NL9002129A - Inspuitverbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking en verwarmingsinrichting. - Google Patents

Description

Titel: Inspuitverbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking en verwarmingsinrichting.

De uitvinding heeft in eerste instantie betrekking op een inspuit-verbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder voorzien van een luchtinlaatkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstofinjector en een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement met heat sink en een of meer daarop aangebrachte PCT-tabletten.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bekend uit DE-C-3^26469 en NL- A-88OI334.

Gebleken is dat van de totale uitlaatgasemissie circa 50 % 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 90 % reduceren, bereiken deze conversiegraad 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 temperatuur-niveau onvoldoende hoog is om de brandstof (benzine of alcohol) te verdampen, moet bij koude motor een extra hoeveelheid brandstof worden toegevoerd om een brandbaar mengsel te verkrijgen. Dit leidt tot een hoge uitlaatgasemissie. Bij lage motortemperatuur zijn daarom zowel het brandstofgebruik 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 aangeduide 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 uitvoering is dat het aanbrengen en vervangen van het verwarmingselement een tijdrovend karwei is. Een zelfde bezwaar geldt voor de motor volgens NL-A-8801334 waarbij het verwarmingselement is geïntegreerd in een plaat die tussen het inlaatkanaal en de kop van de cilinder is geklemd.

Met de uitvinding wordt beoogd dit bezwaar te vermijden en een motor van het in de aanhef beschreven type te verschaffen, waarbij het verwarmingselement gemakkelijk kan worden gemonteerd en vervangen en waarbij in geval van een meer-cilindermotor, de verwarmingselementen per cilinder kunnen worden vervangen. De uitvinding heeft verder tot doel de overdracht van warmte van de heat sink naar de brandstof te verbeteren.

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde inspuitver-brandingsmotor hiertoe gekenmerkt doordat het verwarmingselement zodanig door een opening in de wand van de cilinderkop of van het luchtinlaat-kanaal is aangebracht, dat de heat sink in het brandstofmengselinlaat-kanaal steekt.

Om een uitstekend warmterendement te bereiken zonder de stromings-weerstand van de luchtstroom wezenlijk te vergroten is de heat sink voorzien van één of meer vinnen die zich ongeveer evenwijdig aan de inlaatluchtstroom en onder een hoek ten opzichte van de inlaatbrandstof-stroom uitstrekken.

Het verwarmingselement is in een geautomatiseerd proces eenvoudig en goedkoop te vervaardigen en gemakkelijk aan te brengen indien de heat sink bestaat uit een holle platte metalen doos die één geheel (monoliet) vormt met een aansluitstuk waarin een groef is uitgespaard, waarin een 0-ring ter afdichting ten opzichte van de wand van de cilinderkop c.q. het luchtinlaatkanaal is aangebracht.

Bij voorkeur worden de PTC-tabletten door een veer op twee tegenover elkaar liggende binnenoppervlakken van de holle platte doos gedrukt, welke veer is verbonden met een elektrische contactdraad.

De uitvinding is bij uitstek geschikt voor een inspuitmotor met twee inlaatkleppen per cilinder waarbij een schot de inlaatleiding voor het brandstofmengsel in twee helften verdeeld die elk op een inlaatklep uitmonden. Bij een dergelijke motor bestaat in koude toestand het gevaar dat de brandstof op het koude schot condenseert. Door volgens de uitvinding de heat sink in het profiel van het schot juist voor dat schot te plaatsen, wordt dit gevaar vermeden.

De uitvinding betreft tevens een verwarmingselement voor een in-spuitverbrandingsmotor omvattende een heat sink in de vorm van een holle platte doos, een één geheel daarmee vormend aansluitstuk, een in de platte doos aangebrachte veer die PTC-tabletten op twee tegenover elkaar liggende binnenoppervlakken van de doos drukt, en een met de veer verbonden elektrische contactdraad. Aan de buitenzijde van de heat sink zijn één of meer vinnen gevormd en het aansluitstuk is voorzien van een ten opzichte van de hartlijn van het element schuinstaande groef voor het opnemen van een O-ring. Daarmee wordt accumulatie van de brandstof van de spleet geminimaliseerd.

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.

Figuur 2 toont een bovenaanzicht van het verwarmingselement en het verdeelschot in het brandstofluchtmengselkanaal, waarbij het binnen-oppervlak van de inlaatkanalen voor lucht en brandstof met een simpele lijn zijn aangegeven.

Figuur 3 toont het verwarmingselement in doorsnede.

Figuur 4 toont het verwarmingselement in aanzicht.

Het in de figuren 1 en 2 weergegeven gedeelte van een inspuitmotor omvat een luchtinlaatkanaal 1, dat zodanig is bevestigd op een cilinder-kop 2 dat het aansluit op een kanaal 3 voor het via twee inlaatkleppen 4 in de cilinder toevoeren van een brandstofluchtmengsel.

Op het luchtinlaatkanaal 1 is een op een brandstoftoevoerkanaal 5a aangesloten injector 5 voor het inspuiten van brandstof bevestigd.

In het kanaal 3 is een schot 6 meegegoten, dat, zoals figuur 2 toont, in stroomopwaartse richting wigvormig toeloopt en het kanaal 3 in twee deelkanalen 3a, 3b verdeelt.

Om de brandstof bij koude motor op de gewenste temperatuur te brengen, wordt deze bij het inspuiten op een verwarmingselement 7 gesproeid. Dit verwarmingselement 7 steekt door een opening in de cilin-derkop in het kanaal 3· Niet uitgesloten is dat het verwarmingselement 7 door een opening in het luchtinlaatkanaal 2 steekt, uiteraard op een plaats waar de ingespoten brandstof met het element 7 in aanraking komt.

Het verwarmingselement 7 omvat een metalen heat sink 8 in de vorm van een holle platte doos die in het profiel van het schot 6 juist voor het stroomopwaartse einde daarvan is geplaatst.

De heat sink 8 vormt één geheel met een aansluitstuk 9 dat van een schuine groef 9a is voorzien bestemd voor het opnemen van een O-ring 10 ter afdichting van het aansluitstuk ten opzichte van de wand van de cilinderkopopening waardoorheen het verwarmingselement is geplaatst. In de holte van de heat sink 8 zijn tegenover elkaar twee tabletten 11a, 11b uit een materiaal met een positieve temperatuurscoëfficiënt (PTC) geplaatst die door een veer 12 op de wand van de holte worden gedrukt.

De veer 12 is verbonden met een elektrische stroomdraad 13 die vastzit aan een aansluitpen lk. Het zal duidelijk zijn dat door het toevoeren van elektrische stroom naar de veer 12 de PTC tabletten worden verwarmd, waarbij bij toenemende temperatuur de weerstand van het PTC materiaal toeneemt en de temperatuur niet boven een bepaald maximum kan stijgen.

Aan de buitenkant van de platte heat sink doos zijn twee schuine vinnen 15 aangegoten, die zoals figuur 1 toont, in de gemonteerde toestand van het verwarmingselement evenwijdig lopen aan de met pijlen aangegeven luchtstromingsrichting. De toevoerrichting van de ingespoten brandstof staat echter zodanig schuin ten opzichte van de vinnen 15 dat de brandstof op de vinnen wordt gesproeid. Daarmee wordt bereikt dat de warmteoverdracht vanaf de heat sink op de brandstof zeer efficiënt plaatsvindt zonder de weerstand ten opzichte van de luchtstroom noemenswaard te vergroten.

Bijkomende voordelen van de beschreven constructie zijn dat het verwarmingselement eenvoudig en goedkoop is te vervaardigen en uiterst simpel kan worden gemonteerd en vervangen.

Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende varianten mogelijk. De uitvinding is ook van toepassing bij een motor met één inlaatklep per cilinder, doch is bij een motor met twee inlaatkleppen per cilinder bijzonder voordelig.

Claims (8)

1. Inspuitverbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder voorzien van een luchtinlaatkanaal (1), tenminste één in de cilinderkop (2) aangebrachte inlaatklep (4), tenminste één brandstofinjector (5) en een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement (7) met heat sink (8) en een of meer daarop aangebrachte PCT-tabletten (11a, 11b), met het kenmerk, dat het verwarmingselement (7) zodanig door een opening in de wand van de cilinderkop (2) of van het luchtinlaatkanaal (1) is aangebracht dat de heat sink (8) in het brandstofmengsel-inlaatkanaal steekt.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de heat sink (8) is voorzien van één of meer vinnen (15) die zich ongeveer evenwijdig aan de inlaatluchtstroom en onder een hoek ten opzichte van de inlaatbrandstofstroom uitstrekken.

3. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de heat sink (8) bestaat uit een holle platte metalen doos die één geheel (monoliet) vormt met een aansluitstuk (9) waarin een groef (9a) is uitgespaard, waarin een 0-ring (10) ter afdichting ten opzichte van de wand van de opening in de cilinderkop c.q. het luchtinlaatkanaal is aangebracht.

4. Verbrandingsmotor volgens conclusie 3. met het kenmerk, dat de PTC-tabletten (11a, 11b) door een veer (12) op twee tegenover elkaar liggende binnenoppervlakken van de holle platte doos worden gedrukt, welke veer is verbonden met een elektrische contactdraad (13)·

5. Verbrandingsmotor volgens één van de voorgaande conclusies met twee inlaatkleppen (4) per cilinder, een schot (6) dat de brandstof-mengsel-inlaatleiding (3) in twee helften (3a, 3b) verdeelt die elk op een inlaatklep uitmonden, met het kenmerk, dat de heat sink (8) zich in het profiel van het schot (6) juist voor dat schot bevindt.

6. Verwarmingselement voor een inspuitverbrandingsmotor omvattende een heat sink (8) in de vorm van een holle platte doos, een één geheel daarmee vormend aansluitstuk (9), een in de platte doos aangebrachte veer (12) die PTC-tabletten op twee tegenover elkaar liggende binnenoppervlakken van de doos drukt, en een met de veer (12) verbonden elek- trische contactdraad (13)·

7. Verwarmingselement volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat aan de buitenzijde van de heat sink (8) één of meer vinnen (15) zijn gevormd .

8. Vormingselement volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het aansluitstuk (8) is voorzien van een ten opzichte van de hartlijn van het element schuinstaande groef (9) voor het opnemen van een 0-ring (10).