EP0231298A1 - Device for preheating diesel fuel - Google Patents

Device for preheating diesel fuel

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Publication number
EP0231298A1
EP0231298A1 EP86904773A EP86904773A EP0231298A1 EP 0231298 A1 EP0231298 A1 EP 0231298A1 EP 86904773 A EP86904773 A EP 86904773A EP 86904773 A EP86904773 A EP 86904773A EP 0231298 A1 EP0231298 A1 EP 0231298A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
tube
heating device
heat exchanger
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86904773A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Georg Feder
Peter Wieland
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0231298A1 publication Critical patent/EP0231298A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/10—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot liquids, e.g. lubricants or cooling water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/125—Fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a heating device for preheating diesel fuel for diesel engines with water, oil or air as the cooling liquid.
  • heating devices for preheating diesel fuel are known, which are built into the fuel line, which generally leads from the tank to the injection pump of the engine.
  • Two different principles are used in these heaters.
  • First are electrical Heaters known that cause heating of the fuel with a relatively short delay after the cold start.
  • Joei lig about it is the fact that the vehicle electrical system is constantly loaded when the heater is operating.
  • the engine coolant is used for heating.
  • the cooling liquid line is in thermal contact with the fuel line. Heat transfer from the up to 95 hot cooling liquid to the diesel fuel heats it up regardless of the outside temperature via the supply temperature. Problems arise here in particular in the case of extreme degrees of cold, because a relatively long period of time is required in order to produce a corresponding coolant temperature and a heating effect for the fuel associated therewith.
  • the fuel filter may be blocked by paraffin crystals before the fuel is sufficiently heated.
  • the invention is based on the object of providing a heating device for preheating diesel fuel which is of simple construction and which reliably prevents the diesel fuel from becoming contaminated irrespective of the outside temperature.
  • the heating device essentially consists of a heat exchanger through which cooling liquid can be installed in the coolant circuit of the engine.
  • This has a cooling liquid tube and a force tube along it. These two tubes are in thermal contact, as a result of which the diesel fuel is cooled by coolant in operation in a simple manner.
  • the heat exchanger and thus the fuel tube are heated by an electrically operated heating jacket.
  • the heat output is adjustable depending on the coolant temperature so that with increasing coolant temperature, ie with an onset of heating effect by the coolant itself, the electrical heat output is reduced to a negligible residual value or is reduced to nu 11 .
  • the combination of two heating principles in the subject matter of the invention makes it possible to preheat the diesel fuel optimally adapted to the respective operating state of the engine and thus effectively prevent the fuel filter from becoming fouled.
  • the heating device which works on an electrical basis in the cold start phase, works so reliably that it is possible to do without any fuel additives, such as flow improvers, petroleum or petrol, which are prohibited by some car manufacturers.
  • Heater also benefits when operating at moderate temperatures, so when there is no danger of this oversinch. This is because the object of the invention can generally keep the diesel fuel thinner. This enables finer atomization when it is injected into the combustion chamber, resulting in better combustion. By reducing the droplet size in the spray, less unburned fuel and soot particles are also eliminated. This reduces the environmental impact of operating the diesel engine. Better combustion means It also improves engine efficiency, resulting in lower fuel consumption and higher engine performance.
  • the thermal conditions during operation of the diesel engine are improved by installing the heating device according to the invention. Since the coolant is also indirectly heated as a side effect in the electrical heating during the cold start phase, the operating temperature is reached sooner. This means less wear and thus a longer service life for the engine.
  • Modern diesel engines work with a fuel ring line, whereby only around a third of the required fuel is injected tightly by the injection pump, but two thirds are returned to the tank via a return line. Since the entire circulating amount of fuel is heated by the heater, this also leads to a gradual one
  • Heating of the entire tank content improves the flow behavior in the entire fuel line system, especially at low ambient temperatures.
  • the cooling system of diesel engines is generally divided into two circles.
  • the so-called primary cooling circuit is a self-contained cooling system which has a relatively low cooling volume.
  • the primary purpose of the primary cooling circuit is to ensure that the engine operating temperature is reached as quickly as possible and to supply heat to the heat exchanger of the vehicle's interior heating. Since the requirement for rapid cooling of the coolant is made here, it circulates in the circuit without being passed through the radiator of the engine. This is a quick warming up of the
  • the operating temperature is reached in a relatively short time.
  • the thermostati controlled, so-called secondary cooling circuit is opened, which is guided over the vehicle radiator.
  • the heat exchanger is now installed in the primary cooling circuit of the engine. So that the electrical Heating the subject of the invention in a relatively short
  • Time can be switched off.
  • the vehicle electrical system which is already heavily loaded per se at low ambient temperatures, is thereby spared as far as possible. It is also determined by the secondary cooling circuit
  • Cooling behavior at operating temperature is not influenced by the heating device.
  • Claims 10 and 11 specify a first possibility for regulating the heating output of the heating jacket as a function of the cooling liquid temperature.
  • a thermal sensor for example provided with a bimetal, is attached to the inlet line of the cooling liquid tube of the heat exchanger and measures the cooling liquid temperature. Due to that
  • the heating control is constructed as a two-point control, i.e. from a certain cooling temperature, the bimetal of the thermal sensor switches off the heating circuit. From this point on the heating of the fuel is completely taken over by the coolant.
  • PTC resistors are resistors with a positive temperature coefficient. This means that the ohmic resistance also increases with increasing temperature.
  • the heating power is inversely proportional to the heating resistor. Since an arrangement of PTC resistors is used as the heating resistor, the heating power decreases with increasing temperature.
  • the ohmic resistance will grow by a factor of 1000. If the diesel engine is started in the critical cold start phase when the temperature is below zero, the PTC resistance heater develops a sufficiently high heating output to heat the diesel fuel without any significant delay and to prevent paraffin crystals from escaping. As the coolant temperature rises, the PTC resistors also heat up, which usually drastically reduces their heating output. If the operating temperature of, for example, 60 to 80 ° C. is reached, the heating of the diesel fuel is only brought about by the coolant, since the residual heat of the PTC resistance heating is negligibly low at this temperature. The vehicle electrical system is not additionally charged.
  • Claim 14 teaches a particularly simple and reliable contact for the PTC resistors.
  • the ground-side connection is made via the fuel tube, for which purpose the PTC resistors with their base surface are each fixed to the flat surfaces of the fuel tube wall by means of an electrically conductive adhesive are connected.
  • an electrically conductive adhesive By using an electrically conductive adhesive, the mechanical fastening and electrical contacting of the PTC resistors is achieved simultaneously and with a single connecting element - namely the adhesive. This means a simplification of the manufacturing process, at the same time a high connection reliability is achieved.
  • the electrically conductive adhesive is also a good heat conductor, as a result of which the heat transfer between the PTC resistors and the fuel tube wall can be further improved.
  • the pluspo Isei ti ge connection of the PTC resistors is made via a metal foil, which in turn is connected to the outer cover surfaces of each by means of an electrically conductive adhesive.
  • the foil must be electrically insulated from the fuel tube to prevent the positive pole from being grounded. Thanks to the specified design, pluspo Isei ti g is achieved both electrically and thermally in full-area electrical contact of the top surfaces of the PTC resistors.
  • care must be taken that the adhesive surfaces for the base or top surface of the PTC resistors are spatially separated and do not run into one another at the narrow side edges. This would also result in a short circuit between the positive pole and ground.
  • the metal foil as an integral, electrically conductive foil cover is placed in a ring around the heat exchanger and the PTC resistors.
  • An electrically insulating, preferably double-sided, insulating film is inserted between the heat exchanger and the film cover 1 should be good heat conductor.
  • the one-piece, ring-shaped foil cover absorbs the heating heat of the PTC resistors that is not directly transferred to the heat exchanger, distributes it over the entire circumference of the heat exchanger and delivers it back to the latter. This significantly increases the efficiency of the PTC resistance heating, which means that the diesel fuel heats up more quickly.
  • connections can be installed quickly and easily. After the PTC resistors have been glued to the flat surfaces of the fuel tubes, the insulation film is placed around the heat exchanger and glued on,
  • the PTC heater is powered by two L-shaped tabs.
  • the ground tongue is fixed with its L-horizontal leg directly to the fuel tube wall under electrical contact.
  • a ground cable is connected to this tongue.
  • the positive pole tongue is also fixed to the fuel tube wall with its L-horizontal leg, but the intermediate layer of a plastic washer and the use of a plastic screw are provided for electrical insulation.
  • a cable connected to the positive pole of the vehicle electrical system can be plugged onto the L vertical leg of the positive pole tongue.
  • an electrical connection cable is provided between this and the positive pole tongue.
  • the PTC heater with its entire connection elements is particularly robust and insensitive to mechanical stress, if - as stated in claim 18 - in the final assembly state, the PTC heater with its entire components only with the free ends of the L-vertical legs of the tongues from the overmolded insulation sleeve protrude. Damage to the foil cover or a disconnection of the electrical connections is thus largely ruled out.
  • the PTC heater can be checked for its function before encapsulation of the insulation sheath and, if necessary, assembly errors such as interrupted electrical connections, short circuits or the like. be resolved. The insulation sleeve is then encapsulated, which ensures the best possible protection for the heating device.
  • Claim 19 serves a further constructive simplification.
  • the fins for heat transfer between the cooling liquid and fuel are formed by a screw profile which is integrally formed on the wall of the central cooling liquid tube and extends in the central axis direction. Its diameter corresponds essentially to the inside diameter of the fuel tube.
  • the cooling liquid tube with its screw profile is thus constructed in the manner of a screw conveyor, the central shaft of which is formed by the cooling liquid tube.
  • the diesel fuel entering the heat exchanger essentially flows along the screw thread of the screw profile, as a result of which the flow path is multiplied compared to the overall length of the heat exchanger. This results in an improved heat transfer, which is also adaptable to the conditions required in practice by changing the slope of the screw profile in the central axis direction.
  • the different thermal conditions in car and truck engines and the different heat capacities of the various cooling fluids should be considered.
  • the heating device can be assembled in a particularly simple manner.
  • This is namely essentially only lig Ligi formed and consists of a one-piece housing cylinder, the outer wall of the fuel tube bi ldet.
  • the fuel supply and discharge lines are each inserted radially into the wall as connecting pieces.
  • the housing cylinder has on one side an end piece as a closure, to which the supply pipe connector for the cooling liquid supply line is attached in one piece, centrally.
  • a one-piece Insertable screw-in part which contains the cooling liquid tube connected to the supply nozzle in the screw-in position together with the screw profile.
  • the insert part has a screw cap which surrounds the open side of the housing cylinder and a discharge nozzle for the cooling liquid tube which is formed integrally on the screw cap.
  • the cooling oil operating temperature of the diesel engine is around 80 to 95 ° C.
  • a fuel temperature of more than 60 ° C. can be reached.
  • the cooling liquid flow rate through the heat exchanger - and thus the heating power of the heating device according to the invention - can be regulated as a function of the cooling liquid temperature.
  • the diesel fuel temperature should be approximately
  • the cooling liquid tube of the heating device can be closed continuously by means of a locking slide with increasing cooling liquid temperature.
  • the closing movement is brought about by a mini case hydraulic cylinder, which is filled with an expansion fluid is filled with high coefficients of thermal expansion.
  • the piston rod of the hydraulic cylinder is connected to the gate valve.
  • the cooling fluid heats up
  • the expansion fluid in the miniature hydraulic cylinder expands considerably, whereby the locking slide against spring loading is moved in the opening direction into the open cross-section of the cooling fluid tube, thus reducing the cooling fluid flow rate.
  • the fuel cools down, for example, at engine level, the piston rod is drawn into the miniature hydraulic cylinder and the flow cross section of the cooling liquid tube is increased. Since the heat exchanger is installed in the primary circuit and is only used in the engine's cold start phase to regulate the operating temperature, the cooling flow rate is reduced with respect to the thermal conditions in the Motor not critical.
  • 1 is a schematic diagram relating to the installation point of the heating device in the cooling water or fuel line
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a first, simple embodiment of the heating device
  • FIG. 3 shows a cross section along the line III-III according to FIG. 2,
  • FIG. 4 is a side view of a heating device with PTC resistance heating (without insulation cover),
  • FIG. 5 shows a vertical cross section of the heating device according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a cross section along the line VI-VI according to FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a detail from FIG. 6 the wall area of the fuel tube with
  • FIG. 8 a detailed longitudinal section of the heating device according to FIG. 5 with cooling water flow control.
  • the heating device 1 for preheating diesel fuel for water-cooled diesel engines essentially consists of a heat exchanger 2 through which the engine's cooling water flows and an electrically operated heater 3 surrounding it.
  • Fig. 1 the installation position of the substantially cylindrical heating device 1 is shown schematically via its cooling water supply line 4 or drainage
  • the cooling water flows through the heat exchanger 2 from left to right as shown in FIG. 1.
  • the heating device is inserted into the fuel line 7 leading from the tank to the injection pump of the engine (not shown in each case). It is most effective to install the heating device as close as possible in front of the fuel filter 8 based on the flow direction 9 of the diesel fuel.
  • the heating device 1 has for the connection of the fuel line 7 in each case a laterally radially arranged fuel line 10 or line 11.
  • the supply and discharge lines of cooling water and fuel are arranged so that opposite flow directions 9.9 * of these two liquids result. The countercurrent principle is thus maintained in heat exchangers with particularly good heat transfer from the heating medium to the liquid to be heated.
  • the preheating of the diesel fuel takes care of that Heat exchanger placed around heater 3, which is supplied via two electrical connections 13, 14, for example by alternator 15, shown schematically in FIG. 1.
  • the heating characteristic of the heating system can be regulated as a function of the cooling water temperature in such a way that the electrical heating power is reduced or becomes zero as the cooling water temperature rises.
  • the vehicle's electrical system is used when the cooling water cannot provide enough heating power. If the latter reaches its operating level, the already existing and otherwise useless heat of the cooling water is used to heat the diesel fuel.
  • the heating device according to the invention is shown in a first, simple embodiment.
  • the heat exchanger 2 has the cooling water pipe 16, running centrally between the cooling water supply line 4 and 5.
  • the fuel pipe 17 is arranged concentrically around this and is closed on its end faces 18 by means of a ring-shaped cover 19.
  • the force of material supply line 10 or line 11 is in each case designed as a radially near the end faces 18 of the fuel pipe 17 connecting piece 20.
  • Slats 22 protrude radially from the outer circumferential surface 21 of the cooling water tube 16 and penetrate the free flow cross section of the fuel tube 17. These fins serve to improve the heat transfer between the cooling water and the diesel fuel.
  • the heater 3 for the heat exchanger 2 is implemented by a heating jacket 23 (shown schematically) which extends around the outside 24 of the fuel tube 17 1 this is guided around.
  • a heating jacket 23 shown schematically
  • the heating characteristic of the heating sleeve 23 is o the cooling water supply line 4 of the heating device 1 provided with a thermal sensor 25 which measures the cooling water temperature, for example by means of a bimetal. When a certain temperature is reached, the circuit leading to the heating sleeve 23 is interrupted by the thermal deformation of the bimetal and the electrical heating is switched off.
  • a thermal sensor 25 which measures the cooling water temperature, for example by means of a bimetal.
  • the assembly described so far is encapsulated with an insulation sleeve 26 made of preferably heat-insulating, optionally it-resistant, glass-fiber reinforced plastic material.
  • the heating device according to the invention is shown in a further improved embodiment.
  • the heating sleeve 23 contains a self-regulating PTC resistance heater, the construction and contacting of which is described in more detail below.
  • the sockets In an annular area between the sockets
  • PTC resistors 27 designed as flat cuboid plates are distributed uniformly over the circumference of the fuel tube 17. With their base area 28, the resistors 27 rest against plane surfaces 29 of the outside 24 of the fuel tube 17 that run parallel to the central axis. A mechanical fixation and electrical connection of the PTC resistors 27 to the fuel tube 17 is by an electrically conductive adhesive
  • the PTC resistors 27 are thus connected in an electrically conductive manner to the fuel tube 17, via which the resistance heater is grounded electrically.
  • a ring-shaped metal foil 31 made of copper is placed around the fuel tubes 17 with the PTC resistors 27 fastened thereon, which must be electrically insulated from the fuel tube 17. For this is in the direct contact area of metal foil
  • annular insulation foil 32 is interposed. This is electrically insulating, but has good heat conductivity and is adhesive on both sides. It has approximately corresponding recesses 33 to the base dimensions of the PTC resistors 27, through which the PTC resistors 27 protrude and can come into contact with the metal foil 31 with their cover surface 34. For the mechanical and electrical connection of the metal foil 31 to the cover surfaces 34 of the PTC resistors 27, the electrically conductive adhesive 30 is again provided in between.
  • the insulation foil 32 projects in the central axis direction 35 beyond the edges 36 of the metal foil 31 on both sides by a few millimeters. - •
  • the PTC heater is powered by two L-shaped tabs. Compared to the fuel line 11, the ground tongue 37 with its L-horizontal leg 39 is on the outside 24
  • the positive pole tongue 38 is attached to the fuel supply line 10 on the outside 24 of the fuel tube 5 17. Since there must be no electrical connection between it and the fuel tube 17, the mechanical fixation takes place via a plastic screw 43 which passes through the L-horizontal leg 39 'and engages the threaded bore 41 * in the fuel tube 17 with the interposition of a plastic washer 44 in 0. In this tongue 38 too, the L vertical leg 40 ′ projects approximately radially from the outside 24 of the fuel tube 17.
  • the electrical connection between the metal foil 31 5 made of copper and the positive pole tongue 38 is established by a short cable piece 45 soldered at its ends to the positive pole tongue 38 or the metal foil 31.
  • the cable piece should have a thermostable insulation that can withstand the spraying temperature of the insulation sleeve 0 26 of approximately 200 ° C.
  • the solder joint 46 is designed such that at the same time the opposite or somewhat overlapping end edges of the metal foil 31 that run parallel to the central axis direction 35 are soldered to one another and connected to them. 5 After encapsulation of the heat exchanger 2 and the heating sleeve 23 with the insulation sleeve 26 shown in dashed lines in FIGS. 4 to 6 are next to the Stubs 20 of the fuel supply line 11 and the cooling water supply line 4 or 5 only have the L vertical legs 40, 40 'with their free ends 47 out of this insulation sleeve 26. Cable plugs for the ground or positive connection of the heater 3 can be plugged onto these free ends 47 in a simple manner.
  • PTC resistors generally show a very strong temperature dependence in a certain temperature range.
  • the ohmic resistance at a temperature of - 20 C is 12 Ohm, while at + 60 C one around
  • the essentially second construction of the heat exchanger 2 is shown in longitudinal section through the heating device 1 according to the invention according to FIG. 5.
  • This consists of a one-piece housing cylinder 48, the Outer wall 49 forms the fuel tube 17.
  • the fuel supply and discharge lines 11 are each screwed into the outer wall 49 in the radial direction as a connector 20.
  • the housing cylinder 48 is closed on the side of the cooling water supply line 4 with a ring-shaped end piece 50, to which the connecting piece 51 for the cooling water supply line 4 is attached in one piece, centrally.
  • the tongues 37, 38 are fixed on the outer wall 49.
  • a one-piece insert 53 is screwed into the opposite open side 52 of the housing cylinder 48 and carries the cooling water tube 16 running in the center axis direction 35. In the screwed-in position shown, this is connected in alignment with the supply connection piece 51.
  • the open side 52 of the housing cylinder 48 is closed by the screw cap 54 of the egg nsatztei les 53.
  • the discharge nozzle 55 for the cooling water pipe 16 is integrally formed on the screw cap 54.
  • the latter carries a screw profile 56 molded onto its wall for heat transfer, which runs in central axial direction and whose diameter corresponds approximately to the inside diameter of the fuel pipe 17.
  • the mutual contact areas of the housing cylinder 48 and connecting piece 20 or insert 53 are sealed by gluing or O-ring seals (not shown).
  • Housing cylinder 48, insert 53 and socket 20 are made of aluminum or brass. These materials have no connection with diesel or motor oil, are easy to machine and have a sufficiently high thermal conductivity. Resistance to engine oils is important if the heating device according to the invention is used in air-cooled diesel engines. In this case, the heat exchanger would not flow through the cooling water, but rather through the engine oil used as the coolant. If the heat exchanger were made of copper, there would be signs of aging in the engine oil that should be avoided.
  • a control device 57 is provided for the cooling water flow rate, which consists essentially of a slide valve 58, a mini case — hydraulic cylinder 59 and a spring 60.
  • This control device 57 is arranged in the region of the end piece 50 of the housing cylinder 48.
  • the locking slide 58 is connected via a piston rod 60 to the piston 62 of the miniature hydraulic cylinder 59 ⁇ n .
  • the latter is filled with an expansion liquid 63 which has a high temperature expansion coefficient.
  • the free flow cross section of the cooling water tube 16 and thus the cooling water flow rate can be reduced by the displacement path of the blocking slide 58. This is done continuously depending on the cooling water temperature.
  • the expansion liquid t 63 also heats up and expands considerably.
  • the piston 62, the piston rod 61 and the locking slide are moved in the closing direction.
  • the locking slide 58 is acted against by the spring 60 against the closing direction 64, which is supported in a blind hole 65 on the side of the cooling water pipe 16 opposite the miniature hydraulic cylinder.
  • the expansion fluid 63 contracts in the miniature hydraulic cylinder 59, by acting on the slide valve 58 against the closing direction 64, the flow cross section of the cooling tube 16 is enlarged again. This automatic regulation avoids heating the diesel fuel above the gassing temperature.

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Abstract

Dispositif (1) permettant le préchauffage du carburant diesel pour les moteurs diesel, destiné à être installé en amont du filtre de diesel (8) dans la canalisation de diesel (7) qui va normalement du réservoir à la pompe d'injection du moteur. Le dispositif de préchauffage est constitué essentiellement d'un échangeur de chaleur (2) qui peut être installé dans le circuit du liquide de refroidissement (circuit de refroidissement primaire 6) du moteur, et à travers lequel le liquide de refroidissement s'écoule, avec un tuyau de liquide de refroidissement (tuyau d'eau de refroidissement 16) le long duquel est disposé un tuyau de carburant (17), et un système de chauffage (3) à commande électrique qui entoure l'échangeur de chaleur (2) et dont les caractéristiques de chauffage peuvent être régulées en fonction de la température du liquide de refroidissement de sorte que lorsque cette dernière augmente, la puissance électrique de chauffage est réduite ou devient nulle.Device (1) for preheating diesel fuel for diesel engines, intended to be installed upstream of the diesel filter (8) in the diesel pipe (7) which normally goes from the tank to the engine injection pump. The preheating device consists essentially of a heat exchanger (2) which can be installed in the coolant circuit (primary cooling circuit 6) of the engine, and through which the coolant flows, with a coolant pipe (cooling water pipe 16) along which a fuel pipe (17) is disposed, and an electrically controlled heating system (3) which surrounds the heat exchanger (2) and whose heating characteristics can be regulated as a function of the temperature of the coolant so that when the latter increases, the electric heating power is reduced or becomes zero.

Description

Heizvorrichtung zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff Heater for preheating diesel fuel
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Vor¬ wärmen von Dieselkraftstoff für Dieselmotoren mit Wasser, öl oder Luft als Kühlflüssigkeit.The invention relates to a heating device for preheating diesel fuel for diesel engines with water, oil or air as the cooling liquid.
Bekanntlich versulzt Dieselkraftstoff bei niedrigenAs is known, diesel fuel stains at low
Umgebungstemperaturen, beispielsweise unter 10°C, durch Ausflockung von Paraffinkristallen. Diese Kristalle verstopfen die Poren des vor der Einspritzpumpe ange¬ ordneten Kraftstoff-Filters und machen einen Durchfluß unmöglich. Dadurch bleibt der Dieselmotor wegen Kraft¬ stoffmangels stehen. Die Blockierung des Kraftstoff— Fi lters kann nur durch Erwärmen und damit verbundene Verflüssigung der Paraffinkristalle aufgehoben werden.Ambient temperatures, for example below 10 ° C, due to flocculation of paraffin crystals. These crystals clog the pores of the fuel filter arranged in front of the injection pump and make flow impossible. As a result, the diesel engine stops due to a lack of fuel. The blockage of the fuel filter can only be removed by heating and liquefying the wax crystals.
Vielfach wird zur Vermeidung der Paraffinkristall¬ ausscheidung der Zusatz von F l ießverbesserern, Petroleum oder Benzin empfohlen. Damit wird zwar in der Regel wirkungsvoll das Versulzen des Dieselkraftstoffes verhindert, jedoch ruft der Zusatz dieser Mittel einen erhöhten Verschleiß im Motor insbesondere an der durch den Dieselkraftstoff geschmierten Einspritz¬ pumpe, verringerte Leistung, Kraftstoff-Mehrverbrauch und eine verstärkte Umweltbelastung hervor.The addition of flow improvers, petroleum or gasoline is often recommended in order to avoid paraffin crystal precipitation. This generally effectively prevents the diesel fuel from becoming contaminated, but the addition of these agents causes increased wear in the engine, in particular due to the injection pump lubricated by the diesel fuel, reduced output, increased fuel consumption and increased environmental pollution.
Als alternatives Mittel zu solchen KraftstoffZusätzen sind Heizvorrichtungen zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff bekannt, die in die in der Regel vom Tank zur Einspritz¬ pumpe des Motors führende Kra tstoff lei tung eingebaut sind. Bei diesen Heizungen werden zwei unterschiedliche Prinzipien verwendet. Zum ersten sind elektrische Heizungen bekannt, die mit relativ geringer Verzögerung nach dem Kaltstart für eine Erwärmung des Kraftstoffes sorgen. Nachtei lig daran ist die Tatsache, daß bei Betrieb der Heizung das Bordnetz des Fahrzeuges ständig belastet wird.As an alternative means to such fuel additives, heating devices for preheating diesel fuel are known, which are built into the fuel line, which generally leads from the tank to the injection pump of the engine. Two different principles are used in these heaters. First are electrical Heaters known that cause heating of the fuel with a relatively short delay after the cold start. Nachtei lig about it is the fact that the vehicle electrical system is constantly loaded when the heater is operating.
Gemäß einem zweiten Prinzip wird zur Heizung die Kühlflüssigkeit des Motors verwendet. Dazu steht die Küh If lüssigkei tsleitung in thermischem Kontakt mit der KraftstoffLei tung, durch Wärmeübergang von der bis zu 95 heißen Kühlflüssigkeit auf den Diesel¬ kraftstoff wird dieser unabhängig von der Außentemperatur über die Versu Izungste peratur aufgeheizt. Probleme ergeben sich hier insbesondere bei extremen Kältegraden, weil eine verhältnismäßig lange Zeitspanne benötigt wird, um eine entsprechende Kühlflüssigkei tste peratur und einen damit verbundenen Heizeffekt für den Kraft¬ stoff hervorzurufen. So kann der Kraftstoff-Filter bereits vor einer ausreichenden Erwärmung des Kraft- Stoffes durch Paraffinkri staL le blockiert sein.According to a second principle, the engine coolant is used for heating. For this purpose, the cooling liquid line is in thermal contact with the fuel line. Heat transfer from the up to 95 hot cooling liquid to the diesel fuel heats it up regardless of the outside temperature via the supply temperature. Problems arise here in particular in the case of extreme degrees of cold, because a relatively long period of time is required in order to produce a corresponding coolant temperature and a heating effect for the fuel associated therewith. For example, the fuel filter may be blocked by paraffin crystals before the fuel is sufficiently heated.
Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und unbeachtlich der Außen¬ temperatur zuverlässig ein Versulzen des Dieselkraft¬ stoffes verhindert.Based on these disadvantages, the invention is based on the object of providing a heating device for preheating diesel fuel which is of simple construction and which reliably prevents the diesel fuel from becoming contaminated irrespective of the outside temperature.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnende Merkmals- kombination des Anspruches 1 gelöst. Demnach besteht die Heizvorrichtung im wesentlichen aus einem in den Kühlflüssigkeitskreislauf des Motors einbaubaren, von Kühlflüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher. Dieser weist eine Kühlflussigkeitsröhre und eine daran entlanggeführte Kraft Stoffröhre auf. Diese beiden Röhren stehen in thermischen Kontakt, wodurch auf einfache Weise der Dieselkraftstoff von Kühl¬ flüssigkeit im Betrieb erwärmt wird. In der Kaltstartphase, d.h. wenn durch die Kühlflüssig¬ keit noch keine nennenswerte Erwärmung des Kraftstoffes eintreten kann, wird der Wärmetauscher und damit die Kraftstoffröhre von einer elektrisch betriebenen Heizmanschette erwärmt. Deren Heizcharakteristik, d.h. die abgegebene Wärmeleistung ist in Abhängigkeit der Kühlf lüssigkei tstemperatur derart regelbar, daß mit steigender Kühlf lüssigkei tstemperatur, d.h. mit einem einsetzenden Heizeffekt durch die Kühlflüssigkeit selbst, die elektrische Heizleistung bis auf einen vernachlässigbaren Restwert vermindert bzw. ganz zu Nu 11 wird.This object is achieved by the characterizing combination of features of claim 1. Accordingly, the heating device essentially consists of a heat exchanger through which cooling liquid can be installed in the coolant circuit of the engine. This has a cooling liquid tube and a force tube along it. These two tubes are in thermal contact, as a result of which the diesel fuel is cooled by coolant in operation in a simple manner. In the cold start phase, ie when no significant heating of the fuel can occur due to the cooling liquid, the heat exchanger and thus the fuel tube are heated by an electrically operated heating jacket. Their heating characteristics, ie the heat output is adjustable depending on the coolant temperature so that with increasing coolant temperature, ie with an onset of heating effect by the coolant itself, the electrical heat output is reduced to a negligible residual value or is reduced to nu 11 .
Durch die Kombination zweier Heizprinzipien im Erfin- dungsgegenstand ist es möglich, optimal an den jewei li¬ gen Betriebszustand des Motors angepaßt ein Vorwärmen des Dieselkraftstoffes zu ermöglichen und damit ein Versulzen des Kraftstoff-Fi lters wirkungsvoll zu vermeiden. Selbst bei extremen Kältegraden arbeitet die in der Ka Itstartphase auf elektrischer Basis arbeitende Heizvorrichtung so zuverlässig, daß auf jegliche Kraftstoffzusätze wie F l i eßve rbesserer, Petroleum oder Benzin verzichtet werden kann, die von einigen Autoherstellern verboten sind.The combination of two heating principles in the subject matter of the invention makes it possible to preheat the diesel fuel optimally adapted to the respective operating state of the engine and thus effectively prevent the fuel filter from becoming fouled. Even in extreme cold conditions, the heating device, which works on an electrical basis in the cold start phase, works so reliably that it is possible to do without any fuel additives, such as flow improvers, petroleum or petrol, which are prohibited by some car manufacturers.
Darüber hinaus werden durch die erfindungsgemäßeIn addition, the inventive
Heizvorrichtung auch Vortei le beim Betrieb unter gemäßigten Temperaturen erzielt, also wenn an sich keine Gefahr einer Diese Iversulzung herrscht. Der Dieselkraftstoff kann durch den Erfindungsgegenstand nämlich generell dünnflüssiger gehalten werden. Dies ermöglicht eine feinere Zerstäubung bei seiner Ein¬ spritzung in den Brennraum mit der Folge einer besseren Verbrennung. Durch die Ver leinerung der Tropfengröße beim Sprühnebel werden außerdem weniger unverbrannte Kraftstoffantei le und Rußpartikel ausgeschieden. Dies verringert die Umweltbelastung durch den Betrieb des Dieselmotors. Die bessere Verbrennung bedingt außerdem einen höheren Wirkungsgrad des Motors, wodurch ein geringerer Kraftstoffverbrauch und eine höhere Leistung des Motors zu verzeichnen sind.Heater also benefits when operating at moderate temperatures, so when there is no danger of this oversinch. This is because the object of the invention can generally keep the diesel fuel thinner. This enables finer atomization when it is injected into the combustion chamber, resulting in better combustion. By reducing the droplet size in the spray, less unburned fuel and soot particles are also eliminated. This reduces the environmental impact of operating the diesel engine. Better combustion means It also improves engine efficiency, resulting in lower fuel consumption and higher engine performance.
Ganz generell werden durch den Einbau der erfindungs¬ gemäßen Heizvorrichtung die thermischen Verhältnisse beim Betrieb des Dieselmotors verbessert. Da bei der elektrischen Heizung in der Kaltstartphase als Nebeneffekt auch die Kühlflüssigkeit indirekt mit erwärmt wird, wird die Betriebstemperatur eher erreicht, Dies bedeutet einen geringeren Verschleiß und damit eine höhere Lebensdauer für den Motor.In general, the thermal conditions during operation of the diesel engine are improved by installing the heating device according to the invention. Since the coolant is also indirectly heated as a side effect in the electrical heating during the cold start phase, the operating temperature is reached sooner. This means less wear and thus a longer service life for the engine.
Moderne Dieselmotoren arbeiten mit einer Kraftstoff- ringleitung, wobei von der Einspritzpumpe jeweils nur etwa ein Drittel der geforderten Kraftstoff enge eingespritzt, zwei Drittel jedoch über eine Rückleitung in den Tank zurückgeführt werden. Da die gesamte, umlaufende Kraftstoffmenge von der Heizvorrichtung erwärmt wird, führt dies auch zu einer allmählichenModern diesel engines work with a fuel ring line, whereby only around a third of the required fuel is injected tightly by the injection pump, but two thirds are returned to the tank via a return line. Since the entire circulating amount of fuel is heated by the heater, this also leads to a gradual one
Erwärmung des gesamten Tankinhalts. Das Fließverhalten im gesamten Kraf stoff Lei tungssystem wird dadurch gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen verbessert.Heating of the entire tank content. This improves the flow behavior in the entire fuel line system, especially at low ambient temperatures.
Die kennze chnenden Merkmale der Ansprüche 2 bisThe characterizing features of claims 2 to
5 beschreiben vortei lhafte Weiterbildungen des Wärme¬ tauschers der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 2 wird eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen der Kühlflüssig- keit und der Kraftstoffrohre des Wärmetauschers erreicht, Der gesamte Außenumfang der Kühlflussigkeitsröhre ist im Bereich des Wärmetauschers nämlich von Kraftstoff umgeben. Außerdem ist diese thermisch vorteilhafte Bauform konstruktiv einfach und zeichnet sich durch besondere Kompaktheit und geringes Gewicht aus. Dadurch werden Schwierigkeiten beim nachträglichen Einbau der Heizvorrichtung in den Motorraum vermieden. Die Heizvorrichtung ist bestens zum Nachrüsten geeignet. Die Wärmeübertragung wird durch Lamellen verbessert, die von der Kühlflussigkeitsröhre umfangssei t ig radial abstehen und die Kraftstoffröhre durchsetzen (Anspruch 3) .5 describe advantageous developments of the heat exchanger of the heating device according to the invention. With a design according to claim 2, a large heat transfer area is achieved between the cooling liquid and the fuel pipes of the heat exchanger. The entire outer circumference of the cooling liquid tube is namely surrounded by fuel in the area of the heat exchanger. In addition, this thermally advantageous design is structurally simple and is distinguished by its particular compactness and low weight. This avoids difficulties in retrofitting the heater in the engine compartment. The heater is ideal for retrofitting. The heat transfer is improved by fins which protrude radially from the circumferential side of the cooling liquid tube and penetrate the fuel tube (claim 3).
Eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 6 undAn embodiment of the subject matter of the invention according to the characterizing features of claims 6 and
7 dient einer weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen der Kühlflüssigkeit bzw. der elektrischen Heizmanschette und dem Kraftstoff. Da gemäß Anspruch7 serves to further improve the heat transfer between the cooling liquid or the electrical heating jacket and the fuel. Because according to claim
8 die Strömungsrichtungen von Kühlflüssigkeit bzw. Kraftstoff im Wärmetauscher parallel, aber gegenläufig gerichtet sind, ist das an sich bekannte Gegenst rom- prinzip von Wärmetauschern verwirklicht. Zusammen mit der isolierenden Hülle der Heizvorrichtung ist damit das Wärmeübertragungsverhalten des Wärmetauschers optimiert.8 the flow directions of the cooling liquid or fuel in the heat exchanger are parallel, but directed in opposite directions, the known countercurrent principle of heat exchangers is realized. Together with the insulating sheath of the heating device, the heat transfer behavior of the heat exchanger is thus optimized.
Das Kühlsystem von Dieselmotoren ist in der Regel in zwei Kreise getei lt. Der sogenannte Primärkühl¬ kreislauf ist ein in sich geschlossenes Kühlsystem, das ein relativ geringes Küh If lüss i gkei svo Lumen aufweist. In erster Linie dient der Primärkühlkreislauf einem geregelten, möglichst schnellen Erreichen der Motorbe riebstemperatur und zur Wärmeversorgung für den Wärmetauscher der Innenraumheizung des Fahrzeuges. Da hier die Forderung einer möglichst schnellen Erwärmung der Kühlflüssigkeit gestellt ist, zirkuliert dieses im Kreislauf ohne über den Kühler des Motors geführt zu werden. Damit ist eine schnelle Erwärmung derThe cooling system of diesel engines is generally divided into two circles. The so-called primary cooling circuit is a self-contained cooling system which has a relatively low cooling volume. The primary purpose of the primary cooling circuit is to ensure that the engine operating temperature is reached as quickly as possible and to supply heat to the heat exchanger of the vehicle's interior heating. Since the requirement for rapid cooling of the coolant is made here, it circulates in the circuit without being passed through the radiator of the engine. This is a quick warming up of the
Kühlflüssigkeit gewährleistet, die Betriebstemperatur wird in relativ kurzer Zeit erreicht. Nach Erreichen dieser Betriebstemperatur wird der thermostati seh geregelte, sogenannte Sekundärkühlkreislauf geöffnet, der über den Fahrzeugkühler geführt ist. Gemäß Anspruch 9 ist der Wärmetauscher nun in den Primärkühlkreislauf des Motors eingebaut. Damit kann die elektrische Heizung des Erfindungsgegenstandes in relativ kurzerCoolant guaranteed, the operating temperature is reached in a relatively short time. After this operating temperature has been reached, the thermostati controlled, so-called secondary cooling circuit is opened, which is guided over the vehicle radiator. According to claim 9, the heat exchanger is now installed in the primary cooling circuit of the engine. So that the electrical Heating the subject of the invention in a relatively short
Zeit abgeschaltet werden. Das bei niedrigen Umgebungs¬ temperaturen bereits an sich stark belastete Fahrzeug¬ bordnetz wird dadurch wei testgehend geschont. Außerdem wird das durch den Sekundärkühlkreislauf bestimmteTime can be switched off. The vehicle electrical system, which is already heavily loaded per se at low ambient temperatures, is thereby spared as far as possible. It is also determined by the secondary cooling circuit
Kühlverhalten bei Betriebstemperatur durch die Heiz¬ vorrichtung nicht beeinflußt.Cooling behavior at operating temperature is not influenced by the heating device.
Die Ansprüche 10 und 11 geben eine erste Möglichkeit zur Regelung der Heizleistung der Heizmanschette in Abhängigkeit der Küh If lüssigkei tstemperatur an. Ein beispielsweise mit einem Bimetall versehener Thermofühler ist an die Zu lauf Leitung der Kühlflussig¬ keitsröhre des Wärmetauschers angesetzt und mißt die Küh If lüssi gke i tstemperatur . Bedingt durch dasClaims 10 and 11 specify a first possibility for regulating the heating output of the heating jacket as a function of the cooling liquid temperature. A thermal sensor, for example provided with a bimetal, is attached to the inlet line of the cooling liquid tube of the heat exchanger and measures the cooling liquid temperature. Due to that
Bimetall ist die Heizregelung als Zweipunktregelung aufgebaut, d.h. ab einer bestimmten Küh If lüssigkei ts¬ temperatur schaltet das Bimetall des Thermofühlers den Heizstromkreis ab. Ab diesem Zeitpunkt wird die Erwärmung des Kraftstoffes von der Kühlflüssigkeit vollständig übernommen.Bimetal, the heating control is constructed as a two-point control, i.e. from a certain cooling temperature, the bimetal of the thermal sensor switches off the heating circuit. From this point on the heating of the fuel is completely taken over by the coolant.
In den Ansprüchen 12 bis 17 ist ein alternativer Aufbau für die Heizung des Erfindungsgegenstandes angegeben. Gemäß Anspruch 12 handelt es sich dabei um eine selbstregelnde PTC-Wi derstandshei zung . Ganz allgemein handelt es sich bei PTC-Wi derständen um Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeff zienten. Dies bedeutet, daß der Ohmsche Widerstand mit steigender Temperatur ebenfalls ansteigt. Bei einer konstanten Heizspannung, wie sie bei einem Fahrzeug-Bordnetz mit beispielsweise 12V bzw. 24V gegeben ist, verhält sich die Heizleistung umgekehrt proportional zum Heizwiderstand. Da als Heizwiderstand eine Anordnung von PTC-Widerständen verwendet wird, sinkt also die Heizleistung mit steigender Temperatur. Je nach Aus- legung der PTC-Widerstände kann beispielsweise bei einer Temperaturdifferenz von 100 C (zwischen einer unteren bzw. oberen Temperaturgrenze von - 20 C und 80°C) der Ohmsche Widerstand etwa um den Faktor 1000 wachsen. Wird der Dieselmotor in der kritischen Kalt¬ startphase bei Minusgraden gestartet, so entwickelt die PTC-Widerstandsheizung eine genügend große Heiz¬ leistung, um ohne nennenswerte Verzögerung den Diesel¬ kraftstoff zu erwärmen und ein Ausscheiden von Paraffin¬ kristallen zu vermeiden. Mit steigender Kühlflüssig- kei tstemperatur erwärmen sich auch die PTC-Widerstände, wodurch deren Heizleistung in der Regel drastisch abnimmt. Ist die Betriebstemperatur von beispielsweise 60 bis 80 C erreicht, wird die Erwärmung des Diesel¬ kraftstoffes lediglich durch die Kühlflüssigkeit hervorgerufen, da die Resthei z Lei stung der PTC-Wider¬ standsheizung bei dieser Temperatur vernachlässigbar gering ist. Das Fahrzeugbordnetz wird nicht zusätzlich belastet.In claims 12 to 17, an alternative structure for heating the subject of the invention is given. According to claim 12, it is a self-regulating PTC resistance heater. In general, PTC resistors are resistors with a positive temperature coefficient. This means that the ohmic resistance also increases with increasing temperature. With a constant heating voltage, as is the case with a vehicle electrical system with, for example, 12V or 24V, the heating power is inversely proportional to the heating resistor. Since an arrangement of PTC resistors is used as the heating resistor, the heating power decreases with increasing temperature. Depending on the design of the PTC resistors, for example at a temperature difference of 100 C (between one lower or upper temperature limit of - 20 C and 80 ° C) the ohmic resistance will grow by a factor of 1000. If the diesel engine is started in the critical cold start phase when the temperature is below zero, the PTC resistance heater develops a sufficiently high heating output to heat the diesel fuel without any significant delay and to prevent paraffin crystals from escaping. As the coolant temperature rises, the PTC resistors also heat up, which usually drastically reduces their heating output. If the operating temperature of, for example, 60 to 80 ° C. is reached, the heating of the diesel fuel is only brought about by the coolant, since the residual heat of the PTC resistance heating is negligibly low at this temperature. The vehicle electrical system is not additionally charged.
Durch eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des AnspruchesBy training the subject of the invention according to the characterizing features of the claim
13 wird ein vortei lhafter Kompromiß zwischen Kompaktheit und großer Wärmeübergangsfl che der PTC-Widerstands¬ heizung erzielt. Es werden mehrere PTC-Widerstände verwendet, die als f lachquader ör i ge Platten aus- geb ldet sind. Damit weisen sie eine sehr geringe Bauhöhe auf. Mit ihrer Grundfläche liegen sie an über den Umfang der Kraftstoffröhrenwandung verteilten, zentra lachsenparal Lei verlaufenden Planflächen des Wärmetauschers an. Durch diese plane Anlage der Grund- flächen ist eine besonders große, durchgehende Wärme¬ übergangsfläche mit geringem Wärmewiderstand geschaffen.13, an advantageous compromise between compactness and large heat transfer surface of the PTC resistance heater is achieved. Several PTC resistors are used, which are hidden as flat cuboid plates. This means that they have a very low overall height. With their base, they lie against the flat surfaces of the heat exchanger, which are distributed over the circumference of the fuel tube wall and run parallel to the central salmon. This flat arrangement of the base areas creates a particularly large, continuous heat transfer surface with low thermal resistance.
Anspruch 14 lehrt eine besonders einfache und zuver¬ lässige Kontakt ierungswei se für die PTC-Widerstände. Der masseseitige Anschluß erfolgt über die Kraftstoff¬ röhre, wozu die PTC-Widerstände mit ihrer Grundfläche jewei ls mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers fest mit den Planflächen der Kraftstoffröhrenwandung verbunden sind. Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers wird die mechanische Befestigung und elektrische Kontakti erung der PTC-Widerstände gleichzeitig und mit einem einzigen Verbindungseleraent - dem Kleber nämlich - erzielt. Dies bedeutet eine herstellungstechnische Vereinfachung, gleichzeitig wird eine hohe Anschlußzuverlässigkeit erreicht. Darüber hinaus ist der elektrisch leitfähige Kleber auch gut wärmeleitend, wodurch die Wäineüber ragung zwischen den PTC-Widerständen und der Kraftstof röhren¬ wandung weiter verbessert werden kann.Claim 14 teaches a particularly simple and reliable contact for the PTC resistors. The ground-side connection is made via the fuel tube, for which purpose the PTC resistors with their base surface are each fixed to the flat surfaces of the fuel tube wall by means of an electrically conductive adhesive are connected. By using an electrically conductive adhesive, the mechanical fastening and electrical contacting of the PTC resistors is achieved simultaneously and with a single connecting element - namely the adhesive. This means a simplification of the manufacturing process, at the same time a high connection reliability is achieved. In addition, the electrically conductive adhesive is also a good heat conductor, as a result of which the heat transfer between the PTC resistors and the fuel tube wall can be further improved.
Der pluspo Isei ti ge Anschluß der PTC-Widerstände erfolgt über eine Metallfolie, die mit deren außenliegenden Deckflächen wiederum jewei ls mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers verbunden ist. Die Folie muß von der Kraftstoffröhre elektrisch isoliert sein, um einen Masseschluß des Pluspols zu vermeiden. Durch die angegebene Konstruktion ist auch pluspo Isei ti g in vollflächiger elektrischer Kontakt der Deckflächen der PTC-Widerstände sowohl elektrisch als auch thermisch erzielt. Im übrigen ist darauf zu achten, daß die Klebeflächen für Grund- bzw. Deckfläche der PTC-Wider¬ stände räumlich getrennt sind und an den schmalen Seitenrändern nicht ineinanderlaufen. Damit wäre ebenfalls wieder ein Kurzschluß zwischen Pluspol und Masse vorhanden.The pluspo Isei ti ge connection of the PTC resistors is made via a metal foil, which in turn is connected to the outer cover surfaces of each by means of an electrically conductive adhesive. The foil must be electrically insulated from the fuel tube to prevent the positive pole from being grounded. Thanks to the specified design, pluspo Isei ti g is achieved both electrically and thermally in full-area electrical contact of the top surfaces of the PTC resistors. In addition, care must be taken that the adhesive surfaces for the base or top surface of the PTC resistors are spatially separated and do not run into one another at the narrow side edges. This would also result in a short circuit between the positive pole and ground.
Eine konstruktiv ansprechende Lösung für den pluspol- seitigen Anschluß der PTC-Widerstände ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 15 angegeben. Demnach ist die Metallfolie als einstückige, elektrisch leitfähige Folienabdeckung ringförmig um den Wärme¬ tauscher und die PTC-Widerstände herumgelegt. Zwischen dem Wärmetauscher und der Folienabdeckung ist eine elektrisch isolierende, vorzugsweise doppelseitig klebende Isolationsfolie eingelegt, die besonders 1 gut wärmeleitend sein soll. Durch diese Konstruktion werden Vortei le in vielerlei Hinsicht erzielt. Die einstückige, ringförmige Folienabdeckung nimmt die nicht direkt an den Wärmetauscher abgegebene Heizwärme der PTC-Widerstände auf, vertei lt sie über den gesamten Umfang des Wärmetauschers und gibt sie wieder an diesen ab. Damit wird der Wirkungsgrad der PTC-Wider- st andsheizung wesentlich erhöht, wodurch eine schnellere Erwärmung des Dieselkraftstoffes erreicht wird. DieA structurally appealing solution for the positive-pole connection of the PTC resistors is specified in the characterizing features of claim 15. Accordingly, the metal foil as an integral, electrically conductive foil cover is placed in a ring around the heat exchanger and the PTC resistors. An electrically insulating, preferably double-sided, insulating film is inserted between the heat exchanger and the film cover 1 should be good heat conductor. This construction provides advantages in many ways. The one-piece, ring-shaped foil cover absorbs the heating heat of the PTC resistors that is not directly transferred to the heat exchanger, distributes it over the entire circumference of the heat exchanger and delivers it back to the latter. This significantly increases the efficiency of the PTC resistance heating, which means that the diesel fuel heats up more quickly. The
^0 gesamte Widerstandsheizung mit ihren elektrischen^ 0 entire resistance heating with its electrical
Anschlüssen kann einfach und schnell montiert werden. Nach dem Aufkleben der PTC-Widerstände auf die Plan¬ flächen der Kraftstoffröhren wird die Isolationsfolie um den Wärmetauscher herumgelegt und aufgeklebt,Connections can be installed quickly and easily. After the PTC resistors have been glued to the flat surfaces of the fuel tubes, the insulation film is placed around the heat exchanger and glued on,
15 wobei die Folie Aussparungen für die PTC-Widerstände aufweist. Nach dem Aufbringen des elektrisch Leitfähigen Klebers auf die außenliegenden Deckflächen der PTC-Wider¬ stände wird die Folienabdeckung auf die Isolationsfolie und die Widerstände selbst aufgelegt und ist damit15 wherein the film has cutouts for the PTC resistors. After the application of the electrically conductive adhesive to the outer cover surfaces of the PTC resistors, the film cover is placed on the insulation film and the resistors themselves and is thus
20 mechanisch an den PTC-Widerständen und der Isolations¬ folie fixiert. Darüber hinaus ist ein elektrischer Kontakt zwischen der Metal Ifo Li enabdeckung und den PTC-Wider ständen gegeben, außerdem ist die Folien¬ abdeckung durch die Isolationsfolie zuverlässig von20 mechanically fixed to the PTC resistors and the Isolations¬ film. In addition, there is an electrical contact between the metal line cover and the PTC resistors, and the film cover by the insulation film is also reliable
25 der Kraft stoffröhrenwandung isoliert. Um Mon agetoleran¬ zen etc. auszugleichen, steht die Iso lati onsfoLie in Zentra Lachsen ri chtung beidseitig über die Folien¬ abdeckung etwas hinaus, in dieser Richtung ist also ein etwas größeres Breitenmaß der Iso lati onsfo L ie25 isolated from the fuel tube wall. In order to compensate for assembly tolerances etc., the isolating film in centra salmon stands slightly beyond the film cover on both sides, so there is a somewhat larger width dimension of the isolating film in this direction
30 im Vergleich zur Folienabdeckung vorgesehen (Anspruch 16).30 compared to the film cover provided (claim 16).
Im Auto obi Lbau haben sich zum elektrischen Anschluß von Verbrauchern Steckverbindungen als elektrisch 35 und mechanisch zuverlässig sowie rationell herstellbar erwiesen. Um auch die PTC-Heizung derart an das Bordnetz anzuschließen, ist eine vortei lhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnendenIn car obi Lbau, plug connections for electrical connection of consumers have proven to be electrically 35 and mechanically reliable and economical to manufacture. To connect the PTC heater to the vehicle electrical system in this way is an advantageous development of the subject of the invention according to the characterizing
Merkmalen des Anspruches 17 vorgesehen. Demnach erfolgt die Stromversorgung der PTC-Heizung über zwei L-förmige Steckzungen. Die Massezunge ist mit ihrem L-Horizontal- Schenkel direkt an der Kra tstoffröhrenwandung unter elektrischem Kontakt fixiert. An diese Steckzunge wird ein auf Masse liegendes Kabel angeschlossen.Features of claim 17 provided. Accordingly, the PTC heater is powered by two L-shaped tabs. The ground tongue is fixed with its L-horizontal leg directly to the fuel tube wall under electrical contact. A ground cable is connected to this tongue.
Auch die Pluspol-Zunge ist an der Kraftstof röhren- wandung mit ihrem L-Horizontalschenkel fixiert, jedoch ist zur elektrischen Isolierung die Zwischenlage einer Kunststoffschei be und die Verwendung einer Kunststoffschraube vorgesehen. Auf den L-Vertikal- schenkel der Pluspol-Zunge ist wiederum ein mit dem Pluspol des Bordnetzes verbundenes Kabel aufsteckbar.The positive pole tongue is also fixed to the fuel tube wall with its L-horizontal leg, but the intermediate layer of a plastic washer and the use of a plastic screw are provided for electrical insulation. In turn, a cable connected to the positive pole of the vehicle electrical system can be plugged onto the L vertical leg of the positive pole tongue.
Um die Folienabdeckung der PTC-Widerstände pluspolseitig zu kontaktieren, ist ein elektrisches Verbindungskabel zwischen dieser und der Pluspol-Zunge vorgesehen.In order to contact the foil cover of the PTC resistors on the positive pole side, an electrical connection cable is provided between this and the positive pole tongue.
Besonders robust und unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung wird die PTC-Heizung mit ihren gesamten Anschlußelementen, wenn - wie im Anspruch 18 angegeben - im Endmontagezustand die PTC-Heizung mit ihren gesamten Bautei len lediglich mit den Freienden der L-Vertikal- Schenkel der Steckzungen aus der umspritzten Isolations¬ hülle hervorstehen. Ein Beschädigen der Folienabdeckung oder ein Auftrennen der elektrischen Anschlüsse ist damit wei testgehend ausgeschlossen. Insbesondere kann die PTC-Heizung vor Umspritzung der Isolationshülle auf ihre Funktion geprüft und gegebenenfalls Montage¬ fehler wie unterbrochene elektrische Verbindungen, Kurzschlüsse od.dgl. behoben werden. Anschließend wird die Isolationshülle umspritzt, wodurch ein best¬ möglicher Schutz für die Heizvorrichtung gewährleistet ist. Eine Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes gemäßThe PTC heater with its entire connection elements is particularly robust and insensitive to mechanical stress, if - as stated in claim 18 - in the final assembly state, the PTC heater with its entire components only with the free ends of the L-vertical legs of the tongues from the overmolded insulation sleeve protrude. Damage to the foil cover or a disconnection of the electrical connections is thus largely ruled out. In particular, the PTC heater can be checked for its function before encapsulation of the insulation sheath and, if necessary, assembly errors such as interrupted electrical connections, short circuits or the like. be resolved. The insulation sleeve is then encapsulated, which ensures the best possible protection for the heating device. An embodiment of the subject matter of the invention
Anspruch 19 dient einer weiteren konstruktiven Verein¬ fachung. Demnach werden die Lamellen zur Wärmeübertragung zwischen Kühlflüssigkeit und Kraftstoff von einem einstückig an die Wandung der zentralen Kühlflussigkeits¬ röhre angeformten, in Zentralachsenri chtung verlaufenden Schneckenprofi l gebi ldet. Dessen Durchmesser entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Kraftstoffröhre. Die Kühlflussigkeitsröhre mit ihrem Schneckenprofil ist also nach Art einer Förderschnecke aufgebaut, wobei deren zentrale Welle von der Kühlflussigkeitsröhre gebildet ist. Der in den Wärmetauscher eintretende Dieselkraftstoff fließt im wesentlichen entlang dem Schraubengang des Schneckenprofils, wodurch sich der Durchflußweg gegenüber der Baulänge des Wärme¬ tauschers vervielfacht. Damit wird eine verbesserte Wärmeübertragung hervorgerufen, die zudem durch eine Veränderung der Steigung des Schneckenprofi ls in Zentralachsenri chtung an die in der Praxis verlangten Verhältnisse anpaßbar ist. Insbesondere ist hier an die unterschiedlichen thermischen Verhältnisse bei PKW- bzw. LKW-Motoren bzw. die unterschiedliche Wärmekapazität der verschiedenen Küh Lf lüssi gke en zu denken.Claim 19 serves a further constructive simplification. Accordingly, the fins for heat transfer between the cooling liquid and fuel are formed by a screw profile which is integrally formed on the wall of the central cooling liquid tube and extends in the central axis direction. Its diameter corresponds essentially to the inside diameter of the fuel tube. The cooling liquid tube with its screw profile is thus constructed in the manner of a screw conveyor, the central shaft of which is formed by the cooling liquid tube. The diesel fuel entering the heat exchanger essentially flows along the screw thread of the screw profile, as a result of which the flow path is multiplied compared to the overall length of the heat exchanger. This results in an improved heat transfer, which is also adaptable to the conditions required in practice by changing the slope of the screw profile in the central axis direction. In particular, the different thermal conditions in car and truck engines and the different heat capacities of the various cooling fluids should be considered.
Bei einer gemäß den kennzeichnenden Merkmalen desWith one according to the characteristic features of the
Anspruches 20 ausgebildeten Heizvorrichtung kann der Wärmetauscher auf besonders einfache Weise zusammen¬ gebaut werden. Dieser ist nämlich im wesentlichen nur zweitei lig ausgebildet und besteht aus einem einstückigen Gehäusezylinder, dessen Außenwandung die Kraftstoffröhre bi ldet. Die Kraftstoffzu- und -ableitung sind jewei ls als Anschlußstutzen radial in die Wandung eingesetzt. Der Gehäusezylinder weist auf einer Seite ein Endstück als Verschluß auf, an das einstückig, zentral der Zuleitungsstutzen für die Kühlf lüssigkei tszuleitung angesetzt ist. In die Offenseite des Gehäusezylinders ist ein einstückiges Einsatzteil einschraubbar, das die in Einschraubstellung mit dem Zulei ungsstutzen verbundene Kühlflussigkeits¬ röhre zusammen mit dem Schneckenprofil enthält. Darüber hinaus weist das Einsatzteil einen die Offenseite des Gehäusezylinders umschließenden Schraubdeckel und einen zentral an den Schraubdeckel angeformten Ableitungsstutzen für die Kühlflussigkeitsröhre auf. Zum Zusammenbau des Wärmetauschers muß also lediglich das Einsatzteil in den Gehäusezylinder eingeschraubt und die beiden Anschlußstutzen für die Kraftstoffzu- und -ableitung eingesetzt werden. Anschließend kann sofort die Montage der Heizung erfolgen.The heating device can be assembled in a particularly simple manner. This is namely essentially only lig Ligi formed and consists of a one-piece housing cylinder, the outer wall of the fuel tube bi ldet. The fuel supply and discharge lines are each inserted radially into the wall as connecting pieces. The housing cylinder has on one side an end piece as a closure, to which the supply pipe connector for the cooling liquid supply line is attached in one piece, centrally. In the open side of the housing cylinder is a one-piece Insertable screw-in part, which contains the cooling liquid tube connected to the supply nozzle in the screw-in position together with the screw profile. In addition, the insert part has a screw cap which surrounds the open side of the housing cylinder and a discharge nozzle for the cooling liquid tube which is formed integrally on the screw cap. To assemble the heat exchanger, it is therefore only necessary to screw the insert part into the housing cylinder and to use the two connecting pieces for the fuel supply and discharge. The heater can then be installed immediately.
In der Regel liegt die Küh Lf lüssigkei tsbetri ebstemperatur des Dieselmotors etwa bei 80 bis 95°C. Je nach Wärme¬ übertragung kann sich bei der Erwärmung des Dieselkraft¬ stoffes durch die Küh lf Lüssigkei t bei Betriebstemperatur eine Kraftstofftemperatur von mehr als 60 C einstellen. Dies ist jedoch unerwünscht, weil damit die Gasungs- temperatur des Dieselkraftsto fes von ca. 60 C über¬ schritten wird und ein einwandfreies Funktionieren des Dieselmotors nicht mehr gewährleistet sein kann. Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 21 die Küh L f Lüssi gkei tsdurchf lußmenge durch den Wärme- tauscher - und damit die Heizleistung der erfindungs¬ gemäßen Heizvorrichtung - in Abhängigkeit der Kühl- f Lüssi gkei tstemperatur regelbar ist. Vorzugsweise soll sich die Di ese Lkraftstofftemperatur auf etwaAs a rule, the cooling oil operating temperature of the diesel engine is around 80 to 95 ° C. Depending on the heat transfer, when the diesel fuel is heated by the cooling liquid at operating temperature, a fuel temperature of more than 60 ° C. can be reached. However, this is undesirable because the gassing temperature of the diesel fuel of approximately 60 ° C. is exceeded and the proper functioning of the diesel engine can no longer be guaranteed. Accordingly, it is advantageous if, according to claim 21, the cooling liquid flow rate through the heat exchanger - and thus the heating power of the heating device according to the invention - can be regulated as a function of the cooling liquid temperature. Preferably, the diesel fuel temperature should be approximately
40°C ei nregeln.Adjust at 40 ° C.
Eine besonders einfache, selbstregelnde. Lediglich auf thermische Effekte basierende Durchf lußmengen- regelung ist im Anspruch 22 angegeben. Demnach ist die Kühlflussigkeitsröhre der Heizvorrichtung mittels eines Sperrschiebers mit steigender Küh Lf lüssigkei ts¬ temperatur kontinuierlich verschließbar. Die Schlie߬ bewegung wird durch einen Miniatui—Hydraulikzylinder hervorgerufen, der mit einer Ausdehnungsflüssigkeit mit hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten gefüllt ist. Die Kolbenstange des Hydraulikzylinders ist mit dem Sperrschieber verbunden. Bei einer Erwärmung der Kühlflüssigkeit dehnt sich die Ausdehnungsflüssigkeit im Miniatur-Hydraulikzylinder wesentlich aus, wodurch der Sperrschieber gegen eine Federbeaufschlagung in Öffnungsrichtung in den offenen Querschnitt der Kühlflussigkeitsröhre verschoben und damit die Kühl- f lüssi gkei tsdurchf lußmenge reduziert wird. Kühlt sich der Kraftstoff beispielsweise bei Motorsti L Istand ab, wird die Kolbenstange in den Miniatur-Hydraulik¬ zylinder hineingezogen und der Durchflußquerschnitt der Kühlflussigkeitsröhre vergrößert. Da der Wärme¬ tauscher in den Primär-Krei s lauf eingebaut ist, der lediglich in der Ka It startphase des Motors zur Regelung der Betriebstemperatur eingesetzt wird, ist eine Herabsetzung der Küh lf lüss i gke i tsdurchf lußmenge hinsicht¬ lich der thermischen Verhältnisse im Motor unkritisch.A particularly simple, self-regulating one. Only flow control based on thermal effects is specified in claim 22. Accordingly, the cooling liquid tube of the heating device can be closed continuously by means of a locking slide with increasing cooling liquid temperature. The closing movement is brought about by a mini case hydraulic cylinder, which is filled with an expansion fluid is filled with high coefficients of thermal expansion. The piston rod of the hydraulic cylinder is connected to the gate valve. When the cooling fluid heats up, the expansion fluid in the miniature hydraulic cylinder expands considerably, whereby the locking slide against spring loading is moved in the opening direction into the open cross-section of the cooling fluid tube, thus reducing the cooling fluid flow rate. If the fuel cools down, for example, at engine level, the piston rod is drawn into the miniature hydraulic cylinder and the flow cross section of the cooling liquid tube is increased. Since the heat exchanger is installed in the primary circuit and is only used in the engine's cold start phase to regulate the operating temperature, the cooling flow rate is reduced with respect to the thermal conditions in the Motor not critical.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying figures in exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 eine Prinzipskizze betreffend den Einbaupunkt der Heizvorrichtung in der Kühlwasser- bzw. Kraftstoff Lei tung,1 is a schematic diagram relating to the installation point of the heating device in the cooling water or fuel line,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste, einfache Ausführungsform der Heizvor- ri chtung,2 shows a schematic longitudinal section through a first, simple embodiment of the heating device,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Geraden III-III gemäß Fig. 2,3 shows a cross section along the line III-III according to FIG. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung mit PTC-Wi derstandshei zung (ohne Isolations¬ hülle),4 is a side view of a heating device with PTC resistance heating (without insulation cover),
Fig. 5 einen zent ralachsenpa ral lelen Vertikalschnitt der Heizvorrichtung gemäß Fig. 4,5 shows a vertical cross section of the heating device according to FIG. 4,
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Geraden VI-VI gemäß Fig. 5,6 shows a cross section along the line VI-VI according to FIG. 5,
Fig. 7 einen Detai Iquerschni tt aus Fig. 6 durch den Wandungsbereich der Kraftstoffröhre mitFIG. 7 shows a detail from FIG. 6 the wall area of the fuel tube with
PTC-Widerstandsheizung und Fig. 8 einen Detaillängsschnitt der Heizvorrichtung gemäß Fig. 5 mit Küh Iwasserdurchf lußmengen- regelung.PTC resistance heating and FIG. 8 a detailed longitudinal section of the heating device according to FIG. 5 with cooling water flow control.
Die Heizvor ichtung 1 zum Vorwärmen von Dieselkraft¬ stoff für wassergekühlte Dieselmotoren besteht im wesentlichen aus einem vom Kühlwasser des Motors durchflossenen Wärmetauscher 2 und einer elektrisch betriebenen, diesen umgebenden Heizung 3.The heating device 1 for preheating diesel fuel for water-cooled diesel engines essentially consists of a heat exchanger 2 through which the engine's cooling water flows and an electrically operated heater 3 surrounding it.
In Fig. 1 ist schematisch die Einbauposition der im wesentlichen zylindrischen Heizvorrichtung 1 gezeigt über seine Kühlwasserzuleitung 4 bzw. -ableitungIn Fig. 1, the installation position of the substantially cylindrical heating device 1 is shown schematically via its cooling water supply line 4 or drainage
5 ist der Wärmetauscher 2 in den Primärkühlkreislauf5 is the heat exchanger 2 in the primary cooling circuit
6 des Dieselmotors eingesetzt. Wie durch Pfeile ange¬ deutet, durchfließt das Kühlwasser den Wärmetauscher 2 von links nach rechts gemäß Fig. 1. Darüber hinaus ist die Heizvorrichtung in die vom Tank zur Einspritz¬ pumpe des Motors (jewei ls nicht dargestellt) führende Kraftstoff Lei tung 7 eingesetzt. Am effektivsten ist dabei ein Einbau der Heizvorrichtung möglichst nahe vor dem Kraftstoff-Fi Iter 8 bezogen auf die Strömungs- richtung 9 des Dieselkraf stoffs. Die Heizvorrichtung 1 weist zum Anschluß der Kraftstoff Lei tung 7 jewei ls eine seitlich radial angeordnete Kraftstoffzulei tung 10 bzw. -ableitung 11 auf. Die Zu- bzw. Ableitungen von Kühlwasser und Kraftstoff sind so angeordnet, daß sich gegenläufige Strömungsrichtungen 9,9* dieser beiden Flüssigkeiten ergeben. Damit ist das Gegenstrom- prinzip bei Wärmetauschern mit besonders gutem Wärme¬ übergang vom Heizmedium zu der zu erwärmenden Flüssig¬ keit gewahrt.6 of the diesel engine used. As indicated by arrows, the cooling water flows through the heat exchanger 2 from left to right as shown in FIG. 1. In addition, the heating device is inserted into the fuel line 7 leading from the tank to the injection pump of the engine (not shown in each case). It is most effective to install the heating device as close as possible in front of the fuel filter 8 based on the flow direction 9 of the diesel fuel. The heating device 1 has for the connection of the fuel line 7 in each case a laterally radially arranged fuel line 10 or line 11. The supply and discharge lines of cooling water and fuel are arranged so that opposite flow directions 9.9 * of these two liquids result. The countercurrent principle is thus maintained in heat exchangers with particularly good heat transfer from the heating medium to the liquid to be heated.
In der Kaltstartphase, d.h. wenn das Kühlwasser noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, übernimmt die Vorwärmung des Dieselkraftstoffes eine um den Wärmetauscher herumgelegte Heizung 3, die über zwei elektrische Anschlüsse 13,14 beispielsweise von der in Fig. 1 schematisch dargestellten Lichtmaschine 15 versorgt ist. Wie im weiteren näher beschrieben, ist die Heizcharakteristik der Heizung in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur derart regelbar, daß mit steigender Kühlwassertemperatur die elektrische Heiz¬ leistung vermindert bzw. zu Null wird. Zur Vorwärmung des Dieselkraftstoffes wird also dann auf das Bordnetz des Fahrzeuges zurückgegriffen, wenn das Kühlwasser nicht genügend Heizleistung zur Verfügung stellen kann. Erreicht Letzteres sein Betriebsniveau, wird die ohnehin vorhandene und ansonsten nutzlose Wärme des Kühlwassers zur Erhitzung des Dieselkraftstoffes verwendet.In the cold start phase, ie when the cooling water has not yet reached its operating temperature, the preheating of the diesel fuel takes care of that Heat exchanger placed around heater 3, which is supplied via two electrical connections 13, 14, for example by alternator 15, shown schematically in FIG. 1. As described in more detail below, the heating characteristic of the heating system can be regulated as a function of the cooling water temperature in such a way that the electrical heating power is reduced or becomes zero as the cooling water temperature rises. In order to preheat the diesel fuel, the vehicle's electrical system is used when the cooling water cannot provide enough heating power. If the latter reaches its operating level, the already existing and otherwise useless heat of the cooling water is used to heat the diesel fuel.
In den Fig. 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung in einer ersten, einfachen Ausführungsform darge¬ stellt. ZentraL zwischen der Kühlwasserzuleitung 4 und -ableitung 5 verlaufend weist der Wärmetauscher 2 die Kühlwasserröhre 16 auf. Konzentrisch um diese herum angeordnet ist die Kraftstoffroh re 17, die jewei ls an ihren Stirnseiten 18 mittels eines ringförmi¬ gen Deckels 19 verschlossen ist. Die Kraft Stoffzu Lei tung 10 bzw. -ableitung 11 ist jewei ls als radial nahe den Stirnseiten 18 an die Kraftstoff röh re 17 herangeführ¬ ter Stutzen 20 ausgebildet.2 and 3, the heating device according to the invention is shown in a first, simple embodiment. The heat exchanger 2 has the cooling water pipe 16, running centrally between the cooling water supply line 4 and 5. The fuel pipe 17 is arranged concentrically around this and is closed on its end faces 18 by means of a ring-shaped cover 19. The force of material supply line 10 or line 11 is in each case designed as a radially near the end faces 18 of the fuel pipe 17 connecting piece 20.
Radial von der Außenumfangsf lache 21 der Küh Iwasserröhre 16 stehen Lamellen 22 ab, die den freien Strömungsquer¬ schnitt der Kraftstoffröhre 17 durchsetzen. Diese Lamellen dienen zur verbesserten Wärmeübertragung zwischen dem Kühlwasser und dem Dieselkraftstoff.Slats 22 protrude radially from the outer circumferential surface 21 of the cooling water tube 16 and penetrate the free flow cross section of the fuel tube 17. These fins serve to improve the heat transfer between the cooling water and the diesel fuel.
Die Heizung 3 für den Wärmetauscher 2 ist durch eine (schematisch dargestellte) Heizmanschette 23 realisiert, die um die Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 17 an 1 dieser anliegend herumgeführt ist. In der Heizmanschette sind einfache Heizwiderstände bzw. eine HeizwicklungThe heater 3 for the heat exchanger 2 is implemented by a heating jacket 23 (shown schematically) which extends around the outside 24 of the fuel tube 17 1 this is guided around. There are simple heating resistors or a heating coil in the heating jacket
(nicht dargestellt) gehalten, die über das Bordnetz des Fahrzeuges stromversorgt werden. Zur Regelung(not shown) held, which are powered via the vehicle electrical system. For regulation
_ der Heizcharakteristik der Heizmanschette 23 ist o die Kühlwasserzuleitung 4 der Heizvorrichtung 1 mit einem Thermofühler 25 versehen, der beispielsweise mittels eines Bimetalls die Kühlwassertemperatur mißt. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur wird _ durch die thermische Verformung des Bimetalls der zur Heizmanschette 23 führende Stromkreis unterbrochen und die elektrische Heizung abgeschaltet. Derartige Regelungen sind hinreichend bekannt, weswegen auf eine genauere Darstellung in den Figuren und eine _ entsprechende Beschreibung verzichtet werden kann. 5_ The heating characteristic of the heating sleeve 23 is o the cooling water supply line 4 of the heating device 1 provided with a thermal sensor 25 which measures the cooling water temperature, for example by means of a bimetal. When a certain temperature is reached, the circuit leading to the heating sleeve 23 is interrupted by the thermal deformation of the bimetal and the electrical heating is switched off. Such regulations are well known, which is why a more precise representation in the figures and a corresponding description can be dispensed with. 5
Bei der Fertigung der Heizvorrichtung 1 wird nach dem Zusammenbau des Wärmetauschers 2 und der Montage der Heizmanschette 23 in einem letzten Fertigungsschritt 0 die bisher beschriebene Baugruppe mit einer Isolations¬ hülle 26 aus vorzugsweise wärmeisolierendem, wahlweise itzebeständigen, glasfaserverstärktem Kunststoff¬ material umspritzt.In the manufacture of the heating device 1, after the assembly of the heat exchanger 2 and the assembly of the heating sleeve 23 in a last manufacturing step 0, the assembly described so far is encapsulated with an insulation sleeve 26 made of preferably heat-insulating, optionally it-resistant, glass-fiber reinforced plastic material.
5 In den Fig. 4 bis 7 ist die erfindungsgemäße Heiz¬ vorrichtung in einer weiter verbesserten Ausführungsform dargestellt. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaues des Wärmetauschers 2 wird dabei auf die Beschreibung zu den Figuren 2 und 3 verwiesen, da keine wesentlichen 0 Unterschiede vorhanden sind. Wesentliche Abweichungen jedoch sind in der Art der elektrischen Heizung gegeben. In der gezeigten Ausführungsform enthält die Heiz¬ manschette 23 nämlich eine selbstregelnde PTC-Wider- standsheizung, deren Aufbau und Kontaktierung im 5 folgenden genauer beschrieben ist. In einem ringförmigen Bereich zwischen den Stutzen4 to 7, the heating device according to the invention is shown in a further improved embodiment. With regard to the basic structure of the heat exchanger 2, reference is made to the description of FIGS. 2 and 3, since there are no significant differences. However, there are significant deviations in the type of electrical heating. In the embodiment shown, the heating sleeve 23 contains a self-regulating PTC resistance heater, the construction and contacting of which is described in more detail below. In an annular area between the sockets
20 der Kraftstoffzu- 10 bzw. -ableitung 11 sind drei als f lachquaderförmige Platten ausgebildete PTC-Wider¬ stände 27 gleichmäßig über den Umfang der Kraftstoff- röhre 17 verteilt. Die Widerstände 27 liegen mit ihrer Grundfläche 28 an zentralachsenparal lel verlaufen¬ den Planflächen 29 der Außenseite 24 der Kraftstof f röh re 17 an. Eine mechanische Fixierung und elektrische Verbindung der PTC-Widerstände 27 mit der Kraftstoffröhre 17 wird durch einen elektrisch leitfähigen Kleber20 of the fuel feed or discharge line 11, three PTC resistors 27 designed as flat cuboid plates are distributed uniformly over the circumference of the fuel tube 17. With their base area 28, the resistors 27 rest against plane surfaces 29 of the outside 24 of the fuel tube 17 that run parallel to the central axis. A mechanical fixation and electrical connection of the PTC resistors 27 to the fuel tube 17 is by an electrically conductive adhesive
30 erzielt, der jewei ls zwischen den Grundflächen30 achieved, each between the base areas
28 und den Planflächen 29 eingebracht wird. Die PTC- Widerstände 27 sind damit elektrisch leitend mit der Kraftstoffröhre 17 verbunden, über die der masse- seitige elektrische Anschluß der Widerstandsheizung erfolgt. Zum Heranführen der Betriebsspannung, des Pluspoles also, wird um die Kraftstoffroh re 17 mit den darauf befestigten PTC-Wi derständen 27 eine ring¬ förmige Metallfolie 31 aus Kupfer gelegt, die von der Kraft stoffröhre 17 elektrisch isoliert sein muß. Dazu ist im direkten Kontaktbereich von Metallfolie28 and the flat surfaces 29 is introduced. The PTC resistors 27 are thus connected in an electrically conductive manner to the fuel tube 17, via which the resistance heater is grounded electrically. To bring the operating voltage, the plus pole, a ring-shaped metal foil 31 made of copper is placed around the fuel tubes 17 with the PTC resistors 27 fastened thereon, which must be electrically insulated from the fuel tube 17. For this is in the direct contact area of metal foil
31 und der Außenseite 24 der Kraftstoff röh re 17 eine ebenfalls ringförmige Iso Lati onsfol i e 32 zwischengelegt. Diese ist elektrisch isolierend, jedoch gut wärme- Leitfähig und beidseitig klebend. Sie weist den Grund¬ flächenmaßen der PTC-Widerstände 27 etwa entsprechende Aussparungen 33 auf, durch die die PTC-Widerstände 27 hindurchstehen und mit ihrer Deckfläche 34 in Kontakt mit der Metallfolie 31 treten können. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Metallfolie 31 mit den Deckflächen 34 der PTC-Widerstände 27 ist wiederum der elektrisch leitfähige Kleber 30 dazwischen vorgesehen. Um eine zuverlässige Isolierung zwischen Metallfolie 31 und Kraft stoffröhre 17 zu erzielen, steht die Isolationsfolie 32 in Zent ra lachsen- richtung 35 über die Ränder 36 der Metallfolie 31 beidseitig um einige Mi llimeter hinaus. -• Die Stromversorgung der PTC-Heizung erfolgt über zwei L-förmige Steckzungen. Gegenüber der Kraft¬ stoffableitung 11 ist die Masse-Steckzunge 37 mit ihrem L-Horizontalschenkel 39 an der Außenseite 2431 and the outside 24 of the fuel tube 17 a likewise annular insulation foil 32 are interposed. This is electrically insulating, but has good heat conductivity and is adhesive on both sides. It has approximately corresponding recesses 33 to the base dimensions of the PTC resistors 27, through which the PTC resistors 27 protrude and can come into contact with the metal foil 31 with their cover surface 34. For the mechanical and electrical connection of the metal foil 31 to the cover surfaces 34 of the PTC resistors 27, the electrically conductive adhesive 30 is again provided in between. In order to achieve reliable insulation between the metal foil 31 and the fuel tube 17, the insulation foil 32 projects in the central axis direction 35 beyond the edges 36 of the metal foil 31 on both sides by a few millimeters. - • The PTC heater is powered by two L-shaped tabs. Compared to the fuel line 11, the ground tongue 37 with its L-horizontal leg 39 is on the outside 24
~~ der Kraftstoffröhre 17 fixiert. Der L-Vertikalschenkel~ ~ the fuel tube 17 fixed. The L vertical leg
40 steht im wesentlichen radial ab. Eine zuverlässige mechanische Fixierung und elektrische Verbindung der Masse-Steckzunge 37 an der Kraftstoffröhre 17 wird durch die in die Gewindebohrung 41 eingrei ende, 0 den L-Horizontalschenkel 39 durchgreifende Metallschraube 42 erzielt.40 projects essentially radially. A reliable mechanical fixation and electrical connection of the ground tongue 37 to the fuel tube 17 is achieved by the end of the L horizontal leg 39 penetrating into the threaded bore 41, 0 reaching metal screw 42.
Die Pluspol-Steckzunge 38 ist gegenüber der Kraftstoff¬ zuleitung 10 an der Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 5 17 angebracht. Da zwischen ihr und der Kraftstoffröhre 17 keine elektrische Verbindung bestehen darf, erfolgt die mechanische Fixierung über eine KunstStoffschraube 43, die den L-HorizontaIschenkel 39' durchsetzt und unter Zwischenlage einer Kunststoffscheibe 44 in 0 die Gewindebohrung 41* in der Kraftstoffröhre 17 eingreift. Auch bei dieser Steckzunge 38 steht der L-Vertikalschenkel 40' etwa radial von der Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 17 ab. Die elektrische Verbindung zwischen der aus Kupfer gefertigten Metallfolie 31 5 und der Pluspol-Steckzunge 38 wird durch ein kurzes, an seinen Enden mit der Pluspol-Steckzunge 38 bzw. der Metallfolie 31 verlöteten Kabelstück 45 hergestellt. Das Kabelstück sollte eine thermostabile Isolierung aufweisen, die die Spritztemperatur der Isolationshülle 0 26 von etwa 200°C verträgt. Die Lötstelle 46 ist so ausgebildet, daß gleichzeitig die gegenüberliegenden oder etwas überlappenden, parallel zur Zentralachsen- richtung 35 verlaufenden Stirnränder der Metallfolie 31 miteinander verlötet und damit verbunden sind. 5 Nach Umspritzung des Wärmetauschers 2 und der Heiz¬ manschette 23 mit der in den Fig. 4 bis 6 gestrichelt dargestellten Isolationshülle 26 stehen neben dem Stutzen 20 der Kraftstoffzu- 10 bzw. -ableitung 11 und der Kühlwasserzu- 4 bzw. -ableitung 5 lediglich die L-Vertikalschenkel 40,40' mit ihren Freienden 47 aus dieser Isolationshülle 26 heraus. Auf diese Freienden 47 sind auf einfache Weise Kabelstecker für den Masse- bzw. Plus-Anschluß der Heizung 3 aufsteck- ba r.The positive pole tongue 38 is attached to the fuel supply line 10 on the outside 24 of the fuel tube 5 17. Since there must be no electrical connection between it and the fuel tube 17, the mechanical fixation takes place via a plastic screw 43 which passes through the L-horizontal leg 39 'and engages the threaded bore 41 * in the fuel tube 17 with the interposition of a plastic washer 44 in 0. In this tongue 38 too, the L vertical leg 40 ′ projects approximately radially from the outside 24 of the fuel tube 17. The electrical connection between the metal foil 31 5 made of copper and the positive pole tongue 38 is established by a short cable piece 45 soldered at its ends to the positive pole tongue 38 or the metal foil 31. The cable piece should have a thermostable insulation that can withstand the spraying temperature of the insulation sleeve 0 26 of approximately 200 ° C. The solder joint 46 is designed such that at the same time the opposite or somewhat overlapping end edges of the metal foil 31 that run parallel to the central axis direction 35 are soldered to one another and connected to them. 5 After encapsulation of the heat exchanger 2 and the heating sleeve 23 with the insulation sleeve 26 shown in dashed lines in FIGS. 4 to 6 are next to the Stubs 20 of the fuel supply line 11 and the cooling water supply line 4 or 5 only have the L vertical legs 40, 40 'with their free ends 47 out of this insulation sleeve 26. Cable plugs for the ground or positive connection of the heater 3 can be plugged onto these free ends 47 in a simple manner.
Im folgenden soll anhand eines konkreten Beispiels die selbstregelnde Heizcharakteristik der PTC-Heizung erläutert werden. PTC-Widerstände zeigen im allgemeinen je nach Auslegung in einem bestimmten Temperaturbereich eine sehr starke Temperaturabhängigkeit. Beispielsweise beträgt der Ohmsche Widerstand bei einer Temperatur von - 20 C 12 Ohm, während bei + 60 C ein um denThe self-regulating heating characteristics of the PTC heater will be explained below using a concrete example. Depending on the design, PTC resistors generally show a very strong temperature dependence in a certain temperature range. For example, the ohmic resistance at a temperature of - 20 C is 12 Ohm, while at + 60 C one around
Faktor 1000 höherer Wert, also ein Widerstandswert von 12 kOhm zu verzeichnen ist. Werden, wie im Aus¬ führungsbeispiel für die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung gezeigt, drei solche PTC-Widerstände parallel al-s Heizung geschaltet, so ergibt sich ein Gesamtwider¬ stand bei einer Temperatur von - 20 C von 4 Ohm. Bei Anlegen von einer Betriebsspannung von 12V ergibt sich dadurch eine Heizleistung bei dieser Temperatur von 36W. Steigt die Gesamttemperatur der erfindungs- gemäßen Heizvorrichtung durch die Wärmezufuhr über die PTC-Heizung und die steigende Küh Iwassertemperatur, so sinkt die Heizleistung durch die temperaturabhängige Widerstandserhöhung der PTC-Widerstände. Bei einer Temperatur von 60°C beträgt der Ohmsche Gesamtwi derstand der PTC-Wi derstands-Anordnung dann 4 kOhm, womit die Heizleistung auf den im wesentlichen vernachlässig¬ baren Wert von 36 Milliwatt sinkt.Factor 1000 higher value, i.e. a resistance value of 12 kOhm. If, as in the operation example shown Aus¬ processing for the inventive Heizvorrich¬, three such PTC-resistors in parallel s al- heating switched, the result is a Gesamtwider¬ stand at a temperature of - 20 C of 4 ohms. When an operating voltage of 12V is applied, this results in a heating output at this temperature of 36W. If the total temperature of the heating device according to the invention rises due to the supply of heat via the PTC heater and the rising cooling water temperature, the heating power drops due to the temperature-dependent increase in resistance of the PTC resistors. At a temperature of 60 ° C the total ohmic resistance of the PTC resistor arrangement is then 4 kOhm, whereby the heating power drops to the essentially negligible value of 36 milliwatts.
Im Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung 1 gemäß Fig. 5 ist der im wesentlichen zweitei lige Aufbau des Wärmetauschers 2 gezeigt. Dieser besteht aus einem einstückigen Gehäusezylinder 48, dessen Außenwandung 49 die Kraftsto fröhre 17 bi ldet. Die Kraftstoffzu- 10 und -ableitung 11 sind jeweils als Stutzen 20 in radialer Richtung in die Außenwandung 49 eingeschraubt. Der Gehäusezylinder 48 ist auf der Seite der Kühlwasserzuleitung 4 mit einem ring¬ förmigen Endstück 50 abgeschlossen, an das einstückig, zentral der Zuleitungsstutzen 51 für die Kühlwasser¬ zuleitung 4 angesetzt ist. Wie beschrieben sind die Steckzungen 37,38 an der Außenwandung 49 fixiert.The essentially second construction of the heat exchanger 2 is shown in longitudinal section through the heating device 1 according to the invention according to FIG. 5. This consists of a one-piece housing cylinder 48, the Outer wall 49 forms the fuel tube 17. The fuel supply and discharge lines 11 are each screwed into the outer wall 49 in the radial direction as a connector 20. The housing cylinder 48 is closed on the side of the cooling water supply line 4 with a ring-shaped end piece 50, to which the connecting piece 51 for the cooling water supply line 4 is attached in one piece, centrally. As described, the tongues 37, 38 are fixed on the outer wall 49.
In die gegenüberliegende Offenseite 52 des Gehäuse¬ zylinders 48 ist ein einstückiges Einsatzteil 53 eingeschraubt, das mittig die in Zentralachsenri chtung 35 verlaufende KühIwasse rröhre 16 trägt. Diese ist in der gezeigten Einschraubstellung mit dem Zuleitungs- stutzen 51 fluchtend verbunden. Die Offenseite 52 des Gehäusezylinders 48 ist durch den Schraubdeckel 54 des Ei nsatztei les 53 verschlossen. Zentral an den Schraubdeckel 54 angeformt ist der Ableitungs- stutzen 55 für die KühIwasserröhre 16. Letztere trägt zur Wärmeübertragung an ihre Wandung angeformt ein Schneckenprofil 56, das in Zentra lachsenri chtung verläuft und dessen Durchmesser etwa dem Innendurch¬ messer der Kraftstoffröhre 17 entspricht. Die gegensei- tigen Anlagebereiche von Gehäusezylinder 48 und Stutzen 20 bzw. Einsatzteil 53 sind durch Verklebungen oder O-Ring-Di chtungen (nicht dargestellt) abgedichtet. Gehäusezylinder 48, Einsatzteil 53 und Stutzen 20 sind aus Aluminium oder Messing gefertigt. Diese Werkstoffe gehen keine Verbindung mit Diesel- oder Motorenöl ein, sind mechanisch gut bearbeitbar und weisen eine genügend hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Resistenz gegen Motorenöle ist wichtig, falls die erfindungsgemäße Heizvorrichtung bei luftgekühlten Dieselmotoren verwendet wird. In diesem Falle w rd der Wärmetauscher nämlich nicht vom Kühlwasser, sondern vom als Kühlmittel verwendeten Motorenöl durchflössen. Würde der Wärmeaustauscher aus Kupfer bestehen, träten Alterungserscheinungen beim Motorenöl auf, die zu vermeiden sind.A one-piece insert 53 is screwed into the opposite open side 52 of the housing cylinder 48 and carries the cooling water tube 16 running in the center axis direction 35. In the screwed-in position shown, this is connected in alignment with the supply connection piece 51. The open side 52 of the housing cylinder 48 is closed by the screw cap 54 of the egg nsatztei les 53. The discharge nozzle 55 for the cooling water pipe 16 is integrally formed on the screw cap 54. The latter carries a screw profile 56 molded onto its wall for heat transfer, which runs in central axial direction and whose diameter corresponds approximately to the inside diameter of the fuel pipe 17. The mutual contact areas of the housing cylinder 48 and connecting piece 20 or insert 53 are sealed by gluing or O-ring seals (not shown). Housing cylinder 48, insert 53 and socket 20 are made of aluminum or brass. These materials have no connection with diesel or motor oil, are easy to machine and have a sufficiently high thermal conductivity. Resistance to engine oils is important if the heating device according to the invention is used in air-cooled diesel engines. In this case, the heat exchanger would not flow through the cooling water, but rather through the engine oil used as the coolant. If the heat exchanger were made of copper, there would be signs of aging in the engine oil that should be avoided.
In Fig. 8 ist in einer vergrößerten Detai ldarstellung der Erfindungsgegenstand in einer weiter verbesserten Ausführungsform gezeigt. Hier ist eine Regelvorrichtung 57 für die Kühlwasserdurchflußmenge vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Sperrschieber 58, einem Miniatui—Hydraulikz linder 59 und einer Feder 60 besteht. Diese Regelvorrichtung 57 ist im Bereich des Endstückes 50 des Gehäusezylinders 48 angeordnet. Der Sperrschieber 58 steht über eine Kolbenstange 60 mit dem Kolben 62 des Miniatur-Hydraulikzylinders 59 ήn Verbindung. Letzterer ist mit einer Ausdehnungs¬ flüssigkeit 63 gefüllt, die einen hohen Temperatur¬ ausdehnungskoeffizienten besitzt. Durch den Verschiebeweg des Sperrschiebers 58 ist der freie Durchflußquerschnitt der Küh Iwasserröhre 16 und damit die Küh Iwasserdurchf luß- menge verkleinerbar. Dies erfolgt kontinuierlich in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur. Steigt diese, so erwärmt sich auch die Ausdehnungsflüssigke t 63 und dehnt sich dabei stark aus. Dadurch wird der Kolben 62, die Kolbenstange 61 und der Sperrschieber n Schließrichtung verschoben. Gegenüberliegend zur Kolbenstange 61 ist der Sperrschieber 58 entgegen der Schließrichtung 64 durch die Feder 60 beaufschlagt, die sich auf der dem Miniatur-Hydraulikz linder gegen¬ überliegenden Seite der Küh Iwasser röhre 16 in einem Sackloch 65 abstützt. Bei einer Temperaturerniedrigung des Kühlwassers zieht sich die Ausdehnungsflüssigkeit 63 im Miniatur-Hydraulikzylinder 59 zusammen, durch die Beaufschlagung des Sperrschiebers 58 entgegen der Schließrichtung 64 wird der Durchflußquerschnitt der Küh Iwasser röhre 16 wieder vergrößert. Durch diese selbsttätige Regelung wird eine Erhitzung des Diesel¬ kraftstoffes über die Gasungstemperatur vermieden. 8 shows the subject of the invention in a further improved embodiment in an enlarged detailed illustration. Here, a control device 57 is provided for the cooling water flow rate, which consists essentially of a slide valve 58, a mini case — hydraulic cylinder 59 and a spring 60. This control device 57 is arranged in the region of the end piece 50 of the housing cylinder 48. The locking slide 58 is connected via a piston rod 60 to the piston 62 of the miniature hydraulic cylinder 59 ή n . The latter is filled with an expansion liquid 63 which has a high temperature expansion coefficient. The free flow cross section of the cooling water tube 16 and thus the cooling water flow rate can be reduced by the displacement path of the blocking slide 58. This is done continuously depending on the cooling water temperature. If this increases, the expansion liquid t 63 also heats up and expands considerably. As a result, the piston 62, the piston rod 61 and the locking slide are moved in the closing direction. Opposite the piston rod 61, the locking slide 58 is acted against by the spring 60 against the closing direction 64, which is supported in a blind hole 65 on the side of the cooling water pipe 16 opposite the miniature hydraulic cylinder. When the temperature of the cooling water drops, the expansion fluid 63 contracts in the miniature hydraulic cylinder 59, by acting on the slide valve 58 against the closing direction 64, the flow cross section of the cooling tube 16 is enlarged again. This automatic regulation avoids heating the diesel fuel above the gassing temperature.

Claims

Ansprüche Expectations
Heizvorrichtung (1) zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff für Dieselmotoren zum Einbau in die in der Regel vom Tank zur Einspritzpumpe des Motors führendeHeating device (1) for preheating diesel fuel for diesel engines for installation in the engine, which generally leads from the tank to the injection pump of the engine
Kraftstofflei tung (7) vor dem Kra tstoff-FilterFuel line (7) in front of the fuel filter
(8), gekennzeichnet durch die Kombination folgender(8), characterized by the combination of the following
Merkmale :Characteristics :
Die Heizvorrichtung (1) besteht im wesentlichen ausThe heating device (1) consists essentially of
- einem in den Kühlflüssigkeitskreislauf (Primärkühl¬ kreislauf 6) des Motors einbaubaren, von Kühl¬ flüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher (2) mit einer Kühlflussigkeitsrö re (Küh Iwasserröhre 16) und einer daran entlanggeführten Kraftstoffröhre (17) und- In the coolant circuit (primary cooling circuit 6) of the engine which can be built in, through which cooling liquid flows through heat exchanger (2) with a cooling liquid tube (cooling tube 16) and a fuel tube (17) running along it
- einer elektrisch betriebenen, den Wärmetauscher- An electrically operated, the heat exchanger
(2) umgebenden Heizung (3), deren Heizcharakteristik in Abhängigkeit der Küh l lüssigkei tstemperatur derart regelbar ist, daß mit steigender Kühlflüssig¬ keitstempe ratur die elektrische Heizleistung vermindert bzw. zu Null wird.(2) surrounding heater (3), the heating characteristics of which can be regulated as a function of the cooling liquid temperature such that the electrical heating power is reduced or becomes zero as the cooling liquid temperature rises.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) im wesentlichen aus einer zentralen Kühlflussigkeitsröhre (Kühlwasserröhre 16) und einer diese konzentrisch umgebenden, zylindrischen Kraftstoff röh re (17) zusammengesetzt ist. 3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflussigkeitsröhre (Küh Iwasserröhre 16) umfangsseit ig radial abstehende, die Kraftstoff- röhre (17) durchsetzende Lamellen (22) zur Wärme¬ übertragung aufweist.Heating device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (2) is composed essentially of a central cooling liquid tube (cooling water tube 16) and a cylindrical fuel tube (17) concentrically surrounding it. 3. Heating device according to claim 2, characterized in that the cooling liquid tube (cooling water tube 16) has radially projecting circumferentially ig, the fuel tube (17) passing through fins (22) for heat transfer.
4. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffröhre (17) stirnseitig abgeschlossen ist und mit einer jewei ls in Radialrichtung ein¬ mündenden Kraftstoffzu- (10) bzw. -ableitung (11) versehen ist.4. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel tube (17) is closed at the end and is provided with a fuel inlet (10) or drain (11) opening in the radial direction.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft stoffzu- (10) bzw. -ableitung (11) jewei ls nahe den Stirnseiten (18) des Wärmetauschers (2) einmünden.5. Heating device according to claim 4, characterized in that the fuel feed (10) or derivative (11) jewei ls open near the end faces (18) of the heat exchanger (2).
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (3) als die Kraft stoffröhre (17) zwischen der Kraftstoff zu- ( 10) und -ableitung (11) umgebende Heizmanschette (23) ausgebildet ist.6. Heating device according to claim 4 or 5, characterized in that the heater (3) as the fuel tube (17) between the fuel supply (10) and discharge line (11) surrounding the heating sleeve (23) is formed.
7. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) in eine insbesondere aus einem spritzbaren Kunststoffmate ri a l gefertigte Isolationshülle (26) eingebettet ist.7. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (2) is embedded in an insulating sleeve (26) made in particular from a sprayable plastic material.
8. Hei zvorri chtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine parallele, aber gegenläufige Strömungsrichtung von Kühlflüssigkeit bzw. Kraftstoff im Wärmetauscher (2). 9. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) in den Pri ärkühlkreislauf8. Hei zvorri device according to one of the preceding claims, characterized by a parallel but opposite flow direction of coolant or fuel in the heat exchanger (2). 9. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (2) in the primary cooling circuit
(6) des Motors eingebaut ist.(6) the engine is installed.
10. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der Heizmanschette (23) über einen die Küh lf lüssigkei tstemperatur messenden Thermofühler (25) regelbar ist.10. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating power of the heating sleeve (23) via a cooling lf liquid temperature temperature sensor (25) is adjustable.
11. Heizvorri chtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermofühler (25) an die Küh lf lüss igkei ts- zuleitung (Kühlwasserzuleitung 4) des Wärmetauschers (2) angesetzt ist.11. Heizvorri device according to claim 10, characterized in that the thermal sensor (25) is attached to the cooling l igkei ts- supply line (cooling water supply line 4) of the heat exchanger (2).
12. Heizvorr chtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmanschet e (23) eine selbstregelnde PTC-Widerstandshei zung enthält.12. Heizvorr device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Heizmanschet e (23) contains a self-regulating PTC resistance heating.
13. Hei zvor ri chtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, als flachquaderförmi ge Platten aus¬ gebildete PTC-Widerstände (27) mit ihrer Grundfläche (28) an über den Umfang der Kraftstoffröhrenaußen- wandung (49) verteilten, zentra lachsenpa ra l Lei verlaufenden Planflächen (29) anliegen.13. Hei zvor device according to claim 12, characterized in that a plurality of PTC resistors (27) formed as a flat block-shaped plates with their base area (28) distributed over the circumference of the outer wall of the fuel tube (49), zentra salmon pa Ra l Lei running flat surfaces (29).
14. Heizvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt ierung der PTC-Widerstände (27) - masseseitig über die Kraftstoffröhre (17) erfolgt, wozu die PTC-Widerstände (27) mit ihrer Grundfläche (28) jeweils mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers (30) fest mit den Planflächen (29) der Röhrenaußenwandung (49) verbunden sind und14. Heating device according to claim 13, characterized in that the contact ation of the PTC resistors (27) - ground side via the fuel tube (17), for which purpose the PTC resistors (27) with their base (28) each by means of an electrically conductive Adhesive (30) firmly with the flat surfaces (29) the outer tube wall (49) are connected and
- pluspolseitig über eine an den außen li egenden Deckflächen (34) der PTC-Widerstände (27) jewei ls mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers- On the positive pole side via a cover surface (34) of the PTC resistors (27) lying on the outside, in each case by means of an electrically conductive adhesive
(30) fest verbundenen, von der Kraftstoffröhre (17) elektrisch isolierten Metallfolie (31) erfolgt.(30) firmly connected, from the fuel tube (17) electrically insulated metal foil (31).
15. Heizvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (31) als einstückige, elektrisch leitfähige Folienabdeckung ringförmig um den Wärmetauscher (2) und die PTC-Widerstände (27) herumgelegt ist, wobei zwischen Außenwandung15. Heating device according to claim 14, characterized in that the metal foil (31) as an integral, electrically conductive foil cover is placed in a ring around the heat exchanger (2) and the PTC resistors (27), between the outer wall
(49) der Kraft stoffröhre (17) und der Metallfolie (31) eine elektrisch isolierende, vorzugsweise doppelseitig klebende, wä rme Lei tfähi ge Isolations¬ folie (32) eingelegt ist.(49) of the fuel tube (17) and the metal foil (31) an electrically insulating, preferably double-sided adhesive, warm conductive insulation foil (32) is inserted.
16. Hei z or ri chtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsfolie (32) in Zent ralachsenri chtung (35) beidseitig über die Metallfolie (31) hinaus- steht.16. Hei z or ri chtung according to claim 15, characterized in that the insulating film (32) in ralachsenri direction (35) on both sides of the metal foil (31) protrudes.
17. Heizvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der PTC-Heizung über zwei L-förmige Steckzungen (Masse-Steckzunge 37, Pluspol-Steckzunge 38) erfolgt, wobei17. A heater according to claim 15 or 16, characterized in that the power supply to the PTC heater via two L-shaped tongues (ground tongue 37, positive pole tongue 38), wherein
- die Masse-Steckzunge (37) mit ihrem L-Horizonta l- schenkel (39) direkt an der Wandung der Kraftstoff¬ röhre (17) unter elektrischen Kontakt fixiert i st'- the mass-blade (37) with its L-Horizonta l- leg (39) directly to the wall of the tubular Kraftstoff¬ (17) fixed electrical contact i st '
- die Pluspol-Steckzunge (38) mit ihrem L-Hori zontal- schenkel (39') unter Zwischenlage einer Kunststoff- Scheibe (44) und unter Verwendung einer Kunststoff¬ schraube (43) elektrisch isoliert an der Wandung der Kraftstoffröhre (17) fixiert ist und - ein elektrisches Verbindungskabel (Kabelstück 45) zwischen Pluspol-Steckzunge (38) und der- The positive pole tongue (38) with its L-Hori zontal leg (39 ') with the interposition of a plastic Washer (44) and using a Kunststoff¬ screw (43) is electrically insulated on the wall of the fuel tube (17) and - an electrical connection cable (cable piece 45) between the positive pole tongue (38) and the
Metallfolie (31) verläuft.Metal foil (31) runs.
18. Heizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Endmontagezustand der Heizvorrichtung18. Heating device according to claim 17, characterized in that in the final assembly state of the heating device
(1) die PTC-Heizung mit ihren gesamten Bauteilen lediglich mit den Freienden (47) der L-Vertikal¬ schenkel (40,40') der Steckzungen (Masse-Steckzunge 37, Pluspol-Steckzunge 38) aus der umspritzten Isolationshülle (26) herausstehen.(1) the PTC heater with all of its components only with the free ends (47) of the L-vertical legs (40, 40 ') of the plug-in tongues (ground plug-in tongue 37, positive-pole plug-in tongue 38) from the overmolded insulation sleeve (26) stand out.
19. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (22) zur Wärmeübertragung von einem einstückig an die Wandung der zentralen Kühlflussigkeitsröhre (Küh Iwasserröhre 16) angeform¬ ten, in Zentra lachsenri chtung (35) verlaufenden Schneckenprofil (56) gebi ldet sind, dessen Durch¬ messer etwa dem Innendurchmesser der Kraftstoffröhre (17) entspr i cht .19. Heating device according to one of claims 3 to 18, characterized in that the fins (22) for heat transfer from a one-piece to the wall of the central cooling liquid tube (cooling water tube 16) integrally formed, in centra salmon direction (35) extending screw profile ( 56) are formed, the diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the fuel tube (17).
20. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) im wesentlichen zweiteilig ausgebildet ist, bestehend aus20. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (2) is formed in two parts, consisting of
- einem einstückigen Gehäusezylinder (48), dessen Außenwandung (49) die Kraftstof röhre (17) bildet, wobei- A one-piece housing cylinder (48) whose outer wall (49) forms the fuel tube (17), wherein
— die Kra tstoffzu-(10) und -ableitung (11) jewei ls als Anschlußstutzen (20) radial in die Wandung eingesetzt sind. — der Gehäusezylinder (48) auf einer Seite mit einem ringförmigen Endstück (50) abge¬ schlossen ist, an das einstückig, zentral der Zuleitungsstutzen (51) für die Kühlflüssig- kei tszuleitung (Kühlwasserzuleitung 4) angesetzt ist, und - einem in die Offenseite (52) des Gehäusezylinders (48) einschraubbaren, einstückigen Einsatzteil (53), das — die in Einschraubstellung mit dem Zuleitungs¬ stutzen (51) verbundene Kühlflussigkeitsröhre (Küh Iwasserröhre 16) mit dem Schneckenprofi l (56),- The Kra tstoffzu- (10) and drainage (11) jewei ls as a connecting piece (20) are used radially in the wall. - The housing cylinder (48) is closed on one side with an annular end piece (50), to which the supply pipe (51) for the cooling liquid supply line (cooling water supply line 4) is attached in one piece, centrally, and - one in the open side (52) of the housing cylinder (48), one-piece insert part (53) which can be screwed in - the cooling fluid tube (cooling water tube 16) connected to the feed pipe (51) in the screwing position with the screw profile ( 56),
— einen die Offenseite des Gehäusezylinders verschließenden Schraubdeckel (54) und- A screw cap (54) closing the open side of the housing cylinder and
— einen zentral an den Schraubdeckel (54) angeformten Ableitungsstutzen (55) für die Kühlflussigkeitsröhre (Küh Iwasser röhre 16) au wei st .- A centrally on the screw cap (54) molded discharge pipe (55) for the cooling liquid tube (cooling water tube 16) also knows.
21. Heizvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlf lüssi gkei tsdurchf lußmenge durch den Wärmetauscher (2) in Abhängigkeit der Kühl- f lüss i gkei tstemperatur regelbar ist.21. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the Kühlf lüssi gkei tsdurchf flow rate through the heat exchanger (2) is controllable as a function of the Kühlf lüss i gkei t temperature.
22. Heizvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflussigkeitsröhre (Küh Iwasserröh re 16) mit steigender Kühlf lüssi gkei tstemperatur durch einen entgegen der Schließrichtung (64) federbeaufschlagten Sperrschieber (58) kontinuierlich verschließbar ist, der mit der Kolbenstange (61) eines abgeschlossenen, mit einer Ausdehnungs¬ flüssigkeit (63) hohen Temperaturausdehnungs¬ koeffizienten gefüllten Miniatur-Hydraulikzylinders (59) verbunden ist. 22. Heating device according to claim 21, characterized in that the cooling liquid tube (cooling Iwasserröh re 16) with increasing Kühlf lüssi gkei t temperature by a spring-loaded locking slide (58) against the closing direction (58) is continuously closable with the piston rod (61) one sealed miniature hydraulic cylinder (59) which is filled with an expansion fluid (63) having a high coefficient of thermal expansion.
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