DE3128915C2

DE3128915C2 - Device for preheating the intake manifold of an externally ignited mixture-intake internal combustion engine

Info

Publication number: DE3128915C2
Application number: DE3128915A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. FH 6082 Mörfelden Berrens
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3128915A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Vorwärmung des Saugrohres einer fremdgezündeten gemischansaugenden Brennkraftmaschine weist einen mit der Saugrohrwandung verbundenen elektrisch beheizten Heizflächenträger (10) auf, von dem zur Vergrößerung der Gesamtheizfläche Heizflächen (26, 27, 28) ausgehen, die in das Saugrohr hineinragen. Die Heizflächen (26, 27, 28) sind korbförmig ausgebildet, bestehen aus einem Drahtgeflecht und sind an ihrem Rand (bei 20 bzw. 21 bzw. 22) mit dem Heizflächenträger (10) wärmeleitend verbunden. Durch eine derartige Ausgestaltung der vorgenannten Vorrichtung werden die Vorteile großer Wärmetauscherflächen und damit einer entsprechend großen Wärmeübergangsfläche sowie darüber hinaus eine - durch die Auswechselbarkeit und verschiedenartige Dimensionierbarkeit der korbförmigen Heizflächen bedingte - hervorragende Anpaßbarkeit der Vorrichtung zur Saugrohrvorwärmung an die verschiedenartigsten Bedingungen innerhalb des Saugrohres, wie z.B. geänderte Strömungsverhältnisse, Änderung des Drosselwiderstandes etc., erzielt.A device for preheating the intake manifold of an externally ignited mixture-sucking internal combustion engine has an electrically heated heating surface support (10) connected to the intake manifold wall, from which heating surfaces (26, 27, 28) protrude into the intake manifold to enlarge the total heating surface. The heating surfaces (26, 27, 28) are basket-shaped, consist of a wire mesh and are connected at their edge (at 20 or 21 or 22) to the heating surface support (10) in a thermally conductive manner. Such a configuration of the above-mentioned device offers the advantages of large heat exchanger surfaces and thus a correspondingly large heat transfer surface as well as an excellent adaptability of the device for preheating the intake manifold to the most varied of conditions within the intake manifold, such as changed flow conditions, change in throttle resistance, etc., achieved.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vorwärmung des Saugrohres einer fremdgezündeten gemischansaugenden Brennkraftmaschine, mit einem mit der Saugrohrwandung verbundenen, elektrisch beheizten Heizflächtnträger, von dem zur Vergrößerung der Gesamtheizfläche Heizflächen .-.usgehen, die in das Saugrohr hineinragen.The invention relates to a device for preheating the intake manifold of an externally ignited one Mixture intake internal combustion engine, with an electrically heated one connected to the intake pipe wall Heating surface support from which heating surfaces - Protrude suction pipe.

Bei Vergasermotoren bestehi die Gefahr, daß das im Vergaser bereits aufbereitete Gemisch an den kalten Saugrohrwandungen kondensiert. Dadurch entsteht eine Abmagerung des dem Motor für den Verbrennungsprozeß zur Verfugung stehenden Gemisches, was schlechtes Startverhalten und schlechtes Fahrverhalten des Fahrzeugs im kalten Betrieb verursacht. Zur Vermeidung dessen ist es bekannt, das Saugrohr vorzuwärmen, um auf diese Weise während der Warmlaufphase des Motors ein Kondensieren von Kraftstoff aus dem bereits aufbereiteten Kraftstoff-Luft-Gemisch zu verhindern bzw. die Wiederverdampfung bereits kondensierten Kraftstoffes zu erreichen.With carburettor engines there is a risk that the Carburettor already prepared mixture condenses on the cold intake manifold walls. This creates a Leaning of the mixture available to the engine for the combustion process, what causes poor starting behavior and poor driving behavior of the vehicle in cold operation. To avoid It is known to preheat the intake manifold in this way during the warm-up phase of the engine to prevent condensation of fuel from the already prepared fuel-air mixture or to achieve the re-evaporation of already condensed fuel.

Vorrichtungen dieser Art sind durch die DE-OS 26 29 610 und DE-GM 80 08 843 bekannt geworden. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird zwar eine Verbesserung der Gemischaufbereitung dadurch erzielt, daß das am Boden dos Saugrohres angeordnete Heizelement mit einer Anzahl sich in das Saugrohr erstrekkenden wärmeleitenden Stäben versehen ist, wobei diese Stäbe durch Halbleiterelemente aufgeheizt werden. Derartige eine Wärmeaustauschereinheit bildende Vorrichtungen sind in ihrer Ausführung relativ unflexibel, d. h., sie erlauben keine Anpassung an veränderte Parameter innerhalb des Saugrohres, wie etwa eine Änderung des durch die Stäbe gebildeten Drosselwiderslandes bei geänderten Strömungsverhältnissen im Saugrohr oder eine Anpassung der Heizleistung an die Saugrohrvorwärmung. Devices of this type are known from DE-OS 26 29 610 and DE-GM 80 08 843. at Although these known devices improve the mixture preparation, that the heating element arranged at the bottom of the suction pipe extends into the suction pipe with a number thermally conductive rods is provided, these rods are heated by semiconductor elements. Such devices forming a heat exchanger unit are relatively inflexible in their design, d. That is, they do not allow any adaptation to changed parameters within the intake manifold, such as a change of the throttle opposing land formed by the rods with changed flow conditions in the intake manifold or an adjustment of the heating power to the intake manifold preheating.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter auszugestalten, daß bei gleicher oder besserer Heizleistung der Saugrohrvorwärmung die Heizflächen der Saugrohrvorwärmung die Heizflächen individuell an jedes SaugIt is the object of the present invention. to further develop a device of the type mentioned at the beginning, that with the same or better heating capacity of the intake manifold preheating the heating surfaces of the intake manifold preheating the heating surfaces individually to each suction

rohr anpaßbar sind.tube are adaptable.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise korbförmig ausgebildeten und aus einem Drahtgeflecht bestehenden Heizflächen konzentrisch zueinander und übereinander angeordnet und an ihren Rändern mit dem Heizflächenträger über an seiner dem Innenraum des Saugrohres zugewandten Oberflächen konzentrisch angeordnete Ringstege, welche konzentrische Wannenräume einschließen, wärmeleitend verbunden sind.According to the invention this object is achieved in that the basket-shaped in a manner known per se and heating surfaces consisting of a wire mesh arranged concentrically with one another and one above the other and at their edges with the heating surface support over at its facing the interior of the suction pipe Surfaces concentrically arranged ring webs, which enclose concentric tub spaces, are thermally connected.

Aus der DE-OS 17 76 092 ist zwar schon eine Anordnung zur Vorwärmung des Saugrohres mit Hilfe der Abgase bekannt geworden, der auch eine Elektroheizung zugeschaltet werden kann und bei der im Saugrohr ein von? Kraftstoffgemisch durchflossener tassenförmiger Diffusor aus Stahldrahtgewebe angeordnet ist Mit der bekannten Anordnung wird aber eine andere Aufgabe gelöst Der Diffusor dient lediglich dazu, den Kraftstoff turbulent zu machen und einen Gemischnebei zu erzeugen und zu verteilen, während zu Verhinderung eines Kraftstoffkondensats bzw. zur Verdampfung eines solchen ein zusätzlicher Wärmetauscher in Form eines vom Auspuff geheizten Rohres vorgesehen ist, das sich axial innerhalb der Diffusors erstreckt Eine direkte Flächenheizung über eine relativ große und variable Fläche innerhalb des. strömenden Mediums im Saugrohrkanal ist mit dieser Anordnung nicht möglich.From DE-OS 17 76 092 is already an arrangement for preheating the intake manifold with the help of the exhaust gases has become known, which also has an electric heater can be switched on and in the intake manifold a? Fuel mixture flowed through cup-shaped Diffuser made of steel wire mesh is arranged With the known arrangement, however, a different task becomes solved The diffuser is only used to make the fuel turbulent and to avoid a mixture to generate and distribute while preventing fuel condensate or evaporating such an additional heat exchanger in the form of a pipe heated by the exhaust is provided, which extends axially inside the diffuser A direct panel heating over a relatively large and variable Area within the flowing medium in the intake manifold channel is not possible with this arrangement.

Demgegenüber verhindert die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Kondensieren von Kraftstoff aus einem bereits im Vergaser aufbereiteten Gemisch und/oder gewährleistet ein schnelles Verdampfen bereits kondensierten Kraftstoffes am Drahtgeflecht und an der Oberfläche des Heizflächenträgers.In contrast, the device according to the invention prevents condensation of fuel from one The mixture that has already been processed in the carburetor and / or ensures rapid evaporation of the already condensed mixture Fuel on the wire mesh and on the surface of the heating surface support.

Durch die konstruktive Trennung von Heizflächenträger einerseits und korbförmig ausgebildeten Heizflächen andererseits ist desweiteren vorteilhaft eine schnelle Anpassung der Saugrohrvorwärmung an sich ändernde Parameter innerhalb des Saugrohrbereiches möglich. Hierzu bedarf es lediglich einer geeigneten Variation hinsichtlich der Abmessungen, der Gestaltung oder des Gittermaßes der als Korb aus Drahtgeflecht ausgebildeten Heizflächen. Mit entsprechend geänderten »Körben« lassen sich also geänderte Ansaugbedingungen innerhalb des Saugrohres leicht beherrschen ohne daß es einer Änderung des Saugrohres selbst bzw. dessen Grundplatte bedarf. Durch die konzentrisch angeordneten Ringstege ist ein gleichmäßiger Wärmeübergang vom Heizflächenträger auf die Heizflächen möglich.Due to the structural separation of the heating surface support on the one hand and basket-shaped heating surfaces on the other hand is also advantageous quick adaptation of the intake manifold preheating to changing parameters within the intake manifold area possible. All that is required for this is a suitable variation in terms of dimensions and design or the grid size of the heating surfaces designed as a basket made of wire mesh. With changed accordingly "Baskets" can therefore easily be controlled by changed suction conditions within the suction tube without the need to change the suction tube itself or its base plate. Due to the concentrically arranged Ring webs are a uniform heat transfer from the heating surface carrier to the heating surfaces possible.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung können dem Unteranspruch sowie — anhand eines Ausführungsbeispiels — aus der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung entnommen werden. In der Zeichnung zeigtFurther refinements and advantages of the invention can be found in the dependent claim and - based on an exemplary embodiment - can be taken from the drawing and the description below. In the Drawing shows

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Saugrohrvorwärmung bei Brennkraftmaschinen in Vertikalschnitt (Schnitt längs I-I in F i g. 2),1 shows an embodiment of a device for preheating the intake manifold in internal combustion engines in vertical section (Section along I-I in Fig. 2),

Fig.2 den Gegenstand von Fig. 1 in Ansicht von unten (Pfeilrichtung A). 2 shows the object of FIG. 1 in a view from below (arrow direction A).

Die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche und insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Saugrohrvorwärmung ist thermisch isoliert gegenüber dem Saugrohr (nicht gezeigt) stromab der Drosselklappe (nicht gezeigt) am Saugrohrboden (nicht gezeigt) angeordnet. Sie weist cib5 ncn wannenförmig ausgebildeten Heizflächenträger 11 auf, der an seinem Rand 12 flanschartig ausgebildet ist und Schraubendurchgangslöcher 13 besitzt. Mittels der Bohrungen 13 und entsprechender Schrauben kann derThe device for preheating the intake manifold, which can be seen from FIGS. 1 and 2 and is designated as a whole by 10 is thermally insulated from the intake manifold (not shown) downstream of the throttle valve (not shown) on Suction tube bottom (not shown) arranged. It has cib5 ncn trough-shaped heating surface supports 11 on, which is formed like a flange at its edge 12 and has screw through holes 13. Using the Bores 13 and corresponding screws can

Heizflächenträger 11 mit dem Saugrohrboden verschraubt werden.Heating surface support 11 are screwed to the suction tube base.

Am Boden 14 einer mit 15 bezeichneten wannenförmigen Vertiefung des Heizflächenlrägers 11 sind mehrere (im gezeigten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 insgesamt 5) PTC-Heizelemente 16 angeordnet. Die Heizelemente 16 liegen in einem von der Fahrzeugbatterie (nicht gezeigten) gespeisten elektrischen Stromkreis, der durch einen durch das Kühlmittel des Motors gesteuerten Thermoschalter geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die PTC-Heizelemente 16 bewirken eine Erwärmung des Heizflächenträgers 11. Da die PTC-Heizelemente 16 innerhalb der wannenförmigen Vertiefung 15 des Heizflächenträgers ti liegen, die einerseits vom (nicht gezeigten) Boden des Saugrohres, andererseits vom Wannenboden 14 des Heizflächenträgers 11 selbst begrenzt ist, ist eine thermisch isolierte Anordnung der Heizelemente 16 gegenüber dem Innenraum des Saugrohres gewährleistet.At the bottom 14 of a designated 15 tub-shaped There are several indentations in the heating surface support 11 (in the exemplary embodiment shown according to FIGS 2 in total 5) PTC heating elements 16 arranged. The heating elements 16 are located in one of the vehicle battery Electric circuit (not shown) fed by an engine coolant controlled thermal switch can be opened or closed. The PTC heating elements 16 cause a Heating of the heating surface support 11. Since the PTC heating elements 16 within the trough-shaped recess 15 of the heating surface support ti, on the one hand from the (not shown) bottom of the suction pipe, on the other hand is limited by the tub bottom 14 of the heating surface support 11 itself, is a thermally insulated arrangement the heating elements 16 is ensured relative to the interior of the suction pipe.

Wie F i g. 1 des weiteren erkennen läßt, sind auf der dem Innenraum des Saugrohres zugewandten Oberseite des Heizflächenträgers mehrere konzentrisch zueinander liegende Ringstege 17,18 und 19 angeformt. Hierdurch ergeben sich vorteilhaft drei zueinander Konzentrische Wannenräume 20, 21 und 22, die ein schnelles Verdampfen von sich dort evtl. angesammelten kondensierten Kraftstoff gewährleisten.Like F i g. 1 also reveals are on the the upper side of the heating surface support facing the interior of the suction pipe several concentric to one another lying ring webs 17, 18 and 19 are integrally formed. This advantageously results in three concentrics with one another Tub spaces 20, 21 and 22, which condensed a rapid evaporation of any accumulated there Ensure fuel.

Aus F i g. 1 geht des weiteren hervor, daß jeder der wannenförmigen Räume 20 bzw. 21 bzw. 22 des Heizflächenträgers 11 von einem zylinderförmig ausgebildeten Korb 23 bzw. 24 bzw. 25 überdeckt ist. Die Körbe 23,24 und 25 bestehen aus Drahtgeflecht und dienen als Heizflächen. Sie sind zu diesem Zweck mit ihrem Rand jeweils auf den zugeordneten Ringsteg 17 bzw. 18 bzw. 19 wärmeleitend aufgepreßt, wobei zusätzlich eine Verschweißung, z. B. bei 26, vorgenommen werden kann. Die aufgrund der gezeigten und beschriebenen geometrischen korbförmigen Heizflächen 23,24 und 25 sind — wie Fig. 1 ebenfalls verdeutlicht — so bemessen, daß die im Zentr jm liegende kleinste korbförmige Heizfläche 23, von der nächst größeren korbförmigen Heizfläche 24 überdeckt und letztere wiederum von der äußeren größten korbförmigen Heizfläche 25 überdeckt wird.From Fig. 1 also shows that each of the trough-shaped spaces 20 or 21 or 22 of the heating surface support 11 of a cylindrical shape Basket 23 or 24 or 25 is covered. The baskets 23, 24 and 25 are made of wire mesh and serve as heating surfaces. For this purpose, their edge is in each case on the associated ring web 17 or 18 or 19 pressed on in a thermally conductive manner, with additional welding, e.g. B. at 26, can be made. Due to the geometric basket-shaped heating surfaces 23, 24 and 25 shown and described are - as Fig. 1 also illustrates - so dimensioned that the smallest basket-shaped heating surface in the center 23, covered by the next larger basket-shaped heating surface 24 and the latter in turn by the outer one largest basket-shaped heating surface 25 is covered.

Die gezeigte und im vorstehenden beschriebene Vorrichtung arbeitet nun wie folgt. Untesschreitet die Kühlmitteltemperatur des Motors einen bestimmten Minimalwert, wie z. B. beim Kaltstart des Motors, so wird der Thermoschalter automatisch in Tätigkeit versetzt, wobei sie aufgrund ihrer Charakteristik die Eigenschaft besitzen, nach kurzer Zeit eine definierte Temperatur zu erreichen and diese zu halten. Durch die PTC-Heizelemente 16 erfolgt zunächst, wie bereits oben angedeutet, eine entsprechende Aufheizung des Heizflächenträgers 11. Von diesem geht dann die Wärme auf die korbförmigen, aus Drahtgeflecht bestehenden Hei/flächen 23, 24 und 25 über. Das innerhalb des Saugrohres befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch wird somit durch den Heizflächenträger 11 einerseits und die Heizflächen 23, 24 und 25 andererseits in gewünschter Weise vorgewärmt.The device shown and described above now operates as follows. If the coolant temperature falls below of the engine a certain minimum value, such as. B. when starting the engine from cold, so will the thermal switch is automatically activated, and due to its characteristic it has the property have to reach and maintain a defined temperature after a short time. Through the PTC heating elements 16, as already indicated above, a corresponding heating of the heating surface carrier takes place 11. From this the heat then goes to the basket-shaped, from wire mesh existing hot / surfaces 23, 24 and 25 over. The one located inside the suction pipe The fuel-air mixture is thus through the heating surface carrier 11 on the one hand and the heating surfaces 23, 24 and 25 on the other hand preheated in the desired manner.

Die Einschaltdauer der Heizvorrichtung ist wiederum abhängig von der Kühlmitteltemperatur des Motors, d. h. der Schalter öffnet sich automatisch, wenn das Kühlmittel einen seiner normalen Betriebstemperatur entsprechenden oder wenig darunter liegenden Temperaturwert erreicht hat.The switch-on time of the heating device is in turn dependent on the coolant temperature of the engine, d. H. the switch opens automatically when the coolant reaches its normal operating temperature has reached the corresponding or slightly below temperature value.

Wesentliche Vorteile <i'er gezeigten und im vorstehenden beschriebenen Vorrichtung zur Saugrohrvorwärmung sind zum einen dadurch gegeben, daß aufgrund der Ausbildung der Heizflächen 23.24 und 25 als Körbe aus einem Drahtgeflecht eine große Oberflächt der wirksamen Wärmelauscherfläche erzielt wird. Zum anderen ist — wie bereits oben ausgeführt — durch die korbförmige Ausbildung der Heizflächen 23,24 und 25 eine problemlose Anpassung der Wärmetauscherfläche an die jeweilige Saugrohrgeometrie möglich.Significant advantages of those shown and in the foregoing described device for suction tube preheating are given on the one hand that due to the formation of the heating surfaces 23.24 and 25 as baskets made of a wire mesh a large surface the effective heat exchanger surface is achieved. On the other hand - as already stated above - by the Basket-shaped design of the heating surfaces 23, 24 and 25, a problem-free adaptation of the heat exchanger surface to the respective intake manifold geometry possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for preheating the intake manifold of an externally ignited mixture intake Internal combustion engine, with one with the suction pipe wall connected, electrically heated heating surface carrier, from which to enlarge the total heating surface Emanate heating surfaces that protrude into the suction pipe, characterized in that that the basket-shaped in a known manner and made of a wire mesh existing heating surfaces (23, 24, 25) are arranged concentrically to one another and one above the other and at their edges (at 17 or 18 or 19) with the heating surface support (11) on its interior of the suction tube facing surface concentrically arranged annular webs (17,18,19), which enclose concentric tub spaces (20, 21, 22) which are connected in a thermally conductive manner.

2. Apparatus according to claim 1, characterized thanks to three basket-shaped heating surfaces that are equally spaced from one another.