DE2750686C2 - In einer Flüssigkeitsleitung angeordneter Kaltleiterheizer zur Erwärmung von Flüssigkeit, insbesondere von Kraftstoff - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen in einer Flüssigkeitsleitung angeordneten Kaltleiterheizer zur Erwärmung von Flüssigkeit, insbesondere von Kraftstoff.
• Zur Verminderung von Schadstoffemissionen bei Verbrennungsmotoren, insbesondere während der Kaltlaufzeit und bei wechselnder Belastung, ist eine Vorwärmung des Kraftstoffs von Bedeutung.
• Es sind Kraftstoffvorwärmer bekannt, welche zur Aufheizung Motorabgase, Kühlwasser, elektrische Heizwendel u. a. verwenden. Bei diesen Vorwärmern steht eine wirksame Wärmequelle gegebenenfalls erst nach dem Warmlaufen des Motors zur Verfügung bzw. wird bei der Verwendung von Batteriestrom zum Beaufschlagen der elektrischen Heizwendel relativ viel Zeit benötigt, um entsprechende Ergebnisse zu erzielen. Außerdem sind diese Vorwärmer nicht selbstregelnd, so daß der Kraftstoff örtlich überhitzt werden kann und zum Verdampfen kommt, wodurch sich Laufstörungen des Motors kaum vermeiden lassen.
• Des weiteren ist eine Kaltleiterheizung für Kraftstoff bekannt (DE-OS 23 16 054), welche aus zwei Kaltleiter- Teilschalen besteht, die ein Innenrohr umschließen und von außen durch ein weiteres Rohr gehalten werden, welches ihrerseits die beiden Teilschalen umschließt. Der so entstandene Zylinder wird an Halterungen in der Kraftstoffleitung gehalten und in Richtung der Längsachse vom Kraftstoff durchströmt. Zur Kontaktierung sind Anschlüsse zum Innen- und Außenrohr vorgesehen. Die Wärmeabgabe dieser aus nur zwei schalenartigen Kaltleiterelementen bestehenden Heizung ist jedoch zu träge, so daß Temperaturschwankungen des Kraftstoffes, insbesondere bei wechselnder Belastung der Brennkraftmaschine, nicht zu vermeiden sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffheizung aufzufinden, die den Kraftstoff im Sekundenbereich auf eine vorbestimmte Temperatur bringt, die Temperatur auch bei wechselnden Durchflußmengen angenähert konstant hält und jedes Überhitzen des Kraftstoffes wirksam verhindert.
• Zur Lösung dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
• Durch die Vielzahl der elektrisch aufheizbaren Einzelelemente wird die Vorwärmetemperatur nicht nur sekundenschnell erreicht, sondern sie verhindert gleichzeitig ein Überhitzen des durchfließenden Kraftstoffes, indem sich diese bei Bedarf selbstregelnd abschalten. Da die Einzelelemente für sich nur eine vernachlässigbare Wärmespeicherkapazität haben, erfolgt die Temperaturregelung annähernd trägheitslos, so daß auch bei rasch wechselndem Kraftstoffdurchsatz die Temperatur des Kraftstoffes in jeder Phase dem vorbestimmten Wert entspricht.
• Durch die Kanalanordnung zwischen den einzelnen Kaltleiterelementen wird die Flüssigkeit gezwungen, im Kontakt mit den Oberflächen der vielen Kaltleiterelemente zu fließen und somit eine große beheizte Oberfläche zu umspülen, wodurch ein optimaler Wärmeaustausch möglich ist.
• Durch eine entsprechende Zusammensetzung der Legierung für die Kaltleiterelemente kann der Ansprechpunkt desselben exakt festgelegt werden. Das bedeutet, daß beim Erreichen der gewünschten Vorwärmtemperatur der elektrische Widerstand in den Kaltleiterelementen darart schnell anwächst, daß der elektrische Stromfluß momentan unterbrochen und diese praktisch abgeschaltet werden. Da die Einzelelemente keine erwähnenswerte Wärmespeicherkapazität besitzen, wird im weiteren Verlauf keine Wärme an die strömende Flüssigkeit mehr abgegeben.
• Die Kaltleiterelemente können derart angeordnet sein, daß die Kanäle zwischen den Kaltleiterelementen von der Flüssigkeit nacheinander durchströmt werden.
• Diese Anordnung in Verbindung mit der selbstregelnden Eigenschaft der Kaltleiterelemente ist von großer Wichtigkeit, weil die Flüssigkeit beim Durchfluß durch den Kaltleiterheizer in keiner Phase überhitzt wird. Ist die gewünschte Vorwärmetemperatur bereits auf halbem Durchflußweg erreicht, schalten die folgenden Kaltleiterelemente einfach selbstregelnd ab und unterbinden damit eine weitere Wärmezufuhr. Ein Überhitzen bzw. Verdampfen wird dadurch wirksam verhindert.
• Außerdem kann jeweils zwischen benachbarten Kaltleiterelementen eine flüssigkeitsdurchlässige Kontaktelektrode angeordnet sein, die mit den jeweiligen Oberflächen der beiden benachbarten Kaltleiterelemente in elektrischem Kontakt steht, und es können die im Paket aufeinanderfolgenden Kontaktelektroden wechselweise mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol einer Spannungsquelle verbunden werden. Eine vorteilhafte Kontaktierung ergibt sich dadurch, daß den Polen zugeordnete, in der gehäuseartigen Erweiterung diametral gegenüberliegende Kontaktschienen mit jeder zweiten der übereinander angeordneten Kontaktelektroden in Verbindung stehen.
• Darüber hinaus können die Kontaktelektroden als gewellte Federbleche ausgebildet werden, die mit den Kaltleiterelementen unter Vorspannung stehen. Dadurch wird eine zuverlässige Kontaktierung mit den Kaltleiterelementen erreicht. Auch bei Ausfall eines oder des anderen Kaltleiterelementes wird die Wirkung des Kaltleiterheizers nicht unterbrochen. Durch die selbstregelnde Eigenschaft paßt sich der Kaltleiterheizer sofort den gegebenen Verhältnissen an, indem die intakten Kaltleiterelemente eben mehr Wärme aufbringen.
• Schließlich können von den übereinander gestapelten Kaltleiterelementen in der gehäuseartigen Erweiterung die jeweils benachbarten Kaltleiterelemente versetzt zueinander angeordnet sein.
• Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kaltleiterheizer,
• Fig. 2 einen Fixierungsring für die Kaltleiterelemente und
• Fig. 3 eine Kontaktelektrode.
• In einer gehäuseartigen Erweiterung 1 einer Kraftstoffleitung 2 ist gemäß Fig. 1 ein Kaltleiterheizer untergebracht. Das Innere der Erweiterung 1 ist mit einem zylindrischen Isolationskörper 3, z. B. aus PTFE, ausgekleidet, welcher in Längsrichtung verlaufende, zwei diametral gegenüberliegende Kontaktschienen 4, 4&min; trägt. Die Kontaktschiene 4 ist am positiven Pol 5 einer nicht gezeichneten Stromquelle angeschlossen, während die Kontaktschiene 4&min; am negativen Pol 6 bzw. an Masse liegt. Der positive Pol 5 ist durch eine Isolierbüchse 7 gegen Massekontakt geschützt.
• In je einem aus einem elektrisch nicht leitenden Material, z. B. PTFE, bestehenden Fixierungsring 8 (Fig. 2), welcher eine zum Außendurchmesser asymmetrische Bohrung 9 aufweist, ist ein scheibenförmiges Kaltleiterelement 10 gehalten.
• Der Fixierungsring 8 besitzt am Außenumfang je eine Ausnehmung 11, 12, die diametral gegenüberliegen, während die Bohrung 9 nur eine Vertiefung 13 aufweist, die im Bereich der Ausnehmung 11 angeordnet und durch eine Nut 14 mit dieser verbunden ist. Die Nut 14 dient zur Aufnahme einer Kontaktelektrode 15 (Fig. 3).
• Die Fixierungsringe 8, bestückt mit je einem Kaltleiterelement 10 und einer Kontaktelektrode 15, werden derart aufeinander gestapelt, daß jeweils abwechselnd eine Kontaktelektrode 15 nach der einen bzw. nach der anderen Seite zu liegen kommt und werden durch die Bohrungen 16, 17 der Fixierungsringe 8 hindurchfassende Mittel zu einem Paket 18 miteinander verbunden.
• Das Paket 18, z. B. bestehend aus z. B. zwanzig bestückten Fixierungsringen 8, wird in den Hohlraum des Isolationskörpers 3 derart eingesetzt, daß die in Längsrichtung des Isolationskörpers 3 verlaufenden und diametral gegenüberliegenden Kontaktschienen 4, 4&min; in die Ausnehmungen 11 bzw. 12 eingreifen und mit den federnden Kontaktelektroden 15 zum Eingriff kommen.
• Die Kontaktelektroden 15 (Fig. 3) bestehen aus einem gut leitenden Werkstoff und weisen je eine Kontaktfahne 19 auf, die in einen gewellten Grundkörper 20 ausläuft, dessen Wellen parallel zur Kontaktfahne 19 liegen. Der Grundkörper 20 kann in der Mitte mit einer Lochung 21 zum besseren Durchtritt der Flüssigkeit versehen sein und steht mit den beiden benachbarten Kaltleiterelementen 10 in leitender Verbindung.
• Der Kaltleiterheizer für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung kann mit einer Einspritzdüse 22 versehen und unmittelbar mit dem Saugrohr 23 verbunden sein.
• Für luftverdichtende Brennkraftmaschinen und Vergaser-Brennkraftmaschinen ist der Kaltleiterheizer in der Kraftstoffleitung 2 zwischengeschaltet.
• Wirkungsweise:
• Durch die in der Kraftstoffleitung 2 eingebaute gehäuseartige Erweiterung 1 wird der in Pfeilrichtung fließende Kraftstoff gezwungen, zwischen zwei benachbarte Kaltleiterelemente 10 und durch die gewellten Grundkörper 20 der Kontaktelektroden 15 gebildeten flachen Kanäle 21 hindurchzuströmen, so daß der Kraftstoff mit einem maximalen Oberflächenanteil eines jeden Kaltleiterelementes 10 in Berührung kommt und ein intensiver Wärmeaustausch stattfinden kann. Nach dem Erreichen der vorbestimmten Vorwärmetemperatur schalten die anderen noch in Durchflußrichtung liegenden Kaltleiterelemente 10 selbstregelnd ab. Auch bei Ausfall von einem oder mehreren Kaltleiterelementen 10 bleibt die Heizung betriebsfähig. Die anderen Kaltleiterelemente heizen dann eben mehr, so daß die Vorwärmetemperatur für den Kraftstoff stets erreicht wird.

Claims (6)

1. In einer Flüssigkeitsleitung angeordneter Kaltleiterheizer zur Erwärmung von Flüssigkeit, insbesondere von Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiterheizer in einer gehäuseartigen Erweiterung (1) der Flüssigkeitsleitung (2) aus einer Vielzahl von scheibenförmigen Kaltleiterelementen (10) mit geringer Wärmespeicherkapazität besteht, welche paketartig aufeinandergestapelt und elektrisch parallelgeschaltet einzeln mit den Polen (5, 6) einer Stromquelle verbunden sind, und daß zwischen den einzelnen Kaltleiterelementen (10) miteinander verbundene Kanäle (21) für den Durchlaß der Flüssigkeit offen sind

2. Kaltleiterheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (21) zwischen den Kaltleiterelementen (10) von der Flüssigkeit nacheinander durchströmt werden.

3. Kaltleiterheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen benachbarten Kaltleiterelementen (10) eine flüssigkeitsdurchlässige Kontaktelektrode (15) angeordnet ist, die mit den jeweiligen Oberflächen benachbarter Kaltleiterelemente (10) in elektrischem Kontakt steht und daß die im Paket (18) aufeinanderfolgenden Kontaktelektroden (15) wechselweise mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol (5, 6) einer Spannungsquelle verbunden sind.

4. Kaltleiterheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Polen (5, 6) zugeordnete, in der gehäuseartigen Erweiterung diametral gegenüberliegende Kontaktschienen (4, 4&min;) mit jeder zweiten der übereinander angeordneten Kontaktelektroden (15) in Verbindung stehen.

5. Kaltleiterheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektroden (15) als gewellte Federbleche ausgebildet sind, die mit den Kaltleiterelementen (10) unter Vorspannung stehen.

6. Kaltleiterheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den übereinander gestapelten Kaltleiterelementen (10) in der gehäuseartigen Erweiterung (1) die jeweils benachbarten Kaltleiterelemente versetzt zueinander angeordnet sind.