DE8700287U1

DE8700287U1 - Vorrichtung zur Erwärmung der Ansaugluft und/oder des Ansauggemisches in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE8700287U1
Application number: DE8700287U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Vitrohm & Co Kg 2080 Pinneberg De GmbH
Current assignee: Deutsche Vitrohm & Co Kg 2080 Pinneberg De GmbH
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1987-02-26

Description

Vorrichtung zur Erwärmung der Ansaugluft und/oder des Ansauggemisches in einer Brennkraftmaschine

Bei einem Vergaser-Ottomotor wird das notwendige Brennstoff-Luftgemisch im Vergaser hergestellt. Der Brennstoff wird im Vergaserkanal fein zerstäubt, durch den auch die vom Zylinder angesaugte Luft strömt. Der Brennstoff verdampft teilweise. Das Gemisch gelangt über ein Ansaugrohr zum betreffenden Zylinder. Bei Einspritzmotoren wird der Brennstoff unmittelbar in den Verbrennungsraum, d.h. in den Zylinder eingespritzt. Bei richtigem Mischungsverhältnis wird eine ideale Verbrennung nur erhalten, wenn der Brennstoff weitgehend gasförmig vorliegt. Aus

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Deutsche Bank AG Hamburg. Nr..05/28497 (BLZ 200 700 00) · Postscheck Hamburg 28 42-206 Dresdner" Bank AG Han)b}irg; Nr.*9,33JdO 35" jÖLZ 200 800 00)

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diesem Grunde sind die Verbrennungsbedingungen bei niedrigen Temperaturen ungünstig. Besonders ungünstig sind sie bei kaltem Motor und niedrigen Außentemperaturen. Eine ideale Verbrennung hat auch einen minimalen Schadstoffausstoß zur Folge. Es wird daher angestrebt, bei allen Betriebsbedingungen optimale Verbrennungsbedingungen zu erhalten.

In diesem Zusammenhang ist auch bereits bekanntgeworden, dem Ansaugrohr eine elektrische Heizung zuzuordnen, um das Brennstoff-Luftgemisch vor dem Eintritt in den Zylinder vorzuwärmen. Eine derartige Heizung ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. Das Umwickeln des Ansaugrohres mit Widerstandsdraht ist verhältnismäßig aufwendig. Die übertragung der Wärme vom Widerstandsdraht in das Innere des Ansaugrohres ist mit erheblichen Verlusten behaftet und relativ träge.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erwärmung der Ansaugluft und/oder des Ansauggemisches in einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die einfach aufgebaut und einbaubar ist und die für eine rasche und wirksame Erwärmung sorgt.

Diese Aufgabe wird durch den Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der neuerungsgemäßen Vorrichtung wird ein Heikwiderstandsleiter unmittelbar im Ansaugrohr angeordnet. Er
ist auf einen Träger aufgebracht, der sich quer zum Ansaugrohr erstreckt und der eine Durchgangsöffnung aufweist, die weitgehend dem Querschnitt des Ansaugrohres
entspricht. Im günstigsten Fall ist die Durchgangsöffnung

T von gleicher Größe wie der Querschnitt des Ansaugrohres.

Abschnitte des strangförmigen HeizwiderstandsLeiters erstrecken sich über die Durchgangsöffnung hinweg. Wird
der HeizwiderstandsLeiter mit einer Stromquelle verbunden, erwärmt er sich, und die an einzelnen Hei &zgr; Leiterabschnitten entlangströmende Luft bzw. das entlangströmende Brennstoff-Luftgemisch wird wirksam auf eine höhere Temperatur gebracht.

Der Heizwiderstandsleiter hat mit dem metallischen Ansaugrohr keine Berührung. Die Anschlußenden des Heizwider stands Leiters werden daher isoliert aus dem Ansaugrohr herausgeführt und mit einer geeigneten Stromversorgung verbunden. Bei Kraftfahrzeugen ist dies die übliche Fahrzeugbatterie.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die elektrische Heizung des angesaugten Gases unmittelbar im Gasstrom liegt. Damit kann ein idealer Wärmeübergang von

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der Heizung auf den Gasstrom stattfinden. Die erwähnte Tatsache bedingt jedoch, daß der Ansaugquerschnitt durch die Heizung nicht zu stark verringert wird. Eine AusgestaLtung der Neuerung sieht vor, daß der Ansaugquerschnitt im Bereich von Träger und HeizwiderstandsLeiter nicht geringer ist als "80 % des Querschnitts des Ansaugrohres. Auch in axialer Richtung darf die Erstreckung des HeizwiderstandsLeiters im Ansaugrohr nicht zu groß sein, da er sonst einen zu großen Strömungswiderstand bildet. Eine Ausgestaltung sieht hierzu vor, daß die axiale Ausdehnung der Widerstandsanordnung im Bereich der Trägeröffnung nicht größer als 15 mm ist.

Der Träger für den HeizwiderstandsLeiter kann beliebig ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Plattenform; es kann eine relativ dünne Platine oder dergleichen gewählt werden, die sich auch nachträglich noch zwischen Flanschen von Ansaugrohr und Vergaser einklemmen läßt. Die die Durchgangsöffnung überquerenden Abschnitte des Heizwider stands Leiters können wiederum verschiedene Formen aufweisen. Besonders vorteilhaft ist, wenn sie in oder parallel zur Ebene der Trägeröffnung liegen. So kann nach einer Ausgestaltung der Neuerung der Heizwiderstandsleiter schraubenlinienförmig auf einiin flachen Trägerkern aufgewickelt werden. Eine andere besonders vorteilhafte

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Ausgestaltung sieht vor, daß der Heizwiderstandsleiter spiralförmig aufgewickelt ist und ein Anschlußende in der Mitte der Spirale Liegt. Die spiralförmige Anordnung des Heizwiderstandsleiters ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Widerstandsleiter ein Flachband ist, dessen Quererstreckung annähernd parallel zur Rohrachse verläuft. Ein derartiger Heizwiderstand weist eine verhältnismäßig große Oberfläche auf. Da der größte Teil dieser Oberfläche sich in Strömungsrichtung erstreckt, ist der Strömungswiderstand verhältnismäßig gering. Dies bedeutet, daß bei einem derartigen Widerstands Leiter das Verhältnis von Oberfläche und damit Übergangsvermögen und Querschnittsbegrenzung besonders groß ist.

Die Teile einer Brennkraftmaschine liegen üblicherweise an Masse. Die neuerungsgemäße Vorrichtung kann daher so eingebaut werden, daß ein Anschlußende des Heizwiderstands-Leiters unmittelbar mit dem Ansaugrohr in Kontakt gebracht wird. Nur das andere Anschlußende muß dann isoliert aus dem Ansaugrohr herausgeführt und mit dem positiven Pol der Batterie verbunden werden.

Die Anschlüsse für den HeizwiderstandsLeiter können unmittelbar über den Träger nach außen geführt werden, wenn der Träger z.B. zwischen Flanschen des Ansaugrohrs und

des Vergasers angeordnet wird. Wird der Träger in Plattenform eingesetzt und entsprechend dünn ausgelegt, kann die neuerungsgemäße Vorrichtung auch in bereits gefertig ten Motoren ohne großen Aufwand eingesetzt werden.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Neuerung.

Fi'j. 2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2!.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungs· form einer Vorrichtung nach der Neuerung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 3 entlang der Linie 4-4.

Fig. 5 zeigt schematisch den Einbau der Vorrichtung

nach den Figuren 3 und 4 in einen Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine.

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß

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jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von neuerungswesentlicher Bedeutung ist.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Trägerplatte 10 zu ei— kennen, die z.B. 4 mm dick ist und aus elektrisch isolierendem Material besteht. Die rechteckige Platte 10 besitzt eine kreisförmige Durchgangsöffnung 11. Der Durchmesser der Öffnung 11 entspricht etwa dem Innendurchmesser eines Ansaugrohrs eines Ottomotors. Auf gegenüberliegenden Seiten der Platte 10 ist eine Reihe von Einschnitten 12 geformt. Sie dienen zum schrauben-Iinienförmigen Aufwickeln eines Widerstandshei&zgr; Leiters Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß Abschnitte 14 des Heizleiters 13 die Öffnung 11 überqueren. Auf der Platte sind Anschlußfahnen 15, 16 durch Nietung, wie bei 17 gezeigt, befestigt. Durch die Anschlußfahnen 15, 16 und durch die Platte 10 hindurchgehende Stifte 18 sind mit Anschlußenden 19, 20 des Widerstandsleiters 13 verbunden. Die Anschlußfahnen 15, 16 werden z.B. an die Autobatterie angeschlossen. Die Platte 10 wird so in den Strömungsweg dec Ansauggases gebracht, daß die Durchgangsöffnung 11 gleichzeitig den Durchtritt für die Ansaugströmung bildet. Diese wird daher durch die Abschnitte 14 des Widerstandsleiters 13 erwärmt, wenn dieser angeschlossen ist.

In Fig. 3 und 4 weist eine Platte 30 aus elektrisch isolierendem Material wiederum eine Durchgangsöffnung 31
auf. In der Durchgangsöffnung 31 ist eine Spiralanordnung 32 eines Heizwiderstandes angeordnet. Sie besteht
aus einem spiralförmig aufgewickelten Flachband 33, dessen Quererstreckung parallel zur Achse der öffnung 31 liegt. Ein äußeres Ende der Spirale 32 ist von einem gekröpften
Abschnitt 34 an der Anschlußfahne 35 gehalten, die mittels Nietung, wie bei 36 gezeigt, an der Platte 30 angebracht
ist. Eine zweite Anschlußfahne 37, die bei 38 mit der
Platte 30 vernietet ist, erstreckt sich in einem Abschnitt 39 bis zur Mitte der Spirale 32 und ist dort mittels eines Niets 40 befestigt. Die Spirale 32 ist daher an zwei Punkten über die Anschlußfahnen 35, 37 gehalten. Der elektrische Anschluß der Anordnung nach den Figuren 3 und 4 entspricht dem nach den Figuren 1 und 2.

Die WiderstandsLeiter 13 bzw. 33 bestehen vorzugsweise
aus einer Legierung mit positivem Temperaturkoeffizienten. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine zu starke Erwärmung eines Brennstoffgemisches stattfindet. Die Entzündungstemperatur für das Benzin-Luftgemisch liegt bei
etwa 220 ⁰C. Es ist daher dafür zu sorgen, daß die Vorwärmung des Gemisches diese Temperatur nicht erreicht. Alternativ kann eine überwachungsvorrichtung vorgesehen werden, die den Heizwiderstand abschaltet, sobald Gefahr be-

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steht, daß die Selbstentzündungstemperatur erreicht wird.

In Fig. 5 ist schematisch ein Vergaser 41 angedeutet. An den Vergaser 41 ist ein Ansaugrohrkrümmer 42 angeflanscht. Die mit dem negativen Pol verbundene Anschlußfahne 35 ist über die Flanschverbindung isoliert herausgeführt. Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist statt der Anschlußfahne 37 ein Anschlußleiter 44 axial geführt. Er wird erst nach einer gewissen Erstreckung bei 45 zur Außenseite des Krümmers 40 gebogen und bei 46 isoliert aus dem metallischen Krümmer 42 herausgeführt und mit dem Pluspol verbunden. Der Anschlußleiter 44 bildet den Träger für die Widerstandsspirale 32.

Statt der beschriebenen isolierten Herausführung des negativen Anschlusses kann der negative Anschluß der Heizleiteranordnung 32 auch unmittelbar mit dem Krümmer verbunden werden, da dieser an Masse liegt.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist vor allem für den nachträglichen Einbau geeignet.

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Claims

- 10 - Ansprüche

1. Vorrichtung zur Erwärmung der Ansaugluft und/oder des Ansauggemisches in einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich quer zum Ansaugrohr (42) erstreckender Träger (10, 30) vorgesehen ist, der eine den Querschnitt des Ansaugrohres weitgehend freilassende Durchgangsöffnung (11, 31) aufweist und auf den Träger ein strangförmiger Heizwiderstandsleiter (13, 33) aufgebracht ist, vor; dem einzelne Abschnitte die Trägeröffnung überqueren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte annähernd in einer Ebene liegen, die in oder parallel zur Trägeröffnungsebene verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10, 30) plattenförmig ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der HeizwiderstandsLeiter (13) schraubenlinienförmig auf einen flachen Trägerkern (10) aufgewickelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Lis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der HeizwiderstandsLeiter (33)

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spiralförmig aufgewickelt ist und ein Anschlußende in der Mitte der Spirale (32) liegt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

I daß der HeizwiderstandsLeiter ein Flachband C33)

I ist, dessen Quererstreckung annähernd parallel zur

i Rohrachse verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

&idigr; gekennzeichnet, daß der Träger (10, 30) zwischen

[ einem Flansch des Ansaugrohres (42) und einem Flansch

': des Vergasers (41) festlegbar ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der negative Anschlußleiter des Heizwiderstands-

; Leiters unmittelbar gegen mindestens einen Flansch

anliegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige Anschlußleiter (44) axial von der Widerstandsspirale (32) fort geführt ist und anschließend mit einer geringen Krümmung (45) gegen die äußere Wand des Ansaugkrümmers (42) abgebogen ist.

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-&Igr;&Sgr;-&Igr;&Ogr;. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugquerschnitt im Bereich von Träger und Heizuider standsLeiter nicht geringer ist als 80 X des Querschnitts des Ansaugrohres (42) .

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Legierung für den Heizwiderstandsleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung der Widerstandsanordnung im Bereich der Trägeröffnung nicht größer als 15 mm ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger im Einspannbereich nicht dicker als 4 mm ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige Anschlußleiter (44) die Widerstandsspirale (32) hält.