DE3104158C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffverdampfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Kraftstoffverdampfer dieser Art ist aus der US-PS 41 41 327 bekannt, wobei der Kraftstoffverdampfer dazu dient, die insbe­ sondere bei niedriger Betriebstemperatur, z. B. beim Anlassen der Maschine, im Kraftstoff-Luftgemisch auftgretenden Tropfen an nichtverdampftem Kraftstoff vollständig zu verdampfen, um dadurch das Kraftstoff-Luftgemisch für die Maschine zu verbes­ sern. Das Heizelement weist eine Vielzahl von Kanälen auf, die parallel zur Achse des Ansaugkanals angeordnet sind. Diese Aus­ bildung hat zur Folge, daß zwar die nicht verdampften Kraft­ stofftropfen im Kraftstoff-Luftgemisch vedampft werden können, das Heizelement aber einen Strömungswiderstand gegenüber dem Gemischstrom darstellt. Zugleich wird das Heizelement durch den Gemischstrom, der durch die Durchlässe des Heizelements hindurchgeht, gekühlt, so daß das Gemisch selbst nicht in aus­ reichendem Maße erwärmt werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffverdampfer der eingangs angegegebenen Art so auszu­ bilden, daß das Heizelement der Gemischströmung keinen nennens­ werten Strömungswiderstand entgegengesetzt und dennoch eine sehr wirksame Aufheizung der flüssigen Kraftstoffteile bei guter Ausnutzung der Heizleistung erzielt wird, wobei insbesondere der an der Wand des Ansaugkanals entlangfließende Kraftstoff­ film erwärmt und verdampft wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung des Heizelementes in der Wand des Ansaugkanals wird die Strömung des Kraftstoff- Luftgemisches zum Ansaugverteiler nicht beeinträchtigt und das Heizelement selbst kann seine ganze Energie an den Kraftstoff­ film übertragen.

Dabei wird insbesondere der längs der Ansaugkanalwand strömende Kraftstoffilm aufgefangen, erwärmt und verdampft, wobei die Heizleistung des Heizelementes allmählich auf den langsam fließenden Kraftstoffilm übergehen kann, ohne dabei einen wesentlichen Anteil der Wärmeenergie an den Gemischstrom abzugeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ folgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 3,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine vierte Ausführungsform und

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 6.

Nach Fig. 1 und 2 ist bei einem Vergaser 1 eine Hauptdüse stromauf der Drosselklappe 2 und eine Leerlaufdüse 3 stromab von dieser angeordnet, um Kraftstoff zuzuführen. Der von der Hauptdüse und der Leerlaufdüse zugeführte Kraftstoff wird mit der in den Vergaser eingeführten Luft vermischt, worauf das Gemisch in einen Ansaugverteiler 4 strömt. Von der Leer­ laufdüse 3 wird eine durch Mischen von Kraftstoff aus einer Schwimmerkammer 5 und Luft aus einer Luftdrossel 6 gebildete Emulsion, die durch eine Einstellschraube 7 eingestellt wird, in den Vergaser 1 eingeführt.

Am unteren Ende des Vergasers ist ein Flansch 1 a und am oberen Ende des Ansaugverteilers 4 ein Flansch 4 a aus­ gebildet. Diese Flansche 1 a und 4 a sind miteinander durch Schrauben unter Zwischenlage eines aus Kunstharz bestehen­ den Isolators 8 verbunden. Der Isolator 8 trägt den Kraft­ stoffverdampfer.

Der Kraftstoffverdampfer besteht aus einem metallischen Ringelement 10, welches von einem Rohrabschnitt 10 a und einem Flanschabschnitt 10 b gebildet wird. Mit ihm verbunden ist ein Heizelement 12, ein Pufferteil 13 und eine Elektro­ denplatte 14.

Das Ringelement 10 besteht aus Aluminium und hat den glei­ chen Innendurchmesser, wie der Durchmesser des Ansaugkanals 16 des Vergasers 1. Das Heizelement 12 besteht aus PTC- Keramik.

Die PTC-Keramik hat eine Curie-Temperatur von etwa 150°C.

Das Heizelement 12 ist als dünne Ringfläche ausgebildet und dicht mit der unteren Fläche des Flanschabschnittes 10 b im Kontakt. Das Pufferteil 13 besteht aus korrosionsbestän­ diger Wolle, die durch Verstricken von feinen Drähten aus rostfreiem Stahl in eine Ringform gebracht und unter dem Heizelement 12 zu dessen Abstützung angeordnet ist.

Das Pufferteil 13 hat eine stoßabsorbierende Wirkung und bildet einen elektrischen Leiterweg, der mit dem Heizele­ ment 12 in Verbindung steht.

Unter dem Pufferteil 13 ist eine Elektrodenplatte 14 ange­ ordnet. Am Außenumfang des Rohrabschnittes 10 a ist ein Iso­ lierteil 16 aus Kunstharz 10 b angeordnet. Das Heizelement 12, das Pufferteil 13 und die Elektrodenplatte 14 sind durch das Isolierteil 16 elektrisch von dem Rohrabschnitt 10 b iso­ liert. Der Flanschabschnitt 10 b, das Heizelement 12 , das Pufferteil 13 und die Elektrodenplatte 14, die schichtartig angeordnet sind, werden durch den Isolator 8 abgestützt, der zwischen dem Vergaser 1 und dem Ansaugverteiler 4 eingesetzt ist.

Der Flanschabschnitt 10 b und der Flansch 1 a des Vergasers 1 bilden mit dem Isolator 8 eine Ringnut 9.

Die Ringnut 9 ist exzentrisch zur Achse des Ansaugkanals 16 ausgebildet, so daß die Tiefe der Nut 9 an der Seite der Leerlaufdüse 3 größer ist als die des gegenüberliegenden Teiles der Nut 9.

An der Elektrodenplatte 14 ist das eine Ende der positiven Elektrodenklemme 17 angeschweißt. Das andere Ende der Elek­ trodenklemme 17 verläuft nach außen durch den Isolator 8 und wird dann über einen nicht dargestellten Zündschalter mit einer nicht dargestellten Batterie verbunden.

Es sind Isolatorschichten 8 a und 8 b vorgesehen. Der Isolator 8 a, der am Flansch 1 a anliegt, ist als Ringkörper ausgebildet, dessen innerer Durchmesser größer als der des Ansaugkanals 16 ist. Der Isolator 8 b, der am Flansch 4 a des Ansaugverteilers 4 an­ liegt, ist als Ringkörper ausgebidlet, der dicker als der Isolator 8 a ist. Der Innendurchmesser des Isolators 8 b ist etwa gleich dem Durchmesser des Ansaugkanals 16.

In einem am Isolator 8 b ausgebildeten abgestuften Abschnitt wird der Flanschabschnitt 10 b, das Heizelement 12, das Puffer­ teil 13 und die Elektrodenplatte 14 aufgenommen. Der Innen­ durchmesser des Rohrabschnittes 10 a ist etwas geringer als der Durchmesser des Ansaugkanals und die diesem ausgesetzte Breite des Flanschabschnittes 10 b ist an der Seite der Leer­ laufdüse 3 gegenüber dem anderen Bereich des Flanschabschnittes 10 b größer. Der Rohrabschnitt 10 a ist so angebracht, daß seine Achse von der des Ansaugkanals 16 in Richtung von der Leerlaufdüse 3 weg abweicht.

Eine halbmondförmige Nut 10 c ist am Flanschabschnitt 10 b im Bereich seiner größeren Breite an der Seite der Leerlaufdüse 3 ausgebildet. Die Dicke des Flanschbereichs, in dem die Nut 10 c ausgebildet ist, ist z. B. 1 mm, und die Dicke des anderen Flansch­ bereichs 3 mm.

Um den Brennstoff wirkungsvoll zu verdampfen, ist es erfor­ derlich, die Temperatur des Rohrabschnittes, der eine Heizfläche bildet, bei etwa 60°C oder mehr zu halten. Um das Ringelement bei dieser Temperatur durch Erhitzen nur des Flanschabschnittes durch das Heizelement zu halten, muß der Flanschabschnitt dicker ausgebildet sein. Jedoch wird die Wärmekapazität entsprechend mit der Erhöhung der Dicke des Flanschabschnittes erhöht, so daß die Temperatur des Flanschabschnittes beim Anlassen der Maschine nicht schnell ansteigt.

Wenn im Gegensatz dazu die Dicke des Flanschabschnittes ver­ mindert wird, steigt die Temperatur des Flanschabschnittes schnell auf 60°C, jedoch kann die Temperatur des Rohrab­ schnittes nicht bis auf 60°C erhöht werden. Deshalb ist lokal ein dünnwandiger Bereich im Flanschabschnitt ausgebildet. Im dünnwandigen Bereich steigt die Temperatur schnell an, während der andere, dicke Wandbereich eine hohe Temperatur erreicht. Durch Ausbildung des dünnen Wandbereichs direkt unterhalb der Leerlaufdüse 3 kann der Kraftstoff bei Kaltstart der Maschine schnell verdampft werden.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Innendurch­ messer des oberen Teils des Isolators 8 gleich dem Durchmesser des Ansaugkanals ist. Der Innendurchmesser des Rohrabschnittes 10 a ist kleiner als der Durchmesser des Ansaugkanals 16, und der Innendurchmesser des unteren Teiles des Isolators 8, der in Berührung mit dem unteren Ende des Rohrabschnittes 10 a steht, ist gleich dem des Rohrabschnittes 10 a ausgebildet.

Die obere Fläche des Flanschabschnittes 10 b bildet einen Absatz, der in Richtung zur Achse des Ansaugkanals vorspringt. Die Achse des Rohrabschnittes 10 a ist etwas von der des Ansaug­ kanals in Richtung von der Leerlaufdüse 3 weg versetzt. Daher ist die Breite des Absatzes an der Seite der Leerlaufdüse 3 gegenüber dem anderen Bereich des Flanschabschnittes 10 b größer.

Nach Fig. 6 liegt ein zylindrisches Heizelement 12 aus PTC-Keramik dicht am Außenumfang des Rohrabschnittes 10 a an. Die Elektroden­ platte 14 ist aus einem Rohrabschnitt und einem Flanschabschnitt zusammengesetzt. Der Rohrabschnitt der Elektrodenplatte 14 liegt dicht am Außenumfang des Heiz­ elementes 12 an. Zwischen den Flanschabschnitten des Ringele­ ments 10 und der Elektrodenplatte 14 ist das aus Kunstharz hergestellte Isolierteil 21 eingesetzt. Das ringförmige Iso­ lierteil 22 ist am Außenumfang des unteren Endes des Rohr­ abschnittes 10 a aufgesetzt, so daß es das untere Ende des Heizelementes 12 abstützt.

Der Rohrabschnitt der Elektrodenplatte 14 und der Außenum­ fang des Isolierteiles 22 sind durch ein rohrförmiges Abdeck­ teil 20, das aus Kunstharz oder Kautschuk mit einem Wärme­ widerstand, elektrischen Isoliereigenschaften, chemischen Widerstand gegen Benzin und adiabatischen Eigenschaften her­ gestellt ist, so abgedeckt, daß es abgedichtet ist.

Bei dieser Ausführungsform ist durch Verwendung eines elasti­ schen Abdeckteiles 20 zum Festlegen des Heizelementes 12 und der Elektrodenplatte 14 am Ringelement 10 der Kraftstoffver­ dampfer leicht zusammenbaubar.

Der Rohrabschnitt 10 a ist so ausgebildet, daß er eine sechseckige Querschnittsform aufweist. Sechs Teile von plattenförmig ausgebildeten Heizelementen sind dicht anliegend an den sechs Außenflächen des Rohrabschnit­ tes 10 a angebracht. Der Außenumfang des Heizelementes 12 ist dicht durch den Rohrabschnitt der Elektrodenplatte 14 abgedeckt, die eine sechseckige Querschnittsform aufweist, und dann ist der Außenumfang des rohrförmigen Abschnittes der Elektrodenplatte 14 mit dem Abdeckteil 20 abgedeckt.

Der Durchmesser D des den Rohrabschnitt 10 a umschreibenden Kreises ist gleich dem Durchmesser des Ansaugkanals und der Durchmesser d des in den Rohrabschnitt 10 a einbeschriebenen Kreises ist kleiner als der Durchmesser des Ansaugkanals 16.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist der Durchmesser des umschriebenen Kreises größer als der Durchmesser des Ansaugkanals und der Durchmesser des in den Rohrabschnitt 10 a eingeschriebenen Kreises kleiner als der Durchmesser des Ansaugkanals. Es kann auch der Durchmesser des umschriebenen wie auch des einbeschriebenen Kreises des Rohrabschnittes 10 a kleiner als der Durchmesser des Ansaugkanals sein.

Claims (7)

1. Kraftstoffverdampfer zum Verdampfen von flüssigem Kraft­ stoff im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, der strom­ ab vom Drosselventil im Ansaugkanal angeordnet ist, mit einem keramischen Heizelement mit positivem Tempera­ turwiderstand und einem ringförmigen Wärmeisolierelement, das in der Wand des Ansaugkanals angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallisches Ringelement (10) vorgesehen ist, das zum Unterbrechen des längs der Innenwand des Ansaugka­ nals (16) strömenden Kraftstoffilmes einen Absatz mit der Kanalwand bildet, wobei dieses Ringelement (10) einen sich in Richtung des Ansaugkanals erstreckenden Rohrabschnitt (10 a) und einen im wesentlichen senkrecht dazu liegenden Flanschabschnitt (10 b) aufweist; der am stromauf liegenden En­ de dieses Rohrabschnitts radial nach außen ragt, wobei das Heizelement (12) mit dem Ringelement (10) auf der dem An­ saugkanal abgewandten Seite in engem Kontakt steht.

2. Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschabschnitt (10 a) des Ringelementes (10) mit der Innenwand des Ansaugkanals eine Ringnut (9) bildet.

3. Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stromauf liegende Innenrand der Ringnut (9) ab­ gerundet (1 c) ist.

4. Kraftstoffverdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohrabschnitts (10 a) mit der Innenwand des Ansaugkanals (16) fluchtet.

5. Kraftstoffverdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohrabschnitts (10 a) kleiner ist als der des Ansaugkanals (16).

6. Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (10 a) exzentrisch zum Ansaugkanal (16) angeordnet ist, wobei der größere Abschnitt des in die Strömung ragenden Flanschabschnittes (10 b) stromab einer Leerlauföffnung (3) angeordnet ist.

7. Kraftstoffverdampfer nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (10 a) des Ringelementes (10) eine poly­ gonale Querschnittsform aufweist.