DE2629610C2

DE2629610C2 - Vorrichtung zur Beheizung des Saugrohrs einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2629610C2
Application number: DE2629610A
Authority: DE
Inventors: Alfred 8071 Eitensheim Hoser
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1976-07-01
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE2629610A1; IT1078311B; FR2356823A1; US4242999A; FR2356823B1; GB1532598A; USRE31320E

Description

Die Erfindung betrifft eint Vc^r Mchtung zur Beheizung des Saugrohrs einer fremdgeztindeten Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (US-PS 38 53 !04) ist eine mittels Abgas in bestimmten Betriebszuständen beheizbare Platte am Boden eines Saugrohrs derart angeordnet, daß sie sich überwiegend in geradliniger Verlängerung des vom Vergaser herkommenden Gemisches befindet. Bei Beheizung d.r Platte mittels Abgas sollen auf die Platte auftreffende kondensierte Kraftstoffteilchen verdampft werden, so daß die Warmlaufanreicherung des Gemisches verkürzt werden kann. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß diebekannte Vorrichtung nur von begrenzter Wirksamkeit ist und daß insbesondere in der kritischsten Betriebsphase der Brennkraftmaschine, nämlich beim Kaltstart und der sich unmittelbar daran anschließenden Phase, weiterhin eine starke Gemischanreicherung erforderlich ist. damit zündfähiges Gemisch in die Brennräume gelangt.

Um das Saugrohr einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bereits unmittelbar beim Kaltstart beheizen zu können, sind verschiedene elektrische Heizvorrichtungen vorgeschlagen worden.

Die DE-PS 4 11771 schlägt ein Heizelement vor. welches aus einem zu fingerartigen Schlaufen gelegten und mit einer Isolierschicht umgebenen Draht besteht, Das Heizelement ist zu einer Windung gebogen, die sich an die Innenseite der Satigrohrleitung anlegt Dabei sind die fingerartigen Schlaufen zur sicheren Anlage an der Innenseite des Saugrohrs nach außen gebogen. Das Heizelement gemäß dieser DE^PS ist nur von geringer Wirksamkeit, da das durch das Saugrohr strömende Gemisch kaum mit ihm in Berührung kommt.

Das DE-GM 16 44 382 beschreibt eine in das Saugrohr eingesetzte Heizspirale aus Flachmaterial, wobei das Flachmaterial in Strömungsrichtung ausgerichtet ist Auch diese Anordnung ist nur von begrenzter Wirksamkeit, da große Teile des durch das Saugrohr hindurchströmenden Gemisches nicht mit dem Flachmaterial in Berührung kommen.

Die DE-OS 2128 811 beschreibt einen in die Saugrohrwand eingesetzten ringförmigen Heizkörper, welcher zwei umlaufende Rippen aufweist, die lings der Saugrohrwand strömenden Kraftstoff aufnehmen und verdampfen sollen. Der Heizkörper ist weiter mit Luftzuführkanälen vorgesehen, mit denen sich dem Saugrohr erwärmte, durch eine die Drosselklappe umgehende Leitung Luft zuführen läßt Der Heizkörper ist mittels eines Heizelements mit positiver Temperaturcharakteristik, d.h. einem bei einer bestimmten Temperatur sprungartig zunehmenden Widerstand, aufheizbar, wodurch eine selbsttätige Regelung erzielt wird. Die Anordnung ist nur im untersten Teillastbereich, d. h. bei weitgehend geschlossener Drosselklappe w irksam. da nur dann είπε wesentliche Luftmenge durch das Heizelement selbst hindurchströmt Zusätzlich ist die Anordnung verhältnismäßig aufwendig.

Die US-PS 2587 713 schließlich beschreibt eine mittels eines Widerstands-Heizelements beheizbare Platte, welche im Einlaß eines Saugrrhrs montiert ist und zur Kraftstohverdampfung dient Diese Platte verengt einerseits den Querschnitt des Saugrohrs stark und andererseits ist sie nur von begrenzter Wirksamkeit, da sie von einem erheblichen Teil des einströmenden Gemisches derart umströmt wird, daß darin enthaltene Kraftstoff partikel nicht mit der Platte in Berührung kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die ermöglicht, eine noch nicht betriebswarme, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit verhältnismäßig magerem Gemisch zu befeiben. wodurch der Verbrauch vermindert und die Abgasquah tat verbessert wird.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs I durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene, zumindest einen Teil des Saugrohrbodens bildende Platte erreicht zusammen mit den in das Saugrohr vorstehenden Stäben infolge der Aufheizung mittels eines PTC-Elements innerhalb kürzester Zeit eine hohe Temperatur. Dies führt dazu, daß auf den Saugrohrboden auftreffende Kraftstofftröpfchen oder an der Saugrohrwand hinunterlaufender, abgeschiedener Kraftstoff augenblicklich verdampft wird. Die heißen Stäbe bewirken nicht nur eine Oberflächenvergrößerung der Platte und damit der beheizten und die Kraftstofftröpfchen verdampfenden Oberfläche, sondern bewirken zusätzlich eine hohe Turbulenz in dem durch die Stäbe hindurchströmenden Gemisch, wodurch eine optimale Aufbereitung der Kraftstoffes und somit eine weitgehend homogenes Gemisch erzielt wird Diese ausgezeichnete Aufbereitung und Homogenisie rung des Gemisches ermöglicht einen mageren Betrieb der Brennkraftmaschine, was zu geringem Verbrauch und günstigem Abgas bereits bei noch nicht betriebs* warmer Brennkraftmaschine führt. Die Verwirbelung des zwischen den Stäben hindurchströmenden Gemisches hat auch bei betriebswarmer Brennkraftmaschine einen vorteilhaften Einfluß auf die Gefflischhomogetii-

tat, wodurch eine insgesamt magerere Abstimmung möglich ist.

Zusammenfassend sorgt die erfindungsgemäße Vorrichtung einerseits bereits beim Kaltstart für eine gute Gemischaufbereitung und ermöglicht somit, bei einwandfreiem Betriebsverhalten ohne wesentliche: KaItlaufanreicherung des Gemisches auszukommen. An-• dererseits sorgt die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt für eine verbesserte Homogenisierung des Gemisches, so daß die Brennkraftmaschine mager betrieben werden kann. Kraftstoffverbrauch und Abgasqualität werden dadurch günstig beeinflußt

An dieser Stelle sei noch auf die US-PS 20 04 252 hingewiesen, aus der eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Schwerölen bekannt ist, um Schweröle als Kraftstoffe für Motoren mit innerer Verbrennung verwendbar zu machen. Diese Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse, welches von einem Auspuffrohr durchquert wird. Durch das Auspuffrohr hindurch ragen innerhalb des Gehäuses wärmeleitende Stäbe. Das Gehäuse ist an einer dem Auspuffrohr gegenüberliegenden Stel'e mit einem Anschluß zum Anschließen eines Vergasers versehen und weist an einer Se.:enwand einen Anschluß zum Anschließen des Saugrohrs einer Brennkraftmaschine auf. Desweiteren ist das Gehäuse mit einem Anschluß und einem absperrbaren Ventil versehen, über das im kalten Zustand der Brennkraftmaschine normaler Kraftstoff zuführbar ist. der mit dem durch das Gehäuse strömenden Gemisch aus Luft und Teilchen von schwerverdampfbarem Kraftstoff verdampft und ein Zünden des kalten Motors ermöglicht. Wenn der Motor eine Zeitdauer mit dem normalen, d. h. leicht verdampfenden Kraftstoff gelaufen ist und sich das Auspuffrohr mit den durch es hindurchragenden Stäben erwärmt hat. wird das Gemisch aus Luft und schwerverdampfenden Kraftstoffteilchen innerhalb des Gehäuses zunehmend verdampft, so daß der Motor mit Schwerdestillatinn läuft. Im Hinblick auf den Erfindungsgegenstand ist der US-PS somit lediglich die allgemein bekannte Lehre entnehmbar, im Bereich der Kraftstoffzufi 'ir zu einer Brennkraftmaschine eine Wärmetauscherfläche durch Stäbe zu vergrößern.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird erreicht, daß das Gemisch durch die infolge der Ablenkplatte vorhandene Querschnittsverengung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in das aus der Platte und den Stäben bestellende Bauteil einströmt. Jadurch wird die Gemischaufbereitung zusätzlich verbessert.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird erreicht, daß bei Betriebszuständen, bei denen ohnehin eine gute Gemischaufbereitung erfolgt, ein mehr oder weniger großer Teil des Gemisches an den Stäben vorbeiströmt. Der Anspr jch 4 kennzeichnet eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung für einen zweistufigen Vergaser. Die Aufbereitung des bei Teillast aus der ersten Stufe des Vergasers strömenden Gemisches wird verbessert, während das bei Vollast aus der zweiten Stufe des Vergasers strömende Gemisch unmittelbar in das Saugrohr weiterströmt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiicher Zeichnungen beispielsweise und mit die Erfindung weiter ausbildenden Einzelheiten erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 ein Saugrohr einer Vierzylmder-Brennkraft-

maschine mit einerii Ausführungsbeispiel der erfin-

dungsgemäße:n Vorrichtung im Schnitt gemäß Linie 1-1

der F i g. 2,

F i g. 2 das Saugrohr im Schnitt gemäß Linie 11*11 der

Fig. 1,

Fig.3 ein Saugrohr nach einem anderen Ausführungsbeispiel im Schnitt wie F i g. 2,

Fig.4 eine perspektivische Darstellung eines Heizelementes, teilweise zerlegt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Saugrohr 1 für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine, welches aus einem Sammelrohr la und vier Einzelrohren Ib besteht Einströmseitig ist an das Sammelrohr la ein Vergaser 2 angeflanscht Am Boden des Saugrohres 1 ist im Bereich vor den Einzelrohren Xb eine Ausnehmung 3 angebracht, in die ein Heizelement 4 eingesetzt ist. Von einer Platte 5 des Heizelementes 4 erstrecken sich mehrere Stäbe 6 in das Saugrohr 1. Etwa in Höhe des Beginns des Heizelements 4 ist im Saugrohr 1 eine Ablenkklappe 7 mit einer Welle 8 schwenkbar gelagert Während die Stäbe 6 sich etwa vom Boden bis zur Mitte des Saugrohrquerschnittes erstrecken, verdeckt die Ablenkklappe 7 die verbleibende obere Hälfte des SaugrohrquerschnittPS, so daß der Gemischstrom zur Platte 5 und zu den Stäben 6 des Heizelemente^ i abgelenkt wird bzw. an diesen vorbeiströmen muC, --odurch eine verstärkte Aufheizung des Gemischstromes erzielt wird. Die Ablenkklappe 7 kann in nicht dargestellter Weise mit der die Leistung der Brennkraftmaschine steuernden Drosselklappe des Vergasers 2 derart gekoppelt sein, daß bei Vollaststellung der Drosselklappe die Ablenkklappe 7 die gestrichelt dargestellte Stellung (Fig. 2) einnimmt, bzw. den vollen Querschnitt des Saugrohres 1 freigibt Der Gemischstrcn kann also ab einer vorbestimmten Leistungsabnahme (Drosselklappenstellung) auch oberhalb der Stäbe 6 vorbeiströmen, so daß nur ein geringfügiger Strömungswiderstand bzw. Leistungsverlust auftritt. Auf die Schadstoffemission hai diese Maßnahme weniger Einfluß, da eine kalte Brennkraftmaschine in der Regel nicht mit Voüast betrieben wird. Die Ablenkklappe 7 kann auch über ein thermostatisches Betätigungsglied oder mittels einer Bimetallfeder von der Temperatur der Brennkrcftma schine abhängig gesteuert werden, wobei die Ablenkklappe 7 dann bei erreichter Betriebstemperatur der Brer -,kraftmaschine voll geöffnet ist. Über einen L'nterbrecherschalter könnte dabei zugleich die Stromversorgung des Heizelements 4 teilweise odc vollständig unterbrochen werden, vor allem dann, wenn das Saugrohr in bekannter Weise zusätzlicn mit Wasser oder Abgas beheizt ist. Die Ablenkklappe 7 kann jedoch auch vom Unterdruck im Saugrohr abhängig oder als einfachste Ausführung vom Staudruck des Gemisch stromes gesteuert werden.

In Fig 3 ist an das Saugrohr Γ ein zweistufiger Vergaser 9. ein sogerannter Registervergaser, angeflanscht. Auch das Samnr:lrohr la'ist im Anschlußbereich zweiteilig bzw. durch den Steg 10 in zwei Rohre unterteilt. An den Steg 10 ist ein Luftablenkteil 11 angeformt, welches len Gemischstrom aus lter erster. Vergaserstufe Γ zur Platte 5 und zu den Stäben 6 des Heizelements 4 ablenkt. Der im höheren Lastbereich der Brennkraftmarchine aus der zweiten Vergaserstufe ΙΓ austretende Gemischstrom kann nahezu unbeengt in die Einzelrph.e Xb'einströmen,

Das Heizelement 4 (Fig.4) besteht aus. der wannenförmigen Platte 5 mit den angeformten Stäben 6 aus wärmeleitendem Material. In der Platte 5 sind Heizpillen 12 mit positiver Temperatur-Widerstands-Kennlinie eingelegt Bekanntlich erreichen diese Heizpillen bei· einer hohen Stromaufnahme innerhalb weniger Sekunden die beachtliche Temperatur von über

l00^eC, die sie dann aufgrund des sprunghaft ansteigenden inneren Widerstandes etwa beibehalten. Die Heizpillen 12 sind mittels einer temperaturbeständigen Leiterplatte 13 kontaktiert. Die Leiterplatte 13 wird an der Grundplatte 5 durch Umbördeln des Kragens i4 befestigt. Zweckmäßigerweise wird die Leiterplatte 13 an den ZUndstrom der Brennkraftmaschine angeschlossen, so daß bei Beginn des Anlaßvorganges bzw. beim Einschalten der Zündung bereits eine Aufheizung der Platte 5 und der Stäbe 6 erfolgt. Obwohl die Heizpillen 12, wie bereits erwähnt, in wenigen Sekunden sehr heiß werden, könnte eine willkürliche Vorheizung mittels eines den Anlaßvorgang verzögernden, ggf. temperaturabhängigen Zeitschaltrelais von Vorteil sein, da dann bereits beim Start der Brennkraftmaschine eine intensive Gemischvorwärmung erfolgt, so daß selbst bei sehr tiefen Temperaturen (Winler) Kraftstoffe mit weniger leicht siedenden Anteilen (z. B. Sommerkrafistoff) verwendbar sind.

Vorzugsweise sollte das Heizelement 4 gegen Wärmeverluste allseits isoliert in das Saugrohr 1 eingesetzt werden. Der Querschnitt der Stäbe 6, der in der Zeichnung quadratisch dargestellt ist, kann auch strömüngsgünstiger.z. B. elliptisch ausgebildet, sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beheizung des Saugrohrs einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einer beheizbaren Platte, welche an der Außenseite einer Umlenkung des durch das Saugrohr strömenden Gemisches zumindest einen Teil des Saugrohrbodens bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) mittels eines PTC-Elements beheizbar ist und mit einer Mehrzahl wärmeleitender in das Saugrohr vorstehender Stäbe (6) versehen ist, die sich wenigstens in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und/oder bei Teillast über mindstens etwa die Hälfte des wirksamen Saugrohrquerschnitts erstrecken.

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablenkplatte (7; 11) vorgesehen ist, die das durch das Saugrohr strömende Gemisch zu den Stäben (6) hin leitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ca3 die Ablenkplatte (7) abhängig von der Ürosseikiappensieiiung eines Vergasers und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder dem im Saugrohr herrschenden Unterdruck schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatte (11) im Saugrohr stromabwärts einer ersten Stufe, jedoch außerhalb der einer zweiten Stufe eines Vergasers (9) zugeordneten Strömung angeordnet ist.