DE3125319A1

DE3125319A1 - Device for heating fuel for a combustion engine

Info

Publication number: DE3125319A1
Application number: DE3125319A
Authority: DE
Inventors: Dieter 6411 Künzell Hessemer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1981-06-27
Publication date: 1983-01-20

Abstract

Fuel to be heated flows through a spiral tube (4) which is arranged in a vessel (13). In the vessel (13) is a heating liquid. The temperature of this heating liquid is kept at a constant level by means of a thermostat (6). An electrical heating element may be used for heating up the heating liquid. When the engine is at operating temperature the cooling water is preferably used as heating liquid. The flow of cooling water through the vessel (13) is then controlled by means of a valve (21, 22), which is influenced by the thermostat (6). The device has the advantage that the temperature can be kept constant within close limits and is therefore also well suited to fuels with a low boiling point. <IMAGE>

Description

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Description:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brennstoff für einen Verbrennungsmotor, mit einem Wärmetauscher, der einen Primärraum, in dem sich eine Heizflüssigkeit befindet und einen von dem Brennstoff durchflossenen Sekundärraum aufweist, der durch eine flüssigkeitsdichte wärmedurchlässige Wand vom Primärraum getrennt ist.The invention relates to a device for heating fuel for an internal combustion engine, with a Heat exchanger, which has a primary space in which there is a heating fluid and in which the fuel flows Having secondary space which is separated from the primary space by a liquid-tight, heat-permeable wall.

Die Erwärmung von Brennstoff vor der Vergasung bzw. vor dem Einspritzen, hat den Vorteil, daß der Übergang in den gasförmigen Zustand möglichst gut vonstatten geht. Hier-The heating of fuel before gasification or before injection has the advantage that the transition to the gaseous state goes as well as possible. Here-

1Q durch wird eine optimale Verbrennung und damit eine gute Ausnutzung des Brennstoffes erreicht. Dieser Vorteil wird iibor nur dann mit Sicherheit gewonnen, wenn der Brennstoff auf a eine günstigste Temperatur erwärmt wird, die innerhalb eines kleinen Temperaturintervalles konstant gehalten werden muß. Bei Brennstoffen mit niedrigem Siedepunkt, wie sie für Ottomotoren verwendet werden, darf die Brennstofftemperatur keinesfalls zu hoch werden, da andernfalls schon vor dem Vergaser oder der Einspritzpumpe Gasblasen entstehen, was eine mangelhafte Brennstoffversorgung des Motors zur Folge hat.1Q through becomes an optimal combustion and therefore a good one Utilization of the fuel reached. This advantage is only gained with certainty if the fuel is heated to a most favorable temperature, which is kept constant within a small temperature interval got to. In the case of fuels with a low boiling point, such as those used for gasoline engines, the fuel temperature may be never get too high, otherwise gas bubbles will develop in front of the carburetor or the injection pump, what result in an inadequate fuel supply to the engine Has.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 29 48 621) ist der Primärraum durch eine gewellte Wand vom Sekundärraum getrennt. Im übrigen ist der SekundärraumIn a known device of the type mentioned (DE-OS 29 48 621), the primary space is formed by a corrugated wall separated from the secondary room. Otherwise is the secondary space

• · «a• · «a

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durch Außenwände begrenzt, die mit der Umgebung in Berührung stehen. Der Primärraum wird vom Kühlwasser des Verbrennungsmotors durchflossen. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich die Temperatur des Brennstoffes nicht konstant halten. Seine Temperatur hängt stark von der Umgebungstemperatur ab, da je nach Umgebungstemperatur mehr oder weniger Wärme über die Außenwand des Sekundärraumes abgeführt wird. Die Temperatur kann sowohl zu niedrig als auch unerwünscht hoch liegen, z.B. höher als die Siedetemperatur von Brennstoff für Ottomotoren.bounded by external walls that are in contact with the environment stand. The cooling water of the internal combustion engine flows through the primary space. With such a device can do not keep the temperature of the fuel constant. Its temperature depends heavily on the ambient temperature, there Depending on the ambient temperature, more or less heat is dissipated via the outer wall of the secondary room. The temperature can be both too low and undesirably high, e.g. higher than the boiling temperature of fuel for gasoline engines.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (DE-OS 24 03 901) fließt der Brennstoff durch eine Rohrwendel, die eine Kühlwasserleitung umschlingt. Auch damit läßt sich die Temperatur des Brennstoffes nicht auf einen optimalen Wert einstellen. In der Regel wird die Temperatur für leichtflüchtige Brennstoffe zu hoch werden, da übliche Kühlwassertemperaturen wesentlich höher liegen als die optimale Temperatur für Kraftstoff von Ottomotoren.In another known device (DE-OS 24 03 901) the fuel flows through a coiled tubing that wraps around a cooling water pipe. This can also be used to set the temperature of the fuel do not adjust to an optimal value. Usually the temperature for volatile fuels become too high, as normal cooling water temperatures are significantly higher than the optimal temperature for fuel of gasoline engines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Temperatur des Kraftstoffes in engen Grenzen konstant gehalten werden kann.The invention is based on the object of a device of the type mentioned in such a way that the temperature of the fuel can be kept constant within narrow limits.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Thermostat vorgesehen ist, der die Heizflüssigkeit auf konstanter Temperatur hält und daß der Sekundärraum von Wänden begrenzt ist, die vollständig von der im Primärraum enthaltenen Heizflüssigkeit umflossen sind.This object is achieved according to the invention in that a thermostat is provided which the heating fluid on constant temperature and that the secondary space is delimited by walls that are completely different from that in the primary space contained heating fluid have flowed around them.

Mit einer so ausgebildeten Vorrichtung kann die Heizflüssigkeit auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden, die z.B. wesentlich niedriger liegen kann als die Kühlwassertemperatur eines Verbrennungsmotors. Dadurch, daß die Wände des Sekundärraumes vollständig von der auf konstanter Tempe-With a device designed in this way, the heating fluid can be kept at a certain temperature, which e.g. can be significantly lower than the cooling water temperature of an internal combustion engine. By having the walls of the secondary space completely from the constant temperature

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ratur gehaltenen Heizflüssigkeit umspült sind, ist die Gewähr gegeben, daß der Brennstoff genau die Temperatur der Heizflüssigkeit annimmt. Dadurch ist es möglich, die Temperatur des Brennstoffes innerhalb eines engen Temperaturintervalles konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Umgebungstemperatur. Die mit einer Erwärmung des Brennstoffes mögliche Ersparnis kann dadurch voll ausgenutzt werden.temperature held heating fluid are washed around, the guarantee is given that the fuel exactly the temperature of the Accepts heating fluid. This makes it possible to keep the temperature of the fuel within a narrow temperature range to keep constant, regardless of the ambient temperature. The one with a heating of the fuel possible savings can thereby be fully exploited.

Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführungsform ist im Anspruch 2 angegeben. Mit der dort angegebenen Konstruktion erhält man bei geringem Raumbedarf eine große Wandoberfläche des Sekundärraumes, so daß ein rascher Wärmeübergang auf den Brennstoff möglich ist und der Brennstoff vollständig durchwärmt wird. Bei Verwendung einer Rohrwendel als Sekundärraum gemäß Anspruch 2 ist eine Anordnung des Temperaturfühlers des Thermostaten gemäß Anspruch 3 besonders vorteilhaft, da die Temperatur im Zentrum des Primärraumes gemessen wird.A particularly advantageous structural embodiment is specified in claim 2. With the construction specified there, a large one is obtained with little space requirement Wall surface of the secondary space, so that a rapid heat transfer to the fuel is possible and the fuel is completely warmed through. When using a coiled tubing as a secondary space according to claim 2 is an arrangement of the Temperature sensor of the thermostat according to claim 3 particularly advantageous, since the temperature in the center of the primary space is measured.

Im Anspruch 4 ist ein Beispiel für eine vorteilhafte Bemessung einer Rohrwendel, abgestimmt auf einen bestimmten maximalen Durchsatz pro Zeiteinheit an Brennstoff angegeben.In claim 4 is an example of an advantageous dimensioning of a coiled tubing, matched to a certain maximum Indicated throughput per unit of time of fuel.

Bei der dadurch erreichten Aufenthaltszeit des Brennstoffes im Sekundärraum wird erreicht, daß der Brennstoff genau die Temperatur der Heizflüssigkeit annimmt. Wenn bei gedrosselter Leistung des Motors weniger Brennstoff verbraucht wird, ist die Aufenthaltszeit entsprechend länger, was ohne Nachteil ist, da ja eine Überheizung dank der Konstanthaltung der Temperatur der Heizflüssigkeit nicht zu befürchten ist. Aus den beispielhaften Angaben des Anspruches 4 lassen sich Bemessungen für andere Bedarfsfälle leicht analog errechnen.With the residence time of the fuel in the secondary space achieved in this way, it is achieved that the fuel is accurate assumes the temperature of the heating fluid. When the engine consumes less fuel when the engine power is reduced the length of stay is correspondingly longer, what without The disadvantage is that overheating is not to be feared thanks to the fact that the temperature of the heating fluid is kept constant. From the exemplary details of claim 4, measurements for other needs can easily be calculated in an analogous manner.

Man kann einen fest eingestellten Thermostaten verwenden. Vorteilhaft kann jedoch auch ein einstellbarer Thermostat gemäß Anspruch 5 sein. Ein einstellbarer Thermostat ist be-A fixed thermostat can be used. However, an adjustable thermostat can also be advantageous be according to claim 5. An adjustable thermostat is

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sonders für Versuchszwecke geeignet oder für Anwendungsfälle,-bei denen verschiedene Brennstoffe erwärmt werden sollen.especially suitable for experimental purposes or for applications, -in which different fuels are to be heated.

Der Primärraum kann gemäß Anspruch 6 in einen Kühlwasser-Kreislauf des Verbrennungsmotors eingebaut sein. Die Wärme für die Vorwärmung des Brennstoffes wird dann vom Motor geliefert. Die Konstanthaltung der Temperatur erfolgt in diesem Fall durch Regelung des Kühlwasserdurchflusses, wobei sowohl ein Magnetventil (Anspruch 7) als auch ein mechanisch mit dem Thermostaten verbundenes Ventil (Anspruch 8) verwendet werden kann.The primary space can according to claim 6 in a cooling water circuit of the internal combustion engine. The heat for preheating the fuel is then taken from the engine delivered. In this case, the temperature is kept constant by regulating the cooling water flow, whereby both a solenoid valve (claim 7) and a valve mechanically connected to the thermostat (claim 8) are used can be.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann im Primärraum ein elektrisches Heizelement angeordnet sein, das thermostatisch gesteuert wird (Anspruch 9). Ein solches Heizelement kann die einzige Energiequelle sein (Anspruch 10). Solche Vorwärmeinrichtungen sind auch dort anwendbar, wo nicht ohne weiteres Wärme vom Motor her genau dosiert zugeführt werden kann. Diese Anordnung eignet sich z.B. auch für luftgekühlte Motoren. >an kann jedoch ein elektrisches Heizelement auch als zusatzlic he Wärmequelle vorsehen (Anspruch 11). Diese Zusatzheizung ermöglicht es, den Brennstoff schon vor dem Start eines Motors auf die optimale Temperatur zu bringen.According to one embodiment of the invention, in the primary space an electrical heating element can be arranged, which is thermostatically controlled (claim 9). Such a heating element can be the only source of energy (claim 10). Such preheating devices can also be used where it is not easy to supply heat from the engine in a precisely dosed manner. These The arrangement is also suitable, for example, for air-cooled engines. However, an electrical heating element can also be used as an additional Provide heat source (claim 11). This additional heating enables the fuel to be used even before the engine is started to bring to the optimal temperature.

Man wird generell die Vorwärmeinrichtung so nahe wie möglich an die Verteilungsstelle des Brennstoffes (Vergaser oder Einspritzpumpe) heranlegen. Jedoch auch bei einem gewissen Abstand kann der Brennstoff mit optimaler Temperatur zugeführt werden, wenn man wärmeisolierte Leitungen verwendet.In general, the preheating device is placed as close as possible to the point of distribution of the fuel (carburetor or injection pump) put on. However, even at a certain distance, the fuel can be supplied at the optimum temperature when using thermally insulated cables.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor und eine diesem zugeordnete Vorwärmeinrichtung und1 shows a schematic representation of an internal combustion engine and a preheating device assigned to this and

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Fig. 2 in detaillierterer Darstellung die Vorwärmeinrichtung für sich allein im Vertikalschnitt. Fig. 2 in a more detailed representation of the preheating device alone in vertical section.

Der Verbrennungsmotor 1, von dem angenommen sei, daß es sich um einen Ottomotor mit Vergaser 5 handelt, ist mit einer insgesamt mit 12 bezeichneten Vorwärmeinrichtung für den dem Vergaser 5 zuzuführenden Brennstoff ausgerüstet. Die Hauptbestandteile dieser Vorrichtung sind ein insgesamt mit bezeichneter Wärmetauscher, ein Thermostat 6 und ein Magnet- *q ventil 8. Diese Bestandteile werden nachfolgend anhand der Fig. 2 genauer beschrieben.The internal combustion engine 1, of which it is assumed that it is a gasoline engine with a carburetor 5, is equipped with a preheating device, denoted as a whole by 12, for the fuel to be supplied to the carburetor 5. The main components of this apparatus are a total of q with a specified heat exchanger, a thermostat 6 and a solenoid valve 8 * These components are described below with reference to Fig. 2 in more detail.

Dor Wärmetauscher 10 hat ein zylindrisches Gefäß 13, in dessen oberem Bereich eine Zuflußleitung 14 und an dessen Boden eine Abflußleitung 15 angeschlossen ist. Das Gefäß 13 ist mit einem Deckel 16 flüssigkeitsdicht abgeschlossen.Dor heat exchanger 10 has a cylindrical vessel 13 in which an inflow line 14 and at the bottom of which an outflow line 15 is connected. The vessel 13 is with a lid 16 sealed liquid-tight.

Innerhalb des Gefäßes ist eine Rohrschlange 4 angeordnet. Das zuflußseitige Ende 4a der Rohrwendel 4 ist durch den • Deckel 16 nach außen geführt, ebenso das abflußseitige Ende 4b. Die Rohrwendel kann beispielsweise aus einem Kupferrohr mit einem Innendurchmesser von 8 mm und einer Wanddicke von 1 mm bestehen. A coil 4 is arranged inside the vessel. The inflow end 4a of the coiled tubing 4 is through the • Lid 16 led to the outside, likewise the one on the outflow side End of 4b. The coiled tubing can for example consist of a copper tube with an inside diameter of 8 mm and a wall thickness of 1 mm.

Der Thermostat 6 hat einen Temperaturfühler 17, der sich längs der Zylinderachse des zylindrischen Behälters 13 erstreckt. Der Temperaturfühler führt zu einem Schaltkasten " 2Γ) 18, der auf dem Deckel 16 befestigt ist. Am Schaltkasten befindet sich ein Stellknopf 19, der eine Temperaturwahl für die Temperatur innerhalb des Gefäßes 13 ermöglicht. Der Schaltkasten 6 ist über eine Steuerleitung 20 mit dem Magnetventil 8 verbunden.The thermostat 6 has a temperature sensor 17 which extends along the cylinder axis of the cylindrical container 13 extends. The temperature sensor leads to a switch box "2Γ) 18, which is attached to the cover 16. On the switch box there is an adjusting knob 19 which enables the temperature within the vessel 13 to be selected. The switch box 6 is connected to the solenoid valve 8 via a control line 20.

Das Magnetventil 8 enthält einen Betätxgungsmagneten 21 für tin Verschlußorgan 22, das einc> Leitung 14 abschließen kann.The solenoid valve 8 contains a Betätxgungsmagneten 21 for Tin closure member 22 which can close a line 14.

— Q —- Q -

k · A · Λ *k A Λ *

Im abgeschlossenen Zustand ist der Zufluß durch die Zuflußleitung 14 abgesperrt.In the closed state, the inflow through the inflow line 14 is blocked.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Zuflußende 4a der Rohrwendel 4 über eine Leitung 23 mit einer Benzinpumpe 3 verbunden. Die Benzinpumpe saugt Benzin über eine Tankleitung 2 aus dem Benzintank des Fahrzeuges an. Die Förderrichtung der Benzii.-pumpe ist durch den eingezeichneten Pfeil symbolisiert. Da;-Abflußende 4b der Rohrwendel ist über eine Leitung 11 mit dem Vergaser 5 verbunden.As FIG. 1 shows, the inflow end 4a is the coiled tubing 4 connected to a fuel pump 3 via a line 23. The petrol pump sucks petrol from the tank line 2 Vehicle's petrol tank. The direction of flow of the gasoline pump is symbolized by the arrow drawn. There; -Discharge end 4b of the coiled tubing is connected to the carburetor 5 via a line 11.

Die Leitung 14 ist derart mit dem Kühlwassersystem des Motors 1 verbunden, daß in der Leitung 14 bei geöffnetem Magnetventil 8 Kühlwasser in Richtung des Pfeiles 24 strömt. Die Abflußleitung 15 führt zu einer Wasserpumpe 9, deren Förderrichtung ebenfalls durch einen Pfeil angegeben ist.The line 14 is connected to the cooling water system of the engine 1 that in the line 14 when open Solenoid valve 8 cooling water flows in the direction of arrow 24. The drain line 15 leads to a water pump 9, whose Direction of conveyance is also indicated by an arrow.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Während des Betriebes des Motors 1 fördert die Benzinpumpe 3 Brennstoff durch di". Leitung 23, die Rohrwendel 4 und die Leitung 11 zum Vergaser 5. Während des Durchflusses des Benzins durch die Rohrwendel 4 nimmt das Benzin die Temperatur der Flüssigkeit an, die im Innenraum 25 des Gefäßes 13 enthalten ist. Das Fassungsvolumen der Rohrwendel 4 ist so bemessen, daß beim maximalen Verbrauch pro Zeiteinheit des Motors 1 die Aufenthaltszeit des Brennstoffes in der Rohrwendel 4 genügend lang ist, um sicherzustellen, daß der Brennstoff genau die Temperatur der erwärmenden Kühlflüssigkeit annimmt. Ein Beispiel dafür ist im Anspruch 4 angegeben.The device works as follows. During the operation of the engine 1, the fuel pump 3 delivers fuel through di ". Line 23, the coiled tubing 4 and the line 11 to the carburetor 5. As the gasoline flows through the coiled tubing 4, the gasoline takes the temperature of the liquid which is contained in the interior 25 of the vessel 13. The capacity of the coiled tubing 4 is dimensioned so that when maximum consumption per unit time of the motor 1, the residence time of the fuel in the coiled tubing 4 is sufficient is long to ensure that the fuel takes exactly the temperature of the heating coolant. A An example of this is given in claim 4.

Die Wasserpumpe 9 fördert Kühlwasser durch die Leitung 14 und das Magnetventil 8 in das Gefäß 13. Das Kühlwasser fließt über die Leitung 15 ab. Es wird jedoch vom Magnetventil 8 nur so viel Kühlflüssigkeit in das Gefäß 13 eingelassen, daß dort die Temperatur einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt. Der Wert wird durch entsprechende Ein-The water pump 9 conveys cooling water through the line 14 and the solenoid valve 8 in the vessel 13. The cooling water flows off via the line 15. However, it is from the solenoid valve 8 let only so much cooling liquid in the vessel 13 that the temperature there a predetermined value does not exceed. The value is indicated by corresponding input

- 10 -- 10 -

- ίο -- ίο -

stelLung des Thermostaten 6 mittels des Drehknopfes 19 vorgegeben. Droht die Temperatur zu hoch zu werden, so veranlaßt der Thermostat 6 eine Schließung des Ventils 22. Droht die Temperatur zu niedrig zu werden, so veranlaßt der Thermostat eine Öffnung des Magnetventils 8. Man kann dadurch die Temperatur im Raum 25 innerhalb eines engen Temperatürintervalles konstant halten.Adjustment of the thermostat 6 by means of the rotary knob 19 given. If the temperature threatens to become too high, the thermostat 6 causes the valve 22 to close. If the temperature threatens to get too low, the thermostat causes the solenoid valve 8 to open keep the temperature in space 25 constant within a narrow temperature interval.

Die vollständige Umspülung der Rohrwendel von Heizwasser ermöglicht es, die Temperatur des Brennstoffes vollständig an die Temperatur innerhalb des Raumes 25 anzugleichen.The complete flushing of the heating water around the coiled tubing enables the temperature of the fuel to be fully maintained to adjust to the temperature within the room 25.

Claims

Patent attorneys. -; * J: I Ϊ *! ί:

* ^: " ^: 6300 Lahn-Giessen 1, 2G .6.1981

Dipl.-Ing. Richard Schlee Phone: (0641, 71019

Blsmarckstrasse 43

Dlpl.-lng. Arne M iss I ing

S / B 14,383

Dieter Hessemer,
6411 Künzell 6 - Bachrain

Device for heating fuel for an internal combustion engine

Expectations:

1 / Device for heating fuel for an internal combustion engine, with a heat exchanger that has a primary space in which there is a heating fluid and a has secondary space through which the fuel flows and which is formed by a liquid-tight, heat-permeable wall from Primary space is separated, characterized in that a thermostat (6) is provided, which on the heating fluid constant temperature and that the secondary space is delimited by walls that are completely different from that in the primary space (25) contained heating fluid have flowed around them.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the primary space (25) is enclosed by a cylindrical vessel (13) in which there is a coiled tubing (4), the axis of which preferably coincides with the cylinder axis of the vessel (13) and the ends (4a, 4b) of the vessel (13)

are led out, the cavity of the tube being the secondary space forms.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the thermostat (6) has a temperature sensor (17) which extends along the axis of the coiled tubing (4).

4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that in a heat exchanger (10) for one Otto engine, with a maximum of 13 liters of fuel per hour flow, the coiled tubing (4) made of a metal tube, preferably a copper tube, of 8 mm inside diameter and 1 m wall thickness and the pipe length extending in the primary space (25) is 2,500 mm.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermostat (6) is adjustable (rotary knob 19).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the primary space (25) is in a cooling water circuit (14, 15) of the internal combustion engine (1) is installed and that at the inlet (14) or at the outlet (15) of the primary space (25) is controlled by the thermostat (6) Valve (8) is arranged.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the valve (8) is assigned an electric actuating magnet (21) and the thermostat (6) acts electrically on the actuating valve.

8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the thermostat is mechanically connected to the valve »

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one in the primary space

electrical heating element controlled by the thermostat is arranged.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the primary chamber contains inactive heating fluid and i ÜR the supply of heat is used exclusively, the electric heating element.

11. The device according to claim 9, characterized in that the electrical heating element is provided in addition to heating by means of cooling water according to one of claims 6 to ε and, controlled by the thermostat, is only supplied with energy until the cooling water delivers enough heat .

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