DE102016226130A1

DE102016226130A1 - Fuel heater and manufacturing method therefor

Info

Publication number: DE102016226130A1
Application number: DE102016226130.4A
Authority: DE
Inventors: Conrad Bubeck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-28
Also published as: BR112019012840A2; WO2018114118A1

Abstract

Die Erfindung stellt eine Baugruppe (2) zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine bereit, wobei die Baugruppe (2) ein Rail (4), einen Kraftstoffheizer (12) und ein Dichtungselement (32) aufweist, wobei der Kraftstoffheizer (12) einen Heizkörper (14) aufweist und wobei das Dichtungselement (32) zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) in einer Aussparung (30) des Rails (4) angeordnet ist und an dem Rail (4) und dem Heizkörper (14) anliegt, um zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) abzudichten.Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Baugruppe (2) bereitgestellt.The invention provides an assembly (2) for use in an internal combustion engine, wherein the assembly (2) comprises a rail (4), a fuel heater (12) and a sealing element (32), wherein the fuel heater (12) comprises a radiator (14 ) and wherein the sealing element (32) between the radiator (14) and the rail (4) in a recess (30) of the rail (4) is arranged and on the rail (4) and the radiator (14) abuts between the radiator (14) and the rail (4). In addition, a method of manufacturing such an assembly (2) is provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffheizer mit einem Heizkörper und einem dafür vorgesehenes Aufnahmebauteil, und insbesondere einen Kraftstoffheizer für ein Kraftstoffrail einer Brennkraftmaschine zur Leitung von Alkohol oder einer Alkoholmischung als Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine.The present invention relates to a fuel heater with a radiator and a receiving member provided therefor, and more particularly to a fuel heater for a fuel rail of an internal combustion engine for conducting alcohol or an alcohol mixture as fuel to the internal combustion engine.

Für den Bereich des Automobilbaus gibt es Länder, wie beispielsweise Brasilien oder auch USA, in denen neben herkömmlichen Benzin auch Alkohol, das heißt hauptsächlich Methanol oder Ethanol, oder Alkohol-Benzin-Mischungen zum Betrieb von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Derartige Alkohole können in diesen Ländern lokal erzeugt werden, wodurch diese von der Erdöleinfuhr unabhängig werden und dadurch das Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Alkohol in diesen Ländern wesentlich billiger als das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Benzin oder Dieselkraftstoff wird.For the automotive sector, there are countries, such as Brazil or USA, in which in addition to conventional gasoline and alcohol, that is mainly methanol or ethanol, or alcohol-gasoline mixtures are used to operate internal combustion engines. Such alcohols can be locally produced in these countries, making them independent of oil imports and thereby making operating an internal combustion engine with alcohol in these countries much cheaper than operating the engine with gasoline or diesel fuel.

Ein Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Alkohol oder Alkoholmischungen kann jedoch auch nachteilig sein, da beispielsweise mit Ethanol betriebene Ottomotoren erst bei einer Temperatur von mehr als 14°C gestartet werden können. Deren Betrieb gestaltet sich demnach bei niedrigeren, kalten Temperaturen durchaus als schwierig. Derzeit wird diesem Umstand dadurch Rechnung getragen, dass in mit Alkohol betriebenen Kraftfahrzeugen neben dem Haupttank, der mit Alkohol gefüllt ist, ein Zusatztank nebst zugehörigen Leitungen vorgesehen ist, der mit regulärem Benzin gefüllt ist. Bei Temperaturen unterhalb von 14°C wird der Ottomotor nicht mit Alkohol sondern mit Benzin gestartet, bis der Motor eine bestimmte Temperatur erreicht hat, wonach er auf Alkoholbetrieb mit Alkohol aus dem Haupttank umgestellt werden kann. Diese Zusatztanklösung ist bei mit Alkohol betriebenen Ottomotoren bis heute stark verbreitet.However, operating internal combustion engines with alcohol or alcohol mixtures can also be disadvantageous since, for example, ethanol-operated gasoline engines can only be started at a temperature of more than 14 ° C. Their operation is therefore quite difficult at lower, cold temperatures. At present, this fact is taken into account that in alcohol-powered vehicles in addition to the main tank, which is filled with alcohol, an additional tank is provided along with associated lines, which is filled with regular gasoline. At temperatures below 14 ° C, the gasoline engine is started not with alcohol but with gasoline until the engine has reached a certain temperature, after which it can be switched to alcohol operation with alcohol from the main tank. This additional tank solution is still widely used in alcohol-powered gasoline engines.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Zusatztanklösung ist jedoch dem Umstand zuzuschreiben, dass der Inhalt des Zusatztanks und der dazugehörigen Leitungen, das heißt das Benzin, bei warmen Temperaturen über 14°C, wie sie im Sommer vorliegen, nicht verwendet wird und über die Zeit weitgehend verdunstet, wodurch das verbliebene Restbenzin in Leitungen und Tank dickflüssig wird. Bei dieser Verdickung des Benzins bleiben jedoch langkettige Kohlenwasserstoffe übrig, die unter anderem den Auslass des Zusatztanks sowie die nachfolgenden Ventile und Leitungen verkleben können. Wird es anschließend zum Winter hin wieder kälter, ist das Starten mit Benzin in diesem Falle aufgrund der verklebten Leitungen/Ventile und des dadurch verstopften Zusatztanks nicht mehr möglich. Die Leitungen und der Zusatztank zur Bevorratung des Benzins müssen in diesem Falle intensiv gereinigt oder im schlimmsten Fall sogar vollständig ausgetauscht werden. Neben diesem essentiellen Problem ist es ein weiterer Nachteil der Zusatztanklösung, dass für diese Lösung in einem Kraftfahrzeug zwei Tanks, das heißt der mit Alkohol gefüllte Haupttank sowie der mit Benzin gefüllte Zusatztank, vorgesehen sein müssen, die mehr Platz als nur ein einzelner Tank im Fahrzeug benötigen, wodurch das Fahrzeug insgesamt in Bezug auf Herstellung und Komponenteneinbau teurer wird. Darüber hinaus stellt der mit Benzin gefüllte Zusatztank bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs ein nicht zu vernachlässigendes zusätzliches Sicherheitsrisiko dar.A major disadvantage of this additional tank solution, however, is attributable to the fact that the contents of the additional tank and the associated lines, that is, the gasoline, at warm temperatures above 14 ° C, as they are available in summer, is not used and largely evaporated over time, whereby the remaining residual gas in pipes and tank becomes thick. In this thickening of the gasoline, however, long-chain hydrocarbons remain, which can inter alia stick the outlet of the additional tank and the subsequent valves and lines. If it then gets colder again in the winter, starting up with gasoline is no longer possible in this case because of the sticky pipes / valves and the additional tank clogged up as a result. The pipes and the additional tank for storing the gasoline must be intensively cleaned in this case, or even completely replaced in the worst case. In addition to this essential problem, it is a further disadvantage of the additional tank solution that for this solution in a motor vehicle, two tanks, that is, the main tank filled with alcohol and the gas tank filled with additional tank, must be provided, the more space than just a single tank in the vehicle which makes the vehicle more expensive overall in terms of manufacture and component installation. In addition, the fuel tank filled with gas in an accident of the motor vehicle is a not insignificant additional security risk.

Um nun eine Alternative zu der Zusatztanklösung zu finden, ist es auf dem Gebiet der alkoholbetriebenen Brennkraftmaschinen bereits bekannt, den Zusatztank mit all seinen Nachteilen wegzulassen und stattdessen ein beheizbares Kraftstoffrail zu verwenden, in dem der zuzuführende Alkohol bei niedrigen Temperaturen erwärmt werden kann. Ein speziell für diese Zwecke konstruiertes Rail, ein dazugehöriger Kraftstoffheizer, ein dafür zuständiges spezielles Steuergerät sowie dessen Softwaresteuerung bilden ein beheizbares Kraftstoffrail-System aus, das sogenannte Flexstart-System.In order to find an alternative to the additional tank solution, it is already known in the field of alcohol-powered internal combustion engines to omit the additional tank with all its disadvantages and instead to use a heatable fuel rail, in which the supplied alcohol can be heated at low temperatures. A specially designed for this purpose Rail, an associated fuel heater, a dedicated special controller and its software control form a heated fuel rail system, the so-called Flexstart system.

Ein Beispiel für ein Flexstart-System ist beispielsweise aus der WO 2012/071637 A1 bekannt, bei der das Rail vollständig aus Kunststoff gefertigt ist und bei der ein Kraftstoffheizer in ein mit dem Hauptrohr verbundenes Nebenrohr eingesetzt ist. Ein bekannter Aufbau einer derartigen Anordnung des Kraftstoffheizers 112 in einem Kunststoff-Flexstart-System 102 kann 2 entnommen werden. Darin ist ein Kunststoff-Hauptrail 104 mit einem Kraftstoffeinlass 106 und einem Kraftstoffauslass 108 gezeigt, wobei der zu erwärmende Kraftstoff aus der Hauptrail 104 durch den Kraftstoffeinlass 106 in eine Kammer 110 strömt, in der der Kraftstoff durch einen Kraftstoffheizer 112 erwärmt wird und dann nach oben zu dem Kraftstoffauslass 108 steigt. Der warme Kraftstoff sammelt sich entsprechend vor dem Kraftstoffauslass 108, hinter dem ein (nicht gezeigtes) Einspritzventil angeordnet ist, das den warmen Kraftstoff in ein (nicht gezeigtes) Saugrohr einspritzt, der dann in einen (nicht gezeigten) Brennraum der Brennkraftmaschine geleitet wird. Der Kraftstoffheizer 112 hat dabei einen Heizkörper 114, wie er prinzipiell von bekannten metallischen Glühstiftkerzen bekannt ist, beispielsweise aus der DE 20 2005 016 047 U1 . Der Heizkörper 114 weist dabei im Wesentlichen ein geschlossenes, rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr 116 auf, in dem eine spiralförmige Heizwendel (nicht gezeigt) eingebaut und mit dem Glührohr 116 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen 118 verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen 120 befindet. Ein keramisches Isolierpulver, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 116 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 116. Glührohr 116, Heizwendel, Isolierpulver und Anschlussbolzen 118 bilden den Heizkörper 114. Der Kraftstoffheizer 112 weist ferner ein Aufnahmebauteil 122 zur Aufnahme des Heizkörpers 114 auf, das in die Kammer 110 eingepresst ist und einen zweiteiligen Aufbau besitzt. Der zweiteilige Aufbau des Aufnahmebauteils 122 besteht hier aus einer Stahlscheibe 124, in die das Glührohr 116 eingepresst ist, und aus einem hinteren Gehäuseteil 126, der die Stahlscheibe 124 mit dem darin eingepressten Heizkörper 114 sowie den Anschlussbolzen 118 und die Kontaktfahnen 120 so umschließt, dass zumindest ein Teil der Stahlscheibe 124, des Glührohrs 116 des Heizkörpers 114 und der Kontaktfahnen 120 frei liegen. An der Stahlscheibe 124 und am Anschlussbolzen 118 sind die Kontaktfahnen 120 angeschweißt. Der hintere Gehäuseteil 126 besteht aus Kunststoff und wird um die Stahlscheibe 124 und die Anschlusstechnik bestehend aus Anschlussbolzen 118 und Kontaktfahnen 120 gespritzt. Ein O-Ring 128 dichtet die Stahlscheibe 124 gegen die Kammer 110 ab. Die Dichtung der Kammer 110 nach außen hängt von der Pressung zwischen der Stahlscheibe 124 und dem Heizkörper 114 ab. Eine mechanische Befestigung des Kraftstoffheizers 112 in der Kammer 110 erfolgt mittels einer (nicht gezeigten) Klammer. Die beiden Kontaktfahnen 120 bilden im hinteren Bereich des Kraftstoffheizers 112 einen zweipoligen Anschluss, der für das Kunststoff- Flexstart-System benötigt wird, da ein negativer Anschluss nicht über die Motormasse erfolgen kann. Das Flexstart-System kann auch in Verbindung mit einer Benzindirekteinspritzung verwendet werden.An example of a Flexstart system is, for example, from the WO 2012/071637 A1 known, in which the rail is made entirely of plastic and in which a fuel heater is inserted into a connected to the main pipe branch pipe. A known construction of such an arrangement of the fuel heater 112 in a plastic flex-start system 102 may be 2 be removed. This shows a plastic main rail 104 with a fuel inlet 106 and a fuel outlet 108, wherein the fuel to be heated from the main rail 104 flows through the fuel inlet 106 into a chamber 110 in which the fuel is heated by a fuel heater 112 and then upwards rises to the fuel outlet 108. The warm fuel accumulates in front of the fuel outlet 108, behind which an injection valve (not shown) is arranged, which injects the warm fuel into a suction pipe (not shown), which is then directed into a combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine. The fuel heater 112 has a radiator 114, as it is known in principle from known metallic glow plugs, for example from the DE 20 2005 016 047 U1 , The radiator 114 in this case has substantially a closed, tubular formed metallic glow tube 116, in which a spiral-shaped heating coil (not shown) installed and materially connected to the glow tube 116, for example, is welded. At the other end, the heating coil is electrically conductive with a Connection bolt 118 is connected, at the end of which the electrical connection is in the form of contact lugs 120. A ceramic insulating powder, which is usually magnesium oxide, is used in the glow tube 116 between the turns of the helically shaped heating coil as electrical insulation from the glow tube 116. Glow pipe 116, heating coil, insulating powder and terminal bolts 118 form the heater 114. The fuel heater 112 further comprises a receiving member 122 for receiving the heater 114, which is press-fitted into the chamber 110 and has a two-part construction. The two-part structure of the receiving member 122 here consists of a steel disk 124, in which the glow tube 116 is pressed, and a rear housing part 126, the steel disc 124 with the pressed therein radiator 114 and the connecting bolt 118 and the contact lugs 120 so encloses that at least a portion of the steel plate 124, the glow tube 116 of the radiator 114 and the contact lugs 120 are exposed. On the steel plate 124 and the connecting bolt 118, the contact lugs 120 are welded. The rear housing part 126 is made of plastic and is sprayed around the steel disk 124 and the connection technology consisting of connecting bolts 118 and contact lugs 120. An O-ring 128 seals the steel disk 124 against the chamber 110. The seal of the chamber 110 to the outside depends on the pressure between the steel disk 124 and the radiator 114. A mechanical attachment of the fuel heater 112 in the chamber 110 by means of a (not shown) clip. The two contact lugs 120 form in the rear region of the fuel heater 112 a two-pole connection, which is required for the plastic Flexstart system, since a negative connection can not be made via the engine mass. The Flexstart system can also be used in conjunction with direct gasoline injection.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flexstart-System mit ausreichender Dichtheit und Lebensdauer bereitzustellen. Weiterhin soll ein vereinfachter Aufbau des Systems eine kostengünstige Alternative zu bekannten Lösungen bereitstellen.It is an object of the present invention to provide a flex-start system with sufficient tightness and durability. Furthermore, a simplified structure of the system should provide a cost effective alternative to known solutions.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe vorgeschlagen, vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine zur Verbrennung von Alkohol als Kraftstoff, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, wobei die Brennkraftmaschine alternativ auch für einen Betrieb mit Benzin oder ein Gemisch aus Alkohol und Benzin ausgelegt sein kann.According to one aspect of the present invention, an assembly is proposed, preferably for an internal combustion engine for combustion of alcohol as fuel, preferably methanol or ethanol, wherein the internal combustion engine may alternatively be designed for operation with gasoline or a mixture of alcohol and gasoline.

Die erfindungsgemäße Baugruppe umfasst ein Rail, einen Kraftstoffheizer und ein Dichtungselement, wobei der Kraftstoffheizer einen Heizkörper aufweist und wobei das Dichtungselement zwischen dem Heizkörper und dem Rail in einer Aussparung des Rails angeordnet ist und an dem Rail und dem Heizkörper anliegt, um zwischen dem Heizkörper und dem Rail abzudichten.The assembly according to the invention comprises a rail, a fuel heater and a sealing element, wherein the fuel heater has a radiator and wherein the sealing element between the radiator and the rail is disposed in a recess of the rail and rests against the rail and the radiator to between the radiator and to seal the rail.

Das Dichtigkeitsproblem zwischen dem Rail und dem Heizkörper, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Materialien des Rails und des Heizkörpers und sich daraus ergebenden unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dieser Bauteile, wird dabei durch das Dichtungselement gelöst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Heizkörper ein Glührohr und eine Heizwendel auf, und das Dichtungselement ist an dem Glührohr beabstandet zu der Heizwendel angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtungselement gegen ein axiales Verrutschen in Richtung der Heizwendel des Heizkörpers durch eine Anlageschulter des Rails gesichert.The Dichtigkeitsproblem between the rail and the radiator, for example, due to different materials of the rail and the radiator and the resulting different thermal expansion of these components is achieved by the sealing element. According to a preferred embodiment, the heating body has a glow tube and a heating coil, and the sealing element is arranged on the glow tube spaced from the heating coil. According to a preferred embodiment, the sealing element is secured against axial slipping in the direction of the heating coil of the radiator by a contact shoulder of the rail.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftstoffheizer ein Flanschbauteil auf, das mit dem Heizkörper einen Verbund bildet. Das Flanschbauteil kann dabei um den Heizkörper umspritzt sein. Das Flanschbauteil begrenzt dabei die Aussparung, in der das Dichtungselement angeordnet ist. Die Aussparung, in der das Dichtungselement angeordnet ist, wird also bevorzugt durch das Rail, den Heizkörper und das Flanschbauteil begrenzt. Das Dichtungselement liegt weiter bevorzugt auch an dem Flanschbauteil an.According to a preferred embodiment, the fuel heater has a flange component which forms a composite with the radiator. The flange component can be encapsulated around the radiator. The flange member limits the recess in which the sealing element is arranged. The recess in which the sealing element is arranged is thus preferably delimited by the rail, the heating element and the flange component. The sealing element is also preferably applied to the flange component.

Der Heizkörper weist beispielsweise ein im Wesentlichen einseitig geschlossenes, rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr auf, in dem eine spiralförmige Heizwendel eingebaut und mit dem Glührohr stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen befindet. Die Kontaktfahnen können vom Flanschbauteil teilweise umspritzt sein. Das Flanschbauteil weist dann steckerartige Ausnehmungen als Zugang für die Kontaktfahnen auf. Ein keramisches Isolierpulver, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr, wobei das Isolierpulver durch eine Heizkörperdichtung in dem Glührohr abgedichtet gehalten ist. Glührohr, Heizwendel, Isolierpulver, Anschlussbolzen und Heizkörperdichtung bilden folglich den Heizkörper aus. Der Kraftstoffheizer wird durch den Heizkörper und das Flanschbauteil gebildet.The radiator has, for example, a substantially unilaterally closed, tubular formed metallic glow tube, in which a spiral-shaped heating coil installed and connected to the glow tube cohesively, for example, is welded. At the other end, the heating coil is electrically conductively connected to a connecting bolt, at the end of which the electrical connection is in the form of contact lugs. The contact lugs can be partially encapsulated by the flange. The flange component then has plug-like recesses as access for the tabs. A ceramic insulating powder, which is usually magnesium oxide, is used in the glow tube between the turns of the helically shaped heating coil as electrical insulation from the glow tube, wherein the insulating powder is sealed by a radiator seal in the glow tube. The glow tube, heating coil, insulating powder, connecting bolt and radiator seal thus form the radiator. The fuel heater is formed by the heater and the flange member.

Normalerweise wird der Heizkörper durch den Kraftstoff selbst gekühlt, so dass keine Temperaturen auftreten, die dem Material des Dichtungselements schaden. Es kann jedoch kritisch werden, wenn das Rail leer ist oder sich Gasblasen gebildet haben, die durch das Rail hindurch und an dem Kraftstoffheizer vorbeitreten. In diesem kritischen Fall entfällt die Kühlung des Heizkörpers durch den Kraftstoff und der Heizkörper kann aufgrund seiner hohen Leistung heiß werden. Dieser Umstand schadet zwar nicht dem Heizkörper, kann aber das Dichtungselement, das direkt auf dem Heizkörper sitzt, so weit erwärmen, dass dessen Material beschädigt wird und der Kraftstoffheizer in sich undicht wird. Um bei dem Kraftstoffheizer ein unerwünschtes Beschädigen des Dichtungselements durch eine derartige Wärmeeinwirkung zu verhindern, beispielsweise ein Schmelzen des Dichtungselements, ist es vorzuziehen, dass das Dichtungselement an dem Glührohr beabstandet zu der Heizwendel angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Dichtungselement an der Außenseite des Glührohrs des Kraftstoffheizers so angeordnet sein soll, dass der Bereich des Glührohrs, der durch die Heizwendel erwärmt wird, möglichst weit von dem Dichtungselement entfernt sein soll. Entsprechend ist es vorzuziehen, dass das Dichtungselement an dem Glührohr in dem Bereich des Heizkörpers angeordnet ist, an dem sich nur der Anschlussbolzen in dem Glührohr befindet, was weiter vorzugsweise einem Bereich in der oberen Hälfte des Glührohrs, weiter vorzugsweise im oberen Drittel des Glührohrs entspricht, also nahe dem offenen Ende des Glührohrs und entfernt zu dem geschlossenen Ende des Glührohrs.Normally, the radiator is cooled by the fuel itself, so no Temperatures occur that damage the material of the sealing element. However, it may become critical if the rail is empty or gas bubbles have formed which pass through the rail and past the fuel heater. In this critical case, the cooling of the radiator by the fuel is eliminated and the radiator can be hot due to its high performance. Although this does not harm the radiator, it can heat the sealing element that sits directly on the radiator so far that its material is damaged and the fuel heater becomes leaky. In order to prevent the fuel heater from undesirable damage to the sealing element by such heat, such as melting of the sealing element, it is preferable that the sealing element is arranged on the glow tube spaced from the heating coil. This means that the sealing element should be arranged on the outside of the glow tube of the fuel heater so that the region of the glow tube, which is heated by the heating coil, should be as far away from the sealing element. Accordingly, it is preferable for the sealing element to be arranged on the glow tube in the region of the heating body on which only the connecting bolt is located in the glow tube, which further preferably corresponds to a region in the upper half of the glow tube, more preferably in the upper third of the glow tube , ie near the open end of the glow tube and away to the closed end of the glow tube.

Ein Abschnitt des Heizkörpers ist direkt von dem Rail umgeben, wobei ein oder mehrere restliche Abschnitte des Heizkörpers freiliegen, also zumindest nicht direkt von dem Rail umgeben sind. Der Heizkörper ist so in das Rail eingesetzt, so dass der obere Abschnitt des Heizkörpers des Kraftstoffheizers, das heißt das geschlossene Ende des Glührohrs des Heizkörpers, in dem die Heizwendel angeordnet ist, freiliegt, um eine Heizfunktion in der Kammer ausüben zu können. Der Heizkörper ist auch so in das Rail eingesetzt, so dass ein unterer Abschnitt das Heizkörpers, der entsprechend durch das offene Ende des Glührohrs ausgebildet ist, vorzugsweise zusammen mit dem Anschlussbolzen und den Kontaktfahnen, ebenfalls nicht direkt von dem Rail umgeben ist.A portion of the radiator is directly surrounded by the rail, wherein one or more remaining portions of the radiator are exposed, so at least not directly surrounded by the rail. The radiator is inserted into the rail, so that the upper portion of the radiator of the fuel heater, that is, the closed end of the glow tube of the radiator in which the heating coil is arranged, exposed to a heating function in the chamber to exercise. The radiator is also inserted into the rail, so that a lower portion of the radiator, which is correspondingly formed by the open end of the glow tube, preferably also together with the connecting bolt and the contact lugs, is not directly surrounded by the rail.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Rail und der Kraftstoffheizer miteinander fest verbunden, wobei dies stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen kann. Insbesondere bevorzugt sind die beiden Bauteile miteinander verklebt oder mittels einer Schelle gesichert. Hierzu können das Rail und der Kraftstoffheizer, insbesondere dessen Flanschbauteil, jeweils umlaufende Nuten oder zumindest abschnittsweise umlaufende Nuten aufweisen, um die Anbringung einer Schelle zu ermöglichen. Weiterhin sind auch Schweißverbindungen, Haftverbindungen oder Schraubverbindungen möglich.According to a preferred embodiment, the rail and the fuel heater are fixedly connected to each other, wherein this can be cohesive, positive or non-positive. Particularly preferably, the two components are glued together or secured by a clamp. For this purpose, the rail and the fuel heater, in particular its flange component, each have circumferential grooves or at least partially circumferential grooves to allow the attachment of a clamp. Furthermore, welded joints, adhesive joints or screw connections are possible.

Das Dichtungselement ist bevorzugt durch einen O-Ring gebildet. Vorzugsweise ist das Material bis zu 200 °C, weiter bevorzugt bis zu 300 °C beständig. Das Dichtungselement kann beispielsweise aus einem Elastomerkunststoff gefertigt sein.The sealing element is preferably formed by an O-ring. Preferably, the material is up to 200 ° C, more preferably up to 300 ° C resistant. The sealing element may for example be made of an elastomeric plastic.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer wie vorhergehend beschriebenen Baugruppe bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere das Bereitstellen eines Rails mit einer Aussparung zur Aufnahme eines Dichtungselements, das Bereitstellen eines Kraftstoffheizers mit einem Heizkörper, das Anordnen eines Dichtungselements um den Heizkörper herum, das Einsetzen des Kraftstoffheizers in das Rail, wobei das Dichtungselement in der dafür vorgesehenen Aussparung angeordnet wird und das feste Verbinden des Rails mit dem Kraftstoffheizer zur Herstellung der Baugruppe.According to another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing an assembly as previously described. In particular, the method according to the invention comprises providing a rail with a recess for receiving a sealing element, providing a fuel heater with a radiator, placing a sealing element around the radiator, inserting the fuel heater into the rail, the sealing element in the recess provided therefor and firmly connecting the rail to the fuel heater to make the assembly.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe bereitgestellt, die bevorzugt lediglich ein einziges Dichtelement aufweist, das direkt zwischen dem Heizkörper und dem Rail angeordnet ist, wo aufgrund der verschiedenen Materialien die stärkste Undichtigkeit zu erwarten ist. Durch die Reduzierung von zwei Leckagepfaden auf lediglich einen Leckagepfad ist die erfindungsgemäße Baugruppe robust und führt zu wenig Ausfällen. Die erfindungsgemäße Baugruppe zeichnet sich also durch eine große Beständigkeit in der Praxis aus.With the present invention, an assembly is provided, which preferably has only a single sealing element, which is arranged directly between the radiator and the rail, where due to the different materials, the strongest leakage is expected. By reducing two leakage paths to only one leakage path, the module according to the invention is robust and leads to fewer failures. The assembly according to the invention is thus characterized by a high level of durability in practice.

Beim Verfahren zur Herstellung entfallen Schritte wie das Aufpressen eines Tiefziehgehäuses und ggf. Laserschweißen. Weiterhin entfällt die Stahlscheibe (Bezugszeichen 124 in 2), wodurch eine Reduktion der Kosten entsteht.The manufacturing process eliminates the need for steps such as pressing a thermoformed housing and possibly laser welding. Furthermore, the steel disc is omitted (reference numeral 124 in 2 ), which results in a reduction of costs.

Figurenlistelist of figures

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug zu 1 beschrieben. Exemplary embodiments of the invention will be described with reference to 1 described.

Es zeigen

1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht und
2 eine Baugruppe eines Flexstart-Systems gemäß dem Stand der Technik.

Show it

1 a preferred embodiment of an assembly according to the present invention in a cross-sectional view and
2 an assembly of a Flexstart system according to the prior art.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Baugruppe 2 eines Flexstart-Systems in seitlicher Schnittansicht dargestellt.In 1 is a preferred embodiment of an assembly 2 a Flexstart system shown in side sectional view.

Die Baugruppe 2 umfasst ein Rail 4 mit einem Kraftstoffeinlass 6 und einem Kraftstoffauslass 8, wobei der zu erwärmende Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlass 6 in eine Kammer 10 strömt, in der der Kraftstoff durch einen Kraftstoffheizer 12 erwärmt wird und dann nach oben zu dem Kraftstoffauslass 8 steigt. Der warme Kraftstoff sammelt sich entsprechend vor dem Kraftstoffauslass 8, hinter dem ein (nicht gezeigtes) Einspritzventil angeordnet ist, das den warmen Kraftstoff in einen (nicht gezeigtes) Saugrohr einspritzt, der dann in einen (nicht gezeigten) Brennraum der Brennkraftmaschine geleitet wird.The assembly 2 includes a rail 4 with a fuel inlet 6 and a fuel outlet 8th , wherein the fuel to be heated through the fuel inlet 6 in a chamber 10 The fuel flows through a fuel heater 12 is heated and then up to the fuel outlet 8th increases. The warm fuel accumulates accordingly in front of the fuel outlet 8th , behind which is arranged an injection valve (not shown) which injects the warm fuel into a suction pipe (not shown), which is then directed into a combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine.

Der Kraftstoffheizer 12 hat einen Heizkörper 14, wie er prinzipiell von bekannten metallischen Glühstiftkerzen bekannt ist, beispielsweise aus der DE 20 2005 016 047 U1 . Der Heizkörper 14 weist dabei im Wesentlichen ein geschlossenes rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr 16 aus, in dem eine spiralförmige Heizwendel 18 eingebaut und mit dem Glührohr 16 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel 18 elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen 20 verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen 22 befindet. Es sind zwei Kontaktfahnen 22 vorgesehen, wobei eine Kontaktfahne 22 die elektrische Verbindung des Anschlussbolzens 20 bereitstellt und die zweite Kontaktfahne 22 die elektrische Verbindung des Glührohrs 16. Ein keramisches Isolierpulver 24, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 16 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel 18 als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 16.The fuel heater 12 has a radiator 14 as it is known in principle from known metallic glow plugs, for example from the DE 20 2005 016 047 U1 , The radiator 14 in this case essentially has a closed tube-shaped metallic glow tube 16 out, in which a spiral heating coil 18 installed and with the glow tube 16 cohesively connected, for example, is welded. At the other end is the heating coil 18 electrically conductive with a connecting bolt 20 connected at the end of the electrical connection in the form of tabs 22 located. There are two contact flags 22 provided, with a contact lug 22 the electrical connection of the connecting bolt 20 and the second contact flag 22 the electrical connection of the glow tube 16 , A ceramic insulating powder 24 , which is usually magnesium oxide, serves in the glow tube 16 between the turns of the helically shaped heating coil 18 as electrical insulation against the glow tube 16 ,

Glührohr 16, Heizwendel 18, Isolierpulver 24, Anschlussbolzen 20, die Kontaktfahnen 22 und ein Verschlusskörper 21 für das Isolierpulver 24, z. B. ein Ring aus einem Fluorelastomer wie etwa Viton, bilden in der dargestellten Ausführungsform den Heizkörper 14.glow tube 16 , Heating coil 18 , Insulating powder 24 , Connecting bolt 20 , the contact flags 22 and a closure body 21 for the insulating powder 24 , z. Example, a ring made of a fluoroelastomer such as Viton, form the radiator in the illustrated embodiment 14 ,

Das Rail 4 weist eine Durchgangsöffnung 28 zur Aufnahme des Heizkörpers 14 auf, so dass der eingesetzte Heizkörper 14 bzw. das Glührohr 16 in die Kammer 10 hineinragt. Die Durchgangsöffnung 28 befindet sich in einem Flanschbereich 26.The rail 4 has a passage opening 28 for receiving the radiator 14 on, so that the inserted radiator 14 or the glow tube 16 protrudes into the chamber 10. The passage opening 28 is located in a flange region 26.

Der Kraftstoffheizer 12 umfasst außerdem ein Flanschbauteil 34, was im Flanschbereich 26 an das Rail 4 befestigt ist. In der dargestellten Ausführungsform weisen das Flanschbauteil 34 und das Rail 4 jeweils umfängliche Nuten 36, 38, Einkerbungen oder Bohrungen auf, um einen Eingriffsabschnitt für eine Befestigungsklammer oder eine Schelle (nicht dargestellt) bereitzustellen, so dass diese mechanisch aneinander befestigt werden können. Alternativ können das Flanschbauteil 34 mit dem Rail 4 in dem Flanschbereich 26 verschweißt, verklebt, verrastet oder verschraubt sein.The fuel heater 12 also includes a flange component 34 , what in the flange area 26 to the rail 4 is attached. In the illustrated embodiment, the flange member 34 and the rail 4 each circumferential grooves 36 . 38 , Indentations or bores to provide an engagement portion for a mounting bracket or clamp (not shown) so that they can be mechanically secured together. Alternatively, the flange can 34 with the rail 4 in the flange area 26 welded, glued, locked or bolted.

Die Baugruppe 2 umfasst außerdem ein Dichtungselement 32. Das Dichtungselement 32 ist in Form eines O-Rings zum Abdichten zwischen dem Heizkörper 14 und dem Rail 4 angeordnet. Dabei ist das Dichtungselement 32 in einer ringförmigen Aussparung 30 angeordnet, die die Durchgangsöffnung 28 am Stirnende des Rails 4 erweitert. Das Dichtungselement 32 liegt am Rail 4 und am Heizkörper 14 an, um den Leckagepfad zu verschließen. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Dichtungselement 32 außerdem auch am Flanschbauteil 34 an. Dabei befindet sich das Dichtungselement 32 in einem Bereich in der Nähe des offenen Endes des Heizkörpers 14, also in einem Bereich, in dem der Anschlussbolzen 20 angeordnet ist. Dadurch ist das Dichtungselement 32 entfernt von der Heizwendel 18 angeordnet, um einen negativen Hitzeeinfluss auf das Dichtungselement 32 zu vermeiden. Das Dichtungselement 32 ist gegen ein axiales Verrutschen in Richtung der Heizwendel 18 durch eine Anlageschulter 40 des Rails 4 gesichert. Die Anlageschulter 40 verjüngt die Aussparung 30 auf die Größe der Durchgangsöffnung 28.The assembly 2 also includes a sealing element 32 , The sealing element 32 is in the form of an O-ring for sealing between the radiator 14 and the rail 4 arranged. In this case, the sealing element 32 in an annular recess 30 arranged, which the passage opening 28 at the front end of the rail 4 extended. The sealing element 32 is on the rail 4 and on the radiator 14 to close the leak path. In the illustrated embodiment, the sealing element lies 32 also on the flange component 34 at. This is the sealing element 32 in an area near the open end of the radiator 14 So in an area where the terminal bolt 20 is arranged. This is the sealing element 32 away from the heating coil 18 arranged to have a negative effect of heat on the sealing element 32 to avoid. The sealing element 32 is against axial slippage in the direction of the heating coil 18 through a contact shoulder 40 of the rail 4 secured. The contact shoulder 40 rejuvenates the recess 30 on the size of the passage opening 28 ,

Durch das Dichtungselement 32 wird die erwünschte Dichtigkeit zwischen dem Heizkörper 14 und dem Rail 4 erreicht, um eine Leckage von Kraftstoff durch einen Spalt zwischen Heizkörper 14 und Rail 4 aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen zu verhindern.Through the sealing element 32 becomes the desired tightness between the radiator 14 and the rail 4 Achieved to prevent leakage of fuel through a gap between radiators 14 and rail 4 to prevent due to different thermal expansions.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind innerhalb des angegebenen Bereichs vielfältige Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but within the given range various modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/071637 A1 [0006]
DE 202005016047 U1 [0006, 0024]

Claims

An assembly (2) for an internal combustion engine, comprising a rail (4), a fuel heater (12) and a sealing element (32), wherein the fuel heater (12) has a heating element (14) and wherein the sealing element (32) is arranged between the heating element (32). 14) and the rail (4) in a recess (30) of the rail (4) is arranged and on the rail (4) and the radiator (14) abuts to seal between the radiator (14) and the rail (4) ,

Assembly (2) after Claim 1 in that the sealing element (32) is secured against axial slippage in the direction of a heating coil (18) of the heating element (14) by a contact shoulder (40).

Assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein the fuel heater (12) has a flange member (34) which forms a composite with the radiator (14).

Assembly (2) after Claim 3 wherein the flange member (34) is overmolded around a portion of the heater body (14).

Assembly (2) after Claim 3 or 4 in that the flange component (34) delimits the recess (30) in which the sealing element (32) is arranged, in particular wherein the sealing element (32) bears against the flange component (34).

Assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein the rail (4) has a circumferential groove (38) for fastening the fuel heater (12) on the rail (4).

Assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein the sealing element (32) is formed as an O-ring, preferably made of an elastomeric plastic.

Assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein the heating body (14) has a glow tube (16) and a heating coil (18) and wherein the sealing element (32) on the glow tube (16) spaced from the heating coil (18) is arranged ,

Assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein the assembly (2) is designed in the internal combustion engine for operation with alcohol, preferably methanol or ethanol, gasoline or a mixture of alcohol and gasoline.

Method for producing an assembly (2) according to one of the preceding claims, wherein in a first step a rail (4) having a recess (30) for receiving a sealing element (32) is provided, in a second step a fuel heater (12) a heater (14) is provided, in a third step, a sealing element (32) is arranged around the radiator (14), in a fourth step, the radiator (14) is inserted into the rail (4), wherein the sealing element (32 ) is arranged in the recess (30), and wherein in a fifth step, the rail (4) with the fuel heater (12) for the production of the assembly (2) is firmly connected.