgelegt sind.It can also be the burner output or the predetermined temperature values depending on the increase or decrease in ambient air temperature be lowered or increased. Like him already thinks the method can be extended in which the exhaust gas generated in the burner system from one Burning mixture is formed, which is a rich flame core forms with the extracted from the intake air Oxygen burns completely. By means of the elec tronic control unit can now be provided that the relationships between burner performance or temperature value and the values from which Ab dependency exists through characteristic curves or characteristic fields are defined.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Ver­ fahren kann ein Brennersystem-Betriebsprogramm durchgeführt werden, das einen Brennkraftmaschinen­ betrieb mit alternativen Brennstoffen, z. B. Etha­ nol, Methanol, Rapsöl udg. ermöglicht oder bei dem ein Betriebsprogramm durchgeführt wird, das einen Brennkraftmaschinenbetrieb mit niedrigerem Verdich­ tungsverhältnis gegenüber Brennkraftmaschinen ohne Brennersystem ermöglicht.With the device according to the invention and the Ver can run a burner system operating program be carried out using an internal combustion engine operation with alternative fuels, e.g. B. Etha nol, methanol, rapeseed oil etc. enables or at the an operating program is carried out that a Internal combustion engine operation with lower compression relation to internal combustion engines without Burner system enables.

Die Erfindung bildet bei Verwendung eine Basis fürThe invention forms a basis for when used

  • - direkteinspritzende Fahrzeug-Dieselmotoren (hoher Komfortanspruch),- Direct injection vehicle diesel engines (high level of comfort),
  • - geringe Eigenemission (Ruß und HC) des Brenner­ system,- Low internal emissions (soot and HC) from the burner system,
  • - hohe Funktionssicherheit im Fahrzeugeinsatz über lange Laufstrecken/-zeiten,- high functional reliability in vehicle use over long distances / times,
  • - gute On-Board-Diagnosemöglichkeiten für Zündung und Flammerkennung,- Good on-board diagnostic options for ignition and flame detection,
  • - gute Möglichkeiten der Einbindung in vorhandene Werkstatt-Diagnosesysteme, - Good options for integration into existing ones Workshop diagnostic systems,  
  • - leichte Adaption an unterschiedliche Motoren mittels elektronischer Abstimmhilfe,- easy adaptation to different engines by means of electronic voting aid,
  • - eine Nachrüstmöglichkeit im Feld und für ein- A retrofit option in the field and for one
  • - gutes Preis-/Leistungsverhältnis.- good price / performance ratio.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Vorwärmung der Ansaugluft einer Diesel-Brennkraftmaschine bestehend aus einem an das Luftansaugsystem angeschlossenen Brennersy­ stem, das Luft und Brennstoff verbrennt und die da­ bei entstehenden heißen Abgase in die Ansaugluft bläst, dadurch gekennzeichnet, daß in einer an das Luftansaugsystem (4) angeschlossenen Brennkammer (2) eine Brennerdüse (6) angeordnet ist, die einen definierten Austrittsquerschnitt für im wesentlich mit geringem Überdruck zugeleiteten Brennstoff so­ wie für von einer Druckquelle (7, 18) zugeführte Zerstäubungsluft aufweist, daß in der Brennstoffzuführleitung in festgelegtem Abstand zur Brennerdüse (6) ein Brennstoffregler (14) angeordnet ist, der den zur Brennerdüse (6) strömenden Brennstoff in Abhängigkeit von Betriebs­ parametern der Brennkraftmaschine steuert/regelt, wobei in der Brennkammer (2) eine Hochspannungs- Zündfunkenstrecke (8, 10) im Bereich des Sprühke­ gels (9) der Brennerdüse (6) besteht.1. Device for preheating the intake air of a diesel internal combustion engine consisting of a Brennersy system connected to the air intake system, which burns air and fuel and blows the resulting hot exhaust gases into the intake air, characterized in that in a to the air intake system ( 4 ) connected combustion chamber ( 2 ) a burner nozzle ( 6 ) is arranged, which has a defined outlet cross-section for fuel supplied essentially with a slight excess pressure as well as for atomizing air supplied from a pressure source ( 7 , 18 ), that in the fuel feed line at a fixed distance from the burner nozzle ( 6 ) a fuel controller ( 14 ) is arranged, which controls the fuel flowing to the burner nozzle ( 6 ) depending on operating parameters of the internal combustion engine, in the combustion chamber ( 2 ) a high-voltage spark gap ( 8 , 10 ) in the area of the spray best ( 9 ) of the burner nozzle ( 6 ) ht. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand zwischen Brennerdüse (6) und Brennstoffregler (14) so groß gewählt ist, daß keine Temperatureinwirkung des Brennersystems auf den Brennstoffregler (14) erfolgt.2. Device according to claim 1, characterized in that the distance between the burner nozzle ( 6 ) and the fuel controller ( 14 ) is chosen so large that no temperature effect of the burner system on the fuel controller ( 14 ) takes place. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberluft von einer Druckquelle (7, 18) bereitgestellt wird, die gegenüber dem Luftansaug-Systemdruck einen Druck von größer 0,15 bar aufweist.3. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the atomizing air is provided by a pressure source ( 7 , 18 ) which has a pressure of greater than 0.15 bar compared to the air intake system pressure. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckquelle (7) von einer elektrischen Luftpumpe (18) gebildet ist. 4. The device according to claim 3, characterized in that the pressure source ( 7 ) is formed by an electric air pump ( 18 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß stromab der Luftpumpe (18) ein Druckregelventil (17) angeordnet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that a pressure control valve ( 17 ) is arranged downstream of the air pump ( 18 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftansaug­ system (4) eine Verwirbelungszone (19) für Brenner­ abgas und Ansaugluft aufweist und stromab davon ei­ nen Temperatursensor (20) für die Brennerabgasluft­ mischung.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the air intake system ( 4 ) has a swirl zone ( 19 ) for burner exhaust gas and intake air and downstream thereof egg NEN temperature sensor ( 20 ) for the burner exhaust air mixture. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündfunken­ strecke (8) zwischen zwei Kerzenelektroden besteht, die einzeln angeordnet sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spark gap ( 8 ) between two candle electrodes, which are arranged individually. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennstoffleitung zum Bren­ nersystem hin oder zwischen Brennstoffregler (14) und Brennerdüse (6) ein Absperrventil (15) auf­ weist.8. The device according to claim 7, characterized in that the fuel line to the Bren nersystem or between the fuel controller ( 14 ) and the burner nozzle ( 6 ) has a shut-off valve ( 15 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Brennkammer (2) eine Flammerkennungseinrichtung (16) angeordnet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that a flame detection device ( 16 ) is arranged in the combustion chamber ( 2 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch Auswertung des Span­ nungsverlaufes auf der Primärseite des Zündmoduls (12) während der Zündphase eine Diagnose der Zünd­ funktion und während der Brennphase eine Flamm­ diagnose erfolgt.10. The device according to claim 8, characterized in that by evaluating the voltage curve on the primary side of the ignition module ( 12 ) during the ignition phase, a diagnosis of the ignition function and a flame diagnosis takes place during the combustion phase. 11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Temperatursensor (20) erfaßte Temperatur der Brennerabgasluftmischung durch Variation der Bren­ nerleistung geregelt wird und ggf. in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Brennkraftma­ schine wie Ansaugluftmasse, Last, Drehzahl, Umge­ bungstemperatur sowie der Brennkraft­ maschinentemperatur variiert wird.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detected from the temperature sensor (20) temperature of the burner exhaust gas air mixture is regulated nerleistung by varying the Bren and possibly in dependence on other operating parameters of the internal combustion machine, such as intake air mass, load, speed, Reversed temperature and the internal combustion engine temperature is varied. 12. Verfahren zur Vorwärmung der Ansaugluft einer Diesel-Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem in der Startphase der Brennkraftmaschi­ ne Brennerabgase in das Luftansaugsystem einge­ blasen werden, um das Starten zu ermöglichen oder zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerbetrieb über die Startphase hinaus aufrecht erhalten bleibt und in Abhängigkeit von Brennkraft­ maschinen-Betriebsparameterwerten gesteuert oder geregelt wird.12. Procedure for preheating the intake air a diesel engine, especially with a device according to one of claims 1 to 11, in which in the starting phase of the internal combustion engine ne burner exhaust gases inserted into the air intake system blow to enable starting or to facilitate, characterized in that the Burner operation upright beyond the start phase is retained and depending on the internal combustion engine machine operating parameter values controlled or is regulated. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennerleistung ausgehend von einem Leerlaufbetriebspunkt in Abhängigkeit von der sich erhöhenden Drehzahl oder der sich erhöhenden Ansaugluftmenge erhöht wird.13. The method according to claim 12, characterized ge indicates that the burner output is based on an idle operating point depending on the increasing speed or increasing Intake air quantity is increased. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennerleistung ausgehend von einem Leerlaufbetriebspunkt und einer dabei er­ reichten vorgegebenen Temperatur der Brennerabgas­ luftmischung derart gesteuert/geregelt wird, daß die Mischtemperatur innerhalb vorgegebener Tempe­ raturwerte verbleibt.14. The method according to claim 13, characterized ge indicates that the burner output is based on an idle operating point and one doing it enough predetermined temperature of the burner exhaust gas air mixture is controlled such that the mixing temperature within a given temp rature values remain. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner­ leistung oder die vorgegebenen Temperaturwerte aus­ gehend von dem Leerlaufbetriebspunkt in Abhängig­ keit von einer Regelstangenverstellung der Ein­ spritzpumpe in Richtung Vollast vermindert wird.15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that the burners power or the specified temperature values depending on the idle operating point of a control rod adjustment of the on injection pump is reduced towards full load. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennerleistung oder die vor­ gegebenen Temperaturwerte in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen-Betriebstemperaturerhöhung oder -erniedrigung erniedrigt oder erhöht wird.16. The method according to claim 15, characterized ge indicates that the burner output or the before  given temperature values depending on the Internal combustion engine operating temperature increase or -Lowering is lowered or increased. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerlei­ stung oder die vorgegebenen Temperaturwerte in Ab­ hängigkeit von der Umgebungslufttemperaturerhöhung oder -erniedrigung erniedrigt oder erhöht wird.17. The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the Brennerlei or the specified temperature values in Ab dependence on the increase in ambient air temperature is lowered or raised. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das im Brenner­ system erzeugte Abgas aus einem Brenngemisch ge­ bildet ist, das einen fetten Flammkern bildet, der mit aus der Ansaugluft entnommenem Sauerstoff voll­ ständig verbrennt.18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that in the burner system generated exhaust gas from a combustible mixture is that forms a fat flame core that full of oxygen taken from the intake air constantly burns. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehungen zwischen Brennerleistung oder Temperaturwert und den Werten, von denen Abhängigkeit besteht, durch Kennlinien oder Kennfelder festgelegt sind.19. The method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that the relationships between burner output or temperature value and the values on which dependence exists Characteristic curves or maps are defined.
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