DE4122124C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansaugleitung für eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In einer aus der DE-OS 35 27 380 bekannten gattungsgemäßen An­ saugleitung ist eine Heizschicht vorgesehen, mittels welcher während der Warmlaufphase zum einen die Ansaugluft erwärmt und zum anderen ein Verdampfen eines möglichst großen Anteils des an der Wandung kondensierten Kraftstoffes erreicht werden soll. Da jedoch unmittelbar nach dem Kaltstart eine sehr große Wär­ memenge von der Heizschicht direkt in die noch kalte Ansaug­ leitungswandung abfließt, kann ein relativ großer Anteil an kondensiertem Kraftstoff die Heizschicht passieren, ohne auf letzterer zu verdampfen. Stromab dieser Heizschicht gelangt der Kraftstoff dann in seiner flüssigen Form wieder auf die immer noch relativ kühle Ansaugleitungswandung, so daß das Gemisch sehr stark abmagert und ein Anfetten unumgänglich wird, will man Zündaussetzer vermeiden. Ein solches Anfetten ist aber zwangsläufig mit einem erhöhten Verbrauch sowie mit einer er­ höhten Abgas- insbesondere Kohlenwasserstoffemission verbunden.

Aus der US-PS 42 81 632 ist eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine bekannt, in deren Ansaugleitungsystem zur Gemischbildung eine Vormischstrecke vorgesehen ist. Über den Innenumfang der Vormischstrecke verteilt sind vier Vorsprünge vorgesehen, an denen zusätzliche Verwirbelungen zur Verbesserung der Gemischbildung erzeugt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugleitung der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauches sowie eine Senkung der Abgasemission während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine erzielt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.

An der erfindungsgemäßen Abrißkante des Heizelementes kommt es zum Abreißen der passierenden Ansaugluft- bzw. Gemischströmung, wodurch eine Verwirbelung des auf dem Heizelement verdampften Kraftstoffes sowie auch des das Heizelement noch in flüssigem Zustand passierenden Kraftstoffes verursacht wird. Es kommt damit unmittelbar hinter dem Heizelement zu einem guten Vermi­ schen des an der Abrißkante verwirbelten Kraftstoffes mit der Ansaugluft. Ein erneutes Niederschlagen des Kraftstoffes stromab des Heizelementes an der Ansaugleitungswandung tritt dadurch nur noch in ganz geringem Maße auf. Damit kommt es während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine zu keiner nennenswerten Abmagerung des Gemisches, so daß ein Anfetten nicht erforderlich wird, wodurch Kraftstoff eingespart werden kann und eine Reduzierung der Schadstoffemission erzielt wird.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird verhindert, daß sich der Kraftstoff, welche schon vor dem Passieren des Heizele­ mentes an der Ansaugleitungswandung kondensiert ist, vor dem Heizelement sammeln kann. Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 hingegen wird verhindert, daß Kraftstoff, welcher sich noch in geringsten Mengen stromab des Heizelementes an der Ansauglei­ tungswandung niedergeschlagen hat, infolge auftretender Luft­ pulsationen wieder weiter als das Heizelement zurückströmen kann. Das Heizelement wirkt in diesem Fall also als Rücklauf­ sperre, an welcher der Kraftstoff dann verdampfen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles aufgezeigt.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansaugleitung in einer längsgeschnittenen Darstel­ lung,

Fig. 2 eine Querschnittdarstellung der Fig. 1 längs der Linie II-II und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansaugleitung in einer längsge­ schnittenen Darstellung.

In Fig. 1 zeigt 1 eine Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, die sich zusammensetzt aus einem Saugrohr 2 und einem in dem Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine integrierten Einlaßkanal 4. Der Querschnitt des Einlaßkanals 4 ist in bekannter Weise steuerbar über ein Einlaßventil 5. Die Strömungsrichtung der über die Ansauglei­ tung 1 angesaugten Frischluft ist durch die Pfeile 6 darge­ stellt. An der Stelle, an welcher das Saugrohr 2 an den Zylin­ derkopf 3 angeflanscht ist, ist die Saugrohrinnenwand 7 mit einer ringförmigen Ausnehmung 8 versehen, in welche ein eben­ falls ringförmig ausgebildetes Widerstandsheizelement 9 einge­ setzt ist, welches aus kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff (CFC) besteht. Die Befestigung des Heizelementes 9 erfolgt durch Kleben mittels Silikon, wobei die Silikonschicht 10 gleichzeitig auch für eine elektrische sowie thermische Iso­ lierung des Heizelementes 9 von der Saugrohrwandung sorgt. Für die elektrische Isolierung des Heizelementes 9 von dem Zylinderkopf 3 sorgt eine zwischen Saugrohr 2 und Zylinderkopf 3 angeordnete Dichtung 31, welche aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff besteht. Das Heizelement 9 ist auf seiner stromabwärtigen Seite mit einer umlaufenden Strömungsabrißkante 11 versehen. Der Innendurchmesser dieses Reizelementes 9 ver­ ringert sich in Strömungsrichtung stetig, wobei die Tiefe der ringförmigen Ausnehmung 8 und die Dicke des Heizelementes 9 an dessen stromaufwärtigem Ende gleich groß sind, so daß das Heizelement 9 auf dieser Seite bündig an die Innenwand 7 des Saugrohrs 2 anschließt. Die Stirnfläche 12 des Heizelementes 9 im Bereich der Strömungsabrißkante 11 und die Innenumfangsflä­ che 13 des Einlaßkanals 4 unmittelbar hinter dem Heizelement 9 schließen einen spitzen Winkel α ein.

Stromauf des Heizelementes 9 ragt in das Saugrohr 2 eine Kraftstoffeinspritzdüse 14, über welche der Kraftstoff in das Saugrohr 2 eingebracht wird.

Bei noch kalter Brennkraftmaschine kommt es nun zu einem Kon­ densieren eines Teiles des eingespritzten Kraftstoffes an der Innenwand 7 des Saugrohres 2. Dieser kondensierte Kraftstoff fließt nun entlang der Saugrohrwandung 7 und gelangt auf das Heizelement 9, welches in dieser Betriebsphase aktiviert ist, so daß der Kraftstoff auf diesem Heizelement 9 verdampfen kann. Durch die erfindungsgemäße Strömungsabrißkante 11 kommt es nun zu einer Verwirbelung des verdampfenden Kraftstoffes und dem­ zufolge zu einer guten Vermischung desselben mit der Ansaug­ luft, so daß nur noch ein geringer Anteil des Kraftstoffes stromab des Heizelementes 9 an der noch kalten Wandung 13 des Einlaßkanales 4 erneut kondensieren kann. Da unmittelbar nach dem Start der kalten Brennkraftmaschine auch das aktivierte Heizelement 9 selbst noch nicht eine ausreichende Temperatur besitzt, um für ein vollständiges Verdampfen des Kraftstoffes zu sorgen, fließt in dieser Phase auch noch eine geringfügige Menge an flüssigem Kraftstoff über das Heizelement 9 ohne zu verdampfen. Hiebei sorgt aber die Strömungsabrißkante 11 für eine Verwirbelung dieses noch flüssigen Kraftstoffes, so daß auch dieser sich gut mit der angesaugten Frischluft vermischen kann.

Die stromabwärtige Stirnfläche 12 des Heizelementes 9 wirkt als Rücklaufsperre für den nur noch in geringem Maße stromab des Heizelementes 9 an der Einlaßkanalwandung 13 kondensierenden Kraftstoff, welcher dann an dem Heizelement 9 verdampfen kann. Das Heizelement 9 ist radial geschlitzt ausgebildet (s. Fig. 2). Dabei sind links und rechts des Schlitzes 15 elektrische Kontakte 16 angebracht, welche Teil eines elektrischen Strom­ kreises 17 sind, der von einer Stromquelle 18 (z. B. Fahrzeug­ batterie) versorgt wird. In diesem Stromkreis 17 ist darüber hinaus ein Relais 19 angeordnet, welches den Stromkreis 17 in Abhängigkeit eines von einer Steuereinheit 20 zugeführten Si­ gnals öffnet oder schließt. Die Ansteuerung des Relais 19 er­ folgt dabei derart, daß der Stromkreis 17 unterhalb eines vor­ gegebenen Schwellwertes für die Brennkraftmaschinentemperatur T_BKM geschlossen ist, - das Heizelement 9 also aktiviert ist -, und andernfalls geöffnet ist. Die Erfassung der Brennkraftma­ schinentemperatur T_BKM erfolgt über einen in der Zeichnung nicht dargestellten, am Zylinderkopf 3 in der Nähe des Einlaß­ kanals 4 angeordneten Temperaturfühler.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche insbesondere für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen vorteilhaft ist. Zwischen dem Zylinderkopf 3 und den Ansaug­ rohren 2 ist eine einteilige Montageplatte 34 eingesetzt, welche eine der Anzahl der Ansaugrohre 2 bzw. Einlaßkanäle 4 entsprechende Anzahl an Bohrungen 30 aufweist. In jeder dieser Bohrungen 30 ist je ein erfindungsgemäßes Heizelement 9 einge­ setzt, d. h. mittels einer elektrisch sowie thermisch iso­ lierenden Silikonschicht 10 eingeklebt. Die elektrische Iso­ lierung zu dem Zylinderkopf 3 und zu den Ansaugrohren 2 erfolgt über je eine Dichtung 32 und 33, welche beide aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff bestehen. Mit dieser Aus­ führung wird eine Vereinfachung bei der Montage erzielt, denn die Heizelemente 9 können in der Platte 34 vormontiert d. h. eingeklebt werden, welche dann nur noch zwischen den Ansaug­ rohren 2 und dem Zylinderkopf 3 verschraubt werden muß.

Es ist ebenso möglich, die Heizelemente 9 in die Montageplatte 34 einzuformen, so daß die Platte 34 und die Heizelemente 9 ein Bauteil bilden. In diesem Fall muß zwischen der Montageplatte 34 und den angrenzenden Bauteilen 2 und 3 neben der elek­ trischen Isolation auch für eine ausreichende thermische Iso­ lation gesorgt werden.

Claims (5)

1. Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit einem an der Innenwand der Ansaugleitung angeordneten elektrischen Widerstandsheizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) auf der stromabwärtigen Seite mit einer umlaufenden Strömungsabrißkante (11) versehen ist.

2. Ansaugleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) ringförmig ausgebildet ist und daß sich dessen Innendurchmesser in Strömungsrichtung stetig verringert.

3. Ansaugleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) in eine ringförmige Ausnehmung (8) in der Wandung der Ansaugleitung (1) eingesetzt ist, wobei die Tiefe der Ausnehmung (8) und die Dicke des Heizelementes (9) an seinem stromaufwärtigen Ende gleich groß sind.

4. Ansaugleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärtige Stirnfläche (12) des Heizelementes (9) im Bereich der Strömungsabrißkante (11) und die Innenumfangs­ fläche (13) des sich stromabwärtig anschließenden Teils (4) der Ansaugleitung (1) einen rechten oder spitzen Winkel (α) ein­ schließen.

5. Ansaugleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) aus kohlenstoffaserverstärktem Kohlen­ stoff besteht.