DE3421815A1

DE3421815A1 - Elektrische heizeinrichtung fuer dieselkraftstoff

Info

Publication number: DE3421815A1
Application number: DE19843421815
Authority: DE
Inventors: Benjamin John Dearborn Mich. Pakula
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1983-08-08
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE3421815C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizein-
richtung für Dieselkraftstoff der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.
Bei einer aus der US-PS 4 321 136 bekannten Einrichtung dieser Art ist der Halbleiter am Boden des Filtergefäßes angeordnet und in den Anlasserstromkreis des Motors eingeschaltet, um bei einem Kaltstart des Motors die sich in dessen Stillstand noch in dem Filter befindliche Teilmenge des Kraftstoffes auf eine Temperatur höher als dessen Versulzungstemperatur zu erwärmen. Mit dieser bekannten Heizeinrichtung soll damit also unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen des Motors ein Verstopfen des an dem Verteilerkopf ausgebildeten axialen Auslaßnippels verhindert werden, über welchen dabei der Anschraubfilter unmittelbar an den Verteilerkopf angeschraubt wird. Die bezüglich des Filters in dessen Auslaßbereich zentrale Anordnung des Halbleiters stromaufwärts von dem Auslaßnippel des Verteilerkopfes hat dabei den Nachteil, daß nicht nur unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen am Einlaßbereich des Filters ein Versulzen des Kraftstoffes in einem Ausmaß auftreten kann, das eine fortgesetzte Zuleitung des Kraftstoffes über den Verteilerkopf zu dem Motor unterbricht, so daß der Motor zuerst zu stottern anfängt und schließlich abgewürgt wird.
Aus der US-PS 3 235 084 ist ein mit einem Verteilerkopf für den Dieselkraftstoff einstückig ausgebildeter Filter bekannt, bei dem ebenfalls eine elektrische Heizeinrichtung im Auslaßbereich des Filters zentral angeordnet ist. Abgesehen davon, daß auch damit ein mögliches Versulzen des Kraftstoffes im Einlaßbereich des Filters nicht wirksam verhindert werden kann, weist diese Anordnung noch den Nachteil auf, daß für einen Austausch des Filters wegen der baulichen Einheit auch ein gleichzeitiger Austausch des Verteilerkopfes zu erfolgen hat, womit diese Konstruktion entsprechend teuer ist.
Aus der US-PS 3 463 317 ist die Anordnung eines Zwischenstückes zwischen einem Verteilerkopf und einem Anschraubfilter bekannt, das für eine Umlenkung des über den Verteilerkopf einem Dieselmotor zugeleiteten Kraftstoffes hin zu einem Kühler ausgebildet ist, von dem aus der Kraftstoff zurück zu dem Einlaßbereich des Filters rückgeleitet wird. Aus der US-PS 3 550 781 ist eine ähnliche Anordnung eines Zwischenstückes zwischen einem Verteilerkopf und einem Filter in einer Ausbildung mit einer integrierten Heizspule bekannt, die dabei für ein Verdampfen des Kraftstoffes noch vor dessen Zuleitung an den Einlaßbereich des Filters vorgesehen ist. Schließlich ist aus der US-PS 4 304 987 noch eine aus einem Halbleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten und einem eine konstante Wattleistung aufweisenden Heizelement in einem stromleitenden Anschluß über eine dazwischen angeordnete Kohlenstoffverbindung gebildete elektrische Heizeinrichtung bekannt, bei welcher durch den über die Kohlenstoffverbindung bewirkten stromleitenden Anschluß des Heizelementes allein der Schaltpunkt des Halbleiters ohne das Erfordernis für einen noch zusätzlich vorgesehenen Thermoschalter ausreicht, die Heizleistung dieser Heizeinrichtung zu begrenzen.
Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine elektrische Heizeinrichtung für Dieselkraftstoff der angegebenen Gattung an einem Dieselmotor für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, mit der zur Verhinderung eines Versulzens des Kraftstoffes im Bereich des Filters wirksamere Gegenmaßnahmen getroffen sind und die dabei gleichzeitig auch so ausgebildet ist, daß ein in vorbestimmten Zeiträumen erforderlicher Austausch des Filters mit weniger Kosten verbunden ist und dabei auch Filter verschiedener Fabrikate ohne eine integrierte Heizeinrichtung zum Anschrauben an den Verteilerkopf verwendet werden können.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß durch die Integrierung der Heizeinrichtung in ein zur Anordnung zwischen dem Verteilerkopf und dem Filter vorgesehenes Zwischenstück das damit ermöglichte Aufwärmen des Kraftstoffes in den Bereich stromaufwärts von dem Einlaßbereich des Filters verlegt wird, so daß der über den Verteilerkopf zugeleitete Kraftstoff bereits bei seiner Durchleitung durch die Verbindungskanäle dieses Zwischenstückes auf eine Temperatur gebracht werden kann, die nachfolgend jedes Verstopfen des Filters verhindert. Durch die Anordnung des Halbleiters gemeinsam mit dem Heizelement und der Kohlenstoffverbindung an einem Wärmestrahler wird dabei gleichzeitig eine Vorkehrung für die Bereitstellung einer relativ großen Wärmeleistung getroffen, die für eine große Anzahl von marktgängigen Filtertypen ausreicht, um den Kraftstoff noch vor seiner Zuleitung in den Filter so genügend aufzuwärmen, daß auch unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen keine Unterbrechung der Zuleitung des Kraftstoffes zu dem Motor zu befürchten ist.
Die verschiedenen Filtertypen können dabei mittels der die Anschlußgewinde aufweisenden Hülse, die in das Zwischenstück integriert ist, wie bisher einfach an dem Verteilerkopf abgedichtet angeschraubt werden, so daß ihr Austausch wegen des Verbleibens des Zwischenstückes an dem Verteilerkopf mit weniger Kosten verbunden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt der Heizeinrichtung nach der Linie 1 - 1 in Figur 2 und Fig. 2 eine Querschnitt der Heizeinrichtung nach der Linie 2 - 2 in Figur 1.
Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Heizeinrichtung umfaßt einen an einem Dieselmotor für Kraftfahrzeuge angeordneten Verteilerkopf 12, der für die Zuleitung des Dieselkraftstoffes einen Einlaß 14 und einen Auslaß 16 aufweißt. An den Einlaß 14 ist eine Einlaukammer 18 angeschlossen, die in einem ringförmigen Einlaßkanal 20 mündet. Der Einlaßkanal 20 ist über achsparallel in einem Zwischenstück 22 ausgebildete Verbindungskanäle 26 an den Einlaßbereich eines Anschraubfilters 24 angeschlossen, der ein aus einem Faltpapier 60 gebildetes Filterelement in einer Anordnung innerhalb eines Gehäuses 30 umfaßt, mit dessen Deckel 36 der Verteilerkopf 12 und das Zwischenstück 22 an einer axialen Gewindebohrung 32 verschraubt sind.
Das Zwischenstück 22 ist als ein mit dem Anschraubfilter 24 im wesentlichen konturengleich aus einem wärmeleitenden Kunststoff geformter Ringkörper ausgebildet, der für einen mittels eines eingelegten O-Ringes abgedichteten Anschluß des Verteilerkopfes 12 und einen mittels einer Dichtmanschette 40 randseitig abgedichteten Anschluß des Anschraubfilters 24 mit zwei planen Stirnflächen versehen ist. In der Achse des Zwischenstückes 22 ist eine mit einem Ringbund 42 versehene Hülse 41 eingebettet, die an ihrem einen Ende ein Anschlußinnengewinde für einen mit einem komplementären Außengewinde versehenen Aus daß nippel des Verteilerkopfes 12 und an ihrem anderen Ende ein Anschlußaußengewinde 34 zum Verschrauben mit der Anschlußbohrung 32 des Anschraubfilters 24 aufweist.
In das Zwischenstück 22 ist weiterhin ein Wärmestrahler 44 eingebettet. Der Wärmestrahler 44 ist aus einer Kohlenstoffverbindung geformt und weist einen sternförmigen Querschnitt mit sich bezüglich einer zu der Hülse 41 koaxialen Nabe radial erstreckenden und in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Wärmeflächen 46 auf, zwischen denen die Verbindungskanäle 26 nahe der Nabe ausgebildet sind.
In die Kohlenstoffverbindung dieses Wärmestrahlers 44 ist im Bereich jeder Wärmefläche 46 und auch der Nabe jeweils ein Halbleiter 50 mit positivem Temperaturkoeffizienten eingebettet sowie in einer beabstandeten Anordnung weiterhin ein eine konstante Wattleistung aufweisendes Heizelement 52, so daß damit für das Zwischenstück 22 eine integrierte Heizeinrichtung zum Aufwärmen des Kraftstoffes bereit gestellt ist, wenn dieser in Richtung der in Fig.1 eingezeichneten Strömungspfeile aus dem Verteilerkopf 12 über die Verbindungskanäle 26 zunächst in den eine Vorkammer bildenden Zwischenraum 28 zwischen dem Zwischenstück 22 und dem Deckel 36 des Filtergehäuses und von dort über die üblichen Einlaßöffnungen 38 in den Einlaßbereich des Filters 24 weitergeleitet wird. Einer der Halbleiter 50 und eines der Heizelemente 52 weisen im übrigen noch einen Anschluß an ein über den Umfang des Zwischenstückes 22 vorstehendes Stromanschlußkabel 56,58 auf, so daß damit diese Heizeinrichtung für eine Stromzuführung einfach an den Stromkreis des Motors angeschlossen werden kann.
Im Betrieb des Motors wird folglich die in das Zwischenstück 22 integrierte Heizeinrichtung in dem Augenblick zugeschaltet, in welchem der Motor gestartet wird.
Durch die Verwendung eines Halbleiters mit positivem Temperaturkoeffizienten ist dabei sicher gestellt, daß durch die Heizeinrichtung sofort eine volle Heizleistung erbracht und diese volle Heizleistung dann unverändert bis zum Erreichen einer einen Schaltpunkt für den Halbleiter ergebenden oberen Grenztemperatur beibehalten wird, bei welcher dann die Heizeinrichtung wieder aus dem Stromkreis des Motors ausgeschaltet wird. Durch die von der Heizeinrichtung des Zwischenstückes 22 erbrachte Heizleistung wird der über den Einlaß 14 des Verteilerkopfes 12 zugeleitete Kraftstoff bei der Durchleitung durch die Verbindungskanäle 26 erwärmt, so daß für das Filterelement 60 des Anschraubfilters 24 keine Verstopfungsgefahr besteht.
Der durch das Filterelement 60 hindurchgeleitete Kraftstoff kann daher ohne die Gefahr einer Unterbrechung seiner Zuleitung an den Motor über die axiale Bohrung der Hülse 41 hin zu. dem Auslaß 16 des Verteilerkopfes 12 abgeführt werden. Für die Heizeinrichtung des Zwischenstückes 22 kann dabei im übrigen ein Anschluß nur an den eigentlichen Anlasserstromkreis des Motors über einen dabei dann zweckmäßig noch zusätzlich vorgesehenen Thermoschalter vorgesehen sein, wenn man sich damit begnügen will, daß die Heizeinrichtung nur unter ausgesprochenen Kaltstartbedingungen eines Zuschaltung bis zum Warmlaufen des Motors erfahren soll.
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Claims

Patentansprüche W Elektrische Heizeinrichtung für Dieselkraftstoff, die bei einem Dieselmotor für Kraftfahrzeuge in dem Durchströmweg des Kraftstoffes zwischen einem Verteilerkopf und einem damit über einen axialen Auslaßnippel austauschbar verschraubten Anschraubfilter angeordnet und für ein im Bereich des Filters vorgesehenes Aufwärmen des Kraftstoffes aus einem in den Stromkreis des Motors eingeschalteten Halbleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten gebildet ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Halbleiter (50) gemeinsam mit einem eine konstante Wattleistung aufweisenden und über eine dazwischen angeordnete Kohlenstoffverbindung (54) stromleitend verbundenen Heizelement (52) an einem Wärmestrahler (44) angeordnet ist, der in ein zur Anordnung zwischen dem Verteilerkopf (12) und dem Anschraubfilter (24) vorgesehenes, aus einem wärmeleitenden Kunststoff geformtes Zwischenstück (22) eingebettet ist, das im Heizbereich des Wärmestrahlers (44) achsparallel ausgebildete Verbindungskanäle (26) zwischen einem abgedichteten Anschluß an den Einlaßkanal (14,18,20) des Verteilerkopfes (12) und dem Einlaßbereich (28,38) des Anschraubfilters (24) aufweist und in dessen Achse eine ein Anschlußinnengewinde für den Verteilerkopf (12) und ein Anschlußaußengewinde (34) für den Anschraubfilter (24) aufweisende Hülse (41,42) eingebettet ist, und daß an das Heizelement (52) ein über den Umfang des Zwischenstückes (22) vorstehendes Stromanschlußkabel (56,58) angeschlossen ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmestrahler (44) einen sternförmigen Querschnitt mit sich bezüglich einer zu der Hülse (41,42) koaxialen Nabe radial erstreckenden und in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Wärmeflächen (46) aufweist, zwischen denen die Verbindungskanäle (26) ausgebildet sind.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der gesamte Wärmestrahler (44,46) aus der den Halbleiter (50) und das Heizelement (52) eingebettet aufnehmenden Kohlenstoffverbindung (54) geformt ist.
4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im Übergangsbereich der beiden Anschlußgewinde der Hülse (41) ein zur Anlage an den Anschraubfilter (24) vorgesehener Ringbund (42) ausgebildet ist.
5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zwischenstück (22) als ein mit dem Anschraubfilter (24) im wesentlichen konturengleicher Ringkörper mit zwei planen Stirnflächen ausgebildet ist, gegen welche der Verteilerkopf (12) und der Anschraubfilter (24) mittels der beiden Anschlußgewinde der Hülse (41,42) abgedichtet anziehbar ist.
6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dem Halbleiter (50) und dem Heizelement (52) ein im Anlasserstromkreis des Motors angeordneter Thermoschalter in Reihe geschaltet ist.