NL9400002A - Inspuitverbrandingsmotor met brandstofverwarmingselement en regelbare brandstofafsluiter. - Google Patents

Description

TITEL

Inspuitverbrandingsmotor met brandstofverwarmingselement en regelbare brandstof afsluiter.

De uitvinding heeft in eerste instantie betrekking op een inspuitverbrandingsmotor met elektrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder met aanzuigkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstofinjector en één verwarmingselement.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bekend uit DE-C-3426469 en NL-A-8801334.

Gebleken is dat van de totale uitlaatgasemissie het merendeel wordt gevormd in de korte tijd dat de motor zijn bedrijfstemperatuur nog niet heeft bereikt. Uitlaatgas katalysatoren, die onder normale omstandigheden de uitlaatgasemissie met ca. 90 % reduceren, bereiken deze conversiegraad eerst wanneer de bedrijfstemperatuur van de katalysator is bereikt. De conversie start bij een temperatuur van ca. 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 eem brandbaar mengsel te verkrijgen. Dit leidt tot een hoge uitlaatgasemissie. Bij lage temperaturen zijn daarom zowel het brandstofgebruik als de uitlaatgasemissie relatief hoog. Door het verwarmen van de brandstof wordt dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de verbetering van het milieu en tevens een aanmerkelijke brandstofbesparing bereikt, omdat er zo minder of geen extra brandstof ingespoten behoeft te worden. De brandstof wordt bij de in de aanhef aangeduide verbrandingsmotor door het in zeer korte tijd op de gewenste temperatuur gebrachte verwarmingselement geleid 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 te verzorgen.

Bij de uit 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 ligt en door de lucht inlaatleiding wordt gefixeerd. Een bezwaar van deze uitvoering is dat het aanbrengen en vervangen van de verwarmingselementen 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 ondervangen en een motor van het in de aanhef beschreven type te verschaffen, waarbij enerzijds het verwarmingselement met afsluiter gemakkelijk kan wordt gemonteerd en vervangen, anderzijds wordt de effectiviteit en de snelheid van het verwarmen van de brandstof door de uitvinding aanmerkelijk verhoogd doordat de brandstof door tussenkomst van de afsluiter intensief met het verwarmingselement in contact wordt gebracht. Tevens wordt met de uitvinding bereikt dat het verwarmingselement buiten de brandstofstroom blijft, als het verwarmingselement niet ingeschakeld is, aldus een zogenoemde "cold spot" (d.i. een koude plaats waar condensatie optreedt) vermijdend.

Volgens, de uitvinding is de in de aanhef genoemde inspuitverbrandingsmotor hiertoe gekenmerkt, doordat de brandstof met het verwarmingselement in contact gebracht wordt door tussenkomst van de brandstofafsluiter.

De uitvinding is ook geschikt voor inspuitmotoren met één of meerdere centraal geplaatste injectoren, voor motoren die de gaswisseling zonder kleppen realiseren en voor motoren die zonder elektrische vonkontsteking functioneren.

In de nabije toekomst worden strengere eisen gesteld aan de spontane verdamping van brandstoffen in het brandstofreservoir en uit het brandstofsysteem. Hierom zullen brandstoffen worden ingevoerd, die slechter verdampen dan op het ogenblik gebruikelijk. Met deze uitvinding wordt bereikt dat koude verbrandingsmotoren ook met deze slecht verdampende brandstoffen gestart kunnen worden.

De uitvinding is in een geautomatiseerd proces eenvoudig en goedkoop te vervaardigen en gemakkelijk aan te brengen. De temperatuur regeling van het verwarmingselement zal bij voorkeur geschieden door in het elektrische circuit een PTC element als temperatuur regeling op te nemen, het is met het oog op de vereiste grote reactiesnelheid ook mogelijk de temperatuurregeling in een gesloten regelkring te realiseren.

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

Figuur 1 toont een doorsnede van een gedeelte van een verbrandingsmotor volgens de uitvinding, waarbij de brandstofstroom het verwarmingselement (3) bij volledig geopende afsluiter (7) door de opening (6) ongehinderd passeert, hierdoor wordt de werking van de motor geenszins beïnvloed door de aanwezigheid van verwarmingselement of brandstofafsluiter.

Figuur 2 toont een doorsnede van hetzelfde gedeelte van deze verbrandingsmotor, waarbij de brandstofstroom door de volledig gesloten afsluiter (7) volledig door het verwarmingselement (3) geleid wordt, waardoor de brandstof intensief met het verwarmingselement (3) in contact gebracht wordt en hierdoor de gewenste temperatuur bereikt. Tevens is in deze figuur aangegeven hoe de brandstofafsluiter thermisch met de externe warmtebuffer (8) en het koelsysteem (9) van de motor is verbonden.

Figuur 3 toont een doorsnede van hetzelfde gedeelte van deze verbrandingsmotor, hier is de afsluiter (7) als heatsink een volledig geïntegreerd onderdeel van het verwarmingselement (3). De afsluiter is volledig geopend, de brandstofstroom wordt niet belemmerd.

Figuur 4 toont een doorsnede van hetzelfde gedeelte van deze verbrandingsmotor als figuur 3, voorzien van dezelfde uitvoeringsvorm van afsluiter (7) en verwarmingselement (3). De afsluiter is volledig gesloten waardoor de brandstof intensief met afsluiter en verwarmingselement in contact komt en hierdoor de gewenste temperatuur bereikt.

Claims (25)

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), één met die brandstofinjector verbonden verwarmingselement (3), tenminste één brandstofafsluiter (7) tussen brandstofinjector en verwarmingselement (3), met het kenmerk, dat de brandstofafsluiter (7) de brandstofstroom zodanig stuurt dat de brandstofstroom met het verwarmingselement in contact gebracht wordt.

2. Verbrandingsmotor volgens de voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter zodanig met het verwarmingselement is verbonden, dat de afsluiter bij in werking zijnde verwarmingselement door dit verwarmingselement wordt verwarmd.

3. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter zodanig met een externe warmtebuffer is verbonden dat deze afsluiter onmiddellijk vanuit deze warmtebuffer wordt verwarmd.

4. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter zodanig met de het koelsysteem van de motor is verbonden, dat dit koelsysteem de afsluiter verwarmt zodra de temperatuur van het koelsysteem dit mogelijk maakt.

5. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter zodanig met de motor is verbonden, dat de motor de afsluiter verwarmt zodra de temperatuur van de motor dit mogelijk maakt.

6. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter volgens een besturingsmechaniek zeer snel volledig geopend, volledig gesloten of in elke stand tussen volledig geopend en volledig gesloten gesteld kan worden.

7. Verbrandingsmotor volgens conclusie 15, met het kenmerk dat de stand van de afsluiter door het motor-besturings-systeem het zogenoemde motor-management-systeem wordt bepaald.

8. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de stand van de afsluiter direct door de temperatuur van de motor wordt bepaald.

9. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat het verwarmingselement en de brandstofafsluiter volledig geïntegreerd zijn.

10. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies , met het kenmerk. dat de brandstofinjector, de brandstofafsluiter en het verwarmingselement volledig geïntegreerd zijn.

11. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat brandstofinjector (5), verwarmingselement (3) en brandstofafsluiter (7) niet met elkaar verbonden zijn.

12. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de brandstofafsluiter wordt geopend en gesloten door middel van translatie of rotatie van één of meerdere van de samenstellende onderdelen of van het geheel van samenstellende onderdelen.

13. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de brandstofafsluiter de brandstofstroom bij volledig geopende afsluiter in het geheel niet belemmerd.

14. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement zodanige is gevormd en gepositioneerd dat het bij geopende afsluiter volledig buiten de brandstofstroom ligt en deze brandstofstroom in het geheel niet belemmerd.

15. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement zodanige gevormd is, dat bij geopende afsluiter de volledige brandstofstroom ongehinderd door een grote opening in het verwarmingselement kan stromen en dit verwarmingselement ongehinderd en niet verwarmd kan passeren.

16. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement uit PTC materiaal bestaat. PTC staat hier voor Positieve Temperatuur Coëfficiënt.

17. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement door middel van elektrische stroom wordt verwarmd en dat dit verwarmingselement tegen oververhitting is beveiligd door een gesloten regelkring.

18. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement door middel van elektrische stroom wordt verwarmd en dat dit verwarmingselement tegen oververhitting is beveiligd door een in de stroomketen opgenomen PTC element. PTC staat hier voor Positieve Temperatuur Coëfficiënt.

19. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement zodanig is vormgegeven, dat de brandstof door middel van de afsluiter door het verwarmingselement wordt geleid, in deze afsluiter en verwarmingselement een zodanige weg aflegt, dat een intensief contact tussen brandstof, afsluiter en verwarmingselement is gewaarborgd.

20. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de afsluiter en het verwarmingselement zodanig zijn vormgegeven dat de ruimte die voor de brandstof in deze onderdelen beschikbaar is, zodanig klein zijn, dat brandstofaccumulatie in deze onderdelen niet kan optreden.

21. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement vast is opgesteld.

22. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat het verwarmingselement beweegbaar is opgesteld.

23. Verbrandingsmotor volgens één van voorgaande conclusies met het kenmerk dat de brandstofafsluiter in volledig geopende stand, de toegang tot het verwarmingselement afsluit.

24. Brandstofafsluiter voor plaatsing tussen brandstofinjector en verwarmingselement voor een verbrandingsmotor, met het kenmerk. dat de brandstofafsluiter en het verwarmingselement zodanig zijn vormgegeven dat een intensief contact tussen brandstof, brandstofafsluiter en verwarmingselement is gewaarborgd.

25. Brandstofafsluiter voor plaatsing tussen brandstofinjector en verwarmingselement voor een verbrandingsmotor, met het kenmerk. dat de brandstofafsluiter de brandstofstroom stuurt volgens conclusie 1.