NL8801334A - Verbrandingsmotor van het inspuittype, en plaat bestemd om te worden aangebracht tussen de inlaatpoorten van een cilinderblok van een dergelijke motor en een inspuitstuk. - Google Patents

Description

ΐ NO 35076 w

Korte aanduiding: Verbrandingsmotor van het inspuittype, en plaat bestemd om te worden aangebracht tussen de inlaatpoorten van een cilinderblok van een dergelijke motor en een inspuitstuk.

In eerste instantie heeft de uitvinding betrekking op een verbrandingsmotor van het inspuittype omvattende tenminste één cilinder die is voorzien van een inlaatkanaal met inlaatklep, op welk inlaatkanaal een inspuitstuk met brandstofinjector is bevestigd, 5 waarbij in het inlaatkanaal van die cilinder een verwarmingselement steekt, welk verwarmingselement een heat sink, daarop aangebrachte electrische weerstandsmiddelen en stroomtoevoermiddelen omvat.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bekend uit het Duitse octrooischrift 3426469.

10 Gebleken is dat van de totale uitlaatgasemissie, gemeten in een officiële emissietestcyclus (bijvoorbeeld ECE 15 of FTP-test) circa 50% wordt gevormd in de korte periode dat de motor zijn bedrijfstemperatuur nog niet bereikt heeft. Ook uitlaatgaskatalysatoren, die onder normale omstandigheden de uitlaatgasemissie 15 met circa 90% reduceren, bereiken deze conversiegraad eerst wanneer de bedrijfstemperatuur van de catalysator bereikt is. De conversie start bij een temperatuur van circa 300°C, zodat na een koude start de uitlaatgasemissie van de motor in een catalysator niet of nauwelijks wordt verminderd. Daar benzine bestaat uit een mengsel van 20 koolwaterstoffen met een kooktraject van circa 30°C tot circa 200°C en bij een koude motor onvoldoende temperatuurniveau aanwezig is om de brandstof te verdampen, moet bij koude motor een extra hoeveelheid brandstof worden toegevoerd om een brandbaar mengsel te verkrijgen. Dat leidt tot een hoge uitlaatgasemissie. Bij lage motortemperatuur zijn 25 daarom zowel het benzinegebruik als de uitlaatgasemissie relatief hoog.

Door het verwarmen van benzine wordt dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de verbetering van het milieu en tevens een aanmerkelijke brandstofbesparing bereikt, immers wordt er minder of 30 geen extra brandstof ingespoten.

De benzine wordt bij de in de aanhef aangeduide verbrandingsmotor op het in korte tijd op de gewenste temperatuur gebrachte verwarmingselement gesproeid en wordt daarbij op de gewenste temperatuur gebracht. De benzine zal daardoor beter verdampen en er . 8*0.1334 r 2 Μ wordt tevens een betere menging met de verbrandingslucht bereikt. Het verwarmingselement wordt uitgeschakeld wanneer de motor voldoende warm is om het verdampen van de benzine over te nemen.

Bij de uit genoemd Duits octrooischrift bekende motor 5 is het verwarmingselement uitgevoerd in de vorm van een pijpje omgeven door een isolatiebuisje. Zowel het pijpje als het buisje zijn van een randflens voorzien en deze flenzen liggen in een uitsparing van de cilinderkop en worden door het inspuitstuk gefixeerd. Een bezwaar van het genoemde isolatiebuisje is dat het verwarmingselement thermisch 10 geïsoleerd is ten opzichte van het motorblok en dat bij warme motor en dus bij uitgeschakeld verwarmingselement, het isolatiebuisje geen warmte ontvangt van het motorblok. De op het isolatiebuisje verstoven brandstof condenseert echter op het buisje. Dit veroorzaakt in het bijzonder bij lage omgevingstemperatuur zogenaamde cold spot problemen, 15 welke resulteren in verminderd loopgedrag van de motor. Een ander bezwaar van de beschreven fixeriug van het pijpje en het buisje is dat in de cilinder een extra uitsparing voor genoemde flenzen moet worden aangebracht.

Het de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te 20 vermijden en een verbrandingsmotor van het in de aanhef aattgeduide type te verschaffen waarvan het verwarmingselement een thermisch geleidende verbinding met de cilinderkop heeft en voor de bevestiging geen extra voorzieningen in de cilinderkop behoeven te worden aangebracht.

Volgens de uitvinding is de verbrandingsmotor hiertoe 25 gekenmerkt doordat het verwarmingselement niet thermisch geïsoleerd is aangebracht en is geïntegreerd in een plaat die tussen genoemd inlaatstuk en de kop van die cilinder is geklemd, en dat de electrische weerstandsmiddelen zijn aangebracht in een kamer waarvan het bovenvlak deel uitmaakt van de heat sink. Deze kamer is optimaal geconstrueerd 30 t.o.v. het te verwarmen medium en afgesloten.

Genoemde plaat is vervaardigd uit een de warmte goed geleidend materiaal, bijvoorbeeld een aluminiumlegering. De afdichting tussen deze plaat en de cilinderkop wordt door een de warmte goed geleidende pakking uitgevoerd, bijvoorbeeld uit een aluminiumlegering. 35 De afdichting tussen de plaat en het inlaatspuitstuk wordt daarentegen van een isolerend materiaal bijvoorbeeld papier gemaakt. Er bestaat dus een uitstekende warmtegeleidende verbinding tussen de cilinderkop en het verwarmingselement. Door de relatief kwetsbare contacten in een afgesloten kamer aan te brengen blijven ze schoon en zorgen op deze ,8801334

V

3 manier voor een betrouwbaar electrisch contact. Indien de electrische weerstandsmiddelen los zouden raken van de heat sink kunnen deze niet in de motor terecht komen. Indien PTC materiaal als weerstandsmateriaal wordt toegepast leidt de gekozen constructie ertoe dat veroudering van 5 de PTC-pil tot een minimum wordt beperkt.

De ingespoten brandstof komt in goed contact met het verwarmingselement doordat deze van de injector op de heat sink, waar de PTC-pil ter plekke aangebracht is, gericht is en voorts doordat door uitstuiving van de brandstof kontakt ontstaat met een cilindrisch 10 gebogen wand die via materiaalbruggen met de PTC-kamer verbonden is. De warmtestroorn van en naar de cilinderkop kan door het veranderen van de afmetingen van deze materiaalbruggen beïnvloed worden. Eén en ander is zo gekozen dat de meeste warmte, het hoogste temperatuurniveau en de beste warmteoverdracht worden bereikt op het vlak waar de verstoven 15 brandstofstroom de heat sink raakt.

Door bij een verbrandingsmotor met meer cilinders één enkele plaat voor alle cilinders te gebruiken kan met één enkel element de gewenste brandstofverwarming voor de gehele motor worden bereikt.

De externe stroomtoevoer naar de verwarmingselementen 20 is zeer simpel indien de PTC-tabletten van alle verwarmingselementen via in de plaat ingebedde geïsoleerde stroomgeleiders in verbinding staan met één enkele connectorpen.

De uitvinding betreft voorts een plaat bestemd om te worden aangebracht tussen de inlaatpoorten van een cilinderblok van een 25 inspuitmotor en een inlaatinspuitstuk. Deze plaat omvat volgens de uitvinding een aantal uitstekende verwarmingselementen die met de plaat zijn verbonden waarbij elk verwarmingselement een ten opzichte van het plaatoppervlak uitstekende kamer met daarin electrische weerstandsmiddelen, in het bijzonder één of meer PTC-tabletten omvat.

30 De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren, die een uitvoeringsvoorbeeld tonen, nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een schematische doorsnede van het bovenstuk van een cilinder van een inspuitverbrandingsmotor volgens de uitvinding.

35 Figuur 2 toont een bovenaanzicht van de toegepaste plaat.

Figuur 3 toont een vooraanzicht van deze plaat.

Figuur 4 toont een deel van het bovenaanzicht volgens figuur 2 op grotere schaal en met een stroomtoevoerconnectorpen (een deel van de deksel van een kamer is weggebroken gedacht).

8801334 τ 4 #

Figuur 5 toont een doorsnede volgens de lijn V-V in figuur 4.

Figuur 6 toont een doorsnede volgens de lijn VI-VI in figuur 4.

5 Het in figuur 1 weergegeven bovenstuk van een verbrandingsmotor heeft een cilinderkop 1 waarop een inspuitstuk 2 met brandstofinjector 3 is bevestigd. Inspuitstuk 2 mondt uit in een inlaatkanaal 4 van de cilinderkop. In dat kanaal bevindt zich de inlaatklep 5.

10 Tussen het inspuitstuk 2 en de cilinderkop 1 is een plaat 6 uit warmtegeleidend materiaal, bijvoorbeeld een aluminiumlegering geklemd. Deze plaat is in het getekende geval gemeenschappelijk voor vier cilinders.

Ter prononcering van de afdichtvlakken en ter 15 besparing van materiaal zijn verdiepingen 7 in de plaat aangebracht en voorts zijn in de plaat bevestigingsgaten 8 uitgespaard.

Ter plaatse van elk inlaatkanaal 4 is de plaat van een opening voorzien en in elk van die openingen steekt een loodrecht op het oppervlak van de pakking staande kamer 11 en een daarop 20 aansluitende cilindermantel 12 waarvan de breedte ter plaatse van de aansluiting op de kamer 11 maximaal en er diagonaal tégenover minimaal is. Het cilindermanteldeel van de minimale breedte is van een uitsparing 13 voorzien waardoor de brandstofinjector steekt. Het bovenvlak van de kamer 11 en de cilindermantel 12 vormen een heat sink.

25 In elke kamer 11 bevindt zich een tablet 16 uit PTC

materiaal welke door middel van een warmte- en electriciteit geleidende epoxyhars aan de bovenwand van de kamer 11 is bevestigd. Tevens bevindt zich in elke kamer een contactveer 15 welke geïsoleerd is van de heat sink door middel van kunststof.

30 Elke contactveer 15 staat via een geleiderstrip 14, een door laser lassen daarmee verbonden geleiderstrip 17 en een één geheel daarmee vormende geleiderstrip 18 in verbinding met een connectorpen 20 die in een aansluitdoos 19 steekt. De strippen 17 en 18 zijn in een isolerende omhulling 21 respectievelijk 22 aangebracht.

35 Deze omhullingen zijn in inwendige holtes van het pakkingmateriaal ingebed. De strip 18 is aan de pen 20 vastgesoldeerd.

De kamers 11 zijn gesloten door een door laserlassen 24 bevestigde deksel 23. De weergegeven combinatie van plaat 6 en daarmee door geleidende materiaalbruggen verbonden brandstofelementen 8801334

J

5 is tussen inspuitstuk 2 en inlaatpoort van de cilinderkop geplaatst waarbij aan de cilinderkopzijde een pakking 6b uit warmtegeleidend materiaal zoals een aluminiumlegering en aan de inspuitstukzijde een pakking 6a uit isolerend materiaal zoals papier is toegevoegd. Bij 5 koude motor wordt een effectieve verwarming van de ingespoten brandstof bereikt. Deze brandstof wordt onder verschillende hoeken op het bovenvlak van de tot de heat sinks behorende kamers 11 gesproeid. Bij stroomtoevoer via de pen 20, de stroomgeleiders 18, 17 en 14 en de contactveren 15 zullen de tabletten tot een door het PTC-materiaal 10 bepaalde maximale temperatuurwaarde worden verwarmd en deze warmte aan het bovenvlak van de kamers 11 doorgeven.

In het inspuitstuk 2 wordt lucht aangezogen in de richting van de pijlen (figuur 1). Op het deksel 23 van elke kamer kan een stroomlijnorgaan zijn aangebracht. Behalve met een dergelijke 15 deksel kan de PTC-tablet in elke kamer ook op andere wijze van de omgeving zijn afgesloten bijvoorbeeld door vulpoeder of epoxy. Via de spieetvormige ruimte, waarin de stroomgeleiders 17 en 18 zijn geplaatst staat het inwendige van elke kamer 11 met de atmosfeer in verbinding.

Dit komt de levensduur van de PTC-tabletten ten goede.

20 Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende wijzigingen van de beschreveninrichting mogelijk. Van belang voor de uitvindingsgedachte is dat de verwarmingselementen niet thermisch geïsoleerd zijn aangebracht en zijn geïntegreerd in een plaat die tussen het inlaatstuk en de kop van de cilinder is geklemd waarbij elke 25 PTC-tablet is aangebracht in een afgesloten kamer waarvan het bovenvlak deel uitmaakt van de heat sink. Niet uitgesloten is dat inplaats van PTC-tabletten een ander electrisch weerstandsmateriaal wordt gebruikt.

8801334

Claims (10)

1. Verbrandingsmotor van het inspuittype, omvattende tenminste een cilinder (l) die is voorzien van een inlaatkanaal (4) met inlaatklep (5), op welke inlaatkanaal een inspuitstuk (2) met brandstofinjector (3) is bevestigd, waarbij in het 5 inlaatkanaal van de cilinder een verwarmingselement steekt, welk verwarmingselement een heat sink (11, 12), daarop aangebrachte electrische weerstandsmiddelen (16) en stroomtoevoermiddelen (14, 17, 18, 20) omvat, met het kenmerk, dat het genoemde verwarmingselement (11 t/m 16) niet thermisch geïsoleerd is aangebracht 10 en is geïntegreerd in een plaat (6) die tussen genoemd inspuitstuk (2) en de kop van de cilinder (1) is geklemd, en dat de electrische weerstandsmiddelen (16) zijn aangebracht in een kamer (11) waarvan het bovenvlak deel uitmaakt van de heat sink.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, met 15 het kenmerk, dat op de kamer (11) een cilindrisch gebogen wand (12) aansluit die via materiaalbruggen (10) met genoemde plaat is verbonden.

3. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, voorzien van twee of meer cilinders, met het kenmerk, dat 20 er voor alle cilinders één enkele plaat (6) gemeenschappelijk is.

4. Verbrandingsmotor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de electrische weerstandsmiddelen van alle verwarmingselementen via in de plaat ingebedde geïsoleerde stroomgeleiders (17, 18) in verbinding staan met één enkele 25 connectorpen (20).

5. Verbrandingsmotor volgens één van de conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat de electrische weerstandsmiddelen bestaan uit tabletten uit PTC-materiaal.

6. Verbrandingsmotor volgens één van de voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat de kamer (11) is afgesloten.

7. Plaat bestemd om te worden aangebracht tussen de inlaatkanalen van een cilinderblok, van een injectiemotor en een inlaatspruitstuk, gekenmerkt door een aantal uitstekende 35 verwarmingselementen die met de plaat zijn verbonden waarbij elk verwarmingselement een ten opzichte van het plaatoppervlak uitstekende 8801334 i i· kamer (11) met daarin electrische weerstandsmiddelen omvat.

8. Plaat volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat op de kamer (11) een cilindrisch gebogen wand (12) aansluit die via materiaalbruggen (10) met de plaat is verbonden.

9. Plaat volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de electrische weerstandsmiddelen bestaan uit PTC-tabletten.

10. Plaat volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de PTC-tabletten (16) via contactveren (15) en in de 10 pakking ingebedde stroomgeleiders (17, 18) in verbinding staan met één enkele connectorpen (20). 8801334