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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffheizeinrichtung zum Heizen eines flüssigen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, die mit wenigstens einer derartigen Kraftstoffheizeinrichtung ausgestattet ist.
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Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem Kraftstoff betrieben werden sollen, der bei niedrigen Temperaturen eine hohe Viskosität besitzt, besteht das Problem, dass mit Hilfe derartiger Kraftstoffe für den Start der Brennkraftmaschine, also für das Anlassen der Brennkraftmaschine bei diesen niedrigen Temperaturen kein zündfähiges Gemisch in den Brennräumen der Brennkraftmaschine erzeugt werden kann. Bei sogenannten "Bio-Kraftstoffen", insbesondere bei Bio-Diesel, tritt dieses Problem bereits bei Temperaturen unterhalb von +14°C auf. Andere Bio-Kraftstoffe, wie z.B. Ethanol und Methanol, charakterisieren sich durch einen Flammpunkt von etwa 12°C, der sehr hoch ist im Vergleich zum Flammpunkt von herkömmlichem Benzin, der bei etwa –42°C liegt. Folglich haben derartige Bio-Kraftstoffe eine niedrige Flüchtigkeit im Vergleich zu Benzin und benötigen eine hohe Verdampfungswärme im Vergleich zu Benzin. Diese Eigenschaften führen bei derartigen Bio-Kraftstoffen, wie Ethanol und Methanol, zu kritischen Situationen für den Start einer Brennkraftmaschine unter kalten Umgebungsbedingungen, da derartige Bio-Kraftstoffe eine große Menge an Wärme benötigen, um einen Einspritzstrahl zu erzeugen, der sich für eine Zündung und zum Starten der Brennkraftmaschine eignet. Zur Lösung dieser Problematik kommen Kraftstoffheizeinrichtungen der vorstehend genannten Art zum Einsatz, mit deren Hilfe der flüssige Kraftstoff aufgeheizt werden kann. Dabei wird eine derartige Kraftstoffheizeinrichtung zweckmäßig direkt vor einem Injektor zum Einspritzen des Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet, so dass mit der jeweiligen Kraftstoffheizeinrichung nur eine vergleichsweise kleine Kraftstoffmenge aufgeheizt werden muss, um den Energieaufwand zum Aufheizen des Kraftstoffs möglichst gering zu halten. Innerhalb einer Kraftstoffeinspritzanlage ist daher zweckmäßig jedem Brennraum ein Injektor und jedem Injektor eine Kraftstoffheizeinrichtung zugeorndet.
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Aus der
WO 2014/072171 A1 ist eine gattungsgemäße Kraftstoffheizeinrichtung bekannt, die ein Gehäuse aufweist, in dem ein Heizraum angeordnet ist und das einen Zulauf für Kraftstoff sowie einen Ablauf für Kraftstoff aufweist. Im Heizraum ist ein elektrischer Heizkörper angeordnet, der im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung im Heizraum unmittelbar mit dem Kraftstoff in Kontakt steht.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine derartige Kraftstoffheizeinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Kraftstoffeinspritzanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten energetischen Wirkungsgrad auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht gemäß einem ersten Aspekt auf dem allgemeinen Gedanken, den Ablauf am bzw. im Gehäuse so anzuordnen bzw. so auszugestalten, dass er im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichung den Kraftstoff aus dem Heizraum in einem im Einbauzustand der Kraftstoffheizeinrichtung oberen Bereich des Heizraums entnehmen kann. Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass im Heizraum Konvektionsvorgänge dazu führen, dass innerhalb des Heizraums eine Temperaturschichtung entsteht, die dazu führt, dass im oberen Bereich des Heizraums der Kraftstoff eine höhere Temperatur besitzt als in einem unteren Bereich des Heizraums. Durch die Entnahme des Kraftstoffs im oberen Bereich lässt sich der Kraftstoff somit auf einem höheren Temperaturniveau aus dem Heizraum abführen und ggf. dem jeweiligen Injektor zuführen. Somit kann durch eine einfache strukturelle Maßnahme die energetische Bilanz der Kraftstoffheizeinrichtung verbessert werden.
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Die Erfindung beruht gemäß einem zweiten Aspekt auf dem allgemeinen Gedanken, den Zulauf am bzw. im Gehäuse so auszugestalten bzw. so anzuordnen, dass er im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung den Kraftstoff in den Heizraum in einem Einbauzustand der Kraftstoffheizeinrichtung unteren Bereich des Heizraums einleiten kann. Auch hier nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass Konvektionsvorgänge im Heizraum eine Temperaturschichtung bewirken, die dazu führt, dass im unteren Bereich des Heizraums die Temperatur des Kraftstoffs geringer ist als im oberen Bereich des Heizraums. Die Zuleitung des kalten Kraftstoffs in den unteren Bereich des Heizraums hat somit keinen oder nur einen geringen Effekt auf den beheizten Kraftstoff im Heizraum. Insbesondere kann eine Kühlung des beheizten Kraftstoffs innerhalb des Heizraums, insbesondere im oberen Bereich, durch die Zuleitung des kalten Kraftstoffs im unteren Bereich minimiert werden. Dementsprechend erhöht sich auch durch diese strukturell einfache Maßnahme der energetische Wirkungsgrad der Kraftstoffheizeinrichtung.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die beiden vorstehend genannten unabhängigen Maßnahmen gleichzeitig realisiert werden. Durch die gezielte Entnahme des aufgeheizten Kraftstoffs durch den Ablauf aus dem oberen Bereich des Heizraums und durch die gezielte Zuleitung des kalten Kraftstoffs durch den Zulauf in den unteren Bereich des Heizraums lässt sich eine kalorische Wechselwirkung zwischen Ablauf und Zulauf minimieren, wodurch Wärmeverluste reduziert und der energetische Wirkungsgrad der Kraftstoffheizeinrichtung verbessert ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Ablauf einen außen am Gehäuse angeordneten Ablaufanschluss aufweisen, der im Einbauzustand der Kraftstoffheizeinrichtung in einem unteren Bereich des Gehäuses angeorndet ist. Ferner kann der Ablauf dann einen im Gehäuse angeordneten Ablaufkanal aufweisen, der den Ablaufanschluss mit dem oberen Bereich des Heizraums fluidisch verbindet. Durch diese Maßnahme kann der Ablaufanschluss in konventioneller Weise unten am Gehäuse angeorndet werden, wobei der Ablaufanschluss dennoch über den Ablaufkanal mit dem oberen Bereich des Heizraums fluidisch verbunden ist, so dass der Ablauf insgesamt den beheizten Kraftstoff aus dem oberen Bereich des Heizraums entnehmen kann. Durch die Integration des Ablaufkanals in das Gehäuse ergibt sich ferner ein besonders einfacher Aufbau.
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Zweckmäßig ist dabei eine Weiterbildung, bei welcher der Ablaufkanal in eine den Heizraum begrenzende Wand des Gehäuses integriert ist. Hierdurch reduzieren sich zum einen die Herstellungskosten. Zum anderen lässt sich der Ablaufkanal besonders einfach derart integrieren, dass er innerhalb des Heizraums keine Störkontur bildet, welche die Durchströmung des Heizraums während des Betriebs der Kraftstoffheizeinrichtung nachteilig beeinflusst.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Zulauf einen außen am Gehäuse angeorndeten Zulaufanschluss aufweisen, der im Einbauzustand der Kraftstoffheizeinrichtung in einem oberen Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Außerdem weist der Zulauf dann zweckmäßig einen im Gehäuse angeordneten Zulaufkanal auf, der den Zulaufanschluss mit dem unteren Bereich des Heizraums fluidisch verbindet. Bei dieser Bauform lässt sich der Zulaufanschluss auf konventionelle Weise in einem oberen Bereicht des Gehäuses anordnen, wobei über den innenliegenden Zulaufkanal die Zuleitung des kalten Kraftstoffs in den unteren Bereich des Heizraums erfolgen kann.
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Zweckmäßig kann der Zulaufkanal in eine den Heizraum begrenzende Wand des Gehäuses integriert sein. Auch hier führt die Integration zu einer preiswerten Herstellbarkeit. Ferner lässt sich der Zulaufkanal besonders einfach so in die Wand integrieren, dass der Zulaufkanal keine Störkontur für die Kraftstoffströmung im Heizraum bildet.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Zulaufkanal im oberen Bereich des Heizraums eine Öffnung aufweisen, die durch den Heizkörper verschlossen ist. Durch diese Maßnahme lässt sich der Zulaufkanal besonders einfach herstellen. Bevorzugt ist das Gehäuse aus einem Kunststoff in Spritzformtechnik hergestellt. Der integrierte Zulaufkanal lässt sich dabei besonders einfach realisieren, wenn er sowohl zum Zulaufanschluss als auch im oberen Bereich des Heizraums offen ist. Damit der zugeführte kalte Kraftstoff nicht durch die zusätzliche Öffnung des Zulaufkanals in den oberen Bereich des Heizraums austreten kann, muss diese Öffnung verschlossen werden. Gemäß der hier vorgestellten bevorzugten Ausführungsform ist diese Öffnung durch den Heizkörper direkt verschlossen, so dass kein zusätzliches Bauteil zum Verschließen des Zulaufkanals erforderlich ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Axialrichtung des Gehäuses im Einbauzustand der Kraftstoffheizrichtung von oben nach unten bzw. von unten nach oben verlaufen. Im Idealzustand erstreckt sich die Axialrichtung des Gehäuses im Einbauzustand parallel zu einer Vertikalachse. In tatsächlichen Einbauzuständen kann die Axialrichtung jedoch auch gegenüber der Vertialrichtung geneigt sein, beispielsweise bis zu 30°. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann nun der Zulauf bezüglich der Axialrichtung des Gehäuses radial an das Gehäuse anschließen, während der Ablauf bezüglich der Axialrichtung axial an das Gehäuse anschließt. Bei dieser Bauform lässt sich die Kraftstoffheizeinrichtung besonders einfach in eine Kraftstoffeinspritzanlage integrieren.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Heizkörper mehrere Rippen und/oder Platten aufweisen, die im Betrieb der Kraftstoffheizreinrichtung vom Kraftstoff umströmbar sind. Durch die Rippen bzw. Platten besitzt der Heizkörper eine relativ große Oberfläche, die mit dem Kraftstoff in Kontakt steht, was die Wärmeübertragung zwischen Heizkörper und Kraftstoff verbessert.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Heizkörper einen im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung dem Kraftstoff ausgesetzten Wärmeübertrager aus Metall und wenigstens ein vom Kraftstoff getrenntes elektrisches Heizelement aufweisen. Ein derartiges Heizelement kann beispielsweise als PTC-Element ausgestaltet sein oder ein derartiges PTC-Element umfassen. PTC steht dabei für Positive Temperature Coefficient. Der Wärmeübertrager lässt sich hierdurch einfach aus einem Werkstoff herstellen, der gegenüber dem jeweiligen Kraftstoff eine hohe Beständigkeit aufweist. Ferner kann der Werkstoff des Wärmeübertragers auch hinsichtlich der Wärmeleitung optimiert werden. Beispielsweise kann der Wärmeübertrager aus Kupfer oder aus einer Kuperlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Zweckmäßig ist das jeweilige Heizelement im Inneren des Wärmeübertragers angeorndet, wodurch sich die vom Heizelement erzeugte Wärme besonders effizient nutzen lässt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Heizkörper zwei derartige Heizelemente aufweisen, die über ein elektrisch leitendes Kontaktelement elektrisch miteinander verbunden sind. Je nach Anwendungsfall können die beiden Heizelemente durch das Kontaktelement in Reihe oder parallel geschaltet sein. Der Wärmeübertrager ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und kann dadurch ebenfalls zur elektrischen Kontaktierung mit wenigstens einem der Heizelemente verwendet werden. Ein erster elektrischer Kontakt zur Stromversorgung der Kraftstoffheizeinrichtung ist mit dem Kontaktelement elektrisch verbunden, während ein zweiter elektrischer Kontakt zur Stromversorgung Kraftstoffheizeinrichtung mit dem Wärmeübertrager elektrisch verbunden ist. Bevorzugt ist eine Parallelschaltung der beiden Heizelemente, so dass beide Heizelemente mit dem Wärmeübertrager elektrisch verbunden sind.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung können die vorstehend genannten elektrischen Kontakte an einem Deckel ausgebildet sein, mit dessen Hilfe das Gehäuse verschlossen werden kann. Zweckmäßig bildet der Deckel einen Träger, an dem der Heizkörper fixiert ist. Beim Aufsetzen des Deckels auf das Gehäuse wird somit gleichzeitig der Heizkörper in den Heizraum eingeführt und darin positioniert. Hierdurch ergibt sich ein extrem einfacher Aufbau, der sich preiswert realisieren lässt.
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Der Zulauf besitzt zweckmäßig einen Zulaufanschluss, der außen am Gehäuse angeordnet ist und im Inneren einen Anschlusskanal aufweist. Sofern der Zulauf den vorstehend genannten Zulaufkanal aufweist, mündet der Anschlusskanal in diesen Zulaufkanal. Der Anschlusskanal kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einen in der Strömungsrichtung konvergierenden und einen gestuften oder umgestuften Strömungsquerschnitt aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann in den Anschlusskanal ein Rücklaufsperrventil integriert sein, das in Richtung zum Heizraum öffnet und in der Gegenrichtung sperrt. Das Rücklaufsperrventil kann ein Ventilglied aufweisen, das mittels einer Ventilfeder gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist. Der Ventilsitz ist zweckmäßig an einem zylindrischen, ringförmigen Sitzbauteil ausgebildet, das in den Anschlusskanal eingesetzt, insbesondere darin eingepresst ist. Axial kann sich dieses Sitzbauteil an einer Ringstufe abstützen, die am Zulaufanschluss im Anschlusskanal ausgebildet ist. An einer vom Ventilsitz abgewandten Seite kann sich die Ventilfeder unmittelbar am Zulaufanschluss axial abstützen, beispielsweise an einer am Zulaufanschluss im Anschlusskanal ausgeformten Ringstufe. Die Axialrichtung bezieht sich in Verbindung mit dem Rücklaufsperrventil auf eine Längsmittelachse des Anschlusskanals.
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Eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage, die für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorgesehen ist, weist für jeden Brennraum der Brennkraftmaschine einen separaten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum auf. Außerdem ist jedem dieser Injektoren eine Kraftstoffheizeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art zugeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Kraftstoffeinlass des jeweiligen Injektors direkt an den Ablauf der jeweiligen Kraftstoffheizeinrichtung angeschlossen sein. Auf diese Weise wird ein extrem kurzer Weg zwischen der Kraftstoffheizeinrichtung und dem zugehörigen Injektor realisiert, was Wärmeverluste reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzanlage im Bereich einer Kraftstoffheizeinrichtung,
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2 eine Schnittansicht der Kraftstoffheizeinrichtung,
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3 eine isometrische Explosionsdarstellung der Kraftstoffheizeinrichtung,
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4 eine Schnittansicht eines Zulaufanschlusses der Kraftstoffheizeinrichtung.
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Entsprechend 1 umfasst eine nur teilweise dargestellte Kraftstoffeinspritzanlage 1, die zur Versorgung von hier nicht gezeigten Brennräumen einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine mit Kraftstoff dient, für jeden Brennraum einen separaten Injektor 2 sowie eine Kraftstoffheizeinrichtung 3. Im Beispiel der 1 ist außerdem eine gemeinsame Kraftstoffleitung 4 angedeutet, die gemäß dem sogenannten "Common-Rail-System" gleichzeitig mehreren Injektoren 2 zugeordnet sein kann. Der jeweilige Injektor 2 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum. Die jeweilige Kraftstoffheizeinrichtung 3 dient zum Heizen des in flüssiger Form bereitgestellten Kraftstoffs. Hierzu ist die Kraftstoffheizeinrichtung 3 mit einem Zulauf 5 an die Kraftstoffleitung 4 und mit einem Ablauf 6 an den jeweiligen Injektor 2 fluidisch und mechanisch angeschlossen. Dabei ist der Ablauf 6 der Kraftstoffheizeinrichtung 3 zweckmäßig direkt an einen Kraftstoffeinlass 7 des Injektors 2 angeschlossen.
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Entsprechend 2 umfasst die jeweilige Kraftstoffheizeinrichtung 3 ein Gehäuse 8, das in seinem Inneren einen Heizraum 9 enthält. Das Gehäuse 8 weist außerdem den Zulauf 5 und den Ablauf 6 auf. Durch den Zulauf 5 kann im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 kalter Kraftstoff entsprechend einem Pfeil 10 in den Heizraum 9 eintreten. Durch den Ablauf 6 kann erwärmter Kraftstoff entsprechend einem Pfeil 11 aus dem Heizraum 9 austreten.
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Die Kraftstoffheizeinrichtung 3 ist außerdem mit einem elektrischen Heizkörper 12 ausgestattet, der in 2 nur teilweise dargestellt ist. Der Heizkörper 12 ist im Heizraum 9 angeordnet und steht im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 unmittelbar mit dem Kraftstoff in Kontakt.
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2 zeigt eine bevorzugte Einbaulage der Kraftstoffheizeinrichtung 3, bei welcher eine Axialrichtung 13 des Gehäuses 8 im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist und sich somit von oben nach unten bzw. von unten nach oben erstreckt. Bezüglich dieser Einbausituation besitzt das Gehäuse 8 einen oberen Bereich 14 und einen unteren Bereich 15. Auch der Heizraum 9 besitzt einen oberen Bereich 16 sowie einen unteren Bereich 17.
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Der Ablauf 6 ist nun so konzipiert, dass er im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 den beheizten Kraftstoff 11 im oberen Bereich 16 des Heizraums 9 aus dem Heizraum 9 entnimmt. Zu diesem Zweck weist der Ablauf 6 im Gehäuse 8 einen Ablaufkanal 18 auf, der vom oberen Bereich 16 des Heizraums 9 bis zu einem Ablaufanschluss 19 des Ablaufs 6 führt, der außen am Gehäuse 8 angeordnet ist. Der Ablaufkanal 18 verbindet somit den Ablaufanschluss 19 mit einer Ablaufstelle 20, die sich im oberen Bereich 16 des Heizraums 9 befindet. Im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 steigt der erwärmte Kraftstoff im Heizraum 9 nach oben, wodurch sich innerhalb des Heizraums 9 ein Temperaturgradient entlang der Axialrichtung 13 einstellt. Die höchste Temperatur im Kraftstoff befindet sich dabei im oberen Bereich 16 des Heizraums 9. Durch die hier vorgestellte Konzeption des Ablaufs 6 kann somit der erwärmte Kraftstoff 11 auf einem relativ hohen Temperaturniveau aus dem Heizraum 9 entnommen werden.
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Der Zulauf 5 ist hier so konzipiert, dass er im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 den kalten Kraftstoff 10 im unteren Bereich 17 des Heizraums 9 in den Heizraum 9 einleitet. Hierzu ist ein außen am Gehäuse 8 angeordneter Zulaufanschluss 21 des Zulaufs 5 mit einem im Gehäuse 8 angeordneten Zulaufkanal 22 verbunden, der zum unteren Bereich 17 des Heizraums 9 führt. Über den Zulaufkanal 22 ist somit der Zulaufanschluss 21 mit einer Einleitstelle 23 fluidisch verbunden, die sich im unteren Bereich 17 des Heizraums 9 befindet. Durch diese Maßnahme wird der kalte Kraftstoff 10 somit im kältesten Bereich des Heizraums 9 dem Heizraum 9 zugeführt. Gleichzeitig wird dadurch eine Wechselwirkung des zugeführten kalten Kraftstoffs 10 mit dem heißen Kraftstoff im Heizraum 9 weitgehend vermieden. Insbesondere wird eine Durchmischung des zugeführten kalten Kraftstoffs 10 mit dem heißen Kraftstoff im oberen Bereich 16 des Heizraums 9 vermieden.
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Der Ablaufkanal 18 ist in eine Wand 24 des Gehäuses 8 integriert, die den Heizraum 9 begrenzt. Der Ablaufkanal 18 besitzt eine obere Öffnung 25, die zur Ablaufstelle 20 offen ist, sowie eine untere Öffnung 26, die zum Ablaufanschluss 19 offen ist. Der Zulaufkanal 22 ist ebenfalls in eine Wand 27 des Gehäuses 8 integriert, die den Heizraum 9 begrenzt und die im Beispiel der zuvor genannten Wand 24 gegenüber liegt. Der Zulaufkanal 22 besitzt eine Anschlussöffnung 28, die mit dem Zulaufanschluss 21 fluidisch verbunden ist, sowie eine untere Öffnung 29, die zur Zulaufstelle 23 offen ist. Außerdem ist der Zulaufkanal 22 hier mit einer oberen Öffnung 30 ausgestattet, die bei eingebautem Heizkörper 12 durch einen Trägerabschnitt 31 des Heizkörpers 12 verschlossen ist.
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Der Zulauf 5 schließt bezüglich der Axialrichtung 13 radial an das Gehäuse 8 an. Der Zulaufanschluss 21 ist hierzu außen am Gehäuse 8 angeordnet und insbesondere daran integral ausgeformt. Der Ablauf 6 schließt bezüglich der Axialrichtung 13 axial an das Gehäuse 8 an. Der Axialanschluss 19 ist hierzu außen am Gehäuse 8 angeordnet und insbesondere daran integral ausgeformt.
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Zur verbesserten Wärmeübertragung zwischen Heizkörper 12 und Kraftstoff ist der Heizkörper 12 zweckmäßig mit mehreren Rippen 32 bzw. mit mehreren Platten 32 ausgestattet, die im Beispiel in der Axialrichtung 13 benachbart angeordnet sind und in der Axialrichtung 13 zueinander beabstandet sind. Diese Rippen 32 bzw. Platten 32 sind im Betrieb der Kraftstoffheizeinrichtung 3 gemäß Pfeilen 33 vom Kraftstoff umströmbar. Vorteilhaft ist hierbei, dass sich die Zulaufstelle 23 und die Ablaufstelle 20 im Heizraum 9 an voneinander abgewandten Seiten des Heizkörpers 12 befinden, so dass der Kraftstoff zwangsläufig durch die Rippenstruktur bzw. Plattenstruktur des Heizkörpers 12 strömen muss, um von der Zulaufstelle 23 zur Ablaufstelle 20 zu gelangen.
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Entsprechend 3 umfasst der Heizkörper 12 einen Wärmeübertrager 34, der die Rippen 32 bzw. die Platten 32 aufweist, sowie zumindest ein elektrisches Heizelement 35, das bespielsweise als PTC-Element ausgestaltet sein kann. Im Beispiel sind zwei derartige Heizelemente 35 vorgesehen, die jeweils als PTC-Element ausgestaltet sind. Dementsprechend besitzt jedes Heizelement 35 eine erste elektrische Anschlussseite 46, die bespielsweise als positive Anschlüsse oder Plus-Anschlüsse konzipiert sein können. Ferner weist das jeweilige Heizelement 35 gegenüber seiner ersten elektrischen Anschlussseite 36 eine zwei elektrische Anschlussseite 37 auf, die beispielsweise als negativer Anschluss oder Minus-Anschluss konzipiert sein kann.
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Der Heizkörper 12 ist außerdem mit einem Kontaktelement 38 ausgestattet, das eine elektrische Kontakierung der Heizelemente 35 ermöglicht. Im Beispiel kommen die beiden Heizelemente 35 jeweils mit ihrer ersten elektrischen Anschlussseite 36 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Kontaktelements 38 zur Anlage. Zur Verbesserung des elektrischen Kontakts kann das Kontaktelement 38 im Bereich der Heizelemente 35 mit einer Federstruktur 39 ausgestattet sein, die eine federbelastete vorgespannte Kontaktierung des Kontaktelements 38 mit den Heizelementen 35 ermöglicht.
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Der Wärmeübertrager 34 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und enthält zentral eine Einführöffnung 40, die auch in 2 erkennbar ist. In diese Einführöffnung 40 sind die beiden Heizelemente 35 mit dem Kontaktelement 38 eingeführt. Dabei stehen die Heizelemente 35 mit ihrer jeweiligen zweiten elektrischen Anschlussseite 37 mit dem Wärmeübertrager 34 in Kontakt, wodurch sich gleichzeit eine elektrische Verbindung einstellt. Die Federstruktur 39 des Kontaktelements 38 bewirkt auch hierbei eine vorgespannte Kontaktierung zwischen den Heizelementen 35 und dem Wärmeübertrager 34. Dies ist einerseits für eine verbesserte elektrische Kontaktierung von Vorteil. Andererseits verbessert sich dadurch auch die Wärmeübertragung zwischen den Heizelementen 35 und dem Wärmeübertrager 34. Gemäß der vorstehend genannten Polarität bildet das Kontaktelement 38 somit einen Plus-Anschluss bzw. einen positiven Anschluss, während der Wärmeübertrager 34 einen Minus-Anschluss bzw. einen negativen Anschluss bildet.
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Der Wärmeübertrager 34 weist den vorgenannten Trägerabschnitt 31 auf, an den ein die Rippen 32 bzw. Platten 32 aufweisender Wärmeübertragungskörper 41 anschließt. Der Trägerabschnitt 31 weist eine umlaufende Ringnut 42 auf, in die eine Ringdichtung 43 eingesetzt werden kann. Die Ringdichtung 43 wirkt im Einbauzustand radial mit einer Innenwand 44 des Gehäuses 8 zusammen.
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Das Gehäuse 8 besitzt an seiner Oberseite eine Gehäuseöffnung 45, durch welche der Heizkörper 12 in den Heizraum 9 einsetzbar ist. Die Öffnung 45 ist mittels eines Deckels 46 verschließbar. Der Deckel 46 dienst zweckmäßig als Täger für den daran angebauten Heizkörper 12. Am Deckel 46 ist an einer vom Heizraum 9 abgewandten Außenseite ein erster elektrischer Anschluss 47 angebaut, der bezüglich des Deckels 46 elektrisch isoliert durch den Deckel 46 hindurch mit dem Kontaktelement 38 elektrisch verbunden ist. Der erste elektrische Anschluss 47 repräsentiert dementsprechend einen positiven Anschluss bzw. Plus-Anschluss. Ferner ist an der Außenseite des Deckels 46 ein zweiter elektrischer Anschluss 48 vorgesehen, der durch den Deckel 46 hindurch mit dem Wärmeübertrager 34 elektrisch kontaktiert ist. Der zweite elektrische Anschluss 48 bildet demnach einen negativen Anschluss bzw. einen Minus-Anschluss. Zur dichten Unterbringung der elektrischen Anschlüsse 47, 48 im Deckel 46 können entsprechende Dichtungselemente 49, z.B. O-Ringe, vorgesehen sein.
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Gemäß 4 kann in den Zulauf 5 ein Rücklaufsperrventil 50 integriert sein. Das Rücklaufsperrventil 50 umfasst hierzu ein verstellbares Ventilglied 51, das mit einem Ventilsitz 52 zum Steuern eines durchströmbaren Querschnitts des Zulaufs 5 zusammenwirkt. Ferner umfasst das Rücklaufsperrventil 50 eine Ventilfeder 53, die das Ventilglied 51 gegen den Ventilsitz 52 vorspannt. Die Ventilfeder 53 ist hier als Schraubendruckfeder ausgestaltet, die sich an einem dem Ventilsitz 52 zugewandten Ende am Ventilglied 51 abstützt, während sie sich an einem vom Ventilsitz 52 abgewandten Ende am Zulauf 5 bzw. am Gehäuse 8 abstützt. Im Einzelnen besitzt das Ventilglied 51 einen kegelförmigen Steuerkörper 54, der mit dem Ventilsitz 52 zusammenwirkt, und einen Schaftkörper 55, der an einer vom Ventilsitz 52 abgewandten Seite an den Steuerkörper 54 anschließt. Die Ventilfeder 53 umschlingt den Schaftkörper 55. Am Übergang zwischen Schaftkörper 55 und Steuerkörper 54 ist eine Ringstufe 56 ausgebildet, an welcher sich die Ventilfeder 53 am Ventilglied 51 abstützt. Ferner ist am Zulauf 5 bzw. im Zulaufanschluss 21 in einem Anschlusskanal 57 eine Ringstufe 58 ausgebildet, an der sich die Ventilfeder 53 abstützt. Der Anschlusskanal 57 führt innerhalb des Zulaufanschlusses 21 von einer Zulauföffnung 59 bis zur Anschlussöffnung 28 des Zulaufkanals 22. Der Anschlusskanal 57 ist hier so ausgestaltet, dass er sich in Richtung zum Zulaufkanal 22 verjüngt.
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Der Ventilsitz 52 ist an einem ringförmigen, zylindrischen Sitzbauteil oder Sitzkörper 60 ausgebildet, der in den Anschlusskanal 57 axial eingesetzt ist. Hierbei stößt der Sitzkörper 60 axial an eine Ringstufe 61 des Zulaufs 5 an, die am Zulaufanschluss 21 bzw. im Anschlusskanal 57 ausgebildet ist. Der Sitzkörper 60 ist zweckmäßig mit dem Zulaufanschluss 21 verpresst. Der Anschlusskanal 57 ist durch die beiden Ringstufen 58 und 61 insgesamt in drei Axialabschnitte unterteilt, wobei sich die Axialrichtung hier auf eine Längsmittelachse 62 des Anschlusskanals 57 bezieht. Ein erster Axialabschnitt 63 erstreckt sich dabei von der Zulauföffnung 59 bis zu der diesbezüglich proximalen Ringstufe 61, an welcher der Sitzkörper 60 axial abgestützt ist. Ein zweiter Axialabschnitt 64 erstreckt sich von dieser proximalen Ringstufe 61 bis zur anderen, bezüglich der Zulauföffnung 59 distal angeordneten Ringstufe 58. Ein dritter Axialabschnitt 65 erstreckt sich schließlich von der distalen Ringstufe 58 bis zur Anschlussöffnung 28. Bemerkenswert ist nun, dass im gezeigten Beispiel der erste Axialabschnitt 63 zylindrisch, also mit konstantem Innenquerschnitt ausgestaltet ist. Im Unterschied dazu sind der zweite Axialabschnitt 64 und der dritte Axialabschnitt 65 konisch ausgestaltet, derart, dass sie sich in Richtung zum Zulaufkanal 22 verjüngen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform besitzt der dritte Axialabschnitt 65 dabei eine stärkere Konizität als der zweite Axialabschnitt 64.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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