NL1006329C2 - Verdampingsinrichting voor het verdampen van brandstof voor een verbrandingsmotor. - Google Patents

Description

Titel: Verdampingsinrichting voor het verdampen van brandstof voor een verbrandingsmotor.

De uitvinding heeft betrekking op een verdampingsinrichting voor het 5 verdampen van brandstof voor een verbrandingsmotor, omvattende een huis, één of meer in dit huis aangebrachte PTC-elementen, een inlaat-stuk voor koude brandstof, een uitlaatstuk voor verdampte brandstof en geschikte middelen om elektrische stroom aan de PTC-elementen toe te voeren.

10

Bekend zijn vergelijkbare inrichtingen waarbij de brandstof evenwijdig door tenminste twee verdampingskamers aan weerszijden van de PTC-elementen stroomt. Dat heeft weliswaar het voordeel dat een symmetrische warmte-afvoer aan beide zijden van de PTC-elementen wordt bereikt, 15 doch bij deze oplossing kunnen als gevolg van kleine onvermijdbare geometrische verschillen tussen de volumina van de twee verdampingskamers en ten gevolge van de daarmee samenhangende thermisch-elek-trische terugwerkingen binnen de PTC-elementen door het systeem bepaalde modulaties van druk en/of hoeveelheid van de brandstofdamp die 20 de verdampingsinrichting verlaat, optreden. Vooral bij zeer geringe doorstroomhoeveelheden van de brandstof, waarbij het temperatuurniveau binnen de verdampingsinrichting in de nabijheid van de Curie-temperatuur van de toegepaste PTC-elementen ligt, treden deze modulaties bijzonder duidelijk op en beïnvloeden de loop en het lambda-gedrag van 25 de motor negatief. Vooral in deze bedrijfstoestand van de motor leidt dat tot hogere emissies van uitlaatgassen, zodat het principiële voordeel van de toepassing van volledige brandstofverdamping in vergelijking met dit nadeel op de achtergrond treedt.

30 Een verder nadeel van de bekende oplossingen bestaat eruit dat de PTC-elementen direct met brandstof in aanraking komen. Dat kan vooral bij PTC-elementen, waarvan de Curie-temperatuur boven 150°C ligt, tot niet omkeerbare verandering van de elektrische en thermische eigenschappen van het PTC-materiaal leiden (in een extreem geval kan totaal uitval-35 len door zogenaamde burn-outs optreden), zodat het bereiken van bestendigheid en stabiliteit uiterst problematisch is.

Tenslotte is bij de bekende oplossingen een nadeel dat vloeibare 100 6 3 2 9 2 brandstofdelen, die zich tijdens de verwarmingstijd van de verdam-pingsinrichting en bij bepaalde overgangstoestanden tijdens bedrijf van de motor in en achter de verdampingsinrichting kunnen verzamelen, een ongunstig effect kunnen hebben op het draaien van de motor en het 5 lambdaverloop.

De uitvinding heeft tot doel de genoemde nadelen te vermijden.

De in de aanhef genoemde verdampingsinrichting is hiertoe gekenmerkt 10 doordat de verdampingskamers aan beide zijden van de PTC-elementen zodanig stromingstechnisch achter elkaar zijn geschakeld dat de brandstof eerst de verdampingskamer aan de ene zijde van de PTC-elementen in één richting doorstroomt en vervolgens de verdampingskamer aan de andere zijde van de PTC-elementen in tegenovergestelde richting door-15 stroomt.

De verdampingsinrichting volgens de uitvinding onderscheidt zich verder van de stand van de techniek doordat de PTC-elementen niet in directe aanraking met brandstof kunnen komen. Dit wordt bereikt door 20 de PTC-elementen aan twee zijden te bedekken met een dunne gasdichte beschermingsfolie uit elektrisch-geleidend materiaal. Deze bescher-mingsfolies bestaan bij voorkeur uit een kopervrij materiaal (koper werkt als katalysator bij de vorming van teerachtige verdampings-residus afkomstig van hoog-kokende brandstofbestanddelen, bekend onder 25 de naam "plugging") met een dikte tussen 0,01 en 0,2 mm.

Voorts kan de verdampingsinrichting zijn gekenmerkt doordat in deze inrichting aan beide zijden van een in een omlijsting aangebracht stel PTC-elementen achtereenvolgens de volgende afzonderlijke elementen 30 sandwich-vormig kunnen zijn aangebracht: een warmte- en elektriciteit-geleidende beschermingsfolie een eerste lijstvormige afdichtfolie een metalen contactplaat die van twee rijen naar binnen kamvormig 35 uitstekende verende lippen is voorzien, een tweede lijstvormige afdichtfolie een huisdeel voor het opnemen van de genoemde folies en een afsluitplaat.

100 6 3 2 9 3

De verdampingsinrichting kan tenslotte zijn gekenmerkt doordat aan de dampuitlaat stromingstechnisch een in grootte variabel opslagvolume is toegevoegd. Dit extra element vervult drie voordelige functies: door het hiermee bewerkstelligd quasi continue uittreden van damp 5 is reeds bij een koude start evenals bij het warm draaien van de motor een zo laat ingestelde ontstekingshoek mogelijk dat de katalysatoropwarmtijd op circa 20 seconden kan worden beperkt, het tijdelijk opvangen van vloeibare brandstof in de opwarmfase van de verdampingsinrichting en in bepaalde overgangstoestanden 10 tijdens bedrijf van de motor met aansluitende verdamping bij het bereiken van een bepaalde temperatuur verbetering van het draaien van de motor tijdens niet stationair bedrijf daarvan.

15 De uitvinding zal nu aan de hand van de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden, nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een doorsnede door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

20

Figuur 2 toont het bovenste deel van de inrichting volgens figuur 1 in uiteengenomen toestand (exploded view).

Figuur 3 toont schematisch een aanzicht van een de voorkeur verdienend 25 uitvoeringsvoorbeeld.

Figuur 4 geeft grafische voorstellingen van het temperatuurverloop binnen de PTC-elementen zowel bij de oplossing volgens de uitvinding (tegenstroomprincipe) als bij de bekende oplossing (gelijkstroom-30 principe).

Figuur 1 toont de verschillende onderdelen in gemonteerde toestand van het uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding.

35 Het in figuur 2 weergegeven bovenste deel van het uitvoeringsvoorbeeld omvat van beneden naar boven gezien: een omlijsting 1 voor een bepaald aantal op elkaar aansluitende PTC-elementen 2, 1Ö Ö 6 2 2 y i» een dunne metalen beschermingsfolie 3 die de elektriciteit en de warmte goed geleid, een eerste lijstvormige afdichtfolie 4, een contactplaat 5 voor elektrische contacteren van de PTC-ele-5 menten, bestaande uit een lijstvormig deel 5a aan de twee lange binnenranden waarvan kamvormige, verend gegolfde contacttongen 5b zijn aangebracht die voor een elektrische en thermische contacte-ring met groot oppervlak tussen PTC-elementen 2 en beschermingsfolie 3 zorgen, 10 - een tweede lijstvormige afdichtfolie 6, een huisdeel 7 voor het opnemen van de genoemde bouwdelen 2-6, een afsluitplaat 8.

Zoals uit figuur 1 blijkt herhalen de delen 2 t/m 6 zich in omgekeerde 15 volgorde aan de onderzijde van de omlijsting 1 met de PTC-elementen 2.

Zowel beide contactplaten 5 als beide beschermingsfolies 3 staan in contact met stroomtoevoerelementen (niet getoond).

20 Aan beide smalle zijden van de beide huisdelen 7 zijn spieetvormige openingen aangebracht. Deze openingen zijn respectievelijk met 9. 10, 11 en 12 aangeduid. De openingen 10 en 11 zijn door een kanaal 13 met elkaar verbonden.

25 Bij toevoer van electrische stroom wordt deze via de beschermingsfolies 3 en de contactplaten 5 naar de PTC-elementen geleid. De brandstof wordt door de opening 9 in de verdampingsinrichting geleid en stroomt via de door de beschermingsfolie 3 afgedekte bovenvlakken van de PTC-elementen, waardoor de warmte aan de brandstof wordt afgegeven 30 en de PTC-elementen worden gekoeld. De op deze wijze voorverwarm-de/voorverdampte brandstof stroomt door de opening 10, het kanaal 13 en de opening 11 naar en langs de door de onderste beschermingsfolie 3 afgedekte onderste vlakken van de PTC-elementen en neemt verder warmte op. Hierbij vindt eveneens afkoeling van de PTC-elementen aan deze 35 zijde plaats. De verdampte brandstof verlaat de verdampingsinrichting door de opening 12.

Ten aanzien van dit uitvoeringsvoorbeeld moet erop worden gewezen dat 100 6 3 2 9 5 de verdampingskamers boven en onder de PTC-elementen stromingstech-nisch in serie zijn geschakeld. Daardoor wordt bereikt dat de bovenen onderzijden van de PTC-elementen in elke bedrijfstoestand zeer verschillende temperaturen aannemen. Als gevolg daarvan bevindt het 5 PTC-materiaal tenminste aan de koude zijde zich zeker in een niet kritisch temperatuurs-weerstandsgebied, zodat de genoemde nadelige modulaties van druk en hoeveelheid van de uittredende damp vermeden kunnen worden. Figuur 4 geeft de overeenkomstige temperatuurverlopen schematisch aan.

10

In figuur 3 is met 14 een brandstoftoevoerleiding, met 15 een verdam-pingsinrichting (overeenkomstig figuur 1), met 16 een brandstofdamp-afvoerleiding en met 17 een met de leiding 16 in verbinding staande dampopslagbufferkamer aangeduid. De grootte van deze kamer 17 is vari-15 abel. Door deze achter de brandstofverdampingsinrichting geschakelde opslagkamer 17 ontstaat een in verre mate continue afvoer van damp. Daardoor is de mogelijkheid gegeven de motor reeds bij koude start en ook bij warm draaien met een zo laat ingestelde ontstekingshoek te laten lopen dat de katalysator zeer snel wordt opgewarmd zonder dat 20 het draaien van de motor wordt beïnvloed.

U'O 6 3 2 9

Claims (6)

1. Verdampingsinrichting voor het verdampen van brandstof voor een verbrandingsmotor, omvattende een huis, één of meer in dit huis aange- 5 brachte PTC-elementen, een inlaat voor koude brandstof, een uitlaat voor verdampte brandstof en geschikte middelen om elektrische stroom naar de PTC-elementen te leiden, met het kenmerk, dat de kamers aan beide zijden van de PTC-elementen stromingstechnisch zodanig achter elkaar zijn aangebracht dat de brandstof eerst de verdampingskamer aan 10 de ene zijde van de PTC-elementen in één richting doorstroomt en daarna de kamer aan de andere zijde van de PTC-elementen in een tweede richting doorstroomt die tegengesteld is aan de eerste richting.

2. Verdampingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 PTC-elementen zijn afgedekt door een dunne gasdichte tegen brandstof bestendige beschermingsfolie (3) uit een elektrisch geleidend materiaal .

3. Verdampingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de 20 beschermingsfolie (3) uit kopervrij materiaal bestaat en een dikte tussen 0,01 en 0,2 mm bezit.

4. Verdampingsinrichting volgens één van de bovengenoemde conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting aan beide zijden van de in een 25 omlijsting (1) aangebrachte rij PTC-elementen (2) de volgende op elkaar volgende elementen omvat: een geleidende beschermingsfolie (3), een eerste lijstvormige afdichtfolie (4), een metalen contactfolie (5) die uit een omlijsting (5a) naar 30 binnen uitstekende kamvormige verend golvende contacttongen (5b) bezit, een tweede lijstvormige afdichtfolie (6), een huisdeel (7) voor het opnemen van genoemde folies, en een afsluitplaat (8), 35. en dat aan de ene zijde van het eerste huisdeel een inlaatopening (9) voor de te verdampen brandstof en in de tegenoverliggende zijde van het genoemde eerste huisdeel een uitlaatopening (10) is aangebracht, waarbij deze uitlaatopening (10) van het eerste 100 6 3 29 huisdeel via een kanaal (13) in verbinding staat met een onder deze uitlaatopening aan de tweede zijde van het tweede huisdeel aangebrachte inlaatopening (11) die zich tegenover een uitlaatopening (12) in de tegenover gelegen zijde van het tweede huis-5 deel (7) bevindt.

5· Verdampingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat op de uitlaatleiding (16) van de verdampingsinrichting een dampopslagvolume (17) is aangesloten. 10

6. Verdampingsinrichting volgens conclusie 5· roet het kenmerk, dat de grootte van het opslagvolume (17) gevarieerd kan worden. ï * * f) fj $ y y y ^ ά» ^