DE10031541B4

DE10031541B4 - Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff

Info

Publication number: DE10031541B4
Application number: DE10031541A
Authority: DE
Inventors: Franz Flick; Roland Starck; Albrecht Hauck
Original assignee: Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: DE10031541A1; DE29911711U1

Abstract

Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Heizelement (PTC-Element) mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, wobei mehrere in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung hintereinander angeordnete PTC-Elemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Elemente (1, 1a, 1b) zwischen Kontaktelementen (2, 2a, 2b, 3) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material angeordnet sind, die jeweils eine Kontaktplatte (6) und senkrecht zu dieser in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung angeordnete Rippen (4, 4a–4c) zum Erzielen einer großen Wärmeaustauschfläche aufweisen und elastisch in Richtung der PTC-Elemente (1, 1a, 1b) vorbelastet sind, wobei die PTC-Elemente (1, 1a, 1b) zwischen einem den PTC-Elementen (1a, 1b) gemeinsamen Kontaktelement (3) und einer der Anzahl an PTC-Elementen (1a, 1b) entsprechenden Anzahl von in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung hintereinander angeordneten Kontaktelementen (2a, 2b) angeordnet sind, welche jeweils durch mehrere Federzungen (14) elastisch in Richtung der PTC-Elemente (1a, 1b) vorbelastet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, wobei das Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes bzw. negativem Temperaturkoeffizienten der elektrischen Leitfähigkeit für einen Schutz vor zu hoher Aufheizung der Vorrichtung sorgt, indem dessen elektrische Leitfähigkeit bei steigender Temperatur abnimmt. Derartige PTC-Elemente bestehen in der Regel aus kaltleitenden, keramischen Materialien. Um für eine gute Funktion und einen hohen Wirkungsgrad von PTC-Elementen zu sorgen bzw. die zu deren Betrieb erforderliche elektrische Energie möglichst optimal zu nutzen, muss die Kontaktierung derselben über einen möglichst großen Kontaktbereich und in der Regel unter einem permanenten Anpressdruck erfolgen.

Die gattungsgemäße EP 0 284 120 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Aufheizen von Dieselkraftstoff, wobei während des Aufheizens sukzessive drei Kanäle in jeweils in entgegengesetzter Richtung von dem Dieselkraftstoff durchströmt werden, welche durch jeweils zwei an der Gehäusewand angeordnete Außenkanäle und einem zwischen diesen angeordneten Zwischenkanal gebildet sind, der durch jeweils eine in bzw. entgegen der jeweiligen Durchströmungsrichtung sich erstreckende Metallplatte von den Außenkanälen räumlich getrennt ist. Zur Aufheizung des Kraftstoffs sind an den Metallplatten auf der Seite der Außenkanäle mehrere PTC-Keramikelemente in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnet, welche durch jeweils eine auf der entgegengesetzten Seite angeordnete Kontaktfeder elastisch gegen die Metallplatte gedrückt werden, wobei die Stromversorgung der PTC-Elemente sowohl durch die Metallplatte als auch durch die Kontaktfedern gewährleistet ist. In den Zwischenkanälen sind in Durchströmungsrichtung mehrere Turbulatoren für eine weitere Übertragung der von den PTC-Elementen erzeugten Wärme an den Dieselkraftstoff angeordnet, welche mit den PTC-Elementen in den Außenkanälen über die Metallplatten in thermischem Kontakt stehen.

Eine solche Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die Durchströmungsrichtung des Kraftstoffs zweimal in die jeweils entgegengesetzte Richtung umgeleitet werden muss, was zum einen einen relativ hohen konstruktiven Aufwand der Anordnung und zum anderen eine Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit und somit ein geringes Durchsatzvolumen des Kraftstoffes pro Zeiteinheit bedingt. Dabei ist eine derartige Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit auch aus dem Grund notwendig, da durch die Anordnung der PTC-Elemente in den Außenkanälen die Aufheizung wegen der geringen Wärmeübertragungsfläche beschränkt ist, während die Anordnung der Turbulatoren in dem einen Zwischenkanal zwar für eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrads des Wärmetransports und effektivere Wärmeabgabe sorgt, jedoch nur insgesamt ein Drittel des gesamten Durchströmungsweges ausmacht.

Der DE 92 18 708 U1 ist eine elektrische Heizvorrichtung mit auch in Reihen angeordneten PTC-Elementen zur Aufheizung für gasförmige Medien entnehmbar, wobei die PTC-Elemente zwischen leistenförmigen, mit Durchströmkanälen versehenen Wärmeableitelementen angeordnet sind und wobei die Wärmeableitelemente auf die PTC-Elemente mittels einer in Spannleisten vorgesehener Blattfeder gegen die PTC-Elemente kraftbeaufschlagt sind.

Der DE 31 51 109 A1 ist eine Thermistor-Heizeinrichtung mit einem PTC-Element entnehmbar, welches auf beiden Seiten mit Elektroden ausgebildet ist, an welchen rippenförmige Wärmestrahler angeordnet sind, von welchen einer durch eine Vorspannfeder über einen Abstandshalter in Richtung des PTC-Elements vorbelastet ist.

Die US 5,256,857 betrifft eine Heizeinrichtung für Fahrgasträume in einem Fahrzeug, wobei zur Wärmeerzeugung zwei Reihen von nebeneinander angeordneten PTC-Elementen vorgesehen sind, wobei jede der Reihen auf beiden Seiten von Kontaktplatten und Rippen aufweisenden einzeln aufgeteilten oder gemeinsamen Kontaktelementen umgeben ist, und jeweils eines der Kontaktelemente 32 auf einer der Seiten der PTC-Elemente durch eine Feder elastisch vorbelastet ist. Der Gegenstand dieser Druckschrift ist keine Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff. Weiterhin sind die Reihen der PTC-Elemente senkrecht zur Erstreckungsrichtung der einzelnen Rippen gerichtet und somit nicht in Längsrichtung der zugeführten Heizluft. Schließlich ist auf beiden Seiten der PTC-Elemente auch nur ein einzeln ausgebildetes Kon taktelement vorgesehen, wobei eines auch nur durch eine einzeln ausgebildete Feder belastet ist.

Die EP 0 379 873 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gasen, insbesondere Luft, durch eines oder mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete PTC-Elemente, welche auf einer Seite durch ein gemeinsames U-förmig ausgebildetes isolierendes Rahmenteil und auf der anderen Seite von jeweils einer Kontaktplatte umgeben sind, welche wiederum durch eine isolierende Abdeckplatte bedeckt ist.

Die EP 0 162 939 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff mit einem unter im Wesentlichen beidseitig vollständigem Anliegekontakt zwischen zwei als Elektroden dienenden Kontaktplatten angeordneten PTC-Element. PTC-Element und Kontaktplatten sind mit Federn vorgespannt und gegen Verschiebung durch eine von einem Haltestift durchgriffene zentrale Bohrung gesichert. Eine schnelle Aufheizung des Dieselkraftstoffs wird dadurch erreicht, dass das Volumen zwischen den Kontaktplatten gering ist, so dass die geringen Mengen des in diesem Volumen befindlichen Dieselkraftstoffs spontan aufgeheizt werden. Nachteilig hierbei ist insbesondere die konstruktiv aufwändig und teuere Ausgestaltung der Heizvorrichtung, die als relativ großes Bauteil zum Einbau vor dem Ölfilter ausgebildet ist und die beispielsweise einen Austausch des PTC-Elements schwierig macht. Ferner wird der in einer Kraftstoffzuleitung strömende Dieselkraftstoff innerhalb der Heizvorrichtung mehrfach umgelenkt, was mit strömungstechnischen Nachteilen und einem ungleichmäßigen Durchflussverhalten verbunden ist.

Der US 4,387,691 und der US 4,406,785 ist jeweils eine Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff entnehmbar, wobei das im wesentlichen plattenförmige PTC-Element mit der einen Seite an einer als Elektrode dienenden Kontaktplatte anliegt und an der anderen Seite mittels Federn elastisch in Richtung der Kontaktplatte vorbelastet ist. Nachteilig ist hierbei, dass bei Aufheizung des PTC-Elements zwischen diesem und der Kontaktplatte zwar ein hoher, im wesentlichen durch Wärmeleitung verursachter Wärmetransport erzielt, aber auf der den Federn zugewandten Seite des PTC-Elements ein geringerer, im wesentlichen auf Wärmestrahlung beruhender Wärmetransport erreicht wird, was zu Wärmespannungen und insbesondere zu einem Versagen des keramischen PTC-Elements führen kann. Dieser Effekt wird durch die beim typischen Intervallbetrieb einer gattungsgemäßen Vorrichtung auftretenden zusätzlichen Wärmespannungen noch verstärkt.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom gattungsgemäßen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass sie bei einem hohen Wirkungsgrad zuverlässig arbeitet und darüber hinaus einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Durch den Andruck des insbesondere plattenförmigen PTC-Elements zwischen den als Elektroden dienenden Kontaktplatten der Kontaktelemente mit elastischer Vorbelastung derselben in Richtung des PTC-Elements ergibt sich ein beidseitig vollständiger Anliegekontakt des PTC-Elements. Derart ist einerseits eine optimale Stromversorgung des PTC-Elements sichergestellt, andererseits eine optimale, im Wesentlichen auf Wärmeleitung beruhende Wärmeübertragung des PTC-Elements auf die Kontaktelemente gewährleistet. Die in Längsrichtung, also in Strömungsrichtung des Dieselkraftstoffs in der Kraftstoffzuführung, angeordneten Rippen die nen zum Erzielen einer großen Wärmetauschfläche, so dass verhältnismäßig große Mengen an Dieselkraftstoff schnell erwärmt werden. Ferner ist die Vorrichtung durch die nach Art eines Kammprofils angeordneten Rippen in Längsrichtung versteift und sind die Kontaktelemente dadurch stabilisiert. Die in Längsrichtung angeordneten Rippen bieten weiterhin bei einer großen Wärmetauschfläche einen minimalen Strömungswiderstand und machen Einrichtungen zum Umlenken des Dieselkraftstoffs in der Kraftstoffzuführung, welche sich nachteilig auf die Leistung des Verbrennungsmotors auswirken, entbehrlich.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente mittels einer zwischen den Rippen von einseitig des PTC-Elements angeordneten Kontaktelementen und einer Innenwand der Kraftstoffzuführung anordbaren Federschiene elastisch vorbelastet sind. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einfache Weise durch Festklemmen in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors festgelegt werden und stellt ein kostengünstig herstellbares und insbesondere auf einfache Weise austauschbares bzw. auf einfache Weise montierbares Bauteil dar.

Die Federschiene weist bevorzugt ein im wesentlichen U-förmiges Profil auf, dessen Schenkel wenigstens zwei zentrale Rippen eines Kontaktelements umgreifen und dessen zentraler Steg mehrere in Richtung der Schenkel vorbelastete, an die Schenkel verbindende Brücken angeordnete Federzungen aufweist. Die Federzungen sorgen einerseits für einen im wesentlichen konstanten Anpressdruck über die Gesamtfläche des PTC-Elements, andererseits dienen sie der Aufnahme von mechanischen Beanspruchungen, insbesondere Schwingungen, wie sie beispielsweise beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten.

Die Federschiene ist bevorzugt einstückig ausgebildet und besteht beispielsweise aus Blech. Die Federschiene ist z.B. auf einfache und kostengünstige Weise aus einem Blechstreifen durch Biegen der lateralen Enden zu einem im wesentlichen U-förmigen Profil, Ausstanzen der Brücken bzw. der Federzungen und Vorspannen der Federzungen in Richtung der Schenkel des U-förmigen Profils herstellbar.

Um für einen möglichst konstanten Anpressdruck der Kontaktplatten der Kontaktelemente auf das zwischen denselben angeordnete PTC-Element und für eine gegen mechanische Beanspruchung, wie Schwingungen, Stöße oder dergleichen, unempfindliche Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu sorgen, umgreifen die Schenkel des im wesentlichen U-förmigen Profils der Federschiene bevorzugt wenigstens vier zentrale Rippen eines Kontaktelements.

Die Rippen jedes Kontaktelements weisen bevorzugt jeweils eine zur Anordnung der Vorrichtung in einer Kraftstoffzuführung mit rundem Querschnitt geeignete Länge auf, d.h. die Rippen jedes Kontaktelements haben bevorzugt jeweils eine von den Längskanten des Kontaktelements zum Zentrum hin zunehmende Länge. Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mittels einer vier zentrale Rippen eines Kontaktelements umgreifenden Federschiene in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors festgelegt, so können die von dem U-förmigen Profil umgriffenen Rippen auch im wesentlichen gleich lang sein, um für eine große Abstützfläche der Federschiene an den Rippen zu sorgen. Die Rippen einer zur Anordnung in einer Kraftstoffzuführung mit im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt geeigneten Vorrichtung weisen zweckmäßig eine etwa identische Höhe auf.

Um für eine optimale Wärmeleitung innerhalb der von den PTC-Elementen erwärmten Kontaktelementen zu sorgen, ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, dass sich einerseits die Rippen in Richtung ihrer Enden verjüngen, andererseits die Stärke der Kontaktplatte jedes Kontaktelements in Richtung ihrer Längskanten abnimmt.

In bevorzugter Ausführung weisen zwei benachbarte Rippen, insbesondere die beiden zentralen Rippen jedes Kontaktelements, jeweils einander zugekehrte Längsnuten zur Aufnahme von Stromversorgungsmitteln, z.B. Anschlussdrähten auf, wobei die Rippen nach Einbringen der Stromversorgungsmittel z.B. gegeneinander verklemmbar sind, um eine dauerhafte und zuverlässige Kontaktierung der Kontaktelemente bzw. des zwischen den Kontaktplatten derselben angeordnete PTC-Elements sicherzustellen.

Die Kontaktelemente sind bevorzugt einstückig und insbesondere als Strangpressprofile ausgebildet. Sie bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Während Aluminiumlegierungen gegenüber Reinaluminium in der Regel eine wesentlich höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie eine bessere Verarbeitbarkeit, z.B. einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen, ist die elektrische Leitfähigkeit bzw. die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen meist geringer als die Leitfähigkeit von Reinaluminium. Aus diesem Grund enthält die Aluminiumlegierung zweckmäßig geringe Mengen Magnesium (Mg) und/oder Silicium (Si), z.B. höchsten 5 Mass.-% Mg und/oder Si, vorzugsweise höchstens 1 Mass.-% Mg und/oder Si.

Im Rahmen der Erfindung sind mehrere, insbesondere zwei, in Längsrichtung hintereinander angeordnete PTC-Elemente vorgesehen. In diesem Fall sind die PTC-Elemente bevorzugt zwischen einem den PTC-Elementen gemeinsamen Kontaktelement und einer der Anzahl an PTC-Elementen entsprechenden Anzahl von in Längsrichtung angeordneten Kontaktelementen angeordnet, welche elastisch in Richtung der PTC-Elemente vorbelastet sind.

Sowohl die PTC-Elemente als auch die Kontaktelemente sind vorzugsweise in Längsrichtung beabstandet angeordnet.

Durch die Anordnung mehrerer in Längsrichtung beabstandeter PTC-Elemente bzw. mehrerer mit den PTC-Elementen in Verbindung stehender Kontaktelemente werden durch die beim Betrieb auftretenden Wärmespannungen aufgrund Temperaturwechselbeanspruchung verursachte Biegungen der Kontaktelemente, die in einem nachlassenden oder ungleichmäßigen Anpreßdruck der Kontaktplatten auf die PTC-Elemente resultieren, verhindert. Ebenfalls werden mechanische Beanspruchungen, insbesondere beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungen, aufgenommen, ohne den Anpreßdruck auf das PTC-Element zu beeinträchtigen. Da jedem PTC-Element jeweils ein Kontaktelement zugeordnet ist, wird auch für solche PTC-Elemente ein im wesentlichen konstanter Anpreßdurck erreicht, die aufgrund bei der Herstellung auftretenden Toleranzen eine unterschiedliche Stärke aufweisen.

Die in Längsrichtung hintereinander angeordneten Kontaktelemente sind bevorzugt mittels einer gemeinsamen Federschiene in Richtung des PTC-Elements elastisch vorbelastet. Auf diese Weise wird auch bei wärmebedingter Ausdehnung des Querschnitts der Kraftstoffzuführung ein konstanter Anpreßdruck der Kontaktplatten der Kontaktelemente auf die PTC-Elemente sichergestellt, indem jedes Kontaktelement mittels wenigstens einer, vorzugsweise wenigstens zwei Federzungen der zwischen der Innenwand der Kraftstoffzuführung und dem Kontaktelement angeordneten Federschiene elastisch vorbelastet ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verheizen von Dieselkraftstoff in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors;
2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit zwei in Längsrichtung hintereinander angeordneten PTC-Elementen;
3 eine Seitenansicht einer Federschiene zum elastischen Vorbelasten der Kontaktelemente in Richtung des PTC-Elements;
4 eine Draufsicht auf eine Federschiene in Richtung Pfeil B der 3 und
5 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff in einer Kraftstoffzuführung 20 eines (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors weist ein zwischen Kontaktelementen 2, 3 aus einem leitfähigen Material angeordnetes, in der Regel aus einem kaltleitenden keramischen Material bestehendes PTC-Elemente 1 auf. Um einerseits für einen geringen elektrischen Widerstand und andererseits für einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den Kontaktelementen 2, 3 und dem PTC-Element 1 zu sorgen, stehen die Kontaktelemente 2, 3 über jeweils eine Kontaktfläche einer Kontaktplatte 6 unter vollständigem Anliegekontakt mit dem PTC-Element 1 in Verbindung. Die Kontaktflächen haben an der dem PTC-Element 1 zugewandten Seite eine geringe Oberflächenrauhigkeit. Die Kontaktelemente 2, 3 weisen senkrecht zu der Kontaktplatte 6 und in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung 20 angeordnete Rippen 4 auf, die eine große Wärmetauschfläche zwischen den durch Wärmeleitung des PTC-Elements 1 er wärmten Kontaktelementen 2, 3 und dem Dieselkraftstoff sicherstellen. Die zentralen Rippen 4b, 4c jedes Kontaktelements 2, 3 sind mit einander zugekehrten Längsnuten 8 zur Aufnahme (nicht dargestellter) Stromversorgungsmittel für das PTC-Element 1 ausgestattet.
Die Kontaktelemente 2, 3 sind mittels einer zwischen der Innenwand der Kraftstoffzuführung 20 und den Rippen 4a–d des Kontaktelements 2 angeordneten Federschiene 10 elastisch in Richtung des PTC-Elements 1 vorbelastet, um stets für einen ausreichenden Anpressdruck zwischen Kontaktelementen 2, 3 und PTC-Element 1 zu sorgen. Die einstückig ausgebildete Federschiene 10 weist ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf und umgreift mit dessen Schenkel 11a, 11b die vier zentralen Rippen 4a–d des Kontaktelements 2.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich, sorgen mehrere an einem zentralen Steg 12 des U-förmigen Profils angeordnete Federzungen 14 für den stetigen Anpressdruck zwischen den Kontaktelementen und dem PTC-Element. Die Federzungen 14 sind an die Schenkel 11a, 11b des U-förmigen Profils verbindenden Brücken 13 angeordnet. Die Federschiene 10 besteht beispielsweise aus Blech und ist z. B. aus einem Blechstreifen durch Biegen der lateralen Enden zu einem im Wesentlichen U-förmigen Profil, Ausstanzen der Brücken 13 bzw. der Federzungen 14 und Vorspannen der Federzungen 14 in Richtung der Schenkel 11a, 11b hergestellt.
Die in 2 in Seitenansicht dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete PTC-Elemente 1a, 1b auf, die zwischen einem gemeinsamen Kontaktelement 3 und jeweils einem Kontaktelement 2a, 2b mittels einer Federschiene 10 verklemmt sind. Sowohl die PTC-Elemente 1a, 1b als auch die Halbzeuge 2a, 2b sind in Längsrichtung beabstandet angeordnet. Durch die Unterteilung der PTC-Elemente 1a, 1b und der Kontaktelemente 2a, 2b wird ein konstanter flächiger Andruck zwischen diesen Teilen sichergestellt, wobei Wärmeausdehnungen und mechanische Beanspruchungen, wie Schwingungen oder Stöße, aufgenommen werden. In den (nicht dagestellten) Längsnuten der Halbzeuge 2a, 2b, 3 sind Stromversorgungsmittel 17, 17a, 17b, z.B. Anschlußdrähte, festgelegt.
In 5 ist ein Kontaktelement 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einbau in eine Kraftstoffzuführung mit rundem Querschnitt nochmals in perspektivischer Ansicht gezeigt. Das einstückig, z.B. als Strangpreßprofil ausgebildete Kontaktelement 2 besteht beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, welche geringe Mengen an Magnesium und Silicium enthält, wie AlMgSi 0,5. Die Rippen 4 des Kontaktelements 2 weisen jeweils eine von dessen Längskanten 7 zum Zentrum hin zunehmende Länge auf, um die Vorrichtung, wie in 1 dargestellt, auf einfache Weise mittels einer Federschiene in einer Kraftstoffzuführung mit rundem Querschnitt zu verklemmen. In der gezeigten Ausführungsform haben die Rippen 4 in Querrichtung einen etwa halbkreisförmigen Umkreis 15. Alternativ können z.B. die zentralen Rippen 4a–d eine im wesentlichen identische Höhe aufweisen, um die Anordnung einer diese umgreifenden (nicht dargestellten) Federschiene zu erleichtern. Um für eine optimale Wärmeleitung von der beim Betrieb von einem (nicht dargestellten) PTC-Element erwärmten Kontaktplatte 6 in die Rippen 4 des Kontaktelements 2 zu sorgen, sind die Rippen 4 in Richtung ihrer Enden verjüngt ausgebildet, während die Stärke der Kontaktplatte 6 in Richtung der Längskanten 7, wie mit Strichpunktlinie 16 angedeutet, abnimmt. Der Querschnitt des Kontaktelements 3 (1) entspricht dem Querschnitt des Kontaktelements 2.

1, 1a, 1b: PTC-Element
2, 2a, 2b, 3: Kontaktelement
4, 4a, 4b, 4c, 4d: Rippen
6: Kontaktplatte
7: Längskante des Kontaktelements
8: Längsnut
10: Federschiene
11a, 11b: Schenkel
12: zentraler Steg
13: Brücke
14: Federzunge
15: Umkreis der Rippen
17, 17a, 17b: Stromversorgungsmittel
20: Kraftstoffzuführung

Claims

Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Heizelement (PTC-Element) mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, wobei mehrere in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung hintereinander angeordnete PTC-Elemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Elemente (1, 1a, 1b) zwischen Kontaktelementen (2, 2a, 2b, 3) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material angeordnet sind, die jeweils eine Kontaktplatte (6) und senkrecht zu dieser in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung angeordnete Rippen (4, 4a–4c) zum Erzielen einer großen Wärmeaustauschfläche aufweisen und elastisch in Richtung der PTC-Elemente (1, 1a, 1b) vorbelastet sind, wobei die PTC-Elemente (1, 1a, 1b) zwischen einem den PTC-Elementen (1a, 1b) gemeinsamen Kontaktelement (3) und einer der Anzahl an PTC-Elementen (1a, 1b) entsprechenden Anzahl von in Längsrichtung der Kraftstoffzuführung hintereinander angeordneten Kontaktelementen (2a, 2b) angeordnet sind, welche jeweils durch mehrere Federzungen (14) elastisch in Richtung der PTC-Elemente (1a, 1b) vorbelastet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2, 2a, 2b, 3) mittels einer zwischen den Rippen (4, 4a–4c) von einseitig des PTC-Elements (1, 1a, 1b) angeordneten Kontaktelementen (2, 2a, 2b) und einer Innenwand der Kraftstoffzuführung (20) anordbaren Federschiene (10) elastisch vorbelastet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschiene (10) ein im Wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, dessen Schenkel (11a, 11b) wenigstens zwei zentrale Rippen (4b, 4c) eines Kontaktelements (2, 2a, 2b) umgreifen und dessen zentraler Steg (12) mehrere in Richtung der Schenkel (11a, 11b) vorbelastete, an die Schenkel (11a, 11b) verbindenden Brücken (13) angeordnete Federzungen (14) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschiene (10) einstückig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (11a, 11b) des im Wesentlichen U-förmigen Profils der Federschiene (10) wenigstens vier zentrale Rippen (4a, 4b, 4c, 4d) des Kontaktelements (2, 2a, 2b) umgreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (4, 4a–4c) jedes Kontaktelements (2, 2a, 2b, 3) jeweils eine zur Anordnung der Vorrichtung in einer Kraftstoffzuführung (20) mit rundem Querschnitt geeignete Höhe aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippen (4, 4a–4c) in Richtung ihrer Enden verjüngen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Kontaktplatte (6) jedes Kontaktelements (2, 2a, 2b, 3) in Richtung ihrer Längskanten (7) abnimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Rippen (4, 4b, 4c) jedes Kontaktelements (2, 2a, 2b, 3) jeweils einander zugekehrte Längsnuten (8) zur Aufnahme von Stromversorgungsmitteln (17) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zentralen Rippen (4b, 4c) jedes Kontaktelements (2, 2a, 2b, 3) einander zugekehrte Längsnuten (8) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2, 2a, 2b, 3) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2, 2a, 2b, 3) Strangpressprofile sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Kontaktelemente (2, 2a, 2b, 3) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung geringe Mengen Magnesium (Mg) und/oder Silicium (Si) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei PTC-Elemente (1a, 1b) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Elemente (1a, 1b) beabstandet angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2a, 2b) beabstandet angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung hintereinander angeordneten Kontaktelemente (2a, 2b) mittels einer gemeinsamen Federschiene (10) elastisch vorbelastet sind.