JP2015534002A - 燃料噴射システム用予熱装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料を予熱する予熱装置（３）に関し、予熱装置（３）と内燃機関における燃料噴射システム（１）の分配レール（２）とを接続する流入口接続部（６）と、燃料噴射システム（１）の燃料噴射器（４）と予熱装置（３）とを接続する流出口接続部（７）と、燃料が流通可能で、流入口接続部（６）及び流出口接続部（７）と流体的に接続された予熱室（１０）と、予熱室（１０）内において燃料を加熱する少なくとも１つの電気的な加熱素子（１２）とを備えている。予熱室（１０）内において燃料にさらされると共に、少なくとも１つの加熱素子（１２）が挿入された少なくとも１つの金属製の加熱本体（１３）によって、格段に効果的な熱伝導を達成することができる。

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システム用予熱装置、特に自動車に配設される燃料噴射システム用予熱装置に関する。加えて、本発明は、このような少なくとも１つの予熱装置が装備された内燃機関用の燃料噴射システムに関する。

低温で高い粘性を有する燃料を扱わなければならない内燃機関において、そのような燃料によって内燃機関の始動時に、すなわち低温下での内燃機関の始動時に、該内燃機関の燃焼室内に発火しにくい混合気が生成され得るという問題が存在する。いわゆる、「バイオ燃料」において、特にバイオディーゼルにおいて、既にこの問題は、１４℃以下の温度で生じる。例えば、エタノール及びメタノールのような他のバイオ燃料は、ほぼ−４２℃である通常のガソリンの引火点と比べて、極めて高いほぼ１２℃の引火点により特徴付けられる。従って、このようなバイオ燃料は、ガソリンと比べて揮発性が低く、且つガソリンと比べて高い気化熱が要求される。エタノール及びメタノールのようなバイオ燃料において、これらの特性は、冷間条件の下での内燃機関の始動時に重大な局面をもたらす。なぜなら、このようなバイオ燃料は、着火及び内燃機関の始動に適合する噴霧を生成するために、多くの熱量を要求するからである。

独国特許出願公開第１０１４００７１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９００１０６２号明細書 仏国特許出願公開第２８７６１６１号明細書 欧州特許第１８８８９１０号明細書

この問題は、解決に至る根本的に異なる２つのアプローチによって無効にすることができる。第１の解決アプローチにおいては、２つ目の燃料システムが内燃機関の運転に用いられ得る。２つ目の燃料システムは、内燃機関にその始動のための異なる燃料での運転を可能とし、また、始動性を上げるために、より低温下での着火性を容易にする。しかしながら、このような解決策は、極めて複雑であり、従って費用がかさむ。さらに、この問題は、車両の運転手が２つの異なる燃料タンク、すなわち残量レベルを個々にモニタしなければならず、また、燃料の補給の際には、２つの異なる燃料を混同してはならないという問題が生じる。

第２の解決アプローチは、内燃機関の始動プロセスにおいて着火を困難にする燃料を予熱するという一般的なアイデアに基づく。燃料の予熱により、該燃料の温度及び着火性が向上する。特に、予熱により燃料の粘性が減じる。該導入部で挙げた予熱装置は、この関連で用いられる。

特許文献１によると、分離型の加熱回路が燃料の加熱用として知られている。このために特に設けられた噴射ノズルが、該加熱回路に付加的に接続されている。このような解決策は複雑であり、且つ比較的に大きい取り付けスペースが要求される。

特許文献２によると、加熱された弁を通過した空気によって燃料を加熱することが知られている。ここでもまた、特定の噴射ノズルが必要である。

特許文献３によると、燃料分配レールに加熱装置を組み込む構成が知られている。ここで、始動操作のために、予熱された燃料を供給可能とするには、比較的に大量の燃料が加熱されなければならない。これには、比較的に大量の電気エネルギー及び時間が要求される。

特許文献４によると、液体燃料供給用の分配レールを有する燃料噴射システムが知られている。加えて、特許文献４には、導入部に挙げられたタイプのいくつかの予熱装置に以下の機器が設けられている。すなわち、個々に予熱室を持つもの、個々に加熱素子を持つもの、及び個々に流入口接続部を介して分配レールと接続されるものである。さらに、いくつかの燃料噴射器又は噴射ノズルは、流出口接続部を介してこのような予熱装置のそれぞれに設けられる。これにより、各燃料噴射器に対して、分配レールから各予熱室を通って各燃料噴射器に至る燃料経路が生成される。公知の燃料噴射システム又はそれぞれ公知の予熱装置において、各加熱素子は、各予熱装置に同軸上に突き出すグローロッド（加熱ロッド）又はグロープラグとして形成される。さらに、公知の予熱装置において、各予熱装置を含む収容部（ハウジング）は、金属により形成され、且つ、実装状態において、分配レールに溶接される。

本発明は、燃料噴射システム又は予熱装置に個々に改善された実施形態を提示するという問題に関連する。改善された実施形態は、燃料中の十分な熱が比較的に短時間で比較的に少量の電気エネルギーによって得られるように、燃料中に効率的に熱を注入することによって、特に特徴付けられる。

この問題は、独立請求項の主題による発明によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、少なくとも１つの金属製の加熱本体を有する個々の予熱装置を備える通常の概念に基づく。加熱本体の内部には、少なくとも１つの電気的な加熱素子が配置され、加熱本体は、燃料にさらされるように予熱装置の中に配置される。これにより、個々の加熱素子は個々の加熱本体を加熱することができ、その結果、該加熱本体によって燃料に実質的に熱が生じる。このような金属製の加熱本体は、比較的に高い熱伝導率を有しており、これにより、燃料への効率的な熱伝導が可能となる。さらに、加熱本体によって、燃料と接触するようになるその表面は、個々の加熱素子の表面に関して著しく大きくなり得る。同様に、移送可能な熱量が増大する。一方、このような加熱本体は、燃料と加熱素子との間の直接的な接触を避けることができるように、すなわち、個々の加熱素子が燃料と接触しないように、とりわけ簡単に形成することが可能である。従って、予熱装置は、個々の加熱素子が燃料をもっぱら間接的に、すなわち加熱本体を通って加熱するように、とりわけ簡単に実現することができる。このような実施形態は、加熱素子が燃料に関して過敏であるような場合に、特に腐食の危険があるような場合にとりわけ有利となる。これにより、例えば、加熱素子のより腐食の危険性が高い材料に対して、より有利に値付けされた実施形態を用いることが可能となる。

個々の加熱素子がＰＴＣ素子であるという一実施形態は、この関連において、特に有利である。ここで、「ＰＴＣ」は、「正温度係数（Positive Temperature Coefficient）」を表す。ＰＴＣ素子は、電気エネルギーを熱に変換すると同時に、電気抵抗が温度の増大と共に指数関数的に増大することに特徴がある。従って、ＰＴＣ素子は、それに与えられた均衡を目標とされた方法で所定の温度に到達し且つ維持することができるように、とりわけ簡単な方法で設計され得る。複雑な電気的規則又は制御は、ここでは不要である。なぜなら、所定の温度に達したＰＴＣ素子の電気抵抗は、いわば、無限大となるからである。従って、このようなＰＴＣ素子の使用は、これに必要となる加熱素子に対する電気制御又は規則を用いることなく、所望の予熱が可能となる。実際には、それ故に基本的には、電気制御は省かれ得る。しかしながら、それでもやはり、個々のＰＴＣ素子を制御及び／又はモニタするために、複雑さを減じた電気制御がなされ得る。例えば、ＰＴＣ素子は、平板体、すなわち、外側の２辺が相対的に大きい面積を持ち且つ互いに外方を向き、同時に２つのＰＴＣ素子の電気的接触又は接続を形成する平板平行六面体として、とりわけ簡単に実現され得る。都合良く値付けされたＰＴＣ素子は、燃料と関連して比較的に高い腐食の危険性を示す。本発明により提案された少なくとも１つの加熱本体を用いることにより、個々の加熱素子が収容された場合において、個々の加熱素子と燃料とが直接に接触することを容易に避けることができる。これにより、都合良く値付けされたＰＴＣ素子が、加熱素子として使用され得る。

他の有利な実施形態によると、第１の電気接続部（first electro-connection）及び第２の電気接続部（second electro-connection）を設けることができ、これらは、個々の加熱素子に電気エネルギーを供給するために、電気エネルギー供給（電源）と接続され得る。ここで、第１の電気接続部は、接触素子と電気的に、好ましくは直接に接続され得る。また、個々の加熱素子の第１の電気的接続面（first electrical connection）と電気的に、好ましくは直接に接続され得る。一方、第２の電気接続は、個々の加熱本体と電気的に、好ましくは直接に接続され得る。また、個々の加熱素子の第２の電気的接続面（second electrical connection）と電気的に、好ましくは直接に接続され得る。本発明は、金属製の加熱本体が今度は電気的に導通し、その結果、本発明の提案に従って、個々の加熱素子は電気的接触に統合される。これにより、個々の加熱素子の導通が容易となる。というのも、これに必要な付加的な電気導体及び電気絶縁体が不要となり得るからである。

さらに有利な展開によると、接触素子は、加熱本体と接して個々の加熱素子に圧縮応力を与えるばねとして形成され得る。これにより、接触素子には、２つの機能が付与される。その１つ目として、第１の電気接続部と個々の加熱素子の第１の電気的接続面との間の電気的な接続を形成する。その２つ目として、加熱本体に関わる個々の加熱素子を補強する。これにより、１つ目として加熱本体と加熱素子の第２の電気的接続面との間の電気的な接触が改善され、２つ目として加熱素子と加熱本体と間の熱伝導が改善される。

他の実施形態において、個々の加熱素子は、個々の加熱本体によって完全に且つぴったりと囲まれ得る。これにより、個々の加熱素子は、個々の加熱本体によってぴったりと密封して封止される。これにより、燃料と加熱素子との間の接触は、高い信頼度で避けることができる。さらにこれにより、予熱室への加熱本体の挿入は容易となる。

他の実施形態において、個々の加熱本体は、個々の加熱素子の間に配設された少なくとも１つの内殻と少なくとも１つの外殻とを有し得る。内殻と外殻との間には、少なくとも１つの加熱素子の収容部に中間スペースが極めて容易に作り出され得る。さらに、該中間スペースは、極めて容易にぴったりと閉じられ得る。例えば、この中間スペースは、適当な封止化合物、例えば合成樹脂によって詰められ得る。

他の有利な実施形態において、個々の加熱本体は、実装された状態において予熱室を囲むように形成され得る。加熱本体は、流入口接続部と流体的に接続された流入口と、流出口接続部と流体的に接続された流出口とを有する。ここで、加熱本体は、予熱装置の収容部内に挿入され、該収容部は流入口接続部と流出口接続部とを有している。さらに、加熱本体は、燃料が予熱室と対向する加熱本体の内側のみと接触できるように、収容部に対して封止されている。この構造により、いくつかの加熱素子は、加熱本体の中に極めて容易に収容され得る。加熱素子は加熱本体の周囲方向に配設され、これにより、加熱本体の集中的な加熱が実現され得る。

さらに有利な展開によると、流入口接続部は、収容部から内側に突き出す流入口接続片を有し得る。その際、流入口接続部は、予熱室において加熱本体の流入口を通って拡がる。ここで、流入口接続片は、流出口接続部に対して垂直な方向に向き得る。特に、流入口接続片は、加熱本体の軸方向に対して径方向に延伸し得る。これにより、好適には、流入口接続片は、収容部とは分離した構成部品であり、該構成部品は収容部に適合するように付設される。例えば、流入口接続片は収容部と溶接され得る。

さらに、シールリングは、流入口接続片と加熱本体との間に設けることができる。付加的に又はそれに替えて、シールリングは、収容部と加熱本体との間に設けることができる。

流入口接続部にこのような流入口接続片を装着できることは、基本的に全ての実施形態に適用可能である。流入口接続片は収容部とは分離した構成部品であり、該収容部に付設される。ここでは、流入口接続片と収容部とは溶接接続が好ましい。さらに、収容部は、残りの収容部と分離された蓋部（カバー）を有することができる。該蓋部は収容部の開口部を閉じると共に、収容部に適合するように付設される。また、ここでも溶接接続が好ましい。電気エネルギーを用いる電気加熱素子の電源のために収容部に設けられた電気接続部は、蓋部を通してしっかりと導通されることが好ましい。

他の有利な実施形態において、個々の加熱本体は、軸上に開口部を持つ中空体として形成され得る。該中空体は、径の外側及び径の内側によって燃料と接触するように、予熱室に配置される。これにより、燃料と接触する加熱本体の表面は拡大することができ、熱伝導の効率が向上する。

さらに有利な展開によると、収容部は、また、流入口接続部及び流出口接続部を有し、且つ予熱室を囲んで設けられる。加えて、収容部は、流出口接続部から始まり、予熱室に軸上に突き出す流出口ダクトを有することができる。ここで、軸上に開口部を持つ中空体として形成された個々の加熱本体は、流出口ダクトに同軸上に延びるように収容部内に配置され得る。これにより、燃料経路が確立し得る。すなわち、燃料経路は、流入口接続部から、収容部と加熱本体の外側との間の外部隙間を通り、収容部と流出口接続部と対向する加熱本体の対向面との間の軸状隙間を通り、流出口ダクトと加熱本体の内側との間の内部隙間を通り、流出口ダクトを通って流出口接続部に至る。これにより、加熱本体における加熱された表面に沿って、目標とされる燃料流の指標が実現され、これにより、熱伝導が改善される。

加熱本体の利用可能な表面のさらなる拡大は、対角支柱を補助することで実現できる。該対角支柱は、中空の加熱本体の高さの全体を適当に超えて延び、これにより、加熱本体によって囲まれた内部を２つの部分スペースに分割する。このような対角支柱は、２つの内殻が加熱本体の外殻に挿入され、該内殻が対角支柱の領域で互いに接して位置し、これにより対角支柱を形成することから、極めて容易に実現され得る。このような対角支柱を設ける限りにおいては、流出口ダクトは同軸上に設けることができる。その結果、対角支柱は、流出口ダクトの２つの正反対の縦方向の溝に挿入することができる。これにより、同時に、収容部内における加熱本体の改善された位置がもたらされる。

他の実施形態によると、個々の加熱本体は、基部と該基部から始まる浸漬部とを有し得る。該浸漬部は、個々の加熱素子を含み、燃料とその外側が接触するように予熱室に浸かる。これに対し、予熱装置の収容部内の基部は、予熱室をぴったりと閉じ、且つ、少なくとも１つの電気エネルギーによる加熱素子の電源となる電気接続部を有している。これにより、加熱本体は、収容部内において、燃料が満たされた又は個々に満たされ得る予熱室を、例えば電気的接触又は個々に電気配線が走る乾いた部屋から分離することができる。従って、加熱素子は、例えば、予熱室から逸れた側面の浸漬部に容易に挿入され得る。これにより、加熱本体は、基部内に貫通孔を持つことができ、浸漬部に囲まれた収容スペースが、該貫通孔を通して個々の加熱素子を収容するようにアクセスできるようになる。ここでは、この貫通孔は、ぴったりと閉じられなくてもよい。なぜなら、該貫通孔は、乾いた部屋に向かって開いているからである。さらに、これにより、加熱素子の導通が容易となる。

さらに、浸漬部と基部とは、個々の加熱本体と一体に形成されることが好ましい。これにより、これら浸漬部及び基部における互いの実装及び分離用シーリングをなくすことができる。

また、特に電気接続部は、収容部の蓋部を通して収容部に貫通し得る。この蓋部は、加熱本体が収容部に挿入され得る収容部開口を閉じる。基部は、外周に閉じた周辺シールを有することができ、該シールは基部を収容部に対して固く閉じる。電気絶縁体は、基部又は上述した基部の貫通孔に、接触素子を導くために挿入され得る。該接触素子は、第１の電気接続部を、個々の加熱素子における個々の第１の電気的接続面と電気的に接続する。ここで、個々の加熱素子は、加熱本体と電気的に絶縁されるように浸漬素子によって囲まれた、加熱本体の収容スペースの中に位置する。ここでは、また、加熱本体、好ましくはその浸漬部が、個々の加熱素子における個々の第２の電気的接続面と直接に接触される限りにおいて、第２の電気接続部は、加熱本体、好ましくは基部と直接に接続され得る。

さらに他の有利な展開において、浸漬部は、その外側に、流入口接続部から流出口接続部に導き、且つ少なくとも部分的に浸漬部を囲む周囲方向において燃料経路とするフローダクトを有し得る。これにより、燃料経路は極めて長く延ばされ、燃料への熱の注入が改善される。同時に、フローダクトは付加的なその表面に熱を伝導し得る。これにより、フローダクトは金属製であることが好ましい。特に、フローダクトは、金属製の加熱本体と一体に形成される。

さらに有利な展開において、このフローダクトは、浸漬部から外側に突き出すことができ、且つ該浸漬部をらせん状に囲むように巻くことができる。これにより、燃料経路の長さを極めて効率的に長くすることができる。好適には、フローダクトは、少なくとも周囲方向に完全に１回、すなわち、少なくとも３６０°延びる。

他の実施形態において、浸漬部は、その外側にいくつかのリブを設けることができ、各リブは、流出口接続部に揃う軸方向を横切って延びると共に、該軸方向に互いに間隔をおいて設けられる。これにより、流入口接続部から流出口接続部に導く燃料パスは、隣接したリブ同士の間を通る。これらのリブは、また、燃料と接する表面積を極めて大きくし、熱伝導を促す。これらのリブは、それぞれ周囲方向に周囲で閉じるように延び得る。これにより、これらのリブは、特に積層された板のようにして実現され得る。これらの板は、各リブを形成する複数の板であり、互いに軸方向に積層され、例えばスペーサ素子のように適切な寸法を持ち、互いに間隔をおいて設けられる。これに代えて、加熱本体は、これらの板又は個々のリブとして、一片から一体に形成され得る。

また、これに代えて、各リブは、複数の折り曲げ部が互いに平行に走ると共に、互いに間隔をおき、且つ個々のリブを形成するように、何回か折り曲げられたストリップ（細長）材によって形成され得る。これにより、隣接するリブは、互いに屈曲部を介して接続され、ストリップ材は、ほぼ１８０°に折り曲げられる。

リブが分離された板によって形成されたか、連続したストリップ材によって形成されたかに関係なく、リブは、横断する燃料の流れを改善するために穴を開けることができる。

さらに有利な展開によると、浸漬部は、流入口接続部と対向する流入口側に、軸方向に走る分配ダクトを設けることができる。該分配ダクトは、いくつかの又は全てのリブに通る。この流入口ダクトを通って、供給された燃料は、全てのリブ又は隣接するリブ同士の間に形成される全ての中間スペースのそれぞれに分配され得る。このリブにより、燃料には、統一された動作が促される。

付加的に又はこれに代えて、流出口接続部は、流入口接続部から逸れた浸漬部における流出口側の予熱室に向かって開口し得る。これにより、燃料は、流入口接続部と対向する浸漬部の流入口側から、流出口接続部と対向する浸漬部の流出口側に達し得るように、リブ同士の間の中間スペースを流通しなければならない。この寸法は、また、熱伝導を改善する。

付加的に又はこれに代えて、浸漬部は、流出口接続部と対向するその外側に、軸方向に走り、いくつかの又は全てのリブを通る収集ダクトを設けることができる。該収集ダクトは、リブの中間スペースを流通する燃料の部分的な流れを一緒に導くと友に、流体抵抗を減じる。

特に有利な実施形態によると、流入口接続部は、集束ノズル、すなわち燃料の流通方向に狭くなる断面を持つノズルを設けることができる。予熱室に向かって開き、従って、その断面が該予熱室により急に大きくなる、このようなノズルは、熱の損失を減じるのに関して有利であることが分かる。ノズルによる燃料の集束は、比較的熱心に主張され得る。例えば、ノズルの出口の断面は、ノズルの入口の断面に対して少なくとも５０％、好ましくは、ほぼ７５％分小さくすることができる。

既に記述した好ましい実施形態において、個々の加熱素子は、ＰＴＣ素子であり得る。好ましくは、いくつかの加熱素子は、各加熱本体に使用される。個々の加熱素子は、例えば断面長方形状の板状体が好ましく、且つ外形が平坦な平行六面体（直方体）を有し得る。好適には、使用される加熱素子は同一の部品であり、このことは、個片（ピース）の数を増やすものの、該個片（ピース）自体の価格は下がる。

また、予熱装置の好都合な価格となる製造効率は、収容部が樹脂により作製できることによって、特に助力される。

内燃機関、好ましくは自動車両のための本発明による燃料噴射システムは、液体燃料の供給のための分配レール及び上記したタイプのいくつかの予熱装置の少なくとも１つを含む。いくつかの予熱装置は、分配レール及びいくつかの燃料噴射器と個々に接続され、いくつかの燃料噴射器は、予熱装置のようなデバイスと個々に接続される。ここで、燃料経路は、個々の予熱室を通る分配レールから個々の燃料噴射器に至る。

本発明に係るさらに重要な特徴及び重要な効果は、従属請求項、図面、及び図面の助けを受ける関連した図の記述に現れる。

上述し且つ以下にさらに述べる特徴は個々に示された組み合わせだけでなく、本発明の範囲から逸脱することがない他の組み合わせ又は単独で用いられ得ることは、理解されるであろう。

本発明に係る好ましい例示的実施形態は、図面に示され、また、以下の記述にさらに詳細に説明される。ここで、同一の、又は類似の、又は機能的に同一の要素には、同一の参照符号を付している。

予熱装置を含む領域における燃料噴射システムを示す等角投影法による斜視図である。 第１の実施形態に係る予熱装置を示す部分透視斜視図である。 第１の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第１の実施形態に係る予熱装置を示す断面図である。 第２の実施形態に係る予熱装置を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第２の実施形態に係る予熱装置の加熱本体を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第２の実施形態に係る予熱装置を示す断面図である。 第３の実施形態に係る予熱装置を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第３の実施形態に係る予熱装置を示す断面図である。 第４の実施形態に係る予熱装置を示す部分透視斜視図である。 第４の実施形態に係る予熱装置の加熱本体を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第４の実施形態に係る予熱装置を示す断面図である。 第５の実施形態に係る予熱装置を示す部分透視斜視図である。 第５の実施形態に係る予熱装置の加熱本体を示す斜視図である。 第５の実施形態に係る予熱装置を示す分解斜視図である。 第５の実施形態に係る予熱装置を示す断面図である。 さらに他の形態における予熱装置の浸漬部を示す等角投影法による断面斜視図である。 板状に構成されたリブを示す等角投影法による斜視図である。 予熱装置の他の形態における浸漬部のリブ構造を示す等角投影法による斜視図である。

図１によると、ここでは図示されていない内燃機関における燃料噴射システム１は、内燃機関の燃焼室に燃料を供給し、少なくとも１つの分配レール２と、いくつかの予熱装置３と、いくつかの燃料噴射器４とを含む。レール又はコモンレールとも呼ばれ得る分配レール２は、液体燃料を供給する。個々の予熱装置３は、燃料が個々の燃料噴射器４に達するより前に、燃料の予熱を行う。この目的のために、予熱装置３は、分配レール２と個々の燃料噴射器４との間に流体的に連通するように配置される。これに応じて、予熱装置３は収容部５を含み、該収容部５は流入口接続部６を有し、該流入口接続部６によって、予熱装置３は分配レール２と直接に接続され得る。さらに、収容部５は流出口接続部７を有し、該流出口接続部７を介して個々の燃料噴射器４は、個々の予熱装置３と直接に接続され得る。第１のプラグ接続部８は、予熱装置３の分配レール２への接続を可能とする。第２のプラグ接続部９は、燃料噴射器４の予熱装置３への接続を可能とする。ここで、個々のプラグ接続部８、９は、「単なる」プラグ接続として設計され得る。その中に嵌め込まれ得る構成要素は、互いに嵌め込まれるだけである。その結果、プラグの構成要素の引き抜きに対して安全性が付加される。これに代えて、個々のプラグ接続部８、９は、また、バヨネット型封止として設計され得る。その中の嵌め込み機構は、ロータリ機構と結合される。該ロータリ機構により、引き抜きに対する安全性が実現され得る。

従って、図２〜図２０によると、個々の予熱装置３は、流入口接続部６及び流出口接続部７を有し、且つ内部に予熱室１０が配置された収容部５を含む。この予熱室１０は、図２〜図２０に矢印で示された燃料経路１１を流入口接続部６から流出口接続部７に予熱室１０を通って導くように、流入口接続部６及び流出口接続部７と流体的に接続される。さらに、予熱装置３には、燃料が予熱室１０内で加熱され得る少なくとも１つの電気的な加熱素子１２が装着される。ここで示す実施形態において、各予熱装置３には、いくつかの加熱素子１２がそれぞれに配設される。これらの加熱素子１２は、好適には、それぞれの構成において同一に設計される。加熱素子１２は、好ましくは、ＰＴＣ素子であり、ここでは、該ＰＴＣ素子は、断面長方形状の板状体として設計される。ここでは、外形がそれぞれに平坦な平行六面体（直方体）である。

さらに、予熱装置３は、それぞれ、少なくとも１つの金属製の加熱本体１３が配設される。この加熱本体１３は収容部５の中に配置され、その内部で燃料にさらされる。加熱素子１２は、加熱本体１３の中に配置される。加熱本体１３は、加熱素子１２に関して、該加熱素子１２であるその個別の構成部品が加熱本体１３に挿入されるように形成される。

加えて、収容部５の上には、２つの電気接続部、すなわち第１の電気接続部１４及び第２の電気接続部１５が配置される。これら電気接続部１４、１５は、電気エネルギー供給（電源）と接続され、且つ、電気エネルギーを電気的な加熱素子１２に供給する。好適には、これら電気接続部１４、１５は、収容部５の蓋部１６を通してしっかりと導かれる。該蓋部１６は、収容部５の取り付け開口部１７を塞ぐと共に、加熱本体１３は、取り付け開口部１７を通して収容部５の内部に挿入される。

図２から図４及び図１０から図２０までの実施形態において、第１の電気接続部１４は、接触素子１８と電気的に且つ直接に接続される。接触素子１８は、個々の加熱素子１２の第１の電気的接続面１９と電気的に且つ直接に接続される。第２の電気接続部１５は、個々の金属製の加熱本体１３と電気的に且つ直接に接続される。加熱本体１３は、個々の加熱素子１２の第２の電気的接続面２０と電気的に且つ直接に接続される。個々の加熱素子１２における２つの電気的接続面１９、２０は、板状の加熱素子１２の２つの外側の面、すなわち、互いに外を向いた側面自体に形成される。接触素子１８と加熱本体１３との間は、好適には、これら接触素子１８と加熱本体１３との電気的接触を避けるために、電気絶縁体２１が配設されている。電気絶縁体２１は、例えば、熱導電性膜、例えばシリコンパッド又は窒化アルミニウム若しくは酸化アルミニウムからなる薄板を用いることができる。

接触素子１８は、ばねとして構成することができる。また、接触素子１８は、個々に少なくとも弾性部２２を有し得る。弾性を有する接触素子１８又は個々の弾性部２２は、加熱本体１３に接して個々の加熱素子１２に圧縮応力を付与する。

図２から図４は、予熱装置３の第１の実施形態を表している。第１の実施形態において、加熱本体１３は、周囲方向に予熱室１０を囲むように設けられている。加熱本体１３は、流入口接続部６と流体的に接続される流入口２３と、流出口接続部７と流体的に接続される流出口２４とを有している。加熱本体１３は、その流出口２４と反対側に基部２５を有しており、該基部２５は、予熱室１０の軸上に該予熱室１０の境界を画する。流入口２３は、横方向に又はそれぞれ径方向に配置される。さらに、加熱本体１３は、収容部５に関して封止される。このために、第１のシールリング２６が収容部５と加熱本体１３との間に配置され、第２のシールリング２７が流入口接続部６と加熱本体１３との間に配置される。これにより、燃料は、実質的に予熱室１０と対向する加熱本体１３の内面２８のみと接触するようになる。基本的にまた、燃料の接触は、該燃料の個々のシールリング２６、２７に至るまでの滲みによっても可能となることは明らかである。

少なくとも図２から図４までの第１の実施形態において、流入口接続部６は、個別の構成部品として設計され、収容部５の残部に適合するように付加された流入口接続片２９を有し得る。流入口接続片２９には溶接を用いるのが好ましい。また、蓋部１６も収容部５の上に溶接されるのが好ましい。加えて、流入口接続部６は、流通方向に集束するノズル３０を有し得る。該ノズル３０は、好適には、流入口接続片２９の内部に構成される。流入口接続片２９及び／又はノズル３０は、ここに示す他の実施形態においても、また、ここに示されないさらなる実施形態においても実現され得る。

図５から図９は、第２の実施形態を示し、加熱素子１２は、加熱本体１３によって完全に且つぴったりと囲まれている。さらに、第２の実施形態において、加熱本体１３は殻状に設計され、該加熱本体１３は、金属製の１つの外殻３１と、該外殻３１に挿入された金属製の２つの内殻３２とを有する。外殻３１と内殻３２との間には、中間スペース３３が形成され、該中間スペース３３には、複数の加熱素子１２が挿入される。従って、中間スペース３３の残部には、注入成形材３４が詰められる。これにより、中間スペース３３は密閉され且つ固く塞がれると共に、加熱素子１２が封止される。

加熱素子１２の電気的接触は、該加熱素子１２が第１の電気的接続面１９を形成するその外側の側面にそれぞれ拡がっているのに対し、第１の電気接続部１４は、金属製の外殻３１と直接に電気的に接続されるようにその部分に生じる。第２の電気接続部１５は、金属製の２つの内殻３２のうちの１つと直接に実装されている。２つの内殻３２は、互いに且つ直接に接触している。さらに、複数の加熱素子１２は、それぞれ第２の電気的接続面２０を形成するその内面と各内殻３２とが直接に接触する。従って、付加的な接触素子及び導体が不要となり得る。特に、内殻３２がばね弾性を持つように、且つ、実装状態において各内殻３２を外殻３１に接して加熱素子１２に圧縮応力を付与するように構成することができる。これにより、加熱素子１２の、一方では外殻３１との接触が改善され、他方では個々の内殻３２との接触が改善される。

ここに示した例示のように、２つの内殻３２は、それぞれ実質的に断面三角形状を有するのに対し、外殻３１は実質的に断面正方形状を有している。各内殻３２は、その側面が互いに接して対角支柱３５を形成するように互いに位置する。対角支柱３５は、加熱本体１３の内部を２つのサブスペースに分割する。加熱本体１３は、少なくとも一面側で軸方向に開口する空洞体自体に境界を定める。図９によると、加熱本体１３は、燃料が径方向の外側と内側との双方で接触するように、収容部５に挿入されるか又はそれぞれ予熱室１０に挿入される。さらに、この第２の実施形態において、収容部５は、流出口ダクト３６を有している。該流出口ダクト３６は、流出口接続部７から始まり、予熱室１０の内部に突き出す。ここで、加熱本体１３は、収容部５においてこの流出口ダクト３６に対して軸方向に配置される。続いて、燃料経路１１は、流入口接続部６から、収容部５と加熱本体１３の外側との間の径方向に形成された外部隙間３７を通り、収容部５と流出口接続部７と対向する加熱本体１３の内面との間に軸方向に形成された軸状隙間３８を通り、流出口ダクト３６と流出口接続部７から遠い側の流出口ダクト３６の対向面４０を囲む加熱本体１３の内面との間に径方向に形成された内部隙間３９を通り、流出口ダクト３６を通って流出口接続部７に至るように形成される。

対角支柱３５が配置されているにも拘わらず、空洞体として設計された加熱本体１３は、流出口ダクト３６の上に同軸上に配置され得るために、該流出口ダクト３６には、互いに正反対に向かい合う２つの軸状溝４１が形成され、該軸状溝４１の中に対角支柱３５が軸方向に導入され得る。

図１０から図１２までは第３の実施形態を表している。図１３から図１６までは第４の実施形態を表している。図１７から図２０までは第５の実施形態を表している。第３、第４及び第５の実施形態において、加熱本体１３は、基部４２と該基部４２から始まる浸漬部４３とを有している。浸漬部４３は個々の加熱素子１２を含み、燃料と該浸漬部４３の外側で接触するようになる予熱室１０の内部で浸漬する。基部４２は、収容部５内で予熱室１０をぴったりと塞ぐと共に、電気接続部１４、１５を有する。このため、基部４２にはシール４４が装着され、該シール４４は、収容部５に対して加熱本体１３を封止する。さらに、基部４２には、貫通孔４５が形成される。該貫通孔４５を通して、加熱素子１２を収容する、浸漬部４３の収容スペース４６をアクセスできるようになる。ここで、電気接続部１４、１５も、収容部５をしっかり締める蓋部１６を通して収容スペース４６に導かれる。

ここでまた、第１の電気接続部１４は、接触素子１８を介して加熱素子１２の第１の電気的接続面１９と直接に接触する。一方、第２の電気接続部１５は、加熱本体１３と直接に電気的に接続される。詳細には、第２の電気接続部１５は、２つの加熱素子１２の第２の電気的接続面２０と直接に接触する。ここでも、接触素子１８は、加熱素子１２を加熱本体１３にしっかりと留めるために弾性部２２を有している。さらに、電気絶縁体２１が、基部４２に挿入され、第１の電気接続部１４を保持し、該第１の電気接続部１４と接触素子１８とを加熱本体１３から電気的に絶縁するように設けられている。

第３の実施形態においては、浸漬部４３は、比較的簡単に構成されている。これにより、第３の実施形態は、特に好都合なコストで実現され得る。

加熱本体１３と燃料との間の熱伝導を改善するために、第４の実施形態によると、浸漬部４３には、その外側にフローダクト４７が配設されている。該フローダクト４７は、燃料経路１１を、浸漬部４３を周囲方向に取り囲んで導くように構成される。ここに示す好ましい実施形態においては、フローダクト４７は、浸漬部４３から外側に突き出し、該浸漬部４３の周囲をらせん状に、すなわち、例えば約５４０°だけ巻く。これにより、予熱室１０における燃料経路１１の長さは、極めて大きく増大することができる。

第５の実施形態においては、浸漬部４３と燃料との間の熱伝導が、浸漬部４３の外側にいくつかのリブ４８を持たせることにより改善される。該リブ４８は、流出口接続部７に揃う軸方向４９を横切って延び、加えて、該軸方向４９には互いに間隔が空けられている。これにより、複数の中間スペース５０が隣接するリブ４８同士の間に生じ、各中間スペース５０の間を通して燃料が導かれる。各リブ４８は、周囲方向に周囲で閉じるように形成され得る。従って、各リブ４８は板状である。

浸漬部４３は、流入口接続部６と対向する流入口側５１に、全てのリブ４８を通してここに延びる軸方向流通分配ダクト５２を有している。流入口側５１から遠い流出口側５３において、浸漬部４３は、同様に、軸方向流通収集ダクト５４を有し得る。該軸方向流通収集ダクト５４は、軸方向流通分配ダクト５２とは正反対に位置し、同様に好適には、全てのリブ４８の間に延びる。図２０によると、流出口接続部７は、流出口側５３の領域において、予熱室１０に向かってのみ開口する。一方、流入口側５１に向かっては、予熱室１０に関して、例えば壁部５５によって塞がれている。燃料経路１１に従う燃料は、全てのリブ４８上の軸方向流通分配ダクト５２に沿って分配され得る。それ故、燃料は、浸漬部４３の軸方向の全域にわたって中間スペース５０を流通し得る。従って、流出口側５３においては、燃料は、全中間スペース５０から軸方向流通収集ダクト５４に流入でき、該軸方向流通収集ダクト５４から流出口接続部７に到達し得る。

図２１及び図２２によると、リブ４８は、複数の個別の板部５６によって形成し得る。各板部５６は、それらに中間スペース５０が形成されるために、積層方向５０において互いに間隔をおくように浸漬部４３の支持体５７に個別に固定される。

支持体５７を固定するために、個々の板部５６は、内側に折り曲げられた襟部５９を有し得る。該襟部５９は、個々の板部５６の中央貫通孔６０の端部に形成される。支持体５７は個々の中央貫通孔６０に通され、これにより、各襟部５９は支持体５７に接して位置する。ここでは、襟部５９の締め付け力によって十分に固定され得る。しかしながら、特に、半田接続も考えられる。

図２３は、リブ４８を実現する他の実施形態を表している。ここでは、ストリップ材６１が用いられる。該ストリップ材６１は折り曲げられ、すなわち波打つように個々に何回か折り曲げられる。これにより、ストリップ材６１のいくつかの長さ方向の部位は、上記のリブ４８を形成するために、互いに平行に配置されると共に互いに間隔を生じる。ここでも、各リブ４８は、積層方向５８において互いに間隔をおく。さらに、個々のリブ４８は、ここでも中央貫通孔６０を有し、該中央貫通孔６０を通して支持体５７に取り付けられ得る。隣接するリブ４８は、それぞれ互いに屈曲部６２によって接続され、これにより、いくつかのリブ４８、好ましくは全てのリブ４８が、１つの連続したストリップ材で実現され得る。ここで、支持体５７への固定も、締め付け力によって又は半田接合によって実現できる。

Claims (15)

1. 内燃機関の燃料を予熱する予熱装置であって、
   前記予熱装置（３）と前記内燃機関における燃料噴射システム（１）の分配レール（２）とを接続する流入口接続部（６）と、
   前記燃料噴射システム（１）の燃料噴射器（４）と前記予熱装置（３）とを接続する流出口接続部（７）と、
   燃料が流通可能で、前記流入口接続部（６）及び前記流出口接続部（７）と流体的に接続された予熱室（１０）と、
   前記予熱室（１０）内において燃料を加熱する少なくとも１つの電気的な加熱素子（１２）とを備え、
   前記予熱室（１０）内において燃料にさらされると共に、少なくとも１つの前記加熱素子（１２）が挿入される、少なくとも１つの金属製の加熱本体（１３）を備えていることを特徴とする予熱装置。
2. 請求項１に記載の予熱装置において、
   電気エネルギー供給と接続可能に設けられた第１の電気接続部（１４）及び第２の電気接続部（１５）とをさらに備え、
   前記第１の電気接続部（１４）は、接触素子（１８）と電気的に接続され、
   前記接触素子（１８）は、個々の前記加熱素子（１２）の第１の電気的接続面（１９）と電気的に接続され、
   前記第２の電気接続部（１５）は、個々の前記加熱本体（１３）と電気的に接続され、
   個々の前記加熱本体（１３）は、個々の前記加熱素子（１２）の第２の電気的接続面（２０）と電気的に接続されていることを特徴とする予熱装置。
3. 請求項２に記載の予熱装置において、
   前記接触素子（１８）は、前記加熱本体（１３）と接して個々の前記加熱素子（１２）に圧縮応力を付与するために、ばねとして形成されるか、又は少なくとも１つの弾性部材（２２）を有していることを特徴とする予熱装置。
   
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の予熱装置において、
   個々の前記加熱素子（１２）は、個々の前記加熱本体（１３）によって完全に且つぴったりと囲まれていることを特徴とする予熱装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の予熱装置において、
   個々の前記加熱本体（１３）は、少なくとも１つの内殻（３２）と少なくとも１つの外殻（３１）と有し、個々の前記加熱素子（１２）は、前記外殻（３１）と前記内殻（３２）との間に配置されていることを特徴とする予熱装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の予熱装置において、
   個々の前記加熱本体（１３）は、前記予熱室（１０）を囲むと共に、前記流入口接続部（６）と流体的に接続された流入口（２３）と、前記流出口接続部（７）と流体的に接続された流出口（２４）とを有し、
   前記加熱本体（１３）は、前記流入口接続部（６）及び前記流出口接続部（７）を有する収容部（５）に封止され、
   前記加熱本体（１３）は、前記収容部（５）に、燃料が前記予熱室（１０）と対向する前記加熱本体（１３）の内面（２８）と接触するように挿入されていることを特徴とする予熱装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の予熱装置において、
   個々の前記加熱本体（１３）は軸方向に開口する空洞体として形成され、前記空洞体は、前記予熱室（１０）の内部に、燃料が径方向の外側及び径方向の内側で接触するように配置されていることを特徴とする予熱装置。
8. 請求項７に記載の予熱装置において、
   前記流入口接続部（６）及び前記流出口接続部（７）は、前記予熱装置（３）の収容部（５）に形成され、該収容部（５）は、前記予熱室（１０）を囲むと共に、前記流出口接続部（７）から始まり前記予熱室（１０）の軸方向に突き出す流出口ダクト（３６）を有し、
   個々の前記加熱本体（１３）は、前記収容部（５）内において前記流出口ダクト（３６）の同軸上に延びるように配置され、
   燃料経路（１１）は、前記流入口接続部（６）から、前記収容部（５）と前記加熱本体（１３）の外側との間の外側の隙間を通り、前記収容部（５）と前記流出口接続部（７）と対向する前記加熱本体（１３）の対向面との間の軸状隙間（３８）を通り、前記流出口ダクト（３６）と前記加熱本体（１３）の内側との間の内部隙間（３９）を通り、前記流出口ダクト（３６）を通って前記流出口接続部（７）に至ることを特徴とする予熱装置。
9. 請求項１から５のいずれか１項に記載の予熱装置において、
   個々の前記加熱本体（１３）は、基部（４２）と該基部（４２）から始まる浸漬部（４３）とを有し、
   前記浸漬部（４３）は、個々の前記加熱素子（１２）を含むと共に、燃料が前記浸漬部（４３）の外側と接触するように前記予熱室（１０）に浸漬し、
   前記基部（４２）は、前記予熱装置（３）の収容部（５）の内側に前記予熱室（１０）をぴったりと塞ぐと共に、少なくとも１つの前記加熱素子（１２）に電気エネルギーを供給する電気接続部（１４、１５）を有していることを特徴とする予熱装置。
10. 請求項９に記載の予熱装置において、
    前記浸漬部（４３）は、その外側に、前記流入口接続部（６）から前記流出口接続部（７）まで導く燃料経路（１１）とするフローダクト（４７）を有し、該フローダクト（４７）は、周囲方向において少なくとも部分的に前記浸漬部（４３）を囲むことを特徴とする予熱装置。
11. 請求項１０に記載の予熱装置において、
    前記フローダクト（４７）は、前記浸漬部（４３）から外側に突き出すと共に、前記浸漬部（４３）をらせん状に巻くことを特徴とする予熱装置。
12. 請求項９に記載の予熱装置において、
    前記浸漬部（４３）は、その外側に、いくつかのリブ（４８）を有しており、該リブ（４８）は、前記流出口接続部（７）に揃う軸方向（４９）を横切って延びると共に、前記流入口接続部（６）から前記流出口接続部（７）まで導く燃料経路（１１）が、隣接するリブ（４８）同士の間を通るように軸方向（４９）に互いに間隔をおいて設けられていることを特徴とする予熱装置。
13. 請求項１２に記載の予熱装置において、
    前記浸漬部（４３）は、前記流入口接続部（６）と対向する流入口側（５１）に、いくつかの又は全てのリブ（４８）を通す軸方向流通分配ダクト（５２）を有し、
    及び／又は前記流出口接続部（７）は、前記流入口接続部（６）から遠い前記浸漬部（４３）の流出口側（５３）において前記予熱室（１０）に向かって開口する一方、前記流入口接続部（６）と対向する流入口側（５１）において塞がれ、
    及び／又は前記流入口接続部（６）から遠い流出口側（５３）の前記浸漬部（４３）は、軸方向流通収集ダクト（５４）を有し、該軸方向流通収集ダクト（５４）は、いくつかの若しくは全てのリブ（４８）に通じていることを特徴とする予熱装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の予熱装置において、
    前記流入口接続部（６）は、集束ノズル（３０）を有していることを特徴とする予熱装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の予熱装置において、
    個々の前記加熱素子（１２）は、ＰＴＣ素子であり、該ＰＴＣ素子における互いに外側の２つの側面にそれぞれ電気的接続面（１９、２０）を有していることを特徴とする予熱装置。

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