NL8602782A - Verbrandingsmotor. - Google Patents

Description

NO 3^.066 ΐ 4 «tl·

Korte aanduiding: Verbrandingsmotor.

De uitvinding heeft betrekking op een een verbrandingsmotor, voorzien van ten minste een verwarmingsinrichting voor het verwarmen van brandstofmengsel, welke verwarmingsinrichting een metalen schijf (heat sink) omvat waarop één of meer thermistor-5 tabletten uit materiaal met een positieve temperatuurcoëfficient (PTC) zijn bevestigd, waarbij middelen aanwezig zijn voor het toe- en afvoeren van electrische stroom naar en vanaf de thermistortabletten.

Via het inlaatspruitstuk wordt het toegevoerde brandstofmengsel zo gelijkmatig mogelijk over de cilinders van de 10 verbrandingsmotor verdeeld, terwijl tevens een bijdrage tot het verdampen van de vloeistof wordt geleverd. De gelijkmatigheid van de verdeling is mede afhankelijk van de mate waarin de brandstof wordt verdampt. Vooral bij koude motor laat de verdamping te wensen over.

Daarom wordt gebruik gemaakt van een verwarmingsinrichting waarmee een 15 zogenaamd "hot spot" tot stand wordt gebracht. Door het aanleggen van een electrische spanning over het PTC-materiaal wordt warmte ontwikkeld. Bij een bepaalde temperatuur zal de electrische weerstand van de tabletten zo groot zijn dat geen verdere temperatuursverhoging optreedt. In het electrische circuit van de thermistortabletten kan een 20 thermo-schakelaar of een door een thermostaat bediend relais zijn opgenomen. De thermostaat wordt geregeld door een temperatuurtaster die bijvoorbeeld de temperatuur van het koelwater van de motor meet en bij het bereiken van een bepaalde temperatuur (bijvoorbeeld 55°C) de electrische stroom naar de PTC-tabletten uitschakelt. Niet uitgesloten 25 is overigens dat de PTC-tabletten bij draaiende motor continu met de electrische stroom worden gevoed.

Bekend is om in het inlaatspruitstuk een afzonderlijke opening aan te brengen of uit te sparen, waarin de verwarmings-inrichting is vastgezet. Indien de heat sink zelf op het inlaatspruit-30 stuk is vastgezet kan via de verbindingsorganen (bijvoorbeeld bevestigingsoren) relatief veel warmte verloren gaan (bijvoorbeeld tot circa 25 %), waardoor thermistors, generator en accu betrekkelijk groot moeten worden uitgevoerd. Door aanvraagster is voorgesteld de heat sink geïsoleerd in of op een kunststof contactdrager te bevestigen en de 35 bevestigingsmiddelen niet op de heat sink doch op de contactdrager te laten aangrijpen. Door deze maatregel wordt het warmteverlies via het spruitstuk aanzienlijk beperkt echter maakt de toepassing van de 8602782 t 2 contactdrager met bevestigings- en afdichtvoorzieningen deze constructie relatief duur.

Aan de boven beschreven bekende uitvoeringen kleven nog enkele andere bezwaren: Ten opzichte van spruitstukken zonder 5 verwarmingsinrichting moet het ontwerp aanzienlijk worden gewijzigd en is een intensieve nabewerking van het spruitstuk noodzakelijk. Het watercirculatiesysteem van het spruitstuk wordt door de opening voor het opnemen van de verwarmingsinrichting nogal ingrijpend gewijzigd. Omdat na uitschakelen van de verwarmingsinrichting het door de motor 10 verwarmde water (temperatuur in het gebied tussen 80 en 98°C) de heat sink niet meer op een bepaalde temperatuur handhaaft, bestaat gevaar voor een zogenaamd "cold spot". Tenslotte vertonen bekende spruitstukken met een in een opening in de wand vastgezette verwarmings-inrichting het niet te onderschatten nadeel dat aan het PTC-materiaal 15 bij de aan de heat sink grenzende belaste zijde zo veel meer warmte wordt onttrokken dan bij de tegenover gelegen zijde, dat de belasting van het PTC-materiaal, gezien over de dikte daarvan, nogal sterk asymmetrisch is met een temperatuurpiek aan de onbelaste zijde, zodat de temperatuur aan de belaste zijde relatief laag is en aan die zijde 20 ook minder warmte kan worden onttrokken dan gewenst is.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te ondervangen en een in de aanhef aangeduide verbrandingsmotor te verschaffen, waarbij de verwarmingsinrichting zonder kunststof contactdrager, zonder opening in de wand van het spruitstuk en zonder 25 wijziging van het watercirculatiesysteem zodanig is aangebracht dat genoemde temperatuurpiek meer naar het midden van de dikte van de thermistortabletten is verschoven.

Volgens de uitvinding wordt de heat sink hiertoe thermisch geïsoleerd binnen een doorstroomkanaal op zijn plaats 30 gehouden doordat klemmiddelen de heat sink tegen het binnenvlak van dat doorstroomkanaal drukken.

Omdat de verwarmingsinrichting niet in een afzonderlijke opening in de spruitstukwand maar op de binnenwand van een doorstroomkanaal voor het mengsel (bijvoorbeeld het inlaatspruitstuk) 35 is vastgezet, is op zijn hoogst een geringe nabewerking van het betreffende oppervlak van de binnenwand nodig.

In de eerste plaats wordt gedacht aan vastklemming van de heat sink in het inlaatspruitstuk hoewel plaatsing van de heat sink in de aanzuigbus van een afzonderlijke cilinder of in de uitlaat 8602782 3 » 4.

van een carburateur zeer wel mogelijk is. Bij plaatsing in het inlaat-spruitstuk is de heat sink via een normale toe- of afvoeropening voor het mengsel in het spruitstuk ingebracht.

Om de toegevoerde electrische stroom van de 5 thermistortabletten naar de geïsoleerd opgestelde heat sink te leiden kan deze heat sink schotelvormig zijn uitgevoerd en bij zijn verdikte of omgezette omtreksrand via een electrisch isolerend orgaan op de bodem van het spruitstuk rusten, terwijl tussen de thermistortabletten en het spruitstuk verende contactorganen zijn geplaatst.

10 Om de heat sink op gemakkelijke wijze te kunnen vastklemmen kan hij van een stomp zijn voorzien waarover een holle keramische pen is geschoven. Voor de klemmiddelen bestaan dan twee mogelijkheden: Op het boveneinde van de keramische pen grijpt een verende strip aan die met beide einden in de pakking steekt welke op de 15 rand van de mengseltoevoeropening van het spruitstuk is geplaatst, of op het boveneinde van de holle pen is een strip draaibaar geplaatst en de geïsoleerde einden van die strip zijn onder nokken van het spruitstuk geklemd.

Via de holle pen kan de electrische toevoerleiding 20 naar de heat sink lopen.

Wanneer op de keramische pen een stuk gaas zodanig is bevestigd dat het vlak van het gaas zich in hoofdzaak dwars op de langsas van de pen uitstrekt kan turbulentie worden bevorderd.

De uitvinding betreft tevens een inlaatspruitstuk 25 kennelijk bestemd voor de boven beschreven verbrandingsmotor.

De heat sink kan op eenvoudige wijze worden vastgeklemd in een brandstofmengsel-doorstroomkanaal, bijvoorbeeld in de aanzuigbuis van de cilinder of in de uitlaat van een carburateur of in de toevoermond van een inlaatspruitstuk indien de heat sink is uit-30 gevoerd als bus met één of meer platte kanten waarop de thermistortabletten zijn bevestigd.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren waarin twee uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven, nader worden toegelicht.

35 Figuur 1 toont een doorsnede van een inlaatspruitstuk met verwarmingsinrichting volgens een eerste uitvoering van de uitvinding.

Figuur 2 toont een bovenaanzicht van het spruitstuk volgens figuur 1.

8602782 ff 4

Figuur 3 toont een doorsnede van een inlaatspruitstuk met verwarmingsinrichting volgens een tweede uitvoering.

Figuur 4 toont een bovenaanzicht van de inrichting volgens figuur 3.

5 Figuur 5 toont een bovenaanzicht van een inlaat spruitstuk met verwarmingsinrichting volgens een derde uitvoering.

Figuur 6 toont een doorsnede van het spruitstuk volgens figuur 5.

Figuur 7 toont een langsdoorsnede van de kop van een 10 cilinder voorzien van een verwarmingsinrichting volgens een vierde uitvoering.

Figuur 8 toont een doorsnede volgens de lijn VIII-VIII in figuur 7.

De in de figuren 1-4 weergegeven inlaatspruit-15 stukken zijn van gebruikelijke vorm en uitvoering en omvatten een inlaatdeel 1 en een aantal zijtakken 2 die elk naar een cilinder leiden. Het inlaatdeel 1 heeft een toevoeropening 3 voor het brandstof-mengsel. Op de rand 4 dient een niet weergegeven carburator te worden bevestigd waarbij een op de rand 3 geplaatste pakking 4 tussen de rand 20 3 en de carburator wordt ingeklemd. De wand van het spruitstuk heeft circulatiekanalen 5 voor koelwater, dat tijdens bedrijf op een constante temperatuur bijvoorbeeld 95°C wordt verwarmd.

Via de opening 3 is een verwarmingsinrichting 6 op de bodem van het inlaatdeel 1 geplaatst. Dit deel omvat een schotelvormige 25 heat sink met een verdikte of omgezette rand 8 die via een orgaan 9 dat zowel de warmte als de electrische stroom isoleert, op de bodem rust.

Op het ondervlak van de heat sink is een aantal thermistortabletten 10 uit materiaal met een positieve temperatuurcoëfficient (PTC) bevestigd door middel van een de warmte en electriciteit geleidende lijm.

30 Door middel van verende contactorganen 11 is de electrische geleiding tussen de tabletten 10 en het metaal van het spruitstuk tot stand gebracht.

De heat sink heeft een centrale stomp 12 waarover een keramische holle pen 13 is geschoven. Op de bovenrand van de pen 13 is 35 een klemmiddel aangebracht dat in de uitvoering volgens de figuren 1 en 2 een verende strip 14 is die met zijn einden in openingen in de pakking 4 is gestoken. De strip 14 duwt de verwarmingsinrichting klemmend tegen de bodem van het inlaatdeel.

Door de holle pen loopt een electrische toevoerdraad 8602782 5 % 15 die met de heat sink is verbonden.

Bij de uitvoering volgens de figuren 3 en 4 is op de keramische pen een strip 17 draaibaar aangebracht terwijl op.de binnenwand van het spruitstuk 2 zich tegenover elkaar bevindende nokken 18 5 zijn geplaatst.

Door de strip 17 in de richting van de pijl te draaien totdat de van een isolatie-omhulling of dergelijke uitgevoerde einden onder de nokken terecht zijn gekomen, wordt het verwarmingselement tegen de bodem van het inlaatdeel 1 van het inlaatspruitstuk 10 geklemd. Deze uitvoering heeft ten opzichte van die volgens de figuren 1 en 2 het nadeel dat de nokken deel uitmaken van het spruitstuk en er dus bij het ontwerpen en gieten van het spruitstuk rekening mee moet worden gehouden. Bij de uitvoering volgens de figuren 1 en 2 kan van een normaal bekend spruitstuk gebruik worden gemaakt, hoogstens behoeft 15 het bodemdeel, waarop de verwarmingsinrichting komt te rusten, aan enige nabewerking te worden onderworpen. Aan de pen is een stuk gaas 19 bevestigd bestemd om turbulentie van het mengsel te bevorderen.

Overigens zijn binnen het kader van de uitvinding verschillende andere mechanismismen mogelijk om de verwarmingsinrich-20 ting, die via de normale toevoeropening voor het brandstofmengsel op de bodem van het spruitstuk is geplaatst, op zijn plaats te houden.

Bijvoorbeeld zouden in het spruitstuk electrisch geïsoleerde verende snaporganen kunnen zijn aangebracht, die de heat sink vasthouden.

Het spruitstuk dat in de figuren 5 en 6 is getoond, 25 is bestemd voor een dubbele carburateur. Een van de ingangen is voorzien van een verwarmingsinrichting bestaande uit een heat sink 21 in de vorm van een hexagonale bus en een aantal thermistortabletten 22 die op een aantal platte vlakken van de bus zijn gehecht. De verwarmings-inrichting is door twee veren 23 in de betreffende ingang van het 30 spruitstuk vastgezet. Via lip 24 kan stroom worden toegevoerd. De tabletten 22 zijn door veren 23 met de massa (spruitstuk) electrisch verbonden. Een thermisch en electrisch isolerende ring 25 is tussen de bus 21 en de wanden van het spruitstuk geplaatst.

De figuren 7 en 8 tonen een kop van één van de 35 cilinders van een verbrandingsmotor, waarbij in de inlaat naar de cilinder een verwarmingsinrichting is aangebracht bestaande uit een heat sink 31 in de vorm van een bus met twee platte vlakken waarop thermistortabletten 32 zijn gehecht. Deze bus 31 is door middel van een veer 33 vastgeklemd, waarbij een ronde strip 34 uit isolerend materiaal 8602782 6 4 de gewenste afstand tussen heat sink en cilinderkop handhaaft. Een flens 35 is in de cilinderinlaat bevestigd. Een door de flens gevoerde metalen lip 36 zorgt via de veer 33 voor de stroomvoorziening naar de heat sink 31. De tabletten 32 staan via de veer 33 electrisch in 5 verbinding met de als massa dienende cilinderkop.

Wezenlijk voor de uitvinding is dat in de wand van een doorstroomkanaal voor het brandstofmengsel geen afzonderlijke opening voor het opnemen van de verwarmingsinrichting is aangebracht, doch dat de verwarmingsinrichting in het inwendige van het doorstroom-10 kanaal is geplaatst en daarin via een normaal aanwezige toe- of afvoer-opening is ingevoerd, en dat de verwarmingsinrichting op zijn plaats wordt gehouden door klemmiddelen die bij voorkeur zeer gemakkelijk in de klemstand kunnen worden gebracht. Er wordt voor het bevestigen en isoleren van de heat sink geen gebruik gemaakt van een gecompliceerd 15 kunststof hulpstuk.

Het watercirculatiesysteem is ongewijzigd, dat wil zeggen dat er bij de uitvoeringen volgens figuren 1 tot en met 4 ook direct onder de verwarmingsinrichting watercirculatie is. Tijdens bedrijf heeft het water een temperatuur van circa 95°C en dit relatief 20 warme water zorgt ervoor dat op de plaats van de heat sink na uitschakeling van de stroomvoorziening naar de thermistortabletten, geen "cold spot" ontstaat door de verdampende en daarbij warmte aan de omgeving onttrekkende brandstof.

Een ander belangrijk voordeel is dat, gezien over de 25 dikte van het thermistormateriaal, de plaats van de hoogste temperatuur ongeveer in het midden ligt zodat de belaste zijde, dat is het aan de heat sink grenzende zijvlak van de tabletten, een hogere temperatuur heeft dan onder dezelfde omstandigheden het geval is bij bekende doorstroomkanalen met verwarmingsinrichting. Er kan dan ook door het 30 brandstofmengsel meer warmte aan de thermistortabletten worden onttrokken.

8602782

Claims (10)

1. Verbrandingsmotor, voorzien van ten minste een verwarmingsinrichting voor het verwarmen van brandstofmengsel, welke verwarmingsinrichting een metalen schijf (heat sink) omvat waarop één of meer thermistortabletten uit materiaal met een positieve 5 temperatuurcoëfficient (PTC) zijn bevestigd, waarbij middelen aanwezig zijn voor het toe- en afvoeren van electrische stroom naar en vanaf de thermistortabletten, met het kenmerk, dat de heat sink thermisch geïsoleerd binnen een doorstroomkanaal voor het brandstofmengsel op zijn plaats wordt gehouden doordat klemmiddelen de heat sink 10 tegen het binnenvlak van dat doorstroomkanaal drukken.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de heat sink binnen het inlaatspruitstuk is vastgeklemd en via een normale toe- of afvoeropening voor het mengsel in dat spruitstuk is ingebracht.

3. Verbrandingsmotor volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de heat sink schotelvormig is en bij zijn verdikte of omgezette omtreksrand via een electrisch isolerend orgaan op de bodem van het spruitstuk rust, en dat tussen de thermistortabletten en het spruitstuk verende contactorganen zijn geplaatst.

4. Verbrandingsmotor volgens conclusie 2 of 3, me t het kenmerk, dat de heat sink van een stomp is voorzien waarover een holle pen uit electrisch isolerend materiaal is geschoven.

5. Verbrandingsmotor volgens conclusie 4, m e t 25 het kenmerk, dat op het boveneinde van de holle pen een verende strip aangrijpt die met beide einden in de pakking steekt die op de rand van de mengseltoevoeropening van het spruitstuk is geplaatst.

6. Verbrandingsmotor volgens conclusie 4, m e t 30 het kenmerk, dat op het boveneinde van de holle pen een strip draaibaar is geplaatst en de geïsoleerde einden van die strip onder nokken van het spruitstuk zijn geklemd.

7. Verbrandingsmotor volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat een electrische toevoerleiding via de 35 holle pen naar de heat sink loopt.

8. Verbrandingsmotor volgens één van de conclusies 4 tot en met 7, met het kenmerk, dat Op de holle pen een stuk 8602782 Ί gaas zodanig is bevestigd dat het vlak van het gaas zich in hoofdzaak dwars op de langsas van de pen uitstrekt.

9. Inlaatspruitstuk kennelijk bestemd voor de verbrandingsmotor, volgens één van de conclusies 2 tot en met 8.

10. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de heat sink is uitgevoerd als bus met één of meer platte kanten waarop de thermistortabletten zijn bevestigd, welke heat sink in een brandstofmengsel-doorstroomkanaal is vastgeklemd. 8602782