NL9000910A

NL9000910A - Inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking.

Info

Publication number: NL9000910A
Application number: NL9000910A
Authority: NL
Original assignee: Texas Instruments Holland
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1991-11-18
Also published as: DE69102810T2; DE69102810D1; EP0453927B1; US5172673A; EP0453927A1; JPH04228865A; KR910018664A

Description

Titel: Inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking.

De uitvinding heeft betrekking op een inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder voorzien van een luchtinlaatkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstofinjector met een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement met heatsink en tenminste één daarop aangebracht PTC-tablet.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bekend uit DE-C-3426469 en NL-A-88OI334.

Gebleken is dat van de totale uitlaatgasemissie circa 50X wordt gevormd in de korte periode dat de motor zijn bedrijfstemperatuur nog niet heeft bereikt. Ook uitlaatgaskatalysatoren, die onder normale omstandigheden .de uitlaatgasemissie met circa 30% reduceren, bereiken deze conversie-graad eerst wanneer de bedrijfstemperatuur van de katalysator bereikt is. De conversie start bij een temperatuur van circa 300®C, zodat na een koude start de uitlaatgasemissie van de motor in een katalysator niet of nauwelijks wordt verminderd. Daar het temperatuumiveau onvoldoende hoog is om de brandstof benzine, alcohol 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 daarom zowel het brands tof gebruik als de uitlaatgasemissie relatief hoog. Door het verwarmen van het brandstof /luchtmengsel wordt dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de verbetering van het milieu en tevens een aanmerkelijke brandstofbesparing bereikt, immers wordt er minder of geen extra brandstof ingespoten. De brandstof wordt bij de in de aanhef aangeduidde verbrandingsmotor op het in korte tijd op de gewenste temperatuur gebrachte verwarmingselement gesproeid en wordt daarbij op de gewenste temperatuur gebracht. De brandstof zal daardoor beter verdampen en er wordt tevens een betere menging met de verbrandingslucht bereikt. Het verwarmingselement wordt uitgeschakeld wanneer de motor voldoende warm is om het verdampen van de brandstof over te nemen.

Bij de uit genoemd DE-C-3426469 bekende motor is het verwarmingselement uitgevoerd in de vorm van een in het inlaatkanaal van de cilinder stekende pijp omgeven door een isolatiebuis. De pijp en de buis zijn van een randflens voorzien die in een uitsparing van de cilinderkop liggen en door de luchtinlaatleiding worden gefixeerd. Een bezwaar van deze motor is dat het aanbrengen en vervangen van het verwarmingselement een tijdrovend karwei is. Eenzelfde bezwaar geldt voor de motor volgens NL-A-880133^ waarbij’ het verwarmingselement is geïntegreerd in een plaat die tussen het inlaatkanaal en de kop van de cilinder is geklemd. Voorts heeft deze bekende motor een verminderde luchtinlaatdoorsnede.

Met de uitvinding wordt beoogd dit bezwaar te vermij’den en een motor van het in de aanhef beschreven type te verschaffen, waarbij’ het verwarmingselement gemakkelij’k kan worden gemonteerd en vervangen waarbij' in geval van een meer-cilindermotor, de verwarmingselementen per cilinder kunnen worden vervangen.

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde verbrandingsmotor hiertoe gekenmerkt doordat het verwarmingselement in een opening in de *wand van de cilinderkop of van het luchtinlaatkanaal is aangebracht.

Een bij’komend voordeel is dat het verwarmingselement gemakkelij’k aan bestaande motorontwerpen kan worden toegevoegd en het aantal cilinders er niet toe doet.

Van belang is dat het verwarmingselement gemakkelij’k in de opening in de wand van de cilinderkop of van het luchtinlaatkanaal kan worden aangebracht en dat het in een geautomatiseerd proces uit onderdelen gemakkelij’k kan worden geassembleerd. In verband hiermede verdient het de voorkeur dat het verwarmingselement een contactdrager uit kunststof heeft waarbij tussen de PTC-tablet en de contactdrager een met een electrisch aansluitorgaan verbonden veer is aangebracht, waarbij de heatsink tenminste twee pennen heeft die elk door een opening in een metalen bladveer met van de contactdrager afgebogen delen en door een opening in een U-vormige bevestigingsbeugel steken, welke beugels om de contactdrager en om de genoemde bladveer vallen, en waarbij de verwar-mingsinrichting in de opening in de wand van de cilinderkop of van het luchtinlaatkanaal wordt vastgehouden door een in een groef in die wand stekende Sege-ring die de gebogen bladveerdelen tegen veerwerking indrukt en de contactdrager tegen een schouder in de opening drukt.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een cilinderkop c.q. een luchtinlaat bestemd voor een verbrandingsmotor waarbij in de wand daarvan een opening is uitgespaard voor het opnemen van een verwarmingselement.

Omdat het verwarmingselement deel uitmaakt van de cilinderkop of het inlaatkanaal kan het in de wand van de cilinderkop of het inlaatkanaal worden aangebracht voordat de kop of dat kanaal in de motor wordt gemonteerd. Dit maakt de montage van het verwarmingselement eenvoudig en goedkoop.

Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op een verwarmingselement voor de verwarming van brandstof/luchtmengsel voor een Otto-verbrandingsmotor van het inspuittype omvattende een contactdrager uit kunststof, een heatsink en teminste één op de heatsink aangebrachte PTC-tablet, waarbij tussen tablet en contactdrager een met een electrisch aansluitorgaan verbonden metalen veer is aangebracht, en waarbij de heatsink tenminste twee pennen heeft die elk door een opening in een metalen bladveer met van de contactdrager afgebogen delen en door een opening in een U-* vormige bevestigingsbeugel steken, welke beugels onder contactdrager en om genoemde bladveer vallen.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een doorsnede van een gedeelte van een verbrandingsmotor volgens de uitvinding waarbij een verwarmingselement in een opening in de cilinderkop is aangebracht.

Figuur 2 toont een doorsnede van een gedeelte van een verbrandingsmotor waarbij een verwarmingselement in een opening in de luchtinlaatleiding is aangebracht.

Figuur 3 toont een doorsnede door een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding.

Figuur 4 toont een aanzicht van die verwarmingsinrichting gezien in de richting van de pijl in figuur 3·

Elk van de in de figuren 1 en 2 getoonde uitvoeringen betreft een in-spuitmotor met electrische vonkontsteking, waarbij een luchtinlaatkanaal 1 is bevestigd op een cilinderkop 2 nabij de inlaatklep 3. Een injector 4 voor het inspuiten van brandstof is bevestigd op het kanaal 1 en is aangesloten op een brandstoftoevoer 5.

Om de brandstof bij koude motor op de gewenste temperatuur te brengen wordt deze bij het inspuiten op een verwarmingselement 6 gesproeid, dat in figuur 1 in een opening in de wand van de cilinderkop 2 en in figuur 2 in een opening in de wand van het luchtinlaatkanaal 1 is aangebracht.

Het verwarmingselement heeft een heatsink 7 waarop een thermistor-tablet 8 met een positieve temperatuurscoëfficient (PTC-materiaal) is gehecht door middel van een warmte- en electriciteit geleidende lijm 9· Een uit isolerende kunststof vervaardigde contactdrager 10 in de vorm van een rond bakje dient als ondersteuning voor een metalen bladveer 11 die op de tablet 9 aangrijpt en met een door de contactdrager voerende electri-sche aansluitlip 12 is verbonden. Eén einde van die lip is tot een bevestigingskop 12a vervormd.

De heatsink heeft twee pennen 13a, 13b die elk door een opening in de contactdrager 10, een opening in een nader te beschrijven bladveer 14 en een opening in één van twee bevestigingsbeugels 15a, 15b steken. De bladveer 14 heeft twee van de contactdrager afgebogen delen l4a, l4b. Elk van de U-vormige beugels 15a, 15b grijpt om de contactdrager en drukt een vlak deel van de bladveer l4 tegen de contactdrager aan. Ter plaatse van de opening in de beugels 15a, 15b zijn schuine lippen 16 aangebracht die klemmend op één van de pennen 13a, 13b van de heatsink aangrijpen. Rond de heatsink 7 is een geprofileerde afdichtring 17 aangebracht.

Om het verwarmingselement in een opening in de wand van de cilinderkop 2 of van een luchtinlaatkanaal 1 te bevestigen, wordt een metalen Sege-ring 18 onder indrukking van de veerbladen 14a, 14b in een groef in de wand van die opening geplaatst, waarbij de afdichtring 17 in een geprofileerd wandgedeelte 20 van de opening wordt gedrukt en de rand van de contactdrager tegen een schouder 19 in de wand van de opening wordt aangeduwd.

Een belangrijk voordeel van de beschreven constructie van het verwarmingselement is dat alle onderdelen daarvan op gemakkelijke wijze kunnen worden samengevoegd en zonder gebruik van schroeven, moeren en dergelijke aan elkaar kunnen worden bevestigd. Een ander voordeel is de eenvoudige montage door middel van de Sege-ring 18, waarbij de bladen l^a, l4b van de bladveer een geschikte vervorming van de afdichtring 17 en aandrukking van de contactdrager tegen de schouder 19 veroorzaken.

Door de contactlip met een stroombron (accu) te verbinden wordt electri-sche spanning over de PTC-tablet 8 aangelegd en warmte gegenereerd die via de heatsink aan de erop gespoten benzine wordt overgedragen. Bij een bepaalde temperatuur is de electrische weerstand van de tabletten zo toegenomen dat de temperatuur niet hoger wordt. Tussen de heatsink 7 en de wand van de cilinderkop 2 of het inlaatkanaal 1 moet een aardverbin-ding bestaan. De stroom loopt van de contactlip 12 door de bladveer 11, de tabletten 8, de heatsink 7. de veerbladen 14a, l4b en de Sege-ring 18 naar de "massa".

Het oppervlak van de heatsink 7 dat naar het inwendige van de cilinderkop 2 respectievelijk de inlaat 1 is toegekeerd kan een zodanige vorm hebben dat de erop gespoten brandstof de warmte van de heatsink beter afneemt. Tevens kan de vorm zo gekozen worden dat de mengselstroom in de 'richting van de inlaatklep geleid wordt.

Wezenlijk voor de uitvinding is de speciale positie van het verwarmingselement namelijk hetzij in een opening in de wand van de cilinderkop hetzij in een opening in de wand van het luchtinlaatkanaal. Verder is de bijzondere constructie van het verwarmingselement zelf voor de uitvinding van belang.

Claims

1. Inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking, omvattende tenminste één cilinder voorzien van een luchtinlaatkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstof injector en een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement met heatsink en tenminste één daarop aangebrachte PTC-tablet, met het kenmerk, dat het verwarmingselement (6) in een opening in de wand van de cilinderkop (2) of van het luchtinlaatkanaal (1) is aangebracht.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de heatsink (7) tenminste twee pennen (13) heeft die elk door een opening in een metalen bladveer (14) met van een kunststof contactdrager (10) af gebogen delen (l4a, l4b) en door een opening in een U-vormige beves-tigingsbeugel (15a, 15b) steken, welke beugels om de contactdrager (10) -en om genoemde bladveer (14) vallen, en dat de verwarmingsinrichting in de opening van de wand van de cilinderkop of van het luchtinlaatkanaal wordt vastgehouden door een in een groef in de wand stekende Sege-ring (18) die de gebogen bladveerdelen (14a, l4b) tegen veerwerking indrukt en de contactdrager tegen een schouder (19) in de wand van de opening aanduwt.

3. Cilinderkop bestemd voor een verbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, waarbij in de wand van de kop een opening is uitgespaard voor het opnemen van een verwarmingselement.

4. Luchtinlaatleiding bestemd voor een verbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, waarbij in de wand van de luchtinlaatleiding een opening is uitgespaard voor het opnemen van een verwarmingselement.

5. Verwarmingselement voor de verwarming van brandstof/luchtmengsel voor een Otto-verbrandingsmotor van het inspuittype omvattende een contactdrager (10) uit kunststof, een heatsink (7) met tenminste twee pennen (13)» tenminste één op de heatsink aangebrachte PTC-tablet waarbij tussen de contactdrager en de PTC-tablet een met een electrisch aan-sluitorgaan (12) verbonden metalen veer (11) is aangebracht, dat de genoemde pennen van de heatsink elk door een opening in een metalen bladveer (14) met van de kunststof contactdrager (10) afgebogen delen (l4a, l4b) en door een opening in een U-vormige bevestigingsbeugel (15a, 15b) steken, welke beugels om de contactdrager (10) en om de genoemde bladveer (14) vallen.

6. Verwarmingslnrichting volgens conclusie 5* met het kenmerk, dat uitgebogen lippen (16) rond de doorsteekopeningen van de beugels (15a. 15b) klemmend op de pennen (13) aangrijpen.