DE9306929U1

DE9306929U1 - Device for heating a fuel-air mixture of an internal combustion engine with fuel injection

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Publication number: DE9306929U1
Application number: DE9306929U
Authority: DE
Original assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Current assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2003-05-08

Description

porta Patentanwälteporta patent attorneys

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dipi. I ng. D.Jendryssek-Neumann Dr. phi I. not. Rudolf Bauer -1990 Dipi. I ng. Helmut Hubbuch -1991Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dipi. I ng. D.Jendryssek-Neumann Dr. phi I. not. Rudolf Bauer -1990 Dipi. I ng. Helmut Hubbuch -1991

05.05.1993 TW/Be05.05.1993 TW/Be

DODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 PforzheimDODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 Pforzheim

Einrichtung zum Beheizen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches einer Brennkraftmaschine mit KraftstoffeinspritzungDevice for heating a fuel-air mixture of an internal combustion engine with fuel injection

Beschreibung: Description :

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Einrichtung ist aus der DE-34 26 469 C2 und aus der EP 0 343 652 Al bekannt. Bei den bekannten Einrichtungen befindet sich ein Einsatz mit einem elektrischen Heizelement im Ansaugkanal des Zylinderkopfs. Vom Heizelement führen elektrische Leitungen zu einem ausserhalb des Zylinderkopfs liegenden Kontaktelement. Die Einsätze sind Hohlkörper, z.B. Hohlzylinder (EP 0 343 652 Al) oder Kegel (DE-34 26 469 C2), die in den Einlaßkanal des Zylinderkopfes eingeführt und mit einem Flansch fixiert werden, der zwischen dem Zylinderkopf und dem Ansaugrohr eingespannt wird. In beiden Fällen werden besondere Durch-The invention is based on a device with the features specified in the preamble of claim 1. Such a device is known from DE-34 26 469 C2 and from EP 0 343 652 A1. In the known devices, an insert with an electric heating element is located in the intake channel of the cylinder head. Electric lines lead from the heating element to a contact element located outside the cylinder head. The inserts are hollow bodies, e.g. hollow cylinders (EP 0 343 652 A1) or cones (DE-34 26 469 C2), which are inserted into the intake channel of the cylinder head and fixed with a flange that is clamped between the cylinder head and the intake pipe. In both cases, special through-

&psgr; Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-7530 ^fo-zheim Tel. (07231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929patma d&psgr; Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-7530 ^fo-zheim Tel. (07231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929patma d

brüche im Zylinderkopf oder im Ansaugrohr oder ein besonderer Flansch zwischen dem Zylinderkopf und dem Ansaugrohr zur Montage benötigt.breaks in the cylinder head or intake pipe or a special flange between the cylinder head and the intake pipe is required for assembly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der genannten Art so zu verbessern, dass sie mit weniger Aufwand als bisher montiert werden kann.The present invention is based on the object of improving a device of the type mentioned so that it can be installed with less effort than before.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a device having the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemässe Einsatz hat einen Fortsatz, welcher sich in den Durchgang der Wandung des Ansaugrohrs erstreckt, welcher zur Aufnahme der Einspritzdüse für den jeweiligen Zylinder vorgesehen ist. Dieser Fortsatz trägt das wenigstens eine Kontaktelement bzw. die Kontaktelemente, die für die Stromversorgung des Heizelementes im Einsatz benötigt werden, und dieses Kontaktelement ist so angeordnet, dass es von aussen zugänglieh ist. Auf diese Weise übernimmt der Durchgang durch die Wand des Ansaugrohrs eine dreifache Aufgabe: Wie bisher dient er der Aufnahme und Halterung der Einspritzdüse; neu und erfinderisch ist, dass er darüberhinaus auch dazu dient, den Einsatz zur Beheizung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu halten und die Leitung(en) für die Stromversorgung des Heizelementes des Einsatzes aufzunehmen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Montage der Einrichtung keineThe insert according to the invention has an extension which extends into the passage of the wall of the intake pipe, which is intended to accommodate the injection nozzle for the respective cylinder. This extension carries the at least one contact element or the contact elements which are required for the power supply of the heating element in the insert, and this contact element is arranged in such a way that it is accessible from the outside. In this way, the passage through the wall of the intake pipe takes on a threefold task: As before, it serves to accommodate and hold the injection nozzle; what is new and inventive is that it also serves to hold the insert for heating the fuel-air mixture and to accommodate the line(s) for the power supply of the heating element of the insert. The advantage of this arrangement is that the assembly of the device does not require any

konstruktiven Änderungen am Zylinderkopf erfordert und daß keine besonderen Teile zwischen dem Ansaugrohr und dem Ansaugkanal des Zylinderkopfs benötigt werden, der Anschluß des Ansaugrohres an dem Zylinderkopf vielmehr gerade so erfolgen kann wie bei einem Motor ohne eine Einrichtung zur Beheizung des Kraftstoff-Luft-Gemisches .design changes to the cylinder head and that no special parts are required between the intake pipe and the intake port of the cylinder head, rather the connection of the intake pipe to the cylinder head can be made in the same way as in an engine without a device for heating the fuel-air mixture.

Der Fortsatz der Heizeinrichtung, welcher sich in den Durchgang im Ansaugrohr erstreckt, könnte ein Steg sein, welcher in einer entsprechend angepaßten Längsausnehmung der Wand des Durchganges liegt. Vorzugsweise ist der Fortsatz jedoch eine Hülse, deren Kontur der Kontur des Durchgangs angepaßt ist und ihrerseits zur Aufnahme der Einspritzdüse dient. Das erleichtert zum einen die Fixierung sowohl des Einsatzes als auch der Einspritzdüse und erleichtert andererseits die Abdichtung des Durchgangs.The extension of the heating device, which extends into the passage in the intake pipe, could be a web which lies in a suitably adapted longitudinal recess in the wall of the passage. Preferably, however, the extension is a sleeve, the contour of which is adapted to the contour of the passage and in turn serves to accommodate the injection nozzle. This makes it easier to fix both the insert and the injection nozzle and also makes it easier to seal the passage.

Da der Fortsatz die erforderlichen elektrischen Kontaktelemente tragen soll, besteht er zweckmassigerweise aus elektrisch isolierendem Werkstoff (ein harter Kunststoff oder eine Keramik), in welchen die Zuleitung bzw. die Zuleitungen zum Heizelement unmittelbar eingebettet sind. In diesem Fall ist die Wand hinreichend dick zu bemessen, um die Zuleitung(en) isoliert führen zu können.Since the extension is intended to carry the necessary electrical contact elements, it is best made of an electrically insulating material (a hard plastic or ceramic) in which the supply line or lines to the heating element are directly embedded. In this case, the wall must be sufficiently thick to be able to route the supply line(s) in an insulated manner.

Grundsätzlich genügt es, eine einzige Leitung durch den Durchgang im Ansaugrohr nach aussen zu führen, denn die zweite Zuleitung zum Heizelement kann auf kurzem Wege noch im Ansaug-Basically, it is sufficient to lead a single line through the passage in the intake pipe to the outside, because the second supply line to the heating element can be routed along a short path in the intake

kanal des Zylinderkopfs oder im Ansaugrohr oder zwischen den beiden enden und eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Motorblock herstellen (Masseanschluß). So kann man z.B. eines der beiden Kontaktelemente, welche auf der Aussenseite des Fortsatzes angeordnet sind, ausserhalb des Durchgangs vorsehen und das andere Kontaktelement, welches als Massekontakt dient, im Durchgang liegend anordnen, so dass es der Wand des Ansaugrohrs anliegt.channel of the cylinder head or in the intake pipe or between the two ends and create an electrically conductive connection with the engine block (ground connection). For example, one of the two contact elements, which are arranged on the outside of the extension, can be arranged outside the passage and the other contact element, which serves as a ground contact, can be arranged lying in the passage so that it rests against the wall of the intake pipe.

Vorzugsweise ist nicht nur der im Durchgang der Ansaugrohrwand liegende Fortsatz hülsenförmig ausgebildet, sondern hat der Fortsatz auch einen im Ansaugquerschnitt des Ansaugrohrs liegenden ringförmigen Abschnitt, weil das die Montage und Fixierung des Einsatzes erleichtert. Damit durch diesen ringförmigen Abschnitt der wirksame Ansaugquerschnitt des Ansaugrohrs nicht verkleinert wird, liegt der ringförmige Abschnitt vorzugsweise in einer dafür vorgesehenen Erweiterung des Ansaugrohres. Diese Erweiterung schließt zweckmässigerweise unmittelbar an den Ansaugkanal im Zylinderkopf an, was zum einen das Einfügen des Einsatzes in das Ansaugrohr erleichtert und andererseits eine Fixierung des Einsatzes zwischen Ansaugrohr und Ansaugkanal im Zylinderkopf erleichtert, insbesondere wenn der Fortsatz zu diesem Zweck noch einen aussen am Zylinderkopf anliegenden Anschlag hat, wobei es ausreicht, dass das eine kleine Nase ist, die in einer entsprechenden kleinen Ausnehmung am Ende des Ansaugrohrs liegt.Preferably, not only is the extension located in the passage of the intake pipe wall designed to be sleeve-shaped, but the extension also has an annular section located in the intake cross-section of the intake pipe, because this makes it easier to install and fix the insert. So that the effective intake cross-section of the intake pipe is not reduced by this annular section, the annular section is preferably located in an extension of the intake pipe provided for this purpose. This extension is expediently connected directly to the intake channel in the cylinder head, which on the one hand makes it easier to insert the insert into the intake pipe and on the other hand makes it easier to fix the insert between the intake pipe and the intake channel in the cylinder head, especially if the extension also has a stop on the outside of the cylinder head for this purpose, whereby it is sufficient for this to be a small nose that lies in a corresponding small recess at the end of the intake pipe.

Um den elektrischen Anschluß herzustellen, läßt man den Fortsatz, insbesondere wenn er hülsenförmig ist, aus dem Durchgang nach aussen ragen, so dass die Kontaktelemente freiliegen. Bei hülsenförmigem Fortsatz fixiert man diesen am einfachsten durch eine Halteklammer. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann diese zugleich als Stromübertrager mit elektrischen Kontaktelementen ausgebildet sein. Sie ist dann am besten auf der Hülse drehbar angeordnet, wobei die Kontaktelemente an der Halteklammer und/oder jene auf der Hülse segmentförmig oder ringförmig ausgebildet sind, um unabhängig von der Drehlage der Halteklammer eine elektrische Kontaktgabe zu ermöglichen. To make the electrical connection, the extension, especially if it is sleeve-shaped, is allowed to protrude outwards from the passage so that the contact elements are exposed. With a sleeve-shaped extension, this is most easily fixed using a retaining clip. In an advantageous development of the invention, this can also be designed as a current transformer with electrical contact elements. It is then best arranged on the sleeve so that it can rotate, with the contact elements on the retaining clip and/or those on the sleeve being designed in a segment-shaped or ring-shaped manner in order to enable electrical contact to be made regardless of the rotational position of the retaining clip.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawings.

Figur 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine mit Ansaugkanal und angeflanschtem Ansaugrohr,Figure 1 shows a vertical section through part of a cylinder head of an internal combustion engine with intake port and flanged intake pipe,

Figur 2 zeigt vergrößert in einer Schrägansicht einen Einsatz für die Gemischbeheizung, undFigure 2 shows an enlarged oblique view of an insert for the mixture heating, and

Figur 3 zeigt in einer Schrägansicht eine Klammer zumFigure 3 shows an oblique view of a clamp for

Fixieren des Fortsatzes des Einsatzes aus Figur 2 im Durchgang in der Wand des AnsaugrohrsFixing the extension of the insert from Figure 2 in the passage in the wall of the intake pipe

Der Zylinderkopf 1 hat einen Ansaugkanal 2, durch den ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einen Zylinder der zugehörigen Brennkraftmaschine angesaugt wird. An den Zylinderkopf 1 ist ein Ansaugrohr 3 angeflanscht, durch welches die für die Verbrennung benötigte Luft angesaugt wird. Schräg zum Verlauf des Ansaugrohrs 3 befindet sich im Flansch 4 des Ansaugrohrs ein Durchgang 5. Ein Einsatz 6 zum Beheizen des Kraftstoff-Luft-Gemisches erstreckt sich mit einem hülsenförmigen Fortsatz 7 durch den Durchgang 5 hindurch.The cylinder head 1 has an intake channel 2 through which a fuel-air mixture is sucked into a cylinder of the associated internal combustion engine. An intake pipe 3 is flanged to the cylinder head 1, through which the air required for combustion is sucked in. A passage 5 is located in the flange 4 of the intake pipe at an angle to the course of the intake pipe 3. An insert 6 for heating the fuel-air mixture extends through the passage 5 with a sleeve-shaped extension 7.

Der Einsatz 6 besteht aus einem harten, wärmebeständigen Kunststoff und trägt an seinem in der Flucht des Fortsatzes 7 liegenden Abschnitt 8 ein elektrisches Heizelement 9, z.B. einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand). Der im Ansaugkanal 2 liegende Abschnitt 8 des Einsatzes liegt mit geringem Abstand vor der Wand des Ansaugkanals 2, so dass die vom Heizelement 9 erzeugte Wärme nicht unmittelbar in den metallischen Zylinderkopf 1 abfließen kann.The insert 6 is made of a hard, heat-resistant plastic and has an electrical heating element 9, e.g. a resistor with a positive temperature coefficient (PTC resistor) on its section 8 in line with the extension 7. The section 8 of the insert located in the intake duct 2 is located a short distance in front of the wall of the intake duct 2, so that the heat generated by the heating element 9 cannot flow directly into the metal cylinder head 1.

Eine lagemässige Fixierung des Einsatzes 6 wird durch mehrere Maßnahmen erreicht: Zum einen durch einen ringförmigen Abschnitt 10, der am Ende des Ansaugrohres 3 im Bereich von dessen Flansch 4 liegt. Damit durch den ringförmigen Abschnitt 10 der wirksame Ansaugquerschnitt des Ansaugrohrs 3 nicht verkleinert wird, liegt die Wand des ringförmigen Abschnitts 10 in einer Ausnehmung 11 der Wand bzw. des Flansches des Ansaugrohrs 3. Dem Fort-A positional fixation of the insert 6 is achieved by several measures: Firstly, by an annular section 10, which is located at the end of the intake pipe 3 in the area of its flange 4. So that the effective intake cross-section of the intake pipe 3 is not reduced by the annular section 10, the wall of the annular section 10 lies in a recess 11 in the wall or flange of the intake pipe 3. The extension

satz 7 diametral gegenüberliegend hat der Einsatz 6 eine kleine Nase 12, welche in einer dafür vorgesehenen kleinen Ausnehmung des Flansches 4 zwischen diesem und dem Zylinderkopf 1 liegt. Zur Fixierung des Einsatzes 6 dient ferner die formschlüssige Einführung des Fortsatzes 7 in den Durchgang 5, in welchem der Fortsatz 7 durch eine Klammer 13 (Figur 3) festgelegt ist, welche einen Hals 14 des Fortsatzes 7, welcher über den Durchgang 5 nach aussen vorsteht, federnd umschließt und gegen ein Abziehen in Längsrichtung des Fortsatzes 7 durch einen Kragen 15 gesichert ist.Diametrically opposite the insert 7, the insert 6 has a small nose 12, which lies in a small recess provided for this purpose in the flange 4 between the latter and the cylinder head 1. The insert 6 is also fixed by the positive insertion of the extension 7 into the passage 5, in which the extension 7 is fixed by a clamp 13 (Figure 3), which resiliently encloses a neck 14 of the extension 7, which protrudes outwards beyond the passage 5, and is secured against being pulled off in the longitudinal direction of the extension 7 by a collar 15.

Um den Durchgang 5 abzudichten, liegt zwischen einer Schulter des Durchgangs und einer Gegenschulter des Fortsatzes 7 ein O-Ring 16.In order to seal the passage 5, an O-ring 16 is located between a shoulder of the passage and a counter shoulder of the extension 7.

Zwei elektrische Leitungen 17 und 18 verlaufen innerhalb des Einsatzes 6 vom Heizelement 9 bis in den Fortsatz 7 hinein. Die Leitung 17 tritt im Bereich einer Fase des Fortsatzes 7 nach aussen und bildet dort ein ringförmiges Kontaktelement 17a, durch welches ein Massekontakt zum Flansch 4 hergestellt wird. Die zweite Leitung 18 tritt im Bereich des Halses 14 nach aussen und bildet dort ein C-förmiges Kontaktelement 18a, welches Kontakt macht mit einem segmentförmigen Kontaktelement 19 in der KlammerTwo electrical lines 17 and 18 run inside the insert 6 from the heating element 9 into the extension 7. The line 17 emerges in the area of a bevel of the extension 7 and forms an annular contact element 17a there, through which a ground contact is made to the flange 4. The second line 18 emerges in the area of the neck 14 and forms a C-shaped contact element 18a there, which makes contact with a segment-shaped contact element 19 in the bracket.

13. Vom Kontaktelement 19 führt eine elektrische Leitung im Innern der Klammer 13 zu einer Kontaktfahne 20, auf welche ein elektrischer Stecker aufgesteckt werden kann.13. An electrical line leads from the contact element 19 inside the clamp 13 to a contact lug 20, onto which an electrical plug can be plugged.

Der Einsatz 6 wird montiert, indem in das noch nicht am Zylinderkopf 1 angeflanschte Ansaugrohr 3 der Einsatz 6 eingefügt wird, so dass der Fortsatz 7 im Durchgang 5 und die Nase 12 in der dafür vorgesehenen Ausnehmung liegen. In dieser Lage wird der Einsatz 6 durch Aufschieben der Klammer 13 fixiert. Dann wird das Ansaugrohr 3 dem Zylinderkopf angenähert, so dass der Abschnitt 8 des Einsatzes in den Ansaugkanal 2 gelangt. Schließlich wird der Flansch 4 mit dem Zylinderkopf 1 verschraubt und die Steckverbindung zur Kontaktfahne 20 hergestellt. Der hülsenförmige Fortsatz 7 nimmt eine nicht dargestellte, herkömmliche Einspritzdüse auf, deren Strahl gegen das Heizelement 9 gerichtet ist.The insert 6 is mounted by inserting the insert 6 into the intake pipe 3, which is not yet flanged to the cylinder head 1, so that the extension 7 is in the passage 5 and the nose 12 is in the recess provided for it. The insert 6 is fixed in this position by sliding on the clamp 13. The intake pipe 3 is then brought closer to the cylinder head so that the section 8 of the insert reaches the intake channel 2. Finally, the flange 4 is screwed to the cylinder head 1 and the plug connection to the contact lug 20 is made. The sleeve-shaped extension 7 accommodates a conventional injection nozzle (not shown), the jet of which is directed towards the heating element 9.

Claims

Expectations:

1. Device for heating a fuel-air mixture of an internal combustion engine with fuel injection,

with an insert (6) arranged in the intake duct (2) of the cylinder head (1) of the machine with an electric
Heating element (9) and with at least one electrical
Line (18) which leads from the heating element (9) to a contact element (18a) located outside the cylinder head (1),

and with an intake pipe (3) opening into the intake channel (2), the wall of which has a passage (5) into which
an injection nozzle directed into the intake channel (2) towards the heating element (9) can be inserted, characterized in that the insert (6) has an extension (7) extending into the passage (5) which carries the contact element (18a) accessible from the outside.

2. Device according to claim 1, characterized in that the extension (7) is a sleeve.

3. Device according to claim 2, characterized in that the sleeve (7) directly forms a socket for the
injector is.

4. Device according to one of the preceding claims,

characterized in that the extension (7) consists of
electrically insulating material.

5. Device according to one of the preceding claims,

characterized in that two contact elements
(17a, 18a) are provided, both of which are arranged on the outside of the extension (7), and that one of the contact elements (17a) serves as a ground contact and rests against the wall of the intake pipe (3) or directly against the wall of the intake channel (2).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the extension (7) has an annular section (10) located in the intake cross section of the intake pipe (3).

7. Device according to claim 6, characterized in

that the annular section (10) is located in an extension (11) of the intake pipe (3), so that its effective intake cross-section is not reduced thereby.

8. Device according to claim 7, characterized in that the extension (11) of the intake pipe (3) directly adjoins the intake channel (2) and the extension (7) has a stop (12) resting on the outside of the cylinder head (1).

9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the sleeve (7) consists of the

Passage (5) protrudes outwards and carries on its outer section a retaining clip (13) by which the sleeve (7) is held in the passage (5).

10. Device according to claim 9, characterized in that the retaining clip (13) on the sleeve (7)

is rotatable.
10

11. Device according to claim 9 or 10, characterized in that the retaining clip (13) is designed as a current transformer with at least one electrical contact element (19).